JPH06347329A - Noninvasive temperature measuring apparatus - Google Patents
Noninvasive temperature measuring apparatusInfo
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- JPH06347329A JPH06347329A JP5137694A JP13769493A JPH06347329A JP H06347329 A JPH06347329 A JP H06347329A JP 5137694 A JP5137694 A JP 5137694A JP 13769493 A JP13769493 A JP 13769493A JP H06347329 A JPH06347329 A JP H06347329A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ハイパーサーミアや病
巣部診断等に際しての生体温度計測に用いる無侵襲温度
計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-invasive temperature measuring device used for measuring a living body temperature when diagnosing hyperthermia or a lesion.
【0002】[0002]
【従来の技術】温度測定技術には、接触式の温度測定と
非接触式の無侵襲温度測定がある。接触式の温度測定の
例としては、熱電対、白金素子、サーミスタ、光ファイ
バ温度計等があるが、これらは接触している部分の温度
を測定するものであるから、測定対象物の組織への刺入
が必要となったり、体腔内での使用は難しい。2. Description of the Related Art Temperature measurement techniques include contact-type temperature measurement and non-contact-type non-invasive temperature measurement. Examples of contact type temperature measurement include thermocouples, platinum elements, thermistors, optical fiber thermometers, etc., but these measure the temperature of the contacting part, It is difficult to use it in a body cavity or when it is necessary to insert it.
【0003】無侵襲温度測定の例としては、測定対象物
から放出されるマイクロ波を受信して測定を行なうラジ
オメトリ方式、マイクロ波を生体に放射してそのマイク
ロ波の散乱や吸収の様子を像にするマイクロ波CTを用
いる方法、MRIを用いる方法など、いくつもの手法が
世の中に存在している。ラジオメトリ方式では、特開昭
59-192925 号公報に示されるものがある。As an example of non-invasive temperature measurement, there is a radiometric method in which a microwave emitted from an object to be measured is received for measurement, and a microwave is radiated to a living body to scatter or absorb the microwave. There are various methods in the world such as a method using microwave CT for forming an image and a method using MRI. In the rageometry method,
There is one shown in 59-192925.
【0004】ラジオメトリ方式を用いて生体の温度測定
を行なう場合の問題点として、アンテナと生体との境界
面での反射係数があり、その反射係数に基づく誤差を解
消する測定法としてバランス法ラジオメトリがある。こ
れについては、Elect.Leters,14,194 〜196 およびハイ
パーサーミア誌第2巻に示されている。A problem in the case of measuring the temperature of a living body using the radiography method is a reflection coefficient at the interface between the antenna and the living body, and a balance method radio is used as a measurement method for eliminating an error based on the reflection coefficient. I have a metric. This is shown in Elect. Leters, 14, 194-196 and Hyperthermia Vol.
【0005】このバランス法ラジオメトリをハイパーサ
ーミアなど温熱(加温)治療での温度測定に用いる場
合、測定対象物から放射される微弱なマイクロ波を捕ら
える必要から、測定時に加温出力をオフする必要があ
る。これについての技術が特公昭57-53110号公報に示さ
れている。また、バランス法ラジオメトリと温熱治療と
の組合せに際し、測定時間の短縮を図るための技術が特
願昭4-96648 号および特願昭4-302158号に示されてい
る。When this balance method radius geometry is used for temperature measurement in hyperthermia or other hyperthermia treatment, it is necessary to turn off the heating output at the time of measurement because it is necessary to capture the weak microwave radiated from the object to be measured. There is. A technique concerning this is disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-53110. In addition, Japanese Patent Application No. 4-96648 and Japanese Patent Application No. 4-302158 disclose a technique for shortening the measurement time in the combination of the balance method radius geometry and hyperthermia.
