可穿戴醫療設備專利現狀分析

張全文

摘要：本文通過對國內可穿戴醫療設備的專利申請情況、國外來華的專利布局、可穿戴醫療設備專利分布情況、技術發展情況進行研究，分析了目前可穿戴醫療設備的專利申請現狀，并通過對主要申請人進行分析，快速地了解在可穿戴醫療設備中的主要競爭對手，與此同時，梳理了可穿戴醫療設備的技術發展路線，明晰其技術發展路徑，并合理預測了可穿戴醫療設備的未來發展方向。

關鍵詞：可穿戴? 臂帶式? 頭戴式? 醫療? 專利分析

中圖分類號：G306;TH77

Abstract： By analyzing the patent applications of domestic wearable medical devices， the patent layout of foreign countries in China， the patent distribution of wearable medical devices and the technological development， this paper analyzes the current patent application status of wearable medical devices. And by analyzing the main applicants， we can quickly understand the main competitors in wearable medical devices. At the same time， we combed the technical development route of wearable medical devices， clarified its technical development path， and reasonably predicted the future development direction of wearable medical devices.

Key Words： Wearable; Armband; Headwear; Medical; Patent analysis

目前，我國的可穿戴醫療設備仍然在產業發展初級階段，其眾多產品的實際作用由于產業環境和產品服務的原因，無法真正的發揮，使患者的需求無法得到真正的滿足。為了掌握可穿戴技術在中國的專利申請整體情況[1]，本文重點研究了中國專利申請的變化趨勢、各國在中國的專利申請情況、國外社區內確認的專利申請重點和差異等。

1 專利申請趨勢

1.1 申請量趨勢分析

圖1顯示了國內中國專利關于可穿戴技術的申請量和趨勢。專利申請量總體呈上升趨勢，具體來說，在2007年之前可穿戴技術剛剛起步，可穿戴醫療技術的概念也剛剛被提出，國外的科研和企業逐步開始由實驗階段進入實用階段[2]，但國內由于技術敏感度低且發展節奏緩慢，因此這一時期的技術基本沒有專利申請量，2007年后可穿戴技術逐漸引起國內申請人注意，初期專利申請量很小，國外來華申請人申請量占了較大比例，專利申請量從最初的幾件，逐步增長到了幾十件，并在2013年左右達到87件。專利申請量穩中有升，在2013年之后，國內申請量持續快速增長，緊跟國外該領域技術發展，國內申請也如雨后春筍般發展。

2013年以后國內經過一段時間的技術積累，專利申請量不斷增長，2014年到2015年增量達到150件，隨后增量有所降低，但整體還是處于快速增長趨勢，隨著谷歌眼鏡的發布引起的熱潮，引發了申請人在該領域的研發熱情和專利申請熱情，相信未來可穿戴技術會進一步發展，專利申請量也隨之增長，我國該行業和研發單位也大力投入研發和實踐中，其在2019年達792件的數量，表明在可穿戴醫療技術上，國內目前還處于快速發展階段，市場的競爭主體相對較多，該技術已經進入產業化和商業化。

1.2申請量趨勢分析

為了研究可穿戴醫療技術國外來華專利情況，對所采集的數據按照申請人國別進行統計。

圖 2為國外來華申請的主要國家的占比，可以看出，在國外來華申請的188項件專利申請中，美國申請占比為49%，荷蘭和日本占比為13%和11%，德國和韓國占比均為7%，芬蘭占比5%，澳大利亞、加拿大、丹麥等占比均為2%，其他國家占比2%。

美國、荷蘭和日本等是傳統的可穿戴技術和醫療技術研發大國，美國單是先進的醫療器械公司就占據了全球將近一半，此外還有一些獨角獸公司，在可穿戴技術方面展現了先進的能力，中國是全球的最大市場之一，這些國家和公司必然會注重中國市場，在自己國家進行專利布局的同時，在中國也進行了大量的專利布局。

