CN104752816B - 无线通信天线及应用该天线的植入式医疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于植入式医疗装置的无线通信天线，包括主体段及与该主体段一端连接的连接段，该主体段包括多个部段，该多个部段首尾相连，沿不同方向延伸，形成一曲折蜿蜒的线型结构，并且该主体段在宽度方向上弯曲呈一曲面型结构。本发明还涉及一种应用该无线通信天线的植入式医疗装置。
Description
技术领域
本发明涉及植入式医疗仪器技术领域，具体涉及一种用于植入式医疗装置的无线通信天线及应用该天线的植入式医疗装置。
背景技术
植入式医疗装置包括脑深部电刺激DBS，植入式脑皮层刺激CNS，植入式脊髓电刺激SCS，植入式骶神经电刺激SNS，植入式迷走神经电刺激VNS 、植入式心脏电刺激系统（俗称心脏起搏器）、植入式药物输注系统IDDS等。这些植入体内的装置可以通过无线通信方式，把信息在植入式医疗装置与体外射频通信装置之间相互传递。这种通信方式相比较互感磁耦合的方案可以把通信距离从厘米级提高到米级的范围。现有技术中，一般是通过在植入式医疗装置中设置无线通信天线与体外射频通信装置进行无线通信，通信频率在402~405MHz之间，如采用单极天线，要想达到理想的通信距离和效果，就需要有较长的天线长度，一般要达到八分之一波长以上。但植入式医疗装置是植入患者体内进行工作的，需要有较小的体积和较圆润的外形。由于这些要求，就需要把植入式医疗装置内部的各部件设计到最小，这样组装后的装置才能做到体积更小，更适合于植入患者体内，以达到理想状态。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种适于小型化植入式医疗装置的无线通信天线以及应用该无线通信天线的植入式医疗装置。
一种用于植入式医疗装置的无线通信天线，包括主体段及与该主体段一端连接的连接段，该主体段包括多个部段，该多个部段首尾相连，沿不同方向延伸，形成一曲折蜿蜒的线型结构，并且该主体段在宽度方向上弯曲呈一曲面型结构。
一种植入式医疗装置，包括外壳、与该外壳连接的顶盖部件、电路板、电池及无线通信天线，该外壳具有一密封腔体，该电路板以及电池均设置于该外壳的密封腔体内部，该无线通信天线设置于该顶盖部件中，包括主体段及与该主体段一端连接的连接段，该主体段包括多个部段，该多个部段首尾相连，沿不同方向延伸，形成一曲折蜿蜒的线型结构，并且该主体段在宽度方向上弯曲呈一曲面型结构。
与现有技术相比，本发明实施例的无线通信天线均匀分布的蛇形蜿蜒曲折各部段增加了无线通信天线的长度，使无线通信天线体积更小，工艺更容易实现，可以在较低的发射功率下提供可靠的发射和接收性能。并且该无线通信天线与植入式医疗装置的顶盖部件圆润的外形更加吻合，做出的植入式医疗装置更适合于植入患者体内，减少患者感染的机率，达到理想的效果。
附图说明
图1为本发明实施例植入式医疗系统的概念示意图。
图2为本发明实施例植入式医疗装置的结构示意图。
图3为本发明实施例无线通信天线的立体示意图。
图4为本发明实施例无线通信天线的俯视示意图。
图5为本发明实施例无线通信天线的侧视示意图。
图6为本发明另一实施例无线通信天线的结构示意图。
图7为本发明又一实施例无线通信天线的结构示意图。
图8为本发明实施例无线通信天线在顶盖部件中的透视示意图。
图9为本发明另一实施例无线通信天线在顶盖部件中的透视示意图。
图10为本发明又一实施例无线通信天线在顶盖部件中的透视示意图。
图11为本发明实施例无线通信天线与顶盖部件的一种装配示意图。
图12为本发明实施例无线通信天线与顶盖部件的另一种装配示意图。
主要元件符号说明
| 植入式医疗装置 | 1 |
| 电极线 | 2 |
| 体外控制系统 | 3 |
| 外壳 | 10 |
| 电路板 | 12 |
| 电池 | 14 |
| 顶盖部件 | 20 |
| 凹槽 | 202 |
| 基体 | 204 |
| 天线盖 | 206 |
| 天线安置槽 | 208 |
| 无线通信天线 | 22 |
| 主体段 | 220 |
| 横向延伸部段 | 222 |
| 纵向延伸部段 | 224 |
| 连接段 | 226 |
