DE2803366C2

DE2803366C2 -

Info

Publication number: DE2803366C2
Application number: DE2803366A
Authority: DE
Inventors: Joseph Herman Los Angeles Calif. Us Schulman
Original assignee: Pacesetter Systems Inc
Current assignee: Pacesetter Systems Inc
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1990-12-20
Also published as: US4232679A; US4232679B1; DE2803366A1; FR2379104B1; FR2379104A1

Description

Die Erfindung betrifft einen programmierbaren Elektrostimulator für menschliches Gewebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Stimulation von Körpergewebe sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, die in den menschlichen Körper implantiert werden. Die bekannteste Vorrichtung ist wohl der Herzschrittmacher, der Stimulationsimpulse an das Herz des Patienten über eine oder mehrere Elektroden abgibt, die mit dem Schrittmacher über elektrische Leitungen verbunden sind. Viele bekannte einpflanzbare Herzschrittmacher enthalten eine Stromquelle in Form eines Akkumulators, der von außen her aufgeladen werden kann.

In den letzten Jahren wurden umfangreiche Forschungen zur Entwicklung von Stimulatoren für andere Bereiche des Körpers durchgeführt, um Lähmungs- oder Verkrüppelungserscheinungen infolge verschiedener physiologischer Leiden zu lindern. Es wurden beispielsweise Stimulatoren für das Gehirn, das Rückgrat, die Muskeln, die Drüsen und Organe sowie für andere stimulierbare Körperteile vorgeschlagen. Die Stimulationsimpulse dieser Geräte sollen den an verschiedenen Leiden wie z. B. Gehirnlähmung, spastischer Lähmung, Starre, Epilepsie u. a. leidenden Patienten helfen, wenn die natürlichen Stimulationsimpulse nicht mehr erzeugt werden. Ferner wurde auch erkannt, daß Schmerz, beispielsweise sogenannter Phantomschmerz, der nach der Abtrennung von Gliedern auftritt, durch Zuführung von Stimulationsimpulsen an die Nerven nahe dem verletzten Bereich gelindert werden können. Anläßlich einer Konferenz am National Institute of Health, Bethesda, Maryland vom 27. bis 28. April 1972 wurde ein Vortrag mit dem Titel "Functional Neuromuscular Stimulation" gehalten, der im Jahre 1972 von der National Academy of Sciences, Washington, veröffentlicht wurde.

Unterschiedliche Leiden bzw. Störungen erfordern unterschiedliche Stimulationen. Dies bedeutet, daß die verschiedenen Parameter der Stimulationsimpulse wie z. B. die Impulsamplitude, die Impulsfrequenz, die Impulslänge und andere Impulsparameter bei unterschiedlichen Störungen verschieden sein müssen und von einem Patienten zum anderen anders zu bemessen sind. Auch für ein und denselben Patienten müssen gegebenenfalls die Parameter abhängig von dem jeweiligen Körperzustand zu einem vorgegebenen Zeitpunkt geändert werden. Es wäre natürlich zu kostspielig, für jeden Patienten einen ihm speziell angepaßten Stimulator vorzusehen. Ferner müßte der Stimulator auch bei speziellem Zuschnitt auf einen bestimmten Patienten eine Änderung der Impulsparameter zulassen, um die Stimulation dem veränderlichen Körperzustand des Patienten anpassen zu können. Außerdem ist es bei einem Stimulator, der Gewebe an unterschiedlichen Körperstellen stimulieren soll, beispielsweise die rechte und die linke Hälfte des Gehirns, von Wichtigkeit, die Zuordnung zwischen den verschiedenen anzulegenden Impulsen und den verschiedenen Gehirnteilen steuern zu können.

Die einzige praktische Lösung dieses Problems besteht darin, ein in den Körper eingesetztes Grundsystem zu schaffen, das im folgenden auch als Stimulator für menschliches Gewebe bezeichnet wird und abhängig von Signalen programmierbar ist, die ihm von einer außerhalb des Körpers befindlichen Quelle zugeführt werden und mit denen die Parameter der Impulse geändert werden können, die das Gerät abgibt, so daß eine Anpassung an die Bedürfnisse eines jeden Patienten abhängig von seinem und dem Zustand seiner Störung möglich ist. Da die Sicherheit des Patienten an erster Stelle steht, muß der programmierbare Stimulator natürlich extrem zuverlässig arbeiten. Ferner ist es sehr wichtig, den Programmierer, beispielsweise einen Arzt, mit einer genauen Anzeige der Parameter zu versorgen, die in den Stimulator eingegeben wurden, um zu bestätigen, daß die richtigen Parameter übernommen wurden. In vielen Fällen ist es ferner erwünscht, die biologische Reaktion auf eine Stimulation zu beobachten, indem die von dem stimulierten Gewebe erzeugte elektrische Spannung gemessen wird.

Da wir in einer störbehafteten Umwelt leben, in der elektrische Streusignale sowie andere Signale, die als Störsignale zu bezeichnen sind, auftreten, ist es extrem wichtig, daß die zur Programmierung dem eingepflanzten Stimulator zugeführten Signale, die die Parameter der vom Stimulator erzeugten Impulse verändern sollen, nicht durch die Störsignale beeinträchtigt oder stimuliert werden, und daß derart gegebenenfalls beeinträchtigte Signale am Stimulator keine unrichtigen Impulsparameter erzeugen, die bei Speicherung im Stimulator das Leben des Patienten bedrohen können.

Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die Stimulation an sehr empfindlichen Körperteilen wie z. B. am Gehirn oder am Rückgrat erfolgt. Sehr oft kann der Arzt nach der Untersuchung eines Patienten die Änderung eines oder mehrerer Parameter, beispielsweise der Impulsamplitude wünschen, ohne daß die anderen Parameter gestört werden. Auch könnte es günstig sein, dem Patienten selbst die Änderung eines oder mehrerer ausgewählter Parameter zu ermöglichen, wenn eine derartige Änderung erforderlich ist und sich der Patient nicht in der Arztpraxis befindet. Diese Möglichkeit kann zur Linderung unerwarteter Schwierigkeiten oder Schmerzen günstig sein, wenn dies beispielsweise durch die Stimulationsimpulse und/oder durch eine Verstärkung der Stimulation auftritt, die man vornimmt, wenn das Erfordernis verspürt wird.

Keiner der bekannten Stimulatoren für menschliches Gewebe hat die vorstehend beschriebenen Eigenschaften. Bei den bekannten Stimulatoren müssen alle Parameter auch dann geändert werden, wenn sie nicht insgesamt geändert werden müssen. Ferner kann in den meisten Systemen nur der Arzt die Parameter ändern und ihm steht nicht einmal eine direkte Anzeige der von ihm in den Stimulator eingegebenen Parameter zur Verfügung. Die Anzeige der eingegebenen Parameter erfolgt hingegen indirekt, indem die Reaktion des Patienten auf die Stimulationsimpulse aufgezeichnet oder anderweitig beobachtet wird, wenn sie von dem Stimulator nach der Eingabe der Parameter abgegeben werden. Ferner muß der Patient bei der Programmierung des Stimulators praktisch in Kontakt mit der externen Programmierungseinrichtung stehen, von der die Programmierungssignale auf den eingepflanzten Stimulator übertragen werden, um die Auswirkungen der immer vorhandenen Störsignale minimal zu halten. Der Patient kann sich während der Programmierung nicht bewegen und/oder sich unter einem größeren Abstand von einigen Metern zur Programmierungseinrichtung aufhalten, was in einigen Fällen wünschenswert wäre. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn eine Gehstörung zu korrigieren ist, indem ein Nerv eines Beinmuskels so stimuliert wird, daß ein normaler Gang erzeugt wird.

Bekannt ist auch ein Elektrostimulator (US-PS 38 05 796) zur Abgabe von Stimulationsimpulsen, der aus einem externen, nicht implantierbaren Teil und einem implantierbaren Teil besteht, der den eigentlichen Stimulationsimpulsgenerator enthält. Die vom Generator abgegebenen Simulationsimpulse lassen sich mittels des externen Teils programmieren. Der implantierbare Teil besitzt zu diesem Zweck einen Empfänger für die von dem externen Teil übermittelten Programmiersignale, einen Speicher für die Programmiersignale und eine Überprüfungseinrichtung, mit der die Programmiersignale auf vorbestimmte Mindestanforderungen hin überprüft werden und die nur bei positivem Prüfungsergebnis ein Prüfsignal abgibt, durch das der Speicher für das Einspeichern der empfangenen Programmierdaten freigegeben wird. Außerdem ist eine Steuervorrichtung vorhanden, die nach Maßgabe der im Speicher abgelegten Programmiersignale die Parameter für die Stimulationsimpulse steuert. Die vorbestimmten Mindestanforderungen bestehen dabei darin, daß die ersten übermittelten Programmiersignale zu einem dezimalen Zählwert 6 führen müssen. Die eigentlichen Parameterwerte werden jedoch nicht überprüft. Ein ganz ähnlicher Stand der Technik (US-PS 38 33 005) sieht vor, daß das empfangene Signal im implantierten Teil des Elektrostimulators auf bestimmte "richtige" Eigenschaften überprüft wird. Als Speicher werden bei beiden bekannten Elektrostimulatoren Zähler verwendet, deren Zählerstände die jeweiligen Einstellparameter wiedergeben. Bei Änderungen muß daher jeweils immer der gesamte Zählwert, der alle Parameter definiert, übertragen werden. Jeder Übertragungsfehler führt dabei zu einem falschen Parameterwert, wobei alle Werte gleichzeitig betroffen sein können, obwohl nur ein einziger Wert geändert werden sollte.

Bereits vorgeschlagen worden ist auch ein Elektrostimulator (DE-OS 27 07 052), von dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht. Bei diesem Elektrostimulator ist im implantierten Teil ein Register zur Zwischenspeicherung der eintreffenden Daten vorgesehen. Nach Einspeicherung des Anfangsteils der Daten im Register werden diese in einer Mustererkennungsschaltung mit einem abgelegten Zugriffscode verglichen. Nur bei positivem Ergebnis der Prüfung veranlaßt eine Freigabeschaltung die Eingabe der Parameterdaten in einen Zähler und von dort in einen Datenspeicher. Der Zähler führt wiederum zu den oben erläuterten Problemen. Außerdem müssen auch hier jeweils immer die gesamten Parameterdaten neu eingegeben werden, wenn nur ein einziger Parameter, beispielsweise die Impulsfrequenz, geändert werden soll.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Elektrostimulator zu schaffen, der extrem zuverlässig arbeitet, wobei es möglich sein soll, einen oder mehrere, im implantierten Teil gespeicherte Parameter der abzugebenden Stimulationsimpulse zu ändern, ohne daß alle gespeicherten Parameter gleichzeitig geändert werden müssen.

Die Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann vorgesehen sein, daß ein Parameterwort jeweils zwei identische Bitgruppen enthält. Durch Vergleich bestimmter Zellen des Registers für diese Bitgruppen kann dann eine zusätzliche Sicherheit erreicht werden, daß das jeweilige Parameterwort richtig übertragen und empfangen worden ist. Die Adresse des jeweiligen Speicherabschnitts zur Aufnahme eines Parameterwortes wird mit Vorteil von einem zusätzlich vorgesehenen Adreßregister aufgenommen, das von der Freigabeschaltung ansteuerbar ist. Eine zusätzliche Sicherheit gegen Übertragungs- und Empfangsfehler kann dadurch erreicht werden, daß dem Register eine Vorrichtung zur Feststellung eines definierten Signalverlaufs der einzelnen Bits vorgeschaltet ist.

Insgesamt wird ein Stimulator geschaffen, der mehrere Speicher enthält, in denen unterschiedliche Parameter gespeichert sind. Hierzu gehören alle Parameter, die zur Steuerung der Eigenschaften der Stimulationsimpulse erforderlich sind. Der Stimulator enthält ferner eine Empfangs- und Decodierschaltung, die digitale Signale in Form aus mehreren Bits gebildeter Parameterworte einheitlicher Formate aufnimmt und sie decodiert. Besondere Decodierungskriterien gewährleisten, daß nur Parameterworte, die durch Störsignale nicht beeinträchtigt sind, den Inhalt des jeweiligen Parameters in den Speichern ändern können. Jeder in den Speichern gespeicherte Parameter kann geändert werden, ohne daß die in den anderen Speichern vorhandenen Parameter geändert oder beeinflußt werden. Der Inhalt eines jeden Speichers sowie jedes von verschiedenen Analogsignalen, wozu auch Biopotentialsignale gehören, können aus dem in den Körper eingepflanzten Stimulator zur Überprüfung oder zu anderen Zwecken nach außen abgegeben werden. Der Stimulator kann auf vom Arzt programmierte Parameter ansprechen, die ihm von einem externen Programmiergerät oder von einem durch den Patienten betätigten Miniatur-Steuergerät zugeführt werden. Im letzteren Falle kann der Patient den Betrieb des Stimulators sowie ausgewählte, in ihm gespeicherte Parameter beeinflussen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine Impulsdarstellung zum besseren Verständnis der Erfindung,

Fig. 2a ein Blockdiagramm eines Oszillators,

Fig. 2b ein Blockdiagramm eines Zeittaktgenerators,

Fig. 3a den Inhalt von Parameterworten, die im Zusammenhang mit der Erfindung angewendet werden,

Fig. 3b den Inhalt von Parameterworten mit Redundanz,

Fig. 3c den Inhalt eines Parameterwortes, das die Art seiner Eingabe in einen Speicher bestimmt,

Fig. 3d Binärsignale, die in dem Stimulator verwendet werden,

Fig. 4 eine Blockdarstellung eines Decodierers,

Fig. 5 einen weiteren Teil des Decodierers sowie eine Speichereingabeschaltung,

Fig. 6 ein weiteres System zur Eingabe von Parameterworten in den Stimulator,

Fig. 7 eine Tabelle für verschiedene Impulsfolgen, die zur Stimulation unterschiedlicher Gewebe verwendet werden,

Fig. 8 Signalverläufe verschiedener den Geweben zugeführter Impulszüge,

Fig. 9 einen Einzelimpulsgenerator zur Stimulation zweier Gewebe zur Erläuterung eventuell auftretender Probleme,

Fig. 10 und 11 eine Betriebsart-Steuerschaltung zur abwechselnden Abgabe vom Impulsen an zumindest zwei Gewebe,

Fig. 12 eine Betriebsart-Steuerschaltung zur gleichzeitigen Abgabe von Impulsen an mindestens zwei Gewebe,

Fig. 13 eine Schaltungsanordnung zur Amplitudensteuerung,

Fig. 14 den Verlauf bipolarer Impulse, die zur Gewebestimulation verwendet werden können,

Fig. 15 eine Blockdarstellung für eine Auswahlschaltung,

Fig. 16 eine Blockdarstellung einer Schaltung zur Abgabe der mit der Auswahlschaltung ausgewählten Signale,

Fig. 17 eine Blockdarstellung einer Steuerschaltung,

Fig. 18 eine Blockdarstellung einer Steuerschaltung für ein vom Patienten zu benutzendes Steuergerät,

Fig. 19 eine Schaltung zur externen Steuerung der Energieversorgung eines in den Körper eingepflanzten Stimulators und

Fig. 20 eine Prüfschaltung, die gewährleistet, daß die an einen Stimulator abgegebenen Signale für diesen Stimulator bestimmt sind.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Erläuterung verschiedener wesentlicher Merkmale eines Stimulators nach der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Stimulator 10 für menschliches Gewebe dargestellt, der unter die Haut 12 eines Patienten einzusetzen ist. Die auf der linken Seite der Haut 12 gezeigte Schaltung befindet sich außerhalb des Patienten. Der Stimulator enthält einige Teile, die auch in bisherigen Stimulatoren verwendet werden. Die Schaltung 14 zur Impulserzeugung, Verstärkung und Betriebsartsteuerung ist jedoch neu und wird im folgenden einfach als Impulsgenerator 14 bezeichnet, der die Stimulationsimpulse abgibt. Diese Impulse werden über Elektrodenleitungen 15a und 15b einem Elektrodenpaar A zugeführt, das an einem nicht dargestellten Gewebeabschnitt, beispielsweise einem Nerv oder einem zu stimulierenden Muskel, angeordnet ist. Der Impulsgenerator 14 sowie die anderen Schaltungen des Stimulators 10 werden von einer Stromquelle, beispielsweise einer Batterie 16, gespeist. Gegebenenfalls kann auch ein Spannungswandler 17 vorgesehen sein, dessen Funktion darin besteht, die Batteriespannung heraufzusetzen, um solche Schaltungen zu speisen, die eine höhere oder auch eine niedrigere Spannung als die Batteriespannung benötigen.

