摘要：在采血、加工、配發(fā)、醫(yī)療輸血全過程監(jiān)管的重要性和必要性分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)和RFID技術(shù)特征，創(chuàng)新性地利用物聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)構(gòu)建了醫(yī)療輸血應(yīng)用系統(tǒng)模型。系統(tǒng)主要功能包括：無線實(shí)時(shí)傳輸功能、信息同步共享功能和安全溯源查詢功能。該系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)對血液在配發(fā)運(yùn)輸、貯存、醫(yī)療輸血等過程進(jìn)行全面的監(jiān)控，同時(shí)支持醫(yī)惠雙方對血液質(zhì)量安全的溯源追蹤。系統(tǒng)的應(yīng)用提高了醫(yī)療輸血全過程的安全性和統(tǒng)一監(jiān)管力度，實(shí)現(xiàn)了信息共享、資源調(diào)配動態(tài)跟蹤，大大提高了血液采集使用的周轉(zhuǎn)率。系統(tǒng)適合在各采供血機(jī)構(gòu)和醫(yī)療輸血時(shí)使用。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感器；射頻識別；醫(yī)療輸血；質(zhì)量安全

0 引言
    隨著我國對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的高度重視，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為大家生活的一部分。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用特點(diǎn)，本文將應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)對醫(yī)療輸血在血液采集、離心分離加工和配發(fā)運(yùn)輸、貯存管理及溯源追蹤中的問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究。
    血液具有人源性、必須性和潛在疾病傳染性等特點(diǎn)，屬于國家重點(diǎn)監(jiān)管的對象。由于血液不宜大規(guī)模長期貯存(血小板最長保存5天，全血最長35天)屬于重要的、特殊的即時(shí)資源。致使一些不法分子(“血頭”)非法組織他人出賣血液，從中非法暴利。非法無序采血、血液傳播疾病的傳播，嚴(yán)重打破了平衡安全的獻(xiàn)血模式，令受血者恐懼，獻(xiàn)血者不公。當(dāng)前血液安全問題已引起全社會的廣泛關(guān)注。前不久，衛(wèi)生部部長陳竺在《第三屆中國經(jīng)濟(jì)前瞻論壇》上強(qiáng)調(diào)，建立血液的供應(yīng)、儲備和安全使用的保障機(jī)制勢在必行。由于血型匹配難，低溫貯存保質(zhì)期短，運(yùn)輸不便，易受病毒污染等問題使血液從采集到使用的過程中安全受到嚴(yán)重威脅，因此血液智能管理和及時(shí)配發(fā)顯得非常重要。
    為了加強(qiáng)對醫(yī)療輸血血液監(jiān)管力度，構(gòu)建了醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)模型，改變了傳統(tǒng)單一的信息采集效率低、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差、無法實(shí)時(shí)調(diào)度、監(jiān)管和資源共享，造成資源浪費(fèi)的缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、動態(tài)跟蹤、在線調(diào)配、溯源追蹤，在確保醫(yī)療輸血質(zhì)量的同時(shí)，安全及時(shí)地送達(dá)各級醫(yī)療救助點(diǎn)。

1 現(xiàn)狀與問題
    血液(全血)來自于壯健人體的血液，血液是由血細(xì)胞成分和血槳2大部分組成，是醫(yī)療臨床輸血的來源。血細(xì)胞成分包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板3類；血槳則包括百種以上各具特有生物學(xué)功能的血槳蛋白成分。在醫(yī)療急救及某些特定疾病的預(yù)防和治療上，血液有著其他藥品不可替代的重要作用。目前還不能利用科學(xué)技術(shù)人工合成，不能大規(guī)模生產(chǎn)，適齡健康人群的無償捐獻(xiàn)是臨床病患用血的重要來源。
    醫(yī)療臨床用血根據(jù)《中華國民共和國獻(xiàn)血法》規(guī)定，實(shí)行無償獻(xiàn)血制度。醫(yī)療用血是由省、市和紅十字血站(血站是采集、提供臨床用血的機(jī)構(gòu)，是不以營利為目標(biāo)的公益性組織)采集血液(全血)，嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)定，并在無菌狀態(tài)下經(jīng)檢測后，制備成血細(xì)胞成分和血槳．經(jīng)過貯存、配發(fā)運(yùn)輸至各級醫(yī)院輸血科或血庫再貯存，臨床配型最后給患者進(jìn)行輸血治療。
1．1 缺少全國聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療血液信息系統(tǒng)
    確保信息的無縫對接，從根本上解決“獻(xiàn)血容易用血難”。在不少獻(xiàn)血者看來，讓自己和家人免費(fèi)用血是主要的獻(xiàn)血理由。但因缺少全國聯(lián)網(wǎng)的獻(xiàn)血信息系統(tǒng)，獻(xiàn)血者在用血時(shí)不能在第一時(shí)間得到保證，整個(gè)信息核對、報(bào)銷過程非常漫長而繁瑣。建立健全的查詢網(wǎng)絡(luò)是從源頭上簡化程序，實(shí)現(xiàn)信息無隙對接，鼓舞群眾無償獻(xiàn)血，進(jìn)入良性循環(huán)。
1．2 建立公開、透明的用血機(jī)制
    各級血站是公益機(jī)構(gòu)，無償獻(xiàn)血毋庸置疑，但不少市民對“獻(xiàn)血無償?shù)接脙斢醚?rdquo;不理解，有些獻(xiàn)血者擔(dān)心“白獻(xiàn)血”，血液從采集、保存、檢測到運(yùn)送等需要經(jīng)過哪些環(huán)節(jié)。因此，建立公開、透明的獻(xiàn)血用血機(jī)制迫在眉睫。
1．3 支持科學(xué)高效的信息查詢服務(wù)
    據(jù)調(diào)查，患者對醫(yī)療輸血安全持謹(jǐn)慎態(tài)度，90％以上的被調(diào)查患者認(rèn)為：盡量不要輸血，懼怕輸血后可能感染。因此建立科學(xué)高效的信息溯源追蹤平臺，保證有效的治療方案的實(shí)施消除不必要的恐懼和擔(dān)憂。

