可穿戴式生物醫(yī)療設(shè)備國內(nèi)專利技術(shù)淺析

張莉平 國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局光電技術(shù)發(fā)明審查部 （北京 100088）

0.引言

可穿戴設(shè)備是直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或配件的一種便攜式設(shè)備，其通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。早在2014 年 CES 消費(fèi)電子展會(huì)上，智能可穿戴設(shè)備便成了主角，其占了整個(gè)展會(huì)的半壁江山，幾乎滲透入所有消費(fèi)電子品中，這其中，不只是諸如三星等的國外企業(yè)，很多中國企業(yè)，包括中興、華為、百度等都紛紛展出了自己的智能可穿戴產(chǎn)品。隨著技術(shù)的進(jìn)步以及用戶需求的變遷，智能可穿戴設(shè)備從概念正在逐步轉(zhuǎn)化為潮流，其形態(tài)與應(yīng)用熱點(diǎn)也在不斷的變化。

可穿戴式生物醫(yī)療儀器是可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的一支生力軍，因其可實(shí)現(xiàn)對人體非介入的檢測和遠(yuǎn)程診療從而被寄予厚望?；诖┐魇缴镝t(yī)療儀器在社會(huì)上引起的廣泛關(guān)注，筆者認(rèn)為有必要對這一領(lǐng)域的中國專利申請進(jìn)行梳理和分析，從而幫助企業(yè)和個(gè)人對這一領(lǐng)域目前的技術(shù)發(fā)展水平、發(fā)展脈絡(luò)以及研發(fā)熱點(diǎn)等有更客觀的了解。

筆者首先進(jìn)行了較為概括的檢索，發(fā)現(xiàn)穿戴式生物醫(yī)療儀器相關(guān)的專利申請已達(dá)千余項(xiàng)，這其中包括一部分外觀專利申請，而在其他兩種專利申請中，有相當(dāng)數(shù)量是僅僅通過計(jì)步、測量體溫或者是測量脈搏來體現(xiàn)其生物醫(yī)療功能的?？紤]時(shí)間成本的因素，筆者將重點(diǎn)放在了涉及血壓、血糖以及血氧飽和度的測量的可穿戴設(shè)備上，因?yàn)橛嘘P(guān)這幾個(gè)參數(shù)的測量涉及更為復(fù)雜的檢測技術(shù)，對可穿戴式設(shè)備提出更高的要求，相應(yīng)地，其也能更切實(shí)地實(shí)現(xiàn)診療功能，從而更有可能滿足社會(huì)的需求。

1.可穿戴式生物醫(yī)療儀器國內(nèi)專利技術(shù)分析

1.1 專利申請量趨勢

從圖1 所示出的時(shí)間演進(jìn)來看，該領(lǐng)域的專利申請大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。

2003 年之前，十余年的時(shí)間里僅有幾項(xiàng)專利申請，該階段實(shí)際上并沒有真正的產(chǎn)品在中國問世，申請人基本上都是國外來華企業(yè)（例如：因尼德姆德·科姆公司，CN1309546A），從專利申請的內(nèi)容來看，主要集中在概念的提出。

2003 年到2011 年期間，隨著無線通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，可穿戴醫(yī)療技術(shù)逐漸進(jìn)入人們視野，陸續(xù)有申請人著眼于這一概念的可實(shí)施性，嘗試著進(jìn)行各個(gè)方面的技術(shù)實(shí)踐和技術(shù)改進(jìn)（例如：香港中文大學(xué)，CN1692874A；四川東林科技有限公司，201675927U）。

2012 年之后，由于可穿戴技術(shù)在全球刮起的風(fēng)暴，有更多的申請人試水這一領(lǐng)域的醫(yī)療用途（例如：浙江大學(xué)，CN103315722A，南京專創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)有限公司，CN104510453A；郭雨知，CN203914874U），專利申請量也呈直線上升趨勢。

