Abstract—The tecnology of Radio Frequency Identification (RFID) uses electromagnetic waves to transmit information. It system has atransceiver that transmits a radio wave through an antenna to transponder or tag and the information being managed by a computer system. In this context, the article is a case study the implementation of system in medical hospital equipment in the operating room in a hospital Francisco Moreira da Costa (Santa Rita do Sapuucaí), whose objetive is a control the hospital equipment informing their availability and making traceability for their exact location in the institution. It discusses the importance of traceability in institution and concluded that their deployment offer major improvements in the security, quality of care, in addition to agility, efficiency in hospital management.
Keywords—Medical hospital equipment, hospital management, traceability, RFID.
Resumo—A tecnologia de Identificação por Rádio Frequência (RFID) utiliza ondas eletromagnéticas para transmitir informações. Ele possui um transceptor que transmite uma onda de rádio através de uma antena para um transponder ou tag e a informação é enviada para um sistema computacional. Nesse contexto, o artigo apresenta um estudo de caso da implantação da tecnologia de RFID em equipamentos médico hospitalares, no centro cirúrgico do hospital Antônio Moreira da Costa em Santa Rita do Sapucaí, cujo objetivo é controlar os equipamentos hospitalares informando a disponibilidade e fazendo a rastreabilidade para sua localização exata na instituição. Discute-se a importância da rastreabilidade e conclui-se que a implantação pode proporcionar melhorias na segurança, qualidade do atendimento, além de agilidade e eficiência na gestão hospitalar.
Palavras-chave—Equipamentos médico hospitalares, Gestão hospitalar, Rastreabilidade, RFID.
I. INTRODUÇÃO
Os gestores hospitalares possuem o desafio de controle de materiais hospitalares como: medicamentos, equipamentos, bancos de sangue, roupas de cama, vestuário e utensílios.
Esse controle torna-se extremamente necessário, pois, o desperdício e o mal uso do patrimônio hospitalar tem contribuído para o aumento dos prejuízos dessas organizações.
Neste contexto, o uso da tecnologia de RFID se apresenta como uma solução promissora tanto na questão de gerenciamento dos ativos, quanto em sua localização para uso imediato.
O RFID é um sistema de identificação por rádio frequência (Radio Frequency Identification) baseado na utilização de ondas eletromagnéticas para comunicação de
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do Certificado de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica e Engenharia Clínica. Trabalho aprovado em Agosto/2015. Orientador: Prof. Msc João Paulo Carvalho Henriques.
dados e identificação de algum elemento como: produtos, componentes, caixas, pallets, containers, veículos, pessoas, ativos, máquinas e serviços [1].
O presente trabalho é um estudo de caso, para implantação do sistema de identificação por rádio frequência (RFID) no Hospital Antônio Moreira da Costa na cidade de Santa Rita do Sapucaí, MG, apresentando as vantagens e desvantagens da utilização deste tipo de tecnologia em ambientes hospitalar.
Deste modo o objetivo do projeto é uma tentativa de suprir as necessidades de controle dos equipamentos médico hospitalares, informando sua disponibilidade, rastreabilidade de modo mais fácil e precisa, informando sua localização exata na instituição.
