專利名稱：考慮了高電流消耗情況的電池耐久性估算器的制作方法
考慮了高電流消耗情況的電池耐久性估算器
背景技術(shù)：
諸如復(fù)律器/去纖顫器之 類的植入性醫(yī)療設(shè)備通常被配置為通過(guò)將高壓能量脈沖傳遞至心臟組織來(lái)治療心律失常。植入性去纖顫器通常通過(guò)被放置在患者心臟中或附近的電極傳遞治療。這樣的治療包括去纖顫治療，其利用突然、高能的脈沖，此脈沖被設(shè)計(jì)為，如果且當(dāng)心律失常發(fā)生時(shí)，沖擊患者心臟使其擺脫心律失常。植入性去纖顫器一般還結(jié)合起搏治療，其使用被設(shè)計(jì)為觸發(fā)心臟收縮的非常低能脈沖，替代患者的充分頻繁的自然心跳。植入性去纖顫器一般結(jié)合電源，諸如電池，其提供操作能量給去纖顫器的元件部分，包括電子部件，電子部件管理設(shè)備的功能、監(jiān)測(cè)其中設(shè)備被植入的患者的情況、并傳遞治療至患者。很多或大多數(shù)設(shè)備功能持續(xù)有效地操作，諸如感測(cè)患者的心臟情況，或者頻繁地操作，諸如在特定患者中的心臟起搏治療傳遞，且因此考慮電池容量的穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)、和一般低電平的電流消耗。去纖顫治療，反之，一般在大多數(shù)患者中非常不頻繁地發(fā)生，一般在去纖顫治療傳遞之間相隔數(shù)月或數(shù)年，這是因?yàn)樾枰委煹男穆墒СＲ话惆l(fā)生地不頻繁。因此，從電池管理的角度而言，去纖顫治療是在植入性去纖顫器的電池上較大、突然、本質(zhì)上隨機(jī)的電流消耗。由于植入性去纖顫器經(jīng)常向被植入去纖顫器的患者提供生命維持治療，可能必要的是，使得患者了解在電池被放電至不能提供可靠治療的點(diǎn)之前電池可被期待持續(xù)多久。本領(lǐng)域中已知的是，被用在植入性去纖顫器中的電池的端電壓一般在某種程度上，對(duì)應(yīng)于電池的剩余電荷。例如，隨著剩余電荷減少，端電壓同樣地減少。然而，端電壓可能不、且經(jīng)常不，以完全直接和可預(yù)測(cè)的關(guān)系，對(duì)應(yīng)于電池中的剩余電荷。

發(fā)明內(nèi)容
特定地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，盡管在電池上相對(duì)穩(wěn)定的電流消耗可導(dǎo)致端電壓與剩余電荷之間的相對(duì)可預(yù)測(cè)和準(zhǔn)確的關(guān)系，穩(wěn)定的電流消耗加上偶發(fā)的突然的、較大的電流消耗可減少端電壓與剩余電荷之間的關(guān)系的準(zhǔn)確度。對(duì)于基于端電壓和剩余電荷之間的關(guān)系對(duì)于電池剩余電荷的預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度的這種影響可能持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，不過(guò)已經(jīng)被證明為施加了某種持續(xù)的影響。在基礎(chǔ)的低電平電流消耗之上的突然、較大的電流消耗已經(jīng)被證明為偏移了端電壓與剩余電荷的關(guān)系，從而端電壓持續(xù)測(cè)得相對(duì)電池中剩余電荷的角度而言低于預(yù)期的結(jié)果。作為結(jié)果，端電壓-剩余電荷關(guān)系中的偏移可引起電池在實(shí)際剩余電荷充分低以致應(yīng)當(dāng)被評(píng)估為電荷低且需要更換或充電的一段時(shí)間之后，方才被評(píng)估為如此。另外，已經(jīng)表明，相比在較大電流消耗后較長(zhǎng)一段時(shí)間，在較大電流消耗之后的即刻，端電壓與剩余電荷之間的關(guān)系的偏移相對(duì)較大。這樣的變化可進(jìn)一步降低僅基于端電壓的電池測(cè)量的可靠性。通過(guò)以兩個(gè)重要的方式調(diào)節(jié)電池端部計(jì)算，已經(jīng)減輕了源自去纖顫脈沖傳遞的高電流消耗的影響。首先，考慮了高電流消耗事件的發(fā)生次數(shù)的調(diào)節(jié)被結(jié)合至電池端部計(jì)算中。已經(jīng)確定，該調(diào)節(jié)可影響在高電流事件期間所使用的電荷量、和在電池制造時(shí)或電池壽命早期電池的原始可用電荷。第二，在相對(duì)較長(zhǎng)的一段時(shí)間上分散對(duì)于電池剩余電荷的分析來(lái)減輕短期變化對(duì)于端電壓-剩余電荷關(guān)系的相對(duì)較大的影響。