CN106573146A - 使用专用遥控器作为与可植入医疗装置通信的中介装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种系统和方法，其中诸如消费者移动装置(例如，智能手机)的外部装置被用作外部控制器以使用专用患者遥控器(RC)来与可植入医疗装置(IMD)进行双向通信，该专用RC作为中介装置以转换两者之间的通信。专用RC包含允许IMD的控制和监视的图形用户界面，即使移动装置不存在于系统中，如果移动装置遇到问题则该专用RC作为备份也是有用的。使用专用RC作为中介装置扩展了其他计算装置作为用于IMD的外部控制器操作的效用，即使计算装置和IMD不具有符合的通信装置也是如此。

Description

使用专用遥控器作为与可植入医疗装置通信的中介装置
技术领域
本发明一般涉及可植入医疗装置系统，并且更具体地涉及用于与可植入医疗装置通信的外部系统和方法。
背景技术
可植入刺激装置递送电刺激至神经和组织以用于多种生物紊乱的治疗，例如治疗心律失常的起搏器、治疗心脏纤维性颤动的去颤器、治疗耳聋的耳蜗刺激器、治疗失明的视网膜刺激器、产生协同的肢体运动的肌肉刺激器、治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、治疗运动失常和心理失常的皮层和深脑刺激器(DBS)以及治疗尿失禁、睡眠窒息、肩关节半脱位等的其他神经刺激器。接下来的描述大体上聚焦于本发明在诸如美国专利6,516,227中公开的脊髓刺激(SCS)系统中的使用。然而，本发明可以应用于任意的可植入医疗装置(IMD)或在任意的IMD系统中。
如图1中示出的，SCS系统包括可植入脉冲发生器(IPG)10(以下，并且更一般地，IMD 10)，该IMD 10包括由例如钛形成的生物相容装置外壳12。外壳12典型地保持必要地使IMD 10执行功能的电路以及电池14。IMD 10经由一个或多个电极引线18(其中的两个被示出)耦接到电极16。引线18的近端在固定在头部22中的一个或多个引线连接件20处耦接到IMD 10，其可以包括例如环氧树脂。在示出的实施例中，存在十六个电极，尽管引线和电极的数量是专用的并且因此可以改变。在SCS应用中，两个电极引线18可以典型地在患者的脊柱内的硬脊膜的右侧和左侧上被植入。引线18的近端然后穿过患者的肉体到远处的位置，诸如臀部，在这里IMD外壳12被植入，在该点处其耦接到引线连接件20。
IMD 10、10a和10b的两个示例的横截面在图2A和图2B中示出。两者都包含用于使用外部充电装置(未示出)来对IMD的电池14无线充电的充电线圈24。(如果电池14不可再充电，则可省去充电线圈26)。IMD 10a和10b两者还包含控制电路，诸如微控制器26、遥测电路28(下面进一步讨论)和IMD操作所需的各种部件30，诸如用于在电极16处形成治疗脉冲的刺激电路。充电线圈24、电池14、微控制器26、遥测电路28和其他部件30电耦接到印刷电路板(PCB)32。
在两个IMD 10a和10b中不同的是遥测天线34a和34b被用于通过患者组织36与患者外部的装置(图2A和2B中未示出)经皮地通信数据。在IMD 10a(图2A)中，天线包括线圈34a，其可以沿着磁感应通信链路38a与外部装置双向地通信，该磁感应通信链路38a包括典型地小于10MHz的磁场，该磁场在其近场中可操作以例如12英寸或更小的距离通信。遥测电路28a电耦接到线圈天线34a以使其能够经由磁感应链路38a通信，并且通常包括用于激励线圈天线34a以发送数据的驱动器电路和用于解析在线圈34处接收到的数据的放大器/滤波器电路。遥测电路28a通常还根据调制方案(限定待发送的数据如何在链路38a上被调制并且将在接收时被解调)和通信协议(限定数据被格式化的方式)来操作。遥测电路28a从微控制器26接收要以数字形式发送的数据，并将接收到的数字数据提供给微控制器26用于解释。由遥测电路28a使用的典型调制方案是频移键控(FSK)，但是也可以使用其他调制方案。在图2A中，外部装置还将包含与磁感应链路38a和由IMD 10a使用的协议兼容的通信装置(例如，线圈天线；遥测电路)，如随后解释的那样。
在IMD 10b(图2B)中，提供了短程射频(RF)通信装置——包括短程RF天线34b和兼容短程RF遥测电路28b，其根据短程RF通信标准及其底层协议来操作，以沿着短程RF通信链路38b与外部装置进行双向通信。短程RF通信链路38b典型地使用范围从10MHz到10GHz左右的远场电磁波来操作，并且允许在大约50英尺或更小的距离处的装置之间的通信。由短程RF遥测电路28b和天线34b支持的短程RF标准包括例如蓝牙、BLE、NFC、Zigbee、WiFi(802.11x)和医疗植入物通信服务(MICS)。短程RF天线34b可以采用用于电磁天线的任意数量的众所周知的形式，诸如贴片、插槽、电线等，并且可以作为偶极子或单极子来操作。图2B中的外部装置还将包含与短程RF链路38b和在IMD 10b中使用的标准/协议兼容的短程RF通信装置，如随后解释的那样。
虽然IMD 10a和10b中的天线34a和34b两者都在图2A和2B中示出为在外壳12内部，但是它们也可以被放置在IMD的头部22内或外壳12的外部。虽然在图2A和2B中示出为排他的，但是IMD 10可以具有不同类型的天线10a和10b两者。
