CN117873274B - 输出功率的控制方法及装置、体外设备和植入物管理*** - Google Patents
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Abstract
输出功率的控制方法及装置、体外设备和植入物管理***,涉及医疗器械技术领域。该控制方法用于体外设备,且包括:获取植入物的参数,该参数包括最低电压和最高电压;根据最低电压和最高电压,确定最佳电压,最佳电压大于最低电压且与最低电压之间具有第一差值,最佳电压小于最高电压且与最高电压之间具有第二差值,第一差值的绝对值小于第二差值的绝对值;从植入物获取反馈信号,反馈信号包括第一信息,第一信息用于指示植入物的当前电压;根据最佳电压和当前电压,对体外设备的输出功率进行第一控制,使得输出功率成为目标最佳功率。采用以上方法,可以有效解决因体外设备与植入物之间的通信距离频繁小幅变化而影响通信可靠性的问题。
Description
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种输出功率的控制方法及装置、体外设备和植入物管理***。
背景技术
在植入医疗器械领域,植入物可以借助手术植入生物体,并在术后留在生物体内,用于疾病的治疗、生理特征的监控、生理功能的支持等一种或多种功能的实现。植入物在某些场景下需要与体外设备连接,从体外设备获得能量,或向体外设备提供监控信息等。植入物可以通过有线方式或无线方式与体外设备连接,采用有线方式,可能面临引线引发感染,对日常生活限制较多等挑战,而无线方式则不存在以上挑战,因此更适于植入物的使用,且尤其适于长期植入的植入物。无线方式为植入物的使用带来了极大的便利性,但也面临着体外设备对植入物的能量管理或与植入物的通信可靠性等方面的挑战。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种输出功率的控制方法及装置、体外设备和植入物管理***,以更好地实现体外设备对植入物的能量管理或提高植入物的通信可靠性。
第一方面,提供一种输出功率的控制方法,用于体外设备,该控制方法包括:获取植入物的参数,该参数包括最低电压和最高电压;根据最低电压和最高电压,确定最佳电压,其中,最佳电压大于最低电压,且与最低电压之间具有第一差值,最佳电压小于最高电压,且与最高电压之间具有第二差值,第一差值的绝对值小于第二差值的绝对值;从植入物获取反馈信号,反馈信号包括第一信息,第一信息用于指示植入物的当前电压;根据最佳电压和当前电压,对体外设备的输出功率进行第一控制,使得所述输出功率成为目标最佳功率。
根据最佳电压和当前电压对体外设备的输出功率进行第一控制,该第一控制使得体外设备输出目标最佳功率。该目标最佳功率用于向植入物提供植入物工作所需的功率;当体外设备输出目标最佳功率时,植入物的工作电压(也即当前电压)位于最高电压和最低电压之间,且相较于最高电压,更接近于最低电压。
通过本申请,可以在保持体外设备的发射功率较低的情况下,有效解决因体外设备与植入物之间的通信距离频繁小幅变化而影响通信可靠性的问题。由此,可以保持体外设备和植入物的通信稳定性,并提高植入物反馈信息的准确性,从而提高植入物临床反馈信息(例如,血压信息)的有效性、准确性和连续性。
例如,患者由于手部力量减弱或自身疾病往往无法保持手部稳定,因此导致体外设备与植入物通信距离不断变化;又例如,当植入物植入位置距离心脏较近或直接植入在心脏内时,心脏的跳动也会导致体内设备与植入物通信距离不断变化,特别是当植入物植入于心室时,心脏的跳动对距离影响更为显著;这些都使得体外设备与植入物之间的通信距离难以保持稳定,从而导致通信质量难以维持稳定,特别当植入物同时反馈感测信息给体外设备时,还会影响到感测信息的连续性和准确性。通过以上方案,可以有效解决上述问题,保持体外设备和植入物的通信稳定性,并提高植入物反馈信息的准确性,从而提高植入物临床反馈信息(例如,血压信息)的有效性、准确性和连续性。
以上控制方法还可以降低体外设备的能量消耗,减少对人体的辐射。对于采用电池供电的体外设备,可以延长其使用周期和寿命,且有利于设备小型化,方便携带。此外,在植入物与体外设备相距一定有效范围内时(也即建立有效通信后),都可以使得植入物在较低的功率水平下运作,从而减少植入物的发热,提高植入物工作的稳定性和安全性。
在一种实现中,反馈信号还包括感测信息,感测信息用于指示生物体的生理参数。
在一种实现中,根据最低电压和最高电压,确定最佳电压,包括:基于第一权值系数和第二权值系数,对最低电压和最高电压进行加权求和,得到最佳电压,其中第一权值系数对应最低电压,第二权值系数对应最高电压,其中,第一权值系数大于第二权值系数。该最佳电压获得方式简单,且可以有效将最佳电压维持在最低电压和最高电压之间,且更靠近最低电压。
在一种实现中,第一控制包括:当最佳电压和当前电压之差的绝对值小于电压阈值时,保持体外设备的输出功率;或者,当最佳电压和当前电压之差的绝对值大于电压阈值时,调整体外设备的输出功率;或者,当最佳电压和当前电压之差的绝对值等于电压阈值时,保持体外设备的输出功率或调整体外设备的输出功率。通过电压阈值的设定可以使得当前电压逐渐接近最佳电压,而不超过电压中间值或低于最低电压;电压中间值为最高电压和最低电压之间的中间值。例如,该电压阈值为正数且小于电压中间值和最低电压之差的一半。再如,电压阈值为正数且设置其取值使得电压阈值小于电压中间值与最佳电压的差值的绝对值,且小于最低电压与最佳电压的差值的绝对值。
通过最佳电压和电压阈值的设置,只要体外设备和植入物之间的距离在有效范围内,植入物就可以在较低的功率和/或电压下工作,本申请的控制方法不仅可以快速进行电压的比对和计算,而且可以将当前电压控制在精准的理想范围内,该理想范围可以通过设置最佳电压和电压阈值的数值而获得,可以使得功率调节不影响植入物的正常工作,同时亦保证体外设备能够稳定地接收到植入物反馈的连续有效的、精准的感测信息;如果电压差值低于电压阈值,则代表此时植入物已处于最佳工作状态,体外设备可以保持当前输出功率,这样可以进一步提高输出功率的稳定性,减少不必要的重复调节。
在一种实现中,调整体外设备的输出功率,包括:基于第一步长调整体外设备的输出功率,所述第一步长随着电压差值的增大而增大,随着电压差值的减小而减小,其中,所述电压差值为所述最佳电压和所述当前电压的差。
在一种实现中,植入物的参数还包括第一步长系数,且第一步长基于所述电压差值、第一步长系数和单位功率确定;植入物的参数包括单位功率,或者,植入物的参数包括初始最佳功率,单位功率基于调整因子和初始最佳功率确定。
根据调整因子和初始最佳功率获得单位功率,单位功率结合步长系数获得不同的调整步长,如此可以减少步长参数的复杂度,通过无量纲的参数实现不同步长的设置,且基准单位功率一致,同时兼顾了初始最佳功率,使得功率调整可以灵活适用于不同的通信状态,提高功率调整的准确度和效率,提升植入物使用过程中的稳定性和可靠性。
在一种实现中,以上方法还包括:确定植入物的功率水平;当植入物的功率水平为第一水平时,对体外设备的输出功率进行第一控制。
在一种实现中,以上方法还包括:当植入物的功率水平为第二水平时,对体外设备的输出功率进行第二控制,使得植入物的功率水平达到第一水平;或者,当植入物的功率水平为第三水平时,对体外设备的输出功率进行第三控制,使得植入物的功率水平达到第二水平,且对体外设备的输出功率进行第二控制,使得植入物的功率水平达到第一水平;或者,当植入物的功率水平为第三水平时,对体外设备的输出功率进行第三控制,使得植入物的功率水平达到第一水平。
以上控制方法可以根据不同的功率水平采用更为合适的功率控制方法,从而可以在连接建立阶段进行功率调整,以降低对使用者的操作要求,更好地实现体外设备对植入物的能量管理,此外可以提高连接建立的效率;可以在信息传输阶段进行功率细调,提高对植入物能量管理的效率,并提高通信的可靠性;可以在信息传输阶段进行功率微调,提高对植入物能量管理的准确性,进一步提高通信的可靠性,还可以提升植入物接收功率的稳定性,稳定植入物的能耗,提高植入物的安全性。
在一种实现中,第二控制包括:基于第二步长调整体外设备的输出功率,其中第二步长大于第一步长;和/或,第三控制包括:基于第三步长调整体外设备的输出功率,其中第三步长大于第一步长;其中,第一步长为在第一控制中用于调整体外设备的输出功率的步长。
在一种实现中,第二步长和第三步长相同或不相同;所述植入物的参数包括初始最佳功率,所述第二步长和/或所述第三步长随着所述初始最佳功率的增大而增大,随着所述初始最佳功率的减小而减小。如此,将连接建立阶段和功率细调阶段的步长设置为相同的步长,可以简化功率调整的复杂度。
在一种实现中,植入物的参数还包括第二步长系数,且第二步长或第三步长基于第二步长系数和单位功率确定,其中,植入物的参数包括单位功率,或者植入物的参数包括初始最佳功率,单位功率基于调整因子和初始最佳功率确定。
根据调整因子和初始最佳功率获得单位功率,单位功率结合步长系数获得不同的调整步长,如此可以减少步长参数的复杂度,通过无量纲的参数实现不同步长的设置,且基准单位功率一致,同时兼顾了初始最佳功率,使得功率调整可以灵活适用于不同的场景,提高功率调整的准确度和效率,提升植入物使用过程中的稳定性和可靠性。
在一种实现中,确定植入物的功率水平,包括:根据反馈信号的检测情况或反馈信号包括的第二信息,确定功率水平,其中第二信息用于指示植入物的功率水平。如此,可以使得体外设备及时了解到植入物的功率水平,根据该功率水平做出与之适配的功率调整,以提高功率调整效率,尽快达到不同调整阶段的调整目的,进一步可以实现目标最佳功率输出。
在一种实现中,植入物的参数还包括初始最佳功率,以上方法还包括:使用第一控制后得到的目标最佳功率更新初始最佳功率。如此,可以使得任一功率调整阶段,采用动态获得的目标最佳功率确定调整步长(包括第一步长、第二步长、第三步长和第四步长),以提高动态步长与患者的适配性;根据患者的实际使用情况,体外设备会动态调整外部设备的输出功率并更新植入物的初始最佳功率;相对于使用固定不变的工作功率去调整实际功率,动态更新初始最佳功率可以使得调整步长也随之动态更新,从而使得体外设备的输出功率能够根据患者进行个性化调整,更适合于患者的自身情况。
在一种实现中,最低电压和所述最高电压为预设参量;或者,所述控制方法还包括基于在第二控制过程中所述植入物反馈的电压信息更新所述最低电压和所述最高电压之一或全部。根据植入物反馈的电压信息实时更新最低电压和最高电压,可以使得获得的最佳电压与患者自身情况相适配,与植入物在患者体内的实际情况更接近,因此能够使得体外设备提供的输出功率更符合植入物的实际需求。
