[发明专利]相控阵列共烧天线结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及可植入式医疗设备(IMD)，并且本发明尤其涉及适合部署在IMD中的遥感天线。

背景

已开发了各种类型的设备用于向人体中进行植入以提供各种类型的健康相关的治疗、诊断和/或监视。这些设备(一般称为可植入式医疗设备(IMD))的示例包括心脏起搏器、心率转变器/除颤器、心肌刺激器、心脏事件监视器、包括神经、肌肉以及深部脑刺激器的各种生理刺激器、各种类型的生理监视器和传感器、以及药物投放系统，这里仅列举了少数示例。IMD一般包括包含于密封的罩或外壳(有时称作“罐”)内的功能性组件。在一些IMD中，连接器头端或连接器块附连至该外壳，并且连接器块促成与一个或更多个伸长的电医疗引线的互连。该头端(header)块一般是以相对坚硬、介电的、非导电聚合物来铸模的。头端块包括与外壳的配合侧壁表面共形、且机械地贴附到该配合侧壁表面的安装表面。

在IMD的密封电子电路与外部程序设计器、监视器、或其他外部医疗设备(“EMD”)之间提供通信链路以供命令从EMD到IMD的下行链路遥感传输并允许存储着的信息和/或感测出的生理参数从IMD到EMD的上行链路遥感传输已经是普遍的。常规地，IMD与EMD之间的通信链路是通过IMD遥感天线和收发机与EMD遥感天线和收发机之间的经编码射频(“RF”)传输来实现的。一般而言，IMD天线被置于密封外壳内。但是，典型导电的外壳会限制IMD RF遥感天线的辐射效率，由此常规地会将程序设计器头与IMD RF遥感天线之间的数据传递距离限制为几英寸。这种类型的系统可称为“近场”遥感系统。为了提供“远场”遥感，或即离IMD几米或好几米距离或者甚至更大距离上的遥感，已作出各种尝试以提供处于密封外壳外且在头端块内的天线。将RF遥感天线置于密封外壳外且在头端块内的这些尝试中很多已利用了有线天线或平面的蛇形天线，诸如US专利号7,317,946中描述的天线，其通过引用完全结合于此。与用于在植入的治疗和诊断设备中实现远距离遥感常规所需的天线和头端块相关联的体积已成为IMD尺寸的显著因素。

概要

在一个或更多个实施例中，提供了用于可植入式医疗设备(IMD)的天线结构，该天线结构包括嵌入在从多个分立的介电层获得的结构内的天线。多个电极被连接到该天线结构并被安排成用于跨至少一个介电层的至少部分来施加偏置。这些电极被连接到该IMD中的电源。控制器与该天线通信耦合以用于发送和接收遥感信号。在操作中，IMD配置为基于该天线正在接收的信号的某些特性来测量该天线的性能并使得在这多个电极之间向介电层的至少部分施加偏置以改变天线性能。在一个或更多个实施例中，可提供这多个电极的阵列以使得该阵列中相应电极之间的介电材料的可选段可被偏置。以这种方式，便提供了允许施加偏置以改变该天线结构的工作特性的相控阵列天线。在一些实施例中，可选择该偏置以提供该天线与植入位置的周围环境之间的期望阻抗匹配，来缓解在从该天线结构到周围环境的临界点处的能量反射效应。在一些实施例中，该偏置可被选择以向该天线提供波束转向功能性，以使得向和从该天线传达的信号能可选地被导向期望方向。在一些实施例中，该偏置可被选择以向该天线提供波束转向功能性，从而衰减(即，否则会干扰期望通信的)干扰信号。在一些实施例中，该偏置可被选择以改变由该天线接收到的信号的增益。

在一个或更多个实施例中，IMD可配置为通过监视由天线接收的信号特性来选择要施加于该相控阵列天线的期望偏置。例如，可测量接收到的信号的信号强度(例如，RSSI)、误差向量幅度(例如，EVM)、或者误比特率来评估天线的性能，其中被选择施加到介电材料的偏置将把天线的性能(例如，信号强度或误比特率)改变到期望水平。

在一个或更多个实施例中，天线结构可被形成为从这多个分立的介电层获得的共烧单片结构，其中在这多个介电层的多个层内嵌入有天线导体。通过形成从这多个介电层获得的单片天线结构，这多个介电层的介电常数可被选择并进一步由所施加的偏置控制以控制该天线与周围环境之间的有效电介以适合于该特定IMD和/或特定植入位置的需要。在一个或更多个实施例中，这些介电层包括低温共烧陶瓷(LTCC)材料和/或高温共烧陶瓷(HTCC)材料的至少一者，其中陶瓷介电层、天线、以及这多个电极可被共烧在一起来形成单片天线结构。

附图

以上提到的本公开的各个特征和目的可结合附图参照以下说明将变得更明了，其中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：

图1示出根据本公开的一个或更多个实施例的植入人体中的可植入式医疗设备。