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本申请要求2012年3月31日提交的序号为61/686,125的美国临时申请的优先权，其通过引用方式整体并入于此。
技术领域
本发明涉及在微波能传输期间使用返回功率(RP)测量值以实施一个或多个功能的装置和方法。
背景技术：
设计为传输微波能的典型的微波天线包括一个或多个金属导体，所述导体通过传输线被电连接至微波发生器。在使用时，天线起到了在微波源和介质之间的阻抗变压器的作用，系统传输微波能至所述介质。从电路的观点来看，介质相当于来自微波发生器的微波能被最终储存的负载。
天线的阻抗典型地与微波源的阻抗匹配，从而使功率传输最大或使来自天线和介质的微波功率的反射最小。对于典型的50欧姆的系统，在天线的谐振频率下，天线阻抗对于传输线而言以纯粹50欧姆的阻抗来表示自己。在远离谐振频率的频率下，天线的阻抗可以偏离纯粹阻抗并且也可具有电抗分量：即电容或电感。因此，所述系统在谐振频率下最有效地工作，即传输最大量的功率。在实际使用时，微波发生器典型地在适当限定的频率范围(即工作带宽)内产生微波能。因此，典型地设计天线，使得天线的谐振频率大致在该频率范围。因此，在使用时周围介质或天线自身的任何变化都可引起天线谐振频率的足够大改变，使得系统性能变差或相反发生变化。
因此，需要改进设计以避免上面所述的问题。
例如，改进的装置和/或方法可以确定在使用时周围介质或天线的改变的变化，并利用该信息，如果必要的话采取附加步骤来改进微波能的传输。
技术实现要素：
本说明书公开了天线设计、系统、结构、装置和相关方法的多种变化，其例示了本发明的各个方面。此处所公开的各种微波天线和微波工程原理也可用于各种工业应用中。例如，此处所公开的微波天线的近场和/或远场可用于目标材料，比如食物、矿物、工业产品、半导体等。此处所公开的微波天线的近场和/或远场可用于数据传输和其它通信，烹饪或加热食物，在工业处理中用于干燥和处理产品，在半导体加工和/或制造中(例如，用于产生用于加工工艺的等离子体。比如反应离子蚀刻和等离子体增强化学气相沉积(PECVD))，在电气或机械零件的制造和/或测试和/或检验期间，测量围绕天线的介质的性能和/或尺寸，或仅仅使用RP反馈来确定天线的配置或形状和/或周围介质的性质。
本发明公开了可选择地包括一个或多个辐射元件和一个或多个成形元件的天线的实施例。在使用时，一个或多个辐射元件和/或一个或多个成形元件的形状可相对于天线轴变化。这导致了辐射元件和/或成形元件相对于周围介质、传输线的屏蔽元件的远端区域、天线电介质(如果有的话)、辐射部件附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件和/或成形元件的其它区域的位置的变化。由于由一个或多个辐射元件发出的微波能与周围的电介质、屏蔽元件的远端区域、天线电介质(如果有的话)、辐射部件附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件和/或成形元件的其它区域中的一个或多个的交互作用的变化，这相应地导致了天线的电长度的变化。天线的电长度变化和天线阻抗和谐振频率的相应变化通过返回功率(RP)的变化而检测到。RP的变化可被用于实施在该说明书中所公开的各种功能。
本发明也公开了实施例，其中在使用此处所公开的天线时周围介质的性质产生了变化。由于周围介质的一个或多个性能的变化而引起信号速度/吸收和波长的变化，这相应地导致了天线的电长度的变化。天线的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可用于实施在该说明书中所公开的各种功能。
本公开也包括提供微波能的方法。例如，一种这样方法可包括将含有柔性辐射元件的天线引入或靠近目标材料；通过天线将微波能传输到目标材料；获得天线的返回功率的测量值；和使用返回功率测量值以确定天线的电长度的变化，并根据电长度的变化来改变微波能的传输。
在一个变型中，改变微波能的传输包括重新定位天线以使天线的变形最小。在一些变型中，获得返回功率的测量值包括获得多个返回功率的测量值，并且其中确定电长度的变化包括确定辐射元件的形状的变化。
在另一个变型中，方法可包括将试验微波能传输到目标材料，并且其中所述方法还包括根据试验微波能的返回功率的测量值，传输较大剂量的微波能。
在另外的变型中，天线被连接到微波发生器，并且其中获得返回功率的测量值包括测量返回至发生器的微波能的大小，并由返回至发生器的微波能的大小来计算返回功率测量值，其中计算包括将通过发生器测量的返回功率除以通过发生器测量的正向功率。
所述方法的变型包括在连接至天线的发生器上设定返回功率判定极限，使得如果满足所述返回功率的判定极限，则将自动改变微波能的传输。
在另外的变型中，在改变辐射元件的形状之后获得返回功率的测量值。
所述方法也可包括使用返回功率测量值以确定辐射元件在目标材料中的适当配置，并且其中改变微波能的传输包括重新定位辐射元件。
返回功率测量值可被用于确定天线在目标材料中的适当配置，并且其中改变微波能的传输包括重新定位天线。可选地，或者另外，返回功率测量值可被用于获得关于目标材料性能的反馈。在一些变型中，返回功率测量值被用于终止微波能传输。
天线还可包括成形元件，并且其中其电长度的变化归因于由辐射元件发出的微波能与成形元件的交互作用的变化。
在另一个变型中，本公开包括用于传输微波能的系统。该系统传输线的一个变型包括屏蔽元件，天线包括连接至传输线的柔性辐射元件，其中所述系统包括与传输线平行并从传输线的远端露出的线性天线轴，适合于产生微波能的发生器；其中发生器被配置为获得天线的返回功率测量值，以确定由于柔性辐射元件相对于天线轴的物理配置的变化而产生的天线电长度的变化。
所述系统的变型包括控制器，其被配置为确定由于元件的方向、位置和/或关系相对于天线轴的变化而产生的天线电长度的变化。控制器也可被配置为根据返回功率的测量值调节微波能的输出参数。
另一个变型包括控制器，其被配置为根据返回功率的测量值和返回功率极限来调节微波能的输出参数。控制器也可被配置为用于根据返回功率的测量值进行天线的阻抗匹配。
在另一个变型中，本公开包括用于提供微波能的一种系统，其包括含有柔性辐射元件的天线，所述柔性辐射元件被配置为放置于目标材料中或靠近目标材料放置；微波能控制器，其被配置为通过天线将微波能传输到目标材料；微波能控制器被配置为获得天线的返回功率测量值并使用返回功率测量值来确定天线电长度的变化，以允许根据电长度的变化改变微波能的传输。
附图说明
图1A和1B示出了具有包含柔性辐射元件的微波天线的本发明的微波装置的实施例的示意图。
图1C-1D示出了含有柔性辐射元件和一个或多个成形元件的天线的两个配置。
图1E-1F示出了含有辐射元件和一个或多个柔性成形元件的天线的两个配置。
图2示出了微波装置和方法的典型实施例。
图3示出了微波能传输的两个实施例的RP相对时间的曲线图。
图4A示出了本发明的微波发生器的一个实施例。
图4B示出了含有阻抗匹配装置的本发明的微波发生器的一个实施例。
图5示出了含有阻抗匹配装置的本发明的装置的一个实施例。
图6A-6C示出了在单一目标区域内使用不同尺寸的三个不同位置的天线的步骤。
图6D-6F示出了传输微波能至目标材料的方法的步骤，其中由于微波能被传输，目标材料的性质发生变化。
图6G-6J示出了配置在不同形状的目标区域内的柔性线性微波天线的各种配置。
图6K示出了类似于图6G-6J的天线的天线实施例，其包括辐射元件和通过一个或多个柔性电介质连接件相互连接的成形元件。
图6L，6M和6N示出了图6K的天线分别以限制配置、较少限制配置和最少限制配置的三个配置。
图6O和6P示出了类似于图6A的天线分别以限制配置、较少限制配置的天线。
图6Q和6R示出了使用本发明的装置确定目标材料的一个或多个性能的方法的实施例。
图6S和6T示出了配置在不同尺寸的两个目标区域中的天线。
图6U和6V示出了烧蚀子宫内膜内层的方法的两个步骤。
图7A和7B示出了确定目标材料内部的天线位置的方法的两个步骤。
图7C和7D示出了烧蚀子宫内膜内层的方法的两个步骤。
图7E-7H示出了错误配置的天线的实施例，其中辐射部件和成形部件中的至少一个被错误配置。
图7I和7J示出了分别配置在具有和不具有空腔扭曲损伤的空腔中的天线的两个配置的实施例。
具体实施方式
本说明书公开了多个天线的设计、系统、结构和装置以及相关方法，其例示了本发明的各个方面。尽管这些系统、结构和装置以及相关方法主要依据一些具体的天线设计和一些有代表性的目标材料进行讨论，但是此处公开的所述方法和装置适用于用在其它天线和系统的设计中以及其它目标材料中。
图1A和1B示出了具有包含柔性辐射元件112的微波天线104的本发明的微波装置100的实施例的示意图。在图1A中，微波装置100包括传输线，比如同轴电缆102。天线104被连接至同轴电缆102的远端。图1A示出了由虚构的过渡线105分成第一区域Z1和第二区域Z2的微波装置100。第一区域Z1靠近第二区域Z2。过渡线105由同轴电缆102的远端限定，并基本上在同轴电缆102的远端处垂直于同轴电缆102的轴。在图1A所示的实施例中，同轴电缆102的远端区域完全位于第一区域Z1内，并且天线104完全位于第二区域Z2内。当微波信号通过同轴电缆102被输送至天线104时，天线104产生微波场。
此处公开的若干实施例使用天线的特征参数，叫做天线的电长度，该参数一般不同于其物理长度。可以决定天线的电长度的因素包括：导体长度、导体直径、附近金属物体的存在、导体的形状，导体上的一个或多个电介质、周围介质等。天线的阻抗与使用频率下的天线的电长度相关。在图1A中，天线104包括辐射元件112，其可以由各种导电材料制成，例如金属、导电聚合物、具有嵌入导电颗粒的材料等。辐射元件112的电长度取决于各种因素，其包括但不限于：辐射元件112的物理长度、辐射元件112的形状、构成成形元件112所用的材料、天线104中存在的一个或多个天线电介质116、沿成形元件112的长度的横截面轮廓的变型、天线104内存在导电元件和辐射元件112与传输线102的远端区域邻近等。在优选的实施例中，辐射元件112的电长度为从传输线102输入的微波能有效波长的四分之一的奇数倍。由于辐射元件112的电长度为天线阻抗的因子，因此辐射元件112的电长度的任何变化可足够改变天线的阻抗以引起天线104的性能变差。这可在如图1A-1F所示的实施例中得到解释。
在图1A-1F的实施例中，当将微波能通过同轴电缆102传输到天线104时，通过辐射元件112发出了特征微波场。该微波场与周围结构交互作用，比如周围介质、屏蔽元件106的远端区域、成形元件114(如果有的话)、天线电介质116(如果有的话)、辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域。该微波场与导电物体，比如屏蔽元件106的远端区域、成形元件114、辐射元件112附近的悬浮导体和辐射元件112的其它区域的交互作用，在这些金属物体上感应泄漏电流。泄漏电流相应地产生第二微波场。由辐射元件112发出的特征微波场与周围结构，特别是周围导电物体的交互作用确定了天线104的特征电长度。由于微波场与最近的导电路径耦合，因此由辐射元件112发出的特征微波场与传输线的屏蔽元件106(例如输送同轴电缆102的外部导体106)和与屏蔽元件106电连接的任何成形元件114的交互作用在确定天线104的有效电长度时是尤其重要的。
在图1B中，辐射元件112的形状由图1A中的形状转变。形状的变化相对于天线轴109而被限定，所述天线轴109被限定为平行于传输线102并从其远端露出的线性轴。在图1A中，辐射元件112为轴向扩展的配置或形状，而在图1B中，辐射元件112为轴向压缩的配置或形状。该形状的变化导致辐射元件112相对于周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域的位置的变化。这相应地由于由辐射元件112发出的微波与以下的一个或多个因素的交互作用的变化而导致天线104的电长度的变化：周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过RP的变化进行测量。
图1C-1D示出了含有柔性辐射元件112和一个或多个微波场成形元件114的天线104的两个配置。当将微波能通过同轴电缆102传输至天线104时，通过辐射元件112发出了特征微波场。该微波场与周围结构，比如周围介质，屏蔽元件106的远端区域，一个或多个成形元件114，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域发生交互作用。在天线104中，由成形元件114提供最近的导电路径。由于微波场与最近的导电路径耦合，由辐射元件112发出的特征微波场与电连接至屏蔽元件106的任何成形元件114和传输线的屏蔽元件106(例如输送同轴电缆102的外部导体106)的交互作用在确定天线104的有效电长度时是尤其重要的。
在图1D中，辐射元件112的形状已从图1C的形状改变。形状的变化相对于天线轴109而被限定，所述天线轴109被限定为平行于传输线102并从其远端露出的线性轴。在图1C中，辐射元件112为轴向扩展的配置或形状，而在图1D中，辐射元件112为轴向压缩的配置或形状。该形状的变化导致辐射元件112相对于成形元件114，周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域的位置的变化。这相应地由于由辐射元件112发出的微波场与以下的一个或多个因素的交互作用的变化而导致天线104的电长度的变化：成形元件114，周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化进行测量。
