傳感器在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展△

李波，劉小溪，韓東，許剛，4，王曉梅，4，彭修娟，劉峰，，4*

1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽(yáng) 712046；

2.陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712046；

3.陜西步長(zhǎng)制藥有限公司，陜西 西安 710075；

4.陜西省中藥綠色制造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 咸陽(yáng) 712046

隨著新一輪技術(shù)革命和新興產(chǎn)業(yè)的崛起，世界制造業(yè)的發(fā)展將以綠色制造和智能制造為重點(diǎn)。德國(guó)“工業(yè)4.0”和美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”完善地闡述了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造范式，提出了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線[1]；而“中國(guó)制造2025”和“中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016—2030 年）”指出，今后中醫(yī)藥發(fā)展的主要方向是推進(jìn)中藥智能制造，注重信息化、智能化及工業(yè)化三者的相互融合[2]。近年來(lái)，我國(guó)中藥智能生產(chǎn)雖然取得了階段性勝利，但在藥材前處理、提取濃縮、滅菌干燥、制劑成型及包裝等生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)難以獲取、傳輸與處理[3]，生產(chǎn)中的“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象依然存在，這對(duì)中藥智能生產(chǎn)的發(fā)展造成了極大的阻礙。

傳感器是制造過(guò)程的感官系統(tǒng)，相當(dāng)于人的眼睛、耳朵和鼻子等，是采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)的源頭，能夠使數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳入和傳出（圖1）。因此，傳感器技術(shù)的發(fā)展是智能制造過(guò)程的關(guān)鍵，并在一定程度上決定著智能制造的進(jìn)程。如今，雖有文獻(xiàn)介紹了傳感器在中藥部分生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用，但其對(duì)在中藥生產(chǎn)中傳感器的具體類型和應(yīng)用并未進(jìn)行詳細(xì)描述[4-5]?；诖?，根據(jù)國(guó)內(nèi)外傳感器技術(shù)的最新進(jìn)展，結(jié)合中藥生產(chǎn)全過(guò)程的應(yīng)用情況，進(jìn)一步思考傳感器在中藥智能制造的發(fā)展趨勢(shì)，為推動(dòng)我國(guó)中藥智能生產(chǎn)的發(fā)展提供戰(zhàn)略性構(gòu)想和創(chuàng)新升級(jí)策略。

圖1 傳感器的應(yīng)用

傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)得到了前所未有的關(guān)注，許多國(guó)家也將其歸為新型重點(diǎn)技術(shù)。為了加快智能制造的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究者在傳感器的材料和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化[6]，使其靈敏度提高、選擇性提升、價(jià)格更低廉，并且使用壽命更長(zhǎng)。同時(shí)，學(xué)者將傳感器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能系統(tǒng)結(jié)合[7-8]，使傳感器在中藥生產(chǎn)過(guò)程具有自檢與自診斷、智能校正與補(bǔ)償?shù)裙δ?，推?dòng)現(xiàn)代中藥制造傳感器向智能化[9]、微型化[10]、網(wǎng)絡(luò)化[11]、新材料化[12-13]方向的發(fā)展。如今，傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品[14-16]、農(nóng)產(chǎn)品[17-19]、環(huán)境監(jiān)測(cè)[20-22]等領(lǐng)域。

1 傳感器概述

1.1 定義

傳感器是一種用來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)的裝置，其能夠檢測(cè)被測(cè)量的信息，并將檢測(cè)到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息進(jìn)行輸出，來(lái)滿足信息的傳輸、處理、顯示、存儲(chǔ)、記錄和控制等要求，傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)和智能控制的首要環(huán)節(jié)[4]。

1.2 主要類型

傳感器位于生產(chǎn)設(shè)備的最前端，在智能制造領(lǐng)域中，能夠更快速、更高效地提供智能生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)制造過(guò)程中的實(shí)時(shí)在線跟蹤和控制，在工業(yè)生產(chǎn)中傳感器依據(jù)以下5 個(gè)方面進(jìn)行分類：1）按運(yùn)行原理可分為電阻式、光電式、紅外、光導(dǎo)纖維、超聲波、激光等傳感器；2）按敏感材料可分為半導(dǎo)體、陶瓷、光導(dǎo)纖維、金屬、高分子材料等傳感器；3）按使用目的可分為測(cè)量用、分析用、診斷用、控制用等傳感器；4）按輸出信號(hào)可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器；5）按測(cè)量信號(hào)可分為力學(xué)量、光學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量、生物量等。

