RFID技術及其在醫療行業中的應用

郭斌

（內蒙古醫學院附屬醫院 財務科，內蒙古 呼和浩特 010050）

RFID技術及其在醫療行業中的應用

郭斌

（內蒙古醫學院附屬醫院 財務科，內蒙古 呼和浩特 010050）

本文首先介紹了射頻識別（RFID）技術的工作原理、RFID系統的各個基本組成部分及功能、關于RFID的一些國際標準及RFID在各個行業的應用。文章著重介紹了RFID在醫療行業的應用及其產生的經濟效益。最后討論了RFID在應用中存在的問題。

射頻識別技術；射頻信號；電子標簽；閱讀器

Abstract:This paper gave a brief introduction about RFID technology, the basic components and their functions, international standards and applications. The applications of RFID in healthcare and its financial impact were discussed in detail.Finally this paper discussed the controversies concerning the application of RFID.

Key words:RFID technology; RF signal; electronic tag;reader

0 前言

射頻識別（Radio Frequency IDentification,RFID）技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

1 RFID系統的基本組成部分

一套完整的RFID系統,是由電子標簽(Tag)也就是所謂的應答器(Transponder)與閱讀器(Reader)及應用軟件系統三個部份組成。

RFID技術的基本工作原理：標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。

標簽(Tag)：大部分RFID標簽由集成電路部分和天線部分組成。集成電路部分的功能是處理和儲存信息、對射頻信號進行調制和解調。天線用來接收和發射信號。每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。

RFID標簽按照能源的供給方式分為：無源標簽、有源標簽、半有源標簽。

無源標簽沒有內部供電電源。其內部集成電路通過接收到的電磁波進行驅動，這些電磁波是由RFID讀取器發出的。當標簽接收到足夠強度的訊號時，可以向讀取器發出數據。被動式標簽具有價格低廉、體積小巧、無需電源的優點。目前市場的RFID標簽主要是被動式的。它的缺點是讀寫距離近，通常只有幾米。

有源標簽自帶電源能自動地發射信號，它可以提供更遠的讀寫距離，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應用場合。

半有源標簽類似于無源標簽，不過它多了一個小型電池，電力恰好可以驅動標簽集成電路，使得集成電路處于工作的狀態。這樣的好處在于天線可以不用管接收電磁波的任務，充分作為回傳信號之用。

比起無源標簽，半有源標簽有更快的反應速度、更好的效率和更長的讀寫距離。有源標簽本身具有內部電源供應器，用以供應內部集成電路所需電源以產生對外的訊號。一般來說，有源標簽擁有較長的讀取距離和較大的內存容量，可以用來儲存讀取器所傳送來的一些附加訊息。

閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。

目前有四種頻率的標簽在使用中比較常見。它們是按照無線電頻率劃分：低頻標簽（125 kHz或134.2 kHz）、高頻標簽（13.56 MHz）、超高頻標簽（868～956 MHz）以及微波標簽（2.45 GHz）。

由于目前尚未制定出針對超高頻標簽使用的全球規范，所以此類標簽還不能夠在全球統一使用。而超高頻標簽的應用目前也最受人們的注意，此類標簽主要應用在物流領域。頻率越高，作用距離就越大，數據傳輸率也就越高，識別標簽的外形尺寸就可以做得更小，但成本也就越高。

RFID技術與現在廣泛采用的條碼（Barcode）技術相比較，擁有許多優點，如：① 可容納較多容量；② 通訊距離長；③ 難以復制；④ 對環境變化有較高的耐受能力；⑤ 可同時讀取多個標簽。RFID的缺點就是建置成本較高。不過通過該技術的大量使用，生產成本就可大幅降低。

