CN104427864B - 对植入实验动物或人体内的生物电子装置进行无线充电的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向植入病人或实验动物体内的生物电子装置的远程可充电电路充电的设备，该设备包括：用于适于限定出容纳病人或实验动物的封闭环境的可组合容器(10)，所述容器(10)包括由非磁性材料制成的且彼此连接一限定出所述封闭环境的多个可组合壁，所述容器(10)包括轴线沿第一方向(Z)设置的至少一个第一线圈(20、21、22)和轴线沿与所述第一方向(Z)垂直的第二方向(Y)设置的至少一个第二线圈(30、31、32、33)。该设备还包括用于向所述可组合容器的线圈供电和驱动所述可组合容器的线圈的系统(40)，所述系统包括：用于每一个线圈(20、21、22、30、31、32、33)的开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)，分别与每个所述开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)和所述供电和驱动系统(40)的可编程逻辑电路(80)相连的多个锁相环电路(71、72、73、74、75、76、77)，所述可编程逻辑电路(80)用于执行相位比较，所述可编程逻辑电路(80)依次与所述供电和驱动系统(40)的微处理器(50)，所述微处理器(50)用于向所述线圈(20、21、22、30、31、32、33提供驱动信号以在容器(10)的内部产生旋转磁场。

Description

对植入实验动物或人体内的生物电子装置进行无线充电的设 备和方法
本发明涉及一种对植入实验动物或人体内的谐振式生物电子装置进行无线充电的设备和方法。
已知的，在实验动物身上做科学试验是生物医药装置(特别是生物电子装置)临床应用的必要的步骤，并且在实验动物身上植入试验性的生物电子装置的数量不断增长。
基于获得和监控人类脑电信号的系统植入的试验性方案，即癫痫的治疗，也是已知的。
这种化学电子装置的充电可以通过使用合适的电缆或采用电磁感应的无线模式完成。优选后者，由于电缆的使用会成为实验动物和病人的感染源，除非移除植入的装置，否则不能消除该感染源，因此，这会导致试验性活动或治疗的中断。消除电缆(为具有不可忽略的尺寸的外部体)也能在试验性活动或治疗过程中预防实验动物和病人经历行为性问题。
为了实现无线充电，供电装置(如电感耦合器)的线圈需要与植入的生物电子装置的关联供电电路的对应线圈磁耦合。为了这个目的，两个线圈必须对正，这需要在生物电子植入装置的可充电电池的试验活动和/或完全充电的整个过程中，实验动物或病人保持静止。由于病人的配合，在涉及人类的情况时这种状况是容易完成的，但是在涉及实验动物情况时则必须借助于固定装置或者甚至于麻醉，这将导致严重的道德和组织问题。
在实验动物的具体情况中，约束笼已被发展为在地板(实验动物可在其上活动)下设置多个线圈。线圈能够产生彼此平行且沿垂直轴线定向的多个磁场，以便容置在笼内的实验动物可以在平行的磁场间自由活动，并且植入的生物电子装置的供电电路大体上总是和至少一个磁场耦合，因此笼中的实验动物在其位置上可以独立地充电。
同样已知的，在与用于实验动物的笼具相关联的供电系统中，笼具完全嵌入到能够产生磁场的线圈内，例如与其轴线平行。
这些方案在涉及四条足实验动物(如老鼠)的情况时非常有效的，生物电子装置可以植入到与地板大体平行的位置，即植入到腹部，但是它们已被证明完全不适合向植入到例如猴子的实验动物体内的生物电子装置供电，这种实验动物在整个可活动空间内具有很强的活动性和持续的移动，并伴有快速的敏捷性，即攀爬到形成笼壁和笼顶的格栅上。
