藥學科研領域幾種常用儀器的專利計量分析*

張 婷 ，晏仁義 ，崔勝男 ，田 玲

（1．中國醫學科學院北京協和醫學院·醫學信息研究所／圖書館，北京 100020；2．中國中醫科學院中藥研究所，北京 100700）

現代藥學的發展和進步，越來越多地依靠高新技術和現代儀 器設備的問世和發展。精密的分析測試技術如色譜學、質譜（MS）、核磁共振（NMR）和X射線結晶學的進步，以及電子計算機的廣泛應用，為闡明藥物作用機理和解析構效關系奠定了堅實的理論和強有力的實驗技術基礎。目前，分析儀器已發展成為藥物研發過程中必不可少的工具，從藥代動力學、生物標記物、生物分子學到蛋白質藥物的研究，分析儀器都扮演著越來越重要的角色，可以說是藥物發現過程中的“眼睛”。近年來，新技術、新方法的發展在藥學領域起到了重要的推動作用，高效液相色譜（HPLC），NMR，MS以及聯用技術的發展，使得工作效率顯著提高，大大加快了新藥研發的速度。高效液相色譜儀是用高效液相色譜法對物質進行定性、定量分析的儀器。高效液相色譜法是以液體作為流動相的色譜技術，具有高柱效、高選擇性、分析速度快、靈敏度高、重復性好、應用范圍廣等優點[1]，目前在化學、化工、醫藥、生化、環保、農業等多個科學領域獲得廣泛的應用。核磁共振技術是根據有磁矩的原子核在磁場的作用下能夠產生能級間躍遷的原理而采用的一種核物理技術[2]。目前，在有機化合物結構研究方面，通過測定樣品的高分辨核磁共振圖譜并配合質譜等，多數情況下可很快把某一化合物的結構確定下來，已成為有機化合物結構鑒定中最重要的常規方法。質譜技術[2]是近年來發展最迅速的分析技術之一，以其快速、準確、靈敏等優點，受到化學及醫藥學界的關注，不僅能提供被測物的相對分子質量、分子式，并通過獲取有價值的結構信息進行定性分析，還可運用色譜－質譜聯用等手段開展準確、靈敏的定量分析。在此利用專利計量分析方法，從專利申請量、專利生命周期、優先權國、國家專利分類號（IPC）和專利技術機構等方面，探討分析了藥學科研領域幾種常用儀器（HPLC，NMR和MS）的發展動態，為我國藥學科研儀器的發展提供參考。

1 資料與方法

1．1 數據來源

選用Derwent Innocations Index（DII）專利數據庫。該數據庫將原來的德溫特世界專利索引（derwent world patents indes，WPI）與專利引文索引（patents citation indes，PCI）加以整合，收錄的信息涵蓋全球40多個國家與地區的專利機構的專利信息，是世界上國際專利信息收錄最全面的數據庫之一，包括1 000多萬條的基本專利和2000多萬條的專利情報[3]。

1．2 檢索策略

檢索時間：2013年1月25日；檢索范圍：Derwent專利數據庫收錄的HPLC，NMR和MS相關專利；檢索式：Derwent Manual Code＝（J04－B01C2 or S03－E07C or J04－B01A1）通過德溫特手工代碼進行檢索，J04－B01C2，S03－E07C和 J04－B01A1分別對應了HPLC，NMR和MS，使用手工代碼檢索可以得到有效的檢索結果，噪聲數據小，可信度高[4]；返回結果：共6 967件數據，選取學科類別為“Instruments＆Insturmentation”后的數據共6 775條，以后者為分析對象。

