JP7105471B2

JP7105471B2 - 異常組織検出装置

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Publication number: JP7105471B2
Application number: JP2018025971A
Authority: JP
Inventors: 公麿吉川
Original assignee: Hiroshima University NUC
Current assignee: Hiroshima University NUC
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2022-07-25
Anticipated expiration: 2038-02-16
Also published as: JP2019141149A

Description

本発明は、異常組織検出装置に関する。

マイクロ波のインパルス信号を送信する複数の送信アンテナと、送信アンテナから送出されたインパルス信号を受信する複数の受信アンテナとを備える異常組織検出装置が開発されている。この異常組織検出装置は、１つの送信アンテナから生体にインパルス信号を放射し、生体の一部で反射した無線信号を、他の受信アンテナで受信する。そして、アンテナの組み合わせを変えながら無線信号の送受信が行われ、各組み合わせで得られた複数の無線信号の送受信時間に基づいて、生体内の異常組織が検出される（例えば、特許文献１）。

特開２０１６－１８２２２１号公報

特許文献１の異常組織検出装置は、インパルス信号を生成する信号生成部、使用する送信アンテナ及び受信アンテナを選択するスイッチ部、異常組織で反射、散乱されたインパルス信号の反射波を受信信号から抽出する信号処理部等を有する１つの制御手段を備える。そして、制御手段から各アンテナに接続された複数の同軸ケーブルを通じて信号が送受信される。

受信信号に含まれる反射波は、一般的に、送信されるインパルス信号に比べて微小な信号であるため、ノイズの影響を受けやすい。特許文献１の異常組織検出装置では、反射波を含むアナログ信号の受信信号は同軸ケーブルを介して、受信アンテナから信号処理部へ送信される。一般的に、受信アンテナと信号処理部とを分散配置した場合、受信アンテナと信号処理部との間に、レベル調整のための高周波増幅器、減衰器等が配置される。このため、高周波増幅器、減衰器及び同軸ケーブルを通過する際に受けるノイズ、周波数帯域劣化等の影響によって、信号処理部での反射波の抽出精度が低下し、異常組織の検出精度が低下する。

また、特許文献１の異常組織検出装置では、送信アンテナとして選択されるアンテナと、受信アンテナとして選択されるアンテナとが予め分けられている。したがって、送信アンテナと受信アンテナとの組み合わせの自由度は低い。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、送信アンテナ及び受信アンテナの組み合わせの自由度を高めるとともに、配線によるノイズの影響を低減し、異常組織の検出精度を向上することができる異常組織検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る異常組織検出装置は、
マイクロ波のインパルス信号を送信又は受信するアンテナを有する複数のアンテナユニットと、
前記複数のアンテナユニットを制御する制御部と、
前記複数のアンテナユニットを固定するアンテナ部と、
前記インパルス信号を送受信する検査領域の中心を通る回転軸回りに、前記アンテナ部を回転させる駆動部と、を備え、
前記アンテナユニットは、
前記インパルス信号を送信する送信モジュールと、
異常組織で反射した前記インパルス信号の反射信号を受信する受信モジュールと、
前記制御部の選択により、前記アンテナを前記受信モジュール又は前記送信モジュールに接続するか、開放するか、を切り替える選択スイッチと、を有し、
前記受信モジュールは、
受信したアナログ信号のサンプリングのタイミングを決めるクロック回路と、
受信したアナログ信号をサンプリングし、デジタル変換するサンプル回路と、を有し、
前記アンテナユニットが前記回転軸を中心とする円の半径方向に配列されてアンテナユニット列が形成されている。

また、前記送信モジュールは、
前記インパルス信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器で発生された前記インパルス信号を、前記アンテナから送信する送信回路と、を備える、
こととしてもよい。

