BR112021009385A2 - protocolo baseado em ultrassom para operar um dispositivo implantável - Google Patents
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Abstract
PROTOCOLO BASEADO EM ULTRASSOM PARA OPERAR UM DISPOSITIVO IMPLANTÁVEL.
Descrevem-se modalidades de métodos e sistemas para operar um dispositivo implantável em um paciente usando ondas ultrassônicas. Em algumas modalidades, um método é executado no dispositivo implantável para receber ondas ultrassônicas que incluem um comando de modo de operação. Em seguida, o dispositivo implantável define o modo de operação do mesmo como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação.
Description
[001] O presente pedido reivindica o benefício de prioridade ao Pedido Provisório dos EUA nº 62/788.390, depositado no dia 4 de janeiro de 2019, que incorpora-se ao presente documento por referência para todos os fins.
[002] Em termos gerais, a presente invenção se refere a operar um dispositivo implantável e, mais especificamente, a operar o dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas.
[003] Métodos invasivos foram desenvolvidos para tratar várias condições médicas de um paciente. Esses métodos podem envolver introduzir um dispositivo médico implantável (IMD), tal como um bioimplante cardíaco ou neural, no corpo do paciente. A operação desses dispositivos implantáveis de maneira sem fio permanece um desafio técnico para muitas aplicações biomédicas. Isso se dá, em parte, porque a abordagem tradicional de usar radiofrequências (RF) para controlar os dispositivos sem fio possui muitas limitações no contexto biológico e pode colocar em risco a saúde do paciente. Por exemplo, uma antena de RF necessária para processar RF pode ter um fator de forma grande e engrandeceria demais o dispositivo implantável que a incorporasse, impedindo seu implante com segurança e conforto em muitas localidades no corpo.
[004] Além disso, o tecido biológico tende a absorver facilmente a energia de frequências portadoras de RF, o que limitaria a profundidade de implante do dispositivo implantável. Ademais, em razão da alta taxa de absorção da energia de RF, o tecido biológico teria mais chances de superaquecer e colocar em risco a saúde do paciente.
[005] As revelações de todas as publicações, patentes e pedidos de patente aludidos neste documento incorporam-se ao mesmo por referência na íntegra. Na medida em que qualquer referência incorporada por referência contradiga a presente invenção, a presente invenção prevalecerá.
[006] Como discutido acima, necessita-se de dispositivos implantáveis com um fator de forma menor (por ex., com dimensões em mm e sub-mm) a fim de aumentar a biocompatibilidade e reduzir a invasividade e desconforto causados por dispositivos implantáveis maiores controlados usando, por exemplo, RF. Em algumas modalidades, para obter esse fator de forma menor, um dispositivo implantável pode ser configurado para que seja operado e alimentado usando ondas ultrassônicas recebíveis em um ou mais transdutores ultrassônicos do mesmo.
[007] Em algumas modalidades, o uso de ondas ultrassônicas para operar e alimentar o dispositivo implantável é vantajoso em comparação a outras abordagens porque os tecidos biológicos exibem taxas de absorção significativamente menores das ondas ultrassônicas do que de outros tipos de ondas, como ondas de RF. Essa propriedade das ondas ultrassônicas permite implantar o dispositivo a maiores profundidades no paciente, além de reduzir o aquecimento dos tecidos em razão da energia absorvida pelos mesmos.
[008] Em algumas modalidades, para sanar as necessidades mencionadas acima, um dispositivo implantável em um paciente inclui: um transdutor ultrassônico configurado para receber ondas ultrassônicas que incluem um comando de modo de operação; e um circuito controlador configurado para definir o modo de operação do dispositivo implantável como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação.
[009] Em algumas modalidades, a pluralidade de modos de operação inclui um ou mais de um modo de enlace descendente, para baixar dados das ondas ultrassônicas recebidas, ou um modo de enlace ascendente, para subir dados gerados no dispositivo implantável a um dispositivo externo usando as ondas ultrassônicas recebidas. Em algumas modalidades, a pluralidade de modos de operação inclui o modo de enlace descendente e o modo de enlace ascendente.
[010] Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas são recebidas de um interrogador.
[011] Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas são recebidas de outro dispositivo implantável.
[012] Em algumas concretizações, o método inclui: determinar que o comando de modo de operação corresponde a um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados; e definir o modo de operação com base no padrão determinado.
[013] Em algumas modalidades, determinar que o comando de modo de operação corresponde ao padrão inclui: determinar que uma primeira parte do comando de modo de operação corresponde ao padrão determinado.
[014] Em algumas modalidades, a primeira parte inclui um pulso simples que indica o início do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a primeira parte inclui uma sequência de dois ou mais pulsos.
[015] Em algumas modalidades, a pluralidade de padrões predeterminados inclui uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, uma pluralidade de amplitudes correspondentes ou uma pluralidade de mudanças de fase ou frequência correspondentes.
[016] Em algumas modalidades, a pluralidade de padrões predeterminados inclui uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, e uma ou mais das durações de pulso são definidas com base no período de um sinal portador das ondas ultrassônicas recebidas.
[017] Em algumas modalidades, determinar que o comando de modo de operação corresponde ao padrão inclui: converter as ondas ultrassônicas em um sinal elétrico que inclui uma representação do comando de modo de operação; e contabilizar o número de vezes que uma primeira parte do sinal elétrico extrapola um nível de tensão elétrica predefinido, e o número de vezes corresponde ao padrão determinado.
[018] Em algumas modalidades, o padrão determinado associa-se a subir dados, e o comando de modo de operação inclui uma segunda parte diferente da primeira, e o método inclui: definir o modo de operação como um modo de enlace ascendente para subir dados de dispositivo associados ao modo de enlace ascendente; e retroespalhar as ondas ultrassônicas, as ondas ultrassônicas retroespalhadas codificando os dados de dispositivo em um retroespalhamento da segunda parte do comando de modo de operação.
[019] Em algumas modalidades, o modo de enlace ascendente inclui um modo de confirmação e os dados de dispositivo incluem a confirmação de que o dispositivo implantável extraiu com êxito uma instrução de operação das segundas ondas ultrassônicas recebidas nele.
[020] Em algumas modalidades, o modo de enlace ascendente inclui um modo de informe da condição fisiológica, e os dados de dispositivo incluem informações associadas a uma condição fisiológica detectada pelo dispositivo implantável no modo de informe da condição fisiológica.
[021] Em algumas modalidades, o modo de enlace ascendente inclui um modo de informe da atividade neural, e os dados de dispositivo incluem informações associadas a um sinal eletrofisiológico detectado pelo dispositivo implantável no modo de informe da atividade neural.
[022] Em algumas modalidades, os dados de dispositivo incluem informações associadas a um pulso elétrico emitido pelo dispositivo implantável, e o pulso elétrico é configurado para modular a atividade de um nervo alvo.
[023] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável é configurado para emitir o pulso elétrico em resposta a uma instrução de operação extraída das segundas ondas ultrassônicas recebidas no dispositivo implantável quando o modo de operação do mesmo tiver sido definido como modo de enlace descendente.
[024] Em algumas modalidades, o padrão determinado associa-se a baixar dados, o comando de modo de operação inclui uma segunda parte diferente da primeira, e o método inclui: definir o modo de operação como um modo de enlace descendente para extrair dados da segunda parte do comando de modo de operação.
[025] Em algumas modalidades, os dados extraídos associam-se medir uma condição fisiológica, e o método inclui: em resposta a extrair os dados, medir a condição fisiológica.
[026] Em algumas modalidades, a condição fisiológica inclui temperatura, frequência de pulso, pressão sanguínea, nível de pH, presença de um analito ou concentração do analito. Em algumas modalidades, a condição fisiológica inclui a concentração de um analito, e o analito é o oxigênio ou a glicose.
[027] Em algumas modalidades, os dados extraídos associam-se a gravar um sinal eletrofisiológico, e o dispositivo implantável inclui dois ou mais elétrodos que fazem comunicação elétrica com um nervo do paciente, e os dois ou mais elétrodos são configurados para gravar o sinal eletrofisiológico. Em algumas modalidades, o método incluir gravar o sinal eletrofisiológico em resposta aos dados extraídos da segunda parte.
[028] Em algumas modalidades, os dados extraídos associam-se a estimular um nervo, o dispositivo implantável inclui dois ou mais elétrodos que fazem comunicação elétrica com um nervo do paciente, e o método inclui: emitir um ou mais pulsos elétricos configurados para modular a atividade do nervo usando os dois ou mais elétrodos em resposta aos dados extraídos da segunda parte.
[029] Em algumas concretizações, o método inclui: manter um estado de operação vigente do dispositivo implantável com base na lógica de operação que define a transição entre estados de operação, sendo o dispositivo implantável configurado para operar de acordo com o estado de operação vigente; passar do estado de operação vigente para o próximo estado de operação na lógica de operação com base no comando de modo de operação; e configurar o dispositivo implantável para operar de acordo com o próximo estado de operação.
[030] Em algumas modalidades, a lógica de operação é implementada por um microprocessador ou microcontrolador do dispositivo implantável. Em algumas modalidades, a lógica de operação é implementada por uma máquina de estados finitos (FSM).
[031] Em algumas modalidades, um dispositivo implantável operado usando ondas ultrassônicas inclui: um transdutor ultrassônico configurado para receber ondas ultrassônicas que incluem um comando de modo de operação; e um circuito controlador configurado para definir o modo de operação do dispositivo implantável como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação.
[032] Também são descritas neste documento várias modalidades de sistema para operar um dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas, de acordo com qualquer uma das modalidades de método supramencionadas.
[033] O sumário acima, bem como a descrição detalhada de modalidades a seguir, será mais bem compreendido quando lido em conjunto com os desenhos anexos. Com o intuito de ilustrar a presente invenção, os desenhos representam modalidades exemplificativas da invenção; essa, contudo, não se limita aos métodos e instrumentalidades específicos revelados. Nos desenhos: a FIG. 1 ilustra um sistema para operar um dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades; a FIG. 2 ilustra um sistema que inclui um interrogador configurado para operar um ou mais dispositivos implantáveis usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades; a FIG. 3 ilustra painéis representando partes de ondas ultrassônicas emitidas para operar um dispositivo implantável, de acordo com algumas modalidades; a FIG. 4 ilustra painéis representando como um interrogador processa um retroespalhamento ultrassônico recebido nele, de acordo com algumas modalidades; a FIG. 5A, a FIG. 5B e a FIG. 5C ilustram painéis representando ondas ultrassônicas que codificam comandos de modo de operação, de acordo com algumas modalidades; a FIG. 6A e a FIG. 6B ilustram métodos para operar um dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades; a FIG. 7 ilustra um diagrama representando uma lógica de operação exemplificativa para um dispositivo implantável, de acordo com algumas modalidades exemplificativas. a FIG. 8 ilustra um diagrama de um dispositivo implantável configurado para interagir com um nervo de um paciente, de acordo com algumas modalidades.
[034] Neste documento, são descritos sistemas e métodos para operar um dispositivo implantável dentro de um paciente usando ondas ultrassônicas. Como discutido acima, o uso de ondas ultrassônicas permite que o dispositivo implantável mantenha um fator de forma pequeno, atinja maiores profundidades de implante e seja operado com segurança. Em algumas modalidades, para permitir que esse dispositivo implantável seja operado de maneira sem fio, ele é configurado para incluir um transdutor ultrassônico configurado para receber ondas ultrassônicas que incluem um comando de modo de operação. O dispositivo implantável também pode incluir um circuito controlador configurado para definir o modo de operação do mesmo como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação.
[035] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável é configurado para determinar se o comando de modo de operação corresponde a um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados com base em uma primeira parte do comando de modo de operação. Em seguida, o dispositivo implantável define um estado de operação correspondente ao modo de operação com base no padrão determinado. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável é configurado para operar em um modo de enlace ascendente dentre uma pluralidade de modos de operação ou para operar em um modo de enlace descendente dentre uma pluralidade de modos de operação, a depender do padrão determinado.
[036] Em algumas modalidades, no modo de enlace ascendente, o dispositivo implantável é configurado para codificar informações no retroespalhamento de uma segunda parte do comando de modo de operação. Modos de enlace ascendente exemplificativos podem incluir um modo para subir dados de sensor (por ex., informações de dispositivo) tais como atividade neural, temperatura detectada, nível de pH, concentração de um analito etc. Outro modo de enlace ascendente exemplificativo pode incluir um modo para transmitir uma confirmação (por ex., informações de dispositivo) de dados previamente recebidos. Outro modo de enlace ascendente exemplificativo pode incluir um modo para transmitir informações de alimentação (por ex., informações de dispositivo) geradas no dispositivo implantável.
[037] Em algumas modalidades, no modo de enlace descendente, o dispositivo implantável é configurado para decodificar dados de uma segunda parte do comando de modo de operação. Modos de enlace descendente exemplificativos incluem um modo para baixar parâmetros de dispositivo a partir das ondas ultrassônicas recebidas. Outro modo de enlace descendente exemplificativo pode ser um modo para selecionar o próximo modo de operação com base nos dados decodificados.
[038] A FIG. 1 ilustra um sistema 100 para operar um dispositivo implantável 104 usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 é alimentado de maneira sem fio e operado por ondas ultrassônicas transmitidas por um interrogador 102, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 2. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 é configurado para se comunicar de maneira sem fio com o interrogador 102 via comunicação ultrassônica. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 é configurado para se comunicar de maneira sem fio com um ou mais outros dispositivos implantáveis via comunicação ultrassônica. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 é implantado em um paciente e o interrogador 102 é um dispositivo distinto que é externo ao paciente (isto é, não implantado) ou implantado por inteiro nele.
[039] Em algumas modalidades, para permitir que opere-se o dispositivo implantável 104 usando ondas ultrassônicas, ele pode incluir os componentes de dispositivo a seguir: um circuito transdutor ultrassônico 106, um circuito de modulação e demodulação 112, um circuito de estímulo 114, um circuito de detecção 116, um circuito controlador 120 e um circuito de alimentação 130. Em algumas modalidades, um ou mais desses componentes de dispositivo podem ser implementados como um circuito digital, um circuito analógico ou um circuito integrado de sinal misto, a depender de suas operações. Por exemplo, o circuito controlador 120 pode incluir um microprocessador, uma máquina de estados finitos (FSM), um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA) ou um microcontrolador.
[040] Em algumas modalidades, o circuito transdutor ultrassônico 106 inclui um transdutor ultrassônico 108 acoplado a uma rede de casamento 110. Em algumas modalidades, o circuito transdutor ultrassônico 106 não inclui uma rede de casamento 110. Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 108 é configurado para receber ondas ultrassônicas do interrogador 102 e converter a energia das ondas ultrassônicas recebidas em um sinal elétrico para alimentar um ou mais componentes de dispositivo do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, o sinal elétrico é gerado pelo transdutor ultrassônico 108 porque as vibrações do transdutor ultrassônico 108 causadas pelas ondas ultrassônicas recebidas induzem uma tensão elétrica através dos terminais elétricos do transdutor ultrassônico 108 que causa o fluxo de uma corrente elétrica.
[041] Em algumas modalidades, conforme descrito acima, a energia das ondas ultrassônicas recebidas pode ser usada pelo dispositivo implantável 104 para alimentar seus componentes de dispositivo; logo, essas ondas ultrassônicas são, por vezes, chamadas neste documento de ondas ultrassônicas de alimentação. Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas recebidas podem codificar informações que incluem comandos de modo de operação para operar o dispositivo implantável; logo, essas ondas ultrassônicas são, por vezes, chamadas neste documento de ondas ultrassônicas de comunicação. Em algumas modalidades, à semelhança de como as ondas ultrassônicas de alimentação são processadas, as ondas ultrassônicas de comunicação podem ser recebidas no transdutor ultrassônico 108 para gerar um sinal elétrico com uma corrente elétrica que flui através do transdutor ultrassônico 108. Em algumas modalidades, o sinal elétrico gerado codifica os comandos de modo de operação na corrente elétrica. Em algumas modalidades, as mesmas ondas ultrassônicas podem ser configuradas tanto para alimentar o dispositivo implantável 104 quanto para codificar informações para transmissão ao dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 3, cada comando de modo de operação pode incluir um ou mais pulsos de ultrassom e cada pulso de ultrassom pode incluir um ou mais ciclos portadores de ondas ultrassônicas.
[042] Em algumas modalidades, o circuito transdutor ultrassônico 106 inclui uma pluralidade de transdutores ultrassônicos acoplados a uma pluralidade de redes de casamento correspondentes. Ao incluir ao menos dois transdutores ultrassônicos, o dispositivo implantável 104 é configurado para ser alimentado por sinais elétricos gerados pelos ao menos dois transdutores ultrassônicos para extrair com mais eficiência e consistência a energia alimentada pelo interrogador 102, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 pode ser configurado para colher energia de um ou mais transdutores ultrassônicos selecionados dentre a pluralidade de transdutores ultrassônicos. Por exemplo, o dispositivo implantável 104 pode selecionar um transdutor ultrassônico que alimenta a mais alta potência ou a potência mais consistente.
[043] Por exemplo, uma série de fatores, tais como orientação do transdutor ultrassônico ou material biológico interveniente entre o transdutor ultrassônico 108 e um interrogador fonte das ondas ultrassônicas 102, pode reduzir significativamente a energia recebível no transdutor ultrassônico 108. Ao adicionar um ou mais transdutores ultrassônicos extras, a menor potência recebível em um único transdutor ultrassônico (por ex., transdutor ultrassônico 108) tem menos risco de impactar negativamente as operações do dispositivo implantável 104.
[044] Em algumas modalidades, a inclusão de ao menos dois transdutores ultrassônicos permite controlar o dispositivo implantável 102 com mais confiança usando ondas ultrassônicas. Por exemplo, o dispositivo implantável 102 pode ser configurado para comparar a força de sinal dos ao menos dois transdutores ultrassônicos e selecionar o sinal com a força de sinal mais alta para operá-lo. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 102 pode usar um transdutor ultrassônico selecionado para receber comunicação (isto é, durante o enlace descendente) e retroespalhar informações (isto é, durante o enlace ascendente). Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 102 pode selecionar um primeiro transdutor ultrassônico dentre os ao menos dois transdutores ultrassônicos para receber comunicações ultrassônicas para comunicação ultrassônica por enlace descendente e selecionar um segundo transdutor ultrassônico dentre os ao menos dois transdutores ultrassônicos para codificar informações por retroespalhamento para comunicações ultrassônicas por enlace ascendente. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 102 é configurado para executar a formação de feixe com os ao menos dois transdutores ultrassônicos para aprimorar a relação sinal/ruído das comunicações ultrassônicas de enlace ascendente e descendente. Em algumas modalidades, um ou mais desses transdutores ultrassônicos podem ser um transdutor ultrassônico microusinado, tal como um transdutor ultrassônico microusinado capacitivo (CMUT) ou um transdutor ultrassônico microusinado piezelétrico (PMUT), ou podem ser um transdutor piezelétrico corpulento. Outras implementações do transdutor ultrassônico 108 são descritas abaixo em alusão à FIG. 8.
