使用用于神经感测和刺激的超声通信的植入物的

本发明涉及由超声波供电的可植入医疗装置以及使用该可植入医疗装置的方法。背景技术：1、个体的周围神经系统在紧密控制的情况下操作重要器官的活动和生理稳态。通过神经发送的电脉冲可以改变例如脉冲率、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刺激不足的靶器官适当地控制身体时，可能出现某些医疗状况。2、已经开发了用于通过控制周围神经系统的电信号来治疗异常生理活动的侵入性方法。这种方法可以包括将电极植入患者的身体内，其中电极的尖端接触目标神经。这些电极通常具有附接至外部装置的长引线，这使得患者遭受感染或电极移位的大量风险。此外，因为许多方法是如此侵入性的，所以某些治疗限制于临床设定，并且不能用作家庭救济。已经开发了完全地可植入装置用于较少侵入性的治疗，但是这样的装置太大而不能放置在身体的许多位置。因此，植入的装置需要使用长的引线，这些引线可以被移位或断开。这种植入的装置也被植入以刺激上游神经，如迷走神经，由于脱靶电刺激，这导致显著的副作用。3、持续需要能够以受控方式刺激特定神经并且具有有限的风险和副作用的可植入装置。4、在此提及的所有出版物、专利和专利申请的披露内容各自通过引用以其全文结合在此。在通过引用并入的任何引用与本披露冲突的程度上，本披露应当加以控制。技术实现思路1、本文描述了一种可植入医疗装置，包括：(a)本体，该本体包括超声换能器，该超声换能器配置为接收超声波并且将来自超声波的能量转换成对装置供电的电能；(b)与超声换能器电通信的两个或更多个电极；以及(c)附接到本体的夹子，该夹子配置为至少部分地围绕神经并将两个或更多个电极定位成与神经电通信。在一些实施例中，该夹子配置为至少部分地围绕神经和附接到神经上的丝状组织。在一些实施例中，丝状组织是血管。2、在可植入医疗装置的一些实施例中，夹子包括在本体下方延伸的多个柔性支腿。在一些实施例中，该可植入装置包括钩或环，该钩或环被配置为响应于操纵该钩或环而操纵柔性支腿中的至少一个柔性支腿。在一些实施例中，该钩或环被定位在柔性支腿中的一个柔性支腿的末端处。在一些实施例中，该钩或环被定位成邻近该本体。3、在可植入医疗装置的一些实施例中，柔性支腿是弯曲的。在一些实施例中，当支腿在本体下方延伸时，支腿在朝向本体弯曲之前远离本体延伸。4、在该可植入医疗装置的一些实施例中，该多个柔性支腿包括至少一对支腿，其中一对支腿包括在相反方向上远离本体并且在本体下方延伸的第一支腿和第二支腿。在一些实施例中，第一支腿和第二支腿通过连接至本体的横杆连接。在一些实施例中，横杆通过柔性构件连接至装置的本体。在一些实施例中，柔性构件是铰链。在一些实施例中，该装置包括两对支腿，其中每对腿被定位在本体的相对侧上。在一些实施例中，这些支腿通过本体的底表面被附接到本体上。在一些实施例中，支腿通过本体的侧壁附接到本体。5、在可植入医疗装置的一些实施例中，支腿包括金属、金属合金、陶瓷、硅或非聚合物材料。在一些实施例中，支腿包括弹性体涂层或非弹性体聚合物涂层。在一些实施例中，涂层是生物惰性的。在一些实施例中，该涂层是硅酮、聚(对亚二甲苯基)聚合物、或聚酰亚胺。在一些实施例中，支腿中的至少一个支腿包括涂覆有弹性体涂层或非弹性体聚合物涂层的外表面和包括未涂覆有弹性体涂层或非弹性体聚合物涂层的至少一个电极的内表面。6、在可植入医疗装置的一些实施例中，本体包括底表面，并且两个或更多个电极终止于本体的底部。在一些实施例中，该两个或更多个电极定位在夹子上。在一些实施例中，夹子包括在本体下方延伸的多个柔性支腿，并且两个或更多个电极定位在柔性支腿上。7、在可植入医疗装置的一些实施例中，本体包括壳体。在一些实施例中，壳体包括生物惰性材料或涂覆有生物惰性材料。在一些实施例中，壳体包括生物惰性材料，并且其中壳体的生物惰性材料包括钛或陶瓷。8、在可植入医疗装置的一些实施例中，本体包括电连接至超声换能器和两个或更多个电极的集成电路。在一些实施例中，集成电路包括能量存储电路，能量存储电路包括电容器。9、在可植入医疗装置的一些实施例中，该本体在最长尺寸上的长度是约5mm或更小。10、在可植入医疗装置的一些实施例中，超声换能器配置成发射对数据进行编码的超声后向散射。在一些实施例中，数据包括与检测的神经活动、测量的生理状况、装置状态、或发射的电脉冲相关的信息。