فناوریهای شناسایی و ردیابی

بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسور

فناوریهای شناسایی و ردیابی

مقاله RFID و کاربرد آن در علم پزشکی

RFID و کاربرد آن در علم پزشکی

علی مصطفایی پور ¹ ، فضل ا... ادیب نیا² ، بهروز راستی بروجنی ³

¹ عضو هیات علمی دانشکده مهندسی صنایع ، دانشگاه یزد ، ²عضو هیات علمی دانشکده کامپیوتر ، دانشگاه یزد.

³دانشکده مهندسی برق ، دانشگاه یزد

واژه های کلیدی : RFID ، پزشکی ، کاربرد ، دارو ، انتقال خون .

چکیده

با پیشرفت علم و گسترش صنایع و تکنولوژی ، امروزه ارتباط بین سیستمها و قسمتهای مختلف بیشتر شده است .یکی از مهمترین این تکنولوژیها RFID یا سیستم شناسایی از طریق امواج رادیویی می باشد.در مورد RFID بحث‌های مهمی مطرح بوده است که یکی از مهمترین آنها مدیریت حلقه‌ی تامین (Supply Chain) میباشد که به شرکت‌های تولید کننده و توزیع کننده امکان این را می‌دهد تا یکی از پرخطاترین فرآیندهای سازمانی خود را که همین حلقه‌ی تامین می‌باشد را بهینه سازی و اتوماسیون نمایند. همچنین RFID مسبب حرکتی جدید در زنجیره ارزش مراقبتهای بهداشتی است و از آنجا که جمع آوری اطلاعات بهداشتی، درمانی و پزشکی کاری بس پیچیده و پر هزینه خواهد بود، با این وجود در صورت موفق شدن و جمع آوری این اطلاعات در بانکهای اطلاعاتی امکان تبادل این اطلاعات بین بیماران و پزشکان در هرنقطه طبق قوانین حاکم بر سیستمهای بهداشتی و درمانی امکانپذیر خواهد بود.استفاده از تکنولوژی جدیدRFID و تگهای مخصوص تهیه شده دراین زمینه می تواند یک سیستم همکاری و هماهنگی بهداشتی در جهان ایجاد نماید. RFID و Wireless ابتکاری جدید در جهت شناسایی بیمار، اشیا و دارایی ها می باشند. این ابتکار جدید طراحی ، راه حلهای ویژه برای یکپارچه کردن سیستم اطلاعات بیمارستانها می باشد.درحقیقت شرکتهای مختلفی در زمینه توسعه صنعت و بهینه کردن تولیدات چند منظوره برای مراقبت های پزشکی و صنایع دارویی فعالیت دارند .این مقاله ابتدا به معرفی سیستم RFID پرداخته و سپس به کاربرد آن در علوم پزشکی و فواید آن جهت بیمارستانها و فراهم کردن سرویسهای مراقبت پزشکی می پردازد.

مقدمه

RFID Radio Frequency Identification) ) به معنی ابزار تشخیص امواج رادیویی است. در حقیقت RFID یک دستگاه الکترونیکی کوچک است .برای روشنتر شدن مطلب میتوان گفت دستگاه RFID کاربردی شبیه بارکد و نوارهای مغناطیسی نصب شده روی credit card ها یا کارتهای ATM دارد. RFID برای هر شیء یک مشخصه واحد ایجاد می کند که از دیگر اشیا قابل شناسایی خواهد شد و همان گونه که از روی بارکد یا نوار مغناطیسی میتوان اطلاعات را خواند RFIDهم میتواند خوانده شده و اطلاعات آن دریافت یا اصلاح شود. میتوان گفت RFID یک تکنولوژی جدید است که روش انجام بسیاری از امور را در موسسات و شرکتها تغییر داده است . RFID راهی برای پیگیری جریان مواد و محصولات از ابتدا تا انتهای زنجیره تامین میباشد. در حال حاضر در صنعت بیشتر برای جلوگیری از سرقت، افزایش کارایی، کنترل موجودی و کاهش هزینههای بازرسی و حمل به کار میرود.