在一种实现中,以上控制方法还包括:当体外设备未与植入物建立有效连接,且体外设备的输出功率达到最大功率时,基于第四步长控制体外设备的输出功率降低至基础功率。
通过以上方法,可以在体外设备已经达到最大功率,但连接建立可能存在问题情况下,及时降低输出功率,从新的起点开始调整功率输出,以更快的使得植入物与体外设备产生有效通信。
在一种实现中,基于第四步长控制体外设备的输出功率降低至基础功率,包括:将体外设备的输出功率降低至基础功率,该基础功率基于第四步长获得;或者,在当前输出功率的基础上,基于第四步长调低体外设备的输出功率,以得到基础功率。
在一种实现中,植入物的参数还包括第四步长系数,且第四步长基于第四步长系数和单位功率确定,其中,植入物的参数包括单位功率,或者植入物的参数包括初始最佳功率,单位功率基于调整因子和初始最佳功率确定。根据调整因子和初始最佳功率获得单位功率,单位功率结合步长系数获得不同的调整步长,如此可以减少步长参数的复杂度,通过无量纲的参数实现不同步长的设置,且基准单位功率一致,兼顾了初始最佳功率,使得功率调整可以灵活适用于不同的通信状态,提高功率调整的准确度和效率,提升植入物使用过程中的稳定性和可靠性。
在一种实现中,以上方法还包括:在基础功率的基础上,基于第三步长调高体外设备的输出功率,以与植入物建立有效连接,其中第四步长大于第三步长。如此,可以更大幅度的降低输出功率,使得输出功率尽快降低,以重新开始新的连接建立阶段的功率调整。
在一种实现中,最低电压、最高电压、最佳电压、和当前电压为无量纲值。随着时间的推移,植入物的电压绝对值可能存在漂移,而产生一定的误差,采用无量纲值的电压相对值可以减少绝对值漂移带来的误差;此外,还可以通过硬件电路来获得植入物反馈的电压信息,更适于无源植入物的使用,且可以提高植入物的稳定性和安全性,节省计算,降低***功耗。
在一种实现中,植入物用于植入心脏。
第二方面,提供一种输出功率的控制装置,包括处理器,用于调用存储器中存储的指令,以执行以上第一方面任一种控制方法。
第三方面,提供一种输出功率的控制装置,包括:第一获取单元,用于获取植入物的参数,该参数包括最低电压和最高电压;确定单元,用于根据最低电压和最高电压,确定最佳电压,其中,最佳电压大于最低电压,且与最低电压之间具有第一差值,最佳电压小于最高电压,且与最高电压之间具有第二差值,第一差值的绝对值小于第二差值的绝对值;第二获取单元,用于从植入物获取反馈信号,反馈信号包括第一信息,第一信息用于指示植入物的当前电压;控制单元,用于根据最佳电压和当前电压,对体外设备的输出功率进行第一控制,使得所述输出功率成为目标最佳功率。
第四方面,提供一种体外设备,包括:控制电路,用于第一方面任一种控制方法;功率发射电路,在控制电路的控制下输出功率;信息读取电路,用于读取植入物的反馈信号。
该体外设备可以以较低的能量消耗为植入物提供能量,并与植入物进行通信的过程中,可以有效解决因体外设备与植入物之间的通信距离频繁小幅变化而影响通信可靠性的问题。由此,可以保持体外设备和植入物的通信稳定性,并提高植入物反馈信息的准确性,从而提高植入物临床反馈信息(例如,血压信息)的有效性、准确性和连续性。
第五方面,一种植入物管理***,包括:植入物和如第四方面的体外设备。
在一种实现中,植入物包括植入性传感器,用于植入心脏,以感测生物体的生理参数,所述体外设备从所述植入性传感器获取感测信息,感测信息用于指示生理参数;植入物的反馈信号包括感测信息。
在以上植入物管理***中,体外设备可以以较低的能量消耗为植入物提供能量,并与植入物进行通信的过程中,可以有效解决因体外设备与植入物之间的通信距离频繁小幅变化而影响通信可靠性的问题。由此,可以保持体外设备和植入物的通信稳定性,并提高植入物反馈信息的准确性,从而提高植入物临床反馈信息(例如,血压信息)的有效性、准确性和连续性。
第六方面,提供一种计算机可读存储介质,存储有指令,该指令被处理器调用时,以上第一方面中的任一种方法被执行。
第七方面,提供一种计算机程序产品,包括指令,该指令被处理器调用时,以上第一方面中的任一种方法被执行。
附图说明
下面对本申请实施例描述中所使用的附图做简单的介绍:
图1是本申请实施例提供的一种植入物管理***的示例性结构框图;
图2是本申请实施例提供的一种植入物管理***的示例性场景图;
图3是本申请实施例提供的另一种植入物管理***的示例性场景图;
图4是本申请实施例提供的又一种植入物管理***的示例性场景图;
图5是本申请实施例提供的又一种植入物管理***的示例性场景图;
图6是本申请实施例提供的一种植入物的示例性结构框图;
图7是本申请实施例提供的又一种植入物管理***的示例性场景图;
图8是本申请实施例提供的一种输出功率的控制方法的示意性流程图;
图9是本申请实施例提供的另一种输出功率的控制方法的示意性流程图;
图10是本申请实施例提供的又一种输出功率的控制方法的示意性流程图;
图11是本申请实施例提供的又一种输出功率的控制方法的示意性流程图
图12是本申请实施例提供的一种输出功率的控制装置的示意性结构框图;
图13是本申请实施例提供的一种输出功率的控制装置的示意性结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式,在不脱离本申请的构思情况下所做出的调整和改进,都属于本申请的保护范围。
为使图面简洁,各附图只示意性地表示出了与对应实施例相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些附图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了部分,实际可能存在更多或更少的相同结构或功能的部件。
在附图所示的实施例中,方向的指示(例如:上、下、左、右、前、和后等)在描述各个结构时,不是绝对的而是相对的,并不用于限制产品实际使用时的方向。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,序数词,例如“第一”、“第二”等仅用于区分描述关联对象,而不能理解为指示或暗示关联对象之间的相对重要性或顺序;此外,也不代表关联对象的数量。“多个”包括两个或两个以上,其它量词与之类似。“和/或”用于描述关联对象的之间的关系,其包括关联对象之间的任一种组合关系,例如“a和/或b”包括:“单独a”,“单独b”,或“a与b”。多个对象中的“一个或多个”或“至少一个”是指多个对象的任一对象或任一组合,例如“a1,a2,a3中的一个或多个”或“a1,a2,a3中的至少一个”包括:“单独a1”,“单独a2”,“单独a3”,“a1和a2”,“a1和a3”,“a2和a3”,或“a1,a2和a3”。
随着植入医疗器械的技术进步,越来越多的植入物采用无线方式与体外设备连接。在某些场景下,植入物通过无线方式从体外设备获得能量,例如,植入物为无源件,包括无线传感器,其通过无线方式从体外设备获得能量并进一步利用获得的能量与体外设备通信。再如,植入物为有源件,例如脉冲刺激器,其通过无线方式可以从体外设备获得能量,以补充能量消耗,其也可以通过无线方式与体外设备通信。
下面结合附图进行描述:
请参考图1,其为本申请实施例提供的一种植入物管理***的示例性结构框图。如图1所示,该植入物管理***100包括体外设备110和植入物(或植入件)120。体外设备110和植入物120可以通过无线方式进行能量和/或信息的传递;该能量的传递可以由体外设备110向植入物120进行;该信息的传递可以由植入物120向体外设备110进行,可以由体外设备110向植入物120进行,或者植入物120和体外设备110交互信息。
使用时,植入物120被植入生物体内,在需要时,通过无线方式与体外设备110连接;体外设备110包括控制模块(或控制电路)111和功率发射模块(或功率发射电路)112。控制模块111用于控制功率发射模块112的发射功率,以便与植入物120建立无线连接,且向植入物120提供能量;控制模块111还可以调整功率发射模块112的发射功率,使其与植入物120所需的功率更加适配;对应的,植入物120可以包括功率接收模块(或功率接收电路),用于接收体外设备110发射的功率,具体在后续实施例中进行描述。体外设备110还可以包括信息读取模块(信息读取电路)113,用于从植入物120读取信息,当体外设备110包括信息读取模块113或者可以读取植入物的信息时,还可以称为体外读取设备。例如植入物120为植入式传感器,体外设备110可以从植入物读取植入物120感测到的生物体的生理信息。
体外设备110包括射频部分(或模拟部分)和基带部分(或数字部分)。基带部分具有控制和处理能力,可以通过处理器来实现,例如,微处理器。射频部分包括功率电路、通信电路和天线(或线圈),处理器向功率电路输出控制信号,以控制功率电路改变向天线(或线圈)提供的电流,从而调整天线(或线圈)输出的功率,即调整体外设备的输出功率。通信电路可以理解为射频前端,例如包括调制/解调器等,处理器处理的信号通过该射频前端处理(例如,调制)后通过天线发射,或者天线接收的射频信号经过射频前端处理(例如,解调)后,传输至处理器处理。其中,控制模块111例如为基带部分,其例如包括至少一个处理器,还可以包括存储器。射频发射模块112例如包括射频部分的功率电路和天线,信息读取模块113例如包括射频部分的通信电路和天线,其中射频发射模块112和信息读取模块113可以共用天线或采用独立的天线。
植入物120可以是有源件,例如心脏起搏器、心脏除颤器、植入式刺激器、蜗形植入物等。植入物120可以是无源件,具有性能更稳定、寿命更长等优点,有利于在生物体内的长期植入,例如植入式传感器;在一种应用中,对于慢性疾病的患者,可以在人体内植入传感器,以对患者进行健康监测,这种植入式传感器采用无源件的方式,更适于长期检测,且在使用时连接体外设备110来获得能量,进行工作,并将感测到的生理信息传输给体外设备110,通过体外设备110让使用者获悉自身或患者的生理情况。
在本申请的一些实施例中,体外设备110可以是一种便携式设备,可由患者手持靠近植入物的植入部位。
