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一、引言
可穿戴设备（又称智能穿戴设备、穿戴式智能设备等），泛指内嵌在服装中，或以饰品、随身佩带物品形态存在的电子通信类设备。可穿戴技术是20世纪60年代美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术，利用该技术可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣着中，可支持手势和眼动操作等多种交互方式。通过“内在连通性”实现快速的数据获取、通过超快的分享内容能力高效地保持社交联系，摆脱传统的手持设备而获得无缝的网络访问体验[1]。
可穿戴设备使用的主要技术包括传感器技术（运动感知、生物信号感知及环境感知），无线通信技术（蓝牙、无线高保真及近场通讯[2]），电源管理技术（无线充电、能量采集充电及USB充电），显示技术（柔性显示[3]及透明显示），大数据等。
可穿戴设备以其小巧、便携、智能等优势被广泛应用于生活、娱乐、医疗、工业以及军事等，这里采用国际知名市场研究公司IMS Research的分类方法，即认为当前智能穿戴设备主要应用于4大领域：健身与健康、医疗与保健、工业与军事、信息娱乐，具体产品约有20多种（详见表1）[4]。
本文通过分析相关数据库收录的专利信息，分析了可穿戴设备领域的全球及在华专利申请与研发情况，包括专利申请数量、专利技术构成、主要国家/区域分布、主要专利权人以及技术布局等重要基础数据，供可穿戴设备相关领域的科研人员和决策人员参考，也为可穿戴设备的产业化发展提供参考。
在此对数据获取与研究方法略作说明。本文分析数据来自德温特创新索引DII（Derwent Innovation Index）数据库，通过技术分解，利用相关领域的关键词构建了以“可穿戴设备”为主题的检索策略。将检索结果进行去噪，并结合人工判读确定了分析数据范围。数据检索日期为2016年5月10日，共检索到相关专利12 186项，分析工具采用Excel以及汤森路透公司数据挖掘工具Thomson Data Analyzer（TDA）等。
二、可穿戴设备全球专利态势分析
1.可穿戴设备全球专利数量变化趋势
可穿戴设备拥有多年的发展历史，思想和雏形在20世纪60年代即已出现，而具备可穿戴式智能设备形态的设备则于20世纪七八十年代出现，史蒂夫·曼基于Apple-II 6502型计算机研制的可穿戴计算机原型即是其中的代表[5]。随着计算机标准化软硬件以及互联网技术的高速发展，可穿戴式智能设备的形态开始变得多样化，逐渐在工业、医疗、军事、教育、娱乐等诸多领域表现出重要的研究价值和应用潜力。图1展示了1974-2016年可穿戴设备相关专利的数量年度变化趋势。根据申请专利数量及发展趋势，可以将可穿戴设备的专利技术发展分为3个阶段：
（1）可穿戴设备萌芽阶段（1974-1993年）
麻省理工学院数学教授Edward O.Thorp在他的赌博辅导书《Beat the Dealer》中提到，他最早于1955年想到了一个有可穿戴电脑的点子，用于提高轮盘赌的胜率，并且在1960-1961年期间同另一位开发者合作完成了该设备的开发，这代表了可穿戴设备的雏形。
进入到20世纪70年代，美国、日本已开始有机构在可穿戴技术领域申请相关专利，初期专利数量极少，年均专利低于50项，整体程缓慢增长态势。1977年，SmithKettlewell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。20世纪80年代，可穿戴计算设备持续发展，Steve Mann把可控制的摄像设备塞进了一个特制的背包，再配上一个头带摄像机[6]。
（2）可穿戴设备成长阶段（1994-2010年）
20世纪末到21世纪初这一阶段，正值互联网蓬勃发展时期。这期间，微处理器及传感器等电子元件的制作向着小体积、低功耗、高精度不断发展。并且随着计算机功能的不断提高，图像处理质量越来越高。这些技术带动了可穿戴设备的发展，这期间该领域的专利申请量开始有了明显提升，增速越来越快。中国、韩国和日本等亚洲国家也开始在可穿戴领域进行专利布局，但是这一时期亚洲国家申请的专利数量还远远落后于美国。
（3）可穿戴设备快速发展阶段（2011年至今）
自2011年起，可穿戴技术专利申请呈现出飞速发展的态势，越来越多的机构开始涉足该领域，不断研发出新的可穿戴产品，专利申请数量成爆发式增长趋势。这一阶段的特点是，各机构首先通过新产品占领市场份额，然后通过各种方式规划自己的专利布局。互联网企业通过专利收购的方式，不断扩大自己的技术保护范围。移动终端企业利用自身多年的技术积累，不断设立新的技术保护的壁垒。可穿戴不仅仅满足了人们的娱乐休闲需要，也在向着健康检测、便捷医疗及智能制造等方向发展。
2.可穿戴设备全球专利技术构成分析
对可穿戴设备领域相关专利进行筛选与分类，并按申请量排序，关注度由高到低大致可分为3个梯队：第1梯队包含有G06F、A61B、H04W、H04L和H04N等技术领域，专利申请数量均超过1 000项，其中G06F技术领域专利申请数量为6 604项，占有绝对优势；第2梯队包含H04M、H04B、G06Q、G02B和G09G等技术领域，专利申请数量均超过500项。可穿戴设备在G02F、H01Q、A44C、H02J、H01B、A43B、A41D、H04R、G06K、G08B等技术领域申请专利数量小于500项，属于第3梯队。
