Une révolution dans les analyses en laboratoire : la RFID et les smartphones

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CONTENTSVue d’ensemble ..................................................................................................................... 3

Équipements de diagnostic automatisés ............................................................................. 3

Les applications RFID destinées aux équipements de diagnostic ..................................... 4

Interface utilisateur RFID sur smartphone et connexion au cloud .................................... 6

Authentification ................................................................................................................ 6

Maintenance prédictive ................................................................................................... 7

Le contrôle qualité et la journalisation automatisée des données ................................ 7

Suivi des échantillons ...................................................................................................... 7

Services basés sur le cloud ............................................................................................. 8

Conclusion ............................................................................................................................. 8

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Vue d’ensemble

Le secteur du diagnostic in vitro est en pleine expansion et s’accompagne d’avancées technologiques dans le domaine du diagnostic moléculaire, du séquençage ADN nouvelle génération, du diagnostic tissulaire et clinique et de plus en plus de processus au chevet du patient destinés à détecter, diagnostiquer et prévenir les maladies. L’immunothérapie cellulaire, qui consiste à utiliser le système immunitaire du patient pour produire des cellules pour combattre le cancer, est un exemple patent de technologie des sciences du vivant visant à améliorer la santé. Au cours de la décennie passée, on a également constaté un développement commercial des tests de diagnostic compagnons, phénomène qui a stimulé la croissance du secteur et est né de la nécessité d’améliorer l’efficacité des thérapies prescrites avec des produits pharmaceutiques et biopharmaceutiques adaptés aux besoins des différents patients. Dans chaque cas, un prélèvement humain, tel que du sang, de la salive, des tissus, de l’urine ou autre, est recueilli pour être analysé, puis traité en laboratoire, dans un hôpital ou dans un établissement offrant les méthodes d’analyse en question. Cette procédure permet ainsi d’établir un diagnostic et une thérapie sur mesure.

Dans cet environnement en mutation rapide, trois grandes tendances technologiques convergent pour offrir une opportunité unique de révolutionner l’efficacité des processus en laboratoire:

1. Le développement des équipements de diagnostic automatisés

2. L’émergence des solutions de RFID commerciales pour une utilisation diagnostique

3. La commercialisation et l’adoption des smartphones équipés d’une fonction de communication en champ proche

Le présent livre blanc présentera les différents aspects de chacune de ces tendances et fournira des exemples des nouvelles alternatives qu’offre la technologie récente qu’est la RFID et des cas d’utilisation émergents.

Équipements de diagnostic automatisés

Le diagnostic in vitro implique l’utilisation d’appareils et de réactifs médicaux pour analyser des prélèvements humains (sang, urine, selles, tissus et autres liquides biologiques) dans l’optique de déceler des maladies, affections et infections. Les analyses peuvent être effectuées par des laboratoires indépendants, des laboratoires d’hôpitaux ou au chevet du patient.

Les premiers appareils automatisés mis au point pour ce marché sont apparus au milieu des années 1980 et étaient semi-automatiques. Peu à peu, on a vu s’intégrer des technologies qui sont venues remplacer des tâches de diagnostics autrefois manuelles.

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Comme tant de processus susceptibles d’être automatisés, ils offraient l’avantage de permettre au personnel de laboratoire de se consacrer davantage aux tâches d’analyse ou requérant une manipulation spéciale ou un jugement humain, de standardiser les processus pour diminuer les variations et optimiser la qualité et d’assurer la reproductibilité (ce qui est essentiel si l’on veut s’assurer qu’une procédure de diagnostic peut être effectuée par n’importe quel collaborateur). Surtout, l’automatisation a joué un rôle clé pour l’optimisation des réactifs et autres consommables très précieux pour le processus de diagnostic.

Les premières applications de la RFID dans le domaine du diagnostic intégraient des stratégies destinées à contrôler l’utilisation de consommables propriétaires et à authentifier les réactifs en amont, ce qui a préparé le terrain pour l’utilisation de la RFID pour le suivi de hauts volumes de consommables. Bon nombre d’équipements utilisés dans le domaine du diagnostic in vitro sont désormais de véritables « installations de production » closes avec des machines entièrement automatisées qui font transiter automatiquement les prélèvements d’étape en étape durant l’ensemble du processus de diagnostic. Les avantages de la RFID sont graduellement venus compléter le suivi par code-barres, puisqu’il permet de stocker des informations précieuses dans le circuit intégré de la puce sur le consommable en lui-même. Ainsi, il devient possible de recueillir des informations destinées au contrôle qualité. L’adoption de technologies d’automatisation par les fabricants d’équipements a coïncidé avec la commercialisation de transpondeurs RFID à bas coût, ceux-ci étant idéaux pour les systèmes d’automatisation de bureau et parfaitement adaptés aux laboratoires d’analyses modernes.

