CN109219464B - 具有取向感测机构的电子阀读取器 - Google Patents

Abstract

一种基于磁性的电子阀读取器300，用于确定耦合到可植入医疗装置的磁体的位置和取向以确定所述装置的设置(例如，所述医疗装置的流体流量控制阀的设置)。所述电子阀读取器包括取向感测机构630，所述取向感测机构630被提供并配置成使所述电子阀读取器能够：1)允许所述电子阀读取器在读取过程期间的取向变化的内部偏移计算；和/或2)在所述读取过程期间，向临床医生提供指示或警告：所述电子阀读取器的所述取向已经改变到处于预定角度接受阈值或窗口或超过所述预定角度接受阈值或窗口的程度。还公开了包括所公开的电子阀读取器的系统以及读取所述装置的设置的方法。

Description

具有取向感测机构的电子阀读取器

背景技术

本公开涉及医疗装置，并且更具体地，涉及基于磁性的电子阀读取器。

基于磁性的指示器工具或阀读取器用于确定可植入医疗装置的设置。可植入医疗装置可包括流体流量控制阀，其控制患者脑中的脑脊液(CSF)的压力。由于脑积水或其他原因引起的脑脊液(CSF)过度积聚本身表现为脑内压力增加。减轻CSF压力在治疗上是有益的，并且通常通过使用流体流量控制阀从脑中的脑室排出CSF来完成。

可植入医疗装置可包括呈磁体形式的靶。磁体允许工具组确定医疗装置的设置并且在不移除皮下植入装置的情况下改变设置。工具组通常包括用于确定医疗装置的取向的定位器工具、用于利用机械罗盘确定可植入医疗装置的设置的基于磁性的指示器工具以及用于通过使用另一磁体改变医疗装置的设置的调节工具。工具组通过使用可植入医疗装置上的磁体与指示器工具罗盘和调节工具磁体中的每一个之间的磁性耦合来工作。

基于机械罗盘的指示器工具依赖于医疗装置上的磁体与罗盘之间的相互作用，所述罗盘足够强以确定磁体的位置，即使通过患者的头皮也是如此。磁体罗盘的相互作用还必须能抵抗外部磁场，尤其是来自地球的磁场。如果植入的医疗装置中的磁体的拉力不够强，则罗盘将朝向与地球的磁场对准漂移。随着磁体与罗盘之间的距离增加，偏转角增加，并且可能导致不准确的装置设置指示。

替代地，已经开发了基于磁性的指示器工具以确定植入的医疗装置(诸如医疗管和导管)内的磁性装置的三维位置和取向。这些替代定位系统通常不涉及作为可植入阀装置的一部分的磁性装置的可旋转取向。在美国专利号7,334,582(Bertrand等人)中公开了这种装置的示例，所述专利的公开内容在此通过引用并入。

Bertrand等人的美国专利号8,622,978公开了一种用于评估植入装置内的流体流量阀的位置的基于罗盘的指示器。Bertrand等人描述的流体流量阀可用于控制脑积水患者的脑脊液(CSF)的流量。这种基于罗盘的指示器与Bertrand等人的美国专利号5,637,083中公开的可植入流量控制装置结合使用。Haynor等人的美国专利号5,879,297和美国专利号6,129,668公开了一种电子装置，其用于使用多个磁性传感器确定耦合到留置医疗装置的磁体的位置和取向。下面的表1列出了公开用于确定可植入医疗装置内的磁性装置的位置和取向的装置的文件。

表1

上面表1中列出的所有文件在此通过引用以其各自的整体并入本文。本发明人认为，可以通过使用本公开的结构和技术有利地修改表1的专利中公开的任何装置和方法。

发明内容

本公开涉及用于确定耦合到可植入医疗装置的磁体(磁性指示器装置)的位置和取向的基于磁性的电子阀读取器，所述可植入医疗装置诸如控制脑脊液(CSF)的压力的流体流量控制阀。电子阀读取器与植入的医疗装置交互以评估与可植入医疗装置相关联的设置。基于磁性的电子阀读取器包括多个磁性传感器装置(即，磁场传感器)、取向感测机构和处理系统，所述处理系统使用从多个磁性传感器装置生成的数据来确定磁性指示器装置的位置和取向。磁性指示器装置，耦合到用于控制可植入医疗装置上的操作的流体流量控制阀，允许处理系统根据磁性指示器装置的位置和取向进一步确定控制阀的设置。

