(57)【要約】【課題】被測定対象部位の電気定数の分布を精度よく、逆問題として検出可能な診断装置を提供する。【解決手段】マイクロ波を被測定対象部位６に照射するように送信し、被測定対象部位６を透過、被測定対象部位６から反射又は散乱されたマイクロ波を受信する複数の平面アンテナＡkijの配列からなるアンテナアレイと、複数の平面アンテナから送信されるマイクロ波の偏波を制御する送信手段１１及び複数の平面アンテナが受信するマイクロ波の偏波を制御する受信手段１２を有し、複数の平面アンテナの偏波を制御する偏波ダイバーシチ制御手段１５と、送信手段１１が受信した複数の平面アンテナからの電気信号を解析する画像処理ユニット１３とを備える。【選択図】図５
2014198067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された特定の平面アンテナからマイクロ波を送信して、該マイクロ波を被測定対象部位に照射し、且つ、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受信する、前記特定の平面アンテナを含む複数の平面アンテナの配列からなるアンテナアレイと、
前記特定の平面アンテナから送信される前記マイクロ波の偏波を制御して送信する送信手段、前記複数の平面アンテナが受信するそれぞれのマイクロ波の偏波を制御して受信する受信手段を有し、前記送信手段から前記特定の平面アンテナへの接続、前記複数の平面アンテナから前記受信手段への接続および偏波を切り替えて、偏波ダイバーシチを制御する偏波ダイバーシチ制御手段と、
前記送信手段が受信した前記複数の平面アンテナからの電気信号により逆問題を解析して、再構成された前記被測定対象部位の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、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。
【請求項２】
前記複数の平面アンテナのそれぞれが、前記特定の平面アンテナとして逐次選択されて、前記偏波ダイバーシチが逐次実行されるように、前記送信手段が電子スイッチを制御することを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
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又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記空間充填部材を、前記被測定対象部位となる乳房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３に記載の診断装置。
【請求項５】
異なる半径の半円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，前記半円球面が乳房の皮膚に密着するように、乳房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４に記載の診断装置。
【請求項６】
前記複数の空間充填部材のそれぞれが前記半円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、前記乳房の皮膚を前記半円球面に密着させることを特徴とする請求項５に記載の診断装置。
【請求項７】
前記空間充填部材が実装容器の内部に収納され、該実装容器の内壁面に前記複数の平面アンテナがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項８】
前記複数の平面アンテナのそれぞれが２点給電パッチアンテナであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は診断装置に係り、特に体内の異常細胞や骨折の診断等に用いるのに好適な、マイクロ波を用いた診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳癌は女性の癌の中で最も罹患率が高く、年々増加の傾向にある。早期発見・治療が重要であることはいうまでもなく、従来のＸ線マンモグラフィ、超音波診断に代わる大人数を対象としたスクリーニング手段が必要であり、最近では、マイクロ波を用いたマンモグラフィの研究が活発に行われている。
【０００３】
本発明者は、既に、高分解能でアーチファクトの少ない広帯域ビームフォーミングアルゴリズムを適用したマルチスタティック超高帯域（ＵＷＢ）レーダベースのマイクロ波マンモグラフィを提案した（特許文献１参照。）。特許文献１に記載されたマイクロ波マンモグラフィは、半円球状の内壁面を有する容器、及び内壁面に沿って配置され、被測定対象部位の電気的測定をする複数のアンテナを有するプローブアレイと、被測定対象部位の全体をプローブアレイで覆い、内壁面に被測定対象部位の皮膚を密着させ、被測定対象部位とプローブアレイとの相対的位置を固定する固定手段と、複数のアンテナを制御して電気的測定を実行し、電気的測定によるデータを解析して、被測定対象部位中の異常細胞を検出する測定制御解析手段とを備える。特許文献１に記載された発明は、臨床試験に適用され、直径１．２ｃｍの初期癌や、Ｘ線マンモグラフィでは見分けが困難な直径１．５ｃｍの非浸潤性乳癌のイメージングに成功している。
【０００４】
しかし、皮膚に近い病変からの反射応答は強く、反対側の応答は弱くなるのでＵＷＢレーダでは病変の形を正確に再現することは困難である。一方、乳房には乳癌のほか、乳腺症、のう胞などの別の疾患があり、これを見分けて診断を確定できる診断装置が求められている。ＵＷＢレーダで病変の有無は検出できるが、その病変が何であるかを特定することはできない。
【０００５】
乳房組織の導電率（電気伝導度）等の電気的特性の不均一性を測定することにより、逆問題として癌を検出する手法としてマイクロ波トモグラフィが提案されている。マイクロ波トモグラフィにおいては、異なる位置からマイクロ波が乳房に送信され、マイクロ波の散乱信号が乳房の周囲に配列されたアンテナによって収集される。癌細胞は、高い水分含有量を持っており、正常組織よりも強い散乱体であるため、悪性組織があるとマイクロ波の散乱信号に変化が生じる。マイクロ波により測定された電気信号は、含水量、温度や血管新生などの生理的パラメータに敏感であるので、撮像体としての乳房組織の電気定数分布に対応した病変の形が、逆問題を解析することにより、再現できると期待されている。
【０００６】
