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中国医学科学院/北京协和医学院医学信息研究所/图书馆，北京 100020

[摘要]通过对神经刺激器领域的专利分析并结合可视化手段，深入研究神经刺激器领域的竞争态势。研究结果显示，神经刺激器领域共有专利申请2935项；神经刺激器领域的专利技术领域主要集中在电刺激疗法和植入式神经刺激器；技术发源地和目标市场都是以中国和美国为主。本研究从情报学角度为神经刺激器研发提供新的研究视角。

引言

神经刺激器通过产生不同频率、不同幅度的脉冲信号刺激病人神经，以达到治疗各种疑难疼痛疾病的目的[1]。目前神经刺激器领域以植入式神经刺激器发展最快，除了传统人工耳蜗恢复听觉[2]外，美国FDA已经许可临床应用的植入式神经刺激器主要有脊髓刺激治疗疼痛[3]，深部脑刺激治疗帕金森病、震颤和肌张力障碍[4]，迷走神经刺激治疗癫痫和抑郁[5]，骶神经刺激治疗尿失禁[6]等。此外，植入式神经刺激器对20余种神经或精神疾病具有良好的治疗前景[7]。

专利是技术信息最有效的载体，专利分析是情报学中重点技术分析的主要手段和方法[8-9]。本研究通过对神经刺激器领域的专利分析，从总体、技术、区域和竞争对手等方面深入研究该领域的竞争态势，客观反映专利技术的整体概况和发展态势，把握技术创新及技术发展状况。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

数据来源于Derwent Innovation（DI）平台（原Thomson Innovation，TI）是国际权威的专利数据库，集全球最全面的国际专利与业内最强大的知识产权分析工具于一身，可提供全球专利信息[10]。本研究采用DI（检索范围：增值专利信息—DWPI和DPCI）进行数据检索、采集，并进行部分可视化，数据检索及采集时间：2018年1月8日。

1.2 分析工具

数据导入到Derwent Data Analyzer分析工具（DDA，原Thomson Data Analyzer，简称TDA）中进行分析，DDA是一个具有强大分析功能的文本挖掘软件，可以对文本数据进行多角度的数据挖掘和可视化的全景分析[11]。本研究用DDA进行数据清洗、专利计量分析及部分可视化。

2 神经刺激器领域总体发展态势分析

截至2018年1月8日，DI数据库共收录神经刺激器专利2935项。从图1可以看出，1984年，神经刺激器领域有了第一项专利申请，此后几年处于发展的空白期。1999年以后进入较快速发展时期，于2015年达到峰值286项。从专利公开情况来看，1987年开始第一项专利公开，比专利申请向后推迟了三年，此后几年专利公开情况一直处于空白，从1997年往后呈现连续的专利公开态势。

图1 神经刺激器专利数量年度分布

注：由于专利文献从申请到公开有一段时间的滞后期，因此2016年和2017年的专利申请数量仅供参考，不代表最终趋势。

图2是神经刺激器领域的专利申请和授权的年度分布情况。DI数据库共收录2935项神经刺激器领域的专利，其中申请数量2522项，授权数量316项，授权/申请量比例为12.53%；授权的316项专利中，有效专利132项，仅占41.77%，不到1/2。

图2 神经刺激器专利申请和专利授权数量年度分布

3 神经刺激器领域技术生命周期分析

大量研究表明，专利技术在理论上一般会遵循技术生命周期的4个阶段进行周期性变化，即：引入期、发展期、成熟期和衰退期[12]。通过神经刺激器领域的专利信息进行统计学上的量化分析，绘制专利技术生命周期图，可以客观掌握技术发展的历史、现状与趋势。由图3可以看出，神经刺激器发展主要经历了三个阶段：

（1）技术萌芽期（1984～1994年）：这一时期专利申请数量和专利申请人数量处于低水平缓慢增长态势，神经刺激器领域发展还不成熟。

（2）技术发展期（1995～2007年）：这一时期专利申请数量和专利申请人数量大致呈线性增长，随着专利申请数量的不断增长，专利权人的数量也在不断增加，表明这一时期有很多创新主体不断加入神经刺激器领域，技术研究受到广泛重视。

（3）技术成熟期（2008年～至今）：这一时期专利申请数量和专利权人数量都有所减少，技术发展趋于稳定，处于一个比较成熟的发展时期。

图3 神经刺激器领域的技术生命周期

4 神经刺激器领域区域竞争态势分析

4.1 技术发源地

通过对专利权人的国籍进行分析可以揭示技术发源地。神经刺激器领域技术发源地的全球分布如图4所示，可以看出，主要的技术发源地在美国、中国、德国等。

图4 神经刺激器领域技术发源地全球分布图

神经刺激器领域专利数量排名前10位的技术发源地如图5所示，分别是美国、中国、德国、加拿大、韩国、以色列、澳大利亚、日本、荷兰和英国。美国的领先优势十分明显，占该领域全球专利数量的37.96%，专利数量远远超过其他9个国家专利数量之和，处于绝对的领先地位。中国和德国分别位列第二、三位，占全球专利数量的4.74%、4.29%。

