(57)【要約】【課題】人体の深い位置にある腫瘍を検出可能なＵＷＢパルスを用いた腫瘍検出方法及び腫瘍検出装置を提供する。【解決手段】第１の電波パルスを照射し、第１の電波パルスの反射波である第２の電波パルスが人体の内部で反射されたものであるかどうかを判定し、第２の電波パルスが人体の内部で反射したものでない場合は、第３の電波パルスを照射し、第３の電波パルスの反射波である第４の電波パルスが人体の内部で反射されたものであるかどうかを判定し、第１の電波パルスの電圧振幅をＶ１、単位時間あたりの第１の電波パルスの数をＮ１、第３の電波パルスの電圧振幅をＶ３、単位時間あたりの第３の電波パルスの数をＮ３としたときに、Ｖ３はＶ１より大きく且つＮ３はＮ１よりも小さく、第２の電波パルス若しくは第４の電波パルスが人体の内部で反射されたものであると判定された場合は、人体の内部に腫瘍があると判断することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電波パルスを人体に照射することと、
前記第１の電波パルスの反射波である第２の電波パルスが前記人体の内部の腫瘍で反射されたものであるかどうかを判定することと、
前記第２の電波パルスが前記腫瘍で反射したものでないと判定された場合は、第３の電波パルスを前記人体に照射することと、
前記第３の電波パルスの反射波である第４の電波パルスが前記腫瘍で反射されたものであるかどうかを判定することと、を含み、
前記第１の電波パルス及び前記第３の電波パルスの周波数帯域はＵＷＢに含まれるものであり、
前記第１の電波パルスの電圧振幅をＶ１、単位時間あたりの前記第１の電波パルスの数をＮ１、前記第３の電波パルスの電圧振幅をＶ３、及び、前記単位時間あたりの前記第３の電波パルスの数をＮ３としたときに、Ｖ３はＶ１より大きく且つＮ３はＮ１よりも小さいことを特徴とする腫瘍検出方法。
【請求項２】
前記Ｖ１と前記Ｎ１との積は、前記Ｖ３と前記Ｎ３との積と同じであることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍検出方法。
【請求項３】
前記第２の電波パルス及び前記第４の電波パルスは、複数の受信アンテナで受信されることを特徴とする請求項１又は２に記載の腫瘍検出方法。
【請求項４】
パルスを生成するパルス生成部と、
前記パルスに基づき、周波数帯域がＵＷＢに含まれる送信電波パルスを人体に送信する送信部と、
前記送信電波パルスの反射波である受信電波パルスを受信する受信部と、
前記受信電波パルスが、前記人体の内部の腫瘍で反射されたものであるかどうかの判定を行う反射波判定部と、
を含み、
前記パルス生成部は、第１のパルスに基づく前記送信電波パルスの反射波である前記受信電波パルスが前記人体の内部の腫瘍から反射されたものでないと判定された場合は、第３のパルスを生成し、
前記送信部は、前記第３のパルスに基づく前記送信電波パルスを前記人体に送信し、
前記第１のパルスに基づく前記送信電波パルスの電圧振幅をＶ１、
前記第１のパルスに基づく前記送信電波パルスの単位時間あたりのパルス数をＮ１、
前記第３のパルスに基づく前記送信電波パルスの電圧振幅をＶ３、
前記第３のパルスに基づく前記送信電波パルスの前記単位時間あたりのパルス数をＮ３、としたときに、Ｖ３はＶ１よりも大きく且つＮ３はＮ１よりも小さいことを特徴とする腫瘍検出装置。
【請求項５】
前記Ｖ１と前記Ｎ１との積は、前記Ｖ３と前記Ｎ３との積と同じであることを特徴とする請求項４に記載の腫瘍検出装置。
【請求項６】
前記受信部は、複数の受信アンテナを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の腫瘍検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波パルスを用いて人体内の腫瘍を検出するための腫瘍検出方法、及び、腫瘍検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な触診以外の腫瘍の検査には、腫瘍マーカー検査、内視鏡検査、Ｘ線検査（ＣＴ検査も含まれる）、ＭＲ検査、マンモグラフィー検査、及び、ＰＥＴ検査などがあるが、近年人体への与える悪影響が少ないとの理由でＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）パルスを用いた検査が行われている。例えば、特許文献１に記載されているように、ＵＷＢパルスを生成し、複数のアンテナの送受信の機能を切り替えながら照射したＵＷＢパルスの反射波を計測して腫瘍を検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６９１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＵＷＢパルスを用いる検査方法では、人体の導電率の影響により、人体の深い位置に腫瘍がある場合に電波が減衰して反射波が検知できないことがあり、反射波の検知がないからといって、深い位置に腫瘍がないと断定することができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
