专利视域下的全球图书馆疫情防控科技

唱婷婷，沈 敏，樊 琦，黄 娟

0 导言

当下新型冠状病毒仍在全球肆虐，图书馆作为人流密集的公共场所，其公共卫生安全遇到前所未有的挑战。2019 年科技部等联合发布的《关于促进文化和科技深度融合的指导意见》[1]提出应以坚持需求与问题导向为基本原则，加快文化科技成果产业化推广；2021年《国际图联趋势报告》[2]强调疫情下图书馆需要更加关注科学技术趋势，了解其影响并作出适当响应。图书馆作为传播文化与服务科技的关键节点，理应以此为契机，面对疫情常态化防控问题，以防疫需求为导向，推进图书馆文化服务与科技成果应用相融合。专利作为传达最新技术信息的重要载体，无疑承载着图书馆运用创新技术解决现实问题的前沿情报。自疫情以来，全球图书馆防疫专利逐步增加，图书馆业界对科技防疫愈加重视。本文基于专利信息视域，对图书馆疫情防控技术进行探究，旨在发现图书馆科技防疫的技术主题与应用前景，以期推广图书馆防疫知识产权应用，吸引更多相关领域投入对图书馆疫情防范的技术支持。

1 研究现状

图书馆公共卫生与疫情防控的现有研究，是以新冠肺炎疫情为明显标志分界的。早期有关图书馆的卫生防疫研究多从重要性出发，探究图书馆的卫生安全隐患及防疫意识培养[3]，但研究多以应对突发公共卫生事件的应急服务与危机管理为主[4-7]，强调利用科学技术创新实现疫情防控的研究相较甚少。其中，程丞[8]针对图书馆公共卫生防疫工作现状，总结防疫措施不足；武永建[9]以北京工业职业技术学院图书馆为例，介绍疫情防控下楼宇人数实时显示及预警平台的应用；江涛等[10]总结疫情期间高校图书馆工作的主要策略，涉及内容可视为应急处理的常规方式，尚未达到创新技术层面；邓宗极等[11]对高校图书馆室内环境的防疫改造进行研究，对改造的对象、重点、基本原则进行论述，但并未涉及具体技术阐释；吴建中[12]在后疫情时代图书馆下一步走向的思考中提出，疫情引导图书馆领域做出的首要改变应当是与接触相关的科学技术；张秋等[13]通过对清华大学图书馆的防疫实践，倡导未来图书馆应拥抱技术创新，借助新的科技革命和内外部行业变革形成图书馆发展新动力。相较基于论文文献的现状研究，基于专利信息分析维度的图情研究则较少，且主要兴起于近十年。其中，张垒[14]对国内图书馆全范围技术领域的专利进行情报研究，通过对近千件专利的技术主题聚类分析，得出图书馆领域包含图书馆设备和消毒装置在内的五大类专利技术主题；邵思蜜[15]对全球图书馆作为专利权人所申请的专利进行了分析和对比，指出我国图书馆人知识产权保护意识不强，应加强与企业合作申请，提高图书馆的自主创新能力。虽然目前已见透过专利分析手段对图情领域具体技术[16-17]的研究，但基于专利信息分析维度下解决图书馆防疫难题的图情学研究尚属空白。

综合来看，图书馆疫情防控研究早期主要停留于浅谈重要性，近年新冠疫情虽然引发了大量围绕图书馆应急服务体系的理论研究，但防范措施研究层次较浅，以知识产权应用为代表的图书馆科技防疫研究少见涉足。基于此，本文意在填补以专利情报为视域的图书馆防疫研究空白，引发业界内外对于图书馆防疫科技的关注。

