RFID正逐漸與傳感技術(shù)融合,傳感技術(shù)與RFID技術(shù)的融合將構(gòu)建一個(gè)無(wú)所不在、隨時(shí)被人們感知的“傳感網(wǎng)絡(luò)”,這經(jīng)給醫(yī)療用品管理,特別是血液管理帶來(lái)了一個(gè)新的契機(jī)。而我國(guó)作為制造業(yè)大國(guó)與消費(fèi)大國(guó)之一,應(yīng)牢牢抓住這一機(jī)遇,推動(dòng)本土RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提升社會(huì)信息化的水平。
RFID融合傳感技術(shù)用于血液管理的可行性
血液管理業(yè)務(wù)的一般流程為:獻(xiàn)血登記一體檢一血樣檢測(cè)一采血一血液人庫(kù)一在庫(kù)管理(成分處理等)一血液出庫(kù)一醫(yī)院供患者使用(或制成其他血液制品)。在這一過(guò)程中,常常涉及到大量的數(shù)據(jù)信息,包括獻(xiàn)血者的資料、血液類(lèi)型、采血時(shí)間、地點(diǎn)、經(jīng)手人等。大量的信息給血液的管理帶來(lái)了一定的困難,又加上血液是一種非常容易變質(zhì)的物質(zhì),如果環(huán)境條件不適宜,血液的品質(zhì)即遭破壞,所以血液在存儲(chǔ)和運(yùn)輸途中,質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控也十分關(guān)鍵。RFID與傳感技術(shù)便是能解決以上問(wèn)題、有效助力血液管理的新興技術(shù)。
RFID技術(shù)能夠?yàn)槊看禾峁└髯晕ㄒ坏纳矸?,并為其存人相?yīng)的信息,這些信息與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián),因此,血液無(wú)論是在采血點(diǎn),還是在調(diào)動(dòng)點(diǎn)血庫(kù),或是在使用點(diǎn)醫(yī)院,都能全程受到RFID系統(tǒng)的監(jiān)控,血液在各調(diào)動(dòng)點(diǎn)的信息可以隨時(shí)被跟蹤出來(lái)。以往的血液出人庫(kù)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,使用前還需要人工進(jìn)行信息核對(duì),采用RFID技術(shù)后,無(wú)須精確定位就能大批量地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳遞、核對(duì)與更新,加快了血液的出人庫(kù)識(shí)別,還避免了人工核對(duì)時(shí)常出現(xiàn)的差錯(cuò)。而RFID的非接觸識(shí)別特性還可以確保血液在不會(huì)受到污染的條件下進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè),減小了血液受污染的可能性,它還不怕灰塵、污漬、低溫等,能夠在存儲(chǔ)血液的特殊環(huán)境條件下保持正常工作工作。
傳感技術(shù)是感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口,它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。通過(guò)傳感器對(duì)血液環(huán)境溫度、密封狀況和振蕩程度等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集,再通過(guò)系統(tǒng)對(duì)感知信息的及時(shí)處理與反應(yīng),能夠有效避免血液的變質(zhì),保障血液的質(zhì)量。
將RFID與傳感技術(shù)融合起來(lái),運(yùn)用既能提高識(shí)別效率、實(shí)現(xiàn)信息跟蹤,又能實(shí)時(shí)監(jiān)控物品質(zhì)量的RFID傳感器標(biāo)簽,便能夠真正實(shí)現(xiàn)血液管理的智能信息化。
RFID傳感器標(biāo)簽的設(shè)計(jì)
RFID傳感器標(biāo)簽主要由微控制單元、傳感單元、射頻單元、通信單元、定位單元和供電單元組成。
1 微控制單元
微控制單元由嵌人式系統(tǒng)構(gòu)成,包括嵌人式微處理器、存儲(chǔ)器、嵌人式操作系統(tǒng)等,還集成了看門(mén)狗、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、同步/異步串行接口、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器以及I/O等各種必要功能和外部設(shè)備。該單元實(shí)現(xiàn)的主要功能包括:負(fù)責(zé)整個(gè)芯片的任務(wù)分配與調(diào)度、數(shù)據(jù)的整合與傳輸,進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,完成數(shù)據(jù)的分析、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā),區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的路由維護(hù),芯片電源的能耗管理等。
