具有时钟和自定时部件的可植入医疗设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及可植入医疗设备，并且尤其涉及具有多个定时设备的可植入医疗设备。
【背景技术】
[0002]大多数可植入医疗设备是通常包含微处理器来控制操作的复杂的电子设备。微处理器通常与至少一个存储器或存储器单元耦合以用于存储和检索与可植入医疗可植入医疗的操作相关以及与附加部件(诸如，感测电路或模块和输出电路或模块)相关的数据和信息。
[0003]通常在生成时钟信号的时钟电路的控制下以逐步方式执行植入式医疗设备的各种功能，可植入的部件利用该时钟信号来定时和排序(sequence)它们的活动。这样的时钟在本领域是公知的。通常寻求例如由振荡器所生成的时钟的规律信号是相当规律的，从而确保可植入医疗设备的稳定且可预测的操作特性。通常由创造晶体振荡器的晶体来生成并控制稳定的振荡器。
[0004]为了执行可植入医疗设备内的一个一般操作，例如，到存储器的存储或从存储器的读取，通常需要按顺序执行若干不同步骤。为了在期望的时间帧内执行一般操作，具有比期望的时间帧快得多的时钟信号可能是有必要的，因为需要按顺序完成若干或许多单独的步骤。因此，经常期望具有不仅稳定且一致而且与可植入医疗设备的整体性能相比相对较快的时钟信号。
[0005]然而，高度准确且相对较快的晶体振荡器不仅相对昂贵，而且更重要地，其消耗相对更大量的功率。更高的功率消耗不仅生成更多热量，而且更重要地，其缩短了电池寿命，因为大多数可植入医疗设备是电池供电的。较短的电池寿命意味着更频繁的再充电或更频繁的移植以用于电池更换。
【发明内容】
[0006]代替定时来自高度稳定、相对快的晶体振荡器的所有或大多数部件，本发明利用单个、相对便宜、低频、低功率振荡器。该单个低功率振荡器计时并同步中央处理单元。可植入医疗设备内的其它单元或模块一般与该低频振荡器同步，但随后通过自定时维持单独的操作。因此，例如，一旦在从低频振荡器定时时发起到存储器模块的存储或从存储器模块的读取，存储器随后就利用自定时来生成并定时完成到操作的存储或从操作的读取所必须的步骤的单独顺序。类似地，可植入医疗设备的输出设备可以是起搏引擎，该起搏引擎可通过多个自定时步骤自主地生成治疗输出信号。作为另一示例，遥测单元可在本地控制下与外部设备通信，而不是由低频振荡器逐步地控制。在实施例中，中央处理单元被设计成在一个或两个低频时钟周期内完成处理单个指令而可植入医疗设备的其它部件通过自主地执行具体任务而协作。
[0007]消耗相对少的功率的单个低频振荡器和自定时的可植入医疗设备的一个或多个部件的组合实现了低成本且低功率的可植入医疗设备，且该可植入医疗设备还具有很好的性能和通用性。
[0008]在实施例中，可植入医疗设备具有时钟生成电路，配置成生成在时钟生成电路频率下并具有时钟周期的时钟信号。自定时中央处理单元被配置成处理计算指令并且在完成处理计算指令中的每一个时生成处理完成信号。自定时存储器被可操作地耦合至中央处理单元并且被配置用于存储可植入医疗设备的信息并且在完成读取操作和存储操作中的至少一个时提供访问完成信号。时钟信号、来自中央处理单元的处理完成信号、来自存储器的访问完成信号被用于同步在可植入医疗设备内的数据传输。感测电路被配置成为可植入医疗设备的操作感测心脏事件。输出电路被配置成至少部分地取决于计算指令的处理而生成输出信号。起搏状态机被配置成独立于自定时中央处理单元而发展(develop)定时信号以协调可植入医疗设备的感测电路和输出电路。
[0009]在实施例中，自定义中央处理单元在时钟生成电路的单个时钟周期内处理计算指令中的每一个。
[0010]在实施例中，中央处理单元在不超过时钟生成电路的三个时钟周期内处理计算指令中的每一个。