11、在可植入医疗装置的一些实施例中，可植入医疗装置配置为向神经发射电脉冲。12、在可植入医疗装置的一些实施例中，超声换能器配置为接收对用于操作可植入装置的指令进行编码的超声波。在一些实施例中，这些指令包括操作可植入装置以向神经发射电脉冲的触发信号。13、本文还描述了一种将医疗装置植入受试者中的方法，该装置包括：本体，该本体包括超声换能器，该超声换能器配置为接收超声波并且将来自超声波的能量转换成对装置供电的电能；电极，该电极与超声换能器电通信；以及夹子，该夹子附接到本体，其中，夹子包括多个柔性支腿，该方法包括：(a)向外弯曲夹子的一个或多个腿；(b)将电极定位成与神经电通信；并且(c)释放夹子的一个或多个支腿，其中一个或多个支腿在释放时至少部分地围绕神经并且维持电极与神经电通信。在一些实施例中，多个支腿至少部分地围绕该神经和附接到该神经上的丝状组织。在一些实施例中，丝状组织是血管。在一些实施例中，该装置腹腔镜植入受试者中。在一些实施例中，夹子在神经上施加向内的压力。在一些实施例中，夹子允许围绕神经的旋转运动。在一些实施例中，支腿在神经或丝状组织上施加约1mpa或更小的压力。14、在将医疗装置植入受试者中的方法的一些实施例中，该神经是自主神经。在一些实施例中，该神经是交感神经。在一些实施例中，神经是肠系膜神经、脾神经、坐骨神经、胫神经、腹腔神经节或骶神经。15、在将医疗装置植入受试者中的方法的一些实施例中，该多个支腿在本体下方延伸。在一些实施例中，向外弯曲夹子的一个或多个支腿包括操纵连接至一个或多个支腿的一个或多个钩或环。在一些实施例中，支腿是弯曲的。在一些实施例中，当支腿在本体下方延伸时，支腿在朝向本体弯曲之前远离本体延伸。在一些实施例中，该多个柔性支腿包括至少一对支腿，其中一对支腿包括在相反方向上远离本体并且在该本体下方延伸的一个第一支腿和一个第二支腿。在一些实施例中，该对支腿由连接到该本体上的横杆连接。在一些实施例中，横杆通过柔性构件连接至装置的本体。在一些实施例中，柔性构件是铰链。在一些实施例中，该装置包括两对支腿，其中每对支腿被定位到本体的相对侧上。在一些实施例中，这些支腿通过该本体的底表面被附接到该本体上。在一些实施例中，支腿通过本体的侧壁附接到本体。在一些实施例中，支腿包括金属、金属合金、陶瓷、硅或非聚合物材料。在一些实施例中，支腿包括弹性体涂层或非弹性体聚合物涂层。在一些实施例中，涂层是生物惰性的。在一些实施例中，该涂层是硅酮、氨基甲酸酯聚合物、聚(对亚二甲苯基)聚合物、或聚酰亚胺。在一些实施例中，支腿中的至少一个支腿包括涂覆有弹性体涂层或非弹性体聚合物涂层的外表面和包括未涂覆有弹性体涂层或非弹性体聚合物涂层的至少一个电极的内表面。在一些实施例中，本体包括底表面，并且两个或更多个电极终止于本体的底部。在一些实施例中，两个或更多个电极定位在夹子上。在一些实施例中，夹子包括在本体下方延伸的多个柔性支腿，并且两个或更多个电极被定位在柔性支腿上。16、在将医疗装置植入受试者中的方法的一些实施例中，本体包括壳体。在一些实施例中，壳体包括生物惰性材料。在一些实施例中，壳体包括生物惰性材料，并且其中壳体的生物惰性材料包括钛或陶瓷。17、在将医疗装置植入受试者中的方法的一些实施例中，本体包括电连接至超声换能器和两个或更多个电极的集成电路。在一些实施例中，集成电路包括能量存储电路，能量存储电路包括电容器。在一些实施例中，该本体在最长尺寸上的长度是约5mm或更小。18、本文还描述了一种可植入医疗装置，包括：(a)两个或更多个超声换能器，配置为接收对装置供电的超声波并发射超声后向散射；(b)集成电路，其包括能量存储电路，能量存储电路包括电容器，其中集成电路电连接到第一超声换能器和第二超声换能器；以及(c)以下各项中的一项或多项：(i)配置为测量生理状况的传感器，(ii)配置为与组织电通信并且向该组织发射电脉冲两个或更多个电极，或(iii)配置为与组织电通信并且检测来自该组织的电生理学信号两个或更多个电极；其中传感器或两个或更多个电极电连接到集成电路。在一些实施例中，两个或更多个超声换能器包括第一超声换能器和第二超声换能器，第一超声换能器包括第一极化轴，第二超声换能器包括第二极化轴，其中，第二超声换能器定位成使得第二极化轴与第一极化轴正交，并且其中，第一超声换能器和第二超声换能器配置为接收对装置供电的超声波并发射超声后向散射。19、在一些实施例中，该可植入装置包括配置为测量生理状况的传感器。