專利名稱：可植入治療設(shè)備的天線布局的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)于2009年4月22日以美國(guó)本土公司EnteroMedics，Inc為除了美國(guó)以外 所有國(guó)家的申請(qǐng)者、以美國(guó)公民David Nghiem.Scott Anthony Lambert 和Jason William Sprain為美國(guó)的申請(qǐng)者的名義，作為PCT國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)峤唬⒁笥?008年4月23日提 交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/108，225的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
包括神經(jīng)系統(tǒng)設(shè)備和諸如心臟起搏器和可植入心律轉(zhuǎn)變器/除顫器的心臟節(jié)律 管理設(shè)備的可植入醫(yī)療設(shè)備典型地具有經(jīng)由射頻遙測(cè)鏈路與被稱為外部編程器的設(shè)備傳 遞數(shù)據(jù)和命令的能力。臨床醫(yī)生可以使用這個(gè)外部編程器來(lái)對(duì)所述可植入醫(yī)療設(shè)備的操作 參數(shù)編程。此外，這些特征可以以這種方式在植入之后被修改。另外，一些可植入醫(yī)療設(shè)備， 以神經(jīng)系統(tǒng)設(shè)備最為顯著，包含可再充電電池，其經(jīng)由低頻近場(chǎng)遙測(cè)被再充電?，F(xiàn)代的可植入設(shè)備還包括用于雙向通信的能力，從而使信息可以從所述可植入設(shè) 備被發(fā)射到外部編程器。在可以典型地向和從可植入設(shè)備遙測(cè)的數(shù)據(jù)之中，有各種操作參 數(shù)和生理數(shù)據(jù)，后者可以被實(shí)時(shí)地收集、或者從之前的監(jiān)測(cè)操作中存儲(chǔ)。向和從可植入設(shè)備 遙測(cè)的命令的示例可以包括開(kāi)始或結(jié)束治療的指令、或利用特定的治療時(shí)間表或預(yù)定的治 療程序的指令。可植入醫(yī)療設(shè)備的遙測(cè)系統(tǒng)可以利用射頻能量來(lái)使能所述可植入設(shè)備和外部編 程器之間的雙向通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)諸如可植入神經(jīng)刺激器、神經(jīng)阻斷器或神經(jīng)調(diào)節(jié)器的可植入醫(yī)療設(shè) 備。具體地，本發(fā)明涉及用于使能這些設(shè)備中的射頻遙測(cè)的儀器和方法。根據(jù)所述公開(kāi)的方面，可植入醫(yī)療設(shè)備包括天線布局，其包括纏繞著內(nèi)殼體的環(huán) 形天線。根據(jù)所述公開(kāi)的其它方面，可植入設(shè)備包括天線布局，其包括環(huán)形天線，所述環(huán)形 天線與位于所述內(nèi)殼體外部的一個(gè)或多個(gè)附加天線電容耦合，以增加所述附加天線的天線 孔徑。所述附加天線可以是平衡的或非平衡的。這里說(shuō)明的方法、系統(tǒng)和設(shè)備適用于多種多樣的治療，包括具有應(yīng)用于心臟組織 的電極的心臟起搏、諸如肥大的腸胃紊亂、胰腺炎、腸道易激綜合癥、發(fā)炎性疾病和糖尿病。 在實(shí)施例中，提供了通過(guò)對(duì)患者的交感神經(jīng)應(yīng)用高頻信號(hào)來(lái)治療腸胃紊亂的方法、系統(tǒng)和 設(shè)備。這里公開(kāi)了用于對(duì)患者的內(nèi)部解剖學(xué)特征進(jìn)行治療的可植入治療系統(tǒng)。


圖1是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、用于治療諸如肥大的醫(yī)學(xué)狀況的示例治療系統(tǒng)的示意框圖；圖2是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括可植入設(shè)備、外部組件和治療元件 的另一個(gè)示例治療系統(tǒng)的示意框圖；圖3是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、提供了對(duì)可以與另一個(gè)天線配置的回波 損耗響應(yīng)相比較的控制的包括無(wú)負(fù)載的環(huán)形天線的一個(gè)示例天線布局的示意框圖；圖4是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、將圖3中的第一天線布局的無(wú)負(fù)載的環(huán) 形天線的回波損耗響應(yīng)描繪成頻率的函數(shù)的第一曲線圖；圖5是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括有負(fù)載的環(huán)形天線的另一個(gè)示例天 線布局的示意框圖；圖6是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、將圖5中的第二天線布局的有負(fù)載的環(huán) 形天線的回波損耗響應(yīng)描繪成頻率的函數(shù)的第二曲線圖；圖7是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括非平衡天線的第三天線布局的示意 框圖；圖8是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、將圖7中的第三天線布局的非平衡天線 的回波損耗響應(yīng)描繪成頻率的函數(shù)的第三曲線圖；圖9是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括與有負(fù)載的環(huán)形天線電容耦合的非 平衡天線的第四示例天線布局的示意框圖；圖10是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、將圖9中的第四天線布局的非平衡天線 的回波損耗響應(yīng)描繪成頻率的函數(shù)的第四曲線圖；圖11是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括與有負(fù)載的環(huán)形天線非耦合的非 平衡天線的第五示例天線布局的示意框圖；圖12是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、將圖11中的第五天線布局的非平衡天 線的回波損耗響應(yīng)描繪成頻率的函數(shù)的第五曲線圖；圖13是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括纏繞著殼體并在第一端口進(jìn)入所 述殼體的環(huán)形天線的可植入設(shè)備的示意框圖；圖14是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括具有被嵌入電介質(zhì)材料內(nèi)的尖銳 邊緣的環(huán)形天線的可植入設(shè)備的示意框圖；圖15是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括具有被嵌入電介質(zhì)材料內(nèi)的尖銳 邊緣的環(huán)形天線和非平衡天線的可植入設(shè)備的示意框圖；圖16是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括被完全嵌入電介質(zhì)材料內(nèi)且纏繞 殼體的環(huán)形天線的可植入設(shè)備的示意框圖；圖17是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括纏繞殼體的環(huán)形天線的可植入設(shè) 備的示意框圖，其中所述環(huán)形天線和殼體都被完全嵌入電介質(zhì)材料內(nèi)；圖18是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、包括纏繞殼體的環(huán)形天線的可植入設(shè) 備的示意框圖，其中所述環(huán)形天線被完全嵌入電介質(zhì)材料內(nèi)，且所述殼體被部分嵌入電介 質(zhì)材料內(nèi)；圖19是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、安排在自由空間(即，完全在圖20的三 層結(jié)構(gòu)之外)內(nèi)的簡(jiǎn)單環(huán)形天線的示意框圖；圖20是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、安排在三層結(jié)構(gòu)的外層(且在絕緣層之外)內(nèi)的簡(jiǎn)單環(huán)形天線的示意框圖；圖21是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、具有安排在圖20的三層結(jié)構(gòu)的外層內(nèi) 的第一部分和安排在絕緣層內(nèi)的第二部分的簡(jiǎn)單環(huán)形天線的示意框圖；圖22是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、完全安排在圖20的三層結(jié)構(gòu)的絕緣層 內(nèi)的簡(jiǎn)單環(huán)形天線的示意框圖；圖23是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、將圖19-22中所示的每一個(gè)環(huán)形天線布 局的回波損耗響應(yīng)的最低點(diǎn)描繪成頻率的函數(shù)的曲線圖；圖M是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、具有包括與環(huán)形天線電容耦合的天線 陣列的天線布局、且所述天線布局與內(nèi)殼體耦合的可植入設(shè)備的示意框圖；圖25是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、具有圍繞內(nèi)殼體且與從內(nèi)殼體伸出的 第二天線電容耦合的環(huán)形天線的可植入設(shè)備的透視圖；圖沈是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、圖25中的可植入設(shè)備的前視圖；圖27是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、圖25中的可植入設(shè)備的側(cè)視圖；圖觀是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、具有圍繞內(nèi)殼體且適度與從所述內(nèi)殼 體伸出的第二天線耦合的環(huán)形天線的另一個(gè)可植入設(shè)備的透視圖；圖四是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、圖觀中的可植入設(shè)備的前視圖；圖30是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、圖觀中的可植入設(shè)備的側(cè)視圖；圖31是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、具有圍繞內(nèi)殼體且與從所述內(nèi)殼體伸 出的第二天線非耦合的環(huán)形天線的可植入設(shè)備的透視圖；圖32是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、圖31中的可植入設(shè)備的前視圖；圖33是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理的、圖31中的可植入設(shè)備的側(cè)視圖；圖34是根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原理而配置的、包括纏繞殼體的環(huán)形天線的可 植入設(shè)備的示例的示意框圖。