2 物聯(lián)網(wǎng)與RFID技術(shù)簡介
2．1 物聯(lián)網(wǎng)簡介
    物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things)是通過傳感設(shè)備按照約定的協(xié)議，把各種網(wǎng)絡(luò)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化物體識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。因而每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)可以細(xì)分為標(biāo)志、感知、處理和信息傳送4個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)分別為RFID二維碼、傳感器、智能芯片和電信運(yùn)營商的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型主要可分為3層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

2．2 RFID技術(shù)簡介
    RFID即無線射頻識別技術(shù)，是一項(xiàng)利用射頻信號通過空間耦合(交變的電磁場)實(shí)現(xiàn)非接觸的信息傳遞，并通過所傳遞的信息來達(dá)到目標(biāo)識別技術(shù)的目的。RFID芯片具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強(qiáng)、可重復(fù)使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療監(jiān)管、藥品監(jiān)管、安全質(zhì)量管理方面有著極大的應(yīng)用潛力。
    RFID系統(tǒng)一般由標(biāo)簽線、天線、閱讀器官部分組成
    (1)標(biāo)簽源(Tag)。主要由射頻耦合元件與芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽都具有惟一的電子編碼，附著在物體的目標(biāo)對象上(或嵌入物體內(nèi)部)；
    (2)天線(Antenna)。發(fā)射射頻電波，接收標(biāo)簽傳遞回來的射頻信號；
    (3)閱讀器(Reader)。即通過天線讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，將射頻信號解碼，供上層控制計(jì)算機(jī)(PC)查詢、調(diào)取。在不同的應(yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成也不盡相同，但一般都由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和電源這4部分組成。數(shù)據(jù)采集單元是由各種傳感器組成，負(fù)責(zé)一些物資環(huán)境數(shù)據(jù)的感知；數(shù)據(jù)處理單元采用一個(gè)嵌入式的CPU，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的編碼和處理；數(shù)據(jù)傳輸單元由無線通信模塊或射頻模塊組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的即時(shí)傳送；電源單元一般采用鋰電池或交流電源。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 總體框架模型
3．1 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和RFID識讀器交互模塊
    傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和RFID識讀器交互模塊中的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是用來采集省、市和紅十字會血站分管各采血機(jī)構(gòu)的詳細(xì)原始信息，各采血機(jī)構(gòu)是經(jīng)過省衛(wèi)生局、防疫站嚴(yán)格審批監(jiān)管的授權(quán)機(jī)構(gòu)，因此提高了數(shù)據(jù)采集的效率、準(zhǔn)確率及可靠性，同時(shí)有效地杜絕非法組織的營利行為，減少了大量人力和財(cái)力的消耗。無線射頻模塊用來傳遞采集信息，大大提高了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和高效性。

