基于专利地图的东京湾区生物医药产业发展态势分析与启示*

宇 岩 祝 林**， 王春明 陈嘉琪 黄怡淳 汤正午

（1.广东省科技图书馆（广东省科学院信息研究所），广州 510070；2.广东科贸职业学院，广州 510430）

生物医药作为知识和研发密度较高的高新技术产业之一，被世界上许多国家誉为21世纪最具成长性和国际竞争力的新兴产业，是世界各国竞相发展的焦点［1，2］。自上世纪六七十年代日本就开始大力发展制药产业，逐渐形成了极具本国特色的产业环境和国家竞争力。在政策方面，日本政府制定了“生物技术产业立国”战略，并根据相关激励政策鼓励企业创新和研发［3］。在规划方面，日本政府在《创新计划中心》指出，2013—2021年期间日本相继建立了“健康动力”社会创新创造基地、食品与健康基地、休闲与日常活动自助互助社会创造基地、自我保护健康社会基地、运动健康基地等与生物医药相关的研究基地，这些研究基地的建立也为日本生物医药产业发展奠定了良好的基础［4］。2012年起，日本已成为继美国之后全球第二大医疗器械市场。东京湾区作为日本人口密度最大的区域，占日本总人口的30%。广义的东京湾区由“一都七县”组成（东京都、神奈川县、千叶县、埼玉县、茨城县、栃木县、群马县和山梨县），狭义的东京湾区由“一都三县”组成（东京都、神奈川县、千叶县和埼玉县）［5］。本研究主要针对广义的东京湾区开展相关研究。

东京湾区与粤港澳大湾区在一定程度上具有共性，如地域城市性和原始创新性。粤港澳大湾区是我国生物医药产业聚集的重要区域。随着粤港澳大湾区建设上升为国家战略，其生物医药产业的发展正迈入一体化协同发展的新阶段。根据《广东省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标》，在“十四五”期间广东省将重点打造以生物医药与健康产业为代表的十大战略性支柱产业集群，携手香港和澳门将粤港澳大湾区建成具有全球影响力的国际科技创新中心。同时，根据广东省科技厅等9部门发布的《关于促进生物医药创新发展的若干政策措施的通知》，广东省未来将以广州、深圳市为重点，打造布局合理、错位发展、协同联动、资源集聚的广深港、广珠澳生物医药科技创新集聚区。因此，本文期望通过东京湾区生物领域专利地图分析，总结其成功经验，进而为粤港澳大湾区生物医药产业集群发展提供参考。

目前学界对专利地图的概念尚无一致的说法，经分析比对各类文献总结可知，专利地图是一种专利分析方法，通过分析大量专利文献中的著录项目信息和技术方案信息，对相关信息进行提取、筛选、分析、整理、归纳，获取对研究目标有用的专利信息［6-8］，并利用可视化图表来描述专利信息［9-12］，从而使复杂难懂的专利信息易于理解［13］。

为此，本文采用专利地图分析方法，对东京湾区的生物医药产业态势进行分析，以期为促进粤港澳大湾区生物医药产业集群发展的提供决策参考，具有重要借鉴意义。

1 研究设计

1.1 数据来源

本文的专利数据源自Incopat专利数据库。参照《战略性新兴产业分类与国际专利分类参照关系表（2021）（试行）》IPC号分类，按照IPC号、地址和时间要素（表1）建立专利检索式，检索东京湾区生物医药专利，经过数据清洗，得到2010—2020年东京湾区生物医药专利基础数据（检索时间为2022年5月4日）。同时将PatentSight专利数据库和Incopat专利数据库相结合对东京湾区各城市生物医药产业态势进行分析。

表1 检索式构建要素列表Tab．1 Query Build Elements List

1.2 研究方法

1.2.1 专利资产指数

专利资产指数（Patent Asset Index，PAI）表示专利集中所有专利的竞争力（Competitive Impact，CI）值的总和（图1）。PAI值越大，表示专利影响力越高。其中CI表示竞争影响力值，技术影响值（Technology Relevance，TR），市 场 覆 盖 范 围（Market Coverage，MC）［14，15］。PAI是LexisNexis公司嵌入在PatentSight专利分析数据库中用于分析专利影响力的定量指标，是将“黑箱”可视化的具体展现。

