目的 全面了解牛大力产业发展现状和发展前景,为牛大力产业发展布局、技术创新、市场开发以及政策制定提供参考。
方法 基于HimmPat专利数据库,对全球近20年(2005—2024年)的牛大力专利文献进行全面检索,从专利申请趋势、技术领域分布、申请人特征、法律状态以及价值评估等多个维度进行量化分析和定性解读。
结果 共检索并筛选得到1 212个相关专利,中国占全球牛大力专利总申请数量的99.67%,是牛大力的主要技术创新来源国和目标市场,其专利申请目前进入平稳发展阶段,技术研究热点集中在药物制剂领域。牛大力专利有效率12.38%,发明专利授权率15.54%,高价值专利数量稀缺。
结论 建议强化专利保护与管理,加强基础研究和技术创新,促进技术交流与合作,提高牛大力产业的国际竞争力和商业价值。
牛大力为豆科崖豆藤属植物美丽崖豆藤(Millettia speciose Champ.)的干燥根[1],其味甘性平,具有补虚润肺、强筋活络的功效,临床上对腰肌劳损、风湿性关节炎、肺结核、慢性支气管炎等慢性疾病有一定的疗效[2]。牛大力用药历史悠久,早在《生草药性备要》中就有记载:“壮筋骨,解热毒,理内伤,治跌打,浸酒滋肾”。牛大力主要分布于广东、广西、海南、福建、湖南、贵州等地,为岭南地区著名的药食两用中药材,常用于制作药膳、药酒等,也是“壮腰健肾丸”“桂龙药膏”“活络止痛丸”“强力健身胶囊”“舒筋健腰丸”“抗风湿液”等多种中成药的重要原料[3-4]。现代研究表明,牛大力富含黄酮、生物碱、木质素、三萜、多糖类等多种生物活性成分[5-6],具有免疫调节、抗炎、保肝、抗血栓、抗肿瘤等多种药理活性 [5-10]。近年来,随着牛大力的研究日趋深入,其应用不仅限于医药领域,在食品、保健品、日化等多个其他领域也得到了广泛应用[11]。
专利文献涵盖了人类活动的全部技术领域,是全球最丰富的信息资源之一[12-13]。通过数据挖掘技术分析专利信息,可为特定领域的技术研发、专利布局和侵权维护提供重要依据[14]。国内外尚未有学者对牛大力专利资料进行研究分析,本文基于叶利春[15]、明文华等[16]的研究方法,利用HimmPat专利数据库对全球近20年的牛大力专利文献进行了详尽检索,从专利申请趋势、技术领域分布、申请人特征、法律状态以及价值评估等多个维度,对检索到的专利数据进行了量化分析和定性解读,揭示专利数据中所蕴含的牛大力产业发展规律及其趋势信息,旨在为牛大力产业在发展规划、技术创新、市场开拓、赋能乡村振兴等方面提供有价值的参考依据。
1 数据与方法
1.1 数据来源
本文所涉数据源自HimmPat专利数据库(https://HimmPat.com),该数据库收录了全球170个国家、组织和地区超过1.6亿项专利技术。
1.2 检索策略
在HimmPat专利数据库的高级检索栏中依次输入关键词:牛大力、美丽崖豆藤、扒山虎、Millettia speciosa Champ、M. speciosa、radix millettiae speciosae;检查字段表:标题/摘要/权利要求书;检索专利类型包括:专利申请、专利授权、实用新型;检索时间:2005年1月1日—2024年11月30日;检索范围:全球数据库。检索式为:牛大力/tac OR美丽崖豆藤/tac OR扒山虎/tac OR(Millettia speciosa Champ)/tac OR(M. speciosa)/tac OR(radix millettiae speciosae)/tac。
1.3 数据处理
对检索到的牛大力相关专利进行简单同组合并处理,并排除与牛大力无关或重复的专利,基于HimmPat的检索分析结果,运用图表与曲线图示的方法,并借助Microsoft Excel 2016等软件工具,对牛大力专利展开分析。