    無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和RFID識別器交互模塊是由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和RFID識讀器組成。其中無線傳感器節(jié)點(diǎn)按類型可分為溫、濕度傳感器、環(huán)境監(jiān)測、聲音、震動、壓力、運(yùn)動或污染物傳感器等，每個(gè)傳感器由一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元即單片機(jī)、存儲器、天線、無線射頻模塊和電源5個(gè)部分構(gòu)成，RFID識讀器由單片機(jī)、無線射頻模塊、天線、串口接口模塊和供電單元構(gòu)成。傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和RFID識讀器交互的過程，如圖3所示。
3．2 醫(yī)療臨床輸血質(zhì)量安全控制中心
    醫(yī)療輸血溯源追蹤是指在醫(yī)療輸血血液供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)(包括采集、離心分離、貯存、配發(fā)以及使用)中，醫(yī)療輸血血液及其相關(guān)信息(采集人、采集環(huán)境、離心分離加工責(zé)任人、加工環(huán)境、加工地點(diǎn)等)能夠被回溯追蹤，使醫(yī)療輸血血液始終處于有效地監(jiān)控之中。把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療輸血血液的安全監(jiān)管，就是在血液采集源頭，對每一個(gè)獻(xiàn)血者所獻(xiàn)的血液標(biāo)注RFID標(biāo)簽，此標(biāo)簽附帶所有獻(xiàn)血者身體狀況的詳細(xì)信息，以實(shí)現(xiàn)對血液原始資料的現(xiàn)場收集。帶有RFID標(biāo)簽的血液會在省、市、紅十字血站進(jìn)行血液離心分離、血漿病毒滅活、冷凍、貯存等8大加工過程中實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸，并根據(jù)國家和行業(yè)的評價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行有效地監(jiān)控。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)能夠顯著地提高醫(yī)療輸血血液的安全性，具體血液采集、加工中心作業(yè)流程如圖4所示。

3．3 無線網(wǎng)絡(luò)傳遞信息
    RFID識讀器中的單片機(jī)對所有信息進(jìn)行編碼和處理，進(jìn)而通過串口接口傳送到GSM芯片。GSM芯片通過無線網(wǎng)絡(luò)以規(guī)律的問隔，以短信或信息編碼的數(shù)據(jù)形式在5 s內(nèi)將這些信息傳遞到一個(gè)裝有SIM卡的GSM接收裝置，該裝置通過GSM無線網(wǎng)絡(luò)在3 s內(nèi)傳遞信息到互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、處理，以備查詢調(diào)用。具體信息傳遞流程如圖5所示。

4 醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)模型及功能
    醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)了FRID網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、城市各級血站采集機(jī)構(gòu)、各級血站血液加工中心和各級醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)平臺的集成，實(shí)現(xiàn)了對醫(yī)療輸血血液從采集、離心分離加工、配發(fā)運(yùn)輸、貯存保管、臨床使用前的各種信息查詢服務(wù)。同時(shí)支持患者可以通過網(wǎng)絡(luò)對醫(yī)療輸血血液的信息進(jìn)行查詢核對，也實(shí)現(xiàn)了在流通全過程中政府職能部門對其安全性能的全面監(jiān)管。同時(shí)也降低了醫(yī)療輸血血液流通的成本，提高了效率和安全性，每個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將會通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享。
    本系統(tǒng)通過傳感器、單片機(jī)、GPS芯片、GSM芯片和無線射頻模塊等硬件的協(xié)同工作，將各級血站采集到的信息和具體的坐標(biāo)信息，通過各種(溫度、濕度、環(huán)境監(jiān)測、聲音、震動、壓力、運(yùn)動或污染物傳感器等，)傳感器感知血液的初始的環(huán)境數(shù)據(jù)以及RFID電子標(biāo)簽存儲錄入的各獻(xiàn)血者基本屬性數(shù)據(jù)到城市各級血站服務(wù)器主機(jī)上，通過服務(wù)器對血液在離心分離制備過程中的信息處理子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲、評估，能夠及時(shí)地對各種醫(yī)療輸血血液在配發(fā)運(yùn)輸過程進(jìn)行有效監(jiān)控，進(jìn)而保證在第一時(shí)間對患者進(jìn)行及時(shí)的救助，對有限的資源進(jìn)行更加合理的調(diào)配。
    醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)模型如圖6所示。