II. RFID
A tecnologia de Identificação por rádio frequência (RFID) está presente diariamente em diversas aplicações, como por exemplo: cartões de acesso, passagens de pedágio (sem pagamento imediato), etiquetas de controle de livros e objetos; no controle de mercadorias, etc. [2]
O RFID até a algum tempo atrás estava restrito as aplicações militares, laboratórios e grandes empresas comerciais. Entretanto, o avanço e o desenvolvimento de componentes eletrônicos têm diminuído o custo dos dispositivos e permitido um maior uso comercial. [3]
Esse sistema possui vantagens quando comparada aos sistemas de identificação tradicionais, como por exemplo o código de barras, pois não necessita de posicionamento exato para a leitura de dados e o receptor dos dados não precisa estar fisicamente próximo ao objeto. Possui ainda grande capacidade de armazenamento de informações em sua memória. [2]
Os avanços tecnológicos têm propiciado uma maior velocidade de processamento e distância de leitura, novas funções, além de uma diminuição no tamanho dos dispositivos, permitindo novas aplicações. [3]
A. Histórico
Desde o início da segunda guerra mundial, os combatentes utilizavam radares que foram descobertos em 1937, por Sir Robert Alexander Watson-Watt, um físico escocês. O sistema de radar era utilizado para avisar com antecedência a chegada de aviões distantes. No entanto, os aparelhos não tinham como indicar se os aviões que se aproximavam eram aliados ou inimigos, sendo necessário contato visual ou via rádio para fazer a distinção. Diante disto, os alemães descobriram que se os aviões girassem em seu eixo a onda refletida mudaria, assim conseguiram uma boa vantagem competitiva sobre os britânicos. Esse foi considerado o primeiro sistema passivo de RFID.{4,5] Nas décadas de 50 e 60 continuaram os progressos na área de comunicação por rádio frequência, no entanto sem muito avanço no sentido de identificação. [6]
Rastreamento de Equipamentos Médicos
Thaís Rezende da Silva & João Paulo Henriques
Posteriormente, nos anos 70, surgiram as primeiras patentes RFID além dos sistemas ativos e passivos, permitindo o surgimento de novas idéias e aplicações para a tecnologia. Somente nos anos 80 é que a tecnologia começou a ser comercializada através do sistema desenvolvido no laboratório nacional Los Alamos, a pedido do departamento de energia dos EUA, sendo um marco na história da tecnologia de radiofrequência. [7] A Figura 1 apresenta a evolução do RFID.
Figura 1: Evolução do RFID. Modificada [2]
Na década 90 a IBM (International Business Machines) desenvolveu e patenteou o UHF (Ultra High Frequency) que oferecia uma transferência de dados rápida com um alcance de leitura maior. [7] Posteriormente, em 1999, juntamente com cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), um consórcio de empresas formou a Auto-ID Center, um centro de pesquisa continuada para o uso de identificadores por frequência de rádio.
Com a evolução das pesquisas na Auto-ID, desenvolveu- se um projeto inovador que viabilizava o uso de etiquetas RFID em todos os produtos feitos pelo consórcio das empresas, com o objetivo de rastreá-los. [5] Nesse sistema, as etiquetas possuíam um microchip conectado a uma antena, no qual é ativado pelo sinal de radiofreqüência emitido pelo transmissor, refletindo de volta o sinal enviado (sistemas passivos) ou transmitindo seu próprio sinal (sistemas ativos). Este dispositivo leitor também tem a capacidade de gravar novos dados no microship, em um sistema de leitura/escrita. [8]
Nos anos 90, a tecnologia ganhou popularidade global, sendo usada em aplicações comerciais, controle de acesso, integrada aos meios de pagamento[3], como apresentado na Figura 2.
Figura 2: Funcionamento do RFID. Adaptada [3]
Atualmente, os avanços tecnológicos têm permitido que os dispositivos sejam miniaturizados, velocidades e distâncias de leitura aumentadas, além de reduzir os custos e aumentar a aplicabilidade. [3]
B. Utilização e aplicações
O sistema de identificação por rádio frequência é um método de identificação automática por meio de sinais de rádio que recuperam e armazenam os dados remotos através de sistemas chamados de tags RFID. [9]
Esse sistema funciona do seguinte modo: um leitor é conectado a uma antena e juntos geram um sinal de radiofrequência. Quando uma tag na área de cobertura do sinal gerado é energizada, esta aciona seus circuitos para o leitor receber os seus dados, processar e enviar para um host que irá trabalhar com essas informações. [10]
Entre as principais aplicações do sistema RFID estão:
pedágios, bibliotecas, logística, supermercados, estoques, linhas de montagem industriais, bagagens, em transportes, celulares, em bovinos, veículos, documentos, produtos farmacêuticos, modalidades esportivas, controle de acesso, aplicações biométricas, médicas, entre outros. [3,7,8]
A Figura 3 apresenta algumas aplicações da tecnologia RFID.
