新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)藥品監(jiān)控系統(tǒng)建立與評(píng)價(jià)

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摘要:目的確保醫(yī)院冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障患者所用冷鏈藥品安全可靠。方法以射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)定位院內(nèi)冷鏈藥品流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，以窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB－IOT)技術(shù)實(shí)現(xiàn)3個(gè)院區(qū)冷鏈監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸。結(jié)果與結(jié)論新的醫(yī)院冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)醫(yī)院醫(yī)用冰箱和院內(nèi)冷鏈藥品轉(zhuǎn)運(yùn)箱的實(shí)時(shí)溫濕度監(jiān)控，并能定位院內(nèi)冷鏈藥品轉(zhuǎn)運(yùn)箱流轉(zhuǎn)狀態(tài)及環(huán)節(jié)，同時(shí)監(jiān)測(cè)模塊具有斷電繼續(xù)檢測(cè)溫濕度和異常自動(dòng)聲光報(bào)警功能，且移動(dòng)終端(如手機(jī)、平板、計(jì)算機(jī)等)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢功能。該系統(tǒng)相對(duì)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(cè)溫濕度、穩(wěn)定性高、誤報(bào)警率低、使用方便等特點(diǎn)，能保證冷鏈設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證冷鏈藥品質(zhì)量。

關(guān)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(yù)警;窄帶物聯(lián)網(wǎng);射頻識(shí)別技術(shù)

冷鏈藥品具有溫度敏感性特點(diǎn)，在生產(chǎn)、經(jīng)營、使用過程中，由于多種原因，藥品隨時(shí)可能出現(xiàn)效價(jià)降低或變質(zhì)，甚至導(dǎo)致毒性反應(yīng)，引發(fā)醫(yī)療事故。如多肽、蛋白質(zhì)藥品凍結(jié)后效價(jià)會(huì)降低，影響療效;疫苗凍結(jié)后會(huì)喪失活性，甚至產(chǎn)生毒素。而該類藥品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)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(diǎn)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(chǔ)溫度。2013年6月1日國家正式頒布實(shí)施的《藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范》(簡(jiǎn)稱新GSP)，提高了對(duì)冷鏈藥品儲(chǔ)存、運(yùn)輸設(shè)施設(shè)備的要求，特別規(guī)定了冷鏈藥品運(yùn)輸、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的交接程序和溫度監(jiān)測(cè)、跟蹤和查驗(yàn)要求，以提高對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)品種的質(zhì)量保障能力[1]。醫(yī)院以射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)定位院內(nèi)冷鏈藥品流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，以窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB－IOT)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3個(gè)院區(qū)冷鏈監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸[冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)已獲得實(shí)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(quán)公告號(hào):CN207321302U)]，確保醫(yī)院冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和監(jiān)控實(shí)時(shí)，使患者能用上安全可靠的冷鏈藥品?，F(xiàn)報(bào)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(dòng)檢測(cè)記錄，但存在3個(gè)方面的問題，包括冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)存在誤測(cè)誤報(bào)，醫(yī)用冷藏柜停電時(shí)不能檢測(cè)與報(bào)警，以及冷鏈藥品在醫(yī)院內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)缺少轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控和實(shí)時(shí)溫濕度自動(dòng)檢測(cè)記錄。對(duì)此，醫(yī)院需要在自動(dòng)測(cè)溫濕度、無線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)記錄查詢、異常預(yù)警功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)冷鏈設(shè)備多點(diǎn)測(cè)量，醫(yī)用冷藏柜供電異常檢測(cè)和溫濕度檢測(cè)，并依靠物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)三院區(qū)數(shù)據(jù)透?jìng)骷霸簝?nèi)冷鏈藥品轉(zhuǎn)運(yùn)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(shè)計(jì)

2．1主流物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)比與選擇

NB－IOT技術(shù)具有低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢(shì)，故新系統(tǒng)選取NB－IOT技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層部署及數(shù)據(jù)透?jìng)?。此外，由于GPS定位只適合室外大范圍場(chǎng)景，故本系統(tǒng)中選取RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)定位和信息存儲(chǔ)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(luò)層和應(yīng)用層[2]，其中傳感層采用微控制器(MCU)加多點(diǎn)溫濕度傳感進(jìn)行溫濕度測(cè)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(luò)層采用NB－75模塊快速跨區(qū)域組網(wǎng)，借助移動(dòng)運(yùn)營商物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)云傳輸;應(yīng)用層則通過云平臺(tái)組態(tài)實(shí)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(cè)量電路

本系統(tǒng)溫濕度測(cè)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(zhuǎn)換器(ADC)，電路外接3個(gè)不銹鋼封裝負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)和3個(gè)濕度傳感器，可以對(duì)冷藏柜和轉(zhuǎn)運(yùn)箱實(shí)施多點(diǎn)溫濕度測(cè)量(見圖2)，從而保證系統(tǒng)測(cè)量穩(wěn)定可靠。