[045] Em algumas modalidades, a rede de casamento 110 é um circuito eletrônico configurado para selecionar um casamento de impedâncias entre a impedância elétrica do transdutor ultrassônico 108 e a impedância elétrica do dispositivo implantável 104 (por ex., do circuito de alimentação 130) a fim de reduzir a reflexão dos sinais. Em algumas modalidades, a rede de casamento 110 pode ser implementada em várias configurações de um ou mais elementos de circuito, como indutores, capacitores, resistores, diodos, transistores, ou qualquer combinação desses. Por exemplo, a rede de casamento 110 pode ser implementada como uma pluralidade de capacitores conectados em paralelo e acoplados a uma pluralidade de chaves correspondentes. Ao controlar qual dessas chaves abre ou fecha, a rede de casamento 110 pode controlar como a pluralidade de capacitores é carregada a fim de selecionar a impedância. Em algumas modalidades, a rede de casamento 110 pode ser configurada para permitir que o sinal elétrico gerado pelo transdutor ultrassônico 108 contorne a pluralidade de capacitores atravessando um fio separado controlado por uma chave.
[046] Em algumas modalidades, para permitir que o dispositivo implantável 104 seja alimentado usando ondas ultrassônicas, o circuito de alimentação 130 inclui um circuito de recuperação de potência 132 acoplado eletricamente a um circuito regulador 138. Em algumas modalidades, o circuito de recuperação de potência 132 é configurado para receber e processar o sinal elétrico gerado pelo circuito transdutor ultrassônico 106. Em algumas modalidades, o circuito de recuperação de potência 132 inclui um circuito retificador (por ex., um retificador ativo) para converter o sinal elétrico de CA em CC, onde o sinal elétrico convertido pode ser associado a uma primeira tensão elétrica (isto é, a tensão elétrica de alimentação das ondas ultrassônicas recebidas).
[047] Em algumas modalidades, em razão de riscos à saúde ao propagar ondas de alta potência através do tecido biológico do paciente, as regulamentações governamentais podem limitar a quantidade de potência (por ex., em 720 mW/cm2) alimentada por ondas ultrassônicas transmitidas pelo interrogador 102. Portanto, a primeira tensão elétrica derivada das ondas ultrassônicas recebidas pode não ser alta o bastante para operar os componentes eletrônicos do dispositivo implantável
104. Por exemplo, os transistores usados na tecnologia de semicondutor complementar de óxido de metal (CMOS) podem necessitar de um mínimo de cerca de 2 volts para operar os transistores.
[048] Em algumas modalidades, para alimentar uma primeira tensão elétrica mais alta para operar os componentes eletrônicos do dispositivo implantável 104, as ondas ultrassônicas de alimentação podem ser transmitidas como um sinal modulado por largura de pulso (PWM). Em algumas modalidades, ao transmitir as ondas ultrassônicas de alimentação como sinal PWM, o interrogador 102 é configurado para alimentar pulsos de alta intensidade curtos, de modo que a intensidade média permaneça dentro dos limites regulamentais, e para alimentar uma potência instantânea mais alta para gerar uma primeira tensão elétrica mais alta. Em algumas modalidades, o interrogador é configurado para controlar a intensidade instantânea e/ou a largura de pulso (por ex., configurações exemplificativas das ondas ultrassônicas) do sinal PWM a fim de controlar a potência alimentada pelas ondas ultrassônicas de alimentação.
[049] Em algumas modalidades, para permitir que o dispositivo implantável 104 seja alimentado por essas ondas ultrassônicas, um circuito transmissor de energia 134 pode incluir uma bomba de carga configurada para converter a primeira tensão elétrica em uma segunda tensão elétrica mais alta do que a primeira. Em algumas modalidades, a bomba de carga pode incluir uma pluralidade de capacitores acoplados controlados por uma ou mais chaves para gerar a segunda tensão elétrica. Em algumas modalidades, a bomba de carga pode obter ganhos de conversão de ao menos 1x, 2x, 3x ou 4x. Em algumas modalidades, a grandeza da segunda tensão elétrica pode ser controlada com base na frequência de chaveamento das um ou mais chaves.
[050] Como discutido acima, a potência alimentada pelas ondas ultrassônicas recebidas pode ser inconsistente devido a diversos de fatores, inclusive, por exemplo, devido à profundidade de implante do dispositivo implantável 104 ou devido a material biológico interveniente entre o transdutor ultrassônico 108 e a fonte de ondas ultrassônicas, por exemplo, o interrogador 102. Logo, em algumas modalidades, para alimentar energia ao dispositivo implantável 104 com mais consistência, o circuito de recuperação de potência 132 pode incluir um dispositivo de armazenamento de energia 136 acoplado ao circuito transmissor de energia 134.
Em algumas modalidades, o dispositivo de armazenamento de energia inclui uma bateria ou um capacitor de armazenamento. Em algumas modalidades, para manter o fator de forma do dispositivo implantável 104 pequeno, o dispositivo de armazenamento de energia é configurado como um capacitor de armazenamento.
[051] Em algumas modalidades, o capacitor de armazenamento pode ter uma capacitância de ao menos 0,1 μF, ao menos 0,25 μF, ao menos 0,5 μF, ao menos 1 μF, ao menos 2 μF, ao menos 4 μF ou ao menos 8 μF. Em algumas modalidades, o capacitor de armazenamento pode ter uma capacitância menor que 10 μF, menor que 8 μF, menor que 4 μF, menor que 2 μF, menor que 1 μF, menor que 0,5 μF ou menor que 0,25 μF. Por exemplo, o capacitor de armazenamento pode ter uma capacitância na faixa de 0,1 a 10 μF, tal como na faixa de 0,5 a 2 μF. Em algumas modalidades, o capacitor de armazenamento pode ter uma capacitância de cerca de 1 μF.
[052] Em algumas modalidades, o dispositivo de armazenamento de energia 136 pode ser configurado para operar em ao menos dois modos de alimentação para permitir que o dispositivo implantável 104 utilize com mais eficiência a energia das ondas ultrassônicas recebidas e para alimentar energia com mais consistência. Em algumas modalidades, os modos de alimentação incluem um modo de carga, no qual parte da energia das ondas ultrassônicas recebidas é transmitida ao dispositivo de armazenamento de energia 136, capaz de armazenar a energia. Em algumas modalidades, o circuito transmissor de energia 134 é configurado para carregar o dispositivo de armazenamento de energia 136 com base na primeira tensão elétrica gerada. Em algumas modalidades, os modos de alimentação incluem um modo de descarga, no qual parte da energia armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 136 é descarregada para transmitir energia do dispositivo de armazenamento de energia 136 para alimentar mais energia a outros componentes de dispositivo (por ex., circuito de estímulo 114, circuito de detecção 116 ou circuito controlador 120 etc.) do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, o fluxo de alimentação para e do dispositivo de armazenamento de energia 136 é encaminhado através do circuito transmissor de energia 134.
[053] Em algumas modalidades, o circuito regulador 138 é configurado para regular a tensão elétrica de saída (por ex., a segunda tensão elétrica) gerada pelo circuito transmissor de energia 134 para alimentar tensões elétricas reguladas a uma ou mais cargas de circuito do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, quando o circuito transmissor de energia 134 inclui uma bomba de carga, o circuito regulador 138 pode ser configurado para remover ou reduzir possíveis propagações de tensão elétrica provocadas ao operar as chaves da bomba de carga. Em algumas modalidades, o circuito regulador 138 inclui um regulador de tensão elétrica de CC (por exemplo um regulador de baixa queda (LDO)) para regular a tensão elétrica alimentada a cargas de circuito digitais do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, o circuito regulador 138 inclui um regulador de tensão elétrica de CC (por exemplo um regulador de baixa queda (LDO)) para regular a tensão elétrica alimentada a cargas de circuito digitais do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, o circuito regulador 138 inclui um regulador de tensão elétrica de CA (por exemplo um regulador de baixa queda (LDO)) para regular a tensão elétrica alimentada a cargas de circuito analógicas do dispositivo implantável 104.
[054] Em algumas modalidades, o circuito de modulação e demodulação 112 pode incluir um circuito de demodulação configurado para demodular o sinal elétrico gerado pelo circuito transdutor ultrassônico 106 a fim de extrair informações codificadas nas ondas ultrassônicas recebidas. Em algumas modalidades, o circuito de demodulação pode transmitir as informações extraídas, inclusive uma instrução ao circuito controlador 120, configurado para controlar como o dispositivo implantável 104 opera com base na instrução.
[055] Em algumas modalidades, para permitir que o dispositivo implantável
104 comunique informações ao interrogador 102 de maneira sem fio, o circuito de modulação e demodulação 112 pode incluir um circuito de modulação configurado para codificar as informações usando de retroespalhamento ultrassônico. Essas informações são geradas pelo dispositivo implantável 104 e, para comodidade de explicação, por vezes serão chamadas de informações de dispositivo nas descrições a seguir.
[056] Em termos gerais, quando o dispositivo implantável 104 encontrar-se dentro de um paciente, as ondas ultrassônicas (inclusive ondas portadoras) emitidas por um transceptor ultrassônico do interrogador 102 atravessarão o tecido biológico antes de ser recebidas no circuito transdutor ultrassônico 106 do dispositivo implantável 104. Conforme descrito acima, as ondas portadores provocam vibrações mecânicas no transdutor ultrassônico 108 (por ex., um transdutor piezelétrico corpulento) para gerar tensão elétrica através do transdutor ultrassônico 108, que então transmite uma corrente elétrica que flui ao restante do dispositivo implantável
104. Em algumas modalidades, a corrente elétrica que flui através do transdutor ultrassônico 108 faz com que o circuito transdutor ultrassônico 106 emita ondas ultrassônicas retroespalhadas correspondentes às ondas ultrassônicas recebidas.
[057] Em algumas modalidades, o circuito de modulação pode ser configurado para modular a corrente elétrica que flui através do transdutor 108 para codificar as informações de dispositivo, o que faz com que as ondas retroespalhadas ultrassônicas resultantes também codifiquem as informações de dispositivo. Logo, o retroespalhamento ultrassônico emitido a partir do dispositivo implantável 104 pode codificar as informações de dispositivo referentes ao dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, o circuito de modulação pode incluir uma ou mais chaves, tais como uma chave liga/desliga ou um transistor de efeito de campo (FET). Um FET exemplificativo que pode ser usado com algumas modalidades do dispositivo implantável 104 inclui um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido de metal (MOSFET). Em algumas modalidades, o circuito de modulação pode ser configurado para alterar a impedância de uma corrente elétrica que flui através do transdutor ultrassônico 108, e a variação na corrente elétrica fluente codifica as informações.
[058] Como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 2, o retroespalhamento ultrassônico pode ser recebido no interrogador 102 e decifrado para extrair informações de dispositivo codificadas nele, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o retroespalhamento ultrassônico pode ser recebido em um interrogador, que pode ser igual ou diferente ao interrogador 102 que transmitiu as ondas ultrassônicas recebidas no transdutor ultrassônico 108.
[059] Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode ser configurado para fazer interface com um ou mais sensores 140A-C para medir ou detectar uma ou mais condições fisiológicas do paciente. Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 inclui um acionador configurado para alimentar corrente aos um ou mais sensores 140A-C e receber sinais gerados dos um ou mais sensores 140A-C. Em algumas modalidades, um sinal recebido pode incluir informações representativas de uma condição fisiológica detectada ou representativas de uma condição fisiológica medida. Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode ser configurado para transmitir as informações ao circuito controlador 120.
[060] Em algumas modalidades, um ou mais dos sensores 140A-C pode situar-se dentro do dispositivo implantável 104 ou ser acoplado ao exterior do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 inclui ao menos dois sensores 140A-C. Em algumas modalidades, as um ou mais condições fisiológicas podem incluir temperatura, pH, pressão, frequência cardíaca, deformidade, tensão de oxigênio, presença de um analito ou quantidade do analito. Por exemplo, o analito pode ser oxigênio ou glicose.
[061] Em algumas modalidades, os sensores 140A-C podem incluir um sensor óptico. Em algumas modalidades, o sensor óptico compreende uma fonte luminosa e um detector óptico. Em algumas modalidades, o sensor óptico detecta a pressão sanguínea ou um pulso. Em algumas modalidades, o sensor óptico compreende uma matriz que compreende um fluoróforo ou sonda luminescente, em que a intensidade da fluorescência ou o tempo de vida da fluorescência do fluoróforo dependem da quantidade do analito. Em algumas modalidades, o sensor óptico é configurado para executar espectroscopia no infravermelho próximo. Em algumas modalidades, o sensor óptico detecta a glicose.
[062] Em algumas modalidades, os sensores 140A-C podem incluir um sensor químico potenciométrico ou um sensor químico amperométrico. Em algumas modalidades, o sensor detecta o oxigênio, o pH ou a glicose.
[063] Em algumas modalidades, os sensores 140A-C podem incluir um sensor de temperatura. Em algumas modalidades, o sensor de temperatura é um termistor, um termopar ou um circuito proporcional à temperatura absoluta (PTAT).
[064] Em algumas modalidades, os sensores 140A-C podem incluir um sensor de pressão. Em algumas modalidades, o sensor de pressão é um sensor de um sistema microeletromecânico (MEMS). Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 é configurado para medir a pressão sanguínea ou pulso sanguíneo.
[065] Em algumas modalidades, os sensores 140A-C podem incluir um sensor de deformidade.
[066] Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode ser configurado para fazer interface, por exemplo, com o sensor 140C para detectar o sinal eletrofisiológico advindo de um nervo ou de um subconjunto de fibras nervosas visado dentro do nervo, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 8. Em algumas modalidades, o sensor 140C pode incluir almofadas de elétrodo, que podem ser iguais ou diferentes das almofadas de elétrodo 142 operadas pelo circuito de estímulo 114. Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode ser configurado para gravar a atividade neural de um nervo ou do subconjunto de fibras nervosas visado com base no sinal eletrofisiológico detectado.
[067] Em algumas modalidades, uma ou mais técnicas, tais como modelagem computacional (por ex., modelos de elementos finitos), estimativa de fonte inversa, gravação neural multipolar (por ex., tripolar), gravação de velocidade seletiva ou formação de feixe, podem ser implementadas pelo circuito de detecção 116 (à parte ou junto com o circuito controlador 120) para mirar seletivamente o subconjunto de fibras nervosas. Vide, por exemplo, 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); e 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).
[068] Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode ser configurado para operar a pluralidade de elétrodos do sensor 140C para a detecção almejada do sinal eletrofisiológico. Por exemplo, o sensor 140C pode ser um membro curvado que projeta-se a partir do dispositivo implantável 104, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 8. Em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode analisar o sinal eletrofisiológico detectado por todas ou por um subconjunto de almofadas de elétrodo para determinar o subconjunto de fibras nervosas dentro do nervo que estão transmitindo o sinal eletrofisiológico. Certos nervos podem transmitir um sinal eletrofisiológico composto (ou potenciais de ação compostos), que é a soma dos sinais eletrofisiológicos (ou potenciais de ação) transmitidos simultaneamente por dois ou mais diferentes subconjuntos de fibras nervosas. Com base no sinal eletrofisiológico detectado pela pluralidade de almofadas de elétrodo, o circuito de detecção 116 é capaz de determinar qual subconjunto de fibras nervosas transmite qual sinal eletrofisiológico. Em algumas modalidades, os dados recebidos no interrogador 102 (tais como dados de temperatura, ou dados referentes à concentração de um analito ou a outra condição fisiológica) são adicionalmente usados para determinar qual subconjunto de fibras nervosas transmite o sinal eletrofisiológico.
[069] Por exemplo, em algumas modalidades, o circuito de detecção 116 pode ser configurado para detectar seletivamente um sinal eletrofisiológico advindo de um subconjunto de fibras nervosas visado por gravação de velocidade seletiva, que pode ser combinada a gravação multipolar (por ex., tripolar) (que pode incluir qualquer número de tripolos dentro da pluralidade de elétrodos em um ou mais membros curvados).
[070] A formação de feixe pode ser usada, em aditamento ou como alternativa, para detectar os sinais eletrofisiológicos advindos do subconjunto de fibras nervosas visado. Parte das ou todas as almofadas de elétrodo de um ou mais membros curvados podem detectar o sinal eletrofisiológico advindo do nervo, e o circuito de detecção 116 pode determinar a localização transversal do sinal transmitido dentro do nervo com base nas diferenças no sinal eletrofisiológico detectado por parte das ou todas as almofadas de elétrodo dos um ou mais membros curvados.
[071] Em algumas modalidades, o estímulo de um ou mais nervos em um local distinto do local do dispositivo implantável 104 pode resultar na modulação do sinal eletrofisiológico no local do dispositivo implantável 104. A modulação do sinal eletrofisiológico detectado em diferentes subconjuntos de fibras nervosas dentro do nervo em comunicação elétrica com as almofadas de elétrodo (por ex., almofadas de elétrodo 142) do dispositivo implantável 104 pode ser o resultado do estímulo em diferentes nervos distantes. Por exemplo, o estímulo do nervo esplênico pode resultar na modulação de um sinal eletrofisiológico detectado a partir do primeiro subconjunto de fibras nervosas dentro do nervo vago, e o estímulo de um nervo renal pode resultar na modulação de um sinal eletrofisiológico detectado a partir de um segundo subconjunto de fibras nervosas dentro do nervo vago. Portanto, um dispositivo implantável posicionado no nervo vago pode detectar um sinal eletrofisiológico a partir do primeiro subconjunto de fibras nervosas para monitorar o estímulo do nervo esplênico e a partir de um segundo subconjunto de fibras nervosas para monitorar o estímulo do nervo renal.
