医疗设备管理系统设计研究

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〔摘要〕该文基于半有源RFID技术设计了一种符合医院医疗设备高效管理要求的医疗设备管理系统,通过在设备上粘贴半有源低频激活标签,由微波读写器远距离识别标签内容并将信息上传至系统服务器,最后使用专门的管理软件对医疗设备信息进行汇总、分析、处理和显示,实现对医疗设备的精确定位。通过使用该系统,设备管理科室及使用科室可以随时查看医疗设备的位置信息,同时设备管理科室还可以实时记录医疗设备使用状况,降低医疗设备管理工作的复杂程度,提高医疗设备管理效率。

〔关键词〕半有源RFID技术;低频激活标签;医疗设备管理;精确定位

随着现代信息化进程的不断加快,各行各业对于信息技术万物联网的需求越来越高,医疗行业面临着同样的需求。在医院的救治工作中,医疗设备具有十分重要的地位[1]。随着医学技术的不断进步,医院不断引进各种各样的医疗设备,医疗设备的数量日益增加,管理难度进一步加大,这就给医疗设备的管理提出了更高的要求。尤其是如何对医疗设备进行准确定位管理已成为医学工程科面临的不可避免的挑战。近年来,射频识别(radiofrequencyidentification,RFID)技术以其采集数据快速、实时、准确的优势迅速成为自动识别的主流技术[2],其在物资管理尤其是医疗设备状态监测方面的作用也日益凸显[3]。

1医院需求分析

解放军联勤保障部队第九八〇医院是一所集医疗、教学、科研、干部保健等于一体的大型综合三甲医院,全院共有大、中、小型医疗设备共计7300多台(件),总价值达5.4亿。医院为方便快速对患者进行救治和对医疗设备进行维修,不同科室、不同楼层、不同楼栋的医疗设备经常会相互调用,如呼吸机、监护仪、微量泵、除颤仪等设备经常会根据门诊、病房或手术室的需求频繁移动,而设备的调用、借还及使用情况仅靠医护人员的个人记忆或纸质资料进行记录,因此设备位置不确定、设备运行状况不了解的情况时有发生。面对数量如此庞大的医疗设备的管理、维修工作,对医学工程科工作人员来说无疑是个巨大的挑战。虽然现有设备资料记录均为电脑化加纸质资料记录,但对于设备的精确定位、设备使用状况及设备维修记录等难以实现统一、高效的管理。本文将结合医院实际情况,基于半有源RFID技术设计了一种符合医院医疗设备高效管理要求的医疗设备管理系统,以期节省人力物力,使医疗设备的管理更加高效、准确。

2RFID技术简介

RFID技术是一种自20世纪60年代开始商用并在80年代逐渐走向成熟的一项非接触式自动识别技术,通过射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性来达到自动识别的目的[4]。作为管理精细化、科技化、信息化的产物[5],这种技术具有可快速扫描、体积小、耐久抗污染、可重复使用、穿透性强可无屏障阅读、数据容量大、安全性高等众多优点,被广泛应用在物流运输、图书管理、门禁控制、身份证件、供应链及库存跟踪等方面。RFID技术的主要组成有标签、读写器、天线,在使用中还需要加上相关支持的软、硬件。RFID技术有多种分类,按照应用频率可分为低频(LF,135kHz以下)、高频(HF,13.56MHz)、超高频(UHF,860~960MHz)、微波(MW,2.4G,5.8G);按照能源供给方式可分为无源RFID、有源RFID、半有源RFID技术[6]。无源RFID技术发展最早,也最为成熟,工作频率多为低频、高频及超高频,因其价格低廉但识别距离较短(不超过1m),因此主要用于公交卡、银行卡、门禁卡、二代身份证等需要近距离接触的领域;有源RFID技术起步较晚,工作频率多为超高频和微波,其识别距离远(一般可达到30m以上[7]),但造价较高,因此主要用于智慧停车、智能交通等远距离识别的领域;半有源RFID技术结合无源RFID技术和有源RFID技术的特点,以低频近距离触发、微波远距离读取,可完成较大范围内物品的精确定位,其价格相较于前两种较为适中,因此多用于厂区人员定位等一定范围内大量个体的管理。通过对无源RFID、有源RFID、半有源RFID三类技术的优缺点分析可知,半有源RFID既可以近距离定位,又可以远距离识别,且其造价适中,非常适合医院医疗设备的管理需求。