在现有技术中存在被用于与IMD(诸如10a和10b)通信的外部装置的不同配置。这样的外部装置典型地被用于发送或调整IMD 10a或10b将向患者提供的治疗设置(诸如哪些电极16是活动的以发出脉冲；这样的电极是灌电流还是源电流(即，极性)；脉冲的持续时间、频率和振幅等)，这些设置一起包括用于患者的刺激程序。外部装置还可以充当来自IMD10a或10b的数据的接收器，诸如报告关于IMD的状态和IMD的电池14的电平的各种数据。
具有这种功能的外部装置在图3中以患者遥控器40的形式示出。遥控器(RC)40典型地是手持式、便携式的，并且由RC的外壳41内的电池(未示出)供电，该电池可以是一次电池或可再充电的。RC 40包括与用于手机的图形用户界面类似的图形用户界面(GUI)43，包括按钮42和屏幕44，并且还可以具有其他接口方面，诸如扬声器。RC 40还在其外壳41内包括与链路38a和/或38b以及IMD 10a和/或10b中的通信装置兼容的通信装置，包括线圈天线49a和/或短程RF天线49b。经由微控制器46控制RC 40中的处理。如上面关于IMD 10a和10b描述的，天线49a和49b将与遥测电路相关联，尽管这在图3中未示出。也可以在RC 40中使用被异相驱动的一个或多个正交线圈天线49a，以改善与IMD 10a的沿着磁感应链路38a的通信耦接，如在美国专利申请公布2009/0069869中讨论的，假定读者对其熟悉。
图3中的屏幕44上示出的是由GUI 43提供的并且可由患者选择以控制他的IMD 10(例如，其正在执行的刺激程序)或监视他的IMD 10的各种选项。为了简单起见，仅描绘了几个典型的选项，使患者能够：启动或停止刺激；增加或减小刺激脉冲的振幅；检查IMD监视信息，诸如电池14电平、IMD的操作状态或从IMD遥测的其他数据；等等。
还图3中示出的，并且如在美国专利8,498,716和8,588,925中公开的，RC 40可以在其外壳41上包括端口45，该端口45可以包括例如USB端口。‘716专利教导了USB端口45可以被用于：从壁式插头给RC40的电池再充电(假设这种电池是可再充电的)；与另一外部装置(诸如外部计算机；未示出)交换数据；或耦接到外部充电线圈(未示出)以对IMD的电池14充电(假定这种电池14是可再充电的)，实际上允许RC 40作为组合RC/充电器操作。
‘925专利教导了USB端口45可以被用于将禁忌信息(例如可能针对IMD患者反向指示的活动，诸如磁共振成像(MRI)或一些身体活动)传达给感兴趣的人，诸如患者或她的临床医生。在这方面，‘925专利教导了电缆可以在RC 40上的端口45和外部计算机上的端口之间耦接，以允许在RC 40本身之外审查禁忌信息。可替换地，‘925专利教导了记忆棒(未示出)可以被耦接到端口45，以允许驻留在RC 40中的禁忌信息被写入记忆棒，该记忆棒然后可以从RC 40移除，并且耦接到外部计算机，在这里可以审查禁忌信息。
诸如图3的RC 40的外部装置历史上由IMD的制造商构建，并且因此通常专用于仅与这样的IMD通信。像这样，专用RC 40不是由患者自由编程的，而是限于由制造商提供的IMD功能。(然而，在RC微控制器46中操作的微代码可以以由制造商规定的方式不时地升级)。然而，存在许多用户可编程的商业移动装置，诸如手机，其可以提供GUI并且具有适于用作IMD的无线外部控制器的固有通信装置。
图4A和图4B示出了被配置为用作IMD的外部控制器的移动装置50的示例，如共同拥有的美国专利申请公布2015/0073498中描述的；以及于2015年1月19日提交的美国专利申请14/599,743。移动装置50可以是商业的、多用途的、消费者装置，诸如手机、平板电脑、个人数据助理、手提电脑或笔记本电脑或类似装置——本质上能够用作IMD的无线外部控制器的任意移动的、可手持的装置。示例包括例如Apple iPhone或iPad、微软Surface、诺基亚Lumia装置、三星Galaxy装置和谷歌Android装置。
如图4A中示出的，移动装置50包括具有屏幕54的GUI 53，如果它是触摸屏，则屏幕54也可以接收输入。移动装置50还可以具有用于接收来自患者的输入的按钮52(例如，键盘)、扬声器56和麦克风58。移动装置50还包括在其外壳51内的电池(尽管未示出)，该电池可以是一次电池或可再充电的。移动装置50还可以包括端口55和57，其随后被解释。移动装置50还包括至少一个短程RF天线59，同样如随后被解释的，并且将包括与该一个或多个天线兼容的遥测电路，尽管未示出。移动装置50中的处理由微控制器61来控制。
屏幕54上示出的是当首次引导或重置时由移动装置50提供的典型主屏幕GUI53。多个应用程序(“应用(app)”)60可以作为图标呈现和显示在移动装置主屏幕GUI 53上，患者可以对其进行选择和执行。
图4A中显示的应用程序(图标)之一是医疗装置应用程序(MDA)70，其可以作为微代码驻留在移动装置50的微控制器61中。当MDA 70由患者执行时，微控制器61将配置移动装置50以用作与IMD通信的外部控制器。图4B示出了在MDA 70执行之后由其提供的GUI 73，其包括可由患者选择的选项以控制他的刺激程序或监视他的IMD，类似于先前关于图3的专用RC 40的GUI 43描述的。
