基于專利分析的生物絮團(tuán)技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢

龍麗娜，劉 晃，徐琰斐，繆 苗

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

專利具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性特點(diǎn)[1]，能夠反映某一技術(shù)領(lǐng)域或機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新能力[2]。此外，專利是記錄發(fā)明創(chuàng)造成果的重要載體，涵蓋技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和法律等維度的內(nèi)容，是一種信息量十分巨大的戰(zhàn)略性資源[3]。專利分析是通過數(shù)據(jù)分析方法、技術(shù)分析方法、戰(zhàn)略分析方法或應(yīng)用分析方法等對專利信息進(jìn)行加工及組合，從專利文獻(xiàn)中提取有價(jià)值的情報(bào)信息[4]。生物絮團(tuán)技術(shù)是近年來發(fā)展起來的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)處理技術(shù)，其技術(shù)核心是通過添加有機(jī)碳源，調(diào)節(jié)水體的碳氮比，并通過不斷曝氣和攪拌，將氨氮等有害氮素轉(zhuǎn)化成菌體蛋白，形成可被濾食性養(yǎng)殖對象直接攝食的生物絮團(tuán)[5-8]。生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢[9-10]，但該技術(shù)在養(yǎng)殖中后期需要投入大量的有機(jī)碳源，易發(fā)生生物絮團(tuán)大量沉積，系統(tǒng)穩(wěn)定性欠佳[11]。在此種情況下，除了人工去除系統(tǒng)中大量懸浮的生物絮團(tuán)外，有學(xué)者開展了在養(yǎng)殖中后期將生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)馴化成自養(yǎng)型硝化系統(tǒng)的研究[12-13]，但未取得較為理想和實(shí)用的效果，仍有待進(jìn)一步研究和探討。目前對生物絮團(tuán)技術(shù)的分析和總結(jié)均是基于圖書和期刊文獻(xiàn)的，尚未見從專利的角度對該技術(shù)開展全面、細(xì)致的分析，而該分析為今后解決生物絮團(tuán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中后期不穩(wěn)定的現(xiàn)象提供了發(fā)展方向和研究重點(diǎn)。因此，本研究對生物絮團(tuán)技術(shù)進(jìn)行專利分析，從而掌握該技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)方向及發(fā)展趨勢，以期為生物絮團(tuán)技術(shù)的研究及發(fā)展提供參考和趨勢引導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來源及方法

本研究的專利數(shù)據(jù)來源于PatSnap智慧芽專利分析平臺[14]，采用關(guān)鍵詞和IPC分類號相結(jié)合的方法進(jìn)行檢索，以中國作為受理局，采集了申請日為2018年12月31日之前的全部相關(guān)專利數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)整理和去噪，并經(jīng)過檢全與檢重處理，得到154條專利。值得一提的是，專利申請的公布有18個(gè)月的延遲期，因此本文涉及的2017年和2018年的專利數(shù)據(jù)不作為主要參考。專利概況、申請趨勢、技術(shù)構(gòu)成、創(chuàng)新主體分布、特殊專利的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析通過Excel軟件和文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法獲得；此外，通過PatSnap的3D地圖和專利價(jià)值評估模型，獲得了技術(shù)分布的熱點(diǎn)領(lǐng)域以及專利價(jià)值評估數(shù)據(jù)。

2 專利檢索結(jié)果與分析

2.1 專利現(xiàn)狀

2.1.1 專利概況

截至檢索時(shí)間，生物絮團(tuán)技術(shù)專利的申請量共計(jì)154件(圖1)，其中，發(fā)明專利共計(jì)132件，占比85.71%，實(shí)用新型專利22件，占比的14.29%。授權(quán)專利共計(jì)61件，其中發(fā)明39件，占比63.93%，實(shí)用新型專利22件，占比36.07%。全部專利中，有效專利49件，占比31.82%，審中專利75件，占比48.70%，失效專利30件，占比19.48%。專利失效的原因有3種，其中，由于未按時(shí)繳納年費(fèi)而導(dǎo)致專利失效的有14件，占失效專利數(shù)的46.67%，是專利失效的主要原因；其次是由于未按時(shí)或有效答復(fù)專利審查員的審查意見而導(dǎo)致專利申請被視為撤回的共12件，占比40%；第三是由于專利申請不符合專利授權(quán)條件而被駁回，共4件，占比13.33%。

