随着自动化设备和控制系统的蓬勃发展,传感器作为电子设备“感觉”部件的应用领域也显着扩大。
传感器可以说是物联网架构下让智能化成为可能的关键。
互联产品执行实时交互的关键组件。
什么是传感器?主要传感器厂商的主要专利布局有哪些?有什么技术要求? BOSCH、DENSO、Honeywell、Abbott、SI??EMENS、意法半导体、英飞凌等主要厂商的相对研发强度和技术布局如何?对此,本文进行了深入的分析和探讨。
技术简介 传感器可以定义为:“能够感知和检测被测物体的物理量或化学量,并将其转换成可测量的输出信号的装置”。
其中,测量的物理量包括:温度、压力、磁、光等;化学量包括:pH值、浓度、纯度、湿度等。
传感器可以类比人体的感觉器官(感官),如图像传感器(视觉)、压力传感器(听觉)、温度传感器(触觉)、气体传感器等。
近年来,随着自动化设备和自动化控制系统的蓬勃发展,传感器作为电子设备“感觉”元件的应用领域也大幅扩展,包括:交通运输、机械、建筑、医疗、家电、信息通讯、制造加工等。
未来,在物联网的推动下,智能互联产品必然配备更好的传感器,以满足实时交互的要求。
传感器的重要性可想而知。
图像传感器由于工艺技术的不同,图像传感器可分为两大类:CCD传感器和CMOS传感器。
其中,CCD传感器的主要材料是硅晶体半导体。
其基本原理是通过光电效应将光能转化为电荷。
光线越强,电荷就越多,这些电荷就成为判断光线强度的依据。
CMOS传感器是一种可以记录光强变化的半导体。
它是由硅和锗制成的半导体,使得CMOS上同时存在N极(带负电)和P极(带正电)的半导体。
这两个互补的电极产生光的电流变化,并将光的强度转换成输出信号。
图像传感器应用领域包括:智能手机、数码相机、远程家庭监控、机器人、汽车、建筑等。
压力传感器 压力传感器检测气体或液体的压力强度,并将压力强度转换为输出信号。
根据材质差异可分为:陶瓷传感器、电容式传感器、半导体传感器、压电传感器等。
压力传感器应用领域包括:气象、扬声器、麦克风、汽车、机器人、建筑等领域。
温度传感器温度传感器测量对温度变化极其敏感的材料的温度值,并将其转换为输出信号。
根据材质差异可分为:热敏电阻传感器、铂热敏电阻传感器、热电偶传感器等。
温度传感器应用领域包括:智能手环、智能家居传感控制装置、机器、汽车、气象、建筑等气体传感器 气体传感器测量可燃气体和有毒气体的成分并将其转换为输出信号。
根据材质差异可分为:半导体传感器、电化学传感器、催化燃烧传感器、热导传感器、红外传感器等。
气体传感器应用领域包括:家庭、办公楼、矿山、工厂、汽车等。
传感器 人舌头上味觉细胞膜的内侧和外侧充满了氯化钠(NaCl)和氯化钾(KCl)不同离子浓度的盐水。
当钾离子从内向外流动时,膜电位发生变化。
如果味觉细胞膜吸收了引起味觉的离子或化学物质,味觉细胞膜就会产生膜电位变化,然后通过味觉细胞后端的神经将电位变化传递到大脑。
这时,人类就会感受到味道。
味觉传感器测量离子浓度的电势差并将电势差转换成输出信号。
味觉传感器的应用领域包括:食品检测、医学检测等。
美国企业投入相对较多的研发资源开发医疗用传感器技术,旨在布局智慧医疗行业的关键技术和商机。
专利探查与检索策略对传感器(Sensors)进行专利探查分析,深入了解传感器领域重要专利持有人(Assignees)的专利布局及其可能对行业产生的影响。
制定如下专利检索策略和实施步骤: 选择专利数据库,选择美国专利商标局(USPTO)专利数据库作为本次专利探索和分析的主要数据源。
制定检索关键词,首先通过对技术论文、新闻报道、重点厂商、诉讼案例、关键词、专利分类、技术博客等相关信息的检索浏览,标定传感器专利检索的重要特征信息,使用“信息”方法。
“中国专利地图分析探索平台”开展专利检索和分析任务。
其次,进一步设置专利申请日期(5)、专利分类代码、关键厂商、关键词等作为传感器专利探索和检索。
此外,还可以通过专利名称(Title)、专利摘要(Abstract)、专利权利要求(Claim)等字段输入关键词进行检索。
筛选数据是根据专利检索的初步结果进行判断和调整的。
此外,还增加了相关引用专利,以加强勘探数据。
最终筛选出共35项传感器专利进行探索分析。
趋势分析 文本挖掘 文本挖掘结果筛选出28项传感器专利布局的技术亮点。
值得注意的是,通过文本挖掘,清晰筛选出传感器的重要类别及对应专利,包括:图像传感器(5项专利)、温度传感器(3项专利)、压力传感器(3项专利)、气体传感器( 2、专利)、加速度传感器(1、专利)、扭矩传感器(专利)、触摸传感器(专利)、血糖传感器(专利)、超声波传感器(专利)。
