CN104080514B - 自适应速率再充电系统 - Google Patents

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Abstract

公开了用于选择对可植入可再充电电源进行充电的时段的设备、系统、以及技术。可植入医疗设备可包括可被经皮充电的可再充电电源。一种系统可以控制充电模块用高功率级开始对可植入医疗设备的可再充电电源充电。该系统随后可以基于在开始充电时最初递送给可再充电电源的功率来确定估算的热损耗。基于再充电的初始时段期间的这一估算的热损耗，该系统可以选择包括用高功率级对可再充电电源进行充电的持续时间的升压时段。

Description

自适应速率再充电系统
技术领域
本公开涉及可植入医疗设备，且更具体地，涉及可植入医疗设备的可再充电电源。
背景
可植入医疗设备可被用来监测患者状况和/或对患者予以治疗。在长期或慢性使用中，可植入医疗设备可包括将该医疗设备的操作寿命延长超过非可再充电设备几星期、几个月、或甚至几年的可再充电电源(例如，包括一个或多个电容或电池)。
在可再充电电源中存储的能量已被耗尽时，患者可以使用外部充电设备来对该电源进行充电。因为可再充电电源被植入患者体内并且充电设备在患者外部，所以这一充电过程可被称为经皮充电。在一些示例中，经皮充电可经由充电设备中的初级线圈与可植入医疗设备中的次级线圈之间的感应耦合来执行。
在电流被施加到初级线圈且初级线圈与次级线圈对齐时，在患者体内的次级线圈中感应出电流。这一感应电流被用来对可植入医疗设备中的电池进行再充电。因此，外部充电设备不必与可再充电电源在物理上连接就能发生充电。
概述
一般而言，本公开涉及用于选择时段、功率级、和/或充电速率来对可植入可再充电电源进行充电的设备、系统、以及技术。外部充电设备可被用来对可植入医疗设备(IMD)的可再充电电源进行经皮充电。一种系统可以控制充电模块用高功率级对IMD的可再充电电源开始充电以降低充电所需的时间量。然而，在充电期间来自IMD的高热损耗可降低用高功率级充电的持续时间，例如以避免不期望的组织加热水平。该系统因而可以基于在开始充电时最初递送给可再充电电源的功率来确定估算的热损耗。基于初始再充电时段期间这一估算的热损耗，该系统可以对充电条件进行自适应并选择该系统将用高功率级对电源进行再充电的升压时段。高功率级(例如，硬件极限的功率级或高于用于对IMD充电的不同功率级的其他提高的功率级)可以是比较低功率级(例如，用于提供涓流充电或可能不将IMD温度升高到不期望的水平的其他充电的低功率级)更高的功率级。在一个示例中，可以从所存储的查找表中选择或以其他方式来计算得到升压时段。
在一个方面，本公开涉及一种方法，所述方法包括控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电，其中所述高功率级高于非零低功率级，由处理器基于在用高功率级开始充电时最初递送给可再充电电源的功率来确定估算的热损耗，由所述处理器基于估算的热损耗来选择升压时段，以及在所述升压时段的持续时间期间继续控制充电模块用高功率级对可再充电电源进行充电。
在另一方面，本公开涉及一种包括处理器的系统，所述处理器被配置成控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电，其中所述高功率级高于非零低功率级，基于在用高功率级开始对可再充电电源充电时最初递送给可再充电电源的功率来确定估算的热损耗，基于估算的热损耗来选择升压时段，以及在所述升压时段的持续时间期间继续控制充电模块用高功率级对可再充电电源进行充电。
在又一方面，本公开涉及一种包含指令的计算机可读存储介质，所述指令使得至少一个处理器控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电，其中所述高功率级高于非零低功率级，基于在用高功率级开始充电时最初递送给可再充电电源的功率来确定估算的热损耗，基于估算的热损耗来选择升压时段，以及在所述升压时段的持续时间期间继续控制充电模块用高功率级对可再充电电源进行充电。
在又一方面，本公开涉及一种系统，所述系统包括用于控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电的装置，其中所述高功率级高于非零低功率级，用于基于在用高功率级开始充电时最初递送给可再充电电源的功率来确定估算的热损耗的装置，以及用于基于估算的热损耗来选择升压时段的装置，其中用于控制充电模块对可再充电电源开始充电的装置包括用于在所述升压时段的持续时间期间继续控制充电模块用高功率级对可再充电电源进行充电的装置。
一个或多个示例的细节在所附附图和以下描述中阐明。根据描述和附图以及所附权利要求，其他特征、目的以及优点将显而易见。
附图简述
图1是示出包括可植入医疗设备(IMD)和对IMD的可植入电源进行充电的外部充电设备的示例系统的概念图。
图2是图1的示例IMD的框图。
图3是图1的示例外部充电设备的框图。
图4A和4B是用于充电的示例所选功率级以及归因于所选功率级的相关联的可再充电电源充电水平的图表。
图5A和5B是用于充电的示例所选功率级以及归因于所选功率级的相关联的可再充电电源充电水平的图表。
图6A和6B是基于初始充电期间估算的热损耗来选择的不同升压时段期间的示例充电功率级的图表。
图7是在充电的升压时段期间和之后的IMD再充电期间患者体内生成的示例温度的图表。
图8A和8B是具有与不同的估算的热损耗值相对应的升压时段的示例查找表。
图9A和9B是可再充电电源的恒定电压和恒定电流充电例程的示例图表。
图10是示出用于基于估算的来自IMD的热损耗来选择升压时段的示例技术的流程图。
图11是示出用于在升压时段期满之后基于用于充电过程的剩余可用累积热剂量来选择对可植入可再充电电源进行充电的功率级的示例技术的流程图。
图12是示出用于测试多个功率级并基于估算的来自IMD的热损耗来选择提供最高充电水平的功率级的示例技术的流程图。
详细描述
本公开一般涉及用于选择用于对可植入可再充电电源进行充电的时段(例如，高功率级升压时段)的设备、系统、以及技术。可植入医疗设备(IMD)可被植入患者体内并被用来监测患者的参数和/或向患者给予治疗。为了延长IMD的操作寿命，IMD可包括可再充电电源(例如，一个或多个电容或电池)。在可再充电电源被再充电时，传送到IMD的功率可以生成使IMD的温度升高的热量。在充电的功率级被提高以提高充电速率时，IMD的温度进一步升高。在一些情况下，由于较快再充电速率造成的升高的IMD温度可能对IMD附近和/或周围的组织造成不适或损伤。为了降低升高的IMD温度损伤IMD附近的患者组织的可能性，充电会话的持续时间可被限制到预定持续时间和/或减少的功率级可被用来对可再充电电源进行再充电。然而，这一方法可增加再充电持续时间和/或阻止可再充电电源被充满。
如本文所公开的，估算的再充电期间来自IMD的热损耗可被确定以选择用于以高速率对可再充电电源进行充电的升压时段，而不使患者经受可能危险的IMD温度。升压时段可以是具有高功率级的初始充电时段。换言之，升压时段可以是降低对可再充电电源完全再充电所需的总体时间的快速充电时段。升压时段的高功率级可相对高于可被用来对IMD充电的低功率级(例如，非零功率级)。低功率级可被用来提供涓流充电或者是可被用在非升压充电情况下的平均功率级。高功率级可由比低功率级更高的电流、电压、频率、或脉冲宽度中的一个或多个来限定。
另外，高功率级可被改变以达到递送给可再充电电源的目标电流。例如，在到可再充电电源的电流尚未达到目标值时，升压时段期间的功率级可被设置成充电设备的最大限度。在另一示例中，如果递送给可再充电电源的电流达到目标电流值，则充电设备的功率级可被设置成低于充电设备的限度。升压时段也可基于估算的来自IMD的热损耗来提供长期升压时段，而不使IMD温度升高到可损伤周围组织的水平。换言之，在从IMD损失较少热量时(例如，较少热量被传送到患者的组织)可选择较长升压时段。在一些示例中，升压时段的高功率级可由充电设备的硬件限度和/或递送给可再充电电源的电流的目标值来限制。
该系统可以估算IMD在充电会话的初始时段(即开头)期间的热损耗。换言之，升压时段可基于用在开始充电后相对快速地采取的测量和/或计算估算的热损耗来选择。热损耗估算可被执行，因为传送给可再充电电源的能量可随各患者而变化，或甚至随同一患者的各充电会话而变化。初始热损耗随后可被用来选择适用于该特定充电会话的升压时段。以此方式，该系统可能够提供根据特定充电会话的条件来定制的升压时段，而无需继续监测该充电会话。在一些示例中，基于初始热损耗估算来选择升压时段的这一方法可能不是完全闭环的系统。
该系统(例如，外部充电设备的处理器和/或IMD的处理器)可以基于一个或多个测量到的参数来确定估算的热损耗。例如，该系统可以通过计算递送给外部充电设备的初级线圈的功率、计算初级线圈中损耗的功率的量、并随后从递送给初级线圈的功率中减去初级线圈中损耗的功率的量以及递送给可再充电电源的功率来估算热损耗。这些计算可包括充电系统的各组件之间的电流和电压的测量。
使用估算的热损耗，该系统可以选择具有用于用高功率级对可再充电电源进行充电的持续时间的适当升压时段。该升压时段可以从查找表中包含的多个升压时段中选择，例如每一升压时段对应于不同的估算的热损耗。该系统因而可以用高功率级对IMD的可再充电电源充电，直至所选升压时段期满为止。在升压时段期满后，充电能以一个或多个较低功率级来继续，直至电源被充满、递送给患者的累积热剂量超过了阈值、或者患者终止了充电。如下文进一步讨论的，累积热剂量可以是用于量化或估算IMD 14附近的组织所受到的总温度的度量。在一些示例中，外部充电设备可以向患者通知当前功率级、升压时段何时发生时、或与对IMD的可再充电电源进行充电相关的其他这样的信息。
在其他示例中，该系统可以选择功率级和适当的升压时段来提高在发生充电的可用时段期间可再充电电源的充电水平。该系统可以在开始升压时段之前提供两次或更多次测试充电。在每一测试充电期间，该系统可以选择某一功率级并确定该测试充电期间估算的热损耗。该系统随后可基于估算的热损耗来为每一测试充电选择适当的升压时段。基于使用经测试的功率级中的每一个和相应的升压时段对可再充电电源的所预测的充电水平的计算，该系统可以选择将向可再充电电源提供最高充电水平的功率级和升压时段。以此方式，在患者具有较长时间段来对可再充电电源进行充电时，该系统可以选择较低功率水平和较长升压时段来达到较高充电水平。
图1是示出包括可植入医疗设备(IMD)14和对可植入电源18进行充电的外部充电设备20的示例系统10的概念图。尽管在本公开中描述的技术一般适用于包括诸如患者监测器、电刺激器、或给药设备等医疗设备在内的各种医疗设备，但出于说明的目的将描述这些技术对可植入神经刺激器的应用。更具体而言，本公开将涉及用于脊髓刺激治疗的可植入神经刺激器系统，但对其他类型的医疗设备不作限制。
如图1所示，系统10包括结合患者12来示出的IMD 14和外部充电设备20，其中患者是普通人类患者。在图1的示例中，IMD 14是向患者12给予神经刺激治疗(例如，以缓解慢性疼痛或其他症状)的可植入电刺激器。一般而言，IMD 14可以是植入患者12体内几星期、几个月或甚至几年的长期电刺激器。在图1的示例中，IMD 14和引线16可涉及给予脊髓刺激治疗。在其他示例中，IMD 14可以是用于筛选或评估用于慢性治疗的电刺激的效果的临时(或试验)刺激器。IMD 14可被植入皮下组织袋中、一层或多层肌肉内、或其他内部位置。IMD 14包括可再充电电源18且IMD 14耦合到引线16。
电刺激能量(它可以是基于恒定电流或恒定电源的脉冲)例如经由引线16的一个或多个电极(未示出)从IMD 14递送到患者12体内的一个或多个目标位置。控制IMD 14递送刺激能量的程序的参数可包括标识以下各项的信息：根据刺激程序哪些电极已被选择递送刺激，所选择的电极的极性(即，该程序的电极结构)，以及电极所递送的刺激的电压或电流振幅、脉冲速率、脉冲形状、以及脉冲宽度。电刺激可以按例如刺激脉冲或连续波形的形式来递送。
在图1的示例中，引线16布置在患者12体内，例如植入患者12体内。引线16从沿患者12的脊髓22的组织隧穿到皮下组织袋或者其中布置IMD 14的其他内部位置。尽管引线16可以是单条引线，但引线16可包括可帮助引线16的植入或定位的引线扩展或其他段。另外，引线16的近端可包括电耦合到IMD 14的头部的连接器(未示出)。尽管图1中只示出了一条引线16，但系统10可包括两条或更多条引线，每一引线耦合到IMD 14并且定向到相似或不同的目标组织点。例如，多条引线可沿脊髓22布置或各引线可定向到脊髓22和/或患者12体内的其他位置。
引线16可以承载被置于目标组织附近的一个或多个电极，例如置于脊髓22附近以用于脊髓刺激(SCS)治疗。例如，一个或多个电极可被布置在引线16的远端和/或沿引线16的中间点处的其他位置。引线16的电极将IMD 14中的电刺激发生器所生成的电刺激传递到患者12的组织。电极可以是贴片引线上的电极垫，围绕引线的主体的圆形(例如，环)电极，共形电极，C形电极，分段电极，或能够形成单极、双极、或多极电极结构以用于治疗的任何其他类型的电极。一般而言，环形电极被安排在引线16的远端处的不同轴向位置处，并且将出于说明的目的来描述。
在替换示例中，引线16可被配置成递送IMD 14所生成的刺激能量以患者12的刺激一个或多个骶神经，例如骶神经刺激(SNS)。SNS可被用来治疗遭受任何数量的盆底失调(如疼痛、小便失禁、大便失禁、性功能障碍、或能通过以一个或多个骶神经为目标来治疗的其他失调)的患者。引线16和IMD 14还可被配置成提供其他类型的电刺激或药物治疗(例如，引线16被配置成导尿管)。例如，引线16可被配置成提供深部脑刺激(DBS)、末梢神经刺激(PNS)、或其他深部组织或浅表型电刺激。在其他示例中，引线16可以提供被配置成允许IMD 14监测患者12的一个或多个参数的一个或多个传感器。该一个或多个传感器可被提供来作为引线16所给予的治疗的补充或替换。
IMD 14经由引线16所承载的电极的所选组合来向患者12给予电刺激治疗。电刺激治疗的目标组织可以是受电刺激能量影响的任何组织，电刺激能量可以是电刺激脉冲或波形的形式。在一些示例中，目标组织包括神经、平滑肌、以及骨骼肌。在图1所示的示例中，经由引线16给予的电刺激的目标组织是靠近脊髓22的组织(例如，脊柱的一个或多个目标位置或从脊髓22分叉的一个或多个背根)。引线16可经由任何合适的区域(如胸椎区、颈椎区或腰椎区)被引入脊髓22。对脊柱、背根、和/或末梢神经的刺激可以例如阻止疼痛信号通过脊髓22并到达患者大脑。患者12可感知疼痛信号的中断来作为疼痛减轻并且因此作为有效的治疗结果。为了治疗其他失调，引线16可被引入患者12的任何其他外部位置。以此方式，在其他示例中，皮肤开口18可被定位在任何外部皮肤位置。
尽管引线16被描述为一般递送或传送电刺激信号，但作为补充或替换，引线16可从患者12向IMD 14传送电信号以供监测。例如，IMD 14可以利用检测到的神经脉冲来诊断患者12的状况或调整所给予的刺激治疗。引线16因而可传送去往和来自患者12的电信号。
用户(如医生或患者12)可以与外部编程器(未示出)的用户界面交互以对IMD 14进行编程。IMD 14的编程一般可以指生成和传送用于控制IMD 14的操作的命令、程序、或其他信息。例如，外部编程器可以例如通过无线遥测或有线连接来传送用于控制IMD 14的操作的程序、参数调整、程序选择、编组选择、或其他信息。
在一些情况下，外部编程器可被表征为医师或医生编程器(如果它主要旨在由医师或医生使用的话)。在其他情况下，外部编程器可被表征为患者编程器(如果它主要旨在由患者使用的话)。患者编程器一般可由患者12访问，并且在许多情况下可以是可在患者的日常活动中伴随患者的便携式设备。一般而言，医师或医生编程器可以支持由医生选择和生成由刺激器14使用的程序，而患者编程器可以支持由患者在普通使用期间调整和选择这样的程序。在其他示例中，外部充电设备20可被包括在外部编程器中或者是外部编程器的一部分。以此方式，用户可以使用一个设备(或多个设备)对IMD 14进行编程和充电。
IMD 14可以由足以容纳患者12体内的IMD 14的各组件(例如，图2中示出的各组件)的任何聚合物、金属、或合成材料来构造。在该示例中，IMD 14可以用生物相容外壳(如钛或不锈钢)或者聚合材料(如硅树脂或聚氨酯)来构造，并且通过外科手术植入在患者12体内靠近骨盆、腹部、胸肌、腋下、颅底、臀部或其他位置的点处。IMD 14的外壳可被配置成向各组件(如可再充电电源18)提供密封。另外，IMD 14的外壳可被选择成便于接收能量来对可再充电电源18充电的材料。
