專利分析與智慧財產管理期中報告

1032069S 吳貞興 104/6/11

題目：積層製造在生醫應用領域的專利分析報告

積層製造(Additive Manufacturing)，也稱為3D列印(3-Dimentional Printing)或者是固體自由成型製造(Solid Freeform Fabrication)。根據美國材料試驗協會(American Society for

Testing Materials; ASTM)的定義，「積層製造技術」是一種材料製程接合的過程，此技術利用電腦輔助設計軟體(CAD)處理三維模型資料，運用粉末狀或液態的原料，將材料層層堆疊產出立體物件。積層製造在美國政府大力推動及全球媒體關注下，儼然已成為未來科技的新焦點。目前這項技術已經進步到可使用各式材料，包含塑膠、生醫材料、複合材料與高強度金屬等，並可廣泛應用於汽車、航太、模具、生醫、工藝及民生等產品。

以科技部目前執行中的積層製造計畫來看，超過四成的計畫都聚焦在生醫相關的系統、材料及專業軟體研發上。台灣原本在許多方面的醫療技術、經驗及資料數據上就為全球頂尖水準，再配合學界的研發能量，實大有可為。本報告將就積層製造運用於生醫相關的材料研發、系統整合及專用軟體開發上做分析。以USTOP積層製造運用於生醫的專利分析及專利地圖為依據，和科技部積層製造計畫做比較。試圖瞭解：

1. 目前科技部積層製造計畫是否具競爭力及發展性？2. 還有那些方向的技術具有發展潛力？

摘要

研究方法檢索工具：http://www.freepatentsonline.com/

關鍵字： 積層製造關鍵字 生醫關鍵字

使用

additive manufactur*

additive fabricat*

3d print*

three-dimension print*

three-dimension manufactur*

solid freeform fabricat*

solid free-form fabricat*

rapid prototyp*

desktop manufactur*

laser sinter*

Fused deposition model*

SLA、SLS、DMD

biomedical bionic scaffolddentaldigital orthodont*implant*prosthesis

過濾

3DP、DDM、FDM、LOM、STL、MLS

desktop manufactur*

digital fabricat*

digital manufactur*

direct fabricat*

direct manufactur*

laminated object

layer* deposit*

layer* fabricat*

layer* manufactur*

powder bed*

strategic manufactur*

檢索策略

ABST/(((additive adj manufactur*) or (additive adj fabricat*) or (3d adj print*) or

(three-dimension adj print*) or (Fused adj deposition adj model*) or (three-

dimension adj manufactur*) or (solid adj freeform adj fabricat*) or (solid adj

free-form adj fabricat*) or (rapid adj prototyp*) or (desktop adj manufactur*) or

(laser adj sinter*) or (SLA) or (SLS) or(DMD)) and (biomedical or (bionic adj

scaffold) or dental or (digital adj orthodont*) or (implant*) or prosthesis)) or

ACLM/(((additive adj manufactur*) or (additive adj fabricat*) or (3d adj print*) or

(three-dimension adj print*) or (Fused adj deposition adj model*) or (three-

dimension adj manufactur*) or (solid adj freeform adj fabricat*) or (solid adj

free-form adj fabricat*) or (rapid adj prototyp*) or (desktop adj manufactur*) or

(laser adj sinter*) or (SLA) or (SLS) or (DMD)) and (biomedical or (bionic adj

scaffold) or dental or (digital adj orthodont*) or (implant*) or prosthesis))

美國在積層製造向來是領先全球，在生醫的專利上也不例外。台灣有兩項專利，分別為高雄醫學大學及長庚大學的教授所擁有。

和其他積層製造專利狀況類似，絕大多數的專利都掌握在企業手中。前三名便是赫赫有名的隱視美(隱形矯正器)、3M(甚麼東西都做的大公司)及Biomet 3i(植牙及醫療器材)。

生醫相關的積層製造專利年齡都非常低。1~10年的就佔了超過2/3的比例。對生醫專利來說，專利年齡反應的不是專利的價值高低，而是生醫專利都非常的新穎，但這些專利申請的時間都很晚，也反映了這個技術還在往成熟的方向發展中。

