(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-14
(45)【発行日】2022-01-25
(54)【発明の名称】生体内デバイス用のコンパクトヘリカルアンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 11/08 20060101AFI20220118BHJP
H01Q 9/27 20060101ALI20220118BHJP
H01Q 1/24 20060101ALI20220118BHJP
A61B 1/00 20060101ALI20220118BHJP
【ＦＩ】
H01Q11/08
H01Q9/27
H01Q1/24 Z
A61B1/00 C
A61B1/00 682
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2019513941
(86)(22)【出願日】2017-08-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-10-17
(86)【国際出願番号】 IL2017050938
(87)【国際公開番号】W WO2018051328
(87)【国際公開日】2018-03-22
【審査請求日】2020-06-29
(31)【優先権主張番号】62/393,877
(32)【優先日】2016-09-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/521,739
(32)【優先日】2017-06-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】506203914
【氏名又は名称】ギブン イメージング リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＧＩＶＥＮ ＩＭＡＧＩＮＧ ＬＴＤ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ハイト，セミオン
(72)【発明者】
【氏名】ディウクマン，イド
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２６８６９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２８０９４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１３５８０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １／００－ １／３２
Ｈ０１Ｑ １／２４
Ｈ０１Ｑ ９／０４
Ｈ０１Ｑ １１／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のループアンテナと、複数の印刷回路基板層を含む多層印刷回路基板であって、各印刷回路基板層は周辺ループアンテナを含み、前記多層印刷回路基板は複数の接続ブリッジを含み、各接続ブリッジは２つの周辺ループアンテナを電気的に接続してモノポールアンテナとして機能する、前記多層印刷回路基板と
を含み、
前記印刷回路基板層の選択された１つは、前記選択された印刷回路基板層の前記周辺ループアンテナの内部に物理的に、そして電気的に送信器を収容するように構成され、前記選択された印刷回路基板層は第１のアンテナ給電線を含み、前記第１のアンテナ給電線は前記選択された印刷回路基板層の前記周辺ループアンテナから分離して前記送信器の第１の出力端子に電気的に接続するように構成され、
前記複数のループアンテナの少なくとも一部は、周辺ループアンテナとして使用され、前記周辺ループアンテナは、前記印刷回路基板層の周辺に、または前記印刷回路基板層の周辺に隣接して配置され、前記送信器は、電源から、前記選択された印刷回路基板層を介して給電される、
ヘリカルアンテナ構造。
【請求項2】
前記多層印刷回路基板が、第２の周辺ループアンテナから分離する第２のアンテナ給電線をさらに含み、そして前記送信器の第２の出力端子に電気的に接続するように構成される、請求項１に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項3】
前記第２のアンテナ給電線が、前記選択された印刷回路基板層に部分的に配置され、非選択印刷回路基板層に部分的に配置される、請求項２に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項4】
前記第２のアンテナ給電線全体が非選択印刷回路基板層に配置される、請求項２に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項5】
前記多層印刷回路基板が、折り畳み可能であり、それにより前記折り畳み状態で、前記複数の印刷回路基板層が長手方向に縦軸に沿って積み重なって、第１の周辺ループアンテナを含む第１の印刷回路基板層から最後の周辺ループアンテナを含む最後の印刷回路基板層まで順になり、そして前記第１のアンテナ給電線および前記第２のアンテナ給電線が前記縦軸に対して垂直な平面内にある、請求項２に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項6】
前記選択された印刷回路基板層が前記多層印刷回路基板の中間のセクションに長手方向に置かれる、請求項５に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項7】
アンテナ拡張部をさらに含み、前記アンテナ拡張部は前記最後の周辺ループアンテナに電気的に接続されて前記複数の印刷回路基板層から離れて軸方向に伸びる、請求項５に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項8】
前記第１の周辺ループアンテナに電気的に接続する第１のヘリカル導体と、前記最後の周辺ループアンテナに電気的に接続する第２のヘリカル導体と
をさらに含む、請求項５に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項9】
前記第１のヘリカル導体、前記第２のヘリカル導体および前記周辺ループアンテナが直径Ｄ２の円型であり、条件【数1】
ここで、
Ｃ＝πＤ２＝前記ターンの周長（Ｄ２＝前記ターンの直径）、
Ｓ＝ターン間の間隔、
λ＝前記使用されるＲＦ放射の波長、
である、請求項８に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項10】
各回路基板層がＳに等しいか、または、範囲Ｓ±５％以内である厚さＷを有する、請求項９に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項11】
Ｄ２＝９．５ミリメートル、λ＝６９センチメートルおよびＳ＝０．６３５ミリメートルである、請求項９に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項12】
前記選択された印刷回路基板層が前記送信器をさらに含む、請求項１に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項13】
前記接続ブリッジが、印刷回路基板ビア、印刷回路基板ブラインドビアおよび印刷回路基板導電トレースからなるグループから選択される、請求項１に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項14】
前記回路基板層が直径Ｄ１の円形であり、Ｄ１≦１５ミリメートルである、請求項１に記載のヘリカルアンテナ構造。
【請求項15】
複数の印刷回路基板層であって、各印刷回路基板層は周辺ループアンテナおよび複数の接続ブリッジを含み、各接続ブリッジは２つの周辺ループアンテナを電気的に接続してモノポールアンテナとして機能し、前記印刷回路基板層の選択された１つは、前記選択された印刷回路基板層に関連する前記周辺ループアンテナの内部に物理的に、そして電気的に送信器を収容するように構成される、前記複数の印刷回路基板層と、前記選択された印刷回路基板層上に配置されて前記選択された印刷回路基板層の前記周辺ループアンテナからおよび分離し、前記送信器の第１の出力端子に電気的に接続するように構成される第１のアンテナ給電線と、
別の周辺ループアンテナから分離して前記送信器の第２の出力端子に電気的に接続可能な第２のアンテナ給電線と
を含み、
前記周辺ループアンテナは、前記印刷回路基板層の周辺に、または前記印刷回路基板層の周辺に隣接して配置され、前記送信器は、電源から、前記選択された印刷回路基板層を介して給電される、ヘリカルアンテナ構造のための印刷回路基板。
【請求項16】
前記第２のアンテナ給電線が前記選択された印刷回路基板層に部分的に配置され、そして非選択印刷回路基板層に部分的に配置される、請求項１５に記載の印刷回路基板。
【請求項17】
前記第２のアンテナ給電線が非選択印刷回路基板層上に全体として配置される、請求項１５に記載の印刷回路基板。
【請求項18】
前記印刷回路基板が、折り畳み可能であり、それにより前記折り畳み状態で、前記複数の印刷回路基板層が長手方向に縦軸に沿って積み重なって、第１の周辺ループアンテナを含む第１の印刷回路基板層から最後の周辺ループアンテナを含む最後の印刷回路基板層まで順になり、そして前記第１のアンテナ給電線および前記第２のアンテナ給電線が前記縦軸に対して垂直な平面内にあり、前記選択された印刷回路基板層が前記多層印刷回路基板の中間のセクションに長手方向に置かれる、請求項１５に記載の印刷回路基板。
【請求項19】
アンテナ拡張部をさらに含み、前記アンテナ拡張部は、前記最後の周辺ループアンテナに電気的に接続して、前記印刷回路基板層から離れて軸方向に伸びる、請求項１５に記載の印刷回路基板。
【請求項20】
前記周辺ループアンテナが直径Ｄ２の円形であって、条件【数2】
ここで、
Ｃ＝πＤ２＝ターンの周長（Ｄ２＝ターンの直径）、
Ｓ＝ターン間の間隔、
λ＝使用されるＲＦ放射の波長
である、請求項１５に記載の印刷回路基板。
【請求項21】
生体内デバイスのためのヘリカルアンテナを設計する方法であって、生体内デバイスに含まれるＲＦ電力送信器のための求められる伝送電力を決定することと、
前記決定された伝送電力を用いることによって前記生体内デバイスのヘリカルアンテナのためのインピーダンスを算出することと、
前記ＲＦ電力送信器を収容することを目的とする基板上の第１のアンテナ給電線および第２のアンテナ給電線の位置を決定して、前記算出したインピーダンスを前記ヘリカルアンテナに与えるように前記基板上の電気トレースを設計することと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概してアンテナに関し、そして、より詳しくは、例えば、移植可能デバイスに、そして、飲み込み可能な生体内デバイスに、そして、小さい制御可能デバイス（例えば、ミニチュアの制御可能なツール、ミニチュア玩具など）に埋め込むのに適切な、コンパクトヘリカルアンテナ構造に関する。
【背景技術】
【0002】
生体内撮像システムは、「カプセル内視鏡検査」システムとして医療分野において知られている。例えば、消化管を横断するカプセル状の生体内デバイスは、例えば、消化管の内部を撮像する（例えば、画像をキャプチャするかまたは写真を撮る）ための画像センサまたはイメージャ、他のタイプのセンサ、例えば消化（「ＧＩ」）管の内部を照らすための発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、バッテリおよびデータフレーム（例えば、画像フレーム）を外部受信機（例えば、ウェアラブルデータレコーダ）に送信する送信器を含むことができる。
【0003】
従来の飲み込み可能なカプセルは、直線偏波アンテナを使用してデータフレームを例えば、外部または遠隔受信機に送信する。直線アンテナは、直線偏波を用いて信号を送信するアンテナである。飲み込み可能なカプセルの直線偏波アンテナを使用することは、カプセルが作動する環境に関連した欠点がある。例えば、消化管はしばしば方向が変わるので、カプセルが追従しなければならない多くの方向転換があり、それは、それはカプセルの移動方向およびそれ故、カプセルの空間（３Ｄ）配向は、カプセルが消化管を横断するにつれて、常に変化することを意味する。カプセル配向の頻繁な変化の結果は、カプセル（または別の生体内デバイス）と外部または遠隔受信機間の通信チャネルの性能の劣化であり（カプセルのアンテナと受信機のアンテナの間に時々の位置合せ不良のため時折の通信劣化を引き起こすことがあり得る）、それは、外部受信機が時としてカプセルからのデータフレームの受信に失敗することを意味する。加えて、飲み込み可能なカプセルの小さいサイズのためにより大きなアンテナ用の多くのスペースは残っておらず、またカプセルのバッテリは、長い時間の間（例えば、７～１０時間の医療手順をサポートするために）カプセル全体を動かすことが可能でなければならないかもしれない。したがって、カプセルの伝送電力を増加させて通信ギャップを減らすことは、カプセルの操作時間を縮める結果になり得る。