【0006】また、バランス法ラジオメトリにおいて、
アンテナとの間の伝送路での電力減衰による誤差を補正
する技術が、特開平3-293526号公報に示されている。一
般に、バランス法ラジオメトリを用いて温度測定を行な
うラジオメータは、参照雑音源からマイクロ波を発生さ
せ、それをアンテナから測定対象物に放射するととも
に、測定対象物から放出および反射されるマイクロ波を
上記アンテナで受信し、この受信マイクロ波の電力と参
照雑音源のマイクロ波の電力との差が零となるよう参照
雑音源の雑音温度(参照雑音温度)を調節し、電力差が
零となったときの参照雑音源の雑音温度をそのまま測定
対象物の温度として捕らえるようにしている。つまり、
アンテナと生体との境界面の電力反射係数に影響を受け
ることなく、精度の高い測定を可能としている。In the balance method radius,
A technique for correcting an error due to power attenuation in a transmission line between the antenna and the antenna is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-293526. In general, a radiometer for measuring temperature using the balance method radiometer generates a microwave from a reference noise source, radiates it from an antenna to an object to be measured, and emits and reflects microwaves from the object to be measured. Is received by the above antenna, the noise temperature of the reference noise source (reference noise temperature) is adjusted so that the difference between the received microwave power and the microwave power of the reference noise source becomes zero, and the power difference becomes zero. When it becomes, the noise temperature of the reference noise source is captured as it is as the temperature of the measuring object. That is,
Highly accurate measurement is possible without being affected by the power reflection coefficient at the interface between the antenna and the living body.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ラジオメータにおい
て、電力差は、参照雑音温度の一回の調節だけではなか
なか零に到達せず、到達までに何回かの調節が繰返され
る。しかも、参照雑音温度はすぐに安定しないため、調
節ごとに時間待ちが必要となる。50Ω抵抗を用いるタイ
プの参照雑音源で特に長い。In the radiometer, the power difference does not easily reach zero with only one adjustment of the reference noise temperature, and several adjustments are repeated before reaching the zero. Moreover, since the reference noise temperature is not stable immediately, it is necessary to wait for each adjustment. A reference noise source of the type using a 50 Ω resistor, which is particularly long.
【0008】したがって、温度測定にかかる時間が長く
なる傾向にある。測定時間が長いと、測定中に加温出力
をオフする必要のある温熱治療に際し、加温効果が損な
われてしまう。Therefore, the time required for temperature measurement tends to be long. If the measurement time is long, the heating effect will be impaired during the hyperthermia treatment in which the heating output must be turned off during the measurement.
【0009】なお、電力差の零判定をあまくすることで
測定時間の短縮が図れるが、そうすると測定精度が損な
われてしまう。この発明は上記の事情を考慮したもの
で、その目的とするところは、バランス法ラジオメトリ
による測定精度の向上効果を確保しながら短い時間での
測定を可能とし、温熱治療に際して十分な加温効果を確
保しながら確実な温度測定を可能とする信頼性にすぐれ
た無侵襲温度計測装置を提供することにある。Although the measurement time can be shortened by eliminating the zero determination of the power difference, the measurement accuracy is deteriorated. The present invention has taken the above circumstances into consideration, and an object thereof is to enable measurement in a short time while ensuring the effect of improving the measurement accuracy by the balance method radius geometry, and to provide a sufficient heating effect during hyperthermia treatment. The object of the present invention is to provide a highly reliable non-invasive temperature measuring device that enables reliable temperature measurement while ensuring the above.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明の無侵襲温度計
測装置は、設定される雑音温度に応じたマイクロ波を発
生する参照雑音源と、この参照雑音源から発せられるマ
イクロ波を測定対象物に放射するとともに、測定対象物
から放出および反射されるマイクロ波を受信するアンテ
ナと、このアンテナで受信されるマイクロ波の電力と上
記参照雑音源のマイクロ波の電力との差が零となる方向
に参照雑音源の雑音温度を調節する手段と、この調節の
開始から一定時間T1 後に上記差が所定値内に収まって
いるか否か判定する第1判定手段と、この第1判定手段
の判定が満足されるときそれから一定時間T2 時間後に
上記差が一定値内に収まっているか否か判定する第2判
定手段と、この第2判定手段の判定が満足されるとき上
記参照雑音源の雑音温度から上記測定対象物の温度を求
める手段と、上記第1および第2判定手段の判定が満足
されないとき上記調節を再度実行する手段とを備える。A non-invasive temperature measuring device according to the present invention includes a reference noise source for generating a microwave corresponding to a set noise temperature, and a microwave emitted from the reference noise source for an object to be measured. In which the difference between the power of the microwave received by this antenna and the power of the microwave of the reference noise source becomes zero. Means for adjusting the noise temperature of the reference noise source, first judging means for judging whether or not the difference is within a predetermined value after a lapse of a certain time T 1 from the start of the adjustment, and judgment by the first judging means. Is satisfied when a predetermined time T 2 has passed and then a second judging means for judging whether or not the difference is within a constant value, and when the judgment of the second judging means is satisfied, the noise of the reference noise source is satisfied. Means for obtaining the temperature of the object to be measured from temperature, and means for re-performing the adjustment when the judgments of the first and second judgment means are not satisfied.
