Reliance on Scienceデータを活用した
特許・論文間引用分析
─ポストグラフェン二次元材料の二硫化モリブデン研究の構造─Analysis of patent-paper and paper-paper citations using freely accessible “Reliance on Science” data. –Research structure of molybdenum disulfide studies
国立研究開発法人科学技術振興機構

山下泰弘

独立行政法人産業技術総合研究所技術と社会研究センター、山形大学評価分析室等を経て現職。計量書誌学分析に従事。

yasuhiro.yamashita@jst.go.jp

03-5214-7640

国立研究開発法人科学技術振興機構

吉田秀紀

株式会社東芝研究開発センターを経て，現在 JST でファンディング業務や分析業務に従事。

1

はじめに利用できるデータとして、ボストン大学の Marx らが、Microsoft Academic Graph（MAG）のバルクデー

技術が細分化・複合化している現代においては、科タを特許データと突き合せた特許・論文間引用（PCS）

学と技術の関わりもまた多様化が進んでいる。そのためリンクデータを、MAG の書誌データと合わせて公開しファンディング現場においても、従来にも増して分野横始めている（以下では MAG 書誌データを包含するデー断的な取り組みが求められている。特定技術分野でのみタセットを、Marx らの論文タイトル（“Reliance on

利用可能なデータを整備することは、分野間の比較がでScience”）にちなんで ROS データと呼称する）。

きない点、さらに費用対効果、分析対象ごとの個別デー

本稿では、上記の Marx らによる公開データを紹介しタ整備に時間を要する点からも効率的ではない。その点た上で、我々が分析手法開発のテストフィールドとしてにおいて、特許は幅広い技術領域をカバーする稀有な体いるポストグラフェン二次元材料分野における主要な物系的データソースであり、特許による科学文献の引用は、質である二硫化モリブデン（MoS2）の研究を対象とし科学研究成果の技術へのスピルオーバーの指標として期た試行的な分析を行う。

待されている。
国立研究開発法人科学技術振興機構においても、上記の視点から特許による科学論文の引用に注目してきたが（例えば、治部・松邑・斎藤 2012; 山下・治部 2017

1982

ROS データの概要と利用における留意点2.1

概要など）、特許による科学論文引用のデータベースは、科

従来、PCS データは、古くは CHI リサーチ社が提学論文間の引用索引データベースほど汎用的なものでは供していた米国特許の引用データ、クラリベイト社のなく、導入コストも高額なため、定常的な利用には至っ

Derwent Innovations Index など限られたデータベーていなかった。しかしながら、近年 Digital Science

スでのみ有償提供されており、論文データベースに加社の Dimensions が特許・論文間引用を含む広範なリえてそれらを継続的に契約することはコスト面から困ンケージデータを提供するようになった他、フリーで難であった。Marx と Fuegi は、フリーで入手可能な論文データ（MAG）と特許データ（PatentsView がが利用しているデータは、すでに最新ではなく、また公開している米国特許バルクデータ）を突合すること

PCS リンクデータがベータ版であるため、最新データにより、PCS データを作成し、ウェブサイト（http://に必ずしも当てはまらない可能性がある点はお含みおきrelianceonscience.org）で広く一般に公開した。彼いただきたい。
MAG の論文データは、書誌事項や論文間引用データグラムについても併せて公開していることである。そまで ROS データに含まれているが、特許については、れによって、彼らと同様の環境を構築すれば、最新のPCS リンクテーブル（_pcs_mag_bodytextbeta）にデータを自ら作成することも可能となっている。当該特許番号が含められているのみである。そのため、非特データの作成方法と内訳については、Marx and Fuegi

許文献を引用した特許をより詳細に把握するためには、（2020）において説明されている。筆者らは ver.23

別途特許データを入手する必要がある。

をダウンロードして使用しているが、2020 年８月 31

そこで、ROS の特許データのソースとなっている

日現在の最新バージョンは、2020 年８月７日に公開

PatentsView のダウンロードサイト（https://www.

