本實用新型屬于移動醫(yī)療無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于移動醫(yī)療的寬頻植入式人體天線。

背景技術(shù)：

近些年來，社會人口老齡化不斷加劇，亞健康狀態(tài)人群不斷增加等所帶來的健康問題逐漸成為社會關(guān)注的重點。與此同時，伴隨著社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和社會生活品質(zhì)的不斷提升，人們對醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量也有了更高的要求，這將促使社會改進和提高醫(yī)療保健服務(wù)的水平。而現(xiàn)代社會變遷過程中卻產(chǎn)生醫(yī)療服務(wù)資源匱乏和分配不均等現(xiàn)象，醫(yī)生與病人面對面式的傳統(tǒng)診療模式已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需要。為了能夠突破時間和空間范圍的限制，進而對醫(yī)療服務(wù)資源進行更加合理地分配和管理，提高診斷和治療水平，同時降低醫(yī)療時間和成本，更好地為大眾隨時隨地享受醫(yī)療保健提供服務(wù)，移動醫(yī)療技術(shù)逐漸受到現(xiàn)代社會的廣泛關(guān)注。移動醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展促使植入式醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)。通過植入式醫(yī)療設(shè)備不僅能夠讓醫(yī)務(wù)工作者實時測量、獲取生命體的生理信息，為疾病預(yù)防、診斷與治療提供信息幫助，同時也能夠為患者提供更加舒適的治療服務(wù)。為了能夠在體外獲得體內(nèi)植入式醫(yī)療設(shè)備所采集到的生理信息或者在體外發(fā)送治療信號給體內(nèi)植入式醫(yī)療設(shè)備，需要體內(nèi)外兩種不同的設(shè)備之間能夠進行可靠地無線通信。而天線作為植入式醫(yī)療設(shè)備與體外設(shè)備進行無線通信的關(guān)鍵器件，影響著生物醫(yī)學信號的傳輸，性能優(yōu)良的植入式天線將提升整個移動醫(yī)療系統(tǒng)的安全性和可靠性。

采用天線作為無線通信器件是植入式醫(yī)療設(shè)備與體外設(shè)備實現(xiàn)可靠通信的一種有效的解決方式，然而植入式天線的設(shè)計與我們傳統(tǒng)使用的天線設(shè)備不同。由于天線需要植入到人體內(nèi)部，體內(nèi)不同的生物組織不僅形態(tài)各異，而且電磁特性也不同，會隨著頻率、溫度和含水量等的變化而改變。天線的位置、取向也會隨著人體的運動而產(chǎn)生變化。這些特性共同構(gòu)成了植入式天線復(fù)雜的工作環(huán)境。除了要考慮人體對天線性能的影響外，設(shè)計植入式天線時還必須考慮生物兼容性、小型化、低功耗以及安全性等因素。這些限制也加大了植入式天線的設(shè)計難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供一種應(yīng)用于移動醫(yī)療的寬頻植入式人體天線。

本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于移動醫(yī)療的寬頻植入式人體天線，包括天線結(jié)構(gòu)、同軸饋電結(jié)構(gòu)及生物兼容鍍膜結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)由輻射金屬貼片、金屬地板貼片、介質(zhì)基板和短路探針構(gòu)成，所述輻射金屬貼片及金屬地板貼片分別位于介質(zhì)基板的上下表面，所述短路探針用于連接輻射金屬貼片及金屬地板。

所述天線結(jié)構(gòu)為四角是弧狀的方形結(jié)構(gòu)。

所述輻射金屬貼片采用微帶線結(jié)構(gòu)，所述微帶線結(jié)構(gòu)是微帶線彎折構(gòu)成的平面正方形結(jié)構(gòu)。

所述短路探針為圓柱形結(jié)構(gòu)，半徑為0.5mm。

所述同軸饋電結(jié)構(gòu)由由特征阻抗為50Ω的同軸電纜構(gòu)成，所述同軸電纜內(nèi)芯半徑為0.4mm，同軸電纜內(nèi)芯與輻射金屬貼片連接，同軸電纜外表面與金屬地板貼片連接。

所述平面正方形結(jié)構(gòu)的邊長為9.42mm。

所述方形結(jié)構(gòu)的邊長為9.5mm，厚度為0.635mm。

所述生物兼容鍍膜結(jié)構(gòu)由包裹整個天線的膜層構(gòu)成，厚度為0.02mm。

本實用新型的有益效果：

(1)天線通過對微帶線進行彎折延長有效輻射電流路徑，減低天線的諧振頻，從而縮小天線的尺寸，相對于普通的微帶天線，天線尺寸更小，更有利于應(yīng)用于植入式醫(yī)療設(shè)備；

