智能手环专利分析报告

目次

第一章 智能手环概述

1、智能手环简介

2、智能手环技术分解

第二章 检索分析概述

第三章 全球专利分析

1、申请、公开趋势与发展阶段

2、全球专利布局分析

3、优势创新主体分析

第四章 中国专利分析

1、申请、公开趋势与发展阶段

2、技术领域分析

3、文本聚类与专利图景分析

4、优势创新主体分析

5、代理机构分析

6、重要专利分析

第五章 结论与建议

参考文献

第一章 智能手环概述

智能手环简介

手环在最初可能只是装饰品,当手环成为智能手环,当然还可以是装饰品,同时也多了其他功能。智能手环是穿戴式智能设备的一种,当下的智能手环一般具有健康监测(心电监测、睡眠监测、热量监测)以及计步器、显示时间、蓝牙等功能。有些品牌的智能手环可能还具有天气预报、移动支付、NFC等功能。

如今提及智能手环的概念大多时候意味着至少具有健康监测功能,否则无从体现出“智能”。但是在早期有些智能手环实际上只有计步与显示时间等功能,并无健康监测功能,却同样被命名为“智能手环”。本报告的检索分析对象为至少具有心电监测功能的智能手环,无心电监测功能的智能手环将被排除在本分析报告之外。

曾经有申请号为WO2003KR00398,名为“血糖监测系统”的韩国发明专利开始了在手环上的健康监测尝试。人们可以将该发明将血糖监测装置戴在手腕上监测人体的血糖数据,当血糖数据不正常时,将发送数据给医生。有研究者认为,这算是今天各式智能手环的雏形。

2014年智能手环市场的繁华有目共睹。2016年10月25日,中共中央、国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》,提出要发展基于互联网的健康服务,培育一批有特色的健康管理服务产业,探索推进可穿戴设备、智能健康电子产品和健康医疗移动应用服务等发展。我国智能手环行业的发展有了明确的政策支持。

近年智能手环市场用户的消费明显趋于冷静,智能手环技术也未能取得较大突破,智能手环市场的发展速度放缓。也许市面上的智能手环争奇斗艳,但实质上的功能并无多少差异,功能略显单一。智能手环具有健康监测功能,渐渐演变成只有健康监测功能,似乎未能准确发现用户痛点并提出解决方案。而行业竞争也许也慢慢要沦为纯粹的成本之争。其实智能手环行业的发展从相关专利技术的分析中,亦能窥见一二。

智能手环技术分解

根据前文所述的智能手环的典型功能,本报告从智能手环能够实现的功能角度进行技术分解。

要实现以上功能,能源系统是基础,典型的是电池。测量系统则包括了心率测量、计步、计时等技术。信息系统能够实现信息的输入、处理、输出。具体可能体现为传感器、显示屏、信息处理模块等。智能手环实现佩戴需要有穿戴、固定系统,大多表现为手环、手表形式。交互系统,能够让用户与智能手环进行一些交互、操作,实现一些功能。

智能手环的技术分解见下表。

表1 智能手环技术分解表

第二章 检索分析概述

本报告的检索分析,主要从全球视角与中国视角切入,并加以对比分析。研究具有心电监控的智能手环技术专利情况。涉及专利布局分析、专利申请、公开趋势分析、申请人分析、IPC分类号分析等。

本报告的检索分析主题为“具有心电监测功能的智能手环”,排除了不具有心电监测功能的智能手环。(下文所称的智能手环,均指具有心电监测功能的智能手环)。再考虑到智能手环的应用场景,本次检索分析排除纯粹应用于医学领域的医疗器械等。使用的检索工具为壹专利数据库。[1]

检索的关键词主要来源为各媒体的介绍、各商家的介绍以及专利文献中的用词。之后通过查找专业期刊以及外国专利等文献,收集对应外文关键词,但外文仅限于英文。并在后续人工降噪过程发现新问题,重复完善检索表达式。考虑到智能手环心电监测的技术性,本报告排除了外观设计专利,有可能导致统计专利数量的减少。

最终检索表达式以及相关事项汇总于下表。

根据以上检索条件设置,在壹专利数据库检索到2485件专利。其中国内专利1435件,国外专利1050件。(ECG为electrocardiogram的英文缩写,代表心电图;心电与心率可能有些许差别,但本文采取普通人最广义的理解,将心电、心率的监控一并纳入检索分析范围)。

第三章 全球专利分析

申请、公开趋势与发展阶段

1、专利申请、公开趋势分析

对专利申请、公开数量的变化趋势进行分析,有助于洞见技术发展历程以及行业变化。因为专利申请与公开专利申请之间存在时间错位,因此随时间经过后,前期数据可能会被修正。同时也可以考虑综合专利申请量、公开量的变化趋势进行分析。

