CN115917337A - 用于医疗装置中的电压下降检测和低电池电压阈值的温度补偿的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种用于操作医疗装置的方法，所述方法包括：启用从所述医疗装置中的电池接收电功率的处理器；测量所述医疗装置的壳体内的温度；基于所述温度识别低电池电压阈值；测量所述电池的第一电压水平；在测量所述电池的所述第一电压水平之后，开始操作序列；在所述操作序列期间，生成参考电压水平与从所述电池输送的电压水平之间的多个电压比较；以及在以下中的至少一者的情况下生成指示低电量状况的输出：所述电池的所述第一电压水平小于所述低电池电压阈值并且高于预定最小工作电压阈值，或者在所述操作序列期间至少一个电压比较指示所述电池的所述电压水平小于所述参考电压水平。
Description
优先权申明
本申请要求美国临时专利第63/068,633号的权益，该专利名称为“Method andApparatus For Temperature Compensation of Low Battery Voltage Thresholds andVoltage Droop Detection in a Medical Device”且于2020年8月21日提交，其全部内容特此通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及电池供电的医疗装置领域，更具体地说，涉及电池供电的医疗装置，包括血糖测试仪表。
背景技术
本领域已知的分析物测试仪表能够分析使用者提供的体液样品，以使用电子装置和一种或多种电化学反应来鉴定使用者体内的一种或多种分析物的水平。这些分析物仪表为个人使用者准确测量流体(即，生物或环境)样品中的分析物提供了显著的益处。分析物仪表将电信号施加到试剂和流体样品的组合并记录对施加的电信号的响应。分析物测试仪表中电子硬件和软件的组合执行检测引擎，该引擎基于对电信号的记录响应来检测使用者体内的分析物水平。例如，患有糖尿病的人可以从以下获益：通过向电化学测试条上形成的试剂提供血液或其他体液的流体样品来测量葡萄糖，该电化学测试条与血糖仪(BGM)电连接。BGM提供使用者的血糖水平的测量，并且许多BGM装置使用一次性电化学测试条，这些一次性电化学测试条在每次血糖测量后被丢弃。分析物测试仪表还可以通过提供胆固醇和甘油三酯以及其他分析物的测量，为有心脏病风险的使用者提供益处。这些只是测量生物样品中分析物的益处的几个实例。医学科学的进步使得可以鉴定越来越多的可以在流体样品中进行电化学分析的分析物。
许多现有的分析物测试仪表使用电池作为能量源来为分析物仪表的电子部件供电，并提供一种患有糖尿病的人(PwD)或其他医疗使用者随身携带的紧凑和便携的测试仪表。在典型使用中，测试仪表在相对较短的时段内被启用以进行使用，通常为一分钟或更短的时间，以获得血糖测量，在此期间，一个或多个电池提供电流以操作测试仪表中的部件。测试仪表在停用或“休眠”模式下经历了相对较长的时段，在停用或“休眠”模式下，测试仪表是不活动的，并且测试仪表中的电池向测试仪表提供很少电流或不提供电流。例如，即使在PwD一天执行10次他或她的血糖测试的重度使用场景中，血糖仪在一天中的大部分时间都处于停用模式，并且许多血糖仪经历较低频率的使用，该较低频率的使用引起更长时段的不活动。例如，一些PwD每天只测试3次血糖，而一些使用连续血糖监测仪(CGM)的PwD仅在不经常的基础上(例如每隔几天甚至几周/几个月)使用便携式血糖仪来验证并补充来自CGM的数据。
在闲置期间，BGM的内部温度可能会随着BGM被运送到不同的环境而改变，这可能使BGM长时间经历更冷或更热的温度。温度的变化可能会影响BGM中一个或多个电池的标称电压，尤其是当BGM从长时间的休眠状态启用时，在这种状态下，并没有为了检测电池是否发生任何放电而对电池进行监测。温度的变化可能导致低电量状况的错误检测，或由于温度而无法检测到低电量状况。此外，在BGM操作期间，在闲置或轻负载状态下测量的标称电池电压可能无法提供足够的信息来识别当电池在较高负载条件下操作时在BGM操作期间可能发生的所有低电量状况。因此，对血糖仪和其他电池供电的医疗装置进行改进将是有益的，这些改进在广泛的工作温度范围内和在操作序列期间检测低电量状况。
发明内容
在一个实施例中，一种用于操作医疗装置的方法包括：启用医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到医疗装置的电池接收电功率；通过处理器，测量医疗装置的壳体内的温度；通过处理器，基于温度识别第一低电池电压阈值；通过可操作地连接到处理器的电压传感器，测量电池的第一电压水平；在测量电池的第一电压水平之后，开始医疗装置的操作序列；在操作序列期间，通过可操作地连接到处理器的电压比较器，生成参考电压水平与从电池输送的电压水平之间的多个电压比较；以及响应于以下中的至少一者，通过处理器，使用医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出：电池的第一电压水平小于第一低电池电压阈值并且高于预定最小工作电压阈值，预定工作电压阈值小于第一低电池电压阈值；或者在操作序列期间，多个电压比较中的至少一个电压比较指示电池的电压水平小于参考电压水平。
