用RFID和NFC技術(shù)打造的數字孿生，在醫療行業(yè)竟有這么多新玩法

輸液泵、定量吸入器及要在實(shí)驗室分析的血液樣本等真實(shí)對象的數字孿生是指它們的電子表示形式。數字孿生存在于虛擬空間，與其物理對應物對應。在物理對象的生命周期內，其位置、狀態(tài)和其他關(guān)鍵數據的變化會(huì )同步到數字孿生中，便于實(shí)時(shí)參考和共享。

迅速增長(cháng)的數據孿生

能夠訪(fǎng)問(wèn)和共享醫療對象的最新信息，對于制造業(yè)、供應鏈、醫療機構和患者都有實(shí)際的好處。

在制造業(yè)和供應鏈中，數字孿生可提高日常運營(yíng)的效率，包括自動(dòng)數據收集、跟蹤和追溯、庫存狀況更新、產(chǎn)品身份驗證和分析。同時(shí)，數字孿生也可與其他醫療系統共享信息，以支持重要計劃，如臨床試驗和研發(fā)。

數字孿生也可為護理環(huán)節帶來(lái)好處，無(wú)論是在醫療機構還是患者家中，都可以幫助完成用量跟蹤和有效期監測等任務(wù)，確保正確使用和患者安全。還可以方便遠程患者監測和治療方案調整。

事實(shí)上，數字孿生在醫療業(yè)的投資回報率很高，全球各個(gè)醫療領(lǐng)域都在采用。根據Markets and Markets分析師的預測，數字孿生在全球的收入價(jià)值“2023年預計為16億美元，2028年有望達到211億美元”，年復合增長(cháng)率為67%。

無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)的作用

醫療業(yè)采用數字孿生的一個(gè)原因是成本效益。與單個(gè)對象相關(guān)的數據可以使用廣泛可用、經(jīng)濟高效的無(wú)線(xiàn)連接解決方案報告給數字孿生，從而創(chuàng )建一種既方便又經(jīng)濟的方法。

特別是RAIN RFID、高頻RFID (HF) 和近場(chǎng)通信 (NFC)，這三種無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)非常適合與數字孿生配合使用。這些技術(shù)使用射頻 (RF) 技術(shù)從物理對象記錄身份、事件和交易數據。

具有單個(gè)對象唯一標識的數據存儲在標簽中，標簽是一種小型電子設備，配備微芯片和天線(xiàn)，可以發(fā)送和接收數據。標簽符合全球標準，可以支持不同的功能、安全級別和內存大小。該技術(shù)最新取得的進(jìn)展包括可以保護標簽來(lái)源和數據完整性的認證標簽，以及可以檢測環(huán)境變化和事件 (如填充水平或證據篡改) 的傳感器標簽。

無(wú)源式標簽無(wú)需電池 (它們從讀取器獲取電力)，可以貼上標簽或嵌入到產(chǎn)品本身。例如，如果通過(guò)封塑成為產(chǎn)品一部分，標簽可以免受不利的環(huán)境影響和處理。

每個(gè)帶標簽的物品都有唯一身份，可以在供應鏈的任何環(huán)節收集、存儲和報告數據，無(wú)論是制造還是使用端和處置。標簽讀取器將標簽信息發(fā)送到本地或云端網(wǎng)絡(luò )，數據可以在那里進(jìn)行分析、共享和存儲。

RFID還是NFC？

部署數字孿生時(shí)，選擇哪種無(wú)線(xiàn)連接 (RAIN RFID、HF RFID或NFC) 取決于應用場(chǎng)景。距離和要讀取物品的數量是決策的關(guān)鍵要素。

■ 遠距離、批量讀?。哼m合采用RAIN RFID

RAIN RFID是許多行業(yè)完成自動(dòng)化倉儲和盤(pán)點(diǎn)任務(wù)的常用技術(shù)，在860至960MHz的UHF頻段運行。專(zhuān)用的RAIN RFID讀取器可以每秒準確識別多達1000個(gè)物品，距離可達10米或更遠，無(wú)需在視線(xiàn)范圍內，從而可以一次性精準識別堆放在托盤(pán)上的所有帶標簽箱子，或者一次性準確地將存放在封閉容器的所有帶標簽單個(gè)物品登記到庫存清單中。

