专利作为发明创新成果产物，可作为创新资源应用于新一轮产品设计流程^[1]。然而直接引用专利内容将构成侵权，对此，专利规避这一技术被提出并应用于实际场景当中。究其本质，专利规避属于创新设计，其目的是保证新产品在不侵权的前提下引用已有专利知识且具有创新内容。

可拓理论作为一种形式化表达事物的方法，已被广泛应用于包括创新设计在内的各个领域。米晶晶等^[2]将专利文本转化为可拓模型，提高了专利知识的具象程度，以便于对专利知识的二次开发。李千静等^[3]将可拓理论与计算机辅助创新技术结合，对一无尘黑板专利开展规避设计，体现了可拓基元模型对事物的表达效果有助于专利知识的集合与后续专利缺陷分析。陈晓菁等^[4]将可拓变换与TRIZ理论结合应用于专利规避，分析专利中的缺陷功能，以可拓变换进行规避操作，使规避流程更加清晰与形式化。上述研究均说明可拓理论可与其他理论工具相结合并有效应用于专利规避设计。但目前大多数可拓理论研究集中以单一专利为对象开展专利规避设计，仍存在对同一技术领域的其他专利构成侵权的风险，且在确认专利中待规避内容时仍通过主观判断，未能保证后续规避方案的合理性。

产品面向用户，同时用户对产品存在需求。功能需求属于产品创新的驱动因素之一^[5]，与此同时，在线评论作为功能需求的显性载体被广泛应用于产品的创新设计当中。王琴等^[6]开展在线评论情感分析以获取功能需求并通过质量功能展开(Quality Function Deployment，QFD)对一吸尘器产品开展改进设计，说明了在线评论的参考价值。高新勤等^[7]基于在线评论分析获取产品特征及用户对其情感评分，从而确认用户对于产品的功能需求，为改进产品设计提供依据。

上述研究说明了以在线评论为资源基础的功能需求对创新设计的积极作用。本文主要结合以在线评论所得的功能需求与可拓理论共同开展专利群规避设计，此外还利用了功能本体这一理论工具。首先，以在线评论作为功能需求获取资源，对其进行自然语言处理提取若干关键词并利用可拓基元模型将其转化为功能需求事元模型。其次，以在线评论关键词结合IPC分类号检索目标专利群，并对所得专利文本进行数据清洗处理后分析，提取各自的专利知识并对其整合以构建专利群功能模型。然后，将所得功能需求与专利群所能实现的功能合集进行功能匹配，确认专利群功能模型当中的待规避内容。最后，以功能需求为引导，可拓理论中的可拓分析、可拓变换为规避路径，获取规避求解方案。

对应地，功能本体与可拓基元模型有助于功能需求以及专利群中待规避功能的准确表达，同时，以在线评论作为功能需求可使规避设计朝着满足用户实际所需的方向开展，降低了规避方向选择的主观性。

1 基于功能需求与可拓理论的专利群规避设计方法

基于功能需求与可拓理论的专利群规避设计方法主要由4部分组成。具体方法流程如图1所示。

该方法第1部分为功能需求的获取，首先通过网络爬取技术获取对应产品用户在线评论，然后利用自然语言处理技术剔除其中无关内容并获取用户评论关键词，最后通过功能本体词汇、可拓基元模型与所得关键词建立相关功能需求事元模型。第2部分为专利群功能模型获取，以在线评论关键词与IPC分类号组合一同检索目标专利群，之后对各专利进行文本数据简化处理并提取其中的功能知识与组件知识，将其整合并构建专利群功能模型。第3部分为确认专利群中待规避内容，将专利群功能模型与功能需求合集进行功能匹配，从功能概念与实现方式两方面确认前者其中的待规避内容。第4部分为规避方案求解与侵权判定，以可拓分析为规避路径，可拓变换为规避结果的操作运算，使方案求解流程以可视化且规范的形式开展。完成方案求解后，仍需要进行侵权判定，判断新方案中的技术特征是否与专利群中的技术特征重复。若无，则将新方案确认为最终方案，反之则进行新一轮规避方案求解。

1.1 功能需求定义与获取

需明确的是，用户所需的并非产品，而是产品所能实现的功能。因此，专利产品在朝着满足用户需求的方向改进的过程中，有必要将功能需求作为规避依据开展规避设计^[8]。

随着互联网发展，更多用户选择网购这一形式购买产品。对应地，用户对于产品功能需求可通过在线评论获取。在线评论反映了用户购买产品过程中多个阶段的体验评价，蕴含了用户对于产品特征、使用状况等内容的使用体验，即用户对于产品的关注点。同时，在线评论中亦存在大量与产品本身无关或不真实的信息，如物流状态、客服交流体验、恶意刷评等内容。对此，有必要对通过网络爬取技术所得在线评论进行自然语言处理以获取有效内容^[9]。

首先，对所得在线评论进行中文分词，将每一单独评论分解成由多个单词构成的语句集合，该过程中，需针对产品性质添加词典，避免与产品相关的复合词组被进一步分割。另外，添加停用词词库，剔除含有停用词在内的语句集合，保留仅评论产品本身的有效语句集合。所使用的停用词词组为与产品无关的内容，如“好评”“物流”等词组。然后，通过词频-逆文档频率(Term Frequency-Inverse Document Frequency，TF-IDF)指标来确认有效语句集合中的关键词^[10]，并把概念相似的关键词进行整合，依照性质将其分类为：产品组件、产品功能与产品属性3种类型。下一步，需分析并获取关键词之间的联系，从而基于所得关键词构建用户对于产品的功能需求。

