JP4392516B2

JP4392516B2 - 生体のしこり検査装置

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Publication number: JP4392516B2
Application number: JP2003341875A
Authority: JP
Inventors: 定夫尾股
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2004283547A

Description

本発明は、生体のしこり検査装置に係り、特に生体の硬さの２次元的な分布を測定できるしこり検査装置に関する。

例えば、乳がん検診等においては、患者の診断部位をはさんでＸ線撮影等を行って、生体内部に硬いところ、すなわち、しこりがないか判断される。また、触診によりしこりの有無や程度を判断することも行われ、後者は医師等の専門家による触診のほか、医師等の指導のもとで患者自身により行われることもある。

生体の内部におけるしこりは、患者等の生体の外観からはどこにしこりがあるか判断が困難なため、広範囲にわたりＸ線撮影や触診を行う必要がある場合がある。また、Ｘ線撮影等のように患者の診断部位をはさんで診断を行う方法では、診断部位あるいは患者の体形によっては十分な範囲をはさむことができない場合がある。また、触診による方法は経験が必要で、しこりの有無、その程度の判別に触診者の個人差が現れ、定量的な判断が困難である。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決し、生体のしこりについて定量的に２次元的分布を測定できる生体のしこり検査装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る生体のしこり検査装置は、プローブ基体と、プローブ基体に２次元に配列されて保持され、生体表面に圧接される複数の探触素子であって、各探触素子は、生体に振動を入射する振動子と、生体からの反射波を検出する振動検出センサとをそれぞれ有する複数の探触素子と、振動子の信号入力端と振動検出センサの信号出力端との間に設けられ、探触素子に接触する部分の生体の硬さを算出する硬さ算出器と、各探触素子と硬さ算出器との接続を順次切り替える硬さ算出切替回路と、各探触素子について算出された硬さを２次元表示する表示器と、を備え、硬さ算出器は、振動検出センサの信号出力端に入力端が接続された増幅器と、増幅器の出力端と振動子の信号入力端との間に設けられ、振動子への入力波形と振動検出センサからの出力波形との間に位相差が生じるときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路と、位相差をゼロにシフトさせるための周波数変化量を検出する周波数変化量検出手段と、を含み、探触素子と生体との間の閉ループの共振を維持しつつ、生体の硬さに応じて生ずる周波数変化量の２次元分布から生体のしこり検査を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る生体のしこり検査装置は、プローブ基体と、プローブ基体に２次元に配列されて保持され、生体表面に圧接される複数の探触素子であって、各探触素子は、生体にパルス波を入射する振動子と、生体からの反射波を検出する振動検出センサとをそれぞれ有する複数の探触素子と、振動子のパルス波入射端と振動検出センサの反射波検出端との間に設けられ、探触素子に接触する部分の生体の硬さを算出する硬さ算出部と、各探触素子と硬さ算出器との接続を順次切り替える硬さ算出切替回路と、各探触素子について算出された硬さを２次元表示する表示器と、を備え、硬さ算出部は、入射されるパルス波の周波数成分分析を行い、各正弦波成分の周波数と、その周波数における正弦波成分と余弦波成分とから求められる位相差のスペクトル分布を求める入射波周波数成分分析手段と、反射波の周波数成分分析を行い、各正弦波成分の周波数と、その周波数における正弦波成分と余弦波成分とから求められる位相差のスペクトル分布を求める反射波周波数成分分析手段と、入射波のスペクトル分布と反射波のスペクトル分布とを比較し、それぞれの周波数ｆｘにおける、その入射波の位相と反射波の位相の差である位相差θｘを求める周波数変化算出手段と、入射波の周波数に対する反射波の振幅ゲイン及び位相差の関係を表す基準伝達特性曲線を用い、周波数ｆｘにおける位相差θｘについて、周波数を変化させることで位相差θｘをゼロにシフトさせるための周波数変化量ｄｆを算出する周波数変化量検出手段と、を備え、生体の硬さに応じて生ずるｄｆの２次元分布から生体のしこり検査を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る生体のしこり検査装置は、各探触素子に設けられた複数の圧力センサと、圧力センサの端子間に設けられ、探触素子に接触する部分の生体組織への押し付け圧を算出する押し付け圧算出器と、各探触素子と押し付け圧算出器との接続を順次切り替える圧力算出切替回路と、各圧力センサの押し付け圧を所定の許容幅と比較し、許容幅以内の押し付け圧が検出される探触素子を選別する素子選別手段と、を備えることを特徴とする。

