一种基于rfid和cdm技术的智能医疗服务系统的制作方法

专利名称：一种基于rfid和cdm技术的智能医疗服务系统的制作方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于RFID和CDM技术的智能医疗服务系统。
背景技术：
一、传统医疗模式及其资源浪费
目前，国内医院大多采用传统医疗模式，患者的护理疗养都在医院进行，需要耗费大量人力财力。尤其是慢性病患者，在缺乏专业有效的“家庭一医院”通信方式的情况下，常常无法安心在家养病，导致大量医疗资源被占用、医护效用发挥低下。同时，不遵医嘱服药现象也频繁发生，主要原因有医患沟通不及时、理解有偏差， 老年人的记忆力下降，青年人漠视医嘱和病情等。它轻则导致药品的大量浪费，重则影响治疗效果，增加不必要的病情复发和复诊次数，是导致医疗资源浪费的重要因素。数据显示，中国的医疗资源浪费已经到占医院总费用的30%_40%，达到政府财政医疗投入的165%-170%。如果找到能有效避免资源浪费的方法，就能节约医疗成本、改善医疗资源分配、缓解日趋严重医患矛盾。二、目前技术及其局限
一般通信技术在节约医疗资源方面已经发挥了巨大的作用，如大量三甲医院采用的 HIS和PCS系统。该系统对基础医疗数据进行信息化管理，使医护人员及时查询到患者的诊疗记录，并方便地存储、归档。又如RFID定位技术，在医院内部的器械、人员、场所贴上统一的电子标签，方便定位、寻找、分配、管理。这类技术虽在一定程度上提升了医院的管理效率，但都存在严重的使用环境局限性一以医院为中心。对于病人个体而言，如何保证在家庭环境中按时服药和维持日常监测同样十分关键。目前仍缺少一种可靠技术，能通过分析药方来控制药品包装，从而严格限定服药时间、规范患者的服药流程。通信技术应当从根本上改变“患者”和“医院”之间的沟通方式，建立一种人性化的可靠的通信手段，把部分诊疗护理、监测观察从医院扩展至家庭，从源头上解决病人对医护人员的过度占用、大量药品严重浪费的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够节约医疗资源、优化医疗管理、方便患者治疗的智能医疗服务系统。
本发明提出的智能医疗服务系统，是基于一种全新的“患者自助护理”理念，依托三层网络通信系统实现。该智能医疗服务系统可分为传感数据采集层、医疗资源管理层和智能医疗服务提供层。其中
传感数据采集层由数据采集设备、数据计算设备、数据存储设备、数据传输设备和药品控制设备等具有不同功能作用的模块组成。其中，数据采集设备不但包括了现有的常规医疗数据采集设备，如血压检测仪和心率检测仪，还包括了与新技术相结合的新型数据采集设备，如本发明首创的用于采集患者用药记录的可读写RFID标签。数据计算设备和数据储存设备负责将采集数据进行一系列科学计算，提取、保留并整合有效数据，以提高数据的简洁性、可读性和专业性。数据传输设备以多种网络技术为媒介，将整合后的数据传送至医疗资源管理层，是实现医患之间有效互动的基础。本发明中，所述传感数据采集层的各个模块作为一个整体被集成于智能药箱的内部，成为一种家庭式的智能终端，它结合了 RFID传感技术、CDM材料技术，支持各类传感器网络、无线网络、3G/4G网络；智能终端的一端可连接上层公共服务平台(如医院、诊所、急救中心、药品生产链等)，智能终端的另一端可实现私人自助服务(如服药提醒与记录、智能药品包装控制、体征参数采集记录、突发状况警报、医师意见远程获取等)，相当于患者家中的一个小型健康护理站。智能医疗服务提供层作为智能药箱的网络后台，主要包括医院、急救中心、药品供应链等专业医药机构等。这些医药机构作为服务提供方，需具有广泛且丰富的软件支持， 以保证实现系统功能。其中，医院可提供体征参数监测服务、药方下载服务、健康报推送服务、就医预约服务、远程诊疗服务等；急救中心可提供急救警报监控服务等；药品供应链可提供药品真伪查询服务、药品说明查询服务等。