特許 6298145 高速のターンオン時間をもつ電流検出複数出力電流刺激装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6298145

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】高速のターンオン時間をもつ電流検出複数出力電流刺激装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 1/36 20060101AFI20180312BHJP

【ＦＩ】

   A61N1/36

【請求項の数】17

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-502581(P2016-502581)

(86)(22)【出願日】2014年3月17日

(65)【公表番号】特表2016-512147(P2016-512147A)

(43)【公表日】2016年4月25日

(86)【国際出願番号】US2014030886

(87)【国際公開番号】WO2014146016

(87)【国際公開日】20140918

【審査請求日】2015年9月18日

(31)【優先権主張番号】61/788,871

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515055524

【氏名又は名称】アルフレッド イー． マン ファウンデーション フォー サイエンティフィック リサーチ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】リー， エドワード ケー．エフ．

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７６１０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２６７５４６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準電圧を供給するための基準電圧源と、
少なくとも１つの入力側トランジスタと、
少なくとも１つの出力側トランジスタの電流ミラーが前記少なくとも１つの入力側トランジスタに連結された少なくとも１つの出力側トランジスタであって、共通検出電圧を供給し、出力電流を供給するための電流出力端子を有する、少なくとも１つの出力側トランジスタと、
前記少なくとも１つの入力側トランジスタと電圧ポートとの間でカスコード構造で切り替え可能に結合された供給トランジスタと、
前記基準電圧に連結された第１の入力、前記共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記基準電圧と前記共通検出電圧との間の差の関数として、前記供給トランジスタを駆動するように構成された出力、を含む差動増幅器と、
前記対応する少なくとも１つの入力側トランジスタ電流にしたがって、前記電流ミラーされた少なくとも１つの出力側トランジスタに出力電流を供給させるように、前記少なくとも１つの入力側トランジスタを作動させるように構成されるスイッチング制御回路と、を備える複数出力電流刺激装置回路。

【請求項2】

前記電圧ポートは接地している、請求項１に記載の複数出力電流刺激装置回路。

【請求項3】

前記電圧ポートは電圧源である、請求項１に記載の複数出力電流刺激装置回路。

【請求項4】

神経刺激システムであって、
電流源と、
前記電流源と連結され、基準電圧を供給するための第１の抵抗器と、
出力電流を供給するための電流出力端子及びゲートを有する少なくとも１つの出力側トランジスタと、
電圧源と前記少なくとも１つの出力側トランジスタとの間に連結され、共通検出電圧を出力する第２の抵抗器と、
前記少なくとも１つの出力側トランジスタの前記ゲートに接続される出力を有する供給トランジスタと、
前記基準電圧に連結された第１の入力、前記共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記基準電圧と前記共通検出電圧との間の差の関数として、前記少なくとも１つの出力側トランジスタを前記供給トランジスタを介して制御するように構成された出力、を含む差動増幅器と、を含む複数出力電流刺激装置回路を含むパルス発生器を備える神経刺激システム。

【請求項5】

前記パルス発生器と接続されるリード線を更に含み、前記リード線が複数の導電性電極と複数の非導電性領域とを備える、請求項４に記載の神経刺激システム。

【請求項6】

前記パルス発生器が複数の電気パルスプログラムを含む、請求項４に記載の神経刺激システム。

【請求項7】

前記複数の電気パルスプログラムは前記パルス発生器によって生成される電気パルスの周波数及び強度に影響を与える、請求項６に記載の神経刺激システム。

【請求項8】

前記複数の電気パルスプログラムの１つを作成するために前記パルス発生器と通信することができる制御装置を更に含む、請求項７に記載の神経刺激システム。

【請求項9】

前記複数の電気パルスプログラムの１つを選択するために前記パルス発生器と通信することができる制御装置を更に含む、請求項７に記載の神経刺激システム。

【請求項10】

前記差動増幅器の出力と前記出力側トランジスタとの間に位置する第１のスイッチを更に含み、前記第１のスイッチは前記複数の電気パルスプログラムの１つに応じて閉じられる、請求項６に記載の神経刺激システム。

【請求項11】

神経刺激システムであって、
１つ又はいくつかの電気パルスを生成するように構成されるパルス発生器であって、
基準電流を生成するように構成される電流発生器と、
刺激装置回路を含む刺激装置であって、前記刺激装置回路は、
前記生成された電流と連結され、前記基準電流に基づいて基準電圧を供給するための第１の抵抗器と、
１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続される出力を有する供給トランジスタと、
前記基準電圧に連結された第１の入力、共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記供給トランジスタに連結された出力、を有する差動増幅器であって、前記１つ又はいくつかの出力トランジスタが前記共通検出電圧を供給する、差動増幅器と、を含む、刺激装置と、を含む、パルス発生器と、
前記パルス発生器に接続され、１つ以上の電極を含む１つ以上のリード線であって、前記パルス発生器から前記１つ以上の電極に前記１つ又はいくつかの電気パルスを伝導するように構成される、１つ以上のリード線と、を含む神経刺激システム。

【請求項12】

前記供給トランジスタのドレインが、１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続されている、請求項１１に記載の神経刺激システム。

【請求項13】

１つ又はいくつかの入力側トランジスタを更に含み、前記１つ又はいくつかの出力トランジスタは、前記１つ又はいくつかの入力側トランジスタにミラー連結されている、請求項１２に記載の神経刺激システム。

【請求項14】

前記差動増幅器の出力が、前記供給トランジスタのゲートに結合されている、請求項１に記載の複数出力電流刺激装置回路。

【請求項15】

前記供給トランジスタが、前記少なくとも１つの出力側トランジスタのゲートと電圧ポートとの間で切り替え可能に結合されている、請求項４に記載の神経刺激システム。

【請求項16】

前記差動増幅器の出力が、前記供給トランジスタのゲートに結合されている、請求項１５に記載の神経刺激システム。

【請求項17】

前記差動増幅器の出力が、前記供給トランジスタのゲートに結合されている、請求項１１に記載の神経刺激システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１３年３月１５日に出願された米国仮出願番号６１／７８８，８７１号の利益を主張する。前述の出願の主題は、本明細書にその全体が参照により組み込まれる。

【0002】

本発明は、機能的電気刺激（ＦＥＳ）用途において、電流の制御された伝送を必要とし、かつ特定の有用性を見出す、広範囲の使用ができる電流ミラー回路に関する。

【背景技術】

【0003】

典型的にはＦＥＳ用途では、電流刺激装置は、対象となる神経筋組織を刺激するために、電極を通じて供給されるプログラマブル電流パルスを供給するのに使用される。電極を通じて供給される電流パルスの振幅と持続時間は、通常ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）を通じてプログラムされる。ＤＡＣからの電流出力は通常、電流刺激装置で所望の出力電流振幅に増幅される。電流増幅は、典型的には、電流ミラー回路を使用して達成され、特にＭＯＳＦＥＴデバイスでは、電流利得が、電流ミラー回路の入力側及び出力側トランジスタのデバイス半導体ダイの幅（Ｗ）対長さ（Ｌ）の比（Ｗ／Ｌ）を制御することにより、達成される。例えば、図１の従来技術の電流ミラー回路では、入力側トランジスタＭ１と出力側トランジスタＭ２のＷ／Ｌ比により、全体の電流利得が決定される。

【0004】

供給される電流の振幅に関するエラーが、主に、刺激装置の有限出力インピーダンス及び入力側トランジスタＭ１と出力側トランジスタＭ２との間のいくつかの不一致エラーにより生じる。刺激装置の出力インピーダンスの影響を補償するための１つの技法は、刺激装置の出力インピーダンスを増加させるために、カスコード構成のトランジスタＭＣ１及びＭＣ２を備えるように、図１の回路を構成することにある。典型的には、出力側トランジスタと出力側トランジスタの不一致を補償するため、トランジスタのＷ及び／又はＬは通常増加する。しかしながら、デバイスのＷ及びＬが増加する負の影響としては、増加したトランジスタ容量のせいで、ターンオンからターンオフまでとその逆との間で、刺激装置の応答時間が著しく減速することである。この減速は、特に刺激装置の電流が低電流振幅のためにプログラムされるときに、認識される。

【0005】

最先端の用途では、刺激装置の出力電流は、単に１つの電極を通じてではなく、複数の電極を通じて個々にかつ独立してプログラムされるべきであると意図されている。図２Ａに示すように候補の回路では、カスコードトランジスタを多数のカスコードトランジスタ、すなわち、出力電流をそれぞれの「負荷」に供給するトランジスタＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）に分けることができ、全体の出力電流が入力ＤＡＣ電流の電流利得Ｋ倍に等しいことを意図される。出力電流を供給する出力ＯＵＴ（２）〜ＯＵＴ（ｎ）の数は、特定のトランジスタをオンにするため個々のカスコードトランジスタのゲートを電圧源ＶＢＰに切り替えて、かつ特定のトランジスタをオフにするためＶＳに切り替えることにより制御可能である。かかる場合では、個々の出力電流、並びに個々の出力電流の総和は、出力それぞれにおいて異なる電極／組織インピーダンス及び電圧の関数として変化するであろう。

