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

背景技術(shù)：

近些年來(lái)，社會(huì)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(lái)的健康問(wèn)題逐漸成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。與此同時(shí)，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和社會(huì)生活品質(zhì)的不斷提升，人們對(duì)醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量也有了更高的要求，這將促使社會(huì)改進(jìn)和提高醫(yī)療保健服務(wù)的水平。而現(xiàn)代社會(huì)變遷過(guò)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(duì)面式的傳統(tǒng)診療模式已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。為了能夠突破時(shí)間和空間范圍的限制，進(jìn)而對(duì)醫(yī)療服務(wù)資源進(jìn)行更加合理地分配和管理，提高診斷和治療水平，同時(shí)降低醫(yī)療時(shí)間和成本，更好地為大眾隨時(shí)隨地享受醫(yī)療保健提供服務(wù)，移動(dòng)醫(yī)療技術(shù)逐漸受到現(xiàn)代社會(huì)的廣泛關(guān)注。移動(dòng)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(guò)植入式醫(yī)療設(shè)備不僅能夠讓醫(yī)務(wù)工作者實(shí)時(shí)測(cè)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(shí)也能夠?yàn)榛颊咛峁└邮孢m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(hào)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(jìn)行可靠地?zé)o線通信。而天線作為植入式醫(yī)療設(shè)備與體外設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信的關(guān)鍵器件，影響著生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的傳輸，性能優(yōu)良的植入式天線將提升整個(gè)移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)的安全性和可靠性。

采用天線作為無(wú)線通信器件是植入式醫(yī)療設(shè)備與體外設(shè)備實(shí)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(jì)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(huì)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(huì)隨著人體的運(yùn)動(dòng)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(duì)天線性能的影響外，設(shè)計(jì)植入式天線時(shí)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(jì)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于移動(dòng)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(zhǎng)為9.42mm。

所述方形結(jié)構(gòu)的邊長(zhǎng)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(gè)天線的膜層構(gòu)成，厚度為0.02mm。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)天線通過(guò)對(duì)微帶線進(jìn)行彎折延長(zhǎng)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(duì)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(guò)加載短路探針增加諧振點(diǎn)的方式擴(kuò)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(shí)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(duì)整幅天線采用生物相容材料進(jìn)行鍍膜處理，避免人體的排異反應(yīng)，保護(hù)人體的安全。同時(shí)鍍膜的絕緣特性隔離了輻射貼片與具有導(dǎo)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(jì)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(jì)的天線具有很好的方向性，向著體外的方向具有最強(qiáng)輻射強(qiáng)度，同時(shí)背瓣增益較低，降低了背瓣輻射對(duì)人體的傷害：

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

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的俯視圖；

圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視圖；

圖3是本實(shí)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(gè)虛線圓形對(duì)應(yīng)著左邊相應(yīng)刻度的增益大?。?/p>

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(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1及圖2所示，一種應(yīng)用于移動(dòng)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?biāo)鶚?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(zhǎng)g為9.5mm，厚度h為0.635mm。為了避免方形結(jié)構(gòu)的棱角對(duì)天線周圍組織的傷害，所述方形結(jié)構(gòu)的四個(gè)角設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)施例中整個(gè)微帶線的結(jié)構(gòu)是按照四個(gè)“王”字圖形變換連接得到，連接部位為“王”字中間一橫，四個(gè)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(wú)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(duì)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(guò)金屬過(guò)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(duì)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(shí)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(dòng)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(shí)，所設(shè)計(jì)的天線具有很好的定向性，向著體外的方向具有最強(qiáng)輻射強(qiáng)度，背瓣增益較低，降低了背瓣輻射對(duì)人體的傷害。

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