表4 全球专利申请量变化趋势

表5 全球专利申请公开量变化趋势

以上两折线图展现了全球近20年来心电监控智能手环相关专利的申请量、公开量变化趋势。

以2019年为分界点,大体可以分为两个阶段,2019年之前的申请量总体呈上升趋势。2000年以来,有相关零星专利申请,2010年出现第一个小高潮,申请及公开量为58件。2013年开始大幅度增长,2014年的增长有巨大突破。2016年达到第一次顶峰,申请及公开量为340件。之后有所回落,2019年达到第二次顶峰,申请及公开量为331件。(2020年的公开量达到顶峰,与此大概契合)。2019年后申请量开始下落。(可能一些专利申请处于尚未公开的状态)。

专利数量的变化趋势其实正契合智能手环行业的发展变化。2013年被智能手环业内称为行业的发展期,也有媒体认为智能手环行业在2014年百花齐放。例如华为华为Talk Band B1,UP24,微软手环等。许多企业进军智能手环行业。从专利数据统计分析中亦印证了2013年前后正是许多厂家开始布局智能手环专利的时期。

表6 当时手环品牌50强。(数据来源:72变)

2、技术生命周期分析

表7:智能手环全球技术生命周期周期图

上图为心电监控智能手环相关专利的全球技术生命周期图,与前文分析可以相互印证。(横轴为申请人数量,纵轴为申请数量)。

从图中可以看出,2013年前后开始的专利数量申请量急剧增加,2016年、2019年的两次顶峰以及相应增长、衰退趋势均与此前的分析相符。2019年之后,数据下降可能有公开延迟的问题。但基于检索时间为2022年4月,本文认为,心电监控智能手环相关技术可能进入技术衰退期或技术饱和期。更为详尽的分析请见后文。

全球专利布局分析

1、来源国与目标市场分析

表2 按照技术应用国专利数量统计的国家或地区的排名

根据本报告设置的检索条件,在壹专利数据库检索到关于具有心电监测功能的智能专利2485件。其中国内专利1435件,国外专利1050件。对全球心电监测智能手环技术领域下的来源地进行排名分析,如上表所示。

可以看出,中国作为来源国的专利申请数量已经占据世界首位,甚至已经超过其他国家之和位于第二、第三的是美国、韩国。中、美、韩均为具有心电监测智能手环的市场大国。此外,排名前六的来源国几乎包揽了全球范围的相关专利申请,可以分析出心电监测智能手环的主要市场国、技术国集中在中国、美国、韩国、日本以及欧洲。也在一定程度上体现了心电监控智能手环的技术集中趋势。

有必要简要分析心电监测智能手环领域,为何以中国为来源国的专利数量远超其他各国。

  • 第一,中国是世界上的人口大国、市场大国,考虑到知识产权的地域性,世界各国的主体自然多选择在中国申请专利。
  • 第二,国内一些主体认为专利必然代表高价值,有动机申请专利,可能促使专利申请量升高。
  • 第三,我国政府此前与专利有关的优惠政策、资助政策等可能亦有影响。
  • 第四,本检索分析报告构建的检索表达式可能不够完善,对外文专利可能有所遗漏,导致外文专利数量低于中文专利数量。
  • 此外,所用数据库收录数据的完整性同样可能有所影响。

2、IPC分类号分析

对心电监测智能手环相关专利的IPC分类号进行分析,有助于理解所涉技术领域以及技术分布情况。

表 3:IPC分类(大组)

为使分析不至太过宽泛,本报告选取采集了大组分类标准下的统计数据。上表统计了全球专利排名前十的IPC技术大组,详细列出了排名前三的IPC大组分类号。

可以看出,心电监测智能手环相关技术领域主要集中于分类号A61B5/00(993件专利)、A44C5/00(695件专利)、G04G21/00(581件专利)项下,属于人类生活必需部与物理部。

可以再进一步分析,心电监测智能手环的技术热点主要集中于心电测量技术、穿戴或固定技术以及数据输入输出技术。这三大关键技术,与前文技术分解的分析契合,的确是智能手环要实现心电监测功能的重中之重。