在另一个实施例中，一种用于操作医疗装置的方法包括：启用医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到医疗装置的初级电池接收电功率；通过处理器，启用医疗装置中的至少一个外围装置，所述至少一个外围装置从电连接到医疗装置的次级电池接收电功率；通过处理器，测量医疗装置的壳体内的温度；通过处理器，基于温度识别第一低电池电压阈值；通过处理器，基于温度识别第二低电池电压阈值；通过可操作地连接到处理器的电压传感器，测量初级电池的第一电压水平；通过可操作地连接到处理器的电压传感器，测量次级电池的第二电压水平；以及响应于以下中的至少一者，通过处理器，使用医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出：初级电池的第一电压水平小于第一低电池电压阈值并且高于初级电池的第一预定最小工作电压阈值，第一预定工作电压阈值小于第一低电池电压阈值；或者次级电池的第二电压水平小于第二低电池电压阈值并且高于次级电池的第二预定最小工作电压阈值，第二预定工作电压阈值小于第二低电池电压阈值。
在另一个实施例中，一种用于操作医疗装置的方法包括：启用医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到所述医疗装置的电池接收电功率；开始医疗装置的操作序列；在操作序列期间，通过可操作地连接到处理器的电压比较器，生成参考电压水平与从电池输送的电压水平之间的多个电压比较；以及响应于在操作序列期间多个电压比较中的至少一个电压比较指示电池的电压水平小于参考电压水平，通过处理器，使用医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出。
在另一个实施例中，一种用于操作医疗装置的方法包括：启用医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到医疗装置的电池接收电功率；通过处理器，测量医疗装置的壳体内的温度；通过处理器，基于温度识别第一低电池电压阈值；通过可操作地连接到处理器的电压传感器，测量电池的第一电压水平；以及响应于电池的第一电压水平小于第一低电池电压阈值并且高于电池的第一预定最小工作电压阈值，第一预定工作电压阈值小于第一低电池电压阈值，通过处理器，使用医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出。
附图说明
在考虑下文的详细描述时，除上文描述的优点、效果、特征和目的之外，这些优点、效果、特征和目的将变得更加显而易见。此类详细描述参考了以下附图，其中：
图1是电池供电的医疗装置的示意图，该电池供电的医疗装置进一步被描绘为使用单个电池操作的血糖监测仪。
图2是电池供电的医疗装置的示意图，该电池供电的医疗装置进一步被描绘为使用两个电池操作的血糖监测仪。
图3是描绘初级电池的温度相关的低电量阈值函数的图表。
图4是描绘次级电池的另一个温度相关的低电量阈值函数的图表。
图5是描绘在电池供电的医疗装置的一系列操作期间检测到的电压下降的示例的图表。
图6是用于在图1和图2的电池供电的医疗装置的操作期间检测低电量状况的过程的框图。
具体实施方式
从以下描述中可以更好地理解这些和其他优点、效果、特征和目的。在说明书中，参考了形成其一部分的附图，并且在附图中通过图示但不进行限制的方式示出了本发明构思的实施例。贯穿附图的几个视图，对应的附图标记指示对应的部分。
尽管本发明构思易于进行各种修饰和替代形式，但其示例性实施例在附图中以实例的方式示出并且在本文中进行了详细描述。然而，应当理解，以下示例性实施例的描述并非旨在将本发明构思限制于公开的特定形式，而是相反，旨在涵盖落入其实质和范围内的所有优点、效果和特征，如本文所述的实施例和以下实施例所定义。因此，为了解释本发明构思的范围，应参考本文描述的实施例和以下实施例。因此，应当注意，本文描述的实施例可以具有对解决其他问题有用的优点、效果和特征。
现在将在下文中参考附图更全面地描述装置、系统和方法，其中示出了本发明构思的一些但不是所有的实施例。实际上，这些装置、系统和方法可以以许多不同的形式体现，并且不应解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。
同样，对于本公开所属领域的技术人员而言，在受益于上文的描述和相关附图中所提出的教导的情况下，将想到本文描述的装置、系统和方法的许多修饰和其他实施例。因此，应当理解，这些装置、系统和方法不限于所公开的具体实施例，并且变型例和其他实施例旨在包括在实施例的范围内。尽管本文采用了特定的术语，但是这些术语仅在通用和描述性的意义上使用，而非出于限制的目的使用。
除非另有定义，否则本文所用的所有科技术语均具有如本公开所属领域的技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的任何方法和材料均可以用于所述方法的实践或测试中，但是本文描述了优选的方法和材料。
此外，由不定冠词“一个”或“一种”提及某一要素并不排除存在多于一个要素的可能性，除非上下文明确地要求有且只有一个要素。因此，不定冠词“一个”或“一种”通常意味着“至少一个/种”。同样，术语“具有”、“包含”或“包括”或者它们的任何任意的语法变化形式均以非排他性方式使用。因此，这些术语既可以指除了由这些术语引入的特征之外，在此上下文中描述的实体中不存在其他特征的情况，也可以指存在一个或多个其他特征的情况。例如，“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”等表达既可指除了B之外，在A中不存在其他要素的情况(即A仅仅且排他性地由B组成的情况)，也可指除了B之外，在A中还存在一个或多个其他要素的情况，诸如要素C、要素C和D或甚至其他要素。
