DE69231191T2

DE69231191T2 - Implantierbares gewebereizungsgerät

Info

Publication number: DE69231191T2
Application number: DE69231191T
Authority: DE
Inventors: G. Baker
Original assignee: Cyberonics Inc
Current assignee: Livanova USA Inc
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2012-08-01
Also published as: US5222494A; DE69231191D1; EP0726791A1; EP0726791B1; EP0726791A4; WO1993002740A1; AU2394592A

Description

[001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen in den Körper inplantierbaren batteriebetriebenen Nervengewebestimulator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Stimulation anregbaren Gewebes und speziell auf Verbesserungen bei der Energieeffizienz von implantierbaren Neurostimulatoren, die in Verbindung mit einer oder mehreren Elektroden verwendet werden, welche chirurgisch an einen ausgewählten Nerv oder ausgewählte Nerven des Patienten implantiert werden, um deren elektrische Stimulation zu erlauben.
[002] Implantierbare Neurostimulatoren verwenden eine oder mehrere Batterien als Energiequelle für die Anordnung. Wenn deren Energie verbraucht ist, ist es notwendig, die Anordnung chirurgisch zu entfernen und zu ersetzen; es ist daher wünscheswert, Energie in möglichst großem Umfang zu sparen, während die Stimulation wie benötigt geliefert wird, um die Lebensdauer der Anordnung zu verlängern und das Intervall zwischen den chirurgischen Ersatzmaßnahmen zu verlängern. Natürlich sind derartige Überlegungen für jede implantierbare medizinische Anordnung wichtig und nicht nur für Anordnungen zur Nervenstimulation. Ideal haben Herz- und Neuromuskelstimulatoren Ausgangsschaltungen, die sie als Konstantstromanordnungen charakterisieren. In der Praxis weichen jedoch gegenwärtig erhältliche implantierbare Versionen dieser Anordnungen signifikant von den idealen Modellen mit Konstantstromausgang ab.
[003] Der Betrieb mit Konstantstrom bei existierenden Anordnungen hat den Vorteil, dass Änderungen in dem Systemwiderstand oder in der Systemimpedanz nicht den Ausgangsstrom der Anordnung beeinflussen. Für die Nervenstimulation ist dieses wichtig, da es der an den Nerv angelegte Strom ist, der die Depolarisation der anregbaren Fasern verursacht. Der Betrieb mit Konstantstrom verringert auch die Möglichkeit einer Schädigung des stimulierten Nervs. Nervenschäden können z. B. durch jede Überstimulierung auftreten, die aus Änderungen der Systemimpedanz resultieren, welche wiederum Stromänderungen verursachen.
[004] Trotz ihrer Vorteile hat jedoch die Stimulation mit Konstantstrom gewisse Nachteile. Ein System mit konstantem Ausgangsstrom erfordert generell, dass die Betriebsspannung signifikant größer sein muss als die Spannung, die tatsächlich an die Nervelektrode geliefert wird. Dieser Spannungsüberschuß wird längs der Regelschaltung für den Konstantstrom abgebaut und kann eine signifikante Energieverschwendung darstellen, die aus den oben genannten Gründen in der Notwendigkeit resultiert, die implantierten Systeme unerwünscht oft zu ersetzen. Ein weiteres Problem ist der hohe Energieverbrauch der Regelschaltung für das Konstantstromsystem. Diese Schaltung ist für eine ausreichend rasche Antwortzeit notwendig, um den Ausgangsstrom sogar während sehr kurzer Ausgangsimpulse kontrollieren zu können. Aus diesem Grunde müssen die Steuerströme für die Verstärker relativ hoch eingestellt werden, mit der Konsequenz eines hohen Energieverbrauches. Die Regelschaltung kann zwar ohne einen aktiven Verstärker aufgebaut werden, würde dann jedoch den Nachteil haben, dass sogar eine noch höhere Betriebsspannung erforderlich ist.
[005] Die US-A-4,738,250 beschreibt einen externen, d. h. nicht implantierten Nervengewebestimulator zur Stimulation von lebendem Gewebe, welcher bevorzugt eingesetzt wird, um einen unidirektionalen Stromfluss bei der Behandlung des Gewebes zu vermeiden. Während der Behandlungssitzung werden die Elektroden, die zum Liefern des Behandlungssignales benutzt werden, positioniert und wieder entfernt. Der Stromfluss einer geregelten Spannungswelle wird innerhalb gewünschter Parameter für Strom und Spannung gehalten, wobei die maximale Größe des Stromflusses auf ein Niveau begrenzt wird, das unterhalb eines Niveaus liegt, bei dem eine typische Zelle in dem Stromweg geschädigt würde. Üblicherweise witt der optimale Bereich des Stromes auf 500 bis 600 Mikroampere und ein Maximum von 900 Mikroampere begrenzt. Wenn das maximale Niveau überschritten wird oder wenn sogar die gemessenen Parameter von den ausgewählten Parametern um z. B. +/- 15% abweichen, wird die Behandlung abgebrochen, indem die Spannung längs der Elektroden auf Null abgesenkt wird. Aus diesem Grunde offenbart dieses Patent nicht wirklich eine Konstantstromquelle oder eine Anordnung mit einem konstanten Ausgangsparameter wie dies gewünscht wird.
[006] In der US-A-3,746,006 ist ein implantierbarer Schrittmacher mit geregelter Ausgangsenergie offenbart, der die konstruktiven Merkmale aufweist, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert sind. Dieser Schrittmacher liefert Stimulationsimpulse an das Herz und steuert die Herzfrequenz des Patienten.
[007] Ein Problem der Schrittmacher resultiert aus der Schwächung der Batterie, kombiniert mit der festen Pulsbreite der Stimulationsimpulse für den Herzschlag. Die Energie des Stimulationsimpulses nimmt ab, sowie die Batteriespannung abnimmt. Gemäß diesem Patent wird die Breite der Stimulationsimpulse strikt als Funktion der abnehmenden Batteriespannung reduziert, um die Energie, die mit dem Stimulationsimpulsen geliefert wird, annäherend konstant zu halten.
[008] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen implantierbaren Nervengewebestimulator anzugeben, der einen reduzierten Energieverbrauch hat und die gewünschte Stimulation des Gewebes ohne signifikante Energieverluste liefert.
