我国新冠疫情专利主题与热点分析

崔靖华 朱学芳

关键词：新冠疫情;专利主题;热点;内容分析;关键词共现

新冠肺炎作为全球突发公共卫生事件，疫情防控是一项系统工程，习近平总书记提出要充分发挥科技创新在疫情防控中的重要作用[1]。在国家政策号召及巨大的社会需求背景下，各领域研究人员积极响应科技创新号召，进行新冠肺炎相关专利研发[2-4]。且在新冠疫情期间产生了大量的新冠肺炎相关专利，专利的急剧增加说明了相关领域创新十分积极活跃。同时，专利文献作为技术情报最有效的载体，涉及领域之广以至囊括了全球90%以上的最新技术情报，而且70%～80%发明创造只通过专利文献公开，并不见诸于其他科技文献[5]。因而，专利主题研究工作的开展对于创新主体把握技术发展进程、进行有效技术创新、提供研发决策支持具有重要意义[6]。本文以新冠疫情专利文献为数据基础，使用内容分析法，识别新冠疫情专利主题并对其进行剖析，使得能够将新冠疫情专利主题全方面地呈现出来，并分析其热点领域，为创新主体提供针对性的建议，以期为疫情的防控管理和专利研发提供技术上的决策参考与信息支持。

目前，关于专利主题识别的研究主要分两类：一类是建立某种关联规则的文档/术语聚类，如基于共词关系分析[7]或基于引用分析来描述文档内容、挖掘主题分布[8]、识别核心技术[9]、跟踪发展路径[10]。其优势是易用可行，但缺陷是得到的聚类主题含义较为模糊;另一种则是引入潜在语义维度的主题模型，通过对文本非监督学习来获取文档主题，尤其以经典的LDA（LatentDirichletAlloca？tion）模型[11]为代表，并出现了较多的改进模型，如整合时间信息的DTM[12]模型，考虑复杂语义词序的BGTM[13]，以词组建模的N元TNG[14]等。主题模型因其较好的语义表达特性和适应大规模文本的能力，已成为主题分析的主流方法。但由于专利文本涉及领域较广，专业性较强，专业术语较多，且专利文本中的词/词组的技术语境也更为复杂，因此目前主题模型对于识别专利主题来说，识别的语义信息仍然有限，存在主题辨识度低、不易解释[15]、缺乏语境的问题[16]。因此，本研究更偏向于利用人工，通过内容分析法进行主题识别。内容分析法[17]是一种主要以各种文献为研究对象，对文献内容进行客观、系统和定量描述的研究方法。其基本做法是把文献中的文字、非量化的有交流价值的信息转化为定量的数据，建立有意义的类目（编码方案）分解交流内容，并以此分析信息的某些特征。因此，本研究为了保证识别的主题的全面且准确，采用内容分析法作为本研究的研究方法，对新冠疫情专利主题进行人工识别并进行相关分析，这对把握新冠疫情防控等的技术发展进程、进行有效的技术创新、提供技术研发决策支持等具有重要意义。

1研究设计与方法

1.1文献获取方法

本文选取文献数据来源时，选择Incopat全球专利数据库，为更好地符合专利主题研究的检索要求，兼顾检全率与检准率，本研究确定检索式为（（TI=（疫情）ORTI=（新冠）ORTI=（新冠肺炎）ORTI=（新型冠状病毒）ORTI=（COVID-19））AND（AP-COUNTRY=（CN）））AND（AD=[20191201TO20210225]），该检索式限定国别为中国，时间跨度为新冠疫情突发的当月1号至检索的当天，精确检索出了关于新冠疫情的专利文献1305篇。

1.2编码表构建

本研究首先对采集的专利文献进行了大致的梳理和阅读，识别出新冠疫情七大专利主题，得到一级类目，并结合阅读情况，进行定义，以构建一个科学合理的编码表，如表1所示，为后续人工编码提供基础。