在一种实现中,如图2所示,体外设备110可以是一种医疗设备,其可以为家用医疗设备,由使用者置于家中,根据需要随时进行使用;或者,该医疗设备可以置于医院,由于其便携性,可以方便医生移动和使用,也可以方便患者自助使用。在一种实现中,体外设备110包括主体210和探测头220,控制模块111可以置于主体210中,功率发射模块112和信息读取模块113的全部或部分可以置于探测头220中,例如,功率发射模块112和信息读取模块113的天线部分可以置于探测头220中,其它部分置于主体210中。进一步地,主体210上可以设置显示屏,用于实现与使用者的人机交互:例如,向使用者显示读取的信息,示例地,植入物为植入式传感器,显示的信息例如为植入式传感器感测到的生理信息;再如,向使用者提供操作界面,方便使用者使用。当使用者(例如医生或患者)需要使用该体外设备110时,可以将探测头220靠近植入物120的植入部位,使得体外设备110通过探测头220与植入物120实现无线连接,向植入物120提供能量,并读取植入物120的反馈信号。
在另一种实现中,如图3所示,体外设备110可以是一种消费类电子产品,例如手机、智能手表、智能眼镜等。如此,方便使用者携带,并方便使用者随时随地根据需要进行使用。示例地,当体外设备为手机或智能手表时,可以在手机或智能手表靠近植入物时,自动建立手机或智能手表与植入物的无线连接,并自动启动手机或智能手表与植入物之间的能量和/或信息传递;或者,可以在手机或智能手表上为用户提供开启该功能的虚拟按键或者应用(APP),使得使用者需要时点击虚拟按键或开启APP,来启动手机或智能手表与植入物之间的能量和/或信息传递;还可以通过语音助手等实现该功能的开启。示例地,当体外设备为智能眼镜时,可以在智能眼镜靠近植入物时,自动建立智能眼镜与植入物的无线连接,并自动启动智能眼镜与植入物之间的能量和/或信息传递,例如,使用者摘下智能眼镜靠近植入物的植入部位时,智能眼镜可以自动启动体外设备110与植入物120之间的能量和/或信息传递,存储从植入物读取的信息,并在使用者重新带回眼镜时,自动向使用者投影显示读取的信息。
在又一种实现中,如图4所示,体外设备110也可以被安装于可穿戴设备上,而为了保证用户的舒适性,多数穿戴设备是非刚性固定于人体上,因此,不可避免地,体外设备与体内植入物的通信距离会不断发生变化。例如,诊疗背心,使用者可以直接将其穿戴于身上,此时,使用者的行动将受到较小的限制,无需一直手持体外设备,在监测时,其可以解放双手,同时做其他事情,如工作、做家务、弯腰、翻身等,与此时即便诊疗背心与体内的植入物距离不断发生变化,也可以使用本申请实施例中功能,通过精准调节,保持体外设备和植入物的通信稳定性和准确性。又例如,诊疗贴片,当使用者自行选择穿戴位置时,无论将体外设备穿戴于何处,只要植入物和体外设备之间的距离处于有效范围内,都可以使得植入物在较低的功率水平下运作,减少植入物的发热,提高植入物工作的稳定性和安全性;且降低体外设备能耗,从而减少对人体的辐射;同时保持体外设备和植入物的通信稳定性和准确性,提高临床反馈信息的有效性和准确性。
另一方面,该可穿戴设备可以与使用者的便携式消费类电子产品(例如,手机、电脑、智能手表等)或家用电子设备等建立无线连接,通过便携式消费类电子产品或家用电子设备等显示可穿戴设备从植入物读取的信息。或者,通过语言播报的方式向使用者提供读取的信息;或者,可以在可穿戴设备上设置显示屏,以显示读取的信息。
在又一种实现中,如图5所示,体外设备110也可以被固定于一处,例如,固定于医院诊疗室内的诊疗椅上,当医生需要监测患者体内参数时,患者只需坐在诊疗椅上,甚至站立于诊疗室内,既可完成。该体外设备110所固定的位置可以设置显示屏或语言播报设备,用于向患者显示或播报体外设备从植入物读取的信息;或者该体外设备110可以与医生的电脑等电子设备连接,以向医生显示读取的信息。可以理解,在这种情况下,体外设备110的整体体积可能较大,自身功率范围也会比较大,然而,通过本申请提供的控制方法,只要植入物和体外设备之间的距离处于有效范围内时,都可以使得植入物在较低的功率水平下运作,从而减少植入物的发热;且降低体外设备的能耗,减少对人体的辐射;同时,提高植入物工作的稳定性和安全性,保持体外设备和植入物的通信稳定性和准确性,提高临床反馈信息的有效性、准确性和连续性。
本申请实施例不限制体外设备的实现形式,可以在以上实施例的基础上做更多变形或扩展。
在一种实现中,植入物120是无源件,例如植入性传感器。请参考图6,其为本申请实施例提供的一种植入物120的示例性结构框图。如同6所示,该植入物120包括控制模块610(或控制电路)、功率接收模块(或功率接收电路)620、信息传输模块(或信息传输电路)630、和感测模块(或感测元件)640。功率接收模块620用于从体外设备110的功率发射模块112接收功率;感测模块640用于感测生物体的生理信息;传输模块630用于向体外设备110传输反馈信号,该反馈信号包括植入物120的感测信息,传输的感测信息可以是控制模块610对感测模块640感测到的生理信息进行处理后得到的生理信息,体外设备110通过信息读取模块113读取反馈信号,以获得该生理信息。
植入物120包括射频部分(或模拟部分)和基带部分(或数字部分)。基带部分具有控制和处理能力,可以通过处理器来实现,例如,微处理器。射频部分包括电源管理电路、通信电路和天线(或线圈),电源管理电路通过天线(或线圈)把接收到的射频电磁波整流成为直流电给植入物供电。感测模块640可以在该供电下完成对体内生理参数的感知,并将感知到的信息反馈给处理器。通信电路可以理解为射频前端,例如包括调制/解调器等,处理器将感测模块640感知的信息进行处理后,提供给射频前端,该信息经射频前端处理(例如,调制)后通过天线发射,以传输至体外设备110。其中,控制模块610例如为基带部分,其例如包括至少一个处理器,还可以包括存储器。功率接收模块620例如包括射频部分的电源管理电路和天线,信息传输模块630例如包括射频部分的通信电路和天线,其中功率接收模块620和信息传输模块630可以共用天线或采用独立的天线。
植入物120还可以包括其它用于实现疾病治疗或生理功能的支持的结构,不同植入物的结构不同,本申请不以此为限。以心房植入物为例,如图7所示,心房植入物720包括相连接的心房分流器721和无线血压传感器722,其设置于房间隔壁m2的目标部位m1上,心房分流器721用于实现心房血液分流,血压传感器722用于实现血压测量。心房植入物720通过心房分流器721上的夹持臂723夹持在房间隔组织上以防止植入物沿轴向脱出目标部位m1,血压传感器722可以集成以上植入物120所示的各个模块,通过体内天线将感测信息传输至体外设备110。当血压传感器722与体外设备110建立无线连接,体外设备110可以通过天线传输给血压传感器722工作所需的能量,且血压传感器将感测到的血压信息通过天线传输至体外设备。此时,植入物管理***包括体外设备和心房植入物,该***又可以称为心房压力管理***。由于心房植入物720设置于房间隔壁m2上,因此,心脏的搏动会导致心房植入物720的位置跟随着房间隔壁m2的运动而运动,从而使得体外设备和心房植入物720之间的距离发生频繁的小幅变化。
体外设备通过体外天线向植入物的体内天线传输能量,从而使得体内植入物处于有效的工作状态,当体内植入物包括传感器时,可以通过体内天线将感测到的信息传输至体外设备。如果体外设备提供给体内植入物的能量过大,会使得体内植入物的工作功率过大,产生过多热量,可能对生物体产生不良影响甚至伤害,而体外设备提供给体内植入物的能量过小,植入物可能无法处于有效的工作状态,从而无法传输出准确的感测信息。或者,当体外设备远离或靠近体内植入物时,其传输至体内植入物的能量会随着距离而改变,如果不对能量进行调整,则该能量可能过大和过小,影响植入物的工作,例如,影响传输的感测信息的准确性和连续性。
本申请实施例提供一种输出功率的控制方法,用于体外设备,使得体外设备的输出功率(或能量)可以动态或自适应调整,从而使得输出功率(或能量)始终处于合适的范围。在一种实现中,可以进一步控制该输出功率(或能量)尽可能地处于较低水平,降低能耗,降低植入物散发的热量,从而提高植入物在使用过程中的安全性、信息传输的连续性和准确性。
此外,本申请实施例提供的输出功率的控制方法可以方便体外设备的灵活变形,使得体外设备无论适用于何种实现形态或使用场景,均可以更好地实现体外设备对植入物的能量管理或提高通信可靠性。进一步地,可以降低对使用者的操作要求,极大的方便使用者操作。
本申请实施例可以在连接建立阶段进行功率调整,以降低对使用者的操作要求,更好地实现体外设备对植入物的能量管理,此外可以提高连接建立的效率;或者,本申请实施例可以在信息传输阶段进行功率调整(称为功率细调阶段),提高对植入物能量管理的效率,并提高通信的可靠性;或者,本申请实施例可以在信息传输阶段进行功率调整(称为功率微调阶段),提高对植入物能量管理的准确性,进一步提高通信的可靠性;进一步还可以提升植入物接收功率的稳定性和反馈信息的准确性和连续性,稳定植入物的能耗,提高植入物的安全性。以上每个阶段的功率调整步骤可以独立实施或全部结合或部分结合实施。
下面结合附图进行描述,为了便于描述,将以上三个阶段的改进结合描述,实际运用中可以选择其中部分或全部改进。
请参考图8,其为本申请实施例提供的一种输出功率的控制方法的示意性流程图;为了便于理解,示出了植入物的部分操作。如图8所示,该方法可以由控制装置执行,该控制装置例如为体外设备110的控制模块111,且该方法包括:
S810:控制体外设备输出初始功率。
在体外设备启动后,体外设备输出初始功率,例如,体外设备的功率发射模块112可以在控制模块111的控制下发射初始功率。
S820:检测反馈信号。
当初始功率足以激活植入物时,植入物会接收功率,并向体外设备发送反馈信号;当初始功率不足以激活植入物时(也即,植入物无法从体外设备获得足够的能量时),植入物不会向体外设备反馈信号,体外设备将无法检测到反馈信号。
在体外设备检测到反馈信号时,可以对反馈信号进行解码,解码失败时,反馈信号无效;解码成功时,可以对反馈信号进行校验,校验失败时,反馈信号无效,校验成功时,反馈信号有效。
在检测反馈信号的过程中,检测不到反馈信号,则不存在反馈信号,因此也不存在有效的反馈信号;或者检测到的反馈信号解码失败或校验失败,则也不存在有效的反馈信号。此时,可以认为体外设备与植入物之间未建立有效连接,则执行步骤S830,使得体外设备增加(或提高)输出的功率,直到检测到有效的反馈信号。在检测到有效的反馈信号时,执行步骤S840,可以进一步根据功率水平对体外设备进行功率调整,使得体外设备的输出功率更适于植入物工作。
S830:进行第一功率调整。
S840:确定当前功率水平。
该功率水平又可以称为功率状态、连接状态、或通信状态,用于体现体外设备与植入物之间的无线连接状态,该功率水平可以通过反馈信号获得,获得方式可以参照后续实施例描述,在此不做赘述。在不同的功率水平下可以进行不同的功率调整,例如功率水平PL代表当前功率水平超过了植入物的工作功率区间,功率水平PL’代表当前功率水平位于植入物的工作功率区间,在功率水平为PL1或PL2时,执行步骤S850,在功率水平PL’时,执行步骤S860。