■ 近距離、單個(gè)讀?。哼m合采用NFC

NFC是全球目前幾乎所有智能手機的標準功能，在13.56MHz頻率運行，用于近距離識別單個(gè)物品。只需將NFC讀取器或智能手機靠近幾厘米的帶標簽物品，就可以與物品交互。大多數智能手機都配備了NFC功能，患者可以在使用端與物品交互，以訪(fǎng)問(wèn)認證、交互式支持等功能。

■ 中距離、混合解決方案：適合采用HF RFID

HF RFID也是在13.56MHz頻率運行，支持周?chē)罡?.5m范圍的應用，具有可實(shí)現近距離數據交換的NFC功能。HF RFID通常用于智能柜和自動(dòng)化設備-耗材通信。

醫療領(lǐng)域數字孿生的實(shí)例

如上所述，RFID和NFC標簽可以用于支持各種應用場(chǎng)景的數字孿生。下面簡(jiǎn)要介紹一下數字孿生在醫療領(lǐng)域 (從制造端到使用端) 的一些部署方式。

□ 制造業(yè)——提高流程效率和控制能力

RFID可以實(shí)現單元級工作流程 (WIP) 跟蹤自動(dòng)化。在制藥領(lǐng)域，可以在灌裝-封裝線(xiàn)操作中對預填充注射器 (PFS) 進(jìn)行單獨跟蹤，以降低混淆風(fēng)險并自動(dòng)調節。跟蹤能力提升，可以讀取桶、紙箱甚至托盤(pán)內的單個(gè)產(chǎn)品，以即時(shí)識別各單元并共享云端匯總數據，用于整個(gè)供應鏈。在設備制造方面，在產(chǎn)品中嵌入耐用的單元級標簽可以實(shí)現跟蹤自動(dòng)化，并實(shí)現有關(guān)構建圖紙或修訂級別、組成部件的批號和配置數據等信息的自動(dòng)收集。

□ 供應鏈——提高透明度

使用增強的跟蹤和追溯功能，制造商和分銷(xiāo)商可以?huà)呙?、跟蹤和更新有關(guān)產(chǎn)品的信息，與傳感器IoT功能結合時(shí)，還可以管理溫度控制等環(huán)境條件。完全聚合的設置將代碼添加到容器和托盤(pán)外部，實(shí)現更可靠的對應關(guān)系。數字孿生還支持MediLedger等區塊鏈項目，MediLedger可以對產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤，從生產(chǎn)環(huán)節到質(zhì)量控制和分銷(xiāo)。

□ 身份驗證——更好地防止偽造

非法販運、假藥、次品設備和替代成分是醫療領(lǐng)域普遍存在的問(wèn)題。正確部署數字孿生系統，制造商可以確保只有經(jīng)過(guò)驗證的藥物流通，只有經(jīng)過(guò)認證的耗材用于設備。標識可以在線(xiàn)驗證序列號，身份驗證功能可以根據標簽的數據和憑證執行增強的安全校驗，授權可以確認對設備、其應用和數據的合法訪(fǎng)問(wèn)。特殊的防篡改標簽可以通過(guò)檢測是否有未經(jīng)授權的產(chǎn)品開(kāi)啟來(lái)保護內容。使用NFC標簽，患者可以參與身份驗證流程，在購買(mǎi)或使用前輕松驗證產(chǎn)品。

□ 臨床試驗——更嚴格地遵守治療方案

臨床試驗需要大量時(shí)間、金錢(qián)和資源，因此對新藥的研究必須高效可靠地進(jìn)行。與NFC使能的泡罩包 (刷智能手機時(shí)，自動(dòng)記錄每次取藥的日期/時(shí)間戳) 和配備N(xiāo)FC的吸入器 (自動(dòng)記錄每次吸入) 等物品相關(guān)聯(lián)的數字孿生支持數字監測，可以幫助參與試驗的患者遵守規定的劑量。

