物聯網技術在醫療輸血領域中的應用

摘要：在采血、加工、配發、醫療輸血全過程監管的重要性和必要性分析的基礎上，結合先進的物聯網和RFID技術特征，創新性地利用物聯網、RFID技術構建了醫療輸血應用系統模型。系統主要功能包括：無線實時傳輸功能、信息同步共享功能和安全溯源查詢功能。該系統利用互聯網對血液在配發運輸、貯存、醫療輸血等過程進行全面的監控，同時支持醫惠雙方對血液質量安全的溯源追蹤。系統的應用提高了醫療輸血全過程的安全性和統一監管力度，實現了信息共享、資源調配動態跟蹤，大大提高了血液采集使用的周轉率。系統適合在各采供血機構和醫療輸血時使用。
關鍵詞：物聯網；無線傳感器；射頻識別；醫療輸血；質量安全

0 引言
隨著我國對物聯網技術和應用系統開發的高度重視，物聯網已經成為大家生活的一部分。基于物聯網技術的使用特點，本文將應用物聯網相關技術對醫療輸血在血液采集、離心分離加工和配發運輸、貯存管理及溯源追蹤中的問題進行了重點研究。
血液具有人源性、必須性和潛在疾病傳染性等特點，屬于國家重點監管的對象。由于血液不宜大規模長期貯存(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，嚴重打破了平衡安全的獻血模式，令受血者恐懼，獻血者不公。當前血液安全問題已引起全社會的廣泛關注。前不久，衛生部部長陳竺在《第三屆中國經濟前瞻論壇》上強調，建立血液的供應、儲備和安全使用的保障機制勢在必行。由于血型匹配難，低溫貯存保質期短，運輸不便，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重威脅，因此血液智能管理和及時配發顯得非常重要。
為了加強對醫療輸血血液監管力度，構建了醫療輸血血液應用系統模型，改變了傳統單一的信息采集效率低、數據實時性差、無法實時調度、監管和資源共享，造成資源浪費的缺點，真正實現了數據的實時采集、動態跟蹤、在線調配、溯源追蹤，在確保醫療輸血質量的同時，安全及時地送達各級醫療救助點。

1 現狀與問題
血液(全血)來自于壯健人體的血液，血液是由血細胞成分和血槳2大部分組成，是醫療臨床輸血的來源。血細胞成分包括紅細胞、白細胞、血小板3類；血槳則包括百種以上各具特有生物學功能的血槳蛋白成分。在醫療急救及某些特定疾病的預防和治療上，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技術人工合成，不能大規模生產，適齡健康人群的無償捐獻是臨床病患用血的重要來源。
醫療臨床用血根據《中華國民共和國獻血法》規定，實行無償獻血制度。醫療用血是由省、市和紅十字血站(血站是采集、提供臨床用血的機構，是不以營利為目標的公益性組織)采集血液(全血)，嚴格執行國家規定，并在無菌狀態下經檢測后，制備成血細胞成分和血槳．經過貯存、配發運輸至各級醫院輸血科或血庫再貯存，臨床配型最后給患者進行輸血治療。
1．1 缺少全國聯網的醫療血液信息系統
確保信息的無縫對接，從根本上解決“獻血容易用血難”。在不少獻血者看來，讓自己和家人免費用血是主要的獻血理由。但因缺少全國聯網的獻血信息系統，獻血者在用血時不能在第一時間得到保證，整個信息核對、報銷過程非常漫長而繁瑣。建立健全的查詢網絡是從源頭上簡化程序，實現信息無隙對接，鼓舞群眾無償獻血，進入良性循環。
1．2 建立公開、透明的用血機制
各級血站是公益機構，無償獻血毋庸置疑，但不少市民對“獻血無償到用償用血”不理解，有些獻血者擔心“白獻血”，血液從采集、保存、檢測到運送等需要經過哪些環節。因此，建立公開、透明的獻血用血機制迫在眉睫。
1．3 支持科學高效的信息查詢服務
據調查，患者對醫療輸血安全持謹慎態度，90％以上的被調查患者認為：盡量不要輸血，懼怕輸血后可能感染。因此建立科學高效的信息溯源追蹤平臺，保證有效的治療方案的實施消除不必要的恐懼和擔憂。

2 物聯網與RFID技術簡介
2．1 物聯網簡介
物聯網(Internet of things)是通過傳感設備按照約定的協議，把各種網絡連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化物體識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。因而每個物聯網可以細分為標志、感知、處理和信息傳送4個環節，每個環節的關鍵技術分別為RFID二維碼、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網絡。物聯網結構模型主要可分為3層：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示。

2．2 RFID技術簡介
RFID即無線射頻識別技術，是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變的電磁場)實現非接觸的信息傳遞，并通過所傳遞的信息來達到目標識別技術的目的。RFID芯片具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強、可重復使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等優點，在醫療監管、藥品監管、安全質量管理方面有著極大的應用潛力。
RFID系統一般由標簽線、天線、閱讀器官部分組成
(1)標簽源(Tag)。主要由射頻耦合元件與芯片組成，每個標簽都具有惟一的電子編碼，附著在物體的目標對象上(或嵌入物體內部)；
(2)天線(Antenna)。發射射頻電波，接收標簽傳遞回來的射頻信號；
(3)閱讀器(Reader)。即通過天線讀取或寫入標簽信息的設備，將射頻信號解碼，供上層控制計算機(PC)查詢、調取。在不同的應用中，無線傳感器網絡節點的組成也不盡相同，但一般都由數據采集、數據處理、數據傳輸和電源這4部分組成。數據采集單元是由各種傳感器組成，負責一些物資環境數據的感知；數據處理單元采用一個嵌入式的CPU，負責數據的編碼和處理；數據傳輸單元由無線通信模塊或射頻模塊組成，實現數據的即時傳送；電源單元一般采用鋰電池或交流電源。結構如圖2所示。

3 總體框架模型
3．1 傳感器網絡節點和RFID識讀器交互模塊
傳感器網絡節點和RFID識讀器交互模塊中的傳感器網絡節點是用來采集省、市和紅十字會血站分管各采血機構的詳細原始信息，各采血機構是經過省衛生局、防疫站嚴格審批監管的授權機構，因此提高了數據采集的效率、準確率及可靠性，同時有效地杜絕非法組織的營利行為，減少了大量人力和財力的消耗。無線射頻模塊用來傳遞采集信息，大大提高了數據的實時性和高效性。

無線傳感網絡節點和RFID識別器交互模塊是由無線傳感器網絡節點和RFID識讀器組成。其中無線傳感器節點按類型可分為溫、濕度傳感器、環境監測、聲音、震動、壓力、運動或污染物傳感器等，每個傳感器由一個數據處理單元即單片機、存儲器、天線、無線射頻模塊和電源5個部分構成，RFID識讀器由單片機、無線射頻模塊、天線、串口接口模塊和供電單元構成。傳感網絡節點和RFID識讀器交互的過程，如圖3所示。