(57)【要約】【課題】測定対象物の表面と内部の両方の散乱を観測しやすくすることで、測定対象物を高精度にイメージング可能にする。【解決手段】本発明の実施形態としてのアンテナ装置は、測定対象物を保持する樹脂性の保持部と、前記保持部との間に閉空間を形成し、前記閉空間に媒質を充填するための金属製の容器と、前記容器内に配置された複数のアンテナとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を保持する樹脂性の保持部と、
前記保持部との間に閉空間を形成し、前記閉空間に媒質を充填するための金属製の容器と、
前記容器内に配置された複数のアンテナと
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記容器の面は開口を有し、
前記保持部は、前記測定対象物を投入するための開口を有し、
前記容器の前記開口は、前記保持部の前記開口と結合している
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記容器の第１面は第１開口を有し、前記容器の第２面は第２開口を有し、
前記保持部は、第３開口および第４開口を有し、前記第３開口と前記第４開口間に、前記測定対象物を通すための経路が設けられ、
前記第１開口は前記第３開口と結合しており、前記第２開口は前記第４開口と結合している
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記容器の面は、前記容器の前記閉空間に前記媒質を投入するための投入口を有し、
前記投入口を閉塞する脱着可能な蓋
をさらに備えた請求項１ないし３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記容器の面は、前記容器の前記閉空間から前記媒質を排出するための排出口を有し、
前記排出口を閉塞する脱着可能な蓋
をさらに備えた請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記容器の面に設けられた少なくとも１つの接続口と、
前記接続口に一端が接続され、前記媒質を搬送する少なくとも１つの筒状のホースと
前記ホースの他端に接続され、前記媒質を前記閉空間に圧送または前記閉空間から前記媒質を吸入する少なくとも１つの圧縮機と、
を備えた請求項１ないし５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記ホースの途中に設けられ、前記媒質の流れの可否を制御する少なくとも１つのバルブ
を備えた請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記媒質は、気体または液体である
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記複数のアンテナに送信信号を伝送し、前記複数のアンテナの受信信号を伝送するための複数の給電線と、
第１端子および第２端子を有する無線機と、
前記複数のアンテナのうちの任意の１つである第１アンテナの前記給電線に前記第１端子を接続する第１スイッチと、前記複数のアンテナのうちの任意の１つである第２アンテナの前記給電線に前記第２端子を接続する第２スイッチとを備えた切り替え回路と、
を備え
前記無線機は、前記第１端子で前記送信信号を出力し、前記第２端子で前記受信信号を受ける
請求項１ないし８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記容器の面に設けられた第１接続口と、
前記第１接続口に一端が接続され、第１媒質を搬送する筒状の第１ホースと
前記第１ホースの他端に接続され、前記第１媒質を前記閉空間に圧送または前記閉空間から前記第１媒質を吸入する第１圧縮機と、
前記容器の面に設けられた第２の接続口と、
前記第２接続口に一端が接続され、第２の媒質を搬送する筒状の第２ホースと、
前記第２ホースの他端に接続され、前記第２媒質を前記閉空間に圧送または前記閉空間から前記第２の媒質を吸入する第２の圧縮機と、
前記無線機、前記切り換え回路、前記第１圧縮機、前記第２圧縮機を制御する制御回路と、
を備えた請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第１ホースの途中に設けられ、前記媒質の流れの可否を制御する第１バルブと、
前記第２ホースの途中に設けられ、前記媒質の流れの可否を制御する第２バルブと、
を備え、