S850:进行第二功率调整。
S860:进行第三功率调整,以控制体外设备输出目标最佳功率。
以上第一功率调整和第二功率调整的步长可以相同或不同;第一功率调整的步长大于第三功率调整的步长;第二功率调整的步长大于第三功率调整的步长。
在一种实现中,体外设备可以进行初始化,例如在体外设备出厂时、体外设备更新时、使用过程中重置时,或其它可能的初始化场景。初始化时,可以将植入物的参数(或信息)写入到体外设备的存储空间中,例如存储到体外设备的存储器中,该存储器可以集成在以上控制模块111中或独立于控制模块111。
在另一种实现中,植入物的参数(或信息)可以保存在非体外设备的存储空间中,例如请结合参考图1,存储于服务器200的存储空间中,该服务器可以是远端服务器,例如云端服务器;该服务器也可以是专用服务器,例如医院的服务器。体外设备110在需要使用植入物的参数时,可以从服务器200获得植入物的参数。在一种实现中,在体外设备110与植入物120建立无线连接后,体外设备110可以自动读取植入物的标识,并将植入物的标识发送到服务器200并调取植入物的参数。在另一种实现中,使用者(医生或患者)可以在体外设备110上输入植入物的关联信息,或通过与体外设备110连接的终端设备300(例如,手机、电脑、手表等电子产品)输入植入物的关联信息;该关联信息可以是植入物的标识,或者可以是方便使用者记忆并输入的与植入物关联的信息,例如植入物所在的患者对应的姓名;使用者输入该关联信息后,体外设备110或者终端设备300可以自动关联获得植入物的标识,并向服务器200请求该标识对应的植入物的参数。在又一种实现中,体外设备110或者终端设备200可以直接读取使用者提供的卡片信息(例如就诊卡),通过该卡片信息直接关联得到植入物的标识,并向服务器200请求该标识对应的植入物的参数。
体外设备110与服务器200可以通过无线方式进行通信,例如蜂窝通信技术,示例性地,3G,4G,5G,或6G等无线通信技术;再如,体外设备110与服务器200处于同一局域网(例如,医院内的局域网),则可以在局域网内的进行无线通信。或者,体外设备110与服务器200可以通过有线方式进行通信,例如体外设备110和服务器200通过医院内的通信线路互联。体外设备110与终端设备300可以通过无线或有线的方式通信,其中无线的通信方式例如包括:无线感测网络(例如,蓝牙、星闪、或ZigBee等)、无线局域网(例如WLAN、或WiFi等)、短距离点对点通信、蜂窝式网络(例如,3G、4G、或5G等)、或近场通信技术(near fieldcommunication,NFC)等。
植入物的参数例如包括以下参数中的一个或多个:植入物的标识、工作电压范围(或最佳电压范围)、至少一个步长系数、初始最佳功率(又称为参考功率或目标功率)、原始输出功率,以下对这些参数进行详细介绍。
植入物的标识用于标识植入物,例如,植入物的编号;通过植入物的标识可以寻址该植入物的参数。例如,体外设备可以存储多个植入物的参数,每个植入物的参数与植入物的标识对应存储,则可以通过植入物的标识来寻址到对应的参数。再如,体外设备110或终端设备300向服务器200发送请求消息,该请求消息包括植入物的标识;服务器200接收该请求消息,根据其中的植入物的标识寻址到对应的植入物的参数,并通过响应消息向体外设备110或终端设备300发送该植入物的参数。
植入物的工作电压范围可以包括最低电压和最高电压。该工作电压范围类似植入物的标识,可以在初始化的时候写入到存储空间或者从服务器获得。初始工作电压范围可以在出厂前,通过预先对植入物进行测量获得,代表可以使得植入物正常工作的最低电压和最高电压。而后在使用过程中,可以进行更新,更新后的工作电压范围可以存储于体外设备的本地存储空间,也可以存储于服务器。工作电压范围的更新过程将在后续实施例中描述。最低电压和最高电压可以是绝对电压或相对电压,相对电压是一种无量纲值,通过与参考电压相乘获得绝对电压(或者,绝对电压通过除以参考电压获得相对电压),参考电压可以根据植入物的工作电压范围选择,本申请不做任何限制;示例性地,以参考电压为0.01V为例,则0.1V对应的无量纲数值为10,即相对电压为10,绝对电压为0.1V。以下其它电压与之类似,可以是绝对电压或相对电压,以下将相对电压称为电压参量。
步长系数可以是预设的值,也可以在使用过程中根据需要进行调整。在一种实现中,该至少一个步长系数包括多个步长系数,分别用于不同阶段(或场景)的输出功率调整,将在后续实施例中详细描述。
初始最佳功率用于结合步长系数确定调整功率的步长。可选的,还可以设置调整因子,用于根据初始最佳功率获得单位功率,单位功率结合步长系数获得不同的调整步长,如此可以减少步长参数的复杂度,通过无量纲的参数实现不同步长的设置,且基准单位功率一致,同时兼顾初始最佳功率,使得功率调整可以灵活适用于不同的通信状态,提高功率调整的准确度和效率,提升植入物使用过程中的稳定性和可靠性。在一种实现中,植入物的参数还可以包括上述的调整因子;在另一种实现中,该调整因子不是某一特定植入物的参数,而是可以适用于体外设备连接的所有植入物的预设值。可选的,也可以不设置调整因子,将根据初始最佳功率预设的单位功率直接作为植入物的参数,用于步长调整的基本单位。在植入物出厂前,可以通过预先对植入物进行测量获得初始最佳功率,该初始最佳功率是可以使得植入物处于正常工作的某一功率,当植入物在该功率下工作时,植入物位于最低电压和最高电压之间。例如,该初始最佳功率可以使得植入物的工作电压为最低电压和最高电压之间的中间值(该中间值高于最低电压且低于最高电压,且该中间值与最低电压的差值的绝对值等于该中间值与最高电压的差值的绝对值)。该初始最佳功率可以在植入物出厂后的使用过程中进行更新,这将在后续实施例中进行描述。
原始输出功率是体外设备启动时的预设输出功率,即初始输出功率。该原始输出功率可以在初始化的时候写入到存储空间或者从服务器获得;而后在使用过程中可以进行更新或保持初始化时的取值。更新原始输出功率,更有利于植入物使用过程中对不同环境(或场景)的适应,这将在后续实施例中进行描述。更新后的原始输出功率可以存储于体外设备的本地存储空间,也可以存储于服务器。该原始输出功率可以是一个较小的基础值,体外设备开启后,在该基础值的基础上不断提升功率,直到收到植入物的反馈信号,后根据本申请提供的任一种方式进行功率调整。该原始输出功率可以是一个可能的最佳值,体外设备开启后,在该最佳值的基础上提升或降低功率,直到收到植入物的反馈信号,后根据本申请提供的任一种方式进行功率调整。在一种实现中,也可以不设置该参数,直接将初始最佳功率作为初始输出功率。例如,体外设备开启后,将初始最佳功率或根据调整因子和初始最佳功率获得的单位功率乘以一个比例系数(该比例系数小于1,例如小于或等于0.8,再如小于或等于0.5)作为初始输出功率。
在一种实现中,当植入物被植入患者体内时,医生可以通过在体外设备110(也可以是与体外设备通信终端设备300)选择植入物对应的编号,体外设备110可以自动读入植入物的参数,这些参数可以用于后续功率动态调整过程;具体参数的使用在后续实施例中进行描述。
在以上步骤S810中,控制装置(或体外设备)可以根据参数“原始输出功率”或“初始最佳功率”输出初始功率,例如参照以上关于“原始输出功率”或“初始最佳功率”的描述,初始功率可以为原始输出功率、根据调整因子和初始最佳功率获得的单位功率、或根据比例系数和初始最佳功率获得的功率、或初始最佳功率等。在另一种实现中,控制装置(或体外设备)预设初始功率,并输出该预设的初始功率;预设的初始功率可以是适用于不同植入物的最低值,如此,不会因为功率过高,无法与植入物建立连接或引起可能的植入物受损。
在以上步骤S820中已经描述了检测反馈信号的过程,在此不再赘述。
在以上步骤S830的一种实现中,第一功率调整可以按照以下方式进行:
;
其中,Xi+1为调整后的输出功率,Xi为调整前的输出功率,d为用于调整第一功率的步长系数,X0为初始最佳功率,g为调整因子,为根据初始最佳功率和调整因子相乘获得的单位功率。
以上根据初始最佳功率和调整因子获得单位功率,作为步长调整的基本单位;在其它调整功率的方式中,也可以不经调整因子调整,直接将预设的单位功率作为植入物的参数,用于步长调整的基本单位。
如以上所描述,步长系数d,初始最佳功率X0为该植入物的参数,可以从体外设备的本地或服务器获得,调整因子g也可以作为植入物的参数,采用同样的方式获得,或者预设于体外设备中,从而获得用于第一功率调整的步长,实现第一功率调整。调整因子g的取值例如小于1,取值越小调整精度越细,且可以进一步结合步长系数来改变不同阶段的调整步长,在一种实现中,调整因子g的取值小于或等于0.5;在另一种实现中,调整因子g的取值小于或等于0.2,例如0.1,如此,更利于微调阶段的功率调整。步长系数d的取值越大,调整步长越大,过大可能导致输出功率过高,超过植入物的工作功率区间,过小可能导致连接建立效率较低,该取值的选取可以以有利于以较高的效率完成连接建立为目的,例如1≤d≤3,在一种实现中,d的取值为1。
本申请中任一步长系数(例如步长系数d)和调整因子g共同决定了步长的大小,因此,在其它实现中,也可以将调整因子g放大一定倍数,步长系数缩小对应的倍数。
在以上步骤S840-S860的一种实现中,体外设备与植入物建立了连接,可以从植入物接收反馈信号,如此植入物可以通过反馈信号通知体外设备当前接收的功率是否适合于其工作,即是否在其工作功率区间内。例如,反馈信号包括功率信息E1(也可以称之为“第二信息”),功率信息E1用于指示功率水平,如此控制装置(或体外设备)在检测到反馈信号,并正确解码和校验得到反馈信号后,可以根据反馈信号确定当前功率水平。进一步根据反馈的功率水平,对体外设备的输出功率进行细调或微调。
功率水平PL代表当前功率水平超过了植入物的工作功率区间,此时,存在两种情况:第一种、当前功率低于能够使得植入物有效工作的最低工作功率;第二种、当前功率高于能够使得植入物有效工作的最高工作功率;当前功率可以是体外设备的输出功率或植入物的接收功率。这两种状态代表体外设备的供电电压与植入物需要的供电电压存在差别,因此,工作功率区间也可以替换为工作电压区间,则两种情况为,第一种:植入物的工作电压低于最低工作电压;第二种:植入物的工作电压高于最高工作电压。
在一种实现中,不对这两种状态加以区分,控制装置可以默认功率过低,在当前功率(为了后续方便描述,称为第一功率)的基础上先提高输出功率,如果经过预设的调整次数仍然没有改善或无法检测到反馈信号,再降低输出功率,降低输出功率的基础可以是当前功率或者可以是第一功率,采用第一功率作为基础可以跳过之前提高功率调整的无效调整过程,提升功率调整效率。控制装置也可以默认功率过高,采用与以上描述相反的过程进行调节,在此不再赘述。