[0011]在实施例中，存储器在存储周期内完成读取操作或存储操作并且其中时钟生成电路的时钟周期大于该存储周期。
[0012]在实施例中，起搏状态机由来自中央处理单元的写入的数据(例如，设置信号)所配置。
[0013]在实施例中，计算指令中的每一个由中央处理单元所处理，其从来自时钟生成电路的开始信号(例如，时钟过渡信号)开始。
[0014]在实施例中，起搏状态机控制输出电路以在没有与中央处理单元交互的情况下提供输出信号。
[0015]在实施例中，起搏状态机由中央处理单元进行更新以改变输出信号的配置。
[0016]在实施例中，延迟元件被可操作地耦合至时钟生成电路并提供时钟信号的延迟版本，该时钟信号的延迟版本连同时钟信号、来自中央处理单元的经处理的信号、来自存储器的访问完成信号一起被用于同步可植入医疗设备内的数据传输。
[0017]在实施例中，时钟生成电路是低频振荡器。
[0018]在实施例中，可植入医疗设备是心脏起搏器并且其中输出信号包括心脏起搏信号。
[0019]在实施例中，自定时遥测模块被配置成使用遥测信号与可植入医疗设备的外部通信。
[0020]在实施例中，中央处理单元和起搏状态机并行地操作。
[0021]在实施例中，时钟生成电路被配置成生成具有时钟生成电路频率并具有时钟周期的单个时钟信号。
附图
[0022]图1是本发明的可植入医疗设备的一般框图；
[0023]图2是示出了时钟分频器和同步电路如何生成主时钟信号的延迟版本的框图；
[0024]图3是图1的可植入医疗设备的起搏状态机的详细框图；
[0025]图4是图1的可植入医疗设备的中央处理单元的控制块的详细框图；
[0026]图5是示出了在用于一般读取/写入和计算指令的主时钟的单个循环内发生的事件的时序图；
[0027]图6是在图5中所示的时序图期间发生的信号的详细信号时序图；
[0028]图7是示出了在用于从寄存器到RAM指令的存储的主时钟的单个循环内发生的事件的时序图；
[0029]图8是示出了在用于从一个RAM位置读取并存储至另一 RAM位置的指令的主时钟的两个循环内发生的事件的时序图；
[0030]图9是可植入医疗设备的一个实施例的简化视图；以及
[0031]图10示出了位于人类或哺乳动物心脏附近的可植入医疗设备的连接器模块和气密地密封的封围。
描述
[0032]可植入医疗设备8的体系结构由单个、便宜、低频、低功率振荡器实现，该振荡器同步可植入医疗设备(例如，单或多室起搏器)的所有信号、定时和功能。异步自定时电路和低功率延迟元件的组合在来自低功率振荡器的时钟信号的单个周期内并行和串行地执行许多任务。
[0033]图1是由单个主时钟10和时钟分频器和同步电路11 (统称为时钟电路10和11)驱动的可植入医疗设备8的框图，时钟电路10和11生成或协调去往可植入医疗设备8的其它部件的定时和同步信号13。中央处理单元14具有由主时钟10的时钟信号12发起的定时步骤，但随后执行多个步骤以完整处理指令并执行其它任务。类似地，通过总线15可操作地耦合至中央处理单元14的存储器16还具有由主时钟10的时钟信号12发起的定时步骤，但随后执行多个步骤以执行存储和读取操作和执行其它任务。时钟电路10和12还启动和同步起搏(pacing)状态机20，自定时状态机，该自定时状态机又向感测模块22和输出模块24提供控制信息。感测模块22接收外部信号(例如，来自心脏的电信号)，可植入医疗设备8可对该外部信号作出响应。输出模块24(例如，治疗起搏信号模块)向患者提供治疗输出，例如，心脏起搏信号。感测模块22和输出模块24通过总线18可操作地耦合至可植入医疗设备8的其它部件。同样可操作地耦合至总线18的遥测模块26提供去往和来自外部设备(诸如，医生或患者编程器)的无线通信。
[0034]在实施例中，主时钟10使用晶体来生成单个、低频时钟信号1