服务提供方可根据实际需要设定、更改、扩充服务内容，智能药箱终端可以自动完成服务同步工作。医疗资源管理层作为传感数据采集层和医疗服务提供层的过渡辅助层，主要负责系统的统一监测与控制，以科学方式管理分配医疗资源，提升其运作效率。由于每家机构提供的专业支持各不相同，医疗资源管理层需要对数据采集层递交的信息进行识别、统计、筛选、分类处理，并依据患者的不同需求，将其传送至对应的医疗服务提供方，以提高服务提供方的信息处理效率和反馈效率。例如，一般体征参数信息会被传送至医院监控室，当医生通过分析体征参数发现患者的病情出现明显好转时，将据此开具新版药方并推送至智能药箱，智能药箱收到药方信息后会立即提醒患者注意内容更新。但当患者的体征参数出现剧烈波动，且超过预设的警报值时，代表患者出现了紧急状况、急需援助。智能药箱会立即发出携带有地理位置信息和体征信息的报警数据包，资源管理层会将其传送至急救中心，以求快速获得医疗救援。以上三层平台各司其职，联动配合实现具体功能，组成了一个完整的智能医疗服务系统，使患者和医院之间的联系更加紧密、互动更加频繁，有助于提升治疗效率。所述智能药箱位于智能医疗服务系统中的数据采集层，集成了传感设备、计算设备、存储设备、传输设备和药品控制设备。其外观设计为一只25cm X 20cm X 15 cm的白色箱体，顶盖外部装有把手，箱体上印有红十字标志。箱体外部装有I个开关按钮(0N/0FF)、 2个RS232接口、I个USB接口、I个SD插口、I个SM卡槽、I个以太网接口、I个红外扫描器和I只三脚交流插头。药箱内的空间呈分栏式，便于药品归类存储。药箱顶盖内部嵌有I 块10. I英寸的触摸式液晶显示屏和I只立体声扬声器。智能药箱内的硬件设备包括32bit XscaleCPU, WAN适配器、UHF RFID天线和阅读器、Zigbee单片转换器、WIFI天线、WIFI单元、液晶触摸显示屏、扬声器以及相应的C#编写应用软件。药箱支持GSM/GPRS通信和3G 网络通信(国内=TD-SCDMA ;欧洲WCDMA)，具体标准为
WCDMA
I. HSDPA (7. 2Mbps 下行)，HSUPA (5. 76Mbps 上行)2.UMTS (384kbps 上 / 下行)
3.EDGE (236. 8kbps 上 / 下行)800/1700/2100MHz 带宽 TD-SCDMA
I.TD-HSDPA (2. 8Mbps 下行)1900/2100MHz 带宽
由于智能药箱的功能特殊性，RFID信号必须被严格束缚在箱体内部，这里采取了一种金属电磁屏蔽方式即在智能药箱的三面箱体上贴满金属屏蔽层，防止信号外泄，仅留出一面与外界通信。同时，RFID读写器的天线呈U型均匀分布于箱底，使其能均匀读取箱内任何位置的药品RFID标签信号。智能药箱的硬件架构为一种集成于芯片上的网状多核架构(multi-core system based on 2D-Mesh-N0C)，主要由两部分组成，分别为主干系统(智能药箱)和从件系统(智能传感标签、智能药品包装)。其中，主干系统支持九大功能音频、视频、WAN、WSN、即时ECG、 即时预诊、任务管理、RFID管理和其他即时项目。每一项功能都拥有各自的专用CPU处理器、转换器和硬件单元，共同搭建出多节点的互联结构。从件系统分为“智能传感标签”和 “智能药品包装”两部分。“智能传感标签”由传感器、微处理器MCU、电池、射频RF转换器和天线组成，“智能药品包装”由CDM阵列、电池、DC-DC转换器、能量收集器、FSM、射频RF转换器和天线组成。从件子系统通过天线与主干系统(即智能药箱)进行无线通信，接受统一分配管理。智能药箱有一张配套的RFID磁卡，记录着使用者的个人信息，使用者可通过刷卡操作登录药箱系统。药箱在读取了患者的ID号之后，通过3G网络与服务器进行通信，从对应的医院SQL数据库(位于医疗服务提供层)中检索并下载患者信息、医生信息、药方信息， 并存储到存储器中，保持定期更新。在医生提供的电子药方中，应包含以下数据患者应服药品ID、服药数量和服药时间设定表。