超聲成像系統專利現狀分析

文/顏濤/國家知識產權局專利局光電部醫療處

超聲（Ultrasound，簡稱US）醫學是聲學、醫學、光學及電子學相結合的學科。凡研究高于可聽聲頻率的聲學技術在醫學領域中的應用即超聲醫學。超聲醫學包括超聲診斷學、超聲治療學和生物醫學超聲工程，所以它具有醫、理、工三結合的特點，涉及的內容廣泛，在預防、診斷、治療疾病中有很高的價值。超聲系統以強度低、頻率高、對人體無損害、安全無痛苦而著稱。

超聲影像設備是醫院內非常普及的影像設備。從20世紀40年代起，先前主要用于軍事與工業的超聲探測技術被引入了醫學超聲診斷，A型超聲診斷儀研制成功，超聲影像診斷學開始發展。隨著技術的不斷發展，超聲醫學儀器也涌現了M型、B型、F型等多種超聲圖像診斷儀。特別值得一提的是，超聲多普勒技術被開發應用，它利用超聲多普勒效應，以檢測多普勒頻移來檢測界面的運動速度與狀態。各種醫學超聲新技術，如超聲全息、超聲顯微鏡、超聲CT、超聲刀等，開始涌現并不斷發展。超聲診斷迅速普及到各傳統醫學檢查領域。

近三十年來，醫學超聲診斷技術發生了一次又一次革命性的飛躍，80年代介入性超聲逐漸普及，體腔探頭和術中探頭的應用擴大了診斷范圍，也提高了診斷水平，90年代的血管內超聲、三維成像、新型聲學造影劑的應用使超聲診斷又上了一個新臺階。超聲診斷目前已成為臨床多種疾病診斷的首選方法，并成為一種非常重要的多種參數的系列診斷技術。

從整個全球超聲設備的格局來看，產業集中度仍然很高。以GE公司、西門子公司、飛利浦公司三大巨頭仍然占據了約65%以上的份額，研發實力雄厚，但競爭相對緩和；以東芝、日立等為主要代表的中間層力量，約占據30%左右的份額，擁有部分核心技術，部分產品線處于領先地位，生產線比三大巨頭要窄，而競爭則相對激烈；以日本島津、邁瑞等主要代表的則已處于市場的最低層，占據著全球約2-5%的份額，產品同質化相對較多，而競爭則異常激烈。

國內從事超聲診斷設備的企業，大多集中在長三角、珠三角一帶地區，數量眾多，有不少企業在近些年推出新的彩超系列、掌上式超聲產品，亦是可圈可點，如邁瑞、威爾德等公司除了常規的中低端產品，已開始向高端產品靠攏，其中邁瑞的國內市場占有率逐漸攀升，超過了跨國醫療器械巨頭GE公司、飛利浦公司和西門子公司。

本文將從專利申請分析的角度出發，對超聲成像技術在全球和中國的專利現狀進行剖析，以獲得一些有價值的信息。

一、全球專利分析

本報告中，截至到2012年9月6日，在德溫特WPI數據庫中共檢索到涉及醫用超聲成像技術的專利申請共計30550項。其中，年代以專利申請的優先權日為準，同族申請計為一項進行統計。下面在這一數據基礎上從發展趨勢、國家/地區分布、重點專利技術分析、主要申請人分析等角度對該領域的專利技術進行分析。

1、專利申請趨勢分析

為研究超聲專利技術發展情況，我們對所采集的數據（即30550項專利申請）按時間序列進行了統計分析，按照同族專利的最早申請日計算從1959年超聲領域每年的申請量，見圖1。

