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基于专利计量的医疗废物处置技术现状与发展态势分析

佟振霞

科学观察 ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (3) :58-71

PDF (2421KB)
科学观察 ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (3) :58-71 DOI: 10.15978/j.cnki.1673-5668.202203004
研究论文

基于专利计量的医疗废物处置技术现状与发展态势分析

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Analysis of Status and Development Trends of Medical Waste Disposal Technology Based on Patent Bibliometrics

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摘要

[目的/意义] 探明医疗废物无害化处置技术的现状和发展态势,为我国相关企业和医疗机构的进一步研究以及专利布局提供参考。[方法/过程] 以incoPat获得的中国专利数据和Derwent获得的外国专利数据为依据进行计量分析,对当前专利申请趋势、专利申请地域分布、中国专利法律状态、专利申请竞争态势以及技术分布等方面进行剖析。[结果/结论] 医疗废物处置技术专利在近几年呈现快速增长态势。我国是医疗废物处置技术创新的主力军,专利保护以实用新型为主。环保企业和医疗机构是医疗废物处置技术的创新主体。焚烧法医疗废物处置技术起步最早,专利申请量占比最高,近几年等离子、微波、蒸汽、消毒杀菌等技术专利申请发展迅速,而联合多种处置技术能够灵活发挥技术特点,具有广阔的应用前景。

Abstract

[Objective/Significance] By analyzing the current situation and development trend of harmless disposal technology of medical waste, it provides reference for further research and patent layout of relevant enterprises and medical institutions in China. [Method/Process] Based on the Chinese patent data obtained by incoPat and the foreign patent data obtained by Derwent, this paper analyzed the current patent application trend, patent application regional distribution, patent law status in China, patent application competition situation and technology distribution status. [Results/Conclusions] The amounts of patent applicatin in medical waste disposal technology have increased rapidly in recent years, and China has made a great contribution. The patent type of medical waste disposal technology in China is mainly utility model. Environmental protection enterprises and medical institutions in China are the main innovators in medical waste disposal technology. Incineration medical waste disposal technology started the earliest, with the highest proportion of patent applications. In recent years, patent applications for plasma, microwave, steam, disinfection and sterilization have developed rapidly. The combination of multiple disposal technologies can give full play to the technical characteristics flexibly and has broad application prospects.

Graphical abstract

关键词

医疗废物 / 废物处置 / 专利分析 / 发展态势 / 技术分布

Key words

medical waste / waste disposal / patent analysis / technology status / development trend

引用本文

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佟振霞. 基于专利计量的医疗废物处置技术现状与发展态势分析[J]. 科学观察, 2022, 17(3): 58-71 DOI:10.15978/j.cnki.1673-5668.202203004
Tong Zhenxia. Analysis of Status and Development Trends of Medical Waste Disposal Technology Based on Patent Bibliometrics[J]. Science Focus, 2022, 17(3): 58-71 DOI:10.15978/j.cnki.1673-5668.202203004

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1 引言

2020年新冠肺炎疫情爆发,全球疫情肆虐,医疗废物出现井喷式增长,如何对相关医疗废物进行无害化处理引起了人们的普遍关注。医疗废物是医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物[1],主要包括手术及包扎后的残余物、一次性输液器和医疗用品等固体废物,以及伤口敷料、棉球等传染性废物。一般医疗废物中携带多种病原体,易造成水体、大气、土壤等环境污染,并传播疾病,危害人体健康。

20世纪90年代,我国就开始了针对医疗废物的管理[2]。2003年SARS疫情后,我国相继颁布了《医疗废物管理条例》《医疗废物集中处置技术规范(试行)》等文件,对医疗废物的分类、包装、收集、运输及集中处置做了详细规定,医疗废物基本得到了有效处理处置[3]。2020年爆发的新冠肺炎疫情使得相关企业不得不面临如何安全、高效地处置局部地区急剧增加的医疗废物这一严峻考验。随着医疗废物处理处置技术的不断进步与发展,医疗废物安全处理处置技术主要包括焚烧和非焚烧两大类。焚烧处置技术包括高温焚烧（或热解焚烧）、等离子技术等; 非焚烧处理技术包括微波处理、高温高压蒸汽灭菌、化学消毒杀菌等技术[4]。

本文将基于中外文专利数据,主要对医疗废物处置相关的专利进行整理分析,以期获得医疗废物处置方面的专利申请情况、竞争态势和技术现状等,从而为相关企业和研究机构提供参考。

2 数据来源与分析方法

2.1 数据来源

本文以医疗废物处置技术为研究内容。由于外观设计是对产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合的新设计进行保护,并非是对技术方案的保护,因此,本文的研究对象是全球范围内的发明和实用新型专利数据。中文专利数据来源于incoPat数据库;外文专利数据来源于Derwent数据库。

