專利名稱：：皮膚治療設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用微波技術(shù)在組織治療中產(chǎn)生受控?zé)崮艿脑O(shè)備和方法。本發(fā)明具體地涉及作為皮膚病學(xué)病癥治療手段的熱消融(例如造成組織壞死)的受控使用。
背景技術(shù)：
：皮膚是人體中的最大器官，并且它覆蓋身體的全部表面。已知包括皮膚癌的各種廣泛皮膚疾病和失調(diào)，對(duì)于這些皮膚疾病和失調(diào)要求對(duì)皮膚組織本身進(jìn)行直接治療以緩解或者治愈癥狀。另外，出于整容目的的皮膚治療方法如組織表面修整或者皮膚再生正在變得越來(lái)越常見(jiàn)。常規(guī)皮膚治療技術(shù)包括激光療法、光力學(xué)療法、冷凍手術(shù)、機(jī)械擦皮法和等離子體表面修整。皮膚癌是形式最常見(jiàn)的癌，而常規(guī)治療方法往往有些有限。許多類型的皮膚病變就像真皮內(nèi)痣，其變得更大并且膨脹到皮膚更深層中；癌細(xì)胞在到達(dá)真皮時(shí)可以進(jìn)入血管并且蔓延或者轉(zhuǎn)移到身體其它部位。癌的階段表明疾病的程度，并且取決于該病變穿透到皮膚中的深度和它已經(jīng)擴(kuò)展多少。可以如何限定生長(zhǎng)階段的一個(gè)例子如下階段0-癌在表皮中并且尚未開(kāi)始擴(kuò)展。階段1-厚度為0.75mm或者更少并且已經(jīng)擴(kuò)展到上真皮的局部腫瘤。階段2-厚度大于0.75mm但是少于1.5mm并且/或者開(kāi)始入侵下真皮的局部腫瘤。階段3-厚度多于1.5mm但是不多于3mm的局部腫瘤。階段4-厚度多于1.5mm但是少于4mm和/或入侵下真皮的局部腫瘤。階段5-厚度大于4mm和/或入侵皮下組織(在皮膚之下的組織)和/或在原發(fā)腫瘤的2cm內(nèi)伴生的局部腫瘤。階段6-腫瘤已經(jīng)擴(kuò)展到附近淋巴結(jié)或者發(fā)現(xiàn)少于五個(gè)途中轉(zhuǎn)移。途中轉(zhuǎn)移是位于原發(fā)腫瘤與最近淋巴結(jié)區(qū)域之間的轉(zhuǎn)移并且歸因于在淋巴通道中被俘獲的黑素瘤細(xì)胞。階段7-腫瘤已經(jīng)轉(zhuǎn)移到身體其它部位。已知的皮膚治療系統(tǒng)由于它們不能對(duì)皮膚癌的所有不同階段操作而不靈活。術(shù)語(yǔ)"皮膚癌"由于有從良性到惡性的數(shù)種皮膚腫瘤這一事實(shí)而頗為廣義。應(yīng)當(dāng)根據(jù)ABCD(E)標(biāo)準(zhǔn)仔細(xì)地進(jìn)行黑素瘤的診斷。其它皮膚治療技術(shù)包括受控'密封'或者瞬間灼燒到受控穿透深度，以阻止在皮膚移植手術(shù)或者損傷之后從組織出血或者滲出液體。實(shí)現(xiàn)這些效果的常規(guī)方法可能造成患者不適(疼痛和剌激)，并且要求較長(zhǎng)的組織愈合時(shí)間，而且要求可能需要定期更換的包扎。常規(guī)技術(shù)因此時(shí)間和成本效率都低。為了解決這一點(diǎn)，US6463336公開(kāi)了一種舒適繃帶，該繃帶包括一種柔韌平面微帶或者縫線天線結(jié)構(gòu)，用于利用脈沖式電磁場(chǎng)治療繃帶下面的軟組織，以例如改進(jìn)傷口愈合或者增強(qiáng)透皮給藥。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種用于治療皮膚病變和其它皮膚病癥的臨床治療設(shè)備。廣而言之，本發(fā)明提出了一種產(chǎn)生和使用非電離微波電磁場(chǎng)來(lái)穿透皮膚組織以造成對(duì)該組織在穿透深度方面可控的熱損壞和在所需治療區(qū)域之上的影響均勻性的治療裝置和方法。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)'微波'廣義地用來(lái)表示從1GHz到300GHz或者更高的頻率范圍。它可以包括可以視為駐留于毫米波區(qū)域中的高頻。然而在以下給出的例子中，優(yōu)選頻率在10GHz以上。例如，點(diǎn)頻14.5GHz、24GHz、3lGHz、45GHz、60GHz、77GHz和94GHz是可能的。優(yōu)選地，本發(fā)明提供用于產(chǎn)生穿透深度少于5mm、優(yōu)選地少于2mm的可控均勻熱消融(或者細(xì)胞破壞)的裝置。例如，可以希望具有從O.lmm到2.0mm的穿透深度范圍。為了說(shuō)明本發(fā)明，皮膚可以視為包括兩個(gè)主要層稱為表皮的上(頂)頂層和稱為真皮的下(底)層。使用本發(fā)明，可以僅在真皮內(nèi)遞送微波能量。這可以是合乎需要的，因?yàn)閷?duì)真皮的損壞可能造成對(duì)皮膚結(jié)構(gòu)的持久破壞或者延長(zhǎng)愈合時(shí)間。另外，可以使本發(fā)明適合于供在其中非常不希望穿透到真皮中的皮膚再生或者表面修整過(guò)程使用。本發(fā)明也可以用于身體表面上，例如人體背部或者腿部上的大簇毛發(fā)脫毛。在這種應(yīng)用中，微波能量的穿透深度可以使得破壞毛囊根部，這可以實(shí)現(xiàn)持久去毛。本發(fā)明的可控微波輻射的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)能夠瞬間遞送能量，以產(chǎn)生可控穿透深度例如少于5mm(優(yōu)選地少于2mm)的受控凝結(jié)和在要求治療的表面區(qū)域上的場(chǎng)均勻性。通常，待治療的表面區(qū)域尺寸可以從少于0.5cn^到多于15cm2。提出的治療技術(shù)也可以通過(guò)將溫度提升至滅殺細(xì)菌的水平來(lái)幫助減少細(xì)菌進(jìn)入開(kāi)放組織或者傷口的可能性。本發(fā)明也可以幫助顯著減少患者周轉(zhuǎn)時(shí)間、減少治療成本并且縮短等待列表。使用本發(fā)明可治療的癥狀通常是從能夠在少于O.5cn^到大于15cn^的表面區(qū)域之上產(chǎn)生穿透深度少于0.4mm到大于5mm的均勻和精細(xì)受控?zé)釗p壞中受益的癥狀。當(dāng)前常規(guī)治療系統(tǒng)不能產(chǎn)生這樣的治療條件。例如，常規(guī)激光治療僅有小的影響區(qū)域并且要求準(zhǔn)確掃描以治療更大區(qū)域。另外，典型治療如抗生素凝膠體或者膏產(chǎn)生任何效果都需要時(shí)間，這可能是不便的。也可能不希望將抗生素引入到生物系統(tǒng)中?？股亟?jīng)常長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)開(kāi)始變得無(wú)效，并且可能造成身體的免疫系統(tǒng)變得效率更低。本發(fā)明可以提供這些治療類型的替代治療類型?？梢允褂媒鼇?lái)已經(jīng)為通信業(yè)開(kāi)發(fā)的半導(dǎo)體功率器件來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。這些器件實(shí)現(xiàn)在電磁頻譜內(nèi)包含的先前尚未被開(kāi)發(fā)或者用于在生物醫(yī)學(xué)治療應(yīng)用中使用的頻率下生成能量。來(lái)自電磁場(chǎng)的能量穿透到生物組織負(fù)載中的深度除了其它因素之外還依賴于該場(chǎng)的頻率倒數(shù)。因此，為了僅穿透到皮膚組織上層中，高微波頻率能量源(例如頻率在10GHz以上的能量源)是合乎需要的。在第一方面中，本發(fā)明涉及一種布置成將微波電磁場(chǎng)遞送到皮膚組織中的皮膚施加器裝置。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種用于利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的裝置，該裝置具有用于定位于待治療的皮膚區(qū)域之上的治療表面；在治療表面上的多個(gè)輻射元件；以及布置成將微波能量遞送到輻射元件的饋送結(jié)構(gòu)；其中輻射元件被配置成向外發(fā)射遞送的微波能量作為在治療表面的電磁場(chǎng)，使得在治療期間發(fā)射的電磁場(chǎng)穿透待治療的皮膚區(qū)域至5基本上均勻的預(yù)定深度。優(yōu)選地，饋送結(jié)構(gòu)包括多個(gè)功率源(功率放大器)，各功率源與一組(一個(gè)或者多個(gè))輻射元件關(guān)聯(lián)。功率源優(yōu)選地接近于輻射元件。這向饋送結(jié)構(gòu)賦予對(duì)于本發(fā)明中優(yōu)選的高工作頻率而言特別相關(guān)的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，通過(guò)進(jìn)行與輻射結(jié)構(gòu)接近的放大，可以減少由于沿著傳輸線傳送高頻微波功率所致的功率損耗，亦即沿著在45GHz的頻率下傳輸信號(hào)的適當(dāng)50Q微帶傳輸線的插入損耗可以是每10cm上至10dB。其次，功率源與輻射元件的鄰近允許功率源與輻射元件之間的饋送結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，亦即無(wú)需使用如果天線陣列的各輻射貼片或者元件具有它自有專用功率器件則增添附加復(fù)雜性和插入損耗的功率分路器或者組合器。使用這一布置的又一優(yōu)點(diǎn)在于沒(méi)有必要將功率器件驅(qū)動(dòng)至飽和，這可以減少電平直流功率耗散，或者可以實(shí)現(xiàn)用更高微波功率操作器件以求直流功率效率。這使得能夠在功率損耗(來(lái)自更精細(xì)傳輸結(jié)構(gòu)的功率損耗更高)與對(duì)輻射場(chǎng)配置的控制(該控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)場(chǎng)的更佳均勻性)之間獲得平衡。優(yōu)選地，各輻射元件具有獨(dú)立可控功率源，其中發(fā)射的電磁場(chǎng)在治療表面內(nèi)可調(diào)。因此，本發(fā)明提供了一種能夠針對(duì)治療部位內(nèi)的皮膚性質(zhì)差異進(jìn)行調(diào)節(jié)的自適應(yīng)治療設(shè)備，由此可以實(shí)現(xiàn)治療部位的皮膚表面內(nèi)的均勻功率遞送。輻射元件優(yōu)選地限定天線結(jié)構(gòu)，其與饋送結(jié)構(gòu)一起，可以被優(yōu)化成將能量傳播到有代表性的組織阻抗中。能量分布優(yōu)選地在治療區(qū)域之上在穿透深度方面是均勻的。優(yōu)選地，微波能量具有在電磁頻譜的超高頻率(SHF)或者極高微波(EHF)范圍內(nèi)的頻率，其中關(guān)聯(lián)波長(zhǎng)在傳播到生物組織(例如各類皮膚組織)中時(shí)使得在組織中產(chǎn)生可控?zé)釗p壞。通常，這些頻率范圍為3到30GHz(SHF)和30到300GHz(EHF)。在常規(guī)生物醫(yī)學(xué)治療應(yīng)用中沒(méi)有使用這樣的頻率和/或頻率源，因?yàn)樵谶@樣的頻率產(chǎn)生可控功率一直是不可能或者不實(shí)際的。然而，通過(guò)利用半導(dǎo)體功率技術(shù)的近來(lái)發(fā)展，本發(fā)明已經(jīng)克服那些不實(shí)際性中的一些不實(shí)際性。優(yōu)選地，微波能量具有多于10GHz的頻率以使它能夠用于治療皮膚結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的裝置可以通過(guò)提供在影響深度方面對(duì)產(chǎn)生的熱損壞的精確控制、在治療表面區(qū)域之上的影響均勻性和如下能力來(lái)改進(jìn)常規(guī)系統(tǒng)，該能力用以在與皮膚病變治療有關(guān)的應(yīng)用中將溫度瞬時(shí)提升至將破壞不健康組織的水平，或者用以在與皮膚移植或者意外受損治療的應(yīng)用中產(chǎn)生表面消融，以瞬時(shí)阻止傷口出血、液體滲出或者防止細(xì)菌進(jìn)入開(kāi)放傷口。優(yōu)選地，由輻射元件發(fā)射的微波電磁場(chǎng)被布置成將待治療的皮膚區(qū)域基本上瞬間加熱至45t:或者更高、優(yōu)選為6(TC或者更高、例如6(TC上至IO(TC的溫度。這樣的溫度在待治療的皮膚區(qū)域中實(shí)現(xiàn)對(duì)組織結(jié)構(gòu)的持久破壞。例如，使癌組織暴露于6(TC或者更高的溫度確保細(xì)胞死亡。在某些實(shí)施例中，多個(gè)輻射元件可以在介電襯底層的向外表面上，接地傳導(dǎo)層可以形成于介電襯底層的與向外表面相反的表面上，并且饋送結(jié)構(gòu)被布置成將交變電流遞送到多個(gè)輻射元件，接地傳導(dǎo)層被布置成為交變電流提供返回路徑。在其它實(shí)施例中，接地傳導(dǎo)層可以處在介電襯底層的向外一側(cè)上。例如，縫可以形成于與微帶饋線相反的接地傳導(dǎo)層和介電襯底層中，或者可以利用由共面波導(dǎo)饋送的懸置貼片天線布置。對(duì)于縫天線布置，縫然后可以充當(dāng)輻射元件。縫可以沿著饋線的長(zhǎng)度具有增加的寬度，使得從各輻射縫遞送相同數(shù)量的微波能量，以使均勻場(chǎng)能夠輻射到組織結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選地，各輻射元件包括安裝在介電襯底層的向外表面上的傳導(dǎo)貼片例如縫、輻射貼片等。例如，可以使用小型微帶天線或者使用微型加工技術(shù)來(lái)制作的毫米波天線。代替地，輻射元件可以包括由微型加工的共面波導(dǎo)饋送的多個(gè)懸置貼片天線。這一結(jié)構(gòu)可以在超過(guò)20GHz的頻率亦即24GHz、3lGHz、45GHz、60GHz或者更高頻率(即在所謂的'毫米'波頻率)下特別有用。因此，該裝置可以在治療表面上包括配置成產(chǎn)生用于治療皮膚組織的受控微波輻射的貼片天線陣列。貼片天線陣列優(yōu)選地被配置成在治療表面區(qū)域之上產(chǎn)生具有預(yù)定穿透深度例如與皮膚腫瘤、其它皮膚疾病和傷口愈合的厚度相當(dāng)?shù)木鶆蚪M織消融。除此之外或者代替地，該裝置可以用來(lái)在皮膚去除之后瞬時(shí)凝結(jié)血液或者血流或者滲出的液體。這一應(yīng)用之所以可行是因?yàn)楸景l(fā)明在很高頻率下使用微波功率，這使得可以實(shí)現(xiàn)作為表面凝結(jié)或者是表面凝結(jié)所關(guān)注的穿透深度。以前難以在足夠高的頻率下產(chǎn)生可控能量以保證低到足以關(guān)注的輻射穿透深度，從而產(chǎn)生穿透深度在少于lmm到約5mm之間的受控組織破壞。更高頻率的微波能量也可以保證不出現(xiàn)血液鏈凝結(jié)；這可能在使用更低微波頻率時(shí)由于微波能量在這些更低頻率的關(guān)聯(lián)穿透深度而不同。本發(fā)明的一個(gè)特定優(yōu)點(diǎn)在于能夠減少進(jìn)入開(kāi)放組織或者傷口的細(xì)菌數(shù)量。這是通過(guò)能量遞送的瞬間性質(zhì)、小的穿透深度、均勻組織影響、能夠治療相對(duì)大的表面區(qū)域和能夠在高到足以滅殺細(xì)菌的溫度產(chǎn)生瞬間熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選產(chǎn)生尺度可與在工作頻率的波長(zhǎng)相比的貼片。優(yōu)選地，輻射元件的面積為lmm2或者更少。由于頻率與必備半波長(zhǎng)成反比，所以通過(guò)使用高微波頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)這一級(jí)的貼片尺度。