利用RFID和NFC技術(shù)打造數(shù)字孿生,加速醫(yī)療業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

為了提高協(xié)作和流程的效率，實現(xiàn)實時信息的準確獲取，增強決策能力，甚至改善患者治療效果，醫(yī)療業(yè)不斷加大數(shù)字孿生技術(shù)的占比，以收集、跟蹤和分析有關(guān)醫(yī)療設(shè)備、藥品和實驗室樣本等物理對象的數(shù)據(jù)。

虛擬的復(fù)制品

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。

迅速增長的趨勢

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)使用無線頻率（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識的數(shù)據(jù)存儲在標簽中，標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)。標簽符合全球標準，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簽來源和數(shù)據(jù)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(jù)篡改)的傳感器標簽。

無源式標簽無需電池（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。

每個帶標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。標簽讀取器將標簽信息發(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。

基于RFID的制造及后續(xù)環(huán)節(jié)的單元級追溯

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識別堆放在托盤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物品登記到庫存清單中。

●   近距離、單個讀?。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(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。標識可以在線驗證序列號，身份驗證功能可以根據(jù)標簽的數(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)字孿生支持數(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)院的產(chǎn)品安全和運營效率

●   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。

醫(yī)院的智能設(shè)備和耗材管理

●   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)巍⒘私庹_的使用方法及更新數(shù)字記錄?；趥鞲衅鞯姆答佋絹碓蕉啵梢杂糜诖_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。

恩智浦是創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)者

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。

采取下一步行動

了解更多關(guān)于數(shù)字孿生技術(shù)以及恩智浦如何通過高性價比NFC和RFID解決方案簡化部署。

作者：

Sylvia Kaiser-Kershaw

恩智浦半導(dǎo)體連接與安全事業(yè)部全球高級首席市場經(jīng)理

Sylvia Kaiser-Kershaw是恩智浦半導(dǎo)體連接與安全事業(yè)部全球高級首席市場經(jīng)理。她負責NFC-RFID技術(shù)的產(chǎn)品營銷以及醫(yī)療市場的開發(fā)。她的職責還包括支持開發(fā)智能解決方案，增強產(chǎn)品和患者安全、保護供應(yīng)鏈并優(yōu)化運營流程。Sylvia在戰(zhàn)略和運營營銷方面擁有20多年的經(jīng)驗，涉足多個行業(yè)，包括個人護理、醫(yī)療和保險。