【0006】

図２Ｂに示すように、これらの変動を低減する１つの技法は、刺激装置の動作を調節するために、差動増幅器又は演算増幅器（オペアンプ）を使用することである。かかる場合では、Ａと指定されるオペアンプ２０への一方の入力は、カスコードトランジスタＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）のドレインの共通配線であるのに対し、Ｂと指定されるオペアンプ２０への他方の入力は所定の基準電圧である。動作中、図２Ｂの調節される設計は、オン又はオフされている出力の数に独立して一定電流ＩＤ２がトランジスタＭ２を流れるので、入力Ｂにおける電圧と等しい入力Ａにおける電圧に維持しようと努力する。しかしながら、多数の異なる電極が電流／刺激の供給のためにプログラムされている場合、オペアンプ２０に連結される異なる負荷容量及び負荷のため、この試みは損なわれることがある。また、特に比較的に小さい電流がプログラムされ、多数の電力が使用可能な場合、長いターンオン時間及びターンオフ時間が見込まれる。出力で高電圧に対応するため、カスコードトランジスタのための高電圧トランジスタを使用する場合は特に、この状況はいっそう悪くなる。高電圧トランジスタは通常、高い閾値電圧を有し、それは通常、トランジスタがオンする前に、閾値電圧まで充電するのに長い時間を必要とする。いくつかの例では、必要とされるものは、連続した校正を要件とせず、かつトランジスタのダイ面積を小さくした設計を用いずに、複数の電極用途に対して出力電流精度を改善するための回路の設計であってもよい。電流利得Ｋを確立する際、少なくともいくつかの例では、利得を確立するため、トランジスタのダイサイズへの依存しない、かつ抵抗などのより信頼性の高いパラメータへの依存しないようにすることが望ましいことがある。

【0007】

更に、特に大電流値を出力可能な多数のプログラマブル刺激電極で、小さい出力電流の供給条件を含む異なる出力電流値の下で高速ターンオン時間を確保するために、いくつかの例では、設計は有用である場合がある。しかしながら、多くの刺激装置の設計においては、小さな出力電流値を供給するためのターンオン時間は通常、非常に長い。これは主に、トランジスタの寄生容量、特にゲート−ソース間容量を充電するため、小さい出力電流値用のトランジスタに流すのに、小さい電流しか利用できないという事実に起因する。特に、大きい電圧出力を有するようにプログラムされ得る高電圧刺激装置では、ターンオン時間は更に長い。これらの高電圧刺激装置では、非常に大きい高電圧トランジスタが必要とされるのは、これらのトランジスタの利得が比較的低いので、大出力電流値が要求されるためである。また、これらの高電圧トランジスタに関連する比較的高い閾値電圧により、これらの高電圧トランジスタをオンするために、小さい電流出力でゲート−ソース間電圧を、この閾値電圧より高くまで充電するのにより長い時間がかかるであろう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の非限定的な一実施形態は、対のトランジスタ、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタを含み、それぞれの対は電流ミラー構造で接続され、供給トランジスタにカスコード構成で連結される。トランジスタのそれぞれの対は、入力側トランジスタと出力側トランジスタを有し、それぞれの対の出力側トランジスタはそれぞれの対応する組織刺激電極に電気的に連結されている。したがって、出力側トランジスタは、複数電流刺激装置性能を提供するための回路を実装する。本発明はまた、基準電圧に連結される１つの入力と、出力側トランジスタ及び供給トランジスタを駆動する出力に連結される別の入力とを有する演算増幅器又は差動増幅器を含む。定常状態では、演算増幅器は、出力側トランジスタにおける電圧を、基準電圧に等しい電圧に維持する。

【0009】

いくつかの例では、電流源は第１の抵抗器を通じて定電流を供給し、基準電圧を設定し、電圧源は第２の抵抗器を通じて刺激電流全てを供給し、出力側トランジスタにおいて電圧を設定する。全刺激電流を供給するための定電流の値を乗算する係数を表す電流利得Ｋは、第１の抵抗器と第２の抵抗器の値の比に等しい。このように、本発明は、対応する半導体チップにおいて規定されるＭＯＳＦＥＴトランジスタの幅と長さの値への依存性を回避するが、要求される電流利得を達成するためにより信頼性のある抵抗値に依存する。

【0010】

いくつかの例では、有利には、回路がターンオンにて、演算増幅器の出力は、増幅器の入力電圧の差により非常に大きく、そのため、演算増幅器によって駆動される供給トランジスタは、大きな初期電流を供給し、出力側トランジスタに関連する容量を放電することにより、刺激装置のターンオン時間が、刺激装置の出力数からほぼ独立して大幅に改善（減少）する。

【0011】

本開示の一実施形態は、末梢移植可能な神経刺激システムに関する。末梢移植可能な神経刺激システムは、基準電流を生成する基準電流発生器と、複数出力電流刺激装置回路とを含むパルス発生器を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数出力電流刺激装置回路は、例えば、基準電流発生器に接続され得る電流源を含むことができる。複数出力電流刺激装置回路は、電流源に連結され、基準電圧を供給するための第１の抵抗器と、出力電流を供給するための電流出力端子を有する少なくとも１つの出力側トランジスタとを含むことができる。いくつかの実施形態では、複数出力電流刺激装置回路は、電圧源と前記少なくとも１つの出力側トランジスタとの間に連結され、共通検出電圧を出力する第２の抵抗器と、差動増幅器とを含むことができる。いくつかの実施形態では、差動増幅器は、基準電圧に連結された第１の入力、共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記基準電圧と前記共通検出電圧との間の差の関数として、前記少なくとも１つの出力側トランジスタを駆動するように構成された出力、を含むことができる。

【0012】

いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システムは、パルス発生器に接続されるリード線を含むことができる。このリード線は複数の導電性電極と複数の非導電性領域を含むことができる。末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、パルス発生器は、例えば、パルス発生器によって生成される電気パルスの周波数及び強度に影響を与える複数の電気パルスプログラムを含むことができる。

【0013】

いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システムは、複数の電気パルスプログラムのうち１つを作成するためにパルス発生器と通信することができる制御装置及び／又は複数の電気パルスプログラムのうち１つを選択するためにパルス発生器と通信することができる制御装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システムは、差動増幅器の出力と出力側トランジスタとの間に位置する第１のスイッチを含むことができる。第１のスイッチを、複数の電気パルスプログラムのうち１つに応じて、閉じることができる。

【0014】

本開示の一実施形態は、末梢移植可能な神経刺激システムに関する。このシステムは、１つ又はいくつかの電気パルスを発生することができるパルス発生器を含むことができる。パルス発生器は、基準電流を生成することができる電流発生器と、刺激装置回路を含む刺激装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、刺激装置回路は、第１の抵抗器と第２の抵抗器の抵抗比に応じて、基準電流を増幅する。このシステムは、パルス発生器に接続される１つ以上のリード線を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のリード線は１つ以上の電極を含むことができ、１つ以上のリード線は、パルス発生器から１つ以上の電極に１つ又はいくつかの電気パルスを伝導することができる。

【0015】

末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、刺激装置回路は、第１の入力と第２の入力とを有する差動増幅器を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の抵抗器を第１の入力に連結することができ、第２の抵抗器を第２の入力に連結することができる。

【0016】

いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システムは、第２の抵抗器と電気的に接続される複数の出力を含み、このシステムのいくつかの実施形態では、第２の抵抗器を流れる刺激装置出力電流は出力を流れる電流の和に等しい。末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、第１の抵抗器及び第２の抵抗器の１つ又は両方は複数の抵抗器であってもよい。末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、第１の抵抗器の複数の抵抗器は直列に配置されてもよく、及び／又はいくつかの実施形態では、第２の抵抗器の複数の抵抗器は並列に配置されてもよい。

【0017】

本開示の一実施形態は、末梢移植可能な神経刺激システムに関する。このシステムは、１つ又はいくつかの電気パルスを発生することができるパルス発生器を含むことができる。パルス発生器は、基準電流を生成することができる電流発生器と、刺激装置回路を含む刺激装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、刺激装置回路は、１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続される出力を有する供給トランジスタを含むことができる。このシステムは、パルス発生器に接続される１つ以上のリード線を含むことができ、１つ以上のリード線は１つ以上の電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のリード線は、パルス発生器から１つ以上の電極に１つ又はいくつかの電気パルスを伝導することができる。

【0018】

末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、供給トランジスタのドレインが、１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システムは、差動増幅器を含むことができる。いくつかの実施形態では、差動増幅器の出力は供給トランジスタを駆動するように構成されてもよい。

【0019】

本開示の一実施形態は、神経障害性疼痛を治療する方法に関する。この方法は、体の末梢部内に１つ又はいくつかの電気パルスを生成することができるパルス発生器を移植する工程を含むことができる。いくつかの実施形態では、パルス発生器は、第１の抵抗器と第２の抵抗器の抵抗比に応じて、基準電流を増幅することができる刺激装置回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、１つ以上の電極を含むことができるリード線を体の末梢部内に移植する工程と、リード線の１つ以上の電極を末梢神経に近接して配置する工程と、リード線をパルス発生器に接続する工程と、を含むことができる。

【0020】

いくつかの実施形態では、神経障害性疼痛を治療する方法は、パルス発生器で電気パルスを生成する工程と、電気パルスをリード線で末梢神経に伝導する工程と、を更に含むことができる。

【0021】

本開示の一実施形態は、神経障害性疼痛を治療する方法に関する。この方法は、体の末梢部内に１つ又はいくつかの電気パルスを生成することができるパルス発生器を移植する工程を含むことができる。いくつかの実施形態では、パルス発生器は、１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続される出力を有する供給トランジスタを含むことができる刺激装置回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、１つ以上の電極を含むことができるリード線を体の末梢部内に移植する工程と、リード線の１つ以上の電極を末梢神経に近接して配置する工程と、リード線をパルス発生器に接続する工程と、を含むことができる。

【0022】

いくつかの実施形態では、神経障害性疼痛を治療する方法は、パルス発生器で電気パルスを生成する工程と、電気パルスをリード線で末梢神経に伝導する工程と、を含むことができる。

【0023】

本開示の一実施形態は、末梢移植可能な神経刺激システムに関する。システムは、１つ又はいくつかの電気パルスを発生することができるパルス発生器を含む。パルス発生器は、基準電流を生成することができる電流発生器と、刺激装置回路を含む刺激装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、刺激装置回路は、５０ｍＡ未満の出力電流に対して５ｕｓ未満のターンオン時間を有する。いくつかの実施形態では、このシステムは、パルス発生器に接続される１つ以上のリード線を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のリード線は１つ以上の電極を含むことができ、１つ以上のリード線は、パルス発生器から１つ以上の電極に１つ又はいくつかの電気パルスを伝導することができる。

