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作者:陳孝宗、林文盛(2012-07-29);推薦:許博爾、徐業良(2012-08-01)

提升使用者行動能力之電動輪椅專利檢索與分析

本文針對電動輪椅技術的美國專利進行專利檢索與分析,藉以瞭解現有的專利狀況以及技術特點,並利用專利地圖(patent map)的製作,將專利資訊做有效之組織分析,以了解整體產業環境之發展。同時針對現有技術之開發動向、運用手法與達成功效以專利技術群聚的方式,分析探討各種不同技術手段的專利族群特性,以供研發或應用時參考。

1.       電動輪椅技術專利檢索策略

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。

本文以“wheelchair”“electric”“power”等詞彙為關鍵字,在摘要(Abstract)、習知技術與發明概要(SPEC)、與國際專利分類碼(ICL)中檢索,檢索日期從1976年至今。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1總結此次專利檢索之背景設定。經人工篩選,得到電動輪椅技術之美國公告專利共計637件,後續分析皆以已確認之美國公告專利為分析範圍,並針對此637件電動輪椅技術之美國公告專利製作專利管理圖表。

1. 電動輪椅技術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

1976年至今

搜尋欄位

專利摘要(Abstract)、習知技術與發明概要(SPEC)、國際專利分類碼(ICL)

搜尋語言

英文

資料庫名稱

USPTO專利資料庫

關鍵字

“wheelchair”“electric”“power”“motor”

檢索語法

ICL/A61$ AND ABST/((power$ OR electric$) OR motor) AND wheelchair

專利管理圖表是將專利書目資料利用圖表進行陳列,以呈現所檢索出之專利,並提供爾後技術分析的初步參考。雖然管理圖表無法提供深一層的技術特徵,但是對於技術掌握與分布仍可提供相當程度的了解。本文所列之專利管理圖表分析包括專利件數分析、生命週期分析、競爭國家分析、競爭公司分析、國際專利分類(IPC)分析、與美國專利分類(UPC)分析等,將於以下各節分別討論。

2.       電動輪椅技術專利件數分析

1為電動輪椅技術歷年專利件數分佈圖。藍色代表專利申請日,以瞭解技術的萌芽時間;紅色代表專利公開日,以得知最新的發展現況。

1. 電動輪椅技術歷年專利件數

電動輪椅技術專利申請件數在1974年至2002年初皆穩定成長,從1974年的6件專利申請件數,逐漸成長至2002年的35件專利申請高峰,但隨後的專利申請件數即緩步減少。由於專利申請的公開時間為申請後的18個月,因此在2009年的後半與2011年的專利申請案件尚未核准公告,所以後續是否有相關專利申請仍需注意。2000年為專利核准件數的最高峰,高達33件。最後,藉由申請日與公告日的比對可以看出,電動輪椅技術專利與一般專利相似,其申請時間與核准公告時間約有3年的差距。

2與表2說明專利技術生命週期圖之意義,比對專利件數與專利權人數,可以推論此專利技術是處於萌芽期、成長期、成熟期、或技術瓶頸期。圖3為電動輪椅技術專利之技術生命週期圖(以三年為計算單位),電動輪椅技術在2000年到2003年達到發展的顛峰期,隨後專利權人數與專利件數都隨時間遞減。比對圖3與圖2可以推論,目前電動輪椅技術已完成一個生命週期的循環,後續是否有新的技術以進入另一個新的生命週期循環仍須加以觀察

