可穿戴式生物医疗设备国内专利技术浅析

张莉平 国家知识产权局专利局光电技术发明审查部 （北京 100088）

0.引言

可穿戴设备是直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备，其通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。早在2014 年 CES 消费电子展会上，智能可穿戴设备便成了主角，其占了整个展会的半壁江山，几乎渗透入所有消费电子品中，这其中，不只是诸如三星等的国外企业，很多中国企业，包括中兴、华为、百度等都纷纷展出了自己的智能可穿戴产品。随着技术的进步以及用户需求的变迁，智能可穿戴设备从概念正在逐步转化为潮流，其形态与应用热点也在不断的变化。

可穿戴式生物医疗仪器是可穿戴设备领域的一支生力军，因其可实现对人体非介入的检测和远程诊疗从而被寄予厚望。基于穿戴式生物医疗仪器在社会上引起的广泛关注，笔者认为有必要对这一领域的中国专利申请进行梳理和分析，从而帮助企业和个人对这一领域目前的技术发展水平、发展脉络以及研发热点等有更客观的了解。

笔者首先进行了较为概括的检索，发现穿戴式生物医疗仪器相关的专利申请已达千余项，这其中包括一部分外观专利申请，而在其他两种专利申请中，有相当数量是仅仅通过计步、测量体温或者是测量脉搏来体现其生物医疗功能的。考虑时间成本的因素，笔者将重点放在了涉及血压、血糖以及血氧饱和度的测量的可穿戴设备上，因为有关这几个参数的测量涉及更为复杂的检测技术，对可穿戴式设备提出更高的要求，相应地，其也能更切实地实现诊疗功能，从而更有可能满足社会的需求。

1.可穿戴式生物医疗仪器国内专利技术分析

1.1 专利申请量趋势

从图1 所示出的时间演进来看，该领域的专利申请大致经历了三个阶段。

2003 年之前，十余年的时间里仅有几项专利申请，该阶段实际上并没有真正的产品在中国问世，申请人基本上都是国外来华企业（例如：因尼德姆德·科姆公司，CN1309546A），从专利申请的内容来看，主要集中在概念的提出。

2003 年到2011 年期间，随着无线通讯技术的迅猛发展，可穿戴医疗技术逐渐进入人们视野，陆续有申请人着眼于这一概念的可实施性，尝试着进行各个方面的技术实践和技术改进（例如：香港中文大学，CN1692874A；四川东林科技有限公司，201675927U）。

2012 年之后，由于可穿戴技术在全球刮起的风暴，有更多的申请人试水这一领域的医疗用途（例如：浙江大学，CN103315722A，南京专创知识产权服务有限公司，CN104510453A；郭雨知，CN203914874U），专利申请量也呈直线上升趋势。

1.2 申请人的构成

在医疗器械领域，国外来华的申请人往往会占申请人总量的一半或者更多。但是，由图2能够很直观地看出，在可穿戴生物医疗设备领域，中国的专利申请主要来自于国内申请人。实际上，国外来华申请人的专利申请也多集中在早期。扩展检索的结果显示，国外申请人的研发重点不再集中于这一领域的概念层面，而是更多放在了与这一领域相关的具体技术上，包括检测技术的新发现，通讯技术的壁垒攻关等（例如：三星，CN104052528A，在智能穿戴设备中与多个终端进行通信的装置和方法）。

图1. 申请量趋势

图2. 申请人来源

图3. 申请人性质

图4. 申请人区域分布

图5. 专利申请类型

图6. 专利申请历史状态

图3 和图4 显示出了国内申请人的性质构成和区域分布。可以看出，国内申请人在这一领域中的构成比较平均，企业占的比重略大（例如：成都博约创信科技有限责任公司，CN203555728U；苏州锟恩电子科技有限公司，CN104095623A），这也说明，由于这一领域存在巨大商机，企业更有动力也更有必要在这一领域获得专利权。就地区分布来看，申请人更多地集中在广东、北京、江苏、四川、上海、浙江这几个省份，这与这些省份在电子产品方面的研发水平是基本一致的。

图5 显示了在可穿戴生物医疗设备领域专利申请的构成，其中发明专利申请占到了60%（例如：广西科技大学，CN104042202A；许建平，CN104434053A），这一方面说明这一领域的技术含量比较高，另一方面也说明了申请人对这一领域的重视程度。还有一个可能的原因在于，这一领域常常涉及数据处理的方法、通讯方法，其有关技术一般只能通过发明专利来寻求保护。