在一些实施例中，传感器是温度传感器、ph传感器、压力传感器、应变传感器、脉搏传感器、血压传感器、氧计、葡萄糖计、阻抗计，或配置为测量分析物浓度。20、在一些实施例中，可植入装置包括配置为与组织电通信并向组织发射电脉冲的两个或更多个电极。在一些实施例中，可植入装置包括配置为与组织电通信并且检测来自组织的电生理信号的两个或更多个电极。在一些实施例中，电生理信号是神经信号。在一些实施例中，超声后向散射编码与测量的生理状况、发射的电脉冲或检测的电生理信号相关的信息。21、在一些实施例中，第一超声换能器和第二超声换能器并联地电连接到集成电路。在一些实施例中，第一超声换能器、第二超声换能器和集成电路包含在身体内，该装置还包括夹子，该夹子配置为至少部分地围绕丝状组织。在一些实施例中，丝状组织包括神经。在一些实施例中，该丝状组织包括附接至血管的神经。在一些实施例中，夹子包括在本体下方延伸的多个柔性支腿。22、在上述可植入医疗装置中的任一者的一些实施例中，可植入医疗装置不包括电池。23、在上述可植入医疗装置中的任一者的一些实施例中，可植入医疗装置不包括射频通信系统。24、在上述可植入医疗装置中的任一者的一些实施例中，植入的医疗装置不包括从装置的本体延伸而不终止于夹子的支腿上的电引线。25、本文进一步提供了一种系统，该系统包括上述可植入医疗装置中的任一者以及询问器，该询问器包括一个或多个超声换能器，该一个或多个超声换能器配置为将超声波发送至可植入医疗装置，其中，超声波对可植入医疗装置供电。在一些实施例中，询问器配置为佩戴在外部。在一些实施例中，询问器配置为接收由可植入装置发射的超声后向散射，其中，超声后向散射对数据进行编码。在一些实施例中，询问器配置为分析数据或将该数据发送至计算机系统。在一些实施例中，由询问器发送的超声波对用于操作可植入装置的指令进行编码。26、本文还描述了一种治疗受试者中的失禁的方法，该方法包括：将来自超声波的能量转换成电能，该电能对该受试者中的完全植入的医疗装置供电，该装置包括两个或更多个电极，该两个或更多个电极与胫神经或其分支、阴神经或其分支、或骶神经或其分支电通信；以及使用完全植入的医疗装置对受试者的胫神经或其分支、阴神经或其分支、或骶神经或其分支进行电刺激。在一些实施例中，胫神经或其分支、阴神经或其分支、或骶神经或其分支响应于编码在超声波中的触发信号而被完全植入的医疗装置刺激。在一些实施例中，对该胫神经或其分支、该阴神经或其分支、或该骶神经或其分支进行电刺激包括向该胫神经或其分支、该阴神经或其分支、或该骶神经或其分支发射多个电流脉冲。在一些实施例中，对胫神经或其分支、该阴神经或其分支、或该骶神经或其分支进行电刺激包括向该胫神经或其分支、该阴神经或其分支、或该骶神经或其分支发射多个电压脉冲。27、在治疗受试者中的失禁的一些实施例中，以恒定频率发射多个电流脉冲或多个电压脉冲。在一些实施例中，多个电流脉冲或多个电压脉冲的频率在约1hz和约50hz之间。在一些实施例中，该方法包括使用包括一个或多个超声换能器的询问器将超声波发送至植入的医疗装置。在一些实施例中，超声波对用于操作可植入装置的指令进行编码。28、在一些实施例中，该方法包括发射对数据进行编码的超声后向散射。在一些实施例中，数据包括指示可植入装置是否发射电脉冲或使用什么参数来发射电脉冲的刺激状态。在一些实施例中，该方法包括接收超声后向散射。在一些实施例中，该方法包括分析由超声后向散射编码的数据。29、在治疗失禁的一些实施例中，询问器是佩戴在外部的装置。在一些实施例中，询问器接触受试者的皮肤。在一些实施例中，使用手持式装置来操作询问器。在一些实施例中，手持式装置无线地连接到询问器。30、在治疗失禁的一些实施例中，该方法包括将医疗装置植入该受试者中以使该两个或更多个电极接触胫神经或其分支、阴神经或其分支、或骶神经或其分支。31、在治疗失禁的一些实施例中，该两个或更多个电极与胫神经或其分支电通信。在一些实施例中，询问器附接到受试者的脚踝。32、在治疗失禁的一些实施例中，该两个或更多个电极与骶神经或其分支电通信。在一些实施例中，询问器附接到患者的臀部、腹部、下背部、臀部或大腿。33、在治疗失禁的一些实施例中，该失禁是膀胱过度活动、膀胱活动不足、尿失禁、或大便失禁。34、在治疗失禁的一些实施例中，受试者是人。35、在治疗失禁的一些实施例中，可植入装置是上述可植入医疗装置中的任一者。