JPH0390169A - 体内埋込可能心臓装置 - Google Patents

体内埋込可能心臓装置

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JPH0390169A
JPH0390169A JP2179398A JP17939890A JPH0390169A JP H0390169 A JPH0390169 A JP H0390169A JP 2179398 A JP2179398 A JP 2179398A JP 17939890 A JP17939890 A JP 17939890A JP H0390169 A JPH0390169 A JP H0390169A
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    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/362—Heart stimulators
    • A61N1/37—Monitoring; Protecting

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、マイクロプロセッサの電流を抑えるために２
柾類のクロックを有する体内埋込可能心臓装置に関する
。
背景技術 体内埋込ベースメーカや細動除去器（ｄｅｆｔｂｒｉｌ
ｌａｔｏｒ）等のような体内埋込可能心臓装置において
は、異なる周波数に対して複数のタイミング信号を供給
することが妥当な場合がある。例えば、体内植装置にお
いて１群の連続クロックタイマを駆動するために、単一
のクロック周波数を選ぶことも可能である。
マイクロプロセッサはスリーブ（ｓｌｅｅｐ）モードと
ラン（ｒｕｎ）モードの両方を設定することができる。
ランモードは、プリセッタブルタイマのタイムアウトや
、電波のような遠隔装置からの割込み等により起動する
ことができる。
しかしながら、単一クロック方式は、マイクロプロセッ
サと各々のタイマを駆動するための、最適な周波数を供
給することはできない。
このようなシステムにおいて、クロック発振源から直接
クロックをとるとすれば、−役向に非常に高い周波数に
なってしまう。そのためクロック発振源は、例えば多速
の演算法における種々な間隔のタイミングのような、種
々のプリセッタブルタイマを駆動する場合は、分周され
なければならない。ところがこのようなりロック源の分
周は、電力の浪費を伴うことになる。
さらに、ある程度の電力の節約のために、クロック発振
源よりマイクロプロセッサに供給される周波数は、通常
そのマイクロプロセッサが動作しうる周波数よりも低く
なる。それ酸クロック発振源の周波数をもっと高くする
か、あるいはマイクロプロセッサをもっと遅い周波数で
駆動するか、しなければならない。後者の場合には、外
部からの刺激に対して反応が遅くなり、特に複雑な演算
アルゴリズムの実行において、総合的な処理能力が制限
されてしまう。
第１図は、上記のシステムの従来例を示している。この
システムにおいては、マイクロプロセッサ１０はスリー
ブモードから起動する時のみ、外部クロック１２によっ
て駆動される。外部クロック１２は、複数のタイマ群１
６を駆動するために、クロック分周器１４によって複数
の周波数Ｆ　ｌ　＋Ｆ２．・・・Ｆｎに分周される。タ
イマがタイムアウトしたとき、または非同期の事象を検
知したとき、または遠隔装置からの割込み等の外部割込
みを受けたとき、マイクロプロセッサ１０は、スリーブ
モードからランモードへの起動がかけられる。
マイクロプロセッサ１０は、モトローラタイプのもので
、マルチプレクスデータ争アドレスバス、アドレスバス
及びデマルチプレクスのためのデータストローブ信号を
備えている。
このシステムの欠点は、単一クロックの構成にあり、そ
のことでマイクロプロセッサ１０の処理能力が制限され
、かつ、タイマに与えられる他の種々な周波数のクロッ
ク信号を発生するために、余分な電力を必要とする。−
役向に、マイクロプロセッサに供給される周波数は、そ
のマイクロプロセッサの動作しうる周波数よりも低い。
その結果、マイクロプロセッサ１０は処理能力が制限さ
れ、外部からの刺激に対して応答時間が遅くなる。
