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区块链在医药冷链的应用与挑战
时间:2022-08-11 15:25       来源:文|本刊编辑部

文|中国台湾全球商贸运筹发展协会
中国福建工程学院交通运输学院 徐志宏
美国SOLE国际物流协会中国台湾分会 邹伯衡

【导语】

        冷链是温度控制供应链,从人们日常生活来看,医药冷链具有重要性。医药产品是一条复杂而敏感的冷链,需要根据人们的生活进行有效调整与管理。近年来,区块链(Blockchain)作为一种新兴的分布式解决方案吸引了越来越多关注。本文主要探讨区块链如何满足医药冷链的需求,例如医药纪录、可追溯性、数据完整性、透明度和废弃物管理等,介绍区块链的优势,也回顾了传统医药冷链的局限性,并了解现有的应用和未来挑战,以提供相关参考。


【区块链】

        区块链是通过密码学算法,按时间顺序排列的数据块链式结构。它是一种可以实现去中心化、防篡改、可追溯、多方共同维护的分布式数据库。各方必须同意按照预先约定的规则更新数据,并在各方之间实施信息共享和监控。区块链集成了P2P(Peer to Peer)点对点网络、密码学、智能合约、共识机制、时间戳记、区块链结构等技术。无需依赖第三方即可实现数据的自我验证和管理。创造供应链的信任协作与一致行动机制,区块链具有以下优势:
 

(01——不可篡改的存证)

        区块链具有不可篡改的特点,为经济社会发展的“存证”难题提供解决方案,这让供应链各环节资料的生成、存储、传播和使用在全流程中均为可信,让使用者可线上提交电子合约、服务流程明细等电子证据,建立供应链信任体系。


(02——信息共享与追踪溯源)

        区块链具有分散式特点,可通过点对点的传播形式将数据信息分布于每一个节点,如实记录“全网见证”的所有信息,能够实现供应链跨部门、跨区域信息共享。另外,可让供应链各环节的商品实现全过程追溯,同时将监管和消费者纳入监督体系,保证流程透明化。


(03——弥合信任鸿沟)

        市场的经济发展因为缺少信任,使得交易成本高、违约风险大,让很多问题难以解决。区块链能形成共识机制,可以解决供应链信息不对称问题,实现从“信息互联网”到“信任互联网”的转变。让信用穿透到供应链上下游的企业,解决融资难、融资贵问题,促进供应链金融的发展。


(04——智慧合约)

        智慧合约(Smart Contract)是一套以数字形式定义的承诺(Promises),包括合约参与方可以在区块链上执行承诺的协议。区块链可通过智慧合约实现多个企业主体之间的协作信任,从而拓展了供应链间相互合作的范围和深度。例如:全球贸易有90%的商品通过海运运输,丹麦运输物流巨头马士基发现,仅仅是将冷冻货物从东非运到欧洲,就需要经由近30个人员、约200次的信息沟通。此时可以通过区块链将全球供应链上下游核心企业、供应商、经销商等进行联网,各参与方同时维护一个共享帐本,让资料在各方进行存储、共享和流转,保证链上所有企业能够拥有可信、高效的同步信息,有助于减少错误,消除人工耗时流程,降低欺诈和错误的风险,进而降低管理成本。

        区块链技术正在金融等各领域得到积极应用,因为该技术确保了跟踪金融交易的简便性和可靠性。例如全球最大的零售商沃尔玛(Walmart)为了提升食品体系透明度,增强消费者信任,寻求有效的食品追溯区块链技术解决方案。国际信用卡组织Visa推出了B2B Connect支付服务,简化跨国支付,防止欺诈和错误,同时确保安全和透明度。戴比尔斯集团允许通过区块链验证钻石的来源和分销管道,这有助于消费者避免买到假钻石或被盗钻石。货物运输中最大的问题之一是货物延误或错放的争议,联邦快递(FedEx)已经采取了利用区块链解决客户纠纷的措施,取件前和取件后向寄送方和接收方发送共享信息,以便更容易地解决争议,同时防止欺诈。
 

【传统医药冷链局限性】

        传统医药冷链是由供应商、制造商、仓库、物流中心、渠道商和顾客等构成的网络,多方参与的医药冷链在信息交流共享方面,常涉及信息敏感和安全等问题。从整体医药冷链来看,供应链上下游各环节企业对全网信息资料难以全部获取,所以存在信息孤岛、信息传递效率低、信息造假、信息被篡改、沟通成本高等信息不对称和不透明问题。让商流、物流、信息流和资金流的整合困难,难以实现企业之间的多方协同合作,使协同交互成本高、资料真实性难以保证,最终导致整体医药冷链信用体系缺失,故传统医药冷链已不能满足现今多元化、快速发展的市场需求。
 


