在一些实施例中，这一条或多条引线可包括一个或多个电极，这一条或多条引线可将一个或若干个电脉冲从脉冲发生器传导至一个或多个电极。
[0024]在周围植入式神经刺激系统的一些实施例中，对于200uA和25mA之间的输出电流，开启时间小于2 μ S。在周围植入式神经刺激系统的一些实施例中，对于200uA和25mA之间的输出电流，开启时间介于0.5至2 μ s之间。在周围植入式神经刺激系统的一些实施例中，脉冲发生器可产生至少一个具有50 μ s脉冲宽度的电脉冲。
[0025]本发明的一个实施例涉及神经刺激系统。该神经刺激系统包括可植入的脉冲发生器。在一些实施例中，可植入的脉冲发生器包括第一电阻、能够产生基准信号的基准信号发生器，和第二电阻，所述基准信号为延伸通过第一电阻的基准电压或流经第一电阻的基准电流中的至少一者。在一些实施例中，神经刺激系统可包括多个电极输出，和能够将基准信号放大至总输出信号的多输出刺激器。在一些实施例中，总输出信号可为延伸通过第二电阻的总输出电压或流经第二电阻的总输出电流中的至少一者。在一些实施例中，多输出刺激器可将总输出信号分配到多个电极输出中的至少一些。在一些实施例中，多输出刺激器的放大增益值是基于第一电阻和第二电阻。在一些实施例中，神经刺激系统可包括一条或多条引线，这一条或多条引线包括多个电极，这些电极可耦接到多个电极输出。
[0026]在神经刺激系统的一些实施例中，多输出刺激器的放大增益值等于第一电阻除以第二电阻。在神经刺激系统的一些实施例中，第一电阻可包括多个串联电阻器，并且在一些实施例中，第二电阻可包括多个并联电阻器。在神经刺激系统的一些实施例中，可植入的脉冲发生器的尺寸便于植入到人体的周围部分中，并且在一些实施例中，人体的周围部分可以是臂部、腿部、手部和脚部中的一者。
【附图说明】
[0027]图1是采用现有技术的共源共栅电流镜构造的单个输出刺激器电路。
[0028]图2A是采用共源共栅电流镜的多输出刺激器电路。
[0029]图2B是采用经调节的共源共栅电流镜的多输出刺激器电路。
[0030]图3是本发明的多输出电流刺激系统的整体框图；并且
[0031]图4A是电流感测多输出刺激器电路，其采用运算放大器和电阻器比率来产生所需的电流增益；
[0032]图4B是本发明的电流感测多输出刺激器电路的详细电路图。
[0033]图5示出具有和没有本发明的快速开启时间的多输出电流刺激器的时序图。
[0034]图6为周围植入式神经刺激系统的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0035]现在参见图3，它示出多输出电流刺激系统的一个实例的整体框图，具体地讲，它示出脉冲发生器的一个实施例的整体框图。该系统包括阳极多输出刺激器框1A和阴极多输出刺激器框10B。该系统用于基于临床医生的组织刺激需求来选择阳极刺激器或阴极刺激器。通过设置数字寄存器2中的对应“比特”来选择阳极刺激器和阴极刺激器的输出。数字寄存器2产生数字控制信号DCS，该信号控制阳极刺激器和阴极刺激器的选择。尽管图3公开了两个刺激器1A和10B，下述参照图4A和4B的讨论仅关注阳极刺激器10A。应当理解，在一些实施例中，阴极刺激器(图4A或图4B中未示出)的互补电路按照与阳极刺激器相同的工作原理来工作，因此仅为了简洁起见，阴极刺激器没有包括在下述讨论中。