從圖1可以看出，超聲領域的全球專利申請趨勢可分為如下三個階段：

第一階段：上世紀70年代之前。超聲技術尚處于起步探索階段，專利年申請數量持續在個位數。

第二階段：上世紀70、80年代。由于醫學超聲進入了蓬勃發展的時代，尤其是醫學超聲圖像診斷儀技術上的不斷更新以及臨床上的廣泛應用，也表現在專利年申請量的增加。

第三階段：上世紀90年代以來，專利申請量出現了飛躍性增長和持續穩步的增高。

從上世紀70年代起，超聲領域的申請量逐漸開始呈現穩步上升趨勢。到了90年代，以醫學超聲體成像的開發為代表，逐步向數字化、寬帶化、多功能化、多維化及信息化方向逐步發展。尤其是1994年為例，申請量有了大幅度的上升。之后即便在2008年全球經濟危機的同期，申請量也繼續不斷穩定攀升，這表明超聲技術屬于醫療器械領域不可或缺的技術，各企業也持續不斷地在這一技術領域進行研發。

2、國家或地區分布

在德溫特WPI數據庫中檢索到的醫用超聲成像技術的全球專利申請共涉及多個國家、地區以及區域性組織。選取按優先權計首次專利申請量排名靠前的國家、地區以及區域性組織的專利申請數據，從首次申請量排名情況、主要優先權國家的專利申請量歷年分布和技術領域分布等對醫用超聲成像領域的全球專利國家區域分布特點進行分析。

為了研究超聲專利技術的區域分布情況，我們對采集到的超聲專利數據樣本（即30550項專利申請）按申請所在國家、地區或組織進行了統計，如圖2。

其中，超聲領域的專利申請共計30550項，申請量最高的在日本，達到8852項，占總申請量的29%；其次在美國，達到8238項，占比27%；第三是PCT國際申請，達到5182項，占到總申請量的17%。而在中國、歐洲專利局、德國和俄羅斯的申請量，均在1500件以上。其他國家和全地區的申請量均在600項以下，可見各國家、地區或組織的申請量差異非常明顯。各國占比來看，日本和美國的申請量總額占了56%，在超聲領域中是遙遙領先的申請大國。而第二梯隊中，中國、歐專局、德國和俄羅斯基本上不分上下。第三梯隊則包括韓國、法國、英國等其他國家。

3、主要申請人分析

為了分析超聲技術的主要競爭者，我們對所采集的國外專利申請數據按主要申請人進行統計，統計中綜合考慮了合作申請人的情況。參見圖3，其中申請量前十位的申請人中，分別是東芝2302項，GE 1420項，阿洛卡株式會社1295項，奧林巴斯1155項，西門子1152項，日立1089項，松下966項，飛利浦928項，富士480項，深圳邁瑞342項。

其中需要說明的是：

1、前十位申請人與其他領域的情況略有不同，除了醫療器械的三大公司（GE、西門子、飛利浦）之外，日本公司的表現非常突出。從絕對數量上而言，東芝更是高居榜首。而阿洛卡株式會社被日立收購，兩家公司的專利數量總和也將超過2000件。

2、值得關注的是，深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司是唯一進入前十位申請人的中國公司。深圳邁瑞公司近年來在超聲領域的迅速發展，使其躋身全球超聲領域專利申請量前五位，也相當引人注目。

二、中國專利分析

截止2012年7月26日，在中國專利文獻數據庫CNPAT中共檢索到涉及醫用超聲成像領域的專利申請共4063件，下面在這一數據基礎上從專利申請發展趨勢、國家/地區分布、重點申請人以及重點專利技術風險分析四個方面對該領域的專利技術進行分析。

1、專利申請趨勢分析

圖4顯示了相關專利申請年度變化情況。

從圖4可以看出，超聲領域的中國專利申請量逐年增長，特別是2001年中國加入世界貿易組織之后，國外來華申請大量涌現，涉及醫療器械、特別是涉及超聲領域的跨國公司紛紛進入中國，希望占有一定的市場。而進入中國這個大市場的游戲規則，與全球各國均相同，就是要充分利用專利政策。而入世這一契機，也給醫用超聲成像領域的中國專利申請帶來了翻天覆地的變化。此外，入世之后，中國經濟形式的良好勢頭，給中國國內企業也注入了活力。國內企業逐步意識到要在全球激烈的市場競爭中站穩腳跟，需要通過掌握核心技術，通過專利手段，才能逐漸成長而與跨國公司匹敵。