本適用例にかかる腫瘍検出方法は、第１の電波パルスを人体に照射することと、前記第１の電波パルスの反射波である第２の電波パルスが前記人体の内部の腫瘍で反射されたものであるかどうかを判定することと、前記第２の電波パルスが前記腫瘍で反射したものでないと判定された場合は、第３の電波パルスを前記人体に照射することと、前記第３の電波パルスの反射波である第４の電波パルスが前記腫瘍で反射されたものであるかどうかを判定することと、を含み、前記第１の電波パルス及び前記第３の電波パルスの周波数帯域はＵＷＢに含まれるものであり、前記第１の電波パルスの電圧振幅をＶ１、単位時間あたりの前記第１の電波パルスの数をＮ１、前記第３の電波パルスの電圧振幅をＶ３、及び、前記単位時間あたりの前記第３の電波パルスの数をＮ３としたときに、Ｖ３はＶ１より大きく且つＮ３はＮ１よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、第１の電波パルスの電圧振幅がＶ１であり、第３の電波パルスの電圧振幅がＶ１よりも大きいＶ３であり、第１の電波パルスの反射波である第２の電波パルスが人体の内部で反射したものでないときに、第３の電波パルスの反射波である第４の電波パルスが人体の内部で反射したものであるかどうかを判定することで、第１の電波パルスで検出可能な領域よりも深い領域に存在する腫瘍を第３の電波パルスを用いて検出することができる。また、Ｖ３はＶ１より大きくかつＮ３はＮ１よりも小さいことにより、より電圧振幅の大きい電波パルスを用いた場合の人体への悪影響の増加を小さくすることができる。
【０００８】
［適用例２］
上記適用例にかかる腫瘍検出方法において、前記Ｖ１と前記Ｎ１との積は、前記Ｖ３と前記Ｎ３との積と同じであることが好ましい。
【０００９】
この方法によれば、第１の電波パルスの電圧振幅Ｖ１と単位時間あたりの第１の電波パルスの数Ｎ１との積が、第３の電波パルスの電圧振幅Ｖ３と単位時間あたりの第３の電波パルスの数Ｎ３との積と同じであることで、第１の電波パルスが単位時間あたりに人体に与える影響と第３の電波パルスが単位時間あたりに人体に与える影響とを同じにすることができる。これにより、人体に悪影響を与えない電圧振幅と単位時間あたりの電波パルス数との積の値ＭＳを算出しておき、ＭＳを超えないように電波パルスの電圧振幅と単位時間あたりの電波パルス数を設定することで、人体に安全な腫瘍検出方法とすることができる。
【００１０】
［適用例３］
上記適用例にかかる腫瘍検出方法において、前記第２の電波パルス及び前記第４の電波パルスは、複数の受信アンテナで受信されることが好ましい。
【００１１】
この方法によれば、第２の電波パルス及び第４の電波パルスを複数のアンテナで受信することで、ひとつのアンテナで受信するよりも正確に腫瘍の有無を判断することができる。また、複数のアンテナで受信することにより腫瘍の位置を算出することができる。
【００１２】
［適用例４］
本適用例にかかる腫瘍検出装置は、パルスを生成するパルス生成部と、前記パルスに基づき、周波数帯域がＵＷＢに含まれる送信電波パルスを人体に送信する送信部と、前記送信電波パルスの反射波である受信電波パルスを受信する受信部と、前記受信電波パルスが、前記人体の内部の腫瘍で反射されたものであるかどうかの判定を行う反射波判定部と、を含み、前記パルス生成部は、第１のパルスに基づく前記送信電波パルスの反射波である前記受信電波パルスが前記人体の内部の腫瘍から反射されたものでないと判定された場合は、第３のパルスを生成し、前記送信部は、前記第３のパルスに基づく前記送信電波パルスを前記人体に送信し、前記第１のパルスに基づく前記送信電波パルスの電圧振幅をＶ１、前記第１のパルスに基づく前記送信電波パルスの単位時間あたりのパルス数をＮ１、前記第３のパルスに基づく前記送信電波パルスの電圧振幅をＶ３、前記第３のパルスに基づく前記送信電波パルスの前記単位時間あたりのパルス数をＮ３、としたときに、Ｖ３はＶ１よりも大きく且つＮ３はＮ１よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、腫瘍検出装置が、パルス生成部と、送信部と、受信部と、反射波判定部と、を含み、受信電波パルスが送信電波パルスの反射波であり且つ受信電波パルスが人体内部から反射されたものであることを判定することにより人体内部に腫瘍があることを検出することができる。また、第１のパルスに基づく送信電波パルスで人体内部の腫瘍が確認できなかった場合には、電圧振幅のより大きい第３のパルスに基づく送信電波パルスの反射波を計測することで、第１のパルスに基づく送信電波パルスでは確認できないより深い位置にある腫瘍を検出することができる。このとき、第３のパルスに基づく送信電波パルスの単位時間あたりのパルス数を第１のパルスに基づく送信電波パルスの単位時間あたりのパルス数よりも少なくすることで、電圧振幅を大きくした場合の人体への悪影響の増加を小さくすることができる。