在某些实施例中，处理系统利用从取向感测机构生成的数字测量和信息来通过解释在电子阀读取器位于可植入医疗装置附近时电子阀读取器的三维(即，x-y-z轴)取向的变化来确定磁性指示器装置的位置和取向。取向感测机构还可以或替代地用于向处理系统提供数字测量和信息，所述处理系统可被配置成使用数字测量或信息来监测电子阀读取器的取向并且提醒临床医生(例如，视觉上、听觉上等)电子阀读取器外壳正接近不期望的或不可接受的取向差异或损失。

与已知的读取装置相比，本文公开的电子阀读取器的取向感测机构提供了显著的优点。利用某些已知的读取装置，电子读取器估计外部磁场以从接收的数据中减去估计的外部磁场，以便最小化任何外部磁场对装置设置测量的精度的影响。此过程要求用户基本上维持电子读取器相对于地球的在零设置(减法或配衡)操作与电子阀读取器应用在植入的医疗装置上之间的x-y-z轴取向。由于人的限制和过程的性质，在使用期间维持电子读取器的x-y-z轴取向难以实现，并且可能导致临床医生在获得读数之前必须进行多次尝试。在所公开的实施例中，提供并配置取向感测机构以使电子阀读取器能够：1)允许电子阀读取器的取向变化的内部偏移计算或解释；和/或2)向临床医生提供指示或警告：电子阀读取器的取向已经改变到处于预定角度接受窗口或超过预定角度接受窗口的程度。为了作为警告，角度接受窗口被设置为小于将导致来自电子阀读取器的“取向损失”错误消息的角度接受窗口，因此需要临床医生重新开始读取过程并重新校准电子阀读取器。因此，所公开的具有取向感测机构的电子阀读取器更易于使用，因此可能减少程序时间和用户挫败感。

本公开的额外方面涉及包括可植入医疗装置的系统，所述可植入医疗装置包括可植入流量控制装置、电子阀读取器和调节工具。可植入流量控制装置包括耦合到流体流量控制阀的磁性指示器装置。电子阀读取器包括多个磁性传感器装置、取向感测机构和处理系统，所述处理系统使用从多个磁性传感器装置生成的数据来确定磁性指示器装置的位置和取向。磁性指示器装置，耦合到用于控制可植入流量控制装置上的操作的控制阀，允许处理系统根据磁性指示器装置的位置和取向进一步确定控制阀的设置。在某些实施例中，取向感测机构向处理系统提供用于确定磁性指示器装置的位置和取向的信息。在一些实施例中，处理系统被配置成利用从取向感测机构生成的数字测量和信息来提供指示，并且如果适用的话提醒用户电子阀读取器在读取过程期间正接近不可接受的取向差异或损失。

本公开还包括确定磁性指示器装置的位置和取向的方法，所述方法包括：将电子阀读取器放置在可植入医疗装置附近；检测来自多个目标磁性传感器装置的磁场；从由多个背景磁性传感器装置随时间观测的一系列磁场数据估计背景磁场；以及通过电子阀读取器指示可植入医疗装置的装置设置(例如，控制阀设置)。多个目标磁性传感器装置和多个背景磁性传感器装置定位成隔开一定的距离，足以允许背景磁场传感器装置在目标磁性传感器装置位于植入的流量控制装置附近时仅检测环境磁场。在某些实施例中，所述方法包括：使用电子阀读取器的取向感测机构来收集关于电子阀读取器在零设置(减法或配衡)操作与电子阀读取器应用在植入的医疗装置上之间的取向的数字测量；将数字测量和/或信息发送到处理系统，并且采用处理系统来在取向感测机构感测到取向的变化时允许内部偏移计算并解释取向变化。另外或替代地，上面公开的方法可以包括：利用取向感测机构监测电子阀读取器的取向，并且当电子阀读取器取向在预定角度接受窗口之外改变时提醒临床医生，使得电子阀读取器可以在读取过程继续之前重新定向。在一些实施例中，在电子阀读取器将失去姿态并且需要重新校准之前提供提醒或指示。

附图说明

图1是与电子阀读取器一起使用的可皮下植入且可调节的流体流量控制装置的透视图。

图2是进一步示出图1的可皮下植入且可调节的流体流量控制装置的横截面图。

图3是示出电子阀读取器和调节工具的示意图。

图4是示出用于诸如图3的电子阀读取器的手持装置中的一般可编程处理系统的框图。

图5是示出展示图3的电子阀读取器的磁性传感器装置的显示器的框图。

图6是示出图3的电子阀读取器的内部部件的框图。

图7和图8示意性地示出与图3的电子阀读取器一起使用的具有额外磁性指示器装置的替代性可植入阀装置。

图9是与图3也示出的调节工具一起使用的图3的电子阀读取器的图示。

图10是使用图3的电子阀读取器的一种示例性方法的流程图。

图11A是电子阀读取器的一个示例的操作的流程图。

图11B是电子阀读取器的另一个示例的操作的流程图。

具体实施方式

图1和图2示出可皮下植入且可经皮调节的流体流量控制装置10的一个示例。流体流量控制装置10旨在用于外科手术植入生理分流系统中，所述系统用于将流体从身体的一个部分排出到另一个部分。例如，为了在这种系统中连接流量控制装置10，流量控制装置10包括入口连接器12和出口连接器14，其各自接收一根外科手术管(未示出)的一端。外科手术管的端部安插在连接器12和14上并且仅在每个连接器12、14的端部附近形成的环形脊的内部通过单个结扎线固定在其上面。