此外,分析物传感器(专利件)、无线传感器(专利件)、传感器节点(专利件)、角速度传感器(专利件)、工作电极(专利件)也是传感器的重要技术项目。
数据挖掘利用数据挖掘功能对35项传感器专利进行对比分析,进而了解传感器专利按行业部门(Sector)和领域(Field)的分布情况。
值得注意的是,测量领域占比高达37.9%,如:各种传感和测量技术都包含在测量领域。
另外,值得一提的是,测量(Measurement)与交通(Transport)结合构成交通传感器应用技术,测量与医疗技术(Medical technology)结合构成医疗传感器应用技术,测量与机器结合构成机器传感器应用技术,未来可以进一步发展。
针对交通传感器、医疗传感器、机器传感器等进行专项研究。
相对研发强度分析利用“信息政策委员会专利地图分析探索平台”的数据挖掘功能,分析传感器专利持有人(受让人)的相对研发强度)。
评价项目包括:专利数量、他人引用数量、自引数量、发明人数量、平均专利年龄、活跃年限等。
数据挖掘结果筛选出30个相对重要的传感器专利持有者的相对研发强度分析其专利权对传感器行业的影响。
进一步发现,德国公司BOSCH在传感器相对研发强度方面表现较好,主要是因为其专利数量、发明人数量等评价项目均高于其他29家专利持有者。
显而易见,美国、日本和欧洲企业在传感器方面的研发能力最强。
未来,在物联网的引领下,美国、日本、欧洲等国家的主要传感器厂商将持续影响智能互联产品市场。
传感技术的发展值得相关科技界密切关注上述主要厂商的近期发展成果和专利布局动向。
技术条目布局分析:通过文本挖掘(Text Mining)筛选出28个传感器技术条目,对应30个研发强度较强的专利权人进行技术条目布局分析,了解传感器的重要专利权。
人类科技发展趋势的差异。
进一步发现,美国公司对医疗传感器技术的部署远高于欧洲和日本公司,因为文本探索结果中与医疗用途直接相关的技术项目包括:分析物传感器和葡萄糖传感器)。
其中分析物传感器拥有专利,美国企业占96.2%。
持有相关专利的美国企业有:Honeywell、MEDTRONIC、DexCom、Abbott、OmniVision、General Electric、COVIDIEN LP、FORD等。
另一方面,有血糖传感器专利,美国企业占97.7% 。
持有相关专利的美国企业有:JP MORGAN CHASE BANK(投资银行)、MEDTRONIC、DexCom、Abbott等。
显然,欧洲和日本企业更注重开发信息通信、建筑、机械、汽车等领域的传感器技术,例如图像传感器(Image Sensor)、压力传感器(Pressure Sensor)、温度传感器(Temperature Sensor)、气体传感器(Gas Sensor)、触摸传感器、扭矩传感器、超声波传感器、角速度传感器等。
另一方面,美国公司有投入相对较多的研发资源开发医疗用传感器技术。
显然,美商的目的就是要抢占智慧医疗行业的关键技术和市场机会。
这一布局趋势值得相关技术界密切关注其后续的发展和演变。
日本和欧洲企业相对专注于开发信息通信、汽车、建筑、机械等领域的传感器技术,正在深入探索传感器目前的主要用途。
MIC监听器的核心技术集中在美国、日本、欧洲厂商手中。
美国企业积极布局医疗应用,而日本和欧洲企业则相对侧重于信息通信、汽车、建筑、机械等领域的发展。
分析传感器的相对研发强度。
分析技术关键项布局发现,美国、日本和欧洲企业在传感器方面的研发能力较强,因为在相对研发强度排名前30的厂商中,美国有11家,日本有9家,欧洲有7家。
此外,分析重要传感器技术项目布局发现,美国、日本、欧洲企业投入研发资源,积极开发信息通信、汽车、建筑、机械、医疗等领域的传感器技术。
其中,美国企业在医疗传感器技术上的布局远高于日本和欧洲企业,因为文本挖掘结果发现,美国企业占据了血糖传感器专利的97.7%和分析物传感器专利的96.2%。
不难看出,美国企业在医疗传感器技术上投入了相对较多的研发资源,旨在布局智慧医疗行业的关键技术和商机。
另一方面,日本和欧洲企业相对专注于开发信息通信、汽车、建筑、机械等领域的传感器技术,正在深入探索传感器目前的主要用途。
未来,在物联网的引领下,美国、日本、欧洲等国家的主要传感器厂商将持续影响智能网络产品传感技术的开发和应用。
上述主要厂商近期的研发成果及专利布局值得相关科技界密切关注。
趋势。