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作者:劉聖慈(2011-07-23);推薦:徐業良(2011-07-24)
附註:本文為九十九學年度元智大學機械工程研究所劉聖慈碩士論文「以專利技術地圖為基礎發展專利佈局策略」第四章。

第四章  壓力感測墊技術之專利佈局探討

本章將以壓力感測墊技術為例,根據第三章所建立之專利佈局策略模式(如下頁圖3-5)進行專利佈局模式之探討。本章首先將進行元智大學老人福祉科技研究中心所開發之壓力感測墊技術進行簡介,並進行先前技術美國專利地圖分析,藉以瞭解先前技術之技術特點及專利分佈狀況,以及整體產業環境之發展;接下來觀察開發者技術與現有技術之間的關係,並對開發者技術做一個專利申請過濾,篩選出與先前專利技術重覆的項目;最後以第三章所探討之專利技術指標來判斷商品技術目前的技術位階,同時針對開發者技術之開發動向、運用手法與達成功效,幫助研發人員判斷選用最適合之專利佈局模式及完整的專利佈局規劃。

3-5. 專利佈局策略模式(重覆自第三章)

4.1 壓力感測墊技術簡介

4.1.1 開發者技術現況

元智大學老人福祉科技研究中心所開發之壓力感測墊(SmartPad),乃結合市售彈性布料與導電纖維材料,設計軟質、舒適、可清洗且低成本的壓力感測單元,不需以特殊感測元件為基礎,進而整合8個軟質壓力感測單元成為4個感測區塊(如圖4-1所示),分別偵測上肢活動、軀幹活動、臀部活動與下肢活動。

描述: 0928 床

4-1. 壓力感測墊(SmartPad)示意圖

軟質壓力感測單元主要功能為偵測因壓力變化造成的感測器電氣特性改變。感測單元結構中結合多層彈性布料與導電布料,此彈性布料具有透氣、抗氧、抗潮及防腐的功能,無論四面或軸向伸縮性均相當良好,在任何環境下皆可使用。整體結構以一三明治(sandwich)的組合呈現,利用導電纖維(斷裂強力75cN、重量0.540g/m、平均電阻值14Ω/m、延伸率1.10%)縫製在內側彈性布料上,可形成數個軟質電路接點。圖4-2為軟質壓力感測單元之壓力-電阻性能曲線圖,於固定受力面積並改變負載重量情況下,感測單元所負載壓力越大時,所反應的電阻值越小。

pr-average

4-2. 軟質壓力感測單元之壓力-電阻性能曲線圖

SmartPad結合世大化成公司之專業溫感釋壓泡棉材料進行開發,並以該公司大型自動化縫紉機台進行加工,過程中並深入探討影響感測單元性能之相關製造參數,如導電纖維之縫製路徑與形狀、各軟質電路接點間的距離、各針之間的鬆緊度與泡棉材料密度等。圖4-3SmartPad產品設計示意圖,導電纖維與導電布料分別縫製於溫感釋壓泡棉材料(藍色材料)的上下層內,成為厚度約2cm一體成形之保潔墊,如圖4-4所示,可直接放置於床板或其他床墊上。

SmartPad真實產品設計圖

4-3. 壓力感測墊(SmartPad)真實產品設計圖

4-4. 壓力感測墊(SmartPad)真實產品模擬圖

4.1.2 壓力感測墊周邊應用模組開發技術現況

元智大學老人福祉科技中心除SmartPad本身之感測技術外,更對其產品之周邊訊號處理模組設計進行完整開發,以應用於養護機構或醫療院所。在訊號處理模組設計方面,SmartPad可連接一訊號處理模組如圖4-5,以PIC18LF6722單晶片為主要核心,提供812bit類比轉數位輸入頻道,並整合無線傳輸模組於此電路板中。訊號處理模組利用PIC單晶片擷取軟質壓力感測單元所反應的電氣特性改變,進行類比數位訊號轉換,並以特定訊號傳輸格式傳送給無線傳輸模組無線傳輸模組採用ZigBee無線網路技術,最大傳輸距離為120m,傳輸速度10~250kbps一個ZigBee無線感測網路中的裝置可分為主機端(ZigBee-Coordinator)與發送端(ZigBee-End device),主機端只能有1個(設於護理站),而發送端最多可接256個(設於各照護床),並可視距離於主機端與發送端間加入路由器(ZigBee-Router)進行訊號的轉發,延伸傳輸距離,可適用於大規模之養護機構或醫療院所。