このマイクロ波トモグラフィで精緻な画像を、逆問題を解析して再構成するためには、多くの観察データが必要である。そのため、複数の周波数を使って観察データを増やす方法が提案されている（非特許文献１参照。）。複数の周波数を使ったマイクロ波トモグラフィでも、実際の実測データと仮定した電気定数分布での逆問題解析に基づく理論値データの誤差を最小化することによって画像回復を行っている。
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載されたような従来のマイクロ波トモグラフィを基礎とする診断装置では、複数の周波数を使うため、広帯域アンテナによって得られた観測データを、逆問題を解析することが必要になるが、現実の広帯域アンテナの製造技術上の誤差を考慮すれば、広帯域アンテナによって得られた観測データを精度良く計算器シミュレーションによって再現することは困難である。よって、従来のマイクロ波トモグラフィによる診断装置では、被測定対象部位の電気定数の分布を精度よく再現できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１４３６９１号パンフレット
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｊ．Ｅ．ジョンソン(Johnson）他４名、乳癌検出のための３次元・前方後方時間ステップ（ＦＢＴＳ）逆散乱技術の進歩(advance in the 3-D Forward BackwardTime-Stepping(FBTS) Inverse Scattering Technique for Breast CancerDetection）、米国電子電気学会(IEEE）、トランザクション・オン・バイオメディカル・エンジニアリング(Trans. On Biomedical Engineering)、第５６巻、第９号、ｐ２２３２−２２４３、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、被測定対象部位の電気定数の分布を精度よく、逆問題として再現可能な診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、(a)選択された特定の平面アンテナからマイクロ波を送信して、このマイクロ波を被測定対象部位に照射し、且つ、被測定対象部位を透過、被測定対象部位から反射又は散乱されたマイクロ波を受信する、特定の平面アンテナを含む複数の平面アンテナの配列からなるアンテナアレイと、(b)特定の平面アンテナから送信されるマイクロ波の偏波を制御して送信する送信手段、複数の平面アンテナが受信するそれぞれのマイクロ波の偏波を制御して受信する受信手段を有し、送信手段から特定の平面アンテナへの接続、複数の平面アンテナから受信手段への接続および偏波を切り替えて、偏波ダイバーシチを制御する偏波ダイバーシチ制御手段と、(c)送信手段が受信した複数の平面アンテナからの電気信号により逆問題を解析して、再構成された被測定対象部位の電気定数の分布を画像表示する画像処理ユニットと、を備える診断装置であることを要旨とする。本発明の態様に係る診断装置においては、単一もしくは比較的狭帯域の周波数でトモグラフィが実行される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被測定対象部位の電気定数の分布を逆問題により精度よく回復できる診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明第１の実施の形態に係る診断装置の一態様としての実装容器、排気管及び減圧装置とともに、複数の平面アンテナの配列からなるアンテナアレイを示す模式的な鳥瞰図である。
【図２】第１の実施の形態に係る診断装置に用いられるアンテナアレイの配置を、図１に示した実装容器の展開図によってより詳細に説明する模式図である。
【図３】図４に示す断面図の切断面を示す模式的な鳥瞰図である。
【図４】第１の実施の形態に係る診断装置に用いられる空間充填部材の概略構造を説明する断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る診断装置におけるマイクロ波トモグラフィに必要な主要部を模式的に説明するブロック図である。
【図６】第１の実施の形態に係る診断装置のマイクロ波トモグラフィに用いられる偏波ダイバーシチに必要な偏波ダイバーシチ制御手段の主要部を模式的に説明するブロック図である。
【図７】図７（ａ）は、第１の実施の形態に係る診断装置に用いられる２点給電パッチアンテナの構造の概略を説明する断面図で、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した２点給電パッチアンテナの給電点を説明する模式的な平面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る診断装置に用いられる画像処理ユニットの主要部を模式的に説明するブロック図である。
【図９】図９（ａ）は、マイクロ波トモグラフィの再構成の対象として設定した比誘電率εｒ＝５２の腫瘍の像を３次元表示で示す図で、図９（ｂ）は、送信と受信に１つの直線偏波を用い、送受信のいずれにも偏波ダイバーシチを用いなかった場合における、図９（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。
【図１０】図１０（ａ）は、より定量的に画像回復結果を評価するため、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、脂肪組織中に１セルのみが比誘電率εｒ＝５２の腫瘍が含まれるように設定した２次元表示を示すグラフで、図１０（ｂ）は、送信と受信に１つの直線偏波を用いた場合に、図１０（ａ）に示した２次元表示を逆問題を解析して回復した結果を示すグラフである。
【図１１】図１１（ａ）は、マイクロ波トモグラフィの再構成の対象として設定した導電率σ＝４の腫瘍の像を３次元表示で示す図で、図１１（ｂ）は、送信と受信に１つの直線偏波を用い、送受信のいずれにも偏波ダイバーシチを用いなかった場合における、図１１（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。
【図１２】図１２（ａ）は、より定量的に画像回復結果を評価するため、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、脂肪組織中に１セルのみが導電率σ＝４の腫瘍が含まれるように設定した２次元表示を示すグラフで、図１２（ｂ）は、送信と受信に１つの直線偏波を用いた場合に、図１２（ａ）に示した２次元表示を逆問題を解析して回復した結果を示すグラフである。
