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2022年美国专利各类别和领域的发展状况
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陈立新 张琳 黄颖：中美欧日韩五局专利报告3479.docx
█武汉大学科教管理与评价研究中心 陈立新 张琳 黄颖
第二部分 2022年美国发明专利统计分析报告
13 美国专利各类别和领域的发展状况
13.1 不同技术类别的美国专利增长状况
2022年，美国授权的发明专利涉及的国际专利分类号小类（IPC四位编码）共计629个，其中有413个小类的专利数量超过或达到100项。一项美国授权发明专利可能会涉及多个小类，平均涉及2个小类。
附表13.1-1 美国发明专利数量最多的100个技术小类（IPC4）的增长状况
IPC | 技术小类名称 | 2022 | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | |
1 | G06F | 数据处理 | 55227 | 57961 | 62511 | 62818 | 51982 | 54540 |
2 | H04L | 数字信息传输 | 33793 | 35917 | 39550 | 38800 | 32365 | 32799 |
3 | H01L | 半导体器件 | 23734 | 24725 | 28028 | 27820 | 24898 | 26636 |
4 | H04W | 无线通信 | 21342 | 21708 | 23847 | 23750 | 20631 | 20665 |
5 | H04N | 图像通信 | 16136 | 16937 | 19710 | 19850 | 17408 | 17997 |
6 | A61B | 医学诊断 | 15234 | 15856 | 17137 | 17295 | 13660 | 13812 |
7 | G06Q | 电子商务和管理系统 | 14621 | 15299 | 15901 | 14969 | 10390 | 10178 |
8 | G06N | 知识及数学模式计算系统 | 13614 | 10239 | 7686 | 4572 | 1814 | 1591 |
9 | G06T | 图像处理 | 13281 | 13666 | 14019 | 12304 | 9221 | 8576 |
10 | A61K | 医用或梳妆用的配制品 | 12341 | 13836 | 14506 | 14336 | 13570 | 14309 |
11 | G06K | 数据识别 | 10922 | 14429 | 14454 | 12673 | 10512 | 10168 |
12 | G01N | 测试或分析材料 | 9576 | 10183 | 11590 | 11743 | 10303 | 10301 |
13 | G02B | 光学元件、系统或仪器 | 9161 | 9613 | 11205 | 11433 | 8947 | 9153 |
14 | H04B | 通信传输 | 8417 | 9030 | 10714 | 11590 | 10545 | 10683 |
15 | G06V | 图像或视频识别 | 6882 | -- | -- | -- | -- | -- |
16 | H01M | 电池 | 5587 | 5476 | 6107 | 5702 | 4879 | 4951 |
17 | A61M | 医用注射或抽取器械 | 5570 | 5798 | 6244 | 6459 | 5145 | 5148 |
18 | A61P | 化合物或药物制剂 | 5434 | 5550 | 4515 | 2466 | 569 | 482 |
19 | C12N | 微生物或酶 | 5295 | 5566 | 5821 | 5713 | 5695 | 5720 |
20 | H05K | 印刷电路 | 5064 | 5320 | 6264 | 6611 | 5643 | 5843 |
21 | G09G | 显示控制的装置或电路 | 5024 | 5357 | 5875 | 6054 | 5220 | 5152 |
22 | B29C | 塑料成型 | 4954 | 5338 | 5547 | 5432 | 4598 | 4248 |
23 | G01R | 电磁测量 | 4933 | 5062 | 5586 | 5867 | 4879 | 5431 |
24 | G01S | 无线电定向或测距 | 4892 | 4599 | 5182 | 4756 | 3524 | 3415 |
25 | A61F | 血管内的滤器或支架 | 4845 | 5197 | 5690 | 5968 | 5018 | 5428 |
