ES2984834T3

ES2984834T3 - Protocolo basado en ultrasonidos para operar un dispositivo implantable

Info

Publication number: ES2984834T3
Application number: ES20736013T
Authority: ES
Inventors: Michel M Maharbiz; Joshua Kay; Jose M Carmena
Original assignee: Iota Biosciences Inc
Current assignee: Iota Biosciences Inc
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2024-10-31
Anticipated expiration: 2040-01-03
Also published as: US12357835B2; AU2020204710A1; JP2022516839A; CA3120296A1; PL3906091T3; EP4445947A2; EP4445947A3; EP3906091A1; IL284254A; MX2021008140A; BR112021009385A2; EP3906091A4; EP3906091B1; KR20210113245A; PT3906091T; AU2020204710B2; JP7535512B2; CN113226455A; WO2020142732A1; US20220143414A1

Abstract

Se describen métodos y realizaciones de sistemas para operar un dispositivo implantable en un sujeto utilizando ondas ultrasónicas. En algunas realizaciones, se realiza un método en el dispositivo implantable para recibir ondas ultrasónicas que incluye un comando de modo de operación. Luego, el dispositivo implantable establece un modo de operación del dispositivo implantable en un modo de operación de una pluralidad de modos de operación predeterminados en función del comando de modo de operación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Protocolo basado en ultrasonidos para operar un dispositivo implantable

Referencia cruzada a la solicitud relacionada

Esta aplicación reivindica un beneficio prioritario para la Solicitud Provisional de Estados Unidos No.

62/788,390, presentada el 4 de enero de 2019.

Campo de la divulgación

La presente divulgación se refiere en general a la operación de un dispositivo implantable y, más específicamente, a la operación del dispositivo implantable utilizando ondas ultrasónicas.

Antecedentes de la divulgación

Se han desarrollado métodos invasivos para tratar diversas afecciones médicas de un paciente. Estos métodos pueden implicar la inserción de un dispositivo médico implantable (IMD), como un bioimplante cardíaco o neuronal, dentro del cuerpo del paciente. Operar estos dispositivos implantables de forma inalámbrica sigue siendo un desafío técnico para muchas aplicaciones biomédicas. Esto se debe, en parte, a que el enfoque tradicional de utilizar radiofrecuencias (RF) para controlar dispositivos inalámbricos tiene muchas limitaciones en el contexto biomédico y puede suponer un riesgo para la salud del paciente. Por ejemplo, la antena de RF necesaria para procesar Rf puede tener un factor de forma grande y haría que el dispositivo implantable que utiliza la antena de RF fuera demasiado grande para colocarlo de forma segura y cómoda en muchos lugares del cuerpo.

Además, el tejido biológico tiende a absorber fácilmente energía de las frecuencias portadoras de RF, lo que puede limitar la profundidad implantable del dispositivo implantable. Además, debido a la alta tasa de absorción de energía de RF, es más probable que el tejido biológico se sobrecaliente y represente un peligro para la salud del paciente.

La Patente de EE.UU. 2017125892 A1 se refiere a un sistema de comunicación inalámbrica para implantes médicos, que tiene un circuito de acondicionamiento y recuperación de potencia para alimentar el circuito controlador y un circuito de comunicación, donde el circuito de comunicación proporciona datos al circuito multiplexor.

Resumen de la divulgación

Como se analizó anteriormente, existe la necesidad de dispositivos implantables que tengan un factor de forma más pequeño (por ejemplo, en dimensiones mm y submm) para aumentar la biocompatibilidad y reducir la invasividad y la incomodidad causadas por dispositivos implantables más grandes controlados usando, por ejemplo, RF. En algunas realizaciones, para lograr este factor de forma más pequeño, se puede configurar un dispositivo implantable para ser operado y alimentado usando ondas ultrasónicas que se pueden recibir en uno o más transductores ultrasónicos del dispositivo implantable.

En algunas realizaciones, el uso de ondas ultrasónicas para operar y alimentar el dispositivo implantable puede ser ventajoso sobre otros enfoques porque los tejidos biológicos tienen tasas de absorción de ondas ultrasónicas significativamente más bajas que otros tipos de ondas, como las ondas de RF. Esta propiedad de las ondas ultrasónicas puede permitir que el dispositivo se implante a mayores profundidades en el sujeto, así como reducir el calentamiento del tejido debido a la energía absorbida por el tejido.

En algunas realizaciones, para abordar las necesidades señaladas anteriormente, un dispositivo implantable en un sujeto incluye: un transductor ultrasónico configurado para recibir ondas ultrasónicas que incluye un comando de modo operativo; y un circuito controlador configurado para establecer un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos basándose en el comando de modo operativo.

En algunas realizaciones, la pluralidad de modos operativos incluye uno o más de un modo de enlace descendente para descargar datos de las ondas ultrasónicas recibidas, o un modo de enlace ascendente para cargar datos generados en el dispositivo implantable a un dispositivo externo usando las ondas ultrasónicas recibidas. En algunas realizaciones, la pluralidad de modos operativos incluye el modo de enlace descendente y el modo de enlace ascendente.

En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas se reciben desde un interrogador.

En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas se reciben desde otro dispositivo implantable.

En algunas realizaciones, el método incluye: determinar que el comando de modo operativo corresponde a un patrón de una pluralidad de patrones predeterminados; y establecer el modo operativo basándose en el patrón determinado.

En algunas realizaciones, determinar que el comando de modo operativo corresponde al patrón incluye: determinar que una primera parte del comando de modo operativo corresponde al patrón determinado.

En algunas realizaciones, la primera parte incluye un único pulso que indica un inicio del comando de modo operativo. En algunas realizaciones, la primera parte incluye una secuencia de dos o más pulsos.

En algunas realizaciones, la pluralidad de patrones predeterminados incluye una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, una pluralidad de amplitudes correspondientes o una pluralidad de cambios de fase o frecuencia correspondientes.

En algunas realizaciones, la pluralidad de patrones predeterminados incluye una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, y una o más de las duraciones de pulso se establecen en base a un período de señal portadora de las ondas ultrasónicas recibidas.

En algunas realizaciones, determinar que el comando de modo operativo corresponde al patrón incluye: convertir las ondas ultrasónicas en una señal eléctrica que incluye una representación del comando de modo operativo; y contar un número de casos en los que una primera porción de la señal eléctrica cruza un nivel de voltaje predefinido, y el número de casos corresponde al patrón determinado.

En algunas realizaciones, el patrón determinado está asociado con la carga de datos, y el comando de modo operativo incluye una segunda porción diferente de la primera porción, y el método incluye: establecer el modo operativo en un modo de enlace ascendente para cargar datos del dispositivo asociados con el modo de enlace ascendente; y la retrodispersión de las ondas ultrasónicas, las ondas ultrasónicas retrodispersadas codifican los datos del dispositivo en una retrodispersión de la segunda parte del comando del modo operativo.

En algunas realizaciones, el modo de enlace ascendente incluye un modo de reconocimiento y los datos del dispositivo incluyen un reconocimiento de que el dispositivo implantable extrajo con éxito una instrucción operativa de las segundas ondas ultrasónicas recibidas por el dispositivo implantable.

En algunas realizaciones, el modo de enlace ascendente incluye un modo de informe de condición fisiológica, y los datos del dispositivo incluyen información asociada con una condición fisiológica detectada por el dispositivo implantable en el modo de informe de condición fisiológica.

En algunas realizaciones, el modo de enlace ascendente incluye un modo de informe de actividad neuronal, y los datos del dispositivo incluyen información asociada con una señal electrofisiológica detectada por el dispositivo implantable en el modo de informe de actividad neuronal.

En algunas realizaciones, los datos del dispositivo incluyen información asociada con un pulso eléctrico emitido por el dispositivo implantable, y el pulso eléctrico está configurado para modular la actividad de un nervio objetivo.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable está configurado para emitir el pulso eléctrico en respuesta a una instrucción operativa extraída de segundas ondas ultrasónicas recibidas por el dispositivo implantable cuando el modo operativo del dispositivo implantable se configuró en un modo de enlace descendente.

En algunas realizaciones, el patrón determinado está asociado con la descarga de datos, el comando de modo operativo incluye una segunda porción diferente de la primera porción, y el método incluye: establecer el modo operativo en un modo de enlace descendente para extraer datos de la segunda porción del comando de modo operativo.

En algunas realizaciones, los datos extraídos están asociados con la medición de una condición fisiológica, y el método incluye: en respuesta a la extracción de los datos, medir la condición fisiológica.

En algunas realizaciones, la condición fisiológica incluye una temperatura, una frecuencia del pulso, una presión sanguínea, un nivel de pH, la presencia de un analito o una concentración del analito. En algunas realizaciones, la condición fisiológica incluye una concentración de un analito, y el analito es oxígeno o glucosa.

En algunas realizaciones, los datos extraídos están asociados con el registro de una señal electrofisiológica, y el dispositivo implantable incluye dos o más electrodos que están en comunicación eléctrica con un nervio de un sujeto, y los dos o más electrodos están configurados para registrar la señal electrofisiológica. En algunas realizaciones, el método incluye registrar la señal electrofisiológica en respuesta a los datos extraídos de la segunda porción.

En algunas realizaciones, los datos extraídos están asociados con la estimulación de un nervio, el dispositivo implantable incluye dos o más electrodos que están en comunicación eléctrica con el nervio de un sujeto, y el método incluye: emitir uno o más pulsos eléctricos configurados para modular la actividad del nervio usando los dos o más electrodos en respuesta a los datos extraídos de la segunda porción.

En algunas realizaciones, el método incluye: mantener un estado operativo actual del dispositivo implantable basado en una lógica de operación que define transiciones entre estados operativos, en el que el dispositivo implantable está configurado para operar de acuerdo con el estado operativo actual; pasar del estado operativo actual al siguiente estado operativo de la lógica de operación basándose en el comando del modo operativo; y configurar el dispositivo implantable para que opere de acuerdo con el siguiente estado operativo.

En algunas realizaciones, la lógica de operación se implementa mediante un microprocesador o un microcontrolador del dispositivo implantable. En algunas realizaciones, la lógica de operación se implementa mediante una máquina de estados finitos (FSM).

En algunas realizaciones, un dispositivo implantable operado usando ondas ultrasónicas incluye: un transductor ultrasónico configurado para recibir ondas ultrasónicas que incluye un comando de modo operativo; y un circuito controlador configurado para establecer un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos basándose en el comando de modo operativo.

En el presente documento se describen con más detalle diversas realizaciones del sistema para operar un dispositivo implantable utilizando ondas ultrasónicas, de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del método antes mencionadas.

Breve descripción de los dibujos

El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de las realizaciones, se comprenden mejor cuando se leen junto con los dibujos adjuntos. Con el fin de ilustrar la presente divulgación, los dibujos muestran realizaciones ejemplares de la divulgación; la divulgación, sin embargo, no se limita a los métodos e instrumentos específicos divulgados. En los dibujos:

La Fig. 1 ilustra un sistema para operar un dispositivo implantable usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones;

La Fig. 2 ilustra un sistema que incluye un interrogador configurado para operar uno o más dispositivos implantables usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones,

La Fig. 3 ilustra paneles que muestran porciones de ondas ultrasónicas emitidas para operar un dispositivo implantable, de acuerdo con algunas realizaciones;

La Fig. 4 ilustran paneles que muestran cómo un interrogador procesa una retrodispersión ultrasónica recibida en el interrogador, de acuerdo con algunas realizaciones;

La Fig. 5A, Fig. 5B, y la Fig. 5C ilustran paneles que muestran ondas ultrasónicas que codifican comandos de modo operativo, de acuerdo con algunas realizaciones;

La Fig. 6A y Fig. 6B ilustran métodos para operar un dispositivo implantable usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones;

La Fig. 7 ilustra un diagrama que muestra un ejemplo de lógica operativa de un dispositivo implantable, de acuerdo con algunas realizaciones; y

La Fig. 8 ilustra un diagrama de un dispositivo implantable configurado para interactuar con un nervio de un sujeto, de acuerdo con algunas realizaciones.

Descripción detallada

En el presente documento se describen sistemas y métodos para operar un dispositivo implantable dentro de un sujeto usando ondas ultrasónicas. Como se analizó anteriormente, el uso de ondas ultrasónicas puede permitir que el dispositivo implantable conserve un factor de forma pequeño y mayores profundidades implantables y sea operado de forma segura. En algunas realizaciones, para permitir que dicho dispositivo implantable sea operado de forma inalámbrica, el dispositivo implantable puede configurarse para incluir un transductor ultrasónico configurado para recibir ondas ultrasónicas que incluyen un comando de modo operativo. El dispositivo implantable también puede incluir un circuito controlador configurado para establecer un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos almacenados basándose en el comando del modo operativo.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para determinar si el comando de modo operativo corresponde a un patrón de una pluralidad de patrones predeterminados basándose en una primera parte del comando de modo operativo. Entonces, el dispositivo implantable puede establecer un estado operativo correspondiente al modo operativo basándose en el patrón determinado. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para operar en un modo de enlace ascendente desde una pluralidad de modos operativos o para operar en un modo de enlace descendente desde una pluralidad de modos operativos dependiendo del patrón determinado.

En algunas realizaciones, en el modo de enlace ascendente, el dispositivo implantable se puede configurar para codificar información del dispositivo en una retrodispersión de una segunda parte del comando del modo operativo. Los modos de enlace ascendente de ejemplo pueden incluir un modo para cargar datos de sensores (por ejemplo, información del dispositivo) tales como una actividad neuronal, una temperatura detectada, un nivel de pH, una concentración de un analito, etc. Otro modo de enlace ascendente de ejemplo puede incluir un modo para transmitir un reconocimiento (por ejemplo, información del dispositivo) de datos recibidos previamente. Otro modo de enlace ascendente de ejemplo puede incluir un modo para transmitir información de potencia (por ejemplo, información del dispositivo) generada en el dispositivo implantable.

En algunas realizaciones, en el modo de enlace descendente, el dispositivo implantable se puede configurar para decodificar datos de una segunda parte del comando del modo operativo. Los modos de enlace descendente de ejemplo pueden incluir un modo para descargar parámetros del dispositivo a partir de las ondas ultrasónicas recibidas. Otro ejemplo de modo de enlace descendente puede ser un modo para seleccionar un siguiente modo operativo en función de los datos decodificados.

La Fig. 1 ilustra un sistema 100 para operar un dispositivo implantable 104 usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 puede recibir alimentación y operar de forma inalámbrica mediante ondas ultrasónicas transmitidas desde el interrogador 102, como se describirá con más detalle a continuación con respecto a la Fig. 2. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 puede configurarse para comunicarse de forma inalámbrica con el interrogador 102 a través de comunicación ultrasónica. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 se puede configurar para comunicarse de forma inalámbrica con uno o más dispositivos implantables a través de comunicación ultrasónica. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 puede implantarse dentro de un sujeto tal como un paciente y el interrogador 102 puede ser un dispositivo separado que es externo (es decir, no implantado) o completamente implantado en el sujeto.

En algunas realizaciones, para permitir que el dispositivo implantable 104 sea operado usando ondas ultrasónicas, el dispositivo implantable 104 puede incluir los siguientes componentes del dispositivo: un circuito transductor ultrasónico 106, un circuito de modulación y demodulación 112, un circuito de estimulación 114, un circuito de detección 116, un circuito controlador 120, y un circuito de potencia 130. En algunas realizaciones, uno o más de estos componentes del dispositivo se pueden implementar como un circuito digital, un circuito analógico o un circuito integrado de señal mixta dependiendo de sus operaciones. Por ejemplo, el circuito controlador 120 puede incluir un microprocesador, una máquina de estados finitos (FSM), una matriz de puertas programables en campo (FPGA) o un microcontrolador.

En algunas realizaciones, el circuito transductor ultrasónico 106 incluye un transductor ultrasónico 108 acoplado a una red de adaptación 110. En algunas realizaciones, el circuito transductor ultrasónico 106 no incluye la red de adaptación 110. En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 108 puede configurarse para recibir ondas ultrasónicas del interrogador 102 y convertir la energía de las ondas ultrasónicas recibidas en una señal eléctrica para alimentar uno o más componentes del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, la señal eléctrica puede ser generada por el transductor ultrasónico 108 porque las vibraciones del transductor ultrasónico 108 causadas por las ondas ultrasónicas recibidas inducen un voltaje a través de los terminales eléctricos del transductor ultrasónico 108, lo que hace que fluya una corriente eléctrica.

En algunas realizaciones, como se describió anteriormente, el dispositivo implantable 104 puede utilizar la potencia de las ondas ultrasónicas recibidas para alimentar los componentes de su dispositivo; en consecuencia, estas ondas ultrasónicas a veces se denominan en el presente documento ondas ultrasónicas de alimentación. En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas recibidas pueden codificar información que incluye comandos de modo operativo para operar el dispositivo implantable; en consecuencia, estas ondas ultrasónicas a veces se denominan en el presente documento ondas ultrasónicas de comunicación. En algunas realizaciones, de manera similar a cómo se pueden procesar las ondas ultrasónicas de alimentación, las ondas ultrasónicas de comunicación pueden ser recibidas por el transductor ultrasónico 108 para generar una señal eléctrica que tiene una corriente eléctrica que fluye a través del transductor ultrasónico 108. En algunas realizaciones, la señal eléctrica generada codifica los comandos del modo operativo en la corriente eléctrica. En algunas realizaciones, las mismas ondas ultrasónicas pueden configurarse para alimentar el dispositivo implantable 104 y codificar información para transmitir al dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, como se describirá más adelante con respecto a la Fig. 3, cada comando de modo operativo puede incluir uno o más pulsos de ultrasonido y cada pulso de ultrasonido puede incluir uno o más ciclos portadores de ondas ultrasónicas.

En algunas realizaciones, el circuito transductor ultrasónico 106 incluye una pluralidad de transductores ultrasónicos acoplados a una pluralidad de redes de adaptación correspondientes. Al incluir al menos dos transductores ultrasónicos, el dispositivo implantable 104 puede configurarse para ser alimentado por señales eléctricas generadas por al menos dos transductores ultrasónicos para extraer de manera más eficiente y consistente la potencia proporcionada por el interrogador 102, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 puede configurarse para recolectar potencia de uno o más transductores ultrasónicos seleccionados de la pluralidad de transductores ultrasónicos. Por ejemplo, el dispositivo implantable 104 puede seleccionar un transductor ultrasónico que proporcione la potencia más alta o la potencia más consistente.

