引言：無電池感測器技術作為環境物聯網（Ambient IoT）的核心，正引領物聯網設備邁向永續發展的新時代。透過能量採集技術（Energy Harvesting），這些感測器能從光、熱、振動或射頻等環境能源中獲取電力，實現自主供電，擺脫傳統電池的限制。此技術不僅降低了設備維護成本與環境負擔，還延長了設備壽命，為智慧城市、智慧農業、智慧醫療保健及工業自動化等領域提供創新解決方案。無電池感測器的低功耗設計與高效能量轉換能力，使其成為物聯網規模化部署的關鍵推動力，並為實現智慧化管理與永續未來奠定了技術基礎。

博大國際視野：前瞻趨勢 / 環境物聯網(Ambient IoT)

內容摘錄：無電池感測器技術並非全新概念，其核心的能量蒐集技術已發展多年，但光能、熱能和動能產生的電能可能是間歇性，不能保證穩定電能輸出，因此尚未蓬勃發展。然而，近年來隨著低功耗IC技術的進步及物聯網需求的增加，環境物聯網迎來爆發性成長。特別是3GPP對低功耗物聯網標準的制定，進一步推動了無電池感測器技術的發展。其中，美國在可穿戴醫療裝置領域的發展尤為積極。此外，新創企業與學術研究機構對無電池感測器的投入顯著，約30%的專利由學研單位提出，顯示該技術仍面臨多項技術挑戰。本報導將從無電池感測器的全球專利申請趨勢、各國專利申請趨勢、專利權人類型及專利分類號技術範疇面相進行分析，並介紹高影響力專利與值得關注的新創公司，全面解析無電池感測器的發展動向。

壹、全球「環境物聯網」發展趨勢:

2015年，隨著3GPP Release 13中NB-IoT（窄帶物聯網）技術的推出並在2016年完成標準化，專利申請數量顯著增加，迎來第一波專利申請量的顯著成長；隨著5G技術發展，mMTC（大規模機器類型通信）在3GPP Release 15中進一步強化，支持大量低功耗設備的連接，如智慧農業與工業自動化。2019年，專利申請數量持續成長；3GPP Release 17引入的RedCap（簡化能力設備）技術，針對中階物聯網應用（如工業感測器與穿戴式設備），提供更高傳輸速率，同時保持低功耗與低成本。2021年與2022年，專利申請數量穩定成長，顯示市場對RedCap應用的高度期待，特別是在智慧醫療與工業自動化領域。

從全球專利申請趨勢來看，無電池感測器技術的專利申請量近年來呈現顯著成長，這與3GPP針對物聯網（IoT）技術標準的推動密切相關。NB-IoT、mMTC和RedCap技術在完成標準化後，專利數量達到高峰，而Ambient IoT在Release 19成為研究題目後，其後續專利增長也備受期待。隨著物聯網技術朝小型化與低功耗方向發展，無電池感測器的技術進步與應用潛力更值得持續關注與投入。

貳、各國專利申請趨勢:

從最早優先權國家觀察，可以發現美國市場專利權人推動最為積極，佔據了60%的專利申請量，其次為歐盟14%、中國、印度與韓國各有8%、7%、6%件專利申請量占比，彼此差異不大。

從專利申請數量觀察近十年2014至2023年專利數前10名的國家，以美國59件最多、其次為中國26件、歐盟18件。美國不只在整體專利申請數量領先，也具有最高的成長率(193%)，歐盟、印度近年也是加大了申請力道，分別具有60%及25%的成長率，中國則維持了一貫的申請步調，並未有顯著的成長趨勢。顯見無電池感測器技術目前以歐美較為重視。

參、專利權人類型:

從專利權人類型來看，學研單位占總專利申請數量的30.4%。對於已發展多年的能量收集技術而言，這樣的比例顯然相當高，顯示當前無電池感測技術仍存在許多需要解決的技術挑戰與開發潛力的應用場景。在學研專利權人中，前十大專利權人的專利申請數量僅占32.3%，且僅有7家學研單位的專利申請數量超過2件，這反映出學研界對該領域的積極參與，同時呈現出百花齊放的發展趨勢。

肆、專利分類號技術範疇:

無電池感測器相關專利申請可以分為五種技術範疇，分別為能量管理與能量採集技術，主要涉及主要涉及無電池感測器的能量管理、能量採集（如振動能、熱能、光能等），以及電力供應相關技術，包含有H02J 50/00(電力分配或儲能系統)、H02J 7/00(電池或儲能裝置的管理與控制)、H02N 2/00(涉及能量轉換技術，例如壓電效應或熱電效應，用於能量採集)等IPC專利分類號；無線通訊與數據傳輸技術，主要涉及低功耗無線通訊技術（如LoRa、BLE），涵蓋了感測器網路的通信協議與架構，包含H04W 4/00(無線通訊網路的架構與管理)、H04W 52/00(低功耗無線通訊技術，適用於物聯網與感測器網路)、H04W 88/00(無線通訊中的節能技術)等IPC專利分類號；感測器設計與應用技術，主要涉及涉及感測器的設計、製造，涵蓋了感測器在醫療、工業與環境中的多樣化應用，包含A61B 5/00(醫療診斷感測器，用於監測生理參數)、A61N 1/00(電刺激設備，適用於醫療感測應用)、G01N 27/00(化學或生物感測器，用於環境或醫療監測)等IPC專利分類號；數據處理與運算技術涉及感測器數據的處理、分析與運算技術，包含G06F 1/00(數據處理設備的基本結構)、G05B 19/00(工業控制系統中的數據處理技術)等IPC專利分類號；特殊應用與其他技術涵蓋特殊應用領域的感測器技術，例如風能、電磁設備等，包含F03D 9/00(風能設備中的感測技術)、H02K 7/00(電磁設備中的感測技術)等IPC專利分類號。

能量管理與能量採集技術、無線通訊與數據傳輸技術在專利申請中占據了主要地位，分別佔據整體專利家族申請數量的30%與32%。感測器設計與應用技術則緊隨其後，相關專利申請數量占總申請數量的19%。從申請年份的分布來看，無線通訊與數據傳輸技術在2015年與2016年的占比相當高，這可能與3GPP NB-IoT標準的制定密切相關。而能量管理與能量採集技術則持續保持高比例，並在2017年後逐漸增長。隨著無電池感測器的發展，能量轉換效率的提升以及大規模部署所帶來的自適應電源管理問題，成為當前技術發展的主要挑戰。

感測器設計與應用技術的發展趨勢與能量管理及能量採集技術相似。隨著感測器部署環境的多樣化，多重能量轉換來源的需求帶來了新的設計挑戰。這也促使特殊應用與其他相關技術在近年來開始增長，嘗試針對不同應用場景提出創新的無電池感測器解決方案。

High Technology Impact Patent

說明：本報導採用的高影響力專利，係以Derwent Innovation的影響力指標計算

從高影響力專利的分佈可以看出，新創公司與學研單位占據了大多數的排名，但其專利分數普遍不高，這顯示無電池感測器技術目前尚未出現明顯的主導者。在這其中，Wiliot 與 Everactive 兩間新創公司更是位居前兩名。雖然 Wiliot 和 Everactive 都專注於無電池感測器技術，但它們的定位與應用場景截然不同。Wiliot 更適合應用於消費品和供應鏈管理，強調低成本和大規模部署的優勢；而 Everactive 則聚焦於工業物聯網，提供高可靠性且免維護的解決方案。兩家公司在技術創新和市場應用上各有其獨特優勢，未來有望在不同領域中共同推動無電池物聯網技術的發展。