CN103189099A - 基于高精度基准时钟的低功率系统时钟校准 - Google Patents

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Abstract

描述了周期地执行一校正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正IMD中的低功率系统时钟的各种技术。系统时钟被连续供电，而基准时钟仅在校准例程期间被供电。这些技术包括基于在固定数量时钟循环内系统时钟和基准时钟的频率之间的差来确定系统时钟的时钟误差，并调整系统时钟的微调值以补偿时钟误差。用Δ-Σ环校准系统时钟例如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。

Description

基于高精度基准时钟的低功率系统时钟校准
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。
在另一示例中，本公开针对一种方法，该方法包括：根据系统时钟运作IMD，该系统时钟包括包含在IMD中的低功率振荡器时钟；并周期地执行一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供电而基准时钟在校准例程期间被供电。
在又一示例中，本公开针对一种IMD，该IMD包括：包含低功率振荡器的系统时钟；包含高精度振荡器的基准时钟；根据系统时钟运作IMD的装置；以及周期地执行一校准例程以基于基准时钟校准系统时钟的装置，其中系统时钟被连续供电而基准时钟在校准例程期间被供电。
在另一示例中，本公开针对一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当执行该指令时使可编程处理器：根据系统时钟运作IMD，该系统时钟包括包含在IMD中的低功率振荡器时钟；并周期地执行一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供电而基准时钟在校准例程期间被供电。
附图说明
图1是示出包含无引线可植入医疗设备(IMD)的示例性治疗系统的概念图，该IMD可用来监视患者的一个或多个生理参数和/或向患者的心脏提供治疗。
图2是示出包含耦合至多条引线的IMD的另一示例性治疗系统的概念图，该引线可用来监视患者的一个或多个生理参数和/或向患者的心脏提供治疗。
图3是更详细地示出图1的无引线IMD的概念图。
图4是结合心脏进一步示出图2系统的IMD和引线的概念图。
图5是结合心脏示出图2中耦合至不同配置的可植入医疗引线的IMD的概念图。
图6是示出IMD的示例配置的功能框图。
图7是示出IMD的另一示例性配置的功能框图。
图8是示出包含在图6的IMD中的时钟校准器的示例性配置的功能框图。
图9是示出图8的时钟校准器的时钟比较器的示例性配置的方框图。
图10是图8的时钟校准器的时钟调节器的示例性配置的方框图。
图11是用Δ-Σ（delta-sigma）环执行校准例程以校准图6的IMD中的系统时钟的示例性方法的流程图。
图12是利于与IMD用户通信的示例性外部编程器的方框图。
图13是示出包括例如服务器之类的外部设备以及经由网络耦合于IMD和编程器的一个或多个计算设备的示例性系统的方框图。
具体实施方式
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。
这些技术包括：在校准例程开始时对基准时钟上电；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来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，校准例程可用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。
这些技术允许使用低功率振荡器以充当IMD的系统时钟。然后可将高精度振荡器用作基准时钟，该基准时钟在短时间周期内被周期地接通以执行校准来校正系统时钟的不精确性。例如，对于大约15分钟的每个校准周期，可大约2-3秒地接通基准时钟以执行校准例程。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（current drain）。在一个示例中，这些技术可使IMD中的时钟系统总电流损耗(包括系统时钟、基准时钟和校准电路)减少至小于60纳安(nA)。
本公开中描述的类似技术可用于校正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。例如，这些技术可包括周期地执行校准例程以校准遥测轮询时钟，遥测模块根据该遥测轮询时钟来监视遥测下行链路。在一些示例中，遥测轮询时钟和系统时钟可基于基准时钟被同时地校准。在一些情形下，可用两个独立的Δ-Σ环来同时校准这些时钟。
在另一示例中，这些技术可包括执行校准例程以校准遥测链接时钟，遥测模块根据该遥测链接时钟来执行遥测会话。在这种情形下，基准时钟在遥测会话期间上电，以使得可基于遥测会话期间的基准时钟连续地校准遥测链接时钟。用例如IMD的外部编程器执行遥测需要极高的时钟精度。在一些示例中，遥测链接时钟可用另一Δ-Σ环来校准。
图1是示出示例性治疗系统10A的概念图，该治疗系统10A可用来监视患者14的一个或多个生理参数和/或向患者14的心脏12提供治疗。治疗系统10A包括可植入医疗设备(IMD)16A，IMD16A被耦合至编程器24。IMD16A可以是可植入无引线起搏器，该起搏器经由其外壳上的一个或多个电极(图1中未示出)向心脏12提供电信号。附加或替代地，IMD16A可经由其外壳上的电极感测伴随心脏12的去极化和复极化产生的电信号。在一些示例中，IMD16A基于在心脏12内感测到的电信号向心脏12提供起搏脉冲。患者14通常，但不一定，是人类患者。
在图1的示例中，IMD16A被完全地定位在心脏12中，其一端接近于右心室28的顶端以提供右心室(RV)起搏。尽管在图1的示例中IMD16A被图示在心脏12中并接近右心室28的顶端，IMD16A可位于心脏12外侧或内侧的任何其它位置。例如，IMD16A可位于右心房26、左心房36和/或左心室32之外或之内，以各自提供右心房、左心房和左心室起搏。根据植入位置，IMD164A可包括其它刺激功能。例如，IMD16A可提供房室结刺激、脂肪垫刺激、迷走神经刺激或其它类型的神经刺激。在其它示例中，IMD16A可以是监视器，它感测心脏12的一个或多个参数并且不提供任何刺激功能。在一些示例中，系统10A可包括多个无引线IMD16A，例如以提供在多个位置的刺激和/或感测。
IMD16A包括系统时钟(图1中未示出)，IMD16A根据系统时钟执行感测和治疗传递。为了减少由IMD16A内的时钟系统造成的电流损耗，可将低功率振荡器选为系统时钟。然而，低功率振荡器遭受到由于糟糕的长期稳定性、温度特性和微调分辨率的不精确性。根据本公开的技术，IMD16A包括校准电路，该校准电路周期地执行校准例程以基于同样包含在IMD16A中的高精度基准时钟来校准低功率系统时钟。低功率系统时钟可被连续供电以控制IMD16A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。如此，这些技术可使IMD16A中的时钟系统总电流损耗(包括系统时钟、基准时钟和校准电路)减少至小于60纳安(nA)。
图1进一步描述与IMD16A通信的编程器24。在一些示例中，编程器24包括手持式计算设备、计算机工作站或联网的计算设备。编程器24包括向用户显示信息并从用户那里接收输入的用户接口。应当注意，用户也可经由联网的计算设备远程地与编程器24进行交互。
用户(如医师、技师、外科医生、电生理学医生、其它临床医生或患者)可与编程器24交互以与IMD16A通信。例如，用户可与编程器24交互以从IMD16A检索生理信息或诊断信息。用户也可与编程器24交互以对IMD16A编程，例如选择IMD16A的工作参数值。例如，用户可使用编程器24从IMD16A检索有关心脏12的心律、其随时间的趋势、或心律不齐状况的信息。
在一些示例中，编程器24的用户可接收一警报，它意味着机械感测信道已被激活以响应电气感测信道的检测到的失败来识别心脏收缩。该警报可包括失败类型的指示和/或机械感测信道正在检测心脏收缩的确认。该警报可包括关于编程器24的用户接口的视觉指示。附加或替代地，该警报可包括振动和/或可听通知。
在另一示例中，用户可使用编程器24以从IMD16A检索信息，该信息关于患者14的其它感测到的生理参数或从感测的生理参数推导出的信息，例如心内或血管内压力、活动、姿态、呼吸、组织灌注、心音、心电图(EGM)、心脏内阻或胸阻。在一些示例中，用户可使用编程器24从IMD16A检索关于IMD16A或系统10A其它组件或IMD16A的电源的性能或完整性的信息。在另一示例中，用户可与编程器24交互以编程，例如选择由IMD16A提供的治疗参数，比如起搏和可选择地神经刺激。
IMD16A和编程器24可使用本领域已知的任何技术经由无线通信来通信。通信技术的示例可包括例如低频或射频(RF)遥测，但也可考虑采用其它技术。在一些示例中，编程器24可包括靠近IMD16A植入点位附近的患者身体设置的编程头，以提高IMD16A和编程器24之间的通信的质量和安全性。
