專利名稱：使用衰減電流脈沖的電刺激治療的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，更具體地講，涉及遞送電刺激治療的醫(yī)療設(shè)備。
背景技術(shù)：
醫(yī)療設(shè)備可用于治療多種醫(yī)學(xué)病癥。醫(yī)療電刺激設(shè)備(例如)可通過植入電極將電刺激治療遞送至患者。電刺激治療可包括刺激患者體內(nèi)的神經(jīng)、肌肉、腦組織、或其他組織。電刺激設(shè)備可完全植入到患者體內(nèi)。例如，電刺激設(shè)備可包括植入式電刺激發(fā)生器和一根或多根帶有電極的植入式導(dǎo)線。作為另外一種選擇，電刺激設(shè)備可包括無導(dǎo)線刺激器。 在一些情況下，植入式電極可通過一根或多根經(jīng)皮導(dǎo)線或完全植入式導(dǎo)線耦接至外部電刺激發(fā)生器。醫(yī)療電刺激器可用于將電刺激治療遞送至患者以減輕多種癥狀或病癥，例如慢性痛、顫抖、帕金森氏病、抑郁癥、癲癇、尿失禁或大便失禁、骨盆痛、性功能障礙、肥胖癥、或胃肌輕癱。電刺激器可被構(gòu)造為通過包括電極的導(dǎo)線遞送電刺激治療，所述電極可植入到脊髓、骨盆神經(jīng)、胃腸道器官、外周神經(jīng)附近、或患者的腦內(nèi)?？拷顾韬湍X內(nèi)的刺激通常分別稱為脊髓刺激(SCQ和深部腦刺激(DBS)。臨床醫(yī)生選擇多個可程控刺激參數(shù)的值，以便定義遞送至患者的電刺激治療。例如，臨床醫(yī)生可選擇刺激的電流或電壓幅值、和刺激波形的各種特性。另外，臨床醫(yī)生可指定用于遞送刺激的電極構(gòu)型，包括選擇的電極組合和電極極性。如果以脈沖形式遞送刺激， 例如，臨床醫(yī)生可指定電流或電壓的脈沖幅值、脈沖寬度和脈沖頻率?？蓪⒁唤M參數(shù)值稱為刺激程序。程序組可包括多個程序。可同時地、時間交叉存取地、或重疊地遞送程序組中的多個程序。

發(fā)明內(nèi)容
一般來講，本發(fā)明描述了用于產(chǎn)生電刺激脈沖以通過一個或多個電極從醫(yī)療設(shè)備 (如植入式醫(yī)療設(shè)備)給患者遞送電刺激治療的技術(shù)。電刺激脈沖各自具有脈沖電流水平和脈沖寬度。脈沖可以由包括電流調(diào)節(jié)器(即調(diào)節(jié)電流源或電流阱)的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生。 電流調(diào)節(jié)器耦接至供給電壓以遞送具有調(diào)節(jié)電流水平的脈沖。該脈沖具有與由電流調(diào)節(jié)器遞送的電壓水平相對應(yīng)同時保持脈沖電流水平的基本調(diào)節(jié)的電壓水平。在遞送脈沖的過程中，供給電壓水平可能由于電壓源電容的放電而降低，脈沖電壓水平可能由于負(fù)載電容的充電而增加。脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間降低， 使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。在一些實例中，脈沖可包括具有不同子脈沖電流水平的兩個或更多個子脈沖，這里對于給定脈沖，較早遞送的子脈沖具有比較晚遞送的子脈沖高的脈沖電流水平。在一個實例中，本發(fā)明提供了一種用于遞送電刺激的方法，該方法包括用電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生具有脈沖電流水平、脈沖電壓水平、和脈沖寬度的電刺激脈沖，控制脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平，并通過一個或多個植入式電極遞送脈沖。在另一實例中，本發(fā)明提供了一種用于遞送電刺激的醫(yī)療設(shè)備，該設(shè)備包括刺激脈沖發(fā)生器，其包括被構(gòu)造為產(chǎn)生具有脈沖電流水平、脈沖電壓水平、和脈沖寬度的電刺激脈沖的電流調(diào)節(jié)器；控制器，其被構(gòu)造為控制脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平；和一個或多個植入式電極，其被構(gòu)造為遞送脈沖。本發(fā)明的一個或多個方面的細(xì)節(jié)在附圖和下文的描述中給出。通過說明書和附圖并通過權(quán)利要求，其它特征、目的、和優(yōu)點是顯而易見的。


圖1為示出包括耦接至植入式刺激導(dǎo)線的植入式刺激器的示例性治療系統(tǒng)的示意圖。圖2為示出包括耦接至植入式刺激導(dǎo)線的植入式刺激器的另一個示例性治療系統(tǒng)的示意圖。圖3為示出植入式電刺激器的各個示例性部件的框圖。圖4為示出可與電刺激器結(jié)合使用的外部程控器的各個示例性部件的框圖。圖5為示出可用于圖3的植入式電刺激器中的示例性電刺激發(fā)生器的各個部件的框圖。圖6為更詳細(xì)地示出圖5的示例性刺激發(fā)生器的框圖。圖7A和圖7B為示出可以用來遞送如本發(fā)明描述的電刺激治療的示例性導(dǎo)線和電極構(gòu)型的示意圖。圖8為示出可以用來遞送如本發(fā)明描述的電刺激治療的示例性槳形導(dǎo)線的示意圖。圖9為示出如本發(fā)明描述的遞送電刺激的流程圖。圖10為示出如本發(fā)明描述的遞送電刺激的流程圖。圖IlA和圖IlB為示出根據(jù)本發(fā)明的實例遞送的示例性刺激脈沖的圖形。圖12A-12C為示出不同脈沖構(gòu)型的性能結(jié)果的圖形。
具體實施例方式本發(fā)明描述了用于產(chǎn)生電刺激脈沖以通過一個或多個電極將電刺激治療遞送到內(nèi)科患者的組織的技術(shù)。電刺激脈沖具有脈沖電流水平、脈沖電壓水平和脈沖寬度。脈沖可以由包括電流調(diào)節(jié)器即調(diào)節(jié)電流源或電流阱的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生。電流調(diào)節(jié)器耦接至供給電壓以傳送具有調(diào)節(jié)電流水平的脈沖。脈沖電壓水平是電流調(diào)節(jié)器遞送的電壓水平，以維持脈沖電流水平的基本調(diào)節(jié)。在遞送脈沖過程中，供給電壓水平可能由于電壓源電容的放電而減小，脈沖電壓水平可能由于負(fù)載電容的充電而增大。維持調(diào)節(jié)電流脈沖水平所需的脈沖電壓水平可能由于負(fù)載電容上積累的電壓而增大。如本發(fā)明中描述的，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間從較高電流水平降低到較低電流水平，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。
電流調(diào)節(jié)器可具有規(guī)定脈沖電壓水平和供給電壓水平之間的最小電壓差的余量電壓水平要求。余量電壓水平可對應(yīng)于產(chǎn)生調(diào)節(jié)電流時由電流調(diào)節(jié)器電路部件消耗的電壓量，可能需要確保適當(dāng)操作電流調(diào)節(jié)器。因此，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間降低，使得電流調(diào)節(jié)器的增加的脈沖電壓水平和降低的供給電壓水平之間的差保持大于余量電壓水平。刺激電流脈沖的受控降低在一些實例中可以至少部分上基于在脈沖寬度上供給電壓水平的降低。用于電流調(diào)節(jié)器的電壓源可以將電荷存儲在電容器模塊上，以產(chǎn)生供給電壓水平。例如，電容器模塊可以選擇性使用不同數(shù)目的電容器，以產(chǎn)生期望的供給電壓水平。電容器可以被選擇性切換，以形成具有足以產(chǎn)生供給電壓的供給電容的電容器組。不過，在遞送脈沖時，供給電容放電，引起供給電壓水平的降低。在一些實例中，調(diào)節(jié)刺激電流脈沖的受控降低可以至少部分上基于脈沖寬度期間負(fù)載電壓的增加。脈沖通過電流調(diào)節(jié)器和一個或多個電極之間的導(dǎo)電路徑被遞送到生物組織負(fù)載。導(dǎo)電路徑可包括對電流調(diào)節(jié)器表現(xiàn)為串聯(lián)電容的一個或多個串聯(lián)電容器，諸如用于再充電的電容器。電極-組織界面可呈現(xiàn)附加的串聯(lián)電容。結(jié)合起來，這些電容在遞送電流脈沖的過程中形成可積累電荷的負(fù)載電容，從而產(chǎn)生負(fù)載電壓。當(dāng)負(fù)載電壓增加時，維持調(diào)節(jié)脈沖電流水平所需的脈沖電壓水平的量增加。隨著供給電壓水平放電和脈沖電壓水平增加，脈沖電壓水平和余量電壓水平的和可能超過供給電壓水平。在此情況下，脈沖電壓水平的增加可引起脈沖電流水平失去調(diào)節(jié)。 如上文所述，為了促進(jìn)可靠的調(diào)節(jié)，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間降低，使得可以維持可靠電流調(diào)節(jié)。脈沖電流水平可被控制，以至少部分上基于脈沖寬度期間供給電壓水平的降低、脈沖寬度期間負(fù)載電壓的增加(及導(dǎo)致脈沖電壓水平的增加)或者此兩者而降低。舉例來說，脈沖電流水平可根據(jù)可與線性斜率、非線性曲線、具有逐漸降低的電流水平的分段子脈沖系列或其他形狀對應(yīng)的衰減曲線而降低。在每種情況下，已知或測量的負(fù)載和電壓源的電容可用來尋找調(diào)節(jié)電流脈沖的形狀的期望曲線擬合，以便防止脈沖電壓水平和余量電壓水平的和超過供給電壓水平。通常，脈沖在開始時可具有比脈沖結(jié)束時更高的電流水平，使得可以以受控方式遞送較高平均電流，而不需要增加所需的初始供給電壓。在遞送調(diào)節(jié)電流脈沖過程中供給電壓水平的降低，與由于增加的負(fù)載電壓造成的脈沖電壓水平的增加結(jié)合，可能不利地影響電流調(diào)節(jié)器的性能。為了防止失去調(diào)節(jié)，供給電容器上存儲的初始供給電壓水平可以增加。不過，供給電壓水平的增加可能要求植入式醫(yī)療設(shè)備在電壓源中包括更大或更多數(shù)目的電容器，從而導(dǎo)致效率降低、尺寸增大和/或成本增加。由于附加電容器或更大的電容器造成的尺寸增大對于植入式醫(yī)療設(shè)備(IMD)可能是特別不期望的。產(chǎn)生其脈沖寬度上降低的脈沖電流水平可以對于給定供給電壓允許遞送較大電流水平，或?qū)τ诮o定脈沖電流水平允許使用較小供給電壓。對于給定負(fù)載阻抗，由于遞送較小的脈沖電流，與遞送相同電流所需的脈沖電壓相比，需要的脈沖電壓較小。以此方式，通過降低脈沖寬度期間的脈沖電流水平，脈沖電壓水平的增加量可以降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不會超過供給電壓水平，從而保證在脈沖寬度期間可以保持調(diào)節(jié)脈沖電流水平。然而，在一些實例中，仍可以遞送期望的平均脈沖電流水平。電流脈沖可被控制，以在脈沖寬度開始時以較高電流水平開始，在脈沖寬度結(jié)束時降低至較低電流水平。 較高平均電流可以受控方式遞送，而不需要增加供給電壓水平。以基本相同的總電荷遞送期望平均電流，同時要求在與電壓源關(guān)聯(lián)的電容器模塊上存儲較小初始供給電壓，這是可行的。使用較低供給電壓遞送脈沖的能力可以有更長的電池壽命，或在可再充電電池情況下再充電之間有更長時間，以及對治療結(jié)果有最小或沒有影響。在一些情況下，電壓源可以允許使用尺寸減小的電容器來產(chǎn)生所需脈沖電壓，從而對于給定設(shè)備尺寸，使混合電路更小，可以有更小的設(shè)備和/或更大的電池。在一些情況下，脈沖可以形成分離脈沖，所述分離脈沖包括第一和第二子脈沖。在脈沖寬度期間，第二子脈沖在時間上在第一子脈沖之后。第一和第二子脈沖可以在分離脈沖的脈沖寬度內(nèi)擬合。在時間上第二子脈沖在第一子脈沖之后，且具有比第一子脈沖的脈沖電流水平低的脈沖電流水平。此含義是，脈沖可以被分成兩個部分較高電流部分和較低電流部分。在其他情況下，脈沖可以包括超過兩個子脈沖，諸如高部分、中部分和低部分，或者在電流水平上具有甚至更大間隔尺寸(granularity)的更多的子脈沖。通常，在分離脈沖中一個或幾個較高電流水平與一個或幾個較低電流水平的比例可以基于脈沖寬度上供給電壓水平的降低和負(fù)載電壓的增加來確定，以分別在其增加和降低時維持脈沖電壓水平和供給電壓水平之間的必需余量電壓?？梢允褂酶鞣N電極裝置，諸如單極裝置、雙極裝置或多極裝置來遞送刺激脈沖。單極刺激裝置通常是指使用位于殼體上的陽極發(fā)送電流，位于一根或多根導(dǎo)線上的一個或多個陰極吸收電流。雙極刺激裝置通常是指使用位于導(dǎo)線上的陽極發(fā)送電流，位于同一導(dǎo)線和/或另一根導(dǎo)線上的陰極吸收電流。多極刺激裝置通常是指使用位于導(dǎo)線上的不止一個陽極各自發(fā)送電流，位于同一導(dǎo)線或另一根導(dǎo)線上的一個或多陰極吸收電流，或者使用位于導(dǎo)線上的一個陽極發(fā)送電流，位于同一導(dǎo)線和/或另一根導(dǎo)線上的多個陰極吸收電流。 結(jié)合單極和雙極電極關(guān)系的混合刺激裝置可稱為全極裝置。在全極裝置中，殼體上的陽極可用來與導(dǎo)線上的至少一個陽極和導(dǎo)線上的至少一個陰極基本上同時地遞送刺激脈沖。在此情況下，對于全極裝置，導(dǎo)線上的至少一個陽極和殼體上的至少一個陽極可與導(dǎo)線上的至少一個陰極結(jié)合同時使用。在其他全極裝置中，殼體上的陰極可用來與導(dǎo)線上的至少一個陰極和導(dǎo)線上的至少一個陽極基本上同時地遞送刺激脈沖。在此可選情況下，對于全極裝置，導(dǎo)線上的至少一個陰極和殼體上的至少一個陰極可與導(dǎo)線上的至少一個陽極結(jié)合同時使用。上面的電極裝置或其他電極裝置中的任何一種可以用來根據(jù)本發(fā)明中描述的技術(shù)遞送電刺激。在一些實施方式中，每個電極由各自的以指定的電流水平選擇性吸收或發(fā)送電流的電流調(diào)節(jié)器驅(qū)動。因此，刺激發(fā)生器可包括耦接到各自電極的多個電流調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器可選擇性被激活，并被控制，以通過電極將電流遞送到患者組織。所選陽極可以發(fā)送大約與所選陰極吸收的調(diào)節(jié)電流的量相等的調(diào)節(jié)電流量。在一些實施方式中，一個或多個陽極或陰極可耦接以相對于電壓源軌或參考電壓發(fā)送或吸收未調(diào)節(jié)電流。對于調(diào)節(jié)電流脈沖， 可以使用如上文所述的衰減脈沖曲線，以便防止脈沖電壓水平超過一水平，在此水平，脈沖電壓水平和供給電壓水平之間的差可能會小于電流調(diào)節(jié)器的適用余量電壓水平，從而保持調(diào)節(jié)脈沖電流水平。
