RU2306099C2 - Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions) - Google Patents

Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2306099C2
RU2306099C2 RU2005133624/14A RU2005133624A RU2306099C2 RU 2306099 C2 RU2306099 C2 RU 2306099C2 RU 2005133624/14 A RU2005133624/14 A RU 2005133624/14A RU 2005133624 A RU2005133624 A RU 2005133624A RU 2306099 C2 RU2306099 C2 RU 2306099C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
dielectric
internal
applicator
antenna
Prior art date
Application number
RU2005133624/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005133624A (en
Inventor
Сергей Георгиевич Веснин (RU)
Сергей Георгиевич Веснин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС"
Priority to RU2005133624/14A priority Critical patent/RU2306099C2/en
Publication of RU2005133624A publication Critical patent/RU2005133624A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2306099C2 publication Critical patent/RU2306099C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: medicine; medical equipment.
SUBSTANCE: method relates to radio thermography based upon non-invasive reveal of temperature anomalies of internal tissues of biological object due to measuring of intensity of their own electromagnet radiation. Aerial-applicator has section of waveguide, closed at one, which waveguide is partially or totally filled with dielectric material and dielectric plate disposed at opposite open end of waveguide's section; dielectric plate communicates with biological object. There is space between dielectric plate and dielectric matter, which fills waveguide in. Space is filled with air or another dielectric material with low heat conductance and low electric permeability. Electromagnet wave excitation system is disposed in waveguide between closed end of waveguide and dielectric and it is connected with input part of radiometer. According to other version, aerial-applicator has section of internal waveguide, partially or totally filled with dielectric material, and section of external waveguide disposed from outside section of internal waveguide. Space between sections of internal and external waveguides is partially or totally filled with dielectric material. Sections of internal and external waveguides are closed at one ends; opposite open end of internal and external waveguides is brought in contact with biological object. Aerial -applicator may additionally have matching member disposed at open end of waveguide; matching member is applied onto dielectric material by means of metallization. Temperatures can be measured in rooms without special screening.
EFFECT: improved efficient deepness of measurement of internal temperature; reduced effect of aerial's temperature onto results of measurement.
14 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники, а именно к методу радиотермографии, основанному на неинвазивном выявлении температурных аномалий внутренних тканей биологических объектов путем измерения интенсивности их собственного электромагнитного излучения. Изобретение может быть использовано в диагностических комплексах для ранней диагностики онкологических заболеваний и других патологий внутренних органов, в частности, для ранней диагностики рака молочной железы.The invention relates to the field of medicine and medical technology, in particular to a method of radiothermography, based on the non-invasive detection of temperature anomalies of the internal tissues of biological objects by measuring the intensity of their own electromagnetic radiation. The invention can be used in diagnostic complexes for the early diagnosis of cancer and other pathologies of internal organs, in particular, for the early diagnosis of breast cancer.

Уровень техникиState of the art

В последние несколько десятилетий многие научные школы успешно развивали метод радиотермографии, позволяющий неинвазивно выявлять температурные аномалии внутренних тканей человека путем измерении в СВЧ-диапазоне их собственного теплового излучения.In the past few decades, many scientific schools have successfully developed the method of radiothermography, which allows non-invasively detecting temperature anomalies of human internal tissues by measuring their own thermal radiation in the microwave range.

Известно, что интенсивность электромагнитного излучения тканей в этом диапазоне частот пропорциональна их температуре. Учитывая, что ткани человека в этом диапазоне относительно прозрачны, измеряя их электромагнитное излучение, можно выявлять тепловые изменения на глубине нескольких сантиметров.It is known that the intensity of electromagnetic radiation of tissues in this frequency range is proportional to their temperature. Given that human tissues in this range are relatively transparent, measuring their electromagnetic radiation, it is possible to detect thermal changes at a depth of several centimeters.

Современные диагностические комплексы, оснащенные компьютером, обычно включают в себя измеритель внутренних температур, измеритель температуры кожи, средства визуализации, обработки и оценки полученной информации. Визуализация поля температур, где каждая температура отражается на экране монитора своим определенным цветом, позволяет хорошо различать температурные аномалии, которые могут соответствовать участкам с патологией, в частности злокачественным новообразованиям (Бурдина Л.М. и др. Радиотермометрия в алгоритме комплексного обследования молочных желез, Современная онкология, том 6, № 1, 2005 г.).Modern diagnostic systems equipped with a computer usually include an internal temperature meter, a skin temperature meter, and visualization, processing, and evaluation tools for the information received. Visualization of the temperature field, where each temperature is reflected on the monitor screen with its specific color, allows you to clearly distinguish between temperature anomalies that may correspond to areas with pathology, in particular malignant neoplasms (Burdina L.M. et al. Radiothermometry in the algorithm for complex examination of the mammary glands, Sovremennaya Oncology, Volume 6, No. 1, 2005).

Очевидно, что интенсивность принимаемого сигнала зависит от диапазона рабочих частот, свойств среды, в которой производится измерение, размера теплового источника, глубины его расположения и, в значительной мере, от антенны-аппликатора, используемой для приема собственного электромагнитного излучения биологической ткани.Obviously, the intensity of the received signal depends on the range of operating frequencies, the properties of the medium in which the measurement is made, the size of the heat source, the depth of its location and, to a large extent, on the applicator antenna used to receive its own electromagnetic radiation from biological tissue.

Для измерения температуры внутренних тканей биологических объектов в известных системах радиотермометрии применяются различные типы антенн-аппликаторов. Широко используются вибраторные антенны, у которых вибраторы изготовлены из тонкой пружинной проволоки (Рахлин В.Л., Алова Г.Е. «Радиотермометрия в диагностике патологии молочных желез, гениталий, предстательной железы и позвоночника». Препринт № 253, Горький, 1988, НИРФИ, 1988, с.52).To measure the temperature of the internal tissues of biological objects in known radiothermometry systems, various types of antenna applicators are used. Vibrator antennas are widely used, in which the vibrators are made of a thin spring wire (Rakhlin V.L., Alova G.E. “Radiometry in the diagnosis of pathology of the mammary glands, genitals, prostate gland and spine.” Preprint No. 253, Gorky, 1988, NIRFI 1988, p. 52).

Подобные антенны могут быть снабжены проводящими штырями, контактирующими с кожей человека (патент РФ № 2049424 на Устройство для приема собственного радиотеплового излучения тела человека, опубл. 10.12.1995 г.).Such antennas can be equipped with conductive pins in contact with human skin (RF patent No. 2049424 for a device for receiving its own thermal radiation from the human body, publ. 10.12.1995).

Такие антенны имеют хорошее согласование в широком диапазоне частот, хорошо прилегают к телу, просты в изготовлении и, главное, они почти не влияют на температуру кожи пациента в процессе измерения. К сожалению, подобные антенны обладают низкой помехозащищенностью и высоким уровнем поглощения электромагнитного поля в коже.Such antennas have good agreement in a wide range of frequencies, are well adjacent to the body, easy to manufacture and, most importantly, they almost do not affect the patient’s skin temperature during the measurement process. Unfortunately, such antennas have low noise immunity and a high level of absorption of the electromagnetic field in the skin.