1.2 申請人的構(gòu)成

在醫(yī)療器械領(lǐng)域，國外來華的申請人往往會(huì)占申請人總量的一半或者更多。但是，由圖2能夠很直觀地看出，在可穿戴生物醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，中國的專利申請主要來自于國內(nèi)申請人。實(shí)際上，國外來華申請人的專利申請也多集中在早期。擴(kuò)展檢索的結(jié)果顯示，國外申請人的研發(fā)重點(diǎn)不再集中于這一領(lǐng)域的概念層面，而是更多放在了與這一領(lǐng)域相關(guān)的具體技術(shù)上，包括檢測技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)，通訊技術(shù)的壁壘攻關(guān)等（例如：三星，CN104052528A，在智能穿戴設(shè)備中與多個(gè)終端進(jìn)行通信的裝置和方法）。

圖1. 申請量趨勢

圖2. 申請人來源

圖3. 申請人性質(zhì)

圖4. 申請人區(qū)域分布

圖5. 專利申請類型

圖6. 專利申請歷史狀態(tài)

圖3 和圖4 顯示出了國內(nèi)申請人的性質(zhì)構(gòu)成和區(qū)域分布?？梢钥闯?，國內(nèi)申請人在這一領(lǐng)域中的構(gòu)成比較平均，企業(yè)占的比重略大（例如：成都博約創(chuàng)信科技有限責(zé)任公司，CN203555728U；蘇州錕恩電子科技有限公司，CN104095623A），這也說明，由于這一領(lǐng)域存在巨大商機(jī)，企業(yè)更有動(dòng)力也更有必要在這一領(lǐng)域獲得專利權(quán)。就地區(qū)分布來看，申請人更多地集中在廣東、北京、江蘇、四川、上海、浙江這幾個(gè)省份，這與這些省份在電子產(chǎn)品方面的研發(fā)水平是基本一致的。

圖5 顯示了在可穿戴生物醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域?qū)＠暾埖臉?gòu)成，其中發(fā)明專利申請占到了60%（例如：廣西科技大學(xué)，CN104042202A；許建平，CN104434053A），這一方面說明這一領(lǐng)域的技術(shù)含量比較高，另一方面也說明了申請人對這一領(lǐng)域的重視程度。還有一個(gè)可能的原因在于，這一領(lǐng)域常常涉及數(shù)據(jù)處理的方法、通訊方法，其有關(guān)技術(shù)一般只能通過發(fā)明專利來尋求保護(hù)。

另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這一領(lǐng)域的發(fā)明專利申請中，已經(jīng)授權(quán)的占18%（例如：史密斯醫(yī)療ASD公司，CN101330865A，CN101330865B），由于這一領(lǐng)域的專利申請主要集中在2013 年和2014 年，所以，有40%的專利申請正處于在審狀態(tài)（例如：普天信息技術(shù)研究院有限公司，CN103876715A），如圖6 所示，因此可以判斷在這一領(lǐng)域，發(fā)明專利申請的授權(quán)率應(yīng)當(dāng)高于這一數(shù)值。

圖6 中顯示了可穿戴生物醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的專利申請的歷史狀態(tài)。其中，除40%的專利申請還處于在審狀態(tài)之外，42%的專利申請?zhí)幱谑跈?quán)專利維持狀態(tài)（例如：世意法（北京）半導(dǎo)體研發(fā)有限責(zé)任公司，CN202168825U；中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)野戰(zhàn)外科研究所，CN102499694A），占已經(jīng)結(jié)案的專利申請的70%，這一方面與該領(lǐng)域的專利申請多集中于近幾年，專利權(quán)維持的時(shí)間較短成本較低有關(guān)。另一方面也在一定程度上說明在這一領(lǐng)域，申請人對于專利保護(hù)的重視程度較高，也間接說明了專利產(chǎn)業(yè)化的可能性較高。

