具有多个天线的天线芯轴制造技术

本发明专利技术题为“具有多个天线的天线芯轴”。本发明专利技术公开了天线和天线芯轴或组件，这些天线和天线芯轴或组件可被设计并配置成实现与机械装置诸如眼科装置(包括接触镜片)的单向通信或双向通信和/或电力传送中的一者。这些天线和天线芯轴或组件可用于从机械装置发送数据，从发送器接收数据，和/或对并入机械装置中的机电电池等感应地充电。

【技术实现步骤摘要】
具有多个天线的天线芯轴
技术介绍
1.
本专利技术涉及包括能够与生物医学装置交接的芯轴上的小天线阵列的装置，并且更特别地涉及眼科装置，诸如可佩戴镜片(包括接触镜片)、可植入镜片(包括眼内镜片(IOL))和包括光学部件的任何其他类型的装置，该光学部件结合电子电路和相关联的天线/天线组件，以实现与一个或多个电子部件的单向通信或双向通信和/或电力传送。2.相关领域讨论随着电子装置持续小型化，变得越来越有可能产生用于多种用途的可佩戴的或可嵌入的微电子装置。此类用途包括监视身体化学性质的各方面、响应于测量或者响应于外部控制信号经由多种机械装置(包括自动地)施用受控剂量的药物或治疗剂、以及增强器官或组织的性能。此类装置的示例包括葡萄糖输液泵、起搏器、去纤颤器、心室辅助装置和神经刺激器。一种新的尤其有用的应用领域是在眼科可佩戴镜片和接触镜片中。例如，可佩戴镜片可结合镜片组件，该镜片组件具有电子可调节焦距，以校正折射误差和/或增强或提高眼睛的性能。在另一个示例中，无论具有还是不具有可调节焦距，可佩戴的接触镜片都可结合电子传感器，以检测角膜前(泪)膜中特定化学物质的浓度。在镜片中使用嵌入式电子器件引入对以下各项的潜在需求：与电子器件进行通信、供电和/或重新激活电子器件的方法和装置、将电子器件互连、内部和外部感测和/或监视、以及控制电子器件以及镜片的总体功能。通常，期望的是，为了控制和/或数据收集的目的而提供与嵌入式电子器件的通信。这种性质的通信应当优选地在不直接物理连接到镜片电子器件的情况下进行，使得电子器件可能完全密封，以便于在镜片使用时进行通信。从而，期望的是，使用近场通信技术将信号耦合到镜片电子器件。因此，需要适用于短程无线通信并且能够与包含天线的光学镜片组件诸如软性接触镜片进行通信的天线结构。近场通信(NFC)在电子部件之间提供承载安全的双向交互的短程无线连接性。NFC通过电感或电容耦合来允许短距离上的通信。这意味着振荡电场和磁场是分开的并且电力可经由电场通过金属电极之间的电容耦合(静电感应)或者经由磁场通过电线线圈之间的感应耦合进行传送。在电容耦合中，电力通过诸如金属板的电极之间的电场进行发射。发射器和接收器电极形成电容器，其中中间空间作为电介质。由发射器生成的交变电压施加到发射板，并且振荡电场在接收器板上感应出交变电势，从而允许传送电力。电容耦合传统上不用于低功率应用诸如本专利技术，因为发射显著电力所需的电极上的高电压可能具有潜在的危害性。另外，电场与大多数材料(包括人体)强烈地相互作用，并且可能导致过度的电磁场暴露。在感应耦合中，电力通过磁场在电线线圈之间进行传送。发射器和接收器线圈一起形成变压器。磁场穿过接收线圈，从而有助于能量经由两个电路之间的互感从一个电路传送到另一个电路。所传送的电力随着频率和两个线圈之间的互感而增加，这取决于该两个线圈的几何结构和它们之间的距离。体表天线效率主要由于电场或“E场”天线而降低。因此，最可接受的通信和对体表电池再充电的方法是通过感应耦合，由此外部天线的线圈磁性地耦合到嵌入在眼科装置中的天线。由于诸如天线、天线组件和/或线圈的感应结构的存在适用于光学组件，期望提供用于使线圈结构与感应线圈结构对准，以进行有效的近场耦合的便利方法。接触镜片中的嵌入式电子器件和通信能力存在许多一般难题。通常，由于多种原因难以在镜片上直接制造此类部件，并且难以将平面装置安装和互连在非平面表面上。还难以按比例制造。待放置在镜片上或镜片中的部件需要小型化且集成到形成镜片的仅1.5平方厘米(假定镜片半径为7mm)的透明聚合物上，同时保护这些部件不受眼上液体环境的影响。由于附加部件的增加的厚度，还可能难以制造对于佩戴者而言舒适且安全的接触镜片。相对于通信装置，具体的难题包括受限的天线效率，这直接与线圈天线的尺寸或面积以及线圈匝数相关。尽管，电子装置的小型化极限还没有确定，但电子器件中的一些元件的尺寸仍受物理规则的约束，并且不能匹配电路元件所演示的小型化。辐射信息所需的天线相对于电子器件(盐的晶粒尺寸)仍相当大。天线的尺寸与可实现的最大电感和可传送到装置的最大电压或电流相关，并且差异尺寸有可能使粗略对准和微调对准天线以启动通信链路的能力延时或恶化。