周代芳，熊禮梅

健康中國建設背景下藥品包裝的智能化設計

周代芳，熊禮梅

（荊楚理工學院，荊門 448000）

探析藥品包裝智能化設計的路徑，為病患的藥品使用提供更好的安全防護，用科技創(chuàng)新和信息化技術推進健康中國建設?；颊哂盟幇踩男枨?、包裝行業(yè)的發(fā)展是藥品智能包裝設計的兩個主要驅動要素；闡述藥品智能包裝在結構防護型、活性材料型和信息技術型3種路徑上的具體應用；對我國藥品包裝智能化設計的現(xiàn)狀提出易用性和低價位的策略建議。結構型藥品智能包裝應該擯棄通過增加開啟難度來實現(xiàn)安全防護的思路，應轉向易操作的電子警報裝置；活性材料型藥品智能包裝應廣泛采用變色材料和發(fā)光材料來判別藥品的時效，確?；颊呤褂盟幤返慕^對安全；信息技術型藥品智能包裝采用射頻識別或二維碼技術，讓患者與藥品進行交互，靈活地獲取所需各種信息，并協(xié)助用藥。

智能包裝；藥品包裝；健康中國；包裝設計

健康長壽是人類千百年來的不懈追求，也是國家富強、民族振興的重要標志?！敖】抵袊?030”規(guī)劃綱要指出，目前是推進健康中國建設的重要戰(zhàn)略機遇期，要發(fā)揮科技創(chuàng)新和信息化的引領支撐作用[1]。

藥品包裝的智能化設計，利用了各種智能技術和新型材料，使得藥品在運輸、儲存和使用過程中變得人性化和便利化。它集成了光、電、計算機、化學、生物、印刷、包裝、醫(yī)學等多個領域的技術，從設計的角度盡可能地保證藥品的使用安全，特別是對兒童、老年人及殘疾人等特殊群體而言。在健康中國政策的推動下，以及物聯(lián)網(wǎng)時代包裝行業(yè)的更新?lián)Q代和社會消費的結構升級等時代背景下，我國醫(yī)藥產品從傳統(tǒng)包裝升級為智能包裝成為必然。

1 藥品智能包裝設計的驅動要素

藥品的智能化包裝，既具有傳統(tǒng)包裝通用的保護和銷售功能，又具有一些智能化的特征，比如增強藥品的安全性能，延長藥品保質期，為消費者提供能夠便利獲取的詳細藥品信息，并對少數(shù)不被允許的使用情況發(fā)出警報等。

1.1 病患安全用藥的需求

老齡化社會在醫(yī)療領域突出表現(xiàn)為患有慢性病的老人越來越多。大多數(shù)老年病患處于子女忙于工作、無暇照顧而不得不自行服藥的境況，會經常出現(xiàn)不按時服藥、漏服、錯服等現(xiàn)象。據(jù)調查顯示，老年慢性病患人均服用藥物5～6種，甚至多達10余種。而且，藥品的存放很混亂，大多數(shù)老年人沒有特制藥箱或者藥盒，服藥的時候常常找不到藥物。另外，市面上常見的藥品包裝上字體過小，造成了老年病患對藥品相關信息的閱讀障礙，導致對藥物有效期的忽視。針對老年病患的生理、心理和行為特點的智能化藥品包裝設計，可以著重考慮聲音提醒設計、燈光提醒設計和手機APP[2]等思路，以體現(xiàn)對重點人群在醫(yī)療服務方面的人文關懷。

兒童的用藥安全也是一個不容忽視的問題。近年來，兒童因自行打開包裝、誤服藥品而傷亡的事件層出不窮。2018年，據(jù)全球兒童安全組織、藥品安全合作聯(lián)盟與首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院共同發(fā)布的“兒童用藥安全現(xiàn)狀報告”，藥物中毒占兒童中毒的比例高達40%以上；藥物中毒的原因中，81.4%為兒童自己誤服；1～4歲年齡段兒童為藥物中毒的高發(fā)人群。充滿好奇心的低齡兒童，缺乏常識性判斷，時常在很短時間內輕易地打開缺乏安全防護的藥品包裝，并把五顏六色的藥品當作零食吞食，從而引發(fā)中毒，可能導致無法挽回的惡劣后果。兒童藥品的安全包裝逐漸引起了我國相關部門的重視，專家建議“要在所有常用藥品上加裝‘保護蓋’”。

