DE202010017716U1 - Implantierbarer Pulsgenerator für eine Neurostimulation, der eine Spannungskonversionsschaltung umfasst - Google Patents

Abstract

Implantierbarer Pulsgenerator (IPG) zum Erzeugen elektrischer Pulse zur Stimulation von Gewebe eines Patienten, aufweisend:
– ein Steuergerät zum Steuern der Betriebsart des IPG; und
– eine pulserzeugende Schaltung zum Erzeugen elektrischer Pulse, wobei (i) die pulserzeugende Schaltung eine erste Spannungsdomäne und eine zweite Spannungsdomäne umfasst; (ii) Transistoren in der ersten Spannungsdomäne durch erste und zweite Logikpegel gesteuert werden; und (iii) Transistoren in der zweiten Spannungsdomäne durch dritte und vierte Logikpegel gesteuert werden, wobei der dritte Logikpegel unterschiedlich von dem ersten Logikpegel ist und der vierte Logikpegel unterschiedlich von dem zweiten Logikpegel ist; und
– eine Konversionsschaltung zum Konvertieren eines empfangenen Logiksignals, das durch die erste Spannungsdomäne zum Bereitstellen für die zweite Spannungsdomäne erzeugt wird, wobei die Konversionsschaltung eine erste Stufe und eine zweite Stufe umfasst, wobei (i) die erste Stufe erste Signale an dem ersten und zweiten Logikpegel empfängt; (ii) die zweite Stufe zweite Signale an dem...

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Diese Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf einen implantierbaren Pulsgenerator, der Dünnschicht-Oxid-Transistoren mit einer pulserzeugenden Schaltung verwendet.
• HINTERGRUND
• Implantierbare medizinische Geräte sind Geräte, die zur Implantation innerhalb des Körpers zur Behandlung eines oder mehrerer gesundheitlicher Störungen eines Patienten adaptiert sind. Gewöhnliche implantierbare medizinische Geräte umfassen einen Schrittmacher, implantierbare Herzrhythmus-Defibrillatoren (ICDs), Rückenmarkstimulations-(SCS)Systeme, Tiefengehirnstimulations-(DBS)Systeme und periphere Nervenstimulationssysteme.
• Diese Arten von implantierbaren Systemen umfassen im Allgemeinen einen Pulsgenerator und eine oder mehrere Leitungen. Eine Stimulationsleitung umfasst einen Leitungskörper aus isolierendem Material, welches Drahtleitungen einschließt. Das distale Ende der Stimulationsleitung umfasst Vielfach-Elektroden, die elektrisch mit den Drahtleitungen gekoppelt sind. Das proximale Ende des Leitungskörpers umfasst mehrfache Endanschlüsse, die auch elektrisch mit den Drahtleitungen gekoppelt sind und die adaptiert sind, um elektrische Pulse zu empfangen. Das distale Ende der entsprechenden Stimulationsleitung ist benachbart oder innerhalb des Gewebes, das zu stimulieren ist, implantiert, um elektrische Impulse an das geeignete Gewebe, das mit der (den) Störung(en) des Patienten verbunden ist, zu liefern. Die Stimulationsleitungen werden dann zu einem anderen Ort innerhalb des Patientenkörpers getunnelt, um elektrisch mit einem Pulsgenerator oder alternativ mit einer „Verlängerung” verbunden zu werden.
• Der Pulsgenerator wird typischerweise innerhalb einer subkutanen Tasche implantiert, die während des Implantationsvorgangs erzeugt wird. In vielen Implantationssystemen wird die subkutane Tasche in einer unteren Rückenregion angeordnet, obgleich Subklavikular-Implantationen und untere Abdominal-Implantationen gewöhnlicher Weise für unterschiedliche Arten von Therapien eingesetzt werden.
• Der Pulsgenerator wird typischerweise unter Verwendung eines metallischen Gehäuses ausgeführt, das eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen der elektrischen Pulse, eine Steuerschaltung, eine Kommunikationsschaltung, eine Batterie usw. einschließt. Die pulserzeugende Schaltung wird mit einem oder mehreren Stimulationsleitungen über elektrische Stecker, die in einem „Kopf” des Pulsgenerators vorgesehen sind, gekoppelt. Insbesondere verlassen in typischer Weise Durchführungsdrahtleitungen das metallische Gehäuse und treten in eine Kopfstruktur eines formbaren Materials ein. Innerhalb der Kopfstruktur werden die Durchführungsdrahtleitungen elektrisch mit ringförmigen elektrischen Steckern gekoppelt. Die Kopfstruktur hält die ringförmigen Stecker in einer fixierten Anordnung, die mit der Anordnung der Anschlüsse auf einer Stimulationsleitung korrespondieren.
• ZUSAMMENFASSUNG
• In einer Ausführungsform eines implantierbaren Pulsgenerators (IPG) zum Erzeugen elektrischer Pulse für eine Stimulation von Gewebe eines Patienten umfasst dieser: ein Steuergerät zum Steuern der Betriebsart des IPG; eine impulserzeugende Schaltung zum Erzeugen elektrischer Pulse, wobei (i) die pulserzeugende Schaltung eine erste Spannungsdomäne und eine zweite Spannungsdomäne umfasst; (ii) Transistoren in der ersten Spannungsdomäne durch erste und zweite Logikpegel geschaltet werden; und (iii) die Transistoren in der zweiten Spannungsdomäne durch dritte und vierte Logikpegel geschaltet werden, wobei der dritte Logikpegel unterschiedlich zu dem ersten Logikpegel ist und der vierte Logikpegel unterschiedlich zu dem zweiten Logikpegel ist; und eine Konversionsschaltung zum Konvertieren eines empfangenen Logiksignals, das durch die erste Spannungsdomäne zum Bereitstellen an die zweite Spannungsdomäne erzeugt wird, wobei die Konversionsschaltung eine erste Stufe und eine zweite Stufe aufweist, wobei (i) die erste Stufe erste Signale bei einem ersten und einem zweiten Logikpegel empfängt; (ii) die zweite Stufe zweite Signale bei einem dritten und vierten Logikpegel empfängt, (iii) die zweite Stufe zwei Sätze von kreuz-gekoppelten Transistoren zum Erzeugen einer Punkt-zu-Punkt Ausgabe (rail to rail) bei dem dritten und vierten Logikpegel umfasst in Abhängigkeit davon, ob das empfangene Logiksignal auf dem ersten oder dem zweiten Logikpegel liegt.
