Jak powstaje wynalazek? Co zrobić, by uzyskać ochronę patentową? Czy twórca może być zarazem właścicielem wynalazku?

Rozmawiamy z prof. dr. hab. inż. Wojciechem Kacalakiem, kierownikiem Katedry Inżynierii Systemów Technicznych i Informatycznych na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Energetyki Politechniki Koszalińskiej, autorem ponad 140 wynalazków.

– Panie Profesorze, czy wynalazek może być dziełem przypadku?

– To z reguły efekt żmudnej zespołowej pracy naukowej, choć bywają też wynalazki, które są owocem indywidualnego wysiłku naukowego. Zdarza się również, że nie są one poprzedzone pracą naukową, a są wynikiem rozwiązywania określonego problemu z wykorzystaniem wiedzy autora i jego dużego doświadczenia.

Warto zadbać o to, by wynalazek został objęty ochroną patentową. By tak się stało, powinien spełniać kilka kryteriów. Musi być rozwiązaniem odnoszącym się do układów materialnych, czyli przedmiotów lub procesów i sposobów postępowania, składów substancji lub zastosowań. W uproszczeniu można wyróżnić grupy takie jak: produkty, urządzenia, sposoby i zastosowania. Kolejnym kryterium jest nowość i wysoki poziom wynalazczy, czyli nieoczywistość rozwiązania w stosunku do znanej wiedzy, a następnym kryterium jest przemysłowa stosowalność.

Rozwiązania dotyczące sposobów rozumowania, algorytmizacji w zakresie działalności umysłowej czy organizacyjnej nie mogą być objęte ochroną patentową. W wielu krajach innych niż stowarzyszone w Unii Europejskiej możliwa jest ochrona patentowa algorytmów komputerowych.

Jeśli przygotowujemy wniosek patentowy, musimy opisać cel wynalazku i jego zalety. Warto pokazać także możliwości jego praktycznego zastosowania. Ważną częścią opisu patentowego są zastrzeżenia patentowe, w których w sposób zwięzły i precyzyjny opisana jest istota wynalazku. Co ważne, zastrzeżenie patentowe musi być przygotowane w formie jednego zdania. Tej zasady nie można złamać nawet gdyby to jedno zdanie miało zajmować dwie strony. W opisie wszystko musi zostać podane w sposób bardzo precyzyjny, dosłowny, a określenia generujące podmiot domyślny nie mogą być stosowane.

Patent jest szczególnym przywilejem, który daje możliwość wyłącznego korzystania z wynalazku w komercyjny sposób. Ochronę tego prawa na terenie Polski gwarantuje państwo poprzez działanie Urzędu Patentowego RP. Gdybyśmy chcieli objąć wynalazek ochroną w innych krajach, musielibyśmy się tam o nią ubiegać odrębnie, oczywiście płacąc odpowiednie kwoty.

Są ekonomiści, którzy uważają, że gdyby nie chroniono wynalazków, to rozwój cywilizacji byłby szybszy z racji globalnego darmowego dostępu do najnowszych rozwiązań. Inni z kolei twierdzą, że gdyby nie można było chronić rozwiązań z perspektywą osiągania korzyści z tej ochrony, spadłaby chęć ujawniania wynalazków. Ich autorzy znaleźliby się w gorszej sytuacji dlatego, że nie mogliby uzyskiwać korzyści wynikających ze stosowania patentu.

Trzeba podkreślić, że jest istotna różnica między prawami, jakie przysługują właścicielowi wynalazku – może być nim uczelnia, zakład przemysłowy, osoba lub grupa osób - a prawami, które posiada twórca. Właściciel dysponuje wynalazkiem w każdym zakresie. Może go sprzedać jednemu lub większej liczbie podmiotów udzielając licencji na czas określony lub bez ograniczeń. Może także odmówić sprzedaży. Może nawet w ogóle nie zgłaszać wynalazku do ochrony.

Twórca natomiast ma prawo do osiągania korzyści w proporcji do tej, jaką uzyskał właściciel. Oczywiście, zdarza się, że twórca i właściciel to ten sam podmiot. Wtedy twórca sam ponosi koszty ochrony, ma za to nieograniczone prawa do dysponowania wynalazkiem.

