专利名称：螺旋形医用微波辐射器的制作方法
技术领域：
本发明属于医用微波辐射器技术。
医用微波辐射器是微波治疗机重要组成部件，它的功能是将传输线馈送的微波能辐射到人体待治疗病变组织部位上去。
关于医用微波辐射器的性能、类型和特性，在《医用微波技术》陈代珠等编，国防工业出版社1987年11月第一版，书中第三章详细地进行了论述。其中介绍的螺旋型辐射器有螺旋单极子、螺旋介质单极子、圆柱螺旋辐射器、螺旋激励的圆极化圆锥喇叭型辐射器、带反射器的螺旋天线辐射器。上述的螺旋型辐射器均为圆柱形等距螺旋辐射器。对于体腔式的辐射器，该书叙述了螺旋介质单极子复合式辐射器，系在圆柱形螺旋天线的外部罩一层聚四氟乙烯低损耗介质，为了便于插入体腔内，天线头部介质逐渐变细，头部前端呈半球形。这种辐射器已临床用于直接插入子宫内进行人工流产和治疗宫颈炎、子宫肿瘤等疾病。
在临床实践中，为了获得满意的疗效，要求足够的微波能量密度均匀照射到全部病变组织上。辐射器的形状与尺寸应与病变部位状况相适应。辐射器所施加的功率在保证临床疗效同时应使医护人员受到的辐射强度降低到最小限度以内。要满足这些要求当今微波治疗越来越多采用接触辐射即包括体腔内辐射。
用于体腔内的螺旋介质单极子复合式辐射器属于圆柱形等距螺旋天线，从圆柱面向外辐射的强度在天线始端最强而终端最弱，显然这不能使全部病变组织受到较均匀的微波照射治疗。
为了适应不同部位病变治疗的需要，就要有不同大小形状的辐射器供临床使用。但上述的螺旋型天线均为圆柱形远不适应微波治疗日益发展的需求，必将有各种各样的医用微波辐射器随着临床的需求而产生。
目前临床使用的空间距离照射体表型辐射器，例如上述的带反射器的螺旋线辐射器是把微波能向自由空间辐射，形成自由电磁波再传播到人体的治疗部位，在与体表接触式辐射器相同的临床疗效条件下，该辐射器需要施加的功率相当大。当微波机输出功率一定的条件下，辐射器口径越大，被辐射部位能量密度越小，如果一个辐射器口径的半径是另一个辐射器的三倍时，它的能量密度是另者的九分之一。当辐射器距离治疗部位越远，治疗部位的能量密度越小。我们知道球锥的球表面与球半径的平方成正比，如果辐射器至待治疗部位距离增加一倍，其它条件不变，能量密度剩下原来的四分之一。可见把空间辐射器改为体表接触式辐射器，则辐射器需要提供的微波功率仅是空间辐射器的几十分之一就可达到同样的治疗效果，同时大幅度降低了空间辐射器对环境空间的微波散射，减少了微波对环境的污染。采用体表接触式辐射器是当前微波治疗的发展方向。
本发明的目的为了与治疗的部位相适应，设计了不同螺旋形式的辐射器，这些辐射器均为直接接触式，这样可减少微波对环境的污染，同时根据治疗的要求所设计的辐射器，有的可以较均匀地向病变区域辐射，有的可以对病变区域加强辐射，这些在临床医学中具有现实的意义。
我们设计的螺旋型辐射器为体表接触式或体腔式。根据临床的需求辐射器具有不同的形状和大小尺寸，以满足辐射器直接接触到病变组织部位。
一.一种用于微波治疗的螺旋型体表接触式或体腔式辐射器其特征是螺旋〔4〕的形状为平面或凹面，其螺距为等距或不等距，并镶嵌或衬托在骨架〔3〕上，还配有壳体〔2〕及罩〔5〕。
平面或凹面形螺旋式辐射器的微波主辐射方向为该平面或凹面正前方，可作成体表接触式或体腔式，螺旋〔4〕盘绕成平面或凹面形状，其螺距为等距或不等距，这就要根据病变区域要求辐射器的均匀程度来改变螺距，使之满足临床需求。螺旋〔4〕采用紫铜镀银材料制成，并镶嵌或衬托在骨架〔3〕上，为保证螺旋〔4〕呈平面形或凹面形，要求骨架〔3〕支撑螺旋〔4〕的面要与螺旋〔4〕所设计的形状吻合。人们总希望微波向螺旋〔4〕的正前方辐射，故在骨架〔3〕的另一端面即背面装配有壳体〔2〕，采用铝合金或铜等金属材料制成，并与同轴电缆线的外导体连接，这样可把微波能集中正前方向。为了保证螺旋〔4〕与病变组织间有固定不变的相对距离，在辐射器上配有罩〔5〕盖在螺旋〔4〕上，并与壳体进行密封。骨架〔3〕和罩〔5〕均用聚四氟乙烯材料制成。