图1描绘电池供电的医疗装置100的示意图，该医疗装置被配置为在工作温度范围内和在操作序列期间识别低电量状况。医疗装置100中的壳体50包括用于电连接到医疗装置100的可更换电池128的插座，并且容置医疗装置100的其他部件。医疗装置100使用从电池128输送的电功率来操作以操作处理器104、存储器116、使用者输入/输出(I/O)外围设备140和无线收发器144外围设备。在图1的说明性实施例中，电池128是单个锂电池，该单个锂电池可作为CR2032纽扣电池在市场上买到，在充满电的电池中有标称3V电压水平。然而，在替代性实施例中，电池128是不同类型的电池。此外，在替代性实施例中，所谓的单个电池128进一步包括多个电池单元，这些电池单元以串联、并联或串并联配置电连接以充当医疗装置中的部件的电源。在图1的说明性实例中，医疗装置100是包括测试条端口136的血糖仪。测试条端口136接收电化学测试条的一部分并在测试条中的电极与处理器104之间提供电连接，以使处理器104能够以电测试序列施加信号并接收来自测试条的响应信号以使得能够测量施加到测试条136的血液样品中的葡萄糖水平。不执行血糖测量或其他形式的电化学分析物测量的其他医疗装置实施例不包括测试条端口136。
在医疗装置100中，处理器104包括实现数字逻辑功能以执行用于检测低电量状况的操作以及用于医疗装置100的操作的一个或多个数字逻辑装置，诸如微控制器、微处理器、专用集成电路(ASIC)或任何其他电子装置。尽管本文没有进一步详细描绘，但是处理器104还结合或可操作地连接到数模转换器、驱动信号发生器、信号测量电路和模数转换器以及处理器104产生电测试序列及处理器104响应于电测试序列检测来自电化学测试条的电响应信号所需的任何其他电子部件，该电测试序列通过测试条端口136施加到电化学测试条中的电极。尽管没有更详细地描绘，但是处理器104还包括将处理器104可操作地连接到I/O外围设备140、无线收发器144和存储器116的输入/输出(I/O)硬件。
在医疗装置100中，处理器104可操作地连接到时钟发生器106、电压传感器108、温度传感器110和电压比较器112。在图1的说明性实施例中，处理器104在片上系统配置中结合了时钟发生器106、电压传感器108、温度传感器110和电压比较器112以实现可操作连接，尽管在其他配置中这些部件是分开的并且处理器104经由诸如I2C、SPI、RS-232/RS-485、PCI或PCIe或任何其他合适外围互连的外围互连接口可操作地连接到这些部件。
在医疗装置100中，时钟发生器106包括振荡器和本领域公知的其他电子部件，以生成使处理器104的操作的执行同步的时钟信号。时钟发生器106产生具有至少两个不同频率的时钟信号，该时钟信号调整处理器104中指令的执行速度，这又影响处理器104在以较低频率时钟速度的操作期间的电功率消耗水平，该较低频率时钟速度比较高频率时钟速度汲取较低的功率水平。在一种配置中，处理器104在低功率操作模式下操作，其中时钟发生器106产生1MHz时钟信号，并且处理器104在增加功率操作模式下操作，其中时钟发生器106产生16MHz时钟信号。当然，替代性处理器配置采用产生不同特定时钟频率的时钟发生器，并且时钟发生器也可配置为产生三个或更多不同频率的时钟信号。
在医疗装置100中，电压传感器108包括模拟电压测量装置和模数转换器(ADC)，该模数转换器向处理器104提供与电池128的电压对应的数字数据。电压传感器108可操作地连接到电池128和可切换电池测试电阻器132。电压传感器108在电池128被最小加负载时以及在电池128连接到可切换电池测试电阻器132时均检测电池128的端子上的电压。可切换电池测试电阻器132包括具有预定电阻水平(例如820Ω)的电阻器，该电阻器在电池128的端子上施加高阻抗负载。高阻抗负载从电池128汲取最小电流，但使电压传感器108能够测量电池128的开路电压水平和加负载电压水平。处理器104操作开关诸如固态切换晶体管或继电器，以将电阻器连接到电池128，以使电压传感器108能够测量电池128在处于预定负载下时的电压并在测量电压之后断开电池测试电阻器132与电池128的连接。在本文描述的医疗装置100和医疗装置200的实施例中，在医疗装置中的操作序列的不同部分期间，电压传感器108中的ADC使用多路复用器或其他合适的开关装置连接到医疗装置内的不同部件。例如，在分析物测量操作序列的不同部分期间，ADC将来自插入测试条端口136中的测试条中的电极的电信号响应的模拟电压水平转换为用于处理器104的数字数据。因此，在ADC连接到医疗装置内的不同部件期间，电压传感器108不可用于执行电池电压测量。
在医疗装置100中，温度传感器110是热电偶、热敏电阻、电阻温度计(RTD)、固态温度传感器或使处理器104能够以电子方式测量温度水平的任何其他合适的装置。合适的温度感测装置通常是本领域已知的并且在本文中不进一步详细描述。在医疗装置100的配置中，温度传感器110提供对应于医疗装置100的壳体50内部的部件(包括电池128)的内部温度测量值，并且该温度测量值不一定等同于医疗装置100周围环境中的环境空气温度。通常，医疗装置100的内部是紧凑的，并且在医疗装置100停用或处于低功率操作状态时，医疗装置100内的部件呈现大体均匀的温度。因此，处理器104被配置成从医疗装置100的壳体50内的温度传感器110接收温度测量值并使用该温度测量值来识别电池128的内部温度，处理器104进一步使用该温度来识别如下文进一步详细描述的电池128的低电池电压阈值。
