CN1917130A - 医用磁控管多路输出微波源及微波治疗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用磁控管多路输出微波源及微波治疗机，包括有套装在天线激励输出型磁控管激励器【12】上的多路稳定输出耦合腔体，所述耦合腔内多路电耦合器【13】或磁耦合器【14】与微波输出稳定装置【15】连接，固定安装在耦合腔的侧壁或上盖上，所述多路耦合器从磁控管耦合得微波能经微波稳定装置【15】输出，构成医用磁控管微波源多路输出。本发明能使多路微波输出稳定，并可控制磁控管受外界影响而产生的热漂移，防止微波能的泄漏。

Description

医用磁控管多路输出微波源及微波治疗机

技术领域

本发明涉及微波磁控管和微波治疗设备技术领域，特别是涉及一种具有多路微波能输出的医用磁控管微波源和微波治疗机。

背景技术

中国专利申请案ZL93120909.9《具有多路输出的医用微波磁控管和微波治疗设备》，它的技术方案是：在天线激励输出型磁控管的激励器上加装同轴输出的耦合腔，耦合腔采用多路同轴设计，形成了医用微波磁控管的多路输出，解决了由单一的微波源同时向多个微波施加器施加微波能开展临床治疗的技术难题，从而满足了临床医学对多路输出的第一步需求。

近年来中医针灸临床依据传统中医学理论，采用微波新技术，向人体多穴位同时施加微波能达到临床针灸治疗的目的，收到良好临床疗效。这里，不同患者，不同疾患，临床治疗需施加微波的穴位个数不同，希望微波输出功率稳定，特别是多路输出的微波施加器，在治疗过程中其中任一施加器的工作状态变化不能对其他路微波造成影响，像这样一些问题专利ZL93120909.9技术就显得有些力不从心。多路输出的微波施加器，当一路工作状态变化，比如说临时取下，对于微波源来说，相当于这路负载状况发生变化，这变化会引起这路传输的微波能发生反射，直接影响微波源正常工作，使得耦合腔其他路输出亦随之而变，这是临床治疗最不希望见到的。另外磁控管工作各种环境因素都会影响到磁控管工作稳定，比如说市电供电电压波动，磁控管本身工作环境，散热状况好坏，温度高低，磁控管本身的热漂移都会导致磁控管工作不稳，直接影响临床疗效。另外在加工生产多路输出微波治疗机时希望尽量减小耦合腔与磁控管上盖结合部位的微波漏能，这是微波治疗机要求最严格的技术性能指标。

发明内容

针对上述现有技术存在缺欠，本发明希望通过对医用磁控管多路输出微波源的创新，多路输出的微波治疗机有更稳定性能，临床治疗有更好的临床疗效，本发明是通过下述技术方案予以实现的：

本发明设计的新型多路输出的医用磁控管微波源，包括有套装在天线激励输出型磁控管激励器上的多路稳定输出耦合腔体，及在磁控管管芯上套装的磁场控制线圈。耦合腔内多路电耦合器或磁耦合器与微波输出稳定装置连接，并被固定安装在耦合腔的侧壁或上盖上，所述多路耦合器从磁控管耦合得微波能经微波稳定装置输出，构成医用磁控管微波源多路输出。

上述新型多路输出的医用磁控管微波源涉及的微波输出稳定装置的结构，包括有一个铜壳体，内装有两块圆盘形铁氧体，夹在两块圆盘形铁氧体之间还有Y形带线三通，这三通分别与三端口同轴支撑的内导体连接，同轴外导体与铜壳体连接，在铁氧体圆盘外侧位置的铜壳体外侧装有永久磁铁，其磁场方向与铁氧体圆盘平面垂直，在Y形微带线三通的工作平面磁场强度大于100高斯。

前述新型多路输出的医用磁控管微波源涉及的微波输出稳定装置还可应用另一方案加工制作，它由两路微波传输线组成，主传输线通过两端同轴连接支撑在一个金属壳内，辅助耦合传输线被固定在主传输线一侧旁，其长度为微波工作波长的四分之一、约30mm，辅助传输线一端经同轴连接引出金属壳体，另一端接匹配负载。

