JP2010046181A - Electromagnetic wave transmitter/receiver and system with the electromagnetic wave transmitter/receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体内に電磁波を入射させ、その反射波から生体組織の誘電率の差異および/または変化を検出して、生体内の情報を取得するシステムおよび該システムに用いられる電磁波送受信装置に関するものである。 The present invention relates to a system for acquiring in-vivo information by causing electromagnetic waves to enter a living body and detecting a difference and / or change in dielectric constant of a living tissue from the reflected wave, and an electromagnetic wave transmitting / receiving device used in the system. Is.
現在、生体組織の誘電率の差異または変化を、電磁波(マイクロ波)の反射波に基づいて検出する、生体情報の取得方法が研究されている(特許文献1)。 Currently, biometric information acquisition methods that detect differences or changes in the dielectric constant of biological tissues based on reflected waves of electromagnetic waves (microwaves) have been studied (Patent Document 1).
電磁波を用いた生体情報の取得原理について簡単に説明する。
物質は生体組織に限らず、構成媒質に依存する特性インピーダンスを持っている。電波が一方の媒質から他の媒質へ伝搬するとき、その界面で反射が起こり、一部は透過する。
The principle of acquiring biological information using electromagnetic waves will be briefly described.
Substances are not limited to living tissues but have characteristic impedances that depend on the constituent medium. When radio waves propagate from one medium to another, reflection occurs at the interface and part of it is transmitted.
真空中の特性インピーダンスは下記式で表され、
誘電率εrの無損失媒質におけるインピーダンスは、
で表される。 It is represented by
図6は、比誘電率ε1、比透磁率μ1の誘電体D1と比誘電率ε2、比透磁率μ2の誘電体D2の界面における電磁波の反射と透過を模式的に示した図である。誘電体界面での反射・透過波の大きさは、伝送線路の考え方と同様に考えることができる。 6, the dielectric constant epsilon 1, the dielectric D 1 and the dielectric constant epsilon 2 of the relative permeability mu 1, an electromagnetic wave reflection and transmission of the interface of the dielectric D 2 relative permeability mu 2 schematically illustrates It is a figure. The magnitude of the reflected / transmitted wave at the dielectric interface can be considered in the same way as the transmission line concept.
特性インピーダンスZ1(比誘電率ε1)の誘電体からZ2(比誘電率ε2)の誘電体に電磁波が入射するとき、反射係数Γは、下記(1)式で表される。
従って、入射信号Eiとすると、透過信号は、Et=(1+Γ)・Ei
反射信号は、Er=Γ・Ei
と表される。
Therefore, assuming that the incident signal E i , the transmitted signal is E t = (1 + Γ) · E i
The reflected signal is E r = Γ · E i
It is expressed.
一般に媒質中の電磁波の波長は真空中の
倍になる。生体は、非磁性体(比透磁率μr=1)と考えられるので、
倍となる。 Doubled.
この原理を応用して、乳がんなどの早期検出システムが研究されている。乳がんは体表に近く、比較的均一な脂肪で構成された組織(低ノイズ)内にあり、がん組織と正常組織の誘電率の差が大きく、コントラストがとりやすいことから本原理の応用に適すると考えられている。正常組織とがん組織の比誘電率は10と50(2GHzの電磁波に対して)であり、両者の界面における反射率は約0.4である。 By applying this principle, early detection systems such as breast cancer have been studied. Breast cancer is close to the body surface and is in a tissue composed of relatively uniform fat (low noise). The difference in dielectric constant between cancer tissue and normal tissue is large, making it easy to take contrast. It is considered suitable. The relative permittivity of normal tissue and cancer tissue is 10 and 50 (for 2 GHz electromagnetic waves), and the reflectance at the interface between them is about 0.4.
