專利名稱：熱傳感器在微波波導中的定位的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳感器在微波裝置、尤其是利用微波電磁能量來處理物體的加熱器(applicator)中的定位，并且還涉及包括定位在其中的傳感器的加熱器。
在其內容被包括在本文中作為參考的我們先前公開的申請WO95/04385號中，我們已經公開一種經血過多處理裝置，它涉及施加在能夠基本上完全被子宮粘膜吸收的頻率下的微波電磁能量；監(jiān)視工作溫度，以便保證把子宮粘膜組織加熱到大約60℃；以及在一段時間內持續(xù)地施加微波能量以便破壞子宮粘膜細胞。
因此，溫度是重要的，于是在操作期間利用熱偶形式的溫度傳感器連續(xù)地監(jiān)視溫度。
出現的問題是熱偶是由金屬構成的，施加微波能量往往會導致直接加熱熱偶，這導致溫度讀數誤差。在Field和J.W.Hand的“臨床熱療實踐入門”第459至465頁中討論了這個一般問題。因為使用金屬傳感器遇到問題，所以已經進行了以下實踐或者在斷開電源時取讀數(這使得不可能進行實時測量)，或者利用諸如光纖傳感器的非金屬傳感器(這要昂貴得多)來進行測量。
可以或者利用同軸波導或者利用通常圓形截面的管狀波導來傳輸微波電磁能量。
本發(fā)明是包含長形金屬元件的傳感器在微波波導中的定位方法，該方法包括選擇一種管狀波導；確定微波傳輸期間所產生的磁場的一般取向；以及把所述長形金屬元件安置在大致平行于所述磁場的取向的位置。
利用這種配置，所述磁場不會在所述金屬元件中感生電流，因此，將幾乎不會或完全不會干擾待檢測的參數。通常，所述傳感器將是檢測溫度的熱偶，并且其固有的危險是由在熱偶的金屬護套中流動的電流引起的干擾。
本發(fā)明還在于一種微波加熱器，它包括管狀波導，它在傳輸微波時產生基本上垂直于波導壁取向的電場和基本上垂直于該電場取向的磁場；以及包含長形金屬元件的傳感器，所述長形金屬元件在波導中這樣定位，使得它在微波傳輸期間基本上平行于磁場延伸，從而在傳感器的金屬元件中基本上不感生電流，否則將引起畸變。
下面將參考附圖舉例說明本發(fā)明，附圖中

圖1是根據本發(fā)明的同軸波導的顯示電場和磁場的示意的側視圖；圖2是圖1的波導的示意的橫截面圖；圖3是圖1的波導的示意的平面圖；圖4是圖1的波導的透視圖；以及圖5是根據本發(fā)明的微波加熱器的示意的側視圖。
圖1中示出同軸波導的示意的截面圖，其中(1)是中心導體，而(2)是外導體。當在同軸波導中傳輸微波能量時，磁場(3)和電場(4)總是垂直于軸線(中心導體)。由于電流(5)總是垂直于磁場流動，所以，它們總是沿著同軸波導流動或者流入它們與其接觸的任何其它金屬結構。因此，無論人們把金屬溫度傳感器(6)置于同軸導出加熱器中任何位置，電流將流入金屬傳感器，因為該傳感器垂直于磁場。
圖2中示出圓波導(7)的示意的橫截面圖，其中圖解說明橫電模TE11的磁場線(3)和電場線(4)。在這種配置中，電場總是垂直于波導壁(8)，而磁場總是垂直于電場。
圖3中示出沿波導(7)的場分布的示意的頂視圖，其中，各高電場區(qū)(4)把磁場環(huán)(3)分開。應當指出磁場環(huán)平行于波導壁(8)的側邊。
圖4中示出圓波導(7)的壁中電流的示意的側視圖。這里可以看到，如果把金屬傳感器(6)大致與磁場平行地置于波導壁(8)的側面，則所有電流通路將與傳感器正交，因此將不在傳感器(6)中產生電流。
我們已經發(fā)現，通過把溫度傳感器(6)大致與磁場(3)平行地置于波導壁(8)處，則基本上沒有電流在傳感器(6)的金屬元件中流動，因此，有可能在沒有顯著畸變的情況下進行實時溫度監(jiān)視。
下面將參考圖5進一步描述本發(fā)明，該圖是包括按照本發(fā)明定位的溫度檢測熱電偶等等微波加熱器的示意的側視圖。
圖5中，微波加熱器(11)具有用介電材料(13)填充的圓波導(12)。波導(12)終止于離微波加熱器(11)端部不遠處，提供形成微波能量輻射天線端部的露出部分(14)。在微波加熱器的遠離輻射端部(14)的端部，有包含內導體(16)的同軸饋電電纜(15)后者通過直插式過渡段(17)直接激勵介質填充波導(12)。內導體(16)穿到介電材料(13)的中心、到達橫向導體(18)，后者從所述中心導體到達外波導壁(12)形成微波斷面，使所述過度段可以把所述微波發(fā)射到介電材料(13)中，如圖1至3中所示。導體(18)在到達由波導外壁(12)形成的外導體時被絕緣體絕緣。