另外，据统计，这一领域的发明专利申请中，已经授权的占18%（例如：史密斯医疗ASD公司，CN101330865A，CN101330865B），由于这一领域的专利申请主要集中在2013 年和2014 年，所以，有40%的专利申请正处于在审状态（例如：普天信息技术研究院有限公司，CN103876715A），如图6 所示，因此可以判断在这一领域，发明专利申请的授权率应当高于这一数值。

图6 中显示了可穿戴生物医疗设备领域的专利申请的历史状态。其中，除40%的专利申请还处于在审状态之外，42%的专利申请处于授权专利维持状态（例如：世意法（北京）半导体研发有限责任公司，CN202168825U；中国人民解放军第三军医大学野战外科研究所，CN102499694A），占已经结案的专利申请的70%，这一方面与该领域的专利申请多集中于近几年，专利权维持的时间较短成本较低有关。另一方面也在一定程度上说明在这一领域，申请人对于专利保护的重视程度较高，也间接说明了专利产业化的可能性较高。

1.3 技术构成

一个基本的可穿戴生物医疗设备至少要具备生理信号检测、信号特征提取以及数据传输等基本功能模块，其关键技术涉及多个交叉学科，这也决定了在这一领域，专利申请的技术点和发明点会更分散，更复杂。

图7 显示了在这一领域专利申请的技术点分布。其中，有超过三分之一的专利申请涉及载体结构的改进，包括作为检测、通讯等模块的载体的手环、腕带等的结构、材料方面的改进，以及行使检测功能的传感器与载体的连接方式的改进等。通过浏览，发现有关这一方面的专利申请大多为实用新型（例如：白英，CN202044257U）），发明专利申请较少且鲜有获得授权的（例如：中国人民解放军空军航空医学研究所，CN1507833A，视撤）。笔者认为，这主要是由于目前较为公知的可穿戴设备的形式不外乎腕环、指套、衣物以及饰品，并且将这些形式的载体设计为舒适的以及将功能部件结合在这些载体上的手段也都相对公知，因此，在这方面做出改进相对容易，相关专利申请的技术含量相对较低。

除了载体结构，申请人关注的技术点还在于电路结构、通讯方式和数据处理方面（例如：北京格瑞图科技有限公司，CN103876714A；杨阳，CN103236030A），这可能是基于在电子产品高度发展的情况，电子元器件资源异常丰富，通讯方式和数据处理手段也比较多样，因此，申请人更容易发现这些方面的改进需求，也更容易获得对应的技术手段。但是，也正是由于这种需求和技术手段的显而易见性，使得这几个方面获得高质量专利的可能性不大。

可穿戴生物医疗设备真正与其医疗应用相关的技术点在于如何进行生理信息的采集和数据特征的提取。然而，关于这一点，相关的专利申请仅占到7%（例如：江西科技师范学院，CN101301202A）。事实上，由于检测血压、血糖等生理参数的传统检测方式要么是需要较为复杂的操作，要么需要有创采集，所以无法直接应用于可穿戴医疗设备，这就对检测手段本身提出了新的要求。目前存在采用光电手段检测血压血糖的技术，但直接应用于可穿戴设备仍存在检测精度和稳定性方面的不足。在医疗领域，一个精度不高数据不稳定的检测设备是不可取的，甚至是危险的。检测方式的不足会直接影响可穿戴医疗设备的产业化进程。因此，笔者认为，检测手段的改进、检测精度的提高是可穿戴医疗设备研发的一个难点，但它同时又是制约这一领域发展的一个关键点。还有一小部分专利申请致力于推动可穿戴设备的多功能化，例如，在一个小小的可穿戴设备上集成多项生理信息的检测功能（例如：杨凯晶，CN202801577U）。这方面的专利申请大多属于个人申请，其在如何实现多功能集成的问题上往往语焉不详。实际上，血压、血糖和血氧饱和度等参数的检测需要利用到不同的检测手段，这种功能的集成不是只有一个简单的构想就能实现和完善的。在电子产品日趋多功能化的大形势下，如何真正做到生理检测在可穿戴设备上的集成化，可以作为有志于此的申请人研究的一个重点。

图7. 专利申请技术点分布

图8. 专利申请涉及的参数

图9. 专利申请涉及的载体形式

笔者还对可穿戴医疗设备的其他技术构成进行了统计。如图8 所示，在这一领域，血压的检测显然受到更多关注（例如：西藏民族学院，CN202891909U；河南科技大学第一附属医院，CN104013395A），而有关血糖检测的专利申请较少，这可能与血糖无损检测技术的发展水平有关。而图9 显示出有关可穿戴医疗设备的载体形式的相关数据，包括手表、手环、腕带在内的腕部载体形式比重最大，其次是整合有检测模块的衣服。另外，约有三分之一的专利申请由于其关注点与载体形式无关从而并未明确限定可穿戴医疗设备的具体形态。