[009] Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung liefert einen implantierbaren Nervenstimulator, der zwei Betriebsarten für die Ausgangsschaltung umfaßt, wobei jede zumindest einige der Vorteile von Konstantstrom-Anordnungen mit der größeren Effizienz von Konstantspannungs-Anordnungen kombiniert. Insbesondere verwendet die Ausgangsschaltung des Impulsgenerator für die Nervenstimulation entsprechend der vorliegenden Erfindung eine der beiden Betriebsarten: nämlich[0010]
(i) eine Betriebsart mit Stromstabilisierung oder
(ii) eine Betriebsart mit Ladungsstabilisierung.
[0011] Der Neurostimulator erzeugt ein gewünschtes Signal, typischerweise eine Impuls-Wellenform mit vorprogrammierten Parameterwerten, die über eine implantierte Elektrodenanordnung an einen Nerv oder Nerven des Patienten geliefert wird, um die Zellmembranen in dem Nervengewebe anzuregen und dadurch die elektrische Aktivität des Nervs in der gewünschten Weise zu modulieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform eines Systems mit Stromstabilisierung erzeugt der Impulsgenerator zur Nervenstimulation eine Folge von Ausgangsimpulsen oder Ausgangsimpuls-Salven gemäß einem vorbestimmten Muster, und eine mit dem Impulsgenerator verbundene Regelschleife misst die Größe des Stroms in den Ausgangsimpulsen auf einer Abtastbasis, vergleicht den abgetasteten Stromwert mit einem vorgeschriebenen Zielwert und stellt die Spannung der Ausgangsimpulse ein, um jede Differenz zwischen den zwei Werten zu reduzieren oder zu eliminieren und so den Ausgangsimpulsstrom zu stabilisieren.
[0012] Bei der Abtastung werden die Messungen des Impulsstromniveaus der Regelschleife mit einer Rate durchgeführt, die erheblich niedriger liegt als die Frequenz, mit der die Ausgangsimpulse erzeugt werden. Die Einstellschaltung der Regelschleife arbeitet ebenfalls mit einer relativ niedrigen Rate, was zusätzlich hilft, Energie in dem System des Nervenstimulators zu sparen.
[0013] Vorzugsweise weist die Regelschleife eine Grenzwertschaltung auf, um vorgegebene hohe und niedrige Regelgrenzwerte für die Stromgröße der Ausgangsimpulse aufzustellen, und liefert eine Einstellung eines geeigneten Parameters der Ausgangsimpulse, um den Strom der Ausgangsimpulse auf ein Niveau innerhalb dieser Grenzen zurückzuführen, wann immer einer der Grenzwerte überschritten wird. Alternativ kann die Messschaltung Mittel aufweisen, um sukzessive Schätzwerte der Größe des Ausgangsstromes zu liefern, indem ein Ausgangsimpuls pro Salve gemessen und die Schätzung nach einer Folge der Salven vollendet wird.
[0014] Bei einer bevorzugten Ausführung des Systems mit der Betriebsart der Stromstabilisierung, werden die Messungen durch Abtasten an der rückwärtigen Flanke der ausgewählten Ausgangsimpulse durchgeführt. Alternativ kann die Abtastung auch in der Mitte der ausgewählten Ausgangsimpulse durchgeführt werden.
[0015] Die Betriebsart mit Ladungsstabilisierung funktioniert in einer ähnlichen Art, misst jedoch die bei jeder Abtastung gelieferte Ladung durch Integration des abgetasteten Stromes über ein vorbestimmtes Zeitintervall, speziell über die Dauer des Ausgangsimpulses, und vergleicht diesen Wert mit einem Zielwert für die Ladung. Jede Differenz zwischen diesen Werten witt reduziert, indem die Dauer der Ausgangsimpulse eingestellt wird, um die in den Ausgangsimpulsen gelieferte Ladung auf einem gewünschten Niveau für die Anregung der Nervenzellenmembran zu halten.
[0016] Entsprechend ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein implantierbares Gerät zur Stimulierung von anregbarem Gewebe anzugeben, das einen reduzierten Energieverbrauch aufweist.
[0017] Eine weitere speziellere Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten implantierbaren Nervenstimulator anzugeben, der eine Ausgangsschaltung hat, die Impulse entweder in der Betriebsart mit Stromstabilisierung oder mit Ladungsstabilisierung erzeugt, um wirkungsvoll und unter Ersparnis von Batterieenergie zu arbeiten.
[0018] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stabilisieren der Ausgangsenergie anzugeben, die von einem implantierten elektrischen Gerät abgegeben wird, um Gewebe eines Patienten anzuregen und um eine gewünschte Stimulation des Gewebes ohne signifikante Energieverluste zu erzeugen, und zwar durch eine relativ häufige jedoch nicht kontinuierliche Messung und Einstellung der Ausgangsenergie auf einen Zielwert.
[0019] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese und weitere Aufgabe der Erfindung durch eine Einrichtung eines Stabilisierungssystemes zu erreichen, welches eine Abtastung des ausgwählten Parameters der Ausgangsimpulse des Gewebestimulators, z. B. eines Neurostimulators durchführt und nicht in einer Betriebsart mit kontinuierlicher Messung und Einstellung arbeitet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0020] Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale und anhängigen Vorteile der Erfindung gehen aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung hervor, in der:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines beispielhaften implantierbaren Neurostimulators ist, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2A bzw. 2B eine Darstellung der relativen Positionen des Nervenstimulators, der Anordnung der Nervenelektroden implantiert z. B. an dem Vagusnerv) und zugeordneter, elektrischer, in den Patienten implantierter Leitungen und die zugeordneten externen Ausrüstungen sowie eine detaillierte Ansicht der Elektrodenanordnung der Fig. 2A zeigen, die an dem gewähltem Nerv implantiert ist;
Fig. 3 ein vereinfachtes Zeitdiagramm einer typischen Ausgangssignal-Wellenform des Neurostimulators Fig. 1 ist;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der in dem Neurostimulator gemäß Fig. 1 verwendeten Schaltung ist, um die bevorzugte Betriebsart mit Stromstabilisierung gemäß der Erfindung auszuführen; und
Fig. 5A und 5B Blockschaltbilder von alternativen Ausführungen mit der Betriebsart mit Ladungsstabilisierung in dem Nervenstimulator gemäß Fig. 1 sind.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und Verfahren