可穿戴设备领域的专利技术主要集中在数据输入/输出装置，诊断测量和人体辨识，数据处理、通信装置、无线通信、光学系统、数据安全保护，程序控制、图形识别以及传感器等多个方面。 3.可穿戴设备全球专利国家/地区分布
全球有数十个国家在可穿戴设备领域进行了专利申请，以北美洲的美国和亚洲的中国、韩国及日本专利申请数量居多。专利申请排名前10位的国家/地区依次为：美国、中国、韩国、日本、加拿大、欧洲、中国台湾、英国、德国和澳大利亚。其中美国在该领域的研究起步较早，技术基础较为雄厚，申请专利10 066件，占该领域专利总量的43.4%，排名第1；其次是中国申请专利5 501件，占比23.7%。韩国和日本各自申请专利3 000件和1734件，分别排在第3、第4位。从专利申请的持续时间和专利数量来看，美国是可穿戴设备领域的领头羊，具有很强的研究实力，并一直引领该技术领域的发展方向。中国在该领域属于后起之秀，进入该领域的时间较短，虽然近5年的专利呈爆发式增长态势，但是机构的研发与应用能力还有待提升。
对可穿戴设备专利技术市场布局进行统计分析，美国、中国、世界产权组织、韩国和欧洲是可穿戴设备的主要市场。从技术的流向来看，美国、中国、日本和韩国也是该领域主要的技术输出国（详见图2所示）。
图3给出了专利申请TOP10优先权国家的主要技术构成情况。可以看出，这些国家的专利主要技术构成基本相似，但侧重点有所不同：美国侧重于G06F-003、A61B-005、G06F-017和H04L-001方面的技术研发；中国侧重在G06F-003、A61B-005和H04M-001方面进行技术研发；韩国侧重于在G06F-003、H04B-001、和G06F-001方面进行技术研发；日本侧重于在H04N-005、G06F-003和H04M-001方面进行技术研发。
4.可穿戴设备全球主要专利权人分析
（1）专利权人集中度
通过分析专利申请人集中度可以掌握某一领域技术的垄断程度。可穿戴设备相关专利申请机构中，申请量位居TOP10机构的专利输出量占全球申请总量的37.7%，TOP30机构的专利输出量占全球申请总量的58.9%，TOP100机构的专利输出量占全球申请总量的83.3%（详见图4所示）。专利申请TOP10机构中，专利数量最多的三星电子（1 150项）与数量最少的荷兰皇家飞利浦电子公司（227项）相比，专利数量差距非常明显。可见在可穿戴设备领域中少数公司掌握着该领域的关键技术，专利数量遥遥领先其它机构，有一定的技术垄断倾向。
（2）专利权人申请量
全球有200余家机构在可穿戴设备相关领域进行了专利申请，TOP30机构均为企业性质，主要来自于美国（11家）、中国（8家）、日本（6家）、韩国（3家）、芬兰（1家）和荷兰（1家）。
TOP30机构中，终端设备生产商占比为67%，共有20家机构，分别为三星公司、苹果公司、LG公司、索尼公司、艾立夫公司、荷兰皇家飞利浦电子公司、摩托罗拉公司、卡西欧日立通信有限公司、广东欧珀移动通信有限公司（以下简称“广东OPPO公司”）、诺基亚公司、东芝公司、黑莓公司、国际商业机器公司、松下公司、联想公司、惠普公司、小米公司、惠州TCL移动通信有限公司、广东小天才科技有限公司及爱普生集团。
除了终端设备生产商外，在该领域申请专利较多的机构还有：互联网企业（如：谷歌公司和雅虎公司），系统及芯片制造商（如：微软公司、高通公司和英特尔公司），零部件生产商（如：青岛格尔声学科技有限公司、京东方科技集团及成都腾跃科技有限公司），通信研究院（如：韩国电子通信研究院和日本电信电话株式会社）。
可穿戴设备领域专利申请活动活跃期限超过20年的机构有5家，包括4家终端产品制造商（索尼公司、荷兰皇家飞利浦电子公司、摩托罗拉公司、惠普公司）和1家通信机构（日本电信电话株式会社），详见表2所示。从研究机构的专利申请活跃度来看，三星电子公司、LG电子公司及英特尔公司长期坚持在可穿戴设备领域的研发投入，各自专利近5年申请量占比均超过90%。国内研发机构相比在该领域的专利申请起步较晚，专利活跃期限平均低于4年，主要专利申请活动集中在近5年。
（3）专利权人技术市场布局
可穿戴设备全球专利申请TOP20机构中，有19家机构在全球市场申请了专利保护。其中美国、中国、世界产权组织是主要技术市场国/地区，其次是韩国、欧专局和日本，部分机构在澳大利亚、加拿大、中国台湾和德国等地区申请了专利保护，详见图5所示。
国外机构比较注重全球的市场布局，三星电子公司除了本国外，还在美国、中国、世界产权组织和欧专局申请了大量的专利，尤其注重美国市场。苹果公司比较注重在中国、世界产权组织和欧专局申请专利保护，同时也在日本、澳大利亚、中国台湾和德国申请了一定量的专利，但是对于韩国市场关注度较低。美国艾立夫公司比较关注澳大利亚和加拿大市场。黑莓公司侧重于在加拿大进行技术布局。相较其他机构，国内的2家机构在全球市场的布局意识较为薄弱，联想公司虽然在美国、德国等6个地区有专利布局，但是布局的专利数量较少，其主要的海外市场国还是美国和德国；广东OPPO公司仅在国内有专利申请，并未在海外进行技术布局。
