Sachverhalt:
A.
Die A._ GmbH & Co. KG (Beklagte, Beschwerdeführerin) ist ein Pharmaunternehmen mit Sitz in Deutschland. Sie ist Inhaberin des streitbetroffenen schweizerischen Teils des europäischen Patents EP xxx. Das Klagepatent wurde am 27. Mai 2002 angemeldet und beansprucht Priorität einer deutschen Anmeldung vom 1. Juni 2001. Veröffentlichungstag des Hinweises auf die Patenterteilung des europäischen Patentamts ist der 29. Dezember 2004. Das Klagepatent betrifft Inhalationskapseln (Inhaletten) aus spezifischen Kapselmaterialien mit reduziertem Feuchtegehalt, die den Wirkstoff Tiotropium in Form pulverförmiger Zubereitungen enthalten und durch eine erhöhte Stabilität gekennzeichnet sind.
Das Streitpatent weist die unabhängigen Ansprüche 1 und 3 auf und lautet in der durch Teilverzicht eingeschränkten Fassung wie folgt:
" Anspruch 1:
M'1.1 Inhalationskapseln, die als Inhalationspulver
M'1.2 Tiotropium
M'1.3 im Gemisch mit einem physiologisch unbedenklichen Hilfsstoff enthalten,
dadurch gekennzeichnet, dass
M'1.4 als Kapselmaterial Gelatine im Gemisch mit dem Zusatz Polyethylenglycol (PEG) in einem Anteil von 1-10 Gew.-%, bevorzugt 3-8% verwendet wird, und dass
M'1.5 das Kapselmaterial einen reduzierten Feuchtegehalt als TEWS- oder Halogentrockner-Feuchte von ≤ 10% aufweist
M'1.6 und dass der physiologisch unbedenkliche Hilfsstoff Lactose ist.
Anspruch 3:
M'3.1 Inhalationskapseln, die als Inhalationspulver
M'3.2 Tiotropium
M'3.3 im Gemisch mit einem physiologisch unbedenklichen Hilfsstoff enthalten,
dadurch gekennzeichnet, dass
M'3.4 das Kapselmaterial Hydroxypropylmethylcellulose ist und
M'3.5 das Kapselmaterial einen reduzierten Feuchtegehalt als TEWS- oder Halogentrockner-Feuchte von ≤ 5% aufweist
M'3.6 und dass der physiologisch unbedenkliche Hilfsstoff Lactose ist."
Die B._ Ltd. (Klägerin, Beschwerdegegnerin) ist ein Pharmaunternehmen mit Sitz in Grossbritannien. Sie hat Interesse daran, eine Tiotropium enthaltende Inhalationskapsel auf den Markt zu bringen, worin sie durch das Klagepatent behindert werden könnte.
B.
Mit Klage vom 24. April 2018 beantragte die Klägerin dem Bundespatentgericht, die Nichtigkeit des schweizerischen Teils von EP xxx festzustellen.
Am 7. September 2018 informierte die Beklagte über den von ihr beim Eidgenössischen Institut für Geistiges Eigentum (IGE) veranlassten Teilverzicht im Sinne von Art. 24 PatG, der vom IGE am 6. September 2018 genehmigt und am 31. Oktober 2018 veröffentlicht wurde. Daraufhin reichte die Klägerin eine ergänzte Klageschrift ein mit unverändertem Rechtsbegehren. Die Beklagte trug auf Abweisung der Nichtigkeitsklage an.
Am 20. März 2020 erstattete der referierende Richter ein Fachrichtervotum, wozu beide Parteien Stellung nahmen. Die Hauptverhandlung fand am 10. Dezember 2020 statt.
Mit Urteil vom 2. Februar 2021 hiess das Bundespatentgericht die Klage gut und stellte fest, dass der schweizerische Teil des europäischen Patents EP xxx H1 nichtig ist. Es verneinte sowohl für den unabhängigen Anspruch 1 als auch für den unabhängigen Anspruch 3 die erfinderische Tätigkeit.
C.
Die Beschwerdeführerin beantragt mit Beschwerde in Zivilsachen, das Nichtigkeitsurteil des Bundespatentgerichts vom 2. Februar 2021 sei in Bezug auf Anspruch 3 des schweizerischen Teils des europäischen Patents EP xxx H1 (veröffentlicht im schweizerischen Patentregister Swissreg am 31. Oktober 2018) aufzuheben. Eventualiter sei die Sache zu neuer Beurteilung der Rechtsbeständigkeit von Anspruch 3 des schweizerischen Teils des europäischen Patents EP xxx H1 im Sinne der bundesgerichtlichen Erwägungen an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Die Beschwerdegegnerin beantragt, die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Die Vorinstanz verzichtete auf eine Vernehmlassung. Die Parteien replizierten bzw. duplizierten.
