излучатель
Классы МПК: | H01Q9/16 соединяемые с фидером в промежутке между крайними точками антенны, например диполь, соединяемый с фидером в средней точке A61N5/02 с использованием микроволнового излучения |
Автор(ы): | Червяков Георгий Георгиевич, Дыгай Александр Иванович |
Патентообладатель(и): | Червяков Георгий Георгиевич, Дыгай Александр Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-07-25 публикация патента:
27.08.1997 |
Изобретение относится к микроволновым излучателям для неоперационного лечения доброкачественных и злокачественных образований внутренних органов посредством локальной электромагнитной гипертермии, а также проведения электромагнитных измерений в сложных средах (с переменными электромагнитными параметрами). Для уменьшения длины области облучения и организации постоянного контроля температуры излучатель содержит отрезок радиочастотного кабеля 1 с СВЧ-разъемом 2, дипольную антенну с двумя плечами 3, 5, внешний и внутренний проводники 6, 8, диэлектрическую пленку 7, проводник 9, термодатчик 10, конденсатор 11, диэлектрический корпус 13. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Излучатель, содержащий отрезок радиочастотного кабеля со сверхвысокочастотным разъемом на одном конце и выступающим внутренним проводником в диэлектрике и дипольной антенной с двумя плечами на другом конце, при этом первое плечо соединено с внутренним проводником отрезка радиочастотного кабеля, а второе плечо изолировано по длине от внешнего проводника отрезка радиочастотного кабеля диэлектрической пленкой и соединено с внешним проводником со стороны первого плеча, причем длина каждого плеча дипольной антенны равна четверти длины волны, отличающийся тем, что плечи дипольной антенны выполнены в виде спиралей, причем первое плечо выполнено на диэлектрике выступающего внутреннего проводника и внутри диэлектрика расположен проводник, соединенный одним концом с внешним проводником отрезка радиочастотного кабеля, а другим концом с термодатчиком, второй конец которого соединен с концом выступающего внутреннего проводника, причем параллельно термодатчику включен конденсатор, а с наружной стороны излучатель покрыт диэлектрической оболочкой и помещен в диэлектрический корпус.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к микроволновым излучателем для неоперационного лечения доброкачественных и злокачественных образований внутренних органов посредством локальной электромагнитной гипертермии, а также проведения электромагнитных измерений в сложных средах (с переменными электромагнитными параметрами). Известен излучатель для микроволновой терапии полостных органов, содержащий диэлектрический кожух, внутри которого установлен излучающий элемент, подключенный к коаксиальному вводу энергии и выполненный в виде центрального стержневого и внешнего проводника цилиндрической формы, с пространством между проводниками, заполненными диэлектриком, причем для создания локальной зоны нагрева с анаксиальным распределением поля у рабочего торца излучателя, на сплошной боковой поверхности цилиндрического проводника с равномерным шагом выполнены поперечные пазы одинаковой ширины с высотой, уменьшающейся по мере удаления от рабочего торца, при этом основания всех пазов, лежащих в одной плоскости, составляют угол от 5 до 20o с осью цилиндрического проводника (Официальный Бюллетень Государственного комитета по делам изобретений и открытий при ГКНТ СССР N 12, 1990, N 1553142, кл. A 61 N 5/02). Недостатками аналога являются значительная длина области излучения, диаметр излучателя с диэлектрическим кожухом, сложность реализации конструкции в диапазоне частот, обеспечивающем прогрев ткани на достаточной глубине и невозможность осуществления контроля температуры в области нагрева. Для проведения гипертермии внутренних органов требуется глубина прогрева более 3 см, что требует применения рабочих частот 915 или 460 МГц (журнал ТИИЭР. 1974, N 1. Применение электромагнитной энергии в терапии. Гай. Лейманн, Стоунбридж с. 74). Известно (А.З. Фрадин. Антенны сверхвысоких частот. М. Советское радио, 1957 с. 26, 485-495), что щелевые антенны на коаксиальных линиях имеют длину щелей, кратную![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089017/955.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089005/949.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089017/955.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089005/949.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/8776.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/2089022-2t.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089017/955.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/2089022-3t.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089005/949.gif)
1 отрезок радиочастотного кабеля;
2 СВЧ-разъем;
3 первое плечо излучающей дипольной антенны;
4 выступающий отрезок внутренней части радиочастотного кабеля;
5 второе плечо излучающей дипольной антенны;
6 внешний проводник радиочастотного кабеля;
7 диэлектрическая пленка;
8 внутренний проводник радиочастотного кабеля;
9 проводник;
10 термодатчик;
11 конденсатор;
12 диэлектрическая оболочка;