当流量控制装置10用在旨在用于治疗脑积水的排出系统中时，入口连接器12与近端导管流体连接，所述近端导管在压力下通过头骨插入到含有脑脊液(CSF)的脑室中。出口连接器14流体连接到远端导管(未示出)，所述远端导管用于将脑脊液排出到例如患者心脏的心房部分。通常，流量控制装置10将通过外科手术植入在患者的头骨上，其中皮瓣覆盖在流量控制装置10上。为了便于在植入后将流量控制装置10保持在其期望位置，一般柔性安装板可具备一个或多个缝合孔。

高度可靠的流体流量控制装置10具有通过其中的单个流动路径20和阀机构，当通过使用如本文所公开且下面更详细讨论的电子阀读取器或“指示器工具”皮下植入装置10时，可以经皮调节所述阀机构。流量控制装置10包括投入在弹性体壳体16内的相对刚性的模制塑料基座，它们一起限定了从入口连接器12通过流体流量控制装置10到达出口连接器14的流体流动路径。阀壳包括可经皮调节的阀机构，其限制流体通过流量控制装置10的流动。耦合到可调节阀机构的是磁性指示器装置，其可以使用如下所述的电子阀读取器在外部定位。在授予Bertrand等人的标题为“可植入的可调节流体流量控制阀(ImplantableAdjustable Fluid Flow Control Valve)”的美国专利号5,637,083中更详细地示出并描述了流量控制装置，所述专利的公开内容在此通过引用并入。

现在也转向图3，其是示出基于磁性的电子阀读取器300的示例性实施例的图示。本实施例的电子阀读取器300包括显示模块301、阀读取器传感器模块303以及调节工具305。阀读取器传感器模块303对应于具有相应磁性传感器装置的磁性传感器模块，所述磁性传感器装置以电子方式确定磁性指示器装置的位置和取向，所述磁性指示器装置是植入的流量控制装置(诸如在本文中讨论并且在'083专利中完全公开的流体流量控制装置10)的组成部分。阀读取器传感器模块303使用多个磁性传感器装置，如下面讨论并且如上面所述的'668和'297专利中详细公开的。阀读取器传感器模块303可以进一步对应于包括具有至少一个姿态传感器的一个或多个加速度传感器模块的取向感测机构。包括阀读取器传感器模块303内的处理模块(不可见，也参见图6)的处理系统基于磁性指示器装置的位置和取向确定植入的流量控制装置内的可调节控制阀的对应阀设置，并且在一些实施例中，确定从取向感测机构接收的关于电子阀读取器在读取过程期间的取向变化的信息。在一个实施例中，阀读取器传感器模块303包含磁性传感器装置、姿态或加速度传感器以及一些相关联的支持电子器件，而处理、显示器、电源电路和电池可以包含在电子阀读取器300的其余部分内。

根据所有这些信息，阀读取器传感器模块303内的处理模块生成显示数据信息，所述显示数据和信息随后输出到电子阀读取器300的显示模块301(也参见图6)。在一些实施例中，显示数据表示流量控制装置内的阀控制机构的取向的视觉指示。电子阀读取器300的用户可以使用所述显示数据来确定流量控制装置10内的控制阀是否设置到期望位置。

在操作中，阀读取器传感器模块303和其多个磁性传感器模块放置在患者附近一位置，植入的流量控制装置被认为位于所述位置中。在许多情况下，医生或其他用户可以准确地识别流量控制装置的此位置并且阀读取器传感器模块303可以位于植入的流量控制装置的顶部。在该读取过程期间，具有加速度或姿态传感器模块的取向感测机构收集与电子阀读取器的x-y-z轴取向相关的数字测量或其他信息并将其提供到处理模块(也参见图6)。阀读取器传感器模块303中的电子器件处理并检测对应于作为流量控制装置的一部分的磁性指示器装置生成的磁场的电子信号。这些检测到的电子信号也可以对应于与周围和环境源相关联的磁场。可以从检测到的信号中减去对从取向感测机构检测到的取向的任何适用变化的影响以及来自这些周围和环境源的影响，以便确定作为流量控制装置的一部分的磁性指示器装置的位置和取向的更准确的指示。来自多个磁性传感器模块中的每一个的磁场数据允许确定磁性指示器装置的位置和取向以五个自由度表示：x、y、z、俯仰和偏航。

