CN110448810A - 一种微波辐射器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波辐射器阵列，包括：底座和均匀排布在底座上的多个微波辐射器；底座为片状圆环形或片状圆盘形，多个微波辐射器沿圆周方向均匀分布以构成环形阵列；或者，底座为片状矩形，多个微波辐射器分别沿横向和纵向均匀分布以构成矩形阵列；或者，底座为圆柱形，多个微波辐射器分别在底座的端面和侧面均匀分布以构成立体阵列。本发明实施例提供的微波辐射器阵列中，微波辐射器可以以不同形状的底座为依托，构成环形阵列、矩形阵列或立体阵列，进而利用多个微波辐射器阵列作为基本元素，可以根据病灶的具体形状构建适形的微波辐射器阵列组合，满足适形热疗的要求，实现精准热疗，同时避免对正常组织造成损伤。

Description

一种微波辐射器阵列

技术领域

本发明涉及微波热疗技术领域，具体涉及一种微波辐射器阵列。

背景技术

热疗是肿瘤治疗领域新兴的一种技术，它是利用物理方法使肿瘤区域加热到有效治疗温度并且持续一定时间，达到杀灭肿瘤细胞而又较小损伤正常组织的治疗目的。热疗设备主要有射频电容式热疗机、超声热疗机和微波热疗机。射频电容式热疗机的电场分布不易均匀控制，深部加热较困难，使用时脂肪易过热疼痛，仅适用于脂肪薄(厚度≤1.5cm)的部位；超声热疗机不能穿透含气空腔。微波热疗是较为理想的热疗方法。微波热疗的目标是使得肿瘤靶区得到比较高的热剂量，避免治疗冷点的出现，同时也要尽量对正常组织进行保护，使其受到尽量小的热剂量以规避治疗热点和不可逆的损伤，这就需要用于输出热能的微波辐射器能够根据具体病灶的形状进行适形热疗，而现有的微波辐射器由于形状固定，不能根据具体的病灶形状进行改变，为了将病灶区域完全覆盖，常常需要增大热疗辐照的面积，不仅不能满足适形热疗的要求，还容易损伤病灶周围的正常组织。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种微波辐射器阵列，以解决现有技术中微波辐射器不能满足适形热疗的要求，以及容易损伤病灶周围正常组织的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种微波辐射器阵列，包括：底座和均匀排布在所述底座上的多个微波辐射器；所述底座为片状圆环形或片状圆盘形，所述多个微波辐射器沿圆周方向均匀分布以构成环形阵列；或者，所述底座为片状矩形，所述多个微波辐射器分别沿横向和纵向均匀分布以构成矩形阵列；或者，所述底座为圆柱形，所述多个微波辐射器分别在所述底座的端面和侧面均匀分布以构成立体阵列。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，利用底座将多个微波辐射器相连构成了微波辐射器阵列的整体结构，使得整个微波辐射器阵列可以在外设的牵引装置的作用下抵达被检测物体内部的狭小空间，并接近指定的热疗位置。由于底座可以设置为片状圆环形、片状圆盘形、片状矩形或圆柱形，相应地，微波辐射器可以以不同形状的底座为依托，构成环形阵列、矩形阵列或立体阵列，进而利用多个环形阵列、矩形阵列或立体阵列分别作为基本元素，可以根据病灶的具体形状构建适形的微波辐射器阵列组合，满足适形热疗的要求，实现精准热疗，同时避免对正常组织造成损伤。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述微波辐射器阵列还包括：第一接头、枢设于所述第一接头的连接件，以及枢设于所述连接件的第二接头，所述第二接头相对所述连接件的枢摆方向垂直于所述连接件相对所述第一接头的枢摆方向；所述第一接头内设有第一腔室，所述第一腔室内设有用于驱动所述连接件相对所述第一接头枢摆的第一摆动音圈电机；所述连接件内设有第二腔室，所述第二腔室内设有用于驱动所述第二接头相对所述连接件枢摆的第二摆动音圈电机；所述底座设置在所述第二接头的顶部。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于设置有两个枢摆方向垂直的接头，使得微波辐射器阵列能够万向转动，满足定向热疗的需要，实现了狭小空间内指定方向的热疗。