【0011】[0011]
【作用】参照雑音源から発せられるマイクロ波をアンテ
ナから測定対象物に放射し、その測定対象物から放出お
よび反射されるマイクロ波を同じアンテナで受信し、こ
の受信マイクロ波の電力と参照雑音源のマイクロ波の電
力との差が所定値内に収まるよう参照雑音源の雑音温度
を調節する。この調節の開始から一定時間T1 後、上記
電力差が所定値内に収まっているか否か判定を行なう。
この判定が満足されれば、それから一定時間T2 時間
後、上記電力差が一定値内に収まっているか否か再度の
判定を行なう。この判定が満足されれば、そのときの参
照雑音源の雑音温度から測定対象物の温度を求める。各
判定がいずれも満足されないとき、それぞれ上記の調節
を再度実行する。The microwave emitted from the reference noise source is radiated from the antenna to the object to be measured, the microwaves emitted and reflected from the object to be measured are received by the same antenna, and the power of the received microwave and the reference noise source are received. The noise temperature of the reference noise source is adjusted so that the difference from the microwave power of is within a predetermined value. After a lapse of a predetermined time T 1 from the start of this adjustment, it is determined whether or not the power difference is within a predetermined value.
If this determination is satisfied, after a lapse of a fixed time T 2 from that time, it is again judged whether or not the power difference is within a fixed value. If this determination is satisfied, the temperature of the measurement object is obtained from the noise temperature of the reference noise source at that time. When none of the judgments are satisfied, the above adjustment is performed again.
【0012】[0012]
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1において、1は測定対象物である
ところの生体(体腔内)で、その生体1の任意の箇所に
バルーン2が当接される。このバルーン2は、体腔内用
のアンテナ3を内部に収容しており、図示しない送水チ
ューブおよび送水ポンプによる外部からの液体の注入で
膨らむことによりアンテナ2を生体1内に保持する働き
をする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a living body (inside a body cavity) which is an object to be measured, and a balloon 2 is brought into contact with an arbitrary portion of the living body 1. The balloon 2 accommodates the antenna 3 for the inside of the body cavity therein, and functions to hold the antenna 2 inside the living body 1 by being inflated by injecting a liquid from the outside by a water supply tube and a water supply pump (not shown).
【0013】アンテナ3は生体1から放出される熱雑音
電波(マイクロ波)を受信(および送信)するためのも
ので、同軸ケーブル4と共にプローブを成し、その同軸
ケーブル4はコネクタ5によってラジオメータ6に接続
される。The antenna 3 is for receiving (and transmitting) thermal noise radio waves (microwaves) emitted from the living body 1, and forms a probe together with the coaxial cable 4, and the coaxial cable 4 is connected to the radiometer by the connector 5. 6 is connected.
【0014】同軸ケーブル4において、軸方向に沿う所
定間隔の位置に、複数個の温度センサ7a,7b,…7
nが取付けられる。ここで、ラジオメータ6の具体例を
図2に示す。In the coaxial cable 4, a plurality of temperature sensors 7a, 7b, ... 7 are arranged at predetermined intervals along the axial direction.
n is attached. Here, a specific example of the radiometer 6 is shown in FIG.
【0015】上記同軸ケーブル4にディッキー・スイッ
チ21を介してサーキュレータ22のポートが接続され
る。ディッキー・スイッチ21は、同期信号発振器23
から発せられる矩形波状の同期信号によりオン,オフ
し、オン時に同軸ケーブル4とサーキュレータ22のポ
ートとの間を導通させ、オフ時に同軸ケーブル4とサー
キュレータ22のポートとの間を遮断する。A port of a circulator 22 is connected to the coaxial cable 4 via a Dicky switch 21. The Dickie switch 21 is a synchronization signal oscillator 23.
