Seamless Healthcare System for the Elderly Based on RFID Technology
ABSTRACT
Purpose: To design a seamless healthcare system to provide the elderly in the community of Wuhan city with active, real-time and seamless health services. Method: All of the health services for the elderly in the community of Wuhan city, such as chronic disease management, first aid, and diagnosis have been systematically integrated based on the Radio Frequency Identification (RFID) technology combined with the existing high-tech, such as nano-sensor, network, information system technology, wireless technology, Bluetooth and Area Position System (APS) positioning. Results: The system has been constructed and put into use, initially achieving seamless health services for the elderly. The majority of both the elderly and healthcare workers are satisfied with the system. Conclusion: The study initially proposes the use of RFID technology to plan and design the elderly healthcare system, and has successfully carried the system out and got positive outcomes. It provides a new direction in the relevant research fields.
Keywords:
RFID, The Elderly, Health Services, Seamless Healthcare System
1. Introduction
The world is faced with the problem of aging. It is particularly notable in China. The Population Division of the Department of Economic and Social Affairs in the United Nations published the “World Population Prospects: The 2010 Revision” [1] , which pointed out that the problem of aging will be even more serious while average life expectancy increasing and fertility rate declining, especially in low-fertility countries. By 2100, aging will continue, the percent of population over 65 years of age will be more than 28%, which means, one of every four people is over 65 years old. According to the “Statistical Communiqueacute; of the Peoplersquo;s Republic of China on the 2012 National Economic and Social Development” [2] published by National Bureau of Statistics of China in February 2013, the population over 60 years old will be up to 194 million at the end of 2012, it is 14.3% of the total population.
In china, patients often have to queue for long time and beat up and down among different departments in hospitals. Whatrsquo;s more, the cost is much higher in hospitals than in community healthcare centers. Therefore, due to both economic and psychological reasons, many old people who suffer from chronic diseases prefer to receiving home rehabilitation, regularly checking in community healthcare centers to specialized treatment and care in hospitals, which contributes to the use of recourse from the respective of medical resource conservation. But on the other hand, it increases the risk for the elderly.
For the elderly who get rehabilitation treat at home, there is no real-time observation from professional medical staff. It is also very difficult for their family members to take care of them at anytime and anyplace. So if some unexpected accident occurs, such as a sudden illness repeated, stroke, and syncope and so on, and the elderly at home alone is not able to call for help in time, dire consequences, and even loss of life would be followed. The life of the elderly in China and the whole world is being threatened by these emergency situations, and the current clinical technology could not prevent these unexpected situations in advance. So, to construct a system to monitor the high-risk factors in real-time, to provide self-help settings, and to locate the elderly will be a very effective method to solve these problem.
2. The Meaning of Constructing the Seamless Elderly Healthcare System
When a patient is transported from a community healthcare center to a hospital, the health information can hardly be shared or exchanged completely and immediately. The hospital or emergency center could not quickly learn such basic information as name, blood type, allergy, medical history and so on. If the patient is unconscious, having amnesia or Alzheimer, they could not immediately notify the patientrsquo;s families. These problems will influence the conduct of effective emergency work. All these issues lead to an enormous waste of rescue time and affect the efficiency of treatment, and seriously threaten the life and health of the elderly. They are also currently a huge obstacle to improving the elderly healthcare system. Therefore, the study takes Radio Frequency Identification (RFID) technology as a base combined with network technology, information system technology, nano-sensor, APS and Bluetooth to construct a seamless elderly healthcare system, which cover family, community healthcare centers, emergency centers and hospitals, to ensure that the health status of the elderly can be real-time monitored, managed, and that they are able to receive timely medical assistance. Referrals can be accessible among medical institutions.
3. RFID
3.1 The RFID
RFID is used to automatically identify and monitor objects. RFID system generally consists of electronic tag, reader and antenna. Tag stores data in agreed format. It can be implanted under the skin and can also be made into the shape easy to carry, such as card, watch and lanyard. Reader can be either mobile or fixed, send the monitoring data from the tags to data terminal or data processing system through a wireless or wired network or Bluetooth. Antenna is used for transmitting radio frequency signals between tag and reader.
