賴鵬飛 劉蘭菊 王學(xué)琴 張潔品 深圳市愛康生物科技股份有限公司 （廣東 深圳 518118）

內(nèi)容提要： 血型檢測在臨床輸血中十分重要，是避免因血型不匹配的血液輸入體內(nèi)而發(fā)生免疫排異、產(chǎn)生溶血反應(yīng)的有效方式。而采用自動化、標準化程度高的血型分析儀可大批量快速檢測血型，提高血型檢測效率和準確率。文章對全球血型分析儀的專利進行檢索分析，從血型分析儀整機、類型、加樣及判讀等機械模塊和微柱凝膠法、微孔板法等方法學(xué)角度進行專利情報分析，闡明血型分析儀的技術(shù)分布及核心技術(shù)研發(fā)方向，以期對我國血型儀器的研發(fā)提供技術(shù)指引和參考。

1900年奧地利Karl Landsteiner發(fā)現(xiàn)A、B、O型3種血型，1902年Decastello Sturli發(fā)現(xiàn)AB血型，1940年Rh血型系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)，奠定了ABO血型分類與Rh血型結(jié)合判定用血匹配度的基礎(chǔ)[1,2]。目前，為保障臨床用血的安全性，通常在用血前，臨床輸血科及檢驗科對血液和患者進行ABO血型鑒定、Rh血型鑒定、交叉配血試驗等，確保血液樣品與患者的血型相匹配[3]。血型研究在臨床輸血、新生兒溶血、器官移植等方面十分重要，血型檢測是避免血型不匹配的血液輸入體內(nèi)而發(fā)生免疫排異、產(chǎn)生溶血反應(yīng)的有效方式[4,5]。而采用自動化、標準化程度高的血型分析儀可大批量快速檢測血型，提高血型檢測效率和準確率[6-8]。

血型檢測采用抗原抗體反應(yīng)的免疫學(xué)原理，將血液樣本分別與已知的不同血型的血清混合在一起，通過凝集反應(yīng)來鑒定血型。早期血型檢測采用手工法檢測，檢驗人員根據(jù)血液與血清的反應(yīng)載體不同，分為玻片法、紙片法和試管法，隨著機械化、自動化的發(fā)展，逐漸采用半自動血型檢測分析儀和全自動血型分析儀，配合自動化儀器使用的微孔板法和微柱凝膠法等檢測方法應(yīng)運而生。本次血型分析儀的專利分析，按照方法學(xué)將專利聚類為微柱凝膠法、微孔板法、試管法、卡片法/玻片法、微流控芯片法等，分別對不同類型的專利技術(shù)進行分析研究。

全自動血型分析儀可以自動完成標本、試劑的條碼閱讀、加樣、加試劑、孵育、離心、振蕩和判讀等步驟，因此，本次血型分析儀專利技術(shù)研究從功能模塊角度，將血型分析儀專利從加樣、混勻、抓手、穿刺、孵育、離心、判讀、微機系統(tǒng)等方面進行技術(shù)歸類，關(guān)于同時涉及上述三個及以上模塊的則歸類為整機技術(shù)。

1.檢索及數(shù)據(jù)說明

從血型分析儀整機、血型、穿刺、離心、孵育、判讀以及申請人、分類號（G01N33/80、B25J）等方向歸納關(guān)鍵詞，構(gòu)建檢索式，并通過黑馬天啟himmpat數(shù)據(jù)庫檢索全球范圍內(nèi)相關(guān)專利，檢索終止時間為2022年11月10日。共檢索出專利3621項，1366組，逐一閱讀標引去噪得到與血型分析儀相關(guān)的專利共有759項，427組。

此處對本文中出現(xiàn)的術(shù)語，給出解釋。

項：同一個發(fā)明專利會存在兩個文本，分別為授權(quán)前的公開文本和授權(quán)后的授權(quán)文本，通過申請?zhí)柡喜⒌玫秸嬲膶＠浚?項專利為1個專利方案。統(tǒng)計專利申請趨勢、各個國家專利分布時，采用申請?zhí)栍嫈?shù)（項）。

組：同一個專利技術(shù)可能在多個國家或地區(qū)提出專利申請，則在進行專利技術(shù)標引、技術(shù)分析以及專利技術(shù)統(tǒng)計時，采用專利數(shù)據(jù)庫中合并同族（簡單同族和擴展同族）的功能，將同一技術(shù)在多個國家申請的多件專利合并計為1組專利。

