MEMS物位傳感器專利分析

向薇 余雯雯 崔英穎 陳麗靜

摘要：MEMS傳感器和智能傳感器可以被稱為新時代傳感器的典型代表，在智能化以及集成化方面體現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。本文利用CNABS和DWPI專利數(shù)據(jù)庫，對1989-2020年期間MEMS物位傳感器專利布局情況進行了研究，分析了專利申請趨勢、申請人分布及技術(shù)領(lǐng)域分布等情況，有利于從業(yè)人員了解MEMS物位傳感器的發(fā)展概況，分析未來發(fā)展方向，并為MEMS傳感器的選用提供借鑒和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：MEMS 物位 專利

引言

MEMS是融合微電子和微機械加工技術(shù)，將微型傳感器和微型執(zhí)行器以及信息處理單元等集成于一體并實現(xiàn)特定功能的微型智能系統(tǒng)[1]。MEMS傳感器以其優(yōu)異的性能，如體積小、重量輕、成本低、功耗低、靈敏度高、可批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化等特點，逐步取代傳統(tǒng)機械傳感器而占據(jù)主導(dǎo)地位[2]。隨著近年來MEMS技術(shù)的普及，使得MEMS物位傳感技術(shù)得到了應(yīng)用與發(fā)展。

專利是人類科學(xué)技術(shù)成果的重要體現(xiàn)，通過對專利數(shù)據(jù)的分析，可以明確技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展脈絡(luò)及其企業(yè)關(guān)注的研發(fā)重點和技術(shù)發(fā)展情況，為創(chuàng)新主體進行更好的專利布局指明方向[3]。

1專利數(shù)據(jù)處理和分析

1.1數(shù)據(jù)庫選擇

為了能全面準(zhǔn)確地反應(yīng)出MEMS物位傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，本文以中文庫CNABS和外文庫DWPI為文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源，進行全面統(tǒng)計和分析。

1.2 檢索策略

針對中文數(shù)據(jù)庫和外文數(shù)據(jù)庫分別在國家知識產(chǎn)權(quán)局開發(fā)的“S檢索系統(tǒng)”中單獨進行了全面檢索，檢索大致分為初步檢索和結(jié)果去噪兩個步驟。

初步檢索中選用涉及“MEMS物位傳感器”的主題檢索詞，在CNABS中選用 “液位、水位、水深、油位、液面、水面、油面、填充水平、物位、雨量、水量、液量、MEMS、MOEMS、微機械、微機電、微電子機械、微系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)、微傳感器、微光機電、微光電子機械、微光電機械”等關(guān)鍵詞，在DWPI中選用“l(fā)evel、depth、rainfall、（liquid w quantity）、（water w quantity）（oil w quantity）、mini、micro-、optical、miniature、MEMS、MOEMS、sensor、machine、electronics、system”等關(guān)鍵詞，其中“OR”表示“或”的含義，“w”表示兩者之間間隔一個字符。

在去噪步驟中通過關(guān)鍵詞、分類號的篩選并結(jié)合人工瀏覽的方式去掉了噪聲數(shù)據(jù)。

檢索的截止日期為2020年12月30日，通過以上檢索，合并CNABS和DWPI中數(shù)據(jù)共產(chǎn)生230余篇專利文獻(xiàn)。

1.3 專利申請統(tǒng)計結(jié)果

1.3.1 全球?qū)＠暾堏厔莘治?/p>

從圖1可以看出，MEMS物位傳感器已有近30多年的發(fā)展歷史。1989-2007年期間為萌芽期，此時期每年的專利申請數(shù)量均較少，并出現(xiàn)零星分布的趨勢，可以說MEMS物位傳感器的起步經(jīng)歷了漫長的發(fā)展階段。這一時期，對于制造和研發(fā)機構(gòu)而言，研發(fā)能力和專利布局意識都還比較薄弱。

2008-2020年間，申請量波動較大，在2014年出現(xiàn)了第一次小高峰，而后申請量回落，但自2016年開始申請量又開始大幅增長，又于2017年出現(xiàn)第二次高峰后回落，在這期間，每年的申請量并不大，可以看出這一時期應(yīng)為技術(shù)的成長期。

1.3.2 全球?qū)＠暾垏液偷貐^(qū)分布

由上圖可知，中國（CN）和美國（US）為主要技術(shù)來源地，中國的專利申請量占據(jù)了81%，而美國的專利申請量占據(jù)5.35%，可見中國遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了位居第二的美國，占據(jù)絕對優(yōu)勢。

1.3.3 重要申請人排名

由以上統(tǒng)計可知，申請人排名位于前兩位的是中國的高校東南大學(xué)以及美國的德克公司，緊隨其后的為清華大學(xué)和湖北洛克泰克儀器有限公司，分別位居第三和第四。中國的高校和企業(yè)占據(jù)了整體絕對優(yōu)勢。

1.3.4 在華專利有效性分析

由上圖可知，約有42%的專利處于無效狀態(tài)，33%的專利處于有效狀態(tài)，另有24%的專利還處于在審狀態(tài)，可見有效專利的占有率整體較低。

2 結(jié)論與展望[3]

經(jīng)由上述專利文獻(xiàn)的分析，可以總結(jié)出MEMS物位傳感器專利申請有如下特點：MEMS物位傳感器總體分析樣本量仍較少，該技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的萌芽期之后，在成長期出現(xiàn)過兩次高峰，在成長期內(nèi)專利申請整體趨勢較為波動。我國的專利申請量在全球處于領(lǐng)先地位，我國高校東南大學(xué)位于首位，可見我國高校對于mems物位傳感器的研發(fā)力度優(yōu)于企業(yè)。就專利有效性而言，有效申請的占有率仍較低。綜合以上分析，可以看出MEMS物位傳感器雖然近年來得到業(yè)界廣泛關(guān)注，然而仍處于發(fā)展初期。未來隨著MEMS技術(shù)的不斷深入，相信在不久的將來MEMS物位感測技術(shù)會迎來快速發(fā)展期，其技術(shù)分布將會更加均衡。

參考文獻(xiàn)

[1]劉洋.微機電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]，新材料產(chǎn)業(yè)，2019（3）：51-54

[2]馬梅彥，1997-2017全球MEMS傳感器專利分析，2018（18）：123-126

[3]高芳，李嫣然.自主移動服務(wù)機器人技術(shù)專利分析[J]中國發(fā)明與專利.2019，16（3）：52-59