Содержание
Предисловие автора .................................................................................... 5
Введение ..................................................................................................... 6
Сокращения, термины и определения ......................................................... 8
Глава 1. Исторические аспекты ............................................................... 13
Глава 2. Как создать простейшее изобретение
и оформить на него заявку ...................................................................... 19
Глава 3. Наноматериалы и способы их получения ................................. 26
Глава 4. Использование традиционных технологий для получения
наноэлементов ......................................................................................... 33
Глава 5. Обычные устройства с элементами нанотехнологий ............... 42
Глава 6. Использование нанообъектов в высоких технологиях ............. 44
Глава 7. Высокотехнологичные комплексы, объединяющие
разные области знаний ............................................................................ 47
Глава 8. Высокотехнологичные процессы для решения
промежуточных задач в сложных комплексах ........................................ 53
Глава 9. Основные блоки высокотехнологичных комплексов .............. 59
Глава 10. Вспомогательные устройства высокотехнологичных
комплексов .............................................................................................. 68
Глава 11. Высокотехнологичные устройства узкоспециального
назначения ............................................................................................... 78
Глава 12. Создание зонтичного патента, объединение
различных технических решений зонтичным и одновременно
маскирующим патентом .......................................................................... 83
Глава 13. Изобретения, основанные на открытиях ................................ 89
Глава 14. Общие подходы к патентованию высокотехнологичных
решений ................................................................................................... 97
Глава 15. Специализированные виды патентов ....................................107
Глава 16. Подготовка первичных материалов заявки для зарубежного
патентования ..........................................................................................113
Глава 17. Зарубежный опыт ведения бизнеса в области
интеллектуальной собственности на примере IBM ..............................1184 Содержание
Заключение ..............................................................................................122
Приложения .............................................................................................123
Приложение 1. Управление процессом патентования ....................123
Приложение 2. Форма соглашения о размере вознаграждения
за получение и использование патентов ..........................................126
Приложение 3. Перечень классифицированных областей
нанотехнологии .................................................................................127
Приложение 4. Некоторые документы патентного
законодательства СССР с краткими комментариями .....................129
Приложение 5. Пример составления заявки на способ ...................131
Приложение 6. Пример составления заявки на устройство ............133
Предисловие автора
К настоящему времени опубликовано уже много работ, связанных с па
тентованием объектов в области высоких и нанотехнологий. Однако прак
тически все известные автору издания анализируют то, что происходит в
этой области и не касаются конкретных методов подготовки и получения
патентов. Данная работа посвящена обобщению более чем 25 летнего
практического опыта автора в области высоких и нанотехнологий в зеле
ноградских организациях: НИИТМ, НИИФП и в большей степени в ЗАО
«Нанотехнология МДТ». В ней рассмотрены особенности создания ши
рокого круга изобретений, от простейших двухкомпонентных изделий до
многофункциональных нанофабрик и подготовки на них заявок. Приве
дены конкретные примеры всего цикла работ на наиболее интересные
технические решения. Автор намеренно минимизировал специальную
патентную терминологию, чтобы этот материал также мог служить прак
тическим пособием широкому кругу изобретателей и в качестве учебного
пособия для студентов вузов. Книга основана на курсах лекций и семина
рах, проведенных автором в следующих организациях: КБ «Молния», ВНИИ
технической физики и автоматизации, Центральном институте повыше
ния квалификации Атомного энергопромышленного комплекса, Академии
менеджмента и рынка, Южно Уральском гос. университете (Миасс), Ин
ституте точной механики и оптики (С. Петербург), Казанском гос. универ
ситете, МИЭТе, Национальном содружестве бизнес ангелов, ВНИИ транс
плантологии и искусственных органов, НИИ клинической иммунологии
СО РАМН, ОАО «SELMI» (г. Сумы), НИИТМе, заводе «Элион» и др.
На многих этапах работы существенную поддержку и помощь оказал
президент группы компаний «НТ МДТ», д.т.н. Виктор Александрович
Быков, за что автор ему искренне благодарен.
Написание этой книги во многом было инициировано д.ф. м.н., про
фессором кафедры «Квантовая физика и наноэлектроника» Московского
государственного института электронной техники Владимиром Кирил
ловичем Неволиным, который дал много ценных советов по структуре
материала и внес конкретные предложения и замечания по тексту руко
писи.
Пользуясь случаем, выражаю благодарность профессору каф. № 2 Цен
трального института повышении квалификации Атомного энергопромыш
ленного комплекса, академику МАРЭ, заслуженному деятелю науки РФ
Юрию Петровичу Рудневу за обсуждение отдельных глав с целью их ис
пользования в образовательном процессе.
Много полезного автор почерпнул из общения с Европейским патен
тным поверенным к.ф. м.н. Андреем Кудиным, особенно в области зару
бежного патентования.
патентования.
Введение
За последние годы в отечественной печати неоднократно поднимался
вопрос о недостаточной патентной защите российских изобретений.
«При относительном росте федеральных бюджетных расходов на прове
дение НИОКР, которые в 2007 г. составили более 200 млрд руб., права
закрепляются лишь в каждом десятом случае. … Развитые страны патен
туют за рубежом каждое четвертое национальное изобретение, что дает
им возможность в дальнейшем эффективно продавать и защищать свои
права на территории других государств. Россия патентует за рубежом
только каждое шестидесятое национальное изобретение» [1]. Количе
ство международных патентов, принадлежащих российским изобрета
телям в 100 раз меньше, чем аналогичный показатель в США и в 50 раз
меньше, чем в Германии. «Из за снижения объемов продаж на внешнем
рынке новых технологий и продуктов наукоемкого промышленного про
изводства потери России составляют до 10 млрд долл. в год. … Согласно
данным Минпромнауки доля России на мировых рынках высокотехноло
гичной продукции составляет 0,3%, что в 130 раз меньше, чем в США» [2].
В области нанотехнологии по данным на 2007 г. мировое количество
патентов было около 100 тыс. [3] тогда как в России эти патенты исчис
лялись всего лишь сотнями. В настоящее время идет процесс активного
патентования высоких технологий зарубежными фирмами в Российс
кой Федерации. Если в начале XXI века таких патентов было примерно
10%, к 2005 г. их стало больше четверти, то к 2010 г. в отдельных областях,
например, в цифровой обработке изображений, их количество превыси
ло уже число российских патентов, а в биотехнологии достигло 80% от
общего числа. Если не принять экстренных мер, через несколько лет
Россия может полностью потерять экономическую независимость в об
ласти высоких технологий. То же может произойти и в военной области,
так как высокотехнологичные изобретения часто имеют двойное приме
нение [4]. Помимо защиты интересов России патенты нужны еще и раз
работчикам в основном для:
1. Исключения запрета производить и продавать свою продукцию.
2. Защиты своей продукции от копирования недобросовестными кон
курентами.
3. Успешной продажи своих комплектующих, входящих в более круп
ные чужие разработки.
4. Рекламы своей продукции.
5. Успешного участия в тендерах на разработку технологии и оборудо
вания.
6. Отчета по бюджетному финансированию разработок.
Подробнее эти вопросы изложены в [5, 6].
Помочь изобретателям активнее заниматься патентованием своих изоб
ретений – цель данной книги.
Введение 7
Отдельных правил для патентования высоких и нанотехнологий не
существует, тем не менее, степень подробности описания каждого раздела
заявки, последовательность изложения материала и особенно последова
тельность его подготовки имеют свои отличия. Следует также отметить,
что граница между высокими и нанотехнологиями достаточно условна.
Если с наноматериалами согласно общепринятым определениям вопрос
достаточно ясен, то с оборудованием для их производства определеннос
ти уже меньше. А есть еще вспомогательное оборудование, необходимое
для обеспечения работы основного. Поэтому четко определить границу
между нанотехнологиями, высокими технологиями и обычными не все
гда возможно. Например, разработан многофункциональный нанотехно
логический комплекс для производства нанообъектов, который по всем
определениям относится к объектам нанотехнологии. Но в него в каче
стве составных частей будут входить высокотехнологичные модули, кото
рые могут иметь самостоятельное применение не только в нанотехноло
гиях. Эти модули в свою очередь будут содержать решения, применимые
в разных областях обычных технологий.
В представленном ниже материале будут рассмотрены варианты па
тентования широкого круга изделий, привязанных к нанотехнологичес
кому оборудованию [7, 8]. При этом в одной главе может быть рассмотре
но одновременно патентование объектов нанотехнологий, высоких и
обычных технологий. Графические материалы приведены в той форме, в
которой они должны быть представлены в заявках на изобретения, но в
несколько упрощенном виде.
Литература
1. Уважайте инновации. – Патенты и лицензии, 2008, № 6, с. 5–6.
2. Соколов С.А. Пора вводить лицензирование торговли интеллектуальным
продуктом. – Патенты и лицензии, 2008, № 11, с. 46.
3. Негуляев Г.А., Ненахов Г.С. Нанотехнологии: проблемы патентования и эк
спертизы. – Патенты и лицензии, 2007, № 11, с. 22.
4. Соколов Д.Ю. Угрозы экономической и военной независимости России из
за недостаточной патентной защищенности разработок в области высоких
технологий. – Новые промышленные технологии, 2009, № 2, с. 32–33.
5. Соколов Д.Ю. Патентование высокотехнологичных решений (продукции)
и методика составления заявок на различные типы патентов. – Новые про
мышленные технологии, 2009, № 2, с. 27–31.
6. Соколов Д.Ю. Стратегия организации патентной службы. – Патенты и ли
цензии, 2008, № 12, с. 41–43.
7. Быков В.А. Нанотехнологии: возможности, перспективы, инструменты. –
Наука и технологии в промышленности, 2009, № 1, с. 66–70.
8. Быков В.А. Новейшие разработки в области приборостроения для нанотех
нологии. – Наноиндустрия, 2010, № 2, с. 18–24.
Сокращения, термины и определения
Слово «термин» происходит от латинского «Terminus» – имени древнегре
ческого бога, который считался покровителем границ и межевых знаков.
Поэтому оно подразумевает ограниченность, обособленность использо
вания понятия [1]. Бернард Шоу в свое время с присущим ему остроумием
определял терминологию как «заговор посвященных», подчеркивая тем
самым замкнутый, ограниченный круг распространения специальной
лексики, которая доступна лишь избранным, посвященным в ту или иную
область научного знания [2]. Распространение знаний в области интел
лектуальной собственности во многом ограничивается не сложностью
вопроса, а специальной терминологией, которой пользуются патентове
ды и которая непонятна большинству изобретателей. Более того, многие
новомодные слова еще не вполне определили свое место в русском языке
и часто вносят путаницу в решение различных задач. Например, у слова
«инновация» существует более 10 определений. Поэтому намеренно была
сокращена специальная и новая терминологии, используемые в тексте.
Ниже приведен минимально необходимый набор терминов.
Патентные термины
Автором изобретения, полезной модели или промышленного образца призна
ется гражданин, творческим трудом которого создан соответствующий
результат интеллектуальной деятельности (ст. 1347)1.
Единство изобретения – требование подачи заявки на одно изобрете
ние, т.е. заявка должна содержать описание одного объекта – устройства,
способа или вещества. Допускается объединение в одной заявке двух или
более изобретений, относящихся к разным объектам (устройство, спо
соб, вещество), если они служат единой цели и могут быть применены
лишь совместно. Эти изобретения излагаются независимыми пунктами
формулы.
Зависимый пункт формулы изобретения – пункт многозвенной форму
лы изобретения, не имеющий самостоятельного правового значения и
развивающий или дополняющий признаки изобретения, изложенные в
независимых (ом) пунктах (е).
ЕПВ – Европейское патентное ведомство.
Заявитель по заявке на изобретение – гражданин или юридическое лицо,
имеющее в соответствии с действующим в РФ законодательством право
на подачу заявки на изобретение и подавшее такую заявку в установлен
ном порядке.
Изобретение – объект правовой охраны. Изобретению предоставляет
ся правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский
уровень и промышленно применимо.