具體實(shí)施例方式這里說(shuō)明的方法、設(shè)備和系統(tǒng)適用于治療多種多樣的醫(yī)學(xué)狀況，如心律失?；蚱?它心肺疾病、胰腺炎、糖尿病、失禁、胃食道逆流疾病(GERD)或肥大或其它腸胃紊亂。這里 說(shuō)明的方法、設(shè)備和系統(tǒng)也可以應(yīng)用于止痛治療、組織脫落系統(tǒng)、可植入藥泵(如，胰島素 泵)和可植入狀況監(jiān)視系統(tǒng)。在實(shí)施例中，所述公開(kāi)提供了包括以下部件的可植入醫(yī)療設(shè)備包含處理器和通 信電路的內(nèi)殼體；以圓周方式環(huán)繞所述內(nèi)殼體的第一天線布局，所述第一天線布局具有第 一端口，第一天線布局在該第一端口處進(jìn)入內(nèi)殼體，所述第一天線布局通過(guò)第一端口與所 述通信電路電耦合，所述第一天線布局包括經(jīng)由第一端口與所述通信電路電耦合的環(huán)形天 線；以及安排在所述內(nèi)殼體的外部的第二天線布局，所述第二天線布局具有第二端口，第二 天線布局通過(guò)在該第二端口處進(jìn)入內(nèi)殼體，所述第二天線布局與所述環(huán)形天線電容耦合； 其中，所述可植入醫(yī)療設(shè)備被配置用于植入患者內(nèi)部。本公開(kāi)的另一個(gè)方面提供了用于與可植入設(shè)備通信的方法，所述方法包括提供 可植入設(shè)備，其包括纏繞著內(nèi)殼體的外部的環(huán)形天線，所述內(nèi)殼體包含處理器、通信電路、 可再充電電源和切換電路，所述可植入設(shè)備還包括與所述環(huán)形天線電容耦合的第二天線；將所述可植入設(shè)備植入患者內(nèi)部；將電力信號(hào)傳送到所述可植入設(shè)備，以對(duì)可再充電電源 供電，所述電力信號(hào)具有第一頻率；以及向所述可植入設(shè)備傳送通信信號(hào)，以提供數(shù)據(jù)或命 令給所述通信電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述通信信號(hào)具有高于所述第一頻率的第二頻率。定義作為這里使用的術(shù)語(yǔ)，天線布局包括一個(gè)或多個(gè)天線的布局。如果所述天線布局 包括多個(gè)天線，則所述布局中的各個(gè)天線可以與其它天線中的每個(gè)相互電容耦合或非耦合。說(shuō)明性實(shí)施例現(xiàn)在參考不同的附圖，其中相同的元素以相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)注，下面將說(shuō)明本發(fā)明的 優(yōu)選實(shí)施例。圖1是用于治療諸如肥大的醫(yī)學(xué)狀況的治療系統(tǒng)100的示意框圖。所述治療系統(tǒng) 100包括密封的可植入設(shè)備105、至少一個(gè)治療和/或診斷元件170、以及被配置用于經(jīng)由可 植入天線布局120與所述可植入設(shè)備105通信的外部組件160。所述可植入設(shè)備105和可 植入天線布局120適于植入要接受治療的患者的皮膚層130。在一些實(shí)施例中，所述可植入 設(shè)備是密閉的。一般地，所述可植入設(shè)備105包括殼體106，其提供可以封裝所述可植入設(shè)備的 電路的密封的外殼。在圖1和2所示的示例中，所述殼體106包含通信電路(例如，RF模 塊)110和治療模塊115。在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體106為RF模塊110和治療模塊115提 供電屏蔽。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體106可以為與所述可植入設(shè)備105電容耦合的天 線布局120的一個(gè)或多個(gè)天線提供接地面。例如，所述殼體106可以由一種或多種導(dǎo)電材 料(如，鈦、鈮、鉬、銦、不銹鋼、MP35N合金、或其它生物相容性材料)形成。在另一個(gè)實(shí)施 例中，所述殼體106可以被鍍上導(dǎo)電材料(如，銅上鍍金)。然而，在其它實(shí)施例中，如下面 將更詳細(xì)公開(kāi)的，可以在所述殼體106的所有或部分中或周圍加入絕緣層。一般地，所述治療模塊115管理所述患者的治療。所述治療模塊115被配置用于 與治療元件和/或診斷元件170通信。在一個(gè)實(shí)施例中，所述治療模塊115被配置用于生 成治療信號(hào)、并將所述治療信號(hào)傳遞(如，以電方式)到治療元件(如，鉛電極)170，從而向 患者提供治療。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述治療模塊115從診斷設(shè)備(如，溫度傳感器、加速 計(jì)等)獲得指示所述患者的狀況的讀數(shù)。所述治療元件170根據(jù)由所述治療模塊115生成的治療信號(hào)，提供電信號(hào)(如，脈 沖)給所述患者身體的至少一個(gè)區(qū)域。例如，所述治療元件170可以包括兩個(gè)或更多連接 到患者的神經(jīng)、肌肉、器官或其它組織的電引線組件(未顯示)。在一些實(shí)施例中，所述電引 線組件包括引線和一個(gè)或多個(gè)電極。在一個(gè)實(shí)施例中，所述治療和/或診斷元件170被安 排在密閉的可植入設(shè)備105的外部。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述治療和/或診斷元件170被 安排在所述密閉可植入設(shè)備105的內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)施例中，所述治療元件170基于由所述治療模塊115提供的治療信號(hào)，向 上調(diào)節(jié)和/或向下調(diào)節(jié)患者的一個(gè)或多個(gè)神經(jīng)。例如，電極可以被分別獨(dú)立地放置于患者 的前交感神經(jīng)和后交感神經(jīng)。在實(shí)施例中，所述電極在交感神經(jīng)上的布置可以不同。在一 個(gè)實(shí)施例中，所述電極被放置于諸如下隔膜的位置的心臟的神經(jīng)分布下面。然而，在其它實(shí) 施例中，可以在更少或更多的神經(jīng)之上或附近放置更少或更多的電極。在其它實(shí)施例中，所述治療元件170可以直接向所述患者的諸如心臟、肺和/或胃的器官、或向所述患者的諸如 括約肌的肌肉、或向所述患者的其它組織提供電信號(hào)。所述外部組件160包括用于與所述可植入設(shè)備105通信的電路。一般地，通信是 通過(guò)所述患者的皮膚130沿著由雙頭箭頭150指示的雙向信號(hào)路徑傳送的。通信信號(hào)的示 例包括電力信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和命令信號(hào)。一般地，所述RF模塊100在近場(chǎng)和/或遠(yuǎn)場(chǎng)內(nèi)控 制何時(shí)向和從所述可植入設(shè)備105發(fā)射電力信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和/或命令信號(hào)。在所示的示例中，所述外部組件160可以經(jīng)由雙向遙測(cè)(如，經(jīng)由射頻(RF)信號(hào)) 與所述可植入設(shè)備105通信。在一個(gè)實(shí)施例中，所述外部組件106可以經(jīng)由RF鏈路向所述 可植入設(shè)備105供電。在另一個(gè)實(shí)施例中，包括治療參數(shù)、信號(hào)參數(shù)、可植入設(shè)備設(shè)置、治療 時(shí)間表、患者數(shù)據(jù)、命令信號(hào)或其它這樣的信號(hào)的治療指令可以在所述外部組件160和所 述可植入設(shè)備105之間傳遞。圖1所示的外部組件160包括另一個(gè)天線布局165，其能夠發(fā)送和接收RF信號(hào)。 所述可植入天線布局120可以被植入在所述患者內(nèi)部、以及耦接到所述可植入設(shè)備105的 RF模塊110。在一個(gè)實(shí)施例中，所述可植入天線布局120與所述可植入設(shè)備105集成。所 述可植入天線布局120用來(lái)在近場(chǎng)和/或遠(yuǎn)場(chǎng)內(nèi)從和向所述外部組件160的天線布局165 發(fā)射(如，接收和傳送)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述RF模塊110包括匹配電路，其為特定 的頻率優(yōu)化所述天線布局120的阻抗。在一些實(shí)施例中，所述外部組件160和RF模塊能夠通過(guò)幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或整 流RF載波來(lái)對(duì)作為比特流的信息信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼。在一個(gè)實(shí)施例中，在所述天線布局 165和120之間發(fā)射的信號(hào)具有大約6. 78MHz的載波頻率。