2 图书馆的特殊防疫需求

图书馆疫情防控技术可划分为狭义和广义两种范畴。狭义可理解为专门基于图书馆场景开发研究的疫情防控技术，以图书馆为技术实施的主要对象；广义可扩展理解为与图书馆防疫相关的技术，包括除图书馆外具有普适性的一般公共场所防疫技术。本文聚焦狭义范围内的图书馆防疫专利技术，这是因为，图书馆相对于其他公共场所，在疫情防控技术上具有一定的差异性，主要体现在以下特殊防疫需求：(1)书籍的传递借阅始终是图书馆的核心业务，病毒通过纸质书本传播的潜伏性高、间接传播的可能性大，故图书馆有别于一般公共场所，其疫情防控重点在于对图书杀菌消毒技术的特殊要求；(2)现今图书馆空间追求的敞开式大开间设计，存在明显的防疫短板，一旦疫情暴发，图书馆缺少足够的隔离空间储备；(3)随着图书馆个性化空间与服务的现代化升级，目前读者进馆停驻时间往往较长，在馆期间读者的行为活动使图书馆疫情防控技术如监控社交安全距离、控制公共物品因频繁触摸而产生交叉接触等面临严峻挑战；(4)图书馆书籍摆放的借阅区尤其是密集书架等区域往往密闭空间多，且该类区域读者往来频繁，空气浊度相对较高，容易加剧馆内疫情的传播风险，故图书馆空间换气技术相对于其他公共场所要求较高；(5)不同于其他公共场所往来人群具有较强的流动性、难以跟踪联系，图书馆往来读者大多固定，且具有读者身份认证，这就明确了入馆防疫检测还需与读者历史疫情追踪相关联的技术要求。

提供文化传播空间与支撑科研活动是图书馆的职责，但同时科学技术理应反哺图书馆防疫需求，促进双向互动支持，实现图书馆防疫技术升级。本文研究初衷正是以图书馆当下科技防疫的现实需求为导向，分析专利视域下的全球图书馆疫情防控技术现状与发展态势，目的在于聚焦研究主题的靶向性，更为准确地把握图书馆疫情防控技术的前沿走向。

3 图书馆防疫的全球专利现状

3.1 数据获取与处理

本文主要研究具有针对性的图书馆科学防疫技术专利，为限定研究的基础数据范围，本文以“图书”为专利标题及摘要的限定检索要素，与“公共卫生”“疫情”“病疫”“新型冠状肺炎”“COVID-19”“应急服务”“应急管理”“突发事件”“卫生防护”等数十个相近或扩展词进行组合检索，同时重点关注国际专利分类号(International Patent Classification，IPC)中涉及A61 卫生学主题的专利情况，力求检索查准；专利数据的获取依据国家知识产权局的公开检索系统，结合合享智慧的Incopat专利检索与分析软件，同时辅以咨询专利分析专家和公共卫生领域医学专家的建议，对图书馆疫情防控相关专利进行全球范围的检索，力求检索查全。考虑到专利的时效性限制，本研究将所检索专利的申请时间限定在近二十年。最终通过对全部数据进行人工去噪得到299项(简单同族合并处理)专利数据信息，数据截至2022年5月25日。

3.2 全球图书馆防疫专利现状

图书馆防疫有关技术的专利申请类型中，发明专利与实用新型平分秋色，占比各约一半。专利失效率仅为27.76%，相较于同一时间段内全球专利失效率38.03%的参考指标，可以预测该领域技术保护正逐步引起关注，科技创新趋势显现。

由于专利从申请到公开具有一定的延时性，因此计量结果对2020年、2021年申请专利的公开数据还不够完全。但从对图书馆防疫领域近20 年专利公开趋势的整体分析来看，如图1所示，显然自2019年后受全球新冠疫情的重大影响，图书馆防疫专利量急剧上升。可预见，全球图书馆防疫技术创新已然呈现从萌芽阶段向快速发展期转变的态势走向。

图1 全球图书馆防疫专利公开趋势

纵观全球图书馆防疫专利的主要申请国家，我国以专利为载体的图书馆防疫科技创新居全球第一，其次是韩国、美国，如图2 所示。但整体来讲，相较于近年全球专利申请量的迅猛扩张，图书馆防疫领域的专利布局尚未引起足够重视，各方在相关科技领域涉足不多，仅中国在近20年内图书馆防疫领域的专利申请量突破百件。

