微波传输设备和微波传输系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种微波传输设备和微波传输系统。该微波传输设备，包括与具有预定介电常数的接触目标阻抗匹配的两个或更多个天线。当实现所述阻抗匹配时，在所述两个或更多个天线之间的用于肿瘤检测的微波传输经过所述接触目标。
【专利说明】微波传输设备和微波传输系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年12月28日提交的日本在先专利申请JP2012-287356的优先权,其全部内容通过引用合并至本文中。
【背景技术】
[0003]本公开内容涉及微波传输设备和微波传输系统。
[0004]例如，可以通过X射线或者核磁共振捕获目标区域的图像并且对所捕获的图像进行分析来检测肿瘤例如癌症。另一方面，由于X射线设备和核磁共振设备为大型设备并且操作该设备必须要专业人员的支持，因此简单的肿瘤检测设备是必要的。
[0005]近年来，作为比X射线设备和核磁共振设备简单的肿瘤检测设备，使用微波的肿瘤检测设备已经引起关注。例如，在日本未经审查的专利申请公开(PCT专利的译文)N0.2010-505573中，已经提出了如下技术:其通过在生物组织中放置针状天线并测量生物组织的介电常数来依据正常部分与肿瘤部分的介电常数差对肿瘤进行检测。
【发明内容】
[0006]然而，因为在日本未经审查的专利申请公开(PCT专利的译文)N0.2010-505573中所描述的技术是在疑为肿瘤的生物组织中放置针状天线的侵入技术，所以会对患者的身体造成负担。
[0007]期望提供一种能够检测肿瘤同时降低给患者造成的负担的、新颖且改进的微波传输设备和微波传输系统。
[0008]根据本公开内容的实施方式,提供了一种微波传输设备，该微波传输设备包括与具有预定介电常数的接触目标阻抗匹配的两个或更多个天线。当实现阻抗匹配时，在所述两个或更多个天线之间的、用于肿瘤检测的微波传输经过所述接触目标。
[0009]根据本公开内容的实施方式，提供了一种微波传输设备，该微波传输设备包括:与具有预定介电常数的接触目标阻抗匹配的两个或更多个天线；无线电波功率传输部，其被配置成对用于检测肿瘤的微波进行功率传输，所述微波经由所述接触目标在所述两个或更多个天线之间传输；无线电波测量部，其被配置成根据在所述两个或更多个天线之间的微波来测量传输功率；以及无线电波控制部，其被配置成根据所测量的传输功率来控制在所述两个或更多个天线之间的微波传输。
[0010]根据本公开内容的实施方式,提供了一种微波传输设备，该微波传输设备包括至少一个天线，被配置成向内部器官内的另一天线进行功率传输。基于功率传输中的传送特性来检测内部器官的肿瘤。
[0011]根据本公开内容的实施方式，提供了一种微波传输系统，该微波传输系统包括:多个微波传输设备，其被配置成向彼此传输用于检测内部器官的肿瘤的微波；以及外部控制设备，其被配置成与所述微波传输设备中的至少一个微波传输设备进行数据通信。
[0012] 根据本公开内容的实施方式中一个或更多个实施方式，可以在降低给患者造成的负担的同时检测肿瘤。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1A是示出当根据本公开的第一实施方式的微波传输设备与肿瘤部分接触时的操作的说明图；
[0014]图1B是示出当根据第一实施方式的微波传输设备与正常生物组织接触时的操作的说明图；
[0015]图2是示出根据第一实施方式的微波传输设备的与肿瘤部分的模型结构接触的天线的说明图；
[0016]图3是通过对当根据第一实施方式的微波传输设备将微波传输至肿瘤部分时的传输功率进行仿真而获得的曲线图；
[0017]图4是通过对当根据第一实施方式的微波传输设备将微波传输至正常组织时的传输功率进行仿真而获得的曲线图；
[0018]图5是示出根据第一实施方式的微波传输设备的与内部具有肿瘤部分的生物组织的模型结构接触的天线的说明图；
[0019]图6是示出根据第一实施方式的微波传输设备的第一内部配置示例的框图；
[0020]图7是示出根据 第一实施方式的微波传输设备的第二内部配置示例的框图；
[0021]图8是示出根据第一实施方式的微波传输设备的第三内部配置示例的框图；
[0022]图9是示出根据第一实施方式的第一内部配置示例与第三内部配置示例的微波传输设备的操作的流程图；
[0023]图10是示出根据第一实施方式的第二内部配置示例的微波传输设备的操作的流程图；
[0024]图11是示出根据本公开内容的第二实施方式的微波传输设备的概要的说明图；
[0025]图12是通过对根据第二实施方式的微波传输设备之间的微波在具有肿瘤部分的器官中的传送特性进行仿真而获得的曲线图；
[0026]图13是通过对根据第二实施方式的微波传输设备之间的微波在不具有肿瘤部分的器官中的传送特性进行仿真而获得的曲线图；
[0027]图14是示出在根据第二实施方式的具有多个天线的微波传输设备之间的微波传输的说明图；
[0028]图15是示出根据第二实施方式的微波传输设备的内部配置的框图；
[0029]图16是示出根据第二实施方式的、不具有可变匹配部的微波传输设备的操作的流程图；
