JP6637984B2 - 医療用外部通信のための無整合回路多帯域ダイバーシティアンテナ - Google Patents

医療用外部通信のための無整合回路多帯域ダイバーシティアンテナ Download PDF

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Description

本出願は、全ての国の指定のための出願人である米国国内企業カーディアック・ペースメーカーズ・インコーポレイテッド(Cardiac Pacemakers,Inc.)、ならびに全ての国の指定のための発明者である米国市民デーヴィッド・ギエム(David Nghiem)、米国市民ピータ・J.マスト(Peter J.Musto)および米国市民ラリー・D.カナディ(Larry D. Canady)の名義で2016年1月22日にPCT国際特許出願として出願されており、2015年1月22日に出願された米国仮特許出願第62/106,448号明細書に対する優先権を主張する。この出願の内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
携帯型医療用デバイスは、植え込み型医療用デバイス(IMD:implantable medical device)および着用型医療用デバイスを含む。IMDのいくつかの例としては、植え込みペースメーカ、植込み型除細動器(ICD:implantable cardioverter defibrillator)、心臓再同期療法デバイス(CRT:cardiac resynchronization therapy device)、およびこのような機能の組み合わせを含むデバイスなどの心機能管理(CFM:cardiac function management)デバイスが挙げられる。デバイスは、電気的療法もしくは他の療法を用いて患者もしくは被検者を治療するため、または患者の状態の内部監視を通じて医師もしくは介護者による患者の診断を補助するために用いることができる。デバイスは、患者内の電気的心臓活動を監視するために1つ以上のセンス増幅器と通信する1つ以上の電極を含み、多くの場合、1つ以上の他の内部患者パラメータを監視するための1つ以上のセンサを含み得る。デバイスは皮下に植え込まれてもよく、患者の心臓と直接接触することなく心臓信号を感知することができる電極を含んでもよい。IMDの他の例としては、植え込み型診断デバイス、植え込み型薬物送達システム、または神経刺激機能を有する植え込み型デバイス(例えば、迷走神経刺激装置、圧反射刺激装置、頸動脈洞刺激装置など)が挙げられる。
着用型医療用デバイスのいくつかの例としては、着用型除細動器(WCD:wearable cardioverter defibrillator)および着用型診断デバイス(例えば、携帯型監視ベスト)が挙げられる。WCDは、表面電極を含む監視デバイスであることができる。表面電極は、表面心電図(ECG:electrocardiogram)を提供するための監視、ならびにカルジオバータおよびデフィブリレータショック療法の送出の一方または両方を提供するために配置されてもよい。着用型医療用デバイスとしてはまた、接着式パッチ、または患者によって着用される衣料品に含まれるパッチなど、患者によって着用される監視パッチを挙げることもできる。
携帯型医療用デバイスと医療用デバイス通信機との間で情報を伝達するために、無線テレメトリ(例えば、低電力無線周波数(RF:radio frequency)通信)を用いることができる。しかし、RF通信周波数は、管理組織または他の規制機関によって制限されている場合がある。1つの通信セッションにおける使用のために利用可能なRFチャンネルが、医療用デバイスおよび通信機が異なる国または規制管轄区域内で用いられるときなど、別の通信セッションのために利用可能でない場合がある。
以上において説明されたように、医療用デバイスの製造業者らは機能性を改善し、それをデバイスに加え続けており、これにより、よりプログラム可能な特徴がもたらされ得る。本明細書に記載されている一実施例は、様々な場所においてプログラム可能性が提供され得るように多帯域無線通信をデバイスに提供する。
装置の一実施例は、外部医療用通信機の無線通信回路の駆動ノードへの電気的結合のためのアンテナを含む。アンテナは、第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントと、第1の長さと異なる第2の長さを有し、かつ駆動ノードに電気的に結合される給電点において第1の導電性条片セグメントに結合された第2の導電性条片セグメントと、第1の長さおよび第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有する第3の導電性条片セグメントとを備える。第3の導電性条片の第1の端部は給電点に結合されており、第2の端部は回路グラウンドに結合されている。第1の導電性条片セグメントは、第1の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように構成されており、第2の導電性条片セグメントは、第2の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。
加えてまたは代替的に、第3の長さは、第1の長さプラス第3の長さに対応する全長の指定された割合であり、アンテナは、インピーダンス整合回路なしで情報を伝達するために駆動ノードに結合されている。
加えてまたは代替的に、第1の導電性条片セグメントは複数のターン部を含み、それにより、第1の導電性条片セグメントの第1の区分は、第1の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されており、第1の導電性条片セグメントの第2の区分は、第2の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されている。加えてまたは代替的に、第2の導電性条片セグメントおよび第1の導電性条片セグメントはフレキシブル回路基板上に配置されており、フレキシブル回路基板、第2の導電性条片セグメント、および第2の導電性条片セグメントと平行な第1の導電性条片セグメントの区分は、実質的に直角の屈曲を含む。加えてまたは代替的に、第1の導電性条片セグメントの第1の部分と第2の導電性条片セグメントの第1の部分とは第1の平面内で同一平面内にあり、第1の導電性条片セグメントの第2の部分と第2の導電性条片セグメントの第2の部分とは第2の平面内で同一平面内にあり、第2の平面は第1の平面と実質的に直交する。