图2 全球图书馆防疫专利申请量前十位的国家

对近20年图书馆防疫领域的国际专利分类进行剖解，发现技术分类主要集中于图书馆空间灭菌消毒的方法或装置(IPC小类A61L)，图书馆桌椅、书架等家具类硬件的防疫(IPC小类A47B)，以及基于光测量、高温测定法等图书馆疫情的监测技术(IPC小类G01J)等。进一步基于IPC小类进行技术构成功效矩阵的大数据分析，如图3所示。在A61L类别下达到细菌降低效果是图书馆防疫专利技术分类构成的核心，但同时可预测图书馆防疫专利技术趋于成熟后，未来将在效率与可靠性提高等方面有所突破；此外，目前应对疫情防控技术的成本控制尚未作出过多考量，但随着疫情常态化的推进，降低技术成本必将是图书馆防疫科技的一大挑战。

图3 基于大数据分析的技术构成功效矩阵

4 图书馆疫情防控专利的技术特征挖掘

4.1 技术主题的全景分析

图书馆防疫专利是一个涉及多种技术主题的综合性专利技术群组，涉及智慧医疗、智能机械、电气控制、计算机大数据等多领域技术集成，这些子技术相互密切联系组成一个个图书馆防疫技术主题簇，如图4所示。

图4 图书馆防疫科技的大数据主题聚类

为获取更为直观易理解的技术主题分析结论，本研究对检索范围内的299项专利文献进行逐一的技术主题标引，具体标注的技术主题聚类关键词如图5所示。由于长期以来图书馆的防疫科技主要停留于消毒杀菌技术的迭代创新，故图书馆消毒杀菌仍是专利量最多的技术主题，占比高达约三分之二(图中括号内数据为专利量占比率)。图书馆每天有大量纸质书刊文献在读者中流通，这些流动的文献载体成为各种流行病毒的温床；由于大量设立书架等隔断设备致使图书馆内形成的局部密闭空间多，空气浊度高，更是加剧了新冠病毒的传播风险。在本研究分析的专利数据范围内，被引证次数最多的图书馆消毒杀菌类专利是由我国河北省科学技术情报研究院于2013年申请的发明专利“一种图书馆消毒用中药杀菌清新制剂”(申请号：CN201310360840.4)，目前尚处授权后有效状态，且已被30余件专利申请引证。此外，图书馆各类设施具有流动性、共用性的突出特点，公共用品由于长时间交叉使用，亦是图书馆公共卫生防疫工作需要关注的重点。通过对专利技术主题的布局分析，发现目前图书馆防疫专利主要集中于硬件与环境的消毒杀菌，如图书、借阅终端设备、书架、桌面、空气环境等。

图5 图书馆疫情防控专利技术主题标引

近年随着智慧科技兴起，疫情催生演化出了特别应用于图书馆的温度检测、疫情监控，以及无接触技术等防疫主题。本研究综合利用专利引证次数、专利同族个数和专利维持时间等参数筛选关键专利，进而挖掘图书馆各类防疫专利的技术特征，研究实际应用前景。

4.2 新冠肺炎催发的图书馆防疫技术挖掘

(1)图书馆读者入馆的体温检测技术升级正是随着新冠肺炎疫情的发生而发展起来的。通过体温检测异常筛查新冠肺炎的初期症状，已成为公共场所门禁防控的第一道关卡。通过入馆逐一排查的额温枪检测，无法解决图书馆高峰时间段入馆人流量大的问题，使得在读者进馆高峰期要么会平添多个管理员的人力资本，要么会严重耽误读者的进馆时间。为减少不必要的人力成本或冲突事件的发生，读者进馆的热测量技术亟需创新，但不同于商场、地铁等一般性公共场所，图书馆一般要求读者入馆有读者证等个人信息，故读者入馆的体温监测与身份识别技术的结合显得尤为必要。如韩国发明的一种适用于图书馆、使用人脸识别来改善热成像相机温度准确度的方法(申请号：KR1020200081276)以及我国发明的一种图书馆人脸识别与测温一体安全门(申请号：CN202021135704.7)，其解决目标都是建立入馆读者信息与体温数据的对应关系。