Аналогичный недостаток имеют микрополосковые кольцевые антенны, используемые в гипертермии. (Bahl I.J., Stuchly S.S., Stuchly M.A. «A New Microstrip Radiator for Medical Applications», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-28, No.12, Dec. 1980).The microstrip ring antennas used in hyperthermia have a similar disadvantage. (Bahl I.J., Stuchly S.S., Stuchly M.A. “A New Microstrip Radiator for Medical Applications”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-28, No.12, Dec. 1980).

Для диагностики заболеваний молочных желез в диапазоне 1 ГГц с успехом используется микрополосковая антенна, у которой диэлектрическое основание, на которое нанесена топология излучателя, помещено в цилиндрический экран (заявка PCT WO 2004/080298, опубликованная 23.09.2004). Как правило, в качестве диэлектрического основания используется материал с высоким значением диэлектрической проницаемости, малыми потерями и низкой теплопроводностью. В этом случае антенна не оказывает сильного влияния на температуру кожи. Наличие экрана позволяет снизить уровень обратного излучения.To diagnose breast diseases in the 1 GHz band, a microstrip antenna is successfully used, in which the dielectric base, on which the emitter topology is applied, is placed in a cylindrical screen (PCT application WO 2004/080298, published on September 23, 2004). As a rule, a material with a high dielectric constant, low losses and low thermal conductivity is used as the dielectric base. In this case, the antenna does not have a strong effect on skin temperature. Existence of the screen allows to reduce the level of back radiation.

Однако использование подобных антенн в диапазоне частот выше 3 ГГц затруднено ввиду сильного поглощения электромагнитной энергии в коже и, соответственно, низкой глубины измерения.However, the use of such antennas in the frequency range above 3 GHz is difficult due to the strong absorption of electromagnetic energy in the skin and, accordingly, low measurement depth.

Наиболее широко в радиотермографии используются контактные волноводные антенны-аппликаторы в виде прямоугольного волновода открытого с одного конца, контактирующего с пациентом. Волновод заполняют диэлектриком с высоким значением диэлектрической проницаемости (A.H. Barrett & Ph. C. Myers, "Subcutaneous Temperature: A method of Noninvasive Sensing", Science, Nov. 14, 1975, vol. 190, pp. 669-671).The most widely used in radiothermography are contact waveguide applicators in the form of a rectangular waveguide open at one end in contact with the patient. The waveguide is filled with a dielectric with a high dielectric constant (A.H. Barrett & Ph. C. Myers, "Subcutaneous Temperature: A method of Noninvasive Sensing", Science, Nov. 14, 1975, vol. 190, pp. 669-671).

В способе обнаружения опухолей молочной железы по патенту США № 5779635 (K. Carr) используется матрица из нескольких антенн, включающих систему приема электромагнитного излучения, размещенную в частично заполненном диэлектриком прямоугольном волноводе, имеющем один закрытый конец и другой, открытый, обращенный к пациенту конец.The US Patent No. 5779635 (K. Carr) method for detecting breast tumors uses a matrix of several antennas including an electromagnetic radiation receiving system located in a rectangular waveguide partially filled with a dielectric, having one closed end and another open end facing the patient.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является антенна для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей, имеющая открытый с одного конца прямоугольный волновод, заполненный диэлектриком, и размещенную в волноводе систему возбуждения электромагнитных волн, соединенную с входной частью радиотермометра (J. W. Hand, G.M. J. Van Leeuwen, S. Mizushina, J.B. Van de Kamer, K. Maruyama, T. Sugiura, D.V. Azzopardi, A.D. Edwards, "Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling, Phys Med. Biol. (2001), рр. 1885-1903).The closest analogue of the claimed invention is an antenna for non-invasively measuring the temperature of internal tissues, having a rectangular waveguide filled with a dielectric open at one end and having an electromagnetic wave excitation system in the waveguide connected to the input of the radiometer (JW Hand, GMJ Van Leeuwen, S. Mizushina , JB Van de Kamer, K. Maruyama, T. Sugiura, DV Azzopardi, AD Edwards, "Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modeling, Phys Med. Biol. (2001), pp. 1885 -1903).

Подобные волноводные антенны весьма просты и при этом имеют хорошие электрические параметры: высокий уровень согласования в широком диапазоне частот и малые потери.Such waveguide antennas are very simple and at the same time have good electrical parameters: a high level of matching in a wide frequency range and low losses.

К недостаткам этих антенн следует отнести плохую помехозащищенность, что затрудняет их использование без специального экранирования помещения, а также сильное влияние температуры антенны на температуру кожи и, в конечном счете, на результаты измерения, и, в ряде случаев, недостаточную глубину измерений. Использование больших волноводных фланцев несколько исправляет ситуацию с защитой от помех, но увеличивает габариты антенны, что во многих случаях недопустимо. Сильное влияние температуры антенны на температуру кожи приводит к тому, что волноводная антенна, перед измерениями имеющая температуру окружающей среды, охлаждает кожу пациента во время обследования и, в конечном счете, снижает измеряемую температуру. Для устранения этого недостатка антенну-аппликатор иногда подогревают до температуры кожи пациента, но это усложняет конструкцию аппликатора и, в общем случае, не решает задачу, поскольку температура кожи у всех пациентов разная.The disadvantages of these antennas include poor noise immunity, which complicates their use without special shielding of the room, as well as the strong influence of the antenna temperature on skin temperature and, ultimately, on the measurement results, and, in some cases, insufficient measurement depth. The use of large waveguide flanges somewhat corrects the situation with interference protection, but increases the dimensions of the antenna, which in many cases is unacceptable. The strong influence of the antenna temperature on the skin temperature leads to the fact that the waveguide antenna, which has an ambient temperature before measurements, cools the patient's skin during the examination and, ultimately, reduces the measured temperature. To eliminate this drawback, the applicator antenna is sometimes heated to the patient’s skin temperature, but this complicates the design of the applicator and, in general, does not solve the problem, since the skin temperature in all patients is different.

К. Carr в своем патенте, посвященном выявлению рака молочной железы с помощью радиотермографии (патент США № 5779635), для снижения теплового контакта между кожей пациента и антенной предлагает использовать тонкую бумажную прокладку, которую перед измерением необходимо положить на тело пациента. Это не всегда удобно, т.к. в процессе диагностики важно, чтобы молочные железы были открыты и охлаждались окружающим воздухом. При наличии салфетки естественная вентиляция кожи снижается, в результате охлаждение молочных желез осуществляется недостаточно эффективно.K. Carr, in his patent for detecting breast cancer using radiothermography (US Pat. No. 5779635), proposes using a thin paper pad that must be placed on the patient’s body before measurement to reduce thermal contact between the patient’s skin and antenna. This is not always convenient, because during the diagnosis process, it is important that the mammary glands are open and cooled by the surrounding air. In the presence of a wipe, natural ventilation of the skin is reduced, as a result, cooling of the mammary glands is not effective enough.