与在移动装置50中可选择的其他应用程序60一样，MDA 70可能已经使用传统技术(诸如从因特网服务器或“应用商店”)被下载。虽然不是严格必要的，但是MDA 70是逻辑地开发的，并且由IMD的制造商来提供，并且可以在不同的版本中可用，以与不同的移动装置操作系统(例如，iOS、Android、Windows等)一起工作。本领域技术人员将理解的是，MDA 70包括可以被存储在移动装置50中或者在互联网服务器上(例如在非暂态机器可读介质上，诸如磁盘、光盘或固态硬盘、集成电路、记忆棒、磁带等)的指令。
当首先选择和执行移动装置50上的MDA 70时，或者当在MDA中进行适当的选择时，与IMD的无线通信可以使用移动装置50中的通信装置来建立并由MDA 70来使能。以上并入的‘498公布公开了其中可以发生这种通信的不同示例，这里在图5A-图5C中示出。
在图5A中，MDA 70使用由移动装置50支持的短程RF通信装置(例如，WiFi或蓝牙)沿着短程RF链路38b与IMD10b直接建立无线通信，包括其短程RF天线59(图4A)。在这种情况下，IMD 10b将包括与短程RF链路38b兼容的短程通信装置，诸如先前关于图2B示出的短程RF天线34b。
在图5B中，通信头74中的线圈天线72通过电缆76耦接到移动装置50上的端口55，诸如USB端口。在该示例中，可以将线圈天线72放置在IMD 10a附近以建立磁感应链路38a，可能如之前所述经由FSK调制的那样。IMD 10a将包括与磁感应链路38a兼容的通信装置，诸如先前关于图2A示出的线圈天线34a。在该示例中的MDA 70将致使移动装置50在其USB端口55处发出和接收数据，该数据可以是调制的或数字的，这取决于调制/解调电路是驻留在移动装置50还是通信头74中。
在图5C中，移动装置50经由中介桥80与IMD 10a通信。桥80包含第一通信装置，其包括用于经由短程RF链路38b与移动装置50进行无线通信的短程RF天线82b，以及包括用于经由磁感应链路38a与IMD 10a无线通信的线圈天线82a的第二通信装置。优选地由电池供电(电池未示出)的桥80实质上将短程RF链路38b上的数据“转换”为磁感应链路38a上的(FSK)数据，反之亦然。因此，MDA 70可以对移动装置50进行编程以使用其固有的短程RF通信装置(例如，短程天线59)来与IMD 10a通信，即使IMD 10a与这种装置不兼容也是如此，这是因为桥80可以转换并与两者通信。在美国专利申请公布2013/0215285中进一步解释了图5C的通信系统。
‘498公布还教导了MDA 70可以通过控制可能影响或更糟糕地恶化将其用作IMD外部控制器的硬件和软件来保护移动装置50。解决这样的安全问题是谨慎的，这是因为通用商业移动装置凭借其广泛的连接性潜在地遭受软件病毒或篡改(“黑客”)。例如，‘498公布公开了MDA 70在执行时可以临时配置移动装置50，以防止与外部控制器功能不一致的操作，诸如通过禁用或重新配置移动装置50中的硬件模块，其不必要或可能潜在地干扰MDA70的操作。MDA 70还可以终止或暂时地暂停可能干扰移动装置50作为外部控制器的安全操作的软件任务，诸如可从移动装置主屏幕GUI 53显示和执行的其他应用60(图4A)或可以以没有立即使患者注意的方式在移动装置的后台运行的其他软件任务。
以上并入的‘743申请描述了用于使用移动装置50与IMD 10a或10b通信的其他技术，这在图6A-图6C中示出。在这些技术中，具有连接器92的配件90耦接到移动装置上的音频端口57。连接器92和音频端口57是同轴的，并且典型地包括左右音频输出信号、音频输入信号(MIC)和地面。典型地，一对耳机和/或麦克风(未示出)可以如众所周知的那样耦接到移动装置50上的音频端口57。这种发信号方式允许配件90与移动装置50双向通信。另外，配件90可以经由连接器92/音频端口57从移动装置50为其电路接收电力，或者可以包括其自己的电池，如在‘743申请中解释的那样。尽管这里未描绘，但是‘743申请教导了配件90可以被耦接到移动装置50上的不同类型的端口，诸如USB端口55。
在‘743申请中，配件90被用于促进在移动装置50上快速执行MDA 70，实质上允许用户即时访问GUI 73以与他的IMD 10通信。在一个示例中，在按下开关94时和/或当配件90被插入音频端口57中并由移动装置50自动验证时，配件90被用于在移动装置上立即执行MDA 70。配件90可以通过对移动装置50中固有的安全措施(诸如屏幕锁或密码)进行旁路从而移除这些阻碍来促进MDA 70的立即执行。如上面关于‘498公布解释的，配件90还可以使能移动装置50的固定，以用作IMD外部控制器。配件90的使用还提供了IMD安全性的物理测量，这是因为如果患者的配件90不存在并被验证，则MDA 70可以被编程为不执行。配件90中的电子器件在‘743申请中描述，但在此大部分被省略。
在图6A的示例中，一旦执行了MDA 70，就使用在移动装置50本身中提供的短程通信装置来发生与IMD的通信，该短程通信装置包括其短程RF天线59中的至少一个。这假设与具有符合由天线59使用的通信标准的短程RF天线(例如，34b)的IMD(例如，10b)一起使用。
