CN104114232B - 用于无线地再充电可植入医疗设备的自调谐外部设备 - Google Patents

Abstract

外部设备包括电路，该电路自调谐以使电流在包括线圈的储能电路的谐振频率下被驱动通过线圈。驱动电路的自调谐性质允许在一个循环内对谐振频率的变化作出适应，该谐振频率的变化诸如是由于线圈上变化的负载而造成的那些变化。自调谐电路监测储能电路中电流流动的方向，从而在二阶段循环的非驱动阶段，电路检测电流自然变化方向并激活驱动电路从而与电流流动的自然方向同相地将电流驱动入储能电路。在驱动线圈的同时近似得到单位功率因数。

Description

用于无线地再充电可植入医疗设备的自调谐外部设备

技术领域

实施例涉及通过感应耦合用于无线地再充电可植入医疗设备的外部设备。更特定地，各实施例涉及自调谐以考虑谐振频率变化的外部设备。

背景技术

为可植入医疗设备提供无线再充电的外部设备受各种环境条件的影响。例如，用户可变化外部设备的位置和/或可变化其它附近外部对象的位置。这种环境条件的变化——尤其是取向或对大型金属对象的接近度的变化——导致由外部设备使用以发出再充电能量的线圈负载的变化。当大型金属对象出现在非常接近外部设备时，可能因外部设备和/或大型金属对象的移动而很大程度地影响到负载。

期望在再充电过程中保持高水平的效率和能量吞吐量，以使由外部设备消费的功率不被浪费并使实现充分再充电所需的时间量最小化。具有高效率的一种方式是在高Q电路中具有再充电线圈。然而，如前述的外部设备中的线圈负载的变化导致包括线圈的储能电路的谐振频率也变化。如果驱动储能电路的频率偏离储能电路的谐振频率(这是由于无法预测的线圈负载的变化而无法避免的)，则对可植入医疗设备的功率转换效率在这类高Q电路中骤然下降。

此外，当驱动储能器的频率不同于储能电路的谐振频率时，在被施加至储能电路的电压和流过储能电路的电流之间可能出现显著的相位角。在这种情形下，准确地确定被驱动至储能器中的功率量要求该相位角是已知的，这使得监测和控制从储能器提供至可植入医疗设备的功率量的能力变得复杂。

发明内容

实施例通过提供具有对驱动电路的自调谐能力的外部设备解决了例如这些和其它的问题。这种自调谐能力允许驱动电路在每个循环期间被调谐至谐振频率从而接近单位功率因数。由于源自外部因素的线圈负载的变化，即便谐振频率可能以某种不可预测的方式变化，这也会发生。

实施例提供一种从外部设备将再充电能量提供至可植入医疗设备的方法，其中外部设备从储能电路的线圈放出再充电能量。该方法涉及确定电流何时在外部设备中的储能电路中自然地变化方向。该方法还涉及基于确定电流何时在储能电路中自然地变化至第一方向而驱动电流以第一方向流过储能电路。

实施例提供用于与可植入医疗设备交互的外部设备。外部设备包括电压源和储能电路，该储能电路包括发出可由可植入医疗设备接收的再充电能量的线圈，所述储能电路具有第一节点和第二节点。外部设备包括连接至储能电路的第一节点的第一和第二开关，第一开关连接在电压源和第一节点之间而第二开关连接在第一节点和地电位基准之间。外部设备还包括一对二极管，取向为并联在储能电路的第二节点和地电位基准之间。附加地，外部设备包括连接至储能电路的第二节点并连接至第一和第二开关的控制电路，用以在储能电路流动的电流的方向来控制开关的状态。控制电路关联于储能电路中的电流的第一方向来激活第一开关并停用第二开关，并关联于储能电路中的电流的第二方向停用第一开关并激活第二开关。