如本文描述的，可再充电电源18可被包括在IMD 14内。然而，在其他示例中，可再充电电源18可位于IMD 14的外壳的外部、被保护与患者12的体液分开、并且电耦合到IMD 14的电组件。在用于可植入设备的解剖空间最小时，IMD 14和可再充电电源18的这一类型的构造可以提供植入位置灵活性。在任何情况下，可再充电电源18可以向IMD 14的一个或多个组件提供操作电源。
可再充电电源18可包括一个或多个电容器、电池或组件(例如，化学能或电能储存设备)。示例电池可包括基于锂的电池、镍金属氢化物电池、或其他材料。可再充电电源18也是可再充电或再补充的。换言之，在能量被耗尽之后，可再充电电源18可被再补充、再充填、或以其他方式能够增加所储存的能量。在IMD 14中的可再充电电源18的寿命期间，可再充电电源18可经受多次放电和再充电周期(例如，数百或甚至数千周期)。在被完全耗尽或部分耗尽时，可再充电电源18可被再充电。
例如，可再充电电源18可以是锂离子电池，被配置成以相对高的充电速率进行充电和/或配置成被放电到非常低的电压(例如，大约零伏)而不造成对电池的永久损伤。在一个示例中，可以使用基于钛的材料作为该电池的负极(例如，阳极)的负极活性材料的至少一部分来构造这样的可再充电电池。以此方式，可再充电电源18可包括各自包含钛酸锂的一个或多个负极。基于钛的材料可包括纯钛或钛合金。例如，钛合金可以是被用作负极的负极活性材料的一部分的钛酸锂材料，如Li4Ti5O12。因此，负极可包括钛酸锂。可以使用钛酸锂材料来代替包含铜或诸如石墨等含碳材料的负极活性材料，以便于更高的充电速率和/或保护电池免受低电压损伤。其他示例负极活性材料可包括镍、镍合金、以及不锈钢。正极的正极活性材料可包括例如锂和钴和/或镍。在一个示例中，正极活性材料可包括锂钴氧化物。
作为基于钛的负极活性材料的示例，钛酸锂材料可以允许可再充电电源18达到期望的充电特性。在一个示例中，可再充电电源18可被配置成高达或高于10C(即，在1/10小时(或6分钟)内达到充满)的高充电速率。可再充电电源18的充电速率可由再充电会话期间IMD 14能够产生的电流来限制。在另一示例中，可再充电电源18可被完全放电到大约零伏的非常低的电压。在可再充电电源18到达这一被完全放电的电压时，可再充电电源18可被再次充电，同时电池没有在不使用钛酸锂材料的情况下可能发生的任何性能降级。此外，一旦对被完全放电(即，耗尽)的电源18再充电时，可立即实现可再充电电源18的高充电速率。另外，用作可再充电电源18的负极活性材料的钛酸锂材料可以允许可再充电电源18按恒定电压模式充电。换言之，IMD 14可以在可再充电电源18两端施加电压源，使得充电电流如充电电路和电池化学所允许的那样快地进入可再充电电源18。
充电设备20可被用来对可再充电电源18和IMD 14(在被植入患者12体内时)进行再充电。充电设备20可以是患者12体外的手持式设备、便携式设备、或固定充电系统。在任何情况下，充电设备20可包括通过患者12的组织对可再充电电源18进行充电所需的各组件。在一些示例中，充电设备20可只执行可再充电电源18的充电。在其他示例中，充电设备20可以是被配置成执行附加功能的外部编程器或其他设备。例如，在被实现为外部编程器时，除了对可再充电电源18进行充电之外，充电设备20可以向IMD 14传送编程命令。在另一示例中，充电设备20可以与IMD 14通信以传送和/或接收与可再充电电源18的充电相关的信息。例如，IMD 14可以传送IMD 14和/或可再充电电源18的温度信息、在充电期间接收到的功率、可再充电电源18的充电水平、使用期间的电荷损耗速率、或与IMD 14和可再充电电源18的功耗和再充电相关的任何其他信息。
在IMD 14被植入患者14体内时，充电设备20和IMD 14可以利用能够对IMD 14的可再充电电源18进行再充电的任何无线功率传送技术。在一个示例中，系统100可以利用充电设备20的线圈与耦合到可再充电电源18的IMD 14的线圈之间的感应耦合。在感应耦合中，充电设备20被放置在所植入的IMD 14的附近，使得充电设备20的初级线圈与IMD 14的次级线圈对齐，即置于其上方。充电设备20随后可基于所选择的用于对可再充电电源18进行充电的功率级来在初级线圈中生成电流。如下文进一步描述的，该功率级可被选择来控制或限制IMD 14的温度和/或可再充电电源18的充电速率。在初级和次级线圈对齐时，初级线圈中的电流可在IMD 14内的次级线圈中磁感应出电流。因为次级线圈与可再充电电源18相关联并且电耦合到它，所以感应出的电流可被用来提高可再充电电源18的电压(即，充电水平)。尽管在本文中一般描述了感应耦合，但任何类型的无线能量传送可被用来对可再充电电源18进行充电。
在对可再充电电源18进行充电的能量传送过程期间，这些能量中的一些可能被转换成可再充电电源18和/或IMD 14的其他组件处的热量。这一热量可被称为充电期间IMD内的热损耗。换言之，热损耗可以是转换成热量的能量或在线圈所呈现的电阻负载中以热量的形式消散的电流，而非转换成对可再充电电源18进行充电的电流。在提高的能量水平(例如，更高功率级)被用来以更高速率对可再充电电源18充电时，IMD 14的温度也可升高。尽管IMD 14的外壳的温度可能没有达到足以使IMD 14的外壳附近的组织烧焦或坏死的温度，但随着时间进展，升高的温度可能是不期望且不舒适的。因此，充电设备20可以控制功率级和/或功率级被用来对可再充电电源18进行充电的持续时间，以降低或最小化可由对可再充电电源18进行充电所造成的IMD 14的任何不期望的温度。在一些示例中，监测IMD 14的温度和/或IMD 14的外壳附近的组织的温度还可最小化充电过程期间的患者不适。
本公开总体上描述了充电过程期间在IMD 14中导致的热量作为估算的热损耗(例如，来自充电设备20的充电能量转换成IMD 14中的热量而非IMD 14中的充电电流)。因为这一IMD热量中的一些或全部可被转移到患者的附近组织，所以这一估算的热损耗可被用来确定升压时段的持续时间。然而，充电期间这一估算的热损耗可能另外被描述为具有在IMD 14内估算的生成的热量或引起的热量。换言之，估算的热损耗和估算的所生成的热量可以表示充电期间IMD 14中的相同发热状况。升压时段的持续时间因而可被描述为基于充电期间估算的热损耗或估算的所生成的热量来被选择。在任何情况下，充电设备20、IMD 14、或其组合可以基于充电过程期间IMD 14中的热量(例如，估算的热损耗或所生成的热量)来控制可再充电电源18的充电。
在一些示例中，在估算可再充电电源18的充电期间可使患者组织温度升高的热损耗或热生成时，充电设备20和/或IMD 14可以将附加热源计算在内。例如，这些附加热源可包括充电设备20(例如，使紧靠患者12的皮肤放置的充电设备20的外壳的温度升高的初级线圈或其他组件的升高的温度)或IMD14内的其他组件(例如，处理电路、遥测模块、治疗模块、或可使IMD 14的温度升高的任何其他组件)。可通过检测或计算相应热源内的电流和/或经由一个或多个温度传感器以感测温度来估算来自这些附加热源的热量。以此方式，充电设备20或IMD 14可被配置成基于估算的热损耗或者IMD 14或整个系统10(例如，充电设备20以及IMD 14)内所生成的热量来选择升压时段，估算的热损失或IMD14内生成的热基于充电过程可能或可能不直接造成的若干因素。
在一个示例中，充电设备20、IMD 14或其组合可以估算来自可再充电电源18的热损耗并根据估算的热损耗来选择用于用高功率级进行充电的升压时段。以此方式，升压时段可被选择成增加用于可再充电电源18的快速充电的时间量，同时限制可损伤附近组织的升高的IMD温度的可能性。充电设备20的处理器可初始控制充电模块(例如，充电设备20的充电模块)来用高功率级开始对可IMD14的再充电电源18进行充电。处理器(例如，充电设备20或IMD 14的处理器)随后可以基于在充电模块开始充电时最初递送给可再充电电源18的功率来确定估算的热损耗。该处理器随后可基于估算的热损耗来选择升压时段以用于该充电会话的其余部分。如本文所描述的，升压时段可以定义用高功率级对可再充电电源18进行充电的持续时间。
高功率级可以相对高于可被用来对可再充电电源18进行充电的低功率级。高功率级和低功率级两者都可以是非零功率级。高功率级还可由一个或多个参数来定义，例如电压、电流以及频率。高功率级可具有比低功率级更高的电压、更高的电流、以及更高的频率中的一个或多个。低功率级可以是非升压条件或涓流充电条件下使用的功率级。一般而言，在充电线圈被类似地对齐时，高功率级能使IMD 14的温度以比低功率级更高的速率来升高。在升压时段期间，高功率级一般可以是恒定的。然而，即使该系统被设置成恒定功率级，高功率级也可以由于操作变化而稍微波动。
系统10的一个或多个组件(例如，充电设备20的处理器)可以在对可再充电电源18充电期间的某一时间点估算来自IMD 14的热损耗。例如，充电设备20可以估算充电开始期间或充电的初始时段期间的热损耗。热损耗因而可在开始充电之后被立即估算(例如，如测量可被进行得那样快并且热损耗可由充电设备20来计算)或在预定时段期间被估算。该预定时段可以在自充电会话的开始起大约0.5秒到30秒之间。在任何示例中，可期望的是在开始对可再充电电源18充电之后快速估算热损耗以使所选择的升压时段向患者12提供准确的热损耗。换言之，在开始升压时段之前进行充电可能将周围组织加热超出期望的极限。所选升压时段可能没有考虑来自开始该升压时段之前的充电的附加热损耗。
系统10可以通过测量充电会话的一个或多个参数来确定估算的热损耗。例如，系统10可以计算在开始该充电会话时初始递送给可再充电电源18的功率。计算递送给可再充电电源18的功率可包括测量流向可再充电电源18的电流、测量可再充电电源18的电压、以及将测量到的电流乘以测量到的电压。一个或多个处理器可被配置成执行这些计算。充电模块或其他电路可被配置成执行这些测量。可以由IMD 14的一个或多个电路来执行这些测量。在其他示例中，与这些测量相关的信息可被传送给充电设备20以用于完成这些测量所需的处理和进一步计算。测量到的电流和电压可依赖于若干因素，如充电设备20所使用的功率级、充电设备20的初级线圈所生成的磁场、关联于可再充电电源18的初级线圈与次级线圈之间的对齐、初级和次级线圈之间的距离、次级线圈的定向、以及其他硬件特性。以此方式，充电会话的测量到的参数(例如，与可再充电电源18相关联地电流和电压)在系统10的各组件之间、不同的患者之间、以及不同的充电会话之间可能不同。因此，系统10估算的热损耗可能在每次计算它时都变化。患者12因而还可从定制特定充电会话的升压时段中获益。
除了递送给可再充电电源18的功率之外，系统10可以作出其他计算来确定估算的热损耗。例如，系统10的处理器可以计算递送给外部充电设备20的初级线圈的功率并计算充电期间初级线圈中的功率损耗。系统10随后可通过从递送给初级线圈的功率中减去初级线圈中损耗的功率以及递送给可再充电电源18的功率来估算热损耗。在一些示例中，系统10中的其他热损耗可被包括在对热损耗的估算之内。例如，系统10可以确定IMD 14的一个或多个电路中损耗的功率并且还从递送给初级线圈的功率中减去这一电路功率损耗。尽管对选择升压时段而言可能是不必要的，但该计算中包括的更多数量的热损耗可提高估算的热损耗的准确度。
可通过将递送给初级线圈的电流乘以递送给初级线圈的电压以及电流和电压波形之间的相位角的余弦来确定递送给充电设备20的初级线圈的功率。充电设备20可被配置成具有用于测量这些电流和电压的一个或多个电路(例如，充电模块)。在一些示例中，充电设备20的电路可被调谐，使得电路和电压同相(例如，相位角是零并且该相位角的余弦等于1)。可通过将初级线圈的已知电阻乘以初级线圈的电流的平方来计算得到初级线圈中损耗的功率。另外，IMD 14的电路中损耗的功率可以基于一个或多个电压和/或电流测量计算得到或者基于IMD 14的已知设计方面来预先确定并储存在存储器中。这些计算仅仅是示例性的，并且使用测量到的或已知的电参数的其他计算可被用来确定系统10内的各功率值。
一旦确定了估算的热损耗，系统10可选择用于用高功率级对可再充电电源18进行充电的适当的升压时段。该适当的升压时段可以是允许高功率级充电速率(例如，快速充电速率)在IMD 14附近的组织被暴露给不期望的热量(例如，温度)之前继续达尽可能长的升压时段。在一个示例中，充电设备20或IMD 14的处理器可以从多个升压时段中的与估算的热损耗相对应的一个升压时段来选择升压时段。该多个升压时段可被存储在查找表中并且每一升压时段包括不同的持续时间。换言之，升压时段中的每一个可相关联于特定热损耗值或一定范围的热损耗值，该热损耗值担当查找表中的索引值以用于选择对应的升压时段。升压时段的查找表可被存储在充电设备20和/或IMD 14的存储器中。在其他示例中，升压时段可以使用估算的热损耗来用一个或多个方程计算得到。
可以使用考虑来自从IMD 14的组织加热的一个或多个发热模型来确定每一升压时段的持续时间。换言之，可以从示例热损耗和患者12的组织的发热模型中提供查找表中的各升压时段。替代地，可以通过将估算的热损耗输入一个或多个组织发热模型来直接计算得到升压时段。不同的升压时段可以与系统10的初级线圈和次级线圈之间的耦合的质量相关联。在高功率级可被变化以达到递送给可再充电电源18的目标电流时，较高效的耦合(例如，较好的对齐)可造成较少的热损耗以及较长的升压时段。相反，在高功率级可被增加以达到递送给可再充电电源18的目标电流时，线圈之间较不高效的耦合可造成较多的热损耗以及较短的升压时段。一般而言，升压时段可具有大约5分钟到大约35分钟之间的持续时间。在一个示例中，升压时段可具有大约10分钟到大约25分钟之间的持续时间。或者，升压时段可被选择成小于5分钟或大于35分钟。升压时段至少部分地依赖于在充电会话期间用于对可再充电电源18进行再充电的功率级。较低功率级因而可允许较长升压时段，并且较高功率级因而可允许较短升压时段。
如本文所描述的，充电设备20可以在所选升压时段的持续时间期间用高功率级对可再充电电源18进行充电。对可再充电电源18进行充电可以利用感应耦合或其他经皮充电方法。使用感应耦合，充电设备20可被配置成基于高功率级在充电设备20的初级线圈中生成第一电流。在一些示例中，高功率级可以是充电设备20能够生成的最高功率级，以最小化充电时间。系统10还可包括与可再充电电源18和IMD 14相关联并被植入患者12体内的次级线圈。该次级线圈可以产生由初级线圈所创建的磁场在次级线圈中感应出的次级电流。次级电流随后可直接地或在使用适当的充电电流对次级电流进行调节，被用于对可再充电电源18进行充电。
在充电会话期间，一个或多个电路(例如，充电模块)可以测量与充电会话相关的一个或多个电参数。例如，IMD 14可以测量流向可再充电电源18的电流和可再充电电源18的测量到的电压。IMD 14随后可包括被配置成从IMD14向充电设备20的遥测模块传送充电数据的遥测模块(图1中未示出)。充电数据可包括与充电相关联的任何电参数，如可再充电电源的测量到的电流和测量到的电压。
在高功率充电时间超过所选升压时段时，系统10可以终止用高功率级对可再充电电源18的充电。在升压时段期间，充电设备20和/或IMD 14可以将高功率充电时间与升压时段进行比较，其中高功率充电时间是用高功率级对可再充电电源18进行充电的已过去的时间。在升压时段期满后和/或可再充电电源18被充满后，充电设备20可以完全停止充电会话。
替代地，充电设备20可以切换到较低功率(例如，较慢充电速率)并继续对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满或充电会话以其他方式终止或中断。较低功率级可以向IMD 14传送较少能量并且因而降低了递送给患者12的热量。在一些示例中，较低功率级可被选择使得该较低功率级的热损耗可无限期地继续而不损伤患者组织。以此方式，系统10可以在高功率充电时间超过升压时段时选择低功率级并用该低功率级对可再充电电源18继续充电，直至可再充电电源18被充满为止。低功率级可以是比高功率级更低的任何功率级。