如果IMD不那么符合，则‘743申请中的其他示例在配件90中提供天线，如图6B和图6C中示出的。在图6B中，配件90包括能够与符合这样的通信装置的IMD(诸如图2A的IMD10a)通信的线圈天线96a。在图6C中，配件90包括与IMD(诸如图2B的IMD 10b)符合的短程RF天线96b。在该示例中，配件90的短程RF天线96b可以使用由IMD 10b(例如，MICS)支持的标准进行通信，该标准可能不被移动装置50中的短程RF天线59(例如，WiFi或蓝牙)支持。在图6B和图6C的任一示例中，与由移动装置50上的MDA 70控制的IMD 10a或10b的通信使用配件90的天线96a或96b以及由音频端口57/连接器92提供的数据路径双向地发生。像这样，在该示例中的移动装置50仅用于其容易提供GUI，而不是用于其固有通信能力(诸如其非顺从短程RF天线59)。否则，图6B和图6C的配件90提供与由图6A的配件90所提供的安全性和易用性相同的益处。
发明内容
公开了一种用于与可植入医疗装置(IMD)通信的系统和相关方法。系统中的遥控器包括第一用户界面和第一天线。第一用户界面被配置为使用户能够经由第一无线链路将用于IMD的第一控制指令从第一天线发送到IMD。遥控器还包括第二天线，其被配置为经由第二无线链路从外部装置接收用于IMD的第二控制指令。如此配置，遥控器可以转换第二控制指令并且经由第一无线链路将其从第一天线发送到IMD。该系统可选地还包括可执行并存储在外部装置上的医疗装置应用(MDA)，其中MDA被配置为提供第二用户界面，以使用户能够在第二无线链路上形成用于IMD的第二控制指令。外部装置可以包括诸如手机的移动装置或诸如光学头戴式显示器(OHMD)的可穿戴移动装置。第一无线链路可以以第一格式承载数据，并且第二无线链路可以以第二格式承载数据。此外，第一无线链路可以包括磁感应链路，而第二无线链路包括短程RF链路，或者两个链路都可以包括短程RF链路。第一天线和第二天线可以在遥控器的外壳内，或者天线可以可移除地可耦接到遥控器，诸如可耦接到外壳上的端口，如USB端口。除了向IMD发送控制指令之外，远程控制还被配置为经由第一无线链路在第一天线处从IMD接收第一监视信息，其中在第一用户界面处将这样的第一监视信息显示给用户；并且经由第一无线链路在第一天线处从IMD接收第二监视信息，其中遥控器然后可以转换第二监视信息并且经由第二无线链路将其从第二天线发送到外部装置。
附图说明
图1示出了根据现有技术的可植入医疗装置(IMD)。
图2A和图2B分别示出了根据现有技术的具有线圈遥测天线和RF遥测天线的IMD的横截面。
图3示出了根据现有技术的用于与IMD通信的专用遥控器(RC)。
图4A示出了根据现有技术的移动装置的图形用户界面(GUI)，并且图4B示出了根据现有技术的用于与IMD通信的移动装置上的医疗装置应用程序(MDA)的GUI。
图5A-图5C示出了根据现有技术的其中移动装置可以使用图4B的MDA与IMD进行无线通信的不同方式。
图6A-图6C示出了根据现有技术的各种插入式配件以将移动装置配置为用作IMD的外部控制器操作。
图7示出了根据本发明的示例的改进的系统，其中专用RC(图3)被用作中介装置以在移动装置和IMD之间转换通信。
图8示出了根据本发明的示例的如图7中描述的专用RC作为临床医生编程器系统中的中介的使用，从而避免了在这种系统中对读取棒的需要。
图9示出了根据本发明的示例的如图7中描述的专用RC作为系统中的中介的使用，其中光学头戴式显示器(OHMD)被用作移动装置来控制和监视IMD。
具体实施方式
虽然在背景技术中描述的现有技术提供了用于与IMD通信的可行方式，其有利于利用商业移动装置中固有的可编程和可通信方面，但是发明人看到了改进的空间。
特别地，发明人认识到的是，虽然可能如由之前讨论的通过支持软件和硬件而辅助的那样(诸如MDA 70，图4A和4B；通信头74，图5B；桥80，图5C；或插入式配件90，图6A-图6B)，移动装置50可以替代由制造商提供的专用外部IMD控制器40，但是制造商仍然可能谨慎地为IMD患者提供专用RC 40，诸如图3中示出的。
向IMD患者提供专用RC 40是谨慎的，至少如果移动装置50遇到问题则充当“备份”以允许IMD通信。虽然制造商可以提供和保证MDA 70和支持硬件以使移动装置50能够用作外部控制器，但是制造商不能保证移动装置本身的可靠性和操作，更不用说其患者可能希望用来与他们的IMD通信的所有的各种移动装置。通用移动装置50还存在通常不是专用RC40中所固有的安全问题，如在背景技术中参考‘498公布讨论的那样。
另外，制造商不能假设患者将具有可操作来与IMD通信的移动装置50。给定患者可以简单地不拥有移动装置50，或者她的装置50可能不适合于IMD通信——例如，如果它太旧了，或者如果其操作系统不符合IMD制造商的要求(诸如制造商的MDA 70)的话。或者，给定患者的移动装置50可能不具有与患者的IMD通信的固有能力(至少不直接具有)。如在背景技术中讨论的，患者的移动装置50可以固有地具有短程RF通信装置，诸如可能与IMD中提供的通信装置不兼容的天线59(按照蓝牙或WiFi通信标准操作)——诸如图2A的IMD 10a中的磁感应线圈天线34a或图2B的IMD 10b中的短RF MICS天线34b。如在背景技术中讨论的，支持硬件可能是必要的，以允许不兼容的移动装置50和IMD 10(例如，通信头74、桥80、插入式配件90等)之间的通信，再次制造商不能假设患者将在其任凭使用下具有。
