浅析具备创造性的要素省略发明

要素省略的发明是指“省去已知产品或者方法中的某一项或多项要素的发明”。《专利审查指南》（2010年版，简称《指南》）对于该类发明创造性的判断标准为：（1）如果省去一项或多项要素后其功能也相应地消失，则该发明不具备创造性；（2）如果发明与现有技术相比省去一项或多项要素（例如，一项产品发明省去了一个或多个零部件或者一项方法省去一步或多步工序）后，依然保持原有的全部功能，或者带来预料不到的技术效果，则具有突出的实质性特点和显著的进步，该发明具备创造性。

对于上述标准，《指南》中仅给出了不具备创造性的案例：一种涂料，相对于现有技术的涂料，区别在于不含防冻剂，而该本发明的涂料也没有防冻效果，那么该发明不具备创造性。但对于省略要素却“依然保持原有的全部功能”，《指南》既没有进一步阐述，也没有给出帮助理解的具体实例，造成了实际操作中的判断困难。通常判断专利申请是否为省略发明，包括以下两种情形：一是专利申请的说明书背景技术部分明确提及所省略的要素及要素省略的目的；二是说明书中未记载被省略的要素[1]。上述两种情形的出现，与发明人对其发明创造的认识以及申请文件的撰写密不可分；同时，实质审查也面临不同的问题和操作方式。

美国《专利审查操作手册》（MPEP）对要素省略导致“非显而易见性”的情形给出了一个典型判例（In re Edge）作为实践指导，其属于上述两种情形中的后一种情形。具体内容如下：

有争议的权利要求涉及一种印刷片材，具有与上述印刷片材直接结合的可擦金属薄层，一旦擦除所述金属薄层，则原始印刷物不再被覆盖。现有技术公开一种相似的印刷片材，其进一步包括透明的防擦除的中间保护层，当擦除上层时，能够保护印刷内容免遭擦除。该权利要求的非显而易见性在于，相对于现有技术来说，尽管透明层被省略，但争议权利要求的金属层可在不擦除印刷内容的情况下被擦除，也就是说保留了透明层的功能[2]。

本专利在说明书中并未提及现有技术存在的技术缺陷，也未提及其他多余要素，即本专利并未主动谋求任何要素的省略。本专利之所以能够省略中间透明层，其技术原理在于：不透明覆盖层所采用的金箔或铜粉薄膜与纸质片材黏连度较低，容易擦除且不会损害纸上的文字；而对比文件采用油墨薄膜作为不透明覆盖层，与纸质片材黏连度较高，因此需要添加透明层来防止误擦除印刷文字。

由上述分析可知：上述情形被认定为要素省略，只是相对于审查员检索得到的特定对比文件而言的。若相对于其他对比文件（例如可沿虚线撕开覆纸类型的信息卡），则不会涉及要素省略的争议。

而对于前一种情形，即本申请明确提及所省略的要素及要素省略的目的并具有创造性的案例，MPEP也未涉及。本文以实质审查为基础，提供了一件实际案例，为要素省略发明的创造性判断提供参考，并对明确提及要素省略目的的权利要求的撰写提出建议。

案例分析

本案例（申请号为201810596006.8）的发明构思在于：传统的A超探头需要匹配层和背衬层，这导致探头的轴向长度难以缩短，限制了A超探头人机接口的进一步便携化。因此，本申请提出一种可穿戴超声探头，在轴向长度上简化限制，针对人机接口用途简化传统A超探头的结构，关键技术手段在于利用偏聚氟乙烯（PVDF）的声阻抗和机械品质因数特性，选用特定厚度的PVDF材料作为有机压电材料，在省略匹配层和背衬层的情况下，满足超声探测人体的要求。

本申请权利要求1为：“一种可穿戴超声探头，其特征在于，包括上封装膜、电极接口、有机压电材料、正电极、负电极及下封装膜，所述电极接口包括电极固定板、正极端、接地极端和正极端固定板，所述正极端和正极端固定板组成所述电极接口的正极，所述接地极端为电极接口的接地极，所述电极接口通过粘接进行固定；所述有机压电材料被上封装膜和下封装膜封装；所述上封装膜和下封装膜为高分子聚合物薄膜；所述正电极和负电极为金属薄膜；所述上封装膜、电极接口、有机压电材料、正电极、负电极和下封装膜通过粘接进行组合。”