圖1 專利類型分布

2.1.2 創(chuàng)新主體分布

對創(chuàng)新主體的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析，由圖2可見，科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)為主要的創(chuàng)新主體。其中，開展生物絮團(tuán)技術(shù)專利申請的企業(yè)主體數(shù)量最多，共55家，占比56.70%；主體數(shù)量排在第二位的為科研機(jī)構(gòu)，共32家，占比32.99%；個(gè)人申請主體數(shù)量最少，為10人，占比10.31%。此外，在專利申請總量上，盡管科研機(jī)構(gòu)主體數(shù)量比企業(yè)申請主體數(shù)量少23家，但其專利申請量(86件，占比49.71%)比企業(yè)(76件，占比43.93%)的還要高10項(xiàng)，并遠(yuǎn)高于個(gè)人，是個(gè)人申請量的8.6倍。

圖2 創(chuàng)新主體分布

從生物絮團(tuán)技術(shù)專利申請人的排名(表1)來看，排名前十的多為科研院所和高校，共有7家。其中，上海海洋大學(xué)申請的專利最多，為18件，占專利申請總量的10.64%；中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所排名第二，為11件，占比5.32%；其他申請人申請的專利均低于10件。

表1 生物絮團(tuán)技術(shù)專利主要第一申請人

此外，生物絮團(tuán)技術(shù)專利申請人除分布于中國的21個(gè)省市外，還包括韓國國立水產(chǎn)科學(xué)院。專利申請總量排名前10位的省市中，第一名是廣東，共計(jì)30件，占專利申請總量的19.48%，具有較大的優(yōu)勢；其后依次是上海(25件)、江蘇(20件)、浙江(16件)、安徽(13件)、山東(10件)、天津(7件)、湖北(4件)、遼寧(4件)和福建(3件)(圖3)。

圖3 專利地域分布

2.1.3 特殊專利分析

專利被引用次數(shù)越多，在一定程度上說明該專利對某一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展影響越大[15]。生物絮團(tuán)技術(shù)專利被引用次數(shù)排名第一位的專利為CN201110341362.3(一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用生物絮團(tuán)的培養(yǎng)方法，17次)，其次為CN201310091987.8(一種將生物絮凝技術(shù)與多營養(yǎng)級綜合養(yǎng)殖模式相結(jié)合的南美白對蝦養(yǎng)殖方法，15次)和CN201510976945.1(水產(chǎn)養(yǎng)殖凈水劑，15次)等。此外，專利的權(quán)利要求及其數(shù)量可反映專利的保護(hù)范圍，是技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵所在[16]。檢索發(fā)現(xiàn)，專利權(quán)利要求數(shù)量超過15項(xiàng)的有1件，為CN201710265367.X(一種以污泥為原料的有機(jī)菌肥及其制備方法，17項(xiàng))。專利家族由同族專利構(gòu)成，專利家族數(shù)量越多，說明申請人認(rèn)為其具有較高的市場價(jià)值而在全球范圍內(nèi)申請授權(quán)[17]。檢索發(fā)現(xiàn)，專利家族最大的專利為CN201580001024.1(利用復(fù)合養(yǎng)殖的城市型生物絮團(tuán)養(yǎng)殖與植物栽培系統(tǒng))，共10件，申請人為韓國國立水產(chǎn)科學(xué)院。

2.1.4 專利價(jià)值評估分析

專利價(jià)值分析具有多個(gè)價(jià)值度，如技術(shù)價(jià)值度、法律價(jià)值度和經(jīng)濟(jì)價(jià)值度等[18]。本次分析采用的PatSnap智慧芽專利價(jià)值評估系統(tǒng)基于FMEA管理模式[19]，通過技術(shù)、法律和市場三個(gè)方面的多個(gè)專利指標(biāo)，并結(jié)合全球市場專利的實(shí)際成交數(shù)據(jù)，通過賦予各個(gè)指標(biāo)不同的權(quán)重從而評估出專利的市場價(jià)值。值得一提的是，該分析平臺的評估范圍不包含外觀設(shè)計(jì)專利。

通過PatSnap專利價(jià)值評估系統(tǒng)，比對了生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域主要分布的專利均值和行業(yè)專利均值(圖4)。生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域A01K63(裝活魚的容器，例如水族槽)、A01K61(魚類、貽貝、蜊蛄、龍蝦、海綿、珍珠等的養(yǎng)殖)、A23K50(專門適用于特定動(dòng)物的飼料)和C02F9(水、廢水或污水的多級處理)的專利均值明顯大于行業(yè)專利均值，而C02F3(水、廢水或污水的生物處理)、C12N1(微生物本身，如原生動(dòng)物；及其組合物)和C02F103(待處理水、廢水、污水或污泥的性質(zhì))等6個(gè)分類的專利均值明顯低于行業(yè)專利均值。通過對生物絮團(tuán)專利價(jià)值的分析，有利于為該領(lǐng)域的專利資產(chǎn)評估和專利交易提供依據(jù)[18]。

圖4 生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域行業(yè)專利估計(jì)價(jià)值比對