在一种实现中,对这两种状态加以区分,调节效率会更高,使得功率尽快调整到植入物的工作功率区间。例如,功率水平PL包括功率水平PL1和功率水平PL2,分别代表以上两种状态。例如,功率水平PL1代表第一种状态,功率水平PL2代表第二种状态;针对第一种状态,控制装置提高体外设备的输出功率,针对第二种状态,控制装置降低体外设备的输出功率,且针对这两种状态可以采用相同的调整步长,统称为第二功率调整。
可见,植入物可以存在四种状态:“无有效连接(或连接未建立)”、“有通信连接,输出功率低”、“有通信连接,输出功率高”、“有通信连接,输出功率适中”;其中,“有通信连接,输出功率低”又可以称为“有通信连接,接收功率低”、“有通信连接,工作功率低”、或“有通信连接,工作电压低”等类似描述。类似地,“有通信连接,输出功率高”又可以称为“有通信连接,接收功率高”、“有通信连接,工作功率高”、或“有通信连接,工作电压高”等类似描述;“有通信连接,输出功率适中”又可以称为“有通信连接,接收功率适中”、“有通信连接,工作功率适中”、或“有通信连接,工作电压适中”等类似描述。
在一种实现中,控制装置(或体外设备)可以在本地维持一个反映该四种状态的变量T,该变量T的不同取值代表不同的状态,从而根据该变量T的不同取值执行对应的功率调整。例如,该变量包括4位(bit),可以用于表示4个状态,示例地,“0000”代表“无有效连接”;“0100”代表“有通信连接,输出功率低”;“1000”代表“有通信连接,输出功率适中”;“1100”代表“有通信连接,输出功率高”。该变量的取值可以基于反馈信号的检测情况或者根据反馈信号的内容而动态调整,从而实现对功率的动态调整。
下面结合图9描述不同功率水平下的功率调整:
当体外设备未与植入物建立连接时,T=0000,以步长向上调整输出功率。当体外设备与植入物建立了连接,但植入物的工作电压不合适时,属于无效工作区间,T≠0000,根据功率水平对输出功率进行调整(即以上步骤S850的第二功率调整)。T=0100,植入物的输入功率过低,以步长/>向上调整输出功率;T=1100,植入物的输入功率过高,以步长/>向下调整输出功率。
即T=0100时,;
T=1100时,。
各个字母的含义可以参照步骤830中的描述。
这里将连接建立阶段和功率细调阶段的步长设置为相同的步长,从而简化功率调整的复杂度。d取值为1时,即可以满足建立阶段的调整效率需求,又可以满足细调阶段的调整粒度需求。在其它实现中,连接建立阶段和功率细调阶段的步长设置为不同的步长。例如,功率细调阶段的步长为,d1的取值小于d。
当体外设备与植入物建立了连接,且植入物的工作电压合适时,属于有效工作区间,T=1000。此时,植入物是可以正常工作的,体外设备也可以获得植入物反馈的正确的生理参数等信息,因此整个***是可以正常通信和工作的,可以保持体外设备当前的输出功率。或者,在本申请的一些实施例中,可以进一步进行功率微调,即如图8所示步骤S860所示的第三功率调整,使得体外设备的输出功率在保持植入物的正常工作的同时,得到进一步的降低,从而降低体外设备的能量消耗,节省资源,同时有效控制体内植入物的发热,并保持植入物的有效运作。在进行微调之前可以判断当前输出功率是否是目标最佳功率,如果是,则保持当前的输出功率,如果不是,进行微调,例如以步长调整输出功率。n的取值可以根据植入物的电压进行计算获得,或者可以为预设值;且n小于d(或小于d1)。微调的过程将在后续实施例中进行描述。
图中虽然以4bit的变量T为例进行描述,但这仅是一种示例,在其它实现中,也可以不维护该变量或维护不同的变量,根据反馈信号的内容或反馈信号的检测来确定对应的功率水平。
此外,以上变量T的取值的含义仅为示例,也可以调整每个取值所代表的含义,只要不同取值代表的含义不同即可,例如,“1100”代表“无有效连接”;“1000”代表“有通信连接,输出功率低”;“0100”代表“有通信连接,输出功率适中”;“0000”代表“有通信连接,输出功率高”。
变量T的位数也仅为示例,变量T也可以占用更多位或更少位。例如,该变量T也可以占用1位,可以表示2个状态,示例地,“0”代表“有通信连接,输出功率低或高”;“1”代表“有通信连接,输出功率适中”;或者,“1”代表“有通信连接,输出功率低或高”;“0”代表“有通信连接,输出功率适中”。“无有效连接”的状态可以由体外设备根据对反馈信号的检测情况进行确认。对于“有通信连接,输出功率低或高”的状态,参照以上描述,体外设备可以默认功率过低,先提升功率,如果没有改善,再反向调整;或者,默认功率过高,先降低功率,如果没有改善,再反向调整。再如,变量T占用2bit或3bit。
变量T可以根据反馈信号进行更新。以上实施例描述了反馈信号包括功率信息E1的情况。在一种实现中,功率信息E1所占的位数与体外设备本地维护的变量T的位数相同。例如该功率信息E1包括4bit,这4bit的取值的含义与变量T的取值的含义一致,如此可以直接根据反馈信号中的功率信息E1更新本地变量;或者,可以不在本地维护变量T,直接根据反馈信号中的功率信息E1确定当前功率水平,从而进行对应的功率调整;对于未收到反馈信号、或者反馈信号未解码或未校验成功时,确定进行第一功率调整(S830);此时图9中变量T更换为E1,“T=0000”更换为“无有效连接”。
功率信息E1所占的位数也可以多于或少于4bit,采用更多bit,可以方便后续扩展,采用更少bit可以减少传输信息的所用的资源,例如采用2bit;再如,功率信息E1包括1bit,不同取值分别代表“有通信连接,输出功率低”和“有通信连接,输出功率高”;在反馈信号不包括功率信息E1时,代表“有通信连接,输出功率适中”,例如可以根据反馈信号的格式不同加以区分。或者,功率信息E1包括1bit,不同取值分别代表“有通信连接,输出功率低或高”和“有通信连接,输出功率适中”,此时功率调整方式同以上1bit的变量T具有该取值含义时的调整方式。
当不进行功率微调(第三功率调整)时,变量T和/或功率信息E1的取值也可以为1bit,用于表示“有通信连接,输出功率低”和“有通信连接,输出功率高”。
在另一种实现中,反馈信号包括电压信息E2(也可以称之为“第一信息”),该电压信息E2用于指示植入物的当前电压(或实时电压)。控制装置(或体外设备)可以根据该当前电压,确定植入物当前的功率水平,从而根据确定的功率水平进行功率调整。可以理解为以上变量T的取值也可以根据该电压信息E2确定。例如,控制装置(或体外设备)获得植入物的工作电压范围(包括最低电压和最高电压),将电压信息E2指示的当前电压与该工作电压范围进行比较,当当前电压低于最低电压时,确定功率水平为“有通信连接,输出功率低”;当当前电压高于最高电压时,确定功率水平为“有通信连接,输出功率高”;当当前电压位于工作电压范围内时,确定功率水平为“有通信连接,输出功率适中”;“无有效连接”确定的方式同以上描述,不再赘述。
植入物可以利用软件的方式,例如,植入物可以采样当前工作电压,并根据该当前工作电压和植入物的工作电压范围,确定功率水平;或者,植入物可以通过硬件电路输出功率水平,例如植入物内置第一电压比较器和第二电压比较器,分别将植入物的当前工作电压引入到第一电压比较器和第二电压比较器一个输入端,第一电压比较器和第二电压比较器的另一个输入端分别接第一参考电压(例如,最低电压)和第二参考电压(例如,最高电压),而后将两个比较器的输出转换为反映功率水平的功率信息E1传输给体外设备。这种方式,电路结构简单,更适于无源植入物的使用,可以提高植入物的稳定性和安全性。
在本申请的一些实施例中,植入物反馈的电压信息E2可以用于指示相对电压,即指示当前电压参量。随着时间的推移,电压绝对值可能存在漂移,因此产生一定的误差,而反馈相对值可以减少绝对值漂移带来的误差;此外,还可以通过硬件电路来实现,类似以上功率水平的获得方式,可以根据需要设置多个参考电压,以获得所需量级相对电压,更适于无源植入物的使用,且可以提高植入物的稳定性和安全性。
在以上功率微调阶段,可以使用植入物的当前电压参量(或实时电压参量)来确定调整步长。本申请实施例不限制植入物的当前电压参量的量级,量级越多,微调的调整步长越小,调整精度越高但效率越低;量级越少,微调的调整步长越大,调整精度越低但效率越高,为了平衡以上两种情况,可以选择256、128、或512,此时E2可以占用8bit,7bit或9bit。
如上所述,反馈信号可以包括功率信息E1和电压信息E2,控制装置(或体外设备)根据反馈信号的检测情况和/或功率信息E1确定功率水平,根据电压信息E2进行功率微调。或者,反馈信号可以包括电压信息E2,控制装置(或体外设备)根据反馈信号的检测情况和/或电压信息E2确定功率水平,并根据电压信息E2进行功率微调。
下面结合附图描述一种功率微调的过程:
请参考图10,其为本申请实施例提供的另一种输出功率的控制方法的示意性流程图。该方法可以由输出功率的控制装置执行,该控制装置例如为体外设备110的控制模块111,且该方法包括:
S101: 获取植入物的参数,该参数包括最低电压和最高电压;
S102: 根据最低电压和最高电压,确定最佳电压(或目标电压);
S103: 从植入物获取第一信息,该第一信息用于指示植入物的当前电压;
S104: 根据最佳电压和当前电压,对体外设备的输出功率进行第一控制,使得所述输出功率成为目标最佳功率。
根据最佳电压和当前电压对体外设备的输出功率进行第一控制,该第一控制使得体外设备输出目标最佳功率,该目标最佳功率用于向植入物提供植入物工作所需的功率。当体外设备输出目标最佳功率时,植入物的工作电压位于最高电压和最低电压之间,且相较于最高电压,更接近于最低电压。该功率可以略高于植入物维持正常工作所需的最低功率。
以上控制方法可以降低体外设备的能量消耗,对于采用电池供电的体外设备,可以延长其使用周期和寿命,且有利于设备小型化,方便携带。此外,可以使得植入物在较低的功率水平下运作,从而减少植入物的发热,提高植入物工作的稳定性和安全性。同时,当植入物包括传感器并向体外设备反馈感测信息时,可确保感测信息的连续性和准确性。
在以上步骤S101中,植入物的参数的获取方式可以参照以上实施例的描述,在此不再赘述。
在以上步骤S102中,最佳电压大于最低电压,且与最低电压之间具有第一差值;最佳电压小于最高电压,且与最高电压之间具有第二差值,其中第一差值的绝对值小于第二差值的绝对值;也就是说,最佳电压更靠近最低电压。