圖片1       圖片3

4-5. 訊號處理模組

4.1.3 壓力感測墊(SmartPad)可申請之專利項目

綜合上述所陳列之技術細項,可將目前SmartPad技術可申請之專利項目整理如下,並將其技術及功效列於表4-1技術功效矩陣表中。

軟質壓力感測墊技術:

[0001] 軟質壓力感測墊結構設計

[0002] 具溫感釋壓泡棉材料之軟質感測墊

[0003] 導電織物之縫製路徑與形狀

[0004] 軟質壓力感測墊之製程方法

[0005] 訊號處理及無線傳輸之模組設計

事件演算法技術:

[0006] 睡眠演算法

[0007] 臥離床監測演算法

[0008] 翻身拍背提醒演算法

[0009] 呼吸演算法

4-1. 元智大學老人福祉科技研究中心壓力感測墊技術之技術功效矩陣表

技術

 

 

 

 

 

 

 

 

 

功效

壓力感測墊

感測墊之元件結構

事件演算法

 

躺臥壓力偵測

 

 

 

 

 

 

提升感應靈敏度

 

 

 

 

 

提升舒適度

 

 

 

 

 

訊號判讀

 

 

 

 

4.2 先前技術之美國專利地圖分析

本節進行壓力感測墊先前技術之美國專利地圖分析,本文專利檢索的地區定為美國地區之專利資料庫。重視全球市場的企業,在規劃其專利佈局時,皆會投入技術較為先進、市場需求性高的美國地區,因此美國專利資料庫(United States Patent and Trademark Office, USPTO)收納全球最重要、完整的專利資料,藉由此區專利資料的檢索與研究,可使本專利分析成果同時掌握廣度與深度、即時性與發展性。

在專利檢索策略上,如僅以壓力感測墊相關之關鍵字檢索,會檢索出太多與本技術並不相關之專利,因此本文以壓電感測技術相關之UPC分類碼CCL/73/862$MEASURING AND TESTING/DYNAMOMETERS,測量和測試/力量計)、CCL/73/865$MEASURING AND TESTING/MASS,測量和測試/片)及CCL/73/DIG.4MEASURING AND TESTING /PIEZOELECTRIC,測量和測試/壓電)為範圍進行檢索。

關鍵字的設定上,本文參考與壓力感測墊技術密切相關之期刊論文[Paradiso et al., 2005; Paradiso et al., 2006; Huang et al., 2007; Liu et al., 2011]所列出之關鍵字,選用“textile”“fabric”“pad”“wearable”“piezoresistive”“conductive”“pressure”等詞彙為關鍵字,在專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)中檢索,檢索日期自1991/07/03~2011/07/02止。由於各國專利權人所申請之專利多在美國有對應之專利,因此初步檢索範圍限制在USPTO中已公告的專利,表4-2總結此次專利檢索之背景設定。

4-2. 壓力感測墊美國專利檢索背景設定

搜尋公司

不限

搜尋地區

美國

搜尋年份

1991/07/03~2011/07/02

搜尋欄位

專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)

搜尋語言

英文

資料庫名稱

USPTO專利資料庫

關鍵字

“textile”, “fabric”, “pad”, “wearable”, “piezoresistive” , “conductive” , “pressure” , “system” , “device” , “sensor”

檢索語法

((CCL/73/862$ or CCL/73/865$ or CCL/73/DIG.4) and (ttl/(textile or fabric or pad or wearable or piezoresistive or conductive or pressure-$) and abst/( system$ or device$ or sensor$ or textile or fabric or pad or wearable or piezoresistive or conductive or pressure-$))) and isd/(7/3/1991->7/2/2011)

利用USPTO專利資料庫檢索,得到壓力感測墊技術之美國公告專利共計40件,後續分析皆以美國公告專利為分析範圍。

(1)   壓力感測墊技術之重要引證專利分析

4-3為壓力感測墊技術專利交互引證前8名之列表。「交互引證數」的定義為40件專利中引證此篇專利的專利數,例如專利號US5083467被引證次數為3,即是40件專利中有3件專利引證此件專利。需要強調的是交互引證數的比較並不一定公平,因為越早公告之專利,被引證的機率就越高,但是在客觀上仍可初步瞭解哪些專利是相對重要的。