可拓理论中的事元模型以“主体”“特征”“量值”三元素矩阵形式可很好地形式化表述功能需求，提高功能需求的可视化表述程度。在这基础上，所得事元模型有助于后续将其与专利群功能模型进行功能匹配来确认待规避内容。另外，还可适配于可拓分析中的拓展分析方法，以便于后续以功能需求作为规避依据及发散起点进行规避方案求解。

功能需求作为功能概念的需求侧表达，自然包括如“支配对象”“使用组件”“实现方式”“效果”等多项特征^[11]。具体地，可将关键词之间的联系转化为事元模型中相关特征与量值之间的联系，并将其填充到事元模型中。

为使功能需求能被准确理解，功能需求概念可从合集中“产品功能”类型关键词出发并进行规范定义。在该规范化过程中，以可拓分析中的拓展分析为手段，以所得的功能关键词为起点，基于所拓展的特征与相关功能本体词汇进行匹配，从而构建功能概念更清晰且规范的功能需求事元模型。

至此，在线评论已转化为相关功能需求事元模型，具体流程如图2所示。此外，该过程中所得的关键词还可用于后续对目标专利的检索。

1.2 专利群功能模型获取

IPC分类号作为专利技术领域划分的界定参考被广泛应用于专利分类、专利检索等实际应用当中，一项技术方法或产品专利往往可通过多项IPC分类号检索获取^[12]。对此，在目标专利群检索过程中，使用多项IPC分类号并将其进行逻辑或运算检索，可在增加检索结果的同时保证所得结果从属于所需技术领域。

本文利用多项IPC分类号与在线评论关键词检索目标专利，通过阅览专利标题、摘要等简短部分，将检索结果中的所需专利划入目标专利群中，进行后续详细分析。

产品专利作为规范性文本，具有固定的组成部分，且不同组成部分之间存在内容重复之处。同时，其在内容上存在撰写人的主观表达，在形式上具有固定格式。综上，为提高专利文本分析效率，可对所得专利进行一定程度的文本数据清洗，具体流程如图3所示。

首先将由国家知识产权局获取的专利文献从PDF格式转化为更方便进行字符操作的TXT格式文本。接着，对专利数据进行简化，从提高阅读分析效率角度出发，选择仅保留简短且覆盖大部分专利知识内容的标题、说明书摘要、权利要求书3部分。具体地，利用专利具有固定形式等特点，使用正则表达式清洗其余不需要的内容。最后，为提高处理后文本可阅读性，将处理后的文本内容整合为段落格式^[13]。同时，还通过对完整的专利文本进行中文分词，添加停用词库，利用TF-IDF指标提取专利中的关键词，以便于更快了解并掌握专利知识。

专利作为专业性说明文本，其知识可分为功能知识与组件知识。具体地，功能知识包括专利所能实现的功能概念及其实现方式两方面，组件知识则是组件技术特征、装配关系与空间位置等内容。专利在撰写过程中受撰写人主观判断，其功能知识中对于功能概念的说明往往存在口语化、表达不规范等现象。故需利用功能本体词汇，规范化地分析并提取功能知识^[14]。

更进一步，在提取各专利的功能知识与组件知识后，需将其整合，并构建两者之间的关联，即利用一功能模型以摆脱各专利文本载体，形式化地表达专利群所蕴含的专利知识。通过该功能模型，专利群中各项功能与其对应的实现方式、作用组件之间以连接线相连表达，有助于对专利群专利知识的简化、理解并提高知识利用效率。

1.3 功能匹配

在线评论具有时效性，能即时反映用户对于产品在不同方面的要求，若能满足，将提升产品的用户满意度^[15]。对应地，通过在线评论所获取的功能需求可作用于专利规避设计过程中，确认待规避内容，使其朝着满足功能需求的方向改进。

在获取功能需求事元模型合集与专利群功能模型后，下一步则需通过功能匹配以确认专利群中的待规避内容，具体流程如图4所示。需明确的是，专利群功能模型中若干功能包括各层级内容且相互联系，而所得功能需求事元模型中亦有许多特征与对应量值，通过将后者作为判断依据并对前者中组成部分进行判断，可确认待规避内容类型并分为多种类型。具体地，可分为：(1) 功能表达效果欠佳，待规避内容为对应功能的实现方式及其组件；(2) 专利群中缺少满足功能需求的对应功能，待规避内容为待添加功能。与待规避内容相对应的未满足的功能需求，可将其作为规避依据，为后续待规避内容朝着满足功能需求的方向改进提供指引。

1.4 规避方案求解与侵权判定

通过功能匹配，可确认专利群功能模型中的待规避内容。下一步，则需通过可拓分析与可拓变换对待规避内容进行改进，使之满足对应功能需求，最后构建新方案功能模型。

首先进行可拓分析，以已有的基元模型为起点，发散一系列与之相关的基元模型，获取可实现该需求的知识信息。

如上所述，待规避内容可分为两种类型，第一种为专利群功能模型中不存在满足功能需求的功能概念，对应的求解方式为添加功能。以该需求事元模型为发散起点，根据其特征、量值进行可拓分析确认其实现方式，最后通过原有的组件或增加新组件的方式，利用可拓变换中的增添变换增添进新方案功能模型中。

