組別：第 3組

組員：廖婕安

駱孝倫

蘇致萱

大綱

研究背景

研究目的

何謂腦機介面

腦機介面架構

10大Assignee介紹

台灣腦機介面相關技術介紹

專利檢索條件

專利地圖

技術功效矩陣

結論

1

研究背景-研究目的

• 了解產業趨勢

• 找出台灣產業切入的機會

2

研究背景-何謂腦機介面

利用腦波操控設備的使用者介面

腦部與外部裝置的機器建立的直接連線通路

電影《環太平洋》

3

研究背景-腦機介面架構

前端 中端 後端

侵入式

非侵入式

4

1. Medtronic Inc.(侵入式)

運用醫療技術為治療身體失去能力、慢性疾病

Medtronic 深腦部刺激療法

2. Neuropace Inc.(侵入式）

致力於治療患有神經失調等疾病(主要為治療癲癇)的病人

RNS® System

3. Cyberonics Inc.（侵入式）

為癲癇症和其它神經衰弱症治療。

研究背景- 10大ASSIGNEE介紹(1)

5

4. New York University（非侵入式）

NYU Center for Brain Imaging

功能性磁共振造影（Functional Magnetic Resonance Imaging,

fMRI）來測量神經元活動所引發之血液動力的改變

研究背景- 10大ASSIGNEE介紹(2)

6

5. Hitachi Ltd.（非侵入式）

提供生活家電產品、系統及服務

偵測腦中血流的改變並轉成電子信號

6. Flint Hills Scientific L.L.C.（侵入式）

致力於即時分析複雜信號的演算法、相關系統及醫療科技，像是腦

波信號的偵測、裝置以控制不同的疾病。

研究背景- 10大ASSIGNEE介紹(3)

7

7. BRAINGATE LTD. (侵入式)

醫療產品、服務、裝置

(EX. 腦波控制輪椅、訓練走路課程)

8. University of Tsukuba ( 侵入式及非侵入式)

位於日本茨城縣筑波市

Tsukuba Brain Science Association (TBSA)

腦波控制義肢手(腳)、腦波轉換成音樂

研究背景- 10大ASSIGNEE介紹(4)

8

9. Samsung Electronics Co. Ltd.（非侵入式）

位於美國德州的實驗室正在致力於開發腦機介面

量測腦電波(EEG)，並轉成腦機介面可讀的語言來控制裝置

https://www.youtube.com/watch?v=trNHyWy5AaY

10. New York University 、 Massachusetts Institute of

Technology (侵入式)

研究背景- 10大ASSIGNEE介紹(5)

9

公司 侵入式 非侵入式包含中後端技術及裝置

1. Medtronic Inc V V

2. Neuropace Inc V V

3. Cyberonics Inc V V

4. New York University V

5. Hitachi Ltd. V V

6. Flint Hills Scientific L.L.C. V V

7. Braingate Ltd. V V

8. University of Tsukuba V V V

9. Samsung Electronics Co. Ltd. V V

10. New York University, Massachusetts

Institute of TechnologyV V

研究背景- 10大ASSIGNEE介紹(6)

10

研究背景-台灣腦機介面相關技術介紹(1)

國內多所大學已進行腦機介面相關之學術研究

• 技術端：微電極陣列之結構、控制技術、材料之改質方法等。

• 產品應用端：以肌電波及腦電波控制發球之訓練系統、感測腦電波及

眼電波之３Ｄ控制裝置、腦波翻書機等。

11

研究背景-台灣腦機介面相關技術介紹(2)

前端技術：腦波擷取

• 微機電產業：銳捷科技

• 生物偵測產業：晶宇、聿新、商之器、普生等公司，其業務橫跨蒐集無機資料（如心跳、腦波等）及有機資料（如血液、唾液等）之偵測。

中端技術：腦波特徵抽取方法之相關分類方式及演算方式

• IC設計產業

後端技術：機器人、輪椅及義肢等實體裝置

• 醫療器材製造商：包含必翔、喬山、國睦、台歐、建迪、台灣維順等公司。

12

研究背景-台灣腦機介面相關技術介紹(3)

大寶科技為NeuroSky（神念科技）之台灣區代理商，除代理該公

司之產品（如Necomimi（貓耳朵））外，亦有應用該公司之非接

觸式腦波偵測器及應用軟體開發其他應用性產品

• 偵測腦波以確認人們之專注力

• 以腦波控制燈具亮度和色澤

13

研究背景

專利檢索條件

USPTO檢索策略介紹

TIPO檢索策略介紹

專利地圖

技術功效矩陣

結論

大綱

14

15

專利檢索條件-USPTO檢索策略介紹(1)

