具有控制电路以提高通信质量的医疗设备

相关申请引用

本申请要求2020年1月15日提交的、题为“MEDICAL DEVICE WITH CONTROLCIRCUITRY TO IMPROVE COMMUNICATION QUALITY”的美国申请第16/743,109号的优先权，该美国申请是2019年1月23日提交的、题为“MEDICAL DEVICE WITH CONTROL CIRCUITRY TOIMPROVE COMMUNICATION QUALITY”的美国申请第16/255,178号的继续申请，并要求其优先权，该申请的全部主题通过引用明确地将其整体并入本文。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及具有控制电路的医疗设备，以提高通信质量，同时最小化电池消耗。

背景技术

可植入医疗设备(implantable medical device，IMD)是一种医疗设备，其被配置为植入患者体内，并且通常采用一个或多个电极，该电极接收来自器官或组织的电压、电流或其他电磁脉冲或向器官或组织递送电压、电流或其他电磁脉冲，用于诊断或疗法的目的。通常，IMD包括电池、电子电路、脉冲生成器、收发器和/或微处理器，微处理器被配置为处理与外部仪器的通信以及控制患者疗法。IMD完全封闭在人体内。因此，除了通过无线通信之外，没有与IMD直接交互的手段。

然而，IMD通常采用不可更换的电池制出，这限制了通信解决方案的选择。典型地，在短时间内利用低距离、低功率通信平台来维持无线通信。现有的通信解决方案在功率消耗方面存在一定的限制。例如，在一些环境中，通信期间的电流消耗或，更一般地，能量使用仍然是IMD的关注问题。对于支持蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy，BLE)的IMD，IMD在广告期间的电流消耗尤其令人感兴趣，因为广告期间的能量使用会显著影响IMD电池的寿命。

仍然需要改进的方法和设备，用于建立最小化电池消耗和能量同时仍然向外部仪器提供高质量通信链路。

发明内容

一种用于在与可植入医疗设备通信期间管理功率的方法，包括利用对应于会话开始功率的功率建立通信链路，以启动可植入医疗设备(IMD)和外部设备之间的当前会话。在当前会话期间，监控通信链路的遥测中断状况。在当前会话期间，基于遥测中断状况，IMD利用的功率在低功率和高功率水平之间进行调整。计数其中IMD利用更高功率水平的会话的数量，该会话包括当前会话和一个或多个先前会话，以及基于会话的数量的计数来自适应地学习被利用来启动当前会话之后的下一会话的会话开始功率的水平。

可选地，监控遥测中断状况包括对IMD接收的返回错误的数量或坏包的数量中的至少一者进行计数。替代地，调整功率包含响应于指示实际遥测中断或潜在遥测中断的遥测中断状况，在当前会话期间从低功率水平改变到高功率水平。在一个示例中，遥测中断状况指示潜在遥测中断是基于会话期间测量的信噪比。

在一个方面，该方法还包括，确定从低功率水平到高功率水平的会话中功率转换发生，并且响应于此，递增其中IMD利用了高功率水平的会话的数量的计数。在另一方面，该方法包括，确定其中IMD利用了高功率水平的会话的数量的计数是否已经达到阈值；并且响应于达到阈值，降低IMD在下一会话期间利用的功率。

可选地，监控遥测中断状况包括，确定在会话期间IMD没有接收到返回错误或坏包。在另一方面，响应于确定在会话期间IMD没有接收到返回错误或坏包，该方法包括，递减其中IMD利用高功率水平的会话的数量的计数。具体而言，调整功率包含响应于在高功率水平处开始预定数量的会话，为下一会话从高功率水平改变到低功率水平。

在另一方面，利用对应于会话开始功率的功率来建立通信链路以启动可植入医疗设备(IMD)和外部设备之间的当前会话包括：在间隔期间广播广告消息并且当在间隔期间没有建立连接时转换到睡眠模式。

在另一示例中，提供了一种用于在与可植入医疗设备的通信期间管理功率的系统，该系统包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为执行指令，以利用对应于会话开始功率的功率建立通信链路，以启动可植入医疗设备(IMD)和外部设备之间的当前会话，并且在当前会话期间监控通信链路的遥测中断状况。一个或多个处理器还在当前会话期间基于遥测中断状况在低功率和高功率水平之间调整IMD利用的功率，计数其中IMD利用更高功率水平的会话的数量，该会话包括当前会话和一个或多个先前会话，以及基于会话的数量的计数来自适应地学习要被利用来启动当前会话之后的下一会话的会话开始功率的水平。

可选地，一个或多个处理器还被配置为执行指令，以通过对IMD接收的返回错误的数量或坏包的数量中的至少一者进行计数来监控遥测中断状况。在另一方面，一个或多个处理器还被配置为执行指令，以响应于指示实际遥测中断或潜在遥测中断的遥测中断状况，通过在当前会话期间从低功率水平改变到高功率水平来调整功率。可选地，遥测中断状况指示潜在遥测中断是基于会话期间测量的信噪比。在一个示例中，一个或多个处理器还被配置为执行指令，以确定从低功率水平到高功率水平的会话中功率转换发生，并且响应于此，递增其中IMD利用了高功率水平的会话的数量的计数。在另一方面，一个或多个处理器还被配置为执行指令以：确定其中IMD利用了高功率水平的会话的数量的计数是否已经达到阈值；并且响应于达到阈值，降低IMD在下一会话期间利用的功率。

在一个方面，一个或多个处理器还被配置为执行指令，以通过确定在会话期间IMD没有接收到返回错误或坏包来监控遥测中断状况。可选地，一个或多个处理器还被配置为执行指令以：响应于确定在会话期间IMD没有接收到返回错误或坏包，递减IMD利用高功率水平的会话的数量的计数。额外地，一个或多个处理器被配置为执行指令以调整功率，包含响应于在高功率水平开始预定数量的会话，为下一会话从高功率水平改变到低功率水平。

