我国为何失去了这个世界第一？——等离子体医学与等离子体生物学创始于中国，美国却成为创始国

原创 赵庶陶 工信头条 2022-02-17

中国科学家赵庶陶等人于1995年在中国申请的发明专利“家用治疗、灭菌两用仪”（专利号ZL95104205.X）是世界第一个等离子体医学和等离子体生物学发明专利，同时提出了“等离子体医学”和“等离子体生物学”等概念。而美国美国科学家Alexander Fridman则被认为“是等离子体医学的创始人”，并称“等离子体医学是21世纪才出现的新学科”。


赵庶陶
（中国科学院国家空间中心）
摘要 本文指出文献中对等离子体医学创始于21世纪的美国的认定是错误的。实际上，赵庶陶等中国人于1995年在中国申请的发明专利“家用治疗、灭菌两用仪”（专利号ZL95104205.X）是世界第一个等离子体医学和等离子体生物学发明专利，是原始基础发明，开创了等离子体医学和等离子体生物学新学科。杨明章则于2005年以两项血管瘤治疗器械的实用新型专利开创了利用生物等离子微创技术治疗血管瘤疑难杂症的先河。赵庶陶对等离子体医学和等离子体生物学的重大贡献是开创性的和多方面的：提出、命名，开创了等离子体医学和等离子体生物学新学科，并预言了此学科必将迅速发展出一门崭新的生物医学工程；本专利创造性极强，是一类专利之母，可派生出许多个子专利和孙专利，可称“专利皇冠上的明珠”；本专利的装置应用十分广泛，是等离子体医学和等离子体生物学造福人类的第一仪器，并垄断了等离子体医学、等离子体生物学、等离子体生物医学等学科的发展，以及等离子体白色家电、等离子体保健家具等多个行业的发展；专利说明书及赵庶陶1995年1996年的数拾篇文章是世界第一批等离子体医学和等离子体生物学方面的文章。从专利和学科两方面看，赵庶陶都是等离子体医学和等离子体生物学的创始人。中国人在这一学科全面领先于外国人，在20世纪就开创了等离子体医学和等离子体生物学新学科并获得相关的原始基础发明专利权，这在近现代科技史上也是找不出先例的，堪称一大奇迹，为国争了光。因此，改写等离子体医学和等离子体生物学发展史应成为国际共识。赵庶陶命名的等离子体医学和等离子体生物学有关的各种科技术语，在新学科组成和发展上已经起到了重要作用。这些必将成为科技术语史的研究对象。

关键词 等离子体医学；等离子体生物学；等离子体生物医学；等离子体生物医学工程；等离子体生物制药；发明专利；科技术语

本文原稿打印件之一


1、引言
等离子体医学是一门综合性的学科，涉及物理学、医学和生物学等。物理学开发新的等离子体放电源；医学将等离子体放电技术应用于人体；生物学研究等离子体与活体组织相互作用时的复杂生化过程及其机理。等离子体生物学研究等离子体的生物效应，例如等离子体与微生物、种子等微小生命体的相互作用及其机理和效果。等离子体医学和等离子体生物学所用低温等离子体是指气体温度在20 —150℃，电子温度约10，000 K的等离子体，具有功率低、气体温度低、电子温度高、高能电子浓度高的特点。学界普遍认为等离子体医学是21世纪才出现的新学科，创始人是国际等离子体医学学会主席，美国德雷克塞尔大学（Drexel University）教授，兼A.J.德雷克塞尔等离子体研究所主任Alexander Fridman博士。2014年，我国学者刘克玲研究员在文献[1]中介绍说,“等离子体医学是21世纪才出现的新学科”，并说Alexander Fridman “是等离子体医学的创始人”。 作为世界顶级科学家，A.Fridman 等在2013年出版的《等离子体医学》一书的序言第一段指出，“甚至‘等离子体医学’这一术语也只在21世纪初才出现”[2]。可是实际上，虽然本世纪以来等离子体医学确实发展很快，但其创始时间却是上世纪的1995年，而且创始地在中国而不是美国。本文将对这一医学科学史上十分重要的问题进行必要的澄清。

