CN113382678A - 用于调制神经活动的设备网络 - Google Patents

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Abstract

本文描述了可植入设备网络，其包括被配置成调制受试者中的神经活动的两个或更多个可植入设备。网络包括至少一个可植入设备，其可以检测检测信号，例如电生理信号或生理状况。网络还包括第二可植入设备，其被配置成至少基于与检测信号有关的信息来发射电脉冲。网络中的可植入设备可以直接地或通过中间设备在彼此之间无线地通信。

Description

用于调制神经活动的设备网络
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月6日提交的美国临时申请号为62/776,351的优先权权益，为了所有目的以引证的方式将该美国临时申请全文并入本文。
技术领域
本发明涉及可植入的神经调制设备网络以及使用这种网络的方法。
背景技术
个体的外周神经系统以严格控制来操作生命器官的活动和生理稳态。通过神经发送的电脉冲可改变例如心率、炎症和膀胱或肠控制。当这些神经信号不能通过过度刺激或不足刺激目标器官来适当地控制身体时，可能出现某些医疗状况。
已经开发了用于通过控制外周神经系统的电信号来治疗异常生理活动的侵入性方法。这样的方法可以包括将电极植入患者的身体中，其中电极的尖端接触目标神经。这些电极通常具有长引线，其附接到外部设备或大体积植入设备，这使患者遭受感染或电极位移的显著风险。另外，因为许多方法是如此侵入性的，所以某些治疗限于临床环境，并且不能用作家庭治疗。已经开发了用于较小侵入性治疗的完全可植入设备，但是这种设备太大而不能放置在身体的许多位置。因此，所植入的设备需要使用长引线，其可能位移或断裂。
用于治疗目的目标神经的严格控制的神经调制依赖于受试者的生理状况或生理信号的系统性评估。身体中别处的某些电生理传输或生理状况(例如，体温或分析物浓度)可以告知是否或如何刺激目标神经，以获得期望的治疗效果。仍然需要可以有效刺激神经系统以获得考虑患者体内其它生理活动的治疗效果的系统。
本文所引用的所有出版物、专利和专利申请的公开内容各自以引证的方式整体并入本文。就以引证的方式并入的任何参考文献与本公开冲突来说，应以本公开为准。
发明内容
本文描述了可植入设备网络、以及使用这种可植入设备网络调制神经活动的方法。
在一些实施例中，一种使用可植入设备网络来调制神经活动的方法包括：(a)在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处检测检测信号，检测信号包括一个或多个生理状况或者由所记录的神经发送的一个或多个电生理信号；(b)从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息；(c)在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与检测信号有关的信息；以及(d)至少基于所接收的与检测信号有关的信息来确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
在一些实施例中，方法还包括：在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处发射一个或多个电脉冲。在一些实施例中，方法包括：确定从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
在一些实施例中，方法包括：从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息；在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息；以及至少基于与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息来确定是否从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个附加目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，方法包括：在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处发射一个或多个电脉冲，一个或多个电脉冲被配置成调制一个或多个附加目标神经的神经活动。在一些实施例中，确定是否发射被配置成调制一个或多个附加神经的神经活动的一个或多个电脉冲包括：更新第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态。
在方法的一些实施例中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送的与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息包括与由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息。在一些实施例中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送的与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息包括与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态有关的信息。在一些实施例中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送的与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息包括与由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲有关的信息。
在方法的一些实施例中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲包括：实现前馈神经网络过程。在方法的一些实施例中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲包括：更新第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态。
在方法的一些实施例中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲还基于由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号。在方法的一些实施例中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲由第一组一个或多个可植入设备中的可植入设备进行。在方法的一些实施例中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲由第二组一个或多个可植入设备中的可植入设备进行。
在一些实施例中，方法包括：将与由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备直接发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
在一些实施例中，方法包括：通过一个或多个中间设备将与由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。在一些实施例中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲是由一个或多个中间设备做出的。
在方法的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备包括两个或更多个可植入设备。在方法的一些实施例中，第二组一个或多个可植入设备包括两个或更多个可植入设备。
在一些实施例中，方法包括：至少基于所接收的与检测信号有关的信息生成刺激信号，其中，刺激信号驱动由一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲。
在方法的一些实施例中，检测信号包括一个或多个生理状况。在一些实施例中，一个或多个生理状况包括体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度。在方法的一些实施例中，检测信号包括一个或多个电生理信号。
在方法的一些实施例中，与检测信号有关的信息包括：电生理信号或生理状况的时间戳；或者电生理信号内的复合动作电位或其一部分的方向、速度、频率、振幅或波形。
在方法的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备中的一个检测来自第一神经位点的电生理信号；并且第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备中的一个发射被配置成调制第二神经位点的神经活动的电脉冲，其中，第一神经位点和第二神经位点是相同神经或不同神经上的不同位置。在一些实施例中，第一神经位点和第二位点是通过神经网络连接的不同神经。在一些实施例中，第一神经位点和第二神经位点是相同的神经。在一些实施例中，由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备中的一个检测到的电生理信号由第一神经位点内的神经纤维的子集发送。在一些实施例中，神经纤维的子集包括第一神经位点内的一个或多个神经纤维束。在一些实施例中，神经纤维的子集包括一个或多个传入神经纤维。在一些实施例中，神经纤维的子集包括一个或多个传出神经纤维。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的不同神经纤维束中的两个或更多个神经纤维。
在方法的一些实施例中，从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息包括：从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备主动地发送编码与检测信号有关的信息的超声波。
在方法的一些实施例中，从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息包括：在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处接收超声波；以及从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备反向散射超声波，其中，反向散射的超声波编码与检测信号有关的信息。
在方法的一些实施例中，在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处接收的与检测信号有关的信息被编码在由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备接收的超声波中。在方法的一些实施例中，从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息包括：在中间设备处接收由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备主动地发送或反向散射的对与检测信号有关的信息进行编码的超声波；从中间设备主动地发送对与检测信号有关的信息进行编码的附加超声波；以及在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处接收从中间设备主动发送的附加超声波。在一些实施例中，中间设备是外部设备。
在方法的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备使用供电超声波来供电。在一些实施例中，供电超声波由中间设备发送。
在方法的一些实施例中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲被发射到目标神经内的神经纤维的目标子集。在一些实施例中，神经纤维的目标子集包括第一神经内的一个或多个神经纤维束。在一些实施例中，神经纤维的目标子集包括一个或多个传入神经纤维。在一些实施例中，神经纤维的目标子集包括一个或多个传出神经纤维。在一些实施例中，神经纤维的目标子集包括目标神经内的不同神经纤维束中的两个或更多个神经纤维。
在方法的一些实施例中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备向包括目标神经的纤维组织发射电脉冲。
在方法的一些实施例中，目标神经是迷走神经、脊髓、脾神经、肠系膜神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节、骶神经、肾神经、枕神经或肾上腺神经。在方法的一些实施例中，目标神经是外周神经。
在方法的一些实施例中，所记录的神经是迷走神经、脊髓、脾神经、肠系膜神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节、骶神经、肾神经、枕神经或肾上腺神经。在一些实施例中，所记录的神经是外周神经。
本文还描述了一种用于调制目标神经的神经活动的设备网络，包括：(a)第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：传感器，其用于检测检测信号，检测信号包括生理状况或由神经发送的电生理信号；超声换能器，其被配置成主动发送或反向散射超声波，其中，超声波编码与检测信号有关的信息；以及控制电路，其电耦合至传感器和超声换能器；以及(b)第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：多个电极，其被配置成向目标神经发射电脉冲；超声换能器，其被配置成接收对与检测信号有关的信息进行编码的超声波；以及控制电路，其被配置成从超声波提取与检测信号有关的信息，并且基于与检测信号有关的信息来操作多个电极，以发射电脉冲；其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备和第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备被配置成将来自第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的信息无线地发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
在设备网络的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备和第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备被配置成将来自第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的信息无线地发送到第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
在一些实施例中，设备网络包括第一组一个或多个可植入设备中的两个或更多个可植入设备。
在一些实施例中，设备网络包括第二组一个或多个可植入设备中的两个或更多个可植入设备。
在设备网络的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成至少基于由一个或多个可植入设备无线地接收的信息来确定是否从一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成选择一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。在一些实施例中，确定是否发射电脉冲包括：更新一个或多个可植入设备的动态。
在设备网络的一些实施例中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备还包括用于检测由神经发送的电生理信号或生理状况的传感器。
在一些实施例中，设备网络还包括一个或多个中间设备，其包括超声换能器，其中，一个或多个中间设备被配置成：通过超声波从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地接收信息，并且通过超声波将信息无线地发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。在一些实施例中，一个或多个中间设备还被配置成：通过超声波从可植入设备的第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地接收信息，并且通过超声波将信息无线地发送到第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。在一些实施例中，一个或多个中间设备被配置成：主动地将超声波发送到第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备；接收反向散射的超声波，反向散射的超声波对与由传感器检测到的检测信号有关的信息进行编码；以及向第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备主动地发送对与检测信号有关的信息进行编码的超声波。
在设备网络的一些实施例中，中间设备包括控制电路，其被配置成：从由中间设备接收的超声波提取与检测信号有关的信息，并且至少基于由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地接收的信息来确定是否应当从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲；其中，在从中间设备发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声波中编码的与检测信号有关的信息包括发射一个或多个电脉冲的指令，并且其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成基于指令来操作多个电极，以发射电脉冲。在一些实施例中，发射一个或多个电脉冲的指令包括用于一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性的指令。
在设备网络的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成：至少基于由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的传感器检测到的检测信号来确定是否应当从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲；其中，在由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声换能器主动地发送或反向散射的超声波中编码的与检测信号有关的信息包括发射一个或多个电脉冲的指令；并且其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成基于指令操作多个电极，以发射电脉冲。在一些实施例中，发射一个或多个电脉冲的指令包括用于一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性的指令。
在设备网络的一些实施例中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成：至少基于与检测信号有关的信息来确定是否应当从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲，并且基于确定来操作多个电极，以发射电脉冲。在一些实施例中，控制电路还被配置成选择一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
在设备网络的一些实施例中，传感器包括被配置成检测电生理信号的多个电极。在一些实施例中，传感器被配置成检测生理状况。在一些实施例中，生理状况是体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度。
在设备网络的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备包括：第一传感器，其被配置成检测生理状况；和第二传感器，其包括被配置成检测电生理信号的多个电极。
在设备网络的一些实施例中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声换能器或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声换能器被配置成接收对一个或多个可植入设备供电的超声波。
附图说明
图1A示出了具有与第二可植入设备直接通信的第一可植入设备的示例性网络。信息流可以是单向的或双向的。
图1B示出了具有第一可植入设备的网络的示例，该第一可植入设备与第二可植入设备无线地通信，其中通过循环神经网络进行双向通信。
图2A例示了可植入设备网络的实施例，该可植入设备网络包括第一可植入设备、中间设备(可以是植入的或外部的)和第二可植入设备。第一设备将信息无线地传送到中间设备，中间设备将信息无线地传送到第二设备。
图2B例示了可植入设备网络的实施例，该可植入设备网络包括第一可植入设备、中间设备(可以是外部的或可植入的)和第二可植入设备。第一设备将信息无线地传送到中间设备，中间设备将信息无线地传送到第二设备。第二设备然后可以用附加信息来无线地响应中间设备，该附加信息可选地无线地发送到第一设备。