当需要生成完整药方供患者下载时，系统将自动查询药品数据库，根据药品ID 匹配药品的名称、型号、编码、规格等信息。这些信息应与药品生产厂商提供的数据完全相同，这样当药品被放入智能药箱后，药箱就能进行数据比对，准确识别出患者购买的药物。当药品被放入智能药箱后，箱体底部的分布式U型RFID读写器天线将通过固定频率刷新方式读取包装上的RFID标签，记录下预存于其中的药品信息，并与医生出具的电子药方进行验证比对。当比对结果显示电子药方中存在同种药品时，智能药箱会在后台完成一系列注册、记录、查询、分析工作，实现药品管理智能化、自动化、系统化。
同时，智能药箱还能与药品生产商进行通信，获得该药物完整的生产流程信息，从而有效识别假药，保证患者的人身安全。当智能药箱完成对药品和药方的对应、确认、录入操作后，就转入执行服药提醒功能。首先，液晶显示屏将显示详细的服药信息。主界面采用了明亮的颜色、简洁的设计，使患者一目了然，颜色与字体可以依据患者的喜好重新设定。界面标题栏包括三项信息，分别为“患者姓名”、“日期(左右箭头用以翻页)”和“时间”，沉底栏则包括医生姓名、医生联系方式和医嘱。界面正中的主表格按照时间降序排列了患者当日需要服用的所有药物和用药备注，每种药品占据一行，每行包含三列，分别为药物名称、服药时间和单次服用份量。已服用药物行前有笑脸标记，未服用药物不作标记，下一项待服用药品则以高亮行形式放大显示。当智能药箱的系统时间到了电子药方中规定的服药时间，药箱就会主动提醒患者服药。提醒功能在设计上充分考虑了患者中一部分主体的生理缺陷，如老年人、盲人和聋哑人在听力、视力上的不足，它借助丰富的多媒体手段实现提醒功能，如使用触摸式显示屏、 屏幕闪烁、灯光闪烁、扬声器发出声响或音乐、使患者身上的智能标签发出震动等。患者服下药物后，可通过屏幕上的互动式按钮向药箱回馈信息(YES代表已服用， NO代表未服用)，智能药箱可据此记录服药详情反馈给医生。除此之外，对于需要严格限定服药时间和服药数量的用于治疗严重慢性疾病的药品，药品包装采用CDM技术和RFID技术，即采用智能化药品包装，使智能药箱能够对药品包装进行控制，并详细记录患者服药的时间、种类和份量。该智能化药品包装，即基于CDM技术和RFID技术的智能药品包装系统，由CDM材料、RFID标签、RFID读写器、近场线圈、直流转换器、电池、医疗卡和微电路构成，能接受 RFID指令控制，对患者的各种用药行为(包括正确步骤和违规操作)进行自动检测、记录，包括开启包装、服下药物、遗忘服药、损毁药物、丢弃药物等，还能保证药品的服药时间和份量都受到严格控制，有效预防提前服药或超量服药现象。作为智能化药品包装的关键部分，CDM (受控分层材料)呈现“铝箔一环氧粘合剂一招箔”三层结构，上下两层铝箔分别连接至监视器的电压输出端和接地端，环氧粘合剂具有超强粘性，常温下可承受211 kg/cm2 (21Gpa)压力，整个三层材料紧紧粘连，难以被剥离破坏。它被用来替代传统的单层铝箔包装附加在传统封装的边缘上，例如胶囊封口的铝箔上。仅当两层铝箔之间的电压超过阈值Vd且持续时间超过阈值Td，环氧粘合剂才会产生电化学反应软化，如果没有收到开启指令，患者将无法擅自用外力打开。药品包装上还印有一张RFID标签，里面存储了药品的详细信息。正常状态下药品被放置在智能药箱中，箱底的RFID读写器天线会以固定频率反复读取该标签，以确认药品存在。该标签技术结合了 CMOS集成电路和线圈天线，取电方式是将天线放置在一个电磁场内，并能从同一区域的电磁场中获得主时钟。通过开闭调制电流，芯片将发送回一个8位曼彻斯特编码的ID号并储存在预编程存储器阵列中。为了满足系统的双向通信要求，本发明采用二代RFID。RFID读写器是CMOS集成的RFID收发器电路。RFID读写器没有任何外部晶体振荡器，通过内部锁相环PLL获得适合于天线的共振频率。它像基站一样使天线工作在载波频率，对天线信号进行调幅同步调制和解调，并通过简单的接口实现与微处理器通信。