实施例提供用于从外部设备将再充电能量提供至可植入医疗设备的另一种方法，其中外部设备从储能电路的线圈放出再充电能量。该方法涉及监测第一个二阶段循环的第一阶段期间外部设备的储能电路的电特性，其中在第一阶段电流在储能电路中自然流动。该方法还涉及基于在第一阶段期间监测的电特性驱动电流在第一个二阶段循环的第二阶段期间通过储能电路，从而在第一个二阶段循环的第二阶段期间接近单位功率因数。

实施例提供用于与可植入医疗设备交互的另一外部设备。外部设备包括电压源和储能电路，该储能电路包括发出可由可植入医疗设备接收的再充电能量的线圈，储能电路具有第一节点和第二节点。外部设备还包括连接至储能电路的第一节点的第一和第二开关，第一开关连接在电压源和第一节点之间而第二开关连接在第一节点和地电位基准之间。外部设备还包括一对二极管，相反地取向并联在储能电路的第二节点和地电位基准之间。外部设备还包括连接至储能电路的第二节点并连接至第一和第二开关的控制电路，通过至少在第一个二阶段循环的第一阶段期间，其中电流在储能器内自然流动，监测储能电路的电特性而控制开关的状态。藉此，当在第一个二阶段循环的第二阶段期间将电流从电压源驱动入储能电路时，维持近似单位功率因数。

实施例提供从外部设备将再充电能量提供至可植入医疗设备的附加方法，其中外部设备从储能电路的线圈放出再充电能量。该方法涉及，在储能电路的每个二阶段循环的驱动阶段保持外部设备的储能电路两端的单位功率因数的同时，测量每阶段在储能电路中的能量的电特性。该方法还涉及基于测得的电特性在驱动阶段期间控制被驱动至储能电路中的功率量。

实施例提供用于与可植入医疗设备交互的附加外部设备。外部设备包括电压源和储能电路，该储能电路包括发出可由可植入医疗设备接收的再充电能量的线圈，该储能电路具有第一节点和第二节点。外部设备还包括连接至储能电路的第一节点的第一和第二开关，该第一开关连接在电压源和第一节点之间而该第二开关连接在第一节点和地电位基准之间。外部设备还包括一对二极管和控制电路，该一对二极管相反地取向为并联在储能电路的第二节点和地电位基准之间，且该控制电路连接至储能电路的第二节点并连接至第一和第二开关。控制电路控制开关的状态从而当在二阶段循环的第一循环驱动储能电路时维持近似单位功率因数。另外，外部设备包括控制器，该控制器测量每个循环在储能电路中的能量的电特性，并在驱动阶段期间基于测得的电特性控制从电压源驱动入储能电路的功率量。

附图说明

图1示出外部设备的实施例的操作环境，其中该外部设备与可植入医疗设备的发生交互。

图2示出用于在外部设备的实施例和可植入医疗设备之间传递再充电能量和遥测信号的组件和感性耦合。

图3示出用于传递再充电能量和遥测信号的外部设备的实施例的附加组件。

图4示出对外部设备的实施例再充电的两个阶段循环的一个阶段期间组件的状态和电流流动的方向。

图5示出对外部设备的实施例再充电的两个阶段循环的另一阶段期间组件的状态和电流流动的方向。

具体实施方式

实施例提供一外部设备，该外部设备将再充电能量发出至可植入医疗设备并自调谐储能电路的驱动器的操作以维持近似单位功率因数。外部设备可监测用来发出再充电能量的储能电路内的自然电流流动的方向变化，并可在每个循环内调谐储能电路的驱动器。此外，外部设备可监测和控制以近似单位功率因数提供给储能电路的功率，以规定被提供给可植入医疗设备的再充电功率的量。近似单位功率因数获得储能电路的电压和电流之间10°或更小的相位角。

图1示出外部设备106的一些实施例的操作环境100。可植入医疗设备102出现在患者的身体116内。该示例的可植入医疗设备102包括提供电刺激治疗的引线104。可植入医疗设备102可经由遥测信号110与外部设备通信。根据一些实施例，外部设备108包括遥测电路，该遥测电路接收遥测信号110以建立上行链路通信，并生成遥测信号112以建立下行链路通信。可植入医疗设备102可经由遥测信号110传达状态和其它信息，包括治疗状态和电池状态。可植入医疗设备102可经由遥测信号112从外部设备106接收指令、对信息的请求、以及治疗编程。

