核輻射成像技術是利用輻射源放出的輻射,如X、g射線、中子等與物質相互作用來實現測量客體成像的一種無損分析技術。近年來,核輻射成像技術在醫學、材料、生命科學、無損檢測、工業探傷等領域有著廣泛的運用,輻射成像探測器作為輻射成像系統中的關鍵裝置,其性能直接決定了輻射成像的圖像質量。隨著微光探測器件的應用和相關技術的進步,采用閃爍體探測器進行輻射成像得以迅速發展和普及,而晶體閃爍體探測器因其探測效率較高、能量分辨率良好并且易于維護,更是被廣泛使用。本文旨在從專利的角度分析世界范圍內采用晶體閃爍體探測器的輻射成像技術發展現狀,比較國內外的技術發展特點,為我國輻射成像領域的研究提供參考。
本文重點對外文數據庫(VEN)和中國專利文摘數據庫(CNABS)中的專利數據進行分析,截止到2015年2月12日,筆者共檢索到相關專利申請3053件,由于專利申請公開有一定滯后,有可能影響2014年相關專利申請量數據。
本文在檢索過程中,主要采用分類號與關鍵詞結合的方式進行。采用晶體閃爍體探測器的輻射成像技術分類號主要為G01T1/202 (采用晶體閃爍體探測器測量X射線輻射、g射線輻射、微粒子輻射或宇宙線輻射強度),并適當擴展到G01T1/00(X射線輻射、g射線輻射、微粒子輻射或宇宙線輻射的測量),A61B6/00(用于放射診斷的儀器)。關鍵詞主要涉及輻射、輻照、射線、攝像、圖像、成像、閃爍體、晶體等。
美日處于領先位置
圖1為檢索到的世界范圍內采用閃爍體探測器的輻射成像技術歷年專利申請量趨勢圖。由圖1可看出,世界范圍內采用閃爍體探測器的輻射成像技術發展大致可以分成4個階段:第一階段為1972年以前,由于計算機技術、電子電路技術、微光探測技術等相關技術的發展限制,使得相關研究處于低速發展期,專利申請量總體較低;第二階段為1973年至1995年,晶體閃爍體輻射成像技術逐步開始受到大型企業和研究機構的重視,專利申請量突破了前一個階段的停滯期,開始逐步增長;第三階段為1996年至2008年,隨著相關技術的快速發展以及醫療、工業等領域無損檢測的迫切需求,采用閃爍體探測器的輻射成像技術受到重視,其專利申請量也快速增長;第四階段為2009年至今,為該領域專利申請的高峰期,相關技術創新達到了前所未有的高度。
從世界范圍內采用閃爍體探測器的輻射成像技術的專利申請國家和地區分布看,美國該領域專利申請量最多,占全球數據的22.9%;日本居于次席,占18.7%;歐洲和中國分列三、四位,均占約9%;其他申請主要集中在德國、法國、英國和加拿大等。
從世界上主要國家歷年申請趨勢比較看,美國、日本、中國3個國家的相關專利申請,總體均是前期緩慢增長,后期飛速發展,而歐洲則是前期緩慢增長,后期相對平穩。美國、日本起步相對較早,并且在該領域的發展一直處于領先地位;中國起步稍晚,但是近年來申請量卻快速增長,尤其是2001年后,相關專利申請量更是直線上升。
我國研發有待加強
從全球采用晶體閃爍體探測器的輻射成像技術申請量排名前10位的申請人及申請量看,作為國際市場中輻射成像設備主要廠商的通用電氣公司、西門子公司以及皇家飛利浦公司,專利申請量均超過了百件;而東芝株式會社、濱松光子株式會社、佳能株式會社以及富士膠卷公司等日本公司表現也較為突出。
而在中國公開的相關專利申請中,申請量排名前10位的申請人(見圖2)中,國內科研機構和企業僅占據三席,分別是列居三、四位的清華大學和同方威視技術股份有限公司,以及排名第十的中國科學院高能物理研究所。
由此可見,一方面,全球排名靠前的大部分申請人在中國的申請量不容小覷,充分說明了國外申請人非常注重其創新成果在中國的專利保護,國內申請人所面臨的環境十分嚴峻;另一方面,國內大學和科研院所的專利申請量高于企業的申請量,專利的轉化率低,要想獲得發展空間,必須加大高校與企業之間的合作,充分利用自身技術,積極尋求合適的突破口,研發具有全球競爭力的核心技術。