CN109414583A - 管理外部设备与可植入设备之间的通信的方法和*** - Google Patents
管理外部设备与可植入设备之间的通信的方法和*** Download PDFInfo
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Abstract
提供了用于管理外部设备(ED)与可植入医疗设备(IMD)之间的双向通信的***和方法。该方法包括接收活动ED配置和对要用于活动ED配置的通信参数的请求。该方法还包括从预先存在的配置的集合中识别与活动ED配置匹配的预先存在的配置,该预先存在的配置的集合具有相关联的预定义的参数的集合。该方法还基于所识别的预先存在的配置从预定义的参数集的集合中确定结果参数集,并且返回与该请求有关的结果参数集,该结果参数集要被该ED用于与该IMD的双向通信。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月11日提交的美国临时申请No.62/504,595和2018年5月4日提交的美国非临时申请No.15/971,836的权益。上述申请中的每一个都题为“METHOD ANDSYSTEM FOR MANAGING COMMUNICATION BETWEEN EXTERNAL AND IMPLANTABLE DEVICES(管理外部设备与可植入设备之间的通信的方法和***)”,并且通过引用以其整体并入本文。
背景技术
本公开的实施例一般涉及用于与可植入医疗设备(IMD)进行双向通信的***和方法,并且更具体地涉及外部设备与IMD之间的***和方法。
IMD是配置为被植入患者解剖结构内并包括一个或多个电极的医疗设备,所述电极接收或输送来自或送至器官或组织的电压、电流或其他电磁脉冲(通常为“能量”)以用于诊断或治疗目的。通常,IMD包括电池、脉冲发生器和/或微处理器,该微处理器被配置为执行诊断监测,管理与外部设备的通信,控制患者治疗等。IMD的组件被密封地封在金属外壳(通常称为“罐”)内。
IMD由医师和/或患者控制的外部设备编程,并将数据传输到外部设备。外部设备通过与IMD形成无线双向通信链路来进行通信。最近,已经提出使用诸如蓝牙低功耗(BLE)的商业协议与IMD通信,该商业协议与商用无线设备(诸如平板电脑、智能电话等)兼容。已经提出使多种类型的移动设备能够通过加载在移动设备上的软件应用来与IMD无线地进行通信。例如,可以在线提供应用以下载到智能电话、平板设备或其他便携式设备,其中应用使移动设备能够与一种或多种类型的IMD通信。一旦下载了应用,通信协议(例如,BLE)就需要针对每种类型的移动设备用不同的参数值进行微调。然而,最近提议仍存在的挑战是容纳(accommodate)大量的移动设备配置并找到用于大量的移动设备配置的优选BLE参数。
发明内容
根据本文实施例,一种用于管理外部设备(ED)与可植入医疗设备之间的双向通信的计算机实现的方法,该方法包括接收活动ED配置和对要用于活动ED配置的通信参数的请求。该方法还包括从预先存在的配置的集合中识别与活动ED配置匹配的预先存在的配置,该预先存在的配置的集合具有相关联的预定义的参数集的集合。该方法还基于所识别的预先存在的配置从预定义的参数集的集合中确定结果参数集,并且返回与该请求有关的结果参数集,该结果参数集要被ED用于与IMD的双向通信。
可选地,该确定操作包括选择与所识别的预先存在的配置相关联的多个预定义的参数集,其中该确定操作包括基于成功率或数据传输率中的至少一个的最高者来选择结果参数集。可选地,该预定义的参数集的集合表示连通(connectivity)参数或数据传输参数中的至少一个的集合。
可选地,连通参数包括连接重试超时、互连重试超时或监督超时中的至少一个,并且数据传输参数包括最大间隔、最小间隔、延迟、监督超时中的至少一个。可选地,该预定义的参数集的集合包括分别对于IMD的至少第一电池条件和第二电池条件的至少第一预定义的参数集和第二预定义的参数集,该请求包括电池条件指示,该确定操作基于电池条件指示确定第一预定义的参数集和第二预定义的参数集中的一个。
根据本文实施例,提供了一种用于管理外部设备与可植入医疗设备之间的双向通信的计算机实现的方法。该方法包括在ED与IMD之间执行连接操作和数据传输操作;在ED处确定与连接操作有关的连接性能测量。该方法在ED处确定与数据传输操作有关的传输性能测量;以及将连接性能测量和传输性能测量从ED传输到本地基站和通信管理资源中的至少一个。
可选地,根据自校准测试执行连接操作和数据传输操作。连接操作可以包括在ED处检测在连接窗口期间从IMD发送的广播。连接传输性能测量可以表示连接窗口期间的连接成功率的指示。可选地,数据传输操作包括在ED处检测在数据传输间隔期间从IMD传输的数据量,该连接性能测量表示数据传输率的指示。执行和确定操作可以重复多次,以基于多个连接操作和多个数据传输操作获得累积的连接性能测量和传输性能测量。
根据本文实施例,提供了一种用于管理外部设备与可植入医疗设备之间的双向通信的***。该***包括存储器,以存储具有相关联的预定义的参数集的集合的预先存在的配置的集合,该存储器用于存储程序指令。该***包括一个或多个处理器,当执行程序指令时,该处理器被配置为:接收活动ED配置和对要用于活动ED配置的通信参数的请求;并从预先存在的配置的集合中识别与活动ED配置匹配的预先存在的配置。处理器基于所识别的预先存在的配置从预定义的参数集的集合中确定结果参数集;并返回与该请求有关的结果参数集,该结果参数集要被ED用于与IMD的双向通信。
可选地,预先存在的配置可以与第一预定义的参数集和第二预定义的参数集相关联,第一结果参数集和第二结果参数集分别具有第一性能测量和第二性能测量,该确定操作包括基于第一性能测量和第二性能测量中的哪个更高来选择第一预定义的参数集或第二预定义的参数集。第一性能测量和第二性能测量可以对应于连接成功率或数据传输率中的至少一个。可选地,活动ED配置包括地理区域、ED制造商、ED型号、操作***版本、RF芯片组、RF堆栈/驱动版本、WiFi开/关状态和/或连接到ED的外部电源中的至少两个。该确定操作可以包括搜索存储在存储器中的表,该表包括用于多个ED的预先存在的配置的集合,该表包括预定义的参数集的集合和相关联的性能测量。
根据本文实施例,提供了一种计算机程序产品,包括非信号计算机可读存储介质,该非信号计算机可读存储介质包括用来在外部设备(ED)与可植入医疗设备(IMD)之间执行连接操作和数据传输操作的计算机可执行代码。该程序产品在ED处确定与连接操作有关的连接性能测量;在ED处确定与数据传输操作有关的传输性能测量;并且将连接性能测量和传输性能测量从ED传输到本地基站和通信管理资源中的至少一个。
可选地,根据自校准测试执行连接操作和数据传输操作。连接操作可以包括在ED处检测在连接窗口期间从IMD发送的广播。连接性能测量可以表示连接窗口期间的连接成功率的指示。数据传输操作可以包括在ED处检测在数据传输间隔期间从IMD传输的数据量,该连接性能测量表示数据传输率的指示。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的用于发起双向通信链路的***的简化框图。
图2A示出了根据本文实施例的用于管理外部设备与可植入医疗设备之间的双向通信链路的流程图。
图2B示出了根据本文实施例的用于执行用于建立连通的自校准测试的处理。
图2C示出了根据本文实施例的用于执行用于建立数据传输的性能测量的自校准测试的处理。
图2D示出了根据本文实施例的由ED实行的、与ED和IMD之间的日常通信有关的处理。
图3A示出了根据本文实施例的用于跟踪预先存在的配置、连通参数集和性能测量的表。
图3B示出了根据本文实施例的用于跟踪预先存在的配置、连通参数集和性能测量的表。
图4示出了根据本文实施例的用于跟踪ED配置和PPS的性能测量,以及用于提供对PPS的更新的处理。
图5示出了根据本文实施例的IMD的示例性内部组件的框图。
图6示出了根据本文描述的处理操作的并与IMD相接的外部设备的功能框图。
具体实施方式
虽然描述了多个实施例,但是通过以下详细描述和附图,所描述的主题的其他实施例对于本领域技术人员将变得显而易见,详细描述和附图示出并描述了所公开的发明主题的说明性实施例。如将认识到的,本发明的主题能够在各个方面进行修改,所有这些都不脱离所描述的主题的精神和范围。因此,附图和详细描述本质上被认为是说明性的而非限制性的。
根据本文实施例,提供了方法和***,以确定外部设备(ED)和可植入医疗设备所使用的、与在其间建立通信连接和数据传输有关的参数的期望(例如,最佳)值。根据至少一些实施例,可以通过在一个或多个通信管理资源(例如,基于云的服务器)上实现的机器学习方法来识别参数值。随着时间推移,通信管理资源收集关于与大的ED和IMD池的通信会话有关的一个或多个感兴趣的特征的性能测量。基于随时间收集的信息,通信管理资源识别预先确定的参数集,其呈现出与某些ED预先存在的配置有关的优选性能。
