本公开涉及能源领域，尤其涉及一种超声波充电装置。
背景技术：
相关技术中，可以将电子设备安装在物体、生物体中，以达到信息采集、医疗等目的。例如，埋置在生物体或人体内的电子设备，其主要用来测量生命体内的生理、生化参数的长期变化与诊断、治疗某些疾病，实现在生命体无拘束自然状态下的、体内的直接测量和控制功能，也可用来代替功能已丧失的器官，例如，心脏起搏器等。
相关技术中，为保证电子设备的正常供电，可以在电子设备中安装寿命较长的电池，并在电池无法继续为电子设备供电之前更换新的电池或更换新的电子设备，增加了成本。并且，对于植入生物体的电子设备，更换新的电池或更换新的电子设备增加了生物体接受的次数。或者采用有线充电的方式直接对电子设备中的电池充电，影响使用效果。
技术实现要素：
有鉴于此，本公开提出了一种超声波充电装置。
根据本公开的一方面，提供了一种超声波充电装置，包括：控制组件、供电组件、多个发射换能器和聚焦调节组件，
所述控制组件，控制所述供电组件为所述多个发射换能器提供对应的充电电压；
所述多个发射换能器，设置于所述聚焦调节组件的上表面处，并根据对应的充电电压发出多个超声波信号；
所述聚焦调节组件，由柔性材料制成，所述聚焦调节组件的下表面与安装待充电装置的目标对象的第一位置的表面贴合，所述聚焦调节组件内部设置有能够填充流体的填充空间，所述聚焦调节组件上与所述填充空间相对应的位置设置有流体填充端口，所述流体填充端口的一端与所述填充空间连接，以通过所述流体填充端口将流体填充入或释放出所述填充空间，
其中，所述聚焦调节组件的上表面的曲率大于所述聚焦调节组件的下表面的曲率，所述第一位置为所述目标对象的表面上与所述待充电装置在所述目标对象中的安装位置相对应的位置，
所述多个超声波信号能够在所述待充电装置所在位置聚焦，以使所述待充电装置中的接收换能器将所述多个超声波信号的机械能转换为电能，为所述待充电装置的电池充电。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述填充空间包括以下至少一种：
半球形填充空间、锯齿形环状闭合填充空间、四边形闭合管状填充空间和锯齿形非闭合填充空间。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述多个发射换能器的排布方式包括圆周式排布、单条状排布、多条状排布中的任一种。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述聚焦调节组件还包括：
填充控制部件，检测填充入所述填充空间中的流体的填充量，在所述填充量到达填充阈值时，发出停止填充提醒，
其中，所述填充阈值是根据所述目标对象、所述待充电装置的类型和所述第一位置确定的。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述聚焦调节组件的下表面设置有生物胶区域，
所述生物胶区域，用于与所述目标对象的皮肤表面贴合，以使所述待充电装置贴合在所述目标对象的表面上。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述生物胶区域的平面形状为整体连续型平面形状。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述超声波信号包括方波超声波信号、正弦超声波信号和辛格函数超声波信号中的任一种。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述发射换能器和所述接收换能器包括超声换能器。
本公开实施例所提供的超声波充电装置，可以通过改变填充空间中填充的流体的填充量调整发出的多个超声波信号的聚焦位置，使其在待充电装置所在的位置聚焦，以使待充电装置中的接收换能器将多个超声波信号的机械能转换为电能，为待充电装置的电池充电，为待充电装置所提供机械能的能量高，充电效率高，充电时间短，对目标对象没有伤害。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的结构示意图；
图2示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的应用场景的示意图；
图3示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的充电示意图；
图4示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的聚焦调节示意图；
图5示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的填充空间的示意图；
图6示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的填充空间的示意图；
图7示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的填充空间的示意图；