2.2 检索策略

根据研究内容确定检索的技术方向及范围,制定检索策略,包括检索准备、初步检索和全面检索,针对中文和外文分别进行检索,在incoPat数据库中进行中文专利检索,在Derwent数据库中进行外文专利检索,从而避免由于数据库自身特点造成的检索数据遗漏,以保障检索结果的全面性和准确性。

检索准备阶段：利用incoPat数据库、Derwent数据库和CNKI期刊数据库、网络搜索引擎等进行医疗废物处置技术的泛化检索,了解技术特点、研究发展情况等信息。

初步检索阶段：初步选择关键词和分类号对医疗废物处置技术进行专利数据检索,对检索到的专利文献关键词和分类号进行统计分析,并抽样对相关专利文献进行人工阅读,提炼关键词,初步检索阶段还要进行检索策略的调整、反馈,总结各检索要素在检索策略中所处的位置,在上述工作基础上制定全面检索策略。

全面检索阶段：选定精确关键词、扩展关键词、精确分类号和扩展分类号作为主要检索要素,充分利用截词符和算符,先后在中文和外文数据库进行全面而准确的检索。

2.3 检索要素

检索要素分析是为构建检索式、执行检索策略所进行的准备工作。本文根据检索策略制定并扩展了如表1所示的检索要素表.

检索时间截至2021年6月,经过检索和噪音清理,检索结果总计9 561项,其中中国专利6 880项。

在此值得说明的是：同一主题发明创造享有共同优先权,并且在不同国家或国际组织多次申请专利而产生的一组文献称为专利族,该专利族内的专利成为同族专利。从技术角度看,同族专利具有相同的技术主题,可视为同一项技术。本文在开展技术分析时,将同族专利视为一项技术,在进行专利区域（国家或地区）布局分析时,各件专利按件单独统计。对于同族专利中包括中国专利的情形,优先作为中国专利进行计量,因此前述中国专利6 880项涵盖所有在中国申请的专利技术,只有未在中国申请的专利统计为海外专利。此外,由于发明专利延迟公开,实用新型专利只有在授权后才能被公布,因此,本文专利态势分析主要反映2019年以前的情况。

2.4 分析方法

统计计量分析。将检索获得的专利数据主要著录项目信息进行下载,并进行人工降噪,去除不相关文献,获得8 784项专利数据,以此数据为总样本进行专利申请量、专利申请人及专利公开国（或地区）统计,并结合Excel进行图表绘制。

技术分布分析。基于专利标题、摘要公开的技术信息将专利文献进行技术归类,统计各技术分支下专利数据信息,并结合Excel进行图表绘制。

3 医疗废物处置技术专利申请态势

3.1 专利申请趋势

申请趋势体现专利技术在当前技术周期中的发展阶段和发展趋势。通过检索和数据清洗,截止到2021年6月,全球医疗废物处置技术相关专利申请总计8 784项,其中中国专利6 571项。图1显示了明确提及医疗废物处置技术的全球和中国专利申请以及申请人数量的情况。从申请量的整体来看,医疗废物处置技术经历了萌芽期、缓慢发展期、快速发展期。1985年以前,医疗废物处置技术处于萌芽期,专利申请量不超过10件;1985年至2015年前后,处于技术缓慢发展期,同时专利申请人数量也在缓慢增加,专利申请主体的创新热情较高;2015年以后,专利申请量快速增加,其中中国申请量的急剧增长贡献巨大,专利申请人数量的增速较专利申请数量的增速有所降低,反映出医疗废物处置的技术日趋成熟,个别申请人作为创新主体的地位进一步加强。

中国专利申请趋势与全球专利申请趋势基本相同,2000年以后,专利申请量缓慢增加,2010年以后,专利申请量增长迅速,几乎影响了全球专利申请量的趋势。这主要是由于2010年前后,我国环境保护“十一五”规划中涉及的“实施危险废物和医疗废物处置工程”任务进入尾声,并且国家环境保护“十二五”规划指出,加强医疗废物全过程管理和无害化处置设施建设,因地制宜推进农村、乡镇和偏远地区医疗废物无害化管理,到2015年,基本实现地级以上城市医疗废物得到无害化处置。在政策推动下,2016年以来的专利申请量占该领域相关专利申请总量的70%以上。专利申请人的增长与专利申请量的增长基本同速,这说明我国专利申请人对医疗废物处置的研发热情高涨,专利申请活跃。

3.2 专利申请目标国家/地区分布

专利申请目标国家/地区分布是专利申请人通过在目标国家/地区申请专利获得技术独占实施权的潜在市场,其通过设置专利壁垒保护自己在该目标市场上的技术不被侵犯。图2示出了医疗废物处置技术专利申请的目标国/地区分布情况。由此可见,中国、日本和美国的专利申请占比靠前,尤其是中国,专利申请占比超过全球专利申请的一半以上,远超其他国家,并且中国专利申请多为近五年的申请,说明中国医疗废物处置技术的市场热度高,竞争日趋激烈。

