藥學(xué)科研領(lǐng)域幾種常用儀器的專利計量分析*

張 婷 ，晏仁義 ，崔勝男 ，田 玲

（1．中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院·醫(yī)學(xué)信息研究所／圖書館，北京 100020；2．中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700）

現(xiàn)代藥學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，越來越多地依靠高新技術(shù)和現(xiàn)代儀 器設(shè)備的問世和發(fā)展。精密的分析測試技術(shù)如色譜學(xué)、質(zhì)譜（MS）、核磁共振（NMR）和X射線結(jié)晶學(xué)的進(jìn)步，以及電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，為闡明藥物作用機(jī)理和解析構(gòu)效關(guān)系奠定了堅實的理論和強(qiáng)有力的實驗技術(shù)基礎(chǔ)。目前，分析儀器已發(fā)展成為藥物研發(fā)過程中必不可少的工具，從藥代動力學(xué)、生物標(biāo)記物、生物分子學(xué)到蛋白質(zhì)藥物的研究，分析儀器都扮演著越來越重要的角色，可以說是藥物發(fā)現(xiàn)過程中的“眼睛”。近年來，新技術(shù)、新方法的發(fā)展在藥學(xué)領(lǐng)域起到了重要的推動作用，高效液相色譜（HPLC），NMR，MS以及聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，使得工作效率顯著提高，大大加快了新藥研發(fā)的速度。高效液相色譜儀是用高效液相色譜法對物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析的儀器。高效液相色譜法是以液體作為流動相的色譜技術(shù)，具有高柱效、高選擇性、分析速度快、靈敏度高、重復(fù)性好、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點[1]，目前在化學(xué)、化工、醫(yī)藥、生化、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等多個科學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。核磁共振技術(shù)是根據(jù)有磁矩的原子核在磁場的作用下能夠產(chǎn)生能級間躍遷的原理而采用的一種核物理技術(shù)[2]。目前，在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)研究方面，通過測定樣品的高分辨核磁共振圖譜并配合質(zhì)譜等，多數(shù)情況下可很快把某一化合物的結(jié)構(gòu)確定下來，已成為有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定中最重要的常規(guī)方法。質(zhì)譜技術(shù)[2]是近年來發(fā)展最迅速的分析技術(shù)之一，以其快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點，受到化學(xué)及醫(yī)藥學(xué)界的關(guān)注，不僅能提供被測物的相對分子質(zhì)量、分子式，并通過獲取有價值的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行定性分析，還可運用色譜－質(zhì)譜聯(lián)用等手段開展準(zhǔn)確、靈敏的定量分析。在此利用專利計量分析方法，從專利申請量、專利生命周期、優(yōu)先權(quán)國、國家專利分類號（IPC）和專利技術(shù)機(jī)構(gòu)等方面，探討分析了藥學(xué)科研領(lǐng)域幾種常用儀器（HPLC，NMR和MS）的發(fā)展動態(tài)，為我國藥學(xué)科研儀器的發(fā)展提供參考。

1 資料與方法

1．1 數(shù)據(jù)來源

選用Derwent Innocations Index（DII）專利數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫將原來的德溫特世界專利索引（derwent world patents indes，WPI）與專利引文索引（patents citation indes，PCI）加以整合，收錄的信息涵蓋全球40多個國家與地區(qū)的專利機(jī)構(gòu)的專利信息，是世界上國際專利信息收錄最全面的數(shù)據(jù)庫之一，包括1 000多萬條的基本專利和2000多萬條的專利情報[3]。

1．2 檢索策略

檢索時間：2013年1月25日；檢索范圍：Derwent專利數(shù)據(jù)庫收錄的HPLC，NMR和MS相關(guān)專利；檢索式：Derwent Manual Code＝（J04－B01C2 or S03－E07C or J04－B01A1）通過德溫特手工代碼進(jìn)行檢索，J04－B01C2，S03－E07C和 J04－B01A1分別對應(yīng)了HPLC，NMR和MS，使用手工代碼檢索可以得到有效的檢索結(jié)果，噪聲數(shù)據(jù)小，可信度高[4]；返回結(jié)果：共6 967件數(shù)據(jù)，選取學(xué)科類別為“Instruments＆Insturmentation”后的數(shù)據(jù)共6 775條，以后者為分析對象。

