JP2014519951A - 埋め込み可能医療デバイスの電流供給源を共有するためのアーキテクチャ - Google Patents

Abstract

グループ選択マトリックスが埋め込み可能な刺激デバイスに追加され、電流供給源を所定の時点で電極の特定のグループの専用にすることを可能にする。グループ選択マトリックスは、電極の異なるグループに対して電流供給源を時分割することができ、治療パルスを交互配置様式で電極の様々なグループに送出することを可能にする。電極のグループの各々は、患者の身体の特定の重なり合っていない位置に埋め込み可能な特定の電極アレイに限定することができる。スイッチマトリックスをグループ選択マトリックスと共に使用して、電流供給源を電極のいずれにも結合する更なる柔軟性を提供することができる。
【選択図】図４Ａ

Description

〔関連出願への相互参照〕
この国際特許出願は、本明細書に引用により組み込まれている２０１１年６月２９日出願の米国特許仮出願番号第６１／５０２，４０９号に対する利益を主張するものである。

本発明は、一般的に、埋め込み可能な医療デバイスに関し、より具体的には、埋め込み可能な神経刺激器のための改良された電流供給源アーキテクチャに関する。

埋め込み可能な神経刺激デバイスは、心不整脈を治療するペースメーカー、心細動を治療する除細動器、難聴を処置する蝸牛刺激器、盲目を処置する網膜刺激器、協働四肢運動を引き起こす筋肉刺激器、慢性疼痛を処置する脊髄刺激器、運動障害及び精神障害を治療する脳皮質及び脳深部刺激器、及び尿失禁、睡眠時無呼吸、肩亜脱臼などを治療する他の神経刺激器のような様々な生物学的疾患を治療するために電気刺激を発生させてこれらを体内神経及び組織へ送出するデバイスである。

図１Ａ及び図１Ｂは、例えば、チタンのような導電材料で形成された生体適合性のデバイスケース３０を含む従来の「埋め込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）」１００を示している。ケース３０は、典型的には、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００が機能するのに必要な回路及びバッテリを保持するが、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）はまた、外部ＲＦエネルギにより、かつバッテリなしで給電することができる。ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００は、この簡単な例では、電極１０６の直線的配置を収容する電極アレイ１０２を含む。電極１０６は、可撓性本体１０８に担持され、これもまた、各電極に結合された個々の電極リード１１２を収容する。図示の実施形態において、アレイ１０２上にＥ₁〜Ｅ₈の符号を付した８つの電極があるが、電極の数は、用途特定のものであるので異なる場合がある。アレイ１０２は、リードコネクタ３８を使用してケース３０に結合され、リードコネクタ３８は、例えば、エポキシのような非導電性ヘッダ材料３６に固定される。公知のように、アレイ１０２は、患者の適切な位置に埋め込まれて適切な刺激治療を提供し、かつ患者の組織を通じてＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００に結合され、これは、アレイの位置から幾分離れて埋め込むことができる。

図１Ｂに示すように、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００は、典型的には、プリント基板（ＰＣＢ）１６、並びにプリント基板（ＰＣＢ）１６上に装着されたマイクロプロセッサ、集積回路、及びコンデンサのような様々な電子構成要素を含む電子基板アセンブリ１４を含む。２つのコイル（より一般的にはアンテナ）が、一般的にＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００に存在し、すなわち、外部コントローラ（図示せず）へ／から経皮的にデータを送信／受信するのに使用する遠隔通信コイル１３、及び外部充電器（同様に図示せず）を使用してＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）のバッテリ２６を経皮的に充電又は再充電するための充電コイル１８である。

ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００の回路２０の一部分は、電極１０６への治療電流の供給専用である。かかる電流は、典型的には、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、電流供給源１５０によって提供される。多くの電流供給源ベースのアーキテクチャでは、何らかの数の電流供給源１５０は、特定の数の電極１０６に関連付けられる。例えば、図２Ａでは、Ｎ個の電極Ｅ₁〜Ｅ_Nは、Ｎ個の専用電流供給源１５０₁〜１５０_Nによってサポートされることを見ることができる。この例では及び公知のように、電流供給源１５０は、プログラマブル（プログラム信号は図示せず）であり、一定の大きさ及び極性の電流を提供して、特定の治療電流を患者に提供する。例えば、供給源１５０₂が、５ｍＡ電流のソースになるようにプログラムされ、かつ供給源１５０₃が、５ｍＡ電流のシンクになるようにプログラムされる場合に、５ｍＡの電流は、願わくは良好な治療効果を予想して、患者の組織を通してアノードＥ₂からカソードＥ₃に流れると考えられる。典型的には、かかる電流は、持続時間にわたって流れることができ、従って、電流パルスを形成し、かかる電流パルスは、典型的には、所定の周波数で患者に適用される。治療効果が患者に対して良好でない場合に、刺激に対して選択された電極、これらが提供する電流の大きさ、これらの極性、これらの持続時間、又はこれらの周波数は、変更することができる。

（図２Ａは、電極の各々が減結合コンデンサに結ばれていることを示している。公知のように、減結合コンデンサは、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）１００から患者への電流の直接注入を阻止することによって安全性を促進する。簡単にするために、たとえ減結合コンデンサが典型的には実際の実施において存在しても、減結合はその後の図面では示されていない。）

図２Ｂは、スイッチマトリックス１６０を使用する別の例示的な電流供給源アーキテクチャを示している。このアーキテクチャでは、スイッチマトリックス１６０を使用して、供給源１５０_Pのいずれかから電極Ｅ_Nのいずれかに電流を送る。例えば、供給源１０５₂が、５ｍＡ電流のソースになるようにプログラムされ、供給源１０５₁が、５ｍＡ電流のシンクになるようにプログラムされ、かつ供給源１０５₂が、スイッチマトリックス１６０によって電極Ｅ₂に接続され、供給源１０５₁が、スイッチマトリックス１６０によって電極Ｅ₃に接続される場合に、５ｍＡの電流は、患者の組織Ｒを通してアノードＥ₂からアノードＥ₃に流れると考えられる。この例では、電流供給源１５０のいずれも、電極のいずれかに接続することができるので、厳密には、電極の数（Ｎ）と電流供給源の数（Ｐ）は同じである必要はない。実際に、恐らく、一度にＮ個の電極全てを活性化することはまれであると考えられるので、ＰをＮ未満にして、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）アーキテクチャの供給源１５０の数を低減することが実用にかなっている場合がある。しかし、これは、そうであるとは限らず、供給源及び電極の数は、等しくすることができる（Ｐ＝Ｎ）。図示していないが、スイッチマトリックス１６０は、ＰｘＮのスイッチと同数の制御信号（Ｃ_1,1〜Ｃ_P,N）を含み、供給源１５０_Pの全てをＮ個の電極のいずれかに制御可能に相互接続することが理解されなければならない。適切なスイッチマトリックスの更なる詳細は、本明細書に引用により組み込まれている米国特許公開第２００７／００３８２５０号明細書に見出すことができる。

図２Ｂのアーキテクチャも、図２Ａのアーキテクチャと同様に、特定の数の電極１０６（Ｎ）に関連付けられた何らかの数の電流供給源１５０（Ｐ）を含む。他のより複雑なアーキテクチャも、埋め込み可能な刺激器の技術分野に存在する。例えば、上記で組み込まれた‘２５０公開を参照することができる。しかし、この場合も同じく、一般的にかかる手法の全ては、特定の数の電極１０６に関連付けられるある数の電流供給源１５０を必要とする。

