基于專利分析及可視化的神經(jīng)刺激器競爭態(tài)勢研究

張婷，池慧，歐陽昭連

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

引言

神經(jīng)刺激器通過產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的脈沖信號(hào)刺激病人神經(jīng)，以達(dá)到治療各種疑難疼痛疾病的目的[1]。目前神經(jīng)刺激器領(lǐng)域以植入式神經(jīng)刺激器發(fā)展最快，除了傳統(tǒng)人工耳蝸恢復(fù)聽覺[2]外，美國FDA已經(jīng)許可臨床應(yīng)用的植入式神經(jīng)刺激器主要有脊髓刺激治療疼痛[3]，深部腦刺激治療帕金森病、震顫和肌張力障礙[4]，迷走神經(jīng)刺激治療癲癇和抑郁[5]，骶神經(jīng)刺激治療尿失禁[6]等。此外，植入式神經(jīng)刺激器對20余種神經(jīng)或精神疾病具有良好的治療前景[7]。

專利是技術(shù)信息最有效的載體，專利分析是情報(bào)學(xué)中重點(diǎn)技術(shù)分析的主要手段和方法[8-9]。本研究通過對神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的專利分析，從總體、技術(shù)、區(qū)域和競爭對手等方面深入研究該領(lǐng)域的競爭態(tài)勢，客觀反映專利技術(shù)的整體概況和發(fā)展態(tài)勢，把握技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù) 據(jù) 來 源 于Derwent Innovation（DI） 平 臺(tái)（ 原Thomson Innovation，TI）是國際權(quán)威的專利數(shù)據(jù)庫，集全球最全面的國際專利與業(yè)內(nèi)最強(qiáng)大的知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析工具于一身，可提供全球?qū)＠畔10]。本研究采用DI（檢索范圍：增值專利信息—DWPI和DPCI）進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索、采集，并進(jìn)行部分可視化，數(shù)據(jù)檢索及采集時(shí)間：2018年1月8日。

1.2 分析工具

數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Derwent Data Analyzer分析工具（DDA，原Thomson Data Analyzer，簡稱TDA）中進(jìn)行分析，DDA是一個(gè)具有強(qiáng)大分析功能的文本挖掘軟件，可以對文本數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度的數(shù)據(jù)挖掘和可視化的全景分析[11]。本研究用DDA進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、專利計(jì)量分析及部分可視化。

2 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域總體發(fā)展態(tài)勢分析

截至2018年1月8日，DI數(shù)據(jù)庫共收錄神經(jīng)刺激器專利2935項(xiàng)。從圖1可以看出，1984年，神經(jīng)刺激器領(lǐng)域有了第一項(xiàng)專利申請，此后幾年處于發(fā)展的空白期。1999年以后進(jìn)入較快速發(fā)展時(shí)期，于2015年達(dá)到峰值286項(xiàng)。從專利公開情況來看，1987年開始第一項(xiàng)專利公開，比專利申請向后推遲了三年，此后幾年專利公開情況一直處于空白，從1997年往后呈現(xiàn)連續(xù)的專利公開態(tài)勢。

圖1 神經(jīng)刺激器專利數(shù)量年度分布

圖2是神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的專利申請和授權(quán)的年度分布情況。DI數(shù)據(jù)庫共收錄2935項(xiàng)神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的專利，其中申請數(shù)量2522項(xiàng)，授權(quán)數(shù)量316項(xiàng)，授權(quán)/申請量比例為12.53%；授權(quán)的316項(xiàng)專利中，有效專利132項(xiàng)，僅占41.77%，不到1/2。

圖2 神經(jīng)刺激器專利申請和專利授權(quán)數(shù)量年度分布

3 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域技術(shù)生命周期分析

大量研究表明，專利技術(shù)在理論上一般會(huì)遵循技術(shù)生命周期的4個(gè)階段進(jìn)行周期性變化，即：引入期、發(fā)展期、成熟期和衰退期[12]。通過神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的專利信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)上的量化分析，繪制專利技術(shù)生命周期圖，可以客觀掌握技術(shù)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀與趨勢。由圖3可以看出，神經(jīng)刺激器發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：

（1）技術(shù)萌芽期（1984～1994年）：這一時(shí)期專利申請數(shù)量和專利申請人數(shù)量處于低水平緩慢增長態(tài)勢，神經(jīng)刺激器領(lǐng)域發(fā)展還不成熟。