2 中藥常見(jiàn)傳感器類型

2.1 紅外傳感器

以紅外光與含氫基團(tuán)（-CH、-NH、-OH 等）振動(dòng)的合頻與倍頻吸收為特點(diǎn)的紅外傳感器，可以將輻射能轉(zhuǎn)換為電能，主要是利用紅外輻射引起探測(cè)器的敏感元件變化，使相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化（圖2），實(shí)現(xiàn)快速、高效地分析檢測(cè)[23]。在中藥領(lǐng)域中，紅外傳感器不僅可以無(wú)損地提取樣本信息，而且還能對(duì)多種中藥材進(jìn)行真?zhèn)舞b別，對(duì)次品的摻入量進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠快速有效地對(duì)中藥整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)與鑒定。紅外傳感器還可以提高中藥提取、分離純化效率，提升提取物的質(zhì)量，達(dá)到中藥的高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)成本[24]；Zhang等[25]研究了一種使用近紅外反射光譜（NIRS）快速測(cè)定腦塞通中2 種人參皂苷的方法，此方法可用于人參中人參皂苷含量的快速測(cè)定；Sun等[26]采用中紅外光譜（MIR）和近紅外光譜（NIR），對(duì)半夏與摻假半夏、炮制半夏與摻假半夏進(jìn)行快速、可靠的鑒別。光學(xué)傳感器的應(yīng)用為中藥智能制造中成藥的質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了參考。

圖2 近紅外傳感器組成

2.2 電學(xué)傳感器和生物傳感器

電學(xué)傳感器的工作原理是將化學(xué)復(fù)合材料固定到電極表面，可特異性識(shí)別被測(cè)物，之后傳感器轉(zhuǎn)換信息的部分將識(shí)別的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀粰z測(cè)的輸出信號(hào)，其在食品安全、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用[27]。生物傳感器的敏感材料是用生物物質(zhì)作為識(shí)別元件，可將生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成可定量的物理、化學(xué)信號(hào)，從而能夠進(jìn)行生命物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)和監(jiān)控的裝置[28]。

基于電化學(xué)技術(shù)的生物傳感器結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有響應(yīng)速度更快、檢測(cè)限更低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在食品、藥品的重金屬快速檢測(cè)領(lǐng)域?qū)⒕哂袠O大的研究?jī)r(jià)值。閆卉欣等[29]制備的DNA 電化學(xué)生物傳感器，具有較好的穩(wěn)定性及重復(fù)性，能對(duì)動(dòng)物藥僵蠶中的汞離子（Hg2+）進(jìn)行快速檢測(cè)，這為快速篩查中藥材基質(zhì)中微量重金屬及農(nóng)藥殘留提供了新的思路，為中藥智能制造生產(chǎn)提供了方向。

2.3 仿生傳感器

中藥飲片的質(zhì)量鑒定采用“辨狀論質(zhì)”[30]，大致通過(guò)感官、理化、生物等方法進(jìn)行鑒定，目前辨認(rèn)飲片的優(yōu)劣甚至真?zhèn)稳匀灰揽咳说慕?jīng)驗(yàn)，主要通過(guò)其形、色、氣、味等外觀形狀進(jìn)行判斷[31]。但如今中藥的染色、熏蒸等技能讓經(jīng)驗(yàn)鑒別方法很難辨別，“論質(zhì)”如今面臨著巨大的挑戰(zhàn)[32]。因此，將仿生傳感器技術(shù)應(yīng)用在中藥飲片及炮制的“辨色”中，通過(guò)傳感器提取樣本數(shù)據(jù)，并進(jìn)行識(shí)別判斷，具有更高的準(zhǔn)確性和安全性。