また、前記送信モジュール、前記受信モジュール及び前記選択スイッチは、
１つの半導体基板上に形成された集積回路である、
こととしてもよい。

また、前記アンテナは、
前記アンテナユニットが実装されたアンテナ基板に形成されたダイポールアンテナであり、
前記ダイポールアンテナに接続された２本の差動平行配線は、
コプレーナ構造又はマイクロストリップ構造であり、
前記アンテナ基板に実装された集積回路の差動入出力端子に接続されている、
こととしてもよい。

また、前記アンテナは、
前記アンテナユニットが実装されたアンテナ基板に形成されたモノポールアンテナであり、
前記モノポールアンテナの電流励振電極に接続された信号線は、
コプレーナ構造又はマイクロストリップ構造であり、
前記アンテナ基板に実装された集積回路の入出力端子に接続され、
前記集積回路の接地端子は、
前記信号線を囲む接地線に接続されている、
こととしてもよい。

また、前記アンテナユニット列が複数形成されている、
こととしてもよい。

また、前記アンテナ部は、
ドーム形状であり、
前記アンテナが前記インパルス信号を送受信する面と反対側の面を覆う電波吸収体を備える、
こととしてもよい。

また、前記制御部は、
前記受信モジュールでデジタル変換されたデジタル信号に基づいて、異常組織を検出する信号処理部を備える、
こととしてもよい。

また、前記信号処理部から異常組織の検出データを外部機器に無線送信する通信部を備える、
こととしてもよい。

本発明によれば、アンテナユニットは、送信モジュールと受信モジュールとを備えるので、受信アンテナとしても送信アンテナとしても用いることができる。これにより、送信アンテナと受信アンテナとの組み合わせの自由度を高めることができる。また、受信モジュールは、クロック回路とサンプル回路とを有し、デジタル変換した受信信号を制御部に送信することで、アンテナユニットと制御部との間の信号伝送によるノイズの影響を低減し、異常組織の検出精度を向上させることが可能である。

（Ａ）は、実施の形態に係る異常組織検出装置の外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は、実施の形態に係る異常組織検出装置の構成を示す分解斜視図である。（Ａ）は、アンテナアレイの構成を示す側面図であり、（Ｂ）は、アンテナアレイの構成を示す上面図である。アンテナ取付部の断面側面図である。アンテナ取付部及びアンテナカバーの断面側面図である。異常組織検出装置の構成を示すブロック図である。アンテナユニットの構成を示すブロック図である。送信部から出力されるインパルス信号の一例を示す図である。異常組織の検出原理を示す模式図である。異常組織検出処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係る異常組織検出装置について、乳癌を検出する異常組織検出装置を例に、図面を参照して詳細に説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係る異常組織検出装置１は、筐体５７及びアンテナ部３等を含む回転部９と、固定基台３１と、駆動部３３と、固定プレート４４と、ハンドル５１と、アンテナカバー４１と、スリーブ４２と、を備える。

固定基台３１には、回転部９を回転させるための駆動部３３が固定されている。駆動部３３は、例えばステッピングモータである。駆動部３３の回転駆動部は、蓋５２に固定されている。これにより、異常組織検出装置１は、蓋５２、筐体５７、アンテナ部３等を含む回転部９を回転可能に支持する。また、固定基台３１の上部には、固定プレート４４とハンドル５１が取り付けられている。固定プレート４４は、スリーブ４２を介して、アンテナカバー４１に接続されている。検査を行う者は、ハンドル５１を保持し、アンテナカバー４１を被検者の検査部位である乳房に当接させて検査する。

回転部９は、蓋５２、制御基板５５、筐体５７、アンテナ部３を備える。

アンテナ部３は、アンテナベース３７、アンテナ取付部３９、アンテナアレイ３８を備える。アンテナベース３７は、アンテナ取付部３９を筐体５７に固定させるための取付け部材である。

アンテナ取付部３９には、マイクロ波の無線信号を送受信する複数のアンテナユニットＡＵｎからなるアンテナアレイ３８が取り付けられる。アンテナ取付部３９は、アンテナベース３７に固定されている。アンテナ取付部３９は、例えば樹脂製であり、中心部分はドーム形状に形成されている。

