CN1015336B - 冷却式同轴加热器 - Google Patents

Abstract

冷却式同轴加热器是微波治癌机中的一种同轴加热器，它主要由微波加热部分，温度探测部分、冷却部分所组成，加热部分的同轴电缆轴线的上、下两侧分别设有绝缘介质为材料的支撑薄片，将同轴电缆轴线与外导体筒和加热器帽之间形成两条子空间，其前端由加热器帽内的半圆球空间连通，其后部分别与细金属管连通并引出加热器外，使用该加热器可以在确保加热温度不超规定的情况下，增加治疗半径和治疗效果，提高安全性。

Description

本发明是微波治癌机中的一种同轴加热器，属于医疗仪器的技术领域。

目前微波治癌机大体上分为体外辐照式和插入式二大类，在插入式微波治癌机中所用的微波同轴加热器均为非冷却式，而加热温度是有限制的，当加热温度高于42℃的时候，才能达到治疗肿瘤的目的，但加热温度又必须低于50℃，否则将有害于人体，由于同轴天线周围电磁场分布的固有特性，在最高温度不超过50℃的情况下，它的有效治疗直径只能在2厘米左右，在加热过程中，同轴加热器表面的温度最高，随着径向距离r的增加，温度急剧下降，当馈入的微波功率越大，整个温度分布曲线也就上升，同时加热器表面的温度也将上升。因此，要想提高治疗效果，就必须加大微波馈入功率，而加大微波功率又将使温度上升面超过50℃，所以，提高治疗效果和同轴加热器温度的上升形成了一对矛盾，至今也没有人提出解决这一矛盾的具体方法。

本发明的目的是提供一种可以明显提高治疗效果，拓宽治疗区域而又保证有安全治疗温度的冷却式同轴加热器。

本发明的冷却式同轴加热器主要由以下几个部分所组成，即：加热器帽（1）、垫圈（2）、垫脚（3）、屏蔽筒（4）、外导体筒（5）、固定螺母（6）、热电偶引线（7）、同轴电缆绝缘层（8）、接头（9）、支撑薄片（10）、热电偶小球（11）、同轴电缆轴线（12）。整个加热器以同轴电缆轴线（12）为轴心，呈一圆柱状，在同轴电缆的内外导体之间，沿着波的传播方向（即同轴电缆轴线（12）的侧面）将原有的绝缘材料去掉，用高 频介质材料的薄片支撑，把同轴电缆去掉原有绝缘材料后的内部空间分割成左右两个互不流通的子空间，然后把它放进一个金属屏蔽套管即外导体筒（5）内，外导体筒（5）外再套有屏蔽筒（4），屏蔽筒与外导体筒的前端相对齐，由垫脚（3）将二者的前端挡住并固定之。在外导体筒与屏蔽筒之间有两根相互绝缘的热电偶引线（7）通过，其热电偶端部的热电偶小球（11）处于外导体的端部，并处于垫脚与加热器帽之间。热电偶小球与外导体筒以及屏蔽筒在电性能上是彼此绝缘的。

该加热器以同轴电缆轴线（12）为轴心，在其两侧相对的位置上设置支撑薄片（10），在支撑薄片的外面紧套着外导体筒（5），在外导体筒外是屏蔽筒（4），屏蔽筒与外导体筒之间有一层空隙，在外导体筒内、同轴电缆线外由支撑薄片将其内部空间分成两个长条形子空间通道，在加热器帽（1）内的前端，有个半圆球形空间，将由支撑薄片分成的两个长条形子空间相连通。

同轴电缆轴线（12）的前部比外导体筒长出四分之一波长的长度，支撑薄片（10）的前端与同轴电缆轴线的前端对齐，在该部分的外部套有一个加热器帽（1），其外径与屏蔽筒（4）的外径相等，中心内孔的直径与同轴电缆外导体的内直径相同（即等于同轴电缆轴线的直径加上其两侧的两片支撑薄片的高度），加热器帽不包括前端半圆球部分其长度为四分之一波长，其前端呈封闭的半球状，在加热器帽前部半球状的内部是一个空间，此空间将同轴电缆线两侧用支撑薄片分割成的两个子空间相连通。此外，在加热器帽与垫脚之间还设有一个垫圈（2）。