Для увеличения глубины измерения обычно рекомендуется увеличивать размер волновода. С одной стороны, это не всегда допустимо, поскольку при проведении измерений необходимо обеспечить хороший контакт открытого конца волновода с биообъектом, во многих случаях имеющим поверхность сложной формы. С другой стороны, увеличение размера прямоугольного волновода ограничено появлением высших типов волн в прямоугольном волноводе.To increase the depth of measurement, it is usually recommended to increase the size of the waveguide. On the one hand, this is not always permissible, since during measurements it is necessary to ensure good contact of the open end of the waveguide with a biological object, in many cases having a surface of complex shape. On the other hand, an increase in the size of a rectangular waveguide is limited by the appearance of higher types of waves in a rectangular waveguide.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является усовершенствование антенны для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей, увеличение эффективной глубины измерения антенны-аппликатора за счет снижения доли мощности, принимаемой из кожных слоев пациента, повышение помехозащищенности антенны и уменьшение влияние температуры антенны на результаты измерений.The objective of the invention is to improve the antenna for non-invasive measurement of the temperature of internal tissues, increase the effective depth of measurement of the antenna applicator by reducing the fraction of power received from the skin layers of the patient, increase the noise immunity of the antenna and reduce the influence of the temperature of the antenna on the measurement results.

Один аспект заявленного изобретения касается варианта устройства антенны-аппликатора для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей биологического объекта, включающей закрытый с одного конца отрезок волновода, частично или полностью заполненный диэлектриком,One aspect of the claimed invention relates to an embodiment of an applicator antenna device for non-invasively measuring the temperature of the internal tissues of a biological object, including a section of a waveguide closed at one end, partially or completely filled with a dielectric,

диэлектрическую пластину, расположенную на противоположном открытом конце отрезка волновода, контактирующую с биологическим объектом, причем между диэлектрической пластиной и диэлектриком, заполняющим волновод, имеется зазор, заполненный воздухом или другим диэлектрическим материалом с низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью,a dielectric plate located on the opposite open end of the length of the waveguide in contact with the biological object, and between the dielectric plate and the dielectric filling the waveguide, there is a gap filled with air or other dielectric material with low thermal conductivity and low dielectric constant,

систему возбуждения электромагнитных волн, расположенную в волноводе между закрытым концом волновода и диэлектриком, соединенную с входной частью радиотермометра.an electromagnetic wave excitation system located in the waveguide between the closed end of the waveguide and the dielectric, connected to the input part of the radiothermometer.

Антенна-аппликатор может содержать один или несколько отрезков волновода, каждый из которых частично или полностью заполнен диэлектриком, последовательно соединенных друг с другом, имеющих разное поперечное сечение. Волновод или один или несколько из его последовательно соединенных отрезков могут быть круглым волноводом.The applicator antenna may contain one or more segments of the waveguide, each of which is partially or completely filled with a dielectric, connected in series with each other, having a different cross section. The waveguide or one or more of its series-connected segments can be a circular waveguide.

Система возбуждения электромагнитных волн может быть соединена с входной частью радиотермометра коаксиальным кабелем, причем внешний проводник коаксиального кабеля может быть короткозамкнуто соединен с боковой стенкой или с закрытым концом волновода.The electromagnetic wave excitation system can be connected to the input of the thermometer with a coaxial cable, the external conductor of the coaxial cable can be short-circuited to the side wall or to the closed end of the waveguide.

Волновод может содержать один или несколько последовательно соединенных отрезков внутреннего волновода и дополнительно расположенные снаружи от внутреннего волновода один или нескольких отрезков внешнего волновода.The waveguide may contain one or more series-connected segments of the internal waveguide and additionally located outside of the internal waveguide one or more segments of the external waveguide.

Другой аспект изобретения касается варианта выполнения устройства антенны-аппликатора для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей биологического объекта, включающегоAnother aspect of the invention relates to an embodiment of an antenna applicator device for non-invasively measuring the temperature of internal tissues of a biological object, including

отрезок внутреннего волновода, частично или полностью заполненный диэлектриком,a segment of the internal waveguide, partially or completely filled with a dielectric,

отрезок внешнего волновода, расположенный снаружи от отрезка внутреннего волновода,a segment of the external waveguide located outside the segment of the internal waveguide,

причем зазор между отрезками внутреннего и внешнего волноводов частично или полностью заполнен диэлектриком, отрезки внутреннего и внешнего волноводов закрыты с одного конца, а противоположный открытый конец внутреннего и внешнего волноводов находится в контакте с биологическим объектом,moreover, the gap between the segments of the internal and external waveguides is partially or completely filled with a dielectric, the segments of the internal and external waveguides are closed at one end, and the opposite open end of the internal and external waveguides is in contact with the biological object,

систему возбуждения электромагнитных волн, расположенную во внутреннем волноводе между закрытым концом волновода и диэлектриком, соединенную с входной частью радиотермометра.an electromagnetic wave excitation system located in the internal waveguide between the closed end of the waveguide and the dielectric, connected to the input part of the radiometer.

В этом варианте выполнения антенна-аппликатор также может содержать один или несколько последовательно соединенных отрезков внутреннего волновода, имеющих разное поперечное сечение, с расположенным снаружи одним или несколькими отрезками внешнего волновода с разным поперечным сечением. Отрезки как внешнего, так и внутреннего волноводов могут быть выполнены в виде отрезков круглого волновода, имеющих различное поперечное сечение.In this embodiment, the applicator antenna may also contain one or more series-connected segments of the internal waveguide having a different cross-section, with one or more segments of the external waveguide located on the outside with different cross-sections. The segments of both the external and internal waveguides can be made in the form of segments of a circular waveguide having a different cross section.

Зазор между одним или несколькими отрезками внутреннего и одним или несколькими отрезками внешнего волноводов может быть выполнен переменной толщины и быть полностью или частично заполнен одним или несколькими диэлектриками.The gap between one or more segments of the internal and one or more segments of the external waveguides can be made of variable thickness and can be completely or partially filled with one or more dielectrics.

Во втором варианте выполнения система возбуждения электромагнитных волн также соединяется с входной частью радиотермометра преимущественно коаксиальным кабелем и внешний проводник коаксиального кабеля может быть короткозамкнуто соединен со стенкой или с закрытым концом волновода.In the second embodiment, the electromagnetic wave excitation system is also connected to the input part of the radiometer mainly by a coaxial cable and the external conductor of the coaxial cable can be short-circuited to the wall or to the closed end of the waveguide.

В данном варианте выполнения антенна-аппликатор может быть дополнительно снабжена диэлектрической пластиной, расположенной на конце отрезка внешнего волновода, контактирующего с биологическим объектом, причем между диэлектрической пластиной и диэлектрическим материалом, заполняющим внутренний волновод, может быть выполнен зазор, заполненный воздухом или другим диэлектрическим материалом с низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью.In this embodiment, the applicator antenna may be further provided with a dielectric plate located at the end of a segment of an external waveguide in contact with a biological object, and a gap filled with air or other dielectric material can be made between the dielectric plate and the dielectric material filling the internal waveguide with low thermal conductivity and low dielectric constant.

