114 專利師高等考試 專利師(選試專業日文及工業設計) 工業設計 考古題詳解

核心觀念

本題考查「永續設計」的定義，以及設計如何回應永續發展的目標。永續設計不是單指使用環保材料或減少包裝，而是把環境、社會與經濟三個面向一併納入設計決策，並以產品或服務的整個生命週期為考量。

「永續發展」常以布倫特蘭委員會的定義說明：在滿足當代需求的同時，不損及後代滿足其需求的能力。永續設計則是將此原則落實於設計活動，使產品、服務、系統及其生產與使用方式，能在資源有限的條件下長期維持，並減少對環境與社會造成的負面影響。

解題方法

作答可先界定永續設計，再從三個核心面向說明發展目標，最後補充設計實踐方式。

1. 環境面：降低能源與原物料消耗、污染及廢棄物，保護生態與自然資源。
2. 社會面：促進健康、安全、可近用與包容，尊重勞動者及社區權益，提升生活品質。
3. 經濟面：使產品與服務具有長期可行性，兼顧資源效率、使用價值與合理成本，避免以耗損環境或犧牲社會公平換取短期利益。

設計者須從原料取得、製造、運輸、使用、維修到回收或處置，檢視產品生命週期的影響。可採取耐用、易維修、可重複使用、模組化、低耗能、可回收及循環材料等策略，並將使用者需求與整體系統影響納入評估。

核心發展目標

永續設計的核心目標可歸納如下：

核心觀念

本題考查「產品服務化」（Product-Service System, PSS）的概念，以及它如何改變消費者取得產品功能的方式、生產者創造價值與獲利的方式。作答時應從「以產品所有權為中心」轉向「以滿足使用者需求為中心」來說明。

產品服務化是將實體產品與相關服務整合，形成一套滿足消費者需求的方案。消費者取得的重點不再只是產品本身，也包括產品帶來的功能、使用成果與整段使用期間的支援。例如，消費者租用共享交通工具，取得的是移動服務，不一定要購買或持有車輛。

依產品與服務的結合方式，常見形式包括：

• 以產品為主：銷售產品，另提供維修、保固、耗材或升級服務。
• 以使用為主：生產者保有產品所有權，消費者按使用時間、次數或租用期間付費。
• 以結果為主：消費者依取得的服務結果付費，例如按清潔面積或列印張數計價。

解題方法

題目明確要求「對消費者和生產者的意義」，可分別從兩方立場作答。先說明產品服務化的核心轉變，再分析雙方在成本、便利性、風險、收入與產品生命週期管理上的影響，最後補充其成立條件與限制，使答案兼具效益與實務判斷。

對消費者的意義

1. 由購買產品轉為取得功能或成果 消費者依自身需要取得使用權或服務成果，不必然要購買並持有產品。這有助於降低購置門檻，特別適用於價格高、使用頻率低或需專業維護的產品。

2. 降低初期支出與部分使用負擔 租賃、訂閱或按使用量付費，可將一次性的高額購買支出改為分期或依實際使用付費。若維修、保養、耗材或升級納入方案，消費者也能減少自行管理產品的負擔。

3. 增加彈性與服務可近性 消費者可依需求選擇服務期間、使用方式或方案內容，並可能取得較新或較適合的產品，無須自行處理汰換與轉售。

4. 改善使用體驗與問題處理 生產者或服務提供者持續負責產品維護與服務品質，消費者可獲得較完整的支援，需求也較容易透過服務流程得到回應。

5. 可能促進較有效率的資源使用 當產品由多位使用者共享，或生產者負責維修、回收與再利用時，閒置與提前淘汰可望減少，進而降低資源消耗與廢棄物。

6. 伴隨契約與使用限制 消費者可能須遵守使用條件，並承擔長期訂閱總費用、服務中斷、個人資料管理或無法自由處分產品等限制。若服務品質不佳或方案缺乏彈性，便利性也會下降。

