基于文献计量学的药学科研仪器发展趋势研究

张 婷 安嘉璐

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

基于文献计量学的药学科研仪器发展趋势研究

张 婷 安嘉璐

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

目的对药学科研仪器的研究现状和发展趋势进行深入分析。方法在Web of Science数据库中检索药学科研仪器相关研究论文，用TDA软件进行数据清洗，利用文献计量分析方法，借助可视化的分析工具，从论文年代分布、国家/地区分布、研究主题等多个计量指标入手进行统计分析。结果研究发现近20年药学科研仪器的论文发表量增长迅速；论文发表集中在美国、德国、日本和中国；核磁共振是最受关注的研究领域。结论发达国家在药学科研仪器领域占据主导地位；我国在论文发表数量方面已具有一定优势，但是与国外相比仍然存在差距。

药学；科研仪器；文献计量分析；发展趋势

药学的发展和进步越来越多地依靠高新技术和现代仪器设备的问世和发展，科学仪器的迅速发展大大提高了新药创制的速度和安全性。目前分析仪器已发展成为药物研发过程中必不可少的工具，从药代动力学、生物标志物、生物分子学到蛋白质药物的研究，分析仪器都扮演着越来越重要的角色，可以说是药物发现过程中的“眼睛”。药物研发的整个过程需要大量的数据支撑与佐证，而这些数据的来源就是分析仪器。随着药物研发产业的飞速发展以及分析仪器的广泛使用，科学家们对于仪器的“灵敏度”、“稳定性”、“快速性”以及“便携性”等方面都提出了越来越严峻的挑战。

新技术、新方法的发展在药学领域起到了重要的推动作用，高效液相色谱仪（HPLC）、核磁共振仪（NMR）、质谱仪（MS）以及联用技术的发展，使工作效率显著提高，大大加快了新药研发的速度。高效液相色谱法[1]是以液体作为流动相的色谱技术，具有高柱效、高选择性、分析速度快、灵敏度高、重复性好、应用范围广等优点。目前在化学、化工、医药、生化、环保、农业等多个科学领域获得广泛的应用。核磁共振技术[2]是根据有磁矩的原子核在磁场的作用下能够产生能级间跃迁的原理而采用的一种核物理技术。目前，在有机化合物结构研究方面，通过测定样品的高分辨核磁共振图谱，配合质谱等，多数情况下可以很快把某一化合物的结构确定下来，成为有机化合物结构鉴定中最重要的常规方法。质谱技术[2]是近年来发展最迅速的分析技术之一，以其快速、准确、灵敏等优点，受到化学及医药学界的关注，不仅能提供被测物的相对分子质量、分子式，并通过获取有价值的结构信息进行定性分析，还可运用色谱-质谱联用等手段开展准确、灵敏的定量分析。

本文基于Web of Science数据库的相关文献数据，利用文献计量学的研究方法，针对药学科研仪器的文献信息进行分析，讨论其研究主题的发展演化及热点、前沿领域，从多个计量指标入手，探讨分析药学科研领域几种常用仪器（HPLC、NMR和MS）的研究现状和发展动态，为我国药学科研仪器的发展提供参考。

1 数据来源与分析方法

数据来源于Web of Science数据库，数据检索及下载时间为2013年4月16日。以高效液相色谱（HPLC）、核磁共振（NMR）、质谱（MS）及相关词为主题进行检索，选取学科类别为“Instruments&Insturmentation”，共得到4669条数据。使用EXCEL和TDA数据处理软件等进行分析。TDA由美国汤姆森科技信息集团公司开发，具有成熟的专利文献信息数据分析功能。

2 结果与分析

2.1 论文数量年份分布

通过分析药学科研仪器HPLC、NMR和MS的论文数量，揭示该领域的研究现状和发展趋势。从图1可以看出，大致分为两个阶段：第一阶段从1970～1990年，论文数量增长相对缓慢；第二阶段从1991年到现在，论文数量增长较快。从1970年开始药学科研仪器领域的文献发表，近几十年来该领域的研究论文数量不断增长，从1970年的22篇增至2012年的269篇。1970～1990年，每年发文数量在50篇以下，这20年药学科研仪器的发展比较缓慢，还未受到足够重视，没有取得突破性进展，因此处于低水平的缓慢发展态势。从1991年开始，发文数量超过了100篇。1991～2004年，这期间的发文数量保持每年在100～200篇之间，可以推断从1991年开始，药学科研仪器的研究得到了较多关注，许多研究人员投入到该领域的研究，进入一个快速发展的时期。从2005年开始，发文数量突破了200篇，并保持较稳定的增长，于2010年和2012年分别达到两个峰值267篇和269篇，药学科研仪器的研究得到持续快速发展。

