使用超声波刺激组织的植入物制造技术

本文描述了配置成发射电脉冲的可植入装置

【技术实现步骤摘要】
使用超声波刺激组织的植入物
[0001]本申请是申请号为
2017800547778、
申请日为
2017
年
07
月
07
日
、
专利技术名称为“使用超声波刺激组织的植入物”的专利技术专利的分案申请
。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求
2016
年7月7日提交的名称为“NEURAL DUST AND ULTRASONIC BACKSCATER IMPLANTS AND SYSTEMS,AND APPLICATIONS FOR SUCH SYSTEMS(
神经尘埃和超声反向散射植入物和系统以及用于该系统的应用
)”的美国临时申请第
62/359,672
号的优先权，其通过引用并入本文用于所有目的
。
[0004]关于联邦政府资助研究的声明
[0005]本专利技术是在国防高级研究计划局
(DARPA)
授予的批准号
HR0011
‑
15
‑2‑
0006
和国立卫生研究院
(NIH)
授予的
R21
‑
E027570
下通过政府支持完成的
。
政府对本专利技术享有一定权利
。


[0006]本专利技术涉及使用用于发射电脉冲或刺激组织的超声波来操作的可植入装置
。

技术介绍
r/>[0007]新兴的生物电子医学领域寻求破解和调节体内电生理活动以达到靶器官的治疗效果的方法
。
目前与周围神经
、
中枢神经系统和
/
或肌肉接口的方法严重依赖导线，造成长期使用的问题，而新兴的无线方法缺乏询问小直径神经所需的尺寸可扩展性
。
此外，传统的基于电极的技术缺乏以高空间分辨率从神经记录或从神经束内的许多离散位点独立记录的能力
。
[0008]最近的技术进步和基础发现再次引起了对与周围神经系统接口的可植入系统的兴趣
。
周围神经刺激装置的早期临床成功，例如那些用于治疗截瘫患者的睡眠呼吸暂停或控制膀胱功能的装置，已经促使临床医生和研究人员提出从糖尿病到类风湿性关节炎的新疾病靶点
。
然而，目前已知的神经刺激装置通常是完全外部装置并且不能刺激深层组织，不能完全植入，或者不能准确地刺激神经而不会有脱靶刺激风险
。
[0009]专利技术概述
[0010]本文提供了被配置为向组织发射电脉冲的可植入装置，包括可植入装置和用于操作可植入装置的询问器的系统，以及包括被配置为检测生理系统的第一装置和配置为响应于询问器接收到生理信号而向组织发射电脉冲的可植入装置的闭环系统
。
还提供了配置成操作一个或多个可植入装置的计算机系统
。
还提供了刺激组织的方法
。
[0011]在一些实施方案中，提供了一种可植入装置，包括超声换能器，该超声换能器被配置为接收超声波，该超声波为可植入装置供电并编码触发信号；第一电极和第二电极，被配置为与组织电连通并且响应于触发信号而向组织发射电脉冲；以及包括能量储存电路的集成电路
。
在一些实施方案中，电脉冲是电流脉冲
。
在一些实施方案中，电脉冲是电压脉冲
。
[0012]在一些实施方案中，第一电极和第二电极在组织内或与组织接触
。
在一些实施方
案中，组织是肌肉组织
、
器官或神经组织
。
在一些实施方案中，组织是外周神经系统或中枢神经系统的部分
。
在一些实施方案中，组织是骨骼肌
、
平滑肌或心肌
。
[0013]在一些实施方案中，集成电路包括数字电路
。
在一些实施方案中，集成电路包括混合信号集成电路，其被配置为操作第一电极和第二电极
。
在一些实施方案中，集成电路包括电源电路，电源电路包括能量储存电路
。
[0014]在一些实施方案中，可植入装置包括主体，该主体包括超声换能器和集成电路，其中主体在最长尺寸上的长度为约
5mm
或更短
。
在一些实施方案中，所述主体具有约
5mm3或更小的体积
。
在一些实施方案中，可植入装置包括非响应性反射器
。
[0015]在一些实施方案中，可植入装置包含三个或更多个电极
。