2. 技術生命週期圖示

2. 技術生命週期圖意義

階段

階段名稱

代表意義

第一階段

技術萌芽

廠商投入意願低,專利申請件數與專利權人數皆少。

第二階段

技術成長

產業技術有突破或廠商對於市場價值有了認知,競相投入發展,專利申請量與專利權人數急遽上升。

第三階段

技術成熟

廠商投資於研發的資源不再擴張,只剩少數繼續發展此類技術,且其他廠商進入此市場意願低,專利申請量與專利權人數成長逐漸減緩。

第四、五階段

技術瓶頸

產業技術研發遇瓶頸難以突破,或此類產業已過於成熟,專利申請量與專利權人數呈現負成長。

3. 電動輪椅技術專利之技術生命週期圖

3.       電動輪椅技術專利國家別分析

3為電動輪椅技術專利所屬國件數分析表。投入電動輪椅技術發展並在美國獲得專利之國家共有31國(因數量眾多,僅列出前五之國家),總專利件數637件,專利權人共514位。其中美國、日本與加拿大三國所獲得專利件數佔總專利件數之47.7%(其中美國佔37.0%),是主導電動輪椅技術之重要國家,而台灣在美國獲得電動輪椅技術之相關專利件數排名第四(佔2.8%

3. 電動輪椅技術專利所屬國件數分析表

所屬國

專利所屬國

專利件數

專利權人數

件數百分比(%)

US

美國

236

194

37.0

JP

日本

42

25

6.6

CA

加拿大

26

23

4.1

TW

台灣

18

16

2.8

DE

德國

16

12

2.5

排名前五國

338

270

85

合計

637

514

100

4.       電動輪椅技術專利權人(公司)分析

專利權人分析係針對特定之競爭對手進行相關競爭指標分析,藉以深入了解競爭對手之動向與研發能力。

4.1  公司相對研發能力比較

透過研發能力加權參數設定,以計算技術競爭公司之「相對研發能力值」,可觀察各競爭公司研發能力之強弱。表4為電動輪椅技術競爭公司相對研發能力值比較表,表中相對研發能力值是沿用分析軟體所預設之加權參數(專利件數加權參數為5、被引證分析加權參數為2、自我引證分析加權參數為1、發明人數為1、平均專利年齡為-1、活動年期為0)進行計算。電動輪椅技術相對研發能力值最高第一名為美國的Invacare Corporation,設定其相對研發能力值為100%,其次為Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha,其相對研發能力值為25%

4. 電動輪椅技術競爭公司相對研發能力比較表(前十名)

公司名稱

相對研發能力值百分比(%)

Invacare Corporation

100

Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha

25

Pride Mobility Products Corporation

23

Everest & Jennings, Inc.

21

The Spastics Society

18

Coker; Theodore R.

17

Burke Mobility Products, Inc.

15

McFarland; Robert E.

15

Garin, III; Paul V.

15

Staodyn, Inc.

13

4.2  重要競爭公司研發能力詳細數據分析

5為利用專利件數、活動年期、發明人數、以及平均專利年齡等競爭指標,分析重要公司投入壓電式微發電機技術之技術發展狀況,藉以顯示競爭公司之投入資源及有效掌握競爭環境之重要資訊。以下先就各指標名詞簡單介紹:

(1)     活動年期

觀察各競爭公司在本專案技術內有專利產出之活動期,進而可得知各公司投入本技術領域之研發時間。

(2)     發明人

競爭公司投入本研究技術研發之發明人數統計,透過競爭公司在本專案技術研發人員投入之多寡,以評析該公司對本技術之企圖心與競爭潛力。

(3)     平均專利年齡

將各專利權年齡總和除以專利件數所得之值。平均專利年齡越短,表示該公司於本專案技術內享有較長期之技術獨占性優勢。唯各國專利制度不盡相同,專利權期間也不相同,以美國專利權年限20年為例,若分析專案之平均專利年齡越短(例如3年),表示此專案之技術受專利權保護之時間將越長(還剩17年),享有較長期之技術獨占性優勢。

(4)     自我引證次數

本分析專案內公司引證自己公司之專利次數。

(5)     他人引證次數

本分析專案內公司之專利被其他公司引證之次數。

(6)     總引證次數

本分析專案內公司所擁有之專利自我引證次數加被其他人引證次數。

(7)     引證率

本分析專案內公司專利的總引證次數除以該公司專利件數的比值。引證率可用來衡量各競爭公司之專利產出品質,引證率越高的公司,表示該公司產出之專利平均被引用次數越多,顯示專利品質越高。一般評量先進公司之技術研發能力除可依專利件數多寡衡量外,引證率也是技術能力重要參考指標。利用引證率衡量公司之技術研發能力是屬於「質(quality)」的衡量指標,而專利產出件數則是「量(quantity)」的衡量指標。

