Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора



Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора
Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора
Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора
Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора
Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора
Малогабаритная двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора

Владельцы патента RU 2752138:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (RU)

Изобретение относится к изделиям медицинской техники, а именно к имплантируемым кардиомониторам. Двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора с планарной структурой состоит из комбинации инвертированной F-антенны с монопольной антенной в форме прямоугольного меандра. Антенна выполнена на многослойной печатной плате имплантируемого кардиомонитора в виде структуры из трех изолированных проводящих слоев с металлизированными проходными отверстиями. Обеспечивается малогабаритная антенна, работающая в двух диапазонах частот, с формой и размером, определяемыми небольшими габаритами радиопрозрачного отсека для размещения антенны. Благодаря включению конструктивных элементов антенны в состав многослойной печатной платы кардиомонитора упрощается его сборка и повышается надежность за счет исключения дополнительного узла сборки. 6 ил.

 

Изобретение относится к изделиям медицинской техники, а именно к имплантируемым кардиомониторам.

В настоящее время в связи с применением в медицинской практике разнообразных медицинских устройств, имплантируемых в тело человека, таких как кардиостимуляторы, дефибрилляторы, кардиомониторы, нейростимуляторы, возросла потребность организации двусторонней радиосвязи между имплантированными и внешними устройствами. Одна из технических проблем организации радиосвязи с имплантированным устройством является проблема миниатюризации и оптимизации антенн с учетом специфических конструктивных особенностей имплантируемого устройства. Имплантируемый кардиомонитор относится к классу непрерывных анализаторов электрокардиограммы с записью фрагментов с различными отклонениями от нормального синусового ритма во внутреннюю память с цель дальнейшей периодической передачи по радиоканалу на внешнее устройство. Имплантируемый кардиомонитор имплантируется под кожу пациента вблизи сердца. Электрокардиографические электроды располагаются на противоположных концах герметичного корпуса имплантируемого кардиомонитора.

В патенте США №10737099 используется объемная цилиндрическая антенна, что усложняет монтаж миниатюрного имплантируемого устройства.

В патенте США №9905916 предлагается планарная конструкция антенны. Недостатком этого решения является раздельное изготовление элементов антенны из металла, что требует сборки антенны в составе имплантируемого медицинского устройства. Кроме того удлиненная форма антенны не обеспечивает ее размещение в небольшом радиопрозрачном отсеке имплантируемого кардиомонитора.

В патенте США №7047076 представлена инвертированная F-антенна. Недостатком этого решения также является отдельное изготовление этой антенны из металла с частичным покрытием полимерным материалом и работа антенны только в одном из необходимых для имплантируемого кардиомонитора диапазоне частот 402-405 МГц, выделенном для медицинских имплантируемых средств связи.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является решение по европейскому патенту №1764866. В патенте реализована монопольная антенна в форме прямоугольного меандра, выполненная на печатной плате. Недостатком этого решения является работа антенны только в одном диапазоне частот 2400-2483,5 МГц, выделенном для передачи данных и используемом интерфейсом беспроводной связи с низким потреблением Bluetooth.

Задачей изобретения является реализация малогабаритной антенны, работающей в двух диапазонах частот - 402-405 МГц, выделенном для медицинских имплантируемых средств связи, и 2400-2483,5 МГц, выделенном для передачи данных и используемом интерфейсом беспроводной связи с низким потреблением Bluetooth, с формой и размером, определяемыми небольшими габаритами радиопрозрачного отсека для размещения антенны. Диапазон частот 402-405 МГц используется для программирования параметров имплантируемого кардиорегистратора, а диапазон частот 2400-2483,5 МГц - для приема данных от кардиорегистратора на смартфон или планшет с помощью специального приложения.