在医疗装置100中，电压比较器112是将预定参考电压与从电池128接收的电源电压进行比较的传感器。电压比较器例如是运算放大器(Op-Amp)或其他合适的电路，其具有用于参考电压信号的第一输入和从电池接收电压的第二输入。参考电压由例如数模转换器(DAC)利用电阻器梯形网络生成，该数模转换器产生的模拟电压水平通常低于在操作期间从电池128输送的电压水平，尽管参考电压的精确电压水平不必设置为固定阈值。在医疗装置100中，如果在医疗装置100的操作期间从电池128输送的电压下降到参考电压水平以下，则电压比较器112生成指示已经发生电压下降的输出，尽管电压比较器没有确定电压下降比参考电压水平小多少的幅度。在图1的实施例中，电压比较器112由来自时钟发生器106的时钟信号选通，并且电压比较器112识别在单个时钟周期期间电池128中是否出现电压下降，其中在一系列时钟周期内可能出现零个、一个或多个电压下降。电压比较器112的输出设置二进制状态标志或计数器以使处理器104能够识别在一系列时钟周期内检测到一个或多个电压下降。电压比较器112检测电池128的电压水平中的瞬态电压下降，同时电池128在医疗装置100的操作期间比电压传感器108更快且更有效地接收变动负载。然而，电压比较器112不产生精确的电压测量，并且仅检测在时钟周期期间是否发生瞬态电压下降。相比之下，电压传感器108在装置启用和电池128处于或接近静止状态的其他低负载状态期间生成电池128的精确电压水平测量值，但如上所述，电压传感器108中的ADC是在操作序列的不同部分期间连接到医疗装置中的不同部件，而电压比较器112在操作序列期间保持连接到电池128。
在医疗装置100中，存储器116是数字数据存储装置，该数字数据存储装置包括至少一个非易失性数据存储装置，诸如EEPROM、NAND或NOR闪存、相变存储器或在没有来自电池128的电功率的情况下保留存储的数字数据的其他合适的数据存储装置。存储器116进一步包括一个或多个易失性存储器装置，包括集成到处理器104中或体现为单独的存储器装置的静态或动态随机存取存储器(RAM)。存储器116保存一组电池电压阈值118和存储的程序指令122，处理器104执行这些程序指令以执行本文描述的医疗装置的低电量操作和其他功能。
电池电压阈值118包括固定的低电池电压阈值数据和温度相关的低电池电压阈值数据，处理器104使用这些数据基于从电压传感器108接收的电压测量来确定电池128的状态。在图1的实施例中，固定电池电压阈值包括：医疗装置100执行正常操作所需的最小工作电压阈值；以及固定无电电池电压阈值，低于该阈值时，电池128被认为放电至医疗装置100在无任何进一步操作的情况下关闭的程度。在一种非限制性配置中，最小工作电压阈值为约2.46V，而无电电池电压为约2.40V。如果电池128呈现出小于最小工作电压阈值但大于无电电池电压的标称电压，则处理器104使用显示屏、指示灯或使用者I/O外围装置140中的其他输出装置来生成指示需要更换电池128的错误，并且医疗装置100不继续任何其他操作，诸如生成血糖测量值。如果电池128的电压小于无电电压阈值，则处理器104立即关闭医疗装置100而不产生电池更换输出。
电池电压阈值118还包括温度相关的低电池电压阈值，其高于预定最小电池工作电压并且处理器104使用它来识别低电量状况。如果电池128的电压高于温度相关的低电量阈值，则医疗装置100继续标准操作序列。然而，如果处理器104识别出电池128的电压低于温度相关的低电量阈值，则处理器104使用显示屏、指示灯或使用者I/O外围装置140中的其他输出装置来生成输出以指示低电量状况，尽管因为电池128的电压仍然超过最小工作电压阈值，医疗装置100继续正常操作。
在一种配置中，医疗装置100使用分段线性函数来实现温度相关的低电池电压阈值。图3描绘医疗装置中的初级电池(例如图1中的电池128)的分段线性函数的实例的图表300。在图表300中，温度相关的低电量阈值304是包括第一段306A的分段线性函数，该第一段针对-10℃到5℃范围内的较冷工作温度建立大约2.46V的低电量阈值电压。第二段306B是相对于工作温度具有正斜率的另一个线性段，其随着医疗装置100的工作温度范围内的温度从5℃升高到60℃而提高低电池电压阈值水平。图3描绘医疗装置100的-10℃到60℃的工作温度范围。如上所述，这些温度对应于在医疗装置100内测得的内部温度，并且在操作期间该温度不一定与医疗装置100周围的环境空气温度相同。因此，即使环境空气温度不是60℃，60℃的温度也可以例如对应于医疗装置100在夏季期间存放在车辆中时的内部温度。
图3为了说明的目的还描绘了现有技术的固定低电池电压阈值302，尽管医疗装置100不使用固定低电池电压阈值302。在操作期间，如果处理器104和电压传感器108测量到超过温度相关的低电量阈值304的电池电压水平，则医疗装置100继续正常操作，而在测量温度下低于温度相关的低电池电压阈值304但也高于最小工作电压阈值312的任何电压测量值使医疗装置100能够继续正常操作，同时处理器104生成低电量指示以提示使用者电池128正在接近更换点。在-10℃到10℃的较低温度下，温度相关的低电量阈值304低于固定低电量阈值302，并且在高于10℃到60℃的较高温度高于固定低电量阈值302。这样，温度相关的低电压阈值304减少在较低温度下假阳性低电池电压检测的发生，并且减少在较高温度下检测低电量状况的假阴性错误的发生。对于每个温度范围，温度相关的低电量阈值304高于最小工作电压阈值312。
在医疗装置100中，存储器116存储描述分段线性函数的参数，诸如斜率、Y截距和分段线性函数的段之间的断点，并且处理器104使用来自温度传感器110的温度测量值作为分段线性函数中的自变量来计算低电池电压阈值。在另一个实施例中，存储器116存储查找表，其中处理器104使用温度测量值作为查找表的索引来识别存储在查找表中的电压阈值。在这个实施例中，如果测量的温度值与查找表中的准确条目值不匹配，则处理器104任选地在查找表中的条目之间进行内插以识别低电池电压阈值。
尽管图3中的图表300描绘温度相关的低电池电压阈值304的一个实例，但是不同工作温度的精确电压阈值水平在不同的医疗装置实施例中可能不同。此外，温度相关的低电池电压阈值可以由单个线性函数、具有两个或更多个段的分段线性函数或在温度范围内调整低电池电压阈值的非线性函数形成。