[0021] Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Ausgangsschaltung eines implantierbaren Impulsgenerators zur Stimulierung von anregbarem Gewebe eine von zwei Stabilisierungs-Betriebsarten verwenden, nämlich (i) Stromstabilisierung oder (ii) Ladungsstabilisierung.
[0022] Die Betriebsart mit Stromstabilisierung verwendet eine Ausgangsschaltung mit konstanter Spannung in Verbindung mit einer Schaltung, die ein digitales Regelsystem umfasst, und vorzugsweise einen Mikroprozessor aufweist, der unter anderem den Strom in der Wellenform der Ausgangsimpulse misst. Die Messung kann während jedes Impulses oder nur während ausgewählter Impulse der Ausgangsimpulsfolge gemacht werden. Das digitale Regelsystem verwendet die Messinformation, um die Ausgangsspannung einzustellen und den Ausgangsstrom auf einen gewünschten Niveau oder innerhalb vorbestimmter Grenzwerte zu stabilisieren. Anders als bei anderen Geräten mit "Konstantstrom" verbraucht die Regelschleife für die Betriebsart Stromstabilisierung relativ wenig Energie, d. h. hat einen geringen "Energieverbrauch", insbesondere weil die Messungen nicht bei jedem Impulszyklus gemacht werden müssen und nur mit einer sehr langsamen Rate über eine Vielzahl von Ausgangsimpulsen durchgeführt werden können. Die Einstellung der Energie in der Wellenform der Ausgangsimpulse, die auf diesen Messungen basiert, kann ebenso mit relativ langsamer Rate durchgeführt werden, was die Notwendigkeit für zusätzliche Betriebsspannung erspart, um eine Kompensation während der Ausgangsimpulse zu erlauben.
[0023] Vorzugsweise wird der Ausgangsstrom abwechselnd mit vorbestimmten hohen und niedrigen Kontroll-Grenzwerten verglichen, und die Ausgangsspannung wird nur geändert, wenn festgestellt wird, dass eine Ausnahmebedingung vorliegt, d. h. eine Bedingung, bei der der Ausgangsstrom außerhalb dieser gesetzten Grenzwerte liegt. Wenn gewünscht, kann die Einstellung für mehrere Zyklen einer Ausnahmebedingung durchgeführt werden. Alternativ können die Messungen über eine Folge von Impulsen durch aufeinanderfolgende Schätzungen des Ausgangssignales durchgeführt und die Einstellung entsprechend gemacht werden.
[0024] Das Niveau des Ausgangsstromes variiert während eines Ausgangsimpulses mit "Konstantspannung" und daher muß eine aufrecht zu erhaltende Größe des Ausgangsstromes aufgestellt werden. Zum Beispiel kann die Größe des Ausgangsstromes definiert werden als diejenige an der Vorderflanke, in der Mitte oder an der hinteren Flanke des Impulses, oder als der mittlere Strom während des Impulses. Der Stromwert an der hinteren Flanke wird hierbei bevorzugt für die Regelung verwendet, um die Komplexität des Systems herabzusetzen. Eine Messung an der hinteren Flanke kann mit einer Schaltung mit relativ niedriger Abtastrate durchgeführt werden (im Gegensatz z. B. zu dem Erfordernis bei einer Messung an der vorderen Flanke) und erfordert nicht die Erzeugung von speziellen Zeitsteuersignalen, die mit einer programmierten Pulsdauer variieren müssen.
[0025] Eine Alternative zu der bevorzugten Technik der Messung des Stromwertes an der hinteren Flanke auf Basis der Pulsabtastung ist, die Messung in der Mitte des Ausgangsimpulses vorzunehmen. Dieses ist eine gute Schätzung des mittleren Stromniveaus des abgetasteten Impulses, wobei lediglich ein minimaler zusätzlicher Energieverbrauch erforderlich ist. Die Abtastung in diesem Falle kann gegen die zweite Hälfte des Impulses verschoben werden, um die Schätzung zu verbessern.
[0026] Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines exemplarischen Stimulations-(Impuls-)Generators eines Gerätes zum Stimulieren von erregbaren Gewebe, bei dem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Solch ein Gerät, z. B. ein Nervenstimulator, obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist, kann im Körper eines Patienten implantiert oder extern angeordnet sein, um verschiedene krankhafte Funktionsstörungen durch Anwendung von modulierenden elektrischen Signalen an einem ausgewählten Gewebe, z. B. einem Nerv des Patienten, zu behandeln und/oder zu kontrollieren. Die Platzierung eines implantierten Gerätes für die Stimulation des Vagusnerves des Patienten und die Details des Leitungs- und Elektrodensystems des Gerätes sind in den Fig. 2A und 2B dargestellt.
[0027] Der Nervenstimulator verwendet einen konventionellen Mikroprozessor neben anderen standardmäßigen elektrischen und elektronischen Komponenten und kommuniziert im Falle eines implantierten Gerätes durch asynchone serielle Kommunikation mit einem Programmgerät und/oder Monitor, der extern des Patientenkörpers angeordnet ist, um die Zustände des Gerätes zu regeln oder anzuzeigen. Für die Datensicherheit werden Paßwörter, Handshake-Verfahren und Paritätschecks verwendet. Ein Impulsgenerator 10 des Neurostimulators kann in den Patienten in eine von einem Chirurgen geformten Tasche knapp unterhalb der Haut in der Brust implantiert werden, wie dieses in Fig. 2A gezeigt ist, oder kann ein primär externes System sein. Der Neurostimulator umfasst auch eine implantierbare Stimulationselektrodenanordnung 40 und ein elektrisches Leitungssystem 42 (Fig. 2A und 2B), um das Ausgangssignal des Generators 10 an den ausgewählten Nerv, z. B. den Vagusnerv, anzulegen. Extern des Patientenkörpers gelegene Komponenten umfassen einen Computer 53 und einen Sende/Empfangskopf 55 für die Telemetrie zum Programmieren von Parametern zu und überwachen von Signalen von dem Generator 10 (oder eine zugeordneten Sensor-Schaltung). Die programmierte stimulierende Ausgangsimpulsfolge des Impulsgenerators wird zu dem oder den Nerven gesendet, um deren elektrische Aktivität zu modulieren.