加えてまたは代替的に、第1の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントは、医療インプラント通信サービス(MICS:medical implant communication service)拡張周波数帯域内の通信のためのサイズに作られており、第2の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントは、短距離デバイス(SRD:short range device)または北米産業、科学、および医療(ISM:industrial,scientific,and medical)周波数帯域内の通信のためのサイズに作られている。
加えてまたは代替的に、無線通信回路の第2の駆動ノードへの電気的結合のための第4の導電性条片セグメントが含まれ、第4の導電性条片セグメントは、第1の長さまたは第2の長さよりも短い第4の長さを有し、かつ第2の駆動ノードへの第2の給電点において第3の導電性条片セグメントに結合されており、第4の導電性条片セグメントは、第4の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。加えてまたは代替的に、第4の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントは、Wi−Fi周波数帯域内における通信のためのサイズに作られている。
加えてまたは代替的に、第1の導電性条片セグメントおよび第2の導電性条片セグメントはモノポール状アンテナを備える。
本セクションは、本特許出願の簡単な概要を提供することを意図されている。本発明の排他的または網羅的説明を提供することは意図されていない。本セクションの陳述に加えて、従属請求項および従属請求項と独立請求項との相互関係の説明など、本特許出願についてのさらなる情報を提供するために詳細な説明が含まれる。
必ずしも原寸に比例して描かれていない図面において、同様の参照符号は、異なる図において類似の構成要素を記述することができる。異なる文字接尾語を有する同様の参照符号は、類似の構成要素の異なる事例を表現することができる。図面は、概して、本明細書において説明されている様々な実施例を例として示すが、限定として示すわけではない。
携帯型医療用デバイスを含む医療用デバイスシステムの一例の部分の図である。 外部医療用デバイス内に含めるためのアンテナの一例を示す。 外部医療用デバイスのための電子組立体の一例の部分を示す。 例示的なアンテナについてのアンテナ反射損失応答のグラフを示す。 例示的なアンテナのついての反射損失のグラフを示す。 外部医療用通信機組立体の一例を示す。 モノポール状アンテナの一例を示す。 多帯域ダイバーシティアンテナを形成する方法の一例のフロー図を示す。 アンテナおよび金属フレームの例を示す。 アンテナおよび金属フレームの例を示す。 アンテナの別の例を示す。
異なる国または規制当局が通信のために使用可能な周波数または帯域を指示する場合など、医療用デバイスおよび関連付けられた医療用デバイス通信機は、多くの場合、種々の異なる無線周波数通信周波数およびプロトコルを用いて通信する。異なる周波数およびプロトコルを用いて通信することができる医療用デバイスを構築することは、通例、複数のアンテナの使用を必要とする。これは、アンテナが、通例、用いられるRF信号の基本波長または周波数に基づく特定の長さを有するように構成されるためである。さらに、アンテナの構成または幾何学を変更すると、アンテナは、変動する特性インピーダンスを有することになり得、そのため、複数のアンテナを有するシステムは、多くの場合、アンテナのうちの少なくともいくつかを効率的に駆動するためにインピーダンス整合回路機構を必要とする。したがって、本明細書において提示されるいくつかの実施例は、単一の給電点から駆動される複数のアンテナセグメントを有し、それにより、所望の周波数に対応する様々な長さの有効アンテナを形成するために、様々なアンテナセグメントが組み合わせられ、且つインピーダンス整合回路機構が必要とされないアンテナ構成を採用する。
図1は、患者102への治療を提供するIMD110である携帯型医療用デバイスを含む医療用デバイスシステムの一例の部分の図である。図示の例では、IMD110は、患者の心臓105に電気治療を提供するための心臓リード108を含む。システム100は、通例、RFまたは他のテレメトリ信号を用いることなどにより、IMD110と無線信号190をやり取りすることができる外部医療用デバイス170(例えば、外部医療用通信機)を含む。外部医療用デバイス170はネットワーク194を介して遠隔システム196と通信してもよい。ネットワーク194は、電話ネットワークまたはコンピュータネットワーク(例えば、インターネット)などの通信ネットワークであることができる。いくつかの例では、外部デバイスは中継器を含み、有線式または無線式であってもよいリンク192を用いてネットワークを介して通信する。いくつかの例では、遠隔システム196は患者管理機能を提供し、機能を遂行するための1つ以上のサーバ198を含んでもよい。
図2は、外部医療用通信機などの外部医療用デバイス内に含めるためのアンテナの一例を示す。外部医療用通信機は携帯型医療用デバイスのためのプログラマであってもよい。情報を伝達するために、アンテナは外部医療用通信機の無線通信回路の駆動ノードに電気的に結合されている。
図3は、外部医療用デバイス370のための電子組立体の一例の部分を示す。電子組立体は、無線通信回路372(例えば、無線送受信機)および無線通信回路372の駆動ノードに結合されたアンテナ300を含む。
図2に戻ると、アンテナ200は、第1の長さを有する第1の導電性条片セグメント205、および第1の長さと異なる第2の長さを有する第2の導電性条片セグメント210を含む。第2の導電性条片セグメント210は、無線通信回路の駆動ノードに電気的に結合される給電点215において第1の導電性条片セグメント205に結合されている。いくつかの変形形態では、同軸ケーブルコネクタが給電点215において駆動ノードへの接続のために配置されている。
アンテナ200はまた、第1の導電性条片セグメントの第1の長さおよび第2の導電性条片セグメントの第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有する第3の導電性条片セグメント220を含む。第3の導電性条片の第1の端部は給電点215に結合されており、第2の端部は回路グラウンドまたはグラウンド点に結合されている。
第1の導電性条片セグメント205は、第1の長さプラス第3の導電性条片セグメント220の第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように(例えば、サイズおよび形状によって)構成されている。特定の例では、第1の導電性条片セグメント205および第3の導電性条片セグメント220は、医療インプラント通信サービス(MICS)拡張周波数帯域(例えば、401〜406MHzの帯域の範囲内の指定動作周波数)内の通信のためのサイズに作られている。