• Das Vorhergehende hat ziemlich allgemein bestimmte Merkmale und/oder technische Vorteile skizziert, so dass die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile werden hierin beschrieben, die den Gegenstand der Ansprüche bilden. Es sollte durch den Fachmann der Technik anerkannt werden, dass das Konzept und die offenbarte spezifische Ausführungsform ohne weiteres als eine Basis für ein Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen für ein Durchführen von gleichen Zielen verwendet werden kann. Es sollte auch durch den Fachmann der Technik realisiert werden, dass derartige äquivalente Strukturen nicht von dem Geist und dem Rahmen der anhängenden Ansprüche abweichen. Die neuen Merkmale, sowohl in Bezug auf einen Aufbau als auch ein Betriebsverfahren, zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen werden durch die folgende Beschreibung besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren betrachtet werden. Es ist jedoch ausdrücklich zu verstehen, dass jede der Figuren nur zum Zwecke der Darstellung und der Beschreibung bereitgestellt wird und nicht als eine Definition der Grenzen der anhängenden Ansprüche vorgesehen ist.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 zeigt ein Stimulationssystem gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• 2 zeigt eine pulsgenerierende Schaltung, die gemäß einiger repräsentativer Ausführungsformen eingesetzt werden kann.
• 3 zeigt einen Transistor mit Drain-Erweiterung, der gemäß einiger repräsentativer Ausführungsformen eingesetzt werden kann.
• 4 zeigt entsprechende Spannungsdomänen und eine Konversionsschaltung zum Konvertieren logischer Signale zwischen den entsprechenden Spannungsdomänen gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• 5 zeigt einen Transistor im Innern der Hochspannungsdomäne der 4 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• 6 zeigt eine Logiksignal-Konversionsschaltung gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• 7 zeigt eine Logiksignal-Konversionsschaltung gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• 8 zeigt eine Schaltung zum Erzeugen eines Speisesignals zum Umschalten von Betriebsarten, die auf einem Referenzsignal basieren gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• 9 zeigt eine Schaltung zum Steuern der Kopplung eines Knotens in der pulserzeugenden Schaltung mit einer Ausgabe an einen Pulsgenerator gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• 1 zeigt ein Stimulationssystem 150, das elektrische Pulse zur Anwendung für Gewebe eines Patienten erzeugt gemäß einer Ausführungsform. In der einen Ausführungsform ist das System 150 adaptiert, um elektrische Pulse zu erzeugen und die Pulse zu dem Gewebe des Patienten zu liefern. Das System 150 kann zum Stimulieren jeden geeigneten Gewebes in einem Patienten wie einem Herzgewebe, Rückenmarksgewebe, peripheren Nervengewebe, Gehirngewebe usw. adaptiert sein.
• Das System 150 umfasst einen implantierbaren Pulsgenerator 100, der zum Erzeugen elektrischer Pulse zur Anwendung auf Gewebe eines Patienten adaptiert ist. Der implantierbare Pulsgenerator 100 umfasst typischerweise ein Metallgehäuse, das eine Pulserzeugungsschaltung 101, ein Steuergerät 102, eine Batterie 103, eine Kommunikationsschaltung (nicht gezeigt), eine Ladungsschaltung (nicht gezeigt) usw. des Gerätes umfasst. Das Steuergerät 102 schließt typischerweise einen Mikrosteuergerät oder einen anderen geeigneten Prozessor zum Steuern der unterschiedlichen anderen Komponenten des Gerätes ein. Ein Software-Code ist typischerweise in einem Speicher des Pulsgenerators 100 zur Ausführung durch das Mikrosteuergerät oder den Prozessor gespeichert, um die unterschiedlichen Komponenten des Gerätes zu steuern.
• Ein Prozessor und eine zugehörige Ladungssteuerungsschaltung für einen implantierbaren Pulsgenerator wird in der US Patent Veröffentlichung Nr. 20060259098 beschrieben, mit dem Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR USE IN PULSE GENERATION,” welche hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Eine Schaltung zum Aufladen einer aufladbaren Batterie eines implantierbaren Pulsgenerators unter Verwendung, induktiver Kopplung und externen Ladeschaltungen werden in der US Patentschrift Nr. 11/109,114 , mit dem Titel „IMPLANTABLE DEVICE AND SYSTEM FOR WIRELESS COMMUNICATION,” beschrieben, welche hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
• Das Stimulationssystem 150 umfasst weiterhin ein oder mehrere Stimulationsleitungen 120. Die Stimulationsleitung 120 umfasst einen Leitungskörper aus isolierendem Material für eine Vielzahl von Leiterbahnen, die sich von einem proximalen Ende der Leitung 120 zu ihrem distalen Ende erstrecken. Die Leiterbahnen koppeln elektrisch eine Vielzahl von Elektroden 121 mit einer Vielzahl von Anschlüssen (nicht gezeigt) der Leitung 120. Die Anschlüsse sind zum Empfangen elektrischer Pulse adaptiert und die Elektroden 121 sind zum Anlegen von Stimulationspulsen an ein Gewebe des Patienten adaptiert. Auch ein Messen von physiologischen Signalen kann durch die Elektroden 121, die Leiterbahnen und die Anschlüsse erfolgen. Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Sensoren (nicht gezeigt) nahe dem distalen Ende der Stimulationsleitung 120 angeordnet sein und elektrisch mit den Endanschlüssen über Leiterbahnen innerhalb des Leitungskörpers 111 gekoppelt sein.
• Das Stimulationssystem 150 kann optional eine Verlängerungsleitung 110 umfassen. Die Verlängerungsleitung 110 ist zum Verbinden zwischen dem Pulsgenerator 100 und der Stimulationsleitung 120 adaptiert. Das bedeutet, die elektrischen Pulse werden durch den Pulsgenerator 100 erzeugt und der Verlängerungsleitung 110 über eine Vielzahl von Anschlüssen (nicht gezeigt) auf dem proximalen Ende der Verlängerungsleitung 110 bereitgestellt. Die elektrischen Pulse werden durch Leiterbahnen innerhalb des Leitungskörpers 111 zu dem Gehäuse 112 geführt. Das Gehäuse 112 schließt eine Vielzahl von elektrischen Steckern (z. B. „Bal-Seal” Stecker) ein, die zum Verbinden der Endanschlüsse der Leitung 120 adaptiert sind. Dadurch werden die Pulse, die von dem Pulsgenerator 100 erzeugt werden und durch die Leiterbahnen des Leitungskörpers 111 geführt werden, auf der Stimulationsleitung 120 bereitgestellt. Die Pulse werden dann durch die Leiterbahnen der Leitung 120 geleitet und auf das Gewebe eines Patienten über die Elektroden 121 angewandt.
• In der Praxis wird die Stimulationsleitung 120 in einem geeigneten Ort innerhalb eines Patienten benachbart zu dem Gewebe eines Patienten implantiert, um die besondere(n) Störung(en) des Patienten zu behandeln. Der Leitungskörper erstreckt sich weg von dem Implantationsbereich und wird eventuell unterhalb der Haut zu einem zweiten Ort getunnelt. Das Gehäuse 112 der Verlängerungsleitung 110 wird mit den Anschlüssen der Leitung 120 an dem zweiten Ort gekoppelt und wird an dem zweiten Ort implantiert. Der Leitungskörper 111 der Verlängerungsleitung 110 wird zu einem dritten Ort getunnelt, um mit dem Pulsgenerator 100 verbunden zu werden (der an dem dritten Ort implantiert ist).