Por ejemplo, una serie de factores tales como una orientación del transductor ultrasónico o material biológico intermedio entre el transductor ultrasónico 108 y un interrogador 102 de fuente de ondas ultrasónicas pueden reducir significativamente la potencia que se puede recibir en el transductor ultrasónico 108. Al agregar uno o más transductores ultrasónicos adicionales, es menos probable que la potencia reducida que se puede recibir en un único transductor ultrasónico (por ejemplo, el transductor ultrasónico 108) afecte negativamente las operaciones del dispositivo implantable 104.

En algunas realizaciones, incluir al menos dos transductores ultrasónicos puede permitir que el dispositivo implantable 102 se controle de manera más confiable usando ondas ultrasónicas. Por ejemplo, el dispositivo implantable 102 puede configurarse para comparar la intensidad de la señal de al menos dos transductores ultrasónicos y seleccionar la señal que tenga la intensidad de señal más alta para operar el dispositivo implantable 102. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 102 puede usar un transductor ultrasónico seleccionado para recibir comunicación (es decir, durante el enlace descendente) y para retrodispersar información (es decir, durante el enlace ascendente). En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 102 puede seleccionar un primer transductor ultrasónico de al menos dos transductores ultrasónicos para recibir comunicaciones ultrasónicas para comunicación ultrasónica de enlace descendente y seleccionar un segundo transductor ultrasónico de al menos dos transductores ultrasónicos para retrodispersar información codificada para comunicaciones ultrasónicas de enlace ascendente. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 102 puede configurarse para realizar formación de haz con al menos dos transductores ultrasónicos para mejorar la relación señal a ruido de las comunicaciones ultrasónicas de enlace ascendente y descendente. En algunas realizaciones, uno o más de estos transductores ultrasónicos pueden ser un transductor ultrasónico micromaquinado, tal como un transductor ultrasónico micromaquinado capacitivo (CMUT) o un transductor ultrasónico micromaquinado piezoeléctrico (PMUT), o puede ser un transductor piezoeléctrico masivos. A continuación se describen implementaciones adicionales del transductor ultrasónico 108 con respecto a la Fig. 8.

En algunas realizaciones, la red de adaptación 110 puede ser un circuito electrónico configurado para seleccionar una adaptación de impedancia entre la impedancia eléctrica del transductor ultrasónico 108 y la impedancia eléctrica del dispositivo implantable 104 (por ejemplo, el circuito de potencia 130) para reducir la reflexión de la señal. En algunas realizaciones, la red de adaptación 110 se puede implementar en diversas configuraciones de uno o más elementos de circuito tales como inductores, condensadores, resistencias, diodos, transistores o cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, la red de adaptación 110 puede implementarse como una pluralidad de condensadores conectados en paralelo y acoplados a una pluralidad de interruptores correspondientes. Al controlar cuál de los interruptores se abre o se cierra, la red de adaptación 110 puede controlar cómo se carga la pluralidad de condensadores para seleccionar la impedancia. En algunas realizaciones, la red de adaptación 110 puede configurarse para permitir que la señal eléctrica generada por el transductor ultrasónico 108 desvíe la pluralidad de condensadores a través de un cable separado controlado por un interruptor.

En algunas realizaciones, para permitir que el dispositivo implantable 104 se alimente usando ondas ultrasónicas, el circuito de potencia 130 puede incluir un circuito de recuperación de potencia 132 acoplado eléctricamente a un circuito de regulación 138. En algunas realizaciones, el circuito de recuperación de potencia 132 puede configurarse para recibir y procesar la señal eléctrica generada por el circuito transductor ultrasónico 106. En algunas realizaciones, el circuito de recuperación de potencia 132 puede incluir un circuito rectificador (por ejemplo, un rectificador activo) para convertir la señal eléctrica en forma de CA a una forma de CC donde la señal eléctrica convertida puede estar asociada con un primer voltaje (es decir, el suministro voltaje de las ondas ultrasónicas recibidas).

En algunas realizaciones, debido a los riesgos para la salud al propagar ondas de alta potencia a través del tejido biológico del sujeto, las regulaciones gubernamentales pueden limitar la cantidad de potencia (por ejemplo, 720 mW/cm2) proporcionado por ondas ultrasónicas transmitidas por el interrogador 102. Por lo tanto, el primer voltaje derivado de las ondas ultrasónicas recibidas puede no ser lo suficientemente alto para operar los componentes electrónicos del dispositivo implantable 104. Por ejemplo, los transistores utilizados en la tecnología de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) pueden requerir un mínimo de aproximadamente 2 voltios para operar los transistores.

En algunas realizaciones, para proporcionar un primer voltaje más alto para operar el dispositivo implantable de componentes electrónicos 102, las ondas ultrasónicas de alimentación se pueden transmitir como una señal modulada en ancho de pulso (PWM). En algunas realizaciones, al transmitir las ondas ultrasónicas de alimentación como la señal PWM, el interrogador 102 puede configurarse para proporcionar pulsos cortos y de alta intensidad de modo que la intensidad promedio permanezca dentro de los límites de regulación y para proporcionar una potencia instantánea más alta para generar un primer voltaje más alto. En algunas realizaciones, el interrogador puede configurarse para controlar una intensidad instantánea y/o un ancho de pulso (por ejemplo, configuraciones de onda ultrasónica de ejemplo) de la señal PWM para controlar la potencia proporcionada por las ondas ultrasónicas de alimentación.

En algunas realizaciones, para permitir que el dispositivo implantable 104 sea alimentado por estas ondas ultrasónicas, el circuito transportador de potencia 134 puede incluir una bomba de carga configurada para convertir el primer voltaje en un segundo voltaje mayor que el primer voltaje. En algunas realizaciones, la bomba de carga puede incluir una pluralidad de condensadores acoplados controlados por uno o más interruptores para generar el segundo voltaje. En algunas realizaciones, la bomba de carga puede lograr ganancias de conversión de al menos 1x, 2x, 3x o 4x. En algunas realizaciones, la magnitud del segundo voltaje se puede controlar basándose en una frecuencia de conmutación de uno o más interruptores.

Como se analizó anteriormente, la potencia proporcionada por las ondas ultrasónicas recibidas puede ser inconsistente debido a una serie de factores que incluyen, por ejemplo, una profundidad de implante del dispositivo implantable 104 o material biológico intermedio entre el transductor ultrasónico 108 y la fuente de ondas ultrasónicas, por ejemplo, el interrogador 102. Por consiguiente, en algunas realizaciones, para proporcionar potencia más consistente al dispositivo implantable 104, el circuito de recuperación de potencia 132 puede incluir un dispositivo de almacenamiento de energía 136 acoplado al circuito transportador de potencia 134. En algunas realizaciones, el dispositivo de almacenamiento de energía incluye una batería o un condensador de almacenamiento. En algunas realizaciones, para conservar el factor de forma pequeño del dispositivo implantable 104, el dispositivo de almacenamiento de energía puede configurarse como un condensador de almacenamiento.

En algunas realizaciones, el condensador de almacenamiento puede tener una capacitancia que es al menos 0.1 |<j>F, al menos 0,25<j>F, al menos 0.5<j>F, al menos 1<j>F, al menos 2<j>F, al menos 4<j>F o al menos 8. En algunas realizaciones, el condensador de almacenamiento puede tener una capacitancia que es inferior a 10<j>F, inferior a 8<j>F, inferior a 4<j>F, inferior a 2<j>F, inferior a 1<j>F, inferior a 0.5<j>F o inferior a 0.25<j>F. Por ejemplo, el condensador de almacenamiento puede tener una capacitancia en el intervalo de 0.1 a 10 j F, tal como en el intervalo de 0.5 a 2<j>F. En algunas realizaciones, el condensador de almacenamiento puede tener una capacitancia de aproximadamente 1 j F.

En algunas realizaciones, el dispositivo de almacenamiento de energía 136 puede configurarse para operaren al menos dos modos de potencia para permitir que el dispositivo implantable 104 utilice de manera más eficiente la potencia de las ondas ultrasónicas recibidas y proporcione una potencia más consistente. En algunas realizaciones, los modos de potencia incluyen un modo de carga en el que una porción de la potencia de las ondas ultrasónicas recibidas puede transmitirse al dispositivo de almacenamiento de energía 136 capaz de almacenar la energía. En algunas realizaciones, el circuito transportador de potencia 134 se puede configurar para cargar el dispositivo de almacenamiento de energía 136 en función del primer voltaje generado. En algunas realizaciones, los modos de potencia incluyen un modo de descarga en el que una parte de la energía almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energía 136 se descarga para transportar potencia desde el dispositivo de almacenamiento de energía 136 para proporcionar potencia adicional a otros componentes del dispositivo (por ejemplo, circuito de estimulación 114, circuito de detección 116, o circuito controlador 120, etc.) del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, el flujo de potencia hacia y desde el dispositivo de almacenamiento de energía 136 puede enrutarse a través del circuito transportador de potencia 134.

En algunas realizaciones, el circuito de regulación 138 puede configurarse para regular el voltaje de salida (por ejemplo, el segundo voltaje) generado por el circuito transportador de potencia 134 para proporcionar voltajes regulados a una o más cargas de circuito del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, donde el circuito transportador de potencia 134 incluye una bomba de carga, el circuito de regulación 138 puede configurarse para eliminar o reducir las posibles ondulaciones de voltaje causadas por los interruptores operativos de la bomba de carga. En algunas realizaciones, el circuito de regulación 138 incluye un regulador de voltaje CC (por ejemplo, un regulador de baja caída (LDO)) para regular un voltaje suministrado a las cargas del circuito digital del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, el circuito de regulación 138 incluye un regulador de voltaje CC (por ejemplo, un regulador de baja caída (LDO)) para regular un voltaje suministrado a las cargas del circuito digital del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, el circuito de regulación 138 incluye un regulador de voltaje de CA (por ejemplo, un regulador de baja caída (LDO)) para regular un voltaje suministrado a las cargas del circuito analógico del dispositivo implantable 104.

En algunas realizaciones, el circuito de modulación y demodulación 112 puede incluir un circuito de demodulación configurado para demodular la señal eléctrica generada por el circuito transductor ultrasónico 106 para extraer información codificada en las ondas ultrasónicas recibidas. En algunas realizaciones, el circuito de demodulación puede transmitir la información extraída, incluida una instrucción, al circuito controlador 120 configurado para controlar cómo opera el dispositivo implantable 104 en función de la instrucción.

En algunas realizaciones, para permitir que el dispositivo implantable 104 comunique información de forma inalámbrica con el interrogador 102, el circuito de modulación y demodulación 112 puede incluir un circuito de modulación configurado para codificar la información usando retrodispersión ultrasónica. Esta información es generada por el dispositivo implantable 104 y, para facilitar la explicación, a veces se la denominará información del dispositivo en las siguientes descripciones.

En general, cuando el dispositivo implantable 104 está incrustado dentro de un sujeto, las ondas ultrasónicas (incluidas las ondas portadoras) emitidas por un transceptor ultrasónico del interrogador 102 pasarán a través del tejido biológico antes de ser recibidas por el circuito transductor ultrasónico 106 del dispositivo implantable 104. Como se describió anteriormente, las ondas portadoras provocan vibraciones mecánicas en el transductor ultrasónico 108 (por ejemplo, un transductor piezoeléctrico masivo) para generar un voltaje a través del transductor ultrasónico 108, que luego imparte una corriente eléctrica para que fluya al resto del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, la corriente eléctrica que fluye a través del transductor ultrasónico 108 hace que el circuito transductor ultrasónico 106 emita ondas ultrasónicas retrodispersadas correspondientes a las ondas ultrasónicas recibidas.

En algunas realizaciones, el circuito de modulación puede configurarse para modular la corriente eléctrica que fluye a través del transductor ultrasónico 108 para codificar la información del dispositivo, lo que hace que las ondas de retrodispersión ultrasónica resultantes también codifiquen la información del dispositivo. De acuerdo con lo anterior, la retrodispersión ultrasónica emitida desde el dispositivo implantable 104 puede codificar la información del dispositivo relacionada con el dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, el circuito de modulación puede incluir uno o más interruptores, tales como un interruptor de encendido/apagado o un transistor de efecto de campo (FET). Un FET de ejemplo que puede usarse con algunas realizaciones del dispositivo implantable 104 incluye un transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET). En algunas realizaciones, el circuito de modulación puede configurarse para alterar la impedancia de una corriente eléctrica que fluye a través del transductor ultrasónico 108, y la variación en la corriente eléctrica que fluye codifica la información.

Como se describirá más adelante con respecto a la Fig. 2, la retrodispersión ultrasónica puede ser recibida por el interrogador 102 y descifrada para extraer la información del dispositivo codificada en la retrodispersión ultrasónica, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, la retrodispersión ultrasónica puede ser recibida por un interrogador que puede ser igual o diferente al interrogador 102 que transmitió las ondas ultrasónicas recibidas por el transductor ultrasónico 108.

En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 se puede configurar para interactuar con uno o más sensores 140A-C para medir o detectar una o más condiciones fisiológicas del sujeto. En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 puede incluir un controlador configurado para proporcionar corriente a uno o más sensores 140A-C y recibir señales generadas desde uno o más sensores 140A-C. En algunas realizaciones, una señal recibida puede incluir información representativa de una condición fisiológica detectada o representativa de una condición fisiológica medida. En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 se puede configurar para transmitir la información al circuito controlador 120.

En algunas realizaciones, uno o más de los sensores 140A-C pueden ubicarse dentro del dispositivo implantable 104 o acoplarse al exterior del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 incluye al menos dos sensores 140A-C. En algunas realizaciones, la una o más condiciones fisiológicas pueden incluir temperatura, pH, presión, frecuencia cardíaca, tensión, tensión de oxígeno, la presencia de un analito o un cantidad del analito. Por ejemplo, el analito puede ser oxígeno o glucosa.

En algunas realizaciones, los sensores 140A-C pueden incluir un sensor óptico. En algunas realizaciones, el sensor óptico comprende una fuente de luz y un detector óptico. En algunas realizaciones, el sensor óptico detecta la presión sanguínea o el pulso. En algunas realizaciones, el sensor óptico comprende una matriz que comprende un fluoróforo o una sonda luminiscente, y en el que la intensidad de la fluorescencia o la vida útil de la fluorescencia del fluoróforo depende de la cantidad del analito. En algunas realizaciones, el sensor óptico está configurado para realizar espectroscopia de infrarrojo cercano. En algunas realizaciones, el sensor óptico detecta glucosa.

En algunas realizaciones, los sensores 140A-C pueden incluir un sensor químico potenciométrico o un sensor químico amperométrico. En algunas realizaciones, el sensor detecta oxígeno, pH o glucosa.

En algunas realizaciones, los sensores 140A-C pueden incluir un sensor de temperatura. En algunas realizaciones, el sensor de temperatura es un termistor, un termopar o un circuito proporcional a la temperatura absoluta (PTAT).

En algunas realizaciones, los sensores 140A-C pueden incluir un sensor de presión. En algunas realizaciones, el sensor de presión es un sensor de sistema microelectromecánico (MEMs ). En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 está configurado para medir la presión sanguínea o el pulso.

En algunas realizaciones, los sensores 140A-C pueden incluir un sensor de tensión.

En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 puede configurarse para interactuar con, por ejemplo, el sensor 140C para detectar una señal electrofisiológica de un nervio o un subconjunto objetivo de fibras nerviosas dentro del nervio, como se explicará con más detalle a continuación con respecto a la Fig. 8. En algunas realizaciones, el sensor 140C puede incluir almohadillas de electrodos, que pueden ser iguales o diferentes de las almohadillas de electrodos 142 operadas por el circuito de estimulación 114. En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 se puede configurar para registrar la actividad neuronal de un nervio o el subconjunto objetivo de fibras nerviosas en función de la señal electrofisiológica detectada.

En algunas realizaciones, una o más técnicas tales como modelado computacional (por ejemplo, modelos de elementos finitos), estimación de fuente inversa, registro neuronal multipolar (por ejemplo, tripolar), registro selectivo de velocidad o formación de haces pueden implementarse mediante el circuito de detección 116 (solo o junto con el circuito controlador 120) para apuntar selectivamente al subconjunto de fibras nerviosas. Véase, por ejemplo, Taylor et al., Multiple-electrode nerve cuffs for low-velocity and velocity selective neural recording, Medical & Biological Engineering & Computing, vol. 42, pp. 634- 643 (2004); y Wodlinger et al., Localization and Recovery of Peripheral Neural Sources with Beamforming Algorithms, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 17, No. 5, pp. 461-468 (2009).

En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 puede configurarse para operar la pluralidad de electrodos del sensor 140C para la detección dirigida de la señal electrofisiológica. Por ejemplo, el sensor 140C puede ser un miembro curvo que se extiende desde el dispositivo implantable 104, como se describe más adelante con respecto a la Fig. 8. En algunas realizaciones, el circuito de detección 116 puede analizar la señal electrofisiológica detectada por todas o un subconjunto de las almohadillas de electrodos para determinar el subconjunto de fibras nerviosas dentro del nervio que están transmitiendo la señal electrofisiológica. Ciertos nervios pueden transmitir señales electrofisiológicas compuestas (o potenciales de acción compuestos), que es la suma de las señales electrofisiológicas (o potenciales de acción) transmitidas simultáneamente por dos o más subconjuntos diferentes de fibras nerviosas. Basándose en la señal electrofisiológica detectada por la pluralidad de almohadillas de electrodos, el circuito de detección 116 puede ser capaz de determinar qué subconjunto de fibras nerviosas transmite qué señal electrofisiológica. En algunas realizaciones, los datos recibidos del interrogador 102 (tales como datos de temperatura o datos relacionados con una concentración de analito u otra condición fisiológica) se usan además para determinar qué subconjunto de fibras nerviosas transmite la señal electrofisiológica.

Por ejemplo, en algunas realizaciones, el circuito de detección 116 puede configurarse para detectar selectivamente una señal electrofisiológica de un subconjunto objetivo de fibras nerviosas usando grabación selectiva de velocidad, que puede combinarse con grabación multipolar (por ejemplo, tripolar) (que puede incluir cualquier número de trípodes dentro de la pluralidad de electrodos en uno o más miembros curvos).