第2の導電性条片セグメント210は、第2の長さプラス第3の導電性条片セグメント220の第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。特定の例では、第2の導電性条片セグメント210および第3の導電性条片セグメント220は、短距離デバイス(SRD)周波数帯域(例えば、433〜435MHzおよび862〜870MHz(869.85MHzなど)の欧州(EU)SRD帯域、ならびに420MHz〜450MHzの範囲内の日本SRD帯域内の指定動作周波数)内の通信のためのサイズに作られている。特定の例では、第2の導電性条片セグメント210および第3の導電性条片セグメント220は、北米産業、科学、および医療(ISM)周波数帯域内(例えば、902〜928MHzの範囲内の指定動作周波数(916.50MHzなど))の通信のためのサイズに作られている。
上述の説明は、アンテナ200が多帯域ダイバーシティを提供することを示す。図4は、例示的なアンテナについてのアンテナ反射損失応答対周波数のグラフを示す。グラフは第1の動作モード405および第2の動作モード410を示す。
通例、アンテナの給電点は、ダイポールアンテナの2つの導電セグメントが連結される対称点に配置されるなど、導電性条片の端部に配置される。図2における給電点215の配置は、給電点をオフセットさせ、アンテナを非対称的にしている。本明細書においてさらに説明されるように、上述のオフセットさせた配置は、アンテナに対する金属フレームの効果を最小限に抑えるのを促進することが発見された。
図9Aおよび図9Bは、外部医療用通信機(例えば、図1における170)のための組立体内に含まれる金属フレームなどのアンテナおよび金属フレームの例を示す。図9Aは、対称的な給電点(図9Aにおいて「1」によって指示されている)において連結された2つの等しいアンテナ要素を有するダイポールアンテナの図である。アンテナは金属フレームと平行であり、金属フレームの上に延在する。この配置は、入射エネルギーが金属フレーム内に強い表面電流を生じさせ、アンテナ内により少量の電流を生じさせる結果をもたらす。
図9Bは、図2の例示的なアンテナなどの形状を有するアンテナを示す。図はまた、大きい平面状金属フレーム、ならびに401MHzの動作周波数の場合のアンテナ内、およびアンテナ付近の金属フレーム内の両方における表面電流の分布を示す。グラフの左側の凡例は、0デシベルの最大電流レベルに対する図中の表面電流の相対値を示しており、そのため、より高密度の点描はより高い電流密度を示し、その一方でより低密度の点描はより低い電流密度を示す。図9Bの例は、アンテナを駆動するために用いられるエネルギーのほとんどがアンテナ内の表面電流を生じさせ、比較的わずかなエネルギーが金属フレーム内に放射されること、ならびにより具体的には、エネルギーのほとんどが第1の導電性条片セグメント905および第3の導電性条片セグメント920内に位置することを示す。したがって、この電流分布は、アンテナを駆動するために用いられるエネルギーの相当部分がアンテナの第1および第3の導電性条片セグメント905、920から放射され、第1および第3の導電性条片セグメントは、この周波数において、中心で駆動されるダイポール型アンテナを実効的に形成し、比較的わずかなエネルギーが金属フレームによって吸収されるか、または第2の導電性条片セグメント(図2における210)によって放射されることを示す。したがって、図9Bは、アンテナの構造が金属フレームの効果を最小限に抑え、指定周波数において実効的なダイポールアンテナを提供することを示す。
図2に戻ると、第3の連続した条片セグメント220の長さを適切なサイズに作ることにより、(例えば、給電点215における)アンテナ200のインピーダンス整合のための別個の回路の必要性を取り除くことができる。例えば、図5は、MICS帯域内における動作のために構成された例示的なアンテナについてのアンテナ反射損失対周波数のグラフを示す。グラフは、オフセットDの3つの異なる長さについての応答を示す。ここで、Dは、第3の導電性条片セグメント220の長さに対応するオフセット点または給電点である。グラフは、D=0、D=λ/16、およびD=λ/8の異なる長さについてD=0の例が最良の応答を有するが、用途によっては、長さD=λ/8についての応答が依然として有用であり得ることを示す。したがって、いくつかの例では、アンテナ200は、インピーダンス整合回路なしで情報を伝達するために無線通信回路の駆動ノードに結合され得る。しかし、長さを図5に示されるものよりもさらに(例えば、D=λ/4に)増大させると、インピーダンス整合回路なしでは性能の低下を招き得る。
いくつかの例では、第3の長さ(第3の導電性条片セグメント220の長さ)は、(第1の導電性条片セグメント205の)第1の長さプラス第3の長さの指定された割合である。説明のための例として、第1の長さプラス第3の長さに対応する全長が波長の4分の1またはλ/4に係る共振モードのために選択された場合、第3の連続した条片セグメント220の長さは、良好なインピーダンス整合を提供するためにλ/8となるように選択することができる。
いくつかの例では、アンテナ200は第4の導電性条片セグメント225を含む。第4の導電性条片セグメント225は、第2の給電点230などにおいて、無線通信回路の第2の駆動ノードに結合され得る。第4の導電性条片セグメント225は、(第1の導電性条片セグメント205の)第1の長さまたは(第2の導電性条片セグメント210の)第2の長さよりも短い第4の長さを有する。第4の導電性条片セグメント225は第2の給電点230において第3の導電性条片セグメント220に結合されている。第4の導電性条片セグメント225は、第4の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次(例えば、基本次数から2番目により高い次数)の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。特定の例では、第4の導電性条片セグメント225および第3の導電性条片セグメント220は、Wi−Fi周波数帯域(例えば、2.4ギガヘルツ(GHz)または5.8GHzの動作周波数)内の通信のためのサイズに作られている。
