多线圈天线系统及植入式医疗设备的制作方法

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种多线圈天线系统及植入式医疗设备。

背景技术：

随着医疗技术手段和设备的发展，给人们带来诸多便利，极大地丰富了病症的治疗方式，而植入式医疗设备就是其中之一。

植入式医疗设备，可以通过无线的方式，实现体外设备与体内的植入式设备之间进行射频能量的传输和双向无线通讯。为了实现植入式医疗设备进行射频能量传输和双向无线通信，现有技术通常采用：(1)单频多线圈系统，例如，13.56mhz的单频双线圈或多线圈系统等方式；(2)双频多线圈系统，例如，双频三线圈等方式。

但是，现有的处理方式中，无论是单频多线圈系统还是双频多线圈系统都没有解决高效率的射频能量传输和高速率的双向无线通信问题。其主要困难在于由于受到植入体线圈的体积限制，射频能量会对信号线圈造成严重干扰，体内线圈的微动也会造成失配，且简单调制后的无线通讯速率不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多线圈天线系统及植入式医疗设备，能够通过线圈共形、双重降噪以及闭环控制的方法，实现高效率的射频能量传递和高速率的双向无线通信。

本发明一实施例中，提供一种多线圈天线系统，包括第一通信装置和第二通信装置，所述第一通信装置置于体外，所述第二通信装置置于体内，并与所述第一通信装置双向无线通信；其中，所述第一通信装置至少包括第一线圈和第三线圈，所述第一线圈和所述第三线圈构成第一共形天线，所述第二通信装置至少包括具有生物兼容性的第二线圈和第四线圈，所述第二线圈和所述第四线圈构成第二共形天线，所述第一线圈与对应的所述第二线圈相耦合以形成能量通道并执行品质因数匹配，所述第三线圈与对应的所述第四线圈相耦合以形成信号通道并执行品质因数宽带匹配，并在信号通道内执行两次降噪处理，所述第一通信装置分别通过所述能量通道和所述信号通道向所述第二通信装置传输射频能量和通信信号，所述第二通信装置接收所述第一通信装置发送的射频能量和通信信号，并根据所述射频能量和所述通信信号由所述信号通道输出相应的反馈信号至所述第一通信装置。

本发明一实施例中，提供一种植入式医疗设备，包括前述多线圈天线系统。

与现有技术相比，本发明实施案例通过在第一匹配电路和第二匹配电路中优先采用合适的电容或搭配合适的电感进行电路的品质因数匹配后，实现射频能量的高效率传输。在第三匹配电路和第四匹配电路中优先采用合适的电容或搭配合适的电感进行电路的品质因数宽带匹配后，实现通信信号和反馈信号的高速率传输。同时，还通过采用双重降噪技术来降低射频能量对通信信号和反馈信号的干扰，保证通信信号和反馈信号信号的正常传输。所述双重降噪包括第一次降噪和第二次降噪。第一次降噪，主要使用线圈的磁通量对消原理，通过特殊的线圈绕制方式，降低射频能量在传输通道中传输时对通信信号和反馈信号的干扰。第二次降噪，通过陷波电路的作用，对辐射到体外通信单元和体内通信单元中的射频能量进行衰减，降低射频能量对通信信号和反馈信号在传输过程中的干扰。此外，多线圈天线系统还根据由第一通信装置和第二通信装置所构成的闭环回路来调节在体内的第二通信装置出现微动时造成射频能量传输的变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中多线圈天线系统的电路框图；

图2是图1所示多线圈天线系统的第一通信装置的结构示意图；

图3是图1所示多线圈天线系统的第二通信装置的结构示意图；

图4是图1所示多线圈天线系统的传输通道的结构示意图；

图5是图2所示第一通信装置线圈的结构示意图；

图6是图3所示第二通信装置线圈的结构示意图；

图7是本发明实施案例提供的一种陷波电路的结构示意图；

图8是本发明实施案例提供的一种能量匹配电路的结构示意图；

图9是本发明实施案例提供的另一种能量匹配电路的结构示意图；

图10是图1所示多线圈天线系统的线圈微动调节的流程图；

图11是图7所示陷波电路对信号频率的衰减测试曲线图；

图12是三个不同频点下的信号天线回波损耗测试曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图，具体说明植入式医疗设备中多线圈天线系统的电路结构及其工作过程。