• Ein externes Steuergerät 160 ist ein Gerät, das ermöglicht, die Betriebsarten des Pulsgenerators 100 durch einen Kliniker oder einen Patienten zu steuern, nachdem der Pulsgenerator 100 innerhalb eines Patienten implantiert ist. Das Steuergerät 160 kann unter Verwendung eines geeigneten auf einem manuellen Prozessor-basierenden Systems eingesetzt werde, das drahtlose Kommunikationsfähigkeiten besitzt. Eine Software ist typischerweise im Speicher des Steuergerätes 160 gespeichert, um die unterschiedlichen Betriebsarten des Steuergerätes 160 zu steuern. Die drahtlose Kommunikationsfunktionalität des Steuergerätes 160 kann auch innerhalb des manuellen Gerätegehäuses integriert sein oder als ein getrennt beigefügtes Gerät bereitgestellt werden. Die Schnittstellenfunktionalität des Steuergerätes 160 wird unter Verwendung geeigneter Software-Codes für ein Zusammenwirken mit einem Kliniker und unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsfähigkeiten zum Führen von Kommunikationen mit dem IPG 100 verwendet.
• Das Steuergerät 160 stellt eine oder mehrere Benutzerschnittstellen bereit, die adaptiert sind, um einem Kliniker zu ermöglichen, effizient einen oder mehrere Stimulationsprogramme zur Behandlung der Patientenstörung(en) zu definieren. Jedes Stimulationsprogramm kann einen oder mehrere Sätze von Stimulationsparametern, einschließlich Pulsamplitude, Pulsbreite, Pulsfrequenz usw., einschließen. Das IPG 100 modifiziert seine internen Parameter in Reaktion auf die Steuersignale von dem Steuergerät 160, um die Stimulationscharakteristiken der Stimulationspulse, die durch die Stimulationsleitung 120 an das Gewebe des Patienten übertragen werden, zu variieren.
• Bezug nehmend auf 2 wird in größerem Detail eine pulserzeugende Schaltung 101 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform gezeigt. 2 zeigt die pulserzeugende Schaltung 101 in der Form eines vereinfachten äquivalenten Schaltungsdiagramms für Abschnitte der entsprechenden Schaltung. Obgleich die pulserzeugende Schaltung 101 ein „Einzelkanal” ist, der zum Bereitstellen konstanter Stromimpulse entworfen ist, kann jede geeignete Art einer pulserzeugenden Schaltung verwendet werden, einschließlich Konstantstrom, Konstantspannung, mehrfach-unabhängige Strom- oder Spannungsquellen usw.
• Wie in 2 gezeigt, umfasst die Stromsteuerschaltung 200 innerhalb des Treibers 226 einen Operationsverstärker (op-amp) 205. Der Ausgang des Operationsverstärkers 205 ist mit dem Gate eines Feldeffekttransistors (FET) 206 verbunden. Ein Anschluss des Transistors 206 ist mit einem Anschluss eines Hochspannungsschutzes verbunden, der als Source-Folger-Transistor 203 konfiguriert ist und durch einen Nebenschlusswiderstand 207 und einen Nebenschlussschalter 208 die Nebenschlussschaltung 204 für die Batteriespannung V_BATT bildet.
• Der andere Anschluss des Transistors 203 ist mit dem AMPOUT-Signal verbunden, das seinerseits mit dem VCATHODE-Signal gekoppelt ist. Das VCATHODE-Signal ist durch einen der Schalter 209 mit einer Elektrode oder optional durch den Schalter 210 mit einem VANODE-Signal entsprechend dem Spannungstreiber an der ausgewählten Anoden-Elektrode verbunden. Das VANODE-Signal ist über einen der programmierbaren Schalter 209 mit einer Elektrode und wahlweise mit einer der (a) V_BATT-Spannung, die an einem Ausgang des Spannungsvervielfachers 211 zur Verfügung steht, (b) der V_MULT-Spannung, die durch den Spannungsvervielfacher 211 erzeugt wird oder (c) der 2 V_BATT-Spannung, die durch den Spannungsvervielfacher 211 erzeugt wird, verbunden.
• Der andere Anschluss des Transistors 206 (derjenige, der nicht mit dem Transistor 203 verbunden ist) ist mit dem SCALE-Eingangssignal mit einem Eingang des Operationsverstärkers 205 und mit einem Anschluss der Skalenschaltung 202 verbunden. Die Skalenschaltung 202 kann zum Beispiel über einen digital gesteuerten Widerstand, der selektiv variiert werden kann, eingesetzt werden. Der variable Ausgang der Skalenschaltung 202 ist auch mit dem gleichen Eingang des Operationsverstärkers 205 wie der Anschluss des Transistors 206 und wie das SCALE-Eingangssignal verbunden. Der andere Anschluss der Skalenschaltung 202 ist mit der Masse gekoppelt.
• Der variable Ausgangsanschluss eines digital-zu-analog Konverters 201 ist mit dem anderen Eingang des Operationsverstärkers 205 verbunden. Der andere Eingang des digital-zu-analog Konverters 201 ist mit einem Stromspiegel (nicht gezeigt) verbunden, der einen Vorstrom von ungefähr 800 nA durch den digital-zu-analog Konverter 201 zur Masse hin überträgt. Die Verwendung eines digital-zu-analog Konverters 201 ist für eine Monotonizität der Ausgangsfunktion ausgesucht (z. B. mit einem Abzweigwiderstand).
• Die Stromsteuerung 200 stellt die Amplitude des Ausgangsstroms l_OUT, der für den elektrischen Stimulationspuls geführt wird, ein. Jede der Ausgänge 212 für programmierbare Schalter 209 ist über einen Kondensator (nicht gezeigt) mit einem der Elektroden verbunden. Die Schalter 209 sind programmierbar mit zeitgesteuerten Eingangssignalen PULSE und INVERTCLK verbunden, wobei eine oder mehrere der Elektroden mit der Anodenspannung VANODE und eine oder mehrere der Elektroden mit der Kathodenspannung VCATHODE verbunden sind, um den elektrischen Stimulationspuls an den (die) gewünschten Ort(e) zu liefern. Zusätzlich kann jeder der Ausgänge 212 wahlweise in einem Dreifachzustand sein (eingestellt auf einen hohen Impedanzzustand), so dass jede Elektrode als eine Anode verbunden sein kann, als eine Kathode verbunden sein kann oder in einem Dreifachzustand sein kann (ausgeschaltet).