图5 神经刺激器领域排名前10位的技术发源地

4.2 目标市场

专利申请的国家/地区通常是产品的销售地，即目标市场。神经刺激器领域目标市场的全球分布如图6所示。通过神经刺激器专利的全球分布图，可以整体把握市场分布情况。

图7是排名前10位的目标市场，可以看出，神经刺激器领域的目标市场依次为美国、世界知识产权组织、中国、日本、德国、欧盟、俄罗斯、韩国、法国和英国。美国依然排在第一位，是全球专利布局数量最多的国家，专利数量占全球专利数量的53.15%；世界知识产权组织的国际专利申请位于第二位，专利数量占全球总量的23.71%，表明国际市场是各国争夺的焦点；从目标市场分布来看，亚洲在全球份额中占10.66%，中国是亚洲最主要的目标市场，其次是日本，专利数量占全球份额分别是4.80%、4.53%，韩国只有1.33%。

图6 神经刺激器领域目标市场全球分布图

图7 神经刺激器领域排名前10位的目标市场

5 神经刺激器领域竞争对手分析

神经刺激器领域专利申请数量排名前20位的专利权机构如图8所示。美国有16家，占4/5，表明美国的技术创新活动十分活跃，在全球引领整个神经刺激器领域的发展。美国的这16家专利权机构包括13家公司，2所大学和1家基金会，表明美国企业在神经刺激器领域的技术创新占据主导地位，是技术创新的主要力量。16家机构的专利数量之和占全球神经刺激器领域专利总量的39.59%，体现出美国雄厚的技术实力。13家公司分别是：美敦力公司（394项）、波士顿科学公司（280项）、Advanced Neuromodulation Systems Inc（102项）、领先仿生有限公司（95项）、Cyberonics Inc（46项）、重见光明医疗设备公司（31项）、NeuroPace Inc（28项）、BioControl Medical Ltd（23项）、格雷特巴奇公司（23项）、Northstar Neuroscience Inc（22项）、NDI Medical（20项）、ElectroCore（19项）和Spinal Modulation Inc（16项）；2所大学分别是：凯斯西储大学（19项）和斯坦福大学（18项）；还有1家是克利夫兰临床基金会（26项）。

除了美国之外，还有日本、澳大利亚、荷兰和德国各有1家机构跻身前20位，分别是：日本的奥林巴斯光学有限公司（25项）、澳大利亚的科利耳公司（22项）、荷兰的飞利浦公司（16项）和德国的Cerbomed GmbH公司（16项）。亚洲国家只有日本有1家跻身前20位，中国1家都没有，表明中国在国际上还处于相对弱势的地位。对中国专利权机构进行提取分析，排在前三位的分别是：苏州鼎迈医疗科技有限公司（11项）、清华大学（10项）和北京品驰医疗设备有限公司（7项），其中有2家企业，表明中国企业在神经刺激器领域的技术创新中发挥了重要作用。这三家机构中，清华大学和北京品驰医疗设备有限公司有着密切合作，很好的体现了产、学、研结合。

图8 神经刺激器领域专利申请数量排名前20位的专利权机构

注：同一个国家的专利权机构用同一颜色标注。蓝色-美国，暗红色：日本，紫色：澳大利亚，绿色：荷兰，橙色：德国。

6 神经刺激器领域技术竞争态势分析

6.1 技术构成

通过揭示神经刺激器专利的具体技术分类，以识别其技术研究的分布情况。国际专利分类（International Patent Classification，IPC）是一种国际公认的专利分析系统，IPC代码以功能分类和应用分类相结合[13]。通过对神经刺激器专利的国际分类号进行分析，从不同的角度来反映技术的集中点和研究热点，从而掌握技术构成和技术现状。

表1是专利数量排名前10位的国际专利分类号，10个IPC的专利数量较为悬殊。排在第一位的是A61N，有2638条记录，处于绝对的数量优势地位，远远超过其他9个IPC专利数量之和的两倍，是神经刺激器领域的专利数量最多的技术点，其含义是“电疗、磁疗、放射疗、超声波疗”，表明该领域主要是集中在神经刺激器相关疗法的研究。从目前的发展来看，主要是以电刺激为主。排在第二位的是A61B，有437条记录，其含义是“诊断、外科和鉴定用的仪器、器械和方法”，主要是关于神经刺激器生物电流的测定。专利数量排在第三位的是A61F，有157条记录，其含义是“可植入的设备或方法”，主要是植入式神经刺激器的相关研究。植入式神经刺激是以一定程度的电流脉冲刺激靶点神经，以调整或恢复脑部、神经或肌肉的功能，使症状缓解的一种方法。

