[實用新型]一種吞入式膠囊監測裝置

有效

• 申請號: 201822047020.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN209181930U
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 劉昌榮;張鈺狄;劉學觀
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22;G01K7/24;G01K1/02;H01Q1/27
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 唐學青

本實用新型提出一種吞入式膠囊監測裝置，其包含殼體，其內部具有天線組件、控制模塊、采樣模塊、供電模塊，其中，天線組件包含第一層，及與第一層平行設置的第二層；所述采樣模塊間隔的采樣被監測物(溫度)并將采樣信息反饋至連接的控制模塊，控制模塊接收該采樣信息并將其轉換后輸出至天線組件，所述天線組件接收控制模塊傳輸的信息并將其傳輸接收裝置。這樣的設計，吞入式膠囊監測裝置體積小，其內部配置小型化的天線，并且將包含芯片的控制模塊、供電模塊、天線組件等集成到膠囊里面，工作時對被檢測物的溫度進行監測并實時的向外傳輸。該裝置工作時其數據傳輸的損耗低,另外，天線組件使用FR4板材，以降低天線總成本。

技術領域

本實用新型涉及一種監測裝置，具體的涉及一種吞入式膠囊體溫監測裝置。

背景技術

無線信息技術的迅猛發展，給人類生活方式及信息獲取手段等帶來了數次變革。當前，無線信息技術在國民經濟中占據了十分重要的地位。同樣地，在生物醫療領域中，基于移動互聯、無線醫療設備、大數據等新一代技術正在快速顛覆醫療領域的現狀，在迅猛發展的醫療領域，這些技術與商業模式的結合正在全面顛覆以往對醫療的認知結構、文獻[謝翔,張春,王志華.生物醫學中的植入式電子系統的現狀與發展.電子學報,vol.32,no.3,pp.462–467, 2004]。

無線數據傳輸在生物醫療中是指將天線植入被監測物的內部，利用植入天線將采集的數據發射出去，通過體外天線接收數據以監測被監測物的健康狀況 (如體溫、心率等)。因此植入式天線是無線數據傳輸的關鍵部件之一，因為植入式天線的尺寸、工作效率、頻率、極化等對會對收發鏈路有很大的影響，從而影響植入式設備的傳輸距離與工作時限。由于植入式天線結構緊湊，被監測物體內部組織結構復雜，且具有高介電常數、非均勻、高損耗等特性，并且在設計過程中需要考慮天線的尺寸、工作帶寬、輻射效率、系統兼容性、被監測物安全等因素，因此如何設計高性能的小型化植入式天線是目前的研究難點和熱點文獻[1，陳衛紅楊益民葉樹明，小動物監測的植入式低功耗無線系統研究，傳感器與微系統，vol.31,no.4,pp.60–62,2012.；2，吳昊.植入式微小型天線設計.中國科學院大學碩士學位論文，2013.]。Z.Duan、文獻[Z. Duan,Y.X.Guo,R.F.Xue,M.Je,and D.L.Kwong,“Differentially-fed dual-band implantable antenna for biomedicalapplications,”IEEE Trans. Antennas Propag.,vol.60,no.12,pp.5587–5595,Dec.2012.]團隊研究了一款差分的雙頻植入式天線，該天線工作頻率為433.9MHz和542.4MHz，接近于402-405MHz的MICS(醫療植入通信服務)頻段，通過產生兩條電流路徑實現雙頻工作模式。該天線尺寸為27mm×14mm×1.27mm，對于被監測物而言其植入的應用背景尺寸顯然過大。該團隊改進了植入式天線、文獻[Z.Duan,Y.X.Guo, M.Je,andD.L.Kwong,“Design and in Vitro Test of a Differentially Fed Dual-BandImplantable Antenna Operating at MICS and ISM Bands”,IEEE Trans.AntennasPropag.,vol.62,no.5,pp.2430–2439,May 2015.]，通過加載短路釘，在地上大面積開槽的方式實現小型化，同樣實現了小型化，并且進行了天線共形后的性能測試。但是此種方法帶來了一些劣勢，加載短路釘的方式不僅提高了加工上的成本，而且會對前端射頻電路產生影響。并且地上開槽會引起能量的泄露，受電路的影響較大，會造成性能的不穩定。F.Merli、文獻[F.Merli,L.Bolomey,J.-F.Zürcher,G.Corradini,E.Meurville, andA.K.Skrivervik,“Design,realization and measurements of a miniature antennafor implantable wireless communication systems,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.59,no.10,pp.3544-3555,Oct.2011.]提出的共形的雙頻天線，工作于MedRadio(401–406MHz)頻段和ISM頻段 (2.4-2.5GHz)。該天線類似于PIFA天線，增益分別為-28.8dBi和-18.5dBi，受周圍電路的影響比較小，但是該天線融合到膠囊內，導致膠囊規格達到 32.1mm×10mm，尺寸太大。文獻[Rupam Das,and Hyoungsuk Yoo,“A Wideband CircularlyPolarized Conformal Endoscopic Antenna System for High-Speed Data Transfer”,IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.65,no.6,pp.2816– 2826,Apr.2017]R.Das提出的圓極化共形天線，該天線工作于915MHz，通過在輻射貼片和地上開槽并利用兩長臂實現小型化。該天線共形后尺寸僅有 66.7mm³，理論上融入到膠囊內設計規格為26mm×11mm，但是其穩定性方面有待進一步的改進。