简而言之，单独依赖移动装置50作为外部IMD控制器可能是有问题的。因此，IMD制造商可能仍希望另外地向其IMD患者提供专用外部IMD控制器40以确保可靠和安全的手段，以允许IMD治疗被调整、监视、或者如果必要则被关闭。
因此，患者可以具有可用于与他的IMD 10通信的两个装置——专用RC 40和移动装置50。发明人已经认识到这些装置40和50可以通过允许患者的专用RC 40充当将来自移动装置50的通信耦接到患者的IMD 10的中介桥来来便于移动装置50用作为外部控制器的方式一起工作。这在功能上类似于在参考图5C的背景技术中讨论的桥装置80，并且如在上面引用的‘285公布中公开的。然而，与桥80不同，专用RC 40包括全用户图形用户界面(GUI)43(包括屏幕44和按钮42)，其允许患者控制IMD的治疗设置和监视从IMD发送的数据。相比之下，桥80仅包含通信装置，以有效地转换去往和来自IMD 10的通信。桥80不包含用户界面，更不用说允许IMD控制或监视的图形用户界面。
图7示出了系统100的示例，其中移动装置50使用专用RC 40来与IMD 10通信。如前所述的移动装置50可以使用MDA 70来进行编程，以允许经由GUI 73的IMD控制和IMD信息的监视，并且如前面讨论的其可以执行使移动装置50适合用作外部控制器的额外的安全相关任务。还示出了移动装置50的固有天线59和(相关联的遥测电路，未示出)之一，其在移动装置的外壳51的内部。如前面解释的天线59优选地是可与典型地在移动装置50中固有的通信装置一起操作的短程RF天线，诸如可根据蓝牙和WiFi标准操作的那些。
系统100中的专用RC 40已经被修改为包括与移动装置50中的短程RF通信装置(例如，天线59)相符合的短程RF天线104，从而使能经由短程RF链路38c在移动装置50和专用RC40之间进行双向通信。由专用RC 40提供的GUI 43可以与由移动装置50处的MDA 70呈现的GUI 73相同，或者至少可以包括就可用于控制和监视IMD 10的可选选项而言的相同功能。可替换地，装置50和40的GUI 73和43可以包括由其他装置40或50提供的功能的子集。
在专用RC 40中可以使用不同版本的短程RF天线。外部短程天线104在图7中示出为被包含在可耦接到专用RC 40的外壳41上的端口的加密狗102内。在示出的示例中，加密狗102上的连接器103可耦接到专用RC 40的USB端口45。这种RF符合加密狗102是众所周知的，并且不需要专门被制造来与专用RC一起使用。例如，可耦接到USB端口的适当的软件狗102可以包括由无线计算机鼠标(输入装置)使用的那些以与计算机通信。如本领域技术人员将理解的，加密狗102可以根据需要包含其他控制电路(未示出)以补充短程RF天线104的操作。
使用外部短程天线104是有益的，这是因为其允许短程RF天线的类型容易地改变以与由移动装置50中的短程RF天线59使用的标准匹配。例如，一个加密狗102可以包括蓝牙天线104，而另一个可以包括WiFi天线104等。相反，短程天线104’被包含在专用RC 40的外壳41内。由于天线104’是内部的并且不可访问，应当注意确保天线104’将符合在大多数移动装置50(例如，蓝牙)中使用的通信标准。
专用RC 40和IMD 10之间的通信使用用于与IMD 10通信的天线49a/b而发生，即使当移动装置50不存在时也是如此。如在背景技术中解释的，所使用的天线49的类型可以由在IMD 10中使用的天线34的类型来指定。如果IMD 10a包括线圈天线34a(图2A)，则专用RC40将同样地包括用于沿着磁感应链路38a进行双向通信的线圈天线49a。如果IMD 10b包括短程RF天线34b(图2B)，则专用RC 40将同样地包括用于沿着短程RF链路38b进行双向通信的短程RF天线49b。在这种情况下，应当注意确保天线49b和34b符合相同的短程RF通信标准(例如，MICS)。优选地并且典型地，天线49a/b在专用RC 40的外壳41的内部。
不管所使用的特定天线和链路如何，专用RC 40充当中介装置以允许移动装置50和IMD 10之间的双向通信，而不管这两个装置所支持的通信手段。在这点上，专用RC 40中的微控制器46可以操作以在由移动装置50和IMD 10使用的不同通信格式(即，不同标准、不同调制方案、不同协议等)之间进行转换。
例如，假定在移动装置50上操作的MDA 70使移动装置的蓝牙短程RF天线59能够发送和接收去往和来自IMD 10的通信，并且IMD具有线圈天线34a(图2A)。在这种情况下，如在图7的底部处的示意图示出的，专用RC 40将具有与移动装置50中的通信装置相符合的蓝牙短程RF天线104/104’以及与IMD 10a中的通信装置相符合的线圈天线49a。在示意图中还示出了遥测电路106和107，其耦接到天线104/104’和49a中的每个与RC的微控制器46之间。遥测电路106和107通常包括用于发送数据的调制/天线驱动器电路以及用于根据它们支持的链路上的数据格式接收数据的放大器/滤波器/解调电路。遥测电路106和107中的每个与微控制器双向地传送数字数据。