生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域最有價(jià)值的10件專利(表2)均處于有效狀態(tài)。其中價(jià)值最高的前3件專利分別為：CN103155891B(一種將生物絮凝技術(shù)與多營養(yǎng)級綜合養(yǎng)殖模式相結(jié)合的南美白對蝦養(yǎng)殖方法)為630 000美元；CN104304118B(將飼料和生物絮團(tuán)技術(shù)相結(jié)合的低成本羅非魚養(yǎng)殖方法)為570 000美元；CN102754613B(一種一體化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng))為510 000美元。值得一提的是，專利價(jià)值排名第五的專利權(quán)人為韓國國立水產(chǎn)科學(xué)院，說明國外機(jī)構(gòu)也開始重視該領(lǐng)域的中國市場。

表2 生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域最有價(jià)值專利

2.2 專利趨勢

2.2.1 申請趨勢分析

從專利申請數(shù)量的變化趨勢來看， 2006年開始出現(xiàn)關(guān)于生物絮團(tuán)技術(shù)研究的專利，為1件發(fā)明專利，2007年和2008年的專利申請量為0。2011年出現(xiàn)該領(lǐng)域?qū)＠暾埖牡谝粋€(gè)高峰，申請總量為8件。從2013年開始，生物絮團(tuán)技術(shù)專利的申請數(shù)量快速攀升，有了實(shí)質(zhì)性的飛躍，2017年達(dá)到最高峰，專利申請總量達(dá)到24件。從其趨勢線上反映的態(tài)勢來看，該領(lǐng)域的專利申請目前仍處于不斷上升的趨勢，預(yù)示中國生物絮團(tuán)技術(shù)的發(fā)展具有較大的挖掘潛力。從專利申請類型來看，發(fā)明專利申請量占絕對優(yōu)勢，與申請總量的趨勢基本一致；實(shí)用新型專利申請從2013年開始出現(xiàn)，隨后呈現(xiàn)平穩(wěn)的申請態(tài)勢，說明生物絮團(tuán)技術(shù)的研究非常重視創(chuàng)新型技術(shù)研發(fā)。

2.2.2 專利技術(shù)構(gòu)成及趨勢分析

國際專利分類(IPC)法是目前國際通用的專利文獻(xiàn)分類方法，通過對某一技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠腎PC構(gòu)成進(jìn)行分析，可以掌握專利的技術(shù)領(lǐng)域分布情況[20]。如圖6所示，生物絮團(tuán)技術(shù)分布最多的技術(shù)領(lǐng)域是A01K(畜牧業(yè)；禽類、魚類、昆蟲的管理；捕魚；飼養(yǎng)或養(yǎng)殖其他類不包含的動(dòng)物；動(dòng)物的新品種)，專利申請量共計(jì)86件，占專利申請總數(shù)的55.84%；其次是IPC小類C02F(水、廢水、污水或污泥的處理)，共計(jì)83件，占比53.90%，與A01K相差不大；排名第三位的是IPC小類C12N(微生物或酶；其組合物)，共計(jì)21件，占比13.64%；IPC小類排在第4～10位的分別是A23K(專門適用于動(dòng)物的喂養(yǎng)飼料；其生產(chǎn)方法)(16件，10.39%)；C12R(與涉及微生物之C12C至C12Q或C12S小類相關(guān)的引得表)(15件，9.74%)；A01G(園藝；蔬菜、花卉、稻、果樹、葡萄、啤酒花或海菜的栽培；林業(yè)；澆水)(10件，6.49%)；C12P(發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)(6件，3.90%)；C05G(分屬于C05大類下各小類中肥料的混合物；由一種或多種肥料與無特殊肥效的物質(zhì)，例如農(nóng)藥、土壤調(diào)理劑、潤濕劑所組成的混合物)(3件，1.95%)、A01B(農(nóng)業(yè)或林業(yè)的整地；一般農(nóng)業(yè)機(jī)械或農(nóng)具的部件、零件或附件)(2件，1.30%)和A23N(其他類不包含的處理大量收獲的水果、蔬菜或花球莖的機(jī)械或裝置；大量蔬菜或水果的去皮；制備牲畜飼料裝置)(2件，1.30%)。

圖5 專利申請趨勢

圖6 主要技術(shù)構(gòu)成

生物絮團(tuán)技術(shù)專利主要IPC小類的年度申請趨勢如圖7所示?？梢钥闯觯琁PC小類A01K魚蝦等的養(yǎng)殖、捕撈與管理、C02F養(yǎng)殖廢水處理、C12N微生物或酶和A23K飼料是目前生物絮團(tuán)技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域，尤其是A01K魚蝦的養(yǎng)殖與管理和C02F養(yǎng)殖廢水處理，2013年以后發(fā)展勢頭大好，是持續(xù)的技術(shù)熱點(diǎn)，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他IPC小類。