在另一示例中，一个或多个处理器还被配置为执行指令，以通过在间隔期间广播广告消息并且当在所述间隔期间没有建立连接时转换到睡眠模式中，来利用对应于会话开始功率的功率建立通信链路以启动可植入医疗设备(IMD)和外部设备之间的当前会话。

根据本文的实施例，提供了一种方法。该方法利用对应于会话开始功率的功率建立通信链路，以启动可植入医疗设备(IMD)和外部设备之间的当前会话。该方法在当前会话期间监控通信链路的质量或遥测中断状况中的至少一者。该方法基于遥测中断状况或质量中的至少一者将功率增加到更高功率水平，以及跟踪IMD对更高功率水平的功率使用。功率使用至少部分指示IMD的功率消耗。

可选地，监控可以包含监控遥测中断状况。监控可以包含监控通信链路的质量。该方法可以至少部分地基于IMD对更高功率水平的功率使用来确定要被用来启动当前会话之后的下一会话的会话开始功率水平。功率使用可以表示IMD使用更高功率水平的会话计数或次数的量中的至少一者。该方法可以至少部分地基于IMD对更高功率水平的功率使用来确定功率消耗。

可选地，该方法可以跟踪IMD何时利用不同于更高功率水平的第二功率水平。该确定可以包括基于第二功率水平的使用来确定功率消耗。该方法可以响应于以下至少一者而在当前会话期间从低功率水平改变到更高功率水平：i)遥测中断状况的数量超过第一阈值或ii)通信链路的质量在第二阈值以下。监控遥测中断状况可以包括对IMD接收的返回错误的数量或坏包的数量中的至少一者进行计数。

根据本文的实施例，提供了一种系统。该系统包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为执行指令，以利用对应于会话开始功率的功率建立通信链路，以启动可植入医疗设备(IMD)和外部设备之间的当前会话。系统在当前会话期间监控通信链路的质量或遥测中断状况中的至少一者。该方法基于遥测中断状况或质量中的至少一者将功率增加到更高功率水平，以及跟踪IMD对更高功率水平的功率使用。功率使用至少部分地指示IMD的功率消耗。

可选地，一个或多个处理器可以被配置为监控遥测中断状况。一个或多个处理器可以被配置为监控通信链路的质量。一个或多个处理器可以被配置为至少部分地基于IMD对更高功率水平的功率使用来确定被利用来启动当前会话之后的下一会话的会话开始功率的水平。功率使用可以表示IMD使用更高功率水平的会话计数或次数的量中的至少一者。一个或多个处理器可以被配置为至少部分地基于IMD对更高功率水平的功率使用来确定功率消耗。

可选地，一个或多个处理器可以被配置为跟踪IMD何时利用不同于更高功率水平的第二功率水平。一个或多个处理器可以被配置为基于第二功率水平的使用来确定功率消耗。一个或多个处理器可以被配置为响应于以下至少一者而在当前会话期间从低功率水平改变到更高功率水平：i)遥测中断状况的数量超过第一阈值，或ii)通信链路的质量在第二阈值以下。一个或多个处理器可以被配置为通过计数IMD接收的返回错误的数量或坏包的数量中的至少一者来监控遥测中断状况。

附图说明

图1示出了根据本文的实施例操作的通信系统的简化框图。

图2示出了根据本文的实施例操作的通信电路的框图。

图3示出了根据本文的实施例操作的外部仪器的框图。

图4示出了根据本文实施例的方法的框图流程图。

图5示出了根据本文的实施例操作的通信系统的简化框图。

图6示出了根据本文实施例的方法的框图流程图。

图7示出了根据本文实施例的功率使用随时间的图。

图8示出了根据本文实施例的功率使用随时间的图。

具体实施方式

将容易理解的是，除了所描述的示例性实施例之外，本文的附图中概括描述和示出的实施例的组件可以以多种不同的配置来布置和设计。因此，如附图中所示，以下对示例性实施例的更详细描述并不旨在限制所要求保护的实施例的范围，而仅仅是示例性实施例的代表。

在整个说明书中，提及“一个实施例”或“实施例”(等)意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”等在本说明书各处的出现不一定都指同一实施例。

所提供的是一种用于诸如BLE通信的无线通信的功率管理系统和方案，其降低电池消耗，同时优化射频(radio frequency，RF)性能。在当前的功率管理方案下，信号功率水平被设置为足够高的值，以实现最小的所需通信范围。在一个示例中，信号功率水平被设置为小于来自无线通信设备的最大功率可能，该无线通信设备在一示例中是BLE芯片。一旦设置了该信号功率，它在器件的整个寿命期间都不会改变。结果，当在具有显著RF干扰的环境中操作时，该设备经历通信困难，诸如实际遥测中断、潜在遥测中断、遥测中断状况、通信信号丢失、静电、声音质量差等等。

虽然增加信号功率可能会增加连接到外部仪器或设备的机会，但当不需要这样增加的信号功率时，也会导致能量浪费。具体地，当不使用BLE通信时(这是大多数时间)，IMD不能在广告模式或数据传输期间降低信号功率以节省电池寿命。电池的这种低效使用导致其他后果，诸如需要更长的广告时段(1-4分钟，这导致成功连接之前的长延迟)，以便满足寿命要求或对寿命具有直接影响。

因此，所提供的通信系统能够识别IMD周围的通信环境。作为示例，IMD识别通信系统何时被使用，并且在那些时间期间，诸如在门诊期间、在预定远程护理随访期间或者在患者启动的随访期间，如果环境嘈杂，则可以增加信号功率水平以改善无线连接和通信。同时，当通信不活跃和/或环境不嘈杂时，信号返回到更低或低的功率水平，以减少电池消耗并提高寿命。

