作者姓名：杨敏，田刚，代玲莉作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心材料工程发明审查部
【摘要】
本文从x 射线粉末衍射的原理出发，结合有关案例，对发明的充分公开是否需要XRPD 数据，相关的权利要求是否得到了说明书中公开的XRPD 数据的支持，使用XRPD 数据限定的权利要求中XRPD 数据的表达方式等问题进行了探讨。 【关键词】
粉末X 射线衍射（XRPD）是固体化合物、晶体结构的重要表征方式。涉及固体化合物、晶体的专利申请中，常常涉及到与XRPD 数据有关的问题，如发明的充分公开是否需要XRPD 数据，相关的权利要求是否得到了说明书中公开的XRPD 数据的支持，使用XRPD 数据限定的权利要求中XRPD 数据的表达方式等。本文拟从XRPD 原理出发，结合有关案例，对上述问题进行探讨。
一、晶体学与XRPD 简介
晶体是相对于非晶态物质（或者称为玻璃态物质）而言的，其具有规则的外形、固定的熔点和各向异性。晶体这些特性的起因在于晶体内部的结构单元( 原子、分子、原子团或离子)在空间作有规则的周期性排列。 要完整地描述一个晶体结构，通常需要空间、晶胞参数和原子坐标三类参数。以一个一维的简单模型为例（图1），其实际上是由图2 中的单元（晶体学上称之为晶胞）在一维方向上周期性地排列而成。在这个晶胞中还存在着一个对称面，因此，利用图3 所示的这样一个不对称单元和对称面，就可以构建出一个图2 中的晶胞，通过该晶胞和它在空间中排列的周期a，就可以构建出图1 中的晶体。也就是说，只需要知道不对称单元中的组成（网球、足球及其位置）、对称面以及其周期a，就可以完整地构建出图1 的一维晶体模型。在实际的三维晶体中，原子坐标用来描述不对称单元，空间用来描述其对称性（相当于对称面），晶胞参数用来描述其周期性（相当于a）。对于一般的科学研究来说，对于晶体的研究通常需要完整地得到其晶体结构的完整信息，即空间，晶胞参数以及原子坐标。但从专利法的角度来说，上述参数通常用于确认一种固体化合物或一种晶体，进而将它与现有技术和侵权产品进行比较，这种情况下空间、晶胞参数和化学式通常已经足够对固体化合物或晶体进行表征，而不必要给出原子坐标（确定原子坐标通常也较难）。
图1 一维晶体模型
图2 一维晶胞模型
图3 不对称单元
XRPD 是利用晶体对X 射线的衍射作用对晶体的组成和结构进行表征的一种方法。光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样（图4）。如果光同时通过两个狭缝，则会得到不同于单缝衍射的衍射图样（图5）。理论上，根据这种衍射图样，可以推知出狭缝的宽度和狭缝之间的距离。晶体中的每个原子就像是一个狭缝，整个晶体就像在三维空间中分布无数的狭缝，由于原子的大小和X 射线的波长相当，因此，当X 射线通过晶体时，就会发生衍射现象，最终的衍射图样取决于晶体中原子的排列情况，X 射线衍射也就成为探析晶体结构的最有力的工具。
图4 单缝衍射
图 5 双缝衍射晶体的结构和组成元素不同，其相应
的衍射峰的位置和强度就不同。每一种物相有自
己独特的衍射谱图，不同的衍射谱图则代表不同的物相，因此，XRPD 谱图可以作为确认特定结晶形态的化合物的依据。若多种物相混合成一个试样，得到的衍射图即为各个物相衍射谱图叠加而成的复合衍射图[1]。
晶体结构与衍射峰位置的关系可以用布拉格方程来表示：2d sinθ＝λ，其中 d 为晶面间距，由晶体的结
构（空间和晶胞参数）决定，为晶体的本征参数；λ为测试用的X 射线波长，为常数；θ 为衍射角，即衍射峰的位置，通常以2θ的形式表示。由此可见，衍射峰的
位置主要由晶体的空间和晶胞参数决定。而衍射峰的强度主要由不同元素的散射能力决定，也即由晶体的化学组成决定。常见的XRPD 图如下：
图6 典型的XRPD 谱图
随着计算机技术和X 射线衍射学理论的发展，利用XRPD 数据能够得到越来越多和越
来越精确的信息，如物相的定性分析、定量分析、平均粒径、空间和晶胞参数、带有具体
原子位置的晶体结构等。
二、XRPD 数据与说明书是否充分公开
《专利审查指南》[2]第二部分第二章第2.1.3 节中规定了以下情况属于说明书公开不充
分的情形之一：说明书中给出了具体的技术方案，但未给出实验证据，而该方案又必须依赖
实验结果加以证实才能成立。作为晶体化合物确认的重要证据，对于未提供XRPD 数据的
晶体化合物的发明，经常会被质疑其是否充分公开了发明。通常有两种情况需要提供XRPD
数据：一是新的固体化合物或者新的晶体的发明，需要XRPD 数据进行确认；二是已知化
合物的新的制备方法的发明，有时也需要提供XRPD 数据来证实该方法确实得到了其希望
得到的产品。
对于第一种情况，XRPD 数据是确认晶体化合物的一种方式，但并非唯一方式，晶胞参
数和空间（据此可以计算得到XRPD 谱图）、固相NMR 图都可以作为确认晶体化合物的
方式。由此可见，XRPD 数据并非是发明充分公开的必要条件。发明是否充分公开，应基于
本领域技术人员的水平，判断其是否能够确认该晶体化合物。
对于第二种情况，当申请文件未提供XRPD 数据或其他可以确认产物的证据的时候，