前記制御回路は、前記第１バルブおよび前記第２バルブを制御する
請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記第１媒質は気体であり、
前記第２媒質は液体である
請求項９または１０に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電磁波イメージングためのアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波イメージング装置は、アンテナと測定対象物の間に、誘電率や導電率といった電気的特性を有する媒質（気体・液体を問わない）を充填し、アンテナからマイクロ波を放射することで、測定対象物のイメージングを行う。
【０００３】
充填する媒質と測定対象物の電気的特性が近い値であるほど、測定対象物内部にマイクロ波が浸透しやすくなるため、測定対象物の内部に分布する電気的特性に応じた散乱が観測しやすくなる。すなわち測定対象物の内部の状態を観測しやすい。しかしながら、測定対象物の表面でのマイクロ波の反射・回折・散乱が抑制されるため、測定対象物の表面形状を観測しにくい。
【０００４】
一方、充填する媒質と測定対象物の電気的特性が遠い値であるほど、測定対象物の表面でマイクロ波が反射・回折・散乱しやすくなるため、測定対象物の表面形状を観測しやすくなる。しなしながら、測定対象物内部にマイクロ波が浸透しにくいため、測定対象物の内部に分布する電気的特性に応じた散乱を観測しにくい。すなわち、測定対象物の内部の状態を観測しにくい。
【０００５】
このように従来のマイクロ波イメージング装置においては、媒質の電気的特性をどのように設定しても、測定対象物の表面または内部のいずれかの散乱を観測しにくいという問題があった。このため、散乱のデータに基づいて計算する測定対象物のイメージングも難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許登録第５６０５７８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、測定対象物を高精度にイメージング可能にする、アンテナ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態としてのアンテナ装置は、測定対象物を保持する樹脂性の保持部と、前記保持部との間に閉空間を形成し、前記閉空間に媒質を充填するための金属製の容器と、前記容器内に配置された複数のアンテナとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態に係るアンテナ装置の構成図。
【図２】本発明の第二実施形態に係るアンテナ装置の構成図。
【図３】本発明の第三実施形態に係るアンテナ装置の構成図。
【図４】本発明の第四実施形態に係るアンテナ装置の構成図。
【図５】本発明の第四実施形態に係るアンテナ装置を備えたイメージング装置の構成図。
【図６】本発明の第四実施形態に係るアンテナ装置の動作フローチャート。
【図７】第五実施形態に係るアンテナ装置の構成図。
【図８】第五実施形態に係るアンテナ装置の他の例の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係るマイクロ波イメージングのためのアンテナ装置の構成図である。図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は、アンテナ１０３を含む部分で切った上面断面図である。アンテナ装置は、容器１０１と、容器１０１内の袋１０２と、容器１０１内において容器１０１の内側側面と袋１０２との間に配置された複数のアンテナ１０３と、アンテナ給電線１０５とを備える。
【００１２】
容器１０１は、直方体を囲む６面の金属板から構成されている。金属板は、一例として、アルミ、またはステンレスにより構成される。容器１０１をＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板などにより構成する形態も可能である。
【００１３】
容器１０１の上面には、開口部１０６が設けられている。開口部１０６の形状は任意でよいが、ここでは円状である。開口部１０６の大きさは、測定対象物が通過できる大きさである。測定対象物は特定のものに限定されないが、ここでは、人体等の生体の一部を想定する。例えば人間の腕、乳房などがある。
【００１４】