【００１４】
［適用例５］
上記適用例にかかる腫瘍検出装置において、前記Ｖ１と前記Ｎ１との積は、前記Ｖ３と前記Ｎ３との積と同じであることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第１のパルスに基づいた送信電波パルスにおける電圧振幅Ｖ１と単位時間あたりのパルス数Ｎ１との積が、第３のパルスに基づいた送信電波パルスにおける電圧振幅Ｖ３と単位時間あたりのパルス数Ｎ３との積と同じであることにより、第１のパルスに基づいた送信電波パルスが人体に与える影響と第３のパルスに基づいた送信電波パルスが人体に与える影響とを同じにすることができる。
【００１６】
［適用例６］
上記適用例にかかる腫瘍検出装置において、前記受信部は、複数の受信アンテナを有することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、受信電波パルスを複数のアンテナで受信することで、ひとつのアンテナで受信するよりも正確に腫瘍の有無を判断することができる。また、複数のアンテナで受信することにより腫瘍の位置を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】腫瘍検出装置の概略ブロック図。
【図２】腫瘍検出装置の処理の一部を示す概略フローチャート。
【図３】腫瘍検出装置の使用例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態に係る腫瘍検出装置１００の概略ブロック図を示す。腫瘍検出装置１００は、受信部１１０、反射波解析部１２０、制御部１３０、パルス生成部１４０、送信部１５０、及び、操作部１６０を含む。
【００２１】
受信部１１０は、受信アンテナ、及び、受信した電波パルス（反射波）のアナログ−デジタル変換（以降ＡＤ変換と記載する）を行うアナログ−デジタル変換部（以降ＡＤ変換部と記載する）を含む。ＡＤ変換された反射波の情報は、受信情報１１１として反射波解析部１２０に伝達される。また、受信部１１０の動作モードなどの設定は制御部１３０から出力される受信部制御情報１３１により行われる。図１において特に図示はしていないが、受信部１１０には受信アンテナも含まれる。
【００２２】
反射波解析部１２０は、制御部１３０からの解析制御情報１３２、及び、パルス生成部１４０からのパルス生成情報１４２を基にして受信情報１１１の解析を行う。解析結果は解析情報１２１として制御部１３０に伝達される。後述するが、パルス生成情報１４２には、送信部１５０から送信（照射）される電波パルスのタイミング情報が含まれる。反射波解析部１２０は、該タイミング情報から照射された電波パルスと受信された反射波との間の関連付けを行う。
【００２３】
制御部１３０は、腫瘍検出装置１００内部の制御を行う部分である。制御部１３０は、制御情報として、受信部制御情報１３１、解析制御情報１３２、パルス生成制御情報１３３、及び、送信部制御情報１３４を出力する。制御部１３０が腫瘍検出装置１００をどのように制御するかは、操作部１６０から伝達される操作情報１６１で指示される。腫瘍検出装置１００内部の状態及び反射波解析部１２０における反射波の解析結果は、表示情報１３５として操作部１６０に出力される。尚、腫瘍検出装置１００内部の時刻の管理は制御部１３０により行われ、該時刻の情報は腫瘍検出装置１００の構成要素に対して出力される。
【００２４】
パルス生成部１４０は、パルス生成制御情報１３３に従い、送信部１５０から出力される電波パルスのトリガーとなる信号を生成する。該トリガーとなる信号は、パルスタイミング情報１４１として送信部１５０に伝達される。パルスタイミング情報１４１には、電波パルスの照射開始タイミング情報と照射時間の情報とが含まれる。また、反射波解析部１２０に伝達されるパルス生成情報１４２には、電波パルスの照射開始タイミング情報が含まれる。尚、照射開始タイミングは信号変化により伝達することができるが、照射タイミングを規定する情報として制御部１３０から出力される時刻の情報を用いてもよい。