導電性条片セグメントは1つ以上のターン部を含むことができる。図2の例では、第1の導電性条片セグメント205は複数のターン部を含む。第1の導電性条片セグメントの第1の区分205Aは、第1の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されており、第1の導電性条片セグメントの第2の区分205Bは、第2の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されている。実質的に平行という用語は、区分が第2の長さだけ延長される場合に部分同士が交差する可能性が少ないことを意味し得る。第1の導電性条片セグメント内のターン部は、区分205Aおよび205Bと垂直である第1の導電性条片セグメントの区分205Cおよび205Dを生じさせる。垂直な区分は、アンテナ200からのおよびアンテナ200への放射の偏波ダイバーシティを提供することができる。
図2はまた、フレキシブル回路基板235を示す。第1の導電性条片セグメント205および第2の導電性条片セグメント210はフレキシブル回路基板235上に配置されている。フレキシブル回路基板235は、折り曲げに対応するための切り欠き240を含む。いくつかの例では、フレキシブル回路基板、第2の導電性条片セグメント、および第2の導電性条片セグメントと平行な第1の導電性条片セグメントの区分は実質的に直角の屈曲(例えば、約90度の屈曲または75〜105度の範囲内の屈曲)を含む。
図10は、フレキシブル基板1035内の屈曲を有するアンテナ1000の一例を示す。アンテナに対する屈曲は、アンテナからのおよびアンテナへの放射の偏波ダイバーシティをさらに提供することができる。いくつかの例では、切り欠き1040の右側の第1の導電性条片セグメント1005の部分と切り欠き1040の右側の第2の導電性条片セグメント1010の部分とは第1の平面内で同一平面内にある。屈曲後、切り欠き1040の左側の第1の導電性条片セグメント1005の部分と切り欠きの左側の第2の導電性条片セグメント1010の部分とは第2の平面内で同一平面内にある。屈曲が実質的に直角である場合、第2の平面は第1の平面と実質的に直交する。この屈曲は、改善された方向ダイバーシティを有する3次元アンテナを提供し、アンテナは、複数の向きに偏波した放射を伝送および受信することができる。図10の例はまた、第3の導電性条片セグメント1020に対する屈曲も示す。これもアンテナに方向ダイバーシティを加える。
図6は、外部医療用通信機組立体645の一例を示す。外部医療用通信機組立体645は、2つのアンテナ、左上隅における第1のアンテナ600および右下隅における第2のアンテナ601を含む。両方のアンテナは、図示の位置付けに対応するため、および偏波ダイバーシティを提供するための実質的に直角の屈曲を含む。図示の位置付けはまた、反対側の隅における位置付けによってアンテナの空間ダイバーシティも最大化する。いくつかの変形形態では、外部医療用通信機組立体645は、1つずつ組立体の各隅に位置付けられた4つのアンテナを含む。いくつかの変形形態では、外部医療用通信機組立体645は3つのアンテナを含む。いくつかの変形形態では、外部医療用通信機組立体645は、それぞれ組立体の異なる隅に位置付けられた3つのアンテナを含む。図9Bおよび図10の例は、導電性条片セグメント920および1020内のアンテナ内の1つ以上の屈曲をそれぞれ示す。第3の導電性条片セグメント内の屈曲、第1および第2の導電性条片セグメント内の屈曲、ならびに第1の導電性条片セグメントの垂直な区分は、アンテナからのおよびアンテナへの放射の偏波を低減し、異なる空間構成におけるより信頼性の高い通信を提供する。
いくつかの例によれば、図2の第1の導電性条片セグメント205および第2の導電性条片セグメント210はモノポール状アンテナを備える。図7は、モノポール状アンテナの一例を示す。第1の導電性条片セグメント705がアンテナ給電点715(図7において「1」によって指示されている)に取り付けられている。別の導電性条片セグメント720は給電点をグラウンド点に接続している。グラウンド面707(例えば、外部医療用通信機組立体のグラウンド面)がアンテナ回路の残りの部分を遮蔽している。ダイポールアンテナは、2つの導体の連結点において給電点を有する2つの同一の導体からなる。図7のアンテナ700はモノポール状である。なぜなら、アンテナ700は、グラウンド面のために、ダイポールアンテナの一方の腕として挙動するからである。アンテナ給電点は非対称的であり、ダイポール連結点が通常位置する(例えば、グラウンド面における)場所からオフセットしていることに留意されたい。図7のモノポール状アンテナの場合、アンテナの方向は、外部デバイスの向きを変えることによって容易に変更することができる。
図8は、図2に示されるアンテナ要素の例などの多帯域ダイバーシティアンテナ要素を形成する方法800の一例のフロー図を示す。805において、第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントの第1の端部を、第1の長さと異なる第2の長さを有する第2の導電性条片セグメントの第1の端部に結合する。第1の導電性条片セグメントは、はんだ付け、金属トレース印刷等によるなどして第2の導電性条片セグメントに導電的に結合されてもよい。
810において、第3の導電性条片セグメントの第1の端部を第1の導電性条片セグメントおよび第2の導電性条片セグメントの第1の端部に結合する。第3の導電性条片セグメントは、第1の長さおよび第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有する。特定の例では、第3の長さは、第1の長さの指定された割合である。
導電トレースセグメントは、印刷によるか、または金属堆積プロセスによるなどしてフレキシブル回路基板上に配置されてもよい。導電性条片セグメントは、1つ以上のターン部を有するように形成されてもよい。特定の例では、導電性条片セグメントは、図2の例に示されるように、第1の導電性条片セグメントの区分が第2の導電性条片セグメントと平行なるように形成される。
815において、第3の導電性条片セグメントの第2の端部において回路グラウンドのためのコネクタが形成される。特定の例では、グラウンドコネクタは、図7の例に示されるように、モノポール状アンテナを形成するためにグラウンド面によって遮蔽される。第1、第2、および第3の導電性条片セグメントの第1の端部は、(図7の給電点715などにおいて)無線通信回路の駆動ノードに結合されること(例えば、導電的に結合されること)が可能である。無線通信回路は、アンテナインピーダンス整合回路なしで動作させることができる。
本明細書において説明されているように、第1の導電性条片セグメントは、第1の長さプラス第3の長さと等しい長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように(例えば、長さによって)構成され得、および第2の導電性条片セグメントは、第2の長さプラス第3の長さと等しい長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成され得る。特定の例では、偏波ダイバーシティを提供するために、上述されたように第1および第2の導電性条片セグメント内に屈曲が形成される。