Tu warto dodać, że w Polsce średnio rocznie rejestrowane są cztery tysiące zgłoszeń patentowych.

– To chyba nie jest dużo?

– Bardzo mało! Z tej liczby ponad dwa tysiące zgłoszeń pochodzi z instytucji naukowych, nawet do tysiąca – od osób indywidualnych i tylko tysiąc wynalazków zgłaszanych jest w przemyśle. To przekłada się na ponad 2000 patentów przyznawanych rocznie. Korzystną cechą jest wzrost liczby patentów zgłaszanych z kraju do Europejskiego Urzędu Patentowego do 700 rocznie. Mimo tego jesteśmy daleko w tyle za takimi potentatami jak np. Chiny, gdzie rocznie rejestruje się 400 tysięcy wynalazków, Stany Zjednoczone – 200 tysięcy, czy traktowana jako całość Unia Europejska – 200 tysięcy wynalazków rocznie.

Nie świadczy to najlepiej o polskim przemyśle. Niska liczba zgłoszeń może wynikać z tego, że duża część działalności przemysłowej w Polsce jest oparta na powszechnie znanych rozwiązaniach, a w związku z tym jest mało konkurencyjna. Może także wskazywać na to, że współpraca z wieloma odbiorcami produktów odbywa się na takiej zasadzie, że ci odbiorcy mają w swoich krajach ochronę patentową produktów, a my tylko je wytwarzamy. Od zmiany sytuacji dotyczącej liczby wynalazków zgłaszanych do opatentowania przez polskie firmy zależy ich przyszłość w globalnej rywalizacji.

– A Pan, Panie Profesorze, ile ma patentów na koncie?

– 140 patentów oraz 10 zgłoszeń patentowych opublikowanych przez Urząd Patentowy. Liczbę publikacji podaje się często w przybliżeniu, np. kilkaset. A patenty z reguły zlicza się co do jednego. Oczywiście, patenty, o których mówię, to w większości efekt pracy kierowanych przeze mnie zespołów naukowców.

Pierwsza grupa to patenty, które dotyczyły nowych metod automatyzacji precyzyjnego szlifowania małych elementów ceramicznych, takich jak elementy maleńkich, ceramicznych kondensatorów stosowanych w układach odpornych na zakłócenia elektromagnetyczne oraz takich elementów, jak specjalne wkładki piezoceramiczne będące zapłonnikami piezoelektrycznymi.

Na zamówienie polskiego zakładu produkującego ceramikę radiową opracowaliśmy metodę szlifowania, wykonaliśmy także kilka generacji takich automatycznych szlifierek ze ściernicami diamentowymi. Produkcja z użyciem opracowanych przez nas automatycznych urządzeń odbywała się najprawdopodobniej na zamówienie którejś z instytucji wojskowych.

Druga grupa patentów dotyczy bezluzowych przekładni zębatych. Ich zastosowanie może być szerokie – od mechanizmów kierowniczych w samochodach po mechanizmy pozycjonowania stosowane w technice wojskowej. W tym zakresie mamy ponad 30 różnorodnych patentów.

Kolejna grupa to układy i węzły kinematyczne do zastosowań w robotyce humanoidalnej. Roboty humanoidalne znajdują coraz szersze zastosowanie w edukacji, badaniach naukowych, ale także w usługach. Te zaawansowane maszyny są inspirowane ludzką anatomią. Ludzie poruszają swoimi kończynami w sposób adaptacyjny, bezluzowy, zmieniając trajektorie ruchu i jego szybkość w zależności od sytuacji i fazy ruchu. Są oczekiwania, by w robotyce humanoidalnej było podobnie, by roboty nie poruszały się ruchem jednostajnym, skokowym, z dużą siłą, z dużą prędkością, a właśnie tak jak ludzie – w sposób delikatny, adaptacyjny.

Ta potrzeba otworzyła wielki zakres poszukiwań dotyczących rozwiązań opartych na węzłach materialnych, które w dużym stopniu naśladowałyby kinematyczne węzły organizmów żywych, np. ludzkie stawy. Opracowaliśmy bardzo dużo rozwiązań, które dotyczą różnorodnych przegubów, a także chwytaków.

– O tych wynalazkach jest już w Polsce głośno.