在一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括植入性醫(yī)療設(shè)備和處理器。植入性醫(yī)療設(shè)備具有產(chǎn)生電流并具有剩余電池容量的電池，該植入性醫(yī)療設(shè)備被配置為使用相對(duì)較低量的電流且在特定情況中使用電流的相對(duì)較大脈沖。該處理器有效耦合至電池且被配置為至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生，來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算。在一實(shí)施例中，該處理器被配置為至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生次數(shù)，來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算。
在一實(shí)施例中，該處理器被配置為進(jìn)一步至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算，且然后至少部分地基于傳遞電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生的次數(shù)來(lái)減少剩余電池容量的估算。在一實(shí)施例中，該處理器被配置為至少部分地基于傳遞電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生的次數(shù)、在電流的相對(duì)較大脈沖中使用的電荷量、和電池的原始電荷的函數(shù)，來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算。在一實(shí)施例中，該處理器被配置為至少部分地基于發(fā)生次數(shù)乘以電流的相對(duì)較大的脈沖中使用的電荷比例、和電池的原始電荷，來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算。在一實(shí)施例中，該處理器被配置為至少部分地基于在一段時(shí)間測(cè)得的剩余電池容量的函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)剩余電池容量的估算。在一實(shí)施例中，該一段時(shí)間為至少一周。在一實(shí)施例中，該一段時(shí)間為至少兩周。在一實(shí)施例中，該一段時(shí)間為至少四周。在一實(shí)施例中，該一段時(shí)間為至少十二周。在一實(shí)施例中，該一段時(shí)間為至少二十六周。在一實(shí)施例中，該函數(shù)是在該一段時(shí)間內(nèi)獲得的數(shù)個(gè)剩余電池容量測(cè)量的平均化。在一實(shí)施例中，所測(cè)得的電池參數(shù)是電池輸出電壓。在一實(shí)施例中，該處理器是植入性醫(yī)療設(shè)備的組件。 在一實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括包含該處理器的外部設(shè)備。在一實(shí)施例中，公開(kāi)了用于估算植入性醫(yī)療設(shè)備的電池的剩余電池容量的方法，該植入性醫(yī)療設(shè)備被配置為使用相對(duì)較低量的電流、且在特定情況中，使用電流的相對(duì)較大的脈沖，該方法使用了處理器。該方法包括至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生，來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算的步驟。


圖I是植入性心律轉(zhuǎn)變?nèi)ダw顫器的示圖；圖2是圖I的心律轉(zhuǎn)變?nèi)ダw顫器的功能性示意框圖；圖3是植入性醫(yī)療設(shè)備電池的剩余電荷和端電壓之間的關(guān)系的圖形化表示；和
圖4是用于估算植入性醫(yī)療設(shè)備電池的剩余容量的流程圖。具體描述圖I是被植入患者的植入性醫(yī)療設(shè)備10的圖示。在圖示的實(shí)施例中，植入性醫(yī)療設(shè)備10是具有起搏功能的心臟去纖顫器。起搏功能可治療心搏徐緩且可在患者心力衰竭的情況下再同步心臟12。這樣的去纖顫器被稱為心臟再同步治療去纖顫器，在本領(lǐng)域中被稱為是CRT-D設(shè)備。在各可選實(shí)施例中，植入性醫(yī)療設(shè)備10可以是不具有起搏功能或具有起搏功能但沒(méi)有心臟再同步特征的復(fù)律器/去纖顫器。此外，植入性醫(yī)療設(shè)備10可以是結(jié)合來(lái)自電池的高電流消耗的任何設(shè)備。