根据作为流量控制装置的一部分的磁性指示器装置的此确定的取向并且根据流量控制装置的已知取向，处理模块可以确定流量控制装置内的控制阀的当前设置。容易确定将磁性指示器装置的位置转换成控制阀的设置所需的处理，因为值对应于具有磁性指示器装置的旋转圆内的位置的可旋转轮，所述磁性指示器装置直接对应于流量控制装置内的控制阀的设置。在上面引用的'668和'297专利中很好地理解并且公开这种转换处理，因为罗盘在其旋转圆内的取向直接对应于流量控制装置内的控制阀的设置。一旦确定并显示控制阀的当前位置，就可使用调节工具305来改变流量控制装置内的控制阀的设置，如下面将更详细地讨论的。

在某些实施例中，处理系统可以使用从取向感测机构接收的信息和/或数字测量来向临床医生提供指示或提醒306，如果电子阀读取器300的取向在读取过程期间已经充分改变，使得取向处于预定角度接受窗口或接近预定角度接受窗口的边界的阈值处或之外。角度接受窗口或阈值可以被设置为取向的变化，该变化小于将导致电子阀读取器300提供不能确定控制阀设置(即，电子阀读取器在姿态范围外)的错误消息的取向变化，并且在重新校准电子阀读取器之后，应再次尝试读取过程。以这种方式，提醒临床医生在电子阀读取器300处于姿态范围之外之前应重新定向电子阀读取器300。指示或提醒306可以通过显示模块301或外壳可视地提供在显示器上和/或指示也可以是可听的、振动的等。

现在还参考图4，其是大体示出用于诸如电子阀读取器300的手持装置中的可编程处理系统400的框图。在磁阀读取器处理系统400的一个实施例中，磁阀读取器处理系统400可操作来提供磁阀指示器工具处理系统。本领域普通技术人员将理解，磁阀读取器处理系统400可包括比参考图4中示出的磁阀读取器处理系统400所示的那些部件更多的部件。然而，所示部件足以公开用于实践所公开实施例的说明性实施例。

如图4所示，磁阀读取器处理系统400结合可植入流量控制装置使用，诸如需要的流量控制装置10。磁阀读取器处理系统400还包括一个或多个处理单元412、视频显示适配器414以及大容量存储器，所有都通过总线422连接起来。大容量存储器通常包括RAM 416、ROM 432，并且可以包括一个或多个大容量存储装置，诸如可移除存储器装置，诸如紧凑型闪存、智能媒体或安全数字存储卡。存储器装置可存储操作系统420用于控制磁阀读取器处理系统400的操作。应理解，这个部件可以包括本领域普通技术人员已知的通用服务器操作系统，诸如UNIX、MAC OS^TM、LINUX^TM或Microsoft

基本输入/输出系统(“BIOS”)418也被提供用于控制磁阀读取器处理系统400的低级操作。

如上所述的大容量存储器示出了另一种类型的计算机可读介质，即计算机存储介质。计算机存储介质可包括在任何方法或技术中实现用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。大容量存储器还存储用于提供磁阀读取器处理程序的程序代码和数据。更具体地，大容量存储器存储包括磁阀读取器处理程序430和其他程序434的应用，以及可能需要的类似的分析工具应用436。磁阀读取器处理程序430包括被执行以执行本文描述的逻辑的计算机可执行指令。

磁阀读取器处理系统400还包括用于与外部装置通信的输入/输出接口424，所述外部装置诸如触摸屏和类似的输入装置，或图4中未示出的其他输入装置。同样，如果需要额外的数据存储装置，磁阀读取器处理系统400还可包括额外的大容量存储设施(也未示出)。

本领域技术人员将认识到，图4内示出的磁阀读取器处理系统400可以表示通常在手持或类似的专用处理系统中找到的一组处理部件。当然，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，包括包含额外外围设备和用户界面装置的通用计算系统的其他处理系统也可以用于实现根据各种公开实施例的可编程处理。

