(57)【要約】  本開示は、電力をワイヤレス伝達するための方法および装置を提供する。本開示の第１の態様は、電力をワイヤレス受信するための装置である。装置は、ワイヤレス通信および充電電力を受信するように構成された受信回路を備える。装置はまた、第１の表面から第２の表面に延びるギャップを画定する金属構造物であって、金属構造物を通して、第１の表面が第２の表面に対向する、金属構造物を備える。金属構造物は、第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から、充電電力を受信するように構成される。金属構造物は、第１の接続フィードおよび第２の接続フィードを介して、受信された電力を受信回路に搬送するようにさらに構成される。金属構造物はまた、第１の周波数以外の周波数における干渉から、受信回路を遮蔽するようにさらに構成される。
2019516337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス電力および通信を受信するための装置であって、
ワイヤレス通信および充電電力を受信するように構成された受信回路と、
第１の表面から第２の表面に延びるギャップを画定する金属構造物であって、前記金属構造物を通して、前記第１の表面が前記第２の表面に対向し、
第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から、前記充電電力を受信すること、
第１の接続ワイヤおよび第２の接続ワイヤを介して、前記受信された電力および通信を前記受信回路に搬送すること、ならびに
前記第１の周波数以外の周波数における干渉から、前記受信回路を遮蔽すること
を行うように構成された、金属構造物と
を備える装置。
【請求項２】
前記装置が、前記金属構造物の第１の部分と前記金属構造物の第２の部分とを接続する、金属ブリッジをさらに備え、前記ギャップが、前記金属構造物を前記第１の部分および前記第２の部分に分割する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記金属構造物が、前記受信回路を収容するハウジングをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記受信回路が、体内に移植された移植可能デバイスの１つまたは複数の構成要素を備え、前記受信回路が、前記電力および通信を前記移植可能デバイスに搬送するように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、第１の金属ブリッジと、第２の金属ブリッジと、第３の金属ブリッジとをさらに備え、前記ギャップが、前記金属構造物を第１の部分、第２の部分、第３の部分、および第４の部分に分割し、前記第１の金属ブリッジ、前記第２の金属ブリッジ、および前記第３の金属ブリッジが、前記第１の部分、前記第２の部分、前記第３の部分、および前記第４の部分を接続して、前記ギャップの長さを最大にするように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第１のスロット、および前記第１のスロットに直交して接続された第２のスロットが、前記ギャップを形成し、前記金属構造物上の誘導電流が、前記第１のスロットおよび前記第２のスロットを進む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のスロットおよび前記第２のスロットのうちの１つまたは複数が、生体適合性のある材料で充填され、前記生体適合性のある材料が、セラミック、アルミニウム−ジルコニア、およびエポキシのうちの１つである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のスロットおよび前記第２のスロットのうちの１つまたは複数が、前記金属構造物内に収容された１つまたは複数の回路から、前記金属構造物の外側のセンサーまたはデバイスへの接続のための経路を提供する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が、前記ギャップ上で第１の部分および第２の部分を接続する、第１の金属ブリッジおよび第２の金属ブリッジをさらに備え、前記ギャップが、前記金属構造物を前記第１の部分および前記第２の部分に分割し、前記ギャップの位置、ならびに前記第１の金属ブリッジおよび前記第２の金属ブリッジが、前記金属構造物の指向性の使用を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置が、前記金属構造物を介してワイヤレス通信を送信するように構成された、送信回路をさらに備え、前記金属構造物が、受信された前記ワイヤレス通信を、前記送信回路から別のデバイスに送信する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記金属構造物が、第１の周波数において発振する前記ワイヤレス充電場から、前記通信を受信するようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
ワイヤレス電力および通信を受信する方法であって、
金属構造物を介して、第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から、ワイヤレス充電電力および通信を受信するステップであって、前記金属構造物が、前記金属構造物の第１の表面から前記金属構造物の第２の表面に延びるギャップを画定し、前記金属構造物を通して、前記第１の表面が前記第２の表面に対向する、ステップと、
第１の接続ワイヤおよび第２の接続ワイヤを介して、前記受信された電力および通信を受信回路に搬送するステップと、
前記金属構造物を介して、前記第１の周波数以外の周波数における干渉から、前記受信回路を遮蔽するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記方法が、前記金属構造物の第１の部分と前記金属構造物の第２の部分とを接続する、金属ブリッジをさらに備え、前記ギャップが、前記金属構造物を前記第１の部分および前記第２の部分に分割する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属構造物が、前記受信回路を収容するハウジングをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記受信回路が、体内に移植された移植可能デバイスの１つまたは複数の構成要素を備え、前記電力および通信を前記移植可能デバイスに搬送するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が、第１の金属ブリッジと、第２の金属ブリッジと、第３の金属ブリッジとをさらに備え、前記ギャップが、前記金属構造物を第１の部分、第２の部分、第３の部分、および第４の部分に分割し、前記第１の金属ブリッジ、前記第２の金属ブリッジ、および前記第３の金属ブリッジが、前記第１の部分、前記第２の部分、前記第３の部分、および前記第４の部分を接続して、前記ギャップの長さを最大にするように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、第１のスロット、および前記第１のスロットに直交して接続された第２のスロットを進む、前記金属構造物上の電流を誘導するステップをさらに含み、前記第１のスロットおよび前記第２のスロットが、前記ギャップを形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のスロットおよび前記第２のスロットのうちの１つまたは複数が、生体適合性のある材料で充填され、前記生体適合性のある材料が、セラミック、アルミニウム−ジルコニア、およびエポキシのうちの１つである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のスロットおよび前記第２のスロットのうちの１つまたは複数が、前記金属構造物内に収容された１つまたは複数の回路から、前記金属構造物の外側のセンサーまたはデバイスへの接続のための経路を提供する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、前記ギャップ上で第１の部分および第２の部分を接続する、第１の金属ブリッジおよび第２の金属ブリッジをさらに備え、前記ギャップが、前記金属構造物を前記第１の部分および前記第２の部分に分割し、前記ギャップの位置、ならびに前記第１の金属ブリッジおよび前記第２の金属ブリッジが、前記金属構造物の指向性の使用を提供する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、前記金属構造物を介してワイヤレス通信を送信するステップをさらに含み、前記金属構造物が、受信された前記ワイヤレス通信を、送信回路から別のデバイスに送信する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