Die Batterie 16 für den in Fig. 1 gezeigten Stimulator 10 kann eine wieder aufladbare Batterie oder eine andere Art Batterie sein. Der Stimulator 10 enthält eine Vorrichtung zur Aufnahme von Ladeenergie von einer externen Stromquelle, um die Batterie 16 wieder aufzuladen. Die Aufladevorrichtung innerhalb des Stimulators 10 ist durch eine Spule 19 dargestellt, die induktiv mit einer externen Spule 21 gekoppelt werden kann, welche Teil eines externen Steuergeräts 22 ist. Die Ladeenergie der externen Spule 21 wird auf die im Körper befindliche Spule 19 übertragen. Die Spule 19 ist mit einer Ladeschaltung 23 verbunden, die wiederum an die Batterie 16 angeschlossen ist und diese aufladen kann. Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Wiederaufladung einer implantierten Batterie bereits bekannt, weshalb die Aufladeschaltung nicht im einzelnen beschrieben werden muß.

Der Stimulator 10 enthält ferner eine Antenne 25, die als Sende- bzw. Empfangsantenne für hochfrequente Signale dient. Im Empfangsbetrieb werden hochfrequente Signale des externen Steuergeräts 22 über eine externe Sendeantenne 26 abgegeben und über die implantierte Antenne 25 aufgenommen, von der aus sie einem Hochfrequenzempfänger 28 zugeführt werden. Die von diesem Empfänger 28 abgegebenen Signale werden einem Decodierer 30 zugeführt, dessen Funktion im folgenden noch näher erläutert wird. Im Sendebetrieb dient die implantierte Antenne 25 zur Abgabe von Hochfrequenzsignalen, die ihr von einem implantierten Hochfrequenzsender 32 zugeführt werden. Die Hochfrequenzsignale gelangen auf die externe Antenne 26, die im Empfangsbetrieb das externe Steuergerät 22 zu einem noch zu beschreibenden Zweck ansteuert.

Die Informationen oder Daten der über die Empfangsantenne 25 von der externen Antenne 26 empfangenen Hochfrequenzsignale haben die Form aus mehreren Bits gebildeter Parameterworte, die Parameterwerte oder auch einfach Parameter enthalten, welche in Parameterspeichern zu speichern sind. Diese bilden Teile des implantierten Stimulators. Um sicherzustellen, daß die empfangenen Parameterworte nicht durch Störsignale beeinträchtigt werden und tatsächlich die richtigen Parameter wiedergeben, werden die mit dem Empfänger 28 empfangenen Signale in dem Decodierer 30 decodiert. Nur wenn die empfangenen Parameterworte als richtige und nicht durch Störsignale beeinträchtige Parameterworte bestätigt sind, können die in ihnen enthaltenen Parameter in die Parameterspeicher übergeben werden, die zusammen mit den zugehörigen Steuerschaltungen durch den Block 35 dargestellt sind.

Wie noch ausführlicher beschrieben wird, speichert einer der Speicher einen Leseparameter, der zur Steuerung einer Auswahlschaltung 38 über Auswahlsteuerleitungen dient, die in Fig. 1 durch eine einzige Leitung 36 dargestellt sind. Die Auswahlschaltung 38 bestimmt abhängig von dem ihr zugeführten Leseparameter, welche Signale als Eingangssignale dem Hochfrequenzsender 32 zwecks Übertragung nach außen zugeführt werden. Die Auswahlschaltung 38 kann als ein Schalter mit mehreren Schaltstellungen angesehen werden. Wenn der Leseparameter beispielsweise eine Länge von 4 Bits hat, kann er zur Steuerung der Auswahlschaltung 38 derart ausgenutzt werden, daß dem Sender 32 Signale von 16 unterschiedlichen Quellen zugeführt werden. Gemäß der Erfindung enthalten diese Signale die digitalen Parameter der verschiedenen Speicher sowie auch Analogsignale, beispielsweise die Spannung der Stimulationsimpulse an den Elektrodenleitungen oder den Impulsstrom, gemessen an einem Widerstand R. Diese Werte können der Auswahlschaltung 38 über Leitungen 39 zugeführt werden. Wie gleichfalls noch erläutert wird, kann das Biospannungssignal des stimulierten Gewebes A, das an den Leitungen 15a und 15b auftritt, in einem Verstärker 40 verstärkt und über die Auswahlschaltung 38 dem Sender 32 zur Übertragung nach außen zugeführt werden. Ferner können Eichsignale zur Kompensation von Instabilitäten in den implantierten Einheiten abgegeben werden.

Grundsätzlich werden die in den Speichern 35 gespeicherten Parameter mit Ausnahme des Leseparameters zur Steuerung des Impulsgenerators und Verstärkers 14 verwendet, um ihre Betriebsarten sowie die Eigenschaften der von ihnen erzeugten Impulszüge zu steuern, die den Elektrodenleitungen 15a und 15b zugeführt werden. Diese Steuergrößen werden dem Impulsgenerator und Verstärker 14 über Steuerleitungen 41 zugeführt.

Es sei bemerkt, daß der Stimulator besondere Speicher enthält, die zur Speicherung der folgenden Parameter dienen: Frequenz, Amplitude, Impulsbreite, Stoßbetrieb, Stoßpause, Betriebsart und Lesen. Die Parameter für Frequenz und Impulsbreite steuern die Frequenz und die Breite der Stimulationsimpulse, die vom Impulsgenerator erzeugt werden, während der Amplitudenparameter zur Steuerung der Amplitude der Impulse dient. Der Betriebsartparameter steuert die Eigenschaften des Ausgangsimpulszuges derart, daß dieser entweder ein kontinuierlicher Impulszug ist, was dem kontinuierlichen Betrieb entspricht, oder daß sich ein Aus-Betrieb ergibt, bei dem keine Impulse erzeugt werden, oder daß ein Stoßbetrieb erzeugt wird, bei dem Impulsgruppen auf die Leitungen 15a und 15b gegeben werden, auf die Perioden folgen, in denen keine Impulse erzeugt werden.

Wie noch beschrieben wird, werden nach einem Mehrkanalprinzip Impulse über separate Leitungen Elektroden in verschiedenen Gewebeabschnitten zugeführt. Hierbei kann der Betriebsartparameter zur Steuerung der Betriebsart eines jeweils den Elektroden unterschiedlicher Gewebeabschnitte zugeführten Impulszuges verwendet werden. Die Periode, während der die Impulse erzeugt werden, ist durch die Stoßbetriebsparameter bestimmt, während die Periode zwischen einzelnen Impulsgruppen durch die Stoßbetriebs- Pausenparameter bestimmt ist.

Wie bereits angenommen, soll jeder Parameter aus 4 Bits gebildet sein, so daß er einen von 16 verschiedenen Werten annehmen kann. Für dieses Beispiel sind dann 7 Speicher mit einer Kapazität von jeweils 4 Bits erforderlich. Jeder dieser Speicher wird im folgenden entsprechend dem in ihm zu speichernden Parameter bezeichnet, also als Frequenzspeicher, Amplitudenspeicher usw.

Alle Speicher mit Ausnahme des Lesespeichers, d. h. des den Leseparameter enthaltenden Speichers, dienen zur Steuerung der Auswahlschaltung 38 und sind mit dem Impulsgenerator und Verstärker 14 sowie seiner Ausgangsstufe über Leitungen 41 verbunden, wodurch die Impulse sowie die Art ihrer Ausgabe auf die Elektrodenleitungen gesteuert werden. Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm eines Impulszuges 42 für den Stoßbetrieb. Die Impulsamplitude ist mit P_a, die Impulsbreite mit P_w und die Impulsfrequenz mit P_f bezeichnet. Die Perioden des Stoßbetriebes und der Stoßpausen, die durch die entsprechenden Werte der Parameter des Stoßspeichers und des Stoßpausenspeichers gesteuert werden, sind mit S bzw. S_p bezeichnet. Dem Fachmann ist geläufig, daß es verschiedene bekannte Schaltungen gibt, die zur individuellen Steuerung der Frequenz, der Amplitude und der Breite von Impulsen sowie ihrer Ausgabeart aus einem Impulsgenerator dienen. Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel eines Impulsgenerators ist in Fig. 2a gezeigt. Fig. 2b zeigt schematisch eine Impulssteuerschaltung für Stoßbetrieb und Stoßpausenbetrieb, die Fig. 10, 11 und 12 zeigen Betriebsartsteuerungen und Fig. 13 zeigt eine Amplitudensteuerschaltung. Die Schaltungen nach Fig. 2a, 2b und 10 bis 13 bilden die Gesamtschaltung 14 des Impulsgenerators, der Amplitudensteuerung und der Betriebsartsteuerung.

In Fig. 2a ist ein spannungsgesteuerter Oszillator 50 dargestellt, dessen Frequenz durch die Amplitude einer ihm zugeführten Steuerspannung bestimmt wird. Die Frequenz, mit der Impulse einem Gewebe oder einem Nerv vom Stimulator zugeführt werden, entspricht der Frequenz des vom Oszillator 50 abgegebenen Signals. Einer der Parameter, die im Speicherabschnitt des Stimulators gespeichert werden, ist ein digitales Wort, das die vorgegebene Impulsfrequenz angibt. Dieses digitale Wort wird einem digital gesteuerten Schalter 60 zugeführt. Er arbeitet wie ein Mehrfach-Umschalter und verbindet einen gemeinsamen Anschluß mit einem von mehreren weiteren Anschlüssen abhängig von einem digitalen Eingangssignal. Der gemeinsame Ausgangsanschluß 61 wird mit einem von mehreren Anschlüssen 62-1 bis 62-n verbunden. Ein Spannungsteiler ist durch Verbindung des Spannungswandlers mit einem Anschluß eines gemeinsamen Widerstandes 64 gebildet. Der andere Anschluß des gemeinsamen Widerstandes 64 ist mit dem Oszillator 50 sowie mit dem Verbindungspunkt mehrerer Widerstände 66-1 bis 66-n verbunden. Die anderen Anschlüsse dieser Widerstände sind jeweils mit einem Schalteranschluß 61-1 bis 62-n verbunden.

Die Arbeitsweise der Schaltung besteht darin, daß ein digitales Wort aus dem Speicher, hier also das die Frequenz bestimmende Wort, dem digital gesteuerten Schalter 60 zugeführt wird. Dieser verbindet einen der Widerstände 66-1 bis 66-n mit Erdpotential. Dieser Widerstand ist also durch das Datenwort "Frequenz" bestimmt. Der Wert des Widerstandes, mit dem die Verbindung erfolgt, bestimmt die Spannungsamplitude, die dem Oszillator 50 zugeführt wird, wodurch dann die Frequenz seines Ausgangssignals bzw. die Impulsfrequenz festgelegt ist.

Das Ausgangssignal des Oszillators 50 wird einer monostabilen Schaltung 66 als Steuersignal zugeführt. Diese erzeugt Impulse mit einer Frequenz, die durch die Frequenz des Oszillators 50 bestimmt ist. Die Einschaltezeit der monostabilen Schaltung 66 und damit die Breite der erzeugten Impulse wird durch die Spannung an den Steueranschlüssen 66A und 66B der monostabilen Schaltung 66 bestimmt. Diese Spannung wird durch Einschalten eines von mehreren Widerständen 68-1 bis 68-n in einen Teil der monostabilen Schaltung 66 bestimmt, der die Breite der Ausgangsimpulse steuert. Dies erfolgt durch einen weiteren digital gesteuerten Schalter 70, der abhängig von einem Wort "Impulsbreite" des Speichers einen der Widerstände 68-1 bis 68-n auswählt und ihn in den genannten Stromkreis der monostabilen Schaltung 66 einschaltet.

Wie noch beschrieben wird, ist eine der möglichen Betriebsarten für die Abgabe der Impulse mit dem Stimulator ein Stoßbetrieb. Fig. 2b zeigt einen hierzu geeigneten Generator. Er enthält zwei monostabile Schaltungen 72 und 74. Die negativ verlaufende Rückflanke der monostabilen Schaltung 72 steuert die monostabile Schaltung 74 an. Das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 74 enthält die Stoß/Stoßpausen-Zeitinformation. Die negativ verlaufende Flanke des Ausgangssignals der monostabilen Schaltung 74 dient zur Ansteuerung der monostabilen Schaltung 72.

In ähnlicher Weise wie bereits im Zusammenhang mit der monostabilen Schaltung 66 und dem digital gesteuerten Schalter 70 beschrieben, dient ein digital gesteuerter Schalter 76 zur Bestimmung der Impulsbreite der monostabilen Schaltung 72 und ein digital gesteuerter Schalter 78 zur Bestimmung der Impulsbreite der monostabilen Schaltung 74. Der aus den Widerständen 76-1 bis 76-n ausgewählte Widerstand wird in die monostabile Schaltung 72 mit dem digital gesteuerten Schalter 76 eingeschaltet. Seine Auswahl erfolgt über den Wert des digitalen Wortes "Stoßpause" des Speichers. Der Wert des aus den Widerständen 78-1 bis 78-n ausgewählten Widerstandes, der in die monostabile Schaltung 74 eingeschaltet wird, ist durch den Wert des Wortes "Stoßbetrieb" des Speichers bestimmt.

Da die monostabile Schaltung 74 abhängig von dem negativ verlaufenden Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 72 arbeitet, bestimmt die Breite des Ausgangsimpulses der monostabilen Schaltung 72, wie lange die monostabile Schaltung 74 ausgeschaltet bleibt. Die Breite des Ausgangsimpulses der monostabilen Schaltung 74 bestimmt, wie lange ein Stoßbetrieb andauert. Somit liefert das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 74 die Zeitinformation für Stoßbetrieb und Stoßpause.

Wie bereits ausgeführt, wird jeder Parameter dem Stimulator 10 über die externen Steuergeräte 22 und 26 in Form eines aus mehreren Bits bestehenden Parameterwortes zugeführt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält jedes Parameterwort zusätzlich zu den beschriebenen 4 Bits, die den Parameterwert bestimmen, ferner einige weitere Bitgruppen. Diese Gruppen umfassen eine Bitgruppe, die angibt, welchen Parameter das jeweilige Parameterwort darstellt, d. h. es handelt sich hierbei um die Parameterart kennzeichnende Bits. Ferner sind ein den Beginn eines Parameterwortes anzeigendes Startbit sowie eine für andere Identifizierungszwecke vorgesehene Bitgruppe vorgesehen. Die letztere kann zur Identifizierung der Art oder des Modells des Stimulators und/oder eines bestimmten Codewortes dienen, beispielsweise einer Zahl, die dem jeweiligen Patienten zugeordnet ist. Wenn solche Kennzeichnungsbits in jedes Parameterwort eingesetzt sind, so verhindern die in besonders nützlicher Weise, daß ein Arzt, der mit dem bereits implantierten Stimulator nicht vertraut ist, die Parameter so ändert, daß sie dem Patienten schaden oder ihn gefährden können.

In Fig. 3a ist ein Beispiel für den Aufbau eines Parameterwortes gezeigt. Das erste Bit am rechten Ende des Wortes ist das Startbit. Die nächsten Bits, beispielsweise 3 Bits, kennzeichnen die Art des Parameters, für den das Wort verwendet ist. Anders ausgedrückt, dienen diese drei Bits zur Kennzeichnung eines Registers, in die die folgenden vier Parameter-Wertbits einzugeben sind. Mit drei derartigen Bits können bis zu 8 verschiedene Register oder Speicher (Parameterarten) gekennzeichnet werden. Auf die vier den Parameterwert kennzeichnenden Bits folgen mehrere, beispielsweise sechs Identifikationsbits. Beispielsweise können hier 3 Bits zur Kennzeichnung des Stimulatormodells und 3 Bits zur Kennzeichnung des Patienten vorgesehen sein. Somit besteht jedes Parameterwort in dem dargestellten Beispiel aus 1 + 3 + 4 + 6 = 14 Bits.