專利族：是基于同一優(yōu)先權(quán)文件，在不同國家或地區(qū)多次申請、公布或批準的內(nèi)容相同或基本相同的一組專利文獻。在同一個專利族中，專利族成員以共同的一個或幾個專利申請為優(yōu)先權(quán)為簡單專利族。在同一個專利族中，每個專利族成員與該組中的至少一個其他專利族成員至少共同以一個專利申請為優(yōu)先權(quán)為擴展專利族。

2.血型分析儀類型分布

2.1 類型分布

對所有血型分析儀專利技術(shù)所涉及的類型進行分類標引，繪制出如圖1所示的類型分布圖，由于同一個簡單同族內(nèi)的專利屬于同一技術(shù)的不同國家申請或地區(qū)申請，故在統(tǒng)計專利類型時以合并簡單同族計數(shù)，更能反映出真實技術(shù)類型數(shù)量。從圖中能夠看出，現(xiàn)有專利中圍繞微柱凝膠法的專利技術(shù)數(shù)量最多，其次是試管法和微孔板法。這也與血型分析市場上微柱凝膠法逐漸形成主流的市場行情相吻合。此外，改進后的卡片法/玻片法也一直受人關(guān)注，近幾年不少研究所和企業(yè)采用微流控微盤作為樣本載體，進行血型檢測，這種方法需要的樣本量少，靈敏度高，檢測速度快，促使企業(yè)將微流控芯片法作為研究方向。

圖1.血型分析儀類型分布

由于試管法和卡片法/玻片法的血型檢測技術(shù)較早，多數(shù)專利申請日距今久遠，存在一些檢測不準確、自動化程度低等弊端，如今已逐漸被市場放棄，本文選取微柱凝膠法和微孔板法兩種儀器類型下的專利進行分析。

2.2 微柱凝膠法

微柱凝膠技術(shù)是獲批美國食品藥品監(jiān)督管理局的血型檢測技術(shù)，具有很強的特異性和靈敏性，實驗重復(fù)性高，易于標準化。通過調(diào)節(jié)微柱管中的葡聚糖凝膠濃度，來控制分子篩孔徑大小，使得凝膠微柱僅允許通過單個紅細胞，從而達到凝集紅細胞與游離紅細胞分離的目的[9]。微柱凝膠法血型檢測專利經(jīng)簡單同族擴展后共有356項專利，主要申請人有美國奧森多、西班牙基立福、蘇州長光華醫(yī)、深圳愛康生物以及江蘇貝索生物等公司。

參見圖2，從申請人國別分布來看，中國申請人總專利申請量占比42%排在首位，美國28%排名第二，西班牙14%位居第三。結(jié)合申請人排名可見，中國微柱凝膠法血型檢測技術(shù)分布較散，眾多企業(yè)齊頭并進，共同發(fā)展。而國外則主要集中在美國奧森多和西班牙基立福。其中，美國奧森多作為血型檢測方面的龍頭企業(yè)，共有107件專利申請，自1998年～2019年，30年間陸續(xù)有微柱凝膠法的專利布局，且遍布全球多個國家。

圖2.微柱凝膠法專利申請人國別分布

2.3 微孔板法

微孔板法ABO血型檢測采用透明的96或48微孔板作為樣本載體，將發(fā)生凝集反應(yīng)的紅細胞絮凝至微孔板底部，在微孔板底部形成圓點。微孔板分為U型微孔板和V型微孔板兩類。U型微孔板檢測采用常規(guī)的血型檢測方法結(jié)合數(shù)字化圖像處理系統(tǒng)，實現(xiàn)血型自動判讀；V型微孔板檢測，微孔的孔壁呈階梯狀，階梯的寬度和一個紅細胞的直徑相近，階梯的高度大于一個紅細胞的長度，若發(fā)生紅細胞凝集反應(yīng)，紅細胞絮凝物落在階梯上，分布在孔壁上，若未發(fā)生紅細胞絮凝反應(yīng)，則紅細胞順著階梯落入孔底，同樣采用數(shù)字化圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)血型的自動判讀[10]。