| 中间段 | 228 |
| 延伸段 | 229 |
| 第一段 | 2202 |
| 第二段 | 2204 |
| 部段 | 2262 |
| 电极线连接器 | 24 |
| 绝缘支架 | 30 |
| 天线安置面 | 32 |
| 定位鳍 | 34 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的用于植入式医疗装置的无线通信天线及应用该无线通信天线的植入式医疗装置作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施例提供一种植入式医疗装置1，该植入式医疗装置1具备无线通信功能，在应用时植入使用者体内，能够通过无线通信方式把信息在植入式医疗装置1与体外射频通信装置之间相互传递。
图1的实施例中该植入式医疗装置1是脑深部电刺激脉冲发生器。可以理解，该植入式医疗装置1并不限于此，还可以是植入式脑皮层刺激装置，植入式脊髓电刺激装置，植入式骶神经电刺激脉装置，植入式迷走神经电刺激装置、植入式心脏电刺激装置（如心脏起搏器、除颤器）、植入式药物输注装置、植入式肠胃刺激装置或者其它能够植入使用者体内进行工作的医疗装置。
该植入式医疗装置1属于一植入式医疗系统，该植入式医疗系统还包括电极线2及体外控制系统3。该电极线2与该植入式医疗装置1电连接。该植入式医疗装置1通过体外控制系统3开启或关闭射频通信功能，通过电极线2采集使用者体内对应器官或组织的电信号，再传回给体外控制系统3。该体外控制系统3包括体外程控仪或患者控制器及所述射频通信装置。
请参阅图2，该植入式医疗装置1包括外壳10、与该外壳10连接的顶盖部件20、电路板12、电池14及无线通信天线22。该外壳10具有一密封腔体，该电路板12以及电池14均设置于外壳10的密封腔体内部。该电池14与电路板12电连接。该无线通信天线22设置于该顶盖部件20内部且通过馈通连接器与密闭于外壳10内的电路板12电连接，具体可以是与电路板12上的射频通信模块电连接。该外壳10及顶盖部件20的材料为生物相容材料，本实施例中，该外壳10的材料为钛金属，顶盖部件20的材料为聚氨酯。
在优选的实施例中，该外壳10具有两个相对且面积较大的主面，以及将该两个主面连接的多个侧面，该顶盖部件20设置在该外壳10的一个侧面。当该植入式医疗装置1植入使用者体内时该侧面处于顶部位置。优选地，该外壳10与顶盖部件20连接的侧面可以具有较为平坦的形状，从而易于该顶盖部件20的安放。该外壳10与该顶盖部件20共同组成较为圆滑的外型，利于植入使用者体内。该顶盖部件20远离该外壳10的一侧为上部位置，靠近外壳10的一侧为底部位置，优选地，该顶盖部件20上部位置具有较为圆滑的外表面。
该无线通信天线22为单极射频天线，一端开放，另外一端通过馈通连接器与所述外壳10内的电路板12电连接。
请参阅图3~图5，该无线通信天线22包括主体段220及与该主体段220一端连接的连接段226。该主体段220整体为一条带状结构，具有较长的长度与较短的宽度。该主体段220包括多个部段，该多个部段首尾相连，沿不同方向延伸，形成一曲折蜿蜒的线型结构。该无线通信天线22的物理通路长度为八分之一波长至四分之一波长。由于该主体段220中多个部段沿不同方向延伸，因此该主体段220的长度小于无线通信天线22物理通路长度。该主体段220在宽度方向W上弯曲呈一曲面型结构，即该主体段220在宽度方向W上的横截面是一曲线状结构，从而进一步增加该无线通信天线22物理通路长度，并使该无线通信天线22能够充分利用顶盖部件20内的空间，并且使顶盖部件20上部位置能够具有圆滑形状的外表面。优选地，该主体段220在宽度方向W上的横截面是圆弧状结构，该圆弧的弧度优选为小于或等于90°，从而避免与顶盖部件20中的其他金属件产生重叠和干扰。该主体段220在该长度方向L上可以呈直线、圆滑弯曲、台阶状弯曲或其组合。