また、表示器は、選別された探触素子について算出された硬さに基づいて、生体のしこりの表示を行うことが好ましい。

また、表示器は、プローブ基体において各探触素子が配列される側の裏面に設けられることが好ましい。

また、本発明に係る生体のしこり検査装置において、プローブ基体の裏面側に設けられ、表示器を収納する収納部と、収納部の一部に設けられ、表示器と接続される基体側接続部と、表示器から引き出され、一端に基体側接続部に着脱可能に接続される表示側接続部を有する信号線と、を備え、信号線の表示側接続部を基体側接続部に接続したまま、表示器がプローブ基体の収納部に収納されることが好ましい。

また、本発明に係る生体のしこり検査装置において、さらに、プローブ基体は、外部機器に接続するための外部接続部を有し、表示側接続部は、外部接続部にも接続可能である構造を有していることが好ましい。

上記構成の少なくとも１つにより、プローブ基体に探触素子が２次元的に配置され、これらの探触素子が生体表面に圧接される。各探触素子は、接続を順次切り替える硬さ算出切替回路を介し硬さ算出器に接続され、探触素子が接触する生体の部分の硬さが算出され、その結果が表示器に２次元表示される。したがって、生体に広い範囲について接触し、その範囲の生体の硬さ、つまりしこりを２次元的に把握できる。各探触素子から生体に入射された振動は、生体内部の硬さに応じてその波形の周波数と位相を変化させて反射波として戻ってくる。したがって、入射波と反射波との比較から生体内部の硬さを検査することができる。上記構成において、入射波と反射波の比較は、位相差をゼロにシフトさせるための周波数変化量で捉える。周波数測定は、精度の高い測定器を用いることができるので、生体の硬さ、すなわちしこりを定量的に測定できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、プローブ基体に探触素子が２次元的に配置され、これらの探触素子が生体表面に圧接される。したがって、生体に広い範囲について接触し、その範囲の生体の硬さ、つまりしこりを２次元的に把握できる。そして、各探触素子から生体組織にパルス波を入射し、その反射波を検出する。生体組織に入射されたパルス波は、生体組織内部の硬さに応じてその周波数成分を変化させて反射波として戻ってくる。したがって、入射パルス波の周波数成分分析の内容と、反射波の周波数成分分析の内容との比較から生体組織の硬さ、すなわちしこりを検査することができる。上記構成において、入射パルス波と反射波との間における周波数成分の変化の検出は、各周波数成分における正弦波成分と余弦波成分の割合で定まる位相について入射パルス波と反射波との間で生ずる変化、すなわち位相差を用いる。そして、生ずる位相差の程度を、基準伝達特性曲線を介して位相差をゼロにする周波数変化量に変換する。周波数測定は、精度の高い測定器を用いることができるので、しこりを定量的に測定できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、各探触素子に設けられた圧力センサを用い、各圧力センサの検出値と許容幅とを比較して、許容幅以内の探触素子を選び出す。選び出された探触素子は、許容幅の範囲で生体組織に圧接していることになるので、しこり検査装置を患者に圧接する程度のばらつきを判断することが容易になる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、しこり検査装置を患者に圧接する際のばらつきを抑え、信頼度の高いしこり表示を行うことができる。また、上記構成の少なくとも１つにより、しこり検査装置を生体組織に圧接しながら、リアルタイム的にしこりの２次元分布を把握することができる。

また、２次元表示する表示器をプローブ基体の裏面側に一体として配置することで、検査者は、プローブ基体を生体組織に例えば圧接しながら、リアルタイム的に生体のしこりの２次元分布を把握することができる。また、表示器をプローブ基体から着脱可能とし、信号線によりプローブ基体と接続することで、患者自身がプローブ基体を生体組織に例えば圧接しながら、観察できる位置に表示器をおいて、リアルタイム的に生体のしこりの２次元分布を把握することができる。

上記のように、本発明に係る生体のしこり検査装置によれば、生体のしこりについて定量的な２次元的分布の測定が可能となる。

以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、生体のしこり検査装置１０の上面側から見た斜視図、側面図、下面側から見た斜視図である。図に示すように、生体しこり検査装置１０は、円板状のプローブ基体１２と、プローブ基体１２から延びて、手で把持されるつかみ部１４とからなる。

