RFID技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

鮑勝文 方擁軍 肖小兵 劉冠超 李興亮

摘要：當(dāng)下高新技術(shù)的快速發(fā)展促使人們對醫(yī)療設(shè)備功能和性能的需求不斷提高，從而帶動醫(yī)療設(shè)備市場轉(zhuǎn)向具有功能多樣、性能優(yōu)越的產(chǎn)品領(lǐng)域。大量的產(chǎn)品辨識、存儲、取用不僅容易出錯，還給工作人員手工登記、標(biāo)識粘貼等增加了負(fù)擔(dān)。本文研究了將RFID技術(shù)應(yīng)用到對醫(yī)療設(shè)備的記錄和更新管理中，不但可以優(yōu)化醫(yī)院業(yè)務(wù)流程，還便于醫(yī)療設(shè)備的動態(tài)管理以及效益分析。

關(guān)鍵詞：射頻識別;非接觸式目標(biāo);自動識別;醫(yī)療設(shè)備;動態(tài)管理

RFID（射頻識別）技術(shù)是一種通過無線射頻識別方式來實現(xiàn)對非接觸式目標(biāo)自動識別的技術(shù)。進入21世紀(jì)以來，RFID技術(shù)在人們的日常生活中應(yīng)用越來越廣泛，如物流、服飾、門禁安全、零售業(yè)、制造業(yè)、軍工、航天等各個領(lǐng)域[1-3]。隨著RFID技術(shù)的推廣其在醫(yī)療行業(yè)內(nèi)也發(fā)揮著重要的作用，比如可以應(yīng)用到對醫(yī)療藥品、醫(yī)用設(shè)備、倉儲管理、醫(yī)護人員信息管理等諸多方面[4]。

1??? 概述

據(jù)統(tǒng)計，美國每年因醫(yī)療錯誤造成的死亡人數(shù)在48，000至96，000之間，不僅是美國，全球每年由醫(yī)療錯誤引起的死亡人數(shù)始終居高不下，尤其在醫(yī)療條件相對落后的地區(qū)醫(yī)療錯誤的可能性更高[5]。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是知識和信息采集不足以及身份識別錯誤，因此對醫(yī)療系統(tǒng)進行科學(xué)、合理的管理可以大大降低這種醫(yī)療錯誤。

本文研究了一種基于RFID技術(shù)的信息管理系統(tǒng)，可以將RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過讀寫器識別后發(fā)送給上位機管理系統(tǒng)，上位機管理系統(tǒng)對標(biāo)簽數(shù)據(jù)進行分析、處理、分類、存儲、備份等操作，方便快捷地獲取產(chǎn)品信息。通過使用RFID技術(shù)來進行醫(yī)用物品信息登記及更新，相比于傳統(tǒng)條形碼具有很大的優(yōu)勢。

2??? RFID概述

2.1??? RFID技術(shù)簡介

RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、天線、讀寫器、上位機管理系統(tǒng)組成。電子標(biāo)簽是一個微型無線收發(fā)裝置，內(nèi)置天線和芯片，可以存儲數(shù)據(jù)[6-7]。讀寫器是一種接收標(biāo)簽數(shù)據(jù)的設(shè)備，其不僅可以接收標(biāo)簽數(shù)據(jù)，也可以將新數(shù)據(jù)寫入到RFID標(biāo)簽中。上位機管理系統(tǒng)可以通過物理I/O（輸入輸出）接口連接讀寫器，對讀寫器進行頻段、讀寫速率等參數(shù)設(shè)置，并可以通過讀寫器獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，對標(biāo)簽數(shù)據(jù)進行管理[8]。RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2??? RFID標(biāo)簽分類及其特點

RFID標(biāo)簽與讀寫器之間根據(jù)標(biāo)簽的供電方式可以將其分為三類：無源RFID標(biāo)簽、有源RFID標(biāo)簽、半有源RFID標(biāo)簽[9-10]。

無源RFID電子標(biāo)簽自身不需電源供電，它通過接收讀寫器輸出的微波信號和通過電磁感應(yīng)線圈獲取能量進行短暫供電，所以無源標(biāo)簽只有在與讀寫器一定范圍內(nèi)才能將信息發(fā)送給讀寫器。無源RFID標(biāo)簽不需要供電模塊，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，但是受通信距離限制，只能用于近距離的信息識別，主要工作在低頻段。

有源RFID標(biāo)簽使用外接電源供電，可以主動向讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)信號，相對于無源RFID標(biāo)簽其體積比較大，但是傳輸距離和傳輸速率有了很顯著的提升，最高傳輸距離可達百米。有源RFID標(biāo)簽主要工作在高頻頻段，且具有一次識別多個標(biāo)簽的功能[11]。