体表接触式圆形螺旋辐射器，如图一。螺旋〔4〕盘绕成平面或凹面，呈圆形，并镶嵌在具有螺旋槽线的圆形骨架〔3〕上，螺旋〔4〕与内导体〔6〕相连，经电缆座〔7〕与同轴电缆线的内导体连接。在骨架〔3〕的背后配有壳体〔2〕呈凹形与外导体〔1〕呈一体，经电缆座〔7〕与同轴电缆线的外导体连接。辐射器配有罩〔5〕呈圆台形状，罩〔5〕与骨架〔3〕要吻合，与体表接触面为平面或凹面，以适应临床治疗时体表形状不同的需求。罩〔5〕与壳体〔2〕经锁母连接并密封。
妇科专用体腔式圆形螺旋辐射器，如图2。这种辐射器可用于治疗宫颈糜烂等妇科疾患。螺旋〔4〕盘绕成平面或凹面，呈圆形，并镶嵌在具有螺旋槽线的骨架〔3〕上，骨架〔3〕后面配有壳体〔2〕，并呈凹形与外导体〔1〕相连。辐射器配有罩〔5〕其端面〔9〕呈凹形，也可以呈平面或半球状，这里端面〔9〕呈凹形正是为了满足宫颈口病变部位的形状要求而设计的。同样依据妇科使用特点配有支撑体〔8〕呈长筒状，用塑料材料制成，其一端与罩〔5〕连接并密封，另一端与电缆座〔7〕连接，内导体〔6〕和外导体〔1〕装在支撑体〔8〕内并分别与电缆座〔7〕连接。
薄形体表接触式平面螺旋辐射器，如图3。螺旋〔4〕盘绕成平面圆形，也可以盘成其它形状的平面，例如椭圆形、长方形、正方形、三角形、多边形。选用紫铜镀银的带状材料或线材，衬托在平面板材的骨架〔3〕上，骨架〔3〕的另一面配有壳体〔2〕并用铝合金材料制成，呈板状但能镶嵌骨架〔3〕。辐射器配有罩〔5〕呈平板状，盖在螺旋〔4〕上面，并与壳体〔2〕固定成一体。螺旋〔4〕要与电缆线的内导体连接。
上述
图1、图2、图3的螺旋〔4〕呈平面形状时可选用聚四氟乙烯敷铜板用照相制版工艺制成。由于敷铜板制成的螺旋〔4〕很薄在相同带宽条件下比用带状材料或圆导线盘绕制成的螺旋〔4〕的功率容量要小。
二.一种用于微波治疗的圆柱螺旋型体腔式辐射器，配有护套〔11〕和支撑壳体〔13〕，其特征是螺旋〔12〕的螺距为不等距;或棒〔14〕复合镶嵌在骨架〔10〕上的圆柱形螺旋〔12〕其螺距为等距或不等距，当圆柱形螺旋〔12〕的直径小于10mm可不配支撑壳体〔13〕。
棒状复合圆柱螺旋体腔式辐射器，如图4。棒〔14〕与圆柱形螺旋〔12〕始端连接，均采用紫铜镀银材料制成。这种棒〔14〕复合圆柱形螺旋〔12〕的辐射器改变了等距圆柱形螺旋线径向辐射沿轴向分布不均的缺点。因等距圆柱形螺旋辐射器轴向尺寸与波长相比拟，高频场由于辐射损耗影响，辐射分布始端大终端小，所以辐射器径向辐射沿轴向始端强终端弱分布不均匀。解决这问题的方法是将螺旋线绕成始端疏终端密，即绕成不等距螺旋，以减少始端辐射强度，加强终端辐射强度。螺旋线绕制疏密程度根据始端与终端辐射差别而定。为加工方便始端螺旋线疏成一圈，并捋直即成一棒状导线，棒〔14〕始端与支撑体〔13〕构成匹配同轴传输线，棒〔14〕终端与螺旋〔12〕相连接。终端棒的直径可以渐变或突变，这样的棒〔14〕复合螺旋〔12〕的结构可较好地与同轴传输线匹配。螺旋〔12〕的螺距可采用等距或不等距。上述这些设计原理和方法均可使该辐射器的径向辐射趋于均匀，来满足临床的需要。一般螺旋〔12〕采用等距螺旋绕制，这样制作骨架〔10〕较容易。
图4中螺旋〔12〕镶嵌在具有螺旋槽的圆柱形骨架〔10〕上，骨架〔10〕用聚四氟乙烯材料制成，棒〔14〕穿入骨架〔10〕轴心，终端与螺旋〔12〕的始端连接。在该辐射器的始端配有支撑壳体〔13〕，用铜镀银材料制成，其作用是支撑骨架〔10〕和护套〔11〕并与棒〔14〕的始端部分构成匹配同轴传输线和电缆座〔7〕连接，支撑壳体〔13〕经电缆座〔7〕与同轴电缆线的外导体连接。辐射器配有护套〔11〕，用聚四氟乙烯材料制成，以构成辐射器密封，便于临床使用后消毒清洗，在护套〔11〕的前端呈半球状以便插入。