– Dwa lata pod rząd nasze rozwiązania zdobyły nominacje w konkursie Eureka prowadzonym przez „Dziennik Gazetę Prawną” na najbardziej zaawansowane polskie wynalazki. W bieżącym roku nominacje dotyczą samonośnego kręgosłupa do robotów humanoidalnych oraz wielopunktowego przegubu mieszkowego. Udoskonalenia dotyczące pracy robotów humanoidalnych to bardzo obiecujący kierunek badań.

Czwarta grupa wynalazków dotyczy urządzeń do generowania wibracji w procesach cynkowania, a także w procesach powlekania powierzchni elementów innymi warstwami. Te wynalazki rozwiązują bardzo trudny problem dotyczący tego, jak wprawiać w wibracje zestawy wielu poddanych cynkowaniu przedmiotów o masie sięgającej kilkuset kilogramów, a nawet jednej tony, nie przenosząc tych drgań na układ zawieszenia.

Opracowaliśmy kilka prototypów generatorów ze wzmacniaczami siły, które pozwalają rozwiązać ten problem. Sam korpus generatora pozostaje niemal nieruchomy, poruszają się natomiast elementy, które mają wywoływać wibracje w całym wsadzie przedmiotów. Dzięki temu cały układ technologiczny nie ulega dewastacji. Pozwala przy tym zwiększać precyzję i szczelność nakładanych powłok także w tych miejscach, które nie są łatwo dostępne z zewnątrz.

Piąta grupa ulepszeń dotyczy różnorodnych innowacyjnych rozwiązań w zakresie nowych technologii wytwarzania. To m.in. nowe narzędzia ścierne, a także nowe metody badania właściwości takich narzędzi, a także nowe metody wytwarzania cienkich powłok grafitu na powierzchniach obrabianych diamentowymi foliami ściernymi. To także podciśnieniowe układy mocowania przedmiotów.

Ciekawym rozwiązaniem mającym związek z techniką wojskową są specjalne głowice przeznaczone do wygładzania bardzo długich otworów. Ta metoda pozwala wygładzać otwór w warunkach poligonowych bez użycia jakiejkolwiek obrabiarki. Wystarczy źródło sprężonego powietrza i specjalna konstrukcja głowicy z zewnętrzną powłoką ścierną, która pod wpływem powietrza wykonuje złożone ruchy wewnątrz otworu. Wygładza go, nie tylko przesuwając się do przodu, ale również wykonując wahadłowe ruchy obrotowe.

– Wojsko, jak się okazuje, jest odbiorcą dużej części innowacji. Ale to chyba nie wszystkie opatentowane przez Pana rozwiązania?

– Jest jeszcze jedna, nieco mniejsza grupa wynalazków. To układy do zabezpieczeń samochodów przed kradzieżą. Nad kilkoma rozwiązaniami jeszcze pracujemy. Te, które już zostały opatentowane, polegają na ochronie kierownicy poprzez blokowanie możliwości jej obrócenia. Nie chodzi o proste blokowanie. Nasz pomysł polega na pokryciu kierownicy specjalną osłoną. Ruchoma jest sama osłona, dlatego gdy nią obracamy, położenie kierownicy nie zmienia się. Inną metodą jest zastosowanie elementów mocowanych na ramionach kierownicy, które, w przypadku, gdyby ktoś próbował nią obrócić, muszą zaczepiać o kokpit. Zaproponowaliśmy także takie rozwiązanie, które uniemożliwia korzystanie z układów sygnalizacji i dostępu do elementów sterujących samochodu.

– Wachlarz rozwiązań jest rzeczywiście szeroki. Wszystkie z nich znalazły zastosowanie w praktyce?

– Większość została wdrożona. Przy okazji okazało się, że niektóre z naszych wynalazków zostały zastosowane przez firmy zagraniczne, a nawet pojawiły się w Polsce po okresie zakończonej ochrony. 

W przypadku patentów można uzyskać ochronę maksymalnie na 20 lat. Ze względów ekonomicznych każdy właściciel zastanawia się, czy ma ona trwać tak długo. Z reguły więc ochrona trwa kilka lat. Od opracowania wynalazku do uzyskania patentu mijają z reguły trzy do czterech lat. Upowszechnienie wiedzy o wynalazku zajmuje kilka kolejnych lat. Często zdarza się więc tak, że wynalazek szybciej jest stosowany w innym kraju, w którym ochrona nie obowiązuje.