图2C示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一可植入设备、中间设备(可以是外部的或可植入的)和第二可植入设备。第一设备将信息无线地传送到中间设备，中间设备将信息无线地传送到第二设备。第二设备然后可以用附加信息来无线地响应中间设备，该附加信息无线地发送到第一设备。
图3A例示了具有两个或更多个可植入设备的网络，各个可植入设备将信息无线地传送到另一个可植入设备，该另一个可植入设备可以可选地将信息发送回到原始可植入设备中的一个或多个。
图3B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备和第二组可植入设备，第一组可植入设备和第二组可植入设备被配置成通过双向通信进行无线通信。
图4A例示了具有一组两个或更多个可植入设备、中间设备和另一可植入设备的设备网络。该组可植入设备将信息无线地传送到中间设备，该中间设备将信息无线地传送到另一可植入设备。
图4B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备、中间设备和第二组可植入设备(包括如图例示的单个可植入设备，但是可以包括附加的可植入设备)，第一组可植入设备、中间设备和第二组可植入设备被配置成通过双向通信进行无线通信。
图5A例示了具有第一组两个或更多个可植入设备和第二组两个或更多个可植入设备的设备网络。第一组中的可植入设备将信息无线地传送到第二组中的可植入设备。可选地，第二组中的一个或多个可植入设备将附加信息无线地传送到第一组中的一个或多个可植入设备。
图5B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备和第二组可植入设备，第一组可植入设备和第二组可植入设备被配置成通过双向通信进行无线通信。
图6A例示了具有第一组两个或更多个可植入设备、中间设备和第二组两个或更多个可植入设备的设备网络。第一组可植入设备将信息无线地传送到中间设备，该中间设备将信息无线地传送到第二组可植入设备。
图6B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备和第二组可植入设备，第一组可植入设备和第二组可植入设备被配置成使用双向通信借助中间设备进行无线通信。
图7例示了用于本文所述的可植入设备的示例性主体的示意图，该主体可包括超声换能器、电池和/或电源电路、调制电路、控制电路、检测和/或刺激电路以及非易失性存储器。
图8例示了示例性中间设备的示意图，中间设备可以通过超声波与来自第一组的一个或多个可植入设备和/或来自第二组的一个或多个可植入设备无线通信。中间设备主动地发送超声波，并且可植入设备可以反向散射超声波并且将信息编码在超声反向散射波中。
图9A示出了通过超声波与第二可植入设备无线通信的第一可植入设备。
图9B示出了通过超声波与中间设备无线通信的可植入设备。
图10例示了用于基于单分量或多分量检测信号发射电脉冲的示例性过程。分析检测信号(D)，以生成由一个或多个可植入设备获得的触发信号(T)。使用该触发信号，可植入设备可以获得刺激信号(S)，该刺激信号(S)用于操作刺激信号，以向目标神经发射电脉冲(P)，从而调制目标神经的神经活动。
具体实施方式
本文描述了用于调制神经活动的可植入设备和可植入设备的网络。进一步描述了使用这种可植入设备和可植入设备的网络来调制神经活动的方法。可植入设备的网络包括：第一组一个或多个可植入设备，其检测检测信号(例如，一个或多个电生理信号和/或一个或多个生理状况)；和第二组一个或多个可植入设备，其可以发射被配置成基于与检测信号有关的信息来调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在网络的一些实施例中，第二组中的一个或多个可植入设备可以被配置成既检测检测信号(其中与检测信号有关的信息被发送到单独的可植入设备)，又接收与第二检测信号有关的信息并且基于与第二检测信号有关的信息发射电脉冲。与检测信号和/或由第二组可植入设备发射的电脉冲有关的信息可以可选地无线地发送回中间设备或第一组中的一个或多个可植入设备。一旦信息被第一组中的一个或多个可植入设备接收，第一组中的可植入设备就可以基于该附加信息发射另一电脉冲。网络可以继续操作，以通过受试者中的一个或多个神经调制神经活动。
可植入设备可以植入到整个受试者的不同位置中。通过将与检测信号有关的信息发送至不同的可植入设备并且基于该信息发射电脉冲，电脉冲可以用于至少基于在一个或多个不同位置处检测到的信息(例如，检测信号)来调制一位置处的神经活动。这种网络特别有用，因为某些神经对神经活动的调制可具有全身或远端效应，并且全身或远端状况可影响应当如何调制神经以获得期望的效果。
本文描述的网络可以在前馈神经网络配置或循环神经网络配置(例如，霍普菲尔德(Hopfield)网络)中操作。在前馈神经网络中，基于第一组可植入设备的信息(例如，检测信号)被发送(直接地或间接地，例如，通过一个或多个中间设备)到第二组可植入设备，第二组可植入设备至少基于与检测信号有关的信息来发射被配置成调制神经活动的电脉冲。第二组可植入设备还可以例如利用与附加检测信号(可以由第二组中的一个或多个可植入设备检测)有关的信息或者与一个或多个先前发射的电脉冲(可以已经由第二组中的一个或多个可植入设备发射)有关的信息来补充用于发射电脉冲的信息。例如，在前馈配置中，可植入设备(例如，“输出”可植入设备)可以基于由单独的可植入设备(例如，“输入”可植入设备)检测到的信息以及可选地由相同的可植入设备(“输出”可植入设备)检测到的信息来发射电脉冲。
在循环神经网络(例如，霍普菲尔德网络)中配置的网络包括两组可植入设备之间的双向信息传送。与由第一组可植入设备检测到的检测信号有关的信息被无线地(直接或间接地)发送到第二组可植入设备。第二组中的一个或多个可植入设备可以(但不是必需)基于与由第一组可植入设备检测到的检测信号有关的信息来发射电脉冲。第二组中的至少一个可植入设备可以将附加信息从第二组中的至少一个可植入设备无线地(直接或间接地)发送到第一组中的一个或多个可植入设备，并且一个或多个可植入设备可以(但不是必需)基于所接收的附加信息来发射电脉冲。这样的附加信息可以包括由第二组可植入设备检测到的检测信号、或者与触发信号或发射的电脉冲有关的信息。可植入设备可以包括基于所接收的信息更新的动态。因此，第一组中的可植入设备的状态可以基于从第二组可植入设备接收的信息来更新，并且还可以基于由可植入设备检测到的或从第一组中的一个或多个其他可植入设备接收的信息来更新。基于更新的动态，可植入设备可以发射调制神经的神经活动的电脉冲。网络中的其他可植入设备(即，第一组和/或第二组中的可植入设备)可以被更新，并且可以基于更新的状态发射电脉冲。
网络中的两个或更多个可植入设备可以无线地发送或接收与检测信号有关的信息。信息可以从第一组中的一个或多个可植入设备直接传送到第二组中的一个或多个可植入设备，或者信息可以通过一个或多个中间设备传送，中间设备可以是植入的或外部的。一个或多个中间设备可以充当传播信息的中继器(称为“中继”设备)，或者可以分析接收到的信息并发送所分析的信息。
一个或多个可植入设备无线地接收与检测信号有关的信息(其可选地由来自第一组的一个或多个可植入设备和/或一个或多个中间设备预分析)，并且设备可以发射一个或多个电脉冲，电脉冲被配置成基于与检测信号有关的信息来调制神经的神经活动。在一些实施例中，一个或多个可植入设备分析所接收的与检测信号有关的信息。分析与检测信号有关的信息可以包括基于检测信号生成触发信号。触发信号可以指示应当生成驱动电脉冲的刺激信号(或者应当生成的刺激信号的一个或多个特性)。或者，触发信号可以是空信号，其指示不应发射电脉冲。在一些实施例中，触发信号是可植入设备的动态，该动态可以基于由可植入设备接收或检测的信息来更新。与检测信号有关的信息可以包括来自患者体内的一个或多个位置的一个或多个输入特征，例如电生理信号或生理状况(其中位置的数量取决于网络中的可植入设备的数量)。机器学习算法可用于分析与检测信号有关的信息，以生成触发信号。触发信号提供关于可植入设备是否、何时或如何发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲的指令。
网络可以包括第一组可植入设备中的N个可植入设备和第二组可植入设备中的M个可植入设备，其中，N和M是一个或多个，并且可以相同或不同(但至少一个可植入设备不在两组可植入设备中)。M个可植入设备可以基于由N个(或更少)可植入设备检测到的检测信号来发射一个或多个电脉冲。例如，在一些实施例中，第一组中的1、2、3、4、5个或更多个可植入设备可以各自检测检测信号的分量，并且与来自第一组中的可植入设备的检测信号有关的信息被无线地发送到第二组中的1、2、3、4、5个或更多个可植入设备，并且第二组中的一个或更多个可植入设备可以发射一个或更多个电脉冲。
在一些实施例中，一种用于调制神经活动的网络包括：(a)第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：传感器，其用于检测检测信号，检测信号包括生理状况或由神经发送的电生理信号；超声换能器，其被配置成主动发送或反向散射超声波，其中，超声波编码与检测信号有关的信息；以及控制电路，其电耦合至传感器和超声换能器；以及(b)第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：多个电极，其被配置成向目标神经发射电脉冲；超声换能器，其被配置成接收对与检测信号有关的信息进行编码的超声波；以及控制电路，其被配置成从超声波提取与检测信号有关的信息，并且基于与检测信号有关的信息来操作多个电极，以发射电脉冲；其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备和第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备被配置成将来自第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的信息无线地发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
信息可以通过任意合适的技术(例如超声通信)无线地发送或接收。US 2018/0085605、WO 2018/009908、WO 2018/009910、WO 2018/009911以及WO 2018/009912中描述了用于超声通信的示例性方法。例如，可植入设备可以通过主动地发送(即，生成)对由另一设备接收的信息进行编码的超声波、或者通过反向散射由设备接收的超声波来发送信息，其中，超声反向散射波对信息进行编码。
在一些实施例中，一种使用可植入设备网络来调制神经活动的方法包括：(a)在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处检测检测信号，检测信号包括一个或多个生理状况或者由所记录的神经发送的一个或多个电生理信号；(b)从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息；(c)在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与检测信号有关的信息；以及(d)至少基于所接收的与检测信号有关的信息来确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。方法还可以包括：在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处发射一个或多个电脉冲。在一些实施例中，方法还包括：从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息；在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息；以及至少基于与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息来确定是否从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个附加目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
定义
如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另外清楚地指示。
本文提及的“约”或“大约”值或参数包括(和描述)涉及该值或参数本身的变化。例如，提及“约X”的描述包括“X”的描述。
从设备发送或发射的“主动发送的”超声波是指由该设备生成且源自该设备的超声波。该设备可以将信息编码在从该设备发射的主动发送的超声波中。
“反向散射”超声波是指由设备接收并由该设备反射的超声波。反射的超声波可以被称为“超声反向散射波”，并且当超声波被设备反射时，设备可以将信息编码在超声反向散射波中。因此，信息可以通过超声反向散射波来发送。
应当理解，本文所述的本发明的方面和变化包括由方面和变化“构成”和/或“基本上构成”。
术语“可植入的”和“植入的”是指物体完全可植入或完全植入受试者内，使得物体的任何部分都不会破坏受试者的表面。本文描述为可植入的任意设备可以植入受试者体内。
“输入可植入设备”是指被配置成检测检测信号的可植入设备。“输出可植入设备”是指被配置成至少基于与检测信号有关的信息来发射电脉冲的可植入设备。输出可植入设备可以可选地检测附加检测信号，并且所发射的电脉冲可以基于与来自一个或多个输入设备的检测信号有关的信息和与附加检测信号有关的信息。
如本文所用，术语“生理状况”是指在生理环境中估计或测量的生理状态或参数或值。因此，“生理状况”可包括体温、pH、pO2、心率、分析物的存在、分析物的量、应变或生理环境中测量的任意其它值。
“一组可植入设备”是指一个或多个可植入设备。“第一组可植入设备”和“第二组可植入设备”可以重叠，只要至少第一组可植入设备和第二组可植入设备不相同即可。
术语“大致”是指70％或更多。例如，大致围绕神经的横截面的弯曲构件是指围绕神经的横截面的70％或更多的弯曲构件。
术语“受试者”和“患者”在本文中可互换使用，是指脊椎动物。
术语“治疗(treat)”、“治疗(treating)”和“治疗(treatment)”在本文中同义地使用，是指向患有病情或病症的受试者提供益处的任何动作，包括通过减轻、抑制、压制或消除至少一种症状来改善病症，延迟疾病或病症的进展，延迟疾病或病症的复发，或抑制疾病或病症。
在提供值的范围的情况下，应当理解，在该范围的上限和下限之间的各个中间值、以及在该规定范围内的任何其它规定的或中间值，被包含在本公开的范围内。当所述范围包括上限或下限时，排除那些包括的限值中的任一个的范围也包括在本公开中。
应当理解，本文所述的各个实施例的一个、一些或所有特性可以组合，以形成本发明的其它实施例。本文所用的章节标题仅用于组织目的，而不应被解释为限制所描述的主题。
上面关于“实施例”描述的特征和偏好是不同的偏好，并且不仅限于该特定实施例；在技术可行的情况下，它们可以与来自其它实施例的特征自由地组合，并且可以形成特征的优选组合。提供该描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并且该描述是在专利申请及其要求的上下文中提供的。对所描述的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是容易明了的，并且本文的一般原理可以应用于其它实施例。因此，本发明不旨在限于所示的实施例，而是要符合与本文描述的原理和特征一致的最宽范围。
设备网络
可植入设备网络包括：第一组中的一个或多个可植入设备，其被配置成检测包括一个或多个电生理信号或一个或多个生理状况的检测信号；以及第二组中的一个或多个可植入设备，其被配置成至少基于与检测信号有关的信息发射被配置成调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。由第一组可植入设备发送的信息还可以包括与第一组中的一个或多个可植入设备的动态有关的信息。在一些实施例中，设备网络可以包括一个或多个中间设备，其可以用作一个或多个可植入设备之间的信息的中继器，或者可以在将与检测信号有关的信息发送到第二组中的一个或多个可植入设备之前分析和/或处理该信息。在一些实施例中，第二组中的一个或多个可植入设备检测包括电生理信号和/或生理状况的附加检测信号，由一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲可以进一步基于附加检测信号。
在一些实施例中，可植入设备被植入受试者体内。受试者可以是例如哺乳动物。在一些实施例中，受试者是人、狗、猫、马、牛、猪、绵羊、山羊、猴或啮齿动物(例如大鼠或小鼠)。优选地，受试者是人。
图1A例示了具有第一可植入设备102的示例性网络，该第一可植入设备直接与第二可植入设备104通信，如箭头106指示。第一可植入设备104检测检测信号，并且将与检测信号有关的信息无线地发送到第二可植入设备104。可选地，第一可植入设备将其他信息发送到第二可植入设备，例如与第一可植入设备102的动态有关的信息、第一可植入设备102的位置、或与由第一可植入设备102发射的电脉冲有关的信息。一旦第二可植入设备104接收到该信息，第二可植入设备104就可以至少基于与检测信号有关的信息以及可选地由第一可植入设备102发送的一些或所有附加信息来发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第一可植入设备102分析检测信号，以生成用于第一可植入设备102的触发信号(例如，第一可植入设备102的动态)或用于第二可植入设备104的触发信号，并且触发信号被发送到第二可植入设备104。第二可植入设备然后可以基于触发信号发射调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二可植入设备104分析与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一可植入设备102发送的附加信息)，以生成触发信号，并且可以基于触发信号发射调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二可植入设备104检测附加检测信号(如箭头108所指示的)，并且第二可植入设备104分析与由第一可植入设备102检测到的检测信号和由第二可植入设备104检测到的检测信号有关的信息，以生成触发信号。
图1B示出了具有第一可植入设备110的网络的示例，该第一可植入设备与第二可植入设备112无线地通信，其中通过循环神经网络进行双向通信。第一可植入设备110检测检测信号，并且将与检测信号有关的信息无线地发送到第二可植入设备112，如箭头114所指示的。可选地，第一可植入设备将其他信息发送到第二可植入设备，例如与第一可植入设备110的动态有关的信息、第一可植入设备110的位置、或与由第一可植入设备110发射的电脉冲有关的信息。一旦第二可植入设备112接收到该信息，第二可植入设备112就可以至少基于与检测信号有关的信息以及可选地由第一可植入设备110发送的一些或所有附加信息来发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第一可植入设备110分析检测信号，以生成用于第二可植入设备112的触发信号，并且触发信号被发送到第二可植入设备112。第二可植入设备112然后可以基于触发信号发射调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二可植入设备112分析与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一可植入设备110发送的附加信息)，以生成触发信号，并且可以基于触发信号发射调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二可植入设备112检测附加检测信号(如箭头116所指示的)，并且第二可植入设备112分析与由第一可植入设备110检测到的检测信号和由第二可植入设备112检测到的检测信号有关的信息，以生成用于第二可植入设备112的触发信号(例如，动态)。第二可植入设备然后可以基于触发信号发射或(基于触发信号)不发射电脉冲。
第二可植入设备112可以无线地将信息发送回第一可植入设备110，如箭头118所指示的。由第二可植入设备112发送到第一可植入设备110的信息可以包括由第二可植入设备检测的检测信号、与由第二可植入设备112发射的电脉冲有关的信息、或者与第二可植入设备的动态(例如，由第二可植入设备112生成的触发信号)有关的信息。由于第二可植入设备112的动态可以基于从第一可植入设备110接收的信息和/或由第二可植入设备112检测的检测信号来更新，所以第一可植入设备110的动态也可以基于从第二可植入设备接收的信息来更新。第一可植入设备110的动态还可以或替代性地基于由第一可植入设备110检测到的检测信号(可以是如先前讨论的被发送到第二可植入设备的相同检测信号信息，或由第一可植入设备110检测到的新检测信号)来更新，如由箭头120所指示的。一旦第一可植入设备110的动态已经被更新(即，已经为第一可植入设备生成了触发信号)，第一可植入设备110就可以基于触发信号发射(或不发射)调制神经活动的电脉冲(如果第一可植入设备被配置成这样做)。
