“專(zhuān)利地圖制作與分析”開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐

田 虹， 孫 沖， 胡 元， 孫智杰， 李 勤

(北京理工大學(xué) 生命學(xué)院，北京 100081)

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“專(zhuān)利地圖制作與分析”開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐

田 虹， 孫 沖， 胡 元， 孫智杰， 李 勤

(北京理工大學(xué) 生命學(xué)院，北京 100081)

專(zhuān)利地圖是分析專(zhuān)利文獻(xiàn)的一種重要手段，通過(guò)對(duì)生物材料領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)的檢索與統(tǒng)計(jì)，用PATENT INTEGRATION和MS EXCEL軟件制作出相關(guān)的專(zhuān)利管理地圖和專(zhuān)利技術(shù)地圖，對(duì)生物材料領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的過(guò)程、專(zhuān)利權(quán)人的分布情況、專(zhuān)利被引情況、IPC小類(lèi)和生物材料領(lǐng)域技術(shù)分布的熱點(diǎn)等進(jìn)行了分析。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練幫助學(xué)生們掌握了專(zhuān)利地圖制作和分析的方法，提高了對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索和分析的能力，為他們將來(lái)的科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

專(zhuān)利地圖； 生物材料； 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引 言

專(zhuān)利地圖是通過(guò)對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用文本數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與可視化技術(shù)制作出來(lái)的各種圖表，在專(zhuān)利文獻(xiàn)分析中起著類(lèi)似于地圖指向的功能[1]。專(zhuān)利地圖的研究興起于二戰(zhàn)后的日本，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，專(zhuān)利地圖的種類(lèi)和功能已經(jīng)日趨豐富和完善。從功能角度專(zhuān)利地圖可以分為專(zhuān)利管理地圖、專(zhuān)利技術(shù)地圖和專(zhuān)利權(quán)利地圖三種，可滿(mǎn)足不同人員例如科研人員、商業(yè)管理人員、專(zhuān)利審查員和專(zhuān)利代理人的不同需求[2]。專(zhuān)利地圖包括以下一些功能：①幫助科研人員了解技術(shù)發(fā)展過(guò)程，掌握技術(shù)發(fā)展全局，發(fā)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)，開(kāi)啟研發(fā)思路等[3]。②幫助商業(yè)管理人員提高決策水平，合理估計(jì)企業(yè)內(nèi)部的科研質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)潛在的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，避免侵權(quán)和被侵權(quán)[4]。③幫助專(zhuān)利審查員和專(zhuān)利代理人發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)專(zhuān)利中的“三性”是否存在，提高專(zhuān)利審查和代理的水平。

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)是開(kāi)闊學(xué)生學(xué)術(shù)視野、提高學(xué)生動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的良好平臺(tái)。我們?cè)谇捌趯?zhuān)利檢索應(yīng)用在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上[5]，開(kāi)設(shè)了“生物材料領(lǐng)域?qū)＠貓D的制作與分析”開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課，希望通過(guò)這樣的訓(xùn)練，幫助學(xué)生在了解專(zhuān)利文獻(xiàn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)會(huì)專(zhuān)利地圖的制作和分析方法，提高他們分析專(zhuān)利文獻(xiàn)的能力，為將來(lái)從事科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 專(zhuān)利地圖制作目的的確定

不同的專(zhuān)利地圖有不同的專(zhuān)利信息顯示重點(diǎn)，制作專(zhuān)利地圖之前必須先明確目的，確定專(zhuān)利地圖的種類(lèi)，然后才能對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行有所重點(diǎn)的分析。本次實(shí)驗(yàn)制作專(zhuān)利地圖的目的是了解生物材料領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的過(guò)程、專(zhuān)利權(quán)人的分布情況以及他們的技術(shù)領(lǐng)域分布、專(zhuān)利被引情況、IPC小類(lèi)分布情況、生物材料領(lǐng)域技術(shù)的熱點(diǎn)分布等，因此將專(zhuān)利地圖的種類(lèi)確定為專(zhuān)利管理地圖和專(zhuān)利技術(shù)地圖兩種。