方法800は、3つ以上の周波数帯域を用いて通信することができるアンテナシステムを形成することを含むことができる。いくつかの例では、方法800は、第4の導電性条片セグメントを第3の導電性条片セグメントの第1の端部に結合することを含む。第4の導電性条片セグメントは、第1の長さまたは第2の長さよりも短い第4の長さを有してもよい。第4の導電性条片セグメントは、第4の導電性条片セグメントの長さプラス第3の導電性条片セグメントの長さと等しい長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されていてもよい。
本明細書において説明されているアンテナ要素は、例えば、MICS、ISM、SRD、およびWi−Fi帯域など、複数の周波数帯域を用いる種々の医療用デバイスとの無線通信を可能にすることによって外部医療用通信機の設計を簡単にする。アンテナ要素はまた、アンテナ組立体の極性を低減することによって方向ダイバーシティも提供し、臨床状況における医療用デバイスとの通信を簡単にする。
追加の注記および実施例
実施例1は、(外部医療用通信機の無線通信回路の駆動ノードへの電気的結合のためのアンテナなどの)主題であって、第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントと、第1の長さと異なる第2の長さを有し、かつ駆動ノードに電気的に結合される給電点において第1の導電性条片セグメントに結合された第2の導電性条片セグメントと、第1の長さおよび第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有する第3の導電性条片セグメントであって、第3の導電性条片の第1の端部が給電点に結合されており、第2の端部は回路グラウンドに結合されている、第3の導電性条片セグメントとを含む主題を含む。第1の導電性条片セグメントは、第1の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように構成されており、第2の導電性条片セグメントは、第2の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。
実施例2では、実施例1の主題は、任意選択的に、第3の導電性条片セグメントの第3の長さが第1の長さプラス第3の長さに対応する全長の指定された割合であることを含み得る。アンテナは、任意選択的に、インピーダンス整合回路なしで情報を伝達するために駆動ノードに結合され得る。
実施例3では、実施例1または実施例2の主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントが複数のターン部を含み、それにより、第1の導電性条片セグメントの第1の区分が、第1の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されており、第1の導電性条片セグメントの第2の区分が、第2の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されていることを含む。
実施例4では、実施例3の主題は、任意選択的に、第2の導電性条片セグメントおよび第1の導電性条片セグメントがフレキシブル回路基板上に配置されていることを含む。フレキシブル回路基板、第2の導電性条片セグメント、および第2の導電性条片セグメントと平行な第1の導電性条片セグメントの区分は、任意選択的に、実質的に直角の屈曲を含む。
実施例5では、実施例1〜4の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントの第1の部分と第2の導電性条片セグメントの第1の部分とが第1の平面内で同一平面内にあり、第1の導電性条片セグメントの第2の部分と第2の導電性条片セグメントの第2の部分とが第2の平面内で同一平面内にあることを含む。第2の平面は第1の平面と実質的に直交することができる。
実施例6では、実施例1〜5の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントが医療インプラント通信サービス(MICS)拡張周波数帯域内の通信のためのサイズに作られており、第2の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントが短距離デバイス(SRD)または北米産業、科学、および医療(ISM)周波数帯域内の通信のためのサイズに作られていることを含む。
実施例7では、実施例1〜6の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、無線通信回路の第2の駆動ノードへの電気的結合のための第4の導電性条片セグメントを含む。第4の導電性条片セグメントは、任意選択的に、第1の長さまたは第2の長さよりも短い第4の長さを有し、かつ第2の駆動ノードへの第2の給電点において第3の導電性条片セグメントに結合されている。第4の導電性条片セグメントは、第4の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成され得る。
実施例8では、実施例7の主題は、任意選択的に、第4の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントがWi−Fi周波数帯域内の通信のためのサイズに作られていることを含む。別の実施例では、実施例7の主題は、任意選択的に、第4の導電性条片セグメントおよび第3の導電性条片セグメントがブルートゥース(BLUETOOTH(登録商標))無線通信規格を用いた通信のためのサイズに作られていることを含む。「ブルートゥース(BLUETOOTH(登録商標))」という用語は、本明細書において、構成要素が、2.4〜2.485ギガヘルツのISM帯域内の短波長UHF電波を用いる短距離のデータの無線交換のための規格に従って通信する能力を有することを指示するために用いられる。ブルートゥース(BLUETOOTH(登録商標))通信のための規格はブルートゥース・スペシャル・インタレスト・グループ(Bluetooth Special Interest Group)によって管理されている。
実施例9では、実施例1〜8の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントおよび第2の導電性条片セグメントがモノポール状アンテナを備えることを含む。