然而，在其它實(shí)施例中，可以使 用更高或更低的載波頻率和/或整流等級(jí)，也可以使用其它調(diào)制方法和等級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述可植入設(shè)備105使用負(fù)載轉(zhuǎn)移與所述外部組件160通信。例 如，負(fù)載轉(zhuǎn)移能夠通過(guò)修改在所述外部組件160上感應(yīng)的負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述負(fù)載上的變化 可以被電感耦合的外部組件160感測(cè)。然而，在其它實(shí)施例中，所述可植入設(shè)備105和外部 組件160能夠使用其它類型的信號(hào)進(jìn)行通信。在一些實(shí)施例中，所述可植入設(shè)備105的RF模塊從所述外部組件160接收電力。 在一些實(shí)施例中，所述RF模塊110將電力分發(fā)到治療模塊115，從而生成所述治療信號(hào)。在 一個(gè)這樣的實(shí)施例中，所述治療模塊115可以完全依賴從外部源(如，所述外部組件160或 其他外部電源)接收到的電力。在另一個(gè)實(shí)施例中，諸如可再充電電池的可植入電源117 供電，從而生成所述治療信號(hào)。在這樣的實(shí)施例中，所述RF模塊110可以將從所述外部組 件160接收到的電力分發(fā)到所述可植入電源117用于再充電。在一些實(shí)施例中，所述治療模塊115啟動(dòng)治療元件170的治療信號(hào)的生成和傳送。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述治療模塊115在被所述可植入電源117供電時(shí)啟動(dòng)治療。然而，在其 它實(shí)施例中，所述外部組件160觸發(fā)所述治療模塊115開(kāi)始生成治療信號(hào)。在接收到來(lái)自 所述外部組件160的啟動(dòng)信號(hào)后，所述治療模塊115生成治療信號(hào)，并將所述治療信號(hào)傳送 到所述治療元件170。在其它實(shí)施例中，所述外部組件160還能夠提供指令，所述治療信號(hào)是根據(jù)所述 指令生成的。治療信號(hào)的參數(shù)的示例可以包括脈沖寬度、幅度、頻率、坡度、占空比、治療時(shí) 間表和其它這樣的參數(shù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述外部組件160包括可以存儲(chǔ)若干預(yù)定的程序/治療時(shí)間表用于傳送到所述可植入設(shè)備105的存儲(chǔ)器。所述外部組件160還能夠使用 戶能夠選擇存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序/治療時(shí)間表，用于傳送到所述可植入設(shè)備105。在另一 個(gè)實(shí)施例中，所述外部組件160能夠用各個(gè)啟動(dòng)信號(hào)提供治療指令。典型地，存儲(chǔ)在所述外部組件160上的各個(gè)程序/治療時(shí)間表能夠被醫(yī)師調(diào)整，以 適合所述患者的個(gè)體需要。例如，計(jì)算設(shè)備(如，筆記本電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)等)(未顯示)能 夠以通信方式連接到所述外部組件160。隨著這個(gè)連接的建立，醫(yī)師能夠利用所述計(jì)算設(shè)備 將治療編程到所述外部組件160中，用于存儲(chǔ)或傳送到所述可植入設(shè)備105。所述可植入設(shè)備105也可以包括存儲(chǔ)器(未顯示)，其中能夠存儲(chǔ)治療指令和/或 患者數(shù)據(jù)。例如，所述可植入設(shè)備105能夠存儲(chǔ)指示應(yīng)該向患者遞交什么治療的治療程序。 所述可植入設(shè)備105還能夠存儲(chǔ)指示所述患者如何利用所述治療系統(tǒng)100和/或?qū)λf交 的治療作出反應(yīng)的患者數(shù)據(jù)。在特定的實(shí)施例中，如下所述，所述可植入設(shè)備105包含可再充電電池，所述可植 入設(shè)備105可以從它吸收電力。圖2是包括可植入設(shè)備105'、外部組件160和治療元件170的另一個(gè)治療系統(tǒng) 100'的示意框圖。所述可植入設(shè)備105'包括至少一個(gè)RF模塊110、治療模塊115和天線 布局120'，所述天線布局120'包括第一天線布局122和第二天線布局124。一般地，所述 第一天線布局122包括環(huán)形天線。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二天線布局1 包括非平衡天線，其包括與所述第一天 線布局122電容耦合的、例如倒L形天線、Z形天線、螺旋狀天線、螺線天線、折疊天線、蛇形 天線、或任意其它適當(dāng)天線。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二天線布局1 包括與所述第一天 線布局122電容耦合的環(huán)形天線。在其它實(shí)施例中，所述第二天線布局124的一個(gè)或多個(gè) 天線可以與所述第一天線布局122的天線非耦合。在一些實(shí)施例中，所述第一天線布局122接收電力(見(jiàn)箭頭152)，利用其操作所述 可植入設(shè)備105'和/或再充電所述電源117。所述第二天線布局IM從和向所述外部組 件160接收和傳送包含信息(如，治療參數(shù)、時(shí)間表、患者數(shù)據(jù)等)和/或命令信號(hào)(見(jiàn)箭 頭154)的通信信號(hào)。有利地，分離所述天線布局122和124的功能可允許電力和通信信號(hào) (如，命令和/或數(shù)據(jù))的同時(shí)發(fā)射。分離所述功能還可以使能對(duì)每個(gè)天線布局122和IM 進(jìn)行調(diào)諧，以更好地實(shí)現(xiàn)特定的功能，諸如通信范圍或充電效率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第 一天線布局122還能夠從和向所述外部組件160接收和傳送信息信號(hào)。在其它實(shí)施例中，所述第二天線布局IM可以包括天線陣列(如，見(jiàn)圖24)。所述 天線陣列中的每一個(gè)天線可以與所述第一天線布局和/或所述天線陣列中的每個(gè)其它天 線電容耦合或非耦合。如下面將更詳細(xì)說(shuō)明的，所述陣列的天線可以被用于修改所述第一 天線122所接收和傳送的信息信號(hào)的方向、極性和/或增益。在所述可植入設(shè)備105'內(nèi)提 供多樣化的天線還可以使能所述RF信號(hào)的調(diào)整，以適應(yīng)所述可植入設(shè)備105'相對(duì)于外部 源的位置和/或方向。附加天線也可以被用于關(guān)于諸如所述外部組件160的外部對(duì)象來(lái)定 位所述可植入設(shè)備105'。天線布局這里說(shuō)明的所述系統(tǒng)和設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)天線布局。所述天線布局有助于在這 里說(shuō)明的通信和電力信號(hào)。在實(shí)施例中，可植入設(shè)備包括以圓周方式環(huán)繞所述內(nèi)殼體的第一天線布局，所述第一天線布局具有第一端口，第一天線布局在該第一端口處進(jìn)入內(nèi)殼體， 所述第一天線布局通過(guò)第一端口與所述通信電路電耦合，所述第一天線布局包括經(jīng)由第一 端口與所述通信電路電耦合的環(huán)形天線。所述可植入設(shè)備還包括安排在所述內(nèi)殼體的外部 的第二天線布局，所述第二天線布局具有第二端口，第二天線布局在該第二端口處進(jìn)入內(nèi) 殼體，所述第二天線布局與所述環(huán)形天線電容耦合。在一些實(shí)施例中，所述第一和第二天線 布局以不同的頻率進(jìn)行傳送。參考圖3-12，這里公開(kāi)的可植入設(shè)備中可以利用不同的天線布局和配置，如，可植 入天線布局120。在圖3-12中，不同類型的天線布局的發(fā)射能力被顯示為彼此相關(guān)。具體 地，呈現(xiàn)了五種不同類型的天線布局，并顯示了在自由空間中的對(duì)其每個(gè)的數(shù)值仿真的回 波損耗響應(yīng)。圖3-12中的天線布局不被耦接到可植入設(shè)備。相反，為位于自由空間中的所 述天線布局提供數(shù)值仿真，以比較不同天線布局的發(fā)射能力?；夭〒p耗響應(yīng)(dB)被定義為反射信號(hào)功率與輸入信號(hào)功率的比。每一個(gè)天線布 局的仿真回波損耗響應(yīng)提供了關(guān)于所述天線布局的諧振頻率、傳送范圍、發(fā)射效率和諧振 頻率的數(shù)量的信息。例如，所述仿真回波損耗響應(yīng)的下降點(diǎn)(dip)通常對(duì)應(yīng)于所述天線布 局的諧振頻率。此外，所述仿真回波損耗響應(yīng)中的下降點(diǎn)的幅度通常對(duì)應(yīng)于所述天線布局 的效率(和功率)。所述仿真回波損耗響應(yīng)提供了取決于對(duì)特定治療系統(tǒng)的需求的對(duì)不同天線布局 的選擇。例如，在一些實(shí)施例中，希望同時(shí)傳送電力信號(hào)和通信信號(hào)。在其它實(shí)施例中，可 能希望除去所述設(shè)備中的匹配電路。在其它實(shí)施例中，可能希望從天線布局中除去諧振頻率。例如，圖3是可在這里公開(kāi)的可植入設(shè)備中使用的第一示例天線布局200的示意 框圖。所述天線布局200包括具有第一端口 211的環(huán)形天線210。在一個(gè)實(shí)施例中，天線布 局200的所述環(huán)形天線210可以被可植入設(shè)備用作可植入天線(如，圖1和2的天線120)。 有利地，所述環(huán)形天線210可以使能可植入設(shè)備(如，圖1的可植入設(shè)備10 到外部組件 (如，圖1的外部組件160)的磁耦合，用于電力和/或通信(如，命令信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)) 轉(zhuǎn)移。圖4是將所述第一天線布局200的第一端口 211的仿真回波損耗響應(yīng)330描繪成 頻率的函數(shù)的第一曲線圖300。所述第一曲線圖300中描繪的結(jié)果是通過(guò)使用與可植入設(shè) 備相分離的自由空間中的環(huán)形天線的數(shù)學(xué)模型(即，數(shù)值仿真)得到的。相應(yīng)地，提供第一 曲線圖300(以及圖6、8、10和12所示的曲線圖)，以公開(kāi)每一個(gè)天線布局關(guān)于彼此的相關(guān) RF發(fā)射能力，并不說(shuō)明所述可植入系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)射能力。所述第一曲線圖300包括第一軸310，其表示在第一端口 211度量的所述環(huán)形天 線210的回波損耗響應(yīng)(dB)。所述第一軸310的范圍是從大約_7dB到大約ldB。所述第 一曲線圖300還包括第二軸320，其表示所述環(huán)形天線210的頻率。所述第二軸320的范圍 是從大約OGHz到大約3GHz。如所述第一曲線圖300所示，所述回波損耗響應(yīng)330在近似 0.45GHz的頻率處具有大約-6. 5dB的第一下降點(diǎn)332。附加下降點(diǎn)(如，見(jiàn)334)出現(xiàn)在更 高的信號(hào)頻率處。如果希望較低的諧振頻率和/或更低的幅度、較高的諧振頻率，則這個(gè)配 置是理想的。隨著圖4中的所述下降點(diǎn)的幅度趨于比這里說(shuō)明的其它配置中的更低，這個(gè) 配置的發(fā)射能力比其它配置中的一些更小。