主要问题在于如果任意天线足够小以便包括在嵌入在眼科装置中的电路上，则可能不提供足够的电力水平。在天线处接收到的电力必须具有足够的强度，以允许在受到来自外部装置的适当的电力水平的激励时变换成供眼科装置内的电路使用的充足的供电电压水平。眼科装置内的天线线圈和外部天线之间的电力传送效率与操作频率、绕组数、两个线圈相对于彼此的角度和线圈尺寸、以及两个线圈之间的距离成比例。在一些情况下，可能不期望简单地增加施加到外部天线的电力或改变尺寸或匝数。两个天线之间的较大的尺寸比可能导致不可预测特性或性能降级特性。最好使相同尺寸的、低功率外部天线靠近地耦合。然而，鉴于内部天线的基本尺寸约束，相同尺寸的天线将导致天线线圈对于对准极其敏感。甚至，线圈的最轻微的不对准可能导致电力不足。此外，该难度在使用微米级天线时大大增加，其中一个天线嵌入在眼科装置中，这消除了任何直接接触耦合方法的可能性。因此，需要提供机械上稳健的外部天线组件，其在接触镜片的体积和面积内满足功能和性能的要求。
技术实现思路
本专利技术的天线和/或天线组件克服了上述简要描述的缺陷。本专利技术涉及一种实现包含辐射元件的眼科镜片组件和物理物体之间的通信的装置。该装置可用于允许射频，以用于读取数据并且对数据进行编程、序列号识别、电力传送、跟踪和管理。更具体地，本专利技术涉及使眼科装置中的内部天线布置无线地连接到外部辐射元件，以便传播它们的无线电波的方法和装置。该装置优选地提供使来自电路元件的电磁能与嵌入在眼科镜片(例如，接触镜片)中的内置天线耦合使得该天线可用作用于收集医疗数据、将信息或数据发送到医疗管理者或制造商以进行评估的机构的快速且便利的方法，或者更一般地提供用于利用近场通信技术的方法。本专利技术利用感应耦合来将来自一个基板上的电路的电信号和/或能量输送到另一个基板上的天线，与变压器非常相似。变压器的次级侧位于眼科装置内的电路载体上，并且初级侧位于天线芯轴/天线组件上。根据第一个方面，本专利技术涉及眼科镜片组件。眼科镜片组件包括：镜片，该镜片能够放置在眼睛表面内和眼睛表面附近中的至少一处，镜片包括光学区，该光学区能够用于视力矫正和视力增强中的至少一者；和至少一个天线布置，该天线布置与一个或多个电子部件可操作地相关联，以用于提供与一个或多个电子部件的单向或双向通信和电力传送中的至少一者。结合到诸如眼科装置的机械装置中的天线或天线组件的功能与变压器的次级侧非常相似，从而产生用于单向和/或双向通信的装置，和对电子器件供电或对电力储存装置再充电的装置。本专利技术的天线芯轴/天线组件可用来将装置上的天线感应耦合到嵌入在眼科装置中的天线，以输送电信号和能量。根据本专利技术的示例性天线芯轴/天线阵列可包括：一个或多个亚毫米级天线结构、三维基板、电路板、电子电路、有源开关和支撑结构。天线可包括线圈，该线圈由一个或多个电线环构成，从而形成具有范围是从约0.5mm至约3mm的线圈直径的天线。天线阵列可包括以变化的角和径向位置与镜片结构的周边区和/或裙区对准的隔离的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与嵌入在生物医学装置中的至少一个亚毫米级天线电耦合的天线阵列，所述天线阵列包括：基座；由所述基座支撑的第一基板，其中所述第一基板具有第一形状，所述第一形状配置成与具有一个或多个形状的生物医学装置交接，所述一个或多个形状中的一个形状与所述第一形状互补；和一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列，所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列配置成在所述阵列中的所述隔离的亚毫米级天线中的至少一个隔离的亚毫米级天线和所述生物医学装置中的至少一个亚毫米级天线之间提供最佳的近场耦合，其中所述隔离的亚毫米级天线阵列中的至少一个隔离的亚毫米级天线与所述生物医学装置能够相对于彼此移动。

【技术特征摘要】
2015.10.21 US 14/9189401.一种用于与嵌入在生物医学装置中的至少一个亚毫米级天线电耦合的天线阵列，所述天线阵列包括：基座；由所述基座支撑的第一基板，其中所述第一基板具有第一形状，所述第一形状配置成与具有一个或多个形状的生物医学装置交接，所述一个或多个形状中的一个形状与所述第一形状互补；和一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列，所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列配置成在所述阵列中的所述隔离的亚毫米级天线中的至少一个隔离的亚毫米级天线和所述生物医学装置中的至少一个亚毫米级天线之间提供最佳的近场耦合，其中所述隔离的亚毫米级天线阵列中的至少一个隔离的亚毫米级天线与所述生物医学装置能够相对于彼此移动。