МИКРОВОЛНОВЫЙ АППЛИКАТОР Российский патент 2005 года по МПК A61N5/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к микроволновому аппликатору для лечения человеческого органа с помощью микроволновой электромагнитной энергии. Человеческий орган - предпочтительно биологическая ткань, причем наиболее предпочтительно использовать аппликатор для лечения меноррагии.

Меноррагия - обычно имеет место у женщин в возрасте более сорока лет и проявляется как сильное менструальное кровотечение из эндометрита, который составляет внутреннюю оболочку матки.

Обычным кардинальным способом лечения является экстирпация матки, когда удаляется вся матка.

В более ранней заявке, опубликованной под номером W095/04385, и содержание которой приводится здесь в качестве ссылки, раскрыто устройство зонда для использования электромагнитной радиации микроволновой частоты, содержащего заполненный диэлектриком волновод с открытой частью в виде наконечника, который представляет собой антенну. В нескольких первых вариантах изобретения микроволны вводились в первый заполненный воздухом волновод и затем микроволны пропускались во второй волновод, который содержал диэлектрик. В качестве переходника между волноводами использовался еще один волновод конической формы. Волновод, заполненный диэлектриком, имел меньший диаметр, чем волновод, заполненный воздухом, поскольку на данной частоте длина волны в диэлектрике короче. Следовательно, диаметр аппликатора при всех длинах волн остается постоянным по всему переходнику.

Однако, хотя такой аппликатор работает вполне удовлетворительно, ширина полосы частот аппликатора ограничена резонансом, возникающим в длинном волноводе, заполненным диэлектриком. Это означает, что любое изменение частоты, генерируемой источником микроволн, может существенно ухудшить кпд аппликатора.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает микроволновый аппликатор для использования электромагнитной радиации при микроволновой частоте, который содержит коаксиальный ввод для приема и прохождения микроволнового сигнала предопределенной частоты, волновод для приема и прохождения входного микроволнового сигнала, диэлектрик, помещенный в волновод и выходящий из волновода в виде антенны для излучения в микроволновой энергии, отличающийся тем, что указанный коаксиальный ввод имеет средство для прямого линейного ввода входного микроволнового сигнала в заполненный диэлектриком волновод.

Предпочтительно, чтобы этот прямой линейный переход был бы обеспечен центральным проводником коаксиального ввода, проходящего по центральной оси волновода для возбуждения микроволн в волноводе. От центрального проводника радиально отходит боковой проводник по направлению к внешней стенке волновода. Боковой проводник содействует излучению микроволн в волновод при соответствующем способе передачи электромагнитной энергии к наконечнику.

Предпочтительно, чтобы аппликатор включал датчик температуры, который непосредственно соединен с коаксиальным вводом, чтобы свести к минимуму количество монтажных проводов.

Когда аппликатор используется для эндоскопического удаления ткани, важно обеспечить стерильность аппликатора при каждом таком использовании. Соответственно, предпочтительно, чтобы аппликатор был снабжен покрытием, прозрачным для прохождения микроволн, что позволяет производить чистку аппликатора обычным способом.

Хотя микроволновый аппликатор по настоящему изобретению может быть использован в любой желательной области применения, предпочтительно, чтобы он использовался для внутриматочных операций. Это в свою очередь требует использования микроволновой энергии на частоте, которая будет в основном полностью поглощаться эндометритной тканью. При этом необходимо контролировать температуру операции, чтобы гарантировать равномерную коагуляцию эндометритной ткани через полость матки, поддерживая, таким образом, уровень микроволновой энергии в течение времени, достаточного для разрушения клеток эндометрита.

Использование микроволновой энергии для нагрева слизистой оболочки матки имеет два главных преимущества. Во-первых, электромагнитная радиация на микроволновых частотах интенсивно поглощается тканью, и в пределах частоты 8-12 ГГц вся микроволновая энергия поглощается слоем ткани толщиной около 5 мм, причем невозможно обеспечить микроволновое нагревание за пределами этой области. Это является идеальным условием для лечения эндометрита, который имеет толщину приблизительно 5 мм. Во-вторых, в результате сильного поглощения, количество энергии, требуемой для достижения желательной температуры, является относительно небольшим.

Кроме того, улучшенный аппликатор по настоящему изобретению имеет следующие основные преимущества по сравнению с аппликатором, ранее раскрытым в упомянутой выше заявке:

(i) волновод короче, поскольку при формировании гибрида между коаксиальным вводом и волноводом, заполненным диэлектриком, расстояние между переходником и излучающим наконечником значительно сокращается. Это в свою очередь уменьшает количество необходимого диэлектрика, который улучшает ширина полосы частот и повышает кпд аппликатора,

(ii) можно сделать аплликатор гибким.

Описание чертежей

Изобретение далее описывается на примере его выполнения со ссылкой на приложенные чертежи.

Фигура 1 представляет собой вид сбоку в разрезе предпочтительного микроволнового аппликатора.

