一种提示电池更换的指示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种提示电池更换的指示系统，包括定时器模块、控制器模块、存储模块、数据处理模块以及电池测量模块；通过数据处理模块对采集的电压数据进行滤波处理，使得电池的ERI不会因为测量过程中的某次电压数据错误或者干扰引起误触发；通过控制器模块依据采集的电压数据分别进行平均电压、电压指数移动平均值以及差分指数移动平均值的更新计算后，根据新差分指数移动平均值动态确定实际ERI阈值电压，然后再依据实际ERI阈值电压对历史电压数据进行判定以触发ERI，可以保证ERI信号的合适性，进而可以保障人生命安全的同时最大化电池使用寿命。使用寿命。使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提示电池更换的指示系统


[0001]本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种应用于植入式医疗设备的提示电池更换的指示系统。

技术介绍

[0002]植入式医疗设备(Implantable medical devices,IMD)的正常工作运行对患者的生命安全健康至关重要，而不可充电电池通常被用作现代IMD的主要能量来源，因此IMD需要监测电池的状态，并在电池的能量耗尽之前提供指示，病人或者医生可以根据该指示决定是否需要对设备进行替换。该指示通常被称为择期更换指示(Elective replacement indication,ERI)或者推荐更换指示(Recommended replacement time,RRT)。当电池的ERI被触发之后，IMD的其他电路和工作模式会对ERI做出反应，从而降低设备的总功耗，最大限度地提高设备地使用寿命。
[0003]心脏起搏器作为IMD中的一种，通过不断地发放刺激脉冲使心脏维持跳动。在电池ERI触发之后，起搏器会自动地设置相应的起搏参数(VVI,65ppm)，并关闭数据统计功能。通常从ERI到电池能量完全耗尽(End of life,EOL)，起搏器还能继续工作3个月的时间。如果ERI被过晚的触发，电池ERI到EOL期间，起搏器的使用寿命将少于三个月，不利于医生和病人及时采取行动；如果ERI被过早的触发，与起搏器功能相关的参数设置会自动改变，不利于病人的生命健康。因此，在恰当的时机触发ERI显得尤为重要。
[0004]在IMD中，电池ERI的判定主要面临2个方面的问题，第一，电池测量数据的处理方式。当给定一个ERI阈值电压时，由于电池测量的过程中会受到外界因素的影响，比如说温度，电磁干扰等，导致测量得到的电压值一般比实际真实值小，测量得到的阻抗值一般比实际真实值大，当电池接近但没有到达ERI点时，有可能造成过早触发ERI。第二，如何更加合理的决定ERI阈值电压。即使是同一家厂商、同一批次、同种规格的电池，它们之间的电压，内阻及其变化率，容量及其衰减率等参数存在一定的差别，即电池的不一致性。由于IMD中使用的电池尺寸更小，容量更低，不一致性更将显著。
[0005]针对上述问题一提出的现有解决方案包括：周期性地对电池电压进行测量，并对每次的新测电压值计算加权移动平均。当测量值低于ERI阈值电压时，电池测量会以更快的频率进行，并持续更新电压加权移动平均值，如果电压加权平均值未能在触发ERI之前满足ERI触发标准所需次数，则电池测量频率会恢复到原来较慢的周期频率。该方案确实能有效避免电压的瞬时变动导致ERI提前触发，但权重的取值是一个棘手的问题。由于微处理器的性能限制，应当通过移位运算提高电压的计算效率，所以权重取值应与1/2成倍数关系。在权重取值满足此条件的前提下，如果新测电压值的权重取值太小，会导致计算结果与真实电压值的差值太大，呈现出滞后性，如果新测电压值的权重取值太大，平滑效果不理想。
[0006]针对上述问题二提出的现有解决方案包括：通过测量无加载的电池电压和有加载的电池电压，接着确定每一个无加载的电池电压和有加载的电池电压的电压差，对选择数量的电压差求平均值，从多个平均电压差中确定最小电压差，使用最小电压差来生成电池
的ERI信号。该方案需要添加一个硬件电路用于选择性地向电池施加电流加载，来获取无加载的电池电压和有加载的电池电压，增添了硬件上的负担。