藥品是一種維護健康、治病救人的重要民生消費品，非老人和兒童的普通患者對藥品的安全性自然也特別重視。智能化藥品包裝運用各種技術的融滲，提升藥品及用藥的安全系數(shù)，在向消費者傳達治療信息的同時，最大限度地確保藥品療效的發(fā)揮[3]。

1.2 包裝行業(yè)發(fā)展的趨勢

據(jù)相關最新報告顯示，全球智能包裝市場復合年增長率將近8%[4]。國外對于智能包裝的研究可以追溯到20個世紀20年代，1992年在英國倫敦召開了世界第一次智能包裝國際會議[5]。當前國外已有相當數(shù)量的成熟應用案例。荷蘭國際活性與智能包裝工業(yè)協(xié)會（Active&Intelligent Packaging Industry Association，簡稱AIPIA），將智能標簽與墨水、防偽技術、貨架期延長、NFC/RFID、溫濕度控制等技術[6]，大量應用在食品、飲料、化妝品、藥品等行業(yè)中。而En-Vision America公司基于RFID標簽，用ScripTalk技術，在處方瓶底部設計出“會說話的處方標簽”，幫助視障人士通過ScripTalk閱讀基站獲取他們的處方數(shù)據(jù)信息，包括患者姓名和藥物名稱、服用劑量、說明書、注意事項、醫(yī)生姓名、處方和有效期等，見圖1。ScripTalk支持還具備文本轉換語音的功能，“會說話的處方標簽”已經在7 000多家藥店為20 000多名視障病患服務[7]。美國硅谷的BottleVin公司為葡萄酒、烈酒和啤酒生產商開發(fā)了一個智能酒瓶營銷和分析平臺，使用NFC功能酒瓶和獨特QR標簽裝瓶，能夠讓生產商通過NFC、QR和圖像識別技術輕松吸引客戶[8]，從而增加銷量。這些國際包裝品牌公司已成為世界智能包裝新技術的引領者。

圖1 En-Vision America的ScripTalk技術

國內的智能包裝產業(yè)尚處于起步階段，但是用戶需求和應用環(huán)境前景廣闊。2016年12月，中國包裝聯(lián)合會發(fā)布的《中國包裝工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》明確指出，著力推進綠色包裝、安全包裝、智能包裝和軍民通用包裝。發(fā)展現(xiàn)代物流包裝產業(yè)，并以健康食品、安全藥品為切入口，培育智能包裝健康產業(yè)，推動智能包裝快速發(fā)展，著力發(fā)展智能包裝商品，大力提升包裝產業(yè)信息化水平[9]。在未來的2～3年，中國的智能包裝市場必將成為物聯(lián)網(wǎng)時代全新而廣闊的市場空間。

2 藥品智能化包裝設計的3種路徑

藥品的智能化包裝設計是行業(yè)發(fā)展前景廣闊的智能包裝在醫(yī)療領域的具體應用。從患者對藥品使用的心理、生理和行為特點出發(fā)，考慮藥品包裝的特點和特殊性，與各種不同的智能包裝形式恰當結合，如顯竊取包裝、兒童保護包裝、RFID包裝、TTI包裝、MGI包裝、活性包裝、發(fā)光包裝等。數(shù)量眾多、名稱各異的智能化包裝可以根據(jù)智能表現(xiàn)的方式分為以下3類：結構防護型智能包裝、活性材料型智能包裝和信息技術性智能包裝[10]。