1 Четвертая часть гражданского кодекса РФ об интеллектуальной собственности.
Сокращения, термины и определения 9
Изобретательский уровень изобретения достигается, если для специа
листа оно явным образом не следует из уровня техники.
Исключительное право на использование изобретения, полезной модели и
промышленного образца принадлежит патентообладателю и заключается в
праве использования этих объектов любым, не противоречащим закону
способом. Патентообладатель может распоряжаться исключительным
правом на эти объекты.
Использование изобретения – изобретение или полезная модель при
знаются использованными в устройстве или способе, если устройство со
держит, а в способе использован каждый признак изобретения или полез
ной модели, приведенный в независимом пункте формулы изобретения
(ст. 1358).
Лицензиар – сторона в лицензионном соглашении, передающая дру
гой стороне (лицензиату) право на использование объекта лицензии (на
пример, изобретения).
Лицензиат – сторона в лицензионном соглашении, получающая право
на использование объекта лицензии (например, изобретения).
МПК – международная патентная классификация.
Независимый пункт формулы изобретения – обычно первый пункт фор
мулы изобретения, в котором все существенные признаки объекта необ
ходимы и достаточны для достижения цели изобретения, излагаются до
пустимо обобщенными понятиями и который имеет самостоятельное
правовое значение.
Новизна изобретения достигается, если оно не известно из уровня тех
ники.
НОУ)ХАУ – в классическом понимании на сегодняшний день под тер
мином «ноу хау» понимается деловой секрет или конфиденциальная
информация, ставшая предметом передачи или сделки [3]. На практике ча
сто под «ноу хау» подразумевают секретные сведения, которые не раскры
ваются при описании разработки.
Объект промышленной собственности – изобретение, промышленный
образец, полезная модель, товарный знак.
Ограничительная часть формулы изобретения начинается с дословного
воспроизведения названия изобретения и содержит ранее уже известные
признаки данного изобретения. Чаще всего это признаки прототипа, ис
пользуемые в данном изобретении.
Отличительная часть формулы изобретения – часть формулы, в которой
после слов «отличающийся тем, что» излагаются признаки, отличающие
объект изобретения от прототипа.
Отличительные признаки – признаки отличительной части формулы
изобретения.
Открытие – установление неизвестных ранее объективно существую
щих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих
коренные изменения в уровень познания.
10 Сокращения, термины и определения
Патент на изобретение, промышленный образец и полезную модель –
документ, удостоверяющий государственное признание на эти объекты, а
также удостоверяющий приоритет, авторство и исключительное право на
их использование.
Патентная чистота изобретения – юридическое свойство объекта тех
ники, заключающееся в том, что он может использоваться в данной стра
не без нарушения действующих на ее территории патентов.
Патентоспособность – юридическое свойство объекта промышленной
собственности, определяющее его способность охраняться документом
исключительного права (патентом) на территории конкретной страны в
течение срока действия патента.
Полезная модель – конструктивное выполнение средств производства
и предметов потребления. Предоставляется правовая охрана, если она
является новой и промышленно применимой.
Право преждепользования на изобретение, полезную модель или промыш)
ленный образец. Лицо, которое до даты приоритета изобретения, полез
ной модели или промышленного образца добросовестно использовало на
территории РФ созданное независимо от автора тождественное решение
или сделало необходимые к этому приготовления, сохраняет право на даль
нейшее безвозмездное использование тождественного решения без рас
ширения объема такого использования (ст. 1361).
Приоритет изобретения, полезной модели или промышленного образца
устанавливается по дате подачи заявки на них в ФИПС (ст. 1381).
Промышленная применимость – изобретение или полезная модель про
мышленно применимы, если они могут быть использованы в промыш
ленности и других областях экономики и социальной сферы.
Промышленный образец – новое художественно конструкторское ре
шение, определяющее его внешний вид и дающее положительный эф
фект.
ТРИЗ – теория решения изобретательских задач, в основном разрабо
танная Г.С. Альтшуллером в середине ХХ века и получившая широкое ми
ровое распространение в настоящее время.
Уровень техники включает любые сведения, ставшие общедоступными
в мире до даты приоритета изобретения.
ФИПС – Федеральный институт промышленной собственности.
Формальная экспертиза заявки на изобретения. В ходе ФЭ проверяется
наличие необходимых документов, соблюдение установленных требо
ваний к ним и рассматривается вопрос с том, относится ли заявленное
предложение к объектам, которым предоставляется правовая охрана
(ст. 1384).
Формула изобретения – составленная по установленным правилам крат
кая словесная характеристика технической сущности изобретения.
Экспертиза заявки на изобретения по существу проводится патентным
ведомством РФ, где проверяется патентоспособность изобретения (ст. 1386).
Сокращения, термины и определения 11
Технические термины
Абляция (лат. Ablat – отнятие) – многозначный физический термин, обо
значающий процесс увлечения вещества с поверхности твердого тела
обтекающим потоком. В физике твердого тела – удаление (испарение)
вещества с поверхности при воздействии лазерного излучения.
АСМ (атомно)силовой микроскоп) – прибор, позволяющий исследо
вать рельеф материалов за счет силового взаимодействия заостренного
зонда с поверхностью этих материалов. Изготовлен в 1986 г. Г. Биннигом,
Х. Гербером и С. Квайтом.
Графен – углеродный монослой, в котором связи С С образуют пра
вильные графитовые шестиугольники. В настоящее время пленка, содер
жащая до десяти монослоев, может называться графеновой.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – молекула, содержащаяся в
клетках всех живых организмов, а также некоторых вирусах, представ
ляющая собой полимерный остов, состоящий из чередующихся остат
ков фосфата и сахара дезоксирибозы, к которому прикреплены азотистые
основания (аденин, гуанин, цитозин и тимин). Молекула ДНК представ
ляет собой двойную нуклеотидную наноцепь с периодом 3,4 нм и диамет
ром 2 нм.
Кантилевер (англ. Cahtilever – консоль) – устоявшееся название мик
ромеханического подвижного зонда, включающая гибкую консоль, по
зволяющую изучать материалы методом атомно силовой микроскопии.
Кластер (англ. Cluster – объединение) – совокупность двух или более
однородных элементов, которая может рассматриваться как самостоятель
ная единица, обладающая определенными свойствами.
Нано... (греч. Nanos – карлик) – приставка для образования наименова
ния дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц.
Нанолитография – создание «правильных» групп атомов и молекул на
подложке из обычного вещества. Создание на подложке наноразмерных
(менее 100 нм по одной координате) элементов.
Наноматериал – материал, содержащий структурные элементы, гео
метрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают
100 нм, и благодаря этому обладающий качественно новыми свойствами,
в том числе заданными функциональными и эксплуатационными харак
теристиками.
Нанотехнология (по одному из определений) – это разработка, харак
теризация, производство и применение структур, устройств и систем по
средством контроля формы и размеров в нанометровом диапазоне [1].
Нанотрубка углеродная (англ. Carbon nanotube) – трубка нанометровых
размеров, состоящая из отдельных атомов углерода. Либо трубка, стенки
которой состоят из слоев графена.
Пьезобиморф – модуль, состоящий из двух пьезоэлементов.
Пьезосканер – устройство, состоящее из пьезоэлемента(ов), осуществ
ляющее сканирование.
12 Сокращения, термины и определения
Пьезотрубка – пьезоэлемент, выполненный в виде трубки.
СЗМ (сканирующий зондовый микроскоп) – устройство для исследова
ния и модификации посредством острийного зонда поверхности объекта
вплоть до атомарного уровня.
СТМ (сканирующий туннельный микроскоп), прибор, основанный на
использовании туннельного тока между поверхностью проводника и ме
таллическим острием, удаленным от нее на расстояние около 1 нм. С со
зданием этого прибора многие связывают начало эры нанотехнологии.
Запатентован в 1982 г. Г. Биннигом и Г. Рорером и имеет дату швейцарской
регистрации заявки на изобретение – 20.09.1979 г. [4].
Туннелирование – свойство квантовых частиц, заключающееся в их
способности проникать через преграду даже в случаях, когда их энергия
ниже потенциального барьера, соответствующего данной преграде.
Фуллерены (англ. Fullerene) – класс химических соединений, молеку
лы которых состоят только из четного количества атомов углерода. Хими
чески стабильные замкнутые поверхностные структуры углерода, в кото
рых атомы углерода расположены в вершинах правильных
шестиугольников или пятиугольников, регулярным образом покрываю
щих поверхность сферы или сфероида.
Литература
1. Удовицкий В.Г. О терминологии, стандартизации и классификации в области
нанотехнологий и наноматериалов. – ФИП, 2008, т. 6, № 3–4, с. 193–201.
2. Володина М.Н. Когнитивно информационная природа термина и терми
нологическая номинация. – М.: Изд во МГУ, 2000. – 128 с.
3. Евдокимова В.Н. Передача технологии: правовое регулирование и право
применительная практика в Российской Федерации. – М.: ИНИЦ Роспа
тента, 2001, с. 20.
4. Патент US4343993. Scanning tunneling microscope. 10.08.1982.
ГЛАВА I
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Развитие человеческого общества тесно связано с изобретательской де
ятельностью. Согласно классической истории устройство для добыва
ния огня (600 тыс. лет до н.э.) – одно из первых важнейших изобретений
человека. Следующее изобретение, связанное с огнем, масляная лампа
(50 тыс. лет до н.э.) применялась не только для освещения жилища, но и
древними художниками для создания произведений искусства в пеще
рах на территории Европы [1]. Водяное колесо, изобретенное в Индии в
4–6 м тысячелетии до н.э. уже заставило природу работать на человека.
Колесо и повозку (3000 лет до н.э.) связывают с протоиндийской культу
рой Мохенджо Даро и Месопотамией.
Парус и корабль древнего Египта в 5 м тысячелетии до н.э. расши
рили транспортные возможности человека. Дальнобойный лук, изоб
ретение которого приписывают Гуннам или даже до гуннской циви
лизации Сюннам, изменил способы ведения войны и позволил легким
всадникам с 300 м расстреливать рыцарей в доспехах, что привело к
изменению карты Европы. Стремена, изобретенные в Китае в начале
1 го тысячелетия, также дали огромное преимущество восточным ко
чевникам. Они позволили прицельно метать дротик и стрелять из лука,
а также, встав на стремена, всадники могли поражать противника
ударом сверху. Эти новые возможности стремян ускорили падение
Римской империи, воинам которой они не были известны. Все эти
изобретения можно смело отнести к высоким технологиям своего
времени.
Нанотехнологии также появились в древнем мире. Это косметика
Древнего Египта и Древней Греции с частицами красящего вещества,
измельченными до 5 нм, что обеспечило им уникальные красящие свой
ства, дамасская сталь с нановолокнами, фарфор Древнего Китая, руби
новое стекло Древнего Рима с наночастицами золота и многое другое.
В средние века начинают появляться довольно подробные изобра
жения изобретений. Арабская миниатюра водяных часов [2] XIV века
(рис. 1.1) однозначно определяет принцип их работы.
Зарисовки Леонардо из Тосканского городка Винчи дают подробные
изображения танков, разрывных пушечных ядер (рис. 1.2), рессорных
колесниц, цепных передач, маховиков, парашютов, прообразов верто
летов и многого другого [3].
14 Глава 1. Исторические аспекты
Рис. 1.1. Водяные часы с механическими павлинами. Миниатюра из тракта
та арабского механика Аль Джазари об автоматах. Багдад, 1315 год
Рис. 1.2. Изобретения Леонардо да Винчи. «Танк», 1485 год. Пушки со
взрывающимися ядрами, 1490 год
Исторические аспекты 15
Следует заметить, что некоторые чертежи Леонардо имеют намерен
ные ошибки, чтобы никто кроме него не мог изготовить по ним изделия
(см. редуктор «танка», который вращает колеса в разные стороны). Здесь
мы впервые сталкиваемся с сокрытием ноу хау, получившим широкое рас
пространение в настоящее время.
