基于文獻計量學的藥學科研儀器發展趨勢研究

張 婷 安嘉璐

中國醫學科學院北京協和醫學院醫學信息研究所/圖書館，北京100020

基于文獻計量學的藥學科研儀器發展趨勢研究

張 婷 安嘉璐

中國醫學科學院北京協和醫學院醫學信息研究所/圖書館，北京100020

目的對藥學科研儀器的研究現狀和發展趨勢進行深入分析。方法在Web of Science數據庫中檢索藥學科研儀器相關研究論文，用TDA軟件進行數據清洗，利用文獻計量分析方法，借助可視化的分析工具，從論文年代分布、國家/地區分布、研究主題等多個計量指標入手進行統計分析。結果研究發現近20年藥學科研儀器的論文發表量增長迅速；論文發表集中在美國、德國、日本和中國；核磁共振是最受關注的研究領域。結論發達國家在藥學科研儀器領域占據主導地位；我國在論文發表數量方面已具有一定優勢，但是與國外相比仍然存在差距。

藥學；科研儀器；文獻計量分析；發展趨勢

藥學的發展和進步越來越多地依靠高新技術和現代儀器設備的問世和發展，科學儀器的迅速發展大大提高了新藥創制的速度和安全性。目前分析儀器已發展成為藥物研發過程中必不可少的工具，從藥代動力學、生物標志物、生物分子學到蛋白質藥物的研究，分析儀器都扮演著越來越重要的角色，可以說是藥物發現過程中的“眼睛”。藥物研發的整個過程需要大量的數據支撐與佐證，而這些數據的來源就是分析儀器。隨著藥物研發產業的飛速發展以及分析儀器的廣泛使用，科學家們對于儀器的“靈敏度”、“穩定性”、“快速性”以及“便攜性”等方面都提出了越來越嚴峻的挑戰。

新技術、新方法的發展在藥學領域起到了重要的推動作用，高效液相色譜儀（HPLC）、核磁共振儀（NMR）、質譜儀（MS）以及聯用技術的發展，使工作效率顯著提高，大大加快了新藥研發的速度。高效液相色譜法[1]是以液體作為流動相的色譜技術，具有高柱效、高選擇性、分析速度快、靈敏度高、重復性好、應用范圍廣等優點。目前在化學、化工、醫藥、生化、環保、農業等多個科學領域獲得廣泛的應用。核磁共振技術[2]是根據有磁矩的原子核在磁場的作用下能夠產生能級間躍遷的原理而采用的一種核物理技術。目前，在有機化合物結構研究方面，通過測定樣品的高分辨核磁共振圖譜，配合質譜等，多數情況下可以很快把某一化合物的結構確定下來，成為有機化合物結構鑒定中最重要的常規方法。質譜技術[2]是近年來發展最迅速的分析技術之一，以其快速、準確、靈敏等優點，受到化學及醫藥學界的關注，不僅能提供被測物的相對分子質量、分子式，并通過獲取有價值的結構信息進行定性分析，還可運用色譜-質譜聯用等手段開展準確、靈敏的定量分析。

本文基于Web of Science數據庫的相關文獻數據，利用文獻計量學的研究方法，針對藥學科研儀器的文獻信息進行分析，討論其研究主題的發展演化及熱點、前沿領域，從多個計量指標入手，探討分析藥學科研領域幾種常用儀器（HPLC、NMR和MS）的研究現狀和發展動態，為我國藥學科研儀器的發展提供參考。

1 數據來源與分析方法

數據來源于Web of Science數據庫，數據檢索及下載時間為2013年4月16日。以高效液相色譜（HPLC）、核磁共振（NMR）、質譜（MS）及相關詞為主題進行檢索，選取學科類別為“Instruments&Insturmentation”，共得到4669條數據。使用EXCEL和TDA數據處理軟件等進行分析。TDA由美國湯姆森科技信息集團公司開發，具有成熟的專利文獻信息數據分析功能。