圖7 主要技術(shù)發(fā)展趨勢

專利地圖是技術(shù)空間中專利的3D呈現(xiàn)[21]。本研究借助PatSnap智慧芽專利分析平臺，根據(jù)IPC分類號、專利標(biāo)題和摘要等通過聚類的方法生成了如圖8所示的生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域的專利地圖，其中，高峰代表了該技術(shù)聚焦的領(lǐng)域，低谷則意味著技術(shù)盲點(diǎn)，說明此處存在潛在的機(jī)會(huì)或者待開拓的領(lǐng)域。從圖8可以看出，生物絮團(tuán)技術(shù)的主要技術(shù)領(lǐng)域?yàn)椋簩ξr及魚類的養(yǎng)殖；生物絮團(tuán)飼料；循環(huán)水養(yǎng)殖；硝化反硝化型及脫氮型生物絮團(tuán)的培養(yǎng)；凈水及消毒；池塘養(yǎng)殖等。

圖8 專利地圖

3 討論

3.1 生物絮團(tuán)技術(shù)發(fā)展前景可觀

近年來，生物絮團(tuán)專利技術(shù)發(fā)展迅速，專利申請量有了實(shí)質(zhì)性的飛躍，國家開始注重專利的質(zhì)量而非數(shù)量。通過分析發(fā)現(xiàn)，生物絮團(tuán)技術(shù)部分領(lǐng)域所選專利的均值明顯高于行業(yè)專利的均值，而馬吉宏等[19]發(fā)現(xiàn)塔里木河生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域所選專利均值均顯著小于行業(yè)專利均值，從這個(gè)角度可以看出該技術(shù)領(lǐng)域的專利價(jià)值較高。除此之外，部分專利的被引用量和專利家族規(guī)模較大?？梢钥闯?，生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域的專利創(chuàng)新程度和研發(fā)重視度有了較大提高，發(fā)展前景較為廣闊。

3.2 生物絮團(tuán)技術(shù)專利布局日趨完善

生物絮團(tuán)技術(shù)的專利已形成基本的研究框架，專利布局不斷得到優(yōu)化，尤其是在魚蝦養(yǎng)殖、養(yǎng)殖水質(zhì)處理、微生物或酶、生物絮團(tuán)培養(yǎng)等領(lǐng)域，近幾年發(fā)展較為迅速，發(fā)展?jié)摿Υ?。根?jù)目前生物絮團(tuán)技術(shù)發(fā)展存在的問題，已開展硝化型等生物絮團(tuán)技術(shù)專利的布局，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究并重。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級以及綠色發(fā)展的不斷推進(jìn)，生物絮團(tuán)技術(shù)將在綠色清潔生產(chǎn)、生態(tài)健康養(yǎng)殖等方面起到重要作用。

3.3 生物絮團(tuán)技術(shù)區(qū)域優(yōu)勢明顯

李躍然等[2]通過對有機(jī)分離膜產(chǎn)業(yè)專利的分析，發(fā)現(xiàn)長三角地區(qū)和廣東省等沿海地區(qū)為該技術(shù)專利最活躍的區(qū)域，與該分析相似，本研究發(fā)現(xiàn)生物絮團(tuán)技術(shù)在沿海養(yǎng)殖業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)的基礎(chǔ)雄厚，政策及相關(guān)科研項(xiàng)目的支持力度大，專利申請集中，研發(fā)機(jī)構(gòu)活躍，在該技術(shù)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和競爭力，已走在中國生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域的前列；同時(shí)也說明生物絮團(tuán)技術(shù)專利研發(fā)區(qū)域優(yōu)勢明顯，產(chǎn)業(yè)技術(shù)集聚不斷加快。

4 結(jié)論

生物絮團(tuán)技術(shù)領(lǐng)域的專利增長迅速，研究框架和布局不斷完善，今后需深入開展生物絮團(tuán)專利技術(shù)分析，把握好該技術(shù)的發(fā)展方向，尤其是科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)應(yīng)加大產(chǎn)學(xué)研合作力度，通過協(xié)同創(chuàng)新和共同研發(fā)等形式解決該技術(shù)在發(fā)展和應(yīng)用中的短板，促進(jìn)該技術(shù)專利的成果轉(zhuǎn)化。此外，沿海地區(qū)的專利優(yōu)勢明顯，可對具有相同研究領(lǐng)域的區(qū)域，從政策層面加強(qiáng)項(xiàng)目合作，從區(qū)域?qū)用嫱苿?dòng)生物絮團(tuán)技術(shù)的研發(fā)和技術(shù)突破，使得生物絮團(tuán)技術(shù)真正得以穩(wěn)定應(yīng)用。

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