而從圖5可以看出，國內和國外來華歷年授權量總體也呈上升趨勢。同樣由于專利審查周期的原因，授權趨勢圖與申請量趨勢基本上呈同一走勢，但略為滯后。這也是由于專利審查具有一定的周期而出現的正常現象。而2009年以后的申請，由于尚有部分申請處于審查過程中，數據有所下降。

2、國家或地區分布

從上述分析中可知，美、日、歐來華申請數量非常大，這不僅體現了這三個國家/地區在超聲領域的技術實力，還反映了這三個國家/地區的超聲領域的公司對中國市場的重視程度。因此下文將對這三個國家/地區在超聲領域的來華申請進行分析。

為了研究超聲領域中國專利申請的國家或地區分布，我們對所采集的數據按照國外來華專利的申請國別、各主要國家歷年專利申請量分別進行統計。

在4063件涉及超聲的中國專利申請中，國外來華專利申請總量1752件，國內申請2311件。圖6顯示了國內和國外來華國家申請量份額以及美日歐中四國/地區的歷年申請量。

從圖6中可以看出，國外來華申請量排名前三位的國家分別是日本、美國和荷蘭。正如之前所分析的，在醫用超聲成像領域中，日本公司表現相當突出，包括東芝、日立等多個公司，共計793件，占總申請量的20%。而美國的GE公司、荷蘭的飛利浦公司，來華申請數量也相當可觀，分別為494件和262件，占比12%和6%。而國外來華總量基本上占到中國專利申請的43%，接近半數，也充分反映了國外公司對中國市場的重視程度。

在4063件涉及超聲領域的中國專利申請中，國內專利申請總量2311件中，廣東省的申請數量最多，所占比重最大，以638件的申請數量，占到國內申請人的申請總量的27.6%。廣東省的超聲行業，一直非常發達。除了本報告中多次提及的深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司之外，還有深圳市藍韻實業有限公司、廣州寶膽醫療器械科技有限公司、汕頭市超聲儀器研究所有限公司、深圳市開立科技有限公司、深圳市維爾德醫療電子股份有限公司、深圳市理邦精密儀器股份有限公司等多家公司，這些業內優秀的公司均致力于超聲領域的技術研發。山東省的申請量為576件，也以占比25%的份額位居第二位。而與廣東省情況不同的是，山東省在超聲領域的國內申請，絕大多數是個人申請，發明人或申請人大多是醫院超聲放射科的醫生，而并無表現特別突出的公司。相反地，雖然江蘇省申請量為257件，份額僅為11%，但涌現了如無錫祥生醫學影像有限責任公司、蘇州中加醫療科技有限公司等優秀公司的申請。此外，我國的高等院校也在超聲領域有所研究，特別是位于江蘇的東南大學和位于北京的清華大學，也擁有相當量的專利申請。

3、主要申請人分析

為了研究超聲領域主要專利申請人情況，我們對采集的數據按照各主要申請人的申請量占比、各主要申請人歷年申請量分別進行統計。

圖7示出了超聲領域專利申請的主要申請人的申請數量以及排名情況。圖8示出了各申請人的申請量占比情況日本東芝以323件申請高居榜首，飛利浦、GE、日立緊隨其后。其中日立公司的申請中已經合并了阿洛卡株式會社的申請。深圳邁瑞公司以169件申請位居國內申請人的第一位，深圳藍韻和廣州寶膽也分別以88件和70件的數量躋身前十位。值得說明的是，其他申請人的申請量總數高達2473件，這從數據上也充分反應了國內申請人的申請分布較散，個人申請量非常之大，而且相當一部分是實用新型。應對這一狀況，需要進行優勢資源的整合，充分合理的統籌利用管理資源。有實力的公司和個人，也要適當通過并購方式整合優勢專利，以形成一定的規模，方能在競爭中與國外來華申請抗衡。