【図１３】図１３（ａ）は、マイクロ波トモグラフィの再構成の対象として設定した比誘電率εｒ＝５２の腫瘍の像を３次元表示で示す図で、図１３（ｂ）は、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合における、図１３（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。
【図１４】図１４（ａ）は、より定量的に画像回復結果を評価するため、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、脂肪組織中に１セルのみが比誘電率εｒ＝５２の腫瘍が含まれるように設定した２次元表示を示すグラフで、図１４（ｂ）は、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合に、図１４（ａ）に示した２次元表示を逆問題を解析して回復した結果を示すグラフである。
【図１５】図１５（ａ）は、マイクロ波トモグラフィの再構成の対象として設定した導電率σ＝４の腫瘍の像を３次元表示で示す図で、図１５（ｂ）は、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合における、図１５（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。
【図１６】図１６（ａ）は、より定量的に画像回復結果を評価するため、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、脂肪組織中に１セルのみが導電率σ＝４の腫瘍が含まれるように設定した２次元表示を示すグラフで、図１６（ｂ）は、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合に、図１６（ａ）に示した２次元表示を逆問題を解析して回復した結果を示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）は、マイクロ波トモグラフィの再構成の対象として設定した比誘電率εｒ＝５２の腫瘍の像を３次元表示で示す図で、図１７（ｂ）は、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合における、図１７（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。
【図１８】図１８（ａ）は、より定量的に画像回復結果を評価するため、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、脂肪組織中に１セルのみが比誘電率εｒ＝５２の腫瘍が含まれるように設定した２次元表示を示すグラフで、図１８（ｂ）は、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合に、図１８（ａ）に示した２次元表示を逆問題を解析して回復した結果を示すグラフである。
【図１９】図１９（ａ）は、マイクロ波トモグラフィの再構成の対象として設定した導電率σ＝４の腫瘍の像を３次元表示で示す図で、図１９（ｂ）は、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合における、図１９（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。
【図２０】図２０（ａ）は、より定量的に画像回復結果を評価するため、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、脂肪組織中に１セルのみが導電率σ＝４の腫瘍が含まれるように設定した２次元表示を示すグラフで、図２０（ｂ）は、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合に、図２０（ａ）に示した２次元表示を逆問題を解析して回復した結果を示すグラフである。
【図２１】図２１（ａ）は、再構成の対象を簡略化したもので、ｙ＝０の面内の腫瘍の比誘電率の２次元分布を比誘電率εｒ＝５２の点を頂点とする４角錐の領域として設定して示す図で、図２１（ｂ）は、同様に再構成の対象を簡略化し、ｙ＝０の面内の腫瘍の導電率の２次元分布を導電率σ＝４の点を頂点とする４角錐の領域として設定して示す図である。
【図２２】図２２（ａ）は、送信と受信に１つの直線偏波を用い、送受信のいずれにも偏波ダイバーシチを用いなかった場合に、図２１（ａ）に示した比誘電率の分布を逆問題を解析して回復した結果を示し、図２２（ｂ）は、図２１（ｂ）に示した導電率の分布を回復した結果を示す図である。
【図２３】図２３（ａ）は、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合に、図２１（ａ）に示した比誘電率の分布を回復した結果を示し、図２３（ｂ）は、図２１（ｂ）に示した導電率の分布を回復した結果を示す図である。
【図２４】図２４（ａ）は、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合に、図２１（ａ）に示した比誘電率の分布を回復した結果を示し、図２４（ｂ）は、図２１（ｂ）に示した導電率の分布を回復した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
又、以下に示す第１の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、被測定対象部位が人間の乳房である場合について説明するが、被測定対象部位は頭部等他の部位でも構わない。又、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、例えば、実装容器は直方体に限定されるものではなく、６角柱や８角柱等他の多面体構造でも構わない。よって、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
（第１の実施の形態）
本発明第１の実施の形態に係る診断装置は、図１に示すように、直方体の外形をなし、直方体の上面の中央部近傍に貫通孔３を設けた実装容器１と、この実装容器１に設けられた貫通孔３に一方の端部を連結したチューブ状の排気管４と、この排気管４の他方に連結したアスピレータや真空ポンプ等の減圧装置５とを備えている。そして、直方体の実装容器１の内壁面をなす４つの側壁面には、複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424が配列され、アンテナアレイとを構成している。
【００１７】