In Fig. 3d sind zwei Bits dargestellt, und zwar eine binäre Eins und eine binäre Null. Die zeitliche Länge eines jeden Bits ist mit p_b bezeichnet. Gemäß der Erfindung tritt während eines ausgewählten Teils der Bitperiode p_b, beispielsweise während der ersten 4 Millisekunden, ein Signalverlauf mit hohem Pegel 1 auf, während ein Signalverlauf mit niedrigem Pegel 0 während eines ausgewählten Teils der Bitperiode p_b von beispielsweise gleichfalls 4 Millisekunden auftritt. Dadurch ist eine Unterscheidung dahingehend möglich, ob es sich um eine binäre Eins oder um eine binäre Null handelt. Wenn diese Teilverläufe am Anfang bzw. am Ende des jeweiligen Bits liegen, so ist bei einer binären Eins der Signalverlauf zwischen dem Anfang und dem Ende auf dem hohen Pegel 1 und bei einer binären 0 auf dem niedrigen Pegel 0. In Fig. 3d, Zeile a hat die Kurve während des Signalpegels 1 bzw. 0 jeweils eine Länge von 17 Millisekunden, so daß die gesamte Bitlänge p_b 4 + 17 + 4 = 25 Millisekunden beträgt. Dies entspricht einer Bitrate von 40 Bits/ Sekunde. Bei einem Wortformat von 14 Bits pro Wort können die 7 Parameterworte zur Änderung der Parameter in allen 7 Speichern also in 14 × 7/40 = 2,45 Sekunden übertragen werden. Mit einer Anfangs- und Endabschnittslänge von 4 Millisekunden können die Bits über Telefonleitungen übertragen werden, für die ein Minimum von ca. 3 Millisekunden zur fehlerfreien Übertragung erforderlich ist.

In Fig. 3d zeigt Zeile a abrupte Änderungen zwischen den Pegelwerten 0 und 1. In der Praxis erfolgen diese Änderungen jedoch allmählicher, wie es durch die gestrichelten Linien 44 und 45 gezeigt ist, die jeweils eine Signalanstiegs- bzw. Abfallzeit verdeutlichen.

Ein derartiges Bitmuster hat sich als sehr vorteilhaft bei der Decodierung der empfangenen Parameterworte erwiesen, um zu gewährleisten, daß sie nicht durch Störsignale beeinträchtigt sind. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Programmierung des Stimulators wesentlich verbessert, was überaus wichtig zur Verhinderung schädlicher oder gefährlicher Zustände des Patienten ist.

Bevor ein über den Empfänger 28 empfangenes Wort einen der in den Speichern vorhandenen Parameter beeinflussen kann, wird es mit dem Decodierer 30 decodiert. Dieser führt einige Klassierungsfunktionen durch. Zunächst wird überprüft, ob das Muster eines jeden Bits das richtige ist. Es erfolgt also eine Prüfung dahingehend, ob ein Anfang mit dem logischen Pegel 1 der richtigen Dauer und ein Ende mit dem logischen Pegel 0 der richtigen Dauer vorhanden ist. Ferner wird überprüft, daß der mittlere Teil des jeweiligen Bits, der entweder die binäre 1 oder die binäre 0 kennzeichnet, ohne Änderung über die jeweils richtige Zeitlänge verläuft. Dies bedeutet eine sehr wichtige Prüfung, da im Falle von Störsignalen mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Störung der Konstanz des mittleren Bitteils vorliegen würde. Ferner wir überprüft, ob die nächstfolgenden Bits rechtzeitig beginnen. Außerdem wird geprüft, ob jedes Wort mit einem einzelnen 1-Bit beginnt und mit der richtigen Anzahl und Art der Identifikationsbits endet. Sind beispielsweise die Identifikationsbits für das Modell 010 und für die Patientennummer 110 und sind diese Bits in dem hier betrachteten Beispiel vor dem Einsetzen des Stimulators in den Körper im Decodierer gespeichert bzw. eingestellt worden, so bestätigt der Decodierer, daß jedes empfangene Wort mit 6 Bits 110010 endet. Es sei darauf hingewiesen, daß nicht alle diese Prüfungen durchgeführt werden müssen. Beispielsweise können nur eine oder zwei Prüfungen erfolgen, wenn damit eine ausreichende Sicherheit für den Patienten gewährleistet ist. Bei sehr geringfügigen Störsignalen ist es auch möglich, auf Prüfungen vollständig zu verzichten.

Wenn der Verlauf eines Bits in einem Wort fehlerhaft ist, beispielsweise durch die Auswirkung von Störsignalen auf die das Wort kennzeichnenden übertragenen Signale, so wird das gesamte Wort zurückgewiesen und kann nicht in den Speicher eingegeben werden. Auch wenn alle Bitverläufe fehlerfrei sind, jedoch entweder das Anfangsbit nicht eine 1 und/oder eines oder mehrere Identifikationsbits fehlerhaft sind, wird das gesamte Wort zurückgewiesen. Nur wenn ein gesamtes Wort empfangen und decodiert sowie als richtig überprüft wurde, was bedeutet, daß seine Bitverläufe fehlerfrei sind und alle Identifikationsbits den entsprechenden vorher gespeicherten Bits entsprechen, wird das Wort als gültig anerkannt. Die drei die Art des Parameterwortes kennzeichnenden Bits dienen zur Führung der folgenden 4 Bits, die den Parameterwert angeben, sowie zu deren Speicherung in den jeweils zugeordneten Speicher.

Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht erforderlich ist, das Parameterwort für alle Speicher zu übertragen. Da jedes Wort seine eigene Anfangskennzeichnung in Form des einen Startbits sowie weitere Kennzeichnungsbits aufweist, kann jedes einzelne Parameterwort zur Änderung nur eines bestimmten Parameters in einem der Speicher übertragen werden. Da einer der Speicher ein Lesespeicher ist, der den Leseparameter speichert, welcher wiederum bestimmt, welches Parameter- oder Analogsignal dem Sender 32 zuzuführen ist, kann jedes dieser Signale für Übertragung auf das externe Steuergerät 22 ausgewählt werden. Ist ein Leseparameter im Lesespeicher mit einer Länge von 4 Bits vorhanden, so kann jedes von 16 unterschiedlichen Signalen über die Auswahlschaltung 38 dem Sender 32 zugeführt werden.

Das externe Steuergerät 22 kann so arbeiten, daß bei Übertragung eines jeden Parameterwortes (unterschiedlich zum Leseparameter) zum Stimulator ein Leseparameter folgt, durch den der Parameter des zuvor übertragenen Parameterwortes zwecks Bestätigung zum Steuergerät zurück übertragen wird. Beispielsweise kann das Steuergerät nach Abgabe eines Frequenzparameterwortes mit einem bestimmten Frequenzparameterwert, der vom Arzt ausgewählt wurde, ein Leseparameterwort zum Lesen des Inhalts des Frequenzspeichers und zur Übertragung dieses Inhalts auf den Sender 32 abgeben. Somit kann der Arzt leicht überprüfen, ob der richtige Frequenzwert im Stimulator gespeichert wurde.

Das Steuergerät kann eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der empfangenen Parameterwerte aufweisen. Wenn der übertragene Frequenzparameter nicht durch Störsignale beeinträchtigt und richtig im Frequenzspeicher gespeichert wurde, so wird er mit der Anzeigevorrichtung angezeigt. Wenn das Frequenzparameterwort jedoch durch Störsignale beeinträchtigt oder anderweitig mit Fehlern behaftet wurde, so wird der übertragene Frequenzparameter nicht in den Frequenzspeicher eingegeben. Weicht also der am externen Steuergerät angezeigte Parameter von dem vom Arzt übertragenen Parameter ab, so zeigt dies an, daß der übertragene Frequenzparameter, der gespeichert werden sollte, nicht in gewünschter Weise gespeichert wurde. Der Arzt kann dann ein zweites Frequenzparameterwort abgeben, bis der richtige Frequenzparameter im Frequenzspeicher gespeichert ist. Das Steuergerät 22 kann ferner eine Vorrichtung enthalten, die es dem Arzt ermöglicht, jeden gewünschten Leseparameter abzugeben, um die Signale auszuwählen, die mit dem Sender 32 zurück zu übertragen sind.

Die in Fig. 3d gezeigten Zeilen b bis d dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Decodierers bei der Überprüfung eines jeden Bitverlaufs. Wie aus Zeile a zu ersehen ist, beginnt jedes Bit mit einem Übergang von 0 auf 1, und dieser Übergang ist unabhängig davon, ob es sich um eine binäre 1 oder 0 handelt, immer vorhanden. Im Decodierer wird dieser 0-1- Übergang zum Zeitpunkt t₀ festgestellt und dient zur Ansteuerung einer Zeitsteuerschaltung, beispielsweise einer monostabilen Schaltung. Diese Schaltung mißt eine erste Periode P1 (Zeile b), die beispielsweise eine Länge von 6 Millisekunden hat und den Anfangsteil von 4 Millisekunden somit einschließt. Grundsätzlich ist die Länge P1 so gewählt, daß die Rückkehr des Signalsverlaufs zum Pegelwert 0 im Falle einer binären 0 eingeschlossen ist. Die Periode P1 endet beispielsweise bei t₁. Von diesem Zeitpunkt an läuft eine zweite Periode P2 (Zeile c), wobei P2 = t₂ - t₁ ist. P2 ist so gewählt, daß sie etwas kürzer als die gesamte Länge des binären Pegelwertes ist, d. h. des Bitteils, während dessen der logische Signalpegel entweder den Wert 1 oder den Wert 0, abhängig vom darzustellenden Bitwert, hat. Wenn diese Periode beispielsweise 17 Millisekunden beträgt, wenn ferner P1 6 Millisekunden beträgt, so daß eine Überlappung von ca. 2 Millisekunden mit der Länge des binären Pegels auftritt, so ist P2 so gewählt, daß sie 17 - 2 - 1 = 14 Millisekunden lang ist. Diese Periode endet also ca. 1 Millisekunde vor dem Ende des binären Signalpegelteils. Während der Periode P2 soll sich der Signalpegel nicht ändern. Handelt es sich um eine binäre 1, so ist der logische Signalpegel auf dem Wert 1, während er bei einer binären 0 auf dem Wert 0 ist. Wenn der Signalpegel sich während der Periode P2 jedoch infolge der Beeinflussung durch Störsignale ändert, so wird dieses Bit als fehlerhaft betrachtet und das gesamte Wort zurückgewiesen.

Es sei bemerkt, daß der Zeitpunkt t₂ vor dem Beginn des Bitendteils liegt, der mit einer Länge von 4 Millisekunden vorausgesetzt wurde. Ein dritter Teil P3 beginnt nach dem Zeitpunkt t₂, d. h. bei t₃, wenn der Endteil sich auf dem logischen Pegelwert 0 stabilisiert hat. Die Periode P3 dauert bis t₄ und ist so gewählt, daß sie teilweise in den Anfangsteil des nächsten Bits verläuft, wenn der logische Pegelwert 1 ist. Für das hier gezeigte Beispiel kann unter der Annahme, daß t₃ in der Mitte des Endteils, d. h. 2 Millisekunden vor dem Ende eines Bits, auftritt, die Periode P3 so gewählt werden, daß sie in der Größenordnung von 4 Millisekunden liegt, um zu gewährleisten, daß sie endet, wenn der Signalpegel sich auf dem logischen Wert 1 stabilisiert hat und bevor das Ende des Anfangsteil des nächsten Bits auftritt. Da der Endteil eines Bits auf dem logischen Pegelwert 0 und der Anfangsteil des nächsten Bits auf dem logischen Pegelwert 1 liegt, muß während der Periode P3 ein Übergang von 0 auf 1 stattfinden. Ist dies nicht der Fall, so wird das gesamte Wort zurückgewiesen, da es eine fehlerhafte Bitzeitverteilung hat.

Bei dem Stimulator werden also zwei Überprüfungen eines jeden Bits durchgeführt. Einerseits wird überprüft, ob der Signalpegel sich während des größten Teils der Binärwertperiode nicht ändert, die der Periode P2 entspricht. Andererseits wird geprüft, ob das Bit mit dem richtigen Endteil (dem logischen Pegelwert 0) endet und das nächste Bit mit dem richtigen Anfangsteil (dem logischen Pegelwert 1) beginnt. Eine solche Doppelprüfung gewährleistet praktisch, daß solche Bits festgestellt werden, die durch Störsignale beeinträchtigt wurden. Dies ermöglicht die Zurückweisung von Worten, die derart fehlerhafte Bits enthalten.

In Fig. 4 ist eine Teilschaltung des Decodierers 30 in Blockdarstellung gezeigt. Es ist eine Schaltung 80 zur Bitmusterprüfung vorgesehen, der die Bits vom Empfänger 28 zugeführt werden. Diese Bits werden ferner einer monostabilen Schaltung 82 zugeführt, die durch den 0-1-Übergang am Anfang eines jeden Bits angesteuert wird. Diese monostabile Schaltung 32 erzeugt dann einen Taktimpuls in der Mitte einer jeden Bitperiode p_b, der einem Schieberegister 84 zugeführt wird. Wenn das Bit den logischen Pegelwert 1 hat, wird somit eine 1 in das Register 84 eingegeben, während eine 0 eingegeben wird, wenn das vom Empfänger 28 empfangene Bit den logischen Pegelwert 0 hat. Die Bitmusterprüfschaltung 80 prüft jedes Bitmuster in zuvor beschriebener Weise. Ist das Bitmuster fehlerfrei, so geschieht nichts. Ist es jedoch fehlerbehaftet, so gibt der Decodierer 80 ein Rückstellsignal an das Schieberegister 84 ab, wodurch alle in diesem vorhandenen Bits auf einen bestimmten Zustand rückgestellt werden, beispielsweise insgesamt auf den Zustand 0, so daß alle im Schieberegister vorhandenen Wortbits damit beseitigt sind.

Obwohl unterschiedliche logische Anordnungen für die Bitmusterprüfschaltung 80 vorgesehen sein können, wird im folgenden ein bestimmtes Ausführungsbeispiel erläutert. Es sind 5 monostabile Schaltungen 86a, b, c, e und f vorgesehen. Diese liefern Ausgangsimpulse mit einer Dauer von 6 Millisekunden, 14 Millisekunden, 27 Millisekunden, 0,1 Millisekunden und 4,2 Millisekunden. Die Ausgangsimpulse der monostabilen Schaltungen 86a, b, c und f sind positiv (hoher Pegelwert), während diejenigen der monostabilen Schaltung 86e negativ (niedriger Pegelwert) sind. Die monostabilen Schaltungen 86a, c und e, die separat mit dem Empfängerausgang verbunden sind, werden durch 0-1-Übergänge gesteuert, während die monostabilen Schaltungen 86b und f durch 1-0-Übergänge gesteuert werden, wie der Fig. 4 zu entnehmen ist. Ferner ist ein EXKLUSIV-ODER- Glied 87 vorgesehen, dessen Ausgangssignal monostabilen Schaltungen 88a und 88b zugeführt wird, die durch einen 0-1-Übergang bzw. einen 1-0-Übergang gesteuert werden. Die Ausgangssignale der monostabilen Schaltungen 88a und 88b werden mit dem Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 86b und UND-Gliedern 89a und 89b verknüpft, deren Ausgangssignale einem ODER-Glied 89c zugeführt werden. Das Ausgangssignal eines UND-Gliedes 89d wird gleichfalls dem ODER-Glied 89c zugeführt. Die Ausgangssignale der monostabilen Schaltungen 86e und 86f bilden die Eingangssignale für das UND-Glied 89d.

