專利視域下的全球圖書館疫情防控科技

唱婷婷，沈 敏，樊 琦，黃 娟

0 導言

當下新型冠狀病毒仍在全球肆虐，圖書館作為人流密集的公共場所，其公共衛生安全遇到前所未有的挑戰。2019 年科技部等聯合發布的《關于促進文化和科技深度融合的指導意見》[1]提出應以堅持需求與問題導向為基本原則，加快文化科技成果產業化推廣；2021年《國際圖聯趨勢報告》[2]強調疫情下圖書館需要更加關注科學技術趨勢，了解其影響并作出適當響應。圖書館作為傳播文化與服務科技的關鍵節點，理應以此為契機，面對疫情常態化防控問題，以防疫需求為導向，推進圖書館文化服務與科技成果應用相融合。專利作為傳達最新技術信息的重要載體，無疑承載著圖書館運用創新技術解決現實問題的前沿情報。自疫情以來，全球圖書館防疫專利逐步增加，圖書館業界對科技防疫愈加重視。本文基于專利信息視域，對圖書館疫情防控技術進行探究，旨在發現圖書館科技防疫的技術主題與應用前景，以期推廣圖書館防疫知識產權應用，吸引更多相關領域投入對圖書館疫情防范的技術支持。

1 研究現狀

圖書館公共衛生與疫情防控的現有研究，是以新冠肺炎疫情為明顯標志分界的。早期有關圖書館的衛生防疫研究多從重要性出發，探究圖書館的衛生安全隱患及防疫意識培養[3]，但研究多以應對突發公共衛生事件的應急服務與危機管理為主[4-7]，強調利用科學技術創新實現疫情防控的研究相較甚少。其中，程丞[8]針對圖書館公共衛生防疫工作現狀，總結防疫措施不足；武永建[9]以北京工業職業技術學院圖書館為例，介紹疫情防控下樓宇人數實時顯示及預警平臺的應用；江濤等[10]總結疫情期間高校圖書館工作的主要策略，涉及內容可視為應急處理的常規方式，尚未達到創新技術層面；鄧宗極等[11]對高校圖書館室內環境的防疫改造進行研究，對改造的對象、重點、基本原則進行論述，但并未涉及具體技術闡釋；吳建中[12]在后疫情時代圖書館下一步走向的思考中提出，疫情引導圖書館領域做出的首要改變應當是與接觸相關的科學技術；張秋等[13]通過對清華大學圖書館的防疫實踐，倡導未來圖書館應擁抱技術創新，借助新的科技革命和內外部行業變革形成圖書館發展新動力。相較基于論文文獻的現狀研究，基于專利信息分析維度的圖情研究則較少，且主要興起于近十年。其中，張壘[14]對國內圖書館全范圍技術領域的專利進行情報研究，通過對近千件專利的技術主題聚類分析，得出圖書館領域包含圖書館設備和消毒裝置在內的五大類專利技術主題；邵思蜜[15]對全球圖書館作為專利權人所申請的專利進行了分析和對比，指出我國圖書館人知識產權保護意識不強，應加強與企業合作申請，提高圖書館的自主創新能力。雖然目前已見透過專利分析手段對圖情領域具體技術[16-17]的研究，但基于專利信息分析維度下解決圖書館防疫難題的圖情學研究尚屬空白。

綜合來看，圖書館疫情防控研究早期主要停留于淺談重要性，近年新冠疫情雖然引發了大量圍繞圖書館應急服務體系的理論研究，但防范措施研究層次較淺，以知識產權應用為代表的圖書館科技防疫研究少見涉足?；诖?，本文意在填補以專利情報為視域的圖書館防疫研究空白，引發業界內外對于圖書館防疫科技的關注。