Антенна-аппликатор как в первом, так и во втором варианте выполнения, со стороны открытого конца волновода, контактирующего с биологическим объектом, может дополнительно содержать согласующий элемент, нанесенный на диэлектрик путем металлизации.The applicator antenna in both the first and second embodiments, from the side of the open end of the waveguide in contact with the biological object, may further comprise a matching element deposited on the dielectric by metallization.

Техническим результатом изобретения для всех вариантов выполнения антенны-аппликатора является увеличение эффективной глубины измерения внутренней температуры, повышение помехозащищенности антенны, что обеспечивает возможность проведения измерений с использованием заявленной антенны в помещении без специального экранирования. Кроме того, при наличии воздушного зазора между диэлектриком, заполняющим волновод, и диэлектрической пластиной, контактирующей с биологическим объектом, снижается влияние температуры антенны на результаты измерений.The technical result of the invention for all embodiments of the antenna applicator is to increase the effective depth of measurement of the internal temperature, increase the noise immunity of the antenna, which makes it possible to carry out measurements using the claimed antenna in the room without special shielding. In addition, if there is an air gap between the dielectric filling the waveguide and the dielectric plate in contact with the biological object, the influence of the antenna temperature on the measurement results is reduced.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 представлена предлагаемая антенна-аппликатор с воздушным зазором, включающая два отрезка круглого волновода.Figure 1 presents the proposed antenna applicator with an air gap, including two segments of a circular waveguide.

На фиг.2 представлена предлагаемая антенна-аппликатор с воздушным зазором, имеющая один отрезок волновода и коаксиальный кабель, проходящий через боковую стенку волновода.Figure 2 presents the proposed antenna applicator with an air gap having one length of the waveguide and a coaxial cable passing through the side wall of the waveguide.

На фиг.3 представлен второй вариант предлагаемой антенны-аппликатора с одним отрезком внутреннего и внешнего волновода, причем зазор между внутренним и внешним волноводами частично заполнен диэлектриком в виде вертикально слоя, размещенного на внутренней стенке отрезка внешнего волновода.Figure 3 presents the second variant of the proposed antenna applicator with one segment of the internal and external waveguide, and the gap between the internal and external waveguides is partially filled with a dielectric in the form of a vertically layer placed on the inner wall of the segment of the external waveguide.

На фиг.4 представлена антенна-аппликатор с отрезками внутреннего и внешнего волноводов, дополнительно снабженная диэлектрической пластиной и воздушным зазором между диэлектрической пластиной и диэлектриком.Figure 4 presents the antenna applicator with segments of the internal and external waveguides, additionally equipped with a dielectric plate and an air gap between the dielectric plate and the dielectric.

На фиг.5 представлена антенна-аппликатор, имеющая общий закрытый конец отрезков внутреннего и внешнего волноводов, диэлектрическую пластину, установленную с зазором относительно диэлектрика, и согласующий элемент.Figure 5 presents the applicator antenna having a common closed end of the segments of the internal and external waveguides, a dielectric plate mounted with a gap relative to the dielectric, and a matching element.

На фиг.6 представлено поперечное сечение антенны-аппликатора фиг.5 по линии А-А для показа согласующего элемента.FIG. 6 is a cross-sectional view of the antenna applicator of FIG. 5 along line AA to show a matching element.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Антенна-аппликатор на основе круглого волновода, представленная на фиг.1, содержит первый отрезок круглого волновода (1) меньшего диаметра, частично заполненный диэлектриком (2), примыкающий к нему второй отрезок круглого волновода большего диаметра и систему возбуждения (3) электромагнитных волн, размещенную в волноводе. Волновод имеет один закрытый торцевой конец (6) и другой открытый торцевой конец, контактирующий с биообъектом (8). Система возбуждения (3), которая в данном случае может быть выполнена в виде щелевого излучателя, например в форме бабочки, размещена между закрытым концом волновода (6) и диэлектриком (2) путем нанесения на диэлектрик топологии излучателя системы возбуждения. Излучатель, который может иметь и другие формы, соединен с входной частью радиотермометра с помощью коаксиального кабеля (7).The antenna applicator based on a circular waveguide, shown in FIG. 1, contains a first segment of a circular waveguide (1) of smaller diameter, partially filled with a dielectric (2), adjacent to it a second segment of a circular waveguide of larger diameter and an excitation system (3) of electromagnetic waves, placed in the waveguide. The waveguide has one closed end end (6) and another open end end in contact with the biological object (8). The excitation system (3), which in this case can be made in the form of a slot emitter, for example, in the form of a butterfly, is placed between the closed end of the waveguide (6) and the dielectric (2) by applying the excitation system topology to the dielectric. The emitter, which may have other forms, is connected to the input part of the radiothermometer using a coaxial cable (7).

В качестве диэлектрика, по меньшей мере, частично заполняющего волновод, могут быть использованы различные типы высокочастотной керамики, например РФ 10, ГБ-7, ТБНС, ТЛ0, либо органические диэлектрики, например дифлар или флан.As the dielectric, at least partially filling the waveguide, various types of high-frequency ceramics, for example, RF 10, GB-7, TBNS, TL0, or organic dielectrics, such as diflar or flan, can be used.

На открытом торцевом конце отрезка волновода большего диаметра, контактирующего с биологическим объектом (8), расположена диэлектрическая пластина (4) с воздушным зазором (5) между диэлектриком и диэлектрической пластиной. Зазор также может быть заполнен не воздухом, а другим диэлектрическим материалом с низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью, например пенополиэтиленом.A dielectric plate (4) with an air gap (5) between the dielectric and the dielectric plate is located at the open end end of a segment of a larger waveguide in contact with a biological object (8). The gap can also be filled not with air, but with another dielectric material with low thermal conductivity and low dielectric constant, for example polyethylene foam.

Электромагнитная энергия, поступающая от биологического объекта (8) через диэлектрическую пластину (4) и воздушный зазор (5) на открытом торцевом конце, поступает в волновод (1), заполненный диэлектриком (2). Затем электромагнитное поле поступает в систему возбуждения (3) и далее через коаксиальный кабель (7) на вход приемной системы радиотермометра.Electromagnetic energy coming from a biological object (8) through a dielectric plate (4) and an air gap (5) at the open end end enters a waveguide (1) filled with a dielectric (2). Then the electromagnetic field enters the excitation system (3) and then through the coaxial cable (7) to the input of the receiving system of the radiothermometer.

Зазор между диэлектриком, заполняющим волновод и диэлектрической пластиной, заполненный воздухом или другим диэлектрическим материалом, выполняет несколько функций.The gap between the dielectric filling the waveguide and the dielectric plate, filled with air or other dielectric material, performs several functions.