アンテナアレイ３８は、アンテナユニットＡＵｎ（ｎは１～１６の自然数）で構成される。各アンテナユニットＡＵｎのアンテナ６３は、アンテナ取付部３９の下面、すなわち後述するアンテナカバー４１のドーム形状部分と対向する面に取り付けられている。また、各アンテナユニットＡＵｎと制御基板５５とを接続する配線はアンテナ取付部３９の上面側（筐体５７の内部側）に配置されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、アンテナユニットＡＵ１～ＡＵ１６は、アンテナ取付部３９の中心部から、半径方向に直線状に配置され、４つのアンテナ列Ａ１～Ａ４からなるアンテナアレイ３８を構成している。

アンテナカバー４１は、アンテナ取付部３９の外面を覆うように配置され、被検者の体に接する。アンテナカバー４１は、スリーブ４２を介して筐体５７にねじ止め固定されている。これにより、アンテナベース３７に固定されたアンテナ取付部３９が回転しても、固定プレート４４に接続されたアンテナカバー４１は回転しないように構成される。したがって、検査の際、被検者に接触しているアンテナカバー４１が回転せず、被検者の皮膚を擦らないので、検査時の被検者の身体的負担を軽減することができる。

アンテナカバー４１の中心部分は、アンテナ取付部３９と同心のドーム形状に形成されており、検査部位である乳房に密着させ易い形状となっている。また、被検者の乳房の大きさに適したものを選択できるように、予め大きさの異なる複数のアンテナ取付部３９及びアンテナカバー４１を準備してもよい。

また、アンテナ取付部３９の内面は、図３に示すように、電波吸収体８２で覆われている。これにより、不要輻射による送受信信号へのノイズを抑制し、異常組織ＣＡの検出精度を向上させることができる。

アンテナ取付部３９とアンテナカバー４１との間には、図４に示すように、ワセリン、無水グリセリン等、被検者の体の誘電率及びアンテナカバー４１の誘電率に近い誘電率の誘電体４３が充填されている。これにより、アンテナ取付部３９とアンテナカバー４１との間における不要輻射の発生を抑制し、異常組織ＣＡの検出精度を向上させることができる。

制御基板５５は、図５のブロック図に示す制御部１４、記憶部１５、駆動制御部３４の各機能を実現するハードウエア回路が実装されたプリント配線板であり、筐体５７内に固定されている。

駆動制御部３４は、駆動部３３であるステッピングモータの回転を制御するモータドライバである。図５に示すように、駆動制御部３４は、制御部１４からの制御信号に従って、駆動部３３を駆動させることにより、アンテナアレイ３８を含むアンテナ部３を回転させる。より具体的には、駆動部３３は、インパルス信号を送受信するアンテナ部３の検査領域の中心、すなわちアンテナアレイ３８の中心を回転軸として、アンテナ部３を回転させる。

制御部１４は、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、入出力Ｉ／Ｏ、水晶発振器等を備えるコンピュータ（情報処理装置）である。水晶発振器が発生するクロック信号に従って、ＣＰＵが、外部記憶装置にインストールされメモリに読み込まれたプログラムを実行して、外部記憶装置へのデータの書き込み／読み出しや入出力Ｉ／Ｏを介して外部機器と送受信を行うことにより、制御部１４の機能が実現される。

記憶部１５は、フラッシュメモリ、ハードディスク等の不揮発性メモリである。図５に示すように、制御部１４は、受信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎから受信した受信信号ＲＳｄを記憶部１５へ送信し、記憶させる。また、制御部１４の信号処理部１７は、記憶部１５に記憶させた受信信号ＲＳｄを読み出して、異常組織ＣＡからの反射波を抽出するための信号処理を行う。