ワイヤレス電力および通信を受信するための装置であって、
共振するための手段を介して、第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から、ワイヤレス充電電力および通信を受信するための手段であって、前記共振するための手段が、前記共振するための手段を通して延びるギャップを画定する、手段と、
前記受信された電力および通信を受信回路に搬送するための手段と、
前記第１の周波数以外の周波数における干渉から、前記受信回路を遮蔽するための手段と
を備える装置。
【請求項２３】
前記受信するための手段が、金属構造物を備え、前記金属構造物が、前記金属構造物の第１の表面から前記金属構造物の第２の表面に延びる前記ギャップを画定し、前記金属構造物を通して、前記第１の表面が前記第２の表面に対向し、前記遮蔽するための手段が、前記金属構造物を備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置が、前記受信するための手段の第１の部分と前記受信するための手段の第２の部分とを接続する、金属ブリッジをさらに備え、前記ギャップが、前記受信するための手段を前記第１の部分および前記第２の部分に分割する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記受信するための手段が、前記受信回路を収容するハウジングをさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記受信回路が、体内に移植された移植可能デバイスの１つまたは複数の構成要素を備え、前記装置が、前記電力および通信を前記移植可能デバイスに搬送するための手段をさらに備える、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記装置が、第１の金属ブリッジと、第２の金属ブリッジと、第３の金属ブリッジとをさらに備え、前記ギャップが、前記受信するための手段を第１の部分、第２の部分、第３の部分、および第４の部分に分割し、前記第１の金属ブリッジ、前記第２の金属ブリッジ、および前記第３の金属ブリッジが、前記第１の部分、前記第２の部分、前記第３の部分、および前記第４の部分を接続して、前記ギャップの長さを最大にするように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２８】
前記装置が、第１のスロット、および前記第１のスロットに直交して接続された第２のスロットを進む、前記受信するための手段上の電流を誘導するための手段をさらに備え、前記第１のスロットおよび前記第２のスロットが、前記ギャップを形成する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１のスロットおよび前記第２のスロットのうちの１つまたは複数が、生体適合性のある材料で充填され、前記生体適合性のある材料が、セラミック、アルミニウム−ジルコニア、およびエポキシのうちの１つである、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のスロットおよび前記第２のスロットのうちの１つまたは複数が、前記受信するための手段内に収容された１つまたは複数の回路から、前記受信するための手段の外側のセンサーまたはデバイスへの接続のための経路を提供する、請求項２８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にワイヤレス電力伝達に関し、より詳細には、ユーザの体内に移植され得るか、またはユーザの体に装着され得る電子デバイスに、電力をワイヤレスに搬送するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの体内に移植されるか、またはユーザの体に装着される電子デバイスは、様々な電気信号または電場への露出によって損傷を受けることがある。ワイヤレス電力用途において、ワイヤレス電力充電システムは、物理的な電気接続なしに電子デバイスを充電し、かつ／または電子デバイスに電力供給するための能力を提供し得、したがって、電子デバイスの動作にとって必要な構成要素の数を低減し電子デバイスの使用を簡略化する。そのようなワイヤレス電力充電システムは、ワイヤレス電力受信機に電力をワイヤレス伝達するために使用され得る磁場を生成するように構成された、ワイヤレス電力送信機および他の送信回路を備え得る。したがって、受信機、たとえば、医療インプラントまたはユーザによって装着された医療デバイスにおける受信機によって、ワイヤレス電力および／またはデータ送信を受信しながら、内部構成要素を損傷から保護するための方法および装置が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
添付の特許請求の範囲内の方法およびデバイスの様々な実装形態は、各々がいくつかの態様を有し、そのうちの単一の実装形態が、本明細書で説明する望ましい属性を単独で担うものではない。本明細書においては、添付の特許請求の範囲を限定することなく、いくつかの顕著な特徴について説明する。
【０００４】
本開示の態様は、電力をワイヤレス受信するための装置である。装置は、ワイヤレス通信および充電電力を受信するように構成された受信回路を備える。装置はまた、第１の表面から第２の表面に延びるギャップを画定する金属構造物であって、金属構造物を通して、第１の表面が第２の表面に対向する、金属構造物を備える。金属構造物は、第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から、充電電力を受信するように構成される。金属構造物は、第１の接続フィードおよび第２の接続フィードを介して、受信された電力を受信回路に搬送するようにさらに構成される。金属構造物はまた、第１の周波数以外の周波数における干渉から、受信回路を遮蔽するようにさらに構成される。
【０００５】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示的な一実装形態によるワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図２】別の例示的な実装形態によるワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図３】例示的な実装形態による、送信アンテナまたは受信アンテナを含む、図２の送信回路または受信回路の一部分の回路図である。
【図４】本開示の例示的な実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る送信機の簡略機能ブロック図である。
【図５】本開示の例示的な実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る受信機の簡略機能ブロック図である。
【図６】人体のエリアに適用されるようなワイヤレス電力伝達システム６００の図である。
【図７】インプラントの電気的構成要素の周りに配置された遮蔽物のレンダリングされた概略図である。
【図８Ａ】遮蔽物と２ワイヤフィードとを有するインプラントの第１の図である。
【図８Ｂ】図８Ａのインプラントの第２の図である。
【図９Ａ】図７および図８のインプラントの遮蔽物、スロット、および／またはブリッジの代替構成を示す図である。
【図９Ｂ】図７および図８のインプラントの遮蔽物、スロット、および／またはブリッジの代替構成を示す図である。
【図９Ｃ】図７および図８のインプラントの遮蔽物、スロット、および／またはブリッジの代替構成を示す図である。
【図１０Ａ】インプラント（たとえば、図７のインプラント）のアンテナの放射パターンに対応する３Ｄグラフである。
【図１０Ｂ】インプラント（たとえば、図７のインプラント）のアンテナの信号強度を、周波数の関数として示すグラフである。
【図１１】本開示の例示的な実装形態による、移植可能デバイスにおいてワイヤレス電力および通信を受信する方法の複数のステップを含むフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面に示す様々な特徴は、一定の縮尺で描かれていない場合がある。したがって、明確にするために、様々な特徴の寸法は任意に拡大または縮小されている場合がある。加えて、図面のいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの構成要素のすべてを図示していないことがある。最後に、同様の参照番号が、明細書および図面全体を通じて同様の特徴を示すために使用される場合がある。