[0036]数字寄存器2还储存与刺激脉冲持续时间、振幅和曲线相关的信息以及其他工作参数。基于数字寄存器2中储存的信息和CLOCK信号，刺激控制器30产生所需的刺激脉冲振幅，并触发数模转换器DAC 4产生输出。基于DAC 4的输出，基准电流源发生器6为阳极刺激器提供Isink电流(在图4A和图4B中示为Isink PORT)的接收端，并为阴极刺激器提供源极电流Isource。刺激控制器30根据编程的阳极脉冲振幅、持续时间和曲线产生开启信号ANO以开启阳极刺激器10A，使其在所选择的输出端(图4A中的OUT (2)至OUT (η)和图4Β中的OUT(I)至OUT (η))输出阳极电流。相似地，刺激控制器30还根据编程的阴极脉冲振幅、持续时间和曲线产生开启信号CAT以开启阴极刺激器10Β，使其在所选择的输出端输出阴极电流。
[0037]参照图4Α，它示出电流感测多输出电流刺激器电路IlA的一个非限制性实施例的示意图。如上述所讨论的，图4Α仅包括阳极多输出刺激器电路，并且应当理解，用于阴极刺激的互补电路在图4Α中未示出，而是被视为可选地包括在整个电路和系统内。此外，应当理解，发明也设想使用单个多输出刺激器，无论它是用于阳极刺激还是阴极刺激。一旦信号ANO从刺激控制器30发出，被指定为Isink的电流从电压源VS流经电阻器R1，并且利用流经Rl的电流在电阻器Rl两端产生电压VRl。根据流经电阻器Rl的电流Isink产生基准电压VREF14，并且该基准电压耦接到运算放大器(op amp) 16的正极输入。尽管电压VREF耦接到运算放大器16的正极输入，应当理解，重新构造电路连接以将VREF施加于运算放大器16的负极输入在发明的设想之内，具体取决于当使用P个信道MOSFET晶体管代替η个信道晶体管时可能发生的互补电路设计。电流Isink经Isink PORT耦接到图3所示的基准电流发生器6，如图4A中所示。
[0038]有利地，在某些情况下，在图4A示出的实施例中，实现所需的电流增益K不依赖于晶体管W/L比率，电流感测多输出电流刺激器电路IlA使用电阻器Rl和R2以及运算放大器16来控制共源共栅晶体管MC(2)至MC(n)的栅极电压，从而获得准确的刺激器总输出电流 IR2。
[0039]电路IlA还包括至少一个晶体管。晶体管MC(2)的源极经电阻器R2连接到电压源VS。晶体管MC(2)的源极还连接到运算放大器16的负极输入，并为运算放大器16提供感测电压。晶体管MC⑵的漏极被指定为OUT (2)，它耦接到相应电极(未示出)以将刺激电流传递至与该相应电极接触的组织。
[0040]如进一步看到的，在图4A中，运算放大器16经过一组开关SA(I)至SA(n)和SB(I)至SB(n)直接连接到MC(2)至MC(n)的栅极端子。在一些实施例中，这些开关可为例如“单极单掷开关”。当OUT (2)至OUT (η)中的任何者的输出被选择传递电流时，连接于运算放大器16的输出和MC⑵至MC(η)中的对应栅极端子之间的开关SA⑴至SA(η)开启(导电)。此外，连接MC (2)至MC (η)的栅极端子与VS的对应开关SB (I)至SB (η)关闭(不导电)。开关SA(I)由逻辑电路35控制，这样，当逻辑电路35接收到来自控制器30的信号ANO和来自数字寄存器2的数字控制信号DCS时，逻辑电路35启动开关SA(I)(使得SA(I)关闭)，并且刺激电流从输出OUT (2)传递至其相应的电极。当逻辑电路35禁用开关SA(I)(使得SA⑴打开)时，暂停从输出OUT (2)传递电流。
[0041]此外，同时，为确保暂停从输出OUT (2)传递电流，逻辑电路35使得开关SB(I)启动。刺激疗法也可由辅助设备诸如遥控器或智能手机以无线方式控制，以控制开关SA(I)和SB(I)的启动的时序和持续时间，以便根据预定的治疗方案提供所需的电流传递。优选的是，逻辑电路35以互补的方式控制开关SA⑴和SB⑴的状态，这样，当开关SA⑴被启动时，开关SB(I)被禁用，反之亦然。