制御部１４は、プログラムの実行により、送信信号ＴＳを出力させるタイミングを示すタイミング信号をアンテナユニットＡＵｎに出力する。また、制御部１４は、図５に示すように、送信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎを示す制御信号ＣＳ１をアンテナユニットＡＵｎへ出力する。また、制御部１４は、受信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎを示す制御信号ＣＳ２をアンテナユニットＡＵｎへ出力する。また、制御部１４は、受信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎから、受信信号ＲＳをデジタル変換した受信信号ＲＳｄを入力する。

アンテナユニットＡＵｎは、図６に示すように、送信モジュール６０、受信モジュール６５、選択スイッチ７０、アンテナ６３を備える。送信モジュール６０は、制御部１４から受け取ったタイミング信号に従って、例えば、図７に示すインパルス状の電気信号である送信信号ＴＳを出力するハードウエア回路である。図７に示すように、この電気信号のレベルは、短時間で正の値から負の値に変動するインパルス信号である。

送信モジュール６０は、図６に示すように、信号発生器６０１とパワーアンプを含む送信回路６０２を備える。信号発生器６０１で生成されたインパルス信号は、送信回路６０２で増幅されて、選択スイッチ７０へ送信される。

選択スイッチ７０は、制御信号ＣＳ１にしたがって、送信回路６０２とアンテナ６３とを接続または開放する。より具体的には、制御信号ＣＳ１が、送信アンテナとしてアンテナユニットＡＵ１が選択されたことを示す信号である場合、アンテナユニットＡＵ１の選択スイッチ７０は、送信回路６０２とアンテナ６３とを接続する。これにより、送信回路６０２で増幅されたインパルス信号が、アンテナ６３から送信信号ＴＳとして送出される。また、他のアンテナユニットＡＵｎの選択スイッチ７０は、送信回路６０２とアンテナ６３とを開放する。

受信モジュール６５は、異常組織ＣＡで反射した送信信号ＴＳの反射信号である受信信号ＲＳを受信、処理するものであり、図６に示すように、クロック回路６５１、サンプル回路６５２を備える。クロック回路６５１は、サンプリング周期を規定するサンプリングクロック発振回路として動作し、制御部１４から送出される基準クロックを参照してクロックの位相を制御する位相同期回路（ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路）、位相補間回路、サンプリングタイミングを規定するサンプリング信号を選択するマルチプレクサ、同期カウンタ、分周器を備える。

サンプル回路６５２は、受信信号ＲＳを増幅する低雑音増幅回路（ＬＮＡ（Low Noise Amplifier））、アナログ信号である受信信号ＲＳをサンプルするトラックホールド回路、サンプルによって得た電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器を備える。

選択スイッチ７０は、制御信号ＣＳ２にしたがって、受信モジュール６５とアンテナ６３とを接続または開放する。より具体的には、制御信号ＣＳ２が、受信用のアンテナとしてアンテナユニットＡＵ９が選択されたことを示す信号である場合、アンテナユニットＡＵ９の選択スイッチ７０は、受信モジュール６５とアンテナ６３とを接続する。これにより、アンテナ６３で受信された受信信号ＲＳが、受信モジュール６５へと送られる。また、受信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵ９以外のアンテナユニットＡＵ１～ＡＵ８、ＡＵ１０～ＡＵ１６の選択スイッチ７０は、受信モジュール６５とアンテナ６３との間を開放する。

受信モジュール６５は、制御部１４から入力された基準クロックを用いて受信信号ＲＳをサンプリングする。より具体的には、アンテナ６３で受信された受信信号ＲＳはＬＮＡで増幅される。増幅された受信信号ＲＳは、トラックホールド回路へ送られる。トラックホールド回路は、位相同期回路で生成したサンプリングクロックで、増幅された受信信号ＲＳをサンプリングする。サンプリングクロックは、基準クロックを参照して、同期制御した位相同期回路の内部発振回路により生成される。