为了发挥作用，可植入医疗设备102利用存储在板载电池或其它电源(诸如一个或多个电容器和/或超级电容器)内的能量。对于本文目的，电源被描述为电池，但将理解其它类型的电源可利用本公开的一些方面的优势。在本示例中，板载电池是可再充电的，并且可植入医疗设备102包括从外部设备106接收再充电能量114的再充电电路。外部设备106可利用系留(tethered)模块108，该系留模块108包括线圈并当被放置在附近近端时感应耦合至可植入医疗设备102内的线圈。替代地，线圈可被容纳在外部设备106中。

图2示出外部设备106和可植入医疗设备102的实施例的组件以及在线圈之间用以传递再充电能量114的感应耦合。外部设备106包括处理器202，该处理器202执行逻辑操作以控制再充电能量的传递。对于其中外部设备106也利用遥测与可植入医疗设备102通信的实施例来说，处理器202还可执行逻辑操作以控制信息的发射和接收。处理器202可利用存储器204，该存储器可与处理器集成和/或可以是单独组件。存储器204可包括易失性和/或非易失性存储器，这类存储器可用来存储外部设备106的操作性编程和数据。

处理器202可以各种形式实现。例如，处理器202可以是通用可编程处理器。作为另一示例，处理器202可以是专用处理器。作为又一示例，处理器202可被实现为硬线数字逻辑(例如一个或多个分立组件)。这里归因于处理器202的功能可实现为软件、固件和/或某些其它类型的编程逻辑中。

外部设备106可进一步包括遥测电路206，该遥测电路206由处理器202控制并接收遥测信号110以及生成遥测信号112，如图1所示。在一个实施例中，这些遥测信号110、112可以是与再充电能量114所使用的相似的频带内的感应耦合的近场无线电频率信号。在这种情形下，再充电能量114的传输和遥测信号110、112的传输可利用相同模块108和外部设备106的线圈，并可在时间上错开。在其它实施例中，遥测信号110、112可以是更长距离的远场无线电频率信号，它处于远离再充电能量114频带的频带内，其中遥测信号使用在外部设备106和可植入医疗设备102处的板载天线而不是利用被用于再充电的线圈。在这种情形下，遥测和再充电可同时进行。将在下面结合图3更详细地描述遥测电路206的一个示例。

外部设备106还包括再充电电路208，该再充电电路208受处理器202控制并系留至容纳线圈的模块108。如前面讨论的，在另一示例中，线圈108可连同再充电电路208驻留在外部设备中。该再充电电路208响应于处理器202以激活和停用再充电能量114的传递。此外，该再充电电路208可响应于处理器202以控制被耦合到可植入医疗设备102的再充电功率的量。将在下面结合图3-5更详细地描述再充电电路208以及与处理器202之间的交互。

图2的可植入医疗设备102还包括各组件。可植入医疗设备102包括处理器220，该处理器220执行逻辑操作以控制接收再充电能量。处理器220还执行逻辑操作来控制经由遥测电路226对信息的发射和接收。处理器220可利用存储器222，该存储器222可与处理器集成和/或可以是单独组件。存储器222可包括易失性和/或非易失性存储器，这类存储器可用来存储外部设备102的操作性编程、治疗编程、和数据。

如同外部设备的处理器202，可植入医疗设备102的处理器220也可以各种方式被植入。例如，处理器220可以是通用可编程处理器、专用处理器、硬线数字逻辑(例如一个或多个分立组件)。这里归因于处理器202的功能可实现为软件、固件和/或某些其它类型的编程逻辑中。

