93物联网技术在中药产业中的应用前景

物联网技术在中药产业中的应用前景
李林1,刘晓1,殷放宙1,周金海2,蔡宝昌1
(1南京中医药大学中药炮制重点实验室;2南京中医药大学信息技术学院,江苏南京 210046)
摘要:作为一项新兴的技术,物联网是一个将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的巨大网络。

物联网的出现正在改变着人们的生活方式和生产方式,成为经济和社会发展的又一个增长点。

将物联网技术应用于中药这一传统产业和朝阳产业,可有效地弥补其与生俱来的缺陷,使其走上健康发展的道路,从而更好地服务于全人类。

关键词:物联网;中药饮片;中成药;道地药材;指纹图谱
中图号:F062.5 文献标识码:A 文章编号:1009 3222(2010)03-0170-04
2009年初,美国总统奥巴马甫一上任就提出了两项新技术新能源和物联网,以此作为实现振兴美国经济、恢复美国在数字领域中曾经拥有绝对领导地位的具体手段[1]。

2009年8月,温家宝总理在江苏无锡考察时亦指示,要积极创造条件,尽快建立中国的物联网中心,也称!感知中国∀中心。

!物联网∀对大多数人来说是个陌生的词,但它并不是一个新的概念,早在1995年比尔#盖茨在其∃未来之路%一书中就第一次提及了物联网的想法;1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出,!物联网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇∀;2003年,美国∃技术评论%提出物联网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首;2005年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(IT U)发布了∃IT U互联网报告2005:物联网%,正式提出了!物联网∀的概念[2]。

物联网的!物∀泛指一切物品,包括动物、植物、人物、货物、事物等。

!联∀是指联接的方式,可以是有线连接,也可以是无线连接,甚至是射频感应的方式。

!网∀指互联网或者局域网。

由此,我们可以得到物联网(Internet of T hings,简称IOT)的标准解释:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化管理的一种网络[3]。

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,美国、欧盟、日本、中国都投入巨资研究,终极目标是构造一个覆盖世界上万事万物的!Internet of Thing s∀。

在这个网络中,物品能够在无需人为干预的情况下通过传感器网络彼此感知和识别,利用无线数据通信进行!交流∀,实现信息的互联与共享。

目前,物联网主要实现了三类功能的应用:第一类功能是智能识别。

利用RFID等技术,可实现对物体的智能身份识别,广泛应用于生物、车辆、设备、物资等的识别管理。

第二类功能是智能监测。

通过集成多种传感器,以及无线网络实现数据采集和汇总,可广泛应用于生态环境信息、交通流量信息和各种设备运行状态的监
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南京中医药大学学报(社会科学版)2010年9月第11卷第3期J OURNAL OF NANJ ING UNIVERSIT Y OF TCM(SOC IAL SCIENCE)Vo l11No3Sep2010
收稿日期:2010-06-05;修稿日期:2010-08-26
作者简介:李林(1978 ),男,江苏淮安人,南京中医药大学讲师,本校2007级博士研究生。

测。

第三类功能是定位跟踪。

通过计算信标结点和目标结点的电磁波传输时间来实现跟踪定位[4]。

基于物联网的这些特点以及可实现的功能,其在中药产业里有很好的应用前景和现实意义。

当前,困扰中药产业的瓶颈问题就是中药材和中药饮片的质量问题,不同于西药,只需要有限的几步就可生产出质量稳定的产品,中药由于来源的特殊性,对其内在质量影响的环节较多,从产地到种植,从采收到炮制,从运输到销售,每一步稍有不同,生产出的产品质量就会差之千里。

而物联网的识别、检测、定位的功能可对中药生产的各个环节进行监测、控制,从而保证中药产品质量稳定、可靠。

可以在网络层面建立中国中药物联网信息管理中心,利用手机短信、摄像头、RFID等技术对种植、生产、运输等方面进行监控。

1 物联网在道地药材保护中的应用
一般传统中药材讲究道地药材,道地药材是指在一特定自然条件、生态环境的地域内所产的药材,因生产较为集中,栽培技术、采收加工也都有一定的讲究,以致较同种药材在其他地区所产者品质佳、疗效好。

如云三七、川黄连、苏薄荷、辽细辛、凤丹皮,以及!浙八味∀、!四大怀药∀等都是闻名遐迩的道地药材。

近年来一些农村地区纷纷放弃粮食生产,而是选择了!短、平、快∀的中药材项目,并把它作为支柱产业来抓。

由于粮农缺乏药材种植的经验,以及部分药农受利益驱动,没能把好药材生产的源头关,所以出现了药材质量下降、农药残留超标、生产无人监管、种养无章可循的局面,致使药材市场上鱼龙混杂,大量非道地产区生产的伪劣药材打着道地药材的名义招摇过市,造成了!道地药材不道地∀的现象。

