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RFID技术在医院应用试点探讨

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一、 RFID 简介

  (一) RFID 定义与特点

  RFID 是Radio Frequency IDentification 的缩写,即射频识别,俗称电子标签,它是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。

  RFID 系统由三部分组成:

  1、标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;
  2、阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;
  3、天线(Antenna):在标签和读卡器之间传递射频信号,电子标签中一般保存有约定格式的电子数据,

  在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。RFID 技术的基本工作原理并不复杂:阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签)。主动标签自身带有电池供电,读/写距离较远同时体积较大,与被动标签相比成本更高,也称为有源标签。被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量,成本很低并具有很长的使用寿命,比主动式标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签。

  通常阅读器发送时所使用的频率被称为RFID 系统的工作频率,目前基本上划分为:低频(125KHz、134KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(860MHz-960MHz)、极高频(也可称之为微波2.45GHz),它们目前各频段都有各自的技术参照标准:低频(125KHz、134KHz)ISO 11784/85 Animal IDRead-only、ISO 14223/1 Animal ID R/W、FCD ISO 18000-2 Item Management,高频(13.56MHz)ISO 15693、FDIS ISO 18000-3 Item Management,超高频(860MHz-960MHz) ANSI MH 10.8.4Returnable Containers、FCD ISO 18000-6 Item Management,极高频(微波2.45GHz)CDISO 18000-4 Item Management、ANSI MH 10.8.4 Returnable Containers,其中以低频和高频的RFID 技术最为成熟,超高频以上频率的RFID 标准各国有一定的差异。欧洲使用的超高频是868MHz,美国的则是915MHz,日本目前不允许将超高频用到射频技术中。

  RFID 具有应用便利,无机械磨损,使用寿命长,无需可见光源,穿透性好,抗污染能力和耐久性强,而且,可以在恶劣环境下工作,对环境要求低,读取距离远,无需与目标接触就可以得到数据,支持写入数据,无需重新制作新的标签,可多次读写、数据的记忆容量大、容易小型化和多样化的形状,并可重复使用,利用防冲撞技术,能够识别高速运动物体并可同时识别多个标签等特点。RFID 作为一种革命性的技术,进入我们的视线,并引起各个应用领域广泛的关注。我们可以形象地将RFID 比喻成:每一台机器的IP 地址,RFID 就是让每一件商品也都有自己唯一的“IP”地址,在此基础上构筑物品的物联网,当物联网的构想成为现实时,世界上的万事万物无论何时、无论何地都能够彼此相联、互相“交流”。

  (二) RFID 与条形码差异

  条形码是一种应用非常广泛的自动识别技术,它是靠激光来读取信息、能识别一类物体,它的技术成熟、成本低廉、易于制作、应用普及性好,但条形码易损,怕污染,不防水以及只能近距离读取信息,同时需要与数据库进行匹配使用,但RFID 与之相比优势非常明显,根据RFID 基本原理与特点,它可以:对标签根据需要进行近距离和远距离的选择性的数据读取,它也可对单件物品或多个物品一次读入信息,同时RFID 识别速度快,可透过外部材料读取数据,且使用寿命长,能嵌入或附于不同形状、类型的产品上,可动态改变标签内数据,存取数据信息有密码保护,储存信息量大,标签的内容可以动态改变,能在恶劣环境下
工作,可对RFID 标签所附着的物体进行追踪定位。条形码与RFID 从功能上讲,它们之间有相近的地方,这二种技术将在各自应用领域内发挥作用,在今后很长的一段时间内它们将互相补充、长期共存。

  (三) RFID 应用点
 
  RFID 技术在国内、外发展很快,尤其是国外的应用已呈多元化趋势。

  根据RFID 不同特性,可分为近距离、远距离、可读可写型芯片以及通用性等应用,近距离检测的应用有:财产管理、零售业、社会安全、注册、自动生产线和生产过程管理、赝品鉴别、动物识别、物流管理等;远距离检测的应用有:财产管理、零售业中的库存管理、社会安全方面的敏感物资管理和敏感人员管理、快速空间定位应用、缺席检测应用、仓库与运输过程管理等;可读可写型标签的应用有:财产管理、零售业中的运输和仓库管理、社会安全方面的敏感物资控制和敏感人员控制、防伪鉴别中的钱币以及药品和食品业的完全可跟踪性;通用性方面的应用有:敏感物质控制,例:军用物质和设备、肩扛式武器、智能炸弹、直升机、飞机、坦克等的临散部件、爆炸物、化学物品、核材料、污染物、有毒物等;敏感人员控制,例:传染病的携带者、像 SARS 、禽流感一样的疾病危机、人员的隔离、在押人犯管理、紧急情况下的特殊许可识别;财产(设备)管理中的防盗、减少失误、财产清点和使用效率等;零售业中的集装箱和货担、箱装货物、零售新模式等;健康服务中的病人管理、医用器材管理、病人安全的手术和治疗、医护人员和病人紧急情况下的定位、减少人为错误、授权控制等;供应链管理中的运输、仓库、分配通道、局部库存、完全的可跟踪性、实时和连续的监测等;RFID在生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费等诸多方面都有不同程度的应用。
  