3．2溫濕度測(cè)量裝置電源電路

雖然醫(yī)院供配電系統(tǒng)有嚴(yán)格的規(guī)范要求，但不能完全保證冷藏柜等冷藏設(shè)備24h供電，如出現(xiàn)單路空氣開關(guān)跳閘、插座線路接觸不良、設(shè)備故障均會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)設(shè)備和溫濕度采集裝置不能正常工作。為此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電源包含供電檢測(cè)、備用電源充放電電路等，詳見圖3。

3．3院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱及定位

冷鏈藥品在醫(yī)藥公司運(yùn)輸、醫(yī)院藥庫和藥房存儲(chǔ)都有溫濕度監(jiān)測(cè)措施和管理規(guī)范，但在院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、藥房擺藥及病區(qū)排藥過程中冷鏈藥品會(huì)長時(shí)間暴露在室溫中，這會(huì)影響冷鏈藥品的質(zhì)量，故新系統(tǒng)設(shè)計(jì)了1種冷鏈藥品院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱(內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(gè)活動(dòng)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(lán)色和紅色對(duì)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(cè)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(yùn)輸環(huán)節(jié)。院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱內(nèi)置RFID讀寫器，在各院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)的固定區(qū)域安裝RFID標(biāo)簽，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)箱的定位，同時(shí)微處理器讀取到無線射頻識(shí)別(RDID)標(biāo)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_(tái)[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(shí)現(xiàn)3個(gè)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(shù)的NB－75物聯(lián)網(wǎng)模塊，它有CMD指令、CoAP透?jìng)骱蚇ET透?jìng)?種工作模式，系統(tǒng)采用CoAP透?jìng)髂Ｊ?，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(wù)器，計(jì)算機(jī)終端或智能手機(jī)便可通過云平臺(tái)快速查看或應(yīng)用數(shù)據(jù)。

4冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)上層軟件的實(shí)現(xiàn)方法

在云組態(tài)概念出現(xiàn)前，開發(fā)1個(gè)冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)上層程序，需計(jì)算機(jī)專業(yè)人員編寫程序來實(shí)現(xiàn)，不但工作量大、周期長、成本高，且易犯錯(cuò)，不能保證工期。本系統(tǒng)采用UsrCloud云組態(tài)輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)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(cè)、手機(jī)端查看及報(bào)警推送等功能。在實(shí)際應(yīng)用過程中，為了保證數(shù)據(jù)安全，也可進(jìn)行私有部署，連接自己的云服務(wù)器，還可實(shí)現(xiàn)直觀的個(gè)性化監(jiān)控系統(tǒng)界面編輯制作，也可按設(shè)備分部情況圖形化顯示各個(gè)醫(yī)療冰柜及轉(zhuǎn)運(yùn)箱運(yùn)行情況及檢測(cè)數(shù)據(jù)，更可進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)更加智慧化管理。

5系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果

測(cè)試方法:1)先完成單點(diǎn)設(shè)備溫濕度測(cè)量，并以無線方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)(計(jì)算機(jī));2)完成設(shè)備停電檢測(cè)電路和鋁電池充放電電路設(shè)計(jì)與功能驗(yàn)證;3)然后針對(duì)冷鏈藥品院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱溫濕度檢測(cè)和定位功能，選取合適的RFID標(biāo)簽及讀寫裝置，完成院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱相關(guān)數(shù)據(jù)的無線傳輸;4)在3個(gè)分院區(qū)各設(shè)置1個(gè)醫(yī)用冰柜溫度測(cè)量模塊和1個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)箱溫濕度測(cè)量流轉(zhuǎn)定位模塊，共6個(gè)基于NB－IOT技術(shù)的終端監(jiān)測(cè)模塊;5)借助UsrCloud云平臺(tái)組態(tài)冷鏈藥品監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各單點(diǎn)設(shè)備溫濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并形成曲線圖，同時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警推送和手機(jī)查詢功能;6)根據(jù)我院實(shí)際情況，自制實(shí)驗(yàn)用院內(nèi)冷鏈藥品轉(zhuǎn)運(yùn)箱動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)頁面，完成轉(zhuǎn)運(yùn)箱定位及箱內(nèi)藥品相關(guān)信息的傳輸與監(jiān)測(cè)。測(cè)試結(jié)果:通過1年的研究與實(shí)驗(yàn)，基本完成預(yù)期功能，通過近3個(gè)月的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，采用單設(shè)備多點(diǎn)溫濕度測(cè)量后，誤報(bào)警率為0;采用停電檢測(cè)和鋁電池備用電源方案后，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)在線率達(dá)99．5%(掉線由為電信網(wǎng)絡(luò)短時(shí)間連接不上導(dǎo)致);采用上述院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)箱定位后可監(jiān)測(cè)冷鏈藥品“最后一公里”實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)情況及藥房擺藥后每支(或盒)藥品的所處溫濕度情況。

6結(jié)語

測(cè)試和驗(yàn)證結(jié)果表明，以NB－IOT和RFID標(biāo)簽技術(shù)作為冷鏈藥品的監(jiān)測(cè)手段效果較好，新系統(tǒng)相對(duì)醫(yī)院原有冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)有明顯改進(jìn)，尤其在冷鏈藥品最后的轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)起到了關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)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(shí)驗(yàn)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(lǐng)作用。

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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