应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，所述微带天线黏附在无线胶囊内窥镜的胶囊外壁上，其特征在于所述微带天线包括：馈线端，作为微带天线的输入端；与馈线端电性连接的外回型天线部分和内回型天线部分；其中外回型天线部分，其长度对应于第一期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分，其长度对应于第二期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分嵌设在外回型天线部分内部，且第一期望频带与第二期望频带的中心频率均小于等于1GHz。该天线为胶囊外壁贴壁天线，其工作频率低于1GHz、具有超带宽，尺寸较小、适合工作于人体小肠内。

【技术实现步骤摘要】
应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线
本专利技术属于体内侦测检测
，具体涉及一种应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线。
技术介绍
人类使用内窥镜来侦测体内器官的历史可追溯到19世纪，1806年德国科学家Philipp Bozzini首次专利技术了使用烛光侦测人体膀胱和肠道的内窥镜雏形。此后，不同种类的内窥镜(如胃镜，用以侦测胃部病变；结肠镜，用以检测肠道病变)被不断地发展与改进，用以帮助医生对病人进行活体消化系统的病症检测。在过去的二十年中，相关的科学技术得到了迅速的发展，一种能用于代替胃镜和结肠镜的医学辅助设备一无线胶囊内窥镜的诞生，使同时检测胃部及肠道病症变成了可能。无线胶囊内窥镜与传统内窥镜的区别在于，医生无需将带软管的内镜插入病人体内，而且患者可保持正常活动和生活。可供人吞服的胶囊内窥镜，以其较小的体积很大程度地降低了传统内窥镜(带软质管道的)给病人带来的痛苦；且其方便卫生的特性，受到了医学界的认可。无线胶囊内窥镜是一种胶囊外形的小型电子医疗设备，内置LED (提供光源)、成像系统(捕捉图像)、多种传感器、电池(提供电源)、发射模块和天线(传输和处理信号)等元件。目前已被应用的无线胶囊内窥镜，如由Olympus医药公司研发的M2A型胶囊内窥镜(尺寸为Ilmm x27mm)，在被人体吞入后，可连续工作7?8小时。其间,会以每秒两帧的速率对消化系统进行拍照，最终获取约50，000张彩色图片。胶囊外壳是由特殊生物材料密封，可抵抗胃酸和强大的消化酶。被病人吞咽后，胶囊内窥镜可由消化道蠕动或定位控制系统的牵引慢慢地推进，也可在病兆部位停留，这为5-7米长的全段小肠提供有效的检查手段。然而，目前的胶囊内窥镜技术仍存在诸多问题，比如图像质量有限、传输速率较低、电池能量维持时间短等问题。而解决以上问题的首要条件是要有一款满足可靠通信需求、提高传输速率、尽量不受电池金属外壳影响的天线。其具体要求如下:第一，为了使患者在吞服胶囊时不会感到疼痛和不适，并能够正常排出体外，无线胶囊内窥镜的尺寸应尽量小，这就要求天线的尺寸也要小并且能进行正常通信。而在中国专利编号为CN1851982A的专利中提出的无线内窥镜胶囊微带天线装置是放在胶囊壳内，虽然天线尺寸较小，但仍然占据了胶囊壳内的空间。第二，胶囊天线的通信频率越大，人体对电磁波的吸收作用越显著，将导致大量的能量被人体吸收而非传输至体外接收天线，从而导致天线的辐射强度和辐射效率都有所减小，故要选择通信频率较低(低于IGHz)的微带天线。第三，为了避免天线在正常工作时进入盲区，要使发射位置与传输信号的方向具有独立性，因此要求天线具有全向性，可以在人体中的任何位置都能发射信号以便正常工作。第四，体内胶囊和体外便携式无线收发装置在给定的某频段(如500MHz)上采用某种给定的调制方式(如ASK)通信，为了达到每秒传输多帧胶囊内图像，传感器所采集到的医学图像数据码率通常要在2Mbps以上，天线必须满足可靠通信的需求。第五，考虑到人体环境会对天线特性产生一定的影响，而且通信机制中具体调制方式的信号频谱带宽和集成电路工艺偏差以及其他效应带来的信号中心频率偏移，这就要求胶囊天线有一定的阻抗带宽。同时，无线胶囊内窥镜采用电池供电，为了减少能量消耗，则要提高图像传输速率，这就要求天线的带宽要尽可能宽。第六，无线胶囊内窥镜采用电池供电，其金属外壳也会影响某些类型天线的特性；考虑到成本问题，天线应当便于加工制造，对制造精度要求较低，这就要求天线应受胶囊壳厚度和胶囊壳半径的影响较小。目前，胶囊内窥镜中的天线类型有两种:胶囊内立体天线和胶囊外壁的贴壁天线。胶囊内天线占据胶囊内空间，制约了胶囊壳的大小；中心频率低于IGHz胶囊贴壁天线的频带宽度只有260MHz ;频带宽度超过300MHz的贴壁天线其中心频率都高于1GHz。本专利技术因此而来。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，解决了现有技术中无线胶囊内窥镜使用的微带天线存在占用胶囊内空间、通信频率高、电池维持时间短等技术问题。