[0030]图17是示出根据第二实施方式的、具有可变匹配部的微波传输设备的操作的流程图；
[0031]图18是示出根据本公开内容的第三实施方式的微波传输系统的概要的说明图；
[0032]图19是示出根据第三实施方式的微波传输系统的第一内部配置示例的框图；
[0033]图20是示出根据第三实施方式的微波传输系统的第二内部配置示例的框图；
[0034]图21是示出根据第一内部配置示例的、不具有可变匹配部的微波传输设备的操作的流程图；[0035]图22是示出根据第一内部配置示例的、具有可变匹配部的微波传输设备的操作的流程图；
[0036]图23是示出根据第二内部配置示例的、不具有可变匹配部的微波传输设备的操作的流程图；以及
[0037]图24是示出根据第二内部配置示例的、具有可变匹配部的微波传输设备的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0038]在下文中，将参照附图来详细描述本公开内容的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，使用相同的附图标记来表示具有基本上相同的功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复说明。
[0039]将按照如下顺序进行描述。
[0040]1.第一实施方式
[0041]1.1.根据第一实施方式的微波传输设备的概要
[0042]1.1.1.微波传输设备的基本配置
[0043]1.1.2.微波传输设备的修改示例
[0044]1.2.根据第一实施方式的微波传输设备的内部配置
[0045]1.2.1.第一内部配置示例
[0046]1.2.2.第二内部配置示例
[0047]1.2.3.第三内部配置示例
[0048]1.3.根据第一实施方式的微波传输设备的操作
[0049]1.3.1.根据第一内部配置示例和第三内部配置示例的微波传输设备的操作
[0050]1.3.2.根据第二内部配置示例的微波传输设备的操作
[0051]1.4.第一实施方式的总结
[0052]2.第二实施方式
[0053]2.1.根据第二实施方式的微波传输设备的概要
[0054]2.1.1.微波传输设备的基本配置
[0055]2.1.2.微波传输设备的修改示例
[0056]2.2.根据第二实施方式的微波传输设备的内部配置
[0057]2.3.根据第二实施方式的微波传输设备的操作
[0058]2.3.1.第一操作示例
[0059]2.3.2.第二操作示例
[0060]2.4.第二实施方式的总结
[0061]3.第三实施方式
[0062]3.1.根据第三实施方式的微波传输系统的概要
[0063]3.2.根据第三实施方式的微波传输系统的内部配置
[0064]3.2.1.第一内部配置示例
[0065]3.2.2.第二内部配置示例
[0066]3.3.根据第三实施方式的微波传输设备的操作[0067]3.3.1.根据第一内部配置示例的微波传输设备的操作
[0068]3.3.2.根据第二内部配置示例的微波传输设备的操作
[0069]3.4.第三实施方式的总结
[0070]4.总结
[0071]〈1.第一实施方式〉
[0072][1.1.根据第一实施方式的微波传输设备的概要]
[0073](1.1.1.微波传输设备的基本配置)
[0074]首先，将参照图1A和图1B来描述根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I的概要。图1A是示出当根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I与生物组织5A的肿瘤部分7接触时的操作的说明图。同样地，图1B是示出当根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I与正常生物组织5B接触时的操作的说明图。
[0075]图1A和图1B所示的根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I包括天线100并且可以从天线100传输微波。另外，图1A所示的生物组织5A包含肿瘤部分7，而图1B所示的生物组织5B是不包含肿瘤部分7的正常生物组织。
[0076]这里，已知肿瘤部分和正常组织彼此具有不同的介电常数。例如，当使用频率为6GHz的微波来进行测量时，肿瘤部分的具体介电常数ε ,为“ ε t=50.7”，而正常组织的具体介电常数ε n为“ ε η=9.8”。
[0077]在图1A和图1B中，天线100被配置成与肿瘤部分7阻抗匹配。因此，当天线100与肿瘤部分7接触时，可以减少天线100上的微波反射，从而微波传输设备I可以将微波有效地传输至肿瘤部分7。具体地，如图1A所示，其天线100与肿瘤部分7接触的微波传输设备I的箭头指向肿瘤部分7，并且在几乎没有微波反射的情况下，将微波传输至肿瘤部分7。
[0078]另外，由于生物组织5B的介电常数与肿瘤部分7的介电常数不同，所以当天线100与正常生物组织5B接触时，未发生阻抗匹配。因此，天线100上的微波反射增加，从而使微波传输设备I难以将微波传输至生物组织5B。具体地，如图1B所示，其天线100与正常生物组织5B接触的微波传输设备I的箭头进行朝向天线100的U形转弯，并且由于微波反射增加，所以几乎没有微波被传输至肿瘤部分7。