D.
Mit Präsidialverfügung vom 21. Mai 2021 wurde der Beschwerde (mangels Opposition) aufschiebende Wirkung erteilt.
Erwägungen:
1.
Die Beschwerde betrifft eine Zivilsache (vgl. Art. 72 BGG) und richtet sich gegen einen Endentscheid (vgl. Art. 90 BGG) des Bundespatentgerichts (vgl. Art. 75 Abs. 1 BGG). Dagegen steht grundsätzlich die Beschwerde in Zivilsachen offen, gemäss Art. 74 Abs. 2 lit. e BGG unabhängig vom Streitwert.
Die Beschwerdeführerin stellt zur Klage kein materielles Begehren, doch wird aus der Begründung ohne weiteres klar, dass sie in Bezug auf den unabhängigen Anspruch 3 des Streitpatents die Abweisung der Nichtigkeitsklage anbegehrt.
Auf die Beschwerde ist unter Vorbehalt einer hinreichenden Begründung (Art. 42 Abs. 2 BGG) einzutreten.
2.
Die Beschwerde wendet sich einzig gegen die Feststellung der Nichtigkeit des unabhängigen Anspruchs 3. Die Beschwerdeführerin rügt eine rechtsverletzende Prüfung der erfinderischen Tätigkeit und macht die Verletzung von Art. 1 Abs. 2 des Bundesgesetzes vom 25. Juni 1954 über die Erfindungspatente (Patentgesetz, PatG; SR 232.14) bzw. von Art. 56 des Europäischen Patentübereinkommens vom 5. Oktober 1973, revidiert in München am 29. November 2000 (EPÜ 2000; SR 0.232.142.2) geltend.
3.
Nach Art. 1 Abs. 2 PatG ist keine patentierbare Erfindung, was sich in nahe liegender Weise aus dem Stand der Technik (Art. 7 Abs. 2 PatG) ergibt (vgl. entsprechend Art. 56 EPÜ 2000).
3.1. Zum Stand der Technik gehört alles, was vor dem Anmelde- oder Prioritätsdatum der Öffentlichkeit durch schriftliche oder mündliche Beschreibung, durch Benutzung oder in sonstiger Weise zugänglich gemacht worden ist (Art. 7 Abs. 2 PatG, Art. 54 Abs. 2 EPÜ 2000). Der Stand der Technik bildet nicht nur Grundlage der Neuheitsprüfung, sondern auch der erfinderischen Tätigkeit. Dokumente sind nach dem Verständnis des massgebenden Fachmanns am Prioritäts- oder Anmeldetag auszulegen. Danach ist nicht nur der Wortlaut eines Dokuments massgebend, sondern es sind auch Lösungen im Stand der Technik vorhanden, die sich aufgrund der Vorveröffentlichung dem Fachmann in naheliegender Weise erschliessen; es kommt auf den Gesamtinhalt einer Druckschrift an. Insbesondere ist das technische Allgemeinwissen des Fachteams zu berücksichtigen, wie es namentlich in Nachschlagewerken des einschlägigen Fachgebiets zugänglich ist. Interne Kenntnisse wie Versuchsergebnisse gehören dem Stand der Technik dagegen nicht an (BGE 144 III 337 E. 2.2 S. 340 f. mit umfassenden Hinweisen).
Zur Beurteilung des Erfinderischen ist nach der Rechtsprechung entscheidend, ob ein Fachmann nach all dem, was an Teillösungen und Einzelbeiträgen den Stand der Technik ausmacht, schon mit geringer geistiger Anstrengung auf die Lösung des Streitpatents kommen kann oder ob es dazu zusätzlichen schöpferischen Aufwandes bedarf. Denn der Bereich des Erfinderischen beginnt nach konstanter Praxis nicht bereits unmittelbar jenseits des vorbekannten Stands der Technik, sondern erst jenseits dessen, was ein durchschnittlich gut ausgebildeter Fachmann des einschlägigen Gebietes gestützt darauf mit seinem Wissen und seinen Fähigkeiten weiterentwickeln und finden kann (BGE 138 III 111 E. 2.1 mit Hinweisen).
Die erfinderische Tätigkeit ist von der Ausgangslage her zu beurteilen, wie sie im massgebenden Zeitpunkt objektiv gegeben war. Es sollen keine Lehren patentiert werden, die der Fachmann in Kenntnis des Standes der Technik und gestützt auf seine durchschnittlichen Fähigkeiten folgerichtig aus dem Stand der Technik entwickeln kann; es bedarf vielmehr einer qualitativen Weiterentwicklung, einer intuitiv-assoziativen Tätigkeit. Der Stand der Technik im massgebenden Zeitpunkt ist in seiner Gesamtheit, gewissermassen als "Mosaik", zu betrachten. Alle der Öffentlichkeit zugänglichen Lehren, alle Entgegenhaltungen sind miteinander als der technische Erfahrungsschatz anzusehen, der dem mit normaler Kombinationsgabe ausgestatteten Fachmann bzw. Fachteam für die Lösung der Aufgabe zur freien Auswertung zur Verfügung gestanden hat. Die Kombination von Einzelelementen aus dem Stand der Technik findet aber dort ihre Grenze, wo sie zu einer künstlichen ex-post-Betrachtung in Kenntnis der neuen Lösung führen würde (BGE 138 III 111 E. 2.1 mit Hinweisen).