（カプセルの他のコンポーネントの消費電力が変わらないと仮定する）。
（カプセルの他のコンポーネントの消費電力が変わらないと仮定する）。
【0004】
従来のカプセルは、最小偏移変調「（ＭＳＫ」）」として知られる変調技術を用いて、データフレームを送信するＭＳＫ通信が特定のデータビット伝送速度をサポートする一方で、カプセルが通信性能を損なわずに送信するデータのデータ伝送速度を上昇させる必要がある。（データ伝送速度を上昇させることにより、例えば画像キャプチャ速度を上昇させる（もしくは、上昇した画像キャプチャ速度を使用する）か、または低いデータ伝送速度と比較してより短時間でデータメモリバッファを空にすることを可能にする。）データ伝送速度および電磁障害に対する免疫性は、例えば、より高度な通信方式（例えば直交周波数分割多重（「ＯＦＤＭ」）通信方式）を用いることによって改善することができる。しかしながら、ＯＦＤＭ信号を送信するには、ＲＦパワーアンプ（「ＰＡ」）を必要とする。ＰＡを使用してＯＦＤＭ信号を送信することは、加えて、例えば伝送電力管理および制御性に関して有益でもあり得る。しかしながら、現在カプセルにより用いられるアンテナは、インピーダンス不整合問題のためＰＡと相互運用することができない。（カプセルの送信器は、従来、単純タイプのＬＣ発振器（例えば、コルピッツ発振器）として実装されているものであり、それが送信器というより発振器であるので、より質の悪い「タイプ」の送信器である。）したがって、飲み込み可能なカプセルにおける（ＯＦＤＭ通信を容易にするための）ＰＡの取り込みは、新規なアンテナ設計を必要とする一方で、それはカプセルの多くのスペースを取らず、同時に、ＰＡと相互運用して、ＯＦＤＭ通信をサポートすることが可能である。
【0005】
米国特許第７,８０１,５８６号（’５８６）は、従来の送信アンテナを有するカプセル（生体内デバイス）を開示する。例えば、図１（先行技術）に示すように、ハウジング２０５を有するカプセルは支持板２０４に取り付けられて示される垂直アンテナ２２６を含み、垂直に配向されたエアコイルを含む。アンテナ２２６はデバイスのハウジング２０５の軸「Ａ」に沿って（かつそれに垂直に）回り、そして軸Ｂに沿って垂直に延びる。米国特許’５８６によれば、図２（先行技術）に示すように、代わりに生体内デバイスがアンテナ３２７を含むことができる。アンテナ２２６および３２７には欠点があり、その欠点とは、それらが、カプセルが特定の配向（受信アンテナに関して）を有する場合にしか最適通信を可能とせず、一方でカプセルの多くの他の配向で通信が著しく劣化する、というものである。その問題を解決するために、’５８６は、図３Ａ（先行技術）に示すようなアンテナ９９３を開示する。アンテナ２２６および３２７とは異なり、アンテナ９９３はコイルアンテナでなく異なる形状を有する。アンテナ９９３は、３Ｄアンテナの「ダイバーシティ分極場」（分極場９９８、図３Ｂ）を提供する。（’５８６は、以下のように示している。「アンテナ９９３などのアンテナを、例えばデバイス４０の中に折り畳むことによって、導体を３次元に含むアンテナが形成され、そこにおいて、各導体は異なる方向に放射する。この結果、ダイバーシティ分極場９９８などの一様な場は、アンテナ周辺および／またはデバイス４０周辺で発生する。」)
【0006】
図４Ａは従来のヘリカルアンテナ４１０を示し、図４Ｂはヘリカルアンテナ（４３０）を使用する例示デバイス（携帯電話４２０）を表す。ヘリカルアンテナが円偏波モードで有益に作動することができる一方で、米国特許公開第２０１０／００１９９８７号（’９８７）は、タップ給電を有する超小型ノーマルモードヘリカルアンテナ（’９８７の図７Ａに対応する本出願の図５を参照））を示し、移植可能デバイスまたは飲み込み可能な生体内デバイス（例えば、飲み込み可能なカプセル）などの小さい装置のこのようなアンテナの統合化を妨げるいくつかの欠点を記載している：「図１のヘリカル構造２００でタップ給電が行われる構造を図７Ｂに示す。ここでは、Ｌ１＝２０ｍｍおよびＬ２＝２０ｍｍとしている。ここでは、Ｌ１＝２０ｍｍおよびＬ２＝２０ｍｍとしている。入力インピーダンスは、タップ給電によってわずかに増加している。しかしながら、タップ給電のない場合の値が２．１４６オームしかないので、タップ給電によって増加した後の入力インピーダンスは５０オーム程度にとどまる。Ｌ１およびＬ２を増加させれば、入力インピーダンスはそれに応じて増加する。しかしながら、その場合、タップ部のサイズは、５０ｍｍのアンテナ長に対して過大となり得る。加えて、５０オームのフィーダインピーダンスまで入力インピーダンスを上昇させることは、非常に困難である。したがって、既存のタップ給電構造によれば、０．０５波長（λ）以下の超小型ノーマルモードヘリカルアンテナの入力インピーダンスを上昇させることは非常に困難であり、したがってフィーダと整合するインピーダンスはそれらのアンテナに対して効果的に実施することができない。上述の通り、長さが約０．２波長のノーマルモードヘリカルアンテナにおいては、タップ部の長さを実質的に長くすることができるので、入力インピーダンスを５０オームのフィーダインピーダンスと整合させることは比較的容易である。しかしながら、長さは０．０５波長以下であるノーマルモードヘリカルアンテナにおいては、タップ部に十分な長さを与えることは困難であるため、その抵抗値は十分に増加することができず、したがって、５０オームのフィーダと整合することは達成できない。前述のように、ノーマルモードヘリカルアンテナにおいては、アンテナサイズに対する制約のため必要な入力インピーダンスを実現することが困難な場合がある。」
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】米国特許第７,８０１,５８６号明細書
【文献】米国特許公開第２０１０／００１９９８７号明細書
【発明の概要】
【0008】
ヘリカルアンテナの特定の特性が生体内デバイスまたは移植可能デバイスに対して有益な一方で、例えばすでに述べたように、それを移植可能デバイスまたは飲み込み可能なデバイスに取り入込むために克服されることを必要とするこのようなアンテナと関連したいくつかの欠点がある。したがって、上記の欠点を解決する、（例えば、消費電力、サイズ、インピーダンス整合に関して）単純で、それでも、効率的な、アンテナ構造を有することは有益である。
【0009】
印刷回路基板（「ＰＣＢ」）を有するヘリカルアンテナを組み込み、そして、ヘリカルアンテナに接続されてそれとともに作動する送信器を、（アンテナ電気ターンによって囲まれるかまたは画定されるスペース内に）含むように設計される、ヘリカルアンテナ構造を開示する。本発明の一態様において、ヘリカルアンテナの中央の部分またはセクションは、ＰＣＢに埋め込むことができる。この態様によれば、ヘリカルアンテナ構造は、各部品がヘリカル導体であるかそれを含む２つの（別々の）パーツ、および他の２つのパーツの間に配置されて、電気的に、そして、機能的に２つのヘリカル導体に接続している第３の中央のパーツまたはセクションを含むことができる３パーツヘリカルアンテナでもよい。ヘリカルアンテナ構造の中央のパーツまたはセクションは、アンテナの中央（導電性）ターンとして１つ以上のＰＣＢ導電トレースを含む多層ＰＣＢ（または１枚層）を含むことができて、さらに異なるＰＣＢ層のＰＣＢトレースを電気的に接続（「ブリッジ」）する「ブリッジング」導電セクション（例えば、ＰＣＢビアまたは可撓性ＰＣＢトレース）を含む。ヘリカルアンテナで作動している送信器は、送信器がヘリカルアンテナによって完全に囲まれるように、加えて、送信器がヘリカルアンテナの縦軸に直交する２つのアンテナ給電線によってヘリカルアンテナの中央部に電気的に接続するように、ＰＣＢに取り付けることができる。
【0010】
ヘリカルアンテナ構造は、いくつかの実施形態に従って、前記第１のヘリカル導体の縦軸に沿って配置されるｎ１個のターン（ｎ１≧１）を有する第１のヘリカル導体、第２のヘリカル導体の縦軸に沿って配置されるｎ２個のターン（ｎ２≧１）を有する第２のヘリカル導体および縦軸を有する層をなしたＰＣＢを含むことができる。回路基板は、回路基板の縦軸に沿って規則的に積み重ねられたｐ個の回路基板層Ｌ１、Ｌ２、．．．、Ｌｐ（ｐ≧１）を含むことができる。回路基板は、ｎ３個のターン（１≦ｎ３≦ｐ＋１）を含むかまたはそれらからできているアンテナの第３の導体をさらに含むことができる。第３の導体の各ターンは、回路基板層Ｌｉの誘電層上またはその中に配置される導電性トレースであるか、あるいはそれを含む。各導電トレースは、１つの導電トレースとそれに続くかまたは次の（例えば、隣接した）導電トレースの間に配置される回路基板層Ｌｉの回路ビアまたはブラインド（埋込み型）ビアを通して、それに続く導電トレースに電気的に接続することができる。（「それに続く導電トレース」とは、第１の導電トレースが配置されている同じ誘電層の反対側に配置される第２の電気トレースまたは順序づけられた回路基板層の次の（例えば隣接した）誘電層に配置される第２の電気トレースである。）
【0011】
第１のヘリカル導体は、例えば第１の取付け部材によって、導電トレースに取り付けて電気的接続することができる接続端を含むことができ、そして第２のヘリカル導体は、例えば第２の取付け部材を介して、別の導電トレースに取り付けて電気的接続することができる接続端を含むことができる。回路基板は、第１のヘリカル導体の縦軸、第２のヘリカル導体の縦軸および回路基板の縦軸が一致することができるように、第１のヘリカル導体と第２のヘリカル導体の間に構造的に（かつ機能的に）配置することができる。
【0012】
ヘリカルアンテナ構造は、回路基板の第１の側に置くかまたは配置することができる第１のアンテナ給電点および、回路基板の第２の側に置くかまたは配置することができる第２のアンテナ給電点をさらに含むことができる。第１のアンテナ給電点および第２のアンテナ給電点は、それぞれが第１の取付け部材および第２の取付け部材と一致することができるまたはそれら自体が取付け部材であってもよい。第１のアンテナ給電点は第１のヘリカル導体および第３の導体を接続する接続点でもよく、第２のアンテナ給電点は第３の導体および第２のヘリカル導体を接続する接続点でもよい。
【0013】
２つのアンテナ給電点のいずれか１つは、回路基板の内部、例えば回路基板の誘電層の１つの内部にあってもよく、または回路基板の隣接する２つの誘電層の間に「はさまれて」いてもよい。一般に、ヘリカルアンテナ上の２つのアンテナ給電点は、第１のヘリカル導体（第１のヘリカル導体がアンテナの第３の導体に接続する位置）の接続端と第２のヘリカル導体（第２のヘリカル導体がアンテナの第３の導体に接続する位置）の接続端の間のどこにあってもよい。２つのアンテナ給電点の実寸、形状および位置、ならびにそれらが送信器に接続する方法は、アンテナインピーダンス、送信器の出力パワー、円偏波の取得、アンテナの放射パターンにおける放射ヌル最小化などに関してヘリカルアンテナの性能が最適化されるように選択することができる。例えば、ヘリカルアンテナのこれらの特性（および、一般の伝送）を促進するために、そしてヘリカルアンテナの性能を最適化するために、送信器の出力に接続している２本のＰＣＢ導電トレースであるアンテナの２本の給電線は、一実施形態において、９０度の角度でアンテナの縦軸を横断しなければならない。すなわち、ヘリカルアンテナの最適性能のために、アンテナの２本の給電線は、一実施形態において、ヘリカルアンテナの縦軸に対して垂直である平面内になければならない。
【0014】
回路基板は、導電性トレースを介して、そして、ビアおよび／またはブラインドビアを通して第１のアンテナ給電点に、そして、第２のアンテナ給電点にそれぞれ電気的に接続している第１の出力端子および第２の出力端子を含むことができる送信器をさらに含むことができる。送信器の第２の出力端子は、ビアおよび／またはブラインド（埋込み型）ビアを介するか、または、それを使用して、第２のアンテナ給電点に、電気的に接続することができる。回路基板は回路基板層Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｐの中に、または、それを通って通過することができるスルーホールを含むことができて、送信器の第２の出力端子はスルーホールを介して、またはそれを使用して、第２のアンテナ給電点に電気的に接続することができる。送信器は、回路基板の縦軸に関して、中心を離れていることができる。回路基板は、送信器としてＲＦパワーアンプを含むことができる。送信器は、パワーアンプでもよい。
【0015】
ｎ３個のターンの第３の導体を形成している導電性トレースは、平坦でもよくて、縦軸に対して垂直でもよい。ｎ３－１個のターンの第３の導体の中の各ターンまたは選択されたターンは、ビアをさらに含むことができる。回路基板は直径Ｄ１の円形であってもよく、ここで、例えば、Ｄ１≦１５ミリメートルである。
【0016】