米国特許公開第２００７／００３８２５０号明細書

本発明者は、かかるアーキテクチャ自体が容易にはスケーリングに適さないので、電流供給源と電極の数の結びつきを制限するように考えている。埋め込み可能な刺激システムが複雑になると、より多数の電極が、より多くの柔軟な治療オプションを患者に提供することになる。しかし、電極の数が増加すると、上述の従来の手法による電流供給源の数も増加されなければならない。これは、電流供給源回路が、集積回路上に具現化される時でさえも比較的大きくて複雑であるので、本発明者によって望ましくないと考えられる。従って、より複雑な埋め込み可能な刺激システムの成長を可能にするために、より新しいアーキテクチャの手法が本発明者によって必要であると考えられており、かかる新しいアーキテクチャを本明細書に提示する。

埋め込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）と電極アレイを従来技術に従ってＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）に結合する方式とを示す図である。 埋め込み可能なパルス発生器（ＩＰＧ）と電極アレイを従来技術に従ってＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）に結合する方式とを示す図である。 従来技術によるＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）のための従来の電流供給源アーキテクチャを示す図である。 従来技術によるＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）のための従来の電流供給源アーキテクチャを示す図である。 複数の電極が患者の異なる位置でグループ分けされて提供される本発明の実施形態によるＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）を示す図である。 図３のＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）をサポートする本発明の実施形態による異なる電流供給源アーキテクチャを示す図である。 図３のＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）をサポートする本発明の実施形態による異なる電流供給源アーキテクチャを示す図である。 図３のＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）を作動させるためのタイミング図である。 図３のＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）を作動させるためのタイミング図である。 図３のＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）を作動させるためのタイミング図である。 本明細書に説明する電流供給源アーキテクチャを可能にするための論理を示す図である。 本発明の実施形態によりＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）において電極をグループ分けするための代替の配置を示す図である。 本発明の実施形態によりＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）において電極をグループ分けするための代替の配置を示す図である。

図３は、以前に例示した電極よりも多い数の電極を収容し、かつＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）技術の今後の発展を示すことができるより複雑なＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）２００を示す図である。図示の例では、アレイ１０２₁上に電極Ｅ₁〜Ｅ₈、アレイ１０２₂上に電極Ｅ₉〜Ｅ₁₆、及びアレイ１０２₃上に電極Ｅ₁₇〜Ｅ₂₄を有する８つの電極を各々が収容する３つの電極アレイ１０２₁〜１０２₃がある。アレイ１０２の各々は、好ましいリードコネクタ３８₁〜３８₃においてＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）２００に結合し、リードコネクタは、いずれかの便利な様式でヘッダ３６に配置することができる。これは単に一例に過ぎず、異なる数のアレイ及び各アレイ上の異なる数の電極を使用することができることは理解されなければならない。

この例では、アレイ１０２₁〜１０２₃の各々は、患者の身体の異なる位置に埋め込まれた（又は埋め込み可能な）１群の電極を含み、従って、患者の身体のより広い部分にわたって複雑な刺激パターン及び／又は刺激の提供を可能にする。例えば、坐骨神経痛を緩和するように設計された治療では、アレイ１０２₁のグループ１電極（Ｅ₁〜Ｅ₈）に対するロケーション１は患者の右脚、アレイ１０２₂のグループ２電極（Ｅ₉〜Ｅ₁₆）に対するロケーション２は左脚、及びアレイ１０２₃のグループ３電極（Ｅ₁₇〜Ｅ₂₄）に対するロケーション３は患者の脊柱を含むことができる。腰痛を緩和するように設計された治療では、グループ１のロケーション１は患者の脊柱の右側、グループ２のロケーション２は脊柱の左側、かつグループ３のロケーション３は脊柱の中心位置を含むことができる。代替的に、ロケーション１〜３の各々は、脳深部刺激例では患者の脳の異なる部分を含むことができる。アレイの各々の正確な位置、各アレイの電極の数、及びこれらが提供する特定の治療は、本明細書に説明する概念に関して重要ではない。ロケーションは、患者の身体において重なり合っていないことが好ましい。