容器の４つの側面には、それぞれ開口部１０４が設けられている。開口部１０４は外側に突出する形状を有している。開口部１０４は、アンテナ給電線１０５を貫通させるためのものである。
【００１５】
容器１０１は、袋１０２との間に閉空間を形成し、当該閉空間に、測定用の媒質（気体または液体）を充填するようになっている。なお、閉空間は、後述するアンテナ給電線を通すための穴など、測定への影響が小さい限り、一部の開口を介して、容器外の空間と結合しても問題ない。
【００１６】
袋１０２は、測定対象物を保持する保持部の一例である。袋１０２は、容器１０１内において、袋１０２の口部分が、開口部１０６と結合するように、配置されている。より詳細には、上面の金属板に、２つの固定材１０８が設けられている。２つの固定材１０８は、開口部１０６と、上面の金属板の対向する２辺との間にそれぞれ板状に延びるように配置されている。袋１０２の口部分がこの固定材によって、上面の金属板に固定されている。固定材は、粘着フィルム等の粘着性のある素材でもよいし、機械的な圧力で袋１０２を上面に固定する部材でもよい。袋１０２は、口部分で上面の金属板に固定され、本体部分は容器１０１の内側に、重力により垂れ下がるようにして、保持されている。
【００１７】
袋１０２は、樹脂（ゴム、ビニール、シリコン、ウレタン）により構成される。一例として、袋１０２は、弾性を持っており、袋より大きい物を中に入れると、その中に入れた物の表面形状とほぼ同じ形状に伸びるものでもよい。袋の厚みは、マイクロ波等の電磁波の散乱への影響が無視できるぐらい小さいことが望ましい。または、袋１０２が、想定される測定対象物の表面と近い電気的特性を有する材料とすることが望ましい。
【００１８】
袋１０２を金属板に結合させる構成は、図１の例に限定されない。例えば固定材１０８が設けられていなくてもよい。袋１０２の口部分に、金属板の開口部１０６と結合させるための手段を設けてもよい。例えば袋１０２の口部分を粘着性素材により構成し、開口部１０６に接着してもよい。また、容器１０１の下面の金属板に柱状の支持部材を配置し、当該支持部材で袋１０２を下から支えてもよい。
【００１９】
複数のアンテナ１０３は、容器１０１の内側において容器１０１の４つの側面と、袋１０２との間に配置されている。複数のアンテナ１０３は、それぞれ４つの側面の近傍に配置されている。図では、複数のアンテナ１０３は、４つの側面の略中央に配置されているが、配置する箇所は任意でよい。複数のアンテナ１０３は、アンテナ給電線１０５に接続されており、アンテナ給電線１０５に支えられることで、中空状態に保持されている。
【００２０】
複数のアンテナ１０３は、長方形面状の金属で構成されたアンテナ（パッチアンテナ）である。ただし、アンテナ１０３は、マイクロ波等の電磁波を照射できる限り、他のアンテナでもよい。例えば、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、逆Ｌアンテナ、逆Ｆアンテナ、などの線状アンテナや、これらを面状としたアンテナなどがある。
【００２１】
開口部１０４は、アンテナ１０３に給電するための給電線１０５を貫通するための孔である。ここでは、開口部１０４は、給電線１０５を保持しやすいようにスリーブ状になっているが、形状は任意でよい。
【００２２】
複数のアンテナ給電線１０５は、それぞれ対応するアンテナ１０３にマイクロ波を供給するための伝送線路である。ここではアンテナ給電線１０５は、同軸線路であるが、他の線路でもよい。例えば、平行２線であるフィーダー線、ストリップライン、導波管などでもよい。アンテナの種類、コスト、実装のし易さによって、使用する伝送線路を決定すればよい。
【００２３】
なお、開口部１０４とアンテナ給電線１０５との間に、隙間があっても良いが、後述する媒質（気体または液体等）を容器１０１内に圧送した際に漏洩が問題となる場合は、隙間が無いようにすることが望ましい。このためには、物理的に隙間が無いまたは無視できる程度に小さくなるように、開口部１０４の大きさを調整してもよい。または、コーキング材、シーリング材、Ｏリング等の部材で、隙間を塞いでもよい。
【００２４】
以上の構成のアンテナ装置を利用することで、測定袋１０２に挿入された測定対象物の表面および内部の散乱データを容易に取得できる。よって、測定対象物の表面と内部の両方に対して、高精度なイメージング（画像化）を行うことができる。以下、その理由を説明する。
【００２５】
