JP2000500039A - 組織検査の装置および方法 - Google Patents

組織検査の装置および方法

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デビット イー. コーツ
マイケル ジェイ. イオリオ
ジョナサン ディー. スキーフ
カール ジェイ. ウィスノスキー
スティーブン ビー. ウールフソン
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Abstract

(57)【要約】 一個または複数のトランスデューサ素子(52、54)を含む装置(34)を用いた組織の検査について開示する。それぞれの該トランスデューサ素子(52、54)は、該素子(52、54)へ組織(32)に対向する圧力がかけられかつ該素子(52、54)がその組織(32)の上を移動する場合、下方にある組織構造(32)の変化している性質にしたがって該素子(52、54)にかかる力に応答した信号を発生する。該組織検査装置(52、54)は、下方にある組織構造(32)の組成の指標として、信号の変化を検出するための回路もさらに含む。

Description

【発明の詳細な説明】 組織検査装置 本発明は組織検査に関する。 柔軟な組織(例えば乳房)において硬い組織(例えばしこり)が局在している 領域を検出するためには、通常、検出装置(例えば、ヒトの指)が、そのしこり を取り巻く皮膚及び組織を介してしこりと連結される。低いレベルの圧力では柔 軟組織は非常に弾力性があって、その組織にあるわずかな変形のひずみを吸収し てしまう。しかしながら圧力のレベルを増加させると柔軟組織は、組織の表面と 組織内のしこりとの間により良い結合が得られるような硬さが増加する。 例えばこの大きなレベルの圧力を与えるために乳房の自己−検査は手で、即ち 指をまるく触診する動きで動かしつつ、3本の指で乳房をしっかりと圧迫するこ とにより行われる。典型的には、手による乳房の自己検査を行う婦人は、直径1 cm以下のしこりを検出することはできない。乳房の自己−検査は、検査を行う 人の技術と訓練により効力が変わってくる本質的に主観的な検査である。 図1を参照すると、柔軟組織12内に硬い組織(例えばしこり)が局在してい る領域をより客観的に検出しようとするある種の既知の装置10は、この柔軟な 組織に接している少なくとも一対のトランスデューサ素子14、16に圧力をか ける。それぞれのトランスデューサ素子は、この素子にかけられた力に比例する 電気信号を発生する。トランスデューサ対が柔軟組織内にあるしこり20の境界 18を横切る位置にきた時に、そのしこりの上にあるトランスデューサ素子16 は、柔軟組織のみの上にあるトランスデューサ素子14よりも大きな力を検出し たことを示す電気信号を発生する。装置10は、しこり20の存在を検出するた めに二つの電気信号の間の差を計算する。一般的に使用者は、検査を行っている 組織がしこりをもっているのかどうかわからない。使用者は、しこりの境界を直 接的に横切ってトランスデューサ素子14、16が配設されるように、その装置 10を位置づけたり位置を変えたりする。 概要 本発明の一つの総体的な局面は、トランスデューサ素子へ組織に対向する圧力 がかけられかつそのトランスデューサ素子がその組織の上で動かされる場合に、 下方にある組織構造の変化している性質にしたがってそのトランスデューサ素子 にかかる力に応答する信号を発生するトランスデューサ素子、及び下方にある組 織構造の組成の指標として信号の変化を検出するための回路を設けた装置を用い て組織を検査することを特徴とする。 実行には以下の特徴の一つまたはそれ以上が含まれる。 プロセッサは、トランスデューサ素子が下方にある組織構造(例えば、胸部組 織)内の硬い組織(例えばしこり)が局在する領域の上を移動したかどうかを決 定する。これは、信号で検出された変化をしきい値−−一定であっても可変であ ってもまた選択した信号パターンであってもよい−−と比較することによって行 われる。その検出された変化がしきい値を越えた場合、使用者には硬い組織の局 在する領域が検出されたことが通報される。例えば発光ダイオードが明るくなっ たり、および/または音声発振器が作動されたりする。 圧力検知回路は、トランスデューサ素子にかかる力が最小のしきい値および/ または最大のしきい値を越えるかどうかを検出する(最小のしきい値及び最大の しきい値の一方または両方が可変であってもよい)。使用者には、トランスデュ ーサ素子にかかる力が最小のしきい値よりも小さかったりおよび/または最大の しきい値よりも大きかったりする場合に通報される(例えば、光または音による 警報が用いられる)。 検出された信号の変化は、トランスデューサ素子から発せられた信号の変化速 度であってもよい。トランスデューサ素子は例えば、炭素のマイクロホンである 。検出回路及びプロセッサは、アナログ回路、マイクロプロセッサ、またはその 両方を備えていてもよい。 一つの態様において、一個のトランスデューサ素子が用いられる。この場合に は、トランスデューサ−発生信号の変化速度が、トランスデューサ−発生信号の 二次導関数を取り行う二次微分回路(a dual differentiator)によって決定さ れる。積分器を、二次微分回路によって得られる二次導関数を積分するために用 いてもよいし用いなくてもよい。 本発明のもう一つの総体的な局面において、この組織検査装置は多数のトラン スデューサ素子を備えており、その多数のトランスデューサ素子から発せられた 信号の変化が下方にある組織構造の組成の指標として検出される。 実行には以下の特徴の一つまたはそれ以上が含まれる。 トランスデューサ素子から発せられた信号間の差が決定され(例えば、一つの 信号がもう一つの信号から引算される)、またその差の変化が下方にある組織構 造の組成の指標として検出される。検出された変化は一定のしきい値または可変 のしきい値と比較される。または、変化は、少なくとも一つのトランスデューサ 素子が下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を移動したかどうか を決定するために、予め決められたパターンと比較してもよい。検出された変化 はまた、その装置が移動した硬い組織の局在する領域のタイプを決定するために 、予め決められたパターンと比較することもできる。 トランスデューサ−発生信号間の差の変化速度は、トランスデューサ素子から 発せられた信号間の差の変化速度を検出するために、トランスデューサ素子から 発せられた信号間の差の導関数を取り行う微分器によって決定される。この検出 回路はまた、その導関数を積分するための積分器を備えていてもよい。 この組織検査装置は、トランスデューサ素子を組織の上で動かすのに好適な手 段内に収容されていてもよい。例えばこの組織検査装置は、組織の上で使用者が 手動でこのトランスデューサ素子を動かすことができるように、手持ち式ハウジ ング内に取り付けたりまたはグローブ、粘着性ストリップなどに取り付けたりで きる。この装置には、容易に移動させるための回転球アセンブリが設けられても よい。またこの組織検査装置は、組織上でこのトランスデューサ素子を自動的に 動かすためにトランスデューサ素子に取り付けた機構を備えていてもよい。 トランスデューサ素子は、トランスデューサ素子からなる多数の対としておよ び/または直交する配置の二対のトランスデューサ素子からなる多数の配列とし て配置されていてもよい。この場合には、それぞれの対のトランスデューサ素子 から発せられた信号間の差が測定され、これらの差の変化が下方にある組織構造 の組成の指標を提供すべく検出される。また速度測定装置を、このトランスデュ ーサ素子が組織の上を移動する速度を測定するために設けてもよい。この場合で は、トランスデューサ素子のそれぞれの対から得られる信号間の差の変化を速度 測定装置によって生成する信号と対応させることによって、下方にある組織構造 内の硬い組織の局在する領域の位置に関する場所情報を提供することができ、そ れは表示装置で使用者に表示される。 もう一つの総括的な局面において本発明は、回転球及び多数のトランスデュー サ素子を備えた回転球アセンブリを特徴とし、この多数のトランスデューサ素子 は回転球に接触していて、その回転球に組織に対向する圧力がかけられかつその 回転球がその組織の上で動かされる場合に、そのトランスデューサ素子にかかる 力に応答して信号を発生する。さらにこのアセンブリは、下方にある組織構造の 組成の指標としてそのトランスデューサ素子から発せられた信号から結果として 得られる力ベクトル及び力ベクトルの角度を決定する回路も備えている。 実行には以下の特徴の一つまたはそれ以上が含まれる。 このアセンブリは、下方にある組織構造の組成の指標として力ベクトルの角度 の変化を検出する回路をさらに備えている。このトランスデューサ素子は、ひず みのあるバネである。 本発明の利点は次の一つまたはそれ以上を有している。一般に検査すべき組織 の量は、その組織で硬い組織が局在しそうな領域の大きさよりもずっと大きい。 その検査すべき組織の上で一つまたはそれ以上のトランスデューサ素子を動かす ことにより、下方の組織にある硬い組織の局在する領域の境界を横切ること、そ してその硬い組織の局在する領域が検出されることの可能性が大きくなる。また 、一つまたはそれ以上のトランスデューサ素子を動かすことで、短い時間でより 大きな組織領域をカバーすることも可能にする。 一個のトランスデューサ素子が硬い組織の局在する領域の境界を横切る場合に 、その素子にかかる力の差は通常は小さく、検出することは難しいかもしれない 。