在本公开的一些实施例中,可以使得最佳电压与最低电压之间具有电压裕量,进一步提高植入物工作的稳定性。可选的,可以通过最佳电压与最低电压之间的第一差值大于或等于预设值来实现该电压裕量的保留;或者,可以通过限定第一差值和第二差值的绝对值的比例来实现该电压裕量的保留;或者,可以通过第一差值和第二差值的绝对值的差值的范围来实现该电压裕量的保留。
在一种实现方式中,可以利用加权求和的方式计算最佳电压。此时,以上步骤S102包括:基于第一权值系数和第二权值系数,对最低电压和最高电压进行加权求和,得到最佳电压,其中第一权值系数对应最低电压,第二权值系数对应最高电压,且第一权值系数大于第二权值系数。用公式表示如下:
;
其中,Y0为最佳电压,Ymax为最高电压,Ymin为最低电压,a为对应最高电压的第二权值系数,b为对应最低电压的第一权值系数,且0<a<b<1。可选地,0.6≥b-a≥0.2,从而实现电压裕量的保留,示例地,a=0.4,b=0.6,或者a=0.3,b=0.7,或者a=0.2,b=0.8。
也可以采用其它方式确定最佳电压,只要第一差值小于第二差值即可,例如取最高电压和最低电压的中间值,在中间值的基础上向最低电压方向减少,得到最佳电压,减少的值不做限制,减少后的值不超过最低电压即可或高于最低电压一个裕量值。再如,将最高电压和最低电压的差值划分成多等分,每份作为一个单位值,从最低电压向上加至少一个单位值,使得得到的最佳电压不超过最高电压和最低电压的中间值;或者,从最高电压向下减至少一个单位值,使得得到的最佳电压超过最高电压和最低电压的中间值;或者,从中间值向下减至少一个单位值,使得得到的最佳电压不低于最低电压。
在一种实现中,以上最低电压和最高电压可以为初始得到的参数,例如预设参量;在另一种实现中,以上最低电压和最高电压可以为实时更新得到的参数。
通过以上任一种计算,可以有效将最佳电压维持在最低电压和最高电压之间,同时更靠近最低电压;如此,体外设备可以以较低的能量消耗为植入物提供能量,并与植入物进行通信的过程中,可以有效解决因体外设备与植入物之间的通信距离频繁小幅变化而影响通信可靠性的问题。例如,应用于图7所示的心房压力管理***,以解决由于心脏搏动而使得体外设备和心房植入物之间的距离发生频繁的小幅变化而影响通讯可靠性的问题。
在上述各实现方式中,反馈信号可以包括植入物反馈的感测信息,该感测信息用于指示生物体的生理参数。此外反馈信号还可以包括第一信息和/或第二信息,通过第一信息指示的当前电压和最佳电压来调整体外设备的输出功率,使得植入物在与体外设备之间的通信距离频繁小幅变化时,仍能保持有效通信,使得体外设备能够稳定地接收到植入物反馈的连续地、准确的感测信息。
在一种实现中,最低电压和最高电压的更新可以根据反馈信号进行更新,即根据反馈信号的电压信息E2进行更新,例如,最低电压和最高电压之一或全部为基于信息E2(或第一信息)调整后的参量。
示例地,在功率细调阶段调整的过程中,体外设备可以将植入物反馈的当前电压与本地的保存的最低电压和最高电压进行比较,如果当前电压低于最低电压,则将当前电压更新为最新的最低电压(Ymin);如果当前电压高于最高电压,则将当前电压更新为最新的最高电压(Ymax),以动态更新最佳电压范围。在功率微调阶段中,可以利用实时更新的最低电压(Ymin)和最高电压(Ymax)确定最佳电压(Y0)。此时,获得的最佳电压与患者自身情况相适配,与植入物在患者体内的实际情况更接近,因此能够使得体外设备提供的输出功率更符合植入物的实际需求。
在一种实现中,也可以在体外设备出厂前,事先根据最低电压和最高电压,确定最佳电压(或目标电压),将最佳电压(或目标电压)作为植入物的参数之一,预存在体外设备110或者终端设备300或服务器200中。而在之后的使用过程中,如采用对最低电压和最高电压实时更新的方式,可同步更新最佳电压。
在以上步骤S103中,获得的第一信息即为以上实施例中的电压信息E2,其携带在植入物的反馈信号中,第一信息的描述同以上实施例中对电压信息E2的描述,在此不再赘述。
在以上步骤S104中,控制装置根据最佳电压与植入物反馈的实时电压,判断是否对功率进行调整(即功率微调)。例如,根据最佳电压和当前电压之间的差值情况,确定是否需要调整体外设备的输出功率。图9中给出了基于该差值判断是否最佳输出的一种实现方式。此时,第一控制可以包括:当最佳电压和当前电压之差的绝对值小于电压阈值时,保持体外设备的输出功率;或者,当最佳电压和当前电压之差的绝对值大于电压阈值时,调整体外设备的输出功率(即图8中步骤S860的第三功率调整);当最佳电压和当前电压之差的绝对值等于电压阈值时,保持体外设备的输出功率或调整体外设备的输出功率。电压阈值可以绝对电压或相对电压,一种实现中,最佳电压和当前电压分别为最佳电压参量和当前电压参量(即相对电压),电压阈值采用无量纲阈值,例如10-100(无量纲阈值10对应绝对电压0.1V),包括边界值。此时,无需转化为具体电压值,从而能够更快速、精准地进行最佳输出的判断;而且植入物的当前电压参量可以通过硬件电路来获得,更适于无源植入物的使用,且可以提高植入物的稳定性和安全性,同时可以减少因绝对电压漂移引起的误差。电压阈值可以用于进一步维持植入物正常工作的电压裕量,该电压裕量使得植入物的工作电压略高于最低电压,以上取值仅为示例,在其它实现中,也可以采用其它值,只要可以使得植入物的工作电压保持为相较于最高电压,更靠近最低电压即可。通过电压阈值的设定可以使得当前电压逐渐接近最佳电压,而不超过电压中间值或低于最低电压;电压中间值为最高电压和最低电压之间的中间值。例如,该电压阈值为正数且小于电压中间值和最低电压之差的一半。再如,电压阈值为正数且设置其取值使得电压阈值小于电压中间值与最佳电压的差值的绝对值,且小于最低电压与最佳电压的差值的绝对值。
通过最佳电压和电压阈值的设置,可以使得功率调节不影响植入物的正常工作;如果电压差值低于电压阈值,则代表此时植入物已处于最佳工作状态,体外设备可以保持当前输出功率,这样可以进一步提高输出功率的稳定性,减少重复调节。另一方面,只要体外设备和植入物之间的距离在有效范围内,植入物就可以在较低的功率和/或电压下工作,不仅可以快速进行比对和计算,而且可以将当前电压控制在精准的理想范围内,该理想范围可以通过设置最佳电压和电压阈值的数值而改变,也即,当最佳电压越靠近最低电压和/或电压阈值越小时,当前电压亦可被控制为越接近最低电压,例如,当前电压可以被控制在电压中间值和最低电压之间并相较于电压中间值更靠近最低电压,从而进一步控制植入物在可控的低功率下工作,同时亦保证体外设备能够稳定地接收到植入物反馈的连续地、精准的感测信息。
在调整体外设备的输出功率时,可以采用第一步长,n的取值可以根据植入物的电压进行计算获得,或者可以为预设值;且n小于d(或小于d1)。
例如,第一步长基于电压差值、第一步长系数和初始最佳功率确定,其中,电压差值为最佳电压和当前电压的差,第一步长系数和初始最佳功率为植入物的参数。此时,可以根据电压偏离水平调整步长大小(即获得动态步长),从而可以在一个非常精细的步长内对输出功率进行微调。例如,调整功率的方式如下:
;
;
其中,Xi+1为调整后的输出功率,Xi为调整前的输出功率,Y0为最佳电压,Y为当前电压,Y0-Y为最佳电压和当前电压的电压差值,e为步长系数(为了与其它步长系数区别,称为第一步长系数),X0为初始最佳功率,g为调整因子,为最佳功率经调整因子调整后的单位功率。e的取值可以与当前电压量级有关,例如,为当前电压量级的倒数,使得n的取值在较小的范围内,例如0-1的范围内,从而实现功率微调,例如e的取值为1/256,1/128,或1/512。
可以理解,当前电压低于最佳电压时,电压差值Y0-Y为正值,通过上述方法,可根据电压差值大小,高精度地提升体外设备的输出功率,从而提高植入物反馈的当前电压,使得当前电压更接近最佳电压;当前电压高于最佳电压时,电压差值Y0-Y为负值,通过上述方法,可根据电压差值大小,高精度低降低体外设备的输出功率,从而降低植入物反馈的当前电压,使得当前电压更接近最佳电压;最终,通过设置最佳电压的计算方式以及设置电压阈值的具体参数,实现对植入物电压的精准控制,并始终保持植入物与体外设备有效的信号传输,保证植入物反馈的感测信息的连续性和准确性。
以上根据初始最佳功率和调整因子的乘积获得单位功率,作为步长调整的基本单位;在其它调整功率的方式中,也可以不经调整因子调整,将预设的单位功率作为植入物的参数,用于步长调整的基本单位。
在以上实施例中,在当前输出功率的基础上,通过小幅调整(增加或降低)输出功率,以达到使得植入物的当前电压趋近于最佳电压的目的。功率微调阶段的功率调整幅度远远小于连接建立阶段和功率细调阶段的功率调整幅度,从而实现了无论体外设备距离植入物的位置如何变动,体外设备的功率都可以快速(细调阶段)且平稳精准地(微调阶段)动态调整,实现植入物达到最佳的工作电压的水平。当体外设备与植入物的距离突然变远时,体外设备也能够在细调阶段调整输出功率,甚至于重新进入连接建立阶段,快速调整输出功率。
可选地,在获得目标最佳功率后,可以以该目标最佳功率更新植入物的初始最佳功率,使其等于该目标最佳功率。此时,以上方法还包括:
S105:将第一控制后得到的最佳输出功率(即目标最佳功率)更新为植入物的参数,即初始最佳功率。
获得目标最佳功率后,实时更新植入物的参数,例如将初始最佳功率更新为最佳输出功率,并不断地进行迭代,此时,获得的目标最佳功率与患者自身情况相适配,与植入物在患者体内的实际情况更接近,因此能够使得体外设备提供的输出功率更符合植入物的实际需求,促进体外设备更快更准确地与植入物建立有效连续的通信,并使得植入物在较低的功率下工作,降低对人体的不良影响。
在本申请的一些实施例中,可以周期性触发功率控制(或功率调整的判断),例如,在每个通信周期内进行1次判断,以确定是否进行功率调整,通信周期例如在250ms-100ms之间(包括边界值),此时,可以在2s左右实现有效通信连接的建立,实现在频繁抖动状态下也能够及时调整输出功率。
本申请实施例的微调阶段可以独立实现,也可以结合以上连接建立阶段的功率调整和/或功率细调阶段的功率调整。例如:控制装置可以获取植入物的功率水平,根据功率水平确定对应的调整策略,例如在功率水平为第一水平(例如图9所示T=1000的情况,第一水平表示体外设备与植入物建立了连接,且植入物的工作电压位于有效工作区间内),对体外设备的输出功率进行第一控制(也即S860中的第三功率调整);再如,在功率水平为第二水平(例如图9所示T=0100或1100的情况,第二水平表示体外设备与植入物建立了连接,且植入物的工作电压不在有效工作区间内),对体外设备的输出功率进行第二控制(也即S850中的第二功率调整),使得功率水平达到第一水平,以进行功率微调;再如,在功率水平为第三水平(例如图9所示T=0000的情况,第三水平表示体外设备与植入物未能建立有效连接),对体外设备的输出功率进行第三控制(也即S830中的第一功率调整),在一种可能中,经过第三控制直接使得功率水平达到第一水平,以进行功率微调;在另一种可能中,经过第三控制直接使得功率水平达到第二水平,再经过第二控制使得功率水平达到第一水平,以进行功率微调。