前述新型多路输出的医用磁控管微波源，套装在天线激励输出型磁控管激励器上的耦合腔体的底盖设计得呈环形，具有同轴向外的圆形凸起，与天线激励输出型磁控管的上盖板圆槽金属网相配。在微波磁控管输出路数少，耦合腔底盖尺寸也小，这时，微波场相对较弱，微波漏能相对也小，在这种情况下也可不设该底盖，磁控管耦合腔内径30～240mm，腔体内高度为35～90mm，由于微波输出稳定装置采用，抑制了各路输出的相互影响，根据临床需求在耦合腔体上盖和侧壁上最多可设置微波输出稳定装置32个，即有32路微波输出，这是在现有技术中无法实现的。

前述新型多路输出的医用磁控管微波源，还在天线激励输出型磁控管管芯谐振腔一端位置套有电磁控制线圈，或在磁控管管芯谐振腔装散热片部位装有电磁控制线圈。或在磁控管管芯的谐振腔一端位置和磁控管谐振腔装散热片部位同时装有电磁控制线圈。在磁控管管芯谐振腔一端处安装的电磁控制线圈匝数为1000～6000匝，在磁控管管芯谐振腔散热片部位安装的电磁控制线圈是多个，其总匝数为1000～6000匝。

本发明设计的多路输出微波治疗机，使用上述新型多路输出的医用磁控管微波源，包括有套装在天线激励输出型磁控管激励器上的多路稳定输出耦合腔体，该耦合腔内多路电耦合器或磁耦合器与微波输出稳定装置连接，固定安装在耦合腔的侧壁或上盖上，所述多路耦合器从磁控管耦合得微波能经微波稳定装置输出，构成医用磁控管微波源多路输出。

上述新型多路输出微波治疗机涉及的微波输出稳定装置，其结构有一个铜壳体，内装有两块圆盘形铁氧体，夹在两块圆盘形铁氧体之间的Y形带线三通，分别与三端口同轴支撑的内导体连接，同轴外导体与铜壳体连接，在铁氧体圆盘外侧位置的铜壳体外侧装有磁铁，其磁场方向与铁氧体圆盘平面垂直，在Y形微带线三通的工作平面磁场强度大于100高斯。

上述新型多路输出微波治疗机涉及的微波输出稳定装置还有第二种方案，是由两路微波传输线组成，主传输线通过两端同轴连接支撑在一个金属壳内，辅助耦合传输线被固定在主传输线一侧旁，其长度为微波工作波长的四分之一、约30mm，辅助传输线一端经同轴连接引出金属壳体，另一端接匹配负载。

上述新型多路输出微波治疗机涉及的磁控管耦合腔体的底盖呈环形，具有同轴向外的圆形凸起，与天线激励输出型磁控管的上盖板圆槽金属网相配，在微波磁控管输出路数少，耦合腔底盖尺寸小时，也可不设底盖，磁控管耦合腔内径30～240mm，腔体内高度为35～90mm，在耦合腔体上盖和侧壁上最多可设置微波输出稳定装置32个。

上述新型多路输出微波治疗机涉及的磁控管微波源在管芯谐振腔一端位置套有电磁控制线圈，或在磁控管管芯谐振腔装散热片部位装有电磁控制线圈；或在磁控管管芯的谐振腔一端位置和磁控管谐振腔装散热片部位同时装有电磁控制线圈，在磁控管管芯谐振腔一端处安装的电磁控制线圈匝数为1000～6000匝，在磁控管管芯谐振腔散热片部位安装的电磁控制线圈是多个，其总匝数为1000～6000匝。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.由于磁控管耦合腔加装了微波稳定装置，多路电耦合器或磁耦合器耦合得微波能经微波稳定装置输出，解决了各路输出之间相互影响的问题，这项重大技术突破，首先推动临床治疗进展，现有技术由于各路之间相互影响造成微波输出的不稳，直接影响临床治疗的使用。另外微波输出路数越多，制造加工微波治疗机时调整起来困难越大，所以微波输出路数被制约，尽管临床需求也不可能路数太多。现根据临床医学的需求，本发明将输出路数最多可提高到32个，比以往路数少的还好调整，这样可降低微波治疗机生产加工成本，有利于微波治疗机的推广应用。