1．3 分析工具

采用Thomson Data Analyzer（簡稱TDA）專利分析軟件，該軟件由美國湯姆森科技信息集團公司開發，具有成熟的專利文獻信息數據分析功能。

2 結果與分析

2．1 專利申請數量呈逐年增長趨勢

截至2013年1月25日，DII數據庫共收錄HPLC，NMR和MS相關專利6 775件。總體上，專利申請量呈逐步增長的態勢。由圖1可見，1984年至2000年專利申請數量較少，處于緩步增長階段；從2001年開始，專利申請數量呈快速增長的趨勢，2008年的專利申請數量達峰值1 114件，從2009年開始有所回落，2009年至2010年間的申請數量較平穩，保持在年申請量1 000件左右。由于專利文獻從申請到公開需要一段時間的滯后期，因此對于2011年度和2012年度的專利量僅供參考，不代表最終趨勢。

圖1 1984年至2011年專利申請數量變化趨勢

2．2 專利申請人數與專利申請數量變化趨勢一致

由圖2可見，專利申請人數與專利申請數的變化趨勢保持一致。在1984年至2000年間增長緩慢，自2001年開始進入高速增長階段，到2008年達峰值1 272件，隨后申請機構數有所下降。

圖2 1984年至2011年專利申請人數變化趨勢

2．3 專利生命周期經歷了萌芽期、發展期和成熟期3個階段

生命周期的概念應用很廣泛，在諸多領域經常出現。其基本內涵可以概括理解為，任何事物的發展都具有其生命周期，即事物都具有萌芽／醞釀、出生／生長、成熟直到衰老的周期過程[5]。大量研究表明，專利技術在理論上一般會遵循技術生命周期的4個階段發生周期性變化，即引入期、發展期、成熟期和衰退期[6]。通過對藥學科研儀器的專利信息進行統計學上的量化分析，得到其專利技術生命周期圖，可以客觀掌握該技術領域的技術歷史、現狀與趨勢。由圖3可以看出，藥學科研儀器HPLC，NMR和MS的發展主要體現在以下3個階段。

圖3 1984年至2010年專利申請人數和專利申請數量情況

第一階段：技術萌芽期，1984年至2000年。這一時期，專利申請數和專利申請人數都處于低水平緩慢增長態勢，藥學科研儀器的發展還不成熟。

第二階段：技術發展期，2001年至2008年。這一階段的專利申請數和專利申請人數大大增加，大致呈線性增長，表明這一時期的技術研究受到廣泛重視，出現了許多突破性進展。

第三階段：技術成熟期，2009年至今。這一時期專利申請數和專利申請人數有所回落，但絕對值仍處于較高水平。這是因為藥學科研儀器已經取得了長足發展，得到了世人的關注，但仍然存在許多技術難題。藥學的發展和進步離不開儀器的發展，同時也會促進儀器的發展，因此該技術不會真正進入衰退期。

2．4 專利申請優先權國家和地區中具有較大優勢的是美、日、中

在專利所屬國家和地區分布中，專利優先權排名前10位的優先權國家和地區專利數量共6 677件，其中排名前3位的國家分別是美國（US）、日本（JP）和中國（CN），美國專利數量為2 131件，日本1 732件，中國1 070件；其后依次為德國（DE）、加拿大（CA）、英國（GB）、歐洲專利局（EP）、韓國（KR）、俄羅斯（RU）和 WOJP。

圖4 專利優先權國排名前10位的國家和地區專利申請數量

排名前10位的優先權國家和地區專利總數（6 677件）占全部專利數量（6 775件）的98．55%。排名第一的美國專利占全部專利的31．45%，日本占25．56%，中國占15．79%，其余國家均不足10%。美國和日本在專利申請數量方面領先于其他國家，兩國申請專利共占全球申請專利總量的57．02%，足見這兩國在藥學科研儀器領域技術研發的活躍和強勁的技術實力。我國雖排名第3位，但與美國和日本相比仍然存在著較大差距。