本文使用的术语“实际遥测中断”是指其中由于IMD接收到的返回错误和/或坏包中的一个或多个，通信链路至少暂时结束的情况。

本文使用的术语“潜在遥测中断”指的是一种状况，在这种状况下，通信链路被维持，但是经历由IMD接收的返回错误和/或坏包的数量超过阈值，从而指示通信链路即将结束的高可能性。

本文使用的术语“遥测中断状况”是指通信链路关于实际遥测中断或潜在遥测中断的状况。

本文使用的术语“低功率”和“高功率”不是指绝对功率水平，而是指相对于彼此的功率水平。

图1示出了根据本文的实施例操作的系统100的简化框图。系统100包括一个或多个IMD 101和一个或多个外部仪器(EI)201(例如，台式计算机、智能电话、智能手表、膝上型电脑等)，它们被配置为通过通信链路140与彼此无线通信。

IMD 101被植入患者106体内(例如，靠近心脏103和/或在心脏103内、靠近脊髓)。IMD的非限制性示例包括神经刺激器设备、可植入的无引线监控和/或疗法设备和/或替代的可植入医疗设备中的一个或多个。例如，IMD可以表示心脏监控设备、起搏器、心脏复律器、心律管理设备、除颤器、神经刺激器、无引线监控设备、无引线起搏器等。例如，IMD可以包括美国专利9,333,351“Neurostimulation Method And System To Treat Apnea”和美国专利9,044,610“System And Methods For Providing A Distributed VirtualStimulation Cathode For Use With An Implantable Neurostimulation System”中描述的(一个或多个)设备的一个或多个结构和/或功能方面，这两个专利通过引用将其合并于此。额外地或替代地，IMD可以包括在美国专利9,216,285“Leadless ImplantableMedical Device Having Removable And Fixed Components”和美国专利8,831,747“Leadless Neurostimulation Device And Method Including The Same”中描述的(一个或多个)设备的一个或多个结构和/或功能方面，这两个专利通过引用将其合并于此。额外地或替代地，IMD可以包括在美国专利8,391,980“Method And System For Identifying APotential Lead Failure In An Implantable Medical Device”和美国专利9,232,485“System And Method For Selectively Communicating With An Implantable MedicalDevice”中描述的(一个或多个)设备的一个或多个结构和/或功能方面，这两个专利通过引用将其合并于此。额外地或替代地，IMD 101可以是无引线监控器，其示例公开在具有案件号A15E1059的美国专利申请中、在2016年3月29日提交的标题为“METHOD AND SYSTEM TODISCRIMINATE RHYTHM PATTERNS IN CARDIAC ACTIVITY”的美国专利申请15/084,373号中，这些申请通过引用明确并入本文。

图2示出了IMD的通信电路200的框图，该IMD在一个示例中是图1的IMD 101。本文描述的组件可以包括或表示执行本文描述的操作的硬件和软件指令(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器、ROM、RAM等)上的软件)。硬件可以包括电子电路，该电子电路包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的设备，诸如微处理器、处理器、控制器等。额外地或替代地，组件可以是硬连线逻辑电路。

通信电路200位于IMD的外壳210内。外壳210通常被称为“罐”、“壳”或“壳电极”，并且可以被可编程地选择来充当所有“单极”模式的返回电极。外壳210还可以单独用作返回电极，或者与一个或多个线圈电极组合用于电击目的。外壳210还包括具有多个端子的连接器(未示出)。端子可以被配置为耦合到不同类型的电极和引线。在一个示例实施例中，IMD是起搏器。

通信电路200被配置为管理IMD 101和外部设备之间的通信链路。在一个示例中，通信电路200可以被配置为处理和/或管理IMD 101和EI 201之间的双向通信链路140。在一个示例中，通信电路200是RF电路。

在另一示例中，通信电路200包括发射信号的转发器和接收信号的接收器。在又一示例中，通信电路200包括既发送信号又接收信号的收发器212(TX/RX)。具体而言，收发器包括转发器和接收器两者。如本文所解释的，通信电路200除其他事之外，还根据一个或多个广告时间表发送广告通知。收发器212被调谐成通过一个或多个频带并根据对应协议与外部设备(包括EI 201)通信。收发器212可以包括一个或多个发送器/转发器、接收器和/或收发器。可选地，通信电路200可以电耦合到天线(未示出)。例如，作为一个示例，可以在IMD的头部内提供天线。作为另一示例，IMD上或耦合到IMD的电极可以被利用来传达无线通信信号。通信电路200还扫描来自外部设备的连接请求数据包。在一个示例中，外部设备是图1的EI 201。

通信电路200还包括一个或多个处理器214，包括通信控制处理器215、本地存储器216和遥测电路218，所有这些都可以在公共电路板上、公共子系统内或公共集成电路内实施。具体地，通信电路200与包括控制器电路和IMD本地存储器216的IMD 101的其他电路、组件和模块通信。通信控制处理器215可以支持一个或多个无线通信协议(诸如蓝牙低能量、蓝牙、医疗植入通信服务(MICS)等)，同时与诸如EI 201的外部设备通信。

存储器216存储由通信控制处理器215实施的指令。由通信控制处理器215访问的协议固件可以存储在存储器216中。协议固件为通信控制处理器215提供无线协议语法，以组装数据包、广告通知、连接请求数据包、连接响应、建立通信链路(诸如通信140)和/或分割从外部设备(诸如EI 201)接收的数据。

在一个示例中，遥测电路218监控遥测或通信链路140的质量。替代地，遥测软件存储在存储器中，该存储器提供指令，通信控制处理器或与通信电路200相关的处理器214中的一个或多个处理器遵循该指令。在一个示例中，遥测电路218确定链路何时断开和/或链路140多久断开一次，从而导致通过通信链路140的通信中断。在另一示例中，遥测电路218确定接收到的返回错误的数量、接收到的坏包的数量等。可选地，遥测电路218跟踪通信链路140的信噪比(RSSI)。当通信链路140关闭或不工作时，遥测电路218验证遥测链路的功率设置，并且当链路140中发生中断时，或者当链路140不能建立时，增加功率设置。以这种方式，遥测电路218促进链路140的重建，以帮助完成通信会话。因此，遥测电路218不仅做出关于何时发生通信中断的确定，包括重新建立链路140的定时等，而且额外地，通过包括RSSI的各种方法确定遥测链路的质量。遥测电路218还通过增加功率以建立和维持链路140来主动校正任何中断或低质量通信。