2 RFID相關適用標準

目前還沒有一個全球性的機構來統一管理RFID所用的頻率。每一個國家都有自己的管理標準。下面是關于RFID的一些國際標準。

⑴ ISO 14223-RFID畜牧業的應用。

⑵ ISO/IEC 14443: 近耦合IC卡（RFID護照）。

⑶ ISO 15693: 疏耦合IC卡（智能付費和信用卡）。

⑷ ISO/IEC 18000: 基于物品管理的射頻識別國際標準。第一部分: 全球公認頻率的空中通信接口的一般參數；第二部分: 低于135 kHz的頻率參數 ；第三部分: 13.56 MHz的頻率參數；第四部分: 2.45 GHz的頻率參數 ；第五部分: 5.8 GHz的頻率參數；第六部分：860～960 MHz的頻率參數 ；第七部分: 433 MHz的頻率參數。

⑸ ISO 18185: 針對貨物電子施封 (e-Seal) 的最新全球標準（使用 433 MHz 和 2.4 GHz）。

EPC Global是美國統一代碼協會(UCC)和國際物品編碼協會（EAN）于2003年9月共同成立的非營利性組織，其前身是1999年10月1日在美國麻省理工學院成立的非營利組織AUTO-ID中心。

EPC Global以創建“物聯網”（Internet of Things）為使命，與眾多成員企業共同制訂一個統一的開放技術標準。旗下有沃爾瑪集團、英國Tesco等100多家歐美的零售流通企業，同時有IBM、微軟、飛利浦、Auto-IDLab等公司提供技術研究支持。

EPC Global“物聯網”體系架構由EPC編碼、EPC標簽及讀寫器、EPC中間件、ONS服務器和EPCIS服務器等部分構成。EPC賦予物品唯一的電子編碼，其位長通常為64位或96位，也可擴展為256位。對不同的應用規定有不同的編碼格式，主要存放企業代碼、商品代碼和序列號等。最新GEN2標準的EPC編碼可兼容多種編碼。

3 RFID應用

射頻識別技術可應用的領域十分廣泛，主要決定因素是該項技術在相應領域中的經濟效益。經常提到的具體應用包括：

⑴ 物流 物流過程中的貨物追蹤、信息自動采集、倉儲應用、港口應用、郵政、快遞。

⑵ 零售 商品的銷售數據實時統計、補貨、防盜。

⑶ 制造業 生產數據的實時監控、質量追蹤、自動化生產。

⑷ 醫療 醫療設備管理、病人身份識別、嬰兒防盜。

⑸ 身份識別 電子護照、身份證、學生證等各種電子證件。

⑹ 防偽 鈔票、票證、貴重物品（煙，酒，藥品）的防偽。

⑺ 資產管理 各類資產（貴重的或數量大相似性高的或危險品等)。

⑻ 交通 收費系統、出租車管理、公交車樞紐管理、鐵路機車識別等。

⑼ 動物識別 訓養動物、畜牧牲口、寵物等識別管理。

⑽ 圖書館 書店、圖書館、出版社等應用。

⑾ 汽車 制造、防盜、定位、車鑰匙。

⑿ 航空 制造、旅客機票、行李包裹追蹤。

⒀ 軍事 彈藥、槍支、物資、人員、卡車等識別與追蹤。

在整個電子商務領域，許多人把射頻識別技術看作為繼互聯網和移動通信兩大技術大潮后的又一次大潮。但是目前RFID在中國的發展遠遠落后于美國及歐洲，需要非常努力方能趕上這次“新的浪潮”。

4 RFID在醫療行業的應用

4.1 RFID在醫院的應用

RFID在醫院的應用十分廣泛，其中主要應用在醫院資產和設備的管理、患者識別和跟蹤、新生兒標識管理、減少藥物攝入和血液管理錯誤、醫療垃圾跟蹤和監控、植入病人身體進行遠程監護。

下面詳細介紹RFID在醫院管理中的應用及其產生的經濟效益[1]。

4.1.1 改進設備管理和使用。跟蹤和管理醫院的醫療設備，從注射器到外科手術設備到輪椅，一直是全球醫院管理者非常頭痛的事情。大型醫院每年丟失的設備造成平均每張病床4000美元的損失。醫務工作人員經常浪費病人的寶貴時間來尋找設備，設備維護人員也會浪費寶貴時間來尋找需要維護的設備。不能有效地跟蹤設備和資產會造成低下的設備使用率及昂貴的替代和庫存成本。