1.3 技術(shù)構(gòu)成

一個(gè)基本的可穿戴生物醫(yī)療設(shè)備至少要具備生理信號(hào)檢測、信號(hào)特征提取以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ苣K，其關(guān)鍵技術(shù)涉及多個(gè)交叉學(xué)科，這也決定了在這一領(lǐng)域，專利申請的技術(shù)點(diǎn)和發(fā)明點(diǎn)會(huì)更分散，更復(fù)雜。

圖7 顯示了在這一領(lǐng)域?qū)＠暾埖募夹g(shù)點(diǎn)分布。其中，有超過三分之一的專利申請涉及載體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，包括作為檢測、通訊等模塊的載體的手環(huán)、腕帶等的結(jié)構(gòu)、材料方面的改進(jìn)，以及行使檢測功能的傳感器與載體的連接方式的改進(jìn)等。通過瀏覽，發(fā)現(xiàn)有關(guān)這一方面的專利申請大多為實(shí)用新型（例如：白英，CN202044257U）），發(fā)明專利申請較少且鮮有獲得授權(quán)的（例如：中國人民解放軍空軍航空醫(yī)學(xué)研究所，CN1507833A，視撤）。筆者認(rèn)為，這主要是由于目前較為公知的可穿戴設(shè)備的形式不外乎腕環(huán)、指套、衣物以及飾品，并且將這些形式的載體設(shè)計(jì)為舒適的以及將功能部件結(jié)合在這些載體上的手段也都相對公知，因此，在這方面做出改進(jìn)相對容易，相關(guān)專利申請的技術(shù)含量相對較低。

除了載體結(jié)構(gòu)，申請人關(guān)注的技術(shù)點(diǎn)還在于電路結(jié)構(gòu)、通訊方式和數(shù)據(jù)處理方面（例如：北京格瑞圖科技有限公司，CN103876714A；楊陽，CN103236030A），這可能是基于在電子產(chǎn)品高度發(fā)展的情況，電子元器件資源異常豐富，通訊方式和數(shù)據(jù)處理手段也比較多樣，因此，申請人更容易發(fā)現(xiàn)這些方面的改進(jìn)需求，也更容易獲得對應(yīng)的技術(shù)手段。但是，也正是由于這種需求和技術(shù)手段的顯而易見性，使得這幾個(gè)方面獲得高質(zhì)量專利的可能性不大。

可穿戴生物醫(yī)療設(shè)備真正與其醫(yī)療應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)點(diǎn)在于如何進(jìn)行生理信息的采集和數(shù)據(jù)特征的提取。然而，關(guān)于這一點(diǎn)，相關(guān)的專利申請僅占到7%（例如：江西科技師范學(xué)院，CN101301202A）。事實(shí)上，由于檢測血壓、血糖等生理參數(shù)的傳統(tǒng)檢測方式要么是需要較為復(fù)雜的操作，要么需要有創(chuàng)采集，所以無法直接應(yīng)用于可穿戴醫(yī)療設(shè)備，這就對檢測手段本身提出了新的要求。目前存在采用光電手段檢測血壓血糖的技術(shù)，但直接應(yīng)用于可穿戴設(shè)備仍存在檢測精度和穩(wěn)定性方面的不足。在醫(yī)療領(lǐng)域，一個(gè)精度不高數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的檢測設(shè)備是不可取的，甚至是危險(xiǎn)的。檢測方式的不足會(huì)直接影響可穿戴醫(yī)療設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。因此，筆者認(rèn)為，檢測手段的改進(jìn)、檢測精度的提高是可穿戴醫(yī)療設(shè)備研發(fā)的一個(gè)難點(diǎn)，但它同時(shí)又是制約這一領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。還有一小部分專利申請致力于推動(dòng)可穿戴設(shè)備的多功能化，例如，在一個(gè)小小的可穿戴設(shè)備上集成多項(xiàng)生理信息的檢測功能（例如：楊凱晶，CN202801577U）。這方面的專利申請大多屬于個(gè)人申請，其在如何實(shí)現(xiàn)多功能集成的問題上往往語焉不詳。實(shí)際上，血壓、血糖和血氧飽和度等參數(shù)的檢測需要利用到不同的檢測手段，這種功能的集成不是只有一個(gè)簡單的構(gòu)想就能實(shí)現(xiàn)和完善的。在電子產(chǎn)品日趨多功能化的大形勢下，如何真正做到生理檢測在可穿戴設(shè)備上的集成化，可以作為有志于此的申請人研究的一個(gè)重點(diǎn)。