実施例10は、第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントの第1の端部を、第1の長さと異なる第2の長さを有する第2の導電性条片セグメントの第1の端部に結合することと、第3の導電性条片セグメントの第1の端部を第1の導電性条片セグメントおよび第2の導電性条片セグメントの第1の端部に結合することであって、第3の導電性条片セグメントが第1の長さおよび第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有し、かつ第1の長さの指定された割合である、結合することと、第3の導電性条片セグメントの第2の端部において回路グラウンドのためのコネクタを形成することとを含む、(外部医療用通信機のための多帯域ダイバーシティアンテナ要素を作成または形成する方法、動作を遂行するための手段、または機械に動作を遂行させることができる機械可読媒体などの)主題を含むことができる。第1の導電性条片セグメントは、第1の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように構成され得、および第2の導電性条片セグメントは、第2の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成され得る。
実施例11では、実施例10の主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメント内に複数のターン部を形成して、第1の導電性条片セグメントの第1の区分を第1の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置し、かつ第1の導電性条片セグメントの第2の区分を第2の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置することを含む。
実施例12では、実施例11の主題は、任意選択的に、第2の導電性条片セグメントならびに第2の導電性条片セグメントと平行な第1の導電性条片セグメントの第1および第2の区分内に実質的に90度の屈曲を形成することを含み、第2の導電性条片セグメントの第1の部分は、第1の平面内で第1の導電性条片セグメントの第1および第2の区分の第1の部分と同一平面内にあり、第2の導電の第2の部分は、第2の平面内で第1の導電性条片セグメントの第1および第2の区分の第2の部分と同一平面内にある。
実施例13では、実施例11の主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントおよび第2の導電性条片セグメントをフレキシブル回路基板上に配置することを含む。第1の導電性条片セグメント内に複数のターン部を形成することは、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントの第1および第2の区分をフレキシブル回路基板上で第2の導電性条片セグメントと同一平面内にあるように形成することを含む。実施例11または実施例12の主題はまた、任意選択的に、フレキシブル回路基板、第2の導電性条片セグメント、ならびに第1の導電性条片セグメントの第1および第2の区分内に実質的に直角の屈曲を形成することを含んでもよい。
実施例14では、実施例10〜13の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、第4の導電性条片セグメントを第3の導電性条片セグメントの第1の端部に結合することを含み、第4の導電性条片セグメントは、第1の長さまたは第2の長さよりも短い第4の長さを有し、かつ第4の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。
実施例15では、実施例10〜14の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、第3の導電性条片セグメントの第2の端部を外部医療用通信機のグラウンド面に結合することと、アンテナへの接続部をグラウンド面によって電気的に遮蔽して、モノポール状アンテナを形成することとを含む。
実施例16では、実施例10〜15の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、第1、第2、および第3の導電性条片セグメントの第1の端部を外部医療用通信機の無線通信回路の駆動ノードに結合することと、アンテナインピーダンス整合回路なしで無線通信回路を動作させることとを含む。
実施例17は、無線送受信機および無線送受信機の駆動ノードに結合されたアンテナを含め、主題を含むかまたは(外部医療用デバイスのための電子組立体などの)主題を含むように実施例1〜16のうちの1つまたはそれらの組み合わせと任意選択的に組み合わせることができる。アンテナは、任意選択的に、第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントと、第1の長さと異なる第2の長さを有し、かつ駆動ノードに電気的に結合される給電点において第1の導電性条片セグメントに結合された第2の導電性条片セグメントと、第1の長さおよび第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有する第3の導電性条片セグメントであって、第3の導電性条片セグメントの第1の端部が給電点に結合されており、第2の端部が回路グラウンドに結合されている、第3の導電性条片セグメントとを含む。第1の導電性条片セグメントは、任意選択的に、第1の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように構成されており、第2の導電性条片セグメントは、第2の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。
実施例18では、実施例17の主題は、任意選択的に、第1の導電性条片セグメントが複数のターン部を含み、それにより、第1の導電性条片セグメントの第1の区分が第1の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されており、第1の導電性条片セグメントの第2の区分が第2の側で第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されていることを含む。
実施例19では、請求項18の主題は、任意選択的に、第2の導電性条片セグメントおよび第2の導電性条片セグメントと平行な第1の導電性条片セグメントの区分が実質的に90度の屈曲を含むことを含む。
実施例20では、実施例17〜19の1つまたは任意の組み合わせの主題は、任意選択的に、無線通信回路の第2の駆動ノードへの電気的結合のための第4の導電性条片セグメントを含む。第4の導電性条片セグメントは、第1の長さまたは第2の長さよりも短い第4の長さを有し、かつ第2の駆動ノードへの第2の給電点において第3の導電性条片セグメントに結合されている。第4の導電性条片セグメントは、任意選択的に、第4の長さプラス第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されている。