[072] Em algumas modalidades, o circuito de estímulo 114 pode ser configurado para emitir um pulso elétrico almejado a um subconjunto de fibras nervosas dentro do nervo ao ativar seletivamente uma ou mais almofadas de elétrodo 142 conectadas ao subconjunto de fibras nervosas. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 pode incluir um ou mais membros curvados que conectam eletricamente o circuito de estímulo 114 a almofadas de elétrodo 142, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 8.
[073] Em algumas modalidades, o circuito de estímulo 114 pode ser controlado pelo circuito controlador 120 para operar as almofadas de elétrodo 142 ou para ativar seletivamente as almofadas de elétrodo 142. A ativação seletiva pode incluir, por exemplo, ativar parte das almofadas de elétrodo dentro da pluralidade de almofadas de elétrodo 142 de um ou mais membros curvados e/ou ativar diferencialmente todas ou parte das almofadas de elétrodo dentro da pluralidade de almofadas de elétrodo 142 dos um ou mais membros curvados. A pluralidade de elétrodos, assim, pode ser operada para guiar o pulso elétrico emitido pela pluralidade de almofadas de elétrodo 142 ao subconjunto de fibras nervosas alvo. Técnicas como a interferência de campo elétrico ou o estímulo multipolar (por ex., estímulo tripolar) podem ser usadas para direcionar o pulso elétrico ao subconjunto de fibras nervosas dentro do nervo, de acordo com algumas modalidades. Vide, por exemplo, Grossman, et al., Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally
Interfering Electrical Fields, Cell, vol. 169, pp. 1029-1041 (2017). As almofadas de elétrodo 142 dentro de um ou mais membros curvados podem ser ativadas seletivamente pelo circuito controlador 120 para direcionar o pulso elétrico emitido ao subconjunto de fibras nervosas.
[074] O subconjunto de fibras nervosas visado pelo pulso elétrico emitido pode ser o mesmo ou diferente do subconjunto de fibras nervosas do qual o sinal eletrofisiológico é detectado pelo circuito de detecção 116. Os um ou mais membros curvados configurados para emitir o pulso elétrico dirigido podem ser os mesmos ou diferentes dos um ou mais membros curvados no dispositivo implantável 104 configurados para detectar o sinal eletrofisiológico. O pulso elétrico dirigido emitido pode estimular o nervo na posição do dispositivo implantável 104. O subconjunto de fibras nervosas visado pelo pulso elétrico pode ser o mesmo ou diferente do subconjunto de fibras nervosas para o qual o sinal eletrofisiológico é seletivamente detectado.
[075] O subconjunto de fibras nervosas visado pelo pulso elétrico emitido pelo dispositivo implantável 104 pode ser, por exemplo, de um ou mais fascículos (por ex., 2, 3, 4 ou mais), ou parte de um ou mais fascículos (por ex., 2, 3, 4 ou mais) dentro do nervo. Em algumas modalidades, o subconjunto de fibras nervosas compreende ou consiste em fibras nervosas aferentes dentro do nervo, ou em um subconjunto de fibras nervosas aferentes dentro do nervo. Em algumas modalidades, o subconjunto de fibras nervosas compreende ou consiste em fibras nervosas eferentes dentro do nervo, ou em um subconjunto de fibras nervosas eferentes dentro do nervo. Em algumas modalidades, o subconjunto de fibras nervosas compreende ou consiste em fibras nervosas eferentes dentro de dois ou mais fascículos dentro do nervo ou em fibras nervosas aferentes dentro de dois ou mais fascículos dentro do nervo.
[076] O estímulo almejado de um subconjunto de fibras nervosas ao emitir um pulso elétrico dirigido ao subconjunto de fibras nervosas pode resultar no estímulo de um nervo em uma localização distante da posição do mesmo. O nervo distante estimulado pelo dispositivo implantável 104 depende do subconjunto de nervos na posição do dispositivo implantável 104 visado pelo pulso elétrico emitido pelo dispositivo. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 104 é posicionado em um primeiro lócus nervoso e é configurado para estimular um segundo lócus nervoso ao emitir um pulso elétrico dirigido a um subconjunto de fibras nervosas dentro do primeiro lócus nervoso que é associado ao segundo lócus nervoso. Em algumas modalidades, o primeiro lócus nervoso e o segundo lócus nervoso são separados por um ou mais pontos de ramificação nervosa ou por uma ou mais sinapses. Em algumas modalidades, o segundo lócus nervoso é proximal ao cérebro em relação ao primeiro, e, em algumas modalidades, o segundo lócus nervoso é distal ao cérebro em relação ao primeiro. Em algumas modalidades, o subconjunto de fibras nervosas visado compreende ou consiste em fibras nervosas aferentes. Em algumas modalidades, o subconjunto de fibras nervosas visado compreende ou consiste em fibras nervosas eferentes.
[077] Em algumas modalidades, o circuito controlador 120 inclui um processador de comando 122, um monitor de alimentação 124, um detector de modo 126 e uma memória 150. Em algumas modalidades, a memória 150 inclui uma memória de armazenamento não transitória, tal como uma memória de registro, um cache de processador ou uma Memória de Acesso Aleatório (RAM). Em algumas modalidades, o circuito controlador 120 pode ser um circuito digital, um circuito analógico ou um circuito integrado de sinal misto. Exemplos do circuito controlador 120 podem incluir um microprocessador, uma máquina de estados finitos (FSM), um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA) e um microcontrolador.
[078] Em algumas modalidades, o detector de modo 126 pode ser configurado para determinar um comando de modo de operação a partir das ondas ultrassônicas recebidas no transdutor ultrassônico 108. Em algumas modalidades, o detector de modo 126 pode determinar o comando de modo de operação ao determinar uma correspondência com um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados 156 armazenados na memória 150. Por exemplo, o padrão pode ser uma sequência de um ou mais pulsos com propriedades de onda ultrassônica específicas, tais como duração de pulso de ultrassom. Nesse exemplo, o detector de modo 126 pode casar parte do comando de modo de operação com um ou mais dos padrões predeterminados 156 para determinar um padrão correspondente. Em outro exemplo, o padrão pode corresponder a uma propriedade de ultrassom, tal como duração de pulso, amplitude ou mudança de fase ou frequência. Nesse exemplo, o detector de modo 126 pode analisar a propriedade de ultrassom (por ex., a duração de pulso) da parte para determinar uma correspondência com um padrão. Em algumas modalidades, a parte do comando de modo de operação pode ser um pulso simples que indica o início do comando de modo de operação. Em outras modalidades, a parte pode ser uma sequência de pulsos de ultrassom. Em algumas modalidades, o circuito controlador 120 pode ser configurado para executar os métodos 600A-B das FIGs. 6A-B, respectivamente, a fim de determinar o comando de modo de operação, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo.
[079] Em algumas modalidades, o detector de modo 126 pode receber as ondas ultrassônicas como um sinal elétrico que foi gerado (por ex., demodulado) pelo circuito de modulação e demodulação 112 com base nas ondas ultrassônicas recebidas no circuito transdutor ultrassônico 106. Em algumas modalidades, o detector de modo 126 pode incluir um ou mais circuitos de detecção configurados para detectar uma ou mais propriedades de onda ultrassônica a partir do sinal elétrico. Em algumas modalidades, um desses circuitos de detecção pode incluir um circuito de passagem por zero configurado para determinar a duração de pulso de cada pulso de ultrassom no comando de modo de operação. Por exemplo, o circuito de passagem por zero pode ser configurado para contabilizar e armazenar o número de vezes que uma primeira parte do sinal elétrico extrapola um nível de tensão elétrica predefinido dentro de um número predeterminado de ciclos de relógio para determinar uma duração de pulso. Em algumas modalidades, o nível de tensão elétrica predefinido é uma tensão elétrica próxima a 0 V (por ex., menor que 10 mV, menor que 50 mV, menor que 100 mV ou menor que 200 mV).
[080] Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode ser configurado para definir um modo de operação do dispositivo implantável 104 como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação 152 com base no comando de modo de operação determinado pelo detector de modo 126, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão às FIGs. 6A-B. Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode armazenar o comando de modo de operação recebido e as instruções associadas em uma memória 150, tal como um registrador de instruções. Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode ser configurado para controlar o dispositivo implantável 104 para que assuma um estado de operação correspondente ao modo de operação com base no comando de modo de operação armazenado. Por exemplo, o processador de comando 122 pode ser implantado como um FSM ou um programa em um microcontrolador que controla os estados de operação do dispositivo implantável 104 com base em um estado de operação vigente e em uma ou mais entradas detectadas, tais como um ou mais comandos de modo de operação recebidos, um ou mais valores de sensor ou uma combinação desses.
[081] Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode ser configurado para extrair informações de parte do comando de modo de operação para configurar vários parâmetros ou para selecionar um modo de operação. As informações codificadas nas ondas ultrassônicas emitidas pelo interrogador e recebidas no dispositivo implantável de circuito fechado podem incluir, por exemplo,
instruções para iniciar ou interromper a neuromodulação, uma ou mais instruções de calibração, uma ou mais atualizações ao software de operação e/ou um ou mais modelos (tais como sinais eletrofisiológicos modelo, um ou mais sinais eletrofisiológicos modelo e/ou um ou mais sinais de estímulo modelo). Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode ser configurado para processar e armazenar as instruções recebidas na memória 150. Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode assumir um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base em um ou mais comandos de modo de operação recebidos, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão às FIGs. 6A-B. Em algumas modalidades, a pluralidade de modos de operação pode incluir, por exemplo, um modo para estimular um nervo, um modo para gravar a atividade neural ou um modo para determinar uma ou mais condições fisiológicas, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão às FIGs. 7 a 8. Por exemplo, se o comando de modo de operação indicar que o dispositivo implantável 104 assuma o modo de estímulo neural, o circuito controlador 120 poderá ser configurado para controlar o circuito de estímulo 114 para estimular fibras nervosas ou partes do nervo específicas.
[082] Em algumas modalidades, quando o processador de comando 122 controla o dispositivo implantável 104 para que assuma o modo de gravação da atividade neural ou um modo para determinar uma ou mais condições fisiológicas, o processador de comando 122 pode controlar o circuito de detecção 116 para que receba as informações de dispositivo (por ex., gravação neural ou condição fisiológica detectada/medida). Em algumas modalidades, o processador de comando 122 pode ser configurado para recuperar um comando 154 associado a um modo de operação 152 vigente para controlar operações do dispositivo implantável 104. Por exemplo, no modo de gravação da atividade neural, o processador de comando 122 pode receber um comando 154 correspondente ao modo de gravação da atividade neural e emiti-lo para controlar o circuito de detecção 116 a fim de que ele colete amostras da atividade neural (por ex., um exemplo de informações de dispositivo) de um nervo. Em algumas modalidades, ao receber as informações de dispositivo, o processador de comando 122 pode ser configurado para controlar o circuito de modulação e demodulação 112 com base em um comando 154 para codificar as informações de dispositivo em um retroespalhamento ultrassônico, conforme descrito acima.
[083] Em algumas modalidades, para prover controles de alimentação e calibração ao dispositivo implantável 104, o monitor de alimentação 124 pode ser configurado para monitorar a energia disponível e o consumo de energia do dispositivo implantável 104. Em algumas modalidades, a energia disponível pode incluir a energia alimentada pelas ondas ultrassônicas recebidas no transdutor ultrassônico 108 e a energia acessível armazenada no dispositivo implantável 104. Por exemplo, a energia acessível pode incluir energia acessível a partir do dispositivo de armazenamento de energia 136 que armazena a energia excedente. Em algumas modalidades, o monitor de alimentação 124 pode determinar o consumo de energia com base na tensão elétrica de saída gerada pelo circuito transmissor de energia 134.
[084] Em algumas modalidades, quando o processador de comando 122 controla o dispositivo implantável para que assuma um modo de calibração de energia, o processador de comando 122 pode ser configurado para gerar informações que indiquem se deve-se transmitir mais energia ou menos energia ao dispositivo implantável 104 com base na energia disponível e na energia consumida monitoradas pelo monitor de alimentação 124. Por exemplo, o processador de comando 122 pode receber comandos 154 correspondentes a um modo de operação 152 (por ex., modo de calibração de energia), que são transmitidos a outros componentes, tais como o monitor de alimentação 124 e o circuito de modulação e demodulação 112, para gerar e transmitir as informações de alimentação. Em algumas modalidades, o circuito controlador 120 pode ser configurado para controlar o circuito de modulação e demodulação 112 de acordo com o comando 154 para codificar as informações geradas em um retroespalhamento ultrassônico.
[085] A FIG. 2 ilustra um sistema 200 que inclui um interrogador 202 configurado para operar um ou mais dispositivos implantáveis 240 usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o interrogador 202 pode ser um exemplo de interrogador 102 conforme descrito acima em alusão à FIG. 1.
[086] Em algumas modalidades, o interrogador 202 inclui uma fonte de alimentação 203, um circuito computacional 210, um circuito de geração de sinais 220 e um circuito transdutor ultrassônico 204. Como ilustrado, a fonte de alimentação 203 pode ser configurada para alimentar o circuito computacional 210 e o circuito de geração de sinais 220. Em algumas modalidades, a fonte de alimentação 203 pode alimentar 1,8 V, embora possa-se utilizar qualquer tensão elétrica adequada. Por exemplo, a fonte de alimentação 203 pode incluir uma ou mais baterias para alimentar o 1,8 V.
[087] Em algumas modalidades, o circuito de geração de sinais 220 inclui uma bomba de carga 222 configurada para alimentar um ou mais canais 224. Em algumas modalidades, a bomba de carga 222 pode ser configurada para aumentar a tensão elétrica alimentada pela fonte de alimentação 203. Por exemplo, a bomba de carga 222 pode aumentar o 1,8 V alimentado pela fonte de alimentação 203 para 32 V.
[088] Em algumas modalidades, cada canal 224 acopla-se a um transdutor ultrassônico 208 correspondente do circuito transdutor 204 e controla sua operação. Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 208 conectado ao canal 224 pode ser configurado para somente receber ou somente transmitir ondas ultrassônicas, caso esse em que a chave 229 pode ser opcionalmente omitida do canal 224. Em algumas modalidades, cada canal 224 pode incluir os componentes eletrônicos a seguir: um controle de retardo 226, um comutador de nível 228 e uma chave 229.
[089] Em algumas modalidades, o controle de retardo 226 pode ser configurado para controlar as formas de onda e/ou os sinais de ondas ultrassônicas transmitidas pelo transdutor ultrassônico 208. Em algumas modalidades, o controle de retardo 226 pode controlar, por exemplo, uma mudança de fase, um retardo no tempo, uma frequência de pulso, um formato de onda (inclusive amplitude e comprimento de onda) ou uma combinação desses com base em comandos do circuito controlador 212 para gerar a forma de onda transmitida. Em algumas modalidades, os dados que representam o formato de onda e a frequência para cada canal podem ser armazenados em uma 'tabela de ondas' armazenada no controle de retardo 226 ou na memória 216. Isso permite que o formato de onda transmitido em cada canal 224 seja diferente.
[090] Em algumas modalidades, o controle de retardo 226 pode conectar-se a um comutador de nível 228, que é configurado para comutar os pulsos de entrada advindos do controle de retardo 226 a uma tensão elétrica mais alta usada pelo transdutor ultrassônico 208 para transmitir as ondas ultrassônicas. Em algumas modalidades, o controle de retardo 226 e o comutador de nível 228 podem ser configurados para uso para transmitir dados aos sinais de transmissão reais para o arranjo de transdutores 206. Em algumas modalidades, a forma de onda de transmissão para cada canal 224 pode ser produzida diretamente por uma saída serial de alta velocidade de um microcontrolador ou por outro sistema digital e enviada ao elemento transdutor (por ex., ao transdutor ultrassônico 208) através de um comutador de nível 228 ou amplificador de alta tensão.
[091] Em algumas modalidades, a chave 229 do canal 224 pode configurar um transdutor ultrassônico 208 correspondente para que receba ondas ultrassônicas, tais como um retroespalhamento ultrassônico. Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas recebidas são convertidas em corrente elétrica pelo transdutor ultrassônico 208 (definido no modo de recepção) e transmitidas ao processador de dados 211 para processar os dados captados nas ondas ultrassônicas recebidas. Em algumas modalidades, um amplificador, um conversor analógico-digital (ADC), um amplificador de ganho variável, um amplificador de ganho variável controlado por ganho no tempo que compensa a perda de tecido e/ou um filtro passa-faixa podem ser incluídos para processar as ondas ultrassônicas recebidas.
[092] Em algumas modalidades, o canal 225 descrito acima não inclui uma chave T/Rx 228 mas, em vez disso, contém Tx (transmissão) e Rx (recepção) independentes com um Rx de alta tensão (circuito receptor) na forma de um amplificador de baixo ruído com boa recuperação da saturação. Em algumas modalidades, o circuito T/Rx inclui um circulador. Em algumas modalidades, o arranjo de transdutores 206 inclui mais elementos transdutores (por ex., o transdutor ultrassônico 208) do que canais de processamento 224, e o interrogador 202 pode ser configurado para incluir um multiplexador para selecionar diferentes conjuntos de elementos transmissores para cada pulso. Por exemplo, 64 canais de transmissão/recepção podem ser conectados através de um multiplexador 3:1 a 192 elementos transdutores físicos – com apenas 64 elementos transdutores ativos em dado pulso.
[093] Em algumas modalidades, o circuito computacional 210 pode ser um circuito digital, um circuito analógico ou um circuito integrado de sinal misto. Exemplos do circuito computacional 210 podem incluir um microprocessador, uma máquina de estados finitos (FSM), um arranjo de portas programáveis em campo
(FPGA) e um microcontrolador. Em algumas modalidades, o interrogador 202 pode incluir memória volátil, que pode ser acessada pelo circuito computacional 210.
[094] Em algumas modalidades, o circuito computacional 210 inclui um circuito controlador 212, um processador de dados 211 e uma interface do usuário
213. Em algumas modalidades, o circuito controlador 212 inclui um gerador de comando 214 e uma memória 216 que armazena as configurações das ondas ultrassônicas 218.
[095] Em algumas modalidades, o gerador de comando 214 pode ser configurado para gerar instruções para controlar a operação do controle de retardo 226 para que transmita um ou mais comandos de modo de operação a um ou mais dispositivos implantáveis 240 para operar os um ou mais dispositivos implantáveis
240. Em algumas modalidades, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 6B, o comando de modo de operação pode instruir um dispositivo implantável (por ex., o dispositivo implantável 242) que o recebe a subir certos dados de dispositivo ou a baixar dados codificados no comando de modo de operação. Exemplos desses comandos de modo de operação e de seus formatos de forma de onda são descritos em mais detalhes abaixo em alusão às FIGs. 5A-C.
