[实用新型]一种相控阵微波能量传送装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用相控阵天线进行微波能量传送的相控阵微波能量传送装置。该装置能够用于微波能量定向传送、微波CT检测、微波热疗等领域。

背景技术

对人体器官或生物组织进行检测的方法通常有X射线检测、核磁共振检测、超声检测等。利用相控阵天线进行检测的技术也已存在；美国专利4,528,854公开了一种用于超声诊断装置的相控阵接收器，用于从接受超声波的传感器元件来改变输出电压的相位，并合成这些电压来改变超声波的方向和其他特性。但此装置由于大的不连续性限制了超声波成像的效率。

微波检测主要是以微波作为信息载体，利用生物组织中的生物电磁特性(介电常数，电导率等)进行图像重构。由于介电常数大小与生物组织含水量密切相关，故微波成像非常适合对生物组织成像，获得其它成像手段无法获得的信息。微波成像具有安全、成本低、理论上可对温度变化进行成像等特点。此外，利用现有的检测成像技术，大多只能重构出二维图像，在目标组织定位方面仍然存在偏差，无法测出目标组织的深度。

利用微波对人体或生物组织进行加热治疗已有应用。在传统的热疗技术中，对深层组织进行高温治疗可能造成表皮组织灼伤，因此，如何对深层的组织进行加热而不伤及表皮组织或其他组织，是一个具有挑战性的课题。中国专利ZL90106492.0公开了一种微波透热法以及装置，它是根据微波功率密度的规律，在现有贴近式透热法的基础上，将微波辐射器的口面离开人体被透热部位表皮15-70cm的距离，同时，在微波辐射器口面前加一聚焦装置，并加大微波电源的输出功率，且连续输出功率。该方法与装置能较好地解决透热深度浅、表皮易灼伤、加热不均匀等问题。但是，该装置不能对生物组织加热的情况进行实时地监控，也无法调节聚焦深度，入射角度和发射功率，因此不能达到有效的加热治疗效果。此外，现有的加热微波源大都采用单频率进行加热，而目标组织细胞(例如，肿瘤细胞)在一段时间后容易适应此频率，从而达不到有效灭活的治疗效果。

其次，近年来，非热效应的应用已经引起越来越多的关注。而市场上鲜有能够同时进行热疗和非热治疗的设备。生物组织在接受微波低强度、长时间辐射或高强度脉冲式辐射后，体温虽未发生明显上升但也会产生一系列生物学效应称之为非热效应，非热效应所需的辐射功率大大低于热效应所需的功率水平。微波非热效应的作用机制从物理学、生物医学两个角度来看大致包括跨膜离子回旋谐振理论、粒子对膜的穿透理论、生物系统相干电振荡理论、细胞电信号转导理论等等。微波脉冲对细胞膜的作用可以改变跨膜电位使其发生细胞膜的可逆或不可逆性穿孔，使平时受到细胞膜限制进入的抗癌药物大量进入细胞内，降低了化疗药物的用量，降低了抗癌药物对人体的毒副作用。微波可以切断DNA、影响细胞内第二信使的含量、影响线粒体的功能诱导细胞凋亡。微波辐射癌病灶可以刺激患者免疫调节系统，增强NK细胞、T淋巴细胞和巨噬细胞的细胞免疫力。

此外，现有的微波测温技术普遍是利用传感器进行的有损测量，例如利用半导体热敏电阻作为测温探头的测温装置，其不能够进行有效的深层测温，只能测量表皮温度，并且该测温方法会对人体造成损伤，患者要承受较大的痛苦，容易使伤口感染。中国专利CN100475288C公开了一种单极相控阵列高温治疗加热装置，该装置利用位于患者身体表面的温度传感器来测量患者体表温度。但该测温装置不能对深层组织进行有效的测温，也不具有实时测温的功能，不能有效地对加热温度进行监控。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述不足，本实用新型旨在提出一种相控阵微波能量传送装置，能够实现微波目标成像，对目标组织进行靶向多频能量传送，并且具有实时测温、三维成像与实时监控的功能，从而可对特定目标组织达到更加有效的能量传送效果。