根据说明书的记载，匹配层和背衬层之所以能够省略，是因为 PVDF材料具有声阻抗与人体软组织接近、机械品质因数低的性质。声阻抗与人体软组织接近，使其能够在不含匹配层的情况下传播超声；机械品质因数低，意味着停止激励后，PVDF能够较快地恢复到静止状态而不会产生内部混响，因此可以免除用以吸收声能的背衬层。由此，该案的发明点实际体现在权利要求3（所述有机压电材料为PVDF或PVDF的共聚物，所述有机压电材料不包含和人体软组织之间的匹配层及背衬层，其形状为矩形或者圆形）和权利要求4（所述有机压电材料的厚度为100到1000微米）中。

实际审查中，审查员依据“三步法”判断该发明的创造性，将对比文件1（简写为D1）作为最接近的现有技术，结合对比文件2（简写为D2）评述权利要求1的创造性，进一步结合对比文件3（简写为D3）评述权利要求3的创造性，权利要求4-10的附加技术特征则被列为公知常识。

D1（CN2781367Y）公开的是一种线聚焦PVDF压电薄膜超声探头，其包括正、负电极、电极接口、有机压电材料及其连接关系。D2（CN107361794A）公开了一种可弯曲型超声探头，将有弹性的压电聚合物薄膜外加电极包裹于保护层内从而与外界环境隔离，从而形成可弯曲型超声探头。

在两份对比文件中，由于D1与专利申请的技术领域相近，且公开专利申请的技术特征最多，因此审查员认为D1是最接近的现有技术。将专利申请的权利要求保护的技术方案与D1对比之后可知，本申请中权利要求1要求保护的技术方案与D1的区别在于发明实现了超声探头的可穿戴使用，并提供了探头的封装方式。由此可知，本申请实际解决的技术问题是实现超声探头的便携化。

由D2可知，将压电聚合物薄膜外加电极包裹于保护层所形成的可弯曲型超声探头，这与压电聚合物薄膜在本案中所起的作用相同。由此，可以认为D2给出了将压电聚合物薄膜封装以实现超声探头可穿戴的技术启示，进而使本领域技术人员有动机将D2和D1结合起来构成本案的技术方案，故本专利权利要求1要求保护的技术方案现对于现有技术而言是显而易见的。

D3[3]是发明人的在后公开论文[4]中所引用的一篇参考文献，其测量四类压电材料（锆钛酸铅纤维复合物、钛酸铅陶瓷、聚偏氟乙烯薄膜、铌酸锂单晶）的机械品质因数和阻抗值，探究在不同压电材料下，选用何种材料作为背衬层和匹配层有助于提高换能器的灵敏度和带宽。对于压电聚合物（文中以PVDF为例）作为压电材料的情形，背衬层选用阻抗为3.15MRayls的环氧树脂，同时基于聚合物固有的低声阻抗特性取消匹配层，该实验条件下的换能器性能较好；此外，D3还记载PVDF的机械品质因数为12，这在各类压电材料中为较小的数值。

本申请权利要求3要求保护的技术方案与D1的进一步区别在于，采用PVDF或PVDF共聚物作为有机压电材料，同时省略有机压电材料与人体软组织之间的匹配层及背衬层。由此可以得出，本申请进一步解决的技术问题是如何缩短探头的轴向长度。

根据D3，本领域技术人员可以明确得知，PVDF的低声阻抗特性使得超声探头的匹配层能够被省去，相对于依赖背衬层和匹配层的锆钛酸铅纤维复合物、钛酸铅陶瓷和铌酸锂单晶来说，仅由PVDF与背衬层两部分构成的超声探头已经能够实现超声探测。