【００２５】
送信部１５０は、送信部制御情報１３４及びパルスタイミング情報１４１に従い、ＵＷＢに含まれる周波数の電波パルスの照射を行う部分である。図１において特に図示はしていないが、送信部１５０には送信アンテナも含まれる。照射する電波パルスの開始タイミング及び照射時間はパルス生成部１４０から伝達されるパルスタイミング情報１４１に従って制御され、照射する電波パルスの電圧振幅は制御部１３０から伝達される送信部制御情報１３４に含まれる。
【００２６】
操作部１６０は、操作者が腫瘍検出装置１００を操作するためのユーザーインターフェイスを提供するための部分である。図１において特に図示はしていないが、例えば、モニター、キーボード及びマウスなどが含まれる。本実施形態におけるユーザーインターフェイスは、検出対象（腫瘍）の情報や腫瘍検出装置１００内部の制御情報など操作者が必要な情報が的確に得られ、腫瘍検出装置１００に対する必要な操作が行うことが可能なものであれば特に限定するものではない。例えば、ゲームに使用されるようなスティック状の部位を持つ入力装置でもかまわない。
【００２７】
次に、図２−（ａ）及び図２−（ｂ）に示したフローチャートを用いて腫瘍検出装置１００の動作を説明する。図２−（ａ）は、本実施形態の説明においてはメインルーチンに相当し、図２−（ｂ）は該メインルーチンのサブルーチンに相当する。
【００２８】
図２−（ａ）の開始時においては、既に腫瘍検出装置１００の電源は投入されリセット等の装置が機能するために必要な処理が行われ、操作者による操作が可能な状態にあるものとする。まず、操作者は操作部１６０を用いて、検出を行うために必要な動作モードの設定を行う（Ｓ２０１）。動作モード設定には、例えば、電波パルスの電圧振幅の設定間隔、検出開始時の電圧振幅及び被検査者の年齢などが含まれる。電波パルスの人体への照射に関する制限事項は予め制御部１３０に記憶されており、制御部１３０は該制限事項の範囲内において動作モードに設定された指示に従い腫瘍検出装置１００内部の制御を行う。必要な動作モードの設定の後、操作者は操作部１６０を介して検査の開始を腫瘍検出装置１００に対して指示する。
【００２９】
検査開始の指示がされると、制御部１３０は、検査に必要な制御事項の設定を行う（Ｓ２０２）。設定すべき制御事項は多々あるが、図２では、必要な制御事項のひとつとして、本実施形態の説明で用いる終了フラグを示した。終了フラグは、検査の終了を判定するためのフラグである。Ｓ２０２において、終了フラグはオフに設定される。
【００３０】
次に、制御部１３０は照射する電波パルスの仕様の設定を行う（Ｓ２０３）。Ｓ２０３の処理は図２−（ｂ）に示したサブルーチンであり、照射する電波パルスの仕様の設定を行うものである。上述したように、電波パルスの人体への照射に関する制限事項は制御部１３０に予め記憶されている。該制限事項としては、社団法人電波産業会の制定する規格や厚生労働省などが制定する規準若しくは規格などを想定している。これらの規格若しくは基準をクリアする方法として、本実施形態においては、単位時間あたりの電力スペクトラム密度を一定にする方法をとる。また、反射波を弱める要因として、腫瘍の位置以外に腫瘍自体による錯乱が考えられる。これらを考慮すると、人体に安全な範囲内で単位時間あたりの電力スペクトラム密度が最大となるように照射する電波パルスを制御することが好ましい。
【００３１】
電力スペクトラム密度を最大とするための制御に、照射する電波パルスの電圧振幅と単位時間あたりの照射回数（パルス数）との積を利用する。該積の値を一定値となるように制御することにより電力スペクトラム密度を最大にすることができることから、電波パルス生成における制御を容易なものとすることができる。従って、第１の電波パルス（送信電波パルス）の電圧振幅をＶ１、所定の時間内の第１の電波パルスの照射回数をＮ１とし、第３の電波パルス（送信電波パルス）の電圧振幅をＶ３、所定の時間内の第３の電波パルスの照射回数をＮ３としたときに、Ｖ１＞Ｖ３ならばＮ１＜Ｎ３であり、Ｖ１＜Ｖ３ならばＮ１＞Ｎ３となる。
【００３２】
図２−（ｂ）の処理について説明する。まず、照射可能な電波パルスと照射回数との組み合わせによる電波パルスの照射がすべてのケースで終了したかどうかを判断する（Ｓ３０１）。すべてのケースが終了したかどうかは、制御部１３０内部のレジスター若しくはフラグに情報として保持されているものとする。すべてのケースが終了した場合には、終了フラグをオンとし（Ｓ３０３）、サブルーチンの処理を終了する。すべてのケースが終了していない場合には、電圧振幅としてまだ実行していない値Ｖｎを設定し、Ｖｎに対応する単位時間あたりの照射回数Ｎｎを算出し、所定のレジスターに保持し（Ｓ３０２）、サブルーチンの処理を終了する。尚、Ｓ３０２の処理において、Ｖｎが設定可能な最後の値であるときには、すべてのケースが終了したことを示す情報が上述したレジスター若しくはフラグに保持される。上述したＶｎは、送信部制御情報１３４のひとつとして制御部１３０から送信部１５０に伝達される。また、上述したＮｎは、パルス生成制御情報１３３の中のひとつとしてパルス生成部１４０に伝達される。