专用RC 40中的微控制器46可以被编程为转换以一种格式接收到的数据并以第二格式发送该数据。例如，当天线104/104’经由短程RF链路38c从移动装置59中的短程天线59接收蓝牙格式的数据(诸如用于IMD的以增加或减少刺激等的控制指令)时，微控制器46可以致使FSK遥测电路107以FSK格式从其线圈天线49a经由磁感应链路38a向IMD 10a中的线圈天线34a发送该数据，允许IMD 10a然后执行控制指令。同样地，专用RC 40可以在其线圈天线49a处经由磁感应链路38a接收从IMD 10a中的线圈天线34a发送的监视信息，并且其微控制器46可以致使蓝牙遥测电路106以蓝牙格式将该数据从其短程RF天线104/104’经由短程RF链路38c发送到移动装置50中的短程天线59，在这里可以使用MDA GUI 73来观看这样接收到的数据。
当如此作为中介操作时，专用RC 40可以进入中介操作模式，其中专用RC 40仅操作以在移动装置50和IMD 10之间进行转换。这样的中介模式可以脱离于正常操作模式并且不同于正常操作模式，在该正常操作模式中专用RC 40的GUI 43是活动的以接收用户输入来控制和监视IMD。换句话说，专用RC 40的GUI 43可以在中介模式期间被禁用，以防止专用RC 40用于控制和监视IMD 10。可替换地，专用RC 40可以使能移动装置50和IMD 10之间的中介转换功能，即使在其中IMD控制和监视功能仍然是从专用RC 40的GUI 43可访问的正常操作模式期间也是如此。
可以以任意数量的方式在专用RC 40中使能进入中介操作模式或使能中介转换功能。例如，如果专用RC 40的短程RF天线104在外部(例如，在加密狗102中)，则专用RC 40可以在其感测到加密狗102已经插入专用RC 40上的适当端口(例如45)时使能数据的转换。可替换地，如图7中示出的，数据的转换可以包括由用户在专用RC 40的GUI 43上可选择的选项105。在另一替代中，专用RC 40将总是转换在一个天线49a/b或104/104’处接收到的数据，并且在另一个天线104/104’或49a/b处转换和重传该数据，即使附近没有装置(移动装置50或IMD 10)用于接收经转换的数据也是如此，在这种情况下，经转换的数据的不必要的传输将是无害的。
注意，在图7的系统中，专用RC 40以及提供其自己的允许控制和监视IMD 10的GUI43取代了现有技术中以其他方式使用的支持硬件，以减轻在移动装置50和IMD 10中使用的通信装置之间的不兼容性。例如，通信头74(图5B)和插入式配件90(图6A-图6B)不需要与移动装置50一起使用。
当使用图7的系统时，并且特别是当IMD 10a具有线圈天线34a(图2A)时，优选地将专用RC 40放置在IMD 10a附近，这是因为在它们之间由IMD 10a中的线圈天线34a支持的磁感应链路38a相对较短(例如，如前所述为12英寸或更小)。取决于IMD 10在体内植入的位置，确保专用RC到IMD 10a接近可以以任意数量的方式发生。例如，如果IMD是脊髓刺激(SCS)IPG 10，则其将被植入上臀部中。如果它是深脑刺激器(DBS)IPG 10，则其将被植入在患者胸部的领骨下。专用RC40能够插入其中的各种皮带或皮套可以被使用来将专用RC 40保持在适当位置并接近于IMD。可替换地，绳索可以被附接到专用RC 40以将其从颈部或腰部悬挂而很好接近于IMD 10a。专用RC 40还可以包括附接到其外壳41以允许其被附接到患者的衣服的紧固装置，诸如例如夹子。如果IMD 10b具有可在较长距离处操作的短程RF天线34b(图2B)，则专用RC到IMD的接近不太重要。
应当注意的是，除了移动装置50之外的装置和系统可以受益于使用专用RC 40作为与IMD通信的中介。例如，图8示出了在临床医生编程器(CP)系统140的上下文中专用RC40作为中介装置的使用，诸如在2015年5月12日提交的美国专利申请序列号14/710,283中描述的。CP系统140典型地由临床医生用于在植入之后设置患者的IMD的操作并且确定用于患者的最佳刺激程序。与移动装置50相反，CP系统140通常是固定的并且位于临床医生的办公室。
如图所示，CP系统140包括计算装置150，例如台式计算机、手提电脑或笔记本电脑、平板电脑、移动智能手机、个人数据助理(PDA)型移动计算装置等等(以下称为“CP计算机”)。在图8中，CP计算机150被示出为手提电脑，其包括典型计算机GUI 153，诸如屏幕154，鼠标、键盘、扬声器、触控笔、打印机等，为了方便起见并未全部示出。
如在‘283申请中进一步解释的，除了对临床医生有意义但是患者通常不能经由移动装置50(MDA 70)或专用RC 40访问的许多其他更复杂的功能之外，在CP计算机150中可操作的CP软件170被用于在CP计算机150的屏幕154上呈现GUI173以允许对IMD 10的控制和监视。在这方面，CP计算机150和CP软件170类似于之前描述的移动装置50和MDA70。
在图8中示出的示例中，在CP系统140中用于与IPG 10通信的天线包括读取棒(wand)174，其些许类似于先前描述的用于与移动装置50(图5B)一起使用的通信头74，这是因为其包括用于与具有线圈天线34a的IMD 10a双向通信的线圈天线72(图2A)，并且该读取棒174可耦接到CP计算机150上的(USB)端口155。读取棒174还可包括与具有短程RF天线34b的IMD 10b(图2B)相符合的短程RF天线172b。(取决于所支持的IMD 10的性质，实际CP系统中的读取棒174将可能仅包含天线172a或172b中的一个)。