它由 5V直流电源驱动，工作在低频100 kHz至150 kHz ο电荷泵电流模式脉冲宽度调制升压型DC-DC转换器的输入电压范围从2. 5V至 10V,可调输出电压高达30V。因为从单片机的输出电压只有3V，通常打开一个受控分层材料需要20V以上的直流电压，如果电荷泵启用，它会将电压从3V升至30V并发给包装。医疗卡是一张大容量、可编程的二代RFID标签。在收到医用包装的信息之前，医疗卡处在非工作状态。当收到来自RFID读写器的读取信号时，医疗卡被激活，并发送出ID 号。如果ID号符合，医用包装向医疗卡发送另一个读取指令，随后医疗卡会将患者的所有用药信息发送给包装。最后，当包装内储存的信息有变化时将医疗卡靠近，可以获取包装内的更新信息。由于药品包装上装有RFID芯片，且箱底的RFID读写器天线会以固定频率反复读取药箱内的所有标签，所以当药品被患者取出时，RFID读写器能立即查出少了哪一种药品，并查询药箱中预先存储的服药信息和当前时刻。如果反馈信息显示患者当前应当服用该种药品，则系统会依据一定的规则选取打开药片包装上的哪一粒药丸，并以模拟图形的形式显示在主屏幕上告知患者，再通过RFID读写器向药品包装发出一道开启指令。药品包装上的谐振线圈接收该开启指令，转交MCU完成信息处理。MCU随后控制DC-DC转换器将电池提供的3V电压转换为30V或更高(大于开启阈值电压Vd)并保持一段阈值时间Td。环氧粘合剂在电压作用下溶解，患者才可以自行取出药品，避免了超量及超前服药现象。CDM药品包装上印有微型打印电路和选择器。选择器使药品可以分粒受控，打印电路可确认药品的当前状态，具体方式为药品尚未取出时，CDM材料完整无缺，打印电路全部连通，电流信号存在。当某粒药被取出后，该区域的CDM材料破损，所以该区域的打印电路也随之切断，电流消失。缺失的电流信号可以标记出患者已经服用过的药丸数量和位置，并通过包装上的发射天线反馈给药箱，作为下一次选取开启哪一粒药丸的参考，同时也可以反馈给医生，作为患者按时按量服药的证明。另外，在制作智能化药品包装时，RFID标签需要附着于铝箔之上，而标准的EPC C1G2标签在没有进行抗金属干扰能力加强的情况下，会被铝箔反射的电磁波屏蔽掉原始信号。这里采取一种解决方法，即在包装边缘印制裸露、不接触铝箔的打印天线，使信号得以正常发射接收。该方法也同样适用于具有铝箔外层的无线供电式CDM包装。除了智能化药品包装外，结合智能标签技术，智能药箱还具备日常监控功能。患者身上佩戴有专业的智能标签iTag，以无线传感网络WSN与智能药箱通信，可随时监测患者的日常行为、身体参数，如心电图、血压、血氧含量、呼吸氧含量、血糖含量、体表温度等。所有传感信息会被定时推送至医院的监控室，由医护人员实时监控。如果患者感到不适，也可按下便捷按钮启动人声识别器，说出自己的主观感受并把音频信息发送到医院，寻求医生的帮助。 除此之外，智能药箱内置有经过实验论证的可靠即时数据处理算法，能依据采集到体征健康参数，在第一时间、第一地点为患者进行基础预诊，给出合理的建议，并为后续就医提供有价值的参考意见。传统即时预诊由于医疗设施匮乏或医护人员分配不足，效率质量相对低下，智能即时预诊的出现将极大改善这一状况。智能药箱还能整合一系列违规操作记录、身体参数监测数据、患者主观感受和即时预诊结果，发送至公共服务平台，以获取医生及时的专业反馈和指导。同时，智能药箱与急救中心的服务平台始终保持通信，一旦患者身上佩戴的智能标签监测到紧急情况，如急性过敏反应、心肌梗塞等，智能药箱会在第一时间发出求助警报(或由患者自己操控发出警报)。该警报包含患者位置、病情类型信息， 能协助急救中心展开针对性的高效救助。该功能可以有效避免孤身在家的病患错失报警机会、延误救治。同时，急救医生只需查询智能药箱，就能获取患者以往的服药记录和身体参数记录，作为抢救的珍贵资料。


图I为智能药箱的三层网络通信结构。图2为智能药箱的具体功能。图3为智能药箱的外观设计。图4为智能药箱的内部结构。