2.3.1 機(jī)器視覺(jué) 機(jī)器視覺(jué)是在傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)被檢測(cè)物體通過(guò)圖像來(lái)獲取數(shù)據(jù)，隨后進(jìn)行分析處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制[33]。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)主要以色澤作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可用于水果成熟度鑒別及肉類新鮮度評(píng)價(jià)[34]；在中藥領(lǐng)域，采收期的時(shí)間和產(chǎn)地的不同及炮制方法的差別，使得藥材的色澤表現(xiàn)出的巨大的差異性，而機(jī)器視覺(jué)對(duì)這種差異性能夠快速、精確地檢測(cè)。楊添鈞[35]建立了一種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，能夠?qū)﹁坭阶?、大棗及丹參等多味中藥顏色特征值進(jìn)行模式識(shí)別，并統(tǒng)計(jì)多味中藥顏色的取值范圍，采用模式識(shí)別的方法，實(shí)現(xiàn)中藥識(shí)別的數(shù)字化、智能化。

2.3.2 機(jī)器嗅覺(jué) 機(jī)器嗅覺(jué)又稱電子鼻或者仿生嗅覺(jué)，是化學(xué)傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合的技術(shù)，能夠?qū)馕都皳]發(fā)物進(jìn)行研究和分析。目前主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，如利用電子鼻實(shí)現(xiàn)對(duì)蘋(píng)果低溫貯藏時(shí)間及品質(zhì)的預(yù)測(cè)[36]，也可實(shí)現(xiàn)中藥及其中成藥的鑒別分類，在質(zhì)量評(píng)判分析、產(chǎn)品監(jiān)控領(lǐng)域也大量應(yīng)用。張超等[37]采用電子鼻技術(shù)獲取半夏及其不同種類與比例的摻偽樣品氣味指紋圖譜，并結(jié)合多種化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行鑒定，結(jié)果顯示，電子鼻技術(shù)能夠根據(jù)氣味快速鑒別半夏及其偽品；莊家俊等[38]采用電子鼻技術(shù)對(duì)多組不同批次的中藥進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示有較高的正確率，可實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥不同批次的鑒別和分類。

2.3.3 機(jī)器味覺(jué) 機(jī)器味覺(jué)是一類智能味覺(jué)仿生系統(tǒng)，將傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)結(jié)合，模擬人的舌頭，從待測(cè)樣品中獲取數(shù)據(jù)，隨后進(jìn)行分析、識(shí)別和判斷，快速地反映出樣品整體的質(zhì)量信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的識(shí)別和分類[39-40]。陳棟杰等[41]利用電子舌技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)地的枸杞子樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示，電子舌傳感器與感官評(píng)價(jià)結(jié)果響應(yīng)值較好，說(shuō)明電子舌技術(shù)在未來(lái)能夠替代人工實(shí)現(xiàn)對(duì)各類中藥的味覺(jué)屬性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 傳感器在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)雖然已經(jīng)比較成熟，但在中藥制藥領(lǐng)域中仍處于發(fā)展階段。制藥過(guò)程中物料種類、狀態(tài)、理化性質(zhì)、物質(zhì)基礎(chǔ)都會(huì)對(duì)藥品質(zhì)量產(chǎn)生影響。各種在線、原位、非接觸式傳感器具備快速、靈敏、穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)，能夠在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各單元質(zhì)量屬性進(jìn)行在線控制，從而對(duì)整個(gè)加工過(guò)程進(jìn)行更加有效的管理（表1）[5]。