La formación de haces se puede utilizar adicional o alternativamente para detectar las señales electrofisiológicas del subconjunto objetivo de fibras nerviosas. Una parte o todas las almohadillas de electrodos de uno o más miembros curvos pueden detectar la señal electrofisiológica del nervio, y el circuito de detección 116 puede determinar la ubicación en sección transversal de la señal transmitida dentro del nervio basándose en las diferencias en la señal electrofisiológica detectada por una parte o todas las almohadillas de electrodos de uno o más miembros curvados.

En algunas realizaciones, la estimulación de uno o más nervios en una ubicación separada de la ubicación del dispositivo implantable 104 puede dar como resultado una modulación de la señal electrofisiológica en la ubicación del dispositivo implantable 104. La modulación de la señal electrofisiológica detectada en diferentes subconjuntos de fibras nerviosas dentro del nervio en comunicación eléctrica con las almohadillas de electrodos (por ejemplo, las almohadillas de electrodos 142) del dispositivo implantable 104 puede ser el resultado de la estimulación en diferentes nervios distantes. Por ejemplo, la estimulación del nervio esplénico puede dar como resultado la modulación de una señal electrofisiológica detectada en un primer subconjunto de fibras nerviosas dentro del nervio vago, y la estimulación de un nervio renal puede dar como resultado la modulación de una señal electrofisiológica detectada en un segundo subconjunto de fibras nerviosas dentro del nervio vago. Por lo tanto, un dispositivo implantable colocado sobre el nervio vago puede detectar una señal electrofisiológica del primer subconjunto de fibras nerviosas para monitorizar la estimulación del nervio esplénico y un segundo subconjunto de fibras nerviosas para monitorizar la estimulación del nervio renal.

En algunas realizaciones, el circuito de estimulación 114 puede configurarse para emitir un pulso eléctrico dirigido a un subconjunto de fibras nerviosas dentro del nervio activando selectivamente una o más almohadillas de electrodos 142 conectadas al subconjunto de fibras nerviosas. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 puede incluir uno o más miembros curvos que conectan eléctricamente el circuito de estimulación 114 a las almohadillas de electrodos 142, como se describirá más adelante con respecto a la Fig. 8.

En algunas realizaciones, el circuito de estimulación 114 puede controlarse mediante el circuito controlador 120 para operar las almohadillas de electrodos 142 o para activar selectivamente las almohadillas de electrodos 142. La activación selectiva puede incluir, por ejemplo, activar una porción de almohadillas de electrodos dentro de la pluralidad de almohadillas de electrodos 142 de uno o más miembros curvados y/o activar diferencialmente todas o una porción de las almohadillas de electrodos dentro de la pluralidad de almohadillas de electrodos 142 de uno o más miembros curvos. Por lo tanto, la pluralidad de electrodos se puede operar para dirigir el pulso eléctrico emitido por la pluralidad de almohadillas de electrodos 142 hacia el subconjunto objetivo de fibras nerviosas. Se pueden usar técnicas tales como interferencia de campo eléctrico o estimulación multipolar (por ejemplo, estimulación tripolar) para dirigir el pulso eléctrico al subconjunto de fibras nerviosas dentro del nervio, de acuerdo con algunas realizaciones. Véase, por ejemplo, Grossman, et al., Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electrical Fields, Cell, vol. 169, pp. 1029-1041 (2017). Las almohadillas de electrodos 142 dentro de uno o más miembros curvos pueden activarse selectivamente mediante el circuito controlador 120 para dirigir el impulso eléctrico emitido al subconjunto de fibras nerviosas.

El subconjunto de fibras nerviosas al que se dirige el impulso eléctrico emitido puede ser el mismo o diferente que el subconjunto de fibras nerviosas a partir del cual se detecta la señal electrofisiológica mediante el circuito de detección 116. El uno o más miembros curvos configurados para emitir el pulso eléctrico objetivo pueden ser iguales o diferentes que uno o más miembros curvos en el dispositivo implantable 104 configurado para detectar la señal electrofisiológica. El impulso eléctrico dirigido emitido puede estimular el nervio en la posición del dispositivo implantable 104. El subconjunto de fibras nerviosas al que se dirige el impulso eléctrico puede ser el mismo o un subconjunto diferente de fibras nerviosas para las que se detecta selectivamente la señal electrofisiológica.

El subconjunto de fibras nerviosas al que se dirige el pulso eléctrico emitido por el dispositivo implantable 104 puede ser, por ejemplo, uno o más (por ejemplo, 2, 3, 4 o más) fascículos, o una porción de uno o más (por ejemplo, 2, 3, 4 o más) fascículos dentro del nervio. En algunas realizaciones, el subconjunto de fibras nerviosas comprende o consiste en fibras nerviosas aferentes dentro del nervio, o un subconjunto de fibras nerviosas aferentes dentro del nervio. En algunas realizaciones, el subconjunto de fibras nerviosas comprende o consiste en fibras nerviosas eferentes dentro del nervio, o un subconjunto de fibras nerviosas eferentes dentro del nervio. En algunas realizaciones, el subconjunto de fibras nerviosas comprende o consiste en fibras nerviosas eferentes dentro de dos o más fascículos dentro del nervio o fibras nerviosas aferentes dentro de dos o más fascículos dentro del nervio.

La estimulación dirigida de un subconjunto de fibras nerviosas mediante la emisión de un impulso eléctrico dirigido al subconjunto de fibras nerviosas puede dar como resultado la estimulación de un nervio en una ubicación distante de la posición del nervio. El nervio distante estimulado por el dispositivo implantable 104 depende del subconjunto de nervios en la posición del dispositivo implantable 104 objetivo del pulso eléctrico emitido por el dispositivo. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 104 está colocado en un primer locus nervioso y está configurado para estimular un segundo locus nervioso al emitir un pulso eléctrico dirigido a un subconjunto de fibras nerviosas dentro del primer locus nervioso que está asociado con el segundo locus nervioso. En algunas realizaciones, el primer locus nervioso y el segundo locus nervioso están separados por uno o más puntos de rama nerviosa o una o más sinapsis. En algunas realizaciones, el locus del segundo nervio está proximal al cerebro con respecto al locus del primer nervio, y en algunas realizaciones el locus del segundo nervio está distal del cerebro con respecto al locus del primer nervio. En algunas realizaciones, el subconjunto objetivo de fibras nerviosas comprende o consiste en fibras nerviosas aferentes. En algunas realizaciones, el subconjunto objetivo de fibras nerviosas comprende o consiste en fibras nerviosas eferentes.

En algunas realizaciones, el circuito controlador 120 incluye un procesador de comando 122, un monitor de potencia 124, un detector de modo 126 y una memoria 150. En algunas realizaciones, la memoria 150 incluye una memoria de almacenamiento no transitoria tal como una memoria de registro, una memoria caché de procesador o una memoria de acceso aleatorio (RAM). En algunas realizaciones, el circuito controlador 120 puede ser un circuito digital, un circuito analógico o un circuito integrado de señal mixta. Los ejemplos de circuito controlador 120 pueden incluir un microprocesador, una máquina de estados finitos (FSM), una matriz de puertas programables en campo (FPGA) y un microcontrolador.

En algunas realizaciones, el detector de modo 126 puede configurarse para determinar un comando de modo operativo a partir de las ondas ultrasónicas recibidas por el transductor ultrasónico 108. En algunas realizaciones, el detector de modo 126 puede determinar el comando de modo operativo al determinar una correspondencia con un patrón a partir de una pluralidad de patrones predeterminados 156 almacenados en la memoria 150. Por ejemplo, el patrón puede ser una secuencia de uno o más pulsos que tienen propiedades de onda ultrasónica específicas tales como la duración del pulso de ultrasonido. En este ejemplo, el detector de modo 126 puede hacer coincidir una parte del comando de modo operativo con uno o más de los patrones predeterminados 156 para determinar un patrón de adaptación. En otro ejemplo, el patrón puede corresponder a una propiedad ultrasónica tal como la duración del pulso, una amplitud o un cambio de fase o frecuencia. En este ejemplo, el detector de modo 126 puede analizar la propiedad de ultrasonido (por ejemplo, la duración del pulso) de la porción para determinar una correspondencia con un patrón. En algunas realizaciones, la parte del comando de modo operativo puede ser un pulso único que indica el inicio del comando de modo operativo. En otras realizaciones, la porción puede ser una secuencia de pulsos de ultrasonido. En algunas realizaciones, el circuito controlador 120 se puede configurar para realizar los métodos 600A--B de las Figs. 6A-B, respectivamente, para determinar el comando de modo operativo, como se describirá con más detalle a continuación.

En algunas realizaciones, el detector de modo 126 puede recibir las ondas ultrasónicas como una señal eléctrica que ha sido generada (por ejemplo, demodulada) por el circuito de modulación y demodulación 112 basándose en las ondas ultrasónicas recibidas en el circuito transductor ultrasónico 106. En algunas realizaciones, el detector de modo 126 puede incluir uno o más circuitos de detección configurados para detectar una o más propiedades de onda ultrasónica a partir de la señal eléctrica. En algunas realizaciones, uno de estos circuitos de detección puede incluir un circuito de cruce por cero configurado para determinar la duración de cada pulso de ultrasonido en el comando de modo operativo. Por ejemplo, el circuito de cruce por cero puede configurarse para contar y almacenar un número de casos en los que una primera porción de la señal eléctrica cruza un nivel de voltaje predefinido dentro de un número predeterminado de ciclos de reloj para determinar la duración del pulso. En algunas realizaciones, el nivel de voltaje predefinido es un voltaje cercano a 0 V (por ejemplo, menos de 10 mV, menos de 50 mV, menos de 100 mV o menos de 200 mV).

En algunas realizaciones, el procesador de comandos 122 puede configurarse para establecer un modo operativo del dispositivo implantable 104 en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos predeterminados 152 basándose en el comando de modo operativo determinado por el detector de modo 126, como se describirá más adelante con respecto a las Figs. 6A-B. En algunas realizaciones, el procesador de comandos 122 puede almacenar el comando de modo operativo recibido y las instrucciones asociadas en la memoria 150, tal como un registro de instrucciones. En algunas realizaciones, el procesador de comando 122 puede configurarse para controlar el dispositivo implantable 104 para ingresar a un estado operativo correspondiente al modo operativo basado en el comando de modo operativo almacenado. Por ejemplo, el procesador de comandos 122 puede implantarse como un FSM o un programa en un microcontrolador que controla los estados operativos del dispositivo implantable 104 basándose en un estado operativo actual y una o más entradas detectadas tales como uno o más comandos de modo operativo recibidos, uno o más valores del sensor, o una combinación de los mismos.

En algunas realizaciones, el procesador de comandos 122 puede configurarse para extraer información de una parte del comando del modo operativo para configurar varios parámetros o seleccionar un modo operativo. La información codificada en las ondas ultrasónicas emitidas por el interrogador y recibida por el dispositivo implantable de circuito cerrado puede incluir, por ejemplo, instrucciones para iniciar o detener la neuromodulación, una o más instrucciones de calibración, una o más actualizaciones del software operativo y/o o una o más plantillas (tales como señales electrofisiológicas plantilla, una o más señales electrofisiológicas plantilla y/o una o más señales de estimulación plantilla). En algunas realizaciones, el procesador de comandos 122 puede configurarse para procesar y almacenar las instrucciones recibidas en la memoria 150. En algunas realizaciones, el procesador de comandos 122 puede ingresar a un modo operativo desde una pluralidad de modos operativos basándose en uno o más comandos de modo operativo recibidos, como se describirá más adelante con respecto a las Figs. 6A-B. En algunas realizaciones, la pluralidad de modos operativos puede incluir, por ejemplo, un modo para estimular un nervio, un modo para registrar la actividad neuronal o un modo para determinar una o más condiciones fisiológicas, como se describirá con más detalle a continuación con respecto a las Figs. 7-8. Por ejemplo, si el comando de modo operativo indica que el dispositivo implantable 104 debe entrar en el modo de estimulación neural, el circuito controlador 120 puede configurarse para controlar el circuito de estimulación 114 para estimular fibras nerviosas específicas o porciones del nervio.

En algunas realizaciones, cuando el procesador de comandos 122 controla el dispositivo implantable 104 para ingresar al modo de registro de actividad neuronal o un modo para determinar una o más condiciones fisiológicas, el procesador de comandos 122 puede controlar el circuito de detección 116 para recuperar la información del dispositivo (por ejemplo, registro neural o condición fisiológica detectada/medida). En algunas realizaciones, el procesador de comandos 122 puede configurarse para recuperar el comando 154 asociado con un modo operativo actual 152 para controlar las operaciones del dispositivo implantable 104. Por ejemplo, en el modo de registro de actividad neuronal, el procesador de comandos 122 puede recibir el comando 154 correspondiente al modo de registro de actividad neuronal y emitir el comando 154 para controlar el circuito de detección 116 para muestrear una actividad neuronal (por ejemplo, un ejemplo de información del dispositivo) de un nervio. En algunas realizaciones, al recuperar la información del dispositivo, el procesador de comandos 122 puede configurarse para controlar el circuito de modulación y demodulación 112 basándose en el comando 154 para codificar la información del dispositivo en una retrodispersión ultrasónica, como se describió anteriormente.

En algunas realizaciones, para proporcionar controles de potencia y calibración al dispositivo implantable 104, el monitor de potencia 124 puede configurarse para monitorizar la potencia disponible y el consumo de potencia del dispositivo implantable 104. En algunas realizaciones, la potencia disponible puede incluir una potencia de suministro proporcionada por las ondas ultrasónicas recibidas en el transductor ultrasónico 108 e incluir una potencia accesible almacenada en el dispositivo implantable 104. Por ejemplo, la potencia accesible puede incluir potencia accesible desde el dispositivo de almacenamiento de energía 136 que almacena el exceso de energía. En algunas realizaciones, el monitor de potencia 124 puede determinar el consumo de potencia basándose en un voltaje de salida generado por el circuito transportador de potencia 134.

En algunas realizaciones, cuando el procesador de comandos 122 controla el dispositivo implantable para ingresar a un modo de calibración de potencia, el procesador de comandos 122 puede configurarse para generar información que indique si se debe transmitir más potencia o menos potencia al dispositivo implantable 104 en función de la potencia disponible y la potencia consumida monitorizado por el monitor de potencia 124. Por ejemplo, el procesador de comandos 122 puede recibir comandos 154 correspondientes al modo operativo 152 (por ejemplo, modo de calibración de potencia) que se transmiten a otros componentes tales como el monitor de potencia 124 y el circuito de modulación y demodulación 112 para generar y transmitir la información de potencia. En algunas realizaciones, el circuito controlador 120 puede configurarse para controlar el circuito de modulación y demodulación 112 de acuerdo con el comando 154 para codificar la información generada en una retrodispersión ultrasónica.

La Fig. 2 ilustra un sistema 200 que incluye un interrogador 202 configurado para operar uno o más dispositivos implantables 240 usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el interrogador 202 puede ser un ejemplo del interrogador 102 como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1.

En algunas realizaciones, el interrogador 202 incluye una fuente de alimentación 203, un circuito computacional 210, un circuito de generación de señales 220 y un circuito transductor ultrasónico 204. Como se muestra, la fuente de alimentación 203 se puede configurar para alimentar el circuito computacional 210 y el circuito de generación de señales 220. En algunas realizaciones, la fuente de alimentación 203 puede proporcionar 1.8 V, aunque se puede utilizar cualquier voltaje adecuado. Por ejemplo, la fuente de alimentación 203 puede incluir una o más baterías para suministrar 1.8 V.

En algunas realizaciones, el circuito de generación de señales 220 incluye una bomba de carga 222 configurada para alimentar uno o más canales 224. En algunas realizaciones, la bomba de carga 222 se puede configurar para aumentar el voltaje proporcionado por la fuente de alimentación 203. Por ejemplo, la bomba de carga 222 puede aumentar los 1.8 V suministrados por la fuente de alimentación 203 a 32 V.

En algunas realizaciones, cada canal 224 está acoplado y controla la operación de un transductor ultrasónico 208 correspondiente del circuito transductor 204. En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 208 conectado al canal 224 se puede configurar solo para recibir o solo para transmitir ondas ultrasónicas, en cuyo caso el interruptor 229 se puede omitir opcionalmente del canal 224. En algunas realizaciones, cada canal 224 puede incluir los siguientes componentes electrónicos: un control de retardo 226, un cambiador de nivel 228 y un interruptor 229.

En algunas realizaciones, el control de retardo 226 se puede configurar para controlar las formas de onda y/o señales de ondas ultrasónicas transmitidas por el transductor ultrasónico 208. En algunas realizaciones, el control de retardo 226 puede controlar, por ejemplo, un cambio de fase, un retardo de tiempo, una frecuencia de pulso, una forma de onda (incluyendo amplitud y longitud de onda), o una combinación de los mismos basándose en comandos del circuito controlador 212 para generar la forma de onda de transmisión. En algunas realizaciones, los datos que representan la forma de onda y la frecuencia para cada canal se pueden almacenar en una “tabla de ondas” almacenada en el control de retardo 226 o en la memoria 216. Esto puede permitir que la forma de onda de transmisión en cada canal 224 sea diferente.

En algunas realizaciones, el control de retardo 226 se puede conectar a un cambiador de nivel 228 que está configurado para cambiar los pulsos de entrada del control de retardo 226 a un voltaje más alto utilizado por el transductor ultrasónico 208 para transmitir las ondas ultrasónicas. En algunas realizaciones, el control de retardo 226 y el cambiador de nivel 228 se pueden configurar para usarse para transmitir datos a las señales de transmisión reales al conjunto de transductores 206. En algunas realizaciones, la forma de onda de transmisión para cada canal 224 puede producirse directamente mediante una salida en serie de alta velocidad de un microcontrolador u otro sistema digital y enviarse al elemento transductor (por ejemplo, transductor ultrasónico 208) a través del cambiador de nivel 228 o un amplificador de alto voltaje.