  随着RFID 技术的不断成熟, RFID 普遍应用将是不可逆转的一种趁势,它将会像互联网一样,走进我们的生活。

二、RFID 应用尝试

  近年来随着射频识别技术在国内外迅速发展,医疗行业也开始尝试RFID 的应用点。根据医疗行业的特殊性,在国内同行业之中没有“前车之鉴”的情况之下,我们开始了RFID医院应用尝试的探索之路。

  (一) 制订RFID 应用试点策略,做好基础准备

  首先以不影响医院内部在线信息系统运转为前提,选择应用试点范围小、涉及内容多、影响面小、有一定的独立性,且使用效果明显,有发展空间的应用点。在这样的指导思想下,我们选择产科的母婴身份识别作为第一应用点,选择护士胸卡作为第二应用点,选择产科病区门禁作为第三应用点,将这三个应用点联系起来建立“新华医院母婴、护士RFID 标签管理系统”。

  我们为什么选择母婴标识管理的应用,由于新生婴儿特征相似,而且理解和表达能力欠缺,如果不加以有效的标识往往会造成错误识别,结果给各方带来无可挽回的巨大影响。因此,对新生儿的标识除必须实现病人标识的功能之外,同时,母亲与婴儿是一对匹配,单独对婴儿进行标识存在管理漏洞,无法杜绝恶意的人为调换。因此,对新生婴儿及其母亲进行双方关联标识,用同一编码等手段将亲生母子联系起来。在医护人员和母亲之间进行婴儿看护,在临时转换时,双方应该同时进行检查工作确保正确的母子配对。同时在现有的母婴信息系统流程的基础上,为新生儿和母亲建立RFID 档案,与已有的HIS 做好数据的互联互通,记录母亲和婴儿的各种活动。系统建成后可在工作环节中减少人为的错误,提高护理的工作效率,并且建立更为详细完善的健康档案。
  
  这三个应用点的选择我们认为既有病人(含成人和婴儿),又有医护人员,兼有门禁管理的尝试,有利于以后应用推广,同时我院有47 个病区,选择1 个病区作为试点,也利于及时总结、不断修正、完善,而且这三个应用点相对比较独立,即可做到与HIS 的数据互通互联,也有一定的独立性。其次,在RFID 工作频率、标签选型、中间件、系统整合等方面慎重对待,在“RFID身份识别管理系统”中,我们采用的工作频率为13.56MHz,其技术相对比较成熟,采用被动式标签,外部信号激活后传输信息,便携式和台式读写卡器和PDA,标签样式选择便捷、柔软,除本身具备的物理特性外,还具防水、防酒精、不易脱落、调换等特性,符合ISO 标准15693,有防冲撞算法, 读写卡器通讯距离可达4cm,有抗冲突管理,芯片容量选用2Kbit,以信息读取准确率为首要需求,注重中间件的选择、综合考虑中间件与硬件设备的兼容性,母婴标签存储信息有:医院号、住院号、住院日期(时间)婴儿出生日期(时间)、婴儿标志、母亲标志、信息更新区、保留区等等;母婴腕带、胸卡及读写卡器

  (二) 进行RFID 应用系统分析,做好功能界定

  “新华医院RFID 应用系统”有以下五部分组成:非接触式存储标签(腕带、胸卡)、台式非接触式读卡器、非接触读卡器闪存模块等;服务器、PC、PDA、打印机等外设;系统软件、应用软件、接口软件、中间件等;系统集成、培训(管理、操作、规则等)、实施;修正、完善、改良和调整。流程描述分三个应用点:

  第一个应用点:产妇入院进入产科病区——护士制作母亲腕带(一次性)——PDA 信息确认——新生儿出生(产房)——护士制作新生儿腕带(一次性)——PDA 信息确认(与母亲);
  第二个应用点:一次性护士胸卡制作——上班PDA 登录——为母婴护理PDA 上进行选择(反复)——下班注销;
  第三个应用点:(产科病房内)新生儿离开母亲——沐浴、护理、隔离——出院或(转运)等;系统主要功能有:标签制作、标签识别、身份认证、查询医嘱(执行)、标签管理、信息查询、系统管理、护理操作记录等硬件环境组成:RFID 应用服务器与控制服务器各一台、PC 电脑、PDA、移动式和台式读/写卡器、13.56MHz 腕式标签等。软件运行环境和相关配置:系统核心RFID Server Kernel、APP Server Kernel、PDA应用程序;运行环境包括Windows 2003、Java、JBoss、MS SQL Server;便携式设备上RFID应用程序 Pocket 2002/2003,Windows Mobile 2003, WinCE.Net 等。