Изображение экспериментальной вакуумной установки XVII века
(рис. 1.3), которую смело можно отнести к высоким технологиям, дает
полное понятие не только о ее конструкции, но и процессах, происходя
щих внутри.
Это изображение установки и сейчас в качестве чертежей можно пода
вать в любое патентное ведомство.
Крупнейшее изобретение Средневековья, которое для того времени
также можно отнести к высоким технологиям, – вязальный станок, изго
товленный Уильямом Ли в 1589 г. в Англии. Впоследствии это изобрете
ние дало толчок всему современному технологическому развитию, а на
момент его создания королева Англии Елизавета, заботясь о доходе вя
зальщиц, запретила под страхом смерти изготовление и экспорт этого стан
Рис. 1.3. Экспериментальная вакуумная установка из книги немецкого
физика Отто фон Герике. Амстердам, 1672 год
16 Глава 1. Исторические аспекты
ка и посоветовала изобретателю жить честным трудом. То есть вопрос о
регламентации изобретательской деятельности уже назрел.
Следует, правда, заметить, что самый первый патент в мире был выдан
в 1449 г. Джону Уитноу на изготовление по собственной технологии цвет
ного стекла, а для его окрашивания в разные цвета используются наноча
стицы металлов и их оксиды. Следовательно, первый патент в мире отно
сится сразу к нанотехнологии. Более того, техническим эффектам
окрашенных стекол, например, наночастицами золота, находят новые
объяснения до сих пор. Ученые Технологического Университета Квинс
ленда установили, что наночастицы золота, например, в церковных вит
ражах, возбуждаясь от солнечного света и формируя магнитные поля на
поверхности витражей, могут расщеплять вредные для человека вещества.
Первым патентным документом стала Декларация Венецианской рес
публики 1474 года. Однако первый полноценный патентный закон по
явился в Англии только в XVII веке. В марте 1883 г. уже была заключена
Парижская конвенция по охране интеллектуальной собственности.
Первая привилегия на изобретение в России была выдана 2 марта 1748 г.
купцам Антону Тавлеву, Терентию Волоскову и Ивану Дедову «на устрое
ние фабрик для делания красок по предложенному ими способу». Опять
же область, близкая к нанотехнологии. До 1812 г. было выдано 76 приви
легий «на промыслы, торговлю и изобретения в ремеслах и художествах».
17 июня 1812 г. был подписан манифест «О привилегиях на разные изоб
ретения и открытия в ремеслах и художествах», являющийся первым па
тентным законом в России. Некоторые важные и интересные в настоящее
время документы патентного законодательства СССР приведены в при
ложении 4.
Отдельно хочется выделить российских ученых изобретателей М.В. Ло
моносова и Д.И. Менделеева. Михаил Васильевич Ломоносов наряду с
открытиями, опередившими свое время (например, молекулярно кине
тической теорий тепла [4] и физической химии – как науки [5]), создал
огромное количество изобретений в различных областях. Соединение
науки с практикой для решения конкретных задач он считал наиважней
шей задачей. В первой химической лаборатории России, прообразе буду
щих научно исследовательских институтов, в 1749–1751 гг. им были со
зданы новые и найдены утерянные рецепты окрашивания стекол и
специальной мозаичной массы – смальты [6]. Одним из самых выдаю
щихся изобретений Ломоносова была «ночезрительная труба» – прообраз
созданных через 200 лет ночных биноклей. Им были также изобретены
перископ, рефрактометр, пирометр, различные варианты барометров и
многое другое.
Дмитрий Иванович Менделеев продолжил многие направления на
уки, начатые Ломоносовым. Основное его достижение – Периодическая
система элементов, которую Американское общество материаловедов и
технологов объявило самым выдающимся открытием в этих областях за
Исторические аспекты 17
всю историю человечества. Менделеев трижды выдвигался на Нобелевс
кую премию зарубежными учеными и ни разу российскими, состоял чле
ном десятков зарубежных академий, но был забаллотирован в Российскую,
так как его работы сочли недостаточно фундаментальными. Примечатель
но изобретение Менделеевым бездымного пороха, которое было у него
украдено и запатентовано в 1990 г. сотрудником американской военно
морской разведки Бернаду. В отличие от Нобеля, запатентовавшего дина
мит и сделавшего на этом себе состояние, Менделеев, в первую очередь
из за невнимания чиновников от науки, не смог защитить свою интеллек
туальную собственность на порох, что во многом могло бы изменить для
России ход Первой мировой войны.
Совсем по другому к патентованию своих разработок относились за
рубежом.
Активное патентование высоких технологий началось в конце XIX века.
Из изобретателей того времени можно выделить Томаса Эдисона и Николу
Теслу. Оба работали в наиболее передовой на тот момент области – электро
технике. В течение жизни Эдисон получил 1093 патента [7]. Особенно он
гордился фонографом – устройством для записи и воспроизведения зву
ка. Наиболее значимые патенты Теслы относятся к области переменного
тока: моторам, осветительным устройствам, передаче энергии на большие
расстояния. Некоторые его изобретения вызывают дискуссии в научной сре
де до сих пор. Многие считают Теслу первым нанотехнологом за предсказа
ние электронного микроскопа и возможности манипулирования отдель
ными молекулами. По рейтингу, составленному Американской академией
наук, Тесла вошел в пятерку величайших изобретателей человечества [8].
Патенты уже в то время имели огромное значение, реально охраняли ин
теллектуальную собственность, приносили прибыль и служили стимулом
развития производства.
Первым изобретением Эдисона была изготовленная на собственные
средства машина для подсчета голосов при голосовании, которая работа
ла хорошо, но именно из за этого оказалась ненужной конгрессменам, к
которым он обратился. После этой неудачи Эдисон сформулировал для
себя основной принцип изобретательства: «Сперва обдумай, есть ли нуж
да в будущем изобретении, затем начинай думать, вставай в шесть часов
утра и думай до двух часов ночи. Делай это до тех пор, пока не изобре
тешь». Использовав этот принцип, Эдисон вскоре усовершенствовал те
леграф, за что уже получил 40 тыс. долл. По своему эти методы работы
прокомментировал Тесла: «Если бы Эдисону понадобилось найти иголку
в стоге сена, он не стал бы терять времени на то, чтобы определить наибо
лее вероятное место ее нахождения. Он немедленно с лихорадочным приле
жанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не
нашел бы предмета своих поисков... Он питал неподдельное презрение к
книжному образованию, доверяясь всецело своему чутью изобретателя...»
Заметим, что Тесла постановку сверхзадачи (второй принцип) и научный
18 Глава 1. Исторические аспекты
подход (третий принцип) сочетал, как и Эдисон, с коммерциализацией
своих изобретений. В 1888 г. Тесла за свои 40 патентов получил от Вестин
гауза 1 млн долл. Четвертый принцип выразил Генри Форд «в изобретении
небольшого, сильного и простого автомобиля, производимого по деше
вой цене» [9]. Пятый принцип изобретательства шутливо сформулировал
Эйнштейн, работавший в начале своей трудовой деятельности в патент
ном бюро. Когда его спросили, как становятся изобретателями, смысл от
вета был следующим: все знают, что все изобретено, а один нет – он и ста
новится изобретателем. И еще один принцип изобретательства, связанный
с постановкой сверхзадачи, вытекает из следующего примера. В конце про
шлого века крупнейшие астрономы – французский Ж. Лаланд и амери
канский С. Ньюк, немецкий изобретатель Э. Сименс и некоторые другие
знаменитые ученые считали невозможным создание летательных аппара
тов тяжелее воздуха. До первых полетов в 1903 г. А. Можайского и братьев
Райт оставалось несколько лет. Именно в 1903 г. конгресс США запретил
финансирование таких летательных аппаратов, а патентное ведомство
прекратило прием заявок на их патентование [10].
На основании опыта великих изобретателей можно сделать вывод: изоб
ретение должно быть необходимым, сочетать научный подход и здоровый
прагматизм, а также желательно решать сверхзадачу и не быть в полной
зависимости от мнения авторитетов сегодняшнего дня.
Литература
1. Дмитриева Н.А. Краткая история искусств. – М.: Искусство, 1969. – 344 с.
2. Глазычев В.Л. Гемма Коперника. Мир науки в изобразительном искусстве. –
М.: Советский художник, 1989. – 416 с.
3. Уоллэйс Р. Мир Леонардо. – М.: Терра. 1997. – 192 с.
4. Ишлинский А.Ю., Павлова Г.А. М.В. Ломоносов – великий русский уче
ный. – М.: Педагогика, 1986, с. 57–60.
5. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. – М.: Просвещение, 1982, с. 124.
6. Белявский М.Т. Все испытал и все проник. – М.: Издательство Московского
университета, 1990. – 221 с.
7. http:www.trizland/ru, Томас Эдисон.
8. Ренкель А. Восхождение на купюру. – ИС. Промышленная собственность,
2007, № 11, с. 7.
9. Генри Форд. Сегодня и завтра. – М.: Контроллинг,1992, с. 21.
10. Потоцкий В.В. О взаимосвязи научных открытий и изобретений, как объек
тов интеллектуальной собственности. – Вестник Российской академии ес
тественных наук, 2003, № 4, с. 5.
ГЛАВА 3
НАНОМАТЕРИАЛЫ
И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
Возможность манипулирования отдельными атомами впервые была выс
казана лауреатом Нобелевской премии Р. Фейнманом в лекции: «Внизу
полным полно места. Приглашение в новый мир физики», прочитанной
29 декабря 1959 г. [1]. Термин «nanotechnology» (нанотехнология) был вве
ден японским профессором Норио Танигучи в 1974 г. в докладе «Об основ
ной концепции нанотехнологии» [2]. С практической точки зрения под
термином «нанотехнология» удобно рассматривать совокупность методов
и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом созда
вать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами
менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие
осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы
макромасштаба. Понятие «наноматериалы» было определено Г. Глейте
ром в 1981 г. [3]. Наноматериалы включают в себя группу различных мате
риалов (наноструктурные, нанофазные, нанопористые, нанокомпозитные
и т.д., а также нанопорошки, нанотрубки, нанокапсулы, нановолокна, на
нопленки и т.д.). Характерным признаком таких наноматериалов является
наличие в них основных структурных элементов (кристаллитов, пор, воло
кон, слоев и т.п.), величина которых, по крайней мере хотя бы в одном из
мерении, не превышает так называемого нанотехнологического предела –
100 нм [4]. Отдельной строкой из за их широкого распространения можно
выделить такие наноматериалы, как фуллерены и углеродные нанотруб
ки, иногда их называют нанообъектами. Впрочем, этот термин подходит
также и к нанотрубкам вообще, и к нанокапсулам, и частично к наново
локнам. Следует отметить, что круг наноматериалов до сих пор расширя
ется. В 2004 г. был получен графен. Поиск новых наноматериалов идет и
будет продолжаться.
Существует два подхода к получению наноматериалов. Первый, так
называемый «снизу вверх», основан в первую очередь на зондовой мик
роскопии и позволяет конструировать требуемые наноструктуры, прибав
ляя шаг за шагом необходимые атомы к собираемому объекту. Второй,
наиболее распространенный – «сверху вниз», удаляет лишний материал
до тех пор, пока не будет получена соответствующая наноструктура.
Варианты патентования наноматериалов рассмотрим на примерах
материалов, в которые входят наночастицы, углеродных нанотрубок и
Наноматериалы и способы их получения 27
графенов, а также жидкостей, в которых включения разделены до нано
размерных частиц.
3.1. Материалы, содержащие наночастицы
Эти наноматериалы включают в себя огромное количество объектов, со
держащих наночастицы, благодаря которым они приобретают уникаль
ные свойства. Это могут быть полимеры, клеи, покрытия, биологически
активные добавки, косметические средства, медицинские препараты и
многое другое. Патентование таких объектов, материалов и способов не
является особо сложной задачей, так как неизвестный ранее признак, при
водящий к новому эффекту, и в обычных материалах является достаточ
ным аргументом для получения патента.