图8示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的多个发射换能器的排布方式的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的结构示意图。如图1所示，该装置可以包括控制组件(未示出)、供电组件(未示出)、多个发射换能器11和聚焦调节组件12。
控制组件被配置为控制供电组件为多个发射换能器11提供对应的充电电压。多个发射换能器11设置于聚焦调节组件12的上表面处，并根据对应的充电电压发出多个超声波信号。聚焦调节组件12由柔性材料制成，聚焦调节组件12的下表面与安装待充电装置的目标对象的第一位置的表面贴合。聚焦调节组件12内部设置有能够填充流体的填充空间121，聚焦调节组件12上与填充空间121相对应的位置设置有流体填充端口122，流体填充端口122的一端与填充空间121连接，以通过流体填充端口122将流体填充入或释放出填充空间121。
其中，第一位置为目标对象的表面上与待充电装置在目标对象中的安装位置相对应的位置。聚焦调节组件12的上表面的曲率大于聚焦调节组件12的下表面的曲率。多个超声波信号能够在待充电装置处聚焦，以使待充电装置中的接收换能器将多个超声波信号的机械能转换为电能，为待充电装置的电池充电。
在本实施例中，待充电装置可以是脑起搏器、心脏起搏器、胃肠电刺激器、喉起搏器等植入式电子器件，本公开对此不作限制。
在本实施例中，目标对象可以是生物体，例如，人类、动物、植物等。目标对象还可以是物体，例如，可以安装待充电装置的密闭容器、混凝土结构的墙体等，本公开对此不作限制。
在本实施例中，聚焦调节组件可以是有常见的柔性材料制成的，例如，硅胶、聚酰亚胺等聚合物材料。填充在填充空间中的流体可以是水等液体，也可以是空气等气体。其中，在填充空间中填充液体可以提高充电的效率。本领域技术人员可以根据实际需要对流体进行设置，本公开对此不作限制。聚焦调节组件的下表面的尺寸可以不超过目标对象的第一位置所能放置聚焦调节组件的区域的尺寸，使超声波充电装置可以直接安装于目标对象上，便于为各类安装在目标对象中的待充电装置充电。
在本实施例中，流体填充端口的直径可以小于或等于填充空间的高度。流体填充端口可以设置于聚焦调节组件的侧面等位置，以便于将流体填充进填充空间。可以通过流体填充端口向填充空间中填充所需的流体，并在完成流体填充后，利用密封盖等将流体填充端口密封，以防止流体流出填充空间。
在本实施例中，控制组件可以是单片机、CPU、MPU、FPGA等任何能进行通信、控制的组件，控制组件可以通过专用硬件电路实现，也可以通过通用部件结合可执行逻辑指令实现，以执行控制组件的通信、控制过程。
在本实施中，可以将多个发射换能器直接设置于聚焦调节组件的上表面的外侧，或者可以将多个发射换能器设置于聚焦调节组件中靠近上表面的位置，或者将多个发射换能器设置于聚焦调节组件中填充空间与上表面之间。填充空间中所填充的流体的填充量不同，聚焦调节组件的上表面的曲率不同，进而使得多个发射换能器所发出的多个超声波信号的聚焦位置不同。本领域技术人员可以根据实际需要对多个发射换能器的位置进行设置，只要其发出的多个超声波信号的聚焦位置可以通过填充空间中的流体的填充量的多少而有规律的改变即可，本公开对此不作限制。
在本实施例中，该装置还可以包括充电结束控制组件，用于根据输入的待充电装置的电池的容量、转换效率等确定充电的进程，在确定待充电装置完成充电之后，切断供电组件对超声波充电装置的供电，关闭超声波充电装置，结束充电过程。由于待充电装置的电池的容量一般较小，也可以根据常识进行判断，在确定待充电装置已经完成充电之后，手动关闭超声波充电装置，结束充电过程。
图2示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的应用场景的示意图。如图2所示，超声波充电装置1贴装在与安装待充电装置2的目标对象A的第一位置的表面。其中，第一位置可以是目标对象A的表面上与待充电装置2在人体中的安装位置相对应的位置。图3示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的充电示意图，如图3所示，超声波充电装置上的多个发射换能器11发出的多个超声波信号能够在待充电装置2所在的位置聚焦，以使待充电装置2将多个超声波信号的机械能转换为电能，为待充电装置2的电池充电。
在一种可能的实现方式中，发射换能器和接收换能器可以包括超声换能器。以使发射换能器可以发出超声波信号，接收换能器可以将超声波信息的机械能转换为电能。
本公开实施例所提供的超声波充电装置，可以通过改变填充空间中填充的流体的填充量调整发出的多个超声波信号的聚焦位置，使其在待充电装置所在的位置聚焦，以使待充电装置中的接收换能器将多个超声波信号的机械能转换为电能，为待充电装置的电池充电，为待充电装置所提供机械能的能量高，充电效率高，充电时间短，对目标对象没有伤害。
在一种可能的实现方式中，聚焦调节组件12还可以包括填充控制部件。该填充控制部件可以检测填充入填充空间中的流体的填充量，在填充量到达填充阈值时，发出停止填充提醒，其中，填充阈值是根据目标对象、待充电装置的类型和第一位置确定的。
在该实现方式中，可以通过监测通过流体填充端口填入的流体的填入量和填充空间中本身存在的流体的剩余量，确定填充入填充空间的流体的填充量。可以通过声音和/或灯光的形式发出停止填充提醒。例如，在填充量到达填充阈值时，通过指示灯发出红光，以发出停止填充提醒，提醒用户停止向填充空间中填充流体。