【０００８】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、例示的な実装形態の説明であることが意図されており、本開示が実践され得る唯一の実装形態を表すことは意図されていない。本説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、事例、または例示としての役割を果たすこと」を意味し、必ずしも他の例示的な実装形態よりも好ましい、または有利なものとして解釈されるべきではない。詳細な説明は、例示的な実装形態の完全な理解を与えるための特定の詳細を含む。いくつかの事例では、いくつかのデバイスはブロック図の形態で示される。
【０００９】
電力をワイヤレス伝達することは、物理的な電気導体を使用せずに、電場、磁場、電磁場などと関連付けられる任意の形態のエネルギーを送信機から受信機に伝達する（たとえば、電力は、自由空間を通じて伝達され得る）ことを指し得る。電力伝達を達成するために、ワイヤレス場（たとえば、磁場）へと出力された電力は、「受信コイル」によって受信され、取り込まれ、または結合され得る。
【００１０】
図１は、例示的な一実装形態によるワイヤレス電力伝達システム１００の機能ブロック図である。ワイヤレス電力伝達を実行するためのワイヤレス場（たとえば、磁場または電磁場）１０５を生成するために、電源（図示せず）から送信機１０４に入力電力１０２が供給され得る。受信機１０８は、ワイヤレス場１０５に結合し、出力電力１１０に結合されたデバイス（図示せず）が蓄積または消費するための出力電力１１０を生成することができる。送信機１０４と受信機１０８の両方は、距離１１２だけ分離されている。
【００１１】
例示的な一実装形態では、送信機１０４および受信機１０８は、相互共振関係に従って構成される。受信機１０８の共振周波数および送信機１０４の共振周波数が実質的に同じであるか、または極めて近いとき、送信機１０４と受信機１０８との間の送信損失が低減される。したがって、互いに極めて近い（たとえば、場合によっては数ミリメートル以内の）大型アンテナコイルが必要になり得る純粋に誘導性の解決策とは対照的に、より長い距離にわたる、ワイヤレス電力伝達が提供され得る。したがって、共振誘導結合技法は、効率の改善と、様々な距離にわたる、種々の誘導コイル構成による電力伝達とを可能にする場合がある。
【００１２】
受信機１０８は、受信機１０８が送信機１０４によって生成されたワイヤレス場１０５内に位置するとき、電力を受信することができる。ワイヤレス場１０５は、送信機１０４によって出力されたエネルギーが受信機１０８によって取り込まれ得る領域に対応する。ワイヤレス場１０５は、以下でさらに説明するように、送信機１０４の「近接場」に対応し得る。ワイヤレス場１０５はまた、「近接場」と見なされる、より長い距離上でも動作し得る。送信機１０４は、エネルギーを受信機１０８に送信するための送信アンテナ１１４（たとえば、コイル）を含み得る。受信機１０８は、送信機１０４から送信されたエネルギーを受信しまたは取り込むための受信アンテナまたはコイル１１８を含み得る。近接場は、送信アンテナ１１４から電力を最小限に放出する、送信アンテナ１１４内の電流および電荷から生じる強いリアクタンス場が存在する領域に対応し得る。近接場は、送信アンテナ１１４の約１波長（または、波長の数分の１）内にある領域に対応し得る。
【００１３】
図２は、別の例示的な実装形態による、ワイヤレス電力伝達システム２００の機能ブロック図である。システム２００は、送信機２０４と受信機２０８とを含む。送信機２０４は、発振器２２２と、ドライバ回路２２４と、フィルタおよび整合回路２２６とを含み得る、送信回路２０６を含み得る。発振器２２２は、周波数制御信号２２３に応答して調整され得る所望の周波数で信号を生成するように構成され得る。発振器２２２は、発振器信号をドライバ回路２２４に供給することができる。ドライバ回路２２４は、入力電圧信号（ＶＤ）２２５に基づいて、送信アンテナ２１４を、たとえば、送信アンテナ２１４の共振周波数で駆動するように構成され得る。ドライバ回路２２４は、発振器２２２から方形波を受信し、正弦波を出力するように構成されたスイッチング増幅器であり得る。たとえば、ドライバ回路２２４は、Ｅ級増幅器であり得る。
【００１４】
フィルタおよび整合回路２２６は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去し、送信機２０４のインピーダンスを送信アンテナ２１４のインピーダンスに整合させることができる。送信アンテナ２１４を駆動する結果として、送信アンテナ２１４は、ワイヤレス場２０５を生成して、バッテリー２３６を充電するために十分なレベルで電力をワイヤレス出力することができる。
【００１５】
受信機２０８は、整合回路２３２と整流器回路２３４とを含み得る、受信回路２１０を含み得る。整合回路２３２は、受信回路２１０のインピーダンスを受信アンテナ２１８に整合させることができる。整流器回路２３４は、図２に示すように、交流（ＡＣ）電力入力から直流（ＤＣ）電力出力を生成して、バッテリー２３６を充電することができる。受信機２０８および送信機２０４は、追加として、別個の通信チャネル２１９（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、セルラーなど）上で通信することができる。受信機２０８および送信機２０４は、代替的に、ワイヤレス場２０５の特性を使用するバンド内シグナリングを介して通信することができる。
【００１６】
受信機２０８は、送信機２０４によって送信され受信機２０８によって受信される電力の量が、バッテリー２３６を充電するために適切であるか否かを決定するように構成され得る。
【００１７】
図３は、例示的な実装形態による、送信アンテナまたは受信アンテナを含む、図２の送信回路２０６または受信回路２１０の一部分の回路図である。図３に示すように、送信または受信回路３５０は、アンテナ３５２を含み得る。アンテナ３５２は、「ループ」アンテナ３５２と呼ばれ、または「ループ」アンテナ３５２として構成される場合もある。アンテナ３５２は、本明細書では、「磁気」アンテナもしくは誘導コイルと呼ばれ、または「磁気」アンテナもしくは誘導コイルとして構成される場合もある。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」への結合のためにエネルギーをワイヤレスに出力または受信することができる構成要素を指す。アンテナは、電力をワイヤレスに出力または受信するように構成されるタイプのコイルと呼ばれる場合もある。本明細書で使用するアンテナ３５２は、電力をワイヤレスに出力かつ／または受信するように構成されるタイプの「電力伝達構成要素」の一例である。
【００１８】
アンテナ３５２は、空芯、またはフェライトコア（図示せず）などの物理的コアを含んでもよい。
【００１９】
送信または受信回路３５０は、共振回路を形成し／含み得る。ループアンテナまたは磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。インダクタンスは単にアンテナ３５２によって生成されたインダクタンスとすることができるのに対して、キャパシタンスは、所望の共振周波数で共振構造を作り出すために、アンテナのインダクタンスに加えられる場合がある。非限定的な例として、共振回路を作成するために、キャパシタ３５４およびキャパシタ３５６が、送信または受信回路３５０に追加され得る。送信回路では、信号３５８は、アンテナ３５２にワイヤレス場１０５／２０５を生成させるための、共振周波数における入力であり得る。受信回路では、信号３５８は、負荷（図示せず）に電力を供給するか、または負荷を充電するための出力であり得る。たとえば、負荷は、ワイヤレス場から受信された電力によって充電されるように構成されたワイヤレスデバイスを含み得る。
【００２０】
他の構成要素を使用して形成された他の共振回路も可能である。別の非限定的な例として、キャパシタは、回路３５０の２つの端子間に並列に配置され得る。
【００２１】
図１および図２を参照すると、送信機１０４／２０４は、送信アンテナ１１４／２１４の共振周波数に対応する周波数を有する、時間変動する磁場（または電磁場）を出力することができる。受信機１０８／２０８がワイヤレス場１０５／２０５内にあるとき、時間変動する磁場（または電磁場）は、受信アンテナ１１８／２１８内に電流を誘導することができる。上記で説明したように、受信アンテナ１１８／２１８が送信アンテナ１１４／２１４の周波数で共振するように構成される場合、エネルギーが効率的に伝達され得る。受信アンテナ１１８／２１８内に誘導されたＡＣ信号は、負荷を充電するかまたは負荷に電力を供給するために供給され得るＤＣ信号を生成するために、上記で説明したように整流され得る。
【００２２】
