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TRANSMISSION ANTENNA FOR IMPLANT COMMUNICATION AND UWB COMMUNICATION SYSTEM USING THE SAME commons

Patent code P150011158
Posted date Jan 5, 2015
Application number P2014-234331
Publication number P2016-100671A
Patent number P6512655
Date of filing Nov 19, 2014
Date of publication of application May 30, 2016
Date of registration Apr 19, 2019
Inventor
  • (In Japanese)清水 悠斗
  • (In Japanese)安在 大祐
  • (In Japanese)王 建青
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人名古屋工業大学
Title TRANSMISSION ANTENNA FOR IMPLANT COMMUNICATION AND UWB COMMUNICATION SYSTEM USING THE SAME commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small broadband-enabled transmission antenna for body area networks (BAN).
SOLUTION: A transmission antenna for implant communication of the present invention is a polarization diversity transmission antenna for implant communication that comprises a pair of planar loop antennas with a circular or elliptical conductor pattern of which the conductor width is 0.5-2.0 mm and the ratio of the long axis to short axis is 1.0-3.0 on a dielectric substrate of which the dielectric constant is 10 or less and its thickness is 0.5-2.0 mm, and the conductor surfaces of the loop antenna are placed orthogonal to each other. A UWB implant communication system uses the polarization diversity transmission antenna and a planar loop reception antenna as a pair.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、内視鏡分野では、撮影機能や無線通信機能等を内蔵したカプセル型内視鏡が消化管等の被検体内部を移動し、被検体内部を順次撮影して画像データを生成し、この画像データを順次無線送信し、被検体外部の受信装置が受信するシステムが普及してきた。受信した画像データは受信装置に内蔵されたメモリに記憶され、さらに検査後には画像データが画像表示装置に取り込まれて被検体の診断が行われる。

このカプセル型内視鏡の主な利用周波数帯は400MHzMICS (Medical Implant Communication Service) 帯であるが、カプセル内視鏡の無線通信の信号は人体中を伝搬するため,周波数がさらに高くなると人体からの信号減衰の影響を大きく受けるため、人体からの信号減衰を低く抑えるために低い周波数を用いているのが現状である.しかし,カプセル内視鏡の開発が進んだことによって,より鮮明で高解像度の画像取得が可能になった背景より,インプラント通信においても高品質な画像伝送に耐えうる高速かつ大容量の通信の要求が強くなってきた。しかし、現状のカプセル内視鏡の伝送速度は数百kbps 程度で,リアルタイムの高品質画像伝送という条件を満たしているとは言えず,さらには,現在主流の400MHz MICS 帯カプセル内視鏡は狭帯域周波数帯の制限を受けるため,高速伝送を実現するのは原理的に困難である。

そこで、カプセル内視鏡等の無線ボディエリアネットワーク(Body Area Networks:BAN)において、より広帯域のUWBローバンド(3.4-4.8GHz)に着目される。この周波数帯を使用したBANは、本来は人体の体表上に通信端末が配置されるウェアラブルBANとして利用されてきた背景があるが、この周波数帯をインプラントBANに適用する報告が数例行われている。しかしながら、高周波数帯であるため通信特性は非常に低く通信特性向上が課題として残されていた。関連技術としては、受信側で複数のアンテナを用いる受信ダイバーシティ技術が非特許文献1参照に開示されており、通信特性の向上は確認されているものの高品質カプセル内視鏡伝送の要求に耐えられる性能が十分に得られていない問題があった。

また、カプセル内視鏡に埋め込むにはアンテナの小型化が要求されるが、アンテナサイズは周波数に依存するため、400MHz MICS 帯ではアンテナ小型化のためにアンテナ効率が低下する問題があった。一方、UWB帯では高周波数帯であるため波長が短く、400MHz MICS 帯よりもアンテナサイズをより容易に小型化・高効率化が可能である。しかしながら、UWB帯は単一周波数ではなく広帯域にわたる周波数範囲で優れた性能を示すアンテナが要求されるなど別の課題もある。UWB帯の導入によりアンテナ小型化が容易になったことでダイバーシティアンテナ等の種々のアンテナ技術が候補として知られているが、インプラントBANにおいて小型かつ広帯域送信用アンテナの開発はほとんど行われていない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、カプセル型内視鏡等のインプラント通信等に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
インプラント通信用送信アンテナであって、比誘電率が10以下で厚みが0.5~2.0mmの誘電体基板に、導体幅が0.5~1.5mmで、長軸/短軸が1.0~3.0の円形または楕円形の導体パターンが形成された一対の平面ループアンテナから構成され、当該ループアンテナの導体面を含む平面が互いに直交するように配置され、前記平面ループアンテナ同士の一方が他方の内部に接触しないよう交差した2つのブランチとしてそれぞれxy平面とyz平面に配置した、UWBローバンドインプラント通信用偏波ダイバーシティ送信アンテナ。

【請求項2】
 
比誘電率が10以下で厚みが0.5~2.0mmの誘電体基板の一表面に半径が10.0~15.0mmの半円、基板裏面に上底が20.0~25.0mm、下底が35.0~40.0mm、高さが15.0~25.0mmの台形の導体パターンが形成されたダイポール型受信アンテナと対で使用される請求項1に記載のUWBローバンドインプラント通信用偏波ダイバーシティ送信アンテナ。

【請求項3】
 
請求項2に記載された前記UWBローバンドインプラント通信用偏波ダイバーシティ送信アンテナと前記ダイポール型受信アンテナとを対で使用するUWBローバンドインプラント通信システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014234331thum.jpg
State of application right Registered
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