1.3数据清洗

两名编码人员在进行专利文献研读时还做了文章主题是否与新冠疫情相关的判断，将与新冠疫情无关的专利文献剔除。编码完成后，剔除与新冠疫情无关的专利文献，得到确认与疫情相关的专利文献1030篇。

1.4编码信度

本研究编码由两名编码人员独立完成，然后互相审核编码的结果，对意见不一致的内容进行讨论，如果不能够取得一致意见，则引入第三人。编码完成后采用Cohen.sKappa法检验编码信度，以Kappa值衡量两名编码者度量的一致性。最终得到Kappa值高于0.75，表明两位编码人员的编码结果一致性较好，如图1所示。

2研究结果

2.1新冠疫情专利主题发展态势

将2019年12月—2021年2月的我国新冠疫情专利主题进行时序分布与演化制图，如图2所示，横坐标是专利申请时间，纵坐标是各专利主题出现的频次。由折线图可以看出，频次的变化趋势符合专利技术生命周期图，如图3所示。国内学者常将技术生命周期分为4个阶段，即导入期、成长期、成熟期和衰退期[18]，图2中标注的“开始出现”“数量增多”“激增到达顶峰”阶段可以分别看作图3中的导入期、成长期、成熟期，而图2的“收敛”“数量减少”“开始消退”阶段可以串联起来看作图3的衰退期。通过技术生命周期图，可以清楚地看到某项技术随着时间推移的变化情况和发展趋势，从而为创新主体的决策提供更有力的支撑。

①导入期：从图2可以看出，由于新冠疫情属于突发重大公共卫生事件，新冠疫情專利主题发展态势的导入期较短，即在2019年12月—2020年1月，开始出现的主题是疫情防护。众所周知，CO？VID-19是在2019年12月开始为公众所知，因此那时第一紧要的便是疫情防护技术，以免加速传染;②成长期：新冠疫情专利主题发展态势的成长期也较短，即在2020年2月，各专利主题数量均明显增多。在这一阶段，疫情的暴发使得防控形势更加严峻;③成熟期：新冠疫情专利主题发展态势的成熟期也较短暂，即在2020年3月，数量激增达到顶峰。疫情暴发，病毒感染治疗技术和大数据防疫技术被急切地需要;④衰退期：新冠疫情专利主题发展态势的衰退期较长，即在2020年4月—2020年12月，各专利主题的数量开始减少，在这个阶段，我国疫情已经被逐渐控制住;在2021年1月—2021年2月，各主题的数量开始消退，我国疫苗已经研发成功，并逐步鼓励更多公众接种。

上文分析得知，由于新冠疫情属于突发重大公共卫生事件，导入期、成长期、成熟期的时间都较短，这说明疫情来的突然，暴发快，因此相对应的各种专利技术也迅速作出反应，从出现到激增，时间较快。这与图3专利技术生命周期的导入期、成长期、成熟期明显不同。因此，关于突发重大疫情事件的专利技术生命周期，其导入期、成长期、成熟期都较其他领域的时间短。这一发现可以为各领域创新主体的决策提供建议，在面临突发重大疫情事件时，对于专利技术创新成果的产出，需要在人力、物力等各方面迅速反应，抓紧时间，果断出击。

2.2关键词词云图分析

关键词是对文献观点和内容的凝练与高度概括，专利文献中并没有具体列出关键词，但本文在阅读过程中，凝练出了各专利文献的关键词，因此编码完成后，本研究分别对前文的新冠疫情专利主题的关键词进行频次统计与分析。统计时关键词采集保持原文的真实性，之后再统一替换和合并本是一个，但以不同名字出现的主题关键词，再之后需要对具有包含关系的主题关键词进行合并归纳。最终将所有主题的关键词制作成可视化词云图，如图4所示。根据词云图，可以清晰地看到频次出现较高的关键词，并总结出使用频次较高的10个关键词举例及其来源主题，如表2所示。由此可以看出，新冠疫情关键词较多来自大数据防疫、病毒检测、病毒感染治疗和免疫治疗、疫情防护等主题，其中，大数据防疫主题关键词占据数量最多。

