[發明專利]具有多個天線的天線芯軸

在審

• 申請號: 201610921280.9
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN107039756A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: S.R.比頓;M.D.弗蘭;D.J.歐文斯;R.B.普格;A.托納
• 申請（專利權）人: 莊臣及莊臣視力保護公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/22;H01Q21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張金金,姜甜

背景技術

1.技術領域

本發明涉及包括能夠與生物醫學裝置交接的芯軸上的小天線陣列的裝置，并且更特別地涉及眼科裝置，諸如可佩戴鏡片(包括接觸鏡片)、可植入鏡片(包括眼內鏡片(IOL))和包括光學部件的任何其他類型的裝置，該光學部件結合電子電路和相關聯的天線/天線組件，以實現與一個或多個電子部件的單向通信或雙向通信和/或電力傳送。

2.相關領域討論

隨著電子裝置持續小型化，變得越來越有可能產生用于多種用途的可佩戴的或可嵌入的微電子裝置。此類用途包括監視身體化學性質的各方面、響應于測量或者響應于外部控制信號經由多種機械裝置(包括自動地)施用受控劑量的藥物或治療劑、以及增強器官或組織的性能。此類裝置的示例包括葡萄糖輸液泵、起搏器、去纖顫器、心室輔助裝置和神經刺激器。一種新的尤其有用的應用領域是在眼科可佩戴鏡片和接觸鏡片中。例如，可佩戴鏡片可結合鏡片組件，該鏡片組件具有電子可調節焦距，以校正折射誤差和/或增強或提高眼睛的性能。在另一個示例中，無論具有還是不具有可調節焦距，可佩戴的接觸鏡片都可結合電子傳感器，以檢測角膜前(淚)膜中特定化學物質的濃度。

在鏡片中使用嵌入式電子器件引入對以下各項的潛在需求：與電子器件進行通信、供電和/或重新激活電子器件的方法和裝置、將電子器件互連、內部和外部感測和/或監視、以及控制電子器件以及鏡片的總體功能。

通常，期望的是，為了控制和/或數據收集的目的而提供與嵌入式電子器件的通信。這種性質的通信應當優選地在不直接物理連接到鏡片電子器件的情況下進行，使得電子器件可能完全密封，以便于在鏡片使用時進行通信。從而，期望的是，使用近場通信技術將信號耦合到鏡片電子器件。因此，需要適用于短程無線通信并且能夠與包含天線的光學鏡片組件諸如軟性接觸鏡片進行通信的天線結構。

近場通信(NFC)在電子部件之間提供承載安全的雙向交互的短程無線連接性。NFC通過電感或電容耦合來允許短距離上的通信。這意味著振蕩電場和磁場是分開的并且電力可經由電場通過金屬電極之間的電容耦合(靜電感應)或者經由磁場通過電線線圈之間的感應耦合進行傳送。在電容耦合中，電力通過諸如金屬板的電極之間的電場進行發射。發射器和接收器電極形成電容器，其中中間空間作為電介質。由發射器生成的交變電壓施加到發射板，并且振蕩電場在接收器板上感應出交變電勢，從而允許傳送電力。電容耦合傳統上不用于低功率應用諸如本發明，因為發射顯著電力所需的電極上的高電壓可能具有潛在的危害性。另外，電場與大多數材料(包括人體)強烈地相互作用，并且可能導致過度的電磁場暴露。在感應耦合中，電力通過磁場在電線線圈之間進行傳送。發射器和接收器線圈一起形成變壓器。磁場穿過接收線圈，從而有助于能量經由兩個電路之間的互感從一個電路傳送到另一個電路。所傳送的電力隨著頻率和兩個線圈之間的互感而增加，這取決于該兩個線圈的幾何結構和它們之間的距離。

體表天線效率主要由于電場或“E場”天線而降低。因此，最可接受的通信和對體表電池再充電的方法是通過感應耦合，由此外部天線的線圈磁性地耦合到嵌入在眼科裝置中的天線。由于諸如天線、天線組件和/或線圈的感應結構的存在適用于光學組件，期望提供用于使線圈結構與感應線圈結構對準，以進行有效的近場耦合的便利方法。

接觸鏡片中的嵌入式電子器件和通信能力存在許多一般難題。通常，由于多種原因難以在鏡片上直接制造此類部件，并且難以將平面裝置安裝和互連在非平面表面上。還難以按比例制造。待放置在鏡片上或鏡片中的部件需要小型化且集成到形成鏡片的僅1.5平方厘米(假定鏡片半徑為7mm)的透明聚合物上，同時保護這些部件不受眼上液體環境的影響。由于附加部件的增加的厚度，還可能難以制造對于佩戴者而言舒適且安全的接觸鏡片。

相對于通信裝置，具體的難題包括受限的天線效率，這直接與線圈天線的尺寸或面積以及線圈匝數相關。