3.3 中国专利法律状态分析

为了进一步获得医疗废物处置技术专利在中国的布局情况,本节将重点分析相关中国专利法律信息,包括中国申请人在中国的专利法律状态信息,也包括海外申请人在中国的专利法律状态信息。

图3展示了医疗废物处置技术在中国的专利申请类型及其法律有效性情况。中国医疗废物处置技术相关专利有64%为实用新型专利,仅有36%的专利技术为发明专利申请,发明专利占比较低。在实用新型专利中,有效专利占比为37%,而在发明专利中,有效专利占比仅7%,自主创新能力还有待加强。综合实用新型和发明专利的所有有效专利数量,中国医疗废物处置技术相关专利总计有44%的专利目前处于法律有效状态,专利侵权风险较高。但是上述有效的专利类型多为实用新型专利,由于实用新型专利未经过实质审查,专利稳定性还有待进一步验证。在审中（专利实质审查中）的发明专利申请量占比为16%,几乎接近有效发明专利和失效发明专利的总和,这在一定程度上反映了该领域的创新主体越来越重视发明专利的申请和保护,专利申请质量越来越高。同时也反映了我国医疗废物处置技术创新能力越来越强,医疗废物处置技术日趋成熟。

图4示出了医疗废物处置技术在中国有效专利的维持时间情况。由于专利保护期限自其申请日算起,而发明专利和实用新型专利均需等待一定的审查周期方能获得授权,因此,维持时间1年内（含1年）的有效专利数量较少,大多数专利的维持时间为1~3年（含3年）。随着专利保护期限增长,专利的维持年费也越来越高,因此,维持时间越长,专利数量越少。在此需要引起注意的是,在中国医疗废物处置技术领域有58件有效发明专利维持时间超过10年,17件有效发明专利的维持时间超过15年,体现了上述17件专利的价值。

表2示出了维持时间超过15年的有效专利信息。值得注意的是,在上述17件专利中,有10件专利的权利人为国外公司,其中6件属于美国史塞克公司,专利维持时间均在15年,主要涉及医疗/手术废物收集和处理系统。国内申请人中,清华大学和同方股份有限公司,以及清华大学和同方威视技术股份有限公司合作申请了两件有关医疗废物处置技术的专利,分别涉及回转窑焚烧技术和电子束辐照灭菌技术。

3.4 专利竞争态势分析

3.4.1 主要申请人

图5示出了专利申请量全球排名TOP10申请人,以中国申请人为主,国外申请人只有日本的荏原制作所,位列第6。中国申请人涉及4家环保公司,4家医疗机构以及1所大学,可见我国医疗废物处置的创新主体呈现多样化特点,不同性质的创新主体均有研发投入,但是各申请人之间的专利申请量差距不大。

图6所示为中国有效专利数量和有效发明专利数量申请人排名情况,其中有效专利包括有效实用新型专利和有效发明专利,对比来看,除青岛大学附属医院外,其余中国有效专利数量排名TOP10申请人均不在有效发明专利量排名TOP9申请人之列,可见,其余申请人的有效专利以实用新型为主,有效发明专利数量较少。此外,天津城建大学和史塞克公司在医疗废物处置技术领域的有效发明专利数量也较为领先。

图7为中国审中专利数量申请人排名情况,审中专利数量反映了申请人当前的研发活跃度。南京贝克勒尔智能科技有限公司有9件在审发明专利,申请人李艺、欧阳李黎、江钰和肖国华作为共同申请人联合申请了9件发明专利处在审查中,经查肖国华和李艺共同持有湖南奔骥环保能源科技有限责任公司股份,且肖国华为法人,李艺为董事。此外,专利申请量排名较为靠前的华中科技大学同济医学院附属协和医院和郑州瑞孚智能设备有限公司审中发明专利申请数量也较多,需要引起本领域技术人员关注。

图8示出了专利申请量全球排名TOP10海外专利申请人,以日本申请人和美国申请人为主,日本申请人荏原制作所申请量排名第一,三菱排名第4,松下并列第6,其他申请人均为为美国企业或者个人。可见,在海外专利技术中,日本和美国申请人具有一定的研发实力。

3.4.2 主要申请人活跃周期和研发布局情况

通过专利申请量排名可以获知该领域参与度比较深的申请人,通过有效专利和有效发明专利数量排名可以了解拥有较强的专利成果研发实力的申请人,通过审中专利数量排名可以了解当前研发活跃度较高的申请人。通过上节分析,本节基于专利申请量排名TOP10申请人,结合有效专利数量和有效发明专利数量,以及审中专利数量和海外专利申请人情况,将栖霞中泰环保设备有限公司、华中科技大学同济医学院附属协和医院、郑州瑞孚智能设备有限公司、青岛大学附属医院、天津城建大学、史塞克公司、南京贝克勒尔智能科技有限公司以及海外申请人荏原制作所、STRAVITZ D M和COVIDIEN A G确定为主要申请人,对上述主要申请人的活跃周期和研发布局情况进行分析。