プローブ基体１２は、下面側に生体の表面に圧接される複数の探触素子２０を２次元的に配置して保持し、上面側に複数の表示素子４０を各探触素子２０に対応して２次元的に配置して保持する円板状の部材である。例えば直径が約６０ｍｍ、厚みが約２０ｍｍのプラスチック成形品に、探触素子２０及び表示素子４０をそれぞれ４０−５０個程度２次元的に配置したものを用いることができる。また、上面側に、小型のディスプレイ４２を配置することもできる。

つかみ部１４は、プローブ基体１２と固定接続され、手で安定して把持できる程度の大きさを有する取っ手状の部材である。例えば上記のプローブ基体１２にあわせて、厚みを約２０ｍｍとし、取っ手部の幅を約４５ｍｍ、長さを約１００ｍｍのプラスチック成形品を用いることができる。

つかみ部１４の内部には、各探触素子２０の入出力信号信号に基づき各探触素子２０が接触する部分の生体組織の硬さを算出し、それを２次元分布として表示する信号処理を行う電子回路部５０が収納される。電子回路部５０の出力は、外部インタフェイス５１を介し、図示されていない外部の診断装置等に接続することもできる。また、電子回路部５０の一部または全部をつかみ部１４の外部に出し、信号線で探触素子２０や表示素子４０と接続してもよい。電子回路部５０の詳細については後述する。

図４は、探触素子２０周りの詳細図である。探触素子２０は、圧力センサ２２を取り付ける圧力センサ取り付け台２４の上に（図４においては紙面の下方向になる）、振動子２６と振動検出センサ２８が、さらにその上に略半球状のプラスチック製の接触ボール３０が積層されて構成される。探触素子２０は、圧力センサ取り付け台２４側の底面でプローブ基体１２に接着等で固定される。

圧力センサ２２は、探触素子２０が生体組織１６に圧接されるときの押し付け圧を検出する機能を有する素子である。圧力センサ２２としては、例えばひずみゲージを用いることができる。ひずみゲージは所定のゲージ接着剤等を用いて圧力センサ取り付け台２４に固定できる。圧力センサ２２がひずみゲージの場合は、押し付け圧に応じて抵抗値が変化し、その抵抗値変化信号は、プローブ基体１２の内部を通る信号線５２ａ，５２ｂを介して電子回路部５０に伝達される。

振動子２６は、生体組織１６に入射波を入射する機能を有し、振動検出センサ２８は、生体組織１６、例えばその内部におけるしこりの部分１８からの反射波を検出する機能を有する素子である。振動子２６と、振動検出センサ２８は、例えば圧電素子を用い、交流信号を印加することでその交流信号の周波数で機械的な振動を生じさせる電気−機械変換機能を振動子として、振動を加えることでその振動の周波数の交流信号を生じさせる機械−電気変換機能を振動検出センサとして利用することができる。

振動子、振動検出センサの上に設けられる接触ボール３０は、例えばナイロン樹脂等のプラスチック樹脂で成形され、その半球状の表面で生体組織にスムーズに圧接する機能を有する部材である。半球の半径は、例えば５ｍｍ程度を用いることができる。

図５は、振動子と振動検出センサを積層して構成する例を示す図である。この例では、２個の圧電素子を直列に接続し、接続点を接地したもので、一方の圧電素子を振動子２６として用い、他方の圧電素子を振動検出センサ２８として用いる。振動子２６は信号線５４ａから供給される交流信号に応じて入射波を発生し、生体組織に向けて入射される。振動検出センサ２８は、生体組織からの反射波を検出し、信号線５４ｂに交流信号として出力する。信号線５４ａ，５４ｂは、プローブ基体１２の内部を通り電子回路部５０に接続される。

図６は、振動子と振動検出センサを１個の圧電素子の上に構成する例を示す図である。この例では、１個の圧電素子３２を用い、圧電素子３２における２個の圧電面のうち片方の面３４を接地し、もう片方の面に設けられる電極パターンを外側リング電極３６と、中心側円電極３８としたものである。外側リング電極３６に入力される交流信号に応じ、圧電素子の外周部分が振動するので振動子として働き、圧電素子の中央部分が検出する振動に応じた交流信号が中心側円電極３８に現れて振動検出センサとして働く。