Рассмотрим патентование наноматериалов на примере способа получе
ния биологически активного вещества на основе природных объектов [5].
В одном из вариантов гомогенизацию исходной субстанции проводят до
получения нанодисперсных частиц, которое приводит к повышению эф
фективности конечного продукта. Однако, несмотря на коммерческую
целесообразность введения в название и первый пункт формулы изобре
тения процесса нанодиспергирования, было принято решение о его вве
дении в зависимый пункт формулы. Это было сделано потому, что и без
него исходный процесс обеспечивал получение достаточно качественно
го продукта и если бы получение нанодисперсных частиц было включено
в первый пункт формулы изобретения, то его неиспользование все равно
позволило бы конкурентам выпускать достаточно качественный продукт
и при этом выйти из под действия этого патента.
В другом варианте рассмотрим состав для придания волокнистым ма
териалам антимикробных и фунгицидных свойств [6]. В этом случае на
ночастицы серебра уже должны были входить в первый независимый пункт
формулы, так как это явилось основным отличительным признаком изоб
ретения. При этом был назначен достаточно широкий диапазон количе
ственного состава наночастиц серебра в растворе. Этот прием используется
и для обычных материалов, однако для наноматериалов есть своя специфи
ка выбора верхней границы диапазона. Наноматериалы часто бывают до
рогими и превышение их концентраций может быть экономически неце
лесообразным. Кроме этого, они достаточно активны и даже небольшое
превышение концентрации может привести к нежелательным результа
там. Дополнительная защита этого решения была обеспечена введением
второго независимого пункта формулы изобретения, касающегося спосо
ба введения наночастиц серебра в раствор.
Таким образом, при патентовании наноматериалов не всегда обяза
тельно вводить нанопризнаки в первый независимый пункт формулы изоб
ретения. Кроме этого, целесообразно сделать максимальную защиту сво
его изобретения, используя свойства наночастиц, благодаря разумному
расширению диапазона их процентного содержания в составе вещества.
28 Глава 3. Наноматериалы и способы их получения
3.2. Углеродные нанотрубки
С момента первого получения углеродных нанотрубок (УНТ) в 1991 г. в
компании NEC (Япония) при распылении графита в электрической дуге
довольно быстро были разработаны различные устройства и способы их
получения [7, 8, 9, 10]. В этих устройствах рабочий углеродосодержащий
газ, подаваемый в камеру, разлагался под действием температуры на ката
литической поверхности с образованием УНТ. Причем эти и некоторые
другие способы, описанные в первых патентах, включили почти все воз
можные варианты. Тем не менее, часто для продвижения своего продукта
на рынок необходимо его патентовать. А как быть, если почти все способы
получения УНТ оказались уже запатентованы. Основной подход к патен
тованию оборудования и не только нанотехнологического в этом случае
может состоять в защите его не основных характеристик, таких, как безо
пасность работы, удобство эксплуатации и т.п. Это и было осуществлено в
патенте [11]. На рис. 3.1 представлена схема устройства роста углеродных
нанотрубок. В этом устройстве реакционная камера 1 была выполнена с
возможностью съема с основания 2, что обеспечило удобство профилак
тической чистки камеры 1. Нагреватель 3 за счет своей формы мог обеспе
чивать нагрев образца 4 и одновременно обезгаживание камеры 1. Уст
ройство было снабжено модулем оптического воздействия 5 на образец 4,
позволяющее воздействовать на процесс и его контролировать. Кроме
этого, модуль 5 был оптически сопряжен с образцом 4 через канал 6 под
вода парогазовой смеси от блока 7, что упростило конструкцию.
Рис. 3.1. Схема устройства роста углеродных нанотрубок: 1 – реакционная
камера; 2 – основание; 3 – нагреватель; 4 – образец; 5 – модуль
оптического воздействия; 6 – канал подвода парогазовой смеси;
7 – модуль формирования парогазовой смеси
Наноматериалы и способы их получения 29
3.3. Графены
Другим характерным наноматериалом является графен [12]. Финишные тех
нологические операции по получению графена, очевидно, будут связаны с
высокими технологиями, например, с различными вариантами плазмен
ного травления графита. Однако если при патентовании ограничиться только
их использованием, то экспертиза может резонно указать, что применяют
ся известные способы (плазменного травления) для получения известных
результатов (тонких пленок). Чтобы этого избежать и подтвердить новизну
предложенного решения, необходимо было найти признаки изобретения в
других действиях, не связанных с основной технологической операцией, а
именно в способе подготовки образцов графита к травлению. Действитель
но, в случае, описанном ниже, способ создания первичных графитовых
структур для последующего травления оказался уникальным, в результате
чего были получены графитовые фрагменты толщиной 30–100 нм до 1 мм в
поперечнике. При этом весь процесс их подготовки (первичное формиро
вание, промежуточное закрепление, перенос и фиксация их на подложке
для финишного плазменного травления) осуществлялся оператором с ис
пользованием примитивных средств. Однако на момент подачи заявки никто
до этого не додумался. Более того, были разработаны различные способы
первичного захвата графитовых фрагментов на промежуточный носитель,
часть из которых вошла в зависимые пункты формулы изобретения [13], а
часть была скрыта и оформлена как ноу хау. В результате сочетание новых,
хотя и «примитивных», манипуляций (признаков) с высокотехнологичны
ми, хотя и известными, технологиями плазменного травления позволило
выполнить критерии «новизна» и «изобретательский уровень».
Таким образом, если для патентования способов получения нанообъ
ектов не удается найти отличительные признаки за счет высоких техноло
гий, можно пытаться это сделать за счет обычных технологий либо благо
даря сочетанию высоких и обычных технологий.
3.4. Жидкости с наноразмерными включениями
Особенности патентования таких решений хорошо иллюстрируются при
мерами кавитационного нанодиспергирования жидких смесей. Они по
казывают, как запатентовать сложный процесс, реализуемый посредством
сложного устройства. В одном из вариантов, чтобы осуществить разделе
ние микрочастиц на наночастицы было предложено использовать эффект
кавитации. Он возникает в том случае, если канал 1 (рис. 3.2), по которому
проходит высокоскоростной поток жидкости 2, перекрыть задвижкой 3.
В результате этого, за задвижкой 3 по ходу движения жидкости 2 образует
ся разряженная зона 4, которая впоследствии, схлопываясь, формирует
высокие ускорения жидкости 5, в результате чего микрочастицы 6 разби
ваются на наночастицы 7. Процесс перекрытия канала 1 осуществляется с
высокой частотой и поэтому диспергирование идет непрерывно.
30 Глава 3. Наноматериалы и способы их получения
Патентование таких решений обычно не вызывает трудностей, так как
для обеспечения формирования кавитационных областей можно приду
мать большое количество конструкций, отличающихся одна от другой.
Это может быть вращающийся барабан (ротор) 1 (рис. 3.3) с первыми от
верстиями 2, сопряженными через зазор 3 со вторыми отверстиями 4, рас
положенными на статоре 5. Жидкость под давлением поступает во вход
ной патрубок 6 и во внутреннюю полость 7 ротора 1. При его вращении
отверстия 2 периодически совпадают с отверстиями 4, в это время жид
кость из полости 7 поступает в приемную камеру 8. Зазор 3 составляет
величину в несколько микрон и поэтому попаданием туда жидкости мож
Рис. 3.2. Процесс кавитационного нанодиспергирования: 1 – канал про
хождения жидкости; 2 – поток жидкости; 3 – задвижка; 4 – раз
ряженная зона; 5 – диспергированная жидкость; 6 – микрочас
тицы; 7 – наночастицы
Рис. 3.3. Кавитационный нанодиспергатор: 1 – ротор; 2 – первые отвер
стия; 3 – зазор; 4 – вторые отверстия; 5 – статор; 6 – входной па
трубок; 7 – внутренняя полость ротора; 8 – приемная камера;
9 – выходной патрубок
Наноматериалы и способы их получения 31
но пренебречь. В моменты несовпадения отверстий 2 и 4 в камере 8 в не
посредственной близости от отверстий 4 образуются кавитационные об
ласти, которые осуществляют нанодиспергирование жидкости. Готовый
продукт поступает на выходной патрубок 9.
Такого рода конструкции довольно сложны, в них приходится решать
большое количество задач: поддержание зазора 3, создание высокого дав
ления на входном патрубке 6, организацию потоков в приемной камере 8
и т.д. Решение сложных задач приводит к возникновению большого коли
чества отличительных признаков и патентование таких решений не вызы
вает проблем. Например, в патенте [14] описаны устройство и способ на
нодиспергирования с более чем двадцатью отличительными признаками,
касающимися в первую очередь конструктивного выполнения нанодис
пергатора. Еще одна особенность при патентовании нанодиспергирова
ния заключается в том, что в этом случае не требуется особенно следить за
возможностью нарушения единства изобретения, так как почти все отли
чительные признаки будут работать на единую цель – уменьшение разме
ров частиц, то есть повышение эффективности процесса диспергирования.
В том случае, если планируется получение серии патентов в данной обла
сти, то из за глубокой взаимосвязи процесса и устройства его реализации
целесообразно в первичном патенте защищать комплекс, имеющий два
независимых пункта формулы изобретения (устройство и способ). Вто
ричные патенты при этом уже могут иметь один независимый пункт фор
мулы изобретения (чаще всего способ), но с обязательным подробным
раскрытием устройства реализации способа. Например, в патенте [15] на
способ нанодиспергирования было приведено восемь чертежей устрой
ства без внесения его признаков в независимый пункт формулы изобрете
ния. Это было целесообразно, так как устройство достаточно полно объяс
няло процесс, но при этом состояло из известных на тот момент узлов,
используемых по прямому назначению. Дополнительная простота патен
тования нанодиспергирования связана со сложностью изготовления на
нодиспергаторов, возникающей из за возможного кавитационного раз
рушения элементов конструкции. Используя принцип ТРИЗа «обратить
вред в пользу», можно разрушающие свойства кавитации направить на
удаление отложений на элементах конструкции. Дело в том, что при нано
диспергировании нефти в зазоре 3 и на краях щелей 2 и 4 могут образовы
ваться солевые отложения, при нанодиспергировании молока зазор 3 мо
жет забиваться жиром и т.п. Технически добиться, чтобы конструкция не
разрушалась, а разрушались только отложения непросто, но с точки зре
ния защиты интеллектуальной собственности перевод отрицательного
эффекта в дополнительный положительный облегчает получение патента.
Более того, в этом случае всегда есть возможность не раскрывать ноу хау, а
именно не приводить точного значения энергии диспергирования, по
зволяющей одновременно получать необходимый размер частиц, не раз
рушать конструкцию и оказывать воздействия на паразитные отложения.
32 Глава 3. Наноматериалы и способы их получения
Литература
1. Feiman R.P. Theres Plenty of Room at the Bottom. An Invitation to Enter a New
Field of Physics. – Engineering and Science, 1960, vol. 23, № 5, р. 22–36.
2. Tanigychi N. On the Basic Concept of Nanotechnology // Proc. Int. Conf. Prod.
Eng., Part 2, Tokyo, 1974. – р. 18–23.
3. Gleiter, H. Deformation of Polycrystals: Mechanism and microstructures // Proc.
of 2nd RISO Symposium on Metallurgy and Materials Science. – Roskilde, 1981,
р. 15–21.
4. Удовицкий В.Г. О терминологии, стандартизации и классификации в области
нанотехнологий и наноматериалов. – ФИП, 2008, т. 6, № 3–4, с. 193–201.
5. Заявка RU2007145957. Способ получения водорастворимых форм биоло
гически активных веществ. 12.12.2007.
6. Заявка РСТ/RU2009/000191. Состав для придания волокнистым материа
лам антимикробных и фунгицидных свойств.
7. Заявка WO2006091291. Apparatus and process for carbon nanotube growth.
13.01.2006.
8. Патент TW238421B. Conductive material using carbon nanotubes and process
for preparing same. 18.07.2002.