2 傳感單元
傳感單元主要由傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器組成。傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,敏感元件采集外部需要傳感的信息,將其送人轉(zhuǎn)換元件,后者完成將上述物理量轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可以識(shí)別的原始電信號(hào),并通過(guò)積分電路、放大電路的整形處理,最后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并送人微控制單元進(jìn)行進(jìn)一步處理。
考慮到血液存儲(chǔ)與運(yùn)輸對(duì)環(huán)境條件的要求,本傳感單元包含了對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)溫度、壓力、感光、振蕩等多項(xiàng)物理信號(hào)測(cè)試的功能。
3 射頻單元
射頻單元控制接收和發(fā)送射頻信號(hào),并選擇運(yùn)用空分多路、時(shí)分多路、頻分多路和碼分多路等存取方法實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)同時(shí)識(shí)別與系統(tǒng)防沖撞機(jī)制。
4 通信單元
通信單元用于數(shù)據(jù)通信,解決無(wú)線(xiàn)通信中的載波頻段選擇、數(shù)據(jù)傳輸速率、信號(hào)調(diào)制、編碼方式等,并通過(guò)天線(xiàn)進(jìn)行芯片與讀寫(xiě)器問(wèn)數(shù)據(jù)的收發(fā)工作,具有數(shù)據(jù)融合、請(qǐng)求仲裁和路由選擇等功能。
5 定位單元
定位單元實(shí)現(xiàn)芯片自身位置的定位以及信息傳輸方位的定位?;跓o(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議,如IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee協(xié)議等。定位算法可選用基于測(cè)距(如信號(hào)強(qiáng)度測(cè)距、時(shí)間差測(cè)距等)或不基于測(cè)距的方法(如質(zhì)心法、DV—Hop算法等)。
6 供電單元
RFID傳感器標(biāo)簽有無(wú)源、半無(wú)源和有源之分。無(wú)源標(biāo)簽不需要芯片內(nèi)置電池,它通過(guò)提取讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻能量來(lái)維持工作。半無(wú)源和有源標(biāo)簽都需要內(nèi)部電池供電來(lái)維持正常的傳感與射頻工作??紤]到血液管理中對(duì)血液制品的實(shí)時(shí)監(jiān)控需要保證其持續(xù)、正常的能量供給,因此加入了供電單元,設(shè)計(jì)為半無(wú)源或有源標(biāo)簽。
在這一部分中,通過(guò)合理的設(shè)置芯片的接收、發(fā)射以及待機(jī)狀態(tài),可以解決好能量消耗與傳輸可靠性的問(wèn)題,有效延長(zhǎng)芯片的使用壽命。
RFID傳感器標(biāo)簽在血液管理中的應(yīng)用
主要從血液出入庫(kù)管理、血液跟蹤管理、血液質(zhì)控管理三個(gè)方面進(jìn)行介紹,指出RFID融合傳感技術(shù)在血液管理中的有效作用。
1 血液出入庫(kù)管理
(1) 血液入庫(kù)
工作人員將血袋放在傳送帶的人口處依次傳遞,傳送帶的底部安裝有RFID讀寫(xiě)器,當(dāng)血袋上粘貼的RFID傳感器標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)識(shí)讀范圍時(shí),標(biāo)簽上的信息被讀出,經(jīng)中間件過(guò)濾后傳向后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)系統(tǒng)將血液類(lèi)型、種類(lèi)、規(guī)格等信息顯示在傳送帶出口處的屏幕上,工作人員根據(jù)顯示的內(nèi)容,將血液分別放人指定的儲(chǔ)存托盤(pán)內(nèi)。