1．3 分析工具

采用Thomson Data Analyzer（簡稱TDA）專利分析軟件，該軟件由美國湯姆森科技信息集團(tuán)公司開發(fā)，具有成熟的專利文獻(xiàn)信息數(shù)據(jù)分析功能。

2 結(jié)果與分析

2．1 專利申請數(shù)量呈逐年增長趨勢

截至2013年1月25日，DII數(shù)據(jù)庫共收錄HPLC，NMR和MS相關(guān)專利6 775件?？傮w上，專利申請量呈逐步增長的態(tài)勢。由圖1可見，1984年至2000年專利申請數(shù)量較少，處于緩步增長階段；從2001年開始，專利申請數(shù)量呈快速增長的趨勢，2008年的專利申請數(shù)量達(dá)峰值1 114件，從2009年開始有所回落，2009年至2010年間的申請數(shù)量較平穩(wěn)，保持在年申請量1 000件左右。由于專利文獻(xiàn)從申請到公開需要一段時間的滯后期，因此對于2011年度和2012年度的專利量僅供參考，不代表最終趨勢。

圖1 1984年至2011年專利申請數(shù)量變化趨勢

2．2 專利申請人數(shù)與專利申請數(shù)量變化趨勢一致

由圖2可見，專利申請人數(shù)與專利申請數(shù)的變化趨勢保持一致。在1984年至2000年間增長緩慢，自2001年開始進(jìn)入高速增長階段，到2008年達(dá)峰值1 272件，隨后申請機(jī)構(gòu)數(shù)有所下降。

圖2 1984年至2011年專利申請人數(shù)變化趨勢

2．3 專利生命周期經(jīng)歷了萌芽期、發(fā)展期和成熟期3個階段

生命周期的概念應(yīng)用很廣泛，在諸多領(lǐng)域經(jīng)常出現(xiàn)。其基本內(nèi)涵可以概括理解為，任何事物的發(fā)展都具有其生命周期，即事物都具有萌芽／醞釀、出生／生長、成熟直到衰老的周期過程[5]。大量研究表明，專利技術(shù)在理論上一般會遵循技術(shù)生命周期的4個階段發(fā)生周期性變化，即引入期、發(fā)展期、成熟期和衰退期[6]。通過對藥學(xué)科研儀器的專利信息進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)上的量化分析，得到其專利技術(shù)生命周期圖，可以客觀掌握該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)歷史、現(xiàn)狀與趨勢。由圖3可以看出，藥學(xué)科研儀器HPLC，NMR和MS的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下3個階段。

圖3 1984年至2010年專利申請人數(shù)和專利申請數(shù)量情況

第一階段：技術(shù)萌芽期，1984年至2000年。這一時期，專利申請數(shù)和專利申請人數(shù)都處于低水平緩慢增長態(tài)勢，藥學(xué)科研儀器的發(fā)展還不成熟。

第二階段：技術(shù)發(fā)展期，2001年至2008年。這一階段的專利申請數(shù)和專利申請人數(shù)大大增加，大致呈線性增長，表明這一時期的技術(shù)研究受到廣泛重視，出現(xiàn)了許多突破性進(jìn)展。

第三階段：技術(shù)成熟期，2009年至今。這一時期專利申請數(shù)和專利申請人數(shù)有所回落，但絕對值仍處于較高水平。這是因為藥學(xué)科研儀器已經(jīng)取得了長足發(fā)展，得到了世人的關(guān)注，但仍然存在許多技術(shù)難題。藥學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步離不開儀器的發(fā)展，同時也會促進(jìn)儀器的發(fā)展，因此該技術(shù)不會真正進(jìn)入衰退期。