通信管理资源然后能够提供要与个别预先存在的配置(PEC)有关地分配的预先确定的参数集(PPS),其中该PPS是基于性能测量从远程资源下载的,以提供期望的(例如,最佳)连通(connectivity)和数据传输吞吐量。本文实施例还包括自校准处理,以在没有或很少PEC和性能测量可用时识别要识别的通信参数。
根据本文实施例,该方法和***找到用于ED(例如,给定移动设备)与IMD之间的BLE通信的优选(例如,最佳)BLE参数。多种移动设备可以被用作为ED,使得每个制造商和移动设备的型号可以使用不同的BLE硬件和软件驱动。各种硬件和软件组件在性能方面将呈现很大差异。本文的实施例考虑了这样的事实:用于一个移动设备配置的参数将不会为另一个移动设备配置提供相同的BLE通信效率。本文的实施例考虑了商业移动设备的多样性,并且适配BLE通信参数以实现期望的性能测量,诸如涉及连接率和数据吞吐量的测量。
因此,本文实施例为未来的移动设备提供了更好的适应性和扩展机会。例如,可以通过外部设备与通信管理资源之间的信息的协作共享,来确定PEC和PPS的期望组合。可以通过基于云的环境来实现通信管理资源,基于来自移动设备的反馈提供准确度和现场测试的参数值。提供了一种闭环反馈***,其能够i)连续地提高准确度,ii)适应移动设备的制造变化,以及iii)适应所引入的新移动设备型号。该方法和***避免了为不同或更新的移动设备进行IMD相关的软件更新的需要,并因此减少了许多监管提交。该方法和***基于已发现什么在该领域中是最常用的来提供参数值。
术语
术语“通信参数”指与感兴趣的无线协议有关的一个或多个参数。无线协议的非限制性示例包括蓝牙低功耗(BLE)、蓝牙、ZigBee等。例如,BLE协议在2013年12月3日公布的“蓝牙规范版本4.1”(通过引用合并于此)中被定义。BLE协议是在2400至2483.5MHz(包括保护频带)的频率范围内操作的主-从协议。BLE协议使用20个RF信道,该20个RF信道使用2MHz带宽。该20个RF信道被分配为两种信道类型:数据信道(具有37个信道)和广播(advertising)信道(具有3个信道)。BLE网络上的设备使用数据信道,以用于已连接的设备之间的通信。BLE网络上的设备使用广播信道,以发现新设备,发起连接以及广播数据。每个RF信道(数据和广播信道)被分配唯一的信道索引,使得如果两个设备希望通信,则每个设备的收发器必须同时调谐到相同的RF信道。可选地,可以使用附加或替代通信协议。
术语“性能测量”指涉及连通操作和/或数据传输操作的一个或多个感兴趣的特征。传输性能测量的非限制性示例包括数据传输率、在数据传输操作期间呈现的错误数量等。连通性能测量的非限制性示例包括在不同的连接窗口期间发生的连接的数量的计数、在不同的连接窗口期间成功连接的百分比等。
术语“配置元素”指影响或作用连通操作和/或数据传输操作的性能测量的ED的硬件和/或软件。配置元素的非限制性示例包括地理区域、ED制造商、ED型号、操作***版本、RF芯片组、RF堆栈/驱动版本、WiFi开/关状态、和/或连接的外部电源。
术语“预先存在的配置”和“PEC”指在外部设备上实现的配置元素的个别组合。举例来说,“活动ED配置”指根据本文实施例在特定ED上正使用的预先存在的配置。
术语“预定义的参数集”和“PPS”指分配给与ED和/或IMD的硬件和/或软件有关的参数的值的组合,该值的组合与在ED与IMD之间的通信会话期间建立和维持连通和数据传输结合使用。
术语“PPS1、PPS2,...,PPSn”指预定义的参数集1、预定义的参数集2、...、预定义的参数集N,其中N是正整数。
术语“N”指迭代的次数,其是大于0的正整数。
术语“T1、T2”指在连接尝试发起之后的连接窗口(例如,以秒为单位)。
术语“CR1、CR2”指对于T1和T2的第一连接率和第二连接率(例如,以百分比%表示)。
术语“CRT1、CRT2”指第一连接率阈值和第二连接率阈值(例如,以百分比%表示)。
术语“TID”指测试迭代持续时间(例如,以秒为单位)。例如,TID可以对应于ED在连接指示之后尝试进行连接的一段时间。附加地或替代地,TID可以对应于期间发生了数据传输操作的一段时间。
术语“DTR”指数据传输率(例如,百分比%)。
术语“DTRT”指数据传输率阈值(例如,百分比%)。
BLE连接参数的非限制性列表包括:连接重试超时、互连重试超时和监督(Supervision)超时。
BLE数据传输参数的非限制性列表包括:正常最小间隔、正常最大间隔、正常延迟、正常监督超时、低电量最小间隔、低电量最大间隔、低电量延迟和低电量监督超时。
***总览
图1示出了用于管理外部设备(ED)201与可植入医疗设备(IMD)101之间的双向通信链路104的***100的简化框图。***100尝试获得期望的通信性能。例如,在一些实施例中,***100寻求使通信优化或将通信维持在期望的性能水平内。***100还包括本地基站(LBS)301,其被配置为通过双向通信链路105和106与IMD 101和外部设备201中的一个或两者进行通信。本地基站301还被配置为通过双向通信链路107与通信管理(CM)资源401进行通信。作为一个示例,通信链路107可以经过各种中间网络、无线或有线通信设备、因特网等。附加地或替代地,外部设备201可以被配置为通过通信链路108直接与CM资源401通信。作为一个示例,通信链路108可以经过各种中间网络、无线或有线通信设备、因特网等。
图1还示出了可以通过因特网与CM资源401通信的多个LBS 303和ED 305。如本文所解释的,CM资源401从多个ED 305收集信息并利用机器学习技术来识别优选的参数集,该参数集要与各种ED预先存在的配置结合使用。
外部设备201可以是台式计算机、智能电话、膝上型电脑或具有双向通信能力的其他固定或便携式设备。CM资源401可以表示单个或分布式服务器或服务器网络、医疗保健网络计算***、工作站等。双向通信链路104至108可以使用任何标准无线协议,诸如蓝牙低功耗、蓝牙、无线USB、医疗植入通信服务、ZigBee和/或定义用于在设备之间发送和接收信息(例如,数据、命令、指令)的手段等。外部设备201和/或本地基站301可以向IMD 101传达各种类型的信息(例如,操作信息、可编程参数等)。外部设备201和/或本地基站301可以从IMD101接收各种类型的数据。在各种实施例中,本地基站301可以是便携式和/或手持式设备,其允许用户将本地基站301定位和/或重新定位在房间内(例如,在床附近的床头柜等)和/或与患者的不同接近度。附加地或替代地,本地基站301可以安装和/或集成到另一个结构上。例如,本地基站301可以安装到患者106的床、患者监测***和/或类似物上。
虽然IMD 101植入患者体内(例如,接近心脏、接近脊髓或其它地方),但附加地或可选地,IMD 101可以具有在患者体外的组件。例如,IMD 101可以包括神经外部脉冲发生器(EPG)。IMD 101可以是各种类型的可植入设备之一,诸如,例如,神经刺激器、电生理学(EP)映射和射频(RF)消融***、可植入起搏器、可植入心律转复除颤器(ICD)、除颤器、心脏节奏管理(CRM)设备、可植入脉冲发生器(IPG)等。
下面结合图5至6更详细地描述IMD 101和外部设备201的示例框图。
如本文所解释的,当首次启动时,新的外部设备101加载IMD通信应用130。外部设备101包括与通信结合使用的硬件和软件元件的预先存在的配置134。可选地,IMD通信应用130可以检查外部设备101的内部配置,以识别预先存在的配置134(例如,识别操作***、制造商、型号、通信芯片组、通信驱动版本等)。IMD通信应用130逐步通过(step through)初始连通参数和传输参数,直到确定要被指定为第一预先确定的参数集的连通参数和传输参数的期望组合。作为一个示例,可以用标准连通参数值和传输参数值,对IMD通信应用130进行初始设定。IMD通信应用130可以执行与连通操作和数据传输操作有关的自校准测试(例如,图2B和2C)。IMD通信应用130可以迭代地递增或递减一个或多个参数值,直到实现期望的性能。性能是通过性能测量来表征的,诸如在第一或第二连接窗口期间的期望的连接成功率和/或期望的数据传输率。当期望的性能测量136实现时,对应的连通参数值和传输参数值被保存为预先确定的参数集132。预先确定的参数集132、预先存在的配置134和性能测量136被发送到CM资源401的数据挖掘目的。
CM资源401连续地对于具有不同的预先存在的配置的多个外部设备收集PPS 132、PEC 134和相关的性能测量136。CM资源401包括存储器402和一个或多个处理器404,其实现执行如本文所述的CM资源401的操作的数据收集模块406和PPS响应器408。存储器402包括由数据收集模块406构建和维持的表410,以收集与连接率、整体连通(overallconnectivity)、数据传输率、数据传输可靠性等相关的统计数据。表410包括用于跟踪如本文所述的配置元素、参数和性能测量的各种字段。