在其他示例中，系统10可以在升压时段期满后按闭环方式对可再充电电源18继续充电。例如，系统10可以监测在升压时段之后和/或期间递送给患者12的累积热剂量以确保靠近IMD 14的组织不被暴露给可能损伤性的温度。例如，系统10的一个或多个组件(例如，充电设备20和/或IMD 14)可以计算在可再充电电源18的充电期间的至少升压时段的持续时间内递送给患者12的估算的累积热剂量。基于估算的累积热剂量，系统10随后可以在升压时段之后选择后续功率级来对可再充电电源18充电。在另一示例中，系统10可以只监测在升压时段期满之后递送给患者12的累积热剂量。本文中描述了监测估算的累积热剂量的示例方法。
在升压时段之后充电设备20用来对可再充电电源18进行再充电的功率级可基于IMD 14递送给患者12的累积热剂量来选择或控制。累积热剂量可以是用于量化或估算IMD 14附近的组织所受到的总温度的度量。由此，累积热剂量可以是估算的累积热剂量。在一个示例中，可以通过在一段时间期间对组织温度进行积分来计算得到累积热剂量。该时间段可包括升压时段和/或在升压时段之后的充电时间。所得的累积热剂量可被用来使所递送的热量等同于特定时间段期间的特定组织温度水平。例如，医生可能想要限制组织暴露给43摄氏度下30分钟的热量。然而，IMD 14的温度在充电时段期间将可能从任何一个温度变化。累积热剂量的计算因而可以允许充电设备20或IMD14来确定何时达到热暴露的期望极限，即使实际组织温度随时间变化。在其他示例中，可以通过将预定时间段的多个段期间的平均温度相加来计算得到累积热剂量。在任何示例中，累积热剂量可被用来确定总热量、或在所选时间段期间损耗的热量、或IMD 14周围和/或附近的组织的升高的温度暴露的程度。
被用来计算累积热剂量的组织温度可以使用若干不同的技术来确定。每一技术可得出估算患者12接收到的实际累积热剂量的累积热剂量。然而，系统10估算的累积热剂量可以基本上类似于患者12接收到的实际累积热剂量。在一个示例中，组织温度可以在IMD 14的一个或多个位置处测量。IMD 14可包括靠近IMD 14的内表面、置于外壳内、或布置在IMD 14外部的一个或多个热电偶、热敏电阻或其他温度感测元件。在其他示例中，IMD 14可包括从IMD 14的外表面延伸的一个或多个温度感测元件。这一直接组织温度测量可能是最准确的。然而，组织温度测量可能需要被传送给充电设备20，使得充电设备20的处理器可以计算累积热剂量。替代地，IMD 14的处理器可以使用测量到的组织温度来计算累积热剂量。IMD 14的处理器随后可以传送累积热剂量，使得充电设备20可以选择功率级，或者IMD 14的处理器可以基于累积热剂量来直接选择功率级并指令充电设备20在将被使用的该功率级上进行充电。
在另一示例中，可基于组织模型以及在一段时间期间传送给可再充电电源18的功率被间接计算得到(或估算)组织温度。充电设备20可以监测初级线圈中所生成的电流以及从充电设备20传送给位于IMD 14中的次级线圈的所得功率。所传送的功率可以使用所生成的电流来计算、基于所传送的电流和归因于热和未对齐的预期能量损耗来估算、基于所生成的电流和归因于未对齐的能量损耗来估算、或它们的某种组合。以此方式，充电设备20可单方面确定组织温度。或者，IMD 14可以测量耦合到可再充电电源18的次级线圈中感应出的实际电流。基于这一测量到的电流，IMD 14的处理器可以计算从充电设备20传送的功率。IMD 14随后可以将计算得到的从充电设备20传送的功率传送回充电设备20。
测量到的或估算的从充电设备20传送给可再充电电源18的功率随后可被应用于组织模型以计算预期组织温度。组织模型可通过结合以下变量中的一个或多个变量的一个或多个方程来表示：IMD 14附近的组织的热容量、周围组织的密度、内在体温、IMD 14的外壳的表面积、IMD 14周围的组织的估算的表面积、IMD 14距患者12的皮肤的深度、患者12体内次级线圈的定向、或将影响IMD 14的外壳周围和/或与其直接接触的温度的任何其他变量。组织模型甚至可以随时间修改以计入组织内生长、瘢痕组织、包囊、血管变化、以及归因于IMD 14的外壳与患者12之间的生物交互的其他组织变化。在充电设备20对可再充电电源18进行再充电时，所传送的功率可被输入到组织模型以计算组织温度的估算。
使用所传送的功率技术，组织温度可由充电设备20、IMD 14或其某一组合的处理器来计算得到。例如，充电设备20可以使用组织模型和测量到的传送给IMD 14的功率来单方面计算组织温度。在另一示例中，一个或多个测量到的变量可从IMD 14传递给充电设备20，使得充电设备可以计算组织温度。IMD 14可以传送初级线圈和次级线圈的检测到的对齐和/或在次级线圈中感应出的电流。在一替换实施例中，IMD 14可以测量所传送的功率并基于测量到的从充电设备20传送的功率来计算组织温度。IMD 14随后可以将计算得到的组织温度传送给充电设备20，基于组织温度计算并向充电设备20传送累积热剂量，或甚至基于计算得到的累积热剂量来向充电设备20传送所选功率级。根据这些示例，确定组织温度(例如，使用测量到的温度或组织模型计算)并计算累积热剂量所需的过程可以由充电设备20或IMD 14之一独立地执行或通过充电设备20和IMD 14之间的通信来共同执行。
如本文所描述的，信息可在充电设备20和IMD 14之间传送。因此，IMD14和充电设备20可使用本领域已知的任何技术通过无线通信来通信。通信技术的示例可包括例如低频或射频(RF)遥测，但也可考虑采用其它技术。在一些示例中，充电设备20可包括编程头，该编程头可置于接近于患者的身体的IMD 14植入部位，以便改进IMD 14和充电设备20之间的通信的质量和安全。充电设备20之间的通信可在功率传输期间发生或与功率传输分开发生。
累积热剂量是可反映在一段时间期间递送给组织的热量的度量。因为组织确实消散热量，所以递送给组织的热量并不随患者12的寿命持续地复合。相反，所递送的总热量可只在特定的时间段之上才是有意义的。这一时间段可以由制造商或医生来设置成某一分钟数、小时数、或甚至天数。一般而言，用于计算累积热剂量的时段可以在大约10分钟和10天之间。更具体地，用于计算累积热剂量的时段可以在大约1小时和48小时之间。在一个示例中，该时段可被设置成大约24小时。这一时段可以是从当前时间向后延伸的轮转时段。换言之，如果该时段是24小时，则累积热剂量可以是最近24小时的度数-分钟的总量。在其他示例中，该时间段可被表示为事件。例如，该时间段可被确立为单个再充电会话(例如，可包括或可不包括升压时段的从充电设备20传送到IMD 14的充电功率的持续传输)。因此，该时段可以由时间或事件来定义。
累积热剂量可被系统10用来控制从充电设备20传送给IMD 14的功率、可再充电电源14的再充电速率、以及再充电过程期间IMD 14所生成的热量。因此，系统10(例如，充电设备20和/或IMD 14的一个或多个处理器)可以计算IMD 14的可再充电电源18的充电期间的一段时间内递送给患者12的累积热剂量。系统10的一个或多个处理器随后可以基于计算得到的累积热剂量来选择用于可再充电电源的后续充电的功率级。充电设备20随后可以用所选功率级对可再充电电源18充电。如下文更详细地讨论的，所选功率级可以在充电会话期间变化以控制传送给IMD 14周围的组织的热量以及累积热剂量。尽管IMD 14的处理器可以选择充电功率级，但在本文中出于说明目的，充电设备20的处理器将被描述为选择充电功率级。
在一个示例中，充电设备20可以在升压时段之后累积热剂量仍未超过热剂量阈值时选择高功率级，并且在累积热剂量超过热剂量阈值时选择低功率级。以此方式，高功率级能以高速率对可再充电电源18充电以降低充电时间，同时使IMD 14的温度升高。一旦来自升高的IMD 14温度的累积热剂量超过热剂量阈值，则充电设备20可以选择低功率级来以较低速率对可再充电电源18充电，以降低IMD 14的温度。低功率级可以足够小，使得IMD 14的温度的任何升高可具有对周围组织的最小影响或没有影响。
高功率级和低功率级可以服从并相关于充电设备20能够生成并传送给IMD 14的充电功率。在一些情况下，高功率级可以是充电设备20可以生成的最大功率。换言之，高功率级可只受充电设备20和/或IMD 14的硬件限度的限制。
这一高功率级因为在可再充电电源18中造成的高充电速率而可被称为“升压”或“加速”充电水平。这一高充电速率可以最小化患者12对可再充电电源18进行再充电所需的时间量。通过监测累积热剂量，充电设备20可以用高功率级对可再充电电源18充电更长时间段，而不损伤IMD 14周围的组织。在其中在升压时段期间损耗比在开始充电会话时估算的热量更少的热量的情况下，高功率级可甚至被使用超出升压时段。换言之，仅估算充电设备20能以高功率级充电的时间量，而不去计算实际累积热剂量，此举可能将组织暴露给不期望的热量水平，或对高功率充电利用不足从而造成较长的总充电时间。因此，使用递送给患者12的累积热剂量可以允许系统10更高效地平衡快速充电时间和安全发热水平。
在一个示例中高功率级可以是大约2.5瓦(W)并且低功率级可以是大约0.1W。初级线圈中的电流的示例充电电流水平对于高功率级可以是大约100毫安(mA)或120mA且对于低功率级可以是大约50mA。充电信号的频率可以独立于功率级，但脉冲宽度一般可随较高的功率级而增加(假定恒定的H桥电压)。H桥电路可被用作一种用交流电驱动充电设备20的初级线圈的方法。H桥电路可具有可使用脉冲来门控打开和关闭的交流开关对(例如，晶体管)。例如，这样的脉冲的宽度对于高功率级可以是大约4000微秒(nS)且对于低功率级可以是2000nS，其中H桥电压是大约10伏(V)。可以用相应的脉冲链来启用每一开关对，其中脉冲具有本文所指定的脉冲宽度。在一个示例中，电压源所提供的电压的振幅可以是大约10V。高功率的示例初级线圈电压和电流可以分别是大约450V和大约800mA，且低功率级的示例初级线圈电压和电流可以是大约250V和大约500mA。这些值仅仅是示例并且根据本文所公开的技术，其他示例可包括更高或更低的值。
热剂量阈值可以是所标识的仍然对患者12安全的最大累积热剂量。换言之，热剂量阈值可被确立或选择来防止组织被加热到可不舒适或不期望的升高的水平和持续时间。热剂量阈值可由制造商来预设或由医生来选择。热剂量阈值也可按需随时间变化。在一些示例中，热剂量阈值可不被设置成最大安全剂量。相反，热剂量阈值可被设置成较低值以确立使组织的潜在过热最小化的热剂量阈值之下的安全边际。
热剂量阈值可以基于特定温度下预定时间量期间对组织的等效加热。换言之，热剂量阈值可被表达为随时间进展升高的温度的总度数。在一个示例中，热剂量阈值可被选择为等效于组织在43摄氏度下30分钟。在另一示例中，热剂量阈值可被选择为等效于组织在43摄氏度下50分钟。在另一替换示例中，热剂量阈值可被选择为等效于组织在41.5摄氏度下4小时。这些阈值可被求和以与累积热剂量进行比较。例如，组织在43摄氏度下30分钟可在将组织温度升高(例如，43摄氏度与正常体温37摄氏度之差)在该时间限度期间求和或积分之后，由单个值来表达。在按类似方式计算累积热剂量时，累积热剂量可以在充电设备20对可再充电电源18充电时与热剂量阈值比较。
累积热剂量可以通过以下方程(1)来计算。
C E M 43 = Σ i = 1 N R ( 43 - T ) t i - - - ( 1 )
“CEM 43”指的是对于恒温时间(例如，参考数据)的在43摄氏度下的累积等效分钟数。Ti是以摄氏度为单位的测量到的温度，且ti是以分钟为单位的持续时间。R是对于小于43摄氏度的温度而言可被设置成0.25的特征参数(即，常数)。R的值可基于已知细胞和/或组织特性来经验地确定，并且在其他示例中R可以是不同的值。例如，5分钟的CEM 43限度可被用作累积热剂量阈值并且功率级可被选择成使得再充电会话的累积热剂量可保持低于所设置的累积热剂量阈值。在一个示例中，对于整个再充电会话，通过选择特定充电功率级，组织温度可被限于42摄氏度，并且可在20分钟内达到热剂量阈值(例如，0.25^(43-42)*20＝5分钟)。结合充电时发生的随时间上升和下降的温度可以生效(例如，将温度随时间积分)，以允许比通过估算任何特定功率级下的恒定温度所可能的再充电持续时间的更长的再充电持续时间。
充电设备20可以在两个、三个、或甚至更多个不同的功率级之间选择或从可用功率级的连续范围中选择功率级。例如，充电设备20可以在高、中、低以及零(例如，不传送功率)功率级之间选择，以最小化充电时间并最小化周围组织的不适或不期望的温度。在另一示例中，充电设备20可以按微小增量来持续调整功率级，其中该增量是通过能够在充电设备20的初级线圈中生成的电流的可用分辨率来确立的。因此，这些更多可调整的功率级可造成随时间的功率级曲线，与只使用高功率级和低功率级将呈现的功率级中的单独步骤形成对比。在任何示例中，从充电设备20传送到IMD 14的功率可以基于计算得到的累积热剂量而变化。
在另一示例中，在累积热剂量超过热剂量阈值时，充电设备20可以选择零功率级。这一零功率级会停止对可再充电电源10充电，因为充电设备20会响应于选择零功率级来终止到初级线圈的电流。尽管低功率级可被用来以低速率(例如，涓流充电)对可再充电电源充电，但用零功率级终止充电可以允许IMD 14以最快速度冷却并最小化IMD 14周围的组织的任何附加发热。另外，在可再充电电源18已被充满时，零功率级可被选择。
在一附加示例中，在预测到达到或超过热剂量阈值时，充电设备20可以降低充电功率级。充电设备20可以通过从热剂量阈值减去累积热剂量来计算可用热剂量。换言之，可用热剂量可以是在累积热剂量超过热剂量阈值之前剩余的热剂量。这一可用热剂量可被用来在超过热剂量阈值之前降低充电功率级。可用热剂量可以与指示功率因为累积热剂量正在接近热剂量阈值而应被降低的高功率剂量要求相比较。高功率剂量要求可被设置成热剂量阈值的某一百分比，例如热剂量阈值的70％和95％之间。高功率剂量要求可以改为被设置成热剂量阈值之下的某一绝对值。使用这些指导，在可用热剂量大于高功率剂量要求时，充电设备20可以选择高功率级。在可用热剂量小于高功率剂量要求时，充电设备20可随后选择低功率级。充电设备20可随后用低功率级对可再充电电源18继续充电，或甚至一旦累积热剂量超过热剂量阈值就终止充电。
在一些示例中，代替依赖于充电设备20处功率级的变化，IMD 14可以直接调整充电功率级(例如，限制充电电流)。例如，IMD 14可以采用可从全波整流改变为半波整流以修改充电设备20和/或IMD 14的充电特性的电路。换言之，IMD 14可以利用半波整流作为降低在典型的充电条件下递送给可再充电电源18的电流的手段，而非降低IMD 14接收到的总体功率。或者，IMD 14可以采用其他机制，如可限制可再充电电源18的充电速率的电流和/或电压限制器。
尽管在本文中一般地描述了可植入可再充电电源18，但本公开的技术也可适用于未被植入的可再充电电源18。例如，可再充电电源18可以在患者12的皮肤外部并且与皮肤物理接触。因此，即使在电压处于患者12外部时，充电设备20也可以基于估算的热损耗和/或计算得到的累积热剂量来选择用于可再充电电源18的充电的升压时段和/或控制对它的充电。然而，升压时段、组织模型以及阈值可被修改以将充电设备20配置成用于外部充电用途。
图2是示出了IMD 14的示例组件的框图。在图2的示例中，IMD 14包括并且可以容纳温度传感器39、线圈40、处理器30、治疗模块34、充电模块38、存储器32、遥测模块36以及可再充电电源18。在其他示例中，IMD 14可包括更多或更少数量的组件。例如，在一些示例中，诸如其中组织温度是根据所传送的功率来计算的示例，IMD 14可不包括温度传感器39。
一般而言，IMD 14可包括独立的或与软件和/或固件相组合的用于执行本文描述的归因于IMD 14和处理器30的各种技术任何合适的硬件安排。在各示例中，IMD 14可包括一个或多个处理器30，如一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，或任何其他等效集成或分立逻辑电路，以及这样的组件的任何组合。在各示例中，IMD 14还可包括存储器32，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存，所述存储器包含用于使得一个或多个处理器执行归因于它们的动作的可执行指令。此外，尽管处理器30、治疗模块34、充电模块38以及遥测模块36被描述为分开的模块，但在一些示例中，处理器34、充电模块38以及遥测模块36在功能上集成在一起。在一些示例中，处理器30、治疗模块34、充电模块38以及遥测模块36与单独的硬件单元相对应，如ASIC、DSP、FPGA、或其他硬件单元。