26 | H02J | 供电和蓄电 | 4645 | 4924 | 4973 | 5791 | 5121 | 4593 |
27 | G05D | 非电变量控制系统 | 4455 | 4334 | 4452 | 4063 | 3200 | 2686 |
28 | C07K | 肽 | 4388 | 4804 | 5012 | 4791 | 4428 | 4485 |
29 | G11C | 静态存储器 | 4353 | 4738 | 5177 | 4974 | 4182 | 4791 |
30 | B60R | 车辆的特殊配件或部件 | 4040 | 4191 | 4685 | 4716 | 3777 | 3490 |
31 | G10L | 测量力或机械功率 | 3999 | 3709 | 3779 | 3448 | 2623 | 2642 |
32 | G05B | 一般控制系统 | 3997 | 4147 | 4778 | 4960 | 3960 | 3065 |
33 | G16H | 医疗信息学 | 3987 | 3836 | 3287 | 2647 | 745 | -- |
34 | G02F | 用于控制光的器件或装置 | 3899 | 4258 | 5224 | 5695 | 4621 | 4665 |
35 | B01D | 分离 | 3854 | 4195 | 4790 | 4804 | 4053 | 3885 |
36 | E21B | 钻探 | 3810 | 4043 | 4450 | 4810 | 3972 | 3611 |
37 | B60W | 混合动力车辆的控制系统 | 3713 | 3061 | 3135 | 2890 | 2315 | 2259 |
38 | B32B | 层状产品 | 3590 | 3932 | 4596 | 4425 | 3775 | 3691 |
39 | C07D | 杂环化合物 | 3520 | 4241 | 4744 | 5134 | 4862 | 5507 |
40 | H04R | 扬声器 | 3230 | 3154 | 3648 | 3669 | 3225 | 3145 |
41 | B65D | 贮存或运输的容器 | 3150 | 3369 | 3694 | 3955 | 3477 | 3474 |
42 | F21V | 照明装置 | 3147 | 3398 | 4331 | 4863 | 3900 | 3594 |
43 | H04M | 电话通信 | 3062 | 3675 | 4985 | 5533 | 5411 | 6209 |
44 | H01Q | 天线 | 2903 | 3081 | 3122 | 3103 | 2311 | 2410 |
45 | G01C | 测量距离、水准或者方位 | 2892 | 3167 | 3368 | 3497 | 2908 | 2995 |
46 | H01R | 集电器 | 2869 | 3044 | 3646 | 3819 | 3410 | 3813 |
47 | B62D | 机动车 | 2826 | 2727 | 2877 | 2856 | 2442 | 2413 |
48 | B60K | 车辆动力装置布置或安装 | 2794 | 2708 | 3066 | 3085 | 2615 | 2568 |
49 | A61N | 电疗或磁疗 | 2781 | 2785 | 2963 | 3214 | 2651 | 2948 |
50 | B01J | 颗粒化催化和胶体 | 2710 | 3067 | 3379 | 3419 | 3122 | 3258 |
51 | H02K | 电机 | 2656 | 2649 | 3008 | 2992 | 2352 | 2250 |
52 | H02M | 变电 | 2613 | 2616 | 3261 | 3669 | 3404 | 3447 |
53 | C08L | 高分子化合物 | 2563 | 3064 | 3555 | 3138 | 2693 | 2951 |
54 | H05B | 电热 | 2530 | 2795 | 3539 | 4018 | 3332 | 3456 |
55 | G08G | 交通控制系统 | 2528 | 2626 | 2856 | 2691 | 2033 | 1811 |
56 | G08B | 信号装置或呼叫装置 | 2518 | 2753 | 3382 | 3425 | 3291 | 3168 |
57 | B60L | 电动车辆动力装置 | 2479 | 2367 | 2328 | 2624 | 2393 | 2402 |
58 | B64C | 飞机 | 2476 | 2434 | 2761 | 2362 | 1850 | 1603 |
59 | C12Q | 包含酶或微生物的测定法 | 2473 | 2854 | 3149 | 3162 | 2831 | 2825 |