根据一个实施例,表410组合了连通参数和数据传输参数。可选地,表410可以包括用于BLE连通参数的一个表和用于BLE数据传输参数的一个表。作为示例,以下字段表示可以在表410内维持的字段,即:区域、制造商、型号、OS版本、BLE芯片组、BLE堆栈/驱动版本、PPS1和对应的成功率、PPS2和对应的成功率、PPSn和对应的成功率。基于为各种移动设备收集的数据,PPS1、PPS2等的成功率将发生变化。当IMD通信应用请求BLE参数时,可以提供在该时间点具有最高成功率的预定义的参数集作为响应。这允许CM资源(例如,服务器)侧的表中的数据基于来自现场移动设备的反馈而连续地进行适应和学习。
此后,当新的/第二外部设备利用与先前的/第一ED相同的预先存在的配置时,CM资源401能够将PPS(来自第一ED)作为起始点发送到第二ED。第一ED和第二ED发送关于使用PPS的成功率的统计数据。CM资源401根据对于给定设备配置确定合适(例如,最佳)值,使用成功率作为对应PPS的加权因子。如果需要基于来自其他ED的反馈来调节原始PPS值,则CM资源401将调节PPS值并在ED请求时提供新的PPS值。
数据收集模块406从许多本地基站(其用作对于来自外部设备和IMD的信息的中继)接收信息。附加地或替代地,数据收集模块406可以直接从外部设备201接收信息,而无需使用中间本地基站。数据收集模块406更新表410,诸如通过添加和移除预先存在的配置来进行更新。数据收集模块406还添加、修改和移除与预先存在的配置有关的预先确定的参数集和对应的性能测量。PPS响应器408接收来自LBS 301、303和/或ED 101、305的请求,将进入的(incoming)活动ED配置与表410中的PEC集合进行匹配。PPS响应器408基于本文讨论的各种标准来识别要返回到ED 201的一个或多个PPS。如本文所述,数据收集模块406和PPS响应器408执行机器学习处理,以确定与各种ED相关联的一个或多个参数的期望(例如,最佳)的值。
PPS响应器408可以由一个或多个处理器404实现,处理器404在执行程序指令时,被配置为接收活动ED配置和对要用于活动ED配置的通信参数的请求。PPS响应器408从预先存在的配置的集合中识别与活动ED配置匹配的预先存在的配置。PPS响应器408基于所识别的预先存在的配置,从预定义的参数集的集合中确定结果参数集。PPS响应器408返回与请求有关的结果参数集,该结果参数集要由ED 201用于与IMD的双向通信。
例如,预先存在的配置可以与第一预定义的参数集和第二预定义的参数集相关联。第一结果参数集和第二结果参数集可以分别具有第一性能测量和第二性能测量。PPS响应器408基于第一性能测量和第二性能测量中的哪一个更高,来选择第一预定义的参数集或第二预定义的参数集。
通信管理流程
图2A至2D示出了用于管理外部设备(例如,201)与可植入医疗设备(例如,101)之间的双向通信链路的流程图。图2A至2D的方法可以实现为软件算法、程序包或***,其指示一个或多个硬件电路或电路***(circuitry)执行本文描述的动作。图2A至2D示出了寻求使通信优化或将通信维持在期望的性能水平内的方法。例如,方法的操作可以表示要由一个或多个电路执行的动作,该电路包括或者连接有处理器、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他使用存储在有形和非暂时性计算机可读介质(例如,计算机硬盘驱动、ROM、RAM、EEPROM、闪存驱动等)上的指令(诸如软件)进行操作和/或基于硬连线到逻辑中的指令进行操作的基于逻辑的设备。
例如,ED 201可以响应于来自患者或医师的指令而发起尝试。例如,当患者感觉到特定的某种行为时,患者可以指示ED 201发起与IMD 101的连接。可选地,ED 201可以响应于从CM资源401和/或LBS 301接收的“连接命令”而发起尝试。在图2A至2D的示例中,“活动(active)”ED表示当前正在执行图2A至2D的所有或一些操作的ED 201。
参考图2A,在202处,ED 201的一个或多个处理器连接到本地基站并提供ED 201信息,该信息包括ED 201的活动ED 201配置。ED 201还传达对要由ED 201使用的通信参数的请求。可选地,ED 201可以提供电池条件指示符。例如,ED 201可以提供第一电池条件指示符和第二电池条件指示符中的一个、以及多于两个电池条件指示符。LBS 301将活动ED 201配置、请求、电池条件指示符和其他ED 201信息重新发送到CM资源401。CM资源401处理该请求,如本文所述,并返回一个或多个结果参数集。可选地,LBS 301可以不将活动ED 201配置、请求、电池条件指示符和其他ED 201信息传递给CM资源401。相反,LBS 301可以处理活动ED 201配置、请求、电池条件指示符和如本文所述(例如,图4)的其他ED 201信息,并返回一个或多个结果参数集。
关于图1,ED 201表示包括活动ED 201配置的活动ED 201。活动ED 201配置包括地理区域、ED 201制造商、ED 201型号、操作***版本、RF芯片组、RF堆栈/驱动版本、WiFi开/关状态和/或连接到ED 201的外部电源中的至少两个。CM资源401的PPS响应器408(图1)搜索存储在存储器402中的表410。表410包括预先存在的配置的集合、预定义的参数集的集合和相关联的性能测量。
可选地,ED 201可以连接到CM资源401而不使用LBS 301。例如,ED 201可以使用蜂窝或其他无线网络来直接通过因特网、局域网或者不使用LBS 301的广域网来与CM资源401进行通信。
在204处,ED 201的一个或多个处理器确定是否响应于该请求而返回了一个或多个结果参数集。例如,当CM资源401确定多于一个结果参数集表示潜在候选时,可以返回多个结果参数集。例如,两个或更多个结果参数集可以具有相似的性能测量。当已经关于相同的PEC 134记录了相似的性能测量时,CM资源401可以将对应的PPS中的每个传递给请求/活动ED 201。当没有返回结果参数集时,流程移至206。当返回了一个或者更多结果参数集,流程移至212。
可选地,CM资源401可以返回一个或多个参数的范围或起始值,作为结果参数集的一部分。CM资源401还可以返回步长,当ED 201和IMD 101在搜索满足选择标准的性能测量时逐步通过一个或多个参数的潜在值的范围时,可以以该步长来增大或减小该参数中的一个或多个。
附加地或替代地,CM资源可以返回要在ED 201经历不同操作条件时使用的一个或多个结果参数集,作为PEC 134的一部分。例如,当ED 201上的Wi-Fi活动时,ED 201可以使用一个结果参数集。当ED 201上的Wi-Fi非活动时,ED 201可以使用另一个结果参数集。作为另一示例,当ED 201连接到电源时,可以使用一个结果参数集。当ED 201与电源断开时,可以使用另一个结果参数集。附加地或替代地,CM资源401可以返回要在ED 201经历不同操作条件时使用的一个或多个参数的一个或多个范围或起始值(具有或没有步长),作为PEC134的一部分。例如,当ED 201在Wi-Fi活动与Wi-Fi非活动状态之间切换时,ED 201可以在搜索优选的性能测量时在值的范围内迭代地调节一个或多个参数。类似地,当ED 201与电源断开或连接到电源时,ED 201可以在搜索优选的性能测量时发起一个或多个参数的迭代调节。
在206处,ED 201的一个或多个处理器执行与连通参数有关的自校准测试。本文更详细地描述了连通自校准测试的示例操作。自校准测试206(关于图2B更详细地描述)可以进行如软件中所定义的N次迭代、或者直到找到可接受的参数集(例如,产生期望的性能测量的参数集),二者以较早者为准。在每次迭代期间,该处理使用一个预定义的参数集(例如,PPS1、PPS2)并在TID指定的一段时间内尝试与可植入医疗设备建立连接。在TID时间段结束之后,ED 201评估时间/连接窗口T1和T2的连接成功率。T1和T2期间的成功连接率由CR1和CR2表示(例如,以百分比%表示)。作为一个示例,如果CR1和CR2分别高于可接受的阈值CRT1和CRT2,则预定义的参数集被分类为可接受的。例如,可以在ED 201处执行与阈值CRT1和CRT2的比较。当在ED 201处作出该比较,并且满足阈值CRT1和CRT2时,预定义的参数集被认为是可接受的,并且ED 201将PPS、PEC和性能测量值作为反馈与其他相关统计数据一起发送给CM资源401。
附加地或替代地,LBS 301和/或CM资源401可以将CR1和CR2与阈值CRT1和CRT2进行比较。
在208处,ED 201的一个或多个处理器执行与数据传输/吞吐量参数有关的自校准测试。本文更详细地描述了用于数据传输的自校准测试的示例操作。自校准测试208(在图2C中更详细地描述)可以进行如软件中定义的N次迭代、或者直到找到可接受的参数集(例如,产生期望的性能测量的参数集),二者以较早者为准。在每次迭代期间,该处理使用一个预定义的参数集(例如,PPS1、PPS2),并且ED尝试在TID指定的一段时间内从IMD 101读取固定数量的字节。在数据传输操作期间,IMD 101通信应用130(图1)评估数据传输率DTR。当数据传输率超过预定义的数据传输率阈值(DTRT)时,指示成功的数据传输率。ED 201确定数据传输率是否超过阈值。如果DTR是可接受的,则ED 201确定预定义的参数集被认为是可接受的。当ED 201将预定义的参数集分类为可接受时,ED 201将PPS、PEC和性能测量作为反馈与其他相关统计数据一起发送到CM资源401。