（2）技術(shù)發(fā)展期（1995～2007年）：這一時(shí)期專利申請數(shù)量和專利申請人數(shù)量大致呈線性增長，隨著專利申請數(shù)量的不斷增長，專利權(quán)人的數(shù)量也在不斷增加，表明這一時(shí)期有很多創(chuàng)新主體不斷加入神經(jīng)刺激器領(lǐng)域，技術(shù)研究受到廣泛重視。

（3）技術(shù)成熟期（2008年～至今）：這一時(shí)期專利申請數(shù)量和專利權(quán)人數(shù)量都有所減少，技術(shù)發(fā)展趨于穩(wěn)定，處于一個(gè)比較成熟的發(fā)展時(shí)期。

圖3 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的技術(shù)生命周期

4 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域區(qū)域競爭態(tài)勢分析

4.1 技術(shù)發(fā)源地

通過對專利權(quán)人的國籍進(jìn)行分析可以揭示技術(shù)發(fā)源地。神經(jīng)刺激器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)源地的全球分布如圖4所示，可以看出，主要的技術(shù)發(fā)源地在美國、中國、德國等。

圖4 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)源地全球分布圖

神經(jīng)刺激器領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量排名前10位的技術(shù)發(fā)源地如圖5所示，分別是美國、中國、德國、加拿大、韓國、以色列、澳大利亞、日本、荷蘭和英國。美國的領(lǐng)先優(yōu)勢十分明顯，占該領(lǐng)域全球?qū)＠麛?shù)量的37.96%，專利數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他9個(gè)國家專利數(shù)量之和，處于絕對的領(lǐng)先地位。中國和德國分別位列第二、三位，占全球?qū)＠麛?shù)量的4.74%、4.29%。

圖5 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域排名前10位的技術(shù)發(fā)源地

4.2 目標(biāo)市場

專利申請的國家/地區(qū)通常是產(chǎn)品的銷售地，即目標(biāo)市場。神經(jīng)刺激器領(lǐng)域目標(biāo)市場的全球分布如圖6所示。通過神經(jīng)刺激器專利的全球分布圖，可以整體把握市場分布情況。

圖7是排名前10位的目標(biāo)市場，可以看出，神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的目標(biāo)市場依次為美國、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、中國、日本、德國、歐盟、俄羅斯、韓國、法國和英國。美國依然排在第一位，是全球?qū)＠季謹(jǐn)?shù)量最多的國家，專利數(shù)量占全球?qū)＠麛?shù)量的53.15%；世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織的國際專利申請位于第二位，專利數(shù)量占全球總量的23.71%，表明國際市場是各國爭奪的焦點(diǎn)；從目標(biāo)市場分布來看，亞洲在全球份額中占10.66%，中國是亞洲最主要的目標(biāo)市場，其次是日本，專利數(shù)量占全球份額分別是4.80%、4.53%，韓國只有1.33%。

圖6 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域目標(biāo)市場全球分布圖

圖7 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域排名前10位的目標(biāo)市場

5 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域競爭對手分析

神經(jīng)刺激器領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量排名前20位的專利權(quán)機(jī)構(gòu)如圖8所示。美國有16家，占4/5，表明美國的技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)十分活躍，在全球引領(lǐng)整個(gè)神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的發(fā)展。美國的這16家專利權(quán)機(jī)構(gòu)包括13家公司，2所大學(xué)和1家基金會(huì)，表明美國企業(yè)在神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新占據(jù)主導(dǎo)地位，是技術(shù)創(chuàng)新的主要力量。16家機(jī)構(gòu)的專利數(shù)量之和占全球神經(jīng)刺激器領(lǐng)域?qū)＠偭康?9.59%，體現(xiàn)出美國雄厚的技術(shù)實(shí)力。13家公司分別是：美敦力公司（394項(xiàng)）、波士頓科學(xué)公司（280項(xiàng)）、Advanced Neuromodulation Systems Inc（102項(xiàng)）、領(lǐng)先仿生有限公司（95項(xiàng)）、Cyberonics Inc（46項(xiàng)）、重見光明醫(yī)療設(shè)備公司（31項(xiàng)）、NeuroPace Inc（28項(xiàng)）、BioControl Medical Ltd（23項(xiàng)）、格雷特巴奇公司（23項(xiàng) ）、Northstar Neuroscience Inc（22項(xiàng) ）、NDI Medical（20項(xiàng)）、ElectroCore（19項(xiàng)）和Spinal Modulation Inc（16項(xiàng)）；2所大學(xué)分別是：凱斯西儲(chǔ)大學(xué)（19項(xiàng)）和斯坦福大學(xué)（18項(xiàng)）；還有1家是克利夫蘭臨床基金會(huì)（26項(xiàng)）。