• Während des Betriebs speichert der Treiber 226 Leitungsmuster zum Steuern der Verbindung der Schaltausgänge 212 innerhalb eines Speichers (nicht gezeigt). Die Schaltungsmuster definieren Parameter für elektrische Stimulationspulse, einschließlich der Leiterelektroden, die als Anode oder als Kathode einzusetzen sind. Für die Lieferung eines elektrischen Stimulationspulses gemäß den Ausführungsformen der Erfindung verbinden Schalter 209 mindestens einen der Ausgänge 212 mit der gewählten Anodenspannung VANODE, und mindestens einen anderen der Ausgänge 212 mit einer Kathodenspannung VCATHODE (die auch Ausgangsspannung AMPOUT ist, die für ein selektives Überwachen von einem der gelieferten Ausgangspulse verwendet werden kann). Auf diese Weise wird ein elektrischer Puls selektiv über ausgewählte eine (einige) der Elektroden übertragen und über andere ausgewählte eine (einige) der Elektroden zum Ausliefern des elektrischen Pulses zu dem (den) gewünschten Stimulationsbereich(en) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zurückgeführt.
• Die Funktionsweise des Treibers 226 umfasst auch eine Inversion der (des) Schaltungsmuster(s), die vom Speicher ausgelesen wird, so dass die vorhergehend gewählte Anodenelektrode(n) zu der (den) Kathodenelektrode(n) und die vorher gewählte Kathodenelektrode(n) zu der (den) Anodenelektrode(n) wird (und alle anderen Elektroden unverändert bleiben). Diese Funktionsweise wird für eine aktive Entladung eingesetzt, wobei Pulse von entgegengesetzter Polarität zum Entladen von Kondensatoren, die mit den Ausgängen des IPG verbunden sind, bereitgestellt werden.
• Der Treiber 226 steuert auch eine Anodenquellenspannungsauswahl, die eine Anodenspannung VANODE von einer von zwei Batteriespannungen 2 V_BATT, eines Spannungsvervielfachungsspannungsausgangs V_MULT und der Batteriespannung V_BATT auswählt, wobei alle durch den kapazitiven Spannungsvervielfacher (V_MULT) 211 erzeugt werden.
• Die Schalter 209 werden auch zum Bereitstellen einer Übergangsaustastung vorgesehen, die eine Einzeltaktzyklus-Austastung der Anodenelektroden innerhalb der Leitung 120 bei einer Signaländerung zur Patientensicherheit steuert. Eine derartige Austastung kann durch auswählbare Drei-Zustands-Ausgänge 212 erreicht werden, um eine Austastung ohne Minderung der Muster gespeicherten im Speicher oder in der Registerschaltung bereitzustellen. Während der Ausgabe eines elektrischen Stimulationspulses ist der Schalter 210, der durch ein Eingangssignal DISCHARGE gesteuert wird, normalerweise zwischen Pulsen offen, der Schalter 210 ist geschlossen, um eine passive Entladung der kapazitiven Verbindung zwischen den Ausgängen 212 und den entsprechenden Elektroden zu ermöglichen.
• Zusätzliche Erörterungen der Pulserzeugung sind in der US Patent Veröffentlichung Nr. 20060170486 bereitgestellt, mit dem Titel „PULSE GENERATOR HAVING AN EFFICIENT FRACTIONAL VOLTAGE CONVERTER AND METHOD OF USE,” die durch Bezugnahme hierin eingeschlossen wird, obgleich jede geeignete Art der pulserzeugenden Schaltung eingesetzt werden kann, einschließlich Konstantstrom, Konstantspannung, vielfach-unabhängige Strom- oder Spannungsquellen usw.
• In konventionellen Schaltungsentwürfen für Neurostimulationssysteme wird eine pulserzeugende Schaltung teilweise unter Verwendung eines integrierten Schaltkreises eingesetzt. Der konventionelle integrierte Schaltkreis verwendet relativ dicke Oxid-Gates für die Transistoren, um ein Hochspannungssignal zu schalten. Insbesondere bei Signalen über 20 V kann es notwendig werden, eine geeignete Menge von Strom für einige Stimulationstherapien zu erreichen. Die dicken Oxide werden weit verbreitet eingesetzt, um das Oxid gegen physische Beschädigung bei exzessiven Spannungen in der Schaltung zu schützen.
• Einige repräsentative Ausführungsformen verwenden Dünnschicht-Oxid-Transistoren, um ein Schalten von hohen Spannungssignalen zur Erzeugung von Stimulationspulsen zu bilden. Obgleich einige Ausführungsformen adaptiert sind, um 20 V Signale zu leiten, können alternative Ausführungsformen adaptiert werden, um jeden geeigneten Spannungspegel einschließlich 10 V, 12 V, 15 V und 25 V zum Beispiel zu leiten. 3 zeigt einen Dünnschicht-Oxid-Transistor 300 mit Drain-Erweiterung für eine Verwendung in einer pulserzeugenden Schaltung gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
• In diesem Beispiel der 3 ist ein N-Kanal Transistor mit Drain-Erweiterung (DENMOS) vorhanden. Eine n-leitende Source 302 ist innerhalb einer p-Wanne 301 gebildet, wobei die p-Wanne 301 eine p-leitende Kanalregion zwischen der Source und einer erweiterten n-leitenden Drain 304 bereitstellt. Die Drain-Erweiterung schließt eine n-leitende Drain 305 ein, die innerhalb einer n-Wanne 306 implantiert ist, und eine Driftregion in der n-Wanne 306, die sich zwischen dem Kanalbereich und der Drain 304 erstreckt. Die Drain-Region des Bauelements ist von dem Kanal beabstandet (z. B. vergrößert), um eine Driftregion oder Drain-Erweiterung in dem n-leitenden Halbleitermaterial dazwischen bereitzustellen. Im Betrieb erweitert die Beabstandung von Drain und Kanal die elektrischen Felder, wobei die Spannungsdurchbruchsrate des Bauteils (höhere B_Vdss) ansteigt. In einigen Ausführungsformen wird der Kanal von dem Substrat isoliert, z. B. mittels eines n-leitenden Isolationsringes (nicht gezeigt), der elektrisch von der Drain isoliert ist.
• Ein Gate-Dielektrikum oder eine Oxidschicht 309 wird über dem Kanal des Transistors 300 gebildet und es kann ein Oxid, ein thermisch gewachsenes Siliziumdioxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid oder eine Kombination von diesen oder anderen Isolatoren sein. Eine Gate-Leiterbahn wird über dem Gate-Dielektrikum 309 gebildet. Das Gate-Signal wird an das Gate 303 gelegt, um den Transistor 300 zu steuern. Spezifischer Weise steuert das Gate-zu-Source Potential (V_gs) die freien Ladungsträger und folglich den Widerstand in dem Kanal des Transistors 300. Obgleich eine typische Drain-erweiterte Struktur in 3 gezeigt ist, kann jede geeignete bekannte oder später entwickelte Anpassung der Transistoren, die Drain-Erweiterungen einschließen, gemäß der alternativen Ausführungsformen eingesetzt werden.