図２は図１の実装容器１の展開図であり、中央に貫通孔３が設けられた正方形の上面（天井面）１topの周囲に、それぞれ長方形の平板をなす第１の側壁面１s1、第２の側壁面１s2、第３の側壁面１s3、第４の側壁面１s4が連結されたトポロジーを示している。図２に示すように、第１の側壁面１s1の上段には４個の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，Ａ114，が配置され、 第１の側壁面１s1の下段には４個の平面アンテナＡ121，Ａ122，Ａ123，Ａ124が配置され全部で２×４＝８個の平面アンテナがマトリックス状に配置されている。
【００１８】
同様に、第２の側壁面１s2の上段には４個の平面アンテナＡ211，Ａ212，Ａ213，Ａ214，が配置され、 第２の側壁面１s2の下段には４個の平面アンテナＡ221，Ａ222，Ａ223，Ａ224が配置され全部で２×４＝８個の平面アンテナがマトリックス状に配置されている。又、第３の側壁面１s3の上段には４個の平面アンテナＡ311，Ａ312，Ａ313，Ａ314，が配置され、 第３の側壁面１s3の下段には４個の平面アンテナＡ321，Ａ322，Ａ323，Ａ324が配置され全部で２×４＝８個の平面アンテナがマトリックス状に配置され、第４の側壁面１s4の上段には４個の平面アンテナＡ411，Ａ412，Ａ413，Ａ414，が配置され、 第４の側壁面１s4の下段には４個の平面アンテナＡ421，Ａ422，Ａ423，Ａ424が配置され全部で２×４＝８個の平面アンテナがマトリックス状に配置されている。この結果、第１の側壁面１s1、第２の側壁面１s2、第３の側壁面１s3及び第４の側壁面１s4の合計では、８×４＝３２個の平面アンテナが実装容器１の内壁面に配置され、アンテナアレイとを構成している。
【００１９】
図３も図１と等価な、内壁面をなす４つの側壁面に複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424を配列した実装容器１を示すが、図３の実装容器１の上面の貫通孔３を、第１の側壁面１s1に平行に切る切断面Ｃで切った断面図が図４である。図４（ａ）に示すように、実装容器１の内側には、図４（ｂ）に示す被測定対象部位６となる乳房に近い比誘電率εrを有する材料で構成された空間充填部材２が収納されている。ここで「乳房に近い比誘電率」とは乳房の比誘電率εrの±２０％の範囲に入る程度の比誘電率εrの値を意味する。この空間充填部材２の下面側には、図４（ａ）に示すように、被測定対象部位６の表面となる乳房の皮膚面を密着させ、被測定対象部位６の全体を収容可能な凹部が設けられている。空間充填部材２は更にこの凹部から上面まで貫通する貫通孔３が中央近傍に設けられている。空間充填部材２は、この貫通孔３を介して、図１に示す排気管４及びこの排気管４に連結した減圧装置５によって排気することにより、被測定対象部位６を吸引し、図４（ｂ）に示すように、被測定対象部位６の表面を空間充填部材２の凹部の内壁面に密着させることができる。
【００２０】
図１〜図４で説明したような実装容器１及び実装容器１の内側に収納された空間充填部材２を用いた構成に加え、本発明の第１の実施の形態に係る診断装置は、図５に示すように、実装容器１の内壁面をなす４つの側壁面に配列された複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424を選択して送信し，複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424を選択して受信する送信手段１１及び受信手段１２を有する偏波ダイバーシチ制御手段１５を備えている。
【００２１】
即ち、本発明の第１の実施の形態に係る診断装置は、被測定対象部位６の表面を被測定対象部位６に近い比誘電率εrを有する材料で構成された空間充填部材２に密着させた状態において、偏波ダイバーシチ制御手段１５の送信手段１１を駆動し、複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424を選択して送信し、マイクロ波を空間充填部材２を透過して被測定対象部位６に照射する。前述したとおり、ここで「被測定対象部位に近い比誘電率」とは被測定対象部位６の比誘電率εrの±２０％の範囲に入る程度の比誘電率εrの値を意味する。一方、受信手段１２を駆動し、複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424を選択し、被測定対象部位６を透過、被測定対象部位６から反射又は散乱されたマイクロ波を受信する。
【００２２】
図５に示すように、第１の実施の形態に係る診断装置は、偏波ダイバーシチ制御手段１５の受信手段１２が受信した電気信号から被測定対象部位６の比誘電率εr及び導電率σの分布の画像を再構成する逆問題を、マトリックス演算により解析し、得られた３次元画像を表示させる画像処理ユニット１３と、偏波ダイバーシチ制御手段１５及び画像処理ユニット１３の動作を制御するプロセッサ等の制御手段１９と、を更に備える。そして、偏波ダイバーシチ制御手段１５には、送信手段１１から複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424への接続、複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424から受信手段１２への接続を切り替える切替手段２５が更に含まれている。
【００２３】
第１の実施の形態に係る診断装置によれば、空間充填部材２を、被測定対象部位６としての乳房の全体を覆うようにかぶせて使用し、アンテナアレイから出射されるマイクロ波を用いて、画像処理ユニット１３によって、比誘電率εr及び導電率σの分布を画像表示させることにより、初期乳癌のスクリーニングを行うことができる。このため、図４に示した空間充填部材２の下面の凹部としては、異なる半径の半円球状の凹部を複数用意しておき、空間充填部材２が乳房の全体を覆うように、個人差による乳房の大きさに応じて選択可能なように構成するのが好ましい。図４に示すような構造にすれば、被測定対象部位６としての乳房を整合液で濡らすことはなく、又被測定対象部位６としての乳房の３次元形状を測定する必要もない。
【００２４】