2.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述生物医学装置包括眼科装置。3.根据权利要求2所述的天线阵列，其中所述眼科装置包括接触镜片。4.根据权利要求3所述的天线阵列，其中所述接触镜片还包括光学区、围绕所述光学区的周边区、以及围绕所述周边区的裙区。5.根据权利要求3所述的天线阵列，其中所述接触镜片包括软性接触镜片。6.根据权利要求2所述的天线阵列，其中所述眼科装置包括眼内镜片。7.根据权利要求2所述的天线阵列，其中所述眼科装置还包括光学区和围绕所述光学区的周边区。8.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述基座配置成用于在三维空间中的一个或多个平面上机械移动。9.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述基座配置成电气可操纵的，以用于在三维空间中的一个或多个平面上移动。10.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述基座配置成固定的。11.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述基座配置成连接到机器人视觉系统。12.根据权利要求11所述的天线阵列，其中所述机器人视觉系统配置成使所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列与所述生物医学装置中的所述一个或多个隔离的亚毫米级天线粗略对准。13.根据权利要求11所述的天线阵列，其中所述机器人视觉系统配置成使所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列中的至少一个天线与所述生物医学装置中的所述一个或多个隔离的亚毫米级天线精细对准。14.根据权利要求11所述的天线阵列，其中所述机器人视觉系统配置成电气可操纵的，以用于在三维空间中的一个或多个平面上移动。15.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一基板配置成围绕三维空间中的一个或多个平面旋转。16.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列嵌入在所述第一基板中。17.根据权利要求16所述的天线阵列，其中所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列嵌入在所述第一基板上，以延伸到与所述周边区对应的区域。18.根据权利要求16所述的天线阵列，其中所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列嵌入在所述第一基板上，以延伸到与所述眼科装置的所述裙区对应的区域。19.根据权利要求16所述的天线阵列，其中所述一个或多个隔离的亚毫米级天线阵列嵌入在所述第一基板上，以延伸到与所述眼科装置的所述光学区对应的区域。20.根据权利要求16所述的天线阵列，其中所述隔离的亚毫米级天线阵列嵌入在所述第一基板上，以形成基本上环形布置。21.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一基板包含聚合物。22.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一基板包含聚酰亚胺膜。23.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一基板包括基于硅的基板。24.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一基板包括基于二氧化硅的基板。25.根据权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一基板包含聚四氟乙烯。26.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR比顿，MD弗兰，DJ欧文斯，RB普格，A托纳，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力保护公司，
类型：发明
国别省市：美国,US