專利名稱：在多極電極(尤其是植入體)的陰極間分配電流的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及對包括至少一個陽極和至少兩個陰極的多極電極提供電流的領域，該多極電極尤其指構成用于激發或刺激人或動物的大腦區域、平滑肌或橫紋肌、傳出神經或傳入神經、感覺器官、或者更普遍地，神經系統的植入體的部分。
背景技術：
在某些領域，不可避免地用到多極電極，以實現根據預定的方案有效地刺激一個或多個區域。例如在功能性電刺激領域就是這種情況，功能性電刺激當前成為了恢復癱瘓肢體運動的主要方法這種刺激用于通過用電激局部直接刺激和/或間接刺激神經來激活一塊或多塊肌肉。
當前，這種刺激通過一個置于身體內部的中央植入體來實現。由于運動管理的巨大復雜性，因此需要使用各種不同的刺激電極，以致于需要許多線來將電極與植入體的控制電子設備連接起來。這些線必須頻繁穿過關節，因而植入所需要的外科手術就尤其困難。從而限制了刺激區域的數量。此外，線的存在使植入體變得脆弱，也限制線可以控制的電極的數量。另外，對形狀和定義電激的參數(尤其是時間的)的控制需要得尤其大。
發明內容
本發明的目的就是改善這種狀況。
為此，本發明尤其提出一種專用于在至少一個多極刺激電極的n(n大于或等于2)個陰極之間分配電流的設備(或輸出級)，其中該多極刺激電極還包括至少一個陽極。
該設備的特征在于該設備包括一個可重構電流鏡，該可重構電流鏡包括分別與n個陰極耦接的n個輸出，并被制成用于在這n個輸出上發出一個控制電流的n個互補分量，這n個互補分量的值分別選定，并且在控制電流強度變化的情況下保持基本恒定，以便容許刺激的基本恒定的空間定位。
在此，“互補分量”指的是其總和等于控制電流值(Idac)的各個分量，例如Idac/3，Idac/6，Idac/6，Idac/3。
根據本發明的設備可以包括其它可以分開或合并的特征，尤其-可重構多輸出電流鏡可以是模塊型的， 于是它可以包括一個電流-電壓轉換器，該電流-電壓轉換器與p個可編程跨導電壓-電流轉換器相耦接，○i)該電流-電壓轉換器可以包括至少一個用于吸收電流的輸入端、一個接地端、一個輸出端，可以被制成用于建立在輸出端與接地端之間選定的、隨吸收電流變化的電位差，○ii)每個可編程跨導電壓-電流轉換器可以包括至少一個輸入端、一個接地端、一個用于吸收電流的輸出端、和一個用于接收邏輯信號的控制總線，○iii)該電流-電壓轉換器的輸入端于是連接到所述模塊化可重構多輸出電流鏡的輸入端，○iv)該電流-電壓轉換器的接地端和所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器的接地端連接到所述模塊化可重構多輸出電流鏡的接地端M，○v)所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器的每一個的輸入端連接到所述電流-電壓轉換器的輸出端。
○vi)所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器的每一個的輸出端連接到所述模塊化可重構多輸出電流鏡的輸出之一，○vii)每個可編程跨導電壓-電流轉換器的控制總線連接到所述模塊化可重構多輸出電流鏡的各控制輔助總線。
所述電流-電壓轉換器和所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器最好具有匹配結構，-所述可重構多輸出電流鏡可以是被稱作分配器類型的， 于是它可以包括一個電流-電壓轉換器，該電流-電壓轉換器與一個電壓-電流轉換器及一個m輸出可控均衡電流分配器相耦接，○i)所述電流-電壓轉換器于是可以包括至少一個用于吸收電流的輸入端、一個接地端、一個輸出端，并被制成用于建立在輸出端與接地端之間選定的、隨所吸收的電流而變的電位差，○ii)所述電壓-電流轉換器可以包括至少一個輸入端、一個接地端、一個專用于吸收電流的輸出端，○iii)所述可控均衡電流分配器可以包括至少一個用于發送電流的輸入端、一個輸出總線(該輸出總線的每個輸出都吸收電流)、一個接收邏輯信號的控制總線，○iv)所述電流-電壓轉換器的輸入端于是連接到所述分配器型可重構多輸出電流鏡的一個輸入端，○v)所述電流-電壓轉換器的接地端和所述電壓-電流轉換器及所述可控均衡電流分配器的各接地端都連接到所述分配器型可重構多輸出電流鏡的接地端，○vi)所述可控均衡電流分配器的輸入端連接到所述電壓-電流轉換器的輸出端，○vii)所述可控均衡電流分配器的控制總線連接到所述分配器型可重構多輸出電流鏡控制總線，以及○viii)所述可控均衡電流分配器的輸出總線連接到所述分配器型可重構多輸出電流鏡的輸出總線， 所述電流-電壓轉換器和所述電壓-電流轉換器最好具有成對的結構，-在陽極內流動的電流(等于在電流鏡的各輸出端上發送的電流的總和)與控制電流之間的比率可以是可設置的或不可設置的，-一個由n個電容構成的電容組每個都可以確保一個輸出與一個陰極的耦接，可以往輸出上連接一個電壓監視設備，用于分別測量電流鏡的輸出端的電壓，以使得各輸出容許通過一個高壓供電模塊來調節所述多極電極的陽極極化， 它可以包括一個模-數轉換器網絡、或一個由n個電壓比較器構成的網(每個電壓比較器用于比較所述電流鏡的輸出端的n個電壓和一個公共參考電壓)、或由2n個電壓比較器成對構成的網(用于比較所述電流鏡的輸出端的n個電壓和兩個公共參考電壓)，-一個放電控制設備可以與所述電流鏡的各輸出和所述陽極耦接，并用于在刺激結束時在電流鏡的每個輸出與陽極之間建立一個導通通路，以便觸發各陰極向陽極的n個放電電流的流動， 所述n個放電電流可以來源于電容器組的n個電容分別聚集的n個能量， 它可以用于將每個放電電流限制到在相關輸出端上所發送的刺激電流的最大值的一部分。
一種這樣的電流分配設備(或輸出級)可以有利地成為至少一個多極電極的控制電子設備的一部分，該電極包括至少一個陽極和至少兩個陰極。于是該控制電子設備還包括i)一個數-模轉換器，該數-模轉換器用于將電流幅度的指令轉換為模擬控制電流，并與電流分配設備耦接以便為之提供控制電流，ii)一個高壓供電模塊，該高壓供電模塊與至少一個陽極耦接，并用于在選定的電壓下極化陽極，以便該陽極容許由電流分配設備施加在每個陰極上的電流流動。
所述數-模轉換器可以具有稱為“單電流源”的結構，該結構容許保證其轉換函數的單調性。
所述高壓供電模塊可以是一個“直流-直流”類型的轉換器。在這種情況下，它可以按照感性存儲斬波器(例如“boost”(升壓)類型的)的形式制作，或包括一個容性存儲電荷泵(例如Dickson泵)，該電荷泵有時與一個多路復用器耦接。在后一種情況下，高壓供電模塊可以在連續工況下，或在不連續工況下工作。
本發明還涉及一個分布式刺激單元(USR)，例如植入體，該分布式刺激單元包括至少一個多極電極，該多極電極包括至少一個陽極和至少兩個陰極、至少一個前述類型的控制電子設備。
該分布式刺激單元可以包括一個數字控制器(CN)，該數字控制器負責發送電流幅度指令以及定義在可重構多輸出電流鏡的各輸出端上發送的電流分量值。在這種情況下，所述數字控制器和控制電子設備(EC)可以例如分別構成一個混合型ASIC的數字部分和模擬部分。
此外，所述數字控制器可以負責從所施加的電流值、高壓供電模塊的輸出電壓、以及由電壓監視設備在可重構多輸出電流鏡的輸出端測得的測量值推算出每個電極的阻抗，以便控制陽極的極化。
本發明還涉及一種刺激設施，該刺激設施包括至少一個前述類型的分布式刺激單元和一個負責與每個分布式刺激單元交換數據的控制器(CR)。
此外，每個分布式刺激單元和所述設施的控制器可以包括通過波(或通過總線線路)的傳輸裝置，以及負責管理根據一個在所述控制器和每個分布式刺激單元之間選定的協議來傳輸數據的裝置。
本發明還涉及一個在前述類型的設施的控制器與至少一個分布式刺激單元之間通過介質通信的協議。該協議的特征在于它在于根據滑動間隔的分布式刺激單元的組發言權原則來管理接入介質，該原則基于一種取決于與組內每個節點分別相關聯的優先級以及取決于拓撲特征(例如數據速率和傳播時間)的時間間隔的自動定位。
例如，所述接入介質管理用于優化對通帶的利用。
前述電流分配設備(或輸出級)、控制電子設備、分布式刺激單元(植入體)、刺激設施、以及通信協議尤其適用于刺激動物或人的神經或肌肉。