図７は、電子回路部５０のブロック図である。図７の中の硬さ算出切替回路６０は、硬さ算出部６４に接続される探触素子を選択する機能を有する選択スイッチ回路である。すなわち、各振動子２６からの信号線５４ａ、各振動検出素子２８からの信号線５４ｂを、複数のスイッチ８０により順次切り替えて硬さ算出部６４に接続するスイッチ回路である。同様に、圧力算出切替回路６２は、圧力算出部６６に接続される探触素子を選択する機能を有する選択スイッチ回路である。すなわち、各圧力センサ２２からの信号線５２ａ，５２ｂを、複数のスイッチ８２により順次切り替えて圧力算出部６６に接続するスイッチ回路である。スイッチ８０，８２には半導体スイッチを用いることができる。接続の順次切り替えは、各探触素子２０ごとの逐次切り替え、例えば、各探触素子２０にアドレスを付し、アドレスの順に、硬さ算出切替回路６０への接続と、圧力算出切替回路６２への接続とを同期して行うことができる。

このように、硬さ算出切替回路６０により、選択された探触素子２０について、その振動子２６の信号線５４ａは信号線８４ａを介し、振動検出センサ２８の信号線５４ｂは信号線８４ｂを介し、それぞれ硬さ算出部６４に接続される。同様に、圧力算出切替回路６２により、選択された探触素子２０について、その圧力センサ２２の信号線５２ａ，５２ｂ４ａはそれぞれ信号線８６ａ，８６ｂを介し、圧力算出部６６に接続される。

硬さ算出部６４は、硬さ算出切替回路６０により選択された各探触素子２０について、振動子２６の信号入力端の信号、すなわち信号線５４ａの信号、および、振動検出センサ２８の信号出力端の信号、すなわち信号線５４ｂの信号とに基づいて、その探触素子２０が接触する生体組織の部分の硬さを算出する回路である。算出された硬さデータは、各探触素子２０ごとに対応付けられてデータ収集部７０に送られる。対応付けには、例えば上記の探触素子アドレスを用いることができる。

図８は、硬さ算出部６４のブロック図である。硬さ算出部６４は、探触素子２０における振動子２６と信号線（５４ａ），８４ａを介して接続される端子９４と、振動検出センサ２８と信号線（５４ｂ），８４ｂを介して接続される端子９２を備える。また、硬さ算出部６４は、端子９２に入力端が接続される増幅器９６と、増幅器９６の出力端と端子９４との間に設けられ、振動子２６への入力波形と振動検出センサ２８からの出力波形との間に位相差が生じるときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路９８とを備える。かかる機能を持つ位相シフト回路の内容については、特開平９−１４５６９１号公報に詳しく述べられている。

このような構成で、振動子２６、振動検出センサ２８と生体組織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組織の硬さが変化することで生ずる周波数変化を、周波数変化量検出部１００で検出し、硬さ変換器１０２により周波数変化を生体組織の硬さに変換する。周波数変化を生体組織の硬さに変換するには、例えば較正テーブル等を用いることができる。較正テーブルは、硬さの基準とできる基準物質を接触ボールの先端に押し当て、そのときの周波数変化を得ることで作成できる。基準物質として、例えばしこりのない標準的な乳部の脂肪または筋肉や、または標準的な乳部の脂肪または筋肉とあらかじめ対応を取ってあるシリコンゴム等の標準物質を用いることができる。変換された硬さ信号は、必要に応じディジタル信号に変換されて端子１０４から出力される。

振動子２６、振動検出センサ２８と生体組織を含む閉ループの共振状態における振動の周波数は、位相シフト回路９８により周波数を変化させることができるように、振動子２６においてＱの高い固有振動数以外の周波数に選ばれるのが好ましい。例えば、振動子２６において、１次固有振動数が１ＭＨｚとすると、この周波数を避けて、４００ｋＨｚ等に設定することが好ましい。

圧力算出部６６は、圧力算出切替回路６２により選択された各探触素子２０について、圧力センサ２２の信号線（５４ａ，５４ｂ），８６ａ，８６ｂの信号に基づいて、上記の例では、抵抗値変化を押し付け圧に変換し、その探触素子２０の生体組織に対する押し付け圧を算出する回路である。押し付け圧への変換は、ひずみゲージのゲージファクタ等に基づき、例えば較正テーブル等を用いることができる。