而这种市场上的无序竞争,使得一些成本高、产量低、价格高的道地药材缺乏市场竞争力,导致药农生产积极性不高,种植规模不断萎缩。

如苏薄荷、杭白芍等种植面积大幅度萎缩而面临灭绝危险。

面对这种困境,物联网提供了很好的解决方案。

物联网在组建的过程中,首要的一步就是将物品贴上或内置电子标签,电子标签具有生产工艺简单、但技术难度高的特点,而且不能复制,每个标签都具有全球唯一编码。

电子标签可以看做是传统的条码标签的升级版,能将物品的信息直接储存至标签内并加密,有效地防止随意篡改信息。

这样我们就可以将道地药材的产地、种植情况、产地加工情况写入电子标签,这枚电子标签将伴随着药材转运、销售、使用的全过程,随时可以通过特定的设备读取标签内的信息,从而可以有效地杜绝!道地药材不道地∀的现象,更好的保护道地药材。

现今,市面上主流的电子标签为无线射频识别标签(RFID标签),RFID可以说是一种让物品!开口说话∀的技术。

它能够让接收器在几十甚至上百米的距离内大批量的读取电子标签内的数据[5]。

目前,RFID标签的容量为几十至几百K字节,用来存储药材的产地、种植、加工等信息足足有余,成本约为20美分,对于一些贵重药材和大包装药材,价格上也完全可以承受。

随着技术的发展还可以在药材生长过程中就加贴具有传感器功能的电子标签,随时监控药材生长过程中温度、湿度、土质等外部环境因素的变化,从而为生产出优质的中药材提供种植参数。

2 物联网在中药饮片和中成药生产中的应用
中医临床使用的和生产中成药的原料并不是原药材,而是经过加工炮制的中药饮片。

而中药饮片的质量过去一直是限制中医药发展的瓶颈。

这是由于中药炮制的技术门槛较低,而且经过规范程序炮制的优质饮片和简化工序炮制出来的劣质饮片从外观上看往往差别不大,但其临床疗效却有着天壤之别。

如制何首乌炮制时需将生何首乌加黑豆汁拌匀,然后至容器长时间内蒸至呈棕褐色,从而可以达到补肝肾、益精血、乌须发的作用,但一些不法分子,为了降低成本,仅将生何首乌用少量黑豆汁拌匀然后晾干,亦可变成棕褐色,但这样炮制出来的制何首乌不但补益作用大减,还有致泻、伤肝的副
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李林,等:物联网技术在中药产业中的应用前景 第3期
作用。

但在市场上,由于这些偷工减料的饮片价格较低,对那些真正按照规定程序炮制出来的饮片反而有驱逐的作用。

要避免这种现象出现,可要求市面上销售的中药饮片都需加贴电子标签,这时一些农户以及小作坊,由于技术水平跟不上必然遭到淘汰。

同时还要求电子标签内储存饮片性状、指标成分的含量以及生产过程的参数,如辅料用量,炮制时间、炮制温度等,以备监管部门和使用单位随时抽检,这样可极大的规范饮片生产企业的行为,从而使饮片的质量得到保证。

随着网络技术的发展,还可通过电子标签,直接连接到生产企业的数据库,调阅该样品的生产过程录像,或连接到生产企业的摄像头,对生产过程进行即时监控。

而对于中成药的生产,物联网可以使生产线更加的自动化,让每一粒胶囊、每一个药片的生产的全过程都在电脑的监控之下,从而使生产出的中成药质量更加可靠,成本更加低廉。

3 物联网在中药流通环节中的应用
中药是一种特殊商品,在流通领域中的经营、管理、贮存、价格制定等均比一般商品复杂而特殊。

正因为情况复杂,流通环节也是出现问题较多的一个环节,如在紫菀里编入泥土,在当归中掺入独活,在徐长卿中混入白薇等等,这些形形色色的掺杂使伪的行为下,中药的质量如何能保证,中医的疗效如何能体现?而贮存不当也会影响中药质量,一些药材因存放时间延长而有效成分损失,尤其是含挥发性成分的药材,在存放过程中有效成分随香气而流失,影响质量;而有些中药,如陈皮、吴茱萸、狼毒,则需长时间贮藏才能降低副作用;同时储存时,如果温度、湿度、光线等因素控制不当,还会直接导致中药产生走油、霉变等变异现象。

由于中药的终端用户对这些伪劣中药缺乏辨别能力,加之职能部门的监管力度不够,导致市场上这些伪劣中药大行其道。

而在物联网的统筹管理下,每个中药的电子标签里都有着自己独特的编码,记录有中药的生产日期等信息,同时这些电子标签还通过读写器与网络连接,使用时,读写器读到的有效或非法信息都会自动通过网络反馈给服务器,当服务器接到非法信息时就会报警,并通过电子标签的编号确定信息来源,使企业和监管部门在第一时间掌握相关情况并做出反应。