[0079]如上所述，可以看出根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I包括与肿瘤部分7阻抗匹配的天线100，并且微波传输效率在肿瘤部分7与正常生物组织5B之间不同。因此，通过根据微波来测量传输功率，微波传输设备I可以区分肿瘤部分7和正常生物组织5B。
[0080]另外，因为在图1A和图1B所示的微波传输设备I中，微波被有效地传输至肿瘤部分7并且微波几乎没有被传输至正常生物组织5B，所以可以将微波选择性地传输至肿瘤部分7。因此，微波传输设备I不仅可以检测肿瘤部分7，还可以将微波选择性地传输至肿瘤部分7，并且通过微波来治疗肿瘤部分7。这里，用于治疗的微波可以具有与用于检测肿瘤部分7的微波相同的频率或不同的频率。
[0081]接下来，将参照附图2来描述在根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I中所设置的天线配置。图2是示出与和肿瘤部分7对应的模型结构相接触的天线100的说明图。在图2中，省略了对除微波传输设备I的天线之外的配置的说明。
[0082] 图2所示的根据第一实施方式的微波传输设备I的天线100包括第一天线101和第二天线102。另外，第一天线101和第二天线102被配置成与肿瘤部分7阻抗匹配。因此，微波传输设备I经由与其接触的肿瘤部分7在第一天线101与第二天线102之间进行微波传输。
[0083]例如，如图2所示，传输微波的第一天线101和第二天线102包括两个平面天线元件并且经由连接在天线之间的电极而彼此电连接。这里，将不与肿瘤部分7接触的一侧的天线元件用作地。另外，激励电极从与肿瘤部分7接触的一侧的天线元件突出，在激励电极与地之间出现激励，从而产生微波。
[0084]这里，第一天线101和第二天线102的形状可以被适当地调节为与肿瘤部分7阻抗匹配。第一天线101和第二天线102的上述天线结构仅为示例。只要可以传输微波，根据本公开内容的实施方式的微波传输设备I可以使用各种天线结构。另外，只要第一天线101和第二天线102可以向彼此传输微波，第一天线101和第二天线102可以具有彼此相同的形状或不同的形状。
[0085]接下来，将参照图3和图4基于仿真结果来描述当将微波传输至图2所示的第一天线101与第二天线102之间的肿瘤部分7时与当将微波传输至正常生物组织5B时之间的传输功率差。图3是通过对当微波传输设备I将微波传输至肿瘤部分7时的传输功率进行仿真而获得的曲线图。同样地，图4是通过对当微波传输设备I将微波传输至正常生物组织5B时的传输功率进行仿真而获得的曲线图。这里，在进行微波传输时的传输功率的仿真中使用射线追踪法。
[0086]此处，使用“ et=50.7”作为肿瘤部分7的具体介电常数ε t，而使用“ ε n=9.8”作为正常生物组织5B的具体介电常数εη。在图3和图4中，纵轴表示以“dB”为单位的传输功率。当纵轴接近“OdB”时，表示传输功率增加并且表示在天线之间传输微波。另外，横轴表示以“ GHz ”为单位的频率。
[0087]如图3所示，可以看出，当通过使第一天线101和第二天线102与肿瘤部分7接触来传输微波时，传输功率在“A”和“B”频率处显著增加。另一方面，如图4所示，可以看出，当通过使第一天线101和第二天线102与正常生物组织5B接触来进行微波传输时，传输功率在“A”和“B”频率处没有增加。另外，可以看出，在大体相同的频率处，其中将微波传输至肿瘤部分7的图3的传输功率高于其中将微波传输至正常生物组织的图4的传输功率。
[0088]如上所述，其中将微波传输至与第一天线101和第二天线102阻抗匹配的肿瘤部分7的图3的传输功率较高。因此，测量通过第一天线101和第二天线102传输的传输功率，使得可以区分与第一天线101和第二天线102接触的组织是肿瘤部分还是正常生物组织。
[0089]另外，在区分组织是肿瘤部分还是正常生物组织的过程中，可以使用这样的谐振频率的传输功率:在该谐振频率处传输功率显著增加(如图3和图4所示的频率“A”和频率“B”)，也可以使用多个频率的传输功率。当使用谐振频率时，可以增加微波传输设备I对的肿瘤部分的检测灵敏度，这是因为肿瘤部分与正常组织之间的传输功率差增加。然而，谐振频率随着肿瘤类型、肿瘤大小、天线形状等而变化。因此，当期望被区分的肿瘤部分的谐振频率不清楚时或者当存在多个谐振频率时，微波传输设备I优选地使用多个频率的传输功率来区分肿瘤部分。
[0090]因为根据第一实施方式的微波传输设备I关注于肿瘤部分7暴露于生物组织5A的表面上的时间，所以提供了与肿瘤部分7阻抗匹配的天线，使得可以以高检测灵敏度来检测生物组织5A的表面上的肿瘤部分7。另外，根据第一实施方式的微波传输设备I还可以根据内部具有肿瘤部分7的生物组织中的传输功率差来检测肿瘤部分7。然而，在上述微波传输设备I中，因为生物组织具有正常表面，所以没有实现阻抗匹配，微波传输功率低，并且内部肿瘤部分7的检测灵敏度降低。在相关情况下，基于包括除了微波传输功率之外的传输微波相位的微波传输特性，微波传输设备I可以区分是否存在内部肿瘤部分7。