【0024】

末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、ターンオン時間が、２００ｕＡ〜２５ｍＡの出力電流に対して２ｕｓ未満である。末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、ターンオン時間が、２００ｕＡ〜２５ｍＡの出力電流に対して０．５〜２ｕｓである。末梢移植可能な神経刺激システムのいくつかの実施形態では、パルス発生器は、５０ｕｓのパルス幅を有する少なくとも１つの電気パルスを生成することができる。

【0025】

本開示の一実施形態は、神経刺激システムに関する。神経刺激システムは移植可能なパルス発生器を含む。いくつかの実施形態では、移植可能なパルス発生器は第１の抵抗と、第１の抵抗間に延在する基準電圧又は第１の抵抗を流れる基準電流のうち少なくとも１つである基準信号を生成することができる基準信号発生器と、第２の抵抗とを含む。いくつかの実施形態では、神経刺激システムは複数の電極出力と、基準信号を全出力信号に増幅することができる複数出力刺激装置とを含むことができる。いくつかの実施形態では、全出力信号は、第２の抵抗間に延在する全出力電圧又は第２の抵抗を流れる全出力電流の少なくとも１つであってもよい。いくつかの実施形態では、複数出力刺激装置は、全出力信号を複数の電極出力のうち少なくともいくつに分配することができる。いくつかの実施形態では、複数出力刺激装置による増幅の利得値が第１の抵抗及び第２の抵抗に基づいている。いくつかの実施形態では、神経刺激システムは、複数の電極出力に連結され得る複数の電極を含む１つ以上のリード線を含むことができる。

【0026】

神経刺激システムのいくつかの実施形態では、複数出力刺激装置による増幅の利得値が、第２の抵抗により除算される第１の抵抗に等しい。神経刺激システムのいくつかの実施形態では、第１の抵抗は、直列の複数の抵抗器を含み、いくつかの実施形態では、第２の抵抗は、並列の複数の抵抗器を含むことができる。神経刺激システムのいくつかの実施形態では、移植可能なパルス発生器は人体の末梢部に移植するために大きさを決められ、人体の末梢部は腕、脚、手、及び足の１つであってもよい。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
基準電圧を供給するための基準電圧源と、
複数の入力側トランジスタと、
複数の出力側トランジスタの電流ミラーが前記入力側トランジスタのそれぞれに連結された複数の出力側トランジスタであって、前記出力側トランジスタが共通検出電圧を供給するように一緒に連結され、前記出力側トランジスタのそれぞれ１つがそれぞれの出力電流を供給するための電流出力端子を有する、複数の出力側トランジスタと、
それぞれの入力側トランジスタと所定の電圧ポートとの間でカスコード構成で切り替え可能に連結された供給トランジスタと、
前記基準電圧に連結された第１の入力、前記共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記基準電圧と前記共通検出電圧との間の差の関数として、前記供給トランジスタを駆動するように構成された出力、を含む差動増幅器と、
前記対応する入力側トランジスタの電流にしたがって、前記対応する電流ミラー出力側トランジスタにそれぞれの出力電流を供給させるように、前記入力側トランジスタのそれぞれ１つを選択的に作動させるように構成されるスイッチング制御回路と、を備える複数出力電流刺激装置回路。
（項目２）
電流源と、前記電流源に連結され、前記基準電圧を供給するための第１の抵抗器とを更に備える項目１に記載の刺激装置回路。
（項目３）
電圧源と前記出力側トランジスタとの間に連結され、それにより前記共通検出電圧を供給する第２の抵抗器を更に備える、項目２に記載の刺激装置回路。
（項目４）
前記電圧源と前記入力側トランジスタとの間に連結され、電流をそれぞれの入力側トランジスタに供給するための第３の抵抗器を更に備える、項目３に記載の刺激装置回路。
（項目５）
前記それぞれの出力電流の合計は前記電流源によって供給される電流に定数Ｋを乗算したものに等しく、定数Ｋは前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器の比に等しい、項目３に記載の刺激装置回路。
（項目６）
前記入力側トランジスタ及び前記出力側トランジスタは、幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）を有するＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、それぞれのトランジスタのＷ／Ｌ比は１：Ｌに等しく構成され、前記第３の抵抗器と前記第２の抵抗器の前記抵抗値の比が、Ｌ：１に等しく構成され、それによって供給トランジスタにＬで除算した記第１及び第２の抵抗器の前記比を、前記電流源電流に乗算したものに等しい電流を供給する、項目３に記載の刺激装置。
（項目７）
前記所定の電圧ポートは接地を含む、項目１に記載の刺激装置。
（項目８）
前記所定の電圧ポートは電圧源を含む、項目１に記載の刺激装置。
（項目９）
第１の複数のスイッチを含み、前記第１の複数のスイッチのそれぞれのスイッチが前記供給トランジスタとそれぞれの入力側トランジスタとの間に接続され、前記スイッチング制御回路は、前記対応する電流ミラーされた出力側トランジスタにそれぞれの出力電流を供給させるように、刺激プロトコロにしたがって前記第１の複数のスイッチを作動させるように構成される、項目１に記載の刺激装置。
（項目１０）
第２の複数のスイッチを含み、前記第２の複数のスイッチのそれぞれのスイッチが前記電圧源とそれぞれの入力側トランジスタとの間に接続され、前記スイッチング制御回路は、対応する電流ミラーされた出力側トランジスタにそれぞれの出力電流の供給を停止させるように、刺激プロトコロにしたがって前記第２の複数のスイッチを作動させるように構成される、項目９に記載の刺激装置。
（項目１１）
前記第１の複数のスイッチ内のスイッチが作動するとき、前記第２の複数のスイッチ内の対応するスイッチが作動しないようにし、前記第１の複数のスイッチのうちのスイッチが作動しないとき、前記第２の複数のスイッチの対応するスイッチが作動するように、前記スイッチング制御回路が前記第１の複数のスイッチと前記第２の複数のスイッチの状態を相補的な方法で制御する、項目１０に記載の刺激装置。
（項目１２）
前記第１の複数のスイッチの少なくとも１つのスイッチが作動すると、前記基準電圧が供給され、それによって前記少なくとも１つの事前に選択されるスイッチに対応する前記出力側トランジスタに関連する静電容量を放電するように、前記スイッチング制御回路が前記基準電圧源を制御する、項目１１に記載の刺激装置。
（項目１３）
前記基準電圧を供給すると、前記少なくとも１つの事前に選択されるスイッチに対応する前記出力側トランジスタに関連する静電容量を放電するように前記差動増幅器が前記供給トランジスタを駆動する、項目１２に記載の刺激装置。
（項目１４）
基準電圧を供給するための基準電圧源と、
少なくとも１つの入力側トランジスタと、
少なくとも１つの出力側トランジスタの電流ミラーが前記少なくとも１つの入力側トランジスタに連結された少なくとも１つの出力側トランジスタであって、共通検出電圧を供給し、出力電流を供給するための電流出力端子を有する、少なくとも１つの出力側トランジスタと、
前記少なくとも１つの入力側トランジスタと電圧ポートとの間でカスコード構成で切り替え可能に連結された供給トランジスタと、
前記基準電圧に連結された第１の入力、前記共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記基準電圧と前記共通検出電圧との間の差の関数として、前記供給トランジスタを駆動するように構成された出力、を含む差動増幅器と、
前記対応する少なくとも１つの入力側トランジスタ電流にしたがって、前記電流ミラーされた少なくとも１つの出力側トランジスタに出力電流を供給させるように、前記少なくとも１つの入力側トランジスタを作動させるように構成されるスイッチング制御回路と、を備える複数出力電流刺激装置回路。
（項目１５）
前記電圧ポートは接地している、項目１４に記載の刺激装置。
（項目１６）
前記所定の電圧ポートは電圧源である、項目１４に記載の刺激装置。
（項目１７）
末梢移植可能な神経刺激システムであって、
電流源と、
前記電流源と連結され、基準電圧を供給するための第１の抵抗器と、
出力電流を供給するための電流出力端子を有する少なくとも１つの出力側トランジスタと、
電圧源と前記少なくとも１つの出力側トランジスタとの間に連結され、それによって共通検出電圧を提供する第２の抵抗器と、
前記基準電圧に連結された第１の入力、前記共通検出電圧に連結された第２の入力、及び前記基準電圧と前記共通検出電圧との間の差の関数として、前記少なくとも１つの出力側トランジスタを駆動するように構成された出力、を含む差動増幅器と、を含む複数出力電流刺激装置回路を含むパルス発生器を備える、末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目１８）
前記パルス発生器と接続されるリード線を更に含み、前記リード線が複数の導電性電極と複数の非導電性領域とを備える、項目１７に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目１９）
前記パルス発生器が複数の電気パルスプログラムを含む、項目１７に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２０）
前記複数の電気パルスプログラムは前記パルス発生器によって生成される電気パルスの周波数及び強度に影響を与える、項目１９に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２１）
前記複数の電気パルスプログラムの１つを作成するために前記パルス発生器と通信することができる制御装置を更に含む、項目２０に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２２）
前記複数の電気パルスプログラムの１つを選択するために前記パルス発生器と通信することができる制御装置を更に含む、項目２０に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２３）
前記差動増幅器の出力と前記出力側トランジスタとの間に位置する第１のスイッチを更に含み、前記第１のスイッチは前記複数の電気パルスプログラムの１つに応じて閉じられる、項目１９に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２４）
末梢移植可能な神経刺激システムであって、１つ又はいくつかの電気パルスを生成するように構成されるパルス発生器であって、前記パルス発生器が、
基準電流を生成するように構成される電流発生器と、
第１の抵抗器と第２の抵抗器の抵抗比に応じて、前記基準電流を増幅する刺激装置回路を含む刺激装置と、を含む、パルス発生器と、
前記パルス発生器に接続され、１つ以上の電極を含む１つ以上のリード線であって、前記パルス発生器から前記１つ以上の電極に前記１つ又はいくつかの電気パルスを伝導するように構成される、１つ以上のリード線と、を含む末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２５）
前記刺激装置回路が、第１の入力と第２の入力を有する差動増幅器を含み、前記第１の抵抗器が前記第１の入力に連結され、前記第２の抵抗器が前記第２の入力に連結される、項目２４に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２６）
前記第２の抵抗器と電気的に接続される複数の出力を更に含む、項目２４に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２７）
前記第２の抵抗器を流れる刺激装置出力電流が前記出力を流れる電流の合計に等しい、項目２６に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２８）
前記第１の抵抗器が複数の抵抗器を含む、項目２４に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目２９）
前記第２の抵抗器が複数の抵抗器を含む、項目２８に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目３０）
前記第１の抵抗器の前記複数の抵抗器が直列に構成されている、項目２９に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目３１）
前記第２の抵抗器の前記複数の抵抗器が並列に構成されている、項目３０に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目３２）
末梢移植可能な神経刺激システムであって、
１つ又はいくつかの電気パルスを生成するように構成されるパルス発生器であって、
基準電流を生成するように構成される電流発生器と、
１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続される出力を有する供給トランジスタを備える刺激装置回路を含む刺激装置と、を含む、パルス発生器と、
前記パルス発生器に接続され、１つ以上の電極を含む１つ以上のリード線であって、前記パルス発生器から前記１つ以上の電極に前記１つ又はいくつかの電気パルスを伝導するように構成される、１つ以上のリード線と、を含む末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目３３）
前記供給トランジスタのドレインが、１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続されている、項目３２に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目３４）
差動増幅器を更に含み、前記差動増幅器の出力が前記供給トランジスタを駆動するように構成される、項目３３に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目３５）
１つ又はいくつかの電気パルスを生成するように構成され、刺激装置回路を含むパルス発生器を体の末梢部に移植する工程であって、前記刺激装置回路が第１の抵抗器と第２の抵抗器の抵抗の比に応じて基準電流を増幅する、工程と、
前記体の末梢部内に、１つ以上の電極を含むリード線を移植する工程と、
前記末梢神経に近接して前記リード線の１つ以上の電極を配置する工程と、
前記リード線を前記パルス発生器に接続する工程と、を含む神経障害性疼痛を治療する方法。
（項目３６）
前記パルス発生器で電気パルスを生成する工程と、前記電気パルスを前記リード線で前記末梢神経に伝導する工程と、を更に含む、項目３５に記載の神経障害性疼痛を治療する方法。
（項目３７）
１つ又はいくつかの電気パルスを生成するように構成され、刺激装置回路を含むパルス発生器を体の末梢部に移植する工程であって、前記刺激装置回路が１つ又はいくつかの出力トランジスタの１つ又はいくつかのゲートに接続される出力を有する供給トランジスタを含む、工程と、
前記体の末梢部内に、１つ以上の電極を含むリード線を移植する工程と、
前記末梢神経に近接して前記リード線の１つ以上の電極を配置する工程と、
前記リード線を前記パルス発生器に接続する工程と、を含む神経障害性疼痛を治療する方法。
（項目３８）
前記パルス発生器で電気パルスを生成する工程と、前記電気パルスを前記リード線で前記末梢神経に伝導する工程と、を更に含む、項目３１に記載の神経障害性疼痛を治療する方法。
（項目３９）
末梢移植可能な神経刺激システムであって、
１つ又はいくつかの電気パルスを生成するように構成されるパルス発生器であって、
電流発生器と、
５０ｍＡ未満の出力電流に対して５ｕｓ未満のターンオン時間と、を有する刺激装置回路を含む刺激装置と、を含むパルス発生器と、
前記パルス発生器に接続され、１つ以上の電極を含む１つ以上のリード線であって、前記パルス発生器から前記１つ以上の電極に前記１つ又はいくつかの電気パルスを伝導するように構成される、１つ以上のリード線と、を含む、末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目４０）
前記ターンオン時間が、２００ｕＡ〜２５ｍＡの出力電流に対して２ｕｓ未満である、項目３３に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目４１）
前記ターンオン時間が、２００ｕＡ〜２５ｍＡの出力電流に対して０．５〜２ｕｓである、項目３３に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目４２）
前記パルス発生器が、５０ｕｓのパルス幅を有する少なくとも１つの電気パルスを生成するように構成される、項目３３に記載の末梢移植可能な神経刺激システム。
（項目４３）
神経刺激システムであって、
移植可能なパルス発生器であって、
第１の抵抗、
前記第１の抵抗間を延在する基準電圧、又は前記第１の抵抗を流れる基準電流のうちの少なくとも１つである基準信号を生成するように構成される基準信号発生器、
第２の抵抗、
複数の電極出力、及び
前記基準信号を、前記第２の抵抗間に延在する全出力電圧又は、前記第２の抵抗を流れる全出力電流の少なくとも１つである全出力信号に増幅するように構成され、前記全出力信号を複数の電極出力の少なくともいくつかに分配するように構成される複数出力刺激装置であって、
前記複数出力刺激装置による増幅の利得値が前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗に基づいている、複数出力刺激装置、を含む、移植可能なパルス発生器と、
前記複数の電極出力に連結されるように構成される複数の電極を含む１つ以上のリード線と、を含む、神経刺激システム。
（項目４４）
前記複数出力刺激装置による増幅の利得値が前記第２の抵抗により除算される前記第１の抵抗に等しい、項目４３に記載の神経刺激システム。
（項目４５）
前記第１の抵抗器が直列の複数の抵抗器を含む、項目４４に記載の神経刺激システム。
（項目４６）
前記第２の抵抗器が並列の複数の抵抗器を含む、項目４５に記載の神経刺激システム。
（項目４７）
前記移植可能なパルス発生器は人体の末梢部内の移植のために寸法決めされる、項目４３に記載の神経刺激システム。
（項目４８）
前記人体の末梢部が、腕、脚、手及び、足の１つを含む、項目４７に記載の神経刺激システム。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】従来技術のカスコード電流ミラー構成を使用する単一出力刺激装置回路である。