一份美國政府責任辦公室的調查顯示由于設備丟失和放置不當致使醫院購買了高于其需要20%～50%的設備[2]。

RFID通過提供實時設備跟蹤信息幫助醫院解決上面提到的問題。一旦一個設備配備了RFID標簽，醫務人員就會在他需要這個設備時快速地找到它。裝有標簽的設備還會在它被從規定區域移走時觸發出警報。使用RFID帶來的好處包括減少設備丟失和放置不當、對病人更及時地看護及提高醫療機構的整體工作效率。

試驗性的研究表明使用RFID跟蹤貴重醫療設備設備，其丟失率能減少50%。因此使用RFID跟蹤設備能給醫院節省約36.3億美元。由于提高設備使用率帶來的效益約為87.2億美元。

4.1.2 加快醫院庫存周轉。改善設備跟蹤和使用能減少醫院的庫存成本。美國所有醫院的庫存約5440億美元。RFID能確保醫院購買和接收正確數量的設備和藥品，因此提高庫存周轉和最終減少庫存量和成本。由于使用RFID給醫院節省的庫存成本約為448.8億美元。

4.1.3 給病人提供更廣泛更低廉的服務。過度的行政管理會使醫療機構與病人之間的距離越來越大。近些年來，美國醫院的管理人員增加了4倍，大部分醫生每星期僅花費在填寫表格上的時間就高達25h。同樣，護士也經常把時間花費在尋找醫療設備、檢索和確認病人信息及完成日常行政工作上。

一份約翰霍普金斯大學的內部研究報告顯示，一個護士和病人直接接觸的時間為其工作時間的35%～40%。所有這些系統中的無效率工作直接影響到病人護理的成本和質量。

根據新英格蘭最近的一份研究，在美國病人只有55%的幾率能得到應享有的護理。例如，只有50%的糖尿病患者每年進行了常規眼部檢查。行政管理花費約占醫院總花費的25%。

RFID能夠使醫院工作流程自動程度更高更合理，因此給病人提供更快和更多的就醫選擇，同時減少就醫的費用。病人隨身佩戴的和病歷上附有的RFID標簽能給醫務工作者提供準確的信息來幫助他們做出正確的決定，更重要的是能使他們從行政事務中節省更多的時間來提供更好的醫療服務。在醫院行政管理方面使用RFID帶來的效益約為156.5億美元。由此帶來的現金流節約為25億美元。

行政管理的自動化不僅能幫助醫療服務機構擴大服務范圍，它還能減少人力成本。使用RFID給醫療機構節約的人力成本約為47.2億美元。

4.2 RFID給患者帶來的利益

RFID能幫助醫療服務機構減少醫療錯誤和不規范操作，從而顯著地提高服務質量。1999年美國醫藥協會的報告顯示每年可以避免的醫療錯誤造成4.4萬人到9.8萬人死亡，比死于車禍、某些癌癥和艾滋病的人還要多。

除了奪取不能用金錢來衡量的寶貴的生命，醫療錯誤還會產生以下不良后果：為彌補錯誤所必須的醫療服務、患者由于醫療錯誤損失的收入和殘疾造成的損失。所有這些費用的總和約為170億到290億美元。

RFID提供的跟蹤和自動識別功能能顯著減少醫療錯誤。有些醫院現在采用電子握手系統。在此系統中RFID標簽和“電子監督員”進行電子溝通，如果“電子監督員”不滿意，它就會阻止某個操作的執行并向醫務人員發出警告?！半娮颖O督員”還會保存一份電子資料，它會幫助隨后的事故調查甚至法律訴訟。最有代表性的例子就是到目前為止粘貼在AstraZeneca Diprivan注射器上的三千萬個標簽。在過去的7年里，由于使用了這個自動系統沒有一例藥物用量事故。