图1E-1F示出了含有辐射元件112和一个或多个柔性成形元件114的天线104的两个配置。当将微波能通过同轴电缆102传输至天线104时，通过辐射元件112发出了特征微波场。该微波场与周围结构，比如周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域发生交互作用。在天线104中，由成形元件114提供最近的导电路径。由于微波场与最近的导电路径耦合，由辐射元件112发出的特征微波场与电连接至屏蔽元件106的任何成形元件114和传输线的屏蔽元件106(例如输送同轴电缆102的外部导体106)的交互作用在确定天线104的有效电长度时是尤其重要的。
在图1F中，成形元件114的形状从图1E的形状改变。形状的变化相对于天线轴109而被限定，所述天线轴109被限定为平行于传输线102并从其远端露出的线性轴。在图1C中，成形元件114为轴向压缩的配置或形状，而在图1D中，成形元件114为轴向扩展的配置或形状。该形状的变化导致成形元件114相对于辐射元件112，周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)的位置的变化。这相应地由于由辐射元件112发出的微波场与成形元件114的交互作用的变化而导致天线104的电长度的变化。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化进行测量。
在其它实施例中，辐射元件112和成形元件114两者的形状可相对于天线轴109而变化，所述天线轴109被限定为平行于传输线102并从其远端露出的线性轴。该形状的变化由于由辐射元件112发出的微波能与一个或多个以下因素的交互作用而导致天线104的电长度的变化：周围介质，屏蔽元件106的远端区域，天线电介质116(如果有的话)，辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件112的其它区域。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化进行测量。此处描述的RB的任何变化可以用于实施如在本说明书中其它地方所公开的各种功能。
图2示出了微波装置和方法典型实施例。在微波装置和方法的典型实施例中，微波能通过合适的传输线102从发生器101传输至装置100。发生器101的微波能输出(称作正向功率或入射功率)通过传输线102，经过装置100的轴最终到达天线104。天线104将一部分微波能传输至目标材料120。由于微波的物理特性，一部分正向功率从系统中的各个点被返回至发生器101。该部分被称作返回功率(RP)。在本发明中，基于RP的一个或多个参数被测量和/或计算，并被用于做出使用者级或系统级的决定。
在本发明的说明书中，RP被限定为在下面所述描述的步骤中一次或多次地返回至微波能量源(例如发生器101)的微波能的一个或多个主要或导出参数或其组合。
在一个实施例中，RP被计算为将返回功率(例如，通过功率检测器122所测量的功率)除以正向功率(例如，通过功率检测器122所测量的功率)的分数。即RP＝(返回功率)/(正向功率)。该返回功率分数因此可被用于做出一个或多个使用者级或系统级的决定。
在一个实施例中，返回功率的大小可被测量(例如，以瓦特为单位)。例如，平均返回功率可被测量。该返回功率大小可被用于做出合适的使用者级或系统级的决定。
在基于微波能的步骤开始之前和/或基于微波能的步骤期间和/或基于微波能的步骤结束之后，返回功率可被一次或多次测量。返回功率可以在一个或多个时间周期内被连续测量或可以被间断地测量。
在一个实施例中，如图3所示，具有第二参数的返回功率曲线被计算和/或显示在屏上。该第二参数的实例包括但不限于：时间，天线104和/或装置100在目标材料120内的位置，天线104的各种配置结构。在一个这种实施例中，返回功率随时间的曲线被记录和/或显示在屏上。在另一个这种实施例中，返回功率随天线104的位置的曲线被记录和/或显示在屏上。
在返回功率随第二参数的变化被计算和/或显示的实施例中，可以对返回功率的测量值进行一个或多个数据处理步骤。该数据处理步骤的实例包括但不限于：计算随第二参数的返回功率的趋势，计算一阶导数，即返回功率的斜率，计算返回功率的二阶或更高阶导数，计算返回功率的曲线下方面积。
在另一个实施例中，对所测量的返回功率进行调节用于期望的微波能损失。该损失的实例包括但不限于：在由功率表测量正向功率后在发生器101内产生的损失，传输线102内产生的损失，装置100的轴内产生的损失，天线104内产生的损失，在从测量正向功率的点至天线与装置100的轴之间的界面的一个或多个界面处产生的反射，在测量正向功率和/或返回功率时所期望的测量误差等。因此所调节的返回功率被用于做出合适的使用者级或系统级的决定。
在一个实施例中，在将天线104放置在试验材料(例如盐水或水)内部之后估算所期望的微波能损失。可以选择试验材料使得其模拟实际的目标材料。因此可将在传输微波能至试验材料内部之后所得到的返回功率测量值与当将天线104放置在实际目标材料内部时所期望的微波能损失产生关联。在一个实施例中，试验材料是物理地放置在微波发生器101内部的微波能吸收原，并且传输线102被直接连接至与试验材料连接的端口，从而测试以下的一个或多个：发生器101，传输线102和依据本说明书中其它地方公开的实施例的任何系统连接。
在另一个实施例中，称作试验功率的较低级的微波能被传输并测量相应的RP。该试验功率足够的低，而不能在目标材料中引起任何可察觉的基于微波能的变化。从试验功率的返回功率被用于做出合适的使用者级或系统级决定。在一个这种实施例中，在典型的微波能传输的一个或多个周期之前和/或之后，(一次或多次)完成试验功率的传输和测量。在另一个实施例中，传输试验功率，使得所传输的总能量<20J。在另一个实施例中，在典型的微波能传输的周期之间，(一次或多次)间歇完成试验功率的传输和测量。在一个实施例中，试验功率被传输为具有小脉冲宽度的脉冲(例如<1s)。在一个实施例中，试验功率的量级在一段时间内(例如3s)被逐渐增大或提升。
可以完成返回功率测量值的一个或多个统计分析。RP测量值的更简单的统计分析的实例包括但不限于估算以下的一个或多个：一个或多个测量值的最大值、最小值、平均值、中值、众数、标准偏差等。可以通过将实际RP值与以前储存或分别产生的RP值进行比较而实施统计分析。可以绘制一个或多个RP测量值的一个或多个趋势线。该趋势线的类型的实例包括但不限于：线性、对数、幂、多项式、指数和移动平均。来自一个或多个RP测量值的数据可以使用一个或多个滤波标准进行滤波。RP测量值的更加复杂的统计分析的实例包括但不限于a)确定R(相关系数)值，以测量RP测量值和第二参数之间的线性相关强度，b)R.exp.2(确定系数)，以预测根据其它相关信息的结果等。
在一个实施例中，除了来自一个或多个RP测量值的数据之外，一个或多个附加参数，比如从一个或多个传感器获得的数据被用于做出一个或多个决定。这种附加参数的实例包括但不限于：在一个或多个区域内的温度测量、压力测量、电气测量、目标材料或系统的一个或多个元件的直接或机器辅助可视化、来自可视化显示的数据、预先存在的数据等。
一个或多个决定量级或极限可用于做出使用者级或系统级的决定。在一个实施例中，一个或多个决定的量级或极限(例如20％、25％、30％、45％等的一个或多个)被预先编程在系统软件和/或硬件中。
在另一个实施例中，根据限定标准，例如初始RP测量值、目标材料的性能等或由使用者或由系统来设定一个或多个决定量级或极限。在一个实施例中，使用者将装置100插入到目标材料中。其后，传输试验微波功率并测量返回功率。该返回功率量级因此被系统和/或使用者使用，以便设定一个或多个决定量级或极限，用于做出使用者级或系统级的决定。
在另一个实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于一个或多个RP的初始测量值。例如，在能量传输循环之前进行第一个测量，以获得初始RP量级。该初始RP量级因此被用于确定一个或多个决定量级或极限。在一个这种实施例中，如果初始RP量级在阀值之上，系统自动地避免能量传输。
在另一个实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于目标材料的尺寸。例如，待治疗的目标或解剖器官的尺寸。在一个这种实施例中，较高的RP极限被用于治疗较大的目标材料，以允许将更多的能量传输至较大的解剖构造。
在另一个实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于目标材料的形状。
在另一个实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于期望的能量传输结果。在一个这种子宫烧蚀的实施例中，当月经量少而不是闭经是期望的结果时，使用第一套的一个或多个决定量级或极限，当闭经而不是月经量少是期望的结果时，使用第二套的一个或多个决定量级或极限。在一个这种实施例中，一个或多个决定量级或极限和能量传输设定被用于自动地限制烧蚀深度至子宫内膜肌层之外的1-4mm。在一个这种实施例中，能量传输设定被设置为传输范围在2,500-5,000J之间的发生器输出剂量。
在另一个实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于待治疗的期望的临床状况。在一个这种子宫烧蚀的实施例中，使用第一套的一个或多个决定量级或极限，用于治疗子宫内膜异位，而使用第二套的一个或多个决定量级或极限，用于治疗增生。
在另一个实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于期望的微波能的穿透深度或者使用微波能产生期望的感热区尺寸。
在另一个医疗实施例中，一个或多个决定量级或极限是基于一个或多个解剖区的前置程序测量值。可使用各种成像工具(例如，内窥镜检查、超声成像、一个或多个解剖区域的直接机械测量等)得到该前置程序测量值。
在一个实施例中，基于一个或多个RP参数和程序反馈而实时调节能量传输。RP参数的实例包括但不限于：RP总增长、RP增长率(例如，未料到的剧烈增长、未料到的缓慢增长等)和在该说明书中其它地方公开的其它的RP参数。程序反馈的实例包括但不限于：患者经历的疼痛、关于程序进展的成像反馈、患者参数的变化等。
下面是RP测量的时间测量实施例。在一个实施例中，在实际微波能传输之前或开始时测量RP。可以一次或多次或连续测量RP，直到获得期望的RP量级。其后，可以启动能量传输。
在一个实施例中，在装置的一种或多种移动中测量RP。装置可以进行一种或多种移动，其包括但不限于：
相对于目标材料调节装置100和/或天线104的位置，
将天线104配置和/或卸载到目标中，
翻转或扭转装置100和/或天线104，
配置控制或偏转装置100和/或天线104的控制或偏转装置，
在一个实施例中，在传输微波能的步骤中测量RP。测量可以是连续或离散的。在一个实施例中，不连续地传输微波能并且在一个或多个微波“开启”时间和微波“关闭”时间内进行测量。
类似地，可以在传输微波能的步骤之后测量RP。这可以用于例如获得关于装置100和/或步骤的反馈。
在一个实施例中，在改变天线104之后测量RP。改变天线104的形状并且在改变天线104的形状之前和/或期间和/或之后测量返回功率。可以通过以下的一个或多个来改变天线104的形状：扭转天线104，配置改变天线104形状的形状改变装置，部分或完全配置或卸载天线104。具有天线104改变量的RP量级或RP量级的变化可以被测量和用于做出进一步决定。
在一个实施例中，在改变围绕天线104的局部环境之后测量RP。在一个这种实施例中，围绕天线104的一个或多个区域引入流体(例如液体或气体)。流体环境可改变(例如改进或恶化)天线104和周围目标材料之间的匹配。具有围绕天线104的局部环境的该变量的RP的量级和/或变化可以被测量并用于做出进一步决定。
在此处公开的任何实施例中关于RP的任何信息可被用于提醒使用者或者可以反馈到发生器中，以做出一个或多个决定。使用者可被下面的一个或多个操作提醒：警报作响，显示RP测量值，发送信息至另一个装置，和显示一个或多个RP导出参数，比如RP对于间接参数的曲线。
图3示出了微波能传输的两个实施例的RP对于时间的曲线。在具有实线的曲线中，随着能量被传输达到大约80s标记的25％的RP极限，RP快速增大。这将导致特定量的微波能剂量被传输至目标材料。然而，在特定情况下，可能需要传输更大剂量的微波能。在具有虚线的曲线中，根据RP对于时间的曲线的反馈，控制(例如由系统自动或由使用者手动)输出到目标材料的微波能。在一个这种实施例中，如果RP的增长率大于所期望的，则可以降低微波能，用于实现下面的一个或多个目的：防止焦化或材料干燥，保持围绕天线104的介质的温度，和保持天线104或其它系统元件的温度。微波能量级的下降可允许过程持续较长的时间，并具伴有总能量剂量的相应增长。在一个实施例中，如果RP的增长低于所期望的，则可以增大微波能，从而可实现较快过程，甚至同时传输期望的能量剂量。通过降低过程的总持续时间，较快过程节省了时间。
在一个实施例中，RP对于时间的变化被用于以功率设定来传输微波能，其提高了目标温度至期望的量级，并且其后以较低的功率设定来传输微波能，从而保持目标温度在期望的量级。
