Устройство для микроволновой обработки биологических систем Советский патент 1989 года по МПК H05B6/64 

1

Изобретение относится к СВЧ;-тех- нике и предназначено для микроволнового облучения биологических систем низкоэнергетическим СВЧ-излуче- нием миллиметрового диапазона радиоволн с целью достижения частотно- зависимых биологических эффектов.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения площади соприкосновения с биологической средой.

На фиг.1 приведено устройство для микроволновой обработки биологических систем; на фиг.2 - схема пояс- няющая принцип работы устройства для

микроволновой обработки биологических систем.

Устройство микроволновой обработки биологических систем содержит кольцевые диэлектрические волноводы 1 прямоугольного одномодового сечения, биологическую систему 2, металл 3 толщиной, большей толщины скин- слоя, металл 4 толщиной, меньшей толщины скин-слоя, отверстие 5 для ввода или вывода СВЧ-энергии, СВЧ-гене- ратор 6, переходной волновод 7, связывающий волновод 8.

Устройство для микроволновой обработки биологических систем работает следуюикм образом.

4.

00

оо

00

ел

Исходя из описанной выше конструкции устройства очевидно, что в электрбдинамическом аспекте оно эквивалентно волноводному устройству, изображенному на фиг.2, поступление СВЧ-поля в переходной волновод 7 эквивалентно подключению СВЧ-гене- ратора к входному плечу волноводного Н-тройника. При эт;ом, как известно, СВЧ-мощность делится поровну между двумя другими плечами тройника. В данном случае СВЧ-поле распространяется по двум волноводным дугам в противоположные стороны относительно переходного волновода 7 (фиг.2, сечение А-А, направление распространения СВЧ-энергии здесь и далее показано стрелками). В диаметрально противоположной от переходного волновода 7 точке первого кольца обе СВЧ-волны, в силу своей синфазности, как известно из теории мостов, суммируются и поступают в связывающий волновод 8, а затем в нижеследующее кольцо (фиг.2, сечениеvA-A). И так далее. В изобретении функцию связующих волноводов 8 выполняют отверстия 5. Эквивалентность этих элементов 8 и 5 очевидна.

Далее, в процессе распространения по вышеописанному волноводному серпантину, СВЧ-энергия проникает сквозь слой металла 4 и таким образом осуществляется облучение прилегающих, к внутренней цилиндрической поверхности металла 4 слоев биологической системы 2.

При этом нетрудно показать, что вектор Пойтинга П в облучаемой среде всегда направлен в сторону оси О-О перпендикулярно ей. Диаметр кольцевых диэлектрических волноводов 1 (имеется в виду средний диаметр, т.е. полусумма внутреннего и наружного диаметров) выбирают та- ким, чтобы половина средней длины окружности каждого кольцевого диэлектрического волновода 1 была кратна

0

0

5

0

5

0

5

целому числу полуволн п х- СВЧ- излучения (на средней частоте диапазона) , где Е длина волны в материале колец. Этим достигается оптимальное согласование всей камеры с СВЧ-генератором„

После сборки устройства вся внутренняя поверхность камеры поверх слои металла 4 покрывается тонким (3 - 5 мкм) слоем кварца (термическим осаждением), что исключает окисление металлических покрытий и существенно облегчает периодическую температурную стерилизацию камер.

Формула изобретения

Устройство для микроволновой обработки биологических систем,включающее генератор СВЧ, соединенный входом с диэлектрической антенной, поверхность которой, соприкасающаяся с биологической средой, покрыта металлом толщиной, меньшей толщины скин-слоя, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения площади соприкосновения с биологической средой, диэлектрическая антенна выполнена из кольцевых одномодовых диэлектрических волноводов прямоугольного сечения, узкие стенки которых параллельны и обращены одна к -другой, располагаемых соо сно, внешняя поверхность которых покрыта металлом толщиной, большей толщины скин-слоя, в металлическом покрытии, располагаемом на боковых сторонах внешней поверхности соседних кольцевых одномодовых диэлектрических волноводов прямоугольного сечения, диаметрально противоположно выполнены отверстия, посредством которых кольцевые одкомодовые диэлектрические волноводы прямоугольного сечения соединены последовательно, отверстие первого является входом диэлектрической антенны.

Фиг

8

6-6

А-А

(риг. I

Изобретение относится к технике СВЧ. Цель изобретения - повышение производительности. Устройство для микроволновой обработки биологических систем содержит кольцевые диэлектрические волноводы прямоугольного одномодового сечения, биологическую систему, металл толщиной, большей толщины скин-слоя, металл толщиной, меньшей толщины скин-слоя, отверстие для ввода или вывода СВЧ-энергии, СВЧ-г-р, переходной и связывающий волноводы. Цель достигается путем увеличения площади соприкосновения с биологической средой. 2 ил.