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圖5是可在這里說(shuō)明的可植入設(shè)備中使用的、包括有負(fù)載的環(huán)形天線的天線布局 400的第二示例的示意框圖。所述第二天線布局400包括圖1的所述環(huán)形天線210以及浮 動(dòng)導(dǎo)電板220，其提供了所述環(huán)形天線210上的負(fù)載效應(yīng)。例如，所述導(dǎo)電板220的效果能 夠代表可植入設(shè)備中的天線布局上的導(dǎo)電殼體的負(fù)載效應(yīng)。所述環(huán)形天線210具有第一端 口 211，且在不接觸所述板220的情況下纏繞所述板220 —次或多次。一般地，所述板220影響所述環(huán)形天線210(如，通過(guò)“負(fù)載效應(yīng)”)的回波損耗響 應(yīng)，如圖6所示?？芍踩朐O(shè)備105的所述殼體106對(duì)所述可植入天線120(見(jiàn)圖1)的效果 模擬了浮動(dòng)導(dǎo)電板220對(duì)環(huán)形天線210的這些效果。圖6是將所述第二天線布局400的第一端口 211的回波損耗響應(yīng)530描繪成頻率 的函數(shù)的第二曲線圖500。提供所述第二曲線圖500，以幫助比較有負(fù)載的環(huán)形天線布局 400與其它這里公開(kāi)的天線布局(如，圖3的無(wú)負(fù)載的環(huán)形天線布局200)的發(fā)射能力。在 所述第二曲線圖500中描繪的結(jié)果是通過(guò)使用與可植入設(shè)備相分離的自由空間中的有負(fù) 載的環(huán)形天線的數(shù)學(xué)模型(即，數(shù)值仿真)得到的。所述第二曲線圖500包括第一軸510，其表示在所述有負(fù)載的環(huán)形天線布局400的 第一端口 211上的回波損耗響應(yīng)。所述第一軸510的范圍是從大約-20dB到大約2dB。所 述第二曲線圖500還包括第二軸520，其表示所述有負(fù)載的環(huán)形天線布局400的頻率。所述 第二軸520的范圍是從大約OGHz到大約3GHz。如所述第二曲線圖500所示，所述回波損耗 響應(yīng)530在近似0. 5GHz的頻率處具有大約-19dB的下降點(diǎn)532。附加下降點(diǎn)(如，見(jiàn)534) 出現(xiàn)在更高的信號(hào)頻率處。相應(yīng)地，如圖5所示，用導(dǎo)電板220裝載所述第一天線布局200的環(huán)形天線210增 加了所述天線布局的發(fā)射能力。所述回波損耗響應(yīng)530中的所述下降點(diǎn)(如，下降點(diǎn)532、 534)的幅度已增加。然而，所述仿真回波損耗響應(yīng)530中的下降點(diǎn)在第二軸520中沒(méi)有明 顯偏移。相應(yīng)地，所述天線布局諧振的頻率(即，或多個(gè)頻率)沒(méi)有受到明顯的影響。圖7是可在這里公開(kāi)的可植入設(shè)備中使用的、包括與諸如圖5的導(dǎo)電板220的導(dǎo) 電板電容耦合的非平衡天線230的第三天線布局600的示意框圖。所述非平衡天線230具 有端口 231。在所示的示例中，所述非平衡天線230包括安排在鄰近所述導(dǎo)電板220的倒L 形天線。然而，在其它實(shí)施例中，所述非平衡天線230可以包括任意非平衡天線。合適的非 平衡天線230的非限制性示例包括螺旋狀天線、螺線天線、Z形天線、折疊天線和蛇形天線。圖8是將在所述第三天線布局600的端口 231處的回波損耗響應(yīng)描繪成頻率的函 數(shù)的第三曲線圖700。提供所述第三曲線圖700，以幫助比較所述天線布局600與其它這里 公開(kāi)的天線布局(如，圖5的有負(fù)載的環(huán)形天線布局400)的發(fā)射能力。所述第三曲線圖 700描繪的結(jié)果是通過(guò)使用與可植入設(shè)備相分離的自由空間中安排的倒L形天線的數(shù)學(xué)模 型(即，數(shù)值仿真)得到的。所述第三曲線圖700包括第一軸710，其表示所述第三天線布局600在端口 231 的回波損耗響應(yīng)。所述第一軸710的范圍是從大約-22. 5dB到大約OdB。所述第三曲線圖 700還包括第二軸720，其表示所述第三天線布局600的頻率。所述第二軸720的范圍是從 大約OGHz到大約3GHz。如所述第三曲線圖700所示，所述回波損耗響應(yīng)730在端口 23處 在近似1. 4GHz的頻率處具有大約_22dB的下降點(diǎn)732。如圖8所示，包括所述非平衡天線230的所述第三天線布局600比上面公開(kāi)的所述環(huán)形天線布局200、400以更高的操作頻率(S卩，具有更好的諧振頻率)更有效地發(fā)射。相 應(yīng)地，所述第三天線布局600能夠傳送更遠(yuǎn)的距離。參考圖9-12，提供包括兩個(gè)或更多天線的天線布局可以增強(qiáng)所述可植入設(shè)備的效 率。圖9是可在這里公開(kāi)的可植入設(shè)備中使用的示例天線布局800的示意框圖。一般地， 所述天線布局800使圖5的所述有負(fù)載的環(huán)形天線400與圖7的所述非平衡天線600電容 耦合。相應(yīng)地，所述第四天線布局800包括環(huán)形天線210、導(dǎo)電板220和這里公開(kāi)的非平衡 天線230。在圖9所示的示例中，所述非平衡天線230是倒L形天線。然而，在其它實(shí)施例 中，所述非平衡天線230可以包括任意被安排與所述板220和所述環(huán)形天線210電容耦合 的合適的非平衡天線。所述天線210、230中的每一個(gè)分別具有其自身的端口 211、231，在其上的所述天 線400、600的回波損耗響應(yīng)可以被仿真。圖10是將所述第四天線布局800的環(huán)形天線210 在第一端口 211的回波損耗響應(yīng)930描繪成頻率的函數(shù)的第四曲線圖900。相應(yīng)地，所述仿 真回波損耗響應(yīng)930指示了所述非平衡天線與所述環(huán)形天線的電容耦合如何影響了所述 環(huán)形天線210的發(fā)射能力。提供所述第四曲線圖900，以幫助比較所述第四天線布局800與其它這里公開(kāi)的 天線布局(如，圖5的所述有負(fù)載的環(huán)形天線布局400和/或圖7的非平衡天線布局600) 的發(fā)射能力。所述第四曲線圖900描繪的結(jié)果是通過(guò)使用與可植入設(shè)備的通信電路或其它 部分相分離的自由空間中的有負(fù)載的環(huán)形天線電容耦合的倒L形天線的數(shù)學(xué)模型(S卩，數(shù) 值仿真)得到的。所述第四曲線圖900包括第一軸910，其表示所述第四天線布局800的非平衡天線 230在端口 231上的回波損耗響應(yīng)。所述第一軸910的范圍是從大約-22. 5dB到大約OdB。 所述第四曲線圖900還包括第二軸920，其表示所述第四天線布局800的頻率。所述第二 軸920的范圍是從大約OGHz到大約3GHz。如所述第四曲線圖900所示，所述回波損耗響應(yīng) 930在近似0. 4GHz的頻率處具有大約-16dB的第一下降點(diǎn)932，在大約0. 75GHz的頻率處 具有大約-19dB的第二下降點(diǎn)934，在大約1. 2GHz的頻率處具有大約_20dB的第三下降點(diǎn) 936，并且，在大約1.5GHz的頻率處具有大約-19. 5dB的第四下降點(diǎn)938。附加下降點(diǎn)(如， 見(jiàn)939)出現(xiàn)在更高的信號(hào)頻率處。所述第二、第三和第四曲線圖500、700和900的比較分別指示了非平衡天線(如， 圖7的非平衡天線230)與有負(fù)載的環(huán)形天線(如，圖5的有負(fù)載的天線210)的電容耦合 產(chǎn)生了具有比任意獨(dú)立的天線更大的孔徑的天線布局。有利地，所生成的天線布局具有增 加的發(fā)射效率和增加的諧振。另外，圖10中諧振頻率處的仿真回波損耗響應(yīng)的下降點(diǎn)越大 還指示了所述天線布局可以利用更小的功率在給定的范圍內(nèi)傳送或在給定的功率水平下 傳送得更遠(yuǎn)。此外，增加所述天線的孔徑可以使能在沒(méi)有匹配電路的情況下在MICS (醫(yī)學(xué)植入 通訊服務(wù))頻率水平(如，大約0. 4GHz)和WMT (無(wú)線醫(yī)療遙測(cè))頻率水平(大約1. 4GHz) 的通信。從所述可植入設(shè)備中除去所述匹配電路可以允許所述可植入設(shè)備更小且以更低成 本制造。除去匹配電路還可通過(guò)減少部件的數(shù)目來(lái)增強(qiáng)可植入設(shè)備的可靠性。另外，非平衡天線(如，圖7的非平衡天線230)與有負(fù)載的環(huán)形天線(如，圖5的 有負(fù)載的環(huán)形天線210)之間的電容耦合產(chǎn)生了具有增加的諧振頻率數(shù)量的天線布局。例如，圖9的電容耦合的天線布局800在近似0. 4GHz處具有諧振頻率下降點(diǎn)932，并在大約 1. 5GHz處具有另一個(gè)諧振頻率下降點(diǎn)938(見(jiàn)圖10)。在其它實(shí)施例中，所述天線布局800 可以被配置為具有大約6. 7MHz的諧振頻率。增加諧振頻率的數(shù)量可以增加可由所述天線布局獲得的信號(hào)的數(shù)量。例如，所述 天線布局，在一個(gè)實(shí)施例中，電容耦合的天線布局可以發(fā)射電力和通信信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例 中，增加諧振頻率的數(shù)量可以增加可同時(shí)獲得的信號(hào)的數(shù)量。