超聲成像系統(tǒng)專利現(xiàn)狀分析

文/顏濤/國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局光電部醫(yī)療處

超聲（Ultrasound，簡稱US）醫(yī)學(xué)是聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、光學(xué)及電子學(xué)相結(jié)合的學(xué)科。凡研究高于可聽聲頻率的聲學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用即超聲醫(yī)學(xué)。超聲醫(yī)學(xué)包括超聲診斷學(xué)、超聲治療學(xué)和生物醫(yī)學(xué)超聲工程，所以它具有醫(yī)、理、工三結(jié)合的特點，涉及的內(nèi)容廣泛，在預(yù)防、診斷、治療疾病中有很高的價值。超聲系統(tǒng)以強度低、頻率高、對人體無損害、安全無痛苦而著稱。

超聲影像設(shè)備是醫(yī)院內(nèi)非常普及的影像設(shè)備。從20世紀(jì)40年代起，先前主要用于軍事與工業(yè)的超聲探測技術(shù)被引入了醫(yī)學(xué)超聲診斷，A型超聲診斷儀研制成功，超聲影像診斷學(xué)開始發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲醫(yī)學(xué)儀器也涌現(xiàn)了M型、B型、F型等多種超聲圖像診斷儀。特別值得一提的是，超聲多普勒技術(shù)被開發(fā)應(yīng)用，它利用超聲多普勒效應(yīng)，以檢測多普勒頻移來檢測界面的運動速度與狀態(tài)。各種醫(yī)學(xué)超聲新技術(shù)，如超聲全息、超聲顯微鏡、超聲CT、超聲刀等，開始涌現(xiàn)并不斷發(fā)展。超聲診斷迅速普及到各傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)檢查領(lǐng)域。

近三十年來，醫(yī)學(xué)超聲診斷技術(shù)發(fā)生了一次又一次革命性的飛躍，80年代介入性超聲逐漸普及，體腔探頭和術(shù)中探頭的應(yīng)用擴大了診斷范圍，也提高了診斷水平，90年代的血管內(nèi)超聲、三維成像、新型聲學(xué)造影劑的應(yīng)用使超聲診斷又上了一個新臺階。超聲診斷目前已成為臨床多種疾病診斷的首選方法，并成為一種非常重要的多種參數(shù)的系列診斷技術(shù)。

從整個全球超聲設(shè)備的格局來看，產(chǎn)業(yè)集中度仍然很高。以GE公司、西門子公司、飛利浦公司三大巨頭仍然占據(jù)了約65%以上的份額，研發(fā)實力雄厚，但競爭相對緩和；以東芝、日立等為主要代表的中間層力量，約占據(jù)30%左右的份額，擁有部分核心技術(shù)，部分產(chǎn)品線處于領(lǐng)先地位，生產(chǎn)線比三大巨頭要窄，而競爭則相對激烈；以日本島津、邁瑞等主要代表的則已處于市場的最低層，占據(jù)著全球約2-5%的份額，產(chǎn)品同質(zhì)化相對較多，而競爭則異常激烈。

國內(nèi)從事超聲診斷設(shè)備的企業(yè)，大多集中在長三角、珠三角一帶地區(qū)，數(shù)量眾多，有不少企業(yè)在近些年推出新的彩超系列、掌上式超聲產(chǎn)品，亦是可圈可點，如邁瑞、威爾德等公司除了常規(guī)的中低端產(chǎn)品，已開始向高端產(chǎn)品靠攏，其中邁瑞的國內(nèi)市場占有率逐漸攀升，超過了跨國醫(yī)療器械巨頭GE公司、飛利浦公司和西門子公司。

本文將從專利申請分析的角度出發(fā)，對超聲成像技術(shù)在全球和中國的專利現(xiàn)狀進行剖析，以獲得一些有價值的信息。

一、全球?qū)＠治?/h2>

本報告中，截至到2012年9月6日，在德溫特WPI數(shù)據(jù)庫中共檢索到涉及醫(yī)用超聲成像技術(shù)的專利申請共計30550項。其中，年代以專利申請的優(yōu)先權(quán)日為準(zhǔn)，同族申請計為一項進行統(tǒng)計。下面在這一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上從發(fā)展趨勢、國家/地區(qū)分布、重點專利技術(shù)分析、主要申請人分析等角度對該領(lǐng)域的專利技術(shù)進行分析。