• Wie vorher erwähnt, setzen konventionelle Neurostimulationssysteme FETs mit dicken Oxiden ein, um eine hohe Spannungsdifferenz zwischen dem Gate und der Source vor physischer Beschädigung der Oxidschicht zu schützen. Im Gegensatz dazu setzen einige repräsentative Ausführungsformen Schaltsignale ein, die sicherstellen, dass die Spannungsdifferenzen zwischen dem Gate und der Source in einem Bereich, der eine Beschädigung der Oxidschicht 309 verhindert, eingehalten wird. Einige Ausführungsformen übernehmen einige unterschiedliche Schaltungen, um zu verhindern, dass Gate-Signale eine irreversible Beschädigung der Schaltung, wie sie unten erörtert wird, verursachen.
• Zusätzlich unterscheiden gewisse Ausführungsformen Abschnitte der pulserzeugenden Schaltung 101 in unterschiedliche „Spannungsdomänen” 401 und 403, wie in 4 gezeigt. Zum Zwecke dieser Anmeldung bezieht sich eine „Spannungsdomäne” auf einen Satz von Schaltkreisen, die gemäß einem gegebenen Paar von logischen Signalen arbeiten, wobei ein Spannungswert für einen „Plus” Logikzustand und ein anderer Spannungswert für einen „Minus” Logikzustand definiert ist. Die Spannungskonversion kann zwischen jedem beliebigen Satz von Spannungen auftreten. In einigen Ausführungsformen kann die Spannungskonversion auch eine Kommunikation von logischen Zuständen zwischen entsprechenden Domänen mit einem oder mehreren Spannungsdomänen, einschließlich logischen Pegeln unterhalb des Massepegels, betreffen.
• Die Spannungsdomäne 401 umfasst einen oder mehrere Schaltkreise, die einen oder mehrere Transistoren mit Gates einschließen, die durch entsprechende Logiksignale gesteuert werden. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Transistoren in der Spannungsdomäne 401 durch ein 0 V Signal für ein logisches Minussignal und durch ein 4 V Signal für ein logisches Plussignal geschaltet. Die Spannungsdomäne 401 kann auch als ein Ausgangssignal ein logisches Signal gemäß den Spannungen der Domäne 401 (z. B. 0 V und 4 V) aufweisen.
• In ähnlicher Weise umfasst die Spannungsdomäne 403 einen oder mehrere Schaltkreise, die einen oder mehrere Transistoren mit Gates einschließen, die durch entsprechende Logiksignale gesteuert werden. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Transistoren in der Spannungsdomäne 403 durch ein 16 V Signal für ein logisches Minussignal und durch ein 20 V Signal für ein logisches Plussignal geschaltet. Die höheren Spannungssignale, die für das Schalten in der Spannungsdomäne 403 verwendet werden, ermöglichen höhere Spannungssignale, die für die Transistoren der Domäne 403 bereitgestellt werden (z. B. ohne irreversible Beschädigung der Transistoren zu verursachen). Die Spannungsdifferenz zwischen den Source und den Gates der Transistoren in der Domäne 403 wird innerhalb eines Bereichs gehalten, der Beschädigungen der Oxidschichten der Transistoren verhindert. 5 zeigt einen Transistor 501 beim Betreiben in der Spannungsdomäne 403. Der Transistor 501 wird eingesetzt, um ein hohes Spannungssignal zu schalten (z. B. ein Spannungssignal von dem Spannungsvervielfacher, der verwendet wird, um Strom durch das Gewebe des Patienten über Elektroden des Systems 150 zu treiben). Die Source-Spannung kann 20 V sein, wie in 5 gezeigt, jedoch kann irgendeine andere geeignete Source-Spannung eingesetzt werden für andere Ausführungsformen. Die Logiksignale, die an das Gate des Transistors 501 gelegt werden, sind 16 V für ein logisches Minussignal und 20 V für ein logisches Plussignal.
• Die Werte dieser Signale können in Abhängigkeit von dem Transistortyp variieren. Zum Beispiel kann ein schaltendes Speisesignal erzeugt werden, um von der Source-Spannung zu variieren, die plus oder minus einer vorbestimmten Größe durchgelassen wird. Da das Source-Signal 20 V ist, wird die Auswahl der 16 V und 20 V Schaltsignale in diesem Fall mit einer Spannung zwischen dem Gate und der Source innerhalb eines Bereichs gehalten, der Beschädigungen der Oxidschicht des Gates 501 verhindert (z. B. weniger als eine 5 V Leistungsfähigkeit typischer Dünnschicht-Oxid-Schichten). Obgleich 5 V-Oxid-Transistoren für einige Ausführungsformen betrachtet werden, können beliebig geeignete Transistoren mit anderen Gate-Spannungs-und Gate-Charakteristiken alternativ verwendet werden, wie ein 1,8 V-Oxid-Transistor. Die Auswahl des Pegels der logischen Signale wird von der Gate-Spannungscharakteristik des Transistors der Domäne und der Spannung, die der Transistor durchlässt, abhängen. In einigen alternativen Ausführungsformen können Transistoren mit unterschiedlichen Charakteristiken für die unterschiedlichen Domänen ausgewählt werden.
• Das Signal 411 wird von der Domäne 401 zu der Signalkonversionsschaltung 402 gesendet. Die Signalkonversionsschaltung 402 konvertiert das Signal 411 in ein geeignetes Signal für die Spannungsdomäne 403. Das bedeutet, wenn das Signal 411 ein logisches Minussignal gemäß der Spannungsdomäne 401 ist, gibt die Konversionsschaltung 402 ein logisches Minussignal gemäß der logischen Spannungen der logischen Domäne 403 aus. In ähnlicher Weise, wenn das Signal 411 ein logisches Plussignal ist gemäß der Spannung der Domäne 401, gibt die Konversionsschaltung 402 ein logisches Plussignal aus gemäß der Spannungsdomäne 403.
• 6 zeigt eine Konversionsschaltung 402 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform. In 6 (und 7) werden n-leitende Transistoren durch das „N” Symbol gekennzeichnet und p-leitende Transistoren werden durch das „P” Symbol gekennzeichnet. Die Konversionsschaltung 402 umfasst einen Eingang 601 für das Empfangen logischer Signale von einer Niedrigspannungslogikdomäne (z. B. mit entsprechenden Logiksignalen von 0 V und 4 V). Das empfangene Eingangssignal ist ein Steuersignal, das durch die niedrige Spannungslogikdomäne für ein Bereitstellen an die Schaltung in der Hochspannungslogikdomäne erzeugt wird. Eine Konversionsschaltung 402 umfasst weiterhin Eingänge 602 und 603 zum Empfangen der Logiksignale, die innerhalb der niedrigen Spannungsdomäne wie der Domäne 401 verwendet werden. Das Logikplussignal wird von dem Eingang 602 und das Logikminussignal wird von dem Eingang 603 bereitgestellt. In ähnlicher Weise umfasst die Konversionsschaltung 402 weiterhin die Eingänge 604 und 605 zum Empfangen logischer Signale, die innerhalb einer Hochspannungsdomäne wie der Domäne 403 verwendet werden. Das Logikplussignal wird an dem Eingang 604 und das Logikminussignal wird an dem Eingang 605 bereitgestellt.