さらに、外部クロック（この場合、１００ＫＨ２）は通
常側々のタイマに必要な周波数よりも高いので、クロッ
ク分周器１４は、多速演算法のようなタイミング演算法
に必要な種々の周波数を発生するために、外部クロック
信号を分周しなければならない。
発明の概要 〔発明の目的〕 そこで本発明の第１の目的は、電力の浪費をすることな
く、最大能力を出せるマイクロプロセッサを用いたコン
トロールシステムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、基本動作のために用いられるク
ロックと、処理及び演算を遂行するために用いられる高
出力クロックとの、２つのクロックを有するシステムを
提供することにある。
また本発明の第３の目的は、基本動作の遂行のための自
走クロックε、消費電力の高い演算動作を遂行するため
に必要な場合のみ発振するクロックとの、別々の２つの
クロックを有するシステムを提供することにある。
さらに本発明の目的として、瞬時にオン・オフのコント
ロールができてなおかつ、種々の他のタイマが変化して
いる間に、マイクロプロセッサが読み出しまたは書き込
みを行なわないように、予め設定した期間、出力をハイ
レベルに保持しうる変調リング発振回路を提供すること
にある。
〔発明の構成〕
本発明による体内埋込可能心臓装置は、制御手段と、第
１の周波数のクロック信号を連続的に発生する外部クロ
ック手段と、前記制御手段をコントロールする第２の周
波数のクロック信号を発生し前記第２の周波数の前記ク
ロック信号を発生する能動状態とクロック信号を発生し
ない非能動状態とに成り得る補助クロック手段と、前記
補助クロック手段の状態を設定するための割込決定手段
と、前記割込決定手段と前記制御手段とのコントロール
下に前記能動状態と前記非能動状態の内の一方に前記補
助クロ・ツク手段をなさしめるクロックコントロール手
段とからなる構成となっている。
低い周波数の連続的な外部クロック信号と、マイクロプ
ロセッサをコントロールする高い周波数の補助クロック
信号を備えていて、外部クロック信号は、分周されて複
数のタイマに入力される。外部からの割込み情報または
、上記タイマからのタイムアウト出力を受けた割込決定
手段は、マイクロプロセッサと協働しクロックコントロ
ール回路を介して、補助クロック信号のオンまたはオフ
状態を設定する。
マイクロプロセッサは、補助クロック信号のオンのとき
はランモードとなり、オフのときはスリーブモードとな
る。
実施例 以下、本発明の実施例を第２図ないし第６図にもとづ゛
いて詳細に説明する。
第２図は、本発明による実施例を示すブロック図であり
、第１図の回路構成と同じ部分は同じ番号が付けられて
いる。第２図において、制御手段であるマイクロプロセ
ッサ１０へのクロック信号を提供する目的のために、マ
イクロプロセッサ１０と論理ユニット１８との間に、Ｉ
　Ｍ　Ｈｚ補助クロック２０が接続されている。
外部クロック１２及び補助クロック２０の周波数は、個
別に最適化して使用することができる。
しかし、本発明による多速や細動（微振動）除去の基本
的なタイミング動作のためには、外部クロック１２の周
波数は、３２ｋＨｚのクロックが適していることが既に
分っている。さらに、マイクロプロセッサ１０ためのＩ
ＭＨｚのクロックは、外部の事象に対する応答時間を１
０倍に改善し、必要に応じて事象に対するより早い処理
に備える。
外部クロック及びタイマ群は、自走する回路である。一
方、補助クロック２０は必要な場合のみ発振する。−役
向に、補助クロック２０をオンさせるトリガとなる事象
には、タイマ１６のタイムアウトや非同期な事象の検出
や、あらかじめ定められた心臓の条件の探知、または割
込決定手段である論理ユニット１８に供給された遠隔装
置からの割込みがある。論理ユニット１８は、タイマか
らの入力及び他の外部入力を基に、マイクロプロセッサ
の高度処理能力を用いるかどうか、即ち補助クロック２
０を起動するかどうかを決定する。
マイクロプロセッサ１０を起動する上記トリガが検知さ
れたときは、マイクロプロセッサ１０及び補助クロック
２０は、マイクロプロセッサ１０の高度処理能力を必要
とする間は動作状態にある。
しかし、マイクロプロセッサ１０にそのような必要性が
なくなると、マイクロプロセッサ１０はクロック２０を