表3示出了主要申请人的活跃周期和研发布局情况。整体来看,国内和海外主要申请人的专利技术方向多为废物回收。拥有较多中国有效发明专利的青岛大学附属医院和史塞克公司都是以废物回收装置为主要专利布局方向,天津城建大学的专利布局方向主要是高温焚烧技术以及微波处置技术。南京贝克勒尔智能科技有限公司在审专利的布局方向主要是废物分类存放、灭菌技术。荏原制作所的研发方向主要是高温焚烧技术,也涉及少量的微波处置技术。STRAVITZ D M和COVIDIEN A G的专利均围绕废物回收装置进行布局。从研发的时间点来看,华科同济医学院附属协和医院、郑州瑞孚智能设备有限公司、青岛大学附属医院和南京贝克勒尔智能科技有限公司在近几年均有专利产出,目前研发热情较高。海外申请人中,STRAVITZ D M（同为发明人,其全称为STRAVITZ DAVID M）在2019年将其6项专利技术转让给DOOLI PRODUCTS LLC.、DOOLI HOLDCO LLC.以及DOOLI PRODUCTS INC.,也就是说STRAVITZ D M专利技术在近些年依然受到关注并具有一定的市场价值。

3.5 技术分布

3.5.1 技术分布分析

目前,医疗废物处置技术主要包括高温焚烧（或热解焚烧）技术、等离子技术、微波处理技术、蒸汽灭菌技术、消毒杀菌技术等[5]。基于此,本文对专利技术进行归类标引,并将医疗废物的回收、粉碎、运输等通用的相关装置标记为其他。图9示出了不同类型医疗废物处置技术的布局情况。其中涉及通用的医疗垃圾贮器、垃圾粉碎技术、运输装置等的专利申请占比最大,达到52%,尤其是垃圾贮器专利申请量占比高达41%,可见该领域申请人的关注热点主要集中在医疗废物的收集、破坏或者转运上。而在具体处置技术中,焚烧处置的专利申请占比最高,为24%,其次是消毒杀菌技术,占比13%。焚烧处置技术的使用范围广,适用于处理各种医疗废物,是处理医疗废物的主流技术,也是我国广泛使用的处置方式。本文消毒杀菌处置技术不仅包括化学消毒,而且包括臭氧消毒、干热消毒等消毒杀菌技术,且医疗废物中不能焚烧的部分一般采用消毒后填埋,一次性医疗废品一般采用消毒后毁形处理,因此消毒杀菌的专利申请占比也比较高。

3.5.2 各主要技术分支申请趋势分析

图10示出了各主要技术分支的专利申请情况。医疗废物处置最早采用的是焚烧技术,随后慢慢尝试采用微波、蒸汽、消毒杀菌的技术,等离子处置技术出现略晚。早期医疗废物处置技术以焚烧技术为主,随着医疗废物技术的不断发展和成熟,其他医疗废物处置技术的专利申请占比越来越高,尤其是近3年,焚烧处置技术的专利申请量基本为前5年的一半,而其他处置技术专利申请量整体上升,尤其是等离子技术、蒸汽灭菌技术和消毒杀菌技术,已经基本达到了前5年专利申请量的总和。

3.6 专利技术竞争态势和研发方向

随着医疗废物处置技术的发展,高温焚烧技术专利申请量居高不下,等离子技术、微波处理技术、蒸汽灭菌技术、消毒杀菌技术等的专利申请量也在快速增加,并且医疗废物处置技术不再单一,多种技术联合处置的专利申请也层出不穷。本节将筛选近3年的专利申请,综合考虑申请人类型、法律有效性、专利同族数量、专利价值度等指标,对筛选出的专利进行简要介绍,以期呈现当前医疗废物处置技术的研发方向,并为本领域技术人员提供技术借鉴。

3.6.1 高温焚烧技术

高温焚烧技术是指将医疗废物进行焚化使之分解并无害化的过程。焚烧采用的设备主要包括炉排炉、回转窑、热解炉等。

（1）中国竞争态势

图11示出了中国高温焚烧技术相关专利的法律有效性情况。在高温焚烧技术领域,尽管失效专利数量较高,但是有效专利总数量也达到了447件,且审中专利数量也较高,有207件,这反映了在该技术领域已经具备一定的专利布局规模,专利竞争比较激烈,申请人的研发积极性较高。

