多线圈天线系统及植入式医疗设备的制作方法

文档序号:19382298发布日期:2019-12-11 00:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多线圈天线系统,其特征在于,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。

2.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一共形天线包括:

所述第一线圈位于所述第一通信装置的结构中心,所述第三线圈位于所述第一通信装置的结构周边边缘,所述第三线圈位于所述第一线圈外围。

3.根据权利要求2所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第三线圈上有第一重叠区域和第一非重叠区域,且在所述第一重叠区域产生的磁通量与在所述第一非重叠区域产生的磁通量作差值运算后的得到的结果在预定范围内。

4.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第二共形天线包括:

第二线圈位于所述第二通信装置的结构中心,所述第四线圈位于所述第二通信装置的结构周边边缘,所述第四线圈位于所述第二线圈的外围。

5.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第二线圈和所述第四线圈均由符合生物兼容性的金属材料构成的单股金属线或多股金属线构成的利磁线,每股金属线均在表面覆有生物兼容性的绝缘层或复合绝缘层。

6.根据权利要求4所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第四线圈上有第二重叠区域和第二非重叠区域,且在所述第二重叠区域产生的磁通量与在所述第二非重叠区域产生的磁通量作差值运算后的得到的结果在所述预定范围内。

7.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一通信装置和所述第二通信装置距离确定的情况下,所述第一线圈与所述第二线圈的正面相对应,使所述第二线圈处于所述第一线圈的投影中心。

8.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈以及所述第四线圈均分别为由多个子线圈串联构成的线圈组。

9.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一通信装置包括体外电路控制单元、体外能量单元与体外通信单元,其中,

所述体外电路控制单元用于控制所述体外能量单元和所述体外通信单元输出预设的射频能量和通信信号,所述体外电路控制单元根据接收到的反馈信号调整射频能量和通信信号的输出功率;

所述体外能量单元电性连接于所述体外电路控制单元,用于接收所述体外电路控制单元输出的能量控制信号,并根据所述能量控制信号的作用输出所述射频能量;

所述体外通信单元电性连接于所述体外电路控制单元,用于接收所述体外电路控制单元输出的通信控制信号,并根据所述通信控制信号的作用输出所述通信信号;

所述体外通信单元也用于接收所述第二通信装置输出的所述反馈信号并传输至所述体外电路控制单元。

10.根据权利要求9所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述体外能量单元包括能量射频单元、第一匹配电路以及第一线圈,其中,所述能量射频单元、所述第一匹配电路以及所述第一线圈依次电性连接,

所述体外电路控制单元输出的所述能量控制信号使所述能量射频单元发射出所述射频能量,所述第一匹配电路执行所述品质因数匹配后,通过所述第一线圈将所述射频能量以无线的方式传输至所述体内能量单元。

11.根据权利要求9所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述体外通信单元包括通信射频单元、第一陷波电路、第三匹配电路以及第三线圈,其中,所述通信射频单元、所述第一陷波电路、所述第三匹配电路以及所述第三线圈依次电性连接,所述第一共性天线与所述第一陷波电路共同作用形成两次对射频能量的降噪处理;

所述体外电路控制单元输出的通信控制信号使通信射频单元发射出通信信号,所述第一陷波电路接收通信信号,用于衰减辐射到体外通信单元中的射频能量,所述第三匹配电路用于执行品质因数宽带匹配后,通过所述第三线圈将通信信号以无线的方式传输至体内通信单元;

所述第三线圈以无线的方式接收所述反馈信号,再经所述第三匹配电路、所述第一陷波电路和所述通信射频单元传输至所述体外电路控制单元。

12.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第二通信装置包括体内电路控制单元、体内能量单元与体内通信单元,其中,

所述体内能量单元以无线的方式接收所述射频能量并传输至所述体内电路控制单元;

所述体内通信单元以无线的方式接收所述通信信号并传输至所述体内电路控制单元;

所述体内通信单元用于接收所述体内电路控制单元输出的响应信号,并根据响应信号的作用输出反馈信号;

所述体内电路控制单元用于接收所述体内能量单元传输的所述射频能量和所述体内通信单元传输的所述通信信号,并根据所述射频能量和所述通信信号输出触发信号至体内组织,以触发体内组织产生反应;

当所述第二通信装置发生微动引起射频能量的变化时,所述体内电路控制单元输出所述响应信号至所述体内通信单元。

13.根据权利要求12所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述体内能量单元包括第二线圈、第二匹配电路以及整流滤波单元,其中,所述第二线圈、所述第二匹配电路以及所述整流滤波单元依次电性连接,

所述第二线圈以无线的方式接收所述体外能量单元输出的射频能量并传输至所述第二匹配电路,所述第二匹配电路执行所述品质因数匹配后经所述整流滤波单元对所述射频能量的整流滤波处理,将所述射频能量传输至所述体内电路控制单元为所述第二通信装置提供能量。

14.根据权利要求12所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述体内通信单元包括第四线圈、第四匹配电路、第二陷波电路以及调制解调单元,其中,所述第四线圈、第四匹配电路、第二陷波电路以及调制解调单元依次电性连接,所述第二共形天线与所述第二陷波电路共同作用对射频能量形成两次降噪处理;

所述第四线圈以无线的方式接收所述体外通信单元输出的所述射频能量并传输至所述第四匹配电路,所述第四匹配电路执行所述品质因数宽带匹配后,所述第二陷波电路衰减辐射到体内通信单元中的射频能量,所述调制解调单元对通信信号进行调制解调处理后将所述通信信号传输至所述体内电路控制单元;