Zu Beginn eines Bits, beispielsweise zum Zeitpunkt t₀, steuert der 0-1-Übergang des Ausgangssignals des Empfängers 28 die monostabilen Schaltungen 86a, c und e. Die Ansteuerung der monostabilen Schaltungen 86e zu diesem Zeitpunkt ist unwichtig. Zu einem Zeitpunkt 6 Millisekunden nach t₀ steuert die monostabile Schaltung 86a die monostabile Schaltung 86b an, die die Periode P2 mit einer Länge von 14 Millisekunden durch ein Ausgangssignal hohen Pegels bestimmt. Wenn während der Periode P2, in der das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 86b auf hohem Pegel liegt, der Signalpegelwert für das Bit 0 ist, so führt das EXKLUSIV-ODER-Glied 87 am Ausgang den Pegelwert 1. Wenn der Signalpegelwert für das Bit während der Periode P2 nicht durch Störsignale beeinträchtigt ist, tritt am Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 87 keine Änderung auf, so daß auch die monostabilen Schaltungen 88a und 88b nicht angesteuert werden. Ihre Ausgangssignale bleiben deshalb auf niedrigem Pegel, und die UND-Glieder 89a und 89b werden nicht durchgesteuert, so daß auch das ODER- Glied 89c nicht betätigt wird. Dies bedeutet, daß kein Rückstellimpuls erzeugt wird. Wenn jedoch während der Periode P2 das Bit 0 einen Übergang zum logischen Pegelwert 1 infolge eines Störsignals aufweist, so tritt am Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 87 ein 1-0-Übergang auf, wodurch die monostabile Schaltung 88b angesteuert wird, welche wiederum einen kurzzeitigen positiven Impuls von beispielsweise 0,1 Millisekunden Länge an das UND-Glied 89b abgibt. Dieses wird durchgesteuert und steuert seinerseits das ODER-Glied 89c an, welches das Schieberegister 84 rückstellt. In ähnlicher Weise tritt am Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 87 ein 0-1- Übergang auf, wenn ein 1-Bit während der Periode P2 14 Millisekunden Dauer infolge eines Störsignals auf den logischen Pegelwert 0 abfällt. Hierdurch wird dann die monostabile Schaltung 88a angesteuert, die das UND-Glied 89a ansteuert, wodurch wiederum das ODER-Glied 89c das Schieberegister 84 rückstellt.

Die monostabile Schaltung 86c bestimmt eine Periode von 27 Millisekunden, beginnend mit dem Anfang des Bits. Am Ende dieser Periode, d. h. zum Zeitpunkt t₄ steuert sie die monostabile Schaltung 86f an, die den sehr kurzzeitigen (0,1 Millisekunde) positiven Impuls für das UND-Glied 89d abgibt. Findet innerhalb einer Zeit von weniger als 4,2 Millisekunden vor dem Zeitpunkt t₄ ein 0-1-Übergang wie gefordert statt, so wird die monostabile Schaltung 86e angesteuert, und ihr Ausgangssignal erhält einen niedrigen Pegelwert. Somit hat das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 86e niedrigen Pegelwert, wenn die monostabile Schaltung 86f den Impuls von 0,1 Millisekunden Länge erzeugt, so daß das UND-Glied 89d nicht angesteuert wird und kein Rückstellsignal von dem ODER-Glied 89c abgegeben wird. Tritt jedoch infolge eines Störsignals der 0-1-Übergang des nächsten Bits nicht auf oder tritt ein 0-1-Übergang früher als 4,2 Millisekunden vor dem Zeitpunkt t₄ (d. h. kürzer als 22,8 Millisekunden) auf, so wird die monostabile Schaltung 86e nicht angesteuert. Wenn die monostabile Schaltung 86f ihren positiven Impuls von 0,1 Millisekunden Längs abgibt, so führt der Ausgang der monostabilen Schaltung 86e einen hohen Signalpegel, so daß das UND-Glied 89d angesteuert wird und das ODER-Glied 89c ansteuert, wodurch das Schieberegister 84 rückgestellt wird. Es sei bemerkt, daß bei Übertragung einer Folge von Bits das letzte Bit dieser Folge, das mit einem Endteil des Signalpegels 0 endet, von einem 0-1-Übergang abgeschlossen sein muß, um die richtige Klassierung des letzten Bits zu gewährleisten.

Wenn die Bits eines Wortes die Bitmusterprüfungen durchlaufen haben, enthält das Schieberegister 84 die Bits dieses Wortes. Das Schieberegister 84 ist auch in Fig. 5 gezeigt, die im folgenden beschrieben wird. Zur Vereinfachung sind die Takt- und Rückstelleitungen des Schieberegisters 84 hier weggelassen. Für ein Wort mit 14 Bits Länge hat das Schieberegister 14 Stufen S1 bis S14, wobei S14 die Eingangsstufe und S1 die letzte Stufe ist. Nimmt man an, daß 14 aufeinanderfolgende Bits als richtig überprüft wurden, so befinden sie sich nach jeweiliger Eingabe im Schieberegister 84. Wenn diese 14 Bits ein vollständiges Parameterwort darstellen, so sollte das erste Bit in der Stufe S1 eine binäre 1 sein, da das Anfangsbit eines jeden Wortes eine binäre 1 ist (siehe Fig. 3a). Die nächsten drei Bits in den Stufen S2 bis S4 kennzeichnen den Parametertyp bzw. den Speicher, in den der mit den Bits der Stufen S5 bis S8 gekennzeichnete Parameter einzuspeichern ist.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind die Stufen S2 bis S4 mit einem Adreßregister 90 eines 4-Bit-(X1 bis X4)- Speichers 92 verbunden, wobei jede Adresse einen Speicherabschnitt angibt. Der Speicher 92 ist ein besonderer Speicher und beispielsweise aus einer Gruppe bistabiler Schaltungen gebildet. Alle Speicher sind in Fig. 1 durch den Speicherblock 35 dargestellt. Die nächsten 4 Bits der Stufen S5 bis S8 kennzeichnen die Parameter selbst. Diese Stufen sind mit einem Datenregister 94 des Speichers 92 verbunden. Die 3 Bits der Stufen S9 bis S11 kennzeichnen die Modellnummer des Stimulators, die drei Bits der Stufen S12 bis S14 die Patientennummer.

Bevor die Parameterbits der Stufen S5 bis S8 in einem der adressierten Speicherabschnitte gespeichert werden können, werden die Bits der Stufen S1 und S9 bis S14 abgefragt. Das Bit der Stufe S1 muß den binären Wert 1 haben. Es wird mit einem Vergleicher 95 (dargestellt durch ein UND-Glied) mit dem 1-Ausgangssignal einer dieses Signal liefernden Schaltung 96 verglichen. Nur wenn das Bit der Stufe S1 den binären Wert 1 hat, erhält das Ausgangssignal des Vergleichers 95 den hohen Pegelwert. Ähnlich werden die Bits der Stufen S9 bis S11 in Vergleichern 97 bis 99 mit den Ausgangssignalen einer die Modellnummer des Stimulators liefernden Schaltung 100 verglichen, die diese Nummer vorgespeichert enthalten kann. Nur wenn die Stufen S9 bis S11 Bits enthalten, die die richtige Modellnummer angeben, werden die Ausgänge alle Vergleicher 97 bis 99 den hohen Pegelwert annehmen. Ähnlich werden die Ausgangssignale aller Vergleicher 103 bis 105 den hohen Pegelwert annehmen, wenn die Bits der Stufen S12 bis S14 die richtige Patientennummer wiedergeben, die zuvor in einer Schaltung 106 gespeichert wurde. Die Ausgangssignale der Vergleicher 95, 97 bis 99 und 103 bis 105 werden einem UND-Glied 108 mit 7 Eingängen zugeführt, das ein Ausgangssignal hohen Pegels nur dann abgibt, wenn alle Eingangssignale hohen Pegel haben. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 108 steuert ein ODER-Glied 109, welches ein Signal hohen Pegels abgibt, das ein Schreibsignal darstellt. Das Schreibsignal steuert die Register 90 und 94 an, so daß die Daten, d. h. der Parameterwert von 4 Bit Länge aus dem Register 94 in den Speicher 92 mit der Adresse eingegeben wird, die im Register 90 enthalten ist.

Es sei bemerkt, daß auch andere Anordnungen zur Eingabe der 4 Bits der Stufen S5 bis S8 in den Speicher mit der durch die 3 Bits der Stufen S2 bis S4 gekennzeichneten Adresse vorgesehen sein können. Beispielsweise können die Stufen S2 bis S4 als Adreßregister angesehen werden, während die Stufen S5 und S8 als Datenregister angesehen werden, deren Inhalte nur dann genutzt werden, wenn ein Schreibsignal erzeugt wird. Die Register 90 und 94 stellen daher lediglich Beispiele dar und sollen nicht einschränkend verstanden werden.

In der Schaltung gemäß Fig. 5 ist eine monostabile Schaltung 109a gleichfalls mit dem Ausgang des ODER- Gliedes 109 verbunden. Wenn das ODER-Glied 109 das Schreibsignal erzeugt, steuert es auch die monostabile Schaltung 109a an, die nach einer kurzen Verzögerungszeit das Rückstellsignal für das Schieberegister 84 abgibt, so daß dessen Stufen insgesamt auf den Zustand 0 rückgestellt werden. Die Verzögerungszeit tms ist so lang gewählt, daß die Daten vor der Rückstellung aus dem Schieberegister 84 ausgespeichert sind. Das Schieberegister 84 wird also rückgestellt, wenn das Muster eines jeweiligen Bits eines Wortes fehlerhaft ist, oder wenn ein gesamtes Wort als gültig erkannt ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß in dem Stimulator vor der Speicherung eines empfangenen Parameters in seinem Speicher das aus mehreren Bits bestehende Wort, das den Parameter enthält, einer sorgfältigen Prüfung bzw. Klassierung unterworfen wird. Diese Prüfung gewährleistet, daß der Wortinhalt nicht durch Störsignale während der Übertragung beeinträchtigt ist. Der Signalverlauf eines jeden Bits wird separat überprüft. Nur wenn die Bits fehlerfrei sind, werden sie im Schieberegister 84 belassen, andernfalls wird es zurückgestellt.

Ferner ist zu erkennen, daß nach der Eingabe überprüfter Bits in das Schieberegister der Inhalt dieses Schieberegisters überprüft wird, um sicherzustellen, daß es ein fehlerfreies Wort enthält. Das Wort wird überprüft, um sicherzustellen, daß es das richtige Anfangsbit, beispielsweise ein 1-Anfangsbit enthält und daß es die richtigen Identifizierungsbits aufweist. Nur dann wird der in dem Wort enthaltene Parameter in den zugeordneten Speicher eingespeichert. Mit einem derartigen Decodierverfahren ist der Stimulator gegen fehlerhafte Programmierung oder gegen durch Störsignale beeinträchtigte Parameter geschützt. Dies ist sehr wichtig, da das Leben eines Patienten von dem Stimulator und seinem fehlerfreien Betrieb abhängen kann.

Vorstehend wurde angenommen, daß die Parameterworte im Stimulator nur über die Antenne 25 in Form hochfrequenter modulierter Signale empfangen werden, die dann dem Empfänger 28 und von diesem dem Decodierer 30 zugeführt werden. Falls erwünscht, kann das externe Steuergerät zusätzlich zur Übertragung der Parameterworte als hochfrequente modulierte Signale über die Antenne 26 auch eine Übertragung in einer anderen Signalform vornehmen. Beispielsweise ist es bekannt, daß Licht die menschliche Haut durchdringt. Daher können mit den Parameterworten modulierte Lichtsignale zur Übertragung der Worte in den implantierten Stimulator verwendet werden.

Eine Anordnung, bei der die Parameterworte mittels Lichtsignalen übertragen werden, ist in Fig. 6 gezeigt. Hierbei ist ein externer Lichtsender 112 mit dem externen Steuergerät 22 verbunden und wird durch die von diesem erzeugten Parameterworte moduliert. Der Stimulator enthält einen implantierten Lichtempfänger 114, der auf das modulierte Licht des Lichtsenders 112 anspricht und entsprechende eletrische Impulse erzeugt. Das Ausgangssignal des Lichtempfängers 114 ist eine Folge von Bits, die die Parameterworte angeben, welche anfangs von dem externen Steuergerät 22 abgegeben wurden, falls keine Beeinträchtigung durch Störsignale vorliegt. Das externe Steuergerät 22 kann ferner gleichzeitig mit der Übertragung von Lichtssignalen auch Signale über die Antenne 26 in beschriebener Weise abgeben.

Das Ausgangssignal des Lichtempfängers 114 kann dem Decodierer 30 zugeführt und dort mit den vom Empfänger 28 empfangenen Bits verglichen werden. Da die Parameterworte gleichzeitig über die externe Antenne 26 und den Lichtsender 112 übertragen werden, müßten die dem Decodierer 30 von den Empfängern 28 und 114 zugeführten Bits identisch sein, falls keine Beeinträchtigung durch Störsignale vorliegt. Somit werden im Decodierer 30 die Ausgangssignale der beiden Empfänger 28 und 114 auf Identität geprüft. Wird Identität festgestellt, wodurch auch gleichzeitig eine Störsignalfreiheit angezeigt wird, so werden die Bits eines der Empfänger in zuvor beschriebener Weise weiterverarbeitet. Stimmen die Ausgangsbits der beiden Empfänger jedoch nicht überein, wodurch auf einer Seite eine Störsignalbeeinflussung angezeigt wird, so werden die Bits zurückgewiesen und damit verhindert, daß das bzw. die Worte, in denen die Bits enthalten sind, eingespeichert werden.

Da die Parameterworte dem Stimulator in unterschiedlicher Weise, also beispielsweise in Form von Hochfrequenzsignalen und Lichtsignalen zugeführt werden können, ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, daß ein und dasselbe Bit durch Störsignale in identischer Weise in beiden Signalzügen beeinträchtigt wird. Somit wird die Genauigkeit der empfangenen Parameterworte durch Übertragung auf zwei verschiedenen Wegen (Hochfrequenzsignale und Lichtsignale) wesentlich verbessert. Bei einer solchen Anordnung kann, falls erwünscht, das Bitmuster sowie auch die Bitprüfung vereinfacht werden, wie es zuvor erläutert wurde. Abweichend zu der vorstehenden Beschreibung der Übertragung von Signalen zum Stimulator mittels Trägersignalen wie z. B. Hochfrequenzsignalen und/oder Lichtsignalen können auch andere Verfahren zur Signalübertragung eingesetzt werden. Beispielsweise kann magnetische Induktion, akustisch- mechanische Bewegung oder elektrische Stromleitung zur Übertragung der Signale auf den implantierten Stimulator angewendet werden.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß der Zweck der Prüfung eines Wortes zur Feststellung der Störfreiheit darin besteht, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß der Parameterwert und die Parameterart störfrei sind, d. h. mit den entsprechenden vom Arzt gewählten Größen übereinstimmen. Obwohl es wichtig ist, daß die Bits des Parameterwertes ungestört sind, ist es noch wichtiger zu gewährleisten, daß die Parameterart störfrei übertragen wird. Andernfalls könnten ein Parameterwert einer Art, beispielsweise der Frequenz, fehlerhaft in einen falsch zugeordneten Speicher, beispielsweise in den Amplitudenspeicher, eingespeichert werden.

Um dies zu verhindern, kann jedes Parameterwort redundante Bitgruppen enthalten, die die Parameterart an verschiedenen Stellen des Wortes kennzeichnen. Im Decodierer werden diese redundanten Bitgruppen dann im Rahmen einer Identitätsprüfung abgefragt. Beispielsweise können bei einer Redundanz von zwei Gruppen pro Wort die letzten drei Bits (das zwölfte bis vierzehnte) eines jeden Wortes an Stelle der Patientennummer 3 Parameterartbits enthalten, die identisch mit denjenigen sind, die auf das Anfangsbit folgen. Im Decodierer vergleichen dann die Vergleicher 103 bis 105 die Bits der Stufen S12 bis S14 nicht mit der in der Schaltung 106 gespeicherten Patientennummer, sondern mit den Bits der Stufen S2 bis S4. Somit wird ein Wort nur dann als gültig angenommen, wenn die beiden Gruppen der Parameterartbits übereinstimmen und die anderen Identifizierungsbits richtig sind. Jedes Parameterwort kann auch länger als 14 Bits, beispielsweise 17 Bits lang sein, so daß es die zuvor beschriebenen Identifizierungsbits und die redundanten Parameterartbits enthält. Ein Beispiel für ein solches Wort ist in Fig. 3b gezeigt, hierbei ist am Wortende eine zweite Gruppe von Parameterartbits auf die Patientennummer folgend vorgesehen.

Vorstehend wurde angenommen, daß die Stimulationsimpulse des Impulsgenerators 14 nur einem Paar von Elektroden A zugeführt werden, um das an einem Punkt des Körpers vorhandene Gewebe zu stimulieren. Es gibt eine beachtliche Zahl von Anwendungsfällen, bei denen Gewebeabschnitte an unterschiedlichen Punkten des Körpers zu stimulieren sind. Beispielsweise können Gewebeabschnitte A und B an verschiedenen Stellen des Gehirns eine Stimulation erfordern, um gewisse physiologische Störungen zu erleichtern. Der Impulsgenerator und der Verstärker 14 werden durch die Parameter in den Speichern gesteuert und über ein weiteres Paar von Elektrodenleitungen, beispielsweise die in Fig. 1 gezeigten Leitungen 15c und 15d, werden Stimulationsimpulse an die Elektroden für den Gewebeabschnitt B geliefert, der an einer anderen Stelle als der Gewebeabschnitt A liegt.

