CN111565563B

CN111565563B - 用于为宠物施加、监测和调节刺激的方法和设备

Info

Publication number: CN111565563B
Application number: CN201880085832.4A
Authority: CN
Inventors: 理查德·塞尔策; 斯蒂芬·韦布雷克特; 克里斯托弗·E·马伊尼尼; 帕特里克·廷德尔
Original assignee: Radio Systems Corp
Current assignee: Radio Systems Corp
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: WO2019118555A1; EP3723476A1; EP3723476B1; CN111615333A; AU2018383758A1; AU2018383758B2; EP3723476A4; EP3723478A4; AU2018383750A1; WO2019118568A2; WO2019118568A3; EP3723478A2; CA3085193A1; CN111615333B; CN111565563A; CA3085320A1

Abstract

描述了一种装置，该装置包括至少一个处理器、存储部件、电源、开关、初级电极和次级电极，所述至少一个处理器用于引导电源以对存储部件进行充电，用于控制开关以在电压达到第一值时最早提供从存储部件到电阻性负载的电通路，并且用于控制开关以禁用从存储部件到电阻性负载的电通路。该装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器用于引导电源以对存储部件进行再充电、用于确定再充电时间、用于对再充电时间与时间值进行比较、并且用于使用比较信息来调节第一值，其中，再充电时间是将电压恢复至第一值所需的时间。

Description

用于为宠物施加、监测和调节刺激的方法和设备

相关申请

本申请要求于2017年12月12日提交的美国申请No.15/839,737的优先权，并且要求于2017年12月12日提交的美国申请No.15/839,749的优先权。

技术领域

本文的公开内容涉及动态电压调制。

背景技术

宠物训练和遏制对于宠物主人是至关重要的。最常见的人道且有效的训练方法中的一种方法是对宠物动物的电刺激。短的电脉冲用于传达所需的行为。当前，刺激传递方法有非常小的差异。最典型的方法是在假设适当的电荷被成功传递的情况下直接从变压器的输出传递预定的电荷。

通过引用并入

本说明书中提及的每个专利、专利申请和/或公开均通过引用在与以下程度相同的程度上以其整体并入本文：正如具体地且单独地指示每个单独的专利、专利申请和/或公开通过引用并入的程度。

附图说明

图1示出了根据一个实施例的用于在对电刺激向动物的传递进行控制中生成、施加和监测刺激水平的电路。

图2示出了根据一个实施例的用于在对电刺激向动物的传递进行控制中生成、施加和监测刺激水平的电路。

图3示出了根据一个实施例的用于在对电刺激向动物的传递进行控制中生成、施加和监测刺激水平的电路。

图4示出了根据一个实施例的用于调节电刺激向动物的传递的方法。

图5示出了根据一个实施例的高压电极和返回电极的示波器迹线。

图6示出了根据一个实施例的单个电脉冲以及之后的能量恢复。

图7示出了根据一个实施例的单个电脉冲以及之后的能量恢复。

图8示出了根据一个实施例的单个电脉冲以及之后的能量恢复。

图9示出了根据一个实施例的在仍然传递足够的能量水平的同时在较低电压电平下施加经调节脉冲。

图10示出了根据一个实施例的用于测量电刺激的强度的电路。

图11A示出了根据一个实施例的具有中断以用于期望的脉冲宽度的单次定时器(one shot timer)。

图11B示出了根据一个实施例的随时间变化的初级电流。

图11C示出了根据一个实施例的随时间变化的次级电流。

图11D示出了根据一个实施例的采样电压测量值。

具体实施方式

用于向动物传递电刺激的系统和方法无法传递精确且准确的电压电平，无法精确地调节这些电压电平，并且缺乏可靠地确定电荷是否有效传递至宠物的方法。该问题导致对宠物的矫正不足或过度矫正，这可能导致训练过程期间的压力水平增加，从而降低有效性。

在本申请中在此提出了一种系统和方法，该系统和方法将电脉冲通过电极精确地传递至宠物，并且能够以可测量的方式确定这些脉冲的传递有效性。基于测得的脉冲的传递有效性，如果确定尚未发生成功的传递，则可以调节后续脉冲以增加传递有效性的机会。如果确定已经发生成功的传递，则可以调节随后的脉冲以在仍然保持有效性同时使脉冲幅度最小化，进而减小对宠物的压力。

本文提出的系统和方法实现了两种功能：

一个实施例的电刺激脉冲生成采用一种精确地控制传递至宠物的能量脉冲的电压和定时的方法。

根据一个实施例，可以精确地确定负载电阻。负载电阻是皮肤传导的指标，其是脉冲传递有效性的指标。识别皮肤破裂发生的时间点允许在仍然诱发类似响应的同时降低后续脉冲的电压电平。识别出皮肤没有由于刺激脉冲而破裂的事实表明：需要增加电压以使破裂和传导的机会最大化。