附加地或替代地,LBS 301和/或CM资源401可以确定数据传输率DTR是否超过阈值DTRT。
在210处,ED 201的一个或多个处理器将一个或多个连通参数集和/或数据传输参数集、连同对应的性能测量值一起发送到LBS 301和/或CM资源401。例如,ED 201可以发送包括连接参数集和/或数据传输参数集的PPS,其中PPS呈现出预定水平的性能测量(例如,连接的最高成功率、高数据传输率)。
在212处,ED 201的一个或多个处理器将一个或多个结果参数集本地存储在ED201的存储器中。一个或多个结果参数集可以由ED 201在206至210确定,或者替代地由CM资源401和/或LBS 301提供。
在214处,ED 201的一个或多个处理器结合与IMD 101的通信使用结果参数集。当从CM资源401返回了或在206至210处确定了多于一个的结果参数集时,ED 201可以循环通过(cycle through)可用的结果参数集,并确定结果参数集中的为特定ED 201提供最佳性能测量的一个结果参数集。在216处,ED 201的一个或多个处理器对于任何更新的PPS进行周期性地检查。在218处,当更新的PPS可用时,流程返回到212。否则,该处理结束。
图2B示出了根据本文实施例的用于执行用于建立连通的自校准测试的处理。由于以上结合图2A所陈述的原因,可以发起用于连通的自校准测试。附加地或替代地,可以以预定间隔(例如,每周、每月、每年)周期性地执行连通自校准测试。附加地或替代地,连通自校准测试可以在植入后进行。如下所述,连通自校准测试是基于IMD 101贯穿整个操作所使用的已知广播率而执行的。附加地或替代地,IMD 101使用的广播率可以被临时修改,诸如暂时增加广播频率(例如,从每四分钟一个广播增加到每分钟一个广播)。可以期望的是,在植入后不久的暂时一段时间内,增加IMD 101的广播率。附加地或替代地,可以在每次更新ED201的配置元素时执行连通自校准测试,诸如当ED 201更新其操作***、驱动、固件等时。可选地,可以在将安全补丁应用于ED 201时执行自校准测试。
在222处,ED 201的一个或多个处理器从存储器获得当前PPS。例如,当ED 201与和特定IMD 101等有关的医疗网络注册时,可以在上载通信应用时将一个或多个PPS存储在ED201的存储器中。
在224处,ED 201的一个或多个处理器用当前PPS执行连接尝试。例如,ED 201可以开始在由通信协议和PPS定义的一个或多个预定信道上监听来自IMD 101的广播。在没有立即建立连接的情况下,可以在预定一段时间内维持连接尝试。例如,ED 201可以在对应于广播周期的选择数量(例如,2至5)的一段时间内,继续监听来自IMD 101的广播。IMD 101可以被编程为广播以预定周期间隔的广播(例如,每2至5分钟一个广播)。可以使用各种广播间隔。附加地或替代地,可以发送以第一间隔间隔开广播的一系列广播,随后在该系列广播被重复之前是更长的间隔。在224处,广播周期被用作定义一时间量的基础,该时间量称为连接测试迭代持续时间(TID),ED 201在此期间监听/搜索广播。
在226处,ED 201的一个或多个处理器确定在其期间连接是成功的连接窗口。替代地,在226处,处理器可确定未建立连接(对应于“无连接事件”)。连接TID可以被划分为在ED201发起与IMD 101通信的尝试时开始的两个或更多个连接窗口。当ED 201发起连接尝试时,可以开始连接计时器。当进行了连接时,将连接计时器与广播周期进行比较,以确定哪个连接窗口发生的该连接。例如,当广播周期是三分钟,并且ED 201花费两分钟来连接时(在连接尝试发起之后),ED 201的处理器将记录:成功连接是在第一连接窗口期间进行的。替代地,如果ED 201花费5分钟连接,则ED 201的处理器将记录:成功连接是在第二连接窗口期间进行的。
在228处,ED 201的一个或多个处理器记录发生了连接的连接窗口。在230处,一个或多个处理器确定是否结合不同的连接参数重复该连接处理。当要测试不同的连接参数时,流程移至232。
在232处,终止当前连接。在234处,从存储器获得新的PPS。例如,可以预先存储新的PPS。替代地,可以通过将先前PPS中的一个或多个减小/增加预定步长量来创建新的PPS。此后,流程返回到224并且重复224至228的操作。224与234之间的操作被重复期望的次数,直到获得关于连接参数的性能测量的期望的信息量。例如,在图2B的自校准测试期间,可以考虑1至10个不同组的PPS。当完成图2B的操作时,相关的性能测量或基础(underlying)连接信息被传递到LBS 301和/或CM资源401。
性能测量表示对应的连接窗口期间的连接成功率的指示,其中成功率是相对于所尝试的连接的总数而言的。例如,当尝试了10次连接时,性能测量可以指示在第一连接窗口期间80%连接成功率(例如,十次中有八次)、以及在第二连接窗口期间20%连接成功率(例如,十次中有两次)。作为另一示例,连接成功率可以指示在对应的连接窗口期间实现的成功连接的数量相对于仅在该窗口期间发生的所尝试的连接的数量。例如,当尝试了10次连接并且其中八次连接在第一连接窗口期间发生时,在第二连接窗口期间将仅尝试两次连接。相应地,当仅相对于在第二连接窗口期间所尝试的连接来考虑时,第二连接窗口期间的成功率可以是100%。
ED 201可以以各种方式跟踪每个连接窗口中的成功连接的数量。例如,ED 201的处理器可以分别为第一连接窗口和第二连接窗口指定第一计数器和第二计数器。每次在第一连接窗口期间进行了成功连接时,第一计数器递增。每次在第二连接窗口期间进行了成功连接时,第二计数器递增。ED 201可以维持总尝试计数器,以跟踪ED 201尝试连接的总次数。第一计数器与总尝试计数器之间的关系表示第一连接窗口期间的成功率,而第二计数器与总尝试计数器之间的关系表示第二连接窗口期间的成功率。如本文所解释的,成功率表示性能测量的一种类型,该性能测量被周期性地或根据需要从ED 201发送到CM资源401。
当成功率被发送到CM资源401时,可以重置第一、第二和总尝试计数器。替代地,只要活动ED 201配置是被ED 201使用的,第一、第二和总尝试计数器可以继续递增。当激活ED201配置被改变时,可以重置第一、第二和总尝试计数器。
图2C示出了根据本文实施例的用于执行用于建立数据传输的性能测量的自校准测试的处理。数据传输自校准测试可以在结合执行连通自校准测试所描述的前述情况的全部或一部分中实现。例如,在执行连通自校准测试的任何时候,也可以执行数据传输自校准测试。附加地或替代地,可以独立地执行任一自校准测试。
尽管图2B和2C的操作是分开描述的,但应理解,其中的处理可以以任何顺序以并行或串行方式执行。在242处,ED 201的一个或多个处理器从存储器获得当前PPS。在244处,ED 201的一个或多个处理器执行数据传输操作。例如,ED 201可以指示IMD 101将预先记录的数据串传输到ED 201。要传输的数据可以是预先记录的校准相关数据(例如,与测试模式相关联)。附加地或替代地,数据传输自校准测试可以利用由IMD 101结合正常操作所收集和存储的数据(例如,EGM数据、事件(episode)相关的数据、IMD 101状态数据等)。可以以各种方式定义数据传输的性能测量。例如,ED 201可以记录传输一定量数据所需的总时间、和/或传输数据所需的数据分组或帧的总数量。附加地或替代地,ED 201可以记录在数据传输期间发生的以及导致需要重新发送部分数据的错误的数量。可以结合数据传输的性能测量来记录附加的和替代的信息。
在246处,ED 201的一个或多个处理器确定数据传输率和/或数据传输的其他性能测量。替代地,在226处,处理器可以确定没有发生数据传输(对应于“无传输事件”)。在248处,ED 201的一个或多个处理器记录数据传输率和/或数据传输的其他性能测量。在250处,一个或多个处理器根据不同的数据传输参数确定是否重复该连接处理。当要测试不同的数据传输参数时,流程移至252。在252处,终止当前连接。在254处,从存储器获得新的PPS。例如,新的PPS可以是预先存储的一组参数。替代地,可以通过将先前的PPS中的一个或多个减小/增加预定量来确定新的PPS。此后,流程返回到244。244与254之间的操作重复期望的次数,直到获得关于数据传输参数的性能测量的期望的信息量。例如,在图2C的自校准测试期间可以考虑1至10个不同组的PPS。当完成图2C的操作时,相关的性能测量或基础数据传输信息被传递到LBS 301和/或CM资源401。
根据图2C的操作,数据传输自校准测试在ED 201处检测在一个或多个预定数据传输间隔期间从IMD 101传输的数据量。与其结合记录的传输性能测量表示数据传输率的指示。