技术实现思路

[0007]鉴于上述，本专利技术的目的是提供一种提示电池更换的指示系统，在提升测量电压值准确的基础上，根据实际情况动态优化ERI阈值，并提升基于ERI阈值电压触发生成ERI信号的合适性。
[0008]为实现上述专利技术目的，实施例提供的一种提示电池更换的指示系统，包括：包括定时器模块、控制器模块、存储模块、数据处理模块以及电池测量模块；
[0009]所述定时器模块用于对电池测量模块采集电压数据进行定时；
[0010]所述电池测量模块用于受控制器模块控制进行定时电压数据采集；
[0011]所述数据处理模块用于对采集的电压数据进行滤波处理；
[0012]所述控制器模块用于控制定时器模块、存储模块、数据处理模块以及电池测量模块工作；还用于对每天内滤波后的累积电压数据进行均值计算以得到每天的平均电压，对累积的N1个平均电压进行指数移动平均计算以更新电压指数移动平均值，对累积的N2个电压指数移动平均值的一阶差分进行指数移动平均计算以更新差分指数移动平均值，依据新差分指数移动平均值确定实际择期更换指示阈值电压；还用于根据实际择期更换指示阈值电压对历史电压数据进行判定以触发择期更换指示；
[0013]所述存储模块用于存储电压数据、平均电压、电压指数移动平均值、差分指数移动平均值以及实际择期更换指示阈值电压。
[0014]在一个实施例中，所述控制器模块中，对每天内滤波后的累积电压数据进行均值计算以得到每天的平均电压，包括：
[0015]从每天内累积电压数据中提取电压数据的最大值和最小值，并计算最大值和最小值的差值后，将差值通过移位运算缩小一定倍数，将缩小后的差值作为调节量；
[0016]以最小值加上调节量的结果、最大值减去调节量的结果作为两个端点值，构建筛选范围；
[0017]依据筛选范围从每天内累积电压数据中筛选满足筛选范围的电压数据组成样本集合；
[0018]当样本集合为空时，以最大值和最小值的平均值作为每天的平均电压；
[0019]当样本集合不为空时，以样本集合内所有电压数据的平均值作为每天的平均电压。
[0020]在一个实施例中，所述控制器模块中，对累积的N1个平均电压进行指数移动平均计算以更新电压指数移动平均值，包括：
[0021]采用以下公式对平均电压进行指数移动平均计算：
[0022][0023]其中，V_EMA
i
表示第i次计算的的电压指数移动平均值，θ
i
表示第i次计算的平均电压，β为权重因子，V_EMA
i
‑1表示第i
‑
1次计算的电压指数移动平均值。
[0024]在一个实施例中，所述控制器模块中，对累积的N2个电压指数移动平均值的一阶
差分进行指数移动平均计算以更新差分指数移动平均值，包括：
[0025]计算电压指数移动平均值之间的一阶差分后，采用以下公式对所有一阶差分结果进行指数移动平均计算：
[0026][0027]其中，D_EMA
j
表示第j次计算的差分指数移动平均值，μ
j
表示第j次计算的一阶差分结果，α为权重因子，D_EMA
j
‑1表示第j
‑
1次计算的差分指数移动平均值。
[0028]在一个实施例中，所述控制器模块中，依据差分指数移动平均值确定实际择期更换指示阈值电压，包括：
[0029]通过实验探究电池的特性并构建差分指数移动平均值与择期更换指示阈值电压的关系曲线；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提示电池更换的指示系统，其特征在于，包括定时器模块、控制器模块、存储模块、数据处理模块以及电池测量模块；所述定时器模块用于对电池测量模块采集电压数据进行定时；所述电池测量模块用于受控制器模块控制进行定时电压数据采集；所述数据处理模块用于对采集的电压数据进行滤波处理；所述控制器模块用于控制定时器模块、存储模块、数据处理模块以及电池测量模块工作；还用于对每天内滤波后的累积电压数据进行均值计算以得到每天的平均电压，对累积的N1个平均电压进行指数移动平均计算以更新电压指数移动平均值，对累积的N2个电压指数移动平均值的一阶差分进行指数移动平均计算以更新差分指数移动平均值，依据新差分指数移动平均值确定实际择期更换指示阈值电压；还用于根据实际择期更换指示阈值电压对历史电压数据进行判定以触发择期更换指示；所述存储模块用于存储电压数据、平均电压、电压指数移动平均值、差分指数移动平均值以及实际择期更换指示阈值电压。2.根据权利要求1所述的提示电池更换的指示系统，其特征在于，所述控制器模块中，对每天内滤波后的累积电压数据进行均值计算以得到每天的平均电压，包括：从每天内累积电压数据中提取电压数据的最大值和最小值，并计算最大值和最小值的差值后，将差值通过移位运算缩小一定倍数，将缩小后的差值作为调节量；以最小值加上调节量的结果、最大值减去调节量的结果作为两个端点值，构建筛选范围；依据筛选范围从每天内累积电压数据中筛选满足筛选范围的电压数据组成样本集合；当样本集合为空时，以最大值和最小值的平均值作为每天的平均电压；当样本集合不为空时，以样本集合内所有电压数据的平均值作为每天的平均电压。3.根据权利要求1所述的提示电池更换的指示系统，其特征在于，所述控制器模块中，对累积的N1个平均电压进行指数移动平均计算以更新电压指数移动平均值，包括：采用以下公式对平均电压进行指数移动平均计算：其中，V_EMA
i
表示第i次计算的的电压指数移动平均值，θ
i
表示第i次计算的平均电压，β为权重因子，V_EMA
i
‑1表示第i
‑
1次计算的电压指数移动平均值。4.根据权利要求1所述的提示电池更换的指示系统，其特征在于，所述控制器模块中，对累积的N2个电压指数移动平均值的一阶差分进行指数移动平均计算以更新差分指数移动平均值，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：周镇，黎贵玲，黄敏，王建飞，方成，金炼，
申请(专利权)人：丹源医学科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：