除了电压调节和有效性监测之外，这项新技术的使用还允许较小的设计。由于在递升模式下使用变压器在存储部件内逐渐积累电荷，直到激活返回路径开关为止，因此尺寸可以比典型技术小得多，因为不需要从磁势的单个周期传递电荷。在释放能量之前，可能需要来自变压器的数百甚至数千充电周期来在存储部件中积累能量。系统需要延长的时间段来恢复已消耗能量这一事实意味着：由于重新填充存储部件所需的能量的量，因而需要时间来监测和控制精确电压并且还需要确定先前脉冲的有效性。

本文所述的系统和方法包括用于基于宠物皮肤的负载状况来生成、施加 (释放)、分析和调节电刺激脉冲的方法。电刺激方法利用微处理器来控制刺激生成、释放和监测的所有方面。微处理器控制由变压器和(一个或更多个)倍压器组成的切换模式电源，以使输入电压递升。电压被提供给暴露在电极上的用于存储的(一个或更多个)存储部件(通常为电容器)。该存储电荷由处理器经由反馈环路进行监测。一旦处理器确定达到阈值电压电平并增加了任何其他期望的延迟时间，则由处理器在期望的激励脉冲长度内接通高压开关(即，晶体管)以完成第二电极上的返回路径，从而提供电流从一个电极穿过宠物的皮肤流动到第二电极中并流动至系统返回的路径。

在电路的高压侧使用开关以提供从存储部件到电极的路径(高压侧开关) 也是合理的。

反馈环路允许实时监测电压电平和充电时间。该认识允许处理单元：(i) 精确地且准确地确定刺激脉冲的幅度；以及(ii)监测再充电时间。因此，反馈环路允许使用再充电时间作为负载电阻(皮肤电阻)的直接指标来确定已消耗电荷。基于已消耗电荷的发现，随后的脉冲可以：

增加以补偿非最佳的表层接触；

减少以减轻对宠物的压力，同时保持训练有效性；以及/或者

减少以节省能量，这是因为较低的电压脉冲需要从系统电源消耗较少的能量。

图1示出了用于在对精确电刺激向动物的传递进行控制中监测刺激水平的电路100。图1示出了微控制器102，微控制器102控制使输入电压递升的DC-DC转换器(即，变压器加上倍压器)104。经递升的电压随后被提供给存储部件(通常为(一个或更多个)电容器)106以用于存储。存储部件可以包括一个或更多个电容器，该一个或更多个电容器连接至第一(高压)电极110。图1中示出的电路示出了在第一电极与微控制器102之间的反馈连接108，使得微控制器可以监测第一电极处的势能。微控制器还控制返回开关114。微控制器于是可以使用返回开关114来为在经过宠物皮肤之后存储在存储部件中的电压提供返回路径。该开关可以包括晶体管并且可以在期望的刺激脉冲长度内提供返回路径。刺激传递然后包括从第一电极 110穿过宠物的皮肤(即，电阻性负载140)流动到第二返回电极112中并且流动至系统返回(接地)的电流。

图2示出了上述电路的相同部件。然而，图2的电路200将晶体管开关 214直接放置在微控制器202与第一电极210之间。DC-DC转换器204使由微控制器传递的电压递升并给存储部件206充电。在存储部件206与微控制器202之间设置有反馈连接208。微控制器202控制晶体管214，以在期望的刺激脉冲长度内在存储部件206(由DC-DC转换器204充电)与第一电极210之间提供通路。在刺激传递期间，电流从存储部件流动至第一电极210通过宠物的皮肤(或电阻性负载240)，流动到第二返回电极212，并且流动至系统返回(接地)。相对于图1的电路，与动物皮肤接触的返回电极212始终连接至系统返回(接地)。

图3示出了根据一个实施例的用于在对电刺激向动物的传递进行控制中生成、施加和监测刺激水平的电路300。图3示出了电压调节器310和微处理器320。图3示出了变压器初级控制330。场效应晶体管(FET)340 用作频率和占空比方面的开关，以有效地允许电流流经递升变压器350的初级绕组。图3的元件360展示了两级的倍压器，根据一个实施例，该两级的倍压器形成电压四倍器。对于特定应用，可以将根据需要的多级(结合递升变压器的匝数比)级联。因此，递升变压器350和电压四倍器360 部件包括DC-DC升压转换器。分压器370将高压输出降低至与微处理器输入兼容的水平。图3示出了可控制的高压返回路径380。该返回路径通过提供从高压电极穿过皮肤到低压侧电极并到达系统接地的路径来控制刺激脉冲的持续时间。