1.2 檢索策略與方案的確定

生物材料作為一門(mén)新興交叉學(xué)科，匯集了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、藥學(xué)和高分子化學(xué)等多方面的知識(shí)，檢索時(shí)涉及的關(guān)鍵詞比較廣泛。為了獲得較理想的檢索效果，通過(guò)前期查閱文獻(xiàn)和多次的試檢索，最終將關(guān)鍵詞范圍確定如下：生物材料、生物醫(yī)用材料、生物納米材料、生物相容性材料、生物惰性材料、生物活性高分子材料、牙科材料、生物載體、生物聚合物、生物陶瓷、生物金屬、支架材料、生物相容性、血液相容性、細(xì)胞相容性、組織相容性、人工器官、人工關(guān)節(jié)、可替代性心臟瓣膜、血管移植物、殼聚糖、膠原、羥基磷灰石、氧化鋁、聚乳酸、聚乙醇酸、硅膠、滌綸、纖維素、甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、水凝膠、鈦、不銹鋼等[6-8]。

本實(shí)驗(yàn)所用的檢索數(shù)據(jù)庫(kù)包括：中國(guó)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)(CNPAT)、美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局(USPTO)、歐洲專(zhuān)利局專(zhuān)利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)(EPODOC)、日本專(zhuān)利英文文摘數(shù)據(jù)庫(kù)(PAJ)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)、加拿大專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)、德國(guó)專(zhuān)利局、英國(guó)專(zhuān)利局、法國(guó)專(zhuān)利局、韓國(guó)專(zhuān)利局、墨西哥專(zhuān)利局、瑞士專(zhuān)利局。專(zhuān)利數(shù)據(jù)的起止時(shí)間為1994～2013年。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

通過(guò)檢索共獲得專(zhuān)利6 778件，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和整理后，用PATENT INTEGRATION軟件和MS EXCEL軟件從多個(gè)角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 生物材料相關(guān)專(zhuān)利年份分布

圖1是1994～2013年生物材料領(lǐng)域?qū)＠康姆植紙D。從圖中可知，2000年以前生物材料領(lǐng)域處于緩慢發(fā)展階段，2000年后發(fā)展呈加快趨勢(shì)，其主要?jiǎng)恿?lái)自于人口老齡化、疑難病癥患者增加和高新技術(shù)的發(fā)展。生物材料的研究與開(kāi)發(fā)已經(jīng)被世界上許多國(guó)家列入高技術(shù)材料發(fā)展計(jì)劃。在西方國(guó)家，醫(yī)學(xué)上消耗的生物材料以每年10%～20%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)雖然在生物材料領(lǐng)域起步較晚，但也在努力搶占這一產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。2010年9月通過(guò)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中就明確指出要求“加快先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)用材料等生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)規(guī)?；l(fā)展”[9]。由于世界上多數(shù)國(guó)家專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)有18個(gè)月甚至更長(zhǎng)的公布周期，以及各國(guó)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)收集及錄入延遲的緣故，2010年以后的專(zhuān)利數(shù)量?jī)H供參考，不能代表發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 主要專(zhuān)利權(quán)人及其專(zhuān)利申請(qǐng)情況

表1反映了1994～2013年生物材料領(lǐng)域?qū)＠颗琶?0位的專(zhuān)利權(quán)人及其技術(shù)領(lǐng)域的情況。從表1可以看出，有7位專(zhuān)利權(quán)人屬于美國(guó)，說(shuō)明美國(guó)在生物材料領(lǐng)域具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。另外3位專(zhuān)利權(quán)人屬于歐洲國(guó)家，10位專(zhuān)利權(quán)人中沒(méi)有一個(gè)來(lái)自于中國(guó)，說(shuō)明中國(guó)在生物材料領(lǐng)域還處于落后水平。分析這10位專(zhuān)利權(quán)人涉及的技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)全部集中在醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，其中排名第一的Bausch & Lomb Incorporated(BL)公司專(zhuān)注于眼科材料領(lǐng)域的發(fā)展，另外有6個(gè)專(zhuān)利權(quán)人專(zhuān)注于骨科材料領(lǐng)域，其他涉及領(lǐng)域還有血管材料、創(chuàng)傷修復(fù)、藥物釋放等。