The basic principle of how the RFID technology work is making use of the transmission characteristics between radio frequency signal and spatial coupling or radar reflector to achieve datarsquo;s transfer to
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基于RFID技术的老年无缝医疗系统
摘要
目的：设计一个无缝的医疗系统，为武汉市社区老年人提供主动、实时、无缝的健康服务。方法：针对武汉市社区中老年人所有的健康服务，由集成的基于射频识别（RFID）技术，结合现有的技术，如纳米传感器、网络、信息系统技术、无线技术、蓝牙和区域定位系统（APS）的定位得到的如慢性病管理、急救、诊断系统。结果：该系统已建成并投入使用，初步实现了老年人的无缝健康服务，建成大部分的老人和医护人员都满意的系统。结论：本研究初步提出了利用RFID技术来规划和设计老年保健系统，并成功地设计了系统，并取得了积极成果，它为相关领域的研究提供了新的方向。
关键词：
RFID，老年人，健康服务，无缝医疗系统
1 介绍
世界面临老龄化问题，这在中国尤为显著。对经济和社会事务部联合国人口司发布的 《世界人口展望》（2010修订），其中指出，老龄化问题将更加严重，平均寿命的增加和生育率的下降，特别是在低生育率国家。到2100，老龄化将继续下去，超过65岁的人口将超过百分之28%，这意味着，每四人之中有一人超过65岁。根据《统计公报的中华人民共和国2012国民经济和社会发展》国家统计局公布的中国2013年2月60岁以上的人口将达到1亿9400万，到2012年底，有总人口的14.3%。
在中国，患者往往要在医院各个部门排队等候很长时间。更重要的是，医院的成本远远高于社区医疗中心。因此，由于经济和心理方面的原因，许多患有慢性病的老年人，更愿意接受家庭康复，定期在社区卫生服务中心接受专业治疗和护理，有助于从医疗资源中保护各自的资源利用，但另一方面，它增加了老年人的风险。
对于在家接受康复治疗的老年人，没有专业医务人员的实时观察。也正是因为他们的家庭成员无法在任何时候和任何地方照顾他们。所以如果发生一些意外的事情，比如突然出现的疾病反复发作、中风、晕厥等，而老人家独自一人是无法及时呼救的，后果不堪设想，甚至会随之失去生命。在中国老年人和整个世界的生活被这些紧急情况的威胁下，以及当前临床技术无法预先防止这些意外情况。因此，构建一个系统，实时监控高危因素，提供自助设置，并定位老年人将是一个非常有效的方法来解决这些问题。
2构建无缝老年保健体系的意义
当病人从社区医疗中心运送到医院时，健康信息几乎不能完全共享或交换。医院或急救中心不能快速了解姓名、血型、过敏、病史等基本信息。如果病人无意识，有健忘症或老年痴呆症，他们不能立即通知病人家属。这些问题将影响有效应急工作的开展。这些问题极大地浪费了救援时间，影响了救治的效率，严重威胁着老年人的生命健康。它们也是改善老年人医疗保健系统的巨大障碍。因此，本研究以无线射频识别（RFID）技术为基础，结合网络技术、信息系统技术、纳米传感器、APS和蓝牙技术构建一个无缝的老年医疗保健系统，包括家庭、社区医疗中心、急救中心和医院，确保老年人的健康状况可以实时监测，管理，和他们能够获得及时的医疗救助。医疗机构间可共享信息。
三.RFID
3.1 RFID
RFID用于自动识别和监视目标。RFID系统一般由电子标签、阅读器和天线组成。标签以约定的格式存储数据。它可以被植入皮肤下也可以做成形状便于携带，如卡、手表和挂绳。阅读器可以是移动的，也可以是固定的，通过无线或有线网络或蓝牙将标签的监控数据发送到数据终端或数据处理系统。天线用于在标签和读取器之间传输射频信号。
RFID技术工作的基本原理是利用射频信号与空间耦合或雷达反射器之间的传输特性来实现数据的传输到能够识别的对象之间。根据不同的供电方式，电子标签可分为两类。它们是主动标签和被动标签。有源标签带有内部电池，因此它可以提供能量本身并自动向读取器发送射频信号。另一方面，被动标签不能先发送信号给读者。它需要接收由读取器发出的射频信号，然后通过从感应电流中获得的能量发出存储在芯片中的信息。
3.2RFID在医学领域中的应用
