[发明专利]多频带无线电力系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月19日提交的美国临时专利申请No.61/867406的申请日的权益，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及一种经皮电能传递（TET）系统，更具体地，涉及用于在TET系统内无线传递或中继电能的装置，以及操作该系统和/或装置的方法。

TET系统用于将电力提供给植入在人体内的装置（例如泵）。由人体外部的发射线圈产生的电磁场可以穿过体表（皮肤）屏障而将电力传输到植入身体内的磁性接收线圈。然后该接收线圈可以将接收到的电力传递到植入式泵或其它内部装置，并传递至植入身体内的一个或多个电池，以便给电池充电。

TET系统所面临的一个挑战是提供足够的电力给内部装置，以使内部装置能够连续运转。为了这个目的，该TET系统可包括植入式电池，以存储用于使内部装置运转的电能。然而，植入式电池所供应的电能是有限的，并且可能需要频繁地充电。作为替代方案或附加方案， TET系统也可包括外部TET电力单元，以供应内部装置的所有电能需求。但是，外部TET电力源单元的供给也还是有限的，并且也可能需要定期充电。此外，如淋浴或者游泳这样的活动也可能会妨碍外部TET电力单元的佩戴。

外部TET电力源单元以及植入式电池的频繁充电给携带内部装置的用户带来了不便。通常，外部TET电力单元必须插入充电站以进行充电。用户可能需要等待该单元充入足够的电后才能佩戴该单元。或者，用户可以用充满电的电池替换外部TET电力单元的电池。

因此需要改善目前的TET系统，以使得用户能够更方便地对外部TET电力单元和植入式电池进行充电。

发明内容

本发明的一个方面提供了用于向植入用户体内的装置无线中继电力的模块。该模块可以包括适于由用户佩戴的结构、配置为以第一频率接收第一无线电力传输的接收器、配置为以不同于第一频率的第二频率发送第二无线电力传输的发射器以及电耦合于发射器和接收器中的每一个并配置成将第一无线电力传输所产生的电能转换成用于产生第二无线电力传输的电能的频率变换器。所述接收器、发射器和频率变换器中的每一个都设置在所述结构上或所述结构内。在一些实施例中，第一频率和第二频率可以属于不同的频段。在其它实施例中，第一频率可以大于第二频率的两倍。在另一些实施例中，各频率可选择为用于不同的距离，且可选择为用于不同的媒介。

该模块还可以包括一个控制电路，其配置为测定所述接收器的无线电力传输效率以及基于所述测定而动态调整所述第一频率。所述控制电路可以基于在所述接收器测得的峰值信号来确定无线电力传输效率。作为附加方案或替代方案，该模块还可以包括电池以及控制电路，所述电池电耦合至所述接收器，所述控制电路用于确定是否将所述第一无线电力传输所产生的电能存储于所述电池和/或用于确定是否将所述第一无线电力传输所产生的电能中继至所述发射器。

在模块的结构可以包括外壳，接收器和发射器设置在外壳内。该模块适于由用户佩戴，使得所述接收器设置在所述外壳背离用户的一端，所述发射器设置在所述外壳面朝用户的一端。

本发明的另一个方面提供了一种用于传递电能至植入用户体内的装置的经皮电能传递系统，其包括如上所述的模块，并且还包括一个能够电磁地耦合至所述模块并且配置成无线地发送第一无线电力传输至所述模块的远程电力源，以及适于植入用户体内的植入式接收器，其能够电感耦合至所述模块且能够电耦合至植入式装置，并且配置为从所述模块接收所述第二无线电力传输。这样的系统还可以包括电耦合至所述模块的外部电池，所述外部电池用于存储从所述第一无线电力传输接收的电能，并提供所存储的电能至所述发射器以产生所述第二无线电力传输。这样的系统还可以包括电耦合至所述植入式接收器的植入式电池，所述植入式电池用于存储从所述第二无线电力传输接收的电能，并提供所存储的电能至所述植入式装置，以便为该装置进行供电。当所述模块由所述用户佩戴时，所述植入式电池可以存储电能，并且在所述外部充电模块没有被所述用户佩戴时可以对所述植入式医疗装置进行供电。当所述模块电磁耦合至所述远程电力源时，所述外部电池可以存储电能，并且在所述模块没有电磁耦合至所述远程电力源时，可以将所存储的电能提供给所述发射器。