図４は、本開示の例示的な実装形態による、誘導性電力伝達システムにおいて使用され得る送信機（ＰＴＵ）の簡略機能ブロック図である。図４に示すように、送信機またはＰＴＵ４００は、送信回路４０２と、送信回路４０２に動作可能に結合された送信アンテナ４０４とを含む。送信アンテナ４０４は、図２を参照して上記で説明した送信アンテナ２１４として構成され得る。いくつかの実装形態では、送信アンテナ４０４は、コイル（たとえば、誘導コイル）であり得る。いくつかの実装形態では、送信アンテナ４０４は、テーブル、マット、ランプ、または他の静止構成などのより大きい構造に関連付けられ得る。送信アンテナ４０４は、電磁場または磁場を生成するように構成され得る。例示的な一実装形態では、送信アンテナ４０４は、受信機デバイスを充電するか、または受信機デバイスに電力を供給するために十分な電力レベルで、充電領域内の受信機デバイスに電力を送信するように構成され得る。
【００２３】
送信回路４０２は、いくつかの電源（図示せず）を通じて電力を受信することができる。送信回路４０２は、送信アンテナ４０４を駆動するように構成された様々な構成要素を含み得る。いくつかの例示的な実装形態では、送信回路４０２は、本明細書で説明するような受信機デバイスの存在および構成に基づいて、ワイヤレス電力の送信を調整するように構成され得る。したがって、送信機４００は、ワイヤレス電力を効率的かつ安全に供給することができる。
【００２４】
送信回路４０２は、コントローラ４１５をさらに含み得る。いくつかの実装形態では、コントローラ４１５は、マイクロコントローラであり得る。他の実装形態では、コントローラ４１５は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として実装され得る。コントローラ４１５は、直接的または間接的に、送信回路４０２の各構成要素に動作可能に接続され得る。コントローラ４１５は、送信回路４０２の構成要素の各々から情報を受信し、受信した情報に基づいて計算を実行するようにさらに構成され得る。コントローラ４１５は、その構成要素の動作を調整し得る、構成要素の各々のための制御信号を生成するように構成され得る。したがって、コントローラ４１５は、コントローラ４１５によって実行された計算の結果に基づいて、電力伝達を調整するように構成され得る。
【００２５】
送信回路４０２は、コントローラ４１５に動作可能に接続されたメモリ４２０をさらに含み得る。メモリ４２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、または不揮発性ＲＡＭを備え得る。メモリ４２０は、コントローラ４１５によって実行される読取り動作および書込み動作で使用するためのデータを、一時的または永続的に記憶するように構成され得る。たとえば、メモリ４２０は、コントローラ４１５の計算の結果として生成されたデータを記憶するように構成され得る。したがって、メモリ４２０は、コントローラ４１５が経時的なデータの変化に基づいて送信回路４０２を調整することを可能にする。
【００２６】
送信回路４０２は、コントローラ４１５に動作可能に接続された発振器４１２をさらに含み得る。発振器４１２は、図２を参照して上記で説明した発振器２２２として構成され得る。発振器４１２は、ワイヤレス電力伝達の動作周波数において発振信号（たとえば、無線周波数（ＲＦ）信号）を生成するように構成され得る。いくつかの例示的な実装形態では、発振器４１２は、６．７８ＭＨｚのＩＳＭ周波数帯域において動作するように構成され得る。コントローラ４１５は、送信段階（または、デューティサイクル）中に発振器４１２を選択的に使用可能にするように構成され得る。コントローラ４１５は、発振器４１２の周波数または位相を調整するようにさらに構成され得、そのことは、特にある周波数から別の周波数に遷移するとき、帯域外放射を低減し得る。上記で説明したように、送信回路４０２は、ある量の電力を送信アンテナ４０４に供給するように構成され得、そのことは、送信アンテナ４０４の周りにエネルギー（たとえば、磁束）を生成し得る。
【００２７】
送信回路４０２は、コントローラ４１５および発振器４１２に動作可能に接続されたドライバ回路４１４をさらに含み得る。ドライバ回路４１４は、図２を参照しながら上記で説明したようなドライバ回路２２４として構成され得る。ドライバ回路４１４は、上記で説明したように、発振器４１２から受信された信号を駆動するように構成され得る。
【００２８】
送信回路４０２は、送信アンテナ４０４に動作可能に接続された低域フィルタ（ＬＰＦ）４１６をさらに含み得る。低域フィルタ４１６は、図２を参照しながら上記で説明したようなフィルタおよび整合回路２２６のフィルタ部分として構成され得る。いくつかの例示的な実装形態では、低域フィルタ４１６は、ドライバ回路４１４によって生成された、電流のアナログ信号および電圧のアナログ信号を受信し、フィルタ処理するように構成され得る。電流のアナログ信号は、時間変動する電流信号を含み得るが、電圧のアナログ信号は、時間変動する電圧信号を含み得る。いくつかの実装形態では、低域フィルタ４１６はアナログ信号の位相を変え得る。低域フィルタ４１６は、電流と電圧の両方について同量の位相変化を引き起こし、変化を打ち消し得る。いくつかの実装形態では、コントローラ４１５は、低域フィルタ４１６によって引き起こされた位相変化を補償するように構成され得る。低域フィルタ４１６は、自己ジャミングを防止し得るレベルまで高調波放射を低減するように構成され得る。例示的な他の実装形態は、他の周波数を通しながら特定の周波数を減衰させるノッチフィルタなどの異なるフィルタトポロジーを含んでよい。
【００２９】
送信回路４０２は、低域フィルタ４１６および送信アンテナ４０４に動作可能に接続された固定インピーダンス整合回路４１８をさらに含み得る。整合回路４１８は、図２を参照しながら上記で説明したようなフィルタおよび整合回路２２６の整合部分として構成され得る。整合回路４１８は、送信回路４０２のインピーダンス（たとえば、５０オーム）を送信アンテナ４０４に整合させるように構成され得る。例示的な他の実装形態は、送信アンテナ４０４への測定された出力電力、またはドライバ回路４１４のＤＣ電流など、測定可能な送信メトリックに基づいて変動され得る適応インピーダンス整合を含み得る。送信回路４０２は、個別デバイス、個別回路、および／または構成要素の一体型アセンブリをさらに備え得る。
【００３０】
送信アンテナ４０４は、抵抗損を低く保つために選択された厚さ、幅、および金属タイプを有するアンテナストリップとして実装され得る。
【００３１】
図５は、本開示の一実装形態による受信機（ＰＲＵ）のブロック図である。図５に示すように、受信機またはＰＲＵ５００は、受信回路５０２と、受信アンテナ５０４と、負荷５５０とを含む。受信機５００は、受信された電力をそれに供給するための負荷５５０にさらに結合する。受信機５００は、負荷５５０として働いているデバイスの外部にあるように示されるが、負荷５５０内に統合され得る。受信アンテナ５０４は、受信回路５０２に動作可能に接続され得る。受信アンテナ５０４は、図２を参照して上記で説明した受信アンテナ２１８として構成され得る。いくつかの実装形態では、受信アンテナ５０４は、上記で説明したように、送信アンテナ４０４の共振周波数と同様の周波数において、または特定の周波数の範囲内で共振するように同調され得る。受信アンテナ５０４は、送信アンテナ４０４と同様の寸法であってよく、または負荷５５０の寸法に基づいて異なるサイズであってもよい。受信アンテナ５０４は、上記で説明したように、送信アンテナ４０４によって生成された磁場に結合し、ある量の受信エネルギーを受信回路５０２に供給して、負荷５５０に電力を供給するか、または負荷５５０を充電するように構成され得る。
【００３２】
受信回路５０２は、受信アンテナ５０４および負荷５５０に動作可能に結合され得る。受信回路は、図２を参照して上記で説明した受信回路２１０として構成され得る。受信回路５０２は、受信アンテナ５０４のインピーダンスと整合するように構成され得、それによってワイヤレス電力の効率的な受信が実現され得る。受信回路５０２は、受信アンテナ５０４から受信したエネルギーに基づいて電力を生成するように構成され得る。受信回路５０２は、生成した電力を負荷５５０に供給するように構成され得る。いくつかの実装形態では、受信機５００は、送信機４００から受信された電力の量を示す信号を、送信機４００に送信するように構成され得る。
【００３３】
受信回路５０２は、以下で説明する受信機５００のプロセスを調整するように構成されたプロセッサシグナリングコントローラ５１６を含み得る。
【００３４】
受信回路５０２は、受信アンテナ５０４に対するインピーダンス整合をもたらす。受信回路５０２は、負荷５５０による使用のために、受信したエネルギーを充電電力に変換するための電力変換回路５０６を含む。電力変換回路５０６は、ＤＣ−ＤＣ変換器５１０に結合されたＡＣ−ＤＣ変換器５０８を含む。ＡＣ−ＤＣ変換器５０８は、受信アンテナ５０４において受信されたＡＣエネルギー信号を非交流電力に整流し、一方、ＤＣ−ＤＣ変換器５１０は、整流されたＡＣエネルギー信号を負荷５５０に適合するエネルギーポテンシャル（たとえば、電圧）に変換する。部分的および完全な整流器、調整器、ブリッジ、ダブラー、ならびにリニア変換器およびスイッチング変換器を含む、様々なＡＣ−ＤＣ変換器が企図される。