非特許文献1においては、数値ファントムを使ったシミュレーションが行われ、この数値ファントムを使用したシミュレーションでは2mmの大きさのがんが検出できるという報告がなされている。
In
また、非特許文献2においては、生体組織の誘電率変化を検出することにより、電磁波(マイクロ波)を用いて生体等の内部温度分布を計測する方法として、マイクロ波を生体等に照射して透過特性を測定する計測方法が提案されている。
上述のように、生体組織の誘電率の差異を検出して、乳がんの早期検出を行う、あるいは、生体内組織の温度による誘電率の変化を検知して、その温度を測定する装置が研究・開発されているが、現状ではそのアルゴリズム開発が中心となっており、実用化にあたっての検討が十分になされていない。 As described above, a device that detects the difference in the dielectric constant of biological tissue and detects breast cancer early, or detects the change in dielectric constant due to the temperature of biological tissue and measures the temperature is researched. Although it has been developed, at present, the algorithm is mainly developed, and the practical application has not been sufficiently studied.
現実に電磁波を生体内に入射させる場合、空気と皮膚との誘電率の差が非常に大きいため、入射波の多くは皮膚で反射され、生体内に十分侵入できないことが分かっている。非特許文献1においても皮膚で反射された入射波の強度が生体内からの反射波より3桁(1000倍)近く大きいことが示されている。
When electromagnetic waves are actually incident into a living body, the difference in permittivity between air and skin is so large that most of the incident waves are reflected by the skin and cannot be sufficiently penetrated into the living body. Non-Patent
実験段階である現状では、誘電率一定の食塩水やオイルの中に測定対象とアンテナを入れて測定がなされており、そのまま実際の生体計測に適応できるものではない。また、上記非特許文献におけるシミュレーションでは、皮膚での反射を補正するために、取得したデータから皮膚での反射分を減算することが示されているが、現実的な測定系においては、ADビット数などのダイナミックレンジを、皮膚からの反射波に合わせると、生体内部からの反射波検出の感度が著しく低下するという問題が生じる。 At the present stage, which is an experimental stage, measurement is performed with a measurement object and an antenna placed in saline or oil with a constant dielectric constant, and cannot be applied to actual living body measurement as it is. In addition, the simulation in the above non-patent document shows that the reflected amount on the skin is subtracted from the acquired data in order to correct the reflection on the skin. When the dynamic range such as the number is matched with the reflected wave from the skin, there arises a problem that the sensitivity of detecting the reflected wave from the inside of the living body is remarkably lowered.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、入射波をより多く生体内へ伝搬させることができる電磁波送受信装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、生体内からの信号をS/Nよく取得することができるシステムを提供することを目的とするものである。 This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the electromagnetic wave transmitter / receiver which can propagate more incident waves in the living body. It is another object of the present invention to provide a system that can acquire a signal from a living body with good S / N.
本発明の電磁波送受信装置は、電磁波を利用して生体組織の誘電率の差異および/または変化を取得するシステムにおいて、被験生体外に配置されて用いられる電磁波送受信装置であって、
被験生体の生体内部へ電磁波を入射する送信手段と、
前記生体内部へ入射した電磁波の該生体内部からの反射波を検知する受信手段と、
前記誘電率の差異および/または変化を取得する際に、前記送信手段および前記受信手段と、前記被験生体の皮膚との間に隙間無く配置されるn層の誘電体層とを備え(ここで、nは2以上の自然数であり、前記送信手段または受信手段側から1、2・・・とする。)、
n番目の誘電体層の被誘電率をεn、空気の誘電率をεa、生体の皮膚の誘電率をεbとしたとき、
εa<ε1<ε2<・・・・εn<εb
の関係にあることを特徴とするものである。
The electromagnetic wave transmission / reception apparatus of the present invention is an electromagnetic wave transmission / reception apparatus that is used by being placed outside a test living body in a system that obtains a difference and / or change in dielectric constant of a biological tissue using electromagnetic waves,
A transmitting means for injecting electromagnetic waves into the living body of the test living body;
Receiving means for detecting a reflected wave from the inside of the living body of the electromagnetic wave incident on the inside of the living body;
When obtaining the difference and / or change in the dielectric constant, the transmission means and the reception means, and n dielectric layers disposed without gaps between the skin of the subject living body (here, , N is a natural number of 2 or more, and is 1, 2,... From the transmitting means or receiving means side.
When the dielectric constant of the nth dielectric layer is ε n , the dielectric constant of air is ε a , and the dielectric constant of the living body skin is ε b ,
ε a <ε 1 <ε 2 <... ε n <ε b
It is characterized by being in the relationship.
