淺析具備創造性的要素省略發明

總第177期 薛凯俞 国家知识产权局专利局 专利审查协作江苏中心光电部检测技术室 审查员發表,[专利]文章

要素省略的發明是指“省去已知產品或者方法中的某一項或多項要素的發明”?!?a href='journal-property-list.asp?3.html' target='_blank'>專利審查指南》(2010年版,簡稱《指南》)對于該類發明創造性的判斷標準為:(1)如果省去一項或多項要素后其功能也相應地消失,則該發明不具備創造性;(2)如果發明與現有技術相比省去一項或多項要素(例如,一項產品發明省去了一個或多個零部件或者一項方法省去一步或多步工序)后,依然保持原有的全部功能,或者帶來預料不到的技術效果,則具有突出的實質性特點和顯著的進步,該發明具備創造性。

對于上述標準,《指南》中僅給出了不具備創造性的案例:一種涂料,相對于現有技術的涂料,區別在于不含防凍劑,而該本發明的涂料也沒有防凍效果,那么該發明不具備創造性。但對于省略要素卻“依然保持原有的全部功能”,《指南》既沒有進一步闡述,也沒有給出幫助理解的具體實例,造成了實際操作中的判斷困難。通常判斷專利申請是否為省略發明,包括以下兩種情形:一是專利申請的說明書背景技術部分明確提及所省略的要素及要素省略的目的;二是說明書中未記載被省略的要素1。上述兩種情形的出現,與發明人對其發明創造的認識以及申請文件的撰寫密不可分;同時,實質審查也面臨不同的問題和操作方式。

美國《專利審查操作手冊》(MPEP)對要素省略導致“非顯而易見性”的情形給出了一個典型判例(In re Edge)作為實踐指導,其屬于上述兩種情形中的后一種情形。具體內容如下:

有爭議的權利要求涉及一種印刷片材,具有與上述印刷片材直接結合的可擦金屬薄層,一旦擦除所述金屬薄層,則原始印刷物不再被覆蓋?,F有技術公開一種相似的印刷片材,其進一步包括透明的防擦除的中間保護層,當擦除上層時,能夠保護印刷內容免遭擦除。該權利要求的非顯而易見性在于,相對于現有技術來說,盡管透明層被省略,但爭議權利要求的金屬層可在不擦除印刷內容的情況下被擦除,也就是說保留了透明層的功能2。

專利在說明書中并未提及現有技術存在的技術缺陷,也未提及其他多余要素,即本專利并未主動謀求任何要素的省略。本專利之所以能夠省略中間透明層,其技術原理在于:不透明覆蓋層所采用的金箔或銅粉薄膜與紙質片材黏連度較低,容易擦除且不會損害紙上的文字;而對比文件采用油墨薄膜作為不透明覆蓋層,與紙質片材黏連度較高,因此需要添加透明層來防止誤擦除印刷文字。

由上述分析可知:上述情形被認定為要素省略,只是相對于審查員檢索得到的特定對比文件而言的。若相對于其他對比文件(例如可沿虛線撕開覆紙類型的信息卡),則不會涉及要素省略的爭議。

而對于前一種情形,即本申請明確提及所省略的要素及要素省略的目的并具有創造性的案例,MPEP也未涉及。本文以實質審查為基礎,提供了一件實際案例,為要素省略發明的創造性判斷提供參考,并對明確提及要素省略目的的權利要求的撰寫提出建議。

案例分析

本案例(申請號為201810596006.8)的發明構思在于:傳統的A超探頭需要匹配層和背襯層,這導致探頭的軸向長度難以縮短,限制了A超探頭人機接口的進一步便攜化。因此,本申請提出一種可穿戴超聲探頭,在軸向長度上簡化限制,針對人機接口用途簡化傳統A超探頭的結構,關鍵技術手段在于利用偏聚氟乙烯(PVDF)的聲阻抗和機械品質因數特性,選用特定厚度的PVDF材料作為有機壓電材料,在省略匹配層和背襯層的情況下,滿足超聲探測人體的要求。