1.3 申請人分析

如圖3所示，在中國內地申請排名前10的申請人中，都是國內申請人，其中有3家為國內高校，6家為公司，1位申請人為個人，同時國外公司進入中國進行專利布局的相對較少，其原因可能在于，美國申請人大多數申請了PCT，且僅進入了美國國家階段，暫時沒有在其他國家進行大量布局，也有些申請人僅在本國進行了專利布局，還沒有在國際范圍內進行布局[3]。這說明現階段可穿戴醫療設備還處于研發階段，實現可市場化國家化的產品還有一段路要走。

國內在可穿戴醫療設備技術上還處于初期發展階段，大多數申請也僅停留在應用層面，并沒有進行非常深入和系統的研究，專利申請人中申請人為個人的占據較大的比例。

2技術主題分析

本小節從可穿戴醫療技術專利解決的技術問題角度出發進行分析，將采集到的專利數據按功效進行分類統計，解讀中國可穿戴醫療技術的技術熱點。

可穿戴醫療技術從結構上分，可以分為頭戴式、臂帶式、腳戴式、身穿式等，從專利的技術分支來看，中國的專利申請主要以臂帶式為主，常見的有手環、手表、指環、手套等，頭戴式也占據大量申請，有頭盔和眼鏡、頸椎3種，表1顯示出了可穿戴醫療技術的技術分支情況。

根據表1可知，中國的專利申請，臂帶式醫療設備占多數，為1586件，其中以手環腕帶的專利申請為主，達到1035件專利申請，其原因在于，手環佩戴的手腕處有脈搏，在進行設備研發時更容易克服技術障礙，更準確地獲取參數，且佩戴也更為方便。其次頭戴式和腳戴式也占有一定比例的申請，分布為262件和156件。

根據圖4可知，在中國的專利申請中，對參數檢測的達到了90%，多數通過在不同部分設置傳感器，從而貼近皮膚獲取人體健康相關的參數，現階段還是以參數監測、實時預警為主，能夠達到直接治療目的的可穿戴醫療設備還很少，說明其還處于研發階段，沒能商業化，對電子織物的改進占比3%，進行無創治療的為4%，進行注射改進和呼叫的分別為1%和2%。

3 可穿戴醫療技術的技術路線分析

圖6為頭戴式醫療技術領域的技術路線圖，可穿戴醫療設備是可穿戴設備在醫療領域的應用，可穿戴設備擁有多年的發展歷史，其思想和雛形在20世紀60年代就已經出現，進入20年代70年代，美國和日本就已經有機構在可穿戴醫療技術領域申請相關專利。

6頭戴式醫療技術領域的技術路線圖

在參數監測技術領域中，監測的對象包括血糖、血脂、血壓、心率、葡萄糖濃度等。1987年，STICHTING SCIENCE PARK GRONINGEN TE GRONINGEN 申請了專利us，一種可穿戴的用于連續或間斷測量葡萄糖含量的葡萄糖傳感器，其通過中空纖維來測定葡萄糖濃度，從而進行糖尿病診斷[4];隨后，針對各種參數檢測的專利相繼發展，如GB0405516（2004年）涉及一種可佩戴的參數記錄儀，可測量體溫、皮膚電阻率、脈沖速率等;2004年DE ROSSI Danilo公司申請的WO2005013819涉及一種可佩戴的裝置，其可通過非侵入式的方式監測病人心臟來獲得心電圖信號，如心率等;21世紀初，互聯網蓬勃發展，且這期間微處理器和傳感器等電子元件也向小體積、低功耗、高精度不斷發展[5]，該可穿戴醫療監測設備飛速發展，專利申請量不斷增大，且向手環、眼鏡、鞋等方向不斷發展， 三星于2006年申請的WO2006123286A1，涉及用于監測身體參數的臂環;2006年申請的WO2006133548A1涉及一種監測睡覺呼吸暫停的設備;2017年美國LiveMetric （Medical） S A公司申請專利US20180184923A1采用更新的傳感器，利用包括壓阻膜構成的電阻式壓力傳感器來進行血壓測量，其增強了皮膚和柔性材料的貼合度以及生物相容性。