圖5 專利優先權國排名前10位的國家和地區的專利份額

2．5 技術領域主要集中在儀器的核心部件和核心技術研究

通過分析藥學科研儀器HPLC，NMR和MS的具體技術分類，可以掌握該領域的技術現狀。表1和表2是按照國際專利分類法（IPC）分類統計的結果。IPC[7]是目前世界范圍內唯一通用的國際專利分類。使用國家專利分類進行檢索可以不依賴文種、同義詞及專業術語等，同時也使得各國專利文獻獲得了統一分類。

從表1可見，排在前3位的分別是G01N－027／62，G01N－030／00和G01V－003／00，前兩者的數量在前10位中占絕對優勢，其專利數量均超過了1000件；排名第3位的是G01V－003／00，其專利數量也接近800件。由此表明，藥學科研儀器的研究在這3個領域投入較多。G01N－027／62代表了MS離子源方面的研究工作。離子源是MS的一個重要組成部分，被稱之為質譜儀的“心臟”，是對被測樣品分子實施離子化成為帶電離子的裝置，并對離子束進行加速使其進入分析器[2]。G01N－030／00代表了高效液相色譜儀色譜柱方面的研究工作。色譜柱[2]是HPLC的“心臟”，其承擔分離分析功能。色譜分離的實質是樣品分子（溶質）與溶劑（流動相或洗脫液）以及固定相分子間的作用，作用力的大小決定了色譜過程的保留行為。液相色譜法的基本原理是基于各組分（溶質）在固定相與流動相中吸附能力、分配系數、離子交換作用或分子尺寸大小的差異進行分離。G01V－003／00則代表了核磁共振儀器其核心技術方面的研究工作。NMR技術[2]是根據有磁矩的原子核在磁場的租用下能夠產生能級間躍遷的原理而采用的一種核物理技術。因此，G01N－027／62，G01N－030／00和G01V－003／00分別了代表了這幾種儀器的“心臟”部件和核心技術的研究工作，這也正是以上幾個方面研究備受關注的原因。

表1 世界專利申請量排名前10位的IPC分類號

從表2可見，專利申請量排名第一的美國是G01V－030／00，日本是G01N－027／62，中國是G01N－030／00表明3個國家的研究重點有所不同。同時也可看出，美國在各方面研究均有涉及，其專利數量差別不大。日本的專利則主要集中在G01N－027／62，其專利數量遙遙領先于其他方面，說明日本的研究范圍還不是很廣泛，只在部分領域有很強的技術競爭力，但其他領域也都保持專利數量在一兩百件，足以說明日本在藥學科研儀器方面仍有很強的研究實力。中國在該領域的專利數量只有排名前3位的 G01N －030／00，G01N －030／02（·柱色譜法）和 G01N －030／06（···制備）超過了100件，排名前兩位的專利數量超過了400件，遠遠大于其他領域的專利數量，說明中國的研究重點主要放在前兩個領域；在排名前10位的技術領域中，排名第4位到第10位的專利數量均低于100件，說明中國的研究力量還是比較薄弱，只在很小的領域有比較突出的成就。

表2 專利優先權排名前3位的國家和地區在不同技術領域的專利申請量

2．6 專利技術機構主要是國外少數幾個著名大公司

藥學科研領域幾種常用儀器專利申請數量排名前10位的機構如圖6所示。排名前10位的機構中，申請的專利數量共1 931件，占世界該領域專利數量（6 775件）的28．50%，超過1／5。日本有 4 家，分別為 SHIMADZU，HITACHI，JEOL CO．LTD．和 DOKURITSU GYOSEI，其中SHIMADZU和HITACHI全球排名第1位和第2位，從一個側面體現出日本技術創新非常活躍；這4家申請專利數量共971件，占世界該領域專利數量（6 775件）的14．33%，占本國申請專利數（1 732件）的56．06%，超過50%，這也體現在該領域日本的專利申請主要集中在幾個大公司，其他公司所占份額很少。美國公司有5家，占了一半，分別為BRUKER，AGILENT，MICROMASS，THERMO 和 VARIAN，申請專利數量共725件，占世界該領域專利數量（6 775件）的10．70%，占本國申請專利數（2 131件）的34．02%，這說明在美國并不是幾個大公司壟斷了該領域，其他公司的研究實力并不遜色；德國只占了1家，是全球排名第3位的SIEMENS，申請數量235件，占世界該領域專利數量（6 775件）的3．47%，占本國申請專利數（549件）的42．08%，可見德國的SIEMENS在該領域專利申請方面占很大優勢，具有很強的競爭力。值得注意的是，排名前10位的機構均是企業，體現了國外企業雄厚的研究實力，這也印證了國外科技創新的主體是企業。

