新型物聯(lián)網(wǎng)技術藥品監(jiān)控系統(tǒng)建立與評價
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摘要:目的確保醫(yī)院冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定和實時監(jiān)控，保障患者所用冷鏈藥品安全可靠。方法以射頻識別(RFID)技術定位院內(nèi)冷鏈藥品流轉環(huán)節(jié)，以窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB－IOT)技術實現(xiàn)3個院區(qū)冷鏈監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸。結果與結論新的醫(yī)院冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對醫(yī)院醫(yī)用冰箱和院內(nèi)冷鏈藥品轉運箱的實時溫濕度監(jiān)控，并能定位院內(nèi)冷鏈藥品轉運箱流轉狀態(tài)及環(huán)節(jié)，同時監(jiān)測模塊具有斷電繼續(xù)檢測溫濕度和異常自動聲光報警功能，且移動終端(如手機、平板、計算機等)可實現(xiàn)實時查詢功能。該系統(tǒng)相對醫(yī)院原有冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)，具有停電也可繼續(xù)檢測溫濕度、穩(wěn)定性高、誤報警率低、使用方便等特點，能保證冷鏈設備的實時監(jiān)控，從而保證冷鏈藥品質(zhì)量。
關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng);溫度監(jiān)控;系統(tǒng)預警;窄帶物聯(lián)網(wǎng);射頻識別技術
冷鏈藥品具有溫度敏感性特點，在生產(chǎn)、經(jīng)營、使用過程中，由于多種原因，藥品隨時可能出現(xiàn)效價降低或變質(zhì)，甚至導致毒性反應，引發(fā)醫(yī)療事故。如多肽、蛋白質(zhì)藥品凍結后效價會降低，影響療效;疫苗凍結后會喪失活性，甚至產(chǎn)生毒素。而該類藥品的質(zhì)量優(yōu)劣直接關系到患者的身體健康乃至生命安全。冷鏈藥品質(zhì)量管理的重點是控制藥品溫度始終處于2～8℃或符合藥品生物特性要求的存儲溫度。2013年6月1日國家正式頒布實施的《藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范》(簡稱新GSP)，提高了對冷鏈藥品儲存、運輸設施設備的要求，特別規(guī)定了冷鏈藥品運輸、驗收等環(huán)節(jié)的交接程序和溫度監(jiān)測、跟蹤和查驗要求，以提高對高風險品種的質(zhì)量保障能力[1]。醫(yī)院以射頻識別(RFID)技術定位院內(nèi)冷鏈藥品流轉環(huán)節(jié)，以窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB－IOT)技術實現(xiàn)了3個院區(qū)冷鏈監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸[冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)已獲得實用新型專利證書“一種基于物聯(lián)網(wǎng)的冷鏈藥品監(jiān)控管理系統(tǒng)”(授權公告號:CN207321302U)]，確保醫(yī)院冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定和監(jiān)控實時，使患者能用上安全可靠的冷鏈藥品?，F(xiàn)報道如下。
1現(xiàn)有冷鏈系統(tǒng)存在的問題及需求分析