各アンテナから電磁波（ここではマイクロ波を想定）を放射し、放射されたマイクロ波を他のアンテナで受信、または反射波を自アンテナで受信し、マイクロ波の送受信信号の振幅・位相（測定対象物の散乱特性のデータ）を解析する。この際、容器内（容器と袋の間）には測定の目的に応じた媒質を充填する。
【００２６】
測定対象物と電気的特性が大きく異なる媒質（空気も含む）を充填すると、マイクロ波の殆どが測定対象物の表面で反射され、この時のマイクロ波の送受信信号の振幅・位相（測定対象物の散乱特性のデータ）に基づいて、測定対象物の表面形状を推定することができる。推定には例えば、同じマイクロ波散乱を発生する測定対象物の形状を、計算機上で再現すればよい。具体的な計算方法は逆散乱（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）問題として、書籍や論文など、様々な文献により公知化されている。例えば、測定対象物の電気的特性として誘電率が高い場合は、アンテナと袋の間の媒質を空気にして散乱特性を測定すると、測定対象物の表面反射が支配的となる。よって、得られた散乱特性のデータに対する逆散乱問題を解いた結果は、表面形状に対して高精度となる。
【００２７】
次に、アンテナと袋の間に測定対象物と同程度の誘電率を持つ液体を注ぎ入れて散乱特性を測定すると、測定対象物の内部構造による散乱が支配的となる。よって、得られた散乱特性データに対する逆散乱問題を解いた結果は、測定対象物の内部構造に対して高精度となる。
【００２８】
このようにして、測定対象物とアンテナ間の媒質を変化させることによって、測定対象物の表面形状と内部構造の両方に対して、高精度のイメージングを行うことができる。
【００２９】
本実施形態では、保持部（袋）に口部分が存在し、当該口部分が、容器の上面に形成された開口部１０６と結合していた。別の例として、測定対象物を内部に密閉する保持部（口が存在しない）を用いてもよい。そのような保持部を容器内に配置し、容器の上面に開口部が存在しない構成も可能である。前述した生体の一部を測定対象とする例では口部分から測定対象部分を入れる構成が簡易であるが、単独した状態で存在するものを測定対象とする場合は、このような構成もあり得る。
【００３０】
（第二実施形態）
図２は、第二実施形態に係る電磁波イメージングのためのアンテナ装置の構成図である。図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は、アンテナ２０３を含む部分で切った上面断面図である。第一実施形態との構成の差分を中心に説明する。
【００３１】
アンテナ装置は、容器２０１と、容器２０１の内側に配置された筒２０２と、容器２０１内側の４つの側面と筒２０２との間に配置された複数のアンテナ２０３と、容器２０１の側面に外側に突出するように設けられた開口部２０４と、開口部２０４を貫通してアンテナ２０３に接続されるアンテナ給電線２０５と、液体注入孔（投入口）の蓋２０６と、液体排出孔の蓋２０７とを備える。
【００３２】
容器２０１の上面の金属板と、下面の金属板にそれぞれ開口部２２１、２２２が設けられている。筒２０２の一方の口は、上面の金属板の開口部２２１と結合し、他方の口は、下面の金属板の開口部２２２と結合している。これにより、容器２０１と筒２０２とを合わせた形状はトーラス状となっている。容器２０１と筒２０２で囲まれた部分は閉空間を成しており、外部の空間とは隔てられている。
【００３３】
筒２０２は、測定対象物を保持する保持部の一例である。筒２０２は、測定対象物を一方の口から他方の口、またはこの逆方向へ通すことができるように構成されている。筒２０２は、弾性を持っており、筒２０２より、大きい物を中に入れると、その中に入れた物の表面形状とほぼ同じ形状に伸びるものでもよい。筒２０２の厚みは、マイクロ波等の電磁波の散乱への影響が無視できるぐらい小さいことが望ましい。または、筒２０２が、想定される測定対象物の表面と近い電気的特性を有する材料とすることが望ましい。
【００３４】
容器２０１の上面の金属板の角には液体注入口２０９が設けられている。液体注入口２０９は、媒質を投入する投入口の一例である。液体注入口２０９には、蓋２０６が脱着可能に取り付けられている。蓋２０６は、液体注入口２０９を閉塞する蓋であり、蓋２０６を外せば上から、容器２０１内に液体を注ぎ入れることができる。蓋２０６が液体注入口２０９を閉塞する構成は、任意でよい。例えば、ねじ込み式でもよいし、はめ込み式でもよいし、そのほかの構成でもよい。
【００３５】