  (三) 做好RFID 试用效果分析,适时推广应用

  从应用试点情况反馈:母婴腕带信息匹配准确,标签数据读取准确率高,中间件兼容性良好,与现有系统的数据实现互通互联,减少了护嘱录入或书写,护士操作便捷,增加护士护理母婴的时间,同时减少差错,提高时效率和病人安全性,同时为探索RFID 在医疗行业适用范畴,为下一步广泛应用奠定基础。操作界面RFID 是一种先进的数据采集技术手段,它需要一个良好的应用系统。任何技术手段的改变,都会带来相应的业务流程改变,使用RFID 在很大程度上可以减少手工操作、提高效率,这就要求相应的业务流程也作改变以适应新技术,达到业务流程重组。如果没有一个达到一定应用水平的系统信息,就很难将RFID 用起来或者即使用起来也达不到预期效果。所以RFID 在医疗行业的应用,不但涉及流程的改变,还有可能要求相关的法规、制度也进行同步调整。我们相信,随着RFID 应用第一步的迈出,必将进一步推动医疗行业RFID 应用的进程,使RFID 无所不在的时代早日到来。

  三、RFID 应用尝试的几点思考

  (一)有关标准问题

  不同工作频率的RFID,标准也不尽相同,目前最具有代表性是EPC global 和ISO 等组织推行的相关标准。RFID 的通信标准是标签芯片设计的依据,目前国际与RFID 相关的通信标准主要有:ISO/IEC 18000 标准(包括7 个部分,涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860-960MHz,2.45GHz 等频段),ISO11785(低频),ISO/IEC 14443 标准(13.56MHz),ISO/IEC 15693 标准(13.56MHz),EPC 标准(包括Class0, Class1 和GEN2 等三种协议,涉及HF 和UHF 两种频段),DSRC 标准(欧洲ETC 标准,含5.8GHz)。

  目前RFID 的国际标准出现了融合的趋势,ISO/IEC 15693 标准已经成为ISO18000-3 标准的一部分,EPC GEN2 标准也已经启动向ISO18000-6 Part C 标准的转化。国内已经开始筹建“射频标识(RFID)技术标准工作组”,而且在低频和高频段RFID 标签芯片设计方面的技术比较成熟,高频段方面的设计技术接近国际先进水平,已经自主开发出符合ISO14443Type A、Type B 和ISO15693 标准的RFID 芯片,并成功地应用于交通一卡通和中国二代身份证等项目。

  (二)应用频率问题

  RFID 的工作频率是其最重要的特点之一。工作频率不仅决定着RFID 系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分,即位于ISM 波段之中。典型的工作频率有:125kHz,133kHz,13.56MHz,27.12MHz,433MHz,902~928MHz,2.45GHz,5.8GHz 等。近距离RFID 系统主要使用125KHz、13.56MHz 等LF 和HF 频段,技术最为成熟;远距离RFID 系统主要使用433MHz、860MHz-960MHz 等UHF 频段,以及2.45GHz、5.8GHz 等微波频段,目前还多在测试当中,没有大规模应用。然而不同频率在不同环境应用,目前多种频率应用已成为事实。

  (三)信息安全性问题
  
  这是普遍问题,需要认真对待。由于目前RFID 主要应用领域对私密性要求不高,所以很多用户对RFID 的安全问题尚处于比较漠视的阶段,对于应用环境来说,RFID 的整体安全策略是必不可少的。从应用范畴来看RFID 主要用于标识和验证,它可以采用设备本身的技术定义参数,也可采用加密办法,以确保电子标签的信息只可以被授权的用户进行读/写操作,但目前的标准没有对RFID 发射信号提供加密。

  (四)成本因素问题

  目前RFID 成本是限制广泛应用的一个重要因素。我们认为RFID 的应用成本,可以通过几个方面的应用优化来进行控制,例如:标签的多次反复使用,利用RFID 本身内在的技术优势,即以正确模式应用RFID,也可能会减少一部分成本压力,另外RFID 标签与读/写卡器的使用寿命较条形码长,RFID 的辅助设备投资相对少一些,其软件实施成本不一定高于条码,还包括应用后的人力成本相对省一些等待,当然还有一些从用户角度无法避免的因素,例:除了芯片本身价格外,还有标签包装费用,由于应用范围不够广泛,即标签使用量不大。随着RFID 技术不断成熟,RFID 用户量不断增加,它的成本会有明显的下降,它将会被大家所接纳。

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