第１のヘリカル導体、第２のヘリカル導体および第３の導体は、直径Ｄ２（ここでＤ２≦Ｄ１）の円形であってもよく、それらが「偏波」条件
を満たすことができ、ここで、
Ｃ＝πＤ２＝ターンの周長（Ｄ２＝ターンの直径）、
Ｓ＝ターン間の間隔（ねじのピッチと同様）、そして
λ＝使用されるＲＦ放射の波長である。
【数1】
Ｃ＝πＤ２＝ターンの周長（Ｄ２＝ターンの直径）、
Ｓ＝ターン間の間隔（ねじのピッチと同様）、そして
λ＝使用されるＲＦ放射の波長である。
【0017】
回路基板層Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｐの各々は、Ｓに等しいものであり得るか、または範囲Ｓ±５％以内にあることができる幅Ｗを有することができる。例として（例えば、飲み込み可能なカプセルにおいて、例えば、生体内デバイスにおいて使われるときに）、アンテナターンの直径Ｄ２はＤ２＝９．５ミリメートル（または約９．５ｍｍ）でもよく、波長はλ＝６９センチメートル（または約６９ｃｍ）（４３４ＭＨｚの無線周波数に対応する）でもよく、そしてターン間隔はS＝０.６３５ミリメートル（または約０．６３５ｍｍ）でもよい。
【0018】
ヘリカルアンテナまたはその一部を含む回路基板は、１つの回路基板層だけ（この場合ｐ＝１）を含むことができる。ターンの数は、以下の通り、ｎ１≧１、ｎ２≧１およびｎ３≧１であってもよい。
【0019】
第１の取付け部材および第２の取付け部材は、それぞれ、第１のヘリカル導体および第２のヘリカル導体の（一体化した）一部でもよく、またはその拡張部でもよい。あるいは、第１の取付け部材および第２の取付け部材は、回路基板自体に取り付けることができるか、またはその一体化された一部であることができる。回路基板は、例えば、印刷回路基板技術または他のいかなる技術も使用して製造することができる。この態様によるヘリカルアンテナ構造のタイプは、ＰＣＢ中間部ベースのヘリカルアンテナ構造として、または、３パーツヘリカルアンテナ、つまり、略して「ＴＰＨＡ」（ｔｈｒｅｅ－ｐａｒｔ ｈｅｌｉｘ ａｎｔｅｎｎａ）として考えることができる。
【0020】
本発明の別の態様において、ヘリカルアンテナ全体は、多層ＰＣＢに、完全に埋め込む（例えば、上か中に完全に取り付けるか、上に置くか印刷するか、または、中に「組入れる」かもしくは形成する）ことができる。この態様によれば、ヘリカルアンテナのターンのすべてがＰＣＢ導電トレースであるようにＰＣＢ構造に完全に埋め込まれるヘリカルアンテナが開示される。この種のヘリカルアンテナ構造は、完全なＰＣＢヘリカルアンテナ構造（「ＦＰＨＡ」）と考えることができる。
【0021】
ＦＰＨＡによって作動している送信器は、送信器がＦＰＨＡによって完全に含まれるように、加えて、送信器がヘリカルアンテナの縦軸に直交である２つのアンテナ給電線によってＦＰＨＡに電気的に接続するように、ＰＣＢに取り付けることができる。
【0022】
本明細書において、ヘリカルアンテナ構造を含むかまたは組み込む生体内デバイスも開示するが、他のデバイスもヘリカルアンテナ構造から恩恵を受けることができる。ヘリカルアンテナに加えて、生体内デバイスは、コントローラ、バッテリ、生理学的パラメータ（例えば、温度、圧力、ｐＨなど）を検出するためのセンサ回路および／または画像センサ、トランスデューサ、光源ならびにヘリカルアンテナを用いてセンシングしたデータを送信するための送信器を含むことができる。
【0023】
ヘリカルアンテナが（部分的にまたは完全に）取り付けられるＰＣＢは、例えば、センサ回路、トランスデューサ、クロックジェネレータ、メモリ、光源およびコントローラを加えて含むことができるＰＣＢの、一部またはその中のサブ回路であることができる、生体内デバイスは、飲み込み可能なデバイス（例えば、例えば、カプセル内視鏡検査において用いられる飲み込み可能な撮像カプセル）および移植可能デバイス（例えば、心臓ペースメーカ）からなるグループから選択することができる。
【0024】
本発明の別の態様において、ヘリカルアンテナ構造は、複数のループアンテナおよび複数のＰＣＢ層（例えば、６つのＰＣＢ層）を含むことができる多層ＰＣＢでもよい。各ＰＣＢ層は周辺ループアンテナを含むことができて、各２つの隣接するループアンテナはモノポールアンテナとして機能している接続ブリッジによって電気的に接続することができる。ＰＣＢ層の選択された１つは、送信器を、選択されたＰＣＢ層の、またはそれに関連した、またはその中か上に取り付けられる、周辺ループアンテナ内部に、物理的にそして電気的に収容するように構成することができる。選択されたＰＣＢ層は、第１のアンテナ給電線を含むことができる。第１のアンテナ給電線は、選択されたＰＣＢ層の周辺ループアンテナを送信器の第１の出力端子に、電気的に接続することができる。（第１のアンテナ給電線は、周辺ループアンテナから分離することができて、送信器の第１の出力端子に接続されるように、または接続可能であるように構成することができる。）
【0025】
選択された印刷回路基板層は、第２のアンテナ給電線を含むこともできる。第２のアンテナ給電線は、第２の周辺ループアンテナを送信器の第２の出力端子に、電気的に接続することができる。（第２のアンテナ給電線は、第２の周辺ループアンテナから分離することができて、送信器の第２の出力端子に接続されるように、または接続可能であるように構成することができる。）第２のアンテナ給電線は、選択されたＰＣＢ層に部分的に配置されていてもよく、そして非選択ＰＣＢ層に部分的に配置されていてもよい。あるいは、第２のアンテナ給電線は、非選択ＰＣＢに完全に配置されていてもよく、ＰＣＢビアを通して送信器に接続していてもよい。
【0026】
ＰＣＢは、折り畳み状態で、複数のＰＣＢ層が長手方向に縦軸に沿って積み重なって、第１のループアンテナを含む第１のＰＣＢ層から最後のループアンテナを含む最後のＰＣＢ層まで順になるように、そして第１のアンテナ給電線および第２のアンテナ給電線が縦軸に対して垂直な平面内にあるように、折り畳み可能でもよい。選択されたＰＣＢ層は、多層ＰＣＢの中間のセクションに、長手方向に置くことができる。
【0027】
ヘリカルアンテナは、加えて、順に積み重ねられたＰＣＢ層の第１のループアンテナに電気的に接続することができる第１のヘリカル導体、および順に積み重ねられたＰＣＢ層の最後のループアンテナに電気的に接続することができる第２のヘリカル導体を含むことができる。
【0028】
ヘリカルアンテナは、アンテナ拡張部（例えば、「テール」）を含むこともできる。アンテナの拡張部は、ＰＣＢ層の順になったスタックの最後の周辺ループアンテナに（例えば、直接、または、ＰＣＢビアを通して）電気的に接続することができて、それは軸方向に（例えば、縦軸と平行して）、延長部から離れて、ＰＣＢ層のスタックから離れて、そして送信器から離れて伸びることができる。周辺ループアンテナは円形で、直径Ｄ２を有してもよく、周辺ループアンテナは円偏波条件
を満たすことができ、ここでＣ（Ｃ＝πＤ２）はターンの周長であり、Ｓはループアンテナ間の間隔であり、λはヘリカルアンテナが設計される無線周波数の波長である。
【数2】
【0029】
各回路基板層は、（円偏波モードでアンテナを作動することを可能にするために）Ｓに等しくてもよい厚さＷを有することができ、すなわち、厚さＷはＳ±５％の範囲の中とすることができる。ループアンテナの直径Ｄ２は、例えば、９．５ミリメートルであってもよく、飲み込み可能な生体内カプセルへの挿入に適するようにできる。使用するＲＦの波長λは、例えば、（４３４．７８ＭＨｚの周波数に対応する）６９センチメートルでもよく、ループアンテナ間の間隔）は、例えば、０．６３５ミリメートルでもよい。
【0030】
本発明の別の態様において、ヘリカルアンテナ構造用のＰＣＢは、複数のＰＣＢ層を含むことができる。各ＰＣＢ層は少なくとも１つの周辺ループアンテナを含むことができ、各２つの隣接するループアンテナはモノポールアンテナとして機能する接続ブリッジによって電気的に接続することができる。ＰＣＢ層の選択された１つは、送信器を、選択された印刷回路基板層の、またはそれに関連した、またはその中か上に配置される、周辺ループアンテナ内部に、物理的にそして電気的に収容するように構成することができる。ＰＣＢは、選択されたＰＣＢ層に配置されていて、選択されたＰＣＢ層のループアンテナに電気的に接続されるかまたはそれから分離されて、送信器の第１の出力端子に電気的に接続されるかまたは接続可能であるように構成することができる、第１のアンテナ給電線をさらに含むことができる。ＰＣＢは、別のループアンテナに電気的に接続されるかまたはそれから分離されて、送信器の第２の出力端子に電気的に接続されるかまたは接続可能であるように構成することができる、第２のアンテナ給電線をさらに含むことができる。
【0031】
第２のアンテナ給電線は、選択された印刷回路基板層に部分的に配置されて、かつ非選択印刷回路基板層に部分的に配置されてもよく、または、それは非選択印刷回路基板層に完全に配置されてもよい。
【0032】
ＰＣＢは、折り畳み状態で、複数のＰＣＢ層が長手方向に縦軸に沿って積み重なって、第１のループアンテナを含む第１のＰＣＢ層から最後のループアンテナを含む最後のＰＣＢ層まで順になるように、折り畳み可能でもよい。複数のＰＣＢ層は、第１のアンテナ給電線および第２のアンテナ給電線が縦軸に対して垂直な平面にあるように、長手方向に積み重なる。選択されたＰＣＢ層は、多層ＰＣＢの中間のセクションに、長手方向に置くことができる。ＰＣＢは、最後のループアンテナに電気的に接続しており、ＰＣＢ層のスタックから離れ、そして、ループアンテナからおよび送信器から離れて軸方向に伸びている、アンテナ拡張部（例えば、「テール」）をさらに含むことができる。
【0033】
本発明の別の態様において、生体内デバイスは、本明細書において開示される実施形態または態様のいずれかに従って構築されるヘリカルアンテナを含むことができる。
【0034】
種々の例示的実施形態は、これらの例が制限的ではないという意図のもとで添付図面に図示される。説明の単純性および明快さのために、下記で参照される図面に示される要素が、必ずしも一定の比率で描かれているというわけではないことが理解されよう。また、適切であるとみなされる場合、参照数字は、同様であるか、対応するかまたは類似の要素を示すために、図の中で繰り返されることがある。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下の記述は、例示的実施形態の種々の詳細を提供する。しかしながら、この記述は、請求項の範囲を制限することを目的とするものではなく、その代わりに、種々の発明の原理およびそれを実施する方法を説明するためのものである。
【0037】
以下の記述では、本発明の種々の態様が記載される。説明の目的のために、特定の構成および詳細は、本発明の完全な理解を容易にするために記載される。しかしながら、本発明が本明細書において示される具体的な詳細無しで実施できることも、当業者にとって明らかであろう。さらに、周知の機能は、本発明を不明確にしないために省略するかまたは単純化することがある。
【0038】
電磁波の円偏波は、通過する電波の電界が、強さを変えずに、回転する方法で方向を変えるだけである偏波である。無線伝送において、円偏波は、送信および受信アンテナの相対配向が容易に制御できないときに、または、信号の偏波が変化し得るときに、しばしば使われる。
【0039】
ヘリカルアンテナは、２つの主要な放射モードである、ノーマルモードおよび軸モードで作動することができる。非常に小さいヘリカルアンテナに対して（使用される無線周波数（「ＲＦ」）波長（λ）より非常に小さいサイズを有するヘリカルアンテナに対して）、最大ＲＦ放射がヘリカルアンテナの軸に垂直な平面で起こる。この動作モードは「ノーマルモード」と呼ばれる。一般に、ノーマルモードにおいてノーマルモードヘリカルアンテナアンテナ（「ＮＭＨＡ」）によって作られるＲＦ放射線場は全方向に楕円形に偏向するが、特定の条件の下では、ＲＦ放射線場が円形に偏向され得る。ＲＦ波長と比較したそのサイズが小さいので、ＮＭＨＡは通常、低効率および狭帯域幅を有すると考えられている。
【0040】
ＮＭＨＡは、例えば図６に示されるように、モノポールおよびループアンテナの重ね合せとしてモデル化することができる。モノポール場およびループ場は、相互に垂直で、それらの間に９０度の位相シフトがある。条件２Ｓλ＝π２Ｄ２を満たすＮＭＨＡ（図７Ａ～７Ｂを参照）は、したがって、円偏波を使用して信号を送ることができる。
【0041】
ヘリカルアンテナの周長がＲＦ波長（λ）に近い動作のとき、ヘリカルアンテナは軸モードで作動する。これは、定在波の代わりに電流および電圧波が螺旋上で一方向へ進行する、非共振進行波モードである。特定の条件の下で、軸モードで作動するヘリカルアンテナは、アンテナの軸に沿ってアンテナの端を離れて、円偏波によるＲＦ波を放射する。（指向性アンテナにおいては一方向への放射だけが求められているので、ヘリカルアンテナの他端は平坦な金属シートまたは金網反射器（図７Ａの接地面を参照）において終端されて前方へ波を反射する。）しかしながら、比較的小さいＮＭＨＡとは対照的に、軸モードヘリカルアンテナ（「ＡＭＨＡ」）は、それらの比較的大きなサイズのため、飲み込み可能なデバイス（および、他の生体内デバイス）、移植可能デバイスなどのような小さいデバイスにおいて用いることができない。（「大きいサイズ」とは、アンテナが作動するように設計されている通信ＲＦの波長に対する比較であり、それは、（例えば）飲み込み可能な生体内デバイスの場合には、およそ４００メガヘルツ（ＭＨｚ）～４５０ＭＨｚの範囲にあってもよい。）