13 диэлектрический корпус. СВЧ-колебания подаются через СВЧ-разъем 2 и по отрезку радиочастотного кабеля 1 поступают на плечи 3 и 5 дипольной антенны, связанные соответственно с внутренним 8 и внешним 6 проводниками радиочастотного кабеля. Излучаемая дипольной антенной электромагнитная энергия производит нагрев тканей или окружающей среды, причем максимальный тепловой эффект проявляется в непосредственной близости от излучателя. Здесь установлен термодатчик 10, связанный с внутренним 8 проводником радиочастотного кабеля и посредством проводника 9, расположенного внутри спирального плеча 3 с внешним проводником 6. Параллельно термодатчику 10 включен конденсатор 11. Излучатель снаружи покрыт диэлектрической оболочкой 12 и помещен в диэлектрический корпус 13. Преобразованная излучателем электромагнитная энергия излучается в окружающую среду. Форма диаграммы излучения близка к тороидальной и располагается вокруг оси излучателя, с центром между плечами 3 и 5. Энергия электромагнитного поля СВЧ распространяется в глубь тканей и преобразуется в тепло, т.е. повышает температуру пораженных органов. Скорость изменения температуры на единицу объема определяется мощностями: Wa поглощения, WM метаболического теплообразователя, Wr рассеяния за счет теплопроводности, Wk отводимой системой кровообращения и описывается следующим выражением
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/2089022-4t.gif)
где C удельная теплоемкость тканей. В первом приближении, с учетом стационарного состояния, при
WM Wr Wk
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/8776.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/2089022-5t.gif)
где s удельная теплопроводность, r плотность, a коэффициент затухания, f частота, R расстояние. При этом для мышц и ряда желез, при
C 830 (кал/г
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089002/183.gif)
r 1,07 (д/м3); a 0,21 на F 460 МГц,
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/2089022-6t.gif)
Что при мощности 10 Вт дает глубину проникновения, равную 3,57 см, и температуру нагрева около 4,6oC, т.е. реальная температура тела в данном сечении составит 41,2oC. Максимальная мощность, рассеиваемая вблизи излучателя, будет давать при этом максимальный нагрев окружающих тканей, причем их температура составит 45,8oC, что не вызывает заметной термотолерантности тканей и контролируется термодатчиком 10. Поверхностная диэлектрическая пленка 12 защищает плечи излучателя от проводящей среды организма (физиологического раствора, плазмы крови, внутритканевой жидкости), что влияет на условие формирования диаграммы излучения и коэффициента стоячей волны (КСВ) излучателя. Диэлектрический корпус 13 предотвращает прямой контакт излучателя с огранами и позволяет проводить требуемую обработку (стерилизацию) для многократного использования излучателя. Применение описанного излучателя позволяет решить ряд вопросов внутриполостной гипертермии органов с малым диаметром выводящих полостей и ограниченной длиной новообразований вдоль полости, таких как урологических, трахейных, легочных и другое. (Он может использоваться и вместо описанных аналогов и прототипа, которые ориентированы для ректальных и вагинальных процедур). При этом мощность облучения значительно снижается, по сравнению с методами диатермии через наружные покрытия, что повышает эффективность и уменьшает вредное облучение здоровых тканей. Описанный излучатель, кроме того, может применяться для исследования электромагнитных свойств сложных средств и законов излучения и распространения в них СВЧ-колебаний. Пример. Излучатель выполнен из отрезка радиочастотного кабеля 1 (типа РК50-0,6-11 с диаметром 1,4
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089003/177.gif)
![излучатель, патент № 2089022](/images/patents/383/2089022/2089022-7t.gif)
где C скорость света в вакууме, f -рабочая частота, e - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей излучающую часть излучающего диполя. Для получения минимального коэффициента стоячей волны и оптимального распределения поля длина плеч регулируется в небольших пределах. Диаметры намотки плеч диполя определяются диаметрами внутренней и внешней поверхностей радиочастотного кабеля и значительно меньше длины l. Число витков диполей 7 11 и зависит от диаметра провода спиралей (материал с высокой электропроводностью, серебро, сплав ПСР и др.) и шага намотки, который соизмерим с диаметром и больше диаметра провода. Первое плечо 3 диполя сформировано на поверхности внутренней изоляции 4 радиочастотного кабеля и соединено с центральным проводником 8, а второе плечо 5 выполнено на внешней поверхности радиочастотного кабеля 7, предварительно покрытой слоем диэлектрика 8 с низкими потерями на СВЧ (полистирол, фторопласт) и соединено с внешним проводником 7 вблизи плеча 3. Проводник 9 выполнен проводом МГТФ с диаметром меньше 0,5 мм внутри плеча 4 и соединен с внешним проводником 6 с одной стороны и с термодатчиком 10 (типа СТ1-19) с другой. Второй вывод термодатчика 10 соединен с внутренним проводником 8. Параллельно термодатчику 10 соединен конденсатор 11 типа К10-17 с номиналом 1500 пФ. Вся конструкция излучателя после подстройки покрыта слоем диэлектрика (полистирол) 12 и помещена в диэлектрический корпус (катетер Фолея для урологического применения).
Класс H01Q9/16 соединяемые с фидером в промежутке между крайними точками антенны, например диполь, соединяемый с фидером в средней точке
компактная сверхширокополосная антенна - патент 2524563 (27.07.2014) | ![]() |
антенное устройство - патент 2509397 (10.03.2014) | ![]() |
система и способ rfid - патент 2503100 (27.12.2013) | ![]() |
частотно-независимый вибратор - патент 2432649 (27.10.2011) | ![]() |
широкополосная зигзагообразная антенна - патент 2373619 (20.11.2009) | ![]() |
вибраторная сверхвысокочастотная антенна с расширенным рабочим диапазоном - патент 2281589 (10.08.2006) | ![]() |
антенна - патент 2260883 (20.09.2005) | ![]() |
микрополосковая антенна - патент 2237952 (10.10.2004) | |
вибратор шунтовой - патент 2211510 (27.08.2003) | |
направленная вибраторная антенна - патент 2205479 (27.05.2003) |
Класс A61N5/02 с использованием микроволнового излучения