[0028] Bei dem Gerät gemäß Fig. 1 umfaßt der Generator 10 eine Batterie, z. B. eine einzelne Lithium-Thionyl, Chlorid-Zelle 12 und einen Spannungsregler 15, um eine glatte und stetige Ausgangsspannung an andere Komponenten des Gerätes, einschließlich einen Logik- und Regelbereich 17 zu liefern. Der letztere weist einen Mikroprozessor auf, um programmierbare Funktionen des Gerätes einschließlich Strom, Frequenz und Pulsbreitesowie Einschaltzeit und Ausschaltzeit der Ausgangssignale zu regeln. Das Ausgangssignal kann damit so geformt werden, dass die gewünschte Modulation der elektrischen Aktivität des Nervs erreicht wird. Taktsignale für die Logik- und Regelfunktionen des Generators werden durch einen Quarzoszillator 20 geliefert. Ein magnetisch betätigter Reed-Schalter 27 ist in die elektronische Schaltung inkorporiert, um auch die manuelle Aktivierung des Generators zu ermöglichen (z. B. durch den Patienten, der hierzu einen externen, nicht gezeigten Magnet verwendet, der unmittelbar benachbart zu den Implantationsorten des Generators platziert wird). Eine eingebaute Antenne 25 ermöglicht eine Kommunikation zwischen dem implantierten Impulsgenerator und der externen Elektronik über den Sende/Empfangskopfkopf 55. Sobald das System einmal programmiert ist, behält es die programmierten Vorgaben bei und arbeitet mit diesen bis zur Reprvgrammierung (durch den begleitenden Arzt).
[0029] Die Logik- und Regelschaltung 17 steuert eine Ausgangsschaltung 22, die das Ausgangssignal mit dem programmierten Parametern erzeugt, um eine Behandlung der interessierenden Funktionsstörung zu ermöglichen. Die Ausgangsschaltung und deren programmiertes Ausgangssignal sind mit einem elektrischen Verbinder von dem Gehäuse 35 des Generators gekoppelt und über diesen Verbinder mit einer Leitungsanordnung 42, die mit der Stimulationselektroden-Anordnung 40 (Fig. 2A und 2B) verbunden ist. Das Gehäuse 35 ist hermetisch abgedichtet und aus einem Material wie Titan, das biologisch mit den Flüssigkeiten und dem Gewebe des Patientenkörpers kompatibel ist. Weitere Details der Struktur und des Betriebes des Basis-Nervenstimulators sind in der "895- Anmeldung" offenbart.
[0030] Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, ist die Stimulationselektrodenanordnung 40 leitend mit dem distalen Ende der isolierten elektrisch leitenden Leitungsanordnung 42 verbunden, die an ihrem proximalen Ende mit dem Verbinder 30 an dem Generator verbunden ist. Die Elektrodenanordnung 40 kann eine bipolare Stimulationselektrode sein, wie sie im US-Patent 4,573,481 von Bullara beschrieben ist. In diesem Fall ist die Elektrodenanordnung chirurgisch an dem Vagusnerv im Hals des Patienten implantiert. Die beiden Elektroden 43 und 44 sind um den Nerv gewickelt und die Anordnung ist an dem Nerv durch ein spiralförmiges Ankerseil 47 befestigt, das in dem US-Patent 4,979,511 von Reese S. Terry, jun., das auf den gleichen Zessionar wie die vorliegende Erfindung übertragen wurde, offenbart ist. Die Leitungsanordnung 42 wird durch eine Nahtverbindung 50 mit dem benachbarten Gewebe am Platz gehalten, kann jedoch den Bewegungen der Brust und des Halses des Patienten folgen.
[0031] Fig. 3 ist eine idealisierte Darstellung einer exemplarischen Signalwellenform, die durch die Ausgangsschaltung 22 des Nervenstimulator-Impulsgenerators an die Elektrodenanordnung 40 geliefert wird und ist hier vorgestellt, um prinzipiell die Terminologie klarzustellen; sie umfasst die Signal-Einschaltzeit, die Signal- Ausschaltzeit, die Signalfrequenz, die Pulsbreite und den Ausgangsstrom.
[0032] Ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführung einer modifizierten Regelschleife der Ausgangsschaltung 22 zum Ausführen der Betriebsart mit Stromstabilisierung gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Regelschleife benutzt ein digitales Regelsystem, das den Mikroprozessor in der Logik/Regelschaltung 17 einschließt, um das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 22 zu detektieren und zu messen und ein Rückkopplungssignal für die Einstellung des Stromwertes der Ausgangsimpulse des Generators zu liefern. Die Logik/Regelschaltung 17 hat mehrere von dem Mikroprozessor ausgehende Kontroll- und Befehlsfunktionsausgänge, deren Signale unterschiedlich zu der Ausgangsschaltung und der Regelschleife 60 geliefert werden. Die Ausgangsschaltung enthält ein Paar Schalter (z. B. Felddefekttransistoren) 65, 67, die durch Steuerspannungen von dem Mikroprozessor auf Leitungen 73 bzw. 77 aktiviert werden. Eine Signalspannungsleitung 68 liefert die Ausgangsimpulse an den Patienten (über die Leitungsanordnung 42 und die Elektrodenanordnung 40), wobei der Schaltkreis durch eine Rückleitung 70 komplettiert wird, die einen Blockkondensator 72 aufweist, der mit der Leitungs-Elektrodenanordnung verbunden ist.
[0033] Wenn ein Impuls oder eine Impulsfolge an der Nerv geliefert werden soll (d. h. das Signal ist eingeschaltet), wird der Schalter 65 durch Befehle auf der Leitung 73 von dem Mikroprozessor eingeschaltet, um Ladung aus einem Speicherkondensator 66 zu liefern (entsprechend der programmierten Pulsbreite und Parameterzyklus/Frequenz). Wenn der Schalter 65 eingeschaltet ist (und angenommen eine negative Spannung an der Leitung 68 von der Batterie 12 oder dem Spannungsregler anliegt und daher auch an den Speicherkondensator 66, fließt der Ausgangsstrom von dem Kondensator über Masse, einen stromabtastenden Widerstand 75 mit niedrigem Widerstandswert (z. B. 10 Ohm), einen Ausgangspfad 70, den Blockkondensator 72 über die Leitungen und die Nervenelektrode und zurück über die Leitung 68 zu dem Speicherkondensator 66. Wenn der Schalter 65 ausgeschaltet wird, fällt die Spannung scharf auf Null ab (von ihrem höheren negativen Wert), wobei gleichzeitig der Impuls beendet wird. Der Kondensator wird dann mit der kleinen Energiemenge, die abgegeben wurde, auf das vorgegebene Ausgangsspannungsniveau aufgeladen, um die Abgabe des nächsten Impulses vorzubereiten.