しかしながら、一個のトランスデューサ素子にかかる力の変化、または多数の トランスデューサ素子にかかる力の差の変化、例えば変化速度は、下方にある組 織内の硬い組織の局在する領域の境界を一個またはそれ以上のトランスデューサ 素子が通過する場合に大きくなると考えられる。したがって一個またはそれ以上 のトランスデューサ素子から発せられた信号の変化を検出することによって、硬 い組織の局在する領域の検出がうまくできるようになる。さらに一個のトランス デューサ素子から発せられた信号の変化、または多数のトランスデューサ素子か ら発せられた信号間の差の変化において予め決定されたパターンを検出すること は、検出された硬い組織の局在する領域のタイプを決定するために応用できると 考えられる。 近い位置に配設されたトランスデューサ素子から発せられた信号間の差をとる ことによって、組織検査装置に使用者がかけた絶対的な力が実質的にその両方の トランスデューサ素子に均等にかけられるため、その絶対的な力の影響が除去さ れる。 また使用者は、硬い組織の局在する可能性のある領域を検出するために複雑な データを解釈する必要もない。そのかわり使用者には、光や音、または振動のフ ラッシュにより硬い組織の局在する可能性のある領域が通報される。多数のトラ ンスデューサアセンブリを用いると必要となる信号処理回路が増加するが、例え ば胸などの柔軟組織の領域を入念に検査するのに必要な時間は短縮することがで きる。さらにマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、または類似の装置 を使用することにより、一連のトランスデューサアセンブリから得られるデータ がトランスデューサアセンブリの位置に関して得られるとともに座標づけされ、 その結果検出された硬い組織の局在する領域の位置及び配置や、硬い組織の局在 する領域の境界をはっきり描くことができる。また一連のトランスデューサ素子 を用いると、間違った正の指標及び間違った負の指標の範囲を減少させるための 戦略と同様に、より精巧な検出方法も可能となる。 この組織検査装置は、触診動作を用いて組織を検査する際に特に有用である。 例えば乳房の自己−診断の際に硬い組織(例えばしこり)の局在する領域を見つ けるために一個またはそれ以上のトランスデューサ素子を、普通の乳房の触診で 用いたのと同じ触診動作で動かせばよい。さらにこのトランスデューサ素子は、 普通の乳房の触診で通常検出することのできる硬い組織(例えば、1cm)より も小さな硬い組織の局在する領域を検出することによって自己−診断の効果を高 める。 その他の効果及び特徴は、以下の説明及び請求の範囲より明らかになると思わ れる。 説明 図1は、一対のトランスデューサ素子の側部断面図である。 図2及び図3は、組織検査装置の使用方法を示す斜視図である。 図4は、図2及び図3の組織検査装置のトランスデューサアセンブリを示す側 部断面図である。 図5及び図6は、図2及び図3の組織検査装置ならびに図4のトランスデュー サアセンブリの信号プロセッサを示すそれぞれブロック図と配線略図である。 図7〜図12は、図2及び図3の組織検査装置の動作を理解するのに役立つグ ラフである。 図13は、デジタル回路に接続した別の組織検査装置の斜視図である。 図14は、一個のトランスデューサ素子を備えた別のトランスデューサアセン ブリを示す側部断面図である。 図15は、別の信号プロセッサと図13のトランスデューサアセンブリのブロ ック図である。 図16は、多数のトランスデューサアセンブリを備えた更に別の組織検査装置 の斜視図である。 図17は、多数のトランスデューサアセンブリを備えた更に別の組織検査装置 の斜視図である。 図18は、直交する配置で二つのトランスデューサ素子を備えたトランスデュ ーサアセンブリの平面図である。 図19は、速度測定装置を備えたさらに別の組織検査装置の斜視図である。 図20は、グローブに取り付けた組織検査装置の平面図である。 図21及び図22は、回転球組織検査装置を示すそれぞれ側部断面図及び上面 図である。 図23は、回転球及び二つのローラを示す斜視図である。 図24は、自動の組織検査装置を示す側部断面図である。 図2及び図3を参照すると、例えば乳房の組織のような柔軟な組織32内の硬 い組織、例えばしこり30が局在する領域を検出するために、組織検査装置34 は、ハウジング38の一端に取り付けられたトランスデューサアセンブリ36及 び信号プロセッサ66(下記に説明した図5、図6及び図6A〜Cに示されてい る)、即ちトランスデューサアセンブリ36に組織の表面46に対向して(矢印 40参照)圧力がかけられ、かつそのアセンブリ36がその組織の表面46に沿 って(矢印42及び44参照)動かされたとき、そのアセンブリ36によって発 生した電気信号に基づいてしこり30を検出するための信号プロセッサ66を備 えている。また組織検査装置34は、ハウジング38の反対側の端部に取り付け られ、検査の間に使用者にフィードバックできるように信号プロセッサ66によ ってコントロールされる一対の発光ダイオード(LED)48、50を備えてい る。 組織検査装置34の作動については下記に詳細に説明されているが、簡単に述 べると、信号プロセッサ66がしこりのような硬い組織の局在する領域を検出す ると、しこりが存在しているらしいことを使用者に通報するためにそれはLED 50(及び任意で音を発振する)を点灯させる。使用者は、トランスデューサ検 査を行う前(またはその検査と同時に)にその人の指でその組織の触診検査を行 うことができる。続いて使用者は、二重チェックとしてその人の指を用いて組織 の触診検査を再度行うことができるし、さらに検査するために医者に見せること もできる。使用者が、しこり30または組織32内の硬い組織の局在する可能性 のある他の領域にトランスデューサアセンブリ34を効果的に連結させるのに十 分な圧力でその組織に対向して装置34を加圧していない場合には、信号プロセ ッサ66は追加の圧力が必要であることを使用者に知らせる手段として、LED 48(及び任意で音を発振する)を点灯させる。 また図4を参照するとトランスデューサアセンブリ36は二個のトランスデュ ーサ素子52、54を備えている。トランスデューサ素子52、54は、効果的 な炭素マイクロホン内にある。それぞれのトランスデューサ素子は二個の電極片 、即ち、素子52は電極片56及び58を備えており、また素子54は電極片5 8及び60を備えている。電極片56、58、及び60は、薄い層、例えば0. 010”の活性炭粒子62の層で被覆し、その上に薄い0.005”のプラスチ ックカバー64で封止した絶縁基板61に取り付けられている。 それぞれのトランスデューサ素子52、54にかかる力が増加すると、それぞ れ対の電極56と58、および58と60の間の抵抗は減少する。トランスデュ ーサ素子の測定可能な領域についての力は、そのトランスデューサ素子にかかる 圧力/ひずみと等価である。したがって本明細書で用いられる「力」という用語 には、力と圧力の両方が含まれる。一般的にトランスデューサ素子52、54に かかる力は、その素子が組織32の内部または下方の硬い組織(例えば、しこり 30、乳汁ののこり、傷跡の組織、肋骨など)が局在する領域の上を通過する場 合に増加する。その後で装置34がその組織32に対向する圧力がかけられてそ の組織32に沿って動かされると、トランスデューサ素子52、54にかかる力 と、それによりそのトランスデューサ素子の抵抗が下方にある組織構造によって 変化する。図5を参照すると信号プロセッサ66は、硬い組織が局在する可能性 のある領域が組織32内にあるどうか、そして十分な圧力がトランスデューサア センブリ36と組織32との間にかけられているかどうかを示す電気信号を受け 取る。さらに特定するとそれぞれのトランスデューサ素子54、52は、そのそ れぞれのトランスデューサ素子にかかる力に関連するそれぞれの電気信号68、 70を減算器71に送信し、そこでそれぞれのトランスデューサ素子52、54 にかかる力の差を決定するとともに、差動信号86を発生する。二つのトランス デューサ素子が近くに配置されている(例えば、0.020”、即ち、電極片に ついて図4に示された幅W)ため、それぞれのトランスデューサ素子52、54 にかかる力の差の決定では、差動信号86から絶対的なレベルの力(即ち、組織 検査装置34に使用者によってかけられた圧力)の負担部分が除去される。 微分器/積分器92(diff./int.)は差動信号86に作用して、トランスデ ューサ素子にかかる力の差の変化速度を表示する能力を高めた信号94を提供す る。トランスデューサ素子52、54が硬い組織の局在する領域の境界上を横切 ると、そのトランスデューサ素子52、54にかかる力の差は小さくなると考え られる。しかしながらトランスデューサ素子52、54にかかる力の差の変化速 度は、そのトランスデューサ素子が硬い組織の局在する境界の上を横切った場合 にだいたい大きくなる。 微分器/積分器92内の微分器300(図6BにおけるR8/C2/U1B) は差動信号86の大きな速度を検出するが、効果の点ではノイズの大きなユニッ トである。そこで微分器/積分器92内の積分器302(図6BにおけるR7/ C1/U1B)によって積分も行うことによって、微分器300のノイズの大き な影響を減少させることができる。微分器/積分器92は、カット−オフ周波数 が図6BのR8/C1/U1BからなるR−Cの組み合せによって決定される低 域フィルタと、カット−オフ周波数が図6BのR7/C2/U1BからなるR− Cの組み合せによって決定される高域フィルタの組み合せとして作動する。重ね 合わせた正味の結果は、図11に示されたタイプの周波数応答曲線である。 微分器/積分器92によって生成した能力が高められた信号94は絶対値回路 98で作用し、その絶対値回路98からの出力信号100は比較器102で作用 する。比較器102は出力信号100をしきい値の信号104と比較する。