第二种为已有功能的实现方式未能满足功能需求。对应的求解方式为变更对应功能实现方式，并将原有功能的事元模型与对应功能需求事元模型作为发散起点开展可拓分析，依据两者的特征、量值，分析前者实现方式不足之处并朝着功能需求的理想效果进行改进。最后分析所得到的结果应是满足功能需求的相应组件物元模型与利用新的实现方式的功能事元模型。

虽然可拓分析进行了知识的发散，但并未对原有功能模型中的组成内容进行改变，故仍需通过可拓变换，将发散所得的知识信息以规范且可视化程度高的操作作用于原有功能模型中并进行置换或增添^[16]。其中可拓变换主要使用置换变换与增添变换，具体变换形式^[17-18]为

$ { M_\text{1}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{专}\mathrm{利}\mathrm{群}\mathrm{技}\mathrm{术}\mathrm{方}\mathrm{案}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& v_\text{0}\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& v_\text{1}\end{array}\right]} $

$ { \begin{split} &T_{\text{1}}M_{\text{1}}=M_{\text{2}}=\\ &\qquad\qquad \left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{置}\mathrm{换}\mathrm{方}\mathrm{案}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& v_{\text{0}}'\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& v_{\text{1}}'\end{array}\right](\mathrm{置}\mathrm{换}\mathrm{变}\mathrm{换}) \end{split}} $

$ { M_{\text{3}}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{增}\mathrm{添}\mathrm{方}\mathrm{案}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& v_{\text{0}}''\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& v_{\text{1}}''\end{array}\right]} $

$ { \begin{split} &T_{\text{2}}M_{\text{2}}=M_{\text{4}}=\\ &\quad \left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{新}\mathrm{方}\mathrm{案}(\mathrm{置}\mathrm{换}\mathrm{方}\mathrm{案}\\+ \mathrm{增}\mathrm{添}\mathrm{方}\mathrm{案}) ，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& v_{\text{0}}' \oplus v_{\text{0}}''\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& v_{\text{1}}' \oplus v_{\text{1}}''\end{array}\right](\mathrm{增}\mathrm{添}\mathrm{变}\mathrm{换}) \end{split}} $

其中： $ M $ 是方案物元，其特征包括“组件构成”与“可实现功能”。对于置换方案 $ M_\text{2} $ 及增添方案 $ M_\text{3} $ ，其特征的对应量值则为经过可拓分析后所得的各位基元模型。最后经过复合变换后所得新方案物元 $ M_\text{4} $ 即为规避方案求解最后结果，下一步可根据其特征的对应量值逐一与 $ M_\text{1} $ 进行比较，判断是否构成专利侵权。

无论是何种变换方式，其本质都是从功能概念或实现方式层级对专利群功能模型进行操作。由于功能概念、功能实现方式、组件均进行了变化，对应地，所得新方案功能模型中的技术特征便不同于原有专利的技术特征。

该方法规避设计流程主要进行了增添与置换的复合可拓变换操作，该变换流程直观，有助于确认变换过程的结果及操作类型。所得结果违反当前法律公认的全面覆盖原则、等同原则等侵权判定原则的风险较低。此外，以在线评论关键词为基础所得的功能需求为规避依据，所得规避设计方案在降低侵权可能性的同时亦保证其实用性与创新性。

2 案例分析

随着人们物质生活条件的逐渐改善，部分人群由于摄入营养过剩而出现各种慢性病症并需要长时间服用药物，同时亦有许多消费者基于身体健康等目的而服用保健品。以上现象均反映了药物、保健品等逐渐融入人们日常生活，同时也形成了用户对于可便携药品的产品需求增加趋势。对此，本文以该趋势为导向，开展对于相关专利产品的专利群规避设计。

首先利用网络爬取技术获取各电商平台上药品收纳盒产品言论共4590条。然后通过自然语言处理技术，添加停用词词库，去除物流状况、客服交流体验等与产品无关的评论，得到仅与产品相关的评论共537条，部分结果如图5所示。

之后对剩余评论进行中文分词，并基于TF-IDF指标来确认其中的关键词。为保证关键词的重要程度，仅选择所得指标数值最高的前20个单词作为关键词。依照不同类型，将其分为产品组件、产品功能、产品属性3类型。其中存在部分概念相同而表述差异的单词，需人为对其进行整合，最终结果如表1所示。

在获取相关关键词后，结合分析经自然语言处理后所得的产品有效评论，可获取关键词之间的联系，并利用可拓事元模型中“主体”“特征”“量值”三元素矩阵形式将其表达为功能需求。同时，产品功能关键词从自然语言评论中提取，需通过可拓分析将其转化为由功能本体词汇作为主体的功能需求事元模型。具体流程与结果为