[096] Em algumas modalidades, os dados de dispositivo recebidos e processados pelo processador de dados 211 podem incluir informações de alimentação. Nessas modalidades, o gerador de comando 214 pode ser configurado para definir ou selecionar configurações das ondas ultrassônicas para controlar a energia de saída das ondas ultrassônicas transmitidas com base nas informações de dispositivo recebidas, por exemplo, do dispositivo implantável 242. Por exemplo, as informações de dispositivo recebidas podem indicar que deve-se transmitir mais energia ao dispositivo de implantável 242. Nesse exemplo, o gerador de comando 214 pode selecionar configurações das ondas ultrassônicas 218, tais como uma largura de pulso mais alta ou uma intensidade instantânea mais alta da forma de onda, para aumentar a potência das ondas ultrassônicas transmitidas pelo circuito transdutor ultrassônico 204.
[097] Em algumas modalidades, o circuito transdutor 204 inclui um ou mais transdutores ultrassônicos 208 configurados para transmitir ondas ultrassônicas para alimentar dispositivos implantáveis 240, tais como o dispositivo implantável 242. Em algumas modalidades, conforme ilustra a FIG. 2, o circuito transdutor 204 inclui um arranjo de transdutores 206 com uma pluralidade de transdutores ultrassônicos 208. Em algumas modalidades, o arranjo de transdutores 206 inclui 1 ou mais, 2 ou mais, 3 ou mais, 5 ou mais, 7 ou mais, 10 ou mais, 15 ou mais, 20 ou mais, 25 ou mais, 50 ou mais, 100 ou mais 250 ou mais, 500 ou mais, 1.000 ou mais, 2.500 ou mais,
5.000 ou mais, ou 10.000 ou mais transdutores ultrassônicos. Em algumas modalidades, o arranjo de transdutores 206 inclui 100.000 ou menos, 50.000 ou menos, 25.000 ou menos, 10.000 ou menos, 5.000 ou menos, 2.500 ou menos,
1.000 ou menos, 500 ou menos, 200 ou menos, 150 ou menos, 100 ou menos, 90 ou menos, 80 ou menos, 70 ou menos, 60 ou menos, 50 ou menos, 40 ou menos, 30 ou menos, 25 ou menos, 20 ou menos, 15 ou menos, 10 ou menos, 7 ou menos, ou 5 ou menos transdutores ultrassônicos. O arranjo de transdutores 206 pode ser, por exemplo, um chip que compreende 50 ou mais pixels transdutores ultrassônicos.
[098] Conforme ilustra a FIG. 2, o circuito transdutor 204 inclui um único arranjo de transdutores 206; o circuito transdutor 204, contudo, pode incluir 1 ou mais, 2 ou mais ou 3 ou mais arranjos de transdutores distintos, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o circuito transdutor 204 inclui 10 ou menos arranjos de transdutores (tal como 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 ou 1 arranjo de transdutores). Em algumas modalidades, os diferentes arranjos de transdutores podem ser posicionados em diferentes pontos em um paciente e podem ser comunicar com o mesmo ou com diferentes dispositivos implantáveis 240. Em algumas modalidades, os arranjos de transdutores podem situar-se em lados opostos de um dispositivo implantável, tal como o dispositivo implantável 242.
[099] Em algumas modalidades, o desenho específico do arranjo de transdutores 206 do interrogador 202 depende da profundidade de penetração desejada, do tamanho da abertura e do tamanho dos transdutores ultrassônicos individuais 208 dentro do arranjo de transdutores 206. A distância de Rayleigh, R, do arranjo de transdutores 206 é calculada por:
[0100] onde D é o tamanho da abertura e λ é o comprimento de onda do ultrassom no meio de propagação (isto é, no tecido). Como é de conhecimento na técnica, a distância de Rayleigh é a distância à qual o feixe radiado pelo arranjo de transdutores 206 forma-se integralmente. Ou seja, o campo de pressão converge em um foco natural na distância de Rayleigh de modo a maximizar a potência recebida. Portanto, em algumas modalidades, o dispositivo implantável 240 pode ter aproximadamente a mesma distância para o arranjo de transdutores 206 que a distância de Rayleigh.
[0101] Os transdutores ultrassônicos individuais 208 no arranjo de transdutores 206 podem ser modulados para controlar a distância de Rayleigh e a posição do feixe de ondas ultrassônicas emitido pelo arranjo de transdutores 206 através de um processo de formação de feixe ou direcionamento de feixe. Técnicas tais como formação de feixe por variância mínima linearmente restrita (LCMV) podem ser usadas para a comunicação entre uma pluralidade de dispositivos implantáveis 240 (por ex., dispositivo implantável 242) com um transceptor ultrassônico externo. Vide, por exemplo, Bertrand et al., Beamforming Approaches for Untethered, Ultrasonic Neural Dust Motes for Cortical Recording: a Simulation Study, IEEE EMBC (agosto de 2014). Em algumas modalidades, o direcionamento de feixe é realizado ajustando-se a potência ou fase das ondas ultrassônicas emitidas pelos transdutores 208 no arranjo de transdutores 206.
[0102] Em algumas modalidades, o interrogador 202 (por ex., o circuito computacional 210) inclui uma ou mais instruções para direcionar por feixe as ondas ultrassônicas usando um ou mais transdutores ultrassônicos 208, instruções para determinar o local relativo de um ou mais dispositivos implantáveis 240, instruções para monitorar o movimento relativo de um ou mais dispositivos implantáveis 240, instruções para gravar o movimento relativo de um ou mais dispositivos implantáveis 240 e instruções para o retroespalhamento desconvolucional de uma pluralidade de dispositivos implantáveis 240.
[0103] Em algumas modalidades, a interface do usuário 213 pode ser configurada para permitir que o usuário (por ex., médico ou paciente) controle as operações do interrogador 202 para alimentar ou operar os dispositivos implantáveis 240 ou para se comunicar com os dispositivos implantáveis 240. Em algumas modalidades, a interface do usuário 213 pode incluir um dispositivo de entrada, tal como uma tela ou monitor de toque, teclado, mouse ou dispositivo de reconhecimento de voz, que provém entradas ao interrogador 202. Em algumas modalidades, a interface do usuário 213 pode incluir um dispositivo de saída, tal como qualquer dispositivo adequado que provenha saídas, como uma tela de toque, monitor, impressora, unidade de disco ou alto-falante.
[0104] Em algumas modalidades, o interrogador 202 pode ser controlado usando um sistema de computador separado (não ilustrado), tal como um dispositivo móvel (por ex., um smartphone ou tablet). O sistema de computador pode se comunicar de maneira sem fio com o interrogador 202, por exemplo, via conexão de rede, conexão de radiofrequência (RF) ou Bluetooth. O sistema de computador pode, por exemplo, ligar ou desligar o interrogador 202 ou analisar informações codificadas em ondas ultrassônicas recebidas no interrogador 202.
[0105] Em algumas modalidades, o interrogador 202 se comunica com uma pluralidade de dispositivos implantáveis 240. Isso se dá, por exemplo, usando a teoria de sistema de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO). Por exemplo, a comunicação entre o interrogador 202 e a pluralidade de dispositivos implantáveis 240 pode se dar por multiplexação por divisão de tempo, multiplexação espacial ou multiplexação de frequência. O interrogador 202 pode receber um retroespalhamento ultrassônico combinado advindo da pluralidade de dispositivos implantáveis 240, que pode ser desconvolucionado, extraindo assim informações de cada dispositivo implantável 242. Em algumas modalidades, o interrogador 202 pode ser configurado para focar as ondas ultrassônicas transmitidas pelo arranjo de transdutores 206 em um dispositivo implantável específico via direcionamento de feixe. Por exemplo, o interrogador 202 pode focar as ondas ultrassônicas transmitidas em um primeiro dispositivo implantável (por ex., ao dispositivo implantável 242), receber retroespalhamento do primeiro dispositivo implantável, focar as ondas ultrassônicas transmitidas em um segundo dispositivo implantável e receber retroespalhamento do segundo dispositivo implantável. Em algumas modalidades, o interrogador 202 transmite ondas ultrassônicas a uma pluralidade de dispositivos implantáveis 240 e, em seguida, recebe o retroespalhamento ultrassônico advindo da pluralidade de dispositivos implantáveis 240.
[0106] Em algumas modalidades, o interrogador 202 ou um ou mais dos transdutores ultrassônicos 208 são de vestir. Por exemplo, o interrogador 202 ou os um ou mais transdutores ultrassônicos 208 podem ser afixados junto ao corpo do paciente por uma alça ou adesivo. Em outro exemplo, o interrogador 202 pode ser um bastão, que o usuário (tal como um profissional de saúde) pode segurar. Em algumas modalidades, o interrogador 202 pode ser fixado junto ao corpo através de uma sutura, tensão de superfície simples, dispositivo de fixação baseado em vestimenta, tal como um lenço, uma manga, uma fita elástica, ou por fixação subcutânea. Em algumas modalidades, um ou mais transdutores ultrassônicos 208 ou o arranjo de transdutores 206 do interrogador 202 podem ser posicionados à parte do restante do interrogador 202. Por exemplo, o arranjo de transdutores 206 pode ser fixado na pele do paciente em um primeiro local (tal como proximal a um ou mais dispositivos implantados), e o restante do interrogador 202 pode situar-se em um segundo local, com um fio ligando o transdutor ultrassônico 208 ou arranjo de transdutores 206 ao restante do interrogador 202.
[0107] A FIG. 3 ilustra painéis 3A-C representando partes de ondas ultrassônicas emitidas para operar um dispositivo implantável, de acordo com algumas modalidades. Por exemplo, as ondas ultrassônicas exibidas nos painéis 3A- C podem ser emitidas pelo interrogador 102 da FIG. 1 ou pelo interrogador 202 da FIG. 2. Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas emitidas podem ser configuradas para ser emitidas por um ou mais outros dispositivos implantáveis.
[0108] O painel 3A ilustra que as ondas ultrassônicas emitidas incluem uma série de comandos de onda ultrassônica, tais como comandos de onda ultrassônica 302A e 302B. Em algumas modalidades, cada um dos comandos de onda ultrassônica pode incluir um ou mais pulsos de ondas ultrassônicas (isto é, também conhecidos como pulsos de ultrassom). Por exemplo, o painel 3B exibe uma vista aproximada do comando de onda ultrassônica 302B, que pode incluir uma sequência de seis pulsos de ultrassom (por ex., os pulsos 304A-B). Somente para fins de ilustração, a amplitude (isto é, a amplitude de pressão) e a largura de pulso (isto é, também chamada de comprimento de pulso ou duração de pulso) de cada pulso no comando de onda ultrassônica 302B são ilustradas como se fossem, mas esse pode não ser o caso. Em algumas modalidades, a amplitude ou a largura de pulso de cada pulso de ultrassom podem ser ditadas pelo protocolo de onda ultrassônica implementado pelo interrogador. Portanto, as amplitudes e a largura de pulso dos pulsos podem ser outras. Em algumas modalidades, cada um dos pulsos de ultrassom pode incluir um ou mais ciclos portadores (isto é, também conhecidos como ciclos de vibração ou oscilação). Como usado na presente revelação neste documento, um ciclo portador pode corresponder a uma única oscilação das ondas ultrassônicas. Por exemplo, o painel 3C ilustra uma vista aproximada do pulso de ultrassom 304A que inclui cinco ciclos portadores (por ex., ciclos de ultrassom 306A- B) que compreendem uma duração de pulso 308 do pulso de ultrassom 304A.
[0109] A FIG. 4 ilustra painéis 4A-E representando como um interrogador processa um retroespalhamento ultrassônico recebido nele, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, um dispositivo implantável (por ex., dispositivo implantável 104 da FIG. 1) pode ser configurado para emitir um retroespalhamento ultrassônico, conforme ilustra o painel 4A, em resposta ao recebimento de ondas ultrassônicas como as descritas acima em alusão ao painel 3A da FIG. 3.
[0110] O painel 4A ilustra um retroespalhamento ultrassônico recebido do dispositivo implantável. Em algumas modalidades, o retroespalhamento ultrassônico pode corresponder a um retroespalhamento das ondas ultrassônicas transmitida ao dispositivo implantável, conforme ilustra o painel 3A da FIG. 3. Conforme ilustra o painel 4A, o retroespalhamento ultrassônico pode incluir partes retroespalhadas 402A-B que correspondem a um retroespalhamento das partes de comando de modo de operação das ondas ultrassônicas transmitidas do painel 3A. Em algumas modalidades, ao fim de um ciclo de transmissão, o interrogador pode ser configurado para controlar uma chave (por ex., a chave 229) para desconectar o módulo de transmissão e conectar o módulo de recepção para receber o retroespalhamento ultrassônico.
[0111] O painel 4B ilustra uma vista aproximada do retroespalhamento de um único pulso de ultrassom 404, que pode ser analisado para extrair dados codificados no retroespalhamento 404. Por exemplo, conforme ilustra o painel 4C, o retroespalhamento ultrassônico 404 pode ser filtrado. Conforme ilustra o painel 4C, o retroespalhamento filtrado pode incluir quatro regiões distintas 406A-D correspondentes a reflexos decorrentes dos limites mecânicos: a região 406A corresponde ao reflexo do material biocompatível que circunda o dispositivo implantável; a região 406B corresponde ao reflexo da superfície superior do transdutor ultrassônico miniaturizado; (3) a região 406C corresponde ao reflexo do limite entre uma placa de circuito impresso e o transdutor ultrassônico miniaturizado; e a região 406D corresponde ao reflexo de trás da placa de circuito impresso do dispositivo implantável. A amplitude das ondas de retroespalhamento refletidas pela superfície do transdutor miniaturizado mudou em função de mudanças na impedância da corrente que retorna ao transdutor ultrassônico miniaturizado e pode ser chamada de "retroespalhamento responsivo", uma vez que essa região do retroespalhamento codifica informações geradas no dispositivo implantável. Por exemplo, o painel 4C ilustra a diferença na amplitude do retroespalhamento filtrado a depender de se o dispositivo implantável encontra-se em um modo de operação para estimular um nervo. Uma análise mais a fundo do retroespalhamento filtrado pode incluir retificar o retroespalhamento ultrassônico, conforme ilustra o painel 4D, e integrar o sinal retificado para decodificar dados, conforme ilustra o painel 4E.
[0112] As FIGs. 5A-C ilustram painéis representando ondas ultrassônicas que codificam comandos de modo de operação, de acordo com algumas modalidades.
[0113] Nas comunicações por ultrassom, tempo de voo (TOF) refere-se ao tempo de deslocamento bidirecional entre um interrogador, que transmite as ondas ultrassônicas, e um dispositivo implantável, que recebe as ondas ultrassônicas. O tempo de voo pode depender da distância do interrogador em relação ao dispositivo implantável. Em algumas modalidades, o tempo de voo pode restringir como um comando de modo de operação é gerado porque o enlace ascendente de dados é habilitado ao codificar informações em um retroespalhamento das ondas ultrassônicas. Logo, se o interrogador transmite ondas portadoras enquanto ondas ultrassônicas previamente transmitidas são retroespalhadas, pode haver ocorrência de linha cruzada entre as ondas portadoras transmitidas e o retroespalhamento ultrassônico.
[0114] A FIG. 5A ilustra um painel 502-506 que representa os requisitos de temporização e a estrutura de dados de um comando de modo de operação associado a um enlace ascendente de dados, de acordo com algumas modalidades. O painel 502 ilustra um envelope de ultrassom exemplificativo para o comando de modo de operação 502A transmitido por um interrogador de ultrassom (por ex., o interrogador 102 ou o interrogador 202). O comando de modo de operação 502A pode durar um tempo ou período total de Tcmd e incluir uma primeira parte 502B com uma duração de pulso de Tsync_up, uma segunda parte 502C com uma duração de Tup, uma terceira parte 502D com uma duração de Tpower e uma quarta parte 502E com uma duração de TD.
[0115] A primeira parte 502B pode incluir um primeiro pulso do comando de modo de operação 502A que permite que o detector de modo do dispositivo implantável determine o tipo do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, o detector de modo pode ser configurado para determinar que a duração de pulso da primeira parte 502B corresponde a uma padrão de enlace ascendente de Tsync_up para determinar que o comando de modo de operação 502A está associado ao enlace ascendente. O padrão de enlace ascendente pode estar associado a uma frequência portadora das ondas ultrassônicas recebidas. Por exemplo, Tsync_up pode ser um múltiplo da frequência portadora.
[0116] Em algumas modalidades, o uso da duração de pulso da primeira parte 502B para diferenciar entre os comandos de modo de operação 502A permite que o dispositivo implantável opere em vários modos de operação, bem como que seja alimentado usando ondas ultrassônicas na forma de um sinal PWM ajustável. Como discutido acima em alusão à FIG. 1, transmitir ondas ultrassônicas como um sinal PWM permite que o dispositivo implantável seja suficientemente alimentado usando ondas ultrassônicas, ao mesmo tempo em que controla-se a intensidade média das ondas ultrassônicas para que permaneçam em conformidade às regulamentações governamentais. O uso do sinal PWM com variadas larguras de pulso, contudo, tornaria ineficazes as abordagens de protocolo de comunicação tradicionais usando estruturas de temporização definidas. Isso se dá em parte porque a largura de pulso do sinal PWM pode ser ajustada dinamicamente com base nas necessidades de potência do dispositivo implantável, de modo que a ausência ou presença de ondas portadoras em intervalos de tempo específicos pode não necessariamente indicar quaisquer instruções ou comandos. O uso da primeira parte 502B, como descrito acima, sana os problemas que seriam enfrentados usando abordagens tradicionais para os protocolos de comunicação.