表1 中藥生產(chǎn)各單元的質(zhì)量屬性

3.1 傳感器在中藥前處理中的應(yīng)用

中藥的前處理是中藥制造加工過(guò)程的第一步，包括挑選藥材、洗藥、潤(rùn)藥、切藥、干燥、粉碎等工序，其與藥品的質(zhì)量和療效密切相關(guān)。為實(shí)現(xiàn)DNA 分子水平上對(duì)中藥材浙貝母和川貝母的鑒定，雷焱[42]研制了石墨烯與金屬納米顆粒修飾的電化學(xué)傳感器，其具有靈敏度高、選擇性好、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，在中藥材的鑒定及挑選中具有較好的應(yīng)用前景；連傳運(yùn)等[43]研發(fā)的質(zhì)構(gòu)儀針刺式壓力傳感器模擬感官系統(tǒng)，對(duì)人參潤(rùn)制“藥透水盡”進(jìn)行客觀化表征，結(jié)果顯示，人參藥材完全軟化狀態(tài)可達(dá)到傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷的程度，這為其他根莖類藥材軟化過(guò)程智能監(jiān)控提供參考；Shi等[44]為了防止中藥摻假對(duì)藥品質(zhì)量的影響，設(shè)計(jì)了一種納米粗化的碳載金納米結(jié)構(gòu)陣列傳感器，結(jié)果顯示，通過(guò)DNA 條形碼能夠快速準(zhǔn)確地區(qū)分藏紅花和其他6 種摻雜物，這表明納米結(jié)構(gòu)陣列傳感器在中藥識(shí)別方面有巨大的潛力，為中藥在識(shí)別草藥及其他雜質(zhì)環(huán)節(jié)提供參考；Zhou等[45]開(kāi)發(fā)了一種結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子鼻，并建立了數(shù)字和模式標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了樣品的氣味質(zhì)量控制為，中藥材質(zhì)量鑒定、中藥的氣味定量表征及產(chǎn)地加工方式區(qū)分提供了一種新的技術(shù)手段。

3.2 傳感器在中藥提取濃縮中的應(yīng)用

中藥提取濃縮是制藥過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)之一，其內(nèi)部濃度、溫度、流量等工藝參數(shù)不僅影響中藥的利用率，而且與藥品的質(zhì)量有著直接關(guān)系。而傳感器技術(shù)的應(yīng)用，有利于保證藥品生產(chǎn)過(guò)程的相對(duì)穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，避免數(shù)據(jù)的滯后而引起產(chǎn)品的質(zhì)量差異，使提取濃縮過(guò)程得到有效、科學(xué)、嚴(yán)格的控制。楊越[46]利用NIR 技術(shù)對(duì)金銀花提取過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)，并首次結(jié)合2 種算法，創(chuàng)建了一種新的算法，將其成功應(yīng)用到中藥含量檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)程控化和檢測(cè)實(shí)時(shí)化；周雨楓等[47]建立了皂苷定量模型，以超高效液相色譜法作為參比分析方法測(cè)定皂苷含量，結(jié)合NIR分析技術(shù)，建立一種可用于三七提取過(guò)程中的在線檢測(cè)方法，從而指導(dǎo)生產(chǎn)規(guī)模復(fù)雜中藥體系提取過(guò)程的在線質(zhì)量監(jiān)控；徐芳芳等[48]將NIR 在線檢測(cè)技術(shù)與偏最小二乘法相結(jié)合，建立了一種快速定量在線測(cè)定模型，該模型能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控濃縮過(guò)程中的變化，加強(qiáng)對(duì)中藥濃縮過(guò)程的了解和控制；楊麗等[49]為解決提取濃縮過(guò)程中離線分析結(jié)果滯后的缺陷，研發(fā)了聲光可調(diào)濾光器近紅外光譜在淫羊藿濃縮過(guò)程的在線檢測(cè)，結(jié)果顯示，傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)淫羊藿提取液的在線質(zhì)量控制，這不僅提升了中藥生產(chǎn)效率和質(zhì)量，也為中藥智能制造的發(fā)展提供新的方法和思路。

3.3 傳感器在中藥干燥滅菌中的應(yīng)用

在中藥生產(chǎn)過(guò)程中，干燥滅菌能夠保證中藥產(chǎn)品的安全和衛(wèi)生。為保證中藥產(chǎn)品達(dá)到國(guó)家良好生產(chǎn)規(guī)范要求，對(duì)溫度、時(shí)間、輻照劑量、壓力值、致死率、耐熱參數(shù)等關(guān)鍵性工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控至關(guān)重要。張婧等[50]采用NIR 的傳感系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種中藥水分檢測(cè)系統(tǒng)，具有快速、無(wú)損、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可以滿足測(cè)定中藥水分含量的要求；王晴等[51]基于在線NIR 技術(shù)，建立桂枝茯苓膠囊流化床干燥過(guò)程水分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型，在生產(chǎn)中具有穩(wěn)健、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)性能；張珉等[52]基于微波原理和紅外測(cè)溫技術(shù)，設(shè)計(jì)了恒溫微波滅菌裝置，滅菌效果可靠、操作簡(jiǎn)單、低能耗，保證了中藥制劑的質(zhì)量；湯慶國(guó)等[53]基于多種傳感器的環(huán)氧乙烷滅菌監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用傳感器實(shí)時(shí)采集滅菌過(guò)程的溫度、濕度和環(huán)氧乙烷濃度，能實(shí)現(xiàn)滅菌過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；吳昊等[54]根據(jù)被測(cè)樣信號(hào)放大的策略，構(gòu)建了一種高靈敏檢測(cè)的化學(xué)發(fā)光適體傳感器，該傳感器操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、特異性好，在中藥材農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。