「背景技術」の節で上述したように、定説は、電極の数を３倍にすることにより（この例では、８から２４に）、これらの電極をサポートするのに使用するＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）２００の電流供給源の数を３倍にする必要があることを示唆している。この理由は、従来の手法が電流供給源の数を特定の数の電極に関連付けて、従って、２つがスケーリングすると考えられるからである。上述したように、本発明者は、典型的な電流供給源回路の複雑性及びサイズを考えると、これは残念であることを見出している。

本発明の電流供給源アーキテクチャは、電極の数の増加に伴って電流供給源を共有することによって最初に図４Ａに示すように、従来の手法から分岐するものである。図３と合致して、２４の全電極は、図４Ａの電流供給源回路によってサポートされ、身体の３つの異なるロケーションに存在する３つのアレイ１０２₁〜１０２₃（例えば、グループ）を含む。図４Ａは、所定のグループ内に電流供給源１５０に対する電極の１対１対応があるという点で、上述の図２Ａのアーキテクチャに幾分類似している。例えば、各グループにおいて８つの電流供給源１５０と８つの電極がある。図４Ａに対して目新しいのは、グループ選択マトリックス１７０である。グループ選択マトリックス１７０は、電流供給源１５０からの電流がグループの各々の特定の電極に送られることを可能にする。例えば、電流供給源１５０₁は、その電流をグループ１の電極Ｅ₁に、グループ２の電極Ｅ₉に、かつグループ３の電極Ｅ₁₇に送ることができる。電流供給源１５０₂は、その電流をグループ１のＥ₂に、グループ２のＥ₁₀に、かつグループ３のＥ₁₈などに送ることができる。

グループ制御は、この例では、３つのグループ制御信号Ｇ１〜Ｇ３の使用によって可能になる。Ｇ１がアサートされると、グループスイッチマトリックス１７０のスイッチ（例えば、トランジスタ）が閉じて、それぞれ電流供給源１５０₁〜１５０₈の各々からグループ１電極Ｅ₁〜Ｅ₈に電流を送る。（勿論、電流供給源１５０₁〜１５０₈の全てが所定の瞬間にプログラムされて電流を提供することができるとは限らないので、電流は、単にＧ１のアサーションによって電極Ｅ₁〜Ｅ₈において必ずしも流れるとは限らない。）Ｇ２がアサートされると、電流供給源１５０₁〜１５０₈の各々は、グループ２電極Ｅ₉〜Ｅ₁₆に結合され、同様にＧ３がアサートされると、電流供給源１５０₁〜１５０₈の各々は、グループ３電極Ｅ₁₇〜Ｅ₂₄に結合される。スイッチとして示すが、グループスイッチマトリックス１７０はまた、複数のマルチプレクサを含むことができることは理解されなければならない。

電極Ｅ₁₃は、５ｍＡの電流を出力することになり、一方、電極Ｅ₁₂は、その５ｍＡの電流を受け入れることになると仮定する。この例では、供給源１５０₅は、５ｍＡ相当の電流のソースになるようにプログラムされ、供給源１５０₄は、５ｍＡの電流のシンクになるようにプログラムされ、グループ制御信号Ｇ２がアサートされる。

このアーキテクチャにより、電流供給源の数をスケーリングする必要はなく、例えば、この例の電流供給源１５０の数は、たとえ２４の電極がサポートされても８に等しい。電極の第４のグループ（例えば、Ｅ₂₅〜Ｅ₃₂）も、これらの同じ８つの電流供給源などによってサポートすることができる。これは、大きな利益であり、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）２００によって電流供給源のリソースを節約する。

図４Ｂは、グループ選択マトリックス１７０を使用する別の電流供給源アーキテクチャを示している。図４Ｂのアーキテクチャは、そのアーキテクチャが、Ｐ個の電流供給源１５０₁〜１５０_Pを各グループの電極の数（Ｎ＝８）に等しいスイッチマトリックス出力の数に関連付けるためにスイッチマトリックス１６０を使用するという点で、上述の図２Ｂのアーキテクチャに幾分類似している。従って、スイッチマトリックス１６０は、電流供給源１５０₁〜１５０_Pのいずれかの電流をスイッチマトリックス１６０出力のいずれかに提示することを可能にし、グループ選択マトリックス１７０は、次に、これらの出力を選択されたグループの特定の電極に送る。