图2D示出了根据本文实施例的与ED 201和IMD 101之间的日常通信有关的、由ED201实行的处理。可以在ED已经被分配并且根据日常操作实施结果参数集之后,执行图2D的操作。在260处,ED 201的一个或多个处理器使用保存在ED 201的存储器中的当前PPS,来执行连接操作和数据传输操作。在262处,ED 201的一个或多个处理器确定并保存连通性能测量。如本文所解释的,连接性能测量可以表示结合一个或多个连接窗口建立了成功连接的成功率。在264处,ED 201的一个或多个处理器确定并保存数据传输性能测量。如本文所解释的,数据传输性能测量可以指示数据传输率、在通信会话期间发生的错误的数量等。在262和264处,可以结合单个连接和数据传输操作来保存性能测量。附加地或替代地,在262和264处,可以结合多个先前的连接和数据传输操作来维持累积性能测量。例如,ED 201可以在几周、几个月或几年的过程中实现与IMD 101的连接和数据传输操作。每次连接和/或数据传输操作发生时,ED 201可以更新一个或多个现有的累积性能测量。例如,更新可以涉及递增一个或多个计数器(例如,每个窗口期间成功连接的数量的计数)。作为另一示例,更新可以将新的数据传输率(在当前数据传输操作期间确定的)与预先存在的累积数据传输率(对应于一个或多个先前的数据传输操作)组合。
在266处,ED 201的一个或多个处理器可以确定是否适合将性能测量发送到本地基站(LBS)301和/或CM资源(CMR)401。例如,新的性能测量可以仅被周期性地(例如,每月、每季度等)发送。附加地或替代地,可以基于性能测量阈值来发送新的性能测量。例如,当数据传输率低于或超过阈值时,数据传输率和对应的PPS可以被发送到LBS 301和/或CM资源401。作为另一个示例,当在特定连接窗口期间发生的连接的数量的计数超过阈值或百分比时(例如,当连接中的少于75%或多于95%在第一连接窗口期间发生时),可以发送性能测量和对应的PPS。
当处理器确定不应从ED 201发送性能测量时,流程返回到260。替代地,当确定要发送性能测量时,流程移至268。在268,ED 201建立与LBS 301和/或CM资源401的连接,并传输当前的PEC、PPS和相关的性能测量。可选地,当从ED 201、LBS 301或CM资源401传输性能测量值时,在268处,可以重置或擦除ED 201内存储的性能测量值,使得仅根据新的连接和数据传输操作记录后续性能测量值。替代地,在268之后,可以基于后续操作来维持和更新预先存在的性能测量。此后,图2D的处理结束。
图3A示出了根据本文实施例的用于跟踪预先存在的配置、连通参数集和性能测量的表。表362可以部分或全部存储在LBS 301、CM资源401、ED 201或其他处的存储器中。表362包括预先存在的配置(PEC)364的集合、相关联的预定义的参数集(PPS)366的集合(对应于连通参数)、以及对应的连通性能测量368。
图3B示出了根据本文实施例的用于跟踪预先存在的配置、连通参数集以及性能测量的表。表382可以部分或全部存储在LBS 301、CM资源401、ED 201或其他处的存储器中。表382包括相同的预先存在的配置(PEC)384的集合(对应于PEC的364)。表382还包括相关联的预定义的参数集(PPS)386的集合(对应于传输参数)、以及对应的传输性能测量388。
存储在表362、382中的信息可以从任何方式的数据源被组织和访问,所述数据源诸如数据库、文本文件、数据结构、库、关系文件、平面文件等。为了便于解释,本文通常以表格的形式描述数据源,但是应该理解,可以使用其他数据管理技术和处理。可以在数据收集处理的整个过程中更新和操纵该表。
作为一个示例,PEC 364、384的集合可以被布置为记录365、385,每个记录对应于配置元素的一个组合。例如,表362、382中的行可以表示唯一的PEC记录365、385。配置元素的不同组合定义不同的预先存在的配置。单个PEC记录365(和/或385)包括至少两个配置元素并由至少两个配置元素定义。例如,地理区域可能是有关的,因为即使两个不同地理区域中的ED 201具有相同的制造商和型号以及操作***,但在某些地理区域中提供的ED 201可以包括不同的硬件/软件(例如,基于本地法规)。作为另一示例,WiFi的开/关状态可以是相关的,因为ED 201可以使用相同的天线进行WiFi和蓝牙通信。当WiFi是活动的时,WiFi通信可能对与本文实施例结合使用的基于蓝牙的通信产生干扰。作为另一示例,到外部电源的连接可以是相关的,因为当连接外部电源时某些ED 201可以增加用于无线通信的发送/接收功率,这转而增加了发现BLE***设备的概率。可选地,当没有连接外部电源以节省电力时,ED 201可以降低用于无线通信的发送/接收功率。
关于图3A,PEC记录365与一个或多个连通PPS 367和对应的一个或多个连通性能测量369相关联。连通参数的非限制性示例包括连接重试超时、互连重试超时、或监督超时中的至少一个。例如,在图3A中,PEC1与四个PPS1A至PPS4A相关联、而PEC2与两个PPS5A至PPS6A相关联、PEC3与一个PPS7A相关联。PPS1A至PPS7A具有对应的连接性能测量(例如,BLE连接性能测量)。例如,PPS1A具有连接性能测量PM1A,而PPS2A具有连接性能测量PM2A。PPS3A至PPS7A分别具有连接性能测量PM3A至PM7A(例如,BLE连接性能测量)。
关于图3B,PEC记录385与一个或多个传输PPS 387和对应的一个或多个连通性能测量389相关联。数据传输参数的非限制性示例包括最大间隔、最小间隔、延迟、监督超时中的至少一个。如图3A中那样,在图3B中,PEC1与四个PPS1B至PPS4B相关联、而PEC2与两个PPS5B至PPS6B相关联、而PEC3与一个PPS7B相关联。PPS1B至PPS7B具有对应的传输性能测量。例如,PPS1B具有数据传输性能测量PM1B。PPS2B具有数据传输性能测量PM2B,而PPS3B至PPS7B分别具有数据传输性能测量PM3B至PM7B。
可选地,图3A至3B中的信息可以以不同的方式组织。例如,每个记录可以具有单个PEC、单个PPS和性能测量,其中副本(duplicate)记录具有相同的PEC、相同或不同的PPC以及相同或不同的性能测量。替代地,可以以其他方式组织信息。
附加地或替代地,表362、382可以结合不同的电池条件来组织PEC、PPS和性能测量。例如,可以对于低电池条件和正常电池条件,来定义不同的电池条件。例如,可以定义电荷存储阈值,并且当电池电荷条件下降到电荷存储阈值以下时,电池条件从第一/正常条件变为第二/低条件。当不同的电池条件被使用时,可以对于每种电池条件维持单独的PPS。例如,可以针对与IMD 101的第一/正常电池条件相关联的第一预定义的参数集维持第一组记录,而可以针对与IMD 101的第二/低电池条件相关联的第二预定义的参数集维持第二组记录,此外,可以定义附加或替代的电池条件。附加地或替代地,可以基于不同于电池条件或除电池条件之外的特性来维持记录,其中这些特性可能对连接和/或数据传输性能具有影响。认识到可以存在两种以上的电池条件(例如,第一、第二、第三、第四以及更多)。
图4示出了根据本文实施例的用于跟踪ED 201配置和PPS的性能测量,以及用于提供对PPS的更新的处理。图4的处理可以由CM资源401、LBS 301,ED 201和/或其任何组合来实现。此外,虽然结合一个ED 201和一个IMD 101讨论了图4的处理,但是应该理解,该处理是在结合多个IMD 101和多个ED 201下实行的。
在432处,CM资源401的一个或多个处理器接收活动ED 201配置,并接收对要用于活动ED 201配置的通信参数的请求。该请求可以源自ED 201,该ED 201将请求发送到CM资源401,诸如通过无线网络(例如,蜂窝网络、无线网络等)。附加地或替代地,该请求可以从ED 201传递到本地基站,然后本地基站将该请求重新发送到CM资源401。替代地或可选地,该请求可以源自本地基站,例如周期性地,或者响应于本地基站确定ED 201的配置已经改变。
可选地,该请求可以包括表示电池条件的电池条件指示(例如,电荷存储正常、电荷存储低等)。
在434处,一个或多个处理器访问存储器中的预先存在的配置的集合、相关联的预定义的参数集的集合以及对应的性能测量。例如,处理器可以访问存储在存储器中的表。PEC、PPS和性能测量可以一起或单独存储在公共存储器中或存储在单独的存储器中。可以在公共CM资源401和/或本地基站处维持PEC、PPS和性能测量。附加地或替代地,PEC、PPS和性能测量的全部或一部分可以以副本(in duplicate)在多个CM资源401和/或多个本地基站301处被维持。PEC、PPS和性能测量的全部或一部分可以在一个、一些或所有的ED 201上被维持。PEC、PPS和性能测量的集合可以组织在一个公共表中作为记录,其中每个记录包括PEC、对应的PPS和对应的性能测量。附加地或替代地,记录的子集可以与公共PEC相关联,其中子集中的每个记录包括PPS和/或性能测量的不同组合。例如,多个ED 201可以具有相同的PEC,但具有不同的PPS,其中每个PPS具有相关联的性能测量。作为另一示例,多个ED 201可以具有相同的PEC和相同的PPS,但是经历不同的性能测量。该表可以跟踪公共PEC和PPS的多个性能测量。附加地或替代地,当多个ED 201具有公共PEC和PPS时,对应的性能测量可以合并到单个记录或记录的子集中。
