基于科學知識圖譜的太子參領域專利信息研究

張炎達，潘慧青，林賀桂，趙 齊

(1.福建貝迪藥業有限公司，福建寧德 355300；2.福建貝迪藥業有限公司市級企業技術中心，福建寧德 355300)

太子參為石竹科植物孩兒參Pseudostellariaheterophylla(Miq.) Pax ex Pax et Hoffm.的干燥塊根，始載于清代《本草從新》，后在《本草綱目拾遺》中也有記載。近年來，太子參野生資源縮減，人工栽培資源成為主流，形成了以福建柘榮、貴州施秉等為代表的太子參栽培主產區[1-2]，柘榮縣被譽為“中國太子參之鄉”[3]，且獲得“柘榮太子參”產地證明商標和地理標志產品保護[4]。太子參藥性平和，有生津潤肺、益氣健脾、保健增免之效，現代太子參藥用成分系統分析結果發現，太子參富含氨基酸、多糖、皂苷、環肽、微量元素和揮發物等組分[5-6]；動物臨床試驗數據表明太子參具有降血糖[7]、抗氧化[8]、抗皮炎[9]、增強免疫力[10]及改善肺功能[11]等方面具有新效果，未來中藥太子參的應用前景廣闊。隨著國家“一帶一路”政策的實施開展，在中草藥領域中對中藥知識產權、自主創新和核心競爭力的要求日益凸顯，占有重要位置。中藥專利是中藥產業技術實力的重要體現，也是中藥產業在知識經濟時代下健康發展的核心發力點。筆者以“太子參or孩兒參or Pseudostellaria Heterophylla”為關鍵詞分別檢索國內專利數據庫和國外Web of Science-DII數據庫，結果顯示太子參領域專利以國內為主，國外檢索專利21件(排重后)，主分布于韓國、日本和美國，且涉及領域主要為新藥、抗病和食品應用，因此該研究以國內太子參專利為計量分析對象，從專利角度，結合科學知識圖譜可視化分析手段，對太子參領域專利中的專利申請趨勢分析、專利申請區位分析、專利涉及領域分析、專利發明人分析、專利權利機構分析和太子參研究熱點及其演變分析等方面進行剖析和挖掘，以期為中藥太子參專利分析的深入研究提供借鑒，也為太子參領域相關研究提供一定參考。

1 數據來源與研究方法

1.1數據來源以主題詞=“太子參or孩兒參”分別檢索CNKI專利數據庫、國家知識產權局專利檢索數據庫，檢索時間跨度范圍為1990—2018年，檢索專利對象分別為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利，共檢索到472條專利文獻數據，人工剔除重復專利文獻后獲得可用于計量分析研究的太子參領域專利文獻305條。數據的最后更新時間為2018-10-01。

1.2研究方法該研究運用文獻統計計量、聚類分析(co-citation cluster analysis)和可視化分析的方法，將去重和清晰化的專利文獻信息利用Citespace 5.1.R6軟件分別進行關鍵詞共現與聚類、專利發明人、專利權利機構和研究熱點及演變的分析，并對結果進行綜合分析，軟件具體使用方法及結果分析參照Citespace手冊[12]。其中，太子參領域專利的申請趨勢分析、專利申請區位分析和專利涉及領域分析采用Excel和Origin 9.0進行計量統計和制圖。

2 專利檢索結果與分析

2.1太子參領域專利的計量統計分析研究中運用時間序列分析法來研究太子參領域專利申請量隨時間逐年變化的趨勢情況，有利于分析該領域整體的技術發展態勢。由圖1A可知，第一項收錄的國內太子參專利出現在1993年，在1993—2008年以太子參為主題詞的專利申請量相對較少，其專利申請累計量≤20項。從2010開始，年度專利申請量明顯增多，呈持續增長的趨勢，且表現一定的動態性，但專利申請累計量呈對數持續增長趨勢，表明太子參技術發展趨于新興技術，技術熱度較高。同時2010年以來的太子參領域專利快速發展還與政府太子參產業政策直接相關，如福建省出臺的《福建省中藥材保護和發展實施方案(2016—2020)》和柘榮縣頒布的《關于加快太子參產業發展的若干意見》(2013年)等，以及貴州省出臺的《貴州省中藥材生產發展規劃(2010—2020)》《黔東南苗族侗族自治州施秉太子參管理辦法》(2012年)等。然而，由于發明專利申請自申請日起18個月的公布周期時間，實用新型專利和外觀設計專利申請在授權后才予以公布，因此2018年前兩年的申請量少于實際值，也會造成動態性。另外，該研究采用的2018年的數據更新至2018-10-01，該年度的實際申請量是不完全統計值，因此出現專利申請量低于前1年的情況。