[0016]在一些实施方案中，集成电路包括模数转换器
(ADC)。
[0017]在一些实施方案中，可植入装置包括调制电路，该调制电路被配置为调制流过超声换能器的电流
。
在一些实施方案中，调制电流对信息进行编码，并且超声换能器被配置为发射编码有信息的超声波
。
在一些实施方案中，信息包括验证可植入装置发射了电脉冲的信号
、
指示储存在能量储存电路中的能量的量的信号或检测到的阻抗
。
在一些实施方案中，可植入装置包括配置成操作调制电路的数字电路
。
在一些实施方案中，数字电路被配置为将数字化信号发送到调制电路
。
在一些实施方案中，数字化信号包括唯一的可植入装置标识符
。
[0018]在一些实施方案中，超声换能器被配置为接收为可植入装置供电的超声波
。
在一些实施方案中，超声换能器配置成从包括一个或多个超声换能器的询问器接收超声波
。
在一些实施方案中，超声换能器是体压电换能器
、
压电微机械超声换能器
(PMUT)
或电容微机械超声换能器
(CMUT)。
[0019]在一些实施方案中，将可植入装置植入受试者体内
。
在一些实施方案中，受试者是人
。
[0020]在一些实施方案中，可植入装置至少部分地被生物相容性材料包封
。
在一些实施方案中，第一电极和第二电极的至少一部分未被生物相容性材料包封
。
[0021]本文还提供了一种系统，其包括一个或多个可植入装置和询问器，所述询问器包括一个或多个超声换能器，所述超声换能器配置成将超声波发送到所述一个或多个可植入装置，其中所述超声波为所述一个或多个可植入装置供电
。
在一些实施方案中，超声波对触发信号进行编码
。
在一些实施方案中，该系统包括多个可植入装置
。
在一些实施方案中，询问器被配置为对发射的超声波进行波束控制，以将发送的超声波交替地聚焦在多个可植入装置的第一部分上，或者将发送的超声波聚焦在多个可植入装置的第二部分上
。
在一些实施方案中，询问器被配置为同时从至少两个可植入装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
可植入装置，包括：超声换能器，被配置为接收为可植入装置供电并对触发信号进行编码的超声波；第一电极和第二电极，被配置为与组织电连通并且响应于所述触发信号而向所述组织发射电脉冲；以及集成电路，包括能量储存电路
。2.
根据权利要求1所述的可植入装置，其中所述电脉冲是电流脉冲
。3.
根据权利要求1所述的可植入装置，其中所述电脉冲是电压脉冲
。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的可植入装置，其中所述第一电极和所述第二电极在所述组织内或与所述组织接触
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的可植入装置，其中所述集成电路包括数字电路
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的可植入装置，其中所述集成电路包括混合信号集成电路，所述混合信号集成电路配置成操作所述第一电极和所述第二电极
。7.
根据权利要求1‑6中任一项所述的可植入装置，其中所述集成电路包括电源电路，所述电源电路包括所述能量储存电路
。8.
根据权利要求1‑7中任一项所述的可植入装置，包括主体，所述主体包括所述超声换能器和所述集成电路，其中所述主体在最长维度上的长度为约
5mm
或更短
。9.
根据权利要求1‑8中任一项所述的可植入装置，包括非响应性反射器
。10.
根据权利要求1‑9中任一项所述的可植入装置，其中所述组织是肌肉组织
、
器官或神经组织
。11.
根据权利要求1至
10
中任一项所述的可植入装置，其中所述组织是外周神经系统或中枢神经系统的部分
。12.
根据权利要求1至
10
中任一项所述的可植入装置，其中所述组织是骨骼肌
、
平滑肌或心肌
。13.
根据权利要求1‑
12
中任一项所述的可植入装置，包括三个或更多个电极
。14.