Les applications RFID destinées aux équipements de diagnostic

Dans la plupart des applications de diagnostic, le suivi des prélèvements des patients est essentiel. C’est pourquoi, depuis des années, on fait appel à l’identification par code-barres pour s’assurer qu’un identifiant unique est attribué à chaque prélèvement à chaque étape du traitement et que la chaîne de contrôle des prélèvements reste fiable.

Le processus inclut généralement des étapes automatisées et des redondances afin de garantir la sécurité du patient et la précision du diagnostic. Parmi les exemples d’utilisation de la RFID, on peut citer l’authentification des réactifs et autres consommables propriétaires pour éliminer tout risque de contrefaçon et faciliter la maintenance prédictive. Ainsi, les techniciens de laboratoire sont alertés si un consommable essentiel doit être rechargé dans l’équipement.

Les transpondeurs RFID sont en quelque sorte des ordinateurs à bas coût équipés d’une puce à circuit intégré (CI) entièrement fonctionnelle qui marche sans fil grâce à une antenne alimentée par le matériel à l’aide de fréquences radio. Cette

Asset Tag Diagnosis

Lab Automation

Instrument Reader

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technologie s’est démocratisée au cours des dix dernières années, si bien qu’elle est utilisée couramment dans diverses applications de diagnostic. Les puces à CI RFID contiennent généralement une mémoire morte utilisateur programmable et effaçable électriquement (EEPROM), qui est le type de mémoire utilisé par les applications de calcul du quotidien. Cette technologie offre de multiples possibilités d’inscrire des informations sur l’élément en question pendant l’ensemble de sa durée de vie et de lire les informations à des moments clés du processus de diagnostic.

La mémoire utilisateur peut stocker des indicateurs de qualité, tels que la date de fabrication ou les heures de tel ou tel processus. Un consommable utilisé à des fins de diagnostic peut par exemple comprendre des indicateurs clés en lien avec son historique et son processus qualité directement sur la puce à CI. À des fins de sécurisation des données, celles-ci peuvent être stockées dans une base de données externe ; d’autres données peuvent être stockées sous différentes formes (par ex. sous forme de codes-barres et d’informations lisibles à l’œil humain) en fonction de l’utilisation des données dans le cadre de l’application diagnostique.

Les fabricants d’équipements de diagnostic exploitent intelligemment le potentiel de la RFID pour automatiser davantage des processus qui, historiquement, étaient basés sur une main-d’œuvre manuelle et un identifiant unique (généralement un code-barres) renvoyant vers une base de données externe. La RFID multiplie les possibilités de stockage et d’utilisation des données dans le cadre d’un processus de diagnostic entièrement automatisé, ce qui réduit de manière mesurable le risque d’erreur humaine.

Le dernier développement en matière de RFID est l’intégration de données recueillies par capteur pouvant être stockées dans la mémoire utilisateur de la puce à CI. Il est désormais possible d’intégrer un enregistreur de données à relativement bas coût dans les processus de diagnostic, ce qui permet de relier un prélèvement de son historique des températures. Pour bon nombre de processus de diagnostic, la mesure de la température représente l’un des facteurs clés en matière de qualité des prélèvements. Il est désormais possible que chaque élément comprenne des informations relatives à la chaîne de contrôle du froid, et ce, grâce à l’émergence de solutions de stockage de données sans fil à bas coût. Les processus automatisés optimisent la qualité de la procédure de diagnostic et réduisent les délais nécessaires pour diagnostiquer des problèmes de santé grâce aux rapports graphiques, au stockage numérique et autres améliorations qui révolutionnent la qualité des soins.

Les fabricants les plus innovants combinent les procédures de diagnostic avec des produits pharmaceutiques alliés à l’équipement dans le cadre de la tendance croissante du « diagnostic compagnon », qui améliore l’efficacité des thérapies prescrites et réduit le coût total du traitement. Cette tendance brouille la frontière entre les technologies de diagnostic et les produits pharmaceutiques, ouvrant la voie à des thérapies basées sur des sciences du vivant ou des biopharmaceutiques plus organiques. Ainsi, la médecine s’éloigne du poids lourd qu’étaient traditionnellement les produits pharmaceutiques synthétiques en usage au cours du siècle dernier.