（4）主要专利权人的专利技术
全球TOP20机构的可穿戴设备技术研究重点领域集中在数据的输入输出装置、诊断测量、数据处理方法、分局设备、通信系统、无线网络、设备零部件、光学系统及信号传输系统等方面。
整体上看，TOP20机构申请的专利均在数据输入输出装置、通信系统和信号传输系统方面进行了技术布局，其中三星公司和LG公司较为注重可穿戴设备的数据输入输出装置技术领域，在该领域布局的专利占比达到30%。除了以上几个重点技术领域外，TOP20机构对于技术布局还各自有所侧重：谷歌公司比较侧重于光学系统的技术研发，关注热度与数据输入输出技术领域持平；高通公司侧重于在无线通信网络方面进行技术布局；雅虎和微软公司在数据处理、零部件方面进行了专利布局；卡西欧日立移动通信有限公司在分局设备方面进行了大量专利布局；三星公司、LG电子公司、松下公司和索尼公司还在电视系统零部件方面进行了相关专利布局。 （5）可穿戴设备主要专利权人合作关系
可穿戴设备是一个多学科、多技术相交叉的研究领域，相关研发机构在加快发展自身研发实力、扩大技术保护范围的同时也在寻求合适的合作伙伴，力求在较短的时间内，发挥利用双方的优势，补充各自的短板，联合起来进行技术研发。该领域内多个研究机构间进行了专利申请合作，产生了大量的技术成果。对可穿戴设备TOP60机构进行合作分析可以发现，在可穿戴设备领域，合作较为频繁的几家机构主要研究内容涵盖了可穿戴设备的追踪定位、功率控制、语音管理、无线系统及触摸感应等技术。
①PALM INC在可穿戴设备领域与多家机构有技术合作，合作单位有惠普、高通和荷兰皇家飞利浦公司，其中与惠普公司合作较为频繁，共计申请专利20项，主要研究了可穿戴追踪装置、显示模块、增强功率及移动计算设备等相关技术。PALM INC和高通公司合作申请了5项专利（US 2012052873、WO 2009134882、US 2008113692、US 2009061781、US 2009111526），这些专利主要解决了移动计算设备及可穿戴设备的功耗、射频干扰，语音传输及无线处理等技术问题。同时PALM INC也和荷兰皇家飞利浦公司合作申请了1项关于智能服装的专利（WO 2003036803）。
②作为互联网巨头的谷歌公司和知名终端制造商摩托罗拉公司也有频繁的技术合作，2机构在可穿戴设备领域合作申请了21项专利，主要对可穿戴设备的认证延长超时、语音管理、无线通信管理、腕式可穿戴设备、触摸感应装置以及交互方法等方面进行了研究。
③美国TELCORDIA电信软件公司与东芝公司在可穿戴设备的无线技术领域有紧密的合作，2机构共同申请了36项专利，主要研究了面向可穿戴设备应用的无线接入网络、验证状态管理方法及网络信息管理等内容。
④惠普公司和高通公司合作申请了4项专利，主要围绕着移动计算设备的相关技术进行了研究（US 2011117898、US 2009161633、US 2011267985、US 2010304794）。
⑤NEC公司和卡西欧日立移动通信有限公司合作申请了5项专利（JP 2012110030、US 2009178240、JP 2012157074、US 2012279016、US 2008081679）主要针对可穿戴设备中的通信天线结构及通信装置等内容进行了研究。
⑥韩国机构普遍倾向于国内机构间的技术合作，韩国先进研究院和三星公司合作申请了2项专利，主要对智能穿戴设备的作业调度（US 2014337849）以及移动终端中使用模式的识别及手势方法（KR 2015114868）进行了研究。汉阳大学和LG电子公司合作申请了1项关于移动终端的天线设备专利（KR 2015107229）。
⑦中国的联想公司也与国外先进机构展开技术合作，该机构与国际商业机器人公司共同申请了1项研究超链接检索方面的专利（WO 2004093450）。
三、可穿戴设备在华专利态势分析
1.可穿戴设备在华专利申请机构分析
可穿戴设备在华专利申请TOP15机构中，国外机构有2家，国内机构有13家。其中广东OPPO公司申请专利168项，排名第1位；其次是韩国的三星公司，在华申请专利157项，排名第1位；联想公司排名第3位，申请专利120项。从研究机构的性质来看，可穿戴设备在华专利的申请机构中有13家属于企业性质，2家属于高校。从专利申请活动年限上来看，国外机构在该领域的专利申请持续时间较长，国内机构的专利申请时间基本维持在3～5年，其中浙江大学在该领域专利申请持续时间相对较长，达到9年（表3）。
2.可穿戴设备在华专利应用领域分析
可穿戴设备在华专利申请的主要应用领域有智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔、康复设备、外骨骼、智能鞋以及增强现实设备。从整体申请量上来看，智能手表领域的专利申请数量最多（834项），其次是智能手环（444项）和智能眼镜（292项），详见图6所示。
对各应用领域的专利申请数量TOP10机构进行筛选，得到表4。从表中可以看出有较多的企业在智能手表、智能手环、智能眼镜和智能头盔等休闲娱乐领域申请了相关专利，说明此类产品的产业化程度较高，市场响应度较高。康复设备及外骨骼设备的专利多数为高校所申请，这2种设备一般侧重于医疗及军事应用领域，对于产品的精准度要求比较高，从实验室走向市场的周期相对较长。