此外，提供包括多個(gè)天線的天線布局使各個(gè)天線可被配置用于執(zhí)行各別的功能。 例如，所述天線布局可以包括被配置用于發(fā)射電力的第一天線(如，環(huán)形天線210)和被配 置用于發(fā)射通信信號(hào)的第二天線(如，非平衡天線230)。所述第一天線可以從一個(gè)或多個(gè) 外部組件(如，見(jiàn)圖2的外部組件160)接收電力(如，從大約0到大約3瓦特)，而所述第 二天線可以從和向所述外部組件接收和傳送數(shù)據(jù)(如，治療參數(shù)、治療時(shí)間表、患者使用數(shù) 據(jù)、治療結(jié)果等)和/或命令(如，開(kāi)始治療、利用給定的治療時(shí)間表等)。在一個(gè)實(shí)施例中， 所接收到的電力被用于對(duì)諸如圖1和2的可再充電電池117的內(nèi)部電源進(jìn)行再充電。然而， 在其它實(shí)施例中，可以利用更少或更多數(shù)量的天線接收和傳送通信信號(hào)和/或電力信號(hào)。有利地，通過(guò)在第一天線上發(fā)射電力、在第二天線上發(fā)射通信信號(hào)，所述電力和通 信信號(hào)可以被同時(shí)發(fā)射，由此增強(qiáng)了所述可植入設(shè)備的效率。此外，通過(guò)區(qū)分由哪個(gè)天線執(zhí) 行哪個(gè)功能，各個(gè)天線可以被調(diào)節(jié)，以優(yōu)化其分配的任務(wù)的性能。例如，所述第一天線是可 以被配置用于以更低頻率(如，更短距離)發(fā)射高幅度RF信號(hào)的環(huán)形天線，且所述第二天 線是可以被配置用于以更高頻率(如，更遠(yuǎn)距離)發(fā)射RF信號(hào)的環(huán)形天線。在這樣的實(shí)施 例中，電力可以在所述天線布局的近場(chǎng)內(nèi)被傳送，而通信信號(hào)可以在所述天線布局的遠(yuǎn)場(chǎng) 內(nèi)被傳遞。天線布局的非耦合天線也可以提供優(yōu)勢(shì)。圖11是這里公開(kāi)的可植入設(shè)備中可能 使用的第五示例天線布局1000的示意框圖。所述第五天線布局1000包括載有導(dǎo)電板220 的環(huán)形天線210和另一個(gè)非平衡天線235。兩個(gè)天線210、235分別具有端口 211、236，可以 度量在所述端口上的回波損耗響應(yīng)。然而，所述第五天線布局1000的非平衡天線235與所 述環(huán)形天線210非耦合(如，被安排為垂直于與所述環(huán)形天線210)。在圖11所示的示例 中，所述非平衡天線235是垂直的單極天線。然而，在其它實(shí)施例中，所述非平衡天線235 可以包括被安排為不與所述環(huán)形天線210耦合的任意合適的天線。圖12是將所述第五天線布局1000的非耦合的單極天線235在端口 236的回波損 耗響應(yīng)1130描繪成頻率的函數(shù)的第五曲線圖1100。提供所述第五曲線圖1100以幫助比較 所述非耦合的天線布局1000與這里公開(kāi)的其它天線布局(如，圖9的天線布局800)的發(fā) 射能力。所述第五曲線圖1000描繪的結(jié)果是通過(guò)使用與可植入設(shè)備相分離的自由空間中 的、與有負(fù)載的環(huán)形天線非耦合的單極天線的數(shù)學(xué)模型(即，數(shù)值仿真)得到的。所述第五曲線圖1100包括第一軸1110，其表示所述第五天線布局1000的非平衡 天線235在端口 236的回波損耗響應(yīng)。所述第一軸1110的范圍是從大約_25dB到大約OdB。 所述第五曲線圖1000還包括第二軸1120，其表示所述第五天線布局1000的頻率。所述第 二軸1120的范圍是從大約OGHz到大約3GHz。如所述第五曲線圖1100所示，所述非耦合的 天線布局1000的所述回波損耗響應(yīng)1130在近似1. 7GHz的頻率處具有大約-MdB的第一 下降點(diǎn)1132，在大約2. IGHz的頻率處具有大約_18dB的第二下降點(diǎn)1134，在大約2. 5GHz的頻率處具有大約-13dB的第三下降點(diǎn)1136。相應(yīng)地，非平衡天線(如，天線235)與有負(fù)載的環(huán)形天線(如，有負(fù)載的環(huán)形天線 210)的非耦合使所述天線布局的諧振頻率偏移到更高的頻率(如，與圖6、8和12比較)。 使所述天線非耦合還可以減少諧振頻率的數(shù)量。有利地，減少諧振頻率的數(shù)量可以減輕不 同天線之間的干擾。例如，所述天線的非耦合可以使不同天線的電力信號(hào)和通信信號(hào)能夠 同時(shí)發(fā)射而無(wú)干擾。使所述天線布局絕緣現(xiàn)在參考圖13-23，不同天線配置(平衡天線配置和/或非平衡天線配置)的發(fā)射 能力可以通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)天線部分或全部嵌入電介質(zhì)材料的絕緣層而修改。絕緣的電介 質(zhì)材料的非限制性示例包括諸如生物相容性塑料(如，硅膠、聚砜、俄亥俄州克里夫蘭市的 路博潤(rùn)先進(jìn)材料公司提供的TEC0THANE⑧等)的生物相容性材料。圖13-18分別是說(shuō)明具有包括載有導(dǎo)電介質(zhì)1220的環(huán)形天線1210的天線布局的 可植入設(shè)備1200A、1200B、1200C、1200D、1200E和1200F的不同實(shí)施例的示意框圖。在一個(gè) 實(shí)施例中，所述導(dǎo)電介質(zhì)1220包括可植入設(shè)備的密閉的內(nèi)殼體，其包含所述可植入設(shè)備的 電路。然而，在其它實(shí)施例中，所述導(dǎo)電介質(zhì)1220可以包括任意導(dǎo)電表面。在圖13-18所 示的示例中，所述有負(fù)載的環(huán)形天線1210進(jìn)入所述內(nèi)殼體1220，并經(jīng)由天線端口 1211耦接 到所述殼體1220內(nèi)的組件。在圖13中，所述可植入設(shè)備1200A的天線布局是完全暴露的(即，所述天線布局 沒(méi)有一部分被包圍在電介質(zhì)內(nèi))。相應(yīng)地，當(dāng)被植入患者內(nèi)部時(shí)，天線布局可以被安排為接 觸周圍組織。周圍組織的非限制性示例可以包括所述患者的肌肉、脂肪、神經(jīng)或皮膚層。然 而，在所示示例中，所述天線布局包括有負(fù)載的環(huán)形天線210。在其它實(shí)施例中，所述天線布 局可以包括一個(gè)或多個(gè)平衡的和/或非平衡天線。有利地，所述周圍組織的介電常數(shù)增加了所暴露的天線的孔徑。增加所述天線的 孔徑使得能夠使用更小的天線。此外，以更低的頻率(如，大約0.4GHz)使所述環(huán)形天線 1210發(fā)射減輕了由于回波損耗的發(fā)射效率問(wèn)題，這是因?yàn)槿祟惤M織在這些更低的頻率上趨 向于低損耗。而且，所述天線布局在沒(méi)有電介質(zhì)層的情況下可以成本較低和/或更容易制造。在圖14和15中，所述可植入設(shè)備1200B、1200C的天線布局的銳利邊緣可以被部 分嵌入在絕緣電介質(zhì)內(nèi)。在圖14中，所述天線布局包括具有嵌入電介質(zhì)層1240內(nèi)的第一銳 利邊緣1213的環(huán)形天線1210。在圖15中，所述天線布局包括具有嵌入第一電介質(zhì)層1242 內(nèi)的銳角1217的環(huán)形天線1210、以及具有嵌入第二電介質(zhì)層1244內(nèi)的銳利邊緣1233的非 平衡天線1230。然而，在其它實(shí)施例中，所述天線布局可以包括更多或更少數(shù)量的平衡的和 /或非平衡天線。所述有負(fù)載的環(huán)形天線1210的部分在植入時(shí)還可以被安排為接觸周圍組織，由 此增加所述天線布局的孔徑。然而，有利地，使所述天線布局的銳利邊緣絕緣可以抑制對(duì)患 者的燒傷或其它傷害，當(dāng)所述患者被核磁共振成像(MRI)機(jī)器掃描時(shí)，所述天線布局被植 入其中。如果所述銳利邊緣被暴露，由MRI機(jī)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)所引發(fā)的電流可能在這些邊緣 積累并燒傷所述周圍組織。所述低電介質(zhì)(如，電介質(zhì)層1M0、1242、1M4)可以抑制來(lái)自 MRI機(jī)器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響的、所述天線邊緣處的高電流密度的累積。
在圖16中，所述可植入設(shè)備1200D的天線布局被完全嵌入電介質(zhì)1240的層內(nèi)。在 所示的示例中，所述天線布局包括有負(fù)載的環(huán)形天線210。然而，在其它實(shí)施例中，所述天線 布局可以包括一個(gè)或多個(gè)平衡的和/或非平衡天線。在植入之后，所述可植入設(shè)備1200D 可以接觸不同類型的周圍組織(如，脂肪、肌肉、神經(jīng)等)。每個(gè)類型的周圍組織可以具有不 同的介電常數(shù)。將所述天線布局嵌入電介質(zhì)層中使所述天線布局與周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的影響 隔離。相應(yīng)地，有利地，隔離所述電介質(zhì)材料中的天線布局可以通過(guò)提供具有一致的介電常 數(shù)的周圍介質(zhì)(如，所述電介質(zhì)層1240)來(lái)增強(qiáng)執(zhí)行的可重復(fù)性。此外，當(dāng)在更高的頻率 (如，大約1.4GHz)操作時(shí)，人類組織趨向于無(wú)損(即，隨著穿過(guò)人類組織，更高的頻率信號(hào) 趨向于退化)。相應(yīng)地，使所述天線布局與所述周圍組織隔離可以增強(qiáng)所述天線布局在更高 頻率處的發(fā)射效率。此外，如果所述電介質(zhì)層是由生物相容性材料形成的，則將所述天線布 局嵌入電介質(zhì)層內(nèi)可以增強(qiáng)所述天線布局的生物相容性。在圖17中，所述電介質(zhì)層1240在所述內(nèi)殼體1220以及所述第五可植入設(shè)備 1200E的天線布局(如，有負(fù)載的環(huán)形天線1210)上延伸。有利地，將所述內(nèi)殼體1220嵌入 電介質(zhì)層1240內(nèi)可以增加所述天線布局的孔徑。例如，嵌入裝載所述環(huán)形天線1210的內(nèi) 殼體1220可以通過(guò)抑制所述內(nèi)殼體1220的周圍的表面電流來(lái)增加所述環(huán)形天線1210的 孔徑。此外，將所述內(nèi)殼體1220嵌入電介質(zhì)層1240內(nèi)還可以提高所述可植入設(shè)備1220的 生物相容性。