基于科學(xué)知識圖譜的針灸專利計(jì)量可視化研究＊

王福民，胡遠(yuǎn)樟，銀子涵，郭雨怡，李智威，宋孝軍，程小恩＊＊

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院 成都 610075；2.成都中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 成都 610075)

針灸是中醫(yī)學(xué)的重要組成部分，具有療效好、費(fèi)用低、無副作用等特點(diǎn)。近年來，針灸學(xué)科迅速發(fā)展，受到國際廣泛關(guān)注，已有183個國家和地區(qū)采用針灸技術(shù)[1]，103個世界衛(wèi)生組織會員國認(rèn)可使用針灸，18個國家和地區(qū)已經(jīng)將針灸納入醫(yī)療保險(xiǎn)體系[2]，針灸相關(guān)研究也逐年增多。針灸專利對促進(jìn)針灸技術(shù)發(fā)展有重要作用，然而目前針灸領(lǐng)域的專利研究極少。

專利作為一種科技發(fā)明成果，可以極大促進(jìn)經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展，是評價相關(guān)技術(shù)發(fā)展演進(jìn)的重要指標(biāo)。1994年，Narin系統(tǒng)提出了專利文獻(xiàn)計(jì)量的概念[3]。專利計(jì)量可以評價1個國家和地區(qū)的技術(shù)實(shí)力與創(chuàng)新能力，分析某一產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，進(jìn)行技術(shù)趨勢分析及預(yù)測[4-5]。在當(dāng)前世界各國日益重視知識產(chǎn)權(quán)布局、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的大形勢下，針灸領(lǐng)域?qū)＠芯勘夭豢缮?。本文旨在對德溫特專利?shù)據(jù)庫(Derwent Innovations Index，DII)中的國內(nèi)外針灸專利文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)和分析，從而探索針灸技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為針灸技術(shù)領(lǐng)域的研究提供參考，以期提高針灸技術(shù)臨床應(yīng)用，加快針灸技術(shù)發(fā)展。

1 研究方法與工具

知識圖譜以科學(xué)知識為對象，可以將科學(xué)知識發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系通過圖形來表達(dá)。其通過構(gòu)建復(fù)雜知識網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)、互動、交叉、演化或衍生等諸多關(guān)系可視化顯示[6]，達(dá)到預(yù)測技術(shù)前沿發(fā)展的目的[7]。本文主要采用Citespace對專利數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。Citespace是由美國德雷塞爾大學(xué)陳超美教授開發(fā)的一種多元、分時、動態(tài)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析信息可視化軟件，目前已成為科學(xué)計(jì)量學(xué)的最新手段[8,9]。

表1 針灸專利技術(shù)的高頻學(xué)科分布(前10)

2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文研究數(shù)據(jù)來源于DII。DII是世界上國際專利信息收錄最全面的數(shù)據(jù)庫之一，每周有40多個國家、地區(qū)和專利組織發(fā)布的25000條專利文獻(xiàn)和來自于6個重要專利版權(quán)組織的45000條專利引用信息更新。因此，使用DII作為數(shù)據(jù)來源，能夠保證數(shù)據(jù)的權(quán)威性、全面性、準(zhǔn)確性、實(shí)時性[10]。

本研究以“TOPIC=(Acupuncture)OR TOPIC=(moxibustion)OR TOPIC=(“acupoint injection”)OR TOPIC=(“catgut-embedding”)OR TOPIC=(“needleembedding”)ORTOPIC=(“skin needle“)OR TOPIC=(“intradermal needle”)OR TOPIC=(“transcutaneous acupoint electrical stimulation”)，Indexes=CDerwent，EDerwent，MDerwent，Timespan=All years”為檢索式，檢索時間為2020年2月2日。

在DII中，我們共檢索出27688條專利，經(jīng)篩選后去掉不相關(guān)專利，得到27177條專利數(shù)據(jù)，利用Citespace軟件生成共現(xiàn)聚類圖、時間軸圖。

3 針灸技術(shù)發(fā)展趨勢與主要學(xué)科分布

通過對針灸專利申請量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(圖1)，我們發(fā)現(xiàn)針灸專利技術(shù)申請量呈明顯上升趨勢。2004年之前專利數(shù)量緩慢增長；2004-2010年增速變快；2010年至今，針灸申請專利數(shù)量呈現(xiàn)高速增長(2019、2020年由于專利申請的時滯性數(shù)量較少)。從2004年起，針灸受到國內(nèi)外重視，大量研究為針灸注入新的活力，這導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，同時為針灸技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件[11]。

