物联网技术在医疗输血领域中的应用

摘要：在采血、加工、配发、医疗输血全过程监管的重要性和必要性分析的基础上，结合先进的物联网和RFID技术特征，创新性地利用物联网、RFID技术构建了医疗输血应用系统模型。系统主要功能包括：无线实时传输功能、信息同步共享功能和安全溯源查询功能。该系统利用互联网对血液在配发运输、贮存、医疗输血等过程进行全面的监控，同时支持医惠双方对血液质量安全的溯源追踪。系统的应用提高了医疗输血全过程的安全性和统一监管力度，实现了信息共享、资源调配动态跟踪，大大提高了血液采集使用的周转率。系统适合在各采供血机构和医疗输血时使用。
关键词：物联网；无线传感器；射频识别；医疗输血；质量安全

0 引言
随着我国对物联网技术和应用系统开发的高度重视，物联网已经成为大家生活的一部分。基于物联网技术的使用特点，本文将应用物联网相关技术对医疗输血在血液采集、离心分离加工和配发运输、贮存管理及溯源追踪中的问题进行了重点研究。
血液具有人源性、必须性和潜在疾病传染性等特点，属于国家重点监管的对象。由于血液不宜大规模长期贮存(血小板最长保存5天，全血最长35天)属于重要的、特殊的即时资源。致使一些不法分子(“血头”)非法组织他人出卖血液，从中非法暴利。非法无序采血、血液传播疾病的传播，严重打破了平衡安全的献血模式，令受血者恐惧，献血者不公。当前血液安全问题已引起全社会的广泛关注。前不久，卫生部部长陈竺在《第三届中国经济前瞻论坛》上强调，建立血液的供应、储备和安全使用的保障机制势在必行。由于血型匹配难，低温贮存保质期短，运输不便，易受病毒污染等问题使血液从采集到使用的过程中安全受到严重威胁，因此血液智能管理和及时配发显得非常重要。
为了加强对医疗输血血液监管力度，构建了医疗输血血液应用系统模型，改变了传统单一的信息采集效率低、数据实时性差、无法实时调度、监管和资源共享，造成资源浪费的缺点，真正实现了数据的实时采集、动态跟踪、在线调配、溯源追踪，在确保医疗输血质量的同时，安全及时地送达各级医疗救助点。

1 现状与问题
血液(全血)来自于壮健人体的血液，血液是由血细胞成分和血桨2大部分组成，是医疗临床输血的来源。血细胞成分包括红细胞、白细胞、血小板3类；血桨则包括百种以上各具特有生物学功能的血桨蛋白成分。在医疗急救及某些特定疾病的预防和治疗上，血液有着其他药品不可替代的重要作用。目前还不能利用科学技术人工合成，不能大规模生产，适龄健康人群的无偿捐献是临床病患用血的重要来源。
医疗临床用血根据《中华国民共和国献血法》规定，实行无偿献血制度。医疗用血是由省、市和红十字血站(血站是采集、提供临床用血的机构，是不以营利为目标的公益性组织)采集血液(全血)，严格执行国家规定，并在无菌状态下经检测后，制备成血细胞成分和血桨．经过贮存、配发运输至各级医院输血科或血库再贮存，临床配型最后给患者进行输血治疗。
1．1 缺少全国联网的医疗血液信息系统
确保信息的无缝对接，从根本上解决“献血容易用血难”。在不少献血者看来，让自己和家人免费用血是主要的献血理由。但因缺少全国联网的献血信息系统，献血者在用血时不能在第一时间得到保证，整个信息核对、报销过程非常漫长而繁琐。建立健全的查询网络是从源头上简化程序，实现信息无隙对接，鼓舞群众无偿献血，进入良性循环。
1．2 建立公开、透明的用血机制
各级血站是公益机构，无偿献血毋庸置疑，但不少市民对“献血无偿到用偿用血”不理解，有些献血者担心“白献血”，血液从采集、保存、检测到运送等需要经过哪些环节。因此，建立公开、透明的献血用血机制迫在眉睫。
1．3 支持科学高效的信息查询服务
据调查，患者对医疗输血安全持谨慎态度，90％以上的被调查患者认为：尽量不要输血，惧怕输血后可能感染。因此建立科学高效的信息溯源追踪平台，保证有效的治疗方案的实施消除不必要的恐惧和担忧。

2 物联网与RFID技术简介
2．1 物联网简介
物联网(Internet of things)是通过传感设备按照约定的协议，把各种网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化物体识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。因而每个物联网可以细分为标志、感知、处理和信息传送4个环节，每个环节的关键技术分别为RFID二维码、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。物联网结构模型主要可分为3层：感知层、网络层和应用层，如图1所示。

2．2 RFID技术简介
RFID即无线射频识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变的电磁场)实现非接触的信息传递，并通过所传递的信息来达到目标识别技术的目的。RFID芯片具有体积小、容量大、寿命长、穿透力强、可重复使用、支持快速读写、可定位和长期跟踪管理等优点，在医疗监管、药品监管、安全质量管理方面有着极大的应用潜力。
RFID系统一般由标签线、天线、阅读器官部分组成
(1)标签源(Tag)。主要由射频耦合元件与芯片组成，每个标签都具有惟一的电子编码，附着在物体的目标对象上(或嵌入物体内部)；
(2)天线(Antenna)。发射射频电波，接收标签传递回来的射频信号；
(3)阅读器(Reader)。即通过天线读取或写入标签信息的设备，将射频信号解码，供上层控制计算机(PC)查询、调取。在不同的应用中，无线传感器网络节点的组成也不尽相同，但一般都由数据采集、数据处理、数据传输和电源这4部分组成。数据采集单元是由各种传感器组成，负责一些物资环境数据的感知；数据处理单元采用一个嵌入式的CPU，负责数据的编码和处理；数据传输单元由无线通信模块或射频模块组成，实现数据的即时传送；电源单元一般采用锂电池或交流电源。结构如图2所示。

3 总体框架模型
3．1 传感器网络节点和RFID识读器交互模块
传感器网络节点和RFID识读器交互模块中的传感器网络节点是用来采集省、市和红十字会血站分管各采血机构的详细原始信息，各采血机构是经过省卫生局、防疫站严格审批监管的授权机构，因此提高了数据采集的效率、准确率及可靠性，同时有效地杜绝非法组织的营利行为，减少了大量人力和财力的消耗。无线射频模块用来传递采集信息，大大提高了数据的实时性和高效性。

无线传感网络节点和RFID识别器交互模块是由无线传感器网络节点和RFID识读器组成。其中无线传感器节点按类型可分为温、湿度传感器、环境监测、声音、震动、压力、运动或污染物传感器等，每个传感器由一个数据处理单元即单片机、存储器、天线、无线射频模块和电源5个部分构成，RFID识读器由单片机、无线射频模块、天线、串口接口模块和供电单元构成。传感网络节点和RFID识读器交互的过程，如图3所示。