積層製造生醫專利被引證的數量非常少，總共只有3個專利曾經被引用，而且此三個被引用的專利都是以過期，或是今年馬上就要過期的專利。可以合理猜測，積層製造的生醫技術還未到成熟的階段，可行跟有技術方向非常多，所以相似度低。但也可能是因為醫療的技術門檻較高，所以能通過的專利比例少。

我們從IPC2階發現，有超過78.6%的專利只在A61及G06的分類中。

IPC二階 IPC四階 分類

A61

A61F2 可植入血管中之過濾器；假肢體，即用於人體各部分的人造代用品或取代物；用於假肢體與人體相連的器械；對人體管狀結構提供開口或防止塌陷的裝置，如支架（作為整容物品者見有關次類，例如假髮，髮件見A41G3/00，5/00；人造指甲見A45D31/00；假牙見A61C13/00；用於假肢體的材料見A61L27/00；人工心臟見A61M1/10；人造腎見A61M1/14）[4,6,8]

A61C13 假牙；假牙之製造（牙冠見5/08；植牙見8/00）[4]A61C3 牙科工具或器械（植牙工具見8/00；緊固假牙用之工具見13/12；目視檢查裝置，如

牙科鏡，見A61B 1/24）A61C8 裝至頷骨上用以壓實天然牙或將假牙裝於其上之器具；植牙；植牙工具（於腔內緊

固小楔牙見13/30）[2]

A61C5 填補或牙齒加保護層A61B17 外科儀器、設備或方法，例如止血帶（18/00優先，避孕裝置、子宮托或其附件見

A61F6/00；眼科見A61F9/007；耳科見A61F11/00）[3,7]

A61C11 咬合架；即用於顳一下頷骨關節同時運動者；咬合型式與製模

A61K9 以特殊物理形態為特徵之醫藥配製品（核磁共振造影劑或磁共振成像造影劑見49/18；含有放射性物質之配製品見51/12）

G06

G06F19 專門用於特定應用的數據計算或數據加工設備或數據處理方法（17/00優先；適用於行政、管理、商業、經營、監督或預測目的的數據處理系統或數據處理方法分入G06Q）[6，8]

G06F17 專門適用於特定功能的數位計算設備或數據加工設備或數據處理方法 [6]

積層製造生醫領域中，前四項專利分類佔了42.6%數量。由分類觀之，義肢(人體中各種人造代用品)、電腦控制運作方法(控制、監測)、假牙及牙科工具是目前積層製造在生醫領域運用最多的。

公開最多的專利分類反應了幾個可能。一，技術最成熟；二、門檻最低；三、最具經濟效益。前兩者可能暗示此技術已經沒有太大的發展空間，反而可能是不好的指標。所以我們可以再看看專利歷年的申請統計。IPC四階的前10名歷年統計前兩名人造肢體及假牙發展的時間都比較早，尤其是人造肢體在2000年之前就已經有不少專利，不過2008年之後仍然有專利申請的高峰，可以推斷此技術的發展空間仍然存在。而假牙的部分，在2000有發展高峰，其後則約略每年仍有一個專利通過。電腦控制方面則由2000開始出現專利，之後每年均有多個專利通過，2011之後還持續有高峰，此方向的專利似乎正是大有可為的階段。

專案分析：

IPC三階分類 數量A61C牙科；口腔或牙齒衛生（牙刷見A46B；牙科製品見A61K6/00）

假牙、矯正器等物件或材料(四件)

A61F可植入血管內的濾器；假肢體；為人體管狀結構提供開口、或防止其塌陷的裝置，如支架；矯形、護理或避孕裝置；熱敷；眼或耳之治療或保護；繃帶、敷料或吸收墊；急救箱（假牙見A61C）[6,8]

人造器官、組織(三件)隱形眼鏡(一件)輔助器材(一件)

G06F電子數位資料處理（部分計算係用液壓或氣動完成的計算機見G06D；光學者見G06E；基於特定計算模型的計算機系統見G06N，應用數位技術之阻抗網路見H03H）[1，8]

