中藥品質(zhì)問題的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

■ 張如月，李衛(wèi)星

（1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東 廣州 510006；2.太原城市技職業(yè)術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027)

中藥的品質(zhì)直接關(guān)系著中藥臨床用藥的安全與效果。決定中藥品質(zhì)優(yōu)劣的因素非常復(fù)雜，產(chǎn)地、生產(chǎn)條件、流通環(huán)節(jié)、存儲環(huán)境、后續(xù)人為因素、傳統(tǒng)習(xí)俗等都會影響到中藥的品質(zhì)，所以解決中藥在各個生產(chǎn)銷售環(huán)節(jié)中存在的問題，是當(dāng)前我國中醫(yī)藥領(lǐng)域亟待解決的疑難問題。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是指通過信息傳感設(shè)備，根據(jù)協(xié)議規(guī)范，在物體與物體之間，物體的控制節(jié)點之間，物體與網(wǎng)絡(luò)之間進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。其最大的便捷之處在于，物聯(lián)網(wǎng)使得任意節(jié)點之間進行信息溝通和交換的可靠性和及時性得到了保證，為我們及時分析影響中藥品質(zhì)的可能因素提供了解決方向和手段。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到中藥產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，專業(yè)人士已經(jīng)做了很多有益的嘗試和探索，也取得了一些成績，但是仍然存在著很多不盡如人意的地方，本文將針對這些不完美的地方做進一步的理論探討。

一、當(dāng)今中藥產(chǎn)業(yè)中待解決的問題

（一）中藥的品種

中藥的品種直接關(guān)系到中藥臨床用藥的安全與有效，是保證中藥質(zhì)量的前體。我國幅員廣闊，物種繁多，往往來源同一資源品種的藥材在不同地區(qū)使用不同的中藥名，或同一名稱的中藥材各地使用的資源品種不同，存在同物異名，同名異物的現(xiàn)象，如全國以“貫眾”之名藥用的植物就有11科、18屬、58種之多。而古代的本草典籍對于中藥品種的記載較為粗略。同時，藥典收載的部分中藥存在一藥多源即一種中藥來源于2至多數(shù)不同的原植物的問題，更增加了誤種、誤采、誤收、誤售、誤用的可能性，在一定程度上造成了藥材流通市場上魚龍混雜、偽劣藥材蒙混過關(guān)的現(xiàn)象。

（二）中藥的產(chǎn)地

不同產(chǎn)地生產(chǎn)的同一種藥材，因不同氣候、土壤、降雨、光照、水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等因素的影響，其藥效差異是千差萬別的。中醫(yī)用藥臨床療效與道地藥材的質(zhì)量關(guān)聯(lián)緊密，道地藥材是指歷史悠久，品種優(yōu)良，產(chǎn)量宏豐，療效顯著，具有明顯地域特色的中藥材，如廣州石牌產(chǎn)的藿香、廣東新會產(chǎn)的陳皮、江蘇太倉產(chǎn)的薄荷、江西清江產(chǎn)的枳殼，以及“四大懷藥”和“浙八味”等都是著名的道地藥材。道地藥材作為一個約定俗成的古代藥物標(biāo)準(zhǔn)化的概念，既是一項辨別優(yōu)質(zhì)中藥材質(zhì)量的綜合標(biāo)準(zhǔn)，也是一項控制藥材質(zhì)量的綜合判別標(biāo)準(zhǔn)，因此，確保醫(yī)藥市場上流通的道地藥材來源的真實性是控制臨床用藥療效的關(guān)鍵。

（三）中藥的栽培

中藥栽培過程中植物的生長發(fā)育與栽培技術(shù)影響中藥材的質(zhì)量，是中藥質(zhì)量的源頭問題。在植物生長的不同階段，藥材活性成分的積累與有效成分的分布都存在差異。對于多年生藥用植物，有效成分的含量亦會隨著生長年限而變化，如一至四年西洋參產(chǎn)量和總皂苷的含量隨生長年限的增加而增加；而一年生柴胡的柴胡皂苷含量遠(yuǎn)高于二年生的柴胡。此外，植物生長過程中光照、水分的影響，肥料、微量元素、激素或生長調(diào)節(jié)劑的干預(yù)都是影響中藥質(zhì)量的重要因素。近年來，隨著生態(tài)環(huán)境等問題的日益嚴(yán)峻，由于藥材栽培中存在土壤及水質(zhì)等生態(tài)環(huán)境遭到污染造成的中藥中農(nóng)藥殘留量和重金屬含量超標(biāo)的問題已成為目前亟待解決的問題。

（四）中藥的采收

民間有采藥諺語：“春采茵陳夏采蒿，知母、黃芩全年剖，九月中旬采菊花，十月上山采連翹。”中藥質(zhì)量的好壞取決于有效物質(zhì)組成及含量的多少，而有效物質(zhì)組成及含量的高低與采收季節(jié)時間及方法有著密切的關(guān)系。槐花中蘆丁的含量在花蕾期可達(dá)28%，花期則急劇下降；甘草中甘草酸的含量在生長初期為6.5%，開花前期為10.5%，生長末期為3.5%。所以適宜時間的采收可以確保及提高中藥的質(zhì)量。在藥材采收時應(yīng)綜合考慮藥材產(chǎn)量、有效成分含量、毒性成分含量等，以確保療效最大化的同時毒副作用最小化。

