主动式RFID技术在医院急诊区的应用

2018-04-27 09:54:57 爱德腕带 阅读

作者:曹吉龙

摘 要 就医院急诊室在病人、病床、轮椅等资源的识别定位跟踪管理以及病人到达急诊室后就诊需要等较长时间等问题上,比较了目前比较流行的一些身份识别和定位技术,提出了一种基于主动式RFID技术的医院急诊室的应用方法,并分析了系统的结构和性能,该系统能够有效地提高急诊病人在急诊室的处理效率。

背景介绍急救医疗服务医疗卫生保健体系的重要组成部分和维护患者生命安全的首要环节, 因此其服务质量及可获得性直接影响到医疗卫生保健质量。

随着社会城市化水平的不断提高,世界许多国家和城市急诊科尤其是大中型医院急诊科的就诊患者数量逐年增加。

急诊科拥挤现象频繁发生,并逐渐受到包括美国、英国和加拿大等发达国家的普遍关注。

据报道美国2003 年急诊科就诊量较10年前增加了27% [1] ,斯德哥尔摩4年时间内急诊科就诊量增长了21% [2] 。

英国卫生部则要求对于任何到急诊科就诊的患者,急诊科必须在4小时内作出决定,否则医院将受到处罚 [3] 。

我国是个人口超级大国,人均医疗资源相对不足,医院急诊室拥挤,急诊病人身份识别、病人等待时间过长,病床、轮椅等急救资源管理上的问题更加突出 [4] 。

国内有关研究中,丁振华等人提出了时间位点管理在急诊室管理的应用 [5] ,宋因力等人提出了院前急救措施,减少了急救病人在急诊室内预处理的时间 [6] ,上述措施只是在人员管理制度上以及急诊流程上做了优化处理,并没有利用先进的自动识别技术系统对急诊室病人、病床、轮椅等进行自动识别、定位跟踪管理的业务处理。

2 定位识别技术以全球定位系统GPS(Global Position System)为主流的室外定位技术目前已经相对成熟,但是GPS在室内无能为力,室内定位系统主要是为了在一个大的建筑物和封闭的工作区域方便地寻找和定位人员或物体,例如在医院定位病人,寻找在火灾区域受困的人员或在一个很大的工作区域寻找工作人员。

为了在室内定位或跟踪人员或物体,通常在人员和物体上安装标签、标记或定位器等设备。

本文要讨论的定位识别问题主要是针对医院急诊室区域内的病人、病床、轮椅等资源。

很多定位系统都用不同的方法和技术来确定物体的位置,它们有不同的定位精度、配置和适用性。

一些比较著名的定位系统如A-GPS,Cambridge AT&T实验室的Bat超声波定位系统,Microsoft Research' s的WaveLan无线网络定位系统,Activebats定位系统,基于射频标签的LANDMARC定位系统,计算机视觉定位系统,RFID定位系统 [7] ,表1列出了目前各种室内定位技术的特征和性能。

通过比较,可以看出RFID(微波)技术方案具有由于成本低廉、实施和维护简易方便的优点而比较适合在医院急诊室区域。

3 急诊室主动式RFID识别定位系统3.1 RFID急诊室应用系统框架 主动式RFID系统主要由RFID有源标签(Tag),RFID阅读器(Reader)和计算机系统组成,有源标签内部由钮扣电池、射频芯片、发射天线、微处理器、传感器等组成,有源标签信号的覆盖范围可达100米,在室内一般为15-35米范围, 标签设计成各种形状佩带在病人身上和固定在病床、担架、轮椅等物体上,图1所示为RFID急诊室应用系统框架。

3.2 RFID标签识别距离测试 主动式RFID标签采用微波信号传输信息,由于微波信号波长很短,很难绕过障碍物,同时微波信号受到墙壁、人体、金属、木质、塑料结构的衰减也不同,对RFID标签在急诊室的不同应用场景进行了多次测试,测试条件:RFID标签发射频率为2.4GHz(工作于ISM波段),发射功率为0dBm,采用GFSK调制方式,速率为125kbps,发射信号占空比为1%,阅读器接收灵敏度为-89dBm。

测试结果如图2所示:标签穿过墙体后接收距离大约为3米,标签穿戴在人体上接收距离大约18米,标签固定在病床上接收距离大约22米,标签固定在轮椅上接收距离大约26米。

若要增加或减少接收距离,可通过增大或减小标签发射功率,或者增加或减小阅读器的天线增益。

3.3 RFID阅读器部署 根据RFID标签在急诊室区域内的不同场景识别距离情况,建议根据不同功能区域或房间来部署RFID阅读器,如图3所示。

每个功能区域或房间安装一个RFID阅读器,安装位置在天花板或墙壁上。

在一些实际应用中,对于定位精度要求不高的区域定位,则采用简单的RFID阅读器定位方法,每个RFID阅读器都有一定的接收距离,合理部署RFID阅读器,通过软件组合逻辑判断定位标签在哪个阅读器读取范围之内,该定位精度取决于阅读器读写距离以及阅读器安装的密度,一般实际应用精度在5-10米左右。

如果要在此基础上实现某些特定区域或轨迹的精确定位,则可以增加低频RFID(125K)唤醒器和带低频唤醒的RFID标签,由于125K低频电磁波基本不受环境影响(除了金属),而且识别距离可稳定控制在1-3米范围,其精度小于1米。

3.4 主动式RFID技术在急诊室的使用效果 急诊室在使用主动式RFID技术前,采用人工方法来登记、查询、核对病人、药品、轮椅病床等的身份信息,而且在急诊区的每个流程都需要人工再次辨识、核对、查询这些信息,非常耗时,而且很容易出差错,效率不高。

使用RFID技术后,给病人、药品、轮椅病床等分配了RFID标签,急诊信息系统就可以实时准确快速地识别这些病人、药品和轮椅等信息,并且在登记、分诊、就诊、检验、配药、住院等各个流程中杜绝或减少了对这些人员、资源信息的人工多次读取,极大提高了速度和减小了差错。

图4为急诊室使用RFID技术前后日均就诊病人数量和平均总等候时间的对比。

从图中可以看出,使用RFID技术后,急诊室日均病人流量明显增加,而病人的平均总等候时间明显减少,证明RFID技术能有效提高急诊室的工作效率

4 结论本文针对医院急诊室目前存在的管理问题,综合分析比较了目前主流的室内定位跟踪技术,给出了主动式RFID在医院急诊室的应用方案,该方案在医院实际应用中有效地提高了急诊病人的处理速度,快速、有效地部署病床、轮椅等资源,提高了医院急诊室的管理效率和病人满意度。

今后的研究方向是通过RFID标签信息提供病人、医护人员、病床、轮椅等在每个区域内的准确停留时间和运动轨迹,通过大量的数据挖掘和分析,为急诊室更精细更高效的管理提供有力措施。

 


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