世界知识产权组织 (WIPO) 2021年3月发布 《2021技术趋势: 辅助技术》 报告, 探讨了帮助人们克服行动不便以及视觉等功能障碍的辅助技术的专利情况和发展趋势。

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目前全球共有超过10亿人口需要辅助技术(assistive technology),而到2050年,随着人口老龄化、消费电子产品和辅助技术产品日趋融合,辅助技术的使用者人数预期会达到20亿。相关市场的塑造成形不仅受到人口状况、对消费电子产品的需求以及由此吸引到的投资影响,也受到法律法规和政策的管治。《残疾人权利公约》(CRPD)承认对辅助技术的获取是一项人权,并随之产生国家义务和预期市场影响。

辅助技术产品是供功能受限人士使用的,而不是供照护他们的人使用的设备。传统辅助技术是指较早出现、早已实现商品化的辅助技术;而新兴辅助技术出现得较晚,尚未到技术商品化的阶段或刚刚尝试商品化,如植入式辅助产品或由其而来的部件,新兴辅助技术产品往往更为智能。报告分析了从1998年至2019年间的专利申请数据,首次系统性地以量化方法审视辅助技术的专利情况和技术趋势,研究了七个应用领域(移动辅助、认知辅助、沟通辅助、听觉辅助、环境辅助、自我照护辅助和视觉辅助)的技术、参与者和专利市场。

辅助技术与其他技术、学科、市场的融合

传统上,辅助技术被认为是人体外部的、非侵入性的。目前,辅助技术正在与医疗技术、人工智能、脑机接口等相融合。一些新兴辅助技术产品,包括植入物和其他一些会取得医疗器材资格的产品,已经超越了辅助功能的范畴,转向人体增强或恢复人体缺失功能等。

我们所知的所有新兴辅助技术产品都使用了一种或多种赋能技术,诸如人工智能、物联网、脑机接口和先进传感器。这些赋能技术使得辅助技术产品更为智能互联,能从用户行为和使用环境中学习,优化和定制功能,支持独立生活、独立导航、远程医疗和智慧照护等。

新兴辅助技术中的主要交叉学科是信息技术、数据科学、材料学和神经科学,而与消费电子产品市场的交叉主要是在通信、导航和游戏领域。学科、研究领域和市场之间的融合提升了产品面向不同用户时的功能广度,推动新兴辅助技术的创新步伐。

新兴辅助产品通常不是取代传统辅助产品,而是对其进行补充。因此,这里存在着平行的产品市场,服务于不同的用户需求、偏好和配置。

专利总体趋势

传统辅助技术领域的专利活动是新兴辅助技术领域的将近8倍,传统辅助技术领域的专利申请量为 117 209 件,而新兴辅助技术领域的专利申请量为 15 592 件。然而,新兴技术专利申请量的年均增长率为 17%,增速约为传统技术的3倍(传统技术专利申请量的年均增长率为 6%)。

传统辅助技术的专利申请大多与移动辅助有关,其次是环境辅助、听觉辅助和视觉辅助,移动辅助方面专利的年申请量超过另外六个领域的专利申请量总和。在新兴辅助技术领域,最活跃的研究领域是听觉辅助,其次是移动辅助、视觉辅助和沟通辅助。然而,自 2014 年以来,移动辅助在新兴技术专利申请量中也占据了领先地位。

实际上,专利申请量增长最快的领域全都与辅助移动和环境辅助有关,无论在传统辅助技术方面还是新兴辅助技术方面,都是如此。

辅助技术创新的地理趋势

为辅助技术寻求专利保护的申请方主要集中在五个市场:中国、美国、欧洲、日本和韩国。近些年,随着中国和韩国申请量的增加,以往美国和日本的主导地位有所下降。申请专利保护范围最广的是移动辅助技术。对于其他技术领域而言,无论是传统辅助技术还是新兴辅助技术,所申请的专利保护都大多集中在这五大目标市场。

上述五个地域也是发明创新的最主要来源地。与专利市场的演变情况类似,辅助技术领域的领先参与者的地理分布也在改变:传统的欧洲、日本和美国参与者现在面临着来自中国和韩国参与者的越来越强的竞争。

