微波装置、系统和制造方法制造方法及图纸

本申请提供一种微波系统，包括：微波发生器；和微波电缆装置，其包括同轴电缆，其中同轴电缆的内部导体的暴露的远端部分比同轴电缆的外部导体长，并且其中内部导体的暴露的远端部分的至少一部分相对于同轴电缆的纵轴弯曲，从而提供定向辐射元件；其中微波发生器用于以一频率向电缆装置提供微波能量，该频率是自所述辐射元件提供具有期望方向性的微波能量的定向辐射的频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微波装置、系统和制造方法
本申请涉及用于将微波能量辐射到组织中和组织表面上以用于医学应用的微波天线装置或辐射器。本申请还涉及微波天线装置或辐射器的制造方法以及将微波能量辐射到组织中和组织表面上的方法。
技术介绍
已知采用微波辐射器来将微波能量辐射到肿瘤的组织中，以达到升高温度的目的，从而消融组织并破坏肿瘤。微波消融也可用于健康组织，例如，当通过热损伤而产生传导阻滞线而不是在传统的用于心房颤动的Cox迷宫手术中产生切口时，其中线性疤痕或损伤会的形成会中断异常电脉冲的传输。还已知采用微波辐射器来将微波能量辐射到病态的组织(包括癌症前期)中，以达到提高温度的目的，从而促进组织内的加热和激活生物效应，可导致疾病辐射和组织修复。这样的生物效应可在低于消融阈值(即非消融)的温度下发生。用于医学治疗的所有微波辐射器的共同点是使用天线将微波能量辐射到组织中。待由微波能量加热的组织体积可称为目标体积。天线可被选择为适于组织和疾病类型、位置、几何形状和功率需要以实现治疗窗口。典型地，天线通过传输线电连接到微波发生器。选择天线以在限定体积中产生可重复的和足够的电磁强度，以提供可靠的治疗。当寻求在组织内(例如，在目标体积的组织内)实现密集或集中的能量剂量时，控制电场形状是重要的。在天线的设计中，必须考虑对其他邻近组织的保护，这些其他邻近组织对于治疗组织中产生的热效应敏感。待保护免受微波能量影响的邻近组织可称为受保护体积。待保护的组织可以包括例如动脉、静脉、神经和/或其他重要的生理特征。对神经的电磁效应可能需要考虑减少损伤的风险。当金属以工具或植入物的形式存在时，也可能无意中引发高电磁场，并且应当减轻该高电磁场。因此，引导天线的电场是用于医学应用的微波天线的共同特征。在肿瘤微波消融领域，一种常见的天线设计利用单极原理，其中同轴传输线的中心导体暴露在同轴传输线的介电层和屏蔽层之外，继续沿着其主轴延伸。通过天线的电磁场的径向发射通常垂直于该主轴，并且可以提供可预测的组织对称加热。为了实现到目标组织中的最佳能量传输，可以将暴露的导体、邻接的介电材料和/或其它特征的尺寸调谐到工作频率。当寻求屏蔽来自单极天线的发射时，常规做法是利用添加连接到传输线的反射器。与未屏蔽单极布置相比，当沿着天线的主轴观察时，天线和反射器的相互作用以不对称的方式引导电磁场。由天线和反射器提供的预定偏置方向随后用于将场集中在目标体积中和/或减少或防止受保护体积中的电磁场。对于将场集中在目标体积中和/或减少或防止受保护体积中的电磁场的重要性可以取决于用户对操作的要求。反射器布置可以在不同系统中有所不同。它可以是偏置的，但平行于主轴，或者它可以与主轴成一个角度，这取决于期望的形状(BerubeUS6,245,062B1)。其它的系统将天线远端处的同轴传输线的中心导体从主轴偏移，减小了从导体到反射器的间隙(BerubeUS6,471,696B1)，并且对于到目标组织的最佳能量传输的要求是共同的，需要考虑与标准单极天线相同的参数。也可以使用基本上延伸超过单极天线的更大的形状或3D形式(ShiuUS8,672,933B2)。另一种已知技术(BerubeUS6,245,062B1、GauthierUS7,301,131B2和PrakashUS8,690,869B2)是采用电连接的同心管或支架，其以这样的窗口为特征，该窗口允许来自所包含的单极天线的电磁场仅在所选择的部分中发射。使用单极天线和反射器是常见的。其他天线设计类型，如偶极子、缝隙和螺旋线也可以容纳在设计中。用于将反射器部件连接到外部导体的制造方法通常可以使用诸如焊接、钎焊、超声焊接或粘合剂结合的连接技术。用于将天线部件连接到内部导体的制造方法通常可以使用诸如焊接、钎焊、超声焊接或粘合剂结合的连接技术(BerubeUS6,245,062B1)。
技术实现思路
在本申请的第一方面中，提供一种微波系统，包括：微波发生器；和微波电缆装置，其包括同轴电缆，其中同轴电缆的内部导体的暴露的远端部分比同轴电缆的外部导体长，并且其中内部导体的暴露的远端部分的至少一部分相对于同轴电缆的纵轴弯曲，从而提供定向辐射元件。微波发生器用于以一频率向电缆装置提供微波能量，该频率是自辐射元件提供具有期望方向性的微波能量的定向辐射的频率。定向辐射元件可以提供定向天线，该定向天线基本上由对具有最少数量的额外部件(如果有的话)的同轴传输线的现有部件的调整而制成。将部件添加到天线组件可以在发射馈源与天线之间的接口处引入损耗。在接口处引入的损耗会降低天线系统的整体效率。通过由同轴电缆形成定向辐射元件而不是增加额外的部件，可以减少损耗。部件的添加会增加组件的复杂性，这通常会导致制造成本的增加。这种复杂性还引入未来部件故障的风险，这在医疗器械中可能是一个特别重要的考虑因素。通过由同轴电缆形成定向辐射元件而不是增加额外的部件，可以减少复杂度。部件的添加使用窗口技术来实现定向天线，这可能损害导管输送系统或空间受限的那些系统中可能需要的整个系统的物理灵活性。该系统可以用于执行组织的微波消融。该系统可以用于提供组织热疗。在使用中，定向辐射可以从定向辐射元件辐射到组织中，以进行组织的微波消融或组织热疗。可以弯曲暴露的远端部分以形成辐射元件。该暴露的远端部分可以包括与同轴电缆的主轴对齐的第一部分、以及与第一部分基本平行且径向偏离第一部分的第二部分。该暴露的远端部分可以以至少90度的弯曲角度弯曲。可以弯曲该暴露的远端部分，使得基本上所有暴露的远端部分位于同轴电缆的半径内。同轴电缆的外部导体可以在长度上相对于同轴电缆的圆周变化，从而提供屏蔽元件。该系统还可以包括控制器，其用于选择提供给电缆装置的微波能量的频率和/或提供给电缆装置的微波能量的功率。可以根据电缆装置的反射系数、待治疗组织的性质、待治疗组织的体积、治疗类型中的至少一个来选择频率和/或功率。期望方向性可以包括进入组织的期望穿透深度、期望辐射图案、期望线性度、期望辐射体积轮廓中的至少一个。同轴电缆可以是柔性的。该系统还可以包括导管或套管针，线缆装置能够插入至该导管或套管针中。电缆装置还可以包括用于覆盖辐射元件的电介质盖。电介质盖可以是生物相容的。可以根据待治疗组织的体积、待治疗组织的性质、待治疗组织的介电常数、治疗类型中的至少一个选择多个设计参数中的至少一个。该设计参数包括以下中的至少一个：线缆尺寸；该辐射元件的尺寸；该内部导体的暴露的远端部分的长度；该辐射元件的长度；该辐射元件的弯曲半径；该辐射元件的各部分之间的偏移距离；该辐射元件和该外部导体之间的间隙；屏蔽元件或该屏蔽元件的尺寸；屏蔽元件或该屏蔽元件的弧度；屏蔽元件或该屏蔽元件的形状。该频率可以在900MHz和30GHz之间。该频率为约915MHz。该频率为约2.45GHz。该频率为约5.8GHz。该频率为约8.0GHz。该频率为约24.125GHz。同轴电缆的直径在0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波系统，包括：/n微波发生器；和/n微波电缆装置，其包括同轴电缆，其中所述同轴电缆的内部导体的暴露的远端部分比所述同轴电缆的外部导体长，并且其中所述内部导体的所述暴露的远端部分的至少一部分相对于所述同轴电缆的纵轴弯曲，从而提供定向辐射元件；/n其中所述微波发生器用于以一频率向电缆装置提供微波能量，所述频率是自所述辐射元件提供具有期望方向性的微波能量的定向辐射的频率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180905 GB 1814399.01.一种微波系统，包括：
微波发生器；和
微波电缆装置，其包括同轴电缆，其中所述同轴电缆的内部导体的暴露的远端部分比所述同轴电缆的外部导体长，并且其中所述内部导体的所述暴露的远端部分的至少一部分相对于所述同轴电缆的纵轴弯曲，从而提供定向辐射元件；
其中所述微波发生器用于以一频率向电缆装置提供微波能量，所述频率是自所述辐射元件提供具有期望方向性的微波能量的定向辐射的频率。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统用于执行组织的微波消融和/或组织热疗。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述暴露的远端部分弯曲以形成钩形。


