智能可穿戴技术专利现状分析

12月10日  |  阅读 1699

    如今,智能可穿戴设备已成为全球热点,整个产业链迅速壮大并完善,很多互联网公司和硬件公司纷纷涉足该领域,形形色色的智能可穿戴设备不断涌现,市场竞争愈演愈烈。然而,据一家知名咨询公司2013年发布的智能可穿戴行业的咨询报告显示,智能可穿戴技术领域全球主要申请人名单内竟无中国申请人。面对严峻的知识产权挑战,国内相关企业和研发机构也认识到知识产权的重要性,为了在市场竞争中立于不败之地,部分企业已经开始部署企业的知识产权发展战略。

  本文旨在分析智能可穿戴技术的专利现状,特别是智能可穿戴设备领先企业的技术发展方向和在我国的专利布局情况,希望为国内企业和行业发展提供参考。

  专利申请数量持续增长

  笔者在德温特数据库(DWPI)中利用关键词、分类号、申请人,并结合各种检索策略,对智能可穿戴技术进行主题式检索与阅读筛选,截至2014年11月20日,该领域共有2248件已公开的专利申请,利用统计及动态分析方法,得到智能可穿戴技术领域2005年至2014年间专利申请量和国际专利分类(IPC)大类分布,结果如图1和图2所示。

智能可穿戴技术专利现状分析

智能可穿戴技术专利现状分析

  从图中可以看出,智能可穿戴技术的专利申请数量在2013年至2014年呈快速上升趋势;从专利申请的内容来看,主要集中在数据计算处理(IPC: G06)和通信技术(IPC: H04)两大类,眼镜与光学技术(IPC: G02)和图像显示(IPC: G09)等领域也提交了较多的专利申请;通过数据库阅读浏览,笔者发现2009年之前的专利申请基本上属于医疗健康领域(IPC:A61),而2013年至2014年的专利申请基本属于数据计算处理(IPC: G06)和通信技术(IPC: H04)两个领域。由此可知,智能可穿戴技术起初多在医疗健康领域发展,通过侦测、传递与整合使用者的生理信号至远端服务器,从而起到远端护理与医疗预警的作用。然而,随着移动互联网的发展,智能可穿戴技术在通信领域迎来了蓬勃发展的春天,各种智能可穿戴设备触及到人们日常生活的方方面面。

  从各大厂商推出的可穿戴设备来看,目前可穿戴技术的应用领域可分为3大类:第一类是运动健身领域,以轻量化的手表、手环、配饰为主要形式,实现运动或户外数据如心率、步频、气压、潜水深度、海拔等指标的监测、分析与服务;有代表性的智能可穿戴产品包括耐克、阿迪达斯公司推出的可采集人体生理信号的鞋子和衣服、无线智能手环Fitbit Flex)、卓棒智能手环(jawbone);第二类是医疗保健领域,以专业化方案提供血压、心率等医疗体征的监测与处理,代表厂商有飞利浦医疗、九阳医疗、同方医学;第三类是电子通讯领域,这类可穿戴智能设备能够协助用户实现信息感知与处理能力的提升,从休闲娱乐、信息交流到行业应用,用户均能通过拥有多样化的传感、处理、连接、显示功能的可穿戴设备来实现,产品以智能手表、眼镜等形态为主,代表厂商如谷歌公司、苹果公司、英特尔公司,以及中国移动、百度、华为技术有限公司和中兴通讯股份有限公司等国内企业。

  从对可穿戴设备的需求和研发来看,如今研究的技术关键点集中在如何实现低功耗维持长时间的续航能力、小面积高性能器件的开发、适当的体积尺寸、如何与智能手机并存或独立存在等方面,这些是今后技术发展与突破的方向。

    关键技术国外企业占优

  由于智能穿戴设备对便携性要求较高,又要实现其移动电子功能,因此智能可穿戴设备的核心技术在于采用高性能低功耗器件和传输技术。实现高性能低功耗的重要器件有微处理器、微机电系统、内置传感器;无线传输技术,如蓝牙智能传输;显示成像技术,例如对显示屏技术的改进,为智能可穿戴设备提供E-ink屏幕、柔性显示屏或曲面显示屏(OLED)等。

