专利名称：可植入式医疗装置天线的制作方法
技术领域：
本发明大体上针对可植入式医疗装置(MD)，更具体地，本发明针对与MD —起使用的天线。
背景技术：
可植入式医疗装置(MD)可被配置为向患者提供一个或多个疗法和/或感测各种生理信号。例如，頂D可以被植入在患者的身体内以传递诸如心脏刺激疗法或神经刺激疗法之类的电刺激疗法。心脏刺激疗法的示例包括起搏、心脏复律或除颤疗法。神经刺激疗法的示例包括脊髓刺激、深脑刺激、胃刺激、末梢神经刺激或骨盆底刺激。在其它示例中，IMD也可被配置为或替代地配置为向患者传递药物疗法。由于需要将MD植入在患者身体的一个或多个结构的范围内，通常期望将MD设计得尽可能小且/或符合理想的形状因子。由于这些要求，经常理想的是将MD的组件设计得尽可能小。
发明内容
本发明针对提供三维天线的技术，该三维天线可使用在可植入式医疗装置中。在某些方面，该天线可被描述为蜿蜒的或螺旋形，因为它包括在三维中蜿蜒的部段。相比于其它较大的天线，本文所描述的天线可提供有益的性能特性。本文所描述的天线还可容易地进行制造，且可被制造成与其中布置该天线的结构保形。在一个示例中，本文描述了一种装置。该装置包括遥测模块。该装置还包括联接至该遥测模块的天线。该天线包括第一天线部分，该第一天线部分包括多个在第一平面中彼此基本平行设置的部段。该天线还包括第二天线部分，该第二天线部分包括多个在第二平面中彼此基本平行设置的部段。该天线还包括第三天线部分，该第三天线部分包括多个在第三平面中彼此基本平行设置的部段。所述第三部分的多个部段联接在所述第一部分和第二部分的部段之间。所述第三平面设置为基本垂直于所述第一平面和第二平面。在另一个示例中，本文描述了一种天线。该天线包括第一天线部分，该第一天线部分包括多个在第一平面中彼此基本平行设置的部段。该天线还包括第二天线部分，该第二天线部分包括多个在第二平面中彼此基本平行设置的部段。该天线还包括第三天线部分，该第三天线部分包括多个在第三平面中彼此基本平行设置的部段。所述第三部分的多个部段联接在所述第一部分和第二部分的部段之间。所述第三平面设置为基本垂直于所述第一平面和第二平面。在另一个示例中，本文描述了一种用于形成三维天线的方法。该方法包括从基板形成一维螺旋形结构，该一维螺旋形结构包括多个在一平面中彼此基本平行设置的部段。该方法还包括从所述一维螺旋形结构形成三维天线，该三维天线包括第一部分、第二部分和第三部分，该第一部分包括多个在第一平面中彼 此基本平行设置的部段，该第二部分包括多个在第二平面中彼此基本平行设置的部段，该第三部分包括多个在第三平面中彼此基本平行设置的部段。所述第三部分的多个部段联接在所述第一部分和第二部分的部段之间。所述第三平面设置为基本垂直于所述第一平面和第二平面。在以下的附图和描述中阐述本发明的一个或多个示例的细节。从说明书和附图以及从权利要求书中将明白其它特征、目的和优点。
图1是示出与本发明一致的、植入在患者体内的可植入式医疗装置(MD)的一个示例的概念视图。图2是示出与本发明一致的细长IMD的一个示例的概念视图。图2A是示出MD设置的一个示例的框图，该MD可包括与本发明一致的天线。图3 — 6是示出与本发明一致的三维(3D)天线的各种立体图的概念视图。图7是示出与本发明一致的3D天线的一个示例的概念视图。
图8A-8B是示出与本发明一致的布置在MD内的3D天线的可替换示例的概念视图。图9-10是示出与本发明一致的布置在MD外壳的头部内的3D天线的示例的概念视图。图11和12是示出与本发明一致的3D天线的形成的概念视图。图13是示出与本发明一致的3D天线的形成方法的一个示例的流程图。图14是示出与本发明一致的3D天线的一个示例的概念视图。
具体实施例方式图1是示出示例系统10的概念视图，该系统10可用于感测患者14的生理参数和/或向患者14的心脏12提供治疗。图1中描绘的系统10仅作为一个根据本文所述发明可被采用的系统的示例来提供。本发明的技术可与如下的系统一起使用，该系统被配置为向患者的非心脏结构或系统提供治疗，包括包含一个或多个药物传递装置的系统和/或包括一个或多个配置为向患者的一个或多个神经结构传递治疗性电刺激的神经刺激器的系统。本发明的技术还可用于包括如下部分的任意组合的系统，这些部分为可植入式医疗装置、外部医疗装置、可植入式或外部引线和/或电极、编程器、内科医生或其他用户。治疗系统10包括联接至引线18、20和22的MD16以及编程器24。MD16可以例如是通过联接于一个或多个引线18、20和22的电极向心脏12提供电信号的可植入式起搏器、心脏复律器和/或除颤器。除了向心脏12提供电信号，IMD16可附加地或可替换地向身体的其它部分提供电信号形式的疗法，例如，向患者14的大脑、脊髓或其它神经组织提供电刺激和/或监控与患者14的大脑、脊髓或其它神经组织相关联的条件的神经疗法。IMD16也可以或替代地适于在患者内部或外部传递药物，以提供一个或多个基于药物的疗法。此外，治疗系统10可包括单个医疗装置16，或用于特定用途的多个可植入式或外部医疗装置，例如，用于传递电疗法的第一医疗装置、用于传递药物疗法的第二医疗装置，和/或用于传递神经疗法的第三医疗装置。治疗系统10还可包括一个或多个用于感测各种血液动力的、自主的或其它条件的附加医疗装置，例如，血液传感器、温度传感器、患者活动传感器、患者姿势传感器、力传感器、血流传感器或任何其它适于感测一个或多个血液动力的、自主的或其它患者14内部或外部指标的传感器。图1出于示例性目的描绘了治疗系统10的一个特定示例。也设想了其它配置，这些其它配置与本文所描述的发明一致。在图1的示例中，引线18、20、22延伸到患者14的心脏12内，以感测心脏12的电活动和/或将电刺激传递到心脏12。在图1中所示的示例中，右心室(RV)引线18经由一个或多个静脉(未示出)、上腔静脉(未示出)以及右心房26延伸到右心室28内。左心室(LV)冠状窦引线20经由一个或多个静脉、腔静脉、右心房26延伸到冠状窦30内的与心脏12的左心室32的自由壁相邻的区域。