目前，醫(yī)院藥房和病區(qū)使用的是Haier醫(yī)用冷藏柜，且使用Haier冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)，溫濕度采用人工記錄和Haier冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)自動檢測記錄，但存在3個方面的問題，包括冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)存在誤測誤報，醫(yī)用冷藏柜停電時不能檢測與報警，以及冷鏈藥品在醫(yī)院內(nèi)部轉運時缺少轉運環(huán)節(jié)的監(jiān)控和實時溫濕度自動檢測記錄。對此，醫(yī)院需要在自動測溫濕度、無線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)記錄查詢、異常預警功能的基礎上，實現(xiàn)一個冷鏈設備多點測量，醫(yī)用冷藏柜供電異常檢測和溫濕度檢測，并依靠物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)三院區(qū)數(shù)據(jù)透傳及院內(nèi)冷鏈藥品轉運環(huán)節(jié)及溫濕度監(jiān)控的系統(tǒng)。
2冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)設計
2．1主流物聯(lián)網(wǎng)技術對比與選擇
NB－IOT技術具有低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢，故新系統(tǒng)選取NB－IOT技術實現(xiàn)網(wǎng)絡層部署及數(shù)據(jù)透傳。此外，由于GPS定位只適合室外大范圍場景，故本系統(tǒng)中選取RFID技術實現(xiàn)院內(nèi)轉運箱轉運環(huán)節(jié)定位和信息存儲交換。詳見表1。
2．2系統(tǒng)框架
根據(jù)系統(tǒng)需要，選取穩(wěn)恒科技有限公司NB－75物聯(lián)網(wǎng)模塊作為系統(tǒng)的核心組網(wǎng)模塊(見圖1)，該系統(tǒng)包含傳感層、網(wǎng)絡層和應用層[2]，其中傳感層采用微控制器(MCU)加多點溫濕度傳感進行溫濕度測量，通過程序算法保證溫濕度采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定有效;網(wǎng)絡層采用NB－75模塊快速跨區(qū)域組網(wǎng)，借助移動運營商物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)云傳輸;應用層則通過云平臺組態(tài)實現(xiàn)上層頁面的管理。
3冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)底層硬件
3．1溫濕度測量電路
本系統(tǒng)溫濕度測量使用ATMEL公司的Atmega16_cn芯片作為微處理器，該處理器擁有8路10位精度的模糊轉換器(ADC)，電路外接3個不銹鋼封裝負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)和3個濕度傳感器，可以對冷藏柜和轉運箱實施多點溫濕度測量(見圖2)，從而保證系統(tǒng)測量穩(wěn)定可靠。
3．2溫濕度測量裝置電源電路
雖然醫(yī)院供配電系統(tǒng)有嚴格的規(guī)范要求，但不能完全保證冷藏柜等冷藏設備24h供電，如出現(xiàn)單路空氣開關跳閘、插座線路接觸不良、設備故障均會導致存儲設備和溫濕度采集裝置不能正常工作。為此，本系統(tǒng)設計的電源包含供電檢測、備用電源充放電電路等，詳見圖3。
3．3院內(nèi)轉運箱及定位
冷鏈藥品在醫(yī)藥公司運輸、醫(yī)院藥庫和藥房存儲都有溫濕度監(jiān)測措施和管理規(guī)范，但在院內(nèi)轉運、藥房擺藥及病區(qū)排藥過程中冷鏈藥品會長時間暴露在室溫中，這會影響冷鏈藥品的質(zhì)量，故新系統(tǒng)設計了1種冷鏈藥品院內(nèi)轉運箱(內(nèi)部結構見圖4)。箱體采用泡沫材質(zhì)，能減緩熱傳遞;箱腔內(nèi)有1個活動擋板，把腔體分為普通冷鏈藥品區(qū)和高危警示藥品區(qū)，且用藍色和紅色對分腔加以區(qū)分和提醒;在箱體蓋板層內(nèi)置可充電電池、溫濕度監(jiān)測電路、物聯(lián)網(wǎng)電路和RFID射頻電路;箱蓋有液晶顯示屏，能顯示溫濕度及運輸環(huán)節(jié)。院內(nèi)轉運箱內(nèi)置RFID讀寫器，在各院內(nèi)轉運環(huán)節(jié)的固定區(qū)域安裝RFID標簽，可實現(xiàn)轉運箱的定位，同時微處理器讀取到無線射頻識別(RDID)標簽信息，通過物聯(lián)網(wǎng)把溫濕度和定位數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)皆破脚_[3]。
3．4物聯(lián)網(wǎng)無線通信電路
