共形胶囊天线结构、制备方法及无线胶囊内窥镜系统技术方案

本发明专利技术提供一种共形胶囊天线结构、具有该共形胶囊天线结构的无线胶囊内窥镜系统、以及该共形胶囊天线结构的制备方法。通过将螺旋天线集成在胶囊的柔性顶壳内，不仅具备宽频带的全向辐射能力，还能充分利用胶囊内部空间，减少天线的占用空间，为胶囊内其它部件及元器件提供更多的布局空间。利用激光的非接触式加工的稳定性，直接在该胶囊的柔性顶壳内部制备螺旋天线，可以实现螺旋天线与该柔性顶壳的完美共形，使得结构稳定，不会脱落。另外，本发明专利技术的布置方式，还可以使得螺旋天线不易受其它器件的影响，性能更稳定。

Conformal capsule antenna structure, preparation method and wireless capsule endoscope system

【技术实现步骤摘要】
共形胶囊天线结构、制备方法及无线胶囊内窥镜系统
本专利技术属于医疗检测设备
，涉及一种用于人体内外无线通信的胶囊内窥镜，尤其涉及一种共形胶囊天线结构及其制备方法，还涉及该共形胶囊天线结构在无线胶囊内窥镜中的应用。
技术介绍
无线胶囊内窥镜系统是一种集光电信息通讯、图像处理及生物医学等多学科于一体的综合性系统，其便捷、无创无痛等特点在疾病诊断与治疗领域具有重要研究意义与应用价值。其中，用于图像数据传输的无线通讯天线是无线胶囊内窥镜系统的重要组成部分，可以将监测到的人体内部数据实时传输至体表或体外，在健康医疗领域体现出巨大的应用价值和研究意义，直接影响人体内部信息传输的质量。由于无线胶囊内窥镜系统的体积受限于人体这个特殊的应用环境，并且其在人体内运动时的方位经常变化，这就要求胶囊内窥镜尽可能小，并且要求胶囊内窥镜内的各类器件都尽可能的实现小型化。同时，在诊断病情过程中，需要实时传输高质量高分辨率的图像信息，这就要求无线通讯天线具有较高的传输速度和较大的带宽。然而，现有技术的内窥镜系统无法满足上述要求。
技术实现思路
有鉴于此，提供一种尺寸小、具有较高传输速度和较大带宽的共形胶囊天线及其制备方法，以及该共形胶囊天线在无线胶囊内窥镜中的应用，是目前亟待解决的技术问题。针对上述问题，本专利技术提供了一种共形胶囊天线结构，包括柔性顶壳、螺旋天线以及馈电电极，该螺旋天线为连续的螺旋状结构，具有始端和尾端，该螺旋天线共形并固定于该柔性顶壳内壁，该馈电电极的一端连接或贴附在该螺旋天线的始端或尾端，另一端连接控制电路。根据本专利技术的一个实施方式，该螺旋天线的宽度为0.5mm～3mm，螺旋间距为0.5mm～20mm，厚度为2～100μm。根据本专利技术的一个实施方式，该柔性顶壳的材质为聚酰亚胺或聚碳酸酯；和/或该柔性顶壳为半球形，半径为2～7mm。根据本专利技术的一个实施方式，该螺旋天线包括金属层以及位于该金属层表面的电镀层。进一步地，该金属层的材质为铜、金、钯或银，和/或该电镀层的材质为铜、金、银或钯。本专利技术还提供一种无线胶囊内窥镜系统，包括胶囊本体和位于该胶囊本体两端并与该胶囊本体固定连接的端体，其中至少一个端体为上述共形胶囊天线结构。本专利技术还提供上述共形胶囊天线结构的制备方法，包括如下步骤：提供柔性顶壳，在该柔性顶壳的内表面形成所需的螺旋图案，该螺旋图案的材质为金、铜、银或钯等导电金属；以该螺旋图案为模板，在该螺旋图案上进行电镀，形成螺旋天线，该螺旋天线具有始端和尾端；以及在该螺旋天线的始端或尾端形成馈电电极。进一步地，根据本专利技术的一个实施方式，所需的螺旋图案通过如下方法形成：在该柔性顶壳的内表面沉积金属层；以及对该金属层进行激光刻蚀，形成所需的螺旋图案。该金属层的沉积是采用磁控溅射方式沉积而成。进一步地，根据本专利技术的另一个实施方式，所需的螺旋图案通过如下方法形成：提供导电金属的前驱体溶液，该前驱体溶液的溶质选自氯化钯、硝酸银、三氟乙酸银、氢氧化铜、三羟基异硝酸铜和氯金酸中的一种或多种；在该柔性顶壳的内表面涂布该导电金属的前驱体溶液；对覆有该导电金属的前驱体溶液的柔性顶壳进行热烘，在该柔性顶壳的内表面形成一层导电金属的前驱体薄膜；以及在该导电金属的前驱体薄膜表面，通过激光直写的方式形成所需的螺旋图案。根据本专利技术的一个实施方式，该导电金属的前驱体溶液通过旋涂法或者提拉法形成在该柔性顶壳的内表面；和/或旋涂速度为100～3000rpm，或者提拉速度为0.05～5mm/s。根据本专利技术的一个实施方式，在形成馈电电极之前或者之后，还包括洗涤步骤，用以除去多余的导电金属的前驱体。在本专利技术中，通过将螺旋天线集成在胶囊的柔性顶壳内，不仅具备宽频带的全向辐射能力，还能充分利用胶囊内部空间，减少天线的占用空间，为胶囊内其它部件及元器件提供更多的布局空间。利用激光的非接触式加工的稳定性，直接在该胶囊的柔性顶壳内部制备螺旋天线，可以实现螺旋天线与该柔性顶壳的完美共形，使得结构稳定，不会脱落。另外，本专利技术的布置方式，还可以使得螺旋天线不易受其它器件的影响，性能更稳定。