图2是示出另一示例性治疗系统10B的概念图，该治疗系统10B可用来监视患者14的一个或多个生理参数和/或向患者14的心脏12提供治疗。治疗系统10B包括IMD16B，IMD16B被耦合至引线18、20、22和编程器24。在一个示例中，IMD16B可以是可植入起搏器，其经由耦合至引线18、20和22中的一个或多个的电极向心脏12提供电信号。除起搏治疗外，IMD16B可传递神经刺激信号。在一些示例中，IMD16B也可包括复律和/或去纤颤功能。在其它示例中，IMD16B可以不提供任何刺激功能，而替代地，可以是专门的监视设备。患者14通常，但不一定，是人类患者。
引线18、20、22延伸至患者14的心脏12内来感测心脏12的电活动和/或将电刺激传递至心脏12。在图2所示的示例中，右心室（RV）引线18延伸通过一个或多个静脉（未示出）、上腔静脉（未示出）、右心房26，并进入右心室28。RV引线18可被用来将RV起搏传递至心脏12。左心室（LV）引线20延伸通过一个或多个静脉、腔静脉、右心房26、并进入冠状窦30至与心脏12的左心室32的自由壁相邻的区域。LV引线20可被用来将LV起搏传递至心脏12。右心房（RA）引线22延伸通过一个或多个静脉和腔静脉、并进入心脏12的右心房26。RA引线22可被用来将RA起搏传递至心脏12。
在一些示例中，系统10B可附加或替代地包括一个或多条引线或引线段(图2中未示出)，它们在腔静脉或其它静脉中或在大动脉内或附近部署一个或多个电极。此外，在另一示例中，系统10B可附加地或替代地包括一个或多个附加的静脉内或血管外引线或引线段，它们在心外膜上将一个或多个电极部署成例如在心外膜脂肪垫附近或与迷走神经相邻。在其它示例中，系统10B不需要包括心室引线18、20中的任一者。
IMD16B可经由耦合至引线18、20、22中的至少一个的电极（参照图4更详细地描述）来感测伴随着心脏12的去极化和复极化的电信号。在一些示例中，IMD16B基于在心脏12内感测到的电信号向心脏12提供起搏脉冲。由IMD16B使用的用于感测和起搏的电极的配置可以是单极的或双极的。
IMD16B还可经由位于引线18、20、22中的至少一个上的电极来提供神经刺激治疗、去纤颤治疗和/或复律治疗。例如，一旦检测到心室28、32的心室纤颤，IMD16B可以电脉冲的形式将去纤颤治疗传递至心脏12。在一些示例中，IMD16B可被编程为传递一连续的治疗，例如具有递增能级的脉冲，直至心脏12的纤颤停止为止。在另一示例中，IMD16B可响应检测到室性心动过速(例如心室28、32的心动过速)传递复律或ATP。
IMD16B包括系统时钟(图2中未示出)，IMD16A根据系统时钟执行感测和治疗传递。为了减少由IMD16B内的时钟系统造成的电流损耗，可将低功率振荡器选为系统时钟。然而，低功率振荡器遭受到由于糟糕的长期稳定性、温度特性和微调分辨率的不精确性。根据本公开的技术，IMD16B包括校准电路，该校准电路周期地执行校准例程以基于同样包含在IMD16B中的高精度基准时钟来校准低功率系统时钟。低功率系统时钟可被连续供电以控制IMD16B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。如此，这些技术可使IMD16B中的时钟系统总电流损耗(包括系统时钟、基准时钟和校准电路)减至小于60纳安(nA)。
如前面参照图1的IMD16A描述的那样，编程器24也可用来与IMD16B通信。除了参照图1的IMD16A描述的功能外，用户可使用编程器24从IMD16B检索关于引线18、20和22的性能或完整性的信息，并可与编程器24交互以对由IMD16B提供的任何附加治疗(例如复律和/或去纤颤)编程，例如选取参数。
图3是更详细地示出图1的无引线IMD16A的概念图。在图3的示例中，无引线IMD16A包括固定机构70。固定机构70可将无引线IMD16A锚定在心脏12的壁。例如，固定机构70可采取多齿尖形式，这些齿尖插入到心脏12壁中以将无引线IMD16A固定在右心室28的顶端。替代地，可利用固定机构70的其它结构，例如粘合剂、缝合线或螺钉。在一些示例中，固定机构是导电的并可用作电极，例如将治疗用电信号传递至心脏12和/或感测心脏12的固有去极化。
无引线IMD16A也可在外壳78尖端处包括电极72、74。电极72、74可用于将治疗用电信号传递至心脏12和/或感测心脏12的固有去极化。电极72、74可与IMD16A的气密密封壳体78的外表面一体地形成，或以其他方式耦合至壳体78。如此，电极72、74可被称为壳体电极。在一些示例中，壳体电极72、74可由IMD16A的壳体78的面朝外部分的未绝缘部界定。外壳78的绝缘部和未绝缘部之间的其他分界物可用于界定不同数目或配置的壳体电极。例如，在一替代配置中，IMD16A可包括单个壳体电极，该壳体电极包括基本壳体78的全部，IMD16A还可与由固定机构70形成的电极结合使用以感测和/或传递治疗。
无引线IMD16A还包括时钟系统(图3中未示出)，该时钟系统包括系统时钟、基准时钟和校准电路。无引线IMD16A依此执行感测和治疗传递的系统时钟可以是低功率振荡器，该低功率振荡器遭受到由于糟糕的长期稳定性、温度特性和微调分辨率的不精确性。基准时钟可以是高精度振荡器，例如在大量电流(例如在0.5-1微安(μA)之间)下运行的晶振。校准电路周期地执行校准例程以基于基准时钟校准系统时钟。系统时钟可被连续供电以控制无引线IMD16A的操作，而基准时钟可仅在校准例程期间被供电以校正系统时钟的不精确性。
校准电路可根据校准周期执行校准例程。例如，对于大约15分钟的每个校准周期，校准电路可对基准时钟上电大约2-3秒以执行校准例程。如此，无引线IMD16A中的时钟系统总电流损耗(包括系统时钟、基准时钟和校准电路)可被减至小于60nA。
该校准电路执行校准例程包括：在校准例程开始时对基准时钟上电；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来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，校正电路可包括Δ-Σ环以通过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调整系统的微调值来执行校准例程。用Δ-Σ环校正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。无引线IMD16A可包括附加的校准电路以校准包含在无引线IMD16A中的其它时钟，例如用来运行图1中的无引线IMD16A和例如编程器24之间的遥测的遥测轮询时钟和遥测链接时钟。
图4是更详细地示出图2的治疗系统10B的IMD16B和引线18、20和22的概念图。引线18、20、22可经由连接器块34电耦合至IMD16B的信号发生器和感测模块。在一些示例中，引线18、20、22的近端可包括电触头，其电耦合至IMD16B的连接器块34中的各对应电触头。在一些示例中，单个连接器——例如IS-4或DF-4连接器——可将多个电触头连接至连接器块34。此外，在一些示例中，引线18、20、22可在定位螺钉、连接销、咬合连接器或另一合适的机械耦合装置的帮助下，机械地耦合至连接器块34。
引线18、20、22中的每一个包括细长的绝缘引线本体，该细长绝缘引线本体可承载数根同心绕制的导体，这些导体通过管状绝缘包鞘彼此分隔开。在右心室28中，双极电极40和42位于邻近引线18的远端处。此外，双极电极44和46在左心室32中位于邻近引线20的远端处，而双极电极48和50在右心室26中位于邻近引线22的远端处。在图示例子中，不存在位于左心房36中的电极。然而，其它示例可包括左心房36中的电极。
电极40、44和48可采用环形电极的形式，并且电极42、46和50可采用分别可伸缩地安装在绝缘电极头52、54和56中的可伸长螺旋末梢电极的形式。在一些示例中，电极42、46和50中的一个或多个可采用预先露出的螺旋末梢电极的形式。在其它示例中，一个或多个电极42、46和50可在带齿的引线或其它固定元件处采用小型环状电极的形式。引线18、20、22还各自包括细长电极62、64、66，它们可采取线圈的形式。电极40、42、44、46、48、50、62、64和66中的每一个可电耦合至其相关联引线18、20、22的引线本体内相应的一根盘卷导线，并由此耦合于引线18、20、22的近端上的相应电触头之一。
在一些示例中，如图4中所示，IMD16B包括一个或多个壳体电极，比如壳体电极58，其可与IMD16B的气密密封壳体60的外表面一体地形成或以其它方式耦合至壳体60。在一些示例中，壳体电极58由IMD16B的壳体60的面朝外部分的未绝缘部界定。壳体60的绝缘部和未绝缘部之间的其他分界物可用于界定两个或更多个壳体电极。在一些示例中，壳体电极58包括基本上壳体60的全部。
IMD16B可经由电极40、42、44、46、48、50、58、62、64和66来感测伴随于心脏12的去极化和复极化的电信号。电信号经由各引线18、20、22或者在壳体电极58的情况下经由耦合至壳体电极58的导体从电极被传导至IMD16B。IMD16B可经由电极40、42、44、46、48、50、58、62、64和66的任何双极组合来感测这些电信号。此外，电极40、42、44、46、48、50、58、62、64和66中的任一个可用于与壳体电极58相组合的单极感测。