(2)图书馆防疫监控技术需求凸显。新冠肺炎的全球大流行改变了人们在图书馆的活动规则，控制疫情的关键要点之一在于如何减少人员聚集。然而，图书馆作为人群密集且相对封闭的公共场所，要维系读者使用空间的正常运行，又要与疫情进行常态化斗争，无疑对图书馆读者距离空间监管、突发事件监控等技术提出了巨大的挑战。尤其是在高校，大量的学生流动，使得高校图书馆成为疫情防控的重中之重。目前我国一些高校、科技型公司已设计并实现了基于物联网的校园疫情防控辅助系统，明确提出主要针对的就是校园图书馆等重点场所的应用。其中，福州大学公开了一种基于YOLO v4的校园图书馆疫情防控方法类专利(申请号：CN202111251972.4)，通过实时监测图书馆的学生位置以及每张桌子的位置，每隔十秒计算学生与桌子之间中心点坐标的距离，判断桌子的上座人数是否大于两名。该类技术专利通过计算算法快速检索读者在馆内到所有阅览桌椅的最短距离，通过科技监控手段提高读者聚集情景的识别效果和效率，很好地提升了图书馆防疫管理的灵活性。

(3)疫情大流行中，为增强馆内的人际隔离，无接触技术得到了广泛使用。现在的图书馆基本摒弃了传统图书馆单一书库和阅览室独立设置的空间布局，通常采取大流通开放式空间设计，使得馆内物理实体隔断少。由此，开放式的馆舍布局加速了病毒的传播，对图书馆防疫隔离的无接触技术亦提出了挑战。在最新公布的相关专利中，应对疫情美国开发了预防病原体通过桌面传播的系统和方法(申请号：US17001914)，中国的浙江工贸职业技术学院则发明了一种带有双重控制的智能隔离挡板(申请号：CN202010743468.5)，可以自动控制隔离挡板的升降、消毒，还可以在主动控制下实现对挡板的操控，以方便读者，上述专利均可用于图书馆阅览室读者的空间隔离防护。

5 未来图书馆科技防疫的发展格局

透过现阶段以专利为代表的最新情报信息，本研究认为未来的图书馆防疫科技必将伴随着全球疫情常态化演进与高科技智能技术的不断迭代而全面拓展。尤其将在可应用于图书馆的功能化物理空间、疫情监测防控及虚拟现实等技术方向迎来新的发展格局，成为未来图书馆界科技竞争的焦点。

5.1 疫情防控导向的物理空间功能化趋势

图书馆的空间再造研究一直是业界经久不衰的议题，其中图书馆物理空间是指实体可视、物理存在的，用于存储各种介质的馆藏资源以及提供各种服务区域的所有图书馆实体空间[18]。诚然，脱离物理空间载体的图书馆数字资源相关技术有效阻隔了图书馆内疫情的传播，但却无法化解读者入馆获取纸本馆藏与线下服务的防疫风险。以全球新冠肺炎影响为转折，未来的图书馆空间再造技术无疑将着重关注在常态化疫情防控之下，图书馆物理空间的防疫功能化要求。例如，图书馆以往的集中式空调系统技术在追求不断控制优化送风量、排风量，以及各功能区域的温度、湿度的基础上，应加大对空调区域空气压力调节技术的研究开发，以此保证密集书库区、读者阅览区、馆员办公区等区域之间的空气压力级差，防止各功能区域空气串流或掺混等风险，实现空气环境的防疫功能技术储备。图书馆亦可开发阅览区的“健康网格”技术，实现划区域防疫治理。总体来说，未来的图书馆物理空间防疫功能化技术发展，应是突破行业与技术界限，跨越学科与专业背景，融合各类科学技术的综合应用。图书馆将从满足学习、交流、休闲需求的设备升级研发，过渡到需要考虑增设面向馆藏资源的消毒杀菌技术、图书馆内的智能换气系统与测温装置技术、阅览区读者活动空间的防疫技术、快速隔离空间技术等图书馆防疫功能化科技的创新发展。