這是因?yàn)橄率鍪聦?shí)具有這些或者相似寬度和長(zhǎng)度尺度的貼片沿著與所述貼片的寬度關(guān)聯(lián)的邊緣有效地輻射。在理論上，場(chǎng)可以沿著長(zhǎng)度為零而沿著寬度為最大。因此，各傳導(dǎo)貼片優(yōu)選為矩形并且配置成在其基本(TM1Q)模式下發(fā)射電磁場(chǎng)。來(lái)自單個(gè)貼片的輻射通常從貼片周邊與接地傳導(dǎo)層之間的彌散場(chǎng)出現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)基本模式(TM1Q)的激勵(lì)，優(yōu)選地使矩形貼片的長(zhǎng)度略小于負(fù)載波長(zhǎng)的一半。可以使用其它模式和適當(dāng)?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)配置。代替地，可以使用彼此相鄰放置的多個(gè)行波天線結(jié)構(gòu)。對(duì)于更高微波頻率，優(yōu)選由共面波導(dǎo)饋送的懸置貼片天線。本發(fā)明可以視為使用高微波(毫米波)頻率的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)因素的有益關(guān)系-小的貼片尺寸；-在貼片陣列表面之上的場(chǎng)均勻性；-對(duì)于可控地治療皮膚各種結(jié)構(gòu)有用的能量穿透深度。當(dāng)能量傳播到皮膚組織中并且施加器與皮膚表面接觸時(shí)，負(fù)載來(lái)自介電襯底層的相對(duì)電容率和生物組織負(fù)載的相對(duì)電容率。組織電容率和介電襯底層的耗散因子(tanS)也是相關(guān)因素。例如，如果復(fù)合相對(duì)電容率為20而耗散因子具有0.001的低值，則負(fù)載因子將會(huì)近似為20，亦即V[202+(0.001X20)2]=20.00001。因此可以考慮這些因素來(lái)計(jì)算各傳導(dǎo)貼片的尺度，以便在治療表面生成基本上均勻的電磁場(chǎng)。多個(gè)獨(dú)立可控功率源可以允許發(fā)射的電磁場(chǎng)在治療表面內(nèi)有適應(yīng)能力。換而言之，來(lái)自輻射元件的輻射可以是可調(diào)的。由裝置發(fā)射的場(chǎng)因此可控，以例如實(shí)現(xiàn)輻射的射束導(dǎo)引和/或部位專門(mén)聚焦。這對(duì)于覆蓋大的組織區(qū)域的裝置特別有用，因?yàn)榻M織阻抗可能由于施加器接觸的區(qū)域之上的生物組織結(jié)構(gòu)改變而在治療區(qū)域之上變化。優(yōu)選地，各功率源包括功率放大器和布置成檢測(cè)由放大器遞送的功率的監(jiān)視單元，使得基于由檢測(cè)單元檢測(cè)的遞送到生物組織中的功率來(lái)控制由功率放大器供應(yīng)的功率。監(jiān)視單元也可以被布置成檢測(cè)反射回到功率放大器的功率，使得進(jìn)一步基于由監(jiān)視單元檢測(cè)的反射功率來(lái)控制供應(yīng)到功率放大器的功率(即遞送到組織中的功率=[需求功率-反射功率])。監(jiān)視單元優(yōu)選地包括前向和反向定向耦合器。這些可以提供在單個(gè)器件(雙向耦合器)中或者作為兩個(gè)單個(gè)定向耦合器。這些單元可以采用微帶耦合器或者波導(dǎo)耦合器的形式。這一布置提供如下能力，該能力用以補(bǔ)償例如由于潮濕、組織結(jié)構(gòu)等所致的在待治療的組織區(qū)域之上的可變阻抗，以精細(xì)地控制輻射到組織中的能量水平，并且聚焦發(fā)射的場(chǎng)作為進(jìn)一步的控制手段。優(yōu)選地，饋送結(jié)構(gòu)包括初級(jí)穩(wěn)定微波頻率能量源和用于將能量從初級(jí)能量源運(yùn)送到多個(gè)功率源并且進(jìn)一步運(yùn)送到輻射元件的傳輸線網(wǎng)絡(luò)。傳輸線網(wǎng)絡(luò)可以包括布置成將來(lái)自初級(jí)能量源的輸出劃分成多個(gè)輸入的多個(gè)功率分路器，各輸入用于相應(yīng)功率源。多個(gè)功率分路器可以包括布置成在初級(jí)能量源輸出的劃分期間補(bǔ)償功率損耗的一個(gè)或者多個(gè)緩沖放大器。為了基于由監(jiān)視單元檢測(cè)的信息來(lái)控制向它的功率放大器供應(yīng)的功率，各功率源優(yōu)選地包括布置成將各輻射元件與待治療的皮膚組織匹配的動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元(即阻抗調(diào)諧器)。在本發(fā)明中，優(yōu)選地以電氣方式(與機(jī)械方式相對(duì))實(shí)現(xiàn)阻抗匹配?？梢酝ㄟ^(guò)相位調(diào)節(jié)(例如PIN二極管或者變?nèi)萜鞫O管移相器)來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。在后一種布置中，通過(guò)向器件施加電壓來(lái)改變器件的電容。任何匹配濾波器(該濾波器可以調(diào)節(jié)向功率放大器供應(yīng)的信號(hào)的相位和量值)可以用來(lái)將系統(tǒng)的阻抗與組織(皮膚)的阻抗匹配。例如如果各輻射元件具有它自身的功率放大器，則使用這些器件，使得通過(guò)傳輸線網(wǎng)絡(luò)遞送的功率限于例如約為4W的最大值。小阻抗的匹配器件如PIN二極管通常不能在與其它類型的治療設(shè)備一起使用的顯著更高功率電平下操作，例如單個(gè)功率源可以遞送上至120W。由于在本發(fā)明中使用高頻，所以可以分別使用物理上小型的PIN移相器和微帶定向耦合器作為動(dòng)態(tài)阻抗匹配器件和監(jiān)視單元。這樣的部件可以具有少于5mm2并且在一些情況下少于lmm2的覆蓋區(qū)(或者表面積)。通過(guò)使用小部件，該裝置可以包括集成結(jié)構(gòu)，其中監(jiān)視單元和動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元在位置上物理地接近于功率放大器，以最小化或者至少減少饋線損耗。例如，該裝置可以具有堆疊層結(jié)構(gòu)。這里提出的多層結(jié)構(gòu)可以涉及到在彼此頂部上具有不同功能的垂直堆疊層。多層結(jié)構(gòu)可以減少(一個(gè)或者多個(gè))功率源與多個(gè)輻射元件之間的插入損耗或者饋線損耗，并且也可以實(shí)現(xiàn)減少裝置的總尺寸。例如，微波子系統(tǒng)可以包含于具有與施加器相同的表面區(qū)域的塊內(nèi)，而直流電源和其它關(guān)聯(lián)低頻儀器則可以包含于位置遠(yuǎn)離的單獨(dú)單元內(nèi)，例如定位于與患者接近的表面上。優(yōu)選將用于功率源的所有微波部件集成到單層中。堆疊層結(jié)構(gòu)可以包括第一層，包括設(shè)置到介電襯底上的輻射元件；第二層，包括用于各輻射元件(或者成組元件，例如2個(gè)或者4個(gè))的監(jiān)視和阻抗調(diào)節(jié)器件；第三層，包括用于各輻射元件(或者成組元件，例如2個(gè)或者4個(gè))的功率放大器；以及第四層，包括多個(gè)功率分路器(可以用傳輸線網(wǎng)絡(luò)的形式制作這些功率分路器)。還可以提供進(jìn)一步的層，包括例如檢測(cè)器或者接收器和控制器8(下文討論)這些附加元件。這一結(jié)構(gòu)的緊湊性質(zhì)可以使裝置提供在便攜單元中，并且該系統(tǒng)可以很好地用在門(mén)診患者或者家庭治療中。例如通過(guò)將傳輸線夾在位于傳導(dǎo)地平面與傳導(dǎo)貼片(帶線結(jié)構(gòu))之間的介電層中，或者通過(guò)將傳輸線定位于傳導(dǎo)地平面與傳導(dǎo)貼片相反的一側(cè)上(共面結(jié)構(gòu))，可以從治療表面屏蔽傳輸線。堆疊層結(jié)構(gòu)是一種實(shí)現(xiàn)這一屏蔽的方式。優(yōu)選地，同軸連接將各輻射元件和接地傳導(dǎo)層連接到傳輸線。例如，接線或者管腳可以被插入穿過(guò)介電襯底層，使得進(jìn)行與傳導(dǎo)貼片下側(cè)的電連接?？梢赃M(jìn)行靜態(tài)匹配以抵消由管腳呈現(xiàn)的固定電抗(管腳可以表現(xiàn)電感電抗)。因此，可以提供用于提供相等電容電抗值的抽頭以給予共軛阻抗匹配。饋送結(jié)構(gòu)可以被布置成使得至少一個(gè)傳輸線被布置成將微波能量從一個(gè)或者多個(gè)功率源遞送到串聯(lián)連接的多個(gè)傳導(dǎo)貼片。多個(gè)輻射元件可以由多個(gè)串聯(lián)饋送的傳導(dǎo)貼片形成?？梢酝ㄟ^(guò)將各串聯(lián)的所有傳導(dǎo)貼片或者輻射元件與高阻抗傳輸線互連并且在一端饋入功率來(lái)形成各串聯(lián)。代替地或者除此之外，饋送結(jié)構(gòu)可以被布置成使得至少一個(gè)傳輸線被布置成將微波能量從一個(gè)或者多個(gè)功率遞送到并聯(lián)連接的多個(gè)傳導(dǎo)貼片。串聯(lián)陣列之所以優(yōu)選是因?yàn)轲佀筒贾帽炔⒙?lián)(聯(lián)合饋送)陣列更緊湊，這意味著線損耗(或者插入損耗)通常更低。串聯(lián)(例如線性)陣列可以在共振或者非共振模式下操作。優(yōu)選地，饋送結(jié)構(gòu)被布置成使由相鄰傳導(dǎo)貼片發(fā)射的電磁場(chǎng)相互正交。因此，相鄰貼片優(yōu)選地沿著相互正交的邊緣輻射。這有助于在整個(gè)治療表面區(qū)域之上的均勻組織影響。優(yōu)選地，治療表面、輻射元件和饋送結(jié)構(gòu)形成于在一側(cè)或者兩側(cè)上金屬化并且與待治療的皮膚區(qū)域相符的介電材料的柔性片上。這一布置特別適合于治療如下傷口，其中治療表面可能不平坦或者其中可能有必要在身體的一個(gè)區(qū)域如腿部或者臂部周圍纏繞天線。優(yōu)選地，該裝置包括用于在治療表面與待治療的皮膚區(qū)域之間進(jìn)行定位的例如介電材料的蓋部分。蓋部分可以是可安裝在貼片天線陣列面向組織的表面上的薄層亦即襯頂。蓋部分可以被布置成通過(guò)分散由各輻射元件產(chǎn)生的場(chǎng)來(lái)增強(qiáng)由天線產(chǎn)生的場(chǎng)的均勻性。蓋也可以在輻射天線與皮膚表面之間充當(dāng)絕緣屏障，亦即這可以防止由損耗結(jié)構(gòu)(例如天線結(jié)構(gòu)內(nèi)包含的介電材料、饋線和輻射貼片)所致的傳導(dǎo)加熱造成皮膚表面灼傷的與輻射元件(貼片)關(guān)聯(lián)的任何風(fēng)險(xiǎn)。在使用動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元時(shí)，可以對(duì)來(lái)自各輻射元件的輻射進(jìn)行相位導(dǎo)引和移位，以進(jìn)一步改進(jìn)場(chǎng)均勻性。蓋部分可以由具有不同相對(duì)電容率的一種或者多種介電材料的塊形成，這些電容率被選擇成減緩電磁波。代替地，蓋部分可以包括豎立介電桿，這些桿被布置成保證在治療表面與待治療組織之間存在氣隙。氣隙可以用來(lái)聚焦電磁場(chǎng)。塊或者氣隙優(yōu)選地具有少于O.lcm到大于2cm的厚度。優(yōu)選地，塊由在關(guān)注頻率下有低損耗(即低tanS值，例如0.0001)的材料制成。這出于兩個(gè)原因而至關(guān)重要。首先，它防止大部分微波能量吸收到介電塊中。其次，它防止由于微波能量在材料中分散從而造成它物理上變熱而加熱塊并且在皮膚表面上造成灼傷。塊可以包括適合于接觸待治療的組織的襯頂層(同樣優(yōu)選襯頂材料表現(xiàn)低tanS值)。優(yōu)選地，襯頂由生物兼容材料制成。襯頂可以是形成于塊上的生物兼容材料如帕利靈C的保形涂層。涂層優(yōu)選為使它對(duì)于微波為透明的厚度，例如lOym。帕利靈C之所以特別有用是因?yàn)樗鄬?duì)易于作為涂層來(lái)涂敷。優(yōu)選地，介電塊由導(dǎo)熱率高的材料亦即陶瓷材料制成。使用在輻射元件與皮膚組織之間提供空氣間隔或者低損耗介電塊的蓋部分可以增加裝置的Q值，因?yàn)闆](méi)有由組織本身造成的阻尼。換而言之，將輻射貼片與皮膚組織分離可以意味著在確定用于輻射元件的最佳尺寸亦即在計(jì)算半波長(zhǎng)貼片時(shí)，無(wú)需考慮由皮膚組織的高相對(duì)電容率造成的輻射波長(zhǎng)減少。這也可以在將天線與某一范圍的人群和在待治療的身體之上某一范圍的位置所致的皮膚可變性質(zhì)匹配方面是有利的。另外，將輻射貼片與皮膚組織分離可以使組織的有害加熱最少并且減少灼傷風(fēng)險(xiǎn)。這一加熱可能由微波到直流功率的效率低(即10%到20%)的微波晶體管造成。另一種減少加熱的方式是通過(guò)以下來(lái)增加這一效率對(duì)晶體管進(jìn)行偏置，以在除了例如在其中線性是一個(gè)重要因素的遠(yuǎn)程通信中使用的標(biāo)準(zhǔn)A類之外的類別中操作。對(duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，有關(guān)因素可以包括生成功率電平、能夠在高到足以有用的微波頻率下生成功率和優(yōu)化(一個(gè)或者多個(gè))在所需頻率下產(chǎn)生功率的器件的效率。例如，輸出微波功率與輸入直流功率之比優(yōu)選地大于20%并且更優(yōu)選地大于50%，亦即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>J列如，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以使用A-B類、B類、D類、F類或者S類。然而，即使在非最佳A類中操作晶體管，只要輻射元件沒(méi)有與皮膚接觸，仍然可以使用已知方法(例如珀耳帖冷卻器、風(fēng)扇、冷卻管或者水冷卻來(lái)去除由晶體管生成的熱量)。裝置可以在其中占空比為低、例如少于10%的脈沖模式下操作以便減少平均功率耗散，例如占空比為10%的使用IOW功率電平的操作意味著在一個(gè)循環(huán)內(nèi)的平均功率為iw。優(yōu)選地，蓋部分可與治療表面分離，其中它可以用作可丟棄元件，這對(duì)于臨床使用通常是必要的。適當(dāng)配置的貼片天線陣列與阻抗匹配饋線的組合，連同上述新SHF或者EHF半導(dǎo)體能量源，因此可以產(chǎn)生穿透深度和表面區(qū)域適合于在某一范圍的皮膚病學(xué)癥狀的治療中使用的瞬間和均勻的組織影響。如下文證實(shí)的那樣，本發(fā)明的裝置允許在各種穿透深度的治療，這能夠在各種生長(zhǎng)階段對(duì)皮膚病變進(jìn)行有效治療。另外，利用SHF和EHF輻射變得可能的各種穿透深度也針對(duì)與皮膚去除(皮膚移植或者傷口/組織損壞)有關(guān)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)表面組織的受控凝結(jié)。新裝置的潛在優(yōu)點(diǎn)包括減少疼痛(由于在短脈沖串中、例如在10ms到100ms內(nèi)施加能量)、減輕對(duì)包扎的需要、改進(jìn)愈合時(shí)間和防止細(xì)菌進(jìn)入其中已經(jīng)去除大的皮膚組織區(qū)域?？梢允褂萌缦鲁掷m(xù)時(shí)間的脈沖，該持續(xù)時(shí)間使得腦部沒(méi)有從神經(jīng)末梢接收剌激，但是另一方面為組織能夠在造成它的生物狀態(tài)改變方面做出響應(yīng)，亦即確實(shí)造成在治療的預(yù)期組織結(jié)構(gòu)的細(xì)胞壞死。