除了美國之外，還有日本、澳大利亞、荷蘭和德國各有1家機(jī)構(gòu)躋身前20位，分別是：日本的奧林巴斯光學(xué)有限公司（25項(xiàng)）、澳大利亞的科利耳公司（22項(xiàng)）、荷蘭的飛利浦公司（16項(xiàng)）和德國的Cerbomed GmbH公司（16項(xiàng)）。亞洲國家只有日本有1家躋身前20位，中國1家都沒有，表明中國在國際上還處于相對弱勢的地位。對中國專利權(quán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行提取分析，排在前三位的分別是：蘇州鼎邁醫(yī)療科技有限公司（11項(xiàng)）、清華大學(xué)（10項(xiàng)）和北京品馳醫(yī)療設(shè)備有限公司（7項(xiàng)），其中有2家企業(yè)，表明中國企業(yè)在神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮了重要作用。這三家機(jī)構(gòu)中，清華大學(xué)和北京品馳醫(yī)療設(shè)備有限公司有著密切合作，很好的體現(xiàn)了產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合。

圖8 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量排名前20位的專利權(quán)機(jī)構(gòu)

6 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域技術(shù)競爭態(tài)勢分析

6.1 技術(shù)構(gòu)成

通過揭示神經(jīng)刺激器專利的具體技術(shù)分類，以識(shí)別其技術(shù)研究的分布情況。國際專利分類（International Patent Classification，IPC）是一種國際公認(rèn)的專利分析系統(tǒng)，IPC代碼以功能分類和應(yīng)用分類相結(jié)合[13]。通過對神經(jīng)刺激器專利的國際分類號(hào)進(jìn)行分析，從不同的角度來反映技術(shù)的集中點(diǎn)和研究熱點(diǎn)，從而掌握技術(shù)構(gòu)成和技術(shù)現(xiàn)狀。

表1是專利數(shù)量排名前10位的國際專利分類號(hào)，10個(gè)IPC的專利數(shù)量較為懸殊。排在第一位的是A61N，有2638條記錄，處于絕對的數(shù)量優(yōu)勢地位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他9個(gè)IPC專利數(shù)量之和的兩倍，是神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的專利數(shù)量最多的技術(shù)點(diǎn)，其含義是“電療、磁療、放射療、超聲波療”，表明該領(lǐng)域主要是集中在神經(jīng)刺激器相關(guān)療法的研究。從目前的發(fā)展來看，主要是以電刺激為主。排在第二位的是A61B，有437條記錄，其含義是“診斷、外科和鑒定用的儀器、器械和方法”，主要是關(guān)于神經(jīng)刺激器生物電流的測定。專利數(shù)量排在第三位的是A61F，有157條記錄，其含義是“可植入的設(shè)備或方法”，主要是植入式神經(jīng)刺激器的相關(guān)研究。植入式神經(jīng)刺激是以一定程度的電流脈沖刺激靶點(diǎn)神經(jīng)，以調(diào)整或恢復(fù)腦部、神經(jīng)或肌肉的功能，使癥狀緩解的一種方法。

表1 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量排名前10位的國際專利分類號(hào)

在臨床上，多種神經(jīng)疾病或精神疾病仍然缺乏有效的根治方法，患者需要多年甚至終生服藥，且有一定比例的患者長期服藥后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的副反應(yīng)，此時(shí)植入式神經(jīng)刺激器則成為可能的替代療法[7]。排在第四位的是A61M，有154條記錄，其含義是“將介質(zhì)輸入人體內(nèi)或輸?shù)饺梭w上的器械”，主要是“引起知覺狀態(tài)改變的其他裝置或方法”，例如直接神經(jīng)刺激誘導(dǎo)或終止睡眠或麻醉。A61H專利數(shù)量排在第五位，有104條記錄，其含義是“理療裝置”，在神經(jīng)刺激器領(lǐng)域主要是指“尋找或刺激體內(nèi)反射點(diǎn)的裝置”，理療用的定位或刺激人體特定反射點(diǎn)的儀器。此外，其他幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)專利數(shù)量少于100條記錄，主要是關(guān)于“導(dǎo)電連接及集電器等”“電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”“醫(yī)用配制品”“傳感器、助聽器等”和“可植入材料”等技術(shù)。