请参阅图1，其为本发明实施例提供的一种多线圈天线系统的电路框图。如图1所示，多线圈天线系统10包括第一通信装置100和第二通信装置200。

第一通信装置100置于体外，其作为体外设备以无线的方式向第二通信装置200传输射频能量和通信信号，并接收第二通信装置200的反馈信号。

第二通信装置200置于体内，其作用植入设备以无线的方式接收第一通信装置100的射频能量和通信信号，并向第一通信装置100传输反馈信号。

例如，盲人的视网膜植入系统中，第一通信装置100可以提供在体外采集的视频信息作为通信信号，以及提供在体内的第二通信装置200工作所需的射频能量，并将这两种信号通过无线的方式进行传输。体内的第二通信装置200就可以根据接收到的射频能量和通信信号来触发相应的视网膜细胞，达到获取视觉信息的目的。同时，由于受到眼球转动的影响，位于体内的第二通信装置200会轻微移动，引起传输至第二通信装置200的射频能量的变化，第二通信装置200就可以根据这种位移变化向体外的第一通信装置100传输反馈信号，使第一通信装置100能够实时调整射频能量和通信信号的发射功率，从而减少体内装置的功率变化，而且还可以实现体外设备与体内的植入式设备之间进行双向无线通讯。眼球转动时，造成了体内磁通量对消的失配，引起干扰提高，通过双重降噪的电路部分，从而降低了能量的干扰。

本发明实施例中，第一通信装置100能够以无线的方式向第二通信装置200传输射频能量和通信信号，使第二通信装置200能够根据接收到的射频能量和通信信号输出相应的触发信号至体内组织。所述体内组织例如可以为位于眼部的视网膜细胞，以触发体内组织产生反应。同时，当位于体内的第二通信装置200的位移发生变化时，如位置发生微动时，传输至第二通信装置200上的射频能量也会随着变化，第二通信装置200就可以根据这种变化向体外的第一通信装置100传输反馈信号，使第一通信装置100能够调整射频能量和通信信号的发射功率，从而减少体内装置的功率变化。进而实现高效率的能量传输和高速率的双向无线通信。

具体的，请参看图1所示，第一通信装置100包括体外电路控制单元101、体外能量单元102以及体外通信单元103。

体外电路控制单元101用于控制体外能量单元102和体外通信单元103输出预设的射频能量和通信信号。具体为，体外电路控制单元101输出能量控制信号至体外能量单元102，以控制该体外能量单元102输出预设的射频能量；体外电路控制单元101输出通信控制信号至体外通信单元103，以控制该体外通信单元103输出预设的通信控制信号。体外电路控制单元101还可以根据接收到的反馈信号实时调整射频能量和通信信号的输出功率。

体外能量单元102电性连接于体外电路控制单元101，用于接收体外电路控制单元101输出的能量控制信号，并根据能量控制信号的作用输出射频能量。

体外通信单元103电性连接于体外电路控制单元101，用于接收体外电路控制单元101输出的通信控制信号，并根据通信控制信号的作用输出通信信号。同时，体外通信单元103也用于接收第二通信装置200输出的反馈信号，并将其传输至体外电路控制单元101。

在一实施例中，第二通信装置200包括体内电路控制单元201、体内能量单元202以及体内通信单元203。其中，体内能量单元202和体内通信单元203均与所述体内电路控制单元201电性连接。

体内能量单元202以无线的方式接收体外能量单元102输出的射频能量，并对所述射频能量进行匹配以提升射频能量的传输效率，再对其进行整流滤波处理后传输至体内电路控制单元201。