本申請權利要求1為:“一種可穿戴超聲探頭,其特征在于,包括上封裝膜、電極接口、有機壓電材料、正電極、負電極及下封裝膜,所述電極接口包括電極固定板、正極端、接地極端和正極端固定板,所述正極端和正極端固定板組成所述電極接口的正極,所述接地極端為電極接口的接地極,所述電極接口通過粘接進行固定;所述有機壓電材料被上封裝膜和下封裝膜封裝;所述上封裝膜和下封裝膜為高分子聚合物薄膜;所述正電極和負電極為金屬薄膜;所述上封裝膜、電極接口、有機壓電材料、正電極、負電極和下封裝膜通過粘接進行組合。”
根據說明書的記載,匹配層和背襯層之所以能夠省略,是因為 PVDF材料具有聲阻抗與人體軟組織接近、機械品質因數低的性質。聲阻抗與人體軟組織接近,使其能夠在不含匹配層的情況下傳播超聲;機械品質因數低,意味著停止激勵后,PVDF能夠較快地恢復到靜止狀態而不會產生內部混響,因此可以免除用以吸收聲能的背襯層。由此,該案的發明點實際體現在權利要求3(所述有機壓電材料為PVDF或PVDF的共聚物,所述有機壓電材料不包含和人體軟組織之間的匹配層及背襯層,其形狀為矩形或者圓形)和權利要求4(所述有機壓電材料的厚度為100到1000微米)中。

實際審查中,審查員依據“三步法”判斷該發明的創造性,將對比文件1(簡寫為D1)作為最接近的現有技術,結合對比文件2(簡寫為D2)評述權利要求1的創造性,進一步結合對比文件3(簡寫為D3)評述權利要求3的創造性,權利要求4-10的附加技術特征則被列為公知常識。

D1(CN2781367Y)公開的是一種線聚焦PVDF壓電薄膜超聲探頭,其包括正、負電極、電極接口、有機壓電材料及其連接關系。D2(CN107361794A)公開了一種可彎曲型超聲探頭,將有彈性的壓電聚合物薄膜外加電極包裹于保護層內從而與外界環境隔離,從而形成可彎曲型超聲探頭。

在兩份對比文件中,由于D1與專利申請的技術領域相近,且公開專利申請的技術特征最多,因此審查員認為D1是最接近的現有技術。將專利申請的權利要求保護的技術方案與D1對比之后可知,本申請中權利要求1要求保護的技術方案與D1的區別在于發明實現了超聲探頭的可穿戴使用,并提供了探頭的封裝方式。由此可知,本申請實際解決的技術問題是實現超聲探頭的便攜化。

由D2可知,將壓電聚合物薄膜外加電極包裹于保護層所形成的可彎曲型超聲探頭,這與壓電聚合物薄膜在本案中所起的作用相同。由此,可以認為D2給出了將壓電聚合物薄膜封裝以實現超聲探頭可穿戴的技術啟示,進而使本領域技術人員有動機將D2和D1結合起來構成本案的技術方案,故本專利權利要求1要求保護的技術方案現對于現有技術而言是顯而易見的。

D33是發明人的在后公開論文4中所引用的一篇參考文獻,其測量四類壓電材料(鋯鈦酸鉛纖維復合物、鈦酸鉛陶瓷、聚偏氟乙烯薄膜、鈮酸鋰單晶)的機械品質因數和阻抗值,探究在不同壓電材料下,選用何種材料作為背襯層和匹配層有助于提高換能器的靈敏度和帶寬。對于壓電聚合物(文中以PVDF為例)作為壓電材料的情形,背襯層選用阻抗為3.15MRayls的環氧樹脂,同時基于聚合物固有的低聲阻抗特性取消匹配層,該實驗條件下的換能器性能較好;此外,D3還記載PVDF的機械品質因數為12,這在各類壓電材料中為較小的數值。

本申請權利要求3要求保護的技術方案與D1的進一步區別在于,采用PVDF或PVDF共聚物作為有機壓電材料,同時省略有機壓電材料與人體軟組織之間的匹配層及背襯層。由此可以得出,本申請進一步解決的技術問題是如何縮短探頭的軸向長度。

根據D3,本領域技術人員可以明確得知,PVDF的低聲阻抗特性使得超聲探頭的匹配層能夠被省去,相對于依賴背襯層和匹配層的鋯鈦酸鉛纖維復合物、鈦酸鉛陶瓷和鈮酸鋰單晶來說,僅由PVDF與背襯層兩部分構成的超聲探頭已經能夠實現超聲探測。

那么,從現有技術中能否獲得省去背襯層的技術啟示呢?首先,常規的超聲探頭由壓電層、背襯層和匹配層構成,背襯層的作用是吸收聲波,減少內部超聲多次反射造成的干擾,同時增大阻尼,使發射脈沖窄,從而提高分辨率。以壓電陶瓷做壓電材料時,由于壓電陶瓷的機械品質因數較高,停止激勵后,超聲的多次反射易導致干擾,因此需要背襯層來降低干擾。而D3記載了PVDF本身具有機械品質因數低的特性,并客觀比較了四種壓電材料的各項物理參數,并未記載任何機械品質因數高低與背襯層的聯系,據此得出省略背襯層的技術啟示,難免存在“事后諸葛亮”的嫌疑。

因此,根據“三步法”判斷創造性,現有技術并不能給出同時省略背襯層和匹配層的技術啟示,體現發明構思的技術方案對本領域技術人員來說并非顯而易見的。那么,根據《指南》所規定的要素省略的判斷方法,能否得出相同的結論?