各个功率调整的描述参照以上实施例,例如第二控制中所使用的调整步长为第二步长,即以上实施例中的,第三控制中所使用的调整步长为第三步长,即以上实施例中的/>或/>;在此不再赘述。
确定功率水平的方法也可以参照以上实施例,根据反馈信号的检测情况或反馈信号携带的第二信息,确定功率水平,该第二信息用于指示植入物的功率水平(即为以上实施例中的功率信息E1)。
本申请在研究中发现,由于患者本身存在个体差异,例如,患者年龄或身体疾病或体型不同等原因,当植入物植入人体后,其最初测量(即出厂前测量)的最佳电压范围(工作电压范围)和最佳功率可能会与实际情况产生偏差,例如初始最佳功率实际上高于或低于植入物植入人体后真正的最佳功率,类似的,最佳电压范围可能也与真正的最佳电压范围存在偏差。当初始最佳功率高于植入物植入人体后的真正最佳功率时,如继续升高体外设备的输出功率,可能导致该输出功率到达最大值,却始终无法与植入物建立有效连接。
因此,本申请本实施例提供一种输出功率的控制方法,在体外设备的输出功率达到最大功率时,以粗调的方式降低体外设备的输出功率,
请参考图11,其为本申请实施例提供的又一种输出功率的控制方法的示意性流程图。该方法可以由输出功率的控制装置执行,该控制装置例如为体外设备110的控制模块111;如图11所示,该方法包括:
S111:当体外设备未与植入物建立有效连接时,确定体外设备的输出功率是否达到最大功率。
S112:当体外设备的输出功率达到最大功率时,基于第四步长控制所述体外设备的输出功率降低至基础功率。
在体外设备启动后,体外设备输出功率,并检测反馈信号,当无法检测到反馈信号或反馈信号解码或校验失败时,体外设备确定未与植入物建立有效连接,属于无通信区间。此时控制装置对体外设备的当前输出功率进行判断,如果已经达到最大功率(也即体外设备的发射功率已经达到设备设定的最大值),则表示通信建立可能存在问题,如果不及时干预,植入物和外部设备可能将无法产生有效通信。此时控制装置可以立即降低体外设备的输出功率,以更快的使得植入物与体外设备产生有效通信。
在一种实现中,将体外设备输出功率降低至基础值,该基础值根据第四步长确定,调整方式如下:
;
其中,Xi+1为调整后的输出功率,c为步长系数(为了与其它步长系数区别,称为第四步长系数),为第四步长,其它参数的含义同以上实施例。c大于d(或d1),例如取值为3-90(包括边界值),示例地,c的取值为5-10。
在以上实现中,直接将输出功率调整为第四步长;在另一种实现中,也可以将输出功率调整为第四步长乘以一定系数,例如第四步长的一半。在又一种实现中,也可以将输出功率调整为预设值,该预设值的获得方式可以参照以上实施例中描述的原始输出功率的获得方式。
当体外设备的输出功率达到最大功率时,可以采用以上实施例中描述的功率调整方式,对体外读取设备的输出功率进行调节,以与植入物重新建立连接并通信。
在另一种实现中,在当前输出功率的基础上,基于第四步长调低体外设备的输出功率,调整方式如下:
;
其中,Xi+1为调整后的输出功率,Xi为调整前的输出功率(以上当前输出功率),其它参数的含义同以上实施例。
以上实施例中,第四步长远大于以上细调阶段的第二步长/>,或者远大于连接建立阶段的第三步长/>。例如,第四步长是第二步长或第三步长的3-90倍,示例地,5-10倍,或者第四步长系数c是第二步长系数d或第三步长系数d1的3-90倍,示例地,5-10倍。如此,可以更大幅度的降低输出功率,使得输出功率尽快降低,以重新开始新的连接建立阶段的功率调整。
以上调整方式可以以粗调的方式降低体外设备的输出功率,将其设置为较低的功率水平以重新开始向上调节功率水平,以与植入物建立有效连接(参照以上实施例描述)。
可见,采用本申请各实施例提供的功率控制方法,可以至少实现以下效果:
(1)在以上任一功率调整阶段,可以采用自动的功率调整策略,降低对使用者的操作要求,提高使用者的便利性。
(2)在实际生活中,患者常常无法按要求实现对体外设备的位置控制,更不要说将体外设备移动到一个最佳位置并保持一定时间,来保持通信的稳定性。例如:患者由于手部力量减弱或自身疾病往往无法保持手部稳定,因此导致体外设备的天线与植入物间距不断变化;或者,即使体外设备给出一些提示,患者可能由于视力或听力减退无法看到或听到设备上的提醒信息;或者,对于不同体型患者和/或不同季节穿着,如冬季衣着厚重,体内天线(植入物的天线)和体外天线(体外设备的天线)的距离也会发生变化。
通过本发明提供的控制方法,无论体外设备的天线是处于稳定状态,还是不停地变化距离和/或角度,只要植入物和体外设备之间的距离处于有效范围内,植入物均可以保持功耗相对稳定且较低,从而减少植入物的发热且正常工作;对人体影响较小,提高使用安全性。同时可以节约体外设备的能耗,减少对人体的辐射。
(3)植入物也会受体内环境的影响,例如,当植入物植入位置距离心脏较近或直接植入在心脏内时,心脏的跳动也会导致体内天线与体外天线间距不断变化;这会使得体内天线与体外天线在距离保持稳定难以实现,从而导致通信质量难以维持稳定。假如通信无法保持稳定,则可能对设备造成损害或产生错误的信息,因此通信稳定性对于整个***的长期可靠性、操作的易用性,提供临床价值的有效性至关重要。采用以上实施例提供的功率控制方法,可以提高通信的稳定性,尤其是功率细调和微调阶段,对通信的稳定性均具有非常大的改进,且同步降低了对使用者的操作要求。即使当植入物设置于心脏等较为复杂的环境时,也可以减少由于心脏搏动导致的体内与体外天线距离变化产生的通信质量和功率影响,保持体外设备和植入物的通信稳定性和准确性,提高临床反馈信息(例如,血压信息)的有效性、准确性和连续性。
(4)对于患者来说,可能随身携带体外设备,经常对体外设备进行充电也是一件非常不便的事情,此外,便携式的体外设备小型化,也是对患者携带有意义的,因此,对于采用以上功率微调的手段,可以使得体外设备工作在较低的功率状态下,对于电池供电的体外设备,可以降低能耗,以延长其使用周期和寿命。
(5)在以上任一功率调整阶段,可以采用动态步长进行调整,动态步长根据初始最佳功率决定,可以使得不同功率调整阶段依据相同的单位不同的步长系数控制调整步长,使得体外设备的输出功率更快达到预期水平,兼顾功率调整的速度和准确性;
(6)在以上任一功率调整阶段,可以采用动态最佳功率确定调整步长,以提高动态步长与患者的适配性;根据患者的实际使用情况,体外设备会动态调整外部设备的输出功率并更新植入物的初始最佳功率;相对于使用固定不变的工作功率去调整实际功率,动态更新初始最佳功率可以使得该功率能够根据患者进行个性化调整,更适合于患者的自身情况(例如,是否会拿着体外设备抖动或移动,是否偏胖偏瘦,亦或者自身骨骼肌肉等因素不同等)。
(7)体外设备内存储有植入物的参数或从服务器获得植入物的参数,可以方便体外设备可以根据这些参数适应性调整输出功率,提高功率调整效率。
(8)在功率微调阶段,体外设备可以利用实时更新的最低电压(Ymin)和最高电压(Ymax)进行调整,使得体外设备的输出功率是依据符合患者自身情况的最低电压(Ymin)和最高电压(Ymax)进行判断的,相对于利用出厂时设置的固有值,可以提高动态步长与患者的适配性,使得体外设备的输出功率更快达到目标最佳功率。
以上植入物和体外设备的通信可以采用射频识别(radio frequencyidentification,RFID)或近场通信(NFC)等通信技术。
本申请实施例还提供一种输出功率的控制装置,包括用于执行以上任一种输出功率的控制方法的步骤的单元或手段。例如,请参考图12,其为本申请实施例提供的一种输出功率的控制装置的示意性结构框图。如图12所示,该控制装置1200包括第一获取单元1210,第二获取单元1220,确定单元1230和控制单元1240,其中第一获取单元1210用于获取植入物的参数,该参数包括最低电压和最高电压;确定单元1220用于根据最低电压和最高电压,确定最佳电压;第二获取单元1220用于从植入物获取第一信息,该第一信息用于指示植入物的当前电压;控制单元1240用于根据最佳电压和当前电压,对体外设备的输出功率进行第一控制。
以上各个单元执行的操作可以参照以上方法实施例的描述,此外,控制单元1240还可以执行以上方法实施例中的其它功率控制,例如第二控制,第三控制,以及控制体外设备的输出功率降低至基础功率等中的一个或多个。在此不再赘述,参照以上实施例的描述。
以上对体外设备单元的划分可以是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。控制单元的功能可以以处理器调用软件的形式实现;例如控制单元包括处理器,处理器与存储器连接,存储器中存储有指令,处理器调用存储器中存储的指令,以实现控制单元的功能,其中处理器例如为通用处理器,例如中央处理器(central processing unit,CPU),存储器与处理器可以集成在一起或分开,例如为片内的存储器或片外的存储器。或者,控制单元可以以硬件电路的形式实现,可以通过对硬件电路的设计实现控制单元的功能,该硬件电路可以理解为一个或多个处理器;例如,在一种实现中,该硬件电路为专用集成电路(application specific integratedcircuit,ASIC),通过对电路内元件逻辑关系的设计,实现以上控制单元的功能;再如,在另一种实现中,该硬件电路为可以通过可编程逻辑器件(programmable logic device,PLD)实现,其可以包括大量逻辑门电路,通过配置文件来配置逻辑门电路之间的逻辑关系,从而实现以上控制单元的功能。
在本申请实施例中,处理器是一种具有信号处理能力的电路,在一种实现中,处理器可以是具有指令读取与运行能力的电路,例如CPU、微处理器、或数字信号处理器(digital signal processor, DSP)等;在另一种实现中,处理器可以通过硬件电路的逻辑关系实现一定功能,该硬件电路的逻辑关系是固定的或可以重构的,例如处理器为ASIC或PLD实现的硬件电路,例如现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)。在可重构的硬件电路中,处理器加载配置文档,实现硬件电路配置的过程,可以理解为处理器加载指令,以实现以控制单元的功能的过程。