En algunas realizaciones, el interruptor 229 del canal 224 puede configurar un transductor ultrasónico 208 correspondiente para recibir ondas ultrasónicas tales como una retrodispersión ultrasónica. En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas recibidas se convierten en una corriente eléctrica mediante el transductor ultrasónico 208 (configurado en modo de recepción) y se transmiten al procesador de datos 211 para procesar los datos capturados en las ondas ultrasónicas recibidas. En algunas realizaciones, un amplificador, un convertidor analógico a digital (ADC), un amplificador de ganancia variable o un amplificador de ganancia variable controlado por tiempo que compensa la pérdida de tejido y/o un filtro de paso de banda. Se puede incluir para procesar las ondas ultrasónicas recibidas.

En algunas realizaciones, el canal 224 descrito anteriormente no incluye un interruptor '1'/Rx 229, sino que contiene Tx (transmisión) y Rx (recepción) independientes con un Rx de alto voltaje (circuito receptor) en forma de un amplificador de bajo ruido con buena recuperación de saturación. En algunas realizaciones, el circuito T/Rx incluye un circulador. En algunas realizaciones, la matriz de transductores 206 incluye más elementos transductores (por ejemplo, transductor ultrasónico 208) que canales de procesamiento 224, y el interrogador 202 puede configurarse para incluir un multiplexor para seleccionar diferentes conjuntos de elementos transmisores para cada pulso. Por ejemplo, se pueden conectar 64 canales de transmisión/recepción a través de un multiplexor 3:1 a 192 elementos transductores físicos, con sólo 64 elementos transductores activos en un pulso determinado.

En algunas realizaciones, el circuito computacional 210 puede ser un circuito digital, un circuito analógico o un circuito integrado de señal mixta. Los ejemplos de circuito computacional 210 pueden incluir un microprocesador, una máquina de estados finitos (FSM), una matriz de puertas programables en campo (FPGA) y un microcontrolador. En algunas realizaciones, el interrogador 202 puede incluir una memoria volátil, a la que se puede acceder mediante el circuito computacional 210.

En algunas realizaciones, el circuito computacional 210 incluye el circuito controlador 212, el procesador de datos 211 y la interfaz de usuario 213. En algunas realizaciones, el circuito controlador 212 incluye un generador de comandos 214 y una memoria 216 que almacena configuraciones de ondas ultrasónicas 218.

En algunas realizaciones, el generador de comandos 214 puede configurarse para generar instrucciones para controlar la operación del control de retardo 226 para transmitir uno o más comandos de modo operativo a uno o más dispositivos implantables 240 para operar uno o más dispositivos implantables 240. En algunas realizaciones, como se describirá más adelante con respecto a la Fig.6B, el comando de modo operativo puede ordenar a un dispositivo implantable (por ejemplo, el dispositivo implantable 242) que recibe el comando de modo operativo que cargue ciertos datos del dispositivo o que descargue datos codificados en el comando de modo operativo. A continuación se describen con más detalle ejemplos de tales comandos de modo operativo y sus formatos de forma de onda con respecto a las Figs. 5A-C.

En algunas realizaciones, los datos del dispositivo recibidos y procesados por el procesador de datos 211 pueden incluir información de potencia. En estas realizaciones, el generador de comandos 214 se puede configurar para establecer o seleccionar configuraciones de ondas ultrasónicas para controlar una potencia de salida de ondas de ultrasonido transmitidas en función de la información del dispositivo recibida desde, por ejemplo, el dispositivo implantable 242. Por ejemplo, la información del dispositivo recibida puede indicar que se debe transmitir más potencia al dispositivo implantable 242. En este ejemplo, el generador de comandos 214 puede seleccionar configuraciones de onda ultrasónica 218, tales como una mayor anchura de pulso o una mayor intensidad instantánea, de la forma de onda para aumentar la potencia de las ondas ultrasónicas transmitidas por el circuito transductor ultrasónico 204.

En algunas realizaciones, el circuito transductor 204 incluye uno o más transductores ultrasónicos 208 configurados para transmitir ondas ultrasónicas para alimentar dispositivos implantables 240 tales como el dispositivo implantable 242. En algunas realizaciones, como se muestra en la Fig. 2, el circuito transductor 204 incluye una matriz de transductores 206 que tiene una pluralidad de transductores ultrasónicos 208. En algunas realizaciones, la matriz de transductores 206 incluye 1 o más, 2 o más, 3 o más, 5 o más, 7 o más, 10 o más, 15 o más, 20 o más, 25 o más, 50 o más, 100 o más 250 o más, 500 o más, 1000 o más, 2500 o más, 5000 o más, o 10.000 o más transductores ultrasónicos. En algunas realizaciones, la matriz de transductores 206 incluye 100.000 o menos, 50.000 o menos, 25.000 o menos, 10.000 o menos, 5000 o menos, 2500 o menos, 1000 o menos, 500 o menos, 200 o menos, 150 o menos, 100 o menos, 90 o menos, 80 o menos, 70 o menos, 60 o menos, 50 o menos, 40 o menos, 30 o menos, 25 o menos, 20 o menos, 15 o menos, 10 o menos, 7 o menos o 5 o menos transductores ultrasónicos. La matriz de transductores 206 puede ser, por ejemplo, un chip que comprende 50 o más píxeles de transductor ultrasónico.

Como se muestra en la Fig. 2, el circuito transductor 204 incluye una única matriz de transductores 206; El circuito transductor 204, sin embargo, puede incluir 1 o más, 2 o más, o 3 o más conjuntos de transductores separados, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el circuito transductor 204 incluye 10 o menos conjuntos de transductores (tales como 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 o 1 conjunto de transductores). En algunas realizaciones, los conjuntos de transductores separados se pueden colocar en diferentes puntos de un sujeto y pueden comunicarse con el mismo o diferentes dispositivos implantables 240. En algunas realizaciones, las matrices de transductores pueden ubicarse en lados opuestos de un dispositivo implantable tal como el dispositivo implantable 242.

En algunas realizaciones, el diseño específico de la matriz de transductores 206 del interrogador 202 depende de la profundidad de penetración deseada, el tamaño de apertura y el tamaño de los transductores ultrasónicos individuales 208 dentro de la matriz de transductores 206. La distancia de Rayleigh, R, del conjunto de transductores 206 se calcula como:

donde I) es el tamaño de la apertura y A es la longitud de onda del ultrasonido en el medio de propagación (es decir, el tejido). Como se entiende en la técnica, la distancia de Rayleigh es la distancia a la que se forma completamente el haz irradiado por el conjunto de transductores 206. Es decir, la presión ejercida converge a un foco natural a la distancia de Rayleigh para maximizar la potencia recibida. Por lo tanto, en algunas realizaciones, los dispositivos implantables 240 pueden estar aproximadamente a la misma distancia del conjunto de transductores 206 que la distancia de Rayleigh.

Los transductores ultrasónicos individuales 208 en el conjunto de transductores 206 se pueden modular para controlar la distancia de Raleigh y la posición del haz de ondas ultrasónicas emitido por el conjunto de transductores 206 a través de un proceso de formación de haz o dirección de haz. Se pueden usar técnicas tales como formación de haz de varianza mínima linealmente restringida (LCMV) para comunicar una pluralidad de dispositivos implantables 240 (por ejemplo, el dispositivo implantable 242) con un transceptor ultrasónico externo. Véase, por ejemplo, Bertrand et al., Beamforming Approaches for Untethered, Ultrasonic Neural Dust Motes for Cortical Recording: a Simulation Study, IEEE EMBC (Aug. 2014).En algunas realizaciones, la dirección del haz se realiza ajustando la potencia o fase de las ondas ultrasónicas emitidas por los transductores ultrasónicos 208 en la matriz de transductores 206.

En algunas realizaciones, el interrogador 202 (por ejemplo, el circuito computacional 210) incluye una o más instrucciones para dirigir el haz de ondas ultrasónicas usando uno o más transductores ultrasónicos 208, instrucciones para determinar la ubicación relativa de uno o más dispositivos implantables 240, instrucciones para monitorizar el movimiento relativo de uno o más dispositivos implantables 240, instrucciones para registrar el movimiento relativo de uno o más dispositivos implantables 240 e instrucciones para desconvolucionar la retrodispersión desde una pluralidad de dispositivos implantables 240.

En algunas realizaciones, la interfaz de usuario 213 puede configurarse para permitir que un usuario (por ejemplo, un médico o un paciente) controle las operaciones del interrogador 202 para alimentar u operar dispositivos implantables 240 o comunicarse con dispositivos implantables 240. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario 213 puede incluir un dispositivo de entrada que proporciona entrada, tal como una pantalla táctil o monitor, teclado, mouse o dispositivo de reconocimiento de voz al interrogador 202. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario 213 puede incluir un dispositivo de salida tal como cualquier dispositivo adecuado que proporcione salida, tal como una pantalla táctil, monitor, impresora, unidad de disco o altavoz.

En algunas realizaciones, el interrogador 202 se puede controlar usando un sistema informático independiente (no mostrado), tal como un dispositivo móvil (por ejemplo, un teléfono inteligente o una tableta). El sistema informático puede comunicarse de forma inalámbrica con el interrogador 202, por ejemplo a través de una conexión de red, una conexión de radiofrecuencia (RF) o Bluetooth. El sistema informático puede, por ejemplo, encender o apagar el interrogador 202 o analizar información codificada en ondas ultrasónicas recibidas por el interrogador 202.

En algunas realizaciones, el interrogador 202 se comunica con una pluralidad de dispositivos implantables 240. Esto se puede realizar, por ejemplo, utilizando la teoría de sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO). Por ejemplo, la comunicación entre el interrogador 202 y la pluralidad de dispositivos implantables 240 se puede realizar usando multiplexación por división de tiempo, multiplexación espacial o multiplexación de frecuencia. El interrogador 202 puede recibir una retrodispersión ultrasónica combinada de la pluralidad de dispositivos implantables 240, que se puede desconvolucionar, extrayendo así información de cada dispositivo implantable 242. En algunas realizaciones, el interrogador 202 puede configurarse para enfocar las ondas ultrasónicas transmitidas desde la matriz de transductores 206 a un dispositivo implantable particular a través de la dirección del haz. Por ejemplo, el interrogador 202 puede enfocar las ondas ultrasónicas transmitidas a un primer dispositivo implantable (por ejemplo, el dispositivo implantable 242), recibe retrodispersión desde el primer dispositivo implantable, enfoca las ondas ultrasónicas transmitidas a un segundo dispositivo implantable y recibe retrodispersión desde el segundo dispositivo implantable. En algunas realizaciones, el interrogador 202 transmite ondas ultrasónicas a una pluralidad de dispositivos implantables 240, y luego recibe retrodispersión ultrasónica de la pluralidad de dispositivos implantables 240.

En algunas realizaciones, el interrogador 202 o uno o más transductores ultrasónicos 208 son portátiles. Por ejemplo, el interrogador 202 o uno o más transductores ultrasónicos 208 pueden fijarse al cuerpo del sujeto mediante una correa o adhesivo. En otro ejemplo, el interrogador 202 puede ser una varita, que puede ser sostenida por un usuario (tal como un profesional sanitario). En algunas realizaciones, el interrogador 202 se puede sujetar al cuerpo mediante sutura, tensión superficial simple, un dispositivo de fijación basado en ropa, como una envoltura de tela, una manga, una banda elástica o mediante fijación subcutánea. En algunas realizaciones, uno o más transductores ultrasónicos 208 o conjunto de transductores 206 del interrogador 202 pueden colocarse por separado del resto del interrogador 202. Por ejemplo, la matriz de transductores 206 puede fijarse a la piel de un sujeto en una primera ubicación (tal como proximal a uno o más dispositivos implantados), y el resto del interrogador 202 puede ubicarse en una segunda ubicación, con un cable que sujeta el transductor ultrasónico 208 o el conjunto de transductores 206 al resto del interrogador 202.

La Fig. 3 ilustra los paneles 3A-C que muestran porciones de ondas ultrasónicas emitidas para operar un dispositivo implantable, de acuerdo con algunas realizaciones. Por ejemplo, las ondas ultrasónicas mostradas en los paneles 3A-C pueden ser emitidas por el interrogador 102 de la Fig. 1 o el interrogador 202 de la Fig. 2.

En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas emitidas pueden configurarse para ser emitidas por uno o más dispositivos implantables.

El panel 3A muestra que las ondas ultrasónicas emitidas incluyen una serie de órdenes de ondas ultrasónicas tales como las órdenes de ondas ultrasónicas 302A y 302B. En algunas realizaciones, cada uno de los comandos de ondas ultrasónicas puede incluir uno o más pulsos de ondas ultrasónicas (es decir, también conocidos como pulsos de ultrasonido). Por ejemplo, el panel 3B muestra una vista ampliada del comando de onda ultrasónica 302B, que puede incluir una secuencia de seis pulsos de ultrasonido (por ejemplo, pulsos 304A-B). Sólo con fines ilustrativos, la amplitud (es decir, la amplitud de la presión) y el ancho del pulso (es decir, también llamado longitud del pulso o duración del pulso) de cada pulso en el comando de onda ultrasónica 302B se muestran como iguales, pero este puede no ser el caso. En algunas realizaciones, la amplitud o ancho de pulso de cada pulso de ultrasonido puede estar dictada por el protocolo de onda ultrasónica implementado por el interrogador. Por lo tanto, las amplitudes y la duración de los impulsos pueden ser diferentes. En algunas realizaciones, cada uno de los pulsos de ultrasonido puede incluir uno o más ciclos portadores (es decir, también conocidos como ciclos de vibración u oscilación). Como se utiliza en la presente divulgación en el presente documento, un ciclo portador puede corresponder a una única oscilación de las ondas ultrasónicas. Por ejemplo, el panel 3C muestra una vista ampliada del pulso de ultrasonido 304A que incluye cinco ciclos portadores (por ejemplo, ciclos de ultrasonido 306A-B) que comprenden una duración de pulso 308 del pulso de ultrasonido 304A.

La Fig. 4 ilustra el panel 4A-E que muestra cómo un interrogador procesa una retrodispersión ultrasónica recibida en el interrogador, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, un dispositivo implantable (por ejemplo, el dispositivo implantable 104 de la Fig. 1) puede configurarse para emitir la retrodispersión ultrasónica, como se muestra en el panel 4A, en respuesta a la recepción de ondas ultrasónicas como las descritas anteriormente con respecto al panel 3A de la Fig. 3.

El panel 4A muestra la retrodispersión ultrasónica recibida desde el dispositivo implantable. En algunas realizaciones, la retrodispersión ultrasónica puede corresponder a una retrodispersión de las ondas ultrasónicas transmitidas al dispositivo implantable, como se muestra en el panel 3Ade la Fig. 3. Como se muestra en el panel 4A, la retrodispersión ultrasónica puede incluir porciones retrodispersadas 402A-B que corresponden a una retrodispersión de las porciones de comando de modo operativo de las ondas ultrasónicas transmitidas del panel 3A. En algunas realizaciones, al final de un ciclo de transmisión, el interrogador puede configurarse para controlar un interruptor (por ejemplo, el interruptor 229) para desconectar el módulo de transmisión y conectar el módulo de recepción para recibir la retrodispersión ultrasónica.

El panel 4B muestra una vista ampliada de una retrodispersión de un único pulso ultrasónico 404, que puede analizarse para extraer datos codificados en la retrodispersión 404. Por ejemplo, como se muestra en el panel 4C, la retrodispersión ultrasónica 404 se puede filtrar. Como se muestra en el panel 4C, la retrodispersión filtrada puede incluir cuatro regiones distintas 406A-D correspondientes a reflexiones que surgen de límites mecánicos: la región 406A corresponde a la reflexión del material biocompatible que encapsula el dispositivo implantable; la región 406B corresponde a la reflexión desde la superficie superior del transductor ultrasónico miniaturizado; (3) la región 406C corresponde a la reflexión del límite entre una placa de circuito impreso y el transductor ultrasónico miniaturizado; y la región 406D corresponde a la reflexión desde la parte posterior de la placa de circuito impreso del dispositivo implantable. La amplitud de las ondas de retrodispersión reflejadas desde la superficie del transductor miniaturizado varió en función de los cambios en la impedancia de la corriente que regresa al transductor ultrasónico miniaturizado, y puede denominarse “retrodispersión sensible” ya que esta región de la retrodispersión codifica información generada en el dispositivo implantable. Por ejemplo, el panel 4C muestra la diferencia en la amplitud de la retrodispersión filtrada dependiendo de si el dispositivo implantable está en un modo operativo para estimular un nervio. Un análisis adicional de la retrodispersión filtrada puede incluir rectificar la retrodispersión ultrasónica, como se muestra en el panel 4D, e integrar la señal rectificada para decodificar datos, como se muestra en el panel 4E.

Las Figs. 5A-C ilustran paneles que muestran ondas ultrasónicas que codifican comandos de modo operativo, de acuerdo con algunas realizaciones.

En las comunicaciones por ultrasonido, el tiempo de vuelo (TOF) se refiere al tiempo de viaje en ambos sentidos entre un interrogador que transmite las ondas ultrasónicas y un dispositivo implantable que recibe las ondas ultrasónicas. El tiempo de vuelo puede depender de la distancia del interrogador con respecto al dispositivo implantable. En algunas realizaciones, el tiempo de vuelo puede limitar la forma en que se genera un comando de modo operativo porque el enlace ascendente de datos se habilita codificando información en una retrodispersión de las ondas ultrasónicas. De acuerdo con lo anterior, si el interrogador transmite ondas portadoras mientras las ondas ultrasónicas previamente transmitidas están retrodispersadas, puede haber diafonía entre las ondas portadoras transmitidas y la retrodispersión ultrasónica.

La Fig. 5A ilustra el panel 502-506 que muestra los requisitos de temporización y la estructura de datos de un comando de modo operativo asociado con el enlace ascendente de datos, de acuerdo con algunas realizaciones. El panel 502 muestra una envolvente de ultrasonido de ejemplo para el comando de modo operativo 502A transmitido por un interrogador de ultrasonido (por ejemplo, el interrogador 102 o el interrogador 202). El comando de modo operativo 502A puede tener un tiempo total o periodo de Tcmd e incluyen una primera porción 502B que tiene una duración de pulso de Tsincronizar_arriba, una segunda porción 502C que tiene una duración de Tamba, una tercera parte 502D que tiene una duración de Tpotencia, y una cuarta porción 502E que tiene una duración de Td.