3.2. Der "Aufgabe-Lösungs-Ansatz" ( approche problème-solution) umschreibt ein strukturiertes Vorgehen zur Beurteilung der erfinderischen Tätigkeit. Er wird von den technischen Beschwerdekammern des Europäischen Patentamts (EPA) angewendet und beruht auf der Grundlage, dass jede Erfindung aus einer technischen Aufgabe und deren Lösung besteht. Die objektiv von der beanspruchten Erfindung gelöste Aufgabe wird danach zuerst ausgehend von dieser Erfindung durch die Ermittlung des (einzigen) Dokumentes im Stand der Technik beurteilt, das dieser beanspruchten Erfindung am nächsten kommt. Dieser nächstliegende Stand der Technik wird sodann mit der beanspruchten Erfindung verglichen und es werden die strukturellen oder funktionellen Unterschiede im Einzelnen aufgelistet, um gestützt darauf die objektive technische Aufgabe zu formulieren, welche die beanspruchte Erfindung löst. Schliesslich wird gefragt, welche Schritte der massgebende Fachmann vom nächstliegenden Stand der Technik aus unternehmen musste, um die technische Aufgabe zu lösen (BGE 144 III 337 E. 2.2.1 mit umfassenden Hinweisen). Der Aufgabe-Lösungs-Ansatz ist eine Richtschnur, die gewährleisten soll, dass die erfinderische Tätigkeit so objektiv wie möglich beurteilt wird; erfinderische Tätigkeit kann aber auch anders beurteilt werden (BGE 138 III 111 E. 2.2; Urteile 4A_609/2019 vom 16. Juli 2020 E. 11.2, nicht publ. in BGE 146 III 403; 4A_541/2013 vom 2. Juni 2014 E. 5.2.2; Manuel Söldenwagner, in: Ehlers/Kinkeldey [Hrsg.], Benkard, Europäisches Patentübereinkommen, 3. Aufl., München 2019, N. 24 zu Art. 56 EPÜ).
4.
4.1. Die Vorinstanz definierte den Fachmann als Galeniker mit Hochschulabschluss und Berufserfahrung in der Entwicklung von geeigneten Darreichungsformen von Arzneimitteln für Inhalationsprodukte. Das wird von den Parteien nicht in Frage gestellt.
4.2. Die Beschwerdeführerin meint, die Vorinstanz sei nicht nach dem "Aufgaben-Lösungs-Ansatz" vorgegangen. Zu Unrecht. Die Vorinstanz bezieht sich zwar nicht explizit auf dieses Vorgehen, das von ihr beachtete Prüfungsprogramm entspricht aber den Prüfungsschritten des "Aufgaben-Lösungs-Ansatzes". Sie hat korrekt anhand dieses Vorgehens beurteilt, ob die umstrittene Erfindung dem Fachmann nach dem Stand der Technik nahe lag.
5.
Einen ersten Rechtsfehler der Vorinstanz bei der Beurteilung der erfinderischen Tätigkeit erblickt die Beschwerdeführerin in der Formulierung der objektiven technischen Aufgabe, die vom Gegenstand von Anspruch 3 gelöst wird. Dies bildet ihr Hauptargument, auf dem sie ihre Beschwerde aufbaut.
5.1. Der Fehler bestehe darin, dass die Vorinstanz davon ausgehe, die beanspruchte Erfindung stelle nur eine Alternative und keine Verbesserung zum Stand der Technik bereit. Zu diesem Fehlschluss komme sie, weil sie rechtsverletzend verlange, eine Verbesserung müsse durch experimentelle Daten im Streitpatent nachgewiesen sein. Nach der massgebenden Rechtsprechung des Europäischen Patentamts könne eine Verbesserung der patentgemässen Erfindung gegenüber dem Stand der Technik auch mittels experimenteller Daten aufgezeigt werden, die nicht im Streitpatent selber enthalten seien.
5.2.
5.2.1. Die Feststellung der Aufgabe dient - in Verbindung mit den zu ihrer Lösung vorgeschlagenen Mitteln - der Ermittlung des Erfindungsgegenstands. Insofern ist die Aufgabenstellung namentlich für die Würdigung des Erfindungsgegenstands bei der Prüfung des Nicht-Naheliegens von Bedeutung.