【図2A】カスコード電流ミラーを使用する複数出力刺激装置回路である。

【図2B】調整されるカスコード電流ミラーを使用する複数出力刺激装置回路である。

【図3】本発明の複数出力電流刺激装置システムの全体のブロック図である。

【図4A】所望の電流利得を生成するために、オペアンプ及び抵抗比を使用する電流検出する複数出力刺激装置回路である。

【図4B】本発明の電流検出する複数出力刺激装置回路のための詳細な回路図である。

【図5】本発明の高速ターンオン時間の有無の複数出力刺激装置のためのタイミング図を示す。

【図6】末梢移植可能な神経刺激システムの一実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

ここで図３を参照すると、複数出力電流刺激装置システムの一実施例、具体的には、パルス発生器の一実施形態の全体のブロック図を示す。このシステムは、陽極の複数出力刺激装置ブロック１０Ａと陰極の複数出力刺激装置ブロック１０Ｂの両方を含む。このシステムは、臨床医によって決定される組織刺激要件に基づいて陽極又は陰極の刺激装置のいずれかを選択することを提供する。陽極及び陰極の刺激装置の出力は、ディジタルレジスター２の対応する「ビット」を設定することにより、選択される。ディジタルレジスター２は、陽極及び陰極の刺激装置の選択を制御するディジタル制御信号ＤＣＳを生成する。図３は２つの刺激装置１０Ａ及び１０Ｂを開示しているが、図４Ａ及び図４Ｂを参照する以下の説明は、陽極刺激装置１０Ａにのみ焦点を当てる。いくつかの実施形態では、陰極刺激装置（図４Ａ又は４Ｂには図示せず）用の補完的回路は、陽極刺激装置と同じ動作原理にしたがって機能するので、単に簡潔化のための以下の説明には、含まれないことを理解されたい。

【0029】

ディジタルレジスター２はまた、刺激パルスの持続時間、振幅及びプロファイル、並びに他の動作パラメータに関する情報を格納する。ディジタルレジスター２に格納される情報及びクロック信号に基づいて、刺激制御装置３０は所望の刺激パルスの振幅を生成し、ディジタル・アナログ変換器を起動して、出力を生成する。ＤＡＣ ４の出力に基づいて、基準電流源発生器６は、Ｉｓｉｎｋ電流のためのシンク（図４Ａ及び図４ＢではＩｓｉｎｋポートとして示される）を陽極刺激装置に提供し、ソース電流Ｉｓｏｕｒｃｅを陰極刺激装置に供給する。刺激制御装置３０はターンオン信号ＡＮＯを生成し、陽極刺激装置１０Ａをオンにし、プログラムされる陽極パルスの振幅、持続時間及びプロファイルに応じて、選択される出力（図４ＡのＯＵＴ（２）〜ＯＵＴ（ｎ）及び図４ＢのＯＵＴ（１）〜ＯＵＴ（ｎ））で陽極電流を出力する。同様に、刺激制御装置３０はまた、ターンオン信号ＣＡＴを生成し、陰極刺激装置１０Ｂをオンにし、プログラムされる陰極パルスの振幅、持続時間及びプロファイルに応じて、選択される出力で陰極電流を出力する。

【0030】

図４Ａを参照すると、電流検出の複数電流刺激装置回路１１Ａの非限定的な一実施形態の概略図が示される。上述したように、図４Ａは陽極の複数出力刺激装置回路のみを含み、陰極刺激のための補完的な回路は、図４Ａには示されていないが、全体の回路及びシステムに必要に応じて含まれるものと考えられるべきであると理解されたい。更に、本発明はまた、陰極刺激のためであるか、陽極刺激のためであるかにかかわらず、単一の複数出力刺激装置の使用を意図するものと理解されたい。刺激制御装置３０から信号ＡＮＯが発行されると、Ｉｓｉｎｋとして示される電流が電圧源ＶＳから抵抗Ｒ１を流れ、Ｒ１を流れる電流Ｉｓｉｎｋにより電圧ＶＲ１が抵抗Ｒ１間に生成される。基準電圧ＶＲＥＦ １４は、抵抗Ｒ１を流れる電流Ｉｓｉｎｋの関数として生成され、演算増幅器（オペアンプ）１６の正の入力に連結される。電圧ＶＲＥＦはオペアンプ１６の正の入力に連結されるが、オペアンプ１６の負の入力にＶＲＥＦを印加するように回路接続を再構成することは、ｎチャネルトランジスタの代わりにｐチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用する際に起こり得る補完的な回路設計による本発明の意図の範囲内であることを理解されたい。電流Ｉｓｉｎｋは、図４Ａに示すように、Ｉｓｉｎｋポートを介して図３に示す基準電流発生器６に連結される。