پیشینه RFID

به این علت که فنآوری RFID اخیرا گسترش و رواج قابل ملاحظهای یافته است، بسیاری از افراد تصور میکنند که این تکنولوژی جدید می باشد در حالی که RFID از حدود سال 1970وجود داشته است ، اما به دلیل قیمت بالای این وسیله تا سالهای اخیر در مصارف تجاری کاربرد زیادی نداشته است. طبق بررسیهای انجام شده مفهوم RFID از زمان جنگ جهانی دوم با کشف فنآوری تقریبا مشابهی به نام IFF که معرف Identify Friend or Foe میباشد مطرح گردیده است. IFF روشی برای تشخیص هواپیماهای جنگی دوست یا دشمن بود که توسط انگلیسیها کشف و استفاده شد.IFF مکانیزمی شبیه به RFID دارد. یک تکنولوژی مشابه دیگر در سال 1945 توسط "Leon Theremin "کشف شد که یک وسیله جاسوسی بود و اطلاعات صوتی را با استفاده از امواج رادیویی انتقال میداد.

اولین بار فنآوری RFID به شکل امروزی آن توسط "Mario Cardullo" کشف شد اما تا سال 1970 به علت گرانی استفاده تجاری نداشته است .نصب این فناوری بر روی موجودات زنده برای اولین بار بصورت آزمایشی در حیوانات به کار رفت. سپس در سال 1998 یک پروفسور بریتانیایی آنرا بر روی انسان آزمایش کرد که موفقیت آمیز بود. در جولای سال 2004 ، استفاده از سیستم RFID به منظور شناسایی بیماران در بیمارستان و یا دسترسی بعضی از کارکنان، به پرونده بیماران مورد بررسی قرار گرفت. از آن پس بعضی بیمارستان های آمریکا شروع به کاشت سیستم های RFID در بیماران به منظور مدیریت بهتر کردند. ]1 [

ساختار RFID

به طور کلی RFID از سه قسمت اصلی تشکیل شده است: ]2[

A Scanning antenna tag : برای برقراری ارتباط و ارسال امواج رادیویی به

A Transceiver with a decoder : برای تفسیر دادهها

A Transponder (the RFID tag) : برای ذخیره سازی اطلاعات لازم در آن که خود از دو قسمت تشکیل شده: 1- آنتن 2- تراشه

نحوه انجام عملیات

در ابتدا آنتن امواج رادیویی را در محدوده فرکانس مشخصی منتشرمیکند که این امواج رادیویی دو عمل اصلی انجام میدهند:

1)وسیلهای برای ارتباط با RFID Tag (transponder) است.

2) در برخی tag ها انرژی مورد نیاز برای برقراری ارتباط را فراهم میکند

وقتی که یک tag در میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده در اطراف reader قرار میگیرد،سیگنالهای فعال کننده که توسط آنتن فرستاده شدهاند،روی آن اثر گذاشته و این تراشه اطلاعات موجود در tag را در اختیار آنتن قرار میدهد.نقش transceiver در این عملیات کنترل خطوط ارتباطی ودادهها است. اطلاعات خوانده شده توسط reader به server محلی موجود انتقال مییابد و این اطلاعات پردازش شده و در تشکیلات داخلی یک سازمان برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.

انواع RFID از نظرمحدوده فرکانس

فرکانس کاری RFID درمحدوده های زیر می باشد :

1- فرکانس پایین(LF): Low Frequency ← فرکانس بین 120 تا 134 کیلو هرتز

2- فرکانس بالا(HF): High Frequency ← فرکانس 13.56 مگاهرتز

3- فرکانس بسیار بالا(UHF): Ultra High Frequency ← فرکانس بین 902 تا 915 مگا هرتز

ویژگی های این سه نوع RFID در جدول زیر مقایسه شده است:

جدول شماره 1 : مشخصات سه نوعRFID

انواع Tag های RFID

1- tag های Passive: این نوع tag ها هیچ منبع تولید انرژی درونی ندارند و انرژی خود را از طریق سیگنالهای RF که توسط دستگاه Reader ارسال و توسط آنتن موجود در tag دریافت میشود، تامین میکنند.