電刺激電流脈沖可通過與植入式醫(yī)療設(shè)備(IMD)關(guān)聯(lián)的刺激脈沖發(fā)生器遞送到植入式電極。作為另外一種選擇，刺激脈沖發(fā)生器可與外部醫(yī)療設(shè)備關(guān)聯(lián)。在任一情況下， 可通過一個或多個植入式導(dǎo)線配置植入式電極。例如，一個或多個全植入式導(dǎo)線可耦接到植入患者體內(nèi)的IMD殼體。在此情況下，可在IMD殼體上以及在一個或多個導(dǎo)線上提供一個或多個電極。作為另外一種選擇，一個或多個經(jīng)皮植入式導(dǎo)線可耦接到位于患者體外的外部醫(yī)療設(shè)備的殼體。圖1為示出可用于將刺激治療遞送至患者6的示例性系統(tǒng)2的示意圖。患者6將通常但并非必須為人。一般來講，治療系統(tǒng)2包括形式為植入式刺激器4的IMD，它通過一個或多個植入式電極將電刺激遞送至患者6。植入式電極可用于一根或多根植入式醫(yī)療導(dǎo)線(例如植入式醫(yī)療導(dǎo)線10)上，并且在一些情況下用于植入式刺激器4的殼體的電極上。 電刺激的形式可為具有受控脈沖電流水平的調(diào)節(jié)刺激電流脈沖?？赏ㄟ^刺激程序來定義刺激電流脈沖的各個參數(shù)。刺激電流脈沖可基本上連續(xù)地或者以突發(fā)、分段或圖形方式進(jìn)行遞送，并且可單獨地或者與通過一個或多個其他刺激程序定義的脈沖結(jié)合進(jìn)行遞送。盡管如上文提到的，圖1示出了完全植入式刺激器4，但本發(fā)明所述的技術(shù)也可適用于具有通過經(jīng)皮植入式導(dǎo)線使用的電極的外部刺激器。同樣，如上文所述，電極中的一個或多個可設(shè)置在植入式刺激器4的殼體14上，即，“罐”或“殼”上。 另外，在一些情況下，植入式電極可用于無導(dǎo)線刺激器上。在圖1所示的實例中，植入式刺激器4植入到患者6的鎖骨區(qū)域中的皮下袋內(nèi)。刺激器4產(chǎn)生程控電刺激，并且通過帶有植入式刺激電極11的陣列的植入式醫(yī)療導(dǎo)線10來遞送刺激。在一些情況下，可提供多根植入式導(dǎo)線。在圖1的實例中，導(dǎo)線10的遠(yuǎn)端分為兩部分并且包括兩個導(dǎo)線區(qū)段12A和12B (統(tǒng)稱為“導(dǎo)線區(qū)段12”)。導(dǎo)線區(qū)段12A和12B 各自包括形成電極11的陣列的一部分的一組電極。在各個實例中，導(dǎo)線區(qū)段12A和12B可各自帶有四個、八個、或十六個電極。在圖1中，各個導(dǎo)線區(qū)段12A、12B均帶有四個電極，所述電極被構(gòu)造為位于靠近導(dǎo)線區(qū)段的遠(yuǎn)端的不同軸向位置處的環(huán)電極。在本發(fā)明的剩余部分中，為簡便起見，本發(fā)明可通常是指攜帶于“導(dǎo)線”上的電極而非攜帶于“導(dǎo)線區(qū)段”上的電極。圖1還示出了示例性殼體或罐電極13。殼體電極13可與植入式刺激器4 (在本發(fā)明中也稱為植入式醫(yī)療設(shè)備(IMD))的密封殼體14的外表面一體地形成，或者說是耦接至殼體14。在一些實例中，通過植入式刺激器4的殼體14的向外表面部分的非絕緣部分來限定殼體電極13。殼體14的絕緣和非絕緣部分之間的其他分隔件可用于限定兩個或更多個殼體電極，所述殼體電極可稱為殼電極或罐電極。在一些實例中，殼體電極13包括基本上全部殼體14、或殼體14的一部分。殼體電極13 —般可包括陽極，不過在一些情況下殼體電極可以形成為陰極。使用本發(fā)明的技術(shù)，一個或多個電極11可遞送具有各個電流水平的刺激電流脈沖，這些電流水平被控制以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過用于電流調(diào)節(jié)器的供給電壓水平。在一些實例中，導(dǎo)線10也可帶有一個或多個感測電極以允許植入式刺激器4感測來自患者6的電信號。刺激電極中的一些可進(jìn)行耦接以選擇性地充當(dāng)刺激電極和感測電極。在其他實例中，植入式刺激器4可耦接至一根或多根導(dǎo)線，所述導(dǎo)線可分為兩部分或可不分為兩部分。在這種實例中，導(dǎo)線可通過共用的導(dǎo)線延伸件或通過單獨的導(dǎo)線延伸件耦接至植入式刺激器4。導(dǎo)線10的近端可直接或間接地通過導(dǎo)線延伸件電耦接和機(jī)械耦接至植入式刺激器4的接頭8。導(dǎo)線主體中的導(dǎo)體可將位于導(dǎo)線區(qū)段12上的刺激電極電連接至植入式刺激器4。在圖1的實例中，導(dǎo)線10從植入式刺激器4的植入部位沿患者6的頸部穿越至患者 6的顱骨18以觸及腦16。導(dǎo)線區(qū)段12A和12B分別被植入到右半球和左半球內(nèi)，以便將電刺激遞送至腦16的一個或多個區(qū)域，這可基于患者病癥或疾病進(jìn)行選擇。植入式刺激器4可通過導(dǎo)線區(qū)段12攜帶(S卩，設(shè)置于其上)的電極將(例如)深部腦刺激(DBQ或皮層刺激(⑶)治療遞送至患者6以治療多種神經(jīng)性障礙或疾病中的任何一種。示例性的神經(jīng)性障礙可包括抑郁癥、癡呆癥、強(qiáng)迫性障礙和運動障礙(例如帕金森氏病、痙攣、癲癇、和張力障礙)。DBS也可用于治療其他患者病癥，例如偏頭痛和肥胖。然而，本發(fā)明并不限于圖1所示的導(dǎo)線10的構(gòu)型、或者并不限于遞送DBS或CS治療。可通過顱骨18中的相應(yīng)小孔將導(dǎo)線區(qū)段12A、12B植入到腦16的所需位置內(nèi)。導(dǎo)線區(qū)段12A、12B可設(shè)置在腦16內(nèi)的任何位置處以使得位于導(dǎo)線區(qū)段12A、12B上的電極能夠在治療期間將電刺激提供至靶組織。腦16內(nèi)的導(dǎo)線區(qū)段12A、12B的示例性位置可包括腳橋核(PPN)、丘腦、基底核結(jié)構(gòu)(如，蒼白球、黑質(zhì)、底丘腦核)、未定帶、纖維束、豆核束(及其分支)、豆?fàn)詈笋?、?或福雷爾區(qū)(丘腦束)。就偏頭痛而言，可植入導(dǎo)線區(qū)段12以將刺激提供至腦16的視覺皮質(zhì)，以便減輕或消除使患者6痛苦的偏頭痛。然而，靶治療遞送部位可取決于待治療的患者病癥或疾病。導(dǎo)線區(qū)段12A、12B的電極示為環(huán)電極。環(huán)電極常常用于DBS應(yīng)用中，因為其易于程控并且能夠?qū)㈦妶鲞f送至導(dǎo)線區(qū)段12A、12B附近的任何組織。在其他具體實施中，導(dǎo)線區(qū)段12A、12B的電極可具有不同的構(gòu)型。例如，導(dǎo)線區(qū)段12A、12B的電極可具有能夠產(chǎn)生定制電場的復(fù)雜的電極陣列幾何形狀。復(fù)雜的電極陣列幾何形狀可包括各個導(dǎo)線區(qū)段12A、 12B周邊周圍的多個電極(如，局部環(huán)形或分段的電極)，而非一個環(huán)電極。這樣，可從導(dǎo)線區(qū)段12沿特定方向引導(dǎo)電刺激以提高治療功效和降低因刺激大體積的組織產(chǎn)生的可能不良副作用。在可供選擇的實例中，導(dǎo)線區(qū)段12可具有不同于圖1所示的細(xì)長圓柱體的形狀。 例如，導(dǎo)線區(qū)段12可具有槳形導(dǎo)線、球形導(dǎo)線、可彎曲導(dǎo)線、或有效治療患者6的任何其他類型的形狀。治療系統(tǒng)2還可包括臨床醫(yī)生程控器20和/或患者程控器22。臨床醫(yī)生程控器 20可為手持計算設(shè)備，其允許臨床醫(yī)生通過用戶界面(如，使用輸入鍵和顯示器)來程控用于患者6的刺激治療。例如，臨床醫(yī)生可使用臨床醫(yī)生程控器20指定刺激脈沖參數(shù)，即，產(chǎn)生可用于遞送刺激治療的程序。臨床醫(yī)生程控器20可支持與植入式刺激器4的遙測傳導(dǎo) (如，射頻(RF)遙測傳導(dǎo))以下載程序和任選地上傳植入式刺激器4存儲的操作或生理數(shù)據(jù)。這樣，臨床醫(yī)生可周期性地查詢植入式刺激器4以評價功效并且(如果需要)修改程序或產(chǎn)生新程序。在一些實例中，臨床醫(yī)生程控器20將程序傳輸至除植入式刺激器4之外的患者程控器22或者僅傳輸至患者程控器22。如同臨床醫(yī)生程控器20，患者程控器22可為手持計算設(shè)備。患者程控器22還可包括顯示器和輸入鍵以允許患者6與患者程控器22和植入式刺激器4交互。這樣，患者程控器22為患者6提供用戶界面以控制由植入式刺激器4遞送的刺激治療。例如，患者6可使用患者程控器22來啟動、停止或調(diào)整電刺激治療。具體地講，患者程控器22可允許患者6調(diào)整程序的刺激參數(shù)，例如持續(xù)時間、電流或電壓脈沖幅值(即水平)、脈沖寬度和脈沖頻率?；颊?也可(如)從多個存儲程序中選擇程序作為當(dāng)前程序來控制由植入式刺激器4 遞送刺激，或者選擇不同的程序組。臨床醫(yī)生程控器20或患者程控器22可被構(gòu)造為基于期望刺激脈沖電流水平限定刺激脈沖電流水平曲線。該曲線可限定例如線性斜率、非線性曲線、具有逐漸降低的電流水平的分段子脈沖系列或其他形狀，并且可選擇為在脈沖寬度期間降低脈沖電流水平，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。在一些實例中，脈沖電流水平的平均值可選擇為使得脈沖電壓水平和余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。程控器20或22可基于與電壓水平相關(guān)的數(shù)據(jù)來限定衰減曲線，該電壓水平與刺激器 4使用的電流調(diào)節(jié)器的電壓源關(guān)聯(lián)，以遞送刺激電流脈沖，包括脈沖寬度期間的供給電壓降低和負(fù)載電壓增加。因此，脈沖衰減曲線可由程控器來限定。作為另外一種選擇，程控器20 或22可簡單地指定期望的脈沖電流水平。在此情況下，刺激器4可被構(gòu)造為接收期望脈沖電流水平，產(chǎn)生電流脈沖衰減曲線，以在脈沖寬度期間降低脈沖電流水平，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。在一些實例中，植入式刺激器4在給定時間處根據(jù)一組程序來遞送刺激。此程序組的各個程序可包括多個治療參數(shù)中的每一個的相應(yīng)值，例如電流脈沖水平(即幅值)、脈沖寬度、脈沖頻率和電極構(gòu)型(即，電極組合和極性)中的每一個的相應(yīng)值。植入式刺激器 4可根據(jù)程序組的不同程序來插入脈沖或其他信號，如，循環(huán)整個程序以同時治療不同的癥狀或不同的身體區(qū)域、或提供組合療效。在這種實例中，臨床醫(yī)生程控器20可用于產(chǎn)生程序以及將程序匯集成程序組?；颊叱炭仄?2可用于調(diào)整程序組中的一個或多個程序的刺激參數(shù)、以及(如)從多個存儲程序組中選擇程序組作為當(dāng)前程序組來控制由植入式刺激器4遞送刺激。植入式刺激器4、臨床醫(yī)生程控器20、和患者程控器22可通過電纜或無線通信進(jìn)行通信，如圖1所示。臨床醫(yī)生程控器20和患者程控器22可(例如)通過無線通信(使用本領(lǐng)域已知的RF遙測傳導(dǎo)技術(shù))與植入式刺激器4通信。臨床醫(yī)生程控器20和患者程控器22彼此或與其他設(shè)備也可使用多種局域無線通信技術(shù)中的任何一種(例如根據(jù)802. 11 或藍(lán)牙規(guī)范集的RF通信、或者(如)根據(jù)IrDA標(biāo)準(zhǔn)或其他標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ羞b測協(xié)議的紅外通信)進(jìn)行通信。臨床醫(yī)生程控器20和患者程控器22可各自包括收發(fā)器以允許與刺激器4 的雙向通信。程控器20、22還可通過交換可移動介質(zhì)(如磁盤或光盤)或存儲卡或記憶棒與另一程控或計算設(shè)備通信。此外，程控器20、22可通過本領(lǐng)域已知的遠(yuǎn)程遙測技術(shù)與植入式刺激器4和其他程控設(shè)備通信，通過例如局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、公用交換電話網(wǎng) (PSTN)、或移動電話網(wǎng)進(jìn)行通信。由系統(tǒng)2遞送的脈沖的形狀可根據(jù)不同的設(shè)計目的而改變。根據(jù)本發(fā)明的一些實例，至少一些脈沖的電流水平可被成形為即控制為在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。以此方式，可維持電流水平的調(diào)節(jié)。再者，在一些情況下，此特征可以允許使用具有較小電容器的電壓源，來產(chǎn)生供給電壓。具體地，初始供給電壓在不損害調(diào)節(jié)器性能下可以變得更低。植入式刺激器4調(diào)節(jié)由一個或多個電極(稱為調(diào)節(jié)電極)發(fā)送或吸收的電流。 在一些實例中，電極中的一者可為未調(diào)節(jié)的。在這種構(gòu)型中，殼體電極或?qū)Ь€電極可為未調(diào)節(jié)電極。拉電流(source current)可指流出電極的電流，如從調(diào)節(jié)電流源通過調(diào)節(jié)電流路徑到達(dá)外圍組織的電流、或從參考電壓源通過未調(diào)節(jié)電流路徑的電流。灌電流(sink current)可指流入電極的電流，如來自外圍組織并且被調(diào)節(jié)電流阱通過調(diào)節(jié)電流路徑吸收或被參考電壓通過未調(diào)節(jié)電流路徑吸收的電流。陽極可發(fā)送電流，而陰極可吸收電流。因此，陽極電極遞送拉電流，而陰極電極遞送灌電流。調(diào)節(jié)的拉電流可加和以產(chǎn)生較大的總拉電流。調(diào)節(jié)的灌電流可加和以產(chǎn)生較大的總灌電流。調(diào)節(jié)的拉電流和調(diào)節(jié)的灌電流可彼此部分地或完全地抵消。在部分抵消的情況下，拉電流和灌電流可產(chǎn)生形式為凈拉電流或灌電流的凈差。如果提供，則未調(diào)節(jié)電流路徑可發(fā)送或吸收大約等于此凈差的電流量。圖2為示出將刺激治療遞送至患者36的脊髓38的系統(tǒng)30的示意圖。類似圖1， 圖2表示可支持本發(fā)明描述的刺激技術(shù)的電刺激系統(tǒng)的另一實例。在圖2的實例中，系統(tǒng) 30被構(gòu)造為通過植入式醫(yī)療導(dǎo)線32A和32B(統(tǒng)稱為“導(dǎo)線32”)攜帶(即，設(shè)置于其上的) 的一個或多個電極(未示出)以及植入式刺激器34的殼體(如，殼體電極37)的結(jié)合來將刺激治療從植入式刺激器34遞送至患者36的脊髓38。其他電刺激系統(tǒng)可被構(gòu)造為將電刺激遞送到胃腸器官、骨盆神經(jīng)或肌肉、外周神經(jīng)、或其它刺激部位。系統(tǒng)30并且更具體地講植入式刺激器34可以基本類似于植入式刺激器4 (圖1) 的方式進(jìn)行工作。即，植入式刺激器34通過一個或多個調(diào)節(jié)刺激電極將受控電流刺激脈沖遞送至患者36。