可穿戴医疗设备专利现状分析

张全文

摘要：本文通过对国内可穿戴医疗设备的专利申请情况、国外来华的专利布局、可穿戴医疗设备专利分布情况、技术发展情况进行研究，分析了目前可穿戴医疗设备的专利申请现状，并通过对主要申请人进行分析，快速地了解在可穿戴医疗设备中的主要竞争对手，与此同时，梳理了可穿戴医疗设备的技术发展路线，明晰其技术发展路径，并合理预测了可穿戴医疗设备的未来发展方向。

关键词：可穿戴  臂带式  头戴式  医疗  专利分析

中图分类号：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，我国的可穿戴医疗设备仍然在产业发展初级阶段，其众多产品的实际作用由于产业环境和产品服务的原因，无法真正的发挥，使患者的需求无法得到真正的满足。为了掌握可穿戴技术在中国的专利申请整体情况[1]，本文重点研究了中国专利申请的变化趋势、各国在中国的专利申请情况、国外社区内确认的专利申请重点和差异等。

1 专利申请趋势

1.1 申请量趋势分析

图1显示了国内中国专利关于可穿戴技术的申请量和趋势。专利申请量总体呈上升趋势，具体来说，在2007年之前可穿戴技术刚刚起步，可穿戴医疗技术的概念也剛刚被提出，国外的科研和企业逐步开始由实验阶段进入实用阶段[2]，但国内由于技术敏感度低且发展节奏缓慢，因此这一时期的技术基本没有专利申请量，2007年后可穿戴技术逐渐引起国内申请人注意，初期专利申请量很小，国外来华申请人申请量占了较大比例，专利申请量从最初的几件，逐步增长到了几十件，并在2013年左右达到87件。专利申请量稳中有升，在2013年之后，国内申请量持续快速增长，紧跟国外该领域技术发展，国内申请也如雨后春笋般发展。

2013年以后国内经过一段时间的技术积累，专利申请量不断增长，2014年到2015年增量达到150件，随后增量有所降低，但整体还是处于快速增长趋势，随着谷歌眼镜的发布引起的热潮，引发了申请人在该领域的研发热情和专利申请热情，相信未来可穿戴技术会进一步发展，专利申请量也随之增长，我国该行业和研发单位也大力投入研发和实践中，其在2019年达792件的数量，表明在可穿戴医疗技术上，国内目前还处于快速发展阶段，市场的竞争主体相对较多，该技术已经进入产业化和商业化。

1.2申请量趋势分析

为了研究可穿戴医疗技术国外来华专利情况，对所采集的数据按照申请人国别进行统计。

图 2为国外来华申请的主要国家的占比，可以看出，在国外来华申请的188项件专利申请中，美国申请占比为49%，荷兰和日本占比为13%和11%，德国和韩国占比均为7%，芬兰占比5%，澳大利亚、加拿大、丹麦等占比均为2%，其他国家占比2%。

美国、荷兰和日本等是传统的可穿戴技术和医疗技术研发大国，美国单是先进的医疗器械公司就占据了全球将近一半，此外还有一些独角兽公司，在可穿戴技术方面展现了先进的能力，中国是全球的最大市场之一，这些国家和公司必然会注重中国市场，在自己国家进行专利布局的同时，在中国也进行了大量的专利布局。

1.3 申请人分析

如图3所示，在中国内地申请排名前10的申请人中，都是国内申请人，其中有3家为国内高校，6家为公司，1位申请人为个人，同时国外公司进入中国进行专利布局的相对较少，其原因可能在于，美国申请人大多数申请了PCT，且仅进入了美国国家阶段，暂时没有在其他国家进行大量布局，也有些申请人仅在本国进行了专利布局，还没有在国际范围内进行布局[3]。这说明现阶段可穿戴医疗设备还处于研发阶段，实现可市场化国家化的产品还有一段路要走。