素子選別部６８は、圧力算出部６６で算出された押し付け圧を所定の許容幅と比較し、許容幅以内か否かの判断を行う回路である。判断は、例えば押し付け圧が許容幅以内のときは「１」を出力し、押し付け圧が許容幅を超えて大きいときまたは許容幅を超えて小さいときに「０」を出力してもよい。判断結果は、各探触素子２０ごとに対応付けられてデータ収集部７０に送られる。対応付けには、例えば上記の探触素子アドレスを用いることができる。

データ収集部７０は、各探触素子２０ごとに、その硬さデータと、押し付け圧判断データとを対応付けて記憶する記憶装置である。対応付けには上記の探触素子アドレスを用い、探触素子アドレスごとにその硬さデータと押し付け圧判断データとを配列して記憶することができる。

表示処理部７２は、データ収集部７０から必要なデータを読み出し、硬さの２次元表示をするための信号処理を行う回路である。例えば、図１に示すように、表示部７４が複数の表示素子４０の２次元配列であるときは、各表示素子への出力を、各探触素子２０の２次元配列に対応付ける処理を行う。すなわち、表示部７４を観察したときに、各表示素子４０は、プローブ基体１２に対し、ちょうど各表示素子４０の真下の探触素子２０が検出した硬さを表すように対応付け処理を行う。

また、各探触素子２０の押し付け圧が許容幅以内にないときは、その硬さを表示しない選別処理を行う。このことで、押し付け圧が許容幅以内にある硬さのみが表示処理され、しこり検査装置を患者に圧接する際のばらつきを抑えた表示をすることが可能になる。

また、測定領域全体の硬さについて、平均値、最大値、最小値、標準偏差等を求め、あるいは硬さ分布のヒストグラム化等の統計処理を行った後、テキストデータ等により表示が可能な処理を行ってもよい。

表示処理されたデータは、表示部７４に出力される。また、図１に示すように外部との信号伝達を行うインタフェイス５１を設け、外部の診断装置等に出力することもできる。

表示部７４は、複数の表示素子４０を２次元配置したものであり、上記のように、複数の探触素子の２次元配置に対応した配置とすることが好ましい。複数の表示素子としては、発光ダイオード等の発光素子、液晶ディスプレイの２次元配置された各画素等を用いることができる。

硬さをあらわすのには、表示素子の輝度を用い、例えば、生体組織の硬さが大きい値を示すに従い、すなわち、しこりの程度が悪化するに従い、輝度を強くして表現することができる。また、可変色型発光ダイオードあるいはカラー液晶ディスプレイを用い、硬さを色の相違あるいは色の濃淡で示すこともできる。例えば、生体組織の硬さが小さい値から大きい値に移るに従い、青−黄−赤と色を変えることで、しこりの程度をビジュアルに表現できる。

また、各探触素子２０に対応付けられて配置される各表示素子４０以外に、図１に示すような一般的な小型ディスプレイ４２を設けることもできる。この小型ディスプレイ４２を用い、例えば、測定領域全体の硬さについての平均値等の統計処理データ等を表示してもよい。

図９は、他の実施の形態に係る電子回路部１５０のブロック図である。この実施の形態では、パルス波を生体組織に入射し、生体組織から反射してくる反射波を検出し、入射されたパルス波の周波数成分と検出された反射波の周波数成分との間の変化に基づいて生体組織の硬さを算出する。したがって、パルス波発生器１７６が新たに設けられ、硬さ算出部１６４の内容が異なるほかは、図７と同様の要素をそのまま用いることができる。図７に対応する要素には、図７と同一の符号を用いて、説明の重複を避けることとする。

パルス波発生器１７６は、市販のパルス波発生器を用いることができる。パルス波のパルス幅は、上記のように振動子２６の１次固有振動数が１MHｚとして、１／４００ｋＨｚの数倍程度を用いるのが好ましい。あるいは、４００ｋＨｚを重畳した矩形パルスを用いてもよい。

パルス波発生器１７６の出力は、硬さ算出部１６４の信号線８４ａに接続される。信号線８４ａは、硬さ算出切替回路６０を介し、各振動子２６の入力端子に接続される。つまり、パルス波発生器１７６からのパルス波は、硬さ算出切替回路６０による各探触素子２０の順次選択に従って各振動子２６から生体組織に入射されるとともに、硬さ算出部１６４に入力される。また、生体組織からの反射波は、各振動検出センサ２８により検出され、硬さ算出切替回路６０を介し、信号線８４ｂにより硬さ算出部１６４に入力される。このように、硬さ算出部１６４には、生体組織に入射されるパルス波と、生体組織からの反射波とが入力される。