每個脈沖的電流水平可被控制以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。例如，脈沖電流水平可根據(jù)衰減曲線降低，所述衰減曲線包括線性斜率、非線性曲線、具有逐漸降低的電流水平的分段子脈沖系列、或其它形狀。衰減曲線可基于脈沖寬度期間供給電壓水平的降低和/或脈沖寬度期間負(fù)載電壓的增加來決定，這可能引起脈沖寬度期間脈沖電壓的相應(yīng)增加。在圖2的實例中，導(dǎo)線32的遠(yuǎn)端帶有電極，所述電極設(shè)置在脊髓38的靶組織附近。導(dǎo)線32的近端可直接或間接地通過導(dǎo)線延伸件和接頭而電耦接和機(jī)械耦接至植入式刺激器4。作為另外一種選擇，在一些實例中，導(dǎo)線32可(如)通過經(jīng)皮端口植入并且耦接至外部刺激器。在其他示例性具體實施中，刺激器34可為無導(dǎo)線刺激器，其中電極的一個或多個陣列設(shè)置在刺激器的殼體上而非從殼體延伸的導(dǎo)線上。在本發(fā)明中為了示例性目的，將參照具有環(huán)電極的植入式刺激器34和植入式導(dǎo)線32來描述某些技術(shù)的應(yīng)用。然而， 可使用其他類型、形狀或構(gòu)型的電極?？蓪⒋碳て?4植入到患者36內(nèi)最不易被患者注意的位置處。對于SCS，刺激器34 可設(shè)置在下腹部、腰部、或固定刺激器的其他位置內(nèi)。導(dǎo)線32從刺激器34穿透組織而到達(dá)鄰近脊髓38的靶組織以用于刺激遞送。一個或多個電極(未示出)位于導(dǎo)線32的遠(yuǎn)端。 在一些實例中，對于單極或全極裝置，位于導(dǎo)線32的遠(yuǎn)端的電極可基本上與通過殼體電極 (如，電極37)遞送刺激脈沖同時地將刺激脈沖從導(dǎo)線傳送至組織(或從組織到導(dǎo)線)。電極中的一些可為位于槳形導(dǎo)線上的電極墊、圍繞導(dǎo)線32的主體的圓形(S卩，環(huán))電極、適形電極、C形電極、分段電極、或者能夠形成單極、雙極或多極電極構(gòu)型的任何其他類型的電極。植入式刺激器34將刺激遞送至脊髓38以減輕患者36感受到的痛苦程度。然而如上所述，刺激器可與多種不同治療結(jié)合使用，例如外周神經(jīng)刺激(PNS)、外周神經(jīng)野刺激(PNFS)、深部腦刺激(DBS)、皮層刺激(CS)、骨盆底刺激、外周神經(jīng)刺激、胃刺激等等。由植入式刺激器34遞送的刺激可呈現(xiàn)由刺激脈沖電流水平、脈沖寬度和脈沖頻率限定的刺激電流脈沖的形式，至少一些脈沖具有如上所述基于脈沖寬度期間供給電壓水平降低和負(fù)載電壓增加而選擇的衰減曲線?？赏ㄟ^位于導(dǎo)線32和殼體中的一者或兩者上的電極的選定組合來遞送刺激。刺激脊髓38可(例如)避免疼痛信號通過脊髓傳送并傳送至患者34的腦部。患者34可將疼痛信號的中斷感受為疼痛減輕。參照圖2，用戶(例如臨床醫(yī)生或患者36)可與外部臨床醫(yī)生程控器40或患者程控器42的用戶界面進(jìn)行交互以程控刺激器34。刺激器34的程序設(shè)計通?？芍府a(chǎn)生和傳送命令、程序、或其他信息以控制刺激器的操作。例如，每個程控器40、42以分別類似于圖 1的程控器20、22的方式工作，以傳輸程序、參數(shù)調(diào)整、程序選擇、組選擇、或其他信息以通過(如)無線遙測技術(shù)來控制刺激器34的操作。一般來講，臨床醫(yī)生程控器40可支持臨床醫(yī)生選擇并產(chǎn)生程序以供刺激器34使用，而患者程控器42可支持患者在平常使用期間對這種程序的調(diào)整和選擇。類似于圖1的程控器20、22，程控器40、42可被構(gòu)造為通過無線通信與刺激器34 彼此之間或與其他設(shè)備進(jìn)行通信。程控器40、42(例如)可通過無線通信(使用本領(lǐng)域已知的射頻(RF)遙測技術(shù))與植入式刺激器34進(jìn)行通信。程控器40、42也可通過使用多種局域無線通信技術(shù)中的任何一種(例如根據(jù)802. 11或藍(lán)牙規(guī)范集的RF通信、根據(jù)IRDA規(guī)范集、或其他標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ羞b測協(xié)議的紅外通信)的有線或無線連接與另一個程控器或計算設(shè)備進(jìn)行通信。程控器40、42也可通過交換可移動介質(zhì)(例如磁盤或光盤、或者存儲卡或記憶棒)來與另一個程控或計算設(shè)備進(jìn)行通信。同樣，程控器40、42可通過本領(lǐng)域已知的遠(yuǎn)程遙測技術(shù)與植入式刺激器4和其他程控設(shè)備進(jìn)行通信，例如，通過局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、公用電話交換網(wǎng)(PSTN)、或移動電話網(wǎng)進(jìn)行通信。圖3為示出系統(tǒng)30中的示例性植入式刺激器34的各個部件的框圖。盡管為了圖示目的，圖3所示的部件是參照植入式刺激器34進(jìn)行描述的，但相同或相似部件也可包括在其它刺激器內(nèi)，如圖1所示的植入式刺激器4內(nèi)并且可用于系統(tǒng)2內(nèi)。同樣，在一些情況下，圖3的部件可在外部刺激器中實現(xiàn)。在圖3的實例中，植入式刺激器34包括處理器50、 存儲器52、電源M、遙測模塊56、天線65、和刺激發(fā)生器60。圖3中還示出了耦接至電極 48A-Q(統(tǒng)稱為“電極48”)的植入式刺激器34。電極48A-48P為植入式的并且可用于一個或多個植入式導(dǎo)線上。參照圖1，導(dǎo)線區(qū)段12A和12B可分別攜帶電極48A-H和電極48I-P。在一些情況下，可將一個或多個附加電極，如電極48Q設(shè)置在植入式刺激器34的殼體上或內(nèi)部(如)以提供共用或接地電極或者殼體陽極或陰極。參照圖2，導(dǎo)線32A和32B可分別攜帶電極48A-H和電極48I-P。在圖 1和2的實例中，導(dǎo)線或?qū)Ь€區(qū)段攜帶八個電極以提供電極構(gòu)型(兩根導(dǎo)線各自具有8 個電極)，從而得到共計十六個不同電極。導(dǎo)線可為從與植入式刺激器34相關(guān)的殼體可拆卸的、或者可固定至這種殼體。在其他實例中，可提供包括單根導(dǎo)線、兩根導(dǎo)線、三根導(dǎo)線、或更多根導(dǎo)線的不同電極構(gòu)型。另外導(dǎo)線與導(dǎo)線之間，導(dǎo)線上的電極數(shù)量可以改變且可為相同的或不同的。其他構(gòu)型的實例包括一根具有八個電極的導(dǎo)線(1x8)、兩根各自具有四個電極的導(dǎo)線0x4)、 三根各自具有四個電極的導(dǎo)線(3x4)、三根各自具有八個電極的導(dǎo)線(3x8)、三根各自具有四個、八個、和四個電極的導(dǎo)線0-8-4)、或者其他構(gòu)型。選擇不同的電極以形成電極組合。 為選擇的電極指定極性以形成電極構(gòu)型。電極48Q表示可承載于植入式刺激器34的殼體(S卩，罐)上的一個或多個電極。 電極48Q可被構(gòu)造為可用于下述電極構(gòu)型中的調(diào)節(jié)或未調(diào)節(jié)電極，所述電極構(gòu)型在可位于一根或多根導(dǎo)線的導(dǎo)線主體上的電極48A-48P之中具有選定的調(diào)節(jié)和/或未調(diào)節(jié)電極，如上文所述。電極48Q可與承載電極并且容納植入式刺激器34的部件(如，刺激發(fā)生器60、 處理器50、存儲器52、遙測模塊56、和電源54)的殼體一起形成。存儲器52可存儲由處理器50執(zhí)行的指令、刺激治療數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、和/或與治療患者6有關(guān)的其他信息。處理器50可控制刺激發(fā)生器60以根據(jù)存儲于存儲器52中的多個程序或程序組中的選定一者或多者來遞送刺激。存儲器52可包括任何電子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可程控ROM(EEPROM)、閃速存儲器等等。存儲器52可存儲程序指令，當(dāng)處理器50執(zhí)行所述程序指令時引起該處理器執(zhí)行歸于本發(fā)明中的處理器50和植入式刺激器4的各種功能。處理器50可包括一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場可程控門陣列(FPGA)、或其他數(shù)字邏輯電路。處理器50控制植入式刺激器34 的操作，如，根據(jù)取自存儲器52的選定程序或程序組控制刺激發(fā)生器60以遞送刺激治療。 例如，處理器50可控制刺激發(fā)生器60遞送電信號以作為(如)刺激脈沖或連續(xù)波形，所述刺激脈沖或連續(xù)波形具有通過一個或多個刺激程序指定的脈沖電流幅值(即水平)、脈沖寬度(如果適用)、和脈沖頻率。如本發(fā)明中描述的，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。處理器50還可控制刺激發(fā)生器60來通過電極48的子集選擇性地遞送刺激，所述電極48的子集也稱為電極組合并且具有通過一個或多個程序指定的極性。在選定具體程序組時，處理器50可根據(jù)組中的程序來控制刺激發(fā)生器60以(如) 同時地或時間交叉存取地遞送刺激。組可包括單個程序或多個程序。如此前所述，各個程序均可指定一組刺激參數(shù)，例如幅值、脈沖寬度和脈沖頻率(如果適用)。在一些情況下，對于連續(xù)波形而言，參數(shù)可包括幅值和頻率。另外，各個程序可指定用于遞送刺激的具體電極組合、和電極構(gòu)型(形式為電極極性)。電極組合可指定單個陣列或多個陣列中的、以及單根導(dǎo)線上的或多根導(dǎo)線中的具體電極。刺激發(fā)生器60通過相應(yīng)導(dǎo)線(例如圖1中的導(dǎo)線12或圖2中的導(dǎo)線32)的導(dǎo)體電耦接到電極48A-P，在實現(xiàn)時，電極48A-P由導(dǎo)線承載即位于導(dǎo)線上。刺激發(fā)生器60可通過設(shè)置在植入式刺激器4(圖1)或植入式刺激器34(圖幻的殼體內(nèi)的電導(dǎo)體電耦接至一個或多個殼體(“罐”)電極48Q。殼體電極48Q可被構(gòu)造為調(diào)節(jié)或未調(diào)節(jié)電極以便與設(shè)置在IMD的導(dǎo)線上的電極48A-48P中的一個或多個結(jié)合來形成電極構(gòu)型。刺激發(fā)生器60可包括產(chǎn)生刺激脈沖的刺激產(chǎn)生電路以及(如)響應(yīng)處理器50的控制來轉(zhuǎn)換所有不同電極組合上的刺激的電路。每個電極48A-48Q可耦接至刺激發(fā)生器60 內(nèi)的各自的源(source)和/或阱(sink)，使得通過電極發(fā)送或吸收的電流水平可分別和選擇性被控制。刺激發(fā)生器60基于得自處理器50的控制信號根據(jù)一個或多個程序來產(chǎn)生電刺激脈沖。根據(jù)本發(fā)明的一些實例，程序可指定脈沖電流水平應(yīng)被控制以在脈沖寬度期間以具體斜率或形狀降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。在一些實例中，電流脈沖可形成為具有基于脈沖寬度期間供給電壓水平的降低、 負(fù)載電壓水平的增加或此兩者確定的斜率或形狀。刺激發(fā)生器60可包括具有充電電路和電容器模塊的電壓源62。電壓源62的充電電路可將得自電源M(圖;3)的能量選擇性地施加至電容器模塊以用于產(chǎn)生和遞送期望供給電壓水平的供給電壓，供電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生刺激信號使用。例如，每個電流調(diào)節(jié)器可耦接至電壓源62在電容器模塊上生成的同一供給電壓或單獨的供給電壓。除了電容器之外，電容器模塊還可包括開關(guān)以選擇性調(diào)節(jié)電容器組中使用的電容器的數(shù)目，以產(chǎn)生供給電壓水平。例如，通過使用電容器和開關(guān)，與電壓源62關(guān)聯(lián)的電容器模塊可以是可配置的，如基于得自處理器50的信號，以將向電流調(diào)節(jié)器提供供給電壓水平的期望電壓水平存儲起來，用于按程序指定的受控電流幅值(即電流水平)遞送刺激脈沖。在一些實例中，為了遞送刺激脈沖，電容器模塊內(nèi)的開關(guān)也可基于得自處理器50的信號來控制脈沖的寬度。選擇的用來遞送刺激電流的電極組合可包括位于IMD殼體上的陽極和位于導(dǎo)線上的一個或多個陰極。在其他實例中，電極組合可包括位于一根或多根導(dǎo)線上的多個陽極和/或多個陰極。因此，在各種情況下，電極組合可以為雙極、單極、或多極。在每種情況下，一個或多個電流調(diào)節(jié)器可用來通過電極中的至少一些來遞送具有受控電流水平的電流脈沖。在一種具體的電極組合中，每個有效電極(即，為遞送刺激選擇的每個電極)可耦接至電流調(diào)節(jié)器以發(fā)送或吸收調(diào)節(jié)電流脈沖。作為另外一種選擇，在一些情況下，一個或多個有效電極可耦接至電流調(diào)節(jié)器，而一個或多個其它有效電極可耦接至未調(diào)節(jié)電流路徑，如供給電壓或參考電壓。遙測模塊56可包括射頻(RF)收發(fā)器以允許植入式刺激器34與臨床醫(yī)生程控器 40和患者程控器42中的每一個之間的雙向通信。遙測模塊56可包括天線65。例如，天線 65可由嵌入在與醫(yī)療設(shè)備34相關(guān)的殼體內(nèi)的導(dǎo)電線圈或線材形成。作為另外一種選擇，天線65可安裝在承載植入式刺激器34的其它部件的電路板上或者呈現(xiàn)為電路板上的電路電跡形式。遙測模塊56可允許與圖1中的臨床醫(yī)生程控器20和患者程控器22或者圖2中的臨床醫(yī)生程控器40和患者程控器42進(jìn)行通信，以接收(例如)新程序或程序組或者程序或程序組的調(diào)整。電源M可包括不可再充電的一次電池或者可再充電電池并且可耦接至電力線路。然而，本發(fā)明并不限于其中電源為電池的實施例。在另一個實施例中，作為實例，電源 54可包括超級電容器。在一些實施例中，電源M可通過感應(yīng)或超聲能量傳輸進(jìn)行再充電， 并且包括適當(dāng)電路以用于恢復(fù)經(jīng)皮接收的能量。例如，電源M可耦接至次級線圈和整流器電路以用于傳送感應(yīng)能量。在其他實施例中，電源M可包括小型可再充電電路和產(chǎn)生操作功率的發(fā)電電路?？赏ㄟ^外部充電器和刺激器4或34內(nèi)的感應(yīng)充電線圈之間的近端感應(yīng)相互作用來實現(xiàn)再充電。在一些實施例中，功率要求可為足夠小的，從而允許刺激器4或34 至少部分地利用患者運動和執(zhí)行動能收集設(shè)備以涓流充電可再充電電池。