辛繼賓，吳利俊，陽 昕，王 曼

復(fù)旦大學(xué)圖書館（上海 200433）

區(qū)塊鏈（blockchain）作為一個(gè)分布式賬本技術(shù)，需經(jīng)多方共同維護(hù)，并通過密碼學(xué)確保數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全性，使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一致性、不易篡改性、防止抵賴性等得到保證[1]。醫(yī)療健康信息領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理是當(dāng)前區(qū)塊鏈研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《區(qū)塊鏈白皮書2019》認(rèn)為區(qū)塊鏈在醫(yī)療健康信息領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括對(duì)患者既往病史數(shù)據(jù)的獲取、利用數(shù)據(jù)建立模型并用于醫(yī)學(xué)圖像資料的檢索和調(diào)閱、輔助醫(yī)生參與健康相關(guān)咨詢和疾病治療等方面[2]。鑒于專利文獻(xiàn)涵蓋全球最新發(fā)明創(chuàng)造信息的90%以上，已有學(xué)者從專利文獻(xiàn)角度對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行分析與研究。王玲等利用專利地圖分析方法，對(duì)國(guó)內(nèi)區(qū)塊鏈領(lǐng)域主要研發(fā)投入機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究[3]。苑朋彬等分析了全球范圍內(nèi)區(qū)塊鏈技術(shù)主要研發(fā)機(jī)構(gòu)、分布區(qū)域、技術(shù)領(lǐng)域和研發(fā)前景等[4]。雷孝平等采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法分析了全球區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)研究及專利技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)現(xiàn)狀[5]。劉星等基于專利分析角度，對(duì)比了中美兩國(guó)在區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，分別總結(jié)出兩國(guó)在該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，提出中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)[6]。但目前尚無研究聚焦醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀，本文基于專利分析視角，系統(tǒng)梳理國(guó)內(nèi)外醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)研究現(xiàn)狀，為相關(guān)研究提供參考。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源為法國(guó)Questel公司開發(fā)的全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫Orbit（https://orbit.com/），該數(shù)據(jù)庫收錄了包括中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局（SIPO）、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）、歐洲專利局（EPO）、美國(guó)專利商標(biāo)局（USPTO）等在內(nèi)的99個(gè)國(guó)家和地區(qū)專利機(jī)構(gòu)的專利數(shù)據(jù)、24個(gè)國(guó)家和地區(qū)專利機(jī)構(gòu)的全文專利信息以及14個(gè)國(guó)家和地區(qū)專利機(jī)構(gòu)的外觀設(shè)計(jì)專利數(shù)據(jù)。

1.2 檢索策略

在Orbit專利庫的Fampat數(shù)據(jù)庫中，以區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)關(guān)鍵詞作為檢索要素，輔以國(guó)際專利分類號(hào)（IPC:G16H+，醫(yī)療保健信息學(xué)，即專門用于處置或處理醫(yī)療或健康數(shù)據(jù)的信息和通信技術(shù)），并選擇從主要的申請(qǐng)人和發(fā)明人以及同義詞、近義詞擴(kuò)展等角度進(jìn)行補(bǔ)充檢索。因2009年1月產(chǎn)生的比特幣是區(qū)塊鏈技術(shù)的首個(gè)相對(duì)完整應(yīng)用，故限定申請(qǐng)日起止時(shí)間為2009年1月1日至2020年9月17日。檢索式為（區(qū)塊鏈 OR blockchain OR數(shù)字時(shí)間戳OR digital timestamp OR創(chuàng)世區(qū)塊OR genesis block OR分布式賬簿OR distributed ledger OR去中心化OR decentralized OR去信任OR trustless）/TI/AB/CLMS AND (G16H+) /IPC。

1.3 數(shù)據(jù)清洗與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究在分析前對(duì)檢索獲得的機(jī)構(gòu)名稱、人員、關(guān)鍵詞等字段進(jìn)行規(guī)范化清洗，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析是衡量作為節(jié)點(diǎn)的社會(huì)行動(dòng)者之間的關(guān)系集合，具體包括中心性分析、網(wǎng)絡(luò)密度、凝聚子群分析、核心-邊緣分析[7]。中心性是度量個(gè)體在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所處中心化程度的重要指標(biāo)，點(diǎn)度中心度是中心性的其中一個(gè)常用網(wǎng)絡(luò)中心度，它體現(xiàn)的是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)和其它節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性。節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)點(diǎn)度中心度和相對(duì)點(diǎn)度中心度的數(shù)值越大，表明該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要性越高[8]。國(guó)際專利分類（IPC分類）是一種國(guó)際通用的專利文獻(xiàn)分類體系，由于一件專利可以同時(shí)包含一個(gè)或多個(gè)IPC分類號(hào)，針對(duì)那些同時(shí)含有兩個(gè)或以上IPC分類組號(hào)的專利，通過對(duì)其所屬IPC大組出現(xiàn)頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成共現(xiàn)矩陣，并利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)IPC大組進(jìn)行共現(xiàn)分析。本研究以Excel、Python等軟件進(jìn)行清理、分析和可視化展示，并主要利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和可視化工具軟件UCINET繪制IPC共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖，揭示該領(lǐng)域的不同技術(shù)分支和研究熱點(diǎn)。