出力 信号100がしきい値信号104を越える場合には、組織検査装置34は硬い組 織(例えば、図3に示されたしこり30)の局在する領域がある可能性を検出し 、警報器110が使用者に通報する。 しきい値は間違って正の警報がなるのを防止するために用いられる。柔軟な組 織、例えば胸部組織は、例えば弾力性などの異なる性質を持っていると通常、組 成が変化する。徐々に性質が変化するような領域、即ち鮮明な境界のない領域は 予想される。これらの領域では、トランスデューサ素子52、54の間の力の差 の変化速度はほんのわずかに生じるだけであり、結果として出力信号100は低 いままである。 これとは反対に、よりシャープに結合した領域(即ち、しこり)ではトランス デューサ素子52、54の間の力の差の変化速度は大きく、出力信号100は値 が増加する。徐々に性質が変化している組織が検出されたことを使用者に通報さ れるのを防ぐために、しきい値信号は徐々に変化している領域の上をトランスデ ューサアセンブリ36が通過する場合に出力信号100に対して予測された値よ りも大きい値にセットされる。そのしきい値信号が、関係のある硬い組織の局在 する領域をマスク(即ち、その検出を妨げる)するほど高くセットされないよう に注意しなくてはならない。 信号プロセッサ66はまた、使用者によって十分な圧力が組織検査装置にかけ られているかどうかを決定するための圧力検出器111も備えている。電気信号 76、78は、それぞれトランスデューサ素子54、52にかけられる力に逆比 例する(下記の説明参照)。したがってトランスデューサ素子54、52にかか る力が減少すると、電気信号76、78の値は増加する。比較器114、116 は、電気信号76、78をそれぞれしきい値信号(例えば121)と比較する。 電気信号76または78のいずれかがしきい値信号121を越えるとトランスデ ューサアセンブリ36と組織32との間の圧力は不満足で、警報器128が使用 者に通報する。 図6及び図6A〜Cは、より詳細に信号プロセッサ66を示している。それぞ れトランスデューサ素子54、52から発生する信号68、70は負の電圧信号 であり、分離増幅器72、74によってそれぞれ動作する。分離増幅器72、7 4は信号68、70を互いに電気的に絶縁し、得られる出力信号76、78が、 トランスデューサ素子54、52にかかる力にそれぞれ逆比例する正の電圧信号 となるように信号68、70を反転させる。信号76は第2の分離増幅器80に よって動作し、そこで得られる出力信号82が再び負の電圧信号となって、トラ ンスデューサ素子54にかかる力に比例(即ち、力が増加するにつれて0に近づ く)するように信号76を再び反転する。 信号78及び80は、加算器84によって加算され、その結果、差動信号86 が誘導される。信号78はトランスデューサ素子52にかかる力に逆比例し、一 方信号80はトランスデューサ素子54にかかる力に正比例するため、事実上加 算器84は信号78及び80の間の差をとっている。したがって差動信号86は 、トランスデューサ素子52、54にかかる力の差を表している。 トランスデューサアセンブリ36が静止している場合、差動信号86は、トラ ンスデューサ素子52、54の間の距離の差(△x)でトランスデューサ素子5 2、54にかかった力の差(△f)を表している。距離の差(△x)は電極片5 8について図4に示された幅Wに等しい。トランスデューサアセンブリ36は組 織32の上で動かされる場合(図3参照)、差動信号86はトランスデューサ素 子52、54にかかる力の差の時間経過を表している。電極片58の幅Wより直 径が大きい硬い組織(例えばしこり30)が局在する領域では差動信号86は、 速度(dx/dt)で単純にガリレイ変換して変形された、トランスデューサ素 子52、54にかかる力の一時空間導関数(df/dt)、即ち下記の近似式に 近似する: (△f/△x)(dx/dt)≒(df/dx)(dx/dt)=df/dt したがってトランスデューサアセンブリ36が静止している場合には、差動信号 86はトランスデューサ素子52、54が同じ組織構造上に残ったままのために 一定であり、その結果時間が経過してもトランスデューサ素子52、54にかか る力の差に変化はみられない。しかしながらトランスデューサアセンブリ36が 動かされる(図3における矢印42、44参照)場合差動信号86は、トランス デューサ素子52、54が異なる組成及び性質を持っている下方にある組織構造 の上を通過するときに変化する。 図7は、時間経過に伴う差動信号86のグラフである。図3も参照するとトラ ンスデューサ素子52、54にかかる力の差は、トランスデューサ素子52、5 4が両方とも柔軟な組織(位置88及び95)の上、または両方ともしこり30 (位置93)の上にある場合に非常に小さくなる。これとは逆に、トランスデュ ーサ素子52がしこり30の上にあって、一方トランスデューサ素子54が柔軟 な組織(位置90)の上にある場合、または反対にトランスデューサ素子54が しこり30の上にあって、一方トランスデューサ素子52が柔軟な組織(位置9 6)の上にある場合に大きくなる。 トランスデューサ素子52、54が位置88から位置90に(または位置96 から位置95に)動くと、差動信号86の変化速度(傾き91及び91’)は急 速に増加する。同様にトランスデューサ素子52、54が位置90から位置93 に(または位置93から位置96に)動くと差動信号86の変化速度(傾き97 及び97’)は急速に減少する。 図6及び図6A〜Bを再び参照すると、差動信号86は次の信号94を発生す る微分器/積分器92によって、下記の近似式で作用する: d/dt(df/dt)=d2f/dt2 図8は、微分された差動信号86の時間経過にともなったグラフである。微分 器300(図6B)は、差動信号86の変化速度が大きく増加する(図7におけ る傾き91及び91’)ことに応答してピーク83及び85を発生し、また差動 信号86の変化速度が大きく減少する(傾き97及び97’)ことに応答してピ ーク87及び89を発生する。 図9は、微分器/積分器92(図6B参照)によって得られた次の信号94の グラフである。示されたように積分器302は微分器300のノイズの大きな影 響を減少させる。 図11を参照すると、積分器302(即ち、2番目の極)は高い周波数で得ら れる信号94(即ち、減少している利得)を減衰させる。ノイズの問題を避ける ために、その利得はおよそ60Hzで約0にまで減少する。 微分器/積分器92の特徴的な時定数は、その微分器/積分器がピークの応答 を持つような周波数の範囲に決定されている。組織を検査するための周波数の適 切な範囲は、検出されるべき硬い組織(例えば図3に示されたしこり30)が局 在する領域の大きさ、及び組織検査装置34(図2及び図3参照)が組織32を 横切って動かされるスピードに基づいている。一人の使用者または多人数の使用 者は一般的に、使用に際して異なるスピードで組織32を横切るように組織検査 装置34を移動させるであろうから、スピードの応答可能な範囲が採用される。 図12のグラフは、微分器/積分器92についての望ましい特徴的な時定数を 決定するためのモデルを表している。このモデルにおいて特徴的な時定数は、硬 い組織が局在する領域の傾斜をカバーするのに必要とされる時間に基づいており 、硬い組織が局在する領域(硬い組織の局在する領域の直径の2分の1として見 積られている)を予め決められた(見積られた)組織検査装置のスピードで割っ た傾斜に等しい。例えば微分器/積分器92を用いた場合、この組織検査装置を 約5cm/秒で組織の上を移動させたときに、5mm〜15mmの範囲内で硬い 組織が局在する領域に応答するピークを持つためには、図12のモデルは微分器 /積分器92に対する特徴的な時定数が約0.1秒でなくてはならないことを示 している。 図6及び図6A〜Cをもう一度参照すると、絶対値回路98から得られる出力 信号100は正の信号であり、しきい値の信号104は負の信号である。出力信 号100としきい値信号104の両方は、比較器102に設けられたU1Dのピ ン12に接続されている。U1Dのピン13は接地されている。結果的に比較器 102は、出力信号100としきい値信号104との間の差を接地と比較する。 トランスデューサ素子52、54にかかる力の差の変化速度が十分に高いことが 検出された場合、出力信号100としきい値信号104の間の差が正になる(即 ち、絶対値回路98はU1Dのピン12を引き上げる)ように出力信号100は 適度に正となる。結果的に比較器102は出力信号108が高くなるように作動 し、それによって警報器110がLED50を点灯させて使用者に硬い組織が局 在する可能性のある領域が検出されたことを通報する。また警報器110には、 出力信号108が比較器102によって高くなるように作用された場合、音や音 調を発生する圧電ブザー112が含まれていてもよい。 図10は、絶対値回路98によって作用する出力信号100のグラフである。 示されているように絶対値回路98は、負のピーク87及び89を反転すること によってすべて正のピーク83、87’、89’、及び85を比較器102に提 供する。続いて比較器102は、ピーク83、87’、89’、及び85を一個 のしきい値信号104(ライン99)と比較する。ピーク83、87’、89’ 、及び85はしきい値信号104を越えているため、比較器102は出力信号1 08を4回高くすることにより、硬い組織が局在する可能性のある領域が検出さ れたことをLED50の4回のパルス(または音)で使用者に通報すべく、警報 器110を作動させる。 しきい値信号104は固定された値でもよいし、図示されているように、しき い値制御回路106によって、例えばつまみ(図示されていない)に接続した可 変抵抗器107によって変えられてもよい。