ここでもまた、電極Ｅ₁₃は、５ｍＡの電流を出力することになり、一方、電極Ｅ１２は、その５ｍＡの電流を受け入れることになると仮定する。この例では、Ｐ個の供給源のいずれも、電流のソース及びシンクになるように選ぶことができ、供給源１５０₁は電流のソースであるが、供給源１５０₂は、電流のシンクであることになると仮定する。電極信号Ｃ_1,5及びＣ_2,4をアサートして、スイッチマトリックス１６０の必要なスイッチ（図示せず）を閉じ、供給源１５０₁を第５のスイッチマトリックス出力にかつ供給源１５０₂を第４のスイッチマトリックス出力にそれぞれ接続する。グループ制御信号Ｇ２をアサートして、これらのスイッチマトリックス出力をそれぞれ電極Ｅ₁₃及びＥ₁₂に送る。

図５は、図４Ａ又は図４Ｂの電流供給源アーキテクチャを使用して可能にすることができる治療の例を示している。従来通り、３つのグループを定める３つの電極のアレイを使用して、患者の３つの異なるロケーションに治療を提供する。これらのロケーションの各々における適切な治療は、既に判断されていると仮定することができる。例えば、ロケーション１において、電極Ｅ₃から電流をソースさせ、電極Ｅ₂及びＥ₄からその電流をシンクさせ、かつこの例示目的のためには重要でない特定の大きさ及び持続時間ｔ_dにおいてそうするように判断されていると仮定することができる。かかる治療は、図示のようなｆの周波数で提供されなければならないと更に仮定することができる。ロケーション２において、この場合も同様にｆの周波数で電極Ｅ₁₁から電流をシンクさせ、電極Ｅ₁₀及びＥ₁₂からその電流をソースさせるように判断されていると更に仮定することができる。ロケーション３において、この場合も同様にｆの周波数で電極Ｅ₁₈から電流をソースさせ、電極Ｅ₁₉からその電流をシンクさせるように判断されていると更に仮定することができる。

図４Ａのアーキテクチャを使用する場合に、かかる治療は、図５に示すように適用することができる。図示のように、ロケーションの各々における治療は、様々な治療が重なり合わないように交互配置される。それによって電流供給源１５０を時分割様式で共有及び作動させることを可能にし、最初にロケーション１、次にロケーション２、次にロケーション３での治療の付与専用にして、更にロケーション１になどに戻る。所定のグループ内、すなわち、特定のロケーションにおいて電流供給源１５０₁〜１５０₈に対する電極の１対１対応がある図４Ａのアーキテクチャを使用すると仮定する。この場合には、電流供給源１５０₂〜１５０₄を使用してグループ１／ロケーション１の電極Ｅ₂〜Ｅ₄に治療を提供する。グループ制御信号Ｇ１は、図５に示すようにこの時間中にアサートされることに注意すべきである。次に、その後に、例えば、以下で更に説明するような回復期間ｔ_rp後に、これらの同じ電流供給源１５０₂〜１５０₄を使用して、グループ２／ロケーション２の電極Ｅ₁₀〜Ｅ₁₂に治療を提供するが、今度はグループ制御信号Ｇ２がアサートされた状態である。この場合も同様に別の回復期間後に、これらの３つの同じもののうち２つの電流供給源１５０₂〜１５０₃を使用して、グループ３／ロケーション３の電極Ｅ₁₈及びＥ₁₉に治療を提供するが、今度はグループ制御信号Ｇ３がアサートされた状態である。要約すると、異なるグループ／ロケーションにおいて治療パルスを交互配置することにより、電流供給源１５０は、共有することができ、増加した数の電極をサポートするために数を増加させる必要はない。