La primera parte 502B puede incluir un primer pulso de comando de modo operativo 502Aque permite que un detector de modo del dispositivo implantable determine un tipo de comando de modo operativo. En algunas realizaciones, el detector de modo se puede configurar para determinar que la duración del pulso de la primera porción 502B corresponde a un patrón de enlace ascendente de Tsincronizar_arriba determine que el comando de modo operativo 502A está asociado con el enlace ascendente. El patrón de enlace ascendente puede estar asociado con una frecuencia portadora de las ondas ultrasónicas recibidas. Por ejemplo, Tsincronizar puede ser un múltiplo de la frecuencia portadora.

En algunas realizaciones, usar la duración del pulso de la primera porción 502B para diferenciar entre los comandos de modo operativo 502A puede permitir que el dispositivo implantable opere en múltiples modos operativos, así como que se alimente usando ondas ultrasónicas como una señal PWM ajustable. Como se analizó anteriormente con respecto a la Fig. 1, la transmisión de ondas ultrasónicas como señal PWM puede permitir que el dispositivo implantable reciba suficiente potencia utilizando ondas ultrasónicas mientras se controla la intensidad promedio de las ondas ultrasónicas para mantenerse dentro de las regulaciones gubernamentales. Sin embargo, el uso de la señal PWM con diferentes anchos de pulso haría que los enfoques de protocolos de comunicación tradicionales que utilizan estructuras de temporización definidas fueran ineficaces. Esto se debe en parte a que el ancho del pulso de la señal PWM se puede ajustar dinámicamente en función de las necesidades de potencia del dispositivo implantable, por lo que la ausencia o presencia de ondas portadoras en intervalos de tiempo específicos puede no indicar necesariamente ninguna instrucción o comando. El uso de la primera parte 502B, como se describió anteriormente, aborda los problemas que se encontrarían usando enfoques tradicionales para protocolos de comunicación.

La segunda parte 502C puede incluir ondas ultrasónicas de comunicación que permiten que el dispositivo implantable cargue datos del dispositivo y la duración de Tamba Corresponde al tiempo que el dispositivo implantable tiene para modular la onda portadora para cargar los datos del dispositivo. Tercera porción 502D de duración Tpotencia corresponden a ondas ultrasónicas que pueden ser utilizadas por, por ejemplo, el dispositivo implantable 104 para alimentar sus diversos componentes tales como el circuito transportador de potencia 134 o el dispositivo de almacenamiento de energía 136. Finalmente, la cuarta parte 502E puede corresponder a un tiempo muerto de To donde no se transmiten ondas portadoras. Durante la cuarta parte 502E, el interrogador puede configurarse para ingresar a un modo de recepción para permitir la recepción de una retrodispersión ultrasónica. En algunas realizaciones, la duración total de las partes segunda y tercera 502C-D está configurada para permanecer dentro del tiempo de vuelo de modo que no se produzca diafonía. En algunas realizaciones, el tiempo muerto puede ser al menos tan largo como Tamba, pero puede ser más largo dependiendo de cuánta potencia deba proporcionar la tercera parte 502D.

Como se describió anteriormente, el detector de modo se puede configurar para analizar la duración de la tercera porción para determinar si las ondas ultrasónicas están asociadas con la transmisión de potencia. En algunas realizaciones, una duración de los pulsos en la tercera porción 502C que excede el patrón de enlace ascendente (por ejemplo, Tsincronizar_arriba) y que excede un patrón de enlace descendente (por ejemplo, Tsincronizar_abajo) puede indicar que se va a extraer potencia de las ondas ultrasónicas.

El panel 504 muestra un sobre de ultrasonido para el comando de modo operativo 502A recibido en el dispositivo implantable. Como se muestra, el dispositivo implantable puede recibir el comando de modo operativo 502A como comando de modo operativo 504A después de un período de tiempo (es decir, la mitad del TOF) en que se transmitió el comando de modo operativo 502A. El comando de modo operativo recibido 504A incluye partes 504B-E que corresponden a las partes 502B--E del comando de modo operativo 502A, como se describió anteriormente. El panel 506 muestra una retrodispersión ultrasónica de la segunda porción 504C recibida en el interrogador. Como se muestra, la retrodispersión ultrasónica tendría una duración de Tamba y debe recibirse durante el tiempo muerto de la cuarta parte 502E para garantizar que no se produzca diafonía para que el interrogador pueda extraer con éxito datos de la retrodispersión ultrasónica.

La Fig. 5B ilustra los paneles 508--512 que muestran los requisitos de temporización y la estructura de datos de un comando de modo operativo asociado con el enlace ascendente de datos, de acuerdo con algunas realizaciones. El panel 508 muestra una envolvente de ultrasonido de ejemplo para el comando de modo operativo 508A transmitido por un interrogador de ultrasonido (por ejemplo, el interrogador 102 o el interrogador 202). El comando de modo operativo 508A puede tener un tiempo total o periodo de Tcmd e incluyen una primera porción 508B que tiene una duración de pulso de Tsincronizar_arriba, una segunda porción 508C que tiene una duración de Tamba, una tercera parte 508D que tiene una duración de Tpotencia, y una cuarta parte 508E que tiene una duración de T<d>. En contraste con el comando de modo operativo 502Acomo se muestra en la Fig. 5A, la tercera parte 508D que incluye ondas ultrasónicas de alimentación puede transmitirse después del tiempo muerto de la cuarta parte 508E. En algunas realizaciones, esta configuración permite que la duración de Tamba para extenderse y para que las transmisiones de ondas ultrasónicas después de la primera porción 508B permanezcan dentro de una duración del tiempo de vuelo. De acuerdo con lo anterior, si las necesidades de potencia del dispositivo implantable requieren que la duración de Tpotencia para aumentar de modo que la duración combinada de las partes segunda y tercera 502C-D (como se muestra en el panel 502) exceda el tiempo de vuelo, entonces las ondas ultrasónicas de alimentación se pueden configurar para transmitirse después del tiempo muerto.

El panel 510 muestra un sobre de ultrasonido para el comando de modo operativo 508A recibido en el dispositivo implantable. Como se muestra, el dispositivo implantable puede recibir el comando de modo operativo 508A como comando de modo operativo 510A después de un período de tiempo (es decir, la mitad del tiempo de vuelo) en que se transmitió el comando de modo operativo 508A. El comando de modo operativo recibido 510A incluye partes 510B-E que corresponden a las partes 508B-E del comando de modo operativo 508A, como se describió anteriormente. El panel 512 muestra una retrodispersión ultrasónica de la segunda porción 510C recibida en el interrogador. Como se muestra, la retrodispersión ultrasónica tendría una duración de Tarriba y debe transmitirse durante el tiempo muerto de la cuarta parte 508E para garantizar que no se produzca diafonía para que el interrogador pueda extraer con éxito datos de la retrodispersión ultrasónica.

La Fig. 5C ilustra los paneles 514-516 que muestran los requisitos de temporización y la estructura de datos de un comando de modo operativo asociado con el enlace descendente de datos, de acuerdo con algunas realizaciones. El panel 514 muestra una envolvente de ultrasonido de ejemplo para el comando de modo operativo 514A recibido por un interrogador de ultrasonido (por ejemplo, el interrogador 102 o el interrogador 202). El comando de modo operativo 514A puede tener un tiempo total o período de Tcmd e incluyen una primera porción 514B que tiene una duración de pulso de Tsincronizar_abajo y una segunda porción 514C que tiene una duración de Ttransferencia_de_datos. En algunas realizaciones, el detector de modo se puede configurar para determinar que la duración del pulso de la primera porción 514B corresponde a Tsincronizar_abajo asociado con el enlace descendente de datos. En algunas realizaciones, el valor de Tsincronizar_abajo puede ser diferente a Tsincronizar_arriba, pero menor que el valor de Tpotencia. Por ejemplo, Tsincronizar_abajo se puede configurar en un primer múltiplo de la frecuencia portadora (por ejemplo, Tsincronizar_abajo = 5*T<c>) y Tsincronizar_arriba se puede configurar en un segundo múltiplo de la frecuencia portadora (por ejemplo, Tsincronizar_arriba =Tc). En algunas realizaciones, una duración del pulso que excede Tsincronizar_abajo y Tsincronizar_arriba puede configurar el dispositivo implantable para extraer potencia de las ondas ultrasónicas (por ejemplo, Tpotencia > 5*Tc).

En algunas realizaciones, al determinar que la primera parte 514B indica el modo de enlace descendente, el dispositivo implantable puede configurarse para extraer datos de la segunda parte 514C. En algunas realizaciones, los datos se pueden codificar en la segunda parte 514C usando un esquema de codificación de modulación por desplazamiento de amplitud modulada por ancho de pulso (PWM-ASK). Por ejemplo, como se muestra en el panel 516, un pulso que codifica un 0 lógico puede tener una amplitud mayor que un pulso que codifica un 1 lógico. Además, el pulso que codifica el 0 lógico puede tener una forma de onda con período T0 (por ejemplo, T0 = 10*Tc) seguido de Tmuesca (por ejemplo, Tmuesca = 5*Tc), mientras que el pulso que codifica el 1 lógico puede tener una forma de onda con período T1 (por ejemplo, T1 = 15*T<c>) seguido de Tmuesca (por ejemplo, Tmuesca = 5*Tc). El uso de PWM-ASK puede garantizar que se transmita suficiente potencia en la parte 514C si se transmiten múltiples valores de datos de 0 lógico en una secuencia. En algunas realizaciones, los datos se pueden codificar en el comando de modo operativo 514A usando otro esquema de codificación tal como codificación de intervalo de pulso (PIE), codificación por desplazamiento de frecuencia (PSK) o codificación por desplazamiento de fase (PSK).

La Fig. 6A ilustra un método 600A para operar un dispositivo implantable usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede ser un ejemplo del dispositivo implantable 104 de la Fig. 1. Para facilitar la explicación, varias etapas siguientes del método 600 pueden hacer referencia a componentes del dispositivo implantable 104 como se describe con respecto a la Fig. 1.

En la etapa 602, el dispositivo implantable recibe ondas ultrasónicas que incluyen un comando de modo operativo. En algunas realizaciones, se puede configurar un transductor ultrasónico (por ejemplo, el transductor ultrasónico 108) del dispositivo implantable para recibir las ondas ultrasónicas y convertir la energía de las ondas ultrasónicas recibidas en una señal eléctrica que incluye una representación eléctrica del comando de modo operativo. En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas son transmitidas por un interrogador tal como el interrogador 102 de la Fig. 1 o el interrogador 202 de la Fig. 2. En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas pueden transmitirse mediante otro dispositivo implantable. En algunas realizaciones, el comando de modo operativo puede corresponder a uno o más pulsos de las ondas ultrasónicas, como se describió anteriormente con respecto al panel 3B de la Fig. 3. En algunas realizaciones, la etapa 602 incluye la etapa 602A.

En la etapa 602A, el dispositivo implantable determina que la orden del modo operativo corresponde a un patrón de una pluralidad de patrones predeterminados. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para determinar la correspondencia determinando una correspondencia entre una primera parte del comando de modo operativo y el patrón. Por ejemplo, el dispositivo implantable puede comparar la primera porción con uno o más patrones de la pluralidad de patrones predeterminados para determinar la correspondencia. En algunas realizaciones, la primera parte puede incluir un único pulso del comando de modo operativo. Por ejemplo, la primera parte puede ser el pulso inicial del comando de modo operativo. En algunas realizaciones, la primera parte puede incluir una secuencia de dos o más pulsos del comando de modo operativo.

En alguna realización, la pluralidad de patrones predeterminados puede ser una pluralidad de pulsos correspondientes con diferentes propiedades. En algunas realizaciones, la pluralidad de patrones predeterminados puede ser una pluralidad de valores correspondientes asociados con una propiedad de un pulso. Por ejemplo, una propiedad de pulso puede incluir una duración de pulso, una amplitud de pulso o un cambio de fase o frecuencia. En algunas realizaciones, cada patrón predeterminado de la pluralidad de patrones puede incluir un conjunto único de valores correspondientes a dos o más propiedades de pulso. En algunas realizaciones, cada patrón predeterminado de la pluralidad de patrones puede incluir una secuencia única de pulsos.

En algunas realizaciones, la pluralidad de patrones predeterminados incluye una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1. En algunas realizaciones, una o más duraciones de pulso están predeterminadas en función de un período de señal portadora de las ondas ultrasónicas recibidas.

En algunas realizaciones, un detector de modo (por ejemplo, el detector de modo 126) del dispositivo implantable puede configurarse para contar un número de casos en los que una primera porción de la señal eléctrica cruza un nivel de voltaje predefinido para determinar si el comando de modo operativo corresponde al patrón. En algunas realizaciones, el nivel de voltaje predefinido puede ser un valor de voltaje cercano a 0 V (por ejemplo, menos de 10 mV, menos de 50 mV, menos de 100 mV o menos de 200 mV). En algunas realizaciones, el número de instancias puede corresponder a la duración del pulso del comando de modo operativo.

En algunas realizaciones, el detector de modo se puede configurar para monitorizar continuamente las ondas ultrasónicas para determinar si se recibe un comando de modo operativo. Por ejemplo, el detector de modo puede determinar que se recibe la orden de operación si se determina que una primera parte de la comando de modo operativo corresponde a un patrón de la pluralidad de patrones predeterminados.

En la etapa 604, el dispositivo implantable establece un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos predeterminados basándose en el comando del modo operativo. En algunas realizaciones, el modo operativo puede incluir un modo de estimulación, un modo de registro de actividad neuronal o un modo de sensor, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1. En algunas realizaciones, configurar el modo operativo puede incluir la etapa 604A.

En la etapa 604A, el dispositivo implantable establece un estado operativo correspondiente al modo operativo basándose en el patrón determinado. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para implementar y mantener una lógica de operación que incluye una pluralidad de estados operativos y transiciones definidas entre estados operativos. En algunas realizaciones, un circuito controlador (por ejemplo, el circuito controlador 120) del dispositivo implantable puede configurarse para implementar y mantener la lógica de operación para establecer el estado operativo en función del patrón determinado. En algunas realizaciones, el circuito controlador puede incluir una máquina de estados finitos (FSM) para implementar la lógica de operación. En algunas realizaciones, el circuito controlador puede incluir un microprocesador para implementar la lógica de operación. En otras realizaciones, el circuito controlador se puede implementar usando una matriz de puertas programables en campo (FPGA) o un microcontrolador.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para mantener un estado operativo actual y realizar la transición del dispositivo implantable del estado operativo actual i al siguiente estado operativo de acuerdo con el comando del modo operativo. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable se puede configurar para operar de acuerdo con el siguiente estado operativo, que se convierte en el nuevo estado operativo actual. Por ejemplo, el dispositivo implantable puede controlar uno o más de sus componentes basándose en uno o más comandos asociados con el modo operativo establecido. En algunas realizaciones, las asociaciones entre la pluralidad de estados operativos (por ejemplo, el modo operativo 152) y una pluralidad de comandos correspondientes (por ejemplo, el comando 154) se pueden almacenar en la memoria (por ejemplo, la memoria 150).

En algunas realizaciones, como se describió anteriormente con respecto a la etapa 602, el detector de modo se puede configurar para monitorizar continuamente las ondas ultrasónicas recibidas para determinar si se recibe un comando de modo operativo. En estas realizaciones, el dispositivo implantable se puede configurar para restablecer la operación en función del comando de modo operativo detectado.

La Fig. 6B ilustra un método 600B para operar un dispositivo implantable usando ondas ultrasónicas, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede ser un ejemplo del dispositivo implantable 104 de la Fig. 1. Para facilitar la explicación, varias etapas siguientes del método 600 pueden hacer referencia a componentes del dispositivo implantable 104 como se describe con respecto a la Fig. 1.

En la etapa 612, el dispositivo implantable recibe ondas ultrasónicas que incluyen un comando de modo operativo. En algunas realizaciones, la etapa 612 corresponde a la etapa 602 como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 6A. En algunas realizaciones, la etapa 612 incluye las etapas 612A, que pueden corresponder a la etapa 602Ade la Fig. 6A.

En la etapa 612A, el dispositivo implantable analiza una primera parte del comando del modo operativo para determinar una correspondencia con un patrón a partir de una pluralidad de patrones predeterminados. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable determina que el comando de modo operativo corresponde al patrón en respuesta a determinar que la primera porción corresponde al patrón determinado. Por ejemplo, como se describió anteriormente con respecto a la etapa 602A, la primera parte puede ser un pulso único que indica un inicio del comando de modo operativo. En otros ejemplos, la primera parte puede incluir una secuencia de dos o más pulsos del comando de modo operativo.

En la etapa 614, el dispositivo implantable establece un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos predeterminados basándose en el comando del modo operativo. En algunas realizaciones, la pluralidad de modos operativos incluye un modo de enlace descendente para descargar datos de las ondas ultrasónicas recibidas e incluye un modo de enlace ascendente para cargar datos generados en el dispositivo implantable a un dispositivo externo usando las ondas ultrasónicas recibidas de la etapa 612. En algunas realizaciones, la pluralidad de modos operativos incluye una pluralidad de modos de enlace descendente para realizar diferentes operaciones en datos descargados, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1. En algunas realizaciones, la pluralidad de modos operativos incluye una pluralidad de modos de enlace ascendente para cargar diferentes tipos de dispositivos al interrogador, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1.

En algunas realizaciones, la etapa 614 corresponde a la etapa 604 como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 6A. En algunas realizaciones, la etapa 614 incluye las etapas 614A. En la etapa 614A, el dispositivo implantable establece un estado operativo correspondiente al modo operativo basándose en la primera porción analizada. Por ejemplo, el dispositivo implantable puede establecer el estado operativo basándose en el patrón determinado de la etapa 612A. En algunas realizaciones en las que el dispositivo implantable implementa un FSM, los datos que representan la correspondencia con el patrón determinado se pueden usar como entrada al FSM para establecer el estado operativo.

En algunas realizaciones, la correspondencia determinada con el patrón puede configurar el dispositivo implantable para establecer el modo operativo en un modo de enlace descendente para extraer datos de las ondas ultrasónicas recibidas. Por ejemplo, el dispositivo implantable puede configurarse para extraer datos de una segunda parte del comando del modo operativo. En algunas realizaciones, la correspondencia determinada con el patrón puede configurar el dispositivo implantable para establecer el modo operativo en un modo de enlace ascendente para cargar datos del dispositivo al interrogador utilizando las ondas ultrasónicas recibidas.

