一种用于全身热疗的圆形阵列天线系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于全身热疗的圆形阵列天线系统，包括圆形阵列天线和人体模型结构；所述圆形阵列天线为八块介质基板组成的八边形阵列的筒体结构，所述人体模型结构放置在圆形阵列天线的正中间，为采用Cole

【技术实现步骤摘要】
一种用于全身热疗的圆形阵列天线系统


[0001]本专利技术属于天线的
，特别是涉及一种用于全身热疗的圆形阵列天线系统。

技术介绍

[0002]由于现在时代的高度发展，对身体健康也重视起来了。对于疾病的治疗手法也更温和，医疗也提出了高温疗法作为化疗、放疗的辅助治疗，是治疗肿瘤的有效方法。热疗在肿瘤学中的临床应用涉及升高癌组织的温度以诱导细胞死亡，而不会在邻近组织中引起其他热点。微波热疗是一种新的治疗癌症肿瘤和转移的方法。这些最低限度或非侵入性的方法会使手术得以在难以进入的地区进行，而传统的治疗方法只能在伴随严重的副作用情况下完成。这种方法有较短的恢复时间，此优势使得医疗保健界对这些治疗方法的接受度越来越高。因此除了治疗肿瘤外，这项方法也可以应用于日常生活中，通过电磁能量在人体组织中所产生的热效应的原理，作用于软组织达到从而达到治疗的效果。例如用于受伤的软组织治疗、缓解慢性的疼痛以及术后恢复和养生等。
[0003]天线是无线系统中的重要部分，基于电磁波传递热量的无线系统和设备均离不开天线。天线将传输线上的导行波转换为自由空间电磁波，并将辐射能量集中形成定向辐射的功能。许多作者已经对微波热疗器进行了理论和实验研究。已经研究了几种热疗，包括局部热疗、浅表热疗和深部热疗，也对不同结构的阵列天线进行探讨，例如平面阵列天线、波导阵列、环形阵列等。