图4示出了用于对向动物的刺激传递进行调制的方法。第一步骤402涉及施加刺激命令，即，使用本文所述的反馈控制电路来传递电刺激的命令。步骤404包括将电压阈值设定为初始值。步骤406涉及微控制器控制DC-DC 转换器以向存储部件提供电压进而驱动并建立电压电势。该方法迭代地检查电压408以确定是否满足阈值。如果为否410，则继续进行电压生成和存储。如果为是412，则该方法进行至步骤414以确定附加延迟是否到期。如果为否418，则该方法将电压保持在已存储的电势水平。如果答案为是420，则微控制器在由给定刺激水平指定或确定的时间内启用返回开关、即向动物施加刺激421。然后，微控制器禁用开关422、即返回通路。如果刺激命令的施加被中断424，则刺激传递的方法也被中断。

如果刺激命令的施加继续，则该方法启动定时器426。当定时器426运行时，微控制器控制DC-DC转换器向存储部件提供电压以驱动和建立电压电势427。步骤428确定已存储电压是否达到设定阈值(设定阈值可以是在步骤408中最初建立的阈值的一小部分)。如果为否432，则继续充电。一旦该阈值电压被实现434，则该方法停止定时器436。测得的时间值提供皮肤破裂的信息。如果测得的时间值大于指示破裂的值437，则检测到低电阻 438。在这种情况下，考虑到皮肤电阻低而将电压阈值设定为较低的值440。如果测得的时间值比指示最小皮肤接触至没有皮肤接触的值小442，则检测到高电阻444。在这种情况下，将电压阈值设定为较高的值，以增加低皮肤电阻情况的机会446。根据一个实施例，如果该方法在通过步骤437和442 为“否”，则该方法在步骤448中可以基于定时器值来保持或逐渐增大电压阈值。根据一个实施例，该方法在步骤448中还可以基于定时器值来逐渐降低电压阈值。在三次电压阈值评估事件中的任一次电压阈值评估事件之后，该方法返回至刺激命令工作流过程的步骤408。

图5的示波器迹线示出了在激活返回路径开关的阶段期间的高压电极和返回电极。在该示例中，该开关被激活约85微秒的时间段。接地电极几乎立即达到等于接地的电压。高压电极从完整的存储部件电压电平开始，并随着能量被消耗而降低。

该电压降是从系统的存储装置中汲取能量的指标。宠物皮肤电阻越低，从系统消耗的能量越多。宠物皮肤电阻越低，传递至宠物的能量就越多。

在上面描述(及图示)的单个电脉冲期间，从系统存储装置中汲取能量。在该固定时间段期间，可以使用以下等式来确定宠物皮肤电阻，这是有效脉冲传递的直接指标：

E＝在刺激脉冲期间从(一个或更多个)存储部件消耗的焦耳能量

P＝以瓦特为单位的瞬时功率

V＝电极两端的电压差

I＝从第一电极通过动物流动到第二电极并流动至系统接地的电流。

R＝动物皮肤的电阻

T＝以秒为单位的脉冲施加至动物皮肤的时间

----------

P＝VI＝V²/R：瞬时功率

E＝PT＝(V²/R)*T：一时间段内(更具体地，在刺激脉冲期间)的能量

R＝(V²T)/E：动物皮肤的电阻

从前面的等式可以看出，能量和电阻成反比关系。从系统消耗的能量水平越高(如通过监测补给而确定的)，(宠物皮肤的)电阻就越低。

长的补给＝消耗较多能量＝皮肤电阻较低

较短补给＝消耗较少能量＝皮肤电阻较高

在施加上述单个脉冲之后，系统对系统能量进行补给，如接下来的示图所示(取决于皮肤电阻)。

图6至图9中示出的以下示波器迹线示出了在刺激传递之前、在刺激传递期间以及在恢复刺激传递期间所消耗的能量时的高压电极和返回电极。

(如图6至图9所示的)迹线中的间隙的开始表示通过接通“返回开关”以启用从返回电极至接地的返回路径而激活短的(即，1微秒至200微秒的) 脉冲的瞬间。在该阶段中，允许电流从高压电极流经宠物的皮肤，然后流动至系统返回(接地)。在该短暂的时间段之后，间隙的其余部分是对(一个或更多个)存储部件进行再充电所需的时间段。该时间段表示从系统的存储装置中汲取能量。

图6示出了假定500欧姆的皮肤电阻的情况下的单个电脉冲以及之后的能量恢复。500欧姆的负载表示强的表层接触。图6示出了18.5ms的恢复时间(X1至X2)。

图7示出了假定10K欧姆的皮肤电阻的情况下的单个电脉冲以及之后的能量恢复。10K欧姆的负载表示弱的表层接触。图7示出了12.3ms的恢复 (XI至X2)。

图8示出了假定最小皮肤电阻至没有皮肤电阻、即弱的表层接触的情况下的单个电脉冲以及之后的能量恢复。非常高的电阻性负载表明最小表层接触至没有表层接触。图8示出了立即恢复，这表明在刺激期间没有从系统消耗能量。