2.3基于关键词共现的研究热点分析

接着对各主题的关键词进行共现分析，以揭示疫情发生时各主题的研究热点。关键词是对文献观点和内容的凝练与高度概括，关键词共现网络可以反映新冠疫情各个主题[19]，通过研究关键词共现网络可以揭示新冠疫情各主题的研究热点，出现频次较高的关键词即是专利申请者在一段时间内共同关注的研究热点。

2.3.1疫情防护主题的关键词共现分析

疫情防护主题的关键词共现频次前5的如表3所示，主要研究热点有：①口罩：频次最高的关键词是口罩，疫情暴发以来，为了防止病毒人传人，阻断病毒的传播，急需各种防护物资，口罩物资则首当其冲[20]。因此在具有暴发性、扩散性、致命性的重大疫情到来时，创新主体应当着重在能够有效隔离病毒的口罩、隔离装置等技术方面抓紧研究，及时为国家应急防护工作增加技术支持;②隔离装置：在一些人流量比较大的公共场所，需要做好隔离措施，如防学生扎堆的隔離装置，就餐餐桌隔离装置等[21-22]，如何研发更有效，且更合理的隔离技术也是一个值得创新主体深思的重要技术;③垃圾废料等回收处理：疫情期间，会产生许多废弃的口罩、面罩等有可能携带病毒的废弃物[23]，且在疫情的快速传播过程中，动物的粪便中也会含有病毒[24]。还有人群密集的公共场所是病毒传染的高危区，车站、高速公路服务区、景区、医院等公共厕所人流比较大，如果防控措施不到位，在公厕内很容易发生新冠病毒传染[25]。因此，有必要对垃圾废料等的处理技术进行相关研发;④防护服：重大疫情到来时，医生护士、病毒研究者等由于工作需要，会接触携带新冠病毒的患者、试剂盒等，医护人员的防护服需要能有效阻隔病毒的相关技术[26];⑤电梯按键：此次病毒传播能力强大，有研究显示，新冠病毒可以长时间生存在电梯按键等物品上[27]。总而言之，研发非接触的手部防护技术对于疫情防护来说十分必要。

2.3.2病毒消杀主题的关键词共现分析

病毒消杀主题的关键词共现频次前5的如表4所示，主要研究热点有：①空气消毒：新冠病毒的传播途径主要有口沫传播、接触传播以及空气传播等[28]，因此对于各种特殊场所的空气卫生情况需加以重视，比如对于具有中央空调系统的建筑、下水道设计连通的建筑、医院、垃圾厂等空气流通性较差的场所来说，净化、过滤空气技术，空气消毒技术就极为必要;②个人全身式消毒：疫情期间，在大流量人口出入区域，需要使用到相应的设备对通行人员进行体温检测和消毒处理，为了确保消毒过程中工作人员和被消毒人员的不直接接触，一般会使用全身喷洒式消毒装置来代替人工消毒[29];③公共场所消毒：在产生重大疫情事件时，应该高频率对学校、社区、医院等多人聚集的公共场所喷洒消毒液，进行消毒，以保证人们的健康和抑制病毒传播[30];④医疗设备消毒：疫情来临时，患者激增，各种医疗设备需求量也会激增，在给患者使用各种医疗设备前，务必保证要进行消毒，以避免交叉感染[31];⑤生活物品消毒：人们在日常生活中，也要注意对手机、衣服、鞋子、房间内部等[32-34]进行消毒，以避免不慎感染病毒。

