辐射器制造技术

辐射器包括一细长装置，其尖端有一天线（２４０，３４０），以将辐射耦合入生物物质，还包括一围绕天线的绝缘体（２５０，３５０），以便基本包容天线的整个近场区，和／或增强辐射向前进方向的输送。绝缘体（２５０，３５０）可以是圆柱形的，沿其轴有天线（２４０，３４０）。天线的长度可为λ／２，半径也可为λ／２。天线（２４０）的尖端（２７０）呈半径为λ／２的半球形，以增强向前输送的辐射。绝缘体（２５０，３５０）的介电常数（ε）要尽可能提高，以便在一种合于需要的工作频率下减小其半径，但是也可加上另一层介电常数介于绝缘体（３５０）的芯部（３６０）介电常数（ε）与生物组织介电常数之间的绝缘材料（３８０），使其与周围生物组织相匹配。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辐射器，特别是涉及微波烧蚀装置。
技术介绍
用于微波烧蚀组织的一种已知的辐射器包括一个与一根细长的波导管有效耦合的微波发生器，以传送微波到烧蚀部位。波导管足够细，可插入体内，并有一个绝缘材料的核，能通过波导管有效传输微波。在波导管的发射端，绝缘核可伸出，为耦合微波进入周围组织提供一个辐射尖点。专利技术人的目的是提供一种改进的辐射器。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，本专利技术在于提供一种可插入活体的细长装置。这种装置在其尖端有一可将辐射耦合进生物物质的天线，还有一围绕天线的绝缘体，以基本上包容天线所发射辐射的整个近场。本专利技术是基于对下述事实的了解天线产生近场，近场含有一些大的场振幅，这些场振幅准静态地存在于天线的局域中，不辐射能量。在正常通讯天线中，局部区域充满空气，近场振幅，除了对天线阻抗贡献电抗外，没有影响。然而，在医学应用中，如果近场区含有高度损耗性的生物物质，近场振幅将产生热。因为近场区的高振幅、小范围，在近场区可以产生很多热，这降低了远场的能量。所以削弱了场穿透力，近场区中的局部烧焦变成了向天线输入功率的一个限制因素。据本专利技术制造的绝缘体用于提供一种可包容近场区的低损耗环境，以致有较大的功率输给远场区的生物物质。近场区的范围可由辐射在绝缘体中的波长λ和天线的主尺寸L根据关系式2L2/λ来确定。而且在天线中，L与λ成正比。所以，近场区的范围与λ成正比，故通过增加绝缘体的介电常数以减小体内辐射的波长，从而缩小近场区的范围是可能的。所以为了插入活体，这种装置的总外部尺寸可以缩小。较高的介电常数也适应较低频率辐射的使用，但这却可增加近场的波长和范围；不过，较低频率的辐射有利于增加进入远场的辐射穿透力。在本专利技术的一个实施例中，绝缘体呈圆柱状，天线在其中心径向伸出一段距离L，圆柱的半径基本等于2L2/λ。为了插入肝脏之类活体，可设计这种装置有最小半径，这样将在绝缘体周围产生一环形辐射场。在绝缘体的自由端可装一尖锐的尖端，以帮助穿透生物物质。天线的长度可基本等于半波长，此时，圆柱状绝缘体的半径也基本等于半波长。然后调节天线到起一个谐振器的作用，以加大天线辐射的功率。然而，介电常数增大，可能超过生物物质的介电常数，进而可能导致辐射在绝缘体中的全面内反射，和传输辐射的降低。为了克服这个问题，可这样制造绝缘体，使其核部的介电常数大于其外边缘的介电常数，而外边缘的介电常数居于核部介电常数与生物物质介电常数之间。于是，核部的介电常数可高于周围生物物质的介电常数，以便帮助降低装置的总直径。不同介电常数可对应绝缘体中的不同层，即每层有不同的介电常数，也可对应不同介电水平，即介电常数在绝缘体的整个深度上是变化的。根据本专利技术的另一方面，本专利技术在于提供一种可插入活体的细长装置，这种装置在其尖端有一天线，用于把辐射耦合进生物物质，并且围绕天线有一个绝缘体，以便增加辐射向插入前进方向的传输。这个绝缘体最好完全包围天线，有一尖端部分延伸到天线尖端外，以承受前进方向辐射的内反射。这样，有利的是，可对绝缘体加以调节，使其起谐振器的作用，以进一步增大来自这种细长装置尖端沿插入方向的辐射。特别是，绝缘体的直径基本等于辐射的波长，尖端部分基本呈半球形，有一基本等于辐射波长一半的半径。这种细长装置可进一步包括一同轴导体(最好用绝缘材料包裹)，从辐射发生器向天线供应辐射。天线最好在其同轴导体远端有一段中心导体裸露在外。