9. Заявка JP2005187309. Method and apparatus for manufacturing carbon nanotube.
09.02.2004.
10. Абрамян А.А., Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Вартанов Р.В., Махо
нин И.И., Солодовников В.А. Основы прикладной нанотехнологии. – М.:
Издательский дом «Магистр пресс», 2007. – 197 с.
11. Заявка RU2007131065. Устройство роста углеродных нанотрубок методом
пиролиза этанола. 15.08.2007.
12. Шека Е.Ф. Химическая теория и расчеты наноуглеродов: фуллерены, на
нотрубки, графены. Нанонаука и нанотехнологии. Энциклопедия систем
жизнеобеспечения. – М.: Издательство ЮНЕСКО, 2009, с. 415–444.
13. Заявка RU2009142861. Способ получения атомно тонких монокристалли
ческих пленок. 23.11.2009.
14. Патент RU2340656. Способ получения нанодисперсной водотопливной
эмульсии и устройство для его осуществления. 01.06.2006.
15. Патент RU2344874. Способ диспергирования жидкостей, их смесей и взве
сей твердых тел в жидкостях. 09.08.2007.
К настоящему времени опубликовано уже много работ, связанных с па
тентованием объектов в области высоких и нанотехнологий. Однако прак
тически все известные автору издания анализируют то, что происходит в
этой области и не касаются конкретных методов подготовки и получения
патентов. Данная работа посвящена обобщению более чем 25 летнего
практического опыта автора в области высоких и нанотехнологий в зеле
ноградских организациях: НИИТМ, НИИФП и в большей степени в ЗАО
«Нанотехнология МДТ». В ней рассмотрены особенности создания ши
рокого круга изобретений, от простейших двухкомпонентных изделий до
многофункциональных нанофабрик и подготовки на них заявок. Приве
дены конкретные примеры всего цикла работ на наиболее интересные
технические решения. Автор намеренно минимизировал специальную
патентную терминологию, чтобы этот материал также мог служить прак
тическим пособием широкому кругу изобретателей и в качестве учебного
пособия для студентов вузов. Книга основана на курсах лекций и семина
рах, проведенных автором в следующих организациях: КБ «Молния», ВНИИ
технической физики и автоматизации, Центральном институте повыше
ния квалификации Атомного энергопромышленного комплекса, Академии
менеджмента и рынка, Южно Уральском гос. университете (Миасс), Ин
ституте точной механики и оптики (С. Петербург), Казанском гос. универ
ситете, МИЭТе, Национальном содружестве бизнес ангелов, ВНИИ транс
плантологии и искусственных органов, НИИ клинической иммунологии
СО РАМН, ОАО «SELMI» (г. Сумы), НИИТМе, заводе «Элион» и др.
На многих этапах работы существенную поддержку и помощь оказал
президент группы компаний «НТ МДТ», д.т.н. Виктор Александрович
Быков, за что автор ему искренне благодарен.
Написание этой книги во многом было инициировано д.ф. м.н., про
фессором кафедры «Квантовая физика и наноэлектроника» Московского
государственного института электронной техники Владимиром Кирил
ловичем Неволиным, который дал много ценных советов по структуре
материала и внес конкретные предложения и замечания по тексту руко
писи.
Пользуясь случаем, выражаю благодарность профессору каф. № 2 Цен
трального института повышении квалификации Атомного энергопромыш
ленного комплекса, академику МАРЭ, заслуженному деятелю науки РФ
Юрию Петровичу Рудневу за обсуждение отдельных глав с целью их ис
пользования в образовательном процессе.
Много полезного автор почерпнул из общения с Европейским патен
тным поверенным к.ф. м.н. Андреем Кудиным, особенно в области зару
бежного патентования.
патентования.
Введение
За последние годы в отечественной печати неоднократно поднимался
вопрос о недостаточной патентной защите российских изобретений.
«При относительном росте федеральных бюджетных расходов на прове
дение НИОКР, которые в 2007 г. составили более 200 млрд руб., права
закрепляются лишь в каждом десятом случае. … Развитые страны патен
туют за рубежом каждое четвертое национальное изобретение, что дает
им возможность в дальнейшем эффективно продавать и защищать свои
права на территории других государств. Россия патентует за рубежом
только каждое шестидесятое национальное изобретение» [1]. Количе
ство международных патентов, принадлежащих российским изобрета
телям в 100 раз меньше, чем аналогичный показатель в США и в 50 раз
меньше, чем в Германии. «Из за снижения объемов продаж на внешнем
рынке новых технологий и продуктов наукоемкого промышленного про
изводства потери России составляют до 10 млрд долл. в год. … Согласно
данным Минпромнауки доля России на мировых рынках высокотехноло
гичной продукции составляет 0,3%, что в 130 раз меньше, чем в США» [2].
В области нанотехнологии по данным на 2007 г. мировое количество
патентов было около 100 тыс. [3] тогда как в России эти патенты исчис
лялись всего лишь сотнями. В настоящее время идет процесс активного
патентования высоких технологий зарубежными фирмами в Российс
кой Федерации. Если в начале XXI века таких патентов было примерно
10%, к 2005 г. их стало больше четверти, то к 2010 г. в отдельных областях,
например, в цифровой обработке изображений, их количество превыси
ло уже число российских патентов, а в биотехнологии достигло 80% от
общего числа. Если не принять экстренных мер, через несколько лет
Россия может полностью потерять экономическую независимость в об
ласти высоких технологий. То же может произойти и в военной области,
так как высокотехнологичные изобретения часто имеют двойное приме
нение [4]. Помимо защиты интересов России патенты нужны еще и раз
работчикам в основном для:
1. Исключения запрета производить и продавать свою продукцию.
2. Защиты своей продукции от копирования недобросовестными кон
курентами.
3. Успешной продажи своих комплектующих, входящих в более круп
ные чужие разработки.
4. Рекламы своей продукции.
5. Успешного участия в тендерах на разработку технологии и оборудо
вания.
6. Отчета по бюджетному финансированию разработок.
Подробнее эти вопросы изложены в [5, 6].
Помочь изобретателям активнее заниматься патентованием своих изоб
ретений – цель данной книги.
Введение 7
Отдельных правил для патентования высоких и нанотехнологий не
существует, тем не менее, степень подробности описания каждого раздела
заявки, последовательность изложения материала и особенно последова
тельность его подготовки имеют свои отличия. Следует также отметить,
что граница между высокими и нанотехнологиями достаточно условна.
Если с наноматериалами согласно общепринятым определениям вопрос
достаточно ясен, то с оборудованием для их производства определеннос
ти уже меньше. А есть еще вспомогательное оборудование, необходимое
для обеспечения работы основного. Поэтому четко определить границу
между нанотехнологиями, высокими технологиями и обычными не все
гда возможно. Например, разработан многофункциональный нанотехно
логический комплекс для производства нанообъектов, который по всем
определениям относится к объектам нанотехнологии. Но в него в каче
стве составных частей будут входить высокотехнологичные модули, кото
рые могут иметь самостоятельное применение не только в нанотехноло
гиях. Эти модули в свою очередь будут содержать решения, применимые
в разных областях обычных технологий.
В представленном ниже материале будут рассмотрены варианты па
тентования широкого круга изделий, привязанных к нанотехнологичес
кому оборудованию [7, 8]. При этом в одной главе может быть рассмотре
но одновременно патентование объектов нанотехнологий, высоких и
обычных технологий. Графические материалы приведены в той форме, в
которой они должны быть представлены в заявках на изобретения, но в
несколько упрощенном виде.
Литература
1. Уважайте инновации. – Патенты и лицензии, 2008, № 6, с. 5–6.
2. Соколов С.А. Пора вводить лицензирование торговли интеллектуальным
продуктом. – Патенты и лицензии, 2008, № 11, с. 46.
3. Негуляев Г.А., Ненахов Г.С. Нанотехнологии: проблемы патентования и эк
спертизы. – Патенты и лицензии, 2007, № 11, с. 22.
4. Соколов Д.Ю. Угрозы экономической и военной независимости России из
за недостаточной патентной защищенности разработок в области высоких
технологий. – Новые промышленные технологии, 2009, № 2, с. 32–33.
5. Соколов Д.Ю. Патентование высокотехнологичных решений (продукции)
и методика составления заявок на различные типы патентов. – Новые про
мышленные технологии, 2009, № 2, с. 27–31.
6. Соколов Д.Ю. Стратегия организации патентной службы. – Патенты и ли
цензии, 2008, № 12, с. 41–43.
7. Быков В.А. Нанотехнологии: возможности, перспективы, инструменты. –
Наука и технологии в промышленности, 2009, № 1, с. 66–70.
8. Быков В.А. Новейшие разработки в области приборостроения для нанотех
нологии. – Наноиндустрия, 2010, № 2, с. 18–24.
Сокращения, термины и определения
Слово «термин» происходит от латинского «Terminus» – имени древнегре
ческого бога, который считался покровителем границ и межевых знаков.
Поэтому оно подразумевает ограниченность, обособленность использо
вания понятия [1]. Бернард Шоу в свое время с присущим ему остроумием
определял терминологию как «заговор посвященных», подчеркивая тем
самым замкнутый, ограниченный круг распространения специальной
лексики, которая доступна лишь избранным, посвященным в ту или иную
область научного знания [2]. Распространение знаний в области интел
лектуальной собственности во многом ограничивается не сложностью
вопроса, а специальной терминологией, которой пользуются патентове
ды и которая непонятна большинству изобретателей. Более того, многие
новомодные слова еще не вполне определили свое место в русском языке
и часто вносят путаницу в решение различных задач. Например, у слова
«инновация» существует более 10 определений. Поэтому намеренно была
сокращена специальная и новая терминологии, используемые в тексте.
Ниже приведен минимально необходимый набор терминов.
Патентные термины
Автором изобретения, полезной модели или промышленного образца призна
ется гражданин, творческим трудом которого создан соответствующий
результат интеллектуальной деятельности (ст. 1347)1.
Единство изобретения – требование подачи заявки на одно изобрете
ние, т.е. заявка должна содержать описание одного объекта – устройства,
способа или вещества. Допускается объединение в одной заявке двух или
более изобретений, относящихся к разным объектам (устройство, спо
соб, вещество), если они служат единой цели и могут быть применены
лишь совместно. Эти изобретения излагаются независимыми пунктами
формулы.
Зависимый пункт формулы изобретения – пункт многозвенной форму
лы изобретения, не имеющий самостоятельного правового значения и
развивающий или дополняющий признаки изобретения, изложенные в
независимых (ом) пунктах (е).
ЕПВ – Европейское патентное ведомство.
Заявитель по заявке на изобретение – гражданин или юридическое лицо,
имеющее в соответствии с действующим в РФ законодательством право
на подачу заявки на изобретение и подавшее такую заявку в установлен
ном порядке.
Изобретение – объект правовой охраны. Изобретению предоставляет
ся правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский
уровень и промышленно применимо.
1 Четвертая часть гражданского кодекса РФ об интеллектуальной собственности.
Сокращения, термины и определения 9
Изобретательский уровень изобретения достигается, если для специа
листа оно явным образом не следует из уровня техники.
Исключительное право на использование изобретения, полезной модели и
промышленного образца принадлежит патентообладателю и заключается в
праве использования этих объектов любым, не противоречащим закону
способом. Патентообладатель может распоряжаться исключительным
правом на эти объекты.
Использование изобретения – изобретение или полезная модель при
знаются использованными в устройстве или способе, если устройство со
держит, а в способе использован каждый признак изобретения или полез
ной модели, приведенный в независимом пункте формулы изобретения
(ст. 1358).
Лицензиар – сторона в лицензионном соглашении, передающая дру
гой стороне (лицензиату) право на использование объекта лицензии (на
пример, изобретения).
Лицензиат – сторона в лицензионном соглашении, получающая право
на использование объекта лицензии (например, изобретения).
МПК – международная патентная классификация.