由圖4-6壓力感測墊技術之重要引證專利族譜圖中,可觀察出此8件專利所引伸出之引用關係,並可看出這些專利其關連性。其中US5083467US5539236US6155120US5571973US7146865US5878620US5045829US62165458篇專利為領先專利(母專利),在圖4-6中皆以底色標示出來。這些專利分別帶領幾項子專利,其中領先專利中的子專利彼此之間皆有交互引證,由此可知此些專利皆為重要專利。

4-3. 壓力感測墊技術前8名專利交互引證統計表

專利號

總引證次數

自我引證次數

被他人引證次數

專利權人

申請日

公告日

US5083467

3

0

3

Murata Manufacturing Co. Ltd.

1989/08/25

1992/01/28

US5539236

2

0

2

Kulite Semiconductor Products, Inc. ; Leonia ; NJ

1994/09/09

1996/07/23

US6155120

2

1

1

Taylor, Geoffrey L. ; Winnipeg, Manitoba

1998/05/13

2000/12/05

US5571973

2

0

2

Taylor, Geoffrey L. ; Winnipeg, Manitoba

1994/06/06

1996/11/05

US7146865

1

1

0

Endevco Corporation ; San Juan Capistrano ; CA

2006/01/23

2006/12/12

US5878620

1

0

1

Schlege Systems, Inc. ; Rochester ; NY

1997/01/23

1999/03/09

US5045829

1

0

1

Kuramochi; Hiroshi ; Kawaguchi-shi, Saitama-ken
Okuda; Yasuo ; Kawaguchi-shi, Saitama-ken
Ogihara; Sigeyosi ; Kawaguchi-shi, Saitama-ken

1990/03/02

1991/09/03

US6216545

1

0

1

Taylor, Geoffrey L. ; Winnipeg, Manitoba

1995/11/14

2001/04/17

4-6. 壓力感測墊技術之重要引證專利族譜圖

(2)   壓力感測墊技術之技術功效分析表

本研究選取交互引證前8名之專利,閱讀此8篇專利其專利說明書後,便可清楚瞭解各專利資料之技術特徵及達成之功效、目的,隨後依此分類建立出前8名之專利交互引證之技術功效分析表(如表4-4)。由表4-4所呈現之技術功效分析表可明顯得知,交互引證前8名之專利主要為感測墊之元件結構、壓電感測墊、相對動作之訊號轉換以及利用壓電感測元件之量測方法等。而壓力感測墊技術美國專利交互引證前8名之專利其功效大都為提升感應靈敏度、壓力偵測、訊號判讀或是提升舒適度為主。