可植入医疗设备102可进一步包括遥测电路226，该遥测电路受处理器220控制并接收遥测信号112并生成遥测信号110，如图1所示。在一个实施例中，这些遥测信号110、112可以是与再充电能量114所使用的相似的频带内的感应耦合的近场无线电频率信号并也可利用相同的线圈230。在其它实施例中，遥测信号110、112可以是更长距离的远场无线电频率信号，它处于远离再充电能量114频带的频带内，其中遥测信号使用在可植入医疗设备102处的板载天线。

可植入医疗设备102还包括再充电电路228，该再充电电路228包括板载线圈230并受处理器220控制。该再充电电路228响应于处理器220从而接收再充电能量并将再充电能量通道引导(channel)至板载电池。

图3示出外部设备106各实施例的再充电电路208的组件和与处理器202的接口。再充电电路包括储能电路317，该储能电路317可容纳在前述模块108内的调谐电容器318和主线圈320。替代地，该电路可连同线圈108一起被容纳在外部设备106中。如下面描述的，通过测量在循环的每个阶段期间储能电路317的电特性并对测量施加作用以控制何时驱动电路，电流可与以循环的每一个阶段期间可发生的任何谐振频率，出现的自然电流同步地被驱动通过该储能电路317。如此，可取得近似单位功率因数。此外，可在已取得近似单位功率因数的基础上作出功率确定。

该示例的再充电电路208包括可变电压源302。该电源302从处理器202接收控制信号356，该控制信号356规定要输出并最终控制被驱动到储能电路317并由储能电路317耗费的功率量的特定电压。具有非常低电阻(诸如0.15欧姆)的电阻器306可串联地包括在从电源302至电路的其余部分。可经由对处理器202的不同放大器的输入352、354检测到该电阻器306两端的电压降，处理器202随后可利用该电压降来确定去往储能电路的驱动器的电流。也可经由输入350，由处理器202测得被施加至储能电路的驱动器的电压。

晶体管308、312形成再充电电路208的储能电路317的H桥驱动的第一半部。这些晶体管充当开关以允许电流从电源302被驱动入储能电路317并允许返回电流流至地。将在下面结合图4和图5更详细地描述这些晶体管308、312的操作。

从晶体管308、312之间的节点，具有非常低电阻(诸如0.01欧姆)的电阻器316可放置为与储能电路317串联以允许对直接去往储能电路317的电流的测量。差分放大器332可放置在电阻器31两端位从而向低通滤波器和峰值跟踪电路334提供输出。该电路334将与已被检测到的峰值电流成比例的输出提供给处理器202的输入342，这允许处理器202计算由储能电路317耗费的功率量。例如，可在保持电容器内捕捉峰值，由于低通滤波器和保持电容器之间存在二极管，该峰值被保留。较大的泄漏电阻器可与保持电容器并联地接地。

储能电路317的第一节点319出现在电阻器316和调谐电容器318之间。储能电路317包括与主线圈320串联连接的调谐电容器318。选择储能电路317的电容和电感以提供再充电的理想谐振。然而，要理解，储能电路317的谐振频率根据环境因素而变化，环境因素包括由可植入医疗设备102的线圈230在主线圈320上的感应负载、线圈230形状的变化(尤其是如果线圈230具有灵活的形状因数)、以及来自附近其它金属对象的负载。

在本示例中通过使用在储能电路的第二节点321和地之间并联连接但具有相反取向的一对二极管322、324构成H桥驱动。将在下面结合图4和图5更详细描述并联但相反取向的二极管322、324的操作。

比较器326具有连接至储能电路317的第二节点321的非反相输入以及连接至地电位基准的反相输入。由于在该示例中当驱动储能电路317以遥测下行链路时也使用了晶体管308、312，因此比较器326的输出连接至多路复用器328、330。该示例的比较器326的非反相输出连接至多路复用器330，而比较器326的反相输出连接至多路复用器328。比较器326基于第二节点321处的电压相对于地电位基准的极性来生成输出。将在下面结合图4和图5更详细地描述比较器326的功能。