2 圖書館的特殊防疫需求

圖書館疫情防控技術可劃分為狹義和廣義兩種范疇。狹義可理解為專門基于圖書館場景開發研究的疫情防控技術，以圖書館為技術實施的主要對象；廣義可擴展理解為與圖書館防疫相關的技術，包括除圖書館外具有普適性的一般公共場所防疫技術。本文聚焦狹義范圍內的圖書館防疫專利技術，這是因為，圖書館相對于其他公共場所，在疫情防控技術上具有一定的差異性，主要體現在以下特殊防疫需求：(1)書籍的傳遞借閱始終是圖書館的核心業務，病毒通過紙質書本傳播的潛伏性高、間接傳播的可能性大，故圖書館有別于一般公共場所，其疫情防控重點在于對圖書殺菌消毒技術的特殊要求；(2)現今圖書館空間追求的敞開式大開間設計，存在明顯的防疫短板，一旦疫情暴發，圖書館缺少足夠的隔離空間儲備；(3)隨著圖書館個性化空間與服務的現代化升級，目前讀者進館停駐時間往往較長，在館期間讀者的行為活動使圖書館疫情防控技術如監控社交安全距離、控制公共物品因頻繁觸摸而產生交叉接觸等面臨嚴峻挑戰；(4)圖書館書籍擺放的借閱區尤其是密集書架等區域往往密閉空間多，且該類區域讀者往來頻繁，空氣濁度相對較高，容易加劇館內疫情的傳播風險，故圖書館空間換氣技術相對于其他公共場所要求較高；(5)不同于其他公共場所往來人群具有較強的流動性、難以跟蹤聯系，圖書館往來讀者大多固定，且具有讀者身份認證，這就明確了入館防疫檢測還需與讀者歷史疫情追蹤相關聯的技術要求。

提供文化傳播空間與支撐科研活動是圖書館的職責，但同時科學技術理應反哺圖書館防疫需求，促進雙向互動支持，實現圖書館防疫技術升級。本文研究初衷正是以圖書館當下科技防疫的現實需求為導向，分析專利視域下的全球圖書館疫情防控技術現狀與發展態勢，目的在于聚焦研究主題的靶向性，更為準確地把握圖書館疫情防控技術的前沿走向。

3 圖書館防疫的全球專利現狀

3.1 數據獲取與處理

本文主要研究具有針對性的圖書館科學防疫技術專利，為限定研究的基礎數據范圍，本文以“圖書”為專利標題及摘要的限定檢索要素，與“公共衛生”“疫情”“病疫”“新型冠狀肺炎”“COVID-19”“應急服務”“應急管理”“突發事件”“衛生防護”等數十個相近或擴展詞進行組合檢索，同時重點關注國際專利分類號(International Patent Classification，IPC)中涉及A61 衛生學主題的專利情況，力求檢索查準；專利數據的獲取依據國家知識產權局的公開檢索系統，結合合享智慧的Incopat專利檢索與分析軟件，同時輔以咨詢專利分析專家和公共衛生領域醫學專家的建議，對圖書館疫情防控相關專利進行全球范圍的檢索，力求檢索查全?？紤]到專利的時效性限制，本研究將所檢索專利的申請時間限定在近二十年。最終通過對全部數據進行人工去噪得到299項(簡單同族合并處理)專利數據信息，數據截至2022年5月25日。

3.2 全球圖書館防疫專利現狀

圖書館防疫有關技術的專利申請類型中，發明專利與實用新型平分秋色，占比各約一半。專利失效率僅為27.76%，相較于同一時間段內全球專利失效率38.03%的參考指標，可以預測該領域技術保護正逐步引起關注，科技創新趨勢顯現。

由于專利從申請到公開具有一定的延時性，因此計量結果對2020年、2021年申請專利的公開數據還不夠完全。但從對圖書館防疫領域近20 年專利公開趨勢的整體分析來看，如圖1所示，顯然自2019年后受全球新冠疫情的重大影響，圖書館防疫專利量急劇上升?？深A見，全球圖書館防疫技術創新已然呈現從萌芽階段向快速發展期轉變的態勢走向。

圖1 全球圖書館防疫專利公開趨勢

縱觀全球圖書館防疫專利的主要申請國家，我國以專利為載體的圖書館防疫科技創新居全球第一，其次是韓國、美國，如圖2 所示。但整體來講，相較于近年全球專利申請量的迅猛擴張，圖書館防疫領域的專利布局尚未引起足夠重視，各方在相關科技領域涉足不多，僅中國在近20年內圖書館防疫領域的專利申請量突破百件。

