最佳集成的發生器天線系統技術方案

一種用于將射頻或微波輻射施加到目標(22)的射頻(RF)或微波能量施加器裝置(10)，該施加器(10)包括：用于產生RF或微波能量的能量發生器模塊(12)，其中能量發生器模塊(12)包括用于輸出所述產生的能量的能量輸出(16)；用于向目標輻射RF或微波輻射的輻射結構(14)，其中輻射結構(14)包括能量輸入(18)，其中能量發生器模塊(12)和輻射結構(14)連接以在傳輸接口(20)處提供能量發生器模塊(12)的能量輸出(16)與輻射結構(14)的能量輸入(18)；其中傳輸接口(20)包括包括大小、尺寸和/或形狀的至少一個傳輸特征，大小、尺寸和/或形狀被選擇為使得提供給傳輸接口(20)的能量的至少一部分被傳輸到輻射結構(18)和/或者至少部分提供給傳輸接口(20)的能量被反射。輸接口(20)的能量被反射。輸接口(20)的能量被反射。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】最佳集成的發生器天線系統


[0001]本專利技術涉及一種射頻(RF)或微波能量施加器裝置。

技術介紹

[0002]例如，在使用微波的醫療應用中，能量的輸送提出了許多技術挑戰，主要問題是能量從產生點到輸送點的衰減。在這些應用中，為了輸送所需量的能量以促進治療，必須仔細考慮輸送路徑和相關損耗。
[0003]在已知的能量消融系統中，能量由能量發生器產生并通過連接的同軸電纜從能量發生器傳輸到輻射施加器，該輻射施加器將能量施加到組織的治療部位從而將能量轉移到組織中。已知的消融系統在能量發生器和施加器之間具有同軸電纜。圖2表示已知施加器的簡化示例：RF或微波能發生器2通過傳輸線3連接到輻射結構4。
[0004]在已知的輻射施加器中，輻射元件在使用中被定位成被組織包圍、穿透或刺穿組織或被放置成與組織接觸。對于這些已知系統，典型的標準治療是在通常持續1至20分鐘的輸送周期內輸送能量以進行治療，以將組織的溫度升高到大于43℃至45℃，例如，達到更高的溫度，例如60℃、70℃至100℃及更高溫度，從而在期望的消融區內發生壞死。在已知的能量消融系統中，系統可以通過振幅或脈寬調制占空比控制在輸送周期的持續時間內維持或控制所需的輸送能量水平。
[0005]高頻電磁能量同軸電纜的一個不想要的方面是，能量可能會沿著電纜長度在電纜內通過熱量被損耗。通常，電纜可以設計得既實用又足夠短，以確保將足夠的能量輸送到治療部位。互連電纜的長度通常為1到2米，這對于某些應用來說可能是可以接受的，因為該長度允許發生器靠近患者放置，并且可以容忍20
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35％的能量損耗。互連電纜可以形成治療施加器的一部分，或者可以是連接到較高損耗(較小)的治療施加器的較低損耗的可重復使用電纜。高頻同軸電纜的另一個缺點是電纜可能會因擠壓或扭結而損壞，從而導致能量反射或吸收。
[0006]針對上述一個或多個不想要的方面，已經提出了兩種方法。第一種是將能量發生器系統放置在治療位置附近。這可以例如通過為放置在裝置或連接器手柄中的微波發生器提供傳輸線來實現，其中該傳輸線連接到天線輻射元件以將能量沉積到治療位置。這種布置在美國專利號：US 9,039,693B2中有所描述。然而，在這樣的解決方案中，在能量到達天線之前傳輸線的一部分可能在使用中損耗能量。
[0007]第二種方法是將能量發生器放置在與輻射結構相同的區域中，如WO2017/215972中所描述的。在那項工作中，功率放大器/電源位于輻射結構附近。微波發生器通過單獨標識的傳輸線連接到輻射結構。在那項工作中，傳輸線的長度、位置和特性可能會因調諧目的而變化。雖然調諧和阻抗匹配技術可以提高整體能量傳輸效率，但這些技術也會導致功率損耗，因為能量會通過傳輸線損耗發生衰減。可能還需要仔細控制相鄰傳輸線或調諧短截線的電相位長度以保持這一點。當匹配元件有損耗時，設計用于從發生器提取最大功率的網絡可能不一定向負載提供最大功率。
[0008]在所提出的兩種方法中，能量發生器可能不得不產生一些額外的能量以適應整體路徑損耗，以確保將足夠的能量輸送到治療部位。在射頻和微波系統中，任何增加的能量需求都可能增加系統的復雜性、體積和費用。傳輸線還可能增加尺寸限制，路徑損耗會增加發熱，從而吸收有用的能量。
[0009]在具有傳輸線的已知施加器中，標準輻射天線可以被設計成匹配饋電參考阻抗，例如50Ω。在大多數情況下，天線不匹配對于寬帶性能來說可能是最小的。在醫療應用中，天線可能并不總是提供最佳的寬帶匹配，因為組織不像空氣那樣具有通用的介電常數。就網絡級聯而言，能量發生器通常可以設計為匹配50Ω負載阻抗，天線可以設計為匹配50Ω源阻抗，兩者都通過50Ω傳輸線連接。理論上，這種布置可能會發生最佳功率傳輸，但是根據傳輸線的相位特性反映和添加或取消的任何不匹配都可能影響性能。眾所周知，改變傳輸線相位特性(或電氣長度)可以例如提高傳輸的能量或消除不需要的反射信號，但是這種方法有局限性，因為可能同時調整多個性能屬性，導致可能不是最佳的協調。此外，通過添加短截線或四分之一波變壓器進行調諧可能會引入更多損耗機構。
[0010]因此，需要一種可以解決至少一個上述缺點的新型射頻或微波能量施加器。