複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のそれぞれは、図７（ａ）に示すような、誘電体基板５３と、この誘電体基板５３の上面に設けられた銅箔等のアンテナ導体面５１と、誘電体基板５３の下面に設けられた銅箔等のグラウンド導体面５２とを備える２点給電パッチアンテナである。アンテナ導体面５１は、図７（ｂ）に示すように正方形の形状をなし、垂直給電点ＦVと水平給電点ＦHを有している。第１の実施の形態に係る診断装置に用いるマイクロ波の周波数を単一の２．５ＧＨｚで一定であるとすれば、誘電体基板５３の比誘電率εr＝１０のとき、アンテナ導体面５１を構成するパッチの１辺は約１８ｍｍとなる。パッチの１辺を約１８ｍｍとすると、３２個の２点給電パッチアンテナを４つの側壁面１s1，１s2，１s3及び１s4に配列するために、実装容器１の大きさは、例えば、９．６×９．６×４．８ｃｍ程度の大きさになる。誘電体基板５３の比誘電率εrを１０より大きな強誘電体基板等を用いれば、２点給電パッチアンテナのパッチの１辺を１８ｍｍ以下とすることができるので、マイクロ波トモグラフィの解像度を上げることが可能である。
【００２５】
２点給電パッチアンテナとするために、図７（ａ）に示すように誘電体基板５３には、垂直給電点ＦV及び水平給電点ＦHに対応して、貫通孔５４Ｖ及び５４Ｈが誘電体基板５３の下面から上面まで貫通するように設けられている。この貫通孔５４Ｖ及び５４Ｈに対して誘電体基板５３の下面側に同軸コネクタ６１Ｖ及び６１Ｈが接続され、同軸コネクタ６１Ｖ及び６１Ｈの芯線（内部導体）５５Ｖ及び５５Ｈが、それぞれアンテナ導体面５１に電気的に接続されている。同軸コネクタ６１Ｖ及び６１Ｈのそれぞれの外部導体（網組み銅線）は、グラウンド導体面５２に電気的に接続されている。
【００２６】
図７に示す２点給電パッチアンテナでは、垂直給電点ＦVのみに単独で給電することにより垂直偏波を発生し、水平給電点ＦHのみに単独で給電することにより水平偏波を発生することができる。又、垂直給電点ＦV及び水平給電点ＦHに同時に９０°位相が異なる電流を供給することにより右旋円偏波ＲＣＰを発生し、垂直給電点ＦV及び水平給電点ＦHに同時に２７０°位相が異なる電流を供給することにより左旋円偏波ＬＣＰを発生することができる。更に９０°又は２７０°とは異なる位相差の電流を給電することにより楕円偏波を発生することができる。
【００２７】
同様に垂直給電点ＦVのみから単独で受電することにより垂直偏波を受信し、水平給電点ＦHのみから単独で受電することにより水平偏波を受信することができる。又、垂直給電点ＦV及び水平給電点ＦHから同時に９０°位相が異なる電流を受電することにより右旋円偏波ＲＣＰを受信し、垂直給電点ＦV及び水平給電点ＦHから同時に２７０°位相が異なる電流を受電することにより左旋円偏波ＬＣＰを受信することができる。更に９０°又は２７０°とは異なる位相差の電流を受電することにより楕円偏波を受信することができる。
【００２８】
第１の実施の形態に係る診断装置においては、図５に示す複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のうちの１つのアンテナを選択して電磁波（マイクロ波）を送信し、送信に用いたアンテナを含むすべてのアンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424で被測定対象部位６による散乱波を受信して記録する。送信に用いるアンテナを順次選択し、実測データ群Ｘnn（ｎ＝１，……，Ｎ）を逐次作成する。Ｎは実測データの総数を示すが、３２個の平面アンテナを用いると、送信と受信に１つの偏波（ｙ軸）を用いた場合、観察データの総数は３２×３２＝９９２個となる。又、送信に１偏波、受信に２偏波を使用して偏波ダイバーシチを実行した場合の観察データの総数は２×３２×３２＝１９８４個となる。更に、送受信に２偏波を使用してそれぞれ偏波ダイバーシチを実行した場合は、観察データの総数を４×３２×３２＝３９６８個と増やすことができる。
【００２９】
図５に示す複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のうちの１つのアンテナを選択して電磁波を送信し、送信に用いたアンテナを含むすべてのアンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424で被測定対象部位６による散乱波を受信するためには、図６に示すような構成の送信手段１１及び受信手段１２を有する偏波ダイバーシチ制御手段１５が必要である。図６において、Ｖ、Ｈ、ＬＰ、ＣＰは垂直、水平、直線、円偏波を、ＬＣＰとＲＣＰは左旋円、右旋円偏波を、Ｔ、Ｒは送信と受信を示す。
【００３０】
図６に示すように、送信手段１１は、垂直偏波励起用の電流を３２個の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のうちの１つのアンテナを選択して供給する３２個の出力端子を備えた第１の送信用電子スイッチ２１と、水平偏波励起用の電流を３２個の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のうちの１つのアンテナを選択して供給する３２個の出力端子を備えた第２の送信用電子スイッチ２２とを備える。
【００３１】
更に、平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のうちの１つのアンテナに円偏波を励起させるために、第１の送信用電子スイッチ２１には第１の移相器３１が接続され、第２の送信用電子スイッチ２２には第２の移相器３２が接続されている。第１の移相器３１と第２の移相器３２のそれぞれの入力側には、垂直信号Ｖ、水平信号Ｈ、直線信号ＬＰ、円偏波信号ＣＰを切り替えるスイッチ群を介して送信機２７が接続されている。第１の移相器３１と第２の移相器３２とを用いて、送信機２７からの信号が平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のうちの１つのアンテナの２給電点に同時に９０°位相が異なる電流を給電することにより右旋円偏波ＲＣＰを励起し、又は、２給電点に同時に２７０°位相が異なる電流を給電することにより左旋円偏波ＬＣＰを励起する信号になる。
【００３２】
同様に、受信手段１２は、３２個の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のそれぞれから垂直偏波信号を受信する３２個の入力端子を備えた第１の受信用電子スイッチ２３と、水平偏波信号を３２個の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のそれぞれから受信する３２個の入力端子を備えた第２の受信用電子スイッチ２４とを備える。更に、平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のそれぞれから円偏波を受電させるために、第１の受信用電子スイッチ２３には第３の移相器３３が接続され、第２の受信用電子スイッチ２４には第４の移相器３４が接続されている。第３の移相器３３と第４の移相器３４のそれぞれの出力側には、垂直信号Ｖ、水平信号Ｈ、直線信号ＬＰ、円偏波信号ＣＰを切り替えるスイッチ群を介して受信機２８が接続されている。