4-4. 壓力感測墊技術之技術功效分析表

編號

專利號

技術

細部技術

功效

1

US5083467

感測墊之元件結構、壓電感測墊

具傳送器、電容及感測器

Ÿ  提升感應靈敏度

Ÿ  壓力偵測

Ÿ  訊號判讀

感測器陣列排列方式

2

US5539236

感測墊之元件結構、相對動作之訊號轉換

半導體製程製作

Ÿ  提升感應靈敏度

Ÿ  壓力偵測

Ÿ  訊號判讀

相對訊號判讀

3

US6155120

壓電感測墊、

壓電量測方法

壓電材料分佈位置

Ÿ  提升舒適度

Ÿ  提升感應靈敏度

Ÿ  腳底壓力偵測

多重夾層結構

偵測正向力及剪應力

具記憶體、電源供應器

4

US5571973

壓電感測墊

多重夾層結構

Ÿ  提升舒適度

Ÿ  壓力偵測

Ÿ  提升感應靈敏度

Ÿ  訊號判讀

感測器陣列排列方式

具電子訊號連結傳輸介面

5

US7146865

相對動作之訊號轉換

半導體製程製作

Ÿ  提升感應靈敏度

Ÿ  坐墊壓力偵測

Ÿ  訊號判讀

偵測位移元件

6

US5878620

壓電感測墊

多重夾層結構

Ÿ  提升舒適度

Ÿ  表層具彈性體,以提升舒適度。

Ÿ  坐墊壓力偵測

感測器陣列排列方式

7

US5045829

感測墊之元件結構、壓電感測墊

多重夾層結構

Ÿ  多角度感測,提升感應靈敏度。

Ÿ  壓力偵測

特殊之導通形狀及方式

8

US6216545

壓電感測墊、

壓電量測方法

壓電感測元件分佈距離

Ÿ  提升舒適度

Ÿ  提升感應靈敏度

Ÿ  腳底壓力偵測

感測器陣列排列方式

多重夾層結構

(3)   壓力感測墊技術之技術功效矩陣表

參考表4-4技術功效分析表,進而建立技術功效矩陣表(表4-5),將技術特徵列於技術功效矩陣表之橫軸中,達成功效列於技術功效矩陣表之縱軸中,並將橫軸(技術)及縱軸(功效)兩交集之處,填入美國專利號於其中(本文填入技術功效分析表之編號)。由表4-5可知,目前美國之壓力感測墊技術的專利申請概況,較著重於「壓電感測墊」,其中達成功效又以「提升感應靈敏度」、「壓力偵測」、「提升舒適度」及「訊號判讀」為主;達成功效中「提升感應靈敏度」、「壓力偵測」彼此間有非常大的同質性,均是藉由「壓電感測器」技術達成上述之功效,希望能設計出高感應靈敏度的感測墊;藉由不同感測器技術,陣列排列或是分佈位置等,在壓力感測墊技術的專利申請上以提升測量準確性為出發點。表4-5灰色區塊為專利申請較不可達成的部份,主要為無法運用「相對動作之訊號轉換」技術達成「提升舒適度」之功效,及無法運用「感測墊之元件結構」中的記憶體及電源供應器和半導體製程製作達成壓力偵測、提升舒適度之功效。

由表4-5之技術功效矩陣表可得知,美國專利之壓力感測墊技術十分多元。基礎技術可分為「感測墊之元件結構」、「壓電感測墊」、「相對動作之訊號轉換」及「壓電量測方法」等,目前壓力感測墊技術的專利申請上有許多不同的技術產生,後進者若要切入壓力感測墊技術,較難取得核心專利或是上位專利,但是可以在壓力感測墊各種技術周圍中申請應用型專利;在壓力感測墊可產生之功效上,大多偏向於提升感應靈敏度及靠導電織物將訊號相連接用於偵測壓力,並提升舒適度為主,未來應多朝壓力感測墊之其它功效發展。

4-5. 壓力感測墊技術之技術功效矩陣表

技術

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

功效 

感測墊之元件結構

壓電感測墊

相對動作之訊號轉換

壓電量測方法

提升感應靈敏度

1

7

3

2

5

3

4

6

7

1

4

6

3

4

8

 

2

5

5

 

8

壓力偵測

 

3

 

 

4

7

1

4

4

 

 

2

 

 

 

 

腳底壓力偵測

 

 

 

 

3

3

3

8

 

5

 

3

3

8

坐墊壓力偵測

 

 

 

 

6

6

 

 

 

 

 

 

提升舒適度

 

3

 

 

3

4

6

7

 

8

4

 

 

3

 

訊號判讀

1

 

3

 

 

 

 

4

2

5

 

 

 

4.3壓力感測墊技術之合併技術功效矩陣表

為觀察開發者技術與現有技術之間的關係,本節將SmartPad技術之技術功效矩陣表與先前技術之技術功效矩陣表合併,如表4-6所示,確認是否有新技術、新功效,判斷是否可以提出一個創新的專利及觀察開發者技術是否有與先前技術、功效重疊,以及判斷是否需要刪除重覆的技術或採用迴避設計之方式避開對手已佈署之專利進行專利申請,最後並針對開發者技術做一個專利申請過濾,篩選出與先前專利技術重覆的項目。

4-6. 壓力感測墊技術之合併技術功效矩陣表

技術

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

功效

感測墊之元件結構

壓電感測墊

相對動作之訊號轉換

壓電量測方法

事件演算法

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

提升感應靈敏度

1

7

3

2

5

3

4

6

7

1

4

6

3

4

8

 

2

5

5

 

8

 

 

 

 

壓力偵測

 

 

 

 

 

7

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

腳底壓力偵測

 

3

 

 

 

3

3

3

8

 

 

5

 

3

3

8

 

 

 

 

 

坐墊壓力偵測

 

 

 

4

6

4

6

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

躺臥壓力偵測

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

提升舒適度

 

3

 

 

3

4

6

7

 

8

4

 

 

3

 

 

 

 

 

 

訊號判讀

1

 

