田 虹， 孫 沖， 胡 元， 孫智杰， 李 勤

(北京理工大學 生命學院，北京 100081)

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“專利地圖制作與分析”開放實驗的實踐

田 虹， 孫 沖， 胡 元， 孫智杰， 李 勤

(北京理工大學 生命學院，北京 100081)

專利地圖是分析專利文獻的一種重要手段，通過對生物材料領域專利文獻的檢索與統(tǒng)計，用PATENT INTEGRATION和MS EXCEL軟件制作出相關的專利管理地圖和專利技術地圖，對生物材料領域技術發(fā)展的過程、專利權人的分布情況、專利被引情況、IPC小類和生物材料領域技術分布的熱點等進行了分析。通過該實驗的訓練幫助學生們掌握了專利地圖制作和分析的方法，提高了對專利文獻檢索和分析的能力，為他們將來的科研工作打下良好的基礎。

專利地圖； 生物材料； 開放實驗； 實驗教學

0 引 言

專利地圖是通過對專利文獻進行統(tǒng)計分析，利用文本數(shù)據挖掘技術與可視化技術制作出來的各種圖表，在專利文獻分析中起著類似于地圖指向的功能[1]。專利地圖的研究興起于二戰(zhàn)后的日本，經過幾十年的發(fā)展，專利地圖的種類和功能已經日趨豐富和完善。從功能角度專利地圖可以分為專利管理地圖、專利技術地圖和專利權利地圖三種，可滿足不同人員例如科研人員、商業(yè)管理人員、專利審查員和專利代理人的不同需求[2]。專利地圖包括以下一些功能：①幫助科研人員了解技術發(fā)展過程，掌握技術發(fā)展全局，發(fā)現(xiàn)技術發(fā)展熱點，開啟研發(fā)思路等[3]。②幫助商業(yè)管理人員提高決策水平，合理估計企業(yè)內部的科研質量，發(fā)現(xiàn)潛在的商業(yè)競爭對手，避免侵權和被侵權[4]。③幫助專利審查員和專利代理人發(fā)現(xiàn)申請專利中的“三性”是否存在，提高專利審查和代理的水平。

開放實驗是開闊學生學術視野、提高學生動手能力、培養(yǎng)學生學習興趣的良好平臺。我們在前期將專利檢索應用在開放實驗教學的基礎上[5]，開設了“生物材料領域專利地圖的制作與分析”開放實驗課，希望通過這樣的訓練，幫助學生在了解專利文獻特點的基礎上，進一步學會專利地圖的制作和分析方法，提高他們分析專利文獻的能力，為將來從事科研工作打下良好的基礎。

1 實驗部分

1.1 專利地圖制作目的的確定

不同的專利地圖有不同的專利信息顯示重點，制作專利地圖之前必須先明確目的，確定專利地圖的種類，然后才能對專利文獻進行有所重點的分析。本次實驗制作專利地圖的目的是了解生物材料領域技術發(fā)展的過程、專利權人的分布情況以及他們的技術領域分布、專利被引情況、IPC小類分布情況、生物材料領域技術的熱點分布等，因此將專利地圖的種類確定為專利管理地圖和專利技術地圖兩種。

1.2 檢索策略與方案的確定

生物材料作為一門新興交叉學科，匯集了生物學、醫(yī)學、材料學、力學、藥學和高分子化學等多方面的知識，檢索時涉及的關鍵詞比較廣泛。為了獲得較理想的檢索效果，通過前期查閱文獻和多次的試檢索，最終將關鍵詞范圍確定如下：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、細胞相容性、組織相容性、人工器官、人工關節(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]。

本實驗所用的檢索數(shù)據庫包括：中國專利數(shù)據庫(CNPAT)、美國專利商標局(USPTO)、歐洲專利局專利文獻數(shù)據庫(EPODOC)、日本專利英文文摘數(shù)據庫(PAJ)、世界知識產權組織(WIPO)、加拿大專利數(shù)據庫、德國專利局、英國專利局、法國專利局、韓國專利局、墨西哥專利局、瑞士專利局。專利數(shù)據的起止時間為1994～2013年。

2 實驗結果與討論

通過檢索共獲得專利6 778件，進行數(shù)據清洗和整理后，用PATENT INTEGRATION軟件和MS EXCEL軟件從多個角度對數(shù)據進行分析。