植入性醫(yī)療設(shè)備10通過(guò)冠狀竇引線14、右心房引線16、和右心室引線18耦合至心臟12。連接塊20接收各自位于冠狀竇引線14、右心房引線 16、和右心室引線18近端的連接件22、24、和26，并在引線14、16、18和植入性醫(yī)療設(shè)備10中的電路之間提供電連接。在圖示實(shí)施例中，環(huán)狀電極28、可收回地安裝在電極頭32內(nèi)的可延伸螺旋電極30、和線圈電極34，置于右心室引線18上且電耦合至右心室引線18內(nèi)的絕緣導(dǎo)體。如圖所示，右心室引線18被放置為使得其遠(yuǎn)端位于右心室內(nèi)，用于感測(cè)右心室心臟信號(hào)并將起搏或沖擊脈沖傳遞至右心室中。絕緣導(dǎo)體的近端耦合至分叉的連接件26所攜載的對(duì)應(yīng)連接件，用于向植入性醫(yī)療設(shè)備10提供電連接。右心房引線16可包括可收回地安裝在電極頭40內(nèi)的環(huán)狀電極36和可延伸螺旋電極38，用于感測(cè)并起搏右心房。右心房引線16可進(jìn)一步包括線圈電極42來(lái)傳遞高能沖擊治療。右心房引線16可被放置為其遠(yuǎn)端位于右心房和上腔靜脈的附近。環(huán)狀電極36、螺旋電極38、和線圈電極42可各自連接至位于右心房引線16本體內(nèi)的絕緣導(dǎo)體。絕緣導(dǎo)體可在其近端耦合至分叉連接件24。 冠狀竇弓丨線14可包括去纖顫線圈電極44，其可被組合線圈電極34或線圈電極42組合使用來(lái)傳遞電沖擊用于心律轉(zhuǎn)變和去纖顫治療。冠狀竇引線14，經(jīng)由冠狀竇和心大靜脈，可在心臟12的左側(cè)的脈管系統(tǒng)內(nèi)被推進(jìn)。在各實(shí)施例中，冠狀竇引線14還可包括遠(yuǎn)側(cè)尖端電極45和環(huán)狀電極47，用于在心臟左側(cè)腔室內(nèi)的起搏和感測(cè)功能。線圈電極44耦合至引線14的本體內(nèi)的絕緣導(dǎo)體。絕緣導(dǎo)體可在其近端耦合至連接件22。可使用電極28、30、36、和38來(lái)形成雙極對(duì)。各種這樣的雙極對(duì)可被稱為“尖端到環(huán)”對(duì)。電極28、30、36、和38可類似地獨(dú)立地用在具有單極配置中，植入性醫(yī)療設(shè)備外殼46用作中性的電極,一般被稱為“罐”或“外殼”電極。外殼46還可用作皮下去纖顫電極、與線圈電極34、42、和44中的一個(gè)或多個(gè)組合用于心臟12的心房48、50或心室52、54的去纖顫。在各實(shí)施例中，可用可選的引線系統(tǒng)來(lái)替代圖I的實(shí)施例的引線系統(tǒng)?？墒褂门c單腔室、雙腔室、或多腔室植入性醫(yī)療設(shè)備一起使用的引線。圖2是植入性醫(yī)療設(shè)備10的功能性示意圖。連接端子56提供電連接至外殼46，外殼46在單極刺激或感測(cè)過(guò)程中被用作中性電極。連接端子58、59、和60分別提供到線圈電極44、42、和34的電連接。連接端子56、58、59、和60的每一個(gè)，使用線圈電極34、42、和44、以及在一實(shí)施例中外殼46中的一個(gè)或多個(gè)，耦合至高壓輸出電路62，來(lái)幫助將高能沖擊脈沖傳遞至心臟12。連接端子64和66各自提供電連接至位于右心房中的螺旋電極38和環(huán)狀電極36。連接端子64和66進(jìn)一步耦合至心房感測(cè)放大器68用于感測(cè)源自心臟12的心房的心臟信號(hào)。這樣的信號(hào)包括心房去極化且一般被識(shí)別為心電圖中的P-波。連接端子70和72分別提供至螺旋電極30和環(huán)狀電極28的電連接。連接端子70和72進(jìn)一步耦合至心室感測(cè)放大器74用于感測(cè)心室信號(hào)。心房感測(cè)放大器68和心室感測(cè)放大器74可采取具有可調(diào)節(jié)感測(cè)閾值的自動(dòng)增益受控放大器的形式。在一實(shí)施例中，心室感測(cè)放大器74和心房感測(cè)放大器68的一般操作可對(duì)應(yīng)于在Keimel等人的美國(guó)專利No. 5，117，824中所公開(kāi)的操作。當(dāng)心房感測(cè)放大器68接收到的信號(hào)超過(guò)心房感測(cè)閾值時(shí)，在P-輸出信號(hào)線76上可生成信號(hào)。當(dāng)心室感測(cè)放大器74接收到的信號(hào)超過(guò)心室感測(cè)閾值時(shí)，可在R-輸出信號(hào)線78上生成信號(hào)來(lái)表示心室去極化的感測(cè)。