进一步分析高温焚烧技术相关有效专利和有效发明专利的申请人情况,发现该技术领域有效专利数量并不集中,未产生明显的行业引领者。有效专利数量较多的申请人福建朗乾坤环保科技有限公司、北京润泰环保科技有限公司、四川天壹环保科技有限公司和南昌市医疗废物处置中心有限公司有效发明专利数量较少,主要采用实用新型进行专利保护。天津城建大学有效发明专利数量最多,为7件,其次是湖南金卫环保科技有限公司、中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所以及浙江大学,拥有有效发明专利4件。可见,该领域有效专利主要是环保公司采用实用新型进行专利保护,而创新水平较高的有效发明专利多为高校和研究所拥有。环保公司可以考虑与高校或者研究所进行合作以进一步提高其创新能力。

（2）研发方向

通过对高温焚烧技术相关专利的技术信息进行梳理发现,高温焚烧技术处理医疗废物主要采用已有燃烧设备,包括炉排炉、回转窑、热解炉、流化床锅炉等,主要用于解决燃烧充分性和处置能力这两个方面的问题。近期申请人对高温焚烧技术的研究也较为分散,在近3年的专利申请中,对各种类型的焚烧设备均有研发成果布局。例如2020年申请的CN202020640150.X[6]公开了一种医疗废物焚烧炉用炉排结构,通过设置螺纹柱和螺纹筒来清理炉排上较大灰料,替代现有手动拨灰,无需等待炉排降温,提高排出灰料效率。2019年申请的CN201921259071.8[7]提供了一种焚烧炉排,包括旋转炉排和减速装置,破渣能力强,减速比高,电机功率小,能量损耗低,整体结构紧凑,设备造价和运行成本低。2021年申请的CN202110137831.3[8]提出了一种危险废物回转窑协同处置病死动物工艺,可以把病死动物、医疗废物和工业废料一同处理,降低处理成本,提高经济价值的同时燃烧废渣率低,燃烧效果显著。2021年申请的CN202110032764.9[9]提供了一种医疗垃圾热解焚烧炉,将焚烧法、热解法相结合,具有处理量大、热效率高、无二噁英等有毒物质的产生等优点。此外,焚烧尾气处理也是申请人关注的重点之一,2021年申请的CN202110166070.4[10]公开了一种医疗废物焚烧烟气的净化方法与系统,解决医疗废物焚烧烟气净化处理装置存在无脱硝功能、脱酸效率低、二噁英等指标易超标、除尘及除重金属效果差、工艺流程复杂等问题。公开号为WO2021038308A1[11]的专利通过使用强的蠕动场将废物分解成离子来进行废物的降解,并且借助于特殊设计的加热器来实现废物的预热以使降解过程顺利进行。JP2019131823A[12]公开了医院用炭化炉包括由上而下设置的导热加热器、红外层以及搅拌装置,红外层铺设陶瓷球,具有保留碳化和热分解废物后产生的灰分的
功能。

3.6.2 等离子技术

等离子技术是采用电流产生高能电子或者辉光放电,在极短时间内达到高温使得医疗废物迅速燃烧的技术。

（1）中国竞争态势

图12示出了中国等离子技术相关专利的法律有效性情况。在等离子技术领域,有效专利数量高于失效专利数量,且审中专利数量与失效专利数量差距不大,这反映了等离子技术处理医疗废物属于新兴技术,专利保护正在布局。

进一步分析等离子技术相关有效专利申请人情况,发现有效专利数量最多的申请人为加拿大艾浦莱斯有限公司,拥有有效专利6件,其中4件发明授权,2件实用新型授权。其次为我国玉溪易和环境技术有限公司,拥有5件实用新型专利。北京航空航天大学和江苏天楹环保能源成套设备有限公司拥有3件发明授权专利,专利质量较高。整体来看,在等离子技术领域,申请人的有效专利数量较少,创新空间较大。

（2）研发方向

通过对等离子技术相关专利的技术信息进行梳理发现,安全性和处置效率是备受关注的技术问题。在最近3年的专利申请中,也多涉及安全性和效率的问题。例如,申请号为CN202110171877.7[13]的专利公开了一种集装箱式热等离子体的医疗废弃物处理装置,通过内置二燃室以及充分利用热等离子体炬的高温裂解有机物的方式,实现废弃物的高效分解,以及对所产生尾气的裂解,而且本身设备结构构成简单,结构紧凑,方便小区域的医疗废弃物处理,处理效果好,实现节约能源的目的。清华大学在2021年也申请了一系列医疗废物处理相关专利,例如申请号为CN202110057371.3[14]的专利,涉及医疗废弃物处理设备的反应装置及操作方法,采用等离子体对医疗废弃物进行处理,仅依靠电能便可进行医疗废弃物处理,无需燃料供应,安全环保,解决了高温焚烧法的建设成本高、项目难落地、环境污染严重、需要长时间热机的问题。KR2214759B1[15]公开了一种医疗废物热解系统,具有实现医疗废物一次燃烧的第一燃烧装置、等离子炬加热医疗废物并完全燃烧一次废气的二次燃烧装置。US10688543B2[16]公开了一种用于销毁生物危害医疗废物的装置,具有用于包括第一端和第二端的管道,其中第一端连接到等离子体室,第二端连接到变压泵。废物在真空中蒸发和离子化,形成废气,并通过真空抽吸流经催化转化器和热等离子体射流。