存储器32可以储存指定用于治疗模块34和IMD 14所提供的治疗的治疗参数值的治疗程序或其他指令。在一些示例中，存储器32还可储存来自温度传感器39的温度数据、用于对可再充电电源18进行再充电的指令、升压时段查找表和/或方程、组织模型、阈值、用于IMD 14与充电设备20之间的通信的指令、或执行归因于IMD 14的任务所需的任何其他指令。以此方式，存储器32可被配置成存储组织模型，使得处理器30可被配置成基于组织模型和次级线圈40及可再充电电源18在一段时间期间接收到的功率来计算IMD 14周围的组织温度。另外，存储器32可以储存允许处理器30确定估算的热损耗、执行估算的热损耗的必要计算、并选择用于充电会话的对应升压时段的升压时段信息。
一般而言，治疗模块34可以在处理器30的控制下生成并给出电刺激。在一些示例中，处理器30通过访问存储器32以选择性地访问并向治疗模块34加载刺激程序中的至少一个来控制治疗模块34。例如，在操作中，处理器30可以访问存储器32来将刺激程序之一加载到治疗模块34。在这样的示例中，相关刺激参数可包括电压振幅，电流振幅，脉冲速率，脉冲宽度，占空比，或治疗模块34用来给出电刺激信号的电极17A、17B、17C以及17D的组合。尽管治疗模块34可被配置成生成并经由引线16的电极17A、17B、17C以及17D中的一个或多个来给出电刺激治疗，但治疗模块34可被配置成向患者12提供不同的治疗。例如，治疗模块34可被配置成经由导尿管给予给药治疗。这些和其他治疗可由IMD 14提供。
IMD还包括用于在可再充电电源18已经至少部分地损耗时从充电设备20接收功率以对可再充电电源18进行再充电的组件。如图2所示，IMD 14包括耦合到可再充电电源18的次级线圈40以及充电模块38。充电模块38可被配置成用由处理器30或充电设备20确定的所选功率级对可再充电电源18充电。尽管在一些示例中处理器30可以向充电模块38提供一些命令，处理器30可以不必控制再充电的任何方面。在一些示例中，充电模块38可被配置成与充电设备20通信，使得充电模块38可被配置成提供遥测模块36的功能。
次级线圈40可包括能够与布置在患者12体外的次级线圈感应耦合的线圈或其他器件。尽管在图3中初级线圈48被示为简单的圈，初级线圈48可包括多匝导线。次级线圈可包括配置成使得可从磁场中在次级线圈40中感应出电流的导线绕组。感应出的电流随后可被用于对可再充电电源18进行再充电。以此方式，电流可在与可再充电电源18相关联的次级线圈40中被感应出。这一感应可通过在充电设备20的初级线圈中生成的电流来引起并且基于所选功率级。次级线圈40与充电设备20的初级线圈之间的耦合可以依赖于这两个线圈的对齐。例如，在这两个线圈共享共同的轴并且彼此紧密靠近时，耦合效率提高。在其他示例中，使用不同的线圈几何形状，这两个线圈的其他相对位置可以提供更高的耦合效率。充电设备20和/或IMD 14可以提供该对齐的一个或多个可听音或视觉指示。
尽管感应耦合被一般地描述为一种用于对可再充电电源18进行再充电的方法，可以另选地使用其他无线能量传输技术。这些技术中的任一个可在IMD14中生成热量，使得可使用计算得到的累积热剂量作为反馈来控制充电过程。
充电模块38可包括将次级线圈中感应出的电信号过滤和/或变换成能够对可再充电电源18进行再充电的电信号的一个或多个电路。例如，在交流电感应中，充电模块38可包括配置成将来自该感应的交流电转换成用于可再充电电源18的直流电的半波整流器电路和/或全波整流器电路(或其他整流方案)。在转换感应出的能量以用于可再充电电源18方面，全波整流器电路可更高效。然而，半波整流器电路可被用来以较低速率将能量储存在可再充电电源18中。在一些示例中，充电模块38可包括全波整流器电路和半波整流器电路两者，使得充电模块38可在每一电路之间切换以控制可再充电电源18的充电速率和IMD 14的温度。
在一些示例中，充电模块38可包括配置成测量在感应耦合期间感应出的电路和/或电压的测量电路。这一测量可被用来测量或计算从充电设备20传送给IMD 14的功率。在一些示例中，所传送的功率可被用来近似IMD 14的温度和周围组织的温度。这一方法可被用来间接测量与IMD 14的外壳接触的组织的温度。在其他示例中，IMD 14可以使用测量到的导向电源18(例如，在充电模块38之后)的电压和/或电流来估算所传送的功率或可再充电电源18的充电速率。这些电流和/或电压测量随后可被用来计算传送给电源18的功率并估算充电期间的热损耗。
可再充电电源18可包括一个或多个电容器、电池、或其他储电器件。可再充电电源18损耗可向IMD 14的各组件递送操作功率。在一些示例中，可再充电电源18可包括生成操作功率的功率发生电路。可再充电电源18可被配置成操作通过数百或数千放电和充电周期。可再充电电源18还可被配置成在再充电过程期间向IMD 14提供操作功率。在一些示例中，可再充电电源18可以用各材料来构造以降低充电期间所生成的热量。在其他示例中，IMD 14可由可帮助在IMD 14的外壳的较大表面积上消散在可再充电电源18、充电模块38、和/或次级线圈40处所生成的热量的材料来构造。
可再充电电源18可以是被构造并配置成以相对高的充电速率进行充电和/或配置成被放电到非常低的电压(例如，大约零伏)，而不造成对电池的永久损伤。例如，可再充电电源18可以是具有带正极活性材料的正极(即，阴极)和带负极活性材料的负极(即，阳极)的锂离子电池。除相应的正极和负极之外，正极活性材料和/或负极活性材料可被选择成达到高充电速率和非常低的电压能力。
例如，负极活性材料可以是基于钛的材料。基于钛的材料可包括纯钛或钛合金。在一个示例中，钛合金可以是被用作负极的负极活性材料的一部分的钛酸锂材料。可以使用钛酸锂材料来代替包含铜或诸如石墨等含碳材料的负极活性材料，以便于更高的充电速率和/或保护电池免受低电压损伤。其他示例负极活性材料可包括镍、镍合金、以及不锈钢。
作为基于钛的负极活性材料的示例，钛酸锂材料可以允许可再充电电源18达到期望的充电特性。在一个示例中，可再充电电源18可被配置成达到上至或高于10C(即，在1/10小时(即6分钟)内达到充满)的高充电速率。充电速率可以通过将递送给电池的充电电流除以电池容量来计算。可再充电电源18的充电速率可由再充电会话期间IMD 14能够生成的电流来限制。在另一示例中，可再充电电源18可被完全放电到大约零伏的非常低的电压。在可再充电电源18到达这一被完全放电的电压时，可再充电电源18可被再次充电，同时电池没有在不使用钛酸锂材料的情况下可能发生的任何性能降级。此外，在对被完全放电(即，耗尽)的电源再充电时，可立即达到可再充电电源18的高充电速率。钛酸锂材料还可提供卓越的循环寿命，因为它们也被称为“零应变”材料。零应变材料具有对于锂掺杂/去掺杂不体现出收缩或紧缩的晶体点阵，使得它们免受应变相关的降级机制。
使用钛酸锂材料的另一优势特征是，据信在被用于锂离子电池的负极中时，相对锂参考电极，这样的材料将以大约1.5伏的潜在稳定水平来对锂进行循环。这显著高于石墨碳(它通常用在锂离子电池中)，并且在充满状态中以下至大约0.1伏来对锂进行循环。结果，使用钛酸锂的电池在被充电时可较不可能造成锂的电镀(相对锂参考，这在0伏发生)。锂电镀可导致锂离子电池的性能损耗。在免受锂电镀的风险的情况下，具有钛酸锂负极的原电池也能以超过关于碳负极的速率的速率来被充电。例如，锂离子电池的充电速率的常见上限是大约0.5C(意味着该电池在大约两小时内从被放电状态被充满)。相反，包括钛酸锂的电池能以大于0.5C的速率来充电。在一些示例中，包括钛酸锂的电池能以上至10C的速率来充电(即，在1/10小时(即，6分钟)内达到充满)。较快的再充电速率可提高采用这样的电池的设备(例如，IMD 14)的功能和/或性能。
另外，在负极上使用钛酸锂材料代替碳可允许可再充电电源18按恒压模式来充电。在恒压模式中，IMD 14(例如，充电模块38和/或其他充电电路)可被配置成在可再充电电源18两端施加电压源，使得充电电流如充电电路和电池化学所允许的那样快地进入可再充电电源18。在一个示例中，该恒定电压可被设置成可再充电电源18的充电自动结束(top-off)电压，使得高充电速率可在可再充电电源18的充电周期全程维持。可根据可再充电电源18的电池化学和/或IMD 14的充电电路来选择充电自动结束电压，并且充电自动结束电压可被选择为超过经充满的可再充电电源18的最终电压(例如，充满电压)的电压。示例充电自动结束电压(即，恒定充电电压)可以是大约2.8伏或大约3.3伏。用相对高的恒定电压对具有碳基负极活性材料的负极的电池进行充电例如可使该电池的性能严重降级。
钛酸锂材料的又一优势是钛酸锂材料可以避免锂离子电池中通常使用的有机溶剂(如碳酸丙烯)的分解。有机溶剂没有分解可减少诸如气体形成、原电池膨胀、可逆电池容量的降低、以及电阻膜集结等可降低可用电池功率的问题。
一种示例钛酸锂材料可包括Li4Ti5O12。适于用作负极活性材料的其他钛酸锂材料可包括以下钛酸锂尖晶石材料中的一个或多个：HxLiy-xTiOxO4、HxLiy-xTiOxO4、Li4MxTi5-xO12、LixTiyO4、LixTiyO4、Li4[Ti1.67Li0.33-yMy]O4、Li2TiO3、Li4Ti4.75V0.25O12、Li4Ti4.75Fe0.25O11.88和Li4Ti4.5Mn0.5O12、以及LiM′M″XO4(其中M′是金属，如镍、钴、铁、锰、钒、铜、铬、钼、铌或它们的组合，M″是可任选三价非过渡金属，且X是锆、钛、或这两者的组合。注意，这样的钛酸锂尖晶石材料可按任何锂状态来使用(例如，Li4+xTi5O12，其中0≤x≤3)。替代的负极活性材料可以是碳、LixAl、LixSn、LixSi、LixSnO、金属纳米粒子复合物(例如，包括LixAl、LixSn、LixSi或LixSnO)或碳包覆钛酸锂。
可再充电电源18的正极的正极活性材料可以是包括锂的复合物或材料。正极活性材料中包括的锂在电池的放电和充电期间可分别被掺杂和解除掺杂。在一个示例中，正极活性材料可以是锂钴氧化物(LiCoO2)。在另一示例中，正极活性材料可以是LiCoxNi(1-x)O2的形式，其中x在大约0.05和0.8之间。在另一示例中，正极活性材料是LiAlxCoyNi(1-x-y)O2的形式，其中x在大约0.05和0.3之间且y在大约0.1和0.3之间。在其他示例中，正极活性材料可包括LiMn2O4。
根据其他示例，正极的正极活性材料可包括以下材料，诸如：Li1-xMO2形式的材料，其中M是金属(例如，LiCoO2、LiNiO2以及LiMnO2)；Li1-w(M′xM″y)O2形式的材料，其中M′和M″是不同金属(例如，Li(NixMny)O2、Li(Ni1/2Mn1/2)O2、Li(CrxMn1-x)O2、Li(AlxMn1-x)O2、Li(CoxM1-x)O2(其中M是金属，Li(CoxNi1-x)O2以及Li(CoxFe1-x)O2))；Li1-w(MnxNiyCoz)O2形式的材料(例如，LiCoxMnyNi(1-x-y)O2、Li(Mn1/3Ni1/3Co1/3)O2、Li(Mn1/3Ni1/3Co1/3-xMgx)O2、Li(Mn0.4Ni0.4Co0.2)O2以及Li(Mn0.1Ni0.1Co0.8)O2)；Li1-w(MnxNixCo1-2x)O2形式的材料；Li1-w(MnxNiyCozAlw)O2形式的材料；Li1-w(NixCoyAlz)O2形式的材料(例如，Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2)；Li1-w(NixCoyMz)O2形式的材料，其中M是金属；Li1-w(NixMnyMz)O2形式的材料，其中M是金属；Li(Nix-yMnyCr2-x)O4LiMn2O4形式的材料；LiM′M″2O4形式的材料，其中M′和M″是不同金属(例如，LiMn2-y-z NiyLizO4、LiMn1.5Ni0.5O4、LiNiCuO4、LiMn1-x AlxO4、LiNi0.5Ti0.5O4、以及Li1.05Al0.1Mn1.85O4-zFz)；Li2MnO3；LixVyOz形式的材料(例如，LiV3O8、LiV2O5以及LiV6O13)；或者LiMPO4(其中M是金属)或LiMx′M″1-xPO4(其中M′和M″是不同金属，例如，LiFePO4、LiFexM1-xPO4(其中M是金属)、LiVOPO4以及Li3V2(PO4)3))或LiMPO4x(其中M是诸如铁或钒等金属且X是诸如氟等卤素)形式的材料；以及它们的组合。
在一些示例中，可再充电电源18可包括包含正极的锂离子电池，该正极包括正极集电器、第一正极活性材料、以及在一些情况下的第二正极活性材料。该锂离子电池还可包括负极，该负极包括负极集电器、负极活性材料以及与该负极集电器电接触的一些锂。第一正极活性材料、第二正极活性材料、以及负极活性材料可被配置成允许锂离子的掺杂和解除掺杂。在其他示例中，第二正极活性材料可被配置成或选择成展现出在负极集电器的腐蚀电势之下且在第一正极活性材料的分解电势之上的充电和放电能力。在一些示例中，正极和/或负极集电器由铝或铝合金来构造。
尽管可再充电电源18、充电模块38以及次级线圈40被示为包含在IMD 14的外壳内，但这些组件中的至少一个可被布置在该外壳的外部。例如，次级线圈40可被布置在IMD 14的外壳的外部以便于次级线圈40与充电设备20的初级线圈之间的更好耦合。IMD 14各组件的这些不同的结构可以允许IMD 14被植入不同的解剖空间或便于初级线圈和次级线圈之间的更佳的感应耦合对齐。
IMD 14还可包括温度传感器39。温度传感器39可包括配置成测量IMD 14的温度的一个或多个温度传感器(例如，热电偶或热敏电阻)。温度传感器39可被布置在IMD 14的外壳内、与外壳接触、形成为外壳的一部分、或布置的外壳外。如本文所描述的，温度传感器39可被用来直接测量IMD 14的温度和/或IMD 14周围和/或接触其外壳的组织的温度。处理器30(或充电设备20)可以使用这一温度测量作为组织温度反馈以确定在可再充电电源18的充电期间提供给组织的累积热剂量。尽管单个温度传感器可能是足够的，但多个温度传感器可以生成IMD 14的更准确的温度分布或平均温度。IMD 14的各温度也可被建模并提供以确定累积热剂量。尽管处理器30可使用温度传感器39持续测量温度，处理器30可通过只在再充电会话期间测量温度来节省能量。此外，温度可以按计算累积热剂量所必需的速率来被采样，但在适当时采样速率可被降低以节省功率。在其他示例中，温度传感器39可被用来选择用于充电的升压时段。相反，其他间接电测量可被用来估算充电期间的热损耗。
处理器30还可使用遥测模块36控制与充电设备20和/或外部编程器的信息交换。遥测模块36可被配置成用于使用射频协议或感应通信协议进行无线通信。遥测模块36可包括例如配置成与充电设备20天线的一个或多个天线。处理器30可以经由遥测模块36传送操作信息并接收治疗程序或治疗参数调整。同样，在一些示例中，IMD 14可以经由遥测模块36与其他植入设备通信，诸如刺激器、控制设备、或传感器。另外，遥测模块36可被配置成例如传送来自温度传感器39的测量到的组织温度。在一些示例中，可以测量靠近可再充电电源18的组织温度。以此方式，充电设备20可以使用所传送的组织温度来计算累积热剂量。在其他示例中，处理器30可以计算累积热剂量并使用遥测模块36传送计算得到的累积热剂量。
在一些示例中，处理器30可以向充电设备20传送充电数据。该充电数据可包括测量到的去往可再充电电源18的电流的测量数据、可再充电电源18的电压、线圈40内的电流、或测量并被用来确定估算的热损耗及选择适当的升压时段的任何其他电参数。处理器30可以命令遥测模块36来向充电设备20或其他外部设备传送这一充电数据。
在其他示例中，处理器30可以向充电设备20传送与可再充电电源18的操作相关的附加信息。例如，处理器30可以使用遥测模块36来传送可再充电电源18已被充满、可再充电电源18已被完全放电、或可再充电电源18的任何其他电量状况的指示。处理器30还可向充电设备20传送指示可再充电电源18的任何问题或错误的信息，这些问题或错误可阻止可再充电电源18向IMD14的各组件提供操作功率。
尽管图2的IMD 14涉及电刺激治疗，但本文描述的升压时段和其他再充电技术可被用于其他应用。例如，IMD 14可以是被配置成向患者12给药的药泵。在其他示例中，IMD 14可被配置成用于感测一个或多个生理状况的监测器。