パルス波発生器１７６の出力側に、パルス波の出力を規制するゲート回路等を設け、硬さ算出切替回路６０の切り替えに連動させて、１個のパルス波を出力することが好ましい。また、パルス波発生器１７６より出力するパルス波の繰り返し周波数を、硬さ算出切替回路６０の切り替え周波数と同じにして、ゲート回路等を省略することもできる。

図１０は、硬さ算出部１６４のブロック図である。硬さ算出部１６４は、端子１９４，１９２から入力される生体組織への入射波、生体組織からの反射波の電気信号を適切な信号レベルに増幅する増幅器１９５ｂ，１９５ａを備え、増幅器１９５ｂ，１９５ａの各出力は周波数成分分析部１９６に入力される。

図１０における周波数成分分析部１９６は、その入射波、反射波の周波数成分分析を行い、入射波、反射波それぞれにつき周波数に対する位相のスペクトル分布を求める機能を有する。ここで位相とは、各周波数成分における正弦波成分と余弦波成分の割合で定まる位相のことである。求められた入射波、反射波の位相スペクトル分布は、位相差算出部１９８に入力される。

位相差算出部１９８は、入射波の位相スペクトル分布と反射波の位相スペクトル分布とを比較し、入射波と反射波との間の周波数成分の変化を表すものとして、それぞれの周波数ｆｘについて、その入射波の位相と反射波の位相の差である位相差θｘを求めて特定する機能を有する。求められた周波数ｆｘと位相差θｘのデータは、周波数変化量検出部２００に入力される。

周波数変化量検出部２００は、入射波の周波数に対する反射波の振幅ゲイン及び位相差の関係を表す基準伝達特性曲線を用い、周波数ｆｘにおける位相差θｘについて、周波数を変化させることで位相差θｘをゼロにシフトさせるための周波数変化量ｄｆを算出する機能を有する。周波数変化量算出の機能は、位相差を補償するのに要する周波数の変化をもとめるので、いわば位相差補償演算機能ということもできる。

周波数ｆｘと位相差θｘのデータは、生体組織の硬さに対応する物質特性を反映している。そのなかで、最も位相差の変化が大きい周波数ｆ０とその最大位相差θ０は、測定対象である生体組織の硬さを特に代表しているものと考えられる。したがって、最大位相差θ０をゼロにシフトさせるための周波数変化量ｄｆを算出し、これをもって生体組織の硬さを代表する特性値とすることができる。

上記周波数成分分析部１９６、位相差算出部１９８（周波数位相差特定）、周波数変化量検出部２００（位相差補償演算）のさらに詳細な内容については、特開２００２−２７２７４３号公報に述べられている。

硬さ変換器２０２は、周波数変化量を生体組織の硬さに変換する機能を有する。周波数変化を生体組織の硬さに変換するには、較正テーブル等を用いることができる。較正テーブルは、硬さの基準とできる基準物質を接触ボールの先端に押し当て、パルス波を入射し、反射波を検出して周波数成分分析を行い、そのときの周波数変化を得ることで作成できる。基準物質として、図８で説明したと同様の物質を用いることができる。変換された硬さ信号は、必要に応じディジタル信号に変換されて端子２０４から出力される。

このようにして得られる生体組織の硬さデータは、圧力算出部６６及び素子選別部６８により得られる押し付け圧判断データとともに、各探触素子に対応付けてデータ収集部７０に記憶される。そして、表示処理部７２により適当なデータ処理とともに信号処理が行われ、表示部７４に、生体組織の硬さの２次元分布、すなわち、定量的なしこりの分布が表示される。

図１１は、他の実施形態における生体のしこり検査装置２１０の構成を示す図である。この生体のしこり検査装置２１０は、本体部分２２０と表示器部分２３０とを別体構造とし、コネクタを介して着脱可能としたものである。ここで表示器部分２３０は、複数の表示素子２４０が２次元配置されたもので、信号線２３２を備え、信号線２３２の一端には表示側コネクタ２３４が設けられる。これに対応して、本体部分２２０には基体側コネクタ２５２が設けられる。基体側コネクタ２５２は電子回路部２５０に接続される。また、電子回路部２５０からは、基体側コネクタ２５２と並列に外部インタフェイス２５４が設けられる。表示側コネクタ２３４は、基体側コネクタ２５２にも外部インタフェイス２５４にも接続可能な構造を有している。