在一實(shí)施例中，使用開(kāi)關(guān)矩陣80來(lái)選擇電極28、30、34、36、38、42、44中的哪些耦合至寬帶放大器82用于數(shù)字信號(hào)分析?？山?jīng)由數(shù)據(jù)/地址總線86，由微處理器84控制選擇電極28、30、34、36、38、42、44中的各種電極，從而創(chuàng)建電極配置。可按照植入性醫(yī)療設(shè)備10的各種感測(cè)、起搏、心律轉(zhuǎn)變、和去纖顫功能所期望的，改變電極配置。來(lái)自被選擇用于耦合至帶通放大器82的電極的信號(hào)可被提供至多路復(fù)用器88，且此后由A/D轉(zhuǎn)換器90被轉(zhuǎn)換為多位數(shù)字信號(hào)，用于在直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)電路93的控制下存儲(chǔ)于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器92中?！の⑻幚砥?4可采用數(shù)字信號(hào)分析技術(shù)來(lái)表征存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器92中的數(shù)字化信號(hào)，采用本領(lǐng)域已知的數(shù)量眾多的信號(hào)處理方法中的任意來(lái)識(shí)別并分類心律。在一實(shí)施例中，一旦檢測(cè)到心律失常，從電極28、30、34、36、38、42、44獲得的數(shù)據(jù)，包括電描記圖、感測(cè)到的間隔和所感測(cè)到的事件的相應(yīng)注解，可被存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器92中。所存儲(chǔ)的電描記信號(hào)可從被編程的近場(chǎng)和/或遠(yuǎn)場(chǎng)感測(cè)電極對(duì)所感測(cè)。近場(chǎng)感測(cè)電極對(duì)包括，在一實(shí)施例中，位于心房48、50或心室52、54中的尖端電極和環(huán)狀電極，諸如電極36和38或電極28和30。在各實(shí)施例中，遠(yuǎn)場(chǎng)感測(cè)電極對(duì)可包括如下示例性組合中的任意去纖顫線圈電極32、42、44的任意對(duì)；去纖顫線圈電極32、42、44的任意與外殼46 ；尖端電極30、38與外殼46 ;尖端電極30、38與去纖顫線圈電極34、42 ;或心房尖端電極38與心室環(huán)狀電極28。可使用附加電極組合。在各可選實(shí)施例中，植入性醫(yī)療設(shè)備10可使用位于患者胸腔外的引線和電極。在這樣的實(shí)施例中，電極可感測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)心臟信號(hào)，與位于或接近心臟12的電極28、30、34、36、38、42、44所感測(cè)到的近場(chǎng)信號(hào)相反。結(jié)合了位于患者胸腔外的引線和電極的植入性醫(yī)療設(shè)備10在本領(lǐng)域已知為皮下植入性心律轉(zhuǎn)變?nèi)ダw顫器，且可以與上述常規(guī)去纖顫器相關(guān)的方式傳遞去纖顫治療之心臟12。如植入性醫(yī)療設(shè)備中常規(guī)的那樣，通過(guò)天線95的方式，遙測(cè)電路94可接收來(lái)自外部編程器的下行鏈路遙測(cè)且可發(fā)送上行鏈路遙測(cè)至外部編程器。要被上行鏈路至編程器的數(shù)據(jù)和遙測(cè)電路的控制信號(hào)可經(jīng)由地址/數(shù)據(jù)總線86由微處理器84提供。一旦有心律失常檢測(cè)、或由其他監(jiān)測(cè)算法觸發(fā)時(shí)，已經(jīng)被存儲(chǔ)的電描記數(shù)據(jù)可使用遙測(cè)電路94被上行鏈路至外部編程器。所接收到的遙測(cè)可經(jīng)由多路復(fù)用器88被提供至微處理器84?？墒褂矛F(xiàn)有技術(shù)中已知的數(shù)量眾多的用在植入性設(shè)備中的各種遙測(cè)系統(tǒng)。起搏器時(shí)序和控制電路96包括可編程數(shù)字計(jì)數(shù)器，其控制與各種單、雙或多腔室起搏1吳式、、或在心房或心室中傳遞的抗心動(dòng)過(guò)速起搏治療相關(guān)聯(lián)的基本事件間隔。在微處理器84的控制下，起搏器電路96還確定心臟起搏脈沖的幅值。
