基于专利分析的生物絮团技术现状和趋势

龙丽娜，刘 晃，徐琰斐，缪 苗

(中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)

专利具有新颖性、创造性和实用性特点[1]，能够反映某一技术领域或机构的创新能力[2]。此外，专利是记录发明创造成果的重要载体，涵盖技术、经济和法律等维度的内容，是一种信息量十分巨大的战略性资源[3]。专利分析是通过数据分析方法、技术分析方法、战略分析方法或应用分析方法等对专利信息进行加工及组合，从专利文献中提取有价值的情报信息[4]。生物絮团技术是近年来发展起来的水产养殖水质处理技术，其技术核心是通过添加有机碳源，调节水体的碳氮比，并通过不断曝气和搅拌，将氨氮等有害氮素转化成菌体蛋白，形成可被滤食性养殖对象直接摄食的生物絮团[5-8]。生物絮团养殖系统具有诸多优势[9-10]，但该技术在养殖中后期需要投入大量的有机碳源，易发生生物絮团大量沉积，系统稳定性欠佳[11]。在此种情况下，除了人工去除系统中大量悬浮的生物絮团外，有学者开展了在养殖中后期将生物絮团养殖系统驯化成自养型硝化系统的研究[12-13]，但未取得较为理想和实用的效果，仍有待进一步研究和探讨。目前对生物絮团技术的分析和总结均是基于图书和期刊文献的，尚未见从专利的角度对该技术开展全面、细致的分析，而该分析为今后解决生物絮团养殖系统中后期不稳定的现象提供了发展方向和研究重点。因此，本研究对生物絮团技术进行专利分析，从而掌握该技术的发展现状、技术方向及发展趋势，以期为生物絮团技术的研究及发展提供参考和趋势引导。

1 数据来源及方法

本研究的专利数据来源于PatSnap智慧芽专利分析平台[14]，采用关键词和IPC分类号相结合的方法进行检索，以中国作为受理局，采集了申请日为2018年12月31日之前的全部相关专利数据，经过数据整理和去噪，并经过检全与检重处理，得到154条专利。值得一提的是，专利申请的公布有18个月的延迟期，因此本文涉及的2017年和2018年的专利数据不作为主要参考。专利概况、申请趋势、技术构成、创新主体分布、特殊专利的数据统计和分析通过Excel软件和文献计量学方法获得；此外，通过PatSnap的3D地图和专利价值评估模型，获得了技术分布的热点领域以及专利价值评估数据。

2 专利检索结果与分析

2.1 专利现状

2.1.1 专利概况

截至检索时间，生物絮团技术专利的申请量共计154件(图1)，其中，发明专利共计132件，占比85.71%，实用新型专利22件，占比的14.29%。授权专利共计61件，其中发明39件，占比63.93%，实用新型专利22件，占比36.07%。全部专利中，有效专利49件，占比31.82%，审中专利75件，占比48.70%，失效专利30件，占比19.48%。专利失效的原因有3种，其中，由于未按时缴纳年费而导致专利失效的有14件，占失效专利数的46.67%，是专利失效的主要原因；其次是由于未按时或有效答复专利审查员的审查意见而导致专利申请被视为撤回的共12件，占比40%；第三是由于专利申请不符合专利授权条件而被驳回，共4件，占比13.33%。

图1 专利类型分布

2.1.2 创新主体分布

对创新主体的结构组成进行分析，由图2可见，科研机构和企业为主要的创新主体。其中，开展生物絮团技术专利申请的企业主体数量最多，共55家，占比56.70%；主体数量排在第二位的为科研机构，共32家，占比32.99%；个人申请主体数量最少，为10人，占比10.31%。此外，在专利申请总量上，尽管科研机构主体数量比企业申请主体数量少23家，但其专利申请量(86件，占比49.71%)比企业(76件，占比43.93%)的还要高10项，并远高于个人，是个人申请量的8.6倍。

图2 创新主体分布

从生物絮团技术专利申请人的排名(表1)来看，排名前十的多为科研院所和高校，共有7家。其中，上海海洋大学申请的专利最多，为18件，占专利申请总量的10.64%；中国水产科学研究院南海水产研究所排名第二，为11件，占比5.32%；其他申请人申请的专利均低于10件。

表1 生物絮团技术专利主要第一申请人

此外，生物絮团技术专利申请人除分布于中国的21个省市外，还包括韩国国立水产科学院。专利申请总量排名前10位的省市中，第一名是广东，共计30件，占专利申请总量的19.48%，具有较大的优势；其后依次是上海(25件)、江苏(20件)、浙江(16件)、安徽(13件)、山东(10件)、天津(7件)、湖北(4件)、辽宁(4件)和福建(3件)(图3)。

