一、前言导读

手术机器人是一种先进的医疗设备，借助微创伤手术及相关底层技术的发展而发明。手术机器人被用于在高于人类能力的微创伤手术领域中实现高于人类能力的对手术器械的精准操控。手术机器人通常由手术控制台、配备机械臂的手术车及视像系统组成。外科医生坐在手术控制台，观看由放置在患者体内腔镜传输的手术区域三维影像，并操控机械臂的移动，以及该机械臂附带的手术器械及腔镜。机械臂模拟人类的手臂，为外科医生提供一系列模拟人体手腕的动作，同时过滤人手本身的震颤。

机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，其用途广泛，在临床上外科上有大量的应用。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。

经过数十年发展，手术机器人现在主要用于五个快速增长的主要外科领域，其中的骨科、介入手术机器人是及其重要的一个版块。

二、手术机器人市场概览

当前，随着人工智能、物联网等新科技的快速渗透，医疗健康正在与机器人全面融合，引领外科技术大变革。手术机器人行业迎来快速发展，赛道火热，备受资本青睐。

根据Frost & Sullivan的统计，2020 年全球机器人手术市场规模为 61 亿美元，预计从 2021 年到 2028 年将以 17.60% 的复合年增长率增长，到 2028 年将达到 222.7 亿美元（折合人民币约为1414亿元）。

我国手术机器人市场发展迅猛，根据Frost & Sullivan的统计，市场规模由2016年的人民币853.6百万元增至2020年的人民币2,934.5百万元，年复合增长率达36.2%，预计2030年中国手术机器人的市场规模将达至人民币58,425.9百万元，年复合增长率为34.9%。

手术机器人是将机器人技术应用在医疗领域，显然的，机器人手术是使用机器人系统完成的外科手术类型，机器人辅助手术的开发旨在克服现有的微创手术程序的局限性，并增强外科医生进行开放手术的能力。

手术机器人集成了医学、材料学、自动控制学、数字图像处理学、生物力学、机器人学等诸多学科为一体的新型交叉科学。一般情况下，从临床医学应用角度可将手术机器人主要分为腔镜手术机器人、骨科手术机器人、泛血管手术机器人、 经自然腔道手术机器人、经皮穿刺手术机器人。

下面两幅附图分别给出了各主要细分手术机器人的应用场景和市场规模情况，供各位读者参考。

笔者认为，随着时间发展，对于国内手术机器人市场而言，各大厂商会面临如下5个方面的竞争，分别为：

1.技术战，入局者众多，内卷严重，而且在技术上目前国外先进巨头具有一定优势，国内厂家只有通过技术上“高人一等”才能“脱颖而出”。

2.临床战，目前手术机器人虽然种类繁多，但是依然是医械法规强监管的产业，且市场受众面以大城市的大医院为主体，在如此众多的品牌上市过程中，临床资源就显得弥足珍贵。

3.融资战，手术机器人是一个多学科高度集中的产品，研发周期长，临床要求高，各方面人力资源也紧张稀缺，必然需要高额的投入，这些都需要大量的资本投入，因此手术机器人的玩法从资本市场来讲其实就是“谁的资本强谁成功率大”。

4.营销战，随着国内、国外厂商的产品逐步上市，需要“卖出去”，也需要市场各群体的认同，更需要占据市场率，因此在众多同类型同适应症的手术机器人中“卖得好”才是各大厂商的终极目标，才是“长久之计”。

5.专利战，专利对于手术机器人而言十分重要，当然也是技术层面的演化，更是各大手术机器人厂商市场角力的重要武器，甚至是“终极核武”，规避设计风险、占据市场率都需要专利的辅助，达芬奇在腔镜机器人领域“叱咤风云”恰恰是得益于专利。

三、达芬奇 初探

达芬奇（da Vinci）手术机器人由美国直观医疗公司制造生产。美国直观医疗公司创立于1995年，总部设在美国加州，是开发革命性微创手术仪器和技术的先驱。

1999年，第一台达芬奇手术机器人面世。2000年，达芬奇手术机器人正式成为第一个受FDA批准用于临床手术的机器人辅助腹腔镜手术系统。

系统主要由三部分组成：医生操控台、床旁机械臂系统以及影像处理平台。主刀医生坐在控制台前控制器械和镜头；床旁机械臂系统是达芬奇手术机器人的操作部分，它放置在患者身旁为器械和镜头提供支撑，并实现医生的操作；影像处理系统，为患者身边的手术团队提供图像信息。

20 多年来，达芬奇平台开创了手术室的新功能，改变了微创手术领域。通过超过 500 万次手术，Intuitive已成为手术机器人领域公认的领导者。

达芬奇手术机器人拥有三维高清视野，头发丝大小的血管在医生眼里也能清晰可见；达芬奇手术机器人的器械拥有可转腕的关节，比人手更加的小巧灵活；同时医生的手部动作可以准确无延时地重现在患者体内的器械上。