三、小結

根據前文對醫用超聲成像領域的專利態勢分析，尤其是通過對涉及該技術領域的全球專利、中國專利態勢的相關情況進行的具體分析，不難看出超聲成像技術的一些情況。

1、全球和中國專利申請均處于穩步上升階段，在中國國內專利申請增長迅速，國外來華專利申請增速平緩。

超聲成像診斷技術從上世紀四十年代出現，至今已經將近百年。其技術發展經過最早的探索階段和上世紀70、80年代的蓬勃發展階段，自上世紀90年代以來，目前正處于飛速發展和持續穩步增長階段，其技術也已經具有相當的成熟度。而我國專利制度起步較晚，相應的超聲專利申請在上世紀90年代一直比較平緩。隨著專利制度的逐漸深入人心，在我國入世之后，國外企業對我國市場具有高度敏銳的洞察力，國內申請和國外來華申請數量均有較大幅度的增長。不難想象，未來超聲領域的競爭也將愈發激烈，也相信國內申請人的作用也將更為凸顯。

2、超聲成像專利主要分布于發達國家，而近年來中國成為專利申請的熱點區域。

目前，超聲成像專利主要分布于美國、日本和歐洲等地區。各國/地區的申請量走勢也總體呈上升態勢。在2008年全球經濟危機的大環境下，超聲成像在中國的申請量仍然保持良好的上升趨勢，也凸現了中國經濟市場的大好形勢。掌握大量超聲成像核心技術的美日歐等國/地區，也加大了在華申請力度。

3、主要申請人以技術、資金實力雄厚的跨國公司為主，各自以自身的技術優勢為依托進行專利布局，也涌現了一些優秀的國內公司。

以東芝、日立、松下、奧林巴斯為代表的日本公司基于原有的圖像處理優勢，繼續注重圖像后處理的研發。而飛利浦、GE、西門子等公司以市場為導向，全面提出申請，各項技術的申請則相對較為平均。以邁瑞、藍韻和寶膽為代表的國內公司，則以自身的技術優勢為基礎，擁有一定量的專利申請。

4、全球和中國專利重點申請人持有專利量集中度高，各申請人申請量級差明顯，國外來華申請優勢明顯，國內申請人集中度不高。

從全球主要申請人來看，超聲成像領域的申請人同樣經歷了萌芽期、穩定發展期和快速發展期，該領域的申請人逐漸增多，申請量的不斷增長，可見越來越多的企業、研究結構和研究人員投入到該技術領域，也為該領域帶來了更多的新發展思路。前10位申請人日本四位、歐洲兩位、美國一位，而中國三位。而居于前三位的東芝、飛利浦和GE公司則分別來自日本、歐洲和美國。從圖6-22中也不難看出，東芝公司來華申請遙遙領先。深圳邁瑞、深圳藍韻兩家國內企業則躋身第二梯隊。而廣州寶膽公司位居第十。雖然就申請總量而言，國內申請總量占比57%，大于國外來華申請的占比43%；但是國內申請人總體而言分散度非常高，個人申請的數量非常巨大，而以個人之力與國外來華跨國公司相抗衡，可謂是螳臂當車，毫無優勢。而即使是排位進入前十位的深圳邁瑞、深圳藍韻和廣州寶膽三家公司的申請，與位居首位的東芝相比，差距也非常的明顯。

國內專利申請中，廣東、山東和江蘇等地的申請量的比重接近全國申請總量的三分之二，其原因一方面是由于這些地區經濟較為發達，另一方面是由于致力于發展超聲成像領域的重點公司也集中在上述地區。而山東省的情況較為特殊，山東省的個人申請量非常巨大，但不成規模。其申請量的巨大，得益于山東省對于知識產權的宣傳力度，但其集中度較差的問題出現則應當引起重視，應當集中有效資源，將申請量巨大的優勢轉換為技術發展的動力，才能在未來的競爭中占據更有利的地位。

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