在美國用藥不當每年造成12.5萬人死亡，用藥不當住院病人占住院人數的11%及造成1000億美元的損失[3]。

使用RFID對病人進行跟蹤能基本上根除用藥不當所產生的所有費用。藥品包裝容器（罩板包裝和塑料瓶）上的有傳感器的RFID標簽能隨時記錄用藥數量和用藥時間。從罩板包裝上每取出一粒藥都會被記錄下來，這些信息和罩板的標號被無線傳輸到醫生的電腦里。同樣塑料包裝瓶底部也有一個裝卸單元來完成同樣的任務。

瑞典的First Choice和美國的Wizzard Software、iVoice公司都在研制更為先進的RFID藥品包裝，這種包裝能夠提供簡單的語音提示例如“現在不能服用”、請回來服用第二粒藥”等。使用RFID對提高患者服務所帶來的效益高達1651億美元。減少醫療錯誤和改善用藥規范還能挽救珍貴的生命——這些生命是不能用金錢來衡量的。

4.3 RFID技術在醫藥行業中的應用

4.3.1 減少假藥、藥品流失和串貨。世界衛生組織估計全球5%～8%的藥物為假藥，其中有些國家假藥占所有藥品市場的25%～40%[4]。

同樣，藥品流失和串貨也是制藥公司非常頭痛的問題，IMS估計歐洲8%的藥品銷售來自串貨或重新進口的渠道。制藥公司每年由于假藥、藥品流失和串貨的直接損失為43.1億美元，為維護假藥和串貨對品牌形象造成的不良影響的花費高達63.2億美元。

通過使用RFID標簽，制藥公司可以在制造過程中對供應鏈上的所有原材料進行準確的驗證、監控及追蹤，這樣就可以建立起一個安全可靠的供應鏈。藥品上附有的唯一EPC編碼的標簽可以保證在分銷過程中的任何一個環節對其進行監控。RFID將在遏制假冒偽劣藥品的泛濫、防止藥品流失和打擊串貨方面發揮關鍵的作用。

4.3.2 提高藥品召回效率。在過去10年中，美國每年都有超過300多種藥物被廠家召回。這些藥品召回造成產品銷售額下降，公司還要花費大量人力物力對產品進行召回。更重要的是產品召回將對公司品牌和股票價值造成極大的影響。

RFID標簽使得藥品召回能夠有目標和高效地進行，從而節省人力物力。據估計，RFID在一次藥品召回中能為制藥公司節省1600萬美元的管理費用和減少1000萬美元～2000萬美元的品牌損失費用。

4.3.3 提高試用藥品管理效率。試用藥品是制藥公司建立品牌知名度及醫生和病人忠誠度的重要方式。但是由于在樣品分配過程中信息不透明（包括樣品是否被正確使用、是否及時到達病人和這些樣品如何增加處方量），制造商在管理和分配樣品到醫生診室和病人的時候面臨很大困難。

RFID閱讀器會定期把樣品櫥柜的樣品量反饋到制藥公司的信息中心，這樣廠家就會實時地監控每種樣品的用藥量及用藥頻率。這些信息會極大地提高樣品管理的效率。首先，銷售代表能通過RFID閱讀器及時地獲取藥品過期和停產的關鍵信息以便樣品能夠及時地送到正確的地點。其次，附有RFID標簽的樣品能提供樣品流通速率和用量的關鍵信息給銷售代表和制造廠商。廠商基于這些信息和其他信息如藥品的處方統計信息來估計產品的回報率和建立相關的市場營銷策略。最后，由于制造廠商更加正確的運營和市場策略，病人也會享受更低廉的價格和更多的選擇。據估計在樣品藥品的管理和分配中采用RFID能為制藥廠商產生127.3億美元的價值。、

4.3.4 加快庫存周轉。在制藥行業，產品缺貨會造成嚴重后果，因此廠家會保持很高的庫存量。制藥行業平均每年的庫存量約為1569億美元。藥品零售商每年由于藥品過量和過期造成的損失約為20億美元。