【００３５】
受信回路５０２は、整合回路５１２をさらに含み得る。整合回路５１２は、シャントまたは直列のいずれかの構成において、１つまたは複数の共振キャパシタを備え得る。いくつかの実装形態では、これらの共振キャパシタは、受信アンテナを特定の周波数に、または特定の周波数範囲（たとえば、共振周波数）に同調させ得る。
【００３６】
負荷５５０は、受信回路５０２に動作可能に接続され得る。負荷５５０は、図２を参照して上記で説明したバッテリー２３６として構成され得る。いくつかの実装形態では、負荷５５０は、受信回路５０２の外部であり得る。他の実装形態では、負荷５５０は、受信回路５０２内に統合され得る。
【００３７】
ユーザの体を外部干渉に露出させると、ユーザの体に移植または装着された電子デバイスに損傷を与えるか、または悪影響を及ぼすことがある。たとえば、Ｘ線信号および場、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）信号および場、ならびにコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャン信号および場への露出は、電子デバイスに損傷を与えることがあり、ユーザの健康状態および／または電子デバイス自体の機能に悪影響を及ぼすことがある。そのような外部干渉の優勢、ならびに人体の機能を監視および制御するためのインプラントおよび／または他の電子デバイスの使用の増加を考慮すれば、電子デバイスへの潜在的な損傷がますます懸念される。したがって、電子デバイスは、遮蔽構造とともに実装されることがあり、遮蔽構造は、外部干渉が、遮蔽構造内に位置する電子デバイスの内部構成要素に損傷を与えるか、または場合によってはそれに悪影響を及ぼすことを防止し得る。
【００３８】
図６は、２つの領域または組織を有する人体のエリア内に位置するインプラントのシステム６００を示す。システム６００は、２つのインプラント６０２ａおよび６０２ｂを備える。インプラント６０２ａおよび６０２ｂの各々は、内部回路構成要素６０４ａおよび６０４ｂをそれぞれ備える。インプラント６０２ａおよび６０２ｂは、各々、遮蔽物６０６ａおよび６０６ｂをそれぞれさらに備え、遮蔽物６０６ａおよび６０６ｂは、インプラント６０２ａおよび６０２ｂの外部にある外部干渉または電気信号もしくは電場から、内部回路構成要素６０４ａおよび６０４ｂを保護する。いくつかの実施形態では、内部回路構成要素６０４ａおよび６０４ｂは、ワイヤレス場６０５を介して送信機６０８からワイヤレスに電力および／またはデータを受信するように構成された、受信機（図示せず）を各々備え得る。いくつかの実施形態では、それぞれの受信機は、インプラント６０２ａおよび６０２ｂからワイヤレスに電力および／またはデータを送信するようにも構成されたトランシーバであり得る。いくつかの実施形態では、受信機は、図５の受信機５００に対応する。インプラント６０２ａおよび６０２ｂの内部回路構成要素６０４ａおよび６０４ｂは、それぞれ、受信機を介して電力を受信するとき、図５の負荷５５０に対応し得る。送信機６０８は、図４の送信機４００に対応する。エリアは、２つの領域６０１ａおよび６０１ｂを備える。２つの領域６０１ａおよび６０１ｂは、体のエリア内の異なるタイプの組織に各々対応し得る。たとえば、領域６０１ａは筋組織に対応し得るが、領域６０１ｂは骨に対応し得る。インプラント６０２ａは領域６０１ａ内に位置するが、インプラント６０２ｂは領域６０１ｂ内に位置する。
【００３９】
システム６００の体のエリアは、その中で１つまたは複数の機能が監視または制御されることが望まれ得る、任意の他の生体のエリアによって置き換えられ得る。図６に示されているような人体のエリアにおいて、インプラント６０２ａおよび６０２ｂ（たとえば、様々な電子デバイスを備える）は、体の様々な機能、信号、または状態を制御または監視し得る。
【００４０】
インプラント６０２ａおよび６０２ｂは、病気および／または様々な他の状態の診断および／または治療を可能にし得る。いくつかの実施形態では、インプラント６０２は、医療の「ニューロモデュレーション」のために使用され得、その場合、インプラント６０２は、体の神経に取り付けられ、インプラント６０２が取り付けられる神経を監視または刺激する。いくつかの実施形態では、インプラント６０２は、体の状況または化学値を制御または調整（たとえば、化学物質の導入を制御）し得る。たとえば、インプラント６０２は、脳または神経系を監視し、痛みの緩和、および／または機能の回復のために、電気的な刺激または薬物療法を与え得る。代替または追加として、インプラント６０２は、２型糖尿病、リウマチ、および卵巣刺激を含む、様々な状態に関して使用され得る、インプラントまたはウェアラブルデバイスの中でも、インスリンモニタ、インスリン注射器、補聴器、またはペースメーカーを含み得る。
【００４１】
いくつかの実施形態では、インプラント６０２は、一次電池を電源として利用し得る。しかしながら、電池は交換を必要とするので、インプラント６０２における電池の交換は、交換を行うために手術が必要になり得る。したがって、インプラント６０２に電力供給する代替または追加の方法が望まれる。ワイヤレス充電および／または電力伝達は、長期においてそのようなインプラント６０２に電力供給する、より安全であまり侵襲的でない方法を提供し得る。送信機６０８は、ワイヤレス場６０５を介してワイヤレスに電力を伝達して、それらのそれぞれの受信機を介して、そのようなインプラント６０２の内部回路構成要素６０４ａおよび６０４ｂを充電するか、またはそれらに電力供給し得る。
【００４２】
しかしながら、上記で説明したように、インプラント６０２ａおよび６０２ｂは、アンテナ（図示せず）を介して、ワイヤレスに電力および／またはデータを受信または送信し得る。遮蔽６０６は、特に伝達のために使用されるアンテナが遮蔽６０６内に配置されるとき、電力またはデータのワイヤレス伝達を妨げ得る。したがって、いくつかの実施形態では、遮蔽６０６は、アンテナとして機能するように構成され得る。そのような構成について、本明細書でより詳細に説明する。
【００４３】
図７は、ハウジング（この図で図示せず）内で電気的構成要素の周囲に配置された遮蔽物７０２を有する、インプラント７００を示す。いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２は、インプラント７００のハウジングの外側に配置され得、その場合、ハウジングは、インプラント７００の内部回路構成要素（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２は、遮蔽物７０２を２つの別個の遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂに分離するスロット７０４を有し得る。遮蔽物７０２の２つの別個の遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂは、スロット７０４にまたがるブリッジ７０８を介して接続され得る。追加として、２つの別個の片７０２ａおよび７０２ｂの各々は、フィード接続（「フィード」）７０６ａおよび７０６ｂのうちの１つを備える。フィード７０６ａおよび７０６ｂは、（ワイヤレス電力伝達のコンテキストにおける）電源もしくは負荷、または（データまたは他の情報通信における）受信機もしくは送信機回路（図示せず）が、アンテナとして動作する遮蔽物７０２を介して、電力および／またはデータを送信および／または受信するために、遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂに結合され得る、位置に対応し得る。たとえば、遮蔽物の片側、たとえば、遮蔽片７０２ａは、トランシーバ／受信機の出力／入力に結合し、遮蔽物の反対側、たとえば、遮蔽片７０２ｂは、プリント回路板（ＰＣＢ）上の基準接地に結合する。いくつかの実装形態では、遮蔽物７０２は、生体適合性のある（たとえば、ユーザの体内の生体反応に干渉しないか、またはそれを引き起こさない）、いずれかの導電性金属で作られ得る。例示的な金属は、チタンである。
【００４４】
いくつかの実装形態では、フィード７０６ａと７０６ｂとの間に流れる電流が接地によって中断されない限り、１つまたは複数の内部回路の共通接地が、遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂのうちの１つまたは複数に結合され得る。たとえば、共通接地は、スロット７０４を形成するそれらの片のエッジに近くないかまたはそれに沿っていない、遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂの内部の任意のエリアに接続され得る。いくつかの実装形態では、共通接地は、ブリッジ７０８に接続され得る。
【００４５】
