發佈日期:2015-09-30

穿戴式裝置-智慧衣專利卡位戰-從功能到智能

作者:王惠瑜

專利資訊智慧衣機能性紡織品國際專利分類functional textilessmart clothing


▶【延伸閱讀 | STPI 電子書城】 穿戴式裝置專利佈局與研發策略分析

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一、前言

2015年穿戴式科技無疑是最火紅的產品,一連串電子相關產品會議, Computex 、國際消費電子展(International CES)、行動通訊世界大會(MWC)皆以穿戴式的裝置為主題,科技新聞皆圍繞在穿戴式產品、穿戴式技術,彷彿科技電影中的智能生活型態就會在下個月出現在我們的生活之中。

穿戴式裝置為穿著在身上的電子式裝置,其重點在於雙手能自由活動,無需手持且具有通信或傳輸功能的衣服或配件;智慧衣是纖維或布料整合電子元件並結合資訊技術所做成的衣服,以做為訊號的傳遞,屬於軟性穿戴式裝置則較符合使用者的習慣以及具有附加價值高的特性。但新興科技向來有人看好,有人看壞,看好者認為,智慧穿戴將改變生活的方式,是手機的進階版,甚至取而代之;看壞者則認為技術仍與現實生活中距離遙遠,販賣的是一個夢想,但夢想能否成真? 從專利分類的技術領域的變遷來看,特殊功能服裝的技術範圍已擴散至電學的領域,增加電子元件的智能性紡織品,已逐漸縮短了技術與現實的差距。

二、研究方法

專利資訊有提供知識傳播和技術變遷方向等特性,其中專利分類為統整專利技術的索引工具,用來確定專利申請案技術揭露的新穎性,評估進步性及產業利用性。此外,專利分類還能獲取技術的相關資訊,以利進行資訊選擇性傳播的基礎;可對特定技術領域,進行現有技術水準調查研究的基礎以及作為進行產業特性統計準備工作的基礎,從而對各個領域的技術發展狀況作出評估(國際專利分類第8版進階版使用指南;2006)。

本研究觀測穿戴式裝置智慧衣從1995-2014美國專利從功能性到智慧性服裝的技術變遷,運用以技術為基礎的國際專利分類做為知識轉移、技術擴散最可靠的測量指標,來測度技術趨勢可能應用層面。

三、從機能到智能

圖1為每五年為一階段,1995-2014年的國際專利分類數量統計,從1995-1999年的技術範圍為服裝的材料的習知應用。具有智能性特徵的電學方面的分類則在2000-2004年出現,其技術為一個二維平面內可彎曲擴展表面面積的加熱網及半導體部件應用在纖維的技術上。

圖 1 專利分類數量統計

表1為1995-1999年技術內容,主要以紡織品相關習知應用技術為主,包含天然或人造紗,編織,織物處理,應用在人類生活用品之各式穿戴式,包含衣服、配件及醫用品部份;工業用紡織品則在建築物及武器方面。

表 1 1995-1999年技術內容

技術範圍技術內容
人類生活用品衣、鞋、手攜物品或旅行品、傢俱、醫療用品
作業、運輸船舶、飛行
組合化學塗料組合物
紡織天然或人造紗,編織,織物處理
建築物屋頂覆蓋層,帳篷或天篷
武器偽裝工事
物理資訊儲存

表2為2000-2014年分為2000-2004、2005-2009、2010-2014年三個階段,從每隔五年所新增加的專利分類發現,紡織習知技術已逐漸擴散至其他應用領域,新增加的專利分類除了可追蹤功能性衣服的技術發展,並提供了技術變遷的方向。