2 結果與分析

2.1 論文數量年份分布

通過分析藥學科研儀器HPLC、NMR和MS的論文數量，揭示該領域的研究現狀和發展趨勢。從圖1可以看出，大致分為兩個階段：第一階段從1970～1990年，論文數量增長相對緩慢；第二階段從1991年到現在，論文數量增長較快。從1970年開始藥學科研儀器領域的文獻發表，近幾十年來該領域的研究論文數量不斷增長，從1970年的22篇增至2012年的269篇。1970～1990年，每年發文數量在50篇以下，這20年藥學科研儀器的發展比較緩慢，還未受到足夠重視，沒有取得突破性進展，因此處于低水平的緩慢發展態勢。從1991年開始，發文數量超過了100篇。1991～2004年，這期間的發文數量保持每年在100～200篇之間，可以推斷從1991年開始，藥學科研儀器的研究得到了較多關注，許多研究人員投入到該領域的研究，進入一個快速發展的時期。從2005年開始，發文數量突破了200篇，并保持較穩定的增長，于2010年和2012年分別達到兩個峰值267篇和269篇，藥學科研儀器的研究得到持續快速發展。

2.2 主要國家/地區分布情況

2.2.1 總體分布情況根據SCI數據庫統計發表藥學科研儀器論文的國家/地區，其統計結果顯示有80多個國家/地區發表相關論文，現僅將發表論文數量超過100篇的國家/地區呈現出來，見圖2。

圖1 論文數量年度分布情況

圖2 論文數量超過100篇的國家/地區論文數量

論文數量超過100篇的12個國家或地區中，北美地區有美國（1158篇）和加拿大（141篇）兩個國家，兩國論文數量共1299篇；多數是歐洲地區的國家，德國（399篇）、英國（274篇）、法國（266篇）、意大利（189篇）、俄羅斯（144篇）、荷蘭（115篇）、瑞士（113篇）和西班牙（110篇），論文總量1610篇；亞洲地區有日本（329篇）和中國（299篇），論文總量628篇。

排在第1位的是美國，論文數量1158篇，是唯一發表論文超過1000篇的國家，占全部論文數量的24.64%，接近1/4。美國作為科學技術最發達的國家，在很多研究領域都處于世界主導或領先地位[3-4]，在藥學科研儀器領域也不例外，發表的論文數量遠遠超過排名第2位的德國，是德國發文量的約3倍，領先優勢相當明顯。中國發表論文數量為299篇，排在第4位，僅占美國論文數量的25.82%。這說明我國在藥學科研儀器領域已具備一些實力，但與美國相比還是有很大差距。

圖3是論文數量超過100篇的國家每年發表論文情況，可以看出最早發表藥學科研儀器論文國家的是德國，1972年發表該領域的第1篇論文。從1973年開始，很多國家開始了藥學科研儀器領域的論文發表，發文數量世界排名第1位的美國也是從1973年開始發表該領域的研究論文，這一年發文量7篇，此后一直保持每年均有論文發表。在1997年以前，美國每年的發文量都在30篇以下，處于緩慢發展時期。從1997年開始，美國發文數量開始明顯增長，且一直處于較高水平，說明美國從1997年后在該領域的研究一直十分活躍。日本的論文發表開始于1974年，是亞洲起步最早的國家，此后直到1990年，除了1981、1988年和1990年各有一篇論文發表，其他年間論文發表數量均為零。從1991年開始日本保持每年均有論文發表，日本藥學科研儀器的研究進入一個較穩定的發展時期。中國1988年才開始該領域的第一篇論文發表，起步較晚，最初也是間隔幾年發表一次論文，從1996年開始每年均有論文發表，進入一個比較穩定的發展時期。中國從2005年開始論文發表進入較快速的發展時期，于2012年達到頂峰49篇。

從圖3可以看出，美國發文總量世界排名第一，處于絕對領先地位，其論文年度發表數量也是世界第一，遠遠領先其他國家，從1990年以后優勢更加明顯，足以見美國雄厚的研究實力。中國從2009年開始，論文數量有了明顯上升，發展勢頭迅猛，論文年度發表數量僅次于美國，躍升至世界第2位，進入飛速發展階段。可見，中國近幾年在該領域投入較多的研究力量，并取得一定的研究成果。