[0091](1.1.2微波传输设备的修改不例)
[0092]在下文中，将参照图5的来描述根据第一实施方式的修改示例的微波传输设备I。根据第一实施方式的修改示例的微波传输设备I被设计成提高当肿瘤部分存在于上述正常生物组织内部时肿瘤部分的检测灵敏度。根据第一实施方式的修改示例的微波传输设备I具有与正常生物组织阻抗匹配的天线。图5是示出与内部具有肿瘤部分7的生物组织5C相对应的模型结构接触的天线100的说明图。
[0093]如图5所示，肿瘤部分7在图5的生物组织5C的内部，并且肿瘤部分7没有暴露在生物组织5C的表面上。另外，与生物组织5C接触的第一天线101和第二天线102被配置成与正常生物组织阻抗匹配。
[0094]在相关情况下，第一天线101和第二天线102被配置成与生物组织5C的正常部分阻抗匹配，使得可以将微波传输至生物组织5C并且检测内部肿瘤部分7。具体地，微波经由不同路径从一个天线传输至另一个天线。然而，生物组织5C内部存在介电常数不同并且阻抗不匹配的肿瘤部分7，使得微波传输效率降低，以及第一天线101与第二天线102之间的传输功率降低。因此，根据修改示例的微波传输设备I测量第一天线101与第二天线102之间的传输功率，从而检测在生物组织5C内部的肿瘤部分7。另外，因为第一天线101和第二天线102与正常部分阻抗匹配，所以可以将微波有效地传输至生物组织5C，并且以高检测灵敏度来检测内部肿瘤部分7。
[0095]另外，通过将第一天线101与第二天线102彼此分开并增加天线之间的距离，还可以进一步检测生物组织5C的内部的肿瘤部分7。然而，因为所传输的微波的衰减和噪声也会增加，所以可以根据待检测的肿瘤部分7来适当地调节是优先考虑检测灵敏度来缩短天线之间的距离还是延长天线之间的距离以检测较深部分中的肿瘤部分7。
[0096]尽管微波传输设备I可以被配置成不断地传输微波，但由于微波仅在天线与接触目标阻抗匹配的情况下被传输，所以可以更优选地间断性地传输微波。具体地，当检测以上描述中的生物组织5C内部的肿瘤部分7时，微波传输设备I也向正常部分传输微波。因此，优先地间断性地传输微波并且缩短微波传输的时间以减少微波对正常部分的影响。
[0097][1.2.根据第一实施方式的微波传输设备的内部配置]
[0098]以上已经参照图1A至图5详细描述了根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备。在下文中，将参照图6至图8来描述作为根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备的内部配置示例的第一内部配置示例至第三内部配置示例。图6是示出微波传输设备IlA的第一内部配置示例的框图。同样地，图7是示出微波传输设备IlB的第二内部配置示例的框图以及图8是示出微波传输设备IlC的第三内部配置示例的框图。
[0099](1.2.1.第一内部配置示例)
[0100]首先，将参照附图6来描述根据第一内部配置示例的微波传输设备IlA的内部配置。如图6所示，根据第一内部配置示例的微波传输设备IlA包括第一天线101、第二天线102、无线电波功率传输部111、无线电波分离部113、无线电波切换部115、无线电波测量部117以及无线电波控制部119。
[0101]第一天线101和第二天线102是与肿瘤部分或者正常生物组织阻抗匹配的天线，并且在第一天线101与第二天线102之间互相进行微波传输。第一天线101和第二天线102例如可以是线天线、平面天线、槽形天线、介质天线、磁性天线、定向天线、定向可变天线和超材料天线等。另外，只要第一天线101和第二天线102可以向彼此传输微波，第一天线101和第二天线102可以具有彼此相同的形状或不同的形状。
[0102]无线电波功率传输部111生成待由第一天线101和第二天线102传输的微波信号。无线电波功率传输部111可以生成指定频率的微波信号并且连续地生成给定频带的微波信号。无线电波功率传输部111例如可以是锁相环(PLL)电路或合成器等。
[0103]无线电波分离部113对每个天线的发送/接收状态进行切换。具体地，无线电波分离部113对由无线电波功率传输部111生成的信号进行分离并将每个分离的信号传输至无线电波切换部115和无线电波测量部117。无线电波分离部113例如可以是功率分配器电路或定向耦合器等。尽管可以任意确定待由无线电波分离部113分离的用于无线电波切换部115与无线电波测量部117的功率比，但期望进一步减少待分离用于无线电波测量部117的功率，使得增加待传输的微波的功率。
[0104]无线电波切换部115确定是将第一天线101还是将第二天线102用作发送侧天线或用作接收侧天线。具体地，无线电波切换部115将从无线电波分离部113接收的信号分配给发送侧天线，而将从接收侧天线接收的微波传输至无线电波测量部117。无线电波切换部115例如可以是半导体开关电路或微机电系统(MEMS)开关电路等。