2- tag های Semi-passive: بسیار شبیه tag های Passive است ؛ با این تفاوت که باتری کوچکی در آنها وجود دارد و انرژی لازم برای فعال شدن مدار داخل آنها را فراهم میسازد.

3- tag های Active: این tag ها دارای یک منبع انرژی داخلی میباشند که توانایی انتقال اطلاعات در فواصل دورتر را فراهم میکند.

این سه نوع tag از جهات دیگری چون سایز، دامنه پاسخگویی، سرعت پاسخگویی با هم تفاوت هایی دارند . ]3[

RFID و کاربرد آن در علوم پزشکی

یکی از کاربردهای RFID در علوم پزشکی شناسایی بیمار و برقراری ارتباط با اطلاعات ذخیره شده وی در سیستم می باشد. یکی از این روشها استفاده از دستبند RFID است . در حقیقت در این دستبند یک Tag RFID جاسازی شده است . در بیمارستانها به محض پذیرش بیمار برای بیمار یک دستبند RFID صادر می شود و اطلاعات بیمار و اطلاعات دارویی وی و شماره رکورد دارویی وی (MRN) تبدیل به کد شده و توسط پرینتر RFID بر روی دستبند نوشته می شود که این اطلاعات قابیلت بازخوانی دارد.

شکل شماره 1 : دست بند و Reader

علاوه بر دستبندها ، برچسب هایی موجود می باشند که قابلیت کاشتن در بدن را دارا هستند و این برچسب ها معمولا در زیر پوست، با یک روش ساده جاسازی میشوند . البته از میان آنها تاکنون فقط برچسب‌های "غیرفعال" برای کاشتن در بدن انسان تایید شده است .

شکل شماره 2 : برچسب‌های غیرفعال برای کاشتن در بدن انسان

این برچسب‌ها پس از قرار دادن در بدن قابل تغییر نیست و محدوده انتقال و ظرفیت محدودی دارد. این دستگاهها فقط می‌تواند یک رمز شناسایی منحصر بفرد داشته باشد تا از حریم خصوصی افراد محافظت کند.در حال حاضربرچسبهایی برای این منظور ساخته شدهاند که هیچ مزاحمت و حساسیتی برای بافتهای بدن ایجاد نمیکند و از نظر بزرگی، به اندازه یک دانه برنج است.تنها مشکلی که در این زمینه وجود دارد امکان جابه جایی tag در داخل بدن است که این هم از طریق تزریق موادی به بافتهای اطراف tag که باعث رشد این بافتها و احاطه شدن tag توسط آنها میشود، امکان پذیر است . از آنجا که این tagها از فاصله نزدیک خوانده میشوند،در نتیجه نزدیک به سطح پوست قرار داده می شوند. ]4[

بدینوسیله پرسنل بیمارستان براحتی می توانند بوسیله امواجRFID بیمار را شناسایی و فورا به جزئیات اطلاعات لازم مانند دما، فشارخون ، نتایج آزمایشگاهی ، لسیت داروها وحتی لیست حساسیتها از طریق یک پایگاه مرکزی در یک ارتباط بی سیم دست یابند. به این ترتیب دستیابی به اطلاعات بیمار بسیار آسان گردیده است بطوریکه مسئولین داروهای بیماران نیز دیگر نیازی ندارند که به ایستگاه پرستاری رفته و اطلاعات بیمار را بردارند که بزرگترین اهمیت را در معالجات اضطراری دارد. همچنین عملکرد پرستاران نیز مانند گذشته نیست . حال به این صورت است که ه هر یک از پرستاران به یک Terminal RFID همراه تجهیز شده که می توانند بیماران را بوسیله اسکن دستبندهایشان شناسایی کنند.به این ترتیب آنها می توانند به راحتی حتی هنگامی که لامپها خاموش هستند و یا اینکه بیمار پوشیده است و یا وضعیت پوششی خوبی ندارد وی را شناسایی کنند و هیچگونه مزاحمتی برای بیمار نداشته باشند.