右心房(RA)引线22经由一个或多个静脉和腔静脉延伸到心脏12的右心房26内。在某些示例中，治疗系统10可附加地或可替换地包括一个或多个引线或引线部段(图1中未示出)，该一个或多个引线或引线部段在腔静脉或其它静脉内配置一个或多个电极。这些电极可允许可替换的电感测配置，该电感测配置可在某些患者中提供改进的或补充的感测。此外，在某些示例中，代替或者除了经静脉心内引线18、20和22，治疗系统10可附加地或可替换地包括临时或永久的心外膜或皮下引线。这种引线可用于一个或多个心脏感测、起搏或心脏复律/除颤。附加地，在某些示例中，IMD不需要联接于引线，而是引线本身包括多个电极，该多个电极可形成在IMD的外壳上或与IMD的外壳一体地形成。这种MD的示例为Reveal 监视器，其可从明尼苏达州明尼阿波利斯市的美敦力公司商业获得。IMD 16可经由联接于引线18、20、22中的至少一根的电极(未在图1中示出)感测到伴随着心脏12的去极化和复极化的电信号。电极也可布置在IMD16外壳的一个或多个位置处。电极也可在患者外部，且也可包括在一个或多个附加的MD (例如，专用传感器MD)中。系统10可包括系统编程器24。编程器24可包括手持式计算装置、计算机工作站或联网计算装置。编程器24可包括接收来自用户(例如，内科医生或其他看护者)的输入的用户接口。应该注意的是，用户还可通过联网计算装置与编程器24进行远程互动。在某些示例中，诸如在药物传递装置或神经刺激器的情况下，可提供附加的编程器供患者14使用。而且，在某些示例中，可提供诸如监控装置之类的附加装置用于从頂D16获取或接收信肩、O诸如内科医生、技师、外科医生、电生理学家或其它临床医师之类的用户可与编程器24互动，以与MD16通信。例如，该用户可与编程器24进行互动，以从MD 16获取生理或诊断信息。用户还可与编程器24进行互动以对MD 16进行编程，例如，为MD16的操作参数选择数值，以启动或滴定(调节)由MD16提供的治疗。这里所使用的术语“滴定(titrate)”旨在包含任何对由医疗装置(例如，IMD16)提供的治疗的调节，包括对心脏或神经电刺激疗法、药物疗法等的参数的调节。例如，用户可使用编程器24来从MD 16获取关于心脏12活动(例如，患者的心率)的信息，包括其中随时间的趋势。作为另一示例，用户可使用编程器24来从MD 16获取信息，这些信息关于患者14的其它感测到的生理参数,诸如心内或血管内压力、活动、姿势、呼吸或胸阻抗。在某些示例中，该信息可作为警告呈现给用户。例如，基于检测到的心率信号进行识别的心率相关状态可触发頂D16，以经由编程器24向用户发送警告。IMD16和编程器24可使用本领域中已知的任何技术借助无线通信进行通信。通信技术的示例可包括例 如低频或射频(RF)遥测技术，但也设想了其它技术。在某些示例中，编程器24可任选地包括编程头，该编程头可靠近患者身体、在MD 16植入位置附近放置，以改进MD 16与编程器24之间通信的质量或安全性。在其它示例中，编程器24和MD16可在不使用编程头的情况下进行通信。可通过在IMD16中使用发送器/接收器以及在编程器24中使用发送器/接收器来实施无线遥测。这些发送器和接收器可在各个不同无线遥测带中任意一个带中进行操作，这些无线遥测带诸如在402-405MHZ的医疗植入通信服务(MICS)带、在401-402MHZ和405_406MHz或工业频率范围的医疗外部数据服务(MEDS)带、科学及医疗(ISM)带。虽然在图1中没有描绘，但頂D16可包括一个或多个天线以方便頂D16通信，例如，与编程器24或其它装置的通信。MD16的天线可联接于形成发送器和/或接收器的IMD16的电路，以向一个或多个其它装置发送信息或从该一个或多个其它装置接收信息，该一个或多个其它装置诸如也植入在患者14内的其它装置，或在患者14外部的其它装置(例如，编程器24)。IMD16天线可被配置为改进MD16接收和/或发送信号(例如，射频(RF)信号)的能力。在某些示例中，頂D16天线可布置在MD16的头部38内。然而，一个或多个天线也可或替代地布置在IMD16的其它部分中。图2是示出MD22的可替换示例的概念视图，该MD22可包括与本发明的技术一致的三维(3D)天线。如图2中所示，頂D22与图1中所示的MD12不同之处在于，頂D22呈现细长的外壳45。外壳45是细长的，在某种意义上是指其包括至少一维(图2的示例中为高度)，该至少一维基本上大于外壳45的第二维和第三维(例如，宽度和长度)。对于某些应用，包括细长外壳45的MD22可因为多个原因而有利。例如，天线22定尺寸为和成形为更容易地布置在患者身体14的较小区域中。IMD22可适于布置在患者14内的各个皮下、血管内(例如，在患者的静脉或动脉内)或其它位置中。在某些示例中，与图1中所示的頂D12类似，頂D22可包括一个或多个引线(在图2中未示出)，该一个或多个引线延伸到患者14的心脏12内，以感测心脏12的电活动和/或将电刺激传递到心脏12。在其它示例中，IMD22自身可替代地包括一个或多个电极(例如，电极41)，以传递电刺激和/ 或感测患者健康状态的电或其它指标。在另外其它的示例中，IMD22可不配置为向患者传递任何疗法(例如，电刺激)。根据这些示例，MD22可仅包括在IMD的外壳45处或在MD的外壳45附近的一个或多个感测电极(例如，在图2中描绘的电极41)和/或一个或多个其它感测元件以检测患者情况。MD22可被配置为通过天线50与植入在患者内的一个或多个其它MD进行通信，例如，与图1中描绘的MD12进行通信，从而例如传送表示患者健康状况的测量到的指标的信号。IMD22可进一步或替代地配置为与一个或多个外部装置(诸如图1中描绘的编程器24)进行通信。如图2中所示，MD22可包括头部48。头部48可被配置为容纳天线50和/或IMD22的其它组件。例如，头部48可被配置为容纳MD22的一个或多个电极41。