容器２０１の下面の金属板の角には液体排出口２１０が設けられている。液体排出口２１０は、媒質を排出する排出口の一例である。液体排出口２１０には、蓋２０７が脱着可能に取り付けられている。蓋２０７は、液体排出口２１０を閉塞する蓋であり、蓋２０７を外せば、容器２０１内に注ぎ入れられた液体を、容器２０１の外に排出できる。蓋２０７が液体排出口２１０を閉塞する構成は、任意でよい。例えば、ねじ込み式でもよいし、はめ込み式でもよいし、そのほかの構成でもよい。
【００３６】
その他の部材に対する説明は、第一実施形態での説明と同一であるので割愛する。
【００３７】
以上の構成により第一実施形態と同様の理由により、筒２０２に挿入された測定対象物の表面および内部の散乱データを取得でき、測定対象物の表面と内部の両方に対して高精度なイメージング（画像化）を行うことができる。さらに、液体注入口、液体排出口とそれぞれの蓋２０６，２０７が設けられたことにより、測定対象物が挿入される筒２０２とアンテナ２０３との間の媒質（例えば空気と液体）を簡便に切り替えることができる。よって、測定作業を効率化できる。この仕組みは、第一実施形態および後述する他の実施形態にも容易に組み込むことが可能である。
【００３８】
（第三実施形態）
図３は、第三実施形態に係る電磁波イメージングのためのアンテナ装置の上部断面図である。図２のアンテナ装置に対して、２つの媒質を入れ替え可能にする機構が追加されている。容器３０１、筒３０２、アンテナ３０３、開口部３０４、アンテナ給電線３０５は、図２の容器２０１、筒２０２、アンテナ２０３、開口部２０４、アンテナ給電線２０５に対応し、それぞれ番号を振り直している。ここではパッチアンテナ以外の任意の種類のアンテナを指すよう、アンテナ３０３の絵を模式的に表現している。
【００３９】
容器３０１の側面には、開口部３１１および開口部３１２が外側に突出するように設けられている。
【００４０】
開口部３１１にはホース３０６の一端が接続され、ホース３０６の途中にはバルブ３０７が取り付けられている。ホース３０６の他端には、気体圧縮機３０８が取り付けられている。ホース３０６は、気体を容器３０１と気体圧縮機３０８間で、移送または圧送するための筒状の部材である。バルブ３０７は、気体がホース３０６を流れるか否かを切り替えられる機械的な装置である。
【００４１】
開口部３１２にはホース３１６の一端が接続され、ホース３１６の途中にはバルブ３１７が取り付けられている。ホース３１６の他端には、液体圧縮機３１９が取り付けられている。ホース３１６は液体を容器３０１と液体圧縮機３１９間で、移送または圧送するための筒状の部材である。バルブ３１７は、液体がホース３１６を流れるか否かを切り替えられる機械的な装置である。
【００４２】
気体圧縮機３０８は、容器３０１に対し、電気またはガソリンエンジンによって気体を圧送する。気体圧縮機３０８は、逆に圧力をかけない非加圧状態では、容器３０１から圧送（吸入）される気体を大気中に放出する。気体圧縮機３０８は、コンプレッサーとも呼ばれる。
【００４３】
液体圧縮機３１９は、容器３０１に対し液体を圧送したり、吸い出したりする。液体は、圧力によって殆ど圧縮・膨張しないため、例えばピストンやシリンジといった一般的に知られた機械的に可動性のある装置によって、液体を押し出したり、吸い出したりすることが可能である。
【００４４】
その他の部材に対する説明は、第二実施形態での説明と同一であるので割愛する。
【００４５】
以上の構成により、第二実施形態の説明と同様の理由により、筒３０２に挿入された測定対象物の表面および内部の散乱データを取得でき、測定対象物の表面と内部の両方に対して高精度なイメージング（画像化）を行うことができる。さらに、バルブ３０７、３１７を開放した状態で、気体圧縮機３０８を加圧状態にし、液体圧縮機３１９を非加圧状態にすれば、容器３０１内は気体となる。逆に、気体圧縮機３０８を非加圧状態、液体圧縮機３１９を加圧状態とすれば、気体圧縮機３０８側に圧送される気体を大気中に放出され、容器３０１内は液体となる。容器３０１内が気体または液体で充満された状態でバルブ３０７、３１７を閉めれば、容器３０１内の状態を維持したまま、マイクロ波の散乱測定を行うことができる。このように、バルブ３０７、３１７、気体圧縮機３０８、液体圧縮機３１９を操作することにより、測定対象物が挿入された筒３０２とアンテナ３０３間の媒質を簡便に入れ替えることができる。よって、一連の測定作業を効率化することができる。
【００４６】
（第四実施形態）