5.2.2. Die Vorinstanz zitierte die Aufgabenstellung, wie sie von der Beschwerdeführerin formuliert worden war: "Das korrekte technische Problem ausgehend von Maesen (act. 1_6) ist die Bereitstellung einer gegenüber einer Formulierung in herkömmlichen Inhalationskapseln aus Gelatine verbesserten Formulierung von Tiotropium und Lactose für Trockenpulverinhalatoren." Sie erwog, die Aufgabe könne ohne Rückschau auch bei Anspruch 3 nahe am Text formuliert werden. Es gehe darum, den Wirkstoff in einer Form bereitzustellen, die ein hohes Mass an Stabilität und damit eine gleichbleibende Dosierung des Wirkstoffs sicherstelle, mit anderen Worten eine gute Dosierungsgenauigkeit und eine geringe Brüchigkeit der Kapsel.
Bei der nachfolgenden Prüfung gelangte die Vorinstanz ausgehend von Maesen et al. kombiniert mit Ogura et al. zum Schluss, dass diese Kombination ohne erfinderischen Beitrag zum beanspruchten Gegenstand führe. Das Dokument Ogura et al. offenbare die Verwendung von Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) als Kapselmaterial, dies zwar nicht mit belastbaren Daten und Aussagen zur Verwendung in einem Pulverinhalator, aber als ausdrücklich vorteilhafte Alternative zu Gelatine als Kapselmaterial zur Verwendung in einem Pulverinhalator. Entsprechend sei der Fachmann, wenn er von Maesen et al. ausgehe und Ogura et al. konsultiere, motiviert, als Kapselmaterial HPMC ernsthaft in Betracht zu ziehen. Zu prüfen sei weiter, ob der Fachmann zum Prioritätszeitpunkt auch eine angemessene Erfolgserwartung gehabt habe, dass HPMC als Kapselmaterial für einen Pulverinhalator, wobei Tiotropium und Lactose als Pulver eingesetzt würden, effektiv funktioniere. Im Klagepatent selber gebe es keine Daten, die aufzeigten, dass eine Kapsel aus Gelatine in irgendeiner Hinsicht unerwartet verbessert werden könnte, indem anstelle von Gelatine HPMC mit einer bestimmten Feuchte eingesetzt werde. Weil im Klagepatent auch keine für den Fachmann unerwarteten und differenzierenden Eigenschaften von HPMC gegenüber Gelatine dargelegt würden, gehe es letztlich darum, eine Alternative als Kapselmaterial bereitzustellen. Für die Bereitstellung einer Alternative reiche Ogura et al. auf jeden Fall.
5.2.3. Diesen Schluss der Vorinstanz vermag die Beschwerdeführerin nicht umzustossen, indem sie ihr unterstellt, in Verkennung der Rechtsprechung des EPA verlangt zu haben, dass eine Verbesserung der patentgemässen Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ausschliesslich durch experimentelle Daten im Streitpatent nachgewiesen sein müsse und nicht auch mittels experimenteller Daten, die nicht im Streitpatent selber enthalten seien. Dieses Verständnis kann dem angefochtenen Urteil nicht zugrunde gelegt werden. Entscheidend ist vielmehr, dass auch nach der von der Beschwerdeführerin angeführten Rechtsprechung der Beschwerdekammern des EPA Vorteile bei der Formulierung der zu lösenden Aufgabe nur zu berücksichtigen sind, wenn der Fachmann die behauptete Wirkung aus den ursprünglich eingereichten Unterlagen vor dem Hintergrund des nächstliegenden Stands der Technik ableiten kann bzw. wenn diese Wirkung in den ursprünglich eingereichten Unterlagen angedeutet ist. Dass dies im vorliegenden Fall zutrifft, vermag die Beschwerdeführerin nicht aufzuzeigen. Sie hätte vor Vorinstanz darlegen müssen, dass der Fachmann aus den ursprünglich eingereichten Unterlagen ableiten konnte bzw. dass in diesen Unterlagen angedeutet wird, dass sich für Inhalationskapseln, für die HPMC mit einem Feuchtegehalt von ≤5% als Kapselmaterial verwendet wird, eine technische Wirkung gegenüber den in Maesen et al. beschriebenen Inhalationskapseln bzw. dem gemäss Beschwerdeführerin gängigen Kapselmaterial Gelatine mit einem Feuchtegehalt von 13% ergibt. Die Vorinstanz hat die angerufenen Belege im Einzelnen geprüft, konnte aber eine solche Darlegung nicht feststellen. Entsprechend durfte sie annehmen, dass es nur um die Bereitstellung einer Alternative geht, und es hilft der Beschwerdeführerin nicht, wenn sie nun in der Beschwerde aufzuzeigen versucht, dass die Erfindung gemäss Anspruch 3 im Vergleich zum Stand der Technik eine objektive Verbesserung bereitstelle. Der Vorinstanz kann keine Missachtung der rechtsprechungsgemässen Grundsätze bei der Formulierung der objektiven technischen Aufgabe vorgeworfen werden.