要素省略發明的創造性判斷

將《指南》中的涂料案例的創造性判斷方法類推到超聲探頭可知,若一種超聲探頭相對于現有技術來說,區別在于不含匹配層或背襯層,而該發明的探頭也缺乏聲學匹配和抑制混響的效果,那么該結構實際上喪失了探頭的基本功能,也明顯不具備創造性。

反之,若超聲探頭與現有技術相比,能夠在省去一層或多層的條件下,依然保持原有的全部功能或者帶來預料不到的技術效果,則具有突出的實質性特點和顯著的進步,具備創造性。首先,說明書明確記載了該案例在省略匹配層和背襯層、縮短探頭軸向長度的同時,完整保留了超聲探頭的全部功能。而現有技術中,D1是一種PVDF壓電薄膜超聲探頭,其背襯層的作用在于固定壓電薄膜、消除雜波信號,以及使壓電元件瞬間停振,且限定PVDF的厚度應小于50微米;D2在結構方面僅公開壓電聚合物薄膜外加電極包裹于保護層內;D3對于PVDF作為壓電材料的情形,以環氧樹脂作為背襯層,同時基于PVDF固有的低聲阻抗特性取消匹配層。

可見,盡管現有技術中存在將PVDF用作有機壓電材料并省略匹配層的技術方案,但未有對比文件明確以PVDF作有機壓電材料,并同時省略匹配層和背襯層。而本申請對PVDF的厚度進行優化,結合其物理特性的優勢,保持了其他壓電材料、匹配層和背襯層三者的功能,因此具有突出的實質性特點和顯著的進步,具備創造性。雖然從對說明書的分析來看,本申請屬于要素省略帶來創造性的情形,但其原始的獨立權利要求1并不能直觀地體現要素省略的特征,由此引發另一個問題——如何合理限定該類發明的權利要求?

要素省略發明的權利要求撰寫

常規情況下,權利要求中通常僅記載技術方案所包含的技術特征,并不會將不包含的技術特征刻意列為排除項。然而,若不將不包括匹配層和背襯層這一技術特征明確限定在權利要求中,則會存在以下兩種可能:一是匹配層和背襯層被省略,二是隱含了匹配層和背襯層的存在。

事實上,本案的權利要求1并未體現要素省略的特征,僅在權利要求3中體現了該發明點。因此,要求申請人將被省略要素的相關特征明確記載在獨立權利要求中,是出于以下兩點考慮:其一,若不進行該排除限定,則使用D1+D2能夠否定權利要求1的創造性,根據原權利要求1的記載,審查員難以直接地、毫無疑義地確定不存在匹配層和背襯層,因此不與舉證的對比文件構成區別;其二,被省略的要素在本案中具有必要性,理由是申請文件中所記載的關鍵技術手段恰恰在于省略匹配層和背襯層,若不將上述省略特征明確限定在獨立權利要求中,必然會影響技術方案的完整性。

小結

本文以一件要素省略發明的實際案例為基礎,為要素省略發明的創造性判斷提供參考,并對要素省略發明的權利要求撰寫提出建議。要素省略發明在審查實踐中并不常見,因此,如遇申請文件中明確記載有省略要素而功能保持的情形,審查員應當格外關注;除“三步法”之外,也要考慮通過“要素省略”判斷法進行創造性審查。權利要求的撰寫,一方面需要結合現有技術的公開程度,與現有技術明確區分,另一方面要結合申請文件關于技術問題的記載,以確保權利要求的完整性。

參考文獻:
1 淺議省略發明中“依然保持原有的全部功能”的創造性判斷,李偉,李哲,2013年中華全國專利代理人協會年會暨第四屆知識產權論壇論文匯編第二部分。
2 對創造性判斷中要素省略的考量,杜衡,中國專利商標,2021年第2期.
3 Design, Fabrication, and Evaluation of High Frequency, Single-Element Transducers Incorporating Different Materials”, Kevin A. Snook等,IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectro., Freq. Control,2002年第49卷第2期.
4 A Lightweight Ultrasound Probe for Wearable Human-Machine Interfaces,Jipeng Yan等, IEEE Sensors Journal,2019年第19卷第14期.



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