在一些示例中，IMD16B经由电极40、42、44、46、48和50的双极组合来传递起搏脉冲，从而导致心脏12的心脏组织的去极化。在一些示例中，IMD16B经由电极40、42、44、46、48和50中的任一个与单极配置中的壳体电极58组合来传递起搏脉冲。
此外，IMD16B可经由细长电极62、64、66和壳体电极58的任意组合将去纤颤脉冲传递至心脏12。也可使用电极58、62、64、66来将复律脉冲传递至心脏12。电极62、64、66可由任何合适的导电材料制成，诸如但不限于，铂、铂合金或已知可用于可植入去纤颤电极中的其他材料。
IMD16B还包括时钟系统(图4中未示出)，该时钟系统包括系统时钟、基准时钟和校准电路。IMD16B依此执行感测和治疗传递的系统时钟可以是低功率振荡器，该低功率振荡器遭受到归因于糟糕的长期稳定性、温度特性和微调分辨率的不精确性。基准时钟可以是高精度振荡器，例如在大量电流(例如在0.5-1μA之间)下运行的晶振。校准电路周期地执行校准例程以基于基准时钟校准系统时钟。系统时钟可被连续供电以控制IMD16B的操作，而基准时钟可仅在校准例程期间被供电以校正系统时钟的不精确性。
校准电路可根据校准周期执行校准例程。例如，对于大约15分钟的每个校准周期，校准电路可对基准时钟上电大约2-3秒以执行校准例程。如此，IMD16B中的时钟系统总电流损耗(包括系统时钟、基准时钟和校准电路)可被减至小于60nA。
校准电路执行校准例程包括：在校准例程开始时对基准时钟上电；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来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，校正电路可包括Δ-Σ环以通过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调整系统的微调值来执行校准例程。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。IMD16B可包括附加的校准电路以校准包含在IMD16B中的其它时钟，例如用来运行图2中的IMD16B和例如编程器24之间的遥测的遥测轮询时钟和遥测链接时钟。
图2和图4中示出的系统10B的配置仅为一个示例。在其他示例中，除了在图2中示出的经过静脉的引线18、20、22之外，或作为其替代，系统可包括经皮引线、心外膜引线和/或贴片电极。此外，IMD16不需要被植入到患者14体内。在IMD16B不被植入到患者14体内的示例中，IMD16B可经由经皮引线向心脏12传递去纤颤脉冲和其他治疗，该经皮引线经过患者14的皮肤延伸至心脏12内或外的各个位置。
此外，在其它示例中，系统可包括耦合至IMD16B的任何适当数量的引线，并且每条引线可延伸至心脏12之内或邻近心脏12的任何位置。例如，系统的其他示例可包括如图4和图2中所示设置的三个经静脉引线以及位于左心房36中或其附近的附加引线。系统的其他示例可包括从IMD16B延伸至右心房26或右心室28的单条引线、或延伸入右心室26和右心房26中的相应一个的两条引线。这个类型的系统的示例被示出于图5中。位于这些附加引线上的任何电极可被用于感测和/或刺激配置。
图5是示出另一示例性系统10C的概念图，其类似于图2和图4的系统10B但包括两条引线18、22，而不是三条引线。引线18、22分别被植入右心室28和右心房26内。图5所示系统10C可有益于生理感测和/或向心脏12提供起搏、复律或其它治疗。
如参照图2和图4的IMD16B描述的，IMD16C也可包括时钟系统(图5中未示出)，该时钟系统包括系统时钟、基准时钟和校准电路。无引线IMD16C根据其执行感测和治疗传递的系统时钟可以是低功率振荡器，而基准时钟可以是高精度振荡器。校准电路周期地执行校准例程以基于基准时钟校准系统时钟。系统时钟可被连续供电以控制IMD16C的操作，而基准时钟可仅在校准例程期间被供电以校正系统时钟的不精确性。
图6是示出IMD16的示例性配置的功能框图，该IMD16可以是图1和图3的IMD16A或图2、图4和图5的IMD16B。在图6所示的示例中，IMD16包括处理器80、存储器82、信号发生器84、电感测模块86、遥测模块88、系统时钟90、基准时钟92、时钟校准器94A以及电源98。存储器82可包括计算机可读指令，当其在处理器80上被执行时，致使IMD16和处理器80执行归于IMD16和处理器80的各种功能。存储器82可包括计算机可读存储介质，包括任何易失性、非易失性、磁、光或电介质，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存或任何其它数字或模拟存储介质。
处理器80可包括微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或等效的分立或集成逻辑电路中的任意一个或多个。在一些示例中，处理器80可包括多个组件，例如一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个DSP、一个或多个ASIC或者一个或多个FPGA以及其它分立或集成逻辑电路的任意组合。本公开中归于处理器80的功能可体现为软件、固件、硬件、或者其任意组合。如图6所示，IMD16也包括感测完整性模块90，感测完整性模块90可由处理器80——例如处理器80的硬件组件——或由处理器80执行的软件组件来实现。
处理器80控制信号发生器84以根据被存储在存储器82内的操作参数或程序向心脏12传递刺激治疗。例如，处理器80可控制信号发生器84来传递具有由所选择的一个或多个治疗程序指定的幅值、脉宽、频率、或电极极性的电脉冲。
信号发生器84以及电感测模块86被电耦合至IMD16的电极和/或耦合至IMD16的引线。在图3的无引线IMD16A的示例中，信号发生器84和电感测模块86例如经由设置在无引线IMD16A的壳体78中的导体耦合至电极72、74。在固定机构70发挥电极作用的例子中，信号发生器84和电感测模块86也可例如经由设置在无引线IMD16A的壳体78中的导体耦合至固定机构70。在图4的IMD16B的示例中，信号发生器84和电感测模块86经由相应引线18,20,22或在壳体电极58的情形下经由设置在IMD16B的壳体60内的电导体耦合至电极40、42、44、46、48、50、58、62、64和66。
在图6所示示例中，信号发生器84被配置成产生电刺激治疗并将其传递至心脏12。例如，信号发生器84可经由可用电极的至少一个子集来传递起搏、复律、去纤颤和/或神经刺激治疗。在一些示例中，信号发生器84以电脉冲的形式传递这些类型的刺激中的一种或多种。在其它示例中，信号发生器84可以例如正弦波、方波或其它基本连续时间信号的其它信号的形式传递这些类型的刺激中的一种或多种。
信号发生器84可包括开关模块，而处理器80可使用开关模块，以例如经由数据/地址总线选择可用电极中的哪些被用来传递刺激信号，例如起搏、复律、去纤颤和/或神经刺激信号。开关模块可包括开关阵列、开关矩阵、多路复用器或适于有选择地将信号耦合至所选电极的任意其它类型开关器件。
电感测模块86监视来自可用电极的至少一个子集的信号以监视心脏12的电活动。电感测模块86也可包括开关模块来选择可用电极中的哪些被用于感测心脏活动。在一些示例中，处理器80可经由电感测模块86中的开关模块例如通过经由数据/地址总线提供信号来选择起到感测电极作用的电极，即选择感测配置。
在一些示例中，电感测模块86包括多个检测信道，这些检测信道中的每一个包括放大器。每个感测信道可检测心脏12各腔室中的电活动，并可被配置成检测R波或P波。在一些示例中，电感测模块86或处理器80可包括模数转换器，用于将从感测信道接收的信号数字化，以供处理器80作心电图(EGM)信号处理。响应来自处理器80的信号，电感测模块86中的开关模块可将来自所选电极的输出耦合至检测信道中的一个或耦合至模数转换器。
在起搏期间，一旦用电感测模块86的相应检测信道感测到R波和P波，由处理器80维持的逸博间隔（escape interval）计数器可被重置。信号发生器84可包括起搏器输出电路，该起搏器输出电路例如通过开关模块选择性地耦合至可用电极的任意组合，该电极组合适于传递双极或单极起搏脉冲至心脏12的一个或多个腔室。一旦逸博间隔届满，处理器80可控制信号发生器84以将起搏脉冲传递至一个心腔。一旦由信号发生器84产生起搏脉冲，处理器80可重置逸博间隔计数器，或检测心腔内的固有去极化，由此控制心脏起搏功能的基本定时。逸博间隔计数器例如可包括P-P、V-V、RV-LV、A-V、A-RV或A-LV间隔计数器。当由所感测到的R-波和P-波重置时逸博间隔计数器中出现的计数值可由处理器80使用来测量R–R间隔、P–P间隔、P–R间隔、和R–P间隔的持续时间。处理器80可使用间隔计数器中的计数来检测心律，例如房心律或室心律。