[0042]总开关控制可以利用刺激控制器30、数字寄存器2和逻辑电路35完成，具体是单一控制还是联合控制将取决于功能考虑。
[0043]在一些实施例中，当电流Isink从电压源VS流经电阻器Rl时，在电阻器Rl两端产生电压VRl。与此相似，当总刺激器输出电流IR2从电压源VS流经电阻器R2时，在电阻器R2两端产生电压VR2。当对应开关SA⑴至SA(n)被启动时，运算放大器16的正极输入的电压是在晶体管MC(I)至MC(n)的源极处感测到的电压，并且可被视为公共感测电压。独特地，由于与运算放大器16相关联的反馈回路，运算放大器16的正极输入和负极输入处的电压在稳态下将相等，因此电压VR2被强制等于VR1。在稳态下，电流IR2等于所有输出OUT (2)至OUT (η)上传递的输出电流之和。因此，既然VR2 = IR2.R2并且VRl =Isink *R1, IR2等于Isink.R1/R2，所需的总电流增益K被定义为IR2/Isink，因此等于Rl/R2。因此，设置所需的总电流增益K实际上是选择Rl和R2的值。
[0044]在一些非限制性应用中，集成电路中的电阻器可能具有比的MOSFET更好的匹配特性，具体取决于面积。对于相同的部分至部分匹配准确性，使用本文所述的电阻器在集成电路上占用的面积比使用MOSFET的情况更少。在一些情况下，电阻器Rl和R2的构造方式可带来额外的好处。例如，电阻器R2可由多个(Np)并联电阻构成，Rl可由多个(Ns)串联电阻构成。因此，对于电阻器值R，R1 = R ?Ns并且R2 = R/Np并且电流增益K = R1/R2 =Ns.Np。对于当Ns = Np = N的情况，电流增益K = N2,电阻器总数等于2N(Ns+Np = 2N)，因此根据电流增益的电阻器总数量等于2.Κ1/2。对于100的电流增益，电阻器的数量为20，而Ml和M2 (见图1)需要总数为101的单独晶体管，因为要匹配并联晶体管，这些晶体管不能串联。当考虑大于实例K= 100的电流增益时，这可能有更大的影响，所节省的管芯面积甚至更大。在一些情况下的另一个优点涉及使用本文所公开的与电流增益有关的电阻器值技术，因为实现所需的电流增益准确性通常不需要校正，从而提供了额外的电力和管芯面积节省。
[0045]参照图4B，它示出了本发明的电流感测多输出电流刺激器电路IlB的另一个实施例。如上述所讨论的，图4B仅包括阳极多输出刺激器电路，并且应当理解，用于阴极刺激的互补电路在图4B中未示出，而是被视为可选地包括在整个电路和系统内。此外，应当理解，发明也设想使用单个多输出刺激器，无论它是用于阳极刺激还是阴极刺激。一旦信号ANO从刺激控制器30发出，被指定为Isink的电流从电压源VS流经电阻器R1，并且利用流经Rl的电流在电阻器Rl两端产生电压VRl。根据流经电阻器Rl的电流Isink产生基准电压VREF14，并且该基准电压耦接到运算放大器(op amp) 16的负极输入。尽管电压VREF耦接到运算放大器16的负极输入，应当理解，重新构造电路连接以将VREF施加于运算放大器16的正极输入在本发明的设想之内，具体取决于当使用η个信道MOSFET晶体管代替ρ个信道晶体管时可能发生的互补电路设计。电流Isink经由Isink PORT親接到图3所示的基准电流发生器6，如图4B中所示。
[0046]电路IlB还包括至少一对以电流镜连接布置耦接的晶体管。更具体地讲，输入侧晶体管ML⑴的栅极耦接到输出侧晶体管MC⑴的栅极，公共连接的栅极32也连接到晶体管ML⑴的漏极。晶体管MC⑴的源极通过电阻器R2连接到电压源VS，晶体管ML⑴的源极通过电阻器R3连接到VS。晶体管MC(I)的源极还连接到运算放大器16的正极