[0034] Mit jedem Impuls, der an den Nerv geliefert wird, wird neue Ladung inkrementell in dem Blockkondensator 72 · aufgebaut, der, wenn die Ladung gespeichert bleibt, bald ein Niveau erreichen könnte, das komplett der Spannung entgegengerichtet ist, die von dem Regler geliefert wird und daher die Ausgangsschaltung unwirksam machen würde. Um dieses zu verhindern, wird der Blockkondensator periodisch durch Einschalten des Schalters 67 mit Hilfe einer Befehlsspannung von dem Mikroprozessor über die Leitung 77 entladen.
[0035] Um den Ausgangsstrom zu stabilisieren, nimmt die Regelschaltung 60 periodisch Abtastmessungen der Ausgangsimpulse vor, vorzugsweise an deren hinteren Enden des Impulses (oder alternativ in der Mitte). Die Abtastung wird durch eine Abtast- und Halteschaltung 80 ausgeführt, die eine Messung des Stromwertes über die Leitung 81 an dem Widerstand 75 vornimmt, wenn sie durch einen Befehl "Stromabtasten" über die Leitung 84 von dem Mikroprozessor angesteuert wird. Um eine größere Genauigkeit vorzusehen, wird der Auslesewert durch den Verstärkungsgrad eines Verstärkers 85 verstärkt, der auf der Basis eines Zielwertes (d. h. vorbestimmten gewünschten Wertes) des Stromniveaus von einem Digital/Analog(D/A)-Wandler 86 kalibriert wird, der seinerseits mit einem programmierten digitalen Wert von dem Mikroprozessor über die Leitung 87 beliefert wird.
[0036] Der Abtastwert wird mit dem Zielwert durch einen Vergleicher 88 verglichen, dessen Ausgang anzeigt, ob der Abtastwert größer oder kleiner als der Zielwert ist, und die Ausgangsinformation wird über die Leitung 90 zu dem Logik/Regelbereich 17 zurückgeführt. Das Niveau der Ausgangsspannung der erzeugten Impulse wird durch eine Einstellschaltung 91 variiert, um eine Abweichung von dem Stromzielwert zu reduzieren. Die Einstellschaltung 91 ist mit einem programmierbaren Multiplizierer 92 in der Ausgangsschaltung 22 (oder einer anderen Quelle für das Spannungsniveau der Ausgangsimpulse) verbunden, der nominell durch den Mikroprozessor eingestellt ist, um die Batteriespannung mit mehreren Werten zu multiplizieren (z. B. mit 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 3,0), welche geeignet sind, den Wert der Ausgangsspannung auf den Zielwert durch entsprechende Einstellung der Ausgangsspannung der Impulse zu bringen.
[0037] Die Einstellschaltung 91 weist einen D/A-Wandler 93 auf, der einen digitalen Spannungszielwert über die Leitung 94 von dem Mikroprozessor 58 erhält und zwar basierend auf den Resultaten der letzten Messung, die durch die Regelschaltung 60 vorgenommen wurden. Dieser Zielwert wird nach Umwandlung in einen analogen Wert mit dem Spannungsniveau des Ausgangs des programmierbaren Multiplizierers auf der Leitung 68 in einem Komparator 95 verglichen. Der Ausgang des Komparators auf der Leitung 97 schaltet den Multiplizierer an oder aus, um die notwendige Einstellung entsprechend dem inkrementellen Einstellen des Multiplizierers durch den Mikroprozessor zu erzeugen, um so die gewünschte Stabilisierung des Ausgangsstromes zu erreichen.
[0038] Eine Betriebsart mit Ladungsstabilisierung kann sogar eine größere Energieeinsparung erreichen als die Betriebsart mit Stromstabilisierung. Geeignete Ausführungsformen und Verfahren zum Ausführen der Betriebsart mit Ladungsstabilisierung für die Ausgangsschaltung eines ein Gewebe stimulierenden Impulsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter beispielhaftem Bezug auf die Nervenstimulierung beschrieben. Es ist bekannt, dass die für die Anregung einer Zellmembran eines anregbaren Nervengewebes erforderliche Ladung relativ innerhalb Grenzen konstant ist. Bei großen Pulsbreiten wächst die abzugebende Ladung als Ergebnis eines sich verringernden Potentiales längs der Zellmembran. Das sich verringernde Potential kann Anpassungsprozessen zugeschrieben werden, die sich auf den aktiven Transport von Ionen inder Zellmembran beziehen. Innerhalb eines Bereiches der Impulsdauer in zeitlicher Nachbarschaft zu der Membran-Zeitkonstanten wird die für die Stimulierung erforderliche Energie minimiert.
[0039] Es muss eine Kompensation für die Membran- Zeitkonstante berücksichtigt werden. Für eine anregbare Zelle, die sich von vorherigen Stimulierungen voll erholt hat, ist die Spannung längs der Membran, die eine regenerative Depolarisation verursacht, über einen weiten Bereich der Impulsdauer relativ konstant. Für extrem kurze Pulsbreiten (weniger als einige Mikrosekunden oder im Bereich eineiger zehn Mikrosekunden) gilt dieses Prinzip jedoch nicht. Zwei konkurrierende Faktoren bestimmen die Energieeffizienz der Stimulierungsimpulse. Für Impulse mit kurzer Dauer reduzieren Widerstandsverluste in dem leitenden Medium die Wirkung, da die Membran sich mehr wie ein Kondensator verhält. Für eine gegebene Spannungsänderung der Membran muss eine feste Ladung angewendet werden, und im Falle von schmalen Impulsen erfolgt dieses schneller durch einen invers proportionalen Anstieg des gelieferten Stromes. Obwohl der für eine Stimulierung notwendige Strom invers proportional zu der Dauer des Ausgangsimpulses ansteigt, variiert der Energieverlust in dem umgebenden Medium in Abhängigkeit des Quadrates des gelieferten Stromes, da Energie das Zeitintegral der Leistung ist. Die Verlustleistung ist gleich dem Widerstand mal dem Quadrat des Stromes, wenn angenommen wird, dass die umgebenden Medien als Widerstände behandelt werden, was insgesamt bis auf den Ausgangskondensator und jede Elektrodenpolarisation gilt.