【区块链在医药冷链的应用】

        区块链的出现为传统医药冷链的局限性提供解决方案,它涉及密码学、计算机程序和互联网等技术,是一个分散式的共享帐本和数据库,具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点,这些特点保证了区块链的“透明”与“诚实”,也奠定了各方的信任基础,能实现供应链体系的物流、商流、资金流、信息流的整合,从而解决医药冷链中资讯不对称和信息造假问题,实现多个企业主体之间的信任协作与一致行动,从而打造现代化的医药冷链,将具有十分宽广的应用价值。区块链在医药冷链中有以下应用:
 


 

(01——信息共享与可追踪溯源)

        根据美国商务部的数据,全球每年假药交易规模大约在750~2,000亿美元之间。在亚洲、非洲和南美洲的许多发展中国家,假药占销售药品总量的10%至30%,非法交易导致每年超过10万人死于假药,传统的检验已越来越难以满足市场规范和消费者要求。
 


 

        可追溯性在确保药品安全方面具有重要作用,也是消费者信赖医药冷链产品的基础。可追溯性使医药冷链能够验证产品的背景,保留所有与之打交道的参与者路径。在医药冷链中,可追溯性将提高消费者和分销药品网络所有实体之间的可靠性。其发挥的必要条件是所有处方药必须快速识别以防止欺诈,例如每盒可单独销售的药品必须有唯一的序列号标识,让假药退出流通。根据这个工作流程,可以收集所有这些信息并将它们加密到区块链的智能合约中,对所有相关信息进行加密的智能合约必须控制和严格追溯过程以及所有分销网络。每次包装新药时,区块链服务器都会链接到智能合约以制作其电子身份,该电子身份与所有相关数据一起保存并加密在区块链中。
 

(02——提高药品透明度)

        区块链技术可以为医药冷链提供透明度,并考虑医药冷链中供应商、生产商、物流、分销商和客户的需求。可以应用区块链来确保所有药品遵守患者隐私,而智能合约可以促进这一过程。智能合约、区块、状态数据库和政策塑造了区块链的节点。状态数据库用于显示和保存账本在给定时间点的状态,例如记录药物的特性,如名称、数量、有效期等。
 


 

(03——确保药品数据完整性)

        区块链技术的原始优势是能够为参与者提供单一的事实来源,它确保参与者发送到网络的数据性质一致,能够达成基本共识。这一优势为网络提供了独特的透明度,无需中间商,也使其成为定期验证行业的理想选择。它还提高了有关促进信息流动和不信任的决策速度。为了解决这个问题,医药链需要一个适当的跟踪机制,没有人可以在其中操纵药物信息。区块链可以通过提供一个可供多方访问的防篡改系统来解决这个问题。区块链的点对点网络依赖于共识算法,保证任何添加信息的安全性和一致性,被称为“防篡改交易密码学”。


(04——医药记录)

        一种疾病可能是由另一种既往疾病引起或相关的,因此医生的准确诊断受到现在可获得的患者医疗信息数量和质量的影响。特别是患者疾病发生在很久以前而忘记了一些细节,或者因医学知识薄弱而无法解释疾病时,都会影响当前医生的判断。通过区块链的电子病历取代与患者健康记录相关的纸质档,方便携带、转换、保存和共享。区块链能够保持患者信息数据的不可分解、去中心化和清晰记录,使患者能够全面、安全地访问所有记录和病史,这些记录和病史可以被参与治疗的人有效地转介。此外,授权药房将能够查看医生给患者开具的药方,促进精准医疗的进步。因此,区块链数字化可连接各方,减少文书工作。
 

(05——医疗废弃物管理)

        在医药商业领域,一次性医疗器具目前已广泛应用于临床,而这些医疗废弃物处理牵扯到很多环节,从产生到集中处理周期长,要经历科室分类、打包、暂存、院内转运、集中贮存、院外转运、终端处置等环节。由于忽视了从源头到末端的全过程监管,医疗废弃物甚至催生出“黑色产业链”,如劣质产品的趁虚而入,更有甚者,仅简单消毒针头,再二次使用,乱扔乱弃造成环境污染和交叉感染等,医疗垃圾处理溯源问题亟待解决。