【0042】
本発明の回路基板ベースのヘリカルアンテナの主題は、少なくとも以下の利点を有する：（１）そのサイズは非常に小さくなることができ（例えば、生体内デバイスに、例えば生体内撮像デバイスに、そして、移植可能デバイス、例えは心臓ペースメーカに組み込むのに十分小さい）、（２）ヘリカルアンテナのインピーダンスをＲＦパワーアンプ（ＰＡ）と整合するように増加でき、（３）ＰＡを用いて使用される伝送電力の管理および制御を例えば通信チャネルの質の関数として行うことを可能にし、（４）従来の生体内デバイスの通信性能を、低下された伝送電力を用いて得ることができ、それは生体内装置を動かしているエネルギー源が非充電式電池であるときに、大きな利点である。（あるいは、新規なヘリカルアンテナを使用する生体内デバイスの通信性能は、例えば電磁障害がより強くなるときに、伝送電力をわずかに増加させることによって高めることができる。）
【0043】
本明細書において記載されるように、ＮＭＨＡはモノポールおよびループアンテナの重ね合せとしてモデル化することができる（図６）。本発明のヘリカルアンテナ構造は、例えば、図８の実施形態で、アンテナの中間のセクション（例えば、アンテナ導線８７０、図８）は、それがモデルに構造的に似ているように、回路基板（例えば、ＰＣＢ）に構築されるか、形成されるか、組み込まれるかまたは埋め込まれるという点で、ヘリカルアンテナモデルを使用する。すなわち、モデルにおけるように、導体８７０（図８）は、多層ＰＣＢ８３０（図８）に、例えば、電気（ＰＣＢ）トレース８６０の形で、周辺ループアンテナを含み、そして、（例えば、ＰＣＢビア８９０の例などの形の）ループアンテナの平面と垂直な直線またはブリッジは、種々のループアンテナ（８６０）を接続して、モノポールアンテナとして機能する。（周辺ループアンテナは、例えば、アンテナの一部であるＰＣＢトレースであってもよく、ＰＣＢ層の周辺に、または、それに隣接して置くことができる。）言い換えれば、本発明のヘリカルアンテナ対象は、２つの端ヘリカル状導体（例えば、図８のヘリカル導体８１０、８２０）および中間の導体（例えば、図８の８７０）を含むことができ、それは（構造的におよび、機能的に）２つのヘリカルセクションの間に配置されて、その構造はヘリカルアンテナのモデルに似ている。（ヘリカル導体８１０および８２０は任意選択でもよい。ヘリカル導体を含まないヘリカルアンテナ構造は図１５～１９Ｂに示され、それは後述する。）本明細書において記載される方法でヘリカルアンテナの中間の導体（またはセクション）を回路基板に埋め込むことは多くの利点があり、そのいくつかを本明細書において以下で説明する（例えば、インピーダンス整合の改善、従来のＮＭＨＡに対するインピーダンスの増加、アンテナの放射パターンにおけるヌル領域の除去、トレースレイアウトおよびビア／ブラインドビアの位置をアンテナの要求特性ごとに決定することができるアンテナ設計の柔軟性など）。
【0044】
本発明の一態様は、ヘリカルアンテナの性能が、例えば、アンテナインピーダンス、送信器の出力パワー、取得円偏波の取得、アンテナの放射パターンのヌルの最小化などに関して最適化されるように、２つのアンテナ給電点の正確な位置およびそれらを送信器に接続する方法が選択されるということである。例えば、ヘリカルアンテナのこれらの特性を促進するために（アンテナの最適性能を容易にするために）、送信器の出力に接続している２つのＰＣＢトレースであるアンテナの２本の給電線は、アンテナの縦軸に対して垂直な平面に置く。ＰＣＢの中に、または、それの一部として、このようにアンテナ給電線を取り付けることは、アンテナの給電線による縦方向つまり軸方向のＲＦ伝送の問題を緩和するが、その理由は、送信器を（ＰＣＢ層上の）アンテナ構造に取り付けることによって、アンテナ給電線を送信器に、または、送信器に接続している送信器のＰＣＢ層上のＰＣＢトレースに接続するブリッジング導体（例えば、ＰＣＢビア）の長さが最小化されて、このアンテナ導線からの不必要なまたは基準を外れたＲＦ放射を最小化することができるからである。
【0045】
図８を再度参照すると、ヘリカルアンテナ構造８００が、例示の実施形態に従って概略的に示される。ヘリカルアンテナ構造８００は、第１のヘリカル導体８１０の縦軸８４１に沿って置くか配置することができるｎ１個のターン（ｎ１≧１）を有する第１のヘリカル導体８１０、第２のヘリカル導体８２０の縦軸８４２に沿って置くか配置することができるｎ２個のターン（ｎ２≧１）を有する第２のヘリカル導体８２０、および縦軸８４０を有する多層ＰＣＢ８３０を含むことができる。基板８３０は、ＰＣＢ構造８３０の縦軸８４０に沿って順に積み重ねられる、層Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｐ（ｐ≧１）と称されるｐ個の回路基板層を含むことができる。印刷回路基板８３０は、ｎ３個のターン（２≦ｎ３≦ｐ＋１）を有する第３の導体８７０を含むこともできる。第３の導体８７０の各ターンは、回路基板層Ｌｉの誘電層８５０／ｉ上かその中に置くか配置される導電性トレース８６０／ｉを含むことができ、各導電トレース８６０／ｉは、導電トレース８６０／ｉとそれに続く導電トレース８６０／ｉ＋１の間に配置される回路基板層Ｌｉのビア８９０／ｉ（例えば、「トレースビア」）を通してそれに続く導電トレース８６０／ｉ＋１に電気的に接続することができる。（「それに続く導電トレース」とは、同じ誘電層８５０／ｉの他方の（対向する）側の中、もしくはその上に形成することができる導電トレース、または隣接する誘電層８５０／ｉ＋１中、もしくはその上に形成することができる導電トレースを意味する。）
【0046】
ヘリカル導体８１０は、第１の取付け部材８８２を用いて導電トレース８６０／１に取り付けることができ、そしてそれと電気的接続できる、接続端８１２を含むことができる。ヘリカル導体８１０は、電気的にも、また、機械的にも何に対しても接続されていない終端８１４を含むこともできる。ヘリカル導体８２０は、第２の取付け部材８８４を介して導電トレース８６０／ｐ＋１に取り付けることができ、そしてそれと電気的接続できる、接続端８２２を含むことができる。ヘリカル導体８２０は、電気的にも、また、機械的にも何に対しても接続されていない終端８２４も含む。取付け部材８８２および取付け部材８８４は、それぞれ、ヘリカル導体８１０およびヘリカル導体８２０の一部か、またはその拡張部であってもよい。
【0047】
多層ＰＣＢ８３０は、ヘリカル導体８１０の軸、ヘリカル導体８２０の軸および多層ＰＣＢ８３０の軸８４０が一致する（例えば、同じ線および配向を占める）ように、ヘリカル導体８１０とヘリカル導体８２０の間に構造的に（および、機能的に）配置することができる。取付け部材８８２は、例えば、回路基板層Ｌ１に取り付けられて（例えば、それから突出するかまたはその上に平坦に取り付けられて）、導電トレース８６０／１に電気的に接続している導電性ピンでもよく、ヘリカル導体８１０の接続端８１２は、例えば、取付け部材８８２にはんだ付けすることによって、取付け部材８８２に機械的にかつ電気的に接続することができる。同様に、取付け部材８８４は、例えば、回路基板層Ｌｐに取り付けられて（例えば、それから突出するかまたはその上に平坦に取り付けられて）、導電トレース８６０／ｐ＋１に電気的に接続している導電性ピンでもよく、ヘリカル導体８２０の接続端８２２は、例えば、取付け部材８８４にはんだ付けすることによって、取付け部材８８４に機械的にかつ電気的に接続することができる。
【0048】
小型またはコンパクトな、植込み型または生体内デバイス（例えば、飲み込み可能なカプセル）は、通信アンテナを収容するために小さいスペースしかない。したがって、このような小さいデバイスに埋められるべきアンテナのサイズはおよそミリメートルのオーダーでなければならず、ヘリカルアンテナが用いられることになると、アンテナターンの数はごく少数のコイルターン（例えば、３ターン未満）に限られる。したがって、生体内デバイス（または移植可能デバイス）の厳しいスペースの制約の下で設計されるヘリカルアンテナは、超低インピーダンスＺ（例えば、Ｚ＝１～４オーム）を有し得る。このような低インピーダンスを有するアンテナは、例えば電力損失の増加のため、ＲＦ電力送信器と効率的に相互運用することができない。この問題を緩和するために、ヘリカルアンテナ構造８００は、アンテナのインピーダンスを上げて、アンテナがＲＦ電力送信器を有する動作に適するようにするために、アンテナのインピーダンスを上昇させるタップを有するオートトランスとして構築される。この趣旨で、ヘリカルアンテナ構造８００は、ＰＣＢ構造８３０の第１の側８３２（図８で、「最上部」側）に配置されている第１のアンテナ給電（「タップ」）点８０２および、回路基板８３０の第１の側（８３２）の反対側の、ＰＣＢ構造８３０の第２の側８３４（他方、あるいは、「最下部」側）に配置されている第２のアンテナ給電（タップ）点８０４を含むこともできる。アンテナ給電（タップ）点８０２および８０４は、それぞれ、取付け部材８８２および取付け部材８８４に重なる（または隣接している）ことができる。給電点８０２は電気的にヘリカル導体８１０および導体８７０を接続している接続点でもよく、アンテナ給電点８０４は電気的に導体８７０およびヘリカル導体８２０を接続している接続点でもよい。（アンテナ給電点８０２および８０４はトランシーバがＲＦ信号を送信または受信するヘリカルアンテナ上の位置である。）
【0049】
２つのアンテナ給電点８０２および８０４のいずれか１つは、ＰＣＢ構造８３０上かその中（例えばＰＣＢ構造８３０の誘電層（例えば、誘電層８５０／２）の１つの内部）にあるか、または、回路基板の２つの隣接する誘電層の間に（例えば誘電層８５０／２と８５０／３間に）「はさまれて」いてもよい。一般に、ヘリカルアンテナ８００上の２つのアンテナ給電点は、ヘリカル導体８１０の接続端８１２（ヘリカル導体８１０がアンテナの第３の導体８７０につながる位置）とヘリカル導体８２０の接続端８２２（ヘリカル導体８２０がアンテナの第３の導体８７０につながる位置）の間のどこにでも置くことができる。２つのアンテナ給電点（および、アンテナ給電線）の正確な位置は、例えば、アンテナインピーダンスおよび／または送信器の出力パワーおよび／または円偏波放射生成および／またはアンテナの放射パターンの放射ヌルの最小化などに関してヘリカルアンテナの性能が最適化されるように選択することができる。
【0050】
ヘリカルアンテナ構造８００（例えば、回路基板８３０）は、ＲＦ伝送装置８１６およびすべての回路基板層Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｐを通過することができるＰＣＢビア８９２を含むこともできる。ＲＦ電力送信器８１６は、回路基板８３０の第１の側８３２に取り付けることができ、アンテナ給電点８０２に電気的に接続する第１の出力端子およびアンテナ給電点８０４に接続する第２の出力端子を含むことができる。ＲＦ電力送信器８１６の第２の出力端子は、ビア８９２によって、または、それを通してアンテナ給電点８０４に電気的に接続することができる。送信器８１６の第２の出力端子は、ＰＣＢビアおよび／またはブラインド（埋込み型）ビアを用いてアンテナ給電点８０４に電気的に接続することができる。送信器８１６は、パワーアンプでもよい。
【0051】
ビア８９２は、複数のビア（例えば、ビア８９２／１、８９２／２、…、８９２／ｐ）、１本の連続ビアパスを形成するためにすべて整列配置される回路基板８３０のＰＣＢ層当たり１つ以上のビアを含む。あるいは、ＰＣＢ構造８３０は、複数のビア、（層の表面に関して）横に位置がずれて（すなわち、ビアの少なくとも一部は、整列配置しないで）導電トレースによって相互接続される、ＰＣＢ構造８３０の層当たり１つ以上のビアを含むことができる。例えば、ビア８９２／２および８９２／３は、他のビア８９２に関して（および、任意選択的に互いに関して）位置がずれることができて、電気（伝導）トレースによって、他のビアに（埋込みおよび非埋込みで）相互接続することができる。（位置がずれたビア８９２／２および８９２／３は位置８９２／２’および８９２／３’でそれぞれ示される。）
【0052】
ＲＦ電力送信器８１６は、ＰＣＢ構造８３０上のどこにでも配置することができる（例えば、それは、回路基板８３０の中央に、または、回路基板８３０の縦軸８４０に関して中心から離れて配置することができる）。
【0053】