[0117] A segunda parte 502C pode incluir ondas ultrassônicas de comunicação que permitem que o dispositivo implantável suba dados de dispositivo, e a duração de Tup corresponde ao tempo que o dispositivo implantável tem para modular a onda portadora para subir dados de dispositivo. A terceira parte 502D de duração Tpower corresponde a ondas ultrassônicas que podem ser usadas, por exemplo, pelo dispositivo implantável 104 para alimentar seus vários componentes, tais como o circuito transmissor de energia 134 e o dispositivo de armazenamento de energia 136. Por fim, a quarta parte 502E pode corresponder a um tempo ocioso de TD, quando nenhuma onda portadora é transmitida. Durante a quarta parte 502E, o interrogador pode ser configurado para assumir um modo de recepção que permita o recebimento de um retroespalhamento ultrassônico. Em algumas modalidades, a duração total das partes segunda 502C e terceira 502D é configurada para permanecer dentro do tempo de voo, para que não ocorra a linha cruzada. Em algumas modalidades, o tempo ocioso pode ser ao menos tão longo quanto Tup, mas pode ser mais longo dependendo de quanta energia precisa ser alimentada pela terceira parte 502D.
[0118] Conforme descrito acima, o detector de modo pode ser configurado para analisar a duração da terceira parte para determinar se as ondas ultrassônicas estão associadas à transmissão de energia. Em alguma modalidade, uma duração de pulso na terceira parte 502C que ultrapasse o padrão de enlace ascendente (por ex., Tsync_up) e que ultrapasse o padrão de enlace descendente (por ex., Tsync_down) pode indicar que deve-se extrair energia das ondas ultrassônicas.
[0119] O painel 504 ilustra um envelope de ultrassom para operar o comando de modo de operação 502A recebido no dispositivo implantável. Conforme ilustrado, o dispositivo implantável pode receber um comando de modo de operação 502A como comando de modo de operação 504A após um período de tempo (isto é, metade do TOF) por que transmitiu-se o comando de modo de operação 502A. O comando de modo de operação 504A recebido inclui partes 504B-E que correspondem às partes 502B-E do comando de modo de operação 502A, conforme descritas acima. O painel 506 ilustra um retroespalhamento ultrassônico da segunda parte 504C recebida no interrogador. Conforme ilustrado, o retroespalhamento ultrassônico teria uma duração de Tup e precisaria ser recebido durante o tempo ocioso da quarta parte 502E para garantir que não ocorra linha cruzada, de modo que o interrogador possa extrair dados do retroespalhamento ultrassônico com êxito.
[0120] A FIG. 5B ilustra painéis 508-512 representando os requisitos de temporização e a estrutura de dados de um comando de modo de operação associado a um enlace ascendente de dados, de acordo com algumas modalidades. O painel 508 ilustra um envelope de ultrassom exemplificativo para o comando de modo de operação 508A transmitido por um interrogador de ultrassom (por ex., o interrogador 102 ou o interrogador 202). O comando de modo de operação 508A pode durar um tempo ou período total de Tcmd e incluir uma primeira parte 508B com uma duração de pulso de Tsync_up, uma segunda parte 508C com uma duração de
Tup, uma terceira parte 508D com uma duração de Tpower e uma quarta parte 508E com uma duração de TD. À diferença do comando de modo de operação 502A, conforme ilustra a FIG. 5A, a terceira parte 508D, que inclui ondas ultrassônicas, pode ser transmitida após o tempo ocioso da quarta parte 508E. Em algumas modalidades, essa configuração permite que a duração de Tup seja estendida e que as transmissões de ondas ultrassônicas após a primeira parte 508B permaneçam dentro do tempo de voo. Logo, se as necessidades de alimentação do dispositivo implantável exigirem que a duração de Tpower aumente, de tal modo que a duração combinada das partes segunda 502C e terceira 502D (conforme ilustra o painel 502) ultrapasse o tempo de voo, as ondas ultrassônicas de alimentação podem ser configuradas para transmissão após o tempo ocioso.
[0121] O painel 510 ilustra um envelope de ultrassom para operar o comando de modo de operação 508A recebido no dispositivo implantável. Conforme ilustrado, o dispositivo implantável pode receber um comando de modo de operação 508A como comando de modo de operação 510A após um período de tempo (isto é, metade do tempo de voo) por que transmitiu-se o comando de modo de operação 508A. O comando de modo de operação 510A recebido inclui partes 510B-E que correspondem às partes 508B-E do comando de modo de operação 508A, conforme descritas acima. O painel 512 ilustra um retroespalhamento ultrassônico da segunda parte 510C recebida no interrogador. Conforme ilustrado, o retroespalhamento ultrassônico teria uma duração de Tup e precisaria ser transmitido durante o tempo ocioso da quarta parte 508E para garantir que não ocorra linha cruzada, de modo que o interrogador possa extrair dados do retroespalhamento ultrassônico com êxito.
[0122] A FIG. 5C ilustra painéis 514-516 representando os requisitos de temporização e a estrutura de dados de um comando de modo de operação associado a um enlace descendente de dados, de acordo com algumas modalidades. O painel 514 ilustra um envelope de ultrassom exemplificativo para o comando de modo de operação 514A recebido por um interrogador de ultrassom (por ex., o interrogador 102 ou o interrogador 202). O comando de modo de operação 514A pode ter um tempo ou período total de Tcmd e incluir uma primeira parte 514B com uma duração de pulso de Tsync_down e uma segunda parte 514C com uma duração de Tdata_transfer. Em algumas modalidades, o detector de modo pode ser configurado para determinar que a duração de pulso da primeira parte 514B corresponde a Tsync_down associado ao enlace descendente de dados. Em algumas modalidades, o valor de Tsync_down pode ser diferente de Tsync_up, mas menor que o valor para Tpower. Por exemplo, Tsync_down pode ser definido como um primeiro múltiplo da frequência portadora (por ex., Tsync_down = 5*Tc) e Tsync_up pode ser definido como um segundo múltiplo da frequência portadora (por ex., Tsync_up = Tc). Em algumas modalidades, uma duração de pulso que ultrapasse Tsync_down e Tsync_up pode configurar o dispositivo implantável para extrair energia das ondas ultrassônicas (por ex., Tpower > 5*Tc).
[0123] Em algumas modalidades, ao determinar que a primeira parte 514B indica o modo de enlace descendente, o dispositivo implantável pode ser configurado para extrair dados da segunda parte 514C. Em algumas modalidades, os dados podem ser codificados na segunda parte 514C usando um esquema de codificação por chaveamento de amplitude modulado por largura de pulso (PWM- ASK). Por exemplo, conforme ilustra o painel 516, uma lógica de codificação de pulso 0 pode ter uma amplitude mais alta do que um lógica de codificação de pulso
1. Em aditamento, a lógica de codificação de pulso 0 pode ter uma forma de onda com um período T0 (por ex., T0 = 10*Tc) seguido por Tnotch (por ex., Tnotch = 5*Tc), ao passo que a lógica de codificação de pulso 1 pode ter uma forma de onda com período T1 (e.g., T1 = 15*Tc) seguido por Tnotch (por ex., Tnotch = 5*Tc). O uso de PWM-ASK pode garantir que energia suficiente seja transmitida na parte 514C se vários valores de dados de lógica 0 forem transmitidos em sequência. Em algumas modalidades, os dados podem ser codificados no comando de modo de operação 514A usando outro esquema de codificação, tal como codificação por intervalo de pulso (PIE), chaveamento de frequência (FSK) ou chaveamento de fase (PSK).
[0124] A FIG. 6A ilustra um método 600A para operar um dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser o exemplo de dispositivo implantável 104 da FIG. 1. Para comodidade da explicação, várias etapas do método 600 abaixo podem fazer referência a componentes do dispositivo implantável 104 conforme descritos em alusão à FIG. 1.
[0125] Na etapa 602, o dispositivo implantável recebe ondas ultrassônicas que incluem um comando de modo de operação. Em algumas modalidades, um transdutor ultrassônico (por ex., o transdutor ultrassônico 108) do dispositivo implantável pode ser configurado para receber as ondas ultrassônicas e converter a energia das ondas ultrassônicas recebidas em um sinal elétrico que inclui uma representação elétrica do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas são transmitidas por um interrogador, tal como o interrogador 102 da FIG. 1 ou o interrogador 202 da FIG. 2. Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas podem ser transmitidas por outro dispositivo implantável. Em algumas modalidades, o comando de modo de operação pode corresponder a um ou mais pulsos das ondas ultrassônicas, conforme descrito acima em alusão ao painel 3B da FIG. 3. Em algumas modalidades, a etapa 602 inclui a etapa 602A.
[0126] Na etapa 602A, o dispositivo implantável determina que o comando de modo de operação corresponde a um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para determinar a correspondência ao determinar uma correspondência entre uma primeira parte do comando de modo de operação e o padrão. Por exemplo, o dispositivo implantável pode comparar a primeira parte a um ou mais padrões dentre a pluralidade de padrões predeterminados para determinar a correspondência. Em algumas modalidades, a primeira parte pode incluir um pulso simples do comando de modo de operação. Por exemplo, a primeira parte pode ser o pulso inicial do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a primeira parte pode incluir uma sequência de dois ou mais pulsos do comando de modo de operação.
[0127] Em algumas modalidades, a pluralidade de padrões predeterminados pode ser uma pluralidade de pulsos correspondentes com diferentes propriedades. Em algumas modalidades, a pluralidade de padrões predeterminados pode ser uma pluralidade de valores correspondentes associados a uma propriedade de um pulso. Por exemplo, uma propriedade de pulso pode incluir uma duração de pulso, uma amplitude de pulso ou uma mudança de fase ou frequência. Em algumas modalidades, cada padrão predeterminado da pluralidade de padrões pode incluir um conjunto exclusivo de valores correspondentes a duas ou mais propriedades de pulso. Em algumas modalidades, cada padrão predeterminado da pluralidade de padrões pode incluir uma sequência exclusiva de pulsos.
[0128] Em algumas modalidades, a pluralidade de padrões predeterminados inclui uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1. Em algumas modalidades, uma ou mais das durações de pulso são predeterminadas com base no período de um sinal portador das ondas ultrassônicas recebidas.
[0129] Em algumas modalidades, um detector de modo (por ex., o detector de modo 126) do dispositivo implantável pode ser configurado para contabilizar o número de vezes que uma primeira parte do sinal elétrico extrapola um nível de tensão elétrica predefinido para determinar se o comando de modo de operação corresponde ao padrão. Em algumas modalidades, o nível de tensão elétrica predefinido pode ser um valor de tensão elétrica próximo a 0 V (por ex., menor que 10 mV, menor que 50 mV, menor que 100 mV ou menor que 200 mV). Em algumas modalidades, o número de vezes pode corresponder a uma duração de pulso do comando de modo de operação.
[0130] Em algumas modalidades, o detector de modo pode ser configurado para monitorar continuamente as ondas ultrassônicas para determinar se um comando de modo de operação foi recebido. Por exemplo, o detector de modo pode determinar que o comando de operação foi recebido se ficar determinado que uma primeira parte do comando de modo de operação corresponde a um padrão dentre a pluralidade de padrões predeterminados.
[0131] Na etapa 604, o dispositivo implantável define o modo de operação do mesmo como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação predeterminados com base no comando de modo de operação. Em algumas modalidades, o modo de operação pode incluir um modo de estímulo, um modo de gravação da atividade neural ou um modo de sensor, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1. Em algumas modalidades, definir o modo de operação pode incluir a etapa 604A.
[0132] Na etapa 604A, o dispositivo implantável define um estado de operação correspondente ao modo de operação com base no padrão determinado. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para implementar e manter uma lógica de operação que inclui uma pluralidade de estados de operação e transições definidas entre os estados de operação. Em algumas modalidades, um circuito controlador (por ex., o circuito controlador 120) do dispositivo implantável pode ser configurado para implementar e manter a lógica de operação para definir o estado de operação com base no padrão determinado. Em algumas modalidades, o circuito controlador pode incluir uma máquina de estados finitos (FSM) para implementar a lógica de operação. Em algumas modalidades, o circuito controlador pode incluir um microprocessador para implementar a lógica de operação. Em outras modalidades, o circuito controlador pode ser implementado usando um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA) ou um microcontrolador.
[0133] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para manter um estado de operação vigente e passar o dispositivo implantável do estado de operação vigente para o próximo estado de operação com base no comando de modo de operação. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para operar de acordo com o próximo estado de operação, que torna-se o novo estado de operação vigente. Por exemplo, o dispositivo implantável pode controlar um ou mais de seus componentes com base em um ou mais comandos associados ao modo de operação definido. Em algumas modalidades, as associações entre a pluralidade de estados de operação (por ex., o modo de operação 152) e uma pluralidade de comandos correspondentes (por ex., o comando 154) podem ser armazenadas na memória (por ex., na memória 150).
[0134] Em algumas modalidades, conforme descrito acima em alusão à etapa 602, o detector de modo pode ser configurado para monitorar continuamente as ondas ultrassônicas recebidas para determinar se um comando de modo de operação foi recebido. Nessas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para redefinir a operação com base no comando de modo de operação detectado.
[0135] A FIG. 6B ilustra um método 600B para operar um dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser o exemplo de dispositivo implantável 104 da FIG. 1. Para comodidade da explicação, várias etapas do método 600 abaixo podem fazer referência a componentes do dispositivo implantável 104 conforme descritos em alusão à FIG. 1.
[0136] Na etapa 612, o dispositivo implantável recebe ondas ultrassônicas que incluem um comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a etapa 612 corresponde à etapa 602, conforme descrita acima em alusão à FIG. 6A. Em algumas modalidades, a etapa 612 inclui a etapa 612A, que pode corresponder à etapa 602A da FIG. 6A.
[0137] Na etapa 612A, o dispositivo implantável analisa uma primeira parte do comando de modo de operação para determinar a correspondência com um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável determina que o comando de modo de operação corresponde ao padrão em resposta à determinação de que a primeira parte corresponde ao padrão determinado. Por exemplo, conforme descrito acima em alusão à etapa 602A, a primeira parte pode ser um pulso simples que indica o início do comando de modo de operação. Em outros exemplos, a primeira parte pode incluir uma sequência de dois ou mais pulsos do comando de modo de operação.
[0138] Na etapa 614, o dispositivo implantável define o modo de operação do mesmo como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a pluralidade de modos de operação inclui um modo de enlace descendente, para baixar dados das ondas ultrassônicas recebidas, e inclui um modo de enlace ascendente, para subir dados gerados no dispositivo implantável a um dispositivo externo usando as ondas ultrassônicas recebidas. Em algumas modalidades, a pluralidade de modos de operação inclui uma pluralidade de modos de enlace descendente para executar diferentes operações sobre dados baixados, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1. Em algumas modalidades, a pluralidade de modos de operação inclui uma pluralidade de modos de enlace ascendente para subir diferentes tipos de dispositivo ao interrogador, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1.
[0139] Em algumas modalidades, a etapa 614 corresponde à etapa 604, conforme descrita acima em alusão à FIG. 6A. Em algumas modalidades, a etapa 614 inclui a etapa 614A. Na etapa 614A, o dispositivo implantável define um estado de operação correspondente ao modo de operação com base na primeira parte analisada. Por exemplo, o dispositivo implantável pode definir o estado de operação com base no padrão determinado na etapa 612A. Em algumas modalidades nas quais o dispositivo implantável implementa uma FSM, os dados que representam a correspondência com o padrão determinado podem ser usados como entrada para a FSM para definir um estado de operação.
[0140] Em algumas modalidades, a correspondência determinada com o padrão pode configurar o dispositivo implantável para definir o modo de operação como um modo de enlace descendente para extrair dados das ondas ultrassônicas recebidas. Por exemplo, o dispositivo implantável pode ser configurado para extrair dados de uma segunda parte do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a correspondência determinada com o padrão configurar o dispositivo implantável para definir o modo de operação como um modo de enlace ascendente para subir dados de dispositivo ao interrogador usando as ondas ultrassônicas recebidas.
[0141] Na etapa 616, o dispositivo implantável opera de acordo com o estado de operação correspondente ao modo de operação. Em algumas modalidades, a etapa 616 inclui uma ou mais das etapas 616A-D.
[0142] Em algumas modalidades, para estados de operação associados ao enlace descendente 618A, a etapa 616 inclui as etapas 616A-B. Na etapa 616A, o dispositivo implantável extrai dados de uma segunda parte do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a segunda parte inclui uma sequência de um ou mais pulsos do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a segunda parte segue-se à primeira e não a sobrepõe. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para decodificar a segunda parte para extrair os dados. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para decodificar a segunda parte usando um esquema de codificação por chaveamento de amplitude modulado por largura de pulso (PWM-ASK). Em algumas modalidades, os dados extraídos podem incluir uma instrução para selecionar um modo de operação. Em algumas modalidades, os dados extraídos podem incluir um ou mais parâmetros (por ex., ganho de PGA) associados à gravação da atividade neural. Em algumas modalidades, os dados extraídos podem incluir um ou mais parâmetros associados ao estímulo de um nervo.
[0143] Na etapa 616B, o dispositivo implantável configura-se com base nos dados extraídos. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para gerar um ou mais comandos para controlar um ou mais componentes com base nos dados extraídos. Em algumas modalidades, os um ou mais comandos (por ex., comando 154) são gerados com base no estado de operação vigente conforme definido na etapa 614A.
[0144] Em algumas modalidades, para estados de operação associados ao enlace ascendente 618B, a etapa 616 inclui as etapas 616C-D. Na etapa 616C, o dispositivo implantável determina dados de dispositivo para transmitir com base no estado de operação. Em algumas modalidades, os dados de dispositivo incluem dados gerados no dispositivo implantável. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para recuperar os dados de dispositivo da memória (por ex., da memória 150) com base no estado de operação.
[0145] Em algumas modalidades, o estado de operação pode corresponder a um modo de informe da condição fisiológica (isto é, um exemplo de um modo de enlace ascendente), em que os dados de dispositivo podem incluir informações associadas a uma condição fisiológica detectada ou medida pelo dispositivo implantável no modo de informe da condição fisiológica. Por exemplo, a condição fisiológica pode incluir temperatura, frequência de pulso, pressão sanguínea, nível de pH, presença de um analito ou concentração do analito. Em algumas modalidades, o analito pode inclui o oxigênio ou a glicose.
[0146] Em algumas modalidades, o estado de operação pode corresponder a um modo de informe da atividade neural (isto é, um exemplo de um modo de enlace ascendente). Nesse estado de operação, o dispositivo implantável pode ser configurado para gerar dados de dispositivo que incluem informações associadas a um sinal eletrofisiológico detectado pelo dispositivo implantável no modo de informe da atividade neural, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG.
8.