如果检测到强的表层接触，则可以在仍保持足够的能量传递的同时减小后续脉冲的幅度。再次指出的是：

R＝(V²*T)/E

E＝(V²*T)/R

能量消耗增加表明皮肤电阻降低。因此，可以在仍然施加足够刺激的同时降低电压。

如果R(皮肤电阻)由于高压脉冲之后皮肤破裂而降低，则可以降低电压(V)，以将等效能量向所施加的初始电压转移，如在以上等式中可以观察到的。

图9示出了图示出该特定操作的范围迹线。以高电压电平施加每个脉冲序列的第一个脉冲。该系统基于皮肤电阻而确定已经发生皮肤破裂。因此，在仍然传递足够的能量水平的同时以较低的电压电平施加随后的脉冲。监测每个脉冲的有效性。如果确定有任何脉冲是无效的，则可以将生成的电压恢复至引起破裂的足够高的电平。

下面描述用于测量传递至动物的电刺激的强度的替代性方法和设备。图 10示出了将电流/电压驱动至电路1000的微控制器1002。该电路将电刺激传递至佩戴有容纳该电路的项圈的动物。该电路在电阻器1050(R_L)处传递刺激，电阻器1050对提供给该电路的电阻性负载进行建模。

本文描述了一种测量在电阻器1050(R_L)处传递的刺激的强度的方法。该方法包括将通用输入/输出(GPIO)1004引脚设定为高(high)。具有超时中断的单次定时器被配置为在期望的脉冲宽度内保持高位置。单次定时器有时类似于闹钟工作。可以将定时器设定为在某个时间点处(即，在该示例中的时间t₀＝0处)“运行”，然后在特定时间段后“(即在该示例中的 t₁处)关闭”。在配置的脉冲宽度期间，微控制器1002提供控制电压1006 (V_control)，该控制电压1006允许初级电流1008(I_pri)流动。(应当注意的是，晶体管1060用作开关，即，在施加控制电压1006(V_control)时，晶体管允许初级电流1008(I_pri)流动。初级电流1008(I_pri)流经初级绕组1010 (L_pri)。由于二极管1070的方向，在该时间期间没有电流流经次级绕组1012 (L_sec)。因此，初级电流导致能量存储在变压器的磁芯中。变压器的初级绕组与次级绕组之比为1：N。当通过移除晶体管1060处的控制信号来使初级电流停止时，由于反激式相位反转，次级电流将被感生而流动。次级电流1014(I_sec)提供电阻器1050(R_L)上的电压降，即，R_L处的功耗或刺激向动物的传递。

在定时器中断服务例程中，微控制器1002将GPIO 1004返回至低(low)。紧接该指令，微控制器1002触发模数转换器1018以对电阻器1022(R₁) 与电阻器1024(R₂)之间的位置1020处的电压(V_measure)进行采样。

如上所述，微控制器将GPIO 1004设定为高。图11A示出了对于期望的脉冲宽度t₁具有中断的单次定时器。微控制器在时间t₁处关断GPIO 1004，即，使GPIO 1004返回至低。然后，微控制器触发ADC以在t₁处对电路在位置1020处的电压(V_measure)进行采样。微控制器及其ADC将花费少量时间来启动并完成转换，因此ADC采样(V_measure)出现在略大于t₁的时间t₂处。

图11B示出了在配置的单次脉冲宽度期间随时间变化的初级电流(I_pri)。图11C示出了时间t₁之后、即微控制器将GPIO 1004返回至低之后的随时间变化的次级电流(I_sec)。当初级电流(I_pri)的流动在t₁之后终止时，应当注意的是，次级电流(I_sec)经历指数衰减至零。

图11D示出了随时间变化的采样电压V_measure。当然，V_measure(t)的衰减特性与图11C所示的I_sec的衰减特性相对应。在ADC中断服务例程中，微控制器1002在时间t₂处读取并保存位置1020处的电压的ADC测量值(如前所述)，即ADC测量值V_measure(t₂)。单次定时器被配置为具有针对期望的宽度t₃-t₂的超时中断。在定时器中断服务例程中，微控制器1002在时间t₃处读取并保存位置1020处的电压的ADC测量值，即ADC测量值V_measure (t₃)。

在计算强度值时，以下关系和等式是重要的：

峰值初级电流：

峰值次级电流：I_sec-pk＝I_pri-pk/N

电压测量值：

强度水平可以如下计算：

强度＝I_sec(t)*有效持续时间

强度＝I_sec-pk*3Tc

T_c＝L_sec/(R₁+R₂ +R_L)

本文描述的方法使用V_measure(t₂)、V_measure(t₃)、t₂、t₃、R₂和T_c来估算由电路1000传递的电刺激的强度。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)V_measure(t₂)＝R₂*I_sec-pk

(9)I_sec-pk＝R₂/V_measure(t₂)