《国外科技新书评介》2014年第8期对国外等离子体医学的介绍

2、赵庶陶等人于1995年开创了等离子体医学与等离子体生物学


赵庶陶等人于1995年5月2日向中华人民共和国专利局申请的发明专利“家用治疗、灭菌两用仪”（获权专利号ZL95104205.X）釆用了大气压等离子体方法，并可使等离子体直接作用于人体进行治疗和灭菌(皮肤)[3]。这是世界上第一个对人体十分安全，又能调控的放电电源（具有18种以上放电类型）及使用头（具有6类18种放电电结构），具有25大优点，涉及等离子体医学、等离子体生物学、等离子体生物医学工程、等离子体白色家电，甚至等离子体家具等新概念。使用头与电源相比是第二位的。使用头还可以有更多。有趣的是，Laroussi 在1996年的论文[4]中也采用了与此相同的方法，但是比赵庶陶的专利申请晚了一年，而且 Laroussi 的论文只是等离子体对污染物灭菌的文章，而不是人体灭菌，严格讲来不属于医学范围，当然就不属于等离子体医学文章了。这也是Fridman没有把等离子体医学的创始时间定在1996年，而定在21世纪的原因之一。这表明 Fridman 等专家认为不接触人体的等离子体灭菌的研究不属于等离子体医学范围。Fridman 之所以被学界称为等离子体医学的创始人就在于他在等离子体与人体接触方面的研究[1,5]，由此可见学界也是普遍认为等离子体对污染物灭菌不属于等离子体医学的。Fridman等人为什么没有把等离子体医学的创始时间定在赵庶陶向中国国家专利局申请等离子体医学发明专利的1995年呢？这当然是因为他们没有查阅中文专利和中文报刊文献吧？ Laroussi 也因不了解赵庶陶发明专利和我国专利文献，故在他2012年出版的《等离子体医学》一书中误将Fridman等人21世纪初在等离子体医学方面的工作作为等离子体医学的“开创性”贡献进行介绍。其核心是他们在2006年所用等离子体作用于人体的安全电源和使用头（文献[5]第296-298页）。此后，此仪器被业界广泛认为是等离子体医学的最早仪器，从而2006年被 Fridman 及整个业界错误地认为是等离子体医学的起始时间。该装置确是 Fridman 的代表作，等离子体安全电源成就了他此后的显赫学术地位（等离子体医学创始人，国际等离子体医学学会主席）[2]。但是实际上，Fridman 的仪器不仅发表时间远后于赵庶陶1995年申请的等离子体医学发明专利ZL95104205.X，而且其要件安全电源，仅为赵庶陶专利的一种类型。
赵庶陶的发明专利虽然不为外国人知晓，但是在国内声名显赫并带动出现了许多等离子体医学方面的专利。读者到中国专利网用关键词“等离子体治疗”搜索一下便可得到十多个相关专利。
退一步讲，若把等离子体灭菌文章也作为等离子体医学文章，那么赵庶陶也是最早者。早在1986年，赵庶陶申请的低压等离子体脱脂棉花发明专利86102453，就已经利用等离子体灰化刻蚀原理，把棉纤维表面薄薄一层油脂灰化掉，而纤维强度保持不变[6,7]。油脂层上的不论何种细菌，也同样百分之百统统灰化掉了。脱脂棉，脱脂纱布可用于医疗，也大大先于 Laroussi的论文。但是由于它不是直接对人体灭菌，所以赵庶陶从未自称上世纪八十年代就申请了等离子体医学方面的专利。

等离子体生物学的一个主要分支是等离子体生物制药。赵庶陶受到太空辐射育种的启示，曾于2006-2007在文献[8-11]中提出：“等离子体诱变制备新菌种(物种)，从而制新药：1)抗生素类药物；2)氨基酸类药物;3)核苷酸类药物;4)维生素类药物;5)甾体激素类药物;6)医用酶类药物；7)酶抑制剂类药物;8)免疫调节药物; 9)寡糖类药物; 10)生物农药; 11)与其它技术结合制现代中药。这一制药新方法简称等离子体生物制药。”赵庶陶的获权发明专利“家用治疗、灭菌两用仪”(ZL95104205)只需调整可调参数，即可用于等离子体诱变制药，因此赵庶陶曾于2007年在《中国第一招商网》发布招募愿意从事等离子体生物制药的人士合作的公告。[8-11]这种新的制药方法已经受到广泛关注[12，13]。