同样如图2中所示，MD22可包括一个或多个电路43，该一个或多个电路43包括一个或多个配置为执行MD22功能的电路。例如，电路43可联接于天线50以接收和/或发送信号。该一个或多个电路还可操作MD22以检测患者情况。同样如图2中所示，MD22包括至少一个电源47。该至少一个电源47可向MD22的电力组件(诸如MD22的电路43)提供能量。在一个示例中，电源47可以是电池或其它电荷存储装置。在其它示例中，电源47可以是燃料电池或其它配置成为MD22发电的类似装置，例如，配置为转换葡萄糖或其它通常在人体内发现的物质以对MD16供电的燃料电池。图1和2描绘了可植入在患者中的两个MD的相应示例12和22。本文所述的三维天线50可在与图1和2中描绘的装置类似的装置中使用，且可在具有数个不同形状中任意形状的其它类型的MD中使用。附加地，天线50可在未配置用于植入的其它装置、组件或模块中使用。例如，天线50可在通信模块中使用，该通信模块诸如在共同转让的题为“SYSTEM AND METHOD F0RREM0TE PROGRAMMING OF AN IMPLANTABLE MEDICAL DEVICE (用于对可植入式医疗装置进行远程编程的系统和方法)”的美国专利第7，181，505号中描述的通信模块，或在共同转让的题为“頂PLANTABLE MEDICALDEVICE PROGRAMMER MODULE FORUSE WITH EXISTING CLINICALINSTRUMENTATION (用于与现有的医疗器械一起使用的可植入式医疗装置编程器模块)”的美国专利第7，463，930号中描述的编程器模块。而且，天线50可在为通信目的的任何装置中使用，不管该装置是否用于医疗应用，诸如蜂窝式电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、寻呼机、佩戴在身体上的通信装置(例如，手表)或其它电子装置。图2A是示出MD (例如，图1和2中描绘的MD12和22)的一个示例配置的框图，该MD可包括与本发明一致的天线。在所示出的示例中，MD包括处理器20、存储器27、信号发生器24、感测模块26、遥测模块28和电源29。存储器27包括计算机可读指令，这些指令在由处理器20执行时使MD和处理器20执行此处归于MD和处理器20的各种功能。存储器27可包括任何易失的、非易失的、磁性的、光学的或电气的介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM (NVRAM)、电可擦除可编程ROM (EEPROM)、闪速存储器、或任何其它数字或模拟介质。处理器20可包括微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或者等效的分立或模拟逻辑电路中的任意一个或多个。在某些示例中，处理器80可包括多个组件，诸如一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个DSP、一个或多个ASIC、或者一个或多个FPGA以及其它分立或集成的逻辑电路的任意组合。此处归于处理器20的功能可体现为软件、固件、硬件或其任意组合。处理器20可控制信号发生器2 4以根据所选的一个或多个治疗程序向心脏12传递刺激疗法，该治疗程序可存储在存储器27中。例如，处理器20可控制刺激发生器24来传递具有由所选的一个或多个治疗程序规定的幅值、脉冲宽度、频率或电极极性的电脉冲。信号发生器24例如经由相应引线的导体或外壳电极电气联接于电极30 — 39。在所示出的示例中，信号发生器24配置为产生电刺激疗法并向心脏12传递电刺激疗法。例如，信号发生器24可经由至少两个电极向心脏12传递除颤冲击。信号发生器24可经由联接于引线的环形电极和/或引线的螺旋电极来传递起搏脉冲。在某些示例中，信号发生器24传递电脉冲形式的起搏、心脏复律或除颤刺激。电感测模块26监控来自电极30-39中至少一个的信号，从而监控心脏12的电活动。处理器20可通过向电极30-39中的一个或多个电极提供信号来控制感测模块26的功能性。感测模块26可包括一个或多个检测信道，每个信道可包括放大器。该检测信道可用于感测心脏的信号。某些检测信道可检测诸如R-或P-波的事件，并向处理器20提供发生这种事件的指示。一个或多个其它检测信道可向模数转换器提供信号，用于处理器20的处理或分析。响应于来自处理器20的信号，感测模块26可将所选的电极联接于所选的检测信道。虽然在图2A中未示出，如本文所述的MD12和22可包括或可联接于各种其它传感器中的任意传感器，该传感器提供随着患者生理参数的变化而变化的信号。在某些示例中，所述信号随着心脏12的机械收缩而变化。提供随着心脏的机械收缩而变化的信号的传感器的示例包括压力传感器，诸如电容性压力传感器、加速计和压电元件。这种传感器可位于一个或多个引线上，或位于MD12和22的外壳处或附近，或者可以是植入在心脏上或心脏中的单独装置的部分，或者植入在患者14内。同样地，除了信号发生器24以外或替代信号发生器24，MD可包括其它的治疗模块。例如，MD可包括由处理器20控制的泵和储存器，以向患者14传递药物或其它治疗剂。图3-6大体上示出与本发明一致的示例3D天线50的各个立体图。如图3_6中所示，天线50可包括第一部分52、第二部分54和第三部分56。天线50的第一部分52包括多个部段62A-62E。该多个部段62A-62E在一平面内彼此基本平行地设置。天线50的第一部分52进一步包括垂直于所述多个部段62A-62E设置、并且在与该多个部段62A-62E相同的平面内的一个或多个连接器部段63A-63C。所述连接器部段63A-63C中的一个或多个可与所述多个部段62A-62E中的一个或多个一体形成。连接器部段63A-63C可使所述多个部段62A-62E中的一个或多个互相联接。