图4示出了可以实现流量控制装置和电子阀读取器的合适操作环境的示例。操作环境仅为合适操作环境的一个示例，并且无意暗示对本公开实施例的使用或功能性的范围的任何限制。可适用于所公开实施例的其他众所周知的计算系统、环境和/或配置包括但不限于，个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费电子器件、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括任何上述系统或装置的分布式计算环境等。例如，专用处理系统可以包括用于执行所需浮点数学的处理器或数字信号处理器(DSP)、各种内部存储器类型(包括FLASH、ROM、RAM和FPGA)、用于阀校准系统的一些最小外部存储器，以及用于运行开关和定制LCD或OLED显示器的用户界面和显示驱动芯片。专有的嵌入式操作系统是用于实现读取器程序的专门编写的应用，并且可以包括所述专门编写的应用。

还可以在由一个或多个计算机或其他装置执行的计算机可执行指令(诸如程序模块)的一般上下文中描述所公开的实施例。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以根据期望在各种实施例中进行组合或分布。

处理装置通常包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由这些装置访问的任何可用介质。作为示例而不限于，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括在任何方法或技术中实现用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储装置、磁盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或者可用于存储期望信息并可由处理装置访问的任何其他介质。

通信介质通常以诸如载波或其他传输机构等调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”意指使其一个或多个特性以编码信号中信息的方式设置或改变的信号。作为示例而不限于，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及诸如声学、RF、红外、蓝牙和其他无线介质的无线介质。上述任一的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

另外，本文描述的实施例被实现为由可编程处理装置执行的逻辑操作。公开实施例的这些各种实施例的逻辑操作被实现为：(1)在计算系统上运行的一系列计算机实现的步骤或程序模块；和/或(2)计算系统内的互连机器模块或硬件逻辑。实现方式是一个依据实现本公开的计算系统的性能要求进行选择的问题。因此，构成本文描述的本公开的实施例的逻辑操作可以不同地称为操作、步骤或模块。

现在也转向图5，其是示出根据示例实施例的电子阀读取器300内的磁性装置520的框图。电子阀读取器300包括在电子阀读取器300内的开口501，所述开口允许电子阀读取器300定位在植入的流量控制装置(例如，上面关于图1-图2描述的流量控制装置10)上方。电子阀读取器300还包括多个磁性传感器装置510-513，其各自检测电子阀读取器300内相应位置处的磁场。由每个磁性传感器装置510-513在其位置处检测的磁场是由于背景环境磁场和位于开口501内的磁性装置520产生的磁场。这样，可以处理来自各种磁性传感器装置510-513的信号以确定磁性装置520相对于磁性传感器装置510-513的已知位置的位置和取向。

当由多个磁性传感器装置510-513检测的磁性装置520对应于作为流量控制装置10内的阀的一部分的磁性指示器装置时，期望确定磁性指示器装置相对于流量控制装置的已知位置的取向，以便精确地确定流量控制装置内的控制阀的设置。在一个实施例中，临床医生将电子阀读取器300定向到相对于植入的流量控制装置(例如，流量控制装置10)的已知取向。这样，相对于该已知取向确定磁性指示器装置703以及因此控制阀的取向。在其他实施例中，可以使用用于额外位置参考的额外测量来执行该取向和位置转换操作。由于在电子阀读取器300内的处理可以周期性地或重复地更新，并且每秒可以发生几次，可以估计磁场的周围和环境源，并将其从由多个磁性传感器装置510-513生成的观测信号中减去。这些磁性传感器装置510-513通常位于电子阀读取器300周围的分散位置处。在一个实施例中，这些磁性传感器装置510-513可以位于电子阀读取器300的相应四个角落中的一个角落周围。替代地，可以使用不同数量的磁性传感器装置(例如，3、4、5等)。与基于机械罗盘的装置相比，以这种方式使用这些磁性传感器装置510-513允许电子阀读取器300以更大的距离感测植入的磁性装置，同时对于在植入的流量控制装置上同轴地居中不太敏感。

现在也参考图6，其是示出电子阀读取器300的内部部件的框图，所述电子阀读取器包括对应于可编程处理系统的至少一个处理模块620，所述可编程处理系统诸如上面关于图4讨论的磁阀读取器处理系统400。电子阀读取器300使用显示模块610构建，所述显示模块被多个磁场传感器模块601-604包围。这四组磁场传感器模块601-604中的每一个包含三个单独的传感器，以便测量模块601-604在其位置处检测到的完整的三维矢量磁场。电子阀读取器300还包含具有一个或多个加速度传感器模块630的取向感测机构、模数转换器模块621、以及组合的磁场传感器模块611，所述组合的磁场传感器模块用于电子处理由组合的磁场传感器处理模块601-604生成的信号以获得对应于观测到的磁场的数字测量。随后在处理模块620(其可以是与图4的处理模块相同或者可以是单独的子处理器)内处理观测的磁场的这些数字测量以及任选地从取向感测机构加速度传感器模块630获得的数字测量，以便确定磁性指示器装置在电子阀读取器300的视野内的位置和取向。处理模块620对测量的磁场数据执行操作以确定由磁性指示器装置生成的磁场，同时减去也由磁场传感器模块601-604观测到的周围和环境磁场的估计。在上面讨论过的Haynor等人的'668和'297专利内更详细地描述在磁性指示器装置的位置和取向的此确定时执行的处理，不包括基于从取向感测机构630的加速度传感器模块接收的数字测量的调节。合适的取向感测机构的示例包括加速度传感器，包括荷兰埃因霍温的NXP的NXP-MMA7456L、瑞士日内瓦的STMicroelectronics的ST-LISDE12。

