感測器（Sensor）可以說是物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things， IoT）架構(gòu)下，讓智慧自動化設備與智慧聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，像是智慧機器人、智慧工廠、智慧電動車、智慧手環(huán)、智慧醫(yī)療裝置、智慧家電、智慧行動電話等，執(zhí)行即時互動的關(guān)鍵元件。

　　感測器可以定義為：“能夠感知并檢測欲量測對象物的物理量或化學量，并將其轉(zhuǎn)換成可以計量的輸出訊號之裝置”。其中，量測的物理量，包括溫度、壓力、磁性、光等;而化學量則包括pH值、濃度、純度、濕度等。

　　近年來隨著自動化設備及自動化控制系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，做為電子裝置“感官”元件的感測器應用領(lǐng)域也大幅擴展，包括運輸、機械、建筑、化學、食品、醫(yī)療、家電、資通訊、制造加工等。

　　感測器種類多樣

　　以下介紹幾款可配備于自動化設備與控制系統(tǒng)的感測器，并進一步說明其技術(shù)特點、技術(shù)發(fā)展方向以及應用領(lǐng)域。

　　影像感測器

　　影像感測器（Image Sensor）可從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計圖元，基本原理是透過光電效應將光線能量轉(zhuǎn)換成電荷，光線越強電荷越多，這些電荷就成為判斷光線強弱的依據(jù)。

　　影像感測器應用領(lǐng)域包括工業(yè)自動化應用，像是檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測。未來技術(shù)發(fā)展方向?qū)⒊秃碾娏?、更廣光線波長擷取范圍、更高精密度檢測辨識、更快檢測辨識速度等邁進。

　　壓力感測器

　　壓 力感測器（Pressure Sensor）是檢測氣體或液體之壓力強度，并將壓力強度轉(zhuǎn)換成輸出訊號;已廣泛應用于各種工業(yè)自動控制環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智慧建筑、生產(chǎn)自 動控、航空航太等。未來技術(shù)將朝更微型MEMS腔體結(jié)構(gòu)設計、更高靈敏度檢測能力發(fā)展。

　　位置感測器

　　位置感測器（PosiTIon Sensor）主要應用于機器人控制系統(tǒng)，如線性編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器、伺服馬達等;技術(shù)發(fā)展是朝更高精確度控制、加速度感測控制、更微型MEMS腔體結(jié)構(gòu)設計方向前進。

　　位移感測器

　　位移感測器（Level Sensor），又稱為線性感測器，分為電感式位移感測器、電容式位移感測器、光電式位移感測器、超音波式位移感測器、霍爾式位移感測器;主要應用在自動 化裝備生產(chǎn)線對模擬量的智慧控制。技術(shù)發(fā)展朝更微型MEMS腔體結(jié)構(gòu)設計、非接觸檢測技術(shù)開發(fā)、數(shù)位式檢測技術(shù)開發(fā)、更高精確度控制等方向演進。

　　力量感測器

　　力量感測器（Force Sensor）是用來檢測氣體、固體、液體等物質(zhì)間相互作用力的感測器，多應用在力度檢測，如機器人手臂抓取物件力度大小的控制。技術(shù)發(fā)展朝更低耗電量、更快的檢測反應時間、更高精確度檢測辨識等方向前進。

　　氣體感測器

　　氣體感測器（Gas Sensor）能針對可燃性氣體、毒性氣體成分進行測定，并將其轉(zhuǎn)換成輸出訊號，可用于工業(yè)自動化、礦產(chǎn)資源探測、氣象觀測和遙測、生鮮保存、防盜、節(jié)能等領(lǐng)域。技術(shù)發(fā)展朝更快的監(jiān)測反應時間、更短的監(jiān)測距離、更多氣體類型連續(xù)監(jiān)測等方向精進。

　　半導體感測器

　　半 導體感測器（Semiconductor Sensor）系利用半導體材料各種物理、化學和生物學特性制成的感測器。應用領(lǐng)域涵蓋工業(yè)自動化、遙測、工業(yè)型機器人、家用電器、環(huán)境污染監(jiān)測、醫(yī)療保 健、醫(yī)藥工程、生物工程等。技術(shù)發(fā)展朝更微型MEMS腔體結(jié)構(gòu)設計、更高靈敏度檢測能力、降低制造成本等方向邁進。