2.电磁控制线圈的采用，提高了磁控管和整机的稳定性能，好的临床疗效，来自技术性能的稳定可靠。

3.微波漏能是微波治疗机行业强制性技术指标要求之一。耦合腔底盖同轴向外圆形突起设计，确保底盖与磁控管上盖良好接触，大大减小在这地方微波能的泄漏，提高整机技术性能指标。

附图说明

图1是医用磁控管多路输出微波源结构示意图；

图2是铁氧体稳定装置结构示意图(图1B-B剖面视图)；

图3是医用磁控管多路输出微波源另一种技术方案结构示意图；

图4定向耦合稳定装置结构示意图(图3A-A剖面视图)。

附图标记：1.上盖 2.连接锁母 3.底盖 4.铜壳体 5.圆盘形铁氧体 6.Y形微带线三通 7.内导体 8.外导体 9.磁铁 10.电磁控制线圈 11.电磁控制线圈 12.磁控管激励器13.电耦合器 14.磁耦合器 15.微波稳定装置 16.微波传输线主线 17.微波传输线辅助耦合传输线 18.辅助传输线输出端 19.匹配负载 20.金属壳体 21.磁控管上盖板 22圆槽金属网

具体实施方式

本发明所提出的医用磁控管多路输出微波源和微波治疗机其实施方式是：将多路输出耦合腔体扣装在天线激励输出型磁控管激励器12上(见图1图3所示)，耦合腔多路电耦合器13或磁耦合器14与微波输出稳定装置15装配连接(见图2图4)从耦合腔的上盖或侧壁装配孔插入耦合腔内，并用锁母将其锁住(如图1图3所示)。该稳定装置有两种方案制成。图2所示装置由微波铁氧体器件制成，它有一个铜壳体4，内装有两块圆盘形铁氧体5，夹在这两块圆盘形铁氧体之间的有一个Y形带线三通6，这三通分别与三端口同轴支撑的内导体7连接，同轴外导体8与铜壳体4连接，在铁氧体圆盘外侧位置的铜壳体4外侧还装有永久磁铁9，为铁氧体提供必备的恒定磁场条件，该恒定磁场方向与铁氧体圆盘平面垂直。要求在Y形微带三通6的工作平面磁场强度大于100高斯。由于微波稳定装置是由微波铁氧体器件加工而成，所以称之为铁氧体稳定装置，它的结构是一个微带Y形三通夹在两块铁氧体圆盘间，铁氧体圆盘加特定恒定磁场后，根据磁化铁氧体的非互易散射特性，在这种对称非互易结构上，微波由一个端口输入，只能顺行在下一个端口输出，这样，我们将铁氧体稳定装置任一端口连接耦合腔电耦合器或磁耦合器的微波输出端，铁氧体稳定装置下一个端口接微波施加器，余下的第三个端口接匹配负载，即可解决当这路微波施加器工作状态发生变化时，引起的反射对其他路微波输出造成的影响。这是因为这路施加器工作状态的变化(即微波负载变化)，引起的反射波在铁氧体微波稳定装置中只能向下一个端口传输，而在这个端口装接的是匹配负载，将反射波全部吸收，这样反射波就无法传输回磁控管耦合腔，当然它也就无法对其他路输出造成影响了。

微波稳定装置本发明还提出了第二种方案，这是由两路微波传输线组成(见图4所示)，称之为定向耦合稳定装置。主传输线16通过两端同轴连接支撑在一个金属壳20内，辅助传输线又称耦合传输线17被固定在主传输线一侧旁，传输线长度为微波工作波长的四分之一、约30mm，辅助传输线一端18经同轴连接引出金属壳体，另一端接匹配负载19。主传输线16左端(见图4)与磁控管耦合腔电耦合器或磁耦合器相接，主传输线16右端与微波施加器相连，根据微波传输线理论，由耦合腔电耦合器或磁耦合器获得的微波能，(在施加器工作正常情况下)经主传输线传输时，定向耦合稳定装置同轴输出端口18无微波输出，在微波施加器工作状态发生变化时引起微波反射，这时主传输线右端端口有反射波输入，这时反射波在定向耦合稳定装置同轴输出端口18有微波信号输出，微波治疗机控制系统将此微波作处理所得信息用于磁控管微波源的控制，以平衡由于此路施加器工作状态的变化引起其他路微波输出的波动。