(10)强度＝I_sec-pk*3Tc

应当注意的是，等式(6)和(9)提供了使用等式(10)计算强度所需的值。还应当注意的是，等式(6)和(9)是基于电压测量值(V_measure(t₂)、 V_measure(t₃))、已知的时间值(t₂、t₃)、已知的电阻器值R₂和已知的(推导的) 时间常数值T_c的。现在可以采用反馈控制环路为T_c的变化提供接近恒定的强度。因此，装置可以补偿R_L的变化。

本文描述了一种装置，该装置包括至少一个处理器、存储部件、电源、开关、初级电极和次级电极。该装置包括用于引导电源以对存储部件进行充电的至少一个处理器，其中，充电包括建立存储的能量，直到存储部件的电压达到第一值为止。该装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器用于控制开关以在电压达到第一值时最早提供从存储部件到电阻性负载的电通路，提供到电阻性负载的电通路包括将存储的能量传递至电阻性负载，其中，初级电极和次级电极通过电阻性负载耦合。该装置包括用于控制开关以禁用从存储部件到电阻性负载的电通路的至少一个处理器。该装置包括用于引导电源以对存储部件进行再充电的至少一个处理器，其中，至少一个处理器配置为确定再充电时间，其中，再充电时间是将电压恢复至第一值所需的时间。该装置包括被配置为将再充电时间与至少一个时间值进行比较的至少一个处理器。该装置包括被配置为使用比较信息来调节第一值的至少一个处理器。

根据一个实施例，提供电通路包括电流从初级电极通过电阻性负载到达次级电极并且到达系统接地。

根据一个实施例，初级电极和次级电极与动物皮肤接触，其中，电阻性负载包括动物皮肤。

根据一个实施例，提供电通路包括开关提供从存储部件到初级电极的电通路。

在一个实施例中，提供电通路包括开关提供从次级电极到系统接地的电通路。

根据一个实施例，至少一个处理器被配置为通过以下操作来迭代地调节第一值：迭代地执行对存储部件进行充电、提供电通路、禁用电通路、对存储部件进行再充电、将再充电时间与至少一个时间值进行比较、以及使用比较信息来调节第一值。

一个实施例的装置包括反馈环路，其中，该反馈环路提供存储部件的信息，存储部件的信息包括存储部件的当前电压。

根据一个实施例，提供电通路包括使用存储部件的信息来确定存储部件的电压何时达到第一值。

根据一个实施例，对存储部件进行再充电包括使用存储部件的信息来确定再充电时间。

一个实施例的至少一个处理器被配置为在禁用电通路之后使用存储部件的当前电压来调节第一值。

根据一个实施例，迭代地调节第一值包括迭代地执行在禁用电通路之后使用当前电压来调节第一值。

根据一个实施例，使用比较信息包括：当再充电时间大于至少一个时间值中的第一时间值时将第一值调节为较低值。

根据一个实施例，使用比较信息包括：当再充电时间小于至少一个时间值中的第二时间值时将第一值调节为较高值。

一个实施例的第一时间值和第二时间值对应于第一时间段和第二时间段，其中，第一时间段大于第二时间段。

根据一个实施例，使用比较信息包括：当再充电时间小于至少一个时间值中的第一时间值并且大于至少一个时间值中的第二时间值时，将第一值调节为较高值和较低值中的一者。

根据一个实施例，使用比较信息包括：当再充电时间小于至少一个时间值中的第一时间值并且大于至少一个时间值中的第二时间值时，保持第一值。

一个实施例的至少一个处理器包括微控制器，其中，微控制器为电源提供输入电压，其中，电源包括功率转换器。

本文描述了一种装置，该装置包括至少一个处理器、存储部件、电源、开关、初级电极和次级电极。该装置包括用于引导电源以对存储部件进行充电的至少一个处理器，其中，充电包括建立存储的能量，直到存储部件的电压达到第一值为止。该装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器用于控制开关以在电压达到第一值时最早提供从存储部件到电阻性负载的电通路，提供到电阻性负载的电通路包括将存储的能量传递至电阻性负载，其中，初级电极和次级电极通过电阻性负载耦合。该装置包括用于控制开关以禁用从存储部件到电阻性负载的电通路的至少一个处理器。该装置包括用于引导电源以对存储部件进行再充电的至少一个处理器，其中，至少一个处理器被配置为确定再充电时间，其中，再充电时间是将电压恢复至第一值所需的时间。该装置包括被配置为将再充电时间与至少一个时间值进行比较的至少一个处理器。该装置包括被配置为使用比较信息来调节第一值的至少一个处理器。该装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为通过以下操作来迭代地调节第一值：迭代地执行对存储部件进行充电、提供电通路、禁用电通路、对存储部件进行再充电、将再充电时间与至少一个时间值进行比较、以及使用比较信息来调节第一值。