图4A示出了本发明的微波发生器101的一个实施例。微波发生器101包括DC电源132，控制面板134，VCO/VVA(电压可控振荡器/电压可变衰减器)模块136，激励放大器138，大功率放大器140，耦合器/循环器模块142，功率检测器144和DC闭锁146。在该实施例中，DC电源132提供DC功率至控制面板134。控制面板134随后将控制数量的DC功率发送至VCO/VVA模块136、激励放大器138和大功率放大器140。VCO/VVA模块136使用DC功率产生微波能。将微波能发送至激励放大器138，其相应地放大了微波信号并将其传输至大功率放大器140。然后将放大的微波信号输送至耦合器/循环器模块142，随后使用过滤掉任何DC信号的DC闭锁146来过滤放大的微波信号。然后从发生器101输出被过滤的微波能。在任何用于此处实施例的微波发生器101中，在任何位置测量的一个或多个RP参数的信息可被输送至控制面板134。其后控制面板134可使用RP信息来控制VCO/VVA(电压可控振荡器/电压可变衰减器)模块136、激励放大器138、大功率放大器140和阻抗匹配装置150中的一个或多个的工作。
可被用于构建DC电源132的元件的实例为28V的900W Condor GPMP900系列。可被用于构建VCO的元件的实例为ROS-928C-119+，ROS-1340-119+和CVCO55CL。可被用于构建VVA的元件的实例为RVA-2500和SVA-2000+。可被用于构建激励放大器138的晶体管元件的实例为Sirenza XD010-51S-D4F和Freescale MWIC930NRI。可被用于构建大功率放大器140的晶体管元件的实例为NXP BLF6G10Ls-200R、Infineon PTF082001E和Freescale MRFE6S9135HR3。可被用于构建循环器的元件的实例为M2Global900-824960-501、Start MicrowavesGDC-0094和RF&NoiseComponentsDC-910-154。可被用于构建DC闭锁146的元件的实例为HR-21/22。功率检测器144可包括二极管检测器。这种二极管检测器的实例包括但不限于：ResNet8P2和Broadwave851-096-POS。
在一个实施例中，发生器101包括RP监控装置148，用于在使用时监控返回到发生器101的微波能的量。在一个实施例中，返回功率监控装置148包括耦合器/循环器模块142和功率检测器144，其以控制面板134为接口。耦合器/循环器模块142包括一对耦合器和循环器。第一耦合器被用于将入射功率的一小部分(例如<1％)转到第一功率检测器144。第二耦合器被用于将返回功率的一小部分(例如<1％)转到第二功率检测器144。循环器确保RP不损坏发生器元件。发生器101可以同时监控入射功率和返回功率。该入射功率和/或返回功率的监控可被用于做出此处公开的一个或多个决定。
在另一个实施例中，返回功率监控装置148为单独的模块(与发生器101分离)。例如，外接功率表或矢量网络分析器可被用于测量返回功率。在一个这种实施例中，测量通过传输线102和/或装置100的一部分入射和/或返回功率。
图4B示出了包括阻抗匹配装置的本发明的微波发生器101的一个实施例。阻抗匹配(IM)装置150可被用于将发生器101的源阻抗与包括传输线102和天线104组合的负载的负载阻抗匹配，以减小微波能的反射。在一个实施例中，IM装置150被用于复合共轭匹配，以便使能量传输最大化。在一个实施例中，IM装置150被用于精确抵消产生的负载阻抗的电抗部分并转换其电阻部分从而与一个系统匹配。在一个实施例中，IM装置150包括与负载设置一定距离的短柱。在一个实施例中，短柱的长度和/或短柱与负载的距离是变化的，用于调谐阻抗以取得阻抗匹配。在另一个实施例中，IM装置150包括调谐控制器，其收到来自RP监控装置148和控制面板134两者之一或两者的表示RP大小的信号。该信号被用于自动将发生器101的源阻抗与包括传输线102和天线104的组合的负载的负载阻抗相匹配。
图5示出了包括阻抗匹配装置的本发明的装置100的一个实施例。阻抗匹配(IM)装置150可被用于将发生器101的源阻抗与包括传输线102和天线104组合的负载的负载阻抗匹配，以减小微波能的反射。在一个实施例中，IM装置150被用于复合共轭匹配，以便使能量传输最大化。在一个实施例中，IM装置150被用于精确抵消产生的负载阻抗的电抗部分并转换其电阻部分从而与一个系统匹配。在一个实施例中，IM装置150包括短柱150，其与天线104以一定距离设置。在一个所示实施例中，短柱150与装置100的传输线联通。在一个实施例中，短柱150的长度和/或短柱与天线104的距离是变化的，用于调谐阻抗以取得阻抗匹配。在另一个实施例中，IM装置150包括调谐控制器，其收到来自RP监控装置148和控制面板134两者之一或两者的表示RP大小的信号。该信号被用于自动将发生器101的源阻抗与包括传输线102和天线104的组合的负载的负载阻抗相匹配。
在包括图4B和图5所示的实施例的此处的任何实施例中，IM装置150可根据RP反馈，通过使用者被手动地控制或调节。在此处包括图4B和图5所示实施例的任何实施例中，IM装置150可使用RP反馈由控制面板134自动或半自动地控制。
在包括图4B和图5所示的实施例的此处的任何实施例中，微波系统可包括一个或多个无源或有源装置或其组合，以实施阻抗匹配。该阻抗匹配装置的实例包括但不限于：变压器、电阻器、电感器、电容器、传输线、换衡器、天线调谐器、匹配网络和终端。该一个或多个有源或无源装置可位于下面的一处或多处：在微波发生器101内、在微波发生器101和天线104之间和在天线104上。
此处的一些实施例例示了使用天线和/或系统修正的RP测量值的用途。在一个这种实施例中，一个或多个RP测量值可被用于调谐天线104和/或系统。这可以通过下面的一个或多个途径完成：调节调谐短柱或其它调谐装置，调节天线104的位置和/或配置，添加元件或从天线104或其它系统元件中移除元件(例如电介质)等。
下面的实施例例示了用于辨别周围介质和/或自动调节能量传输的一个或多个RP测量值的用途。图6A-6C示出了在单个目标区域内在不同尺寸的三个不同位置中使用天线104的步骤。天线104，比如在US2010/0137857、US2011/0004205(此处通过引用方式并入)和有关专利申请中的一个或多个中公开的天线和中空的目标区域只被用作实例，以例示传输微波能至单个目标区域内不同尺寸的多个位置的一般装置和方法的实施例。在图6A中，天线104位于目标区域内的远端位置。该位置具有更大的尺寸。尺寸的实例包括但不限于：长度、宽度、高度、厚度、周长、面积、体积、直径等。图6A中的天线104被配置为使得天线104的一个尺寸(例如外部直径)更大。在图6B中，天线104被配置在具有较小解剖尺寸的目标区域内。这导致通过一个或多个下面元件的形状的变化而使天线104形状变化：辐射元件112和成形元件114，和天线电介质116(如果有的话)。形状的变化相对于天线轴109而被限定，所述天线轴109被限定为平行于和从传输线102的远端露出的线性轴。例如，在图6A和6C中，成形元件114为如图6B所示的轴向扩展的配置或形状，成形元件114为轴向压缩的配置或形状。该形状变化导致成形元件114相对于辐射元件112和周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)和辐射元件112(如果有的话)附近的悬浮导体的一个或多个的位置变化。这由于如前文所述的由辐射元件112发出的微波能的交互作用的变化，相应地导致天线104的电长度的变化。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可被用于实施如在本说明书的其它地方公开的各种功能。
在图6A-6C所示的实施例中，RP可在如本文件的其它地方公开的每个位置处被测量一次或多次。在一个这种实施例中，在系统中设定RP极限(例如在15％-75％之间)，使得如果达到RP极限，能量传输自动被终止。通过将能量传输到远端地点，微波能可被传输至三个地点，以离散的方式将天线104从远端地点移动至近端地点，其后将能量传输至近端地点。在一个可选的实施例中，可以通过连续地传输能量而将能量传输至地点，同时将天线104连续地从远端地点移动至近端地点。在天线104的一个实施例中，在图6A，6C中所示的较宽配置导致比图6B中所示的较窄配置更低的RP。因此，对于同一能量传输设定，期望在图6B中的地点比在图6A，6C中的地点更早地到达RP极限。另外，对于同一能量传输设定，期望传输的能量在图6B中的地点比在图6A，6C中的地点更低。这可以通过在较宽目标区域中传输较大能量剂量和在较窄目标区域中传输较小能量剂量来实现能量传输的自动调节。这相应地导致在具有较大和较小尺寸的位置处稳定的能量剂量或功率传输。因此本发明允许在各种尺寸的位置中自动调节能量传输。RP的变化也可被使用者使用，以确定目标区域的形状，例如用于确定在目标位置中最窄或最宽区域的位置，确定目标区域的轮廓等。
在图6A-6C所示的实施例中，装置可包括烧蚀装置100，其具有三维的天线104，该天线104包括辐射元件和多个成形元件，适合于烧蚀一定体积的目标材料。天线104包括基本上直线或曲线的辐射元件112。天线104还包括多个成形元件114。四个成形元件114是相同的并对称地配置在辐射元件112周围。天线104的实施例可被设计为具有1-10个成形元件114。成形元件114可被对称或不对称地配置在辐射元件112周围。成形元件114可以相同或可以不相同。成形元件114可以是线性或非线性。所示的每个成形元件114为细长的、非线性的并包括弯曲或有角的区域。每个成形元件被电连接至同轴电缆102的外部导体或其它传输线，使得每个成形元件114基本上被配置在远离传输线102的远端(在区域Z2中)。辐射元件112和/或成形元件114的远端可包括锋利或穿透的尖端。在一个实施例中，成形元件114为从烧蚀装置100中延伸的可伸缩的爪形结构。在一个实施例中，辐射元件112的设计类似于14mm长的单极天线。成形元件114成形和增强在辐射元件112和成形元件114之间的体积中的电磁场。这产生了在辐射元件112和成形元件114之间的大体积的能量传输区域，其基本上被限定在成形元件114的范围。另外，成形元件114降低了泄露电流，其否则将被感应在同轴电缆102的外部导体或其它传输线的外壁上。应该注意的是，在辐射元件112和成形元件114之间没有直接的电传导。
当在图6A-6C中通过传输线将微波能传输至天线104时，第一微波场通过辐射元件112发射。第一微波场与成形元件114交互作用。该交互作用在成形元件114上感应泄露电流。泄露电流随后产生第二微波场。第一微波场和第二微波场一起组合，以产生独特形状的天线104的微波场，该微波场在临床上比由天线104产生的只包括辐射元件112的非成形微波场更有用。因此，通过成形元件114的设计而重新分布初始微波场。成形元件114单独不能够起到天线的作用；而是成形元件114成形或重新分布由辐射元件112发出的电磁场或微波场，以产生在临床上更有用的成形的微波场。另外，辐射元件112和成形元件114的组合改进了天线104的功率沉积。在缺少成形元件114时，在图6A中的天线104起到如单极天线的作用。添加成形元件114产生成形的微波场而不是单极天线的天然微波场。
在步骤实施例中，天线104通过小刺被插入到材料中。其后，天线104被配置，使得目标材料基本上被爪形的成形元件114封闭或包围。可以调节天线104的配置程度，以适合不同目标材料的尺寸。在一个这种实施例中，一个或多个拉线或栓绳被附着至成形元件114，以控制成形元件114的位置。在另一个实施例中，成形元件114被预成形并由具有形状记忆性能的材料，比如镍钛诺而制成。在被插入目标材料之前，成形元件114以收缩的配置被收缩在护套或管状结构的内部。一旦护套或管状结构的一部分被插入目标材料内部，成形元件114和辐射元件112就被展开。通过将其从护套或管状结构中延伸，成形元件114被展开至其未收缩的预设形状。
在图6A-6C的实施例中，到由辐射元件112发射的微波场的最近的导电路径由可导电的成形元件114提供而不是传输线102远端区域的屏蔽元件提供。成形元件114的存在避免了微波场与传输线102远端区域耦合。事实上没有微波场位于传输线102远端区域的周围。另外，由于所发出的微波场的很大多数在区域Z2中沉积，因此改进了天线102的功率沉积。事实上在区域Z1中没有部分场的浪费。
在图6A-6C的天线104的实施例中，辐射元件112包括约39+/-10mm长的细长导体。细长导体的远端可由金属管状的盖子覆盖，该金属管状的盖子与细长导体可导电接触。整个辐射元件112用一层电介质材料，比如硅树脂覆盖。每个成形元件114包括近端弯曲和远端弯曲。近端弯曲以沿着辐射元件112的长度测量的离传输线远端约5mm的纵向距离配置。沿着辐射元件112的长度测量的近端弯曲和远端弯曲之间的纵向距离约为29mm。成形元件114的近端弯曲和远端弯曲之间的纵向距离沿着辐射元件112的长度测量约为5mm。因此沿着辐射元件112的长度测量的每个成形元件114的总体纵向长度约为39mm。由成形元件114形成的结构的最大直径约为30mm。在该实施例中，天线104中的成形元件114改进了匹配也降低了返回损失。另外，成形元件114改进了可接受重要性能参数的频率范围。因此，可得到较大的频率范围(带宽)，其中天线104传输可接受的性能。这相应地允许天线104的设计，其中在典型使用时天线104的最小形变或由于最小的制造变型没有明显地影响天线104的性能。
