[实用新型]一种生物大体射频加热装置

说明书

技术领域

本发明属射频加热技术，具体涉及一种将射频应用于生物大体的热疗和均匀加热处理的技术。

背景技术

微波是频率在300MHz-300GHz范围内的电磁波。微波加热的物理基础是电介质在电磁场中存在介质损耗，所消耗的能量以热的形式沉积在介质中，微波加热是一种直接与介质进行能量传递的加热原理。因此，微波加热广泛应用于工业加热处理、食品加工、药材处理和医疗等方面。目前微波加热主要采用的频率是915MHz和2450MHz，加热的方式是通过散射多角度辐照对加热区的物料进行整体加热。与其它加热方式相比，微波加热的主要优点是相关组织内部加热时间快和热流分布均匀，加热过程无污染、零排放，直接加热高效率和加热功率精确可控等显著优势。但是，由于微波加热涉及微波的传输耦合以及功率耗散等问题，因此，微波频率不同，对不同材料的加热效果有所不同。一般来讲微波频率越高，能有效穿透生物有机材料的深度下降，能量的损耗效率（吸收率）增加。特别是2450MHz的微波对水分子存在共振吸收效应，对含水物质的加热效率高，速度快。但是随着微波频率的升高，对大尺寸物体的加热均匀性下降，中心部位的耗散功率存在低谷，如图1所示，不适合大尺寸物体的加热应用。而当微波频率太低，一方面对加热工作区域尺寸要求很大，否则，微波无法传播；另一方面，材料对微波的吸收率下降，加热效率和速度下降，不适合小尺寸材料的加热。综合起来，微波加热领域主要采用的频段集中在900MHz~3GHz之间。

近年来，生物医学对热处理，尤其是热疗产生了浓厚的兴趣。而基于生物活体的加热处理及热疗对加热过程的可控性和安全性有极高的要求，生物大体加热及热疗不同于通常的工业加热和食品加热，生物大体的热疗是对生物活体整体进行加热，对加热过程有其特有的要求。首先是安全性及副作用控制，对生物活体的加热首要的问题是确保加热过程的安全，同时尽量减少副作用的产生。这就对加热方式提出了很高的要求，主要包括：加热过程的功率精确可控，对关键部位可有效隔离防护等。其次是对生物大体加热部位和加热功率分布均匀性要严格控制。这就要求加热的功率可有效深入生物大体内部，也可以根据需要在特定的区域形成强加热区域或不加热区，还可以对生物大体整体从里到外均匀加热等。最后是加热设备不能有能量泄露，确保周边工作人员的安全。传统微波的加热方法难以直接采用。存在的问题包括：1、生物大体的尺寸一般在分米~米量级，常用的微波加热仍然难以深入生物体内部，难以满足加热均匀性要求；2、传统微波加热采用散射腔的方式加热，不能按要求稳定可靠控制加热功率的分布；3、微波加热腔无法开孔保护生物体部分重点部位，不能满足高安全性的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种生物大体射频加热装置，改善生物大体加热的均匀性、可控性和安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括射频源和谐振腔，谐振腔为一个封闭腔体，谐振腔电磁场分布可调节，射频源安装在谐振腔一端，射频源频率为150MHz-200MHz，生物大体置于射频谐振腔内。

所述的射频源输出功率为50W-2000W。

所述的射频源频率连续可调；功率连续可调。

所述的谐振腔开有一个直径在15cm以内的通孔，通孔与射频源关于谐振腔体积中心对称分布。

所述的谐振腔为一面对称腔体，开有两个直径在15cm以内的通孔，两个通孔关于对称平面对称分布，且射频源位于谐振腔的对称平面内。

本发明的有益效果是：本发明提出采用频率为150MHz-200MHz的射频加热人体或其他动物大体，进行生物大体的射频热疗或整体均匀加热处理。150MHz-200MHz的射频对生物大体加热采用了电磁场对生物大体介质极化反转振荡吸能机理，与微波加热的不同之处在于，射频加热中水分子共振吸收效应很弱，生物介质对该频段的适度低吸收率带来了更好的穿透力和更均匀的能量耗散分布等优势。该频段对牛、羊和人等生物大体的有效透射深度可达10cm以上，可更好地实现里外同时加热，加热功率分布更均匀，综合加热效果比915MHz、2450MHz等微波加热更优、更安全。