來源:RFID 射頻快報
匹茲堡大學科研隊已經完成了對專用骨科標籤和 RFID 系統的開發、測試,該系統透過射頻信號讀取無源標籤,目前已經通過專利註冊。
美國匹茲堡大學研究人員已經開發出一種骨科標籤系統,將內嵌感測器的 RFID 標籤附加到骨科儀器,從而使植入人體的標籤,來追蹤設備在體內的使用情況。人體內標籤發出的信號,透過皮膚組織傳到皮膚外的讀寫器中。該系統不僅可以追蹤人體的植入環境,而且可以對骨科儀器本身有一定的防偽性。
大學實驗室對該解決方案進行了檢測,由學校工程院的 Marlin Mickle 教授主持,他同時也是骨科標籤公司科學技術顧問委員會的主席。該公司主要為骨科設備製造商供應特定標籤,同時也提供手持標籤閱讀器(這種閱讀設備是為此類標籤專門開發的,用來為醫生收集數據)。
這種特殊的標籤是由骨科醫生 Lee Berger 發明的,並在 2008 年初獲得專利,在幫助患者和醫生追蹤植入部位的愈合狀態上取得了成效。伯傑設想開發一個系統:採用感測器測量植入人體設備的物理壓力,以及周圍的化學平衡和溫度,判定是否會引起感染,進而決定是否替換原來的設備。醫生使用手持閱讀器接受 RFID 晶片發送的唯一 ID 號和感測數據。伯傑首先採用無源超高頻 (UHF)EPC Gen 2 RFID 標籤建立了一個原型,在推廣到市場之前,需進一步測試、改善該技術。
Mickle 說:2008 年開始與伯傑一起工作。匹茲堡大學工程學院研製出一種接觸式探針,該探針可以用來讀取附在金屬上的標籤,並且還可以測試透過人體傳播的無線電波。2010 年 5 月,他確定可以獲得的資金支持,利用大學現有的接觸式探針測試,進一步改良骨科標籤系統。
此後,研究人員建構了基於可彎曲的雙 RFID 標籤天線的接觸式探針系統。這些經過改良的天線可傳輸穿過人體的數據,數據可以是超高頻或高頻(HF)信號承載。該解決方案由內置多個感測器的標籤,和連接到手持閱讀器的觸控探頭組成。對市售的標籤大小還有待確定,但測試中使用的大約為 5 毫米* 10 毫米(0.2 英吋至 0.4 寸)。工程部門也正在開發軟體,用來分析透過觸控探頭接收到的標籤數據。為了準確讀取標籤的資訊,要把接觸式探針插入距離標籤最近的位置。這也為了保障數據的安全,以防他人獲得標籤的 ID 號和感測器數據。
根據 Mickle 的描述,骨科標籤會給病人和醫生提供以下好處:第一,這將有助於追蹤感染。感測器測量標籤所在組織的 pH 值,然後透過標籤將這些感測讀數傳遞給讀取設備,如植入膝蓋的標籤。感測器透過搭載板載超級電容器獲取電能,板載超級電容器類似於一個可充電電池,透過標籤內置的壓電換能器充電,或透過接觸式探針發射的射頻信號獲取能量。另外,該感測器可透過接觸式探針發出的射頻信號直接供電。接觸式探針將捕獲的 ID 和感測器數據(升高 pH 值可能表示,例如感染),顯示在手持設備的螢幕上,或是透過 Wi - Fi 連接或 USB 端口,把詳細資訊傳輸到後台系統。這樣一來,在感染症狀出現之前,醫生便可做好預防工作。
除此之外,感測器還可用於獲得植入關節的運動頻率,為更好地使用關節提供了依據。如果植入標籤傳送的結果顯示關節很少使用,醫生可以解決這一問題:給病人安排合適的物理治療師,進一步檢查阻礙關節運動的疾病。
標籤也有其他的功能,例如確定植入關節是否應被召回。因為植入的產品難以保持很長時間,需要定期更換。使用該系統,用戶可以捕獲標籤的 ID,該 ID 號與後端數據庫聯繫在一起,這樣就可以查到植入設備的製造商、生產日期以及保質期。透過這些資訊,可以判定植入人體的關節是否真實,更有效地防止假冒產品。
該大學的研究人員對系統展開測試,主要包括以下幾步:第一步,採用可以電磁場仿真的高頻結構模擬器軟體進行測試:接下來,透過鹽溶液(模擬人體組織的環境)閱讀標籤。第三,使用豬皮,模擬人的肉體。Mickle 說,下一步還可能會用人的屍體做實驗,但這一點還沒有經過試驗領導的批准。
研究小組正著力尋找可以承受伽瑪輻射的矽晶片。因為標籤在植入之前要經過伽瑪射線滅菌。Mickle 說,研究人員正在測試 Tego 的晶片,或許這種晶片擁有較大地內存(當前測試的主要是 8 至 64 千比特內存範圍的),能夠儲存較多的數據,而且有較強的抗輻射性。
Mickle 並沒有說明產品商業化的具體時間。因為產品批量投放到市場並非易事,要經過幾個階段,例如,要有設備製造商的合作,還要獲得美國 FDA 的批准等。已經開發好一套系統:將符合 ISO 18000-3 標準的無源高頻(13.56 MHz)標籤或是 EPC Gen 2 標準的超高頻標籤嵌入到信用卡中,可以儲存植入物的資訊,以及生產廠家、生產日期和產品的序列號等資訊。病人可以把卡放在錢包裡,Mickle 並指出該系統在一年內投入市場。
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