された ver.24 となっている。同日に複数のマイナーpatentsview.org/download/）から patent.tsv（デーリビジョンが公開されているが、筆者らはその中でもタの最終更新日は 2020 年６月 10 日）をダウンロー

2020 年７月時点で最新と思われる DOI:10.5281/

ドして、特許データを引用リンクテーブル中の特許番

zenodo.3755799 を 使 用 し て い る。Marx and号と確実に紐付けることができるかを検証した。また、

Fuegi（2020） に よ る と、 収 録 期 間 は、 米 国 特 許PCS リンクテーブル（_pcs_mag_bodytextbeta）には 1947 ～ 2018 年、 米 国 以 外 の 特 許 は 1782 ～付されたデータ項目にも若干の不明点があり、検証を進2018 年、 論 文 は 1800 ～ 2018 年 と さ れ て い る。

めている。それらについて、現時点で分かったことも報

しかしながら、ダウンロードしたデータには 2020 年

告したい。のデータも含まれており、バージョンアップの都度データも更新されているものと思われる。

筆 者 ら が 利 用 し て い る PCS リ ン ク テ ー ブ ル は、34,959,193 件のレコードを含む。そのうち米国特許論文書誌は MAG のバルクデータから必要事項を切からの引用リンクは、表１において uspto 項目が “1”り出すだけの処理だが、書誌マッチを行う PCS リンクまたはブランクとなっている 30,711,637 件である。

テーブルにはバージョン間での精度の違いが顕著に表れこの米国特許番号を PatentsView よりダウンロード得る。ver.21 までは、米国特許のカバーページ由来のした米国特許データと紐付けた結果、30,457,015引用のみのテーブルと本文から抽出した引用も含むベー件（99.2%）をリンクさせることができた。uspto フタ版テーブルが提供されていたが、ver.22 および 23

ラグが “1” の特許のみについての検証であるが、リンでは後者のみとなった。2020 年８月 31 日現在で最クされなかった 31,613 件から任意で数件抽出して、新の ver.24 では、ベータ版ではなくなっている 1。

USPTO のサイトで検索したが、該当レコードはなかったので、取り下げ等の何らかの理由で削除されたものと2.2

ROS データの利用における留意点思われる。

このデータは、研究者が自発的に公開しているもの

uspto フラグについて、“1” とブランクの違いは公であり、論文やウェブ上のドキュメントでその諸元が公開されているドキュメントのみからはわからないが、特開されているとは言え、商用データと比べて不明な点も許文献中でのリファレンスの記載箇所の分布は明らかに多い。筆者らも利用に当たっては、ある程度の検証が必異なる。リファレンスの記載箇所がフロントページのみ要となった。本節では、後続の利用者の便を考慮し、この場合は、すべて uspto フラグが “1”、本文のみの場れまでに筆者らが得た留意点を整理したい。現在筆者ら合はブランクである。ただし、フロントページと本文の1

このバージョンアップにおける大きな変更点として、２つのテーブルに分かれていた MAG と Pubmed の PCS リンクデータが１テーブルに集約された。

両方に含まれる場合は、どちらのフラグもあり得るので、記載箇所のみに基づいて付与されているとは言えな

YEAR BOOK 2O2O 199

2

特許情報の高度な活用

らの取り組みで特徴的な点は、作成のプロセスやプロ

表１

PCS リンクテーブルの内訳
uspto 項目1(blank)

0Totalwherefound 項目
frontonly

14,327,594

0

2,787,411

1,102,829

bothbodyonly

0 12,493,803(blank)00

計 (a)17,115,005 13,596,632

うち米国特許あり (b)17,083,392 13,373,623

b/a

99.8%

0 14,327,594
0

3,890,240

0 12,493,803
4,247,556

4,247,556

4,247,556 34,959,193

98.4%

い 2。Marx らは PCS リンクの確からしさ（confidence使用することが好ましいという証左を得た。以下ではそscore）を１から 10（ただし PCS リンクデータにはれを踏まえて、代表的なポストグラフェン二次元材料でスコア２以下のリンクは含められていない）の数値で表ある MoS2 の研究構造と技術との関連性の把握を試みしているが、リファレンスの記載箇所ごとにその平均をる。