体内通信单元203以无线的方式接收体外通信单元103输出的通信信号，并对所述通信信号进行匹配以提升通信信号的传输速率，再对辐射到体内通信单元203中的射频能量进行衰减以降低射频能量对通信信号的干扰，再对其进行调制解调后传输至体内电路控制单元201。同时，体内通信单元203也用于接收体内电路控制单元201输出的响应信号，并根据响应信号的作用输出反馈信号至第一通信装置100的体外通信单元103，实现了第一通信装置100与第二通信装置200之前高速率的双向无线通信。

体内电路控制单元201用于接收体内能量单元202传输的射频能量和体内通信单元203传输的通信信号，并根据射频能量和通信信号输出相应的触发信号至体内组织。同时，当第二通信装置200发生位移变化而引起射频能量的变化时，体内电路控制单元201也会输出响应信号至体内通信单元203。

本发明实施例中，多线圈天线系统10通过体外能量单元102和体内能量单元202实现射频能量的高效率传输，通过体外通信单元103和体内通信单元203实现通信信号和反馈信号的高速率传输，即高速率的双向无线通信。

具体的，请参阅图2，其为图2是图1所示多线圈天线系统的第一通信装置的结构示意图。如图2所示，体外能量单元102包括能量射频单元1021、第一匹配电路1022以及第一线圈l1。其中，能量射频单元1021、第一匹配电路1022以及第一线圈l1依次电性连接。

其中，体外电路控制单元101输出的能量控制信号使能量射频单元1021发射出射频能量。而第一匹配电路1022通过优先采用合适的电容或搭配合适的电感进行电路的高品质因数匹配后，提升了射频能量的传输效率，通过第一线圈l1将射频能量以无线的方式传输至体内能量单元202。

体外通信单元103包括通信射频单元1031、第一陷波电路1032、第三匹配电路1033以及第三线圈l3。其中，通信射频单元1031、第一陷波电路1032、第三匹配电路1033以及第三线圈l3依次电性连接。

其中，体外电路控制单元101输出的通信控制信号使通信射频单元1031发射相应的通信信号。第一陷波电路1032接收通信信号，则能够将辐射到体外通信单元103中的射频能量进行衰减，减少射频能量对通信信号的干扰。而第三匹配电路1033通过采用合适的电容或电感进行电路的低品质因数宽带匹配后，提升了通信信号的带宽和传输速率，通过第三线圈l3将通信信号以无线的方式传输至体内通信单元203。

此外，也由第三线圈l3以无线的方式接收反馈信号，再经第三匹配电路1033、第一陷波电路1032和通信射频单元1031传输至体外电路控制单元101。

具体的，请参阅图3，其为图1所示多线圈天线系统的第二通信装置的结构示意图。如图3所示，体内能量单元202包括第二线圈l2、第二匹配电路2021以及整流滤波单元2022。其中，第二线圈l2、第二匹配电路2021以及整流滤波单元2022依次电性连接。

其中，由第二线圈l2以无线的方式接收体外能量单元102输出的射频能量，并将其传输至第二匹配电路2021。而第二匹配电路2021通过采用合适的电容或电感进行电路的高品质因数匹配后，提升了射频能量的传输效率，再经整流滤波单元2022对射频能量的整流滤波处理后，将射频能量传输至体内电路控制单元201，为第二通信装置200提供能量。

体内通信单元203包括第四线圈l4、第四匹配电路2031、第二陷波电路2032以及调制解调单元2033。其中，第四线圈l4、第四匹配电路2031、第二陷波电路2032以及调制解调单元2033依次电性连接。

其中，由第四线圈l4以无线的方式接收体外通信单元103输出的通信信号，并将其传输至第四匹配电路2031。而第四匹配电路2031通过采用合适的电容或电感进行电路的低品质因数宽带匹配后，提升了通信信号传输速率，再经第二陷波电路2032对辐射到体内通信单元203中的射频能量进行衰减，减少射频能量对通信信号的干扰，后经调制解调单元2033对通信信号进行调制解调处理后，将通信信号传输至体内电路控制单元201。

