專利名稱：用于加熱生物組織內(nèi)的磁的或可磁化的物質(zhì)或固體的磁場施加裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于加熱生物組織內(nèi)的磁的或可磁化物質(zhì)或固體的磁場施加裝置。
癌癥以公知的方式通過手術(shù)切除、化療、放療或者這些方法的組合被治療。這些方法中的每一種方法都有某種局限性尤其是在轉(zhuǎn)移之后的發(fā)展階段，當(dāng)腫瘤位于接近重要的人體部位時(shí)，或者在擴(kuò)散的腫瘤在不能確定的位置生長的情況下，腫瘤的手術(shù)切除是不可能的，或者只能提供極小的治愈機(jī)會。因此，手術(shù)干預(yù)一般和放療以及化療相結(jié)合。放療只能在借助于圖像產(chǎn)生處理精確地確定腫瘤的位置時(shí)才能進(jìn)行，并且要極度避免涉及健康組織。在另一方面，化療方法作用于整個(gè)人體。在這種情況下，骨髓毒性或治療的特殊性構(gòu)成限制因素。因此，在本領(lǐng)域的目前狀態(tài)下的這些治療方法不可避免地具有副作用，并且通常會破壞健康組織。
近些年來，高溫方法作為另一種方法得到了重視，這種方法把腫瘤溫度加熱到41℃以上，使得和手術(shù)、放療以及化療相結(jié)合得以改善治療結(jié)果，即能夠局部控制腫瘤的生長并在某種程度上甚至可以存活。借助于人體的幫助在41-46℃的溫度范圍內(nèi)，腫瘤組織發(fā)生被控制的相當(dāng)慢的減少。這種方法被稱為高溫方法，在從47℃開始的較高的溫度下將發(fā)生細(xì)胞結(jié)構(gòu)的急劇破壞，這些破壞根據(jù)溫度的不同可以以壞疽、凝結(jié)或碳化的方式出現(xiàn)，這種方法被稱為熱切除?，F(xiàn)有技術(shù)中的高溫系統(tǒng)僅適合于上述的高溫方法，或只適合于熱切除。
高溫方法具有的一般普遍的問題是不能被精確地定位，因而按照現(xiàn)有技術(shù)，通常對人體的目標(biāo)部位幾乎全部進(jìn)行加熱。在某種生理?xiàng)l件下(例如缺氧，低pH)，在腫瘤中癌細(xì)胞對高溫敏感，但這僅僅適用于少數(shù)的情況。和正常組織相比，高溫本身對腫瘤細(xì)胞沒有任何更多的作用。因此，限制對于由醫(yī)學(xué)指示的部位(并且這不必限制于腫瘤)的加熱是尤其重要的，而按照現(xiàn)有技術(shù)，這是不能實(shí)現(xiàn)的。
按照現(xiàn)有技術(shù)，使用一種由電場控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)從天線或者從其它天線形的物體或者從天線陣列發(fā)射通常在兆赫茲范圍內(nèi)的電磁波，用于局部地加溫。為此，或者是單獨(dú)的電場施加裝置的電場被用于所謂的間隙升溫，或者是天線陣列的干擾被用于深部加溫。對于所有這些電場控制的系統(tǒng)，通常的困難在于，借助于昂貴的電場控制只能浪費(fèi)功率，并且其中的加熱取決于可施加的目標(biāo)組織的導(dǎo)電率，按照不同的組織性質(zhì)，其導(dǎo)電率是非常不同的，因而即使利用均勻的輻射，也形成不均勻的電場加熱。尤其在具有非常不同的導(dǎo)電率的人體部位的過渡點(diǎn)，由于上述原因而吸收過量的功率，或發(fā)生所謂的“熱點(diǎn)”，這些可能引起病人的疼痛和燒傷。因而，通常由病人控制減少總的發(fā)射功率，從而使得在目標(biāo)部位不能達(dá)到能夠破壞腫瘤組織所需的溫度(41-42℃)，因而使治療失敗。此外，由于偶極陣列的干擾，只有產(chǎn)生的最大的第二電場才能深入人體的內(nèi)部部位。由于物理的原因，最大的功率消耗總是發(fā)生在人體表面，即在最大的半徑處。除此之外，通過腫瘤和正常組織的血流量在高溫下經(jīng)常改變，因?yàn)樗鲭妶龅南喈?dāng)?shù)偷目刂颇芰?，利用電場控制的系統(tǒng)不能從外部補(bǔ)償這種改變。
按照現(xiàn)有技術(shù)的另一種方法是超聲波，其最好用于熱切除，和間隙微波施加裝置。由于頻率的原因，后者具有低的穿透深度，因此只能以間隙天線的形式使用。此外，使用紅外線對整個(gè)人體進(jìn)行加熱，以及使用體外的系統(tǒng)加熱人體流體。
此外，已知一種用于治療前列腺癌的高溫方法(美國專利5197940)，其中“熱種”被植入腫瘤的部位，所述熱種由磁的特別是鐵磁的或可磁化的材料制成，或者含有這種材料。這些熱種一般幾個(gè)厘米長，直徑在毫米的范圍內(nèi)。顯然，需要以高的費(fèi)用通過手術(shù)植入這種熱種。這種熱種要在病人體外產(chǎn)生的交變磁場中進(jìn)行處理，以便以高溫的形式由公知的磁滯效應(yīng)在熱種中產(chǎn)生熱量。