RFID在供應鏈的各個環節提供的透明庫存信息使得更有效的貨物跟蹤和運輸成為可能。實時的跟蹤和追溯信息有助于解除分配瓶頸、更準確地預測庫存需求和降低保險庫存的費用。

一份Accenture的研究報告顯示RFID使得廠家的庫存量減少10%～30%[5]，從而節省了勞力成本和提高了經營效率。制藥廠家采用RFID導致的庫存量的減少所帶來的經濟效益約為157.8億美元。

4.3.5 縮短臨床測試和加快上市進程。一份Capgemini的研究報告顯示開發一種新藥要12年時間，花費約為8億美元[6]。臨床測試這一個階段就超過6年，其中32%的時間用于數據質量的確認。

由于使用RFID，被測試的藥物在供應鏈的任何點都能被追蹤，如果藥品運輸時間被推遲，警報就會產生，不準確的數據就不會進入系統。另外，品目級的標簽能保證正確劑量的藥物被正確的病人攝入。

Capgemini 的報告顯示使用RFID能縮短臨床測試過程時間的5%。研究表明一種新藥如果提早上市，制造廠商每天都會多增加67.5萬美元的收入。因此在臨床測試中使用RFID將會給廠商帶來3.7億美元的收益。相關的現金流收益約為1.59億美元。

4.4 RFID在醫療產品分銷中的應用

4.4.1 提高庫存周轉率。制藥行業和醫療產品分銷行業2003年的平均庫存周轉率是8.23，相應的庫存成本約59.5億美元。

很明顯，改善庫存的機會存在于處理好造成退貨的兩個主要原因：① 過量庫存 分銷行業是49%,而制造行業是5% 。② 過時產品 分銷行業是16%，而制造行業是43%。另外，分銷商和制造商把8%的不能完成的訂單歸咎于沒有庫存或生產問題。

RFID技術能提高分銷中心的庫存周轉能力及更迅速地把產品配送到客戶，因此能改善回款的效率和增加現金流。行業領導者McKesson和NACDS都表示RFID能準確方便地提供庫存量和庫存位置信息，因此能夠顯著地減少貨運丟失、庫存量和相關的費用。據估計，使用RFID技術能給醫療產品中心節省17.8億美元的庫存成本費用。

4.4.2 降低人力成本。美國醫療產品分配管理聯盟HDMA估計醫療產品配送中心雇員的平均工資為47220美元，整個行業的人工成本為18.8億美元。RFID能將整個行業的人工成本降低30%，主要表現在倉庫人力成本的減少，包括接收貨物、入庫、周期盤點和訂單履行。據估計RFID能給醫療配送中心節省5.64億美元的人力成本。

5 RFID應用中存在的問題

5.1 RFID成本問題

RFID技術在某些方面是條碼身份識別技術的一個延伸，它最重要的特點是支持移動的物體，而最大的瓶頸仍在成本。在醫院管理中凡是可以用到條碼的地方都可以用RFID標簽來替代，但鑒于它的成本，結合目前醫院信息化的現狀，只有極為強調移動的地方才會優先考慮RFID技術。要想在各個領域內進一步普及，還有待于成本的進一步降低，才能夠真正實現其技術價值。

5.2 國際標準的制定與推行問題

標準化是推動產品在市場上廣泛適用的一條必經之路，然而，射頻識別讀寫器與標簽技術卻遲遲難以統一，因此無法一體適用。不同制造商所開發的卷標通信協議，適用于不同的頻率，且封包格式不一。就目前看來，現在普遍使用的134kHz和13.56MHz ，因傳輸距離不夠長而限制了讀寫器和RFID標簽間的傳輸距離，使得若干標簽不能有效地被讀取，而跨越UHF頻段的最大問題是絕大多數的RFID系統和卷標供貨商，以及設備無法支持UHF頻段。也因此，各公司、自動識別中心與國際標準組織都正致力于制定射頻識別標簽的標準，以求所有的標簽能與任何讀取機兼容。