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Interface utilisateur RFID sur smartphone et connexion au cloud

Les systèmes de RFID destinés aux équipements de diagnostic comprennent désormais des données intégrées à des systèmes de gestion de l’information du laboratoire (SIL) alliés à un puissant traitement des données et à une interface utilisateur graphique comprise dans l’équipement lui-même. Ces dernières années, l’émergence de la communication en champ proche dans les smartphones modernes a fait reculer les limites des données contenues dans les puces RFID. Celles-ci deviennent alors accessibles en dehors de l’équipement, voire du laboratoire.

Les technologies RFID désormais employées dans le cadre des équipements de diagnostic actuels sont généralement des dispositifs à hautes fréquences respectant la norme de fréquence internationale de 13,56 MHz. Cette avancée est basée sur le principe de communication en champ proche, permettant ainsi aux smartphones de lire les informations stockées sur la mémoire utilisateur et affichée grâce à des applications conçues sur mesure. Ainsi, les chercheurs et techniciens de laboratoire peuvent consulter rapidement diverses informations au sujet d’un élément de diagnostic à l’aide d’un smartphone.

Depuis plusieurs années, Android™ propose la lecture RFID et la version 11 d’Apple iOS™ devrait voir une fonctionnalité de lecture RFID compléter son très populaire Apple Pay® NFC. Puisque la grande majorité des smartphones lancés sur le marché

font appel au système d’exploitation Android ou iOS, la lecture par smartphone de consommables de diagnostic ou de prélèvements équipés de la RFID pourrait bientôt faire partie du quotidien.

Comment les données de RFID seront-elles utilisées ? La seule limite tient à l’imagination des professionnels innovants du domaine de la santé qui créent les outils de diagnostics de demain. En voici quelques applications : l’authentification, la maintenance prédictive, les contrôles qualité et la journalisation automatisée des données, le suivi des prélèvements sur différents sites et les services basés sur le cloud.

Authentification

Les réactifs utilisés dans les procédés diagnostics sont une importante source de valeur client et de nombreux réactifs et autres consommables spécifiques ont été conçus exclusivement pour des équipements automatisés. En matière de contrôle qualité, il est important de s’assurer qu’aucun réactif non autorisé n’est utilisé avec des équipements pour lesquels il

n’a pas été conçu. La RFID peut être utilisée pour stopper les opérations en cas de détection d’un réactif non autorisé. Une méthode d’authentification répandue consiste à arrêter le fonctionnement d’une cartouche propriétaire contenant un

RFID Printer RFID-Labeled Instrument

Consumable

Smart Phone NFC Enabled

Cloud – Lab Cloud Services

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réactif dès que son contenu est épuisé. Bon nombre de produits RFID comprennent une fonction qui déactive la puce en cas de détection d’une manipulation non autorisée, ce qui bloque toute utilisation de la cartouche en question.

Maintenance prédictive

Les équipements de diagnostic nécessitent généralement des visites de maintenance préventive de la part de techniciens et, de temps à autre, le changement de pièces détachées, des mises à jour du micrologiciel et des modifications logicielles. La RFID peut jouer un rôle clé dans les programmes de maintenance prédictive, dans la mesure où elle peut prévenir l’opérateur qu’il doit recharger l’appareil en consommables ou effectuer d’autres tâches de maintenance pour optimiser le rendement. Grâce à leur mémoire de plus en plus puissante et à des fonctionnalités toujours plus nombreuses, les transpondeurs RFID sont devenus des éléments clés des équipements automatisés. De plus en plus souvent, ils sont utilisés pour s’assurer de la fiabilité des opérations et réduire les périodes d’inactivité réduites, deux thèmes clés lorsqu’on dirige un laboratoire moderne.

Le contrôle qualité et la journalisation automatisée des données

Les transpondeurs RFID incluent une fonction lecture très utile pour le contrôle qualité. Elle permet en effet d’inscrire des informations dans la puce IC à divers moments de la durée de vie d’un article donné. Pour le suivi des prélèvements, par exemple, il est possible de sauvegarder la date et l’heure de différentes opérations ou d’enregistrer certaines informations, telles que le poids, les paramètres environnementaux ou le cycle de production. La RFID peut également servir à savoir quand les variables du processus excèdent les limites attendues et à alerter les opérateurs qu’un arrêt-machine menace si aucune mesure corrective n’est prise.