专利申请方概况和专利组合

我们发现,大企业参与者主导了辅助技术的发展:在听觉辅助和视觉辅助领域占据了主导地位,并在一定程度上主导辅助沟通领域。其他领域的参与者分布则较为分散,存在大量专利申请方,而排名靠前的专利申请方的专利组合都偏小。领先的参与者在采用全方位策略来保护自己的创新,不仅利用发明专利和实用新型专利,也利用工业设计来保护辅助技术产品的装饰性外观。

企业专利申请方要么是专门的辅助技术公司,要么是消费电子产品公司,要么是来自汽车产业。消费电子产品公司的专利组合多种多样,横跨多个领域。这一点与专门的辅助技术公司或汽车产业公司形成鲜明对比,汽车产业的公司主要在辅助移动领域申请专利,其次是环境辅助领域。这反映出消费电子产品公司多样化的技术商品,也反映赋能技术、信息技术、通信技术在辅助技术领域中的影响和应用。

企业专利申请方中,居于前列的是助听器、矫形器具及义肢制造商,这反映出听觉辅助和移动辅助领域的专利规模最大,以及大公司、大型光学及眼科公司在这些领域的支配地位。

在新兴辅助技术专利中,大学和公共研究机构的表现更为突出。独立发明人 (有超过1/3都以中国为基地)在较为简单的技术中占主导地位, 这一点通常反映在实用新型专利申请量上。

具体领域的趋势

在辅助技术的各个特定领域内,趋势并不一致,每一个领域都有值得注意的特殊发现。

移动辅助传统移动辅助技术方面的专利申请方广泛多样,各有不同,领导者是欧洲专门研究移动辅助的公司、日本的综合企业和美国的医疗保健设备公司,而独立发明人所做的贡献比例也值得注意。然而,在新兴的移动辅助技术及其所有功能类别中,学术机构都占据主导地位。

新出现的产品和设备引入了传统辅助产品的先进版本,如先进助行器(平衡辅助器和智能拐杖)、先进义肢(神经义肢、智能义肢和3D打印义肢)、先进轮椅(包括自动驾驶轮椅和轮椅控制)、外骨骼(全身外骨骼系统、下半身外骨骼、上半身外骨骼及相应控制系统)等。 先进轮椅专利申请的年均增长率为34%,先进义肢和外骨骼系统专利申请的年均增长率为24%,而3D打印义肢和矫具专利申请的增长率最高,年均增长率达到89%。

认知辅助认知辅助是常规辅助技术专利申请量最少的领域,这反映出人们直到近来才认识到辅助技术为认知功能减退提供支援的重要性。认知辅助领域包括记忆支持、药物配发装置和定时器。在自我照护和环境辅助领域的新兴辅助技术(包括辅助机器人的功能性)中,能找到更为先进的认知辅助技术。

沟通辅助在沟通辅助领域,科技公司正在推动开发基于软件的沟通辅助技术。2/3的新兴沟通辅助技术专利申请与智能助手有关。近期潜能巨大的研发领域是基于脑机接口的设备控制和感官替代技术,二者的年均增长率分别为71% 和21%。

听觉辅助听觉辅助技术由欧洲公司主导,前五家公司的专利申请量占该领域总量的1/4。新兴的听觉辅助产品包括环境控制助听器和脑控助听器,其中人工耳蜗占新兴听觉辅助技术专利申请的近一半。听觉辅助领域增幅最大的是非侵入性骨传导助听器(年均增长率为31%)和手势转语音和文字技术(年均增长率为24%)。

环境辅助传统环境辅助技术中,大多数是用于建构环境的辅助产品,旨在让残障人士在家中和工作环境下的独立生活更为便利。这些产品包括结构建筑构件、家具、运动休闲辅助产品、报警器。这个庞大而分散的市场正在朝智能、互联和机器人的未来发展,涉及智能家居(包括家用智能设备和智能厕所)、智能城市(智能人行道、公共场所的导航辅助)、辅助机器人(伴侣机器人和宠物机器人),这三个领域都在快速增长,2013至2017年的年均增长率分别为40%、44%和54%。

自我照护自我照护领域的传统辅助产品包括可适应性服装(让残障人士也能轻易穿着的服装)、失禁护理产品和自适应饮食装置。这些技术构成了智能纸尿裤、喂食辅助机器人等先进产品的基础。在传统辅助技术专利申请中,59%的专利是由独立发明人提出的,1/3的专利申请包括实用新型,这反映出那些专利所涉及的技术较为简单。