【００３３】
電波パルス設定の処理（Ｓ２０３）の後、終了フラグの確認が行われる（Ｓ２０４）。終了フラグがオンの場合は、照射できる電波パルスの照射が終了していることから、検査結果（腫瘍の検出なし）を所定のレジスターに保存し（Ｓ２０７）、検査を終了する。終了フラグがオフの場合には、設定された電波パルスの仕様に従い電波パルスの照射が行われる（Ｓ２０５）。
【００３４】
反射波解析部１２０では、照射した電波パルスと受信した電波パルスとの関連付けの処理を行い、受信した電波パルスが腫瘍からの反射波であるかどうか判定する（Ｓ２０６）。受信した電波パルスが反射波であった場合には検査結果（腫瘍の検出あり）として反射波の情報を所定のレジスターに保持（Ｓ２０７）して検査を終了する。腫瘍からの反射波がない場合には電波パルス設定の処理（Ｓ２０３）に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００３５】
上述した処理により、電波パルスを人体に照射すること、反射波が人体の内部の腫瘍
で反射されたものであるかどうかを判定すること、反射波が腫瘍で反射したものでないと判定された場合は異なる電波パルスを人体に照射すること、異なる電波パルスの反射波が腫瘍で反射されたものであるかどうかを判定することが行われる。
【実施例１】
【００３６】
図３−（ａ）に、腫瘍検出装置１００を用いたひとつの実施例を示す。送信アンテナ１５６は、上述したように送信部１５０に含まれる。同様に、受信アンテナ１１６は受信部１１０に含まれる。送信アンテナ１５６から照射された電波パルス１１は、その一部が被検査対象１０（腫瘍）により反射され反射波１２となり受信アンテナ１１６により受信される。反射波１２は、受信情報１１１として反射波解析部１２０に伝達され、電波パルス１１のトリガー情報との関連付けが解析され、被検査対象１０が存在するかどうかの判定が行われる。
【実施例２】
【００３７】
図３−（ｂ）に、腫瘍検出装置１００を用いたひとつの実施例を示す。複数の受信アンテナ１１７及び複数の送信アンテナ１５７は被験者２０を包むような形状の台座１７０に備え付けられている。送信電波パルス信号２１が送信アンテナ１５７に伝達され電波パルスとして被験者２０に照射される。被験者２０からの反射波は受信アンテナ１１７により受信され、受信電波パルス信号２２として伝達される。複数の送信アンテナ１５７からの電波パルスの照射はアンテナひとつひとつ毎に個別に行われ、電波パルスの受信は複数の受信アンテナ１１７で同時に行われる。受信部１１０に含まれる受信アンテナを複数の受信アンテナ１１７とすることにより、腫瘍の位置を計算することが可能となる。
【００３８】
以上述べたように、送信する電波パルスの電圧振幅と単位時間あたりの送信する電波パルスのパルス数との積が一定の値となるように制御することで、社団法人電波産業会の制定する規格や厚生労働省などが制定する規準若しくは規格などを満足しながら電力スペクトラム密度を最大にした状態で腫瘍検出の検査を行うことができる。尚、本発明の実施は上述した実施形態におけるものに限定するものではない。例えば、腫瘍検出装置１００がネットワークに接続され、該ネットワークを介して遠隔地から操作されるものでもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…被検査対象、１１…電波パルス、１２…反射波、２０…被験者、２１…送信電波パルス信号、２２…受信電波パルス信号、１００…腫瘍検出装置、１１０…受信部、１１１…受信情報、１１６…受信アンテナ、１１７…受信アンテナ、１２０…反射波解析部、１２１…解析情報、１３０…制御部、１３１…受信部制御情報、１３２…解析制御情報、１３３…パルス生成制御情報、１３４…送信部制御情報、１３５…表示情報、１４０…パルス生成部、１４１…パルスタイミング情報、１４２…パルス生成情報、１５０…送信部、１５６…送信アンテナ、１５７…送信アンテナ、１６０…操作部、１６１…操作情報、１７０…台座。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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