5.3. Hat die Vorinstanz nach dem Gesagten die objektive technische Aufgabe, die vom Gegenstand von Anspruch 3 gelöst wird, nicht rechtsfehlerhaft formuliert, sondern zu Recht in der Bereitstellung einer Alternative gesehen, geht die Hauptrüge der Beschwerdeführerin fehl.
6.
In einer weiteren Rüge unter dem Titel "Rechtsverletzende Beurteilung der erfinderischen Tätigkeit des Streitpatents ausgehend von Maesen et al. kombiniert mit Ogura et al. und unter Berücksichtigung des allgemeinen Fachwissens" wirft die Beschwerdeführerin der Vorinstanz vor, das im Stand der Technik vorhandene allgemeine Fachwissen fehlerhaft und unvollständig interpretiert und das Dokument Ogura et al. verkannt zu haben.
Die Beschwerdeführerin stellt auch diesen Rügekomplex auf ihre Ansicht, dass die Vorinstanz die objektive technische Aufgabe als Verbesserung - und nicht bloss als Alternative - hätte definieren sollen. Wie gesehen (E. 5), hat sich diese Ansicht aber nicht als zutreffend herausgestellt und kann daher nicht Ausgangspunkt der Beurteilung der vorgetragenen Kritik bilden. Entsprechend müssen sich Motivation und Erfolgserwartung des Fachmanns nicht - wie die Beschwerdeführerin ausführt - auf die von der patentgemässen Erfindung erzielte Verbesserung beziehen.
6.1. Die Beschwerdeführerin rügt, die Vorinstanz habe das im Stand der Technik vorhandene allgemeine Fachwissen fehlerhaft und unvollständig interpretiert und verletze damit das Willkürverbot (Art. 9 BV).
6.1.1. Die Vorinstanz zog zum allgemeinen Fachwissen die Offenbarung des Standardwerks zur "pharmazeutischen Technologie" von Rudolf Voigt, bearbeitet von Alfred Fahr (Voigt/Fahr) heran. Entsprechend habe der Fachmann zum Prioritätszeitpunkt gewusst, dass es bei der Formulierung von Wirkstoffen für Pulverinhalation darauf ankommt, die richtige Partikelgrösse einzustellen und dass die Agglomeration der Partikel deshalb problematisch sein kann, insbesondere bei zu hoher Feuchte, weswegen entsprechende Massnahmen zur Vermeidung von zu hoher Feuchte angezeigt sind. Zudem habe der Fachmann gewusst, dass die Verbesserung der Dosierung durch interaktive Pulvermischungen erhalten werden kann, beispielsweise durch einen gröberen Trägerstoff wie zum Beispiel in Form von Lactose. Weiter habe der Fachmann gewusst, dass solche Systeme als Einzeldosissysteme ausgestaltet sein können, bei denen sich der Wirkstoff in einer Gelatinekapsel befindet. Zusammenfassend stellte sie das allgemeine Fachwissen des Fachmanns zum Prioritätszeitpunkt so fest, dass er ohne weiteres wusste, dass für die Dosisinhalation Gelatine als Kapselmaterial ein etabliertes Material darstellt, das geeignet ist. Er habe zudem gewusst, dass als Kapselmaterial generell auch HPMC eingesetzt werden kann, und zwar auch im Zusammenhang mit der Inhalation. Der richtungsweisende Artikel von Ogura et al. würde wohl im Zusammenhang mit der Auswahl eines Materials für eine derartige Kapsel ohne weiteres vom Fachmann beigezogen, auch wenn der Inhalt an sich nicht zu seinem allgemeinen Fachwissen zähle.
Bei der Würdigung des experimentellen Nachweises act. 33_22 gelangte sie zum Schluss, dass die von der Beschwerdeführerin geltend gemachte Verbesserung der streitpatentgemässen Erfindung nach Anspruch 3, "nämlich die verbesserte physikalische Stabilität des Wirkstoffs und damit die verbesserten Inhalationsparameter", nicht unerwartet sei. Sie erwog, die Daten des Nachweises act. 33_22 zeigten auf, dass mehr feines Pulver verabreicht werden könne, wenn man die trockeneren HPMC-Kapseln einsetze. Dies sei aber keine unerwartete Erkenntnis, denn es sei gemäss dem allgemeinen Fachwissen, belegt durch Voigt/Fahr, bekannt, dass das Pulver durch Feuchte seine feine Verteilung verliere. Werde eine trockenere Kapsel verwendet, dürfe oder müsse der Fachmann sogar erwarten, dass der Anteil an feinem und damit lungegängigem Pulver höher sei. Über dieses allgemeine Fachwissen hinausgehende Erkenntnisse könnten dem Bericht (act. 33_22) nicht entnommen werden.