ここで、前記n層の誘電体層の全誘電体層の合計厚みが、前記電磁波の波長λ以上であることが望ましい。 Here, it is desirable that the total thickness of all the dielectric layers of the n dielectric layers is not less than the wavelength λ of the electromagnetic wave.
また、前記n層の誘電体層の誘電率が、下記式を満たすことが望ましい。
また、前記送信手段が、前記受信手段を兼ねるものであることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the transmission means also serves as the reception means.
本発明の温度計測システムは、本発明の電磁波送受信装置を備えたことを特徴とするものである。 A temperature measurement system according to the present invention includes the electromagnetic wave transmission / reception apparatus according to the present invention.
本発明の腫瘍検出システムは、本発明の電磁波送受信装置を備えたことを特徴とするものである。 The tumor detection system of the present invention comprises the electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus of the present invention.
本発明の電磁波送受信装置によれば、送信手段および受信手段と被験生体の皮膚との間にn層の誘電体層(n≧2)を備え、誘電体層の誘電率が、皮膚に近づくにつれ、皮膚の誘電率に近くいものとなるように該n層以上の誘電体層を配置しているので、生体へ入射させる電磁波の皮膚での反射を抑制し、生体内への透過率を大きくすることができる。皮膚での反射を抑制し、生体への入射波の進入割合を増加させることができることから、S/Nを向上させることができる。 According to the electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus of the present invention, n dielectric layers (n ≧ 2) are provided between the transmitting means and the receiving means and the skin of the test organism, and the dielectric constant of the dielectric layer approaches the skin. Since the n or more dielectric layers are arranged so as to be close to the dielectric constant of the skin, the reflection of electromagnetic waves incident on the living body is suppressed on the skin, and the transmittance into the living body is increased. can do. Since reflection on the skin can be suppressed and the rate of incidence of incident waves into the living body can be increased, S / N can be improved.
また、送信手段および受信手段を直接皮膚に接触させないことから、送信手段および受信手段のさび、腐食およびそれらに伴う性能変化を防止することができる。 In addition, since the transmitting means and the receiving means are not brought into direct contact with the skin, it is possible to prevent rust and corrosion of the transmitting means and the receiving means and performance changes associated therewith.
さらに、少なくとも1つの誘電体層の厚みが電磁波の波長以上であれば、皮膚からの反射波の影響を距離的に排除することができ、反射波から種々の生体内の情報を取得する際に、演算により皮膚からの反射波を排除する処理が不要となる。 Furthermore, if the thickness of at least one dielectric layer is equal to or greater than the wavelength of the electromagnetic wave, the influence of the reflected wave from the skin can be excluded in terms of distance, and various in vivo information can be obtained from the reflected wave. This eliminates the need for a process for eliminating the reflected wave from the skin by calculation.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
<電磁波送受信装置>
まず、本発明の電磁波送受信装置の実施形態を図1を参照して説明する。図1は第1の実施形態の電磁波送受信装置の模式図である。
<Electromagnetic wave transceiver>
First, an embodiment of the electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus according to the first embodiment.
図1に示す、第1の実施形態の電磁波送受信装置1は、送信手段および受信手段を兼ねたアンテナ2と、アンテナ2を挟むようにして配置された第1の誘電体層であるプリント樹脂基板4(FR4:Flame Retardant Type 4、誘電率ε1≒4)と、プリント樹脂基板の外側に配置された第2の誘電体層であるポリウレタン5(誘電率ε2≒6)とを備えている。第2の誘電体層の厚みdは送受信される電磁波の波長λ以上であることが好ましい。該電磁波送受信装置1を用いた電磁波送受信計測時においては、ポリウレタン5の表面が被験生体7の皮膚表面8に接触するように配置されて使用される。
An electromagnetic wave transmission /
アンテナ2は例えば、金属体で形成されたものを用いる。第1の誘電体層としては、テフロン(登録商標)、FPC(ポリイミド)等を用いてもよい。皮膚8と接触する側の第2の誘電体層としては、入手しやすく生体の皮膚の誘電率に近いアルコール類、ウレタン等を選択することが望ましい。
For example, the
空気の比誘電率εa=1、生体の皮膚の誘電率εb≒38であり、第1および第2の誘電体層の比誘電率は、εa<ε1<ε2<εbの関係にある。 The relative permittivity of air ε a = 1, the permittivity of living body skin ε b ≈38, and the relative permittivity of the first and second dielectric layers is ε a <ε 1 <ε 2 <ε b There is a relationship.