En la etapa 616, el dispositivo implantable opera de acuerdo con el estado operativo establecido correspondiente al modo operativo. En algunas realizaciones, la etapa 616 incluye uno o más de las etapas 616A-D.

En algunas realizaciones, para estados operativos asociados con el enlace descendente 618A, la etapa 616 incluye las etapas 616A-B. En la etapa 616A, el dispositivo implantable extrae datos de una segunda parte del comando del modo operativo. En algunas realizaciones, la segunda parte incluye una secuencia de uno o más pulsos del comando de modo operativo. En algunas realizaciones, la segunda parte sigue a la primera parte y no se superpone a la primera parte. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable se puede configurar para decodificar la segunda parte para extraer los datos. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para decodificar la segunda parte utilizando un esquema de codificación de modulación por desplazamiento de amplitud con modulación de ancho de pulso (PWM--ASK). En algunas realizaciones, los datos extraídos pueden incluir una instrucción para seleccionar un modo operativo. En algunas realizaciones, los datos extraídos pueden incluir uno o más parámetros (por ejemplo, una ganancia de PGA) asociados con el registro de la actividad neuronal. En algunas realizaciones, los datos extraídos pueden incluir uno o más parámetros asociados con la estimulación de un nervio.

En la etapa 616B, el dispositivo implantable configura el dispositivo implantable basándose en los datos extraídos. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable se puede configurar para generar uno o más comandos para controlar uno o más componentes en función de los datos extraídos. En algunas realizaciones, uno o más comandos (por ejemplo, el comando 154) se generan en función del estado operativo actual establecido en la etapa 614A.

En algunas realizaciones, para los estados operativos asociados con el enlace ascendente 618B, la etapa 616 incluye las etapas 616C-D. En la etapa 616C, el dispositivo implantable determina los datos del dispositivo a transmitir basándose en el estado operativo. En algunas realizaciones, los datos del dispositivo incluyen datos generados en el dispositivo implantable. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable se puede configurar para recuperar los datos del dispositivo de la memoria (por ejemplo, la memoria 150) en función del estado operativo.

En algunas realizaciones, el estado operativo puede corresponder a un modo de informe de condición fisiológica (es decir, un ejemplo de un modo de enlace ascendente), en la que los datos del dispositivo pueden incluir información asociada con una condición fisiológica detectada o medida por el dispositivo implantable en el modo de reporte de condición fisiológica. Por ejemplo, la condición fisiológica puede incluir una temperatura, una frecuencia del pulso, una presión sanguínea, un nivel de pH, la presencia de un analito o una concentración del analito. En algunas realizaciones, el analito puede incluir oxígeno o glucosa.

En algunas realizaciones, el estado operativo puede corresponder a un modo de informe de actividad neuronal (es decir, un ejemplo de un modo de enlace ascendente). En este estado operativo, el dispositivo implantable puede configurarse para generar datos del dispositivo que incluyen información asociada con una señal electrofisiológica detectada por el dispositivo implantable en el modo de informe de actividad neuronal, como se describirá más adelante con respecto a la Fig. 8.

En algunas realizaciones, el estado operativo puede corresponder a un modo de reconocimiento (es decir, un ejemplo de un modo de enlace ascendente), en el que los datos del dispositivo pueden incluir un reconocimiento de que el dispositivo implantable extrajo con éxito una instrucción operativa de ondas ultrasónicas recibidas previamente.

En la etapa 616D, el dispositivo implantable codifica los datos del dispositivo en una retrodispersión de una segunda parte del comando del modo operativo, como se describió anteriormente con respecto a la etapa 616A, la segunda parte puede incluir una secuencia de uno o más pulsos del comando de modo operativo. En algunas realizaciones, la segunda parte sigue a la primera parte y no se superpone a la primera parte. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para modular una corriente eléctrica generada a partir de las ondas ultrasónicas recibidas de la etapa 612 para codificar los datos. En algunas realizaciones, uno o más transductores ultrasónicos del dispositivo implantable pueden configurarse para emitir una retrodispersión ultrasónica de las ondas ultrasónicas, en la que la onda ultrasónica retrodispersada codifica los datos del dispositivo.

De acuerdo con lo anterior, basándose en el método 600B, el dispositivo implantable puede configurarse para operar en un modo de enlace ascendente o en un modo de enlace descendente basándose en el comando de modo operativo recibido en las ondas ultrasónicas.

La Fig. 7 ilustra un diagrama 700 que muestra un ejemplo de lógica operativa de un dispositivo implantable (por ejemplo, el dispositivo implantable 104), de acuerdo con algunas realizaciones. Como se analizó anteriormente, un circuito controlador (por ejemplo, el circuito controlador 120) del dispositivo implantable puede configurarse para implementar una máquina de estados finitos (FSM) para controlar las operaciones del dispositivo implantable. Por ejemplo, el diagrama 700 muestra una máquina de estados de Moore. Como se muestra en el diagrama 700, el FSM puede incluir una pluralidad de estados operativos 702A-O. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable incluye una pluralidad de modos operativos, cada uno de los cuales puede corresponder a un subconjunto único de la pluralidad de estados operativos 702A-O. Si bien el FSM se muestra como una máquina de Moore, el dispositivo implantable puede configurarse para controlar la lógica operativa de acuerdo con otros tipos de<f>S<m>. Por ejemplo, en lugar de la máquina de Moore, la FSM puede implementarse como una máquina de estados Mealy, una máquina de estados Harel o una máquina de estados de Lenguaje de modelado unificado (UML).

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para pasar de un estado operativo actual a un siguiente estado operativo basándose en el comando de modo operativo en las ondas ultrasónicas recibidas, como se describió anteriormente con respecto a las Figs. 6A-B. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para comparar información correspondiente al comando de modo operativo con uno o más patrones de una pluralidad de patrones predeterminados para establecer el modo operativo y el estado operativo asociado en el FSM. Por ejemplo, como se muestra en el diagrama 700, el comando de modo operativo puede asociarse con una duración del pulso de ultrasonido (por ejemplo, Tus) que puede coincidir con un patrón de enlace ascendente (por ejemplo, un período de tiempo de Tsincronizar_arriba) o un patrón de enlace descendente (por ejemplo, un período de tiempo de Tsincronizar_abajo). El patrón de enlace ascendente puede estar asociado con la transición del dispositivo implantable a un estado operativo para cargar datos y el patrón de enlace descendente puede estar asociado con la transición del dispositivo implantable a un estado operativo para descargar datos.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable se puede configurar para cargar y descargar datos a través de comunicaciones ultrasónicas. Si bien la siguiente descripción puede describirse con respecto al dispositivo implantable que se comunica con un interrogador, debe entenderse que el dispositivo implantable puede usar de manera similar ondas ultrasónicas para comunicarse con otro dispositivo implantable, de acuerdo con algunas realizaciones. Como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 6B, siempre que el dispositivo implantable pase a un estado operativo asociado con el enlace descendente de datos, el dispositivo implantable puede configurarse para decodificar una porción de las ondas ultrasónicas recibidas de un interrogador para extraer un comando de modo operativo para operar el dispositivo implantable. Como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 6B, siempre que el dispositivo implantable pase a un estado operativo asociado con el enlace ascendente de datos, el dispositivo implantable se puede configurar para codificar datos del dispositivo que se transmitirán en una retrodispersión de una parte de las ondas ultrasónicas recibidas. Luego, el interrogador se puede configurar para recibir la retrodispersión ultrasónica y decodificar los datos del dispositivo codificados en la retrodispersión ultrasónica.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para iniciarse en el estado operativo 702A correspondiente a un modo operativo de encendido. En el estado operativo 702A, el dispositivo implantable puede configurarse para usar las ondas ultrasónicas recibidas en uno o más transductores ultrasónicos para cargar uno o más dispositivos de almacenamiento de energía (por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento de energía 136) del dispositivo implantable.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para monitorizar continuamente las ondas ultrasónicas recibidas para determinar si un comando de modo operativo está incluido en las ondas ultrasónicas recibidas. Como se muestra en el diagrama 700, cuando el comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace ascendente (es decir, Tus = Tsincronizar_arriba), el dispositivo implantable puede pasar al estado operativo 702B correspondiente a un modo operativo de transmisión. En el estado operativo 702B, el dispositivo implantable puede transmitir una ID de dispositivo al interrogador.

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable puede configurarse para retransmitir la ID del dispositivo en el estado operativo 702B hasta un siguiente comando de modo operativo correspondiente al patrón de enlace descendente ((por ejemplo, Tus =Tsincronizar_abajo) se detecta. Luego, el dispositivo implantable puede pasar al estado operativo 702C correspondiente a un modo operativo de calibración de potencia. En el estado operativo 702C, el dispositivo implantable puede transmitir información de potencia al interrogador. Por ejemplo, la información de potencia puede incluir una potencia disponible o una potencia consumida, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1. En algunas realizaciones, al recibir la información de potencia, el interrogador puede configurarse para ajustar una o más configuraciones de ondas ultrasónicas (por ejemplo, una intensidad de pulso de potencia o un ancho de pulso) en función de la información de potencia. De acuerdo con lo anterior, la potencia proporcionada por el interrogador se puede ajustar basándose en la información de potencia transmitida por el dispositivo implantable al interrogador.

Como se muestra en el diagrama 700, cuando un siguiente comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace descendente (es decir, Tus =Tsincronizar_abajo), el dispositivo implantable puede pasar del estado operativo 702C al estado operativo 702D correspondiente a un modo operativo de selección de modo. En el estado operativo 702D, el dispositivo implantable puede extraer datos de una segunda parte del comando de modo operativo recibido. En algunas realizaciones, los datos extraídos pueden incluir información que selecciona un modo operativo del dispositivo implantable.

Cuando un siguiente comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace ascendente (es decir, Tus = Tsincronizar_arriba), el dispositivo implantable puede pasar del estado operativo 702D al estado operativo 702E correspondiente a un modo operativo de reconocimiento de modo. En el estado operativo 702E, el dispositivo implantable puede transmitir un acuse de recibo al interrogador indicando que la información de selección asociada con la selección de un modo operativo se recibió con éxito.

Cuando un siguiente comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace ascendente (es decir, Tus = Tsincronizar_arriba), el dispositivo implantable puede determinar cuál de uno o más modos operativos de informe ingresar en base a la información de selección recibida previamente en el estado operativo 702D. Por ejemplo, los modos operativos de notificación pueden estar asociados con la transmisión de información asociada con diversas condiciones fisiológicas tales como una temperatura, una frecuencia del pulso, un nivel de pH o una presencia o concentración de un analito específico. Por ejemplo, como se muestra en el diagrama 700, el dispositivo implantable puede pasar al estado operativo 702N correspondiente al modo operativo de temperatura 704C. En algunas realizaciones, la cantidad de información que se puede cargar es limitada (por ejemplo, 4 bits de información). Por lo tanto, como se muestra en el diagrama 700, el modo operativo de temperatura 704C puede incluir múltiples estados operativos 702N-O para transmitir una temperatura medida. En algunas realizaciones, cuando un siguiente comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace descendente (es decir, Tus =Tsincronizar), el dispositivo implantable puede pasar del estado operativo 7020 nuevamente al estado operativo 702C para recalibrar la transmisión de potencia desde el interrogador.

Volviendo al estado operativo 702E, cuando un siguiente comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace descendente (es decir, Tus =Tsincronizar_abajo), el dispositivo implantable puede determinar si ingresar a un modo de registro de actividad neuronal 704Ao un modo de estimulación neuronal 704B basándose en la información de selección recibida previamente en el estado operativo 702D.

En algunas realizaciones, cuando la información de selección indica el modo de registro de actividad neuronal 704A, el dispositivo implantable puede pasar del estado operativo 702E al estado operativo 702F del modo de registro de actividad neuronal 704A. En el modo de registro de actividad neuronal 704A, el dispositivo implantable se puede configurar para recibir parámetros en el estado operativo 702F y transmitir datos de actividad neuronal en los estados operativos 702G-H. Por ejemplo, un parámetro puede incluir una ganancia de amplificador de ganancia programable (PGA) que configura el dispositivo implantable para controlar cuánto amplificar una señal de actividad neuronal detectada. Como se describió anteriormente con respecto al modo operativo de temperatura 704C, los datos del dispositivo, como un registro de actividad neuronal, pueden ser demasiado grandes para transmitirse en una retrodispersión de la segunda parte del comando de modo operativo. De acuerdo con lo anterior, el modo de registro de actividad neuronal 704A puede incluir múltiples estados operativos 702G-H para transmitir todo el registro de actividad neuronal. A continuación se proporcionan detalles adicionales sobre cómo se puede muestrear y registrar la actividad neuronal con respecto a la Fig. 8. En algunas realizaciones, cuando un siguiente comando de modo operativo corresponde al patrón de enlace descendente (es decir, Tus = Tsincronizar_amba), el dispositivo implantable puede pasar del estado operativo 702H de nuevo al estado operativo 702C para recalibrar la transmisión de potencia desde el interrogador.

En algunas realizaciones, cuando la información de selección indica el modo de estimulación neuronal 704B, el dispositivo implantable puede pasar del estado operativo 702E al estado operativo 702I del modo de estimulación neuronal 704B. En el modo de estimulación neuronal 704B y como se muestra en el diagrama 700, el dispositivo implantable puede configurarse para recibir parámetros de estimulación en el estado operativo 702I y transmitir un reconocimiento de los parámetros recibidos en el estado operativo 702J basándose en comandos de modo operativo recibidos sucesivamente.

En el estado operativo 702J, se puede configurar un detector de carga del dispositivo implantable para determinar si un condensador de estimulación está suficientemente cargado para usarse para estimular un nervio. Si el detector de carga indica carga suficiente (es decir, Indicación de carga = 1), el dispositivo implantable pasa al estado operativo 702L; de lo contrario, el dispositivo implantable permanece en el estado operativo 702K en el que el condensador de estimulación continúa cargándose en base a las ondas ultrasónicas recibidas desde el interrogador. En el estado operativo 702L, el dispositivo implantable puede estimular uno o más nervios seleccionados emitiendo un pulso eléctrico a uno o más nervios seleccionados, como se describirá con más detalle a continuación con respecto a la Fig. 8.

Cuando el comando del modo operativo corresponde a un patrón de enlace ascendente, el dispositivo implantable puede pasar al estado operativo 702M correspondiente a un modo operativo de reconocimiento para transmitir un estado de la estimulación tal como se realiza en el estado operativo 702L. Cuando el comando de modo operativo corresponde a un patrón de enlace descendente, el dispositivo implantable puede volver al estado operativo 702K para repetir la estimulación o regresar al estado operativo 702C para recalibrar el dispositivo implantable para ingresar a otros modos operativos dependiendo de los datos incluidos en el comando de modo operativo. Por ejemplo, una instrucción extraída del comando del modo operativo puede solicitar estimulación repetida, lo que provocaría que el dispositivo implantable pase al estado operativo 702K para recargar el condensador de estimulación.

La Fig. 8 ilustra un diagrama 800 de un dispositivo implantable 811 configurado para interactuar con un nervio 814 de un sujeto, de acuerdo con algunas realizaciones. En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 811 puede ser una implementación de ejemplo del dispositivo implantable 104 como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1. Como se muestra en el diagrama 800, el dispositivo implantable 811 puede implantarse en el nervio 814 e incluir uno o más miembros curvados tales como el miembro curvado 802 que se extiende desde un cuerpo 812. El cuerpo 812 del dispositivo implantable 811 puede incluir un circuito integrado 824 (que incluye, por ejemplo, el circuito de modulación y demodulación 112, el circuito de estimulación 114, el circuito de detección 116 o el circuito controlador 120), una memoria no transitoria 826 (por ejemplo, la memoria 180), un circuito de potencia 828 (por ejemplo, circuito de potencia 130), y un transductor ultrasónico 830 (por ejemplo, transductor ultrasónico 108 o circuito transductor ultrasónico 106). En algunas realizaciones, el cuerpo 812 incluye una pluralidad de transductores ultrasónicos que incluyen el transductor ultrasónico 830. De acuerdo con lo anterior, debe entenderse que el transductor ultrasónico 830, como se muestra en el diagrama 800, puede representar una pluralidad de transductores ultrasónicos.

En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 830 puede configurarse para recibir ondas ultrasónicas transmitidas por un interrogador (por ejemplo, el interrogador 102 de la Fig. 1 o el interrogador 202 de la Fig. 2) y convertir la energía mecánica de las ondas ultrasónicas en una señal eléctrica que tiene energía eléctrica. En algunas realizaciones, las ondas ultrasónicas pueden incluir uno o más comandos de modo operativo que son detectados por el circuito integrado 824 para establecer un modo operativo del dispositivo implantable 811 en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos. En algunas realizaciones, la señal eléctrica incluye representaciones eléctricas de uno o más comandos de modo operativo.

En algunas realizaciones, una parte de la señal eléctrica puede ser procesada por el circuito de potencia 828 para alimentar los componentes del dispositivo implantable 811. En algunas realizaciones, el circuito de potencia 828 puede incluir un circuito transportador de potencia (por ejemplo, el circuito transportador de potencia 134j configurado para convertir la señal eléctrica que tiene un primer voltaje en una segunda señal que tiene un segundo voltaje para alimentar varios componentes del circuito integrado 824. En algunas realizaciones, el circuito de potencia 828 puede incluir un circuito rectificador (por ejemplo, un rectificador activo) para convertir la señal eléctrica en forma de CA a una forma de CC donde la señal eléctrica convertida puede asociarse con el primer voltaje. En algunas realizaciones, el circuito transportador de potencia puede incluir una bomba de carga para generar el segundo voltaje mayor que el primer voltaje. En algunas realizaciones, el circuito de potencia 828 puede incluir un dispositivo de almacenamiento de energía (por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento de energía 136) configurado para almacenar el exceso de energía proporcionada por la señal eléctrica y para operar como una fuente de potencia secundaria si la potencia suministrada por el interrogador es insuficiente. En algunas realizaciones, el circuito transportador de potencia se puede configurar para controlar si se debe transmitir potencia hacia o desde el dispositivo de almacenamiento de energía, lo que efectivamente carga o descarga el dispositivo de almacenamiento de energía, respectivamente. En algunas realizaciones, el circuito transportador de potencia puede configurarse para controlar una cantidad de tiempo (por ejemplo, un número de ciclos de reloj) en el que se transmite la potencia además de la dirección del flujo de potencia (por ejemplo, en flujo directo o en flujo inverso).