在閱讀下文中的詳細描述以及附圖之后，本發明的其它特征和優點將顯現出來，這些附圖包括-圖1示意性地說明了根據本發明的刺激設施的一個實例，-圖2示意性地說明了根據本發明的控制電子設備的一個實例，該控制電子設備與一個多極電極及一個數字控制器耦接，-圖3示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的“boost(升壓)”類型斬波器式的高壓供電模塊的一個第一實例，-圖4示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的Dickson泵式高壓供電模塊的一個第二實例，-圖5示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的Dickson泵式高壓供電模塊和多路復用器的一個第三實例，-圖6示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的輸出級的一個實例，-圖7示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的輸出級的放電控制模塊的一個實例，-圖8示意性地說明了時序圖實例，該時序圖定義了穿過多極電極的電流I的和放電控制模塊的控制信號(SA、SB、SC)(來自于數字控制器)的時域演變，-圖9示意性地說明了在(1/4，0，0，3/4)類型的電流分配情況下，往神經上纏繞之前的多極電極的實例(左部分)，以及裝配了所述多極電極的神經及其神經纖維的實例(右部分)，-圖10A和10B示意性地說明了用于根據本發明的一個控制電子設備的輸出級的一個可重構多輸出電流鏡的電流-電壓轉換器的兩個實施例，-圖11A至11C示意性地說明了用于根據本發明的一個控制電子設備的輸出級的一個可重構多輸出電流鏡的電壓-電流轉換器的三個實施例，-圖12A至12C示意性地說明了用于根據本發明的一個控制電子設備的輸出級的一個可重構多輸出電流鏡的可控電壓-電流轉換器的三個實施例，
-圖13示意性地說明了用于根據本發明的一個控制電子設備的輸出級的一個可重構多輸出電流鏡的可編程跨導式電壓-電流轉換器的一個實施例，-圖14示意性地說明了用于根據本發明的一個控制電子設備的輸出級的一個可重構多輸出電流鏡的一個均衡電流分配器的一個實施例，-圖15A和15B示意性地說明了用于根據本發明的一個控制電子設備的輸出級的一個可重構多輸出電流鏡的一個可控均衡電流分配器的兩個實施例，分別為N溝道及P溝道的TECs式的。
-圖16示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的輸出級的模塊型可重構多輸出電流鏡的一個實施例，-圖17示意性地說明了用于根據本發明的控制電子設備的輸出級的分配器型可重構多輸出電流鏡的一個實施例，-圖18更詳細地說明了用于根據本發明的控制電子設備的輸出級的分配器型可重構多輸出電流鏡的另一個實施例，-圖19示意性地說明了一個根據本發明的刺激設施內的個別發言權及組發言權的概念，-圖20示意性地說明了由相對定位引起的位移，-圖21示意性地說明了相對定位情況下的重新校準，-圖22示意性地說明了與一組USRs相關聯的時間窗口及其分解為與所述組的每個USR相關聯的時間間隔，-圖23示意性地說明了一組USRs內的時間間隔的滑動機制，-圖24示意性地說明了接入介質的時序圖的一個第一實例，以及-圖25示意性地說明了接入介質的時序圖的一個第二實例。
各附圖將不僅可以用于完善本發明，而且，在必要的情況下，可以有助于其定義。
具體實施例方式
本發明用于容許對至少一個多極電極的各陰極進行分布式供電。
在下文中，作為說明性而非限制性的實例，認為電極屬于一個為了刺激一個或多個區域(例如一個或多個神經，和/或一個或多個肌肉)而用于植入人體或動物體內的植入體的一部分。但是，這種電極可以用于其它領域，例如刺激大腦、或者刺激傳入神經通路的感覺系統或生物傳感器本身。
正如圖1中示意性地說明的那樣，一個植入體I(或USR，分布式刺激單元)主要由一個與傳輸裝置MT和控制電子設備EC耦接的數字控制器CN構成，該控制電子設備EC本身又與一個多極電極EM耦接，該多極電極EM包括至少一個陽極A和至少兩個陰極Ki(i＝1至2)。當多極電極EM專用于刺激神經時，該電極最好制成圓柱形并且包括至少一個陽極A和例如4個陰極K1至K4(I＝1至4)。但是，其它形狀的電極也可以考慮。
如圖1所示，植入體I可以與一個或多個其它植入體一起構成刺激設施IS的一部分。在這種情況下，每個植入體I構成被稱作分布式刺激單元(USR)的部件，所述設施最好包括一個與每個植入體I耦接(最好通過波(例如射頻RF類型的)，但通過總線線路的耦接也可考慮)的外部控制器(CR)。這種耦接用于容許在每個植入體I與所述設施的控制器CR之間進行數據交換。因此，控制器CR可以給每個植入體傳輸數據，例如定義配置或詢問消息、有時是能量方面的消息。此外，植入體I可以向控制器CR傳輸一些例如定義刺激錯誤或命令不一致或放棄的通知的數據。
這種傳輸可以例如以異步分組的方式來實現。此外，至少從控制器CR向植入體I的傳輸可以在涉及設施的一組植入體的情況下以點對多點(或英文的multicast，組播)的方式，或在涉及設施的所有植入體的情況下以廣播(英文的broadcast)的方式，或在只涉及設施的單獨一個植入體的情況下以點對點(英文的unicast)的方式進行。
所述刺激設施還可以包括一個或多個與控制器CR耦接的傳感器，和/或一個也與該控制器CR耦接的、容許患者(刺激對象)例如中斷刺激程序的患者界面。
此外，正如在下文中將看到的那樣，各植入體I(或USRs)可以被動態地重組為不同組，這些組例如容許同時控制一個為實現給定運動的最小的植入體I(或USR)組，某些植入體(或USRs)可以屬于不同的組(就象此處的USR2和USRi的情況)。
例如，抬腳需要同時收縮髖、膝、踝三個屈肌；因此刺激這些肌肉的三個USRs將可以為此運動而重組。
現在參照圖2，以便說明根據本發明的一個植入體的控制電子設備EC的主要成分。重要的是要注意到圖2中所說明的控制電子設備EC是專用于一個包括四個陰極Ki(i＝1至4)的多極電極EM的。但是，本發明并不局限于這類多極電極。事實上，本發明涉及任何具有至少一個陽極和至少兩個陰極的刺激設備。
為了便于理解描述，給出了如下的多個定義-ASIC在此指專用于一個應用的集成電路，-混合型ASIC在此指一個包括數字處理部分和模擬處理部分的ASIC，-Vdd表示植入體I的電源的正接線端，也不加區分地指供電電壓值。例如后者等于3伏(V)，但是，也可以采用例如更好地適用于所述ASIC的實施方式的任何其它電壓。
-Gnd表示電氣接地，也不加區分地表示植入體I的電源的負接線端(因為它們連接在一起)或所述ASIC的基底的電氣接地(如果所述ASIC的技術要求將其基底接到最低電位，正如P型基底上的CMOS技術的這種情況)。
此外，在總線內部，所有的信號帶有該總線的名稱，并用一個置于該總線名稱后的方括號內的下標來區分。此外，當需要明確表示總線的大小時，該總線的名稱后面跟著一對方括號，該方括號包含構成該總線的線的最低下標和最高下標，這兩個下標由字符“”分開。可以將這同一標記法用于標注總線的一部分。最后，對于特別復雜的總線，可以采用多維標記方法。下面給出了幾個標記的例子-X既表示一個信號，也表示一條總線，
-X[1:10]表示一條10信號的總線，-X[3]表示名為X的總線的第三信號，-X[3:5]表示通過從總線X抽取三個信號形成的總線，-Y[1:5][1:4]表示一條20(5×4)個信號的總線，該總線分為5個輔助總線，每個輔助總線包括4個信號，-Y[3][2]表示一個信號，以及-Y[3]為一條4個信號的總線，也可以寫成Y[3][1:4]。
控制電子設備EC可以例如以一個混合ASIC的模擬部分的形式實現，該混合ASIC的數字部分可以包括一個數字控制器CN，為圖2中所描述的類型，在下文中，只通過它能向控制電子設備EC傳送的命令來描述該數字數字控制器CN。在這里也不描述圖1中所描述的傳輸裝置MT。
控制電子設備EC包括至少三個部分。
第一部分由一個數-模轉換器DAC構成，該數-模轉換器負責把從數字控制器CN接收到的電流幅度指令(Csgn)轉換成輸出模擬電流Idac。
第二部分由一個高壓供電模塊AHT構成，該高壓供電模塊AHT負責在足以容許由輸出級ES(也被稱作電流分配設備)施加到每個陰極上的電流進行流動的高電壓下極化多極電極EM的陽極A。例如，該高電壓可以由低壓電源Vdd產生。
第三部分由輸出級ES(也被稱作電流分配設備)構成，該輸出級ES主要用于將模擬輸出電流Idac分配成分量，并將這些分量傳輸到多極電極EM的各個不同陰極Ki。正如在下文中將看到的那樣，該輸出級ES最好還確保補償由穿過多極電極EM的電流所聚集的電荷，以便確保穿過每個陰極Ki的刺激電流的平均值為零。
控制電子設備EC的這三個部分接收電源Vdd和電氣接地Gnd。
轉換器DAC例如是一個以電流方式運行的8位數/模轉換器。例如電流可以被程序設定為0至1.25mA，有時以5μA為步長。該轉換器DAC最好采用一種被稱為“單電流源”式的結構，這種結構保證其轉換函數的單調性。
此外，轉換器DAC具有輸入DacOn，該輸入DacOn在被置于邏輯“0”電平時限制發送出的電流為零(Idac＝0)，而在被置于邏輯“1”電平時授權一個等于(2N-1)I_LSB的電流有效。在此，N表示轉換器的位數(例如N＝8位)，而I_LSB表示該轉換器的量化步長(例如5μA)。
為了使總功耗最小，有時可以使用這樣一種轉換器DAC這種轉換器在其輸入DacOn被置于邏輯電平“0”時使其功耗最小，甚至為零。