第一可植入设备和第二可植入设备可以直接通信，如图1A至图1B所指示的，或者可以通过一个或多个中间设备通信，如图2A至图2B所指示的。中间设备可以是与第一或第二可植入设备相同类型的设备，或者可以是不同类型的设备，只要中间设备如本文所述在功能上进行配置即可。图2A例示了可植入设备网络的实施例，该可植入设备网络包括第一可植入设备202、中间设备204和第二可植入设备208。第一可植入设备202检测检测信号，并且将与检测信号有关的信息无线地发送到中间设备204，如箭头206所指示的。由第一可植入设备202发送的信息可以包括附加信息，例如第一可植入设备202的动态、第一可植入设备202的位置、或者与由第一可植入设备202发射的电脉冲有关的信息。中间设备204从第一可植入设备202接收与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一可植入设备发送的其他信息)，并且将与检测信号有关的信息发送到第二可植入设备208，如箭头210所指示的。一旦第二可植入设备208接收到与检测信号有关的信息，第二可植入设备208就可以基于该信息发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。尽管图2A例示了单个中间设备204，但是可以设想，网络可以使用一个或多个(例如，2、3、4或更多个)中间设备。即，第一中间设备可以接收与检测信号有关的信息，并且第一中间设备可以将与检测信号有关的信息发送到第二中间设备。第二中间设备然后可以将信息发送到第二组中的可植入设备，或者发送到第三中间设备。在一些实施例中，第一可植入设备202分析检测信号，以生成用于第二可植入设备208的触发信号，该触发信号被发送到中间设备204。中间设备204然后可以用作中继器，以将从第一可植入设备202接收的触发信号发送到第二可植入设备208。一旦第二可植入设备208接收到触发信号，第二可植入设备208就可以发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲(或者如果触发信号是空信号，则不发射)。在一些实施例中，第一可植入设备202无线地发送与检测信号有关的信息(以及可选地，关于第一可植入设备202的附加信息，例如设备的动态)，该信息由中间设备204接收。中间设备204然后可以将信息无线地中继到第二可植入设备208，其分析与检测信号有关的信息，以生成触发信号。第二可植入设备208然后可以基于触发信号发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。可选地，第二可植入设备208检测附加检测信号(如箭头212所指示的)，并且第二可植入设备208分析与由第一可植入设备202检测到的检测信号和由第二可植入设备208检测到的检测信号有关的信息，以生成触发信号。在一些实施例中，第一可植入设备202将包括与检测信号有关的信息的信息无线地发送到中间设备204，该中间设备分析该信息，以生成用于第二可植入设备208的触发信号。
可选地，第二可植入设备208检测附加检测信号，并且与附加检测信号有关的信息被无线发送到中间设备204，如图2B中的箭头214所指示的，并且中间设备204分析与由第一可植入设备202检测到的检测信号有关的信息和与由第二可植入设备208检测到的附加检测信号有关的信息，以生成触发信号(参见图2B)。中间设备204然后将用于第二可植入设备208的触发信号无线地发送到第二可植入设备208，第二可植入设备208基于触发信号发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
图2C示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括被配置成通过双向通信进行无线通信的第一可植入设备、第二可植入设备和中间设备。第一可植入设备202检测检测信号，并且将与检测信号有关的信息无线地发送到中间设备204，如箭头206所指示的。可选地，第一可植入设备将其他信息发送到中间设备204，例如与第一可植入设备202的动态有关的信息、第一可植入设备202的位置、或与由第一可植入设备202发射的电脉冲有关的信息。中间设备204一旦接收到来自第一可植入设备202的信息，就将该信息无线地发送到第二可植入设备208，如箭头210所指示的。一旦第二可植入设备208接收到该信息，第二可植入设备208就可以至少基于与检测信号有关的信息以及可选地由第一可植入设备202发送的一些或所有附加信息来发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
仍然参考图2C，在一些实施例中，第一可植入设备202分析检测信号，以生成用于第二可植入设备208的触发信号，并且该触发信号通过中间设备204被发送到第二可植入设备208。第二可植入设备208然后可以基于触发信号发射调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在另一个实施例中，中间设备204接收来自第一可植入设备202的信息，并且生成用于第二可植入设备208的触发信号。中间设备204然后可以将触发信号无线地发送到第二可植入设备208，第二可植入设备208基于所接收的触发信号发射电脉冲。
在一些实施例中，第二可植入设备208分析与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一可植入设备202发送的附加信息)，以生成触发信号，并且可以基于由第二可植入设备生成的触发信号发射调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。触发信号可以是第二可植入设备的动态，该动态基于所接收的信息来更新。在一些实施例中，第二可植入设备208检测附加检测信号(如箭头212所指示的)，并且第二可植入设备208分析与由第一可植入设备202检测到的检测信号和由第二可植入设备208检测到的检测信号有关的信息，以生成用于第二可植入设备208的触发信号(例如，动态)。第二可植入设备然后可以基于触发信号发射或(基于触发信号)不发射电脉冲。
第二可植入设备208可以通过中间设备204将信息无线地发送回第一可植入设备202，如箭头214和箭头218所指示的。由第二可植入设备208发送到第一可植入设备202的信息可以包括由第二可植入设备检测的检测信号、与由第二可植入设备208发射的电脉冲有关的信息、或者与第二可植入设备208的动态(例如，由第二可植入设备208生成的触发信号)有关的信息。由于第二可植入设备208的动态可以基于从第一可植入设备202接收的信息和/或由第二可植入设备208检测的检测信号来更新，所以第一可植入设备110的动态也可以基于从第二可植入设备208接收的信息来更新。第一可植入设备202的动态还可以或替代性地基于由第一可植入设备202检测到的检测信号(可以是如先前讨论的被发送到第二可植入设备的相同检测信号信息，或由第一可植入设备202检测到的新检测信号)来更新，如由箭头220所指示的。一旦第一可植入设备202的动态已经被更新(即，已经为第一可植入设备生成了触发信号)，第一可植入设备202就可以基于触发信号发射(或不发射)调制神经活动的电脉冲(如果第一可植入设备被配置成这样做)。
图3A例示了具有第一组306中的两个或更多个可植入设备(例如302和304)和第二组310中的另一个可植入设备308的网络。可植入设备304被示出为“可植入设备N”，以指示任意数量的可植入设备可以被包括在网络中，其中，N是2或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。为了简化，以下参考第一组可植入设备中的两个可植入设备和第二组中的单个可植入设备来描述网络，但是应当理解，可以扩展组中的可植入设备的数量。第一可植入设备302可以检测第一检测信号，并且第二可植入设备304可以检测第二检测信号。与第一检测信号和第二检测信号(或，统称为检测信号)有关的信息被无线发送到第二组中的另一可植入设备308。可选地，附加信息(例如第一可植入设备或第二可植入设备的动态、第一可植入设备或第二可植入设备的位置和/或与由第一组306中的第一可植入设备或第二可植入设备发射的一个或多个电脉冲有关的信息)被无线地发送到第二组310中的可植入设备308。第二组310中的可植入设备308分析从第一组306中的第一可植入设备302和第二可植入设备304接收的检测信号，以生成触发信号(例如，以更新可植入设备的状态)，并且可植入设备308可以基于触发信号发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。可选地，第二组310中的可植入设备308检测附加检测信号，如箭头312所指示的，并且可植入设备308分析与由来自第一组308的两个或更多个可植入设备检测的检测信号和由第二组的可植入设备308检测的检测信号有关的信息，以生成触发信号。
图3B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备和第二组可植入设备(包括如图例示的单个可植入设备，但是可以包括附加的可植入设备)，第一组可植入设备和第二组可植入设备被配置成通过双向通信进行无线通信。第一组306中的可植入设备302和304将与检测信号有关的信息无线地发送到第二组310中的可植入设备308。可选地，可植入设备302和304无线地发送与第一组306中的一个或多个可植入设备有关的附加信息，例如一个或多个可植入设备的动态、一个或多个可植入设备的位置、或由一个或多个可植入设备发射的电脉冲。一旦第二组310中的可植入设备308接收到信息，可植入设备308就可以至少基于与检测信号有关的信息以及可选地由第一组306中的可植入设备发送的一些或所有附加信息来发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。第二组308中的可植入设备308分析与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组306可植入设备发送的一些或所有附加信息)，以生成触发信号(例如，更新设备的动态)，并且可以基于触发信号发射(或者如果触发信号是空信号，则不发射)调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二组310的可植入设备308检测附加检测信号(如箭头312所指示的)，并且可植入设备308分析与由第一组306可植入设备检测到的检测信号有关的信息(以及可选地由第一组306设备发送的附加信息)和与由第二组可植入设备308检测到的检测信号有关的信息，以生成用于第二组310的可植入设备308的触发信号(例如，更新设备的动态)。可植入设备308然后可以基于触发信号发射或(基于触发信号)不发射电脉冲。
可植入设备308可以将信息无线地发送回第一组306中的可植入设备302和/或304。由第二组310的可植入设备308发送到第二组306可植入设备的信息可以包括由第二组310中的可植入设备308检测的检测信号、与由第二组310中的可植入设备308发射的电脉冲有关的信息、或与第二组310中的可植入设备308的动态(例如，由可植入设备生成的触发信号)有关的信息。一旦第一组306中的可植入设备从第二组中的可植入设备308接收到信息，第一组306中的可植入设备302和304的动态就可以基于所接收的信息来更新。第一组306中的第一可植入设备302和第一组306中的第二可植入设备304的动态还可以或替代性地基于由第一可植入设备302或第二可植入设备304检测到的检测信号(可以是如先前所讨论的被发送到第二可植入设备的相同检测信号信息、或由第一组306的第一或第二可植入设备检测到的新的检测信号)来更新，如由箭头314和箭头316指示的。在一些实施例中，第一组306内的可植入设备可以在设备之间无线通信(例如，可植入设备302和可植入设备304可以彼此无线通信)，以发送附加信息，例如检测信号分量或设备的动态。一旦第一组306中的第一可植入设备302和/或第二可植入设备304的动态已经被更新(即，已经为第一或第二可植入设备生成了触发信号)，第一可植入设备302和/或第二可植入设备304就可以基于触发信号来发射(或不发射)调制神经活动的电脉冲(如果第一可植入设备或第二可植入设备被配置成这样做)。
图4A例示了具有第一组406可植入设备中的两个或更多个可植入设备(例如402和404)、中间设备408和第二组412可植入设备410中的可植入设备410的设备网络。可植入设备404被示出为“可植入设备N”，以指示任意数量的可植入设备可以被包括在网络的第一组中，其中，N是2或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。为了简化，以下参考第一组406中的两个可植入设备来描述网络，但是应当理解，可以扩展第一组中的可植入设备的数量。另外，尽管图4A例示了单个中间设备408，但是可以设想，网络可以使用一个或多个(例如，2、3、4或更多个)中间设备。即，第一中间设备可以接收与检测信号有关的信息，并且第一中间设备可以将与检测信号有关的信息发送到第二中间设备。第二中间设备然后可以将信息发送到第二组的可植入设备410，或者发送到第三中间设备。第一可植入设备402可以检测第一检测信号，并且第二可植入设备404可以检测第二检测信号，并且与第一和第二检测信号(或者，统称为检测信号)有关的信息被无线地发送到中间设备408。由第一组406中的可植入设备发送的信息可以包括附加信息，例如第一组406中的一个或多个可植入设备402或404的动态、第一组406中的一个或多个可植入设备的位置、或者与由第一组406中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息。中间设备408然后将与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组中的可植入设备发送的其他信息)无线地发送到第二组412中的可植入设备410，该可植入设备410基于所接收的信息发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
在一些实施例中，中间设备408通过从第一组406可植入设备接收信息并且在不分析信息的情况下发送信息，来将从第一组406中的两个或更多个可植入设备(402和404)接收的信息无线地中继到第二组412中的可植入设备410。第二组412中的可植入设备410然后接收包括与检测信号有关的信息的信息，并且分析该信息，以生成触发信号(例如，更新可植入设备410的动态)。可选地，可植入设备410检测附加检测信号，并且可植入设备410分析与由第一组406中的两个或更多个可植入设备(402和404)检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组406可植入设备发送的一些或所有附加信息)和与由第二组412中的可植入设备410检测到的检测信号有关的信息，以生成触发信号(例如，更新动态)，如箭头414所指示的。一旦可植入设备410生成触发信号，可植入设备410就可以基于触发信号发射一个或多个调制目标神经的神经活动的电脉冲(或不发射这样的脉冲)。
在一些实施例中，中间设备408从第一组406可植入设备接收信息(包括与由两个或更多个可植入设备(402和404)检测到的检测信号有关的信息)，分析与检测信号有关的信息，以生成用于第二组中的可植入设备410的触发信号，并且将触发信号无线地发送到第二组412中的可植入设备410。一旦可植入设备410接收到触发信号，可植入设备410就可以基于触发信号发射一个或多个调制目标神经的神经活动的电脉冲(或不发射这样的脉冲)。
在一些实施例中，第二组412中的可植入设备410检测附加检测信号(如箭头414所指示的)，该附加检测信号被无线地发送到中间设备408(如箭头416所指示的)。第二组412中的可植入设备410可以可选地发送与第二组412中的可植入设备410有关的附加信息，例如与可植入设备410的动态有关的信息或可植入设备410的位置。中间设备408分析与由第一组406中的两个或更多个可植入设备(402和404)检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组406可植入设备发送的一些或所有附加信息)以及由第二组412中的可植入设备410发送的信息，包括与由第二组412中的可植入设备410检测到的附加检测信号有关的信息，以生成用于第二组412中的可植入设备410的触发信号。一旦第二组412中的可植入设备410接收到触发信号，可植入设备410就可以基于触发信号发射(或者如果触发信号是空信号，则不发射)调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
图4B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备、中间设备和第二组可植入设备(包括如图例示的单个可植入设备，但是可以包括附加的可植入设备)，第一组可植入设备、中间设备和第二组可植入设备被配置成通过双向通信进行无线通信。第一组406中的可植入设备402和404将信息无线地发送到中间设备408，该信息至少包括与检测信号有关的信息。由第一组406中的可植入设备发送的信息可以包括附加信息，例如第一组406中的一个或多个可植入设备402或404的动态、第一组406中的一个或多个可植入设备的位置、或者与由第一组406中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息。中间设备408然后将与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组中的可植入设备发送的其他信息)无线地发送到第二组412中的可植入设备410，该可植入设备410基于所接收的信息发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
中间设备408可以通过从第一组406可植入设备接收信息并且在分析或不分析信息的情况下向第二组412中的可植入设备410无线发送信息，来将从第一组406中的两个或更多个可植入设备(402和404)接收的信息无线地中继到第二组412中的可植入设备410。然后，第二组412中的可植入设备410接收包括与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组406中的可植入设备发送的附加信息)的信息，并且如果该信息未被中间设备408预分析，则分析该信息，以生成触发信号(例如，更新可植入设备410的动态)。可选地，可植入设备410检测附加检测信号，并且可植入设备410分析与由第一组406中的两个或更多个可植入设备(402和404)检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组406可植入设备发送的一些或所有附加信息)和与由第二组412中的可植入设备410检测到的检测信号有关的信息，以生成触发信号(例如，更新动态)，如箭头414所指示的。一旦可植入设备410生成触发信号，可植入设备410就可以基于触发信号发射一个或多个调制目标神经的神经活动的电脉冲(或不发射这样的脉冲)。
第二组412的可植入设备410可以将信息无线地发送回中间设备408，中间设备408可以分析来自可植入设备410的信息和/或将信息中继到第一组406中的可植入设备402和/或404。由第二组412的可植入设备408发送到中间设备的信息可以包括由第二组412中的可植入设备410检测的检测信号、与由第二组412中的可植入设备410发射的电脉冲有关的信息、或与第二组412中的可植入设备410的动态(例如，由可植入设备生成的触发信号)有关的信息。中间设备408可以分析所接收的信息，以生成针对第一组406中的一个或多个可植入设备的触发信号(例如，更新的动态)，或者中间设备408可以将该信息中继到第一组406中的一个或多个可植入设备。一旦第一组406中的可植入设备从中间设备接收到信息，第一组406中的可植入设备402和404的动态就可以基于所接收的信息来更新。第一组406中的第一可植入设备402和第一组406中的第二可植入设备404的动态还可以或替代性地基于由第一可植入设备402或第二可植入设备404检测到的检测信号(可以是如先前所讨论的被发送到第二组412的相同检测信号信息、或由第一组406的第一或第二可植入设备检测到的新的检测信号)来更新，如由箭头418和箭头420指示的。在一些实施例中，第一组406内的可植入设备可以在设备之间无线通信(例如，可植入设备402和可植入设备404可以彼此无线通信)，以发送附加信息，例如检测信号分量或设备的动态。一旦第一组406中的第一可植入设备402和/或第二可植入设备404的动态已经被更新(即，已经为第一可植入设备生成了触发信号)，第一可植入设备402和/或第二可植入设备就可以基于触发信号来发射(或不发射)调制神经活动的电脉冲(如果第一可植入设备或第二可植入设备被配置成这样做)。