圖1 針灸專利申請量年份分布曲線圖

相關(guān)專利技術(shù)涉及到的學(xué)科領(lǐng)域主要集中在儀器、內(nèi)科醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、化學(xué)、藥物藥劑學(xué)、分子科學(xué)、生物技術(shù)與應(yīng)用微生物、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)、電通信等方面，其他領(lǐng)域也有所涉及，說明儀器開發(fā)和臨床研究是針灸專利的熱點(diǎn)學(xué)科，同時眾多學(xué)科也產(chǎn)生了交叉碰撞。由此可見，針灸技術(shù)的發(fā)展需要多學(xué)科的合作創(chuàng)新，借力現(xiàn)代科學(xué)研究的理念、方法和技術(shù)，從而深化不同學(xué)科聯(lián)系，協(xié)同創(chuàng)新[12]。

4 專利合作網(wǎng)絡(luò)分析

4.1 專利權(quán)人分布

對專利數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，得到專利權(quán)人共現(xiàn)聚類圖譜(圖2)。圖中節(jié)點(diǎn)的圓環(huán)代表專利權(quán)人的出現(xiàn)頻次，圓環(huán)越大頻次越高；不同顏色代表不同的時間，顏色越深甚至是紅色代表節(jié)點(diǎn)持續(xù)出現(xiàn)，是圖譜中的重要節(jié)點(diǎn)，一些紫色圓環(huán)的節(jié)點(diǎn)，表示中介中心性高的節(jié)點(diǎn)，是圖譜中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；連線表示合作關(guān)系，連線越粗表明共現(xiàn)次數(shù)越多，合作越緊密。由圖2可知，成都中醫(yī)藥大學(xué)、湖南中醫(yī)藥大學(xué)、上海中醫(yī)藥大學(xué)、河南中醫(yī)藥大學(xué)聯(lián)系相對緊密，是針灸技術(shù)創(chuàng)新的主要合作機(jī)構(gòu)。聚類分析發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)合作主要技術(shù)內(nèi)容為x26(Lighting，光學(xué))、s03(Scientific instrumentation，科學(xué)儀器)、p21(Wearing apparel，穿戴裝置)。專利權(quán)人主要集中在中國的中醫(yī)藥高等院校，這可能與高校具有專業(yè)優(yōu)勢、人才優(yōu)勢、資金支持等原因相關(guān)，也說明中醫(yī)藥院校在進(jìn)行針灸技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)過程中有著不可替代的作用。

圖2 針灸專利權(quán)人分布共現(xiàn)聚類圖(N=306，E=296)

4.2 主要發(fā)明人分布

利用Citespace繪制專利發(fā)明人共現(xiàn)聚類圖譜發(fā)現(xiàn)(圖3)，針灸專利發(fā)明人的分布呈現(xiàn)出大集群和小聚落并存、內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的特點(diǎn)。圖譜顯示主要專利合作發(fā)生在#0、#1(Moxibustion medicine，艾灸療法)方向，并且發(fā)明人集中在中國。

圖3 針灸專利主要發(fā)明人共現(xiàn)聚類圖(N=448，E=1299)

5 針灸專利技術(shù)創(chuàng)新態(tài)勢分析

5.1 針灸專利熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域分布

專利的熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域分布可以反映某一領(lǐng)域的主要研發(fā)方向，預(yù)測未來發(fā)展趨勢[13]。本研究采用了德溫特手工代碼(Derwent Manual Code，DMC)作為分類標(biāo)準(zhǔn)，該代碼由德溫特的專業(yè)人員為專利標(biāo)引，對技術(shù)的熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行計(jì)量與可視化分析準(zhǔn)確性較高，可以顯示一個領(lǐng)域的技術(shù)特點(diǎn)[14]。利用Citespace得到針灸專利DMC共現(xiàn)聚類圖譜(圖4)，聚類時間線視圖展示了相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的動態(tài)發(fā)展情況(圖5)。我們對出現(xiàn)頻次較高的前10個DMC技術(shù)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)分析(表2)，得到針灸專利在DMC應(yīng)用分類中的熱門技術(shù)領(lǐng)域有P33-A20(醫(yī)療輔助設(shè)備)、S05-A05D(針刺)、B04-A10(植物提取物)、A12-V03D(醫(yī)療或外科儀器和設(shè)備)、B04-A09(植物成分)、S05-A05C(按摩)。