如果该辐射器是插入狭窄的体腔内，其直径≤10mm，例如，鼻腔内，可不配支撑壳体〔13〕，直接用同轴电缆线去掉一段电缆塑料护套和外导体，用内导体直接盘绕在支撑内导体的介质外表面上，制成圆柱形不等距螺旋辐射器。同理该辐射器上再剥去一段电缆护套和外导体，就制成棒〔14〕复合圆柱形螺旋辐射天线，其螺距为等距或不等距。在该辐射天线的外部用聚四氟乙烯材料进行密封，以便使用后消毒清洗。
三.一种用于微波治疗的螺旋型体腔式辐射器其特征是螺旋〔17〕镶嵌在具有螺旋槽的骨架〔16〕上，骨架表面〔18〕是锥形二次曲面，螺旋〔17〕盘绕到骨架〔16〕的锥顶后向前延伸形成针状天线〔15〕，还配有支撑体〔19〕和护套〔20〕。
这种螺旋辐射器的特点是骨架〔16〕锥顶及针状天线〔15〕根部有较强辐射场。如图5，这类辐射器专门用于治疗妇女宫颈口部位的疾病，临床时针状天线〔15〕是直接插入宫颈管内形成对宫颈口最理想的辐射治疗。针状复合锥形螺旋体腔辐射器，在锥顶及针状根部具有较强辐射，是因为锥形螺旋天线产生的高频场在锥顶部位集中，针状天线也是根部场最强。故锥顶即宫颈口位置有较强微波辐射，由于针状天线〔15〕插入宫颈管内能兼顾到宫颈管内病变组织有良好辐射治疗。
针状复合锥形螺旋体腔辐射器，如图5。螺旋〔17〕镶嵌在具有螺旋槽的骨架〔16〕上，螺旋〔17〕盘绕在骨架〔16〕的表面〔18〕为锥形二次曲面，即螺旋〔17〕围绕骨架〔16〕的对称轴旋转所形成的曲面为二次曲面，其形状为锥形，这种螺旋槽需用数控车床加工。螺旋〔17〕盘绕到骨架〔16〕的锥顶，沿锥顶方向向前延伸形成针状天线〔15〕。辐射器配有支撑体〔19〕并与外导体〔1〕连接并成一体，它的作用是支撑骨架〔16〕和使高频场向前辐射。它还配有护套〔20〕把该针状天线〔15〕、螺旋〔17〕、支撑体〔19〕、内条件〔6〕、外导体〔1〕全密封起来，并保持原天线轮廓的形状。针状天线〔15〕和螺旋〔17〕采用紫铜镀银材料，并与内导体〔6〕连接，支撑体〔19〕采用铜等金属材料制成，骨架〔16〕和护套〔20〕采用聚四氟乙烯材料制成。
根据临床使用要求该辐射器也可以不含有针状天线〔15〕，成为锥形螺旋体腔式辐射器，在锥顶部位仍有较强的微波辐射。
四.一种用于微波治疗的线状体腔式辐射器，其长度≤2λ，在线状天线〔22〕的外表面用聚四氟乙烯材料作介质软支撑〔21〕，其特征是在介质软支撑〔21〕的外表面绕有螺旋屏蔽带〔25〕，或套有屏蔽套筒〔26〕，其遮盖线状天线〔22〕的轴向长度与线状天线〔22〕沿轴方向微波辐射强度成正比，从而使得沿天线轴方向微波辐射变得均匀，天线的外部用聚四氟乙烯材料进行密封。
当线状天线几何尺寸与波长可相比拟时，沿线轴径向辐射微波场的分布是不均匀的，如图7所示，不同长度的线状天线微波场沿轴向分布不同。例如，λ/4长的线状天线，始端强而终端弱。而λ/2长的线状天线，始端和终端弱中心处强。显然这种天线不能对病变区域进行均匀的辐射，为了解决这种不均匀辐射问题，根据外导体具有屏蔽高频场的特性，使围绕线状天线的屏蔽带〔25〕或屏蔽套筒〔26〕所遮盖的天线轴向长度与天线径向辐射强度成正比。辐射强度大的区段，屏蔽尺寸较大，使得这段的辐射强度适当的减弱下来，反之屏蔽尺寸较小甚至不屏蔽，使这段区域辐射强度有所调节，这样由于屏蔽的效果就使沿轴向微波辐射分布趋于均匀。