2 結(jié)果

2.1 總體申請(qǐng)態(tài)勢(shì)與技術(shù)生命周期

共獲得全球范圍內(nèi)醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)明專利樣本數(shù)據(jù)1 927條，其中有效專利1 660件（86.1%），因撤銷、過期和放棄的失效專利267件（13.9%）。2009年區(qū)塊鏈在醫(yī)療健康信息領(lǐng)域的申請(qǐng)量?jī)H為34件，2010年出現(xiàn)第一個(gè)增長(zhǎng)拐點(diǎn)，2011年呈小幅上升后，在2012年至2015年間發(fā)展平穩(wěn)，2015年出現(xiàn)第二個(gè)快速上升的拐點(diǎn)，自2016年起進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，僅2018年一年申請(qǐng)量就達(dá)到451件（圖1）。

圖1 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利申請(qǐng)趨勢(shì)Figure 1.Trend of blockchain patent applications in the field of medical and health information

對(duì)技術(shù)生命周期的判斷，是以專利的申請(qǐng)量為橫坐標(biāo)、專利申請(qǐng)人的數(shù)量為縱坐標(biāo)作圖，反映隨著時(shí)間的變化兩者間呈現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)，也稱技術(shù)生命周期圖法[9]。醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)生命周期與專利申請(qǐng)趨勢(shì)較為一致，2009年至2014年是技術(shù)萌芽期，2015年出現(xiàn)拐點(diǎn)，專利申請(qǐng)人和申請(qǐng)量逐年上升，進(jìn)入技術(shù)快速成長(zhǎng)期（圖2）。

圖2 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)生命周期Figure 2.Life cycle of blockchain technology in the field of medical and health information

2.2 技術(shù)研發(fā)區(qū)域分布

2.2.1 技術(shù)公開國(guó)家或組織分布

樣本專利數(shù)量排名前5的國(guó)家或組織機(jī)構(gòu)分別是中國(guó)、美國(guó)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、日本和歐洲專利局，專利總量為1 522件，占所統(tǒng)計(jì)的樣本專利總量的79.0%。中國(guó)排名第1，專利數(shù)量為615件。各國(guó)或組織比較關(guān)注經(jīng)由專利合作條約（Patent Cooperation Treaty,PCT）申請(qǐng)國(guó)際專利，如世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織公開專利數(shù)量為209件，占樣本專利總量的10.8%，位居專利公開排名的第3位。擁有50件專利以上的國(guó)家還有韓國(guó)、加拿大、澳大利亞和印度，其余國(guó)家或組織專利總量均低于30件（圖3）。

圖3 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利申請(qǐng)公開國(guó)家或組織Figure 3.Countries or institutions of blockchain patent application in the field of medical and health information

2.2.2 技術(shù)來源國(guó)家或組織分布

擁有超過20件及以上專利優(yōu)先權(quán)的國(guó)家或組織在全球布局狀態(tài)如圖4所示。美國(guó)排名第1，擁有1 031件專利優(yōu)先權(quán)，除在本國(guó)申請(qǐng)429件專利外，還在全球進(jìn)行了全面的專利布局，并重視通過PCT途徑申請(qǐng)專利（149件）。中國(guó)排名第2，擁有565件專利，除在美國(guó)、日本、澳大利亞等海外地區(qū)申請(qǐng)40件專利外，其余525件專利均布局在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。德國(guó)排名第3，擁有專利優(yōu)先權(quán)數(shù)量90件，PCT專利申請(qǐng)9件。

圖4 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)先權(quán)國(guó)家或組織專利布局Figure 4.Patent layout of blockchain technology priority countries or organizations in the field of medical and health information

2.3 技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)分布

醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利申請(qǐng)數(shù)量排名前10的機(jī)構(gòu)如表1所示，美國(guó)、中國(guó)機(jī)構(gòu)各4家，德國(guó)、以色列機(jī)構(gòu)各1家。美國(guó)進(jìn)入全球前5名的機(jī)構(gòu)有3家，包含專利申請(qǐng)量最高的加州大學(xué)以及DEKA PRODUCTS、ENLITIC兩家企業(yè)。中國(guó)排名靠前的機(jī)構(gòu)分別為香港中文大學(xué)、平安科技有限公司、泰康保險(xiǎn)集團(tuán)股份有限公司、騰訊科技有限公司。