在向植入病人体内的生物电子装置远程供电时会发生相似且更为严重的问题，该生物电子装置如以本发明申请人的名义申请的专利WO2012/143850A1中所公开的装置。实际上，病人不能被限制在笼具内，并且在需要对植入的装置的可充电电池充电时必须躺在床上或坐在椅子上，这通常是通过将包括线圈的供电装置放置在与被植入病人体内的生物电子装置直接接触的区域内来实现的。因为需要病人保持基本静止一段相对长的时间，因此这对于病人是一种不好的体验。
因此，一种适于对生物电子装置的电池进行无线充电且无需限制装有生物电子装置的病人或实验动物的行动的充电设备是希望获得的，这是本发明的一个目标。该目标通过附加的权利要求项所限定的充电设备和方法而达到。
构成本发明的方案的理念是利用通常用于具有大能量需求的装置(如发电机、机器人、真空吸尘器或笔记本电脑)的谐振式无线供电技术。根据无线供电模式，连接到电源的第一线圈作为传输元件被使用，而连接到待充电装置的第二线圈作为接受元件被使用，其中两个线圈具有相同的谐振频率。通过采用这一理论，根据本发明的设备包括依次包括一个或多个间室的可组合容器，每一个间室与轴线沿第一方向设置的至少一个第一线圈和轴线沿与第一方向相垂直的第二方向设置的至少一个第二线圈相关联。可组合容器也包括向线圈供电且驱动线圈的系统，该线圈用于在可组合容器内、在由线圈的轴线限定的平面内产生旋转磁场。
由于这些特征，在容器内能够保持植入的生物电子装置的供电电路与旋转磁场磁耦合，而无需强制病人或实验动物静止。
可组合容纳可以构造成用于实验动物的笼具或适于容纳人类的环境，例如与病房或房子的房间形成一体的环境。
根据本发明的实施例，可组合容器可以包括轴线沿与第一和第二方向相垂直的第三方向设置且用于每个间室的至少一个第三线圈。这种设置允许在空间(即与由三个线圈的轴线所限定的所有平面相关)内而非平面上驱动三个线圈以获得磁场的旋转。
根据本发明优选的实施例，彼此同轴且在第一方向上相互间隔开的一对相同的第一线圈与可组合容器的每个间室相关联，并且通电以沿相同方向产生磁场，彼此同轴且在第二方向上相互间隔开的一对相同的第二线圈通电以沿相同方向产生磁场。定制且设置成亥姆霍兹线圈的每对线圈允许在二者之间产生在其轴线方向上大体均匀的磁场。在用于实验动物的笼具的情况下，其尺寸满足当前领域中的标准，线圈定制且设置成尽可能地接近这个理想的条件。
这种设置特别适用于大型环境，因此本发明优选适用于容纳具有高移动性的实验动物(如灵长类)的笼具以及适于容纳人类的环境，如医院或住宅的房间。实际上用于每一个方向的单独线圈可以在那个方向上、在容器的相对端导致一个弱磁场，这不利于植入限制在容器内的人类或实验动物体内的生物电子装置。采用优选设置在可组合容器的相对面上的成对线圈允许从容器的侧面到侧面和/或地板到顶部保持磁场的值大体相同，因此，允许在容器内的任何地方向生物电子装置充电，即使病人或实验动物在移动。
有利地，根据本发明的可组合容器包括用于每个间室且与一对第一线圈和一对第二线圈相似的一对第三线圈，一对第三线圈彼此相同并且同轴且在容器的与第一和第二方向垂直的第三方向上彼此间隔开，并且接通一对第三线圈以在相同的方向上产生磁场。这样设置允许驱动三对线圈以在空间(即与由三个线圈的轴线所限定的所有平面相关)内获得磁场的旋转。
优选地，每对的线圈设置在可组合容器的外部的相对面上，或者与构成其结构的面板的内部形成一体。这有利于允许最大化内部活动空间且避免病人或实验动物意外接地触电流流通过的线圈。
根据本发明的另一方面，适于检测病人或实验动物的存在的至少一个传感器优选地安装在容器的每个间室内，因此能够仅触发与被占据的间室相关联的线圈并且通过避免向线圈供电消耗而优化其运行和能耗。
提交的权利要求项为本说明书的一部分，且作为参考在此插入。