可穿戴设备的研发企业在应用领域的布局比较单一，广东OPPO公司的专利主要布局在智能手表领域，成都创想智造科技有限公司的专利主要布局在智能手环领域，大连楼兰科技股份有限公司的专利布局主要在智能眼镜领域，哈尔滨天愈康复医疗机器人有限公司的专利主要布局在康复设备领域，康奈集团有限公司的专利主要布局在智能鞋领域。高校在可穿戴设备领域的研究范围相对比较广泛：浙江大学在智能头盔、外骨骼及康复设备领域均有专利布局；上海交通大学在智能眼镜、康复设备及外骨骼应用领域进行了专利布局；哈尔滨工业大学在康复设备、外骨骼及智能鞋领域进行了专利布局；华南理工大学在康复设备、外骨骼及增强现实设备领域进行了专利布局。
3.可穿戴设备在华专利主题分析
通过对可穿戴设备在华专利进行判读，可以归纳出各机构的技术研究主题。在华专利申请的TOP3国外机构分别是韩国三星公司、荷兰皇家飞利浦股份有限公司和美国谷歌公司，3家机构的专利布局各有侧重。三星公司专利主要布局在柔性显示器、显示装置、柔性显示装置的控制方法、制造方法、光学检测、生物传感器以及智能眼镜等方面。荷兰皇家飞利浦电子股份有限公司的专利主要布局在可穿戴传感网络、可穿戴血压监测、可穿戴按摩装置及可穿戴跌倒检测方面。谷歌公司的专利主要布局在眼动追踪、可穿戴计算机、可穿戴设备的声音响应、耳传导技术以及可穿戴设备的多模式系统方面。 可穿戴设备在华专利申请的国内TOP5研究机构中，广东OPPO公司申请的专利主要围绕着智能手表进行了布局，包括了智能手表的控制方法、升级方法、通信提醒、导航方法及视频播放等技术。联想公司申请的专利主要围绕着可穿戴设备的信息处理方法、定位方法、光检测方法以及数据传输等技术进布局。青岛歌尔声学科技有限公司申请的专利主要集中在智能蓝牙手环、可穿戴设备的弯曲扬声器、功率控制方法以及天线等技术领域。小米科技有限责任公司主要围绕着可穿戴设备的网络连接、目标控制方法、信息提醒方法、信息传输方法、支付方法、屏幕控制、运动能力分析及水温控制等方面展开技术布局。京东方科技集团股份有限公司集中在可穿戴投影装置、触控方法、柔性显示器及手势识别等方面进行专利布局。
四、结语
本文在调研可穿戴设备全球及在华专利申请的基础上，对可穿戴设备的专利发展态势、重点技术及重要研发机构进行了分析。可穿戴设备目前正处于蓬勃发展阶段，越来越多的产品不断从实验室走上市场，带动了互联网产品市场的发展，推动了相关领域技术研究和产业化发展持续升温。主要分析结果如下：
①作为可穿戴设备主要市场的美国、中国、韩国和日本同时也是主要的技术输出国。美国参与可穿戴设备领域技术研究的时间较早，专利申请数量一直遥遥领先其他地区。中国起步较晚，但是发展速度很快，近些年的专利数量已经在赶超韩国。
②可穿戴设备全球专利申请TOP30机构均为企业性质，主要来自美国、中国和日本。国外机构全球化市场意识较强，来自韩国、美国和荷兰的研发机构在全球多个地区申请了专利保护，中国机构的海外布局意识较弱，只有联想公司在美国和德国有专利申请。可穿戴设备全球TOP60机构之间非常注重技术研发合作，在可穿戴设备的追踪定位、功率控制、语音管理以及无线系统等多个技术方向展开了较为频繁的研发合作。
③可穿戴设备在华专利申请数量TOP15机构中，国外机构有2家，国内机构13家。其中广东OPPO公司申请专利168项，排名第1位。其次是韩国的三星公司，联想公司排名第3位。国外机构在该领域的专利时间持续时间较长，国内机构的专利申请时间基本维持在3～5年。
④可穿戴设备在华专利申请TOP15机构中，国外机构有2家，分别为韩国的三星公司和荷兰的皇家飞利浦有限公司。广东OPPO公司在华专利申请专利168项，排名第1。在华专利申请主要集中在智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔、康复设备、外骨骼、智能鞋以及增强现实设备等应用领域。
⑤在华申请的国外机构技术布局主要集中在柔性显示装置及控制方法、可穿戴健康检测、可穿戴计算机及耳传导技术等方面。
通过对比分析结果可以看出，美国在可穿戴设备领域一直处于领先地位，技术积累较为雄厚。我国虽然近些年申请了较多的专利，但是技术布局还不够全面，全球化意识也较为淡薄。目前，可穿戴设备在信息的安全性、电池的续航能力及检测的精准度方面还有所欠缺，这就导致了目前可穿戴设备还是集中在对产品性能要求较低的休闲娱乐领域方面的。我国政府应加大对可穿戴设备在医疗健康及军事领域的研发投入，借此提高本国在可穿戴设备领域的技术水平，实现我国可穿戴设备的跨越式发展。
参考文献
[1] 可穿戴技术互动百科[EB/OL].http：//www.baike.com/wiki/%E5%8F%AF%E7%A9%BF%E6%88%B4%E6%8A%80%E6%9C%AF.
[2] Tang Yu.Mobile wireless communications device providing security features based upon wearable near field communication（nfc）device and related methods；U.S.，U.S.Patent Application 13/648，576[P].2012-10-10.