高壓供電模塊AHT提供多極電極EM的陽極極化電壓。對于大多數刺激而言，該電壓高于電源電壓Vdd。因此，高壓供電模塊AHT最好是一個“直流-直流”類型的轉換器。為了限制所消耗的功率，可以由數字控制器CN根據要施加的刺激電流的幅度先驗地確定陽極極化電壓。此外，輸出級ES向數字控制器CN返回一個信息RA，該信息RA與控制各個不同陰極Ki的電流發生器的端子上的電壓幅度相關。于是可以在刺激階段使用該信息，以便調整陽極極化。
例如，該高壓供電模塊AHT可以以感性的存儲型斬波器(例如“boost(升壓)”型的)的形式實現。正如專業人士所知，這種斬波器由單一一個控制信號控制，對于一個給定的負荷，該控制信號的頻率和占空比決定輸出電壓。在圖3中，說明了一個采用四元件的升壓型斬波器的一個實例一個電感L、一個電容C、一個二極管(例如低閾電壓“schottky”型的)D、一個受控開關IC。在這種實施例中，輸入信號Cde獨自構成了圖2中的標注為HTCtrl的束。
元件L、D、C最好是所述ASIC的外部分離元件。此外，受控開關IC可以是分離元件(有時為專用的)、或集成在所述ASIC中的設備(例如絕緣柵極及N溝道場效應晶體管，如圖3所示)。
在一種實施變型中，所述高壓供電模塊AHT可以包括一個容性存儲型電荷泵，例如一個采用CMOS技術的Dickson泵。圖4中說明了一個五級Dickson泵的實例。在此，各二極管通常與柵極與漏極相連的(例如N溝道的)MOS晶體管共同實現。也可以采用更復雜的方案，該方案容許擺脫閾電壓。在圖4中，標注I11、I12、I21、I22表示CMOS反向器，這些CMOS反向器在Vdd和Gnd之間被供電，并被適當加工，以便能在一個與所考慮的運行頻率兼容的時間內對電容充電。當信號P1和P2為兩個同頻率的矩形信號時，所述泵的空輸出電壓只依賴于級數和Vdd的值。此外，運行頻率控制所述轉換器的輸出電阻，從而提供一種控制充電輸出電壓的裝置。因此，所述級數就由需要提供給A點的最大電壓來要求，而圖2中的束HTCtrl僅由輸入信號Phi1和Phi2構成。
在圖5中說明的另一種實施方式下，高壓供電模塊AHT包括一個與模擬多路復用器MUX相關聯的Dickson泵。事實上，在Dickson泵中，每級上存在的電壓都與Vdd不同，以致于所述多路復用器MUX能夠提供容許調整陽極極化電壓的整個電壓范圍。在這種實施例中，多路復用器MUX授權電流從由數字控制器CN選定的輸入端VHTi(此處i＝1至6)之一向輸出A流動，而電流從A向所述輸入端VHTi之一的流動則被禁止。在這種方式，數字控制器可以以Vdd為步長來調整陽極電壓，而不必影響運行頻率。束MxCtrl包括的線與多路復用器MUX擁有的輸入VHTi的數量相同。當采用這種高壓供電模塊AHT時，圖2中的束HTCtrl由與信號Phi1和Phi2相關聯的束MxCtrl組成。
例如，該多路復用器MUX可以構成星形，其中，輸出A為中心，輸入VHTi為支路的末端。于是，星形的每個支路包括一個受控整流器(例如一個二極管串聯一個絕緣柵極場效應晶體管(TEC))。于是所述晶體管的柵極經過邏輯電平適配器(有時由所述電荷泵的輔助級供電，未在此表示出)受到束MxCtrl的邏輯信號的控制。
高壓供電模塊AHT的這另一個實施方式可以在連續工況下使用，也可以在不連續工況下使用。在連續工況下，所述泵在刺激期間啟動(Phi1和Phi2上的相位相對的矩形信號)。在不連續工況下，所述泵于刺激前被預充電、在刺激期間停止。當然，這是假定各電容足夠大(幾微法)，從而能夠提供與刺激相應的電荷。因而，所述電容可以在所述ASIC之外。在不連續工況下，信號Phi1和Phi2所處的狀態成為多路復用器MUX的輸入端上可得到的電壓VHTi的值的條件。下表給出了隨信號Phi1和Phi2的各自狀態而變化的電壓VHTi的值的例子
現在參照圖6至18，以便描述輸出級ES的一個實現例，該輸出級ES也被稱作電流分配設備。
如圖6所示，例如，輸出級ES可以由四個部分組成一個可重構多輸出電流鏡MC、一個放電控制設備DCD、一個電壓監視設備DST、一個電容器網RCAP。
在下文中，除非有相反的指示，術語“電流鏡”指的是可重構多輸出電流鏡MC。此外，如前所示，圖6中所說明的陰極Ki的數量(n＝4)只是一個非限制性的實例，本發明適用于任何具有至少一個陽極和至少兩個陰極的刺激設備。
電壓監視設備DST連接到電流鏡MC的輸出端K’i，以便測量分別出現在其各端子上的電壓。這些測量值通過信號束RA被發送到數字控制器CN。后者可以用該信息來通過前述的高壓供電模塊AHT調整多極電極的陽極極化，以便通過容許電流鏡MC在最優輸出極化方式下工作來使電流鏡MC中的耗散功率最小。此外，數字控制器CN可以從這些測量值推算出每個電極Ki的阻抗Zi，因為該數字控制器CN知道所施加的刺激電流和高壓供電模塊AHT的輸出電壓。
可以以一個模-數轉換器網的形式來制成該電壓監視設備DST，但與可以更簡單得多地以一個包括n個電壓比較器(n是所述多極電極EM的陰極的數量)的形式來制成該電壓監視設備DST，其中這n個電壓比較器比較所述電流鏡MC的相對于一個公共參考電壓的n個輸出電壓，該公共參考電壓由內部產生或由外部施加。在包括n個比較器的網的情況下，束RA由所述比較器的n個邏輯輸出信號簡單構成。
數字化控制的陽極供電與檢測控制各陰極Ki的電流源的端子上的電壓閾值相關聯，以便間接測量多極電極EM的端子上的電壓，并從中推算出其阻抗，因為知道由電流鏡MC施加的電流的值。這樣就容許避免陰極使用模/數轉換器，以及在陽極A一側用高壓極進行差分測量(這種方法會消耗大量能量，并需要集成電路上的很大空間)。此外，這樣還容許衡量從每個陰極Ki看過去的阻抗。例如，只需要計算時間和僅僅三次測量就可以識別一個第一級的一種類型的電極。
刺激設備需要遵守的主要約束就是每個陰極中刺激刺激電流的平均值要為零，否則會在刺激點引起損傷。因此，電容器網RCAP最好由與多極電極EM的每個陰極Ki串聯的n個電容器構成(n是所述多極電極EM的陰極的數量)。
在刺激結束時，構成所述電容器網RCAP的各電容聚集了電荷，這個電量代表了在其連接的陰極中流動的刺激電流的積分。因而，放電控制設備DCD(在被提供了的情況下)的任務就是在每個點K’i與多極電極EM的陽極A之間建立一個導電通路。從而，陰極Ki與多極電極EM的陽極A的角色發生顛倒，而在電容器網RCAP的各電容內聚集的能量的作用下，電流從陰極Ki(在此扮演陽極的角色)向陽極A(在此扮演陰極的角色)流動。電容放電時，在放電階段期間，在每個陰極Ki中流動著在一個刺激-放電循環內，其積分與刺激電流的積分正好相對的電流。因此，刺激電流的平均值為零。
放電電流最好不能被解釋為刺激。事實上，神經組織有一個緊隨刺激的恢復階段，在該恢復階段期間，神經組織對幅度低于起始刺激幅度的刺激沒有感覺，因此，放電控制設備DCD最好制成容許將每個放電電流限制到相應(或相關聯)K’I輸出上提供的刺激電流的最大幅度的一個分數量，例如等于10％。
圖7說明了兩陰極K1，K2多極電極EM情況下的一個放電控制設備DCD的實施例。
在該實例中，信號SA、SB、SC構成圖2和6中的束CD。這些信號由數字控制器CN提供，這些信號有時通過邏輯電平適配器，各電平適配器由陽極A供電，并容許提供能夠確保使各晶體管恰當阻塞。
圖8中說明了定義穿過多極電極EM(為求簡化，假定電極只包括單一一個陰極，由此假定陽極電流等于陰極電流)的電流I以及控制信號SA、SB、SC的時域演變的時序圖的非限制性的實例。在各時序圖中，Imx和-Idech分別表示電流I的最大值和最小值，Tstim表示刺激期限，Tneutre(T中)表示將刺激階段與放電階段分開的時間。Tdech表示放電期限，時刻TA、TB、TC為晶體管MiA、MiB、MiC啟動時刻(置于導通)。
在圖8中，對于SA、SB、SC，邏輯電平表示成邏輯電平“1”對應于受控晶體管的導通，邏輯電平“0”對應于該晶體管的阻塞。因此不涉及電平的問題。此外，在電流I的時序圖上，I＜0時的比例尺被故意放大了，以便更好地考慮放電期間I的演變。
時刻TA與放電階段的起始(中性階段的結束)一致。時刻TB和TC，以及電阻RA和RB可以例如象下文所示那樣選定，Tstmx表示刺激的最大期限，α表示比率(Idech/Imx)的最大值，C表示電容器網RCAP的一個電容器的值，使得在所述電容器中所聚集的電荷的量達到最大的最大幅度刺激為一個幅度Imx和期限Tstmx的矩形脈沖-Idech＝(I×Tstmx)/(C×RA)。于是對Idech的最大值的約束導出RA＝Tstmx/(α×C)，-TB選定為TB-TA＝Tdech-Tstmx/α，-由TB的選定推導出電阻RB，以便遵守對Idech的最大值的約束RB＝RA/(exp(αTdech/Tstmx-1)-1)，-TC可以選定為TC-TB＝Tstmx(1-exp(1-αTdech/Tstmx-1))/α，-RC＝RA exp(1-αTdech/Tstmx)/(exp(exp(αTdech/Tstmx-1)-1)-1).
