声明：本文为作者授权卷卷智库首发。文章仅代表原作者个人观点。公众号标题和编者按为卷卷智库编辑加工。文章内容请以作者原文为准。
作者简介：
任永利 博士，北京市领专知识产权代理有限公司创始人
编者按：
7月30日，在中国电子商会电子烟行业委员会的指导下，由卷卷科技与地平线合资有限公司联合出品的《IQOS ILUMA 疑似工程机样机产品测试简报》在“卷卷智库”公众号首发。报告发布后，我们收到了很多专业人士的热情反馈，也应邀参与了多个专业技术研讨会。
我们能感受到产业对于ILUMA所打开的电磁加热HNB技术路线的期待，更能感受到一种焦虑：ILUMA的推出，是否会使产业重新陷入电阻加热片式的“危局”？即IQOS完善的专利布局，使得电磁加热领域的研发又一次被盖上厚厚的“天花板”。
专业的问题，需要专业人士来解答。我们有幸收到了任永利博士的这篇投稿。作为长期关注新型烟草专利问题的专家，任永利博士在拆解报告的启发下，系统、全面地梳理了ILUMA的专利布局，并给出了相关专利号以便读者进一步研究探索。这可能是迄今为止首份对ILUMA专利进行全面系统分析的公开报告，其价值不言而喻。
ILUMA的正式上市已经进入倒计时，电磁加热等新技术也将得到更广泛的发展和应用。包括中国烟草以及深圳电子烟企业在内的中国新型烟草产业，能否在未来的技术变革中迎头赶上并创出自有路线，任永利博士的这份报告做出了一份贡献，也更坚定了我们的信心。
卷卷智库一直致力于推动中国新型烟草产业的公共研究，期待更多专业人士的参与。
本文看点：
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ILUMA电磁加热核心元件——电磁线圈、加热电路、烟支结构核心专利群；
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相关核心专利的专利号、示意图；
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对ILUMA烟支识别机制的分析；
揭开PMI公司最新电磁加热HNB产品IQOS ILUMA的专利面纱作者：任永利 博士（首发于公众号“卷卷智库”，2021年8月）
0序言
菲莫国际（Philip Morris International，缩写为PMI）无疑是加热不燃烧（Heat-not-Burn，HNB）领域的绝对领跑者，其旗下当红产品IQOS采用电阻加热片以中心加热方式，加热薄片类烟支产品，相比点燃抽吸式传统卷烟，技术优势和减害优势明显。全世界消费者以真金白银购买力投票也证明了IQOS不愧为当前最受欢迎的HNB产品。凭着这一旗舰级产品，PMI不仅挣得盆满钵满，而且放出豪言要彻底抛弃点燃抽吸型传统卷烟产品，全球烟草企业（自然包括我国烟草企业）应该都会因此而感到不安。PMI CEO 呼吁用十年时间像禁掉燃油车那样禁掉传统卷烟，来自《The Guardian》[1]（本文所引用图片版权均属于原作者，本文按照《著作权法》规定出于免费技术交流目的使用且明确标明了引用来源，下同） PMI还通过旗下生产商“菲利普莫里斯生产公司”布局了大量核心专利群，这些专利技术先进、精心撰写，措辞严密，布局精准，从法律层面确保其绝对技术领先甚至垄断地位。
PMI完全可以凭借上述先发优势坐享市场红利很多年，然而，PMI真不是吃素的，竟然在如此优势局面下要主动革自己的IQOS当红产品的命，即将推出全新代的HNB产品IQOS ILUMA（以下简称“ILUMA”），废除电阻加热片，采用电磁加热，以解决现有IQOS烟具电阻加热片易折断、清洁维护繁琐、使用方式复杂、消费者教育成本高的痛点。2021年 2月中旬PMI投资大会线上直播会上，PMI首席运营官（COO）介绍说，ILUMA比当前的IQOS产品在技术和用户体验上要优越许多。据报道，ILUMA产品将于2021年8月17日在日本首次上市[1]。
PMI的一举一动历来为全球加热不燃烧行业上下游众多企业所关注。在中国，无论是中烟系企业，还是深圳民企，都在深入研究PMI的产品和专利技术，而ILUMA则是整个产业关注的焦点。