该多个部段的延伸方向不限，但在主体段220的宽度方向W上弯曲呈一曲线型结构，如一段或多段首尾相连的圆弧状结构，优选为一段圆弧状结构，该圆弧的弧度优选为小于或等于90°，从而避免与顶盖部件20中的其他金属件产生重叠和干扰。优选地，该多个部段进一步包括多个横向延伸部段222及多个纵向延伸部段224，该多个纵向延伸部段224与该多个横向延伸部段222交替连接，即相邻的两个纵向延伸部段224通过一个横向延伸部段222连接，相邻的两个横向延伸部段222通过一个纵向延伸部段224连接。该纵向延伸部段224沿该主体段220的宽度方向W延伸，并弯曲呈一曲线型结构，如一段或多段首尾相连的圆弧状结构，优选为一段圆弧状结构，该圆弧的弧度优选为小于或等于90°，从而避免与顶盖部件20中的其他金属件产生重叠和干扰。该纵向延伸部段224弯曲的弧度可以根据该顶盖部件20上部位置的形状调整。该横向延伸部段222沿该主体段220的长度方向L延伸，可以为直线型结构或曲线型结构。当该横向延伸部段222为曲线型结构时，优选为一圆弧状结构，该圆弧的弧度优选为小于或等于90°。
优选地，该主体段220的各部段为线型结构，横截面可以为带状、圆形、正方形、楔形或多边形结构。各部段的厚度优选为0.25 mm～0.4mm。
优选地，该多个横向延伸部段222具有相同的宽度，该多个纵向延伸部段224具有相同的宽度。更为优选地，该主体段220的各部段均具有相同的宽度。各部段的宽度D1优选为0.8 mm～1.3mm。
优选的，该多个纵向延伸部段224等距排布，即该多个横向延伸部段222具有相等的长度。相邻的纵向延伸部段224之间的间距D2，即各横向延伸部段222的长度可为0.4 mm～0.6mm。另外，该多个纵向延伸部段224优选也具有相等的长度。
优选地，该无线通信天线22中所有纵向延伸部段224的总长度大于所有横向延伸部段222的总长度。
该主体段220中沿不同方向延伸的各部段连接处可具不同的过渡方式，在本实施例中该横向延伸部段222通过平滑过渡的圆角与该纵向延伸部段224连接。请参阅图6，在另一实施例中，该横向延伸部段222与该纵向延伸部段224连接处无过渡，形成90度直角。
该无线通信天线22的连接段226设置在主体段220的一端，与主体段220位于一端部的部段连接，用于将该无线通信天线22与所述电路板12连接。具体地，该连接段226可以通过焊接在外壳10上的馈通连接器与密闭在壳体内的电路板12连接。该连接段226的形状不限，只要能够达到连接的目的即可。请参阅图7，在一实施例中，该连接段226进一步包括多个沿不同方向延伸的部段2262，该多个部段2262首尾相连，形成曲折蜿蜒的线型结构，从而可以进一步增加该无线通信天线22物理通路长度。
该主体段220远离该连接段226的一端可以为自由开放端。在另一实施例中，该无线通信天线22进一步包括一延伸段229与该主体段220远离该连接段226的一端连接，该延伸段229用于对改善该无线通信天线22整体性能提供帮助，例如可提供用于改进该无线通信天线22所匹配的阻抗，改进无线通信天线22与外壳10之间的匹配的阻抗，调节无线通信天线22与外壳10之间距离带来的性能影响及制造工艺带来的性能影响。该延伸段229的延伸方向可以根据需要进行调整，例如可以斜向、上翘或下压，偏离该纵向延伸部段224或横向延伸部段222的延伸方向。
请参阅图8，该无线通信天线22设置该顶盖部件20内部，优选为设置在该顶盖部件20的上部位置。该无线通信天线22主体段220的整体形状可以与该顶盖部件20上部位置的形状相配合，从而在增加无线通信天线22物理通路长度的同时充分利用顶盖部件20内的空间，并且使顶盖部件20上部位置能够具有圆滑形状的外表面。
在图1~8的实施例中，该无线通信天线22的主体段220在该长度方向L上呈一直线，使得该主体段220基本为一柱面。
请参阅图9，在另一实施例中，该无线通信天线22的主体段220在该长度方向L上为台阶状结构，从而可以更充分的利用顶盖部件20内的空间，使顶盖部件20在该长度方向L能够设计出较大的圆滑弧度，更适合植入体内。具体地，该主体段220可包括第一段2202与第二段2204，该第一段2202与第二段2204分别设置在不同高度，相互平行，在长度方向L上通过一中间段228连接，从而共同形成一台阶状的主体段220。该第一段2202与第二段2204可均包括多个所述沿不同方向延伸的部段，如多个横向延伸部段222及多个纵向延伸部段224。