It is turned on / off by a rectangular-wave-shaped synchronizing signal emitted from the device, and when the switch is turned on, the coaxial cable 4 and the port of the circulator 22 are conducted, and when the switch is turned off, the coaxial cable 4 and the port of the circulator 22 are shut off.
【0016】サーキュレータ22は、3つのポートを有
しており、各ポートに対し信号伝達方向の順にディッキ
ー・スイッチ21、アイソレータ24、および参照雑音
源25がそれぞれ接続される。ディッキー・スイッチ2
1を介して入力される熱雑音信号はサーキュレータ22
からアイソレータ24を介してRFアンプ26で増幅さ
れ、ミキサ27のRF端子に入力される。アイソレータ
24は、RFアンプ26以降で反射される信号を吸収す
る働きをする。The circulator 22 has three ports, and the Dicky switch 21, the isolator 24, and the reference noise source 25 are connected to each port in the order of signal transmission. Dicky switch 2
The thermal noise signal input via the circulator 22
Is amplified by the RF amplifier 26 via the isolator 24 and input to the RF terminal of the mixer 27. The isolator 24 functions to absorb the signal reflected by the RF amplifier 26 and the subsequent components.
【0017】参照雑音源25は、設定される雑音温度T
ref に応じた電力のマイクロ波を発生するもので、常温
レベルの輝度温度を精度よく測定しようとする観点か
ら、ペルチェ素子による物理温度制御が可能な50Ω抵抗
を用いている。この50Ω抵抗の特性を図3に示してい
る。The reference noise source 25 has a set noise temperature T
It generates microwaves of electric power according to ref, and uses a 50Ω resistor that can control the physical temperature with a Peltier element from the viewpoint of accurately measuring the brightness temperature at room temperature. The characteristics of this 50Ω resistor are shown in FIG.
【0018】ミキサ27のLO端子に感度調整用の減衰
器28を介して局部発振器29が接続される。この局部
発振器29から発せられる信号は減衰器28を介してミ
キサ27に入力され、そこでRFアンプ26の出力との
乗算による周波数変換がなされる。A local oscillator 29 is connected to the LO terminal of the mixer 27 via an attenuator 28 for sensitivity adjustment. The signal emitted from the local oscillator 29 is input to the mixer 27 via the attenuator 28, where it is subjected to frequency conversion by multiplication with the output of the RF amplifier 26.
【0019】ミキサ27の出力はIFアンプ30で増幅
されて検波器31に送られ、そこで信号の直流成分が抽
出される。この信号はロックインアンプ32に送られ
る。ロックインアンプ32は、上記同期信号発振器23
の同期信号に基づいてディッキー・スイッチ21のオ
ン,オフと同期をとり、そのディッキー・スイッチ21
のオン時に入力される信号の電圧レベルとオフ時に入力
される信号の電圧レベルとの差に比例するレベルの電圧
信号をVlockとして出力する。The output of the mixer 27 is amplified by the IF amplifier 30 and sent to the detector 31, where the DC component of the signal is extracted. This signal is sent to the lock-in amplifier 32. The lock-in amplifier 32 includes the synchronization signal oscillator 23.
The Dicky switch 21 is synchronized with ON / OFF of the Dicky switch 21 based on the sync signal of the Dicky switch 21.
The voltage signal having a level proportional to the difference between the voltage level of the signal input when the switch is turned on and the voltage level of the signal input when the switch is turned off is output as Vlock.
【0020】すなわち、ロックインアンプ32の出力電
圧Vlockは、アンテナ3で受信されるマイクロ波の電力
と参照雑音源25のマイクロ波の電力との差に対応す
る。この出力電圧Vlockは、ラジオメータ6の出力とし
て、図1の制御部10に送られる。That is, the output voltage Vlock of the lock-in amplifier 32 corresponds to the difference between the microwave power received by the antenna 3 and the microwave power of the reference noise source 25. This output voltage Vlock is sent to the control unit 10 of FIG. 1 as the output of the radiometer 6.
