美国专利附图实务：从合规基础到法律策略

1. 美国专利附图的基础规范体系

美国专利商标局（USPTO）在联邦法规第37篇1.84节中详细规定了专利附图的形式要求。这些规范构成了所有专利申请的基础框架。虽然形式缺陷通常可以修正，但初始阶段的规范遵循能够避免审查延误，并体现申请的专业水准。

物理规格与格式标准

专利附图的载体有着明确的规定。纸张必须具备特定的物理特性：柔韧、坚固、白色、光滑、无光泽且耐用。这些要求确保了附图在多次复制和长期保存过程中的质量稳定性。

在尺寸选择上，USPTO接受两种标准：国际通用的A4规格（21.0厘米×29.7厘米）或美国常用的Letter尺寸（21.6厘米×27.9厘米）。值得注意的是，同一申请中的所有附图页必须采用统一尺寸。

页边距的设置直接影响附图的可用空间。顶部和左侧需要保留至少2.5厘米的空白，右侧至少1.5厘米，底部至少1.0厘米。这些边距界定了"视域"（sight area），即可以绘制技术内容的有效区域。

附图页的编号采用阿拉伯数字，从1开始连续编号。标准格式为分数形式，如"2/5"表示总共5页中的第2页。每个独立的视图也需要编号，通常使用"FIG. 1"、"FIG. 2"这样的格式。

线条语言与表达技巧

专利附图通过线条传达技术信息，这种"语言"有其特定的规则。所有线条必须使用黑色墨水绘制，且要求耐用、洁净、粗细均匀、轮廓清晰。传统上使用印度墨水，现代电子制图软件也能达到相同效果。

阴影的使用在专利附图中扮演着重要角色。USPTO采用的惯例是假定光源从左上角以45度角照射物体。这种统一的光照约定使得不同申请人绘制的附图具有视觉一致性。阴影帮助展现三维物体的表面特征和轮廓，但纯黑色块状阴影通常被禁止，除非是为了表示物体本身的黑色或用于条形图等特殊用途。

剖面线（Hatching）是表示横截面的标准方法。这些由间隔均匀的倾斜平行线构成的图案不仅表示截面位置，还可以通过不同的线条排列方式来区分不同的材料。例如，金属材料通常用45度倾斜的密集线条表示，而塑料可能用更稀疏的线条表示。

视图布局与编号系统

完整的发明披露往往需要多个视图的配合。USPTO要求提供"足够数量的视图以展示发明"，这可能包括正视图、侧视图、俯视图、剖视图、透视图，以及必要时的分解图。每个视图都应当为理解发明贡献独特的信息。

视图在附图页上的布局需要遵循清晰、经济的原则。所有视图应当以直立位置排列，相互之间清晰分隔但不浪费空间。这种布局方式既便于审查员理解，也有利于专利文件的印刷和电子存储。

引用系统的建立

附图标记（Reference Characters）在连接图形表达与文字说明方面发挥着桥梁作用。USPTO优先推荐使用阿拉伯数字作为附图标记，其高度必须至少为0.32厘米，以确保清晰可辨。

一致性是引用系统的核心原则。同一部件在所有视图中必须使用相同的标记，而附图中出现的每个标记都必须在说明书中有对应的解释。这种双向对应关系确保了技术信息的完整性和准确性。

引线（Lead Lines）用于将附图标记与其指向的具体特征连接起来。理想的引线应当尽可能短且不与其他引线交叉，以维持附图的清晰度。

2. 实用型专利中的附图角色

实用型专利关注发明的功能和结构，其附图主要服务于技术方案的说明和理解。在这类专利中，附图与文字说明相辅相成，共同构成完整的技术披露。

黑白线条图的主导地位

在实用型专利申请中，黑白线条图是标准和表达形式。这一传统有其深层的实践考虑：黑白线条图在复制、打印和电子传输过程中能够保持稳定的质量，不会因为设备或媒介的差异而产生信息损失。

黑白线条图的核心价值在于其清晰性和普适性。通过精心设计的线条、阴影和剖面线，技术人员能够准确理解发明的结构和工作原理。这种表达方式已经形成了一套成熟的视觉语言，被全球专利体系广泛接受。

彩色附图的例外情形

USPTO对于在实用型专利中使用彩色附图设置了严格的门槛。只有在"罕见场合"，当彩色是披露发明的"唯一实用媒介"时，才会批准使用彩色附图。这个标准的关键在于"唯一"二字——申请人必须证明黑白图无法充分披露发明，而非仅仅说明彩色图更好。

申请使用彩色附图需要提交正式请求（Petition），包含详细的理由说明、相应费用、彩色附图副本，以及对说明书的修改。审查员在评估这类请求时，会严格考察是否存在可行的黑白替代方案。