60 | B33Y | 3D打印 | 2397 | 2341 | 2108 | 1703 | 1059 | 605 |
61 | H03K | 脉冲技术 | 2334 | 2476 | 3383 | 3305 | 2496 | 2928 |
62 | B25J | 机器人操纵器 | 2307 | 2103 | 2169 | 1837 | 1405 | 1246 |
63 | C23C | 金属材料的镀覆 | 2298 | 2338 | 2744 | 2846 | 2619 | 2641 |
64 | F16H | 传动装置 | 2295 | 2636 | 3122 | 3145 | 2571 | 2634 |
65 | C09K | 荧光液晶等材料 | 2287 | 2468 | 2683 | 2784 | 2650 | 2426 |
66 | B64D | 装到飞机上的设备 | 2192 | 2221 | 2623 | 2400 | 1850 | 1669 |
67 | G07C | 时间或出勤登记器 | 2113 | 2073 | 2148 | 2063 | 1657 | 1494 |
68 | C08K | 高分子化合物的制备配料 | 2086 | 2397 | 2734 | 2625 | 2146 | 2272 |
69 | F01D | 汽轮机 | 2062 | 2360 | 3089 | 3150 | 2577 | 2097 |
70 | C07C | 无环或碳环化合物 | 2046 | 2439 | 2948 | 3283 | 3103 | 3317 |
71 | B41J | 打字机 | 2035 | 2244 | 2622 | 2768 | 2349 | 2422 |
72 | A61L | 外科材料或消毒 | 2027 | 2327 | 2546 | 2511 | 2116 | 2269 |
73 | H01J | 放电管或放电灯 | 1971 | 2059 | 2448 | 2374 | 2149 | 2367 |
74 | H01F | 磁体或变压器 | 1959 | 1979 | 2192 | 2342 | 2015 | 2024 |
75 | A63B | 体育锻炼的器械或球类 | 1904 | 2171 | 2379 | 2663 | 2223 | 2324 |
76 | C08G | 醛或酮的缩聚物 | 1871 | 2312 | 2695 | 2708 | 2394 | 2625 |
77 | G03B | 摄影 | 1841 | 1970 | 2411 | 2405 | 2146 | 2320 |
78 | G01B | 长度角度面积的计量 | 1829 | 1894 | 2411 | 2566 | 2166 | 2280 |
79 | C09D | 涂料 | 1823 | 2083 | 2604 | 2715 | 2421 | 2438 |
80 | A63F | 纸牌或轮盘赌游戏 | 1792 | 1923 | 2092 | 2211 | 1866 | 2123 |
81 | H03M | 编码译码或代码转换 | 1785 | 2066 | 2345 | 2371 | 1714 | 1852 |
82 | B29L | 特殊塑料制品 | 1773 | 2164 | 2449 | 2665 | 2287 | 1836 |
83 | B23K | 焊接及热切割 | 1758 | 1937 | 2356 | 2289 | 1831 | 1887 |
84 | F16K | 阀或龙头 | 1715 | 1866 | 2060 | 2082 | 1758 | 1729 |
85 | B29K | 塑形 | 1702 | 1979 | 2295 | 2436 | 2049 | 1517 |
86 | C08F | 碳碳不饱和键高分子 | 1679 | 1936 | 2218 | 2064 | 1967 | 2106 |
87 | G03G | 电记录术或电照相 | 1639 | 1828 | 2340 | 2756 | 2671 | 2634 |
88 | B65G | 运输或贮存装置 | 1630 | 1693 | 1888 | 1770 | 1564 | 1621 |
89 | C08J | 有机高分子化合物加工 | 1597 | 1867 | 2177 | 1991 | 1786 | 1699 |
90 | F21Y | 光源的构成 | 1545 | 1738 | 2165 | 2467 | 1951 | 1733 |
91 | G03F | 图纹面的照相制版工艺 | 1536 | 1719 | 1966 | 2063 | 1880 | 2064 |
92 | F16L | 管子或管接头 | 1531 | 1654 | 1928 | 1923 | 1714 | 1825 |
