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

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

迅速增長的數(shù)據(jù)孿生

能夠訪問和共享醫(yī)療對象的最新信息，對于制造業(yè)、供應(yīng)鏈、醫(yī)療機構(gòu)和患者都有實際的好處。

在制造業(yè)和供應(yīng)鏈中，數(shù)字孿生可提高日常運營的效率，包括自動數(shù)據(jù)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，數(shù)字孿生也可與其他醫(yī)療系統(tǒng)共享信息，以支持重要計劃，如臨床試驗和研發(fā)。

數(shù)字孿生也可為護理環(huán)節(jié)帶來好處，無論是在醫(yī)療機構(gòu)還是患者家中，都可以幫助完成用量跟蹤和有效期監(jiān)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(jiān)測和治療方案調(diào)整。

事實上，數(shù)字孿生在醫(yī)療業(yè)的投資回報率很高，全球各個醫(yī)療領(lǐng)域都在采用。根據(jù)Markets and Markets分析師的預(yù)測，數(shù)字孿生在全球的收入價值“2023年預(yù)計為16億美元，2028年有望達到211億美元”，年復(fù)合增長率為67%。

無線連接技術(shù)的作用

醫(yī)療業(yè)采用數(shù)字孿生的一個原因是成本效益。與單個對象相關(guān)的數(shù)據(jù)可以使用廣泛可用、經(jīng)濟高效的無線連接解決方案報告給數(shù)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) 和近場通信 (NFC)，這三種無線連接技術(shù)非常適合與數(shù)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(shù)據(jù)。

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

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

每個帶標(biāo)簽的物品都有唯一身份，可以在供應(yīng)鏈的任何環(huán)節(jié)收集、存儲和報告數(shù)據(jù)，無論是制造還是使用端和處置。標(biāo)簽讀取器將標(biāo)簽信息發(fā)送到本地或云端網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)可以在那里進行分析、共享和存儲。

RFID還是NFC？

部署數(shù)字孿生時，選擇哪種無線連接 (RAIN RFID、HF RFID或NFC) 取決于應(yīng)用場景。距離和要讀取物品的數(shù)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)完成自動化倉儲和盤點任務(wù)的常用技術(shù)，在860至960MHz的UHF頻段運行。專用的RAIN RFID讀取器可以每秒準(zhǔn)確識別多達1000個物品，距離可達10米或更遠，無需在視線范圍內(nèi)，從而可以一次性精準(zhǔn)識別堆放在托盤上的所有帶標(biāo)簽箱子，或者一次性準(zhǔn)確地將存放在封閉容器的所有帶標(biāo)簽單個物品登記到庫存清單中。

■ 近距離、單個讀取：適合采用NFC

NFC是全球目前幾乎所有智能手機的標(biāo)準(zhǔn)功能，在13.56MHz頻率運行，用于近距離識別單個物品。只需將NFC讀取器或智能手機靠近幾厘米的帶標(biāo)簽物品，就可以與物品交互。大多數(shù)智能手機都配備了NFC功能，患者可以在使用端與物品交互，以訪問認證、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，支持周圍最高1.5m范圍的應(yīng)用，具有可實現(xiàn)近距離數(shù)據(jù)交換的NFC功能。HF RFID通常用于智能柜和自動化設(shè)備-耗材通信。

醫(yī)療領(lǐng)域數(shù)字孿生的實例

如上所述，RFID和NFC標(biāo)簽可以用于支持各種應(yīng)用場景的數(shù)字孿生。下面簡要介紹一下數(shù)字孿生在醫(yī)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可以實現(xiàn)單元級工作流程 (WIP) 跟蹤自動化。在制藥領(lǐng)域，可以在灌裝-封裝線操作中對預(yù)填充注射器 (PFS) 進行單獨跟蹤，以降低混淆風(fēng)險并自動調(diào)節(jié)。跟蹤能力提升，可以讀取桶、紙箱甚至托盤內(nèi)的單個產(chǎn)品，以即時識別各單元并共享云端匯總數(shù)據(jù)，用于整個供應(yīng)鏈。在設(shè)備制造方面，在產(chǎn)品中嵌入耐用的單元級標(biāo)簽可以實現(xiàn)跟蹤自動化，并實現(xiàn)有關(guān)構(gòu)建圖紙或修訂級別、組成部件的批號和配置數(shù)據(jù)等信息的自動收集。