這些熱種按照“熱源”原理被加熱，即，當(dāng)熱種被加熱時(shí)，熱種周圍的溫度按指數(shù)下降，因而在臨床應(yīng)用中，熱種之間的距離可以不大于1厘米。在距離較大或者距離不均勻的情況下，則可能發(fā)生熱欠劑量，這也能使治療失敗。尤其是較大的腫瘤，需要非常窄地植入熱種，因而這種方法手術(shù)費(fèi)用高，并且使病人壓力大。除去小的距離之外，熱種的方位還必須和交變磁場平行，以便使功率消耗最佳。在所謂的自調(diào)節(jié)的熱種中，居里溫度阻止過熱，這是因?yàn)楫?dāng)達(dá)到居里溫度時(shí)，鐵氧體進(jìn)入不可磁化狀態(tài)，因而不再消耗功率。
其中使用振蕩電路的磁場線圈作為磁場施加裝置，用于產(chǎn)生交變磁場，被植入熱種的病人身體的部位可以位于所述振蕩電路的軸線上。實(shí)際上，使用空心線圈，在治療期間，在空心線圈的中央?yún)^(qū)域中病人坐在不可磁化的支撐板上。
在利用熱種的高溫方法中，存在的缺點(diǎn)是，手術(shù)的高的費(fèi)用和該方法的嚴(yán)重的侵入，不精確的方位或者熱種位置改變的危險(xiǎn)，以及可能發(fā)生的熱欠劑量，和該方法只局限于較小的腫瘤。
在另一種用于腫瘤治療的高溫方法中(WO97/43005)，提出了一種可磁化的微囊體，其通過血流到達(dá)腫瘤的部位。用這種方式進(jìn)行可磁化元件的植入尤其應(yīng)當(dāng)避免，因?yàn)樵谥踩霑r(shí)，除去病人經(jīng)受精神緊張之外在腫瘤中形成切口時(shí)還存在可能使惡性腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散到健康組織內(nèi)的危險(xiǎn)。使用頻率范圍為10kHz-500kHz的線性交變磁場。微囊體要和能夠被高度磁化的材料結(jié)合使用，使得用于產(chǎn)生所述磁場的交變磁力相對于所需的冷卻系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和電源而言是容易處理的。不過，沒有說明實(shí)際的設(shè)備結(jié)構(gòu)。
還有一種非常類似的使用其頻率在大于10kHz的范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場的高溫方法(E0913167A2)。為了產(chǎn)生所用的旋轉(zhuǎn)的交變磁場，只示意地示出了這類磁場施加裝置。所述磁場施加裝置包括具有兩對極靴的磁軛，它們彼此相交，并在暴露的體積內(nèi)由氣隙相互隔離，還具有被設(shè)置在這些極靴上的兩對磁場線圈。實(shí)際上示出的是一種矩形的磁軛，借以使極靴被排列在從每個(gè)磁軛分支的中心開始的矩形的中央，從而在其中形成磁場空間。圓柱形的線圈被安裝在極靴上，它們彼此面對，同時(shí)和相關(guān)的電容裝置相連，以便形成振蕩電路。
然而，用于實(shí)現(xiàn)上述的高溫方法的磁場施加裝置的示意圖除去表示一種試驗(yàn)的裝置之外，沒有披露一種實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)方法，所述方法例如要求高的產(chǎn)量和低的成本，以及占據(jù)最小的空間和低的磁場泄漏，還有在醫(yī)院中使用時(shí)應(yīng)當(dāng)具有的最佳的治療效果。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種磁場施加裝置，用于加熱在生物組織內(nèi)的磁性的或可磁化的物質(zhì)或固體，其能夠滿足上述有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的要求，用于醫(yī)院或其它可能的工業(yè)應(yīng)用中。
所述目的通過權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)了。
按照權(quán)利要求1，磁軛和極靴由被固定在一起的被組裝的鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成。磁場線圈是盤形線圈，其具有至少一個(gè)螺旋延伸的繞組，每個(gè)繞組被排列在一個(gè)極靴上，并且包括具有中間的環(huán)繞的磁場線圈極靴間隙的相關(guān)的極靴端部。
為了加熱，尤其是利用磁液體加熱，需要大約15-20kA/m大約50-100kHz的交變磁力。在暴露于磁場的體積是8-301的情況下，必須由高溫裝置產(chǎn)生大約18kW-80kW的有效功率。這個(gè)能量必須以高頻形式產(chǎn)生，然后必須以熱的形式被發(fā)送，因?yàn)樵诖帕黧w中只產(chǎn)生幾瓦用于在病人體內(nèi)產(chǎn)生高溫。