清华大学于2008年申请了中国发明专利200810116220，名称为一种利用等离子体对微生物进行诱变育种的方法[14]。
董晓宇2010年的博士论文第1页摘要第一句话是，“近年来,大气压冷等离子体(cold plasma at atmospheric pressure)被广泛地应用于微生物的灭活,国内外学者对等离子体灭活的效率和放电条件进行了不同程度的研究。但是,等离子体对微生物的灭活机制以及它所引起的微生物细胞的积极效应几乎未见报道”。在第15页。“到目前为止，低温等离子体在国外主要应用于微生物灭菌方面，在我国也刚刚兴起。各国学者对低温等离子体灭菌的条件，效率和细菌种类进行了大量的研究，而将低温等离子体应用于工业微生物育种方面的工作还未见报道。我们实验室首先提出把低温等离子体作为一种新型诱变剤，诱变工业微生物，以提高其产量” [15]。
李翔在2017年发表的论文“等离子体诱变微生物育种”中指出：“等离子体诱变是在其灭菌基础上，近几年才起步发展的一种诱变方法” [16] 。
赵庶陶的获权原始基础发明专利ZL95104205比清华大学发明专利200810116220早13年，比大连理工大学博士论文早15年，属跨世纪的，并且在2006年就提出利用赵庶陶的发明专利可以进行等离子体生物制药，因此，赵庶陶是等离子体诱变创始人，自然也是等离子体生物制药创始人。
中国科学院和中央电视台在发布我国2019年的研究前沿中，盛赞我国科技前沿表现突出，同时也指出“临床医学”是我国科技的短板[17，18]。“等离子体医疗仪器及等离子体生物制药”为高技术领域，是临床医学的基础和重要组成部分[19]，它们正好填补我国“临床医学”这一科技短板。
综上所述，依据1995年申请的发明专利“家用治疗、灭菌两用仪”及其说明书，完全可以确认中国学者赵庶陶等人是等离子体医学、等离子体生物学的开创者。其后我国专家杨明章2005年申请了两项等离子体医疗实用新型专利[20，21]，是利用生物等离子微创技术治疗血管瘤疑难杂症的创始人。

赵庶陶等，家用治疗、灭菌两用仪[P](即等离子体两用仪)发明专利说明书第一页




3、赵庶陶等人对等离子体医学与等离子体生物学的重大贡献


赵庶陶对等离子体医学，等离子体生物学的贡献是开创性的和多方面的：


（1） 在学科上提出命名并开创了等离子体医学、等离子体生物学、等离子体生物医学等新学科，预言了此学科必将迅速发展为一门崭新的生物医学工程，并倡议首建等离子体生物医学工程研究所或中心并得到实现


1995年赵庶陶在专利说明书（ZL95104205.X）[3]中明確提出等离子体全效应的概念，指出它是多种用途的理论基础。这一理论基础是种类繁多的器械和学科分支名称冠上“等离子体”的依据。在1995年对赵庶陶专利的报道文章[22]和1996年赵庶陶的文章[23，24]中提出过“等离子体医学”、“等离子体生物学”、“等离子体生物医学”、“等离子体生物医学工程”和“等离子体疾病诊断学”，并且向前看指出，“可以预料，就像激光医学、放射医学等那样，只要给予适当扶持，依靠其自身优势，等离子体生物医学一定能发展成为一门崭新的生物医学工程。”赵庶陶还在1995年倡议首建等离子体生物医学工程研究所或中心[25]。16年后的2012年5月，西安交大确实成立了我国首个等离子体生物医学研究中心[26]。这至少证明了赵庶陶关于等离子体生物医学必將蓬勃发展，成立专业研究机构是必然的预言是正确的。赵庶陶在2008年的文献[27]中指出：赵庶陶“发明和命名了等离子体‘全效应’，等离子体诱变，等离子体基因改性，等离子体生物转化，等离子体细胞融合，等离子体医疗仪器，等离子体白色家电，等离子体理疗家具等。这种以物理因子命名和称谓是规范化的，正确的。”2010年后，这些新概念、新术语均已流行并已成为医学、生物学和工程学的新分支、新领域。权威部门中国科学院文献情报中心曾作过全面严格的中英文检索，结果证明：赵庶陶提出上述五个学科之前，中英文文献中确实未出现过这五个名词术语[28]。因此赵庶陶是这些学科的提出者和命名者。这也进一步否定了 Fridman 等专家所说的 “甚至‘等离子体医学’这一术语也只在21世纪初才出现”的说法[2]。


（2）在专利领域，获得世界第一个等离子体医学和等离子体生物学发明专利，是原始基础发明，是一类专利之母，可派生出许多子专利和孙专利，创造性极强，可称“专利皇冠上的明珠”，本专利的装置应用十分广泛，是等离子体医学和等离子体生物学造福人类的第一仪器，并垄断了等离子体医学、等离子体生物学、等离子体生物医学、等离子体生物医学工程等学科的发展,以及等离子体白色家电、等离子体保健家具等多个行业的发展