国内在可穿戴医疗设备技术上还处于初期发展阶段，大多数申请也仅停留在应用层面，并没有进行非常深入和系统的研究，专利申请人中申请人为个人的占据较大的比例。

2技术主题分析

本小节从可穿戴医疗技术专利解决的技术问题角度出发进行分析，将采集到的专利数据按功效进行分类统计，解读中国可穿戴医疗技术的技术热点。

可穿戴医疗技术从结构上分，可以分为头戴式、臂带式、脚戴式、身穿式等，从专利的技术分支来看，中国的专利申请主要以臂带式为主，常见的有手环、手表、指环、手套等，头戴式也占据大量申请，有头盔和眼镜、颈椎3种，表1显示出了可穿戴医疗技术的技术分支情况。

根据表1可知，中国的专利申请，臂带式医疗设备占多数，为1586件，其中以手环腕带的专利申请为主，达到1035件专利申请，其原因在于，手环佩戴的手腕处有脉搏，在进行设备研发时更容易克服技术障碍，更准确地获取参数，且佩戴也更为方便。其次头戴式和脚戴式也占有一定比例的申请，分布为262件和156件。

根据图4可知，在中国的专利申请中，对参数检测的达到了90%，多数通过在不同部分设置传感器，从而贴近皮肤获取人体健康相关的参数，现阶段还是以参数监测、实时预警为主，能够达到直接治疗目的的可穿戴医疗设备还很少，说明其还处于研发阶段，没能商业化，对电子织物的改进占比3%，进行无创治疗的为4%，进行注射改进和呼叫的分别为1%和2%。

3 可穿戴医疗技术的技术路线分析

图6为头戴式医疗技术领域的技术路线图，可穿戴医疗设备是可穿戴设备在医疗领域的应用，可穿戴设备拥有多年的发展历史，其思想和雏形在20世纪60年代就已经出现，进入20年代70年代，美国和日本就已经有机构在可穿戴医疗技术领域申请相关专利。

6头戴式医疗技术领域的技术路线图

在参数监测技术领域中，监测的对象包括血糖、血脂、血压、心率、葡萄糖浓度等。1987年，STICHTING SCIENCE PARK GRONINGEN TE GRONINGEN 申请了专利us，一种可穿戴的用于连续或间断测量葡萄糖含量的葡萄糖传感器，其通过中空纤维来测定葡萄糖浓度，从而进行糖尿病诊断[4];随后，针对各种参数检测的专利相继发展，如GB0405516（2004年）涉及一种可佩戴的参数记录仪，可测量体温、皮肤电阻率、脉冲速率等;2004年DE ROSSI Danilo公司申请的WO2005013819涉及一种可佩戴的装置，其可通过非侵入式的方式监测病人心脏来获得心电图信号，如心率等;21世纪初，互联网蓬勃发展，且这期间微处理器和传感器等电子元件也向小体积、低功耗、高精度不断发展[5]，该可穿戴医疗监测设备飞速发展，专利申请量不断增大，且向手环、眼镜、鞋等方向不断发展， 三星于2006年申请的WO2006123286A1，涉及用于监测身体参数的臂环;2006年申请的WO2006133548A1涉及一种监测睡觉呼吸暂停的设备;2017年美国LiveMetric （Medical） S A公司申请专利US20180184923A1采用更新的传感器，利用包括压阻膜构成的电阻式压力传感器来进行血压测量，其增强了皮肤和柔性材料的贴合度以及生物相容性。