利用權(quán)利要求1的裝置，能夠保持小的被暴露于磁場的體積和漏磁通，使得把它們限制于人體內(nèi)需要治療的部位，并使得所需的能量容量和用于熱輸送的需求可以被減少。為此目的，磁軛和極靴由鐵氧體構(gòu)件塊以及盤形線圈構(gòu)成，在極靴上具有至少一個(gè)螺旋延伸的繞組。由于和周圍的磁場線圈/極靴間隙相組合的磁場線圈的特殊的構(gòu)型，可以大大減少不需要的過量的磁密以及由此產(chǎn)生的高的損耗。和已有的結(jié)構(gòu)相比，如現(xiàn)有技術(shù)所述，具有在極靴周圍的圓柱線圈的結(jié)構(gòu)在極靴的最后的繞組中對于兩個(gè)磁體之間的間隙例如通過感應(yīng)加熱來產(chǎn)生高溫具有和散熱有關(guān)的相當(dāng)大的問題。在另一方面，按照本發(fā)明的盤形線圈設(shè)計(jì)，由于和磁場線圈/極靴間隙相結(jié)合，使得在被分配的極靴的周邊上產(chǎn)生相當(dāng)?shù)偷拇琶堋?br> 利用鐵氧體構(gòu)件塊和大約為50-100kHz的高的交變頻率相結(jié)合，使得能夠限制暴露于磁場的體積，使得大約只有相同的空氣體積的能量的1/2000在鐵氧體體積中運(yùn)動(dòng)。這個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)是由于鐵氧體構(gòu)件塊易于產(chǎn)生損耗引起的，例如在工作區(qū)域內(nèi)兩倍的磁通密度可以產(chǎn)生5-6倍的損耗。為此，下面說明一種合適的措施，用于保持低的磁通密度，特別是用于避免磁通密度的不需要的增加，或者至少使其大為減少。
鐵氧體是一種陶瓷狀的構(gòu)件塊，可以以合理的成本以任何所需的形式被生產(chǎn)，尤其是不以整體磁軛的形式被構(gòu)成。為此目的，本發(fā)明提出由鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成磁軛，借以在過渡點(diǎn)干擾否則可能發(fā)生的盡可能均勻的磁通。下面說明這個(gè)問題的優(yōu)選的解決辦法。
按照本發(fā)明的磁場施加裝置同樣非常適合于作為熱切除處理的高溫治療。此外，按照本發(fā)明的磁場施加裝置還適合于加熱的其它物質(zhì)或固體，用于治療癌癥之外的醫(yī)療應(yīng)用。其中包括所有和熱相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用，例如熱感應(yīng)植入，或斯滕特固定膜的再生、植入或斯滕特固定膜的表面活化，為了治療而加熱發(fā)炎的未被癌感染的人體部位，促進(jìn)對照媒體分布，或者通過交變磁場的激勵(lì)改善超順磁對照媒體，通過磁載體輔助基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)進(jìn)行生物分子、生物細(xì)胞和生理成長過程的活化，配合基、受體、傳遞器、其它的信號分子以及物質(zhì)的新陳代謝過程和內(nèi)分泌過程的觸發(fā)。
為此目的，按照權(quán)利要求2，磁場線圈應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋延伸的并利用旋制的多股銅線制成的繞組，以便盡量減少渦流損耗。
在按照權(quán)利要求3的一個(gè)特別有利的實(shí)施例中，所述極靴被制成圓柱形，或者從頂部看時(shí)呈圓形，借以使其平行的相互指向?qū)Ψ降臉O靴圓周離開暴露體積內(nèi)的間隙一定距離相互面對。因而，磁場線圈被制成圓環(huán)的形式。這使得能夠拉平磁通，從而減少否則將在空間的拐角和邊沿增加的發(fā)熱。
當(dāng)盤形的磁場線圈被置于盡可能靠近暴露體積中的間隙時(shí)，由權(quán)利要求4可以得到關(guān)于能量和磁通的尤其有利的條件，特別是極靴表面具有齊平的表面結(jié)構(gòu)時(shí)。如果磁極/極靴間隙的尺寸大約為極靴直徑的1/10(0.07-0.1倍)，并且如果相應(yīng)的極靴表面的周邊被倒圓，則可以實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)化。用這種方式，可以大大減少有害的磁通密度的增加。
按照權(quán)利要求5，極靴直徑應(yīng)當(dāng)大于暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。這樣，可以減少極靴外部的或暴露于磁場的體積的漏磁場，使得在鐵氧體構(gòu)件塊內(nèi)的磁通密度，因而也是在鐵氧體材料內(nèi)的損耗可以被保持為相當(dāng)?shù)偷闹?。如果使用具有相?dāng)小的截面的極靴，這些在鐵氧體構(gòu)件塊內(nèi)的損耗將不成比例地增加為一個(gè)高的值。