$ { \left.\begin{aligned} & A_\text{1}=\left[\begin{aligned}\mathrm{容}\mathrm{纳}(\mathrm{功}\mathrm{能}\mathrm{需}\mathrm{求})，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{品} \qquad \qquad \quad \\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \{\mathrm{药}\mathrm{盒}，\mathrm{格}\mathrm{子}\} \quad \; \\ & \begin{aligned}\mathrm{预}\mathrm{期}\mathrm{效}\mathrm{果}，\\ \mathrm{工}\mathrm{具}\mathrm{属}\mathrm{性}，\end{aligned}& \begin{aligned}\{\mathrm{无}\mathrm{异}\mathrm{味}，\mathrm{密}\mathrm{封}\}\\ \{\mathrm{手}\mathrm{感}\mathrm{好}，\mathrm{结}\mathrm{实}\}\end{aligned}\end{aligned}\right]\\ & A_\text{2}=\left[\begin{aligned}\mathrm{分}\mathrm{类}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{品} \qquad \\ & \begin{aligned}\mathrm{工}\mathrm{具}，\qquad \qquad \\ \mathrm{预}\mathrm{期}\mathrm{效}\mathrm{果}，\qquad \end{aligned}& \begin{aligned}\mathrm{格}\mathrm{子} \qquad \\ \mathrm{按}\mathrm{需}\mathrm{分}\mathrm{类}\end{aligned}\end{aligned}\right]\end{aligned}\right\}} $

$ {{\text{┫}}A_\text{3}=\left[ \begin{array}{*{20}{l}} \begin{array}{l} \mathrm{分}\mathrm{离}\\ (\mathrm{功}\mathrm{能}\mathrm{需}\mathrm{求}) \end{array}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{品}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{格}\mathrm{子}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}\mathrm{属}\mathrm{性}，&\begin{array}{l} \{\mathrm{间}\mathrm{隔}\mathrm{空}\mathrm{间}\mathrm{数}\mathrm{目}\mathrm{多}，\\ \mathrm{分}\mathrm{离}\mathrm{效}\mathrm{果}\mathrm{稳}\mathrm{定}，\\ \mathrm{密}\mathrm{封}\}\end{array}\end{array} \right]} $

$ {A_\text{4}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{打}\mathrm{开}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{药}\mathrm{盒}，\mathrm{盖}\mathrm{子}\}\\ & \mathrm{预}\mathrm{期}\mathrm{效}\mathrm{果}，& \{\mathrm{手}\mathrm{感}\mathrm{好}，\mathrm{使}\mathrm{用}\mathrm{方}\mathrm{便}\}\end{array}\right]}\quad $

$ {{\text{┫}}A_\text{5}=\left[ \begin{array}{*{20}{l}} \begin{array}{l} \mathrm{连}\mathrm{接}\\ (\mathrm{功}\mathrm{能}\mathrm{需}\mathrm{求}) \end{array}，& \;\; \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \;\; \{\mathrm{药}\mathrm{盒}，\mathrm{盖}\mathrm{子}\}\\ & \begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{维}\mathrm{持}\mathrm{方}\mathrm{式}，\\ \mathrm{施}\mathrm{动}\mathrm{对}\mathrm{象}，\\ \mathrm{解}\mathrm{除}\mathrm{难}\mathrm{度}，\end{array} & \begin{array}{*{20}{l}}\{\mathrm{外}\mathrm{力}，\mathrm{空}\mathrm{间}\mathrm{位}\mathrm{置}\mathrm{约}\mathrm{束}\}\\ \mathrm{人}\mathrm{手}\\ \mathrm{低}\end{array}\end{array} \right]} $

$ {A_\text{6}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{切}\mathrm{割}(\mathrm{功}\mathrm{能}\mathrm{需}\mathrm{求}) ，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{品}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{刀}\mathrm{片}\end{array}\right] }\qquad\quad$

$ {A_\text{7}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{携}\mathrm{带}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{药}\mathrm{盒}，\mathrm{药}\mathrm{品}\}\\ & \mathrm{预}\mathrm{期}\mathrm{效}\mathrm{果}，& \{\mathrm{便}\mathrm{携}，\mathrm{可}\mathrm{随}\mathrm{身}，\mathrm{手}\mathrm{感}\mathrm{好}\}\end{array}\right] }$

$ {{\text{┫}}A_\text{8}=\left[ \begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{固}\mathrm{定}(\mathrm{功}\mathrm{能}\mathrm{需}\mathrm{求}) ，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{盒}\\ & \mathrm{作}\mathrm{用}\mathrm{环}\mathrm{境}，& \begin{array}{l} \{\mathrm{衣}\mathrm{物}，\mathrm{袋}\mathrm{子}，\\ \mathrm{包}\mathrm{裹} \cdots \} \end{array}\end{array} \right] }$

基于以上事元模型，可将在线评论转化为具体的5项功能需求，分别为：容纳功能需求、分离功能需求、连接功能需求、切割功能需求、固定功能需求。下一步则是利用“药品”“收纳”两主要关键词及相关IPC分类号进行目标专利检索，其中所用到的IPC分类号与检索关键词布尔运算结果为

$ \begin{split} &\mathrm{B}(\mathrm{作}\mathrm{业}) \to \mathrm{B}65(\mathrm{输}\mathrm{送}\mathrm{、}\mathrm{包}\mathrm{装}) \to \\& \mathrm{B}65\mathrm{D}(\mathrm{用}\mathrm{于}\mathrm{物}\mathrm{料}\mathrm{贮}\mathrm{存}\mathrm{或}\mathrm{运}\mathrm{输}\mathrm{的}\mathrm{容}\mathrm{器}) \end{split} $