如圖3所示，微孔板法全自動血型分析儀專利申請人排名前十的國內(nèi)申請人僅有深圳愛康生物、英科新創(chuàng)和潤普生物三家企業(yè)，其他均為國外企業(yè)，尤其是號稱全球體外診斷領(lǐng)域引領(lǐng)者的貝克曼庫爾特，排名第一。貝克曼庫爾特血型檢測代表產(chǎn)品PK7400全自動血型分析系統(tǒng)，采用V型微孔板技術(shù)，在微孔板孔內(nèi)具有凹槽階梯面，可在紅細胞或微粒凝聚時防止剝落或變形，有助于穩(wěn)定紅細胞凝聚沉淀，捕捉清晰的圖像。貝克曼在2002年申請的專利JP2002312996首次公開了具有階梯的微孔板血型檢測技術(shù)，其在微孔板法檢測血型的研究較為領(lǐng)先，該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研發(fā)人員可參考貝克曼的相關(guān)專利，減少不必要的重復(fù)研究。

圖3.微孔板法血型分析儀專利申請人排名

深圳愛康生物同時具有微柱凝膠法和微孔板法全自動血型分析儀專利技術(shù)，且專利申請量排名靠前，在血型檢測技術(shù)上頗有研究。經(jīng)調(diào)查，深圳愛康生物是目前國內(nèi)唯一一家同時具備微柱凝膠卡式及微孔板式全自動血型分析儀的廠家，包括微柱凝膠法產(chǎn)品有Aigel系列全自動血型分析儀，微孔板法產(chǎn)品有Metis系列全自動血型分析儀。由此可知，企業(yè)應(yīng)當適當拓寬研究范圍，在血型檢測的方法上橫向延伸，在多種方法上互相借鑒，開發(fā)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，提高企業(yè)核心競爭力。

3.血型分析儀主要技術(shù)分布

3.1 主要技術(shù)專利量分布

如圖4全自動血型分析儀的相關(guān)專利中，全面描述整機方案的專利占比最多，主要為采用自動化程度高的儀器代替人工檢測，提高了血型檢測的效率和準確率；其次，離心、加樣以及判讀作為影響血型檢測的關(guān)鍵步驟，也是血型分析儀的研究重點；此外，隨著微柱凝膠卡的廣泛應(yīng)用，針對微柱凝膠法血型分析儀中配套使用的抓卡抓手和穿刺結(jié)構(gòu)的專利也相繼問世。

圖4.血型分析儀主要技術(shù)專利量分布

3.2 整機

血型分析儀相關(guān)專利中，主要保護主題為整機的專利共277項，合并簡單同族后有128組，其中主要專利受理局為中國（97項）、美國（26項）、日本（17項）、歐專局（15項）、加拿大（14項）、德國（11項）、西班牙（11項），可見二十一世紀以來國內(nèi)醫(yī)療器械自動化領(lǐng)域的研究進展顯著，碩果累累。近二十年的專利申請趨勢參見圖5，血型分析儀整機相關(guān)專利主要集中在2016年～2019年前后，近兩年專利布局數(shù)量趨于穩(wěn)定，一定程度上表明全自動血型分析儀整機技術(shù)基本成熟，未來革新力度緩慢，技術(shù)研究逐漸從整機轉(zhuǎn)向模塊化。

圖5.整機專利申請趨勢

從產(chǎn)品類型來看，整機相關(guān)專利主要為適配微柱凝膠法的血型分析儀整機，基本包括微柱凝膠卡上料、掃碼、穿刺、加樣、離心、判讀等結(jié)構(gòu)。由于樣品反應(yīng)載體為微柱凝膠卡，因此微柱凝膠法的血型分析儀相對于其他方法特有穿刺結(jié)構(gòu)，穿刺的充分性和防污染是該類型儀器的研究重點。

3.3 加樣

在構(gòu)建的血型分析儀專利數(shù)據(jù)庫中涉及加樣方面的專利共有48項，46組簡單同族，申請人排名參見圖6。煙臺艾德康生物科技有限公司憑借著在2011年批量申請的19項自動加樣槍專利群，位居申請人中排名第一的位置，同時，相對于其他申請人，艾德康發(fā)明專利的占比也較多，且3件發(fā)明專利均取得授權(quán)，分別為自動加樣槍、多通道加樣設(shè)備以及自動加樣槍分針機構(gòu)。深圳愛康生物、長光華醫(yī)和劉大基均有4項特指血型分析儀中使用的加樣槍專利，并列第二。深圳愛康生物主要有3項適配血卡的加樣器和1項適配微孔板微型加樣器專利，蘇州長光華醫(yī)則是注重加樣裝置中加樣機械臂的移動，劉大基的加樣器專利中主要為注射型加樣。