按照權(quán)利要求6，磁軛由方形的鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成，其表面被磨成平行平面，以便形成均勻的過渡，借以可以除去外部的燒結(jié)層。因而圓形的極靴由類似于一塊蛋糕的楔形鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成，在這種情況下，鄰接的表面也被磨成平行平面。
為了降低渦流損耗，權(quán)利要求7提出，使由鐵氧體板制成的被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊排列成一排，并通過絕緣冷卻間隙使其相互隔離。在其裝配狀態(tài)下，這些鐵氧體板沿磁通的方向排列。為了由鐵氧體板制成一個(gè)整體的鐵氧體構(gòu)件塊，按照權(quán)利要求8，它們借助于塑料隔離器相互分開，并通過所述隔離器相互膠連。
按照權(quán)利要求9，以類似方式制成楔形的鐵氧體構(gòu)件塊，以便構(gòu)成極靴，借以使可以引入冷卻空氣的管狀中心開口被保持打開。為了聯(lián)結(jié)鐵氧體板，最好使用耐高溫的兩組份粘結(jié)劑。
鐵氧體板之間的間隙用于電絕緣和冷卻，通過間隙吹入冷卻空氣。因?yàn)楸M管鐵氧體的導(dǎo)電率低，但是仍然發(fā)生較大的渦流，所以需要冷卻，此外，必須除去由此而產(chǎn)生的熱量。雖然液體冷卻是更有效的，不過因?yàn)榻^緣要求而不能使用。油冷具有危險(xiǎn)，這是因?yàn)橛偷目扇夹运拢喈?dāng)?shù)牟豢扇嫉囊后w通常具有毒性。一般地說，如果使用液體冷卻劑，則只能以高的費(fèi)用解決密封問題，尤其是在具有可移動(dòng)的磁軛元件并涉及所有其它的技術(shù)困難的情況下。
在按照權(quán)利要求10的優(yōu)選實(shí)施例中，磁軛由至少一個(gè)垂直磁軛和兩個(gè)連接的橫向磁軛元件構(gòu)成，借以使彼此面對的極靴被連接到橫向磁軛元件上。至少一個(gè)磁軛元件相對于另一個(gè)磁軛元件可以被調(diào)整，以便改變暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。如前所述，暴露于磁場的體積應(yīng)當(dāng)被保持盡可能低，以便確?？偟挠欣麠l件。在具有可移動(dòng)的橫向磁軛元件的結(jié)構(gòu)中，這可以被實(shí)現(xiàn)，以便容易地把病人放置在暴露體積內(nèi)的間隙內(nèi)，此時(shí)通過移動(dòng)至少一個(gè)橫向磁軛元件，使極靴距離擴(kuò)大，接著再盡量減小所述距離，以便暴露于磁場。
在另一方面，如前所述，在過渡點(diǎn)的磁通用這種方式被控制，使得除去在制造時(shí)形成的大約為0.1-0.2mm的磁無效的燒結(jié)層，并且把導(dǎo)磁的表面被磨圓而成為平行平面。由于鐵氧體的大的導(dǎo)磁率，最小的不規(guī)則性也有影響，因而按照權(quán)利要求11利用強(qiáng)制氣隙進(jìn)行磁通控制是有利的。在可動(dòng)橫向磁軛元件和相鄰的垂直的磁軛元件之間的過渡點(diǎn)，與/或在橫向磁軛元件和極靴之間的過渡點(diǎn)設(shè)置2-3mm的強(qiáng)制氣隙是尤其有利的。在這種相當(dāng)寬的強(qiáng)制氣隙附近，根據(jù)條件，可以在鐵氧體構(gòu)件塊中保留燒結(jié)層，以便減少制造成本。
在原理上，按照權(quán)利要求12，磁軛可被制成C形弧的形狀，其中C的開口區(qū)域表示由極靴形成的暴露體積內(nèi)的間隙。在這種情況下，極靴和磁場線圈具有好的可進(jìn)入性，因而暴露體積內(nèi)的間隙也具有好的可進(jìn)入性。不過，利用C形弧的磁軛，將發(fā)生大的漏磁通，并且磁通的閉合路徑具有不同的長度，以及在拐角存在磁通轉(zhuǎn)向問題。
在另一方面，按照權(quán)利要求13的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例，具有M形的磁軛，其具有三柱結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)平行的垂直磁軛元件具有相同的幾何形狀，它們相互離開一定距離，兩個(gè)橫向磁軛元件被連接在所述垂直磁軛元件之間，在所述橫向磁軛元件上，安裝有相互面對的極靴，在極靴的中央?yún)^(qū)域，具有磁場線圈。具有相關(guān)的磁場線圈的一個(gè)橫向磁軛元件被如此設(shè)計(jì)，使得其相對于另一個(gè)橫向磁軛元件可以調(diào)整，從而調(diào)整在暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。磁通的閉合在兩側(cè)被有利地分為兩個(gè)長度相等、幾何形狀相同的路徑。相對于C形磁軛，至少一個(gè)橫向磁軛元件的機(jī)械上的相對移動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇怪贝跑椩捎米髅恳粋?cè)上的支撐。