【0031】

いくつかの例では有利に、図４Ａに示す実施形態において、所望の電流利得Ｋを達成するためのトランジスタＷ／Ｌ比に依存せずに、電流検出の複数電流刺激装置回路１１Ａは、正確な全体の刺激装置出力電流ＩＲ２を達成するため、抵抗Ｒ１及びＲ２並びにオペアンプ１６を使用し、カスコードトランジスタＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）のゲート電圧を制御する。

【0032】

回路１１Ａは、少なくとも１つのトランジスタを更に含む。トランジスタＭＣ（２）のソースは、抵抗Ｒ２を通じて電圧源ＶＳに接続される。トランジスタＭＣ（２）のソースはまた、オペアンプ１６の負の入力に接続され、検出電圧をオペアンプ１６に供給する。ＯＵＴ（２）として指定されるトランジスタＭＣ（２）のドレインは、それぞれの電極と接する組織に刺激電流を供給するため、それぞれの電極（図示せず）に連結される。

【0033】

図４Ａに更に示すように、オペアンプ１６は、１セットのスイッチＳＡ（１）〜ＳＡ（ｎ）及びＳＢ（１）〜ＳＢ（ｎ）を通じて直接ＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）のゲート端子に接続される。いくつかの実施形態では、これらのスイッチは、例えば、「単極単投スイッチ」であってもよい。出力ＯＵＴ（２）〜ＯＵＴ（ｎ）のいずれかを電流を供給するために選択するとき、オペアンプ１６の出力とＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）の対応するゲート端子に接続されるスイッチＳＡ（１）〜ＳＡ（ｎ）はオンされる（導通）。また、ゲート端子ＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）及びＶＳと接続する対応するスイッチＳＢ（１）〜ＳＢ（ｎ）は、オフされる（導通しない）。スイッチＳＡ（１）は、ロジック回路３５によって制御され、ロジック回路３５が制御装置３０から信号ＡＮＯを、ディジタルレジスター２からディジタル制御信号ＤＣＳを受信し、その後、ロジック回路３５はスイッチＳＡ（１）を作動させ（ＳＡ（１）を閉じさせる）、刺激電流を出力ＯＵＴ（２）〜そのそれぞれの電極に供給する。ロジック回路３５は、スイッチＳＡ（１）を非アクティブ化させる（ＳＡ（１）を開かせる）と、出力ＯＵＴ（２）からの電流供給が停止される。

【0034】

更に、同時に、出力ＯＵＴ（２）からの電流供給が停止したのを確実にするため、ロジック回路３５はスイッチＳＢ（１）を作動する。リモーコントロール又はスマートフォンなどの補助装置によって、刺激療法を無線で制御し、所定の療法プロトコルにしたがって所望の電流供給を行うために、スイッチＳＡ（１）及びＳＢ（１）のアクティブ化のタイミング及び持続時間を制御することができる。好ましくは、ロジック回路３５は、スイッチＳＡ（１）がアクティブ化されるとき、スイッチＳＢ（１）は非アクティブ化され、逆もまた同様であるような相補的な方法で、スイッチＳＡ（１）及びＳＢ（１）の状態を制御する。

【0035】

全体的なスイッチング制御を、刺激制御装置３０、ディジタルレジスター２及びロジック回路３５を、機能的な考慮事項に応じて単独又は組み合わせで利用することによって達成することができる。

【0036】

いくつかの実施形態では、電流Ｉｓｉｎｋが抵抗器Ｒ１を通じて電圧源ＶＳから流れるとき、電圧ＶＲ１は抵抗Ｒ１間に生成される。同様の方法で、全体的な刺激装置出力電流ＩＲ２が抵抗Ｒ２を電圧源ＶＳから流れるとき、電圧ＶＲ２がＲ２間に生成される。オペアンプ１６の正の入力における電圧は、対応するスイッチＳＡ（１）〜ＳＡ（ｎ）がアクティブ化され、共通検出電圧とみなすことができるとき、トランジスタＭＣ（１）〜ＭＣ（ｎ）のソースで検出される電圧である。一意的に、オペアンプ１６に関連するフィードバックループのため、オペアンプ１６の正及び負の入力における電圧は、定常状態に等しくなり、したがって、電圧ＶＲ２はＶＲ１と強制的に等しくなる。定常状態では、電流ＩＲ２は、出力ＯＵＴ（２）〜ＯＵＴ（ｎ）の全てにおいて供給される出力電流の和に等しい。したがって、ＶＲ２＝ＩＲ２・Ｒ２かつＶＲ１＝Ｉｓｉｎｋ・Ｒ１であるので、ＩＲ２はＩｓｉｎｋ・Ｒ１／Ｒ２に等しく、したがって、ＩＲ２／Ｉｓｉｎｋとして規定される、必要な全体的電流利得Ｋは、Ｒ１／Ｒ２に等しい。したがって、必要な全体の電流利得Ｋを設定することは、Ｒ１とＲ２の値を選択するという問題である。

【0037】

いくつかの非制限的な用途では、抵抗器は、面積の関数として、集積回路のＭＯＳＦＥＴより良好に整合される特性を有することができる。整合する精度が同じ部分間では、本明細書に記載するように抵抗器を使用することにより、ＭＯＳＦＥＴを使用するより、集積回路上で使用する面積がより少なくなる。いくつかの例における追加の利点は、抵抗器Ｒ１とＲ２を構成することができる方法から生じることがある。例えば、抵抗器Ｒ２を、いくつか（Ｎｐ）の並列抵抗器から作り、Ｒ１をいくつか（Ｎｓ）の直列抵抗器から作ることができる。したがって、抵抗値Ｒでは、Ｒ１＝Ｒ・ＮｓかつＲ２＝Ｒ／Ｎｐかつ電流利得Ｋ＝Ｒ１／Ｒ２＝Ｎｓ・Ｎｐである。Ｎｓ＝Ｎｐ＝Ｎの場合では、電流利得Ｋ＝Ｎ^２かつ抵抗器の総数は２Ｎ（Ｎｓ＋Ｎｐ＝２Ｎ）に等しく、したがって、電流利得の関数としての抵抗器の総数は２・Ｋ^１／２に等しい。並列に接続されるトランジスタを整合させるためにトランジスタを直列に接続することはできないので、１０１の個々のトランジスタの合計はＭ１とＭ２（図１参照）のために必要とされるのに対し、電流利得が１００である場合では、抵抗器の数は２０である。ダイ面積をはるかに大幅に節減することになるＫ＝１００の例より大きい電流利得を考慮する場合、これはより深みのある場合がある。いくつかの例における更に別の利点は、開示される電流利得依存の抵抗値技法の使用に関し、必要とされる電流利得精度を達成するのに典型的にはいかなる校正も必要としないので、追加の電力及びダイ面積の節減をもたらす。

【0038】

図４Ｂを参照すると、電流検出の複数電流刺激装置回路１１Ｂの非限定的な一実施例の概略図が示される。上述したように、図４Ｂは陽極の複数出力刺激装置回路のみを含み、陰極刺激のための補完的な回路は、図４Ｂには示されていないが、全体の回路及びシステムに必要に応じて含まれるものと考えられるべきであると理解されたい。更に、本発明はまた、陰極刺激のためであるか、陽極刺激のためであるかにかかわらず、単一の複数出力刺激装置の使用を意図するものと理解されたい。刺激制御装置３０から信号ＡＮＯが発行されると、Ｉｓｉｎｋとして示される電流が電圧源ＶＳから抵抗Ｒ１を流れ、Ｒ１を流れる電流Ｉｓｉｎｋにより電圧ＶＲ１が抵抗Ｒ１間に生成される。基準電圧ＶＲＥＦ １４は、抵抗Ｒ１を流れる電流Ｉｓｉｎｋの関数として生成され、演算増幅器（オペアンプ）１６の負の入力に連結される。電圧ＶＲＥＦはオペアンプ１６の負の入力に連結されるが、ＶＲＥＦをオペアンプ１６の正の入力に印加するための回路接続を再構成することは、ｐチャネルトランジスタの代わりにｎチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用する際に起こり得るような補完的な回路設計による本発明の意図の範囲内である。電流Ｉｓｉｎｋは、図３に示す基準電流発生器６に図４Ｂに示すＩｓｉｎｋポートを介して連結される。

【0039】

回路１１Ｂは、電流ミラー接続構成で連結される少なくとも１対のトランジスタを更に含む。より具体的には、入力側トランジスタＭＬ（１）のゲートは出力側トランジスタＭＣ（１）のゲートに連結され、共通に接続されるゲート３２はまた、トランジスタＭＬ（１）のドレインに接続される。トランジスタＭＣ（１）のソースは、抵抗器Ｒ２を通じて電圧源ＶＳに接続され、トランジスタＭＬ（１）のソースは、抵抗器Ｒ３を通じてＶＳに接続される。トランジスタＭＣ（１）のソースはまた、オペアンプ１６の正の入力に接続され、検出電圧をオペアンプ１６に供給する。ＯＵＴ（１）として指定されるトランジスタＭＣ（１）のドレインは、それぞれの電極と接する組織に刺激電流を供給するため、それぞれの電極（図示せず）に連結される。