Во-первых, он снижает уровень продольной компоненты электрического поля в апертуре антенны и тем самым увеличивает глубину измерения радиотермометра.Firstly, it reduces the level of the longitudinal component of the electric field in the aperture of the antenna and thereby increases the depth of measurement of the radiometer.

Во-вторых, он существенно снижает влияние температуры антенны на результаты измерения. Без использования специальных схем подогрева аппликатора его температура перед началом измерений близка к температуре окружающей среды. Температура кожи пациента, как правило, на 5-15 градусов выше температуры окружающей среды. В обычном волноводном аппликаторе массивная диэлектрическая вставка, заполняющая волновод и обладающая большим теплосодержанием, охлаждает кожу пациента и, в конечном счете, существенно снижает яркостную температуру. Процесс диагностики, как правило, состоит в измерении внутренней температуры более чем в 20 точках пациента и занимает несколько минут. За это время аппликатор, находясь в тепловом контакте с кожей пациента, постепенно нагревается, и его влияние на температуру кожи пациента снижается. Таким образом, погрешность измерения меняется в процессе измерения.Secondly, it significantly reduces the effect of antenna temperature on the measurement results. Without the use of special heating schemes for the applicator, its temperature before measurements is close to the ambient temperature. The patient’s skin temperature is usually 5-15 degrees higher than the ambient temperature. In a conventional waveguide applicator, a massive dielectric insert that fills the waveguide and has a high heat content cools the patient's skin and, ultimately, significantly reduces the brightness temperature. The diagnostic process, as a rule, consists in measuring the internal temperature at more than 20 points of the patient and takes several minutes. During this time, the applicator, being in thermal contact with the patient’s skin, gradually heats up, and its effect on the patient’s skin temperature decreases. Thus, the measurement error changes during the measurement process.

Наличие зазора существенно снижает влияние температуры диэлектрика, заполняющего волновод, на температуру диэлектрической пластины, контактирующей с телом. Диэлектрическая пластина обладает малым теплосодержанием и не оказывает существенного влияния на результаты измерения. Если пластину изготовить из материала с низкой теплопроводностью, например из ситалла или пластика, то ее влияние на измеряемую температуру будет еще меньше.The presence of a gap significantly reduces the effect of the temperature of the dielectric filling the waveguide on the temperature of the dielectric plate in contact with the body. The dielectric plate has a low heat content and does not significantly affect the measurement results. If the plate is made of a material with low thermal conductivity, for example, ceramic or plastic, then its effect on the measured temperature will be even less.

На фиг.2 показана антенна-аппликатор, конструкция которой в основном такая же, как и антенны, показанной на фиг.1, особенностью которой является система возбуждения в виде штыря и коаксиальный кабель, соединяющий систему возбуждения с радиотермометром, проходящий через боковую стенку волновода.Figure 2 shows an antenna applicator, the design of which is basically the same as the antenna shown in figure 1, a feature of which is a pin excitation system and a coaxial cable connecting the excitation system with a radiometer passing through the side wall of the waveguide.

На фиг.3 показан второй вариант предлагаемой антенны-аппликатора, имеющей низкий уровень обратного излучения и повышенную глубину измерения, состоящей из отрезка внутреннего волновода (1), частично заполненного диэлектриком (2), системы возбуждения электромагнитных волн (3), и отрезка внешнего волновода (9), расположенного снаружи поверх внутреннего волновода (1). Один конец внешнего и внутреннего волноводов закрыт (6), а второй контактирует с биообъектом (8). Система возбуждения (3) соединена с входной частью радиотермометра с помощью коаксиального кабеля (7).Figure 3 shows a second embodiment of the proposed applicator antenna having a low level of backward radiation and an increased measurement depth, consisting of a segment of the internal waveguide (1) partially filled with a dielectric (2), an electromagnetic wave excitation system (3), and a segment of the external waveguide (9) located externally on top of the internal waveguide (1). One end of the external and internal waveguides is closed (6), and the second is in contact with the biological object (8). The excitation system (3) is connected to the input part of the radiometer using a coaxial cable (7).

Зазор между внутренним и внешним волноводами частично заполнен диэлектриком (10) в данном примере в виде вертикально слоя, размещенного на внутренней стенке отрезка внешнего волновода. Но слой диэлектрика при частичном заполнении зазора может быть расположен как вертикально, параллельно одной из стенок зазора, так и горизонтально, перпендикулярно стенке волновода, оставляя незаполненной полость в зазоре сверху и/или снизу от слоя диэлектрика.The gap between the internal and external waveguides is partially filled with a dielectric (10) in this example in the form of a vertically layer placed on the inner wall of a segment of the external waveguide. But the dielectric layer during partial filling of the gap can be located both vertically, parallel to one of the walls of the gap, and horizontally, perpendicular to the wall of the waveguide, leaving a cavity empty in the gap above and / or below the dielectric layer.

Шумовой сигнал, поступающий от биообъекта (8) через открытый конец внутреннего волновода (1), заполненного диэлектриком (2), поступает в систему возбуждения (3) и далее через коаксиальный кабель (7) на вход приемной системы радиотермометра. Кроме этого, со стороны окружающего пространства на антенну-аппликатор поступают помехи. В реальном медицинском центре в окружающем пространстве всегда существуют электромагнитные поля, создаваемые различными радиоэлектронными приборами: компьютерами, радиотелефонами, сотовыми телефонами, люминесцентными лампами и т.д. По отношению к радиотермометру эти колебания являются помехами. Отрезок внешнего волновода (9) является «ловушкой» для этих помех, поступающих из открытого пространства. Он представляет собой четвертьволновый резонатор, короткозамкнутый со стороны, противоположной биообъекту. Если длину отрезка внешнего волновода выбрать таким образом, чтобы его резонансная частота была равна центральной частоте рабочего диапазона прибора, то это устройство будет представлять собой режекторный фильтр для помех, поступающих из открытого пространства. Очевидно, что резонансная частота режекторного фильтра зависит от длины резонатора (9), его поперечных размеров и диэлектрического заполнения.The noise signal coming from the biological object (8) through the open end of the internal waveguide (1) filled with a dielectric (2) enters the excitation system (3) and then through the coaxial cable (7) to the input of the receiving system of the radiometer. In addition, interference from the surrounding area to the antenna applicator. In a real medical center in the surrounding space, there are always electromagnetic fields created by various electronic devices: computers, cordless phones, cell phones, fluorescent lamps, etc. In relation to a radiothermometer, these oscillations are noises. The segment of the external waveguide (9) is a “trap” for these interference coming from open space. It is a quarter-wave resonator, short-circuited from the side opposite to the biological object. If the length of the segment of the external waveguide is chosen so that its resonant frequency is equal to the center frequency of the operating range of the device, this device will be a notch filter for interference coming from open space. Obviously, the resonant frequency of the notch filter depends on the length of the resonator (9), its transverse dimensions, and dielectric filling.