最后，本申请的制备方法所制备的共形胶囊天线结构的螺旋天线厚度较大，与外部进行信号传输时信号更强烈，不会造成信号中断，从而更有利于诊断的连续性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1为本专利技术的无线胶囊内窥镜系统的结构示意图。图2为本专利技术中共形胶囊天线结构的结构示意图。图3为本专利技术第一实施例的共形胶囊天线结构的制备方法示意图。图4是本专利技术第二实施例的共形胶囊天线结构的制备方法示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对本专利技术进行详细说明。应理解，下述实施例仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。图1所示是本专利技术的无线胶囊内窥镜系统100的结构示意图。如图所示，该无线胶囊内窥镜系统100包括胶囊本体110和位于该胶囊本体110的两端并与该胶囊本体110固定连接的端体(未标示)，其中至少一个端体为共形胶囊天线结构120，两者通过旋紧、卡紧等方式固定连接在一起。在该胶囊本体110内还具有光源、成像元件、传感器、电池、收发模块等元件，为了便于说明，图1没有显示出上述元件。图2所示是本专利技术的共形胶囊天线结构120的结构示意图。如图所示，该共形胶囊天线结构120包括柔性顶壳122、螺旋天线124以及馈电电极(图未标示)。如图所示，该螺旋天线124为连续的螺旋状结构，具有始端1242和尾端1244，该螺旋天线124的宽度d为0.5mm～3mm，螺旋间距L为0.5mm～20mm，厚度为2～100μm。该螺旋天线124共形固定于该柔性顶壳122内壁，该馈电电极的一端连接或者贴附在该螺旋天线124的始端1242或者尾端1244，另一端连接控制电路(未示出)。其中，该柔性顶壳122是由柔性材料制成的弯曲的薄基板，其材质为聚酰亚胺、聚碳酸酯等，在一个实施例中，该柔性顶壳122为半球形，半径在2～7mm。在一个实施例中，该螺旋天线124的始端1242位于该柔性顶壳122的中心。在本申请中，该螺旋天线124的材质为高导电率导电金属材料，例如铜、金、银或钯等。这样的布置方式与嵌入式天线相比，显著减小了天线在胶囊本体110内部占据的空间，使得胶囊本体110内具有更大的内部空间，以便放置其它元件。本专利技术还提供图2所示的共形胶囊天线结构120的制备方法。图3是本专利技术第一实施例的制备方法示意图。该制备方法包括如下步骤：首先，提供柔性顶壳122，该柔性顶壳122是由柔性材料制成的弯曲的薄基板，其材质为聚酰亚胺、聚碳酸酯等，在本实施例中，该柔性顶壳122为半球形，半径为2～7mm。该柔性顶壳122是已经成型的胶囊外壳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共形胶囊天线结构，其特征在于，包括柔性顶壳、螺旋天线以及馈电电极，该螺旋天线为连续的螺旋状结构，具有始端和尾端，该螺旋天线共形并固定于该柔性顶壳内壁，该馈电电极的一端连接或贴附在该螺旋天线的始端或尾端，另一端连接控制电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种共形胶囊天线结构，其特征在于，包括柔性顶壳、螺旋天线以及馈电电极，该螺旋天线为连续的螺旋状结构，具有始端和尾端，该螺旋天线共形并固定于该柔性顶壳内壁，该馈电电极的一端连接或贴附在该螺旋天线的始端或尾端，另一端连接控制电路。


2.根据权利要求1所述的共形胶囊天线结构，其特征在于：该螺旋天线的宽度为0.5mm～3mm，螺旋间距为0.5mm～20mm，厚度为2～100μm。


3.根据权利要求1所述的共形胶囊天线结构，其特征在于：该柔性顶壳的材质为聚酰亚胺或聚碳酸酯；和/或该柔性顶壳为半球形，半径为2～7mm。


4.根据权利要求1所述的共形胶囊天线结构，其特征在于：该螺旋天线包括位于下层的金属层以及位于该金属层表面的电镀层。


5.根据权利要求4所述的共形胶囊天线结构，其特征在于：该金属层的材质为铜、金、钯或银，和/或该电镀层的材质为铜、金、银或钯。


6.一种无线胶囊内窥镜系统，其特征在于：包括胶囊本体和位于该胶囊本体两端并与该胶囊本体固定连接的端体，其中至少一个端体为根据权利要求1～5任一项所述的共形胶囊天线结构。


7.一种根据权利要求1～5任一项所述的共形胶囊天线结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供柔性顶壳，在该柔性顶壳的内表面形成所需的螺旋图案，该螺旋图案的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，艾骏，王志建，陈颖，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33