بمحض شناسایی بیمار ارتباط بی سیم با پایگاه مرکزی برقرار شده و اطلاعات جزئی بیمار و وظایف لازم و اطلاعات دارویی وی بازیابی و نمایش داده می شود. هنگامی که پرستار وظایفش از قبیل دادن داروها و یا اندازه گیری و ضبط دمای بدن بیمار بر روی Terminal تمام شد همراه او به سادگی اطلاعات را به روز می کند و اطلاعات را در پایگاه مرکزی ذخیره می کند. اگر ارتباط بی سیم نیز موجود نباشد Terminal همراه اطلاعات وضعیت بیمار را روی حافظه خود ذخیره کرده و هنگامی که پرستار به ایستگاه پرستاری بازگشت از آنجا از طریق شبکه اطلاعات را به پایگاه مرکزی منتقل می کند.پزشکان تجهیز شده با RFID بانمایش اطلاعات بیماران روی صفحه های بزرگ به راحتی می توانند وضعیت بیمار را بررسی کرده و بر وضعیت بهبودی بیمار در مصرف داروها نظارت کنند.

فواید و مزایا

فوایدی که RFID در توانایی شناسایی بیمار دارد مشهود است ولی به طور کلی استفاده از RFID در جهت سازماندهی مراقبت های پزشکی شامل فواید زیر است:

* شناسایی سریع و دقیق بیمار در سیستم اطلاعاتی در کوتاهترین زمان

* بازیابی اطلاعات بیمار در موارد اضطراری

* کاهش فشار کاری و تسهیل نمودن پیگیری مراقبت های پزشکی

* کاهش خطاهای احتمالی و جلوگیری از کاغذبازی اداری

* ممانعت از تشخیص اشتباه بیمار بعلت شباهت ظاهری و خطاهای دارویی

* شناسایی هوشمند و اداره کردن نمونه ها ، خون و فرآیندهای آزمایشگاهی

* افزایش مراقبت از بیمار با حضور به موقع همراه با رضایتمندی

* افزایش سرویسهای قابل توجه و کاهش هزینه ها

مدیریت داروها

مدیریت داروها در بسیاری از مراجعات در بیمارستانها چالش انگیز است. به کمک حسگرهای RFID قادر خواهیم بود ورود و خروج دارو را چک کرد. همچنین با تقسیم بندی فضای محل نگهداری داروها می توان لیست داروها را نگه داشت و می توان بصورت اتوماتیک با واقعه نگاری از بخشها بسادگی متوجه شد کدام بخشها خالی و کدام پر شده اند. پیگیری و شناسایی در بخشهای بزرگتر مانند تجهیزات الکترونیکی پزشکی نیز با نصب RFID دردامنه گسترده تر حتی در نقاط بحرانی نیز امکان پذیر است .

شناسایی بخشهای آزمایشگاهی و مدیریت نقل و انتقال خون

به این منظور از شیشه ها یا لوله نمونه برداری یا ظروف پلاستیکی که با طراحی ویژه شامل Tag های RFID است استفاده می شود . استفاده از این فناوری سبب دستیابی سریع و کاهش قابل توجهی در خطا هنگام نمونه برداری وپردازش های آزمایشگاهی می شود. به این ترتیب که اطلاعات بر روی آن ذخیره شده و پس از انجام مراحل و اسکن توسط Reader ها ، داده های حاصل بر روی پایگاه داده مرکزی برای بیمار یا شخص اهدا کننده خون انتقال می یابد . در این قسمت هر کدام از این ظروف شامل یک ID منحصربفرد بوده که می توان برای تعیین مکان آن در میان صدها نمونه از ابتدا تا انتهای انجام پردازش استفاده کرد.