公知のように、図５に示すような刺激パルスの後に、一般的に、活性化された電極において反対の極性のパルスが続くと考えられ、更にその後に、注入電荷の蓄積を低減し、次の刺激パルスの提供を準備するために付加的ステップを取ることができる。かかる時間の各部分は、一般的に回復段階と呼ばれる場合があり、期間ｔ_rp中に起こることが図５に示されている。先行する回復段階が終了するまで次の刺激パルスを発しないことが好ましい。回復段階中に起こる詳細は、簡単にするために図５には示されていない。

異なるロケーションにおける治療を交互配置することができる程度は、刺激の周波数ｆ、刺激パルスの持続時間ｔ_d、及び回復期間ｔ_rpの持続時間のようないくつかのファクタに依存することになる。図示のように電流供給源の交互配置及び共有が行われるために、これらの様々なタイミング期間は、電流供給源へのアクセスを時分割することができるように衝突してはならない。

それを説明した上で、開示する技術に修正を行って、少なくとも一部の潜在的な衝突に適応させることができる。例えば、図６Ａに示すように、グループ２／ロケーション２の電極に提供される治療の周波数（ｆ₂）は、グループ１／ロケーション１及びグループ３／ロケーション３の電極に提供される周波数（ｆ₁）と異なることが分かる。これは、時に、グループ２／ロケーション２の刺激が他のグループ／ロケーションの刺激と重なり合う衝突の期間ｔ_cを密封する。例えば、図６Ａに具体的に示されているのは、グループ２／ロケーション２とグループ１／ロケーション１の間の衝突であり、これらのグループ／ロケーションの両方は、同じ電流供給源１５０₂〜１５０₄からのサポートを呼んでいると考えられる。この状況においてかつ衝突が頻繁には起こらないと仮定すると、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）２００の論理２５０（図７を参照して後に説明する）は、望ましい電流供給源１５０₂〜１５０₄へのグループ１／ロケーション１電極アクセスのみを可能にすることによって衝突を調整するように判断することができる。換言すれば、グループ２／ロケーション２電極は、図６Ａに点線によって表されているように、衝突中に簡単にはパルス駆動されないと考えられる。ここでもまた、かかる衝突は頻繁には起こらないと仮定すると、時折グループ／ロケーションにおいて刺激パルスが足りないことは、患者の治療に実質的な影響を与えるはずはない。また、かかる治療間隙のマイナス面は、衝突中に電流供給源へのアクセスを可能にされているグループ／ロケーションを交替させることにより、例えば、第１の衝突事例でグループ１／ロケーション１、第２の衝突事例でグループ２／ロケーション２、第３の衝突事例でグループ１／ロケーション１などを可能にすることによって緩和することができる。

このタイプの衝突も、使用する電流供給源アーキテクチャに応じて異なる方法で解決することができる。図６Ｂは、図６Ａに示すグループ１／ロケーション１とグループ２／ロケーション２の間の同じ衝突を示している。しかし、ここではＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）の論理２５０は、電流供給源を共有することではなく、異なる電流供給源をグループ１／ロケーション１及びグループ２／ロケーション２に提供することによって衝突を解決する。勿論、これは、スイッチマトリックス１６０を使用する図４Ｂのアーキテクチャのように特定の電極に電流供給源を自由に割り当てることができるより柔軟なアーキテクチャを使用すると仮定するものである。衝突を認識して、論理２５０は、代わりにグループ１／ロケーション１の電極に割り当てられるそうでなければ予想されたと考えられる電流供給源（すなわち、供給源１５０₂〜１５０₄）ではなく、電流供給源１５０₁、１５０₅、及び１５０₆をグループ２／ロケーション２の電極Ｅ₁₀、Ｅ₁₁、及びＥ₁₂に割り当てる。衝突中に、両グループ制御信号Ｇ１及びＧ２をアサートすることができることに注意すべきである。電流供給源１５０₂〜１５０₃は、グループ３／ロケーション３の電極にも割り当てられ、これは、グループ１／ロケーション１とグループ３／ロケーション３の間に衝突がないので可能である点にも注意すべきである。