图6D-6F示出了将微波能传输至目标材料的方法的步骤，其中目标材料的性能随着微波能的传输而变化。天线104，比如在US2010/0137857、US2011/0004205(两者通过引用方式并入)和有关专利申请中的一个或多个中公开的天线和中空目标只被用作实例，以例示传输微波能至目标区域的一般装置和方法的实施例，其中目标区域的性能随着微波能的传输而变化。在图6D中，微波天线104被放在中空的目标区域内部，并用于将微波能传输至目标材料。在图6E中，所述传输的微波能导致了目标区域的一个或多个性能的变化。该性能的实例包括但不限于：物理尺寸、面积、电容、浓度、密度、介电性能、弹性、导电性、阻抗、流速、流动性、脆性、硬度、电感、内禀阻抗、长度、位置、损耗因数、质量、含湿量、电容率、塑性、电阻率、强度、刚性/柔性、体积。在所示的实施例中，微波能的传输导致了目标区域的内部尺寸(例如直径)的变化。基于微波能对组织的改变的其它实例包括但不限于：改变器官或组织的含水量，例如组织脱水，组织软化，改变组织的介电性能。在图6E中，材料性能的变化导致了天线104形状的变化，其相应地导致由辐射元件112发出的微波能相对于下面元件中一个或多个的交互作用的变化：辐射元件112、周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)，和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)。这相应地导致上文描述的天线104的电长度变化。天线104的电长度变化和产生的天线阻抗的变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可被用于实施如本说明书其它地方公开的各种功能。在图6E的步骤之后，可将天线104移动至比如图6F所示的不同位置。在另一个实施例中，周围材料的微波性能的变化导致由天线104发出的微波能相对于周围介质的交互作用的变化。这相应地导致上文描述的天线104的电长度变化。天线104的电长度变化和产生的天线阻抗的变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可被用于实施如本说明书其它地方公开的各种功能。
在图6D-6F所示的实施例中，RP可以在本文件中其它地方公开的每个位置处被测量一次或多次。在一个这种实施例中，在系统中设定RP极限(例如25+/-10％)，如果达到了RP极限，其自动终止功率传输。通过将能量传输到第一地点，以离散的方式将天线104从第一地点移动至第二地点，其后将能量传输至第二地点，可将能量传输至各种地点。在一个可选的实施例中，可以通过连续地传输能量而将能量传输至地点，同时将天线104连续地从第一地点移动至第二地点。在天线104的一个实施例中，如图6D中所示的较宽配置导致比如图6E中所示的较窄配置更低的RP。这样随着步骤进展自动地调节能量传输，直到达到了RP极限或设定的时间极限。另外，这允许较高的能量传输至大的目标区域而较低的能量传输至小的目标区域。因此本发明允许以这样的情况自动调节能量传输，其中在取得了期望的微波效果之后，通过避免能量传输的浪费，使用能量传输效率的间接增加，使目标区域的性能随着微波能的传输而变化。使用者也可使用一个或多个RP测量值，以确定目标区域的形状，例如用于确定能量传输的效果，确定目标区域的轮廓，确定步骤的终点等。
目标区域可以是解剖区域。在一个实例中，目标区域为血管或导管或另一个中空器官。微波能量传输导致器官由于热感应的胶原质收缩而收缩，由此引起血管或导管的狭窄或闭塞。在一个实施例中，系统包括RP极限，使得在发生足够的收缩之后，天线104形状的变化导致RP增加，直到达到RP极限。其后，系统自动停止进一步的能量传输，从而通过避免过多的能量传输而确保步骤的安全。这可被用于阻塞解剖区域，比如血管(例如静脉曲张)，输送良性或恶性肿瘤的血管等。
图6G-6J示出了展开在不同形状的目标区域中的柔性线性微波天线的各种配置。天线104，比如在US2010/0137857、US2011/0004205(通过引用方式并入)和有关专利申请中的一个或多个中公开的天线和比如外部或内部表面的目标区域表面只被用作实例，以例示治疗不同形状的目标区域的一般装置和方法的实施例。在图6G中，目标区域表面是压扁的，因此天线104相对笔直地配置。图6H-6I示出了天线104分别以单个尖锐曲线，单个不太尖锐曲线和双曲线在部位中展开，同时天线104的配置随之发生变化。天线104的形状或配置变化是由于辐射元件112和成形元件114两者形状相对于天线轴109的变化，所述天线轴109被限定为平行于传输线102并从传输线102的远端伸出的线性轴。例如，在图6G中，辐射元件112和成形元件114都为轴向压缩的配置或形状，而在图6H中，辐射元件112和成形元件114都为轴向扩展的配置或形状。由于该形状的变化，由辐射元件112发出的微波能相对于以下元件的一个或多个的交互作用具有变化：辐射元件112、周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)，和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)。这相应地导致如上文所述的天线104的电长度变化。天线104的电长度变化和随后的天线阻抗的变化通过RP的变化来检测。RP的变化可被用于实施本说明书的其它地方公开的各种功能，其包括但不限于：确定天线104的配置，确定目标区域的形状，确定目标区域的轮廓，确定步骤终点等。
在图6G-6J的天线104中，使用成形元件114来改进螺旋形天线的性能。所得的天线可被用于产生能量沿着天线104的长度传输的均匀区域，而不会不利地影响围绕传输线的材料。在图6G-6J的天线104中，典型的微波烧蚀装置100包括传输线102，比如同轴电缆。天线104被连接至同轴电缆102的远端。在所示的实施例中，天线104的宽度基本上与同轴电缆102的宽度相同。微波烧蚀装置100由假设的过度线105被分为第一区域Z1和第二区域Z2(类似于图1A的实施例)。第一区域Z1靠近第二区域Z2。过度线105被同轴电缆102的远端限定并在同轴电缆102的远端基本上垂直于同轴电缆102的轴。同轴电缆102的远端区域完全位于第一区域Z1内，并且天线104完全位于第二区域Z2内。在一个实施例中，单个微波信号通过同轴电缆102被传送至天线104。当通过同轴电缆102将微波能传输至天线104时，天线104产生微波场。由天线104产生的微波场的近场和/或远场可以被传输至目标材料。天线104包括辐射元件112和成形元件114。在一个实施例中，辐射元件112是同轴电缆102的内部导体108的延长。成形元件114对由辐射元件112发出的微波场成形。成形元件114位于同轴电缆102的远端(在区域Z2中)。在一个实施例中，成形元件114由导电材料，例如金属或导电聚合物制成，并被电连接至同轴电缆102的外部导体106的区域。在一个可选实施例中，导电的成形元件114与外部导体106电绝缘。在该实施例中，成形元件114起到天线104的被动辐射体或无源元件的作用。在该电绝缘实施例中的成形元件114吸收从辐射元件112辐射的微波并且重新辐射微波。返回参考图6G，应注意的是，在辐射元件112和成形元件114之间没有直接电传导。当通过同轴电缆102将微波能传输至天线104时，由辐射元件112发出第一微波场。该第一微波场为小直径(天线的直径D比微波场的波长小很多)的螺旋天线的正常模式的微波场。第一微波场与成形元件114交互作用。该交互作用在成形元件114上感应泄露电流。泄露电流相应地产生第二微波场。由于成形元件114的细长形状，第二微波场为细长的轴向模式的微波场。第一微波场和第二微波场一起组合易产生天线104的独特形状的微波场其比由天线104产生的只包括辐射元件112的未成形的微波场更有用。因此初始微波场通过成形元件114的设计被重新分布。
另外，成形元件114的特定设计可被用于改进含有辐射元件112的天线104的功率沉积。成形元件114可以由一个或多个非绝缘的或绝缘元件制成。该元件的实例包括但不限于：金属元件的笔直或弯曲部分，具有圆形或椭圆形的元件，具有多边形的元件(例如三角形、正方形、矩形、五边形等)，由导电接头连接在一起的多个元件，由非导电接头连接在一起的多个元件，具有多个曲线的元件，元件的对称配置的部分，元件的非对称配置的部分，含有外部涂层或非导电材料层的元件等。
在图6G中所示的天线104的实施例具有线性形状，其特别适合于将微波能传输至材料的线性区域。
在图6G的实施例中，辐射元件112的表面被包围在一层或多层电介质材料内。沿着辐射元件112的长度加工电介质材料的厚度和类型，以便使微波场的形状最优化。因此覆盖辐射元件112的一个或多个电介质材料也可用作非导电的成形材料，以成形微波场。覆盖辐射元件112的一个或多个电介质材料通过改变与辐射元件112邻近的区域中的局部介电环境而成形微波场。在该实施例中，辐射元件112的每个部分覆盖有一些电介质材料，使得没有辐射元件112的金属表面被暴露于周围材料。因此，在该实施例中，辐射元件112与材料是电绝缘的。因此，在该实施例中，辐射元件112能够将微波场传输至周围材料中，但是不能将电传导至周围材料。因此，在该实施例中，在辐射元件112和成形元件114之间没有电传导也没有导电路径。另外，在该实施例中，在辐射元件112和周围材料之间没有电传导也没有导电路径。在一个实施例中，在辐射元件112的近端部分上的电介质是同轴电缆102的电介质110的延伸。在辐射元件112上的电介质的厚度可以沿着辐射元件112的长度变化。另外，在辐射元件112上的电介质的横截面可以不是径向对称。
在图6G的实施例中，辐射元件112为非线性的并由一段螺旋配置的金属导体制成。螺旋形可以是对称的，沿着螺旋长度具有固定的螺距和固定直径。在一个实施例中，用于构建辐射元件112的导体的直接长度约为在915MHz下的有效波长的四分之三。在可选的实施例中，该长度可以是在下面一个波段下的有效波长的四分之一的奇数倍：433MHz ISM波段、915MHz ISM波段、2.45GHz ISM波段和5.8GHz ISM波段。尽管在图6G中，辐射元件112具有约19转，烧蚀装置100的实施例可被构造为其中辐射元件112具有约1至30转。螺旋形辐射元件112的螺距可以在0.3mm和20mm的范围内。辐射元件112可由选自包括镍钛诺、不锈钢或铜的组中的金属元件或合金制成。
此处公开的任何辐射元件112包括在辐射元件112的外表面上的导电的金属镀层，比如Ag或Au。用于构造辐射元件112的金属导体可具有圆形、椭圆形、矩形或正方形的横截面。在一个实施例中，用于构造辐射元件112的金属导体具有圆形的横截面，其具有0.5mm+/-0.4mm的直径。在另一个实施例中，用于构造辐射元件112的金属导体具有矩形的横截面，其具有10mm+/-9.5mm乘以0.5mm+/-0.4mm的横截面尺寸。在另一个具有矩形横截面的辐射元件的实施例中，横截面尺寸为1mm+/-0.3mm乘以0.1mm+/-0.05mm。在一个可选的实施例中，辐射元件112由一段金属导体制成，其被配置为基本上两维结构。例如，金属导体的长度可以被配置为基本上波浪或锯齿或弯曲形结构。在图6G的实施例中，辐射元件112围绕成形元件114对称配置并且部分或完全包围成形元件114。成形元件114可以由线性或螺旋形长度的金属导体制成。成形元件114的外部直径沿着天线104的长度可以是均匀的或可以是不均匀的。在图6G所示的实施例中，成形元件114由一段基本上线性的金属导体制成。成形元件114可以由选自包括镍钛诺、不锈钢或铜的组中的金属元件或合金制成。成形元件114可包括在成形元件114的外表面上的导电的金属镀层，比如Ag或Au。用于构造成形元件114的金属导体可具有圆形、椭圆形、矩形或正方形的横截面。在一个实施例中，用于构造成形元件114的金属导体可具有圆形的横截面，其具有0.5mm+/-0.3mm的直径。在另一个实施例中，用于构造成形元件114的金属导体具有矩形的横截面，其具有0.5mm+/-0.3mm乘以0.5mm+/-0.3mm的尺寸。天线104还包括在辐射元件112和成形元件114之间的一个或多个天线电介质116。
在一个实施例中，天线电介质116是充分柔性的，以产生柔性天线104。在使用时，天线104的柔性允许天线104从基本上笔直的线性结构弯曲至基本上非线性的结构，反之亦然。天线104的柔性也允许天线104在使用时相对于传输线的远端弯曲。这样相应地允许使用者通过扭曲的或非线性的引入路径将天线104引入到目标位置。在一个实施例中，天线电介质116是充分刚性的，以产生充分刚性的天线104。天线104的刚度避免了天线104在使用时发生弯曲。这相应地使得使用者能够使用天线104刺穿或透过目标材料。该天线104的实施例可以被用于烧蚀固体体积材料。可在辐射元件112和成形元件114之间使用的电介质实例包括但不限于：EPTFE，PTFE，FEP和其它含氟聚合物，硅树脂、空气、PEEK、聚酰亚胺、天然或人造橡胶和其组合物。另外，整个天线104可以被覆盖或密封在电介质中。可用于覆盖或密封天线104的电介质的实例包括但不限于EPTFE，PTFE，FEP和其它含氟聚合物，硅树脂、PEEK、聚酰亚胺、天然或人造橡胶和其组合物。天线电介质116可包括该电介质的一层或多层。用于覆盖或密封天线104的电介质可以是多孔的或无孔的。在图6G中，天线104的长度可以在10mm和80mm之间，而天线104的宽度在1mm和40mm之间。
在一个特定实施例中，天线104具有45mm+/-7mm的长度和2mm+/-0.5mm的宽度。辐射元件112被电连接至同轴电缆102的内部导体108。这可以例如通过将辐射元件112焊接或电阻焊接至内部导体108来完成。辐射元件112可以是同轴电缆102的内部导体108的延伸。成形元件114被电连接至同轴电缆102的外部导体106。这可以例如通过将成形元件114焊接或电阻焊接至外部导体106来完成。天线104可以是软的、柔性或基本上刚性的。天线104可以是可延展的或具有形状记忆或弹性或超弹性的性能。
天线104的远端可以是软的或防损伤的。天线104可被设计为使得天线104的长度是可调的。例如，天线104的长度可以增大或减小，以增大或减小烧蚀区域的长度。在该实施例中，成形元件114可具有螺旋形或基本上波浪或锯齿或弯曲的结构。天线104的长度可在步骤期间和/或之前增大或减小。在一个实施例中，烧蚀区的长度和/或直径可以通过下面的一个或多个而改变：改变辐射元件112的长度，改变成形元件114的长度，改变辐射元件112的形状，改变成形元件114的形状，和改变辐射元件112和成形元件114的相对位置。
