CN107887692A - 微带天线及应用该天线的植入式医疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微带天线、应用该天线的植入式医疗系统。微带天线包括天线辐射单元和PCB基板，天线辐射单元位于PCB基板上，天线辐射单元包括馈电点、馈电微带线、短路点、接地微带线和辐射本体，馈电点和短路点通过馈电微带线和接地微带线连接，辐射本体连接于馈电微带线和接地微带线的连接处，馈电点、馈电微带线、短路点、接地微带线和辐射本体形成PIFA天线。植入式医疗系统包括体外程控器，体外程控器包括上述的微带天线。本发明微带天线、应用该天线的植入式医疗系统，相对现有技术中具有匹配度高、损耗小、结构紧凑、加工简单、造价低、增益高、全向性好等优点。
Description
技术领域
本发明属于植入医疗器械领域，尤其涉及一种微带天线及应用该天线的植入式医疗系统。
背景技术
植入式医疗系统一般由植入式医疗器械、体外程控设备两部分组成。植入式医疗器械和体外程控设备之间的数据交换是一种双向的无线数据传输，体外程控设备一方面需要将程控指令发送给植入式医疗器械，另一方面又要接收植入式医疗器械发送的反馈信息和测量诊断信息。体外程控设备包括医生程控器和病人程控器。其中，病人程控器是为病人配备的用来根据自身的情况控制开关或者调解体内植入式医疗器械的装置，病人通常仅能够在医生设置的调解范围内进行调节。医生程控器时医生用来根据病人情况监控调节体内植入式医疗器械的装置，通常一个医生程控器可以控制多个植入式医疗器械。病人程控器、医生程控器、植入式医疗器械之间的通信依赖于天线。
现有的体外程控器上的天线是一款芯片模组天线，这种天线缺点如下：1、市场价格贵；2、不一定与客户的板子匹配，需要做匹配电路；3、增益不高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种微带天线、及应用该天线的植入式医疗系统，使体外程控器与植入式医疗器械具有远距离的通信效果，方便患者或医生有效的控制植入式医疗器械。
为了达到上述目的，本发明提供了一种技术方案：一种微带天线，包括天线辐射单元和PCB基板，天线辐射单元位于PCB基板上，天线辐射单元包括馈电点、馈电微带线、短路点、接地微带线和辐射本体，馈电点和短路点通过馈电微带线和接地微带线连接，辐射本体连接于馈电微带线和接地微带线的连接处，馈电点、馈电微带线、短路点、接地微带线和辐射本体形成PIFA天线，辐射本体包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部包括多个横向延伸部段及多个纵向延伸部段，该多个横向延伸部段及多个纵向延伸部段交替连接，形成曲折蜿蜒的线型结构。
进一步地，横向延伸部段为2～3个，纵向延伸部段为3～4个。
更进一步地，横向延伸部段为圆弧形U形或者矩形结构。
更进一步地，纵向延伸部段为圆弧形、U形或者矩形结构。
进一步地，辐射本体的长度为PCB基板介质波长的四分之一。
进一步地，PCB基板为陶瓷板、FR-4单面板材或KB单面板中的一种。
进一步地，PCB基板的相对介质常数为4～5。
进一步地，第二辐射部的末端弯曲形成横向的U形线性结构，且U形的开口处背离馈电微带线的方向。
进一步地，微带天线适用的频段范围为402～405MHZ。
本发明还提供了另一种技术方案：一种植入式医疗系统，它包括植入式医疗器械、体外程控器、植入电极，植入医疗器械或/和体外程控器包括如上所述的微带天线。
进一步地，植入式医疗系统为植入式心脏电刺激系统、植入式神经电刺激系统、植入式心率转复除颤系统或植入式药物输送系统。更进一步地，植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统。
通过采用上述技术方案，本发明微带天线、应用该天线的植入式医疗系统，相对现有技术中具有匹配度高、损耗小、结构紧凑、加工简单、造价低、增益高、全向性好等优点。实测本发明中的微带天线工作带宽有10MHz，完整的覆盖了MICS频段(402-405MHz)的带宽，因此具有很好的环境适应性，避免了设备因使用环境不同引起的频率漂移。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
附图1为本发明中微带天线的结构示意图；
附图2为本发明中微带天线的回拨损耗曲线图；
附图3为本发明中微带天线在MICS频段水平方向的辐射方向图；
附图4为本发明中微带天线在MICS频段垂直方向的辐射方向图；
图中标号为：
1、辐射本体；11、第一辐射部；12、第二辐射部；13、纵向延伸部段；14、横向延伸部段；2、馈电微带线；3、接地微带线；4、PCB基板；5、馈电点；6、短路点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参照附图1，本实施例中的一种微带天线，包括天线辐射单元和PCB基板4，天线辐射单元位于PCB基板4上，天线辐射单元包括馈电点5、馈电微带线2、短路点6、接地微带线3和辐射本体1。馈电点5、馈电微带线2、短路点6、接地微带线3和辐射本体1形成PIFA天线。
馈电点5和短路点6通过馈电微带线2和接地微带线3连接，并共同形成n字形。具体地，馈电微带线2呈倒L形，接地微带线呈纵向延伸的直线形。本实施例中，馈电微带线2的长度为23±0.5mm，接地微带线3的长度为9±0.5mm。
辐射本体1连接于馈电微带线2和接地微带线3的连接处。辐射本体1的长度为PCB基板4介质波长的四分之一。辐射本体1包括第一辐射部11和第二辐射部12。
第一辐射部11包括多个横向延伸部段14及多个纵向延伸部段13，该多个横向延伸部段14及多个纵向延伸部段13交替连接，形成曲折蜿蜒的线型结构。在一种更为优选的实施方案中，横向延伸部段14为2～3个，纵向延伸部段13为3～4个。纵向延伸部段13和横向延伸部段14均优选为圆弧形、U形或者矩形结构中的一种，本实施例中的横向延伸部段14为圆弧形结构，纵向延伸部段13为圆弧形或U形结构，且U形结构在横向的尺寸为3±0.5mm，纵向的尺寸为8±0.5mm。
第一辐射部11的一端连接于馈电微带线2和接地微带线3的连接处。
第二辐射部12的一端与第一辐射部11的另一端相连，第二辐射部12的末端弯曲形成横向的U形线性结构，且U形的开口处背离馈电微带线2的方向。本实施例中，第二辐射部12自与第一辐射部11的连接处延伸并弯折且绕至第一辐射部11的下侧，上述的U形线性结构和接地微带线3分别位于馈电微带线2的左右两侧。