取ると、「フロントページのみ」と「フロントページと本文の両方」のリンクは、それぞれ 9.4、9.6 であるの3.1

二次元材料としての MoS2に対し、「本文のみ」のリンクは 6.8 と顕著に低い。実

2004 年に初めて単離されたグラフェンは重要な二際にリファレンスの記載箇所ごとに、数件の PCS リン次元材料として注目されているが、バンドギャップが存クを任意抽出し、USPTO のサイトで特許文献に当たっ在しないため、半導体としての応用は困難であった。半て該当する論文が実際に特許文献中に出現するかを目視導体に応用可能なポストグラフェン二次元物質の一つと確認したところ、「フロントページのみ」と「フロントペーして、2011 年に Radisavljevic らは、MoS2 の半導ジと本文の両方」については 100% 該当論文が記載さ体特性を明らかにした（Radisavljevic et al. 2011。

れていたが、「本文のみ」については 10 件中６件に止以下 R2011 と呼称する）。それを契機として、MoS2まった。

が属する遷移金属原子１つと酸素族元素（カルコゲン）

DOCDB に 含 ま れ る 米 国 以 外 の 特 許 か ら の 引 用 もの原子２つの組み合わせからなる二次元物質群である遷PCS リンクテーブルに含まれているが、それについて移金属ダイカルコゲナイドの多様な物質の探索が進むとは詳しいドキュメントがなく、スクリプトも公開されてともに、MXene、シリセン、ゲルマネンなどの新たないない。米国特許以外についてのみ DOCDB パテント二次元物質が創製された。

ファミリーと紐づけられている。何故このような仕様になっているかは著者らには不明である 3。

今日では、多様な二次元物質が、触媒、トポロジカル絶縁体、半導体（トランジスタ、センサ、発光素子等）等幅広い用途に向けて研究されている。MoS2 は、自然

MoS2 研究の構造と技術との関連性の把握界に存在する物質であり、強い毒性もなく、従来から潤前 章 の 検 証 結 果か ら、 筆 者 ら が ダ ウ ン ロ ー ドした易であるなど、実用上多くの利点があり、ポストグラフェ

ROS データの PCS リンクデータについては、精度のン二次元物質の中でも、非常に幅広く研究されている物面から米国特許のフロントページ由来のものを抽出して質である。本稿では、二次元物質としてのみならず、古32002

米国特許の処理についてはスクリプトが公開されているので、解析すれば付与ルールがわかる可能性はあるが、筆者らは現時点ではそこまで処理しきれていない。

3

この点はウェブページにある質問用メールアドレスに問い合わせたが、2020 年８月 31 日時点ではまだ回答をいただけていない。

滑剤として用いられるほどありふれているため入手が容くから継続されている潤滑剤としての MoS2 の研究も含めて計量分析を行い、その相互の関連性についても明らかにしたい。

3.2

使用するデータて直接引用が最も良好な結果を出すことを示している（Shibata et al. 2008）。直接引用は、短期間では引に前処理して、特許データも含む分析データを構成した。

用リンクが十分に形成されないため、長期間の観測に適ま ず、 論 文 に つ い て は、ROS デ ー タ の 分 野 分 類している（Klavans and Boyack 2017）。直接引用は、（fieldidname テーブルの fieldname 項目）において、共引用、書誌結合と異なり情報が要約された形で表示さ“molybdenum disulfide” が付与されたものを MoS2れないので、構造の視認性はやや低くなるが、引用リン研究論文として抽出した。ROS データには非常に雑多クにウェイト付けされないため、結果の恣意性は低いとな種類の文献が含まれているので、定期刊行物（ジャー言える。