在起搏過(guò)程中，一旦感測(cè)到心房和心室去極化，S卩，P-波和R-波，分別如線76和78上的信號(hào)所示，起搏器時(shí)序與控制電路96中的逸博間隔計(jì)數(shù)器可被重置。根據(jù)所選擇的起搏模式，通過(guò)心房起搏器輸出電路98和心室起搏器輸出電路100生成起搏脈沖。起搏器輸出電路98和100經(jīng)由開(kāi)關(guān)矩陣80被耦合至所期望的電極用于起搏。一旦產(chǎn)生起搏脈沖，逸博間隔計(jì)數(shù)器被重置，且藉此控制心臟起搏功能(包括抗心動(dòng)過(guò)速起搏)的基本時(shí)序。逸博間隔的持續(xù)時(shí)間可經(jīng)由數(shù)據(jù)/地址總線86由微處理器84所確定。在逸博間隔計(jì)數(shù)器中呈現(xiàn)的計(jì)數(shù)值，當(dāng)由所感測(cè)到的R-波或P-波重設(shè)時(shí)，可被用于測(cè)量R-R間隔和P-P間隔用于檢測(cè)各種心律失常的出現(xiàn)。微處理器84包括其中貯存了控制微處理器84的操作的所存儲(chǔ)的程序的相關(guān)聯(lián)的ROM。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器92的一部分可被配置為多個(gè)再循環(huán)緩沖器，能保持一系列所測(cè)得的間隔用于由微處理器84分析來(lái)預(yù)測(cè)或診斷心律失常。響應(yīng)于心動(dòng)過(guò)速的檢測(cè)，通過(guò)根據(jù)所檢測(cè)到的心動(dòng)過(guò)速的類型將來(lái)自微處理器84的治療方案裝載到起搏器時(shí)序與控制電路96中，抗心動(dòng)過(guò)速起搏治療可被傳遞。在其中需 要更高電壓的心律轉(zhuǎn)變或去纖顫脈沖的情況下，微處理器84激活心律轉(zhuǎn)變和去纖顫控制電路102，在高壓充電控制線110的控制下，經(jīng)由充電電路108，來(lái)初始化高壓電容器104和106的充電。在高壓電容器上的電壓經(jīng)由電壓電容器線112 (其通過(guò)多路復(fù)用器88)監(jiān)測(cè)。當(dāng)電壓達(dá)到微處理器84設(shè)置的預(yù)定值時(shí)，在電容器充滿線114上生成邏輯信號(hào)，終止充電。經(jīng)由控制總線116，在起搏器時(shí)序與控制電路96的控制下，通過(guò)輸出電路62，去纖顫或心律轉(zhuǎn)變脈沖被傳遞至心臟。輸出電路62確定被用于傳遞心律轉(zhuǎn)變或去纖顫脈沖的電極和脈沖波形狀。電池118提供電源來(lái)操作植入性醫(yī)療設(shè)備10的電組件。電組件包括，但不限于，微處理器84、RAM92、遙測(cè)模塊94、起搏器時(shí)序與控制96、心律轉(zhuǎn)變/去纖顫控制器102、和高壓充電電路108。在各實(shí)施例中，電池118是從常規(guī)植入性醫(yī)療設(shè)備電池化學(xué)組分來(lái)選擇的，包括鎳-鎘和鋰離子，但是可使用可選的其他化學(xué)組分。圖3是電池118的端電壓120和電池118的剩余容量122之間的常規(guī)關(guān)系119的圖示。在各實(shí)施例中，當(dāng)電池118具有完全電荷時(shí)，電池118產(chǎn)生約3. 2伏特的端電壓120，即，剩余電荷122等于電池118的全部容量。當(dāng)電池118的剩余電荷122衰減時(shí)，端電壓120也可衰減。然而，端電壓120可能不與剩余電荷122的衰減成線性地衰減。特定地，在電池118的大多使用壽命中，電池118可維持約三(3)伏特加或減約0. 25伏特的端電壓120。在一實(shí)施例中，但電池118的剩余電荷落在其原始電荷的約15%以下時(shí),端電壓可小于約2. 75伏特，在這個(gè)點(diǎn)，植入性醫(yī)療設(shè)備10可指示電池118需要替換，諸如通過(guò)完全替換植入性醫(yī)療設(shè)備10或通過(guò)替換電池118本身，或者在其中結(jié)合了再充電電路的各實(shí)施例中則指示電池118需要再充電。根據(jù)對(duì)于剩余電荷122的上述估算，從電池118傳遞來(lái)的平均電流可被計(jì)算為電池電荷隨時(shí)間的變化，或式I: Iave=dQ/dt.然后，根據(jù)下式，可獲得在第一時(shí)間的電池118的端電壓的測(cè)量5^2 (Q1, Q1A1)且可將第二時(shí)間的電池118的端電壓的第二次測(cè)量定義為