(8)     技術獨立性

分析專案內公司引用自己公司專利的次數除以總引證次數之比值。技術獨立性表示公司技術研發內容與其他競爭公司的技術差異性,技術獨立性數值越高,表示該公司研發之技術獨特性較高(其研發路線較為獨立),同業間較少有公司追隨其技術研發,接近所謂的獨家技術;技術獨立性數值越低,表示該公司技術研發路線與其他競爭公司研發之技術內容相似程度較高,也較有技術侵權的可能性發生。

5. 電動輪椅技術相對研發能力前十名競爭公司之研發詳細數據

公司名稱

專利件數

活動年期

發明人數

平均專利年齡

自我引證次數

他人引證次數

總引證次數

引證率

技術獨立性

Invacare Corporation

21

15

22

15

19

140

159

7.6

0.1

Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha

9

6

7

11

9

26

35

3.9

0.3

Pride Mobility Products Corporation

14

10

10

7

21

5

21

1.9

0.8

Everest & Jennings, Inc.

5

4

7

26

1

26

26

5.4

0

The Spastics Society

3

3

3

31

1

24

27

8.3

0

Coker; Theodore R.

3

3

1

23

2

25

24

9

0.1

Burke Mobility Products, Inc.

4

3

6

20

0

19

25

4.8

0

McFarland; Robert E.

4

2

1

26

1

20

27

5.3

0

Garin, III; Paul V.

1

1

1

17

0

25

21

25

0

Staodyn, Inc.

1

1

4

19

0

20

25

20

0

註:所有專利引證率及技術獨立性之平均值分別為9.10.1

觀察表5可得知在電動輪椅技術專利技術相關領域中,Invacare Corporation(共21件)、Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha(共9件)與Pride Mobility Products Corporation(共14件)三間公司專利產出件數最多,總數共44件,佔專利總數之7%,為投入電動輪椅技術專利技術研發最活躍的公司。

相對研發能力第一名的Invacare Corporation之專利產出共計21件,專利產出件數位居第一,專利活動年期有15年,投入之發明人數達22位,平均專利年齡15年,屬為晚期專利。Invacare Corporation21件專利被引證總次數高達159次(其中自我引證次數19次,被其他人引證次140次),引證率為7.6,雖其引證率略低於平均值,但是不論是專利件數或是總引證次數都遠高於其他競爭公司,顯示其專注於輪椅技術研發;技術獨立性則為0.1,與整體的平均值相當,表示該公司的研發技術與市場其他技術的差異性不大。Invacare Corporation為製造輪椅的世界大廠,其公司旗下有許多種輪椅產品,包含多種系列手動與電動輪椅,圖4為該公司Storm Series®系列電動輪椅產品,為一款多功能的電動輪椅,可以自由的傾斜、臥躺與上升,讓使用者可以找到自己合適的坐姿與方便的上下輪椅、拿取物品等。

4. Invacare Corporation電動輪椅產品

專利件數排名第二的Pride Mobility Products Corporation之專利產出共計14其專利產出年份皆在2000年之後,平均專利年齡7年,屬於中期專利。值得注意的是其技術獨立性為0.8,遠高於平均值0.1,為所有競爭公司之冠,顯示該公司研發技術與市場主流技術有相當的差異性。Pride Mobility Products Corporation公司旗下製造多種的電動代步車與電動輪椅,下圖為該公司Q6系列的一款電動輪椅,該輪椅具有不錯的機動性設計,迴轉半徑僅需20英吋,且該輪椅的座椅與驅動輪成一垂直面,可讓輪椅穩定性更好,座椅也可以升降,讓使用者更便利。