2 结果
2.1 一般情况
初始检索到牛大力相关专利1 381个,经筛选后最终得到1 212个专利。其中,中国拥有1 208个专利,而其他国家、地区及组织的专利数量均未超过10个。
2.1.1 全球申请趋势
全球牛大力专利申请趋势可划分为萌芽期、快速增长期与平稳发展期。2005—2012年,全球牛大力产业尚处于萌芽阶段,每年专利申请量稀少,均未超过20个,表明该时期牛大力相关的研究与创新活动活跃度较低。2013—2017年,全球牛大力专利申请进入快速发展阶段,申请数量逐年递增,并于2017年达到峰值882个,此阶段全球牛大力产业取得了显著突破与发展。2018—2024年,全球牛大力专利申请步入缓和发展阶段,这期间专利申请数量虽有所波动,但总体呈下降趋势,近3年申请量趋于稳定,每年30个左右。总体来看,牛大力专利申请量在2013—2017年经历了快速增长的高峰期,随后有所波动并趋于平稳。这种趋势反映了牛大力相关研究和创新活动的发展历程,早期起步缓慢,中期快速增长,后期逐渐稳定(图1)。
2.1.2 技术生命周期
技术生命周期分析依据专利技术在各个发展阶段的特征来进行判断,其是专利定量分析的重要手段之一[14]。2011年以前,全球每年牛大力专利的申请数量均未突破20个,累计申请量和申请人数占比仅为4.8%和6.7%。此阶段牛大力技术研发尚处于实验探索期,由于技术发展处于摸索阶段,部分年份专利申请量呈现下降趋势。2013—2017年,专利申请量和申请人数均在快速增长,5年累计占比达59.4%和55.8%,表明专利技术处于高速成长阶段(图2)。这一阶段,除政府政策层面的有力保护以及市场需求的不断攀升外,还因牛大力技术本身特性契合Rogers创新扩散模型[17]——其对土质气候适应性广、管理相对粗放,技术推广具有较好的可行性,且种植技术不断完善,产量与质量同时得到提升,加速了技术推广应用。从经济学逻辑看,市场对牛大力药用及食用价值认知不断深化,且人工种植牛大力的单位面积产值可达7万元以上,企业基于市场前景增加了研发投入,符合成本-收益最大化原则;从社会学逻辑看,社会对健康需求不断提升,牛大力融入地方特色产业(如阳东牛大力获国家地理标志),契合乡村振兴战略,政府、企业、农户协同推动技术从萌芽走向成熟。2018—2024年期间,牛大力专利申请量与申请人数出现一定程度地下滑,但整体上仍处于相对稳定的状态。这一阶段,国家提倡高质量发展,更注重产业规范化与质量提升,加上牛大力相关产品的市场逐渐饱和,促使企业调整研发策略,导致专利申请量下降。当前,牛大力作为南方地区的特色药食两用中药材,在国家乡村振兴战略中有着巨大的发展空间,我国作为牛大力主要研究国,若期望在全球范围内维持牛大力产业的领先地位,有效延长其技术生命周期,持续加强创新力度是关键所在。
2.1.3 全球区域排名
通过统计分析对象在全球不同国家、地区和组织的专利数量分布,可以发现技术创新的来源地和目标市场。在全球牛大力专利申请国中,我国是牛大力研发的主要国家,申请数量1 208个,占全球总申请数量的99.67%,处于绝对领先地位。
2.1.4 省市排名和申请趋势分析
中国牛大力专利申请数前10位的省份依次是:广西、广东、安徽、海南、山东、浙江、河南、湖南、贵州、江苏(图3)。其中广西、广东、海南、湖南、贵州等省均是牛大力的主要种植地区和产区,特别是广西连云港、广东阳江、广东江门三地的牛大力获得了国家地理标志农产品称号,种植面积大,产品质量好,在商业开发和贸易领域表现突出。2013年前,我国多数省份的牛大力研究尚处起步阶段,年专利申请量不足10个。2013年后,广西与广东的牛大力专利申请量增速显著,其他省份牛大力专利申请量虽有波动,但总体规模小。自2018年开始,大部分省的牛大力专利申请数量呈现下降趋势,与全球牛大力专利申请趋势一致(图4)。