• 檢索專利時間：2014/03/18

• 檢索關鍵字：Brain, mind, signal, wave, computer,

control, machine, biosignal

• 檢索專利標題含有前述關鍵字之專利，共23項專利

16

• 本組於檢索專利時乃檢索專利摘要（Abstract）及專

利範圍（Claim）含有本組設定與「腦機介面」相關

關鍵詞

• 檢索時逐次加入不同之關鍵字

專利檢索條件-USPTO檢索策略介紹(2)

17

檢索關鍵字 檢索條件 專利筆數

Brain, mind(((ABST/brain OR ABST/mind) OR (ACLM/brain OR ABST/mind)) AND

ISD/20000101->20140318)7468

Brain, mind,

signal

(((ABST/brain OR ABST/mind) AND (ABST/signal )) OR ((ACLM/brain OR

ABST/mind) AND (ACLM/signal)))AND ISD/20000101->201403181224

Brain, mind,

signal, wave,

computer,

control

(((ABST/brain OR ABST/mind) AND (ABST/signal OR ABST/wave) AND

(ABST/computer OR ABST/control )) OR ((ACLM/brain OR ABST/mind)

AND (ACLM/signal OR ACLM/wave) AND (ACLM/computer OR

ACLM/control))) AND ISD/20000101->20140318

619

Brain, mind,

signal, wave,

computer,

control, machine

(((ABST/brain OR ABST/mind) AND (ABST/signal OR ABST/wave) AND

(ABST/computer OR ABST/control OR ABST/machine)) OR ((ACLM/brain

OR ABST/mind) AND (ACLM/signal OR ACLM/wave) AND

(ACLM/computer OR ACLM/control OR ACLM/machine))) AND

ISD/20000101->20140318

630

Brain, mind,

signal, wave,

computer,

control,

machine,

biosignal

(((ABST/brain OR ABST/mind) AND (ABST/signal OR ABST/wave) AND

(ABST/computer OR ABST/control OR ABST/machine)) OR

ABST/biosignal )OR ((ACLM/brain OR ABST/mind) AND (ACLM/signal OR

ACLM/wave) AND (ACLM/computer OR ACLM/control OR

ACLM/machine)) OR ACLM/biosignal) AND ISD/20000101->20140318

675

18

• 專利品質之權重設定：專利類型>專利年份>Claim

專利檢索條件-USPTO檢索策略介紹(3)

19

• 定義腦機介面前端技術相關IPC碼

IPC碼 定義

A61B 診斷；外科；鑑定

A61M將介質輸入人體內或輸到人體上之器械；為轉移人體介質或為從人體內取出介質之器械；用於產生或結束睡眠或昏迷之器械

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

A61H理療裝置，例如用於尋找或刺激體內反射點之裝置；人工呼吸；按摩；用於特殊治療或保健目的或人體特殊部分之洗浴裝置

G01N 取樣

G08B 信號裝置或呼叫裝置；指令發信裝置；報警裝置

G01V 地球物理；重力測量；物質或物體的探測；示蹤物

G01R 測量電變量；測量磁變量

H01L 半導體裝置；其他類目未包括的電固體裝置

A61N 電療；磁療；放射療；超音波療

專利檢索條件-USPTO檢索策略介紹(4)

20

• 擁有較多相關專利之前10大Assignee

1 Medtronic Inc. 6 Flint Hills Scientific L.L.C.

2 Neuropace Inc. 7 Braingate Ltd.

3 Cyberonics Inc. 8 University of Tsukuba

4 New York University 9 Samsung Electronics Co. Ltd.

5 Hitachi Ltd. 10New York University、Massachusetts Institute of Technology

專利檢索條件-USPTO檢索策略介紹(5)

21

專利檢索條件-TIPO檢索策略介紹

22

大綱

研究背景

專利檢索條件

專利地圖

整體發展狀況

技術發展狀況

競爭者

競爭者技術

技術功效矩陣

結論

23

專利地圖分析-整體發展狀況(1)

2000

2001

2013

2014

2012

20112010

2009

潛伏期

成長期

2002

24

專利地圖分析-整體發展狀況(2)