此外，反馈信号也能通过调制解调单元2033、第二陷波电路2032、第四匹配电路2031传输后，再经第四线圈l4以无线的方式传输至体外通信单元103。

本发明实施例中，多线圈天线系统10借助第一匹配电路1022和第二匹配电路2021通过优先采用合适的电容或搭配合适的电感进行电路的高品质因数匹配，实现射频能量的高效率传输，借助第三匹配电路1033和第四匹配电路2031通过采用合适的电容或电感进行电路的低品质因数宽带匹配，实现通信信号和反馈信号的高速率传输，并借助第一陷波电路1032和第二陷波电路2032降低射频能量对通信信号和反馈信号的干扰。

进一步的，请参阅图4，其为图1所示多线圈天线系统的传输通道的结构示意图。如图4所示，射频能量、通信信号以及反馈信号在第一通信装置100和第二通信装置200之间的双向无线传输均以由第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3以及第四线圈l4构成的传输通道来实现，进而实现体外设备与体内的植入式设备之间进行高效率的射频能量传递和高速率的双向无线通信。即第一线圈l1与第二线圈l2构成能量通道来传输射频能量，第三线圈l3和第四线圈l4构成信号通道来传输通信信号和反馈信号。同时，可选择的加入能量中继线圈l5，用于提升效率，本发明实施例不做具体限定。

本发明实施例在信号的传输过程中，线圈之间相互耦合，其耦合关系如表1所示：

表1线圈耦合关系表

如表1所示，线圈耦合系数k13、k14、k24和k32会在通信信号和反馈信号的传输中进行干扰，而线圈耦合系数k12表示的则是射频能量的传递效率，k34表示的是通信信号和反馈信号的传输效率。因此，为了提升多线圈天线系统的信号传输效率，就需要降低线圈耦合系数k13、k14、k24和k32，同时尽可能提高线圈耦合系数k12，并使k34的值适中。

进一步的，本发明实施例在第一通信装置100和第二通信装置200距离确定的情况下，通过将第一线圈l1与第二线圈l2正面相对应的方式，使第二线圈l2处于第一线圈l1的投影中心，从而提升线圈耦合系数k12，并在此前提下，使k34处于一个合理的耦合系数范围内。

同时，本发明实施例借助磁通量对消的方法来降低线圈耦合系数k13、k14、k24和k32，从而降低射频能量对通信信号和反馈信号在传输过程中的干扰。

为了解决植入式医疗器械，体外部向体内部高效率的能量传递，高速率的双向无线通讯，并降低能量对无线通讯的干扰，特别是对体内无线通讯的干扰，本发明最少需要4个线圈和匹配电路及陷波电路，线圈2个在体外，2个在体内；l1为体外能量发送线圈，l2为体内能量接收线圈，l3为体外无线通讯线圈，l4为体内无线通讯线圈，可选能量的中继线圈l5，可以安装到体外或体内，为了减少结构复杂性、技术实施的复杂性、手术的复杂性，通常可以不用。可以理解，在其他实施例中，所述第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3、第四线圈l4均可以是由多个子线圈串联构成的线圈组。

具体的，请参阅图5，其为图2所示第一通信装置线圈的结构示意图。如图5所示，第一通信装置100内的线圈包括第一线圈l1和第三线圈l3，其中，粗线为第一线圈l1，细线为第三线圈l3，二者均为多匝绕制，第三线圈l3在第一线圈l1的外围。同时，第一线圈l1和第三线圈l3与第一通信装置100的结构共形，构成第一共形天线。此处，所述第一共形天线指的是第一线圈l1靠近第一通信装置100的中心位置，第三线圈l3沿着第一通信装置100的周边进行线圈的绕制。此外，由于第一通信装置100具有一定的曲面，第一线圈l1和第三线圈l3根据体外产品的结构整体上也设置为具有一定弧度的曲面线圈结构。线圈与结构共形，充分使用了包装结构的有效部分，有利于信号线圈电感值的提高，能量线圈高品质因数的有载匹配稳定，从而构成共形天线。