電源M可包括將電池電壓轉(zhuǎn)換成不同電壓水平的一個或多個電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，如DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器。電壓源62可接收得自電源M的電壓中的一者，并使用該電壓來產(chǎn)生用于刺激發(fā)生器60的供給電壓。如上文討論的，電容器和開關(guān)的陣列可被構(gòu)造為將得自電源M的電壓轉(zhuǎn)換成供給電壓。例如，電壓源62可使用得自電源M的電壓來對電壓源電容器模塊充電，以給一個或多個電流調(diào)節(jié)器提供期望水平的供給電壓。具體地講，刺激發(fā)生器60中的電流調(diào)節(jié)器可使用供給電壓來產(chǎn)生期望電流水平的刺激電流脈沖。在遞送電流脈沖過程中，如上文所述，供給電容器模塊可部分地從初始供給電壓水平放電到降低的供給電壓水平。電壓源62可對供給電容器模塊充電到初始供給電壓水平，如在連續(xù)脈沖之間。以此方式，在每個脈沖開始時，供給電容器模塊上的供給電壓可被再充電到初始供給電壓水平。在每個脈沖的遞送結(jié)束時，供給電容器模塊上的供給電壓由于供給電容的放電可降低到降低的供給電壓水平。如本發(fā)明所述，刺激發(fā)生器60可被構(gòu)造為控制刺激脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平，從而維持脈沖電流水平的基本調(diào)整。在一些實例中，電壓源62可產(chǎn)生高供給電壓供調(diào)節(jié)電流源使用，和/或低供給電壓供調(diào)節(jié)電流阱使用。高的供給電壓可以為正電壓，低供給電壓可以為負(fù)電壓。在電流阱情況下，刺激脈沖可遞送陰極電流，在電流源情況下，可遞送陰極電流。在任一情況下，刺激脈沖電壓的幅值會超過電壓源62提供的適用供給電壓，在這個意義上，脈沖電壓的絕對值大于適用供給電壓的絕對值。例如，如果高供給電壓是+12伏，則如果脈沖電壓大于+12伏， 電流源的脈沖電壓會超過高供給電壓。如果低供給電壓是-12伏，則如果脈沖電壓小于-12 伏，則電流阱的脈沖電壓會超過低供給電壓。在每種情況下，脈沖電壓的幅值大于適用供給電壓的絕對值。圖4為示出植入式刺激器如刺激器4 (圖1)或刺激器34 (圖幻的外部程控器40 的各個部件的功能框圖。盡管圖4所示的部件是參照外部程控器40 (圖2、進(jìn)行描述的，但這些部件中的一些或全部也可包括在如圖1所示的臨床醫(yī)生程控器20或患者程控器22或者如圖2所示的患者程控器42內(nèi)。如圖4所示，外部程控器40包括處理器53、存儲器55、 遙測模塊57、用戶界面59、和電源61。一般來講，處理器53控制用戶界面59、將數(shù)據(jù)存儲至存儲器陽和從存儲器陽取出數(shù)據(jù)、以及通過遙測模塊57來控制利用植入式刺激器34 的數(shù)據(jù)傳輸。處理器53可采用一個或多個微處理器、控制器、DSP、ASICS、FPGA、或者等效離散或集成邏輯電路的形式。歸于本文中的處理器53的功能可實施為軟件、固件、硬件或它們的任何組合。存儲器55可存儲指令，所述指令使得處理器48提供屬于本文的外部程控器40的功能的各個方面。存儲器陽可包括任何固定的或可移動的磁性、光學(xué)、或電子介質(zhì)，例如 RAM、ROM、CD-ROM、磁盤、EEPROM等等。存儲器55還可包括可用于提供存儲器更新或增加存儲器容量的可移動存儲器部分。可移動存儲器還可允許在程控器40用于程序設(shè)計另一個患者的治療之前將患者數(shù)據(jù)容易地傳送至另一個計算設(shè)備或者移除。存儲器陽還可存儲控制植入式刺激器4或34的操作的信息，例如治療遞送值。臨床醫(yī)生或患者36與用戶界面59進(jìn)行交互以便(例如)手動地選擇、改動或修改程序、調(diào)整電壓或電流幅值、提供功效反饋、或觀察刺激數(shù)據(jù)。用戶界面59可包括屏幕和一個或多個輸入按鈕，所述輸入按鈕允許外部程控器40接收來自用戶的輸入。屏幕可為液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器、點矩陣顯示器、或觸摸屏。輸入按鈕可包括觸摸墊、增大和減小按鈕、緊急關(guān)閉按鈕、和控制刺激治療所需的其他輸入介質(zhì)。遙測模塊57允許與刺激器34(或圖1中的刺激器4)相互傳送數(shù)據(jù)。在預(yù)定時間時或者當(dāng)遙測模塊檢測到附近的刺激器時，遙測模塊57可與刺激器34自動地通信。作為另外一種選擇，遙測模塊57可在用戶通過用戶界面59發(fā)出信號時與刺激器34通信。為了支持RF通信，遙測模塊57可包括適當(dāng)?shù)碾娮釉绶糯笃?、濾波器、混頻器、編碼器、譯
碼器等等。程控器40可使用(例如)RF通信或近端感應(yīng)相互作用與植入式刺激器34無線通信。通過使用可耦接至內(nèi)部天線或外部天線的遙測模塊57可實現(xiàn)無線通信。遙測模塊57 可類似于植入式刺激器34(圖2和圖幻的遙測模塊56。程控器40也可被構(gòu)造為通過無線通信技術(shù)或使用有線(如網(wǎng)絡(luò))連接的直接通信來與另一個計算設(shè)備通信。可用于促進(jìn)程控器40和另一個計算設(shè)備之間的通信的局域無線通信技術(shù)的實例包括基于802. 11或藍(lán)牙規(guī)范集的RF通信、(如)基于IrDA標(biāo)準(zhǔn)的紅夕卜通信。電源61將操作功率遞送至程控器40的部件。電源61可為可再充電的電池，例如鋰離子或鎳金屬氫化物電池。也可使用其他可再充電的或常規(guī)的電池。在一些情況下，外部程控器40可在直接或通過AC/DC適配器耦接至交流電(AC)插座(即，AC線電源)時進(jìn)行使用。電源61可包括用于監(jiān)測電池內(nèi)剩余的功率的電路。這樣，用戶界面59可提供當(dāng)前電池電量指示燈或低電池電量指示燈，以指示電池何時需要更換或再充電。在一些情況下，電源61可能夠估計出使用當(dāng)前電池進(jìn)行工作的剩余時間。圖5為示出示例性刺激發(fā)生器60的各個部件的框圖。刺激發(fā)生器60可與植入式刺激器結(jié)合使用(如)以執(zhí)行如參照圖1-3所述的刺激發(fā)生器60的功能。盡管參照植入式刺激器34進(jìn)行描述，但刺激發(fā)生器60也可用于植入式刺激器4或其他類型的刺激器。在圖5的實例中，刺激發(fā)生器60被選擇性地構(gòu)造為(如)基于得自處理器50(圖3)的指令將受控電流刺激脈沖通過各種電極組合遞送至患者36。在圖5圖示的實例中，刺激發(fā)生器 60包括電壓源62、刺激控制模塊64、和電流調(diào)節(jié)器陣列66。電壓源62可接收來自電源M (圖3)的操作功率。反過來，電壓源62可向電流調(diào)節(jié)器陣列66中的電流調(diào)節(jié)器提供供給電壓。電壓源62可提供高供給電壓(Vhkh)和低供給電壓(U。高供給電壓可耦接至調(diào)節(jié)電流源，作為供給電壓。低供給電壓可耦接至調(diào)節(jié)電流阱，作為供給電壓。再者，供給電壓水平可以為電流調(diào)節(jié)器用來維持脈沖電流水平的調(diào)節(jié)的電壓水平，在遞送脈沖過程中由于供給電容的放電可降低。高供給電壓和低供給電壓可以分別為電壓源62提供的正電壓和負(fù)電壓。如上文討論，高供給電壓Vhkh可用作電流源的高參考電壓水平，低供給電壓Vot可用作電流阱的低參考電壓水平。舉一個實例，在一些實施方式中，Vhigh可具有大約+12V到+20V的電壓水平， Vlow可具有大約-12V到-20V的電壓水平。Vhkh和Vhkh的值可在操作過程中變化，如當(dāng)遞送刺激脈沖時，從初始值降低，然后再充電到初始值以用于遞送下一脈沖。如果刺激電流脈沖具有幅值為如下所述的脈沖電壓時，刺激電流脈沖的電流水平可能是未充分調(diào)節(jié)的在電流源的情況下，該幅值與余量電壓的幅值相加超過Vhkh，或者在電流阱的情況下，該幅值與余量電壓的幅值相加超過VMW。刺激控制模塊64形成刺激控制器，所述刺激控制器控制電流調(diào)節(jié)器陣列66以通過所選電極48A-48Q組合發(fā)送和吸收調(diào)節(jié)電流刺激脈沖。刺激控制模塊64可包括一個或多個微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可程控門陣列(FPGA)、或其他集成或分立的邏輯電路。在操作中，刺激控制模塊64可根據(jù)一個或多個程序來控制電刺激的遞送，所述一個或多個程序指定刺激參數(shù)，例如電極組合、電極極性、刺激電流脈沖幅值、脈沖頻率、和/或脈沖寬度。用戶可通過外部控制器來定義程序并將其下載至植入式刺激器4或34以供刺激控制模塊64使用。電流調(diào)節(jié)器陣列66包括多個調(diào)節(jié)電流源和電流阱，其中的每個可耦接至相應(yīng)電極。例如，通過包含并聯(lián)的源和阱或者通過可被選擇性構(gòu)造為以源或阱操作，電流調(diào)節(jié)器可充當(dāng)電流源或阱。然而為方便起見，術(shù)語“電流調(diào)節(jié)器”在本發(fā)明中一般可用于指源或阱。 因此，電流調(diào)節(jié)器陣列66中的每一個電流調(diào)節(jié)器均可用作通過電極48A-Q中的相應(yīng)一者遞送刺激的調(diào)節(jié)電流源、或者從電極48A-Q中的相應(yīng)一者接收電流的調(diào)節(jié)電流阱，其中電極 48A-48Q可提供于導(dǎo)線上、刺激器殼體上、無導(dǎo)線刺激器上、或其他裝置中。通常，為簡潔起見，可在下文中將電極48A-48Q稱為電極48。電流調(diào)節(jié)器陣列66中的每一個電流調(diào)節(jié)器可被選擇性激活以通過耦接至調(diào)節(jié)器的電極48發(fā)送或吸收電流(在這種情況下，認(rèn)為電極是激活的)，或者停用以為電極提供高阻抗連接(在這種情況下，可認(rèn)為電極是不起作用)。因此，每個電極48通過連接到調(diào)節(jié)電流源或調(diào)節(jié)電流源可充當(dāng)調(diào)節(jié)陽極或調(diào)節(jié)陰極，或者充當(dāng)可不發(fā)送或吸收大量電流的高阻抗節(jié)點。此外，在一些實施方式中，一個或多個電極48可通過開關(guān)而不是通過電流調(diào)節(jié)器被選擇性地耦接至高或低供給電壓(如來自電壓源62的Vhkh或Vmw)，從而分別向高或低供給電壓提供未調(diào)節(jié)電流路徑以發(fā)送或吸收電流。在一些實例中，刺激控制模塊64選擇性激活電流調(diào)節(jié)器陣列66中的電流調(diào)節(jié)器，以將電極48構(gòu)造于單極、雙極或多極電極構(gòu)型中。在一些實例中，脈沖寬度和脈沖頻率可通過刺激控制模塊64選擇性激活電流調(diào)節(jié)器陣列66中的電流調(diào)節(jié)器(如逐個脈沖地)在選擇時刻和選擇的持續(xù)時間被選擇性控制。此外，刺激控制模塊64可選擇性地控制電流調(diào)節(jié)器陣列66中的各個調(diào)節(jié)電流源或阱， 以通過選擇的電極遞送具有期望電流水平的刺激電流脈沖。具體地，如本發(fā)明中所述，刺激控制模塊66可被構(gòu)造為控制各個電流調(diào)節(jié)器遞送的脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。如上文討論，刺激控制模塊64還可停用連接至非激活電極(即，在給定電極構(gòu)型中未激活作為調(diào)節(jié)電極的電極)的電流調(diào)節(jié)器陣列66的電流調(diào)節(jié)器。例如，電流調(diào)節(jié)器陣列66的每個電流調(diào)節(jié)器可包括由刺激控制模塊64控制的內(nèi)部啟動開關(guān)，所述內(nèi)部啟動開關(guān)可在相應(yīng)電極未被刺激發(fā)生器60用作遞送刺激的調(diào)節(jié)電極時(如通過指示哪個電極是活動的以限定給定的電極組合的刺激程序所指示的)將電壓源62與電流調(diào)節(jié)器斷開或者說是停用電流調(diào)節(jié)器。圖6為更詳細(xì)地示出圖5所示的刺激發(fā)生器60A的各個部件的實例的框圖。具體講，圖6更詳細(xì)地示出了電流調(diào)節(jié)器陣列66。如圖6所示，電流調(diào)節(jié)器陣列66包括雙向電流調(diào)節(jié)器72A-72Q。雙向電流調(diào)節(jié)器72A-72Q中的每一個包括向相應(yīng)電極遞送調(diào)節(jié)刺激電流的調(diào)節(jié)電流源74A-74Q中的相應(yīng)一個，和接收來自相應(yīng)電極的調(diào)節(jié)刺激電流的調(diào)節(jié)電流阱76A-76Q中的相應(yīng)一個。對于電極組合中設(shè)計為有效電極的電極48，刺激控制模塊64根據(jù)電極是陰極還是陽極，激活各個電流源74或電流阱76。注意圖6所示的框圖旨在作為示出刺激發(fā)生器 60如何被構(gòu)造為以不同模式(即調(diào)節(jié)源模式、調(diào)節(jié)阱模式、或離線模式，在離線模式中源和阱兩者都可以是停用的或斷開的)控制電極48操作的示意圖。在其它實例中，刺激發(fā)生器 60可進(jìn)一步包括開關(guān)，以對于未調(diào)節(jié)操作模式通過未調(diào)節(jié)電流路徑選擇性將電極48中的一些電極耦接至Vhkh或VOT。在圖6的實例中，電流源74可在一端耦接至高供給電壓Vhkh，另一端可耦接至電極48的相應(yīng)一個電極，高供給電壓Vhkh可對應(yīng)于電壓源62的高參考電壓水平。電流阱76 可在一端耦接至低供給電壓Vmw，在另一端耦接至電極48中的相應(yīng)一個，低供給電壓Vot 可對應(yīng)于電壓源62的低參考電壓水平。高電壓(Vhkh)和低參考電壓(Vot)表示參考電壓 64(圖5)的高和低電壓水平，且可由電源M(圖3)供給。高電壓Vhkh和低電壓Vot可以分別是正電壓和負(fù)電壓。在其它實例中，高電壓Vhkh可以是正電壓，低電壓Vot可以是接地電壓或其它參考電壓。刺激控制模塊64控制調(diào)節(jié)電流源74A-74Q和調(diào)節(jié)電流阱76A-76Q的操作，以將電極48A-48Q構(gòu)造為無效(即離線)、調(diào)節(jié)陽極、或調(diào)節(jié)陰極。例如，刺激控制模塊64可產(chǎn)生控制信號以單獨地控制調(diào)節(jié)電流源74A-74Q，以將指定的調(diào)節(jié)電流量分別遞送至電極 48A-48Q，從而將這些電極構(gòu)造為調(diào)節(jié)陽極。類似地，刺激控制模塊64可產(chǎn)生控制信號以單獨地控制調(diào)節(jié)電流阱76A-76Q，以分別從電極48A-48Q接收指定量的調(diào)節(jié)電流，從而將這些電極構(gòu)造為調(diào)節(jié)陰極。