结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，微波辐射器包括：反射体和设置在所述反射体中心位置上的支撑体；所述反射体为开口逐渐增大的喇叭形对称结构；所述支撑体沿所述反射体的轴线设置且指向所述反射体的开口方向，所述支撑体沿所述反射体的轴线上下运动，所述支撑体上设置有一个或多个微波天线。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置有喇叭形的反射体，使得微波天线向外辐射的电磁波能够更为聚拢，有利于电磁波朝向病灶的方向射出，减小电磁波在其他方向上的消耗；由于装载有微波天线的支撑体能够沿反射体的轴线上下运动，使得微波天线能够根据需要接近病灶处，实现精准定位的微波热疗。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述反射体的中心位置上开设有通孔；所述支撑体为空腔结构；所述微波天线通过设置在所述支撑体的空腔内的同轴馈线相接于同轴接头。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中将支撑体涉及为空腔结构，并且在反射体的中心位置上开设通孔，使得同轴馈线能够经由通孔和支撑体内的空腔连接于微波天线，进而经由同轴接头，将外接的微波固态源输出的微波信号发送至微波天线，以实现微波热疗。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述微波辐射器阵列还包括音圈电机，所述音圈电机设置在所述反射体上，所述音圈电机用于驱动所述支撑体沿所述反射体的轴线运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置了用于驱动支撑体前后运动的音圈电机，使得设置在支撑体上的微波天线能够根据需要接近病灶处。由于音圈电机能够在狭小空间内提供定量的位移，使得微波天线与病灶处的距离能够精准可控，实现精准定位的微波热疗。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述支撑体包括多节首尾相连的套筒，所述套筒沿所述反射体的轴线运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，在微波辐射器中利用多节套筒构成支撑体，使得支撑体上下运动的量程得到扩展，能够更加灵活地进行伸缩运动，以满足不同应用场合下精准定位的需要。

结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述微波辐射器阵列还包括音圈电机，所述音圈电机设置在所述反射体上，所述音圈电机用于驱动构成所述支撑体的套筒沿所述反射体的轴线运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置了用于驱动套筒运动的音圈电机，使得设置在支撑体上的微波天线能够根据需要接近病灶处。由于音圈电机能够在狭小空间内提供定量的位移，使得微波天线与病灶处的距离能够精准可控，实现精准定位的微波热疗。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述支撑体的侧壁上沿所述反射体的轴线设置有滑槽，所述微波天线通过与所述滑槽相适配的滑块设置在所述支撑体上。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中的支撑体上设置了滑槽和滑块，使得微波天线能够通过滑槽和滑块在支撑体上自由运动。此外，由于微波天线的运动是以支撑体为依托的，使得微波天线在除运动方向以外的其他方向上，能够在运动状态下仍保持相对稳定，避免震动，增强微波热疗的安全性。

结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，所述微波辐射器阵列还包括音圈电机，所述音圈电机设置在所述反射体上，所述音圈电机用于驱动所述滑块沿所述滑槽运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置了用于驱动滑块运动的音圈电机，使得设置在滑块上的微波天线能够根据需要接近病灶处。由于音圈电机能够在狭小空间内提供定量的位移，使得微波天线与病灶处的距离能够精准可控，实现精准定位的微波热疗。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第九实施方式中，所述微波辐射器阵列还包括双曲面平凸透镜，所述双曲面平凸透镜设置在所述反射体的开口处。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置了双曲面平凸透镜，并利用双曲面平凸透镜对电磁波的会聚作用，能够将弱方向性电磁波聚集为锐方向性的电磁波束，使微波辐射器射出的微波功率密度增加。在肿瘤的微波热疗中，增设透镜的微波辐射器对浅表层肿瘤的治疗具有方向性好、增益大、热效率高等特点，且治疗区域较小，不易损伤肿瘤周围的正常组织。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例中的一种微波辐射器阵列的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中微波辐射器的一种结构示意图；

图3示出了本发明实施例中微波辐射器的另一种结构示意图；

图4示出了本发明实施例中微波辐射器的第三种结构示意图；

图5示出了本发明实施例中微波辐射器的第四种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中的一种微波辐射器阵列，该微波辐射器阵列可以包括：底座5和均匀排布在底座5上的多个微波辐射器4。底座5可以为片状圆环形或片状圆盘形，并且多个微波辐射器4沿圆周方向均匀分布在底座5上，以构成环形阵列；底座5也可以为片状矩形，并且多个微波辐射器4可以分别沿横向和纵向均匀分布在底座5上，以构成矩形阵列；底座5还可以为圆柱体，并且多个微波辐射器4可以分别在底座5的端面和侧面均匀分布以构成立体阵列。图1示出了底座5为圆柱体的情况，由于微波辐射器4分布与底座5的端面和侧面上，使得立体阵列可以同时实现向前的微波辐射，以及周向的微波辐射。在实际应用中，还可以对立体阵列中的各个微波辐射器4进行独立控制，以根据需要或病灶的具体位置及形状，选择性地开启部分微波辐射器4，以进一步提高微波热疗的精准度。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，利用底座将多个微波辐射器相连构成了微波辐射器阵列的整体结构，使得整个微波辐射器阵列可以在外设的牵引装置的作用下抵达被检测物体内部的狭小空间，并接近指定的热疗位置。由于底座可以设置为片状圆环形、片状圆盘形、片状矩形或圆柱形，相应地，微波辐射器可以以不同形状的底座为依托，构成环形阵列、矩形阵列或立体阵列，进而利用多个环形阵列、矩形阵列或立体阵列分别作为基本元素，可以根据病灶的具体形状构建适形的微波辐射器阵列组合，满足适形热疗的要求，实现精准热疗，同时避免对正常组织造成损伤。