نظارت بر دما در مدیریت در بخشهای مختلف

RFID به کمک سنسورها قابلیت نظارت بر دما جهت کنترل بخشهای مختلف را فراهم کرده است. برخی از این قبیل پردازش ها عبارتند از:

* نظارت بر دمای خون در محل های آزمایشگاهی

* نظارت بر دمای نمونه تعیین شده

* نظارت بر عملکرد زیستی و میکروب شناسی

* نظارت بر دمای داروها متناسب با حساسیت آنها به دما

هزینه کم ، قابلیت استفاده مجدد ، سبک و کوچک بودن Tag و سنسورهای RFID سبب استفاده فراوان از آنها گردیده است . این سنسورها در فاصله از پیش تعریف شده بر دما نظارت کرده و اطلاعات را ذخیره می کنند و هنگامی که بوسیله Reader اسکن می شوند کارمند داروخانه می تواند به صورت اتوماتیک به داروی حساس که به آن اشاره شده است و دارای دمای ناسازگار با دمای محیط است رسیدگی کرده و به تعویض مکان آن اقدام نماید. به این وسیله می توان با کنترل بموقع دما عمر داروها را افزایش داد و سالم بودن آنها را نیز کنترل کرد.

نتیجه گیری

برای اجرای تکنولوژیهای جدید باید بسیاری از مسائل را مورد توجه قرار داده و بررسی کرد. بشر، همه روزه در حال گسترش دستاوردهای جدید می باشد که زنجیره ارزش مراقبت های بهداشتی نیز یکی از این دستاوردها میباشد که نیازمند استفاده از تکنولوژیهای جدید بوده و بشر باید خود را برای رهایی از چالشهای بوجود آمده به علت استفاده از تکنولوژیهای نوین آماده نماید. به طور کلی برای سازماندهی مراقبتهای پزشکی ، RFID مرحله جدید و اجتناب ناپذیری است که با ایجاد سرویسهای توسعه یافته مراقبت های پزشکی جهت تسهیل نمودن عملیات پزشکی و افزایش معالجه و مراقبت بیمار ، همچنین سازماندهی و جستجوی سود رقابت آمیز گام برداشته است.توانایی ذخیره سازی اطلاعات پزشکی افراد در زیر پوستشان و استفاده از آخرین تکنولوژیهای طراحی شده برای اطمینان از داروهای مورد مصرف بیماران باعث تحقق بیشتر درمانهای بیماریها و به طور کلی ارائه خدمات بهتر مثلا دسترسی به پرونده بیمار بدون واسطه و در کمترین زمان ممکن در هنگام نیازهای اورژانس می شود .

طرح آینده برای کاربردهای پزشکی که در بعضی مکانها نیز در شرف انجام میباشد ، این است که برای هر کودکی که به دنیا میآید یک برچسب RFID طراحی و در بدن او جاسازی شود.تمامی اطلاعات پزشکی فرد از جمله: گروه خونی، ویژگیها(قد، وزن و...)، سوابق پزشکی و... بر روی آن برچسب نگهداری شده و هر بار که فرد به پزشک مراجعه میکند، پزشکان قادر خواهند بود تا تمامی اطلاعات مورد نیاز خود را برای تشکیل پرونده و تشخیص وضعیت بیمار خود با اسکن کردن برچسب RFID آنها به دست آورند. در حقیقت RFID همراه با مدیریت ، راهبردی تکنیکی جهت سازماندهی افکار جلوبرنده همراه با تولیدات جدید و گسترش آسان و مقاوم دربرابر مشکلات مراقبت های پزشکی است و ما نیز همانند سایر جوامع بایستی خود را آماده پذیرش آن کنیم.

مراجع

[1] کتاب مدارهای مخابراتی Communication system نوشته A.B Carlson ترجمه محمود دیانی ، ویراست چهارم 2002

Realizing the Promise of RFID, , Velan Thillairajah [2]