2.2 主要国家/地区分布情况

2.2.1 总体分布情况根据SCI数据库统计发表药学科研仪器论文的国家/地区，其统计结果显示有80多个国家/地区发表相关论文，现仅将发表论文数量超过100篇的国家/地区呈现出来，见图2。

图1 论文数量年度分布情况

图2 论文数量超过100篇的国家/地区论文数量

论文数量超过100篇的12个国家或地区中，北美地区有美国（1158篇）和加拿大（141篇）两个国家，两国论文数量共1299篇；多数是欧洲地区的国家，德国（399篇）、英国（274篇）、法国（266篇）、意大利（189篇）、俄罗斯（144篇）、荷兰（115篇）、瑞士（113篇）和西班牙（110篇），论文总量1610篇；亚洲地区有日本（329篇）和中国（299篇），论文总量628篇。

排在第1位的是美国，论文数量1158篇，是唯一发表论文超过1000篇的国家，占全部论文数量的24.64%，接近1/4。美国作为科学技术最发达的国家，在很多研究领域都处于世界主导或领先地位[3-4]，在药学科研仪器领域也不例外，发表的论文数量远远超过排名第2位的德国，是德国发文量的约3倍，领先优势相当明显。中国发表论文数量为299篇，排在第4位，仅占美国论文数量的25.82%。这说明我国在药学科研仪器领域已具备一些实力，但与美国相比还是有很大差距。

图3是论文数量超过100篇的国家每年发表论文情况，可以看出最早发表药学科研仪器论文国家的是德国，1972年发表该领域的第1篇论文。从1973年开始，很多国家开始了药学科研仪器领域的论文发表，发文数量世界排名第1位的美国也是从1973年开始发表该领域的研究论文，这一年发文量7篇，此后一直保持每年均有论文发表。在1997年以前，美国每年的发文量都在30篇以下，处于缓慢发展时期。从1997年开始，美国发文数量开始明显增长，且一直处于较高水平，说明美国从1997年后在该领域的研究一直十分活跃。日本的论文发表开始于1974年，是亚洲起步最早的国家，此后直到1990年，除了1981、1988年和1990年各有一篇论文发表，其他年间论文发表数量均为零。从1991年开始日本保持每年均有论文发表，日本药学科研仪器的研究进入一个较稳定的发展时期。中国1988年才开始该领域的第一篇论文发表，起步较晚，最初也是间隔几年发表一次论文，从1996年开始每年均有论文发表，进入一个比较稳定的发展时期。中国从2005年开始论文发表进入较快速的发展时期，于2012年达到顶峰49篇。

从图3可以看出，美国发文总量世界排名第一，处于绝对领先地位，其论文年度发表数量也是世界第一，远远领先其他国家，从1990年以后优势更加明显，足以见美国雄厚的研究实力。中国从2009年开始，论文数量有了明显上升，发展势头迅猛，论文年度发表数量仅次于美国，跃升至世界第2位，进入飞速发展阶段。可见，中国近几年在该领域投入较多的研究力量，并取得一定的研究成果。

图3 论文数量超过100篇的国家/地区论文年度发表情况

2.2.2 国家/地区合作网络发文量超过100篇的12个国家/地区的合作网络图如图4所示。网络中两个节点联系的粗细代表两个国家/地区的合作强度，线条越粗表示这两个国家/地区合作的论文数量越多[5]。从图4中可以看出，12个国家/地区形成了明显的两个合作网络。首先是以美国为中心的网络，显示出美国在药学科研仪器领域的核心地位。其次是由德国、法国和英国等组成的欧洲团体合作非常密切。欧洲国家之间的合作紧密，德国与瑞士、意大利和荷兰合作的论文较多。亚洲国家与国际合作相对较少，中国与国际合作更少，仅与美国和德国有合作，处于合作网络的边缘。

图4 发文量超过100篇的12个国家和地区的合作网络

2.3 研究主题分析

高频关键词在一定程度上可以很好的反映论文主题[5]。利用TDA软件对Web of Science数据库中药学科研仪器的研究论文出现的关键词进行处理，统计出高频关键词，将记录数大于30的关键词（表1）导入到软件Uci6中，生成该领域技术研究热点领域分布图（图5）。

