基于RFID 的血液全流程监控系统设计与应用

苏武锦，蒋文，李森

南宁中心血站，广西南宁 530007

国际血库自动化委员会在2021 年12 月发布的ISBT 128 标准中，专门提出了射频识别（radio frequency identification, RFID）标签在血液产品管理方面的应用。北京中关村标准化协会技术委员会2021 年12 月28 日发布了T/ZSA 101—2021《射频识别（RFID）标签应用于血液成品的技术规范》。RFID 由于其“无源、远距离、多目标识别”等特点，在血液管理方面的应用已经越来越广泛。有多个学者的研究分别从RFID 能够大幅降低临床风险至RFID 在血液库存管理方面的优越性，以及RFID 在实时跟踪、异常报警等方面的应用，进行了一系列讨论及研究，探讨了基于RFID 进行血液管理的可行性[1-8]。虽然RFID 已在血液管理中有许多应用，但全流程监控系统研究成果较少。本文结合南宁中心血站利用多项专利技术搭建的基于RFID 的血液全流程信息管理系统，着重介绍系统的设计和应用，为血液管理的信息化建设提供参考和借鉴。

1 RFID 血液全流程监控系统设计

系统设计遵循功能全面、技术先进等原则：①依托专利技术，借鉴医院互联网管控平台建设的经验进行全面规划；②针对血液的采集、制备、检验、存储、供给、使用等全过程，获取业务过程的功能需求；③结合血液制品隔离与放行、发放、运输、质量管理等环节做出具体的领域需求和非功能需求；最后综合应用物联网（internet of things, IoT）、人工智能（artificial intelligence, AI）等技术，设计全流程智能监控系统平台。见图1。

图1 基于RFID 的血液全流程监控系统结构

1.1 系统总体设计

根据系统工程的思想，为满足科学化、合理化、经济化的总体要求，按照完备性、系统性、可靠性、实用性、可扩充性及易操作性等设计准则，完成系统的总体设计。主要包括以下4 个模块。

1.1.1 采集管理模块 为解决血液采集工作量大、效率低、信息无法溯源等问题，本模块采用智能采集终端设备自动记录血液、人员、时间等关键信息，确保人员严格按照规范操作，实现快速采集血液和精准获取血液信息，准确快速关联人、机、物的相关信息。

1.1.2 库存管理模块 库存管理分为血液精细化库存和血液存储温度安全监控两个模块。这两个模块的共同点是能够实时统计和显示库存中血液的状态。不同状态以不同的颜色进行区分，以便快速发现异常。模块的不同点是血液温度安全监控具有温度异常自动报警，共同点是工作人员可以远程监测血库中血液的状态。

1.1.3 冷链运输模块 在冷链车内设置监控摄像头和传感器，以便及时发现血袋异常。本模块持续读取车内的温湿度数据，一旦出现异常立即显示位置信息，同时发送报警信息给前端和控制中心，以便工作人员实时查看和处理。

1.1.4 临床用血模块 本模块旨在实现闭环临床用血功能，解决血液用量获知慢、血袋核销监管难等问题。临床用血可通过本系统追溯血液信息，实现血液使用完毕同步回收与核销信息，为血液调换和回收提供支持，避免血液浪费。

1.2 关键技术

具有多项专利技术的RFID 标签的应用是本系统的特色。

1.2.1 RFID 标签制作 为适应低温环境，解决低温导致的连接芯片和天线中的导电胶、标签粘胶等脆化问题，采用了创新研发的环氧树脂超低温导电纳米胶粘剂技术[4]，解决了标签脱落问题，确保了RFID在超低温条件下的稳定工作。系统采用高性能无源超高频RFID 标签，具有抗金属离子、抗液体、耐低温等特性，适用于血液全流程业务场景。

1.2.2 RFID 标签读写 为解决RFID 标签冲撞和堵塞等问题，研发了“高频/超高频RFID 识别系统中的多标签防碰撞方法”“紧凑数组型无线射频生物样本管理系统”等发明专利，在管理RFID 血袋时，不仅解决了RFID 读写时响应功率衰减和频带漂移问题，加快了标签的识别速度，有效提高系统的吞吐率。

1.2.3 多模态智能识别算法 在血液业务工作环境中，监控视频、无线信号和音频等设备各自工作，形成信息孤岛。如今的AI 技术对音频和视频的识别已趋于成熟。蒋维春[5]通过分析无线信号在传播过程中的变化，实现了场景感知，这对血液产品提升位置精度等方面作出了贡献。一旦出现血袋不在原位置，可以融合多模态数据使用智能算法，及时发现血袋的位置。

2 RFID 血液全流程监控系统部署与实践

2.1 系统的部分硬件设备

硬件设备主要包含RFID 标签和读写器等设备。

2.1.1 RFID 标签 RFID 标签中的EPC 区存储了血液制品的唯一标识。在RFID 血袋的交接、贮存、运输等场景中，系统通过扫描RFID 标签读取EPC 值后，即可加载该血液制品的详细信息。

2.1.2 智能硬件 感知层硬件设备主要有便携式手持终端、盘点终端、批量识别仪。便携式手持终端的主要功能是能够批量读取射频标签信息。终端处理速度快，适应多种场景。兼容RFID 和二维码读写，具备北斗和GPS 定位功能。便携式盘点终端能自动记录血液进出信息,读取距离远，操作简便,设备工作时间长，按钮触发工作，液晶屏幕显示，适用于多种盘点场景[6]。隧道式血液批量识别仪旨在解决大批量、远距离、不开箱等血液制品识别的传统难题。