与IC卡或条码技术，RFID技术已经在医疗系统的优点：1）读者可自动识别标签进行读写操作和无接触的标签；2）读者可以识别标签远程也能自动识别标签在高速运动；3）读者可同时读写多个RFID标签的范围内，并没有相互干扰；4）标签的存储容量可以达到128 K以上，这使得它能够存储更多的信息；5）标签可以在极其恶劣的环境中工作。耐高温、回火、耐酸、碱等。[ 3 ]；6内禀电磁辐射对人无害。
4无缝隙老年保健系统的构建
4.1RFID智能腕带
这个系统的基础是为每一位老年人慢性病或与RFID智能腕带的高危因素。该智能腕带的功能如下：
1）识别
识别的RFID智能手环最基本的功能。电子标签存储老年人的基本信息，如姓名、年龄、身份证号码、家庭住址、联系方式等.读者可以自动识别存储在标签中的信息。
2）储存电子健康档案
电子标签存储重要的个人电子健康记录信息，特别是病人的健康史，药物过敏，药物，必要的医疗信息等
3）密封时间监测老年人的生理状态
在RFID智能腕带标签监控老年人和纳米传感器车身主要部件的地位的主要生命体征。读者将定期读写实时监控信息。一旦发现异常或某些指标超过预先设定的阈值范围，智能腕带将自动发送警告哔会发送报警信息到监控终端。
4）实时定位
RFID阅读器的覆盖范围需要覆盖社区或医院的各个角落。RFID阅读器自动识别智能手环监测信息到监控终端来获得其当前位置和在小范围内实现实时定位。此外，我们还可以采用区域定位系统（APS）采用有源RFID技术。APS能够及时准确地反映老年人的动力学在社区中心或医院的监控终端。
5）迅速寻求帮助
自报警按钮设置在RFID智能腕带。因此，一旦一个急救时，智能腕带将发送报警信息到监控终端或突发事件让老年人可以在危急情况下迅速寻求帮助。
4.2系统设计
该系统可分为三个层次。分别是数据采集层、数据传输层和数据应用层。数据采集层主要由天线、一个读者，一个便携式RFID读写器（简称PDA）。这一层是整个系统的基础层，其主要功能是识别和阅读各种在RFID智能腕带的老人佩戴电子标签的数据。数据传输层主要指通过网络传输数据。它作为连接数据采集层和数据应用层的桥梁。数据应用层设备采用的RFID标签数据，包括监控终端、电子公告板、PDA掌上医疗人员，数据库服务器和医院信息系统（HIS）服务器。其中，核心数据库和APS实时定位跟踪系统服务器中嵌入社区数据库服务器和他的发球。监测终端和PDA的医疗人员可以作为APS的应用服务终端实现实时的定位和社区的老年人跟踪。该系统以他为中心，遍布社区医疗机构和社区居民的住宅。其结构如图1所示。
4.3系统应用
该系统已应用于武汉市两个社区。围绕老年人佩戴RFID智能腕带，系统监测老年人的生理状态时，他们是在家。在图1。基于RFID的无缝隙老年保健系统体系结构。
社区医疗中心、医院或其他急救中心，对医疗行为的全过程进行监控和管理。本系统采用RFID技术实现老年人的移动管理，成功整合了生命管理、慢性病管理和急诊诊断的不同阶段，实现了时空的无缝连接。我们可以在图2中看到系统的硬件结构。
5结果
系统投入使用后，主要达到以下目标。
5.1家庭与社区生活管理
这主要是为家庭，其他家庭成员不与老人住在一起，所以老人独自生活。RFID智能腕带将监控老年人的健康信息的生理状态将被发送到配置为家庭读者，然后定期通过短消息服务发送到老人的家庭（SMS）或网络来帮助家庭成员知道老人照顾他们尽快是否有异常情况下的健康状况。
同时，读者还定期通过局域网或蓝牙将生理状态信息发送到社区监控终端。所以监控人员会实时了解独居老人的健康状况。一旦摔倒或突发疾病引起报警或老年人自启动帮助设备，RFID智能腕带将很快发出无线电信号，老人向读者传达的信息立即向监控终端和家庭的位置。
5.2社区医疗中心慢性病管理
社区卫生服务中心应积极为老年人提供慢性病服务。社区卫生服务中心从社区监测数据库获取老年慢性病患者的生理信息。从而观察老年人的健康状况是否得到改善，为医务人员进行诊断和治疗提供进一步的参考。此外，社区卫生服务中心应定期向老年人免费提供有关慢性病管理相关知识的检查和讲座。所有的疾病进展和治疗的老年人必须记录在RFID智能腕带组成一个完整的、连续的电子健康记录。
5.3医院或急诊中心急诊诊疗管理
老年患者社区医疗中心无法治疗，可向上级医院咨询，并在紧急情况下可转送急救中心。PDA配置救护车可以阅读的基本信息，联系信息，从RFID智能腕带健康历史信息和当前的老年人生理状态的值，它可以帮助救护人员采取更准确、有效的诊断和治疗、急救联系老人的家属很快。
此外，读者应安装在医院或急救中心，监控终端可以识别和定位老年人穿的实时智能腕带。