5.2 图书馆疫情监测防控技术发展趋势

三年的全球防疫经验说明了轨迹追踪技术的重要性，图书馆疫情监测防控技术亦是如此，技术储备迫在眉睫。以往的图书馆监管技术往往在于读者的身份认证，用于追踪读者的阅读及入馆记录，便于数据历史的管理记载。新冠疫情的产生则对如何快速高效地回溯、追溯读者的馆内行动轨迹，甚至是实时监测与干预读者的活动区域提出了更高的技术要求，诚如目前专为图书馆开发的馆内防疫监控系统与防疫机器人等专利技术。结合互联网+、5G技术等在图书馆界的日趋成熟应用，未来图书馆的常态化防疫或许可在保障读者个人隐私的基础上，实现准确追踪馆内读者位置坐标，甚至是记载规定范围半径内的密切接触读者记录，这将势必极大地提升图书馆的疫情防控精度，从而保障图书馆公共卫生治理与服务体系的科学合理化进程。

5.3 防疫导向的图书馆虚拟现实技术趋势

有赖于互联网技术的成熟，使得即使在新冠肺炎初期暴发的全民居家隔离期间，读者也可通过网络实现数字资源与部分在线服务的及时获取。新冠疫情的全球蔓延，改变了很多读者参与图书馆的行为习惯，使得图书馆线上服务需求进一步激增。数字阅读和图书馆服务的虚拟技术应用，是隔离疫情最安全便捷的抗体。图书馆应与时俱进，使图情学研究贴合前沿技术，加强图书馆科技防疫的适配性，及时发现可用于图书馆防疫的最新互联网技术，增强图书馆的科技应用价值。目前我国已经迈向了虚拟现实技术在图书馆领域发展的新阶段[19]，时空分离的云端服务模式使“互联网+图书馆”迅速落地。尤其元宇宙时代的到来，使得数字孪生、人工智能、区块链等技术应用于未来图书馆虚拟空间与沉浸式服务成为可能[20]。图书馆应顺势加强智慧服务、智能终端、虚拟馆员、虚拟空间技术的研究应用，结合具备图书馆防疫功能的物理空间再造等升级措施，形成图书馆实体空间与虚拟空间交互融合的未来图书馆科学技术创新态势。图情界研究应密切关注新科技融合下的图书馆科技应用动态，以防疫常态化需求为契机，积极研究可适用于图书馆的虚拟现实技术发展路径。

诚然，未来解决图书馆防疫的科技难题，要靠图书馆与相关科技行业的关注与共谋。一方面，馆际共建防疫需求联盟，带动科技市场投入。通过收集图书馆常规防疫手段无法解决的共性难点与问题，提炼在疫情防控中的读者需求。巨大的需求市场才能引起科技资本的投入，引导开展订单式研发和投放式创新，使得防疫研发与环境消杀防控、读者行为防控等需求相结合，形成科技防疫研发的不竭动力。另一方面，协同合作，共建图书馆科技防疫技术创新。诚如中国图书馆学会“十四五”发展规划纲要指导，在全球疫情的背景下，图书馆行业迫切需要推动管理理念、服务方式、技术手段等方面的创新，也应当加强各类型、各系统图书馆之间的通力合作，促进图书馆与社会相关机构之间的协同发展[21]。图书馆人提高自主知识产权创新能力的同时，应加强与科技研发机构的优势互补，积极探索互惠共赢的协同合作方式；知识产权中介机构也可借助自身专业优势，加强图书馆防疫技术的知识产权运营，如协同整合各技术力量共建专利池等模式，推广图书馆防疫科技的应用覆盖面。合作主体、信息资源与技术环境的全面协同，方可促进图书馆科技防疫生态的可持续发展。

6 结语

本文以疫情之下图书馆的科技防疫需求为出发点，以专利分析为情报研究手段，通过探究全球图书馆防疫专利的现状与技术特征，预测未来图书馆在创新物理空间防疫功能化改造、疫情监测防控与虚拟现实等技术方面的防疫发展格局。但由于专利情报公布的客观时滞性等原因，图书馆科技防疫所涉的专利信息情报仍有待进一步地跟踪验证。本研究主要基于专利数据进行理论推演与发展预测，然而在推行图书馆防疫科技落地运营的实践方面定会比理论演说更为复杂，必将面临更多的研究挑战，尤其是就未来图书馆科技防疫协同合作战略、图书馆防疫专利运营风险与实际应用效果等更多的相关主题研究，仍然需要未来业界进一步地思考与探索。