中煙專利代理律師詳解IQOS ILUMA 核心專利

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所屬分類:電子煙資訊

聲明:本文為作者授權卷卷智庫首發。文章僅代表原作者個人觀點。公眾號標題和編者按為卷卷智庫編輯加工。文章內容請以作者原文為準。
作者簡介:
任永利 博士,北京市領專知識產權代理有限公司創始人
編者按:
7月30日,在中國電子商會電子煙行業委員會的指導下,由卷卷科技與地平線合資有限公司聯合出品的《IQOS ILUMA 疑似工程機樣機產品測試簡報》在“卷卷智庫”公眾號首發。報告發布后,我們收到了很多專業人士的熱情反饋,也應邀參與了多個專業技術研討會。
我們能感受到產業對于ILUMA所打開的電磁加熱HNB技術路線的期待,更能感受到一種焦慮:ILUMA的推出,是否會使產業重新陷入電阻加熱片式的“危局”?即IQOS完善的專利布局,使得電磁加熱領域的研發又一次被蓋上厚厚的“天花板”。
專業的問題,需要專業人士來解答。我們有幸收到了任永利博士的這篇投稿。作為長期關注新型煙草專利問題的專家,任永利博士在拆解報告的啟發下,系統、全面地梳理了ILUMA的專利布局,并給出了相關專利號以便讀者進一步研究探索。這可能是迄今為止首份對ILUMA專利進行全面系統分析的公開報告,其價值不言而喻。
ILUMA的正式上市已經進入倒計時,電磁加熱等新技術也將得到更廣泛的發展和應用。包括中國煙草以及深圳電子煙企業在內的中國新型煙草產業,能否在未來的技術變革中迎頭趕上并創出自有路線,任永利博士的這份報告做出了一份貢獻,也更堅定了我們的信心。
卷卷智庫一直致力于推動中國新型煙草產業的公共研究,期待更多專業人士的參與。
本文看點:

  • ILUMA電磁加熱核心元件——電磁線圈、加熱電路、煙支結構核心專利群;

  • 相關核心專利的專利號、示意圖;

  • 對ILUMA煙支識別機制的分析;

以下為文章原文。文末有全文PDF版下載。


揭開PMI公司最新電磁加熱HNB產品IQOS ILUMA的專利面紗作者:任永利博士(首發于公眾號“卷卷智庫”,2021年8月)

0序言

菲莫國際(Philip Morris International,縮寫為PMI)無疑是加熱不燃燒(Heat-not-Burn,HNB)領域的絕對領跑者,其旗下當紅產品IQOS采用電阻加熱片以中心加熱方式,加熱薄片類煙支產品,相比點燃抽吸式傳統卷煙,技術優勢和減害優勢明顯。全世界消費者以真金白銀購買力投票也證明了IQOS不愧為當前最受歡迎的HNB產品。憑著這一旗艦級產品,PMI不僅掙得盆滿缽滿,而且放出豪言要徹底拋棄點燃抽吸型傳統卷煙產品,全球煙草企業(自然包括我國煙草企業)應該都會因此而感到不安。PMI CEO呼吁用十年時間像禁掉燃油車那樣禁掉傳統卷煙,來自《The Guardian》[1](本文所引用圖片版權均屬于原作者,本文按照《著作權法》規定出于免費技術交流目的使用且明確標明了引用來源,下同) PMI還通過旗下生產商“菲利普莫里斯生產公司”布局了大量核心專利群,這些專利技術先進、精心撰寫,措辭嚴密,布局精準,從法律層面確保其絕對技術領先甚至壟斷地位。
PMI完全可以憑借上述先發優勢坐享市場紅利很多年,然而,PMI真不是吃素的,竟然在如此優勢局面下要主動革自己的IQOS當紅產品的命,即將推出全新代的HNB產品IQOS ILUMA(以下簡稱“ILUMA”),廢除電阻加熱片,采用電磁加熱,以解決現有IQOS煙具電阻加熱片易折斷、清潔維護繁瑣、使用方式復雜、消費者教育成本高的痛點。2021年 2月中旬PMI投資大會線上直播會上,PMI首席運營官(COO)介紹說,ILUMA比當前的IQOS產品在技術和用戶體驗上要優越許多。據報道,ILUMA產品將于2021年8月17日在日本首次上市[1]。
PMI的一舉一動歷來為全球加熱不燃燒行業上下游眾多企業所關注。在中國,無論是中煙系企業,還是深圳民企,都在深入研究PMI的產品和專利技術,而ILUMA則是整個產業關注的焦點。
7月30日,卷卷智庫的一篇文章《IQOS ILUMA“工程樣機”拆解報告》(下文簡稱為《拆解報告》)刷屏了HNB產業圈,其對一款2019年產的疑似ILUMA工程樣機進行了實物拆解和測試,并圖文并茂地披露了很多技術信息,詳見“報告全文”[2]。