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是:一种应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，所述微带天线黏附在无线胶囊内窥镜的胶囊外壁上，其特征在于所述微带天线包括:馈线端，作为微带天线的输入端；与馈线端电性连接的外回型天线部分和内回型天线部分；其中外回型天线部分，其长度对应于第一期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分，其长度对应于第二期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分嵌设在外回型天线部分内部，且第一期望频带与第二期望频带的中心频率均小于等于1GHz。优选的技术方案是:所述第一期望频带的中心频率为305MHz-765MHz，所述第二期望频带的中心频率为313MHz-578MHz。优选的技术方案是:所述微带天线的中心频率为445MHz?535MHz。优选的技术方案是:所述第一期望频带的中心频率为535MHz，所述第二期望频带的中心频率为445MHz。优选的技术方案是:所述内回型天线部分内部嵌设第三天线部分，用于提高馈线端的匹配阻抗。优选的技术方案是:所述馈线端的长度为1mm，第三天线部分为矩形贴片。优选的技术方案是:所述馈线端的长度为7mm，第三天线部分为不规则形状贴片。优选的技术方案是:所述微带天线还包括第四天线部分，用于作为接地端，电性连接馈线端。优选的技术方案是:所述微带天线的各天线部分采用以金属条、金属线或二者结合的方式制成。本专利技术的另一目的在于提供一种所述的应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线可用于无线胶囊内窥镜中体内信号的发射。本专利技术应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线属于无线胶囊内窥镜系统中的小型化天线，由于该天线为贴片微带天线，使用时可以粘贴在无线胶囊内窥镜的胶囊外壁上，解决了无线胶囊内窥镜内部空间占用的问题。本专利技术的应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线可作为人体小肠内、工作在UHF段、超宽带的小型化微带天线，应用于无线胶囊内窥镜，属于临床医学辅助设备
。本专利技术针对技术背景中提出的诸多问题，加以改进:第一，由Sumin Yun 等撰写的 Outer-Wall Loop Antenna for UltrawidebandCapsule Endoscope System文献中的环路天线，其中心频率在500MHz (低于IGHz),但是其频带宽度只有260MHz。本专利技术技术方案将两个长度不同的回路天线连接在一起，使之产生的两个接近的谐振频率，增大了整个天线的频带宽度，这就为提高数据传输速率提供了基础，也避免了人体不同器官的介电特性对天线的影响。第二，环路天线所要求的胶囊壳半径至少为5.5_，而本专利技术技术方案的天线所要求的胶囊壳半径小于等于5mm,胶囊壳半径最小可达3.4mm,这就大大减小了胶囊尺寸，使之趋于小型化，更有利于患者的吞服，并能适用于儿童型的胶囊内窥镜。第三，考虑到成本和胶囊内部金属对天线的影响，本专利技术技术方案的天线受胶囊壳半径和厚度的影响较小，从而降低了生产精度的要求，节约了生产成本。本专利技术的目的在于改进现有技术中胶囊天线存在的缺陷，可供无线胶囊内窥镜使用的胶囊外壁贴壁天线，其工作频率低于1GHz、具有超带宽，尺寸较小、适合工作于人体小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，所述微带天线黏附在无线胶囊内窥镜的胶囊外壁上，其特征在于所述微带天线包括：馈线端，作为微带天线的输入端；与馈线端电性连接的外回型天线部分和内回型天线部分；其中外回型天线部分，其长度对应于第一期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分，其长度对应于第二期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分嵌设在外回型天线部分内部，且第一期望频带与第二期望频带的中心频率均小于等于1GHz。

【技术特征摘要】
1.一种应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，所述微带天线黏附在无线胶囊内窥镜的胶囊外壁上，其特征在于所述微带天线包括: 馈线端，作为微带天线的输入端； 与馈线端电性连接的外回型天线部分和内回型天线部分；其中外回型天线部分，其长度对应于第一期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分，其长度对应于第二期望频带的中心频率的全波长；内回型天线部分嵌设在外回型天线部分内部，且第一期望频带与第二期望频带的中心频率均小于等于1GHZ。2.根据权利要求1所述的应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，其特征在于所述第一期望频带的中心频率为305MHz-765MHz，所述第二期望频带的中心频率为313MHz-578MHz。3.根据权利要求1所述的应用于无线胶囊内窥镜的双频微带天线，其特征在于所述微带天线的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永义，王炤，杨民助，王璟琛，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32