例如，刺激控制模塊64可啟動電流源或阱，并且也可指定待施加到源或阱的控制電壓或控制電流，以控制通過各個電極48A-48Q發(fā)送或吸收的電流量。處理器50可控制刺激發(fā)生器60以根據(jù)存儲器52中存儲的多個程序或程序組中選擇的一個或多個程序遞送刺激，使得刺激電流脈沖以期望電流水平、脈沖頻率、和脈沖寬度遞送。在一個實例中，形式為調(diào)節(jié)電流源74或調(diào)節(jié)電流阱76的每個電流調(diào)節(jié)器可分別實現(xiàn)為多個調(diào)節(jié)電流源和阱。源并行操作以產(chǎn)生對期望的刺激治療充分的組合、可程控電流源水平。類似地，阱可彼此并行操作以提供組合電流阱水平。例如，調(diào)節(jié)電流源74可由幾個具有相同或相似結(jié)構(gòu)的并聯(lián)調(diào)節(jié)電流源支路(χ N)來實現(xiàn)。類似地，調(diào)節(jié)電流阱可由幾個具有相同或相似結(jié)構(gòu)的并聯(lián)調(diào)節(jié)電流阱支路(χ N)來實現(xiàn)。每個單獨的電流源或阱支路可被構(gòu)造為分別提供固定量的源或阱電流。以此方式，每個電流源或阱支路分別發(fā)送或吸收由給定的電流源74或電流阱76可發(fā)送或吸收的總電流量中的一部分。通過選擇性激活與電流源關(guān)聯(lián)的相應(yīng)數(shù)目的N個并聯(lián)電流源支路， 可以為給定電極48選擇期望的電流源水平。類似地，通過選擇性激活與電流阱關(guān)聯(lián)的相應(yīng)數(shù)目的N個并聯(lián)電流阱支路，可以為給定電極48選擇期望的電流阱水平。以此方式，通過激活并聯(lián)電流源或電流阱中選擇的一部分，可通過所選電極48發(fā)送或吸收可控、可程控的電流量。舉例講，每個電流調(diào)節(jié)器(如調(diào)節(jié)源74A-74Q或調(diào)節(jié)阱76A-76Q)可由N個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路來實現(xiàn)。舉例講，在一些實施方式中，N可以等于64。在這種類型的實施方式中，刺激控制模塊64可(如，基于自動指定或由用戶通過外部程控器指定的程序數(shù)據(jù)) 指定參考源電流和參考阱電流。對于每個電極，刺激控制模塊64可進(jìn)一步(如基于程序數(shù)據(jù))指定通過電極遞送的參考源電流或參考阱電流的百分比。例如，刺激控制模塊64可指定被構(gòu)造為陽極的導(dǎo)線電極48應(yīng)該發(fā)送被遞送電流的60%，而也構(gòu)造為陽極的導(dǎo)線電極 48B和48C基本上分別同時發(fā)送待遞送電流的15%和25%。刺激控制模塊64還可指定被構(gòu)造為陰極的導(dǎo)線電極48D應(yīng)該吸收100 %的電流。控制信號可以施加到每個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路，使得所有N個支路產(chǎn)生的電流水平加起來大約為參考電流水平?；诖税俜直?可稱作增益比)，刺激控制模塊64可選擇性地對于給定電極激活或停用許多個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路，以足以產(chǎn)生參考電流的指定百分比。以此方式，刺激控制模塊64選擇性按比例增大或降低給定的源74或阱76使用的有效的并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路的數(shù)目。例如，如果參考電流是20毫安(mA)，則如果適用，控制信號可選擇為使得激活全部N個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路可產(chǎn)生20mA的源電流或阱電流，以通過電極施加。在這種情況下，控制信號可選擇為使得N個電流調(diào)節(jié)器支路中的每一個均產(chǎn)生 1/N個參考電流。如果給定電極如電極48A要遞送的百分比是50%，則刺激控制模塊64激活50% 的N個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路，或者相應(yīng)停用50%的N個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路。在任一情況下，N/2個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路被激活，在此實例中從而產(chǎn)生由電極48A發(fā)送的50% X 20mA =IOmA的組合電流。因此，當(dāng)激活時，每個電流調(diào)節(jié)器可發(fā)送或吸收按控制信號的函數(shù)確定的有限的電流量，使得在并聯(lián)調(diào)節(jié)器支路中流動的一部分電流可以加起來產(chǎn)生總的調(diào)節(jié)電流。如果參考電流改變，則施加到每個電流調(diào)節(jié)器支路的適用控制信號改變。通過指定各個電極的源電流和阱電流的百分比，刺激控制模塊64可控制電流源 74和電流阱76，以準(zhǔn)確、選擇性地控制電極48發(fā)送的電流水平。此外，由具體電極48吸收的電流水平還可被精確、選擇性地控制。而且，刺激控制模塊64可支持刺激電流的有效形成，以產(chǎn)生電刺激治療中有用的不同電刺激場或模式。在“接通”時，每個并聯(lián)電流源或阱支路可產(chǎn)生由參考電流限定的已知量的電流和如上所述的相應(yīng)控制信號。以此方式，可認(rèn)為源支路或阱支路是接通或關(guān)斷，在其它源或阱無論何時為接通時，遞送相同部分的電流量。作為一種選擇方式，在一些實例中，每個并聯(lián)電流源或阱可被構(gòu)造為根據(jù)偏置或控制信號提供不同的電流量部分，或遞送可變的電流量。盡管理解為每個給定的源74或阱76可包括多個并聯(lián)源支路或阱支路，為易于圖示，本發(fā)明一般指的是每次為每個源74和阱76。盡管如上文所述可以通過控制有效電流調(diào)節(jié)器支路的數(shù)目來控制電流水平，但在其它實例中，可通過直接控制電流調(diào)節(jié)器來作為選擇方式或另外地控制電流，以便通過電流調(diào)節(jié)器選擇遞送的調(diào)節(jié)電流的可變水平。因此，通過選擇性激活基于控制信號設(shè)定電流水平的并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路以加起來為期望電流水平，或者通過直接調(diào)節(jié)給定電流調(diào)節(jié)器發(fā)送或吸收的電流的水平，可以控制電流水平。盡管為了圖示目的，使用并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路進(jìn)行了描述，但可以使用任一種方法。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，對于給定的刺激電流脈沖，任一種方法不僅可以用來控制通過電流調(diào)節(jié)器發(fā)送或吸收的電流水平，還可以在刺激電流脈沖的遞送過程中改變電流水平。 例如，如本發(fā)明所述，任一種方法都可用來控制脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平，從而維持電流水平的基本調(diào)節(jié)。電流脈沖可形成為具有斜坡或形狀，所述斜坡或形狀基于在脈沖的遞送過程中針對調(diào)節(jié)輸出的供給電壓水平的降低和脈沖要遞送到的負(fù)載的負(fù)載電壓的增加來選擇。供給電壓水平的降低和負(fù)載電壓的增加可基于測量或已知值諸如供給電容、負(fù)載電容、脈沖寬度、脈沖電流水平、初始供給電壓、初始脈沖電壓、脈沖電壓和供給電壓之間的所需余量電壓等等來計算。電流脈沖水平的此刺激衰減可防止脈沖電壓水平和余量電壓水平的和超過供給電壓水平，從而防止脈沖電流水平失去調(diào)節(jié)。在一些情況下，用此技術(shù)，可以使用較少供給電壓來遞送具有期望平均電流水平的刺激電流脈沖。圖7A和圖7B為示出兩個不同植入式刺激導(dǎo)線的示意圖。導(dǎo)線80、82是圖1和圖 2中所示的導(dǎo)線12A、12B和32A、32B的實例。如圖7A所示，導(dǎo)線80包括安裝在導(dǎo)線主體 86的各個長度處的4個電極84A-84D。導(dǎo)線82包括承載8個電極90A-90H的導(dǎo)線主體88。 電極84A-84D可沿導(dǎo)線主體86的軸向長度在不同的軸向位置等間距隔開。盡管沒有示出， 在一些實例中，每個電極84、90可由位于導(dǎo)線主體86或88圓周的不同角位置的兩個或更多個電極區(qū)段形成，從而形成分段電極。一個圓周方位的電極可在與導(dǎo)線80或82的縱軸平行的軸上排成直線。作為一種選擇方式，不同電極可圍繞導(dǎo)導(dǎo)線主體86的圓周交錯排列。此外，導(dǎo)線80或82可包括圍繞每個導(dǎo)線的圓周的不對稱電極方位，或者具有不同尺寸的相同水平的電極。這些電極可包括可沿圓周排列或不沿圓周排列的半圓形電極。導(dǎo)線主體86或88可包括沿導(dǎo)線主體的外側(cè)的不透射線的帶(未示出)。每個電極可基本上是矩形形狀的。作為一種選擇方式，各電極可具有選擇形狀，如圓形、橢圓、三角形等等。圖8為示出示例性槳形導(dǎo)線92的示意圖，槳形導(dǎo)線另外或作為選擇方式可用來根據(jù)本發(fā)明中的技術(shù)遞送電刺激。在圖8的實例中，導(dǎo)線92包括承載分別排列成三排具有5、 6和5個電極的電極98的陣列的導(dǎo)線主體94和導(dǎo)線槳形部分96。作為一種可行的電極構(gòu)型的圖示，由加號⑴符號表示的電極98是陽極，由減號㈠符號表示的電極是陰極，沒有符號的電極是無效電極。槳形導(dǎo)線92可被構(gòu)造為包括更少或更大數(shù)目的電極。在一些實施方式中，槳形導(dǎo)線92可類似于可從Minneapolis的Medtronic公司(Minnesota)購買的 Specity 5-6-5 槳形導(dǎo)線。圖9為圖示如本發(fā)明所述的遞送電刺激的流程圖。如圖9所示，電刺激發(fā)生器，如圖3或圖5的發(fā)生器60產(chǎn)生具有脈沖電流水平、脈沖電壓水平和脈沖寬度的電刺激脈沖 (100)。脈沖電流水平可被調(diào)節(jié)，從而被控制以遞送期望脈沖電流水平。脈沖電壓水平在刺激脈沖的遞送期間可改變。具體講，當(dāng)與從調(diào)節(jié)器到電極的導(dǎo)電路徑關(guān)聯(lián)的負(fù)載電容上的電壓和與組織-電極界面關(guān)聯(lián)的負(fù)載電容上的電壓增加時，脈沖電壓水平通常可在將刺激脈沖遞送到生物組織期間增加。如上文討論的，通常，當(dāng)遞送刺激電流脈沖時，由于一個或多個電容器的局部放電，形成提供供給電壓的供給電容，由電壓源提供的供電流調(diào)節(jié)器來遞送脈沖的供給電壓的水平降低。如果脈沖電壓水平和余量電壓水平的和超過提供給電流調(diào)節(jié)器的供給電壓，則刺激電流水平可能是未適當(dāng)調(diào)節(jié)的。具體講，在遞送脈沖時，指定的電流水平可能隨著供給電壓下降和脈沖電壓上升，在脈沖寬度結(jié)束時失去調(diào)節(jié)。對于陰極(阱)脈沖或陽極(源) 脈沖，如果刺激脈沖電壓水平加上余量電壓的絕對值比供給電壓水平的絕對值大，則可認(rèn)為刺激脈沖電壓水平超過供給電壓水平。根據(jù)本發(fā)明的此方面，為了保持刺激脈沖電流水平的調(diào)節(jié)，刺激發(fā)生器60可控制脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平(10 。刺激發(fā)生器60通過一個或多個植入式電極將脈沖遞送到(如與患者關(guān)聯(lián)的)生物組織負(fù)載(104)。脈沖的遞送可指阱脈沖或源脈沖的遞送，在每種情況下，電流可分別是陰性或陽性的。因為脈沖電壓水平是脈沖電流水平的函數(shù)，脈沖電流水平的降低可引起脈沖電流水平的成比例降低。換言之，遞送脈沖電流水平所需的脈沖電流電壓的量可以降低。因此，如果脈沖電壓水平在遞送脈沖的過程中由于負(fù)載電壓的增加而增加，且脈沖電流水平降低，則脈沖電壓水平的增加量可以比在脈沖寬度期間遞送恒定脈沖電流水平時要小。在刺激脈沖遞送過程中，供給電壓可能由于一個或多個供給電容器的放電而降低，該放電以已知、計算或測量的放電曲線進(jìn)行，可以是線性或非線性的，可以按初始供給電壓水平、供給電容、負(fù)載電容、調(diào)節(jié)器過壓電壓、和由刺激發(fā)生器60遞送的調(diào)節(jié)電流水平的函數(shù)而改變。 類似地，由于負(fù)載電容的充電，負(fù)載電壓可在脈沖寬度期間按照已知、計算或測量充電曲線增加。刺激發(fā)生器60可形成具有下降曲線的電流脈沖，其防止余量電壓和脈沖電壓水平的和超過供給電壓水平。舉例講，該曲線可以是線性斜率或非線性曲線。在一些實例中， 如果沒有負(fù)載電容，則隨著供給電壓水平降低，對于調(diào)節(jié)輸出，脈沖電流水平會大約與供給電壓水平的衰減斜率或曲線相當(dāng)。在此情況下，如果脈沖的斜率與供給電壓的斜率相當(dāng)，則認(rèn)為是最佳的。然而，從電流調(diào)節(jié)器輸出到電極的電學(xué)路徑上的串聯(lián)電容器可呈現(xiàn)負(fù)載電容，以及電極-組織界面會呈現(xiàn)電容。這些電容可組合形成負(fù)載電容。負(fù)載電容可在遞送脈沖過程中積累電荷。作為圖示，在一種實施方式中，電壓源可具有22微法(μ F)的電容，負(fù)載電容可以是5yF。在此情況下，負(fù)載電容上的電壓增加速度比供給電容上的電壓降低速度快。在可用來降低IMD尺寸的另一實施方式中，電壓源可被構(gòu)造為僅具有IyF電容，其電壓降低速度比負(fù)載電容中串聯(lián)電極電容器上的電壓增加速度快。在這兩個實例中，負(fù)載和電壓源二者的電容可用來為電流調(diào)節(jié)器的受控電流輸出的形狀或曲線尋找期望曲線擬合。具體講， 調(diào)節(jié)電流可具有降低的電流水平曲線，該曲線按供給電容和負(fù)載電容的函數(shù)來選擇。下降輪廓可由例如線性斜率、非線性曲線、或具有逐漸下降電流水平的分段子脈沖系列、或其它形狀來限定。電流曲線可由例如連續(xù)、衰減脈沖波形或分離脈沖形式的兩個或更多個具有逐漸降低的電流水平的子脈沖的組合來表示，該分離脈沖提供電流水平的分段降低。如果一個電容比另一個大很多(例如供給電容比負(fù)載電容大很多，或負(fù)載電容比供給電容大很多)，則在確定適當(dāng)?shù)拿}沖電流水平輪廓時為了簡便可以忽略較大電容。在每種情況下，脈沖電流水平實際上在脈沖寬度上可能會經(jīng)歷可按供給電壓水平的衰減和/或負(fù)載電壓水平的增加的函數(shù)確定的刺激衰減。圖10為示出如本發(fā)明描述的電刺激的遞送的流程圖。