根據(jù)識(shí)讀出的血型、種類(lèi)、規(guī)格、數(shù)量等,后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行血庫(kù)中貨位的識(shí)別,尋找現(xiàn)有的符合規(guī)格與數(shù)量的空貨位。這一步驟的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)在每個(gè)貨架上粘貼一個(gè)RFID標(biāo)簽,并通過(guò)讀寫(xiě)器寫(xiě)入它所應(yīng)存放的血液類(lèi)型、種類(lèi)、規(guī)格、數(shù)量等信息,當(dāng)有血袋放在這一貨架上時(shí),工作人員用手持讀寫(xiě)器對(duì)該RFID標(biāo)簽進(jìn)行置位寫(xiě)入,當(dāng)該貨架上的血袋出庫(kù)或移位時(shí),工作人員用手持讀寫(xiě)器對(duì)該RFID標(biāo)簽進(jìn)行清位寫(xiě)入,而裝在血庫(kù)頂部的讀寫(xiě)器會(huì)在受到系統(tǒng)指示的情況下對(duì)各貨架標(biāo)簽進(jìn)行讀取,發(fā)現(xiàn)已被清位的且符合入庫(kù)條件的貨架就通知系統(tǒng),而系統(tǒng)就把該貨架的具體編號(hào)顯示在入庫(kù)處的屏幕上,告知工作人員哪類(lèi)血液應(yīng)該放在哪些貨架上。
工作人員受到指示后,便會(huì)將各類(lèi)規(guī)格的血液送人指定的區(qū)域進(jìn)行冷藏保存。與此同時(shí),讀寫(xiě)器將各血袋的入庫(kù)時(shí)間、入庫(kù)類(lèi)型、送血人、接血人等信息寫(xiě)入RFID系統(tǒng)。
(2) 血液出庫(kù)
系統(tǒng)下達(dá)出貨命令,指示工作人員到指定區(qū)域取出指定類(lèi)型、規(guī)格和數(shù)量的血液。若所取血液數(shù)量較少,工作人員可采用手持讀寫(xiě)器直接對(duì)血液信息進(jìn)行讀取;若所取血液數(shù)量較多,工作人員可采用傳送帶輸送血液出庫(kù)并讀取其信息。讀取出的信息傳至系統(tǒng),與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行核對(duì),如若無(wú)誤,準(zhǔn)許出庫(kù)。出庫(kù)過(guò)程,RFID系統(tǒng)記錄下出庫(kù)時(shí)間、血液有效日期及其他次要信息。
血液出庫(kù)的次序由系統(tǒng)讀取信息進(jìn)行分析后決定,要求同種規(guī)格血液按照先進(jìn)先出的原則,避免造成庫(kù)存積壓和血液過(guò)期浪費(fèi)的現(xiàn)象出現(xiàn)。對(duì)于血庫(kù)中標(biāo)記為“待檢”狀態(tài)的血液禁止其出庫(kù),以保證出庫(kù)血液的質(zhì)量。
2 血液跟蹤管理
血液跟蹤管理采用基于簇的分層結(jié)構(gòu)。每個(gè)簇頭即是一個(gè)分布式信息處理中心,用于收集各簇成員的數(shù)據(jù)并完成數(shù)據(jù)的處理與融合,接著將數(shù)據(jù)傳向上一層的簇頭,依次傳遞,最終所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾和整合后傳向了最高層的簇頭,而其逆過(guò)程即是信息的查詢(xún)過(guò)程,數(shù)據(jù)逐層展開(kāi),有序跟蹤。這里,最高層的簇頭就相當(dāng)于全國(guó)的血液信息中心,而次高層的簇頭就相當(dāng)于各省、自治區(qū)、直轄市的血液信息中心,依次類(lèi)推,最低層的簇成員便是各基層血站。這種分層結(jié)構(gòu)將信息分散開(kāi)來(lái),避免了集中存放,解決了信息量過(guò)大的問(wèn)題,也提高了系統(tǒng)的安全性。信息交換與傳遞在子層與父層間直接展開(kāi),方便了查詢(xún)與跟蹤。
血液信息的存人流程為:首先將每袋血液的RFID標(biāo)識(shí)碼與其對(duì)應(yīng)的信息存人基層血站的數(shù)據(jù)庫(kù)中,接著融合該基層血站的信息,將標(biāo)識(shí)碼與該基層血站的有效IP地址存人當(dāng)?shù)厥屑?jí)的血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù),然后再融合該市級(jí)血液信息中心的信息,將標(biāo)識(shí)碼與該市級(jí)血液信息中心的有效IP地址存入當(dāng)?shù)厥〖?jí)的血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù),最后再融合上該省級(jí)血液信息中心的信息,將標(biāo)識(shí)碼與該省級(jí)血液信息中心的有效IP地址存入全國(guó)血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù)(如果有需要,還可以再將標(biāo)識(shí)碼與該國(guó)血液信息中心的有效IP地址存人全球的血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行全球血液信息互聯(lián))。
血液信息的跟蹤流程為:根據(jù)RFID標(biāo)識(shí)碼,首先到全國(guó)血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該袋血液的所屬省份信息,根據(jù)查到的IP地址進(jìn)人該省級(jí)血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù)查找該袋血液的所屬城市信息,根據(jù)查到的IP地址進(jìn)入該市級(jí)血液信息中心數(shù)據(jù)庫(kù)查找該袋血液所屬的血站,根據(jù)查到的IP地址進(jìn)入該血站數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)其中的信息便可以知道該袋血液目前的狀態(tài)是在庫(kù)保存還是出庫(kù)被使用或是已變質(zhì)報(bào)廢,如果是已被使用,還可以進(jìn)一步查找到使用者的全部信息。
