刘陆，杨晨

国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心 材料工程发明审查部，北京 100190

摘要：本文以专利数据为样本，从专利申请的技术构成、国内外研究力度等角度剖析了国内微流控芯片的专利技术状况，研究表明，我国该领域正处于基础性科研阶段，建议国内企业充分借助国家政策，依托科研机构，开展有关微流控芯片的研究，发展具备我国自主知识产权的微流控芯片产业。

关键词：微流控；专利；分析

0引言

微流控芯片是通过微加工技术将微流道、微泵、微阀、微电极、磁珠、微检测元件等功能器件像集成电路一样集成在芯片材料上的微全分析系统[1]。通过电、磁驱动等方式实现对微通道中流体的控制，将化学实验室的多种功能集成于芯片上，又称作芯片实验室。微流控芯片技术是多学科交叉、协调发展的产物。微型化、自动化、快速化与便携化是总发展方向。20世纪90年代，Manz和Widmer首次提出了微型全分析系统的概念[2]，此后十余年，以微流控芯片为核心的研究工作蓬勃发展。基于流体力学为主的理论分析已经取得了丰硕成果，并广泛应用于生物、医药、化学等行业中，具有较大的发展前景和经济价值。

1国内专利申请申请分布

为了解国内微流控芯片的相关专利申请情况，本文依托国家知识产权局专利检索与服务系统中CNABS数据库，检索采用分类号与关键词相结合的方式，主要关键词为：微流、微通道、芯片、微全分析系统等，涉及的国际专利分类号为B01L3/00以及G01N、C12Q、C12M的下位分类位置。去噪后获国内专利1520件，以此为分析数据样本，统计的文献公开日期截止到20150318。

 

1.1国内专利申请总体趋势

    通过对样本进行分析，如图1，我国微流控芯片专利申请主要涉及四个方面：芯片结构、制备方法、操作方法以及应用，其中对芯片结构的设计和改进占较大比例，该方面主要包括对三维立体结构、微通道、微泵和接头的设计；其次侧重的研究方向为芯片的操作或操纵，如采用电极控制液滴的移动、采用磁珠精准控制目标物等，以及芯片的应用，如用于各种生物化学的检测和分析；最后为制备方法，常规手段包括电脑绘制、蚀刻、热压、键合等。

 

图1 主要研究方向分布图

1.2国内专利申请的省市分布

统计得到，国内微流控芯片领域申请主要集中于江苏、北京、上海等地，申请人以科研院校和科技公司居多，前五名依次是：苏州汶颢芯片科技有限公司、复旦大学、青岛博睿林新材料有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、苏州扬清芯片科技有限公司。申请量较大的各省市具备依托当地高校的研究成果的优势。

 

2国际专利申请的国家分布

鉴于国内该领域研究重点是芯片结构，故在此进一步针对该领域国际申请的结构设计方向进行统计，本文在SIPOABS数据库中采用ECLA分类号C12M23/16得到国际发明专利族文献372件，其中美国以94 件专利占据绝对优势，且专利申请量大幅领先其他国家，德国和日本并列第二（图2）。其中，仅美国的BIOPROCESSORS CORPORATION公司就拥有36件申请。统计得知，美日欧在该领域研究较深入，技术较先进，应用也较广泛。

 

图2 申请国家分布

3总结

微流控芯片在发展过程中还存在很多困难，如要求超净环境、加工设备与技术复杂、高温键合成功率低，成本昂贵、条件苛刻；发展中制约条件包括试样处理、与其他设备的接口等，微尺度下流体的传质、传热、边界条件等理论的研究也不够深入，上述各方面都将成为该领域的研究热点。研究人员在研究时可多参考美日欧现有技术，及时获取最前沿的研究成果，依托高校科研机构的研究平台，对上述薄弱环节进行重点研究。

 

参考文献

[1] Manz A, Becker H. Microsystem Technology in Chemistry and Life Sciences[M]. Berlin: SPringer, 1999.

[2] Manz A, Graber N, Widmer H M. Miniaturized total chemical analysis systems: a novel concept for chemical sensing[J].Sensors and Actuators B,1990,BI:244-248.