• Im Betrieb umfasst die Konversionsschaltung 402 eine erste Stufe 630 und eine zweite Stufe 640. In der ersten Stufe wird das Logikeingangssignal, das von der niedrigen Spannungsdomäne empfangen wird, in dem Inverter 631 bereitgestellt, der auch mit einem zweiten Inverter 632 verbunden ist. Die Ausgänge der Inverter 631 und 632 werden an den Gates der Transistoren 621 und 622 mit erweitertem Drain bereitgestellt. Die Transistoren 621 und 622 mit erweitertem Drain sind mit den Transistoren 631 und 632 mit erweitertem Drain der zweiten Stufe 640 verbunden. Die Transistoren 621 und 622, 631 und 632 mit erweitertem Drain werden zum Umsetzen zwischen den Niedrigspannungssignalen in der Stufe 630 zu den Hochspannungssignalen in der Stufe 640 eingesetzt. Die Transistoren 621, 622, 631 und 632 mit erweitertem Drain schützen die jeweiligen Gates vor einer Beschädigung aufgrund von zu hohen Spannungsdifferenzen zwischen den Signalen in den jeweiligen Zuständen. Folglich sind die dünnen Oxid-Gates der Transistoren in den Zuständen 630 und 640 möglichen Beschädigungen aufgrund von hohen Spannungsdifferenzen ausgesetzt.
• Die unterschiedlichen Transistoren der Konversionsschaltung 402 sind derart angeordnet, dass, wenn das Signal, das an dem Eingang 601 bereitgestellt wird, ein logisches Plussignal ist entsprechend der Domäne 401, das Signal, das durch den Inverter 641 bereitgestellt wird, niedrig ist und der Inverter 601 gibt ein Signal aus, das über den Eingang 604 empfangen wird (nämlich ein logisches Plussignal gemäß der Domäne 403). Der Inverter 642 gibt das Komplement des Ausgangs des Inverters 641 aus. In gleicher Weise sind die Transistoren der Konversionsschaltung 402 angeordnet, so dass, wenn das Signal, das am Eingang 601 bereitgestellt wird, ein logisches Minussignal ist entsprechend der Domäne 401, das Signal, das durch den Inverter 641 bereitgestellt wird, hoch ist und der Inverter 641 gibt ein Signal aus, das über den Eingang 605 empfangen wird (nämlich ein logisches Minussignal gemäß der Domäne 403). Dementsprechend führt die Konversionsschaltung der Ausführungsform, die in 6 gezeigt wird, eine Punkt für Punkt („rail to rail”) Logik-Umschaltung durch. In einigen Ausführungsformen wird auch die Logik-Umschaltung der Konversionsschaltung 403 ohne einen konstanten Strom zu ziehen durchgeführt. Die Ausführungsform, die in 6 gezeigt wird, verbraucht nur Leistung, wenn sie schaltet.
• In der Ausführungsform, die in 6 gezeigt wird, umfasst die Schaltung für ein Erhalten einer Punkt für Punkt („rail to rail”) Logik-Umschaltung kreuz-gekoppelte Transistorensätze 651 und 652. Der Transistorensatz 651 umfasst p-leitende Transistoren 653 und 654, die kreuz-gekoppelt sind, indem das Gate von jedem Transistor mit dem Drain des anderen Transistors verbunden ist. Die Anordnung sichert eine gegensätzliche Polarität auf jeder Seite des Transistorsatzes. Die Transistoren 653 und 654 werden mit dem Schaltkreisknoten, der die Eingabe 604 empfängt, verbunden. Die Transistoren 653 und 654 sind auch entsprechend mit p-leitenden Transistoren 631 und 632 verbunden, die ihrerseits mit dem Schaltkreisknoten, der die Eingabe 605 empfängt, verbunden sind. Der Transistorensatz 652 umfasst n-leitende Transistoren 655 und 656 und ist in ähnlicher Weise wie der Transistorensatz 651 zum Erhalten gegensätzlicher Polaritäten angeordnet. Die Transistoren 655 und 656 sind entsprechend verbunden mit p-leitenden Transistoren 657 und 658 und mit dem Schaltkreisknoten, der mit dem Eingang 605 gekoppelt ist. Der zusätzliche Transistorensatz 652 wird verwendet, um zu dem unteren Logik-Punkt (rail) für die Logikpegelkonversion zu gelangen.
• 7 zeigt eine Spannungskonversionsschaltung 700 zum Konvertieren eines logischen Signals von einer Hochspannungsdomäne 403 zu einem logischen Signal, das für eine Niederspannungsdomäne 401 geeignet ist. Die Konversionsschaltung 700 arbeitet in ähnlicher Weise, aber in komplementärer Art zu der Schaltung 402. Die Konversionsschaltung 700 empfängt ein Eingangssignal 701 und vergleicht das Eingangssignal 701 mit Signalen von den Eingängen 702 und 703 unter Verwendung der Inverter 713 oder 714. Die Eingänge 702 und 703 werden zum Empfangen von Logikminus- und Logikplussignalen von der Hochspannungsdomäne verwendet.
• Die Konversationsschaltung 700 umfasst zwei Stufen 710 und 720. Die Hochspannungssignale sind in der Stufe 710 vorhanden und die Niederspannungssignale sind in der Stufe 720 vorhanden. Die Transistoren 711 und 712 mit erweitertem Drain sind in der Stufe 710 mit den Transistoren 721 und 722 mit erweitertem Drain in der Stufe 720 verbunden. Die Transistoren 711, 712, 721 und 722 mit erweitertem Drain werden zum Umsetzen zwischen dem Hochvoltsignalen in der Stufe 710 zu den Niedervoltsignalen in der Stufe 720 eingesetzt. Folglich unterliegen die Dünnschicht-Oxid-Gates der Transistoren in den Zuständen 710 und 720 nicht einer möglichen Beschädigung aufgrund von Hochspannungsdifferenzen.
• Wenn das Signal von Eingang 701 ein logisches Plussignal ist gemäß der Hochspannungsdomäne, gibt die Konversionsschaltung 700 an den Ausgang 706 ein Signal aus, das ein logisches Plussignal gemäß der niedrigen Spannungsdomäne ist. Wenn das Signal von Eingang 701 ein logisches Minussignal ist gemäß der Hochspannungsdomäne, gibt die Konversionsschaltung 700 an den Ausgang 706 ein Signal aus, das ein logisches Minussignal gemäß der niedrigen Spannungsdomäne ist. Das logische Komplement zu der Ausgabe 706 wird durch Konversionsschaltung 700 an den Ausgang 707 gelegt.