5. Pride Mobility Products Corporation電動輪椅產品

Staodyn, Inc.的專利件數雖然只有1件,但該專利的被引證次數高達20次,應為電動輪椅領域重要專利。該專利號碼為U.S. Patent 5,234,066,名稱是“Power-assisted wheelchair”。該技術是極可能是助動輪椅的領域的第一件專利,如圖6所示,其控制架構中已包含了力矩感測器(torque sensor)與方向感測器(directional sensor),能夠偵測到使用者出力於輪框(rim)力的大小後,經過運算後來驅動馬達帶動輪椅,有別於一般使用操縱桿來控制電動輪椅。而且其馬達架構為可拆卸式模組,將其拆卸後就可以方便輪椅收折,使其易於攜帶外出(如圖7)。

6. U.S. Patent 5,234,066之控制架構

7. U.S. Patent 5,234,066之助推模組機構

4.3  重要競爭公司歷年專利件數分析

8為電動輪椅技術重要競爭公司的歷年專利件數圖。Pride Mobility Products CorporationYamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha兩家公司投入較慢,都在1998年之後才有專利產出;Invacare Corporation.的專利產出最為穩定而長久,從1983年產出第一件專利後,到現今2012年都有穩定的專利件數。反觀Everest & Jennings, Inc.McFarland;The Spastics SocietyGarin, III; Paul V.Staodyn, Inc.Coker; Theodore R.6間公司則是在1992年之前各產出幾篇專利後,後續專利產出停滯。

8. 重要競爭公司歷年專利件數圖

5.       電動輪椅技術IPC分析

國際專利分類(International Patent Class, IPC),是世界智慧財產組織(World Intellectual Property Organization, WIPO)制訂的一種分類系統,可提供各國專利文獻統一分類之依據,其中包括了部(section)、主類(class)、次類(subclass)、主目(main group)、及次目(subgroup)五個階層,專利審查委員在閱讀專利說明書後,會依據該專利的技術特徵,賦予一個或多個的專利分類,以利分析者進行專利檢索。

5.1  電動輪椅技術專利之IPC專利分類分析

IPC並非一成不變,而是會隨著技術演變進行調整,目前IPC最新版本是第八版,共有8個部、120個主類、628個次類、與大約69,000個目,編排架構說明如下:

(1)     (section)

「部」為IPC之主要分類大項,其所呈現的是發明專利領域之知識體系,部的名稱可視為是對該部內容之廣泛指示,且每個名稱後面都有一個主要細部展開項目之摘要類目。目前IPC將整個專利發明的知識分為8部,以大寫字母AH分別表示之,如表6

6. 8部的類目

類目名稱

A

生活必需品

B

處理操作;運輸

C

化學;冶金

D

纖維;紙

E

固定構造物

F

機械工程;照明;加熱;武器;爆破

G

物理學

H

電學

(2)     主類(class)

「主類」係由各部之下再細分為類,主要是針對該領域之發明技術作出更明確的定義與意涵。類的記號是在部的記號後加上兩位數字作為代表(如“G06”),而每一類名稱標示該類所包含的內容。

(3)     次類(subclass)

每類之下均包含一個或多個次類,其所指示的範圍比類更為特定與詳細,亦即次類比類更接近其所指涉之發明技術內涵。次類之記號為類的記號後面再加上一個大寫字母(如“G06F),其名稱則為能夠正確指示該次類內容的名詞。

(4)     (group)

次類之下則再細分為多個目,較次類更能顯示特定範圍的專利技術。目又分為主目與次目;其中主目是為定義在檢索目的上有用的技術主題範圍,因此其記號顯示格式為次類字母計號之後加上13位數字、斜線及數字00組成(如“G06F17 /00”)。

(5)     次目(subgroup)