2．4 專利申請優(yōu)先權(quán)國家和地區(qū)中具有較大優(yōu)勢的是美、日、中

在專利所屬國家和地區(qū)分布中，專利優(yōu)先權(quán)排名前10位的優(yōu)先權(quán)國家和地區(qū)專利數(shù)量共6 677件，其中排名前3位的國家分別是美國（US）、日本（JP）和中國（CN），美國專利數(shù)量為2 131件，日本1 732件，中國1 070件；其后依次為德國（DE）、加拿大（CA）、英國（GB）、歐洲專利局（EP）、韓國（KR）、俄羅斯（RU）和 WOJP。

圖4 專利優(yōu)先權(quán)國排名前10位的國家和地區(qū)專利申請數(shù)量

排名前10位的優(yōu)先權(quán)國家和地區(qū)專利總數(shù)（6 677件）占全部專利數(shù)量（6 775件）的98．55%。排名第一的美國專利占全部專利的31．45%，日本占25．56%，中國占15．79%，其余國家均不足10%。美國和日本在專利申請數(shù)量方面領(lǐng)先于其他國家，兩國申請專利共占全球申請專利總量的57．02%，足見這兩國在藥學(xué)科研儀器領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的活躍和強(qiáng)勁的技術(shù)實力。我國雖排名第3位，但與美國和日本相比仍然存在著較大差距。

圖5 專利優(yōu)先權(quán)國排名前10位的國家和地區(qū)的專利份額

2．5 技術(shù)領(lǐng)域主要集中在儀器的核心部件和核心技術(shù)研究

通過分析藥學(xué)科研儀器HPLC，NMR和MS的具體技術(shù)分類，可以掌握該領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀。表1和表2是按照國際專利分類法（IPC）分類統(tǒng)計的結(jié)果。IPC[7]是目前世界范圍內(nèi)唯一通用的國際專利分類。使用國家專利分類進(jìn)行檢索可以不依賴文種、同義詞及專業(yè)術(shù)語等，同時也使得各國專利文獻(xiàn)獲得了統(tǒng)一分類。

從表1可見，排在前3位的分別是G01N－027／62，G01N－030／00和G01V－003／00，前兩者的數(shù)量在前10位中占絕對優(yōu)勢，其專利數(shù)量均超過了1000件；排名第3位的是G01V－003／00，其專利數(shù)量也接近800件。由此表明，藥學(xué)科研儀器的研究在這3個領(lǐng)域投入較多。G01N－027／62代表了MS離子源方面的研究工作。離子源是MS的一個重要組成部分，被稱之為質(zhì)譜儀的“心臟”，是對被測樣品分子實施離子化成為帶電離子的裝置，并對離子束進(jìn)行加速使其進(jìn)入分析器[2]。G01N－030／00代表了高效液相色譜儀色譜柱方面的研究工作。色譜柱[2]是HPLC的“心臟”，其承擔(dān)分離分析功能。色譜分離的實質(zhì)是樣品分子（溶質(zhì)）與溶劑（流動相或洗脫液）以及固定相分子間的作用，作用力的大小決定了色譜過程的保留行為。液相色譜法的基本原理是基于各組分（溶質(zhì)）在固定相與流動相中吸附能力、分配系數(shù)、離子交換作用或分子尺寸大小的差異進(jìn)行分離。G01V－003／00則代表了核磁共振儀器其核心技術(shù)方面的研究工作。NMR技術(shù)[2]是根據(jù)有磁矩的原子核在磁場的租用下能夠產(chǎn)生能級間躍遷的原理而采用的一種核物理技術(shù)。因此，G01N－027／62，G01N－030／00和G01V－003／00分別了代表了這幾種儀器的“心臟”部件和核心技術(shù)的研究工作，這也正是以上幾個方面研究備受關(guān)注的原因。