圖2 全球圖書館防疫專利申請量前十位的國家

對近20年圖書館防疫領域的國際專利分類進行剖解，發現技術分類主要集中于圖書館空間滅菌消毒的方法或裝置(IPC小類A61L)，圖書館桌椅、書架等家具類硬件的防疫(IPC小類A47B)，以及基于光測量、高溫測定法等圖書館疫情的監測技術(IPC小類G01J)等。進一步基于IPC小類進行技術構成功效矩陣的大數據分析，如圖3所示。在A61L類別下達到細菌降低效果是圖書館防疫專利技術分類構成的核心，但同時可預測圖書館防疫專利技術趨于成熟后，未來將在效率與可靠性提高等方面有所突破；此外，目前應對疫情防控技術的成本控制尚未作出過多考量，但隨著疫情常態化的推進，降低技術成本必將是圖書館防疫科技的一大挑戰。

圖3 基于大數據分析的技術構成功效矩陣

4 圖書館疫情防控專利的技術特征挖掘

4.1 技術主題的全景分析

圖書館防疫專利是一個涉及多種技術主題的綜合性專利技術群組，涉及智慧醫療、智能機械、電氣控制、計算機大數據等多領域技術集成，這些子技術相互密切聯系組成一個個圖書館防疫技術主題簇，如圖4所示。

圖4 圖書館防疫科技的大數據主題聚類

為獲取更為直觀易理解的技術主題分析結論，本研究對檢索范圍內的299項專利文獻進行逐一的技術主題標引，具體標注的技術主題聚類關鍵詞如圖5所示。由于長期以來圖書館的防疫科技主要停留于消毒殺菌技術的迭代創新，故圖書館消毒殺菌仍是專利量最多的技術主題，占比高達約三分之二(圖中括號內數據為專利量占比率)。圖書館每天有大量紙質書刊文獻在讀者中流通，這些流動的文獻載體成為各種流行病毒的溫床；由于大量設立書架等隔斷設備致使圖書館內形成的局部密閉空間多，空氣濁度高，更是加劇了新冠病毒的傳播風險。在本研究分析的專利數據范圍內，被引證次數最多的圖書館消毒殺菌類專利是由我國河北省科學技術情報研究院于2013年申請的發明專利“一種圖書館消毒用中藥殺菌清新制劑”(申請號：CN201310360840.4)，目前尚處授權后有效狀態，且已被30余件專利申請引證。此外，圖書館各類設施具有流動性、共用性的突出特點，公共用品由于長時間交叉使用，亦是圖書館公共衛生防疫工作需要關注的重點。通過對專利技術主題的布局分析，發現目前圖書館防疫專利主要集中于硬件與環境的消毒殺菌，如圖書、借閱終端設備、書架、桌面、空氣環境等。

圖5 圖書館疫情防控專利技術主題標引

近年隨著智慧科技興起，疫情催生演化出了特別應用于圖書館的溫度檢測、疫情監控，以及無接觸技術等防疫主題。本研究綜合利用專利引證次數、專利同族個數和專利維持時間等參數篩選關鍵專利，進而挖掘圖書館各類防疫專利的技術特征，研究實際應用前景。

4.2 新冠肺炎催發的圖書館防疫技術挖掘

(1)圖書館讀者入館的體溫檢測技術升級正是隨著新冠肺炎疫情的發生而發展起來的。通過體溫檢測異常篩查新冠肺炎的初期癥狀，已成為公共場所門禁防控的第一道關卡。通過入館逐一排查的額溫槍檢測，無法解決圖書館高峰時間段入館人流量大的問題，使得在讀者進館高峰期要么會平添多個管理員的人力資本，要么會嚴重耽誤讀者的進館時間。為減少不必要的人力成本或沖突事件的發生，讀者進館的熱測量技術亟需創新，但不同于商場、地鐵等一般性公共場所，圖書館一般要求讀者入館有讀者證等個人信息，故讀者入館的體溫監測與身份識別技術的結合顯得尤為必要。如韓國發明的一種適用于圖書館、使用人臉識別來改善熱成像相機溫度準確度的方法(申請號：KR1020200081276)以及我國發明的一種圖書館人臉識別與測溫一體安全門(申請號：CN202021135704.7)，其解決目標都是建立入館讀者信息與體溫數據的對應關系。