图5A例示了具有第一组506中的两个或更多个可植入设备(例如502和504)以及第二组中的两个或更多个可植入设备(例如508和510)的设备网络，其中，第一组506中的可植入设备直接与第二组512中的可植入设备通信。可植入设备504被示出为“可植入设备N”，以指示任意数量的可植入设备可以被包括在网络的第一组506中，其中，N是2或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。类似地，可植入设备510被示出为“可植入设备M”，以指示任意数量的可植入设备可以被包括在网络的第二组512中，其中，M是2或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。为了简化，以下参考第一组506中的两个可植入设备和第二组512中的两个可植入设备来描述网络，但是应当理解，可以扩展任一组或两组中的可植入设备的数量。第一组506中的第一可植入设备502检测第一检测信号，并且第一组506中的第二可植入设备504检测第二检测信号。与第一和第二检测信号(统称为检测信号)有关的信息从第一和第二可植入设备(502和504)无线地发送，并且该信息由第二组512的第一可植入设备508和第二组512的第二可植入设备510接收。由第一组506中的可植入设备发送的信息可以可选地包括附加信息，例如第一组506中的一个或多个可植入设备502或504的动态、第一组506中的一个或多个可植入设备的位置、或者与由第一组506中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息。第二组512中的第一可植入设备508可以分析由第一组506中的可植入设备接收的信息，并且可以生成用于第二组中的第一可植入设备508的触发信号(例如，更新动态)。第二组512中的第一可植入设备508然后可以基于与检测信号有关的信息(即，基于所生成的触发信号)来发射(或不发射)被配置成调制第一神经位置的神经活动的一个或多个电脉冲。类似地，第二可植入设备508可以分析从第一组506中的可植入设备接收的信息，并且可以生成用于第二组中的第二可植入设备510的触发信号(例如，更新动态)。第二组512中的第二可植入设备510然后可以基于与检测信号有关的信息(即，基于所生成的触发信号)来发射(或不发射)被配置成调制第二神经位置的神经活动的一个或多个电脉冲。从第二组中的不同可植入设备发射的电脉冲可以相同或不同，即使它们可能从第一组506接收包括与检测信号有关的信息的相同信息，因为不同的可植入设备对准不同的神经位置。可选地，来自第二组512的第一可植入设备508检测附加检测信号(如箭头514所指示的)，并且第一可植入设备508分析来自第一组506可植入设备的信息和与由第二组512的第一可植入设备508检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，附加信息，例如第二组512的第一可植入设备508的动态)，以生成触发信号(例如，更新第二可植入设备508的动态)。可选地或另外地，第二可植入设备510检测附加检测信号(如箭头516所指示的)，并且第二可植入设备510分析来自第一组506的两个或更多个可植入设备(502和504)的信息、以及与由第二组512的第二可植入设备510检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，附加信息，例如第二组512的第二可植入设备510的动态)，以生成用于第二组512的可植入设备510的触发信号。
图5B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备和第二组可植入设备，第一组可植入设备和第二组可植入设备被配置成通过双向通信进行无线通信。第一组506中的可植入设备502和504将与检测信号有关的信息无线地发送到第二组512中的可植入设备508和可植入设备510。可选地，可植入设备502和/或504无线地发送与第一组506中的一个或多个可植入设备有关的附加信息，例如一个或多个可植入设备的动态、一个或多个可植入设备的位置、或由第一组506中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲。一旦第二组512中的可植入设备接收到信息，可植入设备508和/或510就可以至少基于与检测信号有关的信息以及可选地由第一组506中的可植入设备发送的一些或所有附加信息来发射(或不发射)调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。第二组512中的可植入设备分析与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组506可植入设备发送的一些或所有附加信息)，以生成触发信号(例如，更新设备的动态)，并且可以基于触发信号发射(或者如果触发信号是空信号，则不发射)调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二组512的可植入设备508检测附加检测信号(如箭头514所指示的)，并且可植入设备508分析与由第一组506可植入设备检测到的检测信号有关的信息(以及可选地由第一组506设备发送的附加信息)和与由第二组512可植入设备508检测到的检测信号有关的信息，以生成用于第二组512的可植入设备508的触发信号(例如，更新设备的动态)。可选地，第二组512的可植入设备508可以基于附加信息(例如可植入设备508或第二组512中的另一可植入设备(例如510)的位置或动态)来生成触发信号(例如，更新设备的动态)。例如，第二组512中的第二可植入设备510可以与第二组512中的第一可植入设备508无线通信，以无线地发送信息。可植入设备508然后可以基于触发信号发射或(基于触发信号)不发射电脉冲。第二组512中的第二可植入设备510可以以与第二组中的第一可植入设备508类似的方式操作，并且可以基于所生成的触发信号(例如，更新的动态)发射电脉冲(或不发射电脉冲)，该触发信号基于从第一组506中的一个或多个可植入设备、第二组512中的一个或多个其他设备接收的信息和/或由第二组512中的第二可植入设备510检测到的检测信号来生成。
第二组512中的可植入设备508和/或510可以将信息无线地发送回第一组506中的可植入设备502和/或504。由第二组512的可植入设备发送到第一组506的可植入设备的信息可以包括由第二组512中的一个或多个可植入设备检测的检测信号、与由第二组512中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息、或者与第二组512中的一个或多个可植入设备的动态(例如，由一个或多个可植入设备生成的触发信号)有关的信息。一旦第一组506中的可植入设备从第二组512中的可植入设备接收到信息，第一组506中的可植入设备502和504的动态就可以基于所接收的信息来更新。第一组506中的第一可植入设备502和第一组506中的第二可植入设备504的动态还可以或替代性地基于由第一可植入设备502或第二可植入设备504检测到的检测信号(可以是如先前所讨论的被发送到第二可植入设备的相同检测信号信息、或由第一组506的第一或第二可植入设备检测到的新的检测信号)来更新，如由箭头518和箭头520指示的。在一些实施例中，第一组506内的可植入设备可以在设备之间无线通信(例如，可植入设备502和可植入设备504可以彼此无线通信)，以发送附加信息，例如检测信号分量或设备的动态。一旦第一组506中的第一可植入设备502和/或第二可植入设备504的动态已经被更新(即，已经为第一或第二可植入设备生成了触发信号)，第一可植入设备502和/或第二可植入设备504就可以基于触发信号来发射(或不发射)调制神经活动的电脉冲(如果第一可植入设备或第二可植入设备被配置成这样做)。
图6A例示了具有第一组606可植入设备中的两个或更多个可植入设备(例如602和604)、中间设备608和第二组614可植入设备中的两个或更多个可植入设备(例如，610和612)的设备网络。可植入设备604被示出为“可植入设备N”，以指示任意数量的可植入设备可以被包括在网络的第一组606中，其中，N是2或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。类似地，可植入设备612被示出为“可植入设备M”，以指示任意数量的可植入设备可以被包括在网络的第二组614中，其中，M是2或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。为了简化，以下参考第一组606中的两个可植入设备和第二组614中的两个可植入设备来描述网络，但是应当理解，可以扩展第一组606或第二组614中的可植入设备的数量。另外，尽管图6A例示了单个中间设备608，但是可以设想，网络可以使用一个或多个(例如，2、3、4或更多个)中间设备。即，第一中间设备可以接收与检测信号有关的信息，并且第一中间设备可以将与检测信号有关的信息发送到第二中间设备。第二中间设备然后可以将信息发送到两个或更多个可植入设备，或者发送到第三中间设备。
第一组606的第一可植入设备602检测第一检测信号，并且第一组606的第二可植入设备604检测第二检测信号。与第一检测信号有关的信息和与第二检测信号(统称为检测信号)有关的信息从第一组606的两个或更多个可植入设备(602和604)无线地发送，并且该信息由中间设备608接收。由第一组606中的可植入设备发送的信息可以包括附加信息，例如第一组606中的一个或多个可植入设备602或604的动态、第一组606中的一个或多个可植入设备的位置、或者与由第一组606中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息。然后，中间设备608从中间设备发送与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组606中的可植入设备发送的一些或所有其他信息)，并且该信息由第二组614中的第一可植入设备610和第二可植入设备612无线地接收。第一可植入设备610可以基于包括与检测信号有关的信息的所接收的信息发射被配置成调制第一神经位置的神经活动的一个或多个电脉冲，并且第二可植入设备612可以基于包括与检测信号有关的信息的所接收的信息发射被配置成调制第二神经位置的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，第二组614中的第一可植入设备610和/或第二可植入设备612可以检测附加的检测信号，该附加检测信号可以包括在用作用于生成电脉冲的基础的信息中。
在一些实施例中，中间设备608用作中继器，并且从第一组606中的两个或更多个可植入设备(602和604)接收信息，并且将信息发送到第二组614可植入设备而不分析信息。第二组中的两个或更多个可植入设备(610和612)接收信息，该信息包括与由第一组606检测的检测信号有关的信息，并且可植入设备610和612分析该信息，以生成用于相应设备的触发信号(例如，更新动态)。第二组的第一可植入设备610然后可以基于用于第一可植入设备610的触发信号(例如，动态)发射(或者如果触发信号是空信号，则不发射)一个或多个电脉冲，并且第二组614的第二可植入设备612可以基于用于第二组614的第二可植入设备612的触发信号发射一个或多个电脉冲。可选地，第二组614的第一可植入设备610检测附加检测信号，并且第一可植入设备610分析来自第一组606可植入设备的信息和由第二组614的第一可植入设备610检测的检测信号(以及可选地，来自第二组614中的可植入设备610的附加信息，例如设备的动态或位置)，以生成第二组614的第一可植入设备610的触发信号。可选地或另外地，第二组614的第二可植入设备612检测附加检测信号，并且第二可植入设备612分析来自第一组606可植入设备的信息和由第二组614的第二可植入设备612检测的检测信号(以及可选地，来自第二组614中的可植入设备612的附加信息，例如设备的动态或位置)，以生成用于第二组614的第二可植入设备612的触发信号。
在一些实施例中，中间设备608分析从第一组606可植入设备接收的信息，以生成用于第二组614中的一个或多个可植入设备的触发信号。可选地，两个或更多个可植入设备(608和610)检测被无线地发送到中间设备608的一个或多个附加检测信号。第二组614中的可植入设备可以向中间设备608无线发送附加信息，例如第二组614中的一个或多个可植入设备的动态、或者第二组614中的一个或多个可植入设备的位置或唯一标识。中间设备可以分析来自第一组606中的两个或更多个可植入设备(602和604)的信息(包括与检测信号有关的信息)以及来自第二组614中的可植入设备的信息，以生成用于第二组614中的两个或更多个可植入设备的触发信号。第二组614中的两个或更多个可植入设备中的一个或多个然后可以基于一个或多个触发信号来发射(或不发射)被配置成调制神经位置的神经活动的一个或多个电脉冲。
图6B示出了根据循环神经网络配置的设备网络，其包括第一组可植入设备和第二组可植入设备，第一组可植入设备和第二组可植入设备被配置成使用双向通信借助中间设备进行无线通信。第一组606中的可植入设备602和604将与检测信号有关的信息无线地发送到中间设备608。由第一组606中的可植入设备发送的信息可以包括附加信息，例如第一组606中的一个或多个可植入设备602或604的动态、第一组606中的一个或多个可植入设备的位置、或者与由第一组606中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息。中间设备608然后将与检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组606中的可植入设备发送的其他信息)无线地发送到第二组614中的可植入设备610和612，该可植入设备可以基于所接收的信息发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
中间设备608可以通过从第一组606可植入设备接收信息并且在分析或不分析信息的情况下向第二组614中的一个或多个可植入设备610或612无线发送信息，来将从第一组606中的两个或更多个可植入设备(602和604)接收的信息无线地中继到第二组614中的可植入设备610和612。然后，第二组614中的可植入设备610和612接收包括与由第一组606中的可植入设备检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组606中的可植入设备发送的附加信息)的信息，并且如果该信息未被中间设备608预分析，则分析所接收的信息，以生成用于相应设备的触发信号(例如，更新第一可植入设备610的动态并且更新第二可植入设备612的动态)。可选地，可植入设备610检测附加检测信号，并且可植入设备610分析与由第一组606中的两个或更多个可植入设备(602和604)检测到的检测信号有关的信息(以及可选地，由第一组606可植入设备发送的一些或所有附加信息)和与由第二组612中的第一可植入设备610检测到的检测信号有关的信息，以生成可植入设备610的触发信号(例如，更新动态)，如箭头616所指示的。一旦可植入设备610生成触发信号，可植入设备410就可以基于触发信号发射一个或多个调制目标神经的神经活动的电脉冲(或不发射这样的脉冲)。第二组614中的第二可植入设备612(以及第二组中的任何其它设备)可以可选地以与第二组614中的第一可植入设备610类似的方式操作。第二组614中的第一可植入设备610和第二可植入设备612也可以直接地或者通过中间设备彼此无线地传送信息，并且该信息可以用作更新设备的动态的基础。
第二组614中的可植入设备610和/或612可以将信息无线地发送回中间设备608，中间设备608可以将信息(经过或不经过分析)无线地发送到第二组614中的其它可植入设备或第一组606中的一个或多个可植入设备。由第二组614的可植入设备发送到中间设备608的信息可以包括由第二组614中的一个或多个可植入设备检测的检测信号、与由第二组614中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲有关的信息、或者与第二组614中的一个或多个可植入设备的动态(例如，由一个或多个可植入设备生成的触发信号)有关的信息。一旦第一组606中的可植入设备从第二组614中的可植入设备接收到信息，第一组606中的可植入设备602和604的动态就可以基于所接收的信息来更新。第一组606中的第一可植入设备602和第一组606中的第二可植入设备604的动态还可以或替代性地基于由第一可植入设备602或第二可植入设备604检测到的检测信号(可以是如先前所讨论的被发送到第二可植入设备的相同检测信号信息、或由第一组606的第一或第二可植入设备检测到的新的检测信号)来更新，如由箭头620和箭头622指示的。在一些实施例中，第一组606内的可植入设备可以在设备之间直接地或通过中间设备608无线通信(例如，可植入设备602和可植入设备606可以彼此无线通信)，以发送附加信息，例如检测信号分量或设备的动态。一旦第一组606中的第一可植入设备602和/或第二可植入设备604的动态已经被更新(即，已经为第一或第二可植入设备生成了触发信号)，第一可植入设备602和/或第二可植入设备604就可以基于触发信号来发射(或不发射)调制神经活动的电脉冲(如果第一可植入设备或第二可植入设备被配置成这样做)。
可植入设备
本文描述的可植入设备网络包括两个或更多个可植入设备。网络中的一些或所有设备可被配置成既检测检测信号又发射被配置成调制神经活动的电脉冲。在网络的一些实施例中，一部分可植入设备可以被配置成检测检测信号并且不发射电脉冲，而另一部分设备可以被配置成发射电脉冲但是不检测检测信号。
通常，至少一个可植入设备被配置成检测信号并且无线地发送与检测信号有关的信息。至少一个其他可植入设备被配置成接收与检测信号有关的信息(该信息在由例如可植入设备或中间设备的可植入设备接收之前可选地被分析)，并且基于所接收的与检测信号有关的信息发射被配置成调制神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
在一些实施例中，一个或多个可植入设备使用超声波与另一设备无线通信。由设备接收的超声波可以对信息进行编码，该信息可以由设备解码。在一些实施例中，一个或多个可植入设备反向散射超声波，并且将信息编码在超声反向散射波中，以无线地发送信息。在一些实施例中，一个或多个可植入设备主动地发送编码信息的超声波。由可植入设备无线发送的信息(无论是通过由设备生成并主动发送的超声波还是由设备反向散射的超声波)可以由单独的设备接收，该单独的设备可以是另一可植入设备或中间设备。如果可植入设备使用超声波进行通信，则可植入设备包括一个或多个超声换能器，其接收、主动发送或反向散射超声波。另外地或替代性地，可植入设备可以包括一个或多个超声换能器，其被配置成接收为设备供电的超声波。被配置成无线通信的超声换能器和被配置成接收为可植入设备供电的超声波的超声换能器可以是相同或不同的超声换能器。
图7例示了用于本文所述的可植入设备的示例性主体的示意图。可植入设备还可以包括从设备延伸的电极，其可以被定位成与神经电通信，以发射电脉冲，该电脉冲调制神经的活动或检测由神经发送的电生理信号。主体包括电连接到电池和/或电源电路的超声换能器、以及调制电路。电池和/或电源电路电连接到控制电路并为控制电路供电，控制电路电连接到可选的非瞬态存储器和调制电路。控制电路也电连接到并且被配置成操作刺激电路和/或检测电路。超声波由超声换能器接收，超声换能器将来自超声波的能量转换成电能，该电能对电池或电源电路上的一个或多个电容器充电。设备上的电极可以被配置成检测电生理信号或生理状况，并且基于电生理信号或生理状况的检测信号由控制电路接收。由控制电路接收的检测信号在由计算电路接收之前可以由检测电路处理(例如，放大、数字化和/或滤波)。可选地，控制电路访问非瞬态存储器，以存储与检测信号有关的数据。如果可植入设备被配置成发射电脉冲，则控制电路可以生成刺激信号，并且基于刺激信号从刺激电路操作电极，以向神经发射电脉冲。可选地，计算电路访问非瞬态存储器，以存储与发射到神经的刺激信号或电脉冲有关的数据。存储在非瞬态存储器上的数据可以通过由超声换能器生成的超声反向散射波或超声波来无线地发送。控制电路访问存储器并操作调制电路，以调制流经调制电路的电流，从而将数据编码在超声波上。
在一些实施例中，主体包括壳体，其可以包括基部、一个或多个侧壁和顶部。壳体可以包围一个或多个超声换能器和集成电路(包括计算电路、非瞬态存储器、电池、调制电路、检测电路和/或刺激电路)。壳体可以被密封封闭(例如通过焊接或激光焊接)，以防止间质液与超声换能器和/或集成电路接触。壳体优选由生物惰性材料制成，例如生物惰性金属(例如钢或钛)或生物惰性陶瓷(例如二氧化钛或氧化铝)。壳体(或壳体的顶部)可以较薄，以允许超声波穿透壳体。在一些实施例中，壳体的厚度为约100微米(μm)或更小，例如约75μm或更小、约50μm或更小、约25μm或更小、或约10μm或更小。在一些实施例中，壳体的厚度为约5μm至约10μm、约10μm至约25μm、约25μm至约50μm、约50μm至约75μm、或约75μm至约100μm。
可植入设备的主体相对较小，这允许舒适且长期的植入，同时限制通常与可植入设备相关联的组织炎症。在一些实施例中，设备的主体的最长尺寸为约10mm或更小，例如约5mm至约9mm、或约6mm至约8mm。
在一些实施例中，主体包括在壳体内的材料，例如聚合物。材料可以填充壳体内的空的空间，以减少壳体外部的组织与壳体内的组织之间的声阻抗失配。因此，设备的主体优选地没有空气或真空。
可植入设备的超声换能器可以是微机械超声换能器，例如电容式微机械超声换能器(Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer，CMUT)或压电式微机械超声换能器(Piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer，PMUT)，或者可以是体压电换能器。体压电换能器可以是任何天然或合成材料，例如晶体、陶瓷或聚合物。示例性体压电换能器材料包括钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZO)、氮化铝(AlN)、石英、块磷铝矿(AlPO4)、黄玉、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、正磷酸镓(GaPO4)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸钾(KNbO3)、钨酸钠(Na2WO3)、铁酸铋(BiFeO3)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)。