• In einigen Ausführungsformen werden Dünnschicht-Oxid-Transistoren eingesetzt, um selektiv Anoden- und Kathodenspannungen mit entsprechenden Schaltkreisknoten in dem Pulsgenerator zu koppeln. Zum Beispiel können die Transistoren in 2 innerhalb der programmierbaren Schalter 209 unter Verwendung von Dünnschicht-Oxid-Gates hergestellt sein. Wie vorher erörtert, werden geeignete Spannungssignale zum Steuern der Gates derartiger Transistoren erzeugt und werden zur Vermeidung von Überlastungen des Oxids der Transistoren eingesetzt.
• 8 zeigt eine Schaltung 800 zum Erzeugen eines Speisesignals relativ zu einer besonderen Referenzspannung (VANODE, zum Beispiel wie in 8 gezeigt) zur Verwendung in einem Beispiel wie einem Gate-Signal gemäß einiger Ausführungsformen. Die Schaltung 800 wird in aufeinander folgenden Zyklen betrieben, um die geeignete Referenzspannung zu erzeugen. In dem ersten Zyklus werden die Schalter 801 und 802 geschlossen. Dies überträgt eine existierende Spannungsdifferenz auf den Kondensator 804. Die existierende Spannungsdifferenz kann die Differenz zwischen Plus und Minus des Logikpegels (VP1–VM1), geeignet für ein Steuern der entsprechenden Transistoren, sein. In einigen Ausführungsformen wird die Spannungsdifferenz durch die Systembatterie bereitgestellt.
• In dem nächsten Zyklus des Betriebes werden die Schalter 801 und 802 geöffnet und der Schalter 803 geschlossen. Dies bezieht sich auf die kopierte Spannungsdifferenz mit einem Bezug auf die Spannung 808 (VANODE, in diesem Beispiel, siehe 2). Die neue Speisespannung 805 (VP2) zum Schalten von Betriebsarten befindet sich nun in einem genauen Bereich, um die Schalter, welche die geeignet Referenzspannung 808 durchlassen können, zu steuern.
• Die Steuersignale für unterschiedlichen Schalter 801, 802 und 803 der Schaltung 800 werden durch die Multi-Domäne-Steuerlogik 806 erzeugt. Wenn die Dünnschicht-Oxid-Transistoren in Schaltung 800 verwendet werden, beziehen sich die Steuersignale ihrerseits auf die geeigneten Signale, die durch die Schalter 801, 802 und 803 mittels Steuerlogik 806 gesteuert werden. Auch werden die Steuersignale in der korrekten Reihenfolge durch die Steuerlogik 806 beansprucht (z. B. unter Verwendung geeigneter Zustands-Maschinenanwendungen).
• In einigen Ausführungsformen werden zwei Sätze der Schaltung 800 innerhalb des Pulsgenerators 100 verwendet. Ein Satz der Schaltung 800 wird verwendet, um ein Schaltsignal in Bezug auf VANODE zu erzeugen. Der zweite Satz der korrespondierenden Schaltung 800 wird verwendet, um ein Schaltsignal in Bezug auf VCATHODE (siehe 2) zu erzeugen. Eine oder beide Schaltsignale können (Plus oder Minus in Abhängigkeit von dem Transistortyp) von der Spannung, die bei einer vorbestimmte Größe durchzulassen ist, versetzt werden.
• In einigen Ausführungsformen steuert eine Multi-Domänen-Steuerlogik 806 weiterhin die Anwendung der entsprechenden Speisesignale, um ein individuelles Schalten 901 in den programmierbaren Schaltern 209 des Pulsgenerators 100 zu steuern, wie in 9 gezeigt ist. Der Schalter 901 wird zwischen einem entsprechenden Knoten in der pulserzeugenden Schaltung (VANODE oder VCATHODE) und einer Ausgabe 212 des Pulsgenerators angeordnet. Jeder Schalter 901 des Satzes der Schalter 209 kann in einer ähnlichen Weise gesteuert werden.
• In der einen Ausführungsform, die in 9 gezeigt wird, gilt es festzustellen, dass um den Ausgangsschalter 901 einzuschalten, ohne das Oxid zu überspannen, das Gate und der Body (oder das Back-Gate) auf die anstehende Spannung bezogen werden (z. B. VANODE oder VCATHODE). Um den Schalter 901 vollständig auszuschalten sind jedoch sowohl das Gate als auch der Body auf die niedrigste mögliche Spannung zu beziehen (z. B. Masse). Sonst könnte eine Spannung an VANODE oder OUTPUT, die niedriger ist als an dem Bauelement-Body eine parasitäre Diode aktivieren und effektiv den Schalter 901 einschalten.
• Eine Multi-Domänen-Steuerlogik 806 liefert ein Speise- oder Gate-Signal zu dem Schalter 901, das in Relation mit dem Zustand, der für den Schalter 901 ausgewählt ist, variiert und die Spannung des Signals wird durch den Schalter 901 durchgelassen. Die Multi-Domänen-Steuerlogik 806 ist mit der Eingangsleitung 911 für VP1 (Spannung „Plus”-Pegel für die Domäne eins) und zu der Eingangsleitung 911 für VP2 (Spannung „Minus”-Pegel für die Domäne zwei) verbunden. In gleicher Weise ist die Multi-Domänen-Steuerlogik 806 der Eingangsleitung 914 für VM1 (Spannung „Minus”-Pegel für die Domäne eins) und zu der Eingangsleitung 913 für VM2 (Spannung „Minus”-Pegel für die Domäne zwei) verbunden. Die Multi-Domänen-Steuerlogik 806 stellt Steuersignale für die Schalter 911–914 bereit, um das Signal, das an das Gate des Schalters 901 von den unterschiedlichen Eingangsleitungen 911–914 gelegt wird, zu steuern. Das bedeutet, dass während der Zeitspanne der Pulserzeugung, wenn eine hohe Spannung über VANODE und den Schalter 901 bereitgestellt wird, die Multi-Domänen-Logik 806 ein geeignetes Logiksignal von VP2 und VM2 auswählen kann. Alternativ kann während anderer Zeitspannen, wenn eine hohe Spannung nicht über VANODE und den Schalter 901 bereitgestellt wird, die Multi-Domänen-Logik 806 ein geeignetes Logiksignal von VP1 und VM1 auswählen.