2.2 牛大力专利技术领域分析
2.2.1 主要技术领域分布
全球牛大力专利的国际专利分类(international patent classification,IPC)构成状况数据显示,全球牛大力专利申请主要集中于A部。其中,A61K36(涵盖源自藻类、苔藓、真菌、植物或其衍生物)的专利数量达468个,占专利总数的三分之一以上(图5)。药物制剂领域是牛大力技术研发的核心与热门方向,引领着牛大力产业技术创新的未来发展趋势。此外,C12G3(其他酒精饮料的制备)、A23F3(茶、茶替代品及其配制品)以及 A23L1(食品或食料)等领域也是牛大力技术研发关注的重要方面。
2.2.2 技术申请趋势
2005—2012年,牛大力在A61K36领域处于起步期,专利申请数量相对稳定,年均不足10个。2013—2017年,步入快速发展阶段,专利申请量逐年递增,2016年达到峰值,为72个。自2018年起,此领域的专利申请数量显著下降并趋于稳定。其余9个IPC 技术领域的专利申请主要集中在2013—2018年,其他年份的申请量极少(图6)。牛大力的技术申请趋势以A61K36领域为主导,与技术领域分布相符。综合分析技术领域分布与申请趋势结果显示,牛大力的产业发展应聚焦于医用、食品、饲料、化妆品、农作物栽培等领域。
2.3 专利关键申请人分析
2.3.1 专利申请人排名分析
牛大力专利申请数排名前10的申请人皆来自中国,其中包括2家研究所、2所高等院校、5家企业以及1个其他类型主体。上述10位申请人的专利申请数占比达13.86%,其中广东金山百草健康产业有限公司申请数最多,但分析该企业的申请趋势,全部集中在2017年(32个),其他年份均未见申请(图7)。
2.3.2 中国专利申请人类型分析
通过探究各专利申请主体的属性特征、研发实力及目标导向,能够挖掘技术成果的产出规律与转化趋向,为筛选高市场化的潜力主体、优化产学研协作机制、加速技术成果产业化进程提供依据。在牛大力中国专利申请人类型分布中,企业作为核心申请主体,申请量达497个(41.24%);个人申请量次之,为437个(36.26%);机关团体、大专院校及科研单位申请量均低于100个,占比相对较低。
2.3.3 主要申请人的技术构成
牛大力主要申请人的技术集中于A61K36、A61K8、A23K50、A23F3等IPC大组,这一结果与“2.2.1”项牛大力主要技术领域的分析结论相符,结果表明牛大力在医药、化妆品、饲料及茶等领域有着更广泛的应用。申请数量大于5个的专利技术分布情况见表1。
2.3.4 主要申请人的区域布局与合作关系
牛大力专利主要申请人的专利布局全部集中于中国,揭示我国是全球牛大力技术转移和许可活动的核心区域。合作申请分析显示,目前只有中国热带农业科学院热带生物技术研究所存在合作申请。这一现象反映出我国创新主体在牛大力研究和市场推广过程中,仍需加大与其他机构,特别是与高校和科研机构的合作,以提升技术成果的先进性与转化效能。
2.4 牛大力法律状态分析
2.4.1 全球牛大力专利法律有效性
通过分析专利法律有效性数据,可以掌握牛大力专利的权利保护和风险状况,为其专利权的法律状况调查提供依据。牛大利有效专利只有150个,有效率12.38%,无效专利达984个,失效率81.18%,处于审中的专利数量为78个。从上述数据可以看出牛大力专利存在着维持效力不足的突出问题,其失效原因一是专利维持管理机制存在漏洞。部分已授权专利因未按时缴纳年费或期限届满而失效,近20年因未缴年费导致失效的专利达105个,是授权牛大力专利的最大失效原因。二是技术转化效能较低。部分牛大力专利技术与产业需求脱节,在商业化应用中难以转化为实际经济价值,致使专利权人主动放弃保护,形成“技术性失效”。三是专利质量管理日趋严格。新颖性、创造性不足的专利申请件的驳回率不断提升。