ｎ１個およびｎ２個のターンの導体８１０および８２０が、それぞれ、各コイルターンは３次元曲線を個々に形成して、螺旋状である一方で、ｎ３個のターンの導体８７０を形成している導電性トレース８６０は、平坦でかつＰＣＢ構造８３０の縦軸８４０に対して垂直でもよい。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ構造８３０は、１枚の層を含むことができる（すなわち、ｐ＝１）。ｎ１、ｎ２およびｎ３の値は、任意の数の回路基板層に対して、すなわち任意の値のｐに対して、１以上であり得る。
【0054】
いくつかの実施形態では、ｎ３－１個のターンの第３の導体８７０の各ターンは、導電トレースに加えて導電トレースまたはビア８９０／ｉだけを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ構造８３０は、直径Ｄ１（例えばＤ≦１５ミリメートル）を有する円形または円柱体である。いくつかの実施形態では、ヘリカル導体８１０、ヘリカル導体８２０および導体８７０は、直径Ｄ２（ここでＤ２＜Ｄ１）の円形である。ヘリカルアンテナ８００が円偏波モードで作動するために、条件
が満たされねばならず、ここで、Ｃ（＝πＤ２）はターンの周長であり（Ｄ２はターンの直径である）、Ｓは各２つのターン間の長さとしての間隔であり、λは使用されるＲＦ放射の波長である。ＰＣＢビア８９０ならびに取付け部材８８２および８８４は、図６のヘリカルアンテナモデルについて、モノポールアンテナ素子として役立つ。
【数3】
【0055】
いくつかの実施形態では、回路基板層Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌｐの各層は、Ｓに等しいものであり得るか、または、例えば、Ｓ±５％の範囲の中にあり得る厚さＷを有することができる。例えば、Ｄ２＝９．５ミリメートル、λ＝６９センチメートル（４３４ＭＨｚの無線周波数に対応する）およびＳ＝Ｗ＝０．６３５ミリメートルである。別の例では、Ｄは約９．５ミリメートルでもよく、λは約６９センチメートル（約４３４ＭＨｚの無線周波数に対応する）でもよく、ＳはおよそＷ＝０．６３５ミリメートルでもよく、ここで「およそ」とは、例えば、±５％である。他のパラメータおよび寸法も用いることができる。（上で使われるＤ２、λ、ＳおよびＷの値の例は、円偏波モード条件
を満たす。）
【数4】
【0056】
送信器８１６はＰＣＢ層の選択された１つに（例えば、ＰＣＢ層Ｌ１に）取り付けることができ、これは、選択されたＰＣＢ層Ｌ１に関連した周辺ループアンテナ８６０／１内部に送信器を物理的かつ電気的に収容するように構成される。（「収容する」とは、送信器を取り付けることに割り当てられるＰＣＢ層上の物理的スペースを有し、そして送信器を作動させるために必要とされるすべてのＰＣＢ導電トレースを備えることである。送信器８１６は異なるＰＣＢ層に取り付けることができ、すなわち、異なるＰＣＢ層が送信器を収容することができる。）選択されたＰＣＢ層（例えば、Ｌ１）は、電気的に選択されたＰＣＢ層（例えば、層Ｌ１）に配置されていて、送信器の第１の出力端子に電気的に接続されるかまたは接続可能であるように構成されるループアンテナ（例えば、８６０／１）に接続しているか、またはそれから分離されている、第１のアンテナ給電線（例えば、８７０）を含むことができる。選択された印刷回路基板層は非選択ＰＣＢ層の第２のループアンテナに電気的に接続されており、送信器の第２の出力端子に電気的に接続されるかまたは接続可能であるように構成される、第２のアンテナ給電線を含むこともできる。
【0057】
図９Ａは、別の例示の実施形態によるヘリカルアンテナ構造用の例示の回路基板９００を表す。（回路基板９００はｐ＝１の場合の例示ケースである。）回路基板９００は、１つの層Ｌおよび電気的導体９７０を含み、そして縦軸９４０を有する。（例えば、縦軸９４０は、それが同じスペースおよび配向を占めるという点で、Ｚ軸と一致する。）導体９７０は、１つのアンテナターン（例えば、１つのループアンテナ）、または２つのループアンテナもしくはアンテナターン、あるいは１と２間の任意の数のターンを含むことができる。例えば、導体９７０は約１．５個のアンテナターンを含む。導体９７０の各アンテナターンは、回路基板層Ｌの誘電層９５０の異なる側の上または中に配置される導電性トレース（ループアンテナ）９６０／ｉを含む。導体９７０の１個のターンは基板９００の層Ｌの「上部」側に配置されている導電性トレース９６０／１を含み、導体９７０の他のターンは基板９００の層Ｌの「下部」側に配置されている導電性トレース９６０／２を含む。導電トレース９６０／１および導電トレース９６０／２は、導電トレース９６０／１と９６０／２の間に配置される回路基板層Ｌを通って、または、その中を通過する、ビア９９０（「トレースビア」）を通して相互接続する。ループアンテナに接続しているあらゆるＰＣＢビア（例えば、２つのループアンテナまたは２つのアンテナターンを接続するＰＣＢビア）は、図６に示されるヘリカルアンテナモデルに関して、モノポールアンテナとして機能する。
【0058】
回路基板９００は、２つのヘリカル導体の軸および回路基板９００の軸９４０が一致する（例えば、同じスペースおよび配向を占める）ように、２つのヘリカル導体（例えば、図１０のヘリカル導体９１０および９２０を参照）の間に構造的に（および、機能的に）配置されるように構成することができる。回路基板９００は、「上部」取付け部材９８２および「下部」取付け部材９８４を含むことができる。取付け部材９８２は回路基板層Ｌに取り付けられて（例えば、突出するかまたは平坦に取り付けられる）、導電トレース９６０／１に電気的に接続している導電性ピンでもよく、第１のヘリカル導体（例えば、図９Ｃのヘリカル導体９１０）の接続端は、例えば、取付け部材９８２にはんだ付けすることによって、取付け部材９８２に接続することができる。同様に、取付け部材９８４は回路基板層Ｌに取り付けられて（例えば、突出するかまたは平坦に取り付けられる）、導電トレース９６０／２に電気的に接続している導電性ピンでもよく、第２のヘリカル導体（例えば、図９Ｄのヘリカル導体９２０）の接続端は、例えば、取付け部材９８４にはんだ付けすることによって、取付け部材９８４に接続することができる。
【0059】
回路基板９００は、回路基板９００の第１の（上部）側に配置されている第１のアンテナ給電（「タップ」）点９０２、および回路基板９００の第２の（下部、または対向する）側に配置されている第２のアンテナ給電（タップ）点９０４を含むこともできる。アンテナ給電（タップ）点９０２および９０４は、それぞれ、取付け部材９８２および９８４に重なる（または隣接している）ことができる。アンテナ給電点９０２は第１のヘリカル導体９７０を接続するための接続点として用いることができ、アンテナ給電点９０４はヘリカル導体９７０および別のヘリカル導体を接続する接続点として用いることができる。（アンテナ給電点９０２および９０４は、トランシーバがＲＦ信号を送信または受信するヘリカルアンテナ上の位置である。）
【0060】
ＲＦ電力送信器９１６（またはトランシーバ）は、回路基板層Ｌの上部側に取り付けることができる。ＲＦ電力送信機９１６は、第１のアンテナ給電線（ＰＣＢトレース）９９４に電気的に接続している第１の出力端子および第２のアンテナ給電線（ＰＣＢトレース）９９６に電気的に接続している第２の出力端子を含むことができる。アンテナ給電線９９４は、（上部）アンテナ給電点９０２に電気的に接続することができる。アンテナ給電線（トレース）９９６は、回路基板層Ｌのビア９９２を通して、（下部）アンテナ給電点９０４に電気的に接続することができる。
【0061】
アンテナ給電線９９４は、ループアンテナ９６０／１に電気的に接続されるか、それからまたは分離されることができて、送信器９１６の第１の出力端子に電気的に接続されるかまたは接続可能であるように構成することができる。アンテナ給電線９９６は、ループアンテナ９６０／２に電気的に接続されるか、それからまたは分離されることができて、送信器９１６の第２の出力端子に電気的に接続されるかまたは接続可能であるように構成することができる。
【0062】
送信器９１６はまた、パワーアンプであるか、またはそれを含んでもよい。ＲＦ電力送信器９１６は、回路基板９００内のどこにでも配置することができる（例えば、それは、回路基板９００の中央に、または、回路基板９００の縦軸９４０に関して中心から離して配置することができる）。ヘリカル導体９７０の導電性トレース９６０／１および９６０／２は、平坦でもよくて、回路基板８３０の縦軸９４０に対して垂直である平面にあってもよいかまたはその平面を定めてもよい。いくつかの実施形態では、ヘリカル導体９７０のアンテナターン（ループアンテナ）（例えば、導電トレース９６０／１を含むアンテナターン）は、導電トレースに加えてビア９９０を含むこともできる。
【0063】
図９Ｂは、図９Ａの種々の要素を異なる観点から示している配向図である。図９Ｂの各参照数字は図９Ａの対応参照数字および要素を指す。例えば、図９Ｂの参照数字９１６’は図９Ａの送信器９１６を指し、図９Ｂの参照数字９８２’は図９Ａの取付け部材９８２を指し、図９Ｂの参照数字９９０’は図９Ａのトレースビア９９０を指し、図９Ｂの参照数字９９２’は図９Ａの給電ビア９９２を指し、図９Ｂの参照数字９９６’は図９Ａのアンテナ給電線（ＰＣＢトレース）９９６を指すなどである。
【0064】
図９Ｃは、例示の実施形態によるヘリカル導体９１０を示す。
例えば、ヘリカル導体９１０は、この例では、それらが同じ線および配向を占めるという点でＺ軸と一致する、縦軸９０５に沿って長手方向に配置されている、２つのアンテナターン（ｎ１＝２）を含む（ｎ１は２以外の値を有することができる）。ヘリカル導体９１０は、図９Ａの取付け部材９８２と類似の取付け部材を用いて、図９Ａの導電トレース９６０／１と類似の導電トレースに取り付ける（９０７）ことができ、かつそれと電気的に接続することができる接続端９１２を有する。ヘリカル導体９１０は、電気的にも、また機械的にも何に対しても接続のない端子（「自由」）端９１４も有する。
例えば、ヘリカル導体９１０は、この例では、それらが同じ線および配向を占めるという点でＺ軸と一致する、縦軸９０５に沿って長手方向に配置されている、２つのアンテナターン（ｎ１＝２）を含む（ｎ１は２以外の値を有することができる）。ヘリカル導体９１０は、図９Ａの取付け部材９８２と類似の取付け部材を用いて、図９Ａの導電トレース９６０／１と類似の導電トレースに取り付ける（９０７）ことができ、かつそれと電気的に接続することができる接続端９１２を有する。ヘリカル導体９１０は、電気的にも、また機械的にも何に対しても接続のない端子（「自由」）端９１４も有する。
【0065】
図９Ｄは、例示の実施形態によるヘリカル導体９２０を示す。例えば、ヘリカル導体９２０は、この例では、Ｚ軸と一致する縦軸９０５’に沿って長手方向に配置される２つのアンテナターン（ｎ２＝２）を含む。（ｎ２は２以外の値を有することができる。）ヘリカル導体９２０は、図９Ａの取付け部材９８４と類似の取付け部材を用いて、図９Ａの導電トレース９６０／２と類似の導電トレースに取り付ける（９０７’）ことができ、かつそれと電気的に接続することができる接続端９２２を有する。ヘリカル導体９２０は、電気的にも、また機械的にも何に対しても接続のない端子（「自由」）端９２４も有する。
【0066】
図１０は、例示の実施形態によるヘリカルアンテナ１０００の組立図を示す。図１０は図９Ａおよび図９Ｃ～９Ｄに関連して記載されている。ヘリカルアンテナ１０００はヘリカル導体９１０（図９Ｃ）、ヘリカル導体９２０（図９Ｄ）および回路基板９００（図９Ａ）を含む。回路基板９００は、構造的に、そして、機能的に、ヘリカル導体９１０とヘリカル導体９２０の間に配置される。ヘリカル導体９１０の縦軸９０５、ヘリカル導体９２０の縦軸９０５’および回路基板９００の縦軸９４０は、いくつかの実施形態では、一致してもよい（例えば、同じ線および配向を占める）か、実質的に一致してもよい（例えば、同じ配向を有する異なる線を占める）か、または、まったく一致しなくてもよい（例えば、異なる配向を有する線を占める）。例えば、３本の縦軸のうちの２本だけが一致してもよい。例えば、ヘリカル導体９１０の縦軸９０５は、ヘリカル導体９２０の縦軸９０５’と一致するが、回路基板９００の縦軸９４０とは一致しなくてもよい。
【0067】
ヘリカルアンテナ１０００を組立てるために、ヘリカル導体９１０は取付け部材９８２に取り付けることができ（９０７）、ヘリカル導体９２０は取付け部材９８４に取り付けることができる（９０７’）。ヘリカル導体（例えば、ヘリカル導体９１０、９２０または両方のヘリカル導体）は、（例えば、取付け部材９８２または９８４と類似の取付け部材を用いて）回路基板９００の誘電層上に、または、それに取り付けることができ、回路基板９００の電気トレースと電気的接触することができる。あるいは、ヘリカル導体（複数可）は、回路基板９００の電気トレースにはんだ付けすることができる。図１１Ａ～１１Ｅは、組立てられたヘリカルアンテナ１０００を種々の視点から示す。
【0068】
