[发明专利]一种用于人体内植入设备的充电发射天线

说明书

技术领域

本发明涉及植入式设备技术领域，具体来说是一种用于人体内植入设备的充电发射天线。

背景技术

随着人们对医疗技术水平的要求不断提高，微型植入型医疗设备的问世为医疗技术的发展提供保障，如人脑受损神经的监控、治疗和康复等方面发挥着重要作用。与此同时，传统植入型设备因采用寿命较短的高能电池，需通过频繁手术操作来更换电池，易导致伤口感染、高昂的手术费用以及电池充电过程导致局部组织温度过高等问题。

然而，可植入无线供电技术可保证植入物在没有主要能源的前提下正常工作，这种方式可以降低频繁手术产生的昂贵费用和风险，并且支持医疗通信频段(ISM 402-405MHz)内的双向数据流传输。由于微电子学的迅猛发展，植入物的尺寸和功耗在不断减小，对于整个无线能量传输链路，理想的植入(接收)天线的尺寸应足够小，并且天线对之间的间隔应小于20mm。为保证接收天线实现最大功率传输的最佳频率位于医疗通信的ISM频段内，这需取决于发射和接收天线的尺寸和传输间距。

目前，被植入天线结构主要分为毫米级立体结构和厘米级柔韧超薄结构,而外部天线的结构形式以及无线能量传输的分析和测试的方法则相对较多。传统环状发射天线存在天线的表面电流分布不均匀，磁场强度较弱等缺点，需在满足SAR限制的前提下，通过改进发射天线的结构，实现高效的无线传输效率。如图5所示，由于其经过空气、皮肤、脂肪、骨胳等人体组织，导致无线传输的能量存在损耗，同时还要满足人体特定吸收率(SAR)限制，致使常规的充电发射天线无法满足于人体内植入设备的使用环境。

因此，如何开发出一种高传输效率和低人体特定吸收率的发射天线已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中能量传输效率低、无法满足人体特定吸收率限制的缺陷，提供一种用于人体内植入设备的充电发射天线来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于人体内植入设备的充电发射天线，包括基板，基板的上表面安装有上金属贴片，基板的下表面安装有下金属贴片，

所述的基板中部开有中孔，基板上位于中孔旁设有板槽，中孔内安装有磁芯，板槽内安装有金属连接板；

上金属贴片包括上环状贴片和上微带线，上环状贴片被上条形孔和若干条上切割线等分分割，上环状贴片上位于上切割线的中部均焊接有贴片电容，上微带线与上条形孔一侧的上环状贴片相接，金属连接板一端插入上条形孔内且与上条形孔另一侧的上环状贴片相接；下金属贴片包括下环状贴片和下微带线，下环状贴片被下条形孔和若干条下切割线等分分割，下环状贴片上位于下切割线的中部均焊接有贴片电容，下微带线与下条形孔一侧的下环状贴片相接，金属连接板另一端插入下条形孔内且与下条形孔另一侧的下环状贴片相接。

所述上切割线的数量为6-8个，上切割线与下切割线的数量相同。

所述的磁芯嵌在基板的中孔内。

所述的上金属贴片粘接在基板的上表面。

所述切割线的宽度大于1.5mm且小于贴片电容的长度。

所述磁芯为圆柱体，磁芯的高度等于基板的厚度。

有益效果

本发明的一种用于人体内植入设备的充电发射天线，与现有技术相比能够束缚磁场，实现近场磁场耦合度增强，并使天线表面电流分布均匀，降低辐射电场峰值，从而降低平均SAR值。通过切割线和在切割线中间位置上加载电容的设计，可以有效改善天线表面电流分布不均匀现象；通过内嵌圆柱形磁芯的设计，可以有效增强磁场束缚。本发明具有提高无线能量传输效率、降低近场电场辐射、减小人体特定吸收率SAR值的特点。

附图说明

图1为本发明的结构俯视图；

图2为本发明的结构仰视图；

图3为本发明的立体透视图；

图4为本发明的爆炸透视图；

图5为现有技术中无线充电传输示意图；

图6为传统单环天线与本发明所述天线的功率增益与频率变化仿真结果对比图；

图7为本发明中贴片电容不同的电容值C对应不同的电压幅值与频率曲线关系图；

图8为传统单环天线与本发明所述天线的终端负载功率与频率变化对比图；

图9为传统单环天线与本发明所述天线的终端负载电压与发射天线和皮肤表面之间的传输间距变化对比图；

图10为传统单环天线与本发明所述天线的功率增益与频率变化实际测量结果对比图；