RFID特殊標簽在醫療領(lǐng)域的應用

匹茲堡大學(xué)科研隊已經(jīng)完成了對專(zhuān)用骨科標簽和RFID系統的開(kāi)發(fā)、測試，該系統通過(guò)射頻信號讀取無(wú)源標簽，目前已經(jīng)通過(guò)專(zhuān)利注冊。

美國匹茲堡大學(xué)研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種骨科標簽系統，將內嵌傳感器的RFID標簽附加到骨科儀器，從而使植入人體的標簽來(lái)跟蹤設備在體內的使用情況。人體內標簽發(fā)出的信號通過(guò)皮膚組織傳到皮膚外的讀寫(xiě)器中。該系統不僅可以追蹤人體的植入環(huán)境，而且可以對骨科儀器本身有一定的防偽性。

大學(xué)實(shí)驗室對該解決方案進(jìn)行了檢測，由學(xué)校工程院的MarlinMickle教授主持，他同時(shí)也是骨科標簽公司科學(xué)技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì )的主席。該公司主要為骨科設備制造商供應特定標簽，同時(shí)也提供手持標簽閱讀器（這種閱讀設備是為此類(lèi)標簽專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，用來(lái)為醫生收集數據）。

這種特殊的標簽是由骨科醫生LeeBerger發(fā)明的，并在2008年初獲得專(zhuān)利，在幫助患者和醫生追蹤植入部位的愈合狀態(tài)上取得了成效。伯杰設想開(kāi)發(fā)一個(gè)系統：采用傳感器測量植入人體設備的物理壓力以及周?chē)幕瘜W(xué)平衡和溫度，判定是否會(huì )引起感染，進(jìn)而決定是否替換原來(lái)的設備。醫生使用手持閱讀器接受RFID芯片發(fā)送的唯一ID號和傳感數據。伯杰首先采用無(wú)源超高頻（UHF）EPCGen2RFID標簽建立了一個(gè)原型，在推廣到市場(chǎng)之前，需進(jìn)一步測試、改善該技術(shù)。

　　2008年開(kāi)始與伯杰一起工作。匹茲堡大學(xué)工程學(xué)院研制出一種接觸式探針，該探針可以用來(lái)讀取附在金屬上的標簽，并且還可以測試通過(guò)人體傳播的無(wú)線(xiàn)電波。2010年5月，他確定可以獲得的資金支持，利用高?，F有的接觸式探針測試進(jìn)一步改良骨科標簽系統。

此后，研究人員構建了基于可彎曲的雙RFID標簽天線(xiàn)的接觸式探針系統。這些經(jīng)過(guò)改良的天線(xiàn)可傳輸穿過(guò)人體的數據，數據可以是超高頻或高頻（HF）信號承載。該解決方案由內置多個(gè)傳感器的標簽和連接到手持閱讀器的觸摸探頭組成。對市售的標簽大小還有待確定，但測試中使用的大約為5毫米*10毫米（0.2英寸至0.4寸）。工程部門(mén)也正在開(kāi)發(fā)軟件，用來(lái)分析通過(guò)觸摸探頭接收到的標簽數據。為了準確讀取標簽的信息，要把接觸式探針插入距離標簽最近的位置。這也為了保障數據的安全，以防他人獲得標簽的ID號和傳感器數據。

　　骨科標簽會(huì )給病人和醫生提供以下好處：第一，這將有助于追蹤感染。傳感器測量標簽所在組織的pH值，然后通過(guò)標簽將這些傳感讀數傳遞給讀取設備，如植入膝蓋的標簽。傳感器通過(guò)搭載板載超級電容器獲取電能，板載超級電容器類(lèi)似于一個(gè)可充電電池，通過(guò)標簽內置的壓電換能器充電，或通過(guò)接觸式探針發(fā)射的射頻信號獲取能量。另外，該傳感器可通過(guò)接觸式探針發(fā)出的射頻信號直接供電。接觸式探針將捕獲的ID和傳感器數據（升高pH值可能表示，例如感染），顯示在手持設備的屏幕上，或是通過(guò)Wi-Fi連接或USB端口把詳細信息傳輸到后臺系統。這樣一來(lái)，在感染癥狀出現之前，醫生便可做好預防工作。

除此之外，傳感器還可用于獲得植入關(guān)節的運動(dòng)頻率，為更好地使用關(guān)節提供了依據。如果植入標簽傳送的結果表明關(guān)節很少使用，醫生可以解決這一問(wèn)題：給病人安排合適的物理治療師，進(jìn)一步檢查阻礙關(guān)節運動(dòng)的疾病。

標簽也有其他的功能，例如確定植入關(guān)節是否應被召回。因為植入的產(chǎn)品難以保持很長(cháng)時(shí)間，需要定期更換。使用該系統，用戶(hù)可以捕獲標簽的ID，該ID號與后端數據庫聯(lián)系在一起，這樣就可以查到植入設備的制造商、生產(chǎn)日期以及保質(zhì)期。通過(guò)這些信息，可以判定植入人體的關(guān)節是否真實(shí)，更有效地防止假冒產(chǎn)品。

該大學(xué)的研究人員對系統展開(kāi)測試，主要包括以下幾步：第一步，采用可以電磁場(chǎng)仿真的高頻結構模擬器軟件進(jìn)行測試；接下來(lái)，通過(guò)鹽溶液（模擬人體組織的環(huán)境）閱讀標簽。第三，使用豬皮，模擬人的肉體。Mickle說(shuō)，下一步還可能會(huì )用人的尸體做實(shí)驗，但這一點(diǎn)還沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗領(lǐng)導的批準。

研究小組正著(zhù)力尋找可以承受伽瑪輻射的硅芯片。因為標簽在植入之前要經(jīng)過(guò)伽瑪射線(xiàn)滅菌。Mickle說(shuō)，研究人員正在測試Tego的芯片，或許這種芯片擁有較大地內存（當前測試的主要是8至64千比特內存范圍的），能夠存儲較多的數據，而且有較強的抗輻射性。

Mickle并沒(méi)有說(shuō)明產(chǎn)品商業(yè)化的具體時(shí)間。因為產(chǎn)品批量投放到市場(chǎng)并非易事，要經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段，例如，要有設備制造商的合作，還要獲得美國FDA的批準等。已經(jīng)開(kāi)發(fā)好一套系統：將符合ISO18000-3標準的無(wú)源高頻（13.56MHz）標簽或是EPCGen2標準的超高頻標簽嵌入到信用卡中，可以存儲植入物的信息以及生產(chǎn)廠(chǎng)家、生產(chǎn)日期和產(chǎn)品的序列號等信息。病人可以把卡放在錢(qián)包里，Mickle并指出該系統在一年內投入市場(chǎng)。

超級電容器相關(guān)文章:超級電容器原理