3半有源RFID技术工作原理

半有源RFID也叫低频激活触发技术,是利用低频近距离精确定位,然后通过微波进行远距离识别[8],通常由半有源低频激活标签、低频激活器、微波读写器组成。半有源低频激活标签内部包括集成电路(integratedcircuit,IC)、微型电池、天线,IC中又包含低频接收部分、微波发射部分、公共电路部分,微型电池负责给IC供电,天线只作为向外发射信号使用。微波读写器包含有RFID射频模块(发送器和接收器)、控制单元及阅读器天线。当半有源低频激活标签处于低频激活器附近时,低频激活器将处于休眠状态的标签激活,标签内部的集成电路开始工作,微波发射部分通过天线向外发射RFID信号,微波读写器远距离识别标签发出的信号并读取其中包含的内容,同时还可以向标签发射信号并对标签内容进行编辑。半有源RFID技术工作原理见图1。当微波读写器接收完标签内容后,还可以将读取到的内容通过无线或其他方式上传至计算机,以实现集中处理标签信息。

4半有源RFID技术医疗设备管理系统设计

4.1半有源RFID技术区域定位原理

半有源低频激活标签只有在被低频激活器激活后才能向外发射RFID信号,而低频激活器可做到精确激活的距离仅3m左右,考虑医院内病房、检查室、手术室等均为单独的小范围空间,因此可以将这些单独的房间与低频激活器组合为一个定位基点,在每个房间均放置一个低频激活器。半有源低频激活标签内的微波发射部分与微波读写器配合,有效识别距离可达30m,因此只需在每个楼层设置1~2个微波读写器,便可全方位无缝覆盖地收集各个标签发出的RFID信息[9]。区域定位原理见图2。将制作好的半有源低频激活标签固定在设备上,当设备被拿进/出病房时,低频激活器激活标签,标签向外发送标签独有的ID号、预存在标签内EEPROM中的数据及激活标签的激活器的地址码等信息。微波读写器识别收到的RFID信号,实时向中心服务器发送标签信息。因为不同低频激活器的地址码各不相同,通过激活器的地址码就可以确定设备所在的位置。而当设备从一个病房移入另一个病房时,标签发送的激活器地址码也会随之改变,这样就能动态掌握设备的位置信息了。标签内EEPROM存储的数据可根据需要通过微波读写器或手持读写器进行修改,一般应包含设备信息、使用情况等。设备信息主要包括设备名称、设备型号、出厂编码、生产厂家、启用日期等;使用情况主要包括使用科室、分管人员姓名、维修记录等;如有需要,还可以添加其他信息。

4.2半有源RFID技术医疗设备管理系统构架

基于半有源RFID技术的医疗设备管理系统主要组成部分包括半有源低频激活标签、低频激活器、微波读写器、局域网、计算机、服务器、系统软件。完整的管理系统构架设计见图3。系统服务器可依托医院现有的院内网服务器,微波读写器与服务器之间的连接可以根据需要使用网线连接和无线局域网连接两种方式,其中局域网无线连接可以通过开放院内网接口实现。当微波读写器接收到标签发送来的信息之后,便通过网线或内置的WIFI模块自动将数据传输给服务器,服务器端安装专门的信息处理软件,软件将信息进行汇总处理后,便可得到每台医疗设备的具体定位信息及使用情况。服务器内的信息还可以共享,这样使用科室及管理科室便可以通过安装相关软件的计算机掌握设备信息。