3.6.3 微波处理技术

微波处理技术是通过微波振动水分子产生的热量实现对病菌的灭活,对医疗废物进行消毒处理。

（1）中国竞争态势

图13示出了中国微波处理技术相关专利的法律有效性情况。在微波处理技术领域,有效专利数量高于失效专利数量,达到了86件,且审中专利数量也较高,有35件,整体趋势与等离子技术的专利有效性情况较为相似,这也反映了微波处理技术处理医疗废物属于新兴技术,专利保护正在布局。

进一步分析微波处理技术相关有效专利申请人情况,发现有效专利数量最多的申请人为河南省利盈环保科技股份有限公司,拥有10件有效专利,但其专利类型为实用新型专利,专利稳定性还有待验证。其次为天津城建大学,拥有5件发明授权和1件实用新型专利。天津市科力尔科技发展有限公司也拥有5件实用新型专利。从有效发明专利数量来看,天津城建大学在微波处理技术领域的有效发明专利数量最多,技术优势较为明显。

（2）研发方向

通过对微波处理技术相关专利的技术信息进行梳理发现,微波处理医疗废物的研究重点在于杀菌,且近3年的专利申请依然以此为主要目的。例如2021年申请的专利CN202110234727.6[17]公开了一种基于微波诱导耦合增湿强化病毒灭活装置、方法和系统,将医疗废物经喷淋预处理,水分渗透到物料内部,在微波辐射作用下,作为强吸波介质的水分,在微波诱导下产生瞬时高温实现医疗废物整体、快速升温,在热效应、场效应、调湿效应等多效应耦合作用下,可快速高效完成医疗垃圾的病毒灭活处置,经试验研究,病毒灭活率可达99.5％以上。IN202021056814A[18]公开了一种使用基于微波的消毒装置处理医院废物的系统和方法。

3.6.4 蒸汽处理技术

蒸汽处理技术是利用水蒸气释放的热量使病原微生物发生蛋白质变性和凝固,对医疗废物进行消毒处理。

（1）中国竞争态势

图14示出了中国蒸汽处理技术相关专利的法律有效性情况,可见,在蒸汽处理技术领域,有效专利数量略高于失效专利数量,达到了135件,审中专利为34件。失效专利数量与有效专利数量几乎相当,这与该技术领域的技术难度低和创新空间小有一定关系。

进一步分析蒸汽处理技术相关有效专利申请人情况,发现有效专利数量最多的申请人为栖霞中泰环保设备有限公司和河南省利盈环保科技股份有限公司,拥有7件有效专利,但其专利类型为实用新型专利,专利稳定性还有待验证。其次为中外合资企业欧尔东有限公司、航天神禾(北京)环保有限公司和重庆智得热工工业有限公司,均拥有5件有效专利,且其专利类型既包括实用新型专利,也包括发明授权专利,专利质量和技术水平均较高。

（2）研发方向

通过对蒸汽处理技术相关专利的技术信息进行梳理发现,蒸汽处理医疗废物的研究重点在于杀菌和提高效率。并且在近3年的专利申请中,依然以此为主要目的。例如CN202110115190.1[19]提供了一种用于医疗垃圾的移动式高温蒸煮灭菌处置方舱,CN202110037679.1[20]涉及一种医疗废弃物处理装置及方法,提供了一种高效快速的对医疗废弃物进行蒸汽灭菌消毒处理的方法。CN202021496954.3[21]涉及一种微型医疗废物高温蒸汽消毒装置,将医疗废物垃圾桶直接放置到压力罐内进行蒸汽加热结合微波加热消毒,所生产废气进行活性炭吸附无害化处理后外排,消除环境污染和疾病传染隐患。KR2126463B1[22]公开了一种用于处理医疗机构排出的棉絮、绷带、纱布、一次性注射器、输液器等医疗废物的装置。该装置产生高温蒸汽和无线电波,防止细菌外流,同时防止细菌传播,具有安全处理医疗废物的效果。该装置在高频振荡和喷射高温蒸汽的同时消毒,医疗废物在密闭状态下被粉碎。