表1 世界專利申請量排名前10位的IPC分類號

從表2可見，專利申請量排名第一的美國是G01V－030／00，日本是G01N－027／62，中國是G01N－030／00表明3個國家的研究重點有所不同。同時也可看出，美國在各方面研究均有涉及，其專利數(shù)量差別不大。日本的專利則主要集中在G01N－027／62，其專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先于其他方面，說明日本的研究范圍還不是很廣泛，只在部分領(lǐng)域有很強(qiáng)的技術(shù)競爭力，但其他領(lǐng)域也都保持專利數(shù)量在一兩百件，足以說明日本在藥學(xué)科研儀器方面仍有很強(qiáng)的研究實力。中國在該領(lǐng)域的專利數(shù)量只有排名前3位的 G01N －030／00，G01N －030／02（·柱色譜法）和 G01N －030／06（···制備）超過了100件，排名前兩位的專利數(shù)量超過了400件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他領(lǐng)域的專利數(shù)量，說明中國的研究重點主要放在前兩個領(lǐng)域；在排名前10位的技術(shù)領(lǐng)域中，排名第4位到第10位的專利數(shù)量均低于100件，說明中國的研究力量還是比較薄弱，只在很小的領(lǐng)域有比較突出的成就。

表2 專利優(yōu)先權(quán)排名前3位的國家和地區(qū)在不同技術(shù)領(lǐng)域的專利申請量

2．6 專利技術(shù)機(jī)構(gòu)主要是國外少數(shù)幾個著名大公司

藥學(xué)科研領(lǐng)域幾種常用儀器專利申請數(shù)量排名前10位的機(jī)構(gòu)如圖6所示。排名前10位的機(jī)構(gòu)中，申請的專利數(shù)量共1 931件，占世界該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量（6 775件）的28．50%，超過1／5。日本有 4 家，分別為 SHIMADZU，HITACHI，JEOL CO．LTD．和 DOKURITSU GYOSEI，其中SHIMADZU和HITACHI全球排名第1位和第2位，從一個側(cè)面體現(xiàn)出日本技術(shù)創(chuàng)新非?；钴S；這4家申請專利數(shù)量共971件，占世界該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量（6 775件）的14．33%，占本國申請專利數(shù)（1 732件）的56．06%，超過50%，這也體現(xiàn)在該領(lǐng)域日本的專利申請主要集中在幾個大公司，其他公司所占份額很少。美國公司有5家，占了一半，分別為BRUKER，AGILENT，MICROMASS，THERMO 和 VARIAN，申請專利數(shù)量共725件，占世界該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量（6 775件）的10．70%，占本國申請專利數(shù)（2 131件）的34．02%，這說明在美國并不是幾個大公司壟斷了該領(lǐng)域，其他公司的研究實力并不遜色；德國只占了1家，是全球排名第3位的SIEMENS，申請數(shù)量235件，占世界該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量（6 775件）的3．47%，占本國申請專利數(shù)（549件）的42．08%，可見德國的SIEMENS在該領(lǐng)域?qū)＠暾埛矫嬲己艽髢?yōu)勢，具有很強(qiáng)的競爭力。值得注意的是，排名前10位的機(jī)構(gòu)均是企業(yè)，體現(xiàn)了國外企業(yè)雄厚的研究實力，這也印證了國外科技創(chuàng)新的主體是企業(yè)。

圖6 專利數(shù)量排名前10位的機(jī)構(gòu)專利申請數(shù)量

圖7是排名前10位的機(jī)構(gòu)的專利逐年申請量，各機(jī)構(gòu)的變化趨勢基本一致，均在2008年前后達(dá)高峰。排名前10位的機(jī)構(gòu)中，排名第2位的HITACHI和排名第6位的 JEOL CO．LTD．是最早有專利申請的機(jī)構(gòu)，均為日本企業(yè)，表明這兩家日本公司在藥學(xué)科研儀器領(lǐng)域研究起步較早。2001年以前，排名前10位公司的專利申請量均在10件以下，表明這一時期儀器領(lǐng)域還處于起步階段，發(fā)展較緩慢。需要引起注意的是，2012年VARIAN的專利申請量為0，這是因為在2010年5月17日，安捷倫科技公司（AGILENT）完成了對科學(xué)儀器制造商瓦里安公司（VARIAN）的收購，瓦里安（VARIAN）的大部分生產(chǎn)線隸屬于安捷倫的化學(xué)分析集團(tuán)（CAG），而一些關(guān)鍵業(yè)務(wù)并入安捷倫的生命科學(xué)集團(tuán)（LSG），完成收購后，VARIAN的專利應(yīng)歸屬于AGILENT。此外，排名前10位的機(jī)構(gòu)中，專利年申請量最多的是日本SHIMADZU，2008年83件，排名第2位的日本HITACHI 2009年52件，排名第3位的德國SIEMENS和排名第7位的美國MICROMASS均在2010年達(dá)到40件?？梢?，2008年至2009年是日本在藥學(xué)科研儀器領(lǐng)域的快速發(fā)展期；美國相對而言發(fā)展比較穩(wěn)定，達(dá)到高峰期后基本沒有出現(xiàn)專利數(shù)量大幅度下降的情況，只是小范圍的波動，充分體現(xiàn)了美國的研發(fā)實力。