ヘリカルアンテナの縦軸と平行であるアンテナ給電線（例えば、フィードトレースまたはワイヤ）は、その放射が破壊的にヘリックス放射線を妨げるモノポールアンテナとして作用することがあり得て、結果としてアンテナの放射パターンの放射線ヌル領域（「無効な」領域）を生じる。平坦で、平面がヘリカルアンテナの縦軸に対して垂直であるアンテナ給電線（伝導）トレース（例えば、アンテナ給電線またはトレース、９９４および９９６）を使用して、ヘリカルアンテナにＲＦ信号を供給することは、著しくヌル領域を減らす。ヘリカルアンテナ給電線（アンテナ給電トレース）としてＰＣＢトレースを使用することは、種々のＰＣＢトレースおよびビアの、最高または、最適であるサイズ、形状および相対位置に関して、そして、一般に、ヘリカルアンテナの性能の態様を最適化するための、アンテナへの（アンテナをタップするための）アンテナ給電線接続に関して柔軟性を与える。
【0069】
本明細書において記載されるように、ヘリカルアンテナの（使用されるＲＦ波長と比べた）小さなサイズのため、アンテナのインピーダンスは非常に低く（約１?２オーム）、パワーアンプ（「ＰＡ」）での用途には不適当なものとなっている。しかしながら、本明細書において記載されるように、２つのアンテナ給電（タップ）点（例えば、給電点８０２および８０４）の正確な位置は、ヘリカルアンテナの性能が、例えば、アンテナインピーダンスに関して最適化されるように、選択することができる。すなわち、アンテナの給電点（および、送信器を給電点に接続する電気トレース）の位置は、アンテナのインピーダンスが約２０オームに増やされるように設計することができる。
【0070】
スイッチトキャパシタ送信器回路は、スイッチトキャパシタパワーアンプ（「ＳＣＰＡ」）回路と呼ばれることがある。ＳＣＰＡは、キャリア周波数（例えば、４３４ＭＨｚ）のレートで電源供給端子と基準電圧端子（例えば、Ｇｎｄ．）の間で切換え可能に接続される複数のコンデンサを含む。求められるかまたは所望の伝送電力は生体内デバイスの中に含まれるＲＦ電力送信器（例えば、ＳＣＰＡ回路）のために予め定めることができ、そして、式（１）を用いて、定められた伝送電力を使用することにより、または、それに基づいて、インピーダンスを、生体内デバイス中に埋め込まれるべきヘリカルアンテナのために算出することができる。一旦アンテナの、求められるかまたは所望のインピーダンスが算出されると、生体内デバイスの回路基板（例えば、回路基板８３０または回路基板９００）上第１のＲＦ給電点および第２のＲＦ給電点の位置を決定することができて、回路基板上の電気トレースは求められるかまたは所望の算出インピーダンスをヘリカルアンテナに与えるように設計することができる。ＰＡの出力パワー（Ｐｏ）は、式（１）によって与えられる：
Ｐｏ＝２＊Ｖ＾２／（π＾２＊Ｒ＿ａｎｔｅｎｎａ）（１）
例えば、１０ｍＷのピーク電力を得るための１Ｖの電圧に対して、Ｒ＿ａｎｔｅｎｎａは２０Ωに等しく、それは約１Ωである通常小さなヘリックスインピーダンスを十分に上回り得る。（しかしながら、本発明のヘリカルアンテナは、適切に設計されると、２０Ωに近いインピーダンスをもたらす。）例となるＳＣＰＡは、例えば、米国特許公開第２０１５／０３８１４０１号（表題「ＳＷＩＴＣＨＥＤ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」）、そして、米国特許第６,５６６,９３３号（表題「Ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｐｒｅ－ｄｒｉｖｅｒ」）において記載されている。例示の実施形態による、例示ＳＣＰＡパワーアンプ１２１０およびヘリカルアンテナ１２２０（電気的に等価な回路）を含む回路基板が、図１２に示される。
Ｐｏ＝２＊Ｖ＾２／（π＾２＊Ｒ＿ａｎｔｅｎｎａ）（１）
例えば、１０ｍＷのピーク電力を得るための１Ｖの電圧に対して、Ｒ＿ａｎｔｅｎｎａは２０Ωに等しく、それは約１Ωである通常小さなヘリックスインピーダンスを十分に上回り得る。（しかしながら、本発明のヘリカルアンテナは、適切に設計されると、２０Ωに近いインピーダンスをもたらす。）例となるＳＣＰＡは、例えば、米国特許公開第２０１５／０３８１４０１号（表題「ＳＷＩＴＣＨＥＤ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」）、そして、米国特許第６,５６６,９３３号（表題「Ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｐｒｅ－ｄｒｉｖｅｒ」）において記載されている。例示の実施形態による、例示ＳＣＰＡパワーアンプ１２１０およびヘリカルアンテナ１２２０（電気的に等価な回路）を含む回路基板が、図１２に示される。
【0071】
図１３は、例示の実施形態による生体内システム１３００を示す。生体内システム１３００は、例示のセンサとしてイメージャを有する生体内デバイス１３１０を含む。生体内デバイス１３１０によって、または、それから送信されるフレームは、「画像フレーム」と呼ばれてもよい（ただし、画像フレームは他のタイプのデータを含むこともできる）。生体内撮像システム１３００はデータレコーダ１３２０およびユーザワークステーション１３３０も含み、それは、例えば、パーソナルコンピュータならびに、例えば、画像および／またはビデオクリップもしくは動画ストリームあるいは他のデータを表示するためのディスプレイ１３０２でもよい。
【0072】
生体内撮像デバイスは、１つ以上のイメージャを有することができる。例えば、生体内イメージャ１３１０は、１つのイメージャ（例えば、イメージャ１３１２）を含む。生体内イメージャ１３１０は、撮像される消化管部を照らすための光／照明光源１３１４、撮影画像ごとに画像フレームを作成するためのフレーム生成器１３２２、コントローラ１３６０、データ（例えば、画像）を格納するための記憶装置１３４０、ヘリカルアンテナ１３０５を使用して画像フレーム（および、おそらく他のタイプのデータ）を受信アンテナ１３０７に送信するための、そして、任意選択的に、データレコーダ１３２０からデータおよび／またはコマンドを受け取るための、ＲＦ電力送信器またはトランシーバ１３５０を含むこともできる。生体内イメージャ１３１０は、生体内デバイス１３１０に電力供給するための電源１３０３（例えば、バッテリ）を含むこともできる。
【0073】
撮像デバイス１３１０が飲み込まれるか挿入された時、もしくはその直後に、または、いくらかの所定時間（例えば、２分）だけ遅れて、イメージャ１３１２は胃腸系の領域の画像を捕え始めることができる。自然光が腸管には入らないので、イメージャ１３１２は、「通常の」（すなわち、飲み込み可能ではない）イメージャとは対照的に、光シャッタを必要としない。光シャッタの機能は、したがって、腸管内部の暗さによって、そして、イメージャ１３１２の視野（「ＦＯＶ」）を断続的に照らすことによって実施される。イメージャ１３１２は、２５６×２５６、３２０×３２０、１メガピクセルなどの光センサ素子（例えば、ピクセル）の配列、または他の任意の適切な配列であるかまたはその配列を含むことのできる、画像センサを含むことができる。イメージャ１３１２は、使用されるピクセルに対応するピクセル形式を用いて、画像データを出力する。各画像データは、撮影画像および、任意選択的に、その追加の選択部分を表すことができる。
【0074】
フレーム生成器１３２２は、撮影画像を表す画像データを受信することができ、画像データを含む対応する画像フレーム（または略して「フレーム」）を作成することができる。フレームは、フレーム自体に関連した情報および／またはメタデータ（例えば、フレームを識別する情報、フレームの一連番号、フレームの時間、フレームのビット長、など）を含むヘッダーフィールド、およびペイロードフィールドを通常含む。ペイロードは、画像データの圧縮されていないバージョンおよび／またはその圧縮バージョンならびに間引きした画像を含むことができる。
【0075】
コントローラ１３６０は、とりわけ、照明／光源１３１４を制御可能に作動させて、生体内イメージャ１３１０によって横断される領域を照らすことができ、それに応じて画像を撮像する時間をスケジューリングすることができる。コントローラ１３６０はタイミングユニットを使用して、照明光源１３１４の照らす動作を時間調節して、例えば、秒４回のレートで１秒につき４つの画像を捕えることを可能にし、同じレートで、または、異なるレートで、並行して対応するフレームを送信するようにトランシーバ１３５０を動作させることができる。コントローラ１３６０はタイミングユニットを使用して、照明光源１３１４を作動させて、１秒につき、より多くの画像、例えば１秒につき１７の画像を捕えることができ、そしてＲＦパワーアンプ１３５０を作動させて、同じレートまたは異なるレートで、並行して対応するフレームを送信することができる。コントローラ１３６０は、撮影画像および関連した画像フレームをデータ記憶装置１３４０に一時的に保存することができる。データレコーダ１３２０は、胃腸系が撮像されることになっている人の身に着けることができる。
【0076】
データレコーダ１３２０は、受信機またはトランシーバ１３４４、フレームパーサ（図１３に示されない）および、それらを管理するためのプロセッサを含むこともできる。データレコーダ１３２０は、生体内イメージャ１３１０から出てくる画像および局所化データならびに関連データを処理するように構成することができる、処理および／または表示システムと通信する（例えば、データフレーム、データその他を転送する）ための、追加コンポーネント（例えば、ＵＳＢインタフェース、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ（「ＳＤ」）カードドライバ／インタフェース、コントローラなど）、要素またはユニットを含むことができる。トランシーバ１３４４は特定の撮影画像に対応するデータフレームを受信することができ、フレームパーサはデータフレームを解析して、中に含まれる種々のデータ（例えば、画像データ、特定の撮影画像と関連した間引き画像など）を抽出することができる。
【0077】
ユーザワークステーション１３３０は、ディスプレイを含むことができるか、または１つ以上の外部ディスプレイに、例えばディスプレイ１３０２に機能的に接続することができる。ワークステーション１３３０は、データレコーダ１３２０からフレーム（例えば、画像フレーム、局所化フレームなど）または画像を受信することができ、それらをリアルタイムで（例えばライブビデオとして）表示することができ、またはさらに、例えば、ディスプレイ１３０２に表示することもできる位置および配向情報を含んだビデオストリームを作成することができる。ワークステーション１３３０は、データレコーダ１３２０から転送されるフレームおよびおそらく関連したメタデータを格納するためのメモリ（図９に示さず）ならびに、格納されたフレームおよび関係するデータを処理するためのプロセッサ（図１３に示されない）を含むことができる。ワークステーション１３３０は、このような画像からコンパイルされる選択された画像またはビデオクリップ（例えば、動画ストリーム）を、例えば、人間のオペレータ、医療従事者、医師その他に示すことができる。ＬＥＤドライバは、１つのＬＥＤを含んで、いかなる数のＬＥＤにも適合することができる。
【0078】
図１４は、例えば、例示の実施形態による生体内デバイス用のヘリカルアンテナを設計する方法を示す。本方法の実施形態は、例えば、ＲＦ電力送信器（例えば、送信器８１６、９１６、１２１０）およびヘリカルアンテナ構造（例えば、アンテナ構造８００、１０００）を含むことができる生体内デバイスに適用でき、そしてヘリカルアンテナ構造は、第１のヘリカル導体（例えば、導体８１０および９１０）、第２のヘリカル導体（例えば、導体８２０および９２０）および、構造的に、かつ機能的に第１のヘリカル導体と第２のヘリカル導体の間に配置される回路基板（例えば、回路基板８３０および９００）を含むことができ、回路基板は、とりわけ、回路基板の縦軸（例えば、軸８４０、軸９４０）に沿って順に積み重ねられる（べき）ｐ個の回路基板層を含むことができる。回路基板は、ターンを有する導体（例えば、導体８７０）をさらに含むことができ、そこでは各ターンが、回路基板層Ｌｉの誘電層（例えば、８５０）上またはその中に配置されている導電性トレース（例えば、電気トレース８６０および９６０）を含むかまたはそれそのものであり、各導電トレースは、導電トレースとそれに続く導電トレースの間に配置される（分かれる）回路基板層Ｌｉのビアおよび／またはブラインドビアを介してそれに続く導電トレースに電気的に接続される。回路基板は、回路基板層上、またはその中にあり、ＰＣＢに配置されているＰＣＢ電気トレースを介してＲＦ電力送信器の第１の端子および第２の端子にそれぞれ接続可能な、第１のＲＦ（アンテナ）給電点（例えば、点８０２および９０２）および第２のＲＦ給電点（例えば、点８０４および点９０４）をさらに含むことができる。
【0079】