Независимый пункт формулы изобретения – обычно первый пункт фор
мулы изобретения, в котором все существенные признаки объекта необ
ходимы и достаточны для достижения цели изобретения, излагаются до
пустимо обобщенными понятиями и который имеет самостоятельное
правовое значение.
Новизна изобретения достигается, если оно не известно из уровня тех
ники.
НОУ)ХАУ – в классическом понимании на сегодняшний день под тер
мином «ноу хау» понимается деловой секрет или конфиденциальная
информация, ставшая предметом передачи или сделки [3]. На практике ча
сто под «ноу хау» подразумевают секретные сведения, которые не раскры
ваются при описании разработки.
Объект промышленной собственности – изобретение, промышленный
образец, полезная модель, товарный знак.
Ограничительная часть формулы изобретения начинается с дословного
воспроизведения названия изобретения и содержит ранее уже известные
признаки данного изобретения. Чаще всего это признаки прототипа, ис
пользуемые в данном изобретении.
Отличительная часть формулы изобретения – часть формулы, в которой
после слов «отличающийся тем, что» излагаются признаки, отличающие
объект изобретения от прототипа.
Отличительные признаки – признаки отличительной части формулы
изобретения.
Открытие – установление неизвестных ранее объективно существую
щих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих
коренные изменения в уровень познания.
10 Сокращения, термины и определения
Патент на изобретение, промышленный образец и полезную модель –
документ, удостоверяющий государственное признание на эти объекты, а
также удостоверяющий приоритет, авторство и исключительное право на
их использование.
Патентная чистота изобретения – юридическое свойство объекта тех
ники, заключающееся в том, что он может использоваться в данной стра
не без нарушения действующих на ее территории патентов.
Патентоспособность – юридическое свойство объекта промышленной
собственности, определяющее его способность охраняться документом
исключительного права (патентом) на территории конкретной страны в
течение срока действия патента.
Полезная модель – конструктивное выполнение средств производства
и предметов потребления. Предоставляется правовая охрана, если она
является новой и промышленно применимой.
Право преждепользования на изобретение, полезную модель или промыш)
ленный образец. Лицо, которое до даты приоритета изобретения, полез
ной модели или промышленного образца добросовестно использовало на
территории РФ созданное независимо от автора тождественное решение
или сделало необходимые к этому приготовления, сохраняет право на даль
нейшее безвозмездное использование тождественного решения без рас
ширения объема такого использования (ст. 1361).
Приоритет изобретения, полезной модели или промышленного образца
устанавливается по дате подачи заявки на них в ФИПС (ст. 1381).
Промышленная применимость – изобретение или полезная модель про
мышленно применимы, если они могут быть использованы в промыш
ленности и других областях экономики и социальной сферы.
Промышленный образец – новое художественно конструкторское ре
шение, определяющее его внешний вид и дающее положительный эф
фект.
ТРИЗ – теория решения изобретательских задач, в основном разрабо
танная Г.С. Альтшуллером в середине ХХ века и получившая широкое ми
ровое распространение в настоящее время.
Уровень техники включает любые сведения, ставшие общедоступными
в мире до даты приоритета изобретения.
ФИПС – Федеральный институт промышленной собственности.
Формальная экспертиза заявки на изобретения. В ходе ФЭ проверяется
наличие необходимых документов, соблюдение установленных требо
ваний к ним и рассматривается вопрос с том, относится ли заявленное
предложение к объектам, которым предоставляется правовая охрана
(ст. 1384).
Формула изобретения – составленная по установленным правилам крат
кая словесная характеристика технической сущности изобретения.
Экспертиза заявки на изобретения по существу проводится патентным
ведомством РФ, где проверяется патентоспособность изобретения (ст. 1386).
Сокращения, термины и определения 11
Технические термины
Абляция (лат. Ablat – отнятие) – многозначный физический термин, обо
значающий процесс увлечения вещества с поверхности твердого тела
обтекающим потоком. В физике твердого тела – удаление (испарение)
вещества с поверхности при воздействии лазерного излучения.
АСМ (атомно)силовой микроскоп) – прибор, позволяющий исследо
вать рельеф материалов за счет силового взаимодействия заостренного
зонда с поверхностью этих материалов. Изготовлен в 1986 г. Г. Биннигом,
Х. Гербером и С. Квайтом.
Графен – углеродный монослой, в котором связи С С образуют пра
вильные графитовые шестиугольники. В настоящее время пленка, содер
жащая до десяти монослоев, может называться графеновой.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – молекула, содержащаяся в
клетках всех живых организмов, а также некоторых вирусах, представ
ляющая собой полимерный остов, состоящий из чередующихся остат
ков фосфата и сахара дезоксирибозы, к которому прикреплены азотистые
основания (аденин, гуанин, цитозин и тимин). Молекула ДНК представ
ляет собой двойную нуклеотидную наноцепь с периодом 3,4 нм и диамет
ром 2 нм.
Кантилевер (англ. Cahtilever – консоль) – устоявшееся название мик
ромеханического подвижного зонда, включающая гибкую консоль, по
зволяющую изучать материалы методом атомно силовой микроскопии.
Кластер (англ. Cluster – объединение) – совокупность двух или более
однородных элементов, которая может рассматриваться как самостоятель
ная единица, обладающая определенными свойствами.
Нано... (греч. Nanos – карлик) – приставка для образования наименова
ния дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц.
Нанолитография – создание «правильных» групп атомов и молекул на
подложке из обычного вещества. Создание на подложке наноразмерных
(менее 100 нм по одной координате) элементов.
Наноматериал – материал, содержащий структурные элементы, гео
метрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают
100 нм, и благодаря этому обладающий качественно новыми свойствами,
в том числе заданными функциональными и эксплуатационными харак
теристиками.
Нанотехнология (по одному из определений) – это разработка, харак
теризация, производство и применение структур, устройств и систем по
средством контроля формы и размеров в нанометровом диапазоне [1].
Нанотрубка углеродная (англ. Carbon nanotube) – трубка нанометровых
размеров, состоящая из отдельных атомов углерода. Либо трубка, стенки
которой состоят из слоев графена.
Пьезобиморф – модуль, состоящий из двух пьезоэлементов.
Пьезосканер – устройство, состоящее из пьезоэлемента(ов), осуществ
ляющее сканирование.
12 Сокращения, термины и определения
Пьезотрубка – пьезоэлемент, выполненный в виде трубки.
СЗМ (сканирующий зондовый микроскоп) – устройство для исследова
ния и модификации посредством острийного зонда поверхности объекта
вплоть до атомарного уровня.
СТМ (сканирующий туннельный микроскоп), прибор, основанный на
использовании туннельного тока между поверхностью проводника и ме
таллическим острием, удаленным от нее на расстояние около 1 нм. С со
зданием этого прибора многие связывают начало эры нанотехнологии.
Запатентован в 1982 г. Г. Биннигом и Г. Рорером и имеет дату швейцарской
регистрации заявки на изобретение – 20.09.1979 г. [4].
Туннелирование – свойство квантовых частиц, заключающееся в их
способности проникать через преграду даже в случаях, когда их энергия
ниже потенциального барьера, соответствующего данной преграде.
Фуллерены (англ. Fullerene) – класс химических соединений, молеку
лы которых состоят только из четного количества атомов углерода. Хими
чески стабильные замкнутые поверхностные структуры углерода, в кото
рых атомы углерода расположены в вершинах правильных
шестиугольников или пятиугольников, регулярным образом покрываю
щих поверхность сферы или сфероида.
Литература
1. Удовицкий В.Г. О терминологии, стандартизации и классификации в области
нанотехнологий и наноматериалов. – ФИП, 2008, т. 6, № 3–4, с. 193–201.
2. Володина М.Н. Когнитивно информационная природа термина и терми
нологическая номинация. – М.: Изд во МГУ, 2000. – 128 с.
3. Евдокимова В.Н. Передача технологии: правовое регулирование и право
применительная практика в Российской Федерации. – М.: ИНИЦ Роспа
тента, 2001, с. 20.
4. Патент US4343993. Scanning tunneling microscope. 10.08.1982.
ГЛАВА I
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Развитие человеческого общества тесно связано с изобретательской де
ятельностью. Согласно классической истории устройство для добыва
ния огня (600 тыс. лет до н.э.) – одно из первых важнейших изобретений
человека. Следующее изобретение, связанное с огнем, масляная лампа
(50 тыс. лет до н.э.) применялась не только для освещения жилища, но и
древними художниками для создания произведений искусства в пеще
рах на территории Европы [1]. Водяное колесо, изобретенное в Индии в
4–6 м тысячелетии до н.э. уже заставило природу работать на человека.
Колесо и повозку (3000 лет до н.э.) связывают с протоиндийской культу
рой Мохенджо Даро и Месопотамией.
Парус и корабль древнего Египта в 5 м тысячелетии до н.э. расши
рили транспортные возможности человека. Дальнобойный лук, изоб
ретение которого приписывают Гуннам или даже до гуннской циви
лизации Сюннам, изменил способы ведения войны и позволил легким
всадникам с 300 м расстреливать рыцарей в доспехах, что привело к
изменению карты Европы. Стремена, изобретенные в Китае в начале
1 го тысячелетия, также дали огромное преимущество восточным ко
чевникам. Они позволили прицельно метать дротик и стрелять из лука,
а также, встав на стремена, всадники могли поражать противника
ударом сверху. Эти новые возможности стремян ускорили падение
Римской империи, воинам которой они не были известны. Все эти
изобретения можно смело отнести к высоким технологиям своего
времени.
Нанотехнологии также появились в древнем мире. Это косметика
Древнего Египта и Древней Греции с частицами красящего вещества,
измельченными до 5 нм, что обеспечило им уникальные красящие свой
ства, дамасская сталь с нановолокнами, фарфор Древнего Китая, руби
новое стекло Древнего Рима с наночастицами золота и многое другое.
В средние века начинают появляться довольно подробные изобра
жения изобретений. Арабская миниатюра водяных часов [2] XIV века
(рис. 1.1) однозначно определяет принцип их работы.
Зарисовки Леонардо из Тосканского городка Винчи дают подробные
изображения танков, разрывных пушечных ядер (рис. 1.2), рессорных
колесниц, цепных передач, маховиков, парашютов, прообразов верто
летов и многого другого [3].
14 Глава 1. Исторические аспекты
Рис. 1.1. Водяные часы с механическими павлинами. Миниатюра из тракта
та арабского механика Аль Джазари об автоматах. Багдад, 1315 год
Рис. 1.2. Изобретения Леонардо да Винчи. «Танк», 1485 год. Пушки со
взрывающимися ядрами, 1490 год
Исторические аспекты 15
Следует заметить, что некоторые чертежи Леонардо имеют намерен
ные ошибки, чтобы никто кроме него не мог изготовить по ним изделия
(см. редуктор «танка», который вращает колеса в разные стороны). Здесь
мы впервые сталкиваемся с сокрытием ноу хау, получившим широкое рас
пространение в настоящее время.
Изображение экспериментальной вакуумной установки XVII века
(рис. 1.3), которую смело можно отнести к высоким технологиям, дает
полное понятие не только о ее конструкции, но и процессах, происходя
щих внутри.
Это изображение установки и сейчас в качестве чертежей можно пода
вать в любое патентное ведомство.
Крупнейшее изобретение Средневековья, которое для того времени
также можно отнести к высоким технологиям, – вязальный станок, изго
товленный Уильямом Ли в 1589 г. в Англии. Впоследствии это изобрете
ние дало толчок всему современному технологическому развитию, а на
момент его создания королева Англии Елизавета, заботясь о доходе вя
зальщиц, запретила под страхом смерти изготовление и экспорт этого стан
Рис. 1.3. Экспериментальная вакуумная установка из книги немецкого
физика Отто фон Герике. Амстердам, 1672 год
16 Глава 1. Исторические аспекты
ка и посоветовала изобретателю жить честным трудом. То есть вопрос о
регламентации изобретательской деятельности уже назрел.