再次参考图1，使用者I/O装置140包括使使用者能够与医疗装置100交互的输入装置和输出装置。输入装置的示例包括触摸板和触摸屏输入、按钮、开关、转盘等。输入装置中的至少一些类型的输入装置直接地或经由处理器104中的驱动电路从电池128接收电功率。输出装置包括显示装置诸如LCD或OLED显示屏、指示灯、音频输出扬声器、用于触觉反馈装置的机电致动器等，并且这些输出装置还直接地或经由处理器104中的驱动电路从电池128汲取电功率。
无线收发器144是例如蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、IEEE 802.11“Wi-Fi”、近场通信(NFC)、蜂窝或使医疗装置100能够经由数据网络与外部计算装置进行无线通信的其他无线收发器，该外部计算装置包括但不限于智能手机、个人计算机(PC)和网络服务。在一个非限制性实施例中，无线收发器144被实现为具有包含在壳体50内的天线的BLE收发器。无线收发器144直接地或经由处理器104中的驱动电路从电池128接收电功率。在一些医疗装置实施例中，无线收发器144在操作期间，并且特别是在无线电传输操作期间，从电池128汲取大量的功率水平。无线收发器144是不需要被包括在医疗装置的每个实施例中的任选部件，因为一些医疗装置没有被配置为与外部计算装置进行无线通信。
图2描绘另一个电池供电的医疗装置200的示意图。医疗装置200包括与医疗装置100的一些共同元件，包括壳体50、处理器104、存储器116、使用者I/O装置140和无线收发器144。医疗装置200也被描绘为包括测试条端口136的血糖仪。与医疗装置100不同，医疗装置200包括用于两个不同可更换电池的插座，这两个电池被描绘为均电连接到医疗装置200的主电池228和副电池254。在图2的配置中，初级电池228向包括针对测试条端口136生成电测试信号的部件的处理器104以及存储器116提供电功率。副电池254提供电功率以驱动无线收发器144和使用者I/O装置140。在医疗装置200中，处理器104使用电压传感器108和可切换电池测试电阻器132，以类似于上文图1中描述的方式测量初级电池228的电压水平，而单独的电源管理集成电路(PMIC)250向处理器104提供次级电池254的电压测量值。在图2的说明性实例中，初级电池228和次级电池254均是锂电池，该锂电池可为CR2032纽扣电池在市场上买到，在充满电的电池中有标称3V电压水平。
在图2的实施例中，处理器104还包括时钟发生器106、电压传感器108、温度传感器110和电压比较器112。在医疗装置200中，电压比较器112仅连接到初级电池228。然而，在替代配置中，第二电压比较器连接到次级电池，或者多路复用器在不同时间将电压比较器112连接到初级电池228和次级电池254两者。
在图2的实施例中，初级电池228和次级电池254可在医疗装置200的操作过程中产生不同的电压水平。存储器116存储电池电压阈值数据218，该电池电压阈值与医疗装置100中的电池阈值118类似，但任选地包括用于初级电池228和次级电池254的单独的固定低电池电压阈值组和温度相关的低电池电压阈值组，尽管在一些实施例中，初级电池228和次级电池254均使用相同的电压阈值。在图2的说明性实施例中，电池阈值数据218包括两个不同的温度相关的低电池电压阈值，该低电池电压阈值用于基于温度测量值来检测初级电池228和次级电池254中的低电压状况。在图2的实施例中，医疗装置200使用上文图3中描绘的温度相关的初级电池228的低电池电压阈值304和图4中描绘的次级电池254的第二温度相关的低电池电压阈值。
参考图4，图表400描绘次级电池254的温度相关的低电池电压阈值404和最小工作电压阈值412。在图表400中，温度相关的低电量阈值404是包括第一段406A的分段线性函数，该第一段针对-10℃到5℃范围内的较冷工作温度建立大约2.41V的低电量阈值电压。第二段406B是相对于工作温度具有正斜率的另一个线性段，其随着医疗装置100的工作温度范围内的温度从5℃增加到60℃而增加低电池电压阈值水平。在图4的说明性实例中，在给定温度下，与初级电池228相比，次级电池254的低电池电压阈值和最小工作电压阈值更低。存储器116存储温度相关的低电池电压数据218，该低电池电压数据也对应于分段线性函数以使得能够基于温度测量值来识别低电池电压阈值。在操作中，如果处理器104和PMIC 250测量到次级电池电压水平超过温度相关的低电量阈值404，则医疗装置200继续正常操作，而在测量温度下低于温度相关的低电池电压阈值404但也高于最小工作电压阈值412的任何电压测量值使医疗装置200能够继续正常操作，同时处理器104生成低电量指示以提示使用者次级电池254正在接近更换点。处理器104还使用如上所述的温度相关的低电池电压阈值304对初级电池228执行相同的低电池电压检测操作。
温度相关的低电量阈值404在-10℃到10℃的较低温度下低于现有技术的固定低电量阈值402(显示以供参考)，并且在高于10℃直到60℃的较高温度下高于固定低电量阈值402。这样，温度相关的低电压阈值404减少在较低温度下次级电池254的假阳性低电池电压检测的发生，并且减少在较高温度下检测低电量状况的假阴性错误的发生。在操作范围内的任何温度下，温度相关的低电量阈值404也大于次级电池254的最小工作电压阈值412。
在医疗装置200中，存储器116存储描述分段线性函数的参数，诸如斜率、Y截距和分段线性函数的段之间的断点，并且处理器104针对初级电池228和次级电池254使用两个温度相关的低电池电压阈值的所选参数，使用来自温度传感器110的温度测量值作为分段线性函数中的自变量来计算低电池电压阈值。在另一实施例中，存储器116存储一个或多个查找表，其中处理器104使用温度测量值作为查找表的索引来识别存储在查找表中的电压阈值。在这个实施例中，如果测量的温度值与查找表中的准确条目值不匹配，则处理器104任选地在查找表中的条目之间进行内插以识别低电池电压阈值。