專業醫療系統(一件)

IPC二階 IPC四階 申請數量 比例%

A61

A61F2 10 2.66

A61C13 7 1.86

A61C3 8 2.12

A61C8 2 0.53

A61C5 1 0.26

A61B17 0 0

A61C11 3 0.8

A61K9 1 0.26

G06G06F19 6 1.6

G06F17 2 0.53

我們可以發現，已公開積層製造生醫技術專利中，原先前10名的IPC四階分類在新申請的專利中，相互間數量比例順序是類似的，但是總量卻少了非常多。原本前10名總和佔了四成多的IPC分類專利，在申請中的專利數量卻只有一成。由此可推斷，在這10項IPC分類技術上，較具發展潛力的還是前四名。但是整體來看，卻未來是否依然是生醫主流專利技術，還有待時間證明。以專利技術的應用層面來說，排名前列的專利應已經發展足夠成熟的應用市場，所以只要新興的專利只要能突破原有專利佈局的障礙，在成本上或是統合性上具競爭力，在市場的應用就不成問題。但是相對的，要如何才能突破現有專利佈局，在研發及專利申請上都得花上更多努力。

結論

從USTPO在積層製造生醫相關技術專利的分析中，我們可以看到，以技術層面來說，目前科技部的計畫發展方向和主流的技術方向相同，算是乘著當前積層製造的主線潮流向前邁進當中。

以政府高端設備自製化的政策來看，目前計畫的方向上是符合期待的。符合主流方向也等同於競爭對手眾多，所以在專利佈局上還有很多努力的空間；且目前在專利的取得上，多半還是只以單一技術專利為主。我們需要在研發的過程中，就能注意到要能分析目前的專利障礙及未來可能的對手，尋求適合自己的專利佈局，使自己研發出的成果能發揮更大的效益。

相對於國外已開始在產業界實際應用的腳步，台灣還是慢了數籌。除了追上已經落後的技術之外，目前有一些生醫材料的研究十分具前瞻性，亦值得鼓勵。

期末報告目錄列表

摘要

一、 前言：

二、 研究方法：

1. 關鍵字分析

2. 檢索式

3. 檢索結果

三、 專利地圖分析：

1. 國家專利統計

2. 主要專利權人

3. 專利年齡

4. 專利被引證數

5. 主要IPC專利統計

6. 專利歷年申請統計

7. 公開專利的專利地圖分析

四、 功效矩陣分析：

1. 詞彙分析

2. 專利分群

3. 功效矩陣圖

五、 專利品質分析：

1. 專利引證、被引證數

2. 專利申請數與核准數(類別)

3. 專利訴訟次數

4. 新申請專利(類別)