遥测模块88包括任何适宜的硬件、固件、软件或其任意组合，用于与例如编程器24(图1和图2)的另一设备通信。在处理器80的控制下，遥测模块88可在天线的帮助下从编程器24接收下行链路遥测并将上行链路遥测发送至编程器24，天线可以是内部和/或外部的。处理器80可例如经由地址/数据总线将拟上行链路传输的数据提供给编程器24的数据并接收来自编程器24的下行链路数据。在一些示例中，遥测模块88可经由多路复用器将接收的数据提供给处理器80。
IMD16的时钟系统包括系统时钟90、基准时钟92和时钟校准器94A。本文所述时钟中的每一个包括数个振荡器，这些振荡器以不同的精度和不同的功率需求工作在不同的频率下。IMD16可能需要极小的壳体形状因数，尤其是在图1和图3的无引线IMD16A的情形下。例如，无引线IMD16可具有小于1立方厘米的形状因数。由于小形状因数需求，IMD16只能容纳小的电池盒，由此IMD16中的电流损耗必须相当低。在IMD16中降低功率的一个方面是最小化由时钟系统产生的电流损耗。
在一些示例中，IMD16的时钟系统可包括图6未示出的额外时钟，例如遥测轮询时钟、遥测链接时钟、CPU时钟以及限速时钟。时钟系统中的大部分时钟能工作在非常低的占空比下以使功率最小化。例如，这些时钟可仅在需要时接通并在其余时间内被切断以尽可能地接近零电流。由于这些时钟大多数时间是断电的，因此时钟的平均电流一般非常低，即便运作给定时钟所需的电流损耗相对高。
然而，最少一个时钟必须保持连续启用以进行门选感测和治疗传递，并在某些时间允许其它特征。历史上，例如晶振的高精度振荡器已被用作系统时钟，因为它在适当低的电流损耗下提供很高程度的精度(+/-0.01%)。为了进一步减少由时钟系统造成的电流损耗，可将低功率振荡器选为系统时钟。然而，低功率振荡器遭受到归因于糟糕的长期稳定性、温度特性和微调分辨率的不精确性。
根据本文描述的技术，系统时钟90是低功率振荡器，它被连续供电以控制IMD16的操作。时钟校准器94A基于基准时钟92周期地执行校准例程以校准系统时钟90。基准时钟92是例如晶振之类的高精度振荡器，它仅在校准例程期间被供电以校正系统时钟90的不精确性。在一些示例中，时钟校准器94A可包括Δ-Σ环以执行校准例程。在这种情形下，时钟校准器94A使用Δ-Σ环以在时域上而非频域上使系统时钟90的时钟误差归零。
时钟校准器94A可根据校准周期Tcal执行校准例程。在一些情形下，校准周期可被设定为等于3.75分钟、7.5分钟、15分钟、30分钟或60分钟。例如，对于大约15分钟的每个校准周期，时钟校准器94A可对基准时钟92上电大约2-3秒以执行校准例程。较短的校准周期提高了系统时钟90的精度，而较长的校准周期减少了功率使用。在一些情形下，当系统时钟90的频率改变、温度改变或需要较高的时钟精度时，校准周期可被调整至较短时间周期。当系统时钟90的频率稳定、温度稳定或需要较低的时钟精度时，校准例程可类似地被调整至较长的时间周期。
时钟振荡器94A允许一种低功率振荡器，该低功率振荡器能满足短期精度需求(+/-1%)以被用作系统时钟90，并可周期地对高精度振荡器、基准时钟92上电以校准系统时钟90。如此，时钟校准器94A能将系统时钟90的长期精度提高至可比拟基准时钟92的程度。在一些示例中，时钟校准器94A能够达到精确目的，也就是在一年内保持15分钟以内的时间跟踪，即大约+/-28ppm(+/-0.0028%)。当编程治疗拟在一日中以规定次数传递或当感测到特定事件时拟设置时间戳之时，这种高程度的精度是合需的。此外，时钟校准器94A进一步能够达到使时钟系统总电流损耗减至小于60nA的功率目的。
时钟校准器94A执行校准例程，包括：在校准例程开始时对基准时钟92上电；基于系统时钟90的固定数量的时钟循环内的系统时钟90和基准时钟92的频率之间的差来确定系统时钟90的时钟误差；调整系统时钟90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92。在一些示例中，在校准例程期间，时钟校准器94A可一次地执行频率比较和微调值调整。在其它示例中，在校准例程期间，时钟校准器94A可多次地执行频率比较和微调值调整。在一些情形下，时钟校准器94A可执行比较步骤和调整步骤一固定次数，或可继续执行直到系统时钟90达到要求的精度为止。
在一些示例中，时钟校准器94A使用一校准例程，该校准例程通过每次一位地调整微调值来调整系统时钟90的微调值。通过仅调节微调值一个位，该校准例程可由于温度、电压和漂移而缓慢地响应于系统时钟90频率的变化。在其它示例中，时钟校准器94A使用一校准例程，该校准例程通过每次一位以上地调整微调值来调整系统时钟90的微调值。该校准例程可允许响应于频率的变化更快地调整系统时钟90。在任一情形下，微调值可基于时钟误差指示系统时钟90的频率高于还是低于基准时钟92的频率而递增或递减。
在另一示例中，通过基于系统时钟90的固定数量时钟循环内的系统时钟90和基准时钟92的频率之间的差确定系统时钟90的时钟误差(即Δ-Σ环的Δ部)、对随时间的时钟误差求积分以计算系统时钟90的累积时钟误差(即Δ-Σ环的Σ部)并调整系统时钟90的微调值以补偿累积时钟误差，时钟校准器94A可用Δ-Σ环执行校准例程。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。在这种情形下，微调值可基于累积时钟误差的大小和符号增加或减少。
如前所述，基准时钟92是例如晶振的高精度振荡器，它根据需要被启用以校准系统时钟90。基准时钟92也可根据需要被启用以校准IMD16的时钟系统中的其它时钟(图6中未示出)。在不进行任何微调或校准的情况下，基准时钟92的精度可以是大约+/-50–100ppm(+/-0.005to0.01%)。基准时钟92的精度可通过在生产测试中测量与基准时钟92相关的时钟误差、将基准时钟92的校准因数存储在存储器82中并当确定一天中的时间时补偿时钟误差而得以进一步提高。这允许对于基准时钟92取得低于+/-5–10分钟/年或+/-10–20ppm(+/-0.001至0.002%)的精度。
在一些示例中，基准时钟92可在活动时工作在大约32,768赫兹(Hz)下并使用大约0.5μA至1μA的电流。在其它示例中，基准时钟92可工作在不同频率下和具有不同的功率需求。基准时钟92的启动时间一般很慢，例如0.5-1秒。基准时钟92的平均电流损耗正比于工作电流乘以其占空比(基准时钟92处于活动的时间百分比)。例如，如果基准时钟92的占空比低于10％，则与基准时钟92关联的电流损耗可减少10倍。根据本文公开的技术，时钟校准器94A可在校准例程开始时对基准时钟90上电。一旦上电，允许基准时钟90稳定大约1秒的周期并随后同时运行系统时钟90长达系统时钟90的固定数量的时钟循环，大约等于1-2秒。时钟校准器94A基于固定数量的时钟循环内系统时钟90和基准时钟92的频率之间的差来确定系统时钟90的时钟误差。时钟校准器94A随后在校准例程结束时禁用基准时钟92。例如，如果基准时钟92根据等于15分钟的校准周期Tcal被周期地启用时，基准时钟92的占空比等于3秒除以15分钟，或0.333%，由此与基准时钟92相关的平均电流损耗从大约1μA减小至大约3.3nA。
如前所述，系统时钟90可包括被连续启用以运行IMD16的低功率振荡器。在一些示例中，系统时钟90可工作在与基准时钟92大致相同的频率下。例如，系统时钟90可以是32千赫(kHz)低功率振荡器。在另一示例中，系统时钟90和基准时钟90可工作在不同的频率。尽管系统时钟90遭受到不精确性，然而它能以足够细的分辨率被细调以达到短期精度需求(+/-1%)。系统时钟90也可具有足够低的抖动、温度系数和供电电压灵敏性，它能维持校准周期内的短期精度需求。微调的分辨率越精细，系统时钟90就能更准确地被调节。在系统时钟90具有细分辨率微调的情形下，时钟校准器94A可执行较不复杂的校准例程，该校准例程一次一个或多个位地调整系统时钟90的微调值。在其它情形下，时钟校准器94A可用Δ-Σ环执行校正例程以使得基于时间分辨率的时钟误差随时间是平均的。
系统时钟90可包括极端低功率数字微调振荡器并可使用可调电流、电压、电阻、电容或数个级构建，从而允许系统时钟90的延迟时间或时钟周期受到调节。作为一个示例，系统时钟90可包括数字存储元件，该数字存储元件设定可编程值电阻器用于产生一偏置电流的值。该偏置电流可用来调整两个延迟元件的延迟时间。两个延迟元件可被配置以使一个延迟元件中的一个电容器被充注电流而另一延迟元件中的另一电容器被排空。这两个延迟元件可产生大致相等的延迟，它们被用来定义系统时钟90的低周期和高周期。根据这个示例，系统时钟90可以大约50-100nA的电流损耗工作在32kHz。在其它示例中，系统时钟90可工作在不同频率下和具有不同的功率需求。
为了运作IMD16，大约+/-1%的短期精度足以满足在心律起搏循环或其它短期定时需求下的精度需求。在一天长度下可能需要大约+/-0.35%的更收拢精度，从而以大约+/-5分钟/天的精度在一天某些时候地启用或禁用感测和治疗。此外，需要与基准时钟92的精度相等的精度以达成保持时间跟踪为5-10分钟/年的长期精度需求。
根据本文描述的技术，可通过周期地执行校准例程以基于基准时钟92校准系统时钟90来取得短期精度需求。时钟校准器94A基于系统时钟90的固定数量时钟循环内系统时钟90和基准时钟92之间的频率差来周期地确定系统时钟90的时钟误差。时钟校准器94A随后调整系统时钟90的微调值以补偿时钟误差。在使用一次一个或多个位地调整系统时钟90的微调值的校准例程的时钟校准器94A的示例中，系统时钟90必须具有细分辨率微调而时钟校准器94A可更频繁地执行校准例程以达到精度需求。