圖7 專利數(shù)量排名前10位的機(jī)構(gòu)專利申請數(shù)量變化趨勢

3 結(jié)語

通過專利計量分析，可以得出以下結(jié)論。

發(fā)展趨勢：近10年來藥學(xué)科研儀器的專利申請量增長迅速，雖然近兩年數(shù)量稍有所下降，但仍保持較高的專利申請量，發(fā)明和創(chuàng)新還是十分活躍。

國家層面：美國、日本和中國的專利數(shù)量都超過1 000件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國家。3個國家的專利申請量占全球申請專利總量的70%以上，在藥學(xué)科研儀器領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)活躍，具備較強(qiáng)的技術(shù)實力。

機(jī)構(gòu)分布：全球藥學(xué)科研儀器專利申請集中在美國、日本和德國的少數(shù)幾個大公司，充分說明企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新的主體。排名前10位的機(jī)構(gòu)中，有5家是美國企業(yè)，占了一半，可見美國整體的研究實力很強(qiáng)。4家日本公司在藥學(xué)科研儀器專利申請方面表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的優(yōu)勢，在本國藥學(xué)科研儀器研發(fā)活動中占1／2以上的份額。德國進(jìn)入排名前10位的機(jī)構(gòu)雖然僅有SIEMENS一家，但其在機(jī)構(gòu)排名中位列第3位，充分體現(xiàn)了該公司在藥學(xué)科研儀器創(chuàng)新中發(fā)揮的重要作用。需要注意的是，我國在專利申請數(shù)量排名第3位，具有較大優(yōu)勢，但在排名前10位的機(jī)構(gòu)中沒有一家企業(yè)入圍，這也說明了我國企業(yè)仍沒有成為技術(shù)創(chuàng)新的主體。

在藥學(xué)科研儀器領(lǐng)域，發(fā)達(dá)國家具有較大的研究優(yōu)勢和成果，發(fā)展中國家的實力還需要加強(qiáng)。我國在該領(lǐng)域?qū)＠暾埰鸩捷^晚，但發(fā)展勢頭較迅猛，與發(fā)達(dá)國家的水平仍有較大差距。隨著藥物研發(fā)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及科學(xué)儀器的廣泛使用，科學(xué)家們對儀器提出了越來越高的要求，科學(xué)儀器也有很好的發(fā)展?jié)摿?。我國?yīng)抓住機(jī)遇，加大創(chuàng)新力度，提高我國在藥學(xué)科研儀器領(lǐng)域的地位。

[1]鄒漢法，張玉奎，盧佩章．高效液相色譜法[M]．北京：科學(xué)出版社，1999：10 －11．

[2]再帕爾·阿不力孜．天然產(chǎn)物研究方法和技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：1 015 －1 016．

[3]仇玉芹．利用德溫特創(chuàng)新索引數(shù)據(jù)庫分析研究行業(yè)專利[J]．情報雜志，2009，28（6）：35 －36．

[4]張 琪．專利檢索與分析方法的選擇研究[J]．科技管理研究，2012（11）：175 － 179．

[5]劉斌強(qiáng)，江玉得．基于專利信息分析的技術(shù)生命周期判斷與應(yīng)用[J]．唯實，2011（11）：77 －79．

[6]李建蓉．專利信息與利用[M]．北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2006：364－365．

[7]李鵬．國際專利分類的困境與出路——IPC的發(fā)展與展望[J]．中國發(fā)明與專利，2009（8）：75 － 79．