图5为智能药箱的用户主界面。图6为智能药箱的多核网络架构(主干部分)。图7为CDM材料的三层结构。图8-9-10为智能化药品包装的结构。图11为智能标签的硬件结构。图12为二代RFID标签的结构。图13为智能化药品包装的读卡开启式流程。图14为电子药方的SQL主键和生成表格。图中标号1为RFID天线；2为RFID读卡器；3为WIFI单元；4为WIFI天线；5为扬声器；6为IXD背光灯；7为CPU ；8为2. 4G天线，Zigbee单元；9为药品存放栏；10为金属屏蔽层；11为IXD显示屏。
具体实施例方式下面结合附图和例子进一步描述本发明。图I为智能药箱的三层网络通信结构。其中，数据采集层由数据采集设备、数据计算存储设备、数据传输设备等组成，集成于智能药箱装置内部，相当于一种家庭式智能终端；医疗资源管理层作为第I层和第3层的过渡辅助层，主要负责系统的统一监测与控制，以科学方式管理分配医疗资源，提升其运作效率；医疗服务提供层作为智能药箱的网络后台，是实现全部功能的基础，依照不同的具体需要，该层将分别由医院、急救中心、药品供应链等提供。图2展示了智能药箱的具体功能。智能药箱存放药品和药方，完成用药提醒和记录；智能标签佩戴在患者身上，监测健康参数；智能包装受药箱指令控制，规范服药流程； 药箱和药品生产链、急救中心、医院提供的服务平台连接，对药品生产链的追踪可预防假药，向急救中心自动报警可代替人工拨打120，定时向医院数据库传送、刷新患者的身体参数可方便医生监测患者的健康状况。图3为智能药箱的外观设计。箱体呈白色长方体，装有把手和搭扣，正中印有红十字标记。箱体上装有I个开关按钮(0N/0FF)、2个RS232接口、I个USB接口、I个SD插口、 I个SM卡槽、I个以太网接口、I个红外扫描器和I只三脚交流插头。图4为智能药箱的开箱内部结构图。箱体下半部分由药品存放栏、金属屏蔽层(3 面)和U型RFID天线组成。箱体上半部由32bit XscaleCPU,WAN适配器、UHF RFID天线和阅读器、Zigbee单片转换器、WIFI天线、WIFI单元、液晶触摸显示屏、扬声器以及内置应用软件组成。图示标号如下1. RFID天线；2. RFID读卡器；3. WIFI单元；4. WIFI天线；5. 扬声器；6. LCD背光灯；7. CPU ;8. 2. 4G天线，Zigbee单元；9.药品存放栏；10.金属屏蔽层；11. LCD显示屏。图5为智能药箱的用药提醒主用户界面，字体、背景色、字色均可自主调整。左上角显示患者姓名，正上方显示当前年月日，右上方显示当前时刻；左下方显示医生姓名、联系方式、医嘱。正中为当日服药表格，分时间、药名、份量三栏。栏前有笑脸标记的是已服用药物，栏前无笑脸标记的是未服用药物，中间黄底黑色的高亮栏是当前需服药物。图6为智能药箱的多核网络架构(主干部分)。一共完成九大功能，每一功能都由各自的专用CPU处理器、转换器和硬件单元组成，共同搭建出多节点互联结构。图7为CDM材料的三层结构，即“铝箔一环氧粘合剂一招箔”。左侧为通电前的状态，三层材料紧紧粘在一起，患者无法撕开包装。右侧为通电Vd、持续时间Vt后的状态，铝箔已能从环氧粘合剂上剥落，患者可以撕开包装。图8-9-10为智能药品包装的结构图。图8为药品正面，铝箔上装有裸露的打印天线和RFID标签。药片之间由微电路连接，方便定位开启、定位记录。图示标号如下1.药片；2.微电路；3. RFID标签；4.打印天线；5.铝箔。图9为药片反面，由近场线圈(感知开启信号)、驱动芯片、MCU(处理开启指令)、电池和直流转换器组成。药片边缘被CDM材料封装， 连接到直流转换器上，仅当输出电压高于30V时才能打开。图示标号如下1.电池；2.药片封装；3. DC-DC转换器；4. MCU微处理器；5.铝箔；6.驱动芯片；7.近场线圈。图10为硬件示意图。图11是智能标签iTag的硬件结构示意图，由传感器、MCU、电池、RF收发器组成。 传感器佩戴在患者身上，负责采集记录各类健康参数，经过MCU处理，再由RF收发器发送至智能药箱储存。