しきい値制御回路106は、使用者 、好ましくは技術を持っていて訓練された医者が、組織検査装置34の特定の使 用者の生理機能によってしきい値信号104を変えられるようにする。例えば、 年輩の女性の胸部組織はしばしば、徐々に変化する性質(即ち、なだらかな境界 )の硬い組織、例えば繊維質構造、固まった乳汁ののこり、または傷跡の組織が 局在する領域を含んでいる。このような組織を検査する場合医者は、警報器11 0が急激に変化している性質(即ち、しこりの場合のはっきりとした境界)を持 つ硬い組織の局在する領域のみを示すように、しきい値信号104を大きくする ことを希望するであろう。これとは逆に、ある人の胸部組織は徐々に変化する性 質の硬い組織の局在する領域を含んでおらず(または非常に少しだけ含んでおり )、この場合医者は、警報器110が検出される硬い組織の局在する領域を示す ように、小さくしたしきい値信号104を希望すると思われる。 図6及び図6A〜Cを参照すると、使用者がこの組織検査装置34で組織32 (図3参照)に対して十分な圧力をかけているかどうかを調べるために比較器1 14は、分離された信号76としきい値信号118(U4Aのピン3)との間の 差を接地(U4Aのピン2)と比較し、また比較器116は分離された信号78 としきい値信号120(U2Dのピン12)との間の差を接地(U2Dのピン1 3)と比較する。信号76及び78はトランスデューサ素子54、52にかけら れた力に対してそれぞれ逆比例するため、その力が減少するにつれて信号76及 び78の電圧はより大きく正になる。信号76の電圧が十分に正になる(トラン スデューサ素子54にかかる力が減少したことを示している)と、信号76の電 圧としきい値信号118との間の差は、出力信号124が正の電圧(即ち、高い )になるように比較器114を作動させる正である。同様に、信号78の電圧レ ベルが十分に正になる(トランスデューサ素子52にかかる力が減少したことを 示している)と、信号78の電圧レベルとしきい値信号120との間の差は、出 力信号126が正の電圧レベル(高い)になるように比較器116を作動させる 正である。出力信号124または126のいずれかが高いと、その際に使用者は この組織検査装置34にもっと大きな圧力をかける必要があり、警報器128が 使用者に通報すべくLED48を点灯させる(または圧電ブザーに音を発振させ てもよいし、点灯と同時に圧電ブザーに音を発振させてもよい)。 また、可変のしきい値制御回路123(図5参照)は、調節可能なしきい値信 号121を提供する。例えば医者は、調節可能なしきい値信号を用いることで特 定の使用者の生理機能に応じて圧力しきい値を変化させることができる。 任意であるが、ジャンパ線129(図6C参照)を警報器128から警報器1 10へのロックアウト信号130に接続する。使用者がこの組織検査装置34に 不十分な圧力しかかけていない場合には、ロックアウト信号130は低くなって 警報器110が組織32内のしこり30を使用者に通報することを妨げる。これ によって、例えばこの装置が最初に組織に接触するように持ち込まれた際などに 生じる可能性のある間違った正の信号を減少させる。 その他の態様は、後述の請求の範囲内に含まれる。 例えば、十分でない圧力しか使用者によってこの組織検査装置34(図2参照 )にかけられていないのではないかということを検出することに加え、圧力検出 器111(図5参照)は過剰の圧力がこの組織検査装置34に使用者によってか けられているのではないかということを調べるための回路も備えていてもよい。 電気信号76、78は、受容可能なレベルの範囲を決定する最小のしきい値と最 大のしきい値に比較することができる。もしもこの電気信号76、78がこの受 容可能なレベルの範囲内にないならば、その際には警報器128が使用者に、か けられている圧力が大きくなったか小さくなったかを通報する。 炭素のマイクロホントランスデューサ素子52、54は、適当な力検知素子と 置き換えてもよい。例としては、分流素子の接触抵抗を利用した力検知式抵抗ト ランスデューサ、ひずみゲージを用いたトランスデューサ、圧電式トランスデュ ーサ(例えば、セラミック、エレクトレット)、容量性マイクロホン素子、及び 差動型変換器が挙げられる。さらに活性炭素粒子62(図4参照)は、塩類マイ クロホンを形成するための塩で置換してもよい。 同様にトランスデューサ素子52、54は、圧力検知素子と置換することもで きる。例えば一個の圧力検知アセンブリは、別個の圧力トランスデューサに取り 付けた二個の膨張可能なポケットまたはバブルを有している。ポケットが検査す べき素子に対向して加圧されている場合、そのポケットは下方にある組織構造の 異なる性質に応じて差圧式トランスデューサに圧力をかける。この差圧トランス デューサはそれぞれのポケットにかけられる圧力の差を決定し、上記に記載した 回路と同様の回路が圧力の差の変化を検出することによって、検査されている組 織内の硬い組織が局在する領域を検出する。 硬い組織が局在する領域の境界を検出するために用いた信号処理装置は、トラ ンスデューサ素子から発せられた電気信号の差の変化速度を決定しなくてはなら ないというものではない。トランスデューサ素子によって発生させたさまざまで たくさんの電気信号を硬い組織の局在する領域を検出するために用いることがで き、多くの方法がこれらのさまざまな電気信号を検出するために存在する。 例えば、差動信号86(図5参照)は周期的に変化する信号である。周期的に 変化する信号は、それぞれのサイン波が特定の周波数、振幅、及び位相角を持っ ているような多くのサイン波の和にフーリエ変換を施して換算することができる 。それぞれのトランスデューサ素子にかけられた力の差の変化速度を検出する代 わりに、差動信号の成分である周波数、振幅、または位相角を検出して硬い組織 が局在する領域を検出するために用いることもできる。 トランスデューサ素子52、54にかけられた力の差の変化速度を時間経過に したがって測定するにはたくさんの適当な他の方法がある。例えば図6及び図6 A〜Cのアナログ回路を異なるアナログ回路に変えてもよい。例えば微分器/積 分器92(図5及び図6B参照)は、周波数特性が帯域フィルタで変換されるよ うに変形されていてもよい。またこのような回路は周波数が増すにつれて大きな 利得を持つようになり、その後、もっと高い周波数になると利得が減少する。 図13を参照すると、図6及び図6A〜Cに示されたアナログ回路はまた、電 気信号68、70を介してトランスデューサアセンブリ36に直接接続したマイ クロプロセッサやデジタル信号プロセッサ350を備えたデジタル回路で置き換 えてもよい。このデジタル回路はトランスデューサ素子52、54から電気信号 68、70をサンプリングし、そのサンプリングしたデータを例えば有限長−イ ンパルス−応答(FIR)フィルタまたはこの信号の能力を高める同様の手段を 用いて逐次処理することができる。このデジタル回路は続いて、LED48、5 0によって何らかの硬い組織が局在する可能性のある領域が検出されたことを使 用者に通報することができる。 デジタル回路はまた、「学習モード」をもつこともできる。この学習モードで は、個々の使用者について硬い組織の局在していない組織領域に対応する信号の 特徴を決定するために検査が行われる。これらの特徴はその後、個々の使用者に 関して硬い組織が局在する領域を検出するためのしきい値を決定する際に用いら れる。続いてこのしきい値および特徴は、マイクロプロセッサやデジタル信号プ ロセッサに取り付けられた記憶装置(例えば、EEPROM)に記憶され、次の 検査の際に用いられる。 アナログ回路またはデジタル回路は自己−テストモードを備えることができる 。例えばこの組織検査装置を最初に電源を入れた場合、この回路が適切に駆動す ることを確認するために自己−テスト段階を実行する。使用者もまた、自己−テ スト段階に関与する。例えば使用者には、滑らかで平面状の表面に対向してトラ ンスデューサアセンブリを加圧するように信号(LEDまたは音による)が送ら れる。これによってトランスデューサアセンブリも正しく動作しているかどうか について回路が検出できるようになる。 使用者またはヘルスケア従事者は、新しく厚くなった領域が発生したかどうか を調べるため、または既にわかっている厚くなった領域の大きさが変わったかど うかを調べるために別個の検査結果を比較すればよい。例えば一旦厚くなった領 域が検出されると、次の検査の際に使用者はその厚くなった領域が生長している かどうかを調べるため、その同じ領域の上にこの組織検査装置を置けばよい。デ ジタルで実行すると、検査結果を検査のデータや時期などの他の情報とともに保 存、即ち永久的に記録することが可能になる。この情報はその後、長期間の傾向 の記録を提供すべく、規則正しい間隔で呼び出すことができる。この情報はまた 、別個の検査間の結果を自動的に比較するために用いることも可能である。 比較器102(図5参照)はさらに、特定のピークの順序、例えば83、87 ’、89’、及び85(図10参照)のようなパターン認識を行うための回路を 含んでいてもよい。このパターンは、しきい値(例えば、硬い組織が局在する領 域はそのパターンに合わない限り検出されない)として用いることができるし、 またはそのパターンは、検出された硬い組織が局在する領域についての特定のタ イプを表示するために用いることができる。例えば、嚢腫についてのパターンは 胸部の固体のしこりについてのパターンとは全く異なるであろう。さらに警報器 110は認識された特定のパターンを、例えば一連のLEDもしくは一連の音に よって、または表示画面上に示すことによって使用者に通報できる。 