即使CP计算机150和IMD 10不能直接通信，专用RC 40作为中介装置的使用也去掉了在CP系统140中对读取棒174的需要。取而代之，当将使用CP系统140时，患者可以将他的专用RC 40带到他的临床医生的办公室。在IPG通信期间，CP系统140可代替地使用CP计算机150中固有的通信装置，诸如其内部短程RF天线159中的一个或多个，其可位于CP计算机150中的各个位置。专用RC 40可以在天线104/104’处经由短程RF链路38c从天线159接收数据，将这样的数据转换成适当的格式，并且(取决于IMD 10a/b的性质)经由其天线49a/b之一将它发送到IMD 10。在从IMD 10到CP计算机150的另一个方向上的数据传输同样将流过作为中介的专用RC 40。简而言之，专用RC 40的使用消除了对可耦接到CP系统140中的CP计算机150的单独读取棒174的需要。
图9示出了系统200的另一示例，其中专用RC 40被用作中介以在移动装置和IMD10之间传递通信。然而，在该示例中，移动装置包括可穿戴移动装置210，更具体地光学头戴式显示器(OHMD)210，其也在以上参考的‘283申请中公开。在一个示例中，OHMD 210可以包括由Google,Inc.of Mountain View,California开发的Google GlassTM OHMD。
如‘283申请中描述的，OHMD 210被配置为可穿戴的非常像一副标准眼镜，并且包括也用作由佩戴者的耳朵支撑的眼镜腿的眼睛框212和鼻垫214。镜片(例如校正或太阳镜镜片)可以被附接到眼睛框212，但是在图9中未示出。OHMD 210也可以与佩戴者的一般眼镜相结合而佩戴。
附接到眼镜框212的塑料通常在OHMD 210的右眼镜腿上限定后外壳216和前外壳218。塑料还限定了穿过部分220，其还限定了用于佩戴者的右耳的空间，还提供了在两个外壳216和218之间的电线的通过。后外壳216保持可再充电电池(未示出)。后外壳216中的骨传导音频换能器224穿过塑料突出并且压在右耳上，以允许佩戴者听到由OHMD的GUI提供的声音，这在下面解释。OHMD 210还可以包括更传统的音频扬声器。
前外壳218包括：印刷电路板(未示出)，其支持OHMD 210的主要电子器件(诸如其微处理器)；以及运动传感器，其向电子器件中的运动检测器模块提供输入，包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。前外壳218中还包括触摸传感器(未示出)，其允许前外壳的外表面作为触摸板226操作。触摸板226对跨前外壳218的外表面的二维展开(X和Y)的佩戴者的触摸是敏感的，并且可以类似于按钮被另外地按压(“敲击”)。前外壳218的下侧还包括麦克风228，用于除了可由触摸板226接收的输入之外的语音输入的接收。如众所周知的，OHMD 210的电子装置将包括用于口语语音输入的解释的语音检测模块。
前外壳218还包括OHMD 210的显示部分230，包括由OHMD的微处理器供电的LED阵列232。在LED阵列232处创建的图像234被指引到棱镜236，去包含将图像234指引到佩戴者的右眼的偏振分束器。以这种方式，用户能够感知由OHMD 210生成并由显示部分230输出的图像234，这些图像234稍微在佩戴者的视觉中心的右侧提供，从而允许佩戴者同时看到真实的世界和在显示部分230上的图像。
本示例中的OHMD 210还包括双向短程RF通信装置，其与先前描述的移动装置50类似，优选地包括符合蓝牙和Wi-Fi通信标准的一个或多个天线236和遥测电路(未示出)。天线236被示出位于前外壳218中，但是可以存在于其他地方，诸如在后外壳218中。
如‘283申请中解释的，OHMD 210可以使用可被用于控制和监视IMD 10的显示部分230来生成图形用户界面(GUI)240。GUI 240的输入接口包括触摸板226、语音检测模块(耦接到麦克风228)和耦接到加速度计和陀螺仪的运动检测器模块中的一个或多个。该输入接口允许患者导航GUI 240以通过触摸、语音或头部移动来控制和监视他的IMD 10。音频方面(例如，换能器224或另一扬声器)还可以包括OHMD GUI 240的一部分。
‘283申请详细解释了OHMD GUI 240，并且在图9中仅示出了一个简单的示例。如由患者经由显示部分230看到的，示出了关于患者的当前刺激程序(程序1)的信息的卡242，包括刺激(脉冲)振幅、持续时间和频率。光标244突出显示了当前参数(在该示例中为振幅)的选择，该光标可以使用输入接口(即，通过触摸、语音或移动)来移动。在示出的示例中，患者通过在触摸板226上向前滑动来增加当前选择的刺激振幅，其然后更新显示的242上的信息(在这种情况下反映振幅从2.2mA增加到2.4mA)。