【0040】

トランジスタＭＬ（１）及びＭＣ（１）の電流ミラーの組み合わせは、カスコード構成で切り替え可能に連結され、スイッチＳＡ（１）を通じてトランジスタＭＳに供給する。より具体的には、トランジスタＭＬ（１）のドレインは「単極単投」スイッチＳＡ（１）の一方の側に連結され、トランジスタＭＳのドレインはスイッチＳＡ（１）の他方の側に連結される。トランジスタＭＳのソースは、陽極刺激装置では接地された電圧ポート１２に連結され、トランジスタＭＳのゲートはオペアンプ１６の出力に連結される。陰極刺激装置では、電圧ポートはＶＳなどの電圧源である。スイッチＳＡ（１）は、ロジック回路３５によって制御され、ロジック回路３５が制御装置３０から信号ＡＮＯを、ディジタルレジスター２からディジタル制御信号ＤＣＳを受信し、その後、ロジック回路３５はスイッチＳＡ（１）を作動させ（ＳＡ（１）を閉じさせる）、刺激電流を出力ＯＵＴ（１）からそれぞれの電極に供給する。ロジック回路３５は、スイッチＳＡ（１）を非アクティブ化させる（ＳＡ（１）を開かせる）と、出力ＯＵＴ（１）からの電流供給が停止される。

【0041】

更に、同時に、出力ＯＵＴ（１）からの電流供給が停止したのを確実にするため、ロジック回路３５はスイッチＳＢ（１）を作動する。リモーコントロール又はスマートフォンなどの補助装置によって、刺激療法を無線で制御し、所定の療法プロトコルにしたがって所望の電流供給を行うために、スイッチＳＡ（１）及びＳＢ（１）のアクティブ化のタイミング及び持続時間を制御することができる。好ましくは、ロジック回路３５は、スイッチＳＡ（１）がアクティブ化されるとき、スイッチＳＢ（１）は非アクティブ化され、逆もまた同様であるような相補的な方法で、スイッチＳＡ（１）及びＳＢ（１）の状態を制御する。

【0042】

全体的なスイッチング制御は、刺激制御装置３０、ディジタルレジスター２及びロジック回路３５を、機能的な考慮事項に応じて単独又は組み合わせで利用することによって達成され得る。

【0043】

前述の説明は、トランジスタＭＬ（１）とＭＣ（１）を含む単一の電流ミラーの組み合わせに関するが、複数の電流ミラーの組み合わせは本発明で意図されている。この点に関して、図４Ｂは、トランジスタＭＬ（１）〜ＭＬ（ｎ）及びＭＣ（１）〜ＭＣ（ｎ）を含むトランジスタの組み合わせを開示しており、ここで、ｎは、刺激電流をｎ個のそれぞれの電極に供給するための個々の電流ミラーの組み合わせの数である。図４Ｂに示すように、ＭＬ（１）及びＭＣ（１）〜ＭＬ（ｎ）及びＭＣ（ｎ）を含む電流ミラーの組み合わせのそれぞれは、それぞれのスイッチＳＡ（１）〜ＳＡ（ｎ）を通じてトランジスタＭＳに供給するように連結される。出力側トランジスタＭＣ（ｉ）それぞれの共通に接続されるソースは、オペアンプ１６の正の入力に印加される共通検出電圧を供給する。それぞれの電流ミラーの組み合わせＭＬ（ｉ）及びＭＣ（ｉ）の任意の１つの出力ＯＵＴ（ｉ）からそれぞれの電極ｉに供給される出力電流は、ディジタルレジスター２及びロジック回路３５によって、療法又は刺激プロトコルにしたがってそれぞれのスイッチＳＡ（ｉ）を作動させることにより制御される。このプロトコルは、任意の出力ＯＵＴ（ｉ）に刺激電流を１つずつ、又は同時に任意の組み合わせで若しくは任意の順序でかつ任意の期間で供給させるように刺激装置に指示することができる。

【0044】

電流ミラー構成の従来技術に教示するように、トランジスタが精密にマッチングされている場合のみ、入力側トランジスタは、電流源によってそれに供給される電流を出力側トランジスタに正確にミラーリングするであろう（例えば、米国特許公報第８，５７５，９７１号参照）。したがって、このような場合には、トランジスタの製造要件は、製造技法及び加工技法に過度の負担をかけるので、デバイスの歩留まりが低下し、デバイスコストが高くなる。本発明のいくつかの用途では、所望の回路電流利得値を確立するためのトランジスタの幅及び長さ寸法を確立するための厳格な製造プロセスの必要性がなくなることが有利である。後述するように、本発明のいくつかの実施形態は、必要な電流利得値を確実に設定するために、選択される回路の抵抗値に依存する。より具体的には、オペアンプ１６と併用した抵抗器Ｒ１及びＲ２は、抵抗器Ｒ２を流れる正確な全体的な刺激装置出力電流ＩＲ２を達成するため供給トランジスタＭＳのゲート電圧を制御する。図４Ｂにおいて留意すべきように、抵抗器Ｒ２を流れる全体的な刺激装置出力電流ＩＲ２は、対応するスイッチＳＡ（１）〜ＳＡ（ｎ）が作動するとき、出力ＯＵＴ（１）に流れる電流から出力ＯＵＴ（ｎ）に流れる電流までの合計である。

【0045】

図４Ｂに更に示すように、一対のトランジスタＭＬ（ｉ）とＭＣ（ｉ）に連結される電流ミラーそれぞれの共通のゲート接続（例えばＭＬ（１）及びＭＣ（１）に対して３２として示される）は、対応するそれぞれのスイッチＳＢ（ｉ）を通じて電圧源ＶＳに接続される。刺激電流が特定の出力ＯＵＴ（ｉ）に向けられるときは、ロジック回路３５はスイッチＳＡ（ｉ）を作動して、かつスイッチＳＢ（ｉ）を作動しないように、スイッチＳＢ（１）〜ＳＢ（ｎ）の状態は、ロジック回路３５によって決められ、それによって電流は、トランジスタＭＣ（ｉ）を通じてＯＵＴ（ｉ）に供給される。同様の方法で、刺激電流は特定の出力ＯＵＴ（ｉ）から終了される予定のとき、ロジック回路３５はスイッチＳＡ（ｉ）を作動しないように、かつスイッチＳＢ（ｉ）を作動させて、ＯＵＴ（ｉ）からの電流供給は終了される（停止される）。

【0046】

電流Ｉｓｉｎｋが抵抗器Ｒ１を通じて電圧源ＶＳから流れるとき、電圧ＶＲ１は抵抗Ｒ１間に生成される。同様の方法で、全体的な刺激装置出力電流ＩＲ２が電圧源ＶＳから抵抗Ｒ２を流れるとき、電圧ＶＲ２がＲ２間に生成される。オペアンプ１６の正の入力における電圧は、対応するスイッチＳＡ（１）〜ＳＡ（ｎ）がアクティブ化され、共通検出電圧とみなすことができるとき、トランジスタＭＣ（１）〜ＭＣ（ｎ）のソースで検出される電圧である。オペアンプ１６に関連するフィードバックループのため、オペアンプ１６の正及び負の入力における電圧は、定常状態に等しくなり、したがって、電圧ＶＲ２はＶＲ１と強制的に等しくなる。定常状態では、電流ＩＲ２は、出力ＯＵＴ（１）〜ＯＵＴ（ｎ）の全てにおいて供給される出力電流の和に等しい。したがって、ＶＲ２＝ＩＲ２・Ｒ２かつＶＲ１＝Ｉｓｉｎｋ・Ｒ１であるので、ＩＲ２はＩｓｉｎｋ・Ｒ１／Ｒ２に等しく、したがって、ＩＲ２／Ｉｓｉｎｋとして規定される、必要な全体的電流利得Ｋは、Ｒ１／Ｒ２に等しい。したがって、必要な全体の電流利得Ｋを設定することは、Ｒ１とＲ２の値を選択するという問題である。

【0047】

抵抗器は、同じ領域の集積回路内のＭＯＳＦＥＴより良好に整合される特性を有することがよく知られている。整合する精度が同じ部分間では、本発明のいくつかの用途において抵抗器を使用することにより、ＭＯＳＦＥＴを使用するより、集積回路上で必要となる面積がより少なくなる。本発明のいくつかの用途から生じる追加の利点は、抵抗器Ｒ１とＲ２を構成することができる方法に関する。例えば、抵抗器Ｒ２を、いくつか（Ｎｐ）の並列抵抗器から作り、Ｒ１をいくつか（Ｎｓ）の直列抵抗器から作ることができる。したがって、抵抗値Ｒでは、Ｒ１＝Ｒ・ＮｓかつＲ２＝Ｒ／Ｎｐかつ電流利得Ｋ＝Ｒ１／Ｒ２＝Ｎｓ・Ｎｐである。Ｎｓ＝Ｎｐ＝Ｎの場合では、電流利得Ｋ＝Ｎ^２かつ抵抗器の総数は２Ｎ（Ｎｓ＋Ｎｐ＝２Ｎ）に等しく、したがって、電流利得の関数として必要とされる抵抗器の総数は２・Ｋ^１／２に等しい。並列に接続されるトランジスタを整合させるためにトランジスタを直列に接続することはできないので、１０１の個々のトランジスタの合計はＭ１とＭ２（図１参照）のために必要とされるのに対し、必要とされる電流利得が１００である場合では、必要とされる抵抗器の数は２０である。ダイ面積がはるかに大幅に節減されることになるＫ＝１００の例より大きい電流利得を考慮する場合、これはより深みのある場合がある。本発明のいくつかの用途の更に別の利点は、開示される電流利得依存の抵抗値技法の使用に関し、必要とされる電流利得精度を達成するのに、典型的にはいかなる校正も必要としないので、追加の電力及びダイ面積の節減をもたらす。