圖6 專利數量排名前10位的機構專利申請數量

圖7是排名前10位的機構的專利逐年申請量，各機構的變化趨勢基本一致，均在2008年前后達高峰。排名前10位的機構中，排名第2位的HITACHI和排名第6位的 JEOL CO．LTD．是最早有專利申請的機構，均為日本企業，表明這兩家日本公司在藥學科研儀器領域研究起步較早。2001年以前，排名前10位公司的專利申請量均在10件以下，表明這一時期儀器領域還處于起步階段，發展較緩慢。需要引起注意的是，2012年VARIAN的專利申請量為0，這是因為在2010年5月17日，安捷倫科技公司（AGILENT）完成了對科學儀器制造商瓦里安公司（VARIAN）的收購，瓦里安（VARIAN）的大部分生產線隸屬于安捷倫的化學分析集團（CAG），而一些關鍵業務并入安捷倫的生命科學集團（LSG），完成收購后，VARIAN的專利應歸屬于AGILENT。此外，排名前10位的機構中，專利年申請量最多的是日本SHIMADZU，2008年83件，排名第2位的日本HITACHI 2009年52件，排名第3位的德國SIEMENS和排名第7位的美國MICROMASS均在2010年達到40件。可見，2008年至2009年是日本在藥學科研儀器領域的快速發展期；美國相對而言發展比較穩定，達到高峰期后基本沒有出現專利數量大幅度下降的情況，只是小范圍的波動，充分體現了美國的研發實力。

圖7 專利數量排名前10位的機構專利申請數量變化趨勢

3 結語

通過專利計量分析，可以得出以下結論。

發展趨勢：近10年來藥學科研儀器的專利申請量增長迅速，雖然近兩年數量稍有所下降，但仍保持較高的專利申請量，發明和創新還是十分活躍。

國家層面：美國、日本和中國的專利數量都超過1 000件，遠遠領先于其他國家。3個國家的專利申請量占全球申請專利總量的70%以上，在藥學科研儀器領域技術研發活躍，具備較強的技術實力。

機構分布：全球藥學科研儀器專利申請集中在美國、日本和德國的少數幾個大公司，充分說明企業是技術創新的主體。排名前10位的機構中，有5家是美國企業，占了一半，可見美國整體的研究實力很強。4家日本公司在藥學科研儀器專利申請方面表現出了強勁的優勢，在本國藥學科研儀器研發活動中占1／2以上的份額。德國進入排名前10位的機構雖然僅有SIEMENS一家，但其在機構排名中位列第3位，充分體現了該公司在藥學科研儀器創新中發揮的重要作用。需要注意的是，我國在專利申請數量排名第3位，具有較大優勢，但在排名前10位的機構中沒有一家企業入圍，這也說明了我國企業仍沒有成為技術創新的主體。

在藥學科研儀器領域，發達國家具有較大的研究優勢和成果，發展中國家的實力還需要加強。我國在該領域專利申請起步較晚，但發展勢頭較迅猛，與發達國家的水平仍有較大差距。隨著藥物研發產業的飛速發展以及科學儀器的廣泛使用，科學家們對儀器提出了越來越高的要求，科學儀器也有很好的發展潛力。我國應抓住機遇，加大創新力度，提高我國在藥學科研儀器領域的地位。

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