[3] 赵博选，王琦.柔性显示技术研发现状及发展方向[J].电视技术，2014，38（4）：43-51.
[4] IMS Research.World Market for Wearable Technology-A Quantitative Market Assessment 2012[R]，2012.
[5] Amft O，Lukowicz P.From backpacks to smartphones：past，present，and future of wearable computers[J].IEEE Pervasive Computing，2009，3：8-13.
[6] 魏保志.热点技术专利预警分析-可穿戴计算设备分册[M].北京：知识产权出版社，2014.
可穿戴设备（又称智能穿戴设备、穿戴式智能设备等），泛指内嵌在服装中，或以饰品、随身佩带物品形态存在的电子通信类设备。可穿戴技术是20世纪60年代美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术，利用该技术可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣着中，可支持手势和眼动操作等多种交互方式。通过“内在连通性”实现快速的数据获取、通过超快的分享内容能力高效地保持社交联系，摆脱传统的手持设备而获得无缝的网络访问体验[1]。
可穿戴设备使用的主要技术包括传感器技术（运动感知、生物信号感知及环境感知），无线通信技术（蓝牙、无线高保真及近场通讯[2]），电源管理技术（无线充电、能量采集充电及USB充电），显示技术（柔性显示[3]及透明显示），大数据等。
可穿戴设备以其小巧、便携、智能等优势被广泛应用于生活、娱乐、医疗、工业以及军事等，这里采用国际知名市场研究公司IMS Research的分类方法，即认为当前智能穿戴设备主要应用于4大领域：健身与健康、医疗与保健、工业与军事、信息娱乐，具体产品约有20多种（详见表1）[4]。
本文通过分析相关数据库收录的专利信息，分析了可穿戴设备领域的全球及在华专利申请与研发情况，包括专利申请数量、专利技术构成、主要国家/区域分布、主要专利权人以及技术布局等重要基础数据，供可穿戴设备相关领域的科研人员和决策人员参考，也为可穿戴设备的产业化发展提供参考。
在此对数据获取与研究方法略作说明。本文分析数据来自德温特创新索引DII（Derwent Innovation Index）数据库，通过技术分解，利用相关领域的关键词构建了以“可穿戴设备”为主题的检索策略。将检索结果进行去噪，并结合人工判读确定了分析数据范围。数据检索日期为2016年5月10日，共检索到相关专利12 186项，分析工具采用Excel以及汤森路透公司数据挖掘工具Thomson Data Analyzer（TDA）等。
二、可穿戴设备全球专利态势分析
1.可穿戴设备全球专利数量变化趋势
可穿戴设备拥有多年的发展历史，思想和雏形在20世纪60年代即已出现，而具备可穿戴式智能设备形态的设备则于20世纪七八十年代出现，史蒂夫·曼基于Apple-II 6502型计算机研制的可穿戴计算机原型即是其中的代表[5]。随着计算机标准化软硬件以及互联网技术的高速发展，可穿戴式智能设备的形态开始变得多样化，逐渐在工业、医疗、军事、教育、娱乐等诸多领域表现出重要的研究价值和应用潜力。图1展示了1974-2016年可穿戴设备相关专利的数量年度变化趋势。根据申请专利数量及发展趋势，可以将可穿戴设备的专利技术发展分为3个阶段：
（1）可穿戴设备萌芽阶段（1974-1993年）
麻省理工学院数学教授Edward O.Thorp在他的赌博辅导书《Beat the Dealer》中提到，他最早于1955年想到了一个有可穿戴电脑的点子，用于提高轮盘赌的胜率，并且在1960-1961年期间同另一位开发者合作完成了该设备的开发，这代表了可穿戴设备的雏形。
进入到20世纪70年代，美国、日本已开始有机构在可穿戴技术领域申请相关专利，初期专利数量极少，年均专利低于50项，整体程缓慢增长态势。1977年，SmithKettlewell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。20世纪80年代，可穿戴计算设备持续发展，Steve Mann把可控制的摄像设备塞进了一个特制的背包，再配上一个头带摄像机[6]。
（2）可穿戴设备成长阶段（1994-2010年）
20世纪末到21世纪初这一阶段，正值互联网蓬勃发展时期。这期间，微处理器及传感器等电子元件的制作向着小体积、低功耗、高精度不断发展。并且随着计算机功能的不断提高，图像处理质量越来越高。这些技术带动了可穿戴设备的发展，这期间该领域的专利申请量开始有了明显提升，增速越来越快。中国、韩国和日本等亚洲国家也开始在可穿戴领域进行专利布局，但是这一时期亚洲国家申请的专利数量还远远落后于美国。
（3）可穿戴设备快速发展阶段（2011年至今）
自2011年起，可穿戴技术专利申请呈现出飞速发展的态势，越来越多的机构开始涉足该领域，不断研发出新的可穿戴产品，专利申请数量成爆发式增长趋势。这一阶段的特点是，各机构首先通过新产品占领市场份额，然后通过各种方式规划自己的专利布局。互联网企业通过专利收购的方式，不断扩大自己的技术保护范围。移动终端企业利用自身多年的技术积累，不断设立新的技术保护的壁垒。可穿戴不仅仅满足了人们的娱乐休闲需要，也在向着健康检测、便捷医疗及智能制造等方向发展。