図４は、第四実施形態に係るアンテナ装置の構成図である。図３に示したアンテナ装置に対して、切り替え回路４０９と、マイクロ波送受信機（以下、無線機）４１０と、制御回路４１２が追加されている。
【００４７】
容器４０１、筒４０２、アンテナ４０３、開口部４０４、アンテナ給電線４０５、バルブ４０７、４１７、ホース４０６、４１６、開口部４１１、４１２、気体圧縮機４０８、液体圧縮機４１９は、図３の同一名称の要素にそれぞれ対応し、それぞれ番号を振り直している。なお、開口部４１１、４１２の位置は、図３と異なっている。また、パッチアンテナ以外の任意の種類のアンテナを指すよう、アンテナ３０３の絵を模式的に表現している。
【００４８】
無線機４１０は、マイクロ波を送信する送信端子Ｔｘと、マイクロ波を受信する受信端子Ｒｘとを備える。
【００４９】
切り替え回路４０９は、２つのスイッチ４３１、４３１を備える。スイッチ４３１は、無線機４１０の送信端子Ｔｘを、４つのアンテナ４０３のうちから選択した１つのアンテナに接続する。また、スイッチ４３２は、無線機４１０の受信端子Ｒｘを、４つのアンテナ４０３のうちから選択した１つのアンテナに接続する。これにより、マイクロ波が送信されるアンテナ４０３と、マイクロ波を受信するアンテナ４０３とを自由に選択することができる。ここでは、無線機４１０側の２つの端子と、アンテナ側４端子との間を互いに接続できる２対４の切り替え回路となっている。無線機の端子がＭ個、アンテナがＮ本のときは、Ｍ対Ｎの切り替え回路を用いてもよい。
【００５０】
無線機４１０は、選択したアンテナから送信した信号に対する送信端子Ｔｘへの反射信号の振幅強度比および位相差（送受信特性）を計測できる。また、無線機４１０は、選択したアンテナから送信した信号に対する、受信端子Ｒｘで受信された信号の振幅強度比および位相差（送受信特性）を計測できる。
【００５１】
制御回路４１２は設定された手順に従って、バルブ４０７、４１７の開閉、切り替え回路４０９の切り替え、気体圧縮機４０８および液体圧縮機４１９の加圧・非加圧の制御、無線機４１０のマイクロ波送受信と送受信信号の計測を制御できる。制御回路４１２は、無線機４１０で計測された送受信特性（散乱データ）を取得する。取得された散乱データは、イメージング装置に転送されてもよい。制御回路４１２は専用のハードウエァ回路によって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサにより構成されてもよい。制御回路４１２はデータおよびプログラムまたはこれらの両方を記憶するハードウェア記憶部を備えていてもよい。
【００５２】
図５に、コンピュータ装置を制御回路４１２に接続した電磁波イメージング装置の構成を示す。コンピュータ装置４２１は、制御回路４１２で取得された散乱データから、測定対象物の表面形状を推定したり、表面形状に囲まれた領域内の測定対象物内の媒質分布を推定したりすることができる。または、すべての散乱データに基づいて、測定対象物の表面形状および内部の媒質分布を推定することもできる。推定された表面形状および媒質分布を表す画像データを生成し、画面に画像データが表す画像を表示する。コンピュータ４２１は、ＣＰＵ等のプロセッサ、メモリ、入力ハードウェアデバイス、表示装置、ハードディスク等のハードウェアストレージを備える。プログラムをプロセッサが実行することで、上記の推定を行う動作および画像データを生成する動作が実現される。
【００５３】
以上の構成により、第三実施形態の説明と同様の理由により、筒４０２に挿入された測定対象物の表面および内部の散乱データを取得でき、測定対象物の表面と内部の両方に対して高精度なイメージング（画像化）を行うことができる。よって、一連の測定作業を自動的に効率化することができる。
【００５４】
図６に、第四実施形態に係るマイクロ波イメージングのためのデータ取得装置の動作のフローチャートを示す。本フローチャートに沿って、自動的な一連の測定作業について説明する。
【００５５】
まず、測定者は筒４０２に測定対象物を挿入する（Ｓ１１）。
【００５６】
２つのバルブ４０７、４１７を開き（Ｓ１２）、気体圧縮機４０８を加圧状態、液体圧縮機４１９を非加圧状態に設定すると（Ｓ１３）、一定時間後に容器４０１は気体で充填される。
【００５７】
次に、２つのバルブ４０７、４１７を閉じ（Ｓ１４）、切り替え回路４０９における２つのスイッチ４３１、４３２を初期状態に設定する（Ｓ１５）。この初期状態とは、測定が必要な送受信アンテナの組み合わせのうちのいずれでもよい。
【００５８】
続いて、無線機４１０でマイクロ波を送受信して、送受信特性（散乱データ）を取得する（Ｓ１６）。