4．1 無線實(shí)時(shí)傳遞功能
    借助互聯(lián)網(wǎng)、無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，可快速、準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)信息傳送到本地區(qū)各級采血站、各級血液加工中心和各級醫(yī)院終端服務(wù)器。在采血時(shí)各種數(shù)據(jù)采集收集，以數(shù)字化形式儲存，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回至各級血站服務(wù)器，單張表格實(shí)時(shí)回傳所需時(shí)間將縮短2min。
4．2 信息同步共享功能
    信息同步共享，有效地對醫(yī)療輸血血液的監(jiān)控和調(diào)配。通過對每一個(gè)獻(xiàn)血者所獻(xiàn)的血液標(biāo)注RFID標(biāo)簽，城市各級血站可以和居民個(gè)人信息對接，了解到該獻(xiàn)血者的詳細(xì)資料(身體健康狀況、職業(yè)穩(wěn)定性、個(gè)人誠信度等，主要是為了有效制止以獻(xiàn)血經(jīng)濟(jì)來源或過渡獻(xiàn)血)同時(shí)也為獻(xiàn)血者或家人在今后某一時(shí)間受血提供最準(zhǔn)確的信息。因此需要有一個(gè)數(shù)據(jù)中心，利用GSM無線網(wǎng)絡(luò)把采集到的數(shù)據(jù)傳送到城市各級血站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的主機(jī)上，將采集來的信息進(jìn)行分析、加工、處理，與互聯(lián)網(wǎng)同步對接，各級醫(yī)院通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)查詢到城市各級血站現(xiàn)有血樣詳細(xì)信息，各種不同類型醫(yī)療輸血血液將在第一時(shí)間為患者提供安全、有效、快捷的醫(yī)療救助服務(wù)。
4．3 移動監(jiān)控調(diào)配功能
    通過RFID和互聯(lián)網(wǎng)，使得城市各級血站通過電子顯示屏、各級醫(yī)院輸血科或血庫中心的監(jiān)控電腦，隨時(shí)掌握醫(yī)療輸血血液的物理位置，并通過各類感應(yīng)器及時(shí)了解醫(yī)療輸血血液的使用情況、所處環(huán)境的溫度、濕度、壓力、運(yùn)動或污染情況等，使用前是否被調(diào)換。
4．4 安全溯源查詢功能
    各級醫(yī)院根據(jù)患者需求可查詢城市各級血站的供應(yīng)能力和現(xiàn)有型號，申請調(diào)配醫(yī)療輸血血液；核查以配發(fā)醫(yī)療輸血血液RFID標(biāo)簽信息的完好性和一致性；患者可以通過手機(jī)終端，根據(jù)醫(yī)療輸血血液上RFID標(biāo)簽，利用互聯(lián)網(wǎng)清楚地查詢到該醫(yī)療輸血血液從采集、包裝、離心分離加工、貯存、配發(fā)運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)的動態(tài)信息，從而真正地實(shí)現(xiàn)患者層面上通過互聯(lián)網(wǎng)，對醫(yī)療輸血血液的安全溯源追蹤。

5 系統(tǒng)應(yīng)用
    醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)在西安市PlAXJ采血站及PLA相關(guān)醫(yī)院經(jīng)過2年多時(shí)間的應(yīng)用，取得了可觀的結(jié)果。
    統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)和RFID技術(shù)后全血非正常報(bào)廢率由1．11％降至0．47％，避免了以往不必要的浪費(fèi)和損耗，最大程度地利用了原生資源；血液調(diào)配更是由原有的1～2天縮短到8 s，為醫(yī)患雙方節(jié)約了寶貴的時(shí)間；血液(成分血、全血)在庫儲存時(shí)間由原來的7天以上，減少至現(xiàn)在3～5天，血液(成分血、全血)使用周轉(zhuǎn)周期提高50％，保證了血液的新鮮度和細(xì)胞的存活率；由于各大醫(yī)院血庫服務(wù)器與城市中心血站服務(wù)器(或城市血液加工中心服務(wù)器)聯(lián)網(wǎng)，真正做到了資源共享，醫(yī)患人員可利用網(wǎng)絡(luò)(或手機(jī))，利用血液包裝袋上的RFID標(biāo)簽，登陸城市中心血站服務(wù)器對醫(yī)療輸血血液的安全性進(jìn)行溯源追蹤，增強(qiáng)了全民安全意識。調(diào)查結(jié)果為日后醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了有效地?cái)?shù)據(jù)保證。
    表1系西安市PLAXJ采血站應(yīng)用系統(tǒng)前后的檢測結(jié)果。

6 結(jié)語
    目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與RFID的應(yīng)用領(lǐng)域越來越來廣。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為更多患者和醫(yī)務(wù)工作者帶來了極大便利，推動了人類進(jìn)步和發(fā)展的步伐。很多RFID芯片廠商對RFID醫(yī)療應(yīng)用非?？春茫隽舜罅康难芯抗ぷ?，許多芯片廠商還專門推出了超低功耗RFID醫(yī)療解決方案，用于醫(yī)療領(lǐng)域的管理，獲得了用戶的青睞。
    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建醫(yī)療輸血血液應(yīng)用系統(tǒng)，可以給現(xiàn)代醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域帶來更多的便利。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以大幅度降低醫(yī)療輸血成本，使醫(yī)療輸血血液監(jiān)控過程無線化，目的是使患者能夠得到方便快捷低成本、高質(zhì)量、安全可靠的醫(yī)療輸血血液，最終的目標(biāo)是使有限的血液資源得到充分的利用，使醫(yī)療資源最大化，使患者能夠共享優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源。希望在“十二五”期間，能夠推廣物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用，為患者提供更加安全更加有效的醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)。