6.1.2. Gemäss Ansicht der Beschwerdeführerin basiert diese Begründung der Vorinstanz auf einer unvollständigen und unzutreffenden Definition des allgemeinen Fachwissens und einer unzutreffenden Interpretation des Lehrbuchs Voigt/Fahr.
Ihrer Kritik kann nicht gefolgt werden. So überzeugt nicht, dass der Vorinstanz eine "rückschauende und deshalb unzutreffende" Interpretation des Lehrbuchs Voigt/Fahr unterlaufen wäre. Die Beschwerdeführerin behauptet, im Prioritätszeitpunkt wäre der Fachmann ohne das Wissen um das Streitpatent und in Anbetracht seines allgemeinen Fachwissens gerade nicht davon ausgegangen, dass die Verwendung einer trockeneren Inhalationskapsel zu bevorzugen sei. Dem widerspricht die Beschwerdegegnerin mit der Entgegnung, dass der Fachmann selbstverständlich wisse, dass das in einer Inhalationskapsel enthaltene Pulver der Feuchtigkeit des Kapselmaterials ausgesetzt ist. Entsprechend wisse der Fachmann, dass durch eine Reduktion der Feuchtigkeit des Kapselmaterials die feine Verteilung des Pulvers aufrechterhalten bzw. dem Verlust der feinen Verteilung entgegengewirkt werden könne. Das leuchtet ohne weiteres ein und ergibt sich aus der Lektüre der von der Vorinstanz angegebenen Passage von Voigt/Fahr, wird dort doch ausgeführt, das Pulver verliere durch Feuchtigkeit seine feine Verteilung und müsse deshalb durch aufwändige Verpackung davor geschützt werden. Durch die Bezugnahme auf eine aufwändige "Verpackung" zum Schutz gegen Feuchtigkeit wird die von der Beschwerdeführerin vermisste Wechselwirkung von Kapselmaterial und Pulver angesprochen. Der Vorwurf, die Vorinstanz habe durch "rückschauende und deshalb unzutreffende" Interpretation des Lehrbuchs Voigt/Fahr Recht verletzt, trifft nicht zu.
6.1.3. Fehl geht auch der Vorwurf, die Vorinstanz habe das allgemeine Fachwissen unvollständig festgestellt. Abgesehen davon, dass die Beschwerdeführerin nicht mit konkreten Aktenhinweisen belegt, sich im Zusammenhang mit der Definition des allgemeinen Fachwissens vor der Vorinstanz auf das Lehrbuch von Zeng et al. (act. 17_15) berufen zu haben und welche konkreten Schlüsse sie in Bezug auf Anspruch 3daraus behauptet hat, weshalb die Rüge bereits aus diesem Grund nicht erfolgreich sein kann, trifft nicht zu, dass die Vorinstanz diese Publikation bei der Prüfung der erfinderischen Tätigkeit von Anspruch 3 ausser Acht gelassen hätte. Zwar bezieht sie sich in Bezug auf Anspruch 3 nicht explizit auf diese Schrift. Wie gesagt, belegt die Beschwerdeführerin aber ebenfalls nicht, sich in Bezug auf Anspruch 3 explizit darauf gestützt zu haben. Die Vorinstanz hat act. 17_15 durchaus berücksichtigt und gewürdigt (E. 47 des angefochtenen Urteils). Sie führt aus, dass die im vorangehenden Absatz dargelegten Überlegungen zum allgemeinen Fachwissen des Fachmanns gehörten. Wer mit derartigen Pulvern zu tun habe, wisse, dass sie bei hoher Feuchte zu klumpen beginnen, und dass sie bei niedriger Feuchte wegen elektrostatischer Effekte Probleme machen können. Dass man gewissermassen einen Kompromiss zwischen möglichst niedriger Feuchte aber auch nicht zu niedrig suche, sei bereits aus der JP 502 bekannt, und auch diesbezüglich ändere entsprechend Zeng et al. nichts. Dass das zu berücksichtigende allgemeine Fachwissen für den Gegenstand des Anspruchs 1 ein anderes wäre als für den Gegenstand des Anspruchs 3, zeigt die Beschwerdeführerin nicht (nachvollziehbar) auf, weshalb es keine Unvollständigkeit bedeutet, dass die Vorinstanz die Würdigung von Zeng et al. in ihren Erwägungen zur erfinderischen Tätigkeit des Anspruchs 3 nicht nochmals anführt.