另外，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)例如與常規(guī)光凝結(jié)裝置相比減少治療時(shí)間。確實(shí)可以在單個(gè)劑量中給予或者遞送治療。出現(xiàn)本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)楫?dāng)正確地饋送輻射元件時(shí)，在輻射元件(傳導(dǎo)貼片或者其它天線結(jié)構(gòu))的數(shù)目與從功率源遞送的功率之間存在線性關(guān)系。這使治療表面能夠均勻地覆蓋和治療相對(duì)大的皮膚區(qū)域。例如，在從少于0.5cm2到10cm2以上的某一范圍的表面區(qū)域之上的均勻組織影響可以是可能的，以例如實(shí)現(xiàn)通過(guò)受控消融來(lái)密封在皮膚移植之后各種尺寸的開(kāi)放傷口和暴露組織或者治療大的黑素瘤區(qū)域。優(yōu)選地，功率源中的功率放大器為固態(tài)半導(dǎo)體匪IC。功率放大器優(yōu)選地被布置成在電磁頻譜的超高和極高頻率區(qū)域中產(chǎn)生受控能量。例如，功率放大器可以在14.5GHz、24GHz、3lGHz、45GHz、60GHz、77GHz或者94GHz下操作。通過(guò)通信技術(shù)的近來(lái)進(jìn)展使得在3lGHz、45GHz、60GHz、77GHz和94GHz下操作的治療系統(tǒng)成為可能?？梢允褂酶唠娮舆w移率晶體管(HEMT)、特別是基于磷化銦的InAlAs/InGaAsHMET結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)在這些頻率下的功率生成?？梢允褂貌僮髦敝?5GHz的單個(gè)PHEMT器件來(lái)生成上至4W的功率?？梢圆鸱执斯β室责佀蛿?shù)個(gè)貼片或者輻射元件，例如可以使用一個(gè)4W器件來(lái)激發(fā)八個(gè)輻射元件。變形HEMT(MHEMT)技術(shù)是另一適當(dāng)候選。這些器件可以在77GHz和超過(guò)77GHz的頻率下生成功率。如上文提到的那樣，該裝置可以包括介電桿，或者在治療表面的邊緣周圍附著的材料的長(zhǎng)度，以在治療表面與待治療的皮膚組織區(qū)域之間創(chuàng)建氣隙。在治療期間提供氣隙可以實(shí)現(xiàn)表皮組織影響，例如表面修整和/或皮膚再生。本發(fā)明由于可能的穿透深度范圍也可以用于凝結(jié)收縮、去毛或者治療斑禿。氣隙也可以如上所述用來(lái)聚焦或者導(dǎo)引發(fā)射的電磁場(chǎng)。在第二方面中，本發(fā)明可以提供利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的設(shè)備，該設(shè)備包括具有穩(wěn)定輸出頻率或者可選穩(wěn)定輸出頻率范圍的微波輻射源；連接到微波輻射源的如上文所述的治療裝置；以及控制器，布置成控制經(jīng)由微波輻射遞送到組織的能量數(shù)量。該設(shè)備所用的其它裝置可以包括用于控制和監(jiān)視的微處理器單元(例如包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP))、包括顯示器和輸入裝置(例如鍵盤(pán)和/或鼠標(biāo)或者觸屏顯示器)的用戶接口、直流電源單元和適當(dāng)?shù)臍んw。微處理器單元優(yōu)選地被布置成從監(jiān)視單元接收與各(一個(gè)或者多個(gè))輻射元件關(guān)聯(lián)的檢測(cè)信息并且相應(yīng)地控制相應(yīng)動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元。在第三方面中，可以提供一種利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的方法，該方法包括用上面具有多個(gè)輻射元件的治療表面覆蓋待治療的皮膚區(qū)域；經(jīng)由多個(gè)獨(dú)立可控功率源將在EHF或者SHF范圍中具有穩(wěn)定輸出頻率或者可選穩(wěn)定輸出頻率范圍的微波輻射源連接到輻射元件，其中輻射元件發(fā)射穿透待治療的皮膚區(qū)域至預(yù)定深度的微波電磁場(chǎng)；并且控制由功率源遞送到輻射元件的功率，以允許在待治療的皮膚區(qū)域之上的均勻能量遞送。當(dāng)在這里公開(kāi)的朝著頻譜更高一端的頻率下使用時(shí)，本發(fā)明可以用來(lái)治療皮膚病毒或者在皮膚組織中找到的其它類型的病毒。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)改變病毒的DNA結(jié)構(gòu)以例如將病毒去活化。這一治療方法可以較其中抗體變得有抗性并且特定抗生素?zé)o效的抗生素而言具有優(yōu)點(diǎn)。身體不會(huì)變得對(duì)這里描述的治療系統(tǒng)有免疫力。本發(fā)明也可以用于治療惡性皮膚腫瘤，例如光化角化癥、皮贅、皮角、脂溢性角化癥或者普通疣。與本發(fā)明有關(guān)的一種令人關(guān)注的相關(guān)臨床應(yīng)用可以是治療過(guò)敏性和脂溢性皮炎或者痤瘡，其中皮脂或者汗腺的過(guò)分活躍造成過(guò)量出汗，這可能導(dǎo)致細(xì)菌或者真菌形成于皮膚表面上。明顯的真菌稱為馬拉色菌屬，這是一種形成于皮膚上并且在人們出汗的區(qū)域(例如頭部、胸部以下、前額和腋窩)中顯現(xiàn)的常見(jiàn)細(xì)菌。由于患有脂溢性皮炎的人士產(chǎn)生比正常更多的汗，這導(dǎo)致產(chǎn)生更多馬拉色菌屬真菌。被激活成在皮膚表面經(jīng)由輻射元件(例如10mm2貼片或者貼片天線陣列)遞送功率以將劑量受控的能量遞送到皮脂腺中的微波或者毫米波功率源可以抑制過(guò)分活躍。這里提出的新皮膚系統(tǒng)可以有效用于治療皮膚的所有結(jié)構(gòu)，并且如果情況如此，則可以不僅用于皮膚細(xì)胞并且用于血管、神經(jīng)系統(tǒng)乃至皮膚的免疫系統(tǒng)。該系統(tǒng)因此可以有效用于治療涉及皮膚的以下癥狀壞疽性膿皮病、白癲風(fēng)、癢疹、局部化硬皮病、肥厚性瘢痕和瘢痕瘤等。這里描述的治療系統(tǒng)也可以用于緩解慢性疼痛、即后神經(jīng)痛(PHN)。另一潛在相關(guān)臨床應(yīng)用是治療斑禿。斑禿是一種其中身體的免疫系統(tǒng)錯(cuò)誤地攻擊毛囊(這些毛囊是生長(zhǎng)毛發(fā)的皮膚組織部分)的自身免疫疾病。如果這一癥狀出現(xiàn)，則毛發(fā)通常在小的圓形斑塊中脫落。可以使用高頻微波或者毫米波能量通過(guò)剌激毛囊來(lái)治療這一癥狀。根據(jù)本發(fā)明，可以經(jīng)由可以粘到頭皮上的貼片天線陣列供應(yīng)這一能量。可以開(kāi)發(fā)貼片或者陣列的尺寸范圍，以適應(yīng)在特定患者中由禿頭癥造成的毛發(fā)損失數(shù)量，例如該尺寸可以范圍從lcm2到100cm2。對(duì)斑禿的這一治療可能要求小的穿透深度，例如約為0.lmm，因此本發(fā)明可以在使用超過(guò)100GHz的頻率(例如300GHz或者更高)下特別好地用于這一臨床應(yīng)用。用來(lái)承載或者容納天線的材料可以是與頭皮進(jìn)行良好接觸的柔性或者保形材料?？梢詮膯为?dú)放大器向陣列中的各天線饋送能量，或者功率分路器可以用來(lái)將功率遞送到各天線中，以使它將適當(dāng)數(shù)量的能量輻射到頭皮中。在下文參照以下附圖進(jìn)行的對(duì)本發(fā)明例子的具體描述中說(shuō)明本發(fā)明的其它特征圖1(a)、l(b)和l(c)示出了適合于治療皮膚病變的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的治療系統(tǒng)；圖2(a)、2(b)和2(c)示出了適合于治療開(kāi)放傷口的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的治療系統(tǒng)；圖3是作為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的皮膚治療裝置的橫截面圖；圖4是圖示了作為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的整個(gè)皮膚治療設(shè)備的框圖；圖5是可以在本發(fā)明的實(shí)施例中實(shí)施的堆疊層結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6圖示了圖4中所示的設(shè)備的饋送結(jié)構(gòu)；圖7圖示了來(lái)自圖4中所示的設(shè)備的單個(gè)監(jiān)視單元；圖8示出了作為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的皮膚治療裝置的示意圖；圖9(a)、9(b)和9(c)示出了作為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的皮膚治療裝置的頂視圖、底視圖和側(cè)視圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明用于向裝置中的輻射貼片供電的饋送結(jié)構(gòu)的例子；圖11示出了從裝置中的一層中的放大器向該裝置的另一層中的輻射貼片供電的饋送結(jié)構(gòu)的例子；圖12是圖11中所示的布置的橫截面圖；圖13是可以應(yīng)用于本發(fā)明的第一饋送布置的示意圖；圖14是可以應(yīng)用于本發(fā)明的第二饋送布置的示意圖；圖15是可以應(yīng)用于本發(fā)明的第三饋送布置的示意圖；圖16是可以應(yīng)用于本發(fā)明的第四饋送布置的示意12圖17是圖16中所示的饋送結(jié)構(gòu)的實(shí)際實(shí)施例的平面圖；圖18是供4.5GHz輻射使用的貼片天線陣列的平面圖；圖19是供31GHz輻射使用的貼片天線陣列的平面圖；圖20示出了可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的具有緩沖放大器的饋送結(jié)構(gòu)；圖21(a)示出了饋送單個(gè)懸置貼片天線的常規(guī)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的橫截面；圖21(b)示出了饋送單個(gè)懸置貼片天線的接地共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的橫截面；圖22(a)示出了使用連接在輻射天線貼片與共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的饋送桿的懸在空中的單個(gè)貼片天線的替代圖；圖22(b)示出了使用共面波導(dǎo)線饋送的懸置貼片天線陣列，其中共面波導(dǎo)的地平面也為輻射貼片天線提供地平面；并且圖23示出了天線陣列和微波子組件的特定實(shí)施例，其使用了通過(guò)使用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)連同微帶線布置來(lái)饋送的十六個(gè)輻射懸置貼片天線的陣列。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的主要原理在于從輻射元件陣列產(chǎn)生具有基本上均勻場(chǎng)的電磁輻射。在一些下述實(shí)施例中使用貼片天線作為輻射元件。也可以使用縫線或者由共面波導(dǎo)饋送的懸置貼片陣列。微型加工技術(shù)可以用來(lái)制作這樣的輻射元件及其饋線結(jié)構(gòu)。又一個(gè)實(shí)施例提供一種輻射結(jié)構(gòu)，該輻射結(jié)構(gòu)包括在地平面中有多個(gè)縫的底層和微帶線布置，該微帶線布置制作到介電層上，使得輻射微帶線在縫之上。微帶線和縫的尺寸設(shè)定成使得從縫輻射能量。用于這里介紹的貼片天線陣列的操作環(huán)境與通常操作此類天線結(jié)構(gòu)的通常'自由空間'條件大相徑庭。例如，通常在船用雷達(dá)、地面雷達(dá)和各種其它類型的通信設(shè)備中利用貼片天線陣列，因此生物組織為貼片天線陣列呈現(xiàn)了一種有些非常規(guī)的操作環(huán)境，因?yàn)楸景l(fā)明中的結(jié)構(gòu)將通常在近場(chǎng)中操作，亦即該操作可以視為涉及到移位電流的在天線與組織之間的電各親合o在生物環(huán)境中操作呈現(xiàn)出特定挑戰(zhàn)。與皮膚組織關(guān)聯(lián)的高介電常數(shù)將造成共振結(jié)構(gòu)相對(duì)于自由空間在尺寸方面減少。例如，為了治療潮濕皮膚，貼片或者半波偶極天線元件在31GHz下約為1.16咖2，而它在空氣中為4.8mm2。因此，可能需要調(diào)節(jié)共振貼片天線結(jié)構(gòu)的幾何形狀，以保持共振操作以便遞送最大能量(即以最優(yōu)效率遞送能量)。為了在大的區(qū)域之上保證按照波長(zhǎng)測(cè)量的均勻輻射，使用大量貼片。由于皮膚組織的局部傳導(dǎo)率高，所以將會(huì)失去貼片天線陣列的普通共振行為。這限制了對(duì)阻抗的控制以及與饋送分發(fā)網(wǎng)絡(luò)匹配的能力。例如，四分之一波單極的輸入阻抗可能從35Q降至5Q。因此，可能要求附加匹配以將饋送結(jié)構(gòu)與輻射貼片匹配。可能要求動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。下文描述一種可能的布置。表1提供了與干燥和潮濕皮膚關(guān)聯(lián)的相關(guān)電性質(zhì)和介電性質(zhì)的列表。當(dāng)設(shè)計(jì)貼片天線陣列時(shí)考慮這些性質(zhì)，以保證貼片將能量高效地輻射到皮膚組織中，并且在裝置的整個(gè)表面區(qū)域之上對(duì)組織產(chǎn)生均勻影響。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表1:在從5GHz到100GHz的微波頻率范圍之上用于干燥和潮濕皮膚的組織參數(shù)在上表中給出的符號(hào)、、o和d分別表示相對(duì)電容率(無(wú)量綱)、傳導(dǎo)率(西門(mén)子每米)禾口穿透深度(毫米)。電磁場(chǎng)建模包如ComputerSimulationTools(CST)MicrowaveStudio⑧用來(lái)對(duì)本文中考慮的天線陣列結(jié)構(gòu)建模。在下述實(shí)施例中考察的頻率為14.5GHz、31GHz和45GHz，其中在干燥和潮濕皮膚中的穿透深度在14.5GHz下分別為2.16mm和2.10mm、在31GHz下分別為0.82mm禾P0.85mm而在45GHz下分別為0.59mm和0.61mm。相似技術(shù)可以應(yīng)用于在更高頻率(例如60GHz、77GHz或者94GHz)下操作的裝置。這些頻率由于如下事實(shí)而成為用于本發(fā)明中考慮的治療施加器的優(yōu)選工作頻率，該事實(shí)是產(chǎn)生的穿透深度是與皮膚有關(guān)的多個(gè)病癥的治療所關(guān)注的；這些頻率落在稱為'超高頻率'區(qū)域(SHF)和'極高頻率'區(qū)域(EHF)的微波頻譜區(qū)域內(nèi)。由于關(guān)聯(lián)波長(zhǎng)與更低微波頻率相比為小這一事實(shí)，可以在相對(duì)小的表面區(qū)域中產(chǎn)生單波長(zhǎng)或者半波長(zhǎng)輻射貼片的大型陣列，以幫助保證可獲得均勻的組織影響?？