醫(yī)院冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

龔國(guó)麗曾 建干 峰

?

醫(yī)院冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

龔國(guó)麗①曾 建①干 峰①

［摘要］目的：研究醫(yī)院冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)，對(duì)醫(yī)院冷鏈設(shè)施的溫、濕度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并結(jié)合醫(yī)院應(yīng)用驗(yàn)證。方法：基于無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）、物聯(lián)網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件和軟件平臺(tái)的搭建，通過(guò)系統(tǒng)試運(yùn)行和分析案例進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面推廣與應(yīng)用。結(jié)果：系統(tǒng)經(jīng)過(guò)1年的調(diào)試運(yùn)行，能夠準(zhǔn)確有效地監(jiān)控醫(yī)院冷鏈設(shè)施的溫、濕度異常，并及時(shí)給出現(xiàn)場(chǎng)聲光提示和遠(yuǎn)程報(bào)警，有效提高醫(yī)院冷鏈溫度監(jiān)控管理水平。結(jié)論：該系統(tǒng)能確保冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控的精細(xì)化管理，可提供安全可追溯的歷史數(shù)據(jù)，為構(gòu)建以溫度為基準(zhǔn)的冷鏈設(shè)施全程質(zhì)量安全控制體系提出新的解決方案。

［關(guān)鍵詞］無(wú)線射頻識(shí)別；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；溫度監(jiān)控；冷鏈設(shè)施；質(zhì)量控制

龔國(guó)麗，女，（1984- ），碩士，助理工程師。中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院總務(wù)處設(shè)備科，華南腫瘤學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從事設(shè)備工程采購(gòu)與管理工作。

［First-author’s address］ Department of Equipment， Sun Yat-Sen University Cancer Hospital， Guangdong，Guangzhou 510060， China.

隨著醫(yī)院腫瘤標(biāo)本、血液樣本以及藥品數(shù)量逐步上升，醫(yī)院的超低溫冰箱、低溫冰箱及醫(yī)用冰箱等冷鏈設(shè)施的購(gòu)置數(shù)量日益增多。以往，醫(yī)院對(duì)此類(lèi)設(shè)施的監(jiān)控管理相對(duì)滯后，仍然停留在單純的人工記錄、分散的人工管理水平。管理者無(wú)從考究冷鏈設(shè)施的性能以及穩(wěn)定性是否符合標(biāo)本、試劑及藥品等冷鏈物資的存儲(chǔ)要求、日常存取和盤(pán)點(diǎn)等操作是否規(guī)范以及操作時(shí)引發(fā)的溫度變化是否會(huì)對(duì)冷鏈物資造成不良影響等問(wèn)題。因此，及時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)冷鏈設(shè)施溫控的管理，通過(guò)智能化管理，進(jìn)一步改善醫(yī)院冷鏈設(shè)施的管理現(xiàn)狀，避免因人為因素造成管理缺失的風(fēng)險(xiǎn)已成為目前工作中當(dāng)務(wù)之急需要解決的問(wèn)題。

隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展得到越來(lái)越多人的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是把傳感器嵌入和裝備到各種物體中，按約定的協(xié)議將物體連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理［1-3］。在網(wǎng)絡(luò)中，存在能力超強(qiáng)的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，管理者可以更加精細(xì)化和動(dòng)態(tài)地管理生產(chǎn)和生活，進(jìn)一步提高工作效率。

基于射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)，又稱(chēng)無(wú)線射頻技術(shù)的冷鏈監(jiān)控技術(shù)已成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的重要方向［4-6］。RFID技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。隨著RFID技術(shù)的成熟性發(fā)展，RFID產(chǎn)品種類(lèi)更加豐富多樣，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用的行業(yè)逐漸擴(kuò)大，RFID技術(shù)也廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥冷鏈設(shè)備存儲(chǔ)與物流運(yùn)輸領(lǐng)域［7］。有相關(guān)研究表明，RFID技術(shù)在食品冷鏈領(lǐng)域的應(yīng)用主要在對(duì)冷藏車(chē)的實(shí)時(shí)定位、食品來(lái)源追溯、產(chǎn)品溫度記錄以及運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)的管理等［8-9］。因此，本研究在醫(yī)院冷鏈設(shè)施中設(shè)計(jì)并應(yīng)用溫控智能管理系統(tǒng)，對(duì)醫(yī)院冷鏈設(shè)施運(yùn)行狀況進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化、信息化管理，實(shí)現(xiàn)保護(hù)冷鏈設(shè)施中存放的藥品、試劑及標(biāo)本存儲(chǔ)安全的目的。