在用Δ-Σ环执行校准例程的时钟校准器94A的示例中，时钟校准器94A对随时间的时钟误差求积分以计算系统时钟90的累积时钟误差，并基于累积误差的大小和符号调整系统时钟90的微调值直到系统时钟90的频率足够接近与基准时钟92的频率相等的目标值为止。可通过保持跟踪系统时钟90的平均频率并调整系统时钟90的微调值以将其设定在目标值以上和以下的频率以维持与目标值相等的平均频率来达到中期和长期精度需求。
图7是示出IMD116的示例性配置的功能框图，IMD116可对应于图1和图3的IMD16A或图2、图4和图5的IMD16B。IMD116可基本类似于图6的IMD16地工作以执行对器官或组织的感测和治疗传递。在图7所示的示例中，IMD116包括处理器80、存储器82、信号发生器84、电感测模块86、具有遥测轮询时钟100和遥测链接时钟102的遥测模块88、系统时钟90、基准时钟92、时钟校准器94B以及电源98。
IMD116可基本类似于图6的IMD16，但IMD116的时钟系统包括系统时钟90、基准时钟92、遥测轮询时钟100、遥测链接时钟102以及时钟校准器94B。遥测模块88根据遥测轮询时钟100监视遥测下行链路。一旦遥测下行链路出现，遥测模块88执行遥测会话以根据遥测链接时钟102与例如图1的编程器24通信。时钟校准器94B可基本类似于图6的时钟校准器94A地执行以用多个Δ-Σ环执行校准例程，从而基于基准时钟92校准系统时钟90和遥测轮询时钟100和/或遥测链接时钟102。
时钟校准器94B可执行同一类型的校准例程以基于基准时钟92校准所有三个时钟。在其它情形下，时钟校准器94B可执行不同类型的校准例程以基于基准时钟92校准这些时钟中的每一个。在一些示例中，时钟校准器94B可用一个或多个Δ-Σ环来执行校准例程。例如，时钟校准器94B可包括三个独立的Δ-Σ环，每一个Δ-Σ环对应于拟校准的每个时钟。时钟校准器94B可周期地同时使用这些Δ-Σ环中的两个，以根据同一校准周期基于基准时钟92校准系统时钟90和遥测轮询时钟100。时钟校准器94B可仅在遥测会话期间使用第三Δ-Σ环以基于基准时钟92连续地校准遥测链接时钟102。
根据本文描述的技术，遥测轮询时钟100可包括低功率振荡器，该低功率振荡器被周期地供电以启用和禁用遥测模块88的接收机从而监视遥测下行链路的存在。时钟校准器94B可周期地执行校准例程以根据相同的校准周期同时地校准系统时钟90和遥测轮询时钟100。例如，时钟校准器94B可使用两个独立的Δ-Σ环执行校准例程以确定在系统时钟90和遥测轮询时钟100的固定数量时钟循环内系统时钟90和遥测轮询时钟100两者的时钟误差，对随时间的时钟误差求积分以计算累积时钟误差，并调整每个时钟的微调值以补偿相应的累积时钟误差。
此外，遥测链接时钟102可包括低功率、高频率振荡器，一旦遥测下行链路出现，该振荡器在遥测会话期间被连续供电以启用遥测上行链路和下行链路。时钟校准器94B根据校准周期周期地校准系统时钟90，并且也根据同一校准周期周期地校准遥测轮询时钟100。另外，时钟校准器94B在遥测会话期间连续地执行校准例程以基于基准时钟92校准遥测链接时钟102。时钟校准器94B可在遥测会话开始时对基准时钟92上电。时钟校准器94B可随后在遥测会话期间使用第三Δ-Σ环连续地执行校准例程以确定在遥测链接时钟102的固定数量时钟循环内的遥测链接时钟102的时钟误差，对随时间的时钟误差求积分以计算累积时钟误差，并调整遥测链接时钟102的微调值以补偿累积时钟误差。在遥测会话结束时，时钟校准器94B可禁用基准时钟92。可在遥测会话期间连续执行遥测链接时钟102的校准例程，因为需要极高的时钟精度来执行遥测。
如前所述，遥测轮询时钟100可包括低功率振荡器，该低功率振荡器被周期地供电以监视遥测下行链路。例如，遥测轮询时钟100可大约4次/秒地启用和禁用遥测接收机以检查遥测下行链路是否存在。在一些示例中，遥测轮询时钟100可工作在50kHz下并具有200nA的电流损耗。然而，遥测轮询时钟100可仅被启用0.5-2毫秒(ms)以使其占空比小于0.8%。因此，与遥测轮询时钟100关联的平均电流小于2nA。在其它示例中，遥测轮询时钟100可工作在不同频率下和具有不同的功率需求。
根据本文描述的技术，每当对系统时钟90进行校准时，遥测轮询时钟100周期地被校准。前面提到，系统时钟90的长期精度需求对遥测轮询时钟100来说不是那么重要，因此可使用较简单的方法来确定遥测轮询时钟100的微调值。在这种情形下，时钟校准器94B基于每个校准例程期间遥测轮询时钟100的固定数量时钟循环内遥测轮询时钟100和基准时钟92的频率之间的差来确定遥测轮询时钟100的时钟误差。用于频率比较的固定数量时钟循环可等于工作在50kHz下的遥测轮询时钟100的510个时钟循环或工作在32768Hz下的基准时钟92的334个时钟循环，大约为10.2ms。在每个校准例程期间，时钟校准器94B可一位地递增或递减遥测轮询时钟100的微调值以使遥测轮询时钟100的频率保持在50kHz目标值的+/-0.5%之内。在该例中，独立的遥测轮询时钟100被用来控制遥测下行链路的监视，因为对于该功能而言，合意的频率是50kHz。然而在另一示例中，如果需要32kHz的频率，则系统时钟90被用来控制对遥测下行链路的监视。
如前面讨论的，遥测链接时钟102可包括低功率、高频率振荡器，一旦遥测下行链路出现，该振荡器在遥测会话期间被连续供电以启用遥测上行链路和下行链路。例如，遥测链接时钟102可工作在2.8MHz下，并具有大约3μA的电流损耗。在其它示例中，遥测链接时钟102可工作在不同频率下和具有不同的功率需求。遥测上行链路的时钟精度需求相当收拢(大约+/-0.05%至+/-0.1%)。因此，根据本文描述的技术，基准时钟92在遥测会话期间被连续启用，而遥测链接时钟102在遥测会话期间基于基准时钟92被连续校准。
更具体地，时钟校准器94B可基于遥测会话期间遥测链接时钟102的固定数量时钟循环内遥测链接时钟102和基准时钟92的频率之间的差来连续地确定遥测链接时钟102的时钟误差。用于频率比较的固定数量时钟循环可等于工作在2.8MHz下的遥测链接时钟102的1880个时钟循环，或等于工作在32768Hz下的基准时钟92的22个时钟循环，其大约为671.4μs。如果遥测链接时钟102错误地偏移+/-1个时钟循环，则遥测链接时钟102的微调值被忽略。如果遥测链接时钟102错误地偏移+/-2和+/-27个时钟循环，则遥测链接时钟102的微调值被向上或向下调整一个位，然而执行新的频率比较。如果遥测链接时钟102错误地偏移+/-28个时钟循环，则遥测链接时钟102的微调值可被向上或向下调整一更大的步长。用于遥测链接时钟102的微调分辨率名义上是0.05%，因此将微调值移动一个位导致在等于671.4μs的固定数量时钟循环内测得的时钟循环数目改变+/-1。
在一些示例中，遥测链接时钟102也可被用作CPU时钟以执行指令。CPU时钟可在每个起搏循环被启用一次，或大约每秒一次，并保持1-2ms。基于这种占空比，CPU时钟的平均电流损耗为大约5nA。用于执行指令的精度需求不是特别关键的。在其它示例中，一旦出现遥测下行链路，则遥测链路时钟102可被接通，分频并取代遥测轮询时钟100而被使用。
图6的IMD16和图7的IMD116的时钟系统也可包括限速时钟(未示出)，该限速时钟被用作心律起搏的独立检查以确保系统故障不使IMD16或IMD116在反常的高速率下搏动。在系统时钟90工作在反常的高频率下的情况下，限速时钟可将起搏速率限制成小于185bpm。限速时钟不是根据本文描述的技术基于基准时钟92进行校准的。该限速时钟也不被用于IMD16或IMD116的任何其它功能。限速时钟连续地启用和工作在大约3.2kHz的频率下以最小化电流损耗。
图8是示出包含在图6的IMD16中的时钟校正器94A的示例性配置的功能框图。在图8所示的示例中，时钟校准器94A包括控制器103和Δ-Σ环以基于基准时钟92校准系统时钟90。具体地，Δ-Σ环包括作为Δ部的时钟比较器104和作为Σ部的时钟调节器106。为了描述Δ-Σ环，IMD16的系统时钟90和基准时钟92也被图示在图8中。在其它示例中，时钟校准器94A的配置可以不包括Δ-Σ环。在这些情形下，时钟校准器94A可简单地执行系统时钟90和基准时钟92之间的频率比较并随后将系统时钟90的微调值递增或递减一个或多个位。
时钟校准器94A用Δ-Σ环周期地执行校准例程以根据校正周期基于基准时钟92校准系统时钟90。例如，校准周期Tcal可被设定为等于3.75分钟、7.5分钟、15分钟、30分钟或60分钟。控制器103可监视自从执行上一次校正例程起的时间量以确定校准周期是否已届满。
一旦校正周期已届满，时钟校准器94A可执行校准例程。在校准例程开始时，控制器103对基准时钟92供电。在其上电后，可允许基准时钟92稳定长达将近1秒。系统时钟90和基准时钟92随后可在系统时钟90的固定数量时钟循环内同时运行。时钟比较器104在校准例程期间从系统时钟90和基准时钟92(Ref Clk)接收时钟信号。时钟比较器104然后基于固定数量时钟循环内系统时钟90和基准时钟92的频率之间的差来确定系统时钟90的时钟误差。例如，时钟比较器104可包括由系统时钟90进行时钟控制的系统计数器和由基准时钟92进行时钟控制的基准计数器，以使系统时钟90的固定数量时钟循环内计数器之间的差指示时钟误差。