在436处,一个或多个处理器从预先存在的配置的集合中识别与活动ED 201配置匹配的预先存在的配置。“匹配”可以表示准确匹配。替代地,当一个或多个PEC具有与活动ED 201配置重叠或相似的选择量时,可以声明匹配。例如,当活动ED 201配置和/或PEC具有5个单独的配置元素时,当在活动ED 201配置与PEC之间至少其中3或4个元素匹配(或足够相似)时,可以声明匹配。附加地或替代地,可以将权重分配给元素,并且通过对匹配元素的权重求和来确定加权分数。当权重超过阈值时,可以声明匹配。认识到的是,可以使用附加或替代标准,来确定匹配。
举例来说,可以将预先存在的配置识别为与预定义的参数集的集合中的第一结果参数集和第二结果参数集相关联,其中第一结果参数集和第二结果参数集分别具有第一性能测量和第二性能测量。处理器可以利用性能测量来选择第一结果参数集或第二结果参数集中的一个。例如,当性能测量表示成功率时,处理器可以基于第一成功率和第二成功率中的哪个更高来选择PPS。
在438处,一个或多个处理器基于所识别的预先存在的配置,从预定义的参数集的集合中确定一个或多个结果参数集。例如,单个结果参数集可以被识别为与单个匹配PEC对应的PPS。可选地,该确定操作可以包括基于相关的性能测量(例如,成功率),在预定义的参数集的集合中的多个预定义的参数集之间进行选择。例如,当多个PEC匹配活动ED 201配置时,可以选择具有最佳性能测量(例如,成功率)的一个PPS。替代地,当多个PEC对应于活动ED 201配置时,可以将与多个PEC相关联的PPS指定为结果参数集。可选地,当多个PEC与活动ED 201配置匹配时,可以组合对应的PPS以形成单个结果参数集或较少的结果参数集。例如,可以通过求平均和/或一些其他的数学运算符来组合多个PPS。
可选地,当电池条件被用作标准时,处理器可以基于电池条件从多个PPS确定一个或多个PSS。例如,对于PEC可以存在两个或更多个PPS,其中第一PPS与第一/正常电池条件相关联,第二PPS与第二/低电池条件条件相关联。如上所述,该请求可以包括电池条件指示。处理器基于IMD 101的电池条件和与PSS相关联的电池条件,来选择第一PPS和第二PPS中的一个。
在440处,一个或多个处理器返回与该请求有关的一个或多个结果参数集。(一个或多个)结果参数集被活动ED 201用于与IMD 101的双向通信。返回请求的方式可以基于***布局而变化。例如,CM资源401可以将结果参数集返回到本地基站,并且本地基站将结果参数集重新发送到ED 201。替代地或可选地,CM资源401可以将结果参数集通过蜂窝或其他无线网络发送到ED 201。可选地,当本地基站执行图4的操作时,本地基站可以将(一个或多个)结果参数集返回给ED 201,而无需CM资源401进行干预(或通过有限的干预)。
可植入医疗设备
图5示出了作为可植入心脏***的一部分植入患者体内的示例性IMD 101。IMD101可以实现为全功能双心室起搏器,其配备有心房和心室感测和起搏电路,用于四腔室感测和刺激治疗(包括起搏和冲击(shock)治疗)。可选地,IMD 101可以提供全功能心脏再同步治疗。替代地,IMD 101可以用减少的一组功能和组件来实现。例如,可以在没有心室感测和起搏的情况下实现IMD。
IMD 101具有用于保持电子/计算组件的壳体501。壳体501(通常称为“罐(can)”、“罩(case)”、“盒(encasing)”或“罩电极”)可以可编程地被选择以用作某些刺激模式的返回电极。壳体501还包括具有多个端子502、504、506、508和510的连接器(未示出)。端子可以连接到位于心脏内和心脏周围的各种位置的电极。例如,端子可以包括:端子502,其要耦合到位于第一腔室中的第一电极(例如,尖端电极);端子504,其要耦合到位于第二腔室中的第二电极(例如,尖端电极);端子506,其要耦合到位于第一腔室中的电极(例如,环);端子508,其要耦接到位于第二腔室中的电极(例如,环形电极);以及端子510,其要耦合到位于SVC中的电极(例如,线圈)。每个电极的类型和位置可以变化。例如,电极可包括环、尖端、线圈和冲击电极等的各种组合。
IMD 101包括可编程微控制器520,其控制IMD 101的各种操作,包括心脏监测和刺激治疗。微控制器520包括微处理器(或等效控制电路)、RAM和/或ROM存储器、逻辑和定时(timing)电路、状态机电路和I/O电路。
IMD 101还包括第一腔室脉冲发生器522,其生成刺激脉冲以由与其耦合的一个或多个电极递送。脉冲发生器522由微控制器520经由控制信号524控制。脉冲发生器522经由电极配置开关526耦合到(一个或多个)选择电极,电极配置开关526包括用于将期望的电极连接到适当I/O电路的多个开关,从而有助于电极可编程性。开关526由来自微控制器520的控制信号528控制。
在图5的示例中,示出了单个脉冲发生器522。可选地,IMD102可以包括类似于脉冲发生器522的多个脉冲发生器,其中每个脉冲发生器耦合到一个或多个电极,并由微控制器520控制以将(一个或多个)选择刺激脉冲递送到对应的一个或多个电极。
微控制器520被示出为包括定时控制电路532以控制刺激脉冲的定时(例如,起搏率、房-室(AV)延迟、心房间传导(AA)延迟、或心室间内传导(VV)延迟等)。定时控制电路532还可以用于不应期、消隐间隔、噪声检测窗口、诱发响应窗口、警报间隔、标记通道定时等的定时。微控制器520还具有用于检测心律失常状况的心律失常检测器534、以及用于检查和分析心脏信号的形态(morphology)的一个或多个特征的形态检测器536。虽然未示出,但是微控制器520还可以包括辅助监测患者心脏的各种状况并管理起搏治疗的其他专用电路和/或固件/软件组件。
IMD 101还配备有通信调制解调器(调制器/解调器)540,以实现与其他设备、植入设备和/或外部设备的无线通信。在一个实现中,通信调制解调器540可以使用在一对电极之间传输的信号的高频调制。作为一个示例,信号可以在大约10至80kHz的高频范围内传输,因为这样的信号穿过身体组织和流体而不刺激心脏或被患者感觉到。
通信调制解调器540可以作为微控制器520的一部分在硬件中实现,或者作为编程到微控制器520中并由微控制器520执行的软件/固件指令来实现。替代地,调制解调器540可以作为独立组件与微控制器分开驻留。
IMD 101包括感测电路544,其通过开关526选择性地耦合到执行感测操作的一个或多个电极,以检测心脏右腔室中心脏活动的存在。感测电路544可以包括专用感测放大器、多路复用放大器或共享放大器。它还可以采用一个或多个具有可编程增益和/或自动增益控制、带通滤波和阈值检测电路的低功率精密放大器,以选择性地感测感兴趣的心脏信号。自动增益控制使得IMD102能够检测心房纤颤的低振幅信号特征。开关526通过选择性地闭合适当的开关来确定心脏信号的感测极性。以这种方式,临床医生可以独立于刺激极性来对感测极性编程。
感测电路544的输出连接到微控制器520,微控制器520进而响应于心脏活动的存在或不存在而触发或抑制脉冲发生器522。为了控制增益、阈值、极化电荷消除电路(未示出)、以及耦合到感测电路的输入的任何阻塞电路(未示出)的定时的目的,感测电路544从微控制器520接收控制信号546。
在图5的示例中,示出了单个感测电路544。可选地,IMD102可以包括类似于感测电路544的多个感测电路,其中每个感测电路耦合到一个或多个电极并由微控制器520控制,以感测在对应的一个或多个电极处检测到的电活动。感测电路544可以以单极感测配置或以双极感测配置操作。
IMD 101还包括模拟-数字(A/D)数据采集***(DAS)550,其经由开关526耦合到一个或多个电极,以跨任何一对期望电极采样心脏信号。数据采集***550被配置为采集心内电描记图信号,将原始模拟数据转换为数字数据,并将数字数据存储以供稍后处理和/或遥测传输至外部设备554(例如,编程器、本地收发器或诊断***分析仪)。数据采集***550由来自微控制器520的控制信号556控制。
微控制器520通过合适的数据/地址总线562耦合到存储器560。微控制器520使用的可编程操作参数存储在存储器560中,并被用于定制IMD 101的操作以适应特定患者的需要。这样的操作参数例如定义了起搏脉冲幅度、脉冲持续时间、电极极性、速率、灵敏度、自动特征、心律失常检测标准、以及要被递送至处在每个相应级治疗内的患者的心脏的每个冲击脉冲的幅度、波形和矢量。
可以通过经由通信链路566与外部设备554遥测通信的遥测电路564,将IMD 101的操作参数非侵入地编程到存储器560中。遥测电路564允许将心内电描记图和与IMD 101的操作相关的状态信息(包含在微控制器520或存储器560中)通过建立的通信链路566发送到外部设备554。