在该加热器后部的两侧分别对称地设有一个流体的进口和出口，并分别与同轴电缆轴线两侧的子空间相连通，在加热器的末端，设有一个固定螺母（6），该固定螺母（6）作为接口与设备相连。

本发明的冷却式同轴加热器其工作过程如下：当冷却式同轴加热器置于生物组织中，由同轴电缆轴线的前部发出一定场强的微波，在微波场的作用下，生物组织中产生热量，由于在同轴电缆轴线附近场强高，所以温度也高;在较远处场强低，侧温度也低，并且形成了一个温度梯度。当生物组织中某处的温度大于42℃，低于50℃时，或仍需继续增加微波功率时，在加热器表面的温度就有可能超过50℃，此时将冷却流体通过加热器内部，把聚积在其表面的热量带走，从而确保其温度低于50℃。

采用本发明的冷却式同轴加热器其优点在于：由于使用了流体在加热器内部进行冷却，因此能适当地增加微波的馈入功率，有效地提高了治疗的范围，其有效治疗直径相对以前能提高50%左右。另外，通过改变冷却流体的流速以及微波功率，可以方便地调节所需的治疗直径。由于在加热器内部有冷却体流过，能确保加热器的表面温度保持在50℃以下，因此有效地提高了该仪器使用的安全性和可靠性。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视图，图中9a和9b分别是冷却流体进口和出口的接头。

图3是图1中A-A部分的旋转剖视图。

本发明的冷却式同轴加热器采用以下方案实现。将普通同轴电缆线剥去其金属网外导体，取前端17厘米长的一段，将同轴电缆轴线水平方向两侧的绝缘介质磨去，保留垂直方向上的绝缘介质，其厚度为2毫米，然后在介质的两端涂上502胶水，迅速插进外导体筒，用模具固定之，这样，就在外导体筒内，同轴电缆轴线外形成左右二个长条形子空间，该两个子空间在前端加热器帽的半圆 球部分相连通，在该两个长条形子空间的末端，分别用1厘米左右长的细金属管与空间相连通，并垂直穿出外导体筒和屏蔽筒。加热器帽、垫圈、垫脚均采用聚四氟乙烯材料，屏蔽筒、外导体筒采用黄铜材料，热电偶采用铜-康铜热电偶。根据以上所述，便可制成本发明的冷却式同轴加热器。

Claims (4)

1、一种治癌机用的同轴加热器，由加热器帽同轴电缆轴线，外导体筒屏蔽筒及加热器接口等所组成，其特征在于该加热器具有流体循环冷却装置，该加热器以同轴电缆轴线(12)为轴心，在其两侧相对的位置上设置支撑薄片(10)，在支撑薄片的外面紧套着外导体筒(5)，在外导体筒外是屏蔽筒(4)，屏蔽筒与外导体筒之间有一层空隙，在外导体筒内、同轴电缆线外由支撑薄片将其内部空间分成两个长条形子空间通道，在加热器帽(1)内的前端，有个半圆球形空间，将由支撑薄片分成的两个长条形子空间相连通。

2、根据权利要求1所述的冷却式同轴加热器，其特征在于加热器帽（1）不包括前端半圆球部分，其长度为四分之一微波的波长，其直径与屏蔽筒（4）的外径相同。

3、根据权利要求1或2所述的冷却式同轴加热器，其特征在于热电偶小球（11）位于加热器帽（1）与垫脚（3）之间，热电偶引线（7）位于屏蔽筒（4）与外导体筒（5）之间。

4、根据权利要求1或2所述的冷却式同轴加热器，其特征在于加热器后部设有两个用于连接冷却液体的接头（9），分别位于加热器的两侧，并垂直穿过屏蔽筒（4）和外导体筒（5），分别与外导体筒（5）内的两个长条形子空间相连通。

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