成長期

25

專利地圖分析-技術發展狀況

(92.42%)醫療(診斷、外科、鑑定；電療、磁療、放射療、超音波療)

26

專利地圖分析-競爭者(1)

27

專利地圖分析-競爭者(2)

28

專利地圖分析-競爭者(3)

專利權人 專利數量 國家數量 發明人數量 平均專利年齡 活動年期 距今年期

Medtronic Inc. 24 1 86 8.375 12(2001~2013) 1

NeuroPace Inc. 13 2 43 13.23 13(1997~2010) 4

Cyberonics Inc. 6 1 16 8.5 6(2005~2011) 3

Hitachi Ltd. 5 1 19 11.2 8(2001~2009) 5

New York

University5 1 6 15.6 11(1997~2008) 6

Braingate Ltd. 4 1 10 9 8(2005~2013) 1

Flint Hills

Scientific4 1 11 9 11(2002~2013) 1

University of

Tsukuba2 1 2 7.5 10(2004~2014) 0

Samsung

Electronics Ltd.2 1 5 9 10(2003~2013) 1

New York

University and

MIT

1 1 3 8 4(2006~2010) 4

29

專利地圖分析-競爭者技術

醫療(診斷、外科、鑑定；電療、磁療、放射療、超音波療)

30

大綱

研究背景

專利檢索條件

專利地圖

技術功效矩陣

USPTO專利

台灣專利

USPTO與台灣專利比較

結論

31

技術功效矩陣-USPTO專利(1)

上層技術

32

技術功效矩陣- USPTO專利(2)

下層技術

electrical

stimulatormonitor sensor transducer controller

Medtronic Inc. 11 20 14 1 0

New York University 0 1 4 3 0

Flint Hills Scientific L.L.C. 3 1 1 0 0

Hitachi Ltd. 0 0 5 0 0

Braingate Ltd. 0 0 0 0 4

New York University 、Massachusetts Institute of Technology

0 1 1 0 0

University of Tsukuba 0 0 0 0 2

NeuroPace Inc. 9 10 5 0 0

Cyberonics Inc. 6 4 0 3 0

Samsung Electronics 2 1 1 0 0

33

技術功效矩陣- USPTO專利(3)

功效項目

34

技術功效矩陣-台灣專利(1)

專利權人 篇數

大寶科技有限公司 7

交通大學 5

清華大學 3

陽明大學 2

中原大學 1

台灣大學 1

檢索結果：19篇 非侵入式

35

技術功效矩陣-台灣專利(2)

專利權人技術矩陣

專利權人 sensor transducer monitor controller

大寶科技有

限公司7 6 6 1

交通大學 5 0 2 1

清華大學 3 0 0 0

中原大學 1 1 1 0

陽明大學 2 0 1 1

台灣大學 1 0 1 0

TOTAL 19 7 11 3

36

19篇

技術功效矩陣-台灣專利(3)

專利權人 準確的定位 操作容易提升神經信號

的品質機動性高 適用範圍廣 準確的判斷

大寶科技有

限公司0 1 0 0 0 6

交通大學 0 0 3 0 1 1

清華大學 0 0 3 0 0 0

中原大學 0 0 0 0 1 1

陽明大學 0 1 1 0 0 0

台灣大學 0 0 0 0 0 1

TOTAL 0 2 7 0 2 9

專利權人功效矩陣

37

18篇

技術功效矩陣-USPTO與台灣專利比較(上層技術)

技術分類 USPTO專利數量 台灣專利數量

both invasive and non-invasive 5 0

invasive 47 19

non-invasive 15 0

YearUSPTO專利 台灣專利

invasive non-invasive both invasive and non-invasive non-invasive

2000 4 3 0 0

2001 0 1 0 0

2002 3 0 0 0

2003 2 2 0 0

2004 2 1 0 0

2005 0 0 0 0

2006 2 1 0 0

2007 3 1 0 1

2008 0 1 0 1

2009 4 2 2 10

2010 6 0 2 3

2011 8 1 0 1

2012 6 0 0 2

2013 7 2 0 138

技術分類 USPTO專利數量 台灣專利數量

controller 6 3

electrical stimulator 29 0

monitor 34 11

sensor 34 19

transducer 7 7

Year

USPTO專利 台灣專利

electrical

stimulatormonitor sensor transducer controller monitor sensor transducer controller