2.3.3大数据防疫主题的关键词共现分析

大数据防疫主题的关键词共现频次前5的如表5所示，主要研究热点有：①疫情监控系统：疫情监控系统关键词数量在大数据防疫中所占频次最高，这主要包括分布在公共场所、交通、工地、学校等[35-38]各个场所的各类监控系统，其中体温监测方法、装置及系统频次较高，且在各个场所都被需要，说明体温监测技术是防疫热点之一，对国家防疫工作十分重要。其他热点技术有：门禁系统、复工管理系统、返校管理系统等;②疫情预测：由于新冠病毒的传染性强，为有效遏制疫情的扩散和蔓延，需要利用大数据进行疫情相关预测等[39-40]。从表4中可以看出，关于疫情预测，其热点技术有疫情趋势预测、疫情风险等级预测等;③疫情追踪：由于各地之间的人口流动性大，为减少传染病疫情对公众健康造成的危害，需要追踪感染者以及与感染者密切接触者的踪迹等[41]，由表4可知，疫情追踪的热点技术有疫情排查、活动轨迹追踪等;④疫情信息共享系统：是在公众的手机、电脑等电子设备上可以显示疫情实时情况，让公众更加迅速、便捷获取疫情相关信息，从而及时树立防护意识[42];⑤疫情防控辅助决策系统：根据疫情监控、疫情预测、疫情追踪等提供的各种数据，形成针对公众、决策机构、防疫救援等需求的实时进展的情报刻画，可为公众、决策机构、防疫救援提供决策支持与服务[43]。

2.3.4病毒生物医学研究主题的关键词共现分析

病毒生物医学研究主题的关键词共现频次前5如表6所示，其研究热点主要在于如何利用生物医药技术、蛋白技术、抗体技术、免疫学技术、病毒学技术等[44-47]全方位地攻破病毒。一旦暴发一种新的病毒传染性疾病，相对应的创新主体必须马上展开对病毒的生物医学研究，以便为尽快制备出能够治疗该传染性疾病的药物、疫苗提供准确精密的医学研究，以尽快遏制疫情的传播，积极支持国家防疫工作。

2.3.5病毒采集主题的关键词共现分析

病毒采集主题的关键词共现频数前5如表7所示。从表中可以看出，关于病毒采集主题关键词涉及到都是采集装置，经过对这些专利文献摘要、说明书的阅读，笔者发现，目前关于病毒样本采集装置的热点在于如何设计一种减少感染风险、非接触又能完整保存样本的采集装置[48]。疫情发生时，一方面需要采集病毒样本以对病毒进行生物医学研究;另一方面也需要采集样本以对人体进行病毒检测。相关创新主体应从这两个方面着手，以快速突破病毒采集技术。

2.3.6病毒检测主题的关键词共现分析

经过统计，病毒检测主题关键词共现频数前5如表8所示。在疫情之初，当务之急应是尽快研究有效的诊断试剂，采取早诊断、早隔离、切断传播途径，控制疫情蔓延。在表中可以看出：其热点是以PCR为基础的病毒核酸检测[49]。而给创新主体的提醒则是，在以后突发重大疫情时，创新主体可从病毒的核酸和抗体两方面着手，以研发有效的诊断试剂。

2.3.7病毒感染治疗和免疫治疗主题的关键词共现分析

经过统计，病毒感染治疗和免疫治疗主题关键词共现频数前5如表9所示。主要研究热点有：①医疗设备：疫情来临时，患者激增，各种医疗设备如呼吸机、防治仪、给药机等[50-52]的需求量也会激增。相关创新主体可以在各种医疗设备技术上加大研发力度，这对于疫情期间的应急治疗十分重要，因为这在一定程度上关乎着患者的性命;②中药组合物：在药物研发制备中，中药组合物是一大热点。实践证明，中医药在这场重大疫情攻坚战中彰显了独特优势，发挥了不可替代的作用，与西医优势互补、协同发力，取得了良好的临床效果[53]。相关创新主体完全可以在下一次疫情到来时，积极发挥中医在病毒治疗上面的重要作用;③西药：在这次疫情中，西药能够针对新冠肺炎的病症下手，以减轻、缓解患者病情，争取治疗时间[54];④医学图像：在前文的病毒检测中，可以知道针对新型冠状病毒的检测主要是病毒核酸检测，但临床研究显示，核酸试剂检测对疑似症状的患者首次检测假阴性高，因此对疑似症状的患者还应该进行计算机断层扫描（CT）检测[55]，能够对核酸检测起到很好的补充效果;⑤疫苗制备：疫苗是阻断疫情传播的有效手段，在任何疫情突发时，在进行防疫工作的同时，都应该加大人力、物力，以研发有效的疫苗[56]。