93 | F04D | 非变容式泵 | 1526 | 1479 | 1922 | 2047 | 1488 | 1377 |
94 | F02C | 喷气推进 | 1500 | 1577 | 1903 | 1902 | 1538 | 1166 |
95 | F24F | 空气调节 | 1491 | 1431 | 1632 | 1545 | 1206 | 1166 |
96 | H02P | 电动机或发电机控制调节 | 1457 | 1462 | 1617 | 1740 | 1554 | 1615 |
97 | C02F | 水处理 | 1438 | 1558 | 1688 | 1656 | 1517 | 1335 |
98 | B01L | 化学或物理实验设备 | 1406 | 1447 | 1463 | 1387 | 1227 | 1251 |
99 | F21S | 非便携式照明装置 | 1390 | 1613 | 1871 | 2218 | 1594 | 1362 |
100 | C01B | 非金属元素 | 1386 | 1495 | 1774 | 1906 | 1648 | 1788 |
从国际专利分类号小类来看，2022年专利数量增长较快的是：知识及数学模式计算系统（人工智能）、混合动力车辆的控制系统、机器人操纵器、测量力或机械功率、无线电定向或测距、电动车辆动力装置、空气调节、医疗信息学、机动车、非变容式泵、车辆动力装置布置或安装、非电变量控制系统、扬声器、3D打印、电池，增长率为33%至2%。
附图13.1-1 近年来美国授权的发明专利在30个技术小类中的数量分布
值得注意的是知识及数学模式计算系统（G06N）的专利数量从2014年的803项，增长到2022年的13614项，7年增长了17倍。这表明，人工智能和机器学习是当前技术发展的热点。近年来，3D打印（B33Y）、化合物或药物制剂（A61P）、机器人操纵器（B25J）、非电变量控制系统（G05D）、飞机（B64C）、混合动力车辆的控制系统（B60W）等小类的专利数量增长也较快。
13.2 细分领域的美国专利发展态势
虽然IPC是国际通用的专利分类号，但是随着某类技术的快速发展，使得该类发明数量暴增，导致IPC分类号下这些类别的专利数量特别巨大，造成了不同IPC小类下专利数量多寡不均的现象。结合中国、美国、欧洲等各专利局的具体情况，本报告将某些专利数量特别多的小类进行拆分和细化，或将同一部类下专利数量特别少的小类进行合并，重新划分了50个技术细分领域的类别。一项专利可能会涉及到多个技术领域，平均涉及2个技术领域。
IPC共分为8个部。A部为人类生活必需，本报告将其划分为5个技术领域：农业（1）、生活（2）、医学诊断（3）、治疗（4）、药品（5）。B部为作业和运输，划分为6个技术领域：分离与混合（6）、金属成型（7）、非金属成型（8）、车辆（9）、航空（10）、物流（9）。C部为化学，划分为5个技术领域：材料化学（12）、化工（13）、有机化学（14）、高分子（15）、生物化学（16）。D部为纺织和造纸，本报告将其归为一个技术领域（17）。E部为固定建筑物，也归为一个技术领域（18）。F部为机械工程，划分为：发动机（19）、一般机械（20）、制冷（21）。
G部为物理，包含一般物理和计算机两个方面，专利数量较多，划分了17个技术领域。一般物理包括6个领域：一般测量（22）、材料测试（23）、光电测量（24）、光学（25）、控制（26）、显示（27）。计算机包括3个硬件领域：核心部件（28）、一般部件（29）、接口（30）；还包括8个软件领域：安全（31）、数据库（32）、计算机应用（33）、辅助设计（34）、人工智能（35）、数据识别（36）、图像处理（37）、管理系统（38）。
H部为电学，包含电子电气方面和电通信方面，各有6个技术领域。电子电气方面包括：电气元件（39）、发电（40）、电池（41）、半导体制造（42）、半导体元件（43）、集成电路（44）。电通信方面包括：传输系统（45）、数字传输（46）、交换网络（47）、网络协议（48）、无线网络（49）、电视电话（50）。
表13.2-1 美国专利技术细分领域的数量分布
技术领域 | 2022 | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | |
1 | 农业与食品 | 8373 | 8655 | 9380 | 9468 | 8491 | 8508 | 7870 | 8158 |
2 | 生活与运动用品 | 13259 | 13965 | 15374 | 15894 | 13765 | 14118 | 13017 | 12650 |
3 | 医学诊断与外科 | 15234 | 15856 | 17137 | 17295 | 13660 | 13812 | 12367 | 12057 |
4 | 医疗与护理 | 15806 | 16582 | 17829 | 18241 | 15140 | 15836 | 14809 | 14362 |