六、 專案分析(科技部 v.s. USTPO)：

1. 技術分類比較

2. 功效矩陣比較

七、 結論

Reference：

IPDSS 詞彙分析及分群結果

1. 詞彙解析無法刪減2. 很難成功完成3. 改採IP Tech

IP Tech 詞彙分析及分群

Systems and

Methods

Dental Implants

Image Data

Dental Restoration

Laser Sintering

Method and

Apparatus

Medical Devices

Dental Arch

Semiconductor Substrate

Soft Tissue

Solid Portion

Light Source

Bone Growth

Field Effect

Transistors

Microwave Radiation

Other Topics

技術功效矩陣圖

Systems and Methods Dental

Implants Image Data Dental Restoration

Laser Sintering

Method and Apparatus

Medical Devices

Dental Arch Semiconductor

Substrate Soft

Tissue Solid

Portion Light Source

Bone Growth

Field Effect Transistors

Microwave Radiation

Other Topics

外科● ● ● ● ● ● ● ● ●6 3 6 1 7 1 2 2 3

牙科● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

24 28 7 15 2 2 7 4 2 1 1 3

假肢體● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●4 3 7 5 3 4 1 2 3 1 11

醫用配置品

● ● ● ● ●2 1 1 1 3

外科器械● ●3 2

製造方法● ●2 2

陶瓷製成● ● ● ● ● ●5 2 1 2 1 1

塑料製成● ● ● ● ● ● ● ● ● ●3 2 2 4 4 1 3 1 1 4

層狀製成● ● ● ● ●1 4 3 1 2

陶瓷材料● ● ●5 1 1

黏合材料● ● ●3 1 1

合金● ● ●2 1 1

纖維製品● ● ●3 2 2

控制系統● ● ● ●1 1 1 1

軟體● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●18 12 7 3 1 2 3 3 1 1 2

半導體裝置

● ● ● ●7 1 2 2

電熱裝置● ● ● ●3 2 1 1

公司別技術矩陣圖Systems and

Methods Dental

Implants Image Data

Dental Restoration

Laser Sintering

Method and

Apparatus

Medical Devices

Dental Arch

Semiconductor

Substrate

Soft Tissue

Solid Portio

n

Light Source

Bone Growth

Field Effect

Transistors

Microwave Radiation

Other Topics

申請人

申請人

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY ● ●4 4

ALIGN TECHNOLOGY, INC. ● ● ●11 3 2

MEDICAL MODELING INC. ● ● ● ●2 2 1 1

3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY ● ● ●3 2 4

CONFORMIS, INC. ● ● ●1 3 1

GENERAL ELECTRIC CAPITAL CORPORATION, AS AGENT ● ● ●2 1 1

IVOCLAR VIVADENT AG ● ● ● ●2 4 1 1

Durbin;Duane Milford ● ●3 1

Marotta Leonard ●2

Schroeder James ● ● ●2 1 2

THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF MICHIGAN ● ● ●1 1 1

Anatomage Inc. ● ● ●1 1 1

OtisMed Corporation ● ●1 1

Schmitt;Stephen M. ● ● ● ●1 1 1 1

BEGO Medical GmbH ● ●1 3

PENTRON CLINICAL TECHNOLOGIES, LLC ●2

KAOHSIUNG MEDICAL UNIVERSITY ● ●1 1

Materialise N.V. ●1

技術-功效矩陣圖- 申請中專利

Systems and Methods

Dental Implants

Physical Model

Dental Restoratio

n

Outer Surface

Orthopedic Implants

Porous Portion

Polymer Material

Tooth Structure

Surgical Template

Orthopaedic Prosthesis

Face Facing Portion of the

Anchoring Other Topics

其他

外科● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

9 5 2 1 5 1 1 5 1 1 1 3

牙科● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

8 21 9 13 7 2 1 1 5 10

假肢體● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

7 3 6 5 7 4 4 3 1 1 3 6

醫用配製品● ● ● ● ●

2 1 1 1 3

消毒● ● ● ● ●

1 2 1 2 4

金屬粉末加工

● ● ● ● ● ● ● ●

2 1 1 3 2 2 1 2

雷射加工● ● ● ● ● ●

2 2 2 3 2 2

金屬加工● ● ● ● ●

1 1 1 1 1

塑膠成型● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

3 3 2 1 2 2 1 1 2 3

陶瓷● ● ●

1 1 1

軟體● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

11 5 4 2 1 1 1 1 2 3

其他● ● ● ●

3 2 1 3

專利品質分析

以時間作為分析策略

專利的持有時間

專利維護的有效時間

以次數（頻率）作為分析策略

專利引用次數

專利申請數與核准數

訴訟

申請國別(專利家族數量)

編號 專利號 專利件數 IPC

1 05768134 22G06T15/00

2 06322728 16 A61C13/00

3 04937928 14 A61C9/00

4 05490962 13 A61K9/00

5 06821462 11 A61C13/00

6 06808659 10 A61C13/00

7 05518680 9 A61F2/02

8 06497574 8 A61C7/00

9 06882894 8 A61C13/00

10 06994549 8 A61C13/08

11 07056115 8 A61C3/00

12 07578673 8 A61C3/00

13 07658610 8 A61C3/00

14 07118375 7 A61C19/04

15 06112109 7 A61F2/28

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A61C13 A61C3 G06T15 A61C1 A61F2 A61C9 A61C7 A61C19