为改善微波漏能性能，前述磁控管耦合腔工作在较大功率微波输出时，耦合腔要设置底盖，所述底盖同轴向外的一侧设置有圆形凸起，该凸起与天线激励型磁控管的上盖板圆槽金属网相契和，当磁控管微波输出路数少，微波场强较弱，微波漏能相对小，也可考虑不设置该底盖。

中医临床医学对微波输出路数的需求经常是10路以上，微波针灸临床治疗需10个穴位以上场合就很多，原中国专利案ZL93120909.9《具有多路输出的医用微波磁控管和微波治疗设备》只能最多满足8个穴位治疗的需求，无法实现更多路数的障碍是各路输出的相互影响，制成8路输出的微波源在调整技术上已十分困难，因为调整这路输出时前面调整好的那路微波输出又随之而变了，本发明案解决了具有多路输出的磁控管微波源各路输出微波能的相互影响问题。所以本发明技术根据临床的需求将输出路数最多可扩充到32路，这32路微波输出的微波源调整比前述专利案输出路数少的还容易调整。

微波输出的不稳定还有来自外界因素，工作环境的变化等。比如说市电供电电压的波动，磁控管工作环境、散热状态的好坏，磁控管本身工作时由于磁控管阳极被电子轰击导致发热，必产生微波输出的热漂移，这些都导致微波源输出的不稳，直接影响临床疗效。为此本发明通过对多路医用磁控管控制技术的创新，使多路输出的微波治疗机有更好的临床疗效。具体的实施方式是在微波源医用磁控管管芯的谐振腔一端位置还装有电磁控制线圈10，或磁控管管芯谐振腔装散热片部位装有电磁控制线圈11；或在磁控管管芯谐振腔一端位置和磁控管管芯谐振腔装散热片部位同时装有电磁控制线圈10和电磁控制线圈11。例如在市电电源波动供电电压增加时，磁控管输出功率必增加。由于磁控管工作时，电子轰击磁控管阳极造成温度升高，亦造成微波输出加大，这些都反映在磁控管阳极电流加大，本发明把上述电磁控制线圈接入阳极电路，这增大的阳极电流流经电磁控制线圈形成磁场，导致磁控管磁场的增加，根据磁控管工作原理，这增强的磁场，导致磁控管输出功率减小。反之，当电源波动微波输出功率减小时，磁控管阳极电路电流减小，接入阳极的电磁控制线圈电流减小，导致磁控管磁场减小，最后导致磁控管输出功率增加。所以电磁控制线圈在这起到输出功率自动控制作用，达到微波治疗机输出稳定目的。在磁控管谐振腔一端处的电磁控制线圈，根据由各因素引起输出功率波动需调整的范围，线圈匝数为1000～6000匝，在磁控管管芯谐振腔装散热片部位安装的电磁控制线圈，因所使用磁控管型号各异，线圈个数亦不相同，根据微波治疗机需调整漂移的范围，线圈总匝数为1000～6000匝。

微波治疗机由于克服了各路输出之间的相互影响，微波输出路数最多可增加到32路，磁控管耦合腔大小、形状亦随之而变，根据输出路数多少的需求，耦合腔内径在30～240mm范围，腔体内高度为35～90mm范围。例如，微波治疗机设计为四路输出时，内径可考虑设计为45mm，腔高度为38mm。微波治疗机在16路输出时内径150mm，腔高度50mm，等等。

Claims (10)

1.一种医用磁控管多路输出微波源，包括有套装在天线激励输出型磁控管激励器【12】上的多路稳定输出耦合腔体，其特征是，耦合腔内多路电耦合器【13】或磁耦合器【14】与微波输出稳定装置【15】连接，固定安装在耦合腔的侧壁或上盖上，所述多路耦合器从磁控管耦合得微波能经微波稳定装置【15】输出，构成医用磁控管微波源多路输出。

2.如权利要求1所述医用磁控管多路输出微波源，其特征是：所述微波输出稳定装置有一个铜壳体【4】，内装有两块圆盘形铁氧体【5】，夹在两块圆盘形铁氧体【5】之间的Y形带线三通【6】，分别与三端口同轴支撑的内导体【7】连接，同轴外导体【8】与铜壳体【4】连接，在铁氧体圆盘外侧位置的铜壳体【4】外侧装有磁铁【9】，其磁场方向与铁氧体圆盘平面垂直，在Y形微带线三通【6】的工作平面磁场强度大于100高斯。

