RU2752138C1 - Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора - Google Patents
Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752138C1 RU2752138C1 RU2020130605A RU2020130605A RU2752138C1 RU 2752138 C1 RU2752138 C1 RU 2752138C1 RU 2020130605 A RU2020130605 A RU 2020130605A RU 2020130605 A RU2020130605 A RU 2020130605A RU 2752138 C1 RU2752138 C1 RU 2752138C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- cardiac monitor
- circuit board
- printed circuit
- implanted cardiac
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
Abstract
Изобретение относится к изделиям медицинской техники, а именно к имплантируемым кардиомониторам. Двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора с планарной структурой состоит из комбинации инвертированной F-антенны с монопольной антенной в форме прямоугольного меандра. Антенна выполнена на многослойной печатной плате имплантируемого кардиомонитора в виде структуры из трех изолированных проводящих слоев с металлизированными проходными отверстиями. Обеспечивается малогабаритная антенна, работающая в двух диапазонах частот, с формой и размером, определяемыми небольшими габаритами радиопрозрачного отсека для размещения антенны. Благодаря включению конструктивных элементов антенны в состав многослойной печатной платы кардиомонитора упрощается его сборка и повышается надежность за счет исключения дополнительного узла сборки. 6 ил.
Description
Изобретение относится к изделиям медицинской техники, а именно к имплантируемым кардиомониторам.
В настоящее время в связи с применением в медицинской практике разнообразных медицинских устройств, имплантируемых в тело человека, таких как кардиостимуляторы, дефибрилляторы, кардиомониторы, нейростимуляторы, возросла потребность организации двусторонней радиосвязи между имплантированными и внешними устройствами. Одна из технических проблем организации радиосвязи с имплантированным устройством является проблема миниатюризации и оптимизации антенн с учетом специфических конструктивных особенностей имплантируемого устройства. Имплантируемый кардиомонитор относится к классу непрерывных анализаторов электрокардиограммы с записью фрагментов с различными отклонениями от нормального синусового ритма во внутреннюю память с цель дальнейшей периодической передачи по радиоканалу на внешнее устройство. Имплантируемый кардиомонитор имплантируется под кожу пациента вблизи сердца. Электрокардиографические электроды располагаются на противоположных концах герметичного корпуса имплантируемого кардиомонитора.
В патенте США №10737099 используется объемная цилиндрическая антенна, что усложняет монтаж миниатюрного имплантируемого устройства.
В патенте США №9905916 предлагается планарная конструкция антенны. Недостатком этого решения является раздельное изготовление элементов антенны из металла, что требует сборки антенны в составе имплантируемого медицинского устройства. Кроме того удлиненная форма антенны не обеспечивает ее размещение в небольшом радиопрозрачном отсеке имплантируемого кардиомонитора.
В патенте США №7047076 представлена инвертированная F-антенна. Недостатком этого решения также является отдельное изготовление этой антенны из металла с частичным покрытием полимерным материалом и работа антенны только в одном из необходимых для имплантируемого кардиомонитора диапазоне частот 402-405 МГц, выделенном для медицинских имплантируемых средств связи.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является решение по европейскому патенту №1764866. В патенте реализована монопольная антенна в форме прямоугольного меандра, выполненная на печатной плате. Недостатком этого решения является работа антенны только в одном диапазоне частот 2400-2483,5 МГц, выделенном для передачи данных и используемом интерфейсом беспроводной связи с низким потреблением Bluetooth.
Задачей изобретения является реализация малогабаритной антенны, работающей в двух диапазонах частот - 402-405 МГц, выделенном для медицинских имплантируемых средств связи, и 2400-2483,5 МГц, выделенном для передачи данных и используемом интерфейсом беспроводной связи с низким потреблением Bluetooth, с формой и размером, определяемыми небольшими габаритами радиопрозрачного отсека для размещения антенны. Диапазон частот 402-405 МГц используется для программирования параметров имплантируемого кардиорегистратора, а диапазон частот 2400-2483,5 МГц - для приема данных от кардиорегистратора на смартфон или планшет с помощью специального приложения.