いくつかの実施形態では、ハウジングは、非導電性であり得、遮蔽物７０２を収容し得、内部回路構成要素は、遮蔽物７０２とハウジングの両方によって収容され得る。いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２の厚さは、そこからインプラント７００が遮蔽されている干渉の体への侵入深さに少なくとも部分的に依存し得る。いくつかの実施形態では、スロット７０４は、開口、ギャップ、または孔などによって置き換えられ得るか、またはそれらを備え得る。いくつかの実施形態では、スロット７０４は、遮蔽物７０２を集合的に形成する３つ以上の別個の片７０２ａ〜７０２ｘを作成する、複数のスロット、開口、ギャップ、または孔などによって置き換えられ得るか、またはそれらを備え得る。たとえば、遮蔽物７０２は、２つのスロットによって形成された４つの片を備え得る。いくつかの実施形態では、スロット（または複数のスロット）７０４は、遮蔽物７０２内に収容された回路に結合するために、様々なフィードまたは他の接続のためのパスを提供し得る。追加として、または代替的に、スロット（または複数のスロット）７０４は、生体適合性のある材料、たとえば、生体適合性のあるセラミック、アルミニウム−ジルコニア、または生体適合性のあるエポキシで充填され得る。いくつかの実施形態では、信号が２つの遮蔽片７０２の間で２つのフィード７０６ａおよび７０６ｂに流れ得るように、遮蔽物７０２の異なる片が電気的に結合される限り、フィード７０６は、任意の位置、たとえば、遮蔽物７０２の異なる片の上に配置され得る。
【００４６】
いくつかの設計では、遮蔽物７０２は、遮蔽片（図示せず）に沿って、フィード７０６の複数の組合せを備え得る。いくつかの実施形態では、フィードの組合せの位置は、周波数（たとえば、１ＧＨｚ対３ＧＨｚ）に依存し得る。たとえば、フィードの１つまたは複数の組合せは、遮蔽物７０２を介して低周波数帯域（たとえば、１．６ＧＨｚ周波数）において、ワイヤレス場を受信し得るか、または生成し得る。いくつかの実施形態では、フィードの１つまたは複数の組合せは、遮蔽物７０２を介してより高い周波数帯域において（たとえば、２．４ＧＨｚ周波数において）、ワイヤレス場を受信し得るか、または生成し得る。フィード位置は、基準インピーダンスに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。たとえば、異なる周波数のためのフィード位置は、それぞれの周波数および基準インピーダンスに基づいて決定され得る。いくつかの実装形態では、単一のフィード位置は、単一の周波数（たとえば、９００ＭＨｚ）において共振を与え得るが、２つのフィード位置は、２つの周波数（たとえば、９００ＭＨｚおよび１９００ＭＨｚ）において共振を与え得る。したがって、スロット７０４に沿って配置された複数のフィードは、複数の特定の周波数をサポートし得る。スロット７０４に沿った電圧および電流（たとえば、インピーダンス）の比は、フィードの位置を決定し得る。インピーダンスが設計基準インピーダンス（たとえば、５０オーム）に整合される場合、励起エネルギーの大部分が遮蔽物を通って送信される。言い換えれば、反射が生じないか、または低減された反射が生じる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２（本明細書で説明するように、複数の別個の片を備える）は、受信アンテナまたは送信アンテナのいずれかとして、ワイヤレス電力および／またはデータ転送に関与するように構成されたアンテナ（図２のアンテナ３５２と同様）を形成し、そのアンテナとして動作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２は、フィード７０６を介してソースまたは負荷（図示せず）に結合され得る。ソースは、遮蔽物７０２が送信アンテナとして動作するように構成されるとき、送信回路、電流給電、および／または電源を備え得るか、または遮蔽物７０２が受信アンテナとして動作するように構成されるとき、受信機および／または変換回路を備え得る。アンテナとして機能する遮蔽物７０２は、送信および受信周波数の１つまたは複数のそれぞれの帯域幅を含み得る。たとえば、遮蔽物７０２は、電力および／または通信を受信するために９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の第１の帯域幅と、電力および／または通信を送信するために８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの第２の帯域幅とを有し得る。
【００４８】
遮蔽物７０２およびブリッジ７０８は、インプラント７００の少なくとも一部分の周りにループ（または「コイルアンテナ」）を実質的に形成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、スロット７０４は、遮蔽物７０２が、複数のブリッジ７０８と結合された複数の遮蔽片に分離されることを引き起こして、インプラント７００の少なくともその部分の周りに複数のループを形成するように構成され得、したがって、マルチループアンテナを形成し得る。受信アンテナとして働くとき、遮蔽物７０２およびブリッジ７０８は、場（図示せず）への露出に応答して、電流を発生させ、かつ／または場の中で、もしくは場を介して送信されたデータを受信するように構成され得る。発生された電流は、遮蔽物７０２がフィード７０６を介して接続される受信回路または負荷などに伝達され得る。送信アンテナとして働くとき、遮蔽物７０２およびブリッジ７０８は、フィード７０６を介して遮蔽物７０２に結合された送信回路から電流および／またはデータを受信するとき、ワイヤレス電力を送信し、かつ／またはデータを送信するために、場を発生させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２は、他の受信／送信回路、たとえば、ＮＦＣ回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ回路、Ｗｉ−Ｆｉ回路などに結合するように構成され得る。いくつかの実施形態では、遮蔽物７０２が、遮蔽片の複数のペアから形成されるとき、遮蔽片の各ペアおよびその関連付けられたブリッジは、フィード７０６を介して結合される先の異なる送信／受信回路のためのアンテナとして動作するように構成され得る。
【００４９】
遮蔽物７０２を、ブリッジ７０８を介してループを形成する個々の遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂに分離することによって、ワイヤレス電力および／またはデータ通信が可能にされ得る。ブリッジ７０８は、電流が遮蔽片７０２ａと７０２ｂの両方の上および間を流れることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ブリッジ７０８は、遮蔽物７０２が決定された共振周波数において共振器として使用されるとき、電流が遮蔽片７０２ａと７０２ｂとの間を流れることを可能にするように働き得る。アンテナとして動作するとき、ブリッジ７０８にわたる電流は、同相であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、インプラント７００がその共振周波数ではない周波数において干渉に露出されるとき、たとえば、遮蔽片７０２ａ上の電流が、遮蔽片７０２ｂ上の電流とは異なる位相を有するとき、ブリッジは、遮蔽片７０２ａおよび７０２ｂが電流を相殺するように働くことを可能にするように働き得る。したがって、インプラント７００は、遮蔽片７０２およびスロット７０４の構成に基づいて、その共振周波数ではない周波数を減衰させるように構成され得る。その共振周波数において、遮蔽物７０２は、共振器として動作するように構成され得る。他の周波数において、遮蔽物７０２は、遮蔽物として動作するように構成され得る。追加として、遮蔽物７０２は、それを通して場が侵入しなければならない追加の層を与えることによって、場の侵入を軽減するように働き得る。いくつかの実装形態では、遮蔽物７０２の厚さは、遮蔽物７０２の場の侵入を軽減し得る。たとえば、遮蔽物７０２の厚さは、可能な磁場の直接的な侵入を防止するために十分大きくなり得る。したがって、遮蔽物の厚さは、入って来る干渉周波数の表皮深さ侵入よりも数倍厚くなり得る。
【００５０】
図８Ａは、遮蔽物と同軸（たとえば、多導体）フィードとを有するインプラント８００の第１の図を示す。インプラント８００は、ピルのような横長の形状を有して示されている。インプラントの外面は、遮蔽物８０２によって覆われるか、または囲まれている。いくつかの実施形態では、遮蔽物は、強磁性金属もしくは何らかの他の磁性材料（入ってくる磁場をブロックするため）、または他の導電性材料（他の入ってくる電場をブロックするため）から製造され得る。
【００５１】