表1 1994～2013年生物材料領(lǐng)域?qū)＠壳?0位的專(zhuān)利權(quán)人

2.3 專(zhuān)利被引情況分析

通過(guò)專(zhuān)利被引情況的分析，可以看出專(zhuān)利權(quán)人的專(zhuān)利被別人關(guān)注的程度，從而找出潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，避免被侵權(quán)的可能。專(zhuān)利被引次數(shù)越多，說(shuō)明該專(zhuān)利權(quán)人在技術(shù)領(lǐng)域的地位越重要，被侵權(quán)的可能性也越大；專(zhuān)利被引次數(shù)越少，說(shuō)明該專(zhuān)利權(quán)人涉及的技術(shù)與其它專(zhuān)利權(quán)人的技術(shù)兼容性小，不容易被侵權(quán)[10]。從圖2中可知，Advanced Bio Surfaces Inc(AB)公司的專(zhuān)利被引次數(shù)最多，說(shuō)明該公司的技術(shù)在骨科材料領(lǐng)域?qū)儆诨A(chǔ)性或領(lǐng)先技術(shù)，處于核心地位或位于技術(shù)交叉點(diǎn)。Doxa ab(DA)公司的專(zhuān)利被引次數(shù)最少，說(shuō)明該公司的技術(shù)在牙科材料領(lǐng)域有自己獨(dú)特的體系，與其他公司在該領(lǐng)域的技術(shù)交叉點(diǎn)較少。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證上面的分析是否正確，從AB公司中找出一篇被引用次數(shù)最多的專(zhuān)利進(jìn)行分析。這篇專(zhuān)利的授權(quán)號(hào)是US6140452，題目是Biomaterial for in situ tissue repair, 申請(qǐng)日期是1998年11月18日。從圖3中可以得知，該專(zhuān)利的同族專(zhuān)利共有83篇，被別的專(zhuān)利權(quán)人引用次數(shù)為374次，引用該專(zhuān)利的專(zhuān)利權(quán)人主要分布在美國(guó)，其他分布在法國(guó)、加拿大、德國(guó)、中國(guó)、日本等國(guó)家，充分說(shuō)明了這篇專(zhuān)利在生物材料應(yīng)用于組織修復(fù)領(lǐng)域的重要性。

2.4 IPC小類(lèi)分析

國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)(IPC)是國(guó)際上通用的專(zhuān)利文獻(xiàn)分類(lèi)法，已廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)的專(zhuān)利文獻(xiàn)分類(lèi)和檢索中[11]。IPC采用等級(jí)的形式，分為部、分部、大類(lèi)、小類(lèi)、大組、小組6個(gè)等級(jí)。把生物材料領(lǐng)域的專(zhuān)利按IPC小類(lèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將排名前10位的IPC小類(lèi)做圖得到圖4，其中各IPC小類(lèi)的含義如表2所示。從圖4中可以得知生物材料領(lǐng)域研發(fā)能力的分布主要集中在材料的消毒、醫(yī)用材料、血管內(nèi)植物、假體、支架、生物活性物質(zhì)與材料之間的相互作用、生物材料分子結(jié)構(gòu)組成等方面。