2.1 結構防護型智能包裝

結構防護型智能包裝，是指通過改進或增強包裝的部分物理結構，使包裝在使用的過程中更加安全可靠?；顫姾脛拥膬和欠雷o結構型智能包裝重點關注的對象，尤其是1～4歲的低齡幼兒。

目前市場上常見的兒童藥品安全包裝著重體現(xiàn)在防護型結構設計方面，大多表現(xiàn)在藥品包裝的封合結構和開啟方法上，考慮到幼兒的雙手力氣較小和肢體協(xié)調能力比較差，從人體工學的角度來增加幼兒打開藥盒的難度。目前市場上采用的結構防護型包裝主要有壓—扭蓋、對準—打開蓋、迷宮蓋和拔拉蓋等幾種[11]，有的結構甚至需要4～5個準確無誤的步驟才能打開藥盒倒出藥粒。這些結構的確可以阻礙活潑好動的兒童打開藥盒，顯著降低因包裝設計缺陷對兒童造成的傷害。然而越來越復雜的結構對照顧兒童的成年人也造成了極大的不便。結構簡單、方便易用的兒童藥品安全包裝設計，可以在結構上開展一些創(chuàng)新設計，如單劑量藥物防童包裝，設計的特色是多個獨立空穴和天地蓋外包裝上的插入翹舌；也可以考慮向電子信息化方向轉型，比如在包裝盒上添加連接了音響警報按鈕的芯片等，見圖2。兒童藥品采用的安全智能化包裝設計，是一個需要通過不斷優(yōu)化才能解決的迫切問題。

2.2 活性材料型智能包裝

包裝材料是發(fā)展包裝技術、提高包裝質量和降低包裝成本的基礎。熟知包裝材料的性能、合理選用包裝材料和擴大包裝材料來源等，在包裝設計的創(chuàng)新中具有重要的意義?；钚圆牧闲退幤分悄馨b，是指通過應用新型活性包裝材料，改善和增加包裝的功能，以達到和完成特定包裝的目的。包裝中的活性材料，按照工作機制可分為吸收體系、釋放體系和其他體系（包括自加熱和自冷卻系統(tǒng)等）；按照功能可分為氧氣去除型、乙烯吸附型、二氧化碳清除和產生型、異味清除型、溫度控制型、濕度控制型、抗菌/殺菌體系和自加熱/冷卻等，這些材料能夠通過溫度、光線、電、磁、化學、生化等作用具有特定功能，也被稱作功能性材料。

盡管活性材料更多地被應用在需要保質、保鮮的食品領域，但是也有部分材料應用在藥品的智能包裝上。快速發(fā)展的納米技術為傳感器提供了良好的敏感材料，如納米溫敏傳感材料、納米氣敏傳感材料、納米化學傳感材料和納米生物微生物傳感等智能包裝材料。納米傳感技術材料已經被較多應用在醫(yī)療、食品和軍事領域，這些材料對環(huán)境的變化有判別功能，是能為用戶提供實時數(shù)據(jù)變化的指示性材料，比如氧氣、溫度、濕度和微生物等的含量，這一點在藥品儲存中特別重要。使用密封膠帶可以用來判別藥品是否被開啟；溫度敏感指示性材料可以用來監(jiān)控對儲存、運輸、分發(fā)溫度有敏感要求的藥品，將溫度控制在可以接受的范圍。各類高分子溫敏凝膠性材料常常被用于醫(yī)療領域，有的此類材料通過較長時間的化學反應，會顯出顏色的變化，以此判斷藥品是否過期；有的此類材料可以在治療過程中控制藥物釋放。核酸工程納米生物條碼技術能夠以更經濟和更有效的方式跟蹤藥品生產包裝后的狀態(tài)，識別、評判和顯示包裝微空間的溫度、濕度、壓力、密封速率、程度和時間，延長藥物的存儲時效[12]，確?；颊呤褂盟幤返慕^對安全。