Суть изобретения заключается что антенна выполняется в виде планарной структуры, состоящей из комбинации инвертированной F-антенны и монопольной антенны в форме прямоугольного меандра, включенной в состав многослойной печатной платы имплантируемого кардиомонитора. Использование в составе антенны комбинации двух типов антенн обеспечивает работу антенны в двух диапазонах частот, а включение конструктивных элементов антенны в состав многослойной печатной платы сокращает количество сборочных узлов имплантируемого кардиомонитора, что приводит к упрощению сборки и повышению надежности за счет уменьшения количества сборочных узлов.
Изобретение поясняется следующими графическими материалами. На фиг. 1 показано условное изображение установленной в корпус печатной платы имплантируемого кардиомонитора, содержащей двухдиапазонную антенну, где:
1 - контур печатной платы имплантируемого кардиомонитора;
2 - детали корпуса имплантируемого кардиомонитора;
3 -шина «земли», соединенная с общей цепью печатной платы;
4 - двухдиапазонная антенна, состоящая из комбинации инвертированной F-антенны и монопольной антенны в форме прямоугольного меандра;
5 - контактная площадка электрокардиографического электрода;
6 - проводник полосковой линии с волновым сопротивлением 50 Ом, соединяющий вывод приемо-передатчика с антенной 4;
7 - проводник, соединенный со входом усилителя биопотенциалов;
8 - последовательный SMD-резистор, соединяющий проводник 7 с контактной площадкой электрокардиографического электрода 5;
9 - шунтирующий SMD-конденсатор, подключенный между шиной «земли» и проводником, соединенным с выводом усилителя биопотенциалов 7.
На фиг. 2 показан вид сверху на нижний слой проводников фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора в области антенны.
На фиг. 3 показан вид сверху на средний слой проводников фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора в области антенны.
На фиг. 4 показан вид сверху на верхний слой проводников фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора в области антенны.
На фиг. 5 показана зависимость коэффициента отражения антенны в зависимости от частоты сигнала.
На фиг. 6 показана зависимость эффективности антенны в зависимости от частоты сигнала.
Конструктивные элементы антенны выполнены в трех слоях металлизации многослойной печатной платы имплантируемого кардиомонитора.
На нижнем слое металлизации фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора, представленном на фиг. 2, размещены следующие элементы конструкции антенны: шина «земли» 3, соединенная с общей цепью печатной платы, проводник 6 полосковой линии с волновым сопротивлением 50 Ом, соединяющий вывод приемо-передатчика с антенной, проводники 7, соединяющие вход усилителя биопотенциалов с SMD-резистором, имеющим в частном случае сопротивление 1 кОм, подключенным последовательно к контактной площадке электрокардиографического электрода 5, контактная площадка 10 для пайки шунтирующего SMD-конденсатора, имеющего в частном случае емкость 1 нФ, контактная площадка 11 для пайки последовательного SMD-резистора.
На среднем слое металлизации фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора, представленном на фиг. 3, размещены следующие элементы конструкции антенны: шина «земли» 3, соединенная с общей цепью печатной платы, проводники 7, соединяющий вход усилителя биопотенциалов с SMD-резистором, подключенным последовательно к контактной площадке электрокардиографического электрода.
На верхнем слое металлизации фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора, представленном на фиг. 4, размещены следующие элементы конструкции антенны: шина «земли» 3, соединенная с общей цепью печатной платы, согласующий проводник антенны 12, проводник питания антенны 13, короткозамкнутый шлейф 14, сегмент заземления 15, передающий сегмент инвертированной F-антенны 16, конечный сегмент антенны 17, контактная площадка электрокардиографического электрода 5.
