JP6678985B2 - 診断装置 - Google Patents
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Description
xk+1=xk+Δxk …(5)
ここでkは繰り返し番号である。
Δxk=[A+A]−A+Δbk …(6)
+は共役転置を表す。最小自乗解計算手段137においては、解を安定させるためチーホノフの正則化を用いる:
Δxk=[A+A+gl]−A+Δbk …(7)
ここでI(∝C3M×3M)は単位行列、gは正則化係数で、Lカーブ法を用いて求められる。
第1の実施例として、実装容器にアンテナユニットが偏波面を異ならせて配置された撮像センサを用いて***モデルの再構成画像を生成するシミュレーション結果を説明する。第1の実施例に係る実装容器1は、図1に示したように直方体を有する。実装容器1の凹部を囲むアンテナ開口の大きさは幅96mm×長さ96mm×高さ48mmに設定されている。図10に示すように、実装容器1の上面にはアンテナユニット(プリント板ダイポール)A1〜A12が放射素子51,52の軸方向をX軸方向とY軸方向で異ならせて配列されている。図11に示すように、実装容器1の4つの側壁面にはそれぞれアンテナユニット(プリント板ダイポール)A13〜A36が6個ずつ、放射素子51,52の軸方向をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向で異ならせて配列されている。図10及び図11に示したアンテナユニットA1〜A36は実際には同一の実装容器1に配列されるが、便宜的に分けて示している。図10及び図11における半球状の破線は実装容器1の下面側に設けられた凹部(半球空間)1xを示す。アンテナユニットA1〜A36の厚さは0.75mm、比誘電率は3.8、誘電損失は0.002に設定されている。モデル化を容易にするため、すべてのアンテナユニットA1〜A36の放射素子51,52はX軸方向、Y軸方向又はZ軸方向に平行に設定した直交系を採用している。
第2の実施例として、実装容器にアンテナユニットがそれぞれの偏波面を異ならせて配置された撮像センサを用いて***モデルの再構成画像を生成するシミュレーション結果を、偏波面が同一方向の第1及び第2の比較例と比較して説明する。図15(a)は、第1の比較例に係る実装容器1の斜視図であり、図15(b)は第2の比較例に係る実装容器1の側面図であり、図15(c)は第2の実施例に係る実装容器1の側面図である。各実装容器1の大きさは幅96mm×長さ96mm×高さ48mmであり、解析領域を1183個のボクセルに分割し、8mmの分解能を得る。図15(a)に示す座標系において、Y軸方向を垂直の偏波方向、Z軸方向又はX軸方向を水平の偏波方向と定義する。
のアンテナを配置しなければならない。しかし、同じような場所で多くのデータを取得しても,多様なデータを得ることができず,式(1)の連立方程式で、類似した係数を持つ方程式が増えるのみである。このような場合、逆散乱問題を正しく解くことはできない。狭い領域であっても偏波面を変えることにより多様な観測データが得られる。すなわち、偏波面を変えることにより、式(1)を構成する方程式の係数が多様となる。
本発明の実施形態の変形例として、図8に示した画像処理ユニット13が、逆問題を解析して再構成画像を生成した後に、再構成画像の画像回復領域の一部のメッシュを細かくして拡大表示する場合を説明する。ここでは、例えばダブルメッシュ法を用いることにより、再構成画像の画像回復領域の一部のメッシュを細かくし、部分的に解像度を増大させて拡大表示するとともに、逆問題における計算コストを低減する。ダブルメッシュ法では順問題における順方向のメッシュと、逆問題における粗いメッシュを用い、順問題における順方向のメッシュは順方向の解xfを定義し、逆問題における粗いメッシュが、再構成される未知のパラメータxcを決定する。順方向の解xf及び未知のパラメータxcの分布は繰り返し再構成され、これらのパラメータxf,xcは2つのメッシュ間で行き来する。
第3の実施例として、図33に示すように、96mm×96mm×48mmのアンテナ開口面の上面(天井面)に12個のアンテナユニットを配列し、4側面にそれぞれ6個のアンテナユニットを配列してアンテナアレイを構成して、再構成画像を生成した。図33では、y軸方向は垂直方向であり、アンテナユニットの送受する電磁波の偏波面の方向(アンテナの軸方向)を破線で示している。
上記のように、本発明は1つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