2.小结与讨论

通过上述统计和分析可以看出，在可穿戴医疗设备领域，专利申请数量在近两年大幅度增长。其中国内申请占了绝大多数，申请人中企业所占比重大于院校和个人，发明专利申请的数量多于实用新型专利申请的数量。这在一定程度上说明了在近几年的可穿戴设备热潮中，国内企业对于这一领域的新功能和新应用的关注和重视。

另外，在这一领域的专利申请中，有关载体结构、电路结构以及通讯方式这几方面的改进占大多数，而真正致力于可穿戴医疗设备的准确度和稳定性的专利申请很少。这在某种程度上说明，目前国内专利申请中有关可穿戴医疗设备的发明创造仍旧主要集中于非医疗功能的方面，而如何提高可穿戴医疗设备的医疗检测精度问题，必定成为今后这一领域进行研究和寻求专利保护的重点。

图10. 专利申请量领先的企业

通过统计笔者发现，在可穿戴生物医疗设备领域，申请人较为分散，图10 显示出了排名靠前的几位申请人及其专利申请情况。这其中主要是院校和个人，仅有的几家企业的专利申请量也均没有超过5 项。图10 显示出的情况似乎与目前可穿戴设备的井喷式发展不相吻合，首先，为大众所知的领头企业未见踪影；同时，专利申请如此分散令人费解。

笔者就此疑问进行了分析，认为原因可能在于以下两点：其一，笔者的检索和统计围绕生物医疗目的的可穿戴设备展开，而在这方面，真正进入生产和销售的产品凤毛麟角，其专利申请的情况与已经高度产业化的普通可穿戴智能设备有差异是正常的；其二，可穿戴智能设备的知名企业无一例外都是从一般意义上的智能可穿戴设备进军该领域的，其最初的着眼点都集中在无线通讯技术上，即使有在后来将功用扩展到医疗领域的，一般也都是直接借用了现有的生理信息诊断技术，所以，这些企业在生物医疗目的的可穿戴设备方面专利申请较少是可以理解的。

基于以上的可能性分析，笔者针对各大领头企业进行了检索。

中兴公司，其相关专利申请的重点放在远程信息的传送方法上，对具有智能腕表略有涉及（例如：CN204241857U），但未发现有涉及生物医疗功能的相关专利。华为公司，亦有数十件专利与穿戴式设备相关（例如：103713740A），但主要关注其通信功能，对生物医疗方面的内容没有涉及。百度公司也有十数件涉及穿戴式设备的专利申请（例如：CN103529468A），其主要关注的也是通信功能，只对远程生理参数处理略有涉及。九安公司多年来致力于血压计的研发，但有关穿戴式医疗设备，只有几项相关的外观专利。盛大旗下的果壳公司，其专利主要涉及电子书和手机，以及与之关联的具有控制和解锁功能的戒指（例如：CN103326867A），深圳映趣公司则多为外观专利，其实用新型专利主要涉及通信功能的腕表（例如：CN203399159U）。

相比于可穿戴医疗设备目前一片大好的市场前景，以及各个突出企业在这一领域所造出的浩大声势，这样的检索结果似乎让人意外。然而，即使是一个简单的手环，其作为高科技产品所涉及的技术也要囊括多个方面，而如果要应用于医疗，会对结构、检测、数据处理等方面提出更高的要求。因此，很难将整个可穿戴设备的相关技术作为一个整体限定在一项专利申请中。像华为、中兴这样的善于专利布局的企业，其通过对各方面的相关技术分别进行专利保护从而构建出一个专利池的可能性很大。所以，上述检索结果也是可以理解的。但是，由于在生理信息检测和相关数据处理方面专利申请的缺失，这些企业在进军可穿戴医疗设备时的专利保护难免会受到牵制，因此，国内企业的专利布局还应当在这一方面做出更多的努力。

笔者在检索中也发现，国外来华企业显然更为重视专利的保护，以三星公司为例，其在可穿戴设备方面的专利申请就有50 余项（例如：CN104484037A，CN103240728A），并且由于其早就开始在医疗诊断领域进行专利布局（例如：CN101264011, CN101879059A），因此，构架专利池对穿戴式生物医疗设备形成有力支撑将易如反掌。

在科技高速发展的今天，电子产品日趋复杂和多功能化，有能力的企业的产品领域也越来越呈现出扩大化和多样化，这不但要求企业要具备强有力的研发水平，更要有过硬的前瞻性，准确地寻找发展方向，迅速进行专利布局，始终站在历史发展的前列。