2.可穿戴设备全球专利技术构成分析
对可穿戴设备领域相关专利进行筛选与分类，并按申请量排序，关注度由高到低大致可分为3个梯队：第1梯队包含有G06F、A61B、H04W、H04L和H04N等技术领域，专利申请数量均超过1 000项，其中G06F技术领域专利申请数量为6 604项，占有绝对优势；第2梯队包含H04M、H04B、G06Q、G02B和G09G等技术领域，专利申请数量均超过500项。可穿戴设备在G02F、H01Q、A44C、H02J、H01B、A43B、A41D、H04R、G06K、G08B等技术领域申请专利数量小于500项，属于第3梯队。
可穿戴设备领域的专利技术主要集中在数据输入/输出装置，诊断测量和人体辨识，数据处理、通信装置、无线通信、光学系统、数据安全保护，程序控制、图形识别以及传感器等多个方面。 3.可穿戴设备全球专利国家/地区分布
全球有数十个国家在可穿戴设备领域进行了专利申请，以北美洲的美国和亚洲的中国、韩国及日本专利申请数量居多。专利申请排名前10位的国家/地区依次为：美国、中国、韩国、日本、加拿大、欧洲、中国台湾、英国、德国和澳大利亚。其中美国在该领域的研究起步较早，技术基础较为雄厚，申请专利10 066件，占该领域专利总量的43.4%，排名第1；其次是中国申请专利5 501件，占比23.7%。韩国和日本各自申请专利3 000件和1734件，分别排在第3、第4位。从专利申请的持续时间和专利数量来看，美国是可穿戴设备领域的领头羊，具有很强的研究实力，并一直引领该技术领域的发展方向。中国在该领域属于后起之秀，进入该领域的时间较短，虽然近5年的专利呈爆发式增长态势，但是机构的研发与应用能力还有待提升。
对可穿戴设备专利技术市场布局进行统计分析，美国、中国、世界产权组织、韩国和欧洲是可穿戴设备的主要市场。从技术的流向来看，美国、中国、日本和韩国也是该领域主要的技术输出国（详见图2所示）。
图3给出了专利申请TOP10优先权国家的主要技术构成情况。可以看出，这些国家的专利主要技术构成基本相似，但侧重点有所不同：美国侧重于G06F-003、A61B-005、G06F-017和H04L-001方面的技术研发；中国侧重在G06F-003、A61B-005和H04M-001方面进行技术研发；韩国侧重于在G06F-003、H04B-001、和G06F-001方面进行技术研发；日本侧重于在H04N-005、G06F-003和H04M-001方面进行技术研发。
4.可穿戴设备全球主要专利权人分析
（1）专利权人集中度
通过分析专利申请人集中度可以掌握某一领域技术的垄断程度。可穿戴设备相关专利申请机构中，申请量位居TOP10机构的专利输出量占全球申请总量的37.7%，TOP30机构的专利输出量占全球申请总量的58.9%，TOP100机构的专利输出量占全球申请总量的83.3%（详见图4所示）。专利申请TOP10机构中，专利数量最多的三星电子（1 150项）与数量最少的荷兰皇家飞利浦电子公司（227项）相比，专利数量差距非常明显。可见在可穿戴设备领域中少数公司掌握着该领域的关键技术，专利数量遥遥领先其它机构，有一定的技术垄断倾向。
（2）专利权人申请量
全球有200余家机构在可穿戴设备相关领域进行了专利申请，TOP30机构均为企业性质，主要来自于美国（11家）、中国（8家）、日本（6家）、韩国（3家）、芬兰（1家）和荷兰（1家）。
TOP30机构中，终端设备生产商占比为67%，共有20家机构，分别为三星公司、苹果公司、LG公司、索尼公司、艾立夫公司、荷兰皇家飞利浦电子公司、摩托罗拉公司、卡西欧日立通信有限公司、广东欧珀移动通信有限公司（以下简称“广东OPPO公司”）、诺基亚公司、东芝公司、黑莓公司、国际商业机器公司、松下公司、联想公司、惠普公司、小米公司、惠州TCL移动通信有限公司、广东小天才科技有限公司及爱普生集团。
除了终端设备生产商外，在该领域申请专利较多的机构还有：互联网企业（如：谷歌公司和雅虎公司），系统及芯片制造商（如：微软公司、高通公司和英特尔公司），零部件生产商（如：青岛格尔声学科技有限公司、京东方科技集团及成都腾跃科技有限公司），通信研究院（如：韩国电子通信研究院和日本电信电话株式会社）。
可穿戴设备领域专利申请活动活跃期限超过20年的机构有5家，包括4家终端产品制造商（索尼公司、荷兰皇家飞利浦电子公司、摩托罗拉公司、惠普公司）和1家通信机构（日本电信电话株式会社），详见表2所示。从研究机构的专利申请活跃度来看，三星电子公司、LG电子公司及英特尔公司长期坚持在可穿戴设备领域的研发投入，各自专利近5年申请量占比均超过90%。国内研发机构相比在该领域的专利申请起步较晚，专利活跃期限平均低于4年，主要专利申请活动集中在近5年。
（3）专利权人技术市场布局
可穿戴设备全球专利申请TOP20机构中，有19家机构在全球市场申请了专利保护。其中美国、中国、世界产权组织是主要技术市场国/地区，其次是韩国、欧专局和日本，部分机构在澳大利亚、加拿大、中国台湾和德国等地区申请了专利保护，详见图5所示。