Следует, правда, заметить, что самый первый патент в мире был выдан
в 1449 г. Джону Уитноу на изготовление по собственной технологии цвет
ного стекла, а для его окрашивания в разные цвета используются наноча
стицы металлов и их оксиды. Следовательно, первый патент в мире отно
сится сразу к нанотехнологии. Более того, техническим эффектам
окрашенных стекол, например, наночастицами золота, находят новые
объяснения до сих пор. Ученые Технологического Университета Квинс
ленда установили, что наночастицы золота, например, в церковных вит
ражах, возбуждаясь от солнечного света и формируя магнитные поля на
поверхности витражей, могут расщеплять вредные для человека вещества.
Первым патентным документом стала Декларация Венецианской рес
публики 1474 года. Однако первый полноценный патентный закон по
явился в Англии только в XVII веке. В марте 1883 г. уже была заключена
Парижская конвенция по охране интеллектуальной собственности.
Первая привилегия на изобретение в России была выдана 2 марта 1748 г.
купцам Антону Тавлеву, Терентию Волоскову и Ивану Дедову «на устрое
ние фабрик для делания красок по предложенному ими способу». Опять
же область, близкая к нанотехнологии. До 1812 г. было выдано 76 приви
легий «на промыслы, торговлю и изобретения в ремеслах и художествах».
17 июня 1812 г. был подписан манифест «О привилегиях на разные изоб
ретения и открытия в ремеслах и художествах», являющийся первым па
тентным законом в России. Некоторые важные и интересные в настоящее
время документы патентного законодательства СССР приведены в при
ложении 4.
Отдельно хочется выделить российских ученых изобретателей М.В. Ло
моносова и Д.И. Менделеева. Михаил Васильевич Ломоносов наряду с
открытиями, опередившими свое время (например, молекулярно кине
тической теорий тепла [4] и физической химии – как науки [5]), создал
огромное количество изобретений в различных областях. Соединение
науки с практикой для решения конкретных задач он считал наиважней
шей задачей. В первой химической лаборатории России, прообразе буду
щих научно исследовательских институтов, в 1749–1751 гг. им были со
зданы новые и найдены утерянные рецепты окрашивания стекол и
специальной мозаичной массы – смальты [6]. Одним из самых выдаю
щихся изобретений Ломоносова была «ночезрительная труба» – прообраз
созданных через 200 лет ночных биноклей. Им были также изобретены
перископ, рефрактометр, пирометр, различные варианты барометров и
многое другое.
Дмитрий Иванович Менделеев продолжил многие направления на
уки, начатые Ломоносовым. Основное его достижение – Периодическая
система элементов, которую Американское общество материаловедов и
технологов объявило самым выдающимся открытием в этих областях за
Исторические аспекты 17
всю историю человечества. Менделеев трижды выдвигался на Нобелевс
кую премию зарубежными учеными и ни разу российскими, состоял чле
ном десятков зарубежных академий, но был забаллотирован в Российскую,
так как его работы сочли недостаточно фундаментальными. Примечатель
но изобретение Менделеевым бездымного пороха, которое было у него
украдено и запатентовано в 1990 г. сотрудником американской военно
морской разведки Бернаду. В отличие от Нобеля, запатентовавшего дина
мит и сделавшего на этом себе состояние, Менделеев, в первую очередь
из за невнимания чиновников от науки, не смог защитить свою интеллек
туальную собственность на порох, что во многом могло бы изменить для
России ход Первой мировой войны.
Совсем по другому к патентованию своих разработок относились за
рубежом.
Активное патентование высоких технологий началось в конце XIX века.
Из изобретателей того времени можно выделить Томаса Эдисона и Николу
Теслу. Оба работали в наиболее передовой на тот момент области – электро
технике. В течение жизни Эдисон получил 1093 патента [7]. Особенно он
гордился фонографом – устройством для записи и воспроизведения зву
ка. Наиболее значимые патенты Теслы относятся к области переменного
тока: моторам, осветительным устройствам, передаче энергии на большие
расстояния. Некоторые его изобретения вызывают дискуссии в научной сре
де до сих пор. Многие считают Теслу первым нанотехнологом за предсказа
ние электронного микроскопа и возможности манипулирования отдель
ными молекулами. По рейтингу, составленному Американской академией
наук, Тесла вошел в пятерку величайших изобретателей человечества [8].
Патенты уже в то время имели огромное значение, реально охраняли ин
теллектуальную собственность, приносили прибыль и служили стимулом
развития производства.
Первым изобретением Эдисона была изготовленная на собственные
средства машина для подсчета голосов при голосовании, которая работа
ла хорошо, но именно из за этого оказалась ненужной конгрессменам, к
которым он обратился. После этой неудачи Эдисон сформулировал для
себя основной принцип изобретательства: «Сперва обдумай, есть ли нуж
да в будущем изобретении, затем начинай думать, вставай в шесть часов
утра и думай до двух часов ночи. Делай это до тех пор, пока не изобре
тешь». Использовав этот принцип, Эдисон вскоре усовершенствовал те
леграф, за что уже получил 40 тыс. долл. По своему эти методы работы
прокомментировал Тесла: «Если бы Эдисону понадобилось найти иголку
в стоге сена, он не стал бы терять времени на то, чтобы определить наибо
лее вероятное место ее нахождения. Он немедленно с лихорадочным приле
жанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не
нашел бы предмета своих поисков... Он питал неподдельное презрение к
книжному образованию, доверяясь всецело своему чутью изобретателя...»
Заметим, что Тесла постановку сверхзадачи (второй принцип) и научный
18 Глава 1. Исторические аспекты
подход (третий принцип) сочетал, как и Эдисон, с коммерциализацией
своих изобретений. В 1888 г. Тесла за свои 40 патентов получил от Вестин
гауза 1 млн долл. Четвертый принцип выразил Генри Форд «в изобретении
небольшого, сильного и простого автомобиля, производимого по деше
вой цене» [9]. Пятый принцип изобретательства шутливо сформулировал
Эйнштейн, работавший в начале своей трудовой деятельности в патент
ном бюро. Когда его спросили, как становятся изобретателями, смысл от
вета был следующим: все знают, что все изобретено, а один нет – он и ста
новится изобретателем. И еще один принцип изобретательства, связанный
с постановкой сверхзадачи, вытекает из следующего примера. В конце про
шлого века крупнейшие астрономы – французский Ж. Лаланд и амери
канский С. Ньюк, немецкий изобретатель Э. Сименс и некоторые другие
знаменитые ученые считали невозможным создание летательных аппара
тов тяжелее воздуха. До первых полетов в 1903 г. А. Можайского и братьев
Райт оставалось несколько лет. Именно в 1903 г. конгресс США запретил
финансирование таких летательных аппаратов, а патентное ведомство
прекратило прием заявок на их патентование [10].
На основании опыта великих изобретателей можно сделать вывод: изоб
ретение должно быть необходимым, сочетать научный подход и здоровый
прагматизм, а также желательно решать сверхзадачу и не быть в полной
зависимости от мнения авторитетов сегодняшнего дня.
Литература
1. Дмитриева Н.А. Краткая история искусств. – М.: Искусство, 1969. – 344 с.
2. Глазычев В.Л. Гемма Коперника. Мир науки в изобразительном искусстве. –
М.: Советский художник, 1989. – 416 с.
3. Уоллэйс Р. Мир Леонардо. – М.: Терра. 1997. – 192 с.
4. Ишлинский А.Ю., Павлова Г.А. М.В. Ломоносов – великий русский уче
ный. – М.: Педагогика, 1986, с. 57–60.
5. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. – М.: Просвещение, 1982, с. 124.
6. Белявский М.Т. Все испытал и все проник. – М.: Издательство Московского
университета, 1990. – 221 с.
7. http:www.trizland/ru, Томас Эдисон.
8. Ренкель А. Восхождение на купюру. – ИС. Промышленная собственность,
2007, № 11, с. 7.
9. Генри Форд. Сегодня и завтра. – М.: Контроллинг,1992, с. 21.
10. Потоцкий В.В. О взаимосвязи научных открытий и изобретений, как объек
тов интеллектуальной собственности. – Вестник Российской академии ес
тественных наук, 2003, № 4, с. 5.
ГЛАВА 3
НАНОМАТЕРИАЛЫ
И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
Возможность манипулирования отдельными атомами впервые была выс
казана лауреатом Нобелевской премии Р. Фейнманом в лекции: «Внизу
полным полно места. Приглашение в новый мир физики», прочитанной
29 декабря 1959 г. [1]. Термин «nanotechnology» (нанотехнология) был вве
ден японским профессором Норио Танигучи в 1974 г. в докладе «Об основ
ной концепции нанотехнологии» [2]. С практической точки зрения под
термином «нанотехнология» удобно рассматривать совокупность методов
и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом созда
вать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами
менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие
осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы
макромасштаба. Понятие «наноматериалы» было определено Г. Глейте
ром в 1981 г. [3]. Наноматериалы включают в себя группу различных мате
риалов (наноструктурные, нанофазные, нанопористые, нанокомпозитные
и т.д., а также нанопорошки, нанотрубки, нанокапсулы, нановолокна, на
нопленки и т.д.). Характерным признаком таких наноматериалов является
наличие в них основных структурных элементов (кристаллитов, пор, воло
кон, слоев и т.п.), величина которых, по крайней мере хотя бы в одном из
мерении, не превышает так называемого нанотехнологического предела –
100 нм [4]. Отдельной строкой из за их широкого распространения можно
выделить такие наноматериалы, как фуллерены и углеродные нанотруб
ки, иногда их называют нанообъектами. Впрочем, этот термин подходит
также и к нанотрубкам вообще, и к нанокапсулам, и частично к наново
локнам. Следует отметить, что круг наноматериалов до сих пор расширя
ется. В 2004 г. был получен графен. Поиск новых наноматериалов идет и
будет продолжаться.
Существует два подхода к получению наноматериалов. Первый, так
называемый «снизу вверх», основан в первую очередь на зондовой мик
роскопии и позволяет конструировать требуемые наноструктуры, прибав
ляя шаг за шагом необходимые атомы к собираемому объекту. Второй,
наиболее распространенный – «сверху вниз», удаляет лишний материал
до тех пор, пока не будет получена соответствующая наноструктура.
Варианты патентования наноматериалов рассмотрим на примерах
материалов, в которые входят наночастицы, углеродных нанотрубок и
Наноматериалы и способы их получения 27
графенов, а также жидкостей, в которых включения разделены до нано
размерных частиц.
3.1. Материалы, содержащие наночастицы
Эти наноматериалы включают в себя огромное количество объектов, со
держащих наночастицы, благодаря которым они приобретают уникаль
ные свойства. Это могут быть полимеры, клеи, покрытия, биологически
активные добавки, косметические средства, медицинские препараты и
многое другое. Патентование таких объектов, материалов и способов не
является особо сложной задачей, так как неизвестный ранее признак, при
водящий к новому эффекту, и в обычных материалах является достаточ
ным аргументом для получения патента.
Рассмотрим патентование наноматериалов на примере способа получе
ния биологически активного вещества на основе природных объектов [5].
В одном из вариантов гомогенизацию исходной субстанции проводят до
получения нанодисперсных частиц, которое приводит к повышению эф
фективности конечного продукта. Однако, несмотря на коммерческую
целесообразность введения в название и первый пункт формулы изобре
тения процесса нанодиспергирования, было принято решение о его вве
дении в зависимый пункт формулы. Это было сделано потому, что и без
него исходный процесс обеспечивал получение достаточно качественно
го продукта и если бы получение нанодисперсных частиц было включено
в первый пункт формулы изобретения, то его неиспользование все равно
позволило бы конкурентам выпускать достаточно качественный продукт
и при этом выйти из под действия этого патента.