图6描绘用于检测医疗装置中的低电量状况的过程600的框图。特别地，过程600适用于使用单个电池128的医疗装置100以及适用于医疗装置200中的初级电池228和次级电池254。除非本文另有说明，否则这些医疗装置和电池在过程600的上下文中可互换地提及。在下文的描述中，对执行功能或动作的过程600的提及是指处理器执行存储的程序指令以执行与医疗装置的其他部件相关联的功能或动作的操作。
过程600开始于医疗装置的启用(框604)。在医疗装置100/200中，处理器104在医疗装置闲置时从休眠模式唤醒启用，或者在初级电池128/228已被更换时该处理器处于复位模式。在任一种模式中，处理器104以由时钟发生器106控制的降低的频率时钟速度在低功率状态下操作，以在开始分析物测试或其他操作的操作序列之前执行初始电池测试和其他启动程序。
当处理器104使用温度传感器110来测量与医疗装置200的初级电池128/228和次级电池254的温度相对应的医疗装置100/200的壳体50内的温度时，过程继续(框608)。如上所述，处理器104还使用温度测量值和温度相关的阈值数据118/218来识别初级电池128/228和医疗装置200中的次级电池254的低电池电压阈值(框612)。处理器104还使用电压传感器108来测量初级电池128/228的电压水平，并且在医疗装置200中使用PMIC 250来测量次级电池254的电压(框616)。上面参考框608和616描述的温度感测和电池电压测量操作可以以任何顺序执行或同时执行。
在过程600期间，如果初级电池128/228或次级电池254的测量电压水平小于所识别的温度相关的低电池电压阈值(框620)，则处理器104进一步识别所测量的电压水平是否也超过预定工作电压阈值(框624)。如果初级电池128/228或次级电池254的测量电压水平也低于相应的最小工作电压阈值，则处理器104生成更换电池指示输出或立即关闭医疗装置100/200(框632)。在医疗装置100/200中，处理器104操作显示屏、指示灯、音频输出装置或其他输出装置使用者I/O外围装置140以指示需要更换电池128或电池228和254，并且处理器104阻止医疗装置100/200的进一步操作。如果测量的电压水平低于无电电量阈值，则处理器104立即关闭医疗装置100/200。
在过程600期间，如果初级电池128/228或次级电池254的测量电压水平小于所识别的温度相关的低电池电压阈值(框620)，但是处理器104进一步识别所测量的电压水平超过预定最小工作电压阈值(框624)，则处理器104生成低电量状况输出并继续医疗装置100/200的标准操作序列(框628)。在医疗装置100/200中，处理器104操作显示屏、指示灯、音频输出装置或其他输出装置使用者I/O外围装置140以指示电池128或电池228和254中的一个或两个处于低充电状态，但对于医疗装置100/200，不需要立即更换电池来执行操作序列。
如果医疗装置100/200中的一个或多个电池的测量电压水平大于温度相关的低电池电压阈值(框620)，或者如果医疗装置100/200生成低电量指示但一个或多个电池大于最小工作电压阈值(框628)，则随着医疗装置100/200开始操作序列(框636)，过程600继续。如本文所用，术语“操作序列”是指当一个或多个电池可以提供足够的电功率以实现操作序列的执行时，医疗装置100/200在正常操作期间执行的一个动作或一系列动作。在医疗装置100/200中，处理器104使用来自时钟发生器106的更高频率的时钟信号将操作转换到更高功率模式，并且处理器104启用医疗装置100/200中的其他部件，这些部件增加在操作序列期间施加到电池128或电池228和254的负载。在图6的说明性实例中，下面描述的操作序列是用于检测流体样品中的分析物的测量序列，诸如血糖测量。特别地，当初级电池128/228经历增加的负载水平时，处理器104使用电压比较器112来识别在操作序列期间初级电池128/228中的电压下降。然而，其他医疗装置执行不同的特定操作序列，其也可以以与医疗装置100/200类似的方式产生电压下降，并且本领域技术人员将认识到过程600也适用于这些医疗装置。
在过程600期间，处理器104响应于将测试条插入到测试条端口136中而执行质量检查序列(框640)。在质量检查序列期间，处理器104向测试条施加一系列电信号以确保测试条未被损坏，并且处理器104进一步确认仪表100/200中的其他部件也是可操作的。在质量检查序列期间，在时钟发生器106的每个时钟周期期间，电压比较器112生成参考电压与初级电池128/228的电压水平之间的电压比较。如果每个电压比较都表明初级电池128/228的电压水平大于参考电压(框644)，则处理器104在质量检查期间识别没有电压下降并继续等待流体样品序列。然而，如果电压比较器112生成一个或多个电压比较，其中在一个或多个时钟周期期间初级电池128/228的电压下降到参考电压以下，则处理器104检测到一个或多个电压下降(框644)并且处理器104生成电量低指示(框648)。在医疗装置100/200中，处理器104以与上文参考框628的处理所描述的相同的方式生成电量低指示。此外，如果医疗装置100/200在过程600期间的任何时候已经生成电量低指示，则先前的电量低指示在操作序列的剩余部分和过程600的其他部分期间保持有效。