圖7. 專利申請技術(shù)點(diǎn)分布

圖8. 專利申請涉及的參數(shù)

圖9. 專利申請涉及的載體形式

筆者還對可穿戴醫(yī)療設(shè)備的其他技術(shù)構(gòu)成進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。如圖8 所示，在這一領(lǐng)域，血壓的檢測顯然受到更多關(guān)注（例如：西藏民族學(xué)院，CN202891909U；河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院，CN104013395A），而有關(guān)血糖檢測的專利申請較少，這可能與血糖無損檢測技術(shù)的發(fā)展水平有關(guān)。而圖9 顯示出有關(guān)可穿戴醫(yī)療設(shè)備的載體形式的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括手表、手環(huán)、腕帶在內(nèi)的腕部載體形式比重最大，其次是整合有檢測模塊的衣服。另外，約有三分之一的專利申請由于其關(guān)注點(diǎn)與載體形式無關(guān)從而并未明確限定可穿戴醫(yī)療設(shè)備的具體形態(tài)。

2.小結(jié)與討論

通過上述統(tǒng)計(jì)和分析可以看出，在可穿戴醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，專利申請數(shù)量在近兩年大幅度增長。其中國內(nèi)申請占了絕大多數(shù)，申請人中企業(yè)所占比重大于院校和個(gè)人，發(fā)明專利申請的數(shù)量多于實(shí)用新型專利申請的數(shù)量。這在一定程度上說明了在近幾年的可穿戴設(shè)備熱潮中，國內(nèi)企業(yè)對于這一領(lǐng)域的新功能和新應(yīng)用的關(guān)注和重視。

另外，在這一領(lǐng)域的專利申請中，有關(guān)載體結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)以及通訊方式這幾方面的改進(jìn)占大多數(shù)，而真正致力于可穿戴醫(yī)療設(shè)備的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的專利申請很少。這在某種程度上說明，目前國內(nèi)專利申請中有關(guān)可穿戴醫(yī)療設(shè)備的發(fā)明創(chuàng)造仍舊主要集中于非醫(yī)療功能的方面，而如何提高可穿戴醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)療檢測精度問題，必定成為今后這一領(lǐng)域進(jìn)行研究和尋求專利保護(hù)的重點(diǎn)。

圖10. 專利申請量領(lǐng)先的企業(yè)

通過統(tǒng)計(jì)筆者發(fā)現(xiàn)，在可穿戴生物醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，申請人較為分散，圖10 顯示出了排名靠前的幾位申請人及其專利申請情況。這其中主要是院校和個(gè)人，僅有的幾家企業(yè)的專利申請量也均沒有超過5 項(xiàng)。圖10 顯示出的情況似乎與目前可穿戴設(shè)備的井噴式發(fā)展不相吻合，首先，為大眾所知的領(lǐng)頭企業(yè)未見蹤影；同時(shí)，專利申請如此分散令人費(fèi)解。

筆者就此疑問進(jìn)行了分析，認(rèn)為原因可能在于以下兩點(diǎn)：其一，筆者的檢索和統(tǒng)計(jì)圍繞生物醫(yī)療目的的可穿戴設(shè)備展開，而在這方面，真正進(jìn)入生產(chǎn)和銷售的產(chǎn)品鳳毛麟角，其專利申請的情況與已經(jīng)高度產(chǎn)業(yè)化的普通可穿戴智能設(shè)備有差異是正常的；其二，可穿戴智能設(shè)備的知名企業(yè)無一例外都是從一般意義上的智能可穿戴設(shè)備進(jìn)軍該領(lǐng)域的，其最初的著眼點(diǎn)都集中在無線通訊技術(shù)上，即使有在后來將功用擴(kuò)展到醫(yī)療領(lǐng)域的，一般也都是直接借用了現(xiàn)有的生理信息診斷技術(shù)，所以，這些企業(yè)在生物醫(yī)療目的的可穿戴設(shè)備方面專利申請較少是可以理解的。