【0021】制御部10は、装置全般にわたる制御を行
なうもので、マイクロコンピュータおよびその周辺回路
からなる。この制御部10に、マイクロ波受信器6のほ
か、入力部11、メモリ12、表示部13、校正用恒温
槽14、および温度計15が接続される。The control unit 10 controls the entire apparatus, and includes a microcomputer and its peripheral circuits. In addition to the microwave receiver 6, an input unit 11, a memory 12, a display unit 13, a calibration constant temperature bath 14, and a thermometer 15 are connected to the control unit 10.
【0022】入力部11は、スイッチおよびキーボード
を備え、動作モードの設定をしたり、上記プローブに関
するプローブデータなどを入力するためのものである。
メモリ12は、ラジオメータ6、入力部11、および温
度計15にも接続されており、参照雑音源25の雑音温
度Tref 、入力部11から入力されるプローブデータ、
および温度計15の検知温度を逐次に記憶する。さら
に、メモリ12は、上記プローブに関わるプローブデー
タとして、アンテナ3と校正用恒温槽14内の液体との
間の電力反射率Rw、および同軸ケーブル4の長さL,
電力減衰率αを記憶している。The input unit 11 is provided with a switch and a keyboard, and is used for setting an operation mode and inputting probe data and the like regarding the probe.
The memory 12 is also connected to the radiometer 6, the input unit 11, and the thermometer 15, and the noise temperature Tref of the reference noise source 25, the probe data input from the input unit 11,
And the temperature detected by the thermometer 15 is sequentially stored. Further, the memory 12 stores the power reflectance Rw between the antenna 3 and the liquid in the calibration constant temperature bath 14 and the length L of the coaxial cable 4 as probe data relating to the probe.
The power attenuation rate α is stored.
【0023】表示部13は、制御部10の演算結果(補
正後の測定温度)を表示する。校正用恒温槽14は、マ
イクロ波に対する減衰効果の大きい液体(生理食塩水な
どの電解液)を内部に収容し、その液体の温度を制御部
10の指令に応じて制御する。The display unit 13 displays the calculation result of the control unit 10 (corrected measured temperature). The calibration constant temperature bath 14 contains a liquid (electrolyte such as physiological saline) having a large attenuation effect on microwaves therein, and controls the temperature of the liquid according to a command from the control unit 10.
【0024】温度計15は、校正用恒温槽14内の液体
の温度Twを温度センサ16を用いて検知するととも
に、上記温度センサ7a,7b,…7nの検知温度を取
込んで同軸ケーブル4の軸方向における温度分布Tc
(z)を検知する。The thermometer 15 detects the temperature Tw of the liquid in the calibration constant temperature bath 14 using the temperature sensor 16 and also takes in the temperature detected by the temperature sensors 7a, 7b, ... Temperature distribution Tc in the axial direction
(Z) is detected.
【0025】そして、制御部10は、次の[1]〜[1
0]の機能手段を備える。 [1]入力部11の操作に応じて予備計測モードおよび
本計測モードを設定する手段。Then, the control unit 10 executes the following [1] to [1
[0] functional means. [1] A means for setting the preliminary measurement mode and the main measurement mode according to the operation of the input unit 11.
【0026】[2]予備計測モード時、温度計15の検
知温度(校正用恒温槽14内の液体の温度)Tw´を監
視しながら校正用恒温槽14の動作を制御し、その検知
温度Tw´を所定値に維持する手段。[2] In the preliminary measurement mode, the operation of the calibration thermostat 14 is controlled while monitoring the temperature detected by the thermometer 15 (the temperature of the liquid in the calibration thermostat 14) Tw ', and the detected temperature Tw A means for maintaining ´ at a predetermined value.
【0027】[3]予備計測モード時、ラジオメータ6
の出力電圧Vlockが零となるよう参照雑音源25の雑音
温度Tref を調節し、零となったときの雑音温度Tref
をラジオメータ6の測定温度Tref ´としてメモリ12
に記憶する手段。[3] Radiometer 6 in the preliminary measurement mode
The noise temperature Tref of the reference noise source 25 is adjusted so that the output voltage Vlock of the reference noise source becomes zero, and the noise temperature Tref when it becomes zero.
As the measured