对于本领域技术人员，本发明的进一步特征以及优点通过下述实施例的详细且无限制性的描述以及结合附图将变得更清楚，其中：
图1a是根据本发明第一实施例的安装在适于容纳人的房间内的可组合容器的透视图；
图1b是根据本发明可替换实施例的构造成用于实验动物的笼具的可组合容器的透视图；
图2是用于向与图1b中可组合容器相关联的线圈供电并驱动该线圈的系统的框图。
根据本发明的充电设备包括以数字10标识可组合容器，该可组合容器10设有轴线互相垂直的至少两个线圈20、30和用于向线圈供电和驱动线圈的系统，该系统将在下文详细描述。
如图1a中示意性地示出，可组合容器能够用于向植入在人类体内的无线可充电式生物电子电路充电的生活环境并安装于房间R内，例如医院或居家房间，或者构造为如图1b中示意性地示出的用于向植入在实验动物体内的无线可充电式生物电子电路充电的笼具。
两种可组合容器包括形成封闭环境的多个可组合的壁。图1a的房间和图1b的笼具之间仅有的不同涉及它们的尺寸，可能还涉及它们的形状。另外，在安装在房间内的情况下，特别是在房屋内，可组合容器10可以适当地具备美学要素，例如控制面板可以设计成与房间完全成为一体，以便对于病人是不可见的。
为了理解本发明的设备的操作，无论可组合容器10是与房间R成一体还是作为用于实验动物的笼具，基本上是不相关的。为了这个原因，本申请将以专用标号对用于对植入实验动物体内的生物电子电路充电的笼具进行示例说明，因此对笼具的描述是清楚且有效的。同样，在可组合容器安装在病人的房间内时，标号已作必要的修改。
如图1b所示，根据本发明的可组合容器或笼具10包括由非磁性材料制成的多个模块式嵌板。笼具10设有至少一个门11且限定出适于容纳实验动物的至少一个内部间室12。出于卫生和成本的原因，非磁性材料优选为塑料材料，例如PA6。
在示出的实施例中，特别地，笼具10包括两个相互连通的间室12、13，并且在第一方向Z(即从笼具10的基底到其顶的方向)上一个间室位于另一个间室的顶部上。
根据本发明的笼具10构造为允许对植入到容置在其内的实验动物体内的谐振式通用生物电子装置进行无线供电，例如，该谐振式通用生物电子装置为用于获取和监测脑部的生物电子信号以及颅内刺激的可植入式装置，并且可能配有可充电电池。
最后，在每一个间室内，笼具10包括至少一个第一线圈20和至少一个第二线圈30，该第一线圈20的轴线沿第一方向Z设置，该第二线圈30的轴线沿笼具10的第二方向Y设置并且垂直于第一方向Z，例如横向Y。
线圈20、30设置成不易与限制在笼具内的实验动物相接触，为了这个目的，它们可以安装在其外部或者安装在形成于笼壁上的各自凹槽内。线圈20、30的电气终端以相似的方式设置，在装配时易于从容器10的外部相接触，因此，使它们能够容易连接且避免了实验动物的干涉。
笼具10还包括用于在第一方向Z和第二方向Y产生磁场的线圈20、30供电并驱动该线圈20、30的系统，并且该系统提供适于在笼具10内、在由线圈的轴线限定出的平面上形成旋转磁场的控制信号。
根据本发明的优选实施例，可组合容器10包括彼此同轴且在第一方向Z上相互间隔开的一对相同的第一线圈。可组合容器10还包括彼此同轴且在第二方向Y上相互间隔开的一对相同的第二线圈。每对线圈的设置产生了沿相同方向的磁场。
在图1b和图2所示的充电设备的实施例中，对于每一个间室12、13，笼具10包括在笼具10的第一方向Z上彼此同轴且在同样的方向上相互间隔开的一对相同的第一线圈。对于每一个间室12、13，笼具10还包括在笼具10的第二方向Y上彼此同轴且在同样的方向上相互间隔开的一对相同的第二线圈。
每一对的线圈这样构造和设置以便组成在其轴线方向上能够产生大体均匀的磁场的亥姆霍兹线圈(Helmholtz coils)，该磁场与圈数和流通过其的电流成正比。