按照權(quán)利要求14，由下部橫向磁軛元件和具有磁場線圈的相關(guān)的極靴構(gòu)成的部件被固定地安裝?？梢岳缭谒龉潭ǖ臉O靴上連接一個(gè)具有病人支撐和由塑料材料制成的托架位置顯示的病人托架，使得在調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度期間病人不需要移動(dòng)。由具有極靴和磁場線圈的上部橫向磁軛元件的兩個(gè)垂直磁軛元件構(gòu)成的開口可以借助于垂直調(diào)整裝置相對于所述固定的元件被移動(dòng)，借以調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
按照權(quán)利要求15，可以構(gòu)成一個(gè)最好和垂直磁軛元件相連的簡單的直線驅(qū)動(dòng)裝置。例如，可以使用自約束主軸驅(qū)動(dòng)裝置，使得整個(gè)設(shè)備被非?？煽康貥?gòu)成，而沒有因?yàn)檎{(diào)整裝置的錯(cuò)誤而使重的磁軛元件傷害病人的危險(xiǎn)。
在按照權(quán)利要求16的一種有利的改型中，磁軛可以被保持在一種支撐結(jié)構(gòu)中，其中可以導(dǎo)入冷卻空氣并使之通過鐵氧體構(gòu)件塊的冷卻氣隙流動(dòng)，從而除去熱量。
按照權(quán)利要求17，根據(jù)條件和特殊要求，在暴露體積中的間隙因而也是暴露于磁場的體積可以借助于磁場限定線圈與/或借助于隔板被沿橫向限定。
在原理上，按照本發(fā)明的磁場施加裝置可以用于許多合適的應(yīng)用，其中包括通過使用被引入的磁性的與/或可磁化的物質(zhì)對所有可能的組織，機(jī)體，物體和被暴露于磁場的物質(zhì)的精確定位和無接觸加熱。不過，按照權(quán)利要求18，所述磁場施加裝置的優(yōu)選的應(yīng)用是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)。尤其在癌癥治療領(lǐng)域，其中最好使用具有可磁化的極小顆粒的液體作為磁性物質(zhì)。這樣，可以對腫瘤部位局部加熱到41℃以上。
按照權(quán)利要求19，使用由大約10-15kA/m大約50-100kHz的磁力產(chǎn)生的交變磁場。然后，結(jié)合上述權(quán)利要求限定的磁場施加裝置，達(dá)到治療腫瘤所需的溫度。當(dāng)磁場施加裝置用于熱種時(shí)，只需1-2kA/m的磁力。根據(jù)給定的情況，在20-500kHz一個(gè)較寬范圍內(nèi)的頻率也是合適的。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，其中

圖1是磁場施加裝置的示意的截面圖；圖2是圖1的磁場施加裝置的示意的頂視圖；圖3是圖1的磁場施加裝置的示意的側(cè)視圖；圖4是具有楔形的鐵氧體構(gòu)件塊的極靴的頂視圖；圖5是圖4的極靴的側(cè)視圖；圖6是被砍成石頭形的鐵氧體構(gòu)件塊的結(jié)構(gòu)的示意的透視圖和放大圖；圖7是垂直磁軛元件和水平磁軛元件之間的過渡區(qū)域的放大的表示；圖8是具有平的極靴表面的磁場線圈的示意的側(cè)視圖；以及圖9示意地表示一種C形弧形式的磁場施加裝置。
圖1示意地表示用于產(chǎn)生高溫的磁場施加裝置1，在其中可以放置或照射要被暴露于磁場的物體，并且可以放置和照射可被引入的磁性的或可被磁化的物質(zhì)或固體。包含具有極小的磁顆粒的液體的人體內(nèi)的腫瘤部位尤其適合于作為被暴露于磁場的物體，借以使腫瘤部位被加熱到大約41℃以上的溫度。
磁場施加裝置1包括磁軛2，其被設(shè)計(jì)成M形，呈三柱結(jié)構(gòu)的形狀，并具有兩個(gè)平行的垂直磁軛元件3,4，它們相互離開一定距離，還具有被連接在所述垂直磁軛元件之間的兩個(gè)橫向磁軛元件5，6。
由下部橫向磁軛元件6和其相關(guān)的具有下部磁場線圈的下部極靴8構(gòu)成的部件被固定地安裝。相對于所述部件，由兩個(gè)垂直磁軛元件3,4、被連接的上部磁軛元件5以及具有上部磁場線圈9的和其相關(guān)的上部極靴7構(gòu)成的入口可以借助于圖中僅僅示意地表示的自約束的主軸驅(qū)動(dòng)裝置11移動(dòng)，以便調(diào)整在暴露體積12內(nèi)的間隙的寬度。