式3 V2=f (Q2, (Q2-Q1) / (I^t1)在各實(shí)施例中，端電壓120足以達(dá)到對(duì)于剩余容量122的充分準(zhǔn)確的估算。然而，根據(jù)式3的關(guān)系，在可選實(shí)施例中，通過(guò)求解不同剩余電荷值，可獲得對(duì)于剩余容量122的相對(duì)更為準(zhǔn)確的估算。在這樣的實(shí)施例中，植入性醫(yī)療設(shè)備10并不直接根據(jù)端電壓120、而是根據(jù)與電池18有關(guān)的多個(gè)因素，來(lái)計(jì)算剩余容量122。在一實(shí)施例中，剩余容量122的逆的百分比被稱為“放電深度”，根據(jù)各電池參數(shù)被估算。在迭代公式中，電池188所傳遞的之前的全部電荷Qlast被加至由于前一次迭代應(yīng)用該公式在一段時(shí)間內(nèi)從電池118所傳遞的全部電荷的估算的電荷Qest,且除以在電池118制造時(shí)或接近制造時(shí)電池118的原始電荷Q_。在一實(shí)施例中，dQest與在預(yù)定時(shí)間幀上從電池118傳遞的電流成正比?？筛鶕?jù)式4表示放電深度估算的計(jì)算式4 =DODest= (Qlast+dQest) /Qfflax
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高電流治療，諸如去纖顫能量的傳遞，可導(dǎo)致可能在整個(gè)電池壽命118中持續(xù)的放電深度估算的偏移。特定地，如果植入性醫(yī)療設(shè)備10傳遞去纖顫治療至心臟12，由于對(duì)于每一個(gè)所傳遞的去纖顫脈沖、電池118的化學(xué)組分中的增量變化，由式4所計(jì)算的放電深度估算可能相對(duì)太低(即，相比放電深度估算所提出的，電池118可具有更多的容量剩余)。特定地，單個(gè)去纖顫脈沖的傳遞可趨向于將根據(jù)式I的DODest偏移一值，該值大約等于作為原始電池容量Qmax的百分比的在去纖顫脈沖中傳遞的電荷量QpCTehaw。Qpercharge可基于去纖顫脈沖的頻率、電流、和持續(xù)時(shí)間而變化。因此，式4可被修改為如下的式5，式5可被用于獲得考慮了去纖顫治療已經(jīng)被傳遞的次數(shù)N的估算的放電深度。在各實(shí)施例中，去纖顫治療可結(jié)合電荷傳遞，從約7. 5毫安-小時(shí)到約100毫安-小時(shí)。式5 DODestnefib- (Qiast+dQest) /Qmax+ (N*QperCharge) /Qmax可在其中由電池供電的設(shè)備具有高電流消耗(其中在約二十(20)秒或更短的相對(duì)較短的時(shí)間幀內(nèi)傳遞電荷從約7. 5毫安-小時(shí)到約100毫安-小時(shí))的情況下實(shí)現(xiàn)式5。在可選實(shí)施例中，高電流消耗范圍可約五(5)毫安-小時(shí)或更高。式5可被在一段時(shí)間內(nèi)迭代地應(yīng)用來(lái)獲得反映在這段時(shí)間內(nèi)電池118特性的多個(gè)測(cè)量的放電深度估算。在各實(shí)施例中，式5可被迭代地應(yīng)用多于兩次。在一實(shí)施例中，式5被應(yīng)用超過(guò)一千次、或者直到滿足了穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)獲得最終的放電深度估算。在一實(shí)施例中，如果基于電池118的測(cè)得的輸出電流的電池118的估算端電壓Vest、以及所估算的放電深度在測(cè)得的端電壓V__d的閾值容限內(nèi)，則滿足了穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，該閾值容限是0.1毫伏。在一可選實(shí)施例中，可應(yīng)用多于一個(gè)的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，包括在來(lái)自電池118的最大可容忍電流消耗與被用于計(jì)算上述的估算端電壓Vest的電池118的測(cè)得的輸出電流之間的差異小于閾值電流值。在一實(shí)施例中，閾值電流值是最大可容忍電流的0. 01%。在一實(shí)施例中，來(lái)自電池118的最大可容忍電流為約0. 4安培。在可選實(shí)施例中,最大可容忍電流在從0. 3安培到0. 5安培的范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，如果涉及測(cè)得的端電壓或最大可容忍電流與電池118的測(cè)得的輸出電流之間的差異的穩(wěn)定性條件被滿足，或者如果滿足了設(shè)定數(shù)量的迭代(在上述實(shí)施例中，是一千)，則終止式5的迭代式。為了迭代地應(yīng)用式5，在緊鄰的前次迭代和當(dāng)前迭代之間的時(shí)間內(nèi)，為每一次迭代，可用電池118所傳遞的電流獲得測(cè)量。隨時(shí)間變化的電流被應(yīng)用作為隨時(shí)間的電荷的變化dQest，其然后被應(yīng)用于式5的新的迭代。