7月30日，卷卷智库的一篇文章《IQOS ILUMA “工程样机”拆解报告》（下文简称为《拆解报告》）刷屏了HNB产业圈，其对一款2019年产的疑似ILUMA工程样机进行了实物拆解和测试，并图文并茂地披露了很多技术信息，详见“报告全文”[2]。
《IQOS ILUMA “工程样机”拆解报告》封面 不过，仅仅是实物拆解显然不能满足产业的需求。本文将从专利角度去分析和预测ILUMA产品，以期提供更多的技术信息和法律信息。
1ILUMA电磁加热核心元件—电磁线圈
《拆解报告》中提到：线圈是片式螺旋缠绕方式，节省厚度空间。图片来自《拆解报告》 跟这一线圈设计相关的PMI中国专利可能是CN105307526B，题目为《用于产生气雾的感应加热装置和系统》，专利权人为“菲利普莫里斯生产公司”，当前法律状态是授权，其代表性附图如下图左图所示：从该专利可见，线圈做成扁平的（即图中纵向长度151要大于横向长度152），并不只是为了节省厚度空间，更是为了减少相邻线圈的相对截面之间的形成电容而造成能量损失（电容损失），详细技术内容，请见该专利说明书，本文不再赘述。
提醒注意，该专利处于授权且有效状态，国内企业原样抄袭这种扁平线圈的设计，可能存在侵权风险，最好提前做好专利规避设计。
当然ILUMA也完全可以使用传统的线圈，如上图右图所示，在其多个专利中都有提及。
2ILUMA电磁加热电路
查PMI专利，与电磁加热电路有关的专利，包括但不限于以下：(1)CN105307524B，题目《感应加热装置、包括感应加热装置的气雾递送系统和操作该系统的方法》，当前法律状态为授权，其代表性电路图如下：(2)CN105992528B，题目为《用于加热气溶胶形成基质的感应加热装置》，当前法律状态为授权，其代表性电路图同上图。
(3)CN106163306B，题目为《感应加热装置、包括感应加热装置的气溶胶递送系统及其操作方法》，当前法律状态为授权，其代表性电路图同上图。
(4)CN109890233A，题目为《感应加热装置、包括感应加热装置的气溶胶生成系统及其操作方法》，当前法律状态为实质审查中，其代表性电路图如下：关于电路更多细节描述，读者可自行参阅专利说明书，本文不再赘述。
3ILUMA烟支结构
《拆解报告》没有给出ILUMA烟支结构方面的信息，可能是因为报告作者没有获得ILUMA烟支样品。
但烟支结构专利显然是中烟系企业最关心的内容。烟草专卖制度决定了国内烟草类HNB烟支的生产和销售只能为中国烟草所有。未来HNB领域，将是中国烟草与PMI两个巨头的对决。
笔者从PMI专利中找到的关于电磁加热的烟支结构的信息如下：
1. 烟支内置中心感应加热片型—基础版
CN105307524B、CN105992528B、CN106163306B均公开了烟支横截面结构，如下图所示：CN109890233A、CN106255429A、CN108882752A均公开了烟支整体结构，如下图所示：上述烟支结构示意图，看起来就是在IQOS的四段式烟支基础上在发烟材料段20内增加了个电磁感应体片4，来实现中心感应加热。正是因为发热片存在于每一根烟支中，而不是设置在烟具中，可以直接随烟支整体插拔，才避免了IQOS烟具插拔烟支时电阻加热片易折断、清洁维护繁琐、使用方式复杂、消费者教育成本高的痛点。
2. 烟支内置中心感应加热片型—加强版A
CN 111902055 A（题目为《包括可加热元件的气溶胶生成制品》，尚在实质审查过程中）公开了具有前部塞的内置中心感应加热片型烟支，其烟支结构图如下：
其特点在于，在气溶胶形成基质段14的上游又增设了过滤段元件12（也可以看作是前部塞12），该前部塞的作用在于防止感受器材料15的远端直接暴露在外而在烟支储运中发生移动和变形。该烟支在使用时连同该前部塞一起插入烟具中。此外，前部塞12的内周表面30和外周表面28上还可以设置铝箔，该铝箔同样能在电磁线圈中被感应加热，防止气溶胶在前部塞内被冷凝。此外，笔者预计，若该前部塞构成气流通道的一部分，则该铝箔还可以预热空气的作用。
3. 烟支内置中心感应加热片型—加强版B