时钟调节器106对随时间由时钟比较器104确定的时钟误差求积分以计算系统时钟90的累积时钟误差。时钟调节器106随后调整系统时钟90的微调值以补偿累积时钟误差。例如，时钟调节器106可基于累积时钟误差的大小和符号来增加或减小系统时钟90的微调值。包含时钟比较器104和时钟调节器106的Δ-Σ环减少了系统时钟90随时间的时钟误差，这允许系统时钟90的精确调整以补偿归因于微调分辨率、电路噪声和温度的误差。在校准例程结束时，控制器103禁用基准时钟92。控制器103可返回以监视校准周期，从而确定何时时钟校准器94A应当执行下一校准例程。在一些示例中，时钟校准器94A可在校准例程期间多次地执行频率比较和微调值调整，直到已达到系统时钟90的要求精度为止。
在另一示例中，图7的时钟校准器94B也可包括控制器和Δ-Σ环以校准系统时钟90。另外，时钟校准器94B可包括用以校准遥测轮询时钟100的第二Δ-Σ环以及用于校准遥测链接时钟102的第三Δ-Σ环。第二和第三Δ-Σ环可以与用于校准系统时钟90的Δ-Σ环基本相同的方式工作。
在遥测轮询时钟100的情形下，时钟校准器94B可包括第一和第二Δ-Σ环，第一Δ-Σ环用以校准如图8所示的系统时钟90，而第二Δ-Σ环用以校准遥测轮询时钟100。在该例中，时钟校准器94B可周期地执行校准例程以根据相同的校准周期同时地校准系统时钟90和遥测轮询时钟100。时钟校准器94B可使用这两个Δ-Σ环执行校准例程以确定在相应时钟的固定数量时钟循环内的系统时钟90和遥测轮询时钟100两者的时钟误差，对随时间的时钟误差求积分以计算累积时钟误差，并调整每个时钟的微调值以补偿相应的累积时钟误差。
在遥测链接时钟102的情形下，时钟校准器94B可包括在遥测会话期间连续地校准遥测链接时钟102的第三Δ-Σ环。在该示例中，时钟校准器94B在遥测会话期间连续地执行校准例程以基于基准时钟92校准遥测链接时钟102。时钟校准器94B可在遥测会话开始时对基准时钟92上电。时钟校准器94B可随后在遥测会话期间连续地执行校准例程以确定在遥测链接时钟102的固定数目时钟循环内的遥测链接时钟102的时钟误差，对随时间的时钟误差求积分以计算累积时钟误差，并调整遥测链接时钟102的微调值以补偿累积时钟误差。在遥测会话结束时，时钟校准器94B可禁用基准时钟92。
图9是示出图8的时钟校正器94A的时钟比较器104的示例性配置的方框图。在图9所示的示例中，时钟比较器104包括系统时钟计数器108、基准时钟计数器110以及存储元件112。系统时钟计数器108由系统时钟90(Sys Clk)进行时钟控制，而基准时钟计数器110由基准时钟92(Ref Clk)进行时钟控制。系统时钟计数器108和基准时钟计数器110两者在系统时钟90的固定数量时钟循环内对时钟循环的数目进行计数。时钟比较器104然后基于固定数量时钟循环内系统时钟计数器108和基准时钟计数器110的值之间的差来确定系统时钟90的时钟误差。
在一些示例中，固定数量时钟循环Ncount（N计数）可等于214、215或216。215或32,768次时钟循环Ncount等于工作在32,768Hz下的基准时钟92的时钟循环数应当能在1秒内执行。在其它示例中，固定数目的时钟循环可被设定为等于任何固定值，这些值足够大以允许时钟比较器104获得系统时钟90和基准时钟92之间的频率差的精确测量。
在校准例程开始时，系统时钟计数器108和基准时钟计数器110均被设定为等于固定数量时钟循环Ncount。系统时钟计数器108从系统时钟90(Sys Clk)接收时钟信号并对系统时钟90的每个时钟循环递减一个计数。以相同方式，基准时钟计数器110从基准时钟92(Ref Clk)接收时钟信号，并对基准时钟92的每个时钟循环递减一个计数。
系统时钟计数器108根据系统时钟90继续递减，直到系统时钟计数器108到达零为止。一旦系统时钟计数器108到达零，系统时钟计数器108通知系统时钟计数器108和存储元件112计数结束。基准时钟计数器110根据基准时钟92继续递减，直到基准时钟计数器110从系统时钟计数器108接收到结束通知为止。一旦接收到结束通知，基准时钟计数器110停留在基准计数值。基准计数值等于固定数量时钟循环内系统时钟计数器108的值(即零)和基准时钟计数器110(即基准计数值)之间的差。因此，基准计数值指示系统时钟90的时钟误差。
存储元件112在将时钟误差传递至时钟调节器106前使系统时钟90的时钟误差(Sys Clk误差)同步。在一些示例中，存储元件112可包括锁存器。时钟比较器104的最终输出可通过下列等式表示：Sys Clk误差=-(Tref–Tsys)*(Ncount/Tref)，其中Tref等于基准时钟92的传递函数，Tsys等于系统时钟90的传递函数，而Ncount等于计数器108、110的固定数量时钟循环。
在前述示例中，系统时钟计数器108和基准时钟计数器被设定为等于同一固定数量时钟循环Ncount，因为系统时钟90和基准时钟92被假设为工作在大致相同的频率32kHz下。在另一示例中，系统时钟90和基准时钟92可工作在不同的频率下。在那种情形下，系统时钟计数器108和基准时钟计数器110可以基本相同的方式使用，但其中一个计数器一开始被设定为等于一不同值。例如，如果系统时钟90工作在一不同频率下，则基准时钟计数器110可按基准时钟92和系统时钟90的工作频率之间的百分差来缩放固定数量时钟循环。在又一示例中，时钟校准器94B执行校准例程以基于工作在32768Hz下的基准时钟92来校准工作在50kHz下的遥测轮询时钟100。在遥测轮询时钟100的情形下，轮询时钟计数器可被设定为等于Ncount而基准时钟计数器可被设定为等于Ncount的65.5％，其中32,768Hz/50kHz=0.655。当基于工作在32,768Hz的基准时钟92校准工作在2.8MHz的遥测链接时钟102时，需要同样的Ncount调整。
图10是示出图8的时钟校正器94A的时钟调节器106的示例性配置的方框图。在图10示出的示例中，时钟调节器106包括基准校准因数104、增益115、求和器118、积分器120和增益121。基准校准因数114是在制造测试期间基于基准时钟92的测得时钟误差的已知值，并被用来补偿基准时钟92的时钟误差。基准校准因数114可被直接存储在时钟调节器106中，或存储在IMD16的存储器82中以供时钟调节器106使用。根据本文描述的技术，当基于基准时钟92补偿系统时钟90的时钟误差时，时钟调节器106将基准校准时钟114考虑在内。
时钟调节器106从时钟比较器104接收系统时钟90的时钟误差(SysClk误差)。增益115执行时钟误差值的算术移位以向上缩放时钟误差值，由此求和器118可将基准校准因数114加至或减至时钟误差值。增益也可执行算术移位以向上缩放时钟误差值以补偿Ncount的变化值。在一些示例中，增益115可按219/Ncount向上缩放时钟误差值。求和器118将时钟误差与基准校准因数114结合以确保归因于系统时钟90和基准时钟92两者的不精确性的所有时钟误差得到补偿。积分器120然后对随时间的总时钟误差求积分以计算系统时钟90的累积时钟误差。在一些示例中，积分器120可具有z-1或1/(z-1)的积分函数。在其它示例中，积分器120可具有不同的积分函数。增益121可向下缩放来自积分器120的累积时钟误差值以抵消按增益115向上缩放的影响，并减少Δ-Σ环的总增益。在一些示例中，增益121可按222/234向下缩放累积时钟误差值。
时钟调节器106随后输出系统时钟90的微调值(Sys Clk微调)以补偿累积时钟误差。例如，时钟调节器106可基于累积时钟误差的大小和符号来增加或减小系统时钟90的微调值。时钟校准器94A的Δ-Σ环减少了随时间的时钟误差，这允许系统时钟的准确调整以补偿由于微调分辨率、电路噪声和温度引起的误差。
时钟调节器106的传递函数可通过下式表示：
Sys Clk微调=(增益115)*(积分器120)*(增益121)=(219/Ncount)*(1/(z-1))*(222/234)，由此Sys Clk微调=27/(Ncount*(z-1))。
如前所述，系统时钟90可包括数字存储元件，该数字存储元件设定可编程值电阻器的值，该值用于产生偏置电流，该偏置电流则用于调节两个延迟元件的延迟时间。两个延迟元件可被配置以使一个延迟元件中的一个电容器被充注电流，而另一延迟元件中的另一电容器被排空。这两个延迟元件产生大致相等的延迟，它们被用来定义系统时钟90的低周期和高周期。该延迟通过关系式T=C*V/I来设定。因此，可通过改变系统时钟90的输入电流来调整系统时钟90的时钟信号。作为一个示例，系统时钟90的传递函数可表示为：
Tsys=1/(215*(1+80*Sys Clk微调)),
该式可被线性化至一阶并表示为：
Tsys≈2-15–149n*Sys Clk微调
由于2-15的偏置值不重要并使传递函数变得麻烦，因此可以只使用动态部分并表示为：
Tsys≈-150n*Sys Clk微调.