1 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)需求分析

藥品、試劑以及血樣標(biāo)本存儲(chǔ)安全對(duì)于醫(yī)院日常醫(yī)療活動(dòng)及科研工作的重要性不言而喻［10］。在存儲(chǔ)過(guò)程中，溫度和濕度變化是影響其品質(zhì)變化的主要因素，是質(zhì)量安全追溯的關(guān)鍵因素之一。隨著標(biāo)本量的日益增多，醫(yī)院的冷鏈設(shè)施數(shù)量不斷上升，超低溫冰箱的數(shù)量累計(jì)已達(dá)上百臺(tái)，傳統(tǒng)的冷鏈設(shè)施溫度管理方式無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)快速信息實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性的監(jiān)測(cè)需求，冰箱故障造成標(biāo)本遭受破壞，使醫(yī)療、科研工作蒙受損失的負(fù)面事件屢次發(fā)生。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，RFID技術(shù)以快速、便捷和無(wú)線傳輸?shù)臏囟炔杉哂忻黠@的優(yōu)勢(shì)，能夠提高冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平。

2 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)

醫(yī)院冷鏈設(shè)施的溫控管理系統(tǒng)主要解決標(biāo)本與藥品保存過(guò)程中溫度無(wú)記錄或缺失等問(wèn)題，滿足各級(jí)管理部門(mén)對(duì)溫度追溯的要求，并能夠根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息提示對(duì)冷鏈設(shè)備采取及時(shí)的維護(hù)處理。系統(tǒng)包含硬件以及軟件組成部分，實(shí)現(xiàn)溫度和濕度數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通訊以及數(shù)據(jù)處理等功能。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用ASP.NET開(kāi)發(fā)工具，使用瀏覽器和（或）服務(wù)器（browser/server，B/S）軟件架構(gòu)，利用SQL SERVER建立數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，基于Windows的開(kāi)發(fā)環(huán)境使用C#語(yǔ)言用于系統(tǒng)界面和代碼開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)基于傳感技術(shù)、RFID無(wú)線通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院對(duì)冷鏈設(shè)施運(yùn)行的智能化管理。系統(tǒng)的架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，在感知層通過(guò)安置于冷鏈設(shè)施的溫度和濕度有源標(biāo)簽，采集溫度和濕度數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)傳輸層數(shù)據(jù)讀卡器將數(shù)據(jù)上報(bào)至服務(wù)器端；在應(yīng)用層通過(guò)冷鏈監(jiān)控管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)顯示與查詢(xún)、分析及處理（如圖1所示）。

圖1 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)框圖

2.2 硬件組成

系統(tǒng)的硬件部分主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊以及服務(wù)器3部分組成，其中數(shù)據(jù)采集模塊是通過(guò)在冷鏈設(shè)施內(nèi)粘附溫、濕度標(biāo)簽完成數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)讀寫(xiě)模塊主要使用固定式讀卡器，每個(gè)讀卡器具有唯一MAC地址并與指定標(biāo)簽綁定，兩者是通過(guò)無(wú)線RFID進(jìn)行通訊；服務(wù)器負(fù)責(zé)WEB站點(diǎn)的管理與信息發(fā)布，數(shù)據(jù)讀卡器與服務(wù)器管理系統(tǒng)之間是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接［11］。

目前，冷鏈設(shè)施使用的溫度標(biāo)簽主要使用固定標(biāo)簽，又分為固定溫度標(biāo)簽和固定溫度和濕度標(biāo)簽。固定溫度標(biāo)簽主要用于藥品存儲(chǔ)設(shè)備監(jiān)控，如冰箱、冰柜及保溫箱等；固定溫度和濕度標(biāo)簽主要用于冷庫(kù)、庫(kù)房、藥房室內(nèi)溫度和濕度監(jiān)測(cè)。通過(guò)安裝監(jiān)控硬件，自動(dòng)采集及顯示冷鏈設(shè)施的溫度和濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)軟硬件通訊及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2.3 系統(tǒng)主要功能

根據(jù)醫(yī)院冷鏈設(shè)施的放置地點(diǎn)、資產(chǎn)歸屬等實(shí)際情況，為方便管理對(duì)每臺(tái)監(jiān)控的冰箱或冷庫(kù)進(jìn)行編碼，該編碼具有唯一性，作為冷鏈設(shè)施的身份識(shí)別。系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)查詢(xún)、報(bào)警預(yù)警、冷鏈驗(yàn)證及系統(tǒng)分析等模塊實(shí)現(xiàn)。