Figura 3: Aplicabilidade do RFID. Adaptada [3]
C. Benefícios do RFID
O RFID realiza a leitura sem o contato e visibilidade com o leitor. Sua instalação é facilitada pelo armazenamento, leitura e envio de dados para as etiquetas ativas por meio de rede sem fios. A durabilidade das etiquetas e sua possibilidade de reutilização compensam o elevado custo de implantação. [11]
Esse sistema, ainda apresenta vantagens quando comparado a outras tecnologias como: operação segura em ambiente severo (lugares úmidos, molhados, sujos, corrosivos, altas e baixas temperaturas, vibração, choques), além de, uma variedade de tamanhos e formatos. E possui características peculiares como, a leitura simultânea de 30 itens em um segundo usando algoritmos de anti-colisão. [12]
A incorporação do RFID no rastreamento de ativos e produtos com a imediata captura e transmissão dos dados pode ajudar a reduzir o desperdício, limitar roubos, gerir inventários, simplificar a logística e até mesmo aumentar a produtividade. [12]
III. O FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE RFID O sistema de identificação por radiofrequência vem crescendo rapidamente e sendo amplamente utilizado na área da saúde. São usados na inibição de erros humanos nos registros de transportes de insumos e equipamentos podendo ainda localizá-los exatamente em uma instalação física. [13]
O RFID apresenta a arquitetura padrão composta basicamente por 3 dispositivos: Tag (etiqueta); o conjunto
constituído por leitor e antena e o computador host [14], como apresentado a seguir.
A. Componentes:
A tecnologia de RFID utiliza ondas eletromagnéticas, de radiofrequência, para identificação dos dados elementos, como por exemplo: pessoas, ativos, máquinas e serviços. [1]
A figura 4 ilustra o funcionamento do sistema, que será detalhado posteriormente.
Figura 4: Funcionamento do RFID. Modificada. [1]
Como observado na figura 4, esse rótulo tag é responsável por identificar os itens (1). O tag pequeno e barato equipa os objetos individualmente, além de possuir um transponder com um chip de memória digital e um código de identificação único. A capacidade de executar comandos específicos e armazenar informações e dados de identificação variam de acordo com o modelo de cada tag.
Além disso, há um encapsulamento que une o chip e a antena protegendo a tag. Essas etiquetas são então incorporadas aos dispositivos (ativos, pessoas, máquinas).
[1.13.14]
As informações presentes nas etiquetas são reconhecidas e lidas através de radiofrequência por conjunto de sensores constituído por antenas (2) e leitores (3). Esses sensores estão distribuídos em diferentes estágios e posições nas cadeias de suprimentos (pontos de recebimento, expedição, controle etc.). Por meio de um sinal modulado a antena promove a comunicação com o leitor do RFID, e o leitor por sua vez é responsável por enviar a frequência do comando de leitura e ainda, pela recepção e descodificação do sinal enviando diretamente ao mediador. [1,13,14]
Quando a tag passa por um campo eletromagnético é detectado o sinal de ativação do leitor. Os dados contidos podem ser lidos ou novos podem ser escritos. Os dados criptografados nos circuitos integrados das etiquetas são decifrados no leitor e transmitidos para o computador. O software da aplicação presente no computador processa os dados e freqüentemente os compara ou atualiza no banco de dados. [1,13,14]
O gerenciamento das complexas informações geradas e distribuídas ao longo da cadeia de suprimentos é realizado por conjunto de sistemas chamados de “RFID middleware”
(4). Componente responsável por gerenciar as informações entre os diversos componentes do hardware de RFID (leitores, antenas, sensores), identificar os eventos associados a essa informação, além de integrar com os sistemas gerenciais da empresa (5). [1]
Esse fluxo de informações é bidirecional, pois ocorre dos sistemas gerenciais para as etiquetas (fluxo de gravação) e vice-versa (fluxo de leitura) integrando as informações eletrônicas e os sistemas gerenciais. E ainda possibilitando a gestão do fluxo de informações relevantes, eventos e atualizações relacionados aos objetos distribuídos na cadeia de suprimentos. [1]
B. Tipos de Tag
Quanto ao modelo de classificação relativos as tags podem ser: passivos, semi-passivos e ativos. As tags passivas não apresentam fonte de energia própria necessitando então, de energia eletromagnética para o funcionamento e comunicação. Quanto aos modelos semi- passivos assim como os passivos dependem do sinal do leitor para se comunicar. Contudo, ainda apresentam uma bateria de alimentação interna permitindo a escrita e leitura como os ativos. Já os tags ativos apresentam uma fonte de energia própria através de uma bateria que fornece energia ao chip e se comunica ao leitor. [13]
Um tag ativo apresenta a vantagem de proporcionar um maior alcance se comparado ao passivo, em contrapartida possui a desvantagem de possuir uma etiqueta maior e custo um pouco mais alto. [15]
A tabela 1 apresenta a classificação da tag, além de suas vantagens e desvantagens.