此处所公开的改变天线104的形状的任何实施例可导致天线104的有效长度的变化，其相应地导致天线阻抗的变化。这可以通过使用时一次或多次地测量RP而被检测。在一个实施例中，辐射元件112和成形元件114的一个或两者为柔性电路的一部分，并使用制造柔性电路的公知技术来制造。
在图6G的实施例中，辐射元件112的形状与成形元件114的形状不同。另外在图6G的实施例中，辐射元件112是非线性的。另外在图6G的实施例中，成形元件114基本上是线性的。然而，辐射元件112和成形元件114一般被定向使得其轴互相平行。可以设计天线104的可选实施例，其中，辐射元件112基本上是线性的。可以设计天线104的可选实施例，其中，成形元件114基本上是非线性的。可以设计天线104的可选实施例，其中，辐射元件112和成形元件114一般被定向使得其轴是平行的。
尽管在图6G所示的实施例中，成形元件114被连接至同轴电缆102的远端，但天线104的其它实施例可以被设计为，其中成形元件114与同轴电缆102在除了同轴电缆102的远端之外的区域连接。例如，在一个可选的实施例中，成形元件114为金属并且被电连接至同轴电缆102的外部导体106的靠近同轴电缆102的远端的区域。
在图6G中，由于辐射元件112与内部导体108电接触，因此存在第一导电路径，其从内部导体108延伸至辐射元件112的远端。在成形元件114由导电材料制成并且电连接至同轴电缆102的外部导体106的实施例中，存在第二导电路径，其从外部导体106延伸至成形元件114的远端。在该实施例中，即使存在两个导电路径，其从第一区域Z1延伸至第二区域Z2，在第一区域Z1和第二区域Z2中的两个导电路径的设计、材料和微波性能可以显著不同。在第一区域Z1中，同轴电缆102的外部导体106对称地位于内部导体108的周围并离内部导体108有固定的距离。然而，在第二区域Z2中，辐射元件112对称地位于成形元件114的周围并离成形元件114有固定的距离。在第一区域Z1中，同轴电缆102的外部导体106总是起着在第一区域Z1内的微波场的屏蔽作用，而在第二区域Z2中，成形元件114可以或可不起到在第二区域Z2内的微波场的屏蔽作用。
在此处的任何一个实施例中，辐射元件112可以是同轴电缆102的内部导体108的延伸。在另一个实施例中，辐射元件112是附着至内部导体108的导体的长度。在一个实施例中，辐射元件112的近端电连接至内部导体108的远端。在一个实施例中，辐射元件112的近端被焊接至内部导体108。在另一个实施例中，辐射元件112的近端被激光焊接至内部导体108。辐射元件112的近端可以各种结构被电连接至内部导体108，所述各种结构包括但不限于：接搭接头和对接接头。成形元件114的近端被电连接至外部导体106的区域。在一个实施例中，成形元件114的近端被电连接至外部导体106的远端。在一个实施例中，成形元件114的近端被焊接至外部导体106。在另一个实施例中，成形元件114的近端被激光焊接至外部导体106。成形元件114的近端可以各种结构被电连接至外部导体106，所述各种结构包括但不限于：接搭接头和对接接头。
由图6G的装置的实施例产生的SAR轮廓基本上径向对称围绕天线104并且在周向和体积上包围天线104。该整个周向和体积上包围围绕天线104的微波场可被传输至目标材料。另外，由图6G的天线104产生的微波场基本上被限制于第二区域Z2。在包含同轴电缆102的第一区域Z1中存在不明显量的微波场。因此，存在可忽略的在微波场和同轴电缆102远端部分之间的反向耦合。这相应地减小了烧蚀靠近同轴电缆102远端的材料的风险。另外，沿着天线104的长度，与可比较的单极天线相比，微波场基本上是均匀的。被设计为在915MHz下和其它微波频率下工作的线性天线104的实施例可被设计为，其可以产生均匀的对称的连续的线性或体积损害，其具有大于35mm的损害长度。
在可选实施例中，SAR轮廓可设计为沿着线性天线104的长度基本上是不均匀的。例如，天线104可被设计为具有SAR轮廓，其在天线104的中心较宽和/或较强，而在天线104的端部不太强。为了获得此结果，图6G的天线104的一个或多个设计参数可以被修改。该修改的实例包括但不限于：加入一个或多个附加的导电成形元件114；沿着天线104的长度改变成形元件114和/或辐射元件112宽度和/或横截面形状；沿着天线104的长度改变螺旋形辐射元件112和/或螺旋形成形元件114的螺距；改变一个或多个天线电介质116的厚度、类型和其它设计参数等。
在图6G中的天线104对于可比较的单极天线具有若干优势。在含有单极天线的系统中，存在集中的微波场区域或靠近传输线(例如同轴电缆)的远端或在单极天线的近端处的“热点”。在该系统中约一半微波场存在于第一区域Z1中。因此，在第一区域Z1中存在很大量的微波场。因此，具有烧蚀靠近同轴电缆102远端的材料的很大风险。在第一区域Z1中很大量的微波场的存在是由于在微波场和同轴电缆的外部导体或其它传输线之间产生不期望的耦合。这种不期望的耦合也可引起同轴电缆102的反向加热，其可导致材料的间接损伤。
在此处的若干实施例中，成形元件114在由天线104产生的微波场的成形中起到关键作用。在图6G的实施例中，离由辐射元件112发出的微波场最近的导电路径由成形元件114提供，而不是由传输线102的远端区域的屏蔽元件提供。成形元件114的存在避免了微波场与传输线102的远端区域的耦合。事实上没有微波场会位于传输线102远端区域的周围。另外，由于所发出的微波场的很大多数沉积在区域Z2中，天线102的功率沉积得到改进。事实上没有部分的场在区域Z1中被浪费。另外，图6G的天线104中的成形元件114改进了匹配并减小了返回损失。
此处的任何成形元件114可被用于在频谱中提供另外的谐振点。这可以被用于增大频率范围(带宽)，在该范围内天线104传输可接受的性能。例如，图6G中成形元件114的设计改进了频率范围，在该范围中重要的性能参数是可接受。因此，可得到较大的频率范围(带宽)，在该范围内天线104传输可接受的性能。这相应地允许天线104的设计，其中在使用时产生天线104的较小形变，或者由于较小的制造变型不会明显影响天线104的性能，但使用本发明可以进行检测。
在图6G的天线104的一个特定实施例中，电介质116是透明和柔性的。从同轴电缆102的远端至辐射元件112的远端的天线104的线性长度约为4.5+/-0.5cm。天线104的可选实施例可设计有线性长度范围为2.5-5.5cm。在特定实施例中，天线104的外部直径约为2mm。天线104的可选实施例可以设计有外部直径范围为1.5-4mm。
在一个方法实施例中，通过重新定位天线104，天线104被用于传输微波能至多个目标区域。天线104的形状在这些多个区域中可以相同或可以不相同。天线104在使用时可以弯曲，而不会返过来影响其微波场的形状。
在一个方法实施例中，天线104的辐射元件112和成形元件114被放在目标材料的相对侧。成形元件114成形由辐射元件112发出的微波场，使得微波场集中在辐射元件112和成形元件114之间的区域中。这种在辐射元件112和成形元件114之间的区域中集中的微波场被用于在材料中获得期望的效果。
在一个方法实施例中，目标材料位于天线104和微波屏蔽或反射器之间，其后，传输微波能以治疗目标材料。
此处公开的RP测量的任何实施例可被用于在微波能传输期间人工或自动改变能量传输设定。该能量传输设定的实例包括但不限于：微波能量传输的时间极限，平均功率，如果微波能以离散脉冲方式(即改变占空比)传输的脉冲宽度，高度或频率。
下面的实施例例示了RP测量值用于自动或手动地终止能量传输。该方法实施例可使用此处和在US2010/0137857，US2011/0004205(此处通过引用方式并入)和相关专利申请的一个或多个中公开的任何天线104。
随着将微波能传输至目标材料，目标材料的一个或多个性能，比如含湿量、温度、阻抗、物理尺寸、电容率、介电常数、损耗因数、电阻率、硬度、和易碎性和此处公开的其它性能逐渐变化。这改变了天线104与周围介质的微波交互作用，其相应地改变了如上文所述的天线104的有效长度。因此，随着微波能传输的进行引起逐渐变化的RP，天线与目标组织的阻抗匹配将逐渐变化。该RP的变化程度将依赖于目标材料的微波感应变化程度。因此，本发明可被用于确定由于微波能的作用使目标材料变化的程度。另外，本发明也可在产生期望的微波感应变化(例如通过设定的RP极限)或传输至使用者之后而自动关闭能量传输，RP的改变表明产生了期望的材料变化。
在一个这种微波烧蚀天线的实施例中，当微波能被传输至目标组织时，组织被烧蚀并且组织性能，比如含湿量和此处公开的其它性能逐渐改变。这改变了天线104与周围介质的微波交互作用，其相应地改变了如上文所述的天线104的有效长度。因此，随着导致逐渐变化的RP的烧蚀的进行，天线与目标组织的匹配将逐渐变化。该RP的变化程度将依赖于组织的烧蚀程度。因此，本发明可被用于确定烧蚀程度。另外，在产生期望的烧蚀(例如通过设定的25+/-10％的RP极限)之后，本发明也可以自动地关闭能量传输或对使用者显示，RP的改变表明产生了期望的烧蚀。
在一个这种子宫内膜烧蚀的实施例中，随着烧蚀的进行，RP逐渐增加。允许烧蚀的进行直至RP达到如设定的RP极限(例如设定的25+/-10％的RP极限)或者时间极限，在其后，系统自动终止能量传输。这允许了子宫内膜的全部厚度被烧蚀，同时避免了可能破坏步骤安全性的过多微波能的传输。
图6K示出了类似于图6G-6J中的天线的实施例，其包括辐射元件和成形元件，其通过一个或多个柔性电介质连接件而互相连接。图6K所示的连接件116由电介质材料制成，因此在本说明书中称作天线电介质116。天线电介质116允许辐射元件112和成形元件114之间比图6G的天线104中更大的相对运动，其中辐射元件112和成形元件114都被嵌入天线电介质116中。天线电介质116可由一个或多个下面元件制成：具有弹簧作用的元件；柔性弹性元件；柔性非弹性元件；电介质材料的笔直或弯曲部分等，及其它。在一个实施例中，辐射元件112为柔性并且天线104的直径在机械无限制的环境下自身扩展。在机械无限制的环境下，天线104自身扩展至最大的可能范围。在限制的配置和无限制的配置下的天线阻抗是不同的。
图6L，6M和6N示出了图6K的天线104分别以限制配置、较少限制配置和最少限制配置的三个配置。配置的变化被限定为下面的一个或两者的形状变化：相对于天线轴109的辐射元件112和成形元件114，所述天线轴109被限定为平行于传输线102和从传输线102的远端露出的线性轴。例如，在图6M和6N中，成形元件114为轴向扩展的配置或形状，并且在图6L中，成形元件114为轴向压缩的配置或形状。在图6L中，天线104被配置在较小尺寸的目标区域中。目标区域具有足够的刚性，使得当天线104被配置在目标区域中时其不发生形变。这引起天线104在与图6M的较大尺寸的目标区域比较的图6L的较小尺寸的目标区域中更加限制的配置中展开。由于一个或多个下面的变化，在限制和无限制配置中的天线配置可以不同：辐射元件112形状的变化，成形元件112形状的变化，天线电介质116位置和/或形状的变化，和天线104长度的变化。特别地，在图6L和图6M所示的实施例中，辐射元件112的形状随着天线电介质116的形状和/或位置被改变。这导致辐射元件112的位置相对于成形元件114、周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)，和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)的变化。由于由辐射元件112发出的微波能与成形元件114的交互作用的变化，这相应地导致天线104的电长度的变化。天线104的电长度变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可被用于实施如在本说明书其它地方所公开的各种功能。
图6N的目标区域具有与图6L的相同的尺寸。然而，在该实施例中，目标区域具有足够的柔性，使得当天线104被配置在目标区域内时，其产生形变。这引起天线104在与图6L的实施例比较的图6N的更少限制的配置中展开。比较图6L和6N，辐射元件112的形状随着天线电介质116的形状和/或位置而改变。这导致辐射元件112的位置相对于成形元件114、周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)，和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)的变化。由于由辐射元件112发出的微波能与成形元件114的交互作用的变化，这相应地导致天线104的电长度的变化。天线104的电长度变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可被用于实施如在本说明书其它地方所公开的各种功能。在一个实施例中，包括图6K的天线104的系统的RP随着天线104的限制程度增加而增加。图6L-6N的实施例表明，RP值可以是目标材料的机械和微波性能两者的函数。此处的任何实施例可使用RP反馈以确定目标材料的机械和/或微波性能。