3.4 傳感器在中藥制劑的應(yīng)用

中藥劑型主要有顆粒劑、片劑、丸劑、膠囊劑等，目前對(duì)于這些傳統(tǒng)的成型制劑的質(zhì)量評(píng)價(jià)還主要靠人識(shí)別，這種評(píng)價(jià)方法導(dǎo)致了藥品不同批次間存在較大差異，不僅嚴(yán)重影響了藥品質(zhì)量，也增加了人力物力，嚴(yán)重制約了中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及國(guó)際化。Han等[55]采用電子舌對(duì)中藥黃連和荷葉進(jìn)行苦度測(cè)試，量化結(jié)果顯示出良好的鑒別能力，為中藥制藥中苦味的定量和味覺(jué)掩蔽效應(yīng)提供了一種選擇；于佳琦等[56]設(shè)計(jì)了在線濁度傳感器，能夠?qū)θ芤簻啙岢潭冗M(jìn)行量化表征，目的是提升顆粒劑溶化性視覺(jué)評(píng)價(jià)的主觀性，并且對(duì)已有的顆粒劑的溶化過(guò)程濁度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立了顆粒劑溶化性的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這為中藥智能化改進(jìn)提供了明確的目標(biāo)；相關(guān)研究采用NIR 分析技術(shù)對(duì)天舒片包衣薄膜厚度及包衣終點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，近紅外傳感器可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)包衣薄膜厚度及包衣終點(diǎn)，不僅減小了批次間差異性和原料損耗，而且提高中藥固體制劑的包衣生產(chǎn)效率和質(zhì)量均一性，為中藥片劑生產(chǎn)過(guò)程中包衣厚度及包衣終點(diǎn)的在線檢測(cè)提供技術(shù)支持[57-58]；劉瀛等[59]采用光纖傳感器構(gòu)建膠囊產(chǎn)量在線檢測(cè)系統(tǒng)，在生產(chǎn)過(guò)程中，在線檢測(cè)能夠顯示出合格膠囊數(shù)量。

3.5 傳感器在中藥包裝的應(yīng)用

在中藥包裝過(guò)程中傳感器的視覺(jué)被廣泛應(yīng)用，能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與調(diào)控，并對(duì)包裝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)篩選控制，以達(dá)到質(zhì)量控制的目的，避免了手工操作控制不準(zhǔn)確而且耗時(shí)耗力的問(wèn)題，使產(chǎn)品生產(chǎn)更高效、快捷。李姿景[60]為了提高包裝效率及包裝的正確率和安全性，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)原理結(jié)合各種算法，設(shè)計(jì)了一套基于機(jī)器視覺(jué)的藥品包裝自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)藥品包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)檢測(cè)，并能自動(dòng)剔除不合格藥品，保證生產(chǎn)安全；然而包裝過(guò)程中漏粒問(wèn)題也要重視，為此，張中然等[61]針對(duì)實(shí)際檢測(cè)中光照情況不穩(wěn)定和藥品包裝表面復(fù)雜的反射情況，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)與攝像機(jī)結(jié)合的傳感器，結(jié)合圖像分割算法可準(zhǔn)確分辨藥片位置，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景；魏宇楠等[62]根據(jù)NIR 設(shè)計(jì)的檢測(cè)模型能夠?qū)κ欠駧в胁ＡЪ埖耐逝｜S清心丸水分含量具有良好的預(yù)測(cè)性能，并能夠?qū)Υ竺弁杷趾窟M(jìn)行快速、準(zhǔn)確和無(wú)損定量分析，為中藥制劑中水分關(guān)鍵化學(xué)屬性的質(zhì)量控制提供參考。