当处理器104执行等待流体样品操作时，过程600继续，其中处理器104监测测试条以检测诸如血液样品的流体样品何时被施加到测试条(框652)。电压比较器112在每个时钟周期期间继续生成电压比较。如果每个电压比较都指示初级电池128/228的电压水平大于参考电压(框656)，则处理器104在等待流体样品操作期间识别没有电压下降并且继续执行分析物测试序列。然而，如果电压比较器112生成一个或多个电压比较，其中在一个或多个时钟周期期间初级电池128/228的电压下降到参考电压以下，则处理器104检测到一个或多个电压下降(框656)并且处理器104生成电量低指示(框660)。
随着处理器104执行分析物测试序列操作，过程600继续，其中处理器104在测试条接收诸如血液样品的流体样品之后将电信号序列施加到电极以检测诸如葡萄糖的分析物的存在，并通过使用者I/O外围装置140和无线收发器144中的一个或两个来向使用者提供结果(框664)。电压比较器112在每个时钟周期期间继续生成电压比较。如果每个电压比较都指示初级电池128/228的电压水平大于参考电压(框668)，则处理器104在分析物测试序列期间识别没有电压下降，并且处理器104结束分析物测试序列操作(框676)。然而，如果电压比较器112生成一个或多个电压比较，其中在一个或多个时钟周期期间初级电池128/228的电压下降到参考电压以下，则处理器104检测到一个或多个电压下降(框668)并且处理器104生成电量低指示(框672)。在结束操作之后，分析物仪表100/200可以保持启用，并且如果在过程600期间发生的一个或多个低电量检查期间已经生成低电量指示，则使用者I/O装置140继续提供低电量指示(框676)。医疗装置100/200可以保持启用以执行另一个操作序列或执行不同的操作，诸如使用无线收发器144将存储的血糖数据上传到外部计算装置。在每个后续操作序列之前，处理器104任选地使用温度相关的低电池电压阈值来测量电池128或电池228和254的电池电压，以在医疗装置100/200的操作期间继续识别低电量状况。
如上所述，医疗装置100/200和过程600实施两种不同的技术来识别低电量状况，即在操作序列之前使用具有一个或多个电池的直接电压测量的温度相关的电压低电量阈值以及使用电压比较器来识别操作序列期间初级电池中的电压下降。图5描绘图表500，其显示基于在一系列测试期间放电的初级电池228的在医疗装置200的实施例中执行的一系列分析物测量测试，尽管使用单个电池128的医疗装置100产生与图表500中的那些类似的结果。图表500中的每个测试编号对应于测试仪表的一次启用和操作序列的执行，以测试流体样品中的分析物。图表500包括电压阈值504、508、512、标称电池电压测量曲线516以及分别在质量检查和分析物测试序列期间出现的电压下降520和524的测量。阈值504、508和512分别描绘低电池电压阈值、最小工作电压阈值和无电电池电压阈值。如上所述，医疗装置100/200基于温度识别低电池电压阈值，并且为了说明目的，针对在测试期间使用的固定温度示出了低电池电压504。电压测量曲线516描绘当初级电池228处于轻负载状态时处理器104使用电压传感器108测量的初级电池228的标称电压的逐渐降低。电压下降曲线520和524描绘处理器104在单个测试序列的质量检查(520)或分析物测试序列(524)期间检测到的电压下降的总数。虽然过程600还包括操作序列的等待流体滴落部分，但是在序列的这个部分期间电压下降发生得不太频繁并且为简单起见从图5中省略。图表500描绘检测到的电压下降的数量通常随着电池在多个测试序列中放电而增加，尽管电压下降计数在各个测试序列之间可能不同。特别地，在参考522处，分析物测试序列曲线524经历第一电压下降，而标准电池电压曲线516仍然远高于低电池电压阈值504。类似地，在参考526处，质量检查曲线520经历第一电压下降，而标准电池电压曲线516仍然超过低电池电压阈值504。如图5中所描绘，与仅测量电池的标称电压相比，电压下降的检测使处理器104能够在操作期间更早的时间检测低电量状况。类似地，温度相关的低电池电压阈值提高了识别电池的标称电压是否实际上指示在医疗装置操作期间的低电量状况的准确度。
虽然本文描述的实施例在操作序列期间使用温度相关的低电池电压阈值和电压下降的检测两者来提高检测低电量状况的准确性，但是本领域的技术人员将认识到这些特征可以彼此独立地实现。例如，医疗装置的一个替代实施例可以使用本文描述的温度相关的低电池电压阈值来检测广泛范围的工作温度内的低电量状况，而无需进一步检测电压下降。类似地，医疗装置的另一个实施例实现本文描述的电压下降检测，同时不测量标称电池电压或使用现有技术的固定电压阈值来检测低电量状况。然而，本文描述的两种技术为医疗装置100/200提供了特定的优势。如上所述，在电压传感器108中使用ADC的第一种方法传回数字值，然后可以使用此数字值来补偿电池电压的温度。处理器104结合单个ADC，但使用多路复用器来选择不同的输入来测量，包括测试条中的电极。当医疗装置100/200不执行时间关键测量时，ADC可用于测量电池电压。当处理器104执行时间关键测量时，诸如在血糖或其他分析物测量期间测量分析物测量测试条的电压和电流时，处理器104不能中断此关键时间以测量电池电压。采用电压比较器112的第二种方法提供初级电池128的是/否状态，并且不影响处理器104的时序。因此，处理器104被配置为在时间关键测量已经完成之后基于从电压比较器112接收到的状态标志来检查电压下降，并且确定当处理器正在执行其他时间关键测量时电池电压是否下降到参考电压以下。因此，医疗装置100/200可以在装置初始化和闲置期间以及在操作序列期间监测一个或多个电池，以改进低电量状况的检测。
已结合被认为是最实用和最优选的实施例描述了本公开。然而，已通过展示的方式提出了这些实施例，并且保护范围并不旨在限于所公开的实施例。因此，本领域技术人员将认识到，本公开涵盖如以下权利要求中所阐述的并在本公开的精神和范围内的所有修改和替代布置。
Claims (13)
1.一种用于操作医疗装置的方法，其包括：