例如，连接器部分63A基本垂直于部段62A和62B设置并与该部段62A和62B —体。连接器部分63A使部段62A和62B在第一部分52的平面内彼此联接。同样如图3-6中所示，天线50的第二部分54也包括在与第一部分52的平面(第一平面)不同的第二平面内彼此基本平行设置的多个部段64A-64E。同样如图3-6中所示，天线50的第二部分54进一步包括垂直于所述多个部段64A-64E并且在与该多个部段64A-64E相同的平面(第二平面)内设置的一个或多个连接器部段65A-65C。如图3_6的示例中所不，连接器部段65A-65C可与所述多个部段64A-64E中的一个或多个一体形成。连接器部段65A-65C可 使所述多个部段64A-64E中的一个或多个互相联接。例如，连接器部分65B设置成基本垂直于部段64B和64C (且与该部段64B和64C —体)。连接器部分65B使部段64B和64C在第二部分54的平面(第二平面)内彼此联接。同样如图3_6中所不，天线50的第三部分56也包括在分别与第一部分52和第二部分54的第一平面和第二平面不同的第三平面内彼此基本平行设置的多个部段66A-66E。该第三平面可以基本垂直于所述第一平面和第二平面。而且，第三部分56并不包括垂直于第三平面的任何部段。由此，第三部分56并不包括任何连接器部段，诸如分别为天线50的第一部分52和第二部分54的连接器部段63A-63C以及65A-65C。而且，部段66A-66E可具有的长度基本上比部段62A-62E和/或部段64A-64E的对应长度短。例如，如图3_6中所示，横穿第一平面的部段62D的长度基本上大于横穿第三平面的部段66E的对应长度。如图3-6中所不，第三部分56的部段66A-66E中的至少一些部段联接在第一部分52和第二部分54的部段之间。在某些示例中，第三部分56的部段66A-66E中的至少一些部段分别与第一部分和第二部分的多个部段62A-62E和64A-64E中的一个或多个部段形成一体(由同一工件形成)。在图3-6中未描绘的其它不例中，部段66A-66E中的至少一些部段可根据图3-6的布置由不同材料件形成。在一个示例中，部段66A-66E中的一个或多个部段可基本垂直于部段62A-62E以及64A-64E中的一个或多个部段。以该方式,部段66A-66E中的一个或多个部段与部段62A-62E、64A-64E中的一个或多个部段之间的连接可形成大约90度的角度。同样如图3-6中所示，天线50的第三部分56设置在基本上垂直于其中分别设置第一部分52和第二部分54的第一平面和第二平面的第三平面内。第三部分56可因此被视作相对于第一部分52和第二部分54形成大约90度的角度。天线50 的各个部段 62A-62E、63A-63C、64A-64E、65A-65C 和 66A-66E 可由一种或多种材料形成，该一种或多种材料具有对用作通信用天线为理想的性质。例如，天线50的各个部段可由金属材料形成。可用于形成天线50的各个部段的材料的示例包括铝、铌、钛、金和钼或它们的合金。在某些示例中，天线50的各个部段可由一个或多个基板材料(例如，介电材料)上的金属涂层形成。在某些示例中，天线50的各个部段可由一个或多个生物相容的材料形成。在一个示例中，可能理想的是天线50的各个部段62A-62E、63A-63C、64A-64E、65A-65C和66A-66E具有大约0.127-0.254毫米的半径，但是也设想了其它的半径。根据图3-6中所示的示例天线50，部段62A-62E和64A-64E被描绘为基本笔直，或不包括任何弧形或弯曲的部分。根据图3-6中没有描绘的其它示例，部段62A-62E和64A-64E替代地包括至少一个基本弧形的部分，或者天线50的所述多个部段中任意部段之间的连接也可为弯曲的或整圆的。在一个不例中，部段62A-62E和64A-64E中的一个或多个部段可相对于其中分别设置部段62A-62E和64A-64E的第一平面和第二平面向外或向内弯成弓形。根据这些示例，部段66A-66E中的一个或多个部段与部段62A-62E、64A-64E中的一个或多个部段之间的连接可不形成正好为90度的角度。相反，部段66A-66E中的一个或多个部段可被视作基本垂直于部段62A-62E、64A-64E中的一个或多个部段，因为这些部段之间的连接形成了大于或小于90度(例如，80-100度)的角度。根据这些示 例，部段66A-66E中的一个或多个部段可被视作基本垂直于部段62A-62E、64A-64E中的一个或多个部段进行设置。类似地，根据部段62A_62E、64A_64E中的一个或多个部段包括至少一个弧形部分的示例，第三部分56可被视作设置在基本垂直于第一部分52和第二部分54的第三平面内，尽管在第三部分56与第一部分52和第二部分54中任何一个部分之间可形成大于或小于90度(例如，近似80-100度)的角度。以上，就部分52、54和56的部段对天线50进行了描述。在其它示例中，可就部段62A-62E、63A-63C、64A-64E、65A-65C和66A-66E中的一个或多个部段自身来描述天线50。例如，天线50包括第一部段65B。该天线还包括联接于第一部段65B并基本垂直于该第一部段65B设置的第二部段64C。该天线还包括联接于第二部段64C并基本垂直于第一部段65B和第二部段64C设置的第三部段66C。该天线还包括联接于第三部段66C并基本垂直于第三部段66C且基本平行于第二部段64C设置的第四部段62C。该天线还包括联接于第四部段62C并基本垂直于第四部段62C且基本平行于第一部段65B设置的第五部段63B。在一个示例中，第二天线部分54包括第一部段62B和第二部段64C，第三天线部分56包括第三部段66C，且第二天线部分54包括第四部段62C和第五部段63B。天线50还可包括联接于第五部段63B并基本垂直于第五部段63B且基本平行于第四部段62C和第二部段64C设置的第六部段62D。根据该示例，除了第四部段62C和第五部段63B之外，第二天线部分54还可包括第六部段62D。