请参阅图10，在另一实施例中，该无线通信天线22的主体段220在该长度方向L上具有一段圆滑的弧形，与顶盖部件20上部位置外表面沿长度方向L的弧度相吻合，从而可以更充分的利用顶盖部件20内的空间，使顶盖部件20在该长度方向L能够设计出较大的圆滑弧度，更适合植入体内。具体地，该主体段220中的各横向延伸部段222为圆弧状结构，该多个横向延伸部段222共同组成该圆滑的弧形。
该植入式医疗装置1可进一步包括设置在该顶盖部件20内的其他金属件，如电极线连接器24，所述无线通信天线22需要避开这些金属件，以消除金属件对该无线通信天线22的干扰。具体地，该无线通信天线22可以设置在该金属件的上方，与该金属件间隔设置。在图8~10的实施例中，该电极线连接器24可以沿横向设置在该无线通信天线22下方，并与该无线通信天线22间隔并平行设置。由于该无线通信天线22主体段220在该宽度方向W上弯曲呈一曲面型结构，例如该纵向延伸部段224弯曲呈一曲线型结构，为使该金属件不致对该无线通信天线22产生干扰，该主体段220在该宽度方向W上的投影，例如该纵向延伸部段224在该宽度方向W上的投影，与该金属件在该宽度方向上的投影间隔设置。
请参阅图11，在一实施例中，该植入式医疗装置1可进一步包括一设置在该顶盖部件20中的绝缘支架30，该绝缘支架30具有一天线安置面32，该天线安置面32的形状与该无线通信天线22的主体段220形状对应，该无线通信天线22的主体段220可以与该天线安置面32贴合，从而稳定的通过该绝缘支架30支撑。另外，该绝缘支架30的天线安置面32上还可以具有多个突出的定位鳍34，用于将该无线通信天线22限定在该天线安置面32的固定位置。具体地，该多个定位鳍34的延伸方向基本垂直于该天线安置面32，该无线通信天线22盘绕在该多个定位鳍34之间。本实施例中，该多个定位鳍34相互平行并间隔设置，该无线通信天线22的多个纵向延伸部段224分别设置在该多个定位鳍34之间。
该无线通信天线22设置在绝缘支架30后，可通过注胶等方式固定。该无线通信天线22连同绝缘支架30可装配入顶盖部件20的固定位置内。具体地，该顶盖部件20可以具有一形状与该绝缘支架30配合的凹槽202，该无线通信天线22连同绝缘支架30装配入该凹槽202内，再通过注入硅胶等方式密封。
请参阅图12，在另一实施例中，该顶盖部件20包括两部分，即一顶盖基体204及一天线盖206。该顶盖基体202的上部位置具有一天线安置槽208，该天线安置槽208的形状与该无线通信天线22配合，能够使无线通信天线22放置在该天线安置槽208中。该天线盖206与该天线安置槽208形状配合，能够共同组成用于放置该无线通信天线22的密闭腔体。将该无线通信天线22放置在该天线安置槽208后，将该天线盖206扣合在该天线安置槽208上，将该无线通信天线22密封在该顶盖基体204与该天线盖206之间的密闭腔体中。将该无线通信天线22放置在该天线安置槽208后可通过注胶等方式将该无线通信天线22固定在该天线安置槽208中。
通过上述方式将该无线通信天线22密封在顶盖部件20内，可以使无线通信天线22保持形状的一致性，并免于暴露在有损于天线性能的组织或体液中，保持天线植入人体前后使用环境的一致性。
与现有技术相比，本发明实施例的无线通信天线均匀分布的蛇形蜿蜒曲折各部段增加了无线通信天线的长度，可以达到接近四分之一波长的物理通路长度，在较小的功率下，就可以和体外控制装置在2米范围内可靠通信。较低的能耗可有效地延长植入式医疗装置的使用寿命，并减少了高频辐射对人体的危害。该无线通信天线具有较小的体积和合理的外形，可不增加植入式医疗装置的体积，并保持装置的圆润外形，方便植入患者体内，减少患者感染的机率。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种用于植入式医疗装置的无线通信天线，包括主体段及与该主体段一端连接的连接段，其特征在于，该主体段包括多个第一部段，该多个第一部段首尾相连，沿不同方向延伸，形成一曲折蜿蜒的线型结构，并且该主体段在宽度方向上弯曲呈一曲面型结构，所述主体段在宽度方向上的横截面是圆弧状结构，该圆弧的弧度小于或等于90°，且该主体段在该宽度方向上的投影与其他金属件在该宽度方向上的投影间隔设置；该主体段包括第一段、第二段及中间段，该第一段与第二段分别设置在不同高度，相互平行，在该主体段的长度方向上通过该中间段连接，从而共同形成台阶状的主体段；所述连接段通过焊接在外壳上的馈通连接器与密闭在壳体内的电路板连接，所述连接段包括多个沿不同方向延伸的第二部段，该多个第二部段首尾相连，形成曲折蜿蜒的线型结构。