TABELAI CLASSIFICAÇÃO DAS TAGS.
Classificação Vantagens Desvantagens
Passivo
Tempo de vida mais longo;
Mecanicamente mais flexíveis;
Baixo custo.
Distância limitada entre 4 e 5 metros;
Controlados rigorosamente pelas regulamentações locais;
Semi-passivo e ativo
Grande distância de comunicação;
Podem ser usados para controlar outros dispositivos, como sensores;
Não entram nas rigorosas
regulamentações de alimentação, que são
impostos os
elementos passivos.
Preço de produção maior, devido à matéria e aos materiais em que são embalados;
Confiabilidade na identificação do estado da bateria, especialmente se submetidos a um
ambiente com
diversos identificadores;
A rápida proliferação de dispositivos ativos representa um risco ambiental, devido aos produtos químicos utilizados nas baterias.
C. Faixas de frequência
É a frequência de operação do RFID que ativa o identificador, sendo o seu espectro eletromagnético dividido em: baixa frequência (LF), alta frequência (HF), ultra-alta frequência (UHF) e micro-ondas. [13]
Os sistemas de RFID são definidos conforme a sua faixa de frequência. Os sistemas de Baixa Frequência possuem
Fonte: CAVALCANTE, E.L., et al. [13]
curtas distâncias de leitura e baixo custo operacional. São usados nos controles de acesso, identificação e rastreabilidade dos produtos. [11]
Quanto aos sistemas de HF apresentam média velocidade e raio de alcance de leitura, custo razoável e são usados em Smartcards. Já o sistema de UHF possui leitura de longas distâncias, além da leitura de alta velocidade. São utilizados em veículos. [11,16]
TABELAII FAIXAS DE FREQUÊNCIA.
Características LF HF UHF Microondas
Frequência < 135KHZ 10 a 13,56 MHz
850 a 950 MHz
2,5 a 5,8 GHz Alcance de
Leitura
~ 10 cm ~ 1m 2 a 5 m ~ 15m
Fonte: CAVALCANTE, E.L., et al. [13]
IV. HOSPITAL
Hospitais são definidos como estabelecimentos de saúde que prestam serviço ambulatorial e de internação. Eles possuem sistemas de grande complexidade e devem possuir gestão voltada a oferecer assistência à saúde e ao negócio, de modo que os recursos financeiros sejam otimizados para oferecer um atendimento de qualidade. Portanto, há uma enorme pressão para que o serviço oferecido possua nível, trazendo a necessidade de um melhor planejamento para a geração de serviços de qualidade com menor custo. [17]
A. A aplicação da tecnologia RFID em ambientes hospitalares
O sistema de RFID pode auxiliar na rastreabilidade ao participar do controle e monitoramento de dados, através de uma rede de comunicação à distância que varia em metros, conforme a frequência utilizada. A comunicação ocorre por meio do chip RFID (tag) colocado no objeto, que transmite os dados através de um software automaticamente, sem necessidade de contato ou visão. Desta maneira, essa tecnologia pode identificar o objeto informando sua localização, data, horário e acesso. Assim, a rastreabilidade de elementos realizada pelo RFID pode atuar fornecendo subsídios para melhor análise, gestão de riscos e controle de dados no hospital. [18]
Outras áreas em que o RFID pode ser benéfico no ambiente hospitalar é na identificação e na rastreabilidade dos pacientes, na inserção de etiquetas a lotes de insumos hospitalares, como: luvas, máscaras, seringas ou gazes, para controle de estocagem; na gestão de medicamentos, rastrear bolsas de sangue, no resultado de exames, gravação dos prontuários, entre outros. Portanto, um hospital que utilize essa tecnologia pode oferecer condições para melhorar a sua gestão, com o uso de ferramentas que auxiliam a produtividade e no atendimento aos pacientes, aumentando o desempenho na gestão. [13,18,19,20]
A Figura 5 apresenta um modelo da utilização do RFID no ambiente hospitalar.