梢栽谝蟾俅┩干疃戎幨褂迷诟哳l率下操作的裝置。小的輻射穿透深度與能夠用小的表面區(qū)域制造輻射貼片相組合使得可以將在這些高微波頻率下操作的能量源實(shí)際用于皮膚病學(xué)應(yīng)用。圖l(a)、(b)和(c)示出了可以用于治療患者臂部上的癌病變的完整治療系統(tǒng)的圖示。圖l(a)示出了具有病變302的臂部300。圖1(b)示出了治療病變302的輻射天線陣列304。整個(gè)治療系統(tǒng)包括使用線纜組件308連接在一起的兩個(gè)子系統(tǒng)304、306，該線纜組件包含用于直流供電的傳輸線和用于控制信號(hào)的傳輸線。用于控制信號(hào)的工作頻率與微波頻率頻譜相比很低，例如在1Hz與IOOKH之間，因此沿著線纜的插入損耗可忽略不計(jì)，并且可以使用某一范圍的標(biāo)準(zhǔn)線纜，例如七股O.2mm(7/0.2mm)直徑的鍍錫銅接線。第一子系統(tǒng)306包含直流電源、控制單元(例如微處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器)和適當(dāng)?shù)挠脩艚涌?例如具有監(jiān)視器的鍵盤(pán)/鼠標(biāo)、具有鍵區(qū)的LED/LCD顯示器或者觸屏顯示器等)。第二子系統(tǒng)是圖l(c)中具體所示的微波子組件304，該子組件包含(一個(gè)或者多個(gè))微波源振蕩器310、微波功率放大器312、功率分路和饋送網(wǎng)絡(luò)314以及輻射天線陣列316(下文更具體地分別描述)。這個(gè)單元還包括定向耦合器(未示出)如微帶耦合器、檢測(cè)器和動(dòng)態(tài)調(diào)諧或者波束導(dǎo)引裝置。定向耦合器用來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視前行或者反射功率的電平，而來(lái)自所述耦合器的耦合端口的信號(hào)可以用來(lái)控制PIN二極管移相器或者可變電容變?nèi)荻O管(也未示出)，以使天線陣列能夠阻抗匹配皮膚表面的阻抗。圖2(a)、(b)和(c)示出了用來(lái)治療患者腿部大塊傷口的系統(tǒng)的圖示。圖2(a)示出了在他或她的腿部上具有大塊開(kāi)放傷口322的患者320。這個(gè)傷口例如可以由皮膚疾病、車禍或者因巻入搏斗或者戰(zhàn)爭(zhēng)中造成。圖2(b)示出了完整治療系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括使用線纜組件328連接在一起的兩個(gè)子系統(tǒng)324、326，該線纜組件包含運(yùn)送直流電源的傳輸線和運(yùn)送控制信號(hào)的傳輸線。第一子系統(tǒng)326具有直流電源、控制單元(例如微處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器)和適當(dāng)?shù)挠脩艚涌?例如具有監(jiān)視器的鍵盤(pán)/鼠標(biāo)、具有鍵區(qū)的LED/LCD顯示器或者觸屏顯示器)。第二子系統(tǒng)是在圖2(c)中更具體示出的微波子組件324。微波子組件324包含(一個(gè)或者多個(gè))微波源振蕩器330、微波功率放大器332、功率分路網(wǎng)絡(luò)334和輻射天線336。在這個(gè)實(shí)施例中，輻射天線336制作到柔性襯底338上，以使它能夠纏繞于腿部(或者具有相似結(jié)構(gòu)的身體其它區(qū)域)周圍。微波功率放大器332、源振蕩器330和與微波子組件324關(guān)聯(lián)的其它微波電子部件合乎需要地直接連接到柔性天線陣列結(jié)構(gòu)的輸入，以使插入損耗最小。在這一實(shí)施例中，多個(gè)行波天線結(jié)構(gòu)用來(lái)形成柔性天線陣列。在實(shí)踐中，圖2(c)中所示類型的兩個(gè)天線陣列可以一起用來(lái)使系統(tǒng)能夠產(chǎn)生在腿部完整周邊周圍快速傷口愈合所必需的均勻組織影響?？赡芟Ｍ褂枚嘤趦蓚€(gè)的陣列，其中更大的表面區(qū)域要被治療。圖3示出了施加于皮膚表面24的作為本發(fā)明實(shí)施例的皮膚治療裝置10。裝置10具有微波饋送連接器12，比如具有預(yù)定穩(wěn)定頻率的交流功率這樣的能量從能量源(未示出)通過(guò)該連接器提供給該裝置。饋送連接器可以是任何適當(dāng)?shù)念愋?，例如共軸連接，比如SMA、SMB、SMC、MCX或者SMP。(例如銅、銀等的)接地傳導(dǎo)層14安裝在介電襯底16的表面上，以提供用于經(jīng)由饋送結(jié)構(gòu)(下文討論)向多個(gè)傳導(dǎo)貼片18供應(yīng)的電流的返回電流路徑。各貼片18具有矩形形狀，該形狀被選擇為使得它充當(dāng)用于提供的微波能量的輻射天線。輻射元件的形狀并非必然為矩形，亦即它們可以是方形、三角形或者圓柱形?？梢允褂秒姶艌?chǎng)仿真來(lái)優(yōu)化形狀。多個(gè)貼片18在襯底16的表面上由氣隙20分隔布置成有規(guī)則的陣列，使得它們一起向外發(fā)射基本上均勻的電磁場(chǎng)。貼片18的陣列由介電襯頂(superstrate)22覆蓋，該介電襯頂22優(yōu)選地由生物兼容材料如帕利靈(Parylene)C、Teflon⑧等形成。襯頂22通常在治療期間接觸皮膚24。然而，如果要求更膚淺的治療(例如用于組織表面修整)，則可以在襯頂22與皮膚24之間引入氣隙。如果所述氣隙與所述組織之間的距離使得信號(hào)衰減少于例如ldB，則可以將源能量的大部分耦合到組織的表面中，而無(wú)需將施加器的表面放置成與組織的表面直接接觸。這一治療方法的優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)當(dāng)沒(méi)有可能由于熱施加器而在燃燒或者組織碳化方面損壞組織的表面，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)離距離、例如通過(guò)在從裝置突出的一個(gè)或者多個(gè)介電桿之間具有可調(diào)螺紋嚙合來(lái)更改能量分布。這一方法可以用來(lái)影響皮膚表面以下的組織而讓皮膚表面不受影響。具體的應(yīng)用可以包括膠原收縮和毛囊簇破壞。15代替地，可以在輻射貼片與皮膚表面之間使用低損耗介電塊。也可以通過(guò)調(diào)節(jié)PIN二極管衰減器以控制功率電平，或者通過(guò)調(diào)制PIN二極管開(kāi)關(guān)以改變脈沖寬度或者遞送的能量的占空比，來(lái)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。代替地，PIN二極管相位調(diào)節(jié)器可以用來(lái)控制輻射貼片相對(duì)于彼此的相位。當(dāng)組織結(jié)構(gòu)——在表面上和在表面下——的改變可能要求不同數(shù)量的能量或者不同匹配條件時(shí)，向個(gè)別貼片(或者輻射元件)遞送的功率電平的調(diào)節(jié)與相位調(diào)節(jié)的組合將使均勻能量能夠在大的表面區(qū)域之上遞送到皮膚表面中。因此，本發(fā)明可以提供能夠適應(yīng)于治療區(qū)域之上組織結(jié)構(gòu)可變性的單獨(dú)可控輻射元件。襯頂22可拆卸并且形成設(shè)備的可丟棄部分。介電襯底16可以是任何適當(dāng)材料，亦即優(yōu)選地具有低tanS和如下相對(duì)電容率的介電材料，該相對(duì)電容率有助于將裝置與治療的皮膚組織的表面進(jìn)行阻抗匹配。適當(dāng)材料的例子是涂覆有帕利靈C的PTFE、尼龍、藍(lán)寶石和氧化鋁(其中涂層厚度優(yōu)選地少于lOym)。使用氧化鋁的優(yōu)點(diǎn)包括具有可與皮膚結(jié)構(gòu)的相對(duì)電容率相比較的約為IO的相對(duì)電容率并且具有良好的導(dǎo)熱率。在某些實(shí)施例中，可能希望使用導(dǎo)熱率不良的材料，以便防止由傳導(dǎo)生成的任何熱量傳送到組織表面，這可能導(dǎo)致組織表面燒傷，亦即熱量將會(huì)存儲(chǔ)于材料中而不是傳導(dǎo)到皮膚中。PTFE或者尼龍的相對(duì)電容率往往相對(duì)低，例如在2與4之間，因此可能在介電襯底層與貼片天線層之間需要匹配變換器。在使用低電容率的電介質(zhì)的實(shí)例中，優(yōu)選在介電襯底層與貼片天線層之間夾入附加介電層，以進(jìn)行必要的阻抗匹配并且防止部分功率在組織/電介質(zhì)的界面處反射。如果要求在治療患病皮膚組織之時(shí)保持皮膚表面涼爽，則貼片天線陣列可以安裝在珀耳帖(Peltier)冷卻器裝置上。這可能是膠原收縮應(yīng)用特別關(guān)注的。導(dǎo)熱率良好的陶瓷襯底也可以有助于從皮膚表面散熱。也可以在施加微波能量時(shí)向皮膚表面噴灑冷卻劑或者冷凍劑噴霧以冷卻組織表面。在這一布置中，在皮膚的一層或者多層內(nèi)將微波能量吸收至與微波能量頻率有關(guān)的深度而皮膚表面未變?？梢詢?yōu)選使冷卻劑的遞送與微波脈沖的施加同步。例如，如果微波脈沖持續(xù)時(shí)間為100ms，則可以希望在脈沖之前50ms激活噴霧。圖1中所示的結(jié)構(gòu)為剛性和平坦的，但是可以修改成產(chǎn)生與不規(guī)則組織結(jié)構(gòu)相符的柔性陣列。例如，RogersCorporation禾口Sheldahl(現(xiàn)為MultekFlexibleCircuits)制造了可以在實(shí)施本發(fā)明時(shí)使用的柔性層壓聚合物電路材料(例如RogersCorporation生產(chǎn)了稱為R/flex3600的特定材料)。在使用傳導(dǎo)貼片18時(shí)，裝置設(shè)計(jì)基于貼片天線陣列理論，其中各輻射貼片的尺寸(長(zhǎng)度'L'和寬度'W')被計(jì)算為取決于工作頻率(例如14.5GHz)和用來(lái)制作貼片陣列的材料的介電常數(shù)er的有效介電常數(shù)、貼片天線用來(lái)治療的皮膚組織的介電常數(shù)以及介電塊或者氣隙(如果使用)的介電常數(shù)的函數(shù)。襯頂22也將影響整個(gè)天線結(jié)構(gòu)的性能，并且在設(shè)計(jì)和優(yōu)化貼片天線陣列時(shí)必須考慮這一點(diǎn)。如果襯頂材料的厚度小，例如5-10ym，則影響可以忽略不計(jì)并且能夠被忽略。如果僅使用很薄的層，則也可以使用相對(duì)有損耗亦即tanS大于0.001的材料。厚襯頂22所致的有效介電常數(shù)改變可能呈現(xiàn)顯著改變，而改變量由襯頂22的厚度和相對(duì)電容率支配。表2提供了在施加器與皮膚表面相接觸的情況下，針對(duì)與干燥和潮濕皮膚關(guān)聯(lián)的介電負(fù)載，基于為了確定每cm2的貼片數(shù)目而進(jìn)行的理想計(jì)算的信息。這些數(shù)字假設(shè)輻射貼片與皮膚直接接觸，并且輻射貼片制作于其上的襯底材料對(duì)貼片尺寸無(wú)影響。還假設(shè)材料損耗所致的電容率分量與相對(duì)電容率相比為低。為了獲得更準(zhǔn)確數(shù)字和/或考慮上文忽略的因素，可以進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行對(duì)適合于與本發(fā)明一起使用的貼片陣列或者其它天線結(jié)構(gòu)的尺寸的優(yōu)化。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表2:與在14.5GHz、31GHz和45GHz的頻率下聚焦到潮濕和干燥皮膚組織中的貼片陣列關(guān)聯(lián)的理想化參數(shù)在上述頻率下操作的固態(tài)晶體管器件在商業(yè)上可從TriQuintSemiconductor、ToshibaSemiconductor、HittiteMicrowaveComponents禾口MitsubishiSemiconductor獲得。在14.5GHz下操作的器件正在變得很好建立，而在3lGHz、45GHz、60GHz、77GHz和94GHz下操作的器件現(xiàn)在開(kāi)始變得可用。TriQuintSemiconductor現(xiàn)在制造在45GHz和31GHz下操作的4W器件。利用這一功率輸出，單個(gè)器件可以用來(lái)饋送多個(gè)輻射元件。半導(dǎo)體技術(shù)、特別是PHEMT器件的近來(lái)發(fā)展提供了在上至lOOGHz的頻率下生成從lOOmW到2W的功率電平。已經(jīng)只入不舍或者只舍不入表2中給出的數(shù)字，以使完整半波長(zhǎng)負(fù)載貼片能夠容納于表面積為10mm2的方形中。在實(shí)際實(shí)施中，尺寸可以略有延伸或者減少，以便優(yōu)化可以在可用襯底材料的區(qū)域上制作的貼片數(shù)目，并且尺寸可以根據(jù)從電磁場(chǎng)建模獲得的結(jié)果來(lái)改變。例如，如果尺度將增加至10.62mm(W)乘以10.62mm(L)，則可以在工作頻率為14.5GHz的陣列中使用16個(gè)完整半波長(zhǎng)貼片。在進(jìn)行仿真時(shí)將改變這些尺度，因?yàn)閷⒖紤]有損耗生物組織結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)之間的交互。在最簡(jiǎn)單的水平下，存在與整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的三個(gè)電容率值。這些是-生物組織(皮膚)的復(fù)電容率，-襯頂層的復(fù)電容率，以及-襯底層的復(fù)電容率?？梢砸跃鶆蚍绞皆黾淤N片數(shù)目以便增加治療區(qū)域，例如144個(gè)貼片可以在31GHz下用來(lái)制作表面積為4cm2的方形治療施加器，因此將要求576個(gè)貼片以制作表面積為16cm2的方形治療施加器。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的完整治療設(shè)備100中包含的部件的示圖。圖5示出了該設(shè)備的示意表示，其中用于微波能量源、功率饋送結(jié)構(gòu)和輻射天線陣列的所有設(shè)備部件集成到單個(gè)襯底上，由此產(chǎn)生緊湊整體設(shè)計(jì)。使用垂直堆疊技術(shù)，設(shè)備100由多層組成。電池或者交流/直流轉(zhuǎn)換器(即電源)102安裝在包括用戶可操作的控制和顯示裝置的第一層104上。第一層104安裝在包括用于控制設(shè)備的處理器的第二層106上。這一層也可以包含稱為'看門(mén)狗'的第二處理器，該處理器用來(lái)監(jiān)視故障條件并且在第一處理器有故障時(shí)充當(dāng)保護(hù)裝置。第二層106安裝在包括微波信號(hào)生成陣容(line-up)的第三層108上。第三層108安裝在包括微波放大器陣容(例如多個(gè)匪IC或者M(jìn)HEMT器件)的第四層IIO上，該陣容用于推升生成的微波信號(hào)。第四層IIO安裝在包括(例如微帶軌道的)饋送結(jié)構(gòu)的第五層112上，該饋送結(jié)構(gòu)包括功率分路器網(wǎng)絡(luò)，這些分路器被布置成劃分生成的微波信號(hào)并且將能量發(fā)送到輻射元件。第五層112安裝在包括功率放大器(例如匪IC器件)器件陣列的第六層113上，這些器件用于在將劃分的信號(hào)提供給天線結(jié)構(gòu)的輻射元件之前推升它們。第六層113安裝在包括信號(hào)控制器件陣列的第七層114上，這些器件被布置成監(jiān)視向各輻射元件遞送的功率和從該輻射元件反射的功率，并且調(diào)節(jié)各信號(hào)以例如保證與待治療的組織的阻抗匹配。