CN101502169A - 微波感应加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够准确地对被加热部进行加热的微波感应加热设备。本发明所提供的微波感应加热设备具有生成微波的微波振荡装置(100)，且使用该微波振荡装置(100)生成的微波进行感应加热来加热物体；所述微波振荡装置(100)，采用了可以将其生成的微波频率设置为可变频率的结构。

Description

微波感应加热设备

技术领域

本发明涉及微波感应加热设备，尤其是适用于微波手术器等医疗机械的发明。

背景技术

众所周知，已往的这种微波手术器具有产生微波的磁控管(微波振荡部)和电极，其中，该电极是与被加热部即治疗部位形成接触状态，将该磁控管产生的微波向该治疗部位进行照射的。这种微波手术器是使电极与比如患者肝藏的癌组织等部位成为接触状态，通过振荡生成微波进行照射，来加热和凝固这种癌组织的。

此时，所述微波产生部所产生的微波是2450MHz的固定频率的微波。

发明内容

上面所述的微波手术器，当治疗部位的加热处理进行得较慢时，就通过加大磁控管的微波输出功率来对应，但是，有时加大输出功率也未能获得很好的效果。另一方面，对治疗部位过度加热会使治疗部位变黑，进而碳化，给患部带来不良影响。

此外，该磁控管是将交流电源中一定值以上的部分放大使用的。因此该磁控管所产生的微波输出功率由于交流电源输出周期性的原因，会周期性地出现输出功率为零的状态，免不了是断续的(从时间上来看为一不连续的输出，参见图8)。因此，存在着不能进行高效率加热的问题。图8所示的是微波的输出功率波形的测定结果。

本发明是鉴于以上情况所作出的。本发明的目的在于：提供能够准确地对被加热部进行加热的微波感应加热设备。

为了解决上述问题，本发明涉及的微波感应加热设备，具有生成微波的微波振荡装置，且使用该微波振荡装置所生成的微波进行感应加热来加热物体，所述微波振荡装置采用了可以将其产生的微波频率设置为可变频率的结构。

由于本发明具有该结构，能够根据物体的种类、状态等变更向作为被加热部的物体照射的微波频率，因此能够准确地对被加热部进行加热。

另外，本发明虽然能够将所述微波振荡装置所生成的微波频率设置成分级(如3级)变更，但最好是设置成大体能够连续变更。这样做，能够更加准确地对被加热部进行加热。至于“大体能够连续变更”也包括能够以1MHz为单位连续变更频率的方式。

另外，上述结构能够通过采用以下结构来实现：即微波振荡装置具有生成微波的微波发生部，以及将该微波发生部所生成的微波放大的微波放大部，该微波发生部设置成所生成的微波频率是大体能够连续变更的。通过采用这种结构，能够将微波振荡装置设置成可向加热部照射在时间上连续的微波。

另外，本发明涉及的微波感应加热设备，最好采用以下结构：即设置成能够接收反射波，该反射波是上述微波振荡装置所振荡生成的微波在作为被加热部的所述物体上反射而产生的。这样做，能够根据如上所接收的反射波，变更所述微波振荡装置所振荡生成的微波，而能够做到根据电压驻波比(VSWR：Voltage Standing Wave Ratio)对被加热部进行高效率的加热处理。也就是可以说是，虽然在各种条件下会有所不同，但原理上由于是在反射波不多的状态下进行加热处理，所以能够进行高效率的加热，因此通过根据电压驻波比变更微波的频率，能够进行高效率的加热处理。由于能够进行这样高效率的加热处理，例如对活体肝藏进行加热、凝固处理时，具有能够在短时间内进行大范围凝固的优点。至于“变更微波”，指的是变更微波的频率，或变更微波的输出功率等。

另外，采用这种结构时，虽然能够设置成能够人为地变更微波，但是最好采用以下结构：即具有变更微波的控制装置，该控制装置设置成根据所接收的所述反射波进行变更微波的控制。