對生產者的意義

核心觀念

人體測計資料是人體尺寸與活動範圍的統計資料，供產品設計者判斷產品尺寸、操作位置及使用空間。資料通常以百分位數表示：第 $5$ 百分位表示約有 $5\%$ 的受測者尺寸小於該值；第 $95$ 百分位表示約有 $95\%$ 的受測者尺寸小於該值。百分位數描述的是特定人體尺寸在特定族群中的分布，不代表「某個百分比的人在所有尺寸上都同時落在同一位置」。

運用資料前，應先確認目標使用者族群、性別與年齡、測量姿勢、穿著與使用環境，並區分靜態尺寸與動態尺寸。設計尺寸還須考量衣物、鞋具、裝備、姿勢變化及操作安全所需的餘裕。

解題方法：依設計境況選用資料

本題的切入點，是依產品面對的使用者差異及設計限制，決定採用小體型、大體型、中間值或可調整範圍。不同產品部位的設計目的不同，不能一律取平均值。

一、使用者族群明確、產品供特定對象使用

若產品面向特定職業、年齡層、性別或地區的使用者，應採用該族群的人體測計資料，不宜直接套用一般成人資料。例如兒童用品應依兒童年齡階段設計，工作設備應以實際操作人員的族群資料為基礎。

資料的測量姿勢與使用情境也須相符。坐姿產品應採用坐姿尺寸；穿戴設備須把衣物與裝備厚度納入；工作場域則須考量使用者實際採用的操作姿勢。

二、設計目的在確保「夠得著」：採小體型資料

控制器、把手、按鈕、工具握持位置等，若設計過遠會使小體型使用者無法操作，應以較小百分位的可及尺寸為基準，常以第 $5$ 百分位為參考。

設計時應讓小體型使用者在合理姿勢下也能觸及；同時確認較大體型使用者操作時不會受到碰撞、壓迫或姿勢限制。

三、設計目的在確保「放得下」或「不會碰撞」：採大體型資料

座位空間、頭部空間、腿部空間、通道寬度及防護間隙等，若空間不足會造成碰撞或壓迫，應以較大百分位的身體尺寸為基準，常以第 $95$ 百分位為參考；涉及安全、必須容納更廣泛使用者時，可採更高百分位並增加安全餘裕。

核心觀念

仿生設計（biomimetic design／biomimicry）是從生物、自然現象及生態系統中觀察其形態、構造、功能、運作機制或系統關係，將其原理轉化為設計策略，應用於人造產品、服務或環境，以回應人類需求並解決設計問題。其重點在於理解自然界「如何達成某種功能」，再抽取可用原理，而非只把動植物外觀裝飾在產品上。

自然界的參照層次可概分為三類：

• 形態層次：借鑑生物外形或表面構造，例如模仿荷葉表面特性發展易清潔材質。
• 功能或機制層次：借鑑生物達成特定功能的方法，例如研究鳥翼與飛行原理，轉化為飛行器設計策略。
• 系統層次：借鑑生態系統中的循環、協作與資源使用方式，應用於產品或服務系統。

因此，仿生設計是一種以自然為知識來源的問題解決方法；設計者應掌握自然原型的原理，再依人因、材料、製程、成本與環境條件進行轉譯與驗證。

解題方法：仿生設計主要程序

作答時可依「界定問題、轉譯功能、尋找自然原型、抽取原理、轉化方案、評估修正」的順序說明。仿生設計常以仿生設計螺旋（Biomimicry Design Spiral）呈現，主要程序如下：

1. 界定設計挑戰（Define） 釐清使用者需求、設計目標、限制條件與成功標準。先界定要解決的功能問題，避免只從某種生物外觀出發，導致仿生與實際需求脫節。

2. 將問題轉譯為生物功能問題（Biologize） 把人類設計需求改寫成自然界也能回答的功能問題。例如將「如何設計不易積水的表面」轉譯為「自然界有哪些表面能有效排水或排斥水分？」此步驟使後續搜尋聚焦於功能與機制。