该示例的处理器202还分别将遥测上行链路信号340、342输出至多路复用器330、328。另外，处理器202将选择信号338输出至多路复用器328、330的信道选择输入，以选择多路复用器是在再充电期间使比较器326的输出通过还是在遥测期间使下行链路遥测信号340、342通过。

多路复用器328、330将所选择的信号分别传至电平移位FET驱动器314、310的输入。具体地说，选择再充电时多路复用器328使比较器326的反相输出通过，而选择再充电时多路复用器330使比较器326的非反相输出通过。在该示例中，驱动器314是非反相驱动器，它将电压电平移位至固定电压源304的电平，以驱动作为NMOS器件的晶体管312的栅极。同样在该示例中，驱动器310是反相驱动器，它将电压电平移位直至固定电压源304的电平，以驱动作为PMOS器件的晶体管308的栅极。要理解，也可采用晶体管类型和相关信号电平的其它配置来实现H桥驱动的恰当激活。比较器326和驱动器310、314一起形成控制电路以规定H桥驱动的操作并由此将H桥驱动自调谐至储能电路317的谐振频率。

驱动器310、314从固定电压源304接收功率。从固定电压源304提供的电压超过可从可变电压源302提供的最大电压，这确保晶体管308、312总是能成功和完全地被激活和停用。这种配置还允许来自可变电压源302的电压在再充电期间根据需要降低至低于驱动器310、314的可接受电压范围的电平且通过从电压源304接收固定电压驱动器310、314继续正确地工作。

驱动器310、314确保被提供给晶体管308、312的信号足以以快速方式激活和停用晶体管308、312以匹配通过储能电路317的电流流动的方向变化。在该示例中，比较器326的两个输出向相应的驱动器310、314馈给，而不是使比较器326的单个输出驱动单个驱动器，单个驱动器随后被短路至晶体管308、312两者。使用两个驱动器310、314允许晶体管308、312两者同时被截止，这对于使储能电路317在遥测下行链路期间浮动是有用的。

此外，处理器202利用失控(runaway)检测信号346，该失控加侧信号监测比较器326的输出。这种监测允许处理器202控制是以自调谐频率下继续驱动储能电路317还是允许其衰荡(ringdown)并随后重新开始振荡(如果自调谐频率已偏移出可接受的范围)。

在本示例中利用两个驱动器310、314的另一理由是两者均涉及下行链路遥测。在下行链路遥测期间，具有诸如几纳秒的简短周期是有用的，在这种情形下晶体管308、312的操作之间不存在重叠。利用单独的驱动器310、314(其中每个驱动器接收单独的下行链路信号340、342)允许没有重叠的周期。

除了图3电路的下行链路遥测功能，也可提供上行链路遥测。上行链路滤波器336可连接至储能电路的节点，诸如如图所示的第二节点321。上行链路滤波器336是低通滤波器，它使高于遥测频率的噪声衰减。

尽管图3的电路例子示出了利用同一储能电路317的再充电上行链路遥测和下行链路遥测，然而要理解其它配置也可适用，诸如对上行链路遥测和下行链路遥测两者利用完全不同的线圈。然而，在模块108中对于这些多个目的仅需要单个线圈320，尤其是考虑到再充电过程中停顿期间周期性地发生遥测以允许处理器202从可植入医疗设备102采集关于再充电状态的信息的情况下，使用相同储能电路317是有用的。

图4示出在再充电期间流过储能电路317的电流的二阶段循环中的一个阶段。如图4所示，电流可沿相同的方向与通过储能电路317的电流的自然流动同步地被驱动通过储能电路317，以获得近似单位功率因数。为了实现这种同步，采用晶体管308、312的自调谐操作。当电流沿方向402流过储能电路317时，电流流过二极管324以使第二节点321处于高于地的二极管压降。因此，比较器326看到二极管压降电压相对于地电位基准呈正极性。该正二极管压降电压导致低电平信号从比较器326的反相输出被输出，而高电平信号从非反相输出被输出。