由圖1B可知，根據1990—2018年的太子參領域專利的申請區域分布情況，國內太子參領域專利申請總量排在前5位的分別是貴州省、福建省、安徽省、江蘇省和浙江省，這5省目前在國內的申請太子參專利的頻率較高，反映出該地區對太子參研究和知識產權保護的熱度偏高。另外，貴州省和福建省的申請專利總量占比達到41.64%，代表當前太子參領域技術的保護相對充分，也代表當前技術相關產品在該地區有著充分的布局，未來具有廣泛的市場和具備核心技術的競爭優勢，同時這與兩省份作為國內栽培太子參主產區[1-2]的角色相一致。

圖1C反映出太子參領域專利技術的領域分布情況，主要目的是便于揭示太子參領域技術研發布局中的重點技術和熱點技術。數據結果顯示太子參領域專利技術所涉及的領域包括基礎科學、農業科技、醫藥衛生、工程科技Ⅰ輯和工程科技Ⅱ輯共5部分，其中工程科技Ⅰ輯、農業科技和醫藥衛生位于研究領域的前3位，占比分別達到39.60%、26.89%和24.21%，筆者認為這3個方向是太子參專利技術中的代表性方向與熱點方向，可判斷該研究領域內容屬于太子參產業鏈中的主要組成部分，是太子參產業的主題框架。

注：A.專利申請趨勢分析結果；B.專利申請區位分析結果；C.專利涉及領域分析結果Note: A.Results of patent application trend analysis;B.Results of patent application location analysis;C.Results of patent involved field analysis圖1 太子參領域專利的計量統計分析結果Fig.1 Econometric statistical analysis of patents in the domain of Pseudostellaria heterophylla

2.2太子參領域專利的發明人情況分析利用Citespace軟件繪制太子參領域內申請專利的主要發明人網絡共現圖譜，見圖2。圖譜中每個圓圈代表1個專利發明人，圓環大小表示該發明人出現頻次的多少(發明人字體大小同上)，圓環中的連線表示被連線的發明人間的合作關系，線的粗細表明發明人之間合作關系的強弱，顏色表示首次合作的年代。由圖2可知，太子參領域內專利發明人數量相對較少，申請專利的發明人多以合作為主要形式，且存在較強的合作關系，同時根據連線的顏色趨于暖色可判斷該領域專利的申請主要產生在近期年份，這與圖1A的結果一致，呈現出近期合作“凸出”的態勢。

另外，圖2顯示在太子參領域專利內存在13個合作團隊，合作獨立穩定。根據專利發明人的申請量進行排名，分析前10名發明人的專利名稱信息主要分布在農業科技和醫藥衛生兩大領域，其中林生、林文雄、陳軍、吳林坤、林偉偉和廖明武主要在太子參種植方法、種子培育、肥料制備和疾病防治方面做出優異貢獻，張炎達、潘慧青、趙齊和肖建設主要在太子參新醫藥(新獸藥)研究、太子參新型飼料添加劑和太

圖2 太子參領域專利的發明人情況分析結果Fig.2 Results of patent inventor analysis in the domain of Pseudostellaria heterophylla

