Излучатель для физиотерапии Советский патент 1986 года по МПК A61N1/06 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для физиотерапии, и может быть иснользовано в аппаратах СВЧ-воздействия, работающих на частотах 2450, 915, 460 мГц.

Цель изобретения - создание однонаправленного излучения и повышение точнор- ти дозирования путем оптимального согласования антенного элемента без применения дополнительных средств и точной фиксации излучателя.

На фиг. изображен излучатель для физиотерапии, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -- излучатель облегающей формы, вид сбоку; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Излучатель состоит из диэлектрического корпуса 1, в котором размещен антенный элемент 2, питаемый коаксиальным кабелем 3 Антенный элемент выполнен в виде трех параллельно расположенных печатных проводников 4 S-образной формы. Проводники расположены на диэлектрической плате 5, изготовленной из фольгированного материала с малым , например фольгированного стеклотекстолита. Крайние участки 6 и 7 S-образного проводника и средний участок 8 расположены параллельно. Внутренний про- водник 9 коаксиального кабеля проходит по оси симметрии платы и соединяется с центром среднего участка 8 S-образного проводника. Экранный проводник 10 коаксиального кабеля 3 с противоположной стороны платы соединен с центрами крайних участ- ков 6 и 7 печатного проводника 4. Крайние участки 6 и 7 печатного проводника расположены на расстоянии 0,. Их длина постепенно уменьшается по отношению к входу коаксиального кабеля. Длина крайнего участка 7, ближайшего к входу коаксиаль- ного кабеля, больше, а длина крайнего участка 6 меньше длины среднего участка 8 на 0,1-0,15;.

С противоположной стороны платы 5 размещены печатные проводники 11 длиной 0,1-0,25Я, зеркально отображающие параллельные участки S-образного проводника.

Крайний укороченный участок 6 проводника 4 находится на расстоянии 0,02-0,04Я от края платы, совпадающего с рабочей поверхностью диэлектрического корпуса 1.

Для облегчающего излучателя крайние и средний участки 6-8 печатного проводника 4 и печатные проводники выполнены в виде изогнутых по форме облучаемого участка дуг окружностей, совпадающих с контуром платы (фиг. 3 и 4). При этом диэлектрический корпус 1 имеет облегающую форму, например, шарового слоя толщиной 0,25.,. Плата 5 корпуса 1 установлена перпендикулярно рабочей поверхности корпуса.

Устройство работает следуюн им образом.

Высокочастотная энергия от генератора (не показан) поступает через коаксиальный кабель 3 и возбуждает антенный элемент, который работает как передающая антенна.

0

S

5 Q 5

5

0

fi

Длина Кс1ждого из участков S-образного печатного проводника соизмерима с длиной волны генератора, поэтому при соответствующем выборе размеров проводников можно обеспечить входное сопротивление антенны равным волновому сопротивлению кабеля. Компенсация реактивной составляющей на входе антенного элемента возможна в результате правильного соотнощения длин разомкнутых и короткозамкнутых участков S-образного проводника, реактивные сопротивления которых имеют разные знаки.

Таким образом, высокочастотная энергия от входа антенны не отражается, а эффективно излучается ею в окружающее пространство и поглощается биотканью при ее наличии в зоне излучения.

При малом расстоянии между крайними участками 6 и 7 S-образного проводника и одинаковой их длине диаграмма направленности имеет два лепестка с максимумами в противоположных направлениях.

Для опти.мального подавления паразитного лепестка, т. е. для создания однонаправленного излучения вдоль оси симметрии платы, в сторону противоположную входу кабеля 3, крайние участки S-образного проводника разнесены на расстояние, равное 0,25л. При этом расположение крайних участков аналогично оптимальному расположению излучающих элементов в антенне типа «волновой канал, обеспечивающему излучение вдоль линии, проходящей через центры вибраторов. В этом случае крайний участок 7 аналогичен «активному рефлектору, находящемуся на расстоянии четверти длины волны от другого крайнего участка 6 активного элемента. Для обеспечения фазовых соотношений между токами в крайних участках, а именно для того, чтобы ток в участке 7 опережал по фазе ток в участке 6 на я/2, длина участка 7 выбрана больше, чем участка 6.

Учитывая, что косвенно входное сопротивление печатного вибратора зависит от ширины вибратора, материала платы и т. д., индуктивный характер входного сопротивления «активного рефлектора участка 7 может быть обеспечен при длине крайнего участка 7, лежащего в пределах 0,55--0,45..

Аналогично емкостной характер входного сопротивления «активного вибратора участка 6 может быть обеспечен при длине крайнего участка 6, лежащего в пределах 0,4- 0,35А,.

Длина среднего участка 8 З-образного проводника должна быть выбрана по величине меньше, чем длина участка 7, и больше, чем длина участка 6. Таким образом, укороченный участок 6 играет роль «активного директора для среднего участка 8, а удлиненный участок 7 является «активным рефлектором для среднего участка 8.

Расстояние между участками 6-8 составляет 0,25л. Тем самы.м для среднего участка 8 выполняются условия как по фазовым

соотношениям между токами в крайних и средних участках S-образного проводника, так и по величине расстояний между ними, необходимые для создания преимущественного излучения в направлении от участка 7 к участку 6.

При этом схема питания излучателя позволяет устранить недостатки, характерные для антенны типа «волновой канал, а именно узкополосность и точную настройку.

При выбранных размерах S-образного проводника иногда требуется дополнительная настройка излучателя без изменения топологии основной печати. Например, при расположении излучателя на разных расстояниях от облучаемой биоткани требуется быстрая и простая настройка излучателя на минимальный коэффициент стоячей волны

С этой целью в антенный элемент введена система настроечных элементов. Они выполнены в виде печатных проводников 11 с обратной стороны платы. Для создания макси-

мальной емкостной связи и эффективности настройки проводники расположены параллельно участкам S-образного проводника и изолированы от них и друг от друга. Из.ме- няя длину проводников, производят настройку излучателя.

Таким образом, конструкция предлагаемого излучателя позволяет устранить вредное воздействие СВЧ-поля на обслуживающий персонал посредством создания однонаправленного излучения при контактной методике применения и оптимальном согласовании антенного элемента излучателя без применения дополнительных средств, в частности экранов. Кроме того, обеспечивается точная фиксация излучателя при равномерном прогреве суставов посредством создания облегчающей формы рабочей поверхности излучателя.

Создаваемое излучателем однонаправленное излучение облегчает дозировку высокочастотной энергии, поглощаемой биотканью при процедурах.

хчосуххдоуу хтогхух х хтпг.

77

ff 5

фиг.2

2

4