另外，本发明涉及的微波感应加热设备，最好采用以下结构：具有检测作为被加热部的所述物体的温度或微波振荡装置的温度的温度检测装置。这样做，能够根据所述温度检测装置所检测的温度，变更所述微波振荡装置所生成的微波，从而能够做到根据被加热部的状态变化准确地进行加热处理。

另外，采用这种结构时，虽然能够设置成能够人为地变更微波，但是最好采用以下结构：即具有变更所述微波振荡装置所生成的微波的控制装置，该控制装置设置成能够根据所述温度检测装置所检测的温度，进行变更微波的控制。

另外，根据本发明涉及的微波感应加热设备，具有可以与作为被加热部的所述物体形成接触状态而向该物体照射微波的电极，该电极设置成能够被更换，并且最好还设置成能够根据该电极的种类，变更所述微波振荡装置所振荡生成的微波的结构。

这样做，不仅能够根据进行加热的物体(如根据患部)变更电极，还能够根据变更的电极来变更微波的频率，因此能够准确地进行加热处理。

另外，本发明涉及的微波感应加热设备，所述微波振荡装置最好采用设置成向被加热部照射在时间上连续的微波的结构。因此能够进行高效率的加热处理。

附图说明

图1是用于说明根据本发明实施方式所提供的微波手术器的概略结构示意图。

图2是该实施方式所使用的电极主要部分的放大剖面图。

图3是实验例1中，使用本实施方式的微波手术器将蛋白加热凝固后的照片。

图4是实验例1中，使用本实施方式的微波手术器将蛋白加热凝固后的照片。

图5是实验例1中，使用已往例的微波手术器将蛋白加热凝固后的照片。

图6是说明实验例2中自实验开始以后经过的时间和VSWR值的测定结果的表。

图7是说明实验例2中自实验开始以后经过的时间和VSWR值的测定结果的表。

图8示出已往的磁控管所产生的微波输出功率波形的测定结果。

符号说明

100 微波振荡部

110 微波发生部

120 微波放大部

200  电极

200a 微波照射部

210  针体

220  接触部件

300  电子计算机

400  电压驻波比计

500  温度检测装置

600  温度检测装置

具体实施方式

作为本发明的一个实施方式，以微波手术器为例加以说明如下：

首先，本实施方式的微波手术器，具有微波振荡部100、电极200以及控制所述微波振荡部的控制装置300，其中，微波振荡部100由微波发生部110和微波放大部120构成；电极200与该微波振荡部100相连接，向被加热部照射微波振荡部100的微波。本实施方式的控制装置300由电子计算机300构成。

所述电极200可被更换地与所述微波振荡部100的微波放大部120连接。另外，本实施方式中，所述电极200通过电压驻波比计400与所述微波振荡部100的微波放大部120相连接，电极200设置成能够接收所照射的微波的反射波，并设置电压驻波比计400检测出前进波与反射波之比。另外，该电压驻波比计400设置成能够将检测出的数据传输给所述电子计算机300。

另外，所述电极200整体大约呈针的形状，由针体210，温度检测装置500以及接触部件220构成，其中，针体210外部具有微波照射部200a，温度检测装置500布置在该针体210的外部，接触部件220被覆在针体210和温度检测装置500的外部，当进行加热处理时与被加热部形成接触状态。所述微波照射部200a位于离针形电极200的尖端部约10mm的末端侧，设置成能够向被加热部照射所述微波。另外，所述温度检测装置500与所述电子计算机300相连接，设置成能够将检测出的数据传输给电子计算机300。

此外，本实施方式中，所述接触部件220由特氟隆(商标)等聚四氟乙烯树脂构成，厚度约为0.4mm(图2中的L)。由于该接触部件220使微波照射部和被加热部之间存在0.4mm以上的间隔，因此能够准确地防止接触部位的变色等。至于所述微波振荡部和物体的接触部位之间的间隔，有0.1mm以上即可具有以上优点，所以如果有0.2mm，甚至0.4mm以上的距离就更好了。

另外，本实施方式中，将温度检测装置500装配到电极200的内部，同时还具有第2温度检测装置600，该温度检测装置600是用于检测与该电极200间隔一定距离位置的温度的。用于检测该电极200的外部的温度的第2温度检测装置600，可以采用整体大约呈针的形状。按照上述实施方式的说明，可以采用具有两个温度检测装置500、600的方式，但是只要适当改变设计，还可以变更为仅采用其中任一温度检测装置的方式。