如图6中大体所示，取向感测机构可替代地具有陀螺仪模块，其包括姿态传感器。还如上所述，取向感测机构630可被配置成向磁阀读取器处理系统620提供关于在读取过程期间电子阀读取器300的取向变化的数字测量。例如，可由处理模块620监测取向的变化，以便提醒临床医生电子阀读取器300的取向的显著变化。在确定磁性指示器装置的位置和取向时，处理模块620还可解释从取向感测机构630获得的数字测量。合适的取向感测机构的示例包括陀螺仪传感器，诸如荷兰埃因霍温的NXP的NXP-FXAS21002。

根据磁性指示器装置相对于可植入流量控制装置(例如，可植入流量控制装置10)的上述位置和取向，处理模块620进一步确定控制阀的设置。在某些实施例中，此设置数据随后用于生成关于电子阀读取器300的取向的显示图像和/或指示来在显示模块610上呈现给临床医生。处理模块620可以通过显示驱动器612将显示和指示数据输出到显示模块610。

所公开的电子阀读取器(例如，电子阀读取器300)还可包含存储卡读取器631以用于接受计算机可读存储介质。在一个实施例中，此存储介质可包括紧凑型闪存、启动介质、安全数字和记忆棒存储卡以用于提供包含该装置可用数据的装置可替换存储器。例如，可植入流量控制装置(例如，可植入流量控制装置10)可允许流体以对应于控制阀上的特定设置的特定压力设置下流动。当电子阀读取器确定控制阀设置时，来自存储卡的数据可用于显示对应的压力设置。由于阀到压力设置可能与可植入流量控制装置的特定型号不同，使用对应于流量控制装置的型号的存储卡将允许读取器装置容易地显示各种流量的压力值，而不需要同时维持所有装置的所有阀到压力设置数据。

现在也参考图7和图8，其示意性地示出与本文公开的电子阀读取器一起使用的具有额外磁性装置的可植入阀装置。如上面所讨论，相对于流量控制装置的估计位置使用耦合到可植入流量控制装置的检测到的磁性指示器装置的位置和取向以便确定控制阀设置。进行所述估计是因为通过定位耦合到控制阀的磁性装置来设置控制阀，使得在控制阀围绕已知的圆形位置旋转时，磁性指示器装置的磁场也围绕相同的圆旋转。用户试图将电子阀读取器手动对准到与植入的流量控制装置对准的取向。如先前讨论，此对准过程可能是困难的，并且在读取过程期间维持电子阀读取器的取向也可以具有挑战性。因此，所公开的电子阀读取器包括取向感测机构，以感测并提供考虑到感测的取向测量的偏移计算，或者在电子阀读取器取向正接近或处于不可接受的取向差异或损失时提醒电子阀读取器的用户，如上面所讨论。

在替代实施例中，额外的磁体710在与阀701及其磁性指示器装置703分开的位置处耦合到可植入流量控制装置700。电子阀读取器诸如电子阀读取器300使用与上面所讨论相同的处理来检测磁性装置，检测额外磁体710的位置和取向。额外磁体710的位置为电子阀读取器300内的处理模块620提供参考点，以明确地确定电子阀读取器300的取向。电子阀读取器300不需要将植入的流量控制装置700定位在相对于电子阀读取器300的已知取向，以便精确地确定控制阀701的设置。在该替代实施例中，可以通过确定耦合到控制阀701的磁性指示器装置703相对于额外参考磁体710的位置的取向来进行控制阀701的设置。使用此方法，可以精确地进行控制阀701的设置，而与电子阀读取器300相对于植入的流量控制装置的取向无关。

在又一个实施例中，两个单独的参考磁体810-811被添加到流量控制装置800中，使得控制阀801及其对应的磁性指示装置803的取向与电子阀读取器(例如，电子阀读取器300)的位置无关。在电子阀读取器的替代实施例中，电子阀读取器可以利用更少的磁性传感器装置。磁性传感器装置提供关于检测到的目标和背景磁场的一般取向的信息。当临床医生将所述实施例中的电子阀读取器定向到与植入的流量控制装置对准的期望取向时，除了解释背景场之外，可以根据从耦合到控制阀801的磁性指示装置803观测到的磁场的取向并且在一些实施例中电子阀读取器300的取向的变化来确定控制阀801的设置。

本文公开的电子阀读取器可以包括图9中大体描绘的显示模块911，图9示出根据示例性实施例的替代电子阀读取器300’的替代电子阀读取器的图。在该实施例中，电子阀读取器300包含显示模块911，一旦电子阀读取器300'位于植入的流量控制装置附近，所述显示模块就显示控制阀的位置。上面关于替代实施例详细讨论了确定控制阀的位置的过程。显示模块911可以进一步可选地显示从处理系统(例如，磁阀读取器处理系统400)提供的关于电子阀读取器300'的取向变化的信息，所述信息基于由上面关于图3的电子阀读取器300讨论的取向感测机构感测到的变化。根据期望，电子阀读取器300'的所有其他方面可以根据本文公开的替代实施例来配置和操作。

一旦确定并显示阀的当前位置，就可以使用与以上公开的调节工具305相同的调节工具305来改变流量控制装置(例如，流量控制装置10)内的控制阀的设置。调节工具305'对应于磁耦合装置，所述磁耦合装置放置在阀读取器传感器模块903上方以将调节工具905直接定向在作为控制阀一部分的磁性指示器装置上方。调节工具305磁性地耦合到磁性指示器装置，使得调节工具305在其位于阀读取器传感器模块903上方的位置内的旋转致使磁性指示装置在控制阀内旋转。在磁性指示器装置直接耦合到阀调节机构或工具305时，磁性指示器装置的这种旋转改变了流量控制装置内的控制阀的设置。在Bertrand等人的美国专利号8,622,978中更详细地公开调节工具305的操作，所述专利的公开内容以其整体并入本文。这些模块如本文所公开的一起操作，以提供电子阀读取器和阀调节工具的操作。

现在也转向图10，其大体示出了读取过程1001或确定具有根据示例性实施例的本文公开的电子阀读取器的可植入流量控制装置(诸如可植入流量控制装置10)的控制阀的设置的方法。所述方法通过确定背景磁场和电子阀读取器姿态的估计1003开始。通过获得一组磁场值来确定背景磁场值的估计，所述一组磁场值被平均以获得来自环境和周围源的背景场的这种估计。利用取向感测机构确定电子阀读取器的姿态。接下来，所述方法通过以下操作继续：将电子阀读取器放置在患者体内的可植入流量控制装置1005附近以便检测可植入流量控制装置的磁性指示器装置1007的目标磁场。由于通常可在距离耦合到可植入流量控制装置的典型磁性指示器装置12cm处观测到的目标磁场通常小于5毫高斯，因此电子阀读取器必须尽可能靠近流量控制装置定位以允许电子阀读取器检测地球背景磁场内的这个磁场，通常观测到所述磁场为大约500毫高斯。在该放置期间，电子阀读取器的取向可能受到损失或显著变化。如上面所讨论，取向感测机构及其姿态传感器提供关于电子阀读取器相对于处理模块的取向变化的数字测量，以允许电子阀读取器的取向变化的内部偏移计算。

一旦将电子阀读取器定位成尽可能靠近流量控制装置，电子阀读取器就检测从所有源1007(即，目标和背景源)观测到的磁场。将背景磁场估计1003从观测到的磁场值1007中减去，以获得耦合到作为植入的流量控制装置的一部分的控制阀的磁性指示器装置1009的位置和取向。在一些实施例中，以每秒几次的速率重复磁性指示器装置的检测磁场和处理位置和取向。如上面所讨论，还可使用关于电子阀读取器的取向变化的数字测量来确定磁性指示器装置1009的位置和取向。

将磁性指示器装置的位置或取向与流量控制装置的已知取向进行比较，以确定流量控制装置1011的控制阀的设置/取向。可以通过要求电子阀读取器定向到相对于流量控制的特定位置来手动确定流量控制装置的已知取向。还可以根据对诸如上面所讨论的单独参考磁体(即，磁性指示器装置)的其他参考位置的检测来确定流量控制装置的已知取向。一旦电子阀读取器确定了控制阀的设置，用户就可以利用调节工具来进行磁旋转并因此根据期望改变阀的设置/取向。