确定单元的实现与控制单元类似,且确定单元可以与控制单元集成在一起或独立实现。在一种实现中,确定单元和控制单元可以由同一处理器实现。第一获取单元为处理器与本地存储器的接口,第二获取单元为处理器与射频部分的接口。例如,请参考图13,其为本申请实施例提供的一种输出功率的控制装置的示意性结构图。如图13所示,该控制装置1300包括处理器1310和存储器1320,处理器1310调用存储器1320中存储的指令,以执行以上任一种控制方法。或者,该控制装置1300包括处理器1310和第一接口1330,处理器1310通过第一接口1330与体外设备的射频部分信号连接, 以通过射频部分与植入物无线连接,处理器1310用于执行以上任一种控制方法。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述或记载的部分,可以参见其他实施例的相关描述。此外,上述实施例均可根据需要自由组合。 以上仅示出了本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (24)
1.一种输出功率的控制方法,其特征在于,用于体外设备,所述控制方法包括:
获取植入物的参数,所述参数包括最低电压和最高电压;
根据所述最低电压和所述最高电压,确定最佳电压,其中所述最佳电压大于所述最低电压,且与所述最低电压之间具有第一差值;所述最佳电压小于所述最高电压,且与所述最高电压之间具有第二差值;所述第一差值的绝对值小于所述第二差值的绝对值;
从所述植入物获取反馈信号,所述反馈信号包括第一信息,所述第一信息用于指示所述植入物的当前电压;
根据所述最佳电压和所述当前电压,对所述体外设备的输出功率进行第一控制,使得所述输出功率成为目标最佳功率;
所述控制方法还包括:
确定植入物的功率水平;
当所述植入物的功率水平为第一水平时,对所述体外设备的输出功率进行所述第一控制;以及
当所述植入物的功率水平为第二水平时,对所述体外设备的输出功率进行第二控制,使得所述植入物的功率水平达到所述第一水平;或者,当所述植入物的功率水平为第三水平时,对所述体外设备的输出功率进行第三控制,使得所述植入物的功率水平达到第二水平,且对所述体外设备的输出功率进行第二控制,使得所述植入物的功率水平达到所述第一水平;或者,当所述植入物的功率水平为第三水平时,对所述体外设备的输出功率进行第三控制,使得所述植入物的功率水平达到所述第一水平。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述反馈信号还包括感测信息,所述感测信息用于指示生物体的生理参数。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述最低电压和所述最高电压,确定最佳电压,包括:
基于第一权值系数和第二权值系数,对所述最低电压和所述最高电压进行加权求和,得到所述最佳电压,其中所述第一权值系数对应所述最低电压,第二权值系数对应所述最高电压,所述第一权值系数大于第二权值系数。
4.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述第一控制包括:
当所述最佳电压和所述当前电压之差的绝对值小于电压阈值时,保持所述体外设备的输出功率;或者,
当所述最佳电压和所述当前电压之差的绝对值大于电压阈值时,调整所述体外设备的输出功率;或者,
当所述最佳电压和所述当前电压之差的绝对值等于电压阈值时,保持所述体外设备的输出功率或调整所述体外设备的输出功率。
5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,所述调整所述体外设备的输出功率,包括:
基于第一步长调整所述体外设备的输出功率,所述第一步长随着电压差值的增大而增大,随着所述电压差值的减小而减小,其中,所述电压差值为所述最佳电压和所述当前电压的差。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述植入物的参数还包括第一步长系数,且所述第一步长基于所述电压差值、所述第一步长系数和单位功率确定,
所述植入物的参数包括所述单位功率,或者,所述植入物的参数包括初始最佳功率,所述单位功率基于调整因子和所述初始最佳功率确定。
7.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,
所述第二控制包括:基于第二步长调整所述体外设备的输出功率,其中所述第二步长大于第一步长;和/或,所述第三控制包括:基于第三步长调整所述体外设备的输出功率,其中所述第三步长大于第一步长;
其中,所述第一步长为在所述第一控制中用于调整所述体外设备的输出功率的步长。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述第二步长和所述第三步长相同或不相同;所述植入物的参数包括初始最佳功率,所述第二步长和/或所述第三步长随着所述初始最佳功率的增大而增大,随着所述初始最佳功率的减小而减小。
9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述植入物的参数还包括第二步长系数,且所述第二步长或所述第三步长基于所述第二步长系数和单位功率确定,其中,所述植入物的参数包括所述单位功率,或者所述植入物的参数包括初始最佳功率,所述单位功率基于调整因子和所述初始最佳功率确定。
10.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述最低电压和所述最高电压为预设参量;或者,
所述控制方法还包括:基于在所述第二控制过程中所述植入物反馈的电压信息更新所述最低电压和所述最高电压之一或全部。
11.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,确定所述植入物的功率水平,包括:
根据反馈信号的检测情况或反馈信号包括的第二信息,确定所述功率水平,其中所述第二信息用于指示所述植入物的功率水平。
12.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述植入物的参数还包括初始最佳功率,所述控制方法还包括:
使用所述第一控制后得到的所述目标最佳功率更新所述初始最佳功率。
13.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,还包括:
当体外设备未与植入物建立有效连接,且体外设备的输出功率达到最大功率时,基于第四步长控制所述体外设备的输出功率降低至基础功率。
14.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,所述基于第四步长控制所述体外设备的输出功率降低至基础功率,包括:
将所述体外设备的输出功率降低至所述基础功率,所述基础功率基于所述第四步长获得;或者,
在当前输出功率的基础上,基于所述第四步长调低所述体外设备的输出功率,以得到所述基础功率。
15.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,所述植入物的参数还包括第四步长系数,且所述第四步长基于所述第四步长系数和单位功率确定,其中,所述植入物的参数包括所述单位功率,或者所述植入物的参数包括初始最佳功率,所述单位功率基于调整因子和所述初始最佳功率确定。
16.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在所述基础功率的基础上,基于第三步长调高所述体外设备的输出功率,以与所述植入物建立有效连接,其中所述第四步长大于所述第三步长。
17.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述最低电压、最高电压、最佳电压、和当前电压为无量纲值。
18.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述植入物用于植入心脏。
19.一种输出功率的控制装置,包括处理器,用于调用存储器中存储的指令,以执行以上权利要求1-18任一项所述的控制方法。
20.一种输出功率的控制装置,其特征在于,用于体外设备,所述控制装置包括:
第一获取单元,用于获取植入物的参数,所述参数包括最低电压和最高电压;
确定单元,用于根据所述最低电压和所述最高电压,确定最佳电压,其中所述最佳电压大于所述最低电压,且与所述最低电压之间具有第一差值;所述最佳电压小于所述最高电压,且与所述最高电压之间具有第二差值;所述第一差值的绝对值小于所述第二差值的绝对值;
第二获取单元,用于从所述植入物获取反馈信号,所述反馈信号包括第一信息,所述第一信息用于指示所述植入物的当前电压;
控制单元,用于根据所述最佳电压和所述当前电压,对所述体外设备的输出功率进行第一控制,使得所述输出功率成为目标最佳功率;
所述控制单元还用于:
确定植入物的功率水平,
当所述植入物的功率水平为第一水平时,对所述体外设备的输出功率进行第一控制;以及,
当所述植入物的功率水平为第二水平时,对所述体外设备的输出功率进行第二控制,使得所述植入物的功率水平达到所述第一水平;或者,当所述植入物的功率水平为第三水平时,对所述体外设备的输出功率进行第三控制,使得所述植入物的功率水平达到第二水平,且对所述体外设备的输出功率进行第二控制,使得所述植入物的功率水平达到所述第一水平;或者,当所述植入物的功率水平为第三水平时,对所述体外设备的输出功率进行第三控制,使得所述植入物的功率水平达到所述第一水平。
21.一种体外设备,其特征在于,包括:
控制电路,用于执行如权利要求1-18任一项所述的控制方法;
功率发射电路,在所述控制电路的控制下输出功率;
信息读取电路,用于读取植入物的反馈信号。
22.一种植入物管理***,其特征在于,包括:
植入物;
如权利要求21所述的体外设备。
23.根据权利要求22所述的植入物管理***,其特征在于,所述植入物包括植入性传感器,用于植入心脏,以感测生物体的生理参数,所述体外设备从所述植入性传感器获取感测信息,所述感测信息用于指示所述生理参数;所述植入物的反馈信号包括所述感测信息。
24.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有指令,所述指令被处理器调用时,如权利要求1-18任一项所述的方法被执行。
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