其中，第一线圈l1为具有良好导电率的多股金属(通常为铜、银、合金等)细线构成的利磁线，金属细线直径由工作频率决定。在一实施例中，金属细线外覆盖绝缘材料。

第一线圈l1通常绕制成规则形状或其它形状，并要求在工作的频率下，品质因数的值尽可能的高。并可选择性的在第一线圈l1上贴一层磁性损耗较小，且磁导率合适的磁性材料，用于改善射频能量天线的方向性，从而提高射频能量的无线传输效率。

第三线圈l3的材料与第一线圈l1类似，外形结构根据第一通信装置100的结构设计来规划，其尺寸比第一线圈l1大，且内部的部分面积与第一线圈l1重叠。

进一步的，由第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3以及第四线圈l4构成的传输通道在正常工作过程中，第一线圈l1和第二线圈l2会在第三线圈l3的重叠面积处产生正向的磁通量l1c+和l2c+。同时，第一线圈l1会在第三线圈l3的非重叠面积处产生反向的磁通量l1a-和l1b-，第二线圈l2会在第三线圈l3的非重叠面积处产生反向的磁通量l2a-和l2b-。

本发明实施例借助调节第三线圈l3上下两条利磁线的距离d或移动线圈位置等其他的方法，以调节重叠面积的大小，使得第一线圈l1和第二线圈l2在第三线圈l3上产生的正向磁通量与第一线圈l1和第二线圈l2在第三线圈l3上产生的反向磁通量作差值运算后的得到的结果在预定范围内。即l1c+和l2c+之和与l1a-、l1b-、l2a-和l2b-之和作差值运算后的得到的结果在预定范围内，达到磁通量对消的目的，进而降低线圈耦合系数k13和k23。本实施例中，预定范围为-0.01～0.01，本实施例不做限定。

请参阅图6，其为图3所示第二通信装置线圈的结构示意图。如图6所示，第二通信装置200内的线圈包括第二线圈l2和第四线圈l4，其中，粗线为第二线圈l2，细线为第四线圈l4，二者均为多匝绕制，第四线圈l4在第二线圈l2的外围。同时，第二线圈l2和第四线圈l4与第二通信装置200的结构共形，构成第二共形天线。此处，所述第二共形天线指的是第二线圈l2靠近第二通信装置200的封装体，第四线圈l4沿着第二通信装置200的边沿进行线圈的绕制。此外，由于第二通信装置200具有一定的曲面，第二线圈l2根据第二通信装置200的结构整体上也设置为具有一定弧度的曲面线圈结构，第四线圈l4则需要能够根据结构实行扭曲和弯转。线圈与结构共形，充分使用了包装结构的有效部分，特别是体内空间受限的情况下，有利于信号线圈电感值的提高，能量线圈的高品质因数有载匹配下的稳定，从而构成共形天线。

其中，第二线圈l2为由符合生物兼容性的金属材料(如金、铂、合金等)构成的单股金属线或多股金属线构成的利磁线，每股金属线需要涂生物兼容性的绝缘层或复合绝缘层(如parylene、ptfe、sio2等或复合涂层)，由于第二通信装置200的体积较小，第二线圈l2体积和重量级较小，由体内安装部位来决定，绕制的线圈在工作频段下品质因数的值尽可能的高。

第四线圈l4的材料、绝缘性、生物兼容性以及加工工艺与第二线圈l2类似，其外形根据结构来规划，外形轮廓与结构共形，匝数固定后，尽可能的提高外部的包围面积，从而提高电感值，其尺寸比第二线圈l2大，内部的部分面积与l1重叠。

进一步的，由第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3以及第四线圈l4构成的传输通道在正常工作过程中，第一线圈l1和第二线圈l2会在第四线圈l4的重叠面积处产生正向的磁通量l1d+和l2c+，同时，第二线圈l2会在第四线圈l4的非重叠面积处产生反向的磁通量l2a-和l2b-，而由于外部线圈的尺寸较大，使得第四线圈l4基本处在第一线圈l1的投影范围内，使得第一线圈l1会在第四线圈l4的非重叠面积处产生正向的磁通量l1e+和l1f+。

