如何在可连接/附加外设中提供安全跟踪和验证

作者：Erik Fasnacht，Matt Whitcombe

许多电气或电子产品在其使用寿命内需要单独的、可更换的笔芯或配件。这些附加项目可能包括电子和非电子设备。主电子系统的安全有效使用取决于两个组件的兼容性和正确使用。在医疗应用中尤其如此，因为 COVID-19 增加了对更高安全性的需求。

验证和跟踪添加的配件对于防止重复使用、污染和避免超过这些配件的有用保质期至关重要。不当和过度使用也会损坏甚至使更昂贵的主机的保修失效。具有工厂编程 64 位序列号的单线串行 EEPROM 为医疗和其他一些应用中的验证和跟踪提供了一种低成本、空间敏感的解决方案。它还可以为外部数据加密/解密提供密钥以确保安全。使用单线存储设备，可以在新的或更新的设计中轻松实现验证和跟踪。

本文的第一部分简要概述了为什么需要对产品进行跟踪和识别。第二部分详细介绍了如何将跟踪和识别添加到可连接或附加外设的技术细节。

识别和跟踪应用程序

通常，可以从识别和跟踪中受益的应用是可更换的墨盒、连接器、外围设备和消费类工具。更具体地说，表 1 列出了几个可以使用标识 （ID） 和跟踪的应用程序。

为这些应用程序和其他应用程序添加ID和跟踪的原因可以从简单的识别到基于附件更改电子设备的功能。以下列表显示了电气和非电气附件可以提供的信息类型。

使用单线存储器存储的优点和信息：

序列号

跟踪信息

附件说明

使用记录

消耗计数

防伪保护

例如，在医疗设备中，带有单线存储设备的注射泵可以识别注射器中的物质和剂量，以及防止重复使用并提供有效期和额外的跟踪信息。

单线存储设备的优点：

易于实施

一个数据信号和接地回路

成本相对较低

中端安全性

连接器引脚数量最少，同时节省成本

射频识别 （RFID） 和更昂贵的 RFID 接收器的替代方案

一次性医疗应用

医疗市场的趋势是将诊断测试从医院的集中实验室转移到快速的即时诊断、远程诊断、医生办公室或诊所设施。对于一次性测试，单线存储器是实现许多医疗设备制造商希望与其产品相关联的信息类型的理想方法。即时诊断提供了一种更环保的解决方案，因为它们避免或减少了将样本运送到中央测试实验室或医院的需要。这些诊断测试通常将一次性产品用于多种目的。与一次性产品相比，可重复使用的医疗设备通常更昂贵，体积更大，并且需要灭菌才能重复使用，---除了管理可重复使用设备的成本和复杂性之外，这一过程更难以安全实施。

医疗应用可以包括电子产品，也可以包括非电子产品，因为单线存储器不需要额外的电子组件。制造电子产品的公司以及制造非电子医疗设备的公司可以从轻松向其产品添加所需甚至关键信息的能力中受益。

了解产品未被篡改在医疗器械附件中非常重要。具有存储校准信息和单线存储器使用指示的一次性医疗设备也可以存储批号并指示更换时间或需要更换。例如，一个完全没有电子设备的氧气面罩仍然需要向医疗保健护士表明该设备是：（a）插入和（b）以前没有使用过。单线存储设备提供了一种简单的解决方案，可以模制成产品的塑料。

对于 COVID-19，正在探索聚合酶链反应 （PCR） 检测和类似技术在检测病毒是否存在方面的有效性。在一次性便携式应用中，用于定量（显微PCR）分析的基于墨盒的样品分析可以从使用单线存储器中受益。此外，取样血液（血清和血浆）和非侵入性唾液，以及液体和固体材料都是使用一次性测试附件进行医学分析的潜在候选者。

DNA测试是单线存储器医疗即时应用的一个很好的例子。在样品孔中放置适当的样品后，机器可以直接向机器操作员提供及时的DNA结果。此应用中的化学需要存储诸如校准数据、是否已经使用过一次等项目。单线存储设备可能包含批号/序列号、带数据的校准表、测试标识符、重复使用锁定和到期日期。图1显示了将医疗样本连接到分析仪器的过程。

单线存储器的其他医疗应用是使用需要跟踪的一次性塑料管的医疗设备。安装新的塑料管时，必须将其分配给使用该设备的每位患者并与之保持在一起。在某些情况下，一台机器可能需要与其他患者共享。为了安全使用，设备需要在每次插入时重新确认电子管身份并读取电子管使用历史记录。管子的内存需要跟踪诸如患者ID号，使用时间的时间戳以及可能的其他数据等项目。图2显示了一次性产品如何包含此信息。

这种类型的小容量内存存储有几种非医疗一次性应用。例如，墨盒、电池、健康和美容市场不受监管，因此制造商及其品牌形象可以从添加标识中受益，以帮助确保产品质量和收入保护。

保护电器和工业设备

一些家用电器，如食品制备搅拌机和处理器，以及卷发钳和面部护理等美容产品，都有附件，甚至可能改变电器的功能。单线存储设备可以为设备提供正确的标识和其他所需信息，以避免不当使用、设备损坏甚至对用户造成伤害。

工业设备本身可能非常昂贵，但它们处理高功率所需的电源线和连接器也是昂贵的物品。单线存储器可以提供正确的识别，并避免对设备和连接电缆进行损坏和昂贵的维修。

除了处理电源外，工业和商业应用还需要昂贵的电缆来处理数据。例如，对于光纤，电缆需要能够自我识别并向网络提供信息，包括长度和其他光学参数、连接历史、序列号和制造细节。除了这些信息之外，电缆还可以包含跟踪代码，使伪造更加困难。单线存储设备可以提供所有这些信息。

对于更昂贵的消费和商业产品，一些售后市场供应商提供低成本的充电器/电源单元作为替代品的情况并不少见。不幸的是，匹配不当或设计不良的充电器可能会导致设备故障。该问题的解决方案可能是在充电器插头内集成一个单线存储设备以进行识别。如果连接的设备无法读取充电器插头中的 ID 芯片，则不会充电并防止潜在损坏。

某些电缆中的ID由医疗设备识别，以验证电缆，尤其是标识电压，载流能力和其他因素的电源线，对于设备是否可接受。所有这些信息都可以存储在单线存储器中。

总之，本文介绍了向附加设备和外设添加内存的必要性。第 2 部分将展示如何为需要少量内存、需要解决基本安全性且不占用大量空间的应用轻松实现单线存储器。

是呢环保局：郭婷