本文描述了一种装置，该装置包括至少一个处理器、存储部件、电源、开关、初级电极和次级电极。该装置包括用于引导电源以对存储部件进行充电的至少一个处理器，其中，充电包括建立存储的能量，直到存储部件的电压达到第一值为止。该装置包括用于控制开关以在电压达到第一值时最早提供从存储部件到电阻性负载的电通路的至少一个处理器，提供到电阻性负载的电通路包括将存储的能量传递至电阻性负载，其中，初级电极和次级电极通过电阻性负载耦合。该装置包括用于控制开关以禁用从存储部件到电阻性负载的电通路的至少一个处理器。该装置包括被配置为通过反馈环路接收存储部件的信息的至少一个处理器，存储部件的信息包括该存储部件的当前电压。该装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为在禁用电通路之后使用存储部件的当前电压来调节第一值。该装置包括用于引导电源以对存储部件进行再充电的至少一个处理器，再充电包括建立存储的能量以将电压恢复至第一值。该装置包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为通过以下操作来迭代地调节第一值：迭代地执行对存储部件进行充电、提供电通路、禁用电通路、在禁用电通路之后使用当前电压调节第一值、以及对存储部件进行再充电。

本文描述了一种方法，该方法包括对存储部件进行充电，其中，充电包括在存储部件中建立存储的能量，直到存储部件的电压达到第一值为止。该方法包括在电压达到第一值时最早提供从存储部件到电阻性负载的电通路，提供到电阻性负载的电通路包括将存储的能量传递至电阻性负载，其中，初级电极和次级电极通过电阻性负载耦合。该方法包括禁用从存储部件到电阻性负载的电通路。该方法包括对存储部件进行再充电，其中，再充电包括确定再充电时间，其中，再充电时间是将电压恢复至第一值所需的时间。该方法包括使用再充电时间来调节第一值。该方法包括通过以下操作来迭代地调节第一值：迭代地执行对存储部件进行充电、提供电通路，禁用电通路、对存储部件进行再充电，以及使用再充电时间来调节第一值。

一个实施例的方法包括：使用再充电时间调节第一值包括当再充电时间大于至少一个时间值中的第一时间值时将第一值调节为较低值。

一个实施例的方法包括：使用再充电时间调节第一值包括当再充电时间小于至少一个时间值中的第二时间值时将第一值调节为较高值。

适用于本文所述实施例的计算机网络包括局域网(LAN)、广域网 (WAN)、互联网或其他连接服务和网络变型，比如万维网、公共互联网、私有互联网、私有计算机网络、公共网络、移动网络、蜂窝网络、增值网络等。耦合或连接至网络的计算装置可以是允许访问网络的任何微处理器控制装置，包括终端装置，诸如个人计算机、工作站、服务器、小型计算机、大型计算机、膝上型计算机、移动计算机、掌上电脑计算机、手持计算机、移动电话、电视机顶盒或其组合。计算机网络可以包括多个LAN、 WAN、Internet和计算机中的一者。计算机可以用作服务器、客户端或其组合。

用于动态电压调制的系统和方法可以是单个系统、多个系统和/或地理上分开的系统的部件。用于动态电压调制的系统和方法还可以是单个系统、多个系统和/或地理上分开的系统的子部件或子系统。用于动态电压调制的系统和方法的部件可以耦合至主机系统的一个或更多个其他部件(未示出) 或者耦合至与主机系统耦合的系统的一个或更多个其他部件(未示出)。

用于动态电压调制的系统和方法和/或用于动态电压调制的系统和方法所耦合或连接的对应接口、系统或应用的一个或更多个组件包括处理系统和/或在处理系统下运行和/或与处理系统相关联。如本领域中已知的，处理系统包括一起操作的基于处理器的装置或计算装置的任何集合、或者处理系统或装置的部件。例如，处理系统可以包括便携式计算机、在通信网络中操作的便携式通信装置和/或网络服务器中的一者或更多者。便携式计算机可以是选自个人计算机、个人数字助理、便携式计算装置和便携式通信装置中的多个装置和/或装置组合中的任何一者，但不限于此。该处理系统可以包括较大计算机系统内的部件。

实施例的处理系统包括至少一个处理器和至少一个存储器装置或子系统。该处理系统还可以包括至少一个数据库或耦合到至少一个数据库。如本文一般使用的术语“处理器”是指任何逻辑处理单元，比如一个或更多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC) 等。处理器和存储器可以单片地集成到单个芯片上，分布在多个芯片或部件中和/或通过一些算法组合来提供。本文描述的方法可以以任何组合的形式的软件算法、程序、固件、硬件、部件、电路中的一者或更多者中实现。