本体部分２２０と表示器部分２３０とは図示されていないはめあい部分によりはまりあい、一体化することができる。すなわち、表示側コネクタ２３４を基体側コネクタ２５２に接続し、信号線２３２を折畳んで本体部分２２０又は表示器部分２３０の接続部分の空間に収納し、本体部分２２０と表示器部分２３０とをはめあい部分にはめあわすことで、一体化した生体のしこり検査装置２１０が得られる。この一体化した物質特性検査装置２１０の外観は、図１で説明した生体のしこり検査装置１０と同じとなり、その形態での使用法も同じとなる。

この生体のしこり検査装置２１０によれば、物質特性の表示の自由度が格段に増大する。図１２−１４に、この生体のしこり検査装置２１０のしこり表示方法の例を示す。

図１２は、第１の用い方の例を示す図で、この方法は図１で説明した生体のしこり検査装置１０でも可能な方法である。すなわち、本体部分２２０と表示器部分２３０とを一体化して用い、外部インタフェイス２５４を用いて外部の診断装置３００に接続する。外部診断装置３００としては、例えばより大きな表示画面とデータ処理能力とを有するコンピュータを用いることができる。この方法においては、例えば、検査者が生体のしこり検査装置２１０を手にもち、被検査者の体表に対して生体のしこり検査装置２１０を圧接してそのしこりの状態について表示器部分２３０を用いて観察できるとともに、被検査者も外部診断装置３００の画面をみてその様子を知ることができる。

図１３は、第２の用い方の例を示す図である。ここでは、表示側コネクタ２３４と基体側コネクタ２５２との接続はそのままにして、本体部分２２０と表示器部分２３０とのはめあわせを外し、信号線２３２を延ばして用いる。この方法においては、例えば、被検査者が自分で生体のしこり検査装置２１０を手にもち、自分の体表に対して生体のしこり検査装置２１０を圧接しつつ、表示器部分２３０の画面により、そのしこりの状態等の様子を知ることができる。

図１４は、第３の用い方の例を示す図である。ここでは、本体部分２２０から表示器部分２３０を外すとともに、表示側コネクタ２３４と基体側コネクタ２５２との接続も外し、表示側コネクタ２３４を外部インタフェイス２５４に接続する。この方法においては、図１３で説明した第２の用い方と同じ用い方が可能であるが、信号線２３２が本体部分２２０の端部に接続されるため、本体部分２２０を手で持って操作することがより容易となる。

本発明に係る実施の形態における生体のしこり検査装置の上面側から見た斜視図である。本発明に係る実施の形態における生体のしこり検査装置の側面図である。本発明に係る実施の形態における生体のしこり検査装置の下面側から見た斜視図である。本発明に係る実施の形態における探触素子周りの詳細図である。振動子と振動検出センサを積層して構成する例を示す図である。振動子と振動検出センサを１個の圧電素子の上に構成する例を示す図である。本発明に係る実施の形態における電子回路部のブロック図である。本発明に係る実施の形態における硬さ算出部のブロック図である。他の実施の形態に係る電子回路部のブロック図である。他の実施の形態に係る硬さ算出部のブロック図である。さらなる他の実施の形態における生体のしこり検査装置の構成を示す図である。さらなる他の実施の形態における第１の用い方を説明する図である。さらなる他の実施の形態における第２の用い方を説明する図である。さらなる他の実施の形態における第３の用い方を説明する図である。

符号の説明

１０，２１０生体のしこり検査装置、１２プローブ基体、１４つかみ部、１６生体組織、２０探触素子、２２圧力センサ、２４圧力センサ取り付け台、２６振動子、２８振動検出センサ、３０接触ボール、４０表示素子、５０，１５０電子回路部、５１，２５４外部インタフェイス、６０硬さ算出切替回路、６２圧力算出切替回路、６４，１６４硬さ算出部、６６圧力算出部、６８素子選別部、７０データ収集部、７２表示処理部、７４表示部、９６，１９５ｂ，１９５ａ増幅器、９８位相シフト回路、１００，２００周波数変化量検出部、１０２，２０２硬さ変換器、１７６パルス波発生器、１９６周波数成分分析部、１９８位相差算出部、２２０本体部分、２３０表示器部分、２３２信号線、２３４表示側コネクタ、２５２基体側コネクタ。