3

 

 

 

 

 

4

 

2

5

 

 

 

由表4-6合併技術功效矩陣表可得知,在細部技術「特殊導通形狀及方式」及「多層夾層結構」方面,會有產生重覆技術及功效的疑慮。而在閱讀過US5045829 US6155120US5571973US5878620之專利說明書後,在「特殊導通形狀及方式」US5045829是以圓形之壓力感測器為其特徵,及其在圓形之外側絕緣彈性體上有多個小的半圓型孔洞,並有一延伸之導電彈性體,如圖4-7所示。此與元智大學老人福祉科技研究中心所開發之壓力感測墊之基本設計原理不同,故在技術上可做迴避設計。

 

4-7. US5045829專利說明書之圖形

而在「多層夾層結構」技術方面,US6155120提出了一種可在表面上不同分佈位置去量測壓力的裝置,如圖4-8所示,其中包含了一種壓電材料,可根據電阻的變化而去量測正向力,並且其多層夾層結構有導電層,壓電材料層,絕緣層等,此專利之實施例為用於腳底壓力偵測使用。

 

4-8. US6155120專利說明書之圖形

US5571973提出了第一導電單元及至少一個第二導電單元(可為多個導電單元)至於可彈性回覆之物體中,當第一導電單元與其他導電單元接觸時,可藉由量測阻抗之訊號,判斷受力,此專利之實施例之第一導電單元與其它導電單元之排列形狀為三角型排列,以增加感應靈敏度,此專利之實施例為用於坐墊壓力偵測使用(4-9所示)

4-9. US5571973專利說明書之圖形

US5878620之專利為說明一壓力感應器,置於車輛坐墊中,其中以包含彈性體層、第一導電織物層、第二導電織物層,而感應器位於第一導電織物層與第二導電織物層中間,並是以量測電阻值為其特徵,此專利之實施例同樣為用於坐墊壓力偵測使用(圖4-10所示)。

4-10. US5878620專利說明書之圖形

US6155120US5571973US5878620均已明確定義,壓力感測元件之分佈位置及壓力感測墊之基本結構,並在此技術上佈署許多衍生專利,以開發者的角度來看,先前技術及專利佈局已有許多專利地雷,故若開發者有相同技術發展,建議刪除此一部分重疊專利。而「特殊材料結合」、「製程方法」及「事件演算法」部分,則確認為新技術或新功效,可繼續申請提出專利。

4.4 壓力感測墊技術之技術生命週期圖分析

本節分析壓力感測墊技術之技術生命週期圖,以建議適合之專利佈局模式。

(1)   壓力感測墊技術之技術生命週期圖分析

4-11為壓力感測墊技術專利之技術生命週期圖(以三年為計算單位),可以發現此技術在1990~1996年為技術萌芽期;但從1996年到1999年其專利件數及專利權人數卻往下降,表示此技術在此時期遇到了需要突破的瓶頸點,故此時期趨近於技術成熟期;而在1999年到2002年又急速的成長,表示此技術在此時期已突破了技術障礙。

本研究壓力感測墊最主要之技術為壓電技術,在1997年前鮮少有這種壓電微型感測器的發展,而在半導體技術開始突破以後,這種由壓電製成之微型感測器開始蓬勃發展。由表4-7可得知,由於半導體製程由250奈米迅速提升至150奈米以下,使得感測器達到微型化,成為新的里程碑,故1999年到2002為壓力感測墊技術之技術成長期;而在2002年到2005年專利件數則是往下降,因為半導體製程只有從150奈米提升至130奈米,用感測器來作為壓力感測墊之基礎技術較無新的突破,此階段屬於技術瓶頸期;但到了2005年到2008年專利件數算是持平狀態,因為此時期很多廠商不一定單純用半導體感測器做為感應之唯一要件,而此時期技術也已慢慢趨於成熟,廠商投資於研發的資源不再擴張,只剩下少數廠商繼續發展此類技術,此階段為技術成熟期。故上述之推論可比對圖4-11與技術生命週期圖(圖3-1),可得知壓力感測墊技術處於技術成熟期。

4-7. 半導體技術發展里程碑【資料來源:工研院電子所】

Year of first product shipment

1997

1998

2001

2003

2006

2009

Technology generation(nm)