(2)圖書館防疫監控技術需求凸顯。新冠肺炎的全球大流行改變了人們在圖書館的活動規則，控制疫情的關鍵要點之一在于如何減少人員聚集。然而，圖書館作為人群密集且相對封閉的公共場所，要維系讀者使用空間的正常運行，又要與疫情進行常態化斗爭，無疑對圖書館讀者距離空間監管、突發事件監控等技術提出了巨大的挑戰。尤其是在高校，大量的學生流動，使得高校圖書館成為疫情防控的重中之重。目前我國一些高校、科技型公司已設計并實現了基于物聯網的校園疫情防控輔助系統，明確提出主要針對的就是校園圖書館等重點場所的應用。其中，福州大學公開了一種基于YOLO v4的校園圖書館疫情防控方法類專利(申請號：CN202111251972.4)，通過實時監測圖書館的學生位置以及每張桌子的位置，每隔十秒計算學生與桌子之間中心點坐標的距離，判斷桌子的上座人數是否大于兩名。該類技術專利通過計算算法快速檢索讀者在館內到所有閱覽桌椅的最短距離，通過科技監控手段提高讀者聚集情景的識別效果和效率，很好地提升了圖書館防疫管理的靈活性。

(3)疫情大流行中，為增強館內的人際隔離，無接觸技術得到了廣泛使用?，F在的圖書館基本摒棄了傳統圖書館單一書庫和閱覽室獨立設置的空間布局，通常采取大流通開放式空間設計，使得館內物理實體隔斷少。由此，開放式的館舍布局加速了病毒的傳播，對圖書館防疫隔離的無接觸技術亦提出了挑戰。在最新公布的相關專利中，應對疫情美國開發了預防病原體通過桌面傳播的系統和方法(申請號：US17001914)，中國的浙江工貿職業技術學院則發明了一種帶有雙重控制的智能隔離擋板(申請號：CN202010743468.5)，可以自動控制隔離擋板的升降、消毒，還可以在主動控制下實現對擋板的操控，以方便讀者，上述專利均可用于圖書館閱覽室讀者的空間隔離防護。

5 未來圖書館科技防疫的發展格局

透過現階段以專利為代表的最新情報信息，本研究認為未來的圖書館防疫科技必將伴隨著全球疫情常態化演進與高科技智能技術的不斷迭代而全面拓展。尤其將在可應用于圖書館的功能化物理空間、疫情監測防控及虛擬現實等技術方向迎來新的發展格局，成為未來圖書館界科技競爭的焦點。

5.1 疫情防控導向的物理空間功能化趨勢

圖書館的空間再造研究一直是業界經久不衰的議題，其中圖書館物理空間是指實體可視、物理存在的，用于存儲各種介質的館藏資源以及提供各種服務區域的所有圖書館實體空間[18]。誠然，脫離物理空間載體的圖書館數字資源相關技術有效阻隔了圖書館內疫情的傳播，但卻無法化解讀者入館獲取紙本館藏與線下服務的防疫風險。以全球新冠肺炎影響為轉折，未來的圖書館空間再造技術無疑將著重關注在常態化疫情防控之下，圖書館物理空間的防疫功能化要求。例如，圖書館以往的集中式空調系統技術在追求不斷控制優化送風量、排風量，以及各功能區域的溫度、濕度的基礎上，應加大對空調區域空氣壓力調節技術的研究開發，以此保證密集書庫區、讀者閱覽區、館員辦公區等區域之間的空氣壓力級差，防止各功能區域空氣串流或摻混等風險，實現空氣環境的防疫功能技術儲備。圖書館亦可開發閱覽區的“健康網格”技術，實現劃區域防疫治理?？傮w來說，未來的圖書館物理空間防疫功能化技術發展，應是突破行業與技術界限，跨越學科與專業背景，融合各類科學技術的綜合應用。圖書館將從滿足學習、交流、休閑需求的設備升級研發，過渡到需要考慮增設面向館藏資源的消毒殺菌技術、圖書館內的智能換氣系統與測溫裝置技術、閱覽區讀者活動空間的防疫技術、快速隔離空間技術等圖書館防疫功能化科技的創新發展。