在某些示例中，部段65B、64C、66C、62C、63B和/或62D的任何联接可与另一部段一体，或由与另一部段相同的工件形成。在某些示例中，关于部段65B、64C、66C、62C、63B和/或62D所述的部段的设置可如图3_6的示例中所示那样进行重复。在某些示例中，包括部段65B、64C、66C、62C、63B和/或62D的结构可被重复比图3-6中所描绘的天线50少或多的次数。在某些示例中，对包括所设置部段(诸如，设置部段65B、64C、66C、62C、63B和/或62D)的结构的多次重复可基于天线50的所期望特性进行选择。例如，可对包括部段65B、64C、66C、62C、63B和/或62D的结构的更多或更少的重复进行选择，使得天线50具有所期望的阻抗以匹配联接于天线50的电路(例如，图2中描绘的电路43)的阻抗和/或联接于天线50的电路的外壳(例如，图2中描绘的外壳45)ο如图3-6中所描绘的天线50可被描述为在三维中蜿蜒的天线。天线50也可描述为包括三维螺旋形结构。例如，第一部分52的部段62A设置在第一平面内。部段62A联接于同样设置在第一平面内的连接器部段63A。部段63A联接于同样设置在第一平面内的部段62B。部段62B联接于第三部分56的部段66B，该部段66B设置在基本垂直于第一平面的平面(例如，如上所述的第三平面)内。部段66B联接于第二部分54的部段64B，该部段64B设置在基本垂直于部段66B的平面(例如，如上所述的第三平面)且平行于部段62A、63A和62B的平面的平面内。由此，如在图3-6中描绘地，天线50可被视作在三维中蜿蜒(或被视作为三维的螺旋形结构)，因为设置各个部段62A-62E、64A-64E和66A-66E使得它们在天线50的第一、第二和第三平面之间“蜿蜒”。这意味着，如图3中所示，天线50也可被描述为包括如下的结构，该结构横穿第一方向上的第一平面(1)，横穿基本垂直于第一方向上的第一平面的第三平面(2)，横穿基本垂直于第三平面且在第一方向上的第一平面中平行的第二平面(3)，在第二平面中的第二方向上延伸(4)，横穿第三方向上的第二平面(5)，横穿第三方向上的第三平面(6)，以及横穿第三方向上的第一平面(7)。图3-6中描绘的天线50包 括三个基本上相同的蜿蜒部分(例如，一个“蜿蜒部分”可包括在第一、第二和第三平面“蜿蜒”的部段64A、66A、62A、63A、62B和66B)。如图3_6中所描绘的天线50只是与本发明一致的三维蜿蜒的天线的一个示例。在其它示例中，天线50可替代地只包括单个蜿蜒部分，或者超过三个的蜿蜒部分。对数个蜿蜒部分的选择可取决于数个因素，诸如所期望的天线性能(包括所期望的天线50的阻抗)和/或尺寸、形状，或者形状因子考虑。在一个特定的示例中，其中天线50被配置为设置在头部(例如，图2中所描绘的MD22的头部48)，高度为10mm，天线50可包括如图3_6中所描绘的三个蜿蜒部分。在其它示例中，其中期望较小的天线，更多的蜿蜒部分可能对于实现类似的天线性能是理想的。在一个示例中，天线50的部段之间的间隔(例如，部段62B和部段62C之间的间隔)可基于比率L/2n进行选择，其中L是天线50体积的最大长度，而η是天线50的蜿蜒部分的个数。如图3-6的示例天线中所示，第一部分52和第二部分54的部段62Α-62Ε和64Α-64Ε可具有与第三部分66的部段66Α-66Ε不同的长度。例如，第一部分52和第二部分54的部段62Α-62Ε和64Α-64Ε可具有基本大于第三部分66的部段66Α-66Ε的长度。在某些不例中，可对部段62A_62E、64A_64E中一个或多个长度相对于部段66A-66E中一个或多个部段的对应长度的比例进行选择，以改进对于特定应用的天线50的理想特性(例如，增益比)。在某些示例中，部段62A-62E和64A-64E的长度与部段66A-66E的长度的比可在2:1到3:1的范围内变化。可替代地选择更短或更长的长度以符合对于特定应用为理想的天线50。如图3-6中所示，天线50还可进一步包括联接于第二部分54的部段65A的联接结构69。联接结构69可便于将天线50电连接到一个或多个其它组件，诸如配置为传送信号的电路(例如，图2中所描绘的IMD22的电路43)。以该方式，联接结构69可被视作天线馈送线的部分。天线馈送线的另一部分可位于MD的外壳内。联接结构69可例如通过使用各种在相关领域中已知的机制(包括例如焊接、导电粘合等)联接于一个或多个其它组件(例如，经由一个或多个电线、迹线或其它导电结构)。在其它示例中，联接结构69可将天线50的其它部分(例如，除部段65A以外的部段)连接至MD的其它组件。图3-6中描绘的示例性天线50可进一步包括至少一个天线加载结构68。天线加载结构68可联接于天线50的第一部分52、第二部分54和第三部分56的多个部段中的至少一个。天线加载结构68可形成为至少一个维度基本上大于部段62A-62E、64A_64E和66A-66E中一个或多个部段的对应维度。例如，如图3-6中所示,天线加载结构68由如上所述的第一天线部分52、第二天线部分54和第三天线部分56的三个部段72、74和76形成。三个部段72、74和76中的每一个都具有横穿平行于第一和第二平面的方向的维度(例如，图3示例中的高度H1)，该维度基本上大于分别平行于第一平面、第二平面和第三平面的部段62A-62E、64A-64E和66A-66E的对应维度(例如，图3示例中的高度H2)。在如图7中所示的另一个示例中，天线50A的天线加载结构68A可包括不同于图3-6中所示维度的维度，该天线加载结构68A包括的维度基本上大于部段62A-62E、64A-64E和66A-66E的对应维度。例如，图7示出布置在可植入式医疗装置22A的外壳45A的头部48A内的天线50A。天线22A的天线加载部68A包括垂直于如上所述的第一、第二和第三平面中一个或多个平面的维度(例如，天线加载部68A的宽度)，该维度基本大于部段62A-62E、64A-64E和66A-66E的对应维 度(例如，宽度)。