図８Ｂは、図８Ａのインプラント８００の第２の図を示す。インプラント８００は、遮蔽物８０２を備える。遮蔽物８０２は、遮蔽物を２つの別個の片に分割するスロット８０４を有する。スロット８０４を通して、インプラント８００の内部電子的構成要素を含むハウジングが可視である。追加として、フィード８０６ａおよび８０６ｂは、遮蔽物８０２の別個の片においてスロット８０４の両側に示されている。一方のフィード８０６ａは、遮蔽物７０２ａの左片に接続され得るが、他方のフィード８０６ｂは、遮蔽物７０２ｂの右片に接続される。ブリッジ８０８は、遮蔽物８０２の２つの片を結合するように示されている。いくつかの実施形態では、ブリッジ８０８は、異なる選択可能な周波数において機能を可能にするために、所望の減衰の周波数に基づいて、切替え可能または移動可能であり得る。
【００５２】
インプラント８００が場に露出されるとき、遮蔽物８０２は共振し、受信回路および／または負荷へのフィード８０６ａおよび８０６ｂに印加される電圧を生成し得る。電力および／またはデータを送信するように構成されるとき、インプラント８００の遮蔽物８０２は、フィード８０６ａおよび８０６ｂを介して電源に結合され得、場の内部の受信機に電力および／またはデータを送信するために使用される場を生成し得る。
【００５３】
図９Ａ〜図９Ｃは、図７および図８のインプラントの遮蔽物、スロット、および／またはブリッジの代替構成を示す。たとえば、図９Ａは、遮蔽物９０２を４つの別個の遮蔽片９０２ａ〜９０２ｄに分離する、２つの直交するスロット９０４ａおよび９０４ｂを示す。図示しないが、複数のブリッジが、スロットの長さを最大にするために、様々な構成において遮蔽片９０２ａ〜９０２ｄに接続するために使用され得、それに応じて、遮蔽物９０２の共振周波数が決定される。スロット９０４ａおよび９０４ｂ、ならびに遮蔽片９０２ａ〜９０２ｄのそのような構成は、より低い共振周波数応答性をもたらすことができ、遮蔽物９０２の作製を単純化し得る。いくつかの実施形態では、スロット９０４および遮蔽片９０２の構成は、インプラント９００が任意の共振周波数を有することを可能にし得、その場合、スロット９０４、ブリッジ９０８、および遮蔽片９０２の異なる組合せが、異なる周波数減衰構成を可能にし得る。
【００５４】
図９Ｂは、２つの直交するスロット９０４ａおよび９０４ｂを示し、スロット９０４ａは遮蔽物９０２の周囲に沿って進行し、遮蔽物９０２を２つの異なる部分９０２ａおよび９０２ｂに分離する。しかしながら、スロット９０４ｂは、遮蔽物９０２の周囲を進行せず、したがって、遮蔽物を異なる片に分割しない。スロット９０４ａおよび９０４ｂの構成（たとえば、スロット９０４ｂは、短縮スロットと呼ばれることがある）は、スロットの長さを増すように働き得、電流は、スロット９０４ａおよび９０４ｂを進むことができ、等価的に増大されたアンテナジオメトリをもたらし得る。したがって、誘導電流は、スロットに沿って流れることができ、それによって、図７Ａ〜図７Ｂに示された実施形態よりも小さい共振周波数が可能になる。ブリッジ９０８は、スロット９０４ａにまたがるように示されている。
【００５５】
図９Ａの遮蔽物９０２は、図９Ｂの遮蔽物９０２と比較して、より低い共振周波数を与え得る。しかしながら、図９Ｂの遮蔽物９０２は、図９Ａの遮蔽物９０２よりも良い遮蔽を与え得る。たとえば、図９Ｂのスロット９０４は、図９Ａのスロット９０４のものよりも小さいので、図９Ｂの遮蔽物９０２は、図９Ａの遮蔽物９０２よりも良い遮蔽を与え得る。
【００５６】
図９Ｃは、遮蔽物９０２を別個の片に分離しない、単一の短縮スロット９０４を示す。ブリッジ９０８はまた、スロット９０４にまたがるように示されている。そのような実施形態では、スロット９０４は、遮蔽物９０２が送信するために使用されるとき、放射原点であり得る。スロット９０４およびブリッジ９０８の位置決めは、遮蔽物９０２およびスロット９０４によって形成されたスロットアンテナからの、より指向性の放射を可能にし得る。したがって、スロット９０４の位置を指定することで、スロット９０４を有する遮蔽物９０２をインプラントのアンテナとして使用して、インプラントによる送信および／または受信の方向の確立を可能にし得る。いくつかの実施形態では、遮蔽物９０２が別個の片に分離されないので、ブリッジ９０８は必要でなくてもよい。
【００５７】
図１０Ａは、インプラント（たとえば、図７のインプラント７００）のアンテナの放射パターンに対応する３Ｄグラフ１０００を示す。このグラフは、ｘ軸とｙ軸とｚ軸とを備える。ｘ軸は、インプラント７００の長さ（たとえば、インプラントの最長のスロットの主な方向）に対応するが、ｙ軸およびｚ軸は、インプラントの幅および高さと一致する。ｘ軸は、ヌルを示すが、ｙ軸およびｚ軸は、全方向放射パターンを示す。したがって、インプラント７００が、インプラントの長さ（たとえば、インプラントの最長の寸法）が体の腹部内の体の最長寸法に沿うように、体のエリア内に配置されるとき、インプラントの放射パターン（ｙ軸およびｚ軸において示される）が体のウエストの周囲に配向され得、全方向ワイヤレス接続性がもたらされる。
【００５８】
図１０Ｂは、インプラント（たとえば、図７のインプラント７００）のアンテナの信号強度を、周波数の関数として示すグラフ１００１を示す。グラフ１００１は、ｘ軸とｙ軸とを備える。ｘ軸は周波数を示すが、ｙ軸は反射係数を示す。反射係数は、入射電力のどのくらいの量がインプラントによって反射されるかを示し得る。図示のように、反射係数は、２．４ＧＨｚにおいて−１２ｄＢであり、入力信号の大部分がアンテナに入って来ていることを意味する。したがって、インプラントのアンテナの共振周波数は、約２．４ＧＨｚであり、アンテナは、その周波数において最も効率的に放射する。
【００５９】
図１１は、本開示の例示的な実装形態による、移植可能デバイスにおいてワイヤレス電力および通信を受信および／または送信するための方法１１００の複数のステップを含むフローチャートである。たとえば、方法１１００は、図５に示すＰＲＵ５００によって実行され得る。方法１１００はまた、図７のインプラント７００によっても実行され得る。当業者は、方法１１００が他の好適なデバイスおよびシステムによって実施され得ることを諒解されよう。方法１１００は、特定の順序に関して本明細書で説明されるが、様々な実装形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実行されても、または省略されてもよく、さらなるブロックが追加されてもよい。
【００６０】
方法１１００は、インプラント７００が、第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から充電電力および通信を受信する、動作ブロック１１０５において開始し、ワイヤレス充電場は、電力送信機ユニット（ＰＴＵ）によって発生される。具体的には、インプラント７００の遮蔽物７０２は、ワイヤレス充電場から充電電力および通信を物理的に受信し得る。いくつかの実装形態では、遮蔽物７０２は、ワイヤレス充電場への露出に応答して共振し得る。
【００６１】
動作ブロック１１１０において、インプラント７００は（たとえば、遮蔽物７０２を介して）、第１の接続フィードおよび第２の接続フィードを介して、受信された充電電力および通信を、遮蔽物７０２内に収容された受信回路に搬送する。いくつかの実装形態では、インプラント７００は、遮蔽物７０２を介して、充電電力または通信のうちの１つのみを受信し得る。いくつかの実装形態では、受信された電力は、遮蔽物７０２内に収容された受信回路または他の回路もしくは回路要素に電力供給するために使用され得る。
【００６２】
動作ブロック１１１５において、インプラント７００の遮蔽物７０２は、第１の周波数以外の周波数における干渉から受信回路を遮蔽する。したがって、遮蔽物７０２は、第１の周波数以外の周波数を減衰させるように構成され得る。いくつかの実装形態では、遮蔽物７０２について電力および通信の受信に関して説明するが、遮蔽物７０２は、干渉および設計された送信周波数以外の周波数から、遮蔽物７０２内に収容された送信回路を遮蔽しながら、電力および通信のうちの１つまたは複数を送信するように構成され得る。
【００６３】
電力をワイヤレス受信するための装置は、本明細書で説明するいくつかの実装形態に従って、方法１１００の機能のうちの１つまたは複数を実行し得る。装置は、第１の周波数において発振するワイヤレス充電場から充電電力および通信を受信するための手段を備え得る。いくつかの実装形態では、充電電力および通信を受信するための手段は、遮蔽物７０２（図７）、遮蔽物８０２（図８）、または遮蔽物９０２（図９）によって実装され得る。いくつかの実装形態では、充電電力および通信を受信するための手段は、インプラント７００、インプラント８００、またはインプラント９００によって実装され得る。いくつかの実装形態では、充電電力および通信を受信するための手段は、ブロック１１０５（図１１）の機能を実行するように構成され得る。装置は、第１の接続フィードおよび第２の接続フィードを介して、受信された電力および通信を受信回路に搬送するための手段をさらに備え得る。いくつかの実装形態では、受信された電力および通信を搬送するための手段は、フィード接続またはフィード７０６ａおよび７０６ｂ（図７）あるいはフィード８０６ａおよび８０６ｂ（図８）において、遮蔽物７０２に接続された１つまたは複数のフィードによって実装され得る。いくつかの実装形態では、受信された電力および通信を搬送するための手段は、ブロック１１１０（図１１）の機能を実行するように構成され得る。