2000 3 3 4 1 0 0 0 0 0

2001 0 0 1 1 0 0 0 0 0

2002 2 3 1 0 0 0 0 0 0

2003 2 2 1 1 0 0 0 0 0

2004 1 1 2 0 0 0 0 0 0

2006 0 1 3 0 0 0 0 0 0

2007 3 2 3 0 0 1 1 1 0

2008 0 0 1 1 0 1 1 0 0

2009 4 3 2 1 0 5 10 3 1

2010 4 5 2 2 1 2 3 3 1

2011 2 7 5 0 2 0 1 0 0

2012 1 5 4 0 1 2 2 0 0

2013 7 2 5 0 1 0 1 0 1

2014 0 0 0 0 1 0 0 0 0

技術功效矩陣-USPTO與台灣專利比較(下層技術)

39

Type 適用範圍廣機動性高提升神經信號

的品質準確的判斷操作容易準確的定位

controller 4 2 0 0 0 0

electrical

stimulator10 1 5 10 4 0

monitor 12 1 8 11 3 0

sensor 9 3 7 7 4 4

transducer 0 3 0 1 1 1

Type 適用範圍廣機動性高提升神經信號

的品質準確的判斷操作容易準確的定位

controller 1 1

electrical

stimulation

monitor 1 2 6 1

sensor 6 6 1

transducer 1 6 1

USPTO專利

台灣專利

技術功效矩陣-USPTO與台灣專利比較(1)

40

Type 適用範圍廣機動性高提升神經信號

的品質準確的判斷操作容易準確的定位

controller 3.60% 1.80%

electrical

stimulator9.01% 0.90% 4.50% 9.01% 3.60%

monitor 10.81% 0.90% 7.21% 9.91% 2.70%

sensor 8.11% 2.70% 6.31% 6.31% 3.60% 3.60%

transducer 2.70% 0.90% 0.90% 0.90%

Type 適用範圍廣機動性高提升神經信號

的品質準確的判斷操作容易準確的定位

controller 3.03% 3.03%

electrical

stimulation

monitor 3.03% 6.06% 18.18% 3.03%

sensor 18.18% 18.18% 3.03%

transducer 3.03% 18.18% 3.03%

USPTO專利

台灣專利

大寶科技有限公司國立清華大學國立交通大學

Medtronic Inc.

NeuroPace Inc.

技術功效矩陣-USPTO與台灣專利比較(2)

41

大綱

研究背景

專利檢索條件

專利地圖

技術功效矩陣

結論

42

結論(1)

腦機介面之技術較為新穎

• 相關技術皆在成長階段（自2010年開始）

• 目前之腦機介面相關技術中，發展較成熟者為前端技術

• 相關專利多於主要功能方面作提升(提升品質 準確的判斷) ，而於操作容易或是

機動性高等較偏向附加價值的功效較少

43

結論(2) USPTO上所查到的專利和台灣的專利趨勢大致相同

• 專利主題以invasive、sensor/monitor、提升品質/準確判斷為主

• 專利數較多之技術功效組合：

• 台灣表現比較出色的地方是monitor+準確判斷、sensor+提升品質、

sensor+準確判斷、transducer+準確判斷

monitor+準確的判斷 sensor+準確的判斷

sensor+提升神經信號的品質 transducer+準確的判斷

transducer+適用範圍廣 controller+準確的判斷

controller+操作容易

44

參考資料 Control Your Mobile Phone or Tablet Directly from Your Brain

http://www.nextnature.net/2013/05/control-your-tablet-directly-from-your-brain/

Samsung Tests Tablet Controlled by Brain Activity

https://www.youtube.com/watch?v=trNHyWy5AaY

Hitachi Creates Brain 'Remote Control'

http://www.livescience.com/4511-hitachi-creates-brain-remote-control.html

http://www.hitachi-medical.co.jp/english/products/opt/etg4000/index.html

腦機介面之研發現況與醫療照護機器人之整合應用：

http://www.robotworld.org.tw/index.htm?pid=10&News_ID=4525

腦波介面在智慧型空間的應用：

http://www.arch.nctu.edu.tw/works/thesis/2006/orel.pdf

可攜式腦波監控裝置：

http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1310310008

美國專利局：

http://www.uspto.gov

經濟部智慧財產局：

http://www.tipo.gov.tw/

台灣醫療器材產業鏈簡介：

http://www.otc.org.tw/ch/regular_emerging/ic2/introduce.php?ic=C200

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