当以这种方式进行IMD控制中的调整时，将控制指令从OHMD 210中的短程RF天线236发送到专用RC 40中的符合短程RF天线104/104’，在这里其如前面解释的被转换，并且(取决于IMD 10a/b的性质)经由其内部天线49a/b广播到IMD 10。虽然未被描绘，但是患者也可以与OHMD GUI 240交互以从IMD 10获取监视信息。当在IMD 10处接收到该请求时，IMD10将依次将请求的信息从天线34a/b发送到专用RC 40中的天线49a/b，在这里其被转换并从短程RF天线104/104’发送到OHMD 210的短程天线236，并且经由OHMD GUI 240呈现给用户审查。如前面讨论的，如果OHMD 210和IMD不能在给定其通信装置中不兼容下直接进行通信，则专用RC 40作为OHMD 210和IMD 10之间的中介的使用是特别有用的。
应当注意的是，各种外部IMD控制器(移动装置50、CP计算机150或OHMD 210)中的天线(例如，59、159或236)和与专用RC 40相关联的天线104/104’不需要是短程RF天线，而是可能包括用于通过其他装置进行通信的其他天线。例如，这样的天线也可以根据光学或声学原理来操作，其中专用RC 40仍然操作以转换与IMD 10的通信。这样的RF天线也不需要包括“短程”天线，但是可能包括更长距离的RF天线。
在IMD 10、RC 40或各种公开的外部控制器装置(50、150、210)中可操作的微控制器控制电路可以包括例如由Texas Instruments制造的部件号MSP430，其在http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/16-bit_msp430/overview.page？DCMP＝MCU_other&HQS＝msp430处的数据表中被描述。然而，也可以使用其他类型的控制电路来代替微控制器，诸如微处理器、FPGA、DSP或这些的组合等。

Claims (15)

1.一种用于与可植入医疗装置(IMD)通信的系统，包括：
遥控器，包括：
第一用户界面和第一天线，其中，所述第一用户界面被配置为使用户能够经由第一无线链路从所述第一天线向所述IMD发送用于所述IMD的第一控制指令；以及
第二天线，其被配置为经由第二无线链路从外部装置接收用于所述IMD的第二控制指令，
其中，所述遥控器被配置为转换所述第二控制指令并且经由所述第一无线链路将经转换的第二控制指令从所述第一天线发送到所述IMD。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括
医疗装置应用(MDA)，其是在所述外部装置上可执行的，其中所述MDA被配置为提供第二用户界面以使所述用户能够在所述第二无线链路上形成用于所述IMD的第二控制指令。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括所述外部装置，其中，所述MDA被存储在所述外部装置上。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述外部装置包括移动装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述移动装置包括手机。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述移动装置是可穿戴的。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，可穿戴移动装置包括光学头戴式显示器(OHMD)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其中，所述第一无线链路以第一格式承载数据，并且其中所述第二无线链路以第二格式承载数据。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中，所述第一无线链路包括磁感应链路，并且所述第二无线链路包括短程RF链路。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中，所述第一无线链路和第二无线链路包括短程RF链路。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，还包括外壳，其中所述第一天线和第二天线在所述外壳内。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，还包括外壳，其中所述第一天线在所述外壳内，并且其中所述第二天线是可耦接到所述外壳上的端口的。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述端口包括USB端口。
14.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，其中，所述第二天线是可从所述遥控器移除的。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的系统，其中，所述遥控器还被配置为：
在所述第一天线处经由所述第一无线链路从所述IMD接收第一监视信息，其中所述第一用户界面还被配置为向所述用户显示所述第一监视信息；并且
在所述第一天线处经由所述第一无线链路从所述IMD接收第二监视信息；转换所述第二监视信息；并且经由所述第二无线链路将所述经转换的第二监视信息从所述第二天线发送到所述外部装置。
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