子參源特效物制備工藝3方面成果顯著，可看出上述專利發明人在該領域的主要帶頭人作用，也在太子參領域專利中占有相對重要的地位。

2.3太子參領域專利的權利機構情況分析為凸顯太子參領域專利的權利機構分布情況，將Citespace軟件分析的代碼文本進行手工修改，去除專利權人為人名姓名的代碼，最終可視化分析結果如圖3。在專利權利機構分析圖譜中共現19個節點機構和機構間的1條連線，說明目前國內太子參領域的專利申請機構單位還較少，專利權利機構的合作關系簡單，同時結合圖2、3進行分析可知當前太子參領域專利的發明人的合作關系呈現出機構單位內的緊密和機構單位外的獨立態勢。由圖3可知，國內太子參領域專利的權利機構主要集中分布在福建省和貴州省，按照兩省專利申請量的頻次可知福建省內主要以福建農林大學、寧德師范學院、福建貝迪藥業有限公司、福建省中醫藥研究所等為主，貴州省主要以貴州大學、貴州省生物研究所和貴州三泓藥業股份有限公司等為主，表明當前國內太子參領域專利的權利機構還是以大學和科研機構為主，然而根據機構節點的顏色(暖色)可判斷未來企業單位會不斷增加比重，甚至有并駕齊驅的可能。筆者認為，未來當地政府還應積極鼓勵轄區內以優勢太子參產品企業為主體，與高等院校和科研單位開展產學研相結合、互滲互補的太子參新藥及新產品研究開發工作，創制并發展太子參深加工產品，提高太子參附加值研究開發，延伸太子參產業鏈和健全太子參知識產權保護鏈。上述分析的主要機構單位的申請專利占有率較高，在國內外太子參領域專利中擁有較多的技術和技術保護優勢，短期內仍為國內該領域的知識產權領軍機構，但未來國內還應加強鼓勵太子參中藥資源的研究力度，扶植更多的已有太子參研究或應用基礎的企業，不斷引導與促進太子參產業鏈的健康可持續發展，提高國際太子參產業核心競爭力。

圖3 太子參領域專利的權利機構情況分析結果Fig.3 Results of patent rights organization analysis in the domain of Pseudostellaria heterophylla

2.4太子參領域專利的研究熱點與演變情況分析太子參專利研究熱點是目前在國內太子參領域最關注的要點，也是快速全面認識該領域發展現狀的標尺，對太子參領域專利的技術發展與創新有借鑒及指導意義。該研究利用Citespace軟件對太子參領域專利的關鍵詞進行圖譜分析，選擇使用關鍵詞算法，以網絡節點為關鍵詞，時間區選擇為1年。圖4以不同大小和顏色的圓環表示關鍵詞的共現頻次與出現年份，連線的粗細表示不同關鍵詞間關系的強弱，顏色表示共現的年代,顏色趨于暖色表明時間離現在年代時間越近，其中有紫色外圈的節點屬于轉折點。從圖4可以看出，藥劑、種植、中藥、食品、設備、裝置等屬于該領域內頻率較高的關鍵詞，這些節點代表太子參領域專利中的研究熱點。同時，在圖譜的右下角出現由關鍵詞“皮膚、有效成分、化妝”聚集的衛星式分類域，是太子參領域研究的一個新的方向。另外，通過關鍵詞出現的頻次和中心度大小可利于精確化理解太子參領域專利的研究熱點和研究方向[13]，由圖4進行數據提取獲得表1，數據顯示太子參領域專利中出現頻次2次及以上的關鍵詞有18個，除去主索引詞“太子參”外主要有“藥劑”(25次)、“食品”(18次)、“制備工藝”(17次)、“設備”(16次)、“種植”(15次)、“飲料”(11次)、“裝置”(10次)、“中藥”(8次)、“保健”(7次)和“太子參須”(5次)等，表1中的18個熱點關鍵詞較好地印證了太子參領域專利的三大領域分布，是當前國內太子參專利保護的聚焦點，也是該領域內較有強勁的產品力，同時關鍵詞“多糖”(中心度0.03)和“免疫”(中心度0.02)也應值得進行后續關注。

研究過程中利用Citespace軟件對專利文獻進行聚類分析和時間軸演變分析，用于發掘關鍵詞內在聯系和利于剖析學科領域內的發展趨勢及演進歷程[14]。該研究中進行關鍵詞聚類分析共聚為4類，分別為“#1種植”“#2藥劑”“#3食品”和“#4設備”，其中“#1種植”主要集中在太子參的種植栽培方法、育種、脫病毒、組織培養、土壤、肥料、益生菌菌劑和植株病害等；“#2藥劑”主要包括太子參(或太子參須)提取、制備工藝、中藥或組方、藥劑劑型、保健、免疫、益脾健胃、新藥劑(或新獸藥)、新型飼料添加劑、特效物新用途等；“#3食品”主要包含太子參保健飲料、餅干、營養品、飲品、包裝盒和食品成分組方等；“#4設備”包括太子參種植設備、加工(清洗、晾曬等)裝置、提取濃縮設備、挖掘設備、聯合收獲設備和制劑設備等。從圖5可看出，國內太子參領域專利的演進變化過程，該領域專利大致概括為3個階段，包括基礎應用階段、刺激發展階段和提質精化階段。其中，基礎應用階段主要依托太子參藥理藥效而集中在藥劑及其應用方面，如太子參中藥等，該階段的太子參藥劑多為太子參中草藥的直接使用；刺激發展階段是隨著太子參藥用產業的不斷發展和人們對太子參認識不斷認可后使得太子參中藥資源的需求迅速增加而激發產生的，該階段一方面不斷研究新的藥劑劑型和新型保健食品飲品，另一方面不斷強化太子參的育種栽培、高效種植方法和病害的防治等，其實在第2階段前太子參的基礎種植就已存在，但是在第2階段得到了長足重視和發展；提質精化階段是太子參研究和應用的近期階段，該階段以太子參種植及加工的高效設備或裝置、太子參特效物研究(如多糖、環肽等)、太子參有效物高質量提取為主要發展內容和方向，對太子參應用的質量和精細化要求較高。3個階段相輔相成，彼此促進，而第3階段將對我國未來太子參領域專利技術更新和長遠發展及核心競爭力有著重要影響。