在圖18中，第一電介質(zhì)層1240在所述第六可植入設(shè)備1200F的天線布局上延伸， 且第二電介質(zhì)層1245部分地嵌入所述內(nèi)殼體1220。在一個(gè)實(shí)施例中，所述天線布局包括有 負(fù)載的環(huán)形天線1210。然而，在其它實(shí)施例中，所述天線布局可以包括一個(gè)或多個(gè)平衡和 /或非平衡天線。將所述內(nèi)殼體1220部分地嵌入電介質(zhì)層可以增加所述天線布局的孔徑。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)殼體1220鄰近所述天線布局的端口(如，有負(fù)載的環(huán)形天線1210 的端口 1211)的部分可以被嵌入電介質(zhì)內(nèi)，以增加所述天線布局的孔徑。有利地，所述內(nèi)殼 體1220的暴露部分可以被用于向所述患者提供治療(如，作為電極)。所述天線布局的植入環(huán)境趨向于隨著患者而變化，甚至同一患者內(nèi)也會(huì)變化。例 如，包圍植入所述患者內(nèi)部的天線布局的組織的介電常數(shù)可能在所述天線布局的表面區(qū)域 上變化(如，當(dāng)所述天線布局的第一部分接觸神經(jīng)而所述天線布局的第二部分接觸肌肉 時(shí))。相應(yīng)地，為了增強(qiáng)對(duì)所述電介質(zhì)的影響的理解，所述仿真是針對(duì)安排在由三層結(jié)構(gòu) 1300(見(jiàn)圖19-22)表示的、簡(jiǎn)化的植入環(huán)境內(nèi)的簡(jiǎn)單環(huán)形天線1310。在圖19-22中，所述三層結(jié)構(gòu)1300包括安排在兩個(gè)外層1360之間的具有第一介 電常數(shù)ε 1的內(nèi)層1340，所述外層各自具有第二介電常數(shù)ε 2。一般地，所述絕緣層1340 表示電介質(zhì)的層(如，圖14-18中所示的電介質(zhì)層1240)，所述外層1360表示包圍所述可植 入設(shè)備的人類組織。相應(yīng)地，所述內(nèi)層1340的第一介電常數(shù)ε 1小于所述外層1360的第 二介電常數(shù)ε 2。為了便于仿真中的計(jì)算和理解，選擇大約IOmm的厚度H和大約1的介電常數(shù)ε 1 用于內(nèi)層1340，并選擇大約150mm的厚度T和大約10的介電常數(shù)ε 2用于兩個(gè)外層1360 中的每個(gè)。這些度量不一定代表所述天線布局或植入環(huán)境的優(yōu)選尺寸和屬性。相反，這些 度量提供了簡(jiǎn)單的模型，可以由所述模型計(jì)算數(shù)值仿真以便于所述概念的說(shuō)明與測(cè)試。在其它實(shí)施例中，所述外層1360可以具有相互不同的介電常數(shù)和/或厚度。圖19是安排在自由空間(S卩，完全在所述三層結(jié)構(gòu)1300之外)內(nèi)的所述環(huán)形天線 1310的示意框圖。相應(yīng)地，所述環(huán)形天線1310表示具有完全暴露于自由空間(如，空氣) 的天線的可植入設(shè)備。例如，圖19的所述環(huán)形天線1310可以表示植入之前的可植入設(shè)備 的天線布局。圖20是被安排在所述三層結(jié)構(gòu)1300的外層1360之一內(nèi)且在所述內(nèi)層1340外的 所述環(huán)形天線1310的示意框圖。所述環(huán)形天線1310表示具有完全暴露于所述患者的周圍 組織的天線布局的可植入設(shè)備。例如，圖20的所述環(huán)形天線1310可以表示圖13的所述有 負(fù)載的環(huán)形天線1210，其在植入后不被隔離在電介質(zhì)的外層內(nèi)。圖21是具有安排在所述外層1360之一內(nèi)的第一部分1312和安排在所述內(nèi)層 1340內(nèi)的第二部分1314的所述環(huán)形天線1310的示意框圖。所述環(huán)形天線1310表示具有 部分嵌入電介質(zhì)內(nèi)且部分暴露于所述患者的周圍組織的天線的可植入設(shè)備。例如，圖21的 所述環(huán)形天線1310可以表示圖14的所述有負(fù)載的環(huán)形天線1210，其在植入后部分被隔離 在電介質(zhì)的層1240內(nèi)。圖22是完全安排在所述內(nèi)層1340內(nèi)的所述環(huán)形天線1310的示意框圖。所述環(huán) 形天線1310表示具有完全嵌入電介質(zhì)的絕緣層內(nèi)的天線的可植入設(shè)備。例如，圖22的所 述環(huán)形天線1310可以表示圖16的所述有負(fù)載的環(huán)形天線1210，其在植入后被完全隔離在 電介質(zhì)的層1240內(nèi)?？梢岳糜?jì)算模型，在圖23中對(duì)所述電介質(zhì)對(duì)示例天線布局的回波損耗響應(yīng)的 影響進(jìn)行數(shù)值仿真。圖23是將圖19-22中所示的每一個(gè)布局的所述環(huán)形天線1310的回波 損耗響應(yīng)的最低點(diǎn)描繪成頻率的函數(shù)的曲線圖。所述曲線圖1500具有表示回波損耗響應(yīng) (dB)的第一軸1510和表示頻率的第二軸1520。所述第一軸1510的范圍是從大約_30dB 到大約3dB，所述第二軸1520的范圍是從大約0. IGHz到大約0. 5GHz。如圖例1505所示， 已經(jīng)為所述曲線圖1500的回波損耗響應(yīng)曲線添加了包括圓圈、三角形和菱形的符號(hào)以區(qū) 分不同的曲線。這些符號(hào)不對(duì)應(yīng)于實(shí)際的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而是僅用來(lái)區(qū)分所述回波損耗響應(yīng)曲線。安排在自由空間中的環(huán)形天線(圖19)的所述回波損耗響應(yīng)1560由無(wú)修飾的實(shí) 線描繪。這個(gè)布局的回波損耗響應(yīng)1560提供了其它回波損耗響應(yīng)可以比較的基本讀數(shù)。圖 20的所述暴露的環(huán)形天線1310的回波損耗響應(yīng)1530由菱形點(diǎn)曲線描繪。圖21的部分隔 離的環(huán)形天線1310的回波損耗響應(yīng)1540由圓圈點(diǎn)曲線描繪。圖22的完全隔離的環(huán)形天 線1310的回波損耗響應(yīng)1550由三角形點(diǎn)曲線描繪。如圖23所示，安排在自由空間中的所述環(huán)形天線(無(wú)修飾的曲線)(見(jiàn)圖19)的 最低諧振頻率是大約0. 45GHz，其回波損耗響應(yīng)1560是大約_6dB。所述完全暴露的環(huán)形天 線(菱形(見(jiàn)圖20))的最低諧振頻率是大約0. 19GHz，其回波損耗響應(yīng)1530是大約-16dB。 所述部分嵌入的環(huán)形天線(圓圈)(見(jiàn)圖21)的最低諧振頻率是大約0. ^GHz，其回波損耗 響應(yīng)1540是大約-27dB。所述完全嵌入的環(huán)形天線(三角形)(見(jiàn)圖2 的最低諧振頻率 是大約0. ^GHz,其回波損耗響應(yīng)1550是大約-19dB。相應(yīng)地，所述曲線圖1500指示了將暴露的環(huán)形天線1310(圖20)植入人類組織內(nèi) 降低了諧振頻率且增加了所述天線布局的發(fā)射能力(與圖19的被安排在自由空間中的所 述天線1310相比較)。
此外，將所述環(huán)形天線1310部分地嵌入電介質(zhì)的絕緣層(圖21)可以使所述天 線的諧振頻率偏移到更高的頻率(比較曲線1530和巧40)。將所述環(huán)形天線1310完全地 嵌入電介質(zhì)的絕緣層(圖2 可以使所述天線的諧振頻率進(jìn)一步偏移(比較曲線1540和 1550)。環(huán)形天線圖34是包括圍繞殼體3420纏繞的環(huán)形天線3410的示例可植入設(shè)備3400的示意 框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410纏繞所述殼體3420僅僅一次。例如，所述環(huán)形 天線3410具有至少λ的長(zhǎng)度，其中λ是遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信的有效波長(zhǎng)。在另一個(gè)實(shí)施例中， 所述環(huán)形天線；3410纏繞所述殼體3420多次。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410 可以纏繞殼體足夠多次，從而使所述天線在近場(chǎng)電力傳送和/或通信中有效。在一個(gè)實(shí)施 例中，所述可植入設(shè)備；3400不包括匹配電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410可以被部分地或全部地嵌入電介質(zhì)層內(nèi)。在 另一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410可以完全暴露于所述可植入設(shè)備3400被安排的環(huán)境 中。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體3420可以被部分地或全部地嵌入電介質(zhì)材料中。在另一 個(gè)實(shí)施例中，所述殼體；3420可以被完全地暴露。一般地，所述環(huán)形天線3410被配置用于接收電力并將所接收到的電力傳送到所 述殼體3420內(nèi)的電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410被配置為在接收和傳送低頻 信號(hào)(如，6. 73MHz左右)時(shí)諧振。在這樣的實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410可以將所接收到 的信號(hào)引起的電流傳遞給所述殼體3420內(nèi)的可再充電電源34M。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410被配置為在接收和傳送更高頻信號(hào)(如， 402-405MHZ左右)時(shí)諧振。當(dāng)所述環(huán)形天線3410在更高頻率上諧振時(shí)，所述環(huán)形天線比 其在更低頻率諧振時(shí)看起來(lái)電力更大。相應(yīng)地，所述環(huán)形天線3410可以接收和發(fā)送遠(yuǎn)場(chǎng)信 號(hào)。在這樣的實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410可以將所接收到的信號(hào)引起的電流傳遞 到所述殼體3420內(nèi)的通信電路(如，MICS通信電路)3426。