按照本發(fā)明定位的傳感器是位于輻射端部(14)的外側用來檢測工作溫度的熱偶(20)。按照本發(fā)明，將熱偶(20)定位成基本上平行于管狀波導(12)傳輸微波時所產生的磁場的取向，就是說，按照圖2至4中元件(6)的方向而定位。此外，為了避免附加的布線，熱偶(20)直接通過連接線(23)在(21)處連接到外導體波導壁，并且通過連接線(24)在(22)處連接到橫向導體(18)。導線(23，24)在通過波導軸的平面內彼此平行地延伸，導線(23)終止于(21)處，而導線(24)在壁(12)的外側延伸，直至通過(22)的垂直平面，然后圍繞壁(12)的圓周延伸，到達(22)處的導體(18)。因此，熱偶信號沿著把微波功率引向輻射端部(14)的同一根同軸電纜傳輸出去。利用傳統(tǒng)的電路(未示出)來感測和提取所述直流信號。
熱偶本身處在工作時沒有感生電流的位置，這使得能夠在沒有任何明顯畸變的情況下實時檢測工作溫度。
雖然未示出，但是，微波加熱器(11)備有PTFE或其它適當材料的微波透明保護涂層。溫度傳感器感測熱偶(20)設置在所述涂層和介電材料之間并且與該介電材料隔離。
權利要求
1.一種微波加熱器(11)，它包括管狀波導(12)，它在傳輸微波時產生基本上垂直于波導壁(12)取向的電場(4)和基本上垂直于該電場(4)取向的磁場(3)；以及包含長形金屬元件(20，23，24)的傳感器(20)，所述長形金屬元件在波導(12)中這樣定位，使得它在微波傳輸期間基本上平行于磁場(3)延伸，從而在所述傳感器的所述金屬元件(23，24)中基本上不感生電流，否則傳感器將產生畸變。
2.權利要求1的微波加熱器，其特征在于用介質(13)填充所述波導，所述介質(13)從所述波導的一個端部伸出以便形成發(fā)射微波輻射的天線(14)，所述傳感器(20)位于所述介質天線的側面。
3.權利要求2的微波加熱器，其特征在于所述元件(23，24)包括在通過所述波導的中心軸的平面內彼此平行地延伸的連接線，并且，一根連接線(23)連接到所述波導(12)的壁(25)，而另一根連接線(24)連接到激勵所述波導的導體(16)。
4.權利要求3的微波加熱器，其特征在于利用具有中心導體(16)的的同軸電纜(15)激勵所述波導，所述中心導體(16)在介質(13)的中心延伸，并且所述另一根連接線(24)連接到該中心導體。
5.權利要求4的微波加熱器，其特征在于所述中心導體(16)具有在徑向上從該中心導體伸出的橫向導體(18)，并且，所述另一根連接線(24)在(22)處連接到所述導體(18)的外端部。
6.權利要求5的微波加熱器，其特征在于所述導體(18)的所述外端部穿過所述波導(12)的所述壁(25)中的小孔并且與所述壁(25)電絕緣。
7.權利要求5或6的微波加熱器，其特征在于所述另一根連接線(24)從傳感器(20)開始、沿著所述波導的縱方向、然后沿著所述波導(12)的所述壁(25)的圓周方向延伸，到達所述導體(18)的所述外端部。
8.以上權利要求中任何一個的適合于醫(yī)療應用的微波加熱器。
9.包含長形金屬元件(23，24)的傳感器(20)在微波波導(12)中的定位方法，該方法包括選擇一種管狀介質填充波導(12)；確定微波傳輸期間所產生的磁場(3)的一般取向；以及把所述長形金屬元件(23，24)定位成大致平行于所述磁場(3)的取向。
10.權利要求9的方法，其特征在于利用同軸電纜(15)激勵所述波導(12)，并且，所述傳感器(20)的輸出端連接到所述同軸電纜(15)。
11.一種基本上如本文中參考附圖所描述的微波加熱器。
12.一種基本上如本文中參考附圖所描述的傳感器的定位方法。
全文摘要
包含長形金屬元件(23,24)的傳感器(20)在微波波導中的定位方法包括:選擇一種管狀波導(12);確定微波傳輸期間所產生的磁場(3)的一般取向;以及把長形金屬元件(23,24)定位成大致平行于磁場(3)的取向。傳感器(20)的連接線(23,24)沿著波導(12)的縱方向延伸并且連接到波導的外壁(25)和激勵該波導的同軸電纜(15)的中心導體(16)。
文檔編號A61B17/00GK1273518SQ9980103
公開日2000年11月15日 申請日期1999年5月5日 優(yōu)先權日1998年5月6日
發(fā)明者N·科羅恩, I·B·弗德伯格 申請人:微施理有限公司