这段供作天线的裸露在外的中心导体大致等于半波长。同轴导体可以是刚性电缆，也可以是软电缆。绝缘体最好有一介电常数或一相对电容率，以致可使天线的长度减小。这样，有利的是，在同轴导体与绝缘体之间可存在一变压器，以降低从同轴导体与绝缘体之间边界返回进入同轴导体的辐射的反射。这样一个变压器可有利地包含一空间，供包裹同轴导体的绝缘材料膨胀占用。根据本专利技术的再一方面，本专利技术在于使用根据本专利技术制造的装置将辐射耦合入生物物质的方法。附图说明通过考虑下面对本专利技术实施例的描述，本专利技术进一步的优点和特点对于业内人士将是显而易见的；实施例将只通过例子、并参照附图来描述。在附图中图1表示辐射器的第一个实施例；图2表示辐射器的第一个实施例尖端部分的细节；图3表示辐射器的第二个实施例，其尖端部分连着一个变压器；图4表示辐射器的第三个实施例；图5表示图4所示辐射器的尖端；图6表示图4所示辐射器一种不同设计的侧视图。具体实施例方式图1表示辐射器系统100的总布局。辐射发生器110，即微波发生器，产生辐射，被耦合进同轴电缆120，输送辐射到一个远端区130，那里有一天线，用于把辐射发射进远端130周围的物质。在使用中，同轴电缆120插进活体，远端130放在希望受到辐射的区域附近。例如，这个装置可插入动脉，照射动脉壁上的病变，也可插入子宫，照射子宫内膜。辐射的供给由控制装置140控制；它常常有一脚踏开关，用于控制微波发生器开始、调整和停止向远端130供应辐射。图2表示图1所示辐射器尖端区130的细节。这个尖端区，总的标为200，示出由外导体210和与之相隔的芯导体220构成的同轴电缆的远端。导体210与导体220之间充填绝缘材料230。用于发射同轴电缆所输送辐射的天线包括一段同轴电缆芯导体240，延伸到同轴电缆远端外导体之外。为了提高天线240的发射质量，供作天线的芯导体的长度最好等于辐射在绝缘体中波长的大约一半。天线240用绝缘体250包裹，在此绝缘体中，所用辐射的波长被降至其自由空间值以下，因而能使供作天线的那段裸露的芯导体240比别的方法可能实现的短。为了提高天线向前进方向的辐射，绝缘体250，除了有一个包裹那段裸露芯导体240的圆柱形部分260外，还有一半球形部分270，承受天线辐射沿箭头280和290所示前进方向的部分内反射。这个半球形部分270最好有一种尺寸，以致提供一个谐振器，进一步提高绝缘体250沿前进方向的辐射。绝缘体250内部部分反射的辐射的谐振可受到比如半球形部分270的尺寸的助长，如果其半径近似等于所用辐射的一半波长的话。将会知道，绝缘体可以有其他尺寸和形状，只要它们可以借助内反射和/或谐振助长辐射向前传播。当这个装置被用于子宫内膜烧蚀时，使用频率约9.2GHz的辐射是合于需要的。在自由空间，这种辐射的波长约为32mm。如果用介电常数εR＝25的材料制作绝缘体，可使波长减至6mm。相应地，绝缘体的直径和总长度也大约6mm。图3表示辐射器装置尖端部分的另一个实施例，总体标为300。这里，为了降低来自同轴电缆的辐射在同轴电缆与绝缘体之间的反射，一个变压器310被加在同轴电缆与绝缘体之间。变压器310包括几个圆柱形部分(如三个，320、330、340)，半径向绝缘体依次增大。这样，有利的是，至少变压器邻接同轴电缆的部分320不包含固体充填材料。其好处在于，当受热时，如在制造或使用时，充填同轴电缆芯导体与外导体之间空间的绝缘材料不会膨胀到变压器中，因而减轻了在其他方面的有害压力。由图2和图3所示辐射器产生的近场辐射从天线240延伸出来的距离，可用公式2L2/λ确定；式中，L是天线的裸露长度，λ是辐射在绝缘体250中的波长。L的优选值是λ/2，这样近场辐射就被限制在天线周围一个半径为λ/2的区域内。所以，使用中近场辐射不会波及更多的围绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可插入活体的细长装置，尖端有一用于将辐射耦合进生物物质的天线（２４０，３４０），围绕天线有一绝缘体（２５０，３５０），以基本包容天线发射的全部近场辐射。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼格尔克罗宁，
申请(专利权)人：密克罗苏利斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]