第七層114安裝在包括輻射元件(例如傳導(dǎo)貼片、縫線或者共面波導(dǎo)懸置貼片天線)陣列(例如規(guī)則圖案)的第八層116上，各輻射元件從信號(hào)控制器件陣列接收劃分的信號(hào)。第八層可以在與輻射元件相反的表面上具有接地傳導(dǎo)涂層，以提供與圖4中所示的輻射布置相似的輻射布置。在第八層116上提供生物兼容可拆卸(可丟棄)的第九層117。第九層117在使用期間與待治療的組織接觸(即它是上述襯頂層)。因此，完整設(shè)備可以包含于夾層內(nèi)。將功率器件直接安裝到輻射貼片上的主要優(yōu)點(diǎn)在于使傳輸損耗(或者饋線損耗或者插入損耗)最小。這是高頻(例如24GHz、31GHz、45GHz、60GHz、77GHz、94GHz和更高頻率)操作特別關(guān)注的。可以希望如圖1和圖2中所示將整個(gè)治療系統(tǒng)拆成兩個(gè)分開(kāi)的塊。第一個(gè)塊可以包含由襯頂層、天線陣列、饋送結(jié)構(gòu)、功率生成器件和(一個(gè)或者多個(gè))源振蕩器構(gòu)成的微波子組件。第二個(gè)塊可以包含直流電源、控制電子器件(微處理器和/或DSP和/或看門(mén)狗)和用戶接口。在圖4中圖示了各層中的部件。微波信號(hào)由穩(wěn)定頻率源126生成，該頻率源提供單個(gè)頻率下的信號(hào)，所述單個(gè)頻率包含于電磁頻譜的超高頻率(SHF)或者極高頻率(EHF)范圍內(nèi)并且更加具體地為14.5、24、31、45、66、77或者94GHz(頻率變化限于數(shù)百kHz)。這里所示的穩(wěn)定頻率源126采用鎖相介電共振器振蕩器(DRO)的形式，該DRO包含用來(lái)獲得微波源126的頻率穩(wěn)定性的參考信號(hào)；所述參考信號(hào)(未示出)的源可以包括在如下頻率下操作的溫度穩(wěn)定晶體振蕩器，該頻率在lMHz與100MHz之間的范圍內(nèi)、但是更優(yōu)選地在10MHz與50MHz之間?？梢允褂闷渌l率源，比如壓控振蕩器(VCO)或者耿氏(Gunn)二極管振蕩器，但是在本發(fā)明中優(yōu)選使用DR0?？梢栽谖⒉ㄔ?26內(nèi)使用兩個(gè)參考振蕩器以增強(qiáng)系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。可以優(yōu)選使用多個(gè)穩(wěn)定頻率源以使多個(gè)微波頻率源能夠用來(lái)激勵(lì)單個(gè)貼片天線陣列。在這一布置中，穩(wěn)定頻率源可以采用頻率合成器的形式。穩(wěn)定頻率源126連接到3dB的0°功率分路器128的輸入端口。分路器128的目的在于將源126產(chǎn)生的功率劃分成兩個(gè)相等比率而不引入相位改變。來(lái)自分路器128的第一輸出連接到第一信號(hào)隔離器132的輸入，而來(lái)自分路器128的第二輸出連接到衰減器130的輸入。衰減器130的輸出輸入到微處理器124，信號(hào)在該微處理器124處用來(lái)監(jiān)視頻率源126的狀態(tài)。衰減器130的目的在于限制向微處理器124的輸入處入射的信號(hào)電平。如果信號(hào)表明信號(hào)源126工作不正常，則微處理器124將會(huì)標(biāo)記已經(jīng)出現(xiàn)錯(cuò)誤并且系統(tǒng)將會(huì)采取適當(dāng)動(dòng)作，即會(huì)生成錯(cuò)誤消息和/或系統(tǒng)將會(huì)關(guān)斷。第一信號(hào)隔離器132的目的在于防止在第一調(diào)制擊穿阻塞濾波器134的輸入處存在的任何失配信號(hào)造成源126處的頻率變化，該頻率變化例如由于負(fù)載拉動(dòng)或者由于可能對(duì)信號(hào)源126生成的信號(hào)有影響的別的條件而造成。在實(shí)踐中，如果過(guò)濾器134的輸入端口匹配良好，則可以不需要隔離器132，但是包括隔離器132作為預(yù)防措施。第一調(diào)制擊穿濾波器134的輸出連接到調(diào)制開(kāi)關(guān)136的輸入，該開(kāi)關(guān)的功能在于調(diào)制由穩(wěn)定頻率源126產(chǎn)生的信號(hào)以使系統(tǒng)能夠在脈沖模式下操作，由此可以使用用戶控制和顯示單元118以及微處理器124來(lái)修改占空比、脈沖寬度和(如果需要)脈沖形狀。第一調(diào)制擊穿濾波器134的目的在于防止由調(diào)制開(kāi)關(guān)136產(chǎn)生的快速開(kāi)關(guān)信號(hào)內(nèi)所含的頻率分量回到穩(wěn)定頻率源126并且影響它的輸出信號(hào)。去往調(diào)制開(kāi)關(guān)136的輸入控制信號(hào)135來(lái)自微處理器124。這一控制信號(hào)135可以是晶體管-晶體管邏輯(TTL)電平信號(hào)；其它信號(hào)格式(例如射極耦合邏輯(ECL))也是可以的。來(lái)自調(diào)制開(kāi)關(guān)136的輸出連接到第二調(diào)制擊穿阻塞濾波器138的輸入，該濾波器的功能在于，防止可以由調(diào)制開(kāi)關(guān)136針對(duì)某些治療模態(tài)而產(chǎn)生的快速開(kāi)關(guān)信號(hào)內(nèi)所含的頻率分量進(jìn)入后續(xù)前置放大器144和功率放大器146中，并且防止例如造成信號(hào)失真、錯(cuò)誤輸出功率電平或者對(duì)這些單元的破壞，這些破壞例如是通過(guò)表現(xiàn)輸出功率級(jí)振蕩或者信號(hào)過(guò)驅(qū)動(dòng)造成的，而所述信號(hào)過(guò)驅(qū)動(dòng)由開(kāi)關(guān)信號(hào)內(nèi)所含諧波之一造成，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)在與頻率源126生成的信號(hào)或者放大器144、146的帶寬(即所述放大器在該帶寬提供增益)內(nèi)的信號(hào)的頻率相同的頻率下發(fā)生。擊穿阻塞濾波器的一種實(shí)際實(shí)施可以簡(jiǎn)單地是矩形波導(dǎo)段，比該波導(dǎo)段的截止頻率更低的頻率將在該波導(dǎo)段被阻塞，因此波導(dǎo)段充當(dāng)高通濾波器。來(lái)自第二調(diào)制擊穿阻塞濾波器138的輸出連接到第二信號(hào)隔離器140的輸入。來(lái)自所述第二隔離器140的輸出連接到可變信號(hào)衰減器142，該衰減器的功能在于，使用由微處理器124產(chǎn)生的輸入控制信號(hào)，通過(guò)改變信號(hào)衰減電平，使得系統(tǒng)功率電平能夠被控制?？勺冃盘?hào)衰減器142可以是模擬或者數(shù)字衰減器，并且可以是反射或者吸收型。這一衰減器可以由微處理器124控制，以產(chǎn)生多個(gè)脈沖形狀或者序列。第二信號(hào)隔離器140的功能在于在可變衰減器142的輸入端口與第二調(diào)制擊穿阻塞濾波器138的輸出端口之間提供隔離。插入第二信號(hào)隔離器140以求良好設(shè)計(jì)實(shí)踐，并且可以從設(shè)備省略該隔離器而不造成退化或者損壞微波子組件。來(lái)自可變衰減器142的輸出連接到信號(hào)前置放大器144的輸入，該前置放大器的功能在于將信號(hào)放大至對(duì)于驅(qū)動(dòng)向后續(xù)功率放大器級(jí)146的輸入而言可接受的電平。前置放大器144可以提供驅(qū)動(dòng)功率放大器級(jí)146所必需的在10dB與40dB之間的增益。前置放大器144可以用單個(gè)小型微波集成電路(匪IC)、多個(gè)匪IC、(一個(gè)或者多個(gè))匪IC與分立零件的組合或者多個(gè)分立零件的形式出現(xiàn)。匪IC器件比分立零件更優(yōu)選，因?yàn)檫@些器件通常產(chǎn)生更多增益，因此可以使用單個(gè)匪IC取代分立零件級(jí)聯(lián)；這在空間(尺寸)小型化和熱耗散方面是有利的。例如，可以使用TriQuint的半導(dǎo)體器件TGA8658-EPU-SG。用于在前19置放大器中使用的優(yōu)選器件技術(shù)是砷化鎵(GaAs)技術(shù)，盡管存在可以提供可行替代方式的其它新興技術(shù)，例如氮化鎵(GaN)或者高電子遷移率晶體管(HEMT)。來(lái)自前置放大器144的輸出將輸入饋送到功率放大器146，該放大器146的功能在于將信號(hào)推升至供應(yīng)治療裝置的輻射天線結(jié)構(gòu)所需的電平。來(lái)自功率放大器146的輸出饋送到3dB功率分路器148的網(wǎng)絡(luò)。功率分路器148可以在它們的相應(yīng)設(shè)備層112上制作為微帶結(jié)構(gòu)。如圖6中所示，功率分路網(wǎng)絡(luò)包括將來(lái)自功率放大器的信號(hào)劃分成十六個(gè)饋送A-Aw的十五個(gè)功率分路器SP「SP^各饋送連接到下一層113中的相應(yīng)放大器150。因此在這一實(shí)施例中從單個(gè)源饋送放大器網(wǎng)絡(luò)。十六個(gè)放大器150中的各放大器被布置成使得它的輸出驅(qū)動(dòng)傳導(dǎo)輻射貼片或者天線154。十六個(gè)放大器150產(chǎn)生用于這一目的的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S「Sw。放大器150各自在ldB壓縮點(diǎn)產(chǎn)生33dBm(2W)的功率，具有16dB的增益，并且能夠在41GHz與46GHz之間的頻率范圍內(nèi)操作。適當(dāng)器件包括TriQuint的半導(dǎo)體器件TGA4046-EPU。信號(hào)S「Sw以使相鄰貼片相互正交地發(fā)射輻射的方式饋送到第八層116上的傳導(dǎo)輻射貼片154?？梢韵Ｍ哂袑?duì)向各輻射貼片供應(yīng)的微波功率的獨(dú)立控制，使得可以用針對(duì)被治療的組織區(qū)域的阻抗變化進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式聚焦(導(dǎo)引)整個(gè)場(chǎng)。這一獨(dú)立控制由安裝在第五層114中的信號(hào)控制器件152實(shí)現(xiàn)。如圖7中所示，各信號(hào)控制器件包括在前前向定向耦合器156、移相器(例如PIN二極管或者變?nèi)荻O管)158、前向功率定向耦合器160和反射功率定向耦合器162。耦合器156、160、162被布置成檢測(cè)在通過(guò)器件的前向方向上或者在信號(hào)已經(jīng)從組織朝著源反射回的相反方向上行進(jìn)的功率。信號(hào)經(jīng)由相位和/或量值檢測(cè)器電路155饋送到微處理器124。檢測(cè)器可以采用其中希望測(cè)量相位和量值信息的外差接收器形式，或者它可以采用其中僅要求量值信息的零差接收器形式。也可以使用其中僅需檢測(cè)和處理量值信息的簡(jiǎn)單二極管檢測(cè)器?；谶@些信號(hào)，微處理器(和/或DSP)可以計(jì)算可能出現(xiàn)的任何阻抗失配，并且通過(guò)將必要控制信號(hào)發(fā)送到移相器158來(lái)調(diào)節(jié)該阻抗失配。換而言之，定向耦合器156、160、162和微波檢測(cè)器或者(例如外差、零差或者二極管型)接收器測(cè)量前向和反射功率信號(hào)的相位和/或量值。這些信號(hào)然后用來(lái)經(jīng)由移相器158控制能量遞送分布。盡管移相器(例如PIN或者變?nèi)荻O管)僅改變信號(hào)的相位，但是能夠使用可以改變量值和相位的匹配濾波器。圖6分別示出了圖5的第五、第六、第七和第八堆疊層112、113、114、116的表示，該圖示出了這些層上的部件之間的饋送連接。在實(shí)踐中，相鄰層的部件在彼此頂部上；為求簡(jiǎn)潔，圖6示出了呈共心布置的層。圖6中所示的布置是用于在十六個(gè)傳導(dǎo)貼片之間拆分微波能量源。第五層112具有在其上安裝成級(jí)聯(lián)陣列的十五個(gè)一分為二式功率分路器148(SP「SP15)，以將初始微波能量源拆分成十六個(gè)分開(kāi)的源或者信號(hào)。因此，初始源由一個(gè)第一代分路器SP工拆分成兩個(gè)源；兩個(gè)所得源中的各源由第二代分路器S^、SP3進(jìn)一步拆分成兩個(gè)源；那些四個(gè)所得源中的各源由第三代分路器SP4_SP7進(jìn)一步拆分成兩個(gè)源；最后，那些八個(gè)所得源中的各源由第四代分路器SPs-SP^進(jìn)一步拆分成兩個(gè)源。來(lái)自第四代分路器SP8-SP^的各輸出饋送到第六層113中的十六個(gè)放大器150(AmPl-Amp16)中的相應(yīng)放大器。放大器輸出然后經(jīng)由第七層114中的相應(yīng)信號(hào)控制器件152(C「CJ饋送到第八層116中的相應(yīng)輻射片154(P「PJ。貼片154為方形，這意味著發(fā)射的場(chǎng)主要來(lái)自兩個(gè)相反邊緣。在圖6中，輻射邊緣155由粗線表示，而非輻射邊緣153由細(xì)線表示。饋線連接到貼片154以保證相鄰貼片的輻射邊緣155相互正交。這可以使在輻射天線陣列的區(qū)域之上產(chǎn)生的場(chǎng)均勻性最大，而這又使能夠在天線陣列的區(qū)域之上產(chǎn)生均勻組織影響的可能性最大。在實(shí)踐中，可能需要在圖6所示的結(jié)構(gòu)中考慮饋線損耗。具體而言，可能需要包括緩沖或者升壓放大器以維持通過(guò)裝置的適當(dāng)信號(hào)電平。各功率分路器148通常具有與它關(guān)聯(lián)的3dB損耗。在45GHz下，部件之間上至7dB的饋線損耗是可能的，這將導(dǎo)致沿著功率分路器級(jí)聯(lián)的各路徑(微帶線)上至10dB的總損耗?？梢酝ㄟ^(guò)在每個(gè)或者每隔一個(gè)功率分路器之前放置緩沖放大器來(lái)補(bǔ)償這一損耗。實(shí)際配置依賴于為裝置而計(jì)算的功率預(yù)算。下文參照?qǐng)D20描述功率預(yù)算的例子。本發(fā)明的一個(gè)重要特征在于用來(lái)從能量源向輻射元件傳送功率的手段。必須向貼片陣列內(nèi)包含的各貼片天線饋送微波能量。一般而言，有兩種主要饋送結(jié)構(gòu)并聯(lián)饋送和串聯(lián)饋送。并聯(lián)饋送具有單個(gè)輸入端口，并且多個(gè)饋線并聯(lián)連接以構(gòu)成輸出端口。各饋線端接于單獨(dú)的輻射元件(或貼片)。串聯(lián)饋送由連續(xù)傳輸線構(gòu)成，其中少部分能量通過(guò)包括鄰近耦合、直接耦合、探針耦合或者孔徑耦合的各種手段從傳輸線漸進(jìn)地耦合到沿著該線設(shè)置的單獨(dú)元件。如果饋線端接于匹配負(fù)載中，則串聯(lián)饋送構(gòu)成行波陣列，或者如果饋線端接于開(kāi)路電路或者短路電路中，則串聯(lián)饋送構(gòu)成共振陣列。串聯(lián)饋送的一個(gè)例子是可以由用一組輻射元件運(yùn)送行波的傳輸線構(gòu)成的輻射傳輸線或者'泄漏饋送器'。各元件僅輻射總功率的一小部分，并且通過(guò)沿著線漸進(jìn)地調(diào)節(jié)各元件的尺寸，與長(zhǎng)度對(duì)比的近似均勻功率強(qiáng)度可實(shí)現(xiàn)。在這一實(shí)例中，元件沒(méi)有如對(duì)于常規(guī)遠(yuǎn)場(chǎng)天線所要求的那樣同相，但是這在本申請(qǐng)中應(yīng)該是無(wú)關(guān)緊要的。