圖6.加樣技術(shù)分支申請人排名

2011年，艾德康申請的19項自動加樣槍專利在說明書背景技術(shù)中明確表示應(yīng)用于全自動血型分析儀，主要解決現(xiàn)有加樣模塊的加樣不準確、體積大、自動化程度低、操作便捷度低等技術(shù)問題。上述問題也是一直困擾體外診斷醫(yī)療器械中加樣功能的發(fā)展，可持續(xù)研究。

加樣技術(shù)屬于體外診斷類醫(yī)療器械的通用模塊，血型分析儀該模塊專利中也并未限定配套所使用的檢測方法，故，相關(guān)專利的類型分布中通用類占比超60%。

3.4 離心

全自動血型分析儀離心模塊相關(guān)專利共70項，合并簡單同族后有50組，對其繪制的專利申請趨勢見圖7。自2003年第一件專利產(chǎn)生后的3年里均沒有專利申請，離心模塊的專利布局并未形成逐年遞增的態(tài)勢，而是在2008年～2009年和2017年左右集中布局了一些專利。

圖7.離心模塊專利申請趨勢

第一階段的專利涌現(xiàn)，主要在于奧森多在多國布局的旋轉(zhuǎn)離心技術(shù)專利，2008年～2009年兩年間，奧森多專利族遍布中國、美國、印度、加拿大、歐洲、德國、丹麥、西班牙以及俄羅斯等地。主要包括多離心機分開旋轉(zhuǎn)離心和任意訪問離心技術(shù)，有效地提高離心效率、縮短檢測時間。代表專利有專利CN102084255A化驗元件的分開旋轉(zhuǎn)離心、專利CN101284259B任意訪問培養(yǎng)器。

隨后自2014年以來，國內(nèi)申請占據(jù)總申請量的80%以上，主要申請人代理表有中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所、深圳愛康生物、貝索生物、德祥生物科技等國內(nèi)科學(xué)院及企業(yè)。由此可見，近些年來國內(nèi)體外診斷的快速發(fā)展。尤其是在微柱凝膠法血型檢測的逐步成熟，針對微柱凝膠卡的離心研究有所發(fā)展，專利量在2017年～2018年得到提高。

3.5 判讀

判讀方面共有專利95項，35組簡單同族，主要為國內(nèi)布局，部分涉及美國、日本及印度等。血型檢測技術(shù)最早始于玻片法，關(guān)于血型儀判讀的相關(guān)專利布局，最早于1980年的玻片法的判讀技術(shù)研究。通過對樣品照射光，掃描其透射或反射來繪制光強度的分度圖，自動辨別血液凝集情況。隨著微柱凝膠法面世，其方便操作、靈敏度高、結(jié)果準確可保存等優(yōu)勢使得對該技術(shù)的研究從1993年至今未間斷，逐漸占據(jù)主流。深圳愛康生物Aigel系列全自動血型分析儀于2016年獲批，是國內(nèi)首家拿到微柱凝膠卡式血型分析注冊證的廠家，隨后在2017年血型判讀相關(guān)專利申請量達到波峰?？傮w來看，判讀方面的專利申請量并不多，至今仍有少量為解決判讀準確率的相關(guān)專利技術(shù)在陸續(xù)布局，一定程度上表明，在判讀準確率上，未來仍有較大的發(fā)展空間。見圖8。

圖8.判讀技術(shù)分支專利申請趨勢

4.小結(jié)

從血型分析儀全球?qū)＠夹g(shù)中的類型分布可看出，當前微柱凝膠法、試管法和微孔板法的研究最為廣泛，微流控微盤作為樣本載體作為新興的血型檢測方法，具有樣本量少，靈敏度高，檢測速度快的優(yōu)點，近些年也被多家企業(yè)和研究機構(gòu)作為研發(fā)方向。血型分析儀模塊結(jié)構(gòu)角度的技術(shù)分布中，還是以整機的整體技術(shù)研發(fā)為主，配合著檢測過程中必要的離心和加樣步驟，提高了離心效率、縮短離心時間，加強加樣的自動化程度和操作便捷度，也是當前研究熱點。此外，結(jié)果判讀的準確性同樣是血型分析儀至關(guān)重要的一部分，目前，主要是采用CCD圖像分析法進行判讀。