技術實現思路

[0011]根據第一方面，提供了一種用于將射頻或微波輻射施加到目標的射頻(RF)或微波能量施加器裝置，該施加器包括：
[0012]用于產生RF或微波能量的能量發生器模塊，其中所述能量發生器模塊包括用于輸出所述產生的能量的能量輸出；
[0013]輻射結構，用于向所述目標輻射RF或微波輻射，其中所述輻射結構包括能量輸入，
[0014]其中，所述能量發生器模塊與所述輻射結構連接，以在傳輸接口提供所述能量發生器模塊的所述能量輸出與所述輻射結構的所述能量輸入；
[0015]其中，傳輸接口包括至少一個傳輸特征，至少一個傳輸特征包括大小、尺寸和/或形狀，大小、尺寸和/或形狀被選擇使得提供給傳輸接口的能量的至少一部分被傳輸給輻射結構和/或提供到傳輸接口的能量的至少一部分被反射。
[0016]所述能量發生器模塊的所述能量輸出和所述輻射結構的所述能量輸入連接，使得不需要用于在所述能量發生器的所述能量輸出和所述輻射結構的所述能量輸入之間進行調諧的可變結構。能量發生器模塊的能量輸出和輻射結構的能量輸入可以連接，使得在能量發生器的能量輸出和輻射結構的能量輸入之間不提供同軸電纜或相位可變結構或電長度可變結構。傳輸接口可以使得在能量發生器和輻射結構之間基本上沒有可延伸或可變的傳輸線。能量輸出和能量輸入可以直接連接。
[0017]傳輸特征可以包括能量發生器模塊的能量輸出與輻射結構的能量輸入之間的不匹配，從而在能量發生器的能量輸出與輻射結構的能量輸入之間引入傳輸低效。
[0018]輻射結構可以是剛性結構并且能量發生器模塊可以是剛性結構。輻射結構和能量發生器模塊可以剛性地連接在一起。
[0019]該裝置在剛性能量發生器模塊和剛性輻射結構之間可以不包括柔性或可延伸的電纜，例如，不包括可變長度的同軸電纜。傳輸接口可以在能量輸入的第一表面和能量輸出的第一表面之間。此外，傳輸也可以設置在能量輸入的第二表面和能量輸出的第二表面之
間。傳輸接口可以至少部分地位于基本上平行于所生成能量的傳播方向的平面中。傳輸接口可以包括在平行于所產生的能量的傳播方向的平面中的第一部分和在垂直于所產生的能量的傳播方向的平面中的第二部分。
[0020]所述輻射結構可以包括輻射表面，輻射從輻射表面發射，并且其中所述傳輸接口提供所述能量發生器模塊和所述輻射表面之間的唯一接口。
[0021]傳輸特征可以賦予傳輸接口傳輸和/或反射特性。傳輸接口可以允許傳輸提供給它的能量的第一所需部分。傳輸接口可以反映提供給它的能量的第二所需部分。傳輸接口可以防止傳輸提供給它的能量的第三所需部分。
[0022]通過提供根據第一方面的微波施加器，微波施加器可以不需要能量發生器模塊和輻射結構之間的電纜或延長的傳輸線。因此，可以提供本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種射頻(RF)或微波能量施加器裝置，用于將射頻或微波輻射施加到目標，所述施加器包括：用于產生RF或微波能量的能量發生器模塊，其中所述能量發生器模塊包括用于輸出所述產生的能量的能量輸出；輻射結構，用于向所述目標輻射RF或微波輻射，其中所述輻射結構包括能量輸入，其中，所述能量發生器模塊與所述輻射結構連接，以在傳輸接口提供所述能量發生器模塊的所述能量輸出與所述輻射結構的所述能量輸入；其中，所述傳輸接口包括至少一個傳輸特征，所述至少一個傳輸特征包括大小、尺寸和/或形狀，所述大小、尺寸和/或形狀被選擇使得提供給所述傳輸接口的所述能量的至少一部分被傳輸給所述輻射結構和/或提供給所述傳輸接口的所述能量的至少一部分被反射。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述能量發生器模塊的所述能量輸出和所述輻射結構的所述能量輸入連接，使得不需要用于在所述能量發生器的所述能量輸出和所述輻射結構的所述能量輸入之間進行調諧的可變結構。