圖3 論文數量超過100篇的國家/地區論文年度發表情況

2.2.2 國家/地區合作網絡發文量超過100篇的12個國家/地區的合作網絡圖如圖4所示。網絡中兩個節點聯系的粗細代表兩個國家/地區的合作強度，線條越粗表示這兩個國家/地區合作的論文數量越多[5]。從圖4中可以看出，12個國家/地區形成了明顯的兩個合作網絡。首先是以美國為中心的網絡，顯示出美國在藥學科研儀器領域的核心地位。其次是由德國、法國和英國等組成的歐洲團體合作非常密切。歐洲國家之間的合作緊密，德國與瑞士、意大利和荷蘭合作的論文較多。亞洲國家與國際合作相對較少，中國與國際合作更少，僅與美國和德國有合作，處于合作網絡的邊緣。

圖4 發文量超過100篇的12個國家和地區的合作網絡

2.3 研究主題分析

高頻關鍵詞在一定程度上可以很好的反映論文主題[5]。利用TDA軟件對Web of Science數據庫中藥學科研儀器的研究論文出現的關鍵詞進行處理，統計出高頻關鍵詞，將記錄數大于30的關鍵詞（表1）導入到軟件Uci6中，生成該領域技術研究熱點領域分布圖（圖5）。

從圖5可以看出，最大的節點是NMR，即核磁共振技術，出現頻次318次，說明關于NMR最受研究者的關注，是藥學科研儀器領域研究最熱的主題。NMR技術在藥學領域的應用主要在于新藥開發，如對新合成藥物及新分離的天然活性藥物進行結構鑒定，應用NMR技術進行體內藥物分析等[6]。與NMR連線最緊密的是Spectrometry（光譜），可見有關NMR的很多研究工作是針對其光譜圖，核磁共振譜是研究物質結構的有力分析手段。核磁共振的特點是核磁共振波譜圖可以直接提供樣品中某一特定原子的各種化學狀態或物理狀態，并可得到它們各自的定量數據[2]。NMR與HPLC和LC也有密切聯系，這是液核聯用技術的體現。將液相色譜與核磁共振波譜儀串聯，可以將樣品分離直接進行結構測定，為科研工作帶來很大的便利。

表1 記錄數大于30的關鍵詞

此外，與MS有關聯的也很多，其中聯系最密切的是LC，LC-MS即液質聯用技術，以液相色譜作為分離系統，質譜作為檢測系統。液質聯用技術體現了色譜和質譜的優勢互補，將色譜對復雜樣品的高分離能力，與質譜高選擇性、高靈敏度等優點結合起來，在藥物分析、食品分析等許多領域得到廣泛的應用。聯用技術在藥學科研領域的藥品質量控制、藥物分析、中藥現代研究、藥物體內代謝等諸多方面發揮越來越重要的作用[7-14]，極大地提高了科研人員的工作效率，是儀器發展的一個重要方向。

圖5 藥學科研儀器技術研究熱點領域分布

選取在藥學科研儀器領域發文量超過100篇的國家，依據詞頻≥4的關鍵詞為研究方向的主題表征，應用關鍵詞詞頻分析主要國家的研究重點和方向。由表2可見，大多數國家排在首位的都是核磁共振（NMR）的研究，可見NMR是目前科學儀器研究的一個重要方向。除NMR外，還有質譜分析法（MS）的研究很受關注。

美國的關鍵詞最多，可見其研究范圍十分廣泛，不僅在論文數量上具有很大優勢，其研究領域也是涉及各個方面，具有很強的研究實力。從關鍵詞分析來看，美國對藥學科研儀器的研究不僅是在應用方面，而且還有針對儀器本身設計的研究等。除美國外，其他國家的關鍵詞均不及10個，研究實力有待提高。德國和日本也是既有應用研究，也有儀器本身一些問題的研究。中國的研究重點是核磁共振（NMR）、質譜分析法（MS）和高效液相色譜法（HPLC），從關鍵詞分析可看，中國的研究主要是在應用方面，而對儀器本身設計等的研究較少，這方面的研究力量還是十分薄弱。我國使用的儀器主要以國外產品為主，有些高端精密儀器100%依賴進口。可見我國只關注儀器的應用情況，而缺乏對儀器本身的研究，研發能力亟待提高。