250

180

150

130

100

70

DRAM@sample/introduction

256Mb

1Gb

*

4Gb

16Gb

64Gb

DRAM@product ramp

64Mb

256Mb

1Gb

1Gb

4Gb

16Gb

MPU Transistors/cm2

3.7M

6.2M

10M

18M

39M

84M

Number of chip I/Os

1,450

2,000

2,400

3,000

4,000

5,400

Max number wring levels

6

6-7

7

7

7-8

8-9

Min mask count

22

22

23

24

24-26

26-28

Max substrate diameter(mm)

200

300

300

300

300

450

Min power supply voltage(V)

1.8~2.5

1.5~1.8

1.2~1.5

1.2~1.5

0.9~1.2

0.6~0.9

生命週期圖(0707)

4-11. 壓力感測墊技術專利技術生命週期圖

(2)   壓力感測墊技術之專利佈局模式以技術生命週期圖判斷

由第三章研究方法中圖3-2可得知,當技術階段處於技術成長期至技術成熟期時,市場上的專利大部分都已佈署,此時若公司要開發同類技術,可使用的創新方法為QFD(品質機能展開)、品質迴避設計、製程改善或是專利迴避設計。前三項較偏向於當公司要量產時所採取的專利佈局策略。但若是對於一般技術開發者,建議採取方式為專利迴避設計。

藉由圖3-3所示之技術生命週期與專利佈局關係圖,可得知當技術生命週期圖所呈現為技術成熟期時,可採取的專利佈局模式為特定的阻絕與迴避設計、包繞式專利佈局及組合式專利佈局。包繞式專利佈局屬較集中於少數基礎技術之佈局模式,而壓力感測墊的技術多元且分歧,可以由多種技術達到相同之功效,不建議使用包繞式專利佈局,故本案例建議的專利佈局模式為特定的阻絕與迴避設計及組合式專利佈局。

4.5 壓力感測墊技術之技術佔有率之專利佈局模式

4-8為壓力感測墊技術之技術佔有率前兩名專利權人,由表4-8可得知目前在壓力感測墊專利權人前兩名為Micron Technology, Inc.Taylor, Geoffrey L,其技術佔有率之專利活動比值分別為0.1250.1,並將其專利號填於表4-9中。

4-8. 壓力感測墊技術之技術佔有率前兩名專利權人

專利權人

專利件數

專利活動比值(公司專利件數/總專利件數)

Micron Technology, Inc.

5

5/40=0.125

Taylor, Geoffrey L.

4

4/40=0.1

4-9. 壓力感測墊技術之技術佔有率前兩名專利權人之專利號

專利權人

專利件數

專利號

Micron Technology, Inc.

5

US6363796

US6539815

US6561044

US6684717

US6820502

Taylor, Geoffrey L.

4

US5571973(編號4

US6155120編號3

US6216545編號8

US6543299

將專利權人Micron Technology, Inc.之專利所具有之技術及功效以空心方框(□)表示,而Taylor, Geoffrey L之專利之技術及功效以實心方框(■)表示,如專利權人前兩名之專利同屬於交互引證前八名之專利,將以空心方框或實心方框加技術功效分析表之編號(如3)表示。而SmartPad目前之技術及功效以紅色方框(表示,一同填於表4-10之技術功效矩陣表中,此階段已將4.3中所討論開發者技術與先前技術重疊部份的專利刪除並以(×)表示。

由表4-10之技術功效矩陣表分佈可觀察出其技術態樣較相似於「特定的阻絕與迴避設計」或是「組合式專利佈局」。並由技術功效矩陣表中分析,可得知壓力感測墊主要由多種基礎技術所組成,可以在眾多基礎技術中,採用創新迴避設計方式,達到同樣之功效。如SmartPad利用非察覺式感測方式量測使用者的生理訊號與身體活動力等健康資訊,發展一可攜式臥床身體活動監測系統,以特殊導電纖維所製作的身體活動感測墊偵測受測者的身體活動訊號。此類結合紡織技術所設計之可穿戴式感測器,以特殊的導通形狀及方式(特殊縫紉方式及形狀)及特殊材料結合(溫感釋壓泡棉材料),迴避了傳統之感測墊技術,此為常見的特定的阻絕與迴避設計之專利佈局模式,可朝此方向做專利佈局模式發展。