なお、第1および第2の誘電体層4、5はアンテナ2に対して取り外しできないように固定されていてもよいし、脱着自在になっていてもよく、少なくとも生体への電磁波の送信および反射波の受信測定を行う際に、生体皮膚表面8とアンテナ2との間に隙間無く挿入できればよい。
The first and second
ここで、本発明の電磁波送受信装置の効果について検証する。
アンテナ2と生体の皮膚表面8との間に誘電体層が挿入されていない場合、空気の比誘電率εa=1、生体の皮膚の誘電率εb=38としたとき、アンテナから放射された電磁波が生体の皮膚に入射するときの透過係数T(=1+Γ)は、上述の式(1)から
When no dielectric layer is inserted between the
である。一方、例えば、アンテナと生体の皮膚の間にウレタンが挿入されている場合、ウレタンの比誘電率ε2=6、生体の皮膚の誘電率εb=38であり、アンテナから放射された電磁波が生体の皮膚に入射するときの透過係数T(=1+Γ)は、
である。 It is.
このように、アンテナと生体の皮膚との間に誘電体層が存在しない場合、28%が透過されるのに対し、比誘電率6の誘電体層が存在する場合には、57%が透過されることになる。 Thus, when there is no dielectric layer between the antenna and the skin of the living body, 28% is transmitted, whereas when a dielectric layer with a relative dielectric constant of 6 is present, 57% is transmitted. Will be.
このように、アンテナと生体の皮膚との間に空気と皮膚との誘電率の間の誘電率を有する誘電体層を挿入することにより皮膚での電磁波の反射を抑制することができ、より多くの電磁波を生体内へ伝搬させることができることが分かる。 Thus, by inserting a dielectric layer having a dielectric constant between the dielectric constant of air and skin between the antenna and the skin of the living body, reflection of electromagnetic waves on the skin can be suppressed, and more It can be seen that the electromagnetic wave can be propagated into the living body.
なお、誘電体層を備えた場合でも40%程度の反射率で入射波が反射する。このとき、入射波と反射波との干渉を抑制するためには、誘電体層が、入射波の1波長程度の厚みを有することが望ましい。 Even when the dielectric layer is provided, the incident wave is reflected with a reflectance of about 40%. At this time, in order to suppress interference between the incident wave and the reflected wave, it is desirable that the dielectric layer has a thickness of about one wavelength of the incident wave.
なお、上記においては本発明の効果を簡易に説明するため誘電体層が1つのみ存在する場合について説明したが、本発明においては、送受信手段であるアンテナと生体の皮膚との間に2層以上の誘電体層が配置される。2層以上の誘電体層が配置される場合には、アンテナ側の誘電体層の誘電率より生体側となる誘電体層の誘電率の方が順次大きくなるように配置構成することにより、効率的に誘電体層間、および生体の皮膚との各界面での電磁波の反射の抑制を行うことができる。 In the above description, the case where only one dielectric layer is present has been described in order to simply explain the effects of the present invention. However, in the present invention, two layers are provided between the antenna serving as the transmitting / receiving means and the skin of the living body. The above dielectric layers are disposed. When two or more dielectric layers are arranged, the arrangement is made so that the dielectric constant of the dielectric layer on the living body side sequentially increases from the dielectric constant of the dielectric layer on the antenna side. In particular, it is possible to suppress reflection of electromagnetic waves at the dielectric layers and at each interface with the skin of the living body.