根据权利要求1‑
13
中任一项所述的可植入装置，其中所述集成电路包括模数转换器
(ADC)。15.
根据权利要求1‑
14
中任一项所述的可植入装置，其中所述可植入装置包括调制电路，所述调制电路配置成调制流过所述超声换能器的电流
。16.
根据权利要求
15
所述的可植入装置，其中所述经调制的电流对信息进行编码，且所述超声换能器经配置以发射编码所述信息的超声波
。17.
根据权利要求
16
所述的可植入装置，其中所述信息包括验证所述可植入装置发射了电脉冲的信号
、
指示储存在所述能量储存电路中的能量的量的信号或检测到的阻抗
。18.
根据权利要求
15
‑
17
中任一项所述的可植入装置，其中所述可植入装置包括经配置以操作所述调制电路的数字电路
。19.
根据权利要求
18
所述的可植入装置，其中所述数字电路经配置以将数字化信号发送到所述调制电路
。20.
根据权利要求
19
所述的可植入装置，其中所述数字化信号包括唯一的可植入装置标识符
。21.
根据权利要求1‑
20
中任一项所述的可植入装置，包括主体，所述主体包括所述超声
换能器和所述集成电路，其中所述主体具有约
5mm3或更小的体积
。22.
根据权利要求1‑
21
中任一项所述的可植入装置，其中所述超声换能器配置成从包括一个或多个超声换能器的询问器接收超声波
。23.
根据权利要求1‑
22
中任一项所述的可植入装置，其中所述超声换能器是体压电换能器
、
压电微机械超声换能器
(PMUT)
或电容微机械超声换能器
(CMUT)。24.
根据权利要求1‑
23
中任一项所述的可植入装置，其中所述可植入装置植入受试者体内
。25.
根据权利要求
25
所述的可植入装置，其中所述受试者是人
。26.
根据权利要求1‑
25
中任一项所述的可植入装置，其中所述可植入装置至少部分地被生物相容性材料包封
。27.
根据权利要求
26
所述的可植入装置，其中所述第一电极和所述第二电极的至少一部分未被所述生物相容性材料包封
。28.
系统，包括根据权利要求1‑
27
中任一项所述的一个或多个可植入装置和询问器，所述询问器包括一个或多个超声换能器，所述超声换能器配置成将超声波发送到所述一个或多个可植入装置，其中所述超声波为所述一个或多个可植入装置供电
。29.
根据权利要求
28
所述的系统，其中所述超声波编码触发信号
。30.
根据权利要求
28
或
29
所述的系统，其中所述系统包括多个可植入装置
。31.
根据权利要求
30
所述的系统，其中，所述询问器被配置为对所发送的超声波进行波束控制，以将所发送的超声波交替地聚焦在所述多个可植入装置的第一部分上，或者将所发送的超声波聚焦在所述多个可植入装置的第二部分上
。32.
根据权利要求
30
所述的系统，其中所述询问器被配置为同时从至少两个可植入装置接收超声反向散射
。33.
根据权利要求
30
所述的系统，其中所述询问器被配置为使用时分多路复用
、
空间多路复用或频率多路复用将超声波传输到所述多个可植入装置或从所述多个可植入装置接收超声反向散射
。34.
根据权利要求
28
‑
33
中任一项所述的系统，其中，所述询问器被配置为能由受试者佩戴
。35.
闭环系统，包括：
(a)
配置为检测信号的第一装置；
(b)
询问器，包括一个或多个超声换能器，所述超声换能器配置成接收编码所述信号的超声反向散射并发射编码触发信号的超声波；以及
(c)
第二装置，被配置为响应于所述触发信号而发射电脉冲，其中所述第二装置是可植入的，包括：超声换能器，被配置为接收超声波，该超声波为第二装置供电并对触发信号进行编码；第一电极和第二电极，被配置为与组织电连通并且响应于所述触发信号而向组织发射电脉冲；以及集成电路，包括能量储存...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：加州大学评议会，
类型：发明
国别省市：