オフにすべくトリガするか、第２図に示すようにスリー
ブモードを入力する。このような構成により、高度処理
能力を必要とするときだけ補助クロック２０が作動する
ので、電力及び処理能力は最適化される。さらに、ロー
パワー外部クロック１２とハイパワー補助クロック２０
とを用いることにより、高度処理能力を必要とするとき
だけハイパワークロックが働くので、電力消費がわずか
しかまたは全くないように、マイクロプロセッサ１０の
処理能力が最適化される。そのうえ、マイクロプロセッ
サは補助クロック２０により駆動されるので、外部クロ
ック１２の周波数は従来例（第１図）のものよりも低く
することができる。このことにより、クロック分周器１
４の受信する信号源が低くなるので、クロック分周器１
４は、要求されるタイミング信号の発生のために少しし
か電力を必要としない。
クロックコントロール回路２２は、第３図に詳細に示さ
れるように、３個のＤタイプフリップフロップ２４．２
６．２８及びコントロールゲート３０等により構成され
ている。コントロール信号は、ＡＳ（アドレスストロー
ブ）　、５ＴＯＰ−ＣＬＫＳＤＳ　（データストローブ
）　、５ＴＡＲＴ。
ＭＣＬＲ，及び８ｍ５ｅｃである。１５μｓｅｃ幅のｇ
ｍｓｅｃクロック信号は、マイクロプロセッサ１０から
アドレスストローブＡＳが出力されている間、３２ｋＨ
２のクロックから出力される。
信号ＡＳは、インバータ３２を経てフリップフロップ２
４及び２６のクロック入力に接続されている。５ＴＯＰ
−ＣＬＫ及びＤＳ信号は、Ｎ　Ａ　Ｎ　、Ｄゲート３４
を経てフリップフロップ２８のクロック入力に接続され
ている。５ＴＡＲＴ及びＭＣＬＲは、ＮＯＲゲート３６
を経てフリップフロップ２８のリセット端子に供給され
ている。さらに、８ｍ５ｅｃ信号は、ＭＣＬＲと共にＮ
ＯＲゲート３８を経てフリップフロップ２４及び２６の
リセット端子に接続されている。
コントロールゲート３０は、そのどちらか一方の入力が
ハイレベルになると、補助クロック２０の動作を禁止す
る。ＭＣＬＲ信号は、システムの消費電力が上昇したと
き、または外部リセットによりシステムが初期化された
ときは、ハイレベルに移行するマスタークリア信号であ
る。８ｍ５ｅｃ信号は、１２８Ｈｚのシステムタイマに
供給されているクロックである。この８ｍ５ｅｃ信号は
、３２ｋＨｚクロツクから出力されそのパルス幅は１５
μＳｅＣである。
クロックコントロール回路２２は、マイクロプロセッサ
１０からの信号群ＤＳＳＡＳ、及び５ＴＯＰ−ＣＬＫと
、５ＴＡＲＴ、８ｍｓ　ｅ　ｃ及びＭＣＬＲのような外
部で発生した信号群の両方に応答する。５ＴＡＲＴ信号
は、補助クロック２０を動作状態にするためトリガをか
けるが、この信号は第４図に示すように、割込レジスタ
４０に記憶されているプログラマブル割込みの結果、生
ずるものである。割込レジスタ４０の内容は、割込マス
ク４２の内容とビット単位で比較される。もし、プログ
ラマブル割込みが割込マスク４２によってマスク化され
ていなければ、５ＴＡＲＴ信号が発生される。
補助クロック２０の動作を停止させる５ＴＯＰ−ＣＬＫ
は、内部プログラムの特別な番地の参照が行なわれたと
き、マイクロプロセッサ１０により発生される。５ＴＯ
Ｐ−ＣＬＫは、補助クロック２０の動作に割込みをかけ
てそのクロックをオフ状態に固定する。マイクロプロセ
ッサ１０のシステムソフトウェアは、タイマ１６及びそ
の他の割込みの入力に応答して、補助クロック２０をオ
フにするように書かれている。第３図、第５図及び第６
図を参照して、クロックコントロール回路２２の動作を
説明する。第５図は、５ＴＡＲＴ及び５ＴＯＰ−ＣＬＫ
信号に応答する補助クロック２０の動作を示したもので
ある。ＩＭＨｚのクロック信号は、補助クロック２０の
出力である。図に示すように、リンク発振器を内蔵した
補助クロック２０の出力は、５ＴＯＰ−ＣＬＫがハイレ
ベルからローレベルに変化すると、ただちに止まる。
また、５ＴＡＲＴ信号がローレベルからハイレベルに変
化すると、補助クロック２０はオンとなる。
第６図は、クロック停止モードのタイミングを示したも
ので、タイマ１６が１２８）１ｚのクロック信号によっ
てクロック動作中であるときは、マイクロプロセッサ１
０がタイマ１６の値を読まないように、補助クロック２