圖3 USP6140452專(zhuān)利被引情況分析圖

排名IPC小類(lèi)注釋1A61L材料或消毒的一般方法或裝置;空氣的滅菌、消毒或除臭;繃帶、敷料、吸收墊或外科用品的化學(xué)方面;繃帶、敷料、吸收墊或外科用品的材料2A61K醫(yī)用、牙科用或梳妝用的配制品3A61F可植入血管內(nèi)的濾器;假體;為人體管狀結(jié)構(gòu)提供開(kāi)口、或防止其塌陷的裝置,例如支架4C12N微生物或酶;其組合物5G01N借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來(lái)測(cè)試或分析材料6C07K肽7A61P化合物或藥物制劑的特定治療活性8C12Q包含酶或微生物的測(cè)定或檢驗(yàn)方法9C08G用碳-碳不飽和鍵以外的反應(yīng)得到的高分子化合物10C08L高分子化合物的組合物

統(tǒng)計(jì)這10個(gè)IPC小類(lèi)在1994-2013年的發(fā)展分布情況可以得到圖5，其中圓形面積的大小代表了專(zhuān)利量的多少。從圖5中可以看出，2000年以前這些IPC小類(lèi)涉及的專(zhuān)利量都比較少，2000-2010年之間發(fā)展最快的是A61L，其次是A61K、A61F和C12N，說(shuō)明這些領(lǐng)域是那個(gè)時(shí)期的研究熱點(diǎn)。

圖5 1994～2013年生物材料領(lǐng)域IPC小類(lèi)發(fā)展分布

圖6是專(zhuān)利權(quán)人IPC小類(lèi)發(fā)展分布圖。通過(guò)將1994-2013年生物材料領(lǐng)域?qū)＠颗琶?0位的專(zhuān)利權(quán)人與前10位的IPC小類(lèi)進(jìn)行矩陣分析，可以得知，merck biomaterial france(MBF)公司主要涉及A61F領(lǐng)域，medtronic inc(MI)公司涉及A61L和C08G領(lǐng)域，disc dynamics inc(DDI)公司涉及A61F和A61L領(lǐng)域，其他公司在這些領(lǐng)域中涉及的很少。

圖6 專(zhuān)利權(quán)人IPC小類(lèi)發(fā)展分布

2.5 生物材料領(lǐng)域研究方向的分布

按照專(zhuān)利的申請(qǐng)日期將排名前500位的專(zhuān)利進(jìn)行關(guān)鍵詞相關(guān)性分析制成Galaxy視圖，如圖7所示。從圖7中可以看出各個(gè)關(guān)鍵詞之間聯(lián)系的緊密程度，從而可以得出技術(shù)研究的熱點(diǎn)分布。例如：關(guān)鍵詞“生物載體、多聚糖、肽”之間的聯(lián)系程度較緊密，說(shuō)明生物載體材料與多聚糖、肽等生物活性分子之間的研究是熱點(diǎn)方向之一；這些相關(guān)的專(zhuān)利與關(guān)鍵詞為“生物材料、結(jié)構(gòu)、形態(tài)”的專(zhuān)利有較大的交集，說(shuō)明可以通過(guò)對(duì)生物載體材料的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行修飾改造，從而改善生物載體材料與多聚糖、肽等生物活性分子的相容性。

通過(guò)對(duì)圖7中化學(xué)成分類(lèi)的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，可以得到圖8。從圖8中可以看出，生物活性高分子材料如聚乳酸、聚乙醇酸、甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、水凝膠涉及的專(zhuān)利量都比較多，是生物材料領(lǐng)域最熱的研究方向之一；天然生物材料如纖維素、殼聚糖和膠原的研究?jī)H次于生物活性高分子材料的研究；生物陶瓷材料中的氧化鋁和生物惰性材料中的滌綸涉及的專(zhuān)利量較少，可能是這方面的研究比較成熟或者應(yīng)用范圍比較小的緣故[12-15]。