IMD 101还可以包括磁体检测电路(未示出),其耦合到微控制器520,以检测磁体何时被置于单元上。临床医生可以使用磁体来执行单元102的各种测试功能,和/或向微控制器520发出外部编程器554已就位以通过遥测电路564接收数据或将数据发送到微控制器520的信号。
IMD 101还可以包括一个或多个生理传感器570。这种传感器通常被称为“率响应性(rate-responsive)”传感器,因为它们通常被用来根据患者的运动(exercise)状态来调节起搏刺激率。然而,生理传感器570还可以被用于检测心脏输出的变化、心脏的生理状况的变化、或活动的昼夜变化(例如,检测睡眠和苏醒状态)。由生理传感器570生成的信号被传递到微控制器520以进行分析。微控制器520通过调节施用心房和心室起搏脉冲的各种起搏参数(例如速率、AV延迟、V-V延迟等)来进行响应。虽然示出为包含在单元102内,但是(一个或多个)生理传感器570可以在单元102的外部,但仍然植入患者体内或由患者携带。生理传感器的示例可以包括传感器,其例如感测呼吸率、血液pH、心室梯度、活动、位置/姿势、每分通气量(MV)等。
电池572向IMD 101中的所有组件提供操作电力。电池572能够在低电流消耗下在长时间段内操作,并且能够在患者需要冲击脉冲(例如,超过2A、电压高于2V、达10秒或更长的时间段)时提供高电流脉冲(用于电容器充电)。电池572还期望地具有可预测的放电特性,使得可以检测可选择的更换时间。作为一个示例,单元102采用锂/银氧化钒电池。
IMD 101还包括阻抗测量电路574,其可用于许多事情,包括:在急性和慢性阶段期间的引线阻抗监视,以用于适当的引线定位或移位(dislodgement);检测可操作的电极,并且如果发生移位则自动切换到可操作的一对;测量呼吸或分钟通气量;测量胸阻抗以确定冲击阈值;检测设备何时已被植入;测量每搏量;并检测心脏瓣膜的开口;等等。阻抗测量电路574耦合到开关526,使得可以使用任何期望的电极。
IMD 101可以作为可植入心律转变器/除颤器(ICD)设备操作,其检测心律失常的发生并自动对心脏施加适当的电冲击治疗,以旨在终止检测到的心律失常。为此,微控制器520还通过控制信号582的方式,控制冲击电路580。冲击电路580,由微控制器520控制,生成低能量(例如,高至0.5焦耳)、中等能量(例如,0.5至10焦耳)、或高能量(例如,511至40焦耳)的冲击脉冲。这种冲击脉冲通过冲击电极而被施加到患者的心脏。应注意,冲击治疗电路是可选的,并且可以不实现在IMD中,因为下面描述的各种从属(slave)起搏单元将通常不被配置为递送高压冲击脉冲。另一方面,应该认识到,从属起搏单元可以在包括备用冲击能力的***内使用,因此这种冲击治疗电路可以包含在IMD中。
遥测电路564由微控制器560控制,并且接收数据以用于通过控制信号进行传输。遥测电路564允许通过双向通信链路发送心内电描记图、压力数据、声学数据、Sv02数据和与IMD 101的操作相关的状态信息(包含在微控制器520或存储器560中)。遥测电路564还允许将由IMD 101使用的新的起搏参数通过双向通信链路进行编程。
为了在外部设备201与IMD 101之间建立双向通信链路104,微控制器560可以通过指示遥测电路564沿着由无线协议定义的专用广播信道发送或广播一个或多个广播通知来进入广播模式。广播信道是点到多点的、单向的信道,以承载重复模式的***信息消息(诸如网络标识)、用以建立双向通信链路104的可允许的RF信道、和/或包含在广播通知内的类似物。可以在设定的持续时间或广播周期之后重复地发送广播通知,直到与外部设备201建立双向通信链路104。
外部设备
图6示出了外部设备201的功能框图,该外部设备201根据本文描述的处理操作并且与如本文所述的IMD 101和通信管理资源401相接(interface)。外部设备201可以是位于患者家中、医院或诊所中、汽车中、患者的办公室处等的工作站、便携式计算机、平板计算机、IMD编程器、PDA、蜂窝电话、智能电话等。应认识到,结合图6的以下讨论可以描述连接到外部设备的***附件,其可以是可选的并且被省略。
外部设备201可以包括内部总线,其可以与中央处理单元(“CPU”)602、ROM 604、RAM 606、硬盘驱动608、扬声器610、打印机612、CD-ROM驱动614、并行I/O电路618、串行I/O电路620、显示器622、触摸屏624、标准键盘626、定制键628和RF子***630连接/相接。内部总线是地址/数据总线,其在本文描述的各种组件之间传输信息。硬盘驱动608可以存储操作程序以及数据,诸如刺激波形模板和检测阈值。可选地,可以省略扬声器610、打印机612、CD-ROM驱动614、并行I/O电路618、串行I/O电路620、触摸屏624、标准键盘626以及定制键628中的一个或多个。作为另一示例,智能电话将不包括CD-ROM驱动614、标准键盘626或定制键628。
RAM 606和/或ROM 604存储被用来管理与IMD 101、本地基站301和/或CM资源401的通信的一个或多个应用,如本文所述。RAM 606和/或ROM 604存储一个或多个PEC、PPS和性能测量,如本文所述。CPU 602、CPU 652和遥测电路654基于一个或多个PEC和PPS进行操作。CPU 602、CPU 652和遥测电路654协同操作来收集如本文所述的性能测量。
CPU 602通常包括微处理器、微控制器或等效控制电路,其专门设计用于控制与外部设备201和/或IMD 101相接。CPU 602可包括RAM或ROM存储器、逻辑和定时电路、状态机电路、以及用以与IMD 101相接的I/O电路。显示器622显示与本文描述的处理相关的各种信息。触摸屏624可以显示与IMD 101相关的图形信息,并且包括图形用户界面。图形用户界面可以包括图形图标、滚动条、按钮等,这些图形图标、滚动条、按钮等在用户做出选择时可以接收或检测对于外部设备201的用户或触摸输入。可选地,触摸屏624可以与显示器622集成。
RF子***630包括与遥测(RF)电路654电通信的中央处理单元(CPU)652,该遥测(RF)电路654可以通过双向通信链路与IMD 101通信。外部设备201可以通过各种协议(诸如蓝牙、蓝牙低功耗、ZigBee、MICS等)与IMD 101无线通信。可选地,可以包括或省略模拟输出电路658。
结束陈述
应该清楚地理解,关于附图宽泛地描述和说明的各种布置和处理、和/或这种布置的一个或多个单独的组件或元件和/或与这种处理相关联的一个或多个处理操作可以独立于此处描述和示出的一个或多个其他组件/元件和/或处理操作被采用或与其一起被采用。因此,尽管在此宽泛地预期、描述和说明了各种布置和处理,但是应该理解,它们仅以说明性和非限制性的方式提供,并且还可以被视为仅仅是可能的工作环境的示例,其中一个或多个更多的布置或处理可以起作用或操作。
如本领域技术人员将理解的,各个方面可以体现为***、方法或计算机(设备)程序产品。因此,各方面可以采取完全硬件实施例或包括硬件和软件的实施例的形式,这些硬件和软件在本文中通常都可以称为“电路”、“模块”或“***”。此外,各方面可以采取计算机(设备)程序产品的形式,该计算机(设备)程序产品被包含在其上包含有计算机(设备)可读程序代码的一个或多个计算机(设备)可读存储介质中。
可以使用一个或多个非信号计算机(设备)可读介质的任何组合。非信号介质可以是存储介质。存储介质可以是例如电、磁、光、电磁、红外或半导体***、装置或设备,或者前述的任何合适的组合。存储介质的更具体示例包括以下内容:便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。
用于执行操作的程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写。程序代码可以完全在单个设备上执行、部分在单个设备上执行、作为独立软件包执行、部分在单个设备上执行且部分在另一个设备上执行、或者完全在另一个设备上执行。在某些情况下,设备可以通过任何类型的网络连接,包括局域网(LAN)或广域网(WAN),或者可以通过其他设备进行连接(例如,通过因特网使用因特网服务提供商)或通过硬线连接,诸如通过USB连接。例如,具有第一处理器、网络接口和用于存储代码的存储设备的服务器可以存储用于执行操作的程序代码,并且通过其网络接口经由网络将该代码提供给具有第二处理器的第二设备,以用于在第二设备上执行该代码。
本文参考附图描述了各方面,附图示出了根据各种示例实施例的示例方法、设备和程序产品。这些程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备或信息处理设备的处理器以产生机器,使得经由设备的处理器执行的指令实现指定的功能/动作。程序指令还可以存储在设备可读介质中,其可以指示设备以特定方式起作用,使得存储在设备可读介质中的指令产生包括实现指定的功能/动作的指令的制造品。还可以将程序指令加载到设备上,使在设备上执行一系列操作步骤以产生设备实现的处理,使得在设备上执行的指令提供用于实现指定的功能/动作的处理。