《IQOS ILUMA“工程樣機”拆解報告》封面 不過,僅僅是實物拆解顯然不能滿足產業的需求。本文將從專利角度去分析和預測ILUMA產品,以期提供更多的技術信息和法律信息。

1ILUMA電磁加熱核心元件—電磁線圈

《拆解報告》中提到:線圈是片式螺旋纏繞方式,節省厚度空間。圖片來自《拆解報告》 跟這一線圈設計相關的PMI中國專利可能是CN105307526B,題目為《用于產生氣霧的感應加熱裝置和系統》,專利權人為“菲利普莫里斯生產公司”,當前法律狀態是授權,其代表性附圖如下圖左圖所示:從該專利可見,線圈做成扁平的(即圖中縱向長度151要大于橫向長度152),并不只是為了節省厚度空間,更是為了減少相鄰線圈的相對截面之間的形成電容而造成能量損失(電容損失),詳細技術內容,請見該專利說明書,本文不再贅述。
提醒注意,該專利處于授權且有效狀態,國內企業原樣抄襲這種扁平線圈的設計,可能存在侵權風險,最好提前做好專利規避設計。
當然ILUMA也完全可以使用傳統的線圈,如上圖右圖所示,在其多個專利中都有提及。

2ILUMA電磁加熱電路

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查PMI專利,與電磁加熱電路有關的專利,包括但不限于以下:(1)CN105307524B,題目《感應加熱裝置、包括感應加熱裝置的氣霧遞送系統和操作該系統的方法》,當前法律狀態為授權,其代表性電路圖如下:(2)CN105992528B,題目為《用于加熱氣溶膠形成基質的感應加熱裝置》,當前法律狀態為授權,其代表性電路圖同上圖。
(3)CN106163306B,題目為《感應加熱裝置、包括感應加熱裝置的氣溶膠遞送系統及其操作方法》,當前法律狀態為授權,其代表性電路圖同上圖。
(4)CN109890233A,題目為《感應加熱裝置、包括感應加熱裝置的氣溶膠生成系統及其操作方法》,當前法律狀態為實質審查中,其代表性電路圖如下:關于電路更多細節描述,讀者可自行參閱專利說明書,本文不再贅述。

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3ILUMA煙支結構

《拆解報告》沒有給出ILUMA煙支結構方面的信息,可能是因為報告作者沒有獲得ILUMA煙支樣品。
但煙支結構專利顯然是中煙系企業最關心的內容。煙草專賣制度決定了國內煙草類HNB煙支的生產和銷售只能為中國煙草所有。未來HNB領域,將是中國煙草與PMI兩個巨頭的對決。
筆者從PMI專利中找到的關于電磁加熱的煙支結構的信息如下:

1. 煙支內置中心感應加熱片型—基礎版

CN105307524B、CN105992528B、CN106163306B均公開了煙支橫截面結構,如下圖所示:CN109890233A、CN106255429A、CN108882752A均公開了煙支整體結構,如下圖所示:上述煙支結構示意圖,看起來就是在IQOS的四段式煙支基礎上在發煙材料段20內增加了個電磁感應體片4,來實現中心感應加熱。正是因為發熱片存在于每一根煙支中,而不是設置在煙具中,可以直接隨煙支整體插拔,才避免了IQOS煙具插拔煙支時電阻加熱片易折斷、清潔維護繁瑣、使用方式復雜、消費者教育成本高的痛點。