これらの非限定例の各々は自立し得るか、または他の実施例のうちの1つ以上と様々な順列もしくは組み合わせで組み合わせられ得る。
上述の詳細な説明は、詳細な説明の一部をなす添付の図面への参照を含む。図面は、本発明が実施され得る特定の実施形態を実例として示す。これらの実施形態は、本明細書において「実施例」とも呼ばれる。本明細書において参照されている全ての刊行物、特許、および特許文献は、あたかも参照により個々に組み込まれているように、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書と、参照によりそのように組み込まれるそれらの文献との間で用法の不一致がある場合、組み込まれている参照文献における用法は本明細書のものに対する補足と見なされるべきであり、相容れない不一致の場合、本明細書における用法が優先される。
本明細書において、「1つの(a)」または「1つの(an)」という用語は、特許文献において一般的であるように「少なくとも1つ」または「1つ以上」の任意の他の例または語法とは独立して、1つまたは2つ以上を含むように用いられる。本明細書において、「または」という用語は、非排他的なまたはに言及するために用いられる。そのため、「AまたはB」は、別途指示されない限り、「AであるがBでない」、「BであるがAでない」、および「AかつB」を含む。添付の請求項において、「含む」および「ここで(in which)」という用語は、「備える」および「ここで(wherein)」というそれぞれの用語の平易な英語の同義語として用いられる。また、添付の請求項において、「含む」および「備える」という用語はオープンエンドなものである。すなわち、請求項においてこのような用語の後に列挙されているものの他にも要素を含むシステム、デバイス、物品、またはプロセスも依然として、その請求項の範囲内に含まれると見なされる。さらに、添付の請求項において、用語「第1の」、「第2の」、および「第3の」などは単に標識として用いられているにすぎず、それらの対象に数値的要求を課すことを意図されているわけではない。
本明細書において説明されている方法例は、機械またはコンピュータによって少なくとも部分的に実施され得る。いくつかの例は、電子デバイスを、上述の例において説明されたとおりの方法を遂行するように構成するように動作可能な命令をエンコードされたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含むことができる。このような方法の実装形態は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コード、または同様のものなどのコードを含むことができる。このようなコードは、様々な方法を遂行するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードはコンピュータプログラム製品の部分をなすことができる。さらに、コードは、実行中または他のときに1つ以上の揮発性または不揮発性コンピュータ可読媒体上に有形に記憶され得る。これらのコンピュータ可読媒体としては、限定するものではないが、ハードディスク、取り外し可能磁気ディスク、取り外し可能光ディスク(例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク)、磁気カセット、メモリカードカードもしくはスティック、ランダムアクセスメモリ(RAM:random access memory)、リードオンリーメモリ(ROM:read only memory)、ならびに同様のものを挙げることができる。いくつかの例では、搬送媒体は、方法を実施するコードを搬送することができる。「搬送媒体」という用語は、コードが伝送される搬送波を表現するために用いることができる。
上述の説明は例示であることが意図されており、限定であることを意図されていない。例えば、上述の実施例(またはそれらの1つ以上の態様)は互いに組み合わせて用いられてもよい。当業者によって上述の説明を検討することなどにより、他の実施形態も用いられ得る。読者が本技術的開示の本質を迅速に把握することを可能にするために、米国特許法施行規則§1.72(b)に従う要約書が提供されている。要約書は、請求項の範囲または意味を解釈または限定するために用いられないという了解の下で提示される。また、上述の詳細な説明では、本開示を合理化するために様々な特徴が1つにまとめられてもよい。これは、特許請求されていない開示された特徴がいずれかの請求項に必須であることを意図するものと解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴に存し得る。したがって、添付の請求項は本明細書において詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として自立する。本発明の範囲は、添付の請求項を、このような請求項が主張する権利がある均等物の全範囲と併せて参照して決定されるべきである。

Claims (13)

  1. 外部医療用通信機の無線通信回路の駆動ノードへの電気的結合のためのアンテナであって、
    第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントと、
    前記第1の長さと異なる第2の長さを有し、かつ前記駆動ノードに電気的に結合される給電点において前記第1の導電性条片セグメントに結合された第2の導電性条片セグメントと、
    前記第1の長さおよび前記第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有する第3の導電性条片セグメントであって、前記第3の導電性条片セグメントの第1の端部は前記給電点に結合されており、第2の端部は回路グラウンドに結合されている、第3の導電性条片セグメントと
    前記無線通信回路の第2の駆動ノードへの電気的結合のための第4の導電性条片セグメントであって、前記第4の導電性条片セグメントは、前記第1の長さまたは前記第2の長さよりも短い第4の長さを有し、かつ前記第2の駆動ノードへの第2の給電点において前記第3の導電性条片セグメントに結合されている、第4の導電性条片セグメントとを備え、