[0040] Wenn dieses der einzige zu berücksichtigende Faktor wäre, dann würde gelten, dass je breiter der Impuls ist, desto niedriger wäre die für eine Stimulierung erforderliche Energie, und es würde eine konstante Ladung bei jeder Impulsdauer erforderlich sein. Wenn eine längere Dauer der Stimulationsimpulse betrachtet wird, muss das Membranmodell modifiziert werden und eine parallele Konduktanz umfassen, um Leckströmen durch die Membran, aktiven Transportmechanismen in der Membran und Leckagen um die Membran Rechnung zu tragen. Da jeder Ausgangsimpuls die Membran auflädt, geht auch einige Ladung verloren. Dieses kann gut durch einen Integrator mit einem Verlustwiderstand als Modell umgesetzt werden, der in der Regelschleife eingesetzt wird, um auf diese Weise die Ausgangsimpulse effektiver zu regeln, um die Schwellenladung längs der anregbaren Gewebemembranen zu induzieren.
[0041] Bei der Betriebsart mit Ladungsstabilisierung gemäß der vorliegenden Erfindung, wird die mit einem Ausgangsimpuls gelieferte Ladung überwacht, indem der Strom in dem Ausgangsimpuls als Maß für die Ladung integriert wird. Diese Information wird dann verwendet, um Dauer des Ausgangsimpulses des Neurostimulationsgenerators in einem vorbestimmten Pulsbreitenbereich einzustellen. Immer dann, wenn die Pulsbreite außerhalb dieses Bereiches ist, kann die Einstellung eines Multiplizierers geeignet verändert werden, um die gewünschte Ausgangsladung aufrecht zu erhalten.
[0042] Kapazitive Multiplizierer und Dividierer können verwendet werden, um verschiedene relativ niedrige Spannungen mit größerer Effizienz als bei der Verwendung von anderen Verfahren zu produzieren. Spannungswerte, die auf die Eingangsspannung des Systems bezogen sind (z. B. eine Batteriespannung für implantierbare Geräte), können mit maximaler Effizienz als einfacher Bruch aus ganzen Zahlen erzeugt werden. Brüche wie 1/3, 1/2, 2/3, 3/2, 2/l, 3/l und 4/l werden dadurch leicht erhalten. Bei praktischen Geräten sind diese Einstellungen möglicherweise zu rau für eine Regelung auf Konstantstrom, aber die Verwendung einer Ladungsstabilisierungsregelung mit der Pulsdauer als erster Regelvariablen erlaubt diese relativ weit voneinander getrennten Spannungen, um die gewünschten Resultate zu erreichen.
[0043] Ein Algorithmus kann dazu verwendet werden, die konstante Ausgangsladung in Gegenwart von sich ändernden Impedanzen oder sich ändernder Batteriespannung aufrecht zu erhalten. Wenn die Betriebsspannung adäquat ist, kann in der Theorie die Stabilisierung der Ausgangsladung über einen breiten Impulsdauerbereich vorgesehen werden. Für eine maximale Energieeffizienz ist jedoch nur eine Pulsdauer optimal, die in der zeitlichen Nachbarschaft der Membran-Zeitkonstanten der Zielzellen liegt. Wenn die Zeitkonstante der Ausgangsschaltung kürzer ist als die oder ausreichend nahe zu der Membran-Zeitkonstanten ist, wird der Bereich der optimalen Impulsbreiten modifiziert und kürzer eingestellt. In einigen Fällen dienen der Aufbau des Gerätes und die Zielzellen dazu, einen geeigneten Bereich für die Impulsbreiten zu bestimmen. Wenn der Ausgangsregel- Algorithmus eine Impulsdauer an diesen oder jenseits dieser Grenzen erzeugt, sollte die Ausgangsspannung in einer Richtung verändert werden, in der die Pulsdauer in Richtung auf den optimalen Wert zurückkehrt.
[0044] Ein bevorzugtes Verfahren löst auch die Situation, in der die Impulsdauer zu lang oder zu kurz ist. In dem letzteren Fall wird die Einstellung des Spannungsmultiplizierers um einen Schritt erhöht und die Ausgangsspannung wird langsam nach oben gefahren. Während dieser Anstiegszeit arbeitet die Regelschleife dahingehend, die Dauer der Ausgangsimpulse nach unten zu fahren. Dieses Verfahren wird eingestellt, sobald die Ausgangsspannung einen Punkt erreicht, der wirkungsvoll durch die neue Multiplizierereinstellung erreicht wird. Im Falle, wo die Dauer des Ausgangsimpulses zu kurz ist, wird die Ausgangsspannung langsam herunter gefahren, was einen graduellen Anstieg der Dauer des Ausgangsimpulses verursacht. Wenn die Ausgangsspannung einen Wert erreicht, der wirkungsvoll mit der nächsten niedrigeren Einstellung des Multiplizierers erzeugbar ist, dann wird diese Einstellung verwendet und das Verfahren gestoppt.
[0045] Die Verwendung eines solchen Regelalgorithmus zur Ladungsstabilisierung vermeidet Probleme, die durch andere Algorithmen auftauchen können, bei denen die Spannung verändert wird, weil die berechnete Impulsdauer nicht innerhalb des erlaubten Bereiches liegt. Wenn z. B. ein Algorithmus zwei Variable gleichmäßig in relativ großen Beträgen ändert, kann dieses in signifikanten Änderungen der Wirkung der Gewebestimulation resultieren. Das bevorzugte Verfahren für die Betriebsart mit Ladungsstabilisierung erlaubt es, die Spannung in relativ schmalen geregelten Schritten anzuheben bzw. abzuschwächen (wobei sie selbst relativ ineffizient erzeugt werden), und zwar in Richtung auf das nächste effizient erzeugte Kondensator-Multiplizierer-Verhältnis. Diese Zwischenschritte erfolgen nicht stetig und der Algorithmus fährt fort, die Spannung in Richtung auf stabile Punkte schrittweise zu ändern.