方法の実施形態は、ステップ１４１０で、生体内デバイス（例えば、生体内デバイス１３１０、図１３）中に含まれるＲＦ電力送信器（図８の送信器８１６および図９Ａの送信器９１６参照）のための、求められるかまたは所望の伝送電力を決定することと、ステップ１４２０で、決定された伝送電力を取得するのに適しているアンテナインピーダンスを（例えば、式（１）を用いて）算出することと、ステップ１４３０で、生体内デバイスに埋め込まれるべきヘリカルアンテナに算出したインピーダンスを与えるように生体内デバイスの中にＲＦ電力送信器を収容することを目的とする、回路基板（例えば、図８の回路基板８３０および図９Ａの回路基板９００参照）上の第１のアンテナ給電（タップ）点（例えば、図８の位置８０２および図９Ａの位置９０２参照）ならびに第２のアンテナ給電（タップ）点（例えば、図８の位置８０４および図９Ａの位置９０４参照）の位置を決定することとを含むことができる。任意選択的に、または、必要であれば、算出したインピーダンスを取得するために電気トレースは回路基板上に設計することができる。（すなわち、いくつかの実施形態によれば、第１および第２のアンテナ給電点の位置と、回路基板上に、および／またはその中に配置される電気トレース設計との間のトレードオフがあってもよい。）
【0080】
方法の実施形態は、図１５のような電気伝導体を含み、そして後述する図１６、１７Ａ～１７Ｂ、１８Ａ～１８Ｂおよび１９Ａ～１９Ｂにおいて例証される多層ＰＣＢに完全に取り付けられるか組み込まれるかまたは埋め込まれるヘリカルアンテナにも適用できる。
【0081】
図１５は、例示の実施形態によるＦＰＨＡのための例示のヘリカルループアンテナ（アンテナターン）１５００を示す。本実施形態において、ループアンテナ１５００のすべてが集合的に、図６に示されるＮＭＨＡモデルのループアンテナを実現し、それらの全部が多層ＰＣＢに組み込まれる。他の実施形態において、ヘリカルターン（ループアンテナ）のいくらか（例えば、中間部）だけがＮＭＨＡモデルを実現して多層ＰＣＢに組み込まれたが、他のヘリカルターン（ループアンテナ）はヘリカル導体の「規則的な」コイル状の（螺旋形になっている、ヘリカル）ターンである。
【0082】
アンテナターン１５００の各アンテナターン（ループアンテナ）は平坦でもよく（例えば、それが平坦なＰＣＢトレースとして実装されるので）、機能的にループアンテナに似ている。ループアンテナ１５００は、導通「ブリッジ」を用いて互いに接続することができる。アンテナ「ブリッジ」は、例えば、ＰＣＢビアまたはＰＣＢ（電気伝導性）トレースなどとして実装されることができ、それはモノポールアンテナに似ている（モノポールアンテナとして機能する）。アンテナターンおよびアンテナターンを接続する接続ブリッジを含むループアンテナ１５００の空間配置は、ＮＭＨＡのモデルに似ているかまたは実現する。（ＮＭＨＡモデルは、図６に関連して説明されて示されるように、モノポールおよびループアンテナの重ね合せである。）
【0083】
作動中に長手方向に積み重なっているＰＣＢ層は、ループアンテナ１５００およびブリッジを収容する。（ＰＣＢ層は、アンテナのターンおよび接続ブリッジを見にくくしないように、図１５には示さない。）例えば、ループアンテナ１５００は、順にｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５およびｎ６と示されるアンテナターンとして（ループアンテナとして）６つのＰＣＢトレースを含み、導電トレースｎ１は上部に示されて、上部アンテナターンを形成しており、「ｎ１－ｓ」はアンテナターンｎ１の「開始」点であり、「ｎ２－ｓ」はアンテナターンｎ２の開始点であり、「ｎ３－ｓ」はアンテナターンｎ３の開始点であり、「ｎ４－ｓ」はアンテナターンｎ４の開始点である。（アンテナターンｎ５およびｎ６の開始点は示されない。）ＦＰＨＡのＰＣＢトレース（ループアンテナ）の数は６未満でもよいが、これは結果としてアンテナの性能の劣化になる場合があり、または、スペースの制約によって許容可能である場合、６より大きくてもよい。
【0084】
導電トレースｎ１の下に次の導電トレースｎ２が示され、それは別のアンテナターンを形成する。導電トレースｎ２の下に次の導電トレースｎ３が示され、それは別のアンテナターンを形成する。導電トレースｎ３の下に次の導電トレースｎ４が示され、それは別のアンテナターンを形成する。導電トレースｎ４の下に次の導電トレースｎ５が示され、それは別のアンテナターンを形成し、導電トレースｎ５の下に次の導電トレースｎ６が示され、それが別のアンテナターンを形成する。（アンテナターンの数は、物理的および／または電気的（例えば、機能的）制約に従って、および／またはアプリケーションもしくは要件に従って変化し得る。）ループアンテナ１５００は本明細書において「完全なＰＣＢヘリカルアンテナ構造」（ＦＰＨＡ）と呼ばれ、その理由は、アンテナのあらゆる導体素子（例えば、ループアンテナ、ループアンテナを接続するブリッジ）がＰＣＢの層の１つに印刷されるかまたは埋め込まれるか、または２つのＰＣＢ層を接続しているからである。アンテナ「テール」１５６０は、この点に関しては例外である。
【0085】
ＰＣＢ導電トレースｎ１～ｎ６は平行（または実質的に平行）であってもよく、それらは、この例では、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４およびｂ５と示される５つのブリッジを用いて相互接続する。（「ブリッジ」はＰＣＢビアとして、または柔軟なＰＣＢ導電トレースとして実装することができる。）各ＰＣＢ導電トレースｎｉは、ＰＣＢビア（例えば、ブリッジｂ３は「ビア」接続である）によって、または可撓性ＰＣＢトレース（例えばブリッジｂ１である、ｂ２、ｂ４およびｂ５は可撓性接続である）を介して、下部導電トレースｎｉ＋１に、および／または上部導電トレースｎｉ－１に接続することができる。
【0086】
２つの「隣接する」ループアンテナ（ＰＣＢ導電トレースである）は、同じＰＣＢ層（ＰＣＢ層のそれぞれの側上の１つのループアンテナ）に、または、別々のＰＣＢ層に印刷されることができる。ＰＣＢ層のいくつかは両側上にループアンテナを含むことができる一方で、他のＰＣＢ層は一方の側にだけループアンテナを含むことができる。ＰＣＢ層の全部または一部は両側上にループアンテナを含むことができ、いくつかのＰＣＢ層はＰＣＢ層一方の側にだけループアンテナを含むことができる。アンテナターンのいくつかまたはすべては、（例えば、アンテナターンｎ１～ｎ６）は、完全に、または、部分的に、ＰＣＢ層に埋め込むことができる。ＰＣＢ層のいくつかまたはすべては、可撓性でもよい。ＰＣＢ層のいくつかまたはすべては、剛性でもよい。ＰＣＢ層の剛性に関係なく、ＰＣＢ層は可撓性セクションを使用して互いに接続することができる。
【0087】
ループアンテナ１５００の内部には、ループアンテナ１５００のうちの２つを送信器１５３０の出力端子に接続する２本のラジアル（または「セミラジアル」）アンテナ給電線１５１０および１５２０（トレース線１５２０の一部として、または、「拡張部」として考えることができる「ブリッジング」トレース線１５２２を含む）である。（送信器１５３０は選択されたＰＣＢ層によって（例えばその中に、またはその上に取り付けられて）収容されるが、選択されたＰＣＢ層自体は図１５に示されない。）アンテナ給電線１５１０（第１のアンテナ給電線）は、選択された印刷回路基板層の中またはその上に取り付けられて、送信器（例えば、送信器１５３０）の第１の出力端子に電気的に接続可能なループアンテナ（例えば、ループアンテナｎ３）に、電気的に接続することができる。アンテナ給電線１５２０（第２のアンテナ給電線）は、送信器の第２の出力端子に、選択された印刷回路基板層で、または、それ上に取り付けられず、電気的に接続可能である第２のループアンテナ（例えば、ループアンテナｎ４）に、電気的に接続することができる（例えば、「中間」給電線１５２２を介して）。
【0088】
アンテナ給電線１５１０および１５２０は、ＰＣＢトレースでもよい。アンテナ給電線１５１０は１つのループアンテナを内向きに（例えば、放射状に、半放射状に、または、曲線状に）分離する（そしてそれに接続する）ことができて（この例では、それはループアンテナｎ３から分離される）、そしてＰＣＢ導電トレース１５１０の末端部部（最奥部）は送信器１５３０の出力端子に接続することができる。送信器１５３０は、送信器を収容しているＰＣＢ層に取り付けられるかまたは印刷されるループアンテナの内部にある。例えば、送信器１５３０はループアンテナに集中してもよく（例えば、それは、ループアンテナ１５００の縦軸１５０２と一致することができる）、または、それはいくらかの範囲だけ縦軸から外れていてもよい。
【0089】
アンテナ給電線１５２０（ＰＣＢトレース１５２２はその一部である）は、異なるループアンテナから内向きに（例えば、放射状に、半放射状に、または、曲線状に）分離されるＰＣＢトレースである（この例では、それはループアンテナｎ４から分離される）。ＰＣＢ導電トレース１５２０の末端部（最奥部）は送信器１５３０の第２の出力端子に接続しているが、それは「ブリッジング」トレース１５２２を介してこの出力端子に接続している。（ブリッジングトレース１５２２およびＰＣＢトレース１５２０は１５４０でＰＣＢビアを通して接続される。）
【0090】
本発明によれば、アンテナ給電線１５１０および１５２０（ブリッジングトレース線１５２２を含む）は、Ｚ座標に対して垂直であるＸ－Ｙ平面に放射状にあるのが好ましい。（Ｚ座標は、ループアンテナ１５００の縦軸（１５０２）に対応するかまたはそれを表す。）加えて、アンテナターンの数は６よりより少なくても多くてもよく、送信器（例えば、送信器１５３０）はループアンテナ１５００の内部スペース（ループアンテナ１５００によって制限されるか、または限られるスペース）のどこにでも置くことができ、ただし、アンテナの給電線が、送信器に接続されるときに送信器の動作の間、それらをループアンテナ１５００の（例えば、Ｚ軸に対応する）縦軸１５０２に対して垂直にするために、Ｘ－Ｙ平面にある、との条件である。（「アンテナターン」という用語がＰＣＢの構造に関連して本明細書において言及されるときはいつでも、それは、図６についてのＮＭＨＡのモデルの前後関係の範囲内で「ループアンテナ」も意味する。）
【0091】
軸方向の、「テール」状のアンテナ拡張部１５６０は、長手方向に（軸方向に）ループアンテナ１５００からそして、送信器１５３０から離れて、伸びることができ、例えば、ループアンテナ１５００の縦軸１５０２と平行であり得る。アンテナ拡張部１５６０は、最後のアンテナターン（例えば、アンテナターンｎ６）の末端１５５０に接続することができる。あるいは、アンテナ拡張部１５６０と類似のアンテナ拡張部は、第１のアンテナターンの開始点に、例えば第１のアンテナターンｎ１の開始点ｎ１－ｓ（ターンの末端）に接続することができる。
【0092】
図１６は、例示の実施形態による、多層ＰＣＢに組み込まれてＦＰＨＡを形成する図１５のヘリカルループアンテナ１５００を示す。図１５において使われる参照数字が、参照の容易さのための図１６において使われる。（同様の参照数字は図１５および１６の間で同様な要素を意味する。）（多層ＰＣＢは明確に図１６に示されないが、類似の多層ＰＣＢの展開されたバージョンは、例えば、図１７Ａおよび１７Ｂに明確に示される。）
【0093】
ＦＰＨＡは、生体内デバイスに組み込むことができる。ＦＰＨＡを組み込んだ生体内デバイスはイメージャ（撮像センサ）１６１０を含むこともできて、完全なＰＣＢのために、ヘリカルアンテナ構造１５００は追加コンポーネント、例えば光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））、種々の電子チップ（例えば、プロセッサ、データ記憶装置、アナログデジタル変換器（「ＡＤＣ」）、デジタルアナログ変換器（「ＤＡＣ」）、トランシーバなど）を含むこともできるが、これらの回路素子は、ＦＰＨＡをさらに見えなくしないために図１６に示されない。
【0094】
図１７Ａ～１７Ｂは、例示の実施形態によるＦＰＨＡのための多層ＰＣＢ１７００の展開図を表す。図１７Ａにおいて使われる参照数字が、参照の容易さのために同様に、図１７Ｂにおいて使われる。（同様の参照数字は図１７Ａおよび１７Ｂの間で同様な要素を意味する。）（ＰＣＢ１７００のレイアウトと異なるレイアウトを有するＰＣＢも使うことができる。）
【0095】
多層ＰＣＢ１７００はいくつかのＰＣＢインストールユニットを含み、それは、例えば、１７３０で示される。インストールユニットは、１７４０で示されるようなＰＣＢ接続セクションを用いて相互接続することができる。ＰＣＢ１７００は、１７３１、１７３２および１７３３で示される３つのＰＣＢ層またはインストールユニットを含む第１の「一体型」アンテナＰＣＢセクション１７５０を含むことができる、その上に、またはその中に、アンテナターンｎ１、ｎ２およびｎ３をそれぞれ取り付けることができるかまたは印刷することができる。（アンテナＰＣＢセクション１７５０はＰＣＢ１７００の一体化部分であり、なぜならそのＰＣＢ層またはインストールユニット、この例ではＰＣＢ層（インストールユニット）１７３３の１つが、ＰＣＢ接続セクション（例えば、１７４０）によってＰＣＢセクション１７００の少なくとも１つのインストールユニットに接続しているからである。）