综合以上对病毒的生物醫学研究、病毒采集、病毒检测、病毒感染治疗和免疫治疗等的专利主题关键词共现分析，笔者发现：病毒的样本采集可以分别为病毒检测和病毒生物医学研究提供样本，这样才能有效展开病毒检测和病毒的生物医学研究。在进行病毒检测后，若确诊感染，患者需要进行相关治疗。而对病毒进行的生物医学研究可有效帮助病毒检测技术、病毒感染治疗技术以及疫苗制备技术的进步。相反，如果不对病毒的生物医学原理进行研究，病毒检测技术就不成熟，而感染治疗和免疫治疗也不能够有效进行。由此可知，无论是病毒的生物医学研究，还是病毒采集、病毒检测，其实都在为感染病毒患者的治疗做技术努力。因此，创新主体需要明白的一点是，病毒的生物医学研究、病毒采集、病毒检测、病毒感染治疗和免疫治疗是可以被串联起来的，技术之间是互相促进、融合的，创新主体之间是可相互沟通、借鉴的，甚至形成合作、联盟关系，以加速创新步伐，共同合力为国家防疫工作添加技术推力。

3讨论

前文已经分析了新冠疫情专利主题的发展态势，并对各主题的关键词进行了共现分析，明确了主题研究热点，为创新主体提供了对应的建议。基于前文内容，本文进一步对新冠疫情各专利主题在疫情防控技术中所承担的重要作用进行了深入的讨论，并给创新主体提供相关的创新思路，希望在突发疫情到来时，能够为创新主体在选择创新方向时提供助力。根据讨论结果制图5。

3.1作用

1）防护技术是基础。一般病毒具有较强的传染性，才会导致疫情的暴发。为了防止病毒人传人，阻断病毒的传播，应做好重大疫情防护工作，这直接关系到人民的生命安全与身体健康。因此，防护技术是基础，防护技术的有效运用、不断升级，可以使绝大多数民众不感染。这样一方面维护了大多数民众的生命健康;另一方面则有效地阻止疫情的大暴发，不至于使医疗系统等迅速瘫痪。从前文的主题分析结果看，疫情防护技术则要注重口罩、隔离装置、垃圾废料等回收处理、防护服、电梯按键防护等技术，而病毒消杀技术则要注重空气消毒、个人全身式消毒、公共场所消毒、医疗设备消毒、生活物品消毒等方面，使疫情防护更加有效抑制病毒的传播，更加方便人们的出行。

2）防控技术很必要。在疫情期间，最好的方式就是减少出行、增强自身抵抗力。但为了经济的复苏及必要的活动，社区居民通行，企事业单位运转、高校复学、工地复工、公共场所活动等这些出行还是不能避免。虽然倡导民众出门戴口罩，勤洗手，不聚集，但无法有效控制与病毒携带者（特别是无症状感染者）有过亲密接触的未知感染者对于病毒的传播，因此需要有关部门的积极管控。在此背景下，大数据防疫技术的不断智慧化，如疫情追踪、疫情预测、疫情监控等防控技术就显得十分必要。从前文的主题分析结果看，大数据防疫技术要从疫情监控系统、疫情预测、疫情追踪等技术着手，实现全面化的监测监控，使疫情防控更加智慧、更加严格，从而有效减少民众的感染数。