In der Praxis kann der Stimulator einen separaten Impulsgenerator und Verstärker zur Abgabe der Stimulationsimpulse für verschiedene Gewebeabschnitte enthalten. Bei einer solchen Anordnung können separate Stoßbetrieb-, Stoßpause- und Betriebsartspeicher für jeweils einen Impulsgenerator vorgesehen sein. Um die Größe und die Kosten des Stimulators zu verringern, ist jedoch vorzugsweise ein einziger Impulsgenerator und Verstärker vorgesehen, beispielsweise die Schaltung 14, um unterschiedliche Gewebeabschnitte zu stimulieren. Bei einem in der Praxis verwirklichten Ausführungsbeispiel ist ein Impulsgenerator und Verstärker 14 zur Abgabe von Stimulationsimpulsen an getrennte Gewebeabschnitte A und B vorgesehen, und nur die Parameter der Speicher für Stoßbetrieb, Stoßpause und Betriebsart dienen zur Steuerung der Eigenschaften der an jeden Gewebeabschnitt gelieferten Impulszüge. Bei diesem Ausführungsbeispiel stimmen Frequenz, Impulsbreite und Impulsamplitude für jeden Gewebeabschnitt überein und werden durch die Parameter der Speicher für Frequenz, Impulsbreite und Impulsamplitude gesteuert. Ferner stimmen die Stoßbetriebszeit und die Stoßpausenzeit eines jeden Impulszuges überein. Die Parameterwerte im Betriebsartspeicher dienen jedoch zur Steuerung der Eigenschaften oder der Betriebsart des Impulszuges, der einem jeden Gewebeabschnitt getrennt zugeführt wird.

Fig. 7 zeigt eine Tabelle für Arten von Impulszügen für Gewebeabschnitte A und B, wobei unterschiedliche Werte der Betriebsartparameter vorliegen. Es sei bemerkt, daß der Betriebsartparameterwert im Speicher das Ausgangssignal des Impulsgenerators so steuern kann, daß an beiden Gewebeabschnitte A und B keine Impulszüge, an den Gewebeabschnitt A ein kontinuierlicher Impulszug und an den Gewebeabschnitt B kein Impulszug, an den Gewebeabschnitt A kein Impulszug und an den Gewebeabschnitt B ein kontinuierlicher Impulszug usw. geliefert werden. Ferner kann einer der Impulszüge im Stoßbetrieb arbeiten, während der andere im Stoßpausenbetrieb arbeitet oder kontinuierlich verläuft. Außerdem können auch beide Impulszüge im Stoßbetrieb arbeiten. Im letzteren Falle können die Impulsstöße in beiden Gewebeabschnitten entweder parallel, dargestellt durch die Linien a und b in Fig. 8, abwechselnd, dargestellt durch die Linien c und d oder überlappend, dargestellt durch die Linien e und f, zugeführt werden.

In Fig. 8 ist nur eine teilweise Überlappung dargestellt. Falls erwünscht, kann auch eine vollständige Überlappung erzielt werden, wie es durch die Linien g und h dargestellt ist. Hierzu kann das System in einem Stoß-Stoß-Überlappungsbetrieb arbeiten und die Stoßbetriebsperiode so gesteuert werden, daß sie mehr als 50% des Arbeitszyklus beträgt.

In Fig. 8 sind die Impulse schematisch so dargestellt, daß im Stoß-Stoß-Parallelbetrieb (Linien a und b) und im Stoß-Stoß-Überlappungsbetrieb (Linien e und f, g und h) die Impulse gleichzeitig an beiden Gewebeabschnitten A und B den Elektroden zugeführt werden. Dies kann unerwünscht sein, wenn die Impulse mit einem einzelnen Impulsgenerator erzeugt werden. Der Grund dafür ist am besten anhand der Fig. 9 verständlich, in der ein Impulsgenerator 14a dargestellt ist. Seine Ausgangsimpulse werden mit einem Verstärker 14b verstärkt und auf die Ausgangsanschlüsse mit Schaltern 14c und d bzw. 14e und f geschaltet. Wenn beide Kanäle gleichzeitig eingeschaltet werden, so fließt nicht nur ein Strom von der Leitung 15a zur Leitung 15b und von der Leitung 15c zur Leitung 15d, sondern auch von der Leitung 15a zur Leitung 15d und von der Leitung 15b zur Leitung 15c. Zwischen den Impulsen sind die Schalter 14c, d, e und f geöffnet. In dieser Situation entlädt sich der Kondensator in der Leitung 15a über den Widerstand, der die Leitungen 15a und 15b verbindet, so daß an den zugeordneten Gewebeelektroden ein Strom in entgegengesetzter Richtung fließt. Ähnliche Verhältnisse herrschen dann an den Leitungen 15c und 15d. Wenn die Schalter geöffnet sind, fließt jedoch kein Strom zwischen den Leitungen 15a und 15d sowie zwischen den Leitungen 15b und 15c. Von dem Gewebe aus gesehen fließt also ein mittlerer Gleichstrom, da die Stromflüsse während eines Teils des Impulses in einer Richtung auftreten, jedoch nicht während der Impulspausenzeit. Dies ist sehr unerwünscht, da übermäßiger Stromfluß in einer Richtung entweder eine Gewebezerstörung oder eine zu starke Gewebewucherung hervorruft. Um dies zu verhindern, ohne zu umfangsreiche Entkopplungsschaltungen vorsehen zu müssen, wird zu einem jeweiligen Zeitpunkt nur ein Kanal verwendet. Somit tritt niemals ein Stromfluß zwischen unterschiedlichen Kanalpaaren auf.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, wird das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 66 (Fig. 2a), das die Zeitinformation für die Impulsfrequenz und die Impulsbreite darstellt und mit FW bezeichnet ist, einer bistabilen Schaltung 150 und zwei UND-Gliedern 152 und 154 zugeführt. Die bistabile Schaltung 150 wird laufend zwischen ihren beiden stabilen Schaltzuständen umgeschaltet und spricht hierzu auf jeden empfangenen Impuls an. Ihre beiden Ausgänge steuern die UND-Glieder 152 und 154 abwechsend auf, so daß die Ausgangssignale der UND-Glieder 152 und 154 durch abwechselnde Impulse gebildet sind, die mit RW und RW′ bezeichnet sind.

Die Stoßbetriebs- und Stoßpausen-Steuersignale der in Fig. 2b gezeigten Schaltung werden als ein Eingangssignal zwei UND-Gliedern 156 und 158 zugeführt. Der zweite Eingang des UND-Gliedes 156 wird mit dem Ausgangssignal RW des UND-Gliedes 152 angesteuert. Der zweite Eingang des UND-Gliedes 158 wird mit dem Ausgangssignal RW′ des UND-Gliedes 154 angesteuert. Die Ausgangssignale der UND-Glieder 156 und 158 sind mit B und B′ bezeichnet, und sie stellen gemäß dem Stoßbetrieb gesteuerte Wechselimpulse dar.

Die aus der Schaltung nach Fig. 2b abgegebenen Stoßbetriebs- und Stoßpausen-Steuersignale werden ferner einem Inverter 160 und einer monostabilen Schaltung 162 zugeführt. Das Ausgangssignal des Inverters 160 wird einem UND-Glied 164 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgangssignal RW des UND-Gliedes 152 angesteuert wird. Das UND-Glied 164 gibt ein Ausgangssignal ab, diese Impulse treten dann auf, wenn die Impulse B nicht auftreten.

Das Ausgangssignal des Inverters 160 wird ferner einer monostabilen Schaltung 166 zugeführt. Diese liefert einen Ausgangsimpulse, dessen Länge durch einen digital gesteuerten Schalter bestimmt wird, der wiederum durch Stoßbetriebs-Überlappungssignale des entsprechenden Speichers im Kanal A gesteuert wird. Wie bereits in Verbindung mit Fig. 2a beschrieben, verbindet der digital gesteuerte Schalter 169 einen der Widerstände 170-1 bis 170-n mit dem Zeitstromkreis der monostabilen Schaltung 166, so daß die Breite der Ausgangssignale dadurch bestimmt wird. Die Ausgangsimpulse der monostabilen Schaltung 166 werden einem UND-Glied 168 zugeführt, dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal RW des UND-Gliedes 152 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des UND- Gliedes 168 ist mit BO₂ bezeichnet.

Die Stoßbetriebs-Stoßpausen-Steuersignale aus der Schaltung nach Fig. 2b werden ferner einer monostabilen Schaltung 162 zugeführt, die Ausgangsimpulse erzeugt, deren Breite durch einen der Widerstände 172-1 bis 172-n bestimmt wird. Diese werden durch einen digital gesteuerten Schalter 174 abhängig von einem digitalen Wort eingeschaltet, das von den Speichern empfangen wird und für den Kanal B die Stoßbetriebs-Überlappung bestimmt. Das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 162 wird einem UND-Glied 176 zugeführt, dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal RW′ des UND-Gliedes 154 zugeführt wird. Die Signale B′O₁ und BO₂ bestimmen den Verlauf von Überlappungsimpulszügen der Kanäle A und B. Alle Ausgangssignale der UND-Glieder 156, 158, 164, 168 und 176 werden über Sammelleitungen digital gesteuerten Schaltern mit zehn Schaltstellungen zugeführt, die auch als Betriebsartschalter bezeichnet werden können.

Fig. 11 zeigt eine Schaltung, in der die Signale aus der Schaltung nach Fig. 10 den Sammelleitungen und dann den digital gesteuerten Betriebsartschaltern zugeführt werden. Zwei Betriebsartschalter 180 und 182 sind hier verwendet. Sie haben den vorstehend bereits beschriebenen Aufbau und arbeiten abhängig von den Betriebsparameterworten aus den Speichern, wobei sie einen von zehn Eingängen mit einem Signalausgang verbinden. Der Signalausgang des Betriebsartschalters 180 ist dem Kanal A zugeordnet. Der Signalausgang des Betriebsartschalters 182 ist dem Kanal B zugeordnet. Die Sammelleitungen sind mit den Bezugszeichen der Schaltung nach Fig. 10 versehen. Eine Sammelleitung B′ verbindet den Anschluß 7 des Schalters 180 mit dem Anschluß 8 des Schalters 182. Eine Sammelleitung BO₂ ist mit dem Anschluß 10 des Schalters 182 verbunden. Eine Sammelleitung B′O₁ führt zu dem Anschluß 10 des Schalters 180. Eine Sammelleitung führt zum Anschluß 9 des Schalters 182. Eine Sammelleitung B führt zu den Anschlüssen 4, 8 und 9 des Schalters 180 und zum Anschluß 5 des Schalters 192. Eine Sammelleitung RW führt zu den Anschlüssen 1, 3 und 6 des Schalters 180 und zu den Anschlüssen 2 und 7 des Schalters 182. Eine Erdsammelleitung führt zu den Anschlüssen 0, 2 und 5 des Schalters 180 und zu den Anschlüssen 0, 1 und 4 des Schalters 182.

Es ist zu erkennen, daß eine wahlweise Betätigung der beiden Betriebsartschalter 180 und 182 die Auswahl einer der in Fig. 7 gezeigten Kombinationen mit wechselweise auftretenden Impulsen ermöglicht. Fig. 12 zeigt eine Schaltung zur Erzeugung überlagerter Impulszüge, die danach unter Verwendung einer Anordnung der in Fig. 11 gezeigten Art mit Sammelleitungen und Betriebsartschaltern kombiniert werden können, um Impulszüge für die Kanäle A und B zu erhalten, bei denen in beiden Kanälen die Impulse gleichzeitig auftreten.

In Fig. 12 tritt das Ausgangssignal FW der Schaltung nach Fig. 2a mit der doppelten Frequenz der Impulse RW und RW′ der Schaltung nach Fig. 10 auf, so daß entsprechend Signale 2RW und 2RW′ erzeugt werden. Das Signal FW wird einem UND-Glied 190 zugeführt. Der zweite Eingang des UND-Gliedes 190 erhält die Stoßbetriebs-Stoßpausen- Steuersignale der Schaltung nach Fig. 2b. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 190 ist mit 2B und 2B′ bezeichnet. Diese Bezeichnung ergibt sich aus der doppelten Frequenz gegenüber den Impulsen FW oder B bzw. FW′ oder B′. Die ersten Bezeichnungen dienen der Vereinfachung der Verbindung mit den Sammelleitungen, obwohl im Gegensatz zu den Verhältnissen in der Schaltung nach Fig. 10 die Impulse 2FW′ und 2B′ nicht wechselweise mit den entsprechenden Impulsen 2FW und 2B, sondern gleichartig auftreten.

Der Impulszug FW wird ferner einem UND-Glied 192 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einem Inverter 194 verbunden ist. Diesem werden die Stoßbetriebs-Stoßpausenimpulse aus der Schaltung nach Fig. 2b zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 192 ist mit 2 bezeichnet. Das Ausgangssignal des Inverters 194 wird ferner einer monostabilen Schaltung 196 zugeführt, deren Arbeitszeit durch einen digital gesteuerten Schalter 198 bestimmt ist. Der Schalter 198 schaltet einen der Widerstände 200-1 bis 200-n in den zeitbestimmenden Stromkreis der monostabilen Schaltung 196 ein, und zwar abhängig von einem digitalen Wort aus dem Stoßbetriebsspeicher, das die zeitliche Steuerung und Dauer der Impulsstöße bestimmt.

Das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 196 wird einem UND-Glied 201 zugeführt, dessen zweitem Eingang der Impulszug FW aus der Schaltung nach Fig. 2a zugeführt wird. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 201 ist mit 2BO₂ bezeichnet.

Die Stoßbetriebs-Stoßpausen-Steuersignale werden einer weiteren monostabilen Schaltung 202 zugeführt, die durch einen digital gesteuerten Schalter 204 gesteuert wird. Dieser schaltet abhängig von einem digitalen Wort aus dem Stoßbetriebsspeicher für den Kanal B einen der Widerstände 206-1 bis 206-n in den zeitbestimmenden Stromkreis der monostabilen Schaltung 202 ein, wodurch die Impulsbreite der Ausgangssignale der monostabilen Schaltung 202 bestimmt wird. Diese werden einem UND-Glied 208 zugeführt, dessen zweitem Eingang die Impulse FW zugeführt werden. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 208 ist mit 2B′O₁ bezeichnet.

Alle Ausgangssignale der Schaltung nach Fig. 12, nämlich die Signale 2RW, 2RW′, 2B, 2B′, 2, 2B′O₂ und 2B′O₁ entsprechen den Ausgangssignalen der Schaltung nach Fig. 10. Eine Anordnung zur Beschaltung von Sammelleitungen mit diesen Signalen, die schematisch durch ein Rechteck 210 dargestellt ist, entspricht demzufolge auch der in Fig. 11 gezeigten Anordnung, und die Verbindungen mit den beiden digital gesteuerten Schaltern 212 und 214 sind entsprechend Fig. 11 aufgebaut. Die digital gesteuerten Schalter 212 und 214 werden abhängig von digitalen Worten aus den Betriebsartsteuerspeichern gesteuert, wodurch sie Impulszüge abgeben, die parallel zueinander verlaufen und in einer der zehn Betriebsarten auftreten können, die in der in Fig. 7 gezeigten Tabelle aufgeführt sind.