表2 主要國家在藥學科研儀器領域的研究主題詞

3 小結

通過對藥學科研領域幾種常用儀器（HPLC、NMR和MS）的文獻計量分析，筆者可以得出以下結論：

從總體趨勢看，近20年來研究論文數量增長很快，說明世界各國重視藥學科研儀器的研究工作。2005年后發文數量突破了200篇，并保持較穩定的增長，處于較活躍的發展時期。

從國家層面看，開展藥學科研儀器研究的主要國家有美國、德國、日本和中國等。美國在該領域占據絕對的優勢地位，具備較強的實力。不僅論文發表總量居于世界第一，年論文發表量也是世界第一，遙遙領先于其他國家。從2009年開始，中國的年發文量出現較明顯增長，年發文量僅次于美國，處于世界第二。中國雖然取得一定成果，但與美國相比還有很大差距。

在合作發文方面，美國、歐洲等一些國家的合作比較密切，亞洲國家的國際合作相對較少。中國的國際合作更少，僅與美國和德國有合作，處于合作網絡的邊緣。

從未來發展趨勢看，聯用技術是儀器發展的重要方向，將各類儀器聯合使用，發揮各自的優點，取長補短，為科研工作帶來極大便利。聯用技術有其獨特的優勢，是藥學科研儀器的發展趨勢。此外，軟件也是科學儀器發展的重要方向。儀器軟件不只單純為硬件服務，而是成為儀器總體設計的主要基礎和決定儀器水平和應用的主要因素[15]。現代儀器設計中軟件的工作量已占了70%~80%，并在某種程度上決定了儀器的功能和性能[16]。

在藥學科研儀器領域，發達國家占據著較大的研究優勢和成果，發展中國家的實力還需要加強。我國在該領域的研究起步較晚，但是發展勢頭較為迅猛，不過與發達國家相比仍有較大差距。隨著藥物研發產業的飛速發展以及科學儀器的廣泛使用，科學家對儀器提出越來越高的要求，科學儀器有很廣闊的發展空間。我國應抓住機遇，加大創新力度，提高我國在藥學科研儀器領域的地位。

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Study on development trends of pharmaceutical research instruments based on bibliometric analysis

ZHANG TingAN Jialu
Institute of Medical Information/Medical Library,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Beijing100020,China

ObjectiveTo research deeply the status and development trends of pharmaceutical research instruments.MethodsThis paper retrieved pharmaceutical research instruments related articles in the Web of Science database, and used the TDA to cleaning the data.This study used bibliometric research method by visual analysis tools to analysis literatures of pharmaceutical research instruments on decade distribution,country/region and research topics.ResultsAfter analysis,the results are that the paper publication of pharmaceutical research instruments is increasing in recent years;paper publications are mainly in the United States,Germany,Japan and China;NMR is the most popular research filed.ConclusionDeveloped countries dominate the pharmaceutical research instruments;China has certain advantages in the number of paper publications,but there is still a wide gap compared with foreign countries.

Pharmacy;Scientific instrument;Bibliometric analysis;Development trends

G353.1

B

1673-7210（2014）04（c）-0129-05

2013-11-08本文編輯：衛軻）

中國醫學科學院醫學信息研究所中央級公益性科研院所基本科研業務費“藥學領域關鍵科學儀器的發展策略研究”課題（12R0112）；協和青年基金和中央高校基本科研業務費專項“基于專利分析的制藥技術領域發展趨勢研究”。

張婷（1983.10-），女，山東青島人，理學博士；研究方向：醫藥專利預警技術研究，藥品、專利計量分析，基于專利分析的重點技術趨勢預測。