图6O和6P示出了类似于图6A的分别以限制配置和较少限制配置的天线104。图6O和6P的目标区域的尺寸和其微波性能是相同的。然而，图6O的目标区域具有足够的刚性，使得当天线104被展开时其不发生形变。而图6P的目标区域具有足够的柔性，使得当天线104被展开时其发生形变。这引起天线104在与图6P的配置比较的图6O的更加限制的配置中展开。由于下面的一个或多个变化，具有限制和无限制配置的天线配置可以不同：辐射元件112的形状变化，成形元件112的形状变化，天线电介质116的位置和/或形状变化，和天线104长度的变化。特别地，在图6O-6P所示的实施例中，成形元件114的形状已经随着天线电介质116(如果有的话)的形状和/或位置改变。这导致了成形元件114相对于辐射元件112、周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)，和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)的位置改变。由于由辐射元件112发出的微波能与成形元件114的交互作用的变化，这相应地导致天线104的电长度的变化。天线104的电长度变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可被用于实施如在本说明书其它地方所公开的各种功能。图6O-6P的实施例还表明，RP值可以是目标材料的机械和微波性能两者的函数。
图6Q和6R示出了使用本发明的装置确定目标材料的一个或多个性能的方法实施例。在图6Q和6R中，相同的天线104被插入到两个目标材料中或者靠近两个目标材料放置，所述两个目标材料的至少一个材料性能是不同的。天线104可以是此处公开的天线之一或者包括本发明的方法或装置的实施例的天线。如本说明书的其它地方所公开的产生了一个或多个RP读数。一个或多个RP读数的区别(例如两个材料中RP读数之间的区别，试验/目标材料和参考RP读数之间的RP读数的区别等)被用于确定目标材料的性能。目标材料的实例包括但不限于：矿物或工业原材料，矿石或部分矿藏，金属或金属物质，电介质材料，食品或成分，流体、木材、水泥或其它建筑材料，半导体材料，包括人体组织的生物材料，塑料或聚合物材料，或此处公开的任何其它材料。目标材料性能的实例包括但不限于：物理尺寸、面积、电容、浓度、密度、介电性能、弹性、导电性、阻抗、流速、流动性、易碎性、硬度、电感、内禀阻抗、长度、位置、损耗因数、质量、含湿量、电容率、塑性、电阻率、强度、刚性/柔性、体积。
图6S和6T示出了配置在不同尺寸的两个目标区域中的天线。在图6S和6T中，平板天线104、子宫腔和子宫只被用作实例，以例示一般装置和方法实施例。在图6S中，将天线104配置在具有比图6T的子宫腔更宽的子宫腔的子宫内。因此，图6S的天线104被展开有比图6T的天线更宽的宽度。因此，在图6S的配置中辐射元件112和成形元件114之间存在比图6T的配置中更大的距离。这相应地导致天线104的电长度由于由辐射元件112发出的微波能与成形元件114的交互作用的变化而改变。天线104的电长度变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。在一个实施例中，该天线104(例如在图6T中)的侧向或轴向的压缩配置具有比侧向未压缩的配置(例如在图6S中)更大的RP，其中在US2010/0137857，US2011/0004205，US2010/0121319(此处通过引用方式并入)和相关专利申请的一个或多个所公开的天线中，辐射元件和成形元件相互很靠近。因此通过在一次或多次期间和/或在子宫腔内的一个或多个位置测量RP，可以确定下面的一个或多个：展开的天线形状，解剖构造的尺寸，子宫腔的轮廓，子宫病理的出现，比如纤维肌瘤或息肉或先天畸形，薄壁子宫，子宫腔内出现异物(例如IUD)，和出现气囊。另外，如果在发生器中设定RP极限(例如25+/-10％的RP极限)，则由于起始RP在图6T中比在图6S中更高，系统将在图6T中比在图6S中更早地停止能量传输。另外，对于相同的能量传输设定，由于RP的区别，期望传输至组织的能量在图6T中比在图6S中更低。通过为较大的目标区域传输较大的能量剂量和为较小的目标区域传输较小的能量剂量，这将实现能量传输的自动调节。RP的变化可被用于实施如在本说明书其它地方所公开的各种功能。在另一个实施例中，包括柔性辐射元件112和缺少成形元件114的天线104可以被类似地使用。在另一个实施例中，包括较不易弯曲的辐射元件112和柔性成形元件114的天线104可以被类似地使用。图6S和6T中的形状变化也根据辐射元件112和成形元件114相对于天线轴109的形状变化来限定，所述天线轴109被限定为平行于传输线102和从传输线102的远端露出的线性轴。例如，在图6S中，辐射元件112和成形元件114为轴向扩展的配置或形状，并且在图6T中，辐射元件112和成形元件114为轴向压缩的配置或形状。
本发明也包括例如如图6S和6T所示的平板天线104的若干实施例。该平板天线104可被用于传输能量至平面或非平面区域。该平板天线104可包括单个或多个一般为平面配置的薄板、曲线或线圈。平板天线104可被用于烧蚀材料表面。在图6S和6T中，微波烧蚀装置100包括传输线(比如同轴电缆102)，其在天线104中终止于传输线远端。在一个实施例中，通过同轴电缆102将单个微波信号输送至天线104。当同轴电缆102将微波能输送至天线104时，天线104产生微波场。由天线104产生的微波场的近场可被用于子宫内膜烧蚀或其它方法。在图6S和6T中，天线104包括具有外部线圈112的形式的辐射元件和具有金属中心线圈114的形式的成形元件。外部线圈112和中心线圈114当在解剖构造中被展开时相互接触。在一个实施例中，外部线圈112是同轴电缆102的内部导体的延伸。中心线圈114对由外部线圈112发射的微波场成形或重新分布。应注意到，在外部线圈112和中心线圈114之间没有直接的电传导。当通过同轴电缆102将微波能传输至天线104时，由外部线圈112发出第一微波场。第一微波场与中心线圈114交互作用。该交互作用在中心线圈114上感应泄露电流。泄露电流相应地产生第二微波场。第一微波场和第二微波场一起组合，以产生天线104的独特形状的微波场。因此通过中心线圈114的设计，初始微波场被重新分布。中心线圈114单独不能起到天线的作用；但是中心线圈114成形或重新分布由外部线圈112发出的电磁或微波场，以产生成形的微波场。另外，外部线圈112和中心线圈114的组合改进了天线104的功率沉积。
在一个实施例中，外部线圈112没有尖锐的角。外部线圈112中尖锐的角可引起场集中在尖锐角的附近。在一个实施例中，外部线圈112中角的最小曲率半径为至少0.5mm。在图6S的实施例中，外部线圈112中角区域的曲率半径为至少1mm。
在一个实施例中，天线104具有基本上近似于目标材料形状的形状。例如，图6S和6T的天线具有近似于子宫腔形状的大致三角形形状，并尤其适合于子宫内膜的烧蚀。天线104的近端部分被引向宫颈，并且外部线圈112的角区域154被引向输卵管。然而，如上文所述，微波热烧蚀不必需要与目标材料完美接触。因此，天线104能够烧蚀所有或基本上所有的子宫内膜。整个子宫内膜可在单一烧蚀中由具有单个微波天线的天线104切除。因此，在烧蚀之后可不需要对天线104复位。
另外，处于工作配置的天线104一般为压扁和柔性的。外部线圈112的平面基本上平行于中心线圈114的平面。图6S和6T中以其展开配置的压扁和柔性天线104具有防止损伤的远端，其中天线104的远端区域比天线104的近端区域更宽。天线的柔性特性使得天线104采取引入路径的自然形状，而不是使通道扭曲或由于通道而受阻。
在如图6S和6T所示的天线104的展开配置的一个实施例中，沿着外部线圈112从同轴电缆102的远端至外部线圈112的远端测量的外部线圈112的长度在915MHz ISM波段下约为有效波长的四分之三。有效波长依赖于围绕天线的介质和天线电介质在外部线圈112上的设计。天线电介质的设计包括比如电介质种类和电介质层厚度的特点。在调谐外部线圈112的长度以得到良好的阻抗匹配之后，可确定外部线圈112的准确长度。在一个实施例中，外部线圈112的长度为100+/-15mm。在一个实施例中，展开的外部线圈112的宽度为40+/-15mm，而沿着同轴电缆102的轴直至外部线圈112最远端区域所测量的展开的外部线圈112的纵向长度为35+/-10mm。
在图6S和6T所示的实施例中，天线电介质116具有大致Y-形，比较坚硬的形式，包括两个远端区域天线电介质片116大致位于天线104的中心。电介质片116提供天线104各个区域的机械连接的部位并帮助天线104从导入护套122中展开并收回。第一远端区域大致朝着天线104的中心轴取向并具有所示的用于外部线圈112的远端和中心线圈114连接的部位。在一个实施例中，第一远端区域具有两个开口，通过该开口，外部线圈112的远端区域和中心线圈114穿过。在另一个实施例中，第一远端区域通过下面的一个或多个而被连接至外部线圈112和中心线圈114：胶水或粘合剂，机械固定结构，热缩元件等。外部线圈112的远端被机械连接至所示的第二远端区域。可通过胶水或粘合剂，机械固定结构，热缩元件等的一个或多个产生机械连接。电介质片116可选自由下面组成的组的材料构成：PEEK、PEBAX、ABS和其它比较硬的聚合物材料。电介质片116的另外功能是为使用者提供关于子宫或其它目标材料内部装置的适当位置的力反馈。
在临床步骤的一个实施例中，天线104以收缩的未展开配置通过导入护套122被插入子宫腔中。其后，将天线104相对于导入护套122向远端推动，从而使天线104从导入护套122的远端展开。这使得天线104获得如图6S和6T所示的展开配置。其后，向远端推动天线104，使得天线104的最远端区域(电介质片116的第一远端区域162)推挤宫底。一旦天线104的最远端区域推挤宫底，足够坚硬的电介质片116就使得使用者感到阻力。这相应地为使用者提供关于天线104抵靠宫底的位置的力反馈。
在一个实施例中，外部线圈112的近端部分被设计为比远端部分更坚硬并具有更大的机械强度。这可以通过将同轴电缆102的初始电介质材料110放在外部线圈112的近端部分上而获得。在可选实施例中，这可以通过对外部线圈112的近端部分涂覆天线电介质层而获得。
在图6S和6T所示的实施例中，外部线圈112的横截面形状沿着外部线圈112的整个长度是不均匀的。在该实施例中，外部线圈112的近端部分是同轴电缆102的内部导体的延伸。该部分具有基本上圆形的横截面。外部线圈112的中间部分具有基本上压扁或椭圆或矩形的横截面。在如图6S和6T所示的展开配置中，中间部分的取向可以一般垂直于同轴电缆102的远端区域。外部线圈112的中间部分在解剖构造中被展开之后被机械地设计成在平面中弯曲。这相应地确保了烧蚀装置100的最远端区域是防损伤的并具有充分的柔性，从而与目标材料的解剖构造一致。这有助于外部线圈112在子宫内的适当配置。在一个实施例中，外部线圈112的中间部分为同轴电缆102的内部导体的延伸并且是压扁的。
在一个实施例中，外部线圈112的最远端部分为同轴电缆102的内部导体的延伸，并且不是压扁的，使得其具有圆形横截面。在一个实施例中，外部线圈112由一段镍钛诺或不锈钢导线制成。导线的远端部分是变形的(例如通过压扁)或具有移除的材料(例如通过研磨、激光加工、EDM等)。其后，用一层高导电性材料，比如Au或Ag对导线进行电镀。该导线被用于替代同轴电缆102的内部导体108。然后该组件被用于构造微波装置100。在另一个实施例中，外部线圈112由一段镍钛诺或不锈钢导线制成，该导线覆盖有一层高导电性材料，比如Au或Ag。导线的远端部分是变形的(例如通过压扁)。该导线被用于替代同轴电缆102的内部导体108。然后该组件被用于构造微波装置100。
外部线圈112的一个或多个外表面可覆盖有一层或多层天线电介质116。中心线圈114的一个或多个外表面可覆盖有一层或多层天线电介质116。沿着外部线圈112的长度对天线电介质材料的厚度和类型进行加工，使微波场的形状最优化。在如图6S和6T所示的一个实施例中，外部线圈112的每个部分覆盖有一些天线电介质材料，使得没有外部线圈112的金属表面暴露于材料。因此，在图6S和6T的实施例中，外部线圈112能够将微波场传输至材料中，但不能将电传导至材料。因此，在图6S和6T的实施例中，在外部线圈112和中心线圈114之间没有电传导，也没有导电路径，即使当配置在目标材料中时外部线圈112和中心线圈114可以物理上相互接触。此处公开的一个或多个实施例中可用作天线电介质的电介质材料的实例包括但不限于：EPTFE、PTFE、FEP和其它含氟聚合物、硅树脂、空气、PEEK、聚酰亚胺、氰基丙烯酸盐粘合剂、聚烯烃、环氧树脂、天然或合成橡胶和其组合物。在外部线圈112的近端部分上的天线电介质116可以是同轴电缆102的电介质110的延伸。在该层天线电介质116上可存在另外的更坚硬的天线电介质116层。
在图6S和6T中，外部线圈112的形状不同于中心线圈114的形状。另外，在图6S和6T中，外部线圈112和中心线圈114基本上是平面，并且外部线圈112的平面基本上平行于中心线圈114的平面。另外，在图6S和6T中，外部线圈112和中心线圈114都是非线性的。
在传输线为同轴电缆的实施例中，中心线圈114的两个近端与外部导体106的两个区域是电接触的。在一个实施例中，中心线圈114的两个近端与在外部导体106远端上或靠近外部导体106远端的直径相对的区域是电连接的，使得中心线圈114位于传输线102远端的远端(在区域Z2中)。传输线护套可以位于传输线，例如连接至天线104的同轴电缆的一部分或整个部分之上。传输线护套的远端可位于靠近中心线圈114的两个近端。传输线护套可由充分坚硬的材料制成，所述材料包括但不限于：PEEK、PEBAX、FEP、含氟聚合物、聚酰亚胺等，其增大了传输线的刚性。这相应地允许使用者在如上文所述的步骤期间获得力反馈。同时，坚硬的传输线护套有助于在使用者实施步骤期间推动或拉动或转动装置。