上述したように、本明細書に開示する様々な電流供給源アーキテクチャの制御は、図７に示すように、適正にプログラムされた論理回路２５０によって達成することができる。論理２５０は、一例では、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）に一般的であるようにマイクロコントローラを含むことができる。マイクロコントローラ２５０は、多くの異なるＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）機能を実施することができるが、本明細書に関連することとして、マイクロコントローラは、患者に対して治療を指示する１つ又はそれよりも多くの刺激プログラム２５５を処理し、相応に電流供給源及びグループを有効にする役割を担う。一実施形態において、刺激プログラム２５５は、各グループ／ロケーションに対して個別の刺激プログラムを含み、特定のプログラムは、患者が特定の設定に対する患者の好みを表す適合手順を通して得られる。図示のように、マイクロコントローラ２５０は、最終的に、特定の電流供給源１５０を有効にすること及び電流パルスの大きさ、極性、及び持続時間を識別することを含め、適切な時に電流供給源アーキテクチャに指令を出す。また、最終的にマイクロコントローラ２５０によって出されるのは、グループ選択マトリックス１７０において受け入れられるグループ制御信号（Ｇ１、Ｇ２、その他）である。例えば、図４Ｂに図示かつ説明するように、電流供給源アーキテクチャがスイッチマトリックス１６０を使用する場合に、マイクロコントローラ２５０はまた、そのマトリックスに対して制御信号（Ｃ_1,1〜Ｃ_P,N）を出すことができる。図６Ａ及び図６Ｂに関して上述したような衝突を刺激プログラム２５５が提示する限り、特定の調整論理２６０を使用して、ある一定の刺激パルスを省略すること（図６Ａ）、可能である場合は代替の電流供給源１５０をルート変更すること（図６Ａ）、又は他の方法によるなどして衝突を解決することができる。

この点で、電極のグループ／ロケーションは、ＩＰＧ（埋込み可能なパルス発生器）に結合された特定のアレイ１０２に対応すると仮定されている。しかし、これは、必ずしも当て嵌まらず、電極のグループ及びこれらの位置は、他の方法で確立することができる。例えば、図８Ａは、８つの３グループに分けられた２４の電極を有する単一電極アレイを示している。これらのグループの各々は、たとえ同じアレイ１０２上に存在しても治療に対して異なるロケーションに対応し、従って、このタイプの電極グループ分け配置は、本明細書に説明する電流供給源アーキテクチャから依然として利益を得ることができる。例えば、図４Ａのアーキテクチャを使用する場合に、８つの電流供給源１５０を使用することができ、又は図４Ｂのアーキテクチャを使用する場合に、Ｐ個の電流供給源を使用することができる。図８Ｂは、複数のアレイ（１０２₁及び１０２₂）が、たとえかかるアレイが正確に患者の同じ位置になくても、８つの電極の１グループとして処理される別の例を示している。それにも関わらず、図８Ｂに存在する２４電極は、８電流供給源（図４Ａ）又はＰ個の電流供給源（図４Ｂ）によってサポートすることができる。

「電流供給源」は、一定電流供給源、一定電圧供給源、又はかかる供給源の組合せのような電極に刺激電流を送出することが可能なあらゆるタイプの電源を含むことが理解されなければならない。

「マイクロコントローラ」は、一体化されるか否か、又はハードウエア又はソフトウエアに実施されるか否かに関わらず、あらゆる適切な論理回路として理解されなければならない。

本発明の特定の実施形態を図示かつ説明したが、上記説明は、本発明をこれらの実施形態に限定するように意図していないことは理解されなければならない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者には明らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲によって定める本発明の精神及び範囲に該当する場合がある代替物、修正物、及び均等物をカバーするように意図している。

１０２₁ 電極アレイ
１５０₁ 電流供給源
１７０ グループ選択マトリックス
Ｅ₁ 電極
Ｇ１ グループ制御

Claims (24)