Koszty ochrony rzeczywiście nie są małe. Samo przygotowanie wynalazku do opatentowania kosztuje w Polsce kilka tysięcy złotych, roczny koszt ochrony natomiast to około tysiąca złotych. Oczywiście, koszty ochrony patentowej obowiązujące w innych krajach - w Stanach Zjednoczonych, w Japonii, Chinach, czy w państwach Unii Europejskiej – są znacznie wyższe. W przybliżeniu można byłoby zobrazować te kwoty następująco: należałoby koszty obowiązujące w Polsce pomnożyć przez dziesięć i zapisać w euro. Na taki wydatek twórców i właścicieli wynalazków zazwyczaj nie stać.

Biorąc zatem pod uwagę sytuację twórców w Polsce, należy uznać, że możliwości ochrony powstających u nas wynalazków, na które nie ma od razu nabywcy z zagranicy, są ograniczone.

– Nie oznacza to chyba jednak, że nie warto pracować nad wynalazkami?

– Oczywiście, wynalazki podnoszą poziom innowacyjności, są ważne z perspektywy dobra społecznego, a twórcom oprócz satysfakcji mogą dać korzyści finansowe.

Z punktu widzenia naukowców wynalazki mają więcej elementów związanych z wartością niż publikacje. To wprawdzie odrębne kategorie, warto jednak pokusić się o porównania. Publikacja jest potwierdzeniem naukowych umiejętności autora i ciekawego ujęcia tematu. Bywa, że zawiera całkowicie nowe rozwiązanie problemu, zdarza się też, że ulepsza znane rozwiązania. Może być jednak niekiedy wyłącznie ornamentacją znanych problemów.

Pod pojęciem wynalazku natomiast zawsze kryje się oryginalne rozwiązanie problemu technicznego. Przed przyznaniem ochrony Urząd Patentowy sprawdza czy ma on cechy nieoczywistości. To znaczy, czy w prosty sposób nie wynika ze znanej techniki i wiedzy. Nieoczywistość to podstawowa cecha, jaką musi spełnić wynalazek zgłaszany do ochrony.

Drugą ważną cechą jest przemysłowa stosowalność, wynalazek musi zatem nadawać się do zastosowania w praktyce. Trzecią cechą, która jest wymagana w Unii Europejskiej, a więc również w Polsce, jest to, że wynalazek musi odnosić się do aspektów materialnych, co powoduje, że nie można chronić np. rozwiązań informatycznych. W całym świecie podlegają one patentowaniu, a w Unii nie. Tu powraca dylemat, o którym mówiłem na początku: czy korzystniejsze jest objęcie wynalazków ochroną czy pozostawienie w tym obszarze pełnej wolności?

Specyficzną cechą patentów, jeśli chodzi o ich znaczenie naukowe, może być to, że niektóre z nich, o czym także mówiłem na początku, nie są indukowane badaniami naukowymi. Mogą powstać jako koncepcja wynikająca z wiedzy autorów, bez zaawansowanych analiz naukowych. To oczywiście nie umniejsza ich przydatności, może natomiast otwierać drogę do dalszych ulepszeń naukowych.

– Efektem wynalazków mogą być zatem dalsze badania naukowe?

– Tak i zdarza się, że badaniami naukowymi obejmowane są wynalazki innych twórców. Dzieje się tak, gdy wynalazek, wskazując pewien kierunek działań nie wyczerpał wiedzy albo nie stworzył podstaw do optymalizacji. On tylko pokazał kierunek, w którym warto prowadzić badania.

Wyobraźmy sobie np. wynalezienie lasera, dzięki któremu uzyskaliśmy nową, ciekawą metodę zmiany warstwy wierzchniej przedmiotu. Wdrożenie wynalazku rodzi nowe pytania. Jakie w zależności od oczekiwanego rezultatu powinny być moce impulsów? Jaką obróbkę przedmiotu należy wykonać przed zastosowaniem teksturowania laserowego, a jaką wykonać po tym zabiegu? W jaki sposób zabezpieczyć wytworzoną w ten sposób warstwę wierzchnią? Szukanie odpowiedzi na te pytania nie będzie stanowić nowego wynalazku, z pewnością jednak wpłynie na jego rozwój.