启用所述医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到所述医疗装置的电池接收电功率；
借助所述处理器，测量所述医疗装置的壳体内的温度；
借助所述处理器，基于所述温度识别第一低电池电压阈值；
借助可操作地连接到所述处理器的电压传感器，测量所述电池的第一电压水平；
在测量所述电池的所述第一电压水平之后，开始所述医疗装置的操作序列；
在所述操作序列期间，借助可操作地连接到所述处理器的电压比较器，生成参考电压水平与从所述电池输送的电压水平之间的多个电压比较；以及
响应于以下各项中的至少一者，借助所述处理器，使用所述医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出：
a)所述电池的所述第一电压水平小于所述第一低电池电压阈值并且高于预定最小工作电压阈值，预定工作电压阈值小于所述第一低电池电压阈值；或者
b)在所述操作序列期间，所述多个电压比较中的至少一个电压比较指示所述电池的所述电压水平小于所述参考电压水平。
2.根据权利要求1所述的方法，对所述第一低电池电压阈值的所述识别进一步包括：
借助所述处理器，使用存储在所述医疗装置的存储器中的预定分段线性函数来识别第一低电池电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述存储器存储分段线性函数的参数，并且所述处理器使用所述参数来计算所述第一低电池电压。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述存储器存储对应于所述分段线性函数的查找表，并且所述处理器使用所述查找表来识别所述第一低电池电压。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，所述操作序列进一步包括：
质量检查过程；
等待流体样品过程；以及
分析物测试序列过程，其中所述电压比较器在所述质量检查过程、所述等待流体样品过程和所述分析物测试序列过程中的每一者期间生成所述多个电压比较。
6.一种医疗装置，其配置为实现根据权利要求1-5中任一项所述的方法。
7.一种用于操作医疗装置的方法，其包括：
启用所述医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到所述医疗装置的初级电池接收电功率；
借助所述处理器，启用所述医疗装置中的至少一个外围装置，所述至少一个外围装置从电连接到所述医疗装置的次级电池接收电功率；
借助所述处理器，测量所述医疗装置的壳体内的温度；
借助所述处理器，基于所述温度识别第一低电池电压阈值；
借助所述处理器，基于所述温度识别第二低电池电压阈值；
借助可操作地连接到所述处理器的电压传感器，测量所述初级电池的第一电压水平；
借助可操作地连接到所述处理器的所述电压传感器，测量所述次级电池的第二电压水平；以及
响应于以下各项中的至少一者，借助所述处理器，使用所述医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出：
a)所述初级电池的所述第一电压水平小于所述第一低电池电压阈值并且高于所述初级电池的第一预定最小工作电压阈值，第一预定工作电压阈值小于所述第一低电池电压阈值；或者
b)所述次级电池的所述第二电压水平小于所述第二低电池电压阈值并且高于所述次级电池的第二预定最小工作电压阈值，第二预定工作电压阈值小于所述第二低电池电压阈值。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
在测量所述初级电池的所述第一电压水平和所述次级电池的所述第二电压水平之后，开始所述医疗装置的操作序列；
在所述操作序列期间，借助可操作地连接到所述处理器的电压比较器，生成参考电压水平与从所述初级电池输送的电压水平之间的多个电压比较；以及
响应于在所述操作序列期间所述多个电压比较中的至少一个电压比较指示所述初级电池的所述电压水平小于所述参考电压水平，借助所述处理器，使用所述医疗装置中的所述输出装置来生成指示所述低电量状况的所述输出。
9.一种医疗装置，其配置为实现根据权利要求7-8中任一项所述的方法。
10.一种用于操作医疗装置的方法，其包括：
启用所述医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到所述医疗装置的电池接收电功率；
开始所述医疗装置的操作序列；
在所述操作序列期间，借助可操作地连接到所述处理器的电压比较器，生成参考电压水平与从所述电池输送的电压水平之间的多个电压比较；以及
响应于在所述操作序列期间所述多个电压比较中的至少一个电压比较指示所述电池的所述电压水平小于所述参考电压水平，借助所述处理器，使用所述医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出。
11.一种医疗装置，其配置为实现根据权利要求10所述的方法。
12.一种用于操作医疗装置的方法，其包括：
启用所述医疗装置中的处理器，所述处理器从电连接到所述医疗装置的电池接收电功率；
借助所述处理器，测量所述医疗装置的壳体内的温度；
借助所述处理器，基于所述温度识别第一低电池电压阈值；
借助可操作地连接到所述处理器的电压传感器，测量所述电池的第一电压水平；以及
响应于所述电池的所述第一电压水平小于所述第一低电池电压阈值并且高于所述电池的第一预定最小工作电压阈值，第一预定工作电压阈值小于所述第一低电池电压阈值，借助所述处理器，使用所述医疗装置中的输出装置来生成指示低电量状况的输出。
13.一种医疗装置，其配置为实现根据权利要求12所述的方法。
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