新系統(tǒng)為了快速組網(wǎng)，實現(xiàn)3個院區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸且不占用醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)，采用支持NB－IOT技術的NB－75物聯(lián)網(wǎng)模塊，它有CMD指令、CoAP透傳和NET透傳3種工作模式，系統(tǒng)采用CoAP透傳模式，微處理器通過串口與NB－75模塊連接，NB－75模塊接收到串口數(shù)據(jù)后打包發(fā)送到云服務器，計算機終端或智能手機便可通過云平臺快速查看或應用數(shù)據(jù)。
4冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)上層軟件的實現(xiàn)方法
在云組態(tài)概念出現(xiàn)前，開發(fā)1個冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)上層程序，需計算機專業(yè)人員編寫程序來實現(xiàn)，不但工作量大、周期長、成本高，且易犯錯，不能保證工期。本系統(tǒng)采用UsrCloud云組態(tài)輕松實現(xiàn)設備管理、數(shù)據(jù)管理(歷史溫濕度數(shù)據(jù)曲線)、在線監(jiān)測、手機端查看及報警推送等功能。在實際應用過程中，為了保證數(shù)據(jù)安全，也可進行私有部署，連接自己的云服務器，還可實現(xiàn)直觀的個性化監(jiān)控系統(tǒng)界面編輯制作，也可按設備分部情況圖形化顯示各個醫(yī)療冰柜及轉運箱運行情況及檢測數(shù)據(jù)，更可進一步進行數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)更加智慧化管理。
5系統(tǒng)測試與結果
測試方法:1)先完成單點設備溫濕度測量，并以無線方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(計算機);2)完成設備停電檢測電路和鋁電池充放電電路設計與功能驗證;3)然后針對冷鏈藥品院內(nèi)轉運箱溫濕度檢測和定位功能，選取合適的RFID標簽及讀寫裝置，完成院內(nèi)轉運箱相關數(shù)據(jù)的無線傳輸;4)在3個分院區(qū)各設置1個醫(yī)用冰柜溫度測量模塊和1個轉運箱溫濕度測量流轉定位模塊，共6個基于NB－IOT技術的終端監(jiān)測模塊;5)借助UsrCloud云平臺組態(tài)冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)各單點設備溫濕度實時數(shù)據(jù)采集并形成曲線圖，同時實現(xiàn)報警推送和手機查詢功能;6)根據(jù)我院實際情況，自制實驗用院內(nèi)冷鏈藥品轉運箱動態(tài)監(jiān)測頁面，完成轉運箱定位及箱內(nèi)藥品相關信息的傳輸與監(jiān)測。測試結果:通過1年的研究與實驗，基本完成預期功能，通過近3個月的實驗數(shù)據(jù)記錄，采用單設備多點溫濕度測量后，誤報警率為0;采用停電檢測和鋁電池備用電源方案后，數(shù)據(jù)采集節(jié)點在線率達99．5%(掉線由為電信網(wǎng)絡短時間連接不上導致);采用上述院內(nèi)轉運箱定位后可監(jiān)測冷鏈藥品“最后一公里”實時轉運情況及藥房擺藥后每支(或盒)藥品的所處溫濕度情況。
6結語
測試和驗證結果表明，以NB－IOT和RFID標簽技術作為冷鏈藥品的監(jiān)測手段效果較好，新系統(tǒng)相對醫(yī)院原有冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)有明顯改進，尤其在冷鏈藥品最后的轉運環(huán)節(jié)起到了關鍵的監(jiān)測和管理作用，該研究為醫(yī)院冷鏈藥品的管理提供了有力的理論和實驗依據(jù)，更為基于NB－IOT和RFID物聯(lián)網(wǎng)的冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)推廣起到了引領作用。
參考文獻:
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[3]沈崇德．基于物聯(lián)網(wǎng)技術的醫(yī)院冷鏈管理信息系統(tǒng)研究[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，3(34):31－32．
作者：帥曄 陳瑾 朱曉紅 李智勤 劉濤 單位：江蘇省泰州市人民醫(yī)院