本文的单元/模块/应用可以包括任何基于处理器或基于微处理器的***,包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路、以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器的***。附加地或替代地,本文的模块/控制器可以表示电路模块,其可以实现为执行本文所述操作的、带有相关联指令(例如,存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质(诸如计算机硬盘驱动、ROM、RAM等)上的软件)的硬件。以上示例仅是示例性的,因此不旨在以任何方式限制术语“控制器”的定义和/或含义。为了处理数据,本文的单元/模块/应用可以执行存储在一个或多个存储元件中的指令集。存储元件还可以根据期望或需要存储数据或其他信息。存储元件可以是信息源或本文的模块/控制器内的物理存储器元件的形式。指令集可以包括指示本文的模块/应用执行特定操作的各种命令,诸如本文描述的主题的各种实施例的方法和处理。指令集可以是软件程序的形式。该软件可以是各种形式,诸如***软件或应用软件。此外,软件可以是单独程序或模块的集合、较大程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。该软件还可以包括面向对象编程形式的模块化编程。处理机器对输入数据的处理可以是响应于用户命令,或者响应于先前处理的结果,或者响应于另一个处理机器做出的请求。
应当理解,本文描述的主题不限于其在本文的说明书中阐述的或在附图中示出的构造的细节和组件的布置的应用。本文描述的主题能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。而且,应该理解,本文使用的措辞和术语是为了描述的目的,不应该被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。
应理解,以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如,上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外,在不脱离其范围的情况下,可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本文的教导。尽管本文描述的尺寸,材料类型和涂层旨在限定各种参数,但它们决不是限制性的并且本质上是说明性的。在阅读以上描述后,许多其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此,应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定实施例的范围。在所附权利要求中,术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的普通英语等同物。此外,在以下权利要求中,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签,并不旨在对其对象或对其行为的执行顺序施加数字要求。
Claims (20)
1.一种用于管理外部设备(ED)与可植入医疗设备(IMD)之间的双向通信的计算机实现的方法,该方法包括:
接收活动ED配置和对要用于所述活动ED配置的通信参数的请求;
从预先存在的配置的集合中识别与所述活动ED配置匹配的预先存在的配置,所述预先存在的配置的集合具有相关联的预定义的参数集的集合;
基于所识别的预先存在的配置,从所述预定义的参数集的集合中确定结果参数集;以及
返回与所述请求有关的所述结果参数集,所述结果参数集要被所述ED用于与所述IMD的双向通信。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述确定操作包括选择与所识别的预先存在的配置相关联的多个预定义的参数集。
3.如权利要求1所述的方法,其中,所述确定操作包括基于成功率或数据传输率中的至少一个的最高者来选择所述结果参数集。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述预定义的参数集的集合表示连通参数或数据传输参数中的至少一个的集合。
5.如权利要求4所述的方法,其中,所述连通参数包括连接重试超时、互连重试超时、或监督超时中的至少一个,并且所述数据传输参数包括最大间隔、最小间隔、延迟、监督超时中的至少一个。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,所述预定义的参数集的集合包括分别对于所述IMD的至少第一电池条件和第二电池条件的至少第一预定义的参数集和第二预定义的参数集,所述请求包括电池条件指示,所述确定操作基于所述电池条件指示来确定所述第一预定义的参数集和第二预定义的参数集中的一个。
7.一种用于管理外部设备(ED)与可植入医疗设备(IMD)之间的双向通信的计算机实现的方法,该方法包括:
在所述ED与所述IMD之间执行连接操作和数据传输操作;
在所述ED处确定与所述连接操作有关的连接性能测量;
在所述ED处确定与所述数据传输操作有关的传输性能测量;以及
将所述连接性能测量和传输性能测量从所述ED传输到本地基站和通信管理资源中的至少一个。
8.如权利要求7所述的方法,其中,所述连接操作和数据传输操作根据自校准测试来执行。
9.如权利要求7或8所述的方法,其中,所述连接操作包括在所述ED处检测在连接窗口期间从所述IMD发送的广播,所述传输性能测量表示所述连接窗口期间的连接成功率的指示。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法,其中,所述数据传输操作包括在所述ED处检测在数据传输间隔期间从所述IMD传输的数据量,所述连接性能测量表示数据传输率的指示。
11.如权利要求7至10中任一项所述的方法,其中,所述执行和确定操作被重复多次,以基于多个连接操作和多个数据传输操作来获得累积的连接性能测量和传输性能测量。
12.一种用于管理外部设备(ED)与可植入医疗设备(IMD)之间的双向通信的***,该***包括:
存储器,用以存储预先存在的配置的集合,所述预先存在的配置的集合具有相关联的预定义的参数集的集合,所述存储器用以存储程序指令;
一个或多个处理器,所述处理器在执行所述程序指令时被配置为:
接收活动ED配置和对要用于所述活动ED配置的通信参数的请求;
从所述预先存在的配置的集合中识别与所述活动ED配置匹配的预先存在的配置;
基于所识别的预先存在的配置,从所述预定义的参数集的集合中确定结果参数集;以及
返回与所述请求有关的所述结果参数集,所述结果参数集要被所述ED用于与所述IMD的双向通信。
13.如权利要求12所述的***,其中,所述预先存在的配置与第一预定义的参数集和第二预定义的参数集相关联,所述第一结果参数集和第二结果参数集分别具有第一性能测量和第二性能测量,所述确定操作包括基于所述第一性能测量和第二性能测量中的哪个更高来选择所述第一预定义的参数集或第二预定义的参数集。
14.如权利要求13所述的***,其中,所述第一性能测量和第二性能测量对应于连接成功率或数据传输率中的至少一个。
15.如权利要求12至15中任一项所述的***,其中,所述活动ED配置包括地理区域、ED制造商、ED型号、操作***版本、RF芯片组、RF堆栈/驱动版本、WiFi开/关状态、和/或连接到所述ED的外部电源中的至少两个。
16.如权利要求12至16中任一项所述的***,其中,所述确定操作包括搜索存储在所述存储器中的表,该表包括多个ED的预先存在的配置的集合,该表包括预定义的参数集的集合以及相关联的性能测量。
17.一种计算机程序产品,包括非信号计算机可读存储介质,所述存储介质包括计算机可执行代码以执行:
在外部设备(ED)与可植入医疗设备(IMD)之间执行连接操作和数据传输操作;
在所述ED处确定与所述连接操作有关的连接性能测量;
在所述ED处确定与所述数据传输操作有关的传输性能测量;以及
将所述连接性能测量和传输性能测量从所述ED传输到本地基站和通信管理资源中的至少一个。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品,其中,所述连接操作和数据传输操作根据自校准测试来执行。
19.如权利要求17或18所述的计算机程序产品,其中,所述连接操作包括在所述ED处检测在连接窗口期间从所述IMD发送的广播,所述连接性能测量表示所述连接窗口期间的连接成功率的指示。
20.如权利要求17至19中任一项所述的计算机程序产品,其中,所述数据传输操作包括在所述ED处检测在数据传输间隔期间从所述IMD传输的数据量,所述连接性能测量表示数据传输率的指示。
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