誘電体層が多層の場合、特に、誘電体層間、および生体の皮膚との各界面での反射係数を乗じたものが小さくなるように誘電体の材料を選択するのが好ましい。
図1に示すように、アンテナと生体の皮膚との間に誘電体層を2層挿入する場合は、アンテナと接触している第1の誘電体層の誘電率をε1、第1の誘電体と皮膚との間に挿入される第2の誘電体層の誘電率をε2、皮膚をεbとすると、εa<ε1<ε2<εbを満たした上で、
As shown in FIG. 1, when two dielectric layers are inserted between the antenna and the living skin, the dielectric constant of the first dielectric layer in contact with the antenna is ε 1 , and the first dielectric When the dielectric constant of the second dielectric layer inserted between the body and the skin is ε 2 and the skin is ε b , after satisfying ε a <ε 1 <ε 2 <ε b ,
になるような誘電体材料を選択することが最も好ましい。 It is most preferred to select a dielectric material such that
さらに、誘電体層をn層とする場合には、各誘電体層の材料の誘電率εnがεa<ε1<ε2<・・・・εn<εbを満たした上で、
となるように材料を選択することが好ましい。このように材料を選択することにより、各誘電体層の界面および皮膚との界面における反射率をより抑制することができ、より効率的に入射波を生体内に伝搬させることができる。 It is preferable to select materials so that By selecting the material in this way, the reflectance at the interface of each dielectric layer and the interface with the skin can be further suppressed, and the incident wave can be propagated into the living body more efficiently.
[設計変更例]
上述の図1に示す実施形態においては、アンテナ2をプリント樹脂基板4で挟むようにした例を挙げたが、図2に示す電磁波送受信装置11のように、アンテナ2を第1の誘電体層14で内包し、第2の誘電体層15を生体側に配置するように構成してもよい。
[Design change example]
In the embodiment shown in FIG. 1 described above, an example in which the
<温度計測システムの実施形態>
本発明の電磁波送受信装置を備えた温度計測システムの実施形態について図3を参照して説明する。温度計測システムは、誘電率の温度変化を検出して生体深部の温度計測を行うシステムであり、ここでは1次元の計測システムについて説明する。
<Embodiment of temperature measurement system>
An embodiment of a temperature measurement system provided with the electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The temperature measurement system is a system that detects a temperature change of a dielectric constant by detecting a temperature change of a dielectric constant. Here, a one-dimensional measurement system will be described.
例えば、1.5GHzの電磁波を用いた場合、温度変化による比誘電率の変化は0.7%/degである。この比誘電率の温度依存性を利用して体内の温度分布の変化を非侵襲で計測することができる。 For example, when an electromagnetic wave of 1.5 GHz is used, the change in relative dielectric constant due to temperature change is 0.7% / deg. By utilizing the temperature dependence of the relative permittivity, changes in the temperature distribution in the body can be measured non-invasively.
本実施形態の温度計測システム20は、図1に示した電磁波送受信装置1と、アンテナ2による電磁波の送受信を制御する制御部21、アンテナ2から送信される送信電磁波Eiを発振する発振部22、アンテナ2で受信された反射波Erに基づいて温度を検出する温度検出部23とを備えている。
The
温度計測時には、図3に示すように、電磁波送受信装置1の第2の誘電体層5の表面を被験生体7の皮膚表面8に接触させた状態として、対象組織9における温度を計測する。
At the time of temperature measurement, as shown in FIG. 3, the temperature in the
まず、アンテナから超短パルスを送信する。パルスは、例えば、200ps幅の微分ガウシアンパルスで、4GHz程度の中心周波数とする。なお、4GHzの電磁波を用いた場合、温度変化による比誘電率の変化は0.5%/degである。このパルスの反射波をアンテナで受信して温度検出部において記録する。 First, an ultrashort pulse is transmitted from the antenna. The pulse is a differential Gaussian pulse having a width of 200 ps, for example, and has a center frequency of about 4 GHz. Note that when a 4 GHz electromagnetic wave is used, the change in relative dielectric constant due to temperature change is 0.5% / deg. The reflected wave of this pulse is received by the antenna and recorded in the temperature detector.