[0105]无线电波测量部117测量通过来自第一天线101或第二天线102的微波所传输的传输功率。具体地，无线电波测量部117接收和测量所传输的来自无线电波分离部113的微波中的一些微波并且计算所传输的微波的功率。另外，无线电波测量部117测量接收的微波功率并且计算已经在第一天线101与第二天线102之间传输的功率相对于传输的微波功率的比率。无线电波测量部例如可以是二极管检测电路或场效应管晶体管混频器电路等。
[0106]无线电波控制部119基于由无线电波测量部117所计算的传输功率来控制无线电波功率传输部111的微波信号生成。无线电波控制部119例如由中央处理单元(CPU)、存储器等形成。
[0107]将根据其中第一天线101和第二天线102为与肿瘤部分阻抗匹配的天线的示例来描述无线电波控制部119的功能。具体地，当传输功率比低时，无线电波控制部119确定与第一天线101和第二天线102接触的生物组织不是肿瘤部分，并使无线电波功率传输部111停止微波生成。此后，在微波传输设备IlA移动并且改变接触目标之后，无线电波控制部119使无线电波功率传输部111重新开始生成无线电波。另外，当传输功率比高时，无线电波控制部119确定与第一天线101和第二天线102接触的生物组织是肿瘤部分。另外，无线电波控制部119可以治疗或标记该肿瘤部分。[0108]另外，将描述当第一天线101和第二天线102为与正常组织阻抗匹配的天线以检测在生物组织内部的肿瘤部分时、无线电波控制部119的功能。无线电波控制部119在传输功率比低的情况下确定存在内部肿瘤部分而在传输功率比高的情况下确定不存在内部肿瘤部分。在相关情况下，当确定存在内部肿瘤时，无线电波控制部119可以使无线电波功率传输部111停止生成微波，以停止向正常生物组织传输微波。
[0109](1.2.2.第二内部配置示例)
[0110]接下来，将参照图7来描述微波传输设备IlB的第二内部配置示例。除了第一内部配置示例的配置之外，第二内部配置示例还包括改变天线的阻抗的第一可变匹配部121和第二可变匹配部122。在第二内部配置示例中，通过该相关配置，可以改变天线的阻抗，使得可以实现与具有不同介电常数的肿瘤部分匹配的阻抗，或者改变待由天线传输的微波的频率。
[0111]如图7所示，根据第二内部配置示例的微波传输设备IlB包括第一天线101、第二天线102、无线电波功率传输部111、无线电波分离部113、无线电波切换部115、无线电波测量部117、无线电波控制部119、第一可变匹配部121以及第二可变匹配部122。
[0112]这里，因为已经参照图6在(1.2.1.第一内部配置示例)中描述了第一天线101、第二天线102、无线电波功率传输部111、无线电波分离部113、无线电波切换部115、无线电波测量部117，所以这里省略对其的详细描述。
[0113]第一可变匹配部121和第二可变匹配部122由无线电波控制部119来控制，并且改变第一天线101和第二天线102的阻抗。第一可变匹配部121和第二可变匹配部122例如可以在检测由于大小和类型等不同而具有不同介电常数的多个肿瘤部分7时改变天线的阻抗，并且可以被配置成使得实现天线与各个肿瘤部分7的阻抗匹配。另外，当使用用于治疗肿瘤部分7的特定频率的微波(例如，2.54GHz等)时，第一可变匹配部121和第二可变匹配部122改变第一天线101和第二天线102的阻抗。因此，第一天线101和第二天线102可以使用单独频率的微波作为用于肿瘤部分检测的微波和用于肿瘤部分治疗的微波。第一可变匹配部121和第二可变匹配部122例如可以是二极管匹配电路、变容二极管匹配电路、半导体开关匹配电路、MEMS开关匹配电路等。
[0114]除了在(1.2.1.第一内部配置示例)中所述的配置外，无线电波控制部119还控制第一可变匹配部121和第二可变匹配部122。具体地，当检测由于大小和类型等不同而具有不同介电常数的多个肿瘤部分7时，无线电波控制部119使第一可变匹配部121和第二可变匹配部122改变第一天线101和第二天线102的阻抗。另外，当使用用于治疗肿瘤部分7的特定频率的微波 来治疗肿瘤部分7时，无线电波控制部119使第一可变匹配部121和第二可变匹配部122改变第一天线101和第二天线102的阻抗。
[0115](1.2.3.第三内部配置示例)
[0116]此外，将参照图8来描述根据第三内部配置示例的微波传输设备IIC的内部配置。除了第一内部配置示例的配置外，第三内部配置示例还包括协助微波传输设备IlC的肿瘤检测功能和肿瘤治疗功能的驱动部127、治疗部129、功率生成部131和标记部133。
[0117]图8中示出的根据第三内部配置示例的微波传输设备IlC包括第一天线101、第二天线102、无线电波功率传输部111、无线电波分离部113、无线电波切换部115、无线电波测量部117、无线电波控制部119、设备控制部125、驱动部127、治疗部129、功率生成部131以及标记部133。
[0118]这里，因为已经参照图6在(1.2.1.第一内部配置示例)中描述了第一天线101、第二天线102、无线电波功率传输部111、无线电波分离部113、无线电波切换部115、无线电波测量部117和无线电波控制部119，所以这里省略对其的详细描述。