• Die Schaltungen, die in 8 und 9 gezeigt werden, sind für einen Einsatz unter Verwendung von NMOS-Ausgangsschaltern adaptiert. Es können geeignete Versorgungen und Ansteuerungen für PMOS-Schalter bereitgestellt werden, um äquivalente Betriebsarten gemäß alternativen Ausführungsformen durchzuführen. Andere Ausführungsformen können unterschiedliche. Variationen in den Bauelementen und den Schaltkreiskonfigurationen, die vorher erörtert wurden, aufweisen. Zum Beispiel Verarmungstransistoren mit Dünnschicht-Oxid-Gates können, um die Hochspannungssignale unter Verwendung geeigneter Gate-Signale gemäß der alternativen Ausführungsformen durchzulassen, gesteuert werden, wobei die Gate-Signale gesteuert werden, um ein Überspannen des Oxids zu verhindern. Auch dynamische Versorgungserzeugungsschaltungen können für die Spannungsdomänen unterhalb des Massepotentials für alternative Ausführungsformen eingesetzt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist der Spannungsvervielfacher 211 adaptiert, um Speisesignale bereitzustellen, die von einem Ausgang des Spannungsvervielfachers 211 durch eine vorbestimmte Größe versetzt sind. Zum Beispiel kann der Spannungsvervielfacher 211 adaptiert sein, um ein Speisesignal, das gleich V_MULT + 5 V ist, bereitzustellen. Dieses Speisesignal kann zum Steuern der Transistoren in dem IPG 100 eingesetzt werden, die das VANODE Signal durchlassen. Der Spannungsvervielfacher kann das zusätzliche Speisesignal durch Einschließen eines zusätzlichen Speicherkondensators erzeugen. Während einer Ladephase des Betriebs des Vervielfachers 211 wird dieser zusätzliche Speicherkondensator geladen bis er eine Spannung von 5 V erreicht. Während einer Ausgabephase wird der zusätzliche Speicherkondensator in Serie mit der V_MULT-Ausgabe platziert, um das entsprechende Speisesignal zu erzeugen.
• Obgleich bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Vorteile im Detail beschrieben wurden, sollte dennoch verstanden werden, dass unterschiedliche Änderungen, Konstitutionen und Verwandlungen hierin durchgeführt werden können, ohne von dem Geist und dem Rahmen der anhängenden Ansprüche abzuweichen. Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, den Rahmen der vorliegenden Anmeldung auf bestimmte Ausführungsformen der Prozesse, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzung des Gegenstandes, der Mittel, Verfahren und Schritte, die in der Beschreiben beschrieben werden, zu begrenzen. Wie ein Fachmann mit Fachwissen des Standes der Technik ohne weiteres erkennt, wenn er die vorliegende Anmeldung liest, dass andere Prozesse, Maschinen, Herstellungen, Zusammensetzungen des Gegenstandes, Mittel, Verfahren oder Schritte, die gegenwärtig existieren oder später entwickelt werden und die im Wesentlichen die gleichen Funktionen erfüllen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis, wie es in den Ausführungsformen beschrieben ist, erreichen, verwendet werden können. Folglich ist es beabsichtigt, dass die anhängenden Ansprüche in ihrem Rahmen derartige Prozesse, Maschinen, Herstellungen, Zusammensetzungen des Gegenstandes, Mittel, Verfahren oder Schritte mit einschließen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 20060259098 [0019]
• US 11/109114 [0019]
• US 20060170486 [0035]

Claims (12)

1. Implantierbarer Pulsgenerator (IPG) zum Erzeugen elektrischer Pulse zur Stimulation von Gewebe eines Patienten, aufweisend: – ein Steuergerät zum Steuern der Betriebsart des IPG; und – eine pulserzeugende Schaltung zum Erzeugen elektrischer Pulse, wobei (i) die pulserzeugende Schaltung eine erste Spannungsdomäne und eine zweite Spannungsdomäne umfasst; (ii) Transistoren in der ersten Spannungsdomäne durch erste und zweite Logikpegel gesteuert werden; und (iii) Transistoren in der zweiten Spannungsdomäne durch dritte und vierte Logikpegel gesteuert werden, wobei der dritte Logikpegel unterschiedlich von dem ersten Logikpegel ist und der vierte Logikpegel unterschiedlich von dem zweiten Logikpegel ist; und – eine Konversionsschaltung zum Konvertieren eines empfangenen Logiksignals, das durch die erste Spannungsdomäne zum Bereitstellen für die zweite Spannungsdomäne erzeugt wird, wobei die Konversionsschaltung eine erste Stufe und eine zweite Stufe umfasst, wobei (i) die erste Stufe erste Signale an dem ersten und zweiten Logikpegel empfängt; (ii) die zweite Stufe zweite Signale an dem dritten und vierten Logikpegel empfängt, (iii) die zweite Stufe zwei Sätze von kreuz-gekoppelten Transistoren zum Erzeugen einer Punkt-zu-Punkt-Ausgabe (rail to rail) bei dem dritten und dem vierten Logikpegel umfasst, in Abhängigkeit davon, ob das empfangene Logiksignal an dem ersten oder dem zweiten Logikpegel liegt.
2. IPG nach Anspruch 1, wobei während des Betriebs des IPG der dritte und vierte Logikpegel variiert.
3. IPG nach Anspruch 2, wobei der IPG eine Differenz zwischen dem dritten und vierten Logikpegel im Wesentlichen konstant aufrechterhält, wenn der dritte und der vierte Logikpegel variiert werden.
4. IPG nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stufen nur Transistoren umfassen mit Gate-zu-Source Durchbruchspannungen, die geringer sind als die Spannungen der Logikpegel der zweiten Spannungsdomäne.
5. IPG nach Anspruch 4, wobei die ersten und zweiten Stufen der Konversionsschaltung durch Transistoren mit erweitertem Drain verbunden sind, um hohe Spannungspegel auf der zweiten Stufen und niedrige Spannungssignale auf der ersten Stufe zu begrenzen.
6. IPG nach Anspruch 5, wobei Transistoren der Konversionsschaltung 5 V-Oxid-Transistoren sind.
7. IPG nach Anspruch 6, wobei einer der dritten und vierten Spannungspegel ungefähr 20 V ist.
8. IPG nach Anspruch 1, wobei während des Betriebs des IPG (i) die zweite Spannungsdomäne ein Stimulationssignal bei einem fünften Spannungspegel durchlässt, der größer als eine Gate-zu-Source Durchbruchspannung der Transistoren der zweiten Spannungsdomäne ist; und (ii) der dritte und vierte Logikpegel nahe genug an dem fünften Spannungspegel sind, um einen Durchbruch der Transistoren der zweiten Spannungsdomäne zu verhindern.
9. IPG nach Anspruch 8, wobei der fünfte Spannungspegel während des Betriebs des IPG variiert.
10. IPG nach Anspruch 9, wobei der fünfte Spannungspegel ein Ausgang einer Spannungsvervielfältigungsschaltung ist.
11. IPG nach Anspruch 10, wobei der Ausgang von der Spannungsvervielfältigungsschaltung in Relation zu den Amplituden der entsprechenden Pulse, die durch die pulserzeugende Schaltung erzeugt werden, variieren.
12. IPG nach Anspruch 1, wobei die Konversionsschaltung betreibbar ist, um das Logiksignal, das durch die erste Spannungsdomäne zum Bereitstellen für die zweite Spannungsdomäne nur durch einen Leistungsverbrauch während des Schaltens erzeugt wird, zu konvertieren.

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