圖4 太子參領域專利的關鍵詞共現計量分析結果Fig.4 Results of patent keywords occurrences in the domain of Pseudostellaria heterophylla

序號Code關鍵詞 Keywrods頻次Frequency中心度Centrality序號Code關鍵詞 Keywrods頻次Frequency中心度Centrality1太子參2081.3010保健70.012藥劑250.2511太子參須50.013食品180.1012多糖50.034制備工藝170.1113免疫40.025設備160.1014包裝盒40.016種植150.1015益脾健胃20.017飲料110.0616脫病毒20.018裝置100.1817化妝20.019中藥80.1418提取物20.01

圖5 太子參領域專利的研究熱點演變分析結果Fig.5 Results of patent research hotspots evolution analysis in the domain of Pseudostellaria heterophylla

3 結論與展望

該研究基于國內太子參專利為計量分析對象，從專利角度，結合科學知識圖譜可視化分析手段，對太子參領域專利中的專利申請趨勢分析、專利申請區位分析、專利涉及領域分析、專利發明人分析、專利權利機構分析和太子參研究熱點及其演變分析等方面進行剖析和挖掘，直觀地展示和分析了不同時期國內太子參領域專利的整體狀況和研究動向，具體結論如下：①從2010開始，年度專利申請量明顯增多，呈持續增長的趨勢，以貴州、福建兩省為核心，且表現一定的動態性，但專利申請累計量呈對數持續增長趨勢，表明太子參技術發展趨于新興技術，技術熱度較高，太子參產權意識逐步提升；②數據顯示太子參領域專利技術所涉及的領域主要集中在工程科技 Ⅰ 輯、農業科技和醫藥衛生；③太子參領域內專利發明人和專利權利機構數量還相對較少，專利權利機構的合作關系簡單，當前國內仍以大學和科研機構為主，發明人多以同一機構單位內合作方式為主，但合作關系緊密，同時根據連線的顏色趨于暖色可判斷該領域專利的申請主要產生在近期年份；③關鍵詞藥劑、食品、制備工藝、設備、種植、飲料、裝置、中藥、保健和太子參須等為太子參領域專利的熱點詞，是國內該領域最關注的要點，也指示了該領域專利的動向。該研究關鍵詞聚類分析共聚為4類，時間軸圖譜可看出國內太子參領域專利的演進變化過程，大致分為3個階段：基礎應用階段、刺激發展階段和提質精化階段，其中第3階段將對我國未來太子參領域專利技術更新和長遠發展及核心競爭力有著重要影響。

近年來，太子參的保健、增免和補益功效不斷得到認可，對太子參的認識不斷深化，太子參中草藥資源需求量加大，已成為當前研究的熱點之一。根據該文的研究分析結果，為進一步服務和推動國內太子參產業與領域專利的發展，現提出3條建議：一是加強太子參優良品種選育、栽培新模式推廣、綠色低殘留農藥研究和種植新型高效設備研發；二是以政策為導向，積極培育扶植太子參產業龍頭企業，尋求國內高等科研院所產學研新合作方式，資源互補互惠，豐富太子參新藥劑、提升太子參源產品附加值及提高該領域技術科技含量；三是多渠道提升太子參的國內外的品牌效應與形象，凸顯太子參產業文化，充分利用互聯網大數據平臺制定品牌方案，增強太子參氛圍。太子參是中國傳統保健類中草藥資源重要組成部分之一，產品開發應用前景廣闊，未來太子參領域專利要依托太子參研究開發工作為媒介，開發較高科技含量且具有我國自主知識產權的技術方法和產品，以提高我國太子參產業的整體產權保護力和國際競爭力。