$ \mathrm{A}(\mathrm{农}\mathrm{业}) \to \mathrm{A}61(\mathrm{医}\mathrm{学}) \to \mathrm{A}61\mathrm{J}(\mathrm{用}\mathrm{于}\mathrm{医}\mathrm{药}\mathrm{目}\mathrm{的}\mathrm{的}\mathrm{容}\mathrm{器}) $

$ (\mathrm{F}\mathrm{L}\mathrm{H}:(\mathrm{B}5\mathrm{D}) \mathrm{O}\mathrm{R}\;\mathrm{F}\mathrm{L}\mathrm{H}:(\mathrm{A}61\mathrm{J}) ) \mathrm{A}\mathrm{N}\mathrm{D}\mathrm{药}\mathrm{品}\mathrm{收}\mathrm{纳} $

通过阅览专利标题与摘要等组成部分，最终选定专利号分别为CN214910528^[19]与CN212891578U^[20]的两个专利作为本次案例的目标专利并将其划定为目标专利群。

两专利文本的简化处理结果如图6所示，通过正则表达式去除了无关内容，最后仅保留专利摘要及权利要求书，同时利用中文分词技术与TF-IDF算法提取出专利文本的关键词以供更快把握专利知识。

阅览进行简化处理后的专利文本，之后将专利知识分为功能知识与组件知识，将其整合以构建药品收纳盒专利群功能模型，结果如图7所示。

由上述功能模型可知，该药品收纳盒专利群主要可以实现的功能有：分离、容纳、连接与固定。其中容纳所用的组件为盒体，盒体内部具有容纳腔以容纳其他组件与药物；分离所使用到的组件均为隔板，通过与盒盖、盒体构建多个密闭空间将药物进行分类；连接则主要通过若干连接组件将盒体与盒盖两者贴合以实现，保持盒盖在未使用时与盒体之间的连接状态；固定则主要通过固定组件与待固定物体之间进行面接触，基于黏力以实现，从而保证药品收纳盒整体的相对空间位置稳定。在分析专利群功能结构模型并确认目标专利知识后，需将其与最初所得的功能需求进行功能匹配，从而确认专利群功能模型中待规避内容。具体流程如图8所示。

经功能匹配后可知，未满足的有分离功能需求、连接功能需求、固定功能需求与切割功能需求。对应地，专利群所能实现的分离功能所使用组件中仅初步限制药品空间位置，未能满足对应功能需求中关于密封性的要求；连接功能利用错位配合的方式约束盒盖与盒体，与对应功能需求中解除连接难度低这一要求存在冲突；固定功能所使用的面接触方式亦未能适用于对应功能需求中的应用环境。同时，专利群未能实现切割功能，亦需要在后续的规避设计中添加该功能的相应组件。综上，可确认专利群中的待规避内容，如表2所示。

在开展待规避内容的改进前，需对专利群功能模型中的未满足功能建立功能事元模型，使之与对应的未满足功能需求一同作为可拓分析的发散起点。

$ {A_\text{9}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{分}\mathrm{离}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{物}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \{\mathrm{隔}\mathrm{板}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \mathrm{构}\mathrm{建}\mathrm{单}\mathrm{独}\mathrm{密}\mathrm{闭}\mathrm{空}\mathrm{间}\end{array}\right]} $

$ { A_\text{10}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{连}\mathrm{接}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{盒}\mathrm{体}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{连}\mathrm{接}\mathrm{组}\mathrm{件}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{效}\mathrm{果}，& \mathrm{对}\mathrm{象}\mathrm{贴}\mathrm{合}\\& \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \{\mathrm{错}\mathrm{位}\mathrm{配}\mathrm{合}，\mathrm{过}\mathrm{盈}\mathrm{配}\mathrm{合}\}\end{array}\right]} $

$ {A_\text{11} = \left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{固}\mathrm{定}& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{待}\mathrm{固}\mathrm{定}\mathrm{固}\mathrm{体}\mathrm{表}\mathrm{面}，\mathrm{收}\mathrm{纳}\mathrm{盒}\mathrm{本}\mathrm{体}\}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{固}\mathrm{定}\mathrm{组}\mathrm{件}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \mathrm{面}\mathrm{接}\mathrm{触}\end{array} \right] }$

根据表2，首先对分离功能的实现方式进行改进。具体地，专利群所使用的组件可保证药物之间不因外力作用而混淆，但未对密封性要求做进一步处理。以分离功能事元模型 $ A_\text{9} $ 与分离功能需求 $ A_\text{3} $ 为分析起点开展可拓分析，具体流程为

$ { \left.\begin{array}{l}A_\text{9}{\text{┫}}M_\text{1}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{间}\mathrm{隙}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{隔}\mathrm{板}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\\ & \mathrm{结}\mathrm{果}，& \mathrm{气}\mathrm{、}\mathrm{液}\mathrm{体}\mathrm{流}\mathrm{通} \end{array}\right] \\ \qquad\qquad\qquad\qquad\quad A_\text{3} \end{array}\right\} } $