可穿戴和不可穿戴的健康及情绪监测设备(智能手环、智能服装、智能鞋垫、智能镜子和智能地毯)占自我照护领域新兴辅助技术专利申请量的一半以上,年均增长率为24%,反映出数字健康和可穿戴设备的总体趋势。这些产品支持独立生活、积极老龄化、远程医疗、智慧照护。智能药物配发及管理、智能纸尿裤这两个领域规模虽小却增长迅速(专利申请量的年均增长率分别为52%和68%)。

视觉辅助尽管传统视觉辅助技术的大多数专利申请都与眼镜和触觉设备(如触控屏幕)有关,但也有一些小型专利组合在迅速增加,如读屏软件或者带盲文的手机(专利申请量的年均增长率分别为50%和51%)。在新兴视觉辅助技术领域,大多数专利申请与带有多个传感器、具备多种功能的人工晶状体有关。与人工硅视网膜、智能眼镜及增强现实设备相关的专利申请量也日益增加,年均增长率分别为38%和35%。该领域的领先参与者是美国和欧洲的大型光学制造商,以及来自俄罗斯和以色列的一些参与者。同时,电子器件公司也开始进军视觉辅助技术领域。

商品化

多个因素可能影响到技术的商品化进程,尤其是在低收入和中等收入国家。规章和标准能保证产品的质量和安全,但也可能延误或阻碍商品化,特别是当设备被归类为医疗器材时。制造、培训和维修在提供重大机遇(例如将3D打印技术用于开发义肢)的同时,也带来资源影响。其中一些因素对于小公司和个体发明人来说尤其具有挑战性,这个问题在多个辅助技术领域都很突出。小公司和个体发明人需要一个支持性的生态系统,使创新链上的许多行动者(从开发者和学术界到投资方和风险投资家)受到激励,从而将辅助技术推向市场。

《残疾人权利公约》承认对辅助技术的获取是一项人权,有助于实现残障人士的社会和经济发展目标。这可以成为决策者支持提高辅助技术可用性的又一动力,而由多利益相关方发起不同的倡议和伙伴关系、进而塑造市场的手段也可能有助于提高可用性。

辅助技术的未来

辅助技术所面对市场的人口状况变化——包括人口老龄化——给技术发明方带来了机遇,也有可能使市场份额范式发生变化,终端用户的数量增加,对辅助技术的需求更加多样化。

随着一些新兴辅助技术产品得到测试、批准和被终端用户接受,某些类型的技术可能成为主流,而不再是专门化的产品,特别是如果主流技术的开发者采用包容性设计原则的话。然而,这些潜在发展需要与社会排斥、数据和隐私的收集访问等方面的道德考量,以及与知识产权有关的议题放在一起讨论,尤其要涉及那些基于人工智能或脑机接口的快速发展的产品。

目前,完全商品化的新兴辅助技术产品似乎并没有取代传统辅助技术产品,而其他许多新兴辅助技术则处于原型设计和商品化之间的阶段。看起来,传统辅助产品和新兴辅助产品在平行发展,服务于不同的用户需求。因为新兴技术产品被终端用户认为更容易接受,上述情况在未来可能会有所改变。

辅助技术的发展需要终端用户的更多参与(共同设计辅助技术产品)和支持政策的制定,要确保创新时采取重视用户需求的灵敏手段,而全球性倡议对此来说十分重要。了解这些进展将有助于支持对辅助技术的持续投资和运用,为产业界确定新的机遇,为开发方和相关各方提供指导,并给予终端用户继续使用最新辅助技术的信心。

新技术带来了数据、隐私和知识产权方面的新挑战。辅助技术也是如此,因为新兴辅助技术产品的开发大量依赖于赋能技术的使用。具体来说,人工智能引起了关于专利要件要求和发明权归属的争论;随着其他赋能技术(譬如脑机接口)的进一步发展,相似或全新的知识产权相关问题可能会浮出水面。史无前例的数据收集和使用,以及它所提供的相关见解对于给技术赋能而言必不可少,但也并非没有挑战:由于牵涉到的群体较为弱势,数据和隐私问题在辅助技术领域更为明显。可穿戴设备及健康诊断软件的发展趋势可能会增加知识产权方面的担忧。

假如要在创造新的知识产权时充分考虑到赋能技术的潜在影响,批准技术的速度需要跟上创新的步伐。而知识产权制度对于这些争论的反应,反过来又可能影响到辅助技术发展和商品化的速度。

资料来源 WIPO