図14を参照すると、デュアルトランスデューサ素子52、54(図4参照) を用いることに代えて、トランスデューサアセンブリ36’は一個のトランスデ ューサ素子130を用いることができる。一個のトランスデューサ素子130は 絶縁基板136上に取り付けられた1組の電極片132、134を備えており、 それは活性炭粒子138の薄い層で被覆され、その上を薄いプラスチック被膜1 40で封止されている。 図15を参照するとトランスデューサ素子130は、トランスデューサ素子1 30にかかる力に比例する信号142を信号プロセッサ66’内に設けた分離増 幅器74に送出する。分離増幅器74の出力信号146は、二次微分器/積分器 148(dual diff./int.)によって作用を受ける。二次微分器は出力信号14 6の二次導関数を得て、次段階の信号150を、下記の近似式で発生する: d/dt(df/dt)=d2f/dt2 この近似式は、トランスデューサ素子52、54の間の距離よりも長い直径の硬 い組織が局在する領域を検出するために使用者がそのトランスデューサ素子52 、54を用いた場合において、次段階の信号94(図5及び図6B参照)に対し て作られた近似式と同じである。この二次導関数(二次微分器/積分器)は、図 11に示されたような帯域フィルタの伝達関数と同じ関数を持つ。 能力が高められた信号150は、能力が高められた信号90に関して上記で説 明した方法で絶対値回路98によって作用させることができる。また、比較器1 02、しきい値制御106、及び警報器110も上記で説明したとおりに作動す る。信号プロセッサ66’はまた、圧力検出器111(図5参照)と同じように 作動する圧力検出器111’も備えている。 図16を参照すると組織検査装置180は、一個またはそれ以上のトランスデ ューサ素子を有する複数個のトランスデューサアセンブリ182を備えていても よい。このように一列に配列したものでは、信号プロセッサ66(図5参照)ま たは66’(図14参照)の回路はそれぞれのトランスデューサアセンブリ18 2ごとに複製されている。トランスデューサアセンブリ182のうちのいずれか が硬い組織、例えばしこり30(図3参照)が局在する可能性のある領域を検出 すると、硬い組織の局在した領域の警報器110が使用者に通報(LED50や 音によって)する。また警報器110には、使用者が通報される前に二個または それ以上の隣接するトランスデューサアセンブリ182が硬い組織の局在する可 能性のある領域を検出することを必要とするような、追加の回路が設けられてい てもよい。これによって、正の間違った発見(例えば、一連のトランスデューサ アセンブリのうちの一個のトランスデューサアセンブリ182だけ、またはすべ てのトランスデューサアセンブリ182が硬い組織の局在する可能性のある領域 を検出しているような場合には、おそらくそれは正の間違った発見であると思わ れる)の数を減少させることができる。また、一連のトランスデューサ素子のう ち例えば6個以上のトランスデューサ素子がしきい値を越える信号を検出してい るような場合には、この組織検査装置は硬い組織の局在する可能性のある領域と は無関係な大きなスケールの構造、例えば肋骨などを検出したのであると思われ る。同様に、もしも6個の隣接するトランスデューサがしきい値よりも大きい信 号を、時間内に逐次的に左から右へ(または反対に右から左へ)検出したならば 、この組織検査装置は大きなスケールの構造(即ち、肋骨または乳汁ののこり) をある角度で横切ったのだと考えられる。 図17を参照すると組織検査装置183は、一個またはそれ以上のトランスデ ューサ素子を含む多数個のトランスデューサアセンブリ185を備えていてもよ い。このトランスデューサアセンブリ185は二次元の格子状に配列されている が、他の多くの配列もとりうる。 多数のトランスデューサアセンブリを配置すると、用いられるべきパターン認 識の方法論がより複雑となると思われる。 図18を参照するとトランスデューサアセンブリ36”は、二対(またはそれ 以上の対)のトランスデューサ素子を有することができる。例えば一対のトラン スデューサ素子は電極片184、186、及び188を備えており、これに対し てもう一対のトランスデューサ素子は電極片190、186、及び192を備え ている。示されているようにこれら二対のトランスデューサは直交している。そ れぞれのトランスデューサの対から受け取られたデータは、マイクロプロセッサ によってコンパイルされて互いに関連するトランスデューサの対の位置を座標づ け、その結果検出された硬い組織が局在する領域の位置及び配置や、硬い組織が 局在する領域の境界を描くことができる。この信号処理も、アナログ回路によっ て行うことが可能である。この直交する配置になっていると、手による乳房の自 己−検査で推奨されている疑似−環状モーションを行う際に硬い組織が局在する 領域を検出するために特に効果的である。 図19を参照すると速度測定装置、例えば回転球194も組織検査装置34の ハウジング38に取り付けて、信号プロセッサ66”に電気的に接続させてもよ い。この測定された速度は、検査されている組織に関連している組織検査装置の 位置を示すために積分され、またこの組織検査装置の測定された速度を用いるこ とで信号プロセッサは、硬い組織が局在する領域の位置、または検査されている 組織内の硬い組織が局在する領域の境界を描き出すことができる。測定された速 度を用いることで、この信号プロセッサはよりうまくパターン認識を行うことも できる。 この組織検査装置の位置を決定するためには多くの適当な方法がある。例えば この速度検出装置を、組織検査装置が組織の上を動かされる場合にその装置の加 速度を測定するための加速度計で置き換えてもよい。この測定された加速度は、 検査されている組織に関連してこの組織検査装置の位置を示すように二度積分す ればよい。またこの速度測定装置は、例えば超音波周波数や無線周波数を利用し ている位置追跡システムで置き換えることもできる。 組織検査装置のハウジング38の端部38’(図2参照)は丸くされていると よく、またトランスデューサアセンブリ36も丸くなっているとよく、これによ って検査されるべき組織の上でトランスデューサアセンブリが動き易くなる。ま たトランスデューサアセンブリ36(図2参照)は、組織32の表面を横切って そのトランスデューサアセンブリが動きやすいように設計されたさまざまな装置 に取り付けられていてもよい。 図20を参照するとトランスデューサアセンブリ36は、グローブ198の指 先196(または何らかの他のものの指先)の外側に取り付けられており、これ に対して信号プロセッサ66は、グローブ198の手首202上に(またはグロ ーブの他のどこかか、グローブから分離したどこかに)取り付けられたハウジン グ200に固定されていてもよい。このグローブを装着したまま使用者は、その 人が既に慣れていて苦痛のない手による胸部の触診を行うことができ、それとと もにトランスデューサアセンブリ36の別の効果、例えば硬い組織か局在する小 さな領域が検出できるという効果を得ることができる。使用者の隣同士の指を、 普通の胸部自己−検査で用いられるように硬い組織が局在する領域を検出するた めに用いることができるし、また、グローブ198の隣接する一本またはそれ以 上の指に、トランスデューサアセンブリ36が取り付けられていてもよい。 同様にトランスデューサアセンブリは、例えば使用者の指に粘着性ストリップ によって簡単に付着させることもできる。 この組織検査装置が検査すべき組織を横切って移動し、かつその組織に対向す る圧力がかけられる場合に、一個またはそれ以上のトランスデューサ素子にかか る力を検出する多くの適当な方法がある。例えば図19及び図20を参照すると 、組織検査装置210には、回転球214を保持しているとともに支持していて 、さらに回転球214が自由に回転できるようになっているハウジング212が 設けられている。3本のひずみを持ったバネ216、218、及び220(また は同様の装置)が中心に設けた支持部材222にその一端で取り付けられていて 、またその他端で3個のローラ224、226、及び228にそれぞれ取り付け られている。ローラ224、226、及び228は回転球214の表面を横切っ て回転し、ひずみを備えたバネ216、218、及び220によって回転球の表 面の方向に付勢されている。 図23を参照するとそれぞれのローラ224、226、228(ローラ224 と226のみが図示されている)は、その回転球に対して垂直な方向にかかる力 を測定する。結果的に力ベクトル224’、226’、228’(224’及び 226’のみが図示されている)はそれぞれ、各ローラ224、226、及び2 28と関連している。もしもこの回転球が平面状の硬い表面に対向して加圧され ると、得られる力ベクトル229(即ち、力ベクトル224’、226’、及び 228’の組み合せ)は垂直で回転球にかかる力に等しい。もしもこの回転球が 平面状の硬い表面に対向して加圧されるとともにその平面に沿った方向(矢印2 30)に回転すると、得られる力ベクトル229’は回転球と表面との間の摩擦 に起因して後ろ方向(矢印231)に傾く。この回転球を検査すべき組織に対向 して加圧し、かつその組織に沿って移動させると、得られる力ベクトルの角度2 32は下方にある組織構造の性質の違いに応じて変化する。得られる力ベクトル の水平方向の成分は処理回路238で作用させることによって、下方にある組織 の硬い組織が局在する可能性のある領域を示すような空間内の力の変化を検出す ることができる。 もちろんこのローラ状の回転球によってかけられる力は多くの方法、例えば、 ひずみを備えたバネを単純な斜めのバネに代えるとともにローラを力検知式のロ ーラに代えた方法などによって検出することができる。同様にこの回転球を、多 くの異なる機器によって検査すべき組織の方向に傾向させてもよい。 