与笼具10的每个间室12、13相关联的线圈，在第一方向Z上分别以标号20、21、22标识，而在第二方向Y上则以标号30、31和32、33标识.在图1b所示的透视图中，仅能显示线圈20、31和33。
可以理解的是，两个间室12、13的排列方式(在第一方向Z上，一个位于另一个之上)允许使用三个线圈替代四个线圈以在这个方向上产生磁场，因为中间线圈21不是与线圈20形成一对，就是与线圈22形成一对。
线圈20、21、22和30、31、32、33与谐振电路相关联，该谐振电路具有的谐振频率与向植入实验动物体内的生物电子装置供电的谐振电路的线圈的谐振频率相同。因此，实现了其操作，而且如果具有可充电电池，则能够对其可充电电池充电。
供电和驱动系统，以标号40指代，包括与线圈并联且具有可调节输出电压的至少一个AC/DC电源。
在图2所示的实施例中，特别是，供电和驱动系统40包括与具有在第一方向Z上定向的轴线的第一线圈20、21、22耦合的第一电源41和与具有在第二方向Y上定向的轴线的第二线圈30、31、32、33耦合的第二电源42。
供电和驱动系统40还包括设有合适的管理软件和线圈的反馈控制的微处理器50。
供电和驱动系统40包括用于每一个线圈(由各个AC/DC电源供电)的“开关电源驱动器”。在图2所示的实施例中，开关电源驱动器分别由标号61到67标识并且用于以预定的频率产生驱动信号。
驱动信号优选为电压信号(如矩形波信号)并且具有与谐振电路的谐振频率对应的频率值。这些驱动信号优选具有低于或等于60V的电压值。
对于本领域技术人员已知的是，为了确定谐振电路的谐振频率，与线圈并联的寄生电容必须被考虑在内，线圈的特征为它们所谓的“自谐振频率”，换言之，通过每个线圈及各个并联的寄生电容的感应系数确定频率，上述的线圈作为电容而不是电感器。为了有理由确定线圈在所需的频率上作为电感器工作并且寄生电容大体不起作用，线圈的尺寸优选为使其具有至少大于谐振电路所需的谐振频率十倍的自谐振频率。在每个线圈的端部以串连方式连接有两个电容器，并与线圈形成适于在驱动频率上最大化优质率的平衡谐振串联电路。在图示的实施例中，电容器分别由标号611、612、621、622、631、632、641、642、651、652、661、662、671、672标识，因此，笼具10包括并联操作的七个谐振电路。
对于每一个谐振电路，电容器的电容值和各个线圈的感应系数值被确定以便所获得的谐振频率和由与其连接的电源驱动器产生的驱动信号的谐振频率相同。
锁相环电路或者PLL与每个电源驱动器相连接，PPL电路全部连接至用于比较信号相位的可编程逻辑电路80，该可编程逻辑电路连接至微处理器50。在示出的实施例中，PLL电路以标号71到77标识。
在供电和驱动系统40运行期间，每个电源驱动器61至67产生引起电流流通过与其相连的谐振电路的驱动信号。电源被控制以在每对线圈中的线圈内产生方向相同的磁场。
电源驱动器61至67的控制信号基于参考信号彼此同步，该参考信号优选为由连接至笼具10的谐振电路(例如线圈21的谐振电源)的一个电源驱动器产生的导频信号。起始自该导频信号的相位，出现在笼具10上的所有其他谐振电路经相关的PLL电路71至77在同一方向上同步。
特别是，PLL电路71至77允许检测在实际流通过线圈的电流和他们的频率之间的值，并且为了补偿共同电流相移的实际值较之对应的标称值之间的差值，通过用于比较信号相位且连接至微处理器50的可编程逻辑电路80调节电源驱动器的控制信号。电流的频率被调整到所需的频率，特别是，该频率允许将可能的最大功率传输至线圈，这能够通过例如“最大功率点跟踪”式算法确定，该算法为本领域技术人员已知的。