国外机构比较注重全球的市场布局，三星电子公司除了本国外，还在美国、中国、世界产权组织和欧专局申请了大量的专利，尤其注重美国市场。苹果公司比较注重在中国、世界产权组织和欧专局申请专利保护，同时也在日本、澳大利亚、中国台湾和德国申请了一定量的专利，但是对于韩国市场关注度较低。美国艾立夫公司比较关注澳大利亚和加拿大市场。黑莓公司侧重于在加拿大进行技术布局。相较其他机构，国内的2家机构在全球市场的布局意识较为薄弱，联想公司虽然在美国、德国等6个地区有专利布局，但是布局的专利数量较少，其主要的海外市场国还是美国和德国；广东OPPO公司仅在国内有专利申请，并未在海外进行技术布局。
（4）主要专利权人的专利技术
全球TOP20机构的可穿戴设备技术研究重点领域集中在数据的输入输出装置、诊断测量、数据处理方法、分局设备、通信系统、无线网络、设备零部件、光学系统及信号传输系统等方面。
整体上看，TOP20机构申请的专利均在数据输入输出装置、通信系统和信号传输系统方面进行了技术布局，其中三星公司和LG公司较为注重可穿戴设备的数据输入输出装置技术领域，在该领域布局的专利占比达到30%。除了以上几个重点技术领域外，TOP20机构对于技术布局还各自有所侧重：谷歌公司比较侧重于光学系统的技术研发，关注热度与数据输入输出技术领域持平；高通公司侧重于在无线通信网络方面进行技术布局；雅虎和微软公司在数据处理、零部件方面进行了专利布局；卡西欧日立移动通信有限公司在分局设备方面进行了大量专利布局；三星公司、LG电子公司、松下公司和索尼公司还在电视系统零部件方面进行了相关专利布局。 （5）可穿戴设备主要专利权人合作关系
可穿戴设备是一个多学科、多技术相交叉的研究领域，相关研发机构在加快发展自身研发实力、扩大技术保护范围的同时也在寻求合适的合作伙伴，力求在较短的时间内，发挥利用双方的优势，补充各自的短板，联合起来进行技术研发。该领域内多个研究机构间进行了专利申请合作，产生了大量的技术成果。对可穿戴设备TOP60机构进行合作分析可以发现，在可穿戴设备领域，合作较为频繁的几家机构主要研究内容涵盖了可穿戴设备的追踪定位、功率控制、语音管理、无线系统及触摸感应等技术。
①PALM INC在可穿戴设备领域与多家机构有技术合作，合作单位有惠普、高通和荷兰皇家飞利浦公司，其中与惠普公司合作较为频繁，共计申请专利20项，主要研究了可穿戴追踪装置、显示模块、增强功率及移动计算设备等相关技术。PALM INC和高通公司合作申请了5项专利（US 2012052873、WO 2009134882、US 2008113692、US 2009061781、US 2009111526），这些专利主要解决了移动计算设备及可穿戴设备的功耗、射频干扰，语音传输及无线处理等技术问题。同时PALM INC也和荷兰皇家飞利浦公司合作申请了1项关于智能服装的专利（WO 2003036803）。
②作为互联网巨头的谷歌公司和知名终端制造商摩托罗拉公司也有频繁的技术合作，2机构在可穿戴设备领域合作申请了21项专利，主要对可穿戴设备的认证延长超时、语音管理、无线通信管理、腕式可穿戴设备、触摸感应装置以及交互方法等方面进行了研究。
③美国TELCORDIA电信软件公司与东芝公司在可穿戴设备的无线技术领域有紧密的合作，2机构共同申请了36项专利，主要研究了面向可穿戴设备应用的无线接入网络、验证状态管理方法及网络信息管理等内容。
④惠普公司和高通公司合作申请了4项专利，主要围绕着移动计算设备的相关技术进行了研究（US 2011117898、US 2009161633、US 2011267985、US 2010304794）。
⑤NEC公司和卡西欧日立移动通信有限公司合作申请了5项专利（JP 2012110030、US 2009178240、JP 2012157074、US 2012279016、US 2008081679）主要针对可穿戴设备中的通信天线结构及通信装置等内容进行了研究。
⑥韩国机构普遍倾向于国内机构间的技术合作，韩国先进研究院和三星公司合作申请了2项专利，主要对智能穿戴设备的作业调度（US 2014337849）以及移动终端中使用模式的识别及手势方法（KR 2015114868）进行了研究。汉阳大学和LG电子公司合作申请了1项关于移动终端的天线设备专利（KR 2015107229）。
⑦中国的联想公司也与国外先进机构展开技术合作，该机构与国际商业机器人公司共同申请了1项研究超链接检索方面的专利（WO 2004093450）。
三、可穿戴设备在华专利态势分析
1.可穿戴设备在华专利申请机构分析
可穿戴设备在华专利申请TOP15机构中，国外机构有2家，国内机构有13家。其中广东OPPO公司申请专利168项，排名第1位；其次是韩国的三星公司，在华申请专利157项，排名第1位；联想公司排名第3位，申请专利120项。从研究机构的性质来看，可穿戴设备在华专利的申请机构中有13家属于企业性质，2家属于高校。从专利申请活动年限上来看，国外机构在该领域的专利申请持续时间较长，国内机构的专利申请时间基本维持在3～5年，其中浙江大学在该领域专利申请持续时间相对较长，达到9年（表3）。
2.可穿戴设备在华专利应用领域分析
