安全配送Covid-19疫苗 IoT技術扮要角
2021-01-07
作者
Thomas Søderholm, Nordic Semiconductor
即使一款新冠病毒疫苗已被證實是安全有效的，要將疫苗推送到全球市場，仍將面臨一些物流方面的挑戰。
疫苗製造商和通路商千方百計要將新冠病毒(Covid-19)疫苗安全地護送到世界各個角落，這項任務的挑戰不僅來自其大規模和急迫性，疫苗對於溫度的要求，更是為生產和配送鏈帶來沉重負擔。
為了因應新冠病毒疫情，全球各地的針對性免疫專案正在致力開發疫苗產品；在達上百種候選新冠病毒疫苗中，有許多已進入臨床試驗階段，安全有效的疫苗可望在不久的將來問世。一些較小型的試驗已經產出良好結果。世界衛生組織(WHO)預期，具潛力的疫苖將陸續於2020年底與2021年初發表較大規模臨床試驗結果，經批准的疫苗產品也許可以在2021年中之前準備好廣為配送。
物流挑戰
不過即使一款新冠病毒疫苗已被證實是安全有效的，要將疫苗推送到全球市場，仍將面臨一些物流方面的挑戰。首先，疫苗必須獲得各國主管機關的批准，然後必須在符合嚴格標準的條件下大量製造；最後則是得配送全球，才能讓數十億人都能接種疫苗，。
光是在配送階段，就需要根據特定的、有時甚至是極端的溫度要求，來運輸任何一款成功上市的新冠病毒疫苗。通常，這意味著疫苗必須始終保持在2°C至8°C之間的冷藏狀態。但是，美國藥廠輝瑞(Pfizer)所開發的疫苗──首批已提交美國食品和藥物管理局(FDA)取得緊急使用許可的新冠病毒疫苗──則必須保存在罕見的-80°C低溫之下。
從以前就有許多疫苗產品被運送，因此這些並非全新的挑戰。根據統計，物流失誤導致大約1.5%的藥品出貨「被標記為報廢」；在此同時，國際快遞託運服務業者FedEx指出，運輸過程中的溫度偏差，估計每年為製藥產業造成150億美元的產品損失。
不過對於製造商、經銷商和醫療照護供應商而言，從新冠疫情流行之前到現在最大的區別是，目前的任務不管是在規模、速度要求和重要性等方面都是史無前例的。
疫苗溫度追蹤裝置
由於疫苗的保存溫度非常重要，因此在所有運輸階段進行溫度追蹤，對於確保疫苗效用是至關重要的。
來自荷蘭的物聯網(IoT)業者SODAQ為專門設計用於新冠病毒疫苗保存的容器展開了概念性驗證(Proof-of-Concept，PoC)。在全世界各地運輸時，容器至少要在2°至8°C的溫度範圍內保持96小時。該設計利用液態氮或乾冰和不同的溫度感測器，也可以配合不同類型的冷卻箱，以便將疫苗保存在-20至-80°C的溫度下。
SODAQ的疫苗裝運箱使用Nordic的nRF9160系統級封裝(SiP)元件，利用雲端平台遠端追蹤位置並即時監控運送時的溫度。如果將傳統的追蹤器安裝在每個疫苗裝運箱的外部，就不可能有效地堆疊箱子並確保感測器不易損壞。將追蹤裝置插入箱子本身也是不可行的，因為使箱子保持冷卻的水和鋁箔會阻斷RF訊號。
SODAQ嘗試在構成裝運箱結構的紙板層之間插入一個薄型溫度感測器來解決此問題，該方案整合了可充電標準鋰電池、Nordic SiP元件、溫度感測器、USB充電連接器和天線。尺寸為6mm的電池是追蹤器最厚的部分，可輕鬆在各層之間滑動。
採用蜂巢式物聯網的試驗
作為試驗，SODAQ已經完成了50次單筆出貨，分別運往英國、德國、法國、西班牙、義大利和波蘭等歐洲國家，以及美國和加拿大。其中涉及追蹤疫苗裝運容器(由來自德國的絕緣技術公司va-Q-tec等生產) 的位置和溫度。測試了包括為追蹤裝置充電，在同一裝運箱中重複使用該裝置，以及在新的裝運箱中重複使用該裝置等等。
在所有國家和地區中，該追蹤裝置都使用蜂巢式物聯網來進行可靠連結，是由LTE-M和NB-IoT兩種規格標準所實現的低功耗廣域網路(LPWAN)，實現了簡單、安全的無線連結，從而可以在整個配送過程中監控高價值資產，包括藥品。對於運送到不同環境的疫苗產品，信標(beacons)或RFID等替代技術通常不如使用蜂巢式物聯網的解決方案有效。
SODAQ的解決方案整合了支援LTE-M/NB-IoT多模式功能的Nordic元件，充分利用了蜂巢式物聯網的優勢，可將關鍵的疫苗位置和溫度資料傳輸到雲端。該低功耗SiP元件能延長電池壽命，使裝運箱適合長途旅程；此外其小尺寸適用於運輸和物流領域中常用的小型資產追蹤器。該疫苗溫度追蹤器的重量輕、體積小，特別適合在飛機上使用。
本文由Nordic Semiconductor供稿