为了达到上述目的，我们可把同轴电缆线的塑料护套和外导体剥掉，剩下聚四氟乙烯介质软支撑〔21〕和一条细直紫铜镀银的内导体为线状天线〔22〕。当线状天线〔22〕的长度λ/4(实际长度约为λ/4，这是人们以波长尺寸表示天线长度的习惯用法，故本说明书和权项要求中亦采用这种习惯用法。)，可用一尖劈形紫铜镀银薄片〔23〕在介质软支撑〔21〕的外部盘绕成圆柱形螺旋〔25〕并与同轴电缆线外导体连接，如图6所示。当线状天线〔22〕的长度λ/2，可用一双端尖形紫铜镀银薄片〔24〕，同样在线状天线〔22〕中央微波场较强部位盘绕成圆柱形螺旋〔25〕，它与前者的差别在于该天线的始端与终端盘绕的螺旋〔25〕所遮蔽面积较稀疏，而中间部位遮蔽较稠密。同理线状天线〔22〕的长度3λ/4，可先用一尖劈形薄片〔23〕盘绕在线状天线根部微波场较强部位，再用一双端尖形薄片〔24〕盘绕在下一个微波场较强的部位。线状天线〔22〕的长度1λ，可用两条双端尖形薄片〔24〕依次盘绕在二个微波场较强部位，线状天线〔22〕的长度＞1λ而≤2λ时盘绕方式及所用薄片〔23〕、薄片〔24〕的种类和数量如前述类推，参看图9。绕制后的天线均用聚四氟乙烯材料制成的护罩进行密封。这种辐射器具有细长、柔性、外螺旋、径向微波辐射分布均匀的特征。如果用3～25个薄的紫铜镀银的金属套筒〔26〕分段套装在沿天线轴向辐射过强的地方，来抑制这段天线的辐射。图8示出的套筒〔26〕的内径等于介质软支撑〔21〕的外径套装吻合，套筒壁厚为0.1mm，套筒〔26〕长度可等长也可不等长，例如可制成长度为2mm、4mm、6mm、8mm、10mm的套筒〔26〕选用，也可是其它值。这样介质软支撑〔21〕上所套装的套筒〔26〕间的距离可以是等距或不等距。这种施加套筒〔26〕的方法也可改善辐射器的径向辐射的不均匀性。在辐射器的外部同样用聚四氟乙烯材料进行密封处理。上述外螺旋〔25〕和套筒〔26〕两种方案中前者柔性性能为佳。后者加工调试方便。
我们称上述的辐射器为细长柔性体腔辐射器，其细就是说电缆线的直径基本就是辐射器直径;其长比一般的单极子天线长得多;其柔软性基本与电缆一样柔软。故这种辐射器可用于食道疾病的治疗。
本发明的螺旋型辐射器共有四种类型，它们均为体表接触式和体腔式，它与空间辐射器相比在确保临床疗效必要的辐射能量密度条件下大幅度降低了对环境的微波污染，减少了对正常组织的辐射，这些在临床医学中有着十分重要意义。
平面或凹面螺旋辐射器可以制成体表接触式或体腔式，薄形体表接触式辐射器可置于长期卧床难于翻身移动患者体下进行褥疮治疗。而图1这类体表接触式辐射器可让患者手持对体表待治疗部位进行辐射就十分方便，例如手术后的伤口加速愈合的治疗，它兼有缓解伤口疼痛的作用，经临床考核收到良好效果，病人感到舒适，伤口疼痛减轻，而且没有发现有任何付作用。妇科专用体腔式平面或凹面圆形螺旋辐射器治疗宫颈糜烂临床效果很好。
棒状复合圆柱螺旋辐射器与螺旋介质单极子辐射器相比，由于前者增加了棒〔14〕状结构改变了仅是圆柱形等距螺旋结构辐射场的不均匀性，在临床治疗阴道炎中收到很好的效果，病人感到满意。
针状复合锥形螺旋体腔式辐射器，由于在锥顶及针状天线根部位辐射场较强，对于治疗宫颈口病患兼有宫颈管壁病变显示出这种辐射场分布的巨大优势。
细长柔性体腔辐射器具有辐射场分布均匀的特点，与单极子天线相比有效辐射长度大，柔性好，尤其适于人体食道内疾患治疗。
综上所述，本发明的螺旋型医用微波辐射器是一种多功能系列微波辐射器，在理论和实践上解决了微波治疗临床疗效的天线辐射场问题，在保证临床疗效必要能量密度要求下降低了微波机输出功率，减少对正常组织的微波照射，降低了对环境空间的微波污染，在临床医学中有十分重要意义。
图1 体表接触式平面圆形螺旋辐射器示意图。
图2 妇科专用体腔式平面圆形螺旋辐射器示意图。
图3 薄形体表接触式平面圆形螺旋辐射器示意图。
图4 棒状复合圆柱形螺旋体腔式辐射器示意图。
图5 针状复合锥形螺旋体腔式辐射器示意图。
图6 细长柔性外螺旋体腔式辐射器示意图。
图7 线状天线径向微波辐射强度分布图。