核心觀念

本題不是要求替既有行李箱換造型，而是要提出一項具有專利潛力的產品技術，並以「功能與需求—構造圖示—專利要件與價值」完整說明。作答時應讓技術特徵、解決的問題及預期效果互相對應。

以下依民國 114 年法規說明。專利法第 21 條所稱發明，是利用自然法則之技術思想的創作；第 104 條所稱新型，是對物品的形狀、構造或組合所為的創作。發明及新型均須符合專利法第 22 條的產業利用性、新穎性及進步性等要件；說明書與申請專利範圍並須符合第 26 條的明確、充分揭露要求。新型依第 120 條準用相關規定，採形式審查，取得新型專利後仍可申請新型專利技術報告。

解題方法

以旅途中常見的「箱內小物散落、箱體打開時物品傾倒」為核心問題，提出「具有可收納式分層托盤與限位擋片的登機箱」。再從正視、側視、俯視及剖面圖呈現箱體、托盤、滑軌、擋片等構造，最後挑選其中最具產業利用性的「分層托盤與限位擋片組合」作為主張技術，逐項分析專利要件。

（一）主要功能、用途及所解決問題

產品名稱與構想

產品名稱：具可收納式分層托盤及限位擋片之旅行用登機箱。

本產品於箱體內設置一組可沿箱體內壁滑軌抽拉的分層托盤。托盤可在箱體內展開，形成較淺的上層收納空間及下層主收納空間；收納時則可推回箱體內壁，避免額外占用箱體外部空間。托盤前緣設有可翻折的限位擋片，箱體掀開或傾斜時，擋片可阻擋小型物品滑落。

主要功能與用途

1. 分層收納：上層托盤供護照、充電器、耳機、藥品等常取用物品放置；下層空間供衣物及較大型物品收納。
2. 抽拉取物：托盤沿滑軌抽出，旅客可快速取用小物，不必翻動下層衣物。
3. 防止物品滑落：托盤前緣擋片展開後形成低矮阻擋面，箱體開啟或傾斜時可降低物品掉出的機會。
4. 適應不同裝載量：托盤可推回或抽出；托盤擋片可翻折收納，方便取用及整理主收納空間。

關鍵問題與核心需求

一般箱體內部為單一大空間，小物容易混入衣物，取物時須翻找；箱體打開時，位於上方的物品也可能因箱體角度或行李移動而滑出。本產品藉由可移動的分層托盤進行分類，並以限位擋片提供局部阻擋，滿足「快速取物、分區收納、降低物品散落」的需求。

（二）一組視圖及構造說明

以下為示意圖，圖號用以對應構件；圖面未按比例繪製。

圖一：正視圖（箱體開啟，觀察箱內）

 ┌──────────────────────┐
 │ 箱體上蓋 │
 ├──────────────────────┤
 │ ┌────────────────┐ │
 │ │ ① 上層分層托盤 │ │
 │ │ │ │
 │ └───────────┬────┘ │
 │ │⑤限位擋片
 │ ②滑軌 │ │
 │ ┌───────────┴────┐ │
 │ │ ③下層主收納空間│ │
 │ │ │ │
 │ └────────────────┘ │
 └──────────────────────┘

圖二：側視圖（顯示托盤抽拉方向）

 抽出方向 →
 ┌────────────────────┐
 │ ④滑塊 ── ①托盤 │
 │ ═══ ②滑軌 │
 │ │
 │ ③下層空間 │
 └────────────────────┘

圖三：俯視圖（托盤抽出）

 ┌────────────────────┐
 │ ⑥分隔區 ⑥分隔區 │
 │ │
 │ ①分層托盤 │
 └─────────────┬──────┘
 │⑤限位擋片
 ↓

圖四：局部剖面圖（滑軌、滑塊及止脫結構）

箱體內壁
│ ②滑軌 ┌─────────────────┐
│ │ ④滑塊 ①托盤 │
│ └─────────────┬───┘
│ └止脫凸部
│ ③下層主收納空間
└─────────────────────────