【００３３】
第３の移相器３３と第４の移相器３４とを用いて、平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424のそれぞれの２給電点から同時に９０°位相が異なる電流を受電することにより右旋円偏波ＲＣＰを受信機２８がそれぞれ受電し、又は、それぞれの２給電点から同時に２７０°位相が異なる電流をそれぞれ受電することにより左旋円偏波ＬＣＰを受信機２８がそれぞれ受電することができる。第１の送信用電子スイッチ２１、第２の送信用電子スイッチ２２、第１の受信用電子スイッチ２３及び第２の受信用電子スイッチ２４にはｐｉｎダイオードスイッチのような高周波用スイッチが使用可能である。
【００３４】
画像処理ユニット１３は、図８に示すように、被測定対象部位６をＭ個の小区画に分割し、Ｍ個の小区画にそれぞれ適当な電気定数を割り当てて電気定数分布を初期化する電気定数分布初期化手段１３１と、電気定数分布初期化手段１３１が出力した理論値の計算結果Ｙnn（ｎ＝１，……，Ｎ）を格納する計算結果記憶装置１３２と、ヤコビアン（ヤコビ行列）Ｄを計算するヤコビアン計算手段１３３と、初期化した電気定数分布に対し修正値を繰り返し更新する繰り返し更新手段１３４と、受信手段１２から入力される実測データＸnnを格納する測定データ記憶装置１３５と、理論値データＹnnと実測データＸnnの差ΔΨ＝Ｘnn−Ｙnnを求める比較手段１３６と、この比較手段１３６が求めた差ΔΨとヤコビアンＤを用い、電気定数分布の更新量を最小自乗法によって定める最小自乗解計算手段１３７等を備えている演算処理装置（プロセッサ）である。
【００３５】
図示を省略しているが、図８に示す画像処理ユニット１３には、更に、操作者からの初期値のデータや命令などの入力を受け付ける入力部と、解析された電気定数分布の結果を出力する出力部や表示部、画像処理ユニット１３の解析に必要な所定のデータなどを格納したデータ記憶部や、計算機トモグラフィにおける逆問題を解くマトリックス演算に必要なプログラムなどを格納したプログラム記憶部等も含まれている。これらの図示を省略した入力部、出力部、表示部、データ記憶部、プログラム記憶部等は、図５に示す
制御手段１９と共通のハードウェア構成としてもよい。
【００３６】
図８に示す画像処理ユニット１３は、逆問題をマトリックス演算によって解いて、被測定対象部位６中の電気定数分布の３次元画像を再構成する。そのために、先ず、電気定数分布初期化手段１３１を用いて、被測定対象部位６をＭ個の小区画に分割し、Ｍ個の小区画にそれぞれ適当な誘電率εrと導電率σを割り当てて初期化して、理論値データＹnnを計算する。３次元モデルの場合、Ｎ個の未知数に対し、３Ｍ個の連立方程式がたてられる。初期化状態で得られる理論値データＹnnは、計算結果記憶装置１３２に格納される。このとき、ヤコビアン計算手段１３３が３Ｍ個の連立方程式のヤコビアンＤを計算する。ヤコビアンＤは３次元モデルの場合、３Ｍ個の連立方程式がたてられるのでＣN×3Mの行列式となる。
【００３７】
第１の実施の形態に係る診断装置においては理論値データＹnnは、例えば、モーメント法によって求めることができる。初期化した電気定数分布τは、繰り返し更新手段１３４において、ニュートン法によって更新量（修正量）Δτkを用いて新たな理論推定値τk+1が繰り返し更新される：
τk+1＝τk＋Δτk                              （１）
ここでｋは繰り返し番号である。
【００３８】
ニュートン法では、繰り返し更新手段１３４が更新した理論値データＹnnが計算結果記憶装置１３２に格納され、計算結果記憶装置１３２に格納された理論値データＹnnと測定データ記憶装置１３５に格納された実測データＸnnの差ΔΨ＝Ｘnn−Ｙnnを、比較手段１３６が更新の度に逐次計算する。比較手段１３６が計算した差ΔΨとヤコビアンＤを用い、最小自乗解計算手段１３７が、電気定数分布の更新量Δτkを非線形最小自乗法によって、更新の度に逐次計算する。
【００３９】
最小自乗解計算手段１３７においては、第ｋ繰り返しでの最小自乗解は以下の式で計算する：
Δτk  ＝［Ｄ+Ｄ]-Ｄ+ΔΨk                        （２）
＋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：
Δτk  ＝［Ｄ+Ｄ ＋ ｇｌ]-Ｄ+ΔΨk         （３）
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。
【００４０】
Ｌカーブ法では、チーホノフの正則化法による近似解のノルムを縦軸に，その残差ノルムを横軸にとり，正則化パラメータを動かすことにより得られるＬ字型の曲線を用い，正則化係数を求めている。更新量Δτkが充分小さくなったとき、繰り返し更新手段１３４による新たな理論推定値τk+1の更新を打ち切り、繰り返し更新手段１３４が最後に推定した電気定数分布のデータが逆問題の解であると判断する。この逆問題の解であると判断された電気定数分布のデータによって３次元画像が再構成され、３次元画像が図示を省略した表示部に表示される。
【００４１】
第１の実施の形態に係る診断装置によれば、従来のマイクロ波トモグラフィを基礎とする診断装置のように、複数の周波数を使うことなく、単一の周波数を用いて複数の偏波を用いることにより、アンテナの数を必要以上増やすことなく、観察データの総数を増やすことができる。このため、第１の実施の形態に係る診断装置によれば、被測定対象部位の電気定数の分布を精度よく、逆問題として検出する新たなマイクロ波トモグラフィを実行できるという顕著な効果を奏することが可能である。又、複数の周波数を使わないので、精度の高い広帯域アンテナを再現性よく製造する必要がなくなり、診断装置にもちいるセンサとしてのアンテナアレイが簡単且つ安価に製造可能である。
【００４２】
特に、第１の実施の形態に係る診断装置を乳癌検診に適用すれば、図５のモデル図に示した腺組織（乳腺組織）６g1，６g2，６g3，……，６g6、腫瘍６tu、脂肪組織６f等を、比誘電率εｒ及び導電率σによって、互いに明確に識別することが可能であるので、乳腺症やのう胞などとの識別が可能な、安価且つ正確なスクリーニングができる診断装置が提供できる。
【００４３】
（逆問題解析１）