如此選定的電阻值對應于具有理想開關性能的晶體管。因此，在實施放電控制設備DCD的時候，從這些電阻中減除晶體管的導通狀態下的電阻(Ron)為宜。此外，為了減少所集成的元件的數量，可以取消電阻RC，并將晶體管加工成其導通電阻(Ron)等于RC。
純粹作為說明性的例子，如果Tstmx＝1ms，Tdech＝20ms，α＝0.1，C＝2μF，可以選定RA≈5kΩ，RB≈3kΩ，RC≈400kΩ，TB-TA≈10ms，TC-TB≈6ms。此外，中性期限很小，通常為大約100微秒。
在刺激的時刻，輸出級ES的主要功能為在多極電極EM的n個陰極Ki的每一個上施加一個電流Iki，該電流Iki與數模轉換器DAC提供給它的電流Idac成比例。對于每個陰極Ki，數字控制器CN還應該通過圖2中的束Cfg的各信號來選定比值Iki/Idac。
圖9示意性地說明了在纏繞于一條神經上的一個4陰極多極電極EM的情況下，選定比值Iki/Idac對于在空間上選擇需要刺激的神經的益處，以及當Idac變化時比值Iki/Idac保持穩定的重要性(事實上，刺激幅度的變化不應該導致刺激的空間定位的變化)。確保輸出級ES的這一主要功能的正是可重構多輸出電流鏡MC。
可重構多輸出電流鏡MC可以由一組基本設備組裝而成。在此，“基本設備”指的是-一個電壓-電流轉換器CTC，或-一個電流-電壓轉換器CCT，或-一個可控電壓-電流轉換器CTCC，或-一個可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP，或-一個均衡電流分配器RCE，或-一個可控均衡電流分配器RCEC，或-一個多輸出電流鏡MCMS。
現在將通過一些主要使用(但不排除其它)N溝道絕緣柵極場效應晶體管(TEC)的非限制性實例來描述這些基本設備中的一些。也可以考慮由P溝道場效應晶體管(TEC)或雙極晶體管構成的類似實例。
在此，“電壓-電流轉換器CTC”指具有至少三個端子的電子設備一個輸入端E、一個接地端E、一個吸收電流Is的輸出端S。
在下文中，Vsm和Vem表示分別出現在管腳S與管腳M之間、管腳E與管腳M之間的電位差。
所述電壓-電流轉換器CTC的工作范圍由電壓Vmax和Vmin定義。在此，如果Vmin＜Vsm＜Vmax，該電壓-電流轉換器CTC就被認為在其工作范圍內。此外，在其工作范圍中，該電壓-電流轉換器CTC需要驗證條件Is＝g(Vem)+Go Vsm，其中，g()是一個單調函數，Go是其輸出電導。
在g(Vem)面前Go Vsm很小，并且函數g()接近一個線性函數，因此所述電壓-電流轉換器CTC的性能更加令人滿意。此外，希望從端子E和M之間看過去的電阻盡可能的大。
作為一種可選的方案，電壓-電流轉換器CTC可以在其它端子以外還具有一些輔助端子，這些輔助端子用于接收極化電壓或電流。
在圖10A和10B上描述了一個包括了N溝道和絕緣柵極場效應(TEC)晶體管的電壓-電流轉換器CTC的兩個非限制性的實施例。在圖10B中，端子Vref表示一個用于接收極化電壓的輸入。
在此，“電流-電壓轉換器CCT”指的是一個具有至少三個端子的電子設備一個吸收電流Ie的輸入端E、一個接地端E、一個輸出端S。這種設備的主要功能是在其S端與其M端之間產生一個電位差Vsm，驗證條件Vsm＝f(Ie)，其中f()是一個單調函數。
函數f()接近一個線性函數，因此該電流-電壓轉換器CCT的性能就更加令人滿意了。此外，希望從端子E和M之間看過去的電阻盡可能的小。
作為一種可選的方案，電流-電壓轉換器CCT將可以在其它端子之外還具有一些輔助輸入端子(這些輔助輸入端子用于接收極化電壓或電流)和/或一些輔助輸出端子(這些輔助輸出端子提供輸入電流Ie的其它鏡像電壓，或更通常地提供輸入或極化放大器的鏡像(電壓或電流)。
在圖11A至11C中，描繪了一個包括N溝道和絕緣柵極場效應(TEC)晶體管的電流-電壓轉換器CCT的三個非限制性實施例。在圖11B中，端子Vref表示用于接收極化電壓的輸入。此外，在圖11C中，端子S’是一個提供輸入電流Ie的第二鏡像電壓的輔助輸出。
如果比較圖10和11，可以注意到可以由一個被施加了電壓負反饋的電壓-電流轉換器得到一個電流-電壓轉換器CCT。
在此，“可控電壓-電流轉換器CTCC”指的是一個具有至少四個端子的設備一個輸入端E、一個接地端E、一個接收邏輯信號的控制端C、一個吸收電流Is的輸出端S。
在下文中，用Vsm和Vem表示分別出現在管腳S與管腳M之間、管腳E與管腳M之間的電位差。
所述可控電壓-電流轉換器CTCC的工作范圍由兩個電壓Vmax和Vmin定義。在此，當Vmin＜Vsm＜Vmax時，所述可控電壓-電流轉換器CTCC被認為在其工作范圍中。此外，在其工作范圍中，所述可控電壓-電流轉換器CTCC應該驗證如下條件-如果控制端C為邏輯電平“0”，無論Vem和Vsm為何值，Is＝0，和-如果控制端C為邏輯電平“1”，所述可控電壓-電流轉換器CTCC如同電壓-電流轉換器CTC運行。
作為一種可選的方案，可控電壓-電流轉換器CTCC可以在其它端子之外還具有一些輔助輸入端子(這些輔助輸入端子用于接收極化電壓或電流)和/或一個輔助(complémentaire)控制端子C*(該輔助控制端子C*用于接收一個與控制端C接收的信號補償的信號)。
在圖12A到12C上描繪了一個可控電壓-電流轉換器CTCC的三個非限制性實施例。在圖12B和1C中，端子Vref是一個用于接收極化電壓的輸入端。圖12C與圖12B相同，除了現在晶體管M1是一個P溝道場效應晶體管(TEC)(這樣就容許省略控制端子C，但要求電壓Vref高于晶體管M1的閾電壓)以外。端子Vdd還是用于晶體管M1的基底的極化電壓。
從尺寸的角度而言，晶體管M0和M1(它們被交替使用)可以被加工到涉及溝道的寬度和長度的技術所允許的最小值。反之，對于晶體管M2和M3，最好給它們的溝道大大高于該最小值的長度和寬度，以便最大限度地降低其噪聲的影響，以及改善多個可控電壓-電流轉換器CTCC之間的匹配。
在此，“可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP”指的是具有至少p+3個端子的電子設備一個輸入端E、一個接地端M、一個吸收電流It的輸出端、一個接收邏輯信號的控制總線C[1:p]。
在下文中，Vsm和Vem表示分別出現在管腳S與管腳M之間、管腳E與管腳M之間的電位差。
所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的工作范圍由電壓Vmax和Vmin定義。在此，如果Vmin＜Vsm＜Vmax，該可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP就被認為在其工作范圍內。此外，在其工作范圍中，該可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP需要驗證條件It＝Ng(Vem)+Go Vsm，其中，N是所述控制總線編碼過的數值，g()是一個單調函數，Go是所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的輸出電導，該輸出電導，有時是n的函數。多種編碼都可以考慮，尤其是自然二進制碼或一種非最小編碼例如被置于邏輯狀態“1”的信號的數量。
如圖13示意性地說明的那樣，可以如下所示，將p個可控電壓-電流轉換器CTCC關聯起來構成可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP-所述p個可控電壓-電流轉換器CTCC的每一個的輸入端E與所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的輸入端E連接，-所述p個可控電壓-電流轉換器CTCC的每一個的輸出端S與所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的輸出端S連接(于是電流It等于各可控電壓-電流轉換器CTCC的每一個所吸收的電流的總和)，-所述每個可控電壓-電流轉換器CTCC的接地端M與所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的接地端M連接，
-所述每個可控電壓-電流轉換器CTCC的控制端與所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的控制總線C[1:p]的一個信號準確連接，-如果各可控電壓-電流轉換器CTCC具有一些輔助輸入端子，那么這些輔助輸入端子將接上電纜，并使得所有的可控電壓-電流轉換器CTCC具有相同的性能，-如果各可控電壓-電流轉換器CTCC具有一個輔助控制端子C*，那么所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP應該具有一條輔助控制總線C*[1:p]，以及-對所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的數字輸入值編碼所用到的碼是控制總線內被置于邏輯狀態“1”的信號的數量。
還可以用自然二進制碼及(2p-1)個可控電壓-電流轉換器CTCC來實現一個可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP。在這種情況下，信號C[1]連接到單一一個可控電壓-電流轉換器CTCC，信號C[2]精確地連接到兩個可控電壓-電流轉換器CTCC，信號C[3]精確地連接到四個可控電壓-電流轉換器CTCC，以此類推，直到信號C[p]連接到2p-1個可控電壓-電流轉換器CTCC。
在此，“均衡電流分配器RCE”指的是一個p+1端子的設備，該設備具有一個提供電流Ie的輸入端E、一個每個輸出都吸收電流ISi的輸出總線S[1:p]。在后文中，可以考慮所述端子以外的其它輔助端子，以便向所述設備提供極化電壓或電流以及接地。
在下文中，VSi表示輸出端子S[i]與輸入端子E之間的電位差。
所述均衡電流分配器RCE的工作電壓范圍(凸)由Vmin＜VSi＜Vmax(Vmin和Vmax為符號相同、符合Vmin＜Vmax的兩個電壓)定義，無論i(整數，屬于區間[1，p])為何值。此外，所述均衡電流分配器RCE的性能由關系式ISi＝Ie/p定義，無論i(整數，屬于區間[1，p])為何值。
為了使所述分配器的運行令人滿意，該分配器必須具有盡可能小的輸入電阻和盡可能大的輸出電阻。