Уровень обратного излучения предлагаемого аппликатора на 12 дБ ниже волноводных аппликаторов, известных из уровня техники. При его использовании в диапазоне 3-4 ГГц помехи, создаваемые большинством персональных компьютеров, не оказывают влияния на результаты измерения. Это позволяет проводить измерения в помещении, где работают персональные компьютеры.The return radiation level of the proposed applicator is 12 dB lower than the waveguide applicators known in the art. When used in the range of 3-4 GHz, the interference caused by most personal computers does not affect the measurement results. This allows you to take measurements in a room where personal computers work.

На фиг.4 представлен аппликатор, имеющий высокую помехозащищенность, низкий уровень продольной компоненты поля в апертуре антенны и незначительное влияние температуры антенны на измеряемую температуры и повышенную глубину измерения. Он состоит из отрезка внутреннего волновода (1), частично или полностью заполненного диэлектриком (2), системы возбуждения электромагнитных волн (3), отрезка внешнего волновода (9), частично заполненных диэлектриком (10), расположенного снаружи от отрезка внутреннего волновода, диэлектрической пластины (4), контактирующей с биологическим объектом (8), расположенной на торце отрезка внешнего волновода (9). Между диэлектрической пластиной (4) и диэлектриком (2), заполняющим внутренний волновод (1), имеется зазор (5), заполненный воздухом или другим диэлектриком с низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью, а противоположные торцевые концы внешнего и внутреннего волноводов закрыты (6). Система возбуждения (3) соединена с входной частью радиотермометра с помощью коаксиального кабеля (7).Figure 4 presents the applicator having a high noise immunity, a low level of the longitudinal field component in the aperture of the antenna and a slight effect of the antenna temperature on the measured temperature and increased depth of measurement. It consists of a segment of the internal waveguide (1) partially or completely filled with a dielectric (2), an electromagnetic wave excitation system (3), a segment of an external waveguide (9) partially filled with a dielectric (10) located outside the segment of the internal waveguide, and a dielectric plate (4) in contact with a biological object (8) located at the end of a segment of an external waveguide (9). Between the dielectric plate (4) and the dielectric (2) filling the internal waveguide (1), there is a gap (5) filled with air or another dielectric with low thermal conductivity and low dielectric constant, and the opposite end ends of the external and internal waveguides are closed (6) . The excitation system (3) is connected to the input of the radiometer using a coaxial cable (7).

Электромагнитная энергия, поступающая от биообъекта (8), через диэлектрическую пластину (4) и воздушный зазор (5) поступает в волновод (1), заполненный диэлектриком (2). Затем электромагнитное поле поступает в систему возбуждения (3) и далее через коаксиальный кабель (7) на вход приемной системы радиотермометра.Electromagnetic energy coming from the biological object (8), through the dielectric plate (4) and the air gap (5) enters the waveguide (1), filled with a dielectric (2). Then the electromagnetic field enters the excitation system (3) and then through the coaxial cable (7) to the input of the receiving system of the radiothermometer.

На фиг.5 представлена антенна-аппликатор, конструкция которой аналогична антенне по фиг.4, но дополнительно включающая согласующий элемент (11), нанесенный снизу на заполняющий волновод диэлектрик со стороны открытого конца, более подробно показанный на поперечном сечении, представленном на фиг.6.Figure 5 presents the antenna applicator, the design of which is similar to the antenna of figure 4, but further comprising a matching element (11), deposited on the bottom of the filling waveguide dielectric from the open end, shown in more detail in the cross section shown in Fig.6 .

Согласующий элемент (11) представляет собой слой металлизации в виде круга, эллипса, ромба или других фигур, нанесенный на диэлектрик.The matching element (11) is a metallization layer in the form of a circle, ellipse, rhombus or other figures deposited on a dielectric.

Согласующий элемент позволяет обеспечить хорошее согласование антенны-аппликатора в широком диапазоне частот для тканей с различной диэлектрической проницаемостью.The matching element allows for good matching of the applicator antenna over a wide frequency range for tissues with different dielectric constants.

При реализации антенны-аппликатора согласно изобретению могут быть использованы любые подходящие системы возбуждения волновода, например в виде штыря, щелевые излучатели, микрополосковые вибраторы. Для круглого волновода можно использовать щелевой излучатель в форме «бабочки». При этом диаметр волновода выбирается таким образом, чтобы в нем мог распространяться основной тип волны H11, в то же время высшие типы волн, возникающие в системе возбуждения, были запредельными и не могли распространяться в волноводе. Это снижает уровень продольной компоненты поля в апертуре антенны. Следует отметить, что вектор Пойтинга для продольной компоненты поля направлен вдоль кожи пациента, таким образом, энергия, связанная с этой компонентой поля, не распространяется в глубь тела, а распространяется вдоль поверхности кожи. Известно, что проводимость кожи в СВЧ-диапазоне в 3-7 раз выше проводимости тканей молочной железы, поэтому продольная компонента поля в коже имеет повышенное рассеивание. В результате повышается вклад температуры кожных слоев в измеряемую температуру и, как следствие, понижается вклад глубинных слоев. Кроме этого, высокий уровень продольной компоненты поля расширяет диаграмму антенны, что снижает пространственное разрешение радиотермометра и снижает выявляемость небольших температурных аномалий, расположенных на глубине нескольких сантиметров.When implementing the antenna applicator according to the invention, any suitable waveguide excitation system can be used, for example, in the form of a pin, slot emitters, microstrip vibrators. For a circular waveguide, you can use a slotted emitter in the shape of a "butterfly". In this case, the diameter of the waveguide is selected so that the main type of wave H 11 can propagate in it, while the higher types of waves that arise in the excitation system are transcendent and cannot propagate in the waveguide. This reduces the level of the longitudinal field component in the antenna aperture. It should be noted that the Poiting vector for the longitudinal component of the field is directed along the patient’s skin, so the energy associated with this component of the field does not extend deep into the body, but spreads along the skin surface. It is known that the conductivity of the skin in the microwave range is 3-7 times higher than the conductivity of breast tissue, therefore, the longitudinal component of the field in the skin has an increased dispersion. As a result, the contribution of the temperature of the skin layers to the measured temperature increases and, as a result, the contribution of the deep layers decreases. In addition, a high level of the longitudinal field component expands the antenna diagram, which reduces the spatial resolution of the radiothermometer and reduces the detectability of small temperature anomalies located at a depth of several centimeters.

Очевидно, что для снижения уровня продольной компоненты поля в апертуре антенны необходимо увеличивать длину запредельного волновода, что приводит к увеличению габаритов аппликатора. Воздушный зазор между диэлектрической пластиной и диэлектриком, заполняющим волновод, обеспечивает дополнительную фильтрацию высших типов волн и тем самым увеличивает глубину измерения радиотермометра. Помимо перечисленных факторов, длина волновода, заполненного диэлектриком, должна обеспечить необходимый уровень согласования антенны с биообъектом.Obviously, to reduce the level of the longitudinal field component in the aperture of the antenna, it is necessary to increase the length of the transcendental waveguide, which leads to an increase in the dimensions of the applicator. The air gap between the dielectric plate and the dielectric filling the waveguide provides additional filtering of higher types of waves and thereby increases the depth of measurement of the radiometer. In addition to these factors, the length of the waveguide filled with a dielectric should provide the necessary level of matching of the antenna with the biological object.