図24を参照すると、使用者が動かせる組織検査装置ではなく、自動式の組織 検査装置が提供されている。自動式装置250には、検査すべき組織254に対 向して加圧される(矢印253及び255参照)フレキシブル膜252と、力の 検知装置264を動かす機構256、例えば図21〜23に関連して記載された 回転球と同じ配置の回転球とが設けられている。そこで自動式装置250は、組 織を効果的で能率よく検査するように設計された方法において既知の一定の速度 で、検査すべき組織を横切るようにその力検知装置を動かすことができる。 上記に説明した組織検査装置は、表示装置(例えば図24に示された270) に電気的に接続することによってトランスデューサ素子から発生した電気信号に ついての情報を表示することができる。表示装置は、例えば図7〜10に示され たタイプのような波形を表示してもよいし、または表示が、硬い組織が局在する 可能性のある領域の位置を示したり、検査している組織の描写を示したりしてい てもよい。 上記に説明した組織検査装置は、検査すべき組織の表面に直接適用することも できるし、または検査すべき組織の表面を潤滑剤で被覆することによって、この 装置がその組織表面上を容易にすべることができるように補助することもできる 。更にこの装置は、シャワーの最中や風呂に入っているときに使用できるように 、防水性にしてもよい。 衛生的に改善するために、この組織検査装置には使い捨てのキャップ310( 図13参照)が設けられている。このキャップには、滑らかで薄い、例えば0. 005”のフレキシブルなプラスチックシート312が端部314に設けられて いる。プラスチックシート312は、トランスデューサアセンブリ36の力の応 答を実質的に妨げない。またトランスデューサアセンブリ36が使い捨てキャッ プ内に取り付けられていて、そのキャップを組織検査装置に取り付けた場合にそ の組織検査装置にトランスデューサアセンブリを接続させるための電気接続部が 設けられている。 前に述べたように警報器110(図5参照)は、硬い組織が局在する領域が検 出された場合に可聴音を発生するものであってもよい。また「オン−オフ」警報 器110ではなく、アナログ型の情報で使用者に表示することもできる。例えば 、耳に聞こえたり目に見えたりする指示器が連続的に音や光を発生し、それぞれ のトランスデューサ素子にかかる力の差の変化速度(または他の変化量)に応じ て音や光が変わるようになっていてもよい。例えば高いピッチの音(または大き な音)を、硬い組織が局在する領域の境界を横切った時に発生させるようにする ことができる。また音のピッチを、検出された硬い組織が局在する領域のタイプ に応じて変化させてもよい。 同様に、この組織検査装置が硬い組織の局在する領域を検出したことや、圧力 が不適であることを使用者に通報するための多くの適当な方法がある。例えば、 音や光に代えて、この組織検査装置が振動することもできる。また、使用者が通 報を受けたことを確認するために、光、音、または振動を固定された時間で発生 させてもよい。 組織32の上での組織検査装置34の動き(図2参照)は通常、二通り、即ち せん断的な動きと非せん断的な動きのうちの一方で行われる。せん断的な動きは 、組織検査装置34が組織32の上を、即ち表面46の上を動く場合に起こる。 せん断的な動きでは、主要な変形ひずみは圧縮及びせん断応力である。潤滑剤は このせん断的な動きを助ける。非せん断的な動きは、組織検査装置34と表面4 6との間の摩擦によってこの組織検査装置34が表面46の上を動くことができ ないようになるが、組織が柔軟でフレキシブルであるために、組織検査装置34 が組織32の部分の上をさらに動く場合に起こる。非せん断的な動きでは、主要 な変形ひずみは圧縮及び伸長である。 硬い組織が局在する領域が検出される可能性は、二つの異なるタイプの動きに 対して異なる検出しきい値を設定することによって大きくすることができるし、 また、しきい値制御106(図5参照)は、設計されたタイプの動きに応じて検 出しきい値を調節するために用いることができる。同様に処理回路66は、二つ の異なるタイプの動きに対する、別個の硬い組織が局在する領域の検出回路を備 えている。 上記に説明した装置は、さまざまな応用法で用いることができる。例えばこの 装置は、乳房の組織、前立腺、精巣、または口内の硬い組織が局在する領域を発 見するために用いることができる。他の例ではこの装置は、例えば拡大した卵巣 または腫瘍などを発見するために腹部を検査する際に用いることも可能である。 またさらに別の例では、この装置は針を配置するための動脈または静脈を捜し当 てる目的で組織を検査するために用いることもできる。
【手続補正書】 【提出日】1998年5月15日(1998.5.15) 【補正内容】 (1)発明の名称「組織検査装置」を「組織検査の装置および方法」に変更 する。 (2)明細書第6頁5行〜6行の 「図5及び図6は、図2及び図3の組織検査装置ならびに図4のトランスデュー サアセンブリの信号プロセッサを示すそれぞれブロック図と配線略図である。」 を 「図5及び図6A〜6Cはそれぞれ、図2及び図3の組織の検査装置ならびに図 4のトランスデューサアセンブリの信号プロセッサを示す、ブロック図及び配線 略図である。 図6は、図6A〜6Cの相関関係を示す。」 に変更する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イオリオ マイケル ジェイ. アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 フ ラミングハム クィーンズ ウェイ 55 アパートメント #12 (72)発明者 スキーフ ジョナサン ディー. アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ア ンドオーバー ピーチ トゥリー パス 9 (72)発明者 ウィスノスキー カール ジェイ. アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ス ペンサー イースト カールトン ロード 87 (72)発明者 ウールフソン スティーブン ビー. アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ブ ルックリン ベーコン ストリート 1249 アパートメント #3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.トランスデューサ素子へ組織に対向する圧力がかけられかつ該トランスデュ ーサ素子が該組織上で動かされる場合に、該トランスデューサ素子にかかる力に 応答して信号を発生するトランスデューサ素子であって、該力が下方にある組織 構造の変化している性質により異なる、トランスデューサ素子と 下方にある組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せられ る信号の変化を検出する回路 とを備える、組織検査装置。 2.検出された信号の変化に基づいて、トランスデューサ素子が下方にある組織 構造内の硬い組織の局在する領域の上を移動したかどうかを決定するためのプロ セッサをさらに備える、請求項1記載の組織検査装置。 3.トランスデューサ素子が硬い組織の局在する領域上を移動したことを決定す るプロセッサに応答して、使用者に通報するための回路をさらに備える、請求項 2記載の組織検査装置。 4.プロセッサに、下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上をトラ ンスデューサ素子が移動したかどうかを決定するために、該トランスデューサ素 子から発せられた信号において検出された変化を、予め決定されたしきい値と比 較する比較器が含まれる、請求項2記載の組織検査装置。 5.プロセッサに、下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上をトラ ンスデューサ素子が移動したかどうかを決定するために、該トランスデューサ素 子から発せられた信号において検出された変化を、予め決定されたパターンと比 較する比較器が含まれる、請求項2記載の組織検査装置。 6.トランスデューサ素子にかかる力が予め決定された最小のしきい値を越える かどうかを検出するため、及び該トランスデューサ素子にかかる力が予め決定さ れた最小のしきい値を越えない場合に使用者に通報するための、トランスデュー サ素子から発せられる信号に応答する圧力検知回路をさらに含む、請求項1記載 の組織検査装置。 7.トランスデューサ素子にかかる力が予め決定された最大のしきい値を越える かどうかを検出するため、及び該トランスデューサ素子にかかる力が予め決定さ れた最大のしきい値を越える場合に使用者に通報するための、トランスデューサ 素子からの信号に応答する圧力検知回路をさらに含む、請求項1記載の組織検査 装置。 8.トランスデューサ素子に、炭素のマイクロホンが含まれる、請求項1記載の 組織検査装置。 9.トランスデューサ素子から発せられた信号の検出された変化に、該トランス デューサ素子から発せられた信号の変化速度が含まれる、請求項1記載の組織検 査装置。 10.回路に、トランスデューサ素子から発せられる信号の変化速度を検出する ために該信号の二次導関数を決定するための二次微分回路(a dual differentia tor)が含まれる、請求項9記載の組織検査装置。 11.回路に、信号の二次導関数を集積するための低域フィルタがさらに含まれ る、請求項10記載の組織検査装置。 12.プロセッサの処理結果を保存する保存装置をさらに含む、請求項2記載の 組織検査装置。 13.同じ組織についての異なる検査の結果を比較するための回路をさらに含む 、請求項12記載の組織検査装置。 