　　光纖感測器

　　光 纖感測器（Fiber OpTIc Sensor）可將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器（Modulator），使待測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質(zhì)發(fā)生變化，稱為被調(diào) 制的訊號光，再經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。主要用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，像是磁力、聲波、壓力、溫度、加速度、陀螺儀、位移、液體、轉(zhuǎn) 矩、聲光、電流及應變力等物理量之檢測。技術(shù)發(fā)展朝更短監(jiān)測距離、提高量測光能量強度的準確性等方向精進。

　　因應全球趨勢與市場變化，廠商積極提出研發(fā)計畫進行創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)，重要的技術(shù)成果必須加以保護，避免因競爭對手抄襲或模仿而喪失競爭優(yōu)勢。對此，科技界主要 是透過專利申請程序進行技術(shù)成果保護，其他廠商藉由系統(tǒng)化專利探勘與分析，可以了解特定領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)趨勢以及特定廠商專利布局動向，同時，也得以避免或是 提早因應未來可能招致的專利侵權(quán)威脅。

　　本文以美國專利暨商標局（USPTO）公告的核準專利做為專利檢索資料來源，并透過“資策會專利地圖探勘分析平臺”，進行專利檢索、專利分析以及專利資料下載與整理。

　　針對感測器進行專利分析，藉此掌握感測器國際研發(fā)投入情形，進一步了解專利技術(shù)動向以及對產(chǎn)業(yè)可能造成之影響。

　　專利檢索以感測器關(guān)鍵廠商為基礎(chǔ)，并佐以關(guān)鍵字及關(guān)鍵欄位等項目進行檢索。其中，關(guān)鍵廠商包括：Robert Bosch、Denson、Honeywell、Infineon Technologies、STMicrolectronics、Analog Devices、Freescale Semiconductor等;關(guān)鍵字為Sensor等;分類項為73*（UPC）;關(guān)鍵欄位則以請求項為主。

　　針對專利檢索結(jié)果進行研判與調(diào)整，最后，篩選出22，612件感測器美國核準專利進行分析。

　　首 先，透過資料探勘（Data Mining）功能并針對22，612件感測器專利進行國家別（Country）、行業(yè)別（Sector）以及領(lǐng)域別（Field）分析。其次，針對 22，612件感測器專利進行技術(shù)分類項目比對分析，藉此掌握感測器專利涉及的重要技術(shù)分類項目分布情形。

　　醫(yī)療/半導體領(lǐng)域?qū)＠苤匾?/p>

　　根據(jù)世界智慧財產(chǎn)組織（WIPO）發(fā)布的對照表，每一國際專利分類項（IPC）皆可對應到某行業(yè)別及領(lǐng)域別，據(jù)此進行資料探勘分析。透過資料探勘功能，并針對22，612件感測器專利進行比對分析，進一步掌握感測器專利所屬行業(yè)別、領(lǐng)域別分布情形。

　　首 先，根據(jù)國際專利分類碼（IPC）所屬行業(yè)別（Sector）進行資料探勘比對分析，22，612件感測器專利所屬行業(yè)別分布，主要集中在 Instruments（40.9%），其次則依序為Electrical Engineering（31.1%）、Mechanical engineering（22.4%）、Chemistry（3.6%）、Other Fields（2.1%）。

　　其次，根據(jù)國際專利分類碼所屬領(lǐng)域別（Field）進行資料探勘比對分析，22，612件感測器專利所屬領(lǐng)域別比重前十名者依序為：

　　1. Measurement（27.2%）

　　2. Computer technology（10.9%）

　　3. Transport（10.0%）

　　4. Electrical machinery， apparatus， energy（9.1%）

　　5. Control（7.6%）

　　6. Engines， pumps， turbines（6.2%）

　　7. Semiconductors（4.6%）

　　8. Medical technology（4.3%）

　　9. Audio-visual technology（3.1%）

　　10. Mechanical elements（2.1%）。

　　整體而言，感測器專利所屬領(lǐng)域別分布，主要集中在量測、機械、運算科技、運輸、電氣能源裝置、控制、引擎、半導體、醫(yī)療科技、視聽科技等。

　　近年來感測器專利則在醫(yī)療科技、半導體等領(lǐng)域別布局相對積極，值得科技界密切關(guān)注后續(xù)發(fā)展趨勢。