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2. 煙支內置中心感應加熱片型—加強版A

CN 111902055 A(題目為《包括可加熱元件的氣溶膠生成制品》,尚在實質審查過程中)公開了具有前部塞的內置中心感應加熱片型煙支,其煙支結構圖如下:
其特點在于,在氣溶膠形成基質段14的上游又增設了過濾段元件12(也可以看作是前部塞12),該前部塞的作用在于防止感受器材料15的遠端直接暴露在外而在煙支儲運中發生移動和變形。該煙支在使用時連同該前部塞一起插入煙具中。此外,前部塞12的內周表面30和外周表面28上還可以設置鋁箔,該鋁箔同樣能在電磁線圈中被感應加熱,防止氣溶膠在前部塞內被冷凝。此外,筆者預計,若該前部塞構成氣流通道的一部分,則該鋁箔還可以預熱空氣的作用。

3. 煙支內置中心感應加熱片型—加強版B

CN110602955A(題目為《優化了基質使用的氣溶膠生成制品、裝置和系統》,尚在實質審查過程中)公開了具有橢圓形橫截面的發煙基質芯的內置中心感應加熱片型煙支,其煙支的發煙段的立體視圖和橫截面圖如下: 該煙支特點在于發現了條帶形感受器元件的有效溫度場實際上是編號11所示的橢圓形區域,故將發煙基質芯10也設定成橢圓形以與該有效溫度場相適應,既充分受熱又避免發煙材料的浪費。但橢圓柱形煙支不方便插入煙具使用,故用內橫截面為橢圓形的填料套筒20將煙支外形“補齊”為圓柱形,使其可通配使用并符合消費者對煙支的傳統形狀認知。套筒20內表面22和發煙基質芯10的外表面11之間可以完全吻合(上圖左),也可以不完全吻合以便留有間隙(上圖右)作為氣流通道,間隙大小可調節以便調節吸阻。

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4. 煙支內置中心感應加熱片型—加強版C

CN108882752A(題目為《氣溶膠生成制品》,目前尚在實質審查中)還進一步公開感受器片體(下圖中的感受器材料25)兩側面上還可以涂覆氣溶膠形成基質涂層21,用于在加熱初期快速發煙,且公開了主體發煙材料可以是煙草塊(下圖中的氣溶膠形成基質塊體22),有別于煙草薄片或煙絲,煙草塊具有整體性且便于固定感受器材料。

5. 煙支內分散有電磁顆粒型

CN106455714B(題目為《包含磁性顆粒的氣溶膠形成制品》,當前法律狀態為授權)公開了另一種電磁加熱煙支結構,如下圖所示:其中22表示磁性顆粒,24為發煙段。 CN105307516B(題目為《可感應加熱的煙草產品》,當前法律狀態為授權)也公開了包含磁性顆粒10和煙草微粒11的發煙材料段1,結構如下圖所示: 由于磁性顆粒均勻分布,故加熱也更加均勻。

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6. 煙支內置筒狀電磁感應體型

CN108348004A(題目是《氣溶膠生成制品和其方法;氣溶膠生成裝置和系統》)公開了又一種電磁加熱煙支結構,如下圖所示:這樣的煙支呈圓筒狀,不太符合消費者對于傳統煙支的形狀認知。

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7. 核殼顆粒型煙支

CN108135275A(題目為《氣溶膠生成制品、氣溶膠生成團塊、氣溶膠生成團塊的形成方法和包括氣溶膠生成團塊的氣溶膠生成系統》,目前尚在實質審查中)公開了這樣的煙支結構: 其特點是以感受器顆粒為核,以氣溶膠形成基材為殼,構成核殼結構的發煙顆粒,然后將眾多核殼結構發煙顆粒灌裝到煙支中。這本質上也是中心加熱,只不過中心加熱分散到每個發煙顆粒內部來進行,這樣的結構設計從微觀層面確保了加熱的均勻性。