从图5可以看出，最大的节点是NMR，即核磁共振技术，出现频次318次，说明关于NMR最受研究者的关注，是药学科研仪器领域研究最热的主题。NMR技术在药学领域的应用主要在于新药开发，如对新合成药物及新分离的天然活性药物进行结构鉴定，应用NMR技术进行体内药物分析等[6]。与NMR连线最紧密的是Spectrometry（光谱），可见有关NMR的很多研究工作是针对其光谱图，核磁共振谱是研究物质结构的有力分析手段。核磁共振的特点是核磁共振波谱图可以直接提供样品中某一特定原子的各种化学状态或物理状态，并可得到它们各自的定量数据[2]。NMR与HPLC和LC也有密切联系，这是液核联用技术的体现。将液相色谱与核磁共振波谱仪串联，可以将样品分离直接进行结构测定，为科研工作带来很大的便利。

表1 记录数大于30的关键词

此外，与MS有关联的也很多，其中联系最密切的是LC，LC-MS即液质联用技术，以液相色谱作为分离系统，质谱作为检测系统。液质联用技术体现了色谱和质谱的优势互补，将色谱对复杂样品的高分离能力，与质谱高选择性、高灵敏度等优点结合起来，在药物分析、食品分析等许多领域得到广泛的应用。联用技术在药学科研领域的药品质量控制、药物分析、中药现代研究、药物体内代谢等诸多方面发挥越来越重要的作用[7-14]，极大地提高了科研人员的工作效率，是仪器发展的一个重要方向。

图5 药学科研仪器技术研究热点领域分布

选取在药学科研仪器领域发文量超过100篇的国家，依据词频≥4的关键词为研究方向的主题表征，应用关键词词频分析主要国家的研究重点和方向。由表2可见，大多数国家排在首位的都是核磁共振（NMR）的研究，可见NMR是目前科学仪器研究的一个重要方向。除NMR外，还有质谱分析法（MS）的研究很受关注。

美国的关键词最多，可见其研究范围十分广泛，不仅在论文数量上具有很大优势，其研究领域也是涉及各个方面，具有很强的研究实力。从关键词分析来看，美国对药学科研仪器的研究不仅是在应用方面，而且还有针对仪器本身设计的研究等。除美国外，其他国家的关键词均不及10个，研究实力有待提高。德国和日本也是既有应用研究，也有仪器本身一些问题的研究。中国的研究重点是核磁共振（NMR）、质谱分析法（MS）和高效液相色谱法（HPLC），从关键词分析可看，中国的研究主要是在应用方面，而对仪器本身设计等的研究较少，这方面的研究力量还是十分薄弱。我国使用的仪器主要以国外产品为主，有些高端精密仪器100%依赖进口。可见我国只关注仪器的应用情况，而缺乏对仪器本身的研究，研发能力亟待提高。

表2 主要国家在药学科研仪器领域的研究主题词

3 小结

通过对药学科研领域几种常用仪器（HPLC、NMR和MS）的文献计量分析，笔者可以得出以下结论：

从总体趋势看，近20年来研究论文数量增长很快，说明世界各国重视药学科研仪器的研究工作。2005年后发文数量突破了200篇，并保持较稳定的增长，处于较活跃的发展时期。

从国家层面看，开展药学科研仪器研究的主要国家有美国、德国、日本和中国等。美国在该领域占据绝对的优势地位，具备较强的实力。不仅论文发表总量居于世界第一，年论文发表量也是世界第一，遥遥领先于其他国家。从2009年开始，中国的年发文量出现较明显增长，年发文量仅次于美国，处于世界第二。中国虽然取得一定成果，但与美国相比还有很大差距。

在合作发文方面，美国、欧洲等一些国家的合作比较密切，亚洲国家的国际合作相对较少。中国的国际合作更少，仅与美国和德国有合作，处于合作网络的边缘。

从未来发展趋势看，联用技术是仪器发展的重要方向，将各类仪器联合使用，发挥各自的优点，取长补短，为科研工作带来极大便利。联用技术有其独特的优势，是药学科研仪器的发展趋势。此外，软件也是科学仪器发展的重要方向。仪器软件不只单纯为硬件服务，而是成为仪器总体设计的主要基础和决定仪器水平和应用的主要因素[15]。现代仪器设计中软件的工作量已占了70%~80%，并在某种程度上决定了仪器的功能和性能[16]。

