具有時(shí)鐘和自定時(shí)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(gè)定時(shí)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(lái)控制操作的復(fù)雜的電子設(shè)備。微處理器通常與至少一個(gè)存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器單元耦合以用于存儲(chǔ)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(cè)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(shí)鐘信號(hào)的時(shí)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(shí)鐘信號(hào)來(lái)定時(shí)和排序(sequence)它們的活動(dòng)。這樣的時(shí)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(shí)鐘的規(guī)律信號(hào)是相當(dāng)規(guī)律的，從而確?？芍踩脶t(yī)療設(shè)備的穩(wěn)定且可預(yù)測(cè)的操作特性。通常由創(chuàng)造晶體振蕩器的晶體來(lái)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(gè)一般操作，例如，到存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)或從存儲(chǔ)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(shí)間幀內(nèi)執(zhí)行一般操作，具有比期望的時(shí)間幀快得多的時(shí)鐘信號(hào)可能是有必要的，因?yàn)樾枰错樞蛲瓿扇舾苫蛟S多單獨(dú)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(duì)較快的時(shí)鐘信號(hào)。
[0005]然而，高度準(zhǔn)確且相對(duì)較快的晶體振蕩器不僅相對(duì)昂貴，而且更重要地，其消耗相對(duì)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?yàn)榇蠖鄶?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(shí)來(lái)自高度穩(wěn)定、相對(duì)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(gè)、相對(duì)便宜、低頻、低功率振蕩器。該單個(gè)低功率振蕩器計(jì)時(shí)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(guò)自定時(shí)維持單獨(dú)的操作。因此，例如，一旦在從低頻振蕩器定時(shí)時(shí)發(fā)起到存儲(chǔ)器模塊的存儲(chǔ)或從存儲(chǔ)器模塊的讀取，存儲(chǔ)器隨后就利用自定時(shí)來(lái)生成并定時(shí)完成到操作的存儲(chǔ)或從操作的讀取所必須的步驟的單獨(dú)順序。類(lèi)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(guò)多個(gè)自定時(shí)步驟自主地生成治療輸出信號(hào)。作為另一示例，遙測(cè)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(shí)施例中，中央處理單元被設(shè)計(jì)成在一個(gè)或兩個(gè)低頻時(shí)鐘周期內(nèi)完成處理單個(gè)指令而可植入醫(yī)療設(shè)備的其它部件通過(guò)自主地執(zhí)行具體任務(wù)而協(xié)作。
[0007]消耗相對(duì)少的功率的單個(gè)低頻振蕩器和自定時(shí)的可植入醫(yī)療設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)部件的組合實(shí)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(shí)施例中，可植入醫(yī)療設(shè)備具有時(shí)鐘生成電路，配置成生成在時(shí)鐘生成電路頻率下并具有時(shí)鐘周期的時(shí)鐘信號(hào)。自定時(shí)中央處理單元被配置成處理計(jì)算指令并且在完成處理計(jì)算指令中的每一個(gè)時(shí)生成處理完成信號(hào)。自定時(shí)存儲(chǔ)器被可操作地耦合至中央處理單元并且被配置用于存儲(chǔ)可植入醫(yī)療設(shè)備的信息并且在完成讀取操作和存儲(chǔ)操作中的至少一個(gè)時(shí)提供訪問(wèn)完成信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)、來(lái)自中央處理單元的處理完成信號(hào)、來(lái)自存儲(chǔ)器的訪問(wèn)完成信號(hào)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(cè)電路被配置成為可植入醫(yī)療設(shè)備的操作感測(cè)心臟事件。輸出電路被配置成至少部分地取決于計(jì)算指令的處理而生成輸出信號(hào)。起搏狀態(tài)機(jī)被配置成獨(dú)立于自定時(shí)中央處理單元而發(fā)展(develop)定時(shí)信號(hào)以協(xié)調(diào)可植入醫(yī)療設(shè)備的感測(cè)電路和輸出電路。
[0009]在實(shí)施例中，自定義中央處理單元在時(shí)鐘生成電路的單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)處理計(jì)算指令中的每一個(gè)。
[0010]在實(shí)施例中，中央處理單元在不超過(guò)時(shí)鐘生成電路的三個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)處理計(jì)算指令中的每一個(gè)。