2.3 信息技術型智能包裝

智能化的發(fā)展是以信息技術的發(fā)展為載體的，最近幾年發(fā)展迅猛的人工智能是通過普通計算機程序來呈現(xiàn)人類智能的技術。信息技術型藥品包裝屬于人工智能在包裝行業(yè)的應用。根據(jù)信息的來源是使用方式，可以大致分為藥品信息標注的智能化和藥品交互使用的智能化。

2.3.1 藥品信息標注的智能化

傳統(tǒng)的藥品包裝上標有藥品的各種信息，包括成分、功能主治、規(guī)格、用法用量、注意事項、貯藏條件、生產日期、有效期限和產品批號。不過由于空間位置的限制，只能用較小的字體簡單標注必要信息，但較小的字體不易閱讀，信息也非常有限。智能化標注信息的藥品包裝，可以完全規(guī)避傳統(tǒng)藥品包裝的局限?；颊呖梢酝ㄟ^掃描二維碼，在藥品生產商開發(fā)的通信管理平臺注冊，獲取關于藥品應有盡有的詳細信息，甚至可以在管理平臺與權威的醫(yī)師進行個體病癥的交流，不受時空的限制。美國所有的山姆會員店和沃爾瑪藥店，使用了一種En-Vision America公司提供RFID技術。當患者在藥店訂購藥物時，可以請求ScripTalk服務，藥劑師可以使用HF RFID打印機打印內置RFID標簽，再在系統(tǒng)中將藥物名稱、患者姓名、服用劑量、注意事項、醫(yī)生姓名、有效期等藥品的相關數(shù)據(jù)錄入標簽，見圖3。當患者在家里將貼有RFID標簽的藥瓶，放在ScripTalk閱讀基站所能讀取的范圍內并按下設備按鈕時，ScripTalk閱讀基站會語音播報標簽的內容，見圖4。

圖2 獨立空穴藥品包裝

圖3 可訪問的權限標簽

圖4 ScripTalk閱讀基站

圖5 智能提醒服藥的3個階段

藥品包裝智能標注還可以采用RFID技術，將激光打射到各種藥品包裝材料上。這種標注是永久性的，一旦產生就無法消除或更改[12]。既可以作為防偽標志，也可作為藥品的全國統(tǒng)一定價，杜絕藥品的販賣加價，保障患者的利益不受損失。

2.3.2 藥品交互使用的智能化

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為藥品交互使用提供了技術支撐?；谖锫?lián)網(wǎng)技術的智能藥盒設計，可以通過可穿戴傳感器，探測到患者的生物信號并立即上傳到智能藥盒[13]，一旦患者的身體情況符合大數(shù)據(jù)庫中需要服用藥品（特別是急救藥品）的計量值，將在發(fā)病之前發(fā)送數(shù)據(jù)至智能藥品包裝上的電子設備，并通過蜂鳴器啟動聲音，提醒老年病患和家屬急救藥品的具體方位、用藥名稱及用藥數(shù)量，協(xié)助用戶服用處方藥。通過信息型藥品智能包裝，患者與制造商進行數(shù)字化互動，獲得所需信息和幫助。

深圳市億蟠技術有限公司研發(fā)的壽蟠桃智能藥箱，APP軟件的監(jiān)護與智能提醒是其主要的功能點。使用手機掃描使用手冊二維碼下載安裝APP，綁定藥箱之后向藥箱加藥，并按照醫(yī)囑添加服藥提醒計劃，根據(jù)不同藥品的服藥周期，提醒的周期設置可以選擇從每天到每周。提醒服藥人性化地被分為3個階段。第一，前半小時智預提醒階段。綠燈亮起，記錄為準時服藥。第二，后半小時常規(guī)提醒階段。藍燈亮起，每隔5 min伴有燈光閃爍和聲音提醒，提醒盡快服藥，記錄為準時服藥。第三，補救提醒階段。紅燈亮起，并通知已綁定手機的關護人，提醒通知患者進行服藥補救，記錄為延遲服藥，見圖5。如果以上3個階段均未服藥，則記錄為未服藥。