也不应轻易作出说明书公开不充分的结论，而应在对现有技术充分检索的情况下，同时考虑
本领域技术人员对于该制备方法的产品的可预见性，来考虑说明书是否对发明作出了清楚、
完整的说明。
案例1：一种利用水热法制备MnNb2O6 微波介质陶瓷粉体的方法。MnNb2O6 是本领域
已知的一种物质，说明书中未记载可以确认其产品为MnNb2O6 的证据，如XRPD 图。
如果现有技术中没有采用水热法制备MnNb2O6的记载，由于水热法受实验条件如温度
和压力的影响较大，现有技术中也缺少水热反应的反应机理的研究，本领域技术人员难以预
见水热法的产品，这种情况下，没有提供XRPD 图等用于确认其产品的证据，就可能导致
该发明公开不充分。
案例2、一种具有光限幅性能硫化铜纳米空心球的制备方法。驳回决定中认为“本申请由于未在申请时提
供XRD（笔者注，即XRPD，下同）或TEM 之类的附图以证明使用如本申请的技术方案制备出的硫化铜为空心纳米球状结构，因而不符合专利法第26 条第3 款规定。”复审决定则认为：“硫化铜是一种已知的化合物，其化学结构已经被本领域技术人员确认，无论本申请所制备出的硫化铜形貌如何，其化学结构均未改变，即使提交XRD 谱图，也与已知的XRD 谱图并无区别，因此，提交XRD 谱图并非本申请满足充分公开的必要条件。”对于本案，其是利用Cu 离子和S 离子沉淀制得CuS，本领域技术人员基于该方法，能够判断出该产品为CuS，这种情况下无需XRPD 数据来判断其物相；同时，XRPD 数据无法提供产品形貌的信息，因此，如果审查员质疑的是CuS 的形貌是否为空心纳米球，没有XRPD 数据同样也不能作为公开不充分的理由。可见，在说明书详细记载了其制备方法，而本领域技术人员基于该制备方法，能够判断出其产物的时候，可以不提交XRPD 证据。
三、XRPD 数据与权利要求是否得到说明书的支持
衍射仪器精度的提高、各种解析软件的开发，使得对粉末X 射线衍射数据进行处理和分析变得更加简单。除了晶体结构的解析对技术人员的经验和晶体学理论知识有较高要求以外，大多数技术人员都能够较为容易地从XRPD 数据中得到物相的定性与定量信息，或通过指标化得到晶体的空间和晶胞参数。这就意味着，大多数时候，对晶体的描述可以使用空间和晶胞参数等晶体本征的参数。《专利审查指南》[2]第二部分第十章第4.3 规定，允许用物理-化学参数来表征化学产品权利要求的情况是仅用化学名称或结构式或者组成不能清楚表征的结构不明的化学产品，因此，有观点认为应该采用经过指标化后得
到的晶体结构信息，如空间，晶格常数等直接对产品的结构进行限定，而不允许用X 射线衍射谱图进行限定。但是，也有观点认为X 射线粉末衍射技术得到的晶体结构信息并不准确，因此，采用晶胞参数、晶系、空间等对产品进行限定的权利要求得不到说明书的支持。对此，笔者认为：虽然粉末可以看成是由无数的单晶组成，XRPD 数据是一种宏观统计的结果，微观上每个单晶的晶体结构可能略有差异，但通常晶体间的这种差异在误差允许的范围内。大多数情况下，XRPD 数据经计算得到的空间和晶胞参数是准确的，尤其如果申请人能够给出一些利用空间和晶胞参数计算得到的衍射峰位与实际峰位的拟和结果（如比较图，差值图、R 因子等），应该认为该空间和晶胞参数真实反映了晶体的结构。因此，以XRPD 数据得到的空间、晶胞参数等晶体结构信息限定的权利要求，能够得到说明书的支持。另一方面，这些晶体结构的信息毕竟是通过计算机等程序计算得到的，经过了人为的处理，并不是晶体或化合物本身最真实的特征，因此，如果申请人选择以XRPD 数据来界定其保护范围，应当也是被允许的。
四、涉及XRPD 数据的权利要求的撰写
XRPD 数据存在多种表达方式，根据XRPD 数据用途的不同，对其的要求也不同。对于需要收录进粉末衍射数据库，作为今后该化合物或晶体的比较基准的XRPD 数据，对测
试条件及数据表达都有严格的要求，需要利用基准物质对其峰位和强度进行校准，并给出准确的峰的强
度比例。一般的科技文献中，则可能会给出与标准谱图的比对结果、利用空间和晶胞参数对衍射峰进行指标化的结果等等。而在专利申请中，XRPD 数据通常只需要能够对该化合物或晶体进行确认即可，因此对XRPD 数据的要求相对较低。通常情况下，晶体的组成和衍射峰的位置（2θ 值或由此计算而得的d 值）已经能够清楚地对晶体化合物进行限定，有时甚至只需要限定几个特征的衍射峰即可（如低角度和衍射强度大的衍射峰）。而衍射峰的强度由于受样品和测试条件的影响较大（如择优取向会使某些衍射峰的强度大大增强），可不做限定。对于某些衍射峰十分接近的晶型，其区别仅在于强度时，则应对强度作出限定，同时对其测试条件作出详细说明。
专利文献中常见的涉及XRPD 数据的权利要求有以下几种表达方式：
1、以d 值表示，如：
2、以2θ值表示，如：
3、以衍射图表示，如：
如权利要求1 所述的方法，其特征在于硫酸氢氯吡格雷晶型I 具有如图X 所示的X 射线粉末衍射谱图。
4、在权利要求中同时限定d 值和2θ值，在说明书附图中记录完整的衍射图，如：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议