具體講，圖10示出了用于控制脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低使得脈沖電壓水平不超過供給電壓水平的示例性技術(shù)。如圖10所示，刺激發(fā)生器可限定具有脈沖電流水平和脈沖寬度的電刺激脈沖(106)。 對于給定脈沖的脈沖電流水平可基于與刺激程序關(guān)聯(lián)的刺激脈沖參數(shù)來指定。處理器50 基于存儲器52(圖幻中存儲的程序數(shù)據(jù)可為刺激發(fā)生器60指定脈沖參數(shù)。除了脈沖電流水平和脈沖寬度之外，脈沖參數(shù)可包括脈沖頻率和電極構(gòu)型。電極構(gòu)型可指定用于遞送刺激脈沖的電極和極性。盡管為了便于圖示，參照圖10描述了單個脈沖的產(chǎn)生，要理解刺激發(fā)生器60可以指定間隔或根據(jù)期望的脈沖率(即脈沖頻率)及可根據(jù)期望的占空比遞送一系列的此類脈沖。這些脈沖可以期望的脈沖頻率或以突發(fā)脈沖以連續(xù)脈沖鏈遞送。刺激發(fā)生器60可如本發(fā)明描述地控制所有脈沖的脈沖電流水平，以防止脈沖電壓水平超過供給電壓水平。作為一種選擇方式，刺激發(fā)生器60可對選擇的脈沖以此方式控制脈沖電流水平，使得防止脈沖電壓水平超過供給電壓水平并不需控制每個脈沖。然而，通常，希望控制所有刺激脈沖， 以防止脈沖電壓水平超過供給電壓水平。在圖10的實例中，為了控制脈沖電流水平以在脈沖寬度期間降低，刺激發(fā)生器60 產(chǎn)生具有第一電流水平和第一子脈沖寬度的第一子脈沖(108)，并產(chǎn)生具有比第一電流水平小的第二電流水平和第二子脈沖寬度的第二子脈沖(110)。第二子脈沖在時間上在第一子脈沖之后。第一、第二子脈沖可具有適合限定脈沖的脈沖寬度(由此被進(jìn)一步劃分，即分離)的子脈沖寬度(106)。刺激發(fā)生器60通過一個或多個植入式電極遞送第一子脈沖 (112)，在遞送第一子脈沖之后通過一個或多個植入式電極遞送第二子脈沖(114)。因此，在時間上第二子脈沖在第一子脈沖之后，并具有比第一子脈沖的第一電流水平小的第二電流水平。在第一和第二子脈沖寬度的持續(xù)時間中，第一和第二電流水平可以是固定的。作為一種選擇方式，在一些實例中，第一和第二電流水平在第一和第二子脈沖寬度期間分別可變化，如從初始值降低到較低值。在任一種情況下，在一些實例中，在第一和第二子脈沖期間脈沖電流水平的平均值可選擇為使得脈沖電壓水平和余量電壓水平的和不超過供給電壓水平。第一和第二子脈沖寬度可選擇為使得第一和第二子脈沖寬度的和等于或基本上等于限定脈沖(即(106)中限定的脈沖)的脈沖寬度。以此方式，第一和第二子脈沖可適合為此產(chǎn)生的脈沖的脈沖寬度。第一和第二子脈沖寬度可彼此相等或彼此不同，即不相等。實際上，子脈沖是一個接一個地被遞送的，以接近限定的電刺激脈沖的電流水平和脈沖寬度。 盡管參考圖10的實例討論了兩個子脈沖，但在其它實例中，可使用不止兩個子脈沖來遞送限定的分離脈沖，如三個、四個或更多個子脈沖，每個子脈沖具有相應(yīng)的電流水平和子脈沖寬度。在每種情況下，子脈沖寬度可以相同或不同。子脈沖電流水平通?？梢员舜瞬煌?，并且可以降低，使得對于給定脈沖遞送的較早的子脈沖具有比對于給定脈沖遞送的較晚子脈沖更高的電流水平。第一和第二電流水平可選擇為使得遞送第一和第二子脈沖(或超過兩個子脈沖) 過程中，在脈沖寬度期間，脈沖電流水平根據(jù)供給電壓水平的降低(由于供給電容的放電) 和/或脈沖電壓水平的增加(由于負(fù)載電容的充電)而降低。例如，在遞送第一和第二子脈沖期間脈沖電流水平可具有選擇為隨時間降低的電流水平，以防止脈沖寬度過程中，在供給電壓水平降低及脈沖電壓水平增加時，在脈沖寬度期間脈沖電壓水平和余量電壓水平的和超過供給電壓水平。在一些實施方式中，第一和第二子脈沖期間的平均脈沖電流水平可基于供給電容的放電輪廓和負(fù)載電容的放電輪廓來計算。當(dāng)脈沖寬度期間脈沖電流水平降低時，在脈沖寬度期間，脈沖電壓水平可增加，在脈沖寬度期間，供給電壓水平可降低。由于負(fù)載的電容，供給電壓水平的降低可能受所需電壓增加的影響。然而，脈沖電流水平的降低可選擇為防止增加的脈沖電壓水平超過降低的供給電壓水平。由于遞送的脈沖電流較小，所以或者通過降低單個脈沖的電流水平，或者通過遞送具有逐漸變小的電流水平的子脈沖，對于給定負(fù)載阻抗，需要較小的脈沖電壓來遞送該電流。以此方式，脈沖電壓水平和余量電壓水平的和可保持低于供給電壓水平，使得在脈沖寬度期間可維持脈沖電流水平的調(diào)整。盡管在脈沖寬度期間脈沖電流水平降低，但遞送到患者的電流量可大約等于以恒定電流水平會遞送的電流量。在一個實例中，對于由第一和第二子脈沖形成的脈沖，第一子脈沖可具有比用來遞送脈沖的恒定電流水平大的電流水平，第二子脈沖可具有比用來遞送脈沖的恒定電流水平小的電流水平。在一些情況下，兩個子脈沖的平均電流水平可基本上等于為該脈沖指定的恒定電流水平。圖IlA和圖IlB為示出根據(jù)本發(fā)明的實例遞送的示例性刺激脈沖的圖。在圖IlA 和圖IlB中，水平軸代表時間，垂直軸代表電流或電壓水平。如圖IlA和圖IlB所示，脈沖電流水平可由刺激發(fā)生器60控制，以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和余量電壓的和不超過供給電壓水平。具體講，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間根據(jù)供給電壓水平的降低和負(fù)載電容的電壓增加而降低。作為示意，在一些實例中，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間具有供給電壓水平的衰減曲線，諸如線性斜率，其基于衰減來確定，特征是下降的斜坡。此外，脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間具有基于負(fù)載電壓的增加確定的衰減曲線，負(fù)載電壓的增加是由于負(fù)載電容的充電造成的。在一些情況下，脈沖可包括第一和第二子脈沖。在時間上第二子脈沖在第一子脈沖之后，并具有比第一子脈沖的脈沖電流水平小的脈沖電流水平。在其它情況下，該脈沖可包括超過兩個子脈沖。該子脈沖的脈沖電流水平可選擇為具有基于供給電壓水平的降低和負(fù)載電壓水平的增加而確定的平均電流水平。對于具有程控電流水平的給定脈沖，刺激發(fā)生器60可對單個脈沖產(chǎn)生下降的脈沖電流水平曲線，或具有指定電流水平的一組子脈沖以遞送脈沖。曲線和/或子脈沖水平可與由程控電流水平指定的期望的平均電流對應(yīng)，并且可由刺激器34 (或刺激器4)的處理器50、或程控器40 (或程控器42、20或22)的處理器53或基于刺激器34 (或刺激器4)的存儲器52、或程控器40(或程控器42、20或2 的存儲器55中的預(yù)存映射(例如脈沖電流水平至子脈沖電流水平)通過計算確定。在每種情況下，計算或映射可基于計算、測量或電壓源的實際放電曲線資料和負(fù)載電壓的增加曲線，基于供給電容、負(fù)載電容、負(fù)載阻抗、余量電壓、和其它特征如脈沖電流水平和脈沖寬度來產(chǎn)生。在一些實例中，對于不同的電壓水平、電流水平和脈沖寬度，可基于在實驗室或工廠進(jìn)行的測量，或通過刺激器4或34獲得電壓源放電曲線和負(fù)載電壓充電曲線的資料，以表征這些曲線。在一些實例中，曲線或子脈沖確定過程可基于程控器20、22、40或42提供的程序指定的電流水平在IMD(例如刺激器4或34)內(nèi)進(jìn)行，或者可以在外部程控器如程控器20、 22、40或42中的一個內(nèi)進(jìn)行，并通過遙測傳送到IMD，如作為子脈沖電流水平。作為一種選擇方式，如上文討論的，此確定過程可預(yù)先計算并作為刺激器4或34或者程控器20、22、40 或42中的任何一個的存儲器中的映射存儲。在圖IlA的實例中，該圖形示出遞送兩個連續(xù)刺激電流脈沖，脈沖電流水平由軌跡120表示。供給電壓水平由軌跡122表示。脈沖電壓水平和適用的余量電壓水平的和由軌跡IM表示?？苫陔娏髡{(diào)節(jié)器的電路部件所需的電壓量，為具體的電流調(diào)節(jié)器指定余量電壓水平。在一些實例中，余量電壓水平可包括電路部件脈動小邊際電壓所需的此電壓。如圖IlA所示，在從時刻t0到時刻tl的脈沖寬度上，脈沖電流水平120從時刻 to的初始電流水平下降到時刻tl的降低電流水平。因此，如本發(fā)明所述，脈沖電流水平在脈沖寬度的持續(xù)時間上降低。在時刻tl后，脈沖電流水平120及脈沖電壓水平和余量電壓 124的和下降，然后在被動再充電周波過程中恢復(fù)，再充電周波通常由參考標(biāo)記1 表示。在一些情況下，有效再充電周波可代替或另外施加到被動再充電周波。在每個脈沖的遞送過程中，從時刻t0到tl，對于遞送脈沖的電流調(diào)節(jié)器的供給電壓122的水平降低，即由于與電壓源關(guān)聯(lián)的一個或多個電容器的放電造成的。當(dāng)供給電壓水平122在脈沖寬度上降低時，脈沖電壓水平和余量電壓124的和增加。然而，如圖IlA所示，根據(jù)本發(fā)明的各個方面，脈沖電流水平120的降低，在維持脈沖電壓水平和余量電壓1 的和低于供給電壓水平122上是有效的。如果在脈沖寬度期間脈沖電流水平120被維持在恒定水平，則脈沖電壓水平和余量電壓124的和可能超過供給電壓水平122，從而穿過電流調(diào)節(jié)器的余量，破壞脈沖電流水平的有效調(diào)節(jié)。通過隨時間降低脈沖電流水平120，脈沖電壓水平和余量電壓124的和不會升高到它原本的升高程度。但脈沖電流水平120，和下降斜率可選擇為使得在脈沖寬度上使脈沖仍遞送期望平均電流水平。如圖IlA的實例所示，如果不考慮負(fù)載電容上的電壓，脈沖電流水平120下降的平均斜率可選擇為接近供給電壓水平122下降的平均斜率。然而，以此負(fù)載電壓，脈沖電流水平120的斜率可與供給電壓水平122的斜率不同。在一些情況下，脈沖電流水平120的下降斜率可以是恒定和線性的，或者以非線性方式變化。通過刺激發(fā)生器60可選擇性控制脈沖電流水平120，以在脈沖寬度的持續(xù)時間里的不同時刻輸出不同的電流水平。例如，刺激發(fā)生器60可控制許多個并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器支路的激活，或直接控制由給定的電流調(diào)節(jié)器遞送的電流，以便提供從脈沖寬度開始到脈沖寬度結(jié)束時電流水平降低的脈沖形狀，如圖IlA所示。因此，脈沖電流水平可被連續(xù)控制或者在系列時間槽或子脈沖上控制，如參照圖IlB的實例進(jìn)一步詳細(xì)描述的。在任一情況下，電流水平可隨時間降低，以防止脈沖電壓水平超過供給電壓水平。隨脈沖電流水平120的降低，刺激發(fā)生器60可以受控方式遞送較高平均電流，而不需要增加供給電壓水平，以便防止脈沖電流水平超過供給電壓水平。通過避免供給電壓水平的增加，本發(fā)明描述的技術(shù)在一些情況下可允許更長的電池壽命或在可再充電電池情況下的再充電之間的更長時間，以及對治療結(jié)果的最小影響或不造成影響。在一些情況下， 電流調(diào)節(jié)器的電壓源可使用尺寸小的電容器值，以產(chǎn)生所需脈沖電壓，從而允許使用較少的混合電路、較少設(shè)備、或較大電池。在圖IlB的實例中，該圖形示出了兩個連續(xù)的刺激電流脈沖的遞送，其中每個脈沖是分離的，即再劃分成具有不同電流水平的第一和第二子脈沖。舉例講，第一和第二子脈沖期間的平均脈沖電流水平可由刺激發(fā)生器60選擇和控制，使得在脈沖寬度期間用于調(diào)節(jié)器的脈沖電壓水平和余量電壓的和不超過該調(diào)節(jié)器的供給電壓水平。在圖IlB中，脈沖電流水平由軌跡130表示，供給電壓水平由軌跡132表示，脈沖電壓水平和余量電壓的和由軌跡134表示。被動再充電周波通常由參考標(biāo)記136表示，不過在一些實例中可以使用主動再充電。圖IlB的實例中從時間t0延伸到時間t2的每個脈沖被分成第一子脈沖138A 和第二子脈沖138B。在其它實例中，對每個脈沖可遞送多個子脈沖。在時間上第二子脈沖138B在第一子脈沖138之后，并具有比第一子脈沖的脈沖電流水平小的脈沖電流水平。在此意義上，在時刻to和時刻tl之間遞送的脈沖可分成兩部分由子脈沖138A提供的較高電流部分和由子脈沖138B提供的較低電流部分。從時刻t0 到時刻tl遞送第一子脈沖138A，從時刻tl到時刻t2遞送第二子脈沖138B。再次，在其它情況下，該脈沖可包括超過兩個子脈沖，如高、中和低部分，或提供電流水平的甚至更大的間隔尺寸的更多數(shù)量的子脈沖。通常，較高的一個或幾個電流水平與較低的一個或幾個電流水平的比例可基于供給電壓水平132的降低和負(fù)載電壓的增加來確定。例如，如上所述， 如果忽略負(fù)載電容的貢獻(xiàn)，子脈沖138A、138B的脈沖電流水平可選擇為在脈沖寬度期間從時刻t0到時刻tl產(chǎn)生近似供給電壓水平134的斜率的平均電流水平。作為一種選擇方式， 在脈沖寬度期間，平均電流水平可基于供給電壓水平上的負(fù)斜率和負(fù)載電容上電壓的正斜率來確定。如圖IlB進(jìn)一步示出的，第一和第二子脈沖138A、138B的不同電流水平可對子脈沖的電壓水平有影響。具體講，子脈沖138A可具有從大約時刻t0到tl產(chǎn)生脈沖電壓水平和余量電壓140A的和的電流水平，子脈沖138B可具有從大約時刻tl到t2產(chǎn)生脈沖電壓水平和余量電壓140B的和的電流水平。通常，當(dāng)負(fù)載電壓增加時，由于負(fù)載電容的充電，需要維持期望的調(diào)節(jié)脈沖電流水平的脈沖電壓水平也需要增加。當(dāng)在時刻t0到t2之間，供給電壓水平132降低和所需脈沖電壓需要增加(由于負(fù)載電容上電壓的增加造成)，遞送子脈沖138B的降低的電流水平限制了脈沖電壓水平和余量電壓140B的和的增加，使脈沖電壓水平和余量電壓的和保持(即使增加時)低于供給電壓水平132，從而保存電流調(diào)節(jié)器中的電壓裕量(voltage overhead)，以防止脈沖電流水平失去調(diào)節(jié)。在一些情況下，此方法可允許使用較小的供給電壓來遞送具有期望平均電流水平的刺激電流脈沖。作為示意，假設(shè)電壓源通常要求5伏的初始電壓水平來支持給定刺激電流脈沖的遞送，原因是電壓源會衰減到4. 7伏，而脈沖電壓會升高到4. 5伏，從而電流調(diào)節(jié)器需要0. 2伏的余量電壓。如果刺激電流水平在脈沖寬度上降低，同時產(chǎn)生相同的平均電流，但產(chǎn)生的脈沖電壓水平上升到只有4. 3伏，則電壓源將具有僅4. 8伏的初始值。在此情形下，電壓源的降低的初始電壓需求可允許用降低尺寸的電容器模塊來構(gòu)造電壓源。在圖1IA和圖1IB的實例中，為了圖示目的，所述圖形示出了電流水平和電壓水平都為正的陽性電流脈沖。然而，本發(fā)明描述的技術(shù)可適用于陽性和陰性電流脈沖二者。在每種情況下，可降低脈沖電流水平的幅值，以防止在脈沖寬度過程中，脈沖電壓水平的幅值加上余量電壓超過供給電壓水平的幅值。換言之，控制脈沖電流水平，使脈沖電壓水平的絕對值加上余量電壓不超過供給電壓水平的絕對值。