【0048】

実際には、トランジスタＭＬ（１）とＭＣ（１）は、長さ（Ｌ）に対する幅（Ｗ）、すなわちＷ／Ｌ比が１：Ｌを有するように設定され、Ｒ２に対するＲ３の比はＬ：１に設定されている。結果として、抵抗器Ｒ３を流れる電流ＩＲ３及び、その後トランジスタＭＳを流れる電流ＩＤ４は、抵抗器Ｒ２を流れる電流（ＩＲ２）をＬで割ったものにほぼ等しく、また等価的には、オペアンプ１６がＶＲ１に等しいＶＲ２にさせるように、定常状態で、ＩＤ４＝Ｉｓｉｎｋ・Ｋ／Ｌである。この場合には、電流ＩＤ４は十分に規定され、プロセス及び温度の変動と実質的に無関係である。

【0049】

いくつかの用途で刺激装置回路１１Ｂにオペアンプ１６を実装することの更なる新規な利点は、回路作動中、すなわち、刺激装置制御装置３０がＩｓｉｎｋを流れさせるＡＮＯ信号を発行し、それによってＶＲＥＦを供給し、ＩＲ２をゼロアンペアに等しくするとき、ＶＲ１とＶＲ２の間の電圧差は大きいので、オペアンプ１６の出力は非常に大きいことである。しかし、ＶＲＥＦを供給する直前にするか、又はＶＲＥＦを供給すると同時にするかどうかの時間が定められたロジック回路３５は、電流を供給するように選択される出力ＯＵＴ（ｉ）に対応する、少なくとも１つ以上の事前に選択されるスイッチＳＡ（ｉ）を作動させることを留意されたい。結果として、オペアンプ１６は、大きな初期のゲート・ソース間電圧を有するように供給トランジスタＭＳを駆動して、大きな初期ドレイン電流ＩＤ４を生成する。同様に、選択されるスイッチＳＡ（ｉ）に対応する選択されるトランジスタＭＣ（ｉ）のゲート電圧は、速やかにこれらのトランジスタをオンにするため、直ぐに引き下げられる。換言すれば、大きな初期電流ＩＤ４は、選択されるトランジスタＭＣ（ｉ）の大きなゲート容量を迅速に放電するために発生し、その結果、刺激装置に、非常に短いターンオン時間が生じる。大きな初期電流ＩＤ４は、選択されるトランジスタＭＣ（ｉ）のゲート容量全てを放電するように設計されている。

【0050】

この新規な利点はいくつかの用途で、特に、いくつかの例における短い出力電流パルスでは、非常に重要である場合がある。図５に示すように、図３の刺激制御装置３０が波形５１に示すような信号ＡＮＯを、波形５２に示すような電流Ｉｓｉｎｋ出力とともに基準電流発生器６内に生成するとき、ＡＮＯの立ち上がりエッジＴｏｎから、短いターンオン時間を有しない図２Ｂの刺激装置などの刺激装置に対する刺激装置出力電流Ｉｏｕｔ（ｉ）の１つまでに、波形５３に示すような大幅な遅延時間ＴＤ１が存在するであろう。それにもかかわらず、波形５３に示すように、典型的な刺激装置に対するターンオフ時間は、ＡＮＯの立ち下がりエッジＴｏｆｆの後、ほぼ瞬間的である。結果として、Ｉｏｕｔ（ｉ）により生成される出力電流パルスは、図５の波形５３に示すようなＡＮＯのパルス幅により規定されるパルス幅から大幅に短縮されるであろう。ＡＮＯのパルス幅はＴＤ１より短い場合、Ｉｏｕｔ（ｉ）は完全に消滅するであろう。８つの出力と約２００ｕＡである合計電流出力を有する典型的な刺激装置の設計では、ＴＤ１は、ＭＣ（１）〜ＭＣ（ｎ）を実現するための高電圧トランジスタを利用する図２Ａによる刺激装置の設計に対して、１００ｕｓを超えるであろう。この場合、Ｍ（１）とＭ（２）との間の幅対長さの比は、１：１００であり、個々の出力（ＯＵＴ（２）〜ＯＵＴ（ｎ））の最大出力電流は２５ｍＡを超えることが推定されている。それぞれの出力においてこの最大電流をサポートするため、高電圧トランジスタＭＣ（２）〜ＭＣ（ｎ）は非常に大きく、かつ非常に大きいゲート・ソース間容量を有する。典型的な電流刺激装置では、最短のパルスは通常５０ｕｓより長い。

【0051】

図５の波形５３に示すはるかに長い遅延時間ＴＤ１と比べて、Ｔｏｎと電流Ｉｏｕｔ（ｉ）の立ち上がりエッジの中間点との間の遅延時間ＴＤ２が非常に短い点で、図５の波形５４は、本発明の非限定的な用途の高速ターンオン特性の利益を示す。

【0052】

ＡＮＯのパルス幅を所望のパルス幅より長いＴＤ１になるように調整することによって、電流パルスの短縮を補償することが可能であるが、遅延時間ＴＤ１は、Ｉｏｕｔ（ｉ）及び／又は、全ての刺激電極への合計出力電流ＩＲ２の振幅（又はレベル）に依存することが多い。更に、プロセス変動により異なるＩＣに実装される異なる刺激装置間で、ＴＤ１に変動が存在するであろう。したがって、ＡＮＯのパルス幅を調整することにより遅延時間ＴＤ１を正確に補償するのは非常に難しい。いくつかの実施形態では、出力電流の範囲にわたりターンオン時間を短くすることが可能なパルス発生器を有するのは有利な場合がある。一実施形態では、例えば、パルス発生器は、１０ｕｓ未満、５ｕｓ未満、２ｕｓ未満、１ｕｓ未満又は任意の他の値若しくは中間の値のターンオン時間、及び／又は、約０．１〜約２ｕｓ、約０．１〜約４ｕｓ、約０．１〜約１０ｕｓ、約０．１〜約２０ｕｓ、約０．２〜約１６ｕｓ、約０．３〜約１２ｕｓ、約０．４〜約８ｕｓ、約０．５〜約６ｕｓ、約０．５〜約４ｕｓ、約０．５〜約２ｕｓ、約０．５〜約１ｕｓの間の又は任意の他の若しくは中間のターンオン時間を有することができる。いくつかの実施形態では、１００ｍＡ未満、７５ｍＡ未満、５０ｍＡ未満、２５ｍＡ未満、又は任意の他の又は中間の電流、及び／又は、５０ｕＡ〜１００ｕＡ、１００ｕＡ〜７５ｍＡ、１５０ｕＡ〜５０ｍＡ、２００ｕＡ〜２５ｍＡ、５００ｕＡ〜１０ｍＡの間の、又は任意の他の若しくは中間の電流の出力電流に対して、これらのターンオン時間を達成することができる。いくつかの実施形態では、上記で用いているように、約（approximately）は規定された範囲の１０％を含むことができる。図４Ｂは、短いターンオン時間をもつ回路１１Ｂの実施形態を示す。図４Ｂでは、回路１１Ｂのターンオン時間は、作動する出力の数が１〜８個の間である場合では、２００ｕＡ〜２５ｍＡの範囲にある全出力電流ＩＲ２に対して０．５〜２ｕｓの範囲である。ＡＮＯのパルス幅のいかなる補償がなくても、この短いターンオン時間は、５０ｕｓの最短パルス幅に対しても、かなり許容可能である。

【0053】

図４Ｂに示す実施形態では、オペアンプの出力は供給トランジスタＭＳのゲート端子にしか接続されていないので、オペアンプの周波数応答は全体の電流ＩＲ２及びオンされている出力数に無関係である。更に、上述したように供給トランジスタにおける大きい初期電流ＩＤ４のため、ＭＣ（１）〜ＭＣ（ｎ）は、高電流駆動性能オペアンプを使用せず、これらのトランジスタを直ぐにオンするために直ぐに引き下げられる。したがって、図４Ｂの本発明のターンオン時間は、図４Ａの回路トポロジーに基づいた刺激装置のターンオン時間よりはるかに短いであろう。

【0054】

回路１１Ａ、１１Ｂはさまざまな刺激デバイスで使用することができる。一実施形態では、上述した回路１１Ａ，１１Ｂの利点により、神経障害性疼痛を治療するために、又はその他の用途のために、末梢移植可能な神経刺激システムで回路１１Ａ、１１Ｂを使用することができる。

【0055】

西洋（ＥＵ及び米国）の人口の約８％は神経障害性疼痛（神経損傷による慢性難治疼痛）に冒される。人々の約５％では、この痛みは重度である。神経に関わる慢性難治疼痛を有する患者が少なくとも２００，０００人いる。神経障害性疼痛は、部分的に軽減を得る患者の半分しか治療するのが非常に困難である。したがって、個々の患者に対して最良の治療法を決定するのは、依然として困難である。従来の治療法には、特定の抗うつ薬、抗てんかん薬、及びオピオイドが含まれる。しかしながら、これらの薬からの副作用は、有害である恐れがある。これらの場合のいくつかでは、ＦＥＳを含む電気刺激により、薬に関連する副作用なしで、この疼痛の影響治療を行うことができる。

【0056】

ＦＥＳデバイスの一種である脊髄刺激装置は、パルス状の電気信号を脊髄に供給し、慢性疼痛を制御するのに使用されるデバイスである。電気刺激は、完全に電気的治療であり、薬により引き起こされるものと同様の副作用を引き起こさないので、疼痛に対する治療法として薬より電気刺激の使用を好む医師及び患者はますます増加している。脊髄刺激（ＳＣＳ：Ｓｐｉｎａｌ Ｃｏｒｄ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）による疼痛緩和の正確なメカニズムは不明である。ＳＣＳ試験の科学的背景は１９６５年にＭｅｌｚａｃｋとＷａｌｌによって初めて記述された疼痛のゲート制御理論に最初に基づいていた。この理論には、疼痛は２種類の感覚神経線維によって伝達されることが仮定されている。一方は、激痛メッセージを迅速に運ぶ大きな有髄Ａδ線維である。他方は、拍動性の慢性疼痛メッセージを伝達する、より小さい無髄「Ｃ」線維である。Ａβと呼ばれる、神経線維の第３のタイプは、疼痛刺激を伝達しないことを意味する「非侵害受容性」である。ゲート制御理論は、Ａδ疼痛線維とＣ疼痛線維により伝達される信号が非侵害受容性Ａβ線維の活性／刺激により妨害されることがあり、したがって疼痛の個々の知覚を抑制することを主張する。したがって、神経刺激は、疼痛メッセージが脳に到達する前にそれを阻止することによって疼痛緩和をもたらす。