表 2 2000-2014年新增的技術項目

2000-2004年2005-2009年2010-2014年
人類生活用品化學防護衣化學藥品或醫藥製劑專用於醫學或醫藥目的之容器或服用形式之裝置或方法
物理或化學方法表面塗布液體
塑性狀態之物質生產微米結構的裝置,微機械裝置
於成型材料或增強材料、填料或預型件,例如嵌件
機械手
黏土或其他陶瓷成分混合物
組合化學非金屬元素
高分子化合物
黏合方法
合金
材料鍍覆
晶體生長
僅用碳-碳不飽和鍵反應而得的高分子化合物由低碳烴製造液態烴混合物
有機染料
潤滑組合物
X
紡織紡織材料檢驗
紡織品的裝飾
縫紉織物或服裝的打褶
機械工程影響氣體或液體流動方法或裝置
通風或充氣裝置
熱交換介質不直接接觸的熱交換設備
緊固或固定構件
機器或設備之框架、外殼或底座,機座或支架
X
物理光學元件、系統或儀器
控制裝置
電子數位資料處理
類比計算
信號裝置
溫度或熱量測量
顯示;廣告
發聲器械
X,γ輻射、微粒輻射或粒子轟擊之防護
數據識別;記錄載體
教育或演示用具
儀器之零部件
電學半導體裝置
電熱
X磁體;電感
依磁性能選擇的材料
影像通信

(一) 機能性專利布局 (2000-2009)

2000-2004年新增加的專利分類包含表面塗布、塑性狀態之物質、裝置,微機械裝置、非金屬元素、高分子化合物、黏合方法、材料鍍覆、晶體生長等技術用在織物表面處理,環保撥水助劑,透濕防水,染整及塗佈技術與織物的表面處理可以讓紡織品達到不同機能性,例如防水透氣、耐磨、快乾、抗菌防臭、吸溼排汗、蓄熱保溫、免熨燙等;甚至是遠紅外線、抗電磁波、抗紫外線、負離子、抗靜電等。

2000-2009年間新增的專利分類觀察,組合化學中高分子化合物的相關技術,結合化學產業,從紗線的原料進行改質,開發機能性纖維及母粒,改變纖維構造,如中空、海島、均一、不均一等構造之異形纖維,並提昇纖維聚合和紡絲技術,超細纖維紡絲技術,複合纖維紡絲技術。

2005-2009年新增化學藥品或醫療製劑、輻射防護、溫度或熱量測量等人身安全的應用領域。

機能性歷經10年的專利布局,在2010年之後才真正在成衣市場上大流行,從輕便保暖衣、吸溼排汗衫到輕薄羽絨防寒外套等機能性服裝,使流行成衣跳脫傳統的功能,進入了機能性範圍。

(二) 智能性專利布局 (2010-2014)

衣服的主體為人,因此,智慧衣設計是以”人的需求”為首要考量,2000-2005年紡織品以機能性專利布局為主,但專利分類有技術逐漸擴散至其他產業,陸續出現半導體裝置、電熱、光學元件的系統或儀器、電子數位資料處理、類比計算等專利分類技術來測度智能性相關技術趨勢可能應用層面。

智能性紡織品除了整合電子元件外,尚有可溫度調節的相變化材料、導電性高分子材料、有機染料等並結合資通訊技術;2010-2014年後其新增技術範圍已朝向智能性用於醫療為目的應用,從數據識別,記錄載體,磁體;電感,影像通信等,逐漸由機能性紡織品轉入智能性紡織品,已開始進入紡織業另一次轉型期,並帶動大量的穿戴式配件的專利申請數量。

四、 結論

智慧衣的設計重點在符合人性及穿著者的適應性,其穿著是需要多面向考量的,異業結合及跨領域整合是未來的趨勢,智慧衣的專利分類由已功能性紡織品轉入智能性紡織品,顯示半導體和紡織業結合資通訊技術早已在專利布局之中。

台灣產業具有智慧衣所需三項優勢技術,1.半導體在IC製造、設計與封裝上仍具備優勢,可解決傳統感測器的問題;2.台灣通訊產業從上游到下游有完整產業價值鏈的優勢,全球多數資通訊產品由台灣廠商代工製造;3.紡織業的出口產品中以纖維、紗線、布料占紡織業整體出口比重9成以上,且已累積在機能性紡織品的技術、高分子化合物及織物表面處理的研發能量。

台灣產業突破現有穿戴式裝置的經營框架,配合不同需求與使用情境結合機能性材料、人因工程、織物結構與服飾版型等並整合無線傳輸模組與通訊技術,將織物為訊號傳遞的載體,將機能性進階智能性之「智慧衣」,才能達到創造價值的新思維及開發產品的新契機。

參考文獻

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