2.4.2 中国牛大力发明专利三率
通过分析专利三率(授权率、撤回率、驳回率),可以系统地评估专利技术创新质量、专利布局有效性和研发管理成熟度,为创新主体、行业组织、政府部门等优化专利战略、提升专利质量、促进技术创新与产业发展提供参考。中国牛大力发明专利授权率为15.54%,撤回率与驳回率合计达84.46%,授权率远低于我国发明专利的整体授权水平(2023年国家知识产权局数据为46.7%),反映出牛大力专利申请的技术创新度存在着较大的提升空间。牛大力专利低授权率的主要原因在于,部分申请人在研发及专利申请前,对现有技术的查新检索不够充分,未能准确把握牛大力相关技术的研究进展,导致创新起点较低,技术方案的新颖性和创造性难以满足授权要求。此外,专利申请文件撰写过程中,对技术创新点的提炼和权利要求的布局不够精准,也在一定程度上影响了授权成功率。
2.5 牛大力专利价值分析
2.5.1 牛大力专利价值评分分布
HimmPat专利数据库从法律价值、经济价值、技术价值以及战略价值4个层面对专利进行分析,采用对以上4个方面具有影响的60余个专利指标参数,将参数进行归一化处理,根据各参数的重要程度,采用层次分析法对专利进行评分,并最终得到各专利的价值评分。所得专利评分值越高,一般认为该专利技术的价值越参考各专利的价值分值,可为分析专利的创新性、市场转化意义等提供依据。60~70分值段的专利数量为1 047个(80.4%),尚无得分超过80分的高价值专利。数据表明,虽然我国牛大力专利申请规模较大,但专利在法律价值、经济价值、技术价值以及战略价值等核心维度表现不足,高价值专利稀缺。
2.5.2 各技术领域专利评分
牛大力主要技术领域的专利价值分数显示,仅A01N65领域的专利平均价值评分超过70分,其余各主要技术领域的专利评分均低于70分。各技术领域的高价值专利数量均极少,这也反映出牛大力技术创新在核心领域的价值转化能力不足。
2.5.3 高价值专利分析
评分超过75分的高价值牛大力专利申请人均为国内高等院校。为提升我国牛大力专利质量,建议强化校企合作,以市场需求为导向开展研发工作,强化专利价值评估和质量控制,以提高专利的国际竞争力和商业价值。
3 讨论
3.1 现状分析
通过对牛大力专利数据进行多维度分析,得出以下方面信息。第一,从技术生命周期与区域分布看,牛大力的技术发展经历了典型的生命周期演变。2013—2017年是技术快速成长期,年专利申请量最高达到882个,之后进入平稳发展阶段,年申请量维持在30个左右。中国在全球牛大力专利申请中占据绝对主导地位,其中广西和广东凭借传统种植优势,成为技术创新的主要区域,两省专利申请量合计占比超过60%。第二,从技术领域与创新主体分布看,牛大力研发主要集中于药物制剂(A61K36)领域,占比超过三分之一,表明医药应用是产业的核心发展方向。同时,在酒精饮料、茶制品和食品加工等领域的专利也占有较大比例,表明牛大力在药食两用领域呈现出多元化的发展趋势。企业是专利申请的主力,跨机构间合作较少,产学研协同创新仍有较大提升空间。第三,从专利质量与价值分布看,牛大力专利的整体质量与创新水平仍有待提高。其发明专利授权率仅为15.54%,远低于全国平均水平,且有效专利占比较低,大量专利技术未能实现转化或长期有效保护。此外,高价值专利数量稀缺且主要集中在高校,表明牛大力产业在核心技术突破和专利布局优化等方面仍存在短板。
3.2 存在问题