由圖1還可以看出，暴露體積12內(nèi)的間隙由用于限定滑入空間13的隔板14,15限定。在所述的情況下，隔板14,15可以被垂直地相互調(diào)整。
特別是從圖8可以看出，上部磁場線圈9和下部磁場線圈10被制成盤狀線圈的形式，其具有一個(gè)或幾個(gè)由多股銅線制成的螺旋延伸的繞組。
圖8還表示磁場線圈9,10包括包括極靴端部，具有被插入的環(huán)繞磁場線圈/極靴的開口(a)。尤其由圖4可以看出，圖4表示極靴7,8中的一個(gè)的頂視圖，極靴7,8被設(shè)計(jì)成圓形。磁場線圈/極靴間隙的尺寸范圍為極靴直徑(d)的0.07-0.1倍，借以使磁場線圈具有基本上和極靴端面齊平的表面，并且在極靴端部的表面包圍的邊沿被倒圓。
此外，在暴露體積12內(nèi)的間隙的尺寸也被設(shè)計(jì)成極靴直徑d的函數(shù)，以便減少漏磁場。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些極靴直徑d大于暴露體積12內(nèi)的間隙，以便避免漏磁場。
如圖2和圖3所示，其中分別示出了磁軛2的側(cè)視圖和頂視圖，磁軛2由被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊16構(gòu)成，構(gòu)件塊的表面被除去燒結(jié)層，并被磨成平行的平面。這些被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊16被依次排列成排，如圖6所示，并被裝配成鐵氧體板18，它們在磁軛2中沿磁通的檢測方向17對齊。
這些鐵氧體板18彼此沿垂直于磁通17的方向由絕緣/冷卻間隙19分開。在橫向的區(qū)域中，在所述絕緣/冷卻間隙19中插入塑料隔板19，借以使鐵氧體板18通過所述塑料隔板20聯(lián)結(jié)到被切削成石塊形的構(gòu)件塊16上而形成磁軛部件。冷卻空氣可以通過絕緣/冷卻間隙19輸送，用于冷卻磁軛2，如圖6的箭頭21所示。
在圖4和圖5中可以看出，圓形的極靴7,8由鐵氧體構(gòu)件塊22構(gòu)成，所述構(gòu)件塊從頂部看是楔形的，其表面也被除去燒結(jié)層，并被磨成平面平行。在楔形的鐵氧體構(gòu)件塊22之間也插入隔離器，從而形成圖中示意地表示的絕緣/冷卻間隙23，并通過這些隔離器使相鄰的鐵氧體構(gòu)件塊彼此相連。在圖4和圖5的示意的表示中，沒有示出隔離器。
由圖4和圖5還可以看出，極靴7,8具有軸向管狀開孔24，冷卻空氣可以通過所述開孔引入磁場施加裝置1，這由圖1也可以看出。
圖7表示被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊16沿著磁通的方向17只經(jīng)過非常窄的接觸間隙S2彼此相連。由圖7還可以看出，強(qiáng)制氣隙S1被提供在垂直磁軛元件3,4之間的過渡點(diǎn)上，其可以相對于下部橫向磁軛元件6被調(diào)整，還被提供在橫向磁軛元件5,6和極靴7,9之間，用于控制磁通。這些強(qiáng)制的氣隙S1的寬度為2mm-3mm，和接觸間隙S2相比是非常大的。
磁場由磁場線圈9,10產(chǎn)生，所述磁場線圈和未示出的電容器相連，從而形成振蕩電路，其中能量以電路的諧振頻率作為無功功率振蕩。磁力最好在1-20kA/m的范圍內(nèi)，而頻率最好在20-500kHz的范圍內(nèi)。這種磁場施加裝置在用于熱種時(shí)，1-2kA/m便足夠了，而在用于磁流體時(shí)則需要更大的磁力。
最后圖9表示C形弧的形式的另一個(gè)實(shí)施例。所述C形弧包括垂直磁軛元件36和上部橫向磁軛元件27以及下部橫向磁軛元件28。除去外部形狀之外，磁軛25基本上由和磁軛2相同的元件構(gòu)成，因而相同的部件用相同的標(biāo)號表示。這樣，垂直磁軛元件26，上部橫向磁軛元件27和下部橫向磁軛元件28由被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊16構(gòu)成，并且磁軛25包括具有其各自分配的磁場線圈9，10的極靴7,8。這類的C形弧的優(yōu)點(diǎn)在于，其具有好的可進(jìn)入性，但是，其具有產(chǎn)生的漏磁通較大的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1．一種用于加熱生物組織內(nèi)的有磁性的或可磁化的物質(zhì)或固體的磁場施加裝置，所述裝置具有磁軛，所述磁軛具有在所述磁軛上彼此面對的并被暴露體積中的間隙隔開的極靴，還具有用于產(chǎn)生交變磁場的兩個(gè)磁場線圈，所述每個(gè)線圈被設(shè)置在一個(gè)極靴上，其特征在于磁軛(2,25)和極靴(7,8)由被連接在一起的鐵氧體構(gòu)件塊(16,22)構(gòu)成，以及磁場線圈(9,10)是具有至少一個(gè)螺旋延伸的繞組的盤形線圈，所述每個(gè)磁場線圈被分配給一個(gè)極靴，并且各個(gè)極靴端部包括被插入其間的環(huán)繞磁場線圈/極靴間隙(a)。