サンプリングされた信号は、ＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）である増幅器（不図示）を通じて、Ａ／Ｄ変換器へと送られる。Ａ／Ｄ変換器は、サンプリングされた信号を受け取り、この信号をデジタル信号に変換して、受信信号ＲＳｄを生成する。受信信号ＲＳｄの量子化ビット数は、例えば１２ビットである。

受信モジュール６５は、受信信号ＲＳｄを制御部１４の信号処理部１７へと送信する。

アンテナ６３は、アンテナユニットＡＵｎが実装されたアンテナ基板に形成されたダイポールアンテナである。また、ダイポールアンテナに接続された２本の差動平行配線は、コプレーナ構造である。アンテナ６３と選択スイッチ７０との間の配線構造は、特に限定されないが、損失を低減できる構造であることが好ましく、例えばマイクロストリップ構造でもよい。

信号処理部１７は、制御部１４の一部であり、入力した受信信号ＲＳｄを信号処理して、異常組織ＣＡを検出する。

制御部１４は、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２によりアンテナユニットＡＵｎを制御して、送信アンテナと受信アンテナとの組み合わせを切り替える。これにより、送信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎに送信信号ＴＳを出力させるとともに、受信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎに受信信号ＲＳを受信させる。

制御部１４の信号処理部１７は、受信アンテナとして選択されたアンテナユニットＡＵｎから出力されたデジタル信号である受信信号ＲＳｄを入力し、入力した受信信号ＲＳｄに対する信号処理を行う。

次に、異常組織検出装置１における、無線信号を使った異常組織検出の基本動作について説明する。本実施の形態に係る異常組織検出装置１は、インパルス状のマイクロ波の無線信号の送受信を行い、その送受信結果に基づいて、異常組織ＣＡ、すなわち乳癌を検出する。

図８に示すように、異常組織検出装置１は、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵ１からマイクロ波のインパルス信号を放射する。放射されたマイクロ波の一部は、生体内に伝播する。一般に、癌組織等の異常組織ＣＡは、通常の生体組織に比して、５～１０倍程度の高い誘電率を有することが知られている。したがって、異常組織ＣＡが存在する場合には、誘電率の異なる領域の界面、即ち、異常組織ＣＡの表面で、マイクロ波が反射され、受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ２で受信される。

ここで、マイクロ波のインパルス信号を放射してからアンテナユニットＡＵ２が反射波を受信するまでの時間をＴ_１［ｓ］とすると、Ｔ_１・ｃ（ｃ：生体中の光の速度）が、マイクロ波のインパルス信号の行程距離となる。

従って、異常組織ＣＡは、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵ１と受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ２を焦点とし、アンテナユニットＡＵ１とアンテナユニットＡＵ２からの距離の和がＴ_１・ｃとなる楕円Ｅ_１上に位置することになる。

続いて、異常組織検出装置１は、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵ１からマイクロ波のインパルス信号を放射し、受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ３で受信する。マイクロ波のインパルス信号を放射してからアンテナユニットＡＵ３が反射波を受信するまでの時間をＴ_２［ｓ］とすると、Ｔ_２・ｃがマイクロ波のインパルス信号の行程距離となる。

従って、異常組織ＣＡは、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵ１と受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ３を焦点とし、アンテナユニットＡＵ１とアンテナユニットＡＵ３からの距離の和がＴ_２・ｃとなる楕円Ｅ_２上に位置することになる。

異なる送信アンテナとしてのアンテナユニットＡＵｎと受信アンテナとしてのアンテナユニットＡＵｎとの組み合わせで同様の処理を行い、複数の楕円Ｅ_１～Ｅ_Ｎ（Ｎは自然数、Ｅ_３以下については不図示）の交点を求めることにより、異常組織ＣＡの位置を求めることができる。

さらに、インパルス信号を送信するアンテナをアンテナユニットＡＵ２に切り換えて、アンテナユニットＡＵ２からマイクロ波を放射し、これを他のアンテナユニットＡＵｎで受信して、同様の処理を行う。以後、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵｎを順次切り換えながら、マイクロ波を放射し、受信アンテナであるアンテナユニットＡＵｎで反射波を受信し、同様の処理を行うことにより、異常組織ＣＡの位置をより正確に特定することが可能となる。