ナル ID が付与された媒体）に収録された文献に限定す直接引用では、非常に大きなサイズのクラスタが形成ることで文献の質を一様にした。通常計量書誌学分析されることが多いので、コミュニティ分割により、サブに用いられる商用データベース（Web of Science、クラスタに分割する。コミュニティ分割の近似計算法にScopus 等）に含まれるドキュメントタイプに相当すはスピングラスを用いる。

るデータ項目が存在しないため、これ以上のふるい分け

論文出版に対応した特許出願動向を把握するため、特は行っていない。本稿ではデータセット内での引用関係許については公開年ではなく出願年に基づいて集計を行を分析するため、データセット内の他の論文ないし特許う。と引用関係を持たない孤立した論文は除外した。上記の処理によって、3,352 件の論文データを得た。
PCS リンクデータ（_pcs_mag_bodytextbeta テーブル）は、米国特許のみを使用する。米国特許の抽出の際、4結果

4.1

MoS2 研究の可視化

uspto フラグを無視し、特許番号で PatentsView よMoS2 論文とその引用特許の引用関係の俯瞰図を図り入手した米国特許データにリンクされるデータを米国１に示す。青いノードが MoS2 論文、赤いノードが本特許と見做した。特許本文にのみ記載された引用文献は、稿で特に注目する R2011、緑が特許である。R2011

高い精度が期待できないことから除外し、フロントペーにおける単層 MoS2 の半導体特性の発見により大幅にジに記載された引用文献のみ（wherefound 項目の値

研究の潮流が変化したにも関わらず、若干の例外を除いが “frontonly” または “both” のレコード）を分析対て、すべての論文が引用関係で結合されていることがわ象とした。前述の MoS2 論文データとリンクさせるこかる。特許による論文引用は、論文間引用と比較してかとにより、505 ペアの PCS リンクデータを得た。

なり少数であり、また R2011 を含む一部の論文に偏論文間引用については、ROS データに含まれるもの在している。

を使用した。MoS2 論文間の引用リンク数は、18,528

最大連結成分（最もサイズが大きいクラスタ）は極めペアである。本稿では特許からの論文引用の発生までにてサイズが大きいので、研究トピックの構造的な把握を注目し、その後に発生する特許間引用については簡略化行うため、コミュニティ分割を行って、19 のサブクラのため捨象した。

スタ（以下研究領域と呼称する）に分割した。19 の研究領域のうち８領域は論文数 10 件未満と極めて小規模

3.3

分析方法なため捨象する。残りの 11 領域の内訳は表２の通りで次章では、MoS2 研究の態様に大きな変化をもたらしある。特許数は各研究領域に含められる特許数であり、たと考えられる R2011 に注目し、その出現前後での必ずしも論文の被引用数とは合致しない。また、右列の研究の構造変化を分析する。

「分野」は、ROS データに付与されている“molybdenum研究の構造を可視化するために、本稿では直接引用関係に基づいてクラスタリングを行う。柴田らは、直接disulfide” 以外の分野を、頻度上位 10 件まで表示している。

引用、共引用、書誌結合の３つの方法で構築されたネッ

潤 滑 ／ ト ラ イ ボ ロ ジ ー（#4、#13）、 脱 硫（#6）、トワークの比較を行い、リサーチフロントの識別におい複合材料（#19）に関する研究領域は、相対的に古く、YEAR BOOK 2O2O 201

2

特許情報の高度な活用

前章で検証を行った ROS データに対し、以下のよう

論文数

平均年
特許数 論文出版 特許出願

1 387

3 2015.6 2014.3#3 480441

図１MoS2 研究の直接引用ネットワーク

表２

論文数 10 以上の研究領域の内訳
分野

inorganic chemistry; materials science; chemistry; lithium; anode;electrochemistry; chemical engineering; nanotechnology; graphene; electrodeinorganic chemistry; chemistry; catalysis; materials science; tafel equation;
13 2016.7 2016.8 overpotential; chemical engineering; electrocatalyst; nanotechnology;
electrochemistry
2 2010.7 2010.0

materials science; composite material; metallurgy; tribology; lubricant;microstructure; powder metallurgy; composite number; sintering; dry lubricant

materials science; monolayer; optoelectronics; analytical chemistry;
5 887 110 2016.1 2017.0 nanotechnology; physics; chemistry; chemical vapor deposition; condensed
matter physics; graphene675

chemistry; inorganic chemistry; catalysis; hydrodesulfurization; molybdenum;
9 2010.7 2011.8 organic chemistry; heterogeneous catalysis; materials science; sulfur;
dibenzothiophene