Суть изобретения заключается что антенна выполняется в виде планарной структуры, состоящей из комбинации инвертированной F-антенны и монопольной антенны в форме прямоугольного меандра, включенной в состав многослойной печатной платы имплантируемого кардиомонитора. Использование в составе антенны комбинации двух типов антенн обеспечивает работу антенны в двух диапазонах частот, а включение конструктивных элементов антенны в состав многослойной печатной платы сокращает количество сборочных узлов имплантируемого кардиомонитора, что приводит к упрощению сборки и повышению надежности за счет уменьшения количества сборочных узлов.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами. На фиг. 1 показано условное изображение установленной в корпус печатной платы имплантируемого кардиомонитора, содержащей двухдиапазонную антенну, где:

1 - контур печатной платы имплантируемого кардиомонитора;

2 - детали корпуса имплантируемого кардиомонитора;

3 -шина «земли», соединенная с общей цепью печатной платы;

4 - двухдиапазонная антенна, состоящая из комбинации инвертированной F-антенны и монопольной антенны в форме прямоугольного меандра;

5 - контактная площадка электрокардиографического электрода;

6 - проводник полосковой линии с волновым сопротивлением 50 Ом, соединяющий вывод приемо-передатчика с антенной 4;

7 - проводник, соединенный со входом усилителя биопотенциалов;

8 - последовательный SMD-резистор, соединяющий проводник 7 с контактной площадкой электрокардиографического электрода 5;

9 - шунтирующий SMD-конденсатор, подключенный между шиной «земли» и проводником, соединенным с выводом усилителя биопотенциалов 7.

На фиг. 2 показан вид сверху на нижний слой проводников фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора в области антенны.

На фиг. 3 показан вид сверху на средний слой проводников фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора в области антенны.

На фиг. 4 показан вид сверху на верхний слой проводников фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора в области антенны.

На фиг. 5 показана зависимость коэффициента отражения антенны в зависимости от частоты сигнала.

На фиг. 6 показана зависимость эффективности антенны в зависимости от частоты сигнала.

Конструктивные элементы антенны выполнены в трех слоях металлизации многослойной печатной платы имплантируемого кардиомонитора.

На нижнем слое металлизации фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора, представленном на фиг. 2, размещены следующие элементы конструкции антенны: шина «земли» 3, соединенная с общей цепью печатной платы, проводник 6 полосковой линии с волновым сопротивлением 50 Ом, соединяющий вывод приемо-передатчика с антенной, проводники 7, соединяющие вход усилителя биопотенциалов с SMD-резистором, имеющим в частном случае сопротивление 1 кОм, подключенным последовательно к контактной площадке электрокардиографического электрода 5, контактная площадка 10 для пайки шунтирующего SMD-конденсатора, имеющего в частном случае емкость 1 нФ, контактная площадка 11 для пайки последовательного SMD-резистора.

На среднем слое металлизации фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора, представленном на фиг. 3, размещены следующие элементы конструкции антенны: шина «земли» 3, соединенная с общей цепью печатной платы, проводники 7, соединяющий вход усилителя биопотенциалов с SMD-резистором, подключенным последовательно к контактной площадке электрокардиографического электрода.

На верхнем слое металлизации фрагмента печатной платы имплантируемого кардиомонитора, представленном на фиг. 4, размещены следующие элементы конструкции антенны: шина «земли» 3, соединенная с общей цепью печатной платы, согласующий проводник антенны 12, проводник питания антенны 13, короткозамкнутый шлейф 14, сегмент заземления 15, передающий сегмент инвертированной F-антенны 16, конечный сегмент антенны 17, контактная площадка электрокардиографического электрода 5.

Запитка антенны от вывода приемо-передатчика осуществляется через проводник полосковой линии 6 с волновым сопротивлением 50 Ом (фиг. 2) и согласующий проводник антенны 12 (фиг. 4). Инвертированная F-антенна обеспечивает работу в диапазоне частот 402-405 МГц, выделенном для медицинских имплантируемых средств связи, и состоит из проводника питания антенны 13, передающего сегмента инвертированной F-антенны 16, короткозамкнутого шлейфа 14 и сегмента заземления 15 (фиг. 2). Монопольная антенна в форме прямоугольного меандра обеспечивает работу в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц, выделенном для передачи данных и используемом интерфейсом беспроводной связи с низким потреблением Bluetooth. Она начинается от конца передающего сегмента инвертированной F-антенны 16 и заканчивается конечным сегментом антенны 17. В области размещения антенны находится электрокардиографический электрод, который для фильтрации помех при работе антенны в режиме передачи соединяется со входом усилителя биопотенциалов, параллельно которому подключен шунтирующий SMD-конденсатор, через последовательный SMD-резистор 8 (фиг. 1).

