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異常組織検出装置及び信号送受信方法

国内特許コード P160013183
整理番号 S2015-0016-N0
掲載日 2016年8月9日
出願番号 特願2014-216491
公開番号 特開2016-083036
出願日 平成26年10月23日(2014.10.23)
公開日 平成28年5月19日(2016.5.19)
発明者
  • 吉川 公麿
  • アズハリ アフリーン
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 異常組織検出装置及び信号送受信方法
発明の概要 【課題】マイクロ波のインパルス信号の受信効率を向上し、検出精度を向上することができる異常組織検出装置及び信号送受信方法を提供する。
【解決手段】CMOSスイッチ12の複数の出力端それぞれと、送信アンテナSA1~SA8のそれぞれとを結ぶ配線部13の配線の長さを同じにする。CMOSスイッチ16の複数の入力端それぞれと、受信アンテナRA1~RA8のそれぞれとを結ぶ配線部15の配線の長さを同じにする。制御部10,送信部11、受信部17は、CMOSスイッチ12、16を制御して、送信アンテナSA1~SA8及び受信アンテナRA1~RA8の組み合わせを切り替えながら、電気信号をCMOSスイッチ12に出力し、受信アンテナRA1~RA8から出力された電気信号を、CMOSスイッチ16を介して入力し、入力した電気信号に対する信号処理を行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


癌の診断は、例えば、X線や核磁気共鳴装置(MRI(Magnetic Resonance Imaging))により対象部位の画像を撮像し、撮像した画像を分析することにより行われるのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、X線の生体への悪影響が懸念されるうえ、X線装置、MRI装置は、小型化が困難である。さらに、これらの装置を用いて診断を行うためには、専門機関での受診が必須になる。



そこで、X線装置やMRI装置を用いずに、簡易な構成で簡単に異常組織を検出することが可能な異常組織検出装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この異常組織検出装置には、アンテナがマトリクス状に配置されたアンテナアレイが設けられている。この異常組織検出装置は、アンテナアレイの一のアンテナから生体にマイクロ波のインパルス信号を放射し、アンテナアレイの他のアンテナで、放射したインパルス信号の反射波を受信する。この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するアンテナと、マイクロ波を受信するアンテナとの組み合わせを変えながら、インパルス信号の反射波の送受信を行い、各アンテナの組み合わせで得られた複数の受信信号に基づいて、生体内の異常組織を検出する。



特許文献2に開示された異常組織検出装置において生体内の異常組織を精度良く検出するためには、送受信を行うアンテナの組み合わせが変わっても、両アンテナの相対距離が同一であり、かつ、生体に異常組織がないのであれば、同じ受信信号(インパルス信号の反射波)を受信できるようになっている必要がある。アンテナの組み合わせが変わるだけで受信信号が変わってしまうのであれば、信号変動が極めて小さい生体内の異常組織を示す信号成分を検出するのが困難になるからである。



しかしながら、電波の送受信を行うアンテナの組み合わせによって、受信信号が異なる場合がある。送受信用のアンテナがアンテナアレイの外周側にあるのか内周側にあるのかなど、各アンテナの周囲の環境の違いによって受信信号のレベルの変化が発生するためである。そこで、ダミーアンテナなどを設けて電波の送受信状態を、異なるアンテナの組み合わせで同じ状態とするアンテナアレイ装置が開示されている(例えば、特許文献3参照)。



また、異常組織を検出する装置は、スイッチングをCMOSスイッチで行うようにして、装置の小型化が試みられている(例えば、特許文献4参照)。

産業上の利用分野


本発明は、異常組織検出装置及び信号送受信方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
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、
前記マイクロ波を受信する複数の受信アンテナと、
入力端から入力した前記マイクロ波に対応する電気信号を前記複数の送信アンテナのいずれかに出力するために複数の出力端それぞれが前記複数の送信アンテナと接続された単極多投の第1のCMOSスイッチと、
前記受信アンテナで受信した前記マイクロ波に対応する電気信号を出力するために複数の入力端それぞれが前記複数の受信アンテナと接続された単極多投の第2のCMOSスイッチと、
前記第1のCMOSスイッチの複数の出力端それぞれと、前記複数の送信アンテナのそれぞれとを配線で結ぶ第1の配線部と、
前記第2のCMOSスイッチの複数の入力端それぞれと、前記複数の受信アンテナのそれぞれとを配線で結ぶ第2の配線部と、
前記第1のCMOSスイッチ及び前記第2のCMOSスイッチを制御して、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの組み合わせを切り替えながら、前記電気信号を前記第1のCMOSスイッチに出力し、前記受信アンテナから出力された電気信号を前記第2のCMOSスイッチを介して入力し、入力した電気信号に対する信号処理を行う信号処理部と、
を備える異常組織検出装置。