Fig. 13 zeigt schematisch eine Schaltung zur Amplitudensteuerung. Die Ausgangsimpulse der digital gesteuerten Betriebsartschalter 180 und 182 nach Fig. 11 oder der digital gesteuerten Betriebsartschalter 212 und 214 nach Fig. 12 werden zweipoligen impulsgesteuerten Zweifachschaltern 216 und 218 zugeführt. Die Eingangssignale beider Schalter werden von einer variablen Spannungsteileranordnung geliefert. Dieses Netzwerk umfaßt einen digital gesteuerten Schalter 220, der abhängig von einem digitalen Wort aus dem Amplitudensteuerspeicher einen Widerstand 225 in Reihe mit einem der Widerstände 224-1 bis 224-n schaltet. Das Spannungsteilernetzwerk ist an den Ausgang des Spannungswandlers 17 (Fig. 1) angeschaltet. Somit wird eine Spannung V₀ am Verbindungspunkt des Widerstandes 225 und eines der Widerstände 224-1 bis 224-n abgeleitet. Diese Spannung wird dem Gewebeabschnitt A oder B oder beiden immer dann zugeführt, wenn die impulsgesteuerten Schalter 216 und 218 abhängig von den Impulsen betätigt werden, die ihnen von den Betriebsartsteuerschaltern zugeführt werden. Ein Kondensator 217, der mit der Elektrodenleitung 15a in Reihe geschaltet ist, liefert in Verbindung mit einem Entladewiderstand 223 gleiche Coulombsche Ströme in beiden Richtungen an den Stimulationselektroden. Gleiche Coulombsche Ströme sind erforderlich, um einen Gewebeschaden zu verhindern, der dann auftreten kann, wenn ein mittlerer Gleichstrom durch das Gewebe fließt. Ein Kondensator 219 und ein Widerstand 226 dienen demselben Zweck im Kanal B. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Widerstand 223 durch einen Schalter ersetzt werden kann, der geöffnet ist, wenn der Schalter 216 geschlossen ist, während er geschlossen ist, wenn der Schalter 216 geöffnet ist (gegenphasiger Betrieb mit dem Schalter 216). Ein ähnlicher, mit dem Schalter 218 gegenphasig arbeitender Schalter kann den Widerstand 226 ersetzen. Dies ermöglicht eine schnelle Entladung des Ausgangskondensators 217 im Kanal A und des Ausgangskondensators 219 im Kanal B unmittelbar nach Ende eines Ausgangsimpulses. In der Ärzteschaft ist man der Ansicht, daß eine solche schnelle Entladung günstiger als ein Gleichstromfluß für den Schutz des Gewebes ist.

Es wird nochmals Bezug auf Fig. 1 genommen, um einige andere Erfindungsmerkmale zu erläutern. Die Schaltung 14 zur Impulserzeugung, Amplitudensteuerung und Betriebsartsteuerung ist hier mit den Leitungen 15a und 15b verbunden, über die sie wiederum an die Elektroden A des Gewebeabschnitts A angeschaltet ist. Nach Anregung des Gewebes entweder spontan oder mit einem Stimulationsimpuls des Stimulators wird eine Spannung (Biopotential) in dem Gewebe erzeugt, die an den Elektroden und damit auch an den Leitungen 15a und 15b auftritt. Das entsprechende Signal aus dem Gewebeabschnitt A wird nach dessen Stimulation dem Verstärker 40 zugeführt. Nach Verstärkung gelangt es auf die Auswahlschaltung 38. Wie bereits beschrieben, wird die Auswahlschaltung 38 über die Auswahlsteuerleitungen 36 abhängig von einem Leseparameter des Lesespeichers gesteuert und dient zur Auswahl eines Eingangssignals für den Hochfrequenzsender 32, das dann an das externe Steuergerät 22 übermittelt wird.

Dies ist deshalb vorteilhaft, weil der Arzt dadurch eine genaue Wiedergabe des Biopotentialsignals ohne Verzerrung seines Signalverlaufs beobachten kann, was beispielsweise dann der Fall wäre, wenn das Biopotentialsignal indirekt mit externen Elektroden, beispielsweise durch Abnahme eines Elektrokardiogramms, ausgewertet würde. Das genau reproduzierte Biopotentialsignal kann zur Diagnose und zur Bestimmung gewünschter Eigenschaften der Stimulationsimpulse ausgenutzt werden, die dem Gewebe zuzuführen sind.

Um eine Verzerrung des empfangenen Biopotentialsignals zu verhindern, kann es günstig sein, die Verstärkung des Verstärkers 40 zu steuern, so daß eine Signalbegrenzung verhindert wird, wenn die Verstärkung zu hoch ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein zusätzlicher Speicher vorgesehen ist, der auch als Verstärkungsspeicher bezeichnet werden kann. Er kann einen Verstärkungsparameter zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers 40 enthalten.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Elektrodenleitungen 15a und 15b über Leitungen 39 direkt mit der Auswahlschaltung 38 verbunden. Ferner liegt die Auswahlschaltung 38 über die Leitungen 39 direkt an dem Widerstand R in Reihe mit der Elektrodenleitung 15a. Wenn die Auswahlschaltung 38 durch einen entsprechenden Leseparameterwert angesteuert wird, kann sie die Stimulationsimpulse, die den Elektroden A am Gewebeabschnitt A zugeführt werden, oder den Impulsstrom, dem Sender 32 zur Übertragung nach außen zuführen. Somit kann ein Arzt nicht nur das Biopotentialsignal des Gewebes A, sondern auch die Stimulationsimpulse überwachen, wenn diese den Elektroden A zugeführt werden. Es sei jedoch bemerkt, daß die Stimulationsimpulse und das Biopotentialsignal nicht gleichzeitig nach außen übertragen oder überwacht werden können. Ein weiterer Verstärker ähnlich dem Verstärker 40 kann zur Verstärkung und zur Übertragung des Biopotentialsignals des Gewebeabschnitts B über die Auswahlschaltung 38 vorgesehen sein. Die Elektrodenleitungen 15c und 15d können mit der Auswahlschaltung 38 verbunden sein, so daß es möglich wird, die Stimulationsimpulse, die dem Gewebeabschnitt B zugeführt werden, auch zum äußeren Steuergerät zu übertragen. Falls erwünscht, können beide Elektrodenleitungspaare 15a und 15b sowie 15c und 15d über geeignete Schalter mit dem Verstärker 40 verbunden sein, und das Biopotentialsignal des Gewebeabschnitts A oder des Gewebeabschnitts B kann wahlweise dem Verstärker 40 abhängig von einem äußeren Befehlssignal zugeführt werden, das an den Stimulator übertragen wird.

Der Stimulator kann beispielsweise eine bistabile Schaltung enthalten, deren Schaltzustand eine Leitung steuert, über die die Stromversorgung mit dem Verstärker verbunden ist. Der Schaltzustand der bistabilen Schaltung kann durch Übertragung eines bestimmten Befehlswortes geändert werden, das bei Decodierung eine Änderung des Schaltzustandes veranlaßt.

Bei der Diagnose des Biopotentialsignals eines der Gewebeabschnitte, beispielsweise des Gewebeabschnitts A, kann es wichtig sein, die genaue Amplitude des Biopotentialsignals zu kennen, das von dem Gewebeabschnitt A erzeugt wird. Da der Verstärker 40 eine gewisse Drift, also eine Verstärkungsänderung aufweisen kann, ist es günstig, den Verstärker 40 zu eichen, auch wenn er bereits mit dem Stimulator implantiert ist. Dies kann leicht durch kurze Zuführung einer vorbestimmten geeichten Eingangsspannung v, die von der Batterie 16 abgeleitet sein kann, an den Verstärker 40 während des Fehlens des Biopotentialsignals des Gewebeabschnitts A und durch Übertragung des Verstärkerausgangssignals an das externe Steuergerät 22 erreicht werden. Abhängig von der Amplitude des Bezugssignals kann der Arzt die genaue Amplitude des Biopotentialsignals eichen und bestimmen, wenn dieses den Verstärker 40 als Eingangssignal zugeführt wird.

Die Spannung v kann dem Verstärker 40 über einen Schalter 86 zugeführt werden, der so gesteuert wird, daß er zwischen der Elektrodenleitung 15a und einer Referenzspannungsquelle 43 umschaltet. Dieser Schaltbefehl kann entweder mittels eines nicht benutzten bestimmten Parameterwertes oder durch einen separaten Eichparameter dargestellt werden, der in einem separaten Eichspeicher vorhanden ist. Dies ist in Fig. 1 dargestellt. Der für die Verstärkung des Biopotentialsignals des Gewebeabschnitts B vorgesehene Verstärker kann in ähnlicher Weise geeicht werden. Wird ein besonderer Eichparameter verwendet, so kann ein Wert zur Eichung der Verstärkung des Verstärkers 40 und ein anderer Wert zur Eichung des Verstärkers für das Biopotentialsignal des Gewebeabschnitts B verwendet werden. Ferner können, falls erwünscht, weitere Werte in dem separaten Eichspeicher vorgesehen sein, um unterschiedliche Eichsignale für die Linearität, den Frequenzgang und andere Eigenschaften des Verstärkers (oder der Verstärker) abzugeben, der zur Verstärkung des Biopotentialsignals des Gewebeabschnitts A bzw. B vorgesehen ist.

Vorstehend wurde angenommen, daß die Stimulationsimpulse unipolar sind, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, und daß dieselben Leitungen 15a und 15b, auf denen die Stimulationsimpulse den Elektroden zur Stimulation des Gewebes zugeführt werden, auch zur Übertragung des Biopotentialsignals auf den Verstärker 40 vorgesehen sind. Bei unipolaren Stimulationsimpulsen ist die Impulsabfallzeit infolge Ableitung über den Gewebeabschnitt ziemlich lang. Dies kann anhand der Fig. 14 erklärt werden, in der die Zeile a unipolare Stimulationsimpulse 220a und die Zeile b Spannungsverläufe 220b darstellt. Die volle Abfallzeit ist relativ lang, was auf die effektive elektrische Kapazität zwischen den Elektroden und dem Gewebe zurückzuführen ist. Da das durch die Zeile b bzw. durch die Kurve 221 dargestellte Biopotentialsignal typisch nahe bei dem Stimulationsimpuls auftritt, kann, wenn die Abfallzeit lang ist, das Biopotentialsignal auch auftreten, bevor die Stimulationsspannung voll abgefallen ist, so daß durch die dann relativ größere Amplitude eine Überdeckung erfolgt.

Um dieses Problem zu vermeiden, können separate Elektroden zur Auswertung des Biopotentialsignals sowie separate Leitungen zu dessen Zuführung zum Verstärker 40 vorgesehen sein. Um die Zahl der in den Körper bzw. das Gewebe einzusetzenden Elektroden und der zugehörigen Leitungen jedoch zu verringern, wird dieses Problem folgendermaßen vermieden.

An Stelle der Stimulation des Gewebes mit unipolaren Impulsen, wie sie in Fig. 14 bei a gezeigt sind, werden bipolare Stimulationsimpulse 222 erzeugt, die in Fig. 14 bei c gezeigt sind. Solche Impulse verringern durch ihre bipolaren Eigenschaften die Spannungsabfallzeit der Impulse über die Salzlösung des Körpers wesentlich, wie es bei c und d bzw. durch die Kurve 222a dargestellt ist. Somit kehrt der Spannungspegel auf den Elektrodenleitungen unmittelbar nach dem Ende eines jeden Stimulationsimpulses zum Ruhezustand zurück. Daher wird das Biopotentialsignal 221, das auf jeden bipolaren Impuls 222 folgt, nicht durch den stimulierten Spannungsimpuls überdeckt und ohne Verzerrung auf denselben Leitungen übertragen, die zur Zuführung des Stimulationsimpulses 222 an die Elektroden dienen.

Zur Zuführung bipolarer an Stelle unipolarer Impulse an das Gewebe muß lediglich eine bipolare Spannungsquelle eines bipolaren, nicht dargestellten Impulsgenerators, an einen Anschluß des Widerstandes 225 (Fig. 13) an Stelle der Spannung des Spannungswandlers 17 angeschaltet werden. Bipolare Impulsgeneratoren sind für sich bekannt und müssen deshalb nicht weiter erläutert werden.

Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Auswahlschaltung 38. Wie bereits ausgeführt, kann die Auswahlschaltung 38 Worte aus den Speichern und analoge Signale aus anderen Teilen des Stimulators abrufen, die nach außerhalb zu übertragen sind. Gleiches ist mit aus den Gewebeabschnitten stammenden Signalen möglich, wobei die jeweilige Auswahl durch ein Auswahlsteuerwort geschieht. Es sei angenommen, daß gemäß Fig. 5 jedes Wort im Speicher vier Bits X₁ bis X₄ hat. Ferner sei angenommen, daß jedes im Speicher gespeicherte Wort differentiell mit Mp₁ bis Mp₈ bezeichnet ist, so daß beispielsweise die erste Stelle des ersten Wortes mit Mp₁X₁ zu bezeichnen wäre. Die vierte Stelle des dritten Wortes wäre entsprechend mit Mp₃X₄ zu bezeichnen.

Es sind vier digital gesteuerte Schalter 230, 232, 234 und 236 vorgesehen. Jeder dieser Schalter hat eine Anzahl von Eingangsanschlüssen, die der Anzahl der Worte im Speicher entspricht. Sind beispielsweise acht Worte im Speicher gespeichert, so hat jeder Schalter mindestens acht Eingangsanschlüsse. Die Eingangsanschlüsse des digital gesteuerten Schalters 230 sind so beschaltet, daß sie die Stellen Mp₁X₁ bis Mp₈X₁ empfangen. Der Schalter 232 ist mit seinen Anschlüssen so beschaltet, daß sie die Stellen Mp₁X₂ bis Mp₈X₂ empfangen. Der Schalter 234 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die Stellen Mp₁X₃ bis Mp₈X₃. Der Schalter 236 empfängt an seinen Eingangsanschlüssen die Stellen Mp₁X₄ bis Mp₈X₄. Derjenige Eingangsanschluß, der durch die digital gesteuerten Schalter zur Verbindung mit dem Ausgangsanschluß angewählt wird, ist durch das digitale Wort bestimmt, das den Leitungen 239 zugeführt wird. Dieses Auswahlsteuerwort umfaßt die Bits Mp₈X₁ bis Mp₈X₄. Entsprechend liefern die Schalter 230, 232, 234 und 236 ein durch das Auswahlsteuerwort bestimmtes Wort, das aus vier Bits besteht.

Diese vier Bits werden von den digital gesteuerten Schaltern parallel auf die vier Stufen eines Schieberegisters 238 geführt, denen eine Eingangsstufe vorgeschaltet ist. Dieser Eingangsstufe S1 wird ein Taktsignal zugeführt. Dieses 1-Signal wirkt als Startsignal für die Schaltung, der das genannte Wort zugeführt wird. In diesem Falle erfolgt eine Signalgabe an den Sender, die besagt, daß ein Wort zwecks Übertragung folgt. Das Schieberegister 238 ist so aufgebaut, daß ihm Eingangssignale parallel zugeführt werden und daß es Ausgangssignale seriell abgibt. Dieses Schieberegister gibt das eingegebene ausgewählte digitale Wort über die Stufe S1 aus. Weitere Einzelheiten hierzu werden in Verbindung mit Fig. 16 erläutert. Ein weiterer digital gesteuerter Schalter 240 hat mindestens zwölf Eingangsanschlüsse. Die ersten acht Eingangsanschlüsse sind miteinander verbunden und empfangen das Ausgangssignal des Schieberegisters 238. Der gemeinsame Anschluß führt zu einem Verstärker 242, dessen Ausgangssignale dem Hochfrequenzsender 32 (Fig. 1) zugeführt werden. Die Verstärkung des Verstärkers 242 wird durch einen digital gesteuerten Auswahlschalter 244 gesteuert.

Die Verstärkung des Verstärkers 242 wird abhängig von einem Verstärkungssteuerwort eingestellt, das dem digital gesteuerten Schalter 244 über die Leitung 239 zugeführt wird. Einer von mehreren Widerständen 244-1 bis 244-n wird mit dem Schalter 244 ausgewählt und in den Verstärkungssteuerstromkreis des Verstärkers 242 eingeschaltet. Es ist somit zu erkennen, wie der Stimulator ein Wort aus dem Speicher zwecks Rückübertragung auswählen kann, so daß der Arzt es prüfen kann.

Der digital gesteuerte Schalter 240 sowie ein weiterer digital gesteuerter Schalter 246 dienen zur Anschaltung an weitere Körperteile zwecks Signalübertragung nach außen. Wie bereits beschrieben, wird der den Elektroden über die Leitungen 15a und 15b zugeführte 30169 00070 552 001000280000000200012000285913005800040 0002002803366 00004 30050 Strom beispielsweise durch Messung des Spannungsabfalls an einem Widerstand R und Übermittlung dieses Wertes nach außen überwacht. Der Anschluß 9 des Schalters 240 ist mit einem Anschluß des Widerstandes R verbunden. Der Anschluß 9 des Schalters 246 ist mit dem anderen Anschluß des Widerstandes R verbunden. Durch Zuführung eines geeigneten digitalen Wortes von den Leitungen 238 auf die Schalter 240 und 246 erscheint also das Eingangssignal für diese Schalter an dem Widerstand R. Das Ausgangssignal der Schalter wird dem Eingang des Verstärkers 242 zugeführt, dessen Ausgangssignal dem Hochfrequenzsender 32 zugeführt wird.