本发明实施例借助调节第四线圈l4上下两条利磁线的距离d1或移动线圈位置等其他的方法，以调节重叠面积的大小，使得第一线圈l1和第二线圈l2在第四线圈l4上产生的正向磁通量与第二线圈l2在第四线圈l4上产生的反向磁通量作差值运算后的得到的结果在预定范围内，即l1d+、l2c+、l1e+以及l1f+之和与l2a-和l2b-之和作差值运算后的得到的结果在预定范围内，达到磁通量对消的目的，进而降低线圈耦合系数k14和k24。本实施例中，预定范围为-0.01～0.01，本实施例不做限定。

本发明实施例将图5和图6所示的线圈绕制方式和线圈位置设计应用于第一通信装置100和第二通信装置200的线圈中，具体的，第一线圈l1和第三线圈l3与第一通信装置100结构共形，第二线圈l2和第四线圈l4与第二通信装置200结构共形，使第一通信装置100与第二通信装置200内的结构空间得到充分利用，提升了产品内部空间的利用率，并在此基础上，通过合适的线圈位置设计实现磁通量对消，降低射频能量在传输通道中传输时对通信信号和反馈信号的干扰。

对通信信号和反馈信号的干扰还包括辐射到体外通信单元103和体内通信单元203的射频能量，本发明实施例通过设置第一陷波电路1032和第二陷波电路2032对这种干扰进行衰减。

具体的，请参阅图7，其为本发明实施例提供的一种陷波电路的结构示意图。如图7所示，该电路包括第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第六电感l6、第三节点c、第四节点d、信号通道第一连接端l、信号通道第二连接端n、信号匹配电路第一连接端m以及信号匹配电路第二连接端q。

其中，第五电容c5的一端电性连接于信号通道第一连接端l，第五电容c5的另一端电性连接于第三节点c。

信号通道第二连接端n电性连接于第四节点d，信号匹配电路第二连接端q电性连接于第四节点d。

第六电容c6的一端电性连接于第三节点c，第六电容c6的另一端电性连接于信号匹配电路第一连接端m。

第七电容c7的一端电性连接于第三节点c，第七电容c7的另一端电性连接于第六电感l6的一端，第六电感l6的另一端电性连接于第四节点d。

本发明实施例中，第一陷波电路1032和第二陷波电路2032包括图7所示的陷波电路，并通过对辐射到体外通信单元103和体内通信单元203中的射频能量进行衰减，降低射频能量对通信信号和反馈信号在传输过程中的干扰。

进一步的，本发明实施例所应用的陷波电路并不仅限于在图7中所展示，例如，可以将第七电容c7和第六电感l6互换位置形成新的陷波电路，或将拓扑结构改为差分结构形成新的陷波电路，或将图7所示的陷波电路修改为由有源器件搭建陷波电路，或使用无源器件搭建的多阶陷波电路，或增加陷波的级数等等电路变形，都可以应用到第一陷波电路1032和第二陷波电路2032中。

本发明实施例通过采用双重降噪技术来降低射频能量对通信信号和反馈信号的干扰，保证通信信号和反馈信号信号的正常传输，即在信号通道内进行了两次对射频能量的降噪处理。所述双重降噪技术包括第一重降噪和第二重降噪。第一重降噪，主要使用线圈的磁通量对消原理，通过特殊的线圈绕制方式，降低射频能量在传输通道中传输时对通信信号和反馈信号的干扰。第二重降噪，通过陷波电路的作用，对辐射到体外通信单元103和体内通信单元203中的射频能量进行衰减，降低射频能量对通信信号和反馈信号在传输过程中的干扰。

本发明实施例通过在第一匹配电路1022和第二匹配电路2021中采用合适的电容(优选)或电感进行电路的高品质因数匹配后，实现射频能量的高效率传输。并且通过在第三匹配电路1033和第四匹配电路2031中采用合适的电容或电感进行电路的低品质因数宽带匹配后，实现通信信号和反馈信号的高速率传输。

具体的，请参阅图8，其为本发明实施例提供的一种能量匹配电路的结构示意图。如图8所示，该能量匹配电路包括第一电容c1、第二电容c2、第一节点a、射频能量第一连接端x、射频能量第二连接端y、能量线圈第一连接端g以及能量线圈第二连接端h。