5.3 可能引起隱私權的問題

RFID技術的安全性也非常令人關注，由于在非接觸的條件下，可以對標簽中的數據進行讀取，這引發了人們對RFID技術侵犯個人隱私權的爭議。隱私問題則需要各個國家通過立法對用戶的隱私權加以保護來逐步解決。

5.4 電磁干擾問題

對于在醫院中使用的RFID技術，一些學者質疑其會不會像手機一樣干擾醫療設備的工作。

據《美國醫學協會雜志》（JAMA）公布的一項科學研究表明[7]，醫療設備會受到由RFID系統所產生的嚴重的電磁干擾。此項研究是由在荷蘭阿姆斯特丹大學學術醫療中心的研究人員實施的。研究人員對41件醫療器械進行了測試，這些醫療器械來自22個制造商。研究人員主要測試了無源868MHz和有源125MHz RFID系統。在123 次測試（平均每件測試3次）中，一共記錄到34次電磁干擾。研究中進行的所有三個外部起搏器測試都產生了電磁干擾，九次輸液/注射器泵測試中有8次干擾記錄。雖然心臟起搏器沒有完全停止運行，但是9個輸液/注射器泵中有6個停止了工作，兩個腎臟替代裝置也已經無法正常工作。此報告強調，RFID技術帶給醫療器械的危險就如同手機輻射一樣，是RFID設備產生的潛在問題，還不至于到禁止將RFID技術應用到醫療界的地步。

研究所做的結論是，在受控制的非醫療試驗背景下，RFID技術能對醫療設備產生潛在危險。在監護病房及其他類似的醫療環境下，實施RFID技術要依據最新的國際標準進行現場電磁干擾測試。

[1] Anitesh Barua,et al.Assessing the Financial Impacts of RFID Technologies on the Retail and Healthcare Sectors[EB/OL]. (2006-02-13).[2009-12-29].http://www.rfidsolutionsonline. com/download.mvc/Assessing-The-Financial-Impacts-Of-RFID-Techn-0001?VNETCOOKIE=NO.

[2] Ekahau.Emergin and Ekahau Partnership to Deliver Wireless Notifications Triggered by Location-Awareness; Healthcare Facilities Benefit From Combined Power of Emergin's Zero-Defect Communication Platform and Ekahau's Real-Time Location System[EB/OL].( 2006-5-16).[2009-12-29].http://www.directionsmag.com/press.releases/index. php?duty=Show&id=14312&trv=1.

[3] Alan Greenspan. Business Action to Stop Counterfeiting and Piracy[R/OL].USCIB.(2004-02-17).[2009-12-29].http:// www.uscib.org/docs/BASCAP_factsheet.pdf.

[4] Medicom. Facts and figures on non compliance[R/OL]. Medicom. Bang-Olufsen.(2005-05-23).[2009-12-29].http://www. medicom.bang-olufsen.com/sw1359.asp.

[5] Gavin Chappell,Lyle Ginsburg, Paul Schmidt, et al. The Value of Auto-ID Technology in Consumer Packaged Goods Demand Planning[EB/OL]. (2002-11-01).[2009-12-29]. http://www. accture.com/ Silent Commerce, 2003, 2.

[6] CJ Towner, S Zujkowski.Economic Benefits of EPC in Pharmaceuticals[R].Capgemini Life Sciences, 2004.

[7] Binnekade JM, Bakker PJM.Electromagnetic Interference From Radio Frequency Identification Inducing Potentially Hazardous Incidents in Critical Care Medical Equipment[J]. JAMA,2008,299(24):2884-2890.

[8] 李婧,等.利用RFID技術構建數字化環繞智能醫院[J].中國醫療設備,2009(7):44-46.

RFID Technology and Its Application in Medical Industry

GUO Bin
(Financing Department,Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical College, Hohhot Nei Mongolia 010050,China)

TP391

C

1674-1633(2010)01-0059-05

2009-12-14

作者郵箱：hmlzw707@126.com