        区块链具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点,这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”,为区块链创造信任奠定基础,从而使得以上有关医疗数据以及溯源等问题得以解决。医院可应用区块链技术,通过医废产生数据采集、交接记录、院内流转路线监控、医废仓库库存监控等一系列管理措施,健全医废院内流转追溯机制,甚至到最后的外包商处理阶段,让每一件医疗废弃物都登记在册、有据可查,使其处于可控、可管状态。


【区块链在医药冷链的挑战】

(01——数据的安全和隐私)

        在区块链中,所有交易都由医药冷链上的成员确认,而不依赖第三方,因此一个节点发送的信息可以被系统中的所有节点访问。因此,数据会带来潜在的隐私和安全风险。由于缺乏第三方审批,可能会进一步允许一群人获得同一病人的记录,或对大量数据的隐私和安全造成威胁。
 

(02——存储容量)

        区块链随着时间推移,使医药冷链领域的存储端出现挑战。其中,有大量医疗数据、图像、文档和实验室结果,需要很大空间来进行保存。区块链网络中的每个节点都有一份记录副本,这会导致当前区块链技术的存储空间不足。此外,区块链的使用基于交易,因此用于该技术的数据库往往会迅速增加。数据库规模的增加导致记录搜索和访问的速度变慢,这将会影响到重要事务的处理速度。
 


 

(03——可扩展性)

        随着系统参与者及其事务的增加,可扩展性问题更加明显,更多涉及区块链的基础设施。进入系统的药品种类和数量越多,对智能传感器和设备的计算空间就越多。尤其是当需要对产品信息进行详细监控时,整个网络会占用很大的空间和相当大的功率来进行计算。在这里,冷链需要具备更高计算能力和更高速度的智能设备才能正确使用区块链,否则可能无法充分发挥潜力。


(04——开发成本不确定)

        建立和管理一个用于信息存储和数据交换的传统制药系统需花费大量时间、人力和金钱成本。此外,持续的系统更新还会产生额外成本。虽然区块链系统可能会降低这一成本,但许多组织都不知道使用区块链建立和保存药物记录的成本,因此,在不确定成本的情况下,少有人可以接受该项技术。


(05——标准化)

        由于医药冷链与人类生命息息相关,要在该系统中成功实施区块链,就应该有合适的方式存储患者健康记录的数据,不同系统之间的信息交换参与区块链应用。国际标准化机构应制定几个经过充分验证和认证的标准。这些预定义的标准应该有助于评估区块链应用程序中交换的信息大小、数据性质和格式。这些标准不仅会审查共享信息,而且必须作为预防性安全措施加以应用。


(06——社会挑战)

        区块链技术仍在进步,因此可以应对文化转变等社会挑战。接受这种与传统工作方法截然不同的技术绝非易事。虽然制药行业正在慢慢走向区块链,但要完全使用这项技术还需很长时间,大多数患者不喜欢与多个参与者共享数据,因此可能会发生文化阻力。


【结论】

        区块链通过创造“信任”来创造“价值”,随着区块链与金融资本、实体经济的深度融合,日后传统医药冷链的价值将在数字世界流转,逐步构建区块链产业生态,来推动医药冷链的变革。随着“区块链+医药冷链”的各种应用,区块链生态将逐步建立,为实现高质量医药冷链发展注入新动能。
 


 

        医药冷链监管难度大、成本高,未来区块链技术有望在医疗数据共享、医疗保险和药品追溯等领域发挥积极作用。利用区块链技术的智能合约和流程自动化,有利于降低管理成本,提高效率,实现信息可信、可控、可追溯,综合提升医药冷链管理。未来,区块链在医药冷链领域的应用仍将面临诸多挑战,但同时也会有更多成熟应用。

        参考文献:
                1.中国台湾全球商贸运筹发展协会,物流与运筹管理,2022。
                2.Bamakan,S.M.H.,Moghaddam,S.G.,&Manshadi,S. D. (2021). Blockchain-enabled pharmaceutical cold chain: Applications, key challenges, and future trends. Journal of Cleaner Production, 302, 127021.
                3.Zhang,X.,Sun,Y.,& Sun, Y.(2022).Research on Cold Chain Logistics Traceability System of Fresh Agricultural Products Based on Blockchain. Computational Intelligence and Neuroscience, 2022.


【END】

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