一种3D RFID/NFC圆柱形磁读头线圈结构（3DCCS），用于无方向限制地检测高频标签，适用于生物医学应用

《IEEE Journal of Radio Frequency Identification》：A 3-D RFID/NFC Cylindrical Magnetic Reader Coils Structure, 3DCCS, for Orientation-Free Detection of HF Tags, for Biomedical Applications

NFC技术在生物医学领域的应用研究提出了一种新型3D圆柱形线圈结构，通过CST仿真优化磁场分布，实验验证其显著提升标签识别成功率，增强医疗设备间secure data transmission和患者身份识别可靠性，为医疗物联网和智能穿戴设备提供高效通信方案。

　　

摘要：

近场通信（NFC）技术已在生物医学科学的应用领域得到探索。NFC具备诸如无需电池的短距离通信和安全数据传输等固有优势，使其成为各种生物医学监测应用的理想选择。在医疗保健领域，NFC有助于患者身份识别、访问控制以及医疗设备之间的安全数据传输。此外，支持NFC的智能可穿戴设备能够增强实时健康传感器数据的收集能力。本文介绍了一种应用于生物医学科学领域的新型NFC 3D圆柱形读写线圈结构。这种新设计的线圈结构能够产生平面旋转磁场，显著提高了标签识别的成功率。线圈磁场分布的优化促进了NFC标签与读写器之间的高效通信。为了进行设计优化，对生成的磁场进行了CST（计算电磁场）仿真分析。实验中使用了带有重叠铜带的管状结构来验证标签检测效果。这种3D圆柱形读写线圈结构提升了医疗系统中的通信性能。

一、生物医学应用

近年来，工作频率为13.56 MHz的近场通信（NFC）技术越来越多地应用于生物医学领域，为医疗保健提供了许多便捷且安全的解决方案[1]。在健康监测和医疗设备方面，NFC技术可用于连接血压计、血糖仪和心脏参数监测设备等，实现与智能手机或其他设备的数据传输[2]、[3]、[4]。这使得医生和患者能够实时监测和记录生命体征，从而改善健康管理[5]。在医疗记录管理方面，医疗机构可以利用NFC技术来管理患者的电子病历[6]。医生和护士可以通过NFC读写器访问患者信息，确保医疗记录和信息的及时共享[7]、[8]。为了实现健康数据存储的认证和访问控制，医院可以在认证和访问控制系统中使用NFC卡或标签[6]。NFC技术还可用于药品追溯，能够追踪药品供应链，确保药品的合法性和来源[9]，这对于防止假冒药品的传播至关重要[10]。NFC技术还可用于配置医疗设备，例如植入式髋关节假体或手术器械[11]、[12]，这样医生可以根据患者的具体需求进行调整，而无需进行手术[13]。在紧急情况下，医务人员可以利用NFC技术识别患者并获取其医疗信息，以提供更好的护理[14]。总之，NFC技术为生物医学领域提供了快速、安全且便捷的通信和认证方式，有助于提升医疗效率和患者安全。