由表4-10可以觀察出專利權人前兩名之專利在技術功效矩陣表中分佈很均勻,且專利數量很多,但在製程方法及事件演算法兩部份技術是先前技術較無專利去佈署的區域,原因是事件演算法通常為商品應用面所衍生的應用型專利或公司本身之營業秘密。而元智大學老人福祉科技研究中心在此方面的技術較為領先,代表已尋找到新的應用方式來應用於本身之壓力感測墊技術,故可針對此兩方面多去發展。

4-10. 壓力感測墊技術之技術功效矩陣表(技術佔有率及開發者技術)

技術

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

功效

感測墊之元件結構

壓電感測墊

相對動作之訊號轉換

壓電量測方法

事件演算法

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

提升感應靈敏度

1

7

3

 

2

5

3

4

6

7

(×)

1

4

6

3

4

 

8

 

 

2

5

5

 

8

 

 

 

 

壓力偵測

 

 

 

 

7

1

 

 

2

 

 

 

 

 

腳底壓力偵測

 

3

 

 

 

3

3

3

 

8

 

 

5

 

3

3

 

8

 

 

 

 

 

坐墊壓力偵測

 

 

 

4

6

(×)

4

6

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

躺臥壓力偵測

 

 

 

(×)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

織物提升舒適度

 

3

 

 

 

3

4

6

7
(×)

 

8

4

 

 

3

 

 

 

 

 

 

訊號判讀

1

 

3

 

 

 

 

 

4

 

2

5

 

 

 

4.6 壓力感測墊技術之技術獨立性之專利佈局模式

4-11為壓力感測墊技術之技術獨立性分析,可得知目前在壓力感測墊技術上,只有Taylor, Geoffrey L.有自我引證之專利,其技術獨立性為0.2。其自我引證之專利號為US6155120,此專利為表4-3壓力感測墊技術前8名專利交互引證統計表中第三名之專利。

4-11. 壓力感測墊技術之技術獨立性分析

專利權人

自我引證次數

總引證次數

技術獨立性

Taylor, Geoffrey L.

1

5

0.2

W. Schlafhorst AG & Co.

0

1

0

National Aerospace Laboratory of Japan

0

0

0

Micron Technology, Inc.

0

0

0

Murata Manufacturing Co. Ltd.

0

3

0

Kuramochi; Hiroshi

0

1

0

Kulite Semiconductor Products, Inc.

0

2

0

Nissan Motor Co., Ltd.

0

0

0

Schlege Systems, Inc.

0

1

0

將此篇專利US6155120SmartPad技術比較,專利US6155120之技術及功效以技術功效分析表之編號3表示,而SmartPad目前之技術及功效以紅色方框()表示,並一同填於表4-12之技術功效矩陣表中,此階段已將4.3中所討論開發者技術與先前技術重疊部份的專利刪除並以(×)表示。

由表4-12可觀察出兩者有許多技術重疊的地方。由於US6155120提出了一種可在表面不同分佈位置去量測壓力的裝置,包含了一種壓電材料,可根據電阻的變化而去量測正向力、剪應力和具有記憶體、電源供應器,此專利之實施例用於腳底壓力偵測使用。此專利已建立了一座很高之專利堡壘,讓後進者難以跨越。而SmartPad技術在技術重疊的地方,由於US6155120已屬上位專利,建議不要申請相同特徵性之專利。另外在「特殊材料結合」、「製程方法」及「事件演算法」等技術,由於尚屬於新型技術或是具有其它應用於壓力感測墊技術,應多朝此方向去申請,並達到多種不同功效,建議申請多樣式應用型專利包繞住基礎技術,以達到組合式專利佈局模式。

4-12. 壓力感測墊技術之技術功效矩陣表(技術獨立性及開發者技術)

技術

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

功效

感測墊之元件結構

壓電感測墊

相對動作之訊號轉換

壓電量測方法

事件演算法

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

提升感應靈敏度

 

 

3

 

 

3

(×)

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

壓力偵測

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

腳底壓力偵測

 

3

 

 

 

3

3

3

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

坐墊壓力偵測

 

 

 

(×)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

躺臥壓力偵測

 

 

 

(×)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

織物提升舒適度

 

3

 

 

 

3

(×)