[0119]设备控制部125控制除由无线电波控制部119控制的元件之外的元件，例如驱动部127、治疗部129、功率生成部131和标记部133。设备控制部125例如可以由CPU、存储器等来形成。另外，设备控制部125可以被配置成与无线电波控制部119集成。
[0120]驱动部127改变第一天线101、第二天线102与接触目标之间的相对位置关系。驱动部127可以被配置成改变第一天线101和第二天线102的位置并且可以被配置成移动微波传输设备IlC的位置。另外，驱动部例如可以是单独移动微波传输设备IlC的配置例如微电机，并且可以是通过经由有线电线或电缆等执行来自外部的操作，来移动微波传输设备IlC的配置。
[0121]另外，可以将微波传输设备IlC附接至身体医疗设备，例如内窥镜、导管或起搏器。在相关情况下，驱动部127可以包含在上述身体医疗设备中。
[0122]治疗部129对由微波传输设备IlC检测的肿瘤部分7进行治疗。只要治疗部129可以治疗肿瘤部分7，就可以采用各种配置。治疗部129例如可以是手术刀、剪刀等，以在物理上切除肿瘤部分7，并且可以是胶囊、注射器等，以将抗癌药剂释放到肿瘤部分7中。另外，治疗部129可以是激光振荡设备、无线电波传输设备、电极等以加热并烧灼肿瘤部分7。
[0123]功率生成部131生成用于操作微波传输设备IlC的功率。功率生成部131例如可以是锂电池、电化学电池或使用血液和体液的燃料电池，并且可以是通过使用由微波传输生成的热量或体温的温差功率生成器。此外，微波传输设备Iic可以接收从外部提供的功率。
[0124]标记部133对由微波传输设备IlC检测的肿瘤部分7进行标记。标记部133对如下情况的肿瘤部分7进行标记:对所检测的肿瘤部分7在稍后进行该肿瘤部分7的治疗的情况；通过另一方法来再次检查和治疗所检测的肿瘤部分7的情况。标记部133例如可以是喷雾器、笔等，以将对活体无害的着色剂释放至肿瘤部分7中。
[0125][1.3.根据第一实施方式的微波传输设备的操作]
[0126]此外，将参照图9至图10来描述根据本公开内容的第一实施方式的划分为第一内部配置示例与第三内部配置示例以及第二内部配置示例的微波传输设备的操作。图9是示出根据第一内部配置示例与第三内部配置示例的微波传输设备11的操作的流程图，而图10是示出根据第二内部配置示例的微波传输设备IlB的操作的流程图。
[0127](1.3.1.根据第一内部配置示例与第三内部配置示例的微波传输设备的操作)
[0128]首先，将参照图9来描述根据第一内部配置示例与第三内部配置示例的微波传输设备11的操作。
[0129]微波传输设备11启动在第一天线101与第二天线102之间的微波传输(S101)。接下来，微波传输设备11使接触目标与第一天线101和第二天线102接触(S103)。这里，第一天线101和第二天线102被配置成与接触目标阻抗匹配。微波传输设备11通过无线电波测量部117来测量在第一天线101与第二天线102之间传输的传输功率，并且确定天线之间的传输功率是否大于或等于指定值(S105 )。
[0130] 当天线之间的传输功率大于或等于指定值(S105/是)时，微波传输设备11确定已经检测到肿瘤部分7。此外，微波传输设备11确定是否对肿瘤部分7进行治疗(S107)。当微波传输设备IIA包括治疗部129并且确定可以进行治疗(S107/是)时，治疗部129执行治疗(S109)，并且通过返回至S105并测量传输功率来进一步检查是否已经完成治疗。另外，当微波传输设备11不对肿瘤部分7 (S107/否)进行治疗时，微波传输设备11通过标记部133来标记肿瘤部分7的位置(SI 11)。
[0131]当天线之间的传输功率小于指定值(S105/否)时，微波传输设备11确定没有检测到肿瘤部分7并且停止微波传输(S113)。另外，标记肿瘤部分7的位置的微波传输设备11还停止微波传输(S113)。此后，微波传输设备11通过使用驱动部127来移动检测位置(S115)，并且通过循环至SlOl来重复以上操作直到肿瘤部分7的检查结束为止。
[0132](1.3.2.根据第二内部配置示例的微波传输设备的操作)
[0133]接下来，将参照图10来描述根据第二内部配置示例的微波传输设备IlB的操作。因为第二内部配置示例中设置有第一可变匹配部121和第二可变匹配部122，所以可以通过使用通过改变匹配电路而具有不同阻抗的天线来检测肿瘤部分7。
[0134]因为在(1.3.1.根据第一内部配置示例和第三内部配置示例的微波传输设备的操作)中已经描述了待由微波传输设备IlB执行的操作中的SlOl至S111，所以这里省略对其的详细描述。在第二内部配置示例中，在结束肿瘤部分检测并且停止微波传输(S113)之前，使用第一可变匹配部121和第二可变匹配部122来改变匹配电路(S117)。然后，改变匹配电路使得通过使用阻抗改变的第一天线101和第二天线102来再次从SlOl起进行肿瘤部分7的检测。微波传输设备IlB在所有匹配条件下进行相关操作。当肿瘤部分7在所有匹配条件下的检测已经结束时，微波传输设备IlB停止微波传输(S113)，移动检测位置(S115)，并且再次从SlOl进行肿瘤部分7的检测。