图3示出了根据一个实施例的分布式处理系统300。在一个示例中，分布式处理系统300包括并实施如图2中提供的通信电路200的过程。分布式处理系统300包括连接到数据库304的服务器302、编程器306、本地RF收发器308和电连接到通信系统312的用户工作站310。图3中基于处理器的组件(例如，工作站310、手机314、PDA 316、服务器302、编程器306、IMD101)中的任何一个可以与IMD 317通信，在一个示例中，该IMD 317是图1的IMD 101。在一个示例中，本地RF收发器308是图2的收发器212，并且通信系统312包括图2的通信电路200。

通信系统312可以是互联网、网络电话(VoIP)网关、诸如公共交换电话网(PSTN)的本地普通老式电话服务(POTS)、基于蜂窝电话的网络等。替代地，通信系统312可以是局域网(LAN)、校园网(CAN)、城域网(MAN)或广域网(WAN)。通信系统312用于提供便于诸如心脏信号波形、心室和心房心率等信息的传输/接收的网络。

服务器302是通过计算机网络向其他计算系统提供服务的计算机系统。服务器302控制诸如心脏信号波形、心室和心房心率以及检测阈值等信息的通信。服务器302与通信系统312接口连接，以将在编程器306、本地RF收发器308、用户工作站310以及手机314、个人数据助理(PDA)316和IMD317之间的信息传输到数据库304，用于信息的记录的存储/检索。另一方面，服务器302可以经由本地RF收发器308或编程器306上传来自植入引线322、表面ECG单元320或IMD 317的原始心脏信号。

数据库304存储单个或多个患者的信息，诸如心脏信号波形、心室和心房心率、阈值等。信息经由服务器302下载到数据库304中，替代地，信息从数据库304上传到服务器。编程器306类似于外部设备或仪器，并且可以驻留在患者的家中、医院或医生的办公室中。编程器306与引线322和IMD317接口连接。编程器306可以与IMD 317无线通信，并利用诸如蓝牙、GSM、红外无线LAN、HIPERLAN、3G、卫星以及电路和包数据协议等协议。替代地，可以使用硬连线连接将编程器306连接到IMD 317。编程器306能够从人的表面获取心脏信号(例如，ECG)、从IMD 317获取心内电描记图(例如，IEGM)信号、和/或从IMD 317获取心脏信号波形、心室和心房心率以及检测阈值。编程器306经由互联网或经由POTS与通信系统312接口连接，以将从表面ECG单元320、引线322或IMD 317获取的信息上传到服务器302。

本地RF收发器308与通信系统312接口连接，以发送和接收发送到RF收发器308和从RF收发器308发送的遥测数据和信息。在一个示例中，通信系统监控通信链路并记录遥测中断、中断的长度、给定间隔内的中断的数量、重建信号的时间、信噪比等。以这种方式，通信系统312向用户提供通信信号的质量和/或强度以及本地干扰的量或强度。此外，通信系统312可以基于所监控的通信质量，增加或减少被发送的信号的功率。在一个示例中，通信系统312监控广告信道和连接信道两者，从而通过广告信道提供广告数据包，并通过广告频道与外部设备(诸如外部仪器)通信。类似地，通信系统312能够通过连接信道提供通信路径。

用户工作站310可以与通信系统312接口连接，以经由服务器302从数据库304下载心脏信号波形、心室和心房心率以及检测阈值。替代地，用户工作站310可以经由编程器306或本地RF收发器308或手机314或PDA 316从表面ECG单元320、引线322或IMD 317下载原始数据。一旦用户工作站310已经下载了心脏信号波形、心室和心房心率或检测阈值，用户工作站310就可以根据上文描述的操作中的一个或多个来处理该信息。用户工作站310可以将信息和通知下载到手机314、PDA 316、本地RF收发器308、编程器306，或下载到服务器302以存储在数据库304中。例如，用户工作站310可以经由无线通信链路326向手机314、PDA 316或IMD 317传送数据。在一个示例中，无线通信链路326是图1的通信链路140。

通信期间管理功率的过程

因此，图4示出了用于在与可植入医疗设备(IMD)通信期间管理功率的方法400的流程框图。在一个示例中，IMD是图1-2的IMD 101。在另一示例中，IMD包括如图2中提供的通信电路200。方法400可以由硬件组件、软件组件和/或硬件组件和软件组件的组合一起工作来实施该方法。

在402处，一个或多个处理器利用对应于会话开始功率的功率建立通信链路，以启动IMD和外部设备之间的当前会话。在一个示例中，通信链路是图1的通信链路140。在另一示例中，通信链路利用协议，诸如蓝牙、GSM、红外无线LAN、HIPERLAN、3G、卫星，以及电路和包数据协议等。替代地，可以使用硬连线连接来提供通信链路。在一个示例中，一个或多个处理器通过在间隔期间广播广告消息来建立通信链路。可选地，当在广告消息的间隔期间没有接收到响应时，一个或多个处理器将IMD转换到睡眠模式中，从而节省功率。

在404处，一个或多个处理器在当前会话期间监控通信链路的遥测中断状况。在一个示例中，遥测中断状况是实际中断，其中通信在预定间隔内丢失，并且必须恢复或重建。预定间隔可以是一秒、小于一秒、大于一分钟等。在另一示例中，遥测中断状况是潜在遥测中断。潜在遥测中断是基于诸如信号强度、干扰噪声水平、信噪比等测量的参数来确定的。在一个示例中，提供了与这些参数之一(诸如信噪比)相关的阈值，一旦超过该阈值，或者一旦下降到该阈值以下，则指示存在潜在遥测中断。在一个示例中，监控遥测中断状况包括从发送的数据包中确定返回错误的数量。在另一示例中，监控包括确定IMD接收的坏包的数量。