可选的，微波辐射器阵列还可以包括：第一接头1、枢设于第一接头1的连接件2以及枢设于连接件2的第二接头3，底座5可以设置在第二接头3的顶部。第二接头3相对连接件2的枢摆方向垂直于连接件2相对第一接头1的枢摆方向。为了实现对枢摆的电动控制，可以在第一接头1内设置第一腔室，并在第一腔室内设置用于驱动连接件2相对第一接头1枢摆的第一摆动音圈电机。同样的，可以在连接件2内设置第二腔室，并在第二腔室内设置用于驱动第二接头3相对连接件2枢摆的第二摆动音圈电机。通过第一接头1、连接件2和第二接头3能够实现底座5的万向转动。为了实现外接的通信线路与微波辐射器4的连接，以方便地实现了信息的传输，可以将连接件2设计为空心结构，以穿过与微波辐射器4相连的通信线路。同样的，底座5上也可以在安装微波辐射器4的对应位置上设置开孔，以穿过与微波辐射器4相连的通信线路。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于设置有两个枢摆方向垂直的接头，使得微波辐射器阵列能够万向转动，满足定向热疗的需要，实现了狭小空间内指定方向的热疗。

图2示出了本发明实施例中微波辐射器4的一种结构示意图，该微波辐射器4可以包括：反射体41和设置在反射体41中心位置上的支撑体42。反射体41为开口逐渐增大的喇叭形对称结构。支撑体42沿反射体41的轴线设置且指向反射体41的开口方向，支撑体42沿反射体41的轴线上下运动，支撑体42上设置有一个或多个微波天线43。

为了方便连接管线，可以在反射体41的中心位置上开设通孔411，并且将支撑体42设计为为空腔结构，以使微波天线43通过设置在支撑体42的空腔与通孔411内的同轴馈线44，相接于同轴接头45。同轴接头45可以与微波固态源相连接，将外接的微波固态源输出的微波信号发送至微波天线，以实现微波热疗。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置有喇叭形的反射体，使得微波天线向外辐射的电磁波能够更为聚拢，有利于电磁波朝向病灶的方向射出，减小电磁波在其他方向上的消耗；由于装载有微波天线的支撑体能够沿反射体的轴线上下运动，使得微波天线能够根据需要接近病灶处，实现精准定位的微波热疗。

为了实现支撑体42沿反射体41的轴线上下运动，可以在微波辐射器4上增设音圈电机46。具体的，音圈电机46可以设置在反射体41上，如图3所示，音圈电机46的输出部461与支撑体42的底部相连接，用于驱动支撑体42沿反射体的轴线运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器中设置了用于驱动支撑体前后运动的音圈电机，使得设置在支撑体上的微波天线能够根据需要接近病灶处。由于音圈电机能够在狭小空间内提供定量的位移，使得微波天线与病灶处的距离能够精准可控，实现精准定位的微波热疗。

图4示出了本发明实施例中第三种微波辐射器4的结构示意图，该微波辐射器4包括图2所示微波辐射器4的各个组件，为避免重复，在此不再赘述。如图4所示，该微波辐射器4中，支撑体42包括多节首尾相连的套筒421，除最底部的套筒外，其余各节套筒421均可沿反射体41的轴线运动。图4所示的微波辐射器还可以包括音圈电机46。具体的，音圈电机46可以设置在反射体41上，音圈电机46的输出部可以与构成支撑体42的各个套筒421相连接，以驱动套筒421沿反射体41的轴线运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，在微波辐射器中利用多节套筒构成支撑体，使得支撑体上下运动的量程得到扩展，能够更加灵活地进行伸缩运动，以满足不同应用场合下精准定位的需要。本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于设置了用于驱动套筒运动的音圈电机，使得设置在支撑体上的微波天线能够根据需要接近病灶处。由于音圈电机能够在狭小空间内提供定量的位移，使得微波天线与病灶处的距离能够精准可控，实现精准定位的微波热疗。