[0147] Em algumas modalidades, o estado de operação pode corresponder a um modo de confirmação (isto é, um exemplo de um modo de enlace ascendente), em que os dados de dispositivo podem incluir uma confirmação de que o dispositivo implantável extraiu com êxito uma instrução operacional a partir de ondas ultrassônicas previamente recebidas.
[0148] Na etapa 616D, o dispositivo implantável codifica os dados de dispositivo pelo retroespalhamento de uma segunda parte do comando de modo de operação. Conforme descrito acima em alusão à etapa 616A, a segunda parte pode incluir uma sequência de um ou mais pulsos do comando de modo de operação. Em algumas modalidades, a segunda parte segue-se à primeira e não a sobrepõe. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para modular uma corrente elétrica gerada a partir das ondas ultrassônicas recebidas da etapa 612 para codificar os dados. Em algumas modalidades, um ou mais transdutores ultrassônicos do dispositivo implantável podem ser configurados para emitir um retroespalhamento ultrassônico das ondas ultrassônicas, em que a ondas ultrassônicas retroespalhadas codificam os dados de dispositivo.
[0149] Logo, com base no método 600B, o dispositivo implantável pode ser configurado para operar em um modo de enlace ascendente ou em um modo de enlace descendente com base no comando de modo de operação recebido nas ondas ultrassônicas.
[0150] A FIG. 7 ilustra um diagrama 700 representando uma lógica de operação exemplificativa para um dispositivo implantável (por ex., o dispositivo implantável 140), de acordo com algumas modalidades. Conforme discutido acima, um circuito controlador (por ex., o circuito controlador 120) do dispositivo implantável pode ser configurado para implementar uma máquina de estados finitos (FSM) para controlar as operações do dispositivo implantável. Por exemplo, o diagrama 700 ilustra uma máquina de estados de Moore. Conforme ilustra o diagrama 700, a FSM pode incluir uma pluralidade de estados de operação 702A-O. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável inclui uma pluralidade de modos de operação, cada um dos quais pode corresponder a uma subconjunto exclusivo da pluralidade de estados de operação 702A-O. Embora ilustre-se a FSM como uma máquina de Moore, o dispositivo implantável pode ser configurado para controlar a lógica de operação de acordo com outros tipos de FSMs. Por exemplo, em vez da máquina de Moore, a FSM pode ser implementada como uma máquina de estados de Mealy, uma máquina de estados de Harel ou uma máquina de estados de Linguagem de Modelagem Unificada (UML).
[0151] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para passar de um estado de operação vigente para o próximo estado de operação com base no comando de modo de operação nas ondas ultrassônicas recebidas, conforme descrito acima em alusão às FIGs. 6A-B. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para comparar informações correspondentes ao comando de modo de operação a um ou mais padrões dentre uma pluralidade de padrões predeterminados para definir o modo de operação e o estado de operação associado na FSM. Por exemplo, conforme ilustra o diagrama 700, o comando de modo de operação pode estar associado a uma duração de pulso de ultrassom (por ex., Tus) que pode casar com um padrão de enlace ascendente (por ex., um período de tempo de Tsync_up) ou um padrão de enlace descendente (por ex., um período de tempo de Tsync_down). O padrão de enlace ascendente pode estar associado à transição do dispositivo implantável a um estado de operação para subir dados e o padrão de enlace descendente pode estar associado à passagem do dispositivo implantável a um estado de operação para baixar dados.
[0152] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para subir e baixar dados via comunicação ultrassônica. Embora a descrição a seguir se dê em alusão a um dispositivo implantável que se comunica com um interrogador, deve-se ter em mente que o dispositivo implantável pode, à semelhança, usar ondas ultrassônicas para se comunicar com outro dispositivo implantável, de acordo com algumas modalidades. Conforme descrito acima em alusão à FIG. 6B, sempre que o dispositivo implantável passa de um estado de operação associado ao enlace descendente de dados, ele pode ser configurado para decodificar uma parte das ondas ultrassônicas recebidas a partir de um interrogador para extrair um comando de modo de operação para operá-lo. Conforme descrito acima em alusão à FIG. 6B, sempre que o dispositivo implantável passa de um estado de operação associado ao enlace ascendente de dados, ele pode ser configurado para decodificar dados de dispositivo para ser transmitidos no retroespalhamento de uma parte das ondas ultrassônicas recebidas. Então, o interrogador pode ser configurado para receber o retroespalhamento ultrassônico e decodificar os dados de dispositivo codificados no retroespalhamento ultrassônico.
[0153] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para dar início ao estado de operação 702A correspondente a um modo de operação de inicialização. No estado de operação 702A, o dispositivo implantável pode ser configurado para usar as ondas ultrassônicas recebidas em um ou mais transdutores ultrassônicos para carregar um ou mais dispositivos de armazenamento de energia (por ex., o dispositivo de armazenamento de energia 136) do dispositivo implantável.
[0154] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para monitorar continuamente as ondas ultrassônicas recebidas para determinar se um comando de modo de operação está incluso nas ondas ultrassônicas recebidas. Conforme ilustra o diagrama 700, quando o comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace ascendente (isto é, Tus = Tsync_up), o dispositivo implantável pode passar ao estado de operação 702B correspondente a um modo de operação de difusão. No estado de operação 702B, o dispositivo implantável pode transmitir uma ID de dispositivo ao interrogador.
[0155] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável pode ser configurado para retransmitir a ID de dispositivo no estado de operação 702B até que detecte-se um próximo comando de modo de operação correspondente ao padrão de enlace descendente (por ex., Tus = Tsync_down). Em seguida, o dispositivo implantável pode passar ao estado de operação 702C correspondente a um modo de operação de calibração de energia. No estado de operação 702C, o dispositivo implantável pode transmitir informações de alimentação ao interrogador. Por exemplo, as informações de alimentação podem incluir a energia disponível ou a energia consumida, conforme descrito acima em alusão à FIG 1. Em algumas modalidades, ao receber as informações de alimentação, o interrogador pode ser configurado para ajustar uma ou mais configurações das onda ultrassônica (por ex., intensidade de pulso de potência ou largura de pulso) com base nas informações de alimentação. Logo, a energia alimentada pelo interrogador pode ser ajustada com base nas informações de alimentação transmitidas pelo dispositivo implantável ao interrogador.
[0156] Conforme ilustra o diagrama 700, quando o próximo comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace descendente (isto é, Tus = Tsync_down), o dispositivo implantável pode passar do estado de operação 702C ao estado de operação 702D correspondente a um modo de operação de seleção. No estado de operação 702D, o dispositivo implantável pode extrair dados de uma segunda parte do comando de modo de operação recebido. Em algumas modalidades, os dados extraídos podem incluir informações que selecionam um modo de operação do dispositivo implantável.
[0157] Quando o próximo comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace ascendente (isto é, Tus = Tsync_up), o dispositivo implantável pode passar do estado de operação 702D ao estado de operação 702E correspondente a um modo de operação de confirmação de modo. No estado de operação 702E, o dispositivo implantável pode transmitir uma confirmação ao interrogador indicando que as informações de seleção associadas à seleção de um modo de operação foram recebidas com êxito.
[0158] Quando o próximo comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace ascendente (isto é, Tus = Tsync_up), o dispositivo implantável pode determinar qual dos um ou mais padrões de operação de informe assumir com base nas informações de seleção previamente recebidas no estado de operação 702D. Por exemplo, os modos de operação de informe podem estar associados a transmitir informações associadas a várias condições fisiológicas, tais como temperatura, frequência de pulso, nível de pH ou presença ou concentração de um analito específico. Por exemplo, conforme ilustra o diagrama 700, o dispositivo implantável pode passar ao estado de operação 702N correspondente ao modo de operação de temperatura 704C. Em algumas modalidades, a quantidade de informação que pode ser subida é limitada (por ex., 4 bits de informação). Portanto, conforme ilustra o diagrama 700, o modo de operação de temperatura 704C pode incluir vários estados de operação 702N-O para transmitir uma temperatura medida. Em algumas modalidades, quando o próximo comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace descendente (isto é, Tus = Tsync_up), o dispositivo implantável pode voltar do estado de operação 702D ao estado de operação 702C para recalibrar a transmissão de energia a partir do interrogador.
[0159] Voltando ao estado de operação 702E, quando o próximo comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace descendente (isto é, Tus = Tsync_down), o dispositivo implantável pode determinar se assume um modo de gravação da atividade neural 704A ou um modo de estímulo neural 704B com base nas informações de seleção previamente recebidas no estado de operação 702D.
[0160] Em algumas modalidades, quando as informações de seleção indicam um modo de gravação da atividade neural 704A, o dispositivo implantável pode passar do estado de operação 702E ao estado de operação 702F do modo de gravação da atividade neural 704A. No modo de gravação da atividade neural 704A, o dispositivo implantável pode ser configurado para receber parâmetros no estado de operação 702F e transmitir dados de atividade neural nos estados de operação 702G-H. Por exemplo, um parâmetro pode incluir um ganho de amplificador de ganho programável (PGA) que configura o dispositivo implantável para controlar o quanto amplificar um sinal da atividade neural detectado. Conforme descrito acima em alusão ao modo de operação de temperatura 704C, os dados de dispositivo, tais como uma gravação da atividade neural, podem ser grandes demais para transmissão em um retroespalhamento da segunda parte do comando de modo de operação. Logo, o modo de gravação da atividade neural 704A pode incluir vários estados de operação 702G-H para transmitir toda a gravação da atividade neural. Outros detalhes sobre como a atividade neural pode ser amostrada e gravada são dados abaixo em alusão à FIG. 8. Em algumas modalidades, quando o próximo comando de modo de operação corresponde ao padrão de enlace descendente (isto é, Tus = Tsync_up), o dispositivo implantável pode voltar do estado de operação 702H ao estado de operação 702C para recalibrar a transmissão de energia a partir do interrogador.
[0161] Em algumas modalidades, quando as informações de seleção indicam um modo de estímulo neural 704B, o dispositivo implantável pode passar do estado de operação 702E ao estado de operação 702I do modo de estímulo neural 704B. No modo de estímulo neural 704B, e conforme ilustra o diagrama 700, o dispositivo implantável pode ser configurado para receber parâmetros de estímulo no estado de operação 702I e transmitir uma confirmação dos parâmetros recebidos no estado de operação 702J com base em comandos de modo de operação recebidos sucessivamente.
[0162] No estado de operação 702J, um detector de carga do dispositivo implantável pode ser configurado para determinar se um capacitor de estímulo está suficientemente carregado para uso no estímulo de um nervo. Se o detector de carga indicar carga suficiente (isto é, Indicação de Carga = 1), o dispositivo implantável passará ao estado de operação 702L, senão o dispositivo implantável permanecerá no estado de operação 702K, quando o capacitor de estímulo continua sendo carregado com base nas ondas ultrassônicas recebidas do interrogador. No estado de operação 702L, o dispositivo implantável pode estimular um ou mais nervos selecionados ao emitir um pulso elétrico aos um ou mais nervos selecionados, como descrever-se-á em mais detalhes abaixo em alusão à FIG. 8.
[0163] Quando o comando de modo de operação corresponde a um padrão de enlace ascendente, o dispositivo implantável pode passar ao estado de operação 702M correspondente a um modo de operação de confirmação para transmitir um status do estímulo conforme executado no estado de operação 702L. Quando o comando de modo de operação corresponde a um padrão de enlace descendente, o dispositivo implantável pode voltar ao estado de operação 702K para repetir o estímulo ou voltar ao estado de operação 702C para recalibrar o dispositivo implantável para assumir outros modos de operação a depender dos dados incluídos no comando de modo de operação. Por exemplo, uma instrução extraída do comando de modo de operação pode solicitar estímulo repetido, o que faria com que o dispositivo implantável passasse ao estado de operação 702K para recarregar o capacitor de estímulo.
[0164] A FIG. 8 ilustra um diagrama 800 de um dispositivo implantável 811 configurado para interagir com um nervo 714 de um paciente, de acordo com algumas modalidades. Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 811 pode ser uma implementação exemplificativa do dispositivo implantável 104, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1. Conforme ilustra o diagrama 800, o dispositivo implantável 811 pode ser implantado em um nervo 814 e incluir um ou mais membros curvados, tais como um membro curvado 802 projetando-se a partir de um corpo 812. O corpo 812 do dispositivo implantável 811 pode incluir um circuito integrado 824 (incluindo, por exemplo, um módulo de modulação e demodulação 112, um circuito de estímulo 114, um circuito de detecção 116 ou um circuito controlador 120), uma memória não transitória 826 (por ex., memória 180), um circuito de alimentação 828 (por ex., um circuito de alimentação 130) e um transdutor ultrassônico 830 (por ex., um transdutor ultrassônico 108 ou circuito transdutor ultrassônico 106). Em algumas modalidades, o corpo 812 inclui uma pluralidade de transdutores ultrassônicos que incluem um transdutor ultrassônico
830. Logo, deve-se ter em mente que o transdutor ultrassônico 830, conforme ilustra o diagrama 800, pode representar uma pluralidade de transdutores ultrassônicos.
[0165] Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 830 pode ser configurado para receber ondas ultrassônicas transmitidas por um interrogador (por ex., o interrogador 102 da FIG. 1 ou o interrogador 202 da FIG. 2) e converter a energia mecânica das ondas ultrassônicas em um sinal elétrico com energia elétrica. Em algumas modalidades, as ondas ultrassônicas podem incluir um ou mais comandos de modo de operação que são detectados por um circuito integrado 824 para definir um modo de operação do dispositivo implantável 811 como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação. Em algumas modalidades, o sinal elétrico inclui representações elétricas dos um ou mais comandos de modo de operação.
[0166] Em algumas modalidades, parte do sinal elétrico pode ser processada por um circuito de alimentação 828 para alimentar os componentes do dispositivo implantável 811. Em algumas modalidades, o circuito de alimentação 828 pode incluir um circuito transmissor de energia (por ex., o circuito transmissor de energia 134) configurado para converter o sinal elétrico com uma primeira tensão elétrica em um segundo sinal com uma segunda tensão elétrica para alimentar vários componentes do circuito integrado 824. Em algumas modalidades, o circuito de alimentação 828 pode incluir um circuito retificador (por ex., um retificador ativo) para converter o sinal elétrico de CA em CC, onde o sinal elétrico convertido pode ser associado à primeira tensão elétrica. Em algumas modalidades, o circuito transmissor de energia pode incluir uma bomba de carga para gerar uma segunda tensão elétrica superior à primeira. Em algumas modalidades, o circuito de alimentação 828 pode incluir um dispositivo de armazenamento de energia (por ex., o dispositivo de armazenamento de energia 136) configurado para operar como uma fonte de alimentação secundária se a energia alimentada pelo interrogador for insuficiente. Em algumas modalidades, o circuito transmissor de energia pode ser configurado para controlar se a energia é transportada ao dispositivo de armazenamento de energia ou a partir dele, o que implica, na prática, em carregar ou descarregar o dispositivo de armazenamento de energia, respectivamente. Em algumas modalidades, o circuito transmissor de energia pode ser configurado para controlar o tempo (por ex., o número de ciclos do relógio) por que transmite-se energia, além do sentido do fluxo de energia (por ex., fluxo adiante ou fluxo reverso).
[0167] Em algumas modalidades, o circuito integrado 824 inclui um circuito controlador (por ex., o circuito controlador 120) configurado para definir o modo de operação do dispositivo implantável 11 com base em um comando de modo de operação recebido nas ondas ultrassônicas, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1.
[0168] Em algumas modalidades, o comando de modo de operação pode instruir o dispositivo implantável 811 a assumir um modo de calibração de energia no qual o circuito controlador gera informações que indicam se deve-se transmitir mais energia ou menos energia ao interrogador. Em algumas modalidades, o circuito controlador pode ser configurado para gerar essas informações de alimentação com base na energia disponível conforme alimentada pelo circuito de alimentação 828 e na energia consumida pelo circuito integrado 824. Em algumas modalidades, a energia disponível inclui a energia alimentada pelo transdutor ultrassônico 830 e a energia acessível oferecida pelo dispositivo de armazenamento de energia do circuito de alimentação 828. Em algumas modalidades, o circuito controlador pode ser configurado para controlar o transdutor ultrassônico 830 para que transmita ao interrogador as informações de alimentação geradas para fazer com que o interrogador controle a energia de onda das ondas ultrassônicas transmitidas. Em algumas modalidades, a energia consumida pode ser determinada pelo circuito controlador com base em um modo de operação do dispositivo implantável 811, conforme descrito acima em alusão à FIG. 1.
[0169] Em algumas modalidades, o comando de modo de operação pode instruir o dispositivo implantável 811 a assumir um modo de estímulo nervoso ou um modo de detecção, cada um dos quais pode operar almofadas de elétrodo 818 no membro curvado 802. Em algumas modalidades, o modo de detecção pode ser um exemplo de um modo de enlace ascendente associado a transmitir dados de dispositivo a outros dispositivos, tais como um interrogador, conforme descrito acima em alusão às FIGs. 6B-7.
[0170] Em algumas modalidades, no modo de detecção, as almofadas de elétrodo 181 são configuradas para detectar um sinal eletrofisiológico, e um sinal de detecção baseado no sinal eletrofisiológico é recebido no circuito integrado 824. O sinal de detecção recebido no circuito integrado 824 pode ser processado (por ex., amplificado, digitalizado e/ou filtrado) por um circuito de detecção (por ex., pelo circuito de detecção 116) antes de ser recebido no circuito controlador. Em algumas modalidades, o circuito controlador pode acessar uma memória não transitória (por ex., a memória 180) para armazenar dados relacionados ao sinal eletrofisiológico detectado. Em algumas modalidades, no modo de detecção, o circuito controlador pode ser configurado para operar o transdutor ultrassônico 830 para que emita um retroespalhamento das ondas ultrassônicas recebidas, em que as ondas ultrassônicas retroespalhadas codificam os dados relacionados ao sinal eletrofisiológico detectado.
[0171] Em algumas modalidades, o comando de modo de operação pode instruir o dispositivo implantável 811 para que assuma o modo de estímulo nervoso. No modo de estímulo, o circuito controlador pode gerar um sinal de estímulo com base no sinal de detecção e operar uma ou mais almofadas de elétrodo 818 para que emitam um pulso elétrico ao nervo 814 com base no sinal de estímulo. Em algumas modalidades, o circuito controlador pode acessar a memória não transitória (por ex., a memória 180) para armazenar dados relacionados ao sinal de estímulo ou ao pulso elétrico emitido ao nervo 814. Em algumas modalidades, no modo de estímulo, o circuito controlador pode ser configurado para operar o transdutor ultrassônico 830 para que emita um retroespalhamento das ondas ultrassônicas recebidas, em que as ondas ultrassônicas retroespalhadas codificam dados relacionados a um status do estímulo.