次目是主目下的細分類,其記號是在目的記號後面(斜線後面)加上至少兩位不等於00的數字(如“G06F17 /60”)。由於IPC採用十進位分類,因此任何斜線後的第3位或後續數字應被視為是前行數字的十進位細分數字,如17/60介於17/0019/00之間。次目之名稱,則是限定在主目的範圍之內,利於定義檢索的技術主題範圍,而名稱之前有顯示該層次位置的一個或數個圓點,在所有情形下,次目名稱必須以從屬並受限於其上主目之名稱的方式來解讀。

7電動輪椅技術專利之IPC範例。每一個IPC均對應一個代表該分類的技術內容,IPC分析可對專利技術類別進行分析,包括IPC專利分類分析、IPC專利技術歷年件數分析、競爭國家分析與競爭公司分析等。利用IPC分析可以幫助分析者找出技術的主要領域和未開發領域,以作為研發方向的參考。

7. 電動輪椅技術專利IPC範例

A61G007/10

說明

部之記號、名稱

A:人類生活必需

主類之記號、名稱

61:醫學或獸醫學;衛生學

次類之記號、名稱

G:專門適用於病人或殘障人士用的運輸工具、專用運輸工具或起居設施;手術台或牛術椅子;牙科椅子;喪葬用具

主目之記號、名稱

007/00:專用於護理之床;提升病人或殘障人士之裝置

次目之記號、名稱

10提升病人或殘障人士的裝置,例如特別適用於懸起的裝置

A61G007/10應解讀成「人類生活必需專門適用於病人或殘障人士用的運輸工具提升病人或殘障人士的裝置

8列出電動輪椅技術專利四階IPC分析前五名的技術分類及內容。每件專利大多並非只有一個IPC四階分類號,因此,表8中之專利件次是代表共有多少專利件次屬於該分類,例如U.S. Patent 4,804,625IPC分類為G01N33/535G01N33/536G01N33/543,因此共有3專利件次屬於G01N33分類。由表8中可得知A61G005A61G003A61G007B60K001、與B62D0115項分類為電動輪椅技術專利的重點領域,其中又以A61G005 專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅」專利件次最多,高達863件次。

8. 電動輪椅技術專利四階IPC分析前五名的技術分類及內容

IPC分類

技術分類意義

專利件次

A61G005

專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅

863

A61G003

車輛之救護方面;車輛具有運輸病人或殘障人士,或其專用運輸工具的專用設備

202

A61G007

專用於護理之床;提升病人或殘障人士之裝置

106

B60K001

電動力裝置之佈置或安裝

37

B62D011

不可偏轉輪之轉向機構;履帶或類似部件之轉向機構

31

由於四階IPC之分類技術主題範圍較為粗略,因此將IPC向下延伸一階來作分類探討。表9列出電動輪椅技術專利五階IPC分析前五名的技術分類及內容,可以得知A61G005/00A61G005/04A61G005/10A61G003/00、與A61G003/06等五項分類為電動輪椅技術專利的重點領域,其中又以A61G005/00「診專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅」專利件數最多。

9. 電動輪椅技術專利五階IPC分析前五名的技術分類及內容

IPC分類

技術分類意義

專利件數

A61G005/00

專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅

338

A61G005/04

馬達驅動者

227

A61G005/10

部件、零件或配件

121

A61G003/00

車輛之救護方面;車輛具有運輸病人或殘障人士,或其專用運輸工具的專用設備,例如便於輪椅出入用的或裝載用的

101

A61G003/06

用坡道、升降機或類似用具搬運

65

9為電動輪椅技術專利五階IPC分析前五名的歷年專利件次分析。A61G005/00A61G005/04A61G005/10為最早發展之技術,同時這些技術分類亦為專利數量最多的前三名。1978年後所有的技術分類開始逐漸發展,其中A61G005/00A61G005/04A61G005/102001年的發展皆達到高峰,A61G005/00(專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅)高達23件,A61G005/04(馬達驅動者)為16件,A61G005/10(部件、零件或配件)也有10件之多。電動輪椅技術專利五階IPC分析進行觀察,技術發展呈現二路並進的趨勢,A61G005/00A61G005/04A61G005/10為最主要也是最多專利件次的技術發展,其餘兩項則以較為不穩定的波動逐漸發展。2006年之後,各項技術分類的發展數量驟降,此現象可能與電動輪椅技術已完成一生命週期循環有關。

