RFID特殊标签在美国匹兹堡医疗领域的应用

       匹兹堡大学科研队已经完成了对专用骨科标签和RFID系统的开发、测试，该系统通过射频信号读取无源标签，目前已经通过专利注册。

       美国匹兹堡大学研究人员已经开发出一种骨科标签系统，将内嵌传感器的RFID标签附加到骨科仪器，从而使植入人体的标签来跟踪设备在体内的使用情况。人体内标签发出的信号通过皮肤组织传到皮肤外的读写器中。该系统不仅可以追踪人体的植入环境，而且可以对骨科仪器本身有一定的防伪性。

       大学实验室对该解决方案进行了检测， 由学校工程院的Marlin Mickle教授主持，他同时也是骨科标签公司科学技术顾问委员会的主席。该公司主要为骨科设备制造商供应特定标签，同时也提供手持标签阅读器（这种阅读设备是为此类标签专门开发的，用来为医生收集数据）。

      这种特殊的标签是由骨科医生Lee Berger发明的，并在2008年初获得专利，在帮助患者和医生追踪植入部位的愈合状态上取得了成效。伯杰设想开发一个系统：采用传感器测量植入人体设备的物理压力以及周围的化学平衡和温度，判定是否会引起感染，进而决定是否替换原来的设备。医生使用手持阅读器接受RFID芯片发送的唯一ID号和传感数据。伯杰首先采用无源超高频（UHF）EPC Gen 2 RFID标签建立了一个原型，在推广到市场之前，需进一步测试、改善该技术。 

　　2008年开始与伯杰一起工作。匹兹堡大学工程学院研制出一种接触式探针，该探针可以用来读取附在金属上的标签，并且还可以测试通过人体传播的无线电波。 2010年5月，他确定可以获得的资金支持，利用高校现有的接触式探针测试进一步改良骨科标签系统。 

      此后，研究人员构建了基于可弯曲的双RFID标签天线的接触式探针系统。这些经过改良的天线可传输穿过人体的数据，数据可以是超高频或高频（HF）信号承载。该解决方案由内置多个传感器的标签和连接到手持阅读器的触摸探头组成。对市售的标签大小还有待确定，但测试中使用的大约为5毫米*10毫米（0.2英寸至0.4寸）。工程部门也正在开发软件，用来分析通过触摸探头接收到的标签数据。为了准确读取标签的信息，要把接触式探针插入距离标签最近的位置。这也为了保障数据的安全，以防他人获得标签的ID号和传感器数据。 

　　骨科标签会给病人和医生提供以下好处：第一，这将有助于追踪感染。传感器测量标签所在组织的pH值，然后通过标签将这些传感读数传递给读取设备，如植入膝盖的标签。传感器通过搭载板载超级电容器获取电能，板载超级电容器类似于一个可充电电池，通过标签内置的压电换能器充电，或通过接触式探针发射的射频信号获取能量。另外，该传感器可通过接触式探针发出的射频信号直接供电。接触式探针将捕获的ID和传感器数据（升高pH值可能表示，例如感染），显示在手持设备的屏幕上，或是通过Wi - Fi连接或USB端口把详细信息传输到后台系统。这样一来，在感染症状出现之前，医生便可做好预防工作。 

      除此之外，传感器还可用于获得植入关节的运动频率，为更好地使用关节提供了依据。如果植入标签传送的结果表明关节很少使用，医生可以解决这一问题：给病人安排合适的物理治疗师，进一步检查阻碍关节运动的疾病。

      标签也有其他的功能，例如确定植入关节是否应被召回。因为植入的产品难以保持很长时间，需要定期更换。使用该系统，用户可以捕获标签的ID，该ID号与后端数据库联系在一起，这样就可以查到植入设备的制造商、生产日期以及保质期。通过这些信息，可以判定植入人体的关节是否真实，更有效地防止假冒产品。

      该大学的研究人员对系统展开测试，主要包括以下几步：第一步，采用可以电磁场仿真的高频结构模拟器软件进行测试；接下来，通过盐溶液（模拟人体组织的环境）阅读标签。第三，使用猪皮，模拟人的肉体。Mickle说，下一步还可能会用人的尸体做实验，但这一点还没有经过试验领导的批准。

      研究小组正着力寻找可以承受伽玛辐射的硅芯片。因为标签在植入之前要经过伽玛射线灭菌。Mickle说，研究人员正在测试Tego的芯片，或许这种芯片拥有较大地内存（当前测试的主要是8至64千比特内存范围的），能够存储较多的数据，而且有较强的抗辐射性。 

     Mickle并没有说明产品商业化的具体时间。因为产品批量投放到市场并非易事，要经过几个阶段，例如，要有设备制造商的合作，还要获得美国FDA的批准等。已经开发好一套系统：将符合ISO 18000-3标准的无源高频（13.56 MHz）标签或是EPC Gen 2标准的超高频标签嵌入到信用卡中，可以存储植入物的信息以及生产厂家、生产日期和产品的序列号等信息。病人可以把卡放在钱包里，Mickle并指出该系统在一年内投入市场。