在药学科研仪器领域，发达国家占据着较大的研究优势和成果，发展中国家的实力还需要加强。我国在该领域的研究起步较晚，但是发展势头较为迅猛，不过与发达国家相比仍有较大差距。随着药物研发产业的飞速发展以及科学仪器的广泛使用，科学家对仪器提出越来越高的要求，科学仪器有很广阔的发展空间。我国应抓住机遇，加大创新力度，提高我国在药学科研仪器领域的地位。

[1]邹汉法，张玉奎，卢佩章.高效液相色谱法[M].北京：科学出版社，1999：10-11.

[2]再帕尔·阿不力孜.天然产物研究方法和技术[M].北京：化学工业出版社，2009：114.

[3]晏尔伽，朱庆华.1996-2005年SCI-E数据库中数字图书馆研究文献定量分析[J].情报科学，2007，25（12）：1823-1828.

[4]朱庆华，晏尔伽，黄奇.小世界理论研究进展——基于SCI-E数据库的文献计量分析[J].情报杂志，2008，（11）：27-31.

[5]邱敏清，杜艳艳.基于SCI的农业生物技术文献计量分析[J].安徽农业科学，2010，38（6）：3282-3286.

[6]张丽娟，贾俊，王海，等.现代仪器分析技术在中药领域中的应用[J].现代仪器，2008，14（6）：1-9.

[7]刘福艳，刘福强，谢元超，等.液质联用技术在药物分析中的应用研究进展[J].中国药品标准，2008，9（6）：443-446.

[8]刘祥东，梁琼麟，罗国安，等.液质联用技术在医药领域中的应用[J].药物分析杂志，2005，25（1）：110-116.

[9]刘荣霞，果德安，叶敏，等.液质联用技术（LC/MS）在中药现代研究中的应用[J].世界科学技术，2005，7（5）：33-40.

[10]李卫中，马燕.液质联用技术在医药领域的发展与应用[J].现代食品与药品杂志，2007，17（6）：66-70.

[11]邓晶晶，廖于瑕.液质联用技术在药物体内代谢研究中的应用[J].数理医药学杂志，2010，23（1）：86-88.

[12]章斌，娄子洋.液质联用技术在中药代谢物及代谢组学研究中的应用分析[J].第二军医大学学报，2011，32（6）：658-662.

[13]李晓东，林琳，丁丽霞.液质联用技术在药品质量控制中的应用（上）[J].中国药师，2010，13（5）：645-646.

[14]李晓东，林琳，丁丽霞.液质联用技术在药品质量控制中的应用（下）[J].中国药师，2010，13（5）：647.

[15]范世福.分析检测技术与分析仪器的现代化发展[J].分析仪器，2003，（1）：1-5.

[16]吴波尔，张渝英.大力发展我国科学仪器事业[J].现代科学仪器，2002，（1）：8-16．

Study on development trends of pharmaceutical research instruments based on bibliometric analysis

ZHANG TingAN Jialu
Institute of Medical Information/Medical Library,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Beijing100020,China

ObjectiveTo research deeply the status and development trends of pharmaceutical research instruments.MethodsThis paper retrieved pharmaceutical research instruments related articles in the Web of Science database, and used the TDA to cleaning the data.This study used bibliometric research method by visual analysis tools to analysis literatures of pharmaceutical research instruments on decade distribution,country/region and research topics.ResultsAfter analysis,the results are that the paper publication of pharmaceutical research instruments is increasing in recent years;paper publications are mainly in the United States,Germany,Japan and China;NMR is the most popular research filed.ConclusionDeveloped countries dominate the pharmaceutical research instruments;China has certain advantages in the number of paper publications,but there is still a wide gap compared with foreign countries.

Pharmacy;Scientific instrument;Bibliometric analysis;Development trends

G353.1

B

1673-7210（2014）04（c）-0129-05

2013-11-08本文编辑：卫轲）

中国医学科学院医学信息研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费“药学领域关键科学仪器的发展策略研究”课题（12R0112）；协和青年基金和中央高校基本科研业务费专项“基于专利分析的制药技术领域发展趋势研究”。

张婷（1983.10-），女，山东青岛人，理学博士；研究方向：医药专利预警技术研究，药品、专利计量分析，基于专利分析的重点技术趋势预测。