所述環(huán)形天線3410還可以從 可再充電電源34M接收電力，從所述通信電路3似6接收數(shù)據(jù)或命令信號(hào)，并利用所接收到 的電力傳送所述數(shù)據(jù)或命令信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410被配置為在多個(gè)頻率上諧振。在這樣的實(shí) 施例中，所述可植入設(shè)備的殼體3420可以包括一個(gè)或多個(gè)切換電路3422，其被配置用于接 收當(dāng)信號(hào)被接收時(shí)在所述環(huán)形天線；3410上引起的電流。所述切換電路3422確定所接收到 的信號(hào)的類型(如，基于頻率)，還可以基于所接收到的信號(hào)的類型，對(duì)所述殼體3420內(nèi)的 適當(dāng)電路供電。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在圖34所示的示例中，所述切換電路3422與所述殼體 3420內(nèi)的可再充電電源3似4和通信電路3似6電耦合。所述切換電路3422可以確定是否 將在所述環(huán)形天線3410處接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到電源34M用于再充電、或轉(zhuǎn)發(fā)到通信電路 ；3似6用于分析。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述切換電路3422可以與所述殼體3420內(nèi)的多個(gè)通 信電路電耦合。在這樣的實(shí)施例中，所述切換電路3422可以確定將所接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到 哪個(gè)適當(dāng)通信電路。在其它實(shí)施例中，可以在所述殼體3420內(nèi)提供附加電路，并將其耦接到所述切換
17電路3422，以向所述可植入設(shè)備3400提供附加功能。所述切換電路3422可以將電力導(dǎo)向 所述適當(dāng)電路(如，基于所接收到的信號(hào)的頻率，基于所述信號(hào)內(nèi)包含的指令，等等)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線3410與一個(gè)或多個(gè)非平衡天線(如，見(jiàn)圖24)之 間的電感耦合增加了所述環(huán)形天線3410的諧振頻率的數(shù)量。相應(yīng)地，這樣的電感耦合可以 增加所述可植入設(shè)備3400能夠執(zhí)行的應(yīng)用的范圍。天線陣列可植入設(shè)備還可以包括包括天線陣列的天線布局。例如，圖M是包括連接到天線 布局1650的內(nèi)殼體1620的可植入設(shè)備1600的示例實(shí)施例的示意框圖。所述內(nèi)殼體1620 可以包含RF模塊和治療模塊，如上參考圖1和2所公開(kāi)的。所述天線布局1650包括耦接 到天線陣列1660的環(huán)形天線1610，所述天線陣列1660可以包括平衡和非平衡天線的任意 組合。在所示的示例中，所述陣列1660包括天線1631-1639。一般地，所述天線陣列1660可以通過(guò)提供發(fā)射模式分集、空間分集和/或極性分 集來(lái)增強(qiáng)所述可植入設(shè)備的靈活性和實(shí)用性。例如，所述天線陣列1660內(nèi)的每一個(gè)天線可 以被調(diào)諧到唯一的諧振頻率處諧振，由此提供發(fā)射模式分集。不同類型的信號(hào)(如，電力和 通信)可以在不同的頻率范圍上發(fā)射。所述天線陣列1660內(nèi)的天線的空間分集可以使能 外部組件識(shí)別出所述可植入設(shè)備的位置。極性分集可以通過(guò)減少或移除天線方向或天線性 能的依賴性來(lái)增強(qiáng)所述可植入設(shè)備的耦合靈活性。在一些實(shí)施例中，所述陣列1660中的兩個(gè)或多個(gè)天線可以相互電容耦合，以增加 所述天線布局的孔徑。在一個(gè)實(shí)施例中，所述天線陣列1660的所述天線1631-1639中的至 少一個(gè)是非平衡天線。在其它實(shí)施例中，所述陣列1660的一個(gè)或多個(gè)天線可以與所述環(huán)形 天線1610非耦合，以抑制與來(lái)自其它天線、其它組件和/或其它設(shè)備的發(fā)射干擾。所述可植入設(shè)備1600還可以包括可選的絕緣層1640。在不同的實(shí)施例中，所述絕 緣層1640可以部分地或完全地圍繞所述天線布局1650。在圖M所示的示例中，所述環(huán)形 天線1610和所述陣列1660的六個(gè)附加天線1631-1636被完全地嵌入所述絕緣層1640內(nèi)。 所述陣列1660的天線1637和1639被部分地嵌入所述絕緣層1640內(nèi)，而天線1638被完全 暴露于任意周圍介質(zhì)(如，空氣、組織等等)。示例應(yīng)用上述圖表和數(shù)值仿真提供了理解根據(jù)這里說(shuō)明的本公開(kāi)的原則配置的可植入設(shè) 備的以下示例實(shí)施例的概念基礎(chǔ)。圖25-27說(shuō)明了包括纏繞內(nèi)殼體2020的環(huán)形天線2010的可植入設(shè)備2000的第 一示例實(shí)施例，所述內(nèi)殼體2020包含被配置用于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和治療的組件，如圖1和2的RF 模塊110、治療模塊115以及可再充電電池117。所述環(huán)形天線2010經(jīng)由所述內(nèi)殼體2020 定義的天線端口 2015耦接到電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線2010可以圍繞所述內(nèi)殼體2020的周邊一次。在 另一實(shí)施例中，所述環(huán)形天線2010可以僅僅圍繞所述周邊的一部分。然而，在其它實(shí)施例 中，所述環(huán)形天線2010可以纏繞所述內(nèi)殼體2020的周邊多次。在所示的示例中，所述環(huán)天 線2010纏繞所述內(nèi)殼體2020大約4次(見(jiàn)圖27的線圈2012、2014、2016和2018)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形天線2010可以以螺旋的模式(如，見(jiàn)圖25和27)圍繞 所述內(nèi)殼體2020。在另一實(shí)施例中，所述環(huán)形天線2010可以以螺線的模式圍繞所述內(nèi)殼體2020。有利地，螺旋繞組模式允許比螺線繞組模式更小的圓周。然而，螺線繞組模式允許比 螺旋繞組模式更薄的形狀因子。在另一實(shí)施例中，所述環(huán)形天線2010可以包括以螺線形狀圍繞的部分和以螺旋 形狀圍繞的其它部分。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所述螺線形狀的部分可以有助于路由圍繞所 述可植入設(shè)備2000的引線插座的環(huán)形天線2010，而所述螺旋形狀的部分可以圍繞所述可 植入設(shè)備2000的其余部分。相應(yīng)地，可以基于預(yù)期的植入位置和/或預(yù)期的功能選擇每一 個(gè)可植入設(shè)備的天線配置。第一非平衡天線2030可以與所述環(huán)形天線2010電容耦合。在所示的示例中，所 述第一非平衡天線2030包括倒L形天線。在這樣的實(shí)施例中，所述第一非平衡天線2030 包括從所述內(nèi)殼體2020向外延伸并圍繞所述環(huán)形天線2010的第一部分2032。所述第一非 平衡天線2030還包括具有大體上與所述環(huán)形天線2010的線圈平行地延伸的大體平坦表面 的第二部分2034。在其它實(shí)施例中，所述第一非平衡天線2030可以包括任意非平衡天線 (如，Z形天線、螺旋狀天線、螺線天線、折疊天線、蛇形天線或其它任意適當(dāng)天線)。在所示的實(shí)施例中，所述環(huán)形天線2010和非平衡天線2030被完全圍在(即，被完 全隔離)電介質(zhì)材料的外層2040內(nèi)。在另一實(shí)施例中，所述外層2040可以圍住這些天線 2010和2020中的僅僅一個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，天線2010和2030中的一個(gè)或兩個(gè)的部分 可以被圍在(即，被部分隔離)所述外層2040內(nèi)。然而，在其它實(shí)施例中，所述天線2010 和2030可以被暴露(即，兩個(gè)天線都不被圍在所述外層2040內(nèi))。用于接收諸如圖1和2的治療元件170的治療元件的治療端口 2060(圖26)還可 以被定義在所述外層2040中。一般地，所述治療端口 2060被配置用于接受治療元件的連 接器(如，引線連接器)，從而形成所述治療元件和所述內(nèi)殼體2020內(nèi)包含的組件(如，治 療模塊和可再充電電池)之間的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，所述外層2040定義了縫合通道2048，所述可植入設(shè)備2000通 過(guò)它可以可靠地位于所述患者的內(nèi)部的適當(dāng)位置。在圖25和沈所示的示例中，所述外層 2010定義了三個(gè)延伸通過(guò)所述可植入設(shè)備2000的縫合通道2048。圖28-30說(shuō)明了包括圍繞著內(nèi)殼體2120的環(huán)形天線2110的可植入設(shè)備2100的第 二示例實(shí)施例，所述內(nèi)殼體2120包含治療組件，諸如RF模塊110、治療模塊115以及圖1和 2的可再充電電池117。所述環(huán)形天線2110經(jīng)由所述內(nèi)殼體2120內(nèi)定義的天線端口 2115 耦接到所述RF模塊和治療模塊。如在第一可植入設(shè)備2000中那樣，所述環(huán)形天線2110可 以圍繞所述內(nèi)殼體2120的周邊。在所示的示例中，所述環(huán)形天線2110圍繞所述內(nèi)殼體2120 大約四次(見(jiàn)圖四的繞組2112、2114、2116和2118)。然而，在其它實(shí)施例中，所述環(huán)形天 線2210可以圍繞更少或更多次數(shù)。第二非平衡天線2130可以與所述環(huán)形天線2110電容耦合。在所示的示例中，所 述非平衡天線2130是另一個(gè)蛇形天線，其被適度地與所述環(huán)形天線2110耦合。在這個(gè)實(shí) 施例中，所述第二非平衡天線2130包括具有大體上平行于且接近于所述環(huán)形天線2110的 延伸的平坦表面的第一部分2132、以及具有大體上平行于所述環(huán)形天線2110但與所述環(huán) 形天線2110隔開(kāi)的延伸的平坦表面的第二部分2134。在所示的示例中，所述環(huán)形天線2110和第二非平衡天線2130被圍在(S卩，由其完 全隔離)電介質(zhì)材料的外層2140內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述外層2140可以圍住這些天