在406处，在当前会话期间，基于遥测中断状况，一个或多个处理器在低功率水平和高功率水平之间调整IMD利用的功率。在一个示例中，当预先存在的状况发生时，调整功率，诸如响应遥测中断，在当前会话期间将功率从低功率增加到高功率。替代地，在当前会话期间当信噪比在当前会话期间下降到阈值水平以下时，功率从低功率增加到高功率。

在408处，一个或多个处理器对其中IMD利用更高功率水平或更低功率的会话的数量进行计数，包括当前会话和一个或多个先前会话。在一个示例中，当一个或多个处理器确定从低功率水平到高功率水平的会话中功率转换发生时，并且响应于此，一个或多个处理器递增其中IMD利用了高功率水平的会话的数量的计数。增量可以由数值表示，诸如一、另一数值等。一个或多个处理器可选地可以确定其中IMD利用高功率水平的会话的数量的计数是否已经达到阈值；并且响应于达到阈值，在下一会话期间增加IMD利用的功率。在另一示例中，计数基于算法或加权确定而增加。在一个示例中，当功率水平由于一个预先存在的状况(诸如遥测中断)而增加时，第一计数量或分数被添加到计数中，诸如两点，而当第二预先存在的状况(诸如信噪比下降到阈值量以下)时，不同的量或分数被添加到计数中，诸如一点。因此，不同的测量事件可能导致计数的相同结果，诸如将1加到计数中，或者可能导致计数的不同结果。类似地，在一个示例中，当计数在连续会话期间增加时，可以为随后的连续增加提供更多权重。因此，如果在第一个会话期间将功率从低切换到高，则计数增加1，但是如果连续三(3)个会话将功率从低切换到高，则作为第三个连续增加的会话的结果，计数将增加2。

在410处，一个或多个处理器基于会话的数量的计数，自适应地学习要被利用来启动当前会话之后的下一会话的会话开始功率的水平。在一个示例中，一个或多个处理器跟踪408处的计数，并且当计数达到阈值水平时，则当下一会话开始时，一个或多个处理器自动提供高功率水平来开始下一会话。在一个示例中，计数是10。在另一示例中，计数可以增加和减少。具体地，在一示例中，当非遥测中断状况包括确定在会话期间IMD没有接收到返回错误或坏包时，计数可以递减。在又一示例中，可以发生计数的多个迭代。具体地，第一计数可以提供在会话期间遥测中断发生的次数的量，而第二计数可以提供信噪比在阈值以下的次数的量，而又一计数确定遥测中断或信噪比在阈值以下的次数的量。通过跟踪指示已知环境中的干扰水平的预定事件的计数，一个或多个处理器能够自适应地确定给定环境的开始功率，同时保持其他环境和使用的低功率使用。因此，在不需要升高功率水平时，功率使用不需要保持升高。因此，节省了电能，增加了电池寿命。

图5和图6示出了功率方案的两种常见使用案例，即在临床通信中用户启动的使用案例和预定远程护理监控/用户启动的远程护理传输的使用案例。首先，对于图5的方框流程图中所示出的在临床通信中用户启动的使用案例，用户用诸如感应遥测的替代方法启动通信。因为在临床中操作环境的时间要求和不确定性，所以IMD的一个或多个处理器将植入物的功率标志设置为使用最大功率进行通信。在这种情况下，植入物随后使用最大发射功率来通告、连接到外部设备，并为连接会话传输数据包。当会话完成时，IMD的一个或多个处理器将功率标志设置为远程护理功率设置。

因此，图5示出了用于在与IMD通信期间管理功率的方法500。在一个示例中，IMD是图1-图2的IMD 101。在另一示例中，IMD包括如图2中提供的通信电路200。方法500可以由硬件组件、软件组件和/或硬件组件和软件组件的组合一起工作来实施该方法。

在502处，一个或多个处理器基于感应遥测命令通信连接。在一个示例中，通信连接是BLE连接。在一个示例中，具有IMD的患者在一个环境(在这个示例中是诊所)内有一个计划的亲自(in-person)预约。

在504处，功率标志被设置为使用最大功率进行通信。在一个示例中，最大功率是预定水平。当在本文中使用时，“标志”如在计算机科学上下文中所理解的那样被利用，并且被认为是由程序或一个或多个处理器使用的一个位或位序列，以记住或留下符号供另一程序使用。以这种方式，当一个或多个处理器操作来确定在预定环境中的访问或预约期间应该利用的功率水平时，处理器立即确定该环境中应该被利用的最大功率。在一示例中，程序(其不是进行最大功率确定的程序)设置标志并且是独立的，或者是与利用标志或最大功率命令的程序不同的程序，以便开始学习临床环境。换句话说，对于这种常见的使用案例，当IMD将处于新的通信环境内时，诸如第一次处于预定诊所的通信环境中，方法500提供通信电路如何在这样的新环境内将其功率水平设置为最大功率设置用于初始访问的示例，以在初始通信会话期间提供尽可能多的功率。替代地，如关于图6所示出和所描述的，功率标志没有被设置为具有初始最大功率设置，因此系统以最小或低功率设置开始。

在506处，IMD使用通信连接与外部仪器(EI)通信。在一个示例中，通信连接是BLE连接。在一示例中，EI是监控器，其基于通信会话通过通信连接提供与IMD和患者相关的医疗数据。特别地，此时患者在预约期间处于诊所环境中，并且临床医生正在进行测试。因为使用了最大功率，所以IMD形成了最佳通信环境，以从通信会话中提供最佳医疗数据。