如上所述，多個子脈沖可用來遞送電流水平在其脈沖寬度過程中降低的脈沖波形。在一些情況下，對于每個脈沖遞送兩個子脈沖可能是有效的甚至是希望的。例如，如果對于每個電極，刺激發(fā)生器60包括冗余電流調(diào)節(jié)器，則可用一個電流調(diào)節(jié)器來遞送第一子脈沖，可用第二調(diào)節(jié)器來遞送第二子脈沖，該第二子脈沖在時間上在第一子脈沖之后并具有比第一子脈沖的電流水平小的電流水平。電流調(diào)節(jié)器可由控制信號分別在時刻to和tl 觸發(fā)，或者第二電流調(diào)節(jié)器可基于從第一電流調(diào)節(jié)器被激活的時刻起的延遲來觸發(fā)?？梢愿鞣N方式執(zhí)行將一個刺激電流脈沖分成子脈沖。如上所述，子脈沖可具有不同的電流水平，及要么相同要么不相同的子脈沖寬度。每個子脈沖的電流水平基本上在各子脈沖寬度的持續(xù)時間是恒定的。下文給出了對用于確定形成整個脈沖的兩個子脈沖的電流水平的示例性過程的討論。將一個刺激脈沖分成具有不同刺激電流水平的兩個子脈沖允許遞送具有相同的總電荷的脈沖，同時與電壓源關(guān)聯(lián)的供給電容器模塊上要求的電壓更小，該供給電容器模塊可由具有可選數(shù)目的電容器的電容器組形成，但為了方便在下文中一般稱作供給電容器。舉例講，不是遞送3毫安(mA)的恒定電流脈沖，一個脈沖可被再分成具有第一子脈沖寬度、電流水平為3. 5mA的第一子脈沖，和具有與第一子脈沖寬度相同的第二子脈沖寬度、電流水平為2. 5mA的第二子脈沖，從而產(chǎn)生3mA的平均電流，其等于期望的3mA恒定電流脈沖的平均電流。在確定如何將一個脈沖分成若干子脈沖并分配子脈沖電流水平時，可期望確定構(gòu)造最佳分離的情況。以下討論在下述方面解決了此問題，即選擇最小化遞送給定平均電流水平必需的所需供給電壓水平的第一、第二子脈沖電流水平。該討論考慮了幾個不同的參數(shù)包括電壓源電容器上的供給電壓Vs。，刺激脈沖電壓Vstim,負(fù)載電容上的電壓Vm和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓需求VH?？梢詼y量這些參數(shù)中一些參數(shù)的值。例如，可在實驗室或工廠通過測量，或者通過刺激器4、34的測量來確定供給電容、負(fù)載電容、充電和放電曲線。余量電壓指電流調(diào)節(jié)器的供給電壓和刺激脈沖電壓之間確保電流調(diào)節(jié)器適當(dāng)操作及因此可靠調(diào)節(jié)脈沖電流水平的最小電壓差。下文中給出分析得出的結(jié)論，即形成一個脈沖的兩個子脈沖之間50/50的脈沖寬度劃分可以是最理想的，不過可以使用具有不是最優(yōu)但適當(dāng)結(jié)果的其它劃分比率。第一子脈沖Stiml結(jié)束時(即在初始電壓Vs。衰減后)，供給電容器上的電壓Vsrendl 必須至少是第一刺激子脈沖電壓Vstiml、第一子脈沖Stiml結(jié)束時負(fù)載電容上的電壓Vra、和余量電壓Vh的和，使得Vscendl >=Vstiffll+VLC1+VH在下面的等式中，*指乘法運算。第一子脈沖Stim1開始時供給電容器上的電壓 Vscbegl應(yīng)至少等于第一子脈沖Mim1結(jié)束時供給電壓Vseendl加上用來遞送第一子脈沖Stiml的電荷，使得Vscbegl > = Vscendl+ (Istiml^pw1) /Csc = Vstiml+VLC1+VH+ (Istiml^pw1) /Csc這里，Istiffll為第一子脈沖的電流水平，PW1為第一子脈沖的脈沖寬度，Cs。為電壓源的供給電容器的電容。第一子脈沖^im1通常可定義為從0毫安(或其它一些參考電流水平)到期望子脈沖電流水平istiml的方波電流脈沖。盡管通常可以使用方波，但第一子脈沖可以用其它子脈沖形狀。對于第二子脈沖Stim2，第二子脈沖Mim2結(jié)束時電壓源電容器上的電壓Vseend2必須至少是第二刺激子脈沖電壓Vtim2、第二子脈沖Stim2期間負(fù)載電容上產(chǎn)生的電壓Vm和余量電壓Vh的和，使得Vscend2 > = Vstiffl2+VLC1+VLC2+VH第二子脈沖Stim2開始時，供給電容器上的電壓Vs。beg2應(yīng)至少等于第二子脈沖 Stim2結(jié)束時的供給電壓Vsebeg2加上用來遞送第二子脈沖Mim2的電荷，使得Vscbeg2 > = Vscend2+ (istim2*pw2) /Csc =Vstiffl2+VLC1+VLC2+VH+ (istim2*pw2) /Csc這里，Istiffl2為第二子脈沖的電流水平，PW2為第二子脈沖的脈沖寬度，Csc為供給電容器的電容。象第一子脈沖一樣，第二子脈沖Mim2通常定義為從0毫安(或一些其它參考電壓)到期望子脈沖電流水平istim2的方波電流脈沖。再次，盡管通?？梢允褂梅讲?，但第二子脈沖也可使用其它子脈沖形狀。供給電容器上支持適當(dāng)調(diào)節(jié)所需的初始電壓Vsc取決于Vsrendl和Vs。beg2之間的關(guān)系。如果Vsrendl大于Vs。beg2，則Vse是由第一子脈沖Mim1確定的，其中
所需Vsc = Vscbegl。作為一種選擇方式，如果Vsebeg2比Vsebegl大，則Vsc是由第二子脈沖Stim2確定的， 其中所需Vsc = Vscbeg2+(Istiffll^pw1)/Csc0當(dāng)Vseendl = Vscbeg2時，出現(xiàn)最低所需Vsc。假設(shè)χ為加到istiml并從istim2中減去的電流，假設(shè)istim為平均電流，如下表示istiml = istim+xistim2 = istim_x—旦設(shè)定入^碰=Vscbeg2, istiffll ^P ‘^用上面的值代替，使得如下面的等式所示來 求解等式獲得x Vscendl = istiml*Rioad+ (Istim^pw1) /Cload+VH= (istim+x) *Rload+ ((istim+x) ^pw1) /Cload+VH= istim*Rioad*Cioad/Cioad+X*Rkad*Cioad/Cioad+isti_^pWi/Cioad+X*pWi/Cioad+VH= (l/Cload) * (i_*R^d*Cw+x*pWi+istJpWi+x*Rw*CkJ +VHVscbeg2 = istim2*Rload+ (Istiml^pw1) /Clod+ (istim2*pw2) /Cload+ (istim2*pw2) /Csc+VH= (istim-x) *Rload+ ((istim+x) *PW1) /Cload+ ((istim-x) *pw2) /Cload+ ((istim_x) *pw2) /
csc+vH= istim*R^d*Cwd/C-d-x^^R-d*C^d/Cwd+is-*pWi/C-d+x*pWi/C-d+is-*pwy Cioad"X*pw2/Cload+ (Istim^pw2) /Csc- (x*pw2) /Csc+VH= (1/Cload) * (istim*R1。ad*C1。ad-x*R1。ad*C1。ad+istim*pw1+x*pw1+istirn*pw2-x*pw2) + (1st im*pw2) /Csc- (x*pw2) /Csc+VHVscendl = Vscbeg2(l/Cload) * (ist^Rk^Cw+^pWi+ist^pWi+^Rk^C-d)= (1/Cload) * (istim*I 1。ad*C1。ad-x*I 1。ad*C1。ad+istim*pw1+x*pw1+istim*pw2-x*pw2) + (Istim *pw2) /Csc- (x*pw2) /Csc通過上述等式將χ項分組，得到= x*pw1/C1。ad+x*I 1。ad*C1。ad/C1。ad+x*R1。ad*C1。ad/C1。ad+x*pw2/C1。ad+x*pw2/Csc-x*pWl/
Cload= (l/Cload) * (x*pw1+2*x*Rload*Cload+x*pw2-x*pw1) +x*pw2/Csc產(chǎn)生= (l/Cload) * (2*x*Rload*Cload+x*pw2) +x*pw2/Csc= (1/Cload) * (istim*Rload*Cload+istim*pWl+istim*pW2) -1/Cload* (istim*Rload*Cload+Istim*pWl )+istim*Pw2/Csc，和(l/Cload) * (2*x*Rload*Cload+x*pw2) +x*pw2/Csc = (l/Cload) * (istim*pw2) +istim*pw2/Csc和 2*x*Rload*Cload+x*pw2+x*pw2*Cload/Csc = i stim*Pw2+i stim*pw2*Cload/Csc則x*(2*Rload*Cload+pw2+pw2*Cload/Csc) = istim*PW2*Cload/Csc
最后X = (istim*pw2+ (istim*pw2*Cload) /Csc) / (2*Rload*Cload+pw2+ (pw2*Cload/Csc))為了確定將一個脈沖分成兩個幅值同時保持相同平均電流的最有效方式(假設(shè) PW1 = PW2)，則δ幅值X因此可以下式計算χ = (istim*pw2+ (istim*pw2*Cload) /Csc) / (2*Rload*Cload+pw2+ (pw2*Cload) /Csc)使用χ的值，第一和第二子脈沖的脈沖電流水平istiml和istim2分別可按下式計算Istiml = istim+x,istim2 = istim-x在上面的等式中，istiml為第一子脈沖Mim1的脈沖電流水平，Istiffl2為第二子脈沖 Stim2的脈沖電流水平，Istiffl為在劃分成相等脈沖寬度的兩個子脈沖^im1和^im2時，脈沖 Stim的程控電流值和該脈沖要遞送的平均刺激電流，Pw1為第一子脈沖的脈沖寬度，Pw2為第二子脈沖的脈沖寬度，ClMd為由給定電流調(diào)節(jié)器驅(qū)動的電極-組織負(fù)載的有效負(fù)載電容， Csc是電壓源電容器的有效電容，札-是由給定的電流調(diào)節(jié)器通過選定電極驅(qū)動的電極-組織負(fù)載的有效負(fù)載電阻。對于給定的電流調(diào)節(jié)器，耦接至調(diào)節(jié)器的電極可發(fā)送或吸收施加到組織的調(diào)節(jié)電流。然后，電極遞送的源電流中有至少一部分被所選電極組合中的一個或多個其它電極吸收，從而用作調(diào)節(jié)阱電極或未調(diào)節(jié)阱電極。類似地，由電極處理的阱電流中至少一部分由所選電極組合中的一個或多個其它電極發(fā)送，從而用作調(diào)節(jié)源電極或未調(diào)節(jié)源電極。以此恒定電流脈沖輸出，只要電流保持恒定，供給電容器的放電通常是線性的。當(dāng)電流以分離脈沖遞送時，以不同電流水平的第一和第二子脈沖，供給電容器的放電斜率變化，但50/50劃分看起來是最優(yōu)的。具體講，等距離劃分子脈沖使得第一子脈沖寬度Pw1等于第二子脈沖寬度Pw2是一種良好實用的選擇。然而，遞送具有不同脈沖寬度的子脈沖也是有用的。在每種情況下，無論是使用相等還是不等脈沖寬度，可選擇脈沖寬度的電流水平以遞送期望的平均電流脈沖水平。如果在pw的脈沖寬度上，指定一個定義脈沖具有Istim的電流水平，對于給定的初始電壓源水平、供給電容、負(fù)載電容、負(fù)載電阻、和余量電壓(可通過測量預(yù)先確定)，可以計算分別為pw/2的第一和第二子脈沖寬度上的Istiml (Istim+x)和Istim2 (Istim-x) 的值，從而用等式來求解x，如上所示。以此方式，子脈沖和關(guān)聯(lián)電流水平指定脈沖寬度期間該脈沖的衰減輪廓，使得脈沖電壓水平不超過電流調(diào)節(jié)器的供給電壓水平。作為示例，臨床醫(yī)生程控器40可允許臨床醫(yī)生定義要傳送給刺激器34的程序，以控制電刺激治療的遞送。臨床醫(yī)生程控器40可接收來自臨床醫(yī)生的脈沖參數(shù)，如脈沖電流水平(Istim)、脈沖頻率、脈沖寬度(pw)、和電極構(gòu)型。使用臨床醫(yī)生提供的參數(shù)，臨床醫(yī)生程控器40可定義具有脈沖寬度上提供平均脈沖電流水平的第一和第二子脈沖的分離脈沖，該平均脈沖電流水平近似于臨床醫(yī)生指定的脈沖電流水平Istim。具體講，給出測量或以其它方式已知的等式中其它參數(shù)(如istim，Vsc，VH，ClMd，Csc，Rlrad，和ClMd)的值，臨床醫(yī)生程控器40內(nèi)的處理器53可使用上述等式自動求解X，從而產(chǎn)生Istiml (按Istim+x計算) 和Istim2(按Istim-x計算)的值。在一些實例中，臨床醫(yī)生程控器40可被構(gòu)造成為子脈沖寬度選擇相同的值，使得Pw1 = Ρ 2。臨床醫(yī)生程控器40然后可修改程序，以表示對于要劃分的每個脈沖的計算的子脈沖電流水平和脈沖寬度。該程序可從臨床醫(yī)生程控器40傳送到刺激器34以由刺激器控制分離脈沖的遞送，以確保脈沖電壓水平和余量電壓的和不超過電流調(diào)節(jié)器的實際供給電壓。作為計算分離脈沖參數(shù)的一種選擇方式，在一些實例中，臨床醫(yī)生程控器40可指存儲Istim的不同組合的Istiml、Istim2、pwl和pw2和其它參數(shù)的多維查詢表。因此，臨床醫(yī)生程控器40可使用類似于上文的等式動態(tài)地計算分離脈沖值，或在存儲器55中查詢之前使用類似于上文的等式產(chǎn)生的預(yù)先計算的分離脈沖值。作為又一種選擇方式，可在其它設(shè)備如患者程控器42或通信耦接至臨床醫(yī)生程控器40或患者程控器42的計算機(jī)內(nèi)執(zhí)行分離脈沖參數(shù)的產(chǎn)生。作為又一種選擇方式，分離脈沖參數(shù)的產(chǎn)生可在刺激器34內(nèi)而不在外部程控器內(nèi)執(zhí)行。例如，臨床醫(yī)生程控器40提供給刺激器34的程序可由刺激器34通過使用類似于上文等式的等式動態(tài)計算分離脈沖參數(shù)或在存儲器52中查詢之前使用類似于上文的等式產(chǎn)生的預(yù)先計算的分離脈沖值來修改。同樣，在一些情況下，如果患者使用患者程控器42 調(diào)節(jié)脈沖電流水平，則患者程控器或刺激器34可基于電流水平調(diào)節(jié)來進(jìn)行分離脈沖參數(shù)的必需調(diào)節(jié)。分離脈沖或其它衰減脈沖技術(shù)通過臨床醫(yī)生程控器40對于臨床醫(yī)生可以是完全開放的，使得臨床醫(yī)生程控器給臨床醫(yī)生呈現(xiàn)子脈沖參數(shù)。作為一種選擇方式，臨床醫(yī)生程控器40可以只呈現(xiàn)由臨床醫(yī)生指定的單個脈沖的脈沖電流水平，而不給臨床醫(yī)生顯示支持平均脈沖電流水平遞送的子脈沖電流水平值，該平均脈沖電流水平通過子脈沖近似等于指定的脈沖電流水平。在這種情況下，臨床醫(yī)生可根據(jù)脈沖定義程序，而程控器40或刺激器34將脈沖轉(zhuǎn)換成子脈沖。在其它情況下，臨床醫(yī)生可直接選擇子脈沖參數(shù)。