图1 专利资产指数计算法Fig．1 Patent Asset Index Calculation Method

1.2.2 赫芬达尔-赫希曼指数

赫芬达尔-赫希曼指数（Herfindahl-HirschmanIndex，HHI），简称赫芬达尔指数，是一种测量产业集中度的综合指数。技术集中度是度量市场垄断（竞争）程度的市场结构性指标［16］。这一经济学指标已被引入专利情报分析中，用于测量个体的技术研发集中程度，计算公式如下：

其中，J为技术类别，Nj为每个分类上的专利数量，N为专利总数。HHI值越高，则技术分布越分散。本文利用该方法计算东京湾区各城市生物医药产业专利的技术集中度，用于表征东京湾区8个城市生物医药产业市场垄断（竞争）程度。

1.2.3专利地图研究法

本文从专利管理图、专利技术图两个方面，对东京湾区生物医药领域的发展情况进行分析，其中管理图的分析包括专利申请量、专利发明人和专利权人分析；技术图的分析包括技术构成和技术热点分析。

1.3 研究框架

本文首先借助PatentSight和incopat专利数据库分析2010—2020年东京湾区生物医药专利，利用专利资产指数法和赫芬达尔-赫希曼指数法，分别从专利申请数量和专利影响力、专利沙盘聚类、技术研发集中度等方面对东京湾区的8个城市（东京都、神奈川县、茨城县、千叶县、琦玉县、栃木县、山梨县、群马县）生物医药产业空间特征进行分析，揭示东京湾区各城市生物医药专利空间格局；最后基于东京湾区生物医药产业专利地图分析结果，对粤港澳大湾区生物医药产业发展提出建议。

2 专利视角下的东京湾区各城市生物医药产业空间特征

2.1 东京都生物医药专利研发实力位居东京湾区首位

2.1.1 东京都生物医药专利申请量与影响力均位居东京湾区首位

从东京湾区生物医药专利申请量来看，2010—2020年东京都每年生物医药专利申请量明显高于东京湾区其他7个城市（图2），这说明东京都在生物医药领域专利技术创新程度远高于其他7个城市，位居东京湾区首位。

图2 2010—2020年东京湾各城市生物医药专利申请趋势Fig．2 Application Trends of Biomedical Patents in Tokyo Bay Cities 2010—2020

在东京湾区各城市生物医药专利影响力方面，借助于PatentSight专利分析数据库对2010—2020年东京湾区8个城市的PAI进行分析，图3所示，2010—2020年东京都PAI为20290，位居第一；其次为神奈川县PAI为2799，随后分别是千叶县PAI为816、琦玉县PAI为722、茨城县PAI为583、栃木县PAI为138、群马县PAI为59、山梨县PAI为28。说明与东京湾区其他7个城市相比，东京都生物医药专利影响力也是位居首位。

图3 2010—2020年东京湾各城市生物医药专利资产指数Fig．3 Biomedical Patent Asset Index of Tokyo Bay Cities 2010—2020

由此可见，东京都无论在生物医药专利申请数量方面还是专利影响力方面都是位居东京湾区8个城市之首，引领整个东京湾区生物医药技术发展。

2.1.2 东京湾区生物医药专利申请量前10机构大部分为日本大型药企

对东京湾区生物医药产业专利申请量前10机构（表2）进行分析可知，2010—2020年东京湾区生物医药专利申请量前10机构包含第一三共制药、中外制药株式会社、住友化学株式会社、卫材株式会社、安斯泰来制药、东丽株式会社、大冢制药株式会社等7家日本大型药企，占据专利申请量前10中的7个席位，这说明这些日本大型药企为东京湾区生物医药贡献了大量的技术创新成果。

表2 2010—2020年东京湾生物医药专利申请量TOP10机构Tab．2 TOP10 Biomedical Patent Applications Agency，Tokyo Bay 2010—2020