4.3半有源RFID技术医疗设备管理系统软件

半有源RFID技术医疗设备管理系统软件作为设备信息管理的最后环节,需要实时接收、处理微波读写器发送的医疗设备信息,并且能够查询和显示设备的使用情况、所在位置等信息。系统软件可以通过登录账号来查看和管理信息,不同身份人员的登录账号、管理权限不相同。临床科室工作人员使用的账号只能够查看本科室设备的信息,医学工程科管理人员的账号可以查看全院设备的信息,并可以对设备信息进行更改。以单个楼层为一个显示单元,当系统软件接收到设备的信息后,汇总整理成制式表格,然后通过分析处理将设备的位置和名称等空间数据以显示单元上小立方体的方式进行标示[10],这样工作人员便可直观准确地了解设备的位置情况。如果需要查询某台设备的使用信息,还可以双击护士站的电脑图标进入查询界面。显示单元设计见图4。当临床科室工作人员登录软件后,点击表示设备的立方体便可查看设备的详细信息,详细信息会以电子卡片的形式展示。以迈瑞心电监护仪为例,其对应的电子卡片见图5。医学工程科管理人员登录软件后,可以选择使用科室,便可查看该科室的设备情况,点击表示设备的立方体该设备的详细信息同样以电子卡片的形式展示,同时,医学工程科管理人员的显示界面可以对设备信息进行编辑。同样以迈瑞监护仪为例,其对应的电子卡片见图6。当管理人员在计算机端对设备信息进行修改并确定保存后,系统软件会通过服务器主动向微波读写器发送修改信息的指令,微波读写器再对标签内容进行修改。对标签内容的修改还可以使用专门配套的手持读写器,这样就可以在医疗设备维修完毕或更换配件后及时进行记录。

5半有源RFID技术医疗设备管理系统的特点

(1)快速、精准定位:半有源RFID技术医疗设备管理系统基于半有源RFID技术,该技术结合无源RFID的精确定位和有源RFID的远距离识别的优点,可做到医疗设备的快速、精准定位。(2)实时查询和记录:微波读写器与管理系统服务器之间实时通信,医疗设备使用情况一旦发生变化,使用科室和管理科室可在第一时间掌握;同时微波读写器与系统服务器之间通过有线和无线局域网两种方式进行数据传输,将建筑对数据传输的影响降至最低。(3)可应用范围广:目前半有源RFID技术医疗设备管理系统设计只是针对医院全部医疗设备的管理,但未来该系统还可以应用于其他物资管理方面,如医用耗材管理、药品管理、野战物资管理等。

6小结

本文通过对医院医疗设备管理需求的分析,结合RFID技术的发展,将半有源RFID技术应用于医疗设备管理,设计了半有源RFID技术医疗设备管理系统。该系统结合无源RFID的精确定位和有源RFID的远距离识别的优点,同时利用局域网实时上传数据,可极大地方便使用人员对医疗设备信息的掌握和管理。通过该系统的应用,不仅可以达到对医疗设备快速、准确定位及高效的管理,还能将医学工程科工作人员从繁杂的工作中解脱出来,大大提高医疗设备的管理效率,更能对临床科室的工作提供强有力的支持。

[参考文献]

[1]方河炎,郑峰,李大鹏,等.医疗设备定位管理系统的设计[J].医疗卫生装备,2017,38(6):41-45.

[2]乔永峰,曹美玲.射频识别技术研究[J].工业控制计算机,2010,23(6):121-122.

[3]徐志明,潘晓东,陆婷娟.基于RFID技术的医疗设备定位管理系统的应用[J].中国医疗设备,2016,31(11):145-146,149.

[4]杨树良,姚冰,姜成华,等.射频识别技术在卫勤保障中的应用设想[J].解放军医院管理杂志,2006(3):276-277.

[5]李长兴,窦富贤,杨千粟,等.射频识别系统在医用耗材管理中的应用[J].中国医疗设备,2019,34(3):146-148.

[6]王魏魏.基于半有源RFID技术的停车场车辆识别系统开发[D].南京:东南大学,2015.

[7]尹小青,黄志中,温凯,等.战伤救治中射频识别技术的应用[J].中国医药导刊,2011,13(3):551.

[8]RFID世界网.基于半有源RFID射频识别技术的人员门禁进出管理区域定位系统方案[J].金卡工程,2015(11):46-51.

[9]郑卜松,朱燕飞.基于RFID室内定位算法的研究[J].电子世界,2017(23):23-24.

[10]张永寿,赵晓辰,朱传玉,等.基于医疗设备位置信息管理的追踪定位仪设计与应用[J].中国医学装备,2019,16(2):89-91.

作者:李良喆 单位:解放军联勤保障部队第九八〇医院医学工程科