在這一布置中，各輻射元件的阻抗必須低于傳輸線的特征阻抗，例如輻射元件的阻抗在傳輸線饋送阻抗為50Q時(shí)可以是12.5Q，否則過(guò)多功率將由第一對(duì)輻射貼片輻射而在輸入處的回程損耗不良(失配條件)?？梢詢?yōu)選改變輻射貼片的尺寸以便沿著輻射結(jié)構(gòu)維持均勻功率?？梢杂糜跇?gòu)造貼片天線陣列的可能材料為來(lái)自Sheldahl的NovaClad、來(lái)自Taconic的薄銅包層PTFE/玻璃或者來(lái)自RogersCorporation的R/Flex液晶聚合物電路材料。并聯(lián)和串聯(lián)饋送均可以實(shí)現(xiàn)為具有輻射元件的共面波導(dǎo)，或者實(shí)現(xiàn)于分開(kāi)的傳輸線層中。落在與貼片相同的平面中的饋線將會(huì)輻射并且可能干擾由輻射貼片發(fā)射的輻射——如果饋線是受控傳輸線并且輻射被強(qiáng)制脫離輻射貼片，則這可以不是問(wèn)題。也可以通過(guò)將輻射貼片懸置于饋線上方來(lái)克服這一問(wèn)題，例如可以制作由共面波導(dǎo)饋送的懸置貼片天線陣列。當(dāng)設(shè)計(jì)用于貼片陣列的饋送結(jié)構(gòu)時(shí)，也應(yīng)當(dāng)考慮導(dǎo)體和電介質(zhì)損耗(這些損耗通常是工作頻率的函數(shù))以及比如彎曲、接頭和轉(zhuǎn)變這樣的不連續(xù)所致的寄生輻射。這些損耗構(gòu)成饋送的總插入損耗，并且在考慮可以向各輻射貼片遞送的最大可能功率時(shí)是一個(gè)重要確定因素。在這些饋送結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，可實(shí)現(xiàn)的高特征阻抗饋線如200Q可以用來(lái)使饋線退化最少。應(yīng)當(dāng)保持劃分器級(jí)數(shù)最少，以減少插入損耗或者饋線損耗和優(yōu)化復(fù)雜性。21圖8以及圖9(a)、9(b)和9(c)示出了基于開(kāi)縫天線布置的皮膚治療裝置。在圖8中，縫沿著饋線寬度增加。這是一種保證從各縫發(fā)射相同數(shù)量的微波能量的經(jīng)證實(shí)的方法，并且提供了一種用于皮下治療或者皮膚再生或者表面修整的可行應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)包括形成于(例如切入)地平面中的縫陣列。微帶線制作到襯底層上，由此線(在圖8中未示出)穿過(guò)縫。這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)易于在襯底頂部上制作饋線。電磁場(chǎng)仿真工具用來(lái)在縫間距和縫尺寸方面優(yōu)化結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭p尺寸(長(zhǎng)度)與從微波能量饋送(源)到縫的距離之間的關(guān)系并非總是線性的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在理論上找到的遠(yuǎn)端縫(與源相距最遠(yuǎn)的縫)的長(zhǎng)度需要增加，以便考慮在傳輸線末端附近的功率減少。經(jīng)驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)也可以用來(lái)以迭代方式優(yōu)化該布置。圖8中的裝置200包括源振蕩器202，該振蕩器可以是在這里討論的離散頻率如14.5、24、31、45、60、77或者94GHz中的任一個(gè)或者多個(gè)頻率下操作的VC0、DR0、耿氏二極管、SAW器件或者頻率合成器中的任一種。來(lái)自源振蕩器202的輸出經(jīng)由包括放大器陣容的饋送結(jié)構(gòu)饋送到八個(gè)開(kāi)縫天線215的陣列。來(lái)自源振蕩器202的輸出在由初級(jí)和二級(jí)3dB分路器206、208劃分成四個(gè)信號(hào)之前首先由初級(jí)放大器204放大。這些信號(hào)中的各信號(hào)在由三級(jí)3dB分路器212劃分成兩個(gè)信號(hào)之前由二級(jí)放大器210放大。八個(gè)所得信號(hào)中的各信號(hào)在饋送到它的相應(yīng)開(kāi)縫天線215之前再次由三級(jí)放大器214放大。如圖8中所示，各天線215具有縫218形成于其中的接地傳導(dǎo)層216?？p218沿著天線215的長(zhǎng)度增加寬度，使得從各縫發(fā)射的能量相同并且來(lái)自縫總體的場(chǎng)均勻。可以通過(guò)使用電磁場(chǎng)仿真來(lái)確定縫的尺度?？梢詤⒄掌渲薪o出替代開(kāi)縫天線結(jié)構(gòu)220各種視圖的圖9(a)、9(b)和9(c)中所示的替代布置進(jìn)一步理解開(kāi)縫天線的結(jié)構(gòu)。圖9(a)示出了其中多個(gè)微帶饋線222制作于介電襯底224上的頂視圖。如上文討論的那樣，向各線饋送來(lái)自放大器陣容的微波功率信號(hào)。圖9(b)示出了裝置的底(面向皮膚)表面。這里，接地傳導(dǎo)層226制作于介電襯底224上?？p228(為求便利而等寬示出)形成于接地傳導(dǎo)層226和介電襯底層224中，以暴露微帶饋線222的部分。該結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成使得縫228充當(dāng)輻射元件。取決于工作頻率下的輻射波長(zhǎng)來(lái)選擇縫的尺寸?？梢詮碾姶艌?chǎng)仿真獲得實(shí)際值。介電襯底224的厚度被選擇成比l個(gè)波長(zhǎng)少得多。圖9(c)示出了天線220的側(cè)視圖。微帶線222被優(yōu)選地設(shè)置成使最大E場(chǎng)或者最大H場(chǎng)能夠通過(guò)縫輻射并且進(jìn)入組織中?？p的長(zhǎng)度因此約為半個(gè)波長(zhǎng)。當(dāng)使用高微波頻率(例如31、45、60、77或者94GHz)時(shí)，縫可以定位成相互緊密鄰近，從而在微波輻射穿透深度有限的情況下，提供在施加器的整個(gè)表面之上生成均勻能量的所需條件。圖IO示出了可以在本發(fā)明中使用的饋送結(jié)構(gòu)的特定例子；聯(lián)合(并聯(lián))饋送35可以用來(lái)饋送多個(gè)串聯(lián)連接的輻射貼片37。下文給出對(duì)這一布置的具體描述。對(duì)于很大陣列，延伸到各輻射元件的饋線的長(zhǎng)度可能長(zhǎng)到令人望而卻步，這將導(dǎo)致高到不可接受的插入損耗。例如，有可能的是在45GHz下，插入損耗對(duì)于僅幾個(gè)厘米的長(zhǎng)度而言可能是數(shù)dB。在設(shè)計(jì)有效對(duì)稱聯(lián)合饋送陣列時(shí)必須采取以下步驟1)通過(guò)耦合結(jié)構(gòu)的適當(dāng)尺度設(shè)定，或者通過(guò)使用四分之一波長(zhǎng)變換器，來(lái)保證輻射貼片與饋線匹配。2)必要時(shí)通過(guò)四分之一波長(zhǎng)變換器，保證來(lái)自相鄰元件的各對(duì)饋線連接到與輸入線匹配的T接頭。3)重復(fù)直至達(dá)到最后一級(jí)，在那里饋線連接到陣列的饋送點(diǎn)。在圖IO所示的聯(lián)合饋送布置中，輻射貼片18在邊緣具有200Q的輸入阻抗，并且連接到特征阻抗為200Q的饋線45。來(lái)自相鄰元件的饋線45使用T接頭來(lái)接合，并且使用140Q的四分之一波變換器44來(lái)變換回成單個(gè)供應(yīng)線43(特征阻抗為200Q)。如果假定線是無(wú)損耗的，則長(zhǎng)度與關(guān)注頻率下的四分之一波長(zhǎng)奇數(shù)倍對(duì)應(yīng)的變換器(即它的長(zhǎng)度為(2n-l)A,/4，其中A,為負(fù)載波長(zhǎng)而n為整數(shù))也會(huì)進(jìn)行相同變換。在短波長(zhǎng)下，可能實(shí)際上有必要使用長(zhǎng)度大于四分之一波長(zhǎng)亦即長(zhǎng)度等于四分之一波長(zhǎng)奇數(shù)倍的線。介電材料的性質(zhì)必須穩(wěn)定，以便保證傳輸線充當(dāng)阻抗變換器。這一特征在使用比入/4更長(zhǎng)亦即使用或者5/4A等的變換器時(shí)尤為重要，因?yàn)橄Ｍ乃姆种浑姴ㄩL(zhǎng)否則會(huì)被修改成所不希望的電長(zhǎng)度，例如在最壞實(shí)例中，它可能最終為半個(gè)電波長(zhǎng)的倍數(shù)并且沒(méi)有提供任何變換。在下一步驟中，然后在另一T接頭處接合相鄰成對(duì)供應(yīng)線，它們?cè)谠摻宇^處通過(guò)140Q四分之一波變換器42相似地變換回成進(jìn)一步的單個(gè)供應(yīng)線41(特征阻抗為200Q)。重復(fù)這一過(guò)程，使得成對(duì)的進(jìn)一步的供應(yīng)線41在最后T接頭處接合。最后的變換使用71Q的四分之一波變換器40將兩個(gè)200Q的線的并聯(lián)組合(即100Q)與來(lái)自用來(lái)饋送整個(gè)陣列的能量源38的輸入線39(特征阻抗=50Q)進(jìn)行匹配。使用公式即Ztrans=V(ZinZ。ut)來(lái)計(jì)算阻抗匹配，該公式在這一情況下就最后接頭而言對(duì)應(yīng)于V(50X100)=71Q。圖11和圖12圖示了可以在本發(fā)明中使用的饋送結(jié)構(gòu)的另一特定例子。這里，貼片陣列(根據(jù)治療區(qū)的尺寸編號(hào)為8、16、32、64、128等)被布置成使得通過(guò)單個(gè)匪IC放大器來(lái)饋送各貼片。圖11示出了這一實(shí)施例的透視圖，其中多個(gè)功率放大器48安裝在裝置的上層52上。它們被布置成從穩(wěn)定頻率能量源(未示出)接收輸入信號(hào)50。例如使用低損耗傳輸線將它們的輸出信號(hào)饋送到共軸連接器54(例如SMA連接器)，該連接器54的外導(dǎo)體連接到接地傳導(dǎo)平面(未示出)，而它的內(nèi)導(dǎo)體46是傳導(dǎo)輻射貼片18(這里示出在襯頂22上)。圖12更具體地示出了這一連接的橫截面圖。各貼片18具有與它關(guān)聯(lián)的共軸連接器54。各共軸連接器54的外導(dǎo)體端接于傳導(dǎo)接地平面14，而內(nèi)導(dǎo)體46穿透該平面并且通過(guò)襯底層16到達(dá)它的相應(yīng)貼片18。通過(guò)將放大器定位于與輻射單元分離的層上，聯(lián)合饋送網(wǎng)絡(luò)(傳輸線等)可以類似地蝕刻到與包含輻射貼片的層不同的層上。這可以使饋送結(jié)構(gòu)與輻射貼片之間的任何干擾最小。利用良好的設(shè)計(jì)實(shí)踐，即使整個(gè)結(jié)構(gòu)與組織接觸，也仍然可以在與輻射貼片相同的一側(cè)上制作饋線，但是優(yōu)選保持饋線與貼片分離。在饋線處在與輻射貼片天線相同的一側(cè)上的實(shí)施例中，在輻射貼片與組織之間提供間距這一想法也是合乎需要的。為了補(bǔ)償在使用高頻如SHF或者EHF輻射時(shí)可能出現(xiàn)的饋線損耗，在饋送結(jié)構(gòu)中包括緩沖或者升壓放大器，例如在圖5所示的第五層112中的一個(gè)或者多個(gè)功率分路器之間包括緩沖或者升壓放大器。TriQuintSemiconductor制造了適合于在本發(fā)明中用作功率放大器的器件。具體而言，TriQuint的TGA4505-EPU零件可以用于在27GHz與31GHz之間的帶寬內(nèi)操作，并且在壓縮(ldB壓縮點(diǎn))時(shí)產(chǎn)生上至36dBm(4W)的功率電平，而且提供23dB的增益。這些匪IC芯片的尺度約為2.8mmX2.2mmX0.lmm。如果一個(gè)器件用來(lái)饋送四個(gè)貼片并且保持饋線長(zhǎng)度很短，則可以從各貼片輻射上至lW的功率電平。近來(lái)，工作直至45GHz的放大器(例23如TriQuint的TGA4046-EPU)已經(jīng)變得可用；這些零件可以提供上至2W的功率。由于近來(lái)發(fā)展以及對(duì)毫米波技術(shù)和太赫茲系統(tǒng)的關(guān)注，關(guān)聯(lián)穿透深度很小的在高微波和毫米波頻率下的能量正在變得更易于可用，因而將會(huì)可以使用這些器件在組織內(nèi)產(chǎn)生高的局部能量密度。圖13示意地圖示了可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的用于4W發(fā)生器的放大器陣容。該陣容包括適當(dāng)?shù)念l率源51，該頻率源51可以是使用單個(gè)或者多個(gè)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器參考的閉環(huán)鎖相電介質(zhì)共振器振蕩器(DRO)或者是溫度補(bǔ)償開(kāi)環(huán)DRO?？梢允褂闷渌l率源，比如耿氏二極管振蕩器或者壓控振蕩器(VCO);振蕩器的選擇依賴于所用頻率。頻率源的輸出52表示饋送到ldB壓縮點(diǎn)為25dBm的前置放大器47(這里為T(mén)riQuint的TGA4902-EPU-SM器件)中的穩(wěn)定頻率信號(hào)。一般而言，單片微波集成電路(匪IC)適合于用作前置放大器。對(duì)于上至約20GHz的頻率，優(yōu)選基于砷化鎵(GaAs)的匪IC。對(duì)于超出這一頻率和上至100GHz的頻率，可以使用基于高電子遷移率晶體管(HEMT)的匪IC或者變形HMET。例如，用于31GHz和45GHz操作的適當(dāng)匪IC分別為T(mén)riQuint的TGA4902-EPU-SM和TGA4042-EPU零件。前置放大器的輸出饋送到功率放大器48(這里為T(mén)riQuint的TGA4505-EPU匪IC器件)中。對(duì)于上至約20GHz的頻率，砷化鎵(GaAs)或者氮化鎵(GaN)晶體管或者匪IC器件適合于用作功率放大器。對(duì)于超出這一頻率和上至100GHz的頻率，可以優(yōu)選使用基于高電子遷移率晶體管(HEMT)的器件。用于31GHz和45GHz操作的適當(dāng)匪IC的例子分別為T(mén)riQuint的TGA4505-EPU和TGA4046-EPU零件。通常，來(lái)自頻率源的功率電平在-lOdBm到+15dBm的范圍內(nèi)，并且取決于使用的源振蕩器的類型，其本身由希望的工作頻率支配。例如，典型DRO振蕩器可以產(chǎn)生范圍為-5dBm到+5dBm的功率。如果由頻率源51提供的功率電平輸出為_(kāi)5dBm而前置放大器47的增益約為18dB，則向功率放大器48輸入的功率電平為13dBm。功率放大器48的增益約為23dB，因而在輸出56處的功率電平為36dBm(4W)。阻抗匹配的聯(lián)合饋送結(jié)構(gòu)57(見(jiàn)上文對(duì)圖10的描述)將輸出56拆分成用于激勵(lì)四個(gè)輻射貼片18的單獨(dú)微波功率源。圖13示出了其中對(duì)聯(lián)合分布網(wǎng)絡(luò)57進(jìn)行饋送的單個(gè)功率放大器48和單個(gè)前置放大器47在單個(gè)源振蕩器51之后的布置。使用聯(lián)合饋送網(wǎng)絡(luò)的其它分布布置也是可以的。圖14示出了功率分路器62在單個(gè)源振蕩器51和單個(gè)前置放大器47之后的布置，該功率分路器62向多個(gè)功率放大器48提供輸入，多個(gè)功率放大器48中的每一個(gè)對(duì)單個(gè)輻射貼片18進(jìn)行饋送。圖15示出了其中為各輻射貼片提供分開(kāi)的源振蕩器51和功率放大器48的布置。