其中，第一电容c1的一端电性连接于射频能量第一连接端x，第一电容c1的另一端电性连接于第一节点a。

射频能量第二连接端y电性连接于第一节点a，能量线圈第二连接端h电性连接于第一节点a。

第二电容c2的一端电性连接于射频能量第一连接端x，第二电容c2的另一端电性连接于能量线圈第一连接端g。

请参阅图9，其为本发明实施例提供的另一种能量匹配电路的结构示意图。如图9所示，该能量匹配电路包括第三电容c3、第四电容c4、第二节点b、射频能量第一连接端x、射频能量第二连接端y、能量线圈第一连接端g以及能量线圈第二连接端h。

其中，第四电容c4的一端电性连接于射频能量第一连接端x，第四电容c4的另一端电性连接于第二节点b。

射频能量第二连接端y电性连接于第二节点b，能量线圈第二连接端h电性连接于第二节点b。

第三电容c3的一端电性连接于射频能量第一连接端x，第三电容c3的另一端电性连接于能量线圈第一连接端g。

本发明实施例中，第一匹配电路1021和第二匹配电路2021包括图8或图9所示的能量匹配电路，并通过窄带高品质因数的匹配方式，使第一线圈l1和第二线圈l2接近射频能量传递频率f1，进而提升射频能量的传递效率。

进一步的，本发明实施例根据数据速率、编码、调制方式，计算出通讯带宽，再根据数据通信频率f2，计算出有载品质因数的值，最后根据负载将低品质因数的匹配方式应用于第三匹配电路1033和第四匹配电路2031，以实现通信信号和反馈信号传输的高速率和双向通讯。

在第一通信装置100和第二通信装置200进行信号传输的过程中，由于位于体内的第二通信装置200会出现位置的微小变动，进而影响到射频能量的传输，本发明实施例根据由第一通信装置100和第二通信装置200所构成的闭环回路，来调节线圈微动带来的射频能量变化。

具体的，请参阅图10，其为图1所示通讯电路的线圈微动调节的流程图。如图10所示，当第二通信装置200发生微动时，经整流滤波单元2022输出的射频能量会发生相应的变化，基于此，本发明实施例通过第一通信装置100和第二通信装置200构成的闭环控制回路实现线圈微动调节，其调节步骤包括：

s501、启动植入式医疗设备。

在本发明实施例中，当植入式医疗设备接收到输入的启动指令后，植入式医疗设备进行启动。

s502、记录经整流滤波单元输出的射频能量的数值。

记录体内电路控制单元201所接收的射频能量的数值。

s503、判断射频能量的变化是否超过阈值。

本发明实施例中，当判断射频能量的变化超过阈值时，将执行步骤s504，由第二通信装置200内的体内电路控制单元201记录该变化量。

本发明实施例中，当判断射频能量的变化没有超过阈值时，将结束微动调节步骤。

s504、由体内电路控制单元201记录该变化量。

s505、响应所述变化量以生成相应的反馈信号，并传输所述反馈信号至体外电路控制单元。

具体为，本发明实施例中，体内电路控制单元201根据变化量输出响应信号至体内通信单元203，之后，体内通信单元203根据响应信号输出相应的反馈信号至体外通信单元103，再由体外通信单元103传输反馈信号至体外电路控制单元101。

s506、体外电路控制单元101调整射频功率。

体外电路控制单元101根据接收到的反馈信号调整能量控制信号和通信控制信号的大小，从而达到调整的目的，减少体内功率变化。然后，对射频能量的变化进行下一次检测，判断射频能量的变化是否超过了阈值，即继续执行步骤s503。

本发明实施例设置具体实验对多线圈天线系统10的实际效果进行验证。

本发明实施例在第一线圈l1和第三线圈l3上使用由6根0.13mm的漆包线组成的利磁线，漆包线内部为无氧铜，或单晶铜，或镀银铜线。在第二线圈l2和第四线圈l4上使用0.13mm的高纯度金线，外层包裹6微米的parylene聚合物薄膜涂层加2微米sio2涂层，满足医疗器械的无菌标准和长期的可靠性。