基于以上的可能性分析，筆者針對各大領(lǐng)頭企業(yè)進(jìn)行了檢索。

中興公司，其相關(guān)專利申請的重點(diǎn)放在遠(yuǎn)程信息的傳送方法上，對具有智能腕表略有涉及（例如：CN204241857U），但未發(fā)現(xiàn)有涉及生物醫(yī)療功能的相關(guān)專利。華為公司，亦有數(shù)十件專利與穿戴式設(shè)備相關(guān)（例如：103713740A），但主要關(guān)注其通信功能，對生物醫(yī)療方面的內(nèi)容沒有涉及。百度公司也有十?dāng)?shù)件涉及穿戴式設(shè)備的專利申請（例如：CN103529468A），其主要關(guān)注的也是通信功能，只對遠(yuǎn)程生理參數(shù)處理略有涉及。九安公司多年來致力于血壓計(jì)的研發(fā)，但有關(guān)穿戴式醫(yī)療設(shè)備，只有幾項(xiàng)相關(guān)的外觀專利。盛大旗下的果殼公司，其專利主要涉及電子書和手機(jī)，以及與之關(guān)聯(lián)的具有控制和解鎖功能的戒指（例如：CN103326867A），深圳映趣公司則多為外觀專利，其實(shí)用新型專利主要涉及通信功能的腕表（例如：CN203399159U）。

相比于可穿戴醫(yī)療設(shè)備目前一片大好的市場前景，以及各個(gè)突出企業(yè)在這一領(lǐng)域所造出的浩大聲勢，這樣的檢索結(jié)果似乎讓人意外。然而，即使是一個(gè)簡單的手環(huán)，其作為高科技產(chǎn)品所涉及的技術(shù)也要囊括多個(gè)方面，而如果要應(yīng)用于醫(yī)療，會(huì)對結(jié)構(gòu)、檢測、數(shù)據(jù)處理等方面提出更高的要求。因此，很難將整個(gè)可穿戴設(shè)備的相關(guān)技術(shù)作為一個(gè)整體限定在一項(xiàng)專利申請中。像華為、中興這樣的善于專利布局的企業(yè)，其通過對各方面的相關(guān)技術(shù)分別進(jìn)行專利保護(hù)從而構(gòu)建出一個(gè)專利池的可能性很大。所以，上述檢索結(jié)果也是可以理解的。但是，由于在生理信息檢測和相關(guān)數(shù)據(jù)處理方面專利申請的缺失，這些企業(yè)在進(jìn)軍可穿戴醫(yī)療設(shè)備時(shí)的專利保護(hù)難免會(huì)受到牽制，因此，國內(nèi)企業(yè)的專利布局還應(yīng)當(dāng)在這一方面做出更多的努力。

筆者在檢索中也發(fā)現(xiàn)，國外來華企業(yè)顯然更為重視專利的保護(hù)，以三星公司為例，其在可穿戴設(shè)備方面的專利申請就有50 余項(xiàng)（例如：CN104484037A，CN103240728A），并且由于其早就開始在醫(yī)療診斷領(lǐng)域進(jìn)行專利布局（例如：CN101264011, CN101879059A），因此，構(gòu)架專利池對穿戴式生物醫(yī)療設(shè)備形成有力支撐將易如反掌。

在科技高速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品日趨復(fù)雜和多功能化，有能力的企業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域也越來越呈現(xiàn)出擴(kuò)大化和多樣化，這不但要求企業(yè)要具備強(qiáng)有力的研發(fā)水平，更要有過硬的前瞻性，準(zhǔn)確地尋找發(fā)展方向，迅速進(jìn)行專利布局，始終站在歷史發(fā)展的前列。