圖7 生物材料領(lǐng)域?qū)＠g關(guān)鍵詞相關(guān)性分析的Galaxy視圖

3 開(kāi)設(shè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果分析

通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)，教學(xué)效果分析如下：

(1)將專(zhuān)利地圖理論知識(shí)與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以讓學(xué)生在實(shí)踐中更好地掌握專(zhuān)利地圖知識(shí)，提高專(zhuān)利檢索和分析的能力。目前高校開(kāi)設(shè)的專(zhuān)利課程，主要以理論講解為主，學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)很少。這次“生物材料領(lǐng)域?qū)＠貓D的制作與分析”開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，給學(xué)生提供了一個(gè)很好的實(shí)踐平臺(tái)，讓他們能夠參與到專(zhuān)利地圖制作與分析的整個(gè)過(guò)程中，將專(zhuān)利地圖理論知識(shí)與實(shí)證分析實(shí)踐相結(jié)合，從而得到了比較系統(tǒng)的訓(xùn)練,較好地掌握了相關(guān)的知識(shí)和技能。

(2)將專(zhuān)利地圖分析與學(xué)生的專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，可以開(kāi)闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)的興趣。本次開(kāi)放實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)生物材料領(lǐng)域?qū)＠貓D的制作與分析，使學(xué)生了解了很多生物材料領(lǐng)域的最新進(jìn)展，認(rèn)識(shí)到生物材料在醫(yī)療康復(fù)、藥學(xué)、組織工程等領(lǐng)域具有的廣闊應(yīng)用前景，激發(fā)起了他們學(xué)習(xí)生物專(zhuān)業(yè)的興趣。

(3)將專(zhuān)利地圖分析與專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)教學(xué)相結(jié)合，可提高學(xué)生閱讀專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)文獻(xiàn)的能力。此次開(kāi)放實(shí)驗(yàn)檢索到的專(zhuān)利絕大部分是英文專(zhuān)利，學(xué)生在閱讀專(zhuān)利文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，掌握很多生物材料領(lǐng)域的英文詞匯。另外，很多生物材料專(zhuān)利在其他國(guó)家都有專(zhuān)利族的存在，這些專(zhuān)利之間或內(nèi)容相同，或反映技術(shù)流向，因此可通過(guò)先閱讀中文專(zhuān)利文獻(xiàn)，再閱讀相關(guān)同族英文專(zhuān)利文獻(xiàn)的方法，有效提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)閱讀能力。

4 結(jié) 語(yǔ)

專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索和分析是科研工作者的必備技能之一，但是很多學(xué)生在本科階段并沒(méi)有接受過(guò)這方面系統(tǒng)的訓(xùn)練。通過(guò)后期的教學(xué)反饋，學(xué)生們普遍認(rèn)為舉辦類(lèi)似的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)很有必要。借鑒這次開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，我們擬拓展相關(guān)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，嘗試將其它專(zhuān)利分析技術(shù)如專(zhuān)利族分析、專(zhuān)利指標(biāo)計(jì)量分析等引入到開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生學(xué)到更多的專(zhuān)利分析技術(shù)，為他們將來(lái)從事科研工作和實(shí)際應(yīng)用工作打下良好的基礎(chǔ)。

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Practice of Opening Experiment Related to Making and Analyzing the Patent Maps of Biomaterials

TIANHong,SUNChong,HUYuan,SUNZhi-jie,LIQin

(School of Life Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

Patent map is a very important method to analyze patent literature. According to the results of searching and analyzing patent literature in the field of biomaterials, patent manage map and patent technology map were made by PATENT INTEGRATION and MS EXCEL software. The overall state of technology field of biomaterials, the distribution of patentees, the patent citations, IPC sub class and the hot research areas in biomaterial field were analyzed by patent maps. Thus, students knew how to make and analyze patent map after the practice of opening experiment and improve their ability in searching and analyzing patent literature, the knowledge is useful to their work of scientific research in future.

patent map; biomaterials; opening experiment; experiment teaching

2014-04-10

北京理工大學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)基金；北京理工大學(xué)教務(wù)處教改項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)基金；北京理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)基金

田 虹(1982-)，男，山西交城人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，從事大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與研究。

Tel.：010-68914504；E-mail: tianhong@bit.edu.cn

G 420；G 306

A

1006-7167(2015)03-0216-04