図９〜図２０は、計算機トモグラフィの逆問題解析を容易にするため、図１〜４に示した実装容器１の内部が構成する９．６×９．６×４．８ｃｍの空間を解析空間とし、この解析空間を１．２ｃｍの立方体メッシュに分割して、逆問題を解析して３次元画像を得た結果を示す。被測定対象部位６としての乳房は半径４．８ｃｍの半球と仮定し比誘電率εｒ＝７、導電率σ＝０．４の脂肪組織６fと比誘電率εｒ＝５２、導電率σ＝４の腫瘍６tuから構成されると仮定した。腫瘍６tuは直径１ｃｍで中心が（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１ｃｍ，０ｃｍ，１ｃｍ）の位置になるように設定した。
【００４４】
図９（ａ）、図１３（ａ）及び図１７（ａ）には、再構成の対象として設定した比誘電率εｒ＝５２の腫瘍６tuの像が斜線で示された領域として３次元表示で示され、又、図１１（ａ）、図１５（ａ）及び図１９（ａ）には、再構成の対象として設定した導電率σ＝４の腫瘍６tuの像が斜線で示された領域としてが３次元表示で示されている。離散化によって腫瘍６tuの領域は１セルのみとなる。３次元表示では見にくいので、より定量的に表示するために、図１０（ａ）、図１４（ａ）及び図１８（ａ）には、横軸にセル番号を縦軸に誘電率を示すことにより、４０５セルの比誘電率εｒ＝７の脂肪組織６f中に、１セルのみが比誘電率εｒ＝５２の腫瘍６tuが含まれているように設定されていることが２次元表示で示されている。又、図１２（ａ）、図１６（ａ）及び図２０（ａ）には、横軸にセル番号を、縦軸に導電率を示すことにより、４０５セルの導電率σ＝０．４の脂肪組織６f中に、１セルのみが導電率σ＝４の腫瘍６tuが含まれているように設定されていることが２次元表示で示されている。
【００４５】
計算機トモグラフィに際しては平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424は点波源であるとし、図２の展開図に示されるように９．６×４．８ｃｍの４つの側壁面１s1，１s2，１s3及び１s4に８個（縦２、横４素子）ずつ配列されるとしている。計算機トモグラフィにおける周波数は、単一の２．５ＧＨｚとし、一定である。
【００４６】
図９（ｂ）及び図１１（ｂ）には、送信と受信に１つの直線偏波（ｙ軸）を用い、送受信のいずれにも偏波ダイバーシチを用いなかった場合に、図９（ａ）及び図１１（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。図１０（ｂ）及び図１２（ｂ）には、より定量的に画像回復結果を評価するため、送信と受信に１つの直線偏波（ｙ軸）を用いた場合に、図１０（ａ）及び図１２（ａ）に示した２次元表示を、逆問題を解析して回復した結果を示す。送信と受信に１つの偏波（ｙ軸）を用いた場合、観察データの総数は３２×３２＝９９２で総セル数４０５に対し冗長度が充分でなく、回復画像の精度は充分とはいえないことが分かる。
【００４７】
図１３（ｂ）及び図１５（ｂ）には、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合に、図１３（ａ）及び図１５（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。図１４（ｂ）及び図１６（ｂ）には、より定量的に画像回復結果を評価するため、送信に１偏波、受信に２偏波を使用して偏波ダイバーシチを実行した場合に、図１４（ａ）及び図１６（ａ）に示した２次元表示を、逆問題を解析して回復した結果を示す。送信と受信に１つの偏波（ｙ軸）を用い、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合には、観察データの総数は２×３２×３２＝１９８４となる。受信のみに偏波ダイバーシチを用いることにより、総セル数４０５に対し観察データの総数の冗長度が増し、回復画像も元の電気定数分布に近づくが、完全に一致した分布は出力されていないことが分かる。
【００４８】
図１７（ｂ）及び図１９（ｂ）には、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合に、図１７（ａ）及び図１９（ａ）に示した３次元像を逆問題を解析して回復した３次元画像を示す。図１８（ｂ）及び図２０（ｂ）には、より定量的に画像回復結果を評価するため、送受信に２偏波を使用してそれぞれ偏波ダイバーシチを実行した場合に、図１８（ａ）及び図２０（ａ）に示した２次元表示を、逆問題を解析して回復した結果を示す。送信と受信に１つの偏波（ｙ軸）を用い、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合には、観察データの総数は４×３２×３２＝３９６８となる。送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いることにより、総セル数４０５に対し、観察データの総数の充分な冗長度得られ、回復画像では元の電気定数分布が完全に再現されることが分かる。
【００４９】
以上のとおり、第１の実施の形態に係る診断装置によれば、単一の周波数のマイクロ波を用いて偏波ダイバーシチを行うことにより、観察データの総数を増やすことができるので、被測定対象部位の電気定数の分布を精度よく、完全に再現できるという顕著な効果を奏することできる。  
【００５０】
（逆問題解析２）
図９〜図２０では被測定対象部位６に含まれる比誘電率εｒ＝５２、導電率σ＝４の腫瘍６tuの３次元像を計算機トモグラフィにより、再構成した３次元画像を示したが、比誘電率εｒ及び導電率σのパラメータの値を含めると４次元表示になる。したがって、比誘電率εｒ及び導電率σの等高線を色表示すれば、再構成された４次元データを連続的な数値の変化として表示することが可能であるが、白黒の２値表示では、連続的に変化する４次元データの等高線表示は困難である。そこで、図２１〜図２４では、再構成した画像を、定量的により理解しやすくするために、再構成の対象を簡略化し、ｙ＝０の面で切った２次元領域における電気定数分布として設定し、２次元領域における電気定数分布を逆問題を解析した計算機トモグラフィの結果を示す。
【００５１】
図２１（ａ）には、再構成の対象として設定した腫瘍６tuのｙ＝０の面内の比誘電率の２次元分布が、比誘電率εｒ＝５２の点を頂点とする４角錐の領域として３次元表示で示され、又、２１（ｂ）には、再構成の対象として設定した腫瘍６tuのｙ＝０の面内の導電率の２次元分布が、導電率σ＝４の点を頂点とする４角錐の領域として３次元表示で示されている。図９〜図２０の場合と同様に、マイクロ波トモグラフィに際しては平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424は点波源であるとし４つの側壁面１s1，１s2，１s3及び１s4に８個ずつ配列されるとし、周波数は単一の２．５ＧＨｚで、固定周波数としている。
【００５２】