（1）數(shù)據(jù)查詢(xún)。系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)顯示、查詢(xún)功能，對(duì)超出上限、下限的溫度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)紅和注釋?zhuān)庇^查看超標(biāo)情況。

（2）報(bào)警預(yù)警。當(dāng)發(fā)生設(shè)備故障、標(biāo)簽缺電以及溫度和濕度數(shù)據(jù)超出報(bào)警閾值等情況，系統(tǒng)可及時(shí)進(jìn)行靈活的現(xiàn)場(chǎng)聲光預(yù)警及遠(yuǎn)程短信預(yù)警。

（3）系統(tǒng)分析。系統(tǒng)維護(hù)人員可通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行分析模塊對(duì)系統(tǒng)所有溫度和濕度無(wú)線標(biāo)簽的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查與分析，包括檢查標(biāo)簽電池電量、標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度、數(shù)據(jù)上傳情況及丟點(diǎn)情況分析等。

3 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

3.1 溫濕度管理數(shù)據(jù)有效監(jiān)控

在完成前期系統(tǒng)的需求分析以及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)后，經(jīng)過(guò)應(yīng)用推廣，醫(yī)院大部分冷鏈設(shè)備已安裝該系統(tǒng)監(jiān)控硬件，冷鏈設(shè)施溫控管理系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試運(yùn)行1年表明，運(yùn)行效果良好，對(duì)硬件故障或異常監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)均能及時(shí)有效地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程報(bào)警，有效地幫助醫(yī)院對(duì)冷鏈設(shè)施進(jìn)行智能化監(jiān)管。用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程訪問(wèn)其冷鏈設(shè)備的溫度和濕度管理數(shù)據(jù)，查詢(xún)當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)追溯，并根據(jù)曲線情況分析查找數(shù)據(jù)異常原因，及時(shí)提出改造措施，改進(jìn)技術(shù)方案。

3.2 提供完整的溫度曲線

醫(yī)院病房標(biāo)本保存超低溫冰箱，該批標(biāo)本為臨床試驗(yàn)標(biāo)本，溫度保存要求保持在-70 ℃以下，溫度數(shù)據(jù)要求可追溯，必須提供可視化的溫度曲線供有關(guān)主管部門(mén)核查。在使用該系統(tǒng)前僅能提供手工記錄溫度數(shù)據(jù)，無(wú)法提供完整的溫度曲線；安裝使用該系統(tǒng)后，用戶(hù)可以登錄訪問(wèn)查看設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并能導(dǎo)出數(shù)據(jù)曲線，滿足數(shù)據(jù)的完整性及可追溯性要求（如圖2所示）。

圖2 超低溫水箱固定標(biāo)簽溫度曲線圖

固定標(biāo)簽溫度曲線顯示，該冰箱的溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，在14∶00∶00時(shí)監(jiān)控溫度逐漸上升到-63.4 ℃，約20 min后逐漸下降到正常溫度-86 ℃。收到預(yù)警后工程師經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)是冰箱除霜引起溫度異常；其原因是由于該冰箱使用年限已超過(guò)5年，結(jié)霜較為嚴(yán)重，而除霜過(guò)度則引起箱體溫差較大；要求使用者在除霜時(shí)應(yīng)注意溫差問(wèn)題，定期進(jìn)行除霜處理。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用中注意事項(xiàng)

（1）服務(wù)器安全。在項(xiàng)目實(shí)施初期，服務(wù)器硬件放置在實(shí)驗(yàn)室公共區(qū)域，在調(diào)試期間，出現(xiàn)因區(qū)域停電后服務(wù)器停電，經(jīng)巡檢及時(shí)排除故障，后將服務(wù)器遷入專(zhuān)用機(jī)房。服務(wù)器硬件安全運(yùn)行是軟件系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，必須保證不間斷供電和具備良好散熱環(huán)境，以支持服務(wù)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）溫度驗(yàn)證。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮溫度分布驗(yàn)證，并可對(duì)多測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分布驗(yàn)證，但由于缺乏第三方溫度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，容易引起溫度誤差而造成不良影響，該問(wèn)題可通過(guò)超低溫冰箱自帶的溫度顯示模塊或使用校準(zhǔn)溫度計(jì)記錄溫度與軟件系統(tǒng)驗(yàn)證模塊進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，并通過(guò)調(diào)整固定標(biāo)簽的位置解決誤差問(wèn)題。