$ {{\text{┫}}A_\text{12}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{密}\mathrm{封}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{隔}\mathrm{板}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{密}\mathrm{封}\mathrm{组}\mathrm{件}\\ &\mathrm{结}\mathrm{果}，&\mathrm{气}\mathrm{、}\mathrm{液}\mathrm{体}\mathrm{不}\mathrm{流}\mathrm{通}\end{array}\right]} $

$ { {\text{┫}}M_\text{2}=\left[ \begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{密}\mathrm{封}\mathrm{组}\mathrm{件}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{隔}\mathrm{板}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \mathrm{挤}\mathrm{压}\mathrm{形}\mathrm{变}\\ & \mathrm{安}\mathrm{装}\mathrm{位}\mathrm{置}，& \{\mathrm{盒}\mathrm{盖}\mathrm{凸}\mathrm{沿}\mathrm{、}\mathrm{隔}\mathrm{板}\mathrm{顶}\mathrm{端}\}\\ & \mathrm{属}\mathrm{性}，& \begin{array}{l}\{\mathrm{无}\mathrm{异}\mathrm{味}，\mathrm{防}\mathrm{水}，\\ \mathrm{高}\mathrm{弹}\mathrm{性}，\mathrm{不}\mathrm{透}\mathrm{气}\}\end{array} \end{array} \right]} $

$ {{\text{┫}}A_\text{14}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{分}\mathrm{离}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{药}\mathrm{物}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{效}\mathrm{果}，& \{\mathrm{密}\mathrm{封}，\mathrm{独}\mathrm{立}\mathrm{空}\mathrm{间}\}\\ & \mathrm{使}\mathrm{用}\mathrm{组}\mathrm{件}，& \{\mathrm{密}\mathrm{封}\mathrm{组}\mathrm{件}，\mathrm{隔}\mathrm{板}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\end{array}\right]} $

由分析流程可知，分离功能伴随着间隙现象 $ M_\text{1} $ 的生成，将其与事元模型 $ A_\text{3} $ 基于“支配对象”“结果”特征发散分析，可得到理想效果密封 $ A_\text{12} $ 。更进一步，获取密封组件 $ M_\text{2} $ ，利用弹性高等属性通过挤压形变的方式作用于隔板与盒盖，实现密封。最后，发散得到可实现密封效果的分离功能 $ A_\text{14} $ 。下一步对专利群中的连接功能进行改进，以连接功能事元模型 $ A_\text{10} $ 与对应功能需求事元模型 $ A_\text{5} $ 作为发散起点开展可拓分析，具体流程为

$ { \left.\begin{array}{*{20}{l}}A_\text{10}{\text{┫}}\left\{\begin{array}{*{20}{l}}A_\text{14}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{贴}\mathrm{合}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{盒}\mathrm{盖}，\mathrm{盒}\mathrm{体}\}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \mathrm{限}\mathrm{位}\mathrm{约}\mathrm{束}\end{array}\right]\\ A_\text{15}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{解}\mathrm{除}，& \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \mathrm{外}\mathrm{作}\mathrm{用}\mathrm{力}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{效}\mathrm{果}，& \mathrm{分}\mathrm{离}\end{array}\right]\end{array}\right.\end{array}\right\}} $

$ {{\text{┫}}M_\text{3}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{磁}\mathrm{力}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{盒}\mathrm{盖}，\mathrm{盒}\mathrm{体}\}\\ & \mathrm{原}\mathrm{理}，& \mathrm{异}\mathrm{极}\mathrm{相}\mathrm{吸}\\ & \mathrm{效}\mathrm{果}，& \mathrm{贴}\mathrm{合}\end{array}\right]} $

$ {{\text{┫}}M_\text{4}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{磁}\mathrm{力}\mathrm{连}\mathrm{接}\mathrm{组}\mathrm{件}& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{盒}\mathrm{盖}，\mathrm{盒}\mathrm{体}\}\\ & \mathrm{作}\mathrm{用}\mathrm{力}\mathrm{类}\mathrm{型}，&\mathrm{磁}\mathrm{力}\\ & \mathrm{作}\mathrm{用}\mathrm{力}\mathrm{大}\mathrm{小}，& \mathrm{中}\mathrm{等}\\ & \mathrm{施}\mathrm{动}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{人}\mathrm{手}\\ & \mathrm{效}\mathrm{果}，& \mathrm{贴}\mathrm{合}\end{array}\right]} $

$ { {\text{┫}}A_\text{16}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{连}\mathrm{接}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \{\mathrm{盒}\mathrm{体}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}\}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{磁}\mathrm{力}\mathrm{连}\mathrm{接}\mathrm{组}\mathrm{件}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{效}\mathrm{果}，& \mathrm{对}\mathrm{象}\mathrm{贴}\mathrm{合}\\& \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{方}\mathrm{式}，& \mathrm{磁}\mathrm{力}\end{array}\right]} $