14.第2トランスデューサ素子へ組織に対向する圧力がかけられかつ該トラン スデューサ素子が該組織上で動かされる場合に、該第2トランスデューサ素子に かかる力に応答して信号を発生する第2トランスデューサ素子であって、該力が 下方にある組織構造の変化している性質により異なる、第2トランスデューサ素 子をさらに含む、請求項1記載の組織検査装置。 15.検出回路が、下方にある組織構造の組成の別の指標として第2トランスデ ューサ素子から発せられる信号の変化をもさらに検出する、請求項14記載の組 織検査装置。 16.トランスデューサ素子へ組織に対向する圧力がかけられかつ該トランスデ ューサ素子が該組織上で動かされる場合に、該トランスデューサ素子にかかる力 に応答して信号を発生する複数のトランスデューサ素子であって、該力が下方に ある組織構造の変化している性質により異なる、複数のトランスデューサ素子と 下方にある組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せられ る信号の変化を検出する回路 とを含む、組織検査装置。 17.トランスデューサ素子から発せられた信号間の差を決定するための差動回 路をさらに含み、該検出回路によってトランスデューサ素子から発せられた信号 間の差の変化が検出される、請求項16記載の組織検査装置。 18.トランスデューサ素子から発せられた信号の検出された変化に基づいて、 複数のトランスデューサ素子のうち少なくとも一つのトランスデューサ素子が下 方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を移動したかどうかを決定す るためのプロセッサをさらに含む、請求項16記載の組織検査装置。 19.少なくとも一つのトランスデューサ素子が硬い組織の局在する領域上を移 動したことを検出するプロセッサに応答して使用者に通報するための回路をさら に含む、請求項16記載の組織検査装置。 20.プロセッサに、下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を少 なくとも一つのトランスデューサ素子が移動したかどうかを検出するために、該 トランスデューサ素子から発せられた信号において検出された変化を、予め決定 されたしきい値と比較する比較器が含まれる、請求項18記載の組織検査装置。 21.プロセッサに、下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を少 なくとも一つのトランスデューサ素子が移動したかどうかを決定するために、該 トランスデューサ素子から発せられた電気信号において検出された変化を、可変 しきい値と比較する比較器が含まれる、請求項18記載の組織検査装置。 22.下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を少なくとも一つの トランスデューサ素子が移動したかどうかを決定するために、該トランスデュー サ素子から発せられた信号において検出された変化を、予め決定されたパターン と比較する比較器をさらに含む、請求項18記載の組織検査装置。 23.下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を少なくとも一つの トランスデューサ素子が移動したかどうかを決定するため、及び少なくとも一つ の該トランスデューサ素子が移動した硬い組織の局在する領域のタイプが何であ るかを決定するために、該トランスデューサ素子から発せられた信号において検 出された変化を、予め決定されたパターンと比較する比較器をさらに含む、請求 項18記載の組織検査装置。 24.トランスデューサ素子にかかる力が予め決定された最小のしきい値を越え るかどうかを検出するため、及び該トランスデューサ素子にかかる力が予め決定 された最小のしきい値を越えない場合に使用者に通報するための、トランスデュ ーサ素子から発せられる信号に応答する圧力検知回路をさらに含む、請求項16 記載の組織検査装置。 25.トランスデューサ素子にかかる力が予め決定された最大のしきい値を越え るかどうかを検出するため、及び該トランスデューサ素子にかかる力が予め決定 された最大のしきい値を越える場合に使用者に通報するための、トランスデュー サ素子から発生する信号に応答する圧力検知回路をさらに含む、請求項16記載 の組織検査装置。 26.トランスデューサ素子にかかる力が可変しきい値を越えるかどうかを検出 するため、及び該トランスデューサ素子にかかる力が可変しきい値を越えない場 合に使用者に通報するための、トランスデューサ素子から発せられる信号に応答 する圧力検知回路をさらに含む、請求項16記載の組織検査装置。 27.可変しきい値が最小可変しきい値であり、圧力検知回路がさらに、トラン スデューサ素子にかかる力が最大可変しきい値を越えるかどうかを検出するとと もに該トランスデューサ素子にかかる力が最大可変しきい値を越える場合に使用 者に通報する、請求項26記載の組織検査装置。 28.トランスデューサ素子に、炭素のマイクロホンが含まれる、請求項16記 載の組織検査装置。 29.トランスデューサ素子に、塩類のマイクロホンが含まれる、請求項16記 載の組織検査装置。 30.トランスデューサ素子に、圧電素子が含まれる、請求項16記載の組織検 査装置。 31.トランスデューサ素子から発せられた信号間の差において検出された変化 に、該トランスデューサ素子から発せられた信号間の差の変化速度が含まれる、 請求項17記載の組織検査装置。 32.検出回路が、トランスデューサ素子から発せられた信号間の差の変化速度 を検出するために、該トランスデューサ素子から発せられた信号間の差の導関数 を決定するための微分回路を含む、請求項31記載の組織検査装置。 33.検出回路が、トランスデューサ素子から発せられた信号間の差の導関数を 集積するための低域フィルタをさらに含む、請求項32記載の組織検査装置。 34.トランスデューサ素子を組織の上で動かすために、該トランスデューサ素 子に取り付けられた手持ち式アセンブリをさらに含む、請求項16記載の組織検 査装置。 35.トランスデューサ素子を組織の上で動かすために、該トランスデューサ素 子に取り付けられたグローブをさらに含む、請求項16記載の組織検査装置。 36.トランスデューサ素子を組織の上で動かすために、該トランスデューサ素 子に取り付けられた粘着性ストリップをさらに含む、請求項16記載の組織検査 装置。 37.トランスデューサ素子を組織の上で動かすために、該トランスデューサ素 子に取り付けられた回転球アセンブリをさらに含む、請求項16記載の組織検査 装置。 38.トランスデューサ素子を組織の上で自動的に動かすために、該トランスデ ューサ素子に取り付けられた機構をさらに含む、請求項16記載の組織検査装置 。 39.差動回路の結果を保存する保存装置をさらに含む、請求項17記載の組織 検査装置。 40.同じ組織についての異なる検査の結果を比較するための回路をさらに含む 、請求項39記載の組織検査装置。 41.複数のトランスデューサ素子が複数の対のトランスデューサ素子を含み、 該差動回路が各対のトランスデューサ素子のトランスデューサ素子から発せられ る信号間の差を決定し、検出のための回路が下方にある組織構造の組成の指標と して各対のトランスデューサ素子からの信号間の差における変化を検出する、請 求項17記載の組織検査装置。 42.複数の対のトランスデューサ素子に接続された座標づけ回路(coordinati ong circuitry)であって、下方にある組織構造内の硬い組織の局在領域の位置 に関する位置情報を提供するために、各対のトランスデューサ素子の信号間の差 における変化を対応させる座標づけ回路をさらに含む、請求項41記載の組織検 査装置。 43.複数のトランスデューサ素子が二対のトランスデューサ素子を含み、該ト ランスデューサ素子の対が互いに直交する配置になっており、差動回路が各対の トランスデューサ素子のトランスデューサ素子から発せられた信号間の差を決定 し、検出のための回路が下方にある組織構造の組成の指標として各対のトランス デューサ素子からの信号間の差における変化を検出する、請求項16記載の組織 検査装置。 44.二対のトランスデューサ素子に接続された座標づけ回路(coordinationg circuitry)であって、下方にある組織構造内の硬い組織の局在領域の位置に関 する位置情報を提供するために、各対のトランスデューサ素子からの信号間の差 における変化を対応させる座標づけ回路をさらに含む、請求項43記載の組織検 査装置。 45.トランスデューサ素子が組織上で動かされる速度を測定するための速度測 定装置をさらに含む、請求項18記載の組織検査装置。 46.速度測定装置に接続された座標づけ回路であって、下方にある組織構造内 の硬い組織の局在領域の位置に関する位置情報を提供するために、トランスデュ ーサ素子から発せられた信号間の差における変化を対応させる座標づけ回路をさ らに含む、請求項45記載の組織検査装置。 47.座標づけ回路に接続され、下方にある組織構造内の硬い組織の局在領域の 位置を表示するための表示装置をさらに含む、請求項42、44、または46記 載の組織検査装置。 48.通報するための回路に、発光ダイオードが含まれる、請求項3または19 記載の組織検査装置。 49.通報するための回路に、音声発振器が含まれる、請求項3または19記載 の組織検査装置。 50.硬い組織の局在する領域に、しこりが含まれる、請求項3または18記載 の組織検査装置。 51.組織検査装置に取り付けられた使い捨てキャップをさらに含む、請求項1 または16記載の組織検査装置。 52.組織検査装置と該組織との間に配置された潤滑剤をさらに含む、請求項1 または16記載の組織検査装置。 