进一步对东京湾区8个城市生物医药专利申请量前10机构（图4）进行分析可知，东京度、千叶县、神奈川县、栃木县、茨城县、群马县、琦玉县、山梨县专利申请量第一的分别是花王株式会社（KAO CORP）、千叶大学（CHIBA UNIV）、芳珂（FANCL CORP）、花 王 株 式 会 社（KAO CORPORATION）、农业·食品产业技术综合研究机构（NATIONAL AGRICULTURE AND FOOD RESEARCH ORGANIZATION）、群 马 大 学（GUNMA UNIV）、脑科学研究所（RIKEN）、阿利门托工业株式会社（ARIMENTO KOGYO KK）。由此可见，8个城市专利申请量第一机构50%来自高校和科研院所，说明东京湾高校和科研院所在生物医药创新领域开展了大量工作。

图4 2010—2020年东京湾区各城市生物医药专利申请量TOP10机构Fig．4 TOP10 Institutions for Patent Applications for Biomedicine in Cities of Tokyo Bay Area from 2010 to 2020

专利价值度是Incopat专利数据库从技术稳定性、技术先进性和保护范围三个维度对高价值专利进行评估的定量指标，专利价值度等级越高表示专利价值越高。下面主要对东京湾区生物医药专利价值度前1000的高价值专利的发明人合作网络进行分析，分析软件为Gehpi。其中，Gephi软件用度表示节点关联的数量，这里表示专利发明人间合作的数量。对东京湾区生物医药专利价值度TOP1000专利发明人申请3件及以上专利的发明人合作网络（图5）进行共现图谱分析，发现专利价值度TOP1000发明人申请3件及以上专利的发明人合作网络较为突出的主要来自以下大型企业（表3）：中外制药株式会社、第一制药三共株式会社、日本烟草产业株式会社、安斯泰来制药集团和ONCOTHERAPY SCIENCE公司，均来自东京都，并且专利发明人合作网络均来自同一个企业，这说明东京湾区生物医药专利合作呈现体系内循环态势。

表3 2010—2020年东京湾区各城市生物医药专利价值度TOP1000专利发明人Tab．3 TOP1000 Patent Inventors of Biomedical Patent Value in Various Cities in Tokyo Bay Area from 2010 to 2020

图5 2010—2020年东京湾区生物医药专利价值度TOP1000专利发明人申请专利3件及以上合作共现图谱Fig．5 Tokyo Bay Area Biomedical Patent Value TOP1000 Patent Inventors Co-occurrence Map of 3 or More Patent Applications from 2010 to 2020

2.2 东京湾区8个城市生物医药专利技术呈现优势互补格局

东京湾区生物医药专利技术研究热点前10领域（图6）依次为自身抗体、固体制剂、治疗剂、甲状旁腺激素（Parathyroid Hormone，PTH）、氢原子、结合分子、衍生物、反义核酸、发光元件、碳原子，其中自身抗体领域布局最多，这说明东京湾区生物医药领域对自身抗体研究非常重视。

图6 2010—2020年东京湾区生物医药专利沙盘聚类Fig．6 Biomedical Patent Sand Table Clustering in Tokyo Bay Area from 2010 to 2020

下面分别对东京湾区8个城市生物医药专利技术研究热点前10领域（表4）进行分析可知，东京都、千叶县、神奈川县、栃木县、茨城县、群马县、埼玉县、山梨县优势领域分别为结合分子、治疗剂细胞毒性、抑制剂、寡核苷酸、自身抗体、多核苷酸、医药品，除此之外，各城市在其他领域也有所布局。由此可见，东京湾区各城市研发方向各有千秋，整体上形成了优势互补格局。

表4 2010—2020年东京湾各城市生物医药专利技术研究热点前10领域Tab．4 Top 10 Hotspots of Biomedical Patent Technology Research in Tokyo Bay Cities form 2010 to 2020

2.3 东京湾区呈现技术集中发展态势

技术集中度是度量市场垄断（竞争）程度的市场结构性指标，为研究东京湾区各城市生市场垄断程度，利用赫芬达尔-赫希曼指数，以东京湾区IPC号前10的分类为技术类别，即J＝10，借助于patentSight专利分析数据库，按照公式（1）得到东京湾区各城市2018—2020年生物医药专利技术研发集聚程度（图7）。

技术集中度值越高，则技术分布越分散；反之，技术集中度值越低，则技术分布越集中。由图7可以看出，除了群马县，东京都、神奈川县、茨城县、埼玉县、千叶县、栃木县和山梨县技术集中度均呈现降低趋势，结合上述的领域来看，可以大致推导出在市场的竞合过程中，各城市逐渐形成各自的特色，重点突破，错位发展。