□ 供應(yīng)鏈——提高透明度

使用增強的跟蹤和追溯功能，制造商和分銷商可以掃描、跟蹤和更新有關(guān)產(chǎn)品的信息，與傳感器IoT功能結(jié)合時，還可以管理溫度控制等環(huán)境條件。完全聚合的設(shè)置將代碼添加到容器和托盤外部，實現(xiàn)更可靠的對應(yīng)關(guān)系。數(shù)字孿生還支持MediLedger等區(qū)塊鏈項目，MediLedger可以對產(chǎn)品進行跟蹤，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)到質(zhì)量控制和分銷。

□ 身份驗證——更好地防止偽造

非法販運、假藥、次品設(shè)備和替代成分是醫(yī)療領(lǐng)域普遍存在的問題。正確部署數(shù)字孿生系統(tǒng)，制造商可以確保只有經(jīng)過驗證的藥物流通，只有經(jīng)過認證的耗材用于設(shè)備。標(biāo)識可以在線驗證序列號，身份驗證功能可以根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)和憑證執(zhí)行增強的安全校驗，授權(quán)可以確認對設(shè)備、其應(yīng)用和數(shù)據(jù)的合法訪問。特殊的防篡改標(biāo)簽可以通過檢測是否有未經(jīng)授權(quán)的產(chǎn)品開啟來保護內(nèi)容。使用NFC標(biāo)簽，患者可以參與身份驗證流程，在購買或使用前輕松驗證產(chǎn)品。

□ 臨床試驗——更嚴(yán)格地遵守治療方案

臨床試驗需要大量時間、金錢和資源，因此對新藥的研究必須高效可靠地進行。與NFC使能的泡罩包 (刷智能手機時，自動記錄每次取藥的日期/時間戳) 和配備NFC的吸入器 (自動記錄每次吸入) 等物品相關(guān)聯(lián)的數(shù)字孿生支持?jǐn)?shù)字監(jiān)測，可以幫助參與試驗的患者遵守規(guī)定的劑量。

□ 醫(yī)院庫存——追溯更精確，補充更及時

對材料、藥物和設(shè)備的適當(dāng)跟蹤至關(guān)重要，無論是在運營效率方面，還是在患者護理方面。手術(shù)儲存區(qū)的RAIN RFID讀取器可以確認是否有器械托盤和包裝，并驗證批號和有效期，但無菌性不受影響。使用這種無需手動操作的解決方案，醫(yī)院工作人員無需手動或掃條形碼來盤點庫存。此外，安裝在藥房或血庫且?guī)в袃?nèi)置HF讀取器的智能柜可以跟蹤物品和數(shù)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(quán)智能柜訪問，同時記錄使用情況。

□ 設(shè)備/耗材管理——治療方案更安全、更高效

內(nèi)置NFC/HF讀取器的設(shè)備可以自動確保插入的帶標(biāo)簽耗材 (例如分析儀用的試劑) 與設(shè)備和程序兼容，檢查有效日期并自動配置合適的設(shè)置。在醫(yī)院，治療依從性數(shù)據(jù)也可以通過具有網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備 (例如輸液泵) 捕獲并上傳到數(shù)據(jù)庫中，附帶自動時間戳和批號，以記錄何時以及給誰使用了什么。NFC使能的設(shè)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(shù)據(jù)，縮短診斷時間和維護周期。

□ 居家用藥方案——更多支持，更好的依從性

現(xiàn)在，大多數(shù)人都有使能NFC的智能手機，參與自監(jiān)測和自用藥計劃的患者更多。只需用手機輕刷支持NFC的設(shè)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(dǎo)視頻，還可以驗證產(chǎn)品真?zhèn)?、了解正確的使用方法及更新數(shù)字記錄。基于傳感器的反饋越來越多，可以用于確認設(shè)備使用是否正確或藥物劑量是否合適，進一步提高患者的護理質(zhì)量。

利用數(shù)字孿生，實現(xiàn)真正的數(shù)字化

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

恩智浦長期為醫(yī)療領(lǐng)域提供高質(zhì)量的可靠解決方案，享有聲譽，在每個RFID和NFC領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，包括標(biāo)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(yīng)用和解決方案專業(yè)知識。

本文作者

Sylvia Kaiser-Kershaw，在恩智浦半導(dǎo)體全球市場營銷管理部門負責(zé)智能產(chǎn)品與服務(wù)。她是一名營銷專業(yè)人士，在技術(shù)、消費品、醫(yī)療保健和風(fēng)險保護等多個市場擁有超過20年的工作經(jīng)驗，是定義和實施品牌戰(zhàn)略和跨渠道營銷解決方案的專家。在恩智浦，她不斷推動NFC物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，通過為實體產(chǎn)品添加數(shù)字連接、安全和智能，提高品牌和消費者之間的互動。