实际上，主要由于在容器10内实验动物或病人的移动、与病人一起出现在容器10内的其他人员以及设备1的工作温度、电子部件的制造公差和外部(例如电磁干扰)或其他类似的变化，相移的实际值之间的差值随之波动，这可以改变谐振频率。因此，调整谐振频率对于达到可能的最大功率传输和优化设备的运行是重要的。
参考信号由适于执行介于经控制总线的控制信号之间的相位比较的可编程逻辑电路80分配。
一旦在第一方向上谐振电路的线圈同步已被完成，相对于同步性的参考信号，可编程逻辑电路80产生延迟相移的第二同步信号，例如延迟90°。通过这个相移驱动信号，具有沿垂直方向(例如第二方向Y)设置的轴线的线圈被驱动。
因此，轴线沿第二方向Y设置的线圈彼此同步，但由相对于沿第一方向Z设置的线圈的延迟相移信号驱动。
可以理解的是，通过基于延迟相移信号的驱动模式和在彼此垂直平面上线圈的空间排列的优点，存在于笼具内的磁场在YZ面内矢量旋转。这允许植入实验动物体内的生物电子装置的谐振电路的线圈被耦合至存在于笼具内的磁场，而无需考虑其相对于YZ平面的位置，因此，允许生物电子装置的运行和/或其电池充电，而无需考虑位于笼具10内的实验动物的位置。换言之，在生物电子装置的运行和/或其电池充电过程中，容纳在笼具10内的实验动物在笼具10的任何区域和从一个地板到另一地板可自由移动，有助于科学和试验活动的执行。
当植入实验动物体内的生物电子装置的谐振电路位于垂直于YZ平面的平面内，磁耦合最大化，因此，允许最大化能量转移。然而，当向生物电子装置供电的谐振电路与YZ平面平行时，磁耦合较差且能量转移较少，或者既没有磁耦合也没有能量转移。
可以理解的是，这种驱动方式不限于本发明的优选实施例，该优选实施方式包括分别用于每个笼具10的间室的、在第一和第二方向Y、Z上平行且同轴的线圈。但是，当可组合容器仅包括具有轴线彼此垂直的第一和第二线圈时，也同样适用。不同点仅在于在任何方向上的单独线圈的存在不能导致沿第一和第二方向具有相同方向的磁场的产生。
根据本发明的另一个实施例，为了在空间而不是平面内获得磁场的旋转矢量，笼具10的每个间室可能相关联，至少三分之一的线圈设置在笼具10的第三方向上，例如垂直于横向和垂直方向Y和Z的纵向X，例如一对彼此相同的第三线圈(未示出)在笼具10的第三方向X上同轴且彼此间隔地设置。
由于设置在彼此垂直的平面上的三个线圈或三对线圈，磁场矢量具有空间定向。通过适当地改变三个线圈或三对线圈的驱动信号，例如改变90°，空间内的磁场的旋转矢量被获得以植入的生物电子装置充电，而无需考虑实验动物相对于YZ平面以及相对于XY和XZ平面的位置。
供电和驱动系统40的每个谐振电路进一步包括具有变压器的一对电流传感器，该电流传感器沿将电源驱动器连接至设置在线圈端部的电容器的缆线设置且适于测量供给电容器和线圈的电流。在图2所示的实施例中，具有变压器的电流传感器分别以标号613、614、623、624、633、634、643、644、653、654、663、664、673、674标识。由电流传感器检测的电流值被传送至供电和驱动系统40的与微处理器50相连的模块(block)90。模块90执行电流值之间的差值以便检查任何对地电路泄漏。在漏电情况下，即由于不良绝缘性或操作人员的意外接触，微处理器50中断电源驱动器与漏电相关的运行。
从制造的角度，与每个线圈相关的电容器优选容纳在容器内，该容器被容纳在框架内且该框架容纳线圈。除了电容器外，同样的容器还容纳开度传感器(opening sensor)，例如微动开关，和线圈的辨识系统，例如电阻器，它们将其状态和数值通过数据总线报告给供电和驱动系统40的微处理器。如果电容器的容器意外地被打开，则开度传感器中断各个线圈的电源驱动器的运行。线圈的辨识系统用于确定在电源驱动器和各个线圈的连接布线过程中是否工作正常。