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

訊號判讀

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7 專利佈局模式選擇及進行開發者技術之專利佈局

本章以SmartPad為分析案例,由技術生命週期圖分析所得到的專利佈局模式建議為「特定的阻絕與迴避設計」及「組合式專利佈局」;而由技術佔有率結合技術功效矩陣表,並與SmartPad技術一同綜合判斷,所得到的專利佈局模式建議同為「特定的阻絕與迴避設計」或是「組合式專利佈局」。最後比較開發者技術與技術獨立性的差異,SmartPad技術因與技術獨立性最高之專利有較多重疊處,建議不要在相同技術上申請同類型專利,而是以迴避設計之方式產生新專利;另一方面,SmartPad技術在壓電感測墊技術分類裡,具有新的細部技術發展,如「特殊材料結合」、「製程方法」及「事件演算法」等技術,建議申請多樣式應用型專利包繞住基礎技術,以達到組合式專利佈局模式。

4.1SmartPad所陳列之技術細項,並依據本論文以專利技術地圖為基礎發展專利佈局策略,具體建議的專利佈局如下:

(1)   特定的阻絕與迴避設計

SmartPad技術特徵是以特殊的織法,搭配結合市售彈性布料與導電纖維材料,設計軟質、舒適、可清洗且低成本的壓力感測單元,不需以特殊感測元件為基礎,進而整合8個軟質壓力感測單元成為4個感測區塊,分別偵測上肢活動、軀幹活動、臀部活動與下肢活動,偵測因壓力變化造成的感測器電氣特性改變。由專利號US5045829US6155120US5571973US5878620中可以得知,壓力感測元件之分佈位置、壓力感測墊之基本結構或是利用導電織物、壓電材料等技術,廣泛用於坐墊、腳墊等物品,並在此技術上佈署許多衍生專利。以開發者的角度來看,要開發之技術[0001]軟質壓力感測墊結構設計,雖開發的物品為床墊,與先前技術實施例不同,但是先前技術及專利佈局已有許多專利地雷,故若開發者有相同技術發展,建議避免此一部分重疊之專利申請,而考量以迴避設計之方式產生新的專利。實施方式如以下:

Ÿ             [0001]軟質壓力感測墊結構設計搭配[0002]具溫感釋壓泡棉材料之軟質感測墊,以獨特之機構設計,做應用型專利申請,迴避US5045829US6155120US5571973US5878620等四篇專利(如圖4-12)。

4-12. 特定的阻絕與迴避設計-1

Ÿ             US5045829US5571973有提到壓力感測器之形狀,有圓型(中間具有半圓孔洞)及三角型導電織物連接等。此部分可將[0003]導電織物之縫製路徑與形狀,以鋸齒型、多環型、X型等導電纖維縫製形狀搭配特有之聯結方式,迴避前述二篇專利,進行特定的阻絕及迴避設計(如圖4-13)。

4-13. 特定的阻絕與迴避設計-2

(2)   組合式專利佈局

[0002]具溫感釋壓泡棉材料之軟質感測墊技術,是SmartPad採用世大化成公司溫感釋壓泡棉材所開發的壓力感測墊,其感測墊能隨溫度變化而改變軟硬度,在正常室溫下會呈現一般的軟硬度,當接觸人體體溫時,材質會慢慢的變軟,利用感溫軟化的特性,同時塑造出與身體曲線完全密合,可為身形量身訂作最大支撐服貼面積。此外,此泡棉材料具有良好的黏彈性(Visco-Elastic)、感溫性(Temperature- Sensitive)及通孔性結構(Open-Cell),無論四面或軸向伸縮性均相當良好,可將臥床壓力均勻分散,相當適用於真實居家環境與養護機構。針對此種由溫度變化而改變軟硬度同時也會改變訊號感測性之特殊材料製程的壓力感測墊,為一新型應用,可以申請新型應用專利。並將開發者其它相關技術申請一連串應用型專利,圍繞先前技術,實施方式如以下:

Ÿ             包繞「多層夾層結構」技術之專利US6155120US5571973US5878620US5045829,其中[0001][0002][0003]均可發展應用型專利,而也可以考慮開發如「資料連結遠距照護管理系統」、「呼叫裝置」、「人因工程介面」、「多件並聯式訊號判斷」或「人體動作感應」等應用型專利包圍「多層夾層結構」基礎型技術專利(如圖4-14)。

4-14. 多層夾層結構之包繞式專利佈局

Ÿ             包繞「壓電材料分佈位置」技術之專利US6155120US5571973US6216545此些基礎型技術,其中[000