[0172] Dados armazenados na memória não transitória podem ser transmitidos de maneira sem fio pelas ondas de retroespalhamento ultrassônicas através do transdutor ultrassônico 830. Conforme descrito acima em alusão à FIG. 1, para transmitir dados usando o retroespalhamento ultrassônico, o transdutor ultrassônico 830 pode primeiramente receber ondas ultrassônicas e gerar uma corrente elétrica que flui através de um circuito de modulação. Em seguida, o circuito controlador pode acessar a memória e operar o circuito de modulação para que module a corrente elétrica que flui através do mesmo a fim de codificar os dados. Por meio desse processo, as ondas de retroespalhamento ultrassônicas emitidas pelo transdutor ultrassônico 830 podem codificar os dados.
[0173] Em algumas modalidades, conforme ilustra o diagrama 800, o membro curvado 802 pode incluir uma primeira parte 802a e uma segunda parte 802b interligadas pelo corpo 812 no ponto 816. Em algumas modalidades, a primeira parte 802a e a segunda parte 802b conectam-se diretamente, e o membro curvado 802 liga-se ao corpo 812 através de um membro conector. O membro curvado 802 pode incluir uma pluralidade de almofadas de elétrodo 818 na superfície interna do mesmo, e as almofadas de elétrodo 818 podem ser posicionadas radialmente em torno de um eixo paralelo ao comprimento do nervo 814. Uma separação 820 entre a primeira parte 202a e a segunda parte 202b se faz presente ao longo do membro curvado 802 (podendo se fazer presente similarmente em outros membros curvados do dispositivo 811). Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 811 pode ser implantado flexionando a primeira parte 802a e a segunda parte 802b do membro curvado 802 para fora, expandindo assim o tamanho da separação e permitindo que o nervo 814 ou outro tecido filamentoso atravesse a separação 820 e encaixe no espaço cilíndrico formado pelo membro curvado 802. A primeira parte 802a e a segunda parte 802b do membro curvado 802 podem ser liberadas, o que permite que o membro curvado 802 envolva o nervo 814 ou outro tecido filamentoso.
[0174] A pluralidade de almofadas de elétrodo 818, conforme ilustra a FIG. 8, fica fora do nervo 814 mas em contato direto com o epineuro do mesmo. O nervo 814 pode incluir vários fascículos 822. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 dentro do membro curvado 802 podem ser operadas para a emissão direcionada de um pulso elétrico a um ou mais dos fascículos 822 ou a outro subconjunto de fibras nervosas, e/ou operadas para a detecção direcionada de um sinal eletrofisiológico transmitido por um ou mais dos fascículos 822 ou por outro subconjunto de fibras nervosas. Por exemplo, as almofadas de elétrodo 818 podem ser ativadas seletivamente pelo circuito controlador dentro do circuito integrado 824, que é alojado dentro do corpo 812, para emitir um pulso elétrico dirigido a um ou mais fascículos 822. Em outro exemplo, as almofadas de elétrodo 818 são operadas pelo circuito controlador para detectar um sinal eletrofisiológico transmitido por um ou mais dos fascículos 822 dentro do nervo 814. Em algumas modalidades, o membro curvado 802 pode ser configurado para detectar o sinal eletrofisiológico transmitido pelo nervo 814 ou por um subconjunto de fibras nervosas, emitir um pulso elétrico ao nervo 814 ou dirigido a um subconjunto de fibras nervosas, ou tanto detectar o sinal eletrofisiológico transmitido pelo nervo 814 ou por um subconjunto de fibras nervosas quanto emitir um pulso elétrico ao nervo 814 ou dirigido a um subconjunto de fibras nervosas. Por exemplo, o dispositivo implantável 811 pode incluir uma pluralidade de membros curvados (incluindo o membro curvado 802), em que um primeiro membro curvado pode ser configurado para detectar o sinal eletrofisiológico transmitido pelo nervo 814 ou por um subconjunto de fibras nervosas, e um segundo membro curvado pode ser configurado para emitir um pulso elétrico ao nervo 814 ou dirigido a um subconjunto de fibras nervosas.
[0175] Em algumas modalidades, o membro curvado 802 pode ser dimensionado para engatar um nervo 814 selecionado ou nervo 814 contendo tecido fibroso. O nervo 814 pode ser a medula espinhal ou um nervo periférico. Em algumas modalidades, o nervo 814 é um nervo autônomo ou um nervo somático. Em algumas modalidades, o nervo 814 é um nervo simpático ou um nervo parassimpático. Em algumas modalidades, o nervo 814 é um nervo vago, um nervo mesentérico, um nervo esplênico, um nervo ciático, um nervo tibial, um nervo pudendo, um gânglio celíaco, um nervo sacral, ou qualquer ramificação desses.
[0176] O tamanho, formato e espaçamento do membro curvado 802 no dispositivo implantável 811 podem depender do tipo e tamanho do tecido a que o dispositivo implantável 811 engatar-se-á. Em algumas modalidades, dois ou mais membros curvados do dispositivo implantável 811 são espaçados em cerca de 0,25 mm ou mais (tal como em cerca de 0,5 mm ou mais, em cerca de 1 mm ou mais, em cerca de 2 mm ou mais, em cerca de 3 mm ou mais, em cerca de 4 mm ou mais, em cerca de 5 mm ou mais, em cerca de 6 mm ou mais, ou em cerca de 7 mm ou mais). Em algumas modalidades, os dois ou mais membros curvados são espaçados em cerca de 8 mm ou menos (tal como em cerca de 7 mm ou menos, em cerca de 6 mm ou menos, em cerca de 5 mm ou menos, em cerca de 4 mm ou menos, em cerca de 3 mm ou menos, em cerca de 2 mm ou menos, em cerca de 1 mm ou menos, ou em cerca de 0,5 mm ou menos). À guisa de exemplo, os dois ou mais membros curvados podem ser espaçados em cerca de 0,25 mm a cerca de 0,5 mm, em cerca de 0,5 mm a cerca de 1 mm, em cerca de 1 mm a cerca de 2 mm, em cerca de 2 mm a cerca de 3 mm, em cerca de 3 mm a cerca de 4 mm, em cerca de 4 mm a cerca de 5 mm, em cerca de 5 mm a cerca de 6 mm, em cerca de 5 mm a cerca de 7 mm, ou em cerca de 7 mm a cerca de 8 mm. A largura do membro curvado 802 também pode variar dependendo da aplicação do dispositivo implantável 811 ou do tecido engatado por ele.Em algumas modalidades, a largura do membro curvado 802 é de cerca de 100 μm ou mais (tal como de cerca de 150 μm ou mais, de cerca de 250 μm ou mais, de cerca de 500 μm ou mais, de cerca de 1 mm ou mais, ou de cerca de 1,5 mm ou mais). Em algumas modalidades, a largura do membro curvado 502 é de cerca de 2 mm ou menos (tal como de cerca de 1,5 mm ou menos, de cerca de 1 mm ou menos, de cerca de 500 μm ou menos, de cerca de 250 μm ou menos, ou de cerca de 150 μm ou menos). Em algumas modalidades, a largura dos membros curvados 502 é de cerca de 100 μm a cerca de 2 mm (tal como de cerca de 100 μm a cerca de 150 μm, de cerca de 150 μm a cerca de 250 μm, de cerca de 250 μm a cerca de 500 μm, de cerca de 500 μm a cerca de 1 mm, de cerca de 1 mm a cerca de 1,5 mm, ou de cerca de 1,5 mm a cerca de 2 mm). A superfície interna do membro curvado 802 forma uma espaço cilíndrico por que o nervo 814 e/ou o tecido filamentoso atravessam. O diâmetro do espaço cilíndrico formado pelo membro curvado 802 depende do nervo e/ou do tecido filamentoso alvo a que o dispositivo 811 engatar-se-á. Em algumas modalidades, o membro curvado 802 forma um espaço cilíndrico com um diâmetro de cerca de 50 μm a cerca de 15 mm (por ex., de cerca de 50 μm a cerca de 100 μm, de cerca de 100 μm a cerca de 250 μm, de cerca de 250 μm a cerca de 500 μm, de cerca de 500 μm a cerca de 1 mm, de cerca de 1 mm a cerca de 1,5 mm, de cerca de 1,5 mm a cerca de 2.5 mm, de cerca de 2,5 mm a cerca de 5 mm, de cerca de 5 mm a cerca de 10 mm, ou de cerca de 10 mm a cerca de 15 mm).
[0177] Em algumas modalidades, o dispositivo implantável 811 inclui um ou mais membros de fixação adicionais configurados para fixar o dispositivo implantável 811 no tecido filamentoso. Esses membros de fixação podem incluir, por exemplo, voltas para suturar o dispositivo implantável a uma estrutura anatômica (tal como o tecido filamentoso ou nervo, ou outro tecido que circunde o tecido filamentoso ou nervo), pinos ou grampos. Por exemplo, o dispositivo implantável 811 pode ser suturado ao tecido filamentoso ou nervo 814, ou ao tecido que circunda o tecido filamentoso ou nervo, para limitar o movimento do dispositivo implantável 811 uma vez implantado.
[0178] Em algumas modalidades, o membro curvado 802 do dispositivo implantável 811 pode incluir um metal, liga de metal, cerâmica, silício ou material não polimérico. O membro curvado 802 pode ser flexível, e de preferência é estirado para que seja posicionado em torno do nervo 814 e/ou do tecido filamentoso. Em algumas modalidades, o membro curvado 802 ou parte do membro curvado 802 é revestida com um revestimento elastomérico ou um revestimento não elastomérico, que de preferência é bioinerte, tal como polidimetilsioloxano (PDMS), silicone, um polímero de uretano, um polímero de poli(p-xilileno) (tal como polímero de poli(p-xilileno) vendido com o nome comercial de PARYLENE®) ou uma poli-imida. O membro curvado 802 pode incluir uma pluralidade de almofadas de elétrodo 818 em uma superfície interna. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 na superfície interna do membro curvado 802 não são revestidas com o revestimento elastomérico ou revestimento de polímero não elastomérico, embora possam ser revestidas com um material condutor (por ex., galvanizadas com um polímero de PEDOT ou um metal para melhorar as características elétricas das mesmas). Logo, em algumas modalidades, só a superfície externa do membro curvado 802 é revestida com o revestimento. Como opção, o revestimento também reveste o alojamento do corpo 812.
[0179] Em algumas modalidades, a pluralidade de almofadas de elétrodo 818 pode incluir 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ou mais almofadas de elétrodo, tal como entre cerca de 3 e cerca de 50 almofadas de elétrodo, entre cerca de 3 e cerca de 5 almofadas de elétrodo, entre cerca de 5 e cerca de 10 almofadas de elétrodo, entre cerca de 10 e cerca de 25 almofadas de elétrodo, ou entre cerca de 25 e cerca de 50 almofadas de elétrodo. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo dentro da pluralidade de almofadas de elétrodo 818 podem ser ativadas seletivamente pelo circuito controlador, o que permite a emissão do pulso elétrico dirigido, conforme descrito em mais detalhes neste documento.
[0180] Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 podem incluir qualquer material condutor adequado, tal como um ou mais de (ou uma liga de um ou mais de) tungstênio, platina, paládio, ouro, irídio, nióbio, tântalo ou titânio. O material das almofadas de elétrodo detectoras e das almofadas de elétrodo estimulantes pode ser o mesmo ou diferente. O tamanho e formato das almofadas de elétrodo 818 também podem ser iguais ou diferentes. Por exemplo, as almofadas de elétrodo 818 em dado membro curvado 802 podem ser do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes, e as almofadas de elétrodo em membros curvados diferentes podem ser do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes.
[0181] Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 do dispositivo implantável 811 são posicionadas pelo membro curvado 802 de modo que façam comunicação elétrica com o nervo 814. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 não fazem contato direto com o nervo 814 (por ex., fora e sem contato indireto com o nervo 814), mas fazem comunicação elétrica com o mesmo. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 são posicionadas dentro de cerca de 2 mm (por ex., dentro de cerca de 1,8 mm, dentro de cerca de 1,6 mm, dentro de cerca de 1,4 mm, dentro de cerca de 1,2 mm, dentro de cerca de 1,0 mm, dentro de cerca de 0,8 mm, dentro de cerca de 0,6 mm, dentro de cerca de 0,4 mm, ou dentro de cerca de 0,2 mm) do nervo 814. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 são configuradas para penetrar o epineuro do nervo 814 em um ou mais locais. Por exemplo, as almofadas de elétrodo 818 podem ser aciculares, o que permite a penetração no epineuro. Em algumas modalidades, as almofadas de elétrodo 818 fazem contato direto com o nervo 814, por exemplo, com o epineuro do nervo 814.
[0182] Em algumas modalidades, o corpo 812 inclui um alojamento, que pode incluir uma base, uma ou mais paredes laterais e um topo. O alojamento pode encerrar o transdutor ultrassônico 830 e o circuito integrado 824. O alojamento pode ser vedado (por ex., por solda ou solda a laser) para impedir que o fluido intersticial entre em contato com o transdutor ultrassônico 830 e/ou o circuito integrado 824. De preferência, o alojamento é feito de um material bioinerte, tal como de um metal bioinerte (por ex., aço ou titânio) ou de uma cerâmica bioinerte (por ex., titânia ou alumina). O alojamento (ou o topo do alojamento) pode ser fino para permitir que ondas ultrassônicas penetrem-no. Em algumas modalidades, a espessura do alojamento é de cerca de 100 micrômetros (μm) ou menos, tal como de cerca de 75 μm ou menos, de cerca de 50 μm ou menos, de cerca de 25 μm ou menos, ou de cerca de 10 μm ou menos. Em algumas modalidades, a espessura do alojamento é de cerca de 5 μm a cerca de 10 μm, de cerca de 10 μm a cerca de 25 μm, de cerca de 25 μm a cerca de 50 μm, de cerca de 50 μm a cerca de 75 μm, ou de cerca de 75 μm a cerca de 100 μm.
[0183] Em algumas modalidades, o corpo 812 do dispositivo implantável 811 é relativamente pequeno, o que permite o implante confortável e duradouro, ao mesmo tempo em que limita a inflamação dos tecidos muitas vezes associada a dispositivos médicos implantáveis. Em algumas modalidades, a dimensão mais longa do corpo 812 tem cerca de 10 mm ou menos, tal como cerca de 5 mm a 9 mm, ou cerca de 6 mm a cerca de 8 mm.
[0184] Em algumas modalidades, o corpo 812 inclui um material, tal como um polímero, dentro do alojamento. O material pode preencher o espaço vazio dentro do alojamento para reduzir a incompatibilidade na impedância acústica entre o tecido fora do alojamento e dentro do alojamento. Logo, o corpo 812 é preferivelmente isento de ar ou vácuo, de acordo com algumas modalidades.
[0185] Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 830 pode incluir um transdutor ultrassônico microusinado, tal como um transdutor ultrassônico microusinado capacitivo (CMUT) ou um transdutor ultrassônico microusinado piezelétrico (PMUT), ou pode incluir um transdutor piezelétrico corpulento. Transdutores piezelétricos corpulentos podem ser de qualquer material natural ou sintético, tal como de cristais, cerâmica ou polímero. Materiais transdutores piezelétricos corpulentos exemplificativos podem incluir titanato de bário (BaTiO3), titanato de zirconato de chumbo (PZT), óxido de zinco (ZO), nitreto de alumínio (AlN), quartzo, berlinita (AlPO4), topázio, langasita (La3Ga5SiO14), ortofosfato de gálio (GaPO4), biobato de lítio (LiNbO3), tantalita de lítio (LiTaO3), niobato de potássio (KNbO3), tungstato de sódio (Na2WO3), ferrita de bismuto (BiFeO3), (di)fluoreto de polivinilideno (PVDF) e niobato de chumbo e magnésio-titanato de chumbo (PMN-PT).
[0186] Em algumas modalidades, o transdutor piezelétrico corpulento é aproximadamente cúbico (isto é, tem uma relação de aspecto de cerca de 1:1:1 (comprimento:largura:altura)). Em algumas modalidades, o transdutor piezelétrico na forma de um prato, com uma relação de aspecto de cerca de 5:5:1 ou maior no aspecto de comprimento ou largura, tal como de cerca de 7:5:1 ou maior, ou de cerca de 10:10:1 ou maior. Em algumas modalidades, o transdutor piezelétrico corpulento é longo e estreito, com uma relação de aspecto de cerca de 3:1:1 ou maior, sendo que a dimensão mais longa alinha-se à direção das ondas de retroespalhamento ultrassônicas (isto é, o eixo de polarização). Em algumas modalidades, uma dimensão do transdutor piezelétrico corpulento é igual à metade do comprimento de onda (λ) correspondente à frequência de acionamento ou frequência ressonante do transdutor. À frequência ressonante, a onda ultrassônica que incide sobre qualquer uma das faces do transdutor sofre uma comutação de fase de 180° para atingir a fase oposta, causando assim o maior deslocamento entre as duas faces. Em algumas modalidades, a altura do transdutor piezelétrico é de cerca de 10 m a cerca de 1.000 m (tal como de cerca de 40 m a cerca de 400 m, de cerca de 100 m a cerca de 250 m, de cerca de 250 m a cerca de 500 m,
ou de cerca de 500 m a cerca de 1.000 m). Em algumas modalidades, a altura do transdutor piezelétrico é de cerca de 5 mm ou menos (tal como de cerca de 4 mm ou menos, de cerca de 3 mm ou menos, de cerca de 2 mm ou menos, de cerca de 1 mm ou menos, de cerca de 500 m ou menos, de cerca de 400 m ou menos, de 250 m ou menos, de cerca de 100 m ou menos, ou de cerca de 40 m ou menos). Em algumas modalidades, a altura do transdutor piezelétrico é de cerca de 20 m ou mais (tal como de cerca de 40 m ou mais, de cerca de 100 m ou mais, de cerca de 250 m ou mais, de cerca de 400 m ou mais, de cerca de 500 m ou mais, de cerca de 1 mm ou mais, de cerca de 2 mm ou mais, de cerca de 3 mm ou mais, ou de cerca de 4 mm ou mais).