图7中给出了八种不同长度的线状天线〔22〕辐射强度分布。其中l 线状天线〔22〕轴向位置座标。
s 微波辐射强度。
图8 细长柔性套筒体腔式辐射器示意图。
图8中给出了八种不同长度细长柔性套筒体腔式辐射器的套筒〔26〕装配示意图。
图9 八种不同长度的线状天线〔22〕所需薄片〔23〕、薄片〔24〕种类和条数示意图。
说明书和附图中的λ表示波长。
体表接触式圆形螺旋辐射器圆形螺旋〔4〕的直径20mm至60mm，螺距2mm至8mm，骨架〔3〕为圆形呈平面或凹面，并在该面上加工螺旋槽，壳体〔2〕和外导体〔1〕制作成一体，其高度为λ/4，形成微波辐射场指向辐射器的正前方，罩〔5〕呈圆台与体表接触，确保临床治疗时螺旋〔4〕与体表保持相对距离不变，罩〔5〕的外面为平面或凹面是为了与体表有较好的吻合，内面应与骨架〔3〕吻合，圆台的高度为10mm至25mm。罩〔5〕与壳体〔2〕用锁母拉紧并实现密封。如以下实例1.螺旋〔4〕呈圆形凹面，其直径为60mm，螺距为不等距，中心为8mm，边缘为3mm，线性变化，罩〔5〕与体表接触面呈凹面，圆台高度为25mm。
2.螺旋〔4〕呈圆形平面，其直径为50mm，等螺距其值为3mm，罩〔5〕与体表接触面呈平面，圆台高度为20mm。
3.螺旋〔4〕呈圆形平面，其直径为20mm，等螺距其值为2mm，罩〔5〕与体表接触面呈平面，圆台高度为10mm。
壳体〔2〕的直径根据螺旋〔4〕的外圆直径设计确定其大小，螺旋〔4〕的线径根据辐射器功率容量确定，如螺旋〔4〕的圆形直径为60mm，线径为1.5mm，施加功率≤60瓦。
妇科专用体腔式圆形辐射器辐射器长度L＝120mm至200mm，直径φ＝25mm至40mm，辐射器头部直径大于支撑体〔8〕呈手榴弹形状，内导体〔6〕和外导体〔1〕用铜材镀银制成，并满足传输线50Ω特性阻抗要求，它的作用是将微波能传输到螺旋〔4〕天线，壳体〔2〕呈凹形并与外导体〔1〕连成一体，螺旋〔4〕的线径可选1～1.5mm，圈数＜5圈，螺距为2mm至4.5mm。如下实例1.L＝200mm，φ＝40mm，螺旋〔4〕为圆形凹面，螺距为不等距，中心为4.5mm，边缘2mm，线性变化，圈数＜5圈，端面〔9〕呈凹面。
2.L＝170mm，φ＝32mm，螺旋〔4〕为圆形平面，螺距为等距3mm，圈数＜5圈，端面〔9〕呈平面。
3.L＝120mm，φ＝25mm，螺旋〔4〕为圆形平面，螺距为等距2mm，圈数＜4圈，端面〔9〕呈半球形。
薄形体表接触式平面螺旋辐射器平面螺旋〔4〕可制成正方形、长方形、椭圆形、三角形、多边形，一般采用圆形。实例如下1.用紫铜镀银的带状线制成平面圆形螺旋〔4〕，衬托在平面骨架〔3〕上，带状线的宽度为5mm，等螺距其值为10mm，有效辐射面积为80cm2，辐射器的厚度≤15mm。如图3。
2.用紫铜镀银圆线材镶嵌在具有螺线槽的平面骨架〔3〕上，螺旋〔4〕呈平面正方形，螺距为不等距，中心为10mm，边缘为3mm，线性分布，线径为1.5mm，有效辐射面积为225cm2，辐射器的厚度≤15mm。
上述的辐射器如果是平面螺旋式，则可采用聚四氟乙烯材料敷铜板，用照像制板工艺制成平面螺旋〔4〕及骨架〔3〕。
圆柱螺旋型体腔式辐射器1.圆柱形不等距螺旋体腔式辐射器，当圆柱形的直径＞10mm，可制做具有不等距螺旋槽线的圆柱形骨架〔10〕，其螺距为4.5mm至2mm，线性分布，骨架〔10〕的长度≤110mm，线径为1mm至1.5mm。当圆柱形的直径≤10mm，其制做可选用同轴电缆线，将该线的电缆塑料护套和外导体剥去，把内导体从介质软支撑中拨出，并保留这段介质软支撑作为骨架〔10〕，把内导体按不等距的形式盘绕在介质软支撑的外表面上，其螺距为4mm至2mm，线性分布，圈数5至20圈。实例如下用SFB-50-5同轴射频电缆线，其螺距始端为4mm，终端为2mm，线性变化，圈数为12圈，该辐射器不配壳体〔13〕，其外部用聚四氟乙烯材料密封处理。