PCB基板4为陶瓷板、FR-4单面板材或KB单面板中的一种。PCB基板4的相对介质常数为4～5。本实施例中，PCB板4的厚度为1.6±0.5mm。
本实施例中的天线的整体长度为54±0.5mm，整体宽度为23±0.5mm。
本微带天线适用的频段范围为402～405MHZ。
参照附图2，本发明的天线结构覆盖402-405MHz频段范围，在403MHz频点阻抗匹配情况达到最好，回波损耗值约为-17.5769dB，满足MICS频段的设计要求，具有很好的环境适应性，避免了设备因使用环境不同引起的频率漂移。
附图3是本发明中微带天线在MICS频段水平方向的辐射方向图，从图中可以看出本发明的微带天线结构在水平方向最大辐射方向上增益为3.7387dB，且在0度，90度，-180度和-90度四个方向图圆度较好，使得天线性能能够更容易通过吞吐量认证。
附图4是本发明中微带天线在MICS频段垂直方向的辐射方向图，从图中可以看出，本发明的微带天线结构在垂直方向在最大辐射方向上增益为3.5852dB，而在接地平面方向上增益为-16.4577dB，即靠近地平面上相辐射较弱。
本实施例还提供了另一种技术方案：一种植入式医疗系统，它包括植入式医疗器械、体外程控器、植入电极，植入医疗器械或/和体外程控器包括如上所述的微带天线。
上述的体外程控器可以为病人程控器，也可以为医生程控器。
根据实际所治疗的病症不同，上述的植入式医疗系统为植入式心脏电刺激系统、植入式神经电刺激系统、植入式心率转复除颤系统或植入式药物输送系统。更进一步地，植入式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层电刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统。需要说明的是，本技术方案适用于现有的所有的相关植入式医疗系统，并不局限于上述所列出的内容。
上述的患者植入式医疗器械为植入式脉冲发生器。脉冲发生器通过延伸导线与电极相连接，从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，脉冲发生器产生的脉冲信号由电极传输至特定神经靶点进行电刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。
本实施例还提供了一种植入式医疗器械的体外程控器，它包括上述的微带天线。
本发明微带天线、应用该天线的植入式医疗系统，相对现有技术中具有匹配度高、损耗小、结构紧凑、加工简单、造价低、增益高、全向性好等优点。实测本发明中的微带天线工作带宽有10MHz，完整的覆盖了MICS(402-405MHz)的带宽，因此具有很好的环境适应性，避免了设备因使用环境不同引起的频率漂移
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微带天线，包括天线辐射单元和PCB基板，所述的天线辐射单元位于PCB基板上，其特征在于：所述的天线辐射单元包括馈电点、馈电微带线、短路点、接地微带线和辐射本体，所述的馈电点和所述短路点通过馈电微带线和所述接地微带线连接，所述辐射本体连接于馈电微带线和所述接地微带线的连接处，所述馈电点、馈电微带线、短路点、接地微带线和辐射本体形成PIFA天线，所述的辐射本体包括第一辐射部和第二辐射部，所述的第一辐射部包括多个横向延伸部段及多个纵向延伸部段，该多个横向延伸部段及多个纵向延伸部段交替连接，形成曲折蜿蜒的线型结构。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于：所述的横向延伸部段为2～3个，所述的纵向延伸部段为3～4个。
3.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于：所述的横向延伸部段为圆弧形、U形或矩形结构。
4.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于：所述的纵向延伸部段为圆弧形、U形或矩形结构。
5.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于：所述辐射本体的长度为PCB基板介质波长的四分之一。
6.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于：所述的PCB基板为陶瓷板、FR-4单面板材或KB单面板中的一种。
7.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于：所述的PCB基板的相对介质常数为4～5。
8.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于：所述的第二辐射部的末端弯曲形成横向的U形线性结构，且U形的开口处背离馈电微带线的方向。
9.根据权利要求1-8任一项所述的微带天线，其特征在于：所述的微带天线适用的频段范围为402～405MHZ。
10.一种植入式医疗系统，它包括植入式医疗器械、体外程控器、植入电极，其特征在于：所述的植入医疗器械或/和所述的体外程控器包括如权利要求1-9中任一项所述的微带天线。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao He Inventor before: Zhang Haitao Inventor before: Zheng Liling |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215000 building C16, bio nano Park, 218 Xinghu street, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant after: Jingyu Medical Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 215000 building C16, bio nano Park, 218 Xinghu street, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province Applicant before: SCENERAY Co.,Ltd. |