4 傳感器在中藥智能制造的發(fā)展趨勢(shì)

中藥產(chǎn)品的制造過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜、多變的非線性反應(yīng)過(guò)程，數(shù)據(jù)信息的延遲及不確定性會(huì)嚴(yán)重影響中藥產(chǎn)品的質(zhì)量。而傳感器作為中藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中信息、物理系統(tǒng)交互的樞紐，雖然能夠解決生產(chǎn)過(guò)程中的復(fù)雜性和非線性等問(wèn)題，但其在智能制造的發(fā)展中還亟須解決多方面問(wèn)題：一是數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性；二是建模方法、圖像處理算法及數(shù)據(jù)的篩選；三是多維度數(shù)據(jù)融合技術(shù)海量數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題。

5G技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展為以上問(wèn)題的解決指明了方向。5G技術(shù)的多接入邊緣計(jì)算及切片技術(shù)功能，不僅可以降低傳輸時(shí)延，緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，而且在保證數(shù)據(jù)安全的同時(shí)降低了運(yùn)營(yíng)成本；人工智能技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)功能，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和信息提取能力，不但能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，還能對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)、判斷（圖3）。未來(lái)中藥智能生產(chǎn)的發(fā)展模式可能是“3+融合”發(fā)展，即首先通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)，再依靠5G技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，最后通過(guò)人工智能綜合分析。將其應(yīng)用于中藥產(chǎn)品制造過(guò)程中，使每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備既是生產(chǎn)的組成部分又是獨(dú)立個(gè)體，生產(chǎn)過(guò)程中都擁有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、快速傳輸、自主決策等功能，這對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的提質(zhì)增效、節(jié)能減排及中藥產(chǎn)品質(zhì)量控制與品質(zhì)的提升具有極大的參考價(jià)值。盡管傳感器技術(shù)與人工智能、5G技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用存在諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)，但在傳感器技術(shù)的不斷演進(jìn)、人工智能與5G技術(shù)日益成熟的趨勢(shì)下，三者技術(shù)的融合必將在中藥智能制造的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為我國(guó)優(yōu)質(zhì)、保量、低耗、高效能的中藥智能制造之路鋪下堅(jiān)石。

圖3 未來(lái)傳感器應(yīng)用模式

5 結(jié)語(yǔ)

隨著相關(guān)政策的出臺(tái)，智能制造的發(fā)展已經(jīng)成為趨勢(shì)，中藥智能化生產(chǎn)已成為必然走向。傳感器作為智能制造信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)交互的橋梁，在推動(dòng)智能制造的發(fā)展中具有核心地位?；诖?，本文首先明確了傳感器的相關(guān)概念，并對(duì)傳感器在中藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)運(yùn)行原理和信號(hào)的不同進(jìn)行了歸類。從中藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程出發(fā)，闡述了傳感器在生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用效果，并對(duì)傳感器發(fā)展過(guò)程可能產(chǎn)生的問(wèn)題提供了解決方案，期望能夠?qū)χ兴幹悄苤圃斓陌l(fā)展提供參考。

在一定程度上，中藥智能生產(chǎn)的發(fā)展?fàn)顩r和水平影響著整個(gè)中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是決定我國(guó)中藥智能制造水平的重要標(biāo)志。雖然我國(guó)中藥產(chǎn)品智能生產(chǎn)已發(fā)展多年，智能化進(jìn)程也不斷推進(jìn)，但由于數(shù)據(jù)感知、傳輸、分析等核心技術(shù)的限制，我國(guó)中藥智能制造的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈不完整這個(gè)問(wèn)題非常突出，這嚴(yán)重阻礙了中藥智能生產(chǎn)的發(fā)展。如今，在5G 時(shí)代和人工智能時(shí)代的推動(dòng)下，新一代的中藥智能制造需要先進(jìn)的制造技術(shù)，以及信息采集技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能多種技術(shù)平臺(tái)融合，完善智能制造的產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能的智能化生產(chǎn)。未來(lái)中藥生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展將會(huì)以高速性、閉環(huán)性、安全性為基礎(chǔ)，多技術(shù)融合為方向，實(shí)現(xiàn)具有智能化、柔性化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及綠色低耗等特征的高水平中藥智能制造。