在一个方法实施例中，当烧蚀装置100用于子宫内膜切除时，图6S和6T的天线104产生微波场，其在子宫中心更加集中并朝着角的部位和朝着宫颈不集中。因此，由天线104产生的烧蚀深度在子宫中心更深而朝着角的部位和朝着宫颈不深。这样的轮廓对于改善安全性和功效在是临床上期望的。在一个实施例中，烧蚀轮廓被成形为烧蚀子宫内膜的基底层的大部分。在一个实施例中，中心线圈114由圆形或扁平导线制成。在一个实施例中，中心线圈114由于圆形横截面的具有两个扁平端部和中心扁平部分的导线制成。在一个这种实施例中，中心线圈114由覆盖Ag或Au的镍钛诺或不锈钢导线制成，该导线具有圆形横截面轮廓和0.01”+/-0.005”的直径。这种线圈形的成形元件114不作为微波场的屏蔽，即通过中心线圈114微波场的强度不存在急剧下降。在图6S和6T的实施例中，中心线圈114大致为椭圆形。在图6S和6T的实施例中，中心线圈114的宽度为20+/-10mm，并且展开的中心线圈114的纵向长度，沿着同轴电缆102的轴线从线105直至中心线圈114的最远端区域测量为33+/-10mm。当烧蚀装置100被用于子宫内膜切除时，外部线圈112和中心线圈114都与子宫内膜材料表面接触。
中心线圈114可以机械上独立于外部线圈112，或者可以机械上连接至外部线圈112。在图4A所示的实施例中，中心线圈114和外部线圈112都机械地连接至电介质片116。
中心线圈114的部分可以或可以不被覆盖一层或多层的天线电介质材料116。在图6S和6T的实施例中，中心线圈114的一个或多个或所有金属表面被暴露于装置的环境。外部线圈112和中心线圈114的部分可以由一段或多段金属，比如铜、镍钛诺、铝、银或任何其它导电金属或合金制成。外部线圈112和中心线圈114的一个或多个部分也可以由金属化织物或塑料制成。
由类似于图6S和6T的天线的天线产生的SAR轮廓被成形，使得朝着天线104中心的场强度大于朝着天线104的角的场强度。这相应地表示，在天线104中心的烧蚀会比在天线104的角的烧蚀更深。同样，微波场被成形，使得其远端更宽，近端更窄。微波场体积上封闭整个天线104并且基本上两侧对称。成形的微波场在天线104的更宽的面积之上比缺少中心线圈114的天线的微波场更均匀地分布。另外，成形的微波场的不重要部分靠近同轴电缆102的远端延伸。
在图6S和6T的实施例中，至由辐射元件112(外部线圈112)发出的微波场的最近的导电路径由导电成形元件114提供，而不是由传输线102远端的屏蔽元件提供。成形元件114的存在避免了微波场与传输线102的远端区域耦合。事实上没有微波场位于传输线102的远端区域周围。另外，由于绝大部分所发出的微波场沉积在区Z2内，天线102的功率沉积得到了改善。事实上没有一部分场在区域Z1内被浪费。在没有中心线圈114的情况下，微波场与传输线102的元件，比如同轴电缆的外部导体交互作用。这导致了不需要的微波场轮廓，例如围绕传输线102远端区域的集中的场。这种交互作用也可引起同轴电缆102的反向加热，其可能导致对材料的间接损害。
中心线圈114的存在也改善了匹配，减小了返回损失并增大了功率效率。在中心线圈114存在的情况下，微波功率被更有效地传输至材料并且由于热量产生在烧蚀装置100内而不被浪费。成形元件114也增大了频率范围(带宽)，在该范围内天线104传输可接受的性能。因此，可得到更大的频率范围(带宽)，在该范围内天线104传输可接受的性能。这相应地允许天线104的设计，其中天线104在典型的临床使用期间或由于微小的制造变化使天线104的微小形变不显著影响天线104的性能。
可以设计若干可选的平板天线104，其包括在任意处的1-4个平面辐射元件112和1-6个平面成形元件114。一个或多个平面辐射元件112和平面成形元件114的形状可以选自由下面构成的组：整个或部分线圈、线性部分、心形部分、螺旋、曲线部分、锯齿部分等。
此处公开的任何微波天线104可被设计为使得天线104的部分通过啮合机械展开系统而被展开。机械展开系统可被用于将天线104从插入配置变为工作配置，其能够实现需要的目的。这种机械配置系统的一个实例为一个或多个可拉动和可释放的拉线系统。
图6U和6V示出了使用比如在US2010/0137857，US2011/0004205，US2010/0121319(通过引用方式并入)和相关专利申请的一个或多个中所公开的天线的天线，烧蚀子宫内膜内层的方法的两个步骤。正如图6S和6T中，子宫腔和子宫仅被用作实例，以例示比天线104更长的治疗目标区域的一般装置和方法的实施例，其中目标区域的尺寸随其长度而变化。在图6U和6V所示的实施例中，如本文件中其它地方所公开的，RP可以被测量一次或多次。
在一个这种实施例中，在系统中设定RP极限(例如25+/-10％)，如果达到RP极限，则其自动终止功率传输。在图6U和6V中，子宫腔在至少两个部位得到治疗：如图6U所示的远端宫底部位和如图6V所示的近端部位。这尤其对于治疗较长的子宫腔有用。通过治疗远端部位，以离散的方式从远端部位移动天线104至近端部位，其后治疗近端部位而可以治疗至少两个部位。
在一个可选实施例中，通过连续传输能量同时从远端部位连续地移动天线104至近端部位而可以治疗至少两个部位。天线104在远端部位具有更宽的配置，因此期望RP在远端部位更低。另外，在远端部位和近端部位处产生的损伤可部分重叠。由于因为干燥而使损伤中的组织降低了水分含量，期望RP在近端更高。因此，对于相同的能量传输设定，期望在近端部位比在远端部位更早地达到RP极限。另外，对于相同的设定功率，由于RP的不同，期望传输至组织的功率在近端部位比在远端部位处更低。这将通过在远端部位传输更大的能量剂量而在近端部位传输更小的能量剂量而实现能量传输的自动调节。这转化为在远端部位比在近端部位有更大的能量传输和因此更深的烧蚀。这对于子宫烧蚀步骤的安全性和功效都是重要的，因为子宫内膜和子宫肌层在远端的宫底区域比在近端的较低子宫区域更厚。因此，本发明允许具有比缺乏本发明的自动调节能量传输的类似系统更大的安全性和功效的子宫腔内自动调节的能量传输。
在一个实施例中，用于治疗近端部位的时间极限比用于治疗远端部位的时间极限更低。在一个这种实施例中，用于治疗近端部位的时间极限设定为用于治疗远端部位的时间极限设定的15％-80％之间。
另外，随着天线104被移动至宫颈管内，期望天线104被错误配置，如后面在图7F中所示，其相应地转化为明显更高的RP。因此，如果天线104被不注意地放置在子宫颈管内，系统在自动关闭前可能完全不能传输能量或只传输不显著量的能量。这自动地确保了即使天线被放置在子宫颈管内时子宫内膜切除的安全性。通过确定天线104在RP显著升高或达到RP极限的点的位置，该实施例也可被使用者用于测试内部子宫颈口的位置或目标材料中的狭窄区域。这相应地也可被用于估算从宫底至子宫内口的子宫腔的长度。因此，使用本发明的天线104也可用于确定器官的解剖结构。在另一个实施例中，包括柔性的辐射元件112而缺少成形元件114的天线104可以被类似地使用。在另一个实施例中，包括相对非柔性的辐射元件112和柔性的成形元件114的天线104可以被类似地使用。
下面的实施例例示了用于确定天线的定位和配置的返回功率测量值的应用。
图7A和7B示出了确定目标材料内部的天线104位置的方法的两个步骤。这可以被用于例如确定天线104在目标材料空腔内的位置。在医疗应用中，空腔可以是身体的空腔或通道(例如子宫腔，血管等)。方法也可以用于检测空腔或区域的穿孔或泄露。空腔可以是天然或人工产生的空腔或通道。方法也可被用于例如确定天线104在固体材料内的位置。在图7A中，天线104被插入目标材料的区域中。在图7B中，流体被注入或否则引入围绕天线104的目标材料中。被注入的流体改变了围绕天线104的介质的微波性能。这相应地导致辐射元件112和成形元件114(如果有的话)相对于周围介质的微波交互作用的变化。这相应地导致天线104的电长度由于由辐射元件112发出的微波能的交互作用的变化而变化。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。在图7A和7B中所示的步骤之间RP的变化可被用于确定或确认天线104在期望的目标材料或区域内部的位置和/或用于实施如本发明的其它地方所公开的各种功能。在一个实施例中，将改进天线104与周围材料的匹配的流体注入到目标材料中。如果流体被保留在周围材料中则这将导致RP下降。这将表明天线104在固体材料内或在完好的空腔内。在另一个实施例中，使天线104与周围材料的匹配变差的流体(例如气态的二氧化碳、电介质等)被注入到目标材料中。如果流体被保留在周围材料中则这将导致RP增大。这将表明天线104在固体材料内或在完好的空腔内。流体的损失(例如由于天线104位于泄露的或非完好的空腔或大的空腔内，例如大的血管)不会导致RP的显著变化，由此允许使用者确定天线104的位置和/或获得关于围绕天线104的材料性能的反馈。
在另一个方法实施例中，将注入的流体移除(例如通过抽吸)的附加步骤被实施。可以获得在下面的一个或多个步骤期间的一个或多个RP的读数：在流体被注入前，在注入流体后，和在移除流体后，并用于确定或确认天线104在目标材料内的位置和/或用于实施如本发明的其它地方所公开的各种功能。如果天线104被插入空腔中，则在一个或多个下面的步骤期间：在流体被注入前，在注入流体后，和在移除流体后，装置100的一个或多个天然或人工产生的进入空腔的开口和/或插入路径可以被永久或暂时封闭。空腔或区域的穿孔或泄露也可以通过测量如图7A和7B所示的步骤之间的RP读数变化或缺失而被检测。在一个这种实施例中，流体被注入到围绕天线104的介质中，并保持流体的压力。RP随着时间的变化被用于确定空腔或区域的穿孔或泄露。天线104在目标材料的空腔或区域中的缺失或部分或全部的存在也可以通过测量如图7A和7B所示的步骤之间的RP读数变化或缺失而被检测。
图7C和7D示出了使用天线，比如在US2010/0137857，US2011/0004205，US2010/0121319(通过引用方式并入)和相关专利申请的一个或多个中所公开的天线，烧蚀子宫内膜内层的方法的两个步骤。
在图7C和7D所示的实施例中，本文件的其它地方所公开的任何实施例，可以测量返回功率。如图7C所示，使用者将装置100推进到子宫腔中并靠近宫底展开天线104。其后，试验功率被发送至天线104。测量RP。可一次或多次移动天线104的位置，使得天线104被放置为推挤宫底，如图7D所示。由于子宫腔在宫底区域一般是最宽的，天线104在图7D中展开的比在图7C中展开的要好。在一个方法实施例中，使用者在宫底区域处向远端或向近端移动天线，同时测量RP，以最终在宫底位置处定位天线104，在该位置RP是最低的，即通过调节天线的配置，使其产生最低的RP，从而改进天线104与周围材料的匹配。由于RP涉及到传输微波能中系统的效率，该步骤也有助于增大系统的能量传输效率，同时确保适当的天线配置。
因此，本发明可被用于确定下面的一个或两者：1、天线配置和2、子宫腔内的位置。该实例可涉及设定25+/-10％的返回功率极限。
天线104的一个或多个部分，比如辐射元件112和成形元件114可以被错误配置，因为天线104位于错误的解剖位置中或仍然在护套内。图7E-7H示出了错误配置的天线的实施例，其中辐射元件112和成形元件114中的至少一个被错误配置。在图7E和7F中，天线104部分位于子宫的穿孔中并且部分在额外的子宫空间内展开。在该配置中，辐射元件112和成形元件114被压缩在一起。这相应地导致了天线104的电长度由于由辐射元件112发出的微波与下面的一个或多元件的交互作用的变化而发生变化：周围介质、屏蔽元件106的远端区域、天线电介质116(如果有的话)，和辐射元件112附近的悬浮导体(如果有的话)，和辐射元件112的其它区域。天线104的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过如前面所述的返回功率(RP)的异常增大而被检测。因此，使用本发明，可以检测天线104的该错误配置。
在一个实施例中，包括用于子宫内膜烧蚀的天线104的系统被设计为使得即使天线104被完全展开在腹膜腔内，天线104与肠道的不完美接触也被系统自动检测，这相应地避免或阻止了通过天线104的能量传输。在一个这种实施例中，系统的RP极限被设定为25+/-10％。
图7G示出了仅部分地从导入护套138中展开的天线104的实施例。在该配置中，辐射元件112和成形元件114被压缩在一起。这将导致如前面所述的RP的异常变化。使用本发明，可以检测天线104的该部分展开。
使用类似概念，可以检测子宫内膜烧蚀天线104在错误通道内部或在宫颈管内部的存在(例如如图7H所示)。
使用类似概念，可以检测天线104在狭窄或扭曲的解剖结构内部的存在。
在具有损伤，比如息肉、子宫肌瘤、粘附、先天畸形、钙化物质或血小板的构成和沉积等的解剖区域内，并且在具有非典型或扭曲形状的解剖结构中，天线104的一个或多个区域的配置可被一个或多个解剖区域或材料阻碍。这些情况可能阻止天线的完全展开。图7I和7J示出了分别配置在具有和不具有空腔扭曲损伤的子宫腔内的天线的两个配置实施例。在图7I中，天线104通过空腔扭曲损伤(例如息肉、子宫肌瘤、粘附或瘢痕、恶性肿瘤、穆勒氏管发育异常等)而被扭曲。这影响了天线104的展开，其相应地将导致如前面所述的天线104的阻抗变化。因此，图7I中天线104的配置会与图7J中天线104没有被扭曲的配置不同。使用本发明，可以检测该天线104配置的形变。类似方法可被用于此处公开的任何目标材料上的此处公开的任何其它天线104。
在另一个实施例中，可使用一个或多个RP测量值，以确定子宫和/或子宫腔的异常方位(例如若干弯曲、严重子宫前倾或严重子宫后倾)。
另外，在展开期间天线104的一个或多个部分可被相互卡住。同样，天线104可以在解剖结构内部被不注意地扭转或扭曲或弯曲。使用本发明，可以检测该天线104配置的形变。其后，使用者可以前后移动天线104或者采取其它措施，以确保天线不被卡住并且被适当配置。可以例如通过记录较低或最低的RP读数来确定适当配置。可以例如通过记录比期望更高的RP来确定不适当的配置。