1、專利申請趨勢分析

為研究超聲專利技術(shù)發(fā)展情況，我們對所采集的數(shù)據(jù)（即30550項專利申請）按時間序列進行了統(tǒng)計分析，按照同族專利的最早申請日計算從1959年超聲領(lǐng)域每年的申請量，見圖1。

從圖1可以看出，超聲領(lǐng)域的全球?qū)＠暾堏厔菘煞譃槿缦氯齻€階段：

第一階段：上世紀(jì)70年代之前。超聲技術(shù)尚處于起步探索階段，專利年申請數(shù)量持續(xù)在個位數(shù)。

第二階段：上世紀(jì)70、80年代。由于醫(yī)學(xué)超聲進入了蓬勃發(fā)展的時代，尤其是醫(yī)學(xué)超聲圖像診斷儀技術(shù)上的不斷更新以及臨床上的廣泛應(yīng)用，也表現(xiàn)在專利年申請量的增加。

第三階段：上世紀(jì)90年代以來，專利申請量出現(xiàn)了飛躍性增長和持續(xù)穩(wěn)步的增高。

從上世紀(jì)70年代起，超聲領(lǐng)域的申請量逐漸開始呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢。到了90年代，以醫(yī)學(xué)超聲體成像的開發(fā)為代表，逐步向數(shù)字化、寬帶化、多功能化、多維化及信息化方向逐步發(fā)展。尤其是1994年為例，申請量有了大幅度的上升。之后即便在2008年全球經(jīng)濟危機的同期，申請量也繼續(xù)不斷穩(wěn)定攀升，這表明超聲技術(shù)屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)，各企業(yè)也持續(xù)不斷地在這一技術(shù)領(lǐng)域進行研發(fā)。

2、國家或地區(qū)分布

在德溫特WPI數(shù)據(jù)庫中檢索到的醫(yī)用超聲成像技術(shù)的全球?qū)＠暾埞采婕岸鄠€國家、地區(qū)以及區(qū)域性組織。選取按優(yōu)先權(quán)計首次專利申請量排名靠前的國家、地區(qū)以及區(qū)域性組織的專利申請數(shù)據(jù)，從首次申請量排名情況、主要優(yōu)先權(quán)國家的專利申請量歷年分布和技術(shù)領(lǐng)域分布等對醫(yī)用超聲成像領(lǐng)域的全球?qū)＠麌覅^(qū)域分布特點進行分析。

為了研究超聲專利技術(shù)的區(qū)域分布情況，我們對采集到的超聲專利數(shù)據(jù)樣本（即30550項專利申請）按申請所在國家、地區(qū)或組織進行了統(tǒng)計，如圖2。

其中，超聲領(lǐng)域的專利申請共計30550項，申請量最高的在日本，達(dá)到8852項，占總申請量的29%；其次在美國，達(dá)到8238項，占比27%；第三是PCT國際申請，達(dá)到5182項，占到總申請量的17%。而在中國、歐洲專利局、德國和俄羅斯的申請量，均在1500件以上。其他國家和全地區(qū)的申請量均在600項以下，可見各國家、地區(qū)或組織的申請量差異非常明顯。各國占比來看，日本和美國的申請量總額占了56%，在超聲領(lǐng)域中是遙遙領(lǐng)先的申請大國。而第二梯隊中，中國、歐專局、德國和俄羅斯基本上不分上下。第三梯隊則包括韓國、法國、英國等其他國家。

3、主要申請人分析

為了分析超聲技術(shù)的主要競爭者，我們對所采集的國外專利申請數(shù)據(jù)按主要申請人進行統(tǒng)計，統(tǒng)計中綜合考慮了合作申請人的情況。參見圖3，其中申請量前十位的申請人中，分別是東芝2302項，GE 1420項，阿洛卡株式會社1295項，奧林巴斯1155項，西門子1152項，日立1089項，松下966項，飛利浦928項，富士480項，深圳邁瑞342項。