– Panie Profesorze, jak się czuje osoba, która ma na koncie tyle wynalazków? Dominuje satysfakcja, czy raczej potrzeba dalszej pracy i dążenie do kolejnych rozwiązań?

– Odpowiem żartem. Młody naukowiec po zrobieniu doktoratu czuje się dumny. Może nawet wpaść w przesadę, kiedy idąc ulicą mija przechodniów i zastanawia się, czy oni już wiedzą, że jest doktorem. Jeśli tak jest, to z pewnością szybko mu to przejdzie.

Nie ma granicy osiągnięć, do której się dąży, nie ma nawet potrzeby wyznaczania takiej granicy. Wystarczy po prostu dobrze pracować, czyli w pełni wykorzystywać swoje możliwości.

Oczywiście, jest sposób wartościowania i oceny naukowców po to, by ich dopingować do lepszej pracy i wyzwalać potencjał twórczy. Każdy człowiek jest jednak inny, nie wszyscy mogą osiągać tyle samo i w takim samym zakresie. W związku z tym każdy wybiera własną ścieżkę rozwoju.

Praca w zespole, której efektem są z reguły wynalazki, stawia dodatkowe wymagania, bo gdy większość osób w zespole jest bardzo aktywna, aktywność zespołu stopniowo rośnie. Trzeba zatem znaleźć rozwiązania, które pozwalają najpełniej wykorzystać ich potencjał naukowy. Rolą szefa jest mobilizowanie zespołu. Jeśli zatem szef chce, by inni pracowali dużo i skutecznie, musi w podobny sposób pracować sam. Nie można zlecać prac, których samemu nie umie się wykonać.

Oczywiście, poszczególni ludzie specjalizują się w różnych zakresach prac i nie każdy może być najlepszy we wszystkim. Wadą wielu szefów jest jednak życie w przekonaniu, że wiedzą już wiele i niewiele muszą. Sądzę, że myślenie powinno być odwrotne: nie wszystko wiem, a wiele muszę.

W każdym zespole może znaleźć się taka osoba, która, gdy praca jest skończona, przychodzi i pyta „czy ja też mógłbym coś zrobić”. Takie zjawiska należy eliminować już na początku, bo one źle wpływają na resztę zespołu.

Należy przy tym stosować obiektywne miary oceny, czyli takie, które wiążą się z oceną efektów, a nie czasu pracy. Jeśli będziemy trzymali się tych zasad, praca będzie kreatywna.

Rozmawiał: Jarosław Jurkiewicz

---

Prof. dr hab. inż. Wojciech Kacalak

Jeden z najwybitniejszych polskich specjalistów w dziedzinie budowy i eksploatacji maszyn. Tematyka, którą podejmuje w swojej pracy naukowej to m.in. technologia maszyn i mechatronika. Do głównych obszarów badawczych należą ponadto: optymalizacja i automatyzacja procesów bardzo dokładnej obróbki ściernej oraz budowa i eksploatacja precyzyjnych urządzeń technologicznych. Twórca szkoły naukowej w zakresie teoretycznych i doświadczalnych podstaw modelowania procesów obróbki ściernej, innowacyjnych narzędzi ściernych, kształtowania topografii powierzchni i właściwości warstwy wierzchniej, a także zastosowań sztucznej inteligencji w budowie i eksploatacji maszyn, w tym inteligentnych systemów diagnostyki, kompensacji zakłóceń oraz optymalizacji procesów i systemów technicznych.

Od 1971 r. naukowiec jest związany z naszą uczelnią. Był m.in. prorektorem ds. kształcenia i prorektorem ds. nauki, a także dziekanem Wydziału Mechanicznego. W latach 1993-1999 pełnił funkcję rektora. Dzięki jego staraniom w 1996 r. uczelnia uzyskała status politechniki.

Dorobek naukowy prof. Wojciecha Kacalaka obejmuje kilkaset publikacji, znaczna ich część to artykuły publikowane w renomowanych czasopismach naukowych. Jest autorem i współautorem 140 patentów i 10 zgłoszeń patentowych.

Doktor Honoris Causa Politechniki Poznańskiej (2015 r.) i Politechniki Koszalińskiej (2017 r.). 

Zdjęcia: Adam Paczkowski/Politechnika Koszalińska