一种基于集总元件加载的微波理疗辐射器的制作方法

本发明涉及微波理疗仪，具体涉及一种基于集总元件加载的微波理疗辐射器。

背景技术：

1、近年来，微波治疗仪广泛地应用于临床治疗中，具有很大的应用前景。目前国内采用的微波理疗方式都是体内理疗辐射器，相对体外辐射器，很难做到无痛无创的治疗效果，较容易对健康组织造成一定的损伤。体外辐射器通过照射人体受伤组织，以微波特有的物理特性，即生物热效应和非热效应，促进病变组织的吸收、修复血液体液的循环，提高局部组织的免疫力，恢复病变组织器官的正常功能。

2、其中，微波理疗辐射器是微波理疗仪中的关键部件，其作用是把微波能量通过辐射器发散出去，直接作用在人体组织的病变部位，把病变组织加热到42℃以上以及把周围健康组织温度控制在44℃以下，从而达到微波理疗的作用。

3、目前市场上的微波理疗辐射器常用的微波频率有433mhz、915mhz、2450mhz，不同的频率对应的穿透人体组织内部深度也不同。433mhz的穿透深度大概为7cm-15cm，915mhz的穿透深度大概为4cm-7cm，2450mhz的穿透深度大概为1cm-3cm。显而易见，穿透性更好的微波理疗辐射器对于人体组织的治疗效果更好，因此，433mhz的微波理疗辐射器在临床医学中广泛应用。

4、目前在微波理疗技术领域，对于433mhz的微波理疗辐射器，其空心矩形波导的标准尺寸为457mm×272mm，而空心圆形波导标准尺寸为460mm左右。在临床医学应用中，过大的口径尺寸不方便治疗，因此需要减小微波理疗辐射器的口径尺寸。目前市场上的微波理疗辐射器有加载介质材料或增加加载象限等，这些虽然减小了微波理疗辐射器的口径尺寸，但却增加了重量或复杂度，加工难度高，成本高。

5、目前的临床医学中，微波理疗辐射器的微波泄露严重，热场分布不均，会在理疗过程中，导致人体组织的脂肪部位过热。除此之外，现在的微波理疗辐射器感性较强，极易受环境影响，当人体病变组织发生变化或者辐射器与人体组织的距离发生变化时，辐射器的谐振频率与驻波比都会发生变化，会造成辐射器发生失配，无法正常工作，临床应用受到极大限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于集总元件加载的微波理疗辐射器，不仅能够解决微波辐射器现在的整体结构尺寸大、微波泄露严重、辐射热场分布不均的问题，且该微波理疗辐射器引入双导体传输线，使得该辐射器可以宽频、低损耗的传输微波信号，最重要的是该微波理疗辐射器引入了集总电容，增加了整体系统的容性，大大减小了环境对该辐射器的影响，包括人体病变组织的变化和圆形辐射面与人体组织距离的变化，同时集总电容方便更换，微波理疗辐射器易于调试和组装，方便临床应用。

2、为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

3、一种基于集总元件加载的微波理疗辐射器，包括圆柱金属腔，所述圆柱金属腔的一侧端面为辐射口面，所述的辐射口面为圆形辐射面，圆柱金属腔的另一侧端面外侧设置有馈电端口；所述圆柱金属腔的内部关于圆柱金属腔的中心对称设置有两个金属振子，两个金属振子之间设置有集总电容；所述的馈电端口通过同轴馈针以及双导体传输线与两个金属振子相连，其中，同轴馈针的一端与馈电端口相连，同轴馈针的另一端与双导体传输线的一侧相连，双导体传输线的另一侧连接折叠金属片，双导体传输线的两侧与两个金属振子端部相接；所述的折叠金属片与同轴馈针平行竖直放置。

4、作为一种优选方案，所述的圆柱金属腔的直径l的取值范围为140mm-170mm，高度h的取值范围为45mm-110mm。

5、作为一种优选方案，所述双导体传输线的两侧间隙宽度g1的取值范围为1mm-2mm，长度h1的取值范围为30mm-85mm。

6、作为一种优选方案，所述的金属振子为t形弧结构，两个金属振子关于圆柱金属腔的中心呈中心对称。

7、作为一种优选方案，所述t形弧结构的弧半径l1的取值范围为50mm-80mm，四分之一弧半角θ的取值范围为45°-70°。

8、作为一种优选方案，所述的折叠金属片为倒l型结构，其水平部分与双导体传输线相连，且竖直部分连接至圆柱金属腔的端面内侧；折叠金属片的高度h2的取值范围为11mm-14mm。