  在提供高性能低功耗器件方面,由于智能可穿戴设备体积较小,无法容纳大尺寸的处理器、传感器和电池;另一方面,由于需要实现其便携、持续为佩戴者提供服务或监测佩戴者的生理参数的功能,而且无线传输也需要消耗大量电能,因此,研发小面积、高性能、低功耗器件的企业成了此领域基础专利的重要申请人。

  笔者发现,排在前3位的国外申请人有高通公司、英特尔公司和意法半导体公司,其中高通公司有76件专利申请,英特尔公司有39件专利申请,意法半导体公司有34件专利申请。而国内申请人中,也有一些新兴公司正在自主研发芯片和处理器及用于智能可穿戴设备中的微机电系统和传感器。

  其中典型案例有北京君正集成电路股份有限公司2010年8月18日提交的一件名为“一种降低CPU功耗的方法、装置及一种低功耗CPU”发明专利申请(公开号:CN101930281A),该技术通过省略多余的读GRF操作来降低CPU的功耗。在电源节能方面,英特尔公司提交的一件专利申请(公开号:WO2013090584A1)公开了一种显示控制器,用于使非必要部分的电源在历经一部分垂直空白间隔(VBI)周期后关闭,达到节省电力的目的。

  在提供无线传输技术方面,由于智能可穿戴设备不可能是一个孤立的电子设备,它必须与其它智能设备连结或者与远端服务器连结,才能使佩戴者将操作控制传输到其他智能设备或者实时将收集到的生理信号传输到远端服务器,并接收远端的反馈。无线传输大致涉及两方面的技术,包括蓝牙智能传输、Wifi无线传输。笔者经过统计发现,样本中涉及蓝牙智能传输的专利申请有240件,涉及Wifi无线传输的专利申请有124件。

  在显示成像技术方面,由于智能可穿戴设备对便携性要求特别高,既不会给佩戴者带来负担,又能够精确方便地被感知,因此提升对传统电子设备屏幕显示是智能可穿戴技术的核心技术之一。目前比较主流的显示技术是为智能可穿戴设备提供的E-ink屏幕、柔性显示屏或曲面显示屏(OLED)等,涉及显示技术的主要申请人有三星电子有限公司、苹果公司、E-ink公司和LG公司。

  在浏览了多篇相关文献后,笔者结合样本统计分析,针对在智能穿戴技术领域比较活跃的公司,重点对申请人进行了分类,其中一家美国公司在智能可穿戴领域提交了大量的相关专利申请,拥有140件美国或国际专利申请,其中包括少部分与眼镜、手表及扩增实镜有关的专利。其他涉及智能穿戴技术领域的重要申请人中,雅虎公司共提交125件专利申请,三星技术有限公司共提交86件专利申请,高通公司共提交76件专利申请,微软公司共提交65件专利申请。图3反映了各申请人在智能可穿戴技术的专利申请量排名。

智能可穿戴技术专利现状分析

    国内企业加紧专利布局

  笔者在中国专利文摘数据库(CNABS)中利用关键词、分类号、申请人,并结合各种检索策略,对智能可穿戴技术进行主题式检索与阅读筛选,截至2014年11月20日,在智能可穿戴技术领域共有689件专利申请,鉴于近两年的部分专利申请还未公开,因此,这两年的专利申请数量可能还会增加。

  通过对专利申请人的数据进行分析后发现,智能可穿戴技术的中国专利申请中,排名第一位和第二位的分别是意法半导体公司和微软公司。笔者注意到,大部分国外电子与通信公司在中国申请的专利数量极少,并且也很少有中文同族,说明国外公司在中国的专利布局才刚刚开始;而国内申请人多为一些小型企业、高校和个人,未出现大量技术掌握在少数几家公司的现象。

  结合以上笔者对智能可穿戴技术专利申请的统计分析发现,一些国外知名电子与通信公司近两年纷纷涉足智能可穿戴技术领域开展专利布局,但中国的专利申请人比较分散,能持续深入研究的企业和单位较少。对此,笔者建议,我国相关企业和单位应加强自主研发力度,着力突破关键核心技术,加强企业、高校和科研机构的横向合作与交流,建立完善的知识产权战略,对专利申请进行必要的检索、筛选和评估,研究如何突破对手的专利壁垒,及时发现、规避专利侵权风险,利用现有技术实现再创新。

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