在一些实施例中，体压电换能器近似为立方体的(即，纵横比为约1:1:1(长度：宽度：高度))。在一些实施例中，压电换能器是板状的，在长度或宽度方面具有约5:5:1或更大的纵横比，例如约7:5:1或更大、或约10:10:1或更大。在一些实施例中，体压电换能器是长且窄的，具有大约3:1:1或更大的纵横比，其中，最长尺寸与超声反向散射波的方向(即，偏振轴)对齐。在一些实施例中，体压电换能器的一个尺寸等于与换能器的驱动频率或谐振频率对应的波长(λ)的一半。在谐振频率下，撞击在换能器的任一面上的超声波将经历180°的相移，以达到相反的相位，这引起两个面之间的最大位移。在一些实施例中，压电换能器的高度为约10μm至约1000μm(例如约40μm至约400μm、约100μm至约250μm、约250μm至约500μm、或约500μm至约1000μm)。在一些实施例中，压电换能器的高度为约5mm或更小(例如约4mm或更小、约3mm或更小、约2mm或更小、约1mm或更小、约500μm或更小、约400μm或更小、250μm或更小、约100μm或更小、或约40μm或更小)。在一些实施例中，压电换能器的高度在长度上为约20μm或更大(例如约40μm或更大、约100μm或更大、约250μm或更大、约400μm或更大、约500μm或更大、约1mm或更大、约2mm或更大、约3mm或更大、或约4mm或更大)。
在一些实施例中，超声换能器在最长尺寸上具有约5mm或更小(例如约4mm或更小、约3mm或更小、约2mm或更小、约1mm或更小、约500μm或更小、约400μm或更小、250μm或更小、约100μm或更小、或约40μm或更小)的长度。在一些实施例中，超声换能器在最长尺寸上具有约20μm或更大(例如约40μm或更大、约100μm或更大、约250μm或更大、约400μm或更大、约500μm或更大、约1mm或更大、约2mm或更大、约3mm或更大、或约4mm或更大)的长度。
超声换能器连接到两个电极，以允许与集成电路电通信。第一电极附接到换能器的第一面，并且第二电极附接到换能器的第二面，其中，第一面和第二面在换能器的沿着一个尺寸的相对侧上。在一些实施例中，电极包括银、金、铂、铂黑、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、导电聚合物(例如导电PDMS或聚酰亚胺)或镍。在一些实施例中，换能器的电极之间的轴线与换能器的运动正交。
可植入设备的集成电路可以包括控制电路(例如，数字电路、混合信号集成电路或计算电路)和可以由控制电路操作的调制电路。调制电路电连接到一个或多个超声换能器，并且可以调制超声波，以编码数据，该超声波可以是超声反向散射波或主动生成的(即，换能的)超声波。设备的集成电路可以包括耦合到被配置成检测检测信号的传感器的检测电路，并且检测电路可以由控制电路操作。可植入设备的集成电路还可以或替代性地包括耦合到多个电极的刺激电路。刺激电路被配置成向目标神经发射电脉冲，以调制神经的神经活动，并且可以由控制电路操作。
控制电路可以包括存储器和用于操作可植入设备的一个或多个电路块、系统或处理器。这些系统可以包括例如板载微控制器或处理器、有限状态机(Finite StateMachine，FSM)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGQ)或能够执行存储在可植入设备上的一个或多个程序的数字电路。在一些实施例中，控制电路包括模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)，其可以转换在从单独的设备发射的超声波中编码的模拟信号，使得信号可以由控制电路处理。在一些实施例中，集成电路包括易失性存储器，其可由计算电路访问。如本文进一步描述的，可植入设备的计算电路可以用于分析检测信号，以生成触发信号。
可植入设备的调制电路调制流过一个或多个超声换能器的电流，以将数据编码在电流中。调制电路包括一个或多个开关，例如通/断开关或场效应晶体管(Field-EffectTransistor，FET)。可以与可植入设备的一些实施例一起使用的示例性FET是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。调制电路可以改变流过超声换能器的电流的阻抗，并且流过换能器的电流的变化对信息进行编码。替代性地，如果信息通过主动发送的超声波来发射，则集成电路可以操作超声换能器，以主动地发送对信息进行编码的超声波。在一些实施例中，调制电路由控制电路(例如，计算电路、数字电路或混合信号集成电路)操作，该控制电路可以将信息主动编码在数字化或模拟信号中。
集成电路还可以包括电源电路，其可以包括能量存储电路。由超声波供电的可植入设备可以是无电池的，但能量存储电路可以包括临时存储电能的一个或多个电容器。然而，在一些实施例中，可植入设备包括被配置成存储为设备供电的能量的电池。来自超声波的能量可以通过超声换能器转换成电流，并且可以存储在能量存储电路中，该能量存储电路可以包括一个或多个电容器。能量可以用于操作可植入设备，例如向数字电路、调制电路或一个或多个放大器提供电力，或者可以用于生成用于刺激组织的电脉冲。在一些实施例中，电源电路还包括例如整流器和/或电荷泵。
在一些实施例中，可植入设备还包括电池，其被配置成从一个或多个超声换能器接收电能并且为计算电路供电。包括电池允许计算电路在没有外部电源的情况下工作，包括检测电生理信号或向神经发射电脉冲。电池可以包含在可植入设备的主体内。电池可以是例如可再充电电化学电池。例如，当一个或多个超声换能器没有接收超声波时，由电池存储的能量可以为设备供电。电池可以通过使用单独的设备将超声波发送到设备来充电，该超声波由一个或多个超声换能器接收。一个或多个超声换能器将超声波转换成电能，并且电连接到电池。这样，电能对设备的电池充电。
可植入设备还可以包括非瞬态存储器，其被配置成存储基于由设备检测到的检测信号或与由设备发射的电脉冲有关的信息的数据。数据可以包括例如检测到的动作电位或复合动作电位的时间戳、速度、方向、振幅、频率或波形；和/或由可植入设备发射的电脉冲的时间戳、振幅、频率或波形。在一些实施例中，非瞬态存储器可以存储与检测到的生理状况(例如体温、pH、压力、心率、应变和/或分析物的存在或量)有关的数据。存储在非瞬态存储器上的数据可以在一段时间内(例如约1分钟或更长、约5分钟或更长、约10分钟或更长、约15分钟或更长、约30分钟或更长、约45分钟或更长、约1小时或更长、约2小时或更长、约4小时或更长、约6小时或更长、约8小时或更长、约12小时或更长、或约24小时或更长)获取。
非瞬态存储器还可以用于存储从单独的设备发送到设备的数据，该单独的设备例如为单独的可植入设备或中间设备。该单独的设备可以发送数据(例如检测信号或触发信号)，该数据由可植入设备接收并且可以存储在非瞬态存储器上。数据例如可以通过对数据进行编码的超声波来发送。该单独的设备可发送超声波，该超声波由设备的超声换能器接收并由计算电路译码。
可选地，非瞬态存储器存储用于操作设备的一个或多个指令，其可以使用控制电路来执行。例如，非瞬态存储器可以包括指令，其用于接收检测信号；生成触发信号；生成或取回刺激信号；和/或操作可植入设备上的传感器。在一些实施例中，非瞬态存储器包括指令，其用于选择性地激活多个电极中的一个或多个电极，以便电脉冲的目标发射。
本文所述的网络的至少一部分可植入设备被配置成检测检测信号并且从可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息。这种可植入设备包括一个或多个超声换能器，其被配置成主动地发送对与检测信号有关的信息进行编码的超声波，或者反向散射对与检测信号有关的信息进行编码的超声波。可植入设备还包括被配置成检测检测信号的一个或多个传感器。该一个或多个传感器可以被配置成检测生理状况或由神经发送的电生理信号或两者。在一些实施例中，检测信号包括两个或更多个分量，并且可植入设备可以包括检测信号的不同分量的两个或更多个不同的传感器。例如，可植入设备可以包括：第一传感器，其包括被配置成检测电生理信号的多个电极；和第二传感器，其被配置成检测生理状况(例如pH、体温、分析物的量(例如浓度)、分析物的存在、压力、生物阻抗或应变)。US 2018/0085605、WO 2018/009905、WO 2018/009910以及WO 2018/009911中描述了示例性可植入设备。由可植入设备检测的分析物(量或存在)可以是例如葡萄糖或氧。
可植入设备的一个或多个传感器可以耦合到由控制电路操作的检测电路。控制电路可以将与检测信号有关的信息存储在存储器上，和/或操作调制电路，以将信息编码在由超声换能器生成或从超声换能器反向散射的超声波中。在一些实施例中，控制电路分析检测信号，以生成触发信号，该触发信号可以被编码在由设备生成或从设备反向散射的超声波中。
在一些实施例中，可植入设备包括传感器，其被配置成检测生理状况，例如体温、pH、分析物的量(例如葡萄糖或氧)、分析物的存在、应变或压力。在一些实施例中，可植入设备包括被配置成检测电生理信号的传感器，该传感器可包括与神经电通信的多个电极。可植入设备可以包括一个或多个(例如2、3、4、5或更多个)传感器，其可以检测相同的生理状况或不同的生理状况。在一些实施例中，可植入设备包括10、9、8、7、6或5个或更少的传感器。例如，在一些实施例中，可植入设备包括被配置成检测体温的第一传感器和被配置成检测氧的第二传感器。两种生理状况的变化都可以被编码在超声反向散射波中，超声反向散射波可以通过外部计算系统译码。
另外，网络的一个或多个可植入设备可以基于由可植入设备接收的与检测信号有关的信息来发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。在一些实施例中，被配置成发射电脉冲的可植入设备还可以检测附加检测信号(例如，生理状况和/或电生理信号)，并且可植入设备基于与由不同的可植入设备检测到的检测信号有关的信息和与附加检测信号有关的信息来发射一个或多个电脉冲。
被配置成发射电脉冲的可植入设备包括电耦合到可植入设备的刺激电路的多个电极。电极被定位成与目标神经电通信，并且可以发射调制目标神经的神经活动的电脉冲。在一些实施例中，由可植入设备发射的电脉冲刺激组织中的动作电位。在一些实施例中，由可植入设备发射的电脉冲阻断组织中的动作电位。可植入设备的控制电路基于触发信号生成刺激信号，并且使用刺激信号操作刺激电路。例如，刺激信号可以包括脉冲振幅、频率和/或波形，并且控制电路根据刺激信号经由刺激电路控制电极，以发射脉冲。
被配置成发射电脉冲的可植入设备的刺激电路可以包括刺激电容器，其可以由电池、电源电路或由一个或多个超声换能器从超声波转换的电能充电。刺激电容器的状态(例如电容器电荷)可以由计算电路确定。可选地，刺激电容器的状态被记录在非瞬态存储器上或通过由计算电路操作的调制电路编码在超声反向散射波中。在一些实施例中，控制电路被配置成确定刺激电容器状态，例如电容器的电荷。电容器状态可以存储在非瞬态存储器中和/或编码在超声反向散射波中。
在一些实施例中，可植入设备的控制电路分析与检测信号有关的信息并且生成触发信号。然后，控制电路使用触发信号来生成刺激信号，并且控制电路操作刺激电路，以发射一个或多个电脉冲。在一些实施例中，控制电路从在由可植入设备接收的超声波(例如，由不同的可植入设备或中间设备反向散射或生成的超声波)中编码的数据提取触发信号。控制电路然后可以基于触发信号生成刺激信号，并且基于刺激信号操作刺激电路，以发射一个或多个电脉冲。
中间设备
本文所述的网络可以可选地包括一个或多个中间设备，其可以用于将两个或更多个可植入设备连接到网络中。虽然网络可以包括可植入设备之间的直接无线通信，但是可以使用中间设备来将通信(例如，基于检测信号的数据)中继到一个或多个可植入设备或者可以处理信息(例如与检测信号有关的信息)，以生成触发信号，该触发信号被无线地传送到一个或多个可植入设备。在一些实施例中，中间设备还可以通过超声波无线地为网络中的一个或多个可植入设备供电。
中间设备被配置成接收对信息进行编码的超声波，并且生成对信息进行编码的超声波。例如，中间设备可以生成由第一设备接收的超声波。第一设备反向散射超声波并且将信息编码在由中间设备接收的超声反向散射中。然后，中间设备可以提取信息，并且可选地分析信息。中间设备然后可以生成对信息或分析的信息(例如，触发信号)进行编码的超声波，超声波由第二可植入设备接收。然后，第二可植入设备可以从超声波中提取信息。中间设备可以从多个设备接收信息，并且中继或分析来自多个设备的信息。
中间设备包括一个或多个超声换能器，其可以作为超声发送器和/或超声接收器(或作为收发器，其可以被配置成交替地发送或接收超声波)操作。一个或多个换能器可以被布置成换能器阵列，并且中间设备可以可选地包括一个或多个换能器阵列。在一些实施例中，超声发送功能与超声接收功能在单独的设备上分离。即，可选地，中间设备包括：第一组件，其将超声波发送到一个或多个可植入设备；和第二组件，其从一个或多个可植入设备接收超声波。在一些实施例中，阵列中的换能器可以具有规则间隔、不规则间隔或稀疏地放置。在一些实施例中，阵列是柔性的。在一些实施例中，阵列是平面的，并且在一些实施例中，阵列是非平面的。
图8中示出了示例性中间设备的示意图。所例示的中间设备示出了具有多个超声换能器的换能器阵列。在一些实施例中，换能器阵列包括1个或多个、2个或更多个、3个或更多个、5个或更多个、7个或更多个、10个或更多个、15个或更多个、20个或更多个、25个或更多个、50个或更多个、100个或更多个、250个或更多个、500个或更多个、1000个或更多个、2500个或更多个、5000个或更多个、或10000个或更多个换能器。在一些实施例中，换能器阵列包括100000个或更少、50000个或更少、25000个或更少、10000个或更少、5000个或更少、2500个或更少、1000个或更少、500个或更少、200个或更少、150个或更少、100个或更少、90个或更少、80个或更少、70个或更少、60个或更少、50个或更少、40个或更少、30个或更少、25个或更少、20个或更少、15个或更少、10个或更少、7个或更少或5个或更少的换能器。换能器阵列可以是例如包括50个或更多个超声换能器像素的芯片。
图8所示的中间设备例示了单个换能器阵列；然而，中间设备可以包括1个或更多个、2个或更多个、或3个或更多个单独的阵列。在一些实施例中，中间设备包括10个或更少的换能器阵列(诸如9、8、7、6、5、4、3、2或1个换能器阵列)。例如，单独的阵列可以被放置在受试者的不同点处，并且可以与相同或不同的可植入设备通信。在一些实施例中，阵列位于可植入设备的相对侧上。中间设备可以包括专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)，其包括用于换能器阵列中的各个换能器的通道。在一些实施例中，通道包括开关(在图8中由“T/Rx”指示)。开关可以替代性地配置连接到通道的换能器，以发射超声波或接收超声波。开关可以将超声接收电路与较高电压的超声发送电路隔离。
在一些实施例中，连接到通道的换能器被配置成仅接收或仅发送超声波，并且可选地从通道省略开关。该通道可以包括延迟控制部，其操作成控制所发送的超声波。延迟控制部可以控制例如相移、时间延迟、脉冲频率和/或波形(包括振幅和波长)。延迟控制部可以连接到电平移位器，该电平移位器将来自延迟控制部的输入脉冲移位到由换能器用于发送超声波的较高电压。在一些实施例中，表示各个通道的波形和频率的数据可以存储在“波表”中。这允许各个通道上的发送波形不同。然后，延迟控制部和电平移位器可以用于将该数据“流式输出”成到换能器阵列的实际发送信号。在一些实施例中，各个通道的发送波形可以直接由微控制器或其他数字系统的高速串行输出产生，并且通过电平移位器或高压放大器发送到换能器元件。在一些实施例中，ASIC包括电荷泵(图8中例示)，以将供应给ASIC的第一电压转换成施加到通道的较高的第二电压。通道可以由例如数字控制器的控制器控制，控制器操作延迟控制部。
在超声接收电路中，通过换能器(设置在接收模式)将接收到的超声波转换成电流，该电流被发送至数据捕获电路。在一些实施例中，在接收电路中包括放大器、模数转换器(ADC)、可变增益放大器或补偿组织损失的时间增益控制的可变增益放大器和/或带通滤波器。ASIC可以从例如电池(对于中间设备的可穿戴实施例是优选的)的电源汲取功率。在图8所例示的实施例中，向ASIC提供1.8V的电源，该电源通过电荷泵增加到32V，但可以使用任意合适的电压。在一些实施例中，中间设备包括处理器和/或非瞬态计算机可读存储器。在一些实施例中，上述通道不包括T/Rx开关，而是包含独立的Tx(发送)和Rx(接收)，其中高压Rx(接收电路)采用具有良好饱和恢复的低噪声放大器的形式。在一些实施例中，T/Rx电路包括环行器。在一些实施例中，换能器阵列包含比设备发送/接收电路中的处理通道更多的换能器元件，其中复用器为各个脉冲选择不同组的发送元件。例如，64个发送/接收通道经由3:1复用器连接到192个物理换能器元件，其中在给定脉冲上仅有64个换能器元件是有效的。
在一些实施例中，中间设备包括计算电路，其被配置成分析与检测信号有关的信息，以生成触发信号。然后，触发信号可以无线地传送到一个或多个可植入设备，控制可植入设备根据触发信号发射电脉冲。
在一些实施例中，中间设备是可植入的。在一些实施例中，中间设备是外部的(即，未植入)。以示例的方式，外部中间设备可以是可穿戴的，可以通过带条或粘合剂固定到身体。在另一个示例中，外部中间设备可以是棒，其可以由用户(例如健康护理专业人员)持有。在一些实施例中，中间设备可以通过缝合、简单的表面张力、基于衣服的固定设备(例如布包、袖套、弹性带)或通过皮下固定而保持到身体上。中间设备的换能器或换能器阵列可以与换能器的其余部分分开定位。例如，换能器阵列可以在第一位置处(例如，接近一个或多个植入设备)固定到受试者的皮肤，并且中间设备的其余部分可以位于第二位置处，其中，导线将换能器或换能器阵列拴系到中间设备的其余部分。
换能器阵列的具体设计取决于期望的穿透深度、孔径尺寸和阵列内的各个换能器的尺寸。换能器阵列的瑞利距离R被计算为：
Figure BDA0003189633150000391
其中，D是孔径的尺寸，λ是传播介质(即组织)中的超声波的波长。如本领域所理解的，瑞利距离是完全形成由阵列辐射的波束的距离。即，压力场在瑞利距离处会聚到自然焦点，以便最大化所接收的功率。因此，在一些实施例中，可植入设备与换能器阵列相距与瑞利距离近似相同的距离。
换能器阵列中的各个换能器可以被调制，以通过波束成形或波束控制的过程来控制由换能器阵列发射的超声波的波束的瑞利距离和位置。例如线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance，LCMV)波束成形的技术可用于将多个可植入设备与外部超声收发器通信。参见，例如，Bertrand等人,Beamforming Approaches forUntethered,Ultrasonic Neural Dust Motes for Cortical Recording:a SimulationStudy,IEEE EMBC(2014年8月)。在一些实施例中，通过调节由阵列中的换能器发射的超声波的功率或相位来执行波束控制。
在一些实施例中，中间设备包括用于使用一个或多个换能器对超声波进行波束控制的指令、用于确定一个或多个可植入设备的相对位置的指令、用于监测一个或多个可植入设备的相对移动的指令、用于记录一个或多个可植入设备的相对移动的指令、以及用于对来自多个可植入设备的反向散射进行去卷积的指令中的一个或多个。
可选地，使用单独的计算机系统来控制中间设备，计算机系统例如为移动设备(例如，智能电话或平板电脑)。计算机系统可以例如通过网络连接、射频(Radiofrequency，RF)连接或蓝牙与中间设备无线通信。计算机系统可以例如打开或关闭中间设备或分析在由中间设备接收的超声波中编码的信息。
无线通信
通过将信息编码在超声波中，可以从可植入设备无线地发送信息，该超声波可以从网络中的可植入设备主动地发送或反向散射。使用超声波进行无线通信优于使用例如射频波的其它无线通信模式，因为超声波可以使用比射频低的能量来高效地通信。
神经调制网络中的可植入设备可以被配置用于双向无线通信。即，设备可以被配置成从一个或多个单独的可植入设备和/或一个或多个中间设备无线地接收信息，并且无线地发送来自一个或多个单独的可植入设备和/或一个或多个中间设备的信息。以示例的方式，可植入设备可以被配置成从中间设备无线地接收与检测信号有关的信息和/或向中间设备或一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息。可植入设备可以被配置成将信息无线地发送到中间设备，该信息例如与设备的状态有关的信息或与由设备发射的电脉冲有关的信息。在一些实施例中，可植入设备被配置成仅发送信息或仅接收信息。中间设备被配置用于双向无线通信，并且可以从可植入设备或其他中间设备接收信息，并且可以向可植入设备或其他中间设备发送信息。在一些实施例中，中间设备还被配置成从可植入设备无线地接收或发送信息。
可植入设备和/或中间设备可以包括一个或多个超声换能器，其可以用于双向或单向(接收或发送)信息。在一些实施例中，设备包括被配置成发送信息的第一超声换能器和被配置成接收信息的第二超声换能器。在一些实施例中，超声换能器由开关控制，该开关可以选择性地将超声换能器配置在发射模式或接收模式中。
一个或多个超声换能器由计算电路操作，以将信息(例如，检测信号信息)编码在超声波中。在一些实施例中，计算电路操作一个或多个超声换能器，以主动地生成对信息进行编码的超声波。
在一些实施例中，可植入设备通过超声反向散射波无线地发送信息。可植入设备通过可植入设备上的一个或多个超声换能器从中间设备或其它可植入设备接收超声波。可植入设备上的超声换能器的振动在换能器的电端子两端生成电压，这使得电流流过超声换能器和调制电路。超声反向散射波从超声换能器反向散射，超声换能器可以编码从可植入设备无线发送的信息。该信息例如可以通过反向散射超声波的振幅、频率或相位的变化来编码。为了将信号编码在超声反向散射波中，将流过可植入设备的超声换能器的电流调制为已编码信息的函数。在一些实施例中，电流的调制可以是模拟信号。在一些实施例中，电流的调制对数字化信号进行编码，该数字化信号可以由可植入设备的计算电路控制。编码信息的超声反向散射波由接收设备(即，可植入设备或中间设备)接收。