Известно, что для увеличения глубины измерения необходимо увеличивать апертуру антенны. При этом размер волновода необходимо выбирать таким образом, чтобы в волноводе не распространялись высшие типы волн, возникающие в системе возбуждения.It is known that to increase the depth of measurement it is necessary to increase the aperture of the antenna. In this case, the size of the waveguide must be chosen so that the higher types of waves arising in the excitation system do not propagate in the waveguide.

По результатам измерений и расчетов, проведенных с использованием предложенной антенны-аппликатора, установлено, что уровень обратного излучения на 12 дБ ниже излучения антенны-аппликатора на базе прямоугольного волновода и предложенная антенна имеет на 20% большую глубину измерения. Глубина измерения на частоте 3,8 ГГц в биологической ткани, состоящей из кожи (при толщине кожи 2 мм), жира (при толщине жира 45 мм) и мышц, для используемых микрополосковых антенн составляет около 10 мм, для прямоугольных волноводных антенн - около 38 мм, для предлагаемой антенны-аппликатора - около 45 мм. Проведенные эксперименты также показали, что наличие воздушного зазора существенно снижает влияние температуры аппликатора на температуру кожи и, в конечном счете, снижает влияние температуры антенны на результаты измерений и уменьшает погрешность измерения внутренней температуры.According to the results of measurements and calculations carried out using the proposed applicator antenna, it was found that the level of return radiation is 12 dB lower than the radiation of the applicator antenna based on a rectangular waveguide and the proposed antenna has a 20% greater measurement depth. The depth of measurement at a frequency of 3.8 GHz in a biological tissue consisting of skin (with a skin thickness of 2 mm), fat (with a fat thickness of 45 mm) and muscle, is about 10 mm for the used microstrip antennas, about 38 for rectangular waveguide antennas mm, for the proposed antenna applicator - about 45 mm. The experiments also showed that the presence of an air gap significantly reduces the effect of the temperature of the applicator on the skin temperature and, ultimately, reduces the effect of the antenna temperature on the measurement results and reduces the measurement error of the internal temperature.

Claims (13)

1. Антенна-аппликатор для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей биологического объекта, включающая в себя закрытый с одного конца отрезок волновода, частично или полностью заполненный диэлектриком, диэлектрическую пластину, расположенную на противоположном открытом конце отрезка волновода, контактирующую с биологическим объектом, причем между диэлектрической пластиной и диэлектриком, заполняющим волновод, имеется зазор, заполненный воздухом или другим диэлектрическим материалом с низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью, систему возбуждения электромагнитных волн, расположенную в волноводе между закрытым концом волновода и диэлектриком, соединенную с входной частью радиотермометра.1. The antenna applicator for non-invasive measurement of the temperature of the internal tissues of a biological object, including a closed at one end of the waveguide segment, partially or completely filled with a dielectric, a dielectric plate located on the opposite open end of the waveguide segment in contact with the biological object, and between the dielectric plate and a dielectric filling the waveguide, there is a gap filled with air or other dielectric material with low thermal conductivity and low dielectric constant, an electromagnetic wave excitation system located in the waveguide between the closed end of the waveguide and the dielectric, connected to the input part of the radiometer. 2. Антенна-аппликатор по п.1, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько последовательно соединенных отрезков волновода, имеющих разное поперечное сечение.2. The antenna applicator according to claim 1, characterized in that it contains one or more series-connected segments of the waveguide having a different cross section. 3. Антенна-аппликатор по п.1, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько последовательно соединенных отрезков круглого волновода, имеющих разное поперечное сечение.3. The antenna applicator according to claim 1, characterized in that it contains one or more series-connected segments of a circular waveguide having different cross-sections. 4. Антенна-аппликатор по п.1, отличающаяся тем, что система возбуждения электромагнитных волн соединена с входной частью радиотермометра коаксиальным кабелем, причем внешний проводник коаксиального кабеля короткозамкнуто соединен со стенкой или с закрытым концом волновода.4. The antenna applicator according to claim 1, characterized in that the electromagnetic wave excitation system is connected to the input part of the radiothermometer with a coaxial cable, and the external conductor of the coaxial cable is short-circuited to the wall or to the closed end of the waveguide. 5. Антенна-аппликатор по п.1, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько последовательно соединенных отрезков внутреннего волновода и расположенных снаружи от внутреннего волновода одного или нескольких отрезков внешнего волновода.5. The antenna applicator according to claim 1, characterized in that it contains one or more series-connected segments of the internal waveguide and located outside of the internal waveguide of one or more segments of the external waveguide. 6. Антенна-аппликатор по пп.1-5, отличающаяся тем, что на диэлектрик со стороны открытого конца волновода путем металлизации нанесен согласующий элемент, обеспечивающий использование антенны-аппликатора для тканей с различной диэлектрической проницаемостью.6. The applicator antenna according to claims 1-5, characterized in that a matching element is applied to the dielectric from the side of the open end of the waveguide by metallization, which ensures the use of the applicator antenna for fabrics with different dielectric constants. 7. Антенна-аппликатор для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей биологического объекта, включающая в себя отрезок внутреннего волновода, частично или полностью заполненный диэлектриком, отрезок внешнего волновода, расположенный снаружи от отрезка внутреннего волновода, причем зазор между отрезками внутреннего и внешнего волноводов частично или полностью заполнен диэлектриком, отрезки внутреннего и внешнего волноводов закрыты с одного конца, а противоположный открытый конец внутреннего и внешнего волноводов находится в контакте с биологическим объектом, систему возбуждения электромагнитных волн, расположенную во внутреннем волноводе между закрытым концом волновода и диэлектриком, соединенную с входной частью радиотермометра.7. An antenna applicator for non-invasively measuring the temperature of the internal tissues of a biological object, including a segment of an internal waveguide partially or completely filled with a dielectric, a segment of an external waveguide located outside of a segment of an internal waveguide, the gap between the segments of the internal and external waveguides being partially or completely filled dielectric, segments of the internal and external waveguides are closed at one end, and the opposite open end of the internal and external waveguides finds in contact with a biological object, an electromagnetic wave excitation system located in the internal waveguide between the closed end of the waveguide and the dielectric, connected to the input part of the radiometer. 8. Антенна-аппликатор по п.7, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько последовательно соединенных отрезков внутреннего волновода, имеющих разное поперечное сечение, с расположенным снаружи одним или несколькими отрезками внешнего волновода с разным поперечным сечением.8. The antenna applicator according to claim 7, characterized in that it contains one or more series-connected segments of the internal waveguide having different cross-section, with one or more segments of the external waveguide located on the outside with different cross-section. 9. Антенна-аппликатор по п.7, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько последовательно соединенных отрезков круглого внутреннего волновода, имеющих разное поперечное сечение, с расположенным снаружи одним или несколькими отрезками внешнего волновода с разным поперечным сечением.9. The antenna applicator according to claim 7, characterized in that it comprises one or more series-connected segments of a circular internal waveguide having a different cross section, with one or more segments of an external waveguide located on the outside with a different cross section. 10. Антенна-аппликатор по п.8, отличающаяся тем, что зазор между одним или несколькими отрезками внутреннего и внешнего волноводов выполнен переменной толщины и частично или полностью заполнен одним или несколькими диэлектриками.10. The applicator antenna of claim 8, characterized in that the gap between one or more segments of the internal and external waveguides is made of variable thickness and is partially or completely filled with one or more dielectrics. 11. Антенна-аппликатор по п.7, отличающаяся тем, что система возбуждения электромагнитных волн соединена с входной частью радиотермометра коаксиальным кабелем, причем внешний проводник коаксиального кабеля короткозамкнуто соединен со стенкой или с закрытым концом волновода.11. The applicator antenna according to claim 7, characterized in that the electromagnetic wave excitation system is connected to the input part of the radiothermometer with a coaxial cable, wherein the external conductor of the coaxial cable is short-circuited to the wall or to the closed end of the waveguide. 12. Антенна-аппликатор по п.7, отличающаяся тем, что она содержит диэлектрическую пластину, расположенную на конце отрезка внешнего волновода, контактирующего с биологическим объектом, причем между диэлектрической пластиной и диэлектриком, заполняющим внутренний волновод, имеется зазор, заполненный воздухом или другим диэлектрическим материалом с низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью.12. The applicator antenna according to claim 7, characterized in that it comprises a dielectric plate located at the end of a segment of an external waveguide in contact with a biological object, and there is a gap between the dielectric plate and the dielectric filling the internal waveguide filled with air or another dielectric material with low thermal conductivity and low dielectric constant. 13. Антенна-аппликатор по пп.7-12, отличающаяся тем, что на диэлектрик со стороны открытого конца волновода путем металлизации нанесен согласующий элемент, обеспечивающий использование антенны-аппликатора для тканей с различной диэлектрической проницаемостью.13. The applicator antenna according to claims 7-12, characterized in that a matching element is applied to the dielectric from the side of the open end of the waveguide by metallization, which ensures the use of the applicator antenna for tissues with different dielectric constants.
RU2005133624/14A 2005-10-31 2005-10-31 Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions) RU2306099C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133624/14A RU2306099C2 (en) 2005-10-31 2005-10-31 Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133624/14A RU2306099C2 (en) 2005-10-31 2005-10-31 Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005133624A RU2005133624A (en) 2007-05-10
RU2306099C2 true RU2306099C2 (en) 2007-09-20