図２２（ａ）は、送信と受信に１つの直線偏波（ｙ軸）を用い、送受信のいずれにも偏波ダイバーシチを用いなかった場合に、図２１（ａ）に示したようなｙ＝０の面内の分布に簡略化した比誘電率εｒの分布を、逆問題解析により再構成した計算機トモグラフィの結果を示し、同様に図２２（ｂ）は、図２１（ｂ）に示したようなｙ＝０の面内の分布に簡略化した導電率σの分布を、逆問題解析により再構成した計算機トモグラフィの結果を示す。送信と受信に１つの偏波（ｙ軸）を用いた場合、観察データの総数が少なく、再構成された回復データの精度は充分とはいえないことが分かる。
【００５３】
図２３（ａ）は、送信に１偏波、受信に２偏波使用し、受信のみに偏波ダイバーシチを用いた場合に、図２１（ａ）に示したようなｙ＝０の面内の分布に簡略化した比誘電率εｒの分布を、逆問題解析により再構成した計算機トモグラフィの結果を示し、同様に図２３（ｂ）は、図２１（ｂ）に示したようなｙ＝０の面内の分布に簡略化した導電率σの分布を、逆問題解析により再構成した計算機トモグラフィの結果を示す。受信のみに偏波ダイバーシチを用いることにより、観察データの総数の冗長度が増し、再構成された回復データも元の電気定数分布に近づくが、完全に一致した分布は出力されていないことが分かる。
【００５４】
図２４（ａ）は、送受信にそれぞれ２偏波を使用し、送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いた場合に、図２１（ａ）に示したようなｙ＝０の面内の分布に簡略化した比誘電率εｒの分布を、逆問題解析により再構成した計算機トモグラフィの結果を示し、同様に図２４（ｂ）は、図２１（ｂ）に示したようなｙ＝０の面内の分布に簡略化した導電率σの分布を、逆問題解析により再構成した計算機トモグラフィの結果を示す。送受信にそれぞれ偏波ダイバーシチを用いることにより、観察データの総数の充分な冗長度得られ、再構成された回復データには、元の電気定数分布が完全に再現されることが分かる。
【００５５】
以上のとおり、第１の実施の形態に係る診断装置によれば、単一の周波数のマイクロ波を用いて、被測定対象部位６の内部に含まれる散乱物体や不均質物体の位置、形状、大きさ、電気定数分布等の内部構造を、精度よく可視化できるという顕著な効果を奏することできる。特に、第１の実施の形態に係る診断装置を乳癌検診に適用すれば、Ｘ線マンモグラフィ検診のような副作用の危険性やコスト面での問題もなく、腫瘍と乳腺症、のう胞などの識別や、その病変が何であるかを特定が可能であり、安価に、且つより正確なスクリーニングができる診断装置が提供できる。
【００５６】
（その他の実施の形態）
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。
【００５７】
例えば、既に述べた第１の実施の形態の説明においては、被測定対象部位を人間の乳房とし、乳癌を検診する場合について例示的に説明したが、乳癌の検診に限定されるものではない。例えば、被測定対象部位を頭部としてもよく、頭部の内部の散乱物体や不均質物体の位置、形状、大きさ、電気定数分布等の内部構造を逆問題解析によって検出し、その病変が何であるかを特定することが可能である。更には、本発明を手足の骨折箇所の特定等の診断にも適用可能である。
【００５８】
又、図１〜図４において、実装容器１の内壁面をなす４つの側壁面１s1，１s2，１s3及び１s4に複数の平面アンテナＡ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424を配列した場合について例示的に説明したが、実装容器１の他の内壁面となる上面（天井面）１topに平面アンテナが更に配列される場合を排除するものではない。
【００５９】
更に、図１〜図４及び図７において正方形のパッチアンテナについて説明したが、円偏波等の場合であれば、正方形の角部を落としたり、円形のパッチアンテナを採用したりしてもよい。
【００６０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は人間の体内の異常細胞や骨折箇所等の散乱物体や不均質物体の位置、形状、大きさ、電気定数分布等の内部構造を調べる医療機器の技術分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１s1，１s2，１s3，１s4…第４の側壁面
１…実装容器
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
１５…偏波ダイバーシチ制御手段
２２…第２の送信用電子スイッチ
２３…第１の受信用電子スイッチ
２４…第２の受信用電子スイッチ
２５…切替部
２７…送信機
２８…受信機
３１…第１の移相器
３２…第２の移相器
３３…第３の移相器
３４…第４の移相器
５１…アンテナ導体面
５２…グラウンド導体面
５３…誘電体基板
５４Ｖ，５４Ｈ…貫通孔
６１Ｖ，６１Ｈ…同軸コネクタ
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
Ａ111，Ａ112，Ａ113，……，Ａki(j-2)，Ａki(j-1)，Ａkij，Ａki(j+1)，……，Ａ424…平面アンテナ
【図１】
2014198067.tif 000003
【図２】
2014198067.tif 000004
【図３】
2014198067.tif 000005
【図４】
2014198067.tif 000006
【図５】
2014198067.tif 000007
【図６】
2014198067.tif 000008
【図７】
2014198067.tif 000009
【図８】
2014198067.tif 000010
【図９】
2014198067.tif 000011
【図１０】
2014198067.tif 000012
【図１１】
2014198067.tif 000013
【図１２】
2014198067.tif 000014
【図１３】
2014198067.tif 000015
【図１４】
2014198067.tif 000016
【図１５】
2014198067.tif 000017
【図１６】
2014198067.tif 000018
【図１７】
2014198067.tif 000019
【図１８】
2014198067.tif 000020
【図１９】
2014198067.tif 000021
【図２０】
2014198067.tif 000022
【図２１】
2014198067.tif 000023
【図２２】
2014198067.tif 000024
【図２３】
2014198067.tif 000025
【図２４】
2014198067.tif 000026