在该二阶段循环的这个阶段，比较器326的非反相输出的高电平信号被提供给反相放大器310，进一步输出作为激活PMOS晶体管308的低电平信号。比较器326的反相输出的低电平信号被提供给非反相放大器314，进一步输出作为停用NMOS晶体管312的低电平信号。由此，电流沿方向402从电源302驱动通过储能电路317。如前所述，可以理解，也可采用晶体管类型和相关信号电平的其它配置以实现与自然电流流动同步的驱动电流通过储能电路317的适当方向，来实现近似单位功率因数。

图5示出在再充电期间流过储能电路317的电流的二阶段循环中的另一阶段。如图5所示，电流可沿与图4的方向402相反的方向502自然地流过储能电路317。当电流沿方向502开始自然地良好流过储能电路317时，电流流过二极管322以使第二节点322处于低于地的二极管压降。因此，比较器326看到该二极管压降相对于地电位基准处于负极性。该负二极管压降电压导致高电平信号从比较器326的反相输出被输出，而低电平信号从非反相输出被输出。

在该二阶段循环的这个阶段，比较器326的反相输出的高电平信号被提供给非反相驱动器314，进一步输出作为激活NMOS晶体管312的高电平信号。比较器326的非反相输出的低电平信号被提供给反相驱动器310，进一步输出作为停用PMOS晶体管308并抑制电源302尝试使电流沿方向402驱动进入储能器的高电平信号。由此，沿方向502的储能电路317的自然电流流动被允许通过电源302流至地而没有反向。如前所述，可以理解，也可采用晶体管类型和相关信号电平的其它配置以实现H桥的适当激活以向地提供自然电流流动。

在图5所示的阶段期间自然电流流至地同时没有电流被驱动入储能电路317，允许储能电路317在任何给定时间的谐振行为，来进一步揭露其本身。随着自然电流流动到达过零点并开始向图4的方向402反向逆转，比较器402看到储能电路317的第二节点321处二极管压降的极性反转。这种电压极性的逆转使得比较器输出改变状态回到图4所示的状态，并因此随着电流沿方向402自然地开始流动，电流也从电源302沿方向402被驱动。因此，在该循环内实现了近似单位功率因数，而不管储能电路317在当前循环中具有与之前一个循环不同的谐振频率。

对于自调谐再充电，不存在起始状态。在比较器326的非反向输入处的噪声将提供初始振荡，该初始振荡开始在图4和图5的方向402和方向502之间交替的电流循环。由此，随着电流开始沿方向402移动，电源302沿相同方向402将电流驱动进入储能电路317以使电流流动向上斜变至期望的电平。

在每个再充电循环期间实现基本近似单位功率因数允许在不需要估算相位角的情况下计算在储能电路317中被耗费的功率。因此，功率计算更为准确。处理器202可通过利用来自信号344的峰值电流以及信号350的桥电压并基于由晶体管308、312的行为规定的电流的50％占空比形状的已知因数对其进行缩放(scaling)而计算在储能电路317中被耗费的功率量。电阻器306两端测量的从由电压信号352、354指示的电压降测得的桥电流可用作由信号344指示的峰值电流的替代，以量化在储能电路317中流动的电流的量并因此计算功耗。

功耗的计算可利用一比例因子，该比例因子考虑了驱动电流的非正弦性质以及峰值电压和电流的缩放表示。可通过用网络分析器在制造时测量储能电路317中的功耗凭经验推导出该比例因子，并随后被编程到处理器202的存储器内以供之后使用。

处理器202可询问可植入医疗设备102有关被提供给正在再充电的电池的功率量的信息。处理器202可随后计算在储能电路317中耗费的功率与提供给可植入医疗设备102的电池的功率之间的差异，从而确定另外(otherwise)在可植入医疗设备102中耗费的功率量。这种另外耗费的功率如果超出阈值则可能是麻烦的，因为可能导致来自可植入医疗设备102中的加热组件和/或来自患者的组织加热的损坏。