图3是示例外部充电设备20的框图。尽管充电设备20可一般被描述为手持式设备，充电设备20可以是较大的便携式设备或更固定的设备。另外，在其他示例中，充电设备20可被包括为外部编程器的一部分或包括外部编程器的功能。另外，充电设备20可被配置成与外部编程器通信。如图3所示，充电设备20可包括并且可容纳处理器50、存储器52、用户界面54、遥测模块56、充电模块58、线圈48、以及电源60。存储器52可以储存指令，这些指令在由处理器50执行时使得处理器50和外部充电设备20提供在本公开中相对于外部充电设备20描述的功能(例如，确定估算的IMD 14的热损耗以及选择升压时段)。
一般而言，充电设备20包括独立的或与软件和/或固件相组合的用于执行归因于充电设备20和充电设备20的处理器52、用户界面54、遥测模块56以及充电模块58的技术的任何合适的硬件安排。在各示例中，充电设备20可包括一个或多个处理器，如一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA或任何其他等效的集成或分立逻辑电路，以及这些组件的任何组合。在各示例中，充电设备20还可包括存储器52，如RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、硬盘、CD-ROM，所述存储器包含用于使得一个或多个处理器执行归因于它们的动作的可执行指令。此外，尽管处理器50和遥测模块56被描述为分开的模块，在一些示例中，处理器50和遥测模块56在功能上集成在一起。在一些示例中，处理器50和遥测模块56以及充电模块58与单独的硬件单元相对应，如ASIC、DSP、FPGA、或其他硬件单元。
存储器52可以储存指令，所述指令在由处理器50执行时使得处理器50和充电设备20提供在本公开中相关于充电设备20所描述的功能。例如，存储器52可以储存将热损耗值与用于使可再充电电源18的充电适应不同条件的相应升压时段进行相关的查找表。另外，存储器52可包括使得处理器50计算累积热剂量、确立阈值、基于累积热剂量来选择功率级以及以其他方式控制充电模块58、与IMD 14通信的指令或用于任何其他功能的指令。另外，存储器52可包括所选功率级、计算得到的累积热剂量、或与对可再充电电源18进行充电相关的任何其他数据的记录。处理器50可在被请求时向另一计算设备传送存储在存储器52的这一数据中的任何数据以供查看或进一步处理。
在一些示例中，存储器52可被配置成储存组织模型的数据表示，处理器50使用该组织模型基于该组织模型和传送给可再充电电源18的功率来计算一段时间期间的组织温度。该组织模型可以指示基于(即，因变于)从初级线圈48接收到的功率，IMD 14周围的组织的温度如何随时间变化。因此，处理器50可能够估算组织温度，而无需直接测量IMD 14的外壳周围的组织的温度。
用户界面54可包括按钮或键区、灯、用于语音命令的扬声器、显示器(如，液晶(LCD)、发光二极管(LED)、或阴极射线管(CRT))。在一些示例中，显示器可以是触摸屏。如在本公开中讨论的，处理器50可以经由接口54呈现并接收与可再充电电源18的充电相关的信息。例如，用户界面54可以指示充电何时发生、线圈40和48之间的对齐的质量、所选功率级、升压时段是否在发生、可再充电电源18的当前充电水平、当前再充电会话的持续时间、所预测的充电会话的剩余时间、或任何其他信息。在一些示例中，处理器50可以从IMD 14接收显示在用户界面54上的信息中的一些。
用户界面54还可接收经由用户界面54的用户输入。该输入可以是例如按下键区上的按钮或从触摸屏选择图标的形式。该输入可以请求开始或停止充电会话、所需的充电水平、或与对可再充电电源18进行充电相关的一个或多个统计信息(例如，所选升压时段或累积热剂量)。以此方式，用户界面54可以允许用户查看与可再充电电源18的充电相关的信息和/或接收充电命令。
充电设备20还包括传送功率以对与IMD 14相关联的可再充电电源18进行再充电的组件。如图3所示，充电设备20包括耦合到电源60的初级线圈48以及充电模块58。充电模块58可被配置成从储存在电源60的电压中在初级线圈48中生成电流。尽管在图3中初级线圈48被示为简单的圈，初级线圈48可包括多匝导线或其他复杂几何形状。充电模块58可以基于累积热剂量根据处理器50所选的功率级来生成电流。如本文所描述的，处理器50可以选择高功率级、低功率级、或各自不同的功率级来控制可再充电电源18的再充电速率和IMD 14的温度。在一些示例中，处理器50可以基于IMD 14的处理器30所选的功率级来控制充电模块58。在初始充电时段期间，功率级可被设置成处于或接近系统10的硬件极限的高功率级。处理器50因而可基于估算的热损耗来控制用所选升压时段的高功率级进行充电的持续时间。
初级线圈48可包括导线线圈(例如具有多匝)或能够与布置在患者12体内的次级线圈40感应耦合的其他器件。初级线圈48可包括配置成使得在初级线圈48内生成的电流可生成磁场的导线绕组，该磁场可被配置成在次级线圈40内感应出电流。感应出的电流随后可被用于对可再充电电源18进行再充电。以此方式，电流可在与可再充电电源18相关联的次级线圈40中被感应出。初级线圈48与充电设备20的次级线圈之间的耦合效率可以依赖于这两个线圈的对齐。一般而言，在这两个线圈共享共同的轴并且彼此紧密靠近时，耦合效率提高。充电设备20的用户界面54可以提供该对齐的一个或多个可听音或视觉指示。
充电模块58可包括在初级线圈48内生成电信号(即，电流)的一个或多个电路。在一些示例中，充电模块58可以生成指定振幅和频率的交流电。在其他示例中，充电模块58可以生成直流电。在任何情况下，充电模块58可能够生成电信号，并随后生成磁场，以向IMD 14传送各级功率。以此方式，充电模块58可被配置成用所选功率级对IMD 14的可再充电电源18充电。
在充电会话的开始处充电模块58对可再充电电源18充电的持续时间可基于充电期间的估算的热损耗被选择作为升压时段。充电会话期间的初始充电时段可以用高功率级来执行以在尽可能短的时间内对可再充电电源18充电。然而，这一初始充电时段(即，升压时段)可在持续时间上是受限的，以防止IMD14将相邻组织加热到可能损伤性的温度。充电模块58(或处理器50)因而可以基于估算的IMD 14中的热损耗来选择用于充电的升压时段。在归因于充电期间的较高效的耦合而以IMD 14中的预定电流为目标时，在热损耗较低时，升压时段可以较长。
在升压时段期间，并且在充电会话初始开始时，充电设备20可以选择高功率级来对可再充电电源18充电。如本文所描述的，这一高功率级可以是设置在充电设备20和/或IMD 14的各组件的硬件限度处的功率级和/或被选择成达到递送给可再充电电源18的目标电流或所需电流。在一个示例中，充电模块28可最初以大约2.8W来驱动初级线圈48并且还监测IMD 14的可再充电电源18中的电流。流向IMD 14中的可再充电电源18的电流还可被限制成大约120mA(例如，硬件极限或目标电流水平)。以此方式，2.8W和120mA可被认为是系统10的两个极限，并且其他硬件或编程限度可类似地限制用于充电的功率级。实际上用来驱动初级线圈48的功率级可被设置成首先达到的这些极限中的任一个。换言之，流向可再充电电源18的120mA电流可经由遥测模块56被报告给充电设备20。充电模块58因而可降低功率级(例如，高功率级)，使得为线圈48生成少于2.8W的功率并且不超过IMD 14的120mA限度。相反，充电模块58能以2.8W的极限来驱动初级线圈48，并且如果初级线圈48与次级线圈40之间的耦合效率低于理想，则递送给IMD 14中的可再充电电源18的电流可小于120mA的极限。因此，充电设备20或IMD 14中的单个极限可以确定可用于对可再充电电源18充电的高功率级的实际值。
在选择功率级(例如，在升压时段终止之后)时，充电模块58选择来用于充电的功率级可被用来改变线圈48所生成的电信号的一个或多个参数。例如，所选功率级可以指定作为参数的瓦数、初级线圈48或次级线圈40的电流、电流振幅、电压振幅、脉冲速率、脉冲宽度、或可被用来调整从线圈48传送的功率的任何其他参数。以此方式，每一功率级可包括指定每一功率级的信号的特定参数集。从一个功率级改变成另一功率级(例如，高功率级到低功率级)可包括调整一个或多个参数。可基于充电设备20和/或IMD 14的硬件特性来选择每一功率级的参数。
电源60将操作功率递送到充电设备20的各组件。电源60还可在充电过程期间递送操作功率以驱动初级线圈48。电源60可包括电池和发电电路，以生成操作功率。在一些示例中，电池可以是可再充电的，以允许延长的便携式操作。在其他示例中，电源60可以从诸如用户插座或商用功率插座等有线电压源来汲取功率。
尽管电源60、充电模块58被示为处于充电设备20的外壳内且初级线圈48被示为处于充电设备20的外壳外，也可使用不同的构造。例如，初级线圈48也可被布置在充电设备20的外壳内。在另一示例中，电源60、充电模块58以及初级线圈48可全部位于充电设备20的外壳外并耦合到充电设备20。
遥测模块56支持在处理器50的控制下IMD 14与充电设备20之间的无线通信。遥测模块56还可配置成经由无线通信技术或通过有线连接的直接通信，与另一计算设备通信。在一些示例中，遥测模块56可以基本上类似于本文描述的IMD 14的遥测模块36，从而经由RF或近程感应介质来提供无线通信。在一些示例中，遥测模块56可包括天线，天线可以采取各种形式，如内部或外部天线。在一些示例中，充电模块58可被配置成与IMD 14通信，使得充电模块58可被配置成提供遥测模块56的功能。
可被用来便于充电设备20与IMD 14之间的通信的局域无线通信技术的示例包括根据802.11或蓝牙规范集或其他标准或专有遥测协议的RF通信。以此方式，其他外部设备可能够与充电设备20进行通信，而无需建立安全的无线连接。如本文所描述的，遥测模块56可被配置成从IMD 14接收测量到的组织温度。组织温度可靠近可再充电电源18来被测量，如IMD 14的外壳附近或外壳外部。尽管IMD 14可以测量组织温度，一个或多个不同的可植入温度传感器(例如，独立的可植入温度感测器件)可在不同的位置处独立地测量组织温度并将该温度传送给充电设备20。在一些示例中，IMD 14的多个温度读数可被取平均或以其他方式被用来生成被传送给充电设备20的单个温度值。该温度可被以不同的速率来采样和/或传送，例如以微秒、毫秒、秒、分钟或甚至小时来计。处理器50随后可使用接收到的组织温度来计算累积热剂量。
在替换实施例中，升压时段可由处理器50或充电模块58选择，而无需估算热损耗所需的所有计算。例如，处理器50可以使用一个或多个近似来降低标识用于充电的适当升压时段所必需的测量或计算的数量。换言之，充电设备20和/或IMD 14可按如下方式来设计：若干电参数是已知的或易于估算的，而无需测量这些参数。在一个示例中，可通过只测量一个电参数来选择每一升压时段，诸如递送给可再充电电源18的电流。以此方式，测量到的电流可被映射到或直接相关于相应升压时段。该电流因而可以是初级线圈和次级线圈之间的耦合效率的直接指示符，而无需计算估算的热损耗。在其他示例中，一个或多个不同的电参数可被测量并用于选择用于对可再充电电源18进行充电的升压时段。在任何示例中，反映归因于功率级和/或耦合效率的变化的热损耗的至少一个电参数可被用来使升压时段适应该特定充电会话。
如本文所描述的，充电设备20的各组件中的每一个可驻留在充电设备20的单个外壳内。在充电设备20的替换示例中，一个或多个组件可容纳在分开的外壳内并且经由一个或多个电缆或导线来电耦合。例如，充电模块58和线圈48可被布置在与充电设备20的其余组件分开的外壳内。以此方式，充电模块58可拴系到充电设备20的其余组件，使得处理器50可以控制充电模块58的操作的至少一部分(例如，控制用于对可再充电电源18充电的功率级)。
图4A和4B是用于充电的示例所选功率级以及归因于所选功率级的相关联的可再充电电源18的图表。图4A和4B的图表72和78可对应于充电会话的持续时间期间功率级的变化。换言之，充电设备20可以在初始升压时段期间使用高功率级以快速增加可再充电电源18中的充电水平。
如图4A所示，图表72示出了充电设备20的用于对可再充电电源18进行充电的示例所选功率级74。在充电被发起(即，开始)时，在0分钟标记处，充电设备20可以选择高功率级。初始高功率级74可被选择成以快速速率(例如，“升压”)对可再充电电源18充电。时间T所指示的升压时段期间的这一快速速率可以最小化患者12对可再充电电源18进行再充电所需要的时间量。充电设备20可以使用高功率级来将能量传送给IMD 14，直至升压时段在充电水平变化76处期满。在图4A的示例中，升压时段包括时间T等于大约15分钟的持续时间。
充电水平变化76指示从升压时段的高功率级到低功率级的变化。充电设备20可以在充电水平变化76处选择低功率级，因为所选升压时段已经期满，从而指示IMD 14应当降低热损耗量。然而，充电设备20可以继续用低功率级对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满为止。低功率级可以是充电可继续进行大量时间或甚至无限期地进行(例如，涓流充电)直至可再充电电源18被充满为止的功率级。一旦可再充电电源18被充满，充电设备20可以通过选择零功率级来终止充电。
图表72指示高和低功率级。尽管图表72指示只选择了高和低功率级，但充电设备20可以在充电会话期间选择不同的功率级。一般而言，高功率级可在升压时段期间使用，但可以基于对于IMD 14的更低温度的用户请求或指示该高功率级不再应被使用的其他触发来使用其他功率级。一旦升压时段期满，各种不同的较低功率级可被使用。在其他示例中，在对可再充电电源18进行充电时，充电设备20可以只在高和低功率级之间选择。
如图4B所示，图表78示出了随时间的归因于充电设备20所选择的变化功率级的充电速率80。高速率82可以表示在充电设备20使用高功率级(例如，图4A的0和15分钟标记之间的功率级)来在初始升压期间进行充电时可再充电电源18的充电速率。一旦升压时段期满，充电速率变化86指示高功率级已经终止，使得充电速率降低。充电速率变化86可对应于图4A的充电水平变化76。在充电速率变化86之后，低功率级以低速率84来引起对可再充电电源18的充电。一旦可再充电电源18的充电水平达到大约100％，充电速率就降低到零，因为再充电会话可被终止。尽管图表78指示低充电速率84可只花费10分钟来完成可再充电电源18的充电，低充电速率84的持续时间可依赖于时间T的升压时段的持续时间。在一些示例中，对于较短升压时段，可能需要低充电速率84进行较长的时间段。
图5A和5B是用于充电的示例所选功率级以及归因于所选功率级的相关联的可再充电电源18的图表。图5A和5B的图表90和98示出了作为图4A和4B的替换的功率级变化。图5A示出了三个不同的用于充电的功率级，并且图5B示出了归因于每一所选功率级的充电速率。在升压时段期间，第一功率级可以是高功率级。图5A和5B的技术示出了在升压时段期满之后以及在累积热剂量达到热剂量阈值之前改变功率级。
如图5A所示，图表90示出了充电设备20的用于对可再充电电源18进行充电的示例所选功率级92。在充电被发起(即，开始)时，在0分钟标记处，充电设备20可以选择高功率级并基于估算的IMD 14处的热损耗来选择适当的升压时段。0和15分钟标记之间的初始高功率级可被选择成以快速速率(例如，“升压”)对可再充电电源18充电。升压时段的这一快速速率可以最小化患者12对可再充电电源18进行再充电所需的时间量。充电设备20可以使用高功率级来将能量传送给IMD 14，直至时间T的升压时段在充电水平变化94处期满。取决于升压时段期间耦合效率的任何变化，计算得到的累积热剂量可以或可以不接近超过热剂量阈值。
充电设备20可以在升压时段结束时计算可用热剂量以确定何时选择较低功率级来用于该再充电会话。可通过从热剂量阈值减去累积热剂量来计算得到可用热剂量。因而，可用热剂量可以指示IMD 14可仍然安全地提供给周围组织的总热量。在升压时段终止后，累积热剂量可被用来调整功率级。
一旦充电设备20在升压模式期满时终止了高功率级，充电设备20就可以选择中功率级。充电水平变化94指示一旦升压时段在15分钟标记处期满功率级就从高改变成中。随后，充电设备20可以在分钟15和20之间用中功率级对可再充电电源18充电。在累积热剂量超过热剂量阈值时，充电水平变化96指示充电设备选择低功率级来用于可再充电电源18的附加充电。可只在可再充电电源18尚未被充满的情况下执行附加充电。所选功率级92因而随累积热剂量指示IMD 14周围的组织接收到的热量而变化。充电设备20可以继续用低功率级对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满为止。一旦可再充电电源18被充满，充电设备20可以通过选择零功率级来终止充电。