其中需要說明的是：

1、前十位申請人與其他領(lǐng)域的情況略有不同，除了醫(yī)療器械的三大公司（GE、西門子、飛利浦）之外，日本公司的表現(xiàn)非常突出。從絕對數(shù)量上而言，東芝更是高居榜首。而阿洛卡株式會社被日立收購，兩家公司的專利數(shù)量總和也將超過2000件。

2、值得關(guān)注的是，深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司是唯一進入前十位申請人的中國公司。深圳邁瑞公司近年來在超聲領(lǐng)域的迅速發(fā)展，使其躋身全球超聲領(lǐng)域?qū)＠暾埩壳拔逦?，也相?dāng)引人注目。

二、中國專利分析

截止2012年7月26日，在中國專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫CNPAT中共檢索到涉及醫(yī)用超聲成像領(lǐng)域的專利申請共4063件，下面在這一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上從專利申請發(fā)展趨勢、國家/地區(qū)分布、重點申請人以及重點專利技術(shù)風(fēng)險分析四個方面對該領(lǐng)域的專利技術(shù)進行分析。

1、專利申請趨勢分析

圖4顯示了相關(guān)專利申請年度變化情況。

從圖4可以看出，超聲領(lǐng)域的中國專利申請量逐年增長，特別是2001年中國加入世界貿(mào)易組織之后，國外來華申請大量涌現(xiàn)，涉及醫(yī)療器械、特別是涉及超聲領(lǐng)域的跨國公司紛紛進入中國，希望占有一定的市場。而進入中國這個大市場的游戲規(guī)則，與全球各國均相同，就是要充分利用專利政策。而入世這一契機，也給醫(yī)用超聲成像領(lǐng)域的中國專利申請帶來了翻天覆地的變化。此外，入世之后，中國經(jīng)濟形式的良好勢頭，給中國國內(nèi)企業(yè)也注入了活力。國內(nèi)企業(yè)逐步意識到要在全球激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，需要通過掌握核心技術(shù)，通過專利手段，才能逐漸成長而與跨國公司匹敵。

而從圖5可以看出，國內(nèi)和國外來華歷年授權(quán)量總體也呈上升趨勢。同樣由于專利審查周期的原因，授權(quán)趨勢圖與申請量趨勢基本上呈同一走勢，但略為滯后。這也是由于專利審查具有一定的周期而出現(xiàn)的正?，F(xiàn)象。而2009年以后的申請，由于尚有部分申請?zhí)幱趯彶檫^程中，數(shù)據(jù)有所下降。

2、國家或地區(qū)分布

從上述分析中可知，美、日、歐來華申請數(shù)量非常大，這不僅體現(xiàn)了這三個國家/地區(qū)在超聲領(lǐng)域的技術(shù)實力，還反映了這三個國家/地區(qū)的超聲領(lǐng)域的公司對中國市場的重視程度。因此下文將對這三個國家/地區(qū)在超聲領(lǐng)域的來華申請進行分析。

為了研究超聲領(lǐng)域中國專利申請的國家或地區(qū)分布，我們對所采集的數(shù)據(jù)按照國外來華專利的申請國別、各主要國家歷年專利申請量分別進行統(tǒng)計。

在4063件涉及超聲的中國專利申請中，國外來華專利申請總量1752件，國內(nèi)申請2311件。圖6顯示了國內(nèi)和國外來華國家申請量份額以及美日歐中四國/地區(qū)的歷年申請量。

從圖6中可以看出，國外來華申請量排名前三位的國家分別是日本、美國和荷蘭。正如之前所分析的，在醫(yī)用超聲成像領(lǐng)域中，日本公司表現(xiàn)相當(dāng)突出，包括東芝、日立等多個公司，共計793件，占總申請量的20%。而美國的GE公司、荷蘭的飛利浦公司，來華申請數(shù)量也相當(dāng)可觀，分別為494件和262件，占比12%和6%。而國外來華總量基本上占到中國專利申請的43%，接近半數(shù)，也充分反映了國外公司對中國市場的重視程度。