位置健康状况信息可在电子公告板上公布，以确保医生及老人家属随时知道自己的位置和身体状况，减少家庭的恐惧，防止迷路、跌倒等意外事件的发生。对医院或急救中心的工作人员的PDA可以帮助他们确定病人准确，进一步预防和减少患者识别错误引起的医疗差错。有这么多的信息，如过敏史、健康史，及试验结果等，可以从RFID智能腕带的老人穿读。这有助于节省成本，避免重复测试，甚至避免老年人由于记忆丧失或其他原因向医生传递错误信息的可能性。
6讨论
6.1老年人与传统医疗系统的比较
传统的医疗保健系统还包括家庭，初级卫生保健机构，医院和急救中心。但是信息传输的主要方式与这个新系统有很大的不同。在传统方式中，信息传递主要依靠口头或笔记。这样一来，信息的传递不仅效率低下，而且是许多其他问题产生的原因。它可能会延误治疗。错误表达，误解，一个舌头或滑笔等，最有可能发生在口头或笔记。所有这些问题都可能导致治疗不当或医疗差错。
此外，传统体制下医疗机构之间没有共享和共同的平台。各医疗机构的信息相对独立，使医疗机构无法共享或交换信息，只能共享一点信息。不良信息共享严重影响了信息资源的有效利用。此外，传统的医疗保健系统缺乏精神，主动提供医疗保健。它只是回应寻求老年人提出的医疗服务。其分支机构通常分散在不同的点。因此，老年人必须四处走动以获得帮助，这增加了危险，而老年人可能生病的途中。
基于RFID技术的无缝隙老年保健系统。RFID智能腕带的老人穿在健康管理的过程中发挥核心作用。它贯穿于老年人的日常生活和医疗行为。它有极好的记忆力，反应速度非常快。老人似乎有24小时不间断的7天贴身保姆。这个系统已经给患者带来了巨大的利益和医疗机构：1）系统使得无论是独居的老人和他们的家庭成员获得更强的安全感；2）减轻医疗服务老年人的复杂性；3）减少了医疗事故或差错发生率；4）更重要的是，它对老人的急救处理提高效率。更准确和充分的信息为救援节省更多的时间；5）系统可以使多个医疗机构分享和交换信息通过公共平台，使医疗机构之间的信息共享和交换可以增强；6）在本系统中所有的数据都存储在数据库服务器在监控终端。任何社区、医院或急救中心都可以根据需要使用这些信息。RFID通用平台减少了多点信息存储和信息存储混乱，避免了信息使用的障碍和信息资源的浪费。
6.2系统评价
6.2.1勘测设计
我们采访了老人和他们的家庭成员，调查他们的满意度和医疗费用的变化前后无缝医疗系统。同时，我们还访问了社区卫生服务中心和医院的医务人员，调查他们对系统的满意度。从表1，本次调查共包括948名受访者，其中包括男性和女性420人，都来自武汉市的两个社区。495受访者是老人和397是他们的家庭成员。其他56名受访者是医护人员，28来自社区卫生服务中心，28来自医院和急救中心。
6.2.2结果
总的来说，如表2所示，有百分之86的受访者满意的系统，并同意该系统提高了他们的生活质量后，使用该系统，而百分之12.8的人认为使用前后无差异。
此外，少数（1.2%）的系统不满意，因为他们的网络费用增加。系统实施后受访者满意度显著提高（P＜0.01）。老年人的平均医疗费用在第一年内没有显著变化，但在两年或两年后平均下降（见图3）。主要原因是设备（如护腕）占据一定比例的医疗费用在第一年。从图4，我们可以看到，大多数医护人员同意，该系统已帮助他们提高工作效率，而社区卫生服务中心的工作人员有较高的满意度。
一般来说，无缝医疗系统实施后，老人及家属的满意度有所提高。医疗费用虽然不能及时反映其优势，但可以长期降低医疗成本，具有经济效益。
6.3缺点
我们发现，在这个系统的应用过程中，需要改进的一些问题。
6.3.1安全
无缝的老年保健系统所面临的最大挑战是隐私和隐私问题所产生的进一步的安全问题。在RFID系统中，无线电波可以通过建筑物和金属，并在阅读器和标签之间的非接触通信，所以信道窃听是可能的，甚至可以是非常严重的。
有限的存储容量的电子标签限制了加密算法和访问过程的复杂性。这些因素都是漏洞，可以通过信息盗窃谁能从系统中窃取了大量的私人健康信息利用。使用电子标签的人的隐私难以得到保障，用户的安全和隐私受到威胁。
6.3.2隐私
在无缝的老年医疗保健系统，在RFID智能腕带的信息是许多个人和机构有关的。它是大多数医疗行为的基础。如果简单地加密电子标签中的数据，则极有可能影响数据的传输。例如，急救人员可能不知道老年人的基本信息和医疗信息，因为他们不知道加密算法的密钥。老人的紧急治疗可能会延迟。
目前，已有许多解决RFID技术与隐私权保护冲突的解决方案，如主动信号屏蔽、主动信号干扰、加密技术、哈希
图3老年人平均医疗费用。
图4医护人员对系统的态度。
开关，杀戮命令，物理不可克隆功能（PUF）和线性反馈移位登
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