其中，第一线圈l1绕40匝，第三线圈l3绕10匝，优先单层绕法，次之双层。第二线圈l2绕70匝5层，第四线圈l4绕10匝2层。且第二线圈l2和第四线圈l4总的表面积约为120平方毫米。

具体的，在射频能量传递频率f1为1mhz时，第一线圈l1和第二线圈l2的电感值范围在80uh～120uh之间，第一线圈l1的品质因数值大于100，第二线圈l2的品质因数值大于50。

在通信信号和反馈信号的数据通信频率f2为13.56mhz时，第三线圈l3和第四线圈l4的电感值范围在2uh～7uh之间，其品质因数值在6～12之间，信道带宽为3mhz，使用30％的ask/ook调制解调方式，进行空中通信速率2mbps的调制解调。

进一步的，在图7所示的陷波电路中，第五电容c5和第六电容c6的容量为180pf，第七电容c7的容量为37pf，第六电感的电感值为650nh。

在上述对该多线圈天线系统的结构设置和数据设计基础上，本发明实施例进行了实验测试，以证明该多线圈天线系统的优良性，包括数据传输速率的测试、射频能量传递效率的测试、陷波电路对信号频率的衰减测试、不同数据传输频率下的回波损耗测试。

其中，数据传输速率的测试是在以13.56mhz的数据传输频率为中心，信道带宽为3mhz，使用30％的ask/ook调制解调方式，测得此时的数据传输速率为2mbps。

射频能量传递效率的测试是在在第二通信装置200的植入深度为8毫米前提下，当第一通信装置100与第二通信装置200之间的空气间距为10毫米完成线圈配对后，天线之间射频能量传递效率可达到90％。当第一通信装置100与第二通信装置200之间的猪眼表面与眼球间距为13毫米完成线圈配对后，射频能量传递效率仍可达到24％，且猪眼球体内温度的变换小于1摄氏度。

请参阅图11，其为图7所示陷波电路对信号频率的衰减测试曲线图。如图11所示，陷波电路对信号频率的衰减测试包括对射频能量传递频率f1和数据通信频率f2的衰减测试，其中，其对射频能量传递频率f1实现大于40db的衰减，并对数据通信频率f2产生小于1db的衰减，降低了射频能量对数据传输过程的干扰。

请参阅图12，其为三种不同频率下的回波损耗测试曲线图。如图12所示，在所述数据通信频率f2为13.56mhz时，其回波损耗为-19.207db。在所述数据传输频率f2为12.56mhz时，其回波损耗为-7.3375db。在所述数据通信频率f2为14.56mhz时，其回波损耗为-11.487db。在这三种不同频率中，以在数据通信频率f2为13.56mhz时的回波损耗最小，相较于其他两者，表现最佳。

与现有技术相比，本发明实施例通过在第一匹配电路1022和第二匹配电路2021中优先采用合适的电容或搭配合适的电感进行电路的高品质因数匹配后，实现射频能量的高效率传输。在第三匹配电路1033和第四匹配电路2031中采用合适的电容或电感进行电路的低品质因数宽带匹配后，实现通信信号和反馈信号的高速率传输。同时，还通过采用双重降噪技术来降低射频能量对通信信号和反馈信号的干扰，保证通信信号和反馈信号信号的正常传输。第一次降噪，主要使用线圈的磁通量对消原理，通过特殊的线圈绕制方式，降低射频能量在传输通道中传输时对通信信号和反馈信号的干扰。第二次降噪，通过陷波电路的作用，对辐射到体外通信单元103和体内通信单元203中的射频能量进行衰减，降低射频能量对通信信号和反馈信号在传输过程中的干扰。此外，多线圈天线系统10还根据由第一通信装置100和第二通信装置200所构成的闭环回路来调节在体内的第二通信装置200出现微动时造成信号传输效率的变化。

以上对本发明实施例提供的一种多线圈天线系统及植入式医疗设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。