1. ケースと、
   前記ケースに結合され、各アレイが患者のある位置に埋め込むように構成された複数の電極を有するグループを含む、複数のアレイと、
   前記ケースの内側の複数の電流供給源と、
   前記複数の電流供給源を前記複数の電極の選択されたグループに結合するための、少なくとも１つのグループ制御信号によって制御可能な前記ケースの内側のグループ選択マトリックスと、
   を含むことを特徴とする埋め込み可能な刺激デバイス。
2. 各グループ内のＮ個の電極と、Ｎ個の電流供給源とが存在することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 各アレイが、コネクタで前記ケースに結合することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
4. 前記電極は、各アレイ上に線形に配置されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
5. 前記グループ選択マトリックスは、所定の時点に前記複数の電流供給源を前記選択されたグループだけに結合することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
6. 前記グループ選択マトリックスは、所定の時点に前記複数の電流供給源を前記選択されたグループ及び別のグループに結合することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
7. 前記ケースの内側のマイクロコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
8. 前記マイクロコントローラは、前記少なくとも１つのグループ制御信号をアサートして第１の時点で前記複数の電流供給源を第１のグループに結合し、第２の時点で該複数の電流供給源を第２のグループに結合するように構成されることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
9. Ｘ個のグループが存在し、
   前記マイクロコントローラは、前記少なくとも１つのグループ制御信号をアサートしてＸ個の異なる時点で前記複数の電流供給源を前記Ｘ個のグループの各々に結合するように構成される、
   ことを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
10. 前記マイクロコントローラは、少なくとも１つの刺激プログラムを受信し、該少なくとも１つの刺激プログラムに従って前記少なくとも１つのグループ制御信号を有効にするように構成されることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
11. 各々が複数の電極を含む複数のグループと、
    複数の電流供給源と、
    前記電流供給源の各々を複数のスイッチマトリックス出力のいずれかに結合するためのスイッチマトリックスと、
    前記複数のスイッチマトリックス出力を前記複数の電極の選択されたグループに結合するために少なくとも１つのグループ制御信号によって制御可能なグループ選択マトリックスと、
    を含むことを特徴とする埋め込み可能な刺激デバイス。
12. 各グループ内のＮ個の電極と、Ｎ個の電流供給源とが存在することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
13. 各グループ内のＮ個の電極と、Ｐ個の電流供給源とが存在することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
14. Ｐが、Ｎ未満であることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
15. 各々が前記電極のグループのうちの１つを含む複数のアレイを更に含み、
    各アレイが、患者の異なる位置に埋め込み可能である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
16. １つのアレイを更に含み、
    前記電極のグループの全てが、前記アレイ上に位置付けられる、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
17. 複数のアレイを更に含み、
    電極の少なくとも１つのグループが、複数の前記アレイ上に位置付けられる、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
18. 前記グループ選択マトリックスは、所定の時点に前記複数の電流供給源を前記選択されたグループだけに結合することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
19. 前記グループ選択マトリックスは、所定の時点に前記複数の電流供給源を前記選択されたグループ及び別のグループに結合することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
20. 前記スイッチマトリックスは、前記電流供給源の各々を前記複数のスイッチマトリックス出力の全てに結合することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
21. マイクロコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
22. Ｘ個のグループが存在し、
    前記マイクロコントローラは、前記少なくとも１つのグループ制御信号をアサートしてＸ個の異なる時点で前記複数の電流供給源を前記Ｘ個のグループの各々に結合するように構成される、
    ことを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。
23. Ｘ個のグループが存在し、
    前記マイクロコントローラは、前記少なくとも１つのグループ制御信号をアサートしてＸ個の異なる時点で前記複数の電流供給源を前記Ｘ個のグループの各々に結合するように構成される、
    ことを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。
24. 前記マイクロコントローラは、少なくとも１つの刺激プログラムを受信し、該少なくとも１つの刺激プログラムに従って前記少なくとも１つのグループ制御信号と前記スイッチマトリックスのための制御信号とを有効にするように構成されることを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。

Images