由此，处理器202可进一步充当控制器以引导由电源302提供的电压量并最终控制在可植入医疗设备102中耗费的功率量。处理器202可选择以可接受电平维持在可植入医疗设备102被耗费的功率的最大电压，由此最大化再充电效率。

虽然已经参照特定实施例具体示出和描述了各实施例，但本领域技术人员应当理解，可在其中作出形式上和细节上的多种其它修改而不背离本发明的精神和范围。

Claims (29)

1.一种从外部设备将再充电能量提供至可植入医疗设备的方法，其中所述外部设备从储能电路的线圈放出再充电能量，所述方法包括：

确定电流在外部设备的储能电路中何时自然地变化方向；以及

基于确定储能电路中的电流合适自然地变化至第一方向来驱动电流以第一方向流过所述储能电路。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定储能电路中的电流何时自然地变化方向包括允许所述储能电路中的电流以第二方向自然地流动的同时监测所述储能电路的节点处的电压。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括检测储能电路的节点处的电压何时相对于地电位基准变化极性以确定电流何时自然地变化方向。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于确定储能电路何时自然地变化至第一方向来驱动电流以第一方向流过储能电路包括激活第一开关从而在所述储能电路两端施加来自电源的电压。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一开关是晶体管。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括当激活第一开关时停用第二开关以防止至地电位基准的并联路径。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括停用所述第一开关以防止从电压源至储能电路的并联路径，同时允许电流以第二方向自然地流动。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括当停用第一开关时激活第二开关以提供至地电位基准的路径。

9.一种用于与可植入医疗设备交互的外部设备，包括：

电压源；

储能电路，所述储能电路包括发出可由可植入医疗设备接收的再充电能量的线圈，所述储能电路具有第一节点和第二节点；

连接至储能电路的所述第一节点的第一和第二开关，所述第一开关连接在所述电压源和所述第一节点之间，而所述第二开关连接在所述第一节点和地电位基准之间；

一对二极管，取向为并联在储能电路的所述第二节点和所述地电位基准之间；以及

控制电路，所述控制电路连接至储能电路的所述第二节点并连接至第一和第二开关以基于在储能电路中流动的电流方向来控制开关的状态，关联于储能电路中电流的第一方向所述控制电路激活所述第一开关并停用所述第二开关，且关联于储能电路中电流的第二方向停用所述第一开关并激活所述第二开关。

10.如权利要求9所述的外部设备，其特征在于，在所述第二节点处相对于地电位基准的电压的极性表示储能电路中电流流动的方向，并且其中所述控制电路检测在第二节点处的电压相对于地电位基准的极性。

11.如权利要求10所述的外部设备，其特征在于，所述控制电路包括包括比较器，所述比较器具有在地电位基准处的第一输入并具有连接至所述第二节点的第二输入。

12.如权利要求11所述的外部设备，其特征在于，所述控制电路进一步包括位于比较器的输出和所述第一开关之间的驱动器。

13.如权利要求11所述的外部设备，其特征在于，所述控制电路进一步包括位于比较器的输出和所述第二开关之间的驱动器。

14.如权利要求10所述的外部设备，其特征在于，还包括多路复用器和通信控制器，所述多路复用器在与可植入医疗设备再充电交互期间将控制电路连接至第一和第二开关，并在与可植入医疗设备遥测交互期间将所述通信控制器连接至第一和第二开关，所述通信控制器在遥测交互期间变化第一和第二开关的状态以使线圈发出遥测信号。

15.如权利要求10所述的外部设备，其特征在于，还包括电耦合至储能电路的节点的遥测接收机。

16.一种将来自外部设备的再充电能量提供至可植入医疗设备的方法，其中外部设备从储能电路的线圈放出再充电能量，所述方法包括：

在储能器内的电流在第一阶段期间自然流动的同时监测第一个二阶段循环的第一阶段期间所述外部设备的储能电路的电特性；以及

基于在所述第一阶段期间监测的电特性来在第一个二阶段循环的第二阶段期间驱动电流流过储能电路，以在第一个二阶段循环的第二阶段期间接近单位功率因数。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述储能电路具有第一和第二节点并且其中监测储能电路的电特性包括监测储能电路的第二节点上的电压。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，基于在第一阶段期间监测的电特性来在第二阶段期间驱动电流流过储能电路包括一旦所述第一节点上的电压相对于地电位基准变化极性则通过向所述第一节点施加电压而驱动电流通过所述储能电路。