なお、上述の例では、理解を容易にするため、２次元で説明したが、実際は、３次元で上述の処理を行うことになる。

次に、本実施の形態に係る異常組織検出装置１における異常組織検出処理について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

制御部１４は、アンテナ部３を含む回転部９の回転角度θを初期回転角（θ＝０°）に設定する（ステップＳ１１）。続いて、制御部１４は、送信アンテナとして選択したアンテナユニットＡＵ１から送信信号ＴＳを送信させ、受信アンテナとして選択したアンテナユニットＡＵ２に受信信号ＲＳを受信させる（ステップＳ１２）。

受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ２は、受信信号ＲＳをＡ／Ｄ変換して受信信号ＲＳｄを生成する（ステップＳ１３）。制御部１４は、アンテナユニットＡＵ２でデジタル信号に変換された受信信号ＲＳｄを記憶部１５に記憶させる（ステップＳ１４）。

続いて、制御部１４は、送信アンテナとなるアンテナユニットＡＵｎと受信アンテナとなるアンテナユニットＡＵｎの組み合わせを変えて、制御信号ＣＳ１と制御信号ＣＳ２とをアンテナユニットＡＵｎへ送信する。これにより、制御部１４は、新たな送信アンテナであるアンテナユニットＡＵｎ、受信アンテナであるアンテナユニットＡＵｎの組み合わせで、受信信号ＲＳｄを取得し、記憶部１５に記憶させる（ステップＳ１５）。

送信アンテナと受信アンテナの各組み合わせで、受信信号ＲＳｄを取得した後、信号処理部１７は、取得された受信信号ＲＳｄに基づいて、異常組織ＣＡを検出する（ステップＳ１６）。より具体的には、信号処理部１７は、記憶部１５に記憶されている受信信号ＲＳｄから、インパルス信号の反射波を抽出し、インパルス信号の送出から反射波の受信までの時間を算出して、異常組織ＣＡの位置を算出する。反射波の抽出は、異常組織ＣＡからの反射波がない場合の基準信号を、受信信号ＲＳｄから減算することで、送信アンテナから受信アンテナへのインパルス波形の直接波を取り除いて算出する方法等、公知の方法を用いることができる。

制御部１４は、算出された異常組織ＣＡの位置データを記憶部１５に記憶させる（ステップＳ１７）。続いて、制御部１４は、アンテナ部３を回転させて、上記異常組織ＣＡの検出を行う。

回転部９の回転角度はθ＝０°であり、θ＜３６０°なので（ステップＳ１８；ＮＯ）、制御部１４は、駆動部３３を動作させることにより、回転部９を予め設定された角度回転させる（ステップＳ１９）。本実施の形態では、予め設定された角度を６°とし、回転部９は、６０回の回転動作で１回転する。回転部９の回転が完了した後、ステップＳ１２に戻って、制御部１４は、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵ１から送信信号ＴＳを送信させ、受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ２に受信信号ＲＳを受信させる。そして、制御部１４は、デジタル変換された受信信号ＲＳｄを記憶部１５に記憶させる。

送信アンテナと受信アンテナの各組み合わせで受信信号ＲＳｄを取得した後、信号処理部１７は、異常組織ＣＡの検出を行う。算出された異常組織ＣＡの位置データを記憶部１５に記憶させる。

続いて、制御部１４は、さらに回転部９を回転させて、送信アンテナであるアンテナユニットＡＵ１と受信アンテナであるアンテナユニットＡＵ２との間で信号を送受信させる。制御部１４は、回転角度θが３６０°に達するまで、上述の回転動作と信号の送受信を繰り返し、各回転角度での異常組織ＣＡの位置データを記憶部１５に記憶させる。