（五）中藥的貯藏

中藥品質(zhì)的好壞不僅與采收加工有關(guān)，而且與藥材的貯藏保管是否得當(dāng)有著密切的關(guān)系，不合理的貯藏方式會造成不同程度的變質(zhì)現(xiàn)象，影響藥材有效成分含量，降低質(zhì)量和療效。在中藥的貯藏保管中常發(fā)生蟲蛀、霉變、變色、走油、風(fēng)化等變質(zhì)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響中藥的品質(zhì)和臨床療效。在中藥的貯藏保管和變質(zhì)防治中，除防治霉變和害蟲外，中藥貯藏倉庫的管理極其重要。依照《藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范》，應(yīng)建立嚴(yán)格的日常管理制度，經(jīng)常檢查，確保干燥、清潔、通風(fēng)，堆垛層不能太高。應(yīng)即時監(jiān)控外界溫度、濕度變化，及時采取有效措施調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度。此外，藥材放入倉庫前應(yīng)詳細(xì)檢查有無蟲蛀、發(fā)霉等情況，并根據(jù)藥材本身的特性分類保管。

（六）中藥的囤炒

隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展，在藥品市場中存在一定的壟斷炒作的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅藥品市場的規(guī)范健康運轉(zhuǎn)與中藥質(zhì)量的保證。中藥材與生鮮農(nóng)產(chǎn)品一樣與民生息息相關(guān)，但的不同之處在于其在適當(dāng)?shù)臏囟认履軌蛸A存較長時間，具有一定的囤積空間。如三七等名貴藥材，其總產(chǎn)量不大，遇到旱澇等自然災(zāi)害，極易出現(xiàn)供不應(yīng)求，少數(shù)有一定經(jīng)濟實力的公司或個人就可以輕易囤積居奇以牟取暴利，造成藥材價格暴漲，破壞中藥材市場秩序，進而導(dǎo)致假藥的泛濫。

二、現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r

（一）物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為重要的第三信息技術(shù)，是在計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后的一項重要技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最早于1999年在麻省理工學(xué)院被提出，2005年開始普及，在2009年獲得快速發(fā)展。之后搭載計算機技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)以及智能化技術(shù)在各個經(jīng)濟發(fā)展領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越重要。

物聯(lián)網(wǎng)有多種解決方案（見圖1），從5G到LTE，從EMTC到NBIOT,每種解決方案都有其適用場景和優(yōu)缺點。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的多種解決方案

5G網(wǎng)絡(luò)的終極目標(biāo)是提供移動超寬帶、緊急通信和萬物互聯(lián)三大應(yīng)用服務(wù)。但是無論是從3GPP的規(guī)范看、還是中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)看，中國目前的5G網(wǎng)絡(luò)只能提供移動超寬帶服務(wù)，并不支持萬物互聯(lián)業(yè)務(wù)。所以我們只能從現(xiàn)有可用的物聯(lián)網(wǎng)解決方案中選擇最佳解決方案。

現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)解決方案根據(jù)使用帶寬的不同分為寬帶物聯(lián)網(wǎng)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)。這兩種解決方案從響應(yīng)速度上看，寬帶物聯(lián)網(wǎng)完勝窄帶物聯(lián)網(wǎng)。但是從成本、覆蓋范圍、能耗等方面則是窄帶物聯(lián)網(wǎng)占優(yōu)。尤其是三大運營商采用的NBIOT，中國對其的知識產(chǎn)權(quán)和專利占比較高，所以本文專門討論NBIOT作為物聯(lián)網(wǎng)對中藥物流問題的解決方案。

NBIOT有四大技術(shù)特點：低功率、大連接、廣覆蓋、低成本。其中廣覆蓋是通過反復(fù)重發(fā)獲取發(fā)射增益的，所以不適合需要響應(yīng)速度較快的場景。而大連接則是低成本的的有力保證，但需要二次喚醒，也降低了終端的響應(yīng)速度。但是低功率、廣覆蓋、大連接這三個特點都有效地降低了應(yīng)用成本，而低成本這一特點在商業(yè)應(yīng)用中是非常重要的。

（二）物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一般可以分為4層：傳感層、傳輸層、信息存儲層和分析應(yīng)用層。傳感層感知外界環(huán)境、采集外界信息，例如溫度、濕度、空氣質(zhì)量；傳輸層是用來傳輸感知層采集到的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部信息互通和集中管理；平臺層用來存儲傳輸上來的信息數(shù)據(jù)，通過運營商或者廠商數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)整合；分析應(yīng)用層是結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和后臺處理的關(guān)節(jié)節(jié)點，也就是各種具體的應(yīng)用場景。