优势创新主体分析

对心电监测智能手环相关的优势创新主体进行分,有助于发现技术研究聚焦点以及技术空白,可帮助专利挖掘、避免专利侵权等。

1、申请人排名分析

表8 近十年排名前二十的申请人

表9 近十年排名前十的申请人

如以上两表所示,本报告选取了横纵两种方式,较为直观地展示心电监测智能手环领域的优势创新主体。LG电子株式会社位居榜首(126件专利),专利申请量远超第二位,比第二位与第三位之和还高。苹果公司位居第二位(72件专利)。耐克(NIKE INC)位居第三位(46件专利)。下文拟结合申请人地域分布情况进一步分析。

2、申请人地域分布

表10 主要申请人专利申请地域分布气泡图

相较于前文专利市场国的粗略分析,从排名前十的专利申请人地域分布气泡图可以更为清晰准确地看出,心电监测智能手环的真正技术优势国。美国、韩国是实力领先的国家。若将欧盟视为整体,亦有不俗表现。中国在该领域具有一定实力,但尚有进步空间。

排名第一的LG电子株式会社是韩国企业,排名第二的苹果公司与排名第三的NIKE INC是美国企业。

广东小天才科技有限公司以39件专利位居第4,是我国在该领域的领先企业,曾有媒体评价:小天才手表才是智能手表界的王者。不论是否言过其实,都在一定程度上说明了其实力。此外,华为以20件专利位列第9;歌尔科技以16件专利位列第11;京东方以10件专利位列第20。虽然市面上有不少小米智能手环,但是小米公司在全球专利申请数量统计中的表现并不出众。

3、申请人技术分布

表11 前十名申请人优势技术领域气泡图(部)

表12 前十名申请人优势技术领域气泡图(大组)

专利分析要达到前文所说的辅助专利挖掘,防范专利侵权风险的目标。对优势创新主专利所涉技术领域进行分析是其中关键所在。以上两幅气泡图,分别从部和大组的详细程度展示排名前十的申请人所涉技术领域。

可以看出,优势创新主体的心电监测智能手环相关技术领域主要集中于三个部,即G(物理)、A(人类生活必需)、H(电学)。在大组明细下,优势创新主体的技术领域主要集中于以下领域(暂统计排名前六位)。

需要注意的是,在前文IPC分类号分析中,当时结论为相关专利主要集中于分类号A61B5/00(993件专利)、A44C5/00(695件专利)、G04G21/00(581件专利)。其中A61B5/00与G04G21/00两项与优势创新主体技术聚焦领域有重合。

两种不同角度的分析,得出差异处之一在于A44C5/00大组。优势创新主体的技术聚焦未涉及A44C5/00,可能可以说明这些优势创新主体,并未着眼于看起来过于普通的穿戴或固定技术。

4、发明人排名分析

表13 近十年相关专利发明人排名

本文统计了近十年排名前十的发明人,遗憾的是,其中并无中国成员。分析发明人的意义在于,可以进而研究各发明人的专业方向,可能预测将来专利的产生。

如果试图攻击相关专利的效力,亦可从有关发明人过往公开的研究成果入手,可能有意想不到的收获。此外,若打算进入心电监控智能手环行业,寻找成果丰富的发明人合作同样是值得考虑的选择。

第四章 中国专利分析

申请、公开趋势与发展阶段

1、专利申请、公开趋势分析

该部分分析我国智能手环专利申请量、公开量变化的趋势,并与全球专利申请量、公开量的变化趋势进行对比分析。

表17 国内专利申请量变化趋势

表18 国内专利公开量变化趋势

以上两图展示了我国智能手环相关专利的申请量、公开量变化趋势。同样以2019年为分界点,大体可以分为两个阶段,2019年之前申请量总体呈上升趋势。国外在2003年甚至更早便已开始申请智能手环相关专利,但我国直到2004年才开始出现申请。可能又是一起后知后觉的例证。

在前文全球统计中,在2010年曾出现第一个小高潮,申请量为34件。但我国在2012年之前申请量从未达到10件。(2012年为11件)。2013年、2014年开始大幅度增长,2014年相比于2013年增长有巨大突破。2016年达到第一次顶峰,申请及公开量为180件。之后有所回落,2019年达到第二次顶峰,申请及公开量为231件。

除上文提及的启动时间等问题外,在智能手环领域,对比我国专利申请与全球专利申请的统计还可以发现以下几个问题。

第一,全球统计中,直到2019年实用新型专利申请数量才超过发明申请。而我国几乎所有年份的实用新型申请量均高于发明申请。(发明专利的质量在一定程度上可以说高于实用新型,保护期限亦长于实用新型)。这一现象可能反映了我国相关主体的研究并不够深入

第二,对比国内外发明专利授权数据可以发现,相比国外,我国发明专利授权率、有效发明数量并不高。并且国外发明专利申请、发明专利授权折线图出现的顶点早于国内,可能说明技术高地以及基础必要技术可能已经被占领