圖4 針灸專利DMC共現(xiàn)聚類分布圖(N=183，E=342)

圖5針灸專利DMC聚類時間線視圖(N=183，E=342)

表2針灸專利D MC部類高頻表(前10)

通過針灸專利熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域探索，可以洞悉目前針灸專利技術(shù)布局。對DMC共現(xiàn)聚類發(fā)現(xiàn)，主要的技術(shù)領(lǐng)域集中在A大類(聚合物)、B大類(藥物)、P大類(通用工程)、S大類(儀器儀表、測量和測試)，采用LLR算法，共生成9個聚類，代表了針灸專利目前的主要研究內(nèi)容，分別是Massage device(按摩設(shè)備)、Traditional Chinese Medicine(中國傳統(tǒng)醫(yī)藥)、Battery part(設(shè)備電源模塊)、Moxa beam pipe(艾灸器)、Acupuncture needle(針刺針具)等。通過時間線圖譜觀察每個聚類的形成發(fā)展情況和活躍度，可以看到按摩設(shè)備、中國傳統(tǒng)醫(yī)藥、針刺針具、艾灸器的研究內(nèi)容持續(xù)時間很長，說明這些內(nèi)容的專利研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新相當(dāng)活躍。

5.2 針灸專利技術(shù)趨勢

利用pajek生成技術(shù)演進(jìn)主路徑，可以對針灸專利進(jìn)行技術(shù)擴(kuò)散路徑分析。主路徑分析可以體現(xiàn)專利引文網(wǎng)絡(luò)整體的技術(shù)擴(kuò)散路徑，預(yù)測技術(shù)發(fā)展的趨勢[15]。采用Ucinet軟件實(shí)現(xiàn)專利引文網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，利用pajek軟件的SPNP算法提取針灸專利技術(shù)演進(jìn)主路徑。技術(shù)演進(jìn)主路徑的起點(diǎn)是專利CN103919550A(一種針灸穴位檢測裝置)，發(fā)揮導(dǎo)向作用的節(jié)點(diǎn)為專利US5012816-A(Electronic acupuncture device，電子針灸裝置)、US4556064-A(Electrotherapy acupuncture apparatus and method，電療針灸設(shè)備和方法)、US4267838A(Apparatus for electrical impulse acupressure treatment，電脈沖指壓治療裝置)，終點(diǎn)則分別是專利CN102824267A(一種治療功能性消化不良的智能循證針灸診療儀)、CN103655164A(一種支持多路輸出的循證針灸經(jīng)穴治療與檢測儀及其使用方法)、CN105213185A(一種基于中醫(yī)理論的針灸治療管理系統(tǒng)以及針灸治療儀)?？梢钥吹结樉膶＠麆?chuàng)新的趨勢由穴位檢測、電針治療儀器向診療一體化、數(shù)字化、智能化儀器發(fā)展。

6 討論

綜上，針灸專利申請量呈現(xiàn)逐年上升趨勢，并且近年發(fā)展迅猛。針灸技術(shù)仍處于不斷發(fā)展的階段，并與眾多學(xué)科產(chǎn)生交叉碰撞，多學(xué)科深入聯(lián)系、融合發(fā)展，未來發(fā)展?jié)摿薮?。主要專利?quán)人和發(fā)明人集中在中國，說明我國是目前針灸專利的主要產(chǎn)出國，這與中國中醫(yī)針灸文化傳統(tǒng)悠久、順應(yīng)現(xiàn)代健康需求有密切關(guān)系。分析針灸專利熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域以及聚類結(jié)果發(fā)現(xiàn)，針灸專利創(chuàng)新主要集中在以下兩個方面。