6.1.4. Nachdem sich der Einwand einer unvollständigen und unzutreffenden Analyse des allgemeinen Fachwissens nicht erhärtet hat, verfängt auch der darauf gestützte Willkürvorwurf nicht. Die Beschwerdeführerin vermag die kritisierte Schlussfolgerung der Vorinstanz, wonach der Fachmann angesichts des allgemeinen Fachwissens erwarten dürfe oder müsse, dass der Anteil an feinem und damit lungengängigen Pulver bei der Verwendung trockenerer Kapseln höher sei, nicht als willkürlich auszuweisen.
Relevant ist in diesem Zusammenhang auch die Anmerkung der Beschwerdegegnerin, dass in Anspruch 3 lediglich eine Obergrenze der TEWS- bzw. Halogentrocknerfeuchte gefordert werde, nicht aber eine Untergrenze. Zu niedrige Feuchtigkeit, wie sie die Beschwerdeführerin unter Hinweis auf Zeng et al. als problematisch erachte, werde vom Anspruch somit nicht ausgeschlossen. Dieser zutreffenden Anmerkung widerspricht die Beschwerdeführerin in ihrer Replik nicht, obwohl sie ihre Argumentationslinie schwächt.
6.2. Unter dem Titel "Das Dokument Ogura et al. begründet keine angemessene Erfolgserwartung in Bezug auf den von der patentgemässen Erfindung bewirkten Vorteile" erblickt die Beschwerdeführerin eine weitere rechtsfehlerhafte Prüfung der erfinderischen Tätigkeit darin, dass die Vorinstanz auch bei der Prüfung der Erfolgserwartung lediglich von der Bereitstellung einer Alternative ausgegangen sei. Hätte die Vorinstanz die technische Aufgabe korrekterweise als Verbesserung formuliert, hätte sie prüfen müssen, ob der Fachmann ausgehend von Maesen et al. in Kombination mit Ogura et al.eine angemessene Erfolgserwartung im Hinblick auf einen Vorteil von HPMC-Inhalationskapseln für Tiotropium/Lactose mit einer TEWS- oder Halogentrocknerfeuchte von höchstens 5% gehabt habe. Genau diese Verbesserung bzw. diesen Vorteil habe sie im vorinstanzlichen Verfahren für die in Anspruch 3 beanspruchte Erfindung mit der als act. 33_22 eingereichten Studie nachgewiesen.
Auch im Zusammenhang mit der Erfolgserwartung baut die Beschwerdeführerin ihre Kritik auf die Prämisse, dass die Vorinstanz die objektive technische Aufgabe als Verbesserung und nicht lediglich als Alternative hätte definieren müssen. Dieser Prämisse war nicht zu folgen (E. 5), so dass auch der Kritik der Beschwerdeführerin an der vorinstanzlichen Definition der Erfolgserwartung der Boden entzogen ist. Auf ihre diesbezüglichen Darlegungen braucht daher nicht eingegangen zu werden. Denn sie legt nicht dar, dass die Vorinstanz die Erfolgserwartung rechtsfehlerhaft definiert hätte, wenn die objektive technische Aufgabe bloss in der Bereitstellung einer Alternative besteht. Auszuführen ist lediglich was folgt:
6.2.1. Gemäss Beschwerdeführerin beschäftigt sich Ogura et al. lediglich mit dem Wassergehalt von leeren HPMC-Kapseln, nicht jedoch mit der in Anspruch 3 vorgesehenen TEWS- oder Halogentrocknerfeuchte befüllter Inhalationskapseln, was die Vorinstanz übersehe. Sie verkenne in rechtsverletzender Weise, dass die in Ogura et al. genannten Feuchtigkeitsgehalte von HPMC-Kapseln (ohne Füllung) für sich allein deshalb nichts über die Feuchtigkeitsgehalte des Kapselmaterials befüllter Inhalationsformulierungen aussagen könnten. Dieses rechtzeitig vorgetragene Argument habe die Vorinstanz bei der Auslegung des Offenbarungsgehalts von Ogura et al. zu Unrecht ausser Acht gelassen. Damit verletze sie Art. 1 Abs. 1 PatG und Art. 56 EPÜ und ebenso den Anspruch der Beschwerdeführerin auf rechtliches Gehör bzw. ermittle sie den relevanten Sachverhalt rechtsfehlerhaft.
Richtig ist, dass die Beschwerdeführerin in ihrer Klageantwort an der angegebenen Stelle (Rz. 27) ausführte, dass sich der Feuchtegehalt des Kapselmaterials einer Inhalette verändern könne und primär von der Umgebungsfeuchte abhänge. Allerdings findet sich dort keine ausdrückliche Unterscheidung in gefüllte und leere Inhalationskapseln. Vor allem aber unterlässt die Beschwerdeführerin, einen konkreten Aktenbeleg zu geben für ihre Behauptung, dass sich Ogura et al. lediglich mit dem Wassergehalt von leeren HPMC-Kapseln beschäftige. Solches ergibt sich auch nicht aus dem angefochtenen Urteil. Es ist daher für das Bundesgericht nicht nachvollziehbar, woraus die Beschwerdeführerin auf diese von der Beschwerdegegnerin bestrittene Interpretation von Ogura et al. schliesst. Entsprechend entbehrt der darauf gestützte Vorwurf einer Verletzung des Gehörsanspruchs bzw. von Art. 1 Abs. 1 PatG und Art. 56 EPÜ der Grundlage.