[0135]这里，已经描述了当第一天线101和第二天线102与肿瘤部分7阻抗匹配时的微波传输设备I的操作。如在(1.1.2.微波传输设备的修改示例)中所公开的，当微波传输设备I具有与正常生物组织阻抗匹配的第一天线101和第二天线102时，可以在S105中判定天线之间的传输功率是否小于或等于的特定值。
[0136][1.4.第一实施方式的总结]
[0137]以上已经参照图1至图10详细描述了根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I。根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I包括与接触目标阻抗匹配的两个或更多个天线，并且可以通过在天线之间进行微波传输来进行肿瘤部分7的检测，而无需进行在生物组织中放置天线部的侵入性处理。
[0138]另外，因为微波被有效地传输至肿瘤部分7并且微波几乎没有被传输至正常组织5B，所以根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I可以将微波选择性地传输至肿瘤部分7并且治疗肿瘤部分7。
[0139]此外，根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I在两个或更多个天线之间进行微波传输，从而检测在生物组织5C内部的肿瘤部分7和表面上的肿瘤部分7。此外，微波传输设备I包括更多个天线以向彼此进行功率传输，从而识别肿瘤部分7的三维形状。
[0140]这里，尽管已经描述了作为根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I的内部配置示例的第一内部配置示例至第三内部配置示例，但本公开内容的技术内容不限于上述示例。例如，根据本公开内容的第一实施方式的微波传输设备I可以具有其中使第二内部配置示例与第三内部配置示例相结合的内部配置。
[0141]〈2.第二实施方式〉[0142][2.1.根据第二实施方式的微波传输设备的概要]
[0143](2.1.1.微波传输设备的基本配置)
[0144]接下来，将参照图11至图13来描述根据本公开内容的第二实施方式的微波传输设备21的概要。图11不出根据本公开内容的第二实施方式的微波传输设备21的概要的说明图。
[0145]在图11所示的示例中，根据本公开内容的第二实施方式的微波传输设备21A和微波传输设备21B设置在器官50的内部空间中。另外，假设器官50内部具有肿瘤部分70。
[0146]在图11中，微波传输设备2IA和微波传输设备2IB在微波传输设备之间互相进行微波传输。另外，微波传输设备21A和微波传输设备21B的每个天线具有可以传输微波的预定阻抗。
[0147]这里，假设胃为器官50的示例并且将成人胃的大小设置为器官50的大小。通过将正常部分的具体介电常数εη设置为“ εη=9.8”并且将肿瘤部分70的具体介电常数et设置为“ ε t=50.7”来对微波传输设备之间的微波传送特性进行仿真。图12是通过在上述仿真条件下对在微波传输设备之间的微波在肿瘤部分70的器官50中的传送特性进行仿真而获得的曲线图。同样地，图13是通过对在微波传输设备之间的微波在不具有肿瘤部分70的器官50中的传送特性进行仿真而获得的曲线图。这里，在进行微波传输时的传送特性的仿真中使用射线追踪法。
[0148]如图12和图13所示，根据器官50是否具有肿瘤部分70，在预定的设置频率处，微波传输设备21A与微波传输设备21B之间的传送特性不同。例如，当器官50具有肿瘤部分70时，传送特性为如图12中的点C所表示的“72°处的0.315”，而当器官50不具有肿瘤部分70时，传送特性为如图13中的点D所表示的“123°处的0.409”。因此，通过测量在微波传输设备之间的微波的传送特性，根据本公开内容的第二实施方式的微波传输设备21可以以非接触方式来区分在器官50内部是否存在肿瘤部分70。
[0149]这里，微波传输设备之间的微波传送特性根据器官50的大小或者器官50内部空间的大小而变动。因此，期望生成在存在各个器官的期望待区分的肿瘤部分的情况下传送特性的数据库以及在其中不存在肿瘤部分70的正常情况下的传送特性的数据库。使用数据库，可以根据与所测量的微波传送特性相匹配的数据库以高一致率来区分肿瘤部分70的存在。另外，通过将微波传送特性、肿瘤部分70的大小以及与微波传输设备的位置关系相互关联，可以根据微波传送特性的相位和幅值来估计肿瘤部分70的大小和位置。
[0150](2.1.2.微波传输设备的修改不例)
[0151]接下来，将参照图14来描述根据本公开内容的第二实施方式的修改示例的微波传输设备23。根据第二实施方式的修改示例的微波传输设备23A和微波传输设备23B中的每个微波传输设备包括多个天线，从而提高了微波传送特性的分辨率并且提高肿瘤部分70的检测灵敏度。图14是示出在具有多个天线的微波传输设备23A与微波传输设备23B之间的微波传输的说明图。
[0152] 在图14所示的示例中，根据本公开内容的第二实施方式的修改示例的微波传输设备23A和微波传输设备23B设置在内部具有肿瘤部分70的器官50的内部空间中。另外，微波传输设备23A和微波传输设备23B中的每个微波传输设备包括两个天线并且在两个天线之间进行微波传输。另外，微波传输设备23A和微波传输设备23B的每个天线都是阻抗匹配的，使得可以传输微波。