2.1 生物材料相關專利年份分布

圖1是1994～2013年生物材料領域專利量的分布圖。從圖中可知，2000年以前生物材料領域處于緩慢發(fā)展階段，2000年后發(fā)展呈加快趨勢，其主要動力來自于人口老齡化、疑難病癥患者增加和高新技術的發(fā)展。生物材料的研究與開發(fā)已經被世界上許多國家列入高技術材料發(fā)展計劃。在西方國家，醫(yī)學上消耗的生物材料以每年10%～20%的速度增長。我國雖然在生物材料領域起步較晚，但也在努力搶占這一產業(yè)的制高點。2010年9月通過的《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》中就明確指出要求“加快先進醫(yī)療設備、醫(yī)用材料等生物醫(yī)學工程產品的研發(fā)和產業(yè)化，促進規(guī)模化發(fā)展”[9]。由于世界上多數(shù)國家專利申請時有18個月甚至更長的公布周期，以及各國專利數(shù)據庫收集及錄入延遲的緣故，2010年以后的專利數(shù)量僅供參考，不能代表發(fā)展趨勢。

2.2 主要專利權人及其專利申請情況

表1反映了1994～2013年生物材料領域專利量排名前10位的專利權人及其技術領域的情況。從表1可以看出，有7位專利權人屬于美國，說明美國在生物材料領域具有絕對的優(yōu)勢。另外3位專利權人屬于歐洲國家，10位專利權人中沒有一個來自于中國，說明中國在生物材料領域還處于落后水平。分析這10位專利權人涉及的技術領域，發(fā)現(xiàn)全部集中在醫(yī)學材料領域，其中排名第一的Bausch & Lomb Incorporated(BL)公司專注于眼科材料領域的發(fā)展，另外有6個專利權人專注于骨科材料領域，其他涉及領域還有血管材料、創(chuàng)傷修復、藥物釋放等。

表1 1994～2013年生物材料領域專利量前10位的專利權人

2.3 專利被引情況分析

通過專利被引情況的分析，可以看出專利權人的專利被別人關注的程度，從而找出潛在的競爭對手，避免被侵權的可能。專利被引次數(shù)越多，說明該專利權人在技術領域的地位越重要，被侵權的可能性也越大；專利被引次數(shù)越少，說明該專利權人涉及的技術與其它專利權人的技術兼容性小，不容易被侵權[10]。從圖2中可知，Advanced Bio Surfaces Inc(AB)公司的專利被引次數(shù)最多，說明該公司的技術在骨科材料領域屬于基礎性或領先技術，處于核心地位或位于技術交叉點。Doxa ab(DA)公司的專利被引次數(shù)最少，說明該公司的技術在牙科材料領域有自己獨特的體系，與其他公司在該領域的技術交叉點較少。

為了進一步驗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)最多的專利進行分析。這篇專利的授權號是US6140452，題目是Biomaterial for in situ tissue repair, 申請日期是1998年11月18日。從圖3中可以得知，該專利的同族專利共有83篇，被別的專利權人引用次數(shù)為374次，引用該專利的專利權人主要分布在美國，其他分布在法國、加拿大、德國、中國、日本等國家，充分說明了這篇專利在生物材料應用于組織修復領域的重要性。

2.4 IPC小類分析

國際專利分類號(IPC)是國際上通用的專利文獻分類法，已廣泛應用于世界各國的專利文獻分類和檢索中[11]。IPC采用等級的形式，分為部、分部、大類、小類、大組、小組6個等級。把生物材料領域的專利按IPC小類進行統(tǒng)計，將排名前10位的IPC小類做圖得到圖4，其中各IPC小類的含義如表2所示。從圖4中可以得知生物材料領域研發(fā)能力的分布主要集中在材料的消毒、醫(yī)用材料、血管內植物、假體、支架、生物活性物質與材料之間的相互作用、生物材料分子結構組成等方面。

圖3 USP6140452專利被引情況分析圖

排名IPC小類注釋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可植入血管內的濾器;假體;為人體管狀結構提供開口、或防止其塌陷的裝置,例如支架4C12N微生物或酶;其組合物5G01N借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料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定或檢驗方法9C08G用碳-碳不飽和鍵以外的反應得到的高分子化合物10C08L高分子化合物的組合物