在一个实施例中，发生器101包括一个或多个软件或硬件元件，其包括固定或可编程的返回功率极限，该极限被用于当通过检测的RP高于返回功率极限而检测到错误配置的天线104或此处公开的任何其它系统状况时，自动关闭或者防止将能量传输至天线104。这可以用于当天线具有不期望的配置或当天线104位于材料的非目标区域时，避免能量传输。该反馈因此可用于以正确的位置和配置来重新定位和/或重配置天线104。在医疗应用中，这可以用于当天线具有不期望的配置或当天线104位于解剖结构的非目标区域中时通过避免能量传输来提高医疗步骤的安全性。
可以使用一个或多个RP测量值，以确定天线104和/或系统的正确功能。在使用时，天线104可能被折断或否则损坏或改变至影响其性能或安全性的足够程度。例如，一个或多个辐射元件112和成形元件114可能被折断或否则损坏或改变。这可以使用本发明的一个或多个实施例，通过检测RP的变化而被检测。
类似地，使用本发明的一个或多个实施例，通过检测RP的变化而可以检测对装置100的一个或多个非天线区域、传输线102，或发生器101和这些元件之间的连接的折断或其它损坏或改变。
该信息可因此被用于作出一个或多个决定，其包括但不限于：终止步骤，替换装置，修理损坏等。
此处公开的方法和装置的实施例可以与如图6G所示的线性天线，如图6S所示的平板天线和如图6O所示的三维天线一起使用。此处公开的一个或多个辐射元件112可以由一个或多个非绝缘或绝缘元件制成。这些元件的实例包括但不限于：金属元件的笔直或弯曲部分，具有圆形或椭圆形的元件，具有多边形(例如三角形、正方形、矩形、五边形等)的元件，通过导电接头结合在一起的多个元件，通过非导电接头结合在一起的多个元件，具有多条曲线的元件，元件的对称配置部分，元件的非对称配置部分，包括外部涂层或非导电材料层的元件，具有三维形状(例如螺旋形、管形等)的元件等。
类似地，此处公开的一个或多个成形元件114可以由一个或多个非绝缘或绝缘元件制成。这些元件的实例包括但不限于：金属元件的笔直或弯曲部分，具有圆形或椭圆形的元件，具有多边形(例如三角形、正方形、矩形、五边形等)的元件，通过导电接头结合在一起的多个元件，通过非导电接头结合在一起的多个元件，具有多条曲线的元件，元件的对称配置部分，元件的非对称配置部分，包括外部涂层或非导电材料层的元件，具有三维形状(例如螺旋形、管形等)的元件等。
可以使用一个或多个可操纵或不可操纵的装置，操纵此处公开的天线104通过目标介质并定位于目标材料中的一个或多个位置。此处公开的任何天线可包括一个或多个附件或集成元件，以使得使用者操纵天线104通过目标介质。这些附件或元件的实例包括但不限于：集成栓绳或外部拉线，从而拉动装置的一个或多个区域或弯曲或偏转装置的一个或多个区域，适于弯曲或偏转装置的一个或多个区域的内部拉线，适于由外部操纵程序操纵的一个或多个元件等。
此处公开的天线在被放置在目标材料附近或者内部之前，可以被配置为从细长轮廓的插入结构到宽大轮廓的工作结构。可选地，在被放置在目标材料附近或者内部之后，天线可以被配置为从插入结构到工作结构。此处公开的天线的配置可以通过一个或几个方法完成。此处的天线可以以完全展开的配置被操纵到达目标材料。在另一个实施例中，此处公开的天线通过插管器或护套被展开，其中当在插管器内部时，天线处于收缩、低矮的结构并且在天线从插管器中出来之后展开至工作结构。在天线从插管器中出来之后，可通过下面的一个或多个性能将天线展开：天线或其元件的弹性，天线或其元件的超弹性，天线或其元件的形状记忆性能，天线或其元件的机械展开装置的使用，使用目标材料的一个或多个区域从而改变天线的一个或多个部分的形状等。此处的天线的一个或多个部分可以是可延展或者可塑性形变的。这允许使用者成形天线，以确保更好地与目标材料接触或者更好地操纵通过目标材料。
此处公开的天线可以是顺从的，以获得目标材料部分的形状或否则通过目标材料的一个或多个部分成形。例如，此处公开的天线可以是弹性柔韧的，以顺应小空腔的形状或者顺应天线在其中被展开的空腔的邻接壁的形状。可以设计此处公开的天线的尺寸和形状，从而近似于目标材料中空腔的尺寸和形状。
可以添加各种另外的特点至此处公开的装置中，从而对此处公开的装置赋予其它性能。这些特点的实例包括但不限于：一个或多个内腔，将真空或抽吸应用于目标材料的功能，可视化目标材料的一个或多个区域的功能，限制插入到目标材料中的深度的功能，展开天线的功能，连接至能源的功能等。
此处公开的装置尺寸和其它工作参数根据使用者的输入可以调节和可编程。使用者的输入可以基于比如来自目标材料的数据的因素，其包括但不限于：目标材料的形状，目标材料的尺寸，目标材料的轮廓，目标材料的微波性能和对目标材料期望的作用。
此处公开的任何装置或任何导入导管或护套可包括流体输送内管。流体输送内管可用于下面的一个或多个：排出液体或气体；引入流体，显影剂，腐蚀剂，酒精，热冷却剂，围绕天线104的流体电介质材料，药物(例如抗生素，化疗药物等)，脂质体胶囊药，盐水和冲洗液；介入气体，比如二氧化碳，用于扩张空腔或检测空腔的穿孔，应用抽吸来收缩围绕天线104的目标区域；引入一个或多个物质，其或改进或降低天线与周围介质的匹配等。抽吸可被用于目标内部，从而增大天线104与目标的接触。
此处公开了细长和柔韧的烧蚀装置的若干实施例。在医疗应用中，这允许使用者通过小切口或开口最小侵害地将该烧蚀装置引入或甚至通过天然开口或通道无侵害地引入。最小侵害的引入实例包括通过脉管系统的经皮引入。无侵害地引入实例包括从肛门、口腔或鼻孔引入到胃肠道中，从阴道引入到妇女生殖系统中，从尿道引入到泌尿系统中，从耳朵、鼻孔或口腔引入到ENT系统中等。此处公开的装置和方法可以用于烧蚀器官或人造空腔内的患病组织或健康组织或无用组织。此处公开的装置可通过腹腔镜、胸腔镜、膀胱镜、宫腔镜或其它内窥镜开口或仪器被引入或靠近器官或身体空腔。此处公开的方法可以实时监控地实施，例如，通过使用一个或多个：直接视觉观察，宫腔镜，膀胱镜，内窥镜，腹腔镜，超声成像，放射成像，温度和其它物理参数监控等。
此处公开的任何装置可包括装置输送内管。装置输送内管可用于一个或多个：在目标材料中引入一个或多个伸长装置，在导丝或其它引入装置上引入装置100和引入成像或可视化装置。
此处公开的任何装置可包括或可与冷却形式一起使用，从而冷却装置或目标材料的一个或多个区域。这些冷却形式的实例包括但不限于：冷却外套，因冷却流体而膨胀的膨胀结构，胶体或其它顺应的电介质结构和被设计为在天线104和/或传输线的表面上循环一个或多个冷却流体的结构。冷却形式可被用于冷却一个或多个：目标材料的一个或多个部分，装置的表面，装置的轴和装置的天线。
此处公开的任何装置可包括一个或多个：阻抗测量形式，温度温测量形式(例如纤维光学测温系统，金属温度探针)和电生理信号测量形式。
在用于此处的任何装置100的同轴电缆102的一个实施例中，同轴电缆102是柔性的并包括内部导体108，其由具有56％+/-5％的Ni含量的镍钛诺制成。内部导体108的外部直径为0.0172”+/-0.004”。内部导体108具有比如Ag或Au的高导电金属的覆盖层或镀层120。在一个实施例中，内部导体108包括厚度为0.000250”+/-0.000050”的银镀层120。镀层120相应地被电介质材料110包围。在一个实施例中，电介质材料110由延伸的PTFE制成，具有0.046”+/-0.005”的外部直径。电介质材料110相应地被外部导体106包围。外部导体106用作对于由内部导体108传输的微波信号的屏蔽元件。另外，外部导体106将由内部导体108输送的微波信号与外部噪音屏蔽。在一个实施例中，外部导体106包括多股Ag镀Cu。多股的外部导体106被配置为使得外部导体106的外部直径为0.057”+/-0.005”。外部导体106相应地被外部护套118覆盖。
在一个实施例中，外部护套118由具有0.065”+/-0.005”的外部直径的PTFE制成。因此，同轴电缆102的外部直径小于约2mm。柔性同轴电缆102的低轮廓具有显著优势，因为其可以被插入通过狭窄和/或扭曲的路径或内腔。在一个实施例中，包括同轴电缆102的轴通过在同轴电缆102上添加一个或多个变硬或强化元件，比如封闭的坚硬装置护套，织带或坚硬层而变硬或强化。在一个实施例中，天线104通过在天线104内部或上面添加一个或多个变硬或强化元件，比如护套，织带或层而变硬或强化。
在此处公开的任何方法和装置的实施例中，一个或多个成形元件114可通过单独地装置或单独的引导路径被引入，从而成形由天线104产生的微波能轮廓。
此处公开的任何天线104可包括或与微波屏蔽或吸收元件结合使用。微波屏蔽或吸收元件可以屏蔽由天线104发出的大多数或部分微波场。微波屏蔽或吸收元件的实例包括但不限于：膨胀或非膨胀气球，填充有空气或循环或非循环流体的中空结构，金属导线或网，金属薄膜或其它扁平结构，胶体或其它顺应结构，填充或润湿有水的结构，被设计为在天线104表面上循环一个或多个流体的结构，冷却形式和由电介质材料制成的机械垫片。
在一个这种实施例中，微波屏蔽或吸收元件包围天线104的整个或部分。通过相对于天线104滑动微波屏蔽或吸收元件，可以改变微波场的长度和由天线104产生的微波效应的长度。此处公开的与天线104结合的该微波屏蔽或吸收元件可被用于传输能量至此处公开的目标材料的仅仅一部分。在一个这种实施例中，微波屏蔽或吸收元件被用于烧蚀组织的局部区域(例如子宫内膜或血管内皮的一部分)或烧蚀组织的仅仅单一表面(例如子宫内膜的单一表面)。
此处公开的用于医疗程序的任何天线104可以被插入和/或在内窥镜(例如使用宫腔镜、膀胱镜、腹腔镜、柔性内窥镜等)的引导下使用。此处公开的任何天线104可被插入和/或在超声波引导下使用。此处公开的任何天线104可被插入和/或在放射线(例如X-射线或荧光镜)引导下使用。
即使大多数公开使用同轴电缆作为传输线的实例，但可使用传输微波的可选的传输线。该用于传输微波的可选的传输线的实例包括但不限于：导波管，微带线，带线，共面导波管和Rectax。在这种实施例中，成形元件114可以被直接或间接地连接至传输线的屏蔽元件。例如，在带线中，屏蔽元件是两个接地面的组合，成形元件114可以被直接或间接地电连接至两个接地面的组合。例如，在中空的金属导波管中，其中屏蔽元件为导电壁，成形元件114可以被直接或间接地电连接至导电壁。
在此处的任何实施例中，天线104的整个或部分可被印刷在一个或多个刚性或柔性，平面或非平面的印刷电路板上。
此处公开的若干实施例和试验在0.915GHz或2.45GHz ISM波段下被描述。此处公开的天线、方法等可在包括但不限于0.434GHz、5.8GHz的ISM波段下的其它频率下具有变化或没有变化地使用。微波功率发生器可以是磁控管或固态基。微波功率发生器可以是单一或多个通道。在设计和/或试验此处公开的一个或多个实施例时所用的微波功率发生器包括矢量网络分析器(Agilent 8753系列)和使用来自Freescale Semiconductor(德克萨斯，奥斯丁)的晶体管室内建造的放大器模块。使用功率测量仪(ML 2438A功率测量仪，Anritsa公司，Richardson，TX)进行功率测量。可使用类似的装置和元件，以设计用于临床使用的具有此处公开的装置和方法的微波发生器。
可使用本发明的特征用于在以下部位内或靠近以下部位的医疗组织消融：大脑、前列腺、部分输尿管、胆汁、膀胱、子宫、子宫附件和妇女生殖道的其它部分、部分脉管系统、肠道和下部食道的其它部分、胃和上部食道的其它部分、肝和其它消化器官、肺、皮肤、粘膜、肾、生殖器官、关节、或身体的其它器官或软组织。可使用此处公开的装置和方法治疗膝盖疾病、前十字韧带不稳定、椎间盘损伤和慢性下背疼痛。此处公开的装置和方法可用于若干关节镜的应用，例如收缩韧带关节组织的胶囊，从而增加在这些韧带上的张力，以稳定肩关节。
可以使用此处公开的若干装置和方法，通过微波热消融来治疗组织。即使此处的一些实施例涉及用于组织消融的微波装置和方法，以杀死或否则破坏组织，但也可使用此处公开的装置和方法来实施各种临床上有用的功能而不是消融。这些功能的实例包括但不限于：1、引起组织的热感应变化(例如干燥、热收缩或胶原质性能的其它改变)，2、引起人工介入材料的热感应变化(例如注入单体的热感应聚合作用)，3、对组织加温，4、改变组织的代谢活动(例如对组织加温，以提高新陈代谢)，5、引起脂肪熔解，例如在微波辅助塑形中易于脂肪提取，6、导致可控制的组织死亡，以摧毁组织，用于治疗比如阻塞性睡眠呼吸暂停症或BPH的情况，6、为组织提供的能量来改变该组织的电生理特性，和7、获得关于目标解剖结构的信息。可使用此处公开的微波发射装置的实施例用于不涉及组织消融的医疗应用。
此处已讨论了本发明的若干实例或实施例，但是在不背离本发明的期望的主旨和范围的情况下，可以对这些实例和实施例作出各种变化、组合、增加、和删除。因此，一个方法或装置的实施例的任何元件、组件、方法步骤或属性可并入或被用于另一个方法或装置的实施例，除非这样做将使得得到的方法或装置的实施例不适合于其期望的用途。例如，通过将一个实施例中的天线104与另一个实施例的装置的特点结合，可以产生微波能量传输装置100的若干实施例，除非这样做将使得得到的装置实施例不适合于其期望的用途。可以使用此处公开的任何合适的天线，以实施此处公开的任何方法。如果方法的各个步骤以特定顺序公开，则各个步骤可以任何其它顺序完成，除非这样做将使得方法实施例不适合于其期望的用途。此处所述的一个方法的步骤也可以添加至或用于替代此处所述的另一个方法实施例的步骤。用于一个目标材料或解剖区域的装置或方法的实施例也可用于另一个目标材料或解剖区域。所述的实例或实施例的各种合理的改变、添加和删除被认为等同于所述的实例或实施例。