如图5B所示，图表98示出了随时间的归因于充电设备20所选择的变化功率级的充电速率100。高速率102可以表示在充电设备20选择高功率级来进行充电(例如，在时间T的升压时段期间)时可再充电电源18的充电速率。一旦升压时段期满，充电速率变化108就指示充电速率已经降低。在充电速率变化108之后，中功率级以中速率104来引起对可再充电电源18的充电。此外，一旦累积热剂量超过热剂量阈值，充电速率变化110指示充电速率已经降低。在充电速率变化110之后，低功率级以低速率106来引起对可再充电电源18的充电。一旦可再充电电源18的充电水平达到大约100％，充电速率就降低到零，因为再充电会话可被终止。
图5A的图表90指示高、中以及低功率级。图表90指示充电设备基于升压时段(例如，时间T期间)期满以及从组织温度计算得到的累积热剂量来在三个不同的功率级之间进行选择。在其他示例中，充电设备可以利用更多数量的功率级以更小的增量来改变功率级。因此，充电设备20可以提供在充电会话期间对再充电速率和IMD 14的温度的更精细控制。对功率的更精细控制可以允许充电设备20渐进地改变IMD 14的温度，例如降低IMD 14的温度使得即使在充电停止之后累积热剂量也不超过热剂量阈值。这在以下情况下可特别有用：在以IMD 14中的电流值为目标(例如，IMD 14的电流被用来限制充电功率级)时，由于在升压时段开始之后提高的耦合效率，升压时段可更长。
在图4A、4B、5A以及5B中，充电设备20在累积热剂量超过热剂量阈值时选择低充电水平。在这些情况下，低充电水平可以只造成IMD 14的可忽略的发热。换言之，在应用对应的低充电速率期间在IMD 14中生成的热量可造成累积热剂量的可忽略的增长，因为温度类似于正常体温。然而，在其他示例中，低充电水平仍然在IMD 14中生成热量并对累积热剂量作出贡献。在这种情况下，充电设备20可以终止可再充电电源18的充电(例如，选择零功率级)。
图6A和6B是基于初始充电期间估算的热损耗来选择的不同升压时段期间的示例充电功率级的图表。图6A和6B可基本上类似于图4A。然而，图6A和6B示出了对于不同的估算的IMD 14处的热损耗，升压时段可如何变化。图6A的图表112可指示用低热损耗选择的升压时段且图6B的图表118可指示用高热损耗选择的升压时段。每一升压时段的持续时间可仅仅是示例性的并且在其他示例中可以变化。
如图6A所示，图表112示出了充电设备20的用于对可再充电电源18进行充电的示例所选功率级114。在充电被发起(即，开始)时，在零分钟标记处，充电设备20可以选择高功率级。初始高功率级114可被选择成以快速速率(例如，“升压”)对可再充电电源18充电。时间T1所指示的20分钟升压时段期间的这一快速速率可以最小化患者12对可再充电电源18进行再充电所需要的时间量。在升压时段T1期满之后，充电水平变化116指示从升压时段的高功率级到低功率级的变化。充电设备20可以继续用低功率级对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满为止。
如图6B所示，图表118示出了充电设备20的用于对可再充电电源18进行充电的示例所选功率级120。在充电被发起(即，开始)时，在零分钟标记处，充电设备20可以选择高功率级。初始高功率级120可被选择成以快速速率(例如，“升压”)对可再充电电源18充电。时间T2所指示的10分钟升压时段期间的这一快速速率可以最小化患者12对可再充电电源18进行再充电所需要的时间量，但升压时段T2短于图6A的升压时段T1。这一差异可因为在图6B中估算的IMD 14的热损耗大于为图6A的充电会话所确定的热损耗而发生。一旦升压时段T2期满，充电水平变化120指示从升压时段的高功率级到低功率级的变化。充电设备20可以继续用低功率级对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满为止。因为升压时段T2短于升压时段T1，所以与在图6A的较长升压时段之后所需的充电持续时间相比，充电设备20可能需要以低功率级对可再充电电源18充电更长持续时间来达到充满。
一般而言，一旦基于初始确定的估算的热损耗选择了升压时段，充电设备20就可继续对可再充电电源18充电，直至升压时段期满(例如，过去、终止、或停止)为止。换言之，升压时段可不改变持续时间，直至初始选择的升压时段持续时间期满。在一些示例中，充电设备20可被配置成在升压时段被用于对可再充电电源进行充电的同时，调整该升压时段的持续时间。通过调整升压时段的持续时间，充电设备20可以补偿因耦合效率的提高或降低而造成的热损耗的变化。
如本文所描述的，充电设备20和/或IMD 14可以在充电会话的开始处确定估算的热损耗。然而，充电设备20可以在升压时段期间一次或多次地重新计算或重新确定估算的热损耗。例如，充电设备20可以在开始升压时段后的预定时刻重新计算热损耗。该预定时段可以是固定时间，而不论所选择的升压时段。例如，充电设备20可以在升压时段开始一分钟之后重新计算热损耗，以检查耦合效率的变化。在其他示例中，预定时段可被设置成所选升压时段的一部分。例如，充电设备20可以在升压时段的20％期满后重新计算热损耗。在其他示例中，这些预定时段可以更短或更长。替代地，充电设备20可以在升压时段期间若干次地、周期性地、或持续地重新计算热损耗。
重新计算估算的热损耗可以允许充电设备20标识初级线圈和次级线圈之间的耦合效率的任何变化。如果估算的热损耗大于先前计算，则充电设备可以降低升压时段持续时间。如果估算的热损耗小于先前计算，则充电设备可以提高升压时段持续时间。在一些示例中，充电设备20可以使用方程基于后续估算的热损耗来提高或降低升压时段。在其他示例中，充电设备20可以从不同的查找表中选择后续升压时段。这一查找表可以基于新估算的热损耗、先前选择的升压时段、当前升压时段已过去的时间、或它们的某一组合来提供新升压时段。在替换示例中，可计算升压时段的累积热剂量并将其用来确定用于高功率级充电的剩余升压时段。对升压时段的这一重新评估可在计算上是密集的并且基于变化的充电条件来提供更准确的升压时段。
图7是在充电的升压时段期间和之后的IMD 14再充电期间患者体内生成的示例温度的图表。如图7所示，图表124包括在可再充电电源18的再充电期间随时间变化的温度126。图表124可以表示示例图4A和4B的充电会话期间IMD 14周围的组织温度。可以在IMD 14内、在IMD 14的外壳上、或在IMD14周围的组织内测量这一温度。替代地，可以基于传送给IMD 14的功率以及组织将基于随时间所传送的功率如何反应的组织模型来计算得到该温度。因此，温度126可以表示在用给定再充电功率级对可再充电电源18进行再充电时，IMD 14周围和/或接触其外壳的组织的温度可如何变化。在其他示例中，温度126可被限于更低温度或被允许达到更高温度(例如，上至42摄氏度或上至43摄氏度)。
图表124可以指示在充电设备20以高功率级在时间T的升压时段期间对可再充电电源18初始充电以及在升压时段期满后以低功率级充电时，温度126如何变化。一旦可再充电电源18的充电在0分钟标记处(功率级变化128)开始，温度126就从大约37摄氏度开始升高。因为充电设备20在升压时段期间以高功率级来传送功率，所以与用较低传送的功率级的较慢充电速率相比，可再充电电源18能以快速速率充电并且IMD 14和周围组织的温度能以相对高的速率升高。基于所传送的功率和组织散热的能力，温度126可以达到某一量级(例如，大约41.5摄氏度)。
时间T可指示基于IMD 14中的估算的热损耗来选择的升压时段的持续时间。如果充电设备20或IMD 14计算累积热剂量，该累积热剂量可使用指示这一总热量的各种不同的技术来计算得到。例如，温度126可被随时间积分以度数-分钟为单位来计算累积热剂量。累积热剂量可以是温度126曲线下所需时间段的面积，并且可以表示在该时间段期间从IMD 14递送给组织的总热量。由于组织的正常生理温度是大约37摄氏度，所以温度126可以只针对这一约37摄氏度基底(floor)的温度来积分。然而，累积热剂量可以使用任何温度作为基底来计算得到，只要热剂量阈值或任何其他阈值也是使用这一基底温度来确立的。例如，归因于IMD 14的位置、患者12周围的环境条件、或甚至患者12的健康状况(例如，患者12可能发烧并且体温升高)，计算累积热剂量的起始温度或温度基底可以低于或高于37摄氏度。
在其他示例中，累积热剂量可以使用另选的技术来计算得到。例如，充电设备20可以对每一段时间(例如，每一分钟)的温度126取平均，并且将每一分钟的平均温度相加以计算累积热剂量。或者，累积热剂量可以使用更复杂的方程来计算得到，以计入不同温度量级处对组织的影响(例如，在不同的温度处对时间不同地加权)。
随着温度126升高，温度的每一增量变化的影响可造成不适组织效果的不成比例的增加并降低患者舒适度。换言之，每一度变化可指数地降低组织可安全地暴露给该温度的时间量。例如，将组织暴露给41摄氏度达4小时可能是安全的，但温度小升至43度可将安全暴露时间降至只有30分钟。以此方式，累积热剂量可被计算以考虑随时间进展温度与不期望的副作用之间的非线性关系。
一旦升压时段期满，充电设备20就可在功率级变化130处将充电功率降至低功率级。在图7的示例中，升压时段在大约开始用高功率级对可再充电电源18充电后的15分钟持续时间之后期满。升压时段之后的低功率级因而可降低可再充电电源18被充电的速率并且温度64可随这一降低的所传送的功率而降低，直至所传送的功率再次使温度64随时间稍微升高。在其他示例中，充电设备20可以选择高功率级与低功率级之间的中功率级来对可再充电电源18充电，而不使升压时段期间的温度升高并且速率比低功率级更高。在这种情况下，充电设备20和/或IMD 14可以计算累积热剂量并将它与累积热剂量阈值进行比较。在任何情况下，充电设备20可以选择在升压时段之后基于使用温度126计算得到的累积热剂量来选择用于对可再充电电源18进行充电的功率级。
图表124的温度126只是由于对IMD 14中的可再充电电源18进行充电而造成的组织温度变化的示例。在其他示例中，温度126可以按更快或更慢的速率变化。另外，温度126可以在较低温度处达到稳定水平、在较高温度处达到稳定水平、或在再充电会话期间根本不稳定。以此方式，可以基于充电设备20、IMD 14或甚至患者14的具体特性来调整热剂量阈值、计算累积热剂量的方法、以及用于管理患者12接收到的累积热剂量的其他变量。
图8A和8B是具有与不同的估算的热损耗值134和IMD 14中对应的充电电流135相对应的升压时段137的示例查找表132A和132B。另外，查找表132A和132B包括指示对应的充电电流135处的相对充电速率的充电速率值136。如本文所描述的，充电设备20和/或IMD 14可以储存查找表，使得可以选择与估算的IMD 14中的热损耗相对应的升压时段。在图8A和8B的示例中，相应查找表132A和132B包括各自与不同的热损耗值134中的一个相对应的不同升压时段137。在一些示例中，查找表132A和132B可被储存作为单个查找表。
充电电流135和充电速率值136专用于IMD电路和电池(例如，可再充电电源18)容量的一个示例。表132A包括1.0和2.0瓦(W)之间的较小热损耗值，且表132B包括2.8和13.0W之间的较大热损耗值。随着热损耗值134、充电电流135、以及充电速率值136增加，对应的升压时段137缩短。
充电设备20和/或IMD 14可以利用查找表(诸如查找表132A和132B)来选择与所确定的来自IMD 14的估算的热损耗相对应的适当升压时段。例如，使用查找表132A，充电设备20可以确定在充电会话的开始时估算的热损耗大约是1.4瓦(W)。充电设备20因而可以选择对应的940秒升压时段(例如，15分钟40秒)。换言之，如果估算的热损耗被确定为1.4W，则用高功率级进行充电的升压时段的持续时间可以是940秒。
充电电流135是可在IMD 14内以热损耗值134的对应热损耗来发生的示例充电电流。个可以在可再充电电源18的充电开始时创建充电电流135中的每一。较高充电电流可包括较大热损耗并且造成较短的升压时段。例如，83.6毫安(mA)充电电流可对应于与大约1.0W的热损耗以及大约1820秒的可用升压时段。作为比较，122.0mA充电电流可对应于大约1.6W的热损耗以及大约720秒的可用升压时段。IMD 14内较高的充电电流可由充电设备中的初级线圈所生成的较大功率来引起，并且造成IMD 14的较大热损耗以及较短的可用升压时段。
图8A(及图8B)中提供的充电电流135可适用于IMD 14的充电电流和电池的一种构造。例如，在其他示例中，不同的充电电流、电池容量、IMD几何形状、材料、以及其他变量可以对不同的充电电流135和热损耗值134作出贡献。另外，对于初级线圈所生成的相同功率，初级线圈和次级线圈之间的较低的耦合效率可造成较低的充电电流135。此外，在一些示例中，IMD 14可限制充电电流。IMD 14可被配置成基于电池容量、材料选择、或其他设计考虑来限制充电电流。例如，IMD 14可被配置成将充电电流限于120mA、140mA或针对IMD 14的具体配置来选择的任何其他极限。图8A和8B的示例充电电流可对应于具有带钛酸锂负极活性材料的负极以达到高充电速率(诸如表132B中的10C充电速率)和/或允许非常低的放电电压的可再充电电源18。
充电速率值136与特定电池容量的相对充电速率以及施加到该电池的充电电流135相对应。可通过将充电电流除以电池容量来计算得到充电速率值136。因此，在较大容量的电池中，需要较高的充电电流才能维持相同的充电速率。在图8A和8B的示例中，电池可具有85毫安时(mAh)容量且IMD具有造成示例充电电流135的特定电路、尺寸以及材料。越高的充电速率值136可以向可再充电电源18提供越快的再充电，但较高的充电速率的升压时段的持续时间可能由于IMD的较高热损耗而受限。
在一个示例中，充电设备20可以控制充电模块58以大于大约0.5C的充电速率对可再充电电源18充电。在其他示例中，充电设备20可以控制充电模块58以大于大约1.0C的充电速率(例如，在大约1.0C和2.0C之间)对可再充电电源18充电。这些示例充电速率在表132A中示出。在一些示例中，充电设备20可以控制充电模块58以大于大约5.0C的充电速率(例如，在大约5.0C和10.0C之间)对可再充电电源18充电。这些示例充电速率在表132B中提供。在其他示例中，还可使用大于10.0C的充电速率。在任何示例中，充电速率和对应的升压时段可以允许可再充电电源18的相对快速的充电。如上所述，可通过以大于可再充电电源18的充满电压的恒定电压进行充电来促进高充电速率。在一些示例中，控制充电模块58可包括输出以达到期望充电速率为目标的充电信号。尽管充电设备20可以控制充电设备58以特定充电速率对可再充电电源18充电，充电模块58可反而至少部分地基于来自充电设备20的充电信号来控制充电速率。
例如，在表132B中示出的大约10.0C的充电速率处，这一高充电速率的升压时段可由于损耗给患者的所生成的热量而被限于大约6秒。在其他示例中，在IMD 14用不同的材料来构造和/或构造成不同尺寸时，在高充电速率处，升压时段可以更长。
查找表132A提供大约1.0W和2.0W之间的热损耗值134范围的升压时段136。这些热损耗值与450秒到1820秒之间的升压时段范围相对应。如果热损耗值小于1.0W或大于2.0W(例如，热损耗值134的更高值)，则在所确定的热损耗落在查找表132A的范围之外的情况下，充电设备20可以选择对应的最长或最短升压时段。例如，即使估算的热损耗大于2.0W，也可仍然使用450秒的升压时段。这些最大和最小升压时段因而可被选择用于最佳情况或最差情况热损耗场景。在其他示例中，对于落在查找表132A的范围之外的估算的热损耗，充电设备20可对升压时段持续时间进行推断。在估算的热损耗落在任何两个热损耗值134之间时，充电设备20可附加地对升压时段进行推断。