表1 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利申請(qǐng)的主要專利權(quán)人Table 1.Main patentees of blockchain patent application in the field of medical and health information

2.4 IPC技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域分布

目前全球醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利數(shù)量排名前10的IPC技術(shù)大組及釋義主要集中于5個(gè)IPC技術(shù)小類，分別為G16H（醫(yī)療保健信息學(xué)，即專門用于處置或處理醫(yī)療或健康數(shù)據(jù)的信息和通信技術(shù)）、G06F（電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理）、H04L（數(shù)字信息的傳輸）、G06Q（專門適用于行政、商業(yè)、金融、管理、監(jiān)督或預(yù)測(cè)目的的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或方法）、A61B（診斷；外科；鑒定）。具體到IPC技術(shù) 大 組，G16H-010、G16H-050、G06F-021是專利申請(qǐng)量最多的3個(gè)技術(shù)大組領(lǐng)域，為該技術(shù)研究熱門方向。此外，根據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織發(fā)布的專利IPC分類和相應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域?qū)φ贞P(guān)系，區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)研究主要集中在以下2個(gè)技術(shù)領(lǐng)域：①電氣工程部：如數(shù)字通訊（H04L）、計(jì)算機(jī)技術(shù)（G06F）、信息技術(shù)管理辦法（G06Q）；②儀器部：如醫(yī)療技術(shù)（G16H、A61B）[10]，見表2。

表2 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利數(shù)量排名前10的IPC大組注釋表Table 2.IPC group notes of top 10 blockchain patents in the field of medical and health information

2.5 基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的IPC大組共現(xiàn)分析

對(duì)納入的1 927件樣本專利進(jìn)行清理分析，發(fā)現(xiàn)1 887件樣本專利中83.0%的數(shù)據(jù)含有有效的IPC大組數(shù)據(jù)，即1 567件樣本專利同時(shí)包含不止一個(gè)IPC大組數(shù)據(jù)。對(duì)1 887件樣本專利所屬IPC大組進(jìn)行共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視化分析，結(jié)果提示IPC大組間合作關(guān)系密切，對(duì)IPC共現(xiàn)次數(shù)超過15次以上的數(shù)據(jù)繪制合作網(wǎng)絡(luò)圖，共有44個(gè)IPC大組，即圖中顯示的44個(gè)節(jié)點(diǎn)。其中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的大小按照節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)度中心度值排列展示，具體如圖5所示。

圖5 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利的IPC大組共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Figure 5.IPC co-occurrence network of blockchain patents in the field of medical and health information

進(jìn)一步對(duì)樣本專利的IPC大組點(diǎn)度中心度進(jìn)行計(jì)算，按照數(shù)值大小從高到低依次排列，得到點(diǎn)度中心度排名前10的樣本專利所屬IPC大組列表（表3）。專利申請(qǐng)量排名前5位的IPC技術(shù)大組中，除了G06F-019，其他4位點(diǎn)度中心度均較高，G16H-010在兩組中均排名第1。但是點(diǎn)度中心度較高的2個(gè)技術(shù)領(lǐng)域（G06K-009、G06F-003）專利申請(qǐng)量尚未進(jìn)入前10位。

表3 醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利IPC大組共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)度中心度排名前10情況Table 3.Top 10 of the co-occurrence network centrality of the IPC group of blockchain patents in the field of medical and health information

3 討論

區(qū)塊鏈技術(shù)以塊-鏈結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，能夠以較低的成本建立信任的新型計(jì)算范式和協(xié)作模式，逐漸在醫(yī)療健康信息領(lǐng)域建立起自己的應(yīng)用場(chǎng)景和運(yùn)行規(guī)則，成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本研究通過對(duì)醫(yī)療健康信息領(lǐng)域內(nèi)全球區(qū)塊鏈專利數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)趨勢(shì)、技術(shù)生命周期均處于快速成長(zhǎng)期。對(duì)樣本專利的技術(shù)公開國(guó)家或組織進(jìn)行分析，顯示排名靠前的國(guó)家對(duì)待區(qū)塊鏈技術(shù)均是秉持積極支持的政策。如中國(guó)在2016年發(fā)布的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》中，已將區(qū)塊鏈技術(shù)視為重點(diǎn)關(guān)注的一項(xiàng)前沿和熱點(diǎn)技術(shù)，為了在新時(shí)代的信息技術(shù)領(lǐng)域中占有先機(jī)，明確提出要強(qiáng)化包括區(qū)塊鏈在內(nèi)的一些新興技術(shù)方向的開拓與創(chuàng)新[11]。