达芬奇机器人手术和开放手术或传统腹腔镜手术相比具有以下潜在优势：

更小创伤：极大减轻患者的疼痛。

更加精准：出血更少，并发症更少，感染风险降低。

更快恢复：住院时间更短，更快恢复正常生活，提高生活质量。减少误工费用和陪床费用。

四、专利分析

对于达芬奇机器人相关专利，其申请人主要聚集于Intuitive Surgical公司。笔者针对Intuitive Surgical所涉及的专利情况，进行了检索，其结果进行如下展示：

4.1专利概览

下图给出Intuitive Surgical公司专利的申请和公开情况。可以清晰得知，可以清晰得知，其专利申请和授权情况主要集中于2005年后。出现这种情况的出现也和达芬奇机器人的更新换代有着密切关系，结合下文中所提及的技术脉络，也进一步预示其初始专利已陆陆续续到期或即将到期，这也给部分机器人赛道入场者提供了部分机会和技术借鉴。

下面两幅图给出了达芬奇手术机器人专利布局情况，可以非常明确得到达芬奇手术机器人的专利地域布局情况，其专利申请目标国主要聚集于美国、欧洲、中国等区域性中心国家或地区，同样的，以2011年为界限，可以明确得知第一、二代达芬奇手术机器人和第三代达芬奇手术机器人的专利地域布局情况。

下图给出了Intuitive Surgical公司的技术生命周期情况。

下图给出了Intuitive Surgical公司相关专利合作和布局的情况，可以非常清晰的看出，与各个医疗器械大厂一样，作为手术机器人龙头公司，Intuitive Surgical也与众多企业和科研院所展开的合作研究。

下图给出了Intuitive Surgical公司相关专利的专利地图情况，从该专利地图可以很明了的得到Intuitive Surgical公司相关专利的技术分支情况。

4.2技术脉络

达芬奇系列手术机器人共经历的四代进化。

达芬奇机器人1996年推出了第一代，2006年推出的第二代机器人机械手臂活动范围更大了，允许医生在不离开控制台的情况下进行多图观察。

2009年在第二代机器人的基础上增加了双控制台、模拟控制器、术中荧光显影技术等功能，进而推出了第三代达芬奇Si系统。

第四代达芬奇Xi系统在2014年推出，灵活度、精准度、成像清晰度等方面有了质的提高，公司在2014年下半年还开发了远程观察和指导系统。

4.3重要专利解析

从上文的技术脉络可以得知，对于达芬奇手术机器人而言，其总共经历的四次技术迭代，笔者对这四代达芬奇手术机器人和配套器械的相关专利根据类别分别进行了整理和剖析，这里笔者从众多专利中选择了若干进行了解析，相关相关结果如下：

第一代 达芬奇手术系统

第二代 达芬奇S手术系统

第三代 达芬奇Si手术系统

第四代 达芬奇Xi手术系统

达芬奇机器人配套器械

4.4笔者完成的部分学术工作

作为手术机器人发烧友，笔者也完成了一些非常浅显的学术工作。

对于达芬奇机器人相关专利，其申请人主要聚集于Intuitive Surgical，目前相关数量已达1.2W余件，剔除同族影响，需重点关注的专利也达4500余件，笔者开展了学术研究，对于这4500余件专利逐个逐篇的进行了细读，形成了部分如下学术成果，工作模式与思路可供相关专利工作者参考：

1）从这4500余件专利中梳理出了每一代腔镜机器人（含单孔）以及相关配套器械专利，也梳理了其经自然腔道机器人相关专利，准确的形成了对应的专利列表。

2）从这4500余件专利中梳理出了达芬奇手术机器人核心技术专利，准确的形成了达芬奇手术机器人的完整的技术分支和技术脉络以及对应的专利。

3）梳理出了达芬奇手术机器人值得关注的过期专利，切实的总结了达芬奇哪些技术处于专利失效状态。

4）梳理出了达芬奇手术机器人在我国布局的核心专利，逐个逐篇各个角度进行分析解读，梳理出了目前具有较高法律风险的专利。

5）分析了达芬奇手术机器人专利常青战略，剖析了今后一段时间手术机器人厂家的潜在专利法律风险。

客观来讲，Intuitive Surgical知识产权工作相当完善，不愧为专利领域的标杆厂家，自然而然地，可形成的学术成果也较为丰富，以第四代Xi分析为例，笔者形成的分析文案就达7522页（含专利文本）。

五、小 结

作为最成功的手术机器人，达芬奇医生只需要通过操作机械臂来完成手术，还能过滤掉手术者操作过程中手部的颤动，再加上高倍数的3D高清视野，令正常组织和肿瘤间的界限更清晰，能最大程度避免手术过程中对周围正常组织的损伤，确实在医疗器械领域开辟了一个崭新的时代。

诚如领域内人士共同认识的那样，手术机器人逐渐赢得市场追捧，站上了智能精细化发展、医保政策利好的快车道，随着达芬奇手术机器人核心专利的逐步过期，全球以及国内各大手术机器人厂商也必会将达芬奇机器人作为重要的标杆和对照，联动产学研医生多方力量，不断创新，推动中国手术机器人行业更智能化、精准化、微创化的发展，相关知识产权问题也必将会成为各大手术机器人厂商的研究重点课题，后续相关产品的的研发和专利事务值得持续关注。