3.6.5 消毒灭菌技术

消毒灭菌技术包括利用化学消毒剂对传染性病菌进行灭活,以及高压臭氧技术,即利用臭氧作为消毒剂,在高压作用下进行医疗废物的消毒处理。

（1）中国竞争态势

图15示出了中国消毒灭菌技术相关专利的法律有效性情况。在消毒灭菌技术领域,有效专利数量和失效专利数量几乎相当,审中专利数量较高,有156件。整体来看,消毒灭菌技术已经形成一定的专利布局规模,且申请人的研发积极性也较高。

进一步分析消毒灭菌技术相关有效专利申请人情况,有效专利数量最多的申请人为栖霞中泰环保设备有限公司,拥有12件有效专利,但其专利类型为实用新型专利,专利稳定性还有待验证。其次为长沙汇洋环保技术股份有限公司,拥有6件实用新型专利。青岛大学附属医院有效专利数量虽然不高,但是拥有3件发明专利授权和1件实用新型专利授权,专利稳定性和创新能力较高。

（2）研发方向

通过对消毒灭菌技术相关专利的技术信息进行梳理发现,消毒灭菌处理医疗废物技术手段主要是采用化学消毒技术和臭氧消毒技术。研究重点在于提高处理能力和便携性。在近3年的专利申请中,化学消毒技术,例如CN202110069185.1[23],公开了一种医疗垃圾灭菌设备,破碎后的医疗垃圾通过出料口进入消毒箱内,通过雾化的消毒剂对破碎后的医疗垃圾进行快速消毒,快速处理批量医疗垃圾,处理效率高,并且处理后的医疗垃圾体积小,不占空间,便于后期运输。CN201920293868.3[24]提供一种医疗废弃物处理系统,运用消毒剂对废弃碎粒进行消毒,以提升清运人员进行清运处理的安全性,以达到符合环保消毒的目的。臭氧消毒技术,例如CN201921966771.0[25],公开了一种微量臭氧浓度灭菌装置,包括臭氧箱和灭菌箱,风机能够驱使灭菌箱和放置筒中的有害气体与臭氧发生器中的微量臭氧进行交换灭菌,从而达到了微量臭氧灭菌的效果。CN202020232599.2[26]公开了一种医疗废弃物集中处理柜,首次采用了“臭氧+羟基自由基+超声+红外”技术应用于医疗废弃物的集中处理上,可对单一医疗单位的医疗废弃物进行就地集中灭活消毒处理,消毒后的医疗废弃物可作为一般生活垃圾进行处理,能够极大地缓解疫情集中区域非常大量的医疗废弃物的处理压力。

3.6.6 联合技术

任何一项处置技术都有其优点和缺点,为了实现优势互补,充分利用不同技术的特点,采用多种技术联合处置医疗废物的技术也越来越得到重视,尤其是焚烧和等离子处置结合、微波和蒸汽结合等方法。例如,CN202010519848.0[27]公开了一种多工艺协同等离子体危废处置装置,利用回转式焚烧炉将对应的固体和液体进行气化处理;利用等离子气化系统将医疗垃圾以及污泥进行处理,利用多工艺的协同作用,危废仍由常规焚烧设施处置,等离子体处置量显著降低,并结合等离子体进行处置,因此保证危废处理效果的同时,降低了成本。CN202021400280.2[28]涉及医疗废物消毒技术领域的一种微型医疗废物微波消毒设备,垃圾箱的设置集收集垃圾与消毒于一体,避免了垃圾中转过程中对盛放装置的污染,微波与蒸汽消毒相结合,提高了消毒效果及效率,同时利用微波使水变成蒸汽,省略了蒸汽发生装置,提高了微波的利用率,节能减耗,装置简单高效。GB2572265A[29]公开了一种废弃物修复设备和方法,该方法包括在消毒室中对医疗废物进行消毒,在消毒步骤期间收集液体流出物,捕获在消毒步骤期间放出的蒸汽并冷凝蒸汽,以及将冷凝的蒸汽和液体流出物组合在一起作为液体流出物用于在焚烧炉中处理。

4 讨论和结论

通过对医疗废物处置技术的专利申请进行统计和分析,结果如下。

（1）从专利申请量来看,医疗废物处置技术在近几年呈现快速发展态势。随着我国医疗废物产生规模的持续增长,未来几年,医疗废物处置技术的专利申请量也将持续上升。这也说明医疗废物处置技术的创新空间很大,具有很大的发展潜力。

（2）从地域分布来看,我国是医疗废物处置技术创新的主力军,而国际上其他国家/地区的研究虽然起步较早,研究日益成熟,但专利申请量较低。

（3）从中国专利法律状态来看,目前我国医疗废物处置技术的专利保护以实用新型为主,有效发明专利数量较少,但审中发明专利申请占比高,医疗废物处置技术含量越来越高。

（4）从申请人来看,我国的环保公司和医疗机构是医疗废物处置技术的重要创新主体;专利布局集中在医疗废物的回收装置。

（5）从技术分布来看,焚烧法处置医疗废物技术起步最早,应用最广,专利申请量占比最高,但是由于焚烧法实现无害化的成本较高,因此,寻找安全经济的其他替代技术势在必行,等离子、微波、蒸汽、消毒杀菌等技术在近几年得到重点关注,但是还存在如何进一步提高处置效率、缩小处置后容积、降低成本等问题,因此有必要对这些方法进行进一步研究和验证。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