在圖15中，向各貼片輸入的功率被布置成使得各貼片上的相同(即平行)邊緣64輻射。然而為了進(jìn)一步改進(jìn)輻射場(chǎng)的均勻性，希望布置輸入饋送使得相鄰貼片上的輻射邊緣64相互正交。圖16示出了用于對(duì)各輻射貼片18進(jìn)行饋送的分開(kāi)的源振蕩器51和功率放大器48，其中在相鄰貼片的交替邊緣上提供饋送以使正交邊緣64輻射，并且由此保證可以導(dǎo)致均勻組織影響的更均勻場(chǎng)分布。換而言之，以這樣的方式設(shè)置貼片陣列在產(chǎn)生彌散場(chǎng)時(shí)起主導(dǎo)作用的貼片的兩個(gè)邊緣在相鄰貼片之間交替。因此在圖16中，正交地饋送相鄰貼片，并且設(shè)計(jì)各饋線使得輸出場(chǎng)同相，以在皮膚表面之上產(chǎn)生均勻場(chǎng)。如上文說(shuō)明的那樣，例如使用電磁場(chǎng)建模來(lái)優(yōu)化器件，以保證天線結(jié)構(gòu)與生物組織的特征進(jìn)行阻抗匹配，并且保證皮膚組織內(nèi)的場(chǎng)是均勻的。也可以使用微波仿真工具如AnsoftHFSS、FlomericsMicrostripes或者CSTMicrowaveStudio⑧對(duì)饋送結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。電磁場(chǎng)建模有助于確定饋線相對(duì)于貼片的位置。例如，饋線的位置確定了饋送阻抗或者輻射貼片所見(jiàn)的阻抗。在共軸饋送貼片的實(shí)例中，其中接線或者管腳連接到貼片的背面，并且該接線或者管腳被插入穿過(guò)襯底或者介電層，管腳相對(duì)于貼片區(qū)域的位置確定了饋送阻抗。重要的是保證饋線與天線匹配以便使反射功率的電平最小。饋送到貼片上的位置也確定了進(jìn)行輻射的貼片的兩個(gè)邊緣。因此在其中希望相鄰貼片輻射正交場(chǎng)的實(shí)例中，饋線相對(duì)于貼片區(qū)域的位置確定了這一圖案。圖17示出了圖16所示的布置的實(shí)際實(shí)施例。十六個(gè)傳導(dǎo)貼片18安裝在襯底層16上呈4X4陣列。從能量源饋送連接器12遞送微波能量，微波能量經(jīng)由包括多個(gè)傳輸線70、72、74、76、78的聯(lián)合饋送結(jié)構(gòu)從該連接器遞送到各貼片。來(lái)自饋送連接器12的初級(jí)饋線70拆分成兩個(gè)二級(jí)饋線72，各二級(jí)饋線72拆分成兩個(gè)三極饋線74，各三極饋線74拆分成兩個(gè)四級(jí)饋線76，各四級(jí)饋線76拆分成各自連接到輻射貼片18的兩個(gè)五級(jí)饋線78(共計(jì)十六個(gè))。傳輸線被布置成使得在相互正交的邊緣64處饋送相鄰貼片(即這些貼片的相應(yīng)五級(jí)饋線連接到這些邊緣)。如上所述也阻抗匹配饋送結(jié)構(gòu)。如上文提到的那樣，位于輻射貼片與皮膚表面之間的襯頂層如電介質(zhì)蓋可以用來(lái)通過(guò)分散場(chǎng)來(lái)提高組織影響的均勻性，并且在例如金屬輻射貼片陣列與人體組織之間提供可丟棄元件。這一層也可以在輻射貼片陣列與皮膚表面之間提供某一程度的熱隔離。出于成本原因而希望所述蓋為可丟棄物品，而不是讓完整貼片天線陣列作為可丟棄物品。襯頂因此可從裝置其余部分拆卸，以使它能夠由未經(jīng)訓(xùn)練的醫(yī)療人員易于安裝。例如，它可以扣合安裝就位。希望具有緊密安裝以防止氣隙造成阻抗失配狀況。閉鎖機(jī)構(gòu)如在裝置邊緣周圍的夾具可以用來(lái)在使用期間將襯頂安裝就位。上述方式的一種替代方式是使用生物兼容材料如帕利靈C或者Teflon⑧向貼片天線陣列施加器提供保形涂層。在這個(gè)實(shí)例中，全部裝置將會(huì)形成可丟棄物品。應(yīng)當(dāng)注意電介質(zhì)蓋將影響貼片天線陣列施加器的性能，以至于必須在設(shè)計(jì)貼片天線陣列時(shí)考慮它。一般而言，電介質(zhì)蓋將造成共振頻率降低。因此，貼片應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)成在比選擇的工作頻率略高的頻率下共振。當(dāng)貼片陣列由所述電介質(zhì)蓋覆蓋時(shí)，將會(huì)改變的性質(zhì)包括襯底材料的有效介電常數(shù)、損耗、Q因子和定向增益。假如貼片陣列將在非正常環(huán)境中操作，不應(yīng)當(dāng)以與當(dāng)貼片陣列在常規(guī)環(huán)境中操作(即作為RADAR系統(tǒng)的部分或者在視線通信鏈路中)時(shí)考慮Q因子和定向增益的方式相同的方式考慮Q因子和定向增益。蓋所致的有效介電常數(shù)改變將呈現(xiàn)最大改變，而改變量由襯底材料的厚度和相對(duì)電容率支配。蓋層的存在還產(chǎn)生由天線陣列產(chǎn)生的輻射圖案的改變。還值得注意的是，襯頂層將會(huì)幫助保證均勻場(chǎng)分布或者均勻組織影響。介電常數(shù)和損耗因子(1/Q或者tanS)的正確選擇可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的場(chǎng)均勻性。可以優(yōu)選由介電性質(zhì)不同的多種材料形成襯頂層，以使由單獨(dú)輻射天線產(chǎn)生的波能夠被減緩不同數(shù)量。材料可以在表面區(qū)域之上變化，并且各種材料的厚度(深度)可以變化。這一特征可以增強(qiáng)在施加器(天線)陣列表面之上產(chǎn)生的場(chǎng)均勻性。如上文提到的那樣，本發(fā)明的皮膚治療裝置從能量源接收它的功率。能量源包括源振蕩器，例如壓控振蕩器(VC0)或者電介質(zhì)共振器振蕩器(DR0)。對(duì)于15GHz以上的頻率，優(yōu)選DR0;VCO—般使用通常限于上至15GHz頻率的LC調(diào)諧電路。可以使用的其它器件包括耿氏二極管振蕩器和表面聲波(SAW)振蕩器。可以優(yōu)選使用閉環(huán)鎖相DRO或者溫度補(bǔ)償開(kāi)環(huán)DRO以便維持穩(wěn)定的單個(gè)工作頻率。也可以優(yōu)選利用在不同頻率下操作的源振蕩器(即可以使用多個(gè)源振蕩器，其中各單獨(dú)振蕩器輸出用以饋送一組輻射貼片的不同頻率)，來(lái)驅(qū)動(dòng)單獨(dú)輻射貼片或者成組輻射貼片?？梢詢?yōu)選使用頻率合成器來(lái)產(chǎn)生多個(gè)固定(穩(wěn)定)頻率。上述一個(gè)實(shí)施例是基于14.5GHz的工作頻率，其中半導(dǎo)體功率器件易于得到。尺寸(裝置可以治療的表面積)可以在少于0.5cm2與大于10cm2之間變化。圖18示出了治療表面積約為8cmX9cm的貼片天線陣列的比例圖，其中各貼片的尺寸和間隔被計(jì)算成適合于在14.5GHz下將電磁場(chǎng)輻射到潮濕皮膚中。其它實(shí)施例可以被設(shè)計(jì)成在更高頻率(例如24GHz、31GHz、45GHz、60GHz、77GHz、94GHz或者更高)下操作，這些更高頻率提供了能夠形成更密集陣列和實(shí)現(xiàn)更小輻射穿透深度的優(yōu)點(diǎn)。在更高頻率(例如45GHz或者更高)下，能量源(例如功率放大器)可以直接連接到輻射元件(輻射貼片)以進(jìn)一步減少或者最小化饋線損耗。在更高頻率下可實(shí)現(xiàn)更低穿透深度。圖19示出了治療表面積約為6.5cmX6.5cm的貼片天線陣列的比例圖，其中各貼片的尺寸和間隔被計(jì)算成適合于在31GHz下將電磁場(chǎng)輻射到潮濕皮膚中。各貼片一般與它的相鄰貼片分離約入，/2的距離，其中入^為負(fù)載波長(zhǎng)。間隔距離因此隨著頻率增加而減少。在實(shí)踐中，使用計(jì)算機(jī)仿真工具來(lái)精確地計(jì)算間隙尺寸，以優(yōu)化輻射場(chǎng)和組織影響的均勻性。圖20圖示了第五層112的功率分路器網(wǎng)絡(luò)的另一視圖。圖20中的網(wǎng)絡(luò)具有位于功率分路器之間所選位置的緩沖放大器164、166，以保證信號(hào)幅度保持于適當(dāng)電平(盡管有饋線損耗等)，以便驅(qū)動(dòng)第六層113中的放大器150。下文說(shuō)明用于圖20中的饋送結(jié)構(gòu)的功率預(yù)算。在向功率分路器148的網(wǎng)絡(luò)輸入之前，功率放大器146(增益為9dB而ldB壓縮功率額定值為28dBm將來(lái)自前置放大器144的功率從16dBm增加至25dBm。然后使用3dB分路器SP工和估計(jì)插入損耗為7dB的饋線將這一電平拆分成兩個(gè)相等部分，這在向增益為16dB的各第一緩沖放大器164的輸入處給予15dBm的輸入功率。第一緩沖放大器164因此產(chǎn)生31dBm的輸出功率。來(lái)自TriQuint的TGA4046-EPU部件可以用作第一緩沖放大器。來(lái)自第一緩沖放大器164的輸出使用3dB分路器SP2和SP3來(lái)拆分，并且在考慮饋線損耗時(shí)提供功率電平為21dBm的四個(gè)平衡輸出。使用3dB分路器SP4-SP7來(lái)進(jìn)一步拆分這些輸出功率，以給予lldBm的八個(gè)平衡輸出。然后用增益為16dB的第二緩沖放大器166(例如來(lái)自TriQuintSemiconductor的TGA4046-EPU器件)放大這些輸出功率。來(lái)自各緩沖放大器166的輸出功率因此為27dBm，并且這些輸出中的各輸出用來(lái)饋送八個(gè)功率分路器SP8_SP15中的相應(yīng)功率分路器。在考慮饋線損耗時(shí)，來(lái)自八個(gè)分路器SPs-SP^中各分路器的兩個(gè)拆分部分中各拆分部分的輸出功率為17dBm。這些輸出饋送到第七層113中的十六個(gè)功率放大器150(AmPl-Amp16)的輸入端口中。它們的輸出直接連接到輻射貼片(未示出)。這里所用器件是增益為16dB而壓縮功率為33dBm的TriQuint的TGA4046-EPU部件。因而，該布置因此能夠?qū)?3dBm(2W)驅(qū)動(dòng)到十六個(gè)輻射貼片中的各輻射貼片中，以產(chǎn)生某一范圍的所需組織影響。如果需要，可以在成組的兩個(gè)功率分路器SP2、SP3與四個(gè)功率分路器SP4_SP7之間包括附加緩沖放大器。緩沖放大器然后可以具有更低增益。下文討論可以在工作于頻率范圍的更高一端如45GHz、60GHz或者更高頻率時(shí)使用的施加器或者天線陣列的又一實(shí)施。在這些頻率下可以優(yōu)選由共面波導(dǎo)饋送的懸置貼片天線陣列結(jié)構(gòu)。這些替代結(jié)構(gòu)可以包括共面波導(dǎo)饋線、適當(dāng)饋送桿和方形或者矩形輻射貼片。共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有接地平面和在相同表面上的信號(hào)線，因此當(dāng)用饋送桿支撐輻射貼片時(shí)，可以使用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的接地平面作為用于輻射貼片的接地平面，亦即在輻射貼片下側(cè)與接地平面之間的空氣形成介電襯底。共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以安裝在介電常數(shù)高的介電材料或者襯底上，并且輻射貼片天線擱置于空氣層上。由于在空氣中用金屬桿(或者金屬化塑料支撐件)支撐輻射貼片，所以無(wú)電介質(zhì)損耗，因此輻射貼片天線的性能可以優(yōu)于其中介電材料夾入于輻射貼片天線與地平面之間的常規(guī)基于微帶線的天線結(jié)構(gòu)的性能。下述結(jié)構(gòu)類似于先前討論的共軸饋送布置，其中接線或者管腳連接到輻射貼片，并且所述管腳被饋送穿過(guò)介電襯底材料，以實(shí)現(xiàn)例如使用一種其中微波連接器直接連接到輻射貼片的直接連接方法來(lái)進(jìn)行電連接。用于提議的共面波導(dǎo)天線結(jié)構(gòu)的饋送桿同時(shí)充當(dāng)用于輻射貼片天線的信號(hào)線和機(jī)械支撐?？梢酝ㄟ^(guò)仔細(xì)地選擇饋送桿的位置來(lái)選擇用于貼片天線的所需輸入阻抗。優(yōu)選地選擇這一阻抗使得饋線可以與輻射貼片天線直接匹配而無(wú)需使用四分之一波阻抗變換器。圖21(a)示出了共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)400，其中經(jīng)由饋送桿404饋送單個(gè)輻射貼片天線402。共面波導(dǎo)由與一對(duì)接地平面408分離的信號(hào)導(dǎo)體406形成，這些接地平面和信號(hào)導(dǎo)體都在介電材料410的相同一側(cè)上，并且附著到該介電材料的第一表面。在這一布置中，與其中信號(hào)導(dǎo)體連接到電介質(zhì)的第一表面而地平面連接到所述電介質(zhì)的第二表面的微帶線結(jié)構(gòu)相比，少得多的場(chǎng)進(jìn)入電介質(zhì)410。電介質(zhì)厚度可以大到足以保證在電磁場(chǎng)到達(dá)外界之前，亦即在它們到達(dá)介電材料的第二表面并且傳播到空氣中之前，電磁場(chǎng)顯著減少。圖21(b)示出了圖21(a)中的結(jié)構(gòu)的變體401。在這一布置中，介電材料的第二表面由形成又一地平面的導(dǎo)體412完全覆蓋。這一結(jié)構(gòu)稱為地平面共面波導(dǎo)或者接地共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。使用這些共面波導(dǎo)饋送結(jié)構(gòu)較常規(guī)微帶饋送結(jié)構(gòu)而言的優(yōu)點(diǎn)在于，共面結(jié)構(gòu)可以由于如下事實(shí)而操作直至和超出lOOGHz頻率，該事實(shí)即為連接共面波導(dǎo)沒(méi)有如對(duì)于微帶結(jié)構(gòu)的情況那樣在地平面中招致寄生不連續(xù)；寄生元件的影響隨著工作頻率增加而變得更為普遍。圖21(a)和21(b)示出了使用單個(gè)饋送桿來(lái)電連接和物理連接到共面波導(dǎo)饋送結(jié)構(gòu)的輻射貼片天線。多個(gè)桿可以用來(lái)支撐輻射貼片。在桿連接于輻射貼片與地平面之間時(shí)，希望用于桿的材料為低損耗介電材料。代替地，可以使用四分之一波抽頭作為地平面與輻射貼片天線之間的桿，并且桿可以被定位成使得它們對(duì)微波信號(hào)為電透明。桿的長(zhǎng)度通常少于lmm，例如為0.3mm，因而使用微型加工技術(shù)來(lái)制作該結(jié)構(gòu)是實(shí)際的。圖22(a)示出了用于使用饋送桿504在共面波導(dǎo)饋送結(jié)構(gòu)上方懸置的單個(gè)輻射貼片天線502的布置500。該布置500使用常規(guī)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中地平面506僅存在于介電材料508的第一表面上。圖22(b)示出了八個(gè)輻射貼片天線502的陣列510，其中使用一端連接到輻射貼片27天線而另一端連接到共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的分開(kāi)的饋送桿504來(lái)饋送各輻射貼片天線。圖23示出了本發(fā)明這一方面的另一實(shí)施例，其中十六個(gè)輻射貼片天線602的陣列中的各天線使用饋送桿606連接到共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號(hào)線604。在圖23中，輻射貼片天線602分離成相鄰對(duì)，各對(duì)分別使用單個(gè)共面波導(dǎo)饋線來(lái)接合在一起。