此外，时钟校准器94A的总传递函数可表示为：
Y=Tsys*Sys Clk误差
Y=-150n*27/(Ncount*(z-1))*-(Tref–Tsys)*(Ncount/Tref)
Y=150n*27*(Tref–Tsys)/(Tref*(z-1))
如果Tref被假设为等于2-15的常数，并且增益被设定为等于1，则：
H=1/(z-1)
Y=Tref*H/(1+H)=1/z
噪声传递函数(NTF)=Tref*1/(1+H)=(z-1)/z
附加地，根据本文描述的技术，图6的时钟校准器94A和图7的时钟校准器94B可能需要一些存储元件支持以执行校准例程。例如，在时钟校准器94A的情形下，可能需要一个或多个存储元件以保持系统时钟90的微调值、基准时钟92的微调值、Ncount选项(例如214、215、216)以及Tcal选项(例如3.75分钟、7.5分钟、15分钟、30分钟、60分钟)。此外，在时钟校准器94B的情形下，可能需要一个或多个附加的存储元件以保持遥测轮询时钟100的微调值和遥测链接时钟102的微调值。
图11是用Δ-Σ环执行校正例程以校正系统时钟的示例性方法的流程图。图11的示例性方法被描述为由图6和图8的时钟校准器94A执行。如下文中更详细描述的那样，图7的时钟校准器94B也可实现这种方法。在其它示例中，一个或多个其它校准器或处理器可实现该方法的全部或一部分。
处理器80根据系统时钟90运行IMD16(124)。例如，处理器80可通过信号发生器84控制向器官或组织传递刺激治疗，并可根据系统时钟90的时钟循环通过电感测模块86控制对器官或组织的电活动的监视。
在IMD16的操作期间，包含在时钟校准器94A中的控制器103可监视自从执行上一次校准例程起的时间量T，从而确定校准周期Tcal是否已届满。在其它示例中，处理器80或另一处理器或设备可监视校准周期。时钟校准器94A根据校准周期周期地执行校准例程。例如，校准周期Tcal可被设定为等于3.75分钟、7.5分钟、15分钟、30分钟或60分钟。
如果校准周期尚未届满(T≠Tcal)(在126判定为“否”)，则处理器80将继续根据系统时钟90运行IMD16(124)。如果校准周期已届满(T=Tcal)(在126判定为“是”)，则时钟校准器94A将执行校准例程。在校准例程开始时，时钟校准器94A的控制器103对基准时钟92上电(128)。在其上电后，可允许基准时钟92稳定长达将近1秒。系统时钟90和基准时钟92随后在系统时钟90的固定数量时钟循环内同时运行。时钟校准器94A的时钟比较器104基于固定数量时钟循环内系统时钟90和基准时钟92的频率之间的差来确定系统时钟90的时钟误差(130)。例如，时钟比较器104可包括由系统时钟90进行时钟控制的系统计数器和由基准时钟92进行时钟控制的基准计数器，以使固定数量时钟循环内计数器之间的差指示时钟误差。
时钟校准器94A的时钟调节器106然后对随时间由时钟比较器104确定的时钟误差求积分以计算系统时钟90的累积时钟误差(132)。时钟调节器106随后调整系统时钟90的微调值以补偿累积时钟误差(134)。例如，时钟调节器106可基于累积时钟误差的大小和符号来增加或减小系统时钟90的微调值。时钟校准器94A的Δ-Σ环减少了随时间的时钟误差，这允许系统时钟的准确调整以补偿由于微调分辨率、电路噪声和温度引起的误差。
在校准例程结束时，时钟校准器94A的控制器103禁用基准时钟92(136)。在校准例程之后，处理器80如调整的那样继续根据系统时钟90运行IMD16(124)。此外，时钟校准器94A的控制器103返回以监视校准周期(126)以确定何时执行下一校准例程。
在另一示例中，图7的时钟校准器94B可执行所述方法以基于基准时钟92校准系统时钟90。时钟校准器94B也可执行基本相同的方法，即用Δ-Σ环执行校准例程以校准遥测模块88的遥测轮询时钟100和/或遥测链接时钟102。
在遥测轮询时钟100的情形下，时钟校准器94B可包括两个Δ-Σ环，其中一个Δ-Σ环用以校准如图8所示的系统时钟90，而另一Δ-Σ环用以校准遥测轮询时钟100。在该例中，时钟校准器94B可周期地执行校准例程以根据相同的校准周期同时地校准系统时钟90和遥测轮询时钟100。时钟校准器94B可使用这两个Δ-Σ环执行校准例程以确定在每个相应时钟的固定数量时钟循环内系统时钟90和遥测轮询时钟100两者的时钟误差，对随时间的时钟误差求积分以计算累积时钟误差，并调整每个时钟的微调值以补偿相应累积时钟误差。
在遥测链接时钟102的情形下，时钟校准器94B可包括在遥测会话期间连续地校准遥测链接时钟102的附加Δ-Σ环。时钟校准器94B根据校准周期周期地校准系统时钟90，并也根据同一校准周期周期地校准遥测轮询时钟100。另外，时钟校准器94B可在遥测会话期间连续地执行校准例程以基于基准时钟92校准遥测链接时钟102。如此，时钟校准器94B可包括三个独立的Δ-Σ环，每一个Δ-Σ环对应于拟校准的每个时钟。如前所述，时钟校准器94B可周期地同时使用这些Δ-Σ环中的两个，以根据校准周期校准系统时钟90和遥测轮询时钟100。时钟校准器94B可仅在遥测会话期间使用第三Δ-Σ环以连续地校准遥测链接时钟102。
时钟校准器94B可在与例如编程器24的遥测会话开始时对基准时钟92上电。时钟校准器94B可随后在遥测会话期间连续地执行校准例程以确定在遥测链接时钟102的固定数目时钟循环内的遥测链接时钟102的时钟误差，对随时间的时钟误差求积分以计算累积时钟误差，并调整遥测链接时钟102的微调值以补偿累积时钟误差。在遥测会话结束时，时钟校准器94B可禁用基准时钟92。可在遥测会话期间连续执行遥测链接时钟102的校准例程，因为需要极高的时钟精度来执行遥测。
图12是编程器24的示例配置的功能框图。如图12所示，编程器24包括处理器140、存储器142、用户接口144、遥测模块146以及电源148。编程器24可以是带有用于编程IMD16的专用软件的专用硬件设备。替代地，编程器24可以是运行使编程器24能对IMD16编程的应用的现售计算设备。在其它示例中，编程器24可以与图6的IMD16基本相同的方式对图7的IMD116进行编程。
用户可使用编程器24来选择治疗程序(例如多组刺激参数)，产生新的治疗程序或修正IMD16的治疗程序。临床医生可经由用户接口144与编程器24交互，该用户接口144可包括向用户显示图形用户界面的显示器以及从用户处接收输入的键盘或其它机构。
处理器140可采取一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA、可编程逻辑电路等的形式，并且本公开归于处理器140的功能可被实现为硬件、固件、软件或其任意组合。存储器142可存储使处理器140提供本公开归于编程器24的功能的指令和信息。存储器142可包括任何固定或可移动的磁、光或电介质，例如RAM、ROM、CD-ROM、硬盘或软磁盘、EEPROM等。存储器142也可包括用于提供存储器升级或存储器容量增加的可移动存储器部分。可移动存储器还可允许容易地将患者数据转移到另一计算设备，或者在使用编程器24对另一患者的治疗进行编程之前去除前一患者的数据。存储器142也可存储控制IMD16的治疗传递的信息，例如刺激参数值。
编程器24可无线地与IMD16通信，例如使用RF通信或近侧电感交互。该无线通信可通过使用遥测模块146实现，该遥测模块146可耦合于内部天线或外部天线。耦合至编程器24的外部天线可对应于可被置于心脏12上的编程头，如参照图1所描述的那样。遥测模块146可类似于IMD16的遥测模块88（图6）。
遥测模块146也可配置成经由无线通信技术与另一计算设备通信，或通过有线连接直接通信。可用于促成编程器24和另一计算设备之间的通信的本地无线通信技术的示例包括根据802.11或蓝牙规范组的RF通信、红外通信(例如根据IrDA标准)或其它标准或专有遥测协议。以此方式，其他外部设备能与编程器24通信而无需建立安全的无线连接。与编程器24通信的附加计算设备可以是联网的设备，例如能够处理从IMD16检索的信息的服务器。
在一些示例中，编程器24的处理器140和/或一个或多个联网计算机的一个或多个处理器可执行本公开针对处理器80和IMD16描述的技术的全部或一部分。例如，处理器140或另一处理器可从电感测模块86接收一个或多个信号，或经由遥测模块146从IMD16接收关于感测参数的信息。在一些示例中，处理器140可处理或分析感测的信号，如本公开针对IMD16和处理器80描述的那样。在另一示例中，处理器140或另一处理器可将一个或多个信号发送至IMD16以为时钟校准器94A选择不同的校准周期Tcal。校准周期可从存储在与时钟校准器94A相联的存储元件中的一组可能的Tcal中选取，或可由编程器24的用户直接规定。此外，处理器140可将一个或多个信号发送至IMD16以为包含在时钟校准器94A中的时钟计数器选择一不同的固定数量时钟循环Ncount。固定数量时钟循环可从存储在与时钟校准器94A相联的存储元件中的一组可能的Ncount中选取，或可由编程器24的用户直接规定。
图13是示出包括经由网络202合至IMD16和编程器24(图1和图2所示)的外部设备(例如服务器204)以及一个或多个计算设备210A-210N的示例系统的框图。在其它示例中，图13的系统可以与图6的IMD16基本相同的方式包括图7的IMD116。