6.1 治療儀器設(shè)備創(chuàng)新改變了傳統(tǒng)針灸治療方式

6.1.1 針刺針具創(chuàng)新

針刺是當(dāng)前亞健康人群和慢病人群預(yù)防疾病、保障健康的一項(xiàng)重要手段。從砭石、青銅針、金針、銀針、不銹鋼針等金屬針具到電針、微波針、電磁針、激光針等新型針具，針具創(chuàng)新促進(jìn)了針灸技術(shù)的發(fā)展[16]?，F(xiàn)代針灸治療儀器大多是針灸理論結(jié)合聲、光、電、磁、超聲波、微波等技術(shù)研制而成，其中電針臨床應(yīng)用最為廣泛。電針儀在普通針刺的基礎(chǔ)上施加電流，除傳統(tǒng)針刺疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)和陰陽之用外，兼具電刺激效應(yīng)[17]。電針儀經(jīng)歷了蜂鳴式電針儀、降壓式交流電針儀、音頻振蕩電針儀、晶體管噪音式電針儀到聲波電針儀、脈沖式電針儀的發(fā)展，目前根據(jù)針灸臨床的實(shí)際需要和問題，已有模擬針刺補(bǔ)瀉手法的電針儀[18]、可模擬多種針灸療法的多功能電針儀[19]、將健康人的生物信息作為刺激參數(shù)的生物信息電針治療儀[20]，以及可穿戴電針儀[21]等，對于提高電針治療針對性、適應(yīng)性和提高針灸臨床療效有積極作用。

6.1.2 艾灸器創(chuàng)新

《外臺秘要》中記載灸法是“醫(yī)之大術(shù)，宜深體會之，要中之要，無過此術(shù)”。艾灸有溫經(jīng)通絡(luò)、升陽舉陷、行氣活血、祛寒逐濕等功效，可扶正祛邪，保健治病。傳統(tǒng)艾灸操作存在艾煙污染、難以控制溫度、容易燙傷、耗時費(fèi)力等問題，嚴(yán)重影響灸療臨床療效，限制灸療的推廣和使用[22]。不論從提高臨床療效還是方便日常保健而言，對方便、安全、有效的灸療器具都有極大的需求。目前專利創(chuàng)新集中在改進(jìn)艾灸取熱方法、控制熱量釋放以及最大限度發(fā)揮藥物作用等方面，出現(xiàn)了應(yīng)用光學(xué)技術(shù)的紅外線熱灸儀，紅外線結(jié)合藥物的電熱熨藥灸儀等專利[23]。楊依勇[24]發(fā)明了一種智能化艾灸裝置及其控制方法，集自動點(diǎn)火、溫度實(shí)時控制、無艾煙污染等優(yōu)勢為一體，具有智能操作、使用簡便、安全環(huán)保、節(jié)約人力等特點(diǎn)。黃錦恭[25]發(fā)明一種熱敏灸治療儀用LED光源組合體，具備溫控、杜絕燙傷、免除煙霧、可反復(fù)使用的優(yōu)勢。

6.2 中醫(yī)經(jīng)絡(luò)理論指導(dǎo)的養(yǎng)生保健設(shè)備創(chuàng)新推動了針灸技術(shù)創(chuàng)新

當(dāng)前亞健康、慢性病和老齡化已是全球面臨的重大問題，醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢已轉(zhuǎn)向“預(yù)防疾病與損傷，維持和提高健康水平”[26]。中醫(yī)理論倡導(dǎo)“不治已病治未病”，強(qiáng)調(diào)未病先防，與預(yù)防醫(yī)學(xué)的思想類似，而針灸可以通過刺激經(jīng)絡(luò)調(diào)節(jié)自身的抗病能力，以達(dá)到防病保健的目的。針灸經(jīng)絡(luò)理論是數(shù)千年來針灸治病療疾的基礎(chǔ)，也是中醫(yī)治未病理論的核心?！拔迮K育精而主命，經(jīng)絡(luò)灌滲而主生”，人體經(jīng)絡(luò)運(yùn)行周身氣血，聯(lián)絡(luò)四肢百骸，溝通上下表里，感應(yīng)傳導(dǎo)信息，在保健養(yǎng)生方面優(yōu)勢獨(dú)特，市場廣闊，催生了大量養(yǎng)生保健產(chǎn)品創(chuàng)新[27，28]。其中以運(yùn)用經(jīng)皮穴位電刺激技術(shù)(TEAS)模擬各種針灸療法的保健設(shè)備為主，如金昆[29]發(fā)明的一種數(shù)碼經(jīng)絡(luò)按摩儀，根據(jù)物理學(xué)、仿生學(xué)、生物電學(xué)、針灸學(xué)、微電子技術(shù)開發(fā)，具有針灸、按摩、火罐、推拿、刮痧等多種功能。為了適應(yīng)多種場合、多種人群，無線、微型、便攜的按摩儀專利也迅速增長，如劉先磊[30]發(fā)明的一種基于低頻脈沖電流的新型頸椎按摩儀可以預(yù)防頸椎病。同時，為滿足日常保健，近年來也出現(xiàn)了很多人性化、智能化艾灸專利。如李亞峰[31]發(fā)明了一種智能艾灸儀，可以對艾片進(jìn)行加熱，使艾片(艾草提取制成的藥劑片，通常為環(huán)形)中草藥的藥用物質(zhì)發(fā)揮出，使艾片的藥用物質(zhì)被空氣吹到人體的穴位上，以達(dá)到治療和保健目的，方便操作，不需要專業(yè)的施灸人員，不產(chǎn)生明火，便于大規(guī)模的普及與推廣。有新型艾灸貼使用自發(fā)熱材料加熱艾葉精油和/或艾葉藥膏，方便安全環(huán)保且利于艾葉精油的吸收[32]。大量針灸保健創(chuàng)新專利的出現(xiàn)一方面解決了許多亞健康問題，另一方面也促進(jìn)了針灸技術(shù)推廣。