图3 专利地域分布

2.1.3 特殊专利分析

专利被引用次数越多，在一定程度上说明该专利对某一技术领域的发展影响越大[15]。生物絮团技术专利被引用次数排名第一位的专利为CN201110341362.3(一种水产养殖用生物絮团的培养方法，17次)，其次为CN201310091987.8(一种将生物絮凝技术与多营养级综合养殖模式相结合的南美白对虾养殖方法，15次)和CN201510976945.1(水产养殖净水剂，15次)等。此外，专利的权利要求及其数量可反映专利的保护范围，是技术创新的关键所在[16]。检索发现，专利权利要求数量超过15项的有1件，为CN201710265367.X(一种以污泥为原料的有机菌肥及其制备方法，17项)。专利家族由同族专利构成，专利家族数量越多，说明申请人认为其具有较高的市场价值而在全球范围内申请授权[17]。检索发现，专利家族最大的专利为CN201580001024.1(利用复合养殖的城市型生物絮团养殖与植物栽培系统)，共10件，申请人为韩国国立水产科学院。

2.1.4 专利价值评估分析

专利价值分析具有多个价值度，如技术价值度、法律价值度和经济价值度等[18]。本次分析采用的PatSnap智慧芽专利价值评估系统基于FMEA管理模式[19]，通过技术、法律和市场三个方面的多个专利指标，并结合全球市场专利的实际成交数据，通过赋予各个指标不同的权重从而评估出专利的市场价值。值得一提的是，该分析平台的评估范围不包含外观设计专利。

通过PatSnap专利价值评估系统，比对了生物絮团技术领域主要分布的专利均值和行业专利均值(图4)。生物絮团技术领域A01K63(装活鱼的容器，例如水族槽)、A01K61(鱼类、贻贝、蜊蛄、龙虾、海绵、珍珠等的养殖)、A23K50(专门适用于特定动物的饲料)和C02F9(水、废水或污水的多级处理)的专利均值明显大于行业专利均值，而C02F3(水、废水或污水的生物处理)、C12N1(微生物本身，如原生动物；及其组合物)和C02F103(待处理水、废水、污水或污泥的性质)等6个分类的专利均值明显低于行业专利均值。通过对生物絮团专利价值的分析，有利于为该领域的专利资产评估和专利交易提供依据[18]。

图4 生物絮团技术领域行业专利估计价值比对

生物絮团技术领域最有价值的10件专利(表2)均处于有效状态。其中价值最高的前3件专利分别为：CN103155891B(一种将生物絮凝技术与多营养级综合养殖模式相结合的南美白对虾养殖方法)为630 000美元；CN104304118B(将饲料和生物絮团技术相结合的低成本罗非鱼养殖方法)为570 000美元；CN102754613B(一种一体化循环水养殖系统)为510 000美元。值得一提的是，专利价值排名第五的专利权人为韩国国立水产科学院，说明国外机构也开始重视该领域的中国市场。

表2 生物絮团技术领域最有价值专利

2.2 专利趋势

2.2.1 申请趋势分析

从专利申请数量的变化趋势来看， 2006年开始出现关于生物絮团技术研究的专利，为1件发明专利，2007年和2008年的专利申请量为0。2011年出现该领域专利申请的第一个高峰，申请总量为8件。从2013年开始，生物絮团技术专利的申请数量快速攀升，有了实质性的飞跃，2017年达到最高峰，专利申请总量达到24件。从其趋势线上反映的态势来看，该领域的专利申请目前仍处于不断上升的趋势，预示中国生物絮团技术的发展具有较大的挖掘潜力。从专利申请类型来看，发明专利申请量占绝对优势，与申请总量的趋势基本一致；实用新型专利申请从2013年开始出现，随后呈现平稳的申请态势，说明生物絮团技术的研究非常重视创新型技术研发。