5.2 圖書館疫情監測防控技術發展趨勢

三年的全球防疫經驗說明了軌跡追蹤技術的重要性，圖書館疫情監測防控技術亦是如此，技術儲備迫在眉睫。以往的圖書館監管技術往往在于讀者的身份認證，用于追蹤讀者的閱讀及入館記錄，便于數據歷史的管理記載。新冠疫情的產生則對如何快速高效地回溯、追溯讀者的館內行動軌跡，甚至是實時監測與干預讀者的活動區域提出了更高的技術要求，誠如目前專為圖書館開發的館內防疫監控系統與防疫機器人等專利技術。結合互聯網+、5G技術等在圖書館界的日趨成熟應用，未來圖書館的常態化防疫或許可在保障讀者個人隱私的基礎上，實現準確追蹤館內讀者位置坐標，甚至是記載規定范圍半徑內的密切接觸讀者記錄，這將勢必極大地提升圖書館的疫情防控精度，從而保障圖書館公共衛生治理與服務體系的科學合理化進程。

5.3 防疫導向的圖書館虛擬現實技術趨勢

有賴于互聯網技術的成熟，使得即使在新冠肺炎初期暴發的全民居家隔離期間，讀者也可通過網絡實現數字資源與部分在線服務的及時獲取。新冠疫情的全球蔓延，改變了很多讀者參與圖書館的行為習慣，使得圖書館線上服務需求進一步激增。數字閱讀和圖書館服務的虛擬技術應用，是隔離疫情最安全便捷的抗體。圖書館應與時俱進，使圖情學研究貼合前沿技術，加強圖書館科技防疫的適配性，及時發現可用于圖書館防疫的最新互聯網技術，增強圖書館的科技應用價值。目前我國已經邁向了虛擬現實技術在圖書館領域發展的新階段[19]，時空分離的云端服務模式使“互聯網+圖書館”迅速落地。尤其元宇宙時代的到來，使得數字孿生、人工智能、區塊鏈等技術應用于未來圖書館虛擬空間與沉浸式服務成為可能[20]。圖書館應順勢加強智慧服務、智能終端、虛擬館員、虛擬空間技術的研究應用，結合具備圖書館防疫功能的物理空間再造等升級措施，形成圖書館實體空間與虛擬空間交互融合的未來圖書館科學技術創新態勢。圖情界研究應密切關注新科技融合下的圖書館科技應用動態，以防疫常態化需求為契機，積極研究可適用于圖書館的虛擬現實技術發展路徑。

誠然，未來解決圖書館防疫的科技難題，要靠圖書館與相關科技行業的關注與共謀。一方面，館際共建防疫需求聯盟，帶動科技市場投入。通過收集圖書館常規防疫手段無法解決的共性難點與問題，提煉在疫情防控中的讀者需求。巨大的需求市場才能引起科技資本的投入，引導開展訂單式研發和投放式創新，使得防疫研發與環境消殺防控、讀者行為防控等需求相結合，形成科技防疫研發的不竭動力。另一方面，協同合作，共建圖書館科技防疫技術創新。誠如中國圖書館學會“十四五”發展規劃綱要指導，在全球疫情的背景下，圖書館行業迫切需要推動管理理念、服務方式、技術手段等方面的創新，也應當加強各類型、各系統圖書館之間的通力合作，促進圖書館與社會相關機構之間的協同發展[21]。圖書館人提高自主知識產權創新能力的同時，應加強與科技研發機構的優勢互補，積極探索互惠共贏的協同合作方式；知識產權中介機構也可借助自身專業優勢，加強圖書館防疫技術的知識產權運營，如協同整合各技術力量共建專利池等模式，推廣圖書館防疫科技的應用覆蓋面。合作主體、信息資源與技術環境的全面協同，方可促進圖書館科技防疫生態的可持續發展。

6 結語

本文以疫情之下圖書館的科技防疫需求為出發點，以專利分析為情報研究手段，通過探究全球圖書館防疫專利的現狀與技術特征，預測未來圖書館在創新物理空間防疫功能化改造、疫情監測防控與虛擬現實等技術方面的防疫發展格局。但由于專利情報公布的客觀時滯性等原因，圖書館科技防疫所涉的專利信息情報仍有待進一步地跟蹤驗證。本研究主要基于專利數據進行理論推演與發展預測，然而在推行圖書館防疫科技落地運營的實踐方面定會比理論演說更為復雜，必將面臨更多的研究挑戰，尤其是就未來圖書館科技防疫協同合作戰略、圖書館防疫專利運營風險與實際應用效果等更多的相關主題研究，仍然需要未來業界進一步地思考與探索。