2.棒状复合圆柱形等距螺旋体腔式辐射器，棒〔14〕的长度≤54mm、直径≤10mm。圆柱形螺旋的外径为3mm至30mm，其长度5mm至100mm，螺距为2.5mm至4.5mm，选其一固定不变。
当圆柱形的直径≤10mm，可按照上述的用同轴电缆线制做圆柱形不等距螺旋体腔式辐射器的方法，这里的螺距为等距，其棒〔14〕是再剥去一段同轴电缆线的塑料护套和外导体，剩下的内导体就是棒〔14〕，一般棒〔14〕的长度为10mm至25mm。实例如下用SFB-50-5同轴射频电缆，棒〔14〕长度为20mm，螺距为3mm，圈数为6圈，该辐射器的外部用聚四氟乙烯材料密封处理当圆柱形的直径＞10mm，应采用图4的结构。实例如下棒〔14〕始端直径为10mm与壳体〔13〕构成具有50Ω特性阻抗的同轴传输线，棒〔14〕延伸壳体以外部分的直径变为4mm，长度为28mm，圆柱形的骨架〔10〕的直径为20mm，其螺距为4.5mm，圈数17圈，线径为1.5mm。
3.棒状复合圆柱形不等距螺旋体腔式辐射器，这种辐射器是将上述1与2叠加，例如可把图4的骨架〔10〕的螺旋槽用数控车床加工成不等距，始端为4.5mm，终端为2mm，线性变化，即可。当圆柱形的直径≤10mm，我们仍采用同轴电缆线制作圆柱形螺旋体腔式辐射器。实例如下用SFB-50-5同轴射频电缆，棒〔14〕长度为15mm，螺距从4mm至2mm线性变化，圈数为6圈，该辐射器外部用聚四氟乙烯材料密封处理。
针状复合锥形螺旋体腔式辐射器具有螺旋槽的骨架〔16〕其表面〔18〕为二次曲面，则螺旋〔17〕在上面盘绕后成为锥形体螺旋。具有锥形状的二次曲面为旋转椭球面、球面、圆锥面、双曲面、抛物面。根据病变部位的需求，例如用于妇科，可把骨架〔16〕加工成旋转抛物面的锥形体，其锥基的直径为20mm至33mm，锥高15mm至25mm，螺距3mm至4.5mm，圈数5至10圈，线径≤1.5mm，针状天线〔15〕长度为0至25mm。实例如下锥基直径为28mm，锥高25mm，7圈，线径1.5mm，螺距为4mm，针状天线〔15〕长度为20mm。
根据临床需求也可把上述的针状天线〔15〕去掉。
细长柔性体腔式辐射器具有外螺旋〔25〕或套筒〔26〕形状的细长柔性体腔式辐射器，当线状天线〔22〕的长度为1.λ/4用一条尖劈形薄片〔23〕盘绕，或用3～4个屏蔽套筒〔26〕遮蔽。
2.λ/2用一条双端尖形薄片〔24〕盘绕，或用5～7个屏蔽套筒〔26〕遮蔽。
3.3λ/4先用一条尖劈形薄片〔23〕盘绕，再用一条双端尖形薄片〔24〕盘绕，或用8～10个屏蔽套筒〔26〕分段遮蔽。
4.1λ用两条双端尖形薄片〔24〕依次分段盘绕，或用10～12个屏蔽套筒〔26〕分段遮蔽。
5.5λ/4，或3λ/2，或7λ/4，或2λ时用薄片〔23〕、薄片〔24〕盘绕方式及屏蔽套筒〔26〕遮蔽方式与前4种类推，故线状天线〔22〕的长度≤2λ时，用≤4条薄片〔23〕、薄片〔24〕分段盘绕，如图9所示，或用套筒〔26〕3～25个分段套装，参见图8。
上述提出的“分段盘绕”或“分段遮蔽”的含意是指当线状天线〔22〕长度约为nλ/4时，在距天线终端(2n+1)λ/4处(n＝0，1，2，3……)微波场较强，薄片〔23〕、薄片〔24〕盘绕的螺旋〔25〕及屏蔽套筒〔26〕遮蔽稠密的段落应置于此处，而在nλ/2处场较弱，此段落就没有螺旋〔25〕或套筒〔26〕遮蔽。
当使用2450MHZ微波，介质软支撑〔21〕的外径为3.2mm时，尖劈形薄片〔23〕的底边长为2～4mm，长10～25mm。双端尖形薄片〔24〕的高为2～4mm，长20～50mm。薄片〔23〕、薄片〔24〕的厚度为0.1mm。
