[发明专利]用射频处理导管中流体的方法和装置

说明书

本发明涉及通过应用射频电磁信号处理导管中含有的流体的方法和装置。

在专利EP 0720588B中公开了一种能进行这样的将信号应用于导管中流体的方法。该专利公开了一种装置，其中在导管(诸如管子)的外表面上设置由导磁材料(诸如合适的铁氧体)制成的被称为芯的元件(类似于变压器的芯)，从而芯围绕导管周向延伸。在周向延伸的芯元件的一个位置处，电导体的初级线圈或绕组设置有穿过该初级线圈延伸的芯元件。初级线圈由射频信号电激励。其中具有流体的导管充当变压器的次级(线圈)，并且在流体中形成具有大致与导管的轴线呈同轴关系的大致圆形的磁通量线的电磁场。该电磁场沿轴线的方向传播，以处理位于初级线圈和芯元件上游和下游的流体。

如EP 0720588B中所公开的，芯可以由多个单独的铁氧体材料制成的或者携带铁氧体材料的部件构成，这些部件被固定在一起以提供完全包围导管并穿过初级线圈的导磁组件。

当如上所述的装置应用于大直径且相应的大周长的导管(诸如管子)时会出现一个问题，即，铁氧体芯内的磁场会随着绕导管的距初级线圈的距离的增加而衰减，并且围绕管子的整个圆周并没有建立恰当水平的磁场。

磁场远离初级线圈的衰减一般为指数形式，因此当管子尺寸增大时，磁场的衰减迅速变大使得不足以形成恰当的磁场以便处理管子及管子中含有的流体。

在芯元件由多个被相互固定以绕管延伸的导磁材料制成的物理上分离的部件限定时，该问题更为尖锐。即使例如通过将芯元件相互固定使得单独的元件的面对表面夹紧在一起且总体上芯元件的横截面面积没有明显减小而获得了元件之间的显然良好接触，仍存在芯元件的磁导率的局部减小，从而在具有多个单独的部件的芯元件内，在芯元件的远离初级芯元件的位置的区域内可能会存在大大减小的磁通量。

这个问题可通过增大磁芯的横截面面积以增大有效磁导率并且为磁场提供低阻力路径而有所改善。然而，增大芯的横截面面积会影响磁场如何快速衰减，但是磁场将总是远离初级线圈按指数规律衰减，即，指数式衰减将快速淹没(overwhelm)所增加的面积的(非指数的)益处。这意味着这个方法具有两个主要问题：第一，超出规定尺寸的管子基本上是不能处理的；第二，即使对于可处理的管子，确保绕大管子的足够的通量所需的铁氧体的体积和质量将会迅速变得太大以致完全不能实行(对于两米直径的管子必要的重量可以达到数吨)。

为了解决大管子的问题并且为了在整个芯上存在足够水平的磁场，本发明提出：围绕芯在扩大的区域(例如在多于单个点)处应用电场，而不是简单地围绕芯的圆周在一个点或小区域处应用随后远离初级线圈衰减的电场。

由此本发明提出：至少一个初级线圈具有环绕绕导管的芯元件的广度(extent)和/或相对于芯元件的相应的设置，以建立贯穿整个芯元件的有效磁场。

可以存在两个或更多个初级线圈，芯元件延伸穿过这些初级线圈，这些初级线圈在导管的圆周上彼此分隔开并由彼此同步的射频电信号激励。

因此，为了具有在整个芯上存在的足够水平的磁场，围绕芯在多于单个点处应用电场，而不是简单地围绕芯的圆周在一个点处应用随后远离初级线圈衰减的电场。

另选地，或者另外，该初级线圈或者至少一个初级线圈可绕芯元件在导管的圆周上的长度的较大部分延伸，从而芯元件的远离该初级线圈或者每个初级线圈的部分相对减小。这样，较少数具有较大广度的初级线圈保持芯元件中的磁场与较多数具有较小广度的初级线圈一样有效。可能地，甚至，单个初级线圈可绕芯元件的在导管的圆周上的整个或基本上整个长度延伸。

根据本发明提出的初级线圈的数量可根据芯元件整个地在导管的圆周上的长度来选择。优选地这些初级线圈围绕芯元件的周向长度大致等距地彼此分隔开。

设想，根据本发明的装置在与直径为1-2米的呈管子形式的导管一起使用时可设置有三个、四个或者可能更多个围绕芯元件周向分隔开的初级线圈。较小的管可能仅需两个初级线圈，这两个初级线圈例如相对于管子彼此径向对置。较大广度的两个线圈可代替较小广度的三个线圈使用。

激励初级线圈的射频信号可具有在50千赫至500千赫范围内的频率，例如，具有连续射频信号之间的任意长度的等待状态(没有信号)。每个射频信号都可以是正弦曲线或者其他可能波形的“振铃”信号，并且具有在等待周期之后在供应另一个信号之前从最大值减弱到零的可变幅度。