La journalisation des données à bas coût est une nouvelle technologie basée sur la RFID. Elle fait appel à des capteurs passifs ou à pile pour fournir aux techniciens de laboratoire des moyens d’enregistrer l’historique des données directement sur la puce RFID tout en mettant régulièrement à jour les données. Cette fonctionnalité est extrêmement utile dans les applications des sciences du vivant, où la qualité des échantillons dépend dans une large mesure de la stabilité de l’environnement de stockage et de traitement. Pour s’assurer qu’un échantillon a bien été maintenu dans la plage de température prévue, il est également possible de faire appel à la mémoire RFID en enregistrant uniquement les déviations et en inscrivant des données sur la puce que si l’échantillon a été exposé à des températures comprises hors de la plage prévue.

Le captage passif de la température au moyen de la RFID est déjà une réalité commerciale et ce type de capteur à bas coût est déjà utilisé pour les applications diagnostiques. Au fil de temps, de plus en plus de capteurs RFID seront sans doute mis au point, ce qui multipliera les avantages pour les laboratoires d’analyses. L’historique des données peut être facilement consulté à l’aide d’un smartphone grâce à une application conçue pour afficher un graphique des informations.

Suivi des échantillons

Les processus du secteur de la santé ont connu une évolution telle qu’il a fallu pouvoir effectuer un suivi des prélèvements et contrôler la documentation à partir de plusieurs sites. Alors que les systèmes d’information pour laboratoires peuvent gérer sans problème les processus à l’intérieur du laboratoire à l’aide d’un SIL, le suivi des prélèvements devient plus compliqué lorsque les processus sont répartis sur plusieurs sites. Dans le cadre des méthodes de diagnostic au chevet du patient, il

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est de plus en plus courant d’obtenir des prélèvements (sang ou urine, par ex.) hors d’un laboratoire et que ceux-ci soient expédiés aux centres d’analyse qui effectuent des procédures de diagnostic supplémentaires. Dans ces cas, il est utile de faire appel à la RFID pour gérer les prélèvements au moment de leur entrée.

Il est possible, par exemple, d’équiper le portail d’expédition de lecteurs RFID capables de déterminer le contenu des prélèvements expédiés sans avoir à ouvrir l’emballage. Ainsi, un deuxième site peut bénéficier des avantages de l’automatisation. La plupart des prélèvements s’accompagnent de documents et d’autres éléments dont on peut effectuer le suivi grâce à la RFID pour s’assurer que chaque élément fera bien l’objet d’un suivi parallèle, ce qui réduit les processus manuels autrefois utilisés à cet effet. Pour résumer, la RFID est en train de devenir un outil précieux pour réduire les erreurs et augmenter le rendement dans le traitement des prélèvements susceptibles d’être transportés vers d’autres sites.

Services basés sur le cloud

Les smartphones sont désormais équipés d’une fonction lecture capable de consulter les informations contenues dans une étiquette RFID, si bien que les instruments de diagnostic offrent maintenant la possibilité d’accéder aux informations en lien avec la procédure de diagnostic stockées sur le cloud. Un spécialiste du séquençage génétique, par exemple, peut vouloir en savoir plus sur les consommables utilisés par les équipements de laboratoire sans

se fier uniquement aux lecteurs et à l’interface utilisateur intégrés dans l’équipement en lui-même. Certains consommables ne se présentent plus simplement sous forme de bouteille ou de contenant de réactifs propriétaires : ils comprennent parfois des cartouches et autres dispositifs spécifiques ayant une durée de vie limitée et devant être remplacés périodiquement. Il est possible de stocker les informations au sujet de ce type de consommable en partie dans la mémoire utilisateur de la puce RFID et en partie dans une base de données sur le cloud accessible par smartphone. On peut ainsi consulter le contenu de la puce et accéder à une base de données conçue pour faire profiter l’utilisateur des avantages de l’architecture sur le cloud.

À l’avenir, ces services basés sur le cloud seront amenés à être proposés de plus en plus souvent pour les équipements de diagnostic. De plus, en raison de l’utilisation de plus en plus répandue de smartphones équipés d’une fonctionnalité de communication en champ proche RFID, on verra se multiplier les services de support créatifs pour laboratoires.

ConclusionLe rythme soutenu de l’innovation dans le domaine du diagnostic médical donne lieu à de nouvelles applications technologiques capables d’optimiser les performances, de réduire les erreurs, de minimiser les coûts et d’améliorer les résultats cliniques. L’automatisation continuera d’être l’un des facteurs clés de ces optimisations à destination des laboratoires. L’apparition récente de nouveaux composants RFID, de capteurs à bas prix, d’interfaces utilisateur sur smartphone et du cloud computing vient d’ailleurs compléter ce phénomène. Toutes ces nouveautés ont donné lieu à un nouvel environnement riche en potentiel pour optimiser les diagnostics en laboratoire et améliorer la valeur client.