[發明專利]多頻帶無線電力系統

有效

• 申請號: 201480057271.9
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN105873624B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: J·魯德澤;J·A·拉羅斯
• 申請（專利權）人: 哈特威爾公司
• 主分類號: A61M1/12
• 分類號: A61M1/12;A61N1/378;H02J7/02
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司44262
• 代理人: 段淑華,劉曾劍

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年8月19日提交的美國臨時專利申請No.61/867406的申請日的權益，其公開內容通過引用并入本文。

背景技術

本發明涉及一種經皮電能傳遞（TET）系統，更具體地，涉及用于在TET系統內無線傳遞或中繼電能的裝置，以及操作該系統和/或裝置的方法。

TET系統用于將電力提供給植入在人體內的裝置（例如泵）。由人體外部的發射線圈產生的電磁場可以穿過體表（皮膚）屏障而將電力傳輸到植入身體內的磁性接收線圈。然后該接收線圈可以將接收到的電力傳遞到植入式泵或其它內部裝置，并傳遞至植入身體內的一個或多個電池，以便給電池充電。

TET系統所面臨的一個挑戰是提供足夠的電力給內部裝置，以使內部裝置能夠連續運轉。為了這個目的，該TET系統可包括植入式電池，以存儲用于使內部裝置運轉的電能。然而，植入式電池所供應的電能是有限的，并且可能需要頻繁地充電。作為替代方案或附加方案， TET系統也可包括外部TET電力單元，以供應內部裝置的所有電能需求。但是，外部TET電力源單元的供給也還是有限的，并且也可能需要定期充電。此外，如淋浴或者游泳這樣的活動也可能會妨礙外部TET電力單元的佩戴。

外部TET電力源單元以及植入式電池的頻繁充電給攜帶內部裝置的用戶帶來了不便。通常，外部TET電力單元必須插入充電站以進行充電。用戶可能需要等待該單元充入足夠的電后才能佩戴該單元?；蛘?，用戶可以用充滿電的電池替換外部TET電力單元的電池。

因此需要改善目前的TET系統，以使得用戶能夠更方便地對外部TET電力單元和植入式電池進行充電。

發明內容

本發明的一個方面提供了用于向植入用戶體內的裝置無線中繼電力的模塊。該模塊可以包括適于由用戶佩戴的結構、配置為以第一頻率接收第一無線電力傳輸的接收器、配置為以不同于第一頻率的第二頻率發送第二無線電力傳輸的發射器以及電耦合于發射器和接收器中的每一個并配置成將第一無線電力傳輸所產生的電能轉換成用于產生第二無線電力傳輸的電能的頻率變換器。所述接收器、發射器和頻率變換器中的每一個都設置在所述結構上或所述結構內。在一些實施例中，第一頻率和第二頻率可以屬于不同的頻段。在其它實施例中，第一頻率可以大于第二頻率的兩倍。在另一些實施例中，各頻率可選擇為用于不同的距離，且可選擇為用于不同的媒介。

該模塊還可以包括一個控制電路，其配置為測定所述接收器的無線電力傳輸效率以及基于所述測定而動態調整所述第一頻率。所述控制電路可以基于在所述接收器測得的峰值信號來確定無線電力傳輸效率。作為附加方案或替代方案，該模塊還可以包括電池以及控制電路，所述電池電耦合至所述接收器，所述控制電路用于確定是否將所述第一無線電力傳輸所產生的電能存儲于所述電池和/或用于確定是否將所述第一無線電力傳輸所產生的電能中繼至所述發射器。

在模塊的結構可以包括外殼，接收器和發射器設置在外殼內。該模塊適于由用戶佩戴，使得所述接收器設置在所述外殼背離用戶的一端，所述發射器設置在所述外殼面朝用戶的一端。

本發明的另一個方面提供了一種用于傳遞電能至植入用戶體內的裝置的經皮電能傳遞系統，其包括如上所述的模塊，并且還包括一個能夠電磁地耦合至所述模塊并且配置成無線地發送第一無線電力傳輸至所述模塊的遠程電力源，以及適于植入用戶體內的植入式接收器，其能夠電感耦合至所述模塊且能夠電耦合至植入式裝置，并且配置為從所述模塊接收所述第二無線電力傳輸。這樣的系統還可以包括電耦合至所述模塊的外部電池，所述外部電池用于存儲從所述第一無線電力傳輸接收的電能，并提供所存儲的電能至所述發射器以產生所述第二無線電力傳輸。這樣的系統還可以包括電耦合至所述植入式接收器的植入式電池，所述植入式電池用于存儲從所述第二無線電力傳輸接收的電能，并提供所存儲的電能至所述植入式裝置，以便為該裝置進行供電。當所述模塊由所述用戶佩戴時，所述植入式電池可以存儲電能，并且在所述外部充電模塊沒有被所述用戶佩戴時可以對所述植入式醫療裝置進行供電。當所述模塊電磁耦合至所述遠程電力源時，所述外部電池可以存儲電能，并且在所述模塊沒有電磁耦合至所述遠程電力源時，可以將所存儲的電能提供給所述發射器。