(2)在微帶天線的基礎(chǔ)上，天線通過加載短路探針增加諧振點的方式擴展天線的帶寬，確保天線在體內(nèi)環(huán)境(如，介電常數(shù))發(fā)生改變時仍能工作在頻帶范圍內(nèi)，從而使天線具有更好的魯棒性；

(3)對整幅天線采用生物相容材料進行鍍膜處理，避免人體的排異反應(yīng)，保護人體的安全。同時鍍膜的絕緣特性隔離了輻射貼片與具有導電性特性的生物組織接觸，防止由此產(chǎn)生的短路效應(yīng)；

(4)所設(shè)計的寬頻植入式天線具有小型化、低剖面、寬頻、高魯棒性和生物相容等特征.

(5)所設(shè)計的天線具有很好的方向性，向著體外的方向具有最強輻射強度，同時背瓣增益較低，降低了背瓣輻射對人體的傷害：

(6)所設(shè)計方形結(jié)構(gòu)的四個弧狀角，避免了尖銳物體對人體內(nèi)部組織的損傷。

附圖說明

圖1是本實用新型的俯視圖；

圖2是本實用新型的側(cè)視圖；

圖3是本實用新型在三層人體組織模型上的反射系數(shù)仿真圖；

圖4(a)是植入式天線在水平方向上植入人體內(nèi)的360°不同角度的增益大小相連曲線，圖中每個虛線圓形對應(yīng)著左邊相應(yīng)刻度的增益大小；

圖4(b)是是植入式天線在豎直方向上植入人體內(nèi)的360°不同角度的增益大小相連曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例

如圖1及圖2所示，一種應(yīng)用于移動醫(yī)療的寬頻植入式人體天線，包括天線結(jié)構(gòu)、同軸饋電結(jié)構(gòu)及生物兼容鍍膜結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)由輻射金屬貼片1、金屬地板貼片、介質(zhì)基板和短路探針所構(gòu)成，所述輻射金屬貼片1和金屬地板貼片2分別位于介質(zhì)基板3的上下表面，所述的短路金屬探針4連接輻射貼片1和金屬地板貼片2。

天線結(jié)構(gòu)具體為方形結(jié)構(gòu)，其邊長g為9.5mm，厚度h為0.635mm。為了避免方形結(jié)構(gòu)的棱角對天線周圍組織的傷害，所述方形結(jié)構(gòu)的四個角設(shè)計為弧形。

所述輻射金屬貼片采用微帶線結(jié)構(gòu)，具體為：由微帶線彎折構(gòu)成的平面正方形結(jié)構(gòu)，邊長l為9.42mm，所述短路探針為圓柱形結(jié)構(gòu)，半徑為0.5mm，連接輻射金屬貼片和金屬地板貼片。

本實施例中整個微帶線的結(jié)構(gòu)是按照四個“王”字圖形變換連接得到，連接部位為“王”字中間一橫，四個王字中右側(cè)的上、下王字的豎線連接，左側(cè)的上、下王字無連接，構(gòu)成微帶線結(jié)構(gòu)整體。方形結(jié)構(gòu)的彎折角度是90度，貼片四角的的圓形倒角半徑是1mm，微帶線的彎曲結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表1所示：

表1微帶線結(jié)構(gòu)參數(shù)(單位：mm)

所述的介質(zhì)基板采用具有高介電常數(shù)的羅杰斯高頻板Rogers 3210，其相對介電常數(shù)為10.2，損耗角正切值為0.003。

所述同軸饋電結(jié)構(gòu)5由特征阻抗為50Ω的同軸電纜構(gòu)成，所述同軸電纜內(nèi)芯半徑為0.4mm，所述同軸電纜內(nèi)芯通過金屬過孔的方式與輻射金屬貼片連接，金屬外表面與金屬地板貼片相連。

所述生物兼容鍍膜結(jié)構(gòu)由包裹在整幅天線外面的膜層構(gòu)成。所述鍍膜材料采用氧化鋁(alumina)材料，其相對介電常數(shù)為9.2，損耗角正切值為0.008，不僅具有生物相容性，同時具有絕緣性，膜層厚度為0.02mm。

如圖3和圖4(a)及圖4(b)所示，一種應(yīng)用于移動醫(yī)療的寬頻植入式人體天線工作于醫(yī)用植入式通信服務(wù)頻段(MICS：402MHz～405MHz)，天線也具有較寬的阻抗帶寬。同時，所設(shè)計的天線具有很好的定向性，向著體外的方向具有最強輻射強度，背瓣增益較低，降低了背瓣輻射對人體的傷害。

本實用新型設(shè)計的寬頻植入式人體天線具有小型化、低剖面、寬頻、高魯棒性和生物兼容等特征。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。