19.一种用于与可植入医疗设备交互的外部设备，包括：

电压源；

储能电路，所述储能电路包括发出可由可植入医疗设备接收的再充电能量的线圈，所述储能电路具有第一节点和第二节点；

连接至储能电路的所述第一节点的第一和第二开关，所述第一开关连接在所述电压源和所述第一节点之间，且所述第二开关连接在所述第一节点和地电位基准之间；

一对二极管，取向为并联地位于所述储能电路的所述第二节点和地电位基准之间；以及

控制电路，所述控制电路连接至所述储能电路的所述第二节点并连接至第一和第二开关以通过至少在电流在储能器内自然地流动的第一个二阶段循环的第一阶段期间监测所述储能电路的电特性而控制所述开关的状态，从而当在第一个二阶段循环的第二阶段期间将来自所述电压源的电流驱动至所述储能电路时维持接近单位功率因数。

20.如权利要求19所述的外部设备，其特征在于，所述电特性是所述第二节点处的电压相对于地电位基准的极性。

21.一种将来自外部设备的再充电能量提供至可植入医疗设备的方法，其中所述外部设备从储能电路的线圈放出再充电能量，所述方法包括：

在通过控制所述储能电路的驱动器以近似所述储能电路的谐振频率来维持所述外部设备的储能电路两端的单位功率因数达所述储能电路的每一个二阶段循环的驱动阶段的同时，测量每个循环在所述储能电路中的能量的电特性；以及

基于测得的电特性来控制在驱动阶段期间被驱动至所述储能电路中的功率量。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，测量所述储能电路中的能量的电特性包括测量通过所述储能电路的峰值电流。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，测量峰值电流包括测量在与所述储能电路串联的已知电阻两端的电压降。

24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，测量所述储能电路中的能量的电特性包括测量从电源输出至所述储能电路的驱动器的峰值电流。

25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，测量所述储能电路中的能量的电特性包括测量提供给所述储能电路的驱动器的电压。

26.如权利要求21所述的方法，其特征在于，基于测得电特性来控制被驱动入所述储能电路的功率量包括：计算被驱动至储能电路中的功率量、接收指定被驱动至可植入医疗设备的电池中的功率量的信息、计算被驱动入所述储能电路的功率量与被驱动至电池中的功率量之间的差异、并基于计算出的差异来控制被提供给所述储能电路的驱动器的电压。

27.如权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括在二阶段循环的第一阶段期间通过监测储能电路中的自然电流流动方向的变化维持单位功率因数的接近，并在基于在第一阶段期间监测自然电流流动方向的变化在第二阶段将电流驱动入储能电路。

28.一种用于与可植入医疗设备交互的外部设备，包括：

电压源；

储能电路，所述储能电路包括发出可由可植入医疗设备接收的再充电能量的线圈，所述储能电路具有第一节点和第二节点；

连接至储能电路的第一节点的第一和第二开关，所述第一开关连接在所述电压源和所述第一节点之间而所述第二开关连接在所述第一节点和地电位基准之间；

一对二极管，取向为并联在所述储能电路的所述第二节点和地电位基准之间；

控制电路，连接至所述储能电路的所述第二节点并连接至第一和第二开关以控制开关的状态，由此当在二阶段循环的第一阶段驱动储能电路时维持接近单位功率因数；以及

控制器，其测量每个循环在储能电路中的能量的电特性，并基于测得的电特性在驱动阶段期间控制从所述电压源驱动到所述储能电路中的功率量。

29.如权利要求28所述的外部设备，其特征在于，电压源是可变的并且所述控制器改变电压以控制被驱动到所述储能电路中的功率量。