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以RFID和NFC技术打造数位双生 加速医疗业数位转型
[作者 Sylvia Kaiser-Kershaw]   2023年10月28日 星期六 浏览人次: [2328]

为了提高协同合作和流程的效率,实现即时资讯的准确获取,增强决策能力,甚至改善患者治疗效果,医疗业不断加大数位双生(digital twin)技术的占比,以收集、追踪和分析有关医疗设备、药品和实验室样本等物理物件的资料数据。


虚拟的复制品

输液泵、定量吸入器及要在实验室分析的血液样本等真实物件的数位双生,指的是它们的电子表示方式。数位双生存在於虚拟空间,与其物理对应物作对应;在物理物件的生命周期内,其位置、状态和其他关键资料的变化会同步到数位双生中,便於即时叁考和共用。


迅速增长的趋势

能够获取和共用医疗物件的最新资讯,对於制造业、供应链、医疗机构和患者都有实际的好处。


在制造业和供应链中,数位双生可提高日常营运的效率,包括自动资料收集、追踪和追溯、库存状况更新、产品身份验证和分析。同时,数位双生也可以与其他医疗系统共用资讯,以支援重要计画,如临床试验和研发。


数位双生也可以为护理环节带来好处,无论是在医疗机构还是患者家中,都可以帮助完成用量追踪和有效期监测等任务,确保正确使用和患者安全。还可以方便远端患者监测和治疗方案调整。


事实上,数位双生在医疗业的投资回报率很高,全球各个医疗领域都在采用。根据Markets and Markets分析师的预测,数位双生在全球的收入价值「2023年预计为16亿美元,2028年有??达到211亿美元”,年复合增长率为67%。


无线连接技术的作用

医疗业采用数位双生的一个原因是成本效益。与单个物件相关的资料可以使用广泛可用、经济高效的无线连接解决方案报告给数位双生,从而建立一种既方便又经济的方法。


特别是RAIN RFID、高频RFID(HF)和近场通讯(NFC),这三种无线连接技术非常适合与数位双生配合使用。这些技术使用无线频率(RF)技术从物理物件记录身份、事件和交易资料。


具有单个物件唯一标识的资料储存在标签中,标签是一种小型电子设备,配备微晶片和天线,可以发送和接收资料。标签符合全球标准,可以支援不同的功能、安全级别和记忆体大小。该技术最新取得的进展包括可以保护标签来源和资料完整性的认证标签,以及可以检测环境变化和事件(如填充水准或证据篡改)的感测器标签。


此类标签无需电池(它们从读取器获取电力),可以贴上标签或嵌入到产品本身。例如若通过封塑成为产品一部分,标签可以免受不利的环境影响和处理。


每个带标签的物品都有唯一身份,可以在供应链的任何环节收集、储存和报告资料,无论是制造还是使用端。当标签读取器将标签资讯发送到本地或云端网路,资料可以在那里进行分析、共用和储存。



图一 : 基於RFID的及後续环节的单元级追溯
图一 : 基於RFID的及後续环节的单元级追溯

RFID还是NFC?

部署数位双生时,选择哪种无线连接(RAIN RFID、HF RFID或NFC)取决於应用场景。距离远近和要读取物品的数量是决策的关键要素。


远距离、批量读取:适合采用RAIN RFID


RAIN RFID是许多产业完成自动化仓储和盘点任务的常用技术,在860至960MHz的UHF频段运行。专用的RAIN RFID读取器可以每秒准确识别多达1000个物品,距离可达10公尺或更远,无需在视线范围内,从而可以一次性精准识别堆放在托盘上的所有带有标签箱子,或者一次性准确地将存放在封闭容器的所有带标签单个物品登记到库存清单中。


近距离、单个读取:适合采用NFC


NFC是全球目前几??所有智慧手机的标准功能,在13.56MHz频率运行,用於近距离识别单个物品。只需将NFC读取器或智慧手机靠近几公分的带标签物品,就可以与物品交互动作。大多数智慧手机都配备了NFC功能,患者可以在使用端与物品交互动作,运用认证、互动式支援等功能。


中距离、混合解决方案:适合采用HF RFID


HF RFID也是在13.56MHz频率运行,支援周围最高1.5公尺范围的应用,具有可实现近距离资料交换的NFC功能。HF RFID通常用於智慧柜和自动化设备-耗材连结。