Запитка антенны от вывода приемо-передатчика осуществляется через проводник полосковой линии 6 с волновым сопротивлением 50 Ом (фиг. 2) и согласующий проводник антенны 12 (фиг. 4). Инвертированная F-антенна обеспечивает работу в диапазоне частот 402-405 МГц, выделенном для медицинских имплантируемых средств связи, и состоит из проводника питания антенны 13, передающего сегмента инвертированной F-антенны 16, короткозамкнутого шлейфа 14 и сегмента заземления 15 (фиг. 2). Монопольная антенна в форме прямоугольного меандра обеспечивает работу в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц, выделенном для передачи данных и используемом интерфейсом беспроводной связи с низким потреблением Bluetooth. Она начинается от конца передающего сегмента инвертированной F-антенны 16 и заканчивается конечным сегментом антенны 17. В области размещения антенны находится электрокардиографический электрод, который для фильтрации помех при работе антенны в режиме передачи соединяется со входом усилителя биопотенциалов, параллельно которому подключен шунтирующий SMD-конденсатор, через последовательный SMD-резистор 8 (фиг. 1).
В частном случае реализации изобретения антенна обеспечивает коэффициент отражения (график фиг. 5) в диапазоне частот 402-405 МГц, не выше -14 дБ, и коэффициент отражения не выше - 6 дБ в диапазоне частот 2400-2465,4 МГц. Также в частном случае реализации антенна обеспечивает общую эффективность (график фиг. 6) - 3 дБ на частоте 403,5 МГц и -4 дБ на частоте 2450 МГц.
Техническая задача изобретения заключается в реализации малогабаритной антенны, работающей в двух диапазонах частот, с формой и размером, определяемыми небольшими габаритами радиопрозрачного отсека для размещения антенны, и размещением одного из электрокардиографических электродов непосредственно в области размещения антенны. Работа антенны в двух диапазонах частот обеспечивается применением в ее составе комбинации двух антенн: инвертированной F-антенны и монопольной антенной в форме прямоугольного меандра. Благодаря включению конструктивных элементов антенны в состав многослойной печатной платы кардиомонитора упрощается его сборка и повышается надежность за счет исключения дополнительного узла сборки.
Источники информации:
1. Патент США №10737099.
2. Патент США №9905916.
3. Патент США №7047076.
4. Европейский патент №1764866 - прототип.
Claims (1)
- Двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора, отличающаяся тем, что имеет планарную структуру, состоящую из комбинации инвертированной F-антенны с монопольной антенной в форме прямоугольного меандра, выполненная с возможностью работы в двух диапазонах частот на многослойной печатной плате имплантируемого кардиомонитора в виде структуры из трех изолированных проводящих слоев с металлизированными проходными отверстиями.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130605A RU2752138C1 (ru) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130605A RU2752138C1 (ru) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752138C1 true RU2752138C1 (ru) | 2021-07-23 |
Family
ID=76989370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020130605A RU2752138C1 (ru) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752138C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU219006U1 (ru) * | 2023-01-10 | 2023-06-21 | ООО "3Д Навигация" | Компактная антенна для спутниковых систем связи |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6326921B1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-12-04 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Low profile built-in multi-band antenna |
| JP2004247790A (ja) * | 2003-02-10 | 2004-09-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 逆ｆアンテナ |
| RU2386197C1 (ru) * | 2006-03-28 | 2010-04-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Модифицированная перевернутая f-антенна для беспроводной связи |
| FR2958458A1 (fr) * | 2010-04-02 | 2011-10-07 | Senseor | Antenne pifa reversible |
| US20150116053A1 (en) * | 2006-11-09 | 2015-04-30 | Greatbatch Ltd. | Header embedded filter for implantable medical device |
| RU2627010C1 (ru) * | 2013-06-28 | 2017-08-02 | Хуавэй Текнолоджиз Ко., Лтд. | Многоантенная система и мобильный терминал |
| US10080889B2 (en) * | 2009-03-19 | 2018-09-25 | Greatbatch Ltd. | Low inductance and low resistance hermetically sealed filtered feedthrough for an AIMD |