一个值得注意的实践差异是，国际专利合作条约（PCT）申请中不允许使用彩色附图。这意味着如果申请人计划通过PCT途径寻求国际保护，必须准备符合要求的黑白版本。

处理实验照片与彩色图像的实践策略

在生物、化学及医学等领域，发明的关键证据往往是实验照片或彩色图像。许多发明，特别是生物技术和化学领域的发明，其原始证据往往是实验照片，如凝胶电泳图、显微照片或光谱图。处理这些不符合默认标准的附图，需要清晰的策略层级。

策略一：优先转换为合规的黑白线条图

这是USPTO偏好的方式，可以避免额外的程序和潜在的驳回。转换的过程不是简单的描摹，而是需要识别和提取技术上重要的信息，通过线条、阴影和标注来重新表达。

使用专业的绘图软件（如AutoCAD、Adobe Illustrator）将照片中的关键特征"描绘"成线条图。在此过程中，可以添加参考标号和引线指向特定区域，并运用适当的阴影或剖面线来表示三维结构或不同材质。这种方法不仅满足了形式要求，还能主动地突出和澄清发明的核心要素。现代软件工具提供了丰富的功能来完成这种转换，使得即使是复杂的实验数据也能以清晰的线条图形式呈现。

策略二：提交符合条件的黑白照片

在某些情况下，照片是允许的，且无需特别请求。37 C.F.R. 1.84(b)(1)明确允许特定类型的黑白照片，包括电泳凝胶图、印迹图（如Western、Southern印迹）、细胞培养物、组织切片、晶体结构和体内成像等。常见的医学影像如CT、MRI和X光片，通常也可以作为黑白照片被接受。

提交的照片必须质量极高，确保图像清晰、对比度良好，背景纯净简单，没有无关物体或干扰性阴影。目标是让所有重要细节在黑白印刷后依然清晰可辨。需要注意的是，如果审查员认为该主题可以用线条图表现，他们有权要求替换照片。

策略三：作为最后手段的彩色附图请求

只有在彩色是披露发明的"唯一实用媒介"时，才能请求使用彩色附图。典型的适用情景包括：使用多种荧光标记物，颜色区分对于理解发明至关重要的显微图像；显示不同细胞成分的免疫组织化学染色图；或颜色编码是解释数据所必需的流式细胞术图。

请求的论证核心不应是彩色"效果更好"，而必须是黑白或灰度图将无法满足美国专利法112条关于可实施性和书面描述的要求，从而使本领域技术人员无法实施发明。例如，如果灰度图像会使关键的颜色区分消失，导致本领域技术人员无法实施发明，这可能构成使用彩色的正当理由。

完整的请求程序包括：首先，提交请求并缴费（截至2025年1月，彩色附图的请求费用为：大实体150美元，小实体60美元，微实体30美元）；其次，以电子方式提交一套高质量的彩色附图副本；最后，必须在说明书的附图简述部分加入法定声明："The patent or application file contains at least one drawing executed in color. Copies of this patent or patent application publication with color drawing(s) will be provided by the Office upon request and payment of the necessary fee."

3. 外观设计专利中附图的核心地位

外观设计专利保护的是产品的装饰性外观，而非其功能。在这种专利类型中，附图的角色发生了根本性转变——它不再是辅助说明的工具，而是权利要求的直接体现。

附图即权利要求的法律原理

外观设计专利的权利要求通常只有一句标准表述："应用于[物品]的装饰性设计，如图所示及所述。"这意味着附图本身定义了专利保护的全部范围。每一条线、每一个阴影、每一个细节都可能影响专利权的边界。

完整的设计披露通常需要六个正交视图（前、后、左、右、顶、底）加上透视图。这种多角度展示确保设计的每个方面都得到明确表达，不留歧义空间。如果某些视图是对称的或无装饰性的，可以省略，但必须在说明书中明确说明。

实线与虚线的策略运用

在外观设计专利附图中，线条类型具有特殊的法律意义，是一种强大的权利要求撰写工具。实线描绘要求保护的设计本身，而虚线用于表示不属于权利要求保护范围的环境结构或物品的其余部分。

通过使用虚线，申请人可以仅主张产品的某个局部创新，或者将设计与其所处的特定环境分离开来，从而获得更宽的保护范围。例如，一个瓶盖设计可以用虚线显示瓶身，从而使该设计不局限于特定形状的瓶子。这种策略性的运用可以显著扩大专利的保护范围。

虚线的使用必须在说明书中有明确声明，例如："图中以虚线所示的部分不构成本次要求保护的设计。"这种清晰的声明确保了权利要求范围的明确性。

然而，在提交涉多国的外观设计申请时应注意差异。我国在 2021 年前通常不接受虚线表现非主张部分；自 2021 年《专利法》修订并配套规则生效后，已允许部分外观（partial design），可用虚线或半透明覆盖等方式指示不主张部分；但与美国不同，我国仍不允许使用阴影线来表现形体轮廓。因此，进行国际布局时应分别准备符合各法域要求的附图版本。

表面处理的强制性要求

与实用型专利不同，外观设计专利中的表面阴影在很多情形下为满足清晰或确定性所必需，且不当补阴影可能构成新增内容。阴影必须清晰地显示所有表面的特征和轮廓，否则可能导致申请因不满足确定性要求而被驳回。