【００５９】
測定に必要な２つのスイッチ４３１、４３２のすべての組み合わせで測定が完了していなければ（Ｓ１７のＮＯ）、スイッチ４３１、４３２を切り替えて（Ｓ１８）、上記測定および散乱データの取得を繰り返す。
【００６０】
スイッチ４３１、４３２の必要なすべての組み合わせで測定が完了したら（Ｓ１７のＹＥＳ）、バルブ４０７、４１７を開き（Ｓ１９）、気体圧縮機４０８を非加圧状態、液体圧縮機４１９を加圧状態に設定する（Ｓ２０）。容器４０１内に液体が充填されたら、２つのバルブ４０７、４１７を閉じ（Ｓ２１）、上記と同様の測定および散乱データの取得を、スイッチ４３１、４３２に必要なすべての組み合わせに対して繰り返す（Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５）。
【００６１】
このようにして、測定対象物が挿入された筒４０２と、その周辺に配置されたアンテナ４０３との間の媒質を、気体および液体に順番に切り換えつつ、散乱データを、自動的かつ効率的に取得することができる。
【００６２】
ここで、例えば測定対象物の誘電率が空気に比べて十分大きく、充填する液体の誘電率が測定対象物の誘電率と近い値であれば、測定対象物の表面と内部の散乱データがそれぞれ取得できる。その取得した表面の散乱データに基づいて、測定対象物の表面形状を推定し、続いて表面形状に囲まれた領域内の測定対象物内の媒質分布を推定することができる。または、すべての測定データに基づいて、測定対象物の表面形状および内部の媒質分布を推定することもできる。
【００６３】
（第五実施形態）
第一〜第四実施形態では、アンテナに給電線を接続して、アンテナに有線給電を行ったが、アンテナに無線給電を行う構成も可能である。図７に第五実施形態に係るアンテナ装置を示す。図７（Ａ）は斜視図、図７（Ｂ）はアンテナを含む部分で切った上面断面図である。
【００６４】
図７のアンテナ装置は、第二実施形態に係るアンテナ装置のアンテナの給電を無線給電に変更したものである。金属製の容器２０１の４つの内側側面に沿って、金属製の平板型アンテナ２３３が配置されている。平板型アンテナ２３３に対し、容器２０１の４つの側面を介して対向するように、金属製の給電板２１３が配置されている。給電板２１３には給電線２０５が接続されている。平板型アンテナ２３３と給電板２１３との間の側面部には窓が形成されている。窓にはアクリルまたは樹脂等の非導電性部材２３４が配置されている。給電線２０５から給電板２１３に交流電流を供給すると、窓を介して、平板型アンテナ２３３に無線給電が行われる。この構成によれば、給電線を容器２０１の側面部の孔に通す必要はないため、アンテナ付近の構成を簡単にできる。図７の無線給電の構成を第一実施形態、第三実施形態または第四実施形態に適用することも可能である。
【００６５】
図８に第五実施形態に係るアンテナ装置の他の例を示す。図８（Ａ）は斜視図、図８（Ｂ）はアンテナを含む部分で切った上面断面図である。図７では平板型アンテナおよび平板型の給電板を用いていたが、図８では、スパイラル型アンテナ２６３と、スパイラル型の給電素子２５３を用いている。スパイラル型アンテナ２６３と、スパイラル型の給電素子２５３との間の容器側面部には、図７と同様に、非導電性素材を埋め込んだ窓を形成してもよいし、形成しなくてもよい。窓を形成しないことで、アンテナ付近の構成をより簡単に構成できる。図７の無線給電の構成を第一実施形態、第三実施形態または第四実施形態に適用することも可能である。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０１，２０１，３０１，４０１…容器
１０２…袋
２０２，３０２，４０２…筒
１０３，２０３，３０３，４０３…アンテナ
１０４，２０４，３０４，４０４…開口部
１０５，２０５，３０５，４０５…給電線
１０６…開口部
１０８…固定材
２０６…注入孔の蓋
２０７…排出孔の蓋
２０９…液体注入口
２１０…液体排出口
２２１、２２２…開口部
３０６，４０６…ホース
３０７，４０７…バルブ
３０８，４０８…気体圧縮機
３１９，４１９…液体圧縮機
３１１、３１２…開口部
４０９…切り替え回路
４１０…マイクロ波送受信機（無線機）
４１２…制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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