53.検出回路及びプロセッサが、アナログ回路を含む、請求項1または16記 載の組織検査装置。 54.検出回路及びプロセッサが、マイクロプロセッサを含む、請求項1または 16記載の組織検査装置。 55.組織が胸部組織である、請求項1または16記載の組織検査装置。 56.組織検査装置が適切に作動しているかどうかを決定する自己−テスト回路 をさらに含む、請求項1または16記載の組織検査装置。 57.トランスデューサ素子へ胸部組織に対向する圧力がかけられかつ該トラン スデューサ素子が該胸部組織の上で動かされる場合に、トランスデューサ素子に かかる力に応答して信号を発する複数のトランスデューサ素子であって、該力が 下方にある組織構造の変化している性質により異なる、複数のトランスデューサ 素子、 トランスデューサ素子から発せられた信号間の差を決定するための差動回路、 下方にある胸部組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せ られた信号間の差における変化を検出する回路、 該トランスデューサ素子から発せられた信号間の差において検出された変化を 予め決められたパターンと比較することにより、該複数のトランスデューサ素子 のうち少なくとも一つのトランスデューサ素子が下方にある胸部組織構造内の硬 い組織の局在する領域の上を移動したかどうかを決定するためのプロセッサ、及 び 少なくとも一つの該トランスデューサ素子が硬い胸部組織の局在する領域の上 を移動したことを決定するプロセッサに応答して使用者に通報するための回路を 含む、胸部組織検査装置。 58.回転球、 該回転球に接触し、該回転球へ組織に対向する圧力がかけられかつ該回転球が 該組織の上で動かされる場合に、トランスデューサ素子にかかる力に応答して信 号を発する複数のトランスデューサ素子であって、該力が下方にある組織構造の 変化している性質により異なる、複数のトランスデューサ素子、及び 下方にある組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せられ た信号から結果として得られる力ベクトル及び力ベクトルの角度を決定する回路 を含む、回転球アセンブリ。 59.下方にある組織構造の組成の指標として力ベクトルの角度の変化を検出す る回路をさらに含む、請求項58記載の回転球アセンブリ。 60.トランスデューサ素子に、ひずみを有するバネが含まれる、請求項58記 載の回転球アセンブリ。 61.検査すべき組織に対向してトランスデューサ素子に圧力をかけつつ検査す べき組織の上で該トランスデューサ素子を動かす段階であって、該トランスデュ ーサ素子は該トランスデューサ素子によって検出された力に応答して信号を発し 、該力が下方にある組織構造の変化している性質により異なるような、段階と 下方にある組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せられ た信号の変化を検出する段階 とを含む、組織検査方法。 62.トランスデューサ素子が下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域 の上を移動したかどうかを、検出された信号の変化に基づいて決定する段階をさ らに含む、請求項61記載の方法。 63.トランスデューサ素子が硬い組織の局在する領域上を移動した際に、使用 者に通報する段階をさらに含む、請求項62記載の方法。 64.決定する段階が、トランスデューサ素子が下方にある組織構造内の硬い組 織の局在する領域の上を移動したかどうかを決定するために、該トランスデュー サ素子から発せられた信号で検出された変化を、予め決定されたしきい値と比較 する段階を含む、請求項62記載の方法。 65.下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上をトランスデューサ 素子が移動したと決定された場合に、該トランスデューサ素子が移動した硬い組 織の局在する領域のタイプが何であるか決定するために、該トランスデューサ素 子から発せられた信号において検出された変化を、少なくとも一つの予め決定さ れたパターンと比較する段階をさらに含む、請求項62記載の方法。 66.決定段階に、下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上をトラ ンスデューサ素子が移動したかどうかを決定するために、該トランスデューサ素 子から発せられた信号において検出された変化を、予め決定されたパターンと比 較する段階が含まれる、請求項62記載の方法。 67.トランスデューサ素子から発せられた信号において検出された変化に、該 トランスデューサ素子から発せられた信号において検出された変化速度が含まれ る、請求項61記載の方法。 68.検出段階に、トランスデューサ素子から発せられた信号を、該信号の変化 速度を検出するために二次微分器に入力する段階が含まれる、請求項67記載の 方法。 69.検出段階に、二次微分器の出力を低域フィルタに入力する段階がさらに含 まれる、請求項68記載の方法。 70.トランスデューサ素子が下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域 の上を移動したかどうかについての決定を、同じ組織の異なる検査間で比較する 段階をさらに含む、請求項62記載の方法。 71.検査すべき組織に対向して複数のトランスデューサ素子に圧力をかけつつ 検査すべき組織の上で該複数のトランスデューサ素子を動かす段階であって、該 トランスデューサ素子が該トランスデューサ素子によって検出された力に応答し て信号を発生し、該力が下方にある組織構造の変化している性質により異なるよ うな段階と 下方にある組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せられ た信号における変化を検出する段階 とを含む、組織検査方法。 72.複数のトランスデューサ素子から発せられた信号間の差を決定する段階で あって、検出される変化に、該複数のトランスデューサ素子から発せられた信号 間の差において検出される変化が含まれるような段階をさらに含む、請求項71 記載の方法。 73.検出段階に、複数のトランスデューサ素子の少なくとも一つが下方にある 組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を移動したかどうかを、該複数のトラ ンスデューサ素子から発せられた信号において検出された変化に基づいて検出す る段階が含まれる、請求項71記載の方法。 74.複数のトランスデューサ素子の少なくとも一つが硬い組織の局在する領域 上を移動した際に、使用者に通報する段階をさらに含む、請求項73記載の方法 。 75.検出段階に、複数のトランスデューサ素子の少なくとも一つが下方にある 組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を移動したかどうかを決定するために 、該複数のトランスデューサ素子から発せられた信号間の差において検出された 変化を、予め決定されたしきい値と比較する段階が含まれる、請求項73記載の 方法。 76.検出段階に、下方にある組織構造内の硬い組織の局在する領域の上を複数 のトランスデューサ素子のうちの少なくとも一つが移動したかどうかを決定する ために、該複数のトランスデューサ素子から発せられた信号間の差において検出 された変化を予め決定されたパターンと比較する段階がさらに含まれる、請求項 73記載の方法。 77.信号間の差において決定された変化に、該信号間の差の変化速度が含まれ る、請求項72記載の方法。 78.決定する段階に、微分器に信号間の差を入力する段階が含まれる、請求項 77記載の方法。 79.決定する段階に、微分器の出力を低域フィルタに入力する段階がさらに含 まれる、請求項78記載の方法。 80.トランスデューサ素子の少なくとも一つが下方にある組織構造内の硬い組 織の局在する領域の上を移動したかどうかについての検出を、同じ組織の異なる 検査間で比較する段階をさらに含む、請求項73記載の方法。 81.組織が胸部組織である、請求項61または71記載の方法。 82.移動させる段階の前に、手で組織検査を行う段階をさらに含む、請求項6 1または71記載の方法。 83.使用者に通報した後で、その組織を再チェックするために手で組織検査を 行う段階をさらに含む、請求項63または74記載の方法。 84.組織検査装置自体のテストを開始する段階をさらに含む、請求項61また は71記載の方法。 85.検査すべき領域内の組織に潤滑剤を適用する段階をさらに含む、請求項6 1または71記載の方法。 86.検査すべき胸部組織に対向して複数のトランスデューサ素子に圧力をかけ つつ検査すべき胸部組織の上で該複数のトランスデューサ素子を動かす段階であ って、該トランスデューサ素子が該トランスデューサ素子によって検出された力 に応答して信号を発し、該力が下方にある胸部組織構造の変化している性質によ り異なるような段階、 下方にある胸部組織構造の組成の指標として該トランスデューサ素子から発せ られた信号の変化を検出する段階、 該複数のトランスデューサ素子の少なくとも一つが下方にある胸部組織構造内 の硬い組織の局在する領域の上を移動したかどうかを決定するために、該複数の トランスデューサ素子から発せられた信号間の差において検出された変化を予め 決められたパターンと比較する段階、及び 該複数のトランスデューサ素子の少なくとも一つが硬い胸部組織の局在する領 域の上を移動した際に使用者に通報する段階 を含む、胸部組織検査方法。
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