【請求項2】
前記第1の配線部は、
前記第1のCMOSスイッチの複数の出力端それぞれと、前記複数の送信アンテナのそれぞれとを同じ長さの配線で結び、
前記第2の配線部は、
前記第2のCMOSスイッチの複数の入力端それぞれと、前記複数の受信アンテナのそれぞれとを同じ長さの配線で結ぶ、
請求項1に記載の異常組織検出装置。

【請求項3】
前記第1の配線部は、
前記第1のCMOSスイッチが実装された基板を有し、
前記第2の配線部は、
前記第2のCMOSスイッチが実装された基板を有し、
前記各基板上には、前記第1のCMOSスイッチ又は前記第2のCMOSスイッチを中心に放射状に実装された同軸ケーブルの複数の接続ポートと、
前記第1のCMOSスイッチ又は前記第2のCMOSスイッチの複数の出力端のいずれかと、前記複数の接続ポートのいずれかとを接続するために放射状に延びる長さが同じ複数のマイクロストリップラインと、
が実装されている、
請求項2に記載の異常組織検出装置。

【請求項4】
前記複数の接続ポートのいずれかと、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか1つのアンテナとを結ぶ複数の同軸ケーブルの長さが同じである、
請求項3に記載の異常組織検出装置。

【請求項5】
前記第1のCMOSスイッチ及び前記第2のCMOSスイッチは、
単極8投のCMOSスイッチである、
請求項1から3のいずれか一項に記載の異常組織検出装置。

【請求項6】
前記単極8投のCMOSスイッチは、
前記送信アンテナ又は前記受信アンテナである8つのアンテナと接続され、
前記8つのアンテナのうちのいずれか1つのアンテナを選択するために各アンテナに接続され、それぞれ4ずつのアンテナから成る2つのグループにグループ分けされた8つの選択回路と、
前記選択回路のグループの一方を選択する単極双投のCMOSスイッチと、
を備える、
請求項5に記載の異常組織検出装置。

【請求項7】
前記複数のマイクロストリップラインのそれぞれには、
前記マイクロ波の中心波長をλとしたときにλ/4の長さを有し、前記各接続ポートのインピーダンスをZ1とし、前記第1、第2のCMOSスイッチの出力端のインピーダンスをZ2としたときに、√(Z1×Z2)の中間インピーダンスを有する伝送線路が挿入されている、
請求項3に記載の異常組織検出装置。

【請求項8】
前記各送信アンテナ及び前記各受信アンテナは、
前記各同軸ケーブルの内部導体と接続された裏側導体線と、前記裏側導体線と絶縁層を介して配置された前記各同軸ケーブルの外部導体と接続された表面導体と、を有し、
前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナのそれぞれが、前記裏側導体線で電流の流れる方向が同じとなるように1次元配列され、
前記複数の送信アンテナの配列と、前記複数の受信アンテナの配列とが、前記裏側導体線で電流が流れる方向に交互に配列されている、
請求項4に記載の異常組織検出装置。

【請求項9】
前記信号処理部は、
位置関係が同じ複数の異なる前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの組み合わせで前記マイクロ波の送受信を行い、
前記送受信の結果得られた受信信号を平均化した信号を基準信号とし、
前記受信信号と前記基準信号との差分に基づいて、異常組織を検出する、
請求項1から8のいずれか一項に記載の異常組織検出装置。

【請求項10】
単極多投の第1のCMOSスイッチと複数の送信アンテナとをそれぞれ結ぶ複数の第1の配線の長さを同じとし、
単極多投の第2のCMOSスイッチと複数の受信アンテナとをそれぞれ結ぶ複数の第1の配線の長さを同じとし、
前記第1のCMOSスイッチ及び前記第2のCMOSスイッチを制御して、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの組み合わせを切り替えながら、電気信号を前記第1のCMOSスイッチに出力し、前記受信アンテナから出力された電気信号を前記第2のCMOSスイッチを介して入力し、入力した電気信号に対する信号処理を行う、
信号送受信方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2014216491thum.jpg
出願権利状態 公開


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