Die Anschlüsse 10 der Schalter 240 und 246 sind mit den Leitungen 15a und 15b verbunden, so daß bei der Schaltstellung 10 die den Elektroden über die Leitungen 15a und 15b zugeführte Spannung auch nach außen übertragen wird.

Der Anschluß 11 des Schalters 240 ist dem Ausgang des Verstärkers 40 und der Anschluß 11 des Schalters 246 mit Erdpotential verbunden. Wird der Anschluß 11 angewählt, so wird das Biopotentialsignal des Gewebeabschnitts nach außen übertragen. Der Sender kann analoge und digitale Signale übertragen. Das biologische Signal ist ein Analogsignal.

Der Anschluß 12 des Schalters 240 ist mit einer Referenzspannungsquelle und der Anschluß 12 des Schalters 246 mit Erdpotential verbunden. Wenn die Verstärkung des Verstärkers 242 überprüft werden soll, werden die Schalter 240 und 246 in die Schaltstellung 12 gesteuert, so daß die Amplitude des vom Sender übertragenen Signals die Verstärkung des Verstärkers 242 angibt. Eine ähnliche Anordnung kann zur Anschaltung einer Referenzspannung an den Verstärker 40 dienen, so daß dessen Verstärkung geprüft werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, wie die Auswahlschaltung zur Auswahl von innerhalb des Körpers auftretenden Signalen gesteuert werden kann, die nach außen zwecks Überwachung oder anderweitiger Nutzung zu übertragen sind.

Fig. 16 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung von Schiebeimpulsen für das Schieberegister 238 und zur Einschaltung des Senders 32. Ein Detektor 250 stellt ein Auswahlsteuerwort auf den Leitungen 239 fest und liefert ein Ausgangssignal, durch das eine monostabile Schaltung 252 einen Ausgangsimpuls abgibt. Dieser Ausgangsimpuls wird der Stufe S1 zur Abgabe eines Impulses zugeführt. Der Ausgangsimpuls ist ferner so breit bzw. erzeugt ein ausreichendes Intervall, so daß eine Schiebeimpulsquelle 254 die Ausgabe des Inhalts des Schieberegisters 238 bewirken kann. Der Sender wird durch das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 252 eingeschaltet.

Wird ein Wort zur Auswahl eines Signalpegels vom Stimulator oder vom Gewebeabschnitt mit dem Detektor 250 festgestellt, so steuert dieser eine weitere monostabile Schaltung 256 an, die einen Ausgangsimpuls abgibt, der den Sender so lange eingeschaltet hält, daß das ausgewählte Signal übertragen werden kann.

Wie bereits in Verbindung mit Fig. 3a beschrieben wurde, wird jedes Parameterwort mit vier Bits des Parameterwertes vorausgesetzt, die dann im Parameterspeicher gespeichert werden, der durch die drei Bits des Parameterartwortes bestimmt wird, wenn das Parameterwort als richtig geprüft wurde. Es wurde ferner vorausgesetzt, daß bei der Speicherung eines Parameterwertes im zugeordneten Speicher der dort zuvor gespeicherte Parameterwert gelöscht wird, so daß damit eine Steuerung des jeweiligen Parameters, beispielsweise der Frequenz usw., erfolgt. Bei der Erfindung werden vorzugsweise die Parameterwerte eines jeden Parameters so gewählt, daß die Impulseigenschaften sich logarithmisch und nicht linear bei jeder Änderung des Parameterwertes um eine Einheit ändern. Dies hat seinen Grund darin, daß eine logarithmische Änderung der Impulseigenschaften für die physiologischen Erscheinungen im Körper besser verträglich ist. Ferner wurde vorausgesetzt, daß der Wert eines jeden Parameters, der in einen Speicher eingegeben wird, von dem zuvor im selben Speicher gespeicherten Parameterwert unabhängig ist. Somit kann ein Anstieg des Parameterwertes um mehrere Einheiten auftreten und damit eine beachtliche Änderung der jeweiligen gesteuerten Impulseigenschaft erfolgen. Schaltungen mit einem logarithmischen Verhalten bei analogen Eingangssignalen sind für sich bekannt. Alternativ kann der Logarithmus eines digitalen Parameterwertes auch unter Verwendung eines Festwertspeichers in den logarithmischen Wert umgesetzt werden, der diese Umwandlung erzeugt. Der logarithmische Wert kann dann in der zuvor für nicht logarithmische Signale beschriebenen Art verarbeitet werden.

Falls erwünscht, kann die Speichersteuerschaltung auch so getroffen sein, daß jeder neue empfangene Parameter den im jeweils zugeordneten Speicher gespeicherten Parameterwert um nur eine Werteinheit erhöht oder verringert und nicht eine abrupte Änderung um mehrere Einheiten hervorruft. Dies bedeutet, daß die Speicher, falls erwünscht, abhängig von den empfangenen Parametern auch eine rampenartige Änderung aufwärts oder abwärts durchführen können. Dem Fachmann ist geläufig, daß der Inhalt eines Speichers, beispielsweise eine bestimmte Adresse, abhängig von einer neuen Signaleingabe für diese Adresse vollständig geändert oder auch rampenartig aufwärts oder abwärts um eine Einheit abhängig von jedem nachfolgenden Eingabesignal geändert werden kann. Deshalb muß die spezielle Ausführung einer solchen Speichersteuerschaltung nicht eingehend beschrieben werden.

Falls erwünscht, kann jedes Parameterwort zusätzliche Bits enthalten, die in der Speichersteuerschaltung decodiert werden und bestimmen, ob der Inhalt eines Speichers vollständig durch die vier Parameterbits des Parameterwertes des jeweiligen Wortes zu ersetzen ist oder ob er rampenartig aufwärts oder abwärts geändert werden soll. Dies kann anhand der Fig. 3c erklärt werden, die ähnlich Fig. 3a einen Wortaufbau zeigt, wobei jedoch zwei weitere Bits vorgesehen sind, die die Art der Speichereingabe kennzeichnen. Haben diese beiden Bits beispielsweise den Wert Null, so kann dies kennzeichnen, daß die vier Bits des Parameterwertes im zugeordneten Speicher an Stelle des dort vorhandenen Parameterwertes zu speichern sind. Sind diese beiden Bits hingegen im Zustand 01, so kann dies kennzeichnen, daß die vier Bits des Parameterwertes zu ignorieren sind und der gespeicherte Parameterwert lediglich um den Wert 1 zu erhöhen ist. Wenn die beiden Bits den Zustand 10 haben, so können die vier Bits des Parameterwertes gleichfalls ignoriert werden, wobei der Inhalt des jeweiligen Speichers dann um eine Einheit verringert wird. Verfahren für eine derartige Steuerung sind bekannt. Beispielsweise wird das Wort an der adressierten Speicherstelle gelesen und in einer arithmetischen Schaltung um eine Einheit erhöht, wonach es dann wieder eingespeichert wird.

Mit dieser Anordnung kann der Arzt am externen Steuergerät 22 jeden in den Speichern gespeicherten Parameter um einen beachtlichen Betrag ändern, indem ein Parameterwort abgegeben wird, dessen die Eingabeart kennzeichnende Bits im Zustand 00 sind, oder in dem lediglich der Parameterwert schrittweise erhöht oder verringert wird, wozu ein Parameterwort abgegeben wird, dessen Eingabebits entweder 01 zur Erhöhung oder 10 zur Verringerung um eine Einheit sind. Eine abrupte Änderung eines Parameterwertes ist immer dann als vorteilhaft anzusehen, wenn ein Stimulator vollständig neu zu programmieren ist. Eine rampenartige Veränderung der Parameter kann hingegen vorteilhaft sein, wenn der gespeicherte Parameterwert nahe dem gewünschten Wert liegt, also eine kleinere Korrektur erforderlich ist. Es sei ferner bemerkt, daß die rampenartige Änderung vorteilhaft sein kann, wenn ein Parameter von einem zum anderen Wert allmählich und nicht abrupt zu ändern ist. Ferner können die Speicher auch so gesteuert werden, daß nur eine allmähliche Änderung ihres Inhalts aufwärts oder abwärts möglich ist.

In Fig. 17 ist eine Blockdarstellung des externen Steuergeräts 22 gezeigt. Es sei bemerkt, daß das externe Steuergerät die Vorrichtung ist, mit der der Arzt die Worte erzeugt, die dem Empfänger zur Eingabe in den implantierten Stimulator zugeführt werden. Ein Festwertspeicher 260 speichert alle Worte und Befehle, die dem Stimulator zuzuführen sind. Dies ist lediglich ein Beispiel für ein Steuergerät, da auch Schalteranordnungen oder Tastaturen zur Erzeugung von Worten verwendet werden können.

Eine Werttastatur 262 ist mit einer Reihe von Tasten versehen, die zur Erzeugung von Signalen betätigt werden können, welche Amplituden oder Impulsbreiten oder eine Impulsdauer usw. angeben, die in den Stimulator einzugeben sind. Eine Parametertastatur 264 ist mit Tasten versehen, die anzeigen, welcher Parameter den Wert, der mit der Werttastatur erzeugt wurde, annehmen soll. Die von den Parameter- und den Werttastaturen erzeugten Signale werden einer Festwertspeicher- Adressensteuerschaltung 266 zugeführt, die bei Ansteuerung den Festwertspeicher 260 adressiert. Dieser gibt dann wiederum ein Wort aus, das das Parameterformat und den Parameterwert enthält, die mit den Tastaturen 262 und 264 bestimmt wurden.

Zur Eingabe der den Patienten und den Stimulator betreffenden Daten ist eine weitere Tastatur 268 vorgesehen.

Ein Taktimpulsgenerator 270 liefert Taktimpulse an einen Eingabeschalter 272. Wenn der Schalter 262 betätigt wird, leitet er die Taktimpulse an die Adressierschaltung 266 weiter, so daß diese den Festwertspeicher 260 adressiert. Ferner werden Taktimpulse der Tastatur für die Daten des Patienten und des Stimulators zugeführt, so daß die dort eingegebenen Werte gelesen werden. Das Ausgangssignal des Festwertspeichers und der Tastatur für die Daten des Patienten und des Stimulators werden einem Schieberegister 274 parallel zugeführt, das Ausgangssignale seriell abgibt. Die Daten des Schieberegisters haben ein Format, wie es in einer der Fig. 3a, 3b oder 3c dargestellt ist. Die Ausgangssignale des Festwertspeichers und der Tastatur 268 werden ferner einem digitalen Sichtgerät 276 zugeführt, das die in das Schieberegister 274 eingegebenen Informationen darstellt.

In Fig. 3d sind die an den Stimulator übertragenen 0- und 1-Impulsverläufe dargestellt, die mit der in Fig. 4 gezeigten Schaltung gefiltert oder geprüft werden. Die nun folgende Beschreibung betrifft die Erzeugung solcher Signalverläufe mit der in dem Steuergerät vorhandenen, in Fig. 17 dargestellten Schaltung. Die im folgenden angenommenen Werte stellen lediglich Beispiele dar und sollen die Erfindung nicht einschränken. Der Taktimpulsgenerator 270 liefert einen Impulszug, dessen Impulse mit einem Abstand von 20 Millisekunden auftreten. Es sei vorausgesetzt, daß ein 0-Impuls an seinem Anfang einen Impuls von 4 Millisekunden Dauer mit einem 1-Signalpegel hat, auf den ein 0-Signalpegel von 60 Millisekunden Dauer folgt. Ein 1-Impuls hat an seinem Anfang einen 1-Signalpegel mit 60 Millisekunden Länge, auf den ein 0-Signalpegel mit 4 Millisekunden Länge folgt. Die nach jeweils 20 Millisekunden auftretenden Taktimpulse sind sehr schmal und haben eine Dauer von etwa 1 Mikrosekunde. Das Schieberegister 274 wird durch logische Schaltungen gesteuert, die als Schieberegistersteuerung 278 dargestellt sind. Wenn diese Steuerung einen 1-Impuls erhält, so bewirkt dieser eine Umschaltung des Schieberegisters von der Paralleleingabe auf eine serielle Ausgabe. Anordnungen zur Steuerung eines Schieberegisters in dieser Weise sind für sich bekannt.

Eine monostabile Schaltung 280 wird durch einen Schalter 282 angesteuert, der im folgenden auch als Sendeschalter bezeichnet wird. Dieser liefert einen Ausgangsimpuls an die Schieberegistersteuerung 278, dessen Impulsbreite so bemessen ist, daß die Schieberegistersteuerung 278 das Schieberegister 274 solange in seinem seriellen Ausgabebetrieb hält, daß der Registerinhalt ausgespeichert werden kann. Der Taktimpulsgenerator 270 liefert Impulse an das Schieberegister 274, die den Registerinhalt ausgeben. Die Breite des Ausgangsimpulses der monostabilen Schaltung 280 liegt in der Größenordnung von 350 Millisekunden, so daß das Schieberegister seinen gesamten Inhalt ausgeben kann. Es sei bemerkt, daß die Impulse des Taktgenerators 270 beim Parallelbetrieb des Schieberegisters zur Eingabe der Daten dienen, die ihm von dem Festwertspeicher und von der Tastatur für die Daten des Patienten und des Stimulators zugeführt werden.

Das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 280 wird ferner einem UND-Glied 284 zugeführt. Ein weiterer Eingang dieses UND-Gliedes erhält die Impulse des Taktgenerators 270. Somit besteht das Ausgangssignal des UND-Gliedes 284 während der Zeit, in der das Schieberegister seinen Inhalt abgibt, aus einer Folge von Taktimpulsen. Diese werden einer monostabilen Schaltung 286 zugeführt, die an ihrem Ausgang Taktimpulse mit einer Dauer von 10 Millisekunden erzeugt. Diese werden einer monostabilen Schaltung 288 zugeführt, die dann Ausgangsimpulse von einer Millisekunde Dauer erzeugt. Diese sind gegenüber jedem Taktimpuls um 10 Millisekunden verzögert.

Das Ausgangssignal des Schieberegisters 274 wird durch Taktimpulse mit 20 Millisekunden Abstand getaktet. Es wird einem UND-Glied 290 und einem Inverter 292 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem zweiten UND-Glied 294 zugeführt wird. Die beiden zweiten Eingänge der UND-Glieder 290 und 294 werden mit dem Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 288 angesteuert. Ist das Ausgangssignal des Schieberegisters auf dem Signalpegel 1, so erzeugt das UND-Glied 290 10 Millisekunden nach der Zuführung eines Ausgangssignals des Schieberegisters einen Ausgangsimpuls für eine monostabile Schaltung 296, die wiederum einen Ausgangsimpuls von 16 Millisekunden Dauer abgibt. Ist das Ausgangssignal des Schieberegisters auf dem Signalpegel 0, so erzeugt das UND-Glied 294 10 Millisekunden nach dem Auftreten des Taktimpulses, der das 0-Signal ausgegeben hat, ein Signal, das einer monostabilen Schaltung 298 zugeführt wird, die wiederum einen Ausgangsimpuls von 4 Millisekunden Dauer abgibt. Die Ausgangssignale der monostabilen Schaltungen 296 und 298 werden einem ODER-Glied 300 zugeführt, welches sein Ausgangssignal zwecks Übertragung an den Sender 302 abgibt.

Ist das Ausgangssignal des Schieberegisters auf dem Signalpegel 0, so wird also ein Impuls von 4 Millisekunden Dauer übertragen, auf den ein Signalpegel 0 von 16 Millisekunden Dauer folgt. Bei Auftreten des nächsten Taktimpulses und 0-Pegel des Schieberegister-Ausgangssignals erfolgt dieselbe gerade beschriebene Übertragung. Ist das nächste Schieberegister-Ausgangssignal auf dem Signalpegel 1, so wird das UND-Glied 290 bei Auftreten des Ausgangssignals der monostabilen Schaltung 288 angesteuert, und die Ausgangssignale des Schieberegisters werden mit Impulsen von 16 Millisekunden Dauer übertragen. Der Grund dafür, daß kein Impuls für eine Dauer von 4 Millisekunden unmittelbar nach dem Impuls von 16 Millisekunden übertragen wird, besteht darin, daß am Ende des Impulses von 16 Millisekunden Dauer kein Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 288 mehr vorhanden ist. Entsprechend haben die 1- und 0-Impulse den in Fig. 3d dargestellten Signalverlauf.