Family

ID=38107652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133624/14A RU2306099C2 (en) 2005-10-31 2005-10-31 Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2306099C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010074608A2 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 Vesnin Sergey Georgievich Antenna applicator and device for determining changes in temperature in the internal tissues of a biological subject and methods for determining changes in temperature and identifying a risk of cancer
RU2562025C1 (en) * 2014-09-01 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object
RU2653794C1 (en) * 2017-08-25 2018-05-14 Общество с ограниченной ответственностью "КриоТехноМед" Device for induction of controlled hypothermia of the brain
RU2744537C1 (en) * 2020-03-03 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Antenna-applicator for measuring the temperature of internal tissues of a biological object

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.B.Van de Kamer et all. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequecy microwave radiometry and thermal modelling / Phys. Med. Biol., 2001, p.1885-1903. *
RU 2090221 С1, 20 09 1997. СЕЛЬСКИЙ А.Г. Радиотермометр с фокусированной антенной для неинвазивного измерения температуры внутренних органов человека. Автореф. дисс. к.т.н. - М, 1989. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010074608A2 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 Vesnin Sergey Georgievich Antenna applicator and device for determining changes in temperature in the internal tissues of a biological subject and methods for determining changes in temperature and identifying a risk of cancer
WO2010074608A3 (en) * 2008-12-26 2010-08-26 Vesnin Sergey Georgievich Antenna applicator and device for determining changes in temperature in the internal tissues of a biological subject and methods for determining changes in temperature and identifying a risk of cancer
RU2562025C1 (en) * 2014-09-01 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object
RU2653794C1 (en) * 2017-08-25 2018-05-14 Общество с ограниченной ответственностью "КриоТехноМед" Device for induction of controlled hypothermia of the brain
RU2744537C1 (en) * 2020-03-03 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Antenna-applicator for measuring the temperature of internal tissues of a biological object

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005133624A (en) 2007-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rodrigues et al. Design and optimization of an ultra wideband and compact microwave antenna for radiometric monitoring of brain temperature
Leroy et al. Non-invasive microwave radiometry thermometry
Asimakis et al. Non-invasive microwave radiometric system for intracranial applications: A study using the conformal L-notch microstrip patch antenna
Dubois et al. Temperature control and thermal dosimetry by microwave radiometry in hyperthermia
US20030100894A1 (en) Invasive therapeutic probe
Sedankin et al. Antenna applicators for medical microwave radiometers
US11839449B2 (en) Real-time imaging system for monitoring and control of thermal therapy treatments
Rodrigues et al. Microwave radiometry for noninvasive monitoring of brain temperature
Afyf et al. Flexible antenna array for early breast cancer detection using radiometric technique
RU2306099C2 (en) Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions)
Bhargava et al. Microwave imaging of breast cancer: Simulation analysis of SAR and temperature in tumors for different age and type
Wang et al. An implantable antenna sensor for medical applications
RU2407429C2 (en) Antenna-applicator and device for determining temperature changes of internal tissues of biological object and methods of determining temperature changes and cancer risk detection
Chupina et al. Application of modern technologies of mathematical simulation for the development of medical equipment
Alhawari Lung tumour detection using ultra-wideband microwave imaging approach
Tipa et al. Microwave thermography for cancer detection
Rangaiah et al. Preliminary analysis of burn degree using non-invasive microwave spiral resonator sensor for clinical applications
RU2510236C2 (en) Applicator array and measuring device for temperature changes of biological object's internal tissues by simultaneous noninvasive measurement of radiance temperature at various depths
Jacobsen et al. Non-invasive temperature profile estimation in a lossy medium based on multi-band radiometric signals sensed by a microwave dual-purpose body-contacting antenna
Togni et al. Microwave applicator for hyperthermia treatment on in vivo melanoma model
Sedankin et al. Development and optimization of an ultra wideband miniature medical antenna for radiometric multi-channel multi-frequency thermal monitoring
Sedankin et al. Development of patch textile antenna for medical robots
KR101929354B1 (en) An applicator having dielectric measurement and effecting hyperthermic treatment combination structure
Jacobsen et al. Performance evaluation of various antenna configurations for microwave thermography during superficial hyperthermia
Akki et al. Multi‐physics modeling to study the influence of tissue compression and cold stress on enhancing breast tumor detection using microwave radiometry

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20150303

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181101

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190705