2.1.3 手持机软件功能模块 手持机在RFID 血液管理中可涵盖每个环节。全血交接、全血接收、血液制备、标本检验、血液查找、血液出入库、库存盘点等全流程都可以通过手持机完成。

2.1.4 Web 端软件功能模块 当数据较多时，手持机上显示不够完整，而Web 端则能够全面显示。在出入库管理、库存盘点、血液溯源等软件模块中，Web端为用户提供了多样化的选择。

2.2 系统的中间件和业务软件模块

系统的中间件是硬件和业务应用软件的桥梁，承担着各类数据的转换处理工作[7]。本系统中间件软件，起到多源数据采集、过滤、分析、反馈等作用，实现数据清洗、加工，有效降低应用软件负荷，提升系统的兼容性与可拓展性。

2.2.1 血液采集制备过程安全监控管理模块 采集血液后，工作人员将预制写入献血码的RFID 标签粘贴在血袋上并与献血者信息关联。在血液制备时，通过读写RFID 标签献血码实现血液的滤白、离心、速冻以及冷沉淀等操作的监测，对照操作标准实现安全管理。

2.2.2 血液精细化库存安全监控管理模块 工作人员使用手持机终端通过批量扫描粘贴有RFID 标签血袋的方式实现血液快速入库与出库，同时血液存储过程中可以使用手持机快速、非接触式批量盘点，有效提升库存管理效率和管理水平。

2.2.3 血液冷链运输安全监控管理模块 工作人员扫描RFID 标签后创建运血单，建立血液和运血箱关联关系。在运输过程中，通过RFID、传感器、北斗卫星提供的信息，实时显示当前车辆位置、运血箱数量及温湿度[8-9]。本模块可获取到每一袋血液的信息。一旦出现异常，系统即时显示。血液送达后，接收人员使用读写器完成血液的接收，实现了运输过程中的精细化管控。

2.2.4 临床血液安全监控管理模块 本模块能够自动检索拟用血液信息，检索内容涵盖采集、制备、存储、运输等过程。在临床需要补充用血时，系统能够根据所需血液信息，搜索库存信息，精确查找同型号血液，保证血液准确出库[10]。系统还具有将储血箱、转运箱等设备前移到临床用血科室的功能，满足临床紧急用血。

2.3 系统的应用

每一项业务工作在手持机中都有对应的图标，用户登陆后可以根据提示完成血液管理的全部工作。在全血交接时，点击“全血交接”按钮，即可扫描待交接的血袋。识别完成后自动匹配，显示该血液的运输单号、采血点信息等。点击“开始交接”按钮，即可启动射频扫描，核对搬运单数据，确认后点击“提交按钮”，自动同步系统数据。

目前，本系统已经实现了全血快速交接、全血批量接收、血液制备监控、库存核查与盘点、血液查找、临床用血等功能，覆盖了血液“从血管到血管”的全过程，大幅提高了工作效率和管理水平，降低了差错率，为献血和用血安全提供了技术保障。

3 应用成效

系统已于2021 年12 月正式启用，经过不断的优化，其强大的功能、良好的用户体验、严谨的工作流程彰显了系统的先进性和完整性。同传统模式对比，系统的工作效率在批量识别方面都有了大幅提高。通过对全流程所有环节的持续优化，在传统RFID 的基础上，汇聚并产生多项专利，成功解决了RFID 在天线脱落、标签碰撞、超低温脆化等业界难题，使得全流程管理系统、智能设备和血袋标签等模块功能得到大幅提升[11-12]。系统为保证血液质量、用血安全提供了技术保障：①基于RFID 中的可追溯码实现了全生命周期的单品血液跟踪管理；②突破传统业务中的粗放管理模式，将血液管理从储血箱精细到每一袋血，解决了局部温度变化导致个别血袋变质的问题；③实现采集、制备、检验、运输、存储、用血等血液全流程的全过程、全要素、全实时数据采集，规范了血液业务标准化操作，为提高血液质量提供了技术支撑。基于RFID 的血液全流程监控系统是前期经验的总结和升华，融合了IoT 与AI 技术，实现了对血液的全程实时监控，提高了血液精细化管理水平和保障能力。

4 结语

基于RFID 的血液管理数字化建设，完全可以取代传统的条形码和二维码，尤其是通过专利技术优化后的RFID，能更好地在全温域环境中工作。血液监控系统从血液采集、制备、检验、库存管理、血液发放及运输等全流程信息溯源和全流程闭环管理应用中有效地解决了数据采集不实时、不完整、效率低等问题，实现了轨迹追踪、温度监控、异常实时报警等功能。但从实际应用情况来看，RFID 技术在血液管理中的应用还有进一步优化的空间，在监控系统的兼容性上，曾出现过不同厂家的设备接入时出现接口不一致、数据丢失等问题。随着血液数据的持续增长，RFID 技术将在血液管理全过程、全实时、全要素的数据采集上，将发挥更大的作用，RFID 应用于血液全流程全要素全周期射频管理将是行业发展趋势，在提高工作效率的同时，最大程度上保证血液安全，持续提升城市血液安全管理的标准化、网络化和智能化水平。