由于我們直接采用三大運營商提供的現(xiàn)成解決方案，我們將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化為下面三部分：（1）NBIOT傳感采集設(shè)備——經(jīng)過現(xiàn)場驗證的解決方案，具備適用性和可靠性；（2）運營商提供的NB網(wǎng)絡(luò)——經(jīng)過現(xiàn)場驗證的解決方案，具備適用性和可靠性；（3）應(yīng)用廠商的應(yīng)用平臺——硬件解決方案具備適用性和可靠性，但應(yīng)用軟件部分需要開發(fā)和定制。可以看出，采用NBIOT物聯(lián)網(wǎng)解決方案，技術(shù)難度是較低的，大部分都有現(xiàn)成的、經(jīng)過現(xiàn)場實際應(yīng)用驗證的解決案例。真正需要投入開發(fā)的只有針對性解決方案部分。

三、現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)對中藥領(lǐng)域問題的解決方案

在現(xiàn)有的中藥領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)解決方案中，主要使用的技術(shù)包括：RFID、信息采集設(shè)備、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、GPS系統(tǒng)。例如，利用RFID的電子識別ID,解決道地藥材的身份準(zhǔn)確性問題；采用RFID添加必要信息解決配料的準(zhǔn)確性問題；采用信息采集設(shè)備解決生產(chǎn)流程的準(zhǔn)確性問題；采用GPS系統(tǒng)解決流通環(huán)節(jié)的溯源可靠性問題。

我們進一步將影響中藥品質(zhì)的問題對應(yīng)總結(jié)為四大類：地理位置不清晰；生產(chǎn)條件的易變性，包括溫度、濕度、生產(chǎn)周期等；運輸和保存過程中的條件，例如溫度、時間；人為因素。物聯(lián)網(wǎng)對這四個問題，已經(jīng)有成熟的解決方案，需要我們做的只是簡單的方案遷移使用：例如共享單車方案可以提供現(xiàn)成的地理位置識別問題；智慧農(nóng)業(yè)方案可提供溫度、濕度的信息采集；智慧冷鏈物流解決方案可提供溫度和時間的信息采集。而人為因素的解決并沒有太好的低成本解決方案。

四、現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)解決方案中存在的問題及改進建議

（一）問題分析

1.RFID可以保證其攜帶內(nèi)容的正確性，但并不能保證該RFID和實際物品的一一對應(yīng)關(guān)系，換言之可以把一個真實的RFID與一個假的藥材對應(yīng)起來。

2.GPS可以保證其攜帶的軌跡信息是正確的，但在軌跡正確的情況下也可能出現(xiàn)人為替換藥材的情況，也就是說軌跡正確并不能保證物品真實。

3.信息采集確實保證了藥品生產(chǎn)的品質(zhì)穩(wěn)定性，保證了存儲條件的正確性，但是這一正確信息也可能嫁接到假冒的藥材上去。

（二）解決方案

RFID+信息采集+區(qū)塊鏈+全流程指紋庫，四者一體化。全流程指紋庫，指的是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程相關(guān)特性數(shù)據(jù)庫。如果某個藥品的全流程采集信息與標(biāo)準(zhǔn)指紋庫出現(xiàn)較大偏差時，需要進行人工核查。而在此過程中，每一個RFID對應(yīng)的任何操作，都將被信息采集裝置自動獲取并上傳到后臺應(yīng)用中心，并用區(qū)塊鏈技術(shù)加密。例如從藥品的生長階段，我們即對該藥品進行RFID標(biāo)示，期間的生產(chǎn)信息，例如澆水、施肥、除草、溫度、地理位置、周期等均被采集設(shè)備自動采集并上傳到應(yīng)用平臺，同時采集設(shè)備自動對RFID采集匹配替代現(xiàn)在常用的人工指定匹配。后臺在收到全部信息后，開始進行數(shù)據(jù)分析、匹配、加密處理，并與指紋庫進行比對，例如，我們發(fā)現(xiàn)信息采集過程中出現(xiàn)中斷或缺失記錄，或者采集時長與指紋庫中的標(biāo)準(zhǔn)時長明顯不同，則需要我們進行現(xiàn)場抽檢。例如在藥品的運輸過程中，GPS雖然正常，但在某一處停留時間過長，或者采集設(shè)備提示包裝箱有開箱的情況，則需要我們進行現(xiàn)場抽查。因為后臺信息存儲采用了區(qū)塊鏈技術(shù)，所以從理論上杜絕了虛假信息的可能性，從而保證了溯源的可靠性，當(dāng)任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，我們都可以做到真實溯源，查明原因。

針對囤積藥品造成貨源緊張的情況，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，可以在早期就發(fā)現(xiàn)囤積苗頭，盡早處理，避免人為帶來的藥品質(zhì)量下降。在囤積現(xiàn)象發(fā)生后，也可以對整個的囤積流程進行追查，處理相關(guān)責(zé)任人，避免問題的二次發(fā)生。