В другом варианте рассмотрим состав для придания волокнистым ма
териалам антимикробных и фунгицидных свойств [6]. В этом случае на
ночастицы серебра уже должны были входить в первый независимый пункт
формулы, так как это явилось основным отличительным признаком изоб
ретения. При этом был назначен достаточно широкий диапазон количе
ственного состава наночастиц серебра в растворе. Этот прием используется
и для обычных материалов, однако для наноматериалов есть своя специфи
ка выбора верхней границы диапазона. Наноматериалы часто бывают до
рогими и превышение их концентраций может быть экономически неце
лесообразным. Кроме этого, они достаточно активны и даже небольшое
превышение концентрации может привести к нежелательным результа
там. Дополнительная защита этого решения была обеспечена введением
второго независимого пункта формулы изобретения, касающегося спосо
ба введения наночастиц серебра в раствор.
Таким образом, при патентовании наноматериалов не всегда обяза
тельно вводить нанопризнаки в первый независимый пункт формулы изоб
ретения. Кроме этого, целесообразно сделать максимальную защиту сво
его изобретения, используя свойства наночастиц, благодаря разумному
расширению диапазона их процентного содержания в составе вещества.
28 Глава 3. Наноматериалы и способы их получения
3.2. Углеродные нанотрубки
С момента первого получения углеродных нанотрубок (УНТ) в 1991 г. в
компании NEC (Япония) при распылении графита в электрической дуге
довольно быстро были разработаны различные устройства и способы их
получения [7, 8, 9, 10]. В этих устройствах рабочий углеродосодержащий
газ, подаваемый в камеру, разлагался под действием температуры на ката
литической поверхности с образованием УНТ. Причем эти и некоторые
другие способы, описанные в первых патентах, включили почти все воз
можные варианты. Тем не менее, часто для продвижения своего продукта
на рынок необходимо его патентовать. А как быть, если почти все способы
получения УНТ оказались уже запатентованы. Основной подход к патен
тованию оборудования и не только нанотехнологического в этом случае
может состоять в защите его не основных характеристик, таких, как безо
пасность работы, удобство эксплуатации и т.п. Это и было осуществлено в
патенте [11]. На рис. 3.1 представлена схема устройства роста углеродных
нанотрубок. В этом устройстве реакционная камера 1 была выполнена с
возможностью съема с основания 2, что обеспечило удобство профилак
тической чистки камеры 1. Нагреватель 3 за счет своей формы мог обеспе
чивать нагрев образца 4 и одновременно обезгаживание камеры 1. Уст
ройство было снабжено модулем оптического воздействия 5 на образец 4,
позволяющее воздействовать на процесс и его контролировать. Кроме
этого, модуль 5 был оптически сопряжен с образцом 4 через канал 6 под
вода парогазовой смеси от блока 7, что упростило конструкцию.
Рис. 3.1. Схема устройства роста углеродных нанотрубок: 1 – реакционная
камера; 2 – основание; 3 – нагреватель; 4 – образец; 5 – модуль
оптического воздействия; 6 – канал подвода парогазовой смеси;
7 – модуль формирования парогазовой смеси
Наноматериалы и способы их получения 29
3.3. Графены
Другим характерным наноматериалом является графен [12]. Финишные тех
нологические операции по получению графена, очевидно, будут связаны с
высокими технологиями, например, с различными вариантами плазмен
ного травления графита. Однако если при патентовании ограничиться только
их использованием, то экспертиза может резонно указать, что применяют
ся известные способы (плазменного травления) для получения известных
результатов (тонких пленок). Чтобы этого избежать и подтвердить новизну
предложенного решения, необходимо было найти признаки изобретения в
других действиях, не связанных с основной технологической операцией, а
именно в способе подготовки образцов графита к травлению. Действитель
но, в случае, описанном ниже, способ создания первичных графитовых
структур для последующего травления оказался уникальным, в результате
чего были получены графитовые фрагменты толщиной 30–100 нм до 1 мм в
поперечнике. При этом весь процесс их подготовки (первичное формиро
вание, промежуточное закрепление, перенос и фиксация их на подложке
для финишного плазменного травления) осуществлялся оператором с ис
пользованием примитивных средств. Однако на момент подачи заявки никто
до этого не додумался. Более того, были разработаны различные способы
первичного захвата графитовых фрагментов на промежуточный носитель,
часть из которых вошла в зависимые пункты формулы изобретения [13], а
часть была скрыта и оформлена как ноу хау. В результате сочетание новых,
хотя и «примитивных», манипуляций (признаков) с высокотехнологичны
ми, хотя и известными, технологиями плазменного травления позволило
выполнить критерии «новизна» и «изобретательский уровень».
Таким образом, если для патентования способов получения нанообъ
ектов не удается найти отличительные признаки за счет высоких техноло
гий, можно пытаться это сделать за счет обычных технологий либо благо
даря сочетанию высоких и обычных технологий.
3.4. Жидкости с наноразмерными включениями
Особенности патентования таких решений хорошо иллюстрируются при
мерами кавитационного нанодиспергирования жидких смесей. Они по
казывают, как запатентовать сложный процесс, реализуемый посредством
сложного устройства. В одном из вариантов, чтобы осуществить разделе
ние микрочастиц на наночастицы было предложено использовать эффект
кавитации. Он возникает в том случае, если канал 1 (рис. 3.2), по которому
проходит высокоскоростной поток жидкости 2, перекрыть задвижкой 3.
В результате этого, за задвижкой 3 по ходу движения жидкости 2 образует
ся разряженная зона 4, которая впоследствии, схлопываясь, формирует
высокие ускорения жидкости 5, в результате чего микрочастицы 6 разби
ваются на наночастицы 7. Процесс перекрытия канала 1 осуществляется с
высокой частотой и поэтому диспергирование идет непрерывно.
30 Глава 3. Наноматериалы и способы их получения
Патентование таких решений обычно не вызывает трудностей, так как
для обеспечения формирования кавитационных областей можно приду
мать большое количество конструкций, отличающихся одна от другой.
Это может быть вращающийся барабан (ротор) 1 (рис. 3.3) с первыми от
верстиями 2, сопряженными через зазор 3 со вторыми отверстиями 4, рас
положенными на статоре 5. Жидкость под давлением поступает во вход
ной патрубок 6 и во внутреннюю полость 7 ротора 1. При его вращении
отверстия 2 периодически совпадают с отверстиями 4, в это время жид
кость из полости 7 поступает в приемную камеру 8. Зазор 3 составляет
величину в несколько микрон и поэтому попаданием туда жидкости мож
Рис. 3.2. Процесс кавитационного нанодиспергирования: 1 – канал про
хождения жидкости; 2 – поток жидкости; 3 – задвижка; 4 – раз
ряженная зона; 5 – диспергированная жидкость; 6 – микрочас
тицы; 7 – наночастицы
Рис. 3.3. Кавитационный нанодиспергатор: 1 – ротор; 2 – первые отвер
стия; 3 – зазор; 4 – вторые отверстия; 5 – статор; 6 – входной па
трубок; 7 – внутренняя полость ротора; 8 – приемная камера;
9 – выходной патрубок
Наноматериалы и способы их получения 31
но пренебречь. В моменты несовпадения отверстий 2 и 4 в камере 8 в не
посредственной близости от отверстий 4 образуются кавитационные об
ласти, которые осуществляют нанодиспергирование жидкости. Готовый
продукт поступает на выходной патрубок 9.
Такого рода конструкции довольно сложны, в них приходится решать
большое количество задач: поддержание зазора 3, создание высокого дав
ления на входном патрубке 6, организацию потоков в приемной камере 8
и т.д. Решение сложных задач приводит к возникновению большого коли
чества отличительных признаков и патентование таких решений не вызы
вает проблем. Например, в патенте [14] описаны устройство и способ на
нодиспергирования с более чем двадцатью отличительными признаками,
касающимися в первую очередь конструктивного выполнения нанодис
пергатора. Еще одна особенность при патентовании нанодиспергирова
ния заключается в том, что в этом случае не требуется особенно следить за
возможностью нарушения единства изобретения, так как почти все отли
чительные признаки будут работать на единую цель – уменьшение разме
ров частиц, то есть повышение эффективности процесса диспергирования.
В том случае, если планируется получение серии патентов в данной обла
сти, то из за глубокой взаимосвязи процесса и устройства его реализации
целесообразно в первичном патенте защищать комплекс, имеющий два
независимых пункта формулы изобретения (устройство и способ). Вто
ричные патенты при этом уже могут иметь один независимый пункт фор
мулы изобретения (чаще всего способ), но с обязательным подробным
раскрытием устройства реализации способа. Например, в патенте [15] на
способ нанодиспергирования было приведено восемь чертежей устрой
ства без внесения его признаков в независимый пункт формулы изобрете
ния. Это было целесообразно, так как устройство достаточно полно объяс
няло процесс, но при этом состояло из известных на тот момент узлов,
используемых по прямому назначению. Дополнительная простота патен
тования нанодиспергирования связана со сложностью изготовления на
нодиспергаторов, возникающей из за возможного кавитационного раз
рушения элементов конструкции. Используя принцип ТРИЗа «обратить
вред в пользу», можно разрушающие свойства кавитации направить на
удаление отложений на элементах конструкции. Дело в том, что при нано
диспергировании нефти в зазоре 3 и на краях щелей 2 и 4 могут образовы
ваться солевые отложения, при нанодиспергировании молока зазор 3 мо
жет забиваться жиром и т.п. Технически добиться, чтобы конструкция не
разрушалась, а разрушались только отложения непросто, но с точки зре
ния защиты интеллектуальной собственности перевод отрицательного
эффекта в дополнительный положительный облегчает получение патента.
Более того, в этом случае всегда есть возможность не раскрывать ноу хау, а
именно не приводить точного значения энергии диспергирования, по
зволяющей одновременно получать необходимый размер частиц, не раз
рушать конструкцию и оказывать воздействия на паразитные отложения.
32 Глава 3. Наноматериалы и способы их получения
Литература
1. Feiman R.P. Theres Plenty of Room at the Bottom. An Invitation to Enter a New
Field of Physics. – Engineering and Science, 1960, vol. 23, № 5, р. 22–36.
2. Tanigychi N. On the Basic Concept of Nanotechnology // Proc. Int. Conf. Prod.
Eng., Part 2, Tokyo, 1974. – р. 18–23.
3. Gleiter, H. Deformation of Polycrystals: Mechanism and microstructures // Proc.
of 2nd RISO Symposium on Metallurgy and Materials Science. – Roskilde, 1981,
р. 15–21.
4. Удовицкий В.Г. О терминологии, стандартизации и классификации в области
нанотехнологий и наноматериалов. – ФИП, 2008, т. 6, № 3–4, с. 193–201.
5. Заявка RU2007145957. Способ получения водорастворимых форм биоло
гически активных веществ. 12.12.2007.
6. Заявка РСТ/RU2009/000191. Состав для придания волокнистым материа
лам антимикробных и фунгицидных свойств.
7. Заявка WO2006091291. Apparatus and process for carbon nanotube growth.
13.01.2006.
8. Патент TW238421B. Conductive material using carbon nanotubes and process
for preparing same. 18.07.2002.
9. Заявка JP2005187309. Method and apparatus for manufacturing carbon nanotube.
09.02.2004.
10. Абрамян А.А., Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Вартанов Р.В., Махо
нин И.И., Солодовников В.А. Основы прикладной нанотехнологии. – М.:
Издательский дом «Магистр пресс», 2007. – 197 с.
11. Заявка RU2007131065. Устройство роста углеродных нанотрубок методом
пиролиза этанола. 15.08.2007.
12. Шека Е.Ф. Химическая теория и расчеты наноуглеродов: фуллерены, на
нотрубки, графены. Нанонаука и нанотехнологии. Энциклопедия систем
жизнеобеспечения. – М.: Издательство ЮНЕСКО, 2009, с. 415–444.
13. Заявка RU2009142861. Способ получения атомно тонких монокристалли
ческих пленок. 23.11.2009.
14. Патент RU2340656. Способ получения нанодисперсной водотопливной
эмульсии и устройство для его осуществления. 01.06.2006.
15. Патент RU2344874. Способ диспергирования жидкостей, их смесей и взве
сей твердых тел в жидкостях. 09.08.2007.