4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述暴露的远端部分包括与所述同轴电缆的主轴对齐的第一部分、以及与所述第一部分基本平行且径向偏离所述第一部分的第二部分。


5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述暴露的远端部分以至少90度的弯曲角度弯曲。


6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述暴露的远端部分弯曲使得基本上所有所述暴露的远端部分位于所述同轴电缆的半径内。


7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述同轴电缆的外部导体在长度上相对于所述同轴电缆的圆周变化，从而提供屏蔽元件。


8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于选择提供给所述电缆装置的微波能量的频率和/或提供给所述电缆装置的微波能量的功率，其中根据所述电缆装置的反射系数、待治疗组织的性质、待治疗组织的体积、治疗类型中的至少一个来选择所述频率和/或所述功率。


9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述期望方向性包括进入组织的期望穿透深度、期望辐射图案、期望线性度、期望辐射体积轮廓中的至少一个。


10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述同轴电缆是柔性的。


11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，还包括导管或套管针，所述线缆装置能够插入至所述导管或套管针中。


12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，根据待治疗组织的体积、待治疗组织的性质、待治疗组织的介电常数、治疗类型中的至少一个选择多个设计参数中的至少一个，所述设计参数包括以下中的至少一个：
线缆尺寸；
所述辐射元件的尺寸；
所述内部导体的所述暴露的远端部分的长度；
所述辐射元件的长度；
所述辐射元件的弯曲半径；
所述辐射元件的各部分之间的偏移距离；
所述辐射元件和所述外部导体之间的间隙；
一屏蔽元件或所述屏蔽元件的尺寸；
一屏蔽元件或所述屏蔽元件的弧度；
一屏蔽元件或所述屏蔽元件的形状。


13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述频率在900MHz和30GHz之间，可选地，其中所述频率为约915MHz、约2.45GHz、约5.8GHz、约8.0GHz或约...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·麦克利恩，G·比尔，M·基德，S·乔希，
申请(专利权)人：恩布莱申有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB