具有時鐘和自定時部件的可植入醫(yī)療設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及可植入醫(yī)療設(shè)備，并且尤其涉及具有多個定時設(shè)備的可植入醫(yī)療設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)可植入醫(yī)療設(shè)備是通常包含微處理器來控制操作的復雜的電子設(shè)備。微處理器通常與至少一個存儲器或存儲器單元耦合以用于存儲和檢索與可植入醫(yī)療可植入醫(yī)療的操作相關(guān)以及與附加部件(諸如，感測電路或模塊和輸出電路或模塊)相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息。
[0003]通常在生成時鐘信號的時鐘電路的控制下以逐步方式執(zhí)行植入式醫(yī)療設(shè)備的各種功能，可植入的部件利用該時鐘信號來定時和排序(sequence)它們的活動。這樣的時鐘在本領(lǐng)域是公知的。通常尋求例如由振蕩器所生成的時鐘的規(guī)律信號是相當規(guī)律的，從而確?？芍踩脶t(yī)療設(shè)備的穩(wěn)定且可預測的操作特性。通常由創(chuàng)造晶體振蕩器的晶體來生成并控制穩(wěn)定的振蕩器。
[0004]為了執(zhí)行可植入醫(yī)療設(shè)備內(nèi)的一個一般操作，例如，到存儲器的存儲或從存儲器的讀取，通常需要按順序執(zhí)行若干不同步驟。為了在期望的時間幀內(nèi)執(zhí)行一般操作，具有比期望的時間幀快得多的時鐘信號可能是有必要的，因為需要按順序完成若干或許多單獨的步驟。因此，經(jīng)常期望具有不僅穩(wěn)定且一致而且與可植入醫(yī)療設(shè)備的整體性能相比相對較快的時鐘信號。
[0005]然而，高度準確且相對較快的晶體振蕩器不僅相對昂貴，而且更重要地，其消耗相對更大量的功率。更高的功率消耗不僅生成更多熱量，而且更重要地，其縮短了電池壽命，因為大多數(shù)可植入醫(yī)療設(shè)備是電池供電的。較短的電池壽命意味著更頻繁的再充電或更頻繁的移植以用于電池更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]代替定時來自高度穩(wěn)定、相對快的晶體振蕩器的所有或大多數(shù)部件，本發(fā)明利用單個、相對便宜、低頻、低功率振蕩器。該單個低功率振蕩器計時并同步中央處理單元?？芍踩脶t(yī)療設(shè)備內(nèi)的其它單元或模塊一般與該低頻振蕩器同步，但隨后通過自定時維持單獨的操作。因此，例如，一旦在從低頻振蕩器定時時發(fā)起到存儲器模塊的存儲或從存儲器模塊的讀取，存儲器隨后就利用自定時來生成并定時完成到操作的存儲或從操作的讀取所必須的步驟的單獨順序。類似地，可植入醫(yī)療設(shè)備的輸出設(shè)備可以是起搏引擎，該起搏引擎可通過多個自定時步驟自主地生成治療輸出信號。作為另一示例，遙測單元可在本地控制下與外部設(shè)備通信，而不是由低頻振蕩器逐步地控制。在實施例中，中央處理單元被設(shè)計成在一個或兩個低頻時鐘周期內(nèi)完成處理單個指令而可植入醫(yī)療設(shè)備的其它部件通過自主地執(zhí)行具體任務(wù)而協(xié)作。
[0007]消耗相對少的功率的單個低頻振蕩器和自定時的可植入醫(yī)療設(shè)備的一個或多個部件的組合實現(xiàn)了低成本且低功率的可植入醫(yī)療設(shè)備，且該可植入醫(yī)療設(shè)備還具有很好的性能和通用性。
[0008]在實施例中，可植入醫(yī)療設(shè)備具有時鐘生成電路，配置成生成在時鐘生成電路頻率下并具有時鐘周期的時鐘信號。自定時中央處理單元被配置成處理計算指令并且在完成處理計算指令中的每一個時生成處理完成信號。自定時存儲器被可操作地耦合至中央處理單元并且被配置用于存儲可植入醫(yī)療設(shè)備的信息并且在完成讀取操作和存儲操作中的至少一個時提供訪問完成信號。時鐘信號、來自中央處理單元的處理完成信號、來自存儲器的訪問完成信號被用于同步在可植入醫(yī)療設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。感測電路被配置成為可植入醫(yī)療設(shè)備的操作感測心臟事件。輸出電路被配置成至少部分地取決于計算指令的處理而生成輸出信號。起搏狀態(tài)機被配置成獨立于自定時中央處理單元而發(fā)展(develop)定時信號以協(xié)調(diào)可植入醫(yī)療設(shè)備的感測電路和輸出電路。
[0009]在實施例中，自定義中央處理單元在時鐘生成電路的單個時鐘周期內(nèi)處理計算指令中的每一個。
[0010]在實施例中，中央處理單元在不超過時鐘生成電路的三個時鐘周期內(nèi)處理計算指令中的每一個。
[0011]在實施例中，存儲器在存儲周期內(nèi)完成讀取操作或存儲操作并且其中時鐘生成電路的時鐘周期大于該存儲周期。
[0012]在實施例中，起搏狀態(tài)機由來自中央處理單元的寫入的數(shù)據(jù)(例如，設(shè)置信號)所配置。
[0013]在實施例中，計算指令中的每一個由中央處理單元所處理，其從來自時鐘生成電路的開始信號(例如，時鐘過渡信號)開始。
[0014]在實施例中，起搏狀態(tài)機控制輸出電路以在沒有與中央處理單元交互的情況下提供輸出信號。
[0015]在實施例中，起搏狀態(tài)機由中央處理單元進行更新以改變輸出信號的配置。
[0016]在實施例中，延遲元件被可操作地耦合至時鐘生成電路并提供時鐘信號的延遲版本，該時鐘信號的延遲版本連同時鐘信號、來自中央處理單元的經(jīng)處理的信號、來自存儲器的訪問完成信號一起被用于同步可植入醫(yī)療設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。
[0017]在實施例中，時鐘生成電路是低頻振蕩器。
[0018]在實施例中，可植入醫(yī)療設(shè)備是心臟起搏器并且其中輸出信號包括心臟起搏信號。
[0019]在實施例中，自定時遙測模塊被配置成使用遙測信號與可植入醫(yī)療設(shè)備的外部通信。
[0020]在實施例中，中央處理單元和起搏狀態(tài)機并行地操作。
[0021]在實施例中，時鐘生成電路被配置成生成具有時鐘生成電路頻率并具有時鐘周期的單個時鐘信號。
附圖
[0022]圖1是本發(fā)明的可植入醫(yī)療設(shè)備的一般框圖；
[0023]圖2是示出了時鐘分頻器和同步電路如何生成主時鐘信號的延遲版本的框圖；
[0024]圖3是圖1的可植入醫(yī)療設(shè)備的起搏狀態(tài)機的詳細框圖；
[0025]圖4是圖1的可植入醫(yī)療設(shè)備的中央處理單元的控制塊的詳細框圖；
[0026]圖5是示出了在用于一般讀取/寫入和計算指令的主時鐘的單個循環(huán)內(nèi)發(fā)生的事件的時序圖；
[0027]圖6是在圖5中所示的時序圖期間發(fā)生的信號的詳細信號時序圖；
[0028]圖7是示出了在用于從寄存器到RAM指令的存儲的主時鐘的單個循環(huán)內(nèi)發(fā)生的事件的時序圖；
[0029]圖8是示出了在用于從一個RAM位置讀取并存儲至另一 RAM位置的指令的主時鐘的兩個循環(huán)內(nèi)發(fā)生的事件的時序圖；
[0030]圖9是可植入醫(yī)療設(shè)備的一個實施例的簡化視圖；以及
[0031]圖10示出了位于人類或哺乳動物心臟附近的可植入醫(yī)療設(shè)備的連接器模塊和氣密地密封的封圍。
描述
[0032]可植入醫(yī)療設(shè)備8的體系結(jié)構(gòu)由單個、便宜、低頻、低功率振蕩器實現(xiàn)，該振蕩器同步可植入醫(yī)療設(shè)備(例如，單或多室起搏器)的所有信號、定時和功能。異步自定時電路和低功率延遲元件的組合在來自低功率振蕩器的時鐘信號的單個周期內(nèi)并行和串行地執(zhí)行許多任務(wù)。
[0033]圖1是由單個主時鐘10和時鐘分頻器和同步電路11 (統(tǒng)稱為時鐘電路10和11)驅(qū)動的可植入醫(yī)療設(shè)備8的框圖，時鐘電路10和11生成或協(xié)調(diào)去往可植入醫(yī)療設(shè)備8的其它部件的定時和同步信號13。中央處理單元14具有由主時鐘10的時鐘信號12發(fā)起的定時步驟，但隨后執(zhí)行多個步驟以完整處理指令并執(zhí)行其它任務(wù)。類似地，通過總線15可操作地耦合至中央處理單元14的存儲器16還具有由主時鐘10的時鐘信號12發(fā)起的定時步驟，但隨后執(zhí)行多個步驟以執(zhí)行存儲和讀取操作和執(zhí)行其它任務(wù)。時鐘電路10和12還啟動和同步起搏(pacing)狀態(tài)機20，自定時狀態(tài)機，該自定時狀態(tài)機又向感測模塊22和輸出模塊24提供控制信息。感測模塊22接收外部信號(例如，來自心臟的電信號)，可植入醫(yī)療設(shè)備8可對該外部信號作出響應。輸出模塊24(例如，治療起搏信號模塊)向患者提供治療輸出，例如，心臟起搏信號。感測模塊22和輸出模塊24通過總線18可操作地耦合至可植入醫(yī)療設(shè)備8的其它部件。同樣可操作地耦合至總線18的遙測模塊26提供去往和來自外部設(shè)備(諸如，醫(yī)生或患者編程器)的無線通信。
[0034]在實施例中，主時鐘10使用晶體來生成單個、低頻時鐘信號1