现在还参考图11A，其是大体示出根据示例性实施例的电子阀读取器(诸如上面公开的那些)的操作的流程图，其中在确定可植入医疗装置设置时，使用取向感测机构来解释在读取过程期间电子阀读取器的取向的变化。首先，电子阀读取器测量用于进行零设置或配衡操作的姿态传感器值和磁性传感器值1101-1103，以便解释背景磁场1103并且用姿态传感器位置数据或其他数字测量确立电子阀读取器的初始位置1107。步骤1101和1103可以同时发生或以相反的顺序发生。通过获得一组磁场值来确定磁体校准数据1109，所述一组磁场值被平均以获得来自环境和周围源的背景场的这种估计。将磁场值1109发送到处理系统以准备磁体/目标位置和取向的初始估计1111。接下来，处理系统基于磁性传感器的磁体/目标和取向的估计位置和取向预测磁性传感器值1113。随后，将预测值和测量值进行相互比较1115。如果预测值和测量值为紧密匹配1117，则为临床医生显示磁性指示器装置的位置和取向，可选地连同置信度信息一起显示1119。如果预测值和测量值为不紧密匹配，则通过重复步骤1113-1117准备磁体位置和取向的新的估计1121，直到获得紧密匹配。被认为是“紧密匹配”的阈值可以根据期望进行变化。例如，电子阀读取器300可以设置为各种容差水平(例如，0.5、1.0、1.5、2.0或2.5)，如图3可见。

现在还参考图11B，其是大体示出根据替代示例性实施例的电子阀读取器(诸如上面公开的那些)的操作的流程图，其中使用取向感测机构来监测电子阀读取器的取向，使得如果取向显著变化则可提醒临床医生。类似于前一个实施例，电子阀读取器首先测量用于进行零设置或配衡操作的姿态传感器值和磁性传感器装置值1201-1203，以便解释背景磁场并且用传感器位置数据或测量确立电子阀读取器的初始位置。随后，当电子阀读取器朝向可植入医疗装置移动时，姿态传感器值由处理系统监测。如果取向的姿态或变化处于或落在指定窗口之外1205，则向用户(例如，在显示器上)提供指示超出范围或在窗口外部的指示1207。如果取向或姿态保持在预定窗口内，则测量磁性传感器值1209，并且将其与磁性指示器装置的传感器位置和磁体校准数据1211-1213一起用于准备磁性指示器装置的磁体/目标位置和取向1215的初始估计。接下来，处理系统基于磁性传感器的磁体/目标和取向的估计位置和取向预测磁性传感器值1217。将预测值和测量值进行相互比较1219。如果预测值和测量值为紧密匹配(如在步骤1221处所确定)，则为临床医生显示磁性传感器位置和取向1223，可选地连同置信度信息一起显示。如果预测值和测量值为不紧密匹配(如在步骤1221处所确定)，则通过重复步骤1217-1221准备磁性指示器装置位置和取向的新的估计1225，直到获得紧密匹配。被认为是“紧密匹配”的阈值可以根据期望进行变化。例如，电子阀读取器300可以设置为各种容差水平(例如，0.5、1.0、1.5、2.0或2.5)，如图3可见。

尽管已经参考优选实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

Claims (6)

1.一种用于确定具有控制阀和磁性指示器装置的可植入医疗装置的设置的基于磁性的电子阀读取器，所述基于磁性的电子阀读取器包括：

外壳，所述外壳具有显示器；

多个磁性传感器装置，所述多个磁性传感器装置用于确定所述磁性指示器装置的空间位置和取向；

取向感测机构，所述取向感测机构数字地测量所述外壳的所述取向的变化；以及

处理系统，所述处理系统包括至少一个处理模块，所述至少一个处理模块从所述多个磁性传感器装置接收磁性传感器值并且确定所述可植入医疗装置的所述控制阀的设置，其中所述处理系统被配置成生成信号以向所述电子阀读取器提供对于在预定角度接受窗口处或之外的所述外壳的取向变化的指示。

2.如权利要求1所述的基于磁性的电子阀读取器，其中所述取向感测机构选自由陀螺仪和加速度计组成的组。

3.如权利要求1所述的基于磁性的电子阀读取器，其中所述预定角度接受窗口被设置成在所述电子阀读取器将需要重新校准之前生成所述信号以便确定所述可植入医疗装置设置。

4.如权利要求1所述的基于磁性的电子阀读取器，其中在所述显示器上提供所述指示。

5.如权利要求1所述的基于磁性的电子阀读取器，其中所述处理系统被配置成利用从所述取向感测机构接收的关于所述外壳的所述取向的数字测量来确定所述控制阀的所述设置。

6.如权利要求5所述的基于磁性的电子阀读取器，其中所述数字测量与所述电子阀读取器的空间取向的变化相关。

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