所述反馈信号通过所述调制解调单元、所述第二陷波电路、所述第四匹配电路传输后,所述第四线圈以无线的方式将所述反馈信号传输至所述体外通信单元。

15.根据权利要求10-14任意一项所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一匹配电路和所述第二匹配电路均分别包括第一基本匹配电路,所述第一基本匹配电路包括第一电容、第二电容、射频能量第一连接端、射频能量第二连接端、能量线圈第一连接端,以及能量线圈第二连接端,其中,

所述第一电容的一端电性连接于所述射频能量第一连接端,所述第一电容的另一端电性连接于第一节点;

所述射频能量第二连接端电性连接于所述第一节点,所述能量线圈第二连接端电性连接于所述第一节点;

所述第二电容的一端电性连接于射频能量所述第一连接端,所述第二电容的另一端电性连接于所述能量线圈第一连接端。

16.根据权利要求10-14任意一项所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一匹配电路和所述第二匹配电路由第二基本匹配电路构成,所述第二基本匹配电路包括第三电容、第四电容、射频能量第一连接端、射频能量第二连接端、能量线圈第一连接端以及能量线圈第二连接端,其中,

所述第四电容的一端电性连接于所述射频能量第一连接端,所述第四电容的另一端电性连接于第二节点;

所述射频能量第二连接端电性连接于所述第二节点,所述能量线圈第二连接端电性连接于所述第二节点;

所述第三电容的一端电性连接于所述射频能量第一连接端,所述第三电容的另一端电性连接于所述能量线圈第一连接端。

17.根据权利要求11-14任意一项所述的多线圈天线系统,其特征在于,根据数据传输速率、编码、调制方式、数据传输频率以及负载设置所述第三匹配电路和所述第四匹配电路的电性参数。

18.根据权利要求11-14任意一项所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一陷波电路和所述第二陷波电路均分别包括第一基本陷波电路,所述第一基本陷波电路包括第五电容、第六电容、第七电容、第六电感、信号通道第一连接端、信号通道第二连接端、信号匹配电路第一连接端以及信号匹配电路第二连接端,其中,

所述第五电容的一端电性连接于所述信号通道第一连接端,所述第五电容的另一端电性连接于第三节点;

所述数据通道第二连接端电性连接于第四节点,所述信号匹配电路第二连接端电性连接于所述第四节点;

所述第六电容的一端电性连接于所述第三节点,所述第六电容的另一端电性连接于所述信号匹配电路第一连接端;

所述第七电容的一端电性连接于所述第三节点,所述第七电容的另一端电性连接于所述第六电感的一端,所述第六电感的另一端电性连接于所述第四节点。

19.根据权利要求11-14任意一项所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一陷波电路和所述第二陷波电路均分别包括第二基本陷波电路,所述第一基本陷波电路包括第五电容、第六电容、第七电容、第六电感、信号通道第一连接端、信号通道第二连接端、信号匹配电路第一连接端以及信号匹配电路第二连接端,其中,

所述第五电容的一端电性连接于所述信号通道第一连接端,所述第五电容的另一端电性连接于第三节点;

所述数据通道第二连接端电性连接于第四节点,所述信号匹配电路第二连接端电性连接于所述第四节点;

所述第六电容的一端电性连接于所述第三节点,所述第六电容的另一端电性连接于所述信号匹配电路第一连接端;

所述第六电感的一端电性连接于所述第三节点,所述第六电感的另一端电性连接于所述第七电容的一端,所述第七电容的另一端电性连接于所述第四节点。

20.根据权利要求11-14所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一基本陷波电路包括由无源器件构成的多阶馅波电路。

21.根据权利要求11-14所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述第一基本陷波电路包括由有源器件构成的馅波电路。

22.根据权利要求1所述的多线圈天线系统,其特征在于,所述多线圈天线上电启动后所述体内电路控制单元记录所述射频能量的数值;

所述体内电路控制单元判断所述射频能量的变化是否超过阈值;

若所述射频能量的变化超过阈值,所述体内电路控制单元记录该变化量信号;

所述体内电路控制单元根据所述变化量信号输出所述响应信号至所述体内通信单元,所述体内通信单元根据所述响应信号输出反馈信号至体外通信单元,再由所述体外通信单元传输反馈信号至体外电路控制单元;

所述体外电路控制单元根据所述反馈信号,调整输出所述能量控制信号和通信控制信号的功率大小。

23.一种植入式医疗设备,其特征在于,包括如权利要求1-22项任意一项所述的多线圈天线系统。


技术总结
本发明公开一种多线圈天线系统,包括双向无线通信的第一通信装置和第二通信装置。其中,第一通信装置置于体外,包括由第一线圈和第三线圈构成的第一共形天线,第二通信装置置于体内,包括由第二线圈和第四线圈构成的第二共形天线且具有生物兼容性。第一线圈与对应的第二线圈相耦合形成能量通道,第三线圈与对应的第四线圈相耦合形成信号通道,并在信号通道执行两次降噪处理。第一通信装置分别通过能量通道和信号通道向第二通信装置传输射频能量和通信信号,第二通信装置接收射频能量和通信信号,并根据射频能量和通信信号由信号通道输出相应的反馈信号至第一通信装置。本发明还进一步公开了包括前述多线圈天线系统的植入式医疗设备。

技术研发人员:肜新伟;于峰崎;吴天准
受保护的技术使用者:中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日:2019.09.27
技术公布日:2019.12.10
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