本發明涉及微系統集成應用技術領域，具體涉及一種醫用電子膠囊。

背景技術：

傳統消化道病患在接受胃鏡腸鏡檢查的同時，也伴隨著吞咽導線、人工插入式內鏡檢查等帶來的痛苦和心理折磨。同時由于傳統內鏡的局限性，小腸疾病一直成為消化系疾病臨床診斷的“盲區”。隨著目前醫療技術不斷進步，體內介入檢查與治療醫學技術，迫切地需要一種與普通膠囊體積相當的智能化微型數據采集通信系統，可通過病人吞咽進入消化道，讓醫生進行實時臨床醫學檢查、診斷和治療。

替代胃窺鏡的醫用電子膠囊，國內已初步開始使用，但體積尺寸較大，世界上最小的醫用電子膠囊為2008年日本長野市RF系統實驗室Sayaka膠囊（直徑9mm，長度23mm）內窺鏡，進行消化道可視化檢測，功能較為單一。實現功能復雜、靈活，體積尺寸是膠囊的制約瓶頸，因此需要一種結構和工藝實現方法，可實現膠囊搭載溫度、酸堿度、圖像等多種傳感器。該封裝需要包含傳感器、信號采集、信號處理、信號無線發射、電源供電等模塊，需要解決模塊工藝兼容、高密度布線與組裝、高低頻串擾等關鍵問題。利用傳統的封裝技術采用傳感器加分立元件PCB結構方案，在這么小的體積尺寸內難以實現，完成這些功能需要大約乒乓球大小尺寸，人難以吞服。國外采用SOC（片上集成）技術，實現了初步功能，但由于技術瓶頸，很難實現射頻、處理、傳感很好的工藝兼容，所以往往性能指標欠佳，只能為醫生提供有限參考。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種醫用電子膠囊，利用基板堆疊等結構連接，可以減小膠囊體積，通過系統集成的方式實現很好的元件工藝兼容性。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種醫用電子膠囊，包括外殼、設于外殼內部的元器件支架及設于無源器件支架上的控制系統，所述元器件支架由多個基板堆疊構成，相鄰基板之間具有間隙，且相鄰基板之間通過連接板相互導通、固定，所述外殼內設有向控制系統供電的電源裝置。

所述元器件支架由第一基板、設于第一基板上方的第二基板及設于第一基板下方的第三基板組成，所述連接板與第一基板相垂直設置，所述第三基板的長度大于第一基板的長度。

所述控制系統包括傳感器電路、控制電路和射頻電路，所述傳感器電路、控制電路和射頻電路內埋于基板的內部或貼裝于基板的表面。

所述傳感器電路包括傳感器、匹配放大模塊及模數轉換模塊，所述傳感器的輸出端與匹配放大模塊的輸入端相連，其輸出端與模數轉換模塊相連，模數轉換模塊的輸出端與控制電路的輸入端相連。

所述控制電路包括電源變換模塊、電源控制模塊和數字處理模塊，所述電源變換模塊的輸入端與電源控制模塊的輸出端相連，其輸出端與數字處理模塊的輸入端相連，數字處理模塊的輸入端為控制電路的輸入端，數字處理模塊的輸出端為控制電路的輸出端。

所述射頻電路包括藍牙接口模塊、射頻匹配模塊及天線，所述藍牙接口模塊的輸入端為射頻電路的輸入端，其輸出端經射頻匹配模塊與天線相連接。

所述天線貼裝于基板的表面。

所述傳感器貼裝于基板的表面。

由上述技術方案可知，本發明所述的醫用電子膠囊，元器件支架采用LTCC作為基材，利用基板堆疊等結構構成的元器件支架，將元器件通過表面貼裝或內埋方式設置在膠囊外殼內的元器件支架上，不僅減小了膠囊的體積，還實現了高低頻分離設計、熱設計等要求，便于實現智能膠囊系統的模塊化、標準化、平臺化。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的控制系統的內部框圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例的醫用電子膠囊，包括外殼9、設于外殼9內部的元器件支架1及設于無源器件支架1上的控制系統7，元器件支架1由多個基板堆疊構成，具體基板有多少層，可根據實際電路圖進行設定，相鄰基板之間具有間隙，且相鄰基板之間通過連接板4相互導通、固定，外殼9內設有向控制系統7供電的電源裝置5。該外殼9采用醫用塑料，電路基板采用包含有圖形、內埋、腔體的LTCC材料，實現電氣互連。

本實施例元器件支架1采用三層基板構成，分別為第一基板11、設于第一基板11上方的第二基板12和設于第一基板下方11的第三基板13，連接板4與第一基板11相垂直設置，以增加基板與基板之間的空間，方便基板兩側貼裝元器件，第三基板13的長度大于第一基板11的長度。在第一基板11、第二基板12和第三基板13的內可埋電阻電容等無源元器件，該傳感裝置10可為溫度、加速度計等，天線733可設計于基板表層，處理器等電子元器件可焊接或粘接表面貼裝，供電可采用電池或無線供電線圈。各類電子元器件可以通過封裝上提供的組裝位置高精度粘接或焊接在各部分基板上。

如圖2所示，膠囊控制系統7的電路，包括傳感器電路71、控制電路72和射頻電路73，傳感器電路71、控制電路72和射頻電路73可內埋于基板的內部或貼裝于基板的表面。傳感器電路71包括傳感器711、匹配放大模塊712及模數轉換模塊713，傳感器711的輸出端與匹配放大模塊712的輸入端相連，其輸出端與模數轉換模塊713相連，模數轉換模塊713的輸出端與控制電路72的輸入端相連。控制電路72包括電源變換模塊721、電源控制模塊722和數字處理模塊723，電源變換模塊721的輸入端與電源控制模塊722的輸出端相連，其輸出端與數字處理模塊723的輸入端相連，數字處理模塊723的輸入端為控制電路72的輸入端，數字處理模塊723的輸出端為控制電路72的輸出端。射頻電路73包括藍牙接口模塊731、射頻匹配模塊732及天線733，藍牙接口模塊731的輸入端為射頻電路73的輸入端，其輸出端經射頻匹配模塊732與天線733相連接。本實施例天線733可貼裝于第一基板11的上側面，以方便信號的接收和發送，傳感器711安裝于第三基板的上表面。

控制系統7的工作原理：傳感器711接收到溫度、PH值、視頻等信號，通過匹配放大模塊712轉換為模擬電信號，通過模數轉換模塊713轉換為數字信號，提供給數字處理器處理；處理后數據通過藍牙接口模塊731向外射頻傳輸，經過巴倫射頻匹配模塊732，再經寬帶天線733進行無線發射；電源控制模塊722控制電源變換模塊721的開啟和休眠，為數字處理模塊723、藍牙接口模塊731及模數轉換模塊713供電。

通過系統集成SiP的方法，實現傳感器、電路、電源等多種模塊制造工藝兼容，從時間周期、應用靈活度、研制成本上優于片上集成（SOC）方案。本發明可以作為微小系統設計制造的共性技術平臺。采用LTCC作為基材，高密度制造，元器件表面貼裝或內埋，不僅減小了體積，還實現了高低頻分離設計、熱設計等要求，便于實現智能膠囊系統的模塊化、標準化、平臺化，利用基板堆疊等結構連接可以減小體積，靈活設計。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。