□ 醫院庫存——追溯更精確，補充更及時(shí)

對材料、藥物和設備的適當跟蹤至關(guān)重要，無(wú)論是在運營(yíng)效率方面，還是在患者護理方面。手術(shù)儲存區的RAIN RFID讀取器可以確認是否有器械托盤(pán)和包裝，并驗證批號和有效期，但無(wú)菌性不受影響。使用這種無(wú)需手動(dòng)操作的解決方案，醫院工作人員無(wú)需手動(dòng)或掃條形碼來(lái)盤(pán)點(diǎn)庫存。此外，安裝在藥房或血庫且帶有內置HF讀取器的智能柜可以跟蹤物品和數量以及它們的批號和有效期，并生成補充記錄。NFC卡可以驗證工作人員身份并授權智能柜訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)記錄使用情況。

□ 設備/耗材管理——治療方案更安全、更高效

內置NFC/HF讀取器的設備可以自動(dòng)確保插入的帶標簽耗材 (例如分析儀用的試劑) 與設備和程序兼容，檢查有效日期并自動(dòng)配置合適的設置。在醫院，治療依從性數據也可以通過(guò)具有網(wǎng)絡(luò )連接的設備 (例如輸液泵) 捕獲并上傳到數據庫中，附帶自動(dòng)時(shí)間戳和批號，以記錄何時(shí)以及給誰(shuí)使用了什么。NFC使能的設備還可以向使用手持讀取器的技術(shù)人員報告批號和配置數據，縮短診斷時(shí)間和維護周期。

□ 居家用藥方案——更多支持，更好的依從性

現在，大多數人都有使能NFC的智能手機，參與自監測和自用藥計劃的患者更多。只需用手機輕刷支持NFC的設備或藥品封裝，患者即可迅速方便地獲取產(chǎn)品信息，包括分步指導視頻，還可以驗證產(chǎn)品真偽、了解正確的使用方法及更新數字記錄?；趥鞲衅鞯姆答佋絹?lái)越多，可以用于確認設備使用是否正確或藥物劑量是否合適，進(jìn)一步提高患者的護理質(zhì)量。

利用數字孿生，實(shí)現真正的數字化

基于RAIN RFID、HF RFID和NFC的數字孿生技術(shù)可以給物理設備、藥品、耗材和設備賦予唯一的數字身份，自動(dòng)免接觸地捕獲、讀取、控制和存儲數據，同時(shí)在云端跟蹤。這樣可以?xún)?yōu)化運營(yíng)流程，提高患者安全，改善臨床效果并保障產(chǎn)品和供應鏈的可靠性。

恩智浦長(cháng)期為醫療領(lǐng)域提供高質(zhì)量的可靠解決方案，享有聲譽(yù)，在每個(gè)RFID和NFC領(lǐng)域占據領(lǐng)先地位，包括標簽和認證，以及手機讀取器和其他免接觸式讀取器。我們還擁有廣泛的合作伙伴網(wǎng)絡(luò )，可以在全球各地提供本地應用和解決方案專(zhuān)業(yè)知識。

本文作者

Sylvia Kaiser-Kershaw，在恩智浦半導體全球市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)管理部門(mén)負責智能產(chǎn)品與服務(wù)。她是一名營(yíng)銷(xiāo)專(zhuān)業(yè)人士，在技術(shù)、消費品、醫療保健和風(fēng)險保護等多個(gè)市場(chǎng)擁有超過(guò)20年的工作經(jīng)驗，是定義和實(shí)施品牌戰略和跨渠道營(yíng)銷(xiāo)解決方案的專(zhuān)家。在恩智浦，她不斷推動(dòng)NFC物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展，通過(guò)為實(shí)體產(chǎn)品添加數字連接、安全和智能，提高品牌和消費者之間的互動(dòng)。