    前記第1の導電性条片セグメントは、前記第1の長さプラス前記第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように構成されており、前記第2の導電性条片セグメントは、前記第2の長さプラス前記第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成されており、前記第4の導電性条片セグメントは、前記第4の長さプラス前記第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されている、アンテナ。
  2. 前記第3の長さは、前記第1の長さプラス前記第3の長さに対応する全長の指定された割合であり、前記アンテナは、インピーダンス整合回路なしで情報を伝達するために前記駆動ノードに結合されている、請求項1に記載のアンテナ。
  3. 前記第1の導電性条片セグメントは複数のターン部を含み、それにより、前記第1の導電性条片セグメントの第1の区分は、第1の側で前記第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されており、前記第1の導電性条片セグメントの第2の区分は、第2の側で前記第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置されている、請求項1または2に記載のアンテナ。
  4. 前記第2の導電性条片セグメントおよび前記第1の導電性条片セグメントはフレキシブル回路基板上に配置されており、前記フレキシブル回路基板、前記第2の導電性条片セグメント、および前記第2の導電性条片セグメントと平行な前記第1の導電性条片セグメントの前記区分は、実質的に直角の屈曲を含む、請求項3に記載のアンテナ。
  5. 前記第1の導電性条片セグメントの第1の部分と前記第2の導電性条片セグメントの第1の部分とは第1の平面内で同一平面内にあり、前記第1の導電性条片セグメントの第2の部分と前記第2の導電性条片セグメントの第2の部分とは第2の平面内で同一平面内にあり、前記第2の平面は前記第1の平面と実質的に直交する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアンテナ。
  6. 前記第1の導電性条片セグメントおよび前記第3の導電性条片セグメントは、医療インプラント通信サービス(MICS)拡張周波数帯域内の通信のためのサイズに作られており、前記第2の導電性条片セグメントおよび前記第3の導電性条片セグメントは、短距離デバイス(SRD)または北米産業、科学、および医療(ISM)周波数帯域内の通信のためのサイズに作られている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のアンテナ。
  7. 前記第4の導電性条片セグメントおよび前記第3の導電性条片セグメントは、Wi−Fi周波数帯域内における通信のためのサイズに作られている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のアンテナ。
  8. 前記第1の導電性条片セグメントおよび前記第2の導電性条片セグメントはモノポール状アンテナを備える、請求項1〜のいずれか一項に記載のアンテナ。
  9. 外部医療用通信機のための多帯域ダイバーシティアンテナ要素を形成する方法であって、
    第1の長さを有する第1の導電性条片セグメントの第1の端部を、前記第1の長さと異なる第2の長さを有する第2の導電性条片セグメントの第1の端部に結合することと、
    第3の導電性条片セグメントの第1の端部を前記第1の導電性条片セグメントおよび前記第2の導電性条片セグメントの前記第1の端部に結合することであって、前記第3の導電性条片セグメントは、前記第1の長さおよび前記第2の長さの両方よりも短い第3の長さを有し、かつ前記第1の長さの指定された割合である、結合することと、
    第4の導電性条片セグメントを前記第3の導電性条片セグメントの前記第1の端部に結合することであって、前記第4の導電性条片セグメントは、前記第1の長さまたは前記第2の長さよりも短い第4の長さを有し、かつ前記第4の長さプラス前記第3の長さに対応する基本共振モードよりも高次の共振モードまたはその付近における第3の指定動作周波数範囲を提供するように構成されている、結合することと、
    前記第3の導電性条片セグメントの第2の端部において回路グラウンドのためのコネクタを形成することと
    を含み、前記第1の導電性条片セグメントは、前記第1の長さプラス前記第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第1の指定動作周波数範囲を提供するように構成されており、前記第2の導電性条片セグメントは、前記第2の長さプラス前記第3の長さに対応する基本共振モードまたはその付近における第2のより高い指定動作周波数範囲を提供するように構成されている、方法。
  10. 前記第1の導電性条片セグメント内に複数のターン部を形成して、前記第1の導電性条片セグメントの第1の区分を第1の側で前記第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置し、かつ前記第1の導電性条片セグメントの第2の区分を第2の側で前記第2の導電性条片セグメントと実質的に平行になるように配置することを含む、請求項に記載の方法。
  11. 前記第2の導電性条片セグメントならびに前記第2の導電性条片セグメントと平行な前記第1の導電性条片セグメントの前記第1および第2の区分内に実質的に90度の屈曲を形成することを含み、前記第2の導電性条片セグメントの第1の部分は、第1の平面内で前記第1の導電性条片セグメントの前記第1および第2の区分の第1の部分と同一平面内にあり、前記第2の導電性条片セグメントの第2の部分は、第2の平面内で前記第1の導電性条片セグメントの前記第1および第2の区分の第2の部分と同一平面内にある、請求項10に記載の方法。
  12. 前記第1の導電性条片セグメントおよび前記第2の導電性条片セグメントをフレキシブル回路基板上に配置することを含み、前記第1の導電性条片セグメント内に前記複数のターン部を形成することは、前記第1の導電性条片セグメントの前記第1および第2の区分を前記フレキシブル回路基板上で前記第2の導電性条片セグメントと同一平面内にあるように形成することと、前記フレキシブル回路基板、前記第2の導電性条片セグメント、ならびに前記第1の導電性条片セグメントの前記第1および第2の区分内に実質的に直角の屈曲を形成することとを含む、請求項10または11に記載の方法。
  13. 前記第3の導電性条片セグメントの前記第2の端部を前記外部医療用通信機のグラウンド面に結合することと、アンテナへの接続部を前記グラウンド面によって電気的に遮蔽して、モノポール状アンテナを形成することとを含む、請求項12のいずれか一項に記載の方法。
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