作为所述控制装置300的电子计算机300，设置成能够通过控制所述微波振荡部100的微波发生部110，变更所产生的微波的频率和输出功率。这里，将电子计算机300设置成：能够大体连续地变更所述微波发生部110产生的微波的频率和输出功率。至于“大体连续”意味着按规定的比例(如一定比例)能够从低频率、低输出功率向高频率、高输出功率多级变更，包括能够以1MHz为单位变更频率的方式。

另外，所述微波发生部110设置成能够产生从时间上来看连续的微波(从时间上来看为不断续的微波(输出功率为0的状态在时间上不连续))，而且在该微波发生部110产生的微波由所述微波放大部120放大后被传达到所述电极200。

另外，该电子计算机300还能够设置成能够根据所述电压驻波比计400或温度检测装置500、600发出的数据，自动变更(执行自动控制)微波的频率等参数。还能够设置成根据操作人员的输入变更(执行手动控制)微波的频率等参数。此外，还能够设置成能够选择执行该两种操作(自动控制和手动控制)之一。该电子计算机300还能够根据所述电极200的变更来变更微波的频率等参数。

更详细来说，所述电子计算机300能够设置成：当判断出电压驻波比计400检测的VSWR值在上升时变更微波的频率。这样能够有效地进行加热处理作业。

另外，所述电子计算机300能够设置成：当判断出电压驻波比计400检测的VSWR值超过了一定值以上时停止微波的输出。也就是，检测出VSWR值在一定值以上时，加热作业有可能发生异常，此时调整微波的输出，就能够停止异常的加热作业。

另外，所述电子计算机300还能够设置成：当判断出温度检测装置500、600检测的温度没有达到一定值以上时(判断出未准确地进行加热时)变更微波的频率和输出功率。这样做，当加热处理作业不完全时，能够照射合适条件的微波，从而进行有效的加热处理作业。

另外，所述电子计算机300还能够设置成：当判断出温度检测装置500、600检测的温度超过了一定值以上时调整微波。更具体来说，例如能够设置成：当温度检测装置500、600检测的温度达到一定温度以上时，电子计算机300设置停止微波的输出。也就是，例如装配在电极200内的温度检测装置500检测出一定温度以上时，能够通过调整微波的输出，准确地防止电极200周围部的被加热物的碳化，当第2温度检测装置600检测出一定温度以上时，还能够通过调整微波的输出，防止对所希望范围以外的加热、凝固。

此外，还可以适当改变设计，在该电子计算机300设置异常发生通知装置(如报警器)，在加热处理作业中检测出异常时，以所述异常发生通知装置向作业人员通知异常情况的发生。

在上述实施方式中，虽然是以针形电极200为例加以说明的，但是本发明不仅限于此，可以采用各种各样的电极200。另外，上述实施方式中，虽然是对于由电子计算机300构成的控制装置300加以说明的。但是，本发明不仅限于此，能够适当改变设计，例如：在内部装配有微波振荡部的筐体内一体装配控制部。再者，在上述实施方式中，仅介绍了本发明应用到医疗机械的例子，但是，本发明还能够应用到工业上，例如用于为了促进(或抑制)有机反应、无机反应等反应而进行加热，具体可在无机化学、陶瓷、有机化学、食品化学等领域广泛应用。

(实验例)

这里，对使用上述实施方式的微波手术器的实验例进行说明如下：

(实验例1)

实验例1中，使用上述实施方式的微波手术器和已往的微波手术器，做了对蛋白进行5分钟加热、凝固的实验。所述蛋白放入外径约40mm的圆筒形容器内，该容器处于浸在水温约36℃的水槽内的状态下，使得所述微波手术器的加热以外的温度条件设定不变。