[0011]在實(shí)施例中，存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)周期內(nèi)完成讀取操作或存儲(chǔ)操作并且其中時(shí)鐘生成電路的時(shí)鐘周期大于該存儲(chǔ)周期。
[0012]在實(shí)施例中，起搏狀態(tài)機(jī)由來(lái)自中央處理單元的寫(xiě)入的數(shù)據(jù)(例如，設(shè)置信號(hào))所配置。
[0013]在實(shí)施例中，計(jì)算指令中的每一個(gè)由中央處理單元所處理，其從來(lái)自時(shí)鐘生成電路的開(kāi)始信號(hào)(例如，時(shí)鐘過(guò)渡信號(hào))開(kāi)始。
[0014]在實(shí)施例中，起搏狀態(tài)機(jī)控制輸出電路以在沒(méi)有與中央處理單元交互的情況下提供輸出信號(hào)。
[0015]在實(shí)施例中，起搏狀態(tài)機(jī)由中央處理單元進(jìn)行更新以改變輸出信號(hào)的配置。
[0016]在實(shí)施例中，延遲元件被可操作地耦合至?xí)r鐘生成電路并提供時(shí)鐘信號(hào)的延遲版本，該時(shí)鐘信號(hào)的延遲版本連同時(shí)鐘信號(hào)、來(lái)自中央處理單元的經(jīng)處理的信號(hào)、來(lái)自存儲(chǔ)器的訪問(wèn)完成信號(hào)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(shí)施例中，時(shí)鐘生成電路是低頻振蕩器。
[0018]在實(shí)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(hào)包括心臟起搏信號(hào)。
[0019]在實(shí)施例中，自定時(shí)遙測(cè)模塊被配置成使用遙測(cè)信號(hào)與可植入醫(yī)療設(shè)備的外部通信。
[0020]在實(shí)施例中，中央處理單元和起搏狀態(tài)機(jī)并行地操作。
[0021]在實(shí)施例中，時(shí)鐘生成電路被配置成生成具有時(shí)鐘生成電路頻率并具有時(shí)鐘周期的單個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。
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(shí)鐘分頻器和同步電路如何生成主時(shí)鐘信號(hào)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(jī)的詳細(xì)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(xì)框圖；
[0026]圖5是示出了在用于一般讀取/寫(xiě)入和計(jì)算指令的主時(shí)鐘的單個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的事件的時(shí)序圖；
[0027]圖6是在圖5中所示的時(shí)序圖期間發(fā)生的信號(hào)的詳細(xì)信號(hào)時(shí)序圖；
[0028]圖7是示出了在用于從寄存器到RAM指令的存儲(chǔ)的主時(shí)鐘的單個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的事件的時(shí)序圖；
[0029]圖8是示出了在用于從一個(gè)RAM位置讀取并存儲(chǔ)至另一 RAM位置的指令的主時(shí)鐘的兩個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的事件的時(shí)序圖；
[0030]圖9是可植入醫(yī)療設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化視圖；以及
[0031]圖10示出了位于人類(lèi)或哺乳動(dòng)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(gè)、便宜、低頻、低功率振蕩器實(shí)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(hào)、定時(shí)和功能。異步自定時(shí)電路和低功率延遲元件的組合在來(lái)自低功率振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)的單個(gè)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(gè)主時(shí)鐘10和時(shí)鐘分頻器和同步電路11 (統(tǒng)稱為時(shí)鐘電路10和11)驅(qū)動(dòng)的可植入醫(yī)療設(shè)備8的框圖，時(shí)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(shí)和同步信號(hào)13。中央處理單元14具有由主時(shí)鐘10的時(shí)鐘信號(hào)12發(fā)起的定時(shí)步驟，但隨后執(zhí)行多個(gè)步驟以完整處理指令并執(zhí)行其它任務(wù)。類(lèi)似地，通過(guò)總線15可操作地耦合至中央處理單元14的存儲(chǔ)器16還具有由主時(shí)鐘10的時(shí)鐘信號(hào)12發(fā)起的定時(shí)步驟，但隨后執(zhí)行多個(gè)步驟以執(zhí)行存儲(chǔ)和讀取操作和執(zhí)行其它任務(wù)。時(shí)鐘電路10和12還啟動(dòng)和同步起搏(pacing)狀態(tài)機(jī)20，自定時(shí)狀態(tài)機(jī)，該自定時(shí)狀態(tài)機(jī)又向感測(cè)模塊22和輸出模塊24提供控制信息。感測(cè)模塊22接收外部信號(hào)(例如，來(lái)自心臟的電信號(hào))，可植入醫(yī)療設(shè)備8可對(duì)該外部信號(hào)作出響應(yīng)。輸出模塊24(例如，治療起搏信號(hào)模塊)向患者提供治療輸出，例如，心臟起搏信號(hào)。感測(cè)模塊22和輸出模塊24通過(guò)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(cè)模塊26提供去往和來(lái)自外部設(shè)備(諸如，醫(yī)生或患者編程器)的無(wú)線通信。
[0034]在實(shí)施例中，主時(shí)鐘10使用晶體來(lái)生成單個(gè)、低頻時(shí)鐘信號(hào)1