6.2.2. Schliesslich moniert die Beschwerdeführerin eine unzulässige Berücksichtigung der in Ogura et al.erwähnten Trocknungssubstanzen. Entgegen der Vorinstanz habe sie nicht erst an der Hauptverhandlung sondern bereits in der Klageantwort (Rz. 115-117) das Argument vorgetragen, dass in Ogura et al. der Hinweis gegeben werde, HPMC-Kapseln verfügten zwar naturgemäss über eine tiefe Feuchte, es gebe aber absorbiertes Wasser, das abgegeben werden könne. Aufgrund dieses Hinweises müsse der Fachmann zum Prioritätszeitpunkt aufgrund des allgemeinen Fachwissens (insb. Voigt/Fahr) mit Verklumpungen des Pulvers in HPMC-Inhalationskapseln rechnen. Die Vorinstanz habe dieses Argument gegen die Bejahung der sich aus Ogura et al. abgeleiteten angemessenen Erfolgserwartung ausser Acht gelassen und damit den Gehörsanspruch verletzt und die erfinderische Tätigkeit in Verletzung von Art. 1 Abs. 2 PatG und Art. 56 EPÜ zu Unrecht verneint.
Dagegen habe sie in Verletzung von Art. 229 ZPO das von der Beschwerdegegnerin zu spät eingereichte (und auch inhaltlich falsche) Gegenargument berücksichtigt, wonach Ogura et al. auch zu entnehmen sei, dass man für extrem feuchtigkeitsempfindliche Wirkstoffe den Wirkstoff mit wasserabsorbierenden Formulierungsbestandteilen vermischen und die Packungen mit Trocknungssubstanzen versehen könne, was das in Ogura et al. geschilderte Problem der Abgabe von Wasser durch HPMC-Kapseln löse.
Die Beschwerdegegnerin bestreitet, das Gegenargument erst an der Hauptverhandlung und damit zu spät vorgebracht zu haben. Es trifft zu, dass die Beschwerdeführerin ihr Argument rechtzeitig schon in der Klageantwort (Rz. 115-117) vorgebracht hat. Dazu nahm die Beschwerdegegnerin ebenfalls rechtzeitig in der Replik Stellung (Rz. 69-71), die Berücksichtigung des Gegenarguments war also prozessual zulässig. Die Vorinstanz hat die jeweiligen Argumente ohnehin nicht etwa wegen Verspätung nicht berücksichtigt. Eine Verletzung von Art. 229 ZPO fällt daher ausser Betracht. Inhaltlich hat sie sich mit der von den Parteien diskutierten Thematik in Erwägung 64 auseinandergesetzt, sie jedoch nicht im Sinne der Beschwerdeführerin entschieden. Entsprechend scheidet auch eine Verletzung des Gehörsanspruchs aus.
Die Beschwerdeführerin vermag sodann nicht zu überzeugen, wenn sie der inhaltlichen Würdigung von Ogura et al. durch die Vorinstanz ihre eigene - von der Beschwerdegegnerin in Abrede gestellte - Interpretation entgegensetzt. Das Bundesgericht beurteilt Bundesrechtsverletzungen, nicht aber das technische Verständnis von Fachdokumenten.
6.3. Damit zeigt die Beschwerdeführerin auch keine Bundesrechtsverletzung auf, indem die Vorinstanz gestützt auf Ogura et al.eine angemessene Erfolgserwartung des Fachmanns bejahte.
7.
Zusammenfassend ergibt sich, dass die Vorinstanz die erfinderische Tätigkeit in Bezug auf den unabhängigen Anspruch 3 des Streitpatents ohne Rechtsverletzung, insbesondere nicht in Verletzung von Art. 1 Abs. 2 PatG bzw. von Art. 56 EPÜ verneint hat.
8.
Die Beschwerde ist abzuweisen. Bei diesem Ausgang des Verfahrens wird die Beschwerdeführerin kosten- und entschädigungspflichtig (Art. 66 Abs. 1 und Art. 68 Abs. 1 und 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Die Gerichtskosten von Fr. 15'000.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3.
Die Beschwerdeführerin hat die Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 17'000.-- zu entschädigen.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Bundespatentgericht schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 24. Juni 2021
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Kiss
Der Gerichtsschreiber: Leemann