En algunas realizaciones, el circuito integrado 824 incluye un circuito controlador (por ejemplo, circuito controlador 120) configurado para establecer el modo operativo del dispositivo implantable 811 basándose en un comando de modo operativo recibido en las ondas ultrasónicas, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1.

En algunas realizaciones, el comando de modo operativo puede indicar al dispositivo implantable 811 que entre en un modo de calibración de potencia en el que el circuito controlador puede generar información que indique si se debe transmitir más potencia o menos potencia al interrogador. En algunas realizaciones, el circuito controlador puede configurarse para generar esta información de potencia en función de la potencia disponible suministrada por el circuito de potencia 828 y la potencia consumida por el circuito integrado 824. En algunas realizaciones, la potencia disponible incluye la potencia de suministro proporcionada por el transductor ultrasónico 830 y la potencia accesible proporcionada por el dispositivo de almacenamiento de energía del circuito de potencia 828. En algunas realizaciones, el circuito controlador puede configurarse para controlar el transductor ultrasónico 830 para transmitir al interrogador la información de potencia generada para hacer que el interrogador controle la potencia de las ondas ultrasónicas transmitidas. En algunas realizaciones, la potencia consumida puede ser determinada por el circuito controlador basándose en un modo operativo del dispositivo implantable 811, como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1.

En algunas realizaciones, el comando de modo operativo puede indicar al dispositivo implantable 811 que entre en un modo de estimulación nerviosa o en un modo de detección, cada uno de los cuales puede operar las almohadillas de electrodos 818 en el miembro curvo 802. En algunas realizaciones, el modo de detección puede ser un ejemplo de un modo de enlace ascendente asociado con la transmisión de datos del dispositivo a otros dispositivos tales como un interrogador, como se describió anteriormente con respecto a las Figs. 6B-7.

En algunas realizaciones, en el modo de detección, las almohadillas de electrodos 818 están configuradas para detectar una señal electrofisiológica, y el circuito integrado 824 recibe una señal de detección basada en la señal electrofisiológica. La señal de detección recibida por el circuito integrado 824 puede procesarse (por ejemplo, amplificarse, digitalizarse y/o filtrarse) mediante un circuito de detección (por ejemplo, mediante el circuito de detección 116) antes de ser recibida por el circuito controlador. En algunas realizaciones, el circuito controlador puede acceder a la memoria no transitoria (por ejemplo, la memoria 180) para almacenar datos relacionados con la señal electrofisiológica detectada. En algunas realizaciones, en el modo de detección, el circuito controlador puede configurarse para operar el transductor ultrasónico 830 para emitir una retrodispersión de ondas ultrasónicas recibidas en la que las ondas ultrasónicas retrodispersadas codifican los datos relacionados con la señal electrofisiológica detectada.

En algunas realizaciones, el comando de modo operativo puede indicar al dispositivo implantable 811 que entre en el modo de estimulación nerviosa. En el modo de estimulación, el circuito controlador puede generar una señal de estimulación basada en la señal de detección y operar una o más almohadillas de electrodos 818 para emitir un pulso eléctrico al nervio 814 basado en la señal de estimulación. En algunas realizaciones, el circuito controlador puede acceder a la memoria no transitoria (por ejemplo, la memoria 180) para almacenar datos relacionados con la señal de estimulación o pulso eléctrico emitido al nervio 814. En algunas realizaciones, en el modo de estimulación, el circuito controlador puede configurarse para operar el transductor ultrasónico 830 para emitir una retrodispersión de ondas ultrasónicas recibidas en la que las ondas ultrasónicas retrodispersadas codifican datos relacionados con el estado de la estimulación.

Los datos almacenados en la memoria no transitoria se pueden transmitir de forma inalámbrica a través de ondas ultrasónicas de retrodispersión emitidas por el transductor ultrasónico 830. Como se describió anteriormente con respecto a la Fig. 1, para transmitir datos usando la retrodispersión ultrasónica, el transductor ultrasónico 830 puede recibir primero ondas ultrasónicas y generar una corriente eléctrica que fluye a través de un circuito de modulación. Luego, el circuito controlador puede acceder a la memoria y operar el circuito de modulación para modular la corriente eléctrica que fluye a través del circuito de modulación para codificar los datos. A través de tal proceso, las ondas de retrodispersión ultrasónica emitidas por el transductor ultrasónico 830 pueden codificar los datos.

En algunas realizaciones, como se muestra en el diagrama 800, el miembro curvo 802 puede incluir una primera porción 802a y una segunda porción 802b unidas por el cuerpo 812 en el punto 816. En algunas realizaciones, la primera porción 802a y la segunda porción 802b están conectadas directamente, y el miembro curvado 802 está unido al cuerpo 812 a través de un miembro de conexión. El miembro curvo 802 puede incluir una pluralidad de almohadillas de electrodos 818 en la superficie interior del miembro curvado 802, y las almohadillas de electrodos 818 pueden colocarse radialmente alrededor de un eje paralelo a la longitud del nervio 814. Una separación 820 entre la primera porción 202a y la segunda porción 202b está presente a lo largo del miembro curvo 802 (que puede estar presente de manera similar en otros miembros curvos del dispositivo implantable 811). En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 811 se puede implantar flexionando la primera porción 802a y la segunda porción 802b del miembro curvado 802 hacia afuera, expandiendo así el tamaño de la separación y permitiendo que el nervio 814 u otro tejido filamentoso pase a través de la separación 820 y encaje dentro del espacio cilíndrico formado por el miembro curvado 802. La primera porción 802a y la segunda porción 802b del miembro curvado 802 pueden liberarse, lo que permite que el miembro curvado 802 se envuelva alrededor del nervio 814 u otro tejido filamentoso.

La pluralidad de almohadillas de electrodos 818 como se muestra en la Fig. 8 están fuera del nervio 814, pero en contacto directo con el epineuro del nervio 814. El nervio 814 puede incluir varios fascículos 822. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 dentro del miembro curvo 802 pueden operarse para la emisión dirigida de un pulso eléctrico a uno o más fascículos 822 u otro subconjunto de fibras nerviosas, y/o operarse para la detección dirigida de una señal electrofisiológica transmitida por uno o más de fascículos 822 u otro subconjunto de fibras nerviosas. Por ejemplo, las almohadillas de electrodos 818 pueden activarse selectivamente mediante el circuito controlador dentro del circuito integrado 824, que está alojado dentro del cuerpo 812, para emitir un pulso eléctrico dirigido a uno o más fascículos 822. En otro ejemplo, las almohadillas de electrodos 818 son operadas por el circuito controlador para detectar una señal electrofisiológica transmitida por uno o más fascículos 822 dentro del nervio 814. En alguna realización, el miembro curvo 802 puede configurarse para detectar la señal electrofisiológica transmitida por el nervio 814 o un subconjunto de fibras nerviosas, emitir un pulso eléctrico al nervio 814 o dirigido a un subconjunto de fibras nerviosas, o ambos detectar la señal electrofisiológica transmitida por nervio 814 o un subconjunto de fibras nerviosas y emitir un pulso eléctrico al nervio 814 o dirigido a un subconjunto de fibras nerviosas. Por ejemplo, el dispositivo implantable 811 puede incluir una pluralidad de miembros curvos (incluido el miembro curvo 802) en el que un primer miembro curvo puede configurarse para detectar la señal electrofisiológica transmitida por el nervio 814 o un subconjunto de fibras nerviosas, y un segundo miembro curvo puede ser configurado para emitir un pulso eléctrico al nervio 814 o dirigido a un subconjunto de fibras nerviosas.

En algunas realizaciones, el miembro curvo 802 puede dimensionarse para acoplarse a un nervio seleccionado 814 o tejido fibroso que contiene el nervio 814. El nervio 814 puede ser la médula espinal o un nervio periférico. En algunas realizaciones, el nervio 814 es un nervio autónomo o un nervio somático. En algunas realizaciones, el nervio 814 es un nervio simpático o un nervio parasimpático. En algunas realizaciones, el nervio 814 es un nervio vago, un nervio mesentérico, un nervio esplénico, un nervio ciático, un nervio tibial, un nervio pudendo, un ganglio celíaco, un nervio sacro o cualquier rama del mismo.

El tamaño, la forma y la separación del miembro curvo 802 en el dispositivo implantable 811 pueden depender del tipo y tamaño del tejido en el que se acopla el dispositivo implantable 811. En algunas realizaciones, dos o más miembros curvos del dispositivo implantable 811 están espaciados aproximadamente 0,25 mm o más (tal como aproximadamente 0,5 mm o más, aproximadamente 1 mm o más, aproximadamente 2 mm o más, aproximadamente 3 mm o más, aproximadamente 4 mm o más, aproximadamente 5 mm o más, aproximadamente 6 mm o más, o aproximadamente 7 mm o más). En algunas realizaciones, los dos o más miembros curvados están separados por aproximadamente 8 mm o menos (tal como aproximadamente 7 mm o menos, aproximadamente 6 mm o menos, aproximadamente 5 mm o menos, aproximadamente 4 mm o menos, aproximadamente 3 mm o menos), aproximadamente 2 mm o menos, aproximadamente 1 mm o menos, o aproximadamente 0,5 mm o menos). A modo de ejemplo, los dos o más miembros curvados pueden estar espaciados de aproximadamente 0,25 mm a aproximadamente 0,5 mm, de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 1 mm, de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 2 mm, de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 3 mm, de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 4 mm, aproximadamente 4 mm a aproximadamente 5 mm, aproximadamente 5 mm a aproximadamente 6 mm, aproximadamente 5 mm a aproximadamente 7 mm, o aproximadamente 7 mm a aproximadamente 8 mm de separación. El ancho del miembro curvado 802 también puede variar dependiendo de la aplicación del dispositivo implantable 811 o del tejido enganchado por el dispositivo implantable 811. En algunas realizaciones, el ancho del miembro curvado 802 es aproximadamente 100 pm o más (tal como aproximadamente 150 pm o más, aproximadamente 250 pm o más, aproximadamente 500 pm o más, aproximadamente 1 mm o más, o aproximadamente 1,5 mm o más). En algunas realizaciones, el ancho del miembro curvado 502 es aproximadamente 2 mm o menos (tal como aproximadamente 1,5 mm o menos, aproximadamente 1 mm o menos, aproximadamente 500 |jm o menos, aproximadamente 250 jm o menos, o aproximadamente 150 jm o menos. En algunas realizaciones, la anchura de los miembros curvos 502 es de aproximadamente 100 jm a aproximadamente 2 mm (tal como de aproximadamente 100 jm a aproximadamente 150 jm , de aproximadamente 150 jm a aproximadamente 250 jm , de aproximadamente 250 jm a aproximadamente 500 jm , de aproximadamente 500 jm a aproximadamente 1 mm, aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1,5 mm, o aproximadamente 1,5 mm a aproximadamente 2 mm). La superficie interior del miembro curvado 802 forma un espacio cilindrico a través del cual pasa el nervio 814 y/o el tejido filamentoso. El diámetro del espacio cilindrico formado por el miembro curvado 802 depende del nervio objetivo y/o tejido filamentoso en el que se acoplará el dispositivo implantable 811. En algunas realizaciones, el miembro curvo 802 forma un espacio cilindrico con un diámetro de aproximadamente 50 jm a aproximadamente 15 mm (por ejemplo, aproximadamente 50 jm a aproximadamente 100 jm , aproximadamente 100 jm a aproximadamente 250 jm , aproximadamente 250 jm a aproximadamente 500 jm , aproximadamente 500 jm a aproximadamente 1 mm, aproximadamente 1 mm a aproximadamente 1,5 mm, aproximadamente 1,5 mm a aproximadamente 2,5 mm, aproximadamente 2,5 mm a aproximadamente 5 mm, aproximadamente 5 mm a aproximadamente 10 mm, o aproximadamente 10 mm a aproximadamente 15 mm).

En algunas realizaciones, el dispositivo implantable 811 incluye uno o más miembros de sujeción adicionales configurados para asegurar el dispositivo implantable 811 al tejido filamentoso. Dichos miembros de sujeción pueden incluir, por ejemplo, bucles para suturar el dispositivo implantable a una estructura anatómica (tal como el tejido o nervio filamentoso, u otro tejido que rodee el tejido o nervio filamentoso), pasadores o abrazaderas. Por ejemplo, el dispositivo implantable 811 puede suturarse al tejido o nervio filamentoso 814, o al tejido que rodea el tejido o nervio filamentoso, para limitar el movimiento del dispositivo implantable 811 una vez implantado.

En alguna realización, el miembro curvo 802 del dispositivo implantable 811 puede incluir un metal, una aleación metálica, una cerámica, un silicio o un material no polimérico. El miembro curvo 802 puede ser flexible y preferiblemente está suspendido de manera que el miembro curvado 802 pueda colocarse alrededor del nervio 814 y/o tejido filamentoso. En algunas realizaciones, el miembro curvado 802 o una porción del miembro curvado 802 está recubierto con un recubrimiento elastomérico o un recubrimiento no elastomérico, que es preferiblemente bioinerte, tal como polidimetilsioloxano (PDMS), una silicona, un polímero de uretano, un poli(p -xilileno)polímero (tal como un polímero de poli(p-xilileno) vendido bajo el nombre comercial PARYLENE®), o una poliimida. El miembro curvo 802 puede incluir una pluralidad de almohadillas de electrodos 818 en una superficie interior. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 en la superficie interna del miembro curvado 802 no están recubiertas con el recubrimiento elastomérico o el recubrimiento de polímero no elastomérico, aunque la superficie interna puede estar recubierta con un material conductor (por ejemplo, galvanizado con un polímero PEDOT o un metal para mejorar las características eléctricas de la almohadilla del electrodo). Por consiguiente, en algunas realizaciones, sólo la superficie exterior del miembro curvo 802 está recubierta con el revestimiento. Opcionalmente, el recubrimiento recubre además la carcasa del cuerpo 812.

En algunas realizaciones, la pluralidad de almohadillas de electrodos 818 puede incluir 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 o más almohadillas de electrodos, tales como entre aproximadamente 3 y aproximadamente 50 almohadillas de electrodos, entre aproximadamente 3 y aproximadamente 5 almohadillas de electrodos, entre aproximadamente 5 y aproximadamente 10 almohadillas de electrodos, entre aproximadamente 10 y aproximadamente 25 almohadillas de electrodos, o entre aproximadamente 25 y aproximadamente 50 almohadillas de electrodos. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos dentro de la pluralidad de almohadillas de electrodos 818 pueden activarse selectivamente mediante el circuito controlador, lo que permite la emisión de pulsos eléctricos dirigidos, como se describe más detalladamente en el presente documento.

En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 pueden incluir cualquier material conductor adecuado, tal como uno o más (o una aleación de uno o más de) tungsteno, platino, paladio, oro, iridio, niobio, tantalio o titanio. El material de las almohadillas de los electrodos de detección y de las almohadillas de los electrodos de estimulación pueden ser iguales o diferentes. El tamaño y la forma de las almohadillas de electrodos 818 también pueden ser iguales o diferentes. Por ejemplo, las almohadillas de electrodos 818 en un miembro curvo dado 802 pueden ser del mismo o diferente tamaño, y las almohadillas de electrodos en diferentes miembros curvos pueden ser del mismo o diferente tamaño.

En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 del dispositivo implantable 811 se colocan mediante el miembro curvado 802 para estar en comunicación eléctrica con el nervio 814. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 no están en contacto directo con el nervio 814 (por ejemplo, en contacto exterior y no indirecto con el nervio 814), pero están en comunicación eléctrica con el nervio 814. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 se colocan dentro de aproximadamente 2 mm (por ejemplo, dentro de aproximadamente 1.8 mm, dentro de aproximadamente 1.6 mm, dentro de aproximadamente 1.4 mm, dentro de aproximadamente 1.2 mm, dentro de aproximadamente 1.0 mm, dentro de aproximadamente 0.8 mm, dentro de aproximadamente 0.6 mm), dentro de aproximadamente 0.4 mm, o dentro de aproximadamente 0.2 mm) del nervio 814. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 están configuradas para penetrar el epineuro del nervio 814 en una o más ubicaciones. Por ejemplo, las almohadillas de electrodos 818 pueden tener forma de aguja, lo que permite la penetración del epineuro. En algunas realizaciones, las almohadillas de electrodos 818 entran en contacto directamente con el nervio 814, por ejemplo, el epineuro del nervio 814.

En algunas realizaciones, el cuerpo 812 incluye una carcasa, que puede incluir una base, una o más paredes laterales y una parte superior. La carcasa puede contener un transductor ultrasónico 830 y un circuito integrado 824. La carcasa puede sellarse (por ejemplo, mediante soldadura o soldadura por láser) para evitar que el fluido intersticial entre en contacto con el transductor ultrasónico 830 o el circuito integrado 824. La carcasa está hecha preferiblemente de un material bioinerte, tal como un metal bioinerte (por ejemplo, acero o titanio) o una cerámica bioinerte (por ejemplo, titania o alúmina). La carcasa (o la parte superior de la carcasa) puede ser delgada para permitir que las ondas ultrasónicas penetren a través de la carcasa. En algunas realizaciones, el espesor de la carcasa es de aproximadamente 100 micrómetros (pm) o menos, tal como aproximadamente 75 pm o menos, aproximadamente 50 pm o menos, aproximadamente 25 pm o menos, o aproximadamente 10 pm o menos. En algunas realizaciones, el espesor de la carcasa es de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 10 pm, de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 25 pm, de aproximadamente 25 pm a aproximadamente 50 pm, de aproximadamente 50 pm a aproximadamente 75 pm, o de aproximadamente 75 pm a aproximadamente 100 pm en espesor.