０の動作は一時停止する。３ｍ５ｅｃクロックは、タイ
マに供給する最初のクロックである。この信号は、７．
８１２５ｍ５ｅＣ毎に発生する３２ｋＨｚクロツクサイ
クルのパルス幅の半分のパルス幅である。タイマは、８
ｍ５ｅｃクロツクの立ち下がりでクロック動作を始め、
停止回路２２は８ｍ５ｅｃがローレベルの間は動作しな
い。これは、リセット状態においてホールド用フリップ
フロップ２４及び２６によってなされる。８ｍ５ｅｃ信
号がハイレベルになったとき、これらフリッププロップ
のリセットは解除される。８ｍ５ｅｃクロツクがＯから
１に変化した後の、アドレスストローブＡＳの最初のパ
ルスの後エツジにおいて、フリップフロップ２４は出力
ＱＯを論理１にするようにトリガされる。
このようにして、論理１はフリップフロップ２６のデー
タ入力に供給される。次のＡＳパルスにおいて、フリッ
プフロップ２６の出力Ｑ１はハイレベルになって、８ｍ
５ｅｃクロツクがローレベルになるまで、マイクロプロ
セッサ、をアドレスデコード状態に保持する。このよう
に、データを読み書きするとき、データストローブＤＳ
がハイ１ノベルからローレベルに変化するまで、タイマ
から３ｕｓｅｃの保証時間が供給される。フリップフロ
ップ２４及び２６は、３２ｋＨｚクロツクから出力され
る８ｍ５ｅｃクロツク信号と、ＩＭＨｚクロックから供
給されるアドレスストローブＡＳとの間に同期作用を与
える。２つの非同期信号の間の同期をとることは、２つ
のクロックの正確な協働のために必要なことである。
発明の詳細 な説明した如く、本発明による体内埋込可能心臓装置に
おいては、低い周波数の連続的な外部クロック信号と、
マイクロプロセッサをコントロールする高い周波数の補
助クロック信号を備えていて、外部クロック信号は、分
周されて複数のタイマに入力される。外部からの割込み
情報または、上記タイマからのタイムアウト出力を受け
た割込決定手段は、マイクロプロセッサと協働しクロッ
クコントロール回路を介して、補助クロック信号のオン
またはオフ状態を設定する。マイクロプロセッサは、補
助クロック信号のオンのときはランモードにオフのとき
はスリーブモードになり、電力の浪費を防ぐと同時に持
っている最大処理能力で動作することができるのである
。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来例のブロック図、第２図は本発明のブロッ
ク図、第３図は第２図の一部の回路図、第４図は第２図
の一部のブロック図、第５乃至第６図は本発明の動作の
タイミングチャートである。 主要部分の符号の説明 １０・・・・・・マイクロプロセッサ １２・・・・・・外部クロック １４・・・・・・クロック分周器 １６・・・・・・タイマ １８・・・・・・論理ユニット ２０・・・・・・補助クロック ２２・・・・・・クロックコントロール回路１Ｍ日２　
乙ＬＯＣｋ。 ５Ｔｏｐ　ｃ、ＬｏｃＫｙ＋ｒ ８ＭＳＥＣ ４よ ＦＩＧ、　６ 手続補正書 平底２年 ９月１０日

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）体内埋込可能心臓装置であって、 制御手段と、第１の周波数のクロック信号を連続的に発
    生する外部クロック手段と、前記制御手段をコントロー
    ルする第２の周波数のクロック信号を発生し前記第２の
    周波数の前記クロック信号を発生する能動状態とクロッ
    ク信号を発生しない非能動状態とに成り得る補助クロッ
    ク手段と、前記補助クロック手段の状態を設定するため
    の割込決定手段と、前記割込決定手段と前記制御手段と
    のコントロール下に前記能動状態と前記非能動状態の内
    の一方に前記補助クロック手段をなさしめるクロックコ
    ントロール手段とからなることを特徴とする体内埋込可
    能心臓装置。
  2. （２）前記外部クロック手段による前記第１の周波数は
    、前記補助クロック手段による前記第２の周波数よりも
    十分に遅いことを特徴とする請求項１記載の体内埋込可
    能心臓装置。
  3. （３）前記制御手段は、前記クロックコントロール手段
    をコントロールして前記補助クロック手段を前記非能動