[0187] Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 830 tem um comprimento de cerca de 5 mm ou menos (tal como de cerca de 4 mm ou menos, de cerca de 3 mm ou menos, de cerca de 2 mm ou menos, de cerca de 1 mm ou menos, de cerca de 500 m ou menos, de cerca de 400 m ou menos, 250 m ou menos, de cerca de 100 m ou menos, ou de cerca de 40 m ou menos) na dimensão mais longa. Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 830 tem um comprimento de cerca de 20 m ou mais (tal como de cerca de 40 m ou mais, de cerca de 100 m ou mais, de cerca de 250 m ou mais, de cerca de 400 m ou mais, de cerca de 500 m ou mais, de cerca de 1 mm ou mais, de cerca de 2 mm ou mais, de cerca de 3 mm ou mais, ou de cerca de 4 mm ou mais) na dimensão mais longa.
[0188] Em algumas modalidades, o transdutor ultrassônico 830 conecta-se a dois elétrodos para permitir a comunicação elétrica com o circuito integrado 824. O primeiro elétrodo liga-se a uma primeira face do transdutor ultrassônico 830 e o segundo elétrodo liga-se a uma segunda face do transdutor ultrassônico 830, com a primeira face e a segunda face em lados opostos do transdutor ultrassônico 830 ao longo de uma dimensão. Em algumas modalidades, os elétrodos incluem prata,
ouro, platina, negro de platina, poli(3,4-etilenodioxitiofeno (PEDOT)), um polímero condutor (tal como PDMS ou poli-imida condutora) ou níquel. Em algumas modalidades, o eixo entre os elétrodos do transdutor ultrassônico 830 é ortogonal ao movimento do transdutor ultrassônico 830.
[0189] A descrição acima traz métodos, parâmetros e seus semelhantes à guisa de exemplo. Deve-se ter em mente, contudo, que não existe intenção de que essa descrição limite o âmbito da presente invenção, mas, em vez disso, ela destina-se apenas a propiciar uma descrição de modalidades exemplificativas. Tenciona-se que as modalidades ilustrativas descritas acima não sejam exaustivas tampouco limitem a invenção às formas precisamente como reveladas. Muitas modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. As modalidades foram escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios das técnicas reveladas e suas aplicações práticas. Outros versados na técnica serão, por conseguinte, capazes de melhor utilizar as técnicas e várias modalidades com várias modificações conforme adequado ao uso específico contemplado.
[0190] Embora tenham-se descrito a invenção e exemplos na íntegra com referência às figuras concomitantes, note-se que várias mudanças e modificações transparecerão aos versados na técnica.Entende-se essas mudanças e modificações como incluídas no âmbito da invenção e exemplos conforme definido pelas reivindicações. Na descrição acima da invenção e modalidades, faz-se alusão aos desenhos concomitantes, nos quais são representadas, à guisa de ilustração, modalidades específicas que podem ser praticadas. Deve-se ter em mente que outras modalidades e exemplos podem ser praticados, e que podem-se fazer mudanças sem com isso divergir do âmbito da presente invenção.
[0191] Embora a descrição acima utilize os termos "primeiro", "segundo" etc. para descrever vários elementos, tais elementos não se limitam a esses termos. Esses termos só são usados para distinguir um elemento do outro.
[0192] Referências a “cerca de ” ou “aproximadamente” um valor ou parâmetro neste documento incluem (e descrevem) variações voltadas a esse valor ou parâmetro em si. Por exemplo, uma descrição referindo-se a “cerca de X” inclui a descrição de “X.”
[0193] Deve-se ter em mente que aspectos e variações da invenção descritos neste documento incluem "consistir em" e/ou "consistir essencialmente em" aspectos e modalidades.
[0194] Os termos “implantável” e “implantado” referem-se a um objeto que é implantável ou implantado por completo em um paciente, de modo que nenhuma parte do objeto transponha a superfície do paciente.
[0195] O termo “substancialmente” refere-se a 90% ou mais. Por exemplo, um membro curvado que circunda substancialmente a seção transversal de um nervo refere-se a um membro curvado que circunda 90% ou mais da seção transversal do nervo.
[0196] O termo "paciente" refere-se a um animal vertebrado, tal como um ser humano.
[0197] Os termos “tratar" e "tratamento" são usados de maneira sinônima neste documento para referir-se a qualquer ação que traga benefício a um paciente acometido por um doença ou condição, incluindo melhora da condição através da redução, inibição, supressão ou eliminação de ao menos um sintoma, retardo na progressão da doença ou condição, retardo na recorrência da doença ou condição, ou inibição da doença ou condição.
[0198] Quando uma faixa de valores é dada, entende-se que cada valor incluído entre os limites superior e inferior dessa faixa, e qualquer outro valor mencionado ou incluído nessa faixa mencionada, é tido dentro do âmbito da presente invenção. Quando a faixa mencionada inclui limites superior ou inferior, faixas que excluam quaisquer desses limites também incluem-se na presente invenção.
[0199] Além disso, deve-se entender também que as formas no singular "um", "uma", "o" e "a" usadas na descrição acima visam a incluir também as formas no plural, salvo quando o contexto ditar claramente o contrário. Entender-se-á também que o termo "e/ou", conforme usado neste documento, refere-se a e abrange toda e qualquer combinação possível de um ou mais dos itens listados associados. Deve-se entender ainda que os termos "incluir" e "compreender", quando usados neste documento, especificam a presença de traços, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou unidades mencionados, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros traços, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes, unidades e/ou grupos desses.
[0200] O termo “se” pode ser interpretado de modo a significar “quando” ou “ao” ou “em resposta à determinação de que” ou “em resposta à detecção de que”, a depender do contexto. À semelhança, os sintagmas “se ficar determinado” ou “se [uma condição ou evento mencionado] for detectado” podem ser interpretados de modo a significar "ao determinar" ou "em resposta à determinação de que" ou "ao detectar [a condição ou evento mencionado]" ou "em resposta à detecção de que [a condição ou evento mencionado]", a depender do contexto.
[0201] Traços e preferências descritos acima com relação a "modalidades" são preferências distintas e não se limitam apenas àquela modalidade específica; eles podem ser combinados livremente a traços de outras modalidades, quando tecnicamente viável, e podem formar combinações preferidas de traços. A descrição foi apresentada para permitir que os versados na técnica produzam e utilizem a invenção e é dada no contexto de um pedido de patente e de suas exigências. Várias modificações às modalidades descritas transparecerão aos versados na técnica, e os princípios gerais neste documento podem aplicar-se a outras modalidades. Sendo assim, tenciona-se que a presente invenção não se limite à modalidade ilustrada mas, em vez disso, que seja-lhe atribuído o maior âmbito possível consistente com os princípios e traços descritos neste documento.
Claims (54)
1. Método para operar um dispositivo implantável usando ondas ultrassônicas, o método sendo CARACTERIZADO por compreender, no dispositivo implantável: receber ondas ultrassônicas que compreendem um comando de modo de operação; e definir o modo de operação do dispositivo implantável como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de modos de operação compreende um ou mais de um modo de enlace descendente, para baixar dados das ondas ultrassônicas recebidas, ou um modo de enlace ascendente, para subir dados gerados no dispositivo implantável a um dispositivo externo usando as ondas ultrassônicas recebidas.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de modos de operação compreende o modo de enlace descendente e o modo de enlace ascendente.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as ondas ultrassônicas são transmitidas por um interrogador.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as ondas ultrassônicas são transmitidas por outro dispositivo implantável.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, CARACTERIZADO por compreender: determinar que o comando de modo de operação corresponde a um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados; e definir o modo de operação com base no padrão determinado.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que determinar que o comando de modo de operação corresponde ao padrão compreende determinar que uma primeira parte do comando de modo de operação corresponde ao padrão determinado.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parte compreende um pulso simples que indica o início do comando de modo de operação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parte compreende uma sequência de dois ou mais pulsos.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de padrões predeterminados compreende uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, uma pluralidade de amplitudes correspondentes ou uma pluralidade de mudanças de fase ou frequência correspondentes.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de padrões predeterminados compreende uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, e pelo fato de que uma ou mais das durações de pulso são definidas com base no período de um sinal portador das ondas ultrassônicas recebidas.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que determinar que o comando de modo de operação corresponde ao padrão compreende: converter as ondas ultrassônicas em um sinal elétrico que compreende uma representação do comando de modo de operação; e e contabilizar o número de vezes que uma primeira parte do sinal elétrico extrapola um nível de tensão elétrica predefinido, sendo que o número de vezes corresponde ao padrão determinado.
13. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão determinado associa-se a subir dados, e pelo fato de que o comando de modo de operação compreende uma segunda parte diferente da primeira, o método compreendendo: definir o modo de operação como um modo de enlace ascendente para subir dados de dispositivo associados ao modo de enlace ascendente; e retroespalhar as ondas ultrassônicas, sendo que as ondas ultrassônicas retroespalhadas codificam os dados de dispositivo em um retroespalhamento da segunda parte do comando de modo de operação.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o modo de enlace ascendente compreende um modo de confirmação e os dados de dispositivo compreendem a confirmação de que o dispositivo implantável extraiu com êxito uma instrução de operação de segundas ondas ultrassônicas recebidas no dispositivo implantável.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o modo de enlace ascendente compreende um modo de informe da condição fisiológica, e pelo fato de que os dados de dispositivo compreendem informações associadas a uma condição fisiológica detectada pelo dispositivo implantável no modo de informe da condição fisiológica.
16. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o modo de enlace ascendente compreende um modo de informe da atividade neural, e pelo fato de que os dados de dispositivo compreendem informações associadas a um sinal eletrofisiológico detectado pelo dispositivo implantável no modo de informe da atividade neural.
17. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de dispositivo compreendem informações associadas a um pulso elétrico emitido pelo dispositivo implantável, e pelo fato de que o pulso elétrico é configurado para modular a atividade de um nervo alvo.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo implantável é configurado para emitir o pulso elétrico em resposta a uma instrução de operação extraída de segundas ondas ultrassônicas recebidas no dispositivo implantável quando o modo de operação do dispositivo implantável tiver sido definido como modo de enlace descendente.
19. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão determinado associa-se a baixar dados, e pelo fato de que o comando de modo de operação compreende uma segunda parte diferente da primeira, o método compreendendo: definir o modo de operação como um modo de enlace descendente para extrair dados da segunda parte do comando de modo de operação.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados extraídos associam-se a medir uma condição fisiológica, e por compreender, em resposta a extrair os dados, medir a condição fisiológica.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que a condição fisiológica compreende temperatura, frequência de pulso, pressão sanguínea, nível de pH, presença de um analito ou concentração do analito.
22. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que a condição fisiológica compreende a concentração de um analito, e pelo fato de que o analito é o oxigênio ou a glicose.
23. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados extraídos associam-se a gravar um sinal eletrofisiológico, pelo fato de que o dispositivo implantável compreende dois ou mais elétrodos que fazem comunicação elétrica com um nervo do paciente, e pelo fato de que os dois ou mais elétrodos são configurados para gravar o sinal eletrofisiológico.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO por compreender gravar o sinal eletrofisiológico em resposta aos dados extraídos da segunda parte.
25. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados extraídos associam-se a estimular um nervo, pelo fato de que o dispositivo implantável compreende dois ou mais elétrodos que fazem comunicação elétrica com o nervo do paciente, e por compreender: emitir um ou mais pulsos elétricos configurados para modular a atividade do nervo usando os dois ou mais elétrodos em resposta aos dados extraídos da segunda parte.
26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 25, CARACTERIZADO por compreender: manter um estado de operação vigente do dispositivo implantável com base na lógica de operação que define a transição entre estados de operação, sendo o dispositivo implantável configurado para operar de acordo com o estado de operação vigente; passar do estado de operação vigente para o próximo estado de operação na lógica de operação com base no comando de modo de operação; e configurar o dispositivo implantável para operar de acordo com o próximo estado de operação.
27. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que a lógica de operação é implementada por um microprocessador, por um microcontrolador ou por uma máquina de estados finitos (FSM).
28. Dispositivo implantável operado usando ondas ultrassônicas, o dispositivo implantável sendo CARACTERIZADO por compreender: um transdutor ultrassônico configurado para receber ondas ultrassônicas que compreendem um comando de modo de operação; e um circuito controlador configurado para definir o modo de operação do dispositivo implantável como um modo de operação dentre uma pluralidade de modos de operação com base no comando de modo de operação.
29. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de modos de operação compreende um ou mais de um modo de enlace descendente, para baixar dados das ondas ultrassônicas recebidas, ou um modo de enlace ascendente, para subir dados gerados no dispositivo implantável a um dispositivo externo usando as ondas ultrassônicas recebidas.
30. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de modos de operação compreende o modo de enlace descendente e o modo de enlace ascendente.
31. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 28 a 30, CARACTERIZADO pelo fato de que o transdutor ultrassônico é configurado para receber as ondas ultrassônicas de um interrogador.
32. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 28 a 31, CARACTERIZADO pelo fato de que o transdutor ultrassônico é configurado para receber as ondas ultrassônicas de outro dispositivo implantável.
33. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 28 a 32, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito controlador é configurado para: determinar que o comando de modo de operação corresponde a um padrão dentre uma pluralidade de padrões predeterminados; e definir o modo de operação com base no padrão determinado.
34. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que, para determinar que o comando de modo de operação corresponde ao padrão, o circuito controlador é configurado para determinar que uma primeira parte do comando de modo de operação corresponde ao padrão determinado.
35. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parte compreende um pulso simples que indica o início do comando de modo de operação.
36. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parte compreende uma sequência de dois ou mais pulsos.
37. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de padrões predeterminados compreende uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, uma pluralidade de amplitudes correspondentes ou uma pluralidade de mudanças de fase ou frequência correspondentes.
38. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de padrões predeterminados compreende uma pluralidade de durações de pulso correspondentes, e pelo fato de que uma ou mais das durações de pulso são definidas com base no período de um sinal portador das ondas ultrassônicas recebidas.
39. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 33 a 38, CARACTERIZADO pelo fato de que, para determinar que o comando de modo de operação corresponde ao padrão: o transdutor ultrassônico é cofigurado para converter as ondas ultrassônicas em um sinal elétrico que compreende uma representação do comando de modo de operação, e o circuito controlador é configurado para contabilizar o número de vezes que uma primeira parte do sinal elétrico extrapola um nível de tensão elétrica predefinido, sendo que o número de vezes corresponde ao padrão determinado.
40. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 33 a 39, CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão determinado associa-se a subir dados, pelo fato de que o comando de modo de operação compreende uma segunda parte diferente da primeira, pelo fato de que o circuito controlador é configurado para definir o modo de operação como um modo de enlace ascendente para subir dados de dispositivo associados ao modo de enlace ascendente; e pelo fato de que o transdutor ultrassônico é configurado para retroespalhar as ondas ultrassônicas, sendo que as ondas ultrassônicas retroespalhadas codificam os dados de dispositivo em um retroespalhamento da segunda parte do comando de modo de operação.
41. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que o modo de enlace ascendente compreende um modo de confirmação e os dados de dispositivo compreendem a confirmação de que o dispositivo implantável extraiu com êxito uma instrução de operação de segundas ondas ultrassônicas recebidas no dispositivo implantável.
42. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que o modo de enlace ascendente compreende um modo de informe da condição fisiológica, e pelo fato de que os dados de dispositivo compreendem informações associadas a uma condição fisiológica detectada pelo dispositivo implantável no modo de informe da condição fisiológica.
43. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que o modo de enlace ascendente compreende um modo de informe da atividade neural, e pelo fato de que os dados de dispositivo compreendem informações associadas a um sinal eletrofisiológico detectado pelo dispositivo implantável no modo de informe da atividade neural.
44. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de dispositivo compreendem informações associadas a um pulso elétrico emitido pelo dispositivo implantável, e pelo fato de que o pulso elétrico é configurado para modular a atividade de um nervo alvo.
45. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADO por compreender: um circuito de estímulo configurado para emitir o pulso elétrico em resposta a uma instrução de operação extraída de segundas ondas ultrassônicas recebidas no dispositivo implantável quando o modo de operação do dispositivo implantável tiver sido definido como modo de enlace descendente.
46. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 33 a 39, CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão determinado associa-se a baixar dados, pelo fato de que o comando de modo de operação compreende uma segunda parte diferente da primeira, e pelo fato de que o circuito controlador é configurado para definir o modo de operação como um modo de enlace descendente para extrair dados da segunda parte do comando de modo de operação.
47. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados extraídos associam-se a medir uma condição fisiológica, e por compreender um circuito de detecção configurado para medir a codição fisiológica em resposta aos dados extraídos.
48. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 47, CARACTERIZADO pelo fato de que a condição fisiológica compreende temperatura, frequência de pulso, pressão sanguínea, nível de pH, presença de um analito ou concentração do analito.
49. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 47, CARACTERIZADO pelo fato de que a condição fisiológica compreende a concentração de um analito, e pelo fato de que o analito é o oxigênio ou a glicose.
50. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados extraídos associam-se a gravar um sinal eletrofisiológico, pelo fato de que o dispositivo compreende dois ou mais elétrodos que fazem comunicação elétrica com um nervo do paciente, e pelo fato de que os dois ou mais elétrodos são configurados para gravar o sinal eletrofisiológico.
51. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 50, CARACTERIZADO pelo fato de que os dois ou mais elétrodos são configurados para gravar o sinal eletrofisiológico em resposta aos dados extraídos da segunda parte.
52. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados extraídos associa-se a estimular um nervo, por compreender dois ou mais elétrodos que fazem comunicação elétrica com o nervo do paciente, e pelo fato de que os dois ou mais elétrodos são configurados para emitir um ou mais pulsos elétricos configurados para modular a atividade do nervo em resposta aos dados extraídos da segunda parte.
53. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 28 a 52, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito controlador é configurado para: manter um estado de operação vigente do dispositivo implantável com base na lógica de operação que define a transição entre estados de operação, sendo o dispositivo implantável configurado para operar de acordo com o estado de operação vigente; passar do estado de operação vigente para o próximo estado de operação na lógica de operação com base no comando de modo de operação; e configurar o dispositivo implantável para operar de acordo com o próximo estado de operação.
54. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 53, CARACTERIZADO pelo fato de que a lógica de operação é implementada por um microprocessador, por um microcontrolador ou por uma máquina de estados finitos (FSM).
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