本研究結(jié)果顯示醫(yī)療健康信息領(lǐng)域內(nèi)各個(gè)公開國(guó)家或組織的區(qū)塊鏈專利技術(shù)主要來源于本國(guó)或組織，提示各國(guó)普遍對(duì)其國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的保護(hù)意識(shí)較強(qiáng)。通過專利布局策略，積極在國(guó)內(nèi)和國(guó)際醫(yī)療領(lǐng)域區(qū)塊鏈?zhǔn)袌?chǎng)進(jìn)行相應(yīng)部署，但各自政策又有所不同。例如，美國(guó)各個(gè)機(jī)構(gòu)的專利布局廣泛，不僅在本土申請(qǐng)了區(qū)塊鏈相關(guān)專利，還在他國(guó)也申請(qǐng)了同族專利，并積極開展全球布局，德國(guó)也在全球多個(gè)國(guó)家或區(qū)域均有布局，英國(guó)和日本在專利數(shù)量有限的情況下，較注重PCT專利申請(qǐng)。相比之下，中國(guó)、韓國(guó)、印度等國(guó)則主要以國(guó)內(nèi)布局為主，提示與美、德等科技強(qiáng)國(guó)相比，中國(guó)在全球的專利布局相對(duì)薄弱，可能與國(guó)家的整體科技實(shí)力和醫(yī)療資源投入程度等相關(guān)。由于區(qū)塊鏈技術(shù)是底層技術(shù)，醫(yī)療健康信息領(lǐng)域是一個(gè)重要的應(yīng)用層面，中國(guó)機(jī)構(gòu)需有較強(qiáng)的海外布局意識(shí)，只有通過自主創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)相結(jié)合，才能提高在領(lǐng)域內(nèi)的核心競(jìng)爭(zhēng)力[12-14]。

本研究還發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域內(nèi)主要技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)多為企業(yè)，全球排名前10的機(jī)構(gòu)中企業(yè)占比80%。其大都圍繞利用區(qū)塊鏈底層技術(shù)為電子病歷系統(tǒng)、生物傳感器數(shù)據(jù)處理、醫(yī)學(xué)影像識(shí)別與診斷、血液參數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)臨床解決方案支持、給藥及配送系統(tǒng)、藥物研發(fā)、健康管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、電子處方、生物技術(shù)、傳染病溯源等應(yīng)用場(chǎng)景提供解決方案[15-17]。排名靠前機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)數(shù)量差距并不大，還包括一些創(chuàng)新企業(yè)，如美國(guó)ENLITIC、以色列CATHWORKS等，反映區(qū)塊鏈技術(shù)尚缺主導(dǎo)性企業(yè)，給相關(guān)機(jī)構(gòu)提供了發(fā)展機(jī)會(huì)[18]。進(jìn)一步對(duì)中美兩國(guó)專利數(shù)量和授權(quán)率比較，發(fā)現(xiàn)美國(guó)專利數(shù)量排名更加靠前，且在該領(lǐng)域起步較早，專利授權(quán)率更高（27.2% vs.9.2%）。

此外，區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)療健康信息領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域分類，如醫(yī)療保健信息學(xué)、電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理、數(shù)字信息的傳輸、診斷與鑒定、酶或核酸以及微生物的測(cè)定或檢驗(yàn)方法。從社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析層面看，目前合作程度較高的技術(shù)領(lǐng)域與前期專利申請(qǐng)量較大的技術(shù)分類之間存在差異，數(shù)據(jù)識(shí)別與數(shù)據(jù)表示、記錄載體及其處理、傳輸裝置等技術(shù)點(diǎn)是未來潛在的專利布局點(diǎn)，具有巨大的發(fā)展?jié)撃埽枰M(jìn)一步加強(qiáng)多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的合作。

綜上所述，本研究從醫(yī)療健康信息領(lǐng)域區(qū)塊鏈專利技術(shù)的總體申請(qǐng)態(tài)勢(shì)、技術(shù)生命周期、技術(shù)研發(fā)區(qū)域分布、技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)分布、IPC技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域分布以及基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的IPC大組共現(xiàn)分析等多角度進(jìn)行討論，提示應(yīng)把握該技術(shù)快速發(fā)展時(shí)機(jī)，提升相關(guān)機(jī)構(gòu)全球布局意識(shí)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)企業(yè)加快研發(fā)步伐，推動(dòng)多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的合作。