    状態になさしめることを特徴とする請求項１記載の体内
    埋込可能心臓装置。
  4. （４）タイムアウト信号を出力して前記割込決定手段に
    供給し得る複数のタイマ手段と、前記第１の周波数の前
    記クロック信号を入力として受け前記複数のタイマ手段
    への複数の異なる周波数である複数のクロック信号を出
    力として発生するクロック分周手段とをさらに有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の体内埋込可能心臓装置。
  5. （５）前記制御手段による読み書きがなされているとき
    前記タイマ手段が安定した状態になるように前記外部ク
    ロック手段と前記補助クロック手段との同期をとる手段
    をさらに有することを特徴とする請求項４記載の体内埋
    込可能心臓装置。
  6. （６）体内埋込可能心臓装置であって、 複数の治療法の１を選択決定する制御手段と、心臓の電
    気的な動作を感知する心臓感知手段と、第１の周波数の
    クロック信号を連続して発生する外部クロック手段と、
    前記第１の周波数の前記クロック信号を入力として受け
    複数の異なる周波数である複数のクロック信号を出力と
    して発生するクロック分周手段と、前記複数のクロック
    信号を入力として受けタイムアウト信号を出力として生
    成する複数のタイマ手段と、前記制御手段をコントロー
    ルする第２の周波数のクロック信号を発生し前記第２の
    周波数の前記クロック信号を発生する能動状態とクロッ
    ク信号を発生しない非能動状態とに成り得る補助クロッ
    ク手段と、前記心臓感知手段によって感知された心臓の
    電気的な動作に関する情報と前記複数のタイマ手段の出
    力とを入力として受け前記補助手段の状態を設定する割
    込決定手段と、前記割込決定手段と前記制御手段とのコ
    ントロール下に前記能動状態と前記非能動状態の内の一
    方に前記補助クロック手段をなさしめるクロックコント
    ロール手段とからなることを特徴とする体内埋込可能心
    臓装置。
  7. （７）前記制御手段による読み書きがなされているとき
    前記タイマ手段が安定した状態になるように前記外部ク
    ロック手段と前記補助クロック手段との同期をとる手段
    をさらに有することを特徴とする請求項６記載の体内埋
    込心臓装置。
  8. （８）体内埋込可能心臓装置であって、 複数の治療法の１を選択決定する制御手段と、心臓の電
    気的な動作を感知し治療法に応じた出力信号を生成する
    心臓感知手段と、前記制御手段に接続されて前記複数の
    治療法に関する情報を記憶する外部記憶手段と、第１の
    周波数のクロック信号を連続して発生する外部クロック
    手段と、前記第１の周波数の前記クロック信号を入力と
    して受け複数の異なる周波数である複数のクロック信号
    を出力として発生するクロック分周手段と、前記複数の
    クロック信号を入力として受けタイムアウト信号を出力
    として生成する複数のタイマ手段と、前記制御手段をコ
    ントロールする第２の周波数のクロック信号を発生し前
    記第２の周波数の前記クロック信号を発生する能動状態
    とクロック信号を発生しない非能動状態とに成り得る補
    助クロック手段と、前記心臓感知手段の出力信号と前記
    複数のタイマ手段からのタイムアウト信号との内少なく
    とも１を受けさらに前記補助クロック手段を前記能動状
    態になさしめるトリガのための割込情報を記憶する割込
    レジスタ手段と、前記割込レジスタ手段に接続されて前
    記割込情報を選択的に禁止する割込マスク手段と、前記
    割込マスク手段の出力と前記制御手段からの中央信号と
    の内少なくとも１を入力として受けて前記能動状態と前
    記非能動状態の内の一方に前記補助クロック手段をなさ
    しめるトリガを出力するクロックコントロール手段とか
    らなることを特徴とする体内埋込可能心臓装置。
  9. （９）前記制御手段による読み書きがなされているとき
    前記タイマ手段が安定した状態になるように前記外部ク