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8. 組合型

例如以上(1)煙支內置中心感應加熱片型和(5)煙支內分散有電磁顆粒型完全可以組合在一起而并存,例如WO2018/178217A1所示,其中中心感應加熱片10和電磁顆粒20并存于發煙材料段中: 以上幾種電磁加熱煙支結構僅僅是PMI專利中提到的幾種,技術上各有千秋。那么,8月17日即將在日本上市的ILUMA煙支,究竟是哪一種呢?讓我們拭目以待。

4
其他信息佐證——關于ILUMA煙支


1.PMI CEO的講話

2021年2月中旬菲莫國際(PMI)投資大會線上直播會上,PMI的首席運營官杰克·奧爾扎克(Jacek Olczak,現已升任CEO)的講話,也透露出很多有價值的信息,其中有幾句話很關鍵: 原文:Andre obviously is the master father of this innovation. This was his idea to put the inductions into the most micro dimensions ever seen in the history. 譯文:Andre顯然是這項技術革新的始祖。把電磁技術應用到有史以來最微觀的維度是出自他的想法。 原文:Let me move to IQOS ILUMA. So here is IQOS ILUMA. It's the next-generation of IQOS heat-not-burn. In my opinion, and you know that I am a very, very, very good user of current IQOS, this is really amazing. This is truly amazing proposition. If a new word was to be invented to describe what it is, the word would be revolution. Trust me, this is really revolutionary what we are bringing to the market. This is still internal heating but provides the optimum taste and satisfaction, however, delivered via SmartcoreTM induction internal heating technology. 譯文:讓我們回到IQOS ILUMA。這是IQOS ILUMA,下一代IQOS加熱不燃燒。在我看來,你知道我是當前 IQOS 的一個非常非常非常好的用戶,這真的很棒。這真是一個了不起的提議。 如果要發明一個新詞來描述它是什么,這個詞將是“革命”。相信我,這真的是我們帶給市場的革命性產品。 這仍然是內部加熱,但通過SmartcoreTM 感應內部加熱技術提供最佳口味和滿意度。(以上中文為筆者翻譯,內容請以英文為準,下同) 注意其中黃色字體部分,以及關鍵詞“最微觀維度”、“革命”、“core”,如果PMI該現任CEO不是信口開河或故意放煙霧彈的話,這說明磁性顆粒分散加熱技術,可能會是其將來電磁加熱煙支(也許不是第一代,而是在更遠的將來)要實際采用的技術,那么上述CN108135275A 所示的核殼顆粒型煙支可能性大增。畢竟,該專利才能同時匹配“最微觀維度”和 “core” 這兩個技術關鍵詞。以及只有該專利才在技術進化脈絡上遠遠超越其余電磁加熱煙支專利,配得上“革命”這么偉大的評價。
而“Smart”這個關鍵詞,是否也暗示著將來電磁顆粒核既用來電磁加熱,又用來根據其自身特定電磁特性來做煙支識別呢?筆者僅僅是大膽推測,最終還讓時間揭曉答案吧。
2.其他零散報道信息當前最有可能的是,第一代ILUMA煙支使用如CN109890233A、CN106255429A、CN108882752A、CN 111902055A所示的內置中心電磁感應片的四段式煙支結構,畢竟,這樣的煙支結構最成熟,最容易實現,且與當前IQOS產品的四段式煙支最相似,具有技術繼承性,用戶切換成本更低,是最可能的首發形態(當然不排除未來針對消費者體驗還會進行升級迭代)。
巧合的是,就在本文完稿當天,筆者有幸收到某業內專家分享的公眾號文章[3],其中給出了據稱為ILUMA煙支TEREA的附圖。該圖片清晰顯示了中心加熱鋁箔片和前部塞,如下圖方框所示。若此圖內容為真,則首發亮相的ILUMA煙支無疑最應該對應著CN 111902055A。圖片來自公眾號:加熱不燃燒資訊分享與產業觀察 5擴展——關于ILUMA煙支識別機制