表1 神经刺激器领域专利数量排名前10位的国际专利分类号

在临床上，多种神经疾病或精神疾病仍然缺乏有效的根治方法，患者需要多年甚至终生服药，且有一定比例的患者长期服药后会产生严重的副反应，此时植入式神经刺激器则成为可能的替代疗法[7]。排在第四位的是A61M，有154条记录，其含义是“将介质输入人体内或输到人体上的器械”，主要是“引起知觉状态改变的其他装置或方法”，例如直接神经刺激诱导或终止睡眠或麻醉。A61H专利数量排在第五位，有104条记录，其含义是“理疗装置”，在神经刺激器领域主要是指“寻找或刺激体内反射点的装置”，理疗用的定位或刺激人体特定反射点的仪器。此外，其他几个技术点专利数量少于100条记录，主要是关于“导电连接及集电器等”“电子数据处理系统”“医用配制品”“传感器、助听器等”和“可植入材料”等技术。

6.2 技术趋势

图9是排名前10位IPC的专利申请数量年度分布情况。从图中可以看出，A61N（电刺激疗法）专利数量优势明显，专利年度申请数量也远远高于其他技术领域。神经刺激器领域最早有专利申请是在1984年，涉及A61N的专利最早也是在1984年。从1990年开始，A61N即呈现连续的专利申请，电刺激疗法是神经刺激器领域最主要的技术研究方向。1991年，A61B（生物电流测定）和A61H（理疗装置）也开始有专利申请，是关于神经刺激器“生物电流测定”和“刺激人体特定反应的装置”的相关技术，是神经刺激器领域较早开展技术研究的领域。A61B从1996年进入一个连续专利申请的时期，A61H从1991年开始有专利申请，之后基本处于连续的专利申请时期。从图9中可以看出，A61N于2005年达到峰值258条记录，此后专利数量稍有回落；2009年后进入一个稳定发展时期，专利数量维持在100条记录以上。此外，A61F（植入式神经刺激器）从1995年开始有专利申请，1997年后开始呈现专利申请，是关于植入式神经刺激器的研究，是目前发展较快的神经刺激器，并在很多领域出现重要产品。A61M（介入设备）和 H01R（导电连接及集电器）分别从1996年和2000年以后也处于持续专利申请时期，表明这几个技术点是神经刺激器领域比较重要的技术构成。

7 结论

通过对神经刺激器专利进行分析发现，其技术发展呈现以下特点：

（1）神经刺激器领域处于技术成熟发展时期。专利申请数量和专利权人数量都有所减少，技术发展趋于稳定，处于一个比较成熟的发展时期。神经刺激器的专利公开态势表明近几年该领域发展较为稳定。从授权专利情况来看，有效专利仅占41.77%，表明技术发展没有大的突破，技术发展趋于成熟稳定。

图9 神经刺激器领域排名前10位的IPC专利数量年度分布情况

（2）神经刺激器领域的技术发源地和目标市场都是以中国和美国为主，同时国际市场也是各国争夺的重要目标；国外企业是研发的主导力量。

（3）神经刺激器领域专利最重要的技术研究方向是“电刺激疗法”，是最早的技术点，同时也是一直受关注的技术点。此外，“植入式神经刺激器”是目前发展最快的领域，对二十余种神经或精神疾病具有良好的治疗前景。

通过对神经刺激器的专利进行分析，并结合可视化，进行深入全面研究，有助于了解神经刺激器领域的全球竞争态势，立足我国现状，从情报学角度提供基于数据和事实的研究证据，为我国神经刺激器领域研发提供新的研究视角。

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Competitive Situation of Neuro-stimulator Based on Patent Analysis and Visualization

ZHANG Ting, CHI Hui, OUYANG Zhaolian
Institute of Medical Information/Medical Library, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100020, China

Abstract:The competitive situation of surgical robots were discussed by patent analysis and visualization.Resultsshowed that there were 2935 patent applications. Technical fields were mainly concentrated in electrical stimulation therapy and implantable neurostimulator. United States and China were both the major technical birthplace and the important target markets in neuro-stimulator field. This paper could provide a new angle for research and development of neuro-stimulator field from the angle of informatics.

Key words:neuro-stimulator; patent analysis; visualization; competitive situation

通讯作者：欧阳昭连，副研究员，主要研究方向为医疗器械战略情报研究。

基金项目：国家重点研究发展计划项目（2016YFC0104805）；中国医学科学院医学与健康科技创新工程课题（2016-I2M-2-004）；中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（2017PT63006）；中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（2017PT63005）

基于专利分析及可视化的神经刺激器竞争态势研究

引言