[发明专利]微波辐射计

说明书

本技术涉及医学和医疗设备领域；即设计用于无创测量生物对象内部组织温度的辐射计。该辐射计包含串联连接的用于接触生物对象的天线、SPDT开关、循环器和接收器。接收器包括具有带通滤波器的放大器、振幅检测器、窄带低频放大器、同步检测器的接收器、积分器、直接电流功率放大器、以及连接到SPDT开关和同步检测器的参考电压发生器。辐射计还包含连接到接收器输出端的珀尔帖元件，安装在珀尔帖元件上并且与珀尔帖元件热接触的第一和第二微波负载，用于测量微波负载的温度的至少一个温度传感器，其中第一微波负载适于连接到SPDT开关，SPDT开关适于连接到循环器的第一臂或者天线或者第一微波负载，循环器的第二臂连接到接收器，循环器的第三臂连接到第二微波负载。本技术的实施例降低了生物对象的内部温度的测量误差以及提高了温度辐射测量方法在检测恶性肿瘤方面的准确度，减小了仪器的尺寸，使仪器的使用更方便以及制造成本更低。

技术领域

本技术的非限制性实施例涉及医学和医疗设备的领域，即大体上涉及基于通过测量其自身电磁辐射的强度来无创地检测生物对象的内部组织的热异常的辐射测量技术，尤其涉及一种用于无创测量生物对象的内部组织的温度的微波辐射计。

本技术可用于医疗设备中，用于在肿瘤疾病的早期诊断的诊断复合体(complex)中对生物对象进行无创地测量内部组织温度、温度监测、识别内部组织的温度变化和热异常。

背景技术

A.V.菲斯贝尔特(A.V.Vaisblat)的申请号为2082118的俄罗斯专利“医用辐射计”描述了一种零平衡辐射计。该辐射计对应的框图如图1所示。该辐射计包括微波天线(1)，微波天线(1)与生物对象接触以检测生物对象或生物对象的一部分发射的热噪声的信号以确定其温度。功率与生物对象温度的亮度成比例的噪声信号从天线输出端到达调制器(2)。对于无损天线，天线输出端的噪声温度与生物对象温度(生物对象的亮度温度)一致。如果天线具有热损耗，则天线本身的热噪声会附加到天线输出端的噪声温度上。

申请号为2082118的俄罗斯专利描述了一种由参考电压发生器(3)控制的调制器，它执行SPST开关(单刀单掷开关)的功能，即当调制器接通时，来自天线输出端的噪声信号到达循环器(4)，然后到达接收器(5)的输入端，以及当调制器断开时，功率与加热电阻器(6)的噪声温度Tr成比例的噪声信号到达接收器的输入端。

接收器(5)形成与天线输出端的噪声温度Ta和加热电阻器的噪声温度之差成比例的电压。接收器(5)由包括带通滤波器的低噪声放大器(7)(BP)、振幅检测器(8)、低频(LF)放大器和选择放大器(9)、同步检测器(10)、积分器(11)和直流(DC)放大器(12)组成。该电压到达加热电阻器(6)上，导致热力学温度变化，并且结果是加热电阻器的噪声温度改变，这是因为在没有反射的情况下加热电阻器的噪声温度T_r与其热力学温度一致。由于负反馈，同步检测器输出端的电压ΔU趋向于零，而加热电阻器的噪声温度T_r趋向于天线输出端的噪声温度Ta。

这意味着测量来自天线输出端的微波功率的任务被替换为测量加热电阻器的温度并保持同步检测器输出端的电压接近于零的任务。使用安装在加热电阻器上的温度传感器(13)测量加热电阻器的温度。为了减少波动误差，来自温度传感器输出端的电压在时间T期间在积分器(14)中被平均，被放大并且然后到达指示器或用于传输到计算机。

微波辐射计中亮度温度的测量误差取决于几个因素。首先，由于微波辐射计前端的耗散损耗，天线输出端的噪声功率和辐射计前端(循环器和开关)的热噪声进入接收器输入端，以及定义为：

ΔT＝∝_dis*(T_amb-T_a)，其中

ΔT是由于微波辐射计前端的耗散损耗引起的亮度温度的测量误差，

T_amb是辐射计前端(循环器和开关)的噪声温度，

T_a是天线输出端的噪声温度，