而监管部门和使用单位平时对市场上的中药所进行的例行检查,也可将结果上传至服务器,以随时监控中药质量的变化。

物联网还可以对中药的使用情况和库存量进行监测,如库存量低于一定值,自动通知生产企业生产和使用单位购买,使得中药的流通加快,也可以在一定程度上缩短中药的储存时间,而避免发生质量下降的情况。

在不久的将来,还可在电子标签内植入GPS模块和传感器模块,GPS模块可对中药产品在流通环节所处的地点进行定位和记录,传感器模块可对所处的环境进行监测和管理,从而在根本上杜绝由于人为因素导致的中药质量的下降,使得老百姓真正能够吃放心的药,放心的吃药。

4 物联网在中药质量控制中的应用
中药经过数千年的临床使用,以及近几十年来的药理药效研究,其疗效已经毋庸置疑,但中药产品迟迟无法和国际接轨,其根本原因是其质量尚无有效可靠的控制手段。

现行的中药质量控制方法主要是对一个主要成分进行定量,2~3个成分进行定性,结合性状鉴别,定量的成分还往往只有下限,没有上限;而中药的疗效来自整个中药群体的作用这一点已经达成共识,这个群体不但包括活性成分的数量和含量,还包括不同成分间的组成比例。

在寻求解决这个矛盾和综合评价中药质量的过程中,出现了中药指纹图谱技术的应用。

而中药指纹图谱技术如能和物联网结合,则可使中药的质量控制产生质的飞跃。

中药指纹图谱技术是指采用一定的分析手段,对大样本的某种中药(包括中药材、中药饮片和中成药)所含的化学成分信息进行归纳处理,得到由一组特征性成分组成的共有模式谱图,后续具体样品的质量判断只需与共有模式
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比对,超过指定的相似度即为合格。

目前,中药指纹图谱的应用还相当有限,主要是因为指纹图谱的共有模式建立需要大量的样本,耗费的人力物力较大,且有些指纹图谱建立者为生产企业,立场有所偏颇。

因此,指纹图谱如果要进入国家法定标准,最好由国家相关职能部门牵头建立,并在互联网上建立指纹图谱平台,具体的使用者只需按要求,将待测样品的特征性谱图上传至指纹图谱平台,即可自动得到用来判断质量的相似度值。

由此可见,指纹图谱具有天然的与物联网结合的特性。

在物联网环境下,可将中药的特征性谱图储存于电子标签内,供各种使用者读取使用,中药经销商和医院可直接读取标签内的信息并上传至指纹图谱平台进行比对;各级监管部门可以检测标签内的特征性图谱和实际情况是否相合,并把结果提供给网络平台,供其他用户参考;随着手机与物联网不断融合,中药的终端使用者可以直接用手机读取电子标签内的信息,并上传至网络,相应的中药质量平台会自动反馈所购中药的质量情况。

如果分析手段能进一步发展,还可在中药的包装内置入具有分析功能的传感器,随时监控中药的质量变化,并自动上传至网络平台。

在这样的全方位的管理下,一定可以保证患者服用的是疗效可靠、质量稳定的药品。

在信息技术行业内,有个!十五年周期定律∀,认为计算模式每隔15年发生一次变革。

1965年前后发生的变革以大型机为标志;1980年前后以个人计算机的普及为标志;1995年前后则发生了互联网革命。

每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局
的重大动荡和变化,而这第四次技术变革无疑是以!物联网∀为标志。

物联网总得来说,还属于新生事物,一般而言,一个事物从诞生到被世人所熟知,都将经历幻想阶段、技术研发阶段、实验阶段、全面推广阶段这四个阶段。

目前物联网已经发展至技术研发阶段向实验阶段过渡时期,在技术推广上已无壁垒,只是还有些障碍,如电子标签的成本还太高,限制了大规模的应用;各级信号传输的标准还不统一,不同国家、不同行业的信息交流还不通畅;应用的范围还太窄,无法产生规模效应[6]。

但这些障碍,在不远的将来,必将被陆续克服。

中药产业是我国的传统产业,也是全世界的朝阳产业,更是一个亟须变革的产业。

但是那些与生俱来的缺陷,极大地限制了她的发展,而物联网这个信息产业界的变革,却可以有效地弥补中药产业的缺陷,使其走上健康发展的道路。

中药和物联网的结合,不但可以带来巨大的经济效益,还会带来不可估量的社会效益,彻底转变现有的医疗模式。

参考文献:
[1]仲成春,李艳磊,辛萍,等.走近!物联网∀[J].天津经济,2009,14(10):10 17.
[2]屈伟平.物联网掀起新的信息技术革命浪潮[J].物流技术与应用,2009,14(11):42 45.
[3]周建良.物联网在电子商务中的应用[J].电子商务,2009,16(12):7.
[4]黄孝斌.物联网应用实践[J].信息化建设,2009,12(11):21 22.
[5]李鹏.酒水及化妆品商将电子标签用于产品防伪[J].中国防伪报道,2008,7(11):44.
[6]柳维长.实现全球物联网存在的几个问题[J].信息与电脑,2005,12(5):10 13.
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