【0096】
ＰＣＢ１７００は、１７３４、１７３５および１７３６で示される３つのＰＣＢ層またはインストールユニットも含む別個かまたは付加されたアンテナＰＣＢセクション１７８０も含み、その上に、またはその中に、アンテナターンｎ４、ｎ５およびｎ６は、それぞれ取り付けることができるかまたは印刷することができる。（アンテナＰＣＢセクション１７８０が別々のＰＣＢ部品であるかまたはそのように製造されることができるので、アンテナＰＣＢセクション１７８０はＰＣＢ１７００の別々のＰＣＢ部品または「付加された」ＰＣＢ部品であるが、それはＰＣＢ組み立て工程の間に「主」ＰＣＢに（例えば、より大きなＰＣＢの他の部品（複数可）に）電気的に接続され、その間に、アンテナＰＣＢセクション１７５０および１７８０は適所に（例えば、プラスチックスペーサを使用することにより）固定することができ、ＰＣＢ「ブリッジ」（例えば、ＰＣＢビア、可撓性ＰＣＢトレース）を介して電気的に（機能的に）接続される。）アンテナターンｎ１～ｎ６は、６つのＰＣＢ層にそれぞれ取り付けることができる周辺ループアンテナである。（「周辺ループアンテナ」は、ＰＣＢ層の周辺上に、または、ＰＣＢ層の周辺に隣接して取り付けられるループアンテナである。）
【0097】
また図１７Ａには、アンテナターンｎ１およびｎ２を接続する接続ブリッジｂ１、アンテナターンｎ２およびｎ３を接続する接続ブリッジｂ２、アンテナターンｎ４およびｎ５を接続する接続ブリッジｂ４、ならびにアンテナターンｎ５およびｎ６を接続する接続ブリッジｂ５が示される。アンテナＰＣＢセクション１７５０および１７８０が（例えばそれらの組立工程の間、またはその一部で）組み立てられるときに、２つのアンテナＰＣＢセクションは別の接続ブリッジ（図１７Ａには示されないが類似の接続ブリッジが例えば図１５に示されている、接続ブリッジｂ３）によって接続される。
【0098】
ＰＣＢ層（インストールユニット）１７３３は、図１５のアンテナ給電線１５１０と類似のアンテナ給電線１７１０および図１５のブリッジングトレース線１５２２と類似のブリッジングトレース線１７２２を含むことができる。ＰＣＢ１７００の組み立て工程の間、または、それの一部として、送信器（図１７Ａに示されないが、例えば、図１５に示される、例えば、送信器１５３０）は、選択されたＰＣＢ層（インストールユニット）１７３３上に取り付けられて、アンテナ給電線１７１０に、そして、ブリッジングトレース線１７２２に電気的に（機能的に）接続される。インストールユニット１７３４は、図１５のアンテナ給電線１５２０と類似のアンテナ給電線１７２０を含むことができる。（ブリッジングトレース線１７２２はアンテナ給電線１７２０の（一部である）拡張線である。）第１のアンテナ給電線（例えば、アンテナ給電線１７１０）は選択されたＰＣＢ層（例えば、ＰＣＢ層１７３３）の中、またはその上に取り付けることができる一方で、第２のアンテナ給電線は非選択ＰＣＢ層の中、またはその上に（例えば、ＰＣＢ層１７３４上の給電線１７２０として）部分的に取り付けることができ、そして選択されたＰＣＢ層の中、または上に（例えば、ＰＣＢ層１７３３上のブリッジング給電線１７２２として）部分的に取り付けることができるＰＣＢ層１７３３が送信器を収容するように設計されているので（例えばＰＣＢ層は、送信器ならびに送信器が接続されるべきアンテナ給電線１７１０および１７２２用のスペースを含むことができる）、ＰＣＢ層１７３３は、「選択されたＰＣＢ層」と考えられる。
【0099】
ＰＣＢ層またはインストールユニット１７３３に取り付けられて、アンテナ給電線１７１０に、そして、ブリッジングトレース線（アンテナ給電線）１７２２（これは、異なるＰＣＢ層にあるが、アンテナ給電線１７２０の一部である）に電気的に接続している送信器は、これらの給電線を介してＲＦ電力をヘリカルアンテナへ転送することができる。（送信器を物理的に、そして、電気的に収容して、例えば、送信器に電力を供給して、それがデータおよび／または信号を転送するのを可能にするＰＣＢ層またはインストールユニットは、本明細書において「選択されたＰＣＢ層」と呼ばれる。）選択されたＰＣＢ層は、選択されたＰＣＢ層に関連した周辺ループアンテナ内部に物理的に、そして、電気的に送信器を収容するように構成される。例えば、ＰＣＢ層１７３３は周辺ループアンテナｎ３を含み、ＰＣＢ層１７３３が周辺ループアンテナｎ３内部に物理的に、そして、電気的に送信器を収容するように構成される。（送信器自体は図１７Ａ～１７Ｂには示されない。しかしながら、それは例えば、図１８Ａ～１８Ｂの１８５２に示される。）
【0100】
アンテナ給電線１７１０（第１のアンテナ給電線）は、選択された印刷回路基板層１７３３の中、またはその上に配置されているループアンテナ（例えば、ループアンテナｎ３）に電気的に接続されてもよく、送信器（図１７Ａに示されない）の第１の出力端子に電気的に接続可能でもよい。アンテナ給電線１７２０（第２のアンテナ給電線）は、選択された印刷回路基板層（１７３３）の中、または上ではなく、例えば、印刷回路基板層１７３２の中、または上に配置されている第２のループアンテナ（例えば、ループアンテナｎ４）に電気的に接続されてもよく、給電線１７２０は、「中間」給電線１７２２を介して、送信器の第２の出力端子に電気的に接続可能である。
【0101】
各アンテナ給電線１７１０および１７２０は、それぞれのＰＣＢ層（ＰＣＢインストールユニット）上かその中のアンテナターンから、放射状に、または、半放射状に伸びる。（「半放射状に」とは、「いくぶん」放射状に、例えばアンテナ給電線が、関連したＰＣＢ層または周辺ループアンテナの中央点の近くの位置から周辺ループアンテナ上の位置まで伸びることである。）２つのアンテナ給電線は、別々のＰＣＢ層の上に取り付けるか、中に形成するか、または中に埋め込んでもよく、それらは、例えば、（例えば、それらの間に配置される他のＰＣＢ層なしで）隣接するＰＣＢ層の上に取り付けるか、中に形成するか、または中に埋め込んでもよく、または、それらは（例えば、それらの間に配置される１つ以上のＰＣＢ層によって）離されているＰＣＢ層の上に取り付けるか、中に形成するか、または中に埋め込んでもよい。
【0102】
ＰＣＢ構造内のそれらの位置に関係なく、２本のアンテナ給電線は、ＰＣＢ層１７３３の中、またはその上に、または、ＰＣＢ層１７３３および別の、それに、平行で、ＰＣＢ１７００の縦軸１７０２（図１７Ｂ参照）に対して垂直であるＰＣＢ層の中、またはその上に存在する。ＰＣＢ１７００は、それを折り畳んだ後に（折り畳み状態で）、複数のＰＣＢ層が長手方向に縦軸１７０２に沿って積み重なって、第１のループアンテナｎ１を含む第１のＰＣＢ層（例えば、ＰＣＢ層１７３１）から最後のループアンテナ（例えば、アンテナ給電線ｎ６）を含む最後のＰＣＢ層（例えば、ＰＣＢ層１７３６）まで順になるように、折り畳み可能であってもよい。
【0103】
ヘリカルアンテナは、第１のループアンテナに電気的に接続することができる（例えば、ヘリカル導体８１０と類似していてもよい）第１のヘリカル導体をさらに含むことができる。ヘリカルアンテナは、最後のループアンテナに電気的に接続することができる（例えば、ヘリカル導体８２０と類似していてもよい）第２のヘリカル導体をさらに含むことができる。
【0104】
ＰＣＢ１７００は、第１のアンテナ給電線（例えば、アンテナ給電線１７１０）および第２のアンテナ給電線（例えば、アンテナ給電線１７２０）がそれぞれ、ＰＣＢ１７００を組立てた後に、縦軸１７０２に対してすべて垂直である選択されたＰＣＢ層（例えば、ＰＣＢ層１７３３）か、またはそれらのそれぞれのＰＣＢ層に（例えば、選択されたＰＣＢ層および、非選択ＰＣＢ層に）存在するように、折り畳み可能であってもよい。（図１７Ａ～１７ＢのＰＣＢ１７００は、図１８Ａ～１８Ｂおよび１９Ａ～１９Ｂにおいて折り畳み状態で示される。）
選択されたＰＣＢ層は、多層ＰＣＢの中間のセクションに、長手方向に置くことができる。
選択されたＰＣＢ層は、多層ＰＣＢの中間のセクションに、長手方向に置くことができる。
【0105】
ＰＣＢセクション１７５０および１７８０に取り付けられるかまたは印刷されるヘリカルアンテナは、「テール」状のアンテナ拡張部１７６０を含むことができる。アンテナ拡張部１７６０は、最後のアンテナターン（例えば、アンテナターンｎ６）の末端１７５２に、電気的に接続することができる。ＰＣＢ１７００を折畳んだ後に、アンテナ拡張部１７６０は送信器から離れて軸方向に縦軸１７０２と平行して延長することができ、それは、ＰＣＢ１７００の動作の間、選択されたＰＣＢ層１７３３内にあるか、それによって収容される。縦軸１７０２は、折り畳まれたアンテナ構造（ＰＣＢセクション１７５０および１７８０）の縦軸であり、ＰＣＢ１７００が完全に折り畳まれた後は、ＰＣＢ１７００全体の縦軸である。
【0106】
図１７Ｂは、別々のアンテナＰＣＢセクション１７８０（図１７Ａ参照）が一体型アンテナＰＣＢセクション１７５０（図１７Ａ参照）の下に存在しているＰＣＢ１７００を示す。ＰＣＢの組立ては、アンテナターンｎ３の末端１７７１がアンテナターンｎ４の末端１７７２の上に空間的に配置されるように、例えば、プラスチックスペーサによって、アンテナＰＣＢセクション１７５０にアンテナＰＣＢセクション１７８０を接続する（１７９０）ことを含むことができ、その結果、２つの末端（１７７１、１７７２）は可撓性トレース（本明細書において、ブリッジｂ３と称される）を介して、または、それによってＰＣＢを通して電気的に接続することができ、アンテナ給電線１７２０および１７２２はＰＣＢビアを通して電気的に接続することができる。ＰＣＢ構造の組立ての間、種々のＰＣＢ層（インストールユニット）は、それらが２つの長手方向に積み重った、反対方向の撮影をすることができる撮像「ヘッド」を形成するように、折り畳まれる。
【0107】
図１８Ａ～１８Ｂは、例示の実施形態による、ＦＰＨＡのための例示の展開されたＰＣＢ１８００を表す。後述するように、図１８Ａは第１の組立状態の展開されたＰＣＢ構造１８００を表し、図１８Ｂは図１８Ａのより進行した組立状態の展開されたＰＣＢ構造１８００を表す。
【0108】
図１８Ａを参照すると、展開されたＰＣＢ１８００は、第１の光ヘッド１８１０および第２の光ヘッド１８２０を含むことができる。光ヘッド１８１０は展開して示されて、光ヘッド１８２０はより進行した組立状態において示される。光ヘッド１８１０は、３つのＰＣＢ層（インストールユニット）を含むことができるが、それらは例えば、１８３０に示すような、画像センサを収容する１つのＰＣＢ層およびハウジングに長手方向に積み重なるレンズ、１８４０に示すような、（画像センサ用の）光源を収容する別のＰＣＢ層ならびに、１８７０に示すような、第１のバッテリ接点コイルを収容する別のＰＣＢ層である。（画像センサおよびレンズは図１８Ａ～１８Ｂに示されない。）光ヘッド１８１０は、そのＰＣＢ層が折り畳まれた後の光ヘッド１８２０に似ている。光ヘッド１８２０に関連した光源は、１８４２に示すように、別々のＰＣＢ層によって収容される。各光源は複数のＬＥＤを含むことができ、そのいくつかは１８４４で示される。別々のアンテナＰＣＢセクション１８８０は、図１８Ａにおいて「展開された」状態で示されて、図１８Ｂでは組み立てられて、テール状のアンテナ拡張部１８６０が送信器１８５２から離れて軸方向に長手方向に、アンテナ構造の縦軸１８０２と平行して延長する。
【0109】
図１９Ａおよび１９Ｂは、図１７Ａ～１７Ｂ（ＦＰＨＡ１７００）および図１８Ａ～１８Ｂ（ＦＰＨＡ１８００）のＦＰＨＡと類似のＦＰＨＡを含む生体内デバイスの光ヘッド１９００を表す。（生体内デバイスは異なるレイアウトのＦＰＨＡを含むことができる。）図１９Ａにおいて用いられる参照数字、ＰＣＢ層指定（ｎ１、ｎ２など）およびブリッジ（ｂ１、ｂ２など）は、図１７Ａ～１７Ｂおよび図１８Ａ～１８Ｂの同じ要素に対応する。図１９Ｂは図１９Ａの撮像ヘッド１９００を異なる視点から示す。
【0110】
本発明のいくつかの実施形態によるデバイス、システムおよび方法は、例えば、移植することができるかまたは飲み込むことができるデバイスと連動して用いることができる。しかしながら、本発明の範囲は、この点に関して限定はされない。例えば、本明細書において開示されるヘリカルアンテナ構造は、小さいツールおよび小さい（例えば、ミニチュア）玩具からセンシングした情報を受信するため、ならびにこのようなデバイスに制御信号を送信するために用いることができる。
【0111】
特定の本発明の特徴が本明細書において例示され、記載されている一方で、多くの修正、置換、変更および等価物は今や当業者に見出される。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内に含まれるこのようなすべての修正および変更を包含することを意図していることを理解すべきである。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】