而半有源RFID標(biāo)簽通過自主供電模式實現(xiàn)良好的傳輸距離和傳輸速率。一般情況下半有源RFID標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)，只給標(biāo)簽中數(shù)據(jù)部分供電，耗電量很小。只有在接收到讀寫器低頻信號后才會進入正常工作狀態(tài)，在工作狀態(tài)下再發(fā)送高頻信號將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器。其通常應(yīng)用在一個高頻信號所能覆蓋的大范圍中，在不同位置安置多個低頻讀寫器用于激活半有源RFID標(biāo)簽，既完成了標(biāo)簽定位又完成數(shù)據(jù)采集和傳遞。

2.3??? RFID標(biāo)簽優(yōu)勢

RFID標(biāo)簽相比于傳統(tǒng)條形碼來說，在獲取標(biāo)簽信息的操作機制、重復(fù)使用性、環(huán)境適應(yīng)性、獲取數(shù)據(jù)速度、應(yīng)用領(lǐng)域等方面都具有很大的優(yōu)勢[12-13]。表1所示為RFID標(biāo)簽與傳統(tǒng)條形碼的比較結(jié)果。

3??? 系統(tǒng)設(shè)計

本文研究了一種基于RFID技術(shù)進行標(biāo)簽數(shù)據(jù)采集及管理記錄的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含硬件設(shè)計、軟件流程設(shè)計兩個部分。

3.1??? 硬件設(shè)計

系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)包含RFID標(biāo)簽，以及由無線收發(fā)模塊、MCU（微控制器）控制模塊、存儲模塊、物理接口組成的讀寫器，電源供電模塊以及上位機數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。其中RFID標(biāo)簽可以存儲數(shù)據(jù)信息，可以通過讀寫器讀取或者寫入數(shù)據(jù)信息，讀寫器與上位機通過物理接口連接，將獲取的標(biāo)簽信息傳遞到上位機管理系統(tǒng)，也可以在上位機設(shè)置一些參數(shù)修改RFID標(biāo)簽的信息。

3.2??? 軟件流程設(shè)計

軟件操作流程如圖3所示。

根據(jù)軟件操作流程：首先準(zhǔn)備一定數(shù)量的無源RFID標(biāo)簽，并將天線與讀寫器連接。然后將標(biāo)簽放入天線的接收范圍內(nèi)，將讀寫器接通電源。讀寫器上電后使用USB（通用串行總線）線連接讀寫器與上位機軟件，上位機軟件各界面的初始狀態(tài)為灰色，表示禁止相關(guān)設(shè)置，如圖4所示。正確設(shè)置串口號和波特率，點擊連接讀寫器，如果讀寫器接入成功，軟件界面各選擇框和按鈕可以進行選擇和點擊界面，如圖5所示;如果連接失敗，就需檢查讀寫器與計算機間連接是否正確。在軟件連接讀寫器成功后，選擇讀取標(biāo)簽界面，點擊開始讀取，讀取成功輸出標(biāo)簽信息，讀取失敗則重新設(shè)置測試環(huán)境。

4??? 系統(tǒng)測試及結(jié)果分析

4.1??? 測試環(huán)境

測試時將14個無源RFID標(biāo)簽和讀寫器布置在測試環(huán)境中，讀寫器帶有8個TNC（射頻同軸連接器）天線接口，任意選擇3個接口接入3根天線，RFID標(biāo)簽布置在天線覆蓋范圍內(nèi)，使用USB轉(zhuǎn)串口將讀寫器與上位機軟件連接。系統(tǒng)工作頻率為840～960 MHz，支持符合EPC CLASS1 G2、ISO18000-6B標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽;輸出功率為33 dBm;供電使用單+9 V供電，可以使用POE供電。

4.2??? 結(jié)果分析

連接讀寫器成功后選擇測試標(biāo)簽界面，開始查詢標(biāo)簽，標(biāo)簽查詢成功如圖6所示。

圖6中顯示已查詢到標(biāo)簽數(shù)量為14，與實際放置的標(biāo)簽數(shù)一致，并可看到14個標(biāo)簽查詢時間只有0.296 s，比傳統(tǒng)的條形碼查詢更快、更高效。此外圖中還顯示累計查詢數(shù)量可以達到計數(shù)的功能，對統(tǒng)計匯總有一定的參考價值。

5??? 結(jié)束語

RFID系統(tǒng)讀取標(biāo)簽信息準(zhǔn)確、快速，且在一定范圍內(nèi)不需對準(zhǔn)的特點，可以廣泛地應(yīng)用在生活的各個方面，將RFID技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)具有廣闊的前景。RFID系統(tǒng)結(jié)合醫(yī)療信息化管理系統(tǒng)可以更方便快捷的登記和更新各種醫(yī)療物品信息和人員信息，減少因信息差錯產(chǎn)生的醫(yī)療事故。RFID系統(tǒng)操作簡單，標(biāo)簽?zāi)陀眯詮姡苓m應(yīng)惡劣環(huán)境，應(yīng)用范圍廣泛，為極端環(huán)境下產(chǎn)品信息采集與維護提供了途徑。

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