根据本发明的另一方面，供电和驱动系统40进一步包括适于检测人类或实验动物在容器10内存在的至少一个传感器。参考如图1b所示的实施例，例如，容器包括用于每一个间室12、13的一个检测传感器(如红外型传感器)。对应地，在图2的框图中，两个红外型传感器120、130被示意性地示出并分别嵌入到每个间室12、13中。
在笼具10的构造中，一般地讲，在具有相互连通的间室的可组合容器的构造中，每个间室设置至少一个检测传感器以允许仅在实验动物实际存在的间室内产生磁场，这从能量消耗的角度讲提供了笼具10运行的最优化可能性。
在此所描述和举例说明的本申请的实施例仅是多个变化的可允许的示例。例如，容器10的运行可以通过设在微处理器50模块内的合适的以太网端口来远程控制。另外，供电和驱动系统40可以容纳在连接到线圈的特殊容器内，该特殊容器可安装在用于容纳容器10的房间的壁上或直接安装在容器上，因此，有助于其置换和安装。

Claims (10)

1.一种用于向植入病人或实验动物体内的生物电子装置的远程可充电电路充电的充电设备，所述充电设备包括：
a)可组合容器(10)，所述可组合容器限定出适于容纳病人或实验动物的封闭环境，所述可组合容器(10)包括由非磁性材料制成且彼此连接以限定出所述封闭环境的多个可组合的壁，所述可组合容器(10)包括轴线沿第一方向(Z)设置的至少一个第一线圈(20、21、22)和轴线沿与所述第一方向(Z)垂直的第二方向(Y)设置的至少一个第二线圈(30、31、32、33)，所述第一线圈和第二线圈安装在所述壁上或所述壁内，其中：
限制在所述可组合容器(10)内的所述病人或实验动物不能与所述第一线圈和第二线圈接触，
所述第一线圈和第二线圈具有在安装时仅可从所述可组合容器(10)的外部与之相接触的电气终端，
当接通交流电，所述第一线圈和第二线圈沿所述第一方向(Z)和第二方向(Y)向所述封闭环境的内部发射电磁场；
b)用于向所述可组合容器的第一线圈和第二线圈供电和驱动所述可组合容器的第一线圈和第二线圈的供电和驱动系统(40)，所述供电和驱动系统包括：
用于每一个第一线圈和第二线圈的开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)，多个锁相环电路(71、72、73、74、75、76、77)，所述多个锁相环电路分别与每个所述开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)和所述供电和驱动系统(40)的可编程逻辑电路(80)相连，所述可编程逻辑电路(80)用于执行相位比较，所述可编程逻辑电路(80)依次与所述供电和驱动系统(40)的微处理器(50)相连，所述微处理器(50)用于向所述第一线圈(20、21、22)和所述第二线圈(30、31、32、33)提供驱动信号以在可组合容器(10)的内部产生旋转磁场。
2.如权利要求1所述的充电设备，其中，至少一个电容器(611、612、621、622、631、632、641、642、651、652、661、662、671、672)连接至所述第一线圈(20、21、22)和所述第二线圈(30、31、32、33)的所述电气终端，并与之形成连接至各个开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)的谐振电路，其中，所述电容器(611、612、621、622、631、632、641、642、651、652、661、662、671、672)的电容值和每个谐振电路的所述第一线圈(20、21、22)和所述第二线圈(30、31、32、33)的感应系数值被确定为使所 述谐振电路在与各个开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)产生的驱动信号的频率对应的频率上谐振。