替代地，图8B的查找表132B可被用于大于2.0W的估算的热损耗。查找表132B可以提供在大约2.4C和10.0C之间的相应充电速率136处的大约216秒到6秒之间的升压时段137。IMD 14所储存的来提供用于对应热损耗的升压时段的任何查找表可被限于IMD 14可用的可能充电电流。因此，升压时段持续时间可以由IMD 14和/或可再充电电源18的充电极限来限制。查找表132B的较高充电速率值136可以允许可再充电电源18的较快再充电，除非升压时段受到释放给患者12的可允许的热量所限。
在一些示例中，升压时段136中的每一个可以与一定范围的热损耗值相对应。例如，如果估算的热损耗大于1.3W但小于或等于1.4W，则可以选择与1.4W相对应的940秒升压时段。以此方式，充电设备20可向较短升压时段136取整。向较短升压时段的这一取整可限制来自IMD 14的损伤组织的温度水平的可能性。热损耗值134和升压时段136的各值仅仅是示例，并且对于不同的患者、植入位置、IMD 14的类型、患者舒适水平或任何其他变量而言可以不同。以此方式，查找表132的估算的热损耗值134可以低于1.0W或大于2.0W。另外，查找表值的热损耗值可以按不同的单位来呈现或作为绝对热量值来提供以代替热转移速率。替代地，对于查找表132A或132B所提供的热损耗值134之间的估算的热损耗值，IMD 14可在升压时段137之间进行内插。
取决于IMD的热损耗和特性，升压时段可具有一秒或多秒到大于60分钟之间的持续时间。在一个示例中，升压时段可具有大约5分钟到大约35分钟之间的持续时间。在另一示例中，升压时段可具有大约10分钟到大约25分钟之间的持续时间。在图8A的示例中，升压时段可以在450秒(7分钟30秒)到1820秒(30分钟20秒)之间。替代地，升压时段可被选择成小于5分钟(如在图8B的示例查找表132B中所示)或大于35分钟。在一些示例中，查找表132A和132B的最长和最短升压时段可被提供给落在相应查找表所提供的热损耗值之外的任何估算的热损耗。换言之，升压时段持续时间可在最差情况热损耗场景(例如，更高热损耗)期间被封顶到最短升压时段且在最佳情况热损耗场景(例如，更低热损耗)期间被封顶到最长升压时段。
在一些示例中，可根据一个或多个患者偏好来调整查找表132A和132B的升压时段137。例如，患者12可能对来自IMD 14的升高的温度敏感，并且期望IMD 14在充电期间具有较低温度。充电设备20因而可根据该用户偏好来减少升压时段137中的每一个。相反，充电设备20可以在患者12希望更短充电会话且可容忍IMD 14在充电会话期间具有更高温度的情况下延长升压时段137。
在一些示例中，升压时段137可被设置成3个不同的持续时间。患者12可以提供指定三个不同的升压时段偏好之一的输入。例如，患者12可以在“凉”(短升压时段)、“平均”(平均升压时段)、“暖”(长升压时段)中进行选择来用于后续充电会话。在其他示例中，患者12可以提供输入，该输入提供对升压时段137的调整的更精细控制。在一些示例中，查找表可以默认地提供可能用于每一热损耗值134的最长可能升压时段137。患者偏好随后可根据该患者的偏好来减少每一升压时段。患者12可以经由充电设备20或与充电设备20和/或IMD 14通信的另一编程设备来提供偏好输入。
在一些示例中，可以基于IMD 14相邻的大约37摄氏度的开始温度来确定升压时段137的持续时间。然而，升压时段37可以被确定或调整以补偿更低或更高的开始温度。例如，温度传感器39可以在开始充电会话之前提供IMD 14的初始开始温度。在一个示例中，较高的开始温度(例如，患者12可能发烧)可被用来减少升压时段136的持续时间，使得升压时段期间对患者12的热损耗不超过期望阈值。以此方式，本文所描述的升压时段可至少部分地基于在开始充电会话之前测量到的IMD 14的温度来确定。
图8A和8B的估算的热损耗值134、充电电流135、以及升压时段137可以与初级线圈和次级线圈之间的相似耦合效率处的不同充电信号相对应。因此，在相同的充电电流处，较低的耦合效率可造成较高的热损耗(或对于相同的热损耗，造成较低的充电电流)。相反，在相同的充电电流处，较高的耦合效率可造成较低的热损耗(或对于相同的热损耗，造成较高的充电电流)。在一些示例中，可以基于低耦合效率来生成表132A和132B，以确立在确定升压时段的持续时间时的经提高的安全因子。
图9A和9B示出了相关于充电电压和充电电流的随时间进展的示例充电例程。图9A是图表138A的示例图示，示出了一个示例理论充电例程或算法。如图9A所示，可以使用恒压充电例程，其中IMD 14将充电电压控制在水平140A处(例如，恒定电压)。电压水平140A大于可再充电电源18(即，电池)的预期最终充电电压144(例如，充满电压)。换言之，最终充电电压144或充满电压将是在电池已被充满到满容量时该电池(例如，可再充电电源18)的电压。在一些示例中，电压水平140A可被称为充电自动结束电压。在以恒定电压来执行时充电，充电电流水平142A可最初很高以达到高恒定电压并且开始对可再充电电源18快速充电。在一些情况下，充电速率可以是10C或更大。充电电流水平142A随后可随时间进展随着电池容量的增加而降低。在一个示例中，充电模块38可以控制以大于可再充电电源18的充满电压(例如，最终充电电压144)的恒定电压(例如电压水平140A)对可再充电电源18进行再充电。在另一示例中，充电设备20可以控制充电模块38以大于可再充电电源18的充满电压的恒定电压对可再充电电源18充电。
在其中电池的最终充电电压144(即，已充满的电池的开放电路电压)是大约3.0V的示例中，IMD 14能以高达大约4.5V的恒定电压对电池充电，如图9A所示。所期望的最终充电电压144与充电电压水平140A之间的1.5V差异表示负极的近似电势。这一充电例程可在充电操作的至少一部分期间造成超电势(例如，大于70毫伏的超电势)。在其他示例中，最终充电电压和恒定充电电压可以不同，但充电电压一般大于电池的最终充电电压。以此方式，与使用常规负极材料(例如，碳，等等)的电池的充电相比，能以相对快的速率来完成可再充电电源18的充电。
为了确定如图9A所示的电池的充电应当在哪一点处终止，可以利用各种截止准则。在负极上使用钛酸锂活性材料的电池可以在充电结束处经历原电池(cell)电压的相对陡峭的增加。原电池电压的这一陡峭增加可对应于负极电势的相对陡峭的降低，该负极电势的相对陡峭的降低一般不存在于使用碳或其他常规负极活性材料的电池中(因为，负极在此时的电势已经接近零伏)。对充电期间的这一点的标识可被用作充电接近完成和/或充电应当停止的指示。各种其他技术也可被用于确定电池(例如，可再充电电源18)的充电何时应当停止。例如，IMD 14的充电模块38或其他电路可以响应于确定自发起充电时段以来预定时间量已经过去来停止电池的充电。在另一示例中，IMD 14的充电模块38或其他电路可以响应于确定电池的电流落在预定阈值以下(即，充电电流水平142A可落在预定阈值以下)来停止(或控制终止)电池的充电。在一替换示例中，IMD 14的充电模块38或其他电路可以响应于确定电池的电流对时间的斜率(即，di/dt)落在预定阈值之下来停止电池的充电。
图9B包括示出了根据另一示例的理论充电例程或算法的图表138B。如图9B的示例所示，可以使用恒流充电例程，其中IMD 14将充电电流水平142B控制在恒定水平。充电电压水平140B是表示电压随时间的变化直至它最终达到大于电池的最终充电电压144(例如，3.0伏)的水平(例如，4.5伏)的曲线。同样，因为使用钛酸锂材料作为负极活性材料，所以即使在一个示例中在充电期间的某一点处超电势超过大约70毫伏，也可避免在负极上电镀锂。以此方式，与使用常规负极材料(例如，碳，等等)的电池的充电相比，电池的充电能以相对快的速率来完成。在一个示例中，充电模块38能以充电电流水平142B的恒定电流来控制可再充电电源18的再充电。
为了确定如图9B所示的电池的充电应当在何时终止，可以利用各种截止准则。例如，IMD 14的充电模块38或其他电路可以响应于IMD 14确定电池的电压超过预定阈值(即，充电电压水平140B升高到预定阈值(如4.5伏)之上)来停止电池的充电。在另一示例中，IMD 14的充电模块38或其他电路可以响应于确定电池的电压对时间的斜率(即，dV/dt)超过预定阈值来停止电池的充电。在一替换示例中，IMD 14的充电模块38或其他电路可以响应于确定电池的电压对电池的容量的斜率(即，dV/dQ)超过预定阈值来停止电池的充电。
图9A和9B的充电电压或电流可以由IMD 14或充电设备20例如根据可再充电电源18的特性或IMD 14的其他特性来选择。在一个示例中，IMD 14还可选择恒定电压或恒定电流的较高功率级的升压时段以达到大于可再充电电源18的最终电压的电压。IMD 14可以基于在用高功率级(例如，大于电池的最终电压的电压)开始充电时最初递送给可再充电电源18的功率来确定估算的热损耗。IMD 14随后可基于估算的热损耗来选择升压时段并继续控制充电模块38在所选升压时段的持续时间期间用高功率级对可再充电电源18充电。在所选升压时段期间可以达到10C或更高的充电速率。
图10是示出用于基于估算的来自IMD 14的热损耗来选择升压时段的示例技术的流程图。尽管充电设备20的处理器50将被描述为一般地执行图10的技术，但在其他示例中，图10的技术可改为由处理器30和50的组合或其他设备来执行。
在处理器50经由用户界面54接收到充电请求时可再充电电源18的充电会话可开始(150)。作为响应，处理器50可以命令充电模块58开始用高功率级对可再充电电源18充电(152)。一旦开始充电会话，IMD 14的充电模块38或另一电路可以测量递送给IMD 14的可再充电电源18的电流(154)。充电模块38还可测量可再充电电源18的电压，使得处理器50可以将测量到的电压乘以测量到的送给可再充电电源18的电流以计算递送给可再充电电源18的功率(156)。测量到的电流和电压可作为充电数据由遥测模块34传送给充电设备20。在其他示例中，处理器30可以计算递送给可再充电电源18的功率并将计算得到的功率作为充电数据传送给充电设备20。
使用递送给可再充电电源18的计算得到的功率，处理器50可以计算估算的来自IMD 14的热损耗(158)。如本文所描述的，计算估算的热损耗可以使用各种技术来执行。例如，处理器50可以计算递送给充电设备20的初级线圈48的功率并计算初级线圈48中损耗的功率。处理器50随后可从递送给初级线圈48的功率中减去初级线圈48中损耗的功率以及递送给可再充电电源18的功率。这些计算可包括对充电系统的各组件之间的电流和电压的测量，诸如初级线圈48的电流和/或电压或者初级线圈48与充电模块58之间的电流和/或电压。
处理器50可接着基于估算的热损耗来选择用于充电的升压时段(160)。如本文所描述的，升压时段可以从查找表中选择，其中多个估算的热损耗值各自对应于相应升压时段。在其他示例中，处理器50可以基于估算的热损耗来计算升压时段。处理器50随后可控制充电模块58在升压时段期间使用高功率级来对可再充电电源18充电。也可使用分别在图9A和9B中描述的恒定电压或恒定电流来施加高功率级。如果升压时段尚未过去或期满(框164的“否”分支)，则充电模块58可以用高功率级继续该充电会话(162)。
如果升压时段已经过去(框164的“是”分支)，则处理器50可以控制充电模块58用低功率级对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满为止(166)。如本文所描述的，低功率级可以提供不向IMD 14周围的组织提供足以损伤该组织的热量的充电速率。在一些示例中，可再充电电源18可在升压时段的结束处或甚至在升压时段期满之前被充满。如果可再充电电源18在升压时段期满之前被充满，则即使升压时段尚未期满处理器50也可以终止充电会话。在其他示例中，处理器50可以监测在升压时段期满之后送给患者12的累积热剂量，以选择适当的功率级并控制充电会话的其余部分。
图11是示出用于在升压时段期满之后基于用于充电会话的剩余可用累积热剂量来选择对可再充电电源18进行充电的功率级的示例技术的流程图。升压时段之后的可用热剂量可以允许在超过热剂量阈值之前降低充电功率级。尽管充电设备20的处理器50将被描述为执行图11的技术，但在其他示例中，图11的技术可改为由IMD 14的处理器30或处理器30和50的组合来执行。
在处理器50在升压时段持续时间的结束处终止升压时段(170)之后，处理器50可以计算累积热剂量(CTD)来验证IMD 14周围的组织最近被暴露给了多少热量(172)。累积热剂量可包括在升压时段期间递送的剂量，并且在一些示例中，可包括在当前充电会话之前的充电温度。如果累积热剂量小于热剂量阈值(框174的“否”分支)，则处理器50计算可用热剂量(180)。如果可用热剂量大于高功率剂量要求(框182的“是”分支)，则处理器50选择高功率级来进行充电(186)。如本文所描述的，高功率剂量要求可以是用于进一步高功率级充电的可用累积热剂量。如果可用热剂量小于高功率剂量要求(框182的“否”分支)，则处理器50选择中功率级来进行充电(184)。中功率级可以允许IMD 14降低其温度，并且降低累积热速率增加的速率，同时仍然对可再充电电源18充电。在高功率级或中功率级情况下，可使用恒定电压或恒定电流对可再充电电源18充电，如分别在图9A和9B中描述的。
如果累积热剂量等于或大于热剂量阈值(框174的“是”分支)，则处理器50选择低功率级来进行充电(176)。如果处理器50切换到不同的功率级，则用户界面54可以经由声音或视觉指示向用户通知已发生这样的变化。在选择适当的功率级之后，处理器50随后指令充电模块58用所选功率级对可再充电电源18充电(178)。用于选择用于对可再充电电源18和IMD 14充电的功率级的这一技术可以允许处理器50在已超过热剂量阈值之后限制IMD 14所放出的热量。
如果可再充电电源18尚未达到100％(即，充满)充电水平(框188的“否”分支)，则处理器50继续计算累积热剂量(172)。如果可再充电电源18已达到100％(即，充满)充电水平(框188的“是”分支)，则处理器50可指令充电模块58终止充电并向用户通知该终止(190)。这一通知可以是用户界面54所提供的可听警报或视觉指示符的形式。处理器50还可在来自用户的请求时终止充电。
图12是示出用于测试多个功率级并基于估算的来自IMD 14的热损耗来选择向电源提供最高充电增加的功率级的示例技术的流程图。尽管充电设备20的处理器50将被描述为一般地执行图12的技术，但在其他示例中，图12的技术可改为由处理器30和50的组合或其他设备来执行。
在处理器50经由用户界面54接收到充电请求时可再充电电源18的充电会话可开始(200)。充电会话可以用两次或更多次测试充电(尽管在该示例中公开了三次测试充电)来开始，这些测试充电被用来评估可造成在预定充电会话期间增加到可再充电电源18的最高电量的功率级和升压时段的组合。换言之，如果患者12有1个小时会话来对可再充电电源18充电，则升压时段不必是如具有使用最高可能的功率级那样尽可能短。相反，使用较低功率级的较长升压时段可造成在充电会话期间较高电量被增加到可再充电电源18，并且仍然处于热损耗极限内。因此，处理器50可以选择至少两个不同的功率级来测试并选择针对患者12必须对可再充电电源18充电的可用时间可提供最高增加电量的功率级和相应升压时段。
在第一测试充电中，处理器50可以命令充电模块50用第一功率级驱动初级线圈48并计算所得的热损耗(202)。处理器50可以从测量到的送给可再充电电源18的电流以及确定送给可再充电电源18的所得功率来计算所得的热损耗。充电模块39可以测量递送给IMD 14的可再充电电源18的电流。充电模块39或另一电路还可测量可再充电电源18的电压，使得处理器50可以将测量到的电压乘以测量到的送给可再充电电源18的电流以计算递送给可再充电电源18的功率。遥测模块34可以向充电设备20传送测量到的电流和电压来作为充电数据。在其他示例中，处理器30可以计算递送给可再充电电源18的功率并将计算得到的功率作为充电数据传送给充电设备20。另外，处理器50可以使用各种技术来计算第一功率级的估算的来自IMD 14的热损耗。例如，处理器50可以计算递送给充电设备20的初级线圈48的功率并计算初级线圈48中损耗的功率。处理器50随后可从递送给初级线圈48的功率中减去初级线圈48中损耗的功率以及递送给可再充电电源18的功率。这些计算可包括对充电系统的各组件之间的电流和电压的测量，如初级线圈48的电流和/或电压或者初级线圈48与充电模块58之间的电流和/或电压。用于测量电流、确定功率以及计算热损耗的这些过程可以针对各功率级的以下测试充电中的每一个来完成。