[0153]例如，从微波传输设备23A的第一天线231传输的微波由微波传输设备23B的第一天线235和第二天线237来接收。另外，从微波传输设备23A的第二天线233传输的微波由微波传输设备23B的第一天线235和第二天线237来接收。
[0154]这里，微波传输设备23A的第一天线231和第二天线233传输具有不同信息的微波。因此，微波传输设备23B的接收该微波的第一天线235和第二天线237中的每个天线可以单独地区分已经传输了微波的天线。因此，在本公开内容的第二实施方式的修改示例中，微波传输设备23A和微波传输设备23B中的每个微波传输设备包括两个天线，从而设置了四种类型的微波传输路径并且获得了四个传送特性。
[0155]具体地，当微波传输设备23A所发送的微波的特性为Tx并且微波传输设备23B所接收的微波的特性为Rx时，可以将表示传送特性的传递函数H表示为如下。这里，rl和r2为由相应的天线所接收的信号的幅值，tl和t2为由相应的天线所发送的信号的幅值。另外，hll、hl2、h21和h22为与相应的传输路径相对应的传递函数分量。
[0156]
【权利要求】
1.一种微波传输设备，包括: 与具有预定介电常数的接触目标阻抗匹配的两个或更多个天线； 其中，当实现所述阻抗匹配时，在所述两个或更多个天线之间的、用于肿瘤检测的微波经由所述接触目标传输。
2.根据权利要求1所述的微波传输设备，其中，所述接触目标为具有预定介电常数的肿瘤。
3.根据权利要求1所述的微波传输设备，其中，所述接触目标为具有预定介电常数的正常组织。
4.一种微波传输设备，包括: 与具有预定介电常数的接触目标阻抗匹配的两个或更多个天线； 无线电波功率传输部，所述无线电波功率传输部被配置成对用于检测肿瘤的微波进行功率传输，所述微波经由所述接触目标在所述两个或更多个天线之间传输； 无线电波测量部，所述无线电波测量部被配置成根据在所述两个或更多个天线之间的所述微波来测量传输功率；以及 无线电波控制部，所述无线电波控制部被配置成根据所测量的所述传输功率来控制在所述两个或更多个天线之间的微波传输。
5.根据权利要求4所述的微波传输设备，其中，所述接触目标为具有预定介电常数的肿瘤。
6.根据权利要求4所述的微波传输设备，其中，所述接触目标为具有预定介电常数的正常组织。
7.根据权利要求4所述的微波传输设备，还包括: 可变匹配部，所述可变匹配部被配置成控制所述两个或更多个天线的谐振频率。
8.根据权利要求4所述的微波传输设备，还包括: 驱动部，所述驱动部被配置成改变所述两个或更多个天线与所述接触目标之间的相对位置关系。
9.根据权利要求4所述的微波传输设备，还包括: 治疗部，所述治疗部被配置成对所检测到的所述肿瘤进行治疗。
10.根据权利要求4所述的微波传输设备，还包括: 功率生成部，所述功率生成部被配置成生成将由所述微波传输设备使用的功率。
11.一种微波传输设备，包括: 至少一个天线，所述至少一个天线被配置成向内部器官内的另一天线进行功率传输， 其中，基于所述功率传输中的传送特性来检测所述内部器官的肿瘤。
12.根据权利要求11所述的微波传输设备，其中，使用所述天线以非接触方式来检测所述肿瘤。
13.根据权利要求12所述的微波传输设备，其中，基于所述传送特性的幅值和相位中的至少一个来检测所述肿瘤。
14.根据权利要求11所述的微波传输设备， 其中，设置有多个所述天线，以及 其中，基于所述天线中的每个天线的传送特性来检测所述肿瘤。
15.根据权利要求11所述的微波传输设备，还包括: 至少一个天线； 无线电波功率传输部，所述无线电波功率传输部被配置成从所述天线进行微波的功率传输； 无线电波测量部，所述无线电波测量部被配置成测量内部器官中的微波传送特性；以及 无线电波控制部，所述无线电波控制部被配置成根据所述传送特性来控制从所述天线的微波传输。
16.—种微波传输系统,包括: 多个微波传输设备，所述多个微波传输设备被配置成向彼此传输用于检测内部器官的肿瘤的微波；以及 外部控制设备，所述外部控制设备被配置成与所述微波传输设备中的至少一个微波传输设备进行数据通信。
17.根据权利要求16所述的微波传输系统， 其中，所述微波传输设备还包括 通信切换部，所述通信切换部被配置成在用于微波传输的传输与用于数据通信的传输之间进行切换。
18.根据权利要求16所述的微波传输系统， 其中，所述微波传输设备还包括 被配置成传输用于检测肿瘤的微波的天线，以及 被配置成进行数据通信的天线。
19.根据权利要求18所述的微波传输系统，还包括: 无线电波控制部，所述无线电波控制部被配置成基于所述数据通信的通信状态来控制所述数据通信。
20.根据权利要求16所述的微波传输系统，其中，所述微波传输设备具有多个天线，所述多个天线中的每个天线传输用于检测肿瘤的微波，并且基于所述多个天线中的每个天线的传送特性来检测所述内部器官的肿瘤。
【文档编号】A61B5/00GK103908250SQ201310712110
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】平林崇之, 佐古曜一郎 申请人:索尼公司