統(tǒng)計這10個IPC小類在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利量的多少。從圖5中可以看出，2000年以前這些IPC小類涉及的專利量都比較少，2000-2010年之間發(fā)展最快的是A61L，其次是A61K、A61F和C12N，說明這些領域是那個時期的研究熱點。

圖5 1994～2013年生物材料領域IPC小類發(fā)展分布

圖6是專利權人IPC小類發(fā)展分布圖。通過將1994-2013年生物材料領域專利量排名前10位的專利權人與前10位的IPC小類進行矩陣分析，可以得知，merck biomaterial france(MBF)公司主要涉及A61F領域，medtronic inc(MI)公司涉及A61L和C08G領域，disc dynamics inc(DDI)公司涉及A61F和A61L領域，其他公司在這些領域中涉及的很少。

圖6 專利權人IPC小類發(fā)展分布

2.5 生物材料領域研究方向的分布

按照專利的申請日期將排名前500位的專利進行關鍵詞相關性分析制成Galaxy視圖，如圖7所示。從圖7中可以看出各個關鍵詞之間聯(lián)系的緊密程度，從而可以得出技術研究的熱點分布。例如：關鍵詞“生物載體、多聚糖、肽”之間的聯(lián)系程度較緊密，說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方向之一；這些相關的專利與關鍵詞為“生物材料、結構、形態(tài)”的專利有較大的交集，說明可以通過對生物載體材料的結構和形態(tài)進行修飾改造，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。

通過對圖7中化學成分類的關鍵詞進行統(tǒng)計比較，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、水凝膠涉及的專利量都比較多，是生物材料領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僅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利量較少，可能是這方面的研究比較成熟或者應用范圍比較小的緣故[12-15]。

圖7 生物材料領域專利之間關鍵詞相關性分析的Galaxy視圖

3 開設開放實驗的教學效果分析

通過開放實驗的實踐教學，教學效果分析如下：

(1)將專利地圖理論知識與開放實驗相結合，可以讓學生在實踐中更好地掌握專利地圖知識，提高專利檢索和分析的能力。目前高校開設的專利課程，主要以理論講解為主，學生的實踐機會很少。這次“生物材料領域專利地圖的制作與分析”開放實驗的開設，給學生提供了一個很好的實踐平臺，讓他們能夠參與到專利地圖制作與分析的整個過程中，將專利地圖理論知識與實證分析實踐相結合，從而得到了比較系統(tǒng)的訓練,較好地掌握了相關的知識和技能。

(2)將專利地圖分析與學生的專業(yè)相結合，可以開闊學生的學術視野，激發(fā)學生學習本專業(yè)的興趣。本次開放實驗通過對生物材料領域專利地圖的制作與分析，使學生了解了很多生物材料領域的最新進展，認識到生物材料在醫(yī)療康復、藥學、組織工程等領域具有的廣闊應用前景，激發(fā)起了他們學習生物專業(yè)的興趣。

(3)將專利地圖分析與專業(yè)外語教學相結合，可提高學生閱讀專業(yè)外語文獻的能力。此次開放實驗檢索到的專利絕大部分是英文專利，學生在閱讀專利文獻的基礎上，掌握很多生物材料領域的英文詞匯。另外，很多生物材料專利在其他國家都有專利族的存在，這些專利之間或內容相同，或反映技術流向，因此可通過先閱讀中文專利文獻，再閱讀相關同族英文專利文獻的方法，有效提高學生的專業(yè)外語閱讀能力。

4 結 語

專利文獻檢索和分析是科研工作者的必備技能之一，但是很多學生在本科階段并沒有接受過這方面系統(tǒng)的訓練。通過后期的教學反饋，學生們普遍認為舉辦類似的開放實驗很有必要。借鑒這次開放實驗的經驗，我們擬拓展相關開放實驗的內容，嘗試將其它專利分析技術如專利族分析、專利指標計量分析等引入到開放實驗中，讓學生學到更多的專利分析技術，為他們將來從事科研工作和實際應用工作打下良好的基礎。

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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

北京理工大學開放實驗專項基金；北京理工大學教務處教改項目專項基金；北京理工大學實驗室研究項目專項基金

田 虹(1982-)，男，山西交城人，碩士，實驗師，從事大學生物實驗的教學與研究。

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

G 420；G 306

A

1006-7167(2015)03-0216-04