如上所述，然后用dQest的新值迭代地應(yīng)用式5，直到滿足穩(wěn)定性條件或最大數(shù)量的迭代。放電深度估算的最終、迭代地獲得的值可被應(yīng)用于估算電池118的電荷剩余。即使在電池118的放電深度的迭代估算后，在特定實(shí)施例中，有利的是，不是在放電深度的單個(gè)、迭代估算上作出有關(guān)替換電池118的決定?？稍跀?shù)秒或數(shù)分鐘內(nèi)測(cè)得這樣的迭代估算，即使進(jìn)行了一千次迭代，且因此無(wú)論如何可靈敏于由于電池118上的高電流消耗引起的電池118的化學(xué)組分的短期瞬變。在沒(méi)有認(rèn)識(shí)到對(duì)于植入性醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用的電荷剩余計(jì)算的短期的偏移特性的特定的過(guò)往實(shí)施例中，某些電荷剩余估算在兩周的時(shí)間段上取平均。然而，基于當(dāng)代電池的化學(xué)組分和電池118所傳遞的高電流的特性，對(duì)于放電深度估算的兩周的取平均可能敏感于源自高電流傳遞的短期偏移。因此，在各實(shí)施例中，可在大于兩周，例如四周的時(shí)間段上對(duì)于放電深度測(cè)量進(jìn)行平均。在各實(shí)施例中，在十二周移動(dòng)窗口上測(cè)得放電深度測(cè)量。在一實(shí)施例中，在二十六周移動(dòng)窗口上測(cè)得放電深度測(cè)量。因此，可使用放電深度估算的移動(dòng)平均化來(lái)做出有關(guān)直到電池118需要被替代或再充電前可能的剩余時(shí)間的判定?！D4是估算植入性醫(yī)療設(shè)備10的電池118的剩余電池容量的方法的流程圖。測(cè)得電池參數(shù)(400)。如上所述，測(cè)得的電池參數(shù)可包括電池118的端電壓和電池118所傳遞的電流。至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)，計(jì)算(402)剩余電池容量的估算。在各實(shí)施例中，計(jì)算是基于上述式4的，剩余電池容量是基于電池118的原始電荷Qmax與在上述式4中計(jì)算的放電深度之間的差異。然后，至少部分地基于相對(duì)較大脈沖電流(諸如去纖顫脈沖)的發(fā)生次數(shù)，減少(404)電荷剩余。在一實(shí)施例中，步驟(402)和(404)的效果是實(shí)現(xiàn)上述式5來(lái)確定DODestllefib，其可被轉(zhuǎn)換為電池HS的電荷剩余。在移動(dòng)窗口上平均化(406)剩余電池容量的估算，從而提供剩余電池容量的平均化的估算。如上所述，可在至少兩周的窗口上平均化剩余電池容量。在各可選實(shí)施例中，該窗口可至少四周、十二周、或二十六周。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 植入性醫(yī)療設(shè)備，包括產(chǎn)生電流并具有剩余電池容量的電池，所述植入性醫(yī)療設(shè)備被配置為使用相對(duì)較低量的所述電流且，在特定情況中，使用所述電流的相對(duì)較大的脈沖； 所述系統(tǒng)具有處理器，所述處理器有效耦合至所述電池且被配置為至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞所述電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生，來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被配置為進(jìn)一步至少部分地基于所述所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞所述電流的相對(duì)較大的脈沖的所述特定情況的發(fā)生次數(shù)，來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被配置為進(jìn)一步至少部分地基于所述所測(cè)得的電池參數(shù)來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算，且然后至少部分地基于傳遞所述電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生次數(shù)來(lái)減少所述剩余電池容量的估算。