在這一實(shí)施例中，各輻射貼片天線602的輸入阻抗為100Q。因此，如果信號(hào)線604具有100Q的特征阻抗，則線的中心點(diǎn)608(能量在該點(diǎn)饋送到結(jié)構(gòu)中)為50Q，亦即并聯(lián)連接的兩個(gè)100Q阻抗的組合。這一布置可能是有利的，因?yàn)闆](méi)有必要使用四分之一波變換器將輻射貼片天線的輸入阻抗變換成源或者生成器的通常為50Q的輸出阻抗。各信號(hào)線604的中心點(diǎn)608連接到平面微帶線610的一端。微帶線610的特征阻抗為50Q。微帶線610的另一端分組成對(duì)，各對(duì)微帶線連接到功率分路器612的輸出端口。功率分路器612是輸入端口和輸出端口被設(shè)計(jì)成接受50Q微帶線的3dB功率分路器。可以使用接入式(drop-in)微帶線耦合器。使用3dB耦合器的優(yōu)點(diǎn)在于，在輸入端口入射的功率等分成兩個(gè)部分，以使各輻射貼片天線602能夠產(chǎn)生等量微波能量。各功率分路器612的輸入端口連接到初級(jí)微帶線614的一端。初級(jí)微帶線614的特征阻抗為50Q。初級(jí)微帶線614的另一端分組成對(duì)，各對(duì)連接到初級(jí)功率分路器616的輸出端口。初級(jí)功率分路器616是輸入端口和兩個(gè)輸出端口被設(shè)計(jì)成接受50Q微帶線的3dB功率分路器。各初級(jí)功率分路器616的輸入端口分別連接到功率放大器618的輸出。功率放大器618優(yōu)選地基于HEMT器件技術(shù)如變形HEMT技術(shù)(MHEMT)，并且可以是單個(gè)器件或者集成到一個(gè)單元中的單獨(dú)HEMT器件的陣列，以提供為了產(chǎn)生所需組織影響而要求的必需功率電平。各功率放大器618的輸入連接到頻率源振蕩器620的輸出。頻率源振蕩器620可以是耿氏二極管振蕩器或者電介質(zhì)共振器振蕩器，盡管可以使用能夠在選擇頻率下產(chǎn)生信號(hào)的其它器件。由于在結(jié)構(gòu)中無(wú)阻抗變換器，所以可以設(shè)計(jì)線中的階躍改變的數(shù)目最少的貼片天線陣列，這些階躍改變引起不連續(xù)，這些不連續(xù)可能在發(fā)生變換的接頭或者階躍處產(chǎn)生有害輻射。相鄰輻射貼片天線被分離等于0.8A的距離，其中A為選擇頻率。在附加支撐桿用來(lái)支撐天線時(shí)，可以優(yōu)選將附加桿放置于輻射貼片的E場(chǎng)中心并且連接到地平面。理想地，附加桿并不影響輻射天線的性能。優(yōu)選讓輻射貼片的邊長(zhǎng)為在工作頻率下的波長(zhǎng)的一半。在輻射貼片之下的電場(chǎng)在第一輻射邊最大，在中間為零，而在第二輻射邊再次最大。由于電場(chǎng)在輻射貼片的中間為零，所以支撐桿或者電短接壁可以在這些位置豎立而不擾動(dòng)輻射片之下的場(chǎng)分布。由于接地平面在共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中位于信號(hào)線附近，所以更易于引導(dǎo)電場(chǎng)。對(duì)于微帶傳輸線，線阻抗嚴(yán)重依賴于襯底性質(zhì)，并且可能難以在高微波頻率下尤其是在毫米波范圍內(nèi)限定的微波頻率下在一些微波介電材料上實(shí)施穩(wěn)定線。然而對(duì)于共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)信號(hào)線的寬度以及信號(hào)線與地平面之間的間隙。也可以在更低微波頻率下使用上述技術(shù)，盡管弊端在于相鄰貼片之間的間隙將增加，并且產(chǎn)生的整個(gè)場(chǎng)圖案可能不那么均勻，因此組織影響也可能均勻性較低。用來(lái)將輻射貼片天線連接到饋線的饋送桿(或者支撐件)優(yōu)選為柔性，以使天線陣列能夠與在治療的組織亦即皮膚的表面相符。為了實(shí)施這一特征，可以希望利用柔性塑料材料，這些材料可以涂覆或者浸漬有金屬材料，以在共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)內(nèi)的輻射天線與饋線之間形成傳導(dǎo)接觸。優(yōu)選所述傳導(dǎo)涂層或者層的厚度等于在工作頻率下的至少五個(gè)皮膚深度，以使多數(shù)微波能量能夠從饋線傳送到輻射貼片天線。在用于實(shí)施本發(fā)明的關(guān)注頻率下，在使用常見(jiàn)導(dǎo)體類型如銅(Cu)或者銀(Ag)時(shí)厚度約為lym;這意味著將會(huì)無(wú)損于用來(lái)形成柔性饋送桿的非傳導(dǎo)材料的柔性。用以產(chǎn)生與皮膚表面相符的結(jié)構(gòu)的能力可以提供本發(fā)明的附加特征。應(yīng)當(dāng)注意，也可以優(yōu)選懸置使用聯(lián)合饋送網(wǎng)絡(luò)(比如在本說(shuō)明書(shū)中先前描述的聯(lián)合饋送網(wǎng)絡(luò)或者平面饋送網(wǎng)絡(luò)的另一實(shí)施例)來(lái)饋送的輻射貼片并且利用如下能力，該能力用以產(chǎn)生可以與治療的個(gè)人的特定身體部位的皮膚表面相符或者相適應(yīng)的輻射天線元件陣列。在使用平面結(jié)構(gòu)的布置中，可以不使用下述想法使用于輻射貼片的地平面處在與信號(hào)線相同的介電材料表面上，從而需要考慮共軸饋送布置，其中第一管腳用來(lái)連接信號(hào)線，而第二管腳(或者多個(gè)附加管腳)用來(lái)將輻射微帶貼片的地平面連接到基于微帶的饋線結(jié)構(gòu)。懸置天線陣列的想法可以克服由與生物治療組織(在這一情況下為皮膚表面)進(jìn)行直接接觸的常規(guī)平面饋線結(jié)構(gòu)造成的與加熱饋線結(jié)構(gòu)并且減少在輻射貼片處得到的能量關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。各懸置輻射貼片可以涂覆有生物兼容材料，或者可以具有附著到它的輻射材料塊，以保證皮膚表面沒(méi)有暴露于由輻射貼片天線產(chǎn)生的傳導(dǎo)熱量，并且輔助產(chǎn)生均勻組織影響。29權(quán)利要求一種利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的裝置，所述裝置具有治療表面，用于在待治療的皮膚區(qū)域之上進(jìn)行定位；多個(gè)輻射元件，其在所述治療表面上；以及饋送結(jié)構(gòu)，其布置成將微波能量遞送到所述輻射元件；其中，所述輻射元件被配置成向外發(fā)射遞送的所述微波能量作為在所述治療表面處的電磁場(chǎng)，使得在治療期間，發(fā)射的所述電磁場(chǎng)具有布置成穿透待治療的所述皮膚區(qū)域至預(yù)定深度的均勻場(chǎng)分布。2.—種利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的裝置，所述裝置具有治療表面，用于在待治療的皮膚區(qū)域之上進(jìn)行定位；多個(gè)輻射元件，其在所述治療表面上；以及饋送結(jié)構(gòu)，其布置成將微波能量遞送到所述輻射元件；其中，所述饋送結(jié)構(gòu)包括多個(gè)功率源，各功率源與所述輻射元件中的一個(gè)或者多個(gè)輻射元件關(guān)聯(lián)，由此所述輻射元件被配置成向外發(fā)射遞送的所述微波能量作為在所述治療表面處的電磁場(chǎng)，使得在治療期間，發(fā)射的所述電磁場(chǎng)具有布置成穿透待治療的所述皮膚區(qū)域至預(yù)定深度的均勻場(chǎng)分布。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中各功率源是獨(dú)立可控的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中各功率源包括功率放大器和布置成檢測(cè)由所述放大器遞送的功率的監(jiān)視單元，并且其中供應(yīng)到所述功率放大器的功率基于由所述監(jiān)視單元檢測(cè)到的遞送功率來(lái)控制。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述監(jiān)視單元被布置成檢測(cè)反射回到所述功率放大器的功率，并且其中供應(yīng)到所述功率放大器的功率進(jìn)一步基于由所述監(jiān)視單元檢測(cè)到的反射功率來(lái)控制。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中，各功率源包括動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元，所述動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元被布置成通過(guò)將各輻射元件的阻抗與待治療的所述皮膚組織的阻抗匹配，基于由所述監(jiān)視單元檢測(cè)到的信息，來(lái)控制供應(yīng)到所述功率放大器的功率。7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述多個(gè)輻射元件處在介電襯底層的向外表面上，接地傳導(dǎo)層形成在所述介電襯底層的與所述向外表面相反的表面上，并且所述饋送結(jié)構(gòu)被布置成將交變電流遞送到所述多個(gè)輻射元件，所述接地傳導(dǎo)層被布置成為所述交變電流提供返回路徑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，各輻射元件包括傳導(dǎo)貼片，該傳導(dǎo)貼片安裝在所述介電襯底層的所述向外表面上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，各傳導(dǎo)貼片為矩形，并且配置成在其基本(TM1Q)模式下發(fā)射所述電磁場(chǎng)。10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述饋送結(jié)構(gòu)包括單個(gè)穩(wěn)定微波頻率能量源和用于將能量從所述單個(gè)源運(yùn)送到所述多個(gè)輻射元件的傳輸線網(wǎng)絡(luò)，所述傳輸線網(wǎng)絡(luò)包括布置成將來(lái)自所述單個(gè)源的輸出劃分成多個(gè)輸入的多個(gè)功率分路器，各輸入用于相應(yīng)輻射元件。11.根據(jù)權(quán)利要求io所述的裝置，其中，所述傳輸線夾在所述接地傳導(dǎo)層與所述輻射元件之間的所述介電襯底層中。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其中，共軸連接將各輻射元件和所述接地傳導(dǎo)層連接到傳輸線。13.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述饋送結(jié)構(gòu)包括共面波導(dǎo)，并且所述多個(gè)輻射元件中的各輻射元件通過(guò)傳導(dǎo)饋送桿從所述共面波導(dǎo)懸置。14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述饋送結(jié)構(gòu)被布置成使由相鄰輻射元件發(fā)射的電磁場(chǎng)相互正交。15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述治療表面、輻射元件和饋送結(jié)構(gòu)形成在可與待治療的所述皮膚區(qū)域相符的柔性片上。16.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，包括用于在所述治療表面與待治療的所述皮膚區(qū)域之間進(jìn)行定位的蓋部分，所述蓋部分為用于將來(lái)自所述輻射元件的所述電磁場(chǎng)分散到所述組織中的低損耗材料。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述蓋部分是可丟棄和/或生物兼容的。18.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述治療表面具有0.5cm2到10cm2的面積。19.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述預(yù)定穿透深度為0.05mm到5mm。20.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，由所述輻射元件發(fā)射的所述微波電磁場(chǎng)被布置成將待治療的所述皮膚區(qū)域基本上瞬間加熱至45t:或者更高的溫度。21.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述微波能量具有大于lOGHz的頻率。22.—種利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的設(shè)備，所述設(shè)備包括微波輻射源，其具有穩(wěn)定的輸出頻率；根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其連接到所述微波輻射源；以及控制器，其布置成控制經(jīng)由所述微波輻射遞送到待治療的所述組織的能量數(shù)量。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，包括冷卻裝置，所述冷卻裝置被布置成在施加所述微波能量期間冷卻治療表面，使得所述微波能量在影響所述治療表面以下的組織時(shí)，使所述表面處的組織保特不變。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述冷卻裝置是珀耳帖冷卻器或冷卻劑或冷凍劑噴霧。25.—種利用微波輻射來(lái)治療皮膚組織的方法，所述方法包括用上面具有多個(gè)輻射元件的治療表面覆蓋待治療的皮膚區(qū)域；將具有穩(wěn)定輸出頻率的微波輻射源連接到所述輻射元件，由此所述輻射元件發(fā)射穿透待治療的所述皮膚區(qū)域至預(yù)定深度的微波電磁場(chǎng)；以及控制由所述微波輻射向待治療的所述皮膚區(qū)域遞送的能量數(shù)量。全文摘要公開(kāi)了一種利用微波輻射(例如頻率為1GHz到300GHz)來(lái)治療皮膚組織的設(shè)備(10)，其中，輻射元件(18)如貼片天線的陣列布置于柔性治療表面(16)上，該柔性治療表面(16)用于在待治療的皮膚組織區(qū)域(24)之上進(jìn)行定位并且與該皮膚組織區(qū)域(24)相符。輻射元件(18)從饋送結(jié)構(gòu)接收微波能量，并且被配置成向外發(fā)射電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)允許皮膚區(qū)域有基本上均勻的穿透深度。各輻射元件(18)可以具有獨(dú)立可控電源以允許在治療表面內(nèi)對(duì)場(chǎng)進(jìn)行相對(duì)調(diào)節(jié)。各輻射元件可以具有監(jiān)視單元以允許基于檢測(cè)的反射功率來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。各獨(dú)立可控電源可以包括動(dòng)態(tài)阻抗匹配單元。文檔編號(hào)A61N5/04GK101778650SQ200780051035公開(kāi)日2010年7月14日申請(qǐng)日期2007年12月6日優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日發(fā)明者克里斯托弗·保羅·漢科克申請(qǐng)人:班戈大學(xué)