9. 重要五階IPC專利技術歷年件次分析圖

5.2  電動輪椅技術專利競爭國家與公司之重要IPC專利件次分析

藉由競爭競爭國家與公司重要IPC專利件次分析,可瞭解各國(各公司)之技術差異性與研發重點方向。圖10為專利數前五名之競爭國家在電動輪椅技術重要IPC專利件次分析,由圖10可看出美國在所有技術分類上,皆取得絕對的領先地位;日本與德國則是較著重於A61G005/00(專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅)與A61G005/04(馬達驅動者)這兩項技術分類的研發;而加拿大則與台灣的發展方向即情況相似,同以A61G005/00A61G005/04、和A61G005/10(部件、零件或配件)為主要的研發方向。

10. 主要競爭國家重要IPC專利件次分析

11為競爭公司重要IPC專利件次分析,圖中顯示專利件數前十名之重要公司在上述主要五階IPC分類的專利分布情形。Invacare CorporationPride Mobility Products Corporation發展模式相似,均投入相當多的研發資源於A61G005/00(專門適用於病人或殘障人士之椅子或專用運輸工具者,如輪椅)、A61G005/04(馬達驅動者)和A61G005/10(部件、零件或配件)之技術領域,其中Invacare Corporation取得該三項技術領域的領先。Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha僅專注於A61G005/00A61G005/04的研發,並擁有相當的專利數量。整體看來,大部分的公司都集中於A61G005/00A61G005/04,其他技術分類則不多,特別是A61G003/00A61G003/06

11. 主要競爭公司重要IPC專利件次分析

6.       電動輪椅技術UPC分析

雖然目前多數國家之發明專利均依據國際專利分類表予以分類,但美國仍舊採行其獨有之「美國專利分類表(United States Patent Classification, UPC)」。主要原因是UPC較為詳細,且修訂頻率較高。相較於IPC69,000多個主目與次目,UPC約有150,000的次類;IPC每五年修訂一次,而UPC則是每兩年修訂一次,更能符合科技進步與時代變遷之需求。

6.1  電動輪椅技術專利之UPC專利分類分析

UPC編排體制是以「類」與「次類」兩個層次予以編排,彼此上下相互隸屬,編排架構說明如下:

(1)     (class)

UPC的第一層次為「類」,在每類之前均有說明其主題的「標題」,並以一組13位數的號碼表示該類。在類的範圍中,除部份尚未完全修訂外,每一類均有其定義說明(但新式樣專利的類別則無說明)。此定義可以說明每一類的主題範圍,比簡短的標題更容易清楚表達該類所涵蓋的技術主題範圍,例如類號348的定義說明為「電視」、174的定義說明為「電器:導體與絕緣體」。

(2)     次類(subclass)

類之下再細分為次類,係針對該類主題範疇再予以劃分。次類同樣以號碼表示,且與類的號碼間隔有一條斜線。由於UPC採類與次類的二階分類方式,因此一個完整的UPC分類號應同時包括類與次類的號碼,例如在「102/301」的類號中,102代表「類」,而301代表針對該類細分的「次類」。

10為電動輪椅技術專利之UPC範例。與IPC分析相同,每一個UPC均對應一個代表該分類的技術內容,UPC分析可對專利技術類別進行分析,包括UPC專利分類分析、競爭國家分析與競爭公司分析等。

10. UPC編排架構內容示範

180/907

說明

類之記號、名稱

600:外科

次類之記號、名稱

300:診斷方式

180/907」應解讀成「外科的診斷方式」

11列出二階UPC分析前五名的技術分類及內容,可以得知配有馬達,並以馬達驅動的輪椅、有座椅輔助無行為能力者的載具、以電動馬達驅動的載具、能讓身心障礙人士行動的載具、與以手來驅動的有座椅載具等五項技術分類,為電動輪椅技術專利的重點領域