在圖14中，作為非限制性地、示意性地描繪了一個均衡電流分配器RCE的實施例，該均衡電流分配器RCE包括N溝道場效應晶體管。
在尺寸方面，所用的晶體管Mi都具有相同的寬度和相同的長度，其寬度和長度最好不是最小，以便改善晶體管的匹配。
在圖14中，Vref表示一個參考電壓，M表示一個與晶體管基底極化相對應的接地端。
在此，“可控均衡電流分配器RCEC”指的是一個2p+1端子的設備，該設備具有一個提供電流Ie的輸入端E、一個輸出總線Sr[1:p](每個輸出吸收一個電流ISi)、一個接收邏輯信號的控制總線C[1:p]。
在下文中，VSi表示輸出端子S[i]與輸入端子E之間的電位差，N表示接收邏輯信號“1”的控制輸入的數量。
所述可控均衡電流分配器RCEC的運行電壓域(凸)由Vmin＜VSi＜Vmax(Vmin和Vmax為符號相同、符合Vmin＜Vmax的兩個電壓)定義，無論i(整數，屬于區間[1，p])為何值。此外，所述可控均衡電流分配器RCEC的特性由如下條件定義-如果C[i]為邏輯電平“0”，則ISi＝0，以及-如果C[i]為邏輯電平“1”，則ISi＝Ie/N。
作為一種可選的方案可控均衡電流分配器RCEC可以除其它端子之外還具有一些輔助輸入端子(這些輔助輸入端子用于接收極化電壓或電流)和/或一個輔助控制總線C*[1:p](該輔助控制總線C*[1:p]用于接收一個與總線C[1:p]接收的信號補償的邏輯信號)。
在圖15A和15B中，非限制性地、示意性地描繪了一個包括場效應晶體管的可控均衡電流分配器RCEC的兩個實施例。圖15A上所說明的實例只使用了N溝道晶體管。該實例需要2p個控制輸入(C[1:p]和C*[1:p])，電壓Vref被限制在Vdd減去N溝道晶體管的閾電壓(Vdd為與控制輸入上的邏輯高電平相對應的電壓)。
圖15B上說明的實例使用了N溝道晶體管和P溝道晶體管。該實例只再需要p個控制輸入。然而必需為p溝道晶體管的基底加入極化電壓(Vdd)。此外，只有對于高于P溝道晶體管的閾電壓的電壓Vref，才能確保所述設備的運行。通過這兩個實例，可以通過用CMOS傳輸門(這些CMOS傳輸門由一個N溝道晶體管和一個P溝道晶體管構成，在其漏極和源極處并聯，由其柵極上的補償信號控制)代替晶體管Mi1而構成另一個變型，該變型更少受Vref的偏移的限制。
從尺寸的角度而言，晶體管Mi0和Mi1(它們被交替使用)為技術所允許的最小值，而各晶體管Mi2都具有相同的寬度和相同的長度，這些寬度和長度最好不是最小，以便改善各晶體管的匹配。
在圖15A和15B中，Vref表示參考電壓，M表示與各N溝道晶體管的基底的極化相對應的接地端，Vdd用于極化P溝道晶體管的基底。
在此，“多輸出電流鏡MCMS”指的是一種p+2端子的電子設備，該設備具有一個接地端M、一個輸入端E、一個輸出總線S[1:p]。在下文中，可以考慮除所述端子以外的其它輔助端子，尤其是以便給所述設備提供極化電壓或電流。
在下文中，用Ie表示輸入端子E吸收的電流、ISi表示輸出端S[i]吸收的電流、VSi表示S[i]與M之間的電位差。
所述多輸出電流鏡MCMS的運行電壓域(凸)由Vmin＜VSi＜Vmax(Vmin和Vmax為符號相同、符合Vmin＜Vmax的兩個電壓)定義，無論i(整數，屬于區間[1，p])為何值。此外，所述多輸出電流鏡MCMS的特性由條件ISi＝Ai Ie+Gi VSi+{Gii(VSi-VSj)的總和(其中j＝1至p)}定義，其中Ai表示所述多輸出電流鏡MCMS的支路i的電流放大倍數，Gi表示所述多輸出電流鏡MCMS的支路i的輸出電導，Gij表示所述多輸出電流鏡MCMS的支路i和j之間的微分電導。
在此，“可重構多輸出電流鏡MC”指的是在運行期間，其每個支路的電流放大倍數(Ai)都可以被選定的多輸出電流鏡MCMS。
這種電流鏡是一種(p(q+1)+2)個端子的電子設備，該電子設備具有一個接地端M、一個輸入端E、一個輸出總線S[1:p]、一個控制總線CA[1:p][1:q]。在下文中，可以考慮除所述端子以外的其它輔助端子，尤其是以便給所述設備提供極化電壓或電流。
每個控制次母線CA[i][1:q]管理所述可重構多輸出電流鏡MC的單獨一條支路(輸出)的電流放大倍數。該次母線的編碼以及其對放大倍數Ai的影響依賴于所述可重構多輸出電流鏡MC的實施方式。
可以定義兩類可重構多輸出電流鏡MC模塊化可重構多輸出電流鏡類和分配器式可重構多輸出電流鏡類。
如圖16上示意性地說明的那樣，一個模塊化可重構多輸出電流鏡由將一個電流-電壓轉換器CCT(如前文中定義的)與p個可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP(如前文中定義的)聯接起來而構成。
可以按如下方式來實現所述聯接-所述電流-電壓轉換器CCT的輸入端E與所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的輸入端E連接，-所述電流-電壓轉換器CCT的接地端M以及所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的接地端M都與所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的接地端連接，-所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的每一個的輸入端E與所述電流-電壓轉換器CCT的輸出端S連接，-所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的每一個的輸出S與所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的一個輸出S[i]精確連接，以及-所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的每個控制輔助總線CA[i][1:p]與所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的控制總線C[1:p]連接，而所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的輸出S與所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的輸出S[i]連接。
于是各控制輔助總線CA[i][1:p]的編碼由所述可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的結構選定，如下所示-Iti為輸出端S[i]所吸收的電流，-Ie為(所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的)輸入端E所吸收的電流，-VSi為端子S[i]與端子M之間的電位差，-Ni為控制輔助總線CA[i][1:p]編碼過的數字值(如前文中對可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的定義中所示)，-Vs＝f(Ie)，該關系式表征了所述電流-電壓轉換器CCT的跨阻，-It＝g(Vem)+Go Vsm，該關系式表征了可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的跨導。
此外，所述模塊化可重構多輸出電流鏡MC的特性由關系式Iti＝Ni g(f(Ie))+GiVSi+{Gij(VSi-VSj)(其中j＝1至p)的總和}描述。
通過比較該表達式與定義多輸出電流鏡MCMS的特性的表達式，看來函數f和g應該是這樣的它們的合成得到一個線性函數，至少對于有用的輸入電流來說是這樣。因此，所述電流-電壓轉換器CCT的結構和所述各可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的結構應該是匹配的。為此，例如可以使用一個圖11A中所說明的類型的電流-電壓轉換器CCT與一個通過聯接圖12A中說明的類型的可控電壓-電流轉換器CTCC而實現的可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP。例如圖11B中說明的電流-電壓轉換器CCT可以不加區分地與圖12B和12C上說明的可控電壓-電流轉換器CTCC一起使用。
如圖17中示意性地說明的那樣，通過將一個由電流-電壓轉換器CCT和電壓-電流轉換器CTC構成的電流鏡與一個m輸出可控均衡電流分配器RCEC聯接起來來實現一個分配器式可重構多輸出電流鏡。
所述聯接可以通過如下方式實現-所述電流-電壓轉換器CCT的輸入端E與所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的輸入端連接，Ie是該端子所吸收的電流，-所述電流-電壓轉換器CCT的接地端M以及所述電壓-電流轉換器CTC和所述可控均衡電流分配器RCEC的接地端M都與所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的接地端M連接，-所述可控均衡電流分配器RCEC的輸入端E與所述電壓-電流轉換器CTC的端子S連接，Is是所述電壓-電流轉換器CTC在其端子S上吸收的電流，-所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的控制總線CA[1:p][1:q]連接到(以一種以后將詳細說明的方式)所述可控均衡電流分配器RCEC的控制總線C[1:m]，以及-所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的輸出總線S[1:p]連接到(以一種以后將詳細說明的方式)所述可控均衡電流分配器RCEC的輸出總線Sr[1:m]。
關于電壓-電流轉換器CTC與可控均衡電流分配器RCEC的聯接，通過用N表示總線C[1:m]中的被置于邏輯狀態“1”的信號的數量，用Isri表示所述可控均衡電流分配器RCEC的輸出端Sr[i]所吸收的電流，用Vs＝f(Ie)表示表征所述電流-電壓轉換器CCT的跨阻的關系式，用Is＝g(Vem)表示表征所述電壓-電流轉換器CTC的跨導的關系式，以及通過忽略輸出電導的影響(必定是有限的)，有如下關系式Is＝g(f(Ie)) (1)Is＝{Isri的總和(其中j＝1至m)} (2)如果Cr[i]＝‘1’，Isri＝Is/N；否則，0 (3)通過比較這些表達式與定義可重構多輸出電流鏡的特性的表達式，可以注意到函數f和g應該是這樣的它們的合成得到一個線性函數，至少對于有用的輸入電流范圍是這樣的。因此，所述電流-電壓轉換器CCT與所述電壓-電流轉換器CTC的結構應該匹配。為此，例如可以使用一個圖10A中所說明的類型的電壓-電流轉換器CTC與一個圖11A中所說明的類型的電流-電壓轉換器CCT。例如，圖10B中所說明的電壓-電流轉換器CTC可以不加區分地與圖11B和11C中所說明的電流-電壓轉換器CCT一起使用。