CN110602955A（题目为《优化了基质使用的气溶胶生成制品、装置和系统》，尚在实质审查过程中）公开了具有椭圆形横截面的发烟基质芯的内置中心感应加热片型烟支，其烟支的发烟段的立体视图和横截面图如下： 该烟支特点在于发现了条带形感受器元件的有效温度场实际上是编号11所示的椭圆形区域，故将发烟基质芯10也设定成椭圆形以与该有效温度场相适应，既充分受热又避免发烟材料的浪费。但椭圆柱形烟支不方便插入烟具使用，故用内横截面为椭圆形的填料套筒20将烟支外形“补齐”为圆柱形，使其可通配使用并符合消费者对烟支的传统形状认知。套筒20内表面22和发烟基质芯10的外表面11之间可以完全吻合（上图左），也可以不完全吻合以便留有间隙（上图右）作为气流通道，间隙大小可调节以便调节吸阻。
4. 烟支内置中心感应加热片型—加强版C
CN108882752A（题目为《气溶胶生成制品》，目前尚在实质审查中）还进一步公开感受器片体（下图中的感受器材料25）两侧面上还可以涂覆气溶胶形成基质涂层21，用于在加热初期快速发烟，且公开了主体发烟材料可以是烟草块（下图中的气溶胶形成基质块体22），有别于烟草薄片或烟丝，烟草块具有整体性且便于固定感受器材料。
5. 烟支内分散有电磁颗粒型
CN106455714B（题目为《包含磁性颗粒的气溶胶形成制品》，当前法律状态为授权）公开了另一种电磁加热烟支结构，如下图所示：其中22表示磁性颗粒，24为发烟段。 CN105307516B（题目为《可感应加热的烟草产品》，当前法律状态为授权）也公开了包含磁性颗粒10和烟草微粒11的发烟材料段1，结构如下图所示： 由于磁性颗粒均匀分布，故加热也更加均匀。
6. 烟支内置筒状电磁感应体型
CN108348004A（题目是《气溶胶生成制品和其方法；气溶胶生成装置和系统》）公开了又一种电磁加热烟支结构，如下图所示：这样的烟支呈圆筒状，不太符合消费者对于传统烟支的形状认知。
7. 核壳颗粒型烟支
CN108135275A（题目为《气溶胶生成制品、气溶胶生成团块、气溶胶生成团块的形成方法和包括气溶胶生成团块的气溶胶生成系统》，目前尚在实质审查中）公开了这样的烟支结构： 其特点是以感受器颗粒为核，以气溶胶形成基材为壳，构成核壳结构的发烟颗粒，然后将众多核壳结构发烟颗粒灌装到烟支中。这本质上也是中心加热，只不过中心加热分散到每个发烟颗粒内部来进行，这样的结构设计从微观层面确保了加热的均匀性。
8. 组合型
例如以上（1）烟支内置中心感应加热片型和（5）烟支内分散有电磁颗粒型完全可以组合在一起而并存，例如WO2018/178217A1所示，其中中心感应加热片10和电磁颗粒20并存于发烟材料段中： 以上几种电磁加热烟支结构仅仅是PMI专利中提到的几种，技术上各有千秋。那么，8月17日即将在日本上市的ILUMA烟支，究竟是哪一种呢？让我们拭目以待。
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其他信息佐证——关于ILUMA烟支
1.PMI CEO的讲话
2021年2月中旬菲莫国际（PMI）投资大会线上直播会上，PMI的首席运营官杰克·奥尔扎克(Jacek Olczak，现已升任CEO)的讲话，也透露出很多有价值的信息，其中有几句话很关键： 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. 译文：Andre显然是这项技术革新的始祖。把电磁技术应用到有史以来最微观的维度是出自他的想法。 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. 译文：让我们回到IQOS ILUMA。这是IQOS ILUMA，下一代IQOS加热不燃烧。在我看来，你知道我是当前 IQOS 的一个非常非常非常好的用户，这真的很棒。这真是一个了不起的提议。 如果要发明一个新词来描述它是什么，这个词将是“革命”。相信我，这真的是我们带给市场的革命性产品。 这仍然是内部加热，但通过 SmartcoreTM 感应内部加热技术提供最佳口味和满意度。（以上中文为笔者翻译，内容请以英文为准，下同） 注意其中黄色字体部分，以及关键词“最微观维度”、“革命”、“core”，如果PMI该现任CEO不是信口开河或故意放烟雾弹的话，这说明磁性颗粒分散加热技术，可能会是其将来电磁加热烟支（也许不是第一代，而是在更远的将来）要实际采用的技术，那么上述CN108135275A 所示的核壳颗粒型烟支可能性大增。毕竟，该专利才能同时匹配“最微观维度”和 “core” 这两个技术关键词。以及只有该专利才在技术进化脉络上远远超越其余电磁加热烟支专利，配得上“革命”这么伟大的评价。