11. 電動輪椅技術專利主要UPC二階分類及內容

UPC分類

技術分類意義

專利件數

180/907

配有馬達,並以馬達驅動的輪椅

167

280/250.1

有座椅輔助無行為能力者的載具

79

180/065.1

以電動馬達驅動的載具

74

414/921

能讓身心障礙人士行動的載具

72

280/304.1

以手來驅動的有座椅載具

68

12為此五項分類歷年專利件次分析,觀察電動輪椅技術專利UPC二階分布,各技術領域的發展模式甚為同步。414/921(能讓身心障礙人士行動的載具)為較早發展之技術,1988年後其餘分類技術亦逐漸發展,其中180/907(配有馬達,並以馬達驅動的輪椅)技術發展於1992年與2001年達到高鋒。其餘三項技術自1998年起到2004年約維持平均每年34件之發展,2002年時各項分類技術皆有下滑趨勢,數量遞減,同時也反應了已完成一個技術生命週期循環的情況。

12. 重要UPC二階歷年件數分析

6.2  電動輪椅技術專利競爭國家與公司之重要UPC專利件次分析

13為競爭國家重要UPC專利件次分析,比較專利數前五名之主要競爭國家(美國、日本、加拿大與德國)在電動輪椅技術專利主要二階UPC分類的專利分布情形,美國在各項技術分類中皆擁有多數的專利,尤其在414/921(能讓身心障礙人士行動的載具)技術分類項中大幅領先;日本則在180/907(配有馬達,並以馬達驅動的輪椅)、180/065.1(以電動馬達驅動的載具)兩項技術分類中有較多的專利件數;台灣在280/250.1(有座椅輔助無行為能力者的載具)和414/921(能讓身心障礙人士行動的載具)兩項技術分類中缺席,其他國家則在各項技術分類中都專利產出。

13. 競爭國家重要UPC專利件次分析

14為競爭公司重要UPC專利件次分析,圖中顯示相對研發能力前十名之重要公司在上述主要二階UPC分類的專利分布情形。Invacare CorporationPride Mobility Products Corporation的營運項目為傳統輪椅與電動輪椅,因此除180/907(配有馬達,並以馬達驅動的輪椅)與280/304.1(以手來驅動的有座椅載具)之技術領域大幅領先其餘公司外,他項技術領域也大都領先其他公司。

Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha依專利件數多寡分別座落於180/907(配有馬達,並以馬達驅動的輪椅,9件次)、180/065.1(以電動馬達驅動的載具,3件次),其餘三項技術分類則沒有專利件數,顯示其公司專注於電動輪椅之研發。而McFarland; Robert E.則專注研發於414/921(能讓身心障礙人士行動的載具),其餘四項專利技術領域則無涉獵。

14. 競爭公司重要UPC專利件次分析

7.       電動輪椅技術重要引證專利分析

12為電動輪椅技術專利交互引證前5名之列表,所謂「交互引證數」的定義即為637件專利中引證此篇專利的專利數。例如,U.S. Patent 5,435,404的交互引證數為25,即表示637件專利中有25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,被引證的機會就越大,但是在客觀上仍可初步瞭解哪些專利是相對重要的。

經由專利引證率分析,選出被引用率最高的前5名專利,並經由人工篩選後與本研究主題極為相關的專利,透過其引用關係繪製專利引用族譜圖(以專利為節點,引用關係為箭號),如圖15。在此說明圖15的引用關係圖並不完全,因其數量龐大,所以又以每一個引用群組中,被引證率較高之專利做為代表完整的族譜圖包含了62件專利,佔全部專利(637件)的9.7%。從圖15可以觀察出該族譜圖具有某些特性,說明如下:

(1)     技術相依性

由圖15可發現,從前5名被引用率最高的專利出發,可以發現各專利間(節點與節點間),能夠找到至少一個或一組箭號所聯集而成的箭頭組,也就是說這些電動輪椅技術專利間具有相當程度的相依性。