【0057】

現時点では、ＳＣＳは、失敗した背部手術症候群、虚血による難治の疼痛を有する複合性局所疼痛症候群の治療において最も使用される。ＳＣＳ合併症は全ＳＣＳ患者のうち３０％〜４０％に報告されている。これにより、患者の疼痛管理の全体コストが増加し、ＳＣＳの効能が低下する。一般的な合併症には、感染、出血、神経組織の損傷、間違った区画へのデバイスの配置、ハードウェアの故障、リード線のマイグレーション、リード線の破損、リード線の断線、リード線の侵食、インプラント部位での疼痛、発生器の過熱、及び充電器の過熱が含まれる。一般的な合併症の発生率は驚くほど高い。すなわち、９．５％はリード線拡張接続の問題を占め、６％はリード線の破損によるもので、症例の２２．６％はリード線のマイグレーションに関連し、４．５％は感染を経験した。

【0058】

末梢性神経障害は遺伝性又は後天性のいずれかであってもよい。後天性末梢性神経障害の原因としては、神経への物理的な損傷（外傷）、ウイルス、腫瘍、毒素、自己免疫応答、栄養欠乏、アルコール依存症、糖尿病、並びに、血管及び代謝性疾患が挙げられる。後天性末梢性神経障害は、３つの大きなカテゴリー、すなわち全身性疾患に起因するもの、外傷に起因するもの、及び神経組織に影響を与える感染症又は自己免疫疾患に起因するものに分類される。後天性末梢性神経障害の一例としては、三叉神経（頭部と顔の大型神経）への損傷が顔の片側への稲妻のような激しい痛みの偶発性発作を引き起こす三叉神経痛である。

【0059】

末梢性神経障害疼痛をもつ高い割合の患者は、さまざまな理由によりＳＣＳから恩恵を受けていない。しかしながら、これらの患者の多くは、対応する末梢神経への直接的な電気刺激を介して、許容レベルの疼痛緩和を受けることができる。この療法は末梢神経刺激（ＰＮＳ）と呼ばれる。しかし、米国市場では、ＦＤＡが承認したＰＮＳデバイスは存在しない。標準的な脊髄刺激（ＳＣＳ）デバイスは、この症状を治療するために、疼痛医師によりラベルを剥がして使用されることが多い。ＳＣＳデバイスの約１５％はＰＮＳのためラベルを剥がして使用されてきたと推定されている。

【0060】

現在市販されているＳＣＳシステムは、末梢神経刺激のためではなく、脊髄を刺激するために設計されていたので、ＳＣＳのためよりも、ＰＮＳのためにＳＣＳシステムを使用することに関連するデバイス合併症が多くなっている。現在のＳＣＳデバイス（発生器）は大きく、嵩張っている。ＳＣＳがＰＮＳのために使用されている場合、ＳＣＳ発生器は典型的には臀部より上の腹部内又は腰背部内に移植され、長いリード線は複数の関節にわたってトンネルされ、腕、脚又は顔の対象となる末梢神経に到達する。関節への過度のトンネリング及び交差により、手術後の疼痛は増加し、デバイスの故障率は高くなる。また、剛性リード線は、皮膚の侵食及び浸透につながる恐れがあり、リード線の故障率は移植の３年以内に１００％に近づく。ほとんどの合併症は、置換手術をすることになり、いくつかの場合には複数の置換手術をすることにもなる。

【0061】

末梢移植可能な神経刺激システム６００の一実施形態は図６に示されている。いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システム６００は、例えば、末梢神経由来の慢性、重度、難治の神経障害性疼痛の患者を治療する際に使用することができる。いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システム６００は、対象の末梢神経か、又は脊髄の後部硬膜外腔を刺激するのに使用することができる。

【0062】

末梢移植可能な神経刺激システム６００は、１つ又はいくつかのパルス発生器を含むことができる。パルス発生器はさまざまな形状及び大きさを含むことができ、さまざまな材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、１つ又はいくつかのパルス発生器は、疼痛を制御するために神経に供給される電気パルスを生成することができる。いくつかの実施形態では、パルス発生器は、外部パルス発生器６０２又は移植可能なパルス発生器６０４であってもよい。いくつかの実施形態では、外部パルス発生器６０２は、末梢移植可能な神経刺激システム６００での治療に対する、及び／又は移植可能なパルス発生器６０４の移植に対する患者の適合性を評価するのに使用することができる。

【0063】

移植可能なパルス発生器６０４は、大きさ及び形状を変えることができ、かつ移植可能なパルス発生器６０４を体内に移植できるような材料で作製することができる。いくつかの実施形態では、移植可能なパルス発生器６０４は、移植可能なパルス発生器６０４を体内の任意の所望の位置に配置できるように大きさを変え、形状を変えることができ、いくつかの実施形態では、リード線（後述する）が関節をトンネルしないように、及び／又は拡張ケーブルが必要とされないように末梢神経に近接して配置することができる。いくつかの実施形態では、パルス発生器、具体的には、移植可能なパルス発生器６０４及び／又は外部パルス発生器６０２は、図４Ａ及び図４Ｂのいずれか又は両方の実施形態に示すように回路１１Ａ，１１Ｂの１つを組み込むことができる。

【0064】

いくつかの実施形態では、パルス発生器により生成される電気パルスを、１つ又はいくつかの神経６１０及び／又は１つ又はいくつかの神経６１０に近接する組織に、１つ又はいくつかのリード線を介して供給することができる。リード線は、電極と呼ばれる導電性部分と、非導電性部分を含むことができる。リード線は、さまざまな形状を有することができ、さまざまな大きさであってもよく、さまざまな材料から作製されることができ、大きさ、形状及び材料は、用途又は他の要因によって決定することができる。

【0065】

いくつかの実施形態では、リード線は、陽極リード線６０６及び／又は陰極リード線６０８を含むことができる。いくつかの実施形態では、陽極リード線６０６及び陰極リード線６０８は、同一のリード線であってもよいが、パルス発生器から異なる極性のパルスを受信することができる。

【0066】

いくつかの実施形態では、リード線はパルス発生器と直接接続することができ、いくつかの実施形態では、リード線はコネクタ６１２及びコネクケーブル６１４を介してパルス発生器と接続され得る。コネクタ６１２は、リード線をコネクタケーブルに電気的に接続できる任意のデバイスを含むことができる。同様に、コネクタケーブルは、異なる電気パルスを陽極リード線６０６と陰極リード線６０８に送信することができる任意のデバイスであってもよい。

【0067】

いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システム６００は、移植可能なパルス発生器６０４が体内に移植されるとき、移植可能なパルス発生器６０４を再充電するように構成できる充電器６１６を含むことができる。充電器６１６はさまざまな形状、大きさ及び特徴を含むことができ、さまざまな材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、充電器６１６は、誘電結合を介して、移植可能なパルス発生器６０４を再充電することができる。

【0068】

いくつかの実施形態では、電気パルスの細部を、制御装置を介して制御することができる。いくつかの実施形態では、これらの細部は、例えば、周波数、強度、パターン、持続時間、又は電気パルスのタイミング及び大きさの他の態様を含むことができる。電気パルスのこの制御は、１つ又はいくつかの電気パルスプログラム、プラン又はパターンの作成を含むことができ、いくつかの実施形態では、これは、１つ又はいくつかの既存の電気パルスプログラム、プラン、又はパターンの選択を含むことができる。図６に示す実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システム６００は、臨床医プログラマー６１８である制御装置を含むことができる。臨床医プログラマー６１８は、１つ又はいくつかのパルスプログラム、プラン、又はパターンを作成する、及び／又は選択１つ又はいくつかの作成されたパルスプログラム、プラン、又はパターンを選択するのに使用することができる。いくつかの実施形態では、臨床医プログラマー６１８は、例えば、外部パルス発生器６０２と移植可能なパルス発生器６０４の１つ又は両方を含むパルス発生器の動作をプログラムするのに使用することができる。臨床医プログラマー６１８は、有線及び／又は無線でパルス発生器と通信できるコンピューティングデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、臨床医プログラマー６１８はパルス発生器とリード線の動作及び／又は有効性を表示したパルス発生器から情報を受信するように更に構成することができる。

【0069】

いくつかの実施形態では、末梢移植可能な神経刺激システム６００の制御装置は、患者用リモート６２０を含むことができる。患者用リモート６２０は、有線又は無線接続を介してパルス発生器と通信できるコンピューティングデバイスを含むことができる。患者用リモート６２０は、パルス発生器をプログラムするのに使用することができ、いくつかの実施形態では、患者用リモート６２０は、臨床医プログラマー６１８によって作成される１つ又はいくつかのパルス発生プログラム、プラン又はパターンを含むことができる。いくつかの実施形態では、患者用リモート６２０は、既存のパルス発生プログラム、プラン、又はパターンの１つ又はいくつかを選択するのに、かつ、例えば、１つ又はいくつかのパルス発生プログラム、プラン、又はパターンの選択された１つの持続時間を選択するのに使用することができる。

【0070】

有利には、末梢移植可能な神経刺激システム６００の上記で説明されている構成要素は、患者の痛みを軽減するために電気パルスの発生を制御及び提供するのに使用することができる。

【0071】

本発明を特定の実施形態及び用途によって説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しないで、多くの改造例及び変更例を想到できることは理解されよう。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で、本発明は、本明細書に具体的に記載した形態以外の形態で実施できることは理解されるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】