[0046] Der Bereich der Impulsdauer, an dem oder nahe an dem es nicht länger gilt, dass die Ladung, die erforderlich ist, eine Nervenzellmembrane zu stimulieren, relativ konstant ist für eine Dauer, die signifikant kleiner als die Membran-Zeitkonstante ist, koinzidiert mit einer Impulsdauer, mit der eine Stimulierung mit minimaler Energie erreicht wird. Für einen gegebenen Membrantyp können diese Störungen von einem Idealmodell berechnet werden, und das Modell kann dann für Einstellungen der abgegebenen Impulsdauer verwendet werden. Eine Technik, um dieses zu erreichen, besteht darin, den Integrator, der die gelieferte Ladung aus dem Ausgangsstrom und der Zeit misst, zu modifzieren. Wie oben erwähnt, kann ein Spannungsteilerwiderstand oder eine Stromquelle zu dem Integrator hinzugefügt werden, um die Ionenpumpaktivität der erregbaren Zellmembrane im Modell nachzubilden. Wenn der Ausgang dieses Systems am Ende eines jeden Ausgangsimpulses konstant gehalten wird, und nicht nur einfach die Ausgangsladung auf der gleichen Basis konstant gehalten wird, dann dient dieses zu einer genaueren Stabilisierung der Gewebestimulation. Das gleiche Ziel kann mit einem digitalen System erreicht werden. Die Kurve, die Schwellenladung und Pulsbreite miteinander in Beziehung bringt, wird in das Regelsystem programmiert, die gemessene Ladung wird dann mit dem reziproken Wert dieser Kurve multipliziert und das Ergebnis als Regelvariable verwendet.
[0047] Zwei Ausführungsformen einer Schaltung zur Ausführung einer Betriebsart mit Ladungsstabilisierung in Verbindung mit der Ausgangsschaltung 22 des Nervenstimulationsgenerators 10 sind in Blockschaltbildern in Fig. 5A und 5B gezeigt. Bei beiden Ausführungen ist die verwendete Schaltung im wesentlichen die gleiche, wie die, die für die Betriebsart mit Stromstabilisierung in Fig. 4 verwendet wurde, mit Ausnahme der Regelschleife 60 mit der Einstellung der Ausgangsimpulsdauer. Aus diesem Grunde kann die Beschreibung der beiden Ausführungen mit Ladungsstabilisierung im wesentlichen beschränkt werden auf die Beschreibung der modifizierten Regelschleife.
[0048] Bei der ersten Ausführungsform einer Schaltung mit einer Betriebsart zur Ladungsstabilisierung, die teilweise in Fig. 5A gezeigt ist, wird der von dem Abtastwiderstand 25 gemessene Strom einem Integrator 102, der von dem Mikroprozessor in dem Logik/Regelbereich 17 angesteuert wird, zugeführt, um eine Integration des Impulsstromes über das Zeitintervall des Ausgangsimpulses durchzuführen und die Ergebnisse der Integrationen in Antwort auf geeignete Befehlseingaben über die Leitung 104 zu halten. Der Ausgang des Integrators stellt daher die abgegebene Ladung in dem jeweiligen Ausgangsimpulsmodus dar. Am Ende eines jeden Abtastintervalls wird der Integrator 102 durch einen Befehl durch den Mikroprozessor über die Leitung 105 zurückgesetzt und ist nunmehr bereit zur Integration der nächsten Abtastung.
[0049] Das Ausgangsniveau des Integrators wird in einem Verstärker 107 verstärkt und einem Eingang eines Komparators 108 zugeführt. Der andere Eingang des Komparators kommt von einem D/A-Wandler 110, der einen Analogwert eines Ladungszielwertes aus dessen digitalen Wert liefert, der von dem Mikroprozessor eingegeben wurde. Eine Differenz zwischen den beiden verglichenen Werten wird am Ausgang 112 des Komparators angezeigt und dazu verwendet, die Dauer der Ausgangsimpulse einzustellen, um damit die in den Ausgangsimpulsen abgegebene Ladung zu stabilisieren. Wenn zu wenig Ladung abgegeben wurde, wird die Pulsdauer erhöht; wenn zuviel Ladung abgegeben wurde, wird die Pulsdauer erniedrigt.
[0050] Bei der anderen Ausführungsform mit einer Betriebsart mit Ladungsstabilisierung, die in Fig. 5B gezeigt ist, wird ähnliches durchgeführt, wie in Fig. 5A, mit der Ausnahme, dass eine Vorgabe gemacht wird für das Nachbilden des Mentranverlustes, wie allgemein oben beschrieben. Der Integrator, der eine Messung der gelieferten Ladung in einem abgetasteten Impuls durch Integration des Impulsstromes über eine vorgesetzte Zeit liefert, wird dahingehend modifiziert, dass ein Widerstand oder eine Stromquelle 120 vorgesehen wird, um die Repolarisation der Zellmembrane für die Anregung nachzubilden. Tatsächlich bildet der Spannungsteilerwiderstand oder die Stromquelle 120 längs des Verstärkers 121 die Situation nach, in der die Ladung abgeleitet wird, wenn der Ausgangsimpuls versucht, die Zellmembrane zu laden. Die Verstärkerschaltung arbeitet wie ein Integrator, indem sie die Eingangssignale über die Zit summiert. Befehlssignale 123 und 125 von dem Mikroprozessor aktivieren Schalter 124 bzw. 126. Ein Kompaator 128 empfängt Eingangssignale von der nachgebildeten Zellmembranrepolarisation, und von einem D/A-Wandler 130 wird ein Zielwert für die Ladung von dem Mikroprozessor geliefert. Auch hier wird wiederum die Differenz aus dem Vergleich am Ausgang 132 verwendet, um die Dauer der Ausgangsimpulse einzustellen und die gelieferte Ladung in den Ausgangsimpulsen zu stabilisieren. Die Regelschleifenschaltung hält die Membranladung am Ende eines jeden Ausgangsimpulses konstant (auf einem programmierten Wert), was den Effekt hat, dass die Gewebestimulation stabilisiert wird.
[0051] Es ist aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, dass Systeme mit einer Ausgangsstabilisierung, die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, eine erhöhte Energieeinsparung liefern und zwar sowohl in der Betriebsart mit Stromstabilisierung als auch in der Betriebsart mit Ladungsstabilisierung, ohne dass die Systemfunktion beeinträchtigt, sondern ganz im Gegenteil die Arbeitseffizienz verbessert wird.