2.2.2 专利技术构成及趋势分析

国际专利分类(IPC)法是目前国际通用的专利文献分类方法，通过对某一技术领域专利的IPC构成进行分析，可以掌握专利的技术领域分布情况[20]。如图6所示，生物絮团技术分布最多的技术领域是A01K(畜牧业；禽类、鱼类、昆虫的管理；捕鱼；饲养或养殖其他类不包含的动物；动物的新品种)，专利申请量共计86件，占专利申请总数的55.84%；其次是IPC小类C02F(水、废水、污水或污泥的处理)，共计83件，占比53.90%，与A01K相差不大；排名第三位的是IPC小类C12N(微生物或酶；其组合物)，共计21件，占比13.64%；IPC小类排在第4～10位的分别是A23K(专门适用于动物的喂养饲料；其生产方法)(16件，10.39%)；C12R(与涉及微生物之C12C至C12Q或C12S小类相关的引得表)(15件，9.74%)；A01G(园艺；蔬菜、花卉、稻、果树、葡萄、啤酒花或海菜的栽培；林业；浇水)(10件，6.49%)；C12P(发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)(6件，3.90%)；C05G(分属于C05大类下各小类中肥料的混合物；由一种或多种肥料与无特殊肥效的物质，例如农药、土壤调理剂、润湿剂所组成的混合物)(3件，1.95%)、A01B(农业或林业的整地；一般农业机械或农具的部件、零件或附件)(2件，1.30%)和A23N(其他类不包含的处理大量收获的水果、蔬菜或花球茎的机械或装置；大量蔬菜或水果的去皮；制备牲畜饲料装置)(2件，1.30%)。

图5 专利申请趋势

图6 主要技术构成

生物絮团技术专利主要IPC小类的年度申请趋势如图7所示。可以看出，IPC小类A01K鱼虾等的养殖、捕捞与管理、C02F养殖废水处理、C12N微生物或酶和A23K饲料是目前生物絮团技术研发的热点领域，尤其是A01K鱼虾的养殖与管理和C02F养殖废水处理，2013年以后发展势头大好，是持续的技术热点，且远远超过其他IPC小类。

图7 主要技术发展趋势

专利地图是技术空间中专利的3D呈现[21]。本研究借助PatSnap智慧芽专利分析平台，根据IPC分类号、专利标题和摘要等通过聚类的方法生成了如图8所示的生物絮团技术领域的专利地图，其中，高峰代表了该技术聚焦的领域，低谷则意味着技术盲点，说明此处存在潜在的机会或者待开拓的领域。从图8可以看出，生物絮团技术的主要技术领域为：对虾及鱼类的养殖；生物絮团饲料；循环水养殖；硝化反硝化型及脱氮型生物絮团的培养；净水及消毒；池塘养殖等。

图8 专利地图

3 讨论

3.1 生物絮团技术发展前景可观

近年来，生物絮团专利技术发展迅速，专利申请量有了实质性的飞跃，国家开始注重专利的质量而非数量。通过分析发现，生物絮团技术部分领域所选专利的均值明显高于行业专利的均值，而马吉宏等[19]发现塔里木河生态环境领域所选专利均值均显著小于行业专利均值，从这个角度可以看出该技术领域的专利价值较高。除此之外，部分专利的被引用量和专利家族规模较大。可以看出，生物絮团技术领域的专利创新程度和研发重视度有了较大提高，发展前景较为广阔。

3.2 生物絮团技术专利布局日趋完善

生物絮团技术的专利已形成基本的研究框架，专利布局不断得到优化，尤其是在鱼虾养殖、养殖水质处理、微生物或酶、生物絮团培养等领域，近几年发展较为迅速，发展潜力大。根据目前生物絮团技术发展存在的问题，已开展硝化型等生物絮团技术专利的布局，基础研究和应用研究并重。随着水产养殖业转型升级以及绿色发展的不断推进，生物絮团技术将在绿色清洁生产、生态健康养殖等方面起到重要作用。

3.3 生物絮团技术区域优势明显

李跃然等[2]通过对有机分离膜产业专利的分析，发现长三角地区和广东省等沿海地区为该技术专利最活跃的区域，与该分析相似，本研究发现生物絮团技术在沿海养殖业较发达地区的基础雄厚，政策及相关科研项目的支持力度大，专利申请集中，研发机构活跃，在该技术领域具有较强的创新能力和竞争力，已走在中国生物絮团技术领域的前列；同时也说明生物絮团技术专利研发区域优势明显，产业技术集聚不断加快。

4 结论

生物絮团技术领域的专利增长迅速，研究框架和布局不断完善，今后需深入开展生物絮团专利技术分析，把握好该技术的发展方向，尤其是科研机构和企业应加大产学研合作力度，通过协同创新和共同研发等形式解决该技术在发展和应用中的短板，促进该技术专利的成果转化。此外，沿海地区的专利优势明显，可对具有相同研究领域的区域，从政策层面加强项目合作，从区域层面推动生物絮团技术的研发和技术突破，使得生物絮团技术真正得以稳定应用。

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