包括用于动态电压调制的系统和方法的任何系统的部件都可以放置在一起或放置在不同的位置中。通信路径将部件耦合并且包括用于在部件之间通信或传输文件的任何介质。通信路径包括无线连接、有线连接和混合无线/有线连接。通信路径还包括与包括局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、专有网络、局间或后端网络以及因特网的网络的耦合或连接。此外，通信路径包括可移除的固定介质，例如软盘、硬盘驱动器和CD-ROM磁盘、以及闪存RAM、通用串行总线(USB)连接、RS-232连接、电话线、总线和电子邮件消息。

可以将本文描述的用于动态电压调制的系统和方法以及对应的系统和方法的各方面实现为被编程到各种电路中的任一种电路的功能，这些电路包括可编程逻辑器件(PLD)，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程阵列逻辑(PAL)装置、电可编程逻辑及存储装置和基于标准单元的装置、以及专用集成电路(ASIC)。用于实现用于动态电压调制的系统和方法以及对应的系统和方法的各方面的其他一些可能性包括：具有存储器的微控制器(比如电可擦可编程只读存储器(EEPROM))、嵌入式微处理器、固件、软件等。此外，用于动态电压调制的系统和方法以及对应的系统和方法的各方面可以在具有基于软件的电路仿真、离散逻辑(顺序和组合)、定制装置、模糊(神经)逻辑、量子装置以及以上装置类型中的任何一种装置类型的混合的微处理器中体现。当然，可以以各种部件类型提供基础的装置技术，例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)等的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术、诸如发射极耦合逻辑(ECL)等的双极技术、聚合物技术(例如，硅共轭聚合物和金属共轭聚合物-金属结构)、混合模拟与数字等。

应当注意的是，本文公开的任何系统、方法和/或其他部件可以使用计算机辅助设计工具来描述，并且在其行为、寄存器传输、逻辑部件、晶体管、布局几何结构和/或其他特性方面表达(或表示)为在各种计算机可读介质中体现的数据和/或指令。可以体现这种格式化的数据和/或指令的计算机可读介质包括但不限于各种形式的非易失性存储介质(例如，光学、磁性或半导体存储介质)以及可以用来通过无线、光学或有线信令介质或其任何组合来传输这种格式化的数据和/或指令的载波。通过载波传输这种格式化的数据和/或指令的示例包括但不限于经由一种或更多种数据传输协议 (例如，HTTP、FTP、SMTP等)在因特网和/或其他计算机网络上的传输(上传、下载、电子邮件等)。当经由一个或更多个计算机可读介质被接收在计算机系统内时，上述部件的这种基于数据和/或指令的表述可以由计算机系统内的处理实体(例如，一个或更多个处理器)结合一个或更多个其他计算机程序的执行来处理。

除非上下文另外明确地要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应以包括性含义来解释，而不是排他性或穷举性的；也就是说，在某种意义上“包括但不限于”。使用单数或复数的词也分别包括复数或单数。另外，当在本申请中使用时，词语“本文中”、“下文中”、“以上”、“以下”和类似含义的词是指本申请整体，而不是指本申请的任何特定部分。当词语“或”用于指两个或更多个项目的列举时，该词语涵盖该词语的以下所有解释：列举的项目中的任一项目、列举的所有项目以及列举的项目的任意组合。

用于动态电压调制的系统和方法的实施例的以上描述并非旨在穷举或者将系统和方法限制为所公开的精确形式。尽管出于说明目的在此描述了用于动态电压调制的系统和方法以及对应的系统和方法的特定实施例和示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在系统和方法的范围内可能有各种等效改型。本文提供的用于动态电压调制的系统和方法以及对应的系统和方法的教导不仅适用于上述系统和方法还可以应用于其他系统和方法。

可以将上述各种实施例的元件和动作进行组合以提供其他实施例。根据以上详细描述，可以对用于动态电压调制的系统和方法以及对应的系统和方法做出这些及其他变型。

Claims

1.一种用于施加、监测和调节刺激的装置，所述装置包括：

至少一个处理器、存储部件、电源、开关、初级电极和次级电极；

所述至少一个处理器用于引导所述电源以对所述存储部件进行充电，其中，所述充电包括建立存储的能量，直到所述存储部件的电压达到第一值为止；

所述至少一个处理器用于控制开关以在所述电压达到所述第一值时最早提供从所述存储部件到电阻性负载的电通路，提供到所述电阻性负载的电通路包括将存储的能量传递至所述电阻性负载，其中，所述初级电极和所述次级电极通过所述电阻性负载耦合；

所述至少一个处理器用于控制所述开关以禁用从所述存储部件到所述电阻性负载的所述电通路；

所述至少一个处理器用于引导所述电源以对所述存储部件进行再充电，其中，所述至少一个处理器被配置为确定再充电时间，其中，所述再充电时间是将所述电压恢复至所述第一值所需的时间；