7460 2016.3

saturable absorption; physics; optics; optoelectronics; fiber laser; laser;materials science; ultrashort pulse; pulse duration; nanotechnology

11 437chemistry; inorganic chemistry; materials science; nanotechnology; analytical
24 2016.7 2017.8 chemistry; detection limit;
graphene; nanocomposite; exfoliation joint; biosensor

13 30839 2007.0 2013.2

materials science; composite material; metallurgy; tribology; chemistry;
lubricant; inorganic chemistry; lubrication; nanotechnology; analytical chemistry86materials science; chemistry; analytical chemistry; nanotechnology; inorganic
6 2016.8 2011.0 chemistry; chemical engineering; nanocomposite; heterojunction; x ray
photoelectron spectroscopy; graphene

18 140chemistry; inorganic chemistry; adsorption; materials science; chemical
25 2017.4 2018.2 engineering; membrane; aqueous solution; graphene; nanotechnology; analyticalchemistry

19 368materials science; inorganic chemistry; chemistry; composite material;
48 2009.5 2009.3 nanocomposite; chemical engineering; intercalation; organic chemistry;
nanoparticle; polymer

17202-表３順位

被引用数

第一著者

142Branimir
Radisavljevic

233

331 Kengku Liu

4

特許からの被引用数上位 10 論文
ジャーナル

出版年

研究領域

Single layer MoS2 transistors

NatureNanotechnology

2011

#5

Manishkumar The chemistry of two dimensional layered transition
Nature Chemistry
Chhowalla
metal dichalcogenide nanosheets

2013

#11

Growth of large area and highly crystalline MoS2Nano Lettersthin layers on insulating substrates

2012

#5

24 Ke Liu

Atomically thin molybdenum disulfide nanopores
ACS Nanowith high sensitivity for DNA translocation

2014

#18

518 L Britnell

Field effect tunneling transistor based on vertical
Sciencegraphene heterostructures

2012

#5

617 Yihsien Lee

Synthesis of large area MoS 2 atomic layers withAdvanced Materials
chemical vapor deposition

2012

#5

716 Yuda Zhao

Two dimensional material membranes an emerging
Small
platform for controllable mass transport applications

2014

#18

815

Tribological behavior of deagglomerated active Tribology
inorganic nanoparticles for advanced lubrication
Transactions

2008

#19

912 Xianguo Hu

On the size effect of molybdenum disulfide particles Industrial Lubrication
2005
on tribological performanceand Tribology#191010 Goki Eda

Photoluminescence from chemically exfoliatedNano Letters
MoS2

#11

ArpanaVerma

2011

いずれも平均出版年が R2011 の出版以前である。そ待の高さが伺われる。８位と９位にトライボロジーに関れ以外の研究領域の多くは、リチウムイオン電池（#1）、する論文が含まれているが、いずれも R2011 以前に単層／オプトエレクトロニクス／グラフェン（#5）、光発行されたものであり、二次元材料が近年の研究の主流子吸収／ファイバーレーザー（#7）、バイオセンサーとなっていると考えられる。

（#11）など、二次元材料としての MoS2 に期待されて4.2いる研究であり、相対的に新しい。

R2011 が MoS2 研究に与えた影響

個別の論文の特許からの被引用数に注目すると、上位

R2011 が MoS2 材料研究に対して非常に高いイン論文は表３の通りである。トップは、本稿で注目していパクトを示していることは明らかであるが、MoS2 研

る R2011 であり、MoS2 論文群が得ている 505 引究の各領域の発展にどのような形で寄与したのであろう用の 8.5% を占めている。表中で R2011 が属する研か。