Ein Empfänger 304 empfängt die digitalen und analogen Daten, die vom Stimulatorsender 302 übertragen werden, und führt sie einem weiteren digitalen Sichtgerät 306 zu, so daß beide Sichtgeräte 276 und 306 miteinander verglichen werden können, um festzustellen, ob die im Speicher vorhandenen Daten den übertragenen Daten entsprechen. Das Sichtgerät 306 kann ferner alle weiteren digitalen Signale darstellen, die mit der Auswahlschaltung 38 auszuwählen sind und dem Sender 32 zur Übertragung nach außen zugeführt werden. Falls erwünscht, können die beiden Eingangssignale für die Sichtgeräte einem Vergleicher 307 zugeführt werden, der abhängig vom Vergleichsergebnis ein Licht- oder ein akustisches Signalgerät 309 betätigt, das dann Übereinstimmung und/oder Unterschiede signalisiert. Es ist ferner ein analoges Sichtgerät 311 vorgesehen. Dieses spricht auf Analogsignale an, die der Empfänger 304 von dem Stimulator empfangen hat. Dies sind beispielsweise Biopotentialsignale.

Eine lineare und eine logarithmische positive oder negative Änderung kann mit den Tastaturen 262 und 264 durchgeführt werden, die eingegebene Werte in den Speicher einspeichern, wodurch zunehmende oder abnehmende Änderungen oder logarithmische Änderungen der Signalamplitude hervorgerufen werden.

Es gibt eine beachtliche Anzahl physiologischer Störungen und/oder Leiden, bei denen es wünschenswert wäre, daß der Patient einen oder mehrere Parameter des Stimulators ändern oder auch den Stimulator ein- oder ausschalten kann. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn ein Patient einen implantierten Stimulator, der Impulse zur Schmerzlinderung liefert, ausschalten kann, wenn kein Schmerz auftritt bzw. einschalten kann, wenn Schmerz spürbar wird. Da ferner die Schmerzintensi tät veränderlich ist, kann es günstig sein, dem Patien ten die Änderung eines oder mehrerer Parameter zu ermög lichen, so daß der Stimulator Impulse liefert, die den Schmerz beseitigen oder mindestens lindern. Beispiele von Parametern, die der Patient gegebenenfalls ändern könnte, sind die Impulsfrequenz und/oder die Impuls amplitude.

In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 18 hingewiesen. Hier ist eine Miniatur-Steuereinheit 305 dargestellt, mit der ein Patient gewisse Betriebseigenschaften des Stimulators steuern kann. Diese Einheit enthält die Komponenten der in Fig. 17 gezeigten Anordnung, die zu einer begrenzten Worterzeugung und zur Übertragung in zu beschreibender Weise erforderlich sind. In der Praxis ist die Steuereinheit ziemlich klein ausgeführt, so daß sie in der Hand gehalten oder auch wie ein Arm band oder eine Uhr getragen werden kann. Die Steuerein heit enthält eine Antenne 306, die vom Patienten gewähl te Worte auf die implantierte Antenne 25 überträgt, so daß damit der Betrieb des Stimulators gesteuert werden kann. Beispielsweise kann der Patient den Stimulator ausschalten oder einschalten.

Eine Tastatur 308 enthält eine Einschaltetaste und eine Ausschaltetaste. Durch Betätigung dieser Tasten überträgt die Steuereinheit ein bestimmtes Einschalte- oder Ausschaltewort über die Antenne 306 auf den Sti mulator. Ein entsprechender Ein-Aus-Speicher (Gruppe bistabiler Schaltungen) ist im Speicher 35 vorgesehen. Wie aus Fig. 19 hervorgeht, wird das Ein- oder Aus schaltewort einem digital gesteuerten Schalter 310 zu geführt, der entweder den Spannungswandler mit dem Im pulsgenerator verbindet oder ihn von diesem abtrennt, womit eine Einschaltung bzw. eine Ausschaltung verbun den ist. Es sei bemerkt, daß bei Einschaltung des Impuls generators der Stimulator auf der Basis der gespeicherten Parameterwerte arbeitet, die der Arzt zuvor programmiert hatte.

Zusätzlich zur Ein- oder Ausschaltemöglichkeit kann die Steuereinheit 305 und die Tastatur 308 auch eine An ordnung aufweisen, mit der der Patient zumindest einen Parameter, beispielsweise die Impulsamplitude verändern kann, indem der entsprechende Wert im Amplitudenspeicher geändert wird. Die mit + bezeichnete Taste erfüllt diese Funktion. Vorzugsweise sollten die Amplitudenworte, die von der Steuereinheit zum Stimulator übertragen werden können, so beschaffen sein, daß sie eine rampenartige Änderung des Speicherinhalts bewirken. Dies wird als sehr vorteilhaft hinsichtlich einer zufälligen größeren Änderung des gespeicherten Amplitudenparameters durch den Patienten angesehen, denn dadurch könnte die Ampli tude der Stimulationsimpulse so verändert werden, daß sie dem Patienten schadet.

Falls erwünscht, können die mit + und mit - bezeich neten Tasten mit Schaltungen verbunden sein, die bei betätigtem Schalter den Amplitudenparameter mit einem vorbestimmten Betrag ändern. Dies kann beispielsweise durch Ansteuerung eines Oszillators erfolgen, der Im pulse an einen Zähler liefert, dessen Ausgangssignal als Amplitudensteuerwort benutzt wird oder der einen Festwertspeicher adressiert, um das Amplitudensteuer wort zu erhalten. Weitere Parameter können vom Patien ten auf diese Weise erforderlichenfalls geändert werden. Die Geschwindigkeit der rampenartigen Änderung kann durch Steuerung des Oszillators beeinflußt werden, und an Stelle einer Drucktaste kann auch ein Potentiometer vorgesehen sein, an das eine Spannung angeschaltet ist und von dem die jeweils abgegriffene Spannung dem span nungsgesteuerten Oszillator zugeführt wird.

Die einem jeden Patienten zugeordnete Steuereinheit muß jedes Parameterwort mit den richtigen Identifizie rungsbits erzeugen, nämlich mit der Modellnummer des Stimulators und der Nummer des Patienten. Die Steuer einheit kann mit einer Einstellskala oder einer ande ren Anordnung versehen sein, die dem Arzt die bleibende Einstellung der Modellnummer und der Patientennummer entsprechend dem implantierten Stimulator ermöglicht. Der Einschluß der Patientennummer in jedes Parameter wort kann besonders wichtig sein, um zu verhindern, daß mehrere Patienten mit ihren Steuereinheiten den Stimu lator eines jeweils anderen Patienten ansteuern. Bei spielsweise können sich mehrere Patienten mit implan tierten Stimulatoren im Wartezimmer des Arztes befin den. In einem solchen Fall ist es sehr wichtig, daß kein Patient die Parameter des Stimulators eines ande ren Patienten beeinflussen kann, wenn er seine Steuer einheit betätigt, um seine eigenen Parameter zu ändern.

Im Normalfall weiß der einen Patienten mit implan tiertem Stimulator behandelnde Arzt die Patientennummer und die Modellnummer des implantierten Stimulators. Das externe Steuergerät kann dann so eingestellt werden, daß es mit jedem Parameterwort die richtigen Identi fizierungsbits liefert. Es ist jedoch im Sinne einer maximalen Flexibilität, daß ein Arzt, der vielleicht die Modellnummer des Stimulators oder die Patienten nummer nicht weiß, den Stimulator auch dann programmie ren kann, wenn der normalerweise behandelnde Arzt nicht anwesend ist oder ein Notfall auftritt, bei dem der vielleicht in einem Koma befindliche Patient die er forderlichen Informationen nicht selbst geben kann. Dies wird mit einem Stimulator erreicht, der die folgenden Eigenschaften aufweist. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, können die in der Schaltung 60 vorhandene Modellnummer und die in der Schaltung 66 vorhandene Patientennummer mit der Auswahlschaltung 38 ausgewählt werden. Diese beiden Nummern, die jeweils drei Bits umfassen, können als eine Nummer von 6 Bits Länge betrachtet werden, die die Ausschaltung 38 dem Sender 32 zuführt, wenn ein entsprechender Leseparameterwert des Lesespeichers der Auswahlschaltung 38 über die Leitungen 36 zugeführt wird.

In Fig. 20 ist nun eine Anordnung dargestellt, die das Auslesen der Modellnummer und der Patientennummer aus dem Stimulator ermöglicht. Diese Schaltung enthält Komponenten der in Fig. 5 gezeigten Art, so daß hier für dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 5 verwendet sind. Die Schaltung nach Fig. 5 kann ein Register 320 enthal ten, in dem ein bestimmtes Leseparameterwort von 8 Bits Länge dauerhaft gespeichert ist. Dieses Wort umfaßt ein Anfangsbit, 3 Bits zur Bestimmung des Lesespeichers, beispielsweise 010, und 4 Bits zur Bestimmung des be stimmten, zur Ansteuerung der Auswahlschaltung 38 zwecks Auslesung der Modellnummer und der Patienten nummer erforderlichen Leseparameter. Diese 4 Bits sind beispielsweise 1010. Somit speichert die Einheit 320 die Bits 10100101 (von rechts nach links). Der Inhalt des Registers 320 wird durch UND-Glieder 322 bis 329 mit dem Inhalt der Stufen S1 bis S8 des Registers 50 verglichen.

Der Arzt, der die Modellnummer des Stimulators und die Patientennummer nicht weiß, gibt das besondere Lesepara meterwort 10100001 in den Stimulator ein, worauf 6 Bits folgen, deren Binärwerte unwichtig sind. Somit ergibt sich nach Eingabe dieser 14 Bits in das Schieberegister 84, daß in den Stufen S1 bis S8 die Bits 10100101 vor handen sind. Alle Ausgangssignale der Vergleicher 322 bis 329 haben hohen Signalpegel, so daß ein UND-Glied 330 angesteuert wird, welches wiederum das ODER-Glied 109 ansteuert. Dieses aktiviert die Register 90 und 94. Dadurch wird der besondere Leseparameter 1010 mit der Adresse 010 in den Lesespeicher eingegeben. Dieser Lese parameter wird vom Lesespeicher dem Auswahlschalter 38 zugeführt, der die Zuführung der Modellnummer des Stimu lators und der Patientennummer zum Sender 32 zwecks Übertragung an das externe Steuergerät ermöglicht, wo diese Werte angezeigt werden. Wenn der Arzt die ent sprechenden Zahlen kennt, kann er das Steuergerät so einstellen, daß sie in Form der sechs Identifizierungs bits am Ende eines jeden Parameterwortes, das dem Sti mulator zwecks Programmierung zugeführt wird, übertra gen werden.

Die Modellnummer und die Patientennummer können in einem separaten Modellnummernspeicher und einem se paraten Patientennummernspeicher an Stelle der Fest speicherschaltungen 60 und 66 gespeichert werden. Die Ausgangssignale dieser beiden Speicher werden dann zur Überprüfung eines jeden Parameterwortes verwendet, um zu gewährleisten, daß es mit den richtigen Identifi zierungsbits endet. Bei einer solchen Anordnung kann der Arzt zu jedem Zeitpunkt jede dieser Zahlen durch Übertragung eines geeigneten Parameterwortes in der selben Weise ändern, in der der Paramter in jedem der anderen Speicher wie beschrieben geändert wird. Eine solche Flexibilität kann günstig für die einfache Herstellung des Stimulators sein. Alle Stimulatoren können ohne eine Voreinstellung der Modellnummer und der Patientennummer auf bestimmte Werte hergestellt werden. Sie werden hierbei insgesamt auf 0 eingestellt. Diese Zahlen könnnen dann vom Arzt entweder vor oder nach der Implantation des Stimulators auf bestimmte Werte ein gestellt werden. Dies verhindert, daß zwei Patienten ein und desselben Arztes übereinstimmende Patientennummern erhalten.

Vorstehend wurde angenommen, daß die Leseparameter- Steuersignale (Parameter oder Analogsignale) vom Stimu lator aus übertragen werden. Die am externen Steuergerät empfangenen Signale müssen somit nicht unbedingt den In halt des letzten Wortes angeben, das zum Stimulator über tragen wurde. Falls erwünscht, kann ein Wort nach seiner Bestätigung im Decodierer 30 und nach Erzeugung des Schreibsignals zur Einschaltung des Senders benutzt wer den, um die Parameterartbits der Stufen S2 bis S4 des Registers 50 und die Paramterwertbits der Stufen S5 bis S8 an das externe Steuergerät zu übertragen. Bei einer solchen Anordnung werden die vom externen Steuer gerät zuletzt übertragenen, den Parameter betreffenden Bits zurückübertragen, wenn sie in einem richtig empfan genen Parameterwort enthalten sind.

Ferner können auch nach der Übertragung der den Para meter betreffenden Bits des letzten empfangenen Wortes Signale nach außen übertragen werden, die den mit die sem Parameter bestimmten Wert betreffen. Der Empfang der den Parameter betreffenden Bits kann zunächst zur Bestätigung der richtigen Arbeitsweise des Decodierers benutzt werden, und dann kann der Empfang der den Para meterwert betreffenden Signale zur Bestätigung der rich tigen Arbeitsweise der Speicher benutzt werden. Es kön nen natürlich verschiedene bekannte Schaltungen zur Steuerung der Auswahlschaltung vorgesehen sein, die be stimmt, welche Signale dem Sender zwecks Übertragung an das externe Steuergerät zugeführt werden.

Claims

1. Elektrostimulator zur Abgabe von Stimulationsimpulsen an menschliches Gewebe, bestehend aus einem implantierbaren Teil und einem externen, nicht implantierbaren Teil zur Programmierung der Parameter der vom implantierten Teil abzugebenden Stimulationsimpulse, bei dem der im plantierbare Teil einen Empfänger für die vom externen Teil über mittelten Programmiersignale, einen Speicher für die Parameterdaten, ein Register, in dem vom Empfänger eintreffende Zugriffscodedaten zwischengespeichert werden, um mit einem in einer Mustererkennungs schaltung abgelegten Zugriffscode verglichen zu werden, wobei eine Freigabeschaltung nur bei positivem Ergebnis die Einspeicherung der Parameterdaten in den Speicher veranlaßt, den eigentlichen Stimulations impulsgenerator und eine mit dem Speicher verbundene Steuerung für letzteren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (35, 92) mehrere einzeln adressierbare Speicherabschnitte aufweist, in denen jeweils Daten eines einzelnen Parameters speicherbar sind, daß das Register (84) zur Aufname eines vollständigen Parameterwortes, be stehend aus Zugriffscodedaten, Speicherabschnittsadresse und Parameter daten (Fig. 3) ausgelegt ist, daß der im plantierbare Teil einen Sender (32) und der externe Teil eine ent sprechende Empfangseinrichtung (26, 304) aufweisen, und daß eine Auswahl schaltung (38) zur Übertragung des Inhalts eines adressierten (Lesespeicher) Speicherabschnittes an den Sender (32) vorgesehen ist.

2. Elektrostimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Parameterwort jeweils zwei identische Bitgruppen enthält und die Logik schaltungen (103 . . . 105) bestimmte Zellen (S12 . . . S14, S2 . . . S4) des Registers (84) miteinander vergleichen.

3. Elektrostimulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adreßregister (90) zur Aufnahme der jeweiligen Speicherabschnitts adresse vorgesehen ist, das von der Freigabeschaltung (109) ansteuerbar ist.

4. Elektrostimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Register (84) eine Vorrichtung (80) zur Feststellung eines definierten Signalverlaufs der einzelnen Bits der Programmier signale vorgeschaltet ist.

5. Elektrostimulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (80) zur Feststellung eines definierten Signalverlaufs eine erste, auf die Vorderflanke eines Binärimpulses ansprechende Schaltung (86a, b, 88a, b, 87, 89a, b, c) zur Erzeugung eines Rück stellimpulses bei einer Änderung des durch den Binärwert bestimmten Am plitudenwertes im mittleren Teil des Signalverlaufs (P2) und eine zweite, auf die Vorderflanke eines Binärimpulses ansprechende Schaltung (86c, e, f, 89c, d) zur Erzeugung eines Rückstellimpulses bei Ausbleiben einer Änderung des Amplitudenwertes zur Zeit (P3) des Übergangs vom Endteil eines Signalverlaufs zum Anfangsteil des folgenden Signalverlaufs um faßt, und daß die Rückstellimpulse an das Register (84) anlegbar sind.