2．如權(quán)利要求1所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁場線圈(9,10)具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋延伸的由多股銅線制成的繞組。
3．如權(quán)利要求1或2所述的磁場施加裝置，其特征在于，極靴(7,8)在被從上面看時(shí)是圓形的，并且彼此面對，其中平行的圓形極靴表面彼此面對，并由暴露體積(12)內(nèi)的間隙相互分開，以及磁場線圈(9,10)被相應(yīng)地制成圓環(huán)形。
4．如權(quán)利要求1到3任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁場線圈/極靴間隙(a)的尺寸范圍是極靴直徑(d)的0.07-0.1倍，以及磁場線圈(7,8)的表面和極靴端面基本齊平，借以在極靴端面的周邊被倒圓。
5．如權(quán)利要求1到4任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，極靴直徑(d)大于暴露體積(12)內(nèi)的間隙。
6．如權(quán)利要求1到5任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁軛(2；25)由被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊(16)構(gòu)成，所述構(gòu)件塊的表面被除去燒結(jié)層，并且被磨成平行平面，以及圓形的極靴(7,8)由經(jīng)過合適的機(jī)加工的鐵氧體構(gòu)件塊(22)構(gòu)成，所述構(gòu)件塊被從上面看時(shí)呈楔形。
7．如權(quán)利要求1到6任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊(16)由鐵氧體板(18)構(gòu)成，所述鐵氧體板沿著磁通的方向被置于磁軛(2；25)的一排中，所述鐵氧體構(gòu)件塊沿垂直于磁通的方向由絕緣/冷卻間隙(19)相互分開，通過所述絕緣/冷卻間隙可以輸送冷卻空氣，并且其沿著磁通的方向通過非常窄的接觸間隙(S2)彼此相連。
8．如權(quán)利要求7所述的磁場施加裝置，其特征在于，塑料隔離器(20)被插入絕緣/冷卻間隙(19)的橫向區(qū)域中，并且鐵氧體板(18)通過被插入作為磁軛元件的鐵氧體構(gòu)件塊中的隔離器(20)被聯(lián)結(jié)在一起。
9．如權(quán)利要求6所述的磁場施加裝置，其特征在于，隔離器被插在楔形的鐵氧體構(gòu)件塊(22)之間，以便構(gòu)成絕緣/冷卻間隙(23)，通過所述隔離器，鄰接的鐵氧體構(gòu)件塊(22)被相互聯(lián)結(jié)在一起，以及提供軸向管狀開孔24，以便形成管狀極靴7,8，通過所述開孔(24)，可以使冷卻空氣流動(dòng)。
10．如權(quán)利要求1到9任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁軛(2；25)由至少一個(gè)垂直磁軛元件(3,4；26)和與所述垂直磁軛元件相連的橫向磁軛元件(5,6；27,28)構(gòu)成，以及相互面對的極靴(7,8)和所述橫向磁軛元件(5,6；27,28)相連，借以使得至少一個(gè)橫向磁軛元件(6)可以相對于另一個(gè)橫向磁軛元件(5)被調(diào)整，從而改變暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
11．如權(quán)利要求1到10任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，在磁軛構(gòu)件塊之間的易于發(fā)生偏差的過渡點(diǎn)，特別是在橫向磁軛元件(6)和可以彼此相對進(jìn)行調(diào)整的垂直磁軛元件(3,4)之間的過渡點(diǎn)，與/或在橫向磁軛元件(5,6)和極靴(7,8)之間的過渡點(diǎn)，提供強(qiáng)制氣隙(S1)，其最好具有2-3mm的寬度，用于控制磁通，借以和接觸間隙(S2)相比，特別是在橫向磁軛調(diào)整區(qū)域，所述強(qiáng)制氣隙(S1)的氣隙寬度非常大。
12．如權(quán)利要求1到11任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁軛(25)被制成C形弧的形式，其中C的開口代表由極靴形成的在暴露體積內(nèi)的間隙。