而“Smart”这个关键词，是否也暗示着将来电磁颗粒核既用来电磁加热，又用来根据其自身特定电磁特性来做烟支识别呢？笔者仅仅是大胆推测，最终还让时间揭晓答案吧。
2.其他零散报道信息当前最有可能的是，第一代ILUMA烟支使用如CN109890233A、CN106255429A、CN108882752A、CN 111902055A所示的内置中心电磁感应片的四段式烟支结构，毕竟，这样的烟支结构最成熟，最容易实现，且与当前IQOS产品的四段式烟支最相似，具有技术继承性，用户切换成本更低，是最可能的首发形态（当然不排除未来针对消费者体验还会进行升级迭代）。
巧合的是，就在本文完稿当天，笔者有幸收到某业内专家分享的公众号文章[3]，其中给出了据称为ILUMA烟支TEREA的附图。该图片清晰显示了中心加热铝箔片和前部塞，如下图方框所示。若此图内容为真，则首发亮相的ILUMA烟支无疑最应该对应着CN 111902055A。图片来自公众号：加热不燃烧资讯分享与产业观察 5扩展——关于ILUMA烟支识别机制
烟支识别机制是《拆解报告》中未曾提到的，但在PMI首席运营官的上述讲话中，以大量篇幅强调了ILUMA的烟支识别技术，见下面黄色字体部分： 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. 译文：烟支识别技术可以实现器具的自我激活。记得当初大家问过我们关于烟支识别技术的问题，现在新的IQOS ILUMA搭载了这项技术 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. 译文：你可以像刚才Andre一样称之为“感应器”，它是一个特殊设计的、开发的、生产的，公差范围极低的金属片（针）。这是一个非常复杂的过程，我不会详细描述。现实情况是，如果你把耗材放进机器中，机器会识别出耗材中“感应器”的详细属性（身份），进而识别出是不是正确的烟支。因此其他的耗材行不通是因为这个“感应器”拥有非常特定的特性，它可以在特定的温度中工作但显然不会燃烧，这就是所有的创新秘密。所以竞争对手的烟支和目前iqos的烟支是没办法匹配ILUMA的。
关于烟支识别专利，因时间原因，笔者未经详细专题检索，本文仅提供平时阅读PMI专利时发现的蛛丝马迹，供感兴趣的读者顺藤摸瓜：
CN106455714A，第0005段、0009、0011和0039段，均提到了通过检测磁性颗粒的特定居里温度来检测烟支的存在并判断烟支类型，尤其是0005段末句提到“本发明的目的是提供改良的气溶胶生成制品，以及包括检测器的电操作式吸烟系统，所述检测器对吸烟者提供另外的功能性并且增加生产伪造制品的难度。”这也与前述关键词“Smart”暗中相呼应。
尾言
- 由于没有ILUMA产品（烟具和烟支）实物，本文无法进行系统而严谨的专利检索，故全面性、准确性、针对性均无法保证；本文仅是笔者根据自身经验积累并结合各方面零散信息而尽最大努力进行的推测，错误或疏漏再所难免；
- 已知产品，求其专利，本身就是一件很难的事情；更何况ILUMA产品目前还未知（仅有疑似烟具实物，烟支则连疑似实物都没有，只有网传图片，以及据传2021年8月17日就要在日本公布），求其专利，则更加困难，只能综合各方面蛛丝马迹来推测，错误或疏漏再所难免。
- 因时间原因，笔者只提及PMI中文专利，并未或很少涉及英文专利，局限性再所难免。不过，这些中文专利可供感兴趣的读者顺藤摸瓜去查找相关英文专利。
- 本文旨在抛砖引玉，HNB领域藏龙卧虎，欢迎专业人士指出本文错误或提供更多技术或产品信息，以便笔者及时修正错误，弥补疏漏，找到真正与ILUMA对应的专利。