图7 2018—2020年东京湾各城市生物医药专利技术集中度演化趋势Fig．7 The Evolution Trend of the Concentration of Biomedical Patent Technology in Tokyo Bay Cities from 2018 to 2020

群马县技术分布越来越分散与群马癌治疗技术振兴综合特区建设密不可分，该特区以群马大学的放射医学系为核心，与题本放射线利用的代表机构放射线医学综合研究所、日本原子能研究开发机构高崎量子应用研究所、三菱、东芝、藏前产业等各方合作，进行高精度重离子线治疗技术（亚毫米级手术·康普顿相机）的开发，并与县内制造业企业联合开发治疗装置和相关机器［17］。由群马大学、高崎量子应用研究所、太阳诱电、协和麒麟公司（生物技术和抗体药物）等多方联合，促进诊断、治疗、术后康复等各个领域革新药品、医疗器械的开发，这些分散的方向将是引领全球大健康产业变革的关键核心技术，这也是致使群马县技术越来越分散的主要原因。

3 对粤港澳大湾区生物医药产业发展建议

针对东京湾区生物医药产业专利地图分析结果，鉴于东京湾区与粤港澳大湾区具有一定的共性，对粤港澳大湾区生物医药产业集群发展提出如下建议：

1）重视体系内循环和应用型人才培养，促进粤港澳大湾区生物医药产业发展

东京湾区生物医药产业的发展，离不开东京湾区生物医药体系内循环和应用型人才的汇聚。为此，可借鉴东京湾区重视体系内循环和应用型人才培养做法，探索促进粤港澳大湾区生物医药产业发展人才培育路径：一是重视体系内循环，加强粤港澳大湾区范围内的生物医药产业高校、科研院所和企业的产学研合作机制，促进粤港澳大湾区生物医药产业专利技术体系内循环；二是加强粤港澳大湾区高校／科研院所生物医药领域应用型人才培养，推进生物医药领域基础研究向应用型研究转变。

2）重视创新资源汇聚，推进粤港澳大湾区万亿级生物医药产业集群建设

东京湾区生物医药产业之所以得到蓬勃发展，主要得益于东京湾区汇聚了众多生物医药创新资源。因此，可借鉴东京湾区汇聚生物医药创新资源的成功经验，从以下三方面推进粤港澳大湾区万亿级生物医药产业集群建设：一是要优化营商环境，强化国家药监局粤港澳大湾区分中心在新药审批领域的作用，为粤港澳大湾区企业创新增添新活力；二是为在粤港澳大湾区落户的生物医药企业提供政策福利和资金支持，推动粤港澳大湾区内的“链主”企业做强做大；三是进一步加强对广州国际生物岛、深圳坪山国家生物产业基地、珠海金湾生物医药产业园、中山国家健康科技产业基地、横琴中医药科技产业院、香港科学园等创新载体建设，形成资源集聚效应，努力发展成为万亿级生物医药产业集群，建设成为具有国际影响力的产业高地。

3）强化顶层设计，推动粤港澳大湾区生物医药产业结构合理化和区域协调发展

东京湾区生物医药产业集聚发展离不开政策引导，各城市相继出台相关政策实现了东京湾区产业集聚与产业结构合理化。因此，借鉴东京湾区产业结构布局发展经验，从以下两方面对粤港澳大湾区生物医药产业结构进行布局：一是借鉴东京湾区生物医药产业错位发展理念，明确粤港澳大湾区生物医药产业空间格局，各个城市在明确职能的基础上实施生物医药产业的差异化发展，实现生物医药产业优势互补。二是借鉴东京湾区群马县医疗特区建设思路，以珠海-澳门为基点，重点发展创新药、生物药、中医药、高端医疗器械和医疗人工智能，对研发创新加大扶持力度，实现新的增长点。

数据可用性声明

支撑本研究的科学数据已在中国科学院科学数据银行（Science Data Bank）ScienceDB平台公开发布，访问地址为https：／／www.doi.org／10.57760／sciencedb.j00053.00034或http：／／resolve.pid21.cn／31253.11.sciencedb.j00053.00034。