[发明专利]基于高精度基准时钟的低功率系统时钟校准

说明书

技术领域

本公开涉及可植入医疗设备，更具体地涉及可植入医疗设备的时钟系统。

背景

用于传递治疗和/或监视生理状况的各种医疗设备已在临床上使用或被提议用于患者的临床使用。示例包括医疗设备，这些医疗设备将治疗传递至心脏、肌肉、神经、大脑、胃或其它器官或组织和/或监视与这些器官或组织关联的状况。一些治疗包括将电信号，例如刺激，传递至这些器官或组织。一些医疗设备可采用一个或多个细长电引线来将治疗电信号传递至这些器官或组织，该细长电引线携带有：电极，该电极用于感测患者体内由这些器官或组织产生的固有电信号；和/或用于感测患者的生理参数的其它传感器。一些医疗设备可以是“无引线的”并在医疗设备的外壳上包括一个或多个电极，用以将治疗电信号传递至器官或组织和/或感测患者的固有电信号或生理参数。

医疗引线可被配置成允许将电极或其它传感器定位在要求的位置以传递治疗电信号或进行感测。例如，电极或传感器可承载在引线的远端部分。引线的近端部分可被耦合至医疗设备外壳，该外壳可包含电路，诸如信号发生和/或感测电路。在一些情形下，医疗引线和医疗设备壳体可植入于患者体内，而在另外一些情形下，透皮引线可被植入和连接到患者体外的医疗设备壳体。被配置成植入到患者体内的具有壳体的医疗设备被称为可植入医疗设备。无引线医疗设备一般是位于患者体内的器官或组织中或附近的可植入医疗设备，用以传递治疗电信号或进行感测。在一些示例中，无引线的可植入医疗设备可经由固定机构绑定于器官壁或组织。

例如，可植入心脏起搏器或复律器-去纤颤器例如通过由一个或多个医疗引线携带的电极或通过无引线可植入医疗设备的外壳上的电极将治疗电信号提供给心脏。治疗电信号可包括脉冲，用于起搏或电击以进行复律或去纤颤。在一些情形下，医疗设备可感测心脏的固有去极化，并基于感测到的去极化控制治疗信号向心脏的传递。一旦检测到异常心律，例如心搏徐缓、心动过速或纤颤（fibrillation），可传递适宜的治疗电信号或信号以恢复或维持更正常的心律。例如，在一些情形下，可植入医疗设备可在检测到心动过速或心搏徐缓时向患者的心脏传递起搏刺激，并且在检测到纤颤时向患者的心脏传递复律或去纤颤电击。

一般来说，可植入医疗设备需要小的壳体形状因数以允许在患者体内的不醒目植入。在无引线可植入医疗设备的情形下，壳体形状因数必须极小以允许植入到器官或组织之内或其附近。例如，无引线起搏器可被直接植入到心脏的心室中。当设计可植入医疗设备时，电池使用一直是关键因素，但这种关键因素对只能容纳小电池盒的小形状因数的设备来说更为严峻。可植入医疗设备的竞争设计需求是使用大量电流的高精度时钟。需要高时钟精度以确保治疗电信号的准确感测和传递。低功率时钟由于糟糕的长期稳定性、温度特性和微调分辨率(trim resolution)过于不准确而无法满足这些需求。

发明内容

总地来说，本公开描述了周期地执行一校准例程以基于也包含在可植入医疗设备(IMD)中的高精度基准时钟来校准IMD中的低功率系统时钟的技术。低功率系统时钟被连续供电并控制IMD的操作，而高精度基准时钟仅在校准例程期间被供电以校正系统时钟的不精确性。本文公开的技术可在例如可植入起搏器或可植入无引线起搏器的IMD中被利用，以减少由IMD的时钟系统产生的电流损耗。

这些技术包括：在校准例程开始时对基准时钟供电；基于系统时钟固定数量的时钟循环内的系统时钟和基准时钟的频率之间的差确定系统时钟的时钟误差；调整系统时钟的微调值以补偿时钟误差；并在校准例程结束时禁用基准时钟。在一些示例中，校准例程可通过Δ-Σ环来执行，该校准例程包括对随时间的时钟误差求积分以计算系统时钟的累积时钟误差；并基于累积时钟误差的大小和符号来调整系统的微调值。用Δ-Σ环校准系统时钟减少了随时间的时钟误差。这允许系统时钟的精确调整以补偿由于微调分辨率、电路噪声和温度造成的误差。本公开中描述的类似技术可用于校准IMD中包括的其它时钟，例如用于运作IMD的遥测模块的遥测轮询时钟和遥测链接时钟。

在一个示例中，本公开针对一种IMD，该IMD包括：处理器；包括低功率振荡器的系统时钟，处理器根据该系统时钟运作IMD；包括高精度振荡器的基准时钟；以及时钟校准器，其周期地执行校准例程以基于基准时钟校准系统时钟，其中系统时钟被连续地供电而基准时钟在校准例程期间被供电。