由流程分析可知，专利群的连接功能主要分为两个状态，分别为贴合 $ A_\text{14} $ 与解除 $ A_\text{15} $ ，使之与功能需求 $ A_\text{5} $ 基于“支配对象”“效果”特征开展发散分析，得到磁力物元 $ M_\text{3} $ ，其效应原理为“异极相吸”，即利用磁力作为需求事元模型 $ A_\text{5} $ 中的“维持方式”特征的量值替换。更进一步，以“支配对象”为特征发散得到磁力连接组件 $ M_\text{4} $ ，其特征量值组合“作用力大小−中等”与“施动对象−人手”与功能需求 $ A_\text{5} $ 的“解除难度”与“解除手段”的特征相对应。最后，发散得到满足功能需求的连接功能 $ A_\text{16} $ 。

接下来对固定功能的实现方式进行改进，以固定功能 ${A}_\text{11}$ 与对应功能需求事元模型 ${A}_\text{8}$ 为发散起点开展可拓分析，具体流程为

$ { \left.\begin{array}{*{20}{l}}A_\text{11}{{\text{┫}}}A_\text{17}\text= \\ \left[\begin{array}{*{20}{l}} \text{面接触，}& \text{支配对象，}& \{\text{盒体，待固定表面}\}\\ & \text{维持方式，}& \text{黏力}\end{array}\right]\\ \;A_\text{8}{{\text{┫}}}{M}_\text{5}\text= \\ \left[\begin{array}{*{20}{l}} \text{待固定表面，}& \text{从属物体，}& \{\text{衣物，袋子，包裹} \cdots \}\\ & \text{类型，}& \{\text{布料，皮革} \cdots \}\\ & \text{属性，}& \{\text{质地软，易形变} \cdots \}\end{array}\right]\end{array} \right\}} $

$ { {\text{┫}}{A}_\text{18}\text=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\text{贴合，}& \text{支配对象，}& \{\text{盒体，待固定表面}\}\\ & \text{维持方式，}& \text{外作用力}\\ &\text{实现方式，}&\text{挤压}\\ &\text{影响因素，}&\text{物体属性}\end{array}\right]} $

$ { {\text{┫}}{M}_\text{6}\text=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\text{静摩擦，}& \text{支配对象，}& \{\text{盒体、待固定表面}\}\\ & \text{实现效果，}&\text{相对静止}\\ &\text{实现方式，}& \text{挤压}\\ & \text{影响因素，}& \{\text{接触面积，摩擦系数}\}\end{array}\right] }$

$ { {\text{┫}}{M}_\text{7}\text=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\text{固定组件，}& \text{支配对象，}& \text{待固定表面}\\ & \text{摩擦系数，}& \text{大}\\ & \text{作用依据，}&\text{静摩擦}\\ & \text{实现方式，}& \text{挤压}\end{array}\right]{{\text{┫}}}{A}_\text{19}\text=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\text{固定，}& \text{支配对象，}& \text{待固定表面}\\ & \text{实现方式，}& \text{挤压}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{固}\mathrm{定}\mathrm{组}\mathrm{件}\\ & \mathrm{施}\mathrm{动}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{人}\mathrm{手}\end{array}\right]} $

由分析流程可知，基于固定功能 $ {A}_\text{11} $ 与对应功能需求 $ {A}_\text{8} $ 分别发散得到面接触事元 $ {A}_\text{17} $ 与待固定表面物元 $ {M}_\text{5} $ ，再以其作为组合，基于“支配对象”、属性量值进行发散，得到理想状态贴合事元 $ {A}_\text{18} $ 。更进一步，以其“实现方式”与“影响因素”特征进行发散，得到静摩擦概念物元 $ {M}_\text{6} $ ，然后以“实现方式”进行发散，并将静摩擦作为量值，得到固定组件 $ {M}_\text{7} $ ，最后得到可满足功能需求的固定功能事元 $ {A}_\text{19} $ 。

最后为待添加功能的满足，以切割功能需求事元 $ A\text{6} $ 为起点发散开展可拓分析，具体流程为

$ {A_\text{6}{\text{┫}}M_\text{8}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{刀}\mathrm{片}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{待}\mathrm{服}\mathrm{用}\mathrm{药}\mathrm{物}\\ & \mathrm{安}\mathrm{装}\mathrm{位}\mathrm{置}，& \mathrm{盒}\mathrm{盖}\mathrm{内}\mathrm{侧}\end{array}\right]{\text{┫}}\left\{\left.\begin{array}{c}A_{20}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{保}\mathrm{护}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{刀}\mathrm{片}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \mathrm{刀}\mathrm{套}\end{array}\right]\\ M_9=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{刀}\mathrm{套}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{刀}\mathrm{片}\\ & \mathrm{材}\mathrm{料}，& \mathrm{塑}\mathrm{料}\end{array}\right]\end{array}\right\}\right.}$

$ {{\text{┫}}A_\text{21}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{切}\mathrm{割}，& \mathrm{支}\mathrm{配}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{待}\mathrm{服}\mathrm{用}\mathrm{药}\mathrm{物}\\ & \mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{效}\mathrm{果}，&\mathrm{药}\mathrm{物}\mathrm{分}\mathrm{隔}\\ & \mathrm{工}\mathrm{具}，& \{\mathrm{刀}\mathrm{片}，\mathrm{刀}\mathrm{套}\}\\ & \mathrm{施}\mathrm{动}\mathrm{对}\mathrm{象}，& \mathrm{人}\mathrm{手}\end{array}\right]} $