6.2 技術(shù)趨勢

圖9是排名前10位IPC的專利申請數(shù)量年度分布情況。從圖中可以看出，A61N（電刺激療法）專利數(shù)量優(yōu)勢明顯，專利年度申請數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他技術(shù)領(lǐng)域。神經(jīng)刺激器領(lǐng)域最早有專利申請是在1984年，涉及A61N的專利最早也是在1984年。從1990年開始，A61N即呈現(xiàn)連續(xù)的專利申請，電刺激療法是神經(jīng)刺激器領(lǐng)域最主要的技術(shù)研究方向。1991年，A61B（生物電流測定）和A61H（理療裝置）也開始有專利申請，是關(guān)于神經(jīng)刺激器“生物電流測定”和“刺激人體特定反應(yīng)的裝置”的相關(guān)技術(shù)，是神經(jīng)刺激器領(lǐng)域較早開展技術(shù)研究的領(lǐng)域。A61B從1996年進(jìn)入一個(gè)連續(xù)專利申請的時(shí)期，A61H從1991年開始有專利申請，之后基本處于連續(xù)的專利申請時(shí)期。從圖9中可以看出，A61N于2005年達(dá)到峰值258條記錄，此后專利數(shù)量稍有回落；2009年后進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定發(fā)展時(shí)期，專利數(shù)量維持在100條記錄以上。此外，A61F（植入式神經(jīng)刺激器）從1995年開始有專利申請，1997年后開始呈現(xiàn)專利申請，是關(guān)于植入式神經(jīng)刺激器的研究，是目前發(fā)展較快的神經(jīng)刺激器，并在很多領(lǐng)域出現(xiàn)重要產(chǎn)品。A61M（介入設(shè)備）和 H01R（導(dǎo)電連接及集電器）分別從1996年和2000年以后也處于持續(xù)專利申請時(shí)期，表明這幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)是神經(jīng)刺激器領(lǐng)域比較重要的技術(shù)構(gòu)成。

7 結(jié)論

通過對神經(jīng)刺激器專利進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）神經(jīng)刺激器領(lǐng)域處于技術(shù)成熟發(fā)展時(shí)期。專利申請數(shù)量和專利權(quán)人數(shù)量都有所減少，技術(shù)發(fā)展趨于穩(wěn)定，處于一個(gè)比較成熟的發(fā)展時(shí)期。神經(jīng)刺激器的專利公開態(tài)勢表明近幾年該領(lǐng)域發(fā)展較為穩(wěn)定。從授權(quán)專利情況來看，有效專利僅占41.77%，表明技術(shù)發(fā)展沒有大的突破，技術(shù)發(fā)展趨于成熟穩(wěn)定。

圖9 神經(jīng)刺激器領(lǐng)域排名前10位的IPC專利數(shù)量年度分布情況

（2）神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)源地和目標(biāo)市場都是以中國和美國為主，同時(shí)國際市場也是各國爭奪的重要目標(biāo)；國外企業(yè)是研發(fā)的主導(dǎo)力量。

（3）神經(jīng)刺激器領(lǐng)域?qū)＠钪匾募夹g(shù)研究方向是“電刺激療法”，是最早的技術(shù)點(diǎn)，同時(shí)也是一直受關(guān)注的技術(shù)點(diǎn)。此外，“植入式神經(jīng)刺激器”是目前發(fā)展最快的領(lǐng)域，對二十余種神經(jīng)或精神疾病具有良好的治療前景。

通過對神經(jīng)刺激器的專利進(jìn)行分析，并結(jié)合可視化，進(jìn)行深入全面研究，有助于了解神經(jīng)刺激器領(lǐng)域的全球競爭態(tài)勢，立足我國現(xiàn)狀，從情報(bào)學(xué)角度提供基于數(shù)據(jù)和事實(shí)的研究證據(jù)，為我國神經(jīng)刺激器領(lǐng)域研發(fā)提供新的研究視角。