在第二测试充电中，处理器50可以命令充电模块50用第二功率级驱动初级线圈48并计算所得的热损耗(204)。接着，对于第三测试充电，处理器50可以命令充电模块50用第三功率级驱动初级线圈48并计算所得的热损耗(206)。第一、第二以及第三功率级全部彼此不同。例如，各功率级可包括2.0瓦(W)功率级、1.5W功率级以及1.0W功率级。功率级的量级可以预先确定或基于诸如可用充电时间或可再充电电源18的当前充电水平等准则来选择。另外，所测试的不同功率级的数量可以预先确定或基于诸如可用充电时间等一个或多个准则来选择。
在测试充电中的每一个已完成之后，处理器50确定所测试的功率级中的每一个的升压时段(208)。如本文所描述的，每一升压时段可以从查找表中选择，其中多个估算的热损耗值各自对应于相应升压时段。尽管不同功率级的升压时段可以从同一查找表中选择，但在其他示例中，每一功率级可具有带有各唯一升压时段的不同查找表。在一些示例中，处理器50可以基于估算的热损耗使用一个或多个方程来计算每一升压时段。代替在测试充电中的每一个已完成之后确定升压时段，处理器50可以响应于计算每一相应热损耗(例如，在进行后续测试充电之前)来确定每一功率级的升压时段。
处理器50随后预测(或计算)由于每一功率级及其所选升压时段而会发生的可再充电电源18的估算的电量增加(210)。这一计算还可包括在所选升压时段之后用于该充电会话的其余部分的低功率(例如，涓流)充电。处理器50可以通过将递送给可再充电电源18的每一功率级的电流乘以升压时段以及该充电会话的其余部分来计算电量增加。例如，处理器50可将2W功率级期间的100mA电流乘以10分钟升压时段的1/6小时并加上涓流期间的50mA电流与该充电会话的50分钟其余部分的5/6小时的乘积。所得的电量增加可以是大约58.3毫安时(mAh)。作为比较，1.5W功率级可在半小时升压时段期间引起75mA电流并且50mA涓流充电也可发生达半小时。这一较低功率级的结果可以是大约62.5mAh。在这些示例中，较低功率级将向可再充电电源18提供较高电量增加。
响应于计算每一电量增加，处理器50选择将在所预测的充电会话期间产生对可再充电电源18的最高电量增加的功率级(212)。使用所选功率级及其相应升压时段，处理器50随后可控制充电模块58在升压时段期间对可再充电电源18充电(214)。所选功率级可使用分别在图9A和9B中描述的恒定电压或恒定电流来施加到可再充电电源18。如果升压时段尚未过去或期满(框216的“否”分支)，则充电模块58可以用所选功率级继续该充电会话(214)。
如果升压时段已经过去(框216的“是”分支)，则处理器50可以控制充电模块58用低功率级(例如，涓流充电)对可再充电电源18充电，直至可再充电电源18被充满或充电会话以其他方式终止为止(218)。如本文所描述的，低功率级可以提供向IMD 14周围的组织提供足以损伤该组织的足够热量的充电速率。在一些示例中，可再充电电源18可在升压时段的结束处或甚至在升压时段期满之前被充满。如果可再充电电源18在升压时段期满之前被充满，则即使升压时段尚未期满处理器50也可以终止充电会话。在其他示例中，处理器50可以监测在升压时段期满之后送给患者12的累积热剂量，以选择适当的功率级并控制充电会话的其余部分。
根据本文描述的技术和设备，对IMD的可再充电电源进行充电的升压时段可以基于估算的来自IMD的热损耗来选择。估算的热损耗可以基于在使用高功率级的充电会话开始处递送给可再充电电源的功率来确定。热损耗可因变于耦合效率和IMD中感应出的充电电流。较高的耦合效率可造成较大的充电电流和/或较长的升压时段。较低的耦合效率可造成在次级线圈内生成的较低热量的较低充电电流，但同时充电信号也将加热IMD的材料。以此方式，升压时段可以对因不同患者和情形而异的充电条件进行自适应。在升压时段之后，充电设备可以继续以低功率级(例如，涓流充电)对IMD充电。在其他示例中，充电设备可以监测升压时段之后的累积热剂量，以确保IMD周围的组织不因高温而损伤。以此方式对IMD充电可以允许充电设备最大化充电速率，同时降低组织损伤的可能性。换言之，自适应升压时段可以平衡快速充电速率与患者的安全极限。
本公开主要涉及两个线圈之间能量的无线转移(例如，感应耦合)。然而，本公开的一个或多个方面还可适用于涉及充电设备与可再充电电源之间的物理连接的能量转移。例如，本公开的各方面可适用于通过将耦合到外部充电设备的针穿过皮肤并插入IMD的端口中来对IMD的电源充电。尽管用于能量转移的物理连接可不引起归因于无线线圈之间的能量转移的热损耗，但从IMD内的各组件(例如，被充电的电池以及在电源的再充电中涉及的电路)仍然生成热量并损耗给患者。
已描述了各种示例。这些和其他示例在所附权利要求的范围内。

Claims (33)

1.一种用于对可再充电电源充电的方法，包括：
控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电，其中所述高功率级高于低功率级，该低功率级是非零的；
由处理器基于在用所述高功率级开始充电时最初递送给所述可再充电电源的功率来确定估算的热损耗；
由所述处理器基于估算的热损耗来选择升压时段；以及
在所述升压时段的持续时间期间继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将高功率充电时间与所述升压时段的持续时间进行比较，其中所述高功率充电时间是用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电的已过去的时间；以及
在所述高功率充电时间超过所述升压时段的持续时间时终止用所述高功率级充电。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述高功率充电时间超过所述升压时段的持续时间时选择所述低功率级；以及
用所述低功率级对所述可再充电电源充电直至所述可再充电电源被充满，其中所述低功率级包括比所述高功率级更低的功率级。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定估算的热损耗包括：
计算递送给外部充电设备的初级线圈的功率；
计算在所述初级线圈中损耗的功率；以及
从递送给所述初级线圈的功率中减去在所述初级线圈中损耗的功率以及递送给所述可再充电电源的功率。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过测量流向所述可再充电电源的电流，测量所述可再充电电源的电压以及将所述电流乘以所述电压来计算递送给所述可再充电电源的功率。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
选择所述升压时段包括选择多个升压时段中与估算的热损耗相对应的一个升压时段；以及
所述多个升压时段包括不同的持续时间。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升压时段的持续时间在大约5分钟到35分钟之间。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述高功率级在外部充电设备的初级线圈中生成第一电流；以及
在被植入的次级线圈中感应出电流以对所述可再充电电源充电。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
由所述处理器计算在所述可再充电电源的充电期间在至少所述升压时段的持续时间期间递送给患者的估算的累积热剂量；以及
由所述处理器基于估算的累积热剂量在所述升压时段之后选择后续功率级来对所述可再充电电源充电。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器由所述可植入医疗设备和外部充电设备之一所容纳。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述高功率级是第一功率级，并且其中所述方法还包括：
控制所述充电模块用与所述第一功率级不同的第二功率级开始对可植入医疗设备的所述可再充电电源进行充电；
由所述处理器基于在用所述第二功率级充电时递送给所述可再充电电源的功率来确定所述第二功率级的估算的热损耗；
由所述处理器基于所述第二功率级的估算的热损耗来选择升压时段；以及
计算在所述第一功率级的升压时段的持续时间期间所述第一功率级对于所述可再充电电源的第一电量增加；
计算在所述第二功率级的升压时段的持续时间期间所述第二功率级对所述可再充电电源的第二电量增加；
通过将所述第一电量增加与所述第二电量增加进行比较来确定最高电量增加；以及
在所述第一功率级与所述最高电量增加相关联时，由所述处理器选择所述第一功率级来对所述可再充电电源充电。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可再充电电源包括包含钛酸锂的负极。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源充电包括控制所述充电模块以大于大约0.5C的充电速率对所述可再充电电源充电。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源充电包括控制所述充电模块以大于大约5.0C的充电速率对所述可再充电电源充电。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源充电包括控制所述充电模块以大于所述可再充电电源的充满电压的恒定电压对所述可再充电电源充电。
16.一种用于对可再充电电源充电的系统，包括：
处理器，配置成：
控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电，其中所述高功率级高于低功率级，该低功率级是非零的；
基于在用所述高功率级开始对所述可再充电电源充电时最初递送给所述可再充电电源的功率来确定估算的热损耗；
基于估算的热损耗来选择升压时段；以及
在所述升压时段的持续时间期间继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成：
将高功率充电时间与所述升压时段的持续时间进行比较，其中所述高功率充电时间是用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电已过去的时间；以及
在所述高功率充电时间超过所述升压时段的持续时间时终止用所述高功率级充电。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括充电模块，其中：
所述处理器被配置成在所述高功率充电时间超过所述升压时段的持续时间时选择所述低功率级；
所述充电模块被配置成用所述低功率级对所述可再充电电源充电直至所述可再充电电源被充满为止；以及
所述低功率级包括比所述高功率级更低的功率级。
19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成：
计算递送给外部充电设备的初级线圈的功率；
计算在所述初级线圈中损耗的功率；以及
从递送给所述初级线圈的功率中减去在所述初级线圈中损耗的功率以及递送给所述可再充电电源的功率以确定估算的热损耗。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成将测量到的流向所述可再充电电源的电流乘以测量到的所述可再充电电源的电压以计算递送给所述可再充电电源的功率。
21.如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括存储器，所述存储器被配置成存储多个升压时段，每一升压时段包括不同的持续时间，其中所述处理器被配置成选择所述多个升压时段中的与估算的热损耗相对应的一个升压时段。
22.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述升压时段的持续时间在大约5分钟到35分钟之间。
23.如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括：
外部充电设备，配置成基于所述高功率级在所述外部充电设备的初级线圈中生成第一电流；
次级线圈，配置成植入患者体内并且产生由所述初级线圈的磁场感应出的第二电流，其中所述次级线圈与所述可再充电电源相关联；以及
遥测模块，配置成接收来自所述可植入医疗设备的充电数据，其中所述充电数据包括测量到的流向所述可再充电电源的电流以及测量到的所述可再充电电源的电压。
24.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成：
计算在所述可再充电电源的充电期间在至少所述升压时段的持续时间期间递送给患者的估算的累积热剂量；以及
基于估算的累积热剂量在所述升压时段之后选择后续功率级来对所述可再充电电源充电。
25.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器被包含在所述可植入医疗设备和配置成对所述可再充电电源进行充电的充电设备之一内。
26.如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括所述可再充电电源，其中所述可再充电电源包括包含钛酸锂的负极。
27.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成控制所述充电模块来以大于大约0.5C的充电速率对所述可再充电电源充电。
28.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成控制所述充电模块来以大于大约5.0C的充电速率对所述可再充电电源充电。
29.如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括所述可植入医疗设备的充电模块，其中所述充电模块被配置成以大于所述可再充电电源的充满电压的恒定电压对所述可再充电电源充电。
30.一种用于对可再充电电源充电的系统，包括：
用于控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电的装置，其中所述高功率级高于非零低功率级；
用于基于在用所述高功率级开始充电时最初递送给所述可再充电电源的功率来确定估算的热损耗的装置；
用于基于估算的热损耗来选择升压时段的装置；以及
用于在所述升压时段的持续时间期间继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电的装置。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，还包括：
用于将高功率充电时间与所述升压时段的持续时间进行比较的装置，其中所述高功率充电时间是用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电已过去的时间；以及
用于在所述高功率充电时间超过所述升压时段的持续时间时终止用所述高功率级充电的装置。
32.如权利要求31所述的系统，其特征在于，还包括：用于通过测量流向所述可再充电电源的电流，测量所述可再充电电源的电压以及将所述电流乘以所述电压来计算递送给所述可再充电电源的功率的装置，其中所述用于确定估算的热损耗的装置包括：
用于计算递送给外部充电设备的初级线圈的功率的装置；
用于计算在所述初级线圈中损耗的功率的装置；以及
用于从递送给所述初级线圈的功率中减去在所述初级线圈中损耗的功率以及递送给所述可再充电电源的功率的装置。
33.一种用于对可再充电电源充电的系统，包括：
用于控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电的装置，其中所述高功率级高于非零低功率级；
用于基于在用所述高功率级开始充电时最初递送给所述可再充电电源的功率来确定估算的热损耗的装置；以及
用于基于估算的热损耗来选择升压时段的装置，
其中用于控制充电模块用高功率级对可植入医疗设备的可再充电电源开始充电的装置包括：用于在所述升压时段的持续时间期间继续控制所述充电模块用所述高功率级对所述可再充电电源进行充电的装置。
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