3.如权利要求1或2所述的充电设备，包括彼此同轴布置且在所述可组合容器(10)的所述第一方向(Z)上相互间隔开的一对相同的第一线圈(20、21、22)，以及彼此同轴布置且在与所述第一方向(Z)垂直的所述可组合容器(10)的所述第二方向(Y)上相互间隔开的一对相同的第二线圈(30、31、32、33)，其中，每对所述第一线圈和第二线圈用于形成亥姆霍兹线圈，并且所述第一线圈和第二线圈的所述供电和驱动系统(40)用于向每对所述第一线圈和第二线圈供电，以产生具有相同方向的磁场以及在所述可组合容器(10)内且在由所述第一和第二方向(Z、Y)确定的平面内提供适于产生旋转磁场的控制信号。
4.如权利要求1所述的充电设备，进一步包括轴线沿所述可组合容器(10)的与所述第一和第二方向(Z、Y)相垂直的第三方向(X)设置的至少一个第三线圈。
5.如权利要求4所述的充电设备，包括彼此同轴布置且在所述第三方向(X)上相互间隔开的一对相同的第三线圈，其中每对所述第三线圈用于形成亥姆霍兹线圈，并且所述第三线圈的所述供电和驱动系统(40)用于向每对所述第三线圈供电，以产生具有相同方向的磁场以及在所述可组合容器(10)的间室内且在空间内提供适于产生旋转磁场的控制信号。
6.如权利要求2所述的充电设备，其中，所述供电和驱动系统(40)的每个谐振电路进一步包括具有变压器的一对电流传感器(613、614、623、624、633、634、643、644、653、654、663、664、673、674)，所述电流传感器沿将各个所述开关电源驱动器(61、62、63、64、65、66、67)连接至设置在第一线圈和第二线圈端部的电容器(611、612、621、622、631、632、641、642、651、652、661、662、671、672)的缆线设置，且适于测量供给电容器和第一线圈和第二线圈的电流，所述供电和驱动系统(40)还包括与微处理器(50)相连且用于执行电流值之间的差值以检查任何的对地电路泄漏的模块(90)。
7.如权利要求1所述的充电设备，其中，所述供电和驱动系统(40)进一步包括适于检测人或实验动物在所述可组合容器(10)的每个间室(11、12)内存在的至少一个传感器(120、130)。
8.如权利要求1所述的充电设备，其中，所述可组合容器(10)被构造成生活环境。
9.如权利要求1所述的充电设备，其中，所述可组合容器(10)被构造成用于实验动物的笼具。
10.一种对植入实验动物或人体内的谐振式生物电子装置无线充电的方法，所述方法包括如下步骤：
i)提供并安装根据权利要求1-9任一项所述的充电设备；
ii)将实验动物或病人限制在所述充电设备的可组合容器(10)内；
iii)产生控制信号，以向所述可组合容器(10)的至少一个第一线圈(20,21,22)和至少一个第二线圈(30、31、32、33)提供适于在所述可组合容器(10)内产生旋转磁场的各个具有标准参考振幅和相移的交流电；
iv)产生实际流通过至少一个第一线圈(20,21,22)和至少一个第二线圈(30、31、32、33)的电流的检测信号；
v)通过所述检测信号，评估实际流通过所述第一线圈和第二线圈的电流的共同的相移和频率的实际值；
vi)调整所述控制信号，以补偿实际相移与对应的标称值之间的差值；
vii)调整所述电流的频率到所需的频率以最大化传输到至少一个第一线圈(20,21,22)和至少一个第二线圈(30、31、32、33)的能量。
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