[发明专利]用于无线充电和对准的控制系统

说明书

描述了一种用于对可植入装置无线充电的系统。该系统可包括估计装置或组件，其基于可植入装置内可用的电信号来估计可植入装置的接收线圈处的场强度。该系统还可包括控制系统，用于改变由充电器产生的充电场的强度。该系统还可用于将无线充电器与可植入装置对准以用于对可植入装置的电池充电。还描述了用于实现充电系统的方法和装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年1月29日递交的标题为“Control System for Wireless PowerCharging and Alignment”的美国临时专利申请第62/798,055号的优先权，通过引用将该美国临时专利申请全部并入本文。

背景技术

可植入装置，诸如植入在个体(individual)或其他生物的身体中的装置，可用于各种功能。例如，神经调节装置可被植入来治疗各种各样的疾病。作为另一示例，可以植入脑机接口来增强和/或修复各种认知和感官运动功能。还有一个示例是用于感测个体的生理参数的微型传感器。这些和其他可植入装置可包括各种子系统，用于收集数据，基于收集的数据提供输出，执行计算，和/或实现各种指令。一旦可植入装置被放置在用户内，其电池就不能被容易地更换。

存在各种技术和系统来为可植入装置供电。一种技术包括通过利用电磁波的无线功率传输来向可植入装置提供功率。大多数传统系统使用近场感应线圈来对可植入装置的电池充电。

发明内容

描述了各种示例，涉及无线充电器与可植入装置的充电和对准，用于无线充电器与可植入装置的充电和对准的系统，以及用于无线充电器与可植入装置的充电和对准的方法。下面描述的方法、系统和示例涉及利用电磁(“EM”)场的无线充电器对可植入装置的闭环充电和对准。

在示例中，描述了一种系统。该系统包括可植入装置，该可植入装置具有场估计器来估计当前或估计的EM场值和对可植入装置的电池充电所需要的、与可植入装置处的充电场的强度有关的目标EM场值或强度。可植入装置还包括通信装置来将当前和目标EM场值发送给充电器。该系统还包括无线充电器，该无线充电器包括通信装置、EM场驱动器和控制器。通信装置与可植入装置进行通信并且接收EM场值。控制器使用EM场值来更改或控制EM场驱动器。控制器被设计成使得EM场驱动器调整充电EM场，直到可植入装置处的当前或经历的EM场值和目标EM场值相匹配或者在合理情况下尽可能接近为止。

在另一示例中，描述了一种方法。该方法包括测量或检测可植入装置内的电参数或值的集合，基于电参数的集合估计当前EM场值，基于电参数的集合估计用于对可植入装置的电池充电的目标EM场值，并且基于当前EM场值和目标EM场值控制无线充电器的EM场驱动器。在一些示例中，当前EM场值，或者说当前估计值，以及目标EM场值，或者说目标EM场强度，包括与EM场有关的场信息。

在另外一个示例中，描述了一种用于将无线充电器与可植入装置对准的方法。该方法包括从无线充电器处的EM场驱动器产生信标或对准EM场，在可植入装置处接收或检测信标EM场，确定无线充电器能够产生充电EM场，并且生成与该确定有关的通知。该方法还包括基于充电器的预定最大电参数，诸如预定最大电压、可植入装置处检测到的或当前的信标EM场值、用于充电的目标EM场值以及与信标EM场相对应的充电器的信标电参数，确定无线充电器能够产生充电EM场。

在另外一个示例中，描述了一种用于估计可植入装置处的EM场的方法。该方法包括确定可植入装置的整流器处的电压和电流。电压和电流被与可植入装置的电模型或者简化电模型进行比较或者与之结合使用——该电模型表示整流器电压和电流与检测到的或经历的EM场值之间的关系。该方法还包括基于整流器处的电流和电压与电模型的比较，估计当前或经历的EM场值，这是指示可植入装置处的EM场的强度的标量。该方法还包括将当前EM场值发送到无线充电器或者与无线充电器相关联的控制器。

提及说明性示例并不是为了限制或限定本公开的范围，而是为了提供示例来帮助对其的理解。在提供进一步描述的具体实施方式部分中论述了说明性示例。通过查阅本说明书可进一步理解各种示例提供的优点。