2、技术生命周期分析

表19 中国智能手环技术生命周期图

上图为我中国智能手环技术生命周期图。(横轴为申请人数量、纵轴为申请数量)。

2012年之前我国的技术变化平淡,从全球智能手环技术生命周期图来看,国外技术在此期间可能得到了一定发展,我国可能错失了一些机会。2016年——2017年的衰退与全球浪潮相符。可以结合智能手环行业相关发展分析,在2016年其实已有商业媒体发出“智能手环已死”的感慨。

2017年,第十六届中国国际消费电子博览会、北京国际消费电子博览会等消费电子领域的重量级展会接连举行,但此前火热的智能手环在当年基本都退出各厂商的展台。[2]当然,从后续回升的发展来看,智能手环并未消亡,但是增长趋势明显放缓。

技术领域分析

对我国专利的IPC分类号进行分析,可以帮助了解我国专利的技术领域分布以及空白点。与全球专利布局、国外专利布局对比,可以发现我国相关技术存在的优势或者劣势

表14 IPC分类(大组)

从部的层次来看,我国专利技术布局与全球一致,主要包括人类生活必需、物理与电学部。

从大组的层次来看,我国专利技术布局同样与全球一致,涉及测量技术、手表、手镯穿戴、固定技术以及输入输出技术。相关专利数量在全球专利数量中占有较大比重。

其实,相同趋势的背后可能是我国较高的专利申请量,影响了全球专利技术的聚焦方向。在这个意义上,也许可以说世界在智能手环领域的专利技术发展趋势与我国一致。

文本聚类与专利图景分析

表15 智能手环文本聚类图

表16 智能手环专利图景

(上表附注)

通过文本聚类,可以分析、发现或者解释该领域的核心技术与技术分解特征,对专利技术进行评估。

以上两图是我国专利的文本聚类与图景分析结果。文本聚类图中显示的聚类词汇与智能手环领域的技术体现出高度重合的特点。电子、智能、手表、手环是专利名称出现的高频词。例如血压信息、心率血压板、生物参数等是测量技术(心电监控技术)的直接体现。其他聚类词,也都可以对应到前文的技术分解特征中。

专利图景则清晰地展示了各个市场主体的专利布局,国内优势创新主体聚焦于智能手表、智能手环、电子手表、智能运动的专利布局,对心电测量技术的布局并不重视

优势创新主体分析

1、申请人排名分析

表20 国内排名前二十的申请人

上图展示了在智能手环领域国内排名前20的申请人,主要为国内主体。广东小天才、华为、歌尔科技、京东方等企业在全球统计中已有介绍。下文结合申请人的技术领域进一步分析。

2、申请人技术分析

表21 申请人技术领域分布(部)

表22 申请人技术领域分布(大组)

以上两图从部和大组两个角度展现了国内申请人在智能手环领域的技术分布。不出意外地,主要集中于人类生活必需、物理和电学部。具体分布在以下大组:

在前文已经分析指出,全球智能手环专利技术主要聚焦于A61B5/00、A44C5/00、G04G21/00。在这三项中,全球优势创新主体主要聚焦于A61B5/00G04G21/00两项。我国优势主体从上表可见,覆盖了A61B5/00、A44C5/00、G04G21/00三项,A44C5/00是国外优势创新主体未有过多关注,而我国主体有较多关注的。A44C5/00(手镯;手表带;手镯或手表带的紧固物)主要涉及手环穿戴、固定技术。可能可以说明在人工智能手环领域,我国一些企业仍然居于代工厂地位

3、发明人排名分析

表23 国内排名前十的发明人

上表统计了国内在智能手环领域排名前十的发明人。不公告的发明人并无太多参考意义。金祖涛、齐磊、张赪忠是该领域排名前三的发明人,并且相关发明数量均在10件以上。如有必要可以对相关发明人的研究成果进一步分析。统计发明人的意义前文已有解释,于此不再赘述。

代理机构分析

表24 该领域代理量排名前十的代理机构

表25 代理机构代理的技术领域气泡图

以上两图展示了我国在该领域代理量排名前十的代理机构,以及相应代理机构开展代理业务较多的技术领域。

但要意识到,一方面代理机构具体从事什么领域的业务其实是由客户的委托决定的,而客户具体委托的业务实际上也受限于该技术本身,所以智能手环的技术领域必然主要集中于物理、人类生活必需、电学三个部。另一方面,代理机构也在大量的代理业务中得到训练,并且可能体现出擅长的方向。

从以上统计来看,广州德科知识产权代理有限公司、北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)是国内较有经验的代理机构。如有智能手环相关专利申请需求,可以考虑。