图9A示出了通过超声波与第二可植入设备908无线通信的第一可植入设备902。第一可植入设备902使用超声换能器904生成超声波(“载波”)。例如检测信号的信息可以通过集成电路906编码在超声载波中。载波穿过组织到达第二可植入设备908的超声换能器910。载波在超声换能器910(例如，体压电换能器、PUMT或CMUT)上引起机械振动，这在超声换能器两端生成电压。电压给予流经第二可植入设备908上的集成电路912的电流。集成电路912可以解码在载波中编码的信息。另外，流到超声换能器910的电流使可植入设备上的换能器反向散射超声波。在一些实施例中，集成电路912调制流过超声换能器912的电流，以编码附加信息，并且所得到的超声反向散射波编码该信息。反向散射波可以由第一可植入设备902或中间设备接收，并且可以被分析，以解释在超声反向散射中编码的信息。
图9B示出了通过超声波与中间设备916无线通信的可植入设备914。中间设备916可以是可植入设备或外部设备，并且包括耦合到超声换能器920的集成电路918。中间设备916可通过中间设备的超声换能器920生成超声载波，超声载波由可植入设备的超声换能器922接收。超声载波可以编码信息，例如一个或多个检测信号或触发信号，并且信息可以通过可植入设备914的集成电路924解码。在一些实施例中，超声载波不编码信息，但可由可植入设备914接收，以向可植入设备914供电，或生成超声反向散射波。由超声换能器922接收的超声载波生成流过超声换能器922的电流。该电流可以由可植入设备924的集成电路924调制，以将信息编码到超声反向散射波中。反向散射波可以由中间设备918或由不同设备(即，不同中间设备或其他可植入设备)接收，并且可以被分析，以解释在超声反向散射中编码的信息。
设备之间(即，两个或更多个可植入设备之间或者可植入设备与中间设备之间)的通信可以使用发送和接收超声波的脉冲回波方法。在脉冲回波方法中，该设备以预定频率发送一系列脉冲，然后从单独的设备接收反向散射回波。在一些实施例中，脉冲是正方形、矩形、三角形、锯齿形或正弦曲线的。在一些实施例中，脉冲输出可以是二电平(GND和POS)、三电平(GND、NEG、POS)、5电平或任意其它多电平(例如，如果使用24位DAC)。在一些实施例中，在操作期间，脉冲由设备连续地发送。被配置成接收超声波的换能器和被配置成发送超声波的换能器可以在设备的相同换能器阵列上或不同的换能器阵列上。在一些实施例中，设备上的换能器可被配置成交替地发送或接收超声波。例如，换能器可以在发送一个或多个脉冲与暂停时段之间循环。换能器被配置成在发送一个或多个脉冲时发送超声波，然后可以在暂停时段期间切换到接收模式。
在一些实施例中，反向散射超声波由可植入设备或中间设备数字化。例如，可植入设备可以包括示波器或模数转换器(ADC)和/或存储器，其可以以电流(或阻抗)波动来数字地编码信息。可以对信息进行编码的数字化电流波动由超声换能器接收，该超声换能器然后发送数字化声波。数字化数据可以压缩模拟数据，例如通过使用奇异值分解(SingularValue Decomposition，SVD)和基于最小平方的压缩。在一些实施例中，压缩由相关器或图案检测算法执行。反向散射信号可以经过一系列非线性变换，例如反向散射区域的4阶巴特沃斯带通滤波器整流积分，以在单个时间实例处生成重建数据点。这种变换可以在硬件(即，硬编码)或软件中完成。
在一些实施例中，数字化数据可以包括唯一标识符。例如，唯一标识符可以用于包括多个可植入设备的系统和/或包括多个电极对的可植入设备。例如，当来自多个可植入设备时，例如当从可植入设备发送信息(例如验证信号)时，唯一标识符可以识别来源的可植入设备。在一些实施例中，可植入设备包括多个电极对，其可以通过单个可植入设备同时或交替地发射电脉冲。例如，不同的电极对可以被配置成在不同的组织(例如，不同的神经或不同的肌肉)中或在相同组织的不同区域中发射电脉冲。数字化电路可以编码唯一标识符，以识别和/或验证哪个电极对发射电脉冲。
在一些实施例中，数字化信号压缩模拟信号的尺寸。数字化信号的尺寸减小可以允许更高效地报告在超声反向散射中编码的信息。通过借助数字化压缩所发送信息的尺寸，可以准确地发送可能重叠的信号。
在一些实施例中，中间设备与多个可植入设备通信。这可以例如使用多输入多输出(Multiple-input,Multiple output，MIMO)系统理论来执行。例如使用时分复用、空间复用或频率复用的设备之间的通信。中间设备可以接收来自多个可植入设备的组合反向散射，其可以被去卷积，从而从各个可植入设备提取信息。在一些实施例中，中间设备通过波束控制将从换能器阵列发送的超声波聚焦到特定的可植入设备。中间设备将发送的超声波聚焦到第一可植入设备，接收来自第一可植入设备的反向散射，将所发送的超声波聚焦到第二可植入设备，并且接收来自第二可植入设备的反向散射。在一些实施例中，中间设备将超声波发送到多个可植入设备，然后接收来自多个可植入设备的超声波。
在一些实施例中，在超声反向散射中编码的信息包括可植入设备的唯一标识符。这例如在多个可植入设备被植入到受试者中时可以是有用的，以确保中间设备与正确的可植入设备通信。在一些实施例中，在超声反向散射中编码的信息包括验证电脉冲是由可植入设备发射的验证信号。在一些实施例中，在超声反向散射中编码的信息包括能量存储电路(或能量存储电路中的一个或多个电容器)中存储的能量的量或电压。
电力传递
在一些实施例中，由可植入设备接收的超声波用于向可植入设备提供电力。超声波可例如由外部设备(例如外部中间设备)发送，该外部设备可从另一源(例如，电池、射频、插座等)接收电力。超声波可以是与用于与可植入设备无线通信的那些超声波不同的一组超声波。超声波可以例如由外部设备(例如外部中间设备)生成和发送，并且由网络中的一个或多个可植入设备的一个或多个超声换能器接收。可植入设备上的超声换能器的振动在换能器的电端子两端生成电压，并且电流流过包括集成电路的设备。该电流可用于为设备的集成电路供电，或者在设备中存在能量存储电路(可包括一个或多个电容器和/或电池)时对设备中的能量存储电路充电。该电力可以用于例如为计算电路、可植入设备上的一个或多个检测器供电，或者用于发射电脉冲，例如调制目标神经的电生理活动。
在一些实施例中，可植入设备的能量存储电路包括电池，其被配置成从一个或多个超声换能器接收电能并且为计算电路供电。包括电池允许计算电路在没有外部电源的情况下工作，包括检测电生理信号或向神经发射电脉冲。电池可以包含在可植入设备的主体内。电池可以是例如可再充电电化学电池。例如，当一个或多个超声换能器没有接收超声波时，由电池存储的能量可以为设备供电。电池可以通过使用中间设备将超声波发送到设备来充电，该超声波由一个或多个超声换能器接收。一个或多个超声换能器将超声波转换成电能，并且电连接到电池。这样，电能对设备的电池充电。
检测信号
由一个或多个可植入设备检测的检测信号是用于确定触发信号或更新设备的动态的输入(但不一定是排他性输入)，该输入由一个或多个可植入设备用于发射调制目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。检测信号可以包括由一个或多个可植入设备检测的一个或多个分量，例如生理状况或电生理信号。检测信号可以由被配置成发射电脉冲的相同的可植入设备检测，或者由不同的可植入设备检测。
检测信号可以包括同时或在不同时间点检测的一个或多个检测信号(电生理信号和/或生理状况)。检测信号分量的时间戳可以包括在检测信号中以用于分析，以生成触发信号。
检测信号可以包括由一个或多个可植入设备检测到的一个或多个生理状况，例如体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度中的一个或多个。示例性分析物包括葡萄糖和氧。
检测信号可以另外或替代性地包括从神经或神经纤维子集(例如，神经内的一个或多个神经纤维束)检测的电生理信号。发送所检测的电生理信号的神经可以被称为“所记录的神经”。在一些实施例中，检测信号的所检测的电生理信号分量包括例如由神经或神经内的神经纤维子集发送的复合动作电位或复合动作电位的子集(例如一个或多个动作电位)的速度、方向、频率、振幅、波形。所检测的电生理信号分量可以另外地或替代性地包括与从中检测电生理信号的神经纤维的子集(即，神经内的神经纤维的子集的位置)有关的信息。该信息可以由计算电路使用，例如，以选择模板检测信号和/或生成刺激信号。
被配置成检测电生理信号的可植入设备包括与神经电通信的多个电极。可选地，电极可以位于可植入设备的一个或多个弯曲构件上，该弯曲构件至少部分地环绕神经，并且可以被配置成检测来自神经内的目标神经纤维子集的电生理信号。在一些实施例中，弯曲构件大致环绕神经，例如围绕神经约70％或更多、约75％或更多、约80％或更多、约85％或更多、约90％或更多、约95％或更多、或约98％或更多。纤维的子集可以是例如神经内的一个或多个(例如，2个、3个、4个或更多个)神经纤维束、或一个或多个(例如，2个、3个、4个或更多个)神经纤维束的一部分。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的传入神经纤维或神经内的传入神经纤维的子集，或由其构成。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的传出神经纤维或神经内的传出神经纤维的子集，或由其构成。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的两个或更多个神经纤维束内的传出神经纤维或神经内的两个或更多个神经纤维束内的传入神经纤维，或由其构成。
例如计算建模(例如，有限元模型)、逆源估计、多极(例如，三极)神经记录、速度选择性记录或波束成形的一种或多种技术可以用于选择性地以神经纤维的子集为目标。参见，例如，Taylor等人，Multiple-electrode nerve cuffs for low-velocity andvelocity selective neural recording,Medical&Biological Engineering&Computing,第42卷,第634-643页(2004年)；和Wodlinger等人,Localization and Recovery ofPeripheral Neural Sources with Beamforming Algorithms,IEEE Transactions onNeural Systems and Rehabilitation Engineering,第17卷,第5期,第461-468页(2009年)。可植入设备的计算电路可以操作多个电极，以用于电生理信号的目标检测。某些神经可以发送复合电生理信号(或复合动作电位)，其是由神经纤维的两个或更多个不同子集同时发送的电生理信号(或动作电位)的总和。基于由多个电极检测到的电生理信号，计算电路能够确定神经纤维的哪个子集发送哪个电生理信号。在一些实施例中，计算电路被配置成使用速度选择性记录来选择性地检测来自神经纤维的目标子集的电生理信号，该速度选择性记录可以与多极(例如，三极)记录(其可以包括一个或多个弯曲构件上的多个电极内的任何数量的三极)组合。波束成形可以另外地或替代性地用于检测来自神经纤维的目标子集的电生理信号。一个或多个弯曲构件的电极极板的一部分或全部可以检测来自神经的电生理信号，并且计算电路可以基于由一个或多个弯曲构件的电极极板的一部分或全部检测到的电生理信号的差异来确定所发送的信号在神经内的横截面位置。
与由可植入设备检测到的检测信号或检测信号分量有关的信息可以被存储在设备的非瞬态存储器上和/或从可植入设备无线地发送。从可植入设备发送的信息可以由网络的一个或多个中间设备和/或一个或多个其他可植入设备接收。
可植入设备的检测信号分析、触发信号生成和动态
可以分析与检测信号有关的信息，以生成用于可植入设备的触发信号，该触发信号用作用于生成刺激信号的基础，并且发射调制目标神经的活动的一个或多个电脉冲。触发信号可以是前馈过程的输出，或者可以是循环神经网络过程中的可植入设备的动态。例如，在一些实施例中，通过分析信息输入(例如由一个或多个可植入设备检测的一个或多个检测信号、或与检测信号相关联的时间戳和/或位置)来生成触发信号。在一些实施例中，可植入设备具有动态，该动态可以基于信息输入(例如由一个或多个可植入设备检测到的一个或多个检测信号、与检测信号相关联的时间戳和/或位置、和/或另一可植入设备的动态)和可植入设备的先前动态来更新。
图10中例示了示例性过程。D1至DN表示基于由一个或多个可植入设备检测到的信号的检测信号信息的一个或多个分量，用作用于分析的输入。一个或多个检测信号分量可以来自相同的设备或不同的设备。分析与检测信号有关的信息，以生成一个或多个触发信号T1至TN。与检测信号有关的信息可以由检测一个或多个检测信号的可植入设备、中间设备或发射电脉冲的可植入设备来分析。例如，可植入设备可以检测一个或多个检测信号分量，分析检测信号分量，以生成一个或多个触发信号，并且将触发信号无线地发送到一个或多个其他可植入设备。在另一示例中，与检测信号有关的信息可以被无线地发送到中间设备，该中间设备分析该信息，以生成被无线地发送到一个或多个可植入设备的一个或多个触发信号。如果网络包括多个可植入设备，则中间设备可以从多个可植入设备接收与检测信号(或检测信号分量)有关的信息，并且分析该信息。基于检测信号分量的无线发送信息可以包括唯一标识符，使得可以在分析期间识别信息的源位置。无线发送的触发信号还可以包括唯一标识符，使得可植入设备可以正确地将触发信号与可植入设备相关联。在一些实施例中，与检测信号有关的信息由可植入设备接收，该可植入设备分析检测信号，以生成用于该设备的触发信号。
一旦可植入设备获得触发信号(通过从例如中间设备或另一可植入设备的单独设备无线地接收触发信号，或者通过分析检测信号来生成触发信号)，可植入设备就可以生成刺激信号(例如，对于第一可植入设备为S1，而对于第N可植入设备为SN)。然而，触发信号可能是空信号，这指示不应生成刺激信号。刺激信号使可植入设备的刺激电路生成调制目标神经的神经活动的电脉冲(对于第一可植入设备为P1，对于第N可植入设备为PN)。
对与检测信号有关的信息进行分析以生成触发信号可以包括例如识别检测信号的调制(例如对检测到的电生理信号、检测到的生理状况或两者的调制)，其可以充当用于生成刺激信号的触发。电生理信号的调制可以指示例如由神经发送的复合动作电位或复合动作电位(例如，一个或多个动作电位)的分量。触发信号可以使用检测信号与刺激信号之间的数学关系来生成。数学关系可以例如通过使用机器学习来确定，或者可以是预先选择的数学关系。在一些实施例中，计算电路使用数字逻辑、模拟逻辑、人工神经网络、卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)或神经形态计算。
在一些实施例中，生成触发信号可包括将检测信号与模板检测信号进行比较，并且基于检测信号与模板检测信号之间的方差或相似性生成刺激信号。一个或多个模板检测信号可以存储在例如设备的主体中的非瞬态存储器上。计算电路可以使用例如数字逻辑、模拟逻辑、人工神经网络、卷积神经网络(CNN)或神经形态计算来检测所检测的电生理信号与模板电生理信号之间的方差或相似性。
神经调制
由被配置成发射电脉冲的可植入设备获得的所发送的触发信号可以包括用于生成刺激和发射电脉冲的指令，并且可以包括针对一个或多个脉冲特性的指令，脉冲特性例如为脉冲的类型(例如，直流脉冲或交流脉冲)、脉冲数量、脉冲之间的停留时间、脉冲频率、脉冲振幅、脉冲形状或脉冲电压。如上所述，触发信号基于与检测信号有关的信息，并且可以包括由一个或多个可植入设备从不同设备检测到的一个或多个分量，但是还可以包括由相同可植入设备检测到的一个或多个分量。
计算电路生成操作刺激电路的刺激信号，并且可以包括与将由设备发射的电脉冲有关的信息。刺激电路可以直接从触发信号导出，或者可以基于触发信号从查找表获得。例如，在一些实施例中，一个或多个模板脉冲被存储在设备内的非瞬态存储器上，并且计算电路可以通过使用检测信号从非瞬态存储器取回模板脉冲来生成刺激信号。
发射电脉冲的可植入设备包括两个或更多个电极，其被配置成发射调制目标神经的活动的电脉冲或电脉冲串(即，多个电脉冲，其可以是相同的或不同的)。电极可以沿着神经的长度或围绕神经的圆周定位在不同位置处，并且被配置成在不同位置处发射电脉冲。由两个或更多个不同电极发射的电脉冲可以相同或不同，并且可以对准神经内的弯曲构件的相同或不同子集。例如，多个第一电极可以发射电脉冲串，该电脉冲串被配置成阻断神经纤维的神经子集的第一子集对电生理信号的传输，并且多个第二电极可以被配置成发射刺激神经纤维的第二子集的电脉冲或串。在一些实施例中，神经纤维的第一子集可以是例如传出神经纤维，而神经纤维的第二子集是传入神经纤维。在其它实施例中，神经纤维的第一子集是传入神经纤维，并且神经纤维的第二子集是传出神经纤维。通过阻断电生理信号在神经纤维的第一子集中的传输并刺激神经纤维的第二子集，使刺激的脱靶效应最小化。在另一示例中，第一弯曲构件上的多个第一电极极板内的一个或多个电极和第二弯曲构件上的多个第二电极极板内的一个或多个电极可被操作用于沿着神经的长度的双极刺激。在另外的示例中，第一弯曲构件上的多个电极和第二弯曲构件上的多个电极可以各自发射协调的电脉冲(即，由单独的多个电极发射的电脉冲彼此协调)，该电脉冲可以用于特定的病灶刺激。
由可植入设备发射的一个或多个电脉冲可以包括通过选择性地激活弯曲构件上的多个电极极板内的一个或多个电极极板而到达神经内的神经纤维的子集的目标电脉冲。设备的计算电路可以操作刺激电路，以选择性地激活电极(即，经由刺激信号)。选择性激活可以包括例如激活电极的一部分和/或区别地激活电极的全部或一部分。因此，可以操作多个电极以将由多个电极极板发射的电脉冲引导到神经纤维的目标子集。可以使用例如电场干扰和/或多极刺激(例如，三极刺激)的技术来使电脉冲对准神经内的神经纤维的子集。参见，例如，Grossman等人，Noninvasive Deep Brain Stimulation via TemporallyInterfering Electrical Fields,Cell,第169卷,第1029-1041页(2017年)。具有一个或多个弯曲构件的电极极板可由计算电路选择性地激活，以将所发射的电脉冲对准神经纤维的子集。由设备发射的电脉冲对准的神经纤维的子集可以是例如神经内的一个或多个(例如，2个、3个、4个或更多个)神经纤维束、或一个或多个(例如，2个、3个、4个或更多个)神经纤维束的一部分。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的传入神经纤维或神经内的传入神经纤维的子集，或由其构成。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的传出神经纤维或神经内的传出神经纤维的子集，或由其构成。在一些实施例中，神经纤维的子集包括神经内的两个或更多个神经纤维束内的传出神经纤维或神经内的两个或更多个神经纤维束内的传入神经纤维，或由其构成。
示例性实施例
以下实施例是示例性的，不应被认为限制本发明。
实施例1、一种使用可植入设备网络来调制神经活动的方法，包括：
(a)在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处检测检测信号，检测信号包括一个或多个生理状况或者由所记录的神经发送的一个或多个电生理信号；
(b)从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息；
(c)在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与检测信号有关的信息；以及
(d)至少基于所接收的与检测信号有关的信息来确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
实施例2、实施例1的方法，包括：在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处发射一个或多个电脉冲。
实施例3、实施例2的方法，包括：确定从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
实施例4、实施例1至3中任一项的方法，包括：
从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息；
在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息；以及
至少基于与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息来确定是否从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个附加目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
实施例5、实施例4的方法，包括：在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处发射一个或多个电脉冲，一个或多个电脉冲被配置成调制一个或多个附加目标神经的神经活动。
实施例6、实施例4或5的方法，其中，确定是否发射被配置成调制一个或多个附加神经的神经活动的一个或多个电脉冲包括：更新第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态。
实施例7、实施例4至6中任一项的方法，其中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送的与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息包括与由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息。
实施例8、实施例4至7中任一项的方法，其中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送的与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息包括与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态有关的信息。