3 血液質(zhì)控管理
血液對(duì)于溫度的變化十分敏感,如果環(huán)境溫度不適宜,血液中的物質(zhì)即遭破壞,這將影響血液的品質(zhì)及保存期限。存儲(chǔ)、傳遞與運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中血液還應(yīng)避免劇烈振蕩,另外,血液的包裝應(yīng)是密封的,如果因刺破或其他因素造成了細(xì)菌污染,血液即告報(bào)廢。
血袋上粘貼的RFID傳感器標(biāo)簽會(huì)對(duì)血袋周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),每隔一定的時(shí)間間隔就測(cè)量一下周?chē)臏囟取毫?、感光、振蕩等物理信?hào),并將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在標(biāo)簽芯片內(nèi)。系統(tǒng)會(huì)給標(biāo)簽內(nèi)部設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍,一旦當(dāng)前測(cè)量的數(shù)據(jù)低于范圍的下限或是高出范圍的上限,標(biāo)簽就會(huì)主動(dòng)發(fā)射射頻信號(hào)啟動(dòng)報(bào)警裝置,對(duì)工作人員進(jìn)行提示。
如果血袋是在血庫(kù)保存狀態(tài)下進(jìn)行報(bào)警,那么根據(jù)接收到的射頻信號(hào),報(bào)警顯示屏上將顯示報(bào)警血袋的當(dāng)前位置(庫(kù)區(qū)、貨架、RFID標(biāo)識(shí)碼等),方便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理;如果血袋是在運(yùn)輸途中進(jìn)行報(bào)警,報(bào)警裝置可安裝在運(yùn)輸貯存器上,用嗚叫或閃光提示工作人員,工作人員發(fā)現(xiàn)后,用手持讀寫(xiě)器接收射頻信號(hào),根據(jù)標(biāo)識(shí)碼找到報(bào)警血袋。
血液一旦被懷疑變質(zhì)或受污染,工作人員就會(huì)用讀寫(xiě)器將其標(biāo)簽設(shè)置為“待檢”狀態(tài),不允許出庫(kù),已在使用點(diǎn)的不允許使用,經(jīng)檢測(cè)被確認(rèn)已無(wú)法使用后,會(huì)進(jìn)行高壓消毒焚燒處理,此時(shí)工作人員會(huì)對(duì)應(yīng)該袋血液的RFID標(biāo)識(shí)碼向系統(tǒng)寫(xiě)入報(bào)廢信息、報(bào)廢原因等,為后續(xù)的血液跟蹤作好準(zhǔn)備。
對(duì)于被退回的血液,除需要人工進(jìn)一步檢測(cè)血液質(zhì)量外,還可以通過(guò)RFID傳感器標(biāo)簽的數(shù)據(jù)記錄,找出該血液從采血到供血到被退血這整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié),找出應(yīng)負(fù)責(zé)的人員或機(jī)構(gòu)分析原因,避免下次類(lèi)似情況的發(fā)生。
血液既是生命的源泉,又是多種疾病傳播的渠道,通過(guò)輸血或血液制品傳播的常見(jiàn)疾病有:乙肝、丙肝、艾滋病、梅毒、瘧疾、敗血癥等,其中大都難以治愈。為了避免不規(guī)范采血、袋裝血液管理混亂或輸血不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的疾病傳染或醫(yī)療事故,加強(qiáng)血液管理、保障用血安全已勢(shì)在必行。目前,RFID與傳感技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用還不是很廣泛,但已展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。本文提出了將這兩種技術(shù)融合起來(lái)設(shè)計(jì)的RFID傳感器標(biāo)簽,并分析了將其應(yīng)用于血液管理中的優(yōu)勢(shì)與可行性。
血液管理是一項(xiàng)不允許出錯(cuò)的工作,將RFID傳感器標(biāo)簽運(yùn)用于其中,不僅使整個(gè)供應(yīng)鏈管理可見(jiàn)、透明、不受污染,還使信息、質(zhì)量等得到了實(shí)時(shí)監(jiān)控與互聯(lián)跟蹤,真正將血液管理信息化、醫(yī)療管理信息化工作延伸到了末梢,落到了實(shí)處,使完全個(gè)體化的人文關(guān)懷得到了實(shí)現(xiàn)。
責(zé)任編輯:ct
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