13．如權(quán)利要求1到11任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁軛(2)被制成3柱結(jié)構(gòu)的M形，并具有兩個(gè)平行的垂直磁軛元件(3,4)，它們彼此分開一定距離，并且具有相同的幾何形狀，其中兩個(gè)橫向磁軛元件(5,6)被連接在所述垂直磁軛元件之間，每個(gè)極靴(7,8)彼此面對，并位于所述橫向磁軛元件的中央，并且其中具有相連的極靴(8)和被分配的的磁場線圈(10)的至少一個(gè)橫向磁軛元件(6)可以作為一個(gè)部件相對于另一個(gè)橫向磁軛元件(5)被調(diào)整，以便調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
14．如權(quán)利要求13所述的磁場施加裝置，其特征在于，由下部橫向磁軛元件(6)和具有磁場線圈(10)的相關(guān)的極靴(8)構(gòu)成的部件被固定地安裝，并且由兩個(gè)垂直磁軛元件(3,4)、上部橫向磁軛元件(5)和具有磁場線圈(9)的相關(guān)的極靴(7)構(gòu)成的開口可借助于垂直調(diào)整裝置(11)進(jìn)行調(diào)整以調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
15．如權(quán)利要求14所述的磁場施加裝置，其特征在于，所述垂直調(diào)整裝置由至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制的直線驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成，尤其是一種自調(diào)整(self-inhibiting)的主軸驅(qū)動(dòng)裝置(11)，用于從下方移動(dòng)垂直磁軛元件(3,4)。
16．如權(quán)利要求1到15任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，所述磁軛被保持在一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)中，冷卻空氣可以在所述支撐結(jié)構(gòu)中流動(dòng)。
17．如權(quán)利要求1到16任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，在垂直磁軛元件(3,4；26)的側(cè)面的暴露體積內(nèi)的間隙由磁場限定線圈與/或可調(diào)整的隔板(14,15)確定，所述隔板(14,15)限定一個(gè)滑入空間，并且可被垂直地彼此相對進(jìn)行調(diào)整。
18．如權(quán)利要求1到17任何一個(gè)所述的磁場施加裝置，其特征在于，要被暴露于磁場的生物組織是病人的腫瘤部位，并且在其中引入具有磁性的或可磁化的極小顆粒的磁流體，借以把腫瘤部位局部加熱到41℃以上的溫度。
19．如權(quán)利要求18所述的磁場施加裝置，其特征在于，其中使用由10-15kA/m,50-100kHz的頻率的磁力產(chǎn)生的交變磁場。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加熱生物組織內(nèi)的有磁性的或可磁化的物質(zhì)或固體的磁場施加裝置,所述裝置具有磁軛(2;25),在磁軛(2;25)上具有在所述磁軛上彼此面對的并被暴露體積中的間隙隔開的極靴,還具有用于產(chǎn)生交變磁場的兩個(gè)磁場線圈(9,10),所述每個(gè)線圈被設(shè)置在一個(gè)極靴上(7,8),用于產(chǎn)生交變磁場。按照本發(fā)明,磁軛(2;25)和極靴(7,8)由被連接在一起的鐵氧體構(gòu)件塊(16,22)構(gòu)成。并且磁場線圈(9,10)是盤形線圈,具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋延伸的繞組,它們分別圍繞極靴端部,通過被插入的包圍磁場線圈/極靴間隙(a)相互面對。用這種方式,便提供一種適合于實(shí)際應(yīng)用的性能良好的磁場施加裝置,用于進(jìn)行高溫治療和熱切除手術(shù)以及其它的醫(yī)療應(yīng)用。
文檔編號A61N2/10GK1319029SQ00801631
公開日2001年10月24日 申請日期2000年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月7日
發(fā)明者彼得·弗尤切特 申請人:Mfh控制體溫系統(tǒng)有限公司