用于为宠物施加、监测和调节刺激的方法和设备技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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。
本文的公开内容涉及动态电压调制。
技术介绍
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(oneshottimer)。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3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，所述装置包括：/n至少一个处理器、存储部件、电源、开关、初级电极和次级电极；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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/n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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171212 US 15/839,737;20171212 US 15/839,7491.一种装置，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部件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的实例来调节所述第一值。


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的实例来调节所述第一值。


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至少一者。


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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
申请(专利权)人：无线电系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US