在508处，做出关于会话是否完成的决定。如果没有，通信会话继续，并且IMD保持在最大功率水平，以继续提供用于收集期望的医疗数据的最佳通信链路。在508处，在一个示例中，以两种不同的方式做出关于是否完成会话的决定。在第一确定中，提供会话完成的信号、提示等，在510处结束会话。在这样的示例中，信号、提示等可以由EI、远程临床设备(诸如计算机、平板电脑等)、远程患者设备(诸如手持电话、手表等)来提供。替代地，在512处，超过预定时间段或限制的遥测中断发生。在一个示例中，预定时间段是一个小时。具体地，如果EI和IMD没有交换信息，或者彼此通信一小时，则一个或多个处理器确定通信会话完成。如果通信会话没有完成，则可以通过感应遥测利用前述方法来重新开始通信会话。

如果在508处，通过命令510或通过会话超时512确定通信会话完成，则在514处，功率标志被设置为最小功率设置。在一个示例中，最小功率设置被认为是远程护理功率设置。同样，位或位序列为IMD的一个或多个处理器提供远程护理功率设置，以便在随后使用或环境中利用。以这种方式，当临床环境中的通信期望最大功率时，则提供最大功率状态，而当不在临床环境中时，则提供最小量的功率。因此，功率消耗更有效，节省功率，延长电池寿命。

第二个常见使用案例是远程护理监控，如图6中所示出。在这种使用案例下，IMD的一个或多个处理器设置功率标志，以便在远程护理功率设置从出厂设置中出来后使用。换句话说，不是在进入临床环境之前改变功率设置以提供如关于图5所描述的初始最大功率设置，而是当进入临床医生环境时，功率标志保持在最小功率设置，并且必须基于主动和持续的遥测质量监控自我校正或调整到临床环境。具体地，发射功率水平被设置为低功率，最大功率会话计数被设置为0，并且最大功率会话标志被设置为假(false)。远程护理通信会话开始后，IMD监控遥测链路的质量。如果出现一次遥测中断或多次遥测中断，IMD检查是否已经使用了最大功率设置。如果是，它将保持使用最大功率设置，并尝试重新建立链路并完成会话。如果没有，IMD将切换到最大功率设置，并尝试重新建立链路并完成会话。

如果遥测没有中断，一个或多个处理器还通过各种额外的方法检查遥测链路的质量，包括相对接收信号强度(RSSI)。在一个示例中，RSSI被确定为在与IEEE 802.11相关的方法中提供。替代地，返回错误和坏数据包也被计数。如果质量被认为太低，IMD的处理器也会将功率设置为最大。会话完成后，IMD的一个或多个处理器检查会话是否以最大功率设置开始和退出。如果会话以低功率会话开始，但以高功率会话结束，则提供新的高功率会话。最大功率会话计数器因此增加1。当最大功率会话计数器达到阈值时，最大功率会话指示通信环境不理想。因此，设备将远程护理通信功率设置为最大功率用于下一会话，以提高成功率。

在下一会话中，远程护理会话以高功率开始，IMD将最大功率设置计数增加1。如果最大会话计数超过预定义的阈值，诸如N，则IMD将功率设置切换到低功率，以尝试低功率用于下一远程护理会话。在以低功率开始的下一会话中，如果通信成功，设备将最大功率设置计数减少1，直到0。如果通信不成功，并且设备切换到最大功率，设备将最大功率设置计数增加1，并且随后的远程护理会话将再次以高功率开始。

因此，如关于图中6所示出的，提供了在与IMD通信期间管理功率的方法600。在一个示例中，IMD是图1-图2的IMD 101。在另一示例中，IMD包括如图2中提供的通信电路200。方法600可以由硬件组件、软件组件和/或硬件组件和软件组件的组合一起工作来实施该方法。

在602处，IMD进入远程护理通信会话。在一个示例中，在诊所环境中进入通信会话，其中患者具有临床医生的预约来监控IMD的操作和患者的健康。作为预约或监控的结果，进入通信会话。在另一示例中，远程护理通信会话作为对患者进行家庭监控的结果而进入。

在604处，一个或多个处理器以预定功率设置开始通信会话。在一个示例中，预定功率设置被设置在最大功率水平，如关于图5所描述。替代地，作为在临床环境中首次或初始使用IMD的结果，功率设置被设置为最小功率。替代地，功率设置被设置为由一个或多个处理器利用如方法600中提供的方法来确定，如本文将全面描述的。

在606处，进行确定是否提供了遥测中断状况。在一个示例中，当信号丢失导致遥测中断时，遥测中断状况发生。替代地，潜在遥测中断状况基于测量的参数(诸如信号强度、干扰噪声水平、信噪比等)来确定。在一个示例中，提供了与这些参数之一(诸如信噪比)相关的阈值，一旦超过该阈值，或者一旦下降到该阈值以下，则指示存在潜在遥测中断。在一个示例中，监控遥测中断状况包括从发送的数据包中确定返回错误的数量。

因此，在608处，如果在606处出现遥测中断，则流程向右进行，并且一个或多个处理器确定最大功率标志是否被设置为真(true)。在一个示例中，初始功率设置被设置为图5的方法中提供的最大功率，作为其结果，最大功率标志被设置为真。替代地，作为在图6的方法600中做出的确定的结果，最大功率标志被设置为真。

如果在608处，最大功率标志被设置为最大功率，则流程向右进行，并且一个或多个处理器在610处确定会话是否已经结束。替代地，如果最大功率标志没有设置在最大功率，则流程向下进行，并且在612处增加功率水平。在一个示例中，功率水平增加到最大功率水平，因此从低功率水平到高功率水平。在另一示例中，功率水平递增地增加到高于初始功率水平的水平，但不增加到最大功率水平。无论如何，在功率水平增加之后，在610处进行会话是否已经结束的确定。