В частном случае реализации изобретения антенна обеспечивает коэффициент отражения (график фиг. 5) в диапазоне частот 402-405 МГц, не выше -14 дБ, и коэффициент отражения не выше - 6 дБ в диапазоне частот 2400-2465,4 МГц. Также в частном случае реализации антенна обеспечивает общую эффективность (график фиг. 6) - 3 дБ на частоте 403,5 МГц и -4 дБ на частоте 2450 МГц.

Техническая задача изобретения заключается в реализации малогабаритной антенны, работающей в двух диапазонах частот, с формой и размером, определяемыми небольшими габаритами радиопрозрачного отсека для размещения антенны, и размещением одного из электрокардиографических электродов непосредственно в области размещения антенны. Работа антенны в двух диапазонах частот обеспечивается применением в ее составе комбинации двух антенн: инвертированной F-антенны и монопольной антенной в форме прямоугольного меандра. Благодаря включению конструктивных элементов антенны в состав многослойной печатной платы кардиомонитора упрощается его сборка и повышается надежность за счет исключения дополнительного узла сборки.

Источники информации:

1. Патент США №10737099.

2. Патент США №9905916.

3. Патент США №7047076.

4. Европейский патент №1764866 - прототип.

Двухдиапазонная антенна для имплантируемого кардиомонитора, отличающаяся тем, что имеет планарную структуру, состоящую из комбинации инвертированной F-антенны с монопольной антенной в форме прямоугольного меандра, выполненная с возможностью работы в двух диапазонах частот на многослойной печатной плате имплантируемого кардиомонитора в виде структуры из трех изолированных проводящих слоев с металлизированными проходными отверстиями.



 

Похожие патенты:

Использование: для создания антенного модуля и терминала. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит: ветвь возбуждения, первую ветвь, вторую ветвь, третью ветвь и заземляющую ветвь; ветвь возбуждения соединена с точкой возбуждения, а заземляющая ветвь соединена с точкой заземления; первая ветвь и третья ветвь являются вогнутыми ветвями; вторая ветвь представляет собой коленчатую ветвь; ветвь возбуждения, первая ветвь, вторая ветвь, третья ветвь и заземляющая ветвь соединены последовательно для формирования кольцевой структуры со щелью; щель расположена между ветвью возбуждения и заземляющей ветвью, и щель внутренне изолирована.

Изобретение относится к антенной технике. Способ управления радиочастотной (RF) схемой для установки связи по RF сети связи, содержащий этапы, на которых: устанавливают состояние настройки апертуры антенны согласно параметрам RF сети связи; определяют магнитуду и фазу переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении, определяют значение импеданса антенны с использованием различия в фазе между переданным сигналом в прямом направлении и обратном направлении и отношения, включающего в себя магнитуды переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении; определяют параметр показателя качества для состояния настройки апертуры антенны с использованием значения импеданса антенны; и изменяют состояние настройки апертуры антенны согласно параметру показателя качества.

Изобретение относится к аэро- и гидроакустике и дефектоскопии, для акустического каротажа и т.д., обеспечивая ультразвуковой эхопоиск с высокой пространственной избирательностью в широкой полосе частот. Многочастотное приемоизлучающее антенное устройство содержит излучающий тракт с генераторами электрических гармонических сигналов с разными частотами колебаний, умножители частоты, аналоговые ключи, усилители мощности, многоэлементный электроакустический преобразователь из полуволновых стержневых пьезоэлементов, образующих на излучающей поверхности одинаковые секторы из колебательных систем с резонансом на модах нормальных колебаний, многоканальную акустическую трубу, выполненную в первой части с одинаковой поперечно-секторной сотовой структурой из продольных каналов-резонаторов с длинами, на которых укладывается нечетное число четвертей длин волн, соответствующих частотам генераторов электрических гармонических сигналов, причем секторам многоэлементного электроакустического преобразователя соответствует поперечно-секторная сотовая структура из продольных каналов-резонаторов, акустический вентиль-отражатель, блок управления, импульсный генератор.