9、作为一种优选方案，所述的集总电容的容值c的取值范围为0pf-20pf，所述的集总电容能够更换。

10、作为一种优选方案，所述的圆柱金属腔、同轴馈针、折叠金属片、双导体传输线以及金属振子的制作材料为金、银、铜和铝当中的任意一种。

11、作为一种优选方案，所述双导体传输线的两侧间隙之间填充电介质，所述的电介质材料为空气或特氟龙。

12、相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：

13、本发明微波理疗辐射器将圆柱金属腔、同轴馈针、双导传输线以及金属振子这些整体结构作为激励天线，降低了整体天线结构的谐振频率，在相同的微波频率下，所需要的圆形辐射面的口径就越小，实现了微波理疗辐射器的小型化，方便临床医学应用。本发明微波理疗辐射器引入折叠金属片，与同轴馈针平行竖直放置，实现微波理疗辐射器阻抗匹配，有效降低了辐射器的驻波比。本发明微波理疗辐射器的馈电端口通过同轴馈针以及双导体传输线与两个金属振子相连，通过引入双导体传输线，在双导体传输线的间隙中可以加入电解质材料，使得该微波理疗辐射器能够以宽频、低损耗的传输微波信号，提高了辐射器的辐射效率。本发明的微波理疗辐射器引入了集总电容，因为内部天线结构为金属片，天线的感性强，谐振频率极易受环境影响，例如人体组织与理疗仪的距离、金属片的大小、人体病变组织的变化等等因素，使得谐振频率、驻波比都会受影响，本发明加入集总电容，增加了整个系统的容性，同时集总电容方便更换，机器易于组装调试，易匹配，且不易受环境影响。

14、进一步的，本发明微波理疗辐射器的金属振子为t形弧结构，形状为t形圆弧，呈现为半包围结构，使热场和微波能量可以更均匀的向外辐射，同时，采用半包围结构，使得微波泄露有效降低，以满足医用电气设备国标对辐射器安全性能的要求。

技术特征：

1.一种基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，包括圆柱金属腔(1)，所述圆柱金属腔(1)的一侧端面为辐射口面，所述的辐射口面为圆形辐射面(2)，圆柱金属腔(1)的另一侧端面外侧设置有馈电端口(3)；所述圆柱金属腔(1)的内部关于圆柱金属腔(1)的中心对称设置有两个金属振子(7)，两个金属振子(7)之间设置有集总电容(8)；所述的馈电端口(3)通过同轴馈针(4)以及双导体传输线(6)与两个金属振子(7)相连，其中，同轴馈针(4)的一端与馈电端口(3)相连，同轴馈针(4)的另一端与双导体传输线(6)的一侧相连，双导体传输线(6)的另一侧连接折叠金属片(5)，双导体传输线(6)的两侧与两个金属振子(7)端部相接；所述的折叠金属片(5)与同轴馈针(4)平行竖直放置。

2.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述的圆柱金属腔(1)的直径l的取值范围为140mm-170mm，高度h的取值范围为45mm-110mm。

3.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述双导体传输线(6)的两侧间隙宽度g1的取值范围为1mm-2mm，长度h1的取值范围为30mm-85mm。

4.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述的金属振子(7)为t形弧结构，两个金属振子(7)关于圆柱金属腔(1)的中心呈中心对称。

5.根据权利要求4所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述t形弧结构的弧半径l1的取值范围为50mm-80mm，四分之一弧半角θ的取值范围为45°-70°。

6.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述的折叠金属片(5)为倒l型结构，其水平部分与双导体传输线(6)相连，且竖直部分连接至圆柱金属腔(1)的端面内侧；折叠金属片(5)的高度h2的取值范围为11mm-14mm。

7.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述的集总电容(8)的容值c的取值范围为0pf-20pf，所述的集总电容(8)能够更换。

8.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述的圆柱金属腔(1)、同轴馈针(4)、折叠金属片(5)、双导体传输线(6)以及金属振子(7)的制作材料为金、银、铜和铝当中的任意一种。

9.根据权利要求1所述基于集总元件加载的微波理疗辐射器，其特征在于，所述双导体传输线(6)的两侧间隙之间填充电介质，所述的电介质材料为空气或特氟龙。

技术总结
一种基于集总元件加载的微波理疗辐射器，包括圆柱金属腔，圆柱金属腔的一侧端面为辐射口面，辐射口面为圆形辐射面，圆柱金属腔的另一侧端面外侧设置有馈电端口；在圆柱金属腔的内部对称设置有两个金属振子，两个金属振子之间设置有集总电容；馈电端口通过同轴馈针以及双导体传输线与两个金属振子相连，其中，同轴馈针的一端与馈电端口相连，另一端与双导体传输线的一侧相连，双导体传输线的另一侧连接折叠金属片，双导体传输线的两侧与两个金属振子端部相接；折叠金属片与同轴馈针平行竖直放置。本发明降低了辐射器谐振频率，减小了辐射器尺寸，整个辐射器微波热场分布均匀，防止了微波泄露，且集总电容容易更换，降低了整个辐射器的感性。

技术研发人员：胡建友,赵雨桐,花强
受保护的技术使用者：西安量极医疗设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11