图12为2代RFID标签硬件结构示意图。EPC Gen2 RFID Tag对于许多高性能系统应用有很强的延展性。与一代RFID标签相比，二代在数据能力、传输率、信息安全等方面有较大提升。读取速度接近一代的4倍；支持多次读写；有4个读取模块，使之能与多个读取器平行通信。在安全方面，二代标签使用了 32bit密钥。在扩展性方面，用户内存空间十分灵活，小到0-64bit，大到2048bit甚至更多。图13为另一种开启智能包装的方法的流程图。即在药品包装上装有RFID读写器， 在医疗卡上装有RFID标签。两者靠近时，读写器将读取标签上的ID号并与存储在MCU中的密钥进行比对，如果符合，则允许打开包装。图14为电子药方的SQL主键和生成表格。电子药方包括患者信息、医生信息、医嘱、服药时间表、药品信息等，由医院数据库自动生成，供智能药箱下载更新。智能药箱在服药方面所提供的提醒、记录、反馈功能完全基于电子药方完成。智能药箱有一张记录患者个人信息的配套磁卡，带有2代RFID标签，可用红外扫描方式登陆智能药箱。登陆系统后，智能药箱主屏幕上将显示患者姓名、当前日期、当前时间、当前天气、医生姓名、医嘱以及当日药品服用表(按照时间降序排列)。每到医生规定的服药时间，智能药箱会以各种多媒体手段提醒患者服药。当药品被取出时，RFID读写器能及时感知该动作，检测取药是否正确，如正确则发送对应位置的药片开启信号。患者服药后可通过交互式按钮手动反馈信息，也可通过药品包装上的微型环状电路自动监测并反馈信息。一旦出现错误操作，如漏服、多服、丢弃等，也会被及时记录。佩戴在患者身上的智能标签iTag能协助监控身体参数(如心电图、血压、血氧含量、呼吸氧含量、血糖含量、体表温度等)等。该标签相当于一只传感器，可将患者的日常行为、身体参数通过无线传感网络传递给智能药箱，便于医生长期观察和连续记录病情发展趋势。一旦患者出现紧急状况，如急性过敏反应、心肌梗塞等，智能药箱监测到其体征参数超出了警戒值，就会第一时间向急救中心发出警报。
权利要求
1.一种基于RFID和CDM技术的智能医疗服务系统，其特征在于包括传感数据采集层、医疗资源管理层和智能医疗服务提供层；其中所述传感数据采集层由数据采集设备、数据计算设备、数据存储设备、数据传输设备和药品控制设备等多个模块组成；其中，数据采集设备包括现有的常规医疗数据采集设备，还包括用于采集患者用药记录的可读写RFID标签；数据计算设备和数据储存设备负责将采集数据进行一系列科学计算，提取、保留并整合有效数据，以提高数据的简洁性、可读性和专业性；数据传输设备以多种网络技术为媒介，将整合后的数据传送至医疗资源管理层；所述传感数据采集层的各个模块作为一个整体被集成于智能药箱的内部，成为一种家庭式的智能终端，它结合了 RFID传感技术、CDM材料技术，支持各类传感器网络、无线网络、 3G/4G网络；智能终端的一端连接上层公共服务平台，智能终端的另一端实现私人自助服务，包括服药提醒与记录、智能药品包装控制、体征参数采集记录、突发状况警报、医师意见远程获取；所述智能医疗服务提供层作为智能药箱的网络后台，包括医院、急救中心、药品供应链多个医药机构；这些医药机构作为服务提供方，具有广泛且丰富的软件支持，以保证实现系统功能；其中，医院提供体征参数监测服务、药方下载服务、健康报推送服务、就医预约服务、远程诊疗服务；急救中心提供急救警报监控服务；药品供应链提供药品真伪查询服务、 药品说明查询服务；服务提供方可据实际需要设定、更改、扩充服务内容，智能药箱终端可以自动完成服务同步工作；所述医疗资源管理层作为传感数据采集层和医疗服务提供层的过渡辅助层，主要负责系统的统一监测与控制，以科学方式管理分配医疗资源，提升其运作效率；针对各家医疗机构提供的专业支持各不相同，医疗资源管理层需要对数据采集层递交的信息进行识别、统计、筛选、分类处理，并依据患者的不同需求，将其传送至对应的医疗服务提供方，以提高服务提供方的信息处理效率和反馈效率。