Изобретение относится к сверхширокополосным антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Двухдиапазонная вертикальная антенна содержит основание и связанную с ним излучающую часть, включающую в себя два симметричных вертикальных диполя, представляющих собой электропроводные трубы диаметром D1 и длиной L1, и согласующее устройство, через которое каждый из диполей соединен с линией питания.

Способ сканирования луча гибридной зеркальной антенны, отличающийся тем, что сканирование луча производят включением группы излучателей, при этом количество излучателей в группе одинаково для всех лучей, а смежные лучи формируются отключением крайнего излучателя группы с одной стороны и включением соседнего излучателя с другой стороны.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве антенны для излучения высокочастотного электромагнитного поля в диапазонах от УКВ до СДВ. Широкополосная антенна состоит из двух полых цилиндров и выводящих кабелей.

Изобретение относится к технике всенаправленных в горизонтальной плоскости антенн и может быть использовано в сетях беспроводных радиосистем, развернутых для работы с мобильными носителями, непредсказуемо изменяющими положение, используемыми в сильно пересеченных препятствиями средах и в системах, эксплуатируемых в условиях сложной электромагнитной обстановки, в том числе для Wi-Fi гаджетов, где круговая поляризация повышает надежность и дальность работы радиолиний.

Изобретение относится к антенной технике. Облучатель состоит из трех частей: рупора, модового преобразователя и возбуждающего устройства, в котором рупор состоит из конической секции с регулярной гофрированной поверхностью, образованной чередующимися канавками разной глубины, h0 и Н0, и примыкающей к ней радиальной секции с гофрированной поверхностью, образованной чередующимися канавками с постоянной глубиной h0 и с переменной глубиной Н, при этом ширина s и период чередования канавок w постоянны, а модовый преобразователь выполнен в виде гофрированной конической секции с углом расширения β=4°, которая имеет 2N+1 канавок различной конфигурации: N+1 канавок имеют ширину s, период чередования w и глубину h0, а расположенные между ними N канавок с периодом чередования w имеют переменное ступенчатое сечение глубиной НM с постоянным отношением глубины внутренней ступеньки к глубине внешней 1:2.

Малогабаритная антенна включает в себя: первый элемент (23), имеющий пару проводников с точкой (32) подачи мощности; и второй элемент (24) в качестве проводника, между которыми проложено диэлектрическое тело. Часть первого и второго элементов (23, 24) имеет форму (34, 40) индуктивности.

Ненаклонная многолучевая двухзеркальная антенна вынесенного облучения состоит из системы облучателей, расположенных на дуге окружности, плоскость которой наклонена относительно горизонтальной, основного зеркала-рефлектора, имеющего форму параболы в плоскости, ортогональной плоскости дуги расположения облучателей, вспомогательного зеркала-контррефлектора в виде соосного параболе эллипса, вогнутого в сторону рефлектора, сечения которых в плоскости дуги облучателей представляют собой окружности, концентричные дуге облучателей и имеющие по сравнению с ней больший и меньший радиус соответственно, дуга окружностей облучателей проходит через фокус эллипса, приближенного к рефлектору.

Устройство относится к антенной технике, и в частности, к СВЧ-антеннам, и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах систем радиолокации и связи для приема широкополосных радиосигналов и системах, где требуются всенаправленные в азимутальной плоскости антенны. Технический результат изобретения состоит в том, что создан балансный щелевой излучатель с упрощенной конструкцией, с меньшими потерями на отражение, с увеличенным размером апертуры антенны в горизонтальной плоскости, увеличенным коэффициентом усиления, более узкой шириной диаграммы направленности в азимутальной плоскости.
Наверх