回転角度θが３６０°に達し、異常組織ＣＡの検出が完了すると（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、制御部１４は、記憶部１５から各回転角度での異常組織ＣＡの位置データを読み込んで異常組織ＣＡの位置を表示する共焦点画像を作成する（ステップＳ２０）。制御部１４は、作成された共焦点画像を、異常組織検出装置１に接続された外部機器のモニタに表示させ（ステップＳ２１）、信号処理を終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、アンテナユニットＡＵｎは、送信モジュール６０と受信モジュール６５とを備える。これにより、アンテナユニットＡＵｎを送信アンテナとしても受信アンテナとしても用いることができるので、送信アンテナと受信アンテナとの組み合わせの自由度を高めることができる。また、受信モジュール６５は、クロック回路６５１とサンプル回路６５２とを有し、デジタル変換した受信信号ＲＳｄを制御部１４に送信することで、アンテナユニットＡＵｎと制御部１４との間の信号伝送によるノイズの影響を低減し、異常組織ＣＡの検出精度を向上させることが可能である。

また、本実施の形態に係る異常組織検出装置では、アンテナユニットＡＵｎが、送信信号ＴＳを生成する送信モジュール６０を備えており、送信信号ＴＳは、アンテナユニットＡＵｎで生成される。これにより、送信信号ＴＳへの信号伝送によるノイズの影響を低減し、異常組織ＣＡの検出精度を向上させることが可能である。

本実施の形態では、制御部１４は、送信アンテナとして選択したアンテナユニットＡＵｎと受信アンテナとして選択したアンテナユニットＡＵｎの情報を制御信号ＣＳ１、ＣＳ２としてアンテナユニットＡＵｎへ送信することとしたが、これに限られない。例えば、制御部１４がスイッチ回路を備え、送信アンテナとして選択したアンテナユニットＡＵｎ、受信アンテナとして選択したアンテナユニットＡＵｎにのみ接続して、インパルス信号の送受信を行うこととしてもよい。これにより、不要な回路の動作を抑制し、消費電力を低減するとともに、ノイズを抑制することができる。

また、アンテナユニットＡＵｎの送信モジュール６０、受信モジュール６５、選択スイッチ７０は、１つの半導体基板上に形成された集積回路としてもよい。また、ダイポールアンテナに接続された２本の差動平行配線は、アンテナ基板に実装された集積回路の差動入出力端子に接続されていることとしてもよい。この場合、集積回路の寸法は、使用される高周波信号の波長（例えば３ｃｍ～９ｃｍ）よりも小さいことが好ましい。これにより、信号位相ばらつきによるノイズを抑制することができるので、異常組織ＣＡの検出精度を向上させることが可能である。

また、本実施の形態では、アンテナ６３は、アンテナ基板に形成されたダイポールアンテナであることとしたが、これに限られない。例えば、アンテナ６３は、アンテナユニットＡＵｎが実装されたアンテナ基板に形成されたモノポールアンテナであることとしてもよい。この場合、モノポールアンテナの電流励振電極に接続された信号線は、コプレーナ構造又はマイクロストリップ構造であることが好ましい。モノポールアンテナの信号線は、アンテナ基板に実装された送信モジュール６０、受信モジュール６５及び選択スイッチ７０の集積回路の入出力端子に接続され、集積回路の接地端子は、信号線を囲む接地線に接続される。

上記実施の形態では、信号処理部１７が異常組織ＣＡの検出結果を表す共焦点画像を生成することとしたが、これに限られない。例えば、異常組織検出装置１は通信部を備え、制御部１４は、記憶部１５に記憶されている異常組織ＣＡの検出データを通信部から外部のコンピュータ装置に無線送信してもよい。この場合、外部のコンピュータ装置で、受け取った検出結果データから共焦点画像を生成し、コンピュータ装置に接続されたモニタ装置に共焦点画像を表示すればよい。