中华人民共和国国务院. 医疗废物管理条例[S]. 北京, 2003.
[2]

赵丽娜, 姚芝茂, 戴天有, 等. 《医疗废物集中处置技术规范》修订关键点研究[J]. 环境工程技术学报, 2015, 5(4):315-322.
[3]

姚建明, 陈德喜, 范正锐. 我国医疗废物的处置现状及对疫情下医疗废物应急处置的思考[J]. 有色冶金节能, 2020, (1): 6-8.
[4]

陈扬, 吴安华, 冯钦忠, 等. 医疗废物处理处置技术与源头分类对策[J]. 中国感染控制杂志, 2012, 11(6): 401-404.
[5]

中华人民共和国环境保护部. 医疗废物处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)HJ-BAT-8[S]. 北京, 2011.
[6]

毛俭英. 一种医疗废物焚烧炉用炉排结构: CN202020640150.X[P]. 2020-11-20.
[7]

深圳保利环保科技有限公司. 一种焚烧炉排: CN201921259071.8[P]. 2020-06-09.
[8]

金华市莱逸园环保科技开发有限公司. 一种危险废物回转窑协同处置病死动物工艺: CN202110137831.3[P]. 2021-06-01.
[9]

河南科技大学. 一种医疗垃圾热解焚烧炉: CN202110032764.9[P]. 2021-04-30.
[10]

江苏品德环保科技有限公司. 一种医疗废物焚烧烟气的净化方法与系统: CN202110166070.4[P]. 2021-04-27.
[11]

Kotha Surya. A system and method for treatment of waste materials: WO2021038308A1[P]. 2021-03-04.
[12]

T2 CO LTD, IGARASHI DENKI SEISAKUSHO:KK. Processing method of carbonization furnace and waste: JP2019131823A[P]. 2019-08-08.
[13]

中科云越北京科技发展有限公司. 一种集装箱式热等离子体的医疗废弃物处理装置: CN202110171877.7[P]. 2021-05-25.
[14]

清华大学. 医疗废弃物处理设备的反应装置及操作方法: CN202110057371.3[P]. 2021-04-16.
[15]

BIO FRIENDS INC, ITDF CO LTD. System for pyrolyzing medical waste: KR2214759B1[P]. 2021-02-10.
[16]

Robert Thompson, James Slanina. Device for the destruction of biohazardous waste: US10688543B2[P]. 2020-06-23.
[17]

山东大学, 山东正高环保科技有限公司. 一种基于微波诱导耦合增湿强化病毒灭活装置、方法和系统: CN202110234727.6[P]. 2021-06-15.
[18]

Alisha Nainesh Patil, Sujata Nainesh Patil. System and method for disposal of hospital waste using microwave based disinfection device: IN202021056814A[P]. 2021-01-29.
[19]

周翠珍. 一种用于医疗垃圾的移动式高温蒸煮灭菌处置方舱: CN202110115190.1[P]. 2021-05-18.
[20]

李国俊. 一种医疗废弃物处理装置及方法: CN202110037679.1[P]. 2021-05-07.
[21]

河南省利盈环保科技股份有限公司. 一种微型医疗废物高温蒸汽消毒装置: CN202021496954.3[P]. 2021-05-21.
[22]

M2 CO LTD, UENT CO LTD. Medical waste processing system by using microwave and steam: KR2126463B1[P]. 2020-06-25.
[23]

李远征. 一种医疗垃圾灭菌设备: CN202110069185.1[P]. 2021-05-28.
[24]

昇洋环境科技股份有限公司. 一种医疗废弃物处理系统: CN201920293868.3[P]. 2019-12-20.
[25]

贵州汇善谷水晶矿泉水业有限责任公司. 一种微量臭氧浓度灭菌装置: CN201921966771.0[P]. 2020-11-10.
[26]

中物院成都科学技术发展中心. 医疗废弃物集中处理柜: CN202020232599.2[P]. 2021-02-26.
[27]

深圳市海文环保技术有限公司. 多工艺协同等离子体危废处置装置: CN202010519848.0[P]. 2020-09-04.
[28]

河南省利盈环保科技股份有限公司. 一种微型医疗废物微波消毒设备: CN202021400280.2[P]. 2021-05-21.
[29]

SHARPSMART LTD. A waste remediation apparatus and method: GB2572265A[P]. 2019-09-25.
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