2.根据权利要求I所述的智能医疗服务系统，其特征在于所述的智能药箱为一只长方体箱子，以及与之配套的智能标签和智能包装；智能药箱箱体上装有I个开关按钮、2个RS232接口、I个USB接口、I个SD插口、I个 SIM卡槽、I个以太网接口、I个红外扫描器和I只三脚交流插头；智能药箱顶盖内部嵌有I块10. I英寸的触摸液晶显示屏，I只立体声扬声器；药箱内置32bit XscaleCPU、WAN适配器、UHF RFID天线和阅读器、Zigbee单片转换器、WIFI天线、 WIFI单元、液晶触摸显示屏、扬声器以及相应的应用软件；药箱支持GSM/GPRS通信和3G网络通信；智能药箱采取金属电磁屏蔽方式将RFID信号严格束缚在箱体内部，同时，RFID读写器的天线呈U型均匀分布于箱底，使其能均匀读取箱内任何位置的药品RFID标签信号。
3.根据权利要求2所述的智能医疗服务系统，其特征在于所述智能药箱的硬件架构为一种集成于芯片上的网状多核架构，由两部分组成，分别为主干系统和从件系统；其中所述主干系统即智能药箱支持九大功能音频、视频、WAN、WSN、即时ECG、即时预诊、任务管理、RFID管理和其他即时项目；每一项功能都拥有各自的专用CPU处理器、转换器和硬件单元，共同搭建出多节点的互联结构；所述从件系统包括智能传感标签和智能药品包装两部分；其中，智能传感标签由传感器、微处理器MCU、电池、射频RF转换器和天线组成；智能药品包装由CDM阵列、电池、DC-DC 转换器、能量收集器、FSM、射频RF转换器和天线组成；从件系统通过天线与主干系统进行无线通信，接受统一分配管理。
4.根据权利要求3所述的智能医疗服务系统，其特征在于所述智能药箱有一张配套的RFID磁卡，记录着使用者的个人信息，使用者可通过刷卡操作登录药箱系统；药箱在读取了患者的ID号之后，通过3G网络与服务器进行通信，从对应的医院SQL数据库中检索并下载患者信息、医生信息、医生提供的电子药方信息，并存储到存储器中，保持定期更新；在医生提供的电子药方中，包含以下数据患者应服药品ID、服药数量和服药时间设定表；当需要生成完整药方供患者下载时，系统将自动查询药品数据库，根据药品ID匹配药品的名称、型号、编码、规格信息，而且这些信息与药品生产厂商提供的数据完全相同，这样当药品被放入智能药箱后，药箱就能进行数据比对，准确识别出患者购买的药物。
5.根据权利要求4所述的智能医疗服务系统，其特征在于所述智能药箱放入药品后， 箱体底部的分布式U型RFID读写器天线通过固定频率刷新方式读取药品包装上的RFID标签，记录下预存于其中的药品信息，并与医生出具的电子药方进行验证比对；当比对结果显示电子药方中存在同种药品时，智能药箱会在后台完成一系列注册、记录、查询、分析工作， 实现药品管理智能化、自动化、系统化；同时，智能药箱还能与药品生产商进行通信，获得该药物完整的生产流程信息，从而有效识别假药，保证患者的人身安全；当智能药箱完成对药品和药方的对应、确认、录入操作后，就转入执行服药提醒功能； 首先，液晶显示屏显示详细的服药信息；主界面采用明亮的颜色、简洁的设计，界面标题栏包括三项信息，分别为患者姓名、日期和时间，沉底栏包括医生姓名、医生联系方式和医嘱； 界面正中的主表格按照时间降序排列了患者当日需要服用的所有药物和用药备注，每种药品占据一行，每行包含三列，分别为药物名称、服药时间和单次服用份量；已服用药物行前有笑脸标记，未服用药物不作标记，下一项待服用药品则以高亮行形式放大显示。
6.根据权利要求5所述的智能医疗服务系统，其特征在于所述药品采用智能包装，即药品包装采用CDM技术和RFID技术，使智能药箱能够对药品包装进行控制，并详细记录患者服药的时间、种类和份量；所述智能包装，由CDM材料、RFID标签、RFID读写器、近场线圈、电荷泵、直流转换器、电池、医疗卡、微型打印电路和选择器构成，能接受RFID指令控制，对患者的各种用药行为进行自动检测、记录，包括开启包装、服下药物、遗忘服药、损毁药物、丢弃药物，还能保证药品的服药时间和份量都受到严格控制，有效预防提前服药或超量服药现象；智能