本発明は、乳癌センサなどに用いられるアンテナ装置に好適である。また、本発明は、
乳癌センサに限らず、他の腫瘍等、生体内の誘電率の異なる領域の検出・判別に応用可能
である。また、生体に関わらず、周囲と誘電率が異なる検出対象の検出・判別に応用可能
である。

１異常組織検出装置、３アンテナ部、９回転部、１４制御部、１５記憶部、１７信号処理部、３１固定基台、３３駆動部、３４駆動制御部、３７アンテナベース、３８アンテナアレイ、３９アンテナ取付部、４１アンテナカバー、４２スリーブ、４３誘電体、４４固定プレート、５１ハンドル、５２蓋、５５制御基板、５７筐体、６０送信モジュール、６０１信号発生器、６０２送信回路、６３アンテナ、６５受信モジュール、６５１クロック回路、６５２サンプル回路、７０選択スイッチ、８２電波吸収体、ＡＵｎアンテナユニット、Ａ１～Ａ４アンテナ列、ＣＡ異常組織、Ｅ_１，Ｅ_２楕円、ＴＳ送信信号、ＲＳ受信信号、ＣＳ１，ＣＳ２制御信号

Claims

マイクロ波のインパルス信号を送信又は受信するアンテナを有する複数のアンテナユニットと、
前記複数のアンテナユニットを制御する制御部と、
前記複数のアンテナユニットを固定するアンテナ部と、
前記インパルス信号を送受信する検査領域の中心を通る回転軸回りに、前記アンテナ部を回転させる駆動部と、を備え、
前記アンテナユニットは、
前記インパルス信号を送信する送信モジュールと、
異常組織で反射した前記インパルス信号の反射信号を受信する受信モジュールと、
前記制御部の選択により、前記アンテナを前記受信モジュール又は前記送信モジュールに接続するか、開放するか、を切り替える選択スイッチと、を有し、
前記受信モジュールは、
受信したアナログ信号のサンプリングのタイミングを決めるクロック回路と、
受信したアナログ信号をサンプリングし、デジタル変換するサンプル回路と、を有し、
前記アンテナユニットが前記回転軸を中心とする円の半径方向に配列されてアンテナユニット列が形成されている、
異常組織検出装置。
前記送信モジュールは、
前記インパルス信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器で発生された前記インパルス信号を、前記アンテナから送信する送信回路と、を備える、
請求項１に記載の異常組織検出装置。
前記送信モジュール、前記受信モジュール及び前記選択スイッチは、
１つの半導体基板上に形成された集積回路である、
請求項１又は２に記載の異常組織検出装置。
前記アンテナは、
前記アンテナユニットが実装されたアンテナ基板に形成されたダイポールアンテナであり、
前記ダイポールアンテナに接続された２本の差動平行配線は、
コプレーナ構造又はマイクロストリップ構造であり、
前記アンテナ基板に実装された集積回路の差動入出力端子に接続されている、
請求項３に記載の異常組織検出装置。
前記アンテナは、
前記アンテナユニットが実装されたアンテナ基板に形成されたモノポールアンテナであり、
前記モノポールアンテナの電流励振電極に接続された信号線は、
コプレーナ構造又はマイクロストリップ構造であり、
前記アンテナ基板に実装された集積回路の入出力端子に接続され、
前記集積回路の接地端子は、
前記信号線を囲む接地線に接続されている、
請求項３に記載の異常組織検出装置。
前記アンテナユニット列が複数形成されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の異常組織検出装置。
前記アンテナ部は、
ドーム形状であり、
前記アンテナが前記インパルス信号を送受信する面と反対側の面を覆う電波吸収体を備える、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の異常組織検出装置。
前記制御部は、
前記受信モジュールでデジタル変換されたデジタル信号に基づいて、異常組織を検出する信号処理部を備える、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の異常組織検出装置。
前記信号処理部から異常組織の検出データを外部機器に無線送信する通信部を備える、
請求項８に記載の異常組織検出装置。