圖6 智能藥箱發(fā)出的SOS呼救

圖7 關護人收到的求救信息

智能藥箱還有一個強大功能就是“SOS一鍵呼救”功能，在遇到嚴重危險的突發(fā)情況時，只要長按紅色SOS按鈕，藥箱就能給已綁定的關護人發(fā)去短信和APP提醒，包括發(fā)給醫(yī)院和救護人員，杜絕意外的發(fā)生，爭取黃金救援時間以挽救生命，見圖6—7。

3 藥品智能包裝設計的對策建議

智能包裝的發(fā)展是大勢所趨，智能包裝技術和智能包裝材料層出不窮，為藥品包裝的智能化設計奠定了廣泛的物質技術基礎。然而要避免陷入由技術炫耀所造成的使用復雜及成本高昂等誤區(qū)。

3.1 易用性策略

藥品智能化包裝的出發(fā)點是提升患者的用藥品質和滿足健康中國建設的需要，對患者在生理上和心理上都應該比傳統(tǒng)藥品包裝更具親和力。無論是機械性質的結構防護型、技術支撐的活性材料型和互聯(lián)網(wǎng)的信息技術型，都要遵守“以人為本”的原則，為患者和家屬帶來使用上的真正便利，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢打下堅實的健康基礎。

3.2 低價位策略

目前智能包裝還沒有真正實現(xiàn)規(guī)?；?，在藥品領域更是如此。高成本是阻礙藥品智能發(fā)展最大的問題。在國家政策的扶持和國家財政的補貼下，藥品生產企業(yè)應聯(lián)合其他行業(yè)，花費時間和精力攻克各種技術研發(fā)難題，控制智能化藥品包裝的成本，為身心有恙的患者帶來福音。

4 結語

結構型藥品智能包裝不應該通過不斷增加開啟的難度來實現(xiàn)安全防護，而應該多由以使用技術手段為支撐的靈巧裝置，如易操作的電子警報裝置和滑蓋式開關設計[14]?；钚圆牧闲退幤分悄馨b應廣泛應用各種功能指示材料來保護藥品，保證藥品的使用安全；信息技術型藥品智能包裝應采用信息技術手段，靈活獲取所需各種藥品信息和用藥指導。

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Intelligent Design in Drug Packaging under the Background of Healthy China Construction

ZHOU Dai-fang, XIONG Li-mei

(Jingchu University of Technology, Jingmen 448000, China)

The thesis aims to explore the path of intelligent drug packaging design, to provide better safety protection for patients’ drug use, and to promote the construction of a healthy China with technological innovation and information technology. The method is to analyze that the needs of patients for drug safety and the development of the packaging industry are the two principal driving elements of intelligent drug packaging design; to explain the specific application of drug intelligent drug packaging in the three paths of protective structure, active materials and information technology; to provide easy-to-use and low-cost strategic suggestions to the current situation of the intelligent design of drug packaging in China. The conclusion is that the structured intelligent drug packaging should abandon the idea of achieving safety protection by increasing the difficulty of opening, and switch to an electronic alarm device that is easy to operate; active material-based drug intelligent packaging should widely use color-changing materials and luminescent materials to determine the timeliness of drugs and ensure the absolute safety of patients using drugs; information technology-based drugs intelligent packaging uses radio frequency identification or QR code technology to allow patients to interact with medicines, flexibly get all kinds of information needed and assist in drugs.

intelligent packaging; drug packaging; healthy China; packaging design

TB482

A

1001-3563(2022)02-0235-05

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.02.031

2021-10-19

2021年度湖北省高等學校哲學社會科學研究項目（21Y268）；荊楚理工學院2021年校級科研項目（YB202102）；荊楚理工學院2021年度教育教學研究項目（JX2021-022）

周代芳(1975—)，女，湖北人，碩士，荊楚理工學院副教授，主要研究方向為智能包裝和視覺傳達設計。