切割作为新添加的功能概念，在适配于收纳盒过程中，除了需添加相应组件外，仍需考虑使用过程中使用者的安全性，避免意外发生，故添加保护概念 $ A_\text{20} $ ，故额外增添刀套 $ M_\text{9} $ 。至此，针对4项待规避内容的改进已依照相应的功能需求为导向完成。下一步对原产品功能模型的相关内容进行替换并增添新内容。为此，先建立相关基元模型，再进行可拓变换。

$ {M_\text{10}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{专}\mathrm{利}\mathrm{群}\mathrm{产}\mathrm{品}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& \{\mathrm{隔}\mathrm{板}，\mathrm{盒}\mathrm{体}，\mathrm{盒}\mathrm{盖}，\mathrm{连}\mathrm{接}\mathrm{组}\mathrm{件}，\mathrm{固}\mathrm{定}\mathrm{组}\mathrm{件}\}\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& \{A_\text{9}，A_\text{10}，A_\text{11}，容纳\}\end{array}\right]} $

$ {T_\text{1}M_\text{10}=M_\text{11}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{置}\mathrm{换}\mathrm{方}\mathrm{案}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& \{{M}_\text{2}\text{，}{M}_\text{4}\text{，}{M}_\text{7}\text{，隔板，盒体，盒盖}\}\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& \{A_\text{14}，A_\text{16}，A_\text{19}，容纳\}\end{array}\right] }$

$ { M_\text{12}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{增}\mathrm{添}\mathrm{方}\mathrm{案}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& \{M_\text{8}，M_\text{9}\}\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& A_\text{21}\end{array}\right] }$

$ {T_\text{2}M_\text{11}=M_\text{12}=\left[\begin{array}{*{20}{l}}\mathrm{新}\mathrm{方}\mathrm{案}，& \mathrm{组}\mathrm{件}\mathrm{构}\mathrm{成}，& \{{M}_\text{2}\text{，}{M}_\text{4}\text{，}{M}_\text{7}\text{，}{M}_\text{8}\text{，}{M}_\text{9}\text{，隔板，盒体，盒盖}\}\\ & \mathrm{可}\mathrm{实}\mathrm{现}\mathrm{功}\mathrm{能}，& \{\text{容纳，}{A}_\text{14}\text{，}{A}_\text{16}\text{，}{A}_\text{19}\text{，}{A}_\text{21}\}\end{array}\right]} $

通过可拓变换，可将可拓分析所得的新组件、新的功能以形式化的逻辑运算添加进专利群功能结构模型或替换相应组成部分。首先通过置换变换 $ T_\text{1} $ 对专利群产品物元 $ M_\text{10} $ 的特征“组件构成”与“可实现功能”的量值进行替换，进而得到置换方案物元 $ M_\text{11} $ ，同时建立增添方案物元 $ M_\text{12} $ ，最后对 $ M_\text{11} $ 进行增添变换 $ T_\text{2} $ ，往其两特征中添加量值，最后得到规避方案物元 $ M_\text{12} $ 。由物元模型 $ M_\text{12} $ 可知，新方案产品可实现5项功能，满足对应的功能需求。其功能模型如图9所示。

根据功能模型，可构建新方案产品的三维模型。其外观及相关组件见图10。该产品由盒体、盒盖两大部分组成，其余组件分布于其表面或内部。其中盒体、盒盖对应部分存在磁极各异的磁力连接组件，当盒盖靠拢盒体时通过磁力作用以保证两者贴合，同时，在贴合状态，盒盖与隔板上的密封组件相接触，为盒内药物创造各自独立且密封的空间。另外，盒盖上装有刀片与保护用的刀套，以便切割药物。在贴合状态，刀片与刀套收纳于盒体的刀槽内，避免触碰药物。最后，考虑到用户存放或携带收纳盒的工具内空间不稳定且多为布料、皮革等材料，收纳盒底部有固定组件，通过挤压待固定表面，增大接触面积的方式，利用静摩擦保证收纳盒的稳定状态，便于用户及时找到。

相比目标专利群，该新方案在分离功能添加了满足在线评论中用户对于密封性需求的相关组件；利用了更省力且可轻易解除与维持的连接功能实现方式；针对待固定表面的属性通过挤压形成静摩擦的方式实现固定；增添了原本没有的切割功能以满足相应功能需求。

综上，新方案使用了原有专利群所不同的技术特征，添加了新的功能与组件，在原有功能概念上采取了更能满足功能需求的新实现方式与新组件。对此，以置换与增添为复合规避操作所得的新方案并不违反全面覆盖原则、等效替换原则等，实现了专利规避这一目的，并满足一系列基于在线评论所得的功能需求，具有实际应用价值。

3 结语

本文主要从功能需求获取与专利群功能模型建立两方面开展专利群规避设计，并利用功能匹配模块将功能需求作为依据确认专利群中的待规避内容。

此外，可拓理论亦在各阶段中发挥其积极作用，如将在线评论关键词转化为可视化程度高的功能需求事元模型；以可拓分析为规避路径，可拓变换为规避运算操作开展规避方案求解等。

最后，该方法说明了将具有时效性价值的在线评论转化为功能需求作用于已有专利并开展专利群规避设计的可行性，保证了规避方案的创新程度。同时，还体现了可拓理论应用于专利规避可行性及与其他理论工具及创新元素相结合的适配性。