图5示出了本发明实施例中第四种微波辐射器4的结构示意图，该微波辐射器4包括图2所示微波辐射器4的各个组件，为避免重复，在此不再赘述。如图5所示，该微波辐射器4中，支撑体42的侧壁上沿反射体41的轴线设置有滑槽422，微波天线43通过与滑槽422相适配的滑块423设置在支撑体42上。图5所示的微波辐射器4还可以包括音圈电机46。具体的，音圈电机46可以设置在反射体41上，音圈电机46的输出部可以与滑块423相连接，以驱动滑块423沿支撑体42上的滑槽422运动。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器的支撑体上设置了滑槽和滑块，使得微波天线能够通过滑槽和滑块在支撑体上自由运动。此外，由于微波天线的运动是以支撑体为依托的，使得微波天线在除运动方向以外的其他方向上，能够在运动状态下仍保持相对稳定，避免震动，增强微波热疗的安全性。本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器内设置了用于驱动滑块运动的音圈电机，使得设置在滑块上的微波天线能够根据需要接近病灶处。由于音圈电机能够在狭小空间内提供定量的位移，使得微波天线与病灶处的距离能够精准可控，实现精准定位的微波热疗。

图3至图5所示的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器内均设置了音圈电机，能够实现对微波天线前后运动的电动控制，并且整个微波辐射器阵列的体积可以做到很小，适宜体内腔体的微波热疗，例如宫颈、胃肠或食管等部位。

为了使各个微波天线输出的电磁波聚拢，还可以在图5所示的微波辐射器4中增设双曲面平凸透镜48。具体的，双曲面平凸透镜48可以设置在反射体41的开口处，并且双曲面平凸透镜48的平面应当朝向支撑体42，这样可以为支撑体42上的微波天线的前后运动留出更大的空间。同样的，图2至图4所示的微波辐射器4中也可以在相应位置增设双曲面平凸透镜48，以使各个微波天线输出的电磁波聚拢。

本发明实施例提供的微波辐射器阵列，由于在微波辐射器内设置了双曲面平凸透镜，并利用双曲面平凸透镜对电磁波的会聚作用，能够将弱方向性电磁波聚集为锐方向性的电磁波束，使微波辐射器阵列射出的微波功率密度增加。在肿瘤的微波热疗中，增设透镜的微波辐射器阵列对浅表层肿瘤的治疗具有方向性好、增益大、热效率高等特点，且治疗区域较小，不易损伤肿瘤周围的正常组织。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种微波辐射器阵列，其特征在于，包括：

底座和均匀排布在所述底座上的多个微波辐射器；

所述底座为片状圆环形或片状圆盘形，所述多个微波辐射器沿圆周方向均匀分布以构成环形阵列；

或者，

所述底座为片状矩形，所述多个微波辐射器分别沿横向和纵向均匀分布以构成矩形阵列；

或者，

所述底座为圆柱形，所述多个微波辐射器分别在所述底座的端面和侧面均匀分布以构成立体阵列。

2.根据权利要求1所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述微波辐射器阵列还包括：

第一接头、枢设于所述第一接头的连接件，以及枢设于所述连接件的第二接头，所述第二接头相对所述连接件的枢摆方向垂直于所述连接件相对所述第一接头的枢摆方向；

所述第一接头内设有第一腔室，所述第一腔室内设有用于驱动所述连接件相对所述第一接头枢摆的第一摆动音圈电机；

所述连接件内设有第二腔室，所述第二腔室内设有用于驱动所述第二接头相对所述连接件枢摆的第二摆动音圈电机；

所述底座设置在所述第二接头的顶部。

3.根据权利要求1或2所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述微波辐射器包括：反射体和设置在所述反射体中心位置上的支撑体；

所述反射体为开口逐渐增大的喇叭形对称结构；所述支撑体沿所述反射体的轴线设置且指向所述反射体的开口方向，所述支撑体沿所述反射体的轴线上下运动，所述支撑体上设置有一个或多个微波天线。

4.根据权利要求3所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述反射体的中心位置上开设有通孔；所述支撑体为空腔结构；所述微波天线通过设置在所述支撑体的空腔内的同轴馈线相接于同轴接头。

5.根据权利要求4所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述微波辐射器还包括音圈电机，所述音圈电机设置在所述反射体上，所述音圈电机用于驱动所述支撑体沿所述反射体的轴线运动。

6.根据权利要求4所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述支撑体包括多节首尾相连的套筒，所述套筒沿所述反射体的轴线运动。

7.根据权利要求6所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述微波辐射器还包括音圈电机，所述音圈电机设置在所述反射体上，所述音圈电机用于驱动构成所述支撑体的套筒沿所述反射体的轴线运动。

8.根据权利要求4所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述支撑体的侧壁上沿所述反射体的轴线设置有滑槽，所述微波天线通过与所述滑槽相适配的滑块设置在所述支撑体上。

9.根据权利要求8所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述微波辐射器还包括音圈电机，所述音圈电机设置在所述反射体上，所述音圈电机用于驱动所述滑块沿所述滑槽运动。

10.根据权利要求4所述的微波辐射器阵列，其特征在于，所述微波辐射器还包括双曲面平凸透镜，所述双曲面平凸透镜设置在所述反射体的开口处。