所述至少一个处理器被配置为将所述再充电时间与至少一个时间值进行比较；以及

所述至少一个处理器被配置为使用比较信息来调节所述第一值。

2.根据权利要求1所述的装置，提供所述电通路包括电流从所述初级电极通过所述电阻性负载到达所述次级电极并且到达系统接地。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述初级电极和所述次级电极与动物皮肤接触，其中，所述电阻性负载包括所述动物皮肤。

4.根据权利要求3所述的装置，提供所述电通路包括所述开关提供从所述存储部件到所述初级电极的电通路。

5.根据权利要求3所述的装置，提供所述电通路包括所述开关提供从所述次级电极到系统接地的电通路。

6.根据权利要求1所述的装置，所述至少一个处理器被配置为通过以下操作来迭代地调节所述第一值：迭代地执行对所述存储部件进行充电、提供所述电通路、禁用所述电通路、对所述存储部件进行再充电、将所述再充电时间与所述至少一个时间值进行比较、以及使用所述比较信息来调节所述第一值。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置包括反馈环路，其中，所述反馈环路提供所述存储部件的信息，所述存储部件的信息包括所述存储部件的当前电压。

8.根据权利要求7所述的装置，提供所述电通路包括使用所述存储部件的信息来确定所述存储部件的所述电压何时达到所述第一值。

9.根据权利要求7所述的装置，对所述存储部件进行再充电包括使用所述存储部件的信息来确定所述再充电时间。

10.根据权利要求7所述的装置，所述至少一个处理器被配置为在禁用所述电通路之后使用所述存储部件的所述当前电压来调节所述第一值。

11.根据权利要求10所述的装置，迭代地调节所述第一值包括迭代地执行在禁用所述电通路之后使用所述当前电压来调节所述第一值。

12.根据权利要求1所述的装置，使用所述比较信息包括当所述再充电时间大于所述至少一个时间值中的第一时间值时将所述第一值调节为较低值。

13.根据权利要求12所述的装置，使用所述比较信息包括当所述再充电时间小于所述至少一个时间值中的第二时间值时将所述第一值调节为较高值。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一时间值和所述第二时间值对应于第一时间段和第二时间段，其中，所述第一时间段大于所述第二时间段。

15.根据权利要求1所述的装置，使用所述比较信息包括：当所述再充电时间小于所述至少一个时间值中的第一时间值并且大于所述至少一个时间值中的第二时间值时，将所述第一值调节为较高值和较低值中的一者。

16.根据权利要求1所述的装置，使用所述比较信息包括：当所述再充电时间小于所述至少一个时间值中的第一时间值并且大于所述至少一个时间值中的第二时间值时，保持所述第一值。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理器包括微控制器，其中，所述微控制器为所述电源提供输入电压，其中，所述电源包括功率转换器。

18.一种用于施加、监测和调节刺激的装置，所述装置包括：

所述至少一个处理器用于引导所述电源以对所述存储部件进行充电，其中，所述的充电包括建立存储能量，直到所述存储部件的电压达到第一值为止；

所述至少一个处理器被配置为通过反馈环路接收所述存储部件的信息，所述存储部件的信息包括所述存储部件的当前电压；

所述至少一个处理器被配置为在禁用所述电通路之后使用所述存储部件的所述当前电压来调节所述第一值；

所述至少一个处理器用于引导所述电源以对所述存储部件进行再充电，所述再充电包括建立存储的能量以将所述电压恢复至所述第一值；以及

所述至少一个处理器被配置为通过以下操作来迭代地调节所述第一值：迭代地执行对所述存储部件进行充电、提供所述电通路、禁用所述电通路、在禁用所述电通路之后使用所述当前电压来调节所述第一值、以及对所述存储部件进行再充电。

19.一种用于施加、监测和调节刺激的方法，所述方法包括：

对存储部件进行充电，其中，所述充电包括在所述存储部件中建立存储的能量，直到所述存储部件的电压达到第一值为止；

在所述电压达到所述第一值时最早提供从所述存储部件到电阻性负载的电通路，提供到所述电阻性负载的电通路包括将存储的能量传递至所述电阻性负载，其中，初级电极和次级电极通过所述电阻性负载耦合；

禁用从所述存储部件到所述电阻性负载的所述电通路；

对所述存储部件进行再充电，其中，所述再充电包括确定再充电时间，其中，所述再充电时间是将所述电压恢复至所述第一值所需的时间；

使用所述再充电时间来调节所述第一值；

通过以下操作来迭代地调节所述第一值：迭代地执行对所述存储部件进行充电、提供所述电通路、禁用所述电通路、对所述存储部件进行再充电、以及使用所述再充电时间来调节所述第一值。

20.根据权利要求19所述的方法，使用所述再充电时间来调节所述第一值包括：当所述再充电时间大于至少一个时间值中的第一时间值时将所述第一值调节为较低值。

21.根据权利要求19所述的方法，使用所述再充电时间来调节所述第一值包括：当所述再充电时间小于至少一个时间值中的第二时间值时将所述第一值调节为较高值。