7 趨勢及展望

分析針灸專利技術(shù)演進(jìn)主路徑，針灸儀器創(chuàng)新的趨勢是診療一體化、數(shù)字化、智能化。根據(jù)趨勢分析，目前我國針灸儀器設(shè)備主要集中在穴位探測以及治療儀器上，具有診斷作用的針灸設(shè)備較少；關(guān)注硬件設(shè)備較多，設(shè)備軟件水平較低[33]。近年來，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)平臺應(yīng)用軟件和電針儀器相結(jié)合，已經(jīng)成為新的趨勢。如基于PC平臺的腦血管疾病針灸治療系統(tǒng)為集電針治療、專家輔助診療系統(tǒng)、穴位查詢?yōu)橐惑w的儀器[34]，任玉蘭等發(fā)明的循證針灸智能診療設(shè)備集軟件(針灸臨床循證決策支持系統(tǒng)平臺)和硬件(針灸診療設(shè)備)于一體，將循證決策證據(jù)查詢、循證證據(jù)錄入、治療、診斷等功能集于一體，為臨床醫(yī)生提供較為客觀的古今臨床證據(jù)方案，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更新、信息共享和信息反饋等，都使診療設(shè)備不斷朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展[35]。這些新型設(shè)備的出現(xiàn)，一方面提高了臨床診斷治療的準(zhǔn)確性，有助于增強(qiáng)療效，另一方面也有助于指導(dǎo)缺乏相關(guān)專業(yè)知識的普通患者進(jìn)行自助診斷，方便快捷。

針對目前針灸專利創(chuàng)新現(xiàn)狀，對于相關(guān)管理部門來說，雖然我國針灸專利數(shù)量巨大，但是專利技術(shù)轉(zhuǎn)化較少[36]，診療一體、智能化的現(xiàn)代化針灸設(shè)備專利較多，但是距離應(yīng)用推廣仍有較大差距。因此除了要加強(qiáng)高?？蒲袡C(jī)構(gòu)的科技實(shí)力建設(shè)，還要進(jìn)一步重視高?？蒲袡C(jī)構(gòu)專利成果轉(zhuǎn)化。高?？蒲袡C(jī)構(gòu)研究要立足市場需求，通過“校企協(xié)同”與相關(guān)企業(yè)公司開展合作，將專利成果及時轉(zhuǎn)化，從而推動針灸技術(shù)不斷創(chuàng)新，促進(jìn)針灸技術(shù)廣泛應(yīng)用。對于針灸領(lǐng)域科研人員來說，應(yīng)該注意針灸技術(shù)發(fā)展動態(tài)，關(guān)注針灸技術(shù)熱點(diǎn)、前沿和趨勢，注重多學(xué)科深度聯(lián)系融合，以激發(fā)新的研究方向，產(chǎn)生新的專利創(chuàng)新，尤其要重視診療一體化、數(shù)字化、智能化針灸儀器的開發(fā)，未來將會是該領(lǐng)域的研究方向。目前針灸學(xué)在中醫(yī)現(xiàn)代化和國際化發(fā)展中發(fā)展迅速[37]，前景廣闊，未來與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)充分結(jié)合，相信將會有更多創(chuàng)新性技術(shù)涌現(xiàn)。