在疾病治疗分支，主要用于各种疾病的治疗，如电疗、磁疗、超声疗法、透皮给药等[6]。最早法国一家SHALAKO INTERNATIONAL INC公司于1973年申请了一项专利（FR2173316A1），该专利涉及一种用于为人类听觉缺陷和/或为耳聋者提供补偿放大的可穿戴装置，相当于现在的助听器，其通过设置输入电路、滤波器装置、音频放大装置等来将外界声音放大，传输到戴在耳朵上的设备，帮助失聪患者听见声音;1977年，S m i t h -K e t t l e w e l l研究所视觉科学院的C.C.Colin为盲人做了一款背心，它把头戴式摄像头获得的图象通过背心上的网格转换成触觉意象，让盲人也能“看”得见;1996年美国申请人COUSIN申请了专利 US5646912，提出设定一给药分配和提醒系统，旨在通过特定的系统向看穿戴的设备中发送消息，提醒病人按时按量吃药;2004年，专利JP2007501666A涉及一种通过传感器监测病人呼吸的装置，以及支撑患者呼吸;且随着电子设备的不断发展，2007年zoll医疗公司申请的专利US12002469公开了一种由背心组成的可穿戴的除颤仪，可在紧急情况下进行适当治疗;嘉兴太美医疗科技有限公司在2014年发明了一种智能药盒系统（CN104000726B，申请日2014年06月09日），该专利及其同族专利在全球被引用29次，FOLIUM OPTICS LTD在此专利的基础上发明了一种服药提醒系统和方法（GB2533261）。谷歌公司于2012年申请2016年授权的专利US9451915B1，公开了一种通过谷歌眼镜进行眼部疾病治疗的装置和方法，其对应于谷歌非常火的谷歌眼镜。

在电子织物分支，电子织物需要将生物医学传感器与防治技术融合，Viztec Inc a Delaware corporation于2001年申請专利US09895735，涉及一种可穿戴的电子织物，一种由一种或多种材料构成的衣服，包括：柔性展示元件，其附接到所述衣服的一种或多种材料;连接到柔性显示元件的电路，该电路控制柔性显示元件;其最早涉及电子织物中将柔性展示元件附接到布料上，后该专利转让给三星电子;2001年飞利浦申请US10043380的专利其在传统传感器的基础上进行改进，通过改进材料的材质、形状等提高电子织物的佩戴舒适性。

4结语

可穿戴医疗技术主要原创国家/地区为：美国ZOLL等公司都在可穿戴技术领域上拥有很大的优势，并持续性的进行研发，一直走在可穿戴医疗技术的前端;其次就是中国、日本、韩国等，主要研究机构为学校、小米等;最后位于第三梯队的是荷兰、英国、以色列、加拿大等国家。在全球主要申请人方面，专利申请量排名前十的申请人主要为美国（8家），其中一家被日本收购，韩国（1家），荷兰（1家）。而在技术出口方面，中国在专利的海外布局方面有待改善，其原创技术在海外申请专利的量仅美国的1/3，这一数据说明中国申请人对自己原创的可穿戴医疗技术在海外的保护力度有待加强。将可穿戴医疗技术设备与远程诊断结合是目前技术研发的热点方向，未来，利用可穿戴医疗技术设备所检测的相关的身体数据向挖掘诊断技术进行发展，合理利用其所检测的身体数据提前预知用户的情况，为临床提供相应的参考依据。

参考文献

[1]邰玉明，冯朝强.可穿戴设备在老年人群中监护功能的应用研究[J].赤峰学院学报：自然科学版，2021，37（9）：50-53.

[2]张毅，黄春玲.智慧医疗驶入“快车道”，让就医更“智慧”[J].现代商业银行，2021（18）：32-35.

[3]赵向东，王帮德，高飞，等.新型冠状病毒肺炎疫情中可穿戴设备的应用示例与展望[J].高科技与产业化，2021，27（8）：60-64.

[4]魏奕星，邓朝华.可穿戴医疗设备在医疗健康领域的应用综述 [J].中国数字医学，2019，14（12）：22-25.

[5]喻真，胡德华.基于“智慧芽”的我国移动医疗专利分析[J].中华医学图书情报杂志，2020，29（2）：23-28.

[6]冯琳琳，吴郁梅.高价值专利识别及其在专利信息利用中的影响和作用[J].科技创新与品牌，2017（7）：73-75.

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