在4063件涉及超聲領(lǐng)域的中國專利申請中，國內(nèi)專利申請總量2311件中，廣東省的申請數(shù)量最多，所占比重最大，以638件的申請數(shù)量，占到國內(nèi)申請人的申請總量的27.6%。廣東省的超聲行業(yè)，一直非常發(fā)達(dá)。除了本報告中多次提及的深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司之外，還有深圳市藍(lán)韻實業(yè)有限公司、廣州寶膽醫(yī)療器械科技有限公司、汕頭市超聲儀器研究所有限公司、深圳市開立科技有限公司、深圳市維爾德醫(yī)療電子股份有限公司、深圳市理邦精密儀器股份有限公司等多家公司，這些業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的公司均致力于超聲領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)。山東省的申請量為576件，也以占比25%的份額位居第二位。而與廣東省情況不同的是，山東省在超聲領(lǐng)域的國內(nèi)申請，絕大多數(shù)是個人申請，發(fā)明人或申請人大多是醫(yī)院超聲放射科的醫(yī)生，而并無表現(xiàn)特別突出的公司。相反地，雖然江蘇省申請量為257件，份額僅為11%，但涌現(xiàn)了如無錫祥生醫(yī)學(xué)影像有限責(zé)任公司、蘇州中加醫(yī)療科技有限公司等優(yōu)秀公司的申請。此外，我國的高等院校也在超聲領(lǐng)域有所研究，特別是位于江蘇的東南大學(xué)和位于北京的清華大學(xué)，也擁有相當(dāng)量的專利申請。

3、主要申請人分析

為了研究超聲領(lǐng)域主要專利申請人情況，我們對采集的數(shù)據(jù)按照各主要申請人的申請量占比、各主要申請人歷年申請量分別進行統(tǒng)計。

圖7示出了超聲領(lǐng)域?qū)＠暾埖闹饕暾埲说纳暾垟?shù)量以及排名情況。圖8示出了各申請人的申請量占比情況日本東芝以323件申請高居榜首，飛利浦、GE、日立緊隨其后。其中日立公司的申請中已經(jīng)合并了阿洛卡株式會社的申請。深圳邁瑞公司以169件申請位居國內(nèi)申請人的第一位，深圳藍(lán)韻和廣州寶膽也分別以88件和70件的數(shù)量躋身前十位。值得說明的是，其他申請人的申請量總數(shù)高達(dá)2473件，這從數(shù)據(jù)上也充分反應(yīng)了國內(nèi)申請人的申請分布較散，個人申請量非常之大，而且相當(dāng)一部分是實用新型。應(yīng)對這一狀況，需要進行優(yōu)勢資源的整合，充分合理的統(tǒng)籌利用管理資源。有實力的公司和個人，也要適當(dāng)通過并購方式整合優(yōu)勢專利，以形成一定的規(guī)模，方能在競爭中與國外來華申請抗衡。

三、小結(jié)

根據(jù)前文對醫(yī)用超聲成像領(lǐng)域的專利態(tài)勢分析，尤其是通過對涉及該技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠?、中國專利態(tài)勢的相關(guān)情況進行的具體分析，不難看出超聲成像技術(shù)的一些情況。

1、全球和中國專利申請均處于穩(wěn)步上升階段，在中國國內(nèi)專利申請增長迅速，國外來華專利申請增速平緩。

超聲成像診斷技術(shù)從上世紀(jì)四十年代出現(xiàn)，至今已經(jīng)將近百年。其技術(shù)發(fā)展經(jīng)過最早的探索階段和上世紀(jì)70、80年代的蓬勃發(fā)展階段，自上世紀(jì)90年代以來，目前正處于飛速發(fā)展和持續(xù)穩(wěn)步增長階段，其技術(shù)也已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)某墒於?。而我國專利制度起步較晚，相應(yīng)的超聲專利申請在上世紀(jì)90年代一直比較平緩。隨著專利制度的逐漸深入人心，在我國入世之后，國外企業(yè)對我國市場具有高度敏銳的洞察力，國內(nèi)申請和國外來華申請數(shù)量均有較大幅度的增長。不難想象，未來超聲領(lǐng)域的競爭也將愈發(fā)激烈，也相信國內(nèi)申請人的作用也將更為凸顯。