Figura 5: Mapa de monitoramento no hospital [18]
B. Projeto de controle e monitoramento de equipamentos médicos em um hospital
O presente estudo apresenta o trabalho de análise dos processos hospitalares, seguindo com o desenvolvimento do processo automatizado, destacando as etapas em que foi utilizada a tecnologia RFID para realizar a rastreabilidade.
Ele contempla o controle de dados e monitoramento dos equipamentos médico-hospitalares realizado por meio de um estudo de caso realizado no centro cirúrgico do Hospital Antônio Moreira da Costa. Um hospital de pequeno porte da cidade de Santa Rita do Sapucaí, MG. A principal motivação para a criação deste trabalho foram as dificuldades encontradas pela equipe de profissionais em localizar os equipamentos do hospital alvo.
O centro cirúrgico do Hospital Antônio Moreira da Costa possui uma área total de aproximadamente 580 m2 e é composta por três salas de cirurgia e pelas demais salas auxiliares.
Os principais equipamentos móveis presentes no centro são apresentados na Tabela 3.
TABELAIII EQUIPAMENTOS HOSPITALARES.
Quantidade Equipamento
3 Bisturis Elétricos
3 Monitores Cardíacos
1 Carro de Anestesia
2 Berços Aquecidos
1 Cardioversor
Desta forma, são necessárias 10 tags ativas para rastreamento e localização de todos os equipamentos dentro da Centro Cirúrgico. Para cobrir toda a área de interesse, seriam necessários 4 conjuntos leitores/antenas distribuídos no Centro Cirúrgico de forma a abranger toda a área.
A localização de cada equipamento dentro do centro cirúrgico seria apresentada ao usuário através de um software supervisório que se comunique com o sistema de gerenciamento RFID, possibilitando a localização imediata de qualquer um dos 10 equipamentos dentro da área de cobertura especificada.
V. CONCLUSÃO
Conforme observado no estudo de caso realizado, o sistema do RFID requer a melhoria da qualidade do serviço de saúde prestado e a diminuição de custos. Contudo,
conforme observado na literatura consultada e no estudo realizado deve vencer barreiras organizacionais e tecnológicas para atingir o objetivo proposto.
Semelhante ao estudo em questão o hospital Albert Einstein implantou um sistema similar visando uma maior organização do fluxo de materiais, fazendo um mapeamento da movimentação do equipamento, diminuindo o tempo de procura e evitando perdas.
Apesar dos desafios a serem vencidos, a proposta auxilia na localização imediata dos equipamentos no hospital, otimizando o tempo dos funcionários e gerando informações para a identificação da localização do equipamento. Ao incorporar a tecnologia do RFID no hospital, os processos de gestão serão aperfeiçoados, diferenciando dos demais hospitais, sendo um importante mecanismo para o aumento da segurança e da eficiência do serviço hospitalar prestado.
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Thaís Rezende da Silva nasceu em Itajubá, MG, em 22 de fevereiro de 1987. Pós graduanda em Engenharia Biomédica e Clínica pelo Inatel (2013/2014).Recebeu o título de Enfermeira pela Universidade do Vale do Sapucaí em 2011.
João Paulo Carvalho Henriques nasceu em Ouro Fino, MG, em 15 de abril de 1983. Recebeu o título de Técnico em Eletrônica pela Escola Técnica de Eletronica Francisco Moreira da Costa em 2001, Engenheiro Eletricista pelo INATEL em 2006, especialista em Docência no Ensino Superior pela FGF em 2012 e Mestre em Engenharia Eletrica pela Universidade Federal de Itajubá em 2014. Desde 2012 é professor Auxiliar do Instituto Nacional de Telecomunicacões, onde atua com Controle de Sistemas Dinâmicos, Controlador Lógico Programável e Sistemas Supervisórios.