技术实现思路

[0004]技术方案：为了解决上述的技术问题，本专利技术主要提出用于全身热疗的圆形阵列天线，工作在国际电信联盟(ITU)《无线电规则》指定的医疗无线频段。热疗主要通过电磁波加热全身或局部位置，来作用于软组织达到从而达到治疗的效果。因此避免局部高温对正常组织的损伤，需要在人体组织形成均匀电场能量分布。
[0005]具体地，本专利技术提供的一种用于全身热疗的圆形阵列天线，符合医疗所需频段并且保持稳定工作状态，包括圆形阵列天线和人体模型结构；所述圆形阵列天线为八块介质基板组成的八边形阵列的筒体结构，所述人体模型结构放置在圆形阵列天线的正中间，为采用Cole
‑
Cole模型获得生物组织的介电常数和损耗正切，构建的相同介电常数和损耗正切数值的仿真实的模型结构。
[0006]作为改进，还包括金属辐射贴片、金属地；每两片金属辐射贴片对应地安装在每一块介质基板筒体结构内侧，每片金属辐射贴片为长方形结构；所述金属地设置在介质基板的筒体结构外侧面，作为接地端。
[0007]作为改进，还包括同轴馈电，所述同轴馈电是通过探针直接连接到金属辐射贴片，能将射频能量由同轴线传输到天线端口。
[0008]作为改进，所述金属地为铜贴片，金属辐射贴片安装有十六个。
[0009]作为改进，同一个介质基板上的相邻两个金属辐射贴片之间的间距为400mm
±
10mm，每个金属辐射贴片的两个长边缘均开设两个缝隙槽。
[0010]作为改进，所述介质基板为长方形的环氧树脂材板，且所述环氧树脂材板为玻璃纤维增强相的制备的材料。
[0011]作为改进，所述圆形阵列天线采用50Ω
±
5Ω的同轴馈电，按照比例输出阻抗为50Ω
±
5Ω。
[0012]作为改进，圆形阵列天线工作在ISM频段，将人体模型，放置于圆形阵列天线内，人体模型工作在所需频段168MHz处的线阵列反射系数模|S11|低于
‑
10dB。
[0013]有益效果：本专利技术提出一款用于全身热疗的圆形阵列天线，在满足医疗微波热疗工作所需要频段的基础上，设计出更小天线的尺寸。当同辐同相激励时，阵列的电场辐射方向朝着圆形阵列的圆心，可以在人体模型处汇聚电场能量。通过优化，可以使得在人体模型处由均匀的电场能量分布。
[0014]该设计由十六个天线单元围城一个八边形阵列，天线工作在医疗开放频段。为了减小天线尺寸，采用在天线单元辐射贴片上开槽的方式增加电流流向路径。通过加入仿真人体模拟全身人体热疗，通过圆形阵列360
°
全方位供应能量，避免出现能量盲区。通过优化可以在人体部位获得均匀的电场能量，深入平衡肌细胞能量，缓解组织受损。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例一中用于全身热疗的圆形阵列天线中的一个单元天线的结构正面示意图。
[0016]图2是本专利技术实施例一中用于全身热疗的圆形阵列天线中的一个单元天线的结构侧面示意图。
[0017]图3是本专利技术实施例一中用于全身热疗的圆形阵列天线结构的三维示意图。
[0018]图4是本专利技术实施例一中用于全身热疗的圆形阵列天线结构的侧面示意图。
[0019]图5是本专利技术实施例二中天线的S参数示意图。
[0020]图6是本专利技术实施例二中圆形阵列天线不加入人体模型时电场能量分布图。
[0021]图7是本专利技术实施例二中圆形阵列天线加入人体模型时电场能量分布图。
[0022]图中：介质基板1、金属辐射贴片2、探针3、金属地4、人体模型5。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0024]第一方面，用于全身热疗的圆形阵列天线设计方法，包括：由8块长方形介质基板1组成，组成为八面阵列筒体结构，其中介质基板材料为环氧树脂材板，且所述环氧树脂材板为玻璃纤维增强相的制备的材料，降低了加工成本。所述介质基板1上表面是金属辐射贴片2，顶部贴片做了开槽处理。对于医疗所需的无线频段较低，采用在辐射贴片上挖槽的方式，增加电流流向路径，在缩小尺寸的基础上保证天线工作。
[0025]所述8个长方形介质基板，每一片介质基板对应贴两片金属辐射贴片2，一面朝圆心摆放，所述基板的另一面为金属地4，采用整面覆上铜作为地。
[0026]优选的，金属辐射贴片是长方形贴片，在两个长边缘开两个缝隙槽，增加电流流向路径，使得谐振频段更低。贴片天线单元尺寸小于1/4个工作波长，降低了板材的损耗和减轻了重量。
[0027]每一片介质基板对应贴两片金属辐射贴片2，也就是说圆形阵列天线由16个金属辐射贴片组成，围成一个类圆形阵列天线。进一步地，设置十六个单元采用50Ω
±
5Ω同轴馈电，可方便控制馈电。
[0028]优选的，所述圆形阵列天线采用50Ω
±
5Ω同轴馈电，馈电点可选在贴片内任何位置且避免了对天线辐射的影响。同轴馈电3包括一个同轴线和探针，用于将射频能量由同轴线传输到天线端口，通过探针连接到金属辐射贴片2，进一步地按照比例使得同轴馈电输出阻抗为50Ω
±
5Ω。
[0029]不同于传统的平面阵，本专利技术中是通过十六个贴片天线单元围城一个八边形阵列，辐射面朝向圆心，天线单元同辐同相馈电时，天线电场能量集中到人体模型处。圆形阵列天线保证了对人体热疗无盲区，电场能量均匀化分布。
[0030]第二方面，本专利技术提出了一款用于全身热疗的圆形阵列天线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于全身热疗的圆形阵列天线系统，其特征在于：包括圆形阵列天线和人体模型结构；所述圆形阵列天线为八块介质基板(1)组成的八边形阵列的筒体结构，所述人体模型(5)结构放置在圆形阵列天线的正中间，为采用Cole
‑
Cole模型获得生物组织的介电常数和损耗正切，构建的相同介电常数和损耗正切数值的仿真实的模型结构。2.根据权利要求1所述用于全身热疗的圆形阵列天线系统，其特征在于：还包括金属辐射贴片(2)、金属地(4)；每两片金属辐射贴片(2)对应地安装在每一块介质基板(1)筒体结构内侧，每片金属辐射贴片(2)为长方形结构；所述金属地(4)设置在介质基板(1)的筒体结构外侧面，作为接地端。3.根据权利要求1所述用于全身热疗的圆形阵列天线系统，其特征在于：还包括同轴馈电，所述同轴馈电是通过探针(3)直接连接到金属辐射贴片(2)，能将射频能量由同轴线传输到天线端口。4.根据权利要求1所述用于全身热疗的圆形阵列天线系统，其特征在于：所述金属地(4)为铜贴片，金属辐射贴片(2)安装有十六个。5.根据权利要求1所述用于全身热疗的圆形阵列天线系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：金建为，杨梦婷，王身云，
申请(专利权)人：南京微电射频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：