還可以注意到所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的各輸出電流的總和不可設定。該電流總和只依賴于輸入電流和依賴于由聯接所述電壓-電流轉換器CTC和所述電流-電壓轉換器CCT而構成的基本鏡的電流放大倍數。
此外，還可以注意到控制總線與輸出總線的互連依賴于為了表示控制輔助總線CA[i][1:q]上數字值而采用的編碼方式。在下文中給出了分配器式可重構多輸出電流鏡的兩個純粹說明性的、非限制性的實例，這兩個實例是對于“處于‘1’位的信號的數量”類型的編碼的和對于自然二進制編碼的。
通過用關系式Is＝A Ie代替關系式(1)Is＝g(f(Ie))，以及通過把Ni稱作次控制輔助總線CA[i][1:q]，得到定義分配器式可重構多輸出電流鏡MC的運行的關系式ISi＝Ni A Ie/{Ni的總和(j＝1至p)}。
為了實現一個用于“處于‘1’位的信號的數量”類型的編碼的分配器式可重構多輸出電流鏡MC，使用一個m＝pq輸出的可控均衡電流分配器RCEC。所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的p個輸出S[i]的每一個應該與所述可控均衡電流分配器RCEC的q個輸出精確連接。此外，所述輔助總線CA[i][1:q]的q個信號應該與所述可控均衡電流分配器RCEC的用于控制與S[i]相連的輸出的q個控制信號相連接。例如，可以實施將總線段Sr[(i-1)q+1:iq]的所有信號連接到S[i]的第一組連接和將總線段C[(i-1)q+1:iq]連接到輔助總線CA[i][1:q]的第二組連接。
為了實現一個用于自然二進制編碼的分配器式可重構多輸出電流鏡MC，使用一個m＝p(2q-1)輸出的可控均衡電流分配器RCEC。所述分配器式可重構多輸出電流鏡MC的p個輸出S[i]的每一個應該與所述可控均衡電流分配器RCEC的(2q-1)個輸出精確連接。此外，所述輔助總線CA[i][1:q]的q個信號應該與所述可控均衡電流分配器RCEC的用于控制與S[i]相連的輸出的(2q-1)個控制信號相連接CA[i][1]與1個控制信號連接、CA[i][2]與2個控制信號連接、CA[i][3]與4個控制信號連接，更通用地說，CA[i][j]與2(j-1)個控制信號連接。例如，可以實施將總線段Sr[(i-1)(2q-1)+1:i(2q-1)]的所有信號連接到S[i]的第一組連接和將總線段C[(i-1)(2q-1)+2(j-1)(i-1)(2q-1)+2j-1]的所有信號連接到信號CA[i][j]的第二組連接。在此，CA[i][q]表示二進制表示的高位。
在刺激時刻，輸出級ES的主要功能是往電極EM的n個陰極Ki的每一個上施加一個電流Iki，該電流Iki與數模轉換器DAC提供給輸出級的電流Idac成比例。此外，數字控制器CN應該可以通過在圖2上描繪的束Cfg的各信號來為每個陰極Ki選定比值Iki/Idac。在所說明的實例中，n＝4(i＝1至4)，但是，如前所示，n可以取任何一個大于或等于2的值。
通常，本發明的電流鏡MC可以與一個n輸出的可重構多輸出電流鏡一起實施。如圖6中所說明的那樣，電流鏡MC通過其控制總線CA(構成束Cfg)與所述輸出極ES的其它元件互連，而其輸入E則與信號Idac連接，其輸出S[1:n]與信號K’i分別連接。
在所述多極電極EM的陽極A中流動的電流Ist代表在各不同陰極Ki中流動的電流Iki的總和。重要的是要注意到該電流Ist并不一定是在所述n個不同陰極Ki中平均分配以使每個陰極具有電流Ist/n的。事實上，應該可以在所述n個陰極Ki之間不平均地分配電流Ist，或者只在某些所述陰極之間分配電流Ist。
例如，在四陰極K1至K4(n＝4)的情況下，可以有如下類型的分配(1/4，1/4，1/4，1/4)、或(1/4，1/4，1/2，0)、或(1/4，0，0，3/4)、或(1/3，1/3，1/3，0)、或(0，1/3，0，2/3)、或(1/5，1/5，2/5，1/5)、或(2/5，0，3/5，0)、或(1/6，1/6，2/6，2/6)，以及所有可能的排列置換。這些不同的分配容許在神經內控制刺激的空間定位。
為了把容許定位刺激的控制與控制刺激幅度的控制分開，可以要求比率Ist/Idac為不可設定，即改變分配并不改變刺激的總體脈沖幅度(該幅度在多極電極EM的陽極A處測量)。正是數字控制器CN通過施加在電流鏡MC上的控制信號來施加電流的分配的。這些也用于對它規定刺激開始及結束的時刻。
作為例子，在下文中描述了一個電流鏡MC，該電流鏡MC用來與一個四陰極K1至K4多極電極一起使用，并用于分配電流，分配電流由{0，1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，1}中取4項的組合構成，并且每個組合的各元素之和等于一個單位。此外，要求比率Ist/Idac等于4。
在對比率Iki/Idac的穩定性存在限制的情況下，最好使用分配器式可重構多輸出電流鏡MC，即圖18中所說明的類型的。
在該實例中，通過要求晶體管M00、M01、M02、M03、M04都具有相同的尺寸(并且這些晶體管要按照工藝規范來設計和布置在基底上，以便使其匹配程度最大化)來獲得等于4的比率Ist/Idac。
所述可控均衡電流分配器RCEC的輸出數量m通過考慮如下條件來確定總是應該有同樣數量r個有效輸出，以便向電壓-電流轉換器CTC施加相同的電壓，以確保當分配變化時電流Ist有更好的穩定性。4、3、2的最小公倍數為12，因此應該選擇一個包括4*12＝48個輸出的可控均衡電流分配器RCEC，該電流分配器RCEC受控的方式是始終有12個有效輸出。順便可以注意到該選擇容許擴大各分配方式中可用數值的系列范圍。事實上，該系列范圍為{0，1/6，1/4，1/3，1/2，2/3，3/4，5/6，1}。
因此從數字控制器CN發出的束Cfg由48個邏輯信號構成，這48個邏輯信號由4個輔助總線組成，每組12個信號。一個輔助總線上的被置于邏輯狀態“1”(有效)的信號的數量表示施加在相應陰極上的總刺激電流的十二分之一的數量。然而，只有在束Cfg上的有效信號的總數準確地等于12的情況下才是這樣的。
數字控制器CN還可以用束Cfg的各信號來在刺激時刻之外阻塞各陰極Ki。
圖18中說明的可控均衡電流分配器RCEC與前文中參照圖15B描述的基本相同。因此其電壓Vref不能低于P溝道晶體管的閾電壓。然而，可以用一個前文中參照圖15A描述的類型的分配器RCEC來代替，但在這種情況下，總線Cfg應該帶96個信號，除非補充電流鏡MC處的信號。甚至可以考慮將數字控制器CN的功能的一部分移至電流鏡MC處，并考慮只再傳輸束Cfg上被編碼的指令。
為了改善電流-電壓轉換器CCT和電壓-電流轉換器CTC的匹配，最好對電流-電壓轉換器CCT和對可控均衡電流分配器RCEC使用相同參考電壓Vref。此外，為了使晶體管M0i處于就其漏-源電位差而言盡可能相似的條件下，就讓電流Idac通過晶體管M100，而一個等于4*Idac的電流通過所述可控均衡電流分配器RCEC的12個晶體管。因此，晶體管M100應該具有與晶體管M101至M148的相同的溝道長度及等于所述晶體管M101至M148的三倍的溝道寬度。
這種分配器結構具有較大極間輸出電導值(而由于這種設備暗含的共陰共柵放大器結構，共模輸出電導非常小)。為了克服此弊病，在一種變型中，可以使用一個包括四個12輸入可編程跨導電壓-電流轉換器CTCTP的模塊化可重構多輸出電流鏡MC。各基本電流鏡的分離可以使極間輸出電導完全消失，代價是共模電導輕微升高和稍微更高的輸出間特性分散的風險。
正如前文所提及的，本發明還提出一種適用于在控制器CR與刺激設施的各前述類型的植入體I(或分布式刺激單元USRs)之間無線傳輸的通信協議。
當然，本發明并不局限于在控制器CR與各植入體I(或USR)之間通過波進行傳輸。事實上，可以考慮一種總線線路上的傳輸方式而所提出的協議仍然有意義。
在無線傳輸(即通過波路徑)的情況下，履行確認(acquittement)是保證良好接收數據包幀的唯一方式。此外，接入介質的方式也重要。接入介質的方法和構成刺激設施的不同實體間的合作模式緊密相連。另一方面，并不一定檢測到碰撞。
對相關物理實體之間的邏輯連接的管理最好無連接(請求履行確認而沒有流控制)地實現。
由于在所述例子(體內)中考慮的介質的類型，需要在幀交換時的可靠性與傳輸的復雜性之間尋找一個折衷。
在某些情況下，首先需要確保被發送的幀確實被收到、甚至控制器命令的操作(在被傳輸的請求中)確實被執行，尤其當被刺激的是人體時要這樣。
為此，最好容許控制器CR在某些明確指定的場合下(即非系統方式)要求履行確認。例如，可以規定只要有一個履行確認沒有被控制器CR收到，就不能繼續任何數據交換。這樣可以避免流控制。
通常，建立一個連接容許保證各節點(或相關實體)有效，并保證各節點能夠加入通信。所述設施的各節點最好總是處于等待接收幀的狀態。
當不檢測碰撞時，重要的是要避免碰撞，或使碰撞的風險最小。
可以考慮多種接入方法。
第一種方法(稱作靜態的)在于給每個發射器分配一個時間區間，在該區間內，該發射器有權發射。這可以通過時間多路復用(時分多址)來實現。因而接入是確定類型的。
這種靜態方法不能高效地利用介質，并導致系統考慮所有節點，甚至各無效節點。
第二種方法(稱作競爭型的)在于容許每個發射器(或分布式刺激單元USR)在需要的時候發射，與其它發射器無關。如果兩個發射器同時發射，就產生了沖突，并且必須實施一個專門的程序來解決沖突。
對于這類方法，必須通過掌握網絡節點的發言權(DDP)來限制碰撞風險。對可能的錯誤的反應很重要，但仍然要盡量降低碰撞的風險，以便避免重要消息無法收到。因此，發言權的管理很重要。
第三種方法(稱作選舉型的)在于動態地選擇發射器。在集中管理的情況下，一個主節點負責作決定，而在分布式管理的情況下，一些令牌在節點間交換。于是接入是概率型的。
集中管理產生了從節點(即各不同分布式刺激單元(或USRs))的自由發言權問題。盡管集中管理足夠可靠，但由于該方法導致與無效節點的無用交換并損壞所述設施的反應速度，系統地掃描所有USRs并不十分有效。事實上，并不一定是在運動的所有階段都涉及所有USRs。因此，在一個給定的配置下，在一個給定的階段，只有一個子集的USRs應該有效及有權自述(例如為了通知一個問題，比如刺激錯誤)。
第三種方法更受歡迎，因而將在下文中更詳細地描述。
首先，必須區別把發言權交給一個節點(個別DDP)和把發言權交給一個節點組(組DDP)。
要注意的是一個從節點(此處，一個USR)自從被要求履行確認時就自動有了發言權。因此，所述USR于是可以利用這個機會來表明檢測到一個錯誤(先前的或關于執行現行操作的)。于是主節點(控制器CR)就應該容許該USR描述所述錯誤(即傳送一個描述所檢測到的錯誤的向量)。這容許可是通過個別DDP的方式進行的。
組DDP尤其用于容許各有效USRs表明一個沒有被觀察到的錯誤。更確切地說，在選定的時間窗口期間，給每組賦一個組DDP，以便每組的各USRs能夠在自認為必要時發射。
為了限制時間窗口內的碰撞風險，最好給每個USR分配一個時間區間。一旦控制器CR向USR表明它已經賦了一個DDP給該USR所屬的組之后，每個USR自動地進行時間定位。當然，每個USR知道其所屬的組及其在所屬組內的位置，該位置由一個優先級定義，該優先級可以在各組之間不同，并且定義了它在該組的發言時間窗口內被分配的時間區間的位置。
時間區間的期限依賴于所保留的通信技術(以速率、相關USRs的同步精度(延遲、跳動)等表示的傳輸特性)。
在圖19中，右邊說明了一個USR(此處，USR3)賦予并使用一個個別DDP的實例，左邊說明了賦予一個組DDP的實例。在該實例中，該組由5個USRs構成，其優先順序例如為USR5，USR3，USR1，USR2，USR7。
每個USR都根據分配給它的在時間窗口(該時間窗口被分配給它所在的組)內被分配的時間區間定位。該定位由時間區間D的期限和該USR的優先級(因而，也是位置)定義。時間區間的開始日期為D*。黑色的矩形小框表示個別的DDP，點劃線矩形框表示組DDP，灰色矩形表示控制器CR接入介質。每個標注USRi(g，k)表示編號i的USR，該USR屬于組g并在組g內擁有優先級k。
重要的是要注意到只有在介質空閑的條件下，才可能發射。此外，注意到USR的定位是相對的也很重要。事實上，每個USR計算的其時間區間的開始日期都是相對于接收到由控制器CR傳送的賦予組DDP的消息的時刻的。
對于到達每個USR而言，傳播時間不一定相同，因此，每個USR被關聯了一個恒定的時間延遲(保持拓撲學和距離)，這構成區間重疊風險，該重疊風險導致碰撞的風險(不確定的接入)。這種碰撞風險與多個USRs可以同時擁有DDP的事實相關，圖20中說明了這種碰撞風險。
每個USR應該“校準”其時間區間，以便最大限度地降低碰撞的風險。還可以通過時間區間的內部邊界標識來限制該風險。
為了校準，每個USR估計來源于控制器CR的消息的傳輸時間。這種估計例如在初始化階段并應控制器CR的邀請而進行。這種估計基于測量一個給定長度的消息在所述USR與所述控制器CR之間的往/返時間RTT(英文的“Round Trip Time”)。RRT/2的測量值被假定為對應于該消息的去向傳播時間，在刺激引起運動期間，拓撲特性被認為是固定的，距離也被認為保持不變。
相對于測量值RTT/2的校準容許各USRs更好地相互定位，然而該校準卻將它們相對于窗口起始日期不正確地定位，如圖21所示。例如，通過如此計算時間窗口的起始日期，實施了“后校準”，該“后校準”建立了USR5(此處為其組的第一個)的當前日期之前(即在它接收其分配之前)的區間的起始日期。因此最好進行一個半周期D/2的“前校準”。控制器CR還將該前校準整合到確定時間窗口結束日期之中，該結束日期對應于它自動重新掌握所述組DDP的時刻。
因此，各USRs的定位是分布式的，因為每個USR獨立地定位。
前述的接入介質可以更加優化。更確切地說，憑借一種預期機制，可以優化(或最小化)一個個別DDP在一個組內“轉動”的時間。為此，如果在一段選定的時間末，擁有在前面的更高優先級的USR不發射(或者至少在所述時間期間沒有檢測到任何幀)，那么一個擁有給定優先級的USR可以使用其個別DDP。于是定義了一種滑動區間的發言權(DDPIG)。
正如圖22中作為非限制性實例說明的那樣，一個時間區間可以被細分為兩部分第一部分Di1(在此，i＝1至4)(稱作發言部分)，在該部分期間，USR可以發射一個通知錯誤的信號；保留給所述控制器CR的可能反應的第二部分Di2。這樣，通過在每個時間區間內給控制器CR保證一個接入介質的時間(在此時間期間，各USR無權發射)，所述控制器CR的反應(緊接在一個USR表明錯誤之后)的可能性被給以特權。然而，如果擁有當前DDP的USR通知了一個錯誤，所述第二部分Di2被唯一保留。
正如圖23所說明的那樣，滑動管理最好基于對前時間區間的第一部分D(i-1)1的監聽。如果介質被占用，即如果有一個消息在流通，這是因為前USR使用了其DDP。因此，前時間區間的第二部分D(i-1)2能夠被控制器CR用作反應。在相反的情況下，即當前時間區間的第一部分D(i-1)1未被使用，那么每個USR就使其時間區間在前第二部分D(i-1)2上滑動，這樣就使用了保留給控制器CR的反應的時間空檔。如果在分配給一個組的時間窗口的整個期間，沒有任何USR通知錯誤，那么該時間窗口就可以按比率(N-1)/(2N)減小，其中N是屬于相關組的USRs的數量。
在存在USR通知錯誤的情況下，可以考慮管理個別DDP的多種變型。
圖24中說明的第一變型可以基于容許每個USR在其一個時間區間內自由地發射，因為已知錯誤消息為非常短的消息(英文的“VeryShort Message”)。事實上，錯誤向量有2個八位字節，對應于一個5個八位字節的幀。
該第一變型提供了固定的、不可擴展的DDP分配期限。
如果假定消息不短，那么第二變型可以基于容許主節點通過一個個別DDP(然后有時恢復一個組DDP)給相關節點賦一個更長的時間區間。在這種情況下，一方面，相關USR被授予一個更長的時間區間，而其它USRs的時間區間被取消(但以后可能根據組DDP的新分配而重新建立)。
該第二變型提供了主節點對每個個別DDP的期限的完全控制。
圖25中說明的第三變型可以基于容許每個USR在其時間區間宣告(或傳播)它對組DDP的自由保留，即該USR禁止其它USRs使用組DDP。然而，如果這種對組DDP的保留在理論上是沒有時間限制的(因此就沒有大小限制)，這種保留仍然處于主節點的控制之下，以便該主節點能干預，以拒絕這種保留。所述USR在對組的DDP進行自由保留之后，還負責釋放所述組DDP，從而引起其它各USRs的時間區間的重新定位(英文的“reset”(復位))。
因此該第三變型提供了一種中間解決方案，根據這種解決方案，每個USR可以在主節點的控制下自由地擴展其DDP的期限。
前述的介質分享提供了決定論與反應性之間的一個折衷。它容許支持來自于USRs的敘述類型的錯誤通知。然而，也可以采取不同的方式，例如容許USRs通過周期性地交換一類證明或不證明正確運行的描述符來進行周期性的通知。事實上，所給出的發言權的賦予是唯一的，因為各節點只擁有一次發言的機會。但是，重復性的賦予也是可能的。在這種情況下，各節點擁有一個周期性的發言機會，而控制器CR不必重復其賦予。只需要明確組的大小就足夠了，USR可以從中推算出其時間區間的周期。
控制器CR和各分布式刺激單元(或USRs)內的傳輸管理可以通過電子電路、軟件(或信息)模塊、或軟件模塊與電子電路的組合形式的管理模塊來實現。
本發明不局限于前文中僅僅作為例子描述的電流分配設備(或輸出級)、可重構多輸出電流鏡、控制電子設備、分布式刺激單元、刺激設施的各實施方式，而是包括了在下文的權利要求書范圍內專業人士將可以考慮到的各種變型。
權利要求
1.一種在至少一個多極刺激電極(EM)的n個陰極(Ki)之間分配電流的設備(ES)，其中所述多極刺激電極還包括至少一個陽極(A)，n大于或等于2，其特征在于所述設備包括一個可重新配置的電流鏡(MC)，所述可重新配置的電流鏡(MC)包括適于分別與所述n個陰極(Ki)耦接的n個輸出(K′i)，并被配置成向所述n個輸出(K’i)發出控制電流(Idac)的n個互補分量(Iki)，該n個互補分量的值分別被選定，并且在所述控制電流(Idac)的幅值有變化的情況下保持基本恒定，以容許刺激的基本恒定的空間定位。
2.根據權利要求1的設備，其特征在于所述可重新配置的多輸出電流鏡(MC)是“分配器式”類型的。
3.根據權利要求2的設備，其特征在于所述分配器式可重新配置的多輸出電流鏡(MC)包括電流-電壓轉換器(CCT)，該電流-電壓轉換器(CCT)與電壓-電流轉換器(CTC)和m輸出可控均衡電流分配器(RCEC)耦接。
4.根據權利要求3的設備，其特征在于所述電流-電壓轉換器(CCT)包括至少一個用于吸收電流(Ie)的輸入端(E)、接地端(M)和輸出端(S)，并被配置成在所述輸出端(S)與所述接地端(M)之間建立選定的電位差(Vsm)，所述電位差(Vsm)是所述電流(Ie)的函數；所述電壓-電流轉換器(CTC)包括至少一個輸入端(E)、接地端(M)和用于吸收電流(Is)的輸出端(S)；所述可控均衡電流分配器(RCEC)包括至少一個用于提供電流(Ie)的輸入端(E)、每個輸出吸收電流(ISi)的輸出總線(Sr[1:m])和用于接收邏輯信號的控制總線(C[1:m])；所述電流-電壓轉換器(CCT)的所述輸入端(E)與所述分配器式可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的輸入端(E)連接，所述電流-電壓轉換器(CCT)的所述接地端(M)和所述電壓-電流轉換器(CTC)和可控均衡電流分配器(RCEC)的所述各接地端(M)都與所述分配器式可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的接地端(M)連接，所述可控均衡電流分配器(RCEC)的所述輸入端(E)與所述電壓-電流轉換器(CTC)的所述輸出端(S)連接，所述可控均衡電流分配器(RCEC)的所述控制總線(C[1:m])與所述分配器式可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的控制總線(CA[1:p][1:q])連接，所述可控均衡電流分配器(RCEC)的所述輸出總線Sr[1:m]與所述分配器式可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的輸出總線(S[1:p])連接。
5.根據權利要求3或4的設備，其特征在于所述電流-電壓轉換器(CCT)和所述電壓-電流轉換器(CTC)具有相互匹配的結構。
6.根據權利要求1的設備，其特征在于所述可重新配置的多輸出電流鏡(MC)是模塊化類型的。
7.根據權利要求6的設備，其特征在于所述模塊化的可重新配置的多輸出電流鏡(MC)包括至少兩個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)。
8.根據權利要求6的設備，其特征在于所述模塊化的可重新配置的多輸出電流鏡(MC)包括與p個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)耦接的電流-電壓轉換器(CCT)。
9.根據權利要求8的設備，其特征在于所述電流-電壓轉換器(CCT)包括至少一個用于吸收電流(Ie)的輸入端(E)、接地端(M)和輸出端(S)，并被配置成在所述輸出端(S)與所述接地端(M)之間建立選定的電位差(Vsm)，所述電位差(Vsm)是所述電流(Ie)的函數；每個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)包括至少一個輸入端(E)、接地端(M)、用于吸收電流(It)的輸出端(S)和用于接收邏輯信號的控制總線(C[1:p])；i)所述電流-電壓轉換器(CCT)的所述輸入端(E)與所述模塊化的可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的輸入端(E)連接，ii)所述電流-電壓轉換器(CCT)的所述接地端(M)和所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)的各所述接地端(M)都與所述模塊化的可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的所述接地端M連接，iii)所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)中的每一個的所述輸入端(E)與所述電流-電壓轉換器(CCT)的所述輸出端連接，iv)所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)中的每一個的所述輸出端(S)與所述模塊化的可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的所述多個輸出(Ki)中的一個連接，v)每個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)的所述控制總線C[1:p]與所述模塊化可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的控制輔助總線(CA[i][1:p])連接。
10.根據權利要求8或9的設備，其特征在于所述電流-電壓轉換器(CCT)和所述p個可編程跨導電壓-電流轉換器(CTCTP)具有相互匹配的結構。
11.根據權利要求1至10中任一項的設備，其特征在于在所述陽極(A)中流動的電流(Ist)與所述控制電流(Idac)之間的比率(Ist/Idac)是可設定的，其中電流(Ist)等于所述各輸出(K’i)上提供的各電流(Iki)的總和。
12.根據權利要求1至10中任一項的設備，其特征在于在所述陽極(A)內流動的電流(Ist)與所述控制電流(Idac)之間的比率(Ist/Idac)不是可設定的，電流Ist等于所述各輸出(K’i)上提供的各電流(Iki)的總和。
13.根據權利要求1至12中任一項的設備，其特征在于所述設備包括由n個電容器組成的電容器組(RCAP)，其中每個電容器確保所述輸出(K’i)之一與所述陰極(Ki)之一耦接。
14.根據權利要求1至13中任一項的設備，其特征在于所述設備包括電壓監視設備(DST)，所述電壓監視設備與各所述輸出(K’i)連接，并被配置成用于測量分別出現在所述各輸出(K’i)上的電壓，以便各所述輸出(K’i)容許通過高壓供電模塊(AHT)來調節所述多極電極(EM)的所述陽極(A)的極化。
15.根據權利要求14的設備，其特征在于所述電壓監視設備(DST)包括模-數轉換器的網絡。
16.根據權利要求14的設備，其特征在于所述電壓監視設備(DST)包括包含n個電壓比較器的網絡，其中每個電壓比較器被配置成比較各所述輸出(K’i)處的所述n個電壓與公共參考電壓。
17.根據權利要求14的設備，其特征在于所述電壓監視設備(DST)包括包含2n個電壓比較器的網絡，其中每對電壓比較器被配置成比較所述各輸出(K’i)處的所述n個電壓與兩個公共參考電壓。
18.根據權利要求1至17中任一項的設備，其特征在于所述設備包括放電控制設備(DCD)，所述放電控制設備(DCD)與所述各輸出(K’i)及所述陽極(A)耦接，并被配置成用于在刺激結束時在所述輸出(K’i)中的每一個與所述陽極(A)之間建立導通通路，以便引起從各所述陰極(Ki)向所述陽極(A)的n個放電電流的流動。
19.根據權利要求13與18的組合的設備，其特征在于所述n個放電電流來源于所述電容器組(RCAP)的所述n個電容器分別聚集的n個能量。
20.根據權利要求18和19中任一項的設備，其特征在于所述放電控制設備(DCD)被配置用于將每個放電電流限制為在相關輸出(K’i)上提供的刺激電流的最大值的分數倍。
21.一種控制電子設備(EC)，其特征在于所述控制電子設備(EC)包括i)至少一個根據前述任一權利要求所述的設備(ES)，ii)用于將電流幅度指令(Csgn)轉換為模擬控制電流(Idac)的數-模轉換器(DAC)，所述數-模轉換器(DAC)與所述設備(ES)耦接，以便向它提供所述控制電流(Idac)，iii)高壓供電模塊(AHT)，所述高壓供電模塊(AHT)至少與所述陽極(A)耦接，并被配置成用于在選定的電壓下極化所述陽極(A)，以便所述陽極(A)容許由所述設備(ES)施加到每個陰極(Ki)的電流流動。
22.根據權利要求21的控制電子設備，其特征在于所述數-模轉換器(DAC)具有用于保證其轉換函數的單調性的被稱作“單電流源”式的結構。
23.根據權利要求21或22的控制電子設備，其特征在于所述高壓供電模塊(AHT)是“直流-直流”類型的轉換器。
24.根據權利要求23的控制電子設備，其特征在于所述高壓供電模塊(AHT)是感性存儲斬波器。
25.根據權利要求23的控制電子設備，其特征在于所述高壓供電模塊(AHT)包括容性存儲電荷泵。
26.根據權利要求25的控制電子設備，其特征在于所述高壓供電模塊(AHT)還包括與所述電荷泵耦接的電壓多路復用器(MUX)。
27.根據權利要求26的控制電子設備，其特征在于所述高壓供電模塊(AHT)被配置為在連續工況或不連續工況下運行。
28.一種包括至少一個包括至少一個陽極(A)和至少兩個陰極(Ki)的多極電極(EM)的分布式刺激單元(I，USR)，其特征在于所述分布式刺激單元(I，USR)還包括至少一個根據權利要求21至27中任一項所述的控制電子設備(EC)。
29.根據權利要求28的分布式刺激單元，其特征在于包括數字控制器(CN)，所述數字控制器(CN)用于提供所述電流幅度指令(Csgn)，并確定所述可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的各所述輸出(K’i)上輸送的各所述電流分量(Iki)的值。
30.根據權利要求29的分布式刺激單元，其特征在于所述數字控制器(CN)與所述控制電子設備(EC)分別構成了混合型ASIC的數字部分和模擬部分。
31.根據權利要求28至30中任一項的分布式刺激單元，其特征在于包括通過波進行傳輸的傳輸裝置(MT)和被配置為用于根據所述分布式刺激單元與刺激設施(IS)的控制器(CR)之間的選定協議來管理所述數據傳輸的管理裝置。
32.根據權利要求28至30中任一項的分布式刺激單元，其特征在于包括通過總線線路的傳輸裝置(MT)和被配置為用于根據所述分布式刺激單元與刺激設施(IS)的控制器(CR)之間的選定協議來管理所述數據傳輸的管理裝置。
33.根據權利要求28至32中任一項的分布式刺激單元，其特征在于所述數字控制器(CN)被配置成用來從被施加的刺激電流的值、所述高壓供電模塊(AHT)的輸出電壓、所述電壓監視設備(DST)在所述可重新配置的多輸出電流鏡(MC)的各輸出端(K’i)上測量得的電壓值得到每個電極(Ki)的阻抗(Zi)，以控制陽極(A)的所述極化。
34.根據權利要求28至33中任一項的分布式刺激單元，其特征在于它構成植入體(I)。
35.一種刺激設施(IS)，其特征在于包括至少一個根據權利要求28至34中任一項的分布式刺激單元(I，USR)，和被配置用來與每個分布式刺激單元(I，USR)交換數據的控制器(CR)。
36.一種在根據權利要求35的設施(IS)的控制器(CR)與至少一個根據權利要求28至34中任一項的分布式刺激單元(I，USR)之間的、通過介質的通信協議，其特征在于所述通信協議在于根據滑動區間式分布式刺激單元(I，USR)的組發言權原則來管理對所述介質的訪問，所述原則基于時間區間的自動定位，所述自動定位取決于與每個節點分別關聯的在其組內的優先級，以及拓撲特征。
37.根據權利要求36的通信協議，其特征在于所述拓撲特征至少包括數據速率和傳播時間。
38.根據權利要求36或37的通信協議，其特征在于所述對介質的訪問的管理被配置為用來優化對通帶的利用。
全文摘要
一種設備(ES)專用于在至少一個多極刺激電極(EM)的n(n大于或等于2)個陰極(Ki)之間分配電流，所述多極刺激電極(EM)還包括至少一個陽極(A)。所述設備(ES)包括一個可重構電流鏡(MC)，所述可重構電流鏡(MC)包括n個能與所述n個陰極(Ki)分別耦接的輸出(K’i)，并負責往所述n個輸出(K’i)發送一個控制電流的n個互補分量(分別具有選定的、并且在所述控制電流變化的情況下基本恒定的值)，以便容許所述刺激的基本恒定的空間定位。
文檔編號A61N1/36GK101039716SQ200580034922
公開日2007年9月19日 申請日期2005年8月29日 優先權日2004年9月3日
發明者大衛·安德魯, 瑟奇·伯恩納德, 伊弗斯·伯特蘭德, 蓋伊·卡瑟拉斯, 杰羅姆·佳麗, 大衛·圭勞德, 簡-丹尼斯·特切爾 申請人:國家信息及自動化研究院, 國家科研中心, 蒙彼利埃第二大學