重要专利分析

通常来说,一件专利被后续专利引用的次数越多,说明该技术越重要。可以在一定程度上说明该专利质量越好。具有重大创新意义或重大技术进步的专利,一般具有相对较高的被引用次数。

本文结合壹专利数据库的专利价值评估体系与引用次数统计,选取一件价值相对而言可能较高的专利进行分析。

基本信息

其他相关信息

表26 CN103529684A专利被引用图示

表27 引用CN103529684A的相关专利

引用CN103529684A专利共有102件,篇幅所限,本文仅列举20件。而且引用者并非籍籍无名者,包括前文提及的国际、国内优势创新主体,例如歌尔公司、微软、华为、LG电子株式会社,松下等公司企业,以及复旦大学等高校。在如此高的被引用量下,该专利依然保持专利有效,在一定程度上说明了其专利质量。

1、独立权利要求分析

独立权利要求体现了一件专利所要求保护的最大范围。因此有必要对其独立权利要求进行分析。

根据该专利的说明书,该发明所要解决的技术问题是:依照当时的现有技术管理健康资料具有许多不便,例如各种健康测量设备不方便携带,有软件或者程序可以跟踪监测用户的健康状况,但是也需要用户手动输入。

本发明提供的技术方案是:一种用于自动测录健康数据的智能健康手表及智能健康系统。具体的技术方案可以对权利要求1进行分析,权要1中的四个技术特征,实际上分别对应着智能手环运行的几大系统。控制模块可以包括信息处理系统、能源系统;显示模块对应信息输出系统;监测模块实际对应着测量系统、监控系统;获取使用者生理、非生理数据的模块实际对应着数据获取、输入系统。完善的技术方案可以实现手环式设备随时监控佩戴者心电数据的目标。

可以说该专利的权利要求1划定了较为广泛的保护范围,市面上很多产品可能落入该专利的保护范围。如果打算进入该行业,可以考虑与该专利权人合作或者寻找其他高价值专利的权利人。

第五章 结论与建议

本文检索与分析可能存在瑕疵与不足,所做结论与建议仅供参考。通过对具有心电监测功能的智能手环相关专利的检索与分析,本文得出部分结论。

第一,从技术生命周期来看,智能手环相关技术可能已经进入衰退期或饱和期。专利申请增长曲线已经趋于平缓或下降。

第二,从技术集中度来看,智能手环在中美日韩,以及欧洲体现出较大的集中趋势。

第三,从国际国内宏观对比来看,在数量方面国内专利占据优势;在质量方面可能并无太多优势可言。

第四,关于国内外智能手环优势创新主体的实力对比。我国创新主体可能处于较大的劣势地位。

第五,关于我国具体的专利类型,尤其是本土专利权人为主体的专利,发明专利明显逊色于实用新型专利。在一定程度上反映了我国在该领域的专利质量有待加强。

依据以上结论,给出如下建议。

在宏观层面,市场已经趋近饱和,不建议贸然入局。智能手环的用户粘性低,相关技术目前难有创新突破。如果打算加入该行业,可以考虑与前文分析的优势创新主体,排名靠前的申请人、发明人以及业务经验丰富的代理机构合作。有关政府部门、行业协会亦可出台一些指导意见。

在微观层面,如果打算突破技术,可以参考前文的技术领域分析,在图中展示了部分技术空白点,可以考虑深耕挖掘。但是常年的技术空白点,已经意味了技术突破的难度。此外,手环监测的心率等数据也引发了一些争议,这些数据的准确性一度受到质疑,有多大的医学意义也有所争论。如果能够有效提高心电监控的参数准确性与可信度,不失为一条破局之路。

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参考文献:

【1】中国信通院:2021年可穿戴设备质量研究报告。

【2】IDC中国可穿戴设备市场季度跟踪报告,2020年第四季度。

【3】董壮壮等:智能手环在高血压患者血压监测中的应用研究,载《中国卫生产业》2019年第28期。

【4】曾珍:从典型专利浅谈智能手环的发展,载《信息系统工程》2016年第8期。

【5】iResearch:2021年智能手环消费行为报告。

注释(上下滑动阅览)

【1】https://patyee.com/search/quick

【2】2017年7月,智能手环领军厂商Jawbone 宣布停业清盘,这家企业曾被视为代表未来的硅谷“独角兽”,最高估值一度为32亿美元,总融资额达9.3亿美元。Fitbit、Gopro等美国智能硬件明星企业,在当年都出现股价大跳水,Fitbit股价过去一年累计下滑约60%。

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