2.如权利要求1所述的用于植入式医疗装置的无线通信天线，其特征在于，该多个第一部段进一步包括多个第一横向延伸部段及多个第一纵向延伸部段，该多个第一纵向延伸部段与该多个第一横向延伸部段交替连接，并排且相邻的两个第一纵向延伸部段通过一个第一横向延伸部段连接，该第一纵向延伸部段沿该主体段的宽度方向延伸，并弯曲呈一曲线型结构；该多个第二部段进一步包括多个第二横向延伸部段及多个第二纵向延伸部段，该多个第二纵向延伸部段与该多个第二横向延伸部段交替连接，并排且相邻的两个第二横向延伸部段通过一个第二纵向延伸部段连接。
3.如权利要求2所述的用于植入式医疗装置的无线通信天线，其特征在于，该第一纵向延伸部段为一段或多段首尾相连的圆弧状结构。
4.如权利要求2所述的用于植入式医疗装置的无线通信天线，其特征在于，该第一横向延伸部段为圆弧状结构，该多个第一横向延伸部段共同组成圆滑的弧形。
5.如权利要求1所述的用于植入式医疗装置的无线通信天线，其特征在于，进一步包括一延伸段，该延伸段与该主体段另一端连接。
6.如权利要求1所述的用于植入式医疗装置的无线通信天线，其特征在于，该无线通信天线的物理通路长度为八分之一波长至四分之一波长。
7.一种植入式医疗装置，包括外壳、与该外壳连接的顶盖部件、电路板、电池及无线通信天线，该外壳具有一密封腔体，该电路板以及电池均设置于该外壳的密封腔体内部，该无线通信天线设置于该顶盖部件中，包括主体段及与该主体段一端连接的连接段，其特征在于，该主体段包括多个第一部段，该多个第一部段首尾相连，沿不同方向延伸，形成一曲折蜿蜒的线型结构，并且该主体段在宽度方向上弯曲呈一曲面型结构，所述主体段在宽度方向上的横截面是圆弧状结构，该圆弧的弧度小于或等于90°，且该主体段在该宽度方向上的投影与其他金属件在该宽度方向上的投影间隔设置；该主体段包括第一段、第二段及中间段，该第一段与第二段分别设置在不同高度，相互平行，在该主体段的长度方向上通过该中间段连接，从而共同形成台阶状的主体段；所述连接段通过焊接在外壳上的馈通连接器与密闭在壳体内的电路板连接，所述连接段包括多个沿不同方向延伸的第二部段，该多个第二部段首尾相连，形成曲折蜿蜒的线型结构。
8.如权利要求7所述的植入式医疗装置，其特征在于，该多个第一部段进一步包括多个第一横向延伸部段及多个第一纵向延伸部段，该多个第一纵向延伸部段与该多个第一横向延伸部段交替连接，并排且相邻的两个第一纵向延伸部段通过一个第一横向延伸部段连接，该第一纵向延伸部段沿该主体段的宽度方向延伸，并弯曲呈一曲线型结构；该多个第二部段进一步包括多个第二横向延伸部段及多个第二纵向延伸部段，该多个第二纵向延伸部段与该多个第二横向延伸部段交替连接，并排且相邻的两个第二横向延伸部段通过一个第二纵向延伸部段连接。
9.如权利要求7所述的植入式医疗装置，其特征在于，进一步包括设置在该顶盖部件内的电极线连接器，该无线通信天线设置在该电极线连接器的上方，与该电极线连接器间隔设置。
10.如权利要求7所述的植入式医疗装置，其特征在于，进一步包括一设置在该顶盖部件中的绝缘支架，该绝缘支架具有一天线安置面，该天线安置面的形状与该无线通信天线主体段的形状对应，该主体段与该天线安置面贴合，通过该绝缘支架支撑。
11.如权利要求10所述的植入式医疗装置，其特征在于，该绝缘支架的天线安置面上还具有多个突出的定位鳍，用于将该无线通信天线限定在该天线安置面的固定位置。
12.如权利要求7所述的植入式医疗装置，其特征在于，该顶盖部件包括顶盖基体及天线盖，该顶盖基体具有一天线安置槽，该天线安置槽的形状与该无线通信天线配合，该天线盖与该天线安置槽共同组成用于放置该无线通信天线的密闭腔体，该无线通信天线密封在该顶盖基体与该天线盖之间的密闭腔体中。
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