R2011引用論文数（報）60070%

50060%50%

40040%

30030%

20020%

1000R2011引用割合

図 ２ に 表 １ に 示 し た MoS2 各 研 究 領 域 か ら の究領域 #5 の論文が上位を占めており、技術応用への期

10%#1#3#4#5#6#7#11 #13 #17 #18 #190%

研究領域
論文数
図２

R2011引用割合

各研究領域からの R2011 の引用状況

YEAR BOOK 2O2O 2032

特許情報の高度な活用

タイトル

R2011 を引用する論文の数と割合を示す。R2011の引用関係を持たなかった Britnell2012 が統合され、は MoS2 分野において非常に高い引用を得ているが、引用ネットワークが密になり始める。Britnell2012

属する研究領域（#5）において、その割合が顕著に高は、R2011 とは直接の引用関係を持たないのみならず、く、R2011 が引用される機会がない 2010 以前の論特許からの引用が先行している点も特徴的である。グラ文まで含む集計にも関わらず、研究領域 #5 の論文の約フェンをベースに、窒化ホウ素または MoS2 をトラン60% から引用を受けている。すなわち、この研究領域スポート障壁として、複合したトンネル FET に関する形成の原動力とも言えよう。一方、表１に挙げたすべて研究であり、実用に近い性質のものと考えられる。の研究領域から引用されていることから、従来からの研究領域であるトライボロジーを含め、MoS2 研究全般に対して、R2011 はインパクトを与えている。

まとめ

R2011 出版後、研究領域 #5 にはどのような変化が本稿では、公開された PCS データを活用して、近年生じたのであろうか？図３に R2011 出版後２年間で注目を集めている二次元材料研究の特許と論文の引用の研究領域 #5 の引用ネットワークの変化を示す。出版ネットワークの形成過程を分析した。ROS データの存直後の 2011 年には R2011 が４件の引用を得ている

在は、これまでデータがなくて研究が進まなかった特許・が、研究領域内の引用は極めて疎であり、この時点では論文間の引用に関する包括的な分析を加速するものと思研究領域が形成されていないといえる。図中に引用の向われる。同データを公開し、バージョンアップし続けてきを示していないが、R2011 は図示された研究領域いる Marx らのグループに感謝したい。

#5 の論文を引用しておらず、引用している MoS2 論文

我々のグループにおいても、ROS データは導入しては、SFM によって MoS2 分子層の計測を行った研究領間もなく、まだその性質を熟知しているとは言えない。

域 #11 の論文１報のみである。翌 2012 年には２報

本稿で紹介した分析は、今後同データに基づく分析を進の重要なフォロワーが出版され、R2011 とそれらが共めるための試行的なものであり、より深めていく必要が引用される形で研究領域 #5 内の引用ネットワークが形ある。本稿では視認による解釈に止まったが、特徴的な成され始める。それらは大規模原子層薄膜合成に関する研究論文のネットワーク指標とその変化についても分析

Lee らの研究と Liu らの研究である。より実用に近いしていく必要がある。

研究が早期に進められたことで R2011 において創出試行的な分析ではあるが、本稿からは二次元材料研究された MoS2 デバイス研究の関連研究が急速に発展しについていくつかの示唆が得られた。１つには R2011たものと思われる。2012 年になると R2011 と直接が MoS2 デバイス研究の研究領域を形成したこと、そ

図３

204

5

領域 #5 の発展過程（2011-2013）

れに際してそれをフォローする複数の重要な論文がサポートしたことがデータで示されたことである。また、R2011 とは独立になされた Britnell らの研究が後続研究によって、引用ネットワークに取り込まれていく過程も観測された。今後は、R2011 以外のこのような特徴的な研究の役割についても、分析を進める必要があろう。

特許情報の高度な活用

2

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