2、超聲成像專利主要分布于發(fā)達(dá)國家，而近年來中國成為專利申請的熱點區(qū)域。

目前，超聲成像專利主要分布于美國、日本和歐洲等地區(qū)。各國/地區(qū)的申請量走勢也總體呈上升態(tài)勢。在2008年全球經(jīng)濟危機的大環(huán)境下，超聲成像在中國的申請量仍然保持良好的上升趨勢，也凸現(xiàn)了中國經(jīng)濟市場的大好形勢。掌握大量超聲成像核心技術(shù)的美日歐等國/地區(qū)，也加大了在華申請力度。

3、主要申請人以技術(shù)、資金實力雄厚的跨國公司為主，各自以自身的技術(shù)優(yōu)勢為依托進行專利布局，也涌現(xiàn)了一些優(yōu)秀的國內(nèi)公司。

以東芝、日立、松下、奧林巴斯為代表的日本公司基于原有的圖像處理優(yōu)勢，繼續(xù)注重圖像后處理的研發(fā)。而飛利浦、GE、西門子等公司以市場為導(dǎo)向，全面提出申請，各項技術(shù)的申請則相對較為平均。以邁瑞、藍(lán)韻和寶膽為代表的國內(nèi)公司，則以自身的技術(shù)優(yōu)勢為基礎(chǔ)，擁有一定量的專利申請。

4、全球和中國專利重點申請人持有專利量集中度高，各申請人申請量級差明顯，國外來華申請優(yōu)勢明顯，國內(nèi)申請人集中度不高。

從全球主要申請人來看，超聲成像領(lǐng)域的申請人同樣經(jīng)歷了萌芽期、穩(wěn)定發(fā)展期和快速發(fā)展期，該領(lǐng)域的申請人逐漸增多，申請量的不斷增長，可見越來越多的企業(yè)、研究結(jié)構(gòu)和研究人員投入到該技術(shù)領(lǐng)域，也為該領(lǐng)域帶來了更多的新發(fā)展思路。前10位申請人日本四位、歐洲兩位、美國一位，而中國三位。而居于前三位的東芝、飛利浦和GE公司則分別來自日本、歐洲和美國。從圖6-22中也不難看出，東芝公司來華申請遙遙領(lǐng)先。深圳邁瑞、深圳藍(lán)韻兩家國內(nèi)企業(yè)則躋身第二梯隊。而廣州寶膽公司位居第十。雖然就申請總量而言，國內(nèi)申請總量占比57%，大于國外來華申請的占比43%；但是國內(nèi)申請人總體而言分散度非常高，個人申請的數(shù)量非常巨大，而以個人之力與國外來華跨國公司相抗衡，可謂是螳臂當(dāng)車，毫無優(yōu)勢。而即使是排位進入前十位的深圳邁瑞、深圳藍(lán)韻和廣州寶膽三家公司的申請，與位居首位的東芝相比，差距也非常的明顯。

國內(nèi)專利申請中，廣東、山東和江蘇等地的申請量的比重接近全國申請總量的三分之二，其原因一方面是由于這些地區(qū)經(jīng)濟較為發(fā)達(dá)，另一方面是由于致力于發(fā)展超聲成像領(lǐng)域的重點公司也集中在上述地區(qū)。而山東省的情況較為特殊，山東省的個人申請量非常巨大，但不成規(guī)模。其申請量的巨大，得益于山東省對于知識產(chǎn)權(quán)的宣傳力度，但其集中度較差的問題出現(xiàn)則應(yīng)當(dāng)引起重視，應(yīng)當(dāng)集中有效資源，將申請量巨大的優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為技術(shù)發(fā)展的動力，才能在未來的競爭中占據(jù)更有利的地位。

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