5 | 药品与化妆品 | 12938 | 14500 | 15117 | 14689 | 13627 | 14330 | 13209 | 13859 |
6 | 分离与混合加工 | 11681 | 12620 | 14043 | 14121 | 12443 | 12800 | 11848 | 11863 |
7 | 金属成型加工 | 10120 | 10193 | 11341 | 11371 | 9531 | 9604 | 8575 | 8608 |
8 | 非金属成型加工 | 10118 | 10845 | 11700 | 11251 | 9312 | 8866 | 8109 | 7790 |
9 | 一般车辆 | 19368 | 18545 | 20208 | 20351 | 17190 | 16876 | 14874 | 14113 |
10 | 铁路船舶与航空 | 5967 | 5974 | 6813 | 6307 | 5157 | 4983 | 4071 | 3843 |
11 | 包装与储运 | 8085 | 8549 | 9365 | 9762 | 8504 | 8539 | 7889 | 7781 |
12 | 材料化学与纳米 | 9543 | 9945 | 11594 | 12153 | 10609 | 11636 | 10930 | 11126 |
13 | 化工 | 8449 | 9424 | 10653 | 10846 | 10038 | 9850 | 9193 | 8837 |
14 | 有机化学 | 10520 | 12028 | 13182 | 13553 | 12889 | 13735 | 13615 | 14675 |
15 | 有机高分子 | 6304 | 7153 | 8183 | 8005 | 7220 | 7597 | 7386 | 7101 |
16 | 生物化学 | 7732 | 8344 | 8934 | 8858 | 8542 | 8525 | 8020 | 7904 |
17 | 纺织与印刷 | 5579 | 6035 | 6722 | 6853 | 6107 | 6338 | 6563 | 7138 |
18 | 建筑与采矿 | 10816 | 11227 | 12829 | 13425 | 11198 | 10983 | 10084 | 9783 |
19 | 发动机与泵 | 10603 | 11285 | 13027 | 13518 | 11801 | 11381 | 9643 | 9490 |
20 | 一般机械与武器 | 12948 | 14171 | 16158 | 16824 | 14363 | 14753 | 13291 | 12874 |
21 | 制冷制热与照明 | 10007 | 10473 | 12589 | 13439 | 10976 | 10481 | 9125 | 8514 |
22 | 物理测量 | 11844 | 12107 | 13860 | 15075 | 12239 | 12559 | 10912 | 10051 |
23 | 材料测试 | 9576 | 10183 | 11590 | 11743 | 10303 | 10301 | 9243 | 8866 |
24 | 光电测量与核物理 | 12131 | 12303 | 13677 | 13706 | 11315 | 11685 | 10467 | 9858 |
25 | 光学与摄影 | 16636 | 17748 | 20907 | 21935 | 18098 | 18555 | 18037 | 17612 |
26 | 物理信号与控制 | 16395 | 17010 | 19062 | 18964 | 16026 | 14886 | 12366 | 11866 |
27 | 显示展示与声学 | 11815 | 12125 | 13346 | 13301 | 10757 | 10932 | 9795 | 9360 |
28 | 计算机核心部件 | 16298 | 17322 | 18534 | 17648 | 15839 | 18449 | 19530 | 20050 |
29 | 计算机一般部件 | 16857 | 18294 | 20818 | 21844 | 20037 | 22216 | 22683 | 23489 |
30 | 计算机接口 | 17942 | 19405 | 22044 | 21842 | 17638 | 16348 | 14670 | 13113 |
31 | 计算机安全 | 7232 | 7488 | 7893 | 7402 | 5811 | 6037 | 5750 | 5768 |
32 | 数据库与信息检索 | 14906 | 15125 | 14769 | 13978 | 10580 | 10997 | 10549 | 9499 |