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被配置為進(jìn)一步至少部分地基于傳遞所述電流的相對(duì)較大的脈沖的所述特定情況的發(fā)生的次數(shù)、在電流的所述相對(duì)較大的脈沖中使用的電荷量、和所述電池的原始電荷的函數(shù)，來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被配置為至少部分地基于所述發(fā)生次數(shù)乘以在電流的所述相對(duì)較大的脈沖中使用的電荷比例、和所述電池的原始電荷，來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被配置為至少部分地基于在一段時(shí)間測(cè)得的所述剩余電池容量的函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述剩余電池容量的估算。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述函數(shù)是在所述一段時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)所述剩余電池容量的測(cè)量的平均。
8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述所測(cè)得的電池參數(shù)是電池輸出電壓。
9.一種估算植入性醫(yī)療設(shè)備的電池的剩余電池容量的方法，所述植入性醫(yī)療設(shè)備被配置為使用相對(duì)較低量的所述電流、且在特定情況中，使用所述電流的相對(duì)較大的脈沖，所述方法使用了處理器，包括如下步驟 至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞所述電流的相對(duì)較大的脈沖的所述特定情況的發(fā)生，來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算步驟進(jìn)一步至少部分地基于所述所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞所述電流的所述相對(duì)較大的脈沖的所述特定情況的發(fā)生次數(shù)，來(lái)計(jì)算所述剩余電池容量的估算。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算步驟至少部分地基于所述所測(cè)得的電池參數(shù)計(jì)算所述剩余電池容量的估算，然后所述方法進(jìn)一步包括如下步驟 至少部分地基于傳遞所述電流的所述相對(duì)較大的脈沖的所述特定情況的發(fā)生次數(shù)，來(lái)減少所述剩余電池容量的所述估算。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述剩余電池容量的所述估算的步驟進(jìn)一步至少部分地基于傳遞所述電流的所述相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生的次數(shù)、在電流的所述相對(duì)較大的脈沖中使用的電荷量、和所述電池的原始電荷的函數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述剩余電池容量的所述估算的步驟至少部分地基于所述發(fā)生次數(shù)乘以在電流的所述相對(duì)較大的脈沖中使用的電荷比例、和所述電池的所述原始電荷。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，至少部分地基于在一段時(shí)間測(cè)得的所述剩余電池容量的函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述剩余電池容量的所述估算。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述函數(shù)是在所述一段時(shí)間內(nèi)獲取的多個(gè)所述剩余電池容量的測(cè)量的平均。
全文摘要
用于估算植入性醫(yī)療設(shè)備的電池的剩余容量的系統(tǒng)和方法。該植入性醫(yī)療設(shè)備具有產(chǎn)生電流并具有剩余電池容量的電池、該植入性醫(yī)療設(shè)備被配置為使用相對(duì)較低量的電流且在特定情況中使用電流的相對(duì)較大脈沖。處理器被耦合至該電池，并被配置為至少部分地基于所測(cè)得的電池參數(shù)和傳遞電流的相對(duì)較大的脈沖的特定情況的發(fā)生，來(lái)計(jì)算剩余電池容量的估算。
文檔編號(hào)A61N1/39GK102971046SQ201180033171
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者A·M·克雷斯皮 申請(qǐng)人:美敦力公司