USPTO有一套成熟的阴影惯例：线性阴影用于平面，点画法用于曲面或纹理表面。这些技术不仅帮助表达三维形态，还能传达材质和表面处理的信息。

照片在外观设计中的应用

外观设计专利相对更容易获得使用照片的批准，特别是当设计涉及特殊的表面效果、纹理或材料时。例如，珠宝的光泽、织物的纹理、或特殊涂层的视觉效果，这些特征用线条图难以准确表达。

如果颜色是设计的组成部分，彩色照片可能是必要的。但即使在这种情况下，申请人仍需在说明书中明确声明颜色是所要求保护的设计特征的一部分。

4. 附图的深层法律意义

附图在美国专利法中的重要性远超出其表面的说明功能。它们直接关系到专利的有效性、保护范围和可执行性。

书面描述要求与"拥有"测试

美国专利法112条包含两个独立但相关的要求：书面描述和可实施性。书面描述要求确保发明人在申请日时已经"拥有"了所要求保护的发明。

附图在满足书面描述要求方面发挥着关键作用。它们提供了发明人构思的视觉证据，可以支持后续的权利要求修改或优先权主张。关键问题是：这些附图是否向本领域普通技术人员清楚地传达了发明的本质特征？

Vas-Cath案的启示

Vas-Cath Inc. v. Mahurkar案是理解附图法律效力的里程碑案例。在这个案件中，Mahurkar博士基于一份仅包含附图的外观设计申请主张优先权。联邦巡回上诉法院的判决确立了一个重要原则：在适当的情况下，附图本身可以满足书面描述要求。

法院的分析聚焦于一个核心问题：附图是否以合理的清晰度向本领域技术人员传达了发明人已经拥有该发明？答案是肯定的。即使没有详细的文字说明，附图中展示的导管特征，包括某些尺寸关系，都被认为是充分清晰的。

这个判决为申请人提供了机会，但也带来了风险。如果附图是某个权利要求特征的唯一支持，任何模糊性都可能成为专利无效的理由。这种风险在专利诉讼中尤其突出，因为竞争对手会仔细审查每一个细节，寻找攻击专利有效性的机会。

可实施性与附图质量

可实施性要求确保专利教导公众如何制造和使用发明。附图的质量直接影响这一要求的满足。对于机械发明，如果附图遗漏了关键部件或显示了物理上不可能的结构，可能导致可实施性驳回。

在外观设计专利中，如果附图过于模糊以至于无法确定设计的具体形状和轮廓，专利将因不可实施而无效。这强调了高质量附图的必要性——它们不仅要美观，更要准确、完整、清晰。

5. 审查程序与实务策略

理解USPTO的审查标准和程序，对于成功获得专利至关重要。附图相关的问题往往在审查过程中被提出，而如何应对这些问题需要策略和技巧。

常见驳回类型及应对

附图相关的驳回可以分为形式缺陷和实质性问题两大类。形式缺陷通常涉及违反37 C.F.R. § 1.84的技术要求，如页边距不当、线条质量差或缺少必要的标记。这些问题通常可以通过提交修正的附图来解决。

实质性驳回更为严重。根据112(b)条的不确定性驳回发生在附图相互矛盾或未能清楚界定发明范围时。根据112(a)条的驳回则涉及附图未能充分支持权利要求或未能使本领域技术人员能够实施发明。

应对实质性驳回需要仔细分析审查员的具体关切，并提供有说服力的论据或必要的修正。有时，将某些特征从权利要求中删除或限缩保护范围可能是获得授权的必要妥协。

"新内容"（New Matter）规则的严格限制

美国专利法132条禁止在申请日后向申请中添加"新内容"。这一规则对附图修正构成了严格限制。新内容是指原始申请文件中没有合理支持的任何主题。

这个限制的实践含义是，如果原始附图存在根本性缺陷，往往无法在后续程序中补救。例如，在原本没有阴影的外观设计附图中添加阴影，可能被认定为引入了新内容，因为阴影定义了原先未披露的表面轮廓。

允许的修正仅限于澄清原始披露中已经隐含的内容。一个典型的允许修正是将不清楚的特征转换为虚线，从而将其排除在保护范围之外。这种修正被视为限缩而非扩展原始披露。

国际申请的协调策略

对于计划在多个国寻求保护的申请人，协调不同司法管辖区的附图要求是一项挑战。美国允许使用虚线，而我国现已允许虚线/半透明覆盖界定不主张部分，但不允许阴影线；美国实用型专利可以在特殊情况下使用彩色，而PCT申请必须使用黑白。

有效的策略是在最初准备时就考虑多个版本。例如，为美国申请准备包含虚线的版本，同时准备一个全部使用实线的版本用于我国申请。对于可能需要彩色的情况，应当同时准备高质量的黑白版本作为备选。

作者简介：张新宇，ZYL律师事务所美国专利代理人，前耶鲁大学研究员、清华大学博士

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