如果在606处没有发生遥测中断，则在614处，一个或多个处理器确定信噪比是否在预定阈值以上。在一个示例中，利用RSSI做出确定。如果做出信噪比没有达到预定阈值从而指示遥测中断的可能性，并且因此提供了遥测中断状况的确定，则流程向右到608，以确定最大功率标志是否被设置为最大功率。因此，流程如上文所描述那样移动。替代地，计数信号错误和/或坏数据包的数量，以做出与遥测中断状况相关的类似确定。

如果在614处，信噪比在预定阈值以上，或者不存在其他遥测中断状况，则流程向下移动到610，以做出关于会话是否已经结束的确定。具体地，在该示例中，如果没有检测到遥测中断状况，并且信噪比在预定阈值以上，则不存在遥测中断状况。在其他示例中，可以在这样的确定期间做出关于是否呈现和考虑遥测中断状况的额外的确定。与遥测中断状况相关的因素可包括通信会话期间返回错误的数量、坏包的数量等。

如果在610处会话没有结束，则通信会话在616处继续，并且一个或多个处理器在606处继续尝试确定遥测中断状况是否发生。重要的是，一个或多个处理器继续尝试建立强通信路径，并且在一些示例中，当在612处功率已经递增地增加时，增加的功率水平可以导致遥测中断状况不发生，导致不同的结果，并且一个或多个处理器因此学习给定临床环境所需的功率水平。

一旦通信会话在610处结束，流程向下移动到618，并且做出最大功率会话标志是否最初被设置为真的确定。在一个示例中，通信会话的标志被设置为真，如图5中所描述。替代地和额外地，作为本文描述的方法600的结果，最大功率标志被设置为真。

如果在618处，最大功率会话标志被设置为真，则流程向左移动，并且在619处，一个或多个处理器将最大功率会话计数增加预定量。在一个示例中，计数增加1。

在620处，在功率增加预定量之后，做出关于计数是否达到或超过预定阈值的确定。在一个示例中，预定计数是十六(16)。如果预定计数没有达到或超过阈值，则流程向左移动，并且该方法以初始功率设置处于最大功率水平而在622继续。

替代地，如果在620计数达到或超过预定阈值，则在624处最大功率会话标志被设置为假，并且在626处远程护理功率被设置为低功率。在该示例中，一旦为604确定了最大功率会话标志，IMD自动以最大功率水平开始预定量的次数，在该示例中为16次。在阈值量的会话完成之后，一个或多个处理器将最大功率会话标志改变为假，从而导致下一会话的初始功率设置为低，并且最大功率会话计数被重置。因此，该过程强制通信环境重试，以做出确定通信环境中是否发生了导致不需要最大功率使用的改变。如果仍然需要最大功率，则该方法如本文所述将功率设置增加到最大设置起作用，以确保提供适当的功率水平。具体地，计数保持不变，以使得如果在随后的会话期间功率增加，则初始最大功率需求被重新启动。如果通信环境已经改变，并且不再需要最大功率，则系统在通信环境中以低功率操作，节省功率使用和电池寿命。因此，在远程护理功率在626处返回到低功率之后，该方法在622处继续。

如果在618处通信会话被启动，并且最大功率会话没有被设置为真，则在628处，一个或多个处理器确定从低功率水平到高功率水平的会话中功率转换是否发生。在一个示例中，这种增加是局部增加，或者换句话说，没有达到IMD的最大功率水平，但是在会话期间已经发生了功率的增量增加。例如，如果在612处功率增加，则IMD的局部最大功率被确定为“是”，或者被确定为被呈现，即使IMD不处于IMD的最大功率。具体而言，一个或多个处理器正试图确定由于遥测中断状况，在会话期间何时必须增加功率或最大化功率。

如果在628处，在会话期间功率水平没有从低水平增加到高水平或更高水平，则流程从628向左移动，并且在629处，最大功率会话计数减少一(-1)。具体而言，如果功率水平没有在最大功率水平开始，并且在会话期间确实需要增加，则确定良好的通信环境，并且相应地减少在随后会话期间最初增加功率水平的计数，以防止不必要的功率增加。然后该方法在622继续。

替代地，如果在628处，在会话期间功率水平确实从低功率水平增加到高或更高功率水平，则在630处，递增最大功率会话计数增加预定量。在一个示例中，预定量是一(1)。在又一示例中，基于预先存在的状况，计数增加一个以上。例如，如果对于三个连续的会话，功率水平从初始功率增加到更高功率，则第三个连续会话中的计数可以增加二，而不是只增加一。替代地，可以提供更多的权重来增加到最大功率水平，或者以其他方式来增加计数。

在630处的最大功率计数增加之后，在632处，做出最大功率会话计数是否满足或超过阈值计数的确定。在一个示例中，阈值计数为10。如果没有满足或超过阈值，则流程向下移动，并且该方法继续，对于随后或下一通信会话，初始功率设置没有改变，并且该方法在622处继续。如果在632处满足或超过阈值计数，则流程向左移动，并且在634处将最大功率会话标志改变为真，并且在636处将远程护理功率标志改变为最大。因此，在一个示例中，如果临床环境中的功率在十个单独的会话中必须从低功率增加到高功率，则确定是较差的通信环境，并且为下一通信会话最大化初始功率设置，以确保IMD和EI之间的清晰通信和数据交换。因此，此时该方法在622继续。

在一示例实验中，将IMD设置为外围设备，该外围设备广播广告消息(Tx)，然后在以预定间隔发生的三个广告频道的每一个上监听响应信号(Rx)。在预定间隔期间，如果没有建立连接，则IMD进入睡眠模式。这样的广告方案如图7的图所示出。具体地，广告期间的时间是广告时段，而IMD处于睡眠模式的时间是睡眠时段，而第一广告和第二广告之间的时间是广告间隔。