3.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述傳輸特征包括所述能量發生器模塊的所述能量輸出與所述輻射結構的所述能量輸入之間的不匹配，從而在所述能量發生器的所述能量輸出和所述輻射結構的所述能量輸入之間引入傳輸低效。4.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輻射結構是剛性結構并且所述能量發生器模塊是剛性結構，并且其中所述輻射結構和所述能量發生器模塊剛性地連接在一起。5.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輻射結構包括輻射表面，輻射從輻射表面發射，并且其中所述傳輸接口提供所述能量發生器模塊和所述輻射表面之間的唯一接口。6.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述能量發生器模塊的所述能量輸出和所述輻射結構的所述能量輸入中的至少一個被成形為和/或大小適于在所述傳輸接口處形成所述傳輸特征。7.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述大小、尺寸和/或形狀中的至少一個被選擇以基本上最大化從所述能量發生器模塊到所述輻射結構的傳輸功率的測量和/或基本上最小化通過所述傳輸接口的傳輸損耗。8.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輻射結構和/或所述能量發生器模塊的至少一個設計參數被選擇為連同所述傳輸特征的大小、尺寸和/或形狀中的至少一個提供所述能量輸出和所述能量輸入之間的期望的阻抗匹配程度，可選地，其中所述能量輸出的所述阻抗和/或所述能量輸入的所述阻抗中的至少一個不對應于標準阻抗值，例如，50Ω的阻抗值。9.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輻射結構和/或所述能量發生器模塊的至少一個設計參數被選擇以提供所述輻射結構與期望表面之間以及所述輻射發生器模塊與所述能量發生器模塊之間的基本上同時的阻抗匹配，和/或被選擇以使得與所述傳輸特征一起實現基本上全系統的共軛匹配。10.根據權利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述至少一個設計參數包括以下至少
一個：尺寸，例如所述能量發生器模塊的至少一部分(例如所述能量輸出)的高度、寬度、長度或厚度；尺寸，例如所述輻射結構(例如所述能量輸入)的高度、寬度、長度或厚度；所述能量輸入或輸出的導體的暴露的遠側部分的長度；所述輻射結構的長度或相位特性；所述輻射結構的各部分之間的偏移距離；所述輻射結構的輻射元件與外導體之間的間隙。11.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述傳輸特征包括重疊特征，例如階梯特征，使得所述能量輸出的至少部分和所述能量輸入的至少部分至少沿著重疊長度緊密連接，可選地，其中傳輸和/或反射的能量的部分取決于所述重疊長度。12.根據權利要求11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述重疊長度在1mm到8mm的范圍內，特別是在3mm到6mm的范圍內。13.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于以下至少一個：a)所述傳輸接口包括微帶結構和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E，
申請(專利權)人：恩布萊申有限公司，
類型：發明
國別省市：