包装中，CDM材料为铝箔、环氧粘合剂、铝箔三层结构，上下两层铝箔分别连接至监视器的电压输出端和接地端，环氧粘合剂具有超强粘性，整个三层材料紧紧粘连；智能包装上有一张RFID标签，里面存储有药品的详细信息；药品被放置在智能药箱中，箱底的RFID读写器天线以固定频率反复读取该标签，以确认药品存在；该RFID标签采用CMOS集成电路和线圈天线，取电方式是将天线放置在一个电磁场内，并从同一区域的电磁场中获得主时钟；通过开闭调制电流，芯片将发送回一个8位曼彻斯特编码的ID号并储存在预编程存储器阵列中；RFID读写器是CMOS集成的RFID收发器电路；RFID读写器通过内部锁相环PLL获得适合于天线的共振频率；它使天线工作在载波频率，对天线信号进行调幅同步调制和解调，并通过接口实现与微处理器通信； 电荷泵电流模式脉冲宽度调制升压型DC - DC转换器的输入电压范围从2. 5V至10V， 可调输出电压高达30V;医疗卡是一张大容量、可编程的二代RFID标签，在收到医用包装的信息之前，医疗卡处在非工作状态；当收到来自RFID读写器的读取信号时，医疗卡被激活，并发送出ID号； 如果ID号符合，医用包装向医疗卡发送另一个读取指令，随后医疗卡将患者的所有用药信息发送给包装；最后，当包装内储存的信息有变化时将医疗卡靠近，以获取包装内的更新信药品包装上印有微型打印电路和选择器；选择器使药品可以分粒受控，微型打印电路用于确认药品的当前状态，具体方式为药品尚未取出时，CDM材料完整无缺，微型打印电路全部连通，电流信号存在；当某粒药被取出后，该区域的CDM材料破损，所以该区域的微型打印电路也随之切断，电流消失；缺失的电流信号标记出患者已经服用过的药丸数量和位置，并通过包装上的发射天线反馈给药箱，作为下一次选取开启哪一粒药丸的参考，同时也反馈给医生，作为患者按时按量服药的证明。
7.根据权利要求6所述的智能医疗服务系统，其特征在于患者身上佩戴有专业的智能标签iTag，以无线传感网络WSN与智能药箱通信，随时监测患者的日常行为、身体参数， 身体参数包括心电图、血压、血氧含量、呼吸氧含量、血糖含量、体表温度；所有传感信息被定时推送至医院的监控室，由医护人员实时监控；如果患者感到不适，可按下便捷按钮启动人声识别器，说出自己的主观感受并把音频信息发送到医院，寻求医生的帮助。
8.根据权利要求7所述的智能医疗服务系统，其特征在于所述智能药箱内置有经过实验论证的可靠即时数据处理算法，能依据采集到体征健康参数，在第一时间、第一地点为患者进行基础预诊，给出合理的建议，并为后续就医提供有价值的参考意见；智能药箱还整合一系列违规操作记录、身体参数监测数据、患者主观感受和即时预诊结果，发送至公共服务平台，以获取医生及时的专业反馈和指导；同时，智能药箱与急救中心的服务平台始终保持通信，一旦患者身上佩戴的智能标签监测到紧急情况，智能药箱会第一时间发出求助警报，或由患者自己操控发出警报，该警报包含患者位置、病情类型信息，协助急救中心展开针对性的高效救助。
全文摘要
本发明属于无线通信技术领域，具体为一种基于RFID和CDM技术的智能医疗服务系统。该系统包括包括传感数据采集层、医疗资源管理层和智能医疗服务提供层；其中，传感数据采集层的各个模块作为一个整体被集成于智能药箱的内部，成为一种家庭式的智能终端，它结合了RFID传感技术、CDM材料技术，支持各类传感器网络、无线网络、3G/4G网络；智能终端的一端连接上层的智能医疗服务提供层，智能终端的另一端实现私人自助服务，包括服药提醒与记录、智能药品包装控制、体征参数采集记录、突发状况警报、医师意见远程获取；该系统能将“以医院、医生为中心”的护理模式转变为“以家庭、病人为中心”的护理模式，可显著提升病人自助护理的效率和可靠性，极大地节约医疗资源。
文档编号G06K17/00GK102609626SQ20121006655
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者郑立荣 申请人:复旦大学