(2)     技術群聚性

電動輪椅技術專利之間除具有相當程度的相依性外,仍可以由圖15觀察到某些專利具有源頭性,如U.S. Patent 4,634,941U.S. Patent 5,575,348U.S. Patent 4,513,832同時因這些源頭專利所帶領之引證專利有多數重疊,因此將該3件源頭專利所包含的3群專利引用網路分為3個專利數目不同、技術相近、與架構近似之技術群聚,如圖15

12. 電動輪椅技術專利交互引證前五名

專利號

交互引證數

自我引證

被他人引證

專利權人

申請日

公告日

US5,435,404

25

0

25

Garin, III; Paul V.(US)

1994/08/02

1995/07/25

US4,634,941

20

2

18

Invacare Corporation

1985/04/10

1987/01/06

US5,234,066

20

0

20

Staodyn, Inc.

1990/11/13

1993/08/10

US4,513,832

17

0

17

Permobil AB(SE)

1983/05/03

1985/04/30

US5,575,348

16

4

12

Invacare Corporation

1994/04/15

1996/11/19

15. 電動輪椅技術重要引證專利族譜圖

由於圖15的引證關係圖相當複雜,因此我們介紹每一件源頭專利以理解該技術群聚可能包含的專利技術特徵,3個技術群聚分別描述如下:

(1)     技術群聚A

源頭專利為U.S. Patent 4,513,832,而此群聚也同時包含重要引證專利U.S. Patent 5,435,404(引證源頭專利)U.S. Patent 4,513,832之專利名稱為Wheeled chassis,專利權人是Permobil AB (Timra)。該專利揭露了一種電動輪椅的底盤結構,如圖16,此設計是以中央的輪子作為驅動輪(座椅位置與驅動輪成同一垂直平面),達到靈活操控與高機動性的目標。

16. US5553609專利示意圖

U.S. Patent 5,435,404則除了維持驅動輪位置的設計以擁有高機動性的電動輪椅底盤外,也針對底盤懸吊進行設計,利用一搖臂將彈簧(spring)及阻尼(shock absorber)與底盤連結,使驅動輪可以獲得更佳的抓地力;此外,本項發明更進一步地進行升降裝置的設計,讓使用者可視需求進行調整,並可縮減體積以方便外出攜帶。

17. US05435404專利架構

(2)     技術群聚B

U.S. Patent 5,575,348說明一種電動輪椅獨立懸掛的可調式重心系統,其名稱為Powered wheelchair with adjustable center of gravity and independent suspension,專利權人是Invacare Corporation

本發明主要針對消弭電動輪椅於速度變化所造成的不適感進行懸吊與馬達配置之設計,如圖18,懸吊配置在前後輪軸間,以獲得較佳的吸震效果,增加舒適性;馬達則設置於最下方,以降低整體重心,減少電動輪椅的翻覆機率。

18. 懸吊結構設計

(3)     技術群聚C

此技術群聚的源頭專利為U.S. Patent 4,634,941,同時包含重要引證專利U.S. Patent 5,234,066U.S. Patent 4,634,941揭露了一種電動輪椅的電路設計,使用馬達電壓及電流訊號回授的方式,以控制電動輪椅。當使用者撥動操縱桿時,會產生一個速度和一個方向的信號給控制左右輪速度與方向的電位計,進而給予合適的電源輸入以推動左右輪的驅動馬達。左右的速度控制包括一個參考訊號電路,接收選定(使用者撥動操縱桿)的速度與方向訊號,並產生一個相對應的訊號,進行馬達控制,而馬達實際的速度則以通過馬達電樞(armature)的電壓及電流進行判斷與回授。

基於此源頭專利的控制架構,U.S. Patent 5,234,066開啟助推輪椅的發展,由於U.S. Patent 5,234,066已於先前重要競爭公司分析一節中進行介紹,因此本部分省略介紹。