中煙專利代理律師詳解IQOS ILUMA 核心專利

煙支識別機制是《拆解報告》中未曾提到的,但在PMI首席運營官的上述講話中,以大量篇幅強調了ILUMA的煙支識別技術,見下面黃色字體部分: 原文:It offers self-activation after stick insertion with stick recognition technology. Remember, we got these questions from you some investors days ago when we ever developed the stick recognition technology. Here we are, here IQOS brings it to the interplay. 譯文:煙支識別技術可以實現器具的自我激活。記得當初大家問過我們關于煙支識別技術的問題,現在新的IQOS ILUMA搭載了這項技術 原文:You will have what Andre called the susceptor, which is specially designed, developed, manufactured, obviously, with the very low tolerances piece of a metal, if you like, but I oversimplify this whole thing. It's a very sophisticated process, but I will not describe it. The reality is the -- when you introduce the HTU in the holder, then the holder recognizes the specific profile of that susceptor and therefore the HTU. So no other product will work in this device because the susceptor has a very specific characteristic that operates in certain temperatures obviously to avoid combustion, and that's the whole secret, if you wish, of the whole innovation. So competitive products will not operate. If we take an IQOS blade product, like the ones we have today, the HTUs, they will not work with that device. 譯文:你可以像剛才Andre一樣稱之為“感應器”,它是一個特殊設計的、開發的、生產的,公差范圍極低的金屬片(針)。這是一個非常復雜的過程,我不會詳細描述?,F實情況是,如果你把耗材放進機器中,機器會識別出耗材中“感應器”的詳細屬性(身份),進而識別出是不是正確的煙支。因此其他的耗材行不通是因為這個“感應器”擁有非常特定的特性,它可以在特定的溫度中工作但顯然不會燃燒,這就是所有的創新秘密。所以競爭對手的煙支和目前iqos的煙支是沒辦法匹配ILUMA的。
關于煙支識別專利,因時間原因,筆者未經詳細專題檢索,本文僅提供平時閱讀PMI專利時發現的蛛絲馬跡,供感興趣的讀者順藤摸瓜:
CN106455714A,第0005段、0009、0011和0039段,均提到了通過檢測磁性顆粒的特定居里溫度來檢測煙支的存在并判斷煙支類型,尤其是0005段末句提到“本發明的目的是提供改良的氣溶膠生成制品,以及包括檢測器的電操作式吸煙系統,所述檢測器對吸煙者提供另外的功能性并且增加生產偽造制品的難度?!边@也與前述關鍵詞“Smart”暗中相呼應。
尾言

  1. 由于沒有ILUMA產品(煙具和煙支)實物,本文無法進行系統而嚴謹的專利檢索,故全面性、準確性、針對性均無法保證;本文僅是筆者根據自身經驗積累并結合各方面零散信息而盡最大努力進行的推測,錯誤或疏漏再所難免;
  2. 已知產品,求其專利,本身就是一件很難的事情;更何況ILUMA產品目前還未知(僅有疑似煙具實物,煙支則連疑似實物都沒有,只有網傳圖片,以及據傳2021年8月17日就要在日本公布),求其專利,則更加困難,只能綜合各方面蛛絲馬跡來推測,錯誤或疏漏再所難免。
  3. 因時間原因,筆者只提及PMI中文專利,并未或很少涉及英文專利,局限性再所難免。不過,這些中文專利可供感興趣的讀者順藤摸瓜去查找相關英文專利。
  4. 本文旨在拋磚引玉,HNB領域藏龍臥虎,歡迎專業人士指出本文錯誤或提供更多技術或產品信息,以便筆者及時修正錯誤,彌補疏漏,找到真正與ILUMA對應的專利。
weinxin
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