那么，从现有技术中能否获得省去背衬层的技术启示呢？首先，常规的超声探头由压电层、背衬层和匹配层构成，背衬层的作用是吸收声波，减少内部超声多次反射造成的干扰，同时增大阻尼，使发射脉冲窄，从而提高分辨率。以压电陶瓷做压电材料时，由于压电陶瓷的机械品质因数较高，停止激励后，超声的多次反射易导致干扰，因此需要背衬层来降低干扰。而D3记载了PVDF本身具有机械品质因数低的特性，并客观比较了四种压电材料的各项物理参数，并未记载任何机械品质因数高低与背衬层的联系，据此得出省略背衬层的技术启示，难免存在“事后诸葛亮”的嫌疑。

因此，根据“三步法”判断创造性，现有技术并不能给出同时省略背衬层和匹配层的技术启示，体现发明构思的技术方案对本领域技术人员来说并非显而易见的。那么，根据《指南》所规定的要素省略的判断方法，能否得出相同的结论？

要素省略发明的创造性判断

将《指南》中的涂料案例的创造性判断方法类推到超声探头可知，若一种超声探头相对于现有技术来说，区别在于不含匹配层或背衬层，而该发明的探头也缺乏声学匹配和抑制混响的效果，那么该结构实际上丧失了探头的基本功能，也明显不具备创造性。

反之，若超声探头与现有技术相比，能够在省去一层或多层的条件下，依然保持原有的全部功能或者带来预料不到的技术效果，则具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。首先，说明书明确记载了该案例在省略匹配层和背衬层、缩短探头轴向长度的同时，完整保留了超声探头的全部功能。而现有技术中，D1是一种PVDF压电薄膜超声探头，其背衬层的作用在于固定压电薄膜、消除杂波信号，以及使压电元件瞬间停振，且限定PVDF的厚度应小于50微米；D2在结构方面仅公开压电聚合物薄膜外加电极包裹于保护层内；D3对于PVDF作为压电材料的情形，以环氧树脂作为背衬层，同时基于PVDF固有的低声阻抗特性取消匹配层。

可见，尽管现有技术中存在将PVDF用作有机压电材料并省略匹配层的技术方案，但未有对比文件明确以PVDF作有机压电材料，并同时省略匹配层和背衬层。而本申请对PVDF的厚度进行优化，结合其物理特性的优势，保持了其他压电材料、匹配层和背衬层三者的功能，因此具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。虽然从对说明书的分析来看，本申请属于要素省略带来创造性的情形，但其原始的独立权利要求1并不能直观地体现要素省略的特征，由此引发另一个问题——如何合理限定该类发明的权利要求？

要素省略发明的权利要求撰写

常规情况下，权利要求中通常仅记载技术方案所包含的技术特征，并不会将不包含的技术特征刻意列为排除项。然而，若不将不包括匹配层和背衬层这一技术特征明确限定在权利要求中，则会存在以下两种可能：一是匹配层和背衬层被省略，二是隐含了匹配层和背衬层的存在。

事实上，本案的权利要求1并未体现要素省略的特征，仅在权利要求3中体现了该发明点。因此，要求申请人将被省略要素的相关特征明确记载在独立权利要求中，是出于以下两点考虑：其一，若不进行该排除限定，则使用D1+D2能够否定权利要求1的创造性，根据原权利要求1的记载，审查员难以直接地、毫无疑义地确定不存在匹配层和背衬层，因此不与举证的对比文件构成区别；其二，被省略的要素在本案中具有必要性，理由是申请文件中所记载的关键技术手段恰恰在于省略匹配层和背衬层，若不将上述省略特征明确限定在独立权利要求中，必然会影响技术方案的完整性。

小 结

本文以一件要素省略发明的实际案例为基础，为要素省略发明的创造性判断提供参考，并对要素省略发明的权利要求撰写提出建议。要素省略发明在审查实践中并不常见，因此，如遇申请文件中明确记载有省略要素而功能保持的情形，审查员应当格外关注；除“三步法”之外，也要考虑通过“要素省略”判断法进行创造性审查。权利要求的撰写，一方面需要结合现有技术的公开程度，与现有技术明确区分，另一方面要结合申请文件关于技术问题的记载，以确保权利要求的完整性。

参考文献：

1 浅议省略发明中“依然保持原有的全部功能”的创造性判断，李伟，李哲，2013年中华全国专利代理人协会年会暨第四届知识产权论坛论文汇编第二部分。

2 对创造性判断中要素省略的考量，杜衡，中国专利与商标，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.