实施例9、实施例4至8中任一项的方法，其中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送的与第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备有关的信息包括与由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲有关的信息。
实施例10、实施例1至9中任一项的方法，其中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲包括：实现前馈神经网络过程。
实施例11、实施例1至9中任一项的方法，其中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲包括：更新第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态。
实施例12、实施例1至11中任一项的方法，其中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲还基于由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号。
实施例13、实施例1至12中任一项的方法，其中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲由第一组一个或多个可植入设备中的可植入设备进行。
实施例14、实施例1至12中任一项的方法，其中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲由第二组一个或多个可植入设备中的可植入设备进行。
实施例15、实施例1至14中任一项的方法，包括：将与由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备直接发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
实施例16、实施例1至14中任一项的方法，包括：通过一个或多个中间设备将与由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
实施例17、实施例16的方法，其中，确定是否从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲由一个或多个中间设备进行。
实施例18、实施例1至17中任一项的方法，其中，第一组一个或多个可植入设备包括两个或更多个可植入设备。
实施例19、实施例1至18中任一项的方法，其中，第二组一个或多个可植入设备包括两个或更多个可植入设备。
实施例20、实施例1至19中任一项的方法，包括：至少基于所接收的与检测信号有关的信息生成刺激信号，其中，刺激信号驱动由一个或多个可植入设备发射的一个或多个电脉冲。
实施例21、实施例1至20中任一项的方法，其中，检测信号包括一个或多个生理状况。
实施例22、实施例21的方法，其中，一个或多个生理状况包括体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度。
实施例23、实施例1至22中任一项的方法，其中，检测信号包括一个或多个电生理信号。
实施例24、实施例1至23中任一项的方法，其中，与检测信号有关的信息包括：
电生理信号或生理状况的时间戳；或者
电生理信号内的复合动作电位或其一部分的方向、速度、频率、振幅或波形。
实施例25、实施例1至24中任一项的方法，其中，
第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备中的一个检测来自第一神经位点的电生理信号；并且
第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备中的一个发射被配置成调制第二神经位点的神经活动的电脉冲，其中，第一神经位点和第二神经位点是相同神经或不同神经上的不同位置。
实施例26、实施例25的方法，其中，第一神经位点和第二位点是通过神经网络连接的不同神经。
实施例27、实施例25的方法，其中，第一神经位点和第二神经位点是相同的神经。
实施例28、实施例25至27中任一项的方法，其中，由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备中的一个检测到的电生理信号由第一神经位点内的神经纤维的子集发送。
实施例29、实施例28的方法，其中，神经纤维的子集包括第一神经位点内的一个或多个神经纤维束。
实施例30、实施例28或29的方法，其中，神经纤维的子集包括一个或多个传入神经纤维。
实施例31、实施例28或29的方法，其中，神经纤维的子集包括一个或多个传出神经纤维。
实施例32、实施例28至31中任一项的方法，其中，神经纤维的子集包括神经内的不同神经纤维束中的两个或更多个神经纤维。
实施例33、实施例1至32中任一项的方法，其中，从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息包括：从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备主动地发送编码与检测信号有关的信息的超声波。
实施例34、实施例1至32中任一项的方法，其中，从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与检测信号有关的信息包括：
在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处接收超声波；以及
从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备反向散射超声波，其中，反向散射的超声波编码与检测信号有关的信息。
实施例35、实施例1至33中任一项的方法，其中，在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处接收的与检测信号有关的信息被编码在由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备接收的超声波中。
实施例36、实施例33至35中任一项的方法，其中，从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地发送与由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息包括：
在中间设备处接收由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备主动地发送或反向散射的对与检测信号有关的信息进行编码的超声波；
从中间设备主动地发送对与检测信号有关的信息进行编码的附加超声波；以及
在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处接收从中间设备主动发送的附加超声波。
实施例37、实施例36的方法，其中，中间设备是外部设备。
实施例38、实施例1至37中任一项的方法，其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备使用供电超声波来供电。
实施例39、实施例38的方法，其中，供电超声波由中间设备发送。
实施例40、实施例1至39中任一项的方法，其中，由第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射的电脉冲被发射到目标神经内的神经纤维的目标子集。
实施例41、实施例40的方法，其中，神经纤维的目标子集包括第一神经内的一个或多个神经纤维束。
实施例42、实施例40或41的方法，其中，神经纤维的目标子集包括一个或多个传入神经纤维。
实施例43、实施例40或41的方法，其中，神经纤维的目标子集包括一个或多个传出神经纤维。
实施例44、实施例40至43中任一项的方法，其中，神经纤维的目标子集包括目标神经内的不同神经纤维束中的两个或更多个神经纤维。
实施例45、实施例1至44中任一项的方法，其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备向包括目标神经的纤维组织发射电脉冲。
实施例46、实施例1至45中任一项的方法，其中，目标神经是迷走神经、脊髓、脾神经、肠系膜神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节、骶神经、肾神经、枕神经或肾上腺神经。
实施例47、实施例1至46中任一项的方法，其中，目标神经是外周神经。
实施例48、实施例1至47中任一项的方法，其中，所记录的神经是迷走神经、脊髓、脾神经、肠系膜神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节、骶神经、肾神经、枕神经或肾上腺神经。
实施例49、实施例1至48中任一项的方法，其中，所记录的神经是外周神经。
实施例50、一种用于调制目标神经的神经活动的设备网络，包括：
(a)第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：
传感器，其用于检测检测信号，检测信号包括生理状况或由神经发送的电生理信号；
超声换能器，其被配置成主动发送或反向散射超声波，其中，超声波编码与检测信号有关的信息；以及
控制电路，其电耦合至传感器和超声换能器；以及
(b)第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：
多个电极，其被配置成向目标神经发射电脉冲；
超声换能器，其被配置成接收对与检测信号有关的信息进行编码的超声波；以及
控制电路，其被配置成从超声波提取与检测信号有关的信息，并且基于与检测信号有关的信息来操作多个电极，以发射电脉冲；
其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备和第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备被配置成将来自第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的信息无线地发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
实施例51、实施例50的设备网络，其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备和第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备被配置成将来自第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的信息无线地发送到第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
实施例52、实施例50或51的设备网络，其中，设备网络包括第一组一个或多个可植入设备中的两个或更多个可植入设备。
实施例53、实施例50至52中任一项的设备网络，其中，设备网络包括第二组一个或多个可植入设备中的两个或更多个可植入设备。
实施例54、实施例50至53中任一项的设备网络，其中，第一组一个或多个可植入设备或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成至少基于由一个或多个可植入设备无线地接收的信息来确定是否从一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲。
实施例55、实施例54的设备网络，其中，第一组一个或多个可植入设备或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成选择一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
实施例56、实施例54或55的设备网络，其中，确定是否发射电脉冲包括：更新一个或多个可植入设备的动态。
实施例57、实施例50至56中任一项的设备网络，其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备还包括用于检测由神经发送的电生理信号或生理状况的传感器。
实施例58、实施例50至57中任一项的设备网络，还包括一个或多个中间设备，其包括超声换能器，其中，一个或多个中间设备被配置成：
通过超声波从第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地接收信息，并且
通过超声波将信息无线地发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
实施例59、实施例58的设备网络，其中，一个或多个中间设备还被配置成：
通过超声波从可植入设备的第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地接收信息，并且
通过超声波将信息无线地发送到第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备。
实施例60、实施例58或59的设备网络，其中，一个或多个中间设备被配置成：
主动地将超声波发送到第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备；
接收反向散射的超声波，反向散射的超声波对与由传感器检测到的检测信号有关的信息进行编码；并且
向第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备主动地发送对与检测信号有关的信息进行编码的超声波。
实施例61、实施例58至60中任一项的设备网络，其中，中间设备包括控制电路，其被配置成：
从由中间设备接收的超声波提取与检测信号有关的信息，并且
至少基于由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备无线地接收的信息来确定是否应当从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲；
其中，在从中间设备发送到第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声波中编码的与检测信号有关的信息包括发射一个或多个电脉冲的指令，并且
其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成基于指令来操作多个电极，以发射电脉冲。
实施例62、实施例61的设备网络，其中，发射一个或多个电脉冲的指令包括用于一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性的指令。
实施例63、实施例50至60中任一项的设备网络，其中，
第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成：至少基于由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的传感器检测到的检测信号来确定是否应当从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲；
其中，在由第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声换能器主动地发送或反向散射的超声波中编码的与检测信号有关的信息包括发射一个或多个电脉冲的指令；并且
其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成基于指令来操作多个电极，以发射电脉冲。
实施例64、实施例63的设备网络，其中，发射一个或多个电脉冲的指令包括用于一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性的指令。
实施例65、实施例50至60中任一项的设备网络，其中，第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的控制电路被配置成：至少基于与检测信号有关的信息来确定是否应当从第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲，并且基于确定来操作多个电极，以发射电脉冲。
实施例66、实施例65的设备网络，其中，控制电路还被配置成选择一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
实施例67、实施例50至66中任一项的设备网络，其中，传感器包括被配置成检测电生理信号的多个电极。
实施例68、实施例48至67中任一项的设备网络，其中，传感器被配置成检测生理状况。
实施例69、实施例68的设备网络，其中，生理状况是体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度。
实施例70、实施例50至69中任一项的设备网络，其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备包括：第一传感器，其被配置成检测生理状况；和第二传感器，其包括被配置成检测电生理信号的多个电极。
实施例71、实施例50至70中任一项的设备网络，其中，第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声换能器或第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的超声换能器被配置成接收对一个或多个可植入设备供电的超声波。
尽管已经参考附图充分描述了本公开的示例，但是应当注意，各种改变和修改对于本领域技术人员将变得明了。这样的改变和修改将被理解为包括在由所附权利要求限定的本公开的示例的范围内。

Claims (71)

1.一种使用可植入设备网络来调制神经活动的方法，包括：
(a)在第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处检测检测信号，所述检测信号包括一个或多个生理状况或者由所记录的神经发送的一个或多个电生理信号；
(b)从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送与所述检测信号有关的信息；
(c)在第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备处无线地接收与所述检测信号有关的所述信息；以及
(d)至少基于所述所接收的与所述检测信号有关的信息来确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：在所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备处发射所述一个或多个电脉冲。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：在所述第二组一个或多个可植入设备中确定从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射的所述一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，包括：
从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送与所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备有关的信息；
在所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备处无线地接收与所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备有关的所述信息；以及
