一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器的製作方法

2023-10-07 07:26:19

專利名稱：一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於人體組織微波理療的微波輻射器，尤其是涉及一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，屬微波物理治療技術領域。
背景技術：
目前在微波物理治療技術領域，用於人體組織微波理療的微波治療儀，通常選用2450MHz、915MHz、433MHz三種工作頻率。其物理穿透深度分別為1. 7cm、3cm、3. 6cm,治療過程中脂肪過熱傾向依次升高。雖然915MHz、433MHz微波穿透深度較深，但由於微波源較為昂貴，整機價格較高，一般用於微波熱療，用於理療時則成本太高，患者不易接受。而2450MHz微波源價格低廉，臨床使用較廣泛，但由於穿透深度淺，且多為偶極子輻射器和少量的微帶輻射器，口徑偏小，臨床應用受到很大局限。同波導輻射器相比，偶極子和微帶輻射器的熱場分布不均勻，容易形成過熱點；垂直電場分量較大，增大了脂肪過熱傾向；由於產生的不是平面波，進一步降低了加熱深度。因此使得2450MHz微波只能進行小範圍淺表組織的理療。
發明內容本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足之處，提供一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器。該系列輻射器採用工作頻率為2450MHz的角錐喇叭天線，依據應用部位的不同，選擇不同的大口徑尺寸。輻射器口面處按透鏡天線設計，臨床應用時利用人體組織的高相對介電常數所自然形成的人體組織透鏡，使微波能量會聚於組織深處。由於採用了大口徑角錐喇叭天線，熱場分布較為均勻，傳輸的TEltl波縱向電場分量較小，脂肪受熱比例較小；由於採用了組織透鏡，提高了微波的物理穿透深度；由於採用了大口徑設計，在同等功率密度的限制條件下，可以採用較大的輸出功率，因此通過組織良好的熱輸送、熱傳導作用，對深部組織可具有一定的加熱能力，從而大大擴展了 2450MHz微波的臨床適用範圍。本實用新型是以如下技術方案實現的一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，該輻射器包括同軸波導轉換器，其特徵是所述的同軸波導轉換器與大口徑角錐喇叭天線連接，大口徑角錐喇叭天線的另一端為組織會聚透鏡。所述大口徑角錐喇叭天線包括不同口徑的角錐喇叭天線。所述組織會聚透鏡，為利用人體組織的高相對介電常數所自然形成的人體組織透鏡，使微波能量會聚於組織深處。本實用新型的優點是該系列輻射器採用工作頻率為2450MHz的角錐喇叭天線，依據應用部位的不同，選擇不同的大口徑尺寸，熱場分布較為均勻，傳輸的TEltl波縱向電場分量較小，脂肪受熱比例較小；輻射器口面處按透鏡天線設計，臨床應用時利用人體組織的高相對介電常數所自然形成的人體組織透鏡，使微波能量會聚於組織深處，在同等功率密度的限制條件下，可以採用較大的輸出功率，因此通過組織良好的熱輸送、熱傳導作用，對深部組織可具有一定的加熱能力，從而大大擴展了 2450MHz微波的臨床適用範圍。
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。


圖1為本實用新型結構示意圖；圖中1、同軸波導轉換器，2、大口徑角錐喇叭天線，3、組織會聚透鏡，4、人體組織。
具體實施方式
如圖所示一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，該輻射器包括同軸波導轉換器1，所述的同軸波導轉換器與大口徑角錐喇叭天線2連接，大口徑角錐喇叭天線的另一端為組織會聚透鏡3。所述大口徑角錐喇叭天線包括不同口徑的角錐喇叭天線。所述組織會聚透鏡，為利用人體組織的高相對介電常數所自然形成的人體組織透鏡，使微波能量會聚於組織深處。其工作原理同軸波導轉換器為了保證主模TEltl波的傳輸，同時抑制高次模的傳輸，取標準矩形波導寬邊尺寸為a=0. 65 λ，窄邊尺寸b=a/2。採用金屬探針將同軸線能量耦合到波導內。由於探針直徑影響到阻抗、頻寬和承載功率，因此選擇d=0. 04 λ O. 08 λ。探針在波導內的深度將影響輻射功率和輻射電阻，取h O. 25 λ。探針與波導後蓋距離影響反射波與入射波之間的相位以及輻射功率和電抗，取O. 25 λ g > L > O. 167 入 g。大口徑角錐喇叭天線除具有普通喇叭天線功能外，大口徑角錐喇叭天線作為組織會聚透鏡的饋源，要形成準平行平面波，因此波束寬度應儘可能寬，增益應儘可能大。取寬邊A=17cm，按照最佳角錐喇叭設計，求得窄邊b 12. 3cm,預期增益G~9. 5dB，半功率波束寬度 2θα5Η=58. 7°，2 θ 0.5Ε=57· I。。若取寬邊A=33cm，則窄邊B ^ 25. 5cm，預期增益G ^ 15. 56dB，半功率波束寬度
2Θ 0 5Η=29· 2° ,2 θ 0.5Ε=26· 1° 。因此大口徑系列取值範圍可為寬邊A=17cm 33cm，窄邊B=12. 3cm 25. 5cm。預期增益變化範圍G=9. 5dB 1 5. 56dB。半功率波束寬度2 θα5Η :58. 7。 29. 2。，2 θ 0.5E :57· I。 26.1。。組織會聚透鏡組織會聚透鏡將角錐喇叭天線產生的準平行平面波通過與輻射器凹面開口表面接觸的組織後在組織內形成會聚波。對於2450MHz頻率來說，人體肌肉組織的相對介電常數為47，折射係數n=6. 856。根據費馬原理光程相等的條件，選定相應的焦距值，即可求得凹面透鏡的表面曲率。工程上為了簡單起見，根據透鏡焦距可直接選擇圓形曲線表面，誤差亦在可接受的範圍內。
權利要求1.一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，該輻射器包括同軸波導轉換器(1)， 其特徵是所述的同軸波導轉換器與大口徑角錐喇叭天線(2)連接，大口徑角錐喇叭天線的另一端為組織會聚透鏡(3 )。
2.根據權利要求1所述的大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，其特徵是所述大口徑角錐喇叭天線包括不同口徑的角錐喇叭天線。
3.根據權利要求1所述的大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，其特徵是所述組織會聚透鏡，為利用人體組織的高相對介電常數所自然形成的人體組織透鏡，使微波能量會聚於組織深處。
專利摘要本實用新型涉及一種用於人體組織微波理療的微波輻射器，尤其是涉及一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，屬微波物理治療技術領域。一種大口徑系列自會聚組織透鏡聚焦輻射器，該輻射器包括同軸波導轉換器，其特徵是所述的同軸波導轉換器與大口徑角錐喇叭天線連接，大口徑角錐喇叭天線的另一端為組織會聚透鏡。輻射器口面處按透鏡天線設計，臨床應用時利用人體組織的高相對介電常數所自然形成的人體組織透鏡，使微波能量會聚於組織深處，通過組織良好的熱輸送、熱傳導作用，對深部組織可具有一定的加熱能力，從而大大擴展了2450MHz微波的臨床適用範圍。
文檔編號A61N5/02GK202876111SQ201220575538
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者馬淑允, 齊麗晶 申請人:徐州市諾萬醫療設備有限公司