排名

專利引證、被引證數

主IPC件數分析

主 IPC 專利件數

A61F 2/0030

A61C 13/0026

A61B 17/0013

A61C 8/0011

A61L 27/006

A61B 19/004

A61C 7/004

G06F 17/004

G06F 19/004

A61B 5/003

總計 105

公告專利 公開專利

數據計算或數據加工設備或數據處理方法

主流專力趨勢(IPC技術分類)：公告專利及申請中專利比較

專利申請數與核准數(技術類別)

專利訴訟次數

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

圖表標題

A61C13 假牙

A61F2 假肢體

A61C5 牙填補

A61C7 矯正

A61K9特殊物理形態為特徵

之醫藥配製品

G06F19 專業輔助軟體

申請國別(專利家族數量)

0

100

200

300

400

500

600

專利件數

IPC 專利件數

A61F 2/00 534

A61B 17/00 369

A61C 13/00 223

A61L 27/00 204

A61K 31/00 130

C07D 261/00 126

C07D 413/00 121

C07D 417/00 121

A61P 9/00 111

A61P 11/00 110

A61P 27/00 110

A61P 13/00 110

A61P 1/00 110

A61P 15/00 110

A61B 5/00 92

A61N 1/00 90

H01L 21/00 61

H01G 9/00 53

C11D 1/00 22

A61K 8/00 21

C07D 雜環化合物(材料)

A61P 心血管、消化道、呼吸系統

A61B 診斷

技術功效矩陣圖比較(vs. 科技部 )

Systems and Methods Dental

Implants Image Data Dental Restoration

Laser Sintering

Method and Apparatus

Medical Devices

Dental Arch Semiconductor

Substrate Soft

Tissue Solid

Portion Light Source

Bone Growth

Field Effect Transistors

Microwave Radiation

Other Topics

外科● ● ● ● ● ● ● ● ●6 3 6 1 7 1 2 2 3

牙科● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

24 28 7 15 2 2 7 4 2 1 1 3

假肢體● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●4 3 7 5 3 4 1 2 3 1 11

醫用配置品

● ● ● ● ●2 1 1 1 3

外科器械● ●3 2

製造方法● ●2 2

陶瓷製成● ● ● ● ● ●5 2 1 2 1 1

塑料製成● ● ● ● ● ● ● ● ● ●3 2 2 4 4 1 3 1 1 4

層狀製成● ● ● ● ●1 4 3 1 2

陶瓷材料● ● ●5 1 1

黏合材料● ● ●3 1 1

合金● ● ●2 1 1

纖維製品● ● ●3 2 2

控制系統● ● ● ●1 1 1 1

軟體● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●18 12 7 3 1 2 3 3 1 1 2

半導體裝置

● ● ● ●7 1 2 2

電熱裝置● ● ● ●3 2 1 1

技術-功效矩陣圖- 申請中專利(vs. 科技部 )

Systems and Methods

Dental Implants

Physical Model

Dental Restoration

Outer Surface

Orthopedic Implants

Porous Portion

Polymer Material

Tooth Structure

Surgical Template

Orthopaedic Prosthesis

Face Facing Portion of the

Anchoring Other Topics

其他

外科● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

9 5 2 1 5 1 1 5 1 1 1 3

牙科● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

8 21 9 13 7 2 1 1 5 10

假肢體● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

7 3 6 5 7 4 4 3 1 1 3 6

醫用配製品● ● ● ● ●

2 1 1 1 3

消毒● ● ● ● ●

1 2 1 2 4

金屬粉末加工

● ● ● ● ● ● ● ●

2 1 1 3 2 2 1 2

雷射加工● ● ● ● ● ●

2 2 2 3 2 2

金屬加工● ● ● ● ●

1 1 1 1 1

塑膠成型● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

3 3 2 1 2 2 1 1 2 3

陶瓷● ● ●

1 1 1

軟體● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

11 5 4 2 1 1 1 1 2 3

其他● ● ● ●

3 2 1 3

結論

從USTPO在積層製造生醫相關技術專利的分析中，我們可以看到，以技術層面來說，目前科技部的計畫發展方向和主流的技術方向相同。

以政府高端設備自製化的政策來看，計畫方向是符合期待的。