[發明專利]應用于無線膠囊內窺鏡的雙頻微帶天線

無效

• 申請號: 201410030822.4
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103825088A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 林永義;王炤;楊民助;王璟琛
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/22;H01Q5/01
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;夏振

技術領域

本發明屬于體內偵測檢測技術領域，具體涉及一種應用于無線膠囊內窺鏡的雙頻微帶天線。

背景技術

人類使用內窺鏡來偵測體內器官的歷史可追溯到19世紀，1806年德國科學家Philipp?Bozzini首次發明了使用燭光偵測人體膀胱和腸道的內窺鏡雛形。此后，不同種類的內窺鏡（如胃鏡，用以偵測胃部病變；結腸鏡，用以檢測腸道病變）被不斷地發展與改進，用以幫助醫生對病人進行活體消化系統的病癥檢測。

在過去的二十年中，相關的科學技術得到了迅速的發展，一種能用于代替胃鏡和結腸鏡的醫學輔助設備——無線膠囊內窺鏡的誕生，使同時檢測胃部及腸道病癥變成了可能。無線膠囊內窺鏡與傳統內窺鏡的區別在于，醫生無需將帶軟管的內鏡插入病人體內，而且患者可保持正常活動和生活。可供人吞服的膠囊內窺鏡，以其較小的體積很大程度地降低了傳統內窺鏡（帶軟質管道的）給病人帶來的痛苦；且其方便衛生的特性，受到了醫學界的認可。

無線膠囊內窺鏡是一種膠囊外形的小型電子醫療設備，內置LED（提供光源）、成像系統（捕捉圖像）、多種傳感器、電池（提供電源）、發射模塊和天線（傳輸和處理信號）等元件。目前已被應用的無線膠囊內窺鏡，如由Olympus醫藥公司研發的M2A型膠囊內窺鏡（尺寸為11mm?x27mm），在被人體吞入后，可連續工作7～8小時。其間，會以每秒兩幀的速率對消化系統進行拍照，最終獲取約50，000張彩色圖片。膠囊外殼是由特殊生物材料密封，可抵抗胃酸和強大的消化酶。被病人吞咽后，膠囊內窺鏡可由消化道蠕動或定位控制系統的牽引慢慢地推進，也可在病兆部位停留，這為5-7米長的全段小腸提供有效的檢查手段。

然而，目前的膠囊內窺鏡技術仍存在諸多問題，比如圖像質量有限、傳輸速率較低、電池能量維持時間短等問題。而解決以上問題的首要條件是要有一款滿足可靠通信需求、提高傳輸速率、盡量不受電池金屬外殼影響的天線。其具體要求如下：

第一，為了使患者在吞服膠囊時不會感到疼痛和不適，并能夠正常排出體外，無線膠囊內窺鏡的尺寸應盡量小，這就要求天線的尺寸也要小并且能進行正常通信。而在中國專利編號為CN1851982A的專利中提出的無線內窺鏡膠囊微帶天線裝置是放在膠囊殼內，雖然天線尺寸較小，但仍然占據了膠囊殼內的空間。

第二，膠囊天線的通信頻率越大，人體對電磁波的吸收作用越顯著，將導致大量的能量被人體吸收而非傳輸至體外接收天線，從而導致天線的輻射強度和輻射效率都有所減小，故要選擇通信頻率較低（低于1GHz）的微帶天線。

第三，為了避免天線在正常工作時進入盲區，要使發射位置與傳輸信號的方向具有獨立性，因此要求天線具有全向性，可以在人體中的任何位置都能發射信號以便正常工作。

第四，體內膠囊和體外便攜式無線收發裝置在給定的某頻段（如500MHz）上采用某種給定的調制方式（如ASK）通信，為了達到每秒傳輸多幀膠囊內圖像，傳感器所采集到的醫學圖像數據碼率通常要在2Mbps以上，天線必須滿足可靠通信的需求。

第五，考慮到人體環境會對天線特性產生一定的影響，而且通信機制中具體調制方式的信號頻譜帶寬和集成電路工藝偏差以及其他效應帶來的信號中心頻率偏移，這就要求膠囊天線有一定的阻抗帶寬。同時，無線膠囊內窺鏡采用電池供電，為了減少能量消耗，則要提高圖像傳輸速率，這就要求天線的帶寬要盡可能寬。

第六，無線膠囊內窺鏡采用電池供電，其金屬外殼也會影響某些類型天線的特性；考慮到成本問題，天線應當便于加工制造，對制造精度要求較低，這就要求天線應受膠囊殼厚度和膠囊殼半徑的影響較小。目前，膠囊內窺鏡中的天線類型有兩種：膠囊內立體天線和膠囊外壁的貼壁天線。膠囊內天線占據膠囊內空間，制約了膠囊殼的大小；中心頻率低于1GHz膠囊貼壁天線的頻帶寬度只有260MHz；頻帶寬度超過300MHz的貼壁天線其中心頻率都高于1GHz。本發明因此而來。

發明內容

本發明目的在于提供一種應用于無線膠囊內窺鏡的雙頻微帶天線，解決了現有技術中無線膠囊內窺鏡使用的微帶天線存在占用膠囊內空間、通信頻率高、電池維持時間短等技術問題。

為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是：

一種應用于無線膠囊內窺鏡的雙頻微帶天線，所述微帶天線黏附在無線膠囊內窺鏡的膠囊外壁上，其特征在于所述微帶天線包括：

饋線端，作為微帶天線的輸入端；