1top…上面(天井面)
1s1,1s2,1s3,1s4…側壁面
2…空間充填部材
3…貫通孔
4…排気管
5…減圧装置
6f…脂肪組織
6tu…腫瘍
6…被測定対象部位
11…送信手段
12…受信手段
13…画像処理ユニット
25…電子スイッチ
50…誘電体基板
51。52…放射素子(ダイポール)
53,54…マイクロストリップ線
56…グラウンド導体部
131…電気定数分布初期化手段
132…計算結果記憶装置
133…ヤコビアン計算手段
134…繰り返し更新手段
135…測定データ記憶装置
136…比較手段
137…最小自乗解計算手段
A1〜A36…アンテナユニット
Claims (10)
- 被測定対象部位を収納する多面体の、前記被測定対象部位に対向する複数の内壁面に、それぞれ複数のアンテナユニットが配列され、 前記複数のアンテナユニットは、軸方向が互いに直交する放射素子のセットを単位として集合を構成する診断装置であって、
前記複数のアンテナユニットが配列されるすべての前記内壁面で、前記単位の1次元方向の配列に沿って、互いに隣り合う前記複数のアンテナユニットのそれぞれの放射素子中を流れる電流の励振方向が、互いに直交するように、1次元方向に沿って交互に配置されたアンテナアレイと、
前記複数のアンテナユニットのそれぞれを逐次選択して、該選択されたアンテナユニットを介してマイクロ波を送信して、該マイクロ波を前記被測定対象部位に照射する送信手段と、
前記被測定対象部位を透過、前記被測定対象部位から反射又は散乱されたマイクロ波を前記選択されたアンテナユニットを含む前記複数のアンテナユニットでそれぞれ受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記複数のアンテナユニットからの電気信号により逆問題を解析して前記被測定対象部位の電気定数の分布を再構成し、前記再構成された電気定数の分布を画像表示する画像処理ユニットと、
を備え、前記複数の内壁面に含まれる特定の内壁面において、前記複数のアンテナユニットが2次元マトリクス状に配列される場合は、行方向の配列、列方向の配列のそれぞれの1次元方向において、前記励振方向が互いに直交するように交互に配置され、トモグラフィ処理を実行することを特徴とする診断装置。 - 前記複数のアンテナユニットのそれぞれがプリント板ダイポールからなることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。
- 前記プリント板ダイポールが互いに面方向が直交するプリント板のセットを単位として、前記複数のアンテナユニットの集合が構成されている請求項2に記載の診断装置。
- 前記プリント板のそれぞれが矩形の平面パターンを有し、前記プリント板のそれぞれの主面にプリント配線される前記放射素子のパターンが、前記矩形の辺と平行な方向を軸方向として直線状に延伸して前記プリント板ダイポールを構成することを特徴とする請求項3に記載の診断装置。
- 前記被測定対象部位に近い比誘電率を有する材料で構成され、前記被測定対象部位の表面が密着するように前記被測定対象部位の全体を収容可能な凹部を有する空間充填部材を更に備え、該空間充填部材を透過して前記マイクロ波が前記被測定対象部位に照射されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の診断装置。
- 前記空間充填部材を、前記被測定対象部位となる***の全体を前記凹部に収納して使用し、前記アンテナアレイから出射される前記マイクロ波を用いて、初期乳癌のスクリーニングを行うことを特徴とする請求項5に記載の診断装置。
- 異なる半径の半球面をそれぞれ前記凹部とする複数の前記空間充填部材が用意され,前記半球面が***の皮膚に密着するように、***の大きさに応じて特定の空間充填部材が選択可能であることを特徴とする請求項6に記載の診断装置。
- 前記複数の空間充填部材のそれぞれが前記半球面に開口する貫通孔を備え、該貫通孔を介した排気により前記被測定対象部位を吸引し、前記***の皮膚を前記半球面に密着させることを特徴とする請求項7に記載の診断装置。
- 前記空間充填部材が前記多面体からなる実装容器の内部に収納されることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の診断装置。
- 前記画像表示の一部の解像度を増大させて拡大表示することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の診断装置。
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