同样如图7中所示，天线加载结构68A可设置为更远离于天线50A的多个部段62A-62E、64A-64E和66A-66E。根据这些示例，天线50A可包括至少一个附加部段67，该附加部段67基本上大于天线50A的多个部段62A-62E、64A-64E和66A-66E的长度。该至少一个附加部段67可用于将天线加载结构68A联接于多个部段62A-62E、64A-64E和66A-66E中的一个或多个。如上所讨论的，天线部段之间的间隔(例如，图3-6示例中部段62B和62C之间的间隔)可根据比率L/2n进行选择。在一个示例中，可对天线加载部的基本稍大的维度(例如，图3示例中的高度、图7示例中的宽度)进行选择以基本上等于部段之间的间隔。例如，天线加载部68的基本稍大的维度可基本上等于L/2n。图3-6中描绘的天线50分别示出加载结构68和联接于天线50的部段63C和65A的联接结构60。在图3-6的示例中，加载结构68和联接结构60设置为靠近天线50的多个部段(例如，部段62A-62E、64A-64E和66A-66E)。 在如图8A-8B中描绘的其它示例中，可将一个或多个加载结构68和联接结构69设置为更加远离天线50的多个部段。例如，图8A示出加载结构68B和联接结构69B，该加载结构68B设置为离开多个部段90B的距离大于图3-6示例中的距离，该联接结构69B设置为更靠近多个部段90B。图SB示出加载结构68C和联接结构69C，相对于图3-6的示例，该加载结构68C设置为更靠近多个部段90C，而该联接结构69C则设置为更远离多个部段90C。图8A和8B中所示的示例天线50B、50C可以是有利的，因为它们可允许MD的其它组件与天线50B、50C—起布置在MD头部48B、48C中，由此允许在IMD组件的设置中有更大的灵活性。图9和10是示出与本发明的技术一致的MD22D、22E的示例的概念视图，该IMD22D.22E 包括布置在 MD 外壳 45D、45E 的头部 48D、48E 内的天线 50D、50E。IMD22D.22E可被视作具有与图2中描绘的MD外壳45类似的细长外壳45D、45E。图9和10描绘了布置在MD外壳45D、45E内的天线50D、50E的某些示例。在某些示例中，本文所述的天线50D、50E可布置在IMD外壳4 、45Ε的非头部部分中。根据这样的不例，夕卜壳4 、45Ε可由非导电材料形成。外壳45D、45E可包括如上所述相关于图2的IMD22的电路43的一个或多个电路。该一个或多个电路可联接于一个或多个电极和/或传感器，以向患者提供一个或多个疗法和/或感测各种生理信号。例如，该一个或多个电路可联接于在外壳45D、45E的外表面处或在外壳45D、45E的外表面附近的一个或多个电极和/或传感器。在其它不例中，该一个或多个电路可经由联接于外壳45D、45E的一个或多个引线联接于一个或多个电极和/或传感器。如图9和10中所示，IMD头部48D、48E分别界定内部腔室49D、49E。在某些示例中，MD头部48D、48E可界定包括至少三个基本垂直的内表面的内部腔室。根据图9和10的示例，可形成天线50D、50E，以使包括第一部分52、第二部分54和第三部分56的天线50的外表面具有与MD头部50D、50E的内部腔室的内表面基本类似的形状。在某些示例中，如图10中所描绘地，天线50可以形成为具有基本上小于MD头部48的内部腔室的尺寸。如图10的示例中所示，天线50E可经由一个或多个导电部件99联接于MD22E的组件(例如，容纳在MD外壳45E内的电路)。在其它示例中，如图9中所描绘地，天线50的第一部分52、第二部分54和第三部分56可定尺寸并成形为使得它们基本上与 MD头部48的内部腔室的内表面(例如，内壁)保形。例如，如图9中所示，天线50D的第一部分52、第二部分54和第三部分56都分别定尺寸和成形为符合头部48D的第一、第二和第三内表面。虽然在图9和10中没有描绘，但天线50D、50E的第一部分52、第二部分54和第三部分56可围绕模制材料形成。该模制材料可例如为聚合物材料(例如，塑料)或陶瓷材料。该模制材料可以理想地为非导电材料，该非导电材料不会干扰天线50D、50E的电性质。在某些示例中，同样没有在图9和10中描绘过，天线50D、50E的外部可由模制材料包围。根据这些示例，围绕天线50D、50E的外部形成的模制材料可以与形成天线50D、50E所围绕的材料相同。在其它示例中，围绕天线50D、50E的外部形成的模制材料可以与形成天线50D、50E所围绕的模制材料为不同的材料。图11和12大体上示出可用于形成如本文所述的三维天线50的制造工艺的一个示例。为了形成天线50，可提供基板(未示出)。该基板可由导电材料(诸如金属)形成。可用作基板的导电材料的特定非限制示例包括铝、铌、钛、金和钼或它们的合金。在某些示例中，该基板可包括金属材料或介电材料的薄片。在某些示例中，该基板可包括形成在介电基板表面上的金属材料(或其它导电材料)的薄片。根据这些示例，金属材料的薄膜可通过本领域中已知的各种技术形成，例如化学气相沉积、溅射、电镀、无电镀及类似的技术。如图11中所示，该基板可用于形成设置在单个平面内的一维(ID)螺旋形(或蜿蜒的)结构70。该ID螺旋形结构70可包括多个基本平行的水平设置的部段60，这些部段60通过多个基本平行的垂直设置的部段61在交替端上彼此联接。该多个基本平行的水平设置的部段60可设置在单个平面内。仍旧如图11中所示，ID螺旋形结构70还可包括联接结构69和一维(ID)天线加载结构63。图11中描绘的ID螺旋形结构70可通过本领域中已知的各种机制从基板形成。例如，可切割基板70以形成结构70。在另一示例中，可对该基板进行冲压以形成结构70。还设想形成ID螺旋形结构70的其它机制，且该机制与本发明一致。