33 | 计算机应用与软件 | 13403 | 13339 | 13502 | 13149 | 9086 | 8200 | 7714 | 7791 |
34 | 计算机辅助设计 | 2154 | 2359 | 2641 | 2786 | 1791 | 1898 | 1744 | 1806 |
35 | 人工智能 | 13614 | 10239 | 7686 | 4572 | 1814 | 1591 | 1465 | 1219 |
36 | 数据与图像识别 | 15217 | 14429 | 14454 | 12673 | 10512 | 10168 | 9301 | 9672 |
37 | 图像处理 | 13281 | 13666 | 14019 | 12304 | 9221 | 8576 | 7500 | 6205 |
38 | 管理系统与电商 | 14621 | 15299 | 15901 | 14969 | 10390 | 10178 | 8163 | 7918 |
39 | 电气元件与电路 | 26303 | 27949 | 32943 | 34424 | 29058 | 31088 | 30104 | 28722 |
40 | 发电与输变电 | 12498 | 12675 | 13884 | 15135 | 13215 | 13190 | 11416 | 9810 |
41 | 电池 | 5587 | 5476 | 6107 | 5702 | 4879 | 4951 | 4344 | 4378 |
42 | 半导体制造 | 9194 | 10212 | 11905 | 12148 | 11223 | 12347 | 12342 | 11666 |
43 | 半导体元器件 | 18114 | 19002 | 21833 | 22059 | 20040 | 21497 | 21181 | 20362 |
44 | 半导体集成电路 | 9686 | 10127 | 11522 | 11089 | 9261 | 9643 | 8848 | 7593 |
45 | 通信传输系统 | 9583 | 10381 | 12352 | 13395 | 12351 | 12898 | 11922 | 12948 |
46 | 数字信息传输 | 8357 | 10190 | 11227 | 11040 | 9355 | 9542 | 8797 | 8698 |
47 | 数据交换网络 | 10479 | 13119 | 15007 | 15041 | 12918 | 12809 | 11508 | 10558 |
48 | 网络协议 | 22064 | 21953 | 24394 | 23790 | 19363 | 18995 | 15957 | 13591 |
49 | 无线通信网络 | 21342 | 21708 | 23847 | 23750 | 20631 | 20665 | 18353 | 16189 |
50 | 广播电视与电话 | 22145 | 23353 | 27878 | 28489 | 25667 | 26982 | 25444 | 25160 |
2022年，美国授权专利数量较多的领域包括：电气元件与电路、广播电视与电话、网络协议、无线通信网络、一般车辆、半导体元器件、计算机接口、计算机一般部件、光学与摄影、物理信号与控制、计算机核心部件、医疗与护理、医学诊断与外科、数据与图像识别，这些领域的专利数量均超过1.5万项。大部分的美国授权专利属于G部物理和H部电学，信息技术是美国专利研发的主要方向。
与上一年相比，2022年只有人工智能、数据与图像识别、一般车辆、电池、网络协议、计算机应用与软件领域的美国专利增长率为正值。从长期（2014-2022年）来看，人工智能、图像处理、网络协议、半导体集成电路、铁路船舶与航空、数据库与信息检索、管理系统与电商、计算机安全、无线通信网络、一般车辆、发电与输变电、计算机接口、物理信号与控制、数据与图像识别等领域的专利数量增长较多，年均增长率为33%至7%。而计算机一般部件、通信传输系统、有机化学、纺织与印刷、计算机核心部件、半导体制造、药品与化妆品领域的专利数量的年均增长率为负值，表明这些领域的技术发展在美国出现了停滞和衰落。
图13.2-1 近年来美国发明专利各领域的数量增长情况
图13.2-2 近年美国发明专利在各领域的数量占比（占该年美国全部发明专利的比例）
致谢
感谢大连理工大学刘则渊教授、河南师范大学梁立明教授、科技部中国科学技术发展战略研究院武夷山研究员对本报告的支持与帮助。同时，向以不同形式对本报告提出意见和建议的专家学者们表示诚挚的感谢。
https://blog.sciencenet.cn/blog-681765-1410800.html
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