【００６４】
装置は、第１の周波数以外の周波数における干渉から、受信回路を遮蔽するための手段をさらに備え得る。いくつかの実装形態では、受信回路を遮蔽するための手段は、遮蔽物７０２、８０２、または９０２によって実装され得る。いくつかの実装形態では、受信回路を遮蔽するための手段は、ブロック１１１５（図１１）の機能を実行するように構成され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態では、充電電力および通信を受信するための装置は、いくつかの実装形態では、図５のＰＲＵ５００（具体的には、受信回路５０２を収容するように構成されるアンテナ５０４）を備え得、ＰＲＵ５００は、本明細書で説明する関連する機能および方法を実行し得る。
【００６６】
上記で説明した方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素、回路、および／またはモジュールなど、動作を実行することができる任意の適切な手段によって実行され得る。概して、図に示す任意の動作は、動作を実行することができる対応する機能的手段によって実行され得る。
【００６７】
様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して、情報および信号が表され得る。たとえば、上記の説明全体にわたって参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【００６８】
本明細書で開示する実装形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、および方法ステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるのか、それともソフトウェアとして実装されるのかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約によって決まる。説明した機能は、特定の適用例ごとに様々な方法で実装され得るが、そのような実装決定は、実装形態の範囲からの逸脱を生じさせると解釈されるべきではない。
【００６９】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的なブロック、モジュール、および回路は、汎用ハードウェアプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実行するように設計されるそれらの任意の組合せを用いて、実装または実行され得る。汎用ハードウェアプロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替形態では、ハードウェアプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。ハードウェアプロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連結した１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。
【００７０】
本明細書で開示する実装形態に関して説明する方法および機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、ハードウェアプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化されても、またはその２つの組合せで具現化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとして有形の非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、または送信され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ  ＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在し得る。記憶媒体は、ハードウェアプロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、かつ記憶媒体に情報を書き込むことができるように、ハードウェアプロセッサに結合される。代替形態では、記憶媒体はハードウェアプロセッサと一体であり得る。ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用するとき、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）、およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記のものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。ハードウェアプロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ中に存在し得る。
【００７１】
本開示の概要を述べるために、いくつかの態様、利点、および新規の特徴について本明細書で説明してきた。任意の特定の実装形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてが実現され得るとは限らないことを理解されたい。したがって、本開示は、本明細書において教示または示唆され得る他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書において教示された１つの利点または利点のグループを達成し、または最適化する方法で具現化または実施することができる。
【００７２】
上記で説明した実装形態の様々な修正が容易に明らかになり、本明細書で定義する一般原理は、本出願の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本出願は、本明細書で示す実装形態に限定されることは意図されず、本明細書で開示する原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【符号の説明】
【００７３】
１００  ワイヤレス電力伝達システム
１０２  入力電力
１０４、２０４、４００、６０８  送信機
１０５、２０５、６０５  ワイヤレス場
１０８、２０８、５００  受信機
１１０  出力電力
１１２  距離
１１４、２１４、４０４  送信アンテナ
１１８  受信アンテナまたはコイル
２００  ワイヤレス電力伝達システム、システム
２０６、４０２  送信回路
２１０、５０２  受信回路
２１８、５０４  受信アンテナ
２１９  通信チャネル
２２２、４１２  発振器
２２３  周波数制御信号
２２４  ドライバ回路
２２６  フィルタおよび整合回路
２３２、５１２  整合回路
２３４  整流器回路
２３６  バッテリー
３５０  送信または受信回路
３５２、５０４  アンテナ、ループアンテナ
３５４、３５６  キャパシタ
３５８  信号
４１４  ドライバ回路、ドライバ
４１５  コントローラ
４１６  低域フィルタ（ＬＰＦ）、フィルタ
４１８  固定インピーダンス整合回路、整合回路
４２０  メモリ
５００  受信機、ＰＲＵ
５０６  電力変換回路
５０８  ＡＣ−ＤＣ変換器
５１０  ＤＣ−ＤＣ変換器
５１６  プロセッサシグナリングコントローラ
５５０  負荷
６００  ワイヤレス電力伝達システム、システム
６０１ａ、６０１ｂ  領域
６０２、６０２ａ、６０２ｂ、７００、８００、９００  インプラント
６０４ａ、６０４ｂ  内部回路構成要素
６０６  遮蔽
６０６ａ、６０６ｂ、８０２  遮蔽物
７０２、９０２  遮蔽物、遮蔽片
７０２ａ、７０２ｂ  遮蔽片、片、遮蔽物
７０２ｃ〜７０２ｘ  片
７０４、８０４、９０４ａ、９０４ｂ  スロット
７０６、７０６ａ、７０６ｂ  フィード接続（「フィード」）、フィード
７０８、８０８、９０８  ブリッジ
８０６ａ、８０６ｂ  フィード
９０２ａ、９０２ｂ  遮蔽片、部分
９０２ｃ、９０２ｄ  遮蔽片
９０４  スロット、短縮スロット
１０００  ３Ｄグラフ
１００１  グラフ
１１００  方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2019516337.tif 000019
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