至少基于与所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备有关的所述信息来确定是否从所述第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射被配置成调制一个或多个附加目标神经的神经活动的一个或多个电脉冲。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包括：在所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备处发射被配置成调制所述一个或多个附加目标神经的神经活动的所述一个或多个电脉冲。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，确定是否发射被配置成调制所述一个或多个附加神经的神经活动的所述一个或多个电脉冲包括：更新所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的动态。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送的与所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备有关的所述信息包括与由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备检测到的检测信号有关的信息。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送的与所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备有关的所述信息包括与所述第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个所述可植入设备的动态有关的信息。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送的与所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备有关的所述信息包括与由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射的所述一个或多个电脉冲有关的信息。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射所述一个或多个电脉冲包括：实现前馈神经网络过程。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射所述一个或多个电脉冲包括：更新所述第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备的动态。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射所述一个或多个电脉冲还基于由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备检测到的检测信号。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射所述一个或多个电脉冲是由所述第一组一个或多个可植入设备中的可植入设备做出的。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射所述一个或多个电脉冲是由所述第二组一个或多个可植入设备中的可植入设备做出的。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，包括：将与由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备检测到的所述检测信号有关的所述信息从所述第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个所述可植入设备直接发送到所述第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个所述可植入设备。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，包括：通过一个或多个中间设备将与由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备检测到的所述检测信号有关的所述信息从所述第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个所述可植入设备发送到所述第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个所述可植入设备。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，确定是否从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射所述一个或多个电脉冲是由所述一个或多个中间设备做出的。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备包括两个或更多个可植入设备。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二组一个或多个可植入设备包括两个或更多个可植入设备。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，包括：至少基于所接收的与所述检测信号有关的信息生成刺激信号，其中，所述刺激信号驱动由所述一个或多个可植入设备发射的所述一个或多个电脉冲。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测信号包括所述一个或多个生理状况。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述一个或多个生理状况包括体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测信号包括所述一个或多个电生理信号。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其特征在于，与所述检测信号有关的所述信息包括：
所述电生理信号或所述生理状况的时间戳；或者
所述电生理信号内的复合动作电位或其一部分的方向、速度、频率、振幅或波形。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其特征在于，
所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备中的一个检测来自第一神经位点的电生理信号；并且
所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备中的一个发射被配置成调制第二神经位点的神经活动的所述电脉冲，其中，所述第一神经位点和所述第二神经位点是相同神经或不同神经上的不同位置。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一神经位点和所述第二位点是通过神经网络连接的不同神经。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一神经位点和所述第二神经位点是相同的神经。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备中的所述一个检测到的所述电生理信号由所述第一神经位点内的神经纤维的子集发送。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的子集包括所述第一神经位点内的一个或多个神经纤维束。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的子集包括一个或多个传入神经纤维。
31.根据权利要求28或29所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的子集包括一个或多个传出神经纤维。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的子集包括所述神经内的不同神经纤维束中的两个或更多个神经纤维。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的方法，其特征在于，从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送与所述检测信号有关的所述信息包括：从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备主动地发送编码与所述检测信号有关的所述信息的超声波。
34.根据权利要求1至32中任一项所述的方法，其特征在于，从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送与所述检测信号有关的所述信息包括：
在所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备处接收超声波；以及
从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备反向散射所述超声波，其中，所反向散射的超声波编码与所述检测信号有关的所述信息。
35.根据权利要求1至33中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备处接收的与所述检测信号有关的所述信息被编码在由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备接收的超声波中。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，其特征在于，从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地发送与由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备检测到的所述检测信号有关的所述信息包括：
在中间设备处接收由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备主动地发送或反向散射的对与所述检测信号有关的所述信息进行编码的所述超声波；
从所述中间设备主动地发送对与所述检测信号有关的所述信息进行编码的附加超声波；以及
在所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备处接收从所述中间设备主动发送的所述附加超声波。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述中间设备是外部设备。
38.根据权利要求1至37中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备或所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备使用供电超声波来供电。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述供电超声波由中间设备发送。
40.根据权利要求1至39中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射的所述电脉冲被发射到所述目标神经内的神经纤维的目标子集。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的目标子集包括所述第一神经内的一个或多个神经纤维束。
42.根据权利要求40或41所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的目标子集包括一个或多个传入神经纤维。
43.根据权利要求40或41所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的目标子集包括一个或多个传出神经纤维。
44.根据权利要求40至43中任一项所述的方法，其特征在于，所述神经纤维的目标子集包括所述目标神经内的不同神经纤维束中的两个或更多个神经纤维。
45.根据权利要求1至44中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备向包括所述目标神经的纤维组织发射所述电脉冲。
46.根据权利要求1至45中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标神经是迷走神经、脊髓、脾神经、肠系膜神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节、骶神经、肾神经、枕神经或肾上腺神经。
47.根据权利要求1至46中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标神经是外周神经。
48.根据权利要求1至47中任一项所述的方法，其特征在于，所记录的神经是迷走神经、脊髓、脾神经、肠系膜神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节、骶神经、肾神经、枕神经或肾上腺神经。
49.根据权利要求1至48中任一项所述的方法，其特征在于，所记录的神经是外周神经。
50.一种用于调制目标神经的神经活动的设备网络，包括：
(a)第一组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：
传感器，其用于检测检测信号，所述检测信号包括生理状况或由神经发送的电生理信号；
超声换能器，其被配置成主动发送或反向散射超声波，其中，所述超声波编码与所述检测信号有关的信息；以及
控制电路，其电耦合至所述传感器和所述超声换能器；以及
(b)第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备，包括：
多个电极，其被配置成向目标神经发射电脉冲；
超声换能器，其被配置成接收对与所述检测信号有关的信息进行编码的超声波；以及
控制电路，其被配置成从所述超声波提取与所述检测信号有关的所述信息，并且基于与所述检测信号有关的所述信息来操作所述多个电极，以发射所述电脉冲；
其中，所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备和所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备被配置成将来自所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的信息无线地发送到所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备。
51.根据权利要求50所述的设备网络，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备和所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备被配置成将来自所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的信息无线地发送到所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备。
52.根据权利要求50或51所述的设备网络，其特征在于，所述设备网络包括所述第一组一个或多个可植入设备中的两个或更多个可植入设备。
53.根据权利要求50至52中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述设备网络包括所述第二组一个或多个可植入设备中的两个或更多个可植入设备。
54.根据权利要求50至53中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备或所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述控制电路被配置成至少基于由所述一个或多个可植入设备无线地接收的信息来确定是否从所述一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲。
55.根据权利要求54所述的设备网络，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备或所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述控制电路被配置成选择所述一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
56.根据权利要求54或55所述的设备网络，其特征在于，确定是否发射电脉冲包括：更新所述一个或多个可植入设备的动态。
57.根据权利要求50至56中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备还包括用于检测由神经发送的电生理信号或生理状况的传感器。
58.根据权利要求50至57中任一项所述的设备网络，其特征在于，还包括一个或多个中间设备，其包括超声换能器，其中，所述一个或多个中间设备被配置成：
通过超声波从所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地接收所述信息，并且
通过超声波将所述信息无线地发送到所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备。
59.根据权利要求58所述的设备网络，其特征在于，所述一个或多个中间设备还被配置成：
通过超声波从可植入设备的所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地接收所述信息，并且
通过超声波将所述信息无线地发送到所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备。
60.根据权利要求58或59所述的设备网络，其特征在于，所述一个或多个中间设备被配置成：
主动地将超声波发送到所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备；
接收反向散射的超声波，所述反向散射的超声波对与由所述传感器检测到的所述检测信号有关的所述信息进行编码；并且
向所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备主动地发送对与所述检测信号有关的所述信息进行编码的超声波。
61.根据权利要求58至60中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述中间设备包括控制电路，其被配置成：
从由所述中间设备接收的所述超声波提取与所述检测信号有关的所述信息，并且
至少基于由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备无线地接收的信息来确定是否应当从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲；
其中，在从所述中间设备发送到所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述超声波中编码的与所述检测信号有关的所述信息包括发射所述一个或多个电脉冲的指令，并且
其中，所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述控制电路被配置成基于所述指令来操作所述多个电极，以发射所述电脉冲。
62.根据权利要求61所述的设备网络，其特征在于，发射所述一个或多个电脉冲的所述指令包括用于所述一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性的指令。
63.根据权利要求50至60中任一项所述的设备网络，其特征在于，
所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述控制电路被配置成：至少基于由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述传感器检测到的所述检测信号来确定是否应当从所述第二组一个或多个可植入设备中的一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲；
其中，在由所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述超声换能器主动地发送或反向散射的所述超声波中编码的与所述检测信号有关的所述信息包括发射所述一个或多个电脉冲的指令；并且
其中，所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述控制电路被配置成基于所述指令来操作所述多个电极，以发射所述电脉冲。
64.根据权利要求63所述的设备网络，其特征在于，发射所述一个或多个电脉冲的所述指令包括用于所述一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性的指令。
65.根据权利要求50至60中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述控制电路被配置成：至少基于与所述检测信号有关的所述信息来确定是否应当从所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备发射一个或多个电脉冲，并且基于所述确定来操作所述多个电极，以发射所述电脉冲。
66.根据权利要求65所述的设备网络，其特征在于，所述控制电路还被配置成选择所述一个或多个电脉冲的一个或多个脉冲特性。
67.根据权利要求50至66中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述传感器包括被配置成检测所述电生理信号的多个电极。
68.根据权利要求48至67中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述传感器被配置成检测所述生理状况。
69.根据权利要求68所述的设备网络，其特征在于，所述生理状况是体温、呼吸速率、应变、压力、pH、分析物的存在或分析物浓度。
70.根据权利要求50至69中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备包括：第一传感器，其被配置成检测所述生理状况；和第二传感器，其包括被配置成检测所述电生理信号的多个电极。
71.根据权利要求50至70中任一项所述的设备网络，其特征在于，所述第一组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述超声换能器或所述第二组一个或多个可植入设备中的所述一个或多个可植入设备的所述超声换能器被配置成接收对所述一个或多个可植入设备供电的超声波。
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