    ロック手段と前記補助クロック手段との同期をとる手段
    をさらに有することを特徴とする請求項８記載の体内埋
    込可能心臓装置。
  10. （１０）体内埋込可能心臓装置であって、 心臓の電気的な動作の感知をなし前記動作に応じた出力
    信号を生成する心臓感知手段と、複数の治療を電気的な
    刺激信号として心臓に与える心臓治療手段と、前記複数
    の治療の１を選択決定し決定に応じて前記心臓治療手段
    を制御する制御手段と、第１の周波数のクロック信号を
    連続して発生する外部クロック手段と、前記第１の周波
    数の前記クロック信号を入力として受け複数の異なる周
    波数である複数のクロック信号を出力として発生するク
    ロック分周手段と、前記複数のクロック信号を入力とし
    て受けタイムアウト信号を出力として生成する複数のタ
    イマ手段と、前記制御手段をコントロールする第２の周
    波数のクロック信号を発生し前記第２の周波数の前記ク
    ロック信号を発生する能動状態とクロック信号を発生し
    ない非能動状態とに成り得る補助クロック手段と、前記
    心臓感知手段によって感知された心臓の電気的な動作に
    関する情報と前記複数のタイマ手段の出力とを入力とし
    て受け前記補助クロック手段の状態を設定する割込決定
    手段と、前記割込決定手段と前記制御手段とのコントロ
    ール下に前記能動状態と前記非能動状態の内の一方に前
    記補助クロック手段をなさしめるクロックコントロール
    手段とからなることを特徴とする体内埋込可能心臓装置
    。
  11. （１１）前記制御手段による読み書きがなされていると
    き前記タイマ手段が安定した状態になるように前記外部
    クロック手段と前記補助クロック手段との同期をとる手
    段をさらに有することを特徴とする請求項８記載の体内
    埋込可能心臓装置。
  12. （１２）体内埋込可能心臓装置であって、 心臓の電気的な動作の感知をなし前記動作に応じた出力
    信号を生成する心臓感知手段と、複数の治療を電気的な
    刺激信号として心臓に与える心臓治療手段と、前記複数
    の治療の１を選択決定し決定に応じて前記心臓治療手段
    を制御する制御手段と、前記制御手段に接続されて前記
    複数の治療法に関する情報を記憶する外部記憶手段と、
    第１の周波数のクロック信号を連続して発生する外部ク
    ロック手段と、前記第１の周波数の前記クロック信号を
    入力として受け複数の異なる周波数である複数のクロッ
    ク信号を出力として発生するクロック分周手段と、前記
    複数のクロック信号を入力として受けタイムアウト信号
    を出力として生成する複数のタイマ手段と、前記制御手
    段をコントロールする第２の周波数のクロック信号を発
    生し前記第２の周波数の前記クロック信号を発生する能
    動状態とクロック信号を発生しない非能動状態とに成り
    得る補助クロック手段と、前記心臓感知手段の出力信号
    と前記複数のタイマ手段からのタイムアウト信号との内
    少なくとも１を受けさらに前記補助クロック手段を前記
    能動状態になさしめるトリガのための割込情報を記憶す
    る割込レジスタ手段と、前記割込レジスタ手段に接続さ
    れて前記割込情報を選択的に禁止する割込マスク手段と
    、前記割込マスク手段の出力と前記制御手段からの中央
    信号との内少なくとも１を入力として受けさらに前記能
    動状態と前記非能動状態の内の一方に前記補助クロック
    手段をなさしめるトリガを出力するクロックコントロー
    ル手段からなることを特徴とする体内埋込可能心臓装置
    。
  13. （１３）前記制御手段による読み書きがなされていると
    き前記タイマ手段が安定した状態になるように前記外部
    クロック手段と前記補助クロック手段との同期をとる手
    段をさらに有することを特徴とする請求項１２記載の体
    内埋込可能心臓装置。
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