当使用2450MHZ微波，线状天线〔22〕的长度≤2λ时需用屏蔽套筒〔26〕3～20个，套在线状天线〔22〕上，故介质软支撑〔21〕的外径与屏蔽套筒〔26〕的内径相同，套筒〔24〕间距不相等或相等，套筒〔24〕的长度可相同或不相同。一般套筒的长度为4mm、5mm、6mm，也可是其它值。套筒〔26〕厚度为0.1mm。
实例如下1.当线状天线〔22〕的长度为nλ/4，n＝1，2，3，4，5，6，7，8。介质软支撑的外径为3.2mm。可采用薄片〔23〕、薄片〔24〕盘绕。
n＝1时，用一条尖劈形薄片〔23〕盘绕，在线状天线〔22〕的始端微波场最强，尖劈形薄片〔23〕底边先绕，并与同轴传输线外导体焊接，形成外螺旋对线状天线〔22〕的遮蔽，微波较强的部位遮蔽面积多而较弱部位则没有遮蔽。
n＝2时，用一条双端尖形薄片〔24〕在线状天线〔22〕中央微波场较强部位盘绕。
n＝3时，先用一条尖劈形薄片〔23〕盘绕在线状天线〔22〕始端微波较强部位，再用一条双端尖形薄片〔24〕盘绕在另一段微波较强的部位。
n＝4时，用两条双端尖形薄片〔24〕分段依次盘绕在两个微波场较强的部位。
n＝5，6，7，8，时的盘绕方式同前述类推，所用薄片〔23〕、薄片〔24〕的种类和数量，如图9所示。
双端尖形薄片〔24〕的高为3mm，长为40mm。
尖劈形薄片〔23〕的底边长为3mm，长为20mm。
辐射器的外表面用聚四氟乙烯材料进行密封处理。
2.线状天线〔22〕的长度为nλ/4，n＝1，2，3，4，5，6，7，8。我们采用等长套筒〔26〕其值为5mm，或不等长套筒〔26〕其值分别为4mm，5mm，6mm。分别套装在介质软支撑〔21〕上面，套筒〔26〕的分布为等距或不等距。
n＝1时，用三个等长套筒〔26〕，或用三个不等长套筒〔26〕。
n＝2时，用五个等长套筒〔26〕，或用五个不等长套筒〔26〕。
n＝3时，用八个等长套筒〔26〕，或用八个不等长套筒〔26〕。
n＝4时，用十个等长套筒〔26〕，或用十个不等长套筒〔26〕。
n＝5，6，7，8时的套筒〔26〕分布与前者类推，如图8所示。
三个不等长套筒〔26〕其值为4mm，5mm，6mm。
五个不等长套筒〔26〕其值为4mm二个，5mm二个，6mm一个。
八个不等长套筒〔26〕其值为4mm三个，5mm三个，6mm二个。
十个不等长套筒〔26〕其值为4mm四个，5mm四个，6mm二个。
十三个不等长套筒〔26〕其值为4mm五个，5mm五个，6mm三个。
十五个不等长套筒〔26〕其值为4mm六个，5mm六个，6mm三个。
十八个不等长套筒〔26〕其值为4mm七个，5mm七个，6mm四个。
二十个不等长套筒〔26〕其值为4mm八个，5mm八个，6mm四个。
为应用上述的辐射器为患者服务，我们研制的具有功率稳定输出的微波治疗机与之配套。体表接触式辐射器微波最大功率容量60W，体腔式辐射器最大微波功率容量20W，微波频率我们选用2450MHZ频率。
权利要求
1.一种用于微波治疗的螺旋型体表接触式或体腔式辐射器，其特征是螺旋[4]的形状为平面或凹面，其螺距为等距或不等距，并镶嵌或衬托在骨架[3]上，还配有壳体[2]及罩[5]。
2.一种用于微波治疗的圆柱螺旋型体腔式辐射器，配有护套〔11〕和支撑壳体〔13〕，其特征是螺旋〔12〕的螺距为不等距;或棒〔14〕复合镶嵌在骨架〔10〕上的圆柱形螺旋〔12〕，其螺距为等距或不等距，当圆柱形螺旋〔12〕的直径小于10mm可不配支撑壳体〔13〕。
3.一种用于微波治疗的螺旋型体腔式辐射器其特征是螺旋〔17〕镶嵌在具有螺旋槽的骨架〔16〕上，骨架表面〔18〕是锥形二次曲面，螺旋〔17〕盘绕到骨架〔16〕的锥顶再向前延伸形成针状天线〔15〕，还配有支撑体〔19〕和护套〔20〕。