温度検出部において、反射波の、脂肪の厚みなどMRI等で予め測定しておいた測定距離に対応する時間遅れに対応した部分の誘電率変化を温度変化に換算する。本温度計測システム20のように、本発明の電磁波送受信装置を備えることにより、反射波検出におけるS/Nを向上することができるので、温度計測の精度も向上させることができる。
In the temperature detection unit, the change in dielectric constant of the portion corresponding to the time delay corresponding to the measurement distance previously measured by MRI or the like of the reflected wave, such as the thickness of fat, is converted into a temperature change. Since the S / N in reflected wave detection can be improved by providing the electromagnetic wave transmission / reception device of the present invention like the
<腫瘍検出システムの実施形態>
次に本発明の電磁波送受信装置を備えた、腫瘍検出システムの実施形態として乳がん検出システムについて説明する。
<Embodiment of tumor detection system>
Next, a breast cancer detection system will be described as an embodiment of a tumor detection system provided with the electromagnetic wave transmission / reception device of the present invention.
図4に示すように、本実施形態の乳がん検出システム30は、複数の(ここでは12個)電磁波送受信装置1A〜1Lと、電磁波送受信装置1A〜1Lによる電磁波の送受信を制御する制御部31、アンテナから送信される送信電磁波を発振する発振部32、アンテナで受信された反射波に基づいて乳がんの検出を行う検出部33とを備えている。
As shown in FIG. 4, the breast
計測時には、図4に示すように、マンモ35に複数個(ここでは、12個)の電磁波送受信装置を接触配置する。
At the time of measurement, as shown in FIG. 4, a plurality (here, 12) of electromagnetic wave transmitting / receiving devices are arranged in contact with the
図5は腫瘍部36を有するマンモ35の2次元断面および、該マンモ35に対する電磁波送受信装置1A〜1Lの配置およびX−Y断面におけるレーダーアルゴリズムを説明するための図である。図5に示すように、電磁波送受信装置1A〜1Lは、X−Y断面において、X1〜X12の各X座標にそれぞれ配置されている。マンモ35の断面を複数の領域に分割し、該分割された領域毎(座標点)に該領域からの反射波の強度を算出することにより、各領域における誘電率差を画像化することができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a two-dimensional cross section of a
以下、マンモ35中の腫瘍部36に対するレーダーアルゴリズムを説明する。
図4および図5に示すように、マンモ35の表面に沿って電磁波送受信装置複数個(m=12個)をそれぞれ該マンモ表面に接触させるように配置した状態で計測を行う。
Hereinafter, a radar algorithm for the
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, measurement is performed in a state where a plurality (m = 12) of electromagnetic wave transmitting / receiving devices are arranged in contact with the surface of the
1)各々の電磁波送受信装置1A〜1Lのアンテナから超短パルスを送信する。超短パルスは、200ps幅の微分ガウシアンパルスで、4GHz程度の中心周波数とする。
1) Ultrashort pulses are transmitted from the antennas of the electromagnetic wave transmitting / receiving
2)このパルスの反射波をアンテナで受信して検出部33において記録する。アンテナm個分の反射波系列として記録される。
2) The reflected wave of this pulse is received by the antenna and recorded by the
3)この反射波系列においては、入射波の皮膚における反射が支配的なものとなるが、腫瘍からの反射波形正常組織の不均一性による散乱信号は、平均化され、散乱信号は無視できるレベルになっている。しかしながら、皮膚とアンテナ間に誘電体層がない場合と比較すると皮膚における反射は小さい。皮膚とアンテナ間に誘電体層がない場合、各反射波列において、皮膚からの反射は、最も早い時間に、しかも大きく現れ、不必要な信号であることから、まずこの皮膚からの反射による信号を取り除く処理が必要となる。その場合、m個の波形列を加算し、平均を取ることにより参照波形列を生成し、この参照波形列をm個の各波系列から減算することにより、入射波と皮膚からの反射波を除いた補正されたm個の波系列を得る。
本実施形態では、アンテナと皮膚との間に誘電体層が挿入されていることから、皮膚での反射が抑制され、かつ、誘電体層の厚みが送受信電磁波の1波長以上であることから、反射波による信号を排除する処理は不要である。
3) In this reflected wave series, the reflection of the incident wave on the skin is dominant, but the scattered signal due to the non-uniformity of the normal waveform of the reflected waveform from the tumor is averaged and the scattered signal is negligible. It has become. However, the reflection on the skin is small compared to the case where there is no dielectric layer between the skin and the antenna. When there is no dielectric layer between the skin and the antenna, in each reflected wave train, the reflection from the skin appears large at the earliest time and is an unnecessary signal. It is necessary to remove it. In that case, m waveform sequences are added and a reference waveform sequence is generated by taking an average, and by subtracting this reference waveform sequence from each of the m wave sequences, an incident wave and a reflected wave from the skin are obtained. The corrected m wave series removed are obtained.