下文給出了說明以下情況的三個實例(1)以恒定脈沖電流水平遞送刺激電流脈沖，( 遞送兩個具有相同脈沖寬度但不同脈沖電流水平的兩個子脈沖，以遞送近似等于 (1)的恒定脈沖電流水平的平均電流，和( 遞送兩個具有不相等脈沖寬度和不同脈沖電流水平的子脈沖，以遞送近似等于(1)的恒定脈沖電流水平的平均電流。圖12A-12C為示出三個不同的脈沖構(gòu)型(1)-(3)的性能結(jié)果的圖形。在第一實例(1)的刺激中，對于恒定電流脈沖，程控恒定脈沖電流水平Istim指定為5mA，電壓供給電容器尺寸是10微法，有效負(fù)載電容是3微法，負(fù)載阻抗是500歐，供給電容器的啟動電壓是4. 9伏，用于遞送調(diào)節(jié)電流脈沖的所需余量是0. 2伏。在1000微秒的脈沖寬度上，當(dāng)以5mA的恒定脈沖電流遞送脈沖時，供給電容器上的電荷從時間=0時的 49. 00微庫下降到時間=1000微秒的44. 00微庫。對于實例(1)，供給電容器上的電壓從時間=0時的4. 9伏下降到時間=1000微秒的4. 4伏。負(fù)載電容上的電壓從時間=0時的0. 00伏增加到時間=1000微秒的1. 67 伏。從時間=0到時間=1000微秒，關(guān)于脈沖電壓，維持充分余量所需的供給電壓從2. 7 伏增加到4. 37伏。圖12A示出了此第一實例(1)的性能結(jié)果。軌跡X、Y和Z分別表示在示例的1000微秒脈沖寬度過程中，對于單個恒定電流脈沖，供給電容器上的電壓(Vs。)、遞送調(diào)節(jié)電流脈沖所需的供給電壓、和負(fù)載電容上的電壓。遞送調(diào)節(jié)電流脈沖所需的供給電壓Y近似為脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓的和。如圖12A所示，在脈沖寬度期間， 所需供給電壓Y保持低于實際的供給電壓X。在第二實例(1)的刺激中，對于由具有相等脈沖寬度的第一和第二子脈沖形成的電流脈沖，平均脈沖電流水平Istim指定為5mA，電壓源電容器尺寸是10微法，有效負(fù)載電容是3微法，負(fù)載阻抗是500歐，供給電容器的啟動電壓Vs。是4. 5伏，用于遞送調(diào)節(jié)電流脈沖的所需余量是0. 2伏。在此實例中，第一子脈沖的程控電流水平是5. 9mA，第二子脈沖的程控電流水平是4. 1mA。在此情況下，δ χ值是0.9mA。相應(yīng)地，在Istim = 5. 0時，Istiml等于5. 0+0. 9 = 5. 9mA, Istim2等于5. 0-0. 9 = = 4. 1mA。在500微秒的第一子脈沖寬度上， 當(dāng)子脈沖以5. 9mA的恒定脈沖電流遞送時，供給電容器上的電荷從時間=0的45. 00微庫下降到時間=500微秒的42. 05微庫。在500微秒的第二子脈沖寬度上，當(dāng)子脈沖以4. ImA 的恒定脈沖電流遞送時，供給電容器上的電荷從520微秒的41. 97微庫下降到時間=1000 微秒的40. 00微庫。實例O)的供給電容器上的電壓從時間=0的4. 5伏下降到時間=500微秒的 4. 2伏，從時間=520微秒的4. 2伏下降到時間=1000微秒的4. 00伏。負(fù)載電容上的電壓從時間=0的0. 00伏增加到時間=500微秒的0. 98伏，從時間=520微秒的1. 01伏增加到時間=1000微秒的1. 67伏。從時間=0到時間=500微秒，對于脈沖電壓，維持充分余量所需的供給電壓從3. 15伏增加到4. 13伏。從時間=520微秒到時間=1000微秒，對于脈沖電壓，維持充分余量所需的供給電壓從3. 26伏增加到3. 92伏。特別是，在第二子脈沖開始之后，在520微秒的所需供給電壓小于第一子脈沖結(jié)束時在500微秒的所需供給電壓。 圖12B示出此第二實例O)的性能結(jié)果。軌跡X、Y和Z分別表示在示例性的1000微秒的脈沖寬度的過程中，對于分成相等脈沖寬度的子脈沖的脈沖，供給電容器上的電壓(Vse)、遞送調(diào)節(jié)電流脈沖所需的供給電壓、和負(fù)載電容上的電壓。遞送調(diào)節(jié)電流脈沖所需的供給電壓近似為脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓的和。如圖12B所示，在脈沖寬度期間，所需供給電壓Y保持低于實際的供給電壓X。在第三實例(3)的刺激中，對于由具有不相等脈沖寬度的第一和第二子脈沖形成的電流脈沖，平均脈沖電流水平Istim指定為5. 047mA,電壓源電容器尺寸是10微法，有效負(fù)載電容是電壓源電容器尺寸，是10微法，有效負(fù)載電容是3微法，負(fù)載阻抗是500歐，供給電容器的啟動電壓Vsc是4. 7伏，用于遞送調(diào)節(jié)電流脈沖的所需余量是0. 2伏。在此實例中，第一子脈沖的程控電流水平是5. 2mA，第二子脈沖的程控電流水平是4. 5mA。第一子脈沖寬度是820微秒，第二子脈沖寬度是180微秒。在820微秒的第一子脈沖寬度上，當(dāng)子脈沖以5. 2mA的恒定脈沖電流遞送時，供給電容器上的電荷從時間=0的47. 00微庫下降到時間=820微秒的42. 74微庫。在180微秒的第二子脈沖寬度上，當(dāng)子脈沖以4. 5mA的恒定脈沖電流遞送時，供給電容器上的電荷從840微秒的42. 65微庫下降到時間=1000微秒的41. 93微庫。實例(3)的供給電容器上的電壓從時間=0的4. 7伏下降到時間=820微秒的 4. 27伏，從時間=840微秒的4. 26伏下降到時間=1000微秒的4. 19伏。負(fù)載電容上的電壓從時間=0的0. 00伏增加到時間=820微秒的1. 42伏，從時間=840微秒的1. 45伏增加到時間=1000微秒的1. 69伏。從時間=0到時間=820微秒，對于脈沖電壓，維持充分余量所需的供給電壓從2. 80伏增加到4. 22伏。從時間=840微秒到時間=1000微秒，對于脈沖電壓，維持充分余量所需的供給電壓從3. 90伏增加到4. 14伏。特別是，在第二子脈沖開始之后，在840微秒的所需供給電壓小于第一子脈沖結(jié)束時在820微秒的所需供給電壓。圖12C示出此第三實例(3)的性能結(jié)果。軌跡X、Y和Z分別表示在示例性的1000微秒的脈沖寬度的過程中，對于分成不相等脈沖寬度的子脈沖的脈沖，供給電容器上的電壓 (Vsc)、遞送調(diào)節(jié)電流脈沖所需的供給電壓、和負(fù)載電容上的電壓。遞送調(diào)節(jié)電流脈沖所需的供給電壓近似為脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓的和。如圖12C所示，在脈沖寬度期間，所需供給電壓Y保持低于實際的供給電壓X。本發(fā)明所述的技術(shù)和部件可至少部分地在硬件、軟件、固件或它們的任何組合中實現(xiàn)。例如，電路部件可使用各種通常用于醫(yī)療設(shè)備(如植入式醫(yī)療設(shè)備)中提供的電路的傳統(tǒng)過程中的任何一種通過制造的集成和/或分立設(shè)備形成。各個控制特征可在一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可程控門陣列(FPGA)、 或任何其他等效的集成或分立邏輯電路、以及實施于程控器中的這些部件(例如，臨床醫(yī)生或患者程控器、刺激器、或其他設(shè)備)的任何組合內(nèi)來實現(xiàn)。在本發(fā)明中，術(shù)語“處理器”、 “處理電路”、“控制器”或“控制模塊”通?？芍釜毩⒂诨蚪Y(jié)合其他邏輯電路的上述邏輯電路中的任何一個、或者獨立于或結(jié)合其他數(shù)字或模擬電路的任何其他等效電路。對于在軟件中實現(xiàn)的方面而言，歸于本發(fā)明所述的系統(tǒng)和設(shè)備的功能中的至少一些可被實施為計算機(jī)可讀介質(zhì)(例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、非易失隨機(jī)存取存儲器(NVRAM)、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)、FLASH存儲器、磁性介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)等等)上的指令?？蓤?zhí)行所述指令以支持本發(fā)明所述的功能的一個或多個方面。已經(jīng)描述了本發(fā)明的各個方面。這些方面和其它方面都在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于遞送電刺激的醫(yī)療設(shè)備，所述設(shè)備包括刺激脈沖發(fā)生器，其包括被構(gòu)造為產(chǎn)生具有脈沖電流水平、脈沖電壓水平、和脈沖寬度的電刺激脈沖的電流調(diào)節(jié)器；控制器，其被構(gòu)造為控制所述脈沖電流水平以在所述脈沖寬度期間降低，使得所述脈沖電壓水平和所述電流調(diào)節(jié)器的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平；和一個或多個植入式電極，其被構(gòu)造為遞送所述脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器被構(gòu)造為控制所述脈沖電流水平以至少部分基于所述脈沖寬度期間所述供給電壓水平的降低而降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述控制器被構(gòu)造為控制所述脈沖電流水平以至少部分基于所述脈沖寬度期間所述供給電壓水平的降低和負(fù)載電壓的增加而降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述刺激脈沖發(fā)生器被構(gòu)造為產(chǎn)生具有第一和第二子脈沖的電刺激脈沖，所述第二子脈沖在時間上在所述第一子脈沖之后，其中所述第二子脈沖的脈沖電流水平小于所述第一子脈沖的脈沖電流水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中在所述第一和第二子脈沖期間所述脈沖電流水平的平均值選擇為使得所述脈沖電壓水平和所述余量電壓水平的和不超過所述供給電壓水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一和第二子脈沖具有相等的子脈沖寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一和第二子脈沖具有不相等的子脈沖寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述脈沖電壓水平在所述脈沖寬度期間增加，所述供給電壓水平在所述脈沖寬度期間降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述刺激脈沖發(fā)生器被構(gòu)造為產(chǎn)生多個脈沖。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器被構(gòu)造為根據(jù)所述醫(yī)療設(shè)備或與所述醫(yī)療設(shè)備通信的外部程控器中的至少一個的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)，控制所述脈沖電流水平。
11.一種用于遞送電刺激的醫(yī)療設(shè)備，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生具有脈沖電流水平、脈沖電壓水平、和脈沖寬度的電刺激脈沖的裝置；用于控制所述脈沖電流水平在所述脈沖寬度期間降低的裝置，使得所述脈沖電壓水平和所述產(chǎn)生裝置的余量電壓水平的和不超過供給電壓水平；和用于通過一個或多個植入式電極遞送所述脈沖的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述用于控制的裝置包括用于控制所述脈沖電流水平以至少部分基于所述脈沖寬度期間所述供給電壓水平的降低而降低的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述用于控制的裝置包括用于控制所述脈沖電流水平以至少部分基于所述脈沖寬度期間所述供給電壓水平的降低和負(fù)載電壓的增加而降低的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中用于產(chǎn)生電刺激脈沖的裝置包括用于產(chǎn)生具有第一和第二子脈沖的電刺激脈沖的裝置，所述第二子脈沖在時間上在所述第一子脈沖之后，其中所述第二子脈沖的脈沖電流水平小于所述第一子脈沖的脈沖電流水平。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中在所述第一和第二子脈沖期間所述脈沖電流水平的平均值選擇為使得所述脈沖電壓水平和所述余量電壓水平的和不超過所述供給電壓水平。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第一和第二子脈沖具有相等的子脈沖寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第一和第二子脈沖具有不相等的子脈沖寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述脈沖電壓水平在所述脈沖寬度期間增加， 所述供給電壓水平在所述脈沖寬度期間降低。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述用于產(chǎn)生的裝置包括用于產(chǎn)生多個脈沖的直ο
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述用于控制的裝置包括根據(jù)包括所述電流調(diào)節(jié)器的植入式醫(yī)療設(shè)備或與所述植入式醫(yī)療設(shè)備通信的外部程控器中的至少一個的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)，用于控制所述脈沖電流水平的裝置。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于電刺激治療的電刺激脈沖的產(chǎn)生。刺激脈沖具有脈沖電流水平和脈沖寬度，并且可由電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生。脈沖電壓水平可以為由電流調(diào)節(jié)器遞送的同時保持脈沖電流水平調(diào)節(jié)的電壓水平。在遞送脈沖的過程中，供給電壓水平由于供給電容的放電而降低，脈沖電壓水平由于負(fù)載電容的充電而增加。脈沖電流水平可被控制以在脈沖寬度期間降低，使得脈沖電壓水平和電流調(diào)節(jié)器的余量電壓的和不超過供給電壓水平。
文檔編號A61N1/08GK102573985SQ201080044984
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者N·A·托格森, S·E·斯特拉卡 申請人:麥德托尼克公司