4 結(jié)論

通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)并在醫(yī)院范圍內(nèi)安裝應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全院超低溫冰箱、藥品保存箱及冷庫(kù)等冷鏈設(shè)施的全程溫度監(jiān)控。構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了冷鏈設(shè)施的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，還獲取到冷鏈設(shè)施質(zhì)量安全變化的連續(xù)動(dòng)態(tài)信息。冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)提供的溫度信息管理功能，方便各級(jí)管理部門(mén)與使用科室實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)追溯，提高冷鏈溫度監(jiān)控的透明度，對(duì)保證標(biāo)本存儲(chǔ)以及用藥安全都具有十分重要的意義［12］。

通過(guò)對(duì)冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)的測(cè)試與運(yùn)行驗(yàn)證表明，以RFID標(biāo)簽技術(shù)作為監(jiān)控手段，將手工記錄溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄鼙O(jiān)控管理模式，可極大提高冷鏈設(shè)施的管理效率，完善冷鏈設(shè)施全程質(zhì)量安全控制體系。

參考文獻(xiàn)

［1］梁娟，李金霞，張立強(qiáng).基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的ICU病房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2015，12（12）：75-77.

［2］陳平.RFID技術(shù)在醫(yī)院新生兒管理的運(yùn)用［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2006，27（5）：35-36.

［3］王竹萍，郭磊，曹世華.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院資產(chǎn)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011（8）：61-65.

［4］王宇航.基于RFID的藥品包裝信息管理系統(tǒng)［D］.北京：北京交通大學(xué)，2011.

［5］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).藥品冷鏈物流運(yùn)作規(guī)范［M］.北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2012.

［6］谷吉海，劉釵，龐明，等.藥品冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)［J］.包裝工程，2014（5）：21-26.

［7］劉娜，李銳.淺議RFID技術(shù)在冷鏈物流中的應(yīng)用［J］.中國(guó)信息科技，2011（3）：82-83.

［8］Abad E，Palacio F，Nuin M，et al.RFID smart tag for traceability and cold chain monitoring of foods：Demonstrationin an intercontinental fresh fish logistic chain［J］.J Food Engineer，2009，93（4）：394-399.

［9］Jedermann R，Ruiz-Garcia L，Lang W.Spatial temperature profiling by semi-passive RFID loggers for perishable food transportation［J］.Computers and Electronics in Agriculture，2009，65（2）：145-154.

［10］劉淑芳，劉麗靜.中心血站做好多種冰箱溫度監(jiān)測(cè)的體會(huì)［J］.實(shí)用醫(yī)技雜志，2004，11（15）：1450.

［11］李磊.基于RFID技術(shù)的醫(yī)院消毒供應(yīng)中心管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.中國(guó)醫(yī)療器械雜志，2012，36（2）：106-108.

［12］孫桂香，呂穎，劉景漢.冷鏈設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在血液管理中的應(yīng)用［J］.臨床輸血與檢驗(yàn)，2012，14（1）：46-47.

①中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院設(shè)備科 廣東 廣州 510060

［文章編號(hào)］1672-8270（2016）05-0009-03 ［中圖分類(lèi)號(hào)］ R197.324

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.003

作者簡(jiǎn)介

收稿日期：2016-01-13

The research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital

GONG Guo-li， ZENG Jian， GAN Feng

China Medical Equipment，2016，13（5）:9-11.

［Abstract］ Objective: To have a research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital and real-time monitor the temperature and humidity changes of cold-chain facilities. Methods: Based on RFID radio frequency， Internet of things and computer technology to realize the construction of the system hardware and software platform， through commissioning and case analysis for system improvement， the system was popularized and applied comprehensively. Results: After one year’s trial run， it showed that the system could accurately and effectively monitor the abnormal temperature and humidity of the hospital’s cold chain facilities and give the acousto-optic hint and remote alarm in time，effectively improving the management level of cold chain temperature control. Conclusion: The system could guarantee the fine management of the cold chain facilities temperature control， provide safe and traceable historical data， and put forward a new solution for building the quality and safety of cold chain facilities temperature control system.

［Key words］Radio frequency identification； Internet of things technology； Temperature monitoring； Cold chain facilities；Quality control