医疗领域应用数位双生

如上所述,RFID和NFC标签可以用於支援各种应用场景的数位双生。以下简要介绍一下数位双生在医疗领域(从制造端到使用端)的一些部署方式:


· 制造业:提高流程效率和控制能力


RFID可以实现单元级工作流程(WIP)追踪自动化。在制药领域,可以在灌装-封装线操作中对预填充注射器(PFS)进行单独追踪,以降低混淆风险并自动调节。追踪能力提升,可以读取桶、纸箱甚至托盘内的单个产品,以即时识别各单元并共用云端汇总资料,用於整个供应链。在设备制造方面,在产品中嵌入耐用的单元级标签可以实现追踪自动化,并实现有关构建图纸或修订级别、组成部件的批号和配置资料等资讯的自动收集。


· 供应链:提高透明度


使用增强的追踪和追溯功能,制造商和分销商可以扫描、追踪和更新有关产品的资讯,与感测器的物联网(IoT)功能结合时,还可以管理温度控制等环境条件。完全聚合的设置将代码添加到容器和托盘外部,实现更可靠的对应关系。此外,数位双生还支援MediLedger等区块链专案,MediLedger可以对产品进行追踪,从生产环节到品质控制和分销。


· 身份验证:加强防止伪造


非法贩运、假药、次品设备和替代成分是医疗领域普遍存在的问题。正确部署数位双生系统,制造商可以确保只有经过验证的药物流通,只有经过认证的耗材用於设备。标识可以线上验证序号,身份验证功能可以根据标签的资料和凭证执行增强的安全校验,授权可以确认对设备、其应用和资料的合法访问。特殊的防篡改标签可以通过检测是否有未经授权的产品开启来保护内容。使用NFC标签,患者可以叁与身份验证流程,在购买或使用前轻松验证产品。


· 临床试验:更严格地遵守治疗方案


临床试验需要大量时间、金钱和资源,因此对新药的研究必须高效可靠地进行。配备NFC的泡罩包(刷智慧手机时,自动记录每次取药的日期/时间戳记)和配备NFC的吸入器(自动记录每次吸入)等物品相关联的数位双生支援数位监测,可以?明叁与试验的患者遵守规定的剂量。



图二 : 医院的产品安全和营运效率
图二 : 医院的产品安全和营运效率

· 医院库存:追溯更精确,补充更及时


对材料、药物和设备的适当追踪至关重要,无论是在营运效率方面,还是在患者护理方面。手术储存区的RAIN RFID读取器可以确认是否有器械托盘和包装,并验证批号和有效期,但无菌性不受影响。使用这种无需手动操作的解决方案,医院工作人员无需手动或扫条码来盘点库存。


此外,安装在药房或血库且带有内置HF读取器的智慧柜可以追踪物品和数量以及它们的批号和有效期,并生成补充记录。NFC卡可以验证工作人员身份并授权智慧柜访问,同时记录使用情况。


· 设备/耗材管理:治疗方案更安全、更高效


内置NFC/HF读取器的设备可以自动确保??入的带标签耗材(例如分析仪用的试剂)与设备和程式相容,检查有效日期并自动配置合适的设置。在医院,治疗依从性资料也可以通过具有网路连接的设备(例如输液泵)获取,并且上传至资料库,附带自动时间戳记和批号,以记录何时以及给谁使用了什麽。以NFC赋能的设备还可以向使用手持读取器的技术人员报告批号和配置资料,缩短诊断时间和维护周期。



图三 : 医院的智慧设备和耗材管理
图三 : 医院的智慧设备和耗材管理

· 居家用药方案:更多支持,更好的依从性


现在,大多数人都有配备NFC的智慧手机,叁与自监测和自用药计画的患者更多。只需用手机轻刷支援NFC的设备或药品封装,患者即可迅速方便地获取产品资讯,包括指导影片,还可以验证产品真伪、了解正确的使用方法及更新数位记录。基於感测器的回??越来越多,可以用於确认设备使用是否正确或药物剂量是否合适,进一步提高患者的护理品质。


利用数位双生,实现真正的数位化

基於RAIN RFID、HF RFID和NFC的数位双生技术可以给物理设备、药品、耗材和设备赋予唯一的数位身份,自动免接触地获取、读取、控制和储存资料,同时在云端追踪。这样可以优化营运流程,提高患者安全,改善临床效果,并且保障产品和供应链的可靠性。


(本文作者Sylvia Kaiser-Kershaw为恩智浦半导体全球资深市场经理)


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