图3和图4是使用本实施方式的微波手术器将蛋白加热凝固后的照片，图3由电极照射2290MHz、100W的微波，图4由电极照射2300MHz、100W的微波(加热处理时的微波的输出功率和频率是保持一定的)。图5是使用已往的微波手术器(商品名：“Microtaze”、型号“OT-110M”、，Alfresa-phrama公司制造)照射微波后的照片。

从这些照片可知，上述实施方式的微波手术器与已往的微波手术器相比，能够准确地对大范围进行加热处理。也就是，图3所示的，蛋白在直径约3.5mm的近似球形范围内被加热凝固了。图4所示的，蛋白在朝下方逐渐变细的从上到下的平均直径约为3.0mm的圆筒形状范围内被加热凝固了。而图5所示的，蛋白在从上到中央的平均直径约为2.0mm的圆筒形状范围内被加热凝固，而且越往下右侧部分未被凝固，只有偏向左侧的部分被加热凝固。

(实验例2)

实验例2中，使用上述实施方式的微波手术器，对与实验例1同条件的蛋白在加热10分钟时测定了VSWR。实验例2中，在VSWR上升时变更了微波频率(输出功率不变)，图6所示的实验中，最初以2290MHz、51.10W的微波进行照射，实验开始后经过30秒时将频率改为2310MHz，实验开始后90秒时将频率改为2313MHz了。另外，图7所示的实验中，最初以2310MHz、51.10W的微波进行照射，实验开始后经过30秒时将频率改为2295MHz。

如实验例所示，进行加热处理时VSWR值有可能上升。该VSWR值的上升，可能是被加热物的硬化等原因所造成。当出现了VSWR值的上升时，可以如上变更频率来抑制VSWR值的上升，实现有效的加热处理。

该实验的输出功率是51.10W，若输出功率是200W左右的高输出功率时，很可能加大VSWR值上升的问题，因此尤其在以这种高输出功率进行加热处理作业时，上述的频率的变更会更加生效。

Claims (11)

1.一种微波感应加热设备，该微波感应加热设备具有用以生成微波的微波振荡装置，且使用该微波振荡装置所生成的微波进行感应加热来加热物体，其特征在于：

所述微波振荡装置，设置成该微波振荡装置所生成的微波频率是可变的。

2.如权利要求1所述的微波感应加热设备，其特征在于：

所述微波振荡装置，设置成该微波振荡装置所生成的微波频率是大体能够连续变更的。

3.如权利要求2所述的微波感应加热设备，其特征在于：

所述微波振荡装置具有生成微波的微波发生部，以及将该微波发生部所生成的微波放大的微波放大部；

所述微波发生部，设置成所生成的微波频率是大体能够连续变更的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的微波感应加热设备，其特征在于：

设置成接收反射波，该反射波是所述微波振荡装置所生成的微波在作为被加热部的所述物体上反射而产生的。

5.如权利要求4所述的微波感应加热设备，其特征在于：

设置成能够根据所接收的所述反射波，变更所述微波振荡装置所生成的微波。

6.如权利要求5所述的微波感应加热设备，其特征在于：

具有变更所述微波振荡装置所生成的微波的控制装置；

该控制装置，设置成根据所接收的所述反射波进行变更微波的控制。

7.如权利要求1至6中任一项所述的微波感应加热设备，其特征在于：

具有检测作为被加热部的所述物体的温度或微波振荡装置的温度的温度检测装置。

8.如权利要求7所述的微波感应加热设备，其特征在于：

设置成能够根据所述温度检测装置所检测的温度，变更所述微波振荡装置所生成的微波。

9.如权利要求8所述的微波感应加热设备，其特征在于：

具有变更所述微波振荡装置所生成的微波的控制装置；

该控制装置，设置成根据所述温度检测装置所检测的温度进行变更微波的控制。

10.如权利要求1至9中任一项所述的微波感应加热设备，其特征在于：

具有与作为被加热部的所述物体形成接触状态而向该物体照射微波的电极，该电极设置成能够被更换；

并设置成能够根据该电极的种类，变更所述微波振荡装置所生成的微波。

11.如权利要求1至10中任一项所述的微波感应加热设备，其特征在于：

所述微波振荡装置，设置成能够向被加热部照射在时间上连续的微波。

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