5秒广告间隔内的平均电流(Iavg@5s Adv interval)计算如下：

其中，Iadv是以毫安(mA)为单位的广告电流，Tadv是以毫秒(ms)为单位的广告周期，并且Islp是以纳安(nA)为单位的睡眠电流。

IMD连接到EI后，IMD继续在每个连接间隔发送空包，以保持通信链路，如图8的图所示出。数据包可以包括高达255字节的有效载荷，并且当数据可用时，由IMD在每个连接间隔跨链路传输。具体地，IMD从待机或睡眠模式出来发送包，然后回到待机或睡眠模式以等待下一连接间隔。连接和数据传输过程因而如图8中所示出。

表1示出了第一表，其中具有在0dBm(与1毫瓦相关的分贝)、3dBm和6dBm的5秒广告间隔的广告的平均电流。具体地，3dBm输出功率将链路预算增加3dB，或者将通信范围扩展43％，并且通过使用6dBm，可以将链路预算增加6dBm，或者将通信范围扩展102％，并且因此被相应地利用。

表1

同时，表2提供了在不同功率水平(类似地在0dBm、3dBm和6dBm)处传输80字节有效载荷包的平均电流和节省的表格，。

表2

同时，表3示出了在0dBm、3dBm和6dBm功率水平处传输空数据包的平均电流和节省。

表3

下面的表4提供了连续流式传输两个EGM(电描记图)的用户场景的平均电流。具体而言，假设连接间隔为10ms，并且每四个连接间隔发送一个80字节的数据包，以实现2KB/s的数据速率，表4使用以下计算提供了计算：

其中Iavg是以uA为单位的平均电流，Idata是以mA为单位的数据包电流，Tdata是以ms为单位的数据包周期，N是以计数为单位的数据包之间的空包的数量，Iempty是以mA为单位的空包电流，Tempty是以ms为单位的空包周期，Istanby是以uA为单位的待机电流，并且Tinteval是以ms为单位的连接间隔。因此，下面的表4示出了对于0dBm、3dBm和6dBm的功率水平流式传输两个通道的EGM的平均电流和节省。

表4

因此，通过利用本文的方法，实现了优于其他系统和方法的许多优点。通过在通信会话期间利用最大功率，产生了更好的用户体验，包括具有更健壮的通信链路、对环境干扰的更强免疫力以及经历更少的链路中断。通过利用功率切换，该系统和方法允许设备在链路质量良好或通信会话不活跃时切换到更低功率。因此，功率消耗被降低，从而IMD寿命延长。

额外地，该方法和系统可以改进到当前的应用中，因为它是通信IC(集成芯片)独立的，或者是BLE IC独立的。因此，该方法和系统可以在包括现有设备的所有这样的设备上实施。因此，实现了更好的连通性和患者体验。

结束语

应当清楚地理解，关于附图广泛描述和示出的各种布置和过程，和/或这样的布置的一个或多个单独组件或元件和/或与这样的过程相关联的一个或多个过程操作，可以独立于或与本文描述和示出的一个或多个其他组件、元件和/或过程操作一起使用。因此，尽管本文广泛地设想、描述和示出了各种布置和过程，但是应当理解，它们仅仅是以说明性和非限制性的方式提供的，并且还可以被认为仅仅是一个或多个布置或过程可以在其中运行或操作的可能工作环境的示例。

如本领域技术人员将理解的，各种方面可以体现为系统、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被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取体现在一个或多个计算机(设备)可读存储介质中的计算机(设备)程序产品的形式，该计算机(设备)可读存储介质其上体现有计算机(设备)可读程序代码。

可以利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子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。存储介质的更具体的示例包括以下：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)、光存储设备、磁存储设备或上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意组合来编写。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、作为独立的软件包执行、部分在单个设备上执行并且部分在另一设备上执行、或者完全在另一设备上执行。在一些情况下，设备可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接，或者可以通过其他设备(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)或通过硬线连接(诸如，通过USB连接)进行连接。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，用于在第二设备上执行代码。

本文参考附图描述了各方面，这些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施指定的功能/动作。程序指令也可以存储在设备可读介质中，该设备可读介质可以引导设备以特定方式运行，使得存储在设备可读介质中的指令产生包括实施指定功能/动作的指令的制品。程序指令也可以被加载到设备上，以使得在设备上执行一系列操作步骤，以产生设备实施的过程，使得在设备上执行的指令提供用于实施指定的功能/动作的过程。

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系统，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)、逻辑电路和能够执行本文描述的功能的任何其他电路或处理器的系统。额外地或替代地，本文的模块/控制器可以表示电路模块，该电路模块可以被实施为具有相关联的指令(例如，存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质上(诸如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等)的软件)的硬件，这些指令执行本文描述的操作。上述示例仅是示例性的，因此不旨在以任何方式限制术语“控制器”的定义和/或含义。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，以便处理数据。存储元件也可以如期望或需要存储数据或其他信息。存储元件可以是本文的模块/控制器内的信息源或物理存储元件的形式。该指令集可以包括指示本文的模块/应用执行特定操作(诸如本文描述的主题的各种实施例的方法和过程)的各种命令。指令集可以是软件程序的形式。软件可以是各种形式，诸如系统软件或应用软件。此外，软件可以是独立程序或模块的集合、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。处理机对输入数据的处理可以响应于用户命令，或者响应于先前处理的结果，或者响应于另一处理机做出的请求。

应当理解，本文描述的主题在其应用中不限于在本文的描述中阐述的或者在本文的附图中示出的组件的构造和布置的细节。本文描述的主题能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制。本文使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变体意味着包含其后列出的项目及其等同物以及额外的项目。

应当理解，以上描述旨在说明性的，而非限制性的。例如，上文描述的实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，在不脱离其范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应本文的教导。虽然本文描述的尺寸、材料类型和涂层旨在定义各种参数，但是它们决不是限制性的，并且本质上是说明性的。通过阅读以上描述，许多其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，实施例的范围应当参照所附权利要求以及这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“之中”被用作相应术语“包含”和“其中”的简明中文等价物。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求或对其动作执行顺序。