4.一种用于微波治疗的线状体腔式辐射器，其长度≤2λ，在线状天线〔22〕的外表面用聚四氟乙烯材料作介质软支撑〔21〕，其特征是在介质软支撑〔21〕的外表面绕有螺旋屏蔽带〔25〕，或套有屏蔽套筒〔26〕，其遮盖线状天线〔22〕的轴向长度与线状天线〔22〕沿轴方向微波辐射强度成正比，从而使得沿天线轴方向微波辐射变得均匀，天线的外部用聚四氟乙烯材料进行密封。
5.根据权利要求1所述的螺旋型体表接触式辐射器，其特征是螺旋〔4〕为圆形，其直径为20mm至60mm，螺距为2mm至8mm，并镶嵌在具有平面或凹面螺旋线槽的圆形骨架〔3〕上，壳体〔2〕呈凹形并与外导体〔1〕呈一体，其高度为λ/4，罩〔5〕为圆台状，其高度为10mm至25mm，与体表接触面为平面或凹面。
6.根据权利要求1所述的螺旋型体腔式辐射器，其特征是妇科专用体腔式，其长度L＝120mm至200mm、直径φ＝25mm至40mm，螺旋〔4〕呈圆形、螺距2mm至4.5mm、圈数＜5圈、并镶嵌在具有螺旋线槽的骨架〔3〕上，壳体〔2〕呈凹形并外导体〔1〕连成一体，罩〔5〕的端面〔9〕呈凹面或平面或半球状，支撑体〔8〕呈长筒状与罩〔9〕连接，内导体〔6〕和外导体〔1〕按装在支撑体〔8〕内，构成50Ω特性阻抗的同轴传输线。
7.根据权利要求1所述的螺旋型体表接触式辐射器，其特征是薄形体表接触式，其厚度≤15cm，螺旋〔4〕呈平面圆形、椭圆形、长方形、正方形、三角形、多边形，用带状线或圆导线制成螺旋〔4〕镶嵌或衬托在平面板材的骨架〔3〕上，罩〔5〕和壳体〔2〕呈平板状，有效辐射面积≤225cm2。
8.根据权利要求2所述的圆柱螺旋型体腔式辐射器，其特征是骨架〔10〕的长度≤110mm、直径＞10mm、具有不等距螺旋线槽其螺距变化范围为2mm至4.5mm;当圆柱形螺旋〔12〕的直径≤10mm时，用同轴电缆线的内导体按不等距的形式盘绕在介质软支撑的外表面，其螺距变化范围为2mm至4mm、圈数5至20圈;不含有棒〔14〕。
9.根据权利要求2所述的圆柱螺旋型体腔式辐射器，其特征是棒〔14〕的长度≤54mm、直径≤10mm，圆柱形螺旋〔12〕的外径为3mm至30mm、长度为5mm至100mm、螺距为2.5mm至4.5mm。
10.根据权利要求3所述的螺旋型体腔式辐射器，其特征是锥基的直径为20mm至33mm，锥高为15mm至25mm，螺距3mm至4.5mm，圈数5至10圈，线径≤1.5mm，针状天线〔15〕长度可为0至25mm。
11.根据权利要求4所述的线状体腔式辐射器，其特征是屏蔽带〔25〕的形状为尖劈形薄片〔23〕，或双端尖形薄片〔24〕;屏蔽套筒〔26〕的内径等于介质软支撑〔21〕的外径套装吻合，套筒〔26〕的长度可相等或不相等;线状天线〔22〕的长度≤2λ时，可用≤4条的薄片〔23〕和薄片〔24〕，以螺旋形分段盘绕在介质软支撑〔21〕的外表面，或用套筒〔26〕3～25个分段套在介质软支撑〔21〕的外表面。
12.根据权利要求11所述的线状天线〔22〕的长度，其特征是线状天线〔22〕的长度为(1).λ/4时用一条薄片〔23〕盘绕，或用三个屏蔽套筒〔26〕遮蔽，或(2).λ/2时用一条薄片〔24〕盘绕，或用五个屏蔽套筒〔26〕遮蔽，或(3).3λ/4时先用一条薄片〔23〕盘绕，再用一条薄片〔24〕盘绕，或用八个屏蔽套筒〔26〕分段遮蔽，或(4).1λ时用两条薄片〔24〕依次分段盘绕，或用十个屏蔽套筒〔26〕分段遮蔽，或(5).5λ/4，或3λ/2，或7λ/4，或2λ时用薄片〔23〕、薄片〔24〕盘绕及屏蔽套筒〔26〕遮蔽的方式由前4种类推。
全文摘要
本发明属于医用微波辐射器技术。
文档编号A61N5/04GK1058151SQ9010676
公开日1992年1月29日 申请日期1990年8月9日 优先权日1990年8月9日
发明者潘慧泉, 柴玉瑛 申请人:天津大学