19線2110和2130中的僅僅一個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，天線2110和2130中的一個(gè)或兩個(gè)的 部分可以被圍在(即，由其部分隔離)所述外層2140內(nèi)。然而，在其它實(shí)施例中，所述天線 2110和2130可以被暴露(即，兩個(gè)天線都不被圍在所述外層2140內(nèi))。用于接收諸如圖1和2的治療元件170的治療元件的治療端口 2160還可以被定義 在所述外層2140內(nèi)。一般地，所述治療端口 2160被配置用于接受治療元件的連接器(如， 弓I線連接器)，從而形成所述治療元件和所述內(nèi)殼體2120內(nèi)包含的組件(如，治療模塊和可 再充電電池)之間的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，所述外層2140還定義了縫合通道2148，所 述可植入設(shè)備2100通過(guò)它可以可靠地位于所述患者的內(nèi)部的適當(dāng)位置。圖31-33說(shuō)明了包括圍繞著內(nèi)殼體2220的環(huán)形天線2210的可植入設(shè)備2200的 第三示例實(shí)施例，所述內(nèi)殼體2220包含RF模塊和治療模塊，如圖1和2的RF模塊110以 及治療模塊115。所述環(huán)形天線2210經(jīng)由所述內(nèi)殼體2220內(nèi)定義的天線端口 2215耦接 到所述RF模塊和治療模塊。如在第一可植入設(shè)備2000中那樣，所述環(huán)形天線2210可以圍 繞所述內(nèi)殼體2220的周邊。在所示的示例中，所述環(huán)形天線2210圍繞所述內(nèi)殼體2220大 約四次(見(jiàn)圖四的線圈2212、2214、2216和2218)。然而，在其它實(shí)施例中，所述環(huán)形天線 2210可以圍繞更少或更多次數(shù)。第三非平衡天線2230可以與所述環(huán)形天線2210非耦合。在所示的示例中，所述 非平衡天線2230是Z形天線，其與所述環(huán)形天線2210非耦合。在這個(gè)實(shí)施例中，所述第三 非平衡天線2230的表面2236可以與所述環(huán)形天線2210的線圈基本垂直地延伸。在所示的示例中，所述環(huán)形天線2210和第三非平衡天線2230被圍在(S卩，由其完 全隔離)電介質(zhì)材料的外層2240內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述外層2240可以圍住這些天 線2210和2230中的僅僅一個(gè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，天線2210和2230中的一個(gè)或兩個(gè)的 部分可以被圍在(即，由其部分隔離)所述外層2240內(nèi)。然而，在其它實(shí)施例中，所述天線 2210和2230可以被暴露(即，兩個(gè)天線都不被圍在所述外層2240內(nèi))。用于接收諸如圖1和2的治療元件170的治療元件的治療端口 2260還可以被定義 在所述外層2240內(nèi)。一般地，所述治療端口 2260被配置用于接受治療元件的連接器(如， 弓I線連接器)，從而形成所述治療元件和所述內(nèi)殼體2220內(nèi)包含的組件(如，治療模塊和電 池)之間的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，所述外層2240還定義了縫合通道2248，所述可植入 設(shè)備2200通過(guò)它可以可靠地位于所述患者的內(nèi)部的適當(dāng)位置。上述說(shuō)明、示例和數(shù)據(jù)提供了本發(fā)明的組成的制造和使用的完整說(shuō)明。因?yàn)楸景l(fā) 明的很多實(shí)施例可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下實(shí)現(xiàn)，所以本發(fā)明存在以下附 加的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種可植入醫(yī)療設(shè)備，包括 內(nèi)殼體，其包含處理器和通信電路；天線布局，其包括第一天線和與所述第一天線電容耦合的第二天線，所述第一天線以 圓周方式環(huán)繞所述內(nèi)殼體，所述第一天線具有第一端口，第一天線在該第一端口處進(jìn)入內(nèi) 殼體，且所述第一天線包括環(huán)形天線，所述第二天線被布置在所述內(nèi)殼體的外部，所述第二 天線具有第二端口，第二天線在該第二端口處進(jìn)入內(nèi)殼體，所述第二天線經(jīng)由所述第二端 口與所述通信電路電耦合；其中，所述可植入醫(yī)療設(shè)備被配置用于植入患者的體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述環(huán)形天線經(jīng)由所述第一端口與所 述通信電路電耦合。
3.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述內(nèi)殼體包括可再充電電源，所述環(huán) 形天線經(jīng)由所述第一端口與所述可再充電電源電耦合。
4.如權(quán)利要求3所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述內(nèi)殼體還包括切換電路，其中所述 環(huán)形天線與所述切換電路電耦合，且其中所述切換電路選擇性地將環(huán)形天線處獲得的電力 導(dǎo)向所述可再充電電源，并選擇性地將在所述環(huán)形天線處獲得的數(shù)據(jù)或命令信號(hào)導(dǎo)向所述 通信電路。
5.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述天線布局的第二天線被配置用于 在第二端口處接收諧振信號(hào)，所述諧振信號(hào)具有大約401至406MHz的頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，還包括布置在所述內(nèi)殼體的至少一部分上的 電介質(zhì)外層。
7.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，還包括布置在所述第一天線的至少一部分上 的電介質(zhì)外層。
8.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，還包括布置在所述第二天線的至少一部分上 的電介質(zhì)外層。
9.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述環(huán)形天線至少纏繞所述內(nèi)殼體一次。
10.如權(quán)利要求9所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述環(huán)形天線纏繞所述內(nèi)殼體足夠多 次，用于近場(chǎng)操作。
11.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述第二天線包括非平衡天線。
12.如權(quán)利要求11所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述第二天線包括非平衡天線陣列。
13.如權(quán)利要求12所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述陣列的非平衡天線串聯(lián)耦接在一起。
14.如權(quán)利要求12所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述陣列中的至少兩個(gè)非平衡天線 與所述環(huán)形天線電容耦合。
15.如權(quán)利要求12所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，附加天線繞著所述內(nèi)殼體被放置和 定向，以減小所述可植入醫(yī)療設(shè)備的極化損耗。
16.如權(quán)利要求12所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，附加天線被配置用于使所述可植入 醫(yī)療設(shè)備的位置能夠與外部信號(hào)源相關(guān)。
17.如權(quán)利要求1所述的可植入醫(yī)療設(shè)備，其中，所述環(huán)形天線是螺旋環(huán)形天線。
18.一種用于與可植入設(shè)備通信的方法，所述方法包括提供包括纏繞內(nèi)殼體的外部的環(huán)形天線的可植入設(shè)備，所述內(nèi)殼體包含處理器、通信 電路、可再充電電源和切換電路，所述可植入設(shè)備還包括與所述環(huán)形天線電容耦合的第二 天線；將所述可植入設(shè)備植入患者內(nèi)部；將電力信號(hào)傳送到所述可植入設(shè)備，以向可再充電電源供電，所述電力信號(hào)具有第一 頻率；以及將通信信號(hào)傳送到所述可植入設(shè)備，以提供數(shù)據(jù)或命令給所述通信電路，所述通信信 號(hào)具有比第一頻率高的第二頻率。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，將所述通信信號(hào)傳送到所述可植入設(shè)備包括傳 送具有大約402-405MHZ的第二頻率的通信信號(hào)。
全文摘要
可植入醫(yī)療設(shè)備的實(shí)施例包括繞著內(nèi)殼體的環(huán)形天線。所述環(huán)形天線可以形成關(guān)于內(nèi)殼體的部分繞組、完全繞組或復(fù)繞組。一個(gè)或多個(gè)附加天線可以與內(nèi)殼體外部的環(huán)形天線電容耦合從而增加效率并減少可植入設(shè)備的回波損耗響應(yīng)。所述附加天線可以是平衡或非平衡天線。
文檔編號(hào)H01Q1/27GK102065949SQ200980123953
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者戴維·恩格希姆, 斯科特·A·蘭伯特, 賈森·W·斯普雷恩 申請(qǐng)人:安特羅麥迪克斯公司