3.如权利要求1所述医用磁控管多路输出微波源，其特征是：所述微波输出稳定装置由两路微波传输线组成，主传输线【16】通过两端同轴连接支撑在一个金属壳【20】内，辅助耦合传输线【17】被固定在主传输线一侧旁，其长度为微波工作波长的四分之一，辅助传输线一端经同轴连接【18】引出金属壳体，另一端接匹配负载【19】。

4.如权利要求1所述医用磁控管多路输出微波源，其特征是：所述磁控管耦合腔体的底盖【3】呈环形，具有同轴向外的圆形凸起，与天线激励输出型磁控管的上盖板【21】圆槽金属网【22】相配，磁控管耦合腔内径30～240mm，腔体内高度为35～90mm，在耦合腔体上盖和侧壁上最多可设置微波输出稳定装置32个。

5.如权利要求1所述医用磁控管多路输出微波源，其特征是：所述磁控管管芯谐振腔一端位置套有电磁控制线圈【10】，或在磁控管管芯谐振腔装散热片部位装有电磁控制线圈【11】；或在磁控管管芯的谐振腔一端位置和磁控管谐振腔装散热片部位同时装有电磁控制线圈【10】和电磁控制线圈【11】，在磁控管管芯谐振腔一端处安装的电磁控制线圈匝数为1000～6000匝，在磁控管管芯谐振腔散热片部位安装的电磁控制线圈是多个，其总匝数为1000～6000匝。

6.一种多路输出微波治疗机，使用上述医用磁控管多路输出微波源，包括有套装在天线激励输出型磁控管激励器【12】上的多路稳定输出耦合腔体，其特征是，该耦合腔内多路电耦合器【13】或磁耦合器【14】与微波输出稳定装置【15】连接，固定安装在耦合腔的侧壁或上盖上，所述多路耦合器从磁控管耦合得微波能经微波稳定装置【15】输出，构成医用磁控管微波源多路输出。

7.如权利要求6所述多路输出微波治疗机，其特征是：所述微波输出稳定装置有一个铜壳体【4】，内装有两块圆盘形铁氧体【5】，夹在两块圆盘形铁氧体【5】之间的Y形带线三通【6】，分别与三端口同轴支撑的内导体【7】连接，同轴外导体【8】与铜壳体【4】连接，在铁氧体圆盘外侧位置的铜壳体【4】外侧装有磁铁【9】，其磁场方向与铁氧体圆盘平面垂直，在Y形微带线三通【6】的工作平面磁场强度大于100高斯。

8.如权利要求6所述多路输出微波治疗机，其特征是：所述微波输出稳定装置由两路微波传输线组成，主传输线【16】通过两端同轴连接支撑在一个金属壳【20】内，辅助耦合传输线【17】被固定在主传输线一侧旁，其长度为微波工作波长的四分之一，辅助传输线一端经同轴连接【18】引出金属壳体，另一端接匹配负载【19】。

9.如权利要求6所述多路输出微波治疗机，其特征是：所述磁控管耦合腔体的底盖【3】呈环形，具有同轴向外的圆形凸起，与天线激励输出型磁控管的上盖板【21】圆槽金属网【22】相配，磁控管耦合腔内径30～240mm，腔体内高度为35～90mm，在耦合腔体上盖和侧壁上最多可设置微波输出稳定装置32个。

10.如权利要求6所述多路输出微波治疗机，其特征是：所述磁控管管芯谐振腔一端位置套有电磁控制线圈【10】，或在磁控管管芯谐振腔装散热片部位装有电磁控制线圈【11】；或在磁控管管芯的谐振腔一端位置和磁控管谐振腔装散热片部位同时装有电磁控制线圈【10】和电磁控制线圈【11】，在磁控管管芯谐振腔一端处安装的电磁控制线圈匝数为1000～6000匝，在磁控管管芯谐振腔散热片部位安装的电磁控制线圈是多个，其总匝数为1000～6000匝。

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