例如，ID螺旋形结构70可通过化学气相沉积、物理气相沉积(例如，溅射、脉冲激光沉积等)、电镀、无电镀、或任何其它涂层和/或金属化工艺来形成。图11中描绘的ID螺旋形结构70可被弯曲或形成，以生成图12中所描绘的三维天线50F。例如，ID螺旋形结构可沿着水平设置的部段60 (如上关于图3-6所述地设置在第三平面中)的长度在两个位置(例如，沿着图11示例中的线条7 I和73)处弯曲，以形成3D天线50F的第一部分52和第二部分54。如图12中所示，ID螺旋形结构70在位置71和73处的弯曲产生分别在第三部分56与第一和第二部分52、54之间的对应连接81、83。在某些示例中，ID螺旋形结构70可在根据天线的所期望特性进行选择的位置处进行弯曲。例如，结构70可在所选的位置弯曲，以产生天线50F的所期望外部形状因子(例如，以符合外壳(例如，如图8中所描绘的头部48))。在其它示例中，结构70可在实现天线50F的所期望性能(例如，天线50F的增益比)的位置处弯曲。图13总的示出用于形成与本发明的技术一致的三维螺旋形天线的方法的一个示例。该方法包括从基板形成ID螺旋形结构70 (1301)。该ID螺旋形结构可包括水平设置在一个平面内的多个部段60。该ID螺旋形结构70的多个部段可通过多个基本平行的垂直设置的部段61在交替端上彼此联 接。在一个示例中，通过切割所述基板来形成ID螺旋形结构70。在另一个示例中，通过对所述基板进行冲压来形成ID螺旋形结构70。该方法还包括从ID螺旋形结构70形成第一天线部分52，该第一天线部分52包括多个设置为在第一平面内彼此基本平行的部段(1302)。第一天线部分52可通过在第一位置71处弯曲ID螺旋形结构70来形成。该方法还包括形成第二天线部分54，该第二天线部分54包括多个设置为在第二平面内彼此基本平行的部段(1303)。该第二部分可基本平行于该第一部分。第二天线部分54可通过在第二位置73处弯曲ID螺旋形结构70来形成。该方法还包括形成第三天线部分56，该第三天线部分56包括多个设置为在第三平面内彼此基本平行的部段，该第三平面设置为基本垂直于第一平面和第二平面(1304)。该第三天线部分可通过形成第一和第二天线部分来形成。该第三部分的多个部段联接在第一部分和第二部分的部段之间。在一个示例中，形成天线包括沿着水平设置在一个平面内的多个部段在至少两个位置处弯曲ID螺旋形。在一个示例中，天线的第三平面是设置ID螺旋形结构70的平面。图14示出与本发明一致的3D天线50G的一个可替换示例。图11的天线50G类似于图3-6中所描绘的天线50。然而，图3-6的天线50将该天线50的多个部段之间的联接显示为大致为矩形的，或在部段之间的连接处形成边缘。相反，图14描绘了 3D天线50G的一个示例，该3D天线50G包括在多个部段之间的整圆连接51G。天线50G与天线50的不同之处还在于，天线加载部68G包括基本为弧形的边缘57G。天线加载部68G的弧形边缘57G可形成为与将布置天线50G的外壳或腔室的上部内表面的对应匹配部分(例如，如图9中所描绘的MD外壳45D的头部48D)相符合。如本文所描述的三维天线50可因为数个原因而是有利的。例如，天线50可在具有相对较小立体足迹的同时提供理想的增益特性。例如，天线50可形成为小于5毫米的高度以及小于0.1立方厘米的立体足迹。在某些示例中，如本文所描述的天线50可具有与其它已知的天线设计相类似的增益特性(例如，增益比)，该其它已知的天线设计具有大得多的高度和/或大得多的立体足迹。天线加载结构68还可提供各种性能益处。例如，加载结构68可提供用于改进电容性负载，这可提供用于改进天线所匹配的阻抗。例如，加载结构68可提供用于改进MD的天线50和外壳45之间匹配的阻抗，该阻抗用作MD22的电路43 (例如，如图2中所示)的电接地基准。加载结构68还可使天线50的阻抗对于头部(例如，图2中所示的头部48)内表面之间的距离较不灵敏。同样地，天线50的阻抗可对于制造工艺的不一致性较不灵敏。由于由第一部分52、第二部分54和第三部分56形成的天线50的外部轮廓，天线50也可以是理想的。例如，可以理想的是，在可植入式医疗装置或另一装置的外壳或头部(例如，图2中所描绘的MD22的外壳45、头部48)内布置天线50。在某些示例中，装置的外壳或头部可界定大致为矩形形状的内部空间。该外壳或头部可包括多个垂直设置的内表面，且第一部分52、第二部分54和第三部分56可都被配置为与该外壳或头部的内表面中的每一个相符合。因此，天线50可设置为消耗MD外壳45或MD外壳45的头部(例如，如图2中所描绘地)内的最小量的空间。
在某些示例中，頂D(例如，图2中所描绘的MD22)的头部48或外壳的一个或多个内表面可以不是基本平坦的。根据这些示例，如本文所描述的天线50的部段可基本上弯曲为与布置天线50的腔室(例如，MD外壳45的内部腔室)的一个或多个弯曲内表面(例如，壁)相符合。在某些示例中，可弯曲一些部段，同时其它部段可以基本为笔直的。例如，在腔室的第一内表面为基本弯曲且该腔室的第二内表面为基本平坦的情况下，天线50的第一部分(例如，第一部分52)可包括基本弯曲的部段以与该第一内表面相符合，而天线的第二部分(例如，第二部分54或第三部分56)可包括基本笔直的部段以与该第二内表面相符合。附加地，因为天线50界定第一部分52、第二部分54和第三部分56之间的内部空间，所以可利用天线50的内部空间来设置天线50的其它组件。例如，可在由天线50所界定的内部空间内布置电路43、电池、电源47或MD22的任何其它组件中的一个或多个。如本文所描述的天线50还可容易地进行制造和/或与所期望的形状因子相符合，从而使得天线50可布置在各种尺寸和形状的多种MD内。此外，如上所述，可容易地形成第三部分56的部段长度相对于第一部分52和第二部分54的部段长度为不同比例的天线