In this embodiment, since the dielectric layer is inserted between the antenna and the skin, reflection on the skin is suppressed, and the thickness of the dielectric layer is one or more wavelengths of the transmitted / received electromagnetic wave. There is no need to eliminate the signal due to the reflected wave.
4)全反射波列の移動平均を取り、各反射波列から減算することにより低周波信号が排除され、m個の目的とする波系列が生成される。 4) Taking a moving average of the total reflected wave trains and subtracting from each reflected wave train eliminates the low frequency signal and generates m target wave sequences.
5)これらのm個の波形列を指定したマンモ35の座標点から各アンテナまでの距離を時間に換算した分をシフトした波形列を加算することにより、その座標点の振幅強度を導き出す。
5) The amplitude intensity of the coordinate point is derived by adding the waveform sequence obtained by shifting the distance from the coordinate point of the
6)5)の操作を分割した座標点分繰り返す。例えば、分割は、1mm間隔で行い、座標化する。 6) Repeat the operation of 5) for the divided coordinate points. For example, the division is performed at 1 mm intervals and coordinated.
7)各座標点における振幅強度が得られ、これを画像化することにより、X―Y断面における座標毎の誘電率の相対的な違いを表すことができる。 7) An amplitude intensity at each coordinate point is obtained, and by imaging this, a relative difference in dielectric constant for each coordinate in the XY cross section can be expressed.
本乳がん検出システム30のように、本発明の電磁波送受信装置を備えることにより、反射波検出におけるS/Nを向上することができるので、腫瘍検出の精度も向上させることができる。
Since the S / N in reflected wave detection can be improved by providing the electromagnetic wave transmission / reception apparatus of the present invention like the present breast
1、11、1A〜1L 電磁波送受信装置
2 アンテナ
4、14 第1の誘電体層
5、15 第2の誘電体層
20 温度検出システム
21 制御部
22 発振部
23 温度検出部
30 乳がん検出システム
31 制御部
32 発振部
33 検出部
35 マンモ(乳房)
36 腫瘍部
DESCRIPTION OF
36 Tumor
Claims (6)
被験生体の生体内部へ電磁波を入射する送信手段と、
前記生体内部へ入射した電磁波の該生体内部からの反射波を検知する受信手段と、
前記誘電率の差異および/または変化を取得する際に、前記送信手段および前記受信手段と、前記被験生体の皮膚との間に隙間無く配置されるn層の誘電体層とを備え(ここで、nは2以上の自然数であり、前記送信手段または受信手段側から1、2・・・とする。)、
n番目の誘電体層の被誘電率をεn、空気の誘電率をεa、生体の皮膚の誘電率をεbとしたとき、
εa<ε1<ε2<・・・・εn<εb
の関係にあることを特徴とする電磁波送受信装置。 In a system for obtaining a difference and / or change in dielectric constant of a living tissue using electromagnetic waves, an electromagnetic wave transmitting / receiving device used by being placed outside a test organism,
A transmitting means for injecting electromagnetic waves into the living body of the test living body;
Receiving means for detecting a reflected wave from the inside of the living body of the electromagnetic wave incident on the inside of the living body;
When obtaining the difference and / or change in the dielectric constant, the transmission means and the reception means, and n dielectric layers disposed without gaps between the skin of the subject living body (here, , N is a natural number of 2 or more, and is 1, 2,... From the transmitting means or receiving means side.
When the dielectric constant of the nth dielectric layer is ε n , the dielectric constant of air is ε a , and the dielectric constant of the living body skin is ε b ,
ε a <ε 1 <ε 2 <... ε n <ε b
An electromagnetic wave transmitting and receiving apparatus characterized by
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