可穿戴设备在华专利申请的主要应用领域有智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔、康复设备、外骨骼、智能鞋以及增强现实设备。从整体申请量上来看，智能手表领域的专利申请数量最多（834项），其次是智能手环（444项）和智能眼镜（292项），详见图6所示。
对各应用领域的专利申请数量TOP10机构进行筛选，得到表4。从表中可以看出有较多的企业在智能手表、智能手环、智能眼镜和智能头盔等休闲娱乐领域申请了相关专利，说明此类产品的产业化程度较高，市场响应度较高。康复设备及外骨骼设备的专利多数为高校所申请，这2种设备一般侧重于医疗及军事应用领域，对于产品的精准度要求比较高，从实验室走向市场的周期相对较长。
可穿戴设备的研发企业在应用领域的布局比较单一，广东OPPO公司的专利主要布局在智能手表领域，成都创想智造科技有限公司的专利主要布局在智能手环领域，大连楼兰科技股份有限公司的专利布局主要在智能眼镜领域，哈尔滨天愈康复医疗机器人有限公司的专利主要布局在康复设备领域，康奈集团有限公司的专利主要布局在智能鞋领域。高校在可穿戴设备领域的研究范围相对比较广泛：浙江大学在智能头盔、外骨骼及康复设备领域均有专利布局；上海交通大学在智能眼镜、康复设备及外骨骼应用领域进行了专利布局；哈尔滨工业大学在康复设备、外骨骼及智能鞋领域进行了专利布局；华南理工大学在康复设备、外骨骼及增强现实设备领域进行了专利布局。
3.可穿戴设备在华专利主题分析
通过对可穿戴设备在华专利进行判读，可以归纳出各机构的技术研究主题。在华专利申请的TOP3国外机构分别是韩国三星公司、荷兰皇家飞利浦股份有限公司和美国谷歌公司，3家机构的专利布局各有侧重。三星公司专利主要布局在柔性显示器、显示装置、柔性显示装置的控制方法、制造方法、光学检测、生物传感器以及智能眼镜等方面。荷兰皇家飞利浦电子股份有限公司的专利主要布局在可穿戴传感网络、可穿戴血压监测、可穿戴按摩装置及可穿戴跌倒检测方面。谷歌公司的专利主要布局在眼动追踪、可穿戴计算机、可穿戴设备的声音响应、耳传导技术以及可穿戴设备的多模式系统方面。 可穿戴设备在华专利申请的国内TOP5研究机构中，广东OPPO公司申请的专利主要围绕着智能手表进行了布局，包括了智能手表的控制方法、升级方法、通信提醒、导航方法及视频播放等技术。联想公司申请的专利主要围绕着可穿戴设备的信息处理方法、定位方法、光检测方法以及数据传输等技术进布局。青岛歌尔声学科技有限公司申请的专利主要集中在智能蓝牙手环、可穿戴设备的弯曲扬声器、功率控制方法以及天线等技术领域。小米科技有限责任公司主要围绕着可穿戴设备的网络连接、目标控制方法、信息提醒方法、信息传输方法、支付方法、屏幕控制、运动能力分析及水温控制等方面展开技术布局。京东方科技集团股份有限公司集中在可穿戴投影装置、触控方法、柔性显示器及手势识别等方面进行专利布局。
四、结语
本文在调研可穿戴设备全球及在华专利申请的基础上，对可穿戴设备的专利发展态势、重点技术及重要研发机构进行了分析。可穿戴设备目前正处于蓬勃发展阶段，越来越多的产品不断从实验室走上市场，带动了互联网产品市场的发展，推动了相关领域技术研究和产业化发展持续升温。主要分析结果如下：
①作为可穿戴设备主要市场的美国、中国、韩国和日本同时也是主要的技术输出国。美国参与可穿戴设备领域技术研究的时间较早，专利申请数量一直遥遥领先其他地区。中国起步较晚，但是发展速度很快，近些年的专利数量已经在赶超韩国。
②可穿戴设备全球专利申请TOP30机构均为企业性质，主要来自美国、中国和日本。国外机构全球化市场意识较强，来自韩国、美国和荷兰的研发机构在全球多个地区申请了专利保护，中国机构的海外布局意识较弱，只有联想公司在美国和德国有专利申请。可穿戴设备全球TOP60机构之间非常注重技术研发合作，在可穿戴设备的追踪定位、功率控制、语音管理以及无线系统等多个技术方向展开了较为频繁的研发合作。
③可穿戴设备在华专利申请数量TOP15机构中，国外机构有2家，国内机构13家。其中广东OPPO公司申请专利168项，排名第1位。其次是韩国的三星公司，联想公司排名第3位。国外机构在该领域的专利时间持续时间较长，国内机构的专利申请时间基本维持在3～5年。
④可穿戴设备在华专利申请TOP15机构中，国外机构有2家，分别为韩国的三星公司和荷兰的皇家飞利浦有限公司。广东OPPO公司在华专利申请专利168项，排名第1。在华专利申请主要集中在智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔、康复设备、外骨骼、智能鞋以及增强现实设备等应用领域。
⑤在华申请的国外机构技术布局主要集中在柔性显示装置及控制方法、可穿戴健康检测、可穿戴计算机及耳传导技术等方面。
通过对比分析结果可以看出，美国在可穿戴设备领域一直处于领先地位，技术积累较为雄厚。我国虽然近些年申请了较多的专利，但是技术布局还不够全面，全球化意识也较为淡薄。目前，可穿戴设备在信息的安全性、电池的续航能力及检测的精准度方面还有所欠缺，这就导致了目前可穿戴设备还是集中在对产品性能要求较低的休闲娱乐领域方面的。我国政府应加大对可穿戴设备在医疗健康及军事领域的研发投入，借此提高本国在可穿戴设备领域的技术水平，实现我国可穿戴设备的跨越式发展。
参考文献
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