在本实施例中，填充控制部件可以根据待充电装置的类型、待充电装置在目标对象中的安装位置、目标对象的特征、与聚焦调节组件的下表面贴合的目标对象的第一位置等与多个超声波信号的聚焦位置有关的信息，确定多个超声波信号的聚焦位置。目标对象的特征可以包括目标对应的类别、重量、形状特点等。根据聚焦位置确定聚焦调节组件的上表面的曲率，以根据聚焦调节组件的上表面的曲率确定填充空间中所需填充的流体的填充量。并将其确定为对应该类型待充电装置的填充阈值。对于安装在不同目标对象中的不同待充电装置可以对应不同的填充阈值，也可以对应相同的填充阈值，本公开对此不作限制。这样，超声波充电装置便可以对各种待充电装置进行充电。
举例来说，对于植入于人体的心脏起搏器，可以根据心脏起搏器在人体中的安装位置、根据人体的体重和身高等身体特征确定的超声波充电装置与心脏起搏器之间的距离，进而确定多个超声波信号的聚焦位置。而后根据聚焦位置确定聚焦调节组件的上表面的曲率，根据聚焦调节组件的上表面的曲率确定填充空间中所需填充的流体的填充量w1，以使填充流体后的超声波充电装置所发出的多个超声波信号可以在心脏起搏器所在的位置聚焦。将填充量w1设置为安装人体中的心脏起搏器所对应的填充阈值。
图4示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的聚焦调节示意图，如图4所示，通过调节填充在填充空间中的流体的填充量，改变聚焦调节组件的上表面的曲率，进而调节聚焦调节组件上的多个发射换能器发出的多个超声波信号的聚焦位置。
在一种可能的实现方式中，聚焦调节组件12的下表面可以设置有生物胶区域。生物胶区域用于与目标对象的表面贴合，以使待充电装置贴合在目标对象的表面上。
在该实现方式中，生物胶区域可以涂布与生物相容性良好的生物胶，可以防止粘贴对目标对象例如人体造成伤害。以便于将超声波充电装置可以与目标对象的表面贴合。
在一种可能的实现方式中，生物胶区域的平面形状可以为整体连续型平面形状。
在该实现方式中，采用整体连续型平面形状的生物胶区域可以将聚焦调节组件的下表面全部覆盖住，可以减少超声波信号的传播路径中的空气，避免由于超声波在空气中传播所导致的能量极快衰减的问题，减少超声波充电装置的电能的不必要浪费，提高充电效率。生物胶区域的平面形状还可以是网格平面形状、条纹平面形状等形状，本公开对此不作限制。
图5、图6和图7分别示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的填充空间的示意图。
在一种可能的实现方式中，填充空间可以包括以下至少一种：半球形填充空间(如图1所示)、锯齿形环状闭合填充空间(如图5所示)、四边形闭合管状填充空间(如图6所示)和锯齿形非闭合填充空间(如图7所示)。
在该实现方式中，在填充空间为半球形填充空间、锯齿形环状闭合填充空间的情况下，填充入填充空间中的流体的填充量越大，聚焦调节组件的上表面的曲率越大，发出的多个超声波信号的聚焦位置越靠近聚焦调节组件的上表面(或者说，聚焦位置与超声波充电装置之间的距离越短)。在填充空间为四边形闭合管状填充空间、锯齿形非闭合填充空间的情况下，填充入填充空间中的流体的填充量越大，聚焦调节组件的上表面的曲率越小，发出的多个超声波信号的聚焦位置越远离聚焦调节组件的上表面(或者说，聚焦位置与超声波充电装置之间的距离越大)。填充空间还可以包括多边形填充空间等任意形状的填充空间，本公开对此不作限制。
图8示出根据本公开一实施例的超声波充电装置的多个发射换能器的排布方式的示意图。
在一种可能的实现方式中，多个发射换能器的排布方式可以包括圆周式排布(如图8所示)、单条状排布(如图1所示)和多条状排布中的任一种。
在该实现方式中，可以根据超声波充电装置中发射换能器的数量、充电效率、能量需求等因素，确定多个发射换能器的排布方式，使之形成换能器阵列。例如，在多个发射换能器的数量为7的情况下，可以按照图1所示的排布方式进行排布。如需更高的能量，则可以增加发射换能器的数量，布置在向外的一圈或多圈。在多条状排布中可以根据超声波充电装置中发射换能器的数量、充电效率、能量需求等，对多条状排布中的条数进行设置。应当理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要对多个发射换能器的排布方式进行设置，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，超声波信号可以是能够发生共振的信号，例如方波超声波信号、正弦超声波信号和辛格函数(sinc function，又称sinc函数)超声波信号中的任一种。本领域技术人员可以根据实际需要对超声波信号进行设置，本公开对此不作限制。
需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了超声波充电装置如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各组件，只要符合本公开的技术方案即可。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。