Фигура - 2 вид в плане на волновод, показанный на фигуре 1, с отображением микроволновых полей.

На Фигуре 1 показан микроволновый аппликатор (1) имеющий круглый волновод (2), заполненный диэлектриком (3). Волновод (2) заканчивается на конце аппликатора (1), а часть (4), выполненная из диэлектрика, выходит из волновода и образует наконечник антенны для излучения микроволновой энергии. Тот конец волновода, который удален от наконечника (4), соединен с коаксиальным кабелем (5), который питает волновод. Внутренний проводник (6) кабеля (5) входит в диэлектрик (3) и затем проходит по оси волновода (2), чтобы обеспечить непосредственное возбуждение микроволн в волноводе (2). Внешний проводник (17) кабеля (5) соединен с внешней стенкой проводника (7) волновода. Проводник (6) заканчивается в объеме волновода, а боковой проводник (8) ответвляется радиально от проводника (6), проходит через внешнюю стенку (7) и служит для подачи микроволн в диэлектрик (3), причем магнитные поля (14) и электрические поля (15) ориентированы, как показано на фигуре 2.

Коаксиальный кабель (5) может быть заполнен воздухом, но, как иллюстрировано на фигуре 1, он заполнен диэлектриком (16), но заканчивается до конца диэлектрика (3) в волноводе (2), чтобы образовать воздушный зазор (18), который обеспечивает осевое расширение диэлектрика (16), при нагреве аппликатора в процессе лечения или стерилизации.

Осевой размер L₁ воздушного промежутка (18), и осевые размеры L₂ и L₃ проводника (6) в волноводе (2) с любой стороны проводника (8) выбраны с возможностью регулирования реактивного сопротивления контура, образованного проводником (8), чтобы таким образом уменьшить обратные отражения и увеличить прямое прохождение микроволн в волноводе.

Проводник (8) изолирован изоляцией (9) от внешней стенки волновода (7).

Как показано на фигуре 1, на внешней стороне излучающего наконечника (4) размещена термопара (10), которая служит для измерения рабочей температуры. Кроме того, чтобы избежать дополнительного монтажа термопара (10) непосредственно соединена проводом (19) с внешним проводником (17) коаксиального кабеля (5) в точке (11) и проводом (20) снаружи стенки (7) с центральным проводником (6) кабеля (5) с помощью бокового проводника (8) и соединения (12) на его внешнем конце. Соответственно, сигнал термопары проходит по тому же самому коаксиальному кабелю (5), который подает микроволновую энергию к выходящему наконечнику (4). Для извлечения сигнала постоянного тока датчика температуры из коаксиального кабеля используется обычная схема (не показана).

Хотя это не показано на схеме, аппликатор (1) снабжен защитным покрытием, прозрачным для микроволн, выполненным из политетрафторэтилена или другого подходящего материала. Датчик температуры в виде термопары (10) вводится между покрытием и материалом диэлектрика и изолирован от материала диэлектрика.

Предпочтительно использовать аппликатор по настоящему изобретению так же, как это описано в опубликованной заявке No. W095/04385, где аппликатор снабжен устройством ввода микроволн в полосе частот предпочтительно порядка 8-12 ГГц от микроволнового генератора и усилителя.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения внутриматочных операций, в частности лечения меноррагии. Микроволновый терапевтический аппликатор имеет коаксиальный ввод для проведения микроволнового сигнала определенной частоты, волновод, заполненный диэлектриком, часть которого выполнена выходящей из волновода с образованием наконечника антенны. Коаксиальный ввод имеет внутренний проводник, проходящий по оси волновода к наконечнику антенны и заканчивающийся в объеме волновода, а боковой проводник выходит из него радиально на половине длины проводника в пределах волновода. Использование изобретения позволяет повысить кпд микроволнового воздействия за счет уменьшения отражения микроволнового излучения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Микроволновый терапевтический аппликатор (1), содержащий коаксиальный ввод (5) для проведения микроволнового сигнала определенной частоты, волновод (2), заполненный диэлектриком (3), часть которого выполнена выходящей из волновода с образованием наконечника антенны (4), отличающийся тем, что коаксиальный ввод (5) имеет внутренний проводник (6), проходящий по оси волновода (2) к наконечнику антенны и заканчивающийся в объеме волновода, а боковой проводник (8) выходит из него радиально на половине длины проводника в пределах волновода.2. Аппликатор по п.1, отличающийся тем, что боковой проводник (8) проходит через отверстие в стенке волновода (7) и электрически от нее изолирован.3. Аппликатор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что коаксиальный ввод (5) является кабелем и заполнен диэлектриком (16) с возможностью образования воздушного зазора (18) между ним и концом диэлектрика (2) в волноводе.4. Аппликатор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на внешней стороне наконечника антенны размещен датчик температуры (10), сигнальный выход которого соединен с коаксиальным вводом.