在该示例中，IMD16可使用其遥测模块88经由第一无线连接与编程器24通信，并且经由第二无线连接与接入点200通信。在图13的示例中，接入点200、编程器24、服务器204和计算设备210A-210N互连，并且能通过网络202彼此通信。在一些情况下，接入点200、编程器24、服务器204和计算设备210A-210N中的一个或多个可通过一个或多个无线连接耦合至网络202。IMD16、编程器24、服务器204和计算设备210A-210N可各自包括一个或多个处理器，例如一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA、可编程逻辑电路等，它们可执行例如本文描述的各个功能和操作。
接入点200可包括经由多种连接中的任何一种连接于网络202的设备，所述多种连接例如是电话拨号上网、数字订户线路(DSL)或电缆调制解调器连接。在其它示例中，接入点200可通过包括有线或无线连接的不同形式的连接耦合至网络202。在一些示例中，接入点200可与患者14处于同一位置并可包括一个或多个编程单元和/或计算设备(例如一个或多个监视单元)，它们能执行本文描述的各个功能和操作。例如，接入点200可包括与患者14处于同一位置并且可监测IMD16的活动的家庭监视单元。在一些示例中，服务器204或计算设备210可控制或执行本文描述的各种功能或操作中的任何一种。
在一些情况下，服务器204可被配置成为从IMD16和/或编程器24收集的数据提供安全存储站点。网络202可包括局域网、广域网或例如因特网的全球网。在一些情况下，编程器24或服务器206可将数据汇编在网页或其它文档中以供经过培训的专业人员(如临床医生)经由与计算设备210A-210N相联的观看终端进行观看。图13示出的系统在某些方面可通过通用的网络技术和功能来实现，比如由明尼苏达州的明尼阿波利斯的Medtronic公司研发的
Figure BDA00003108629700341
网络所提供的那些技术。
在一些示例中，服务器204的处理器208可配置成提供归于本文中的IMD16和处理器80的功能的一些或全部。例如，处理器208可从电感测模块86接收一个或多个信号，或经由接入点200或编程器24和网络202从IMD16接收有关感测参数的其它信息。在一些示例中，服务器204将由IMD16或编程器24中的一个或多个提供的接收信号经由网络202中继至计算设备210中的一个或多个。计算设备210的处理器可提供在本公开中归于IMD16和处理器80中的功能的一些或全部。
在一个或多个示例中，所描述的功能可实现在硬件、软件、固件或其任意组合中。如果实现在软件中，这些功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或在计算机可读介质上传输。计算机可读介质可包括计算机数据存储介质或通信介质，包括利于将计算机程序从一个地方转移至另一地方的任何介质。数据存储介质可以是能由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问以检索指令、代码和/或数据结构以实现本公开描述技术的任何可用介质。作为示例而非限定，该计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、闪存或能够用来携带或存储以指令或数据结构形式出现的合需程序代码并可由计算机访问的任何其它介质。另外，任何连接被适当地冠名为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线路(DSL)或诸如红外、无线和微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输的，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或诸如红外、无线和微波的无线技术也被包含在介质的定义中。如本文描述的碟和盘包括压缩盘（CD）、激光盘、光盘、数字通用盘（DVD）、软盘和蓝光盘，其中碟通常磁性地再现数据，而盘用激光来光学地再现数据。上述设备的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
代码可由一个或多个处理器执行，例如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效的集成或分立逻辑电路。因此，术语“处理器”在本文中可指任何前述结构或适于实现本文描述技术的任何其它结构。另外，在一些方面，本文描述的功能可在专用硬件和/或软件模块中提供。另外，这些技术可完全地实现在一个或多个电路或逻辑元件中。

Claims (15)

1.一种可植入医疗设备(IMD)，包括：
处理器；
包括低功率振荡器的系统时钟，所述处理器根据所述低功率振荡器运行所述IMD；
包含高精度振荡器的基准时钟；以及
周期地执行校准例程以基于所述基准时钟校准所述系统时钟的时钟校准器，其中所述系统时钟被连续供电而所述基准时钟在所述校准例程期间被供电。
2.如权利要求1所述的IMD，其特征在于，所述时钟校准器包括：
控制器，所述控制器在所述校准例程开始时对所述基准时钟上电并在所述校准例程结束时禁用所述基准时钟；
时钟比较器，所述时钟比较器基于在所述系统时钟的固定数量时钟循环内所述系统时钟和所述基准时钟的频率之间的差来确定所述系统时钟的时钟误差；以及
时钟调节器，所述时钟调节器调节所述系统时钟的微调值以补偿所述时钟误差。
3.如权利要求2所述的IMD，其特征在于，所述时钟比较器包括：
系统时钟计数器，所述系统时钟计数器被设定为等于所述固定数量时钟循环并对所述系统时钟的每个时钟循环减1，其中所述系统时钟计数器在等于零时停止；以及
基准时钟计数器，所述基准时钟计数器被设定为等于所述固定数量时钟循环并对所述基准时钟的每个时钟循环减1，其中所述基准时钟计数器在所述系统时钟计数器等于零时停止在基准计数值，其中所述基准计数值指示所述系统时钟的时钟误差。
4.如权利要求2-3中任何一项所述的IMD，其特征在于，所述时钟校准器用Δ-Σ环执行所述校准例程，并且其中所述时钟调节器对随时间的时钟误差求积分以计算所述系统时钟的累积时钟误差并基于所述累积时钟误差的大小和符号来调节所述系统时钟的微调值。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的IMD，其特征在于，还包括：
遥测模块；以及
遥测轮询时钟，所述遥测模块根据所述遥测轮询时钟监视遥测下行链路，
其中所述时钟校准器周期地执行所述校准例程以基于所述基准时钟同时校准所述系统时钟和所述遥测轮询时钟。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的IMD，其特征在于，还包括：
遥测模块；以及
遥测链接时钟，一旦出现遥测下行链路，所述遥测模块就根据所述遥测链接时钟执行遥测会话，并且
其中所述时钟校准器连续地执行校准例程以基于所述遥测会话期间的基准时钟来校准所述遥测链接时钟，所述基准时钟在所述遥测会话期间被连续供电。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的IMD，其特征在于，所述时钟校准器根据被设定为等于3.75分钟、7分钟、15分钟、30分钟和60分钟中的一个的校准周期周期地执行所述校准例程。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的IMD，其特征在于，所述基准时钟包括晶振。
9.如权利要求1-8中任何一项所述的IMD，其特征在于，所述系统时钟和所述基准时钟工作在同一时钟频率值下。
10.一种方法，包括：
根据系统时钟运行可植入医疗设备(IMD)，所述系统时钟包括包含在所述IMD中的低功率振荡器时钟；以及
周期地执行校准例程以基于所述基准时钟校准所述系统时钟，其中所述系统时钟被连续供电而所述基准时钟在所述校准例程期间被供电。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，周期地执行校准例程以校准所述系统时钟还包括：
在所述校准例程开始时对所述基准时钟上电；
基于在所述系统时钟的固定数量时钟循环内所述系统时钟和所述基准时钟的频率之间的差来确定所述系统时钟的时钟误差；
调节所述系统时钟的微调值以补偿所述时钟误差；以及
在所述校准例程结束时禁用所述基准时钟。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述系统时钟的时钟误差还包括：
将系统时钟计数器和基准时钟计数器设定为等于固定数量时钟循环；
对于所述系统时钟的每个时钟循环将所述系统时钟计数器减1，所述系统时钟计数器在等于零时停止；以及
对于所述基准时钟的每个时钟循环将所述基准时钟计数器减1，其中所述基准时钟计数器在所述系统时钟计数器等于零时停止在基准计数值，其中所述基准计数值指示所述系统时钟的所述时钟误差。
13.如权利要求11-12中任何一项所述的方法，其特征在于，周期地执行校准例程以校准所述系统时钟还包括用Δ-Σ环周期地执行校准例程，所述方法还包括：
对随时间的时钟误差求积分以计算所述系统时钟的累积时钟循环误差；以及
基于所述累积时钟误差的大小和符号来调节所述系统时钟的微调值。
14.一种配置成执行如权利要求10-13中任何一项所述的方法的可植入医疗设备。
15.一种包含指令的计算机可读介质，所述指令一旦在可植入医疗设备中执行就使所述可植入医疗设备执行如权利要求10-13中任何一项所述的方法。
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