3）治疗技术很重要。在疫情之初，针对病毒感染患者，临床上以支持治疗为主，无特异抗病毒药物可用。因此对于已感染的患者，治疗技术的不断改进就显得尤为重要。病毒样本采集技术、病毒检测技术、病毒的生物医学研究技术、病毒感染治疗技术等一系列技术都是为治疗感染做努力，因此要不断改善治疗技术，提高治愈率。

4）免疫技术是终极目标。在疫情暴发之际，病毒的肆虐严重危害人们的生命健康，最急切的是找到检验试剂和有效治疗药物，但长期来说，疫苗才是战胜新兴传染病的终级武器。因此，免疫技术的攻克才是未来防疫工作上的终极目标。只有利用免疫技术研发保护期长的有效疫苗，才能使人类对该病毒免疫，才是人类战胜疫情的终极目标。

3.2建议

1）横向时间上：结合前文的新冠疫情专利主题的发展态势，在疫情之初，疫情暴发期，以及疫情被控制后，新冠疫情各大专利主题的申请数量趋势是基本符合专利技术生命周期，导入期开始出现、成长期数量增多、成熟期数量激增至顶峰、衰退期数量逐渐减少。这说明，在横向时间上，各领域主题的技术在成熟后，创新就会愈加困难。因此对于创新主体来说，需要时刻关注市场情况，并根据市场需求，不断对技术进行改进升级，使防疫工作拥有更加强有力的力量。

2）纵向空间上：结合上文的作用分析，疫情防护、病毒消杀是防护技术，防护技术是基础，要使民众不感染。大数据防疫是防控技术，防控技术是必要的，要减少感染。病毒采集、病毒检测、病毒生物医学研究、病毒感染治疗等是治疗技术，治疗技术是十分重要的，要提高治愈率。免疫治疗是免疫技术，是人类战胜疫情的终极目标。而无论是防护、防控技术，還是治疗、免疫技术，这些在疫情暴发之际，都不可避免地被需要。因此，从纵向空间上来说，要综合运用防疫必需的疫情防护、病毒消杀、大数据防疫、病毒感染治疗等技术。对于创新主体来说，应全面关注各个主题领域的技术创新情况，以激发创新灵感，综合借鉴、运用非本领域的技术方法等，跨领域合作等。

4结论

本研究采用内容分析法，以新冠疫情专利文献为数据源，构建编码表，进行编码，并对疫情防护、病毒消杀等专利主题进行时序演化分析，明确新冠疫情专利主题的发展态势相对符合专利技术生命周期，但也略微有所不同，其导入期、成长期、成熟期的时间都较短，这说明疫情来的突然，暴发快，因此相对应的各种专利技术也迅速作出反应，从出现到激增，时间较快。编码完成后，本研究分别对新冠疫情专利主题的关键词进行了共现分析，以明确各主题的研究热点，包括有口罩、隔离装置、空气消毒、个人全身式消毒、疫情监控系统、疫情预测、疫情追踪、生物医药技术、采样专用装置、核酸检测、医疗设备、中药组合物、疫苗制备等，进而为创新主体提供相应的创新建议，旨在更加全面地为新冠疫情的防控、治疗等技术工作提供专利情报的技术支持。最终讨论并分析了新冠疫情专利主题在疫情防控技术中的作用，包括有防护技术是基础、防控技术很必要、治疗技术很重要、免疫技术是终极目标等。并给创新主体提供相关的创新思路，横向时间上，创新主体需要根据市场需求，不断对技术进行改进升级;纵向空间上，创新主体应全面关注各个主题领域的技术创新情况，以综合借鉴、运用非本领域的技术方法等，跨领域合作等。结合上述研究内容，本文希望在突发疫情到来时，能够为创新主体在把握疫情防控工作的技术发展进程以及相关技术创新上提供重要推力，同时也希望能够为国家应对突发重大疫情事件的决策和处置提供技术上的研发决策支持。