在疾病治療分支，主要用于各種疾病的治療，如電療、磁療、超聲療法、透皮給藥等[6]。最早法國一家SHALAKO INTERNATIONAL INC公司于1973年申請了一項專利（FR2173316A1），該專利涉及一種用于為人類聽覺缺陷和/或為耳聾者提供補償放大的可穿戴裝置，相當于現在的助聽器，其通過設置輸入電路、濾波器裝置、音頻放大裝置等來將外界聲音放大，傳輸到戴在耳朵上的設備，幫助失聰患者聽見聲音;1977年，S m i t h -K e t t l e w e l l研究所視覺科學院的C.C.Colin為盲人做了一款背心，它把頭戴式攝像頭獲得的圖象通過背心上的網格轉換成觸覺意象，讓盲人也能“看”得見;1996年美國申請人COUSIN申請了專利 US5646912，提出設定一給藥分配和提醒系統，旨在通過特定的系統向看穿戴的設備中發送消息，提醒病人按時按量吃藥;2004年，專利JP2007501666A涉及一種通過傳感器監測病人呼吸的裝置，以及支撐患者呼吸;且隨著電子設備的不斷發展，2007年zoll醫療公司申請的專利US12002469公開了一種由背心組成的可穿戴的除顫儀，可在緊急情況下進行適當治療;嘉興太美醫療科技有限公司在2014年發明了一種智能藥盒系統（CN104000726B，申請日2014年06月09日），該專利及其同族專利在全球被引用29次，FOLIUM OPTICS LTD在此專利的基礎上發明了一種服藥提醒系統和方法（GB2533261）。谷歌公司于2012年申請2016年授權的專利US9451915B1，公開了一種通過谷歌眼鏡進行眼部疾病治療的裝置和方法，其對應于谷歌非?；鸬墓雀柩坨R。

在電子織物分支，電子織物需要將生物醫學傳感器與防治技術融合，Viztec Inc a Delaware corporation于2001年申請專利US09895735，涉及一種可穿戴的電子織物，一種由一種或多種材料構成的衣服，包括：柔性展示元件，其附接到所述衣服的一種或多種材料;連接到柔性顯示元件的電路，該電路控制柔性顯示元件;其最早涉及電子織物中將柔性展示元件附接到布料上，后該專利轉讓給三星電子;2001年飛利浦申請US10043380的專利其在傳統傳感器的基礎上進行改進，通過改進材料的材質、形狀等提高電子織物的佩戴舒適性。

4結語

可穿戴醫療技術主要原創國家/地區為：美國ZOLL等公司都在可穿戴技術領域上擁有很大的優勢，并持續性的進行研發，一直走在可穿戴醫療技術的前端;其次就是中國、日本、韓國等，主要研究機構為學校、小米等;最后位于第三梯隊的是荷蘭、英國、以色列、加拿大等國家。在全球主要申請人方面，專利申請量排名前十的申請人主要為美國（8家），其中一家被日本收購，韓國（1家），荷蘭（1家）。而在技術出口方面，中國在專利的海外布局方面有待改善，其原創技術在海外申請專利的量僅美國的1/3，這一數據說明中國申請人對自己原創的可穿戴醫療技術在海外的保護力度有待加強。將可穿戴醫療技術設備與遠程診斷結合是目前技術研發的熱點方向，未來，利用可穿戴醫療技術設備所檢測的相關的身體數據向挖掘診斷技術進行發展，合理利用其所檢測的身體數據提前預知用戶的情況，為臨床提供相應的參考依據。

參考文獻

[1]邰玉明，馮朝強.可穿戴設備在老年人群中監護功能的應用研究[J].赤峰學院學報：自然科學版，2021，37（9）：50-53.

[2]張毅，黃春玲.智慧醫療駛入“快車道”，讓就醫更“智慧”[J].現代商業銀行，2021（18）：32-35.

[3]趙向東，王幫德，高飛，等.新型冠狀病毒肺炎疫情中可穿戴設備的應用示例與展望[J].高科技與產業化，2021，27（8）：60-64.

[4]魏奕星，鄧朝華.可穿戴醫療設備在醫療健康領域的應用綜述 [J].中國數字醫學，2019，14（12）：22-25.

[5]喻真，胡德華.基于“智慧芽”的我國移動醫療專利分析[J].中華醫學圖書情報雜志，2020，29（2）：23-28.

[6]馮琳琳，吳郁梅.高價值專利識別及其在專利信息利用中的影響和作用[J].科技創新與品牌，2017（7）：73-75.

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