基于对牛大力产业的现状分析,本研究发现其产业发展面临以下问题和挑战。一是专利质量与转化效能有待提升。牛大力专利存在授权率低、维持率不高以及转化应用不足等问题,这反映出产业基础研究对专利创新的支撑力还较弱。同时,专利申请文件撰写质量有待提高,知识产权管理体系尚不完善,这些均制约了牛大力技术创新成果价值的实现。二是研发深度与创新广度存在局限。虽然药物制剂是研发核心领域,但针对牛大力活性成分的作用机制等基础研究仍不够深入。基因编辑、纳米递送系统等前沿技术在牛大力研发中的应用融合度不足。同时,在化妆品、生物材料等多元化场景的创新应用还不充分。三是产学研协同创新机制还不健全。创新主体间缺乏有效合作,高校和科研院所产生的高价值专利未能有效向产业实现转化,阻碍了技术创新链与产业链的有机融合。四是国际竞争力与全球专利布局意识不足。现有专利布局高度集中于国内市场,缺乏针对国际目标市场的海外专利布局规划,全球技术竞争力有待加强。最后,专利技术对产业源头的反哺效应需要增强。涉及种植、加工的现有专利技术还未能充分惠及广大农户和合作社,产业对乡村振兴带动效能发挥存在障碍。
3.3 发展建议
结合《中医药发展战略规划纲要(2016—2030年)》《中医药振兴发展重大工程实施方案》等国家政策导向,以及本研究揭示的专利分析结论与核心问题,就牛大力产业的创新发展提出以下建议:第一,构建全生命周期知识产权管理体系,提升专利维持效能与申请质量。建立专利分级动态管理机制,参照《企业知识产权管理规范》(GB/T 29490),对核心专利实施年费预算单列与定期价值评估,降低因管理疏漏导致的失效风险;在研发前端引入专利地图分析法,运用 Citespace 等工具进行技术演进路径与热点领域聚类分析,避免低水平重复申请;联合知识产权服务机构开展专利质量提升培训,参照《专利审查指南》强化技术创新点的精准提炼,从源头提升授权成功率。第二,深化基础研究与前沿技术融合,拓宽多元创新应用场景。依托各级各类重点实验室与工程技术研究中心,开展牛大力生物碱、黄酮、多糖等活性成分的作用靶点解析与代谢通路调控机制研究,构建“成分-靶点-功效”对应关系数据库,为牛大力创新药物与功能产品开发提供理论支撑;设立牛大力产业关键技术攻关专项,支持基因编辑、纳米递送系统、微生物发酵等前沿技术研发;推动牛大力应用的跨界创新,在化妆品领域开发具有美白保湿功能的牛大力多糖制剂,在生物材料领域探索牛大力木质素衍生物的可降解应用,拓展“医药-食品-日化-材料”的全产业链技术布局。第三,完善产学研协同机制,加强全球专利布局。通过政府主导建立牛大力产学研创新联盟,设立产业创新基金(可在主产区广西、广东试行,通过地方财政专项拨款与企业众筹相结合),推行“高校基础研究+企业中试转化+科研院所标准制定”的协同模式,加速高校高价值专利的产业化进程;开展国际化专利布局,依托区域全面经济伙伴关系协定(RCEP)合作机制,在马来西亚、泰国等东南亚的牛大力主销市场,通过专利合作条约(PCT)途径申请同族专利,同时针对欧美市场布局功能性食品与天然药物制剂专利。第四,以专利技术为驱动,赋能乡村产业振兴。推动专利共享,整合广西、广东主产区的种植栽培专利与加工技术专利,向农户合作社开放授权,实施“技术指导+品质分级”管理,形成专利技术反哺种植端的价值传导链条;构建产学研协同载体,在核心产区设立技术推广站,定向培养“专利应用型农民”,吸纳农户参与种植、加工、品控等专利实施环节,促进技术落地与农村劳动力就业;拓展专利增值应用场景,开发涵盖药膳体验、文化展示的乡村旅游项目,制定《牛大力专利技术应用规范》地方标准,推动金融机构开发“专利收益权质押贷款”产品,允许农户以专利技术应用成果作为增信依据。
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