| EP2617461B1 (en) * | 2012-01-16 | 2018-12-19 | Greatbatch Ltd. | Co-fired hermetically sealed feedthrough with alumina substrate and platinum filled via for an active implantable medical device |
| US20190321628A1 (en) * | 2008-03-20 | 2019-10-24 | Greatbatch Ltd. | Mlcc filter on an aimd circuit board conductively connected to a ground pin attached to a hermetic feedthrough ferrule |
| US20200220272A1 (en) * | 2016-09-12 | 2020-07-09 | Taoglas Group Holdings Limited | Ultra-small planar antennas |
-
2020
- 2020-09-17 RU RU2020130605A patent/RU2752138C1/ru active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6326921B1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-12-04 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Low profile built-in multi-band antenna |
| JP2004247790A (ja) * | 2003-02-10 | 2004-09-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 逆ｆアンテナ |
| RU2386197C1 (ru) * | 2006-03-28 | 2010-04-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Модифицированная перевернутая f-антенна для беспроводной связи |
| US20150116053A1 (en) * | 2006-11-09 | 2015-04-30 | Greatbatch Ltd. | Header embedded filter for implantable medical device |
| US20190321628A1 (en) * | 2008-03-20 | 2019-10-24 | Greatbatch Ltd. | Mlcc filter on an aimd circuit board conductively connected to a ground pin attached to a hermetic feedthrough ferrule |
| US10080889B2 (en) * | 2009-03-19 | 2018-09-25 | Greatbatch Ltd. | Low inductance and low resistance hermetically sealed filtered feedthrough for an AIMD |
| FR2958458A1 (fr) * | 2010-04-02 | 2011-10-07 | Senseor | Antenne pifa reversible |
| EP2617461B1 (en) * | 2012-01-16 | 2018-12-19 | Greatbatch Ltd. | Co-fired hermetically sealed feedthrough with alumina substrate and platinum filled via for an active implantable medical device |
| RU2627010C1 (ru) * | 2013-06-28 | 2017-08-02 | Хуавэй Текнолоджиз Ко., Лтд. | Многоантенная система и мобильный терминал |
| US20200220272A1 (en) * | 2016-09-12 | 2020-07-09 | Taoglas Group Holdings Limited | Ultra-small planar antennas |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU219006U1 (ru) * | 2023-01-10 | 2023-06-21 | ООО "3Д Навигация" | Компактная антенна для спутниковых систем связи |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7554493B1 (en) | Folded monopole antenna for implanted medical device | |
| US20090248112A1 (en) | Wireless Implantable Medical Device | |
| JP2008022935A (ja) | 生体内装置 | |
| RU2752138C1 (ru) | Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора | |
| WO2021232994A1 (zh) | 一种可穿戴设备 | |
| Malik et al. | A compact size implantable antenna for bio-medical applications | |
| Mukala et al. | A novel Zigbee-based low-cost, low-power wireless EKG system | |
| Ferdous et al. | Design and performance of miniaturized meandered patch antenna for implantable biomedical applications | |
| CN210430101U (zh) | 一种加载互补开口谐振单环的双频宽带植入式天线 | |
| Rahaman et al. | Design and overall performance analysis of an open end slot feed miniature microstrip antenna for on-body biomedical applications | |
| Ali et al. | Circural planner Inverted-F antenna for implantable biomedical applications | |
| US9912416B2 (en) | Communication device and biological signal monitoring device | |
| CN211789496U (zh) | 一种小型植入式整流天线 | |
| WO2011111008A1 (en) | Telemetry system for sensing applications in lossy media | |
| Ahmed et al. | Miniature implantable antenna design for blood glucose monitoring | |
| KR20220135780A (ko) | 무선 전력 수신, 무선 통신, 및 전기 자극을 수행하는 장치 및 방법 | |
| Brinda et al. | Miniaturized antenna with combination of meander and square spiral slots for biomedical applications | |
| Rahaman et al. | Design of a miniature microstrip wide band antenna for on-body biomedical telemetry | |
| CN106486740A (zh) | 一种应用于移动医疗的宽频植入式人体天线 | |
| CN105140635A (zh) | 一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线 | |
| Hu et al. | Biomedical Applications and Challenges of In-body Implantable Antenna for Implantable Medical Devices: A Review | |
| CN204947081U (zh) | 一种可植入人体的小型化差分馈电双频分形天线 | |
| Ciflik et al. | Dual-Band Compact Antenna Design for Capsule Biotelemetry Applications | |
| Al-Faruk et al. | An On-Body Matched Planar Inverted-F Antenna for Biotelemetry System | |
| CN117065211A (zh) | 植入式神经刺激器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210917 Effective date: 20210917 |