Claims

プローブ基体と、
プローブ基体に２次元に配列されて保持され、生体表面に圧接される複数の探触素子であって、各探触素子は、生体に振動を入射する振動子と、生体からの反射波を検出する振動検出センサとをそれぞれ有する複数の探触素子と、
振動子の信号入力端と振動検出センサの信号出力端との間に設けられ、探触素子に接触する部分の生体の硬さを算出する硬さ算出器と、
各探触素子と硬さ算出器との接続を順次切り替える硬さ算出切替回路と、
各探触素子について算出された硬さを２次元表示する表示器と、
を備え、
硬さ算出器は、
振動検出センサの信号出力端に入力端が接続された増幅器と、
増幅器の出力端と振動子の信号入力端との間に設けられ、振動子への入力波形と振動検出センサからの出力波形との間に位相差が生じるときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路と、
位相差をゼロにシフトさせるための周波数変化量を検出する周波数変化量検出手段と、
を含み、探触素子と生体との間の閉ループの共振を維持しつつ、生体の硬さに応じて生ずる周波数変化量の２次元分布から生体のしこり検査を行うことを特徴とする生体のしこり検査装置。
プローブ基体と、
プローブ基体に２次元に配列されて保持され、生体表面に圧接される複数の探触素子であって、各探触素子は、生体にパルス波を入射する振動子と、生体からの反射波を検出する振動検出センサとをそれぞれ有する複数の探触素子と、
振動子のパルス波入射端と振動検出センサの反射波検出端との間に設けられ、探触素子に接触する部分の生体の硬さを算出する硬さ算出部と、
各探触素子と硬さ算出器との接続を順次切り替える硬さ算出切替回路と、
各探触素子について算出された硬さを２次元表示する表示器と、
を備え、
硬さ算出部は、
入射されるパルス波の周波数成分分析を行い、各正弦波成分の周波数と、その周波数における正弦波成分と余弦波成分とから求められる位相差のスペクトル分布を求める入射波周波数成分分析手段と、
反射波の周波数成分分析を行い、各正弦波成分の周波数と、その周波数における正弦波成分と余弦波成分とから求められる位相差のスペクトル分布を求める反射波周波数成分分析手段と、
入射波のスペクトル分布と反射波のスペクトル分布とを比較し、それぞれの周波数ｆｘにおける、その入射波の位相と反射波の位相の差である位相差θｘを求める周波数変化算出手段と、
入射波の周波数に対する反射波の振幅ゲイン及び位相差の関係を表す基準伝達特性曲線を用い、周波数ｆｘにおける位相差θｘについて、周波数を変化させることで位相差θｘをゼロにシフトさせるための周波数変化量ｄｆを算出する周波数変化量検出手段と、
を備え、生体の硬さに応じて生ずるｄｆの２次元分布から生体のしこり検査を行うことを特徴とする生体のしこり検査装置。
請求項１または２に記載の生体のしこり検査装置において、
各探触素子に設けられた複数の圧力センサと、
圧力センサの端子間に設けられ、探触素子に接触する部分の生体組織への押し付け圧を算出する押し付け圧算出器と、
各探触素子と押し付け圧算出器との接続を順次切り替える圧力算出切替回路と、
各圧力センサの押し付け圧を所定の許容幅と比較し、許容幅以内の押し付け圧が検出される探触素子を選別する素子選別手段と、
を備えることを特徴とする生体のしこり検査装置。
請求項３に記載の生体のしこり検査装置において、
表示器は、選別された探触素子について算出された硬さに基づいて、生体のしこりの表示を行うことを特徴とする生体のしこり検査装置。
請求項１または２に記載の生体のしこり検査装置において、
表示器は、プローブ基体において各探触素子が配列される側の裏面に設けられることを特徴とする生体のしこり検査装置。
請求項５に記載の生体のしこり検査装置において、
プローブ基体の裏面側に設けられ、表示器を収納する収納部と、
収納部の一部に設けられ、表示器と接続される基体側接続部と、
表示器から引き出され、一端に基体側接続部に着脱可能に接続される表示側接続部を有する信号線と、
を備え、信号線の表示側接続部を基体側接続部に接続したまま、表示器がプローブ基体の収納部に収納されることを特徴とする生体のしこり検査装置。
請求項６に記載の生体のしこり検査装置において、
さらに、プローブ基体は、外部機器に接続するための外部接続部を有し、
表示側接続部は、外部接続部にも接続可能である構造を有していることを特徴とする生体のしこり検査装置。