Claims

1. In den Körper implantierbarer batteriebetriebener Nervengewebestimulator zum Liefern von Stimulationsimpulsen an ausgewähltes Nervengewebe eines Patienten, insbesondere Stimulator für den Vagusnerven eines Patienten, wobei der Stimulator über eine oder mehrere an oder nahe dem Gewebe (45) implantierbare Elektroden (40) betrieben wird, wobei der Stimulator einen Impulsgenerator (10) aufweist, um sequentiell Ausgangsimpulse in einem programmierbaren Muster für die Anwendung auf das ausgewählte Nervengewebe zu erzeugen, wobei der Impulsgenerator ein programmierbares Ausgangssystem (22) aufweist, um selektiv die elektrischen Parameter der Ausgangsimpulse zu variieren, um die gewünschte Nervenstimulation zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung (60) des Ausgangssystemes

- periodische Messungen der Größe eines ausgewählten Parameters der Ausgangsimpulse auf einer Abtastbasis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt bei der Ausführung der für das Abtasten ausgewählten Ausgangsimpulse vornimmt, wobei die Abtastrate erheblich unter der Rate liegt, mit der die Ausgangsimpulse erzeugt werden,

- jede abgetastete Messgröße des ausgewählten Parameters mit einer Zielgröße für den Parameter vergleicht und auf die Differenzen zwischen der abgetasteten Messgröße und dem Zielwert für den Parameter antwortet, um die Differenz durch verglichen mit der Rate der Ausgangsimpulse relativ langsame Einstellung zu Null zu machen und dadurch die Messgröße des vorbestimmten Parameters zu stabilisieren, um eine Pulsquelle bereitzustellen, mit der der ausgewählte Parameter während der Anwendung auf das ausgewählte Nervengewebe im wesentlichen konstant ist, ohne die Rate zu ändern, mit der die Ausgangsimpulse erzeugt werden.

2. Nervengewebestimulator nach Anspruch 1, bei dem die periodischen Messungen der Messgröße des ausgewählten Parameters über unterschiedliche Zyklen von Ausgangsimpulsen durchgeführt werden.

3. Nervengewebestimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der vorbestimmte Parameter der bei jedem Ausgangsimpuls gelieferte elektrische Strom ist, wobei die Größe des Stromes bei zumindest einem, aber weniger als allen Ausgangsimpulsen in einem Bündel von Ausgangsimpulsen gemessen wird und wobei durch die Steuerschaltung (60) eine sukzessive Annäherung der Größe des Stromes der ausgewählten Ausgangsimpulse durchgeführt und die Annäherung nach einer Folge von Bündeln abgeschlossen ist.

4. Nervengewebestimulator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der vorbestimmte Parameter der bei jedem Ausgangsimpuls gelieferte elektrische Strom ist, wobei die Größe des Stromes in zumindest einem, aber weniger als allen Ausgangsimpulsen in einem Bündel von Ausgangsimpulsen gemessen wird und wobei vorbestimmte hohe und niedrige Steuergrenzwerte für die Größe des Stromes der Ausgangsimpulse aufgestellt werden und die Größe des Stromes von ausgewählten einzelnen Ausgangsimpulsen alternativ mit dem hohen bzw. niedrigen Steuergrenzwert durch die Steuerschaltung verglichen werden, wobei ferner in der Steuerschaltung eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Spannung der Ausgangsimpulse zu variieren, um die Größe des Stromes der Ausgangsimpulse in dem Bereich zwischen den aufge stellten Grenzwerten zu bringen, wenn der Vergleich anzeigt, dass eine der Grenzwerte überschritten wird.

5. Nervengewebestimulator nach Anspruch 4, bei dem die Größe des Stromes der Ausgangsimpulse in den Bereich zwischen den aufgestellten Grenzwerten nur dann gebracht wird, wenn der Vergleich anzeigt, dass einer der Grenzwerte durch mehrere Ausgangsimpulse in jeder Sequenz überschritten wird.

6. Nervengewebestimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der vorbestimmte Zeitpunkt im Verlauf der für das Abtasten ausgewählten Ausgangssignale die rückwärtige Flanke der jeweiligen ausgewähhten Impulse ist.

7. Nervengewebestimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der vorbestimmte Zeitpunkt im Verlauf der für das Abtasten ausgewählten Ausgangssignale ungefähr der Mittelpunkt der jeweiligen ausgewählten Impulse ist.

8. Nervengewebestimulator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der ausgewählte Parameter die mit jedem Ausgangsimpuls gelieferte elektrische Ladung ist und die Steuerschaltung die Dauer jedes Ausgangsimpulses einstellt, um die Differenz zwischen der abgetasteten Messgröße und dem Zielwert für die elektrische Ladung in den ausgewählten Ausgangsimpulsen zu Null zu machen.

9. Nervengewebestimulator nach Anspruch 8, bei dem der vorbestimmte hohe und niedrige Steuergrenzwert für die Messgröße der elektrischen Ladung in den Ausgangssignalen aufgestellt werden und die Größe der elektrischen Ladung in ausgewählten Ausgangsimpulsen durch die Steuerschaltung mit dem aufgestellten hohen und niedrigen Steuergrenzwert alternativ verglichen werden, wobei ferner eine Einrichtung in der Steuerschaltung vorgesehen ist, um die Dauer der Ausgangsimpulse zu variieren, um die Größe der elektrischen Ladung der Ausgangsimpulse in den Bereich zwischen den aufgestellten Grenzwerten zu bringen, wenn der Vergleich anzeigt, dass einer der Grenzwerte überschritten wird.

10. Nervengewebestimulator nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Steuerschaltung eine Einrichtung zum Integrieren des elektrischen Stromes in den Ausgangsimpulsen über ein vorbestimmtes Zeitintervall aufweist, um die Größe der mit jedem Ausgangsimpuls gelieferten elektrischen Ladung zu bestimmen.

11. Nervengewebestimulator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Steuerschaltung eine Einrichtung zum Formen der Repolarisation der erregbaren Zellmembranen des ausgewählten Nervengewebes zur Steuerung der Dauer der Ausgangsimpulse aufweist, um eine elektrische Schwellenladung über die Membran zu induzieren, die für eine Anregung der Membran ausreichend ist.

12. Nervengewebestimulator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Steuerschaltung eine Einrichtung zum Formen der bei jedem Ausgangsimpuls gelieferten Ladung aufweist, um eine Schwellenladung über die erregbaren Zellmembranen des für eine Stimulation ausgewählten Nervengewebes zu induzieren, die den Ladungsverlust aufgrund des Schwundes an den Membranen berücksichtigt.

13. Nervengewebestimulator nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die Steuerschaltung eine Einrichtung aufweist, um jeden Ausgangsimpuls unmittelbar zu beenden, wenn der Zielwert erreicht ist.