50。因此，天线50可通过仅改变弯曲ID螺旋形结构70的水平部段的位置(如图11中所描绘地)来被“调谐”或被配置为特定的应用。在一个示例中，天线50可被“调谐”为特定的通信频率，用于信号的发送和/或接收。在一个示例中，天线50可被调谐为大约为400mHz的通信频率。也设想了其它频率，该其它频率与本发明的技术一致。
权利要求
1.一种天线，包括 第一天线部分，该第一天线部分包括多个在第一平面中彼此基本平行设置的部段； 第二天线部分，该第二天线部分包括多个在第二平面中彼此基本平行设置的部段；和第三天线部分，该第三天线部分包括多个在第三平面中彼此基本平行设置的部段，其中所述第三部分的多个部段联接在所述第一和第二部分的部段之间，且其中所述第三平面设置为基本垂直于所述第一平面和所述第二平面。
2.如权利要求I所述的天线，其特征在于，所述第一和第二天线部分中的至少一个包括天线加载结构，且其中所述天线加载结构具有至少一个基本上大于所述第一和第二天线部分的多个部段的对应维度的维度。
3.如权利要求I所述的天线，其特征在于，所述天线包括 第一部段； 第二部段，该第二部段与所述第一部段为一体且设置为基本垂直于所述第一部段； 第三部段，该第三部段与所述第二部段为一体且设置为基本垂直于所述第一和第二部段； 第四部段，该第四部段与所述第三部段为一体且设置为基本垂直于所述第三部段并基本平行于所述第二部段；和 第五部段，该第五部段与所述第四部段为一体且设置为基本垂直于所述第四部段并平行于所述第一部段， 其中，所述第一天线部分包括所述第二、第三和第四部段；且 其中，所述第三天线部分包括所述第一和第五部段。
4.如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四和第五部段形成所述天线的第一蜿蜒部分，且所述天线还包括 所述天线的至少一个第二蜿蜒部分。
5.如权利要求3所述的天线，其特征在于，还包括 第六部段，该第六部段与所述第五部段为一体且设置为基本垂直于所述第五部段并基本平行于所述第四部段， 其中，所述第二天线部分包括所述第六部段。
6.如权利要求I所述的天线，其特征在于，所述第一和第二天线部分的多个部段具有基本上大于所述第三天线部分的多个部段的对应长度的长度。
7.如权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一天线部分和所述第二天线部分的多个部段具有比所述第三天线部分的多个部段的对应长度大2 - 3倍的长度。
8.一种装置，包括如权利要求1-11中任一权利要求所述的天线，且还包括联接于该天线的无线遥测模块。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置包括可植入式医疗装置(IMD)，该植入式医疗装置包括头部，且在该MD的头部内布置所述天线。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于该装置的所述头部包括至少第一、第二和第三内表面，其中所述第一内表面设置为基本垂直于所述第二内表面，且其中所述第三内表面设置为基本垂直于所述第二内表面，且在所述头部内布置所述天线，使得所述第一天线部分设置为基本平行于所述第一内表面，所述第二天线部分设置为基本平行于所述第三内表面，且其中所述第三天线部分设置为基本平行于所述第二内表面。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一、第二和第三天线部分中的每一个的外表面区域包括与所述MD的头部的所述第一、第二和第三内表面中至少一个基本类似的形状。
12.—种形成三维天线的方法，所述方法包括 从基板形成一维螺旋形结构，该一维螺旋形结构包括多个在一平面中彼此基本平行设置的部段；和 从所述一维螺旋形结构形成三维天线，该三维天线包括第一部分、第二部分和第三部分，该第一部分包括多个在第一平面中彼此基本平行设置的部段，该第二部分包括多个在第二平面中彼此基本平行设置的部段，该第三部分包括多个在第三平面中彼此基本平行设置的部段，其中所述第三部分的多个部段联接在所述第一和第二部分的部段之间，且其中所述第三平面设置为基本垂直于所述第一平面和所述第二平面。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，从所述ID螺旋形结构形成三维天线包括 沿着多个水平设置在一个平面内的部段，在至少两个位置处弯曲所述ID螺旋形结构。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括 基于所述三维天线的所期望性能特性，沿着所述多个部段在所述至少两个位置处弯曲所述ID螺旋形。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括 在可植入式医疗装置的头部内布置所述三维天线，其中所述头部包括至少第一、第二和第三内表面，其中所述第一内表面设置为基本垂直于所述第二内表面，且其中所述第三内表面设置为基本垂直于所述第二内表面，且 其中在所述头部内布置所述三维天线，使得所述三维天线的第一部分设置为基本平行于所述第一内表面，所述三维天线的第二部分设置为基本平行于所述第三内表面，且其中所述三维天线的第三部分设置为基本平行于所述第二内表面。
全文摘要
本发明针对可用于可植入式医疗装置(IMD)的三维天线。该天线包括第一天线部分，该第一天线部分包括多个在第一平面中彼此基本平行设置的部段。该天线还包括第二天线部分，该第二天线部分包括多个在第二平面中彼此基本平行设置的部段，该第二平面基本平行于所述第一平面。该天线还包括第三天线部分，该第三天线部分包括多个在第三平面中彼此基本平行设置的部段。该第三部分的多个部段联接在第一部分和第二部分的部段之间。第三平面设置为基本垂直于第一平面和第二平面。
文档编号A61N1/372GK103237573SQ201180032533
公开日2013年8月7日 申请日期2011年4月28日 优先权日2010年6月30日
发明者赵雁竹, Q·S·丹泽纳 申请人:美敦力公司