En algunas realizaciones, el cuerpo 812 del dispositivo implantable 811 es relativamente pequeño, lo que permite una implantación cómoda y a largo plazo al tiempo que limita la inflamación del tejido que a menudo se asocia con los dispositivos médicos implantables. En algunas realizaciones, la dimensión más larga del cuerpo 812 es de aproximadamente 10 mm o menos, tal como de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 9 mm, o de aproximadamente 6 mm a aproximadamente 8 mm.

En algunas realizaciones, el cuerpo 812 incluye un material, tal como un polímero, dentro de la carcasa. El material puede llenar el espacio vacío dentro de la carcasa para reducir el desajuste de impedancia acústica entre el tejido fuera de la carcasa y dentro de la carcasa. De acuerdo con lo anterior, el cuerpo 812 preferiblemente está desprovisto de aire o vacío, de acuerdo con algunas realizaciones.

En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 830 puede incluir un transductor ultrasónico micromecanizado, tal como un transductor ultrasónico micromecanizado capacitivo (CMUT) o un transductor ultrasónico micromecanizado piezoeléctrico (PMUT), o puede incluir un transductor piezoeléctrico masivos. Los transductores piezoeléctricos masivos pueden ser cualquier material natural o sintético, como cristal, cerámica o polímero. Ejemplos de materiales de transductor piezoeléctrico masivos pueden incluir titanato de bario (BaTiOa), titanato de circonato de plomo (PZT), óxido de zinc (ZO), nitruro de aluminio (AIN), cuarzo, berlinita (APO4), topacio, langasita (LaaGasSiO-n), ortofosfato de galio (GaPO4), niobato de litio (LiNbOa), tantalita de litio (LiTaOa), niobato de potasio (KNbOa), tungstato de sodio (Na2WO3), ferrita de bismuto (BiFeOa), (di)fluoruro de polivinilideno (PVDF) y niobato de plomo y magnesio-titanato de plomo (PMN-PT).

En algunas realizaciones, el transductor piezoeléctrico masivos es aproximadamente cúbico (es decir, una relación de aspecto de aproximadamente 1:1:1 (largo:ancho:alto)). En algunas realizaciones, el transductor piezoeléctrico es similar a una placa, con una relación de aspecto de aproximadamente 5:5:1 o mayor en el aspecto de longitud o ancho, tal como aproximadamente 7:5:1 o mayor, o aproximadamente 10:10:1 o mayor. En algunas realizaciones, el transductor piezoeléctrico masivos es largo y estrecho, con una relación de aspecto de aproximadamente 3:1:1 o mayor, la dimensión más larga está alineada con la dirección de las ondas de retrodispersión ultrasónica (es decir, el eje de polarización). En algunas realizaciones, una dimensión del transductor piezoeléctrico masivos es igual a la mitad de la longitud de onda (A) correspondiente a la frecuencia de excitación o frecuencia resonante del transductor. En la frecuencia resonante, la onda de ultrasonido que incide en cualquiera de las caras del transductor sufrirá un cambio de fase de 180° para alcanzar la fase opuesta, provocando el mayor desplazamiento entre las dos caras. En algunas realizaciones, la altura del transductor piezoeléctrico es de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 1000 pm (tal como de aproximadamente 40 pm a aproximadamente 400 pm, de aproximadamente 100 pm a aproximadamente 250 pm, de aproximadamente 250 pm a aproximadamente 500 pm, o de aproximadamente 500 pm a aproximadamente 1000 pm). En algunas realizaciones, la altura del transductor piezoeléctrico es aproximadamente 5 mm o menos (tal como aproximadamente 4 mm o menos, aproximadamente 3 mm o menos, aproximadamente 2 mm o menos, aproximadamente 1 mm o menos, aproximadamente 500 pm o menos, aproximadamente 400 pm o menos, 250 pm o menos, aproximadamente 100 pm o menos, o aproximadamente 40 pm o menos). En algunas realizaciones, la altura del transductor piezoeléctrico es aproximadamente 20 pm o más (tal como aproximadamente 40 pm o más, aproximadamente 100 pm o más, aproximadamente 250 pm o más, aproximadamente 400 pm o más, aproximadamente 500 pm o más, aproximadamente 1 mm o más, aproximadamente 2 mm o más, aproximadamente 3 mm o más, o aproximadamente 4 mm o más) de longitud.

En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 830 tiene una longitud de aproximadamente 5 mm o menos (tal como aproximadamente 4 mm o menos, aproximadamente 3 mm o menos, aproximadamente 2 mm o menos, aproximadamente 1 mm o menos, aproximadamente 500 |jm o menos, aproximadamente 400 |jm o menos, 250 jm o menos, aproximadamente 100 jm o menos, o aproximadamente 40 jm o menos) en la dimensión más larga. En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 830 tiene una longitud de aproximadamente 20 jm o más (tal como aproximadamente 40 jm o más, aproximadamente 100 jm o más, aproximadamente 250 jm o más, aproximadamente 400 jm o más, aproximadamente 500 jm o más, aproximadamente 1 mm o más, aproximadamente 2 mm o más, aproximadamente 3 mm o más, o aproximadamente 4 mm o más) en la dimensión más larga.

En algunas realizaciones, el transductor ultrasónico 830 está conectado a dos electrodos para permitir la comunicación eléctrica con el circuito integrado 824. El primer electrodo está unido a una primera cara del transductor ultrasónico 830 y el segundo electrodo está unido a una segunda cara del transductor ultrasónico 830, con la primera cara y la segunda cara en lados opuestos del transductor ultrasónico 830 a lo largo de una dimensión. En algunas realizaciones, los electrodos incluyen plata, oro, platino, negro platino, poli(3,4-etilendioxitiofeno (PEDOT)), un polímero conductor (tal como PDMS o poliimida conductora) o níquel. En algunas realizaciones, el eje entre los electrodos del transductor ultrasónico 830 es ortogonal al movimiento del transductor ultrasónico 830.

La descripción anterior establece métodos, parámetros y similares a modo de ejemplo. Sin embargo, se debe reconocer que dicha descripción no pretende ser una limitación del alcance de la presente divulgación, sino que se proporciona como una descripción de realizaciones ejemplares. Las realizaciones ilustrativas descritas anteriormente no pretenden ser exhaustivas ni limitar la divulgación a las formas precisas divulgadas. Son posibles muchas modificaciones y variaciones en vista de las enseñanzas anteriores. Las realizaciones se eligieron y describieron para explicar mejor los principios de las técnicas divulgadas y sus aplicaciones prácticas. De este modo, otros expertos en la técnica pueden utilizar mejor las técnicas y diversas realizaciones con diversas modificaciones que sean adecuadas para el uso particular contemplado.

Aunque la descripción y los ejemplos se han descrito completamente con referencia a las figuras adjuntas, cabe señalar que diversos cambios y modificaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica. Debe entenderse que tales cambios y modificaciones están incluidos dentro del alcance de la divulgación y los ejemplos tal como se definen en las reivindicaciones. En la descripción anterior de la divulgación y las realizaciones, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran, a modo de ilustración, realizaciones específicas que se pueden poner en práctica. Debe entenderse que se pueden practicar otras realizaciones y ejemplos, y se pueden realizar cambios sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

Aunque la descripción anterior utiliza los términos primero, segundo, etc. para describir diversos elementos, estos elementos no deberían estar limitados por los términos. Estos términos sólo se utilizan para distinguir un elemento de otro.

La referencia a “aproximadamente” o “aproximadamente” en el presente documento incluye (y describe) variaciones que están dirigidas a ese valor o parámetro per se. Por ejemplo, la descripción que hace referencia a “acerca de X” incluye la descripción de “X”.

Se entiende que los aspectos y variaciones de la invención descrita en el presente documento incluyen aspectos y variaciones que “consisten” y/o “que consistan esencialmente en”.

Los términos “ implantable” e “ implantado” se refieren a un objeto que es completamente implantable o completamente implantado en un sujeto de manera que ninguna parte del objeto traspasa la superficie del sujeto.

El término “sustancialmente” se refiere al 90 % o más. Por ejemplo, un miembro curvado que rodea sustancialmente una sección transversal de un nervio se refiere a un miembro curvado que rodea el 90 % o más de la sección transversal del nervio.

Los términos “sujeto” y “paciente” se usan indistintamente en el presente documento para referirse a un animal vertebrado tal como un ser humano.

Los términos “trato”, “tratar” y “tratamiento” se usan como sinónimos en el presente documento para referirse a cualquier acción que proporcione un beneficio a un sujeto que padece una enfermedad o afección, incluida la mejora de la afección mediante la disminución, inhibición, supresión o eliminación de al menos un síntoma, retraso en la progresión de la enfermedad o afección, retraso en la recurrencia de la enfermedad o afección, o inhibición de la enfermedad o afección.

Cuando se proporciona un rango de valores, se debe entender que cada valor intermedio entre el límite superior e inferior de ese rango, y cualquier otro valor declarado o intermedio en ese rango establecido, está incluido dentro del alcance de la presente divulgación. Cuando el rango indicado incluye límites superiores o inferiores, los rangos que excluyen cualquiera de esos límites incluidos también se incluyen en la presente divulgación.

Además, también debe entenderse que las formas singulares “un”, “una” y “el” utilizadas en la descripción anterior pretenden incluir también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. También debe entenderse que el término “y/o”, tal como se utiliza en el presente documento, se refiere y abarca cualquiera y todas las combinaciones posibles de uno o más de los elementos enumerados asociados. Debe entenderse además que los términos “ incluye”, “que incluye”, “comprende” y/o “que comprende”, cuando se usan en el presente documento, especifican la presencia de características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o indicados o unidades, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes, unidades y/o grupos de los mismos.

El término “si” puede interpretarse en el sentido de “cuando” o “sobre” o “en respuesta a la determinación” o “en respuesta a la detección”, dependiendo del contexto. De manera similar, la frase “si se determina” o “si se detecta [una condición o evento declarado]” puede interpretarse en el sentido de “al determinarse” o “en respuesta a la determinación” o “al detectar [la condición o evento declarado] “ o “en respuesta a la detección de [la condición o evento declarado]”, de acuerdo con el contexto.

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Los aspectos, realizaciones y ejemplos divulgados en el presente documento que no caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invención y se proporcionan simplemente con fines ilustrativos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para operar un dispositivo implantable (104) que utiliza ondas ultrasónicas, que comprende, en el dispositivo implantable:

recibir ondas ultrasónicas que comprende un comando de modo operativo que comprende una primera porción y una segunda porción;

determinar que la primera parte del comando de modo operativo corresponde a un patrón de una pluralidad de patrones predeterminados; y

establecer un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos basados en el patrón, en el que la pluralidad de modos operativos comprende un modo de enlace descendente para descargar datos de las ondas ultrasónicas recibidas y un modo de enlace ascendente para cargar datos generados en el dispositivo implantable a un dispositivo externo que utiliza las ondas ultrasónicas recibidas;

en el que:

cuando el patrón está asociado con la carga de datos, el método comprende configurar el modo operativo en el modo de enlace ascendente para cargar datos del dispositivo asociados con el modo de enlace ascendente; y retrodispersar las ondas ultrasónicas, en el que las ondas ultrasónicas retrodispersadas codifican los datos del dispositivo en una retrodispersión de la segunda parte del comando de modo operativo; y

cuando el patrón está asociado con la descarga de datos, el método comprende establecer el modo operativo en el modo de enlace descendente para extraer datos de la segunda parte del comando del modo operativo.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el comando de modo operativo comprende además una tercera parte que comprende ondas ultrasónicas que el dispositivo implantable puede utilizar para alimentar componentes del dispositivo implantable.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que:

la primera parte comprende un único impulso que indica un inicio del comando de modo operativo, y/o la primera porción comprende una secuencia de dos o más pulsos, y/o

la pluralidad de patrones predeterminados comprende una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, una pluralidad de amplitudes correspondientes o una pluralidad de cambios de fase o frecuencia correspondientes, y/o

la pluralidad de patrones predeterminados comprende una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, y en el que una o más de las duraciones de pulso se establecen en base a un período de señal portadora de las ondas ultrasónicas recibidas, en el que determinar que el comando de modo operativo corresponde al patrón comprende opcionalmente:

convertir las ondas ultrasónicas en una señal eléctrica que comprende una representación del comando de modo operativo; y

contar un número de casos en los que una primera porción de la señal eléctrica cruza un nivel de voltaje predefinido, en el que el número de casos corresponde al patrón determinado.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que:

el modo de enlace ascendente comprende un modo de reconocimiento y los datos del dispositivo comprenden un reconocimiento de que el dispositivo implantable extrajo con éxito una instrucción operativa de segundas ondas ultrasónicas recibidas por el dispositivo implantable, y/o

el modo de enlace ascendente comprende un modo de informe de condición fisiológica, y en el que los datos del dispositivo comprenden información asociada con una condición fisiológica detectada por el dispositivo implantable en el modo de informe de condición fisiológica, y/o

el modo de enlace ascendente comprende un modo de informe de actividad neuronal, y en el que los datos del dispositivo comprenden información asociada con una señal electrofisiológica detectada por el dispositivo implantable en el modo de informe de actividad neuronal, y/o

los datos del dispositivo comprenden información asociada con un pulso eléctrico emitido por el dispositivo implantable, y en el que el pulso eléctrico está configurado para modular la actividad de un nervio objetivo, en el que el dispositivo implantable está configurado opcionalmente para emitir el pulso eléctrico en respuesta a una instrucción operativa extraída a partir de segundas ondas ultrasónicas recibidas por el dispositivo implantable cuando el modo operativo del dispositivo implantable se estableció en un modo de enlace descendente.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende:

mantener un estado operativo actual del dispositivo implantable basado en una lógica operativa que define transiciones entre estados operativos, en el que el dispositivo implantable está configurado para operar de acuerdo con el estado operativo actual;

pasar del estado operativo actual al siguiente estado operativo de la lógica de operación basándose en el comando del modo operativo; y

configurar el dispositivo implantable para operar de acuerdo con el siguiente estado operativo, en el que la lógica de operación se implementa opcionalmente mediante un microprocesador, un microcontrolador o una máquina de estados finitos (FSM).

6. Un dispositivo implantable (104) operado usando ondas ultrasónicas, que comprende

un transductor ultrasónico (106) configurado para recibir ondas ultrasónicas que comprende un comando de modo operativo que comprende una primera porción y una segunda porción; y

un circuito controlador (120) configurado para:

establecer un modo operativo del dispositivo implantable en un modo operativo entre una pluralidad de modos operativos basándose en el patrón, en el que la pluralidad de modos operativos comprende uno o más de un modo de enlace descendente para descargar datos de las ondas ultrasónicas recibidas y un modo de enlace ascendente para cargar datos generados en el dispositivo implantable a un dispositivo externo que utiliza las ondas ultrasónicas recibidas,

en el que:

cuando el patrón está asociado con la carga de datos, el controlador establece el modo operativo en un modo de enlace ascendente para cargar datos del dispositivo asociados con el modo de enlace ascendente; y el transductor ultrasónico está configurado para retrodispersar las ondas ultrasónicas que codifican los datos del dispositivo en una retrodispersión de la segunda parte del comando de modo operativo; y

cuando el patrón está asociado con la descarga de datos, el circuito controlador establece el modo operativo en un modo de enlace descendente para extraer datos de la segunda parte del comando del modo operativo.

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que:

la primera parte comprende un único pulso que indica un inicio del comando de modo operativo, o la primera porción comprende una secuencia de dos o más pulsos, o

la pluralidad de patrones predeterminados comprende una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, una pluralidad de amplitudes correspondientes, o una pluralidad de cambios de fase o frecuencia correspondientes, o

la pluralidad de patrones predeterminados comprende una pluralidad de duraciones de pulso correspondientes, y en el que una o más de las duraciones de pulso se establecen en base a un período de señal portadora de las ondas ultrasónicas recibidas.

8. El dispositivo de la reivindicación 6 o 7, en el que, para determinar que el comando de modo operativo corresponde al patrón:

el transductor ultrasónico está configurado para convertir las ondas ultrasónicas en una señal eléctrica que comprende una representación del comando de modo operativo, y

el circuito controlador está configurado para contar un número de casos en los que una primera porción de la señal eléctrica cruza un nivel de voltaje predefinido, en el que el número de casos corresponde al patrón determinado.

9. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 6-8, en el que:

los datos del dispositivo comprenden información asociada con un pulso eléctrico emitido por el dispositivo implantable, y en el que el pulso eléctrico está configurado para modular la actividad de un nervio objetivo, opcionalmente el dispositivo comprende: un circuito de estimulación configurado para emitir el pulso eléctrico en respuesta a una instrucción de operación extraída de las segundas ondas ultrasónicas recibidas por el dispositivo implantable cuando el modo operativo del dispositivo implantable estaba configurado en un modo de enlace descendente.

10. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 6-9, en el que los datos extraídos están asociados con la medición de una condición fisiológica, y en el que el dispositivo comprende un circuito de detección configurado para medir la condición fisiológica en respuesta a los datos que se extraen,

opcionalmente en el que:

la condición fisiológica comprende una temperatura, una frecuencia del pulso, una presión sanguínea, un nivel de pH, una presencia de un analito, o una concentración del analito, y/o

la condición fisiológica comprende una concentración de un analito, y en el que el analito es oxígeno o glucosa, y/o

los datos extraídos están asociados con el registro de una señal electrofisiológica,

en el que el dispositivo comprende dos o más electrodos que están en comunicación eléctrica con un nervio de un sujeto, y en el que los dos o más electrodos están configurados para registrar la señal electrofisiológica, en el que opcionalmente los dos o más electrodos están configurados para registrar la señal electrofisiológica en respuesta a los datos extraídos de la segunda parte.

11. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 6-10, en el que los datos extraídos están asociados con la estimulación de un nervio, en el que el dispositivo comprende dos o más electrodos que están en comunicación eléctrica con el nervio de un sujeto, en el que los dos o más electrodos están configurados para emitir uno o más pulsos eléctricos configurados para modular la actividad del nervio en respuesta a los datos extraídos de la segunda porción.

12. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 6-11, en el que el circuito controlador está configurado para:

transición del estado operativo actual al siguiente estado operativo de la lógica de operación basada en el comando del modo operativo; y

configurar el dispositivo implantable para que opere de acuerdo con el siguiente estado operativo.

13. El dispositivo de la reivindicación 12, en el que lógica operativa se implementa mediante un microprocesador, un microcontrolador o una máquina de estados finitos (FSM).