十分明显，专利的核心是发明专利，发明专利的核心是基础发明专利（也称“基本发明专利”[29]），后者以全新技术，无对比文献，必要技术特征很少为标志。基础发明专利的高端是原始基础发明专利，其必要技术特征最少，三性（新颖性、创造性、实用性）最强,用途最广，权利最大。因此，原始基础发明专利是专利的核心的核心的核心。判断创造性的一个重要因素是难度，而不是复杂度。著名法学家刘春田教授在他2000年主编出版的《知识产权法》第187页中指出：“根据发明构成的难易程度来判断其创造性。创造性注重的是难度或者称创造高度，...”但是他还指出，难度并不是判断创造性的唯一原则，还需要具体分析。“一些构思奇特，巧妙的设计可能会在构成方面非常简单，但在常规的思维方式下是绝想不到的；另一些看似复杂，但谁都能看出不过是常规推论的必然结果的设计，都不能简单地适用这一原则。”“在创造性判断工作中, 经验的积累似乎非常重要, 这也许就是为什么各国专利局都将一些构成十分复杂的发明创造交给年轻的审查员审理, 而把看似简单的发明创造交给有经验的资深审查员审查的原因。”[30]
赵庶陶的发明专利ZL95104205.X 就是由国家专利局电子审查部资深审查员葛宝成审查的。他发表过多篇很有学术价值的开创性文章，并唯一被列为软件审查指南解释性文献及专利申请范文 [31，32]。获此殊荣堪称顶级资深审查员。发明大小与审查时间几乎成正比。一般发明专利审查时间为2年，少数3年。而本发明只有6个十分简单普通的元件(R2，C6， D1，T，C1，B2)构成核心的放电安全电源，审查时间长达6年(1995—2001年)，这在专利上是很少见的。其原因就在原始基础发明上。6年的严格审查，证明本发明完全符合原始基础发明专利三性最强的条件。
基础发明专利在发明专利中比率非常低，原始基础发明专利就更稀有了。基础发明专利是专利之母，可派生出许多子专利和孙专利 [33，34]，并能垄断一个行业或部门发展。原始基础发明专利，用途最广，权利最大，能垄断多个行业或部门的发展。赵庶陶的原始基础发明专利能垄断等离子体医学，等离子体生物学，等离子体生物医学等学科的发展，以及等离子体白色家电，等离子体保健家具等多个行业或部门的发展。
等离子体医学和等离子体生物学装置均由电源及使用头组成。它们均为人造，并不天然存在于自然界。由于等离子体的特性，它们属于高新技术领域。对于高新技术领域，只有创新才能使我国超越国际先进水平，而真实创新的标志就是获得专利，特别是发明专利。有识之士在本世纪初就纷纷倡导“既要成果奖，更要专利权”[35]。2002年元旦《光明日报》在头版头条发表社论“优化科研环境，推进原始创新”，强调“对高技术研究成果的评价要从以发表论文数量和水平为主转变为以获得发明专利为主”[36]。《中国知识产权报》于同年同月18日在头条位置以“科技部：审核项目将首推专利”为题报道了科技部强调专利重要性的有关文件精神[37]，并在同月25日的头条“借专利之手实现标准的垄断”中指出，“由于标准与专利之间的联系越来越密切，发达国家和跨国公司都力求将专利与标准捆绑在一起以获取最大经济利益。”“我国必须尽快将专利技术纳入国际标准的制订中。”[38] 9月，科技部部长徐冠华在中国科协学术年会的报告“‘十五’期间中国科技发展战略与对策”中进一步强调发明专利的重要性：“863，攻关等重大计划项目以发明专利的获得作为立项目标和验收指标”[39]。2004年温家宝山东考察时特别强调指出，“世界未来竞争就是知识产权竞争”[40]。2020世界知识产权日宣传标语中就有：“科技创先兴市，知识产权立国；世界未来的竞争就是知识产权的竞争；……” [41]。所以赵庶陶在等离子体医学和等离子体生物学方面世界第一发明专利的地位作为值得中国人骄傲的胜利和荣誉岂容永远被埋没呢？


（3）专利说明书（ZL95104205.X）及赵庶陶1995年1996年的数拾篇文章是世界第一批等离子体医学、等离子体生物学和等离子体生物医学方面的文章,并获得各种好评


赵庶陶1995年和1996年的数拾篇文章目录可见文献[42]。它们是世界第一批等离子体医学、等离子体生物学和等离子体生物医学方面的文章的证据可见中国科学院文献情报中心的证明书[28]。它们得到的各种好评可见文献[43-45]，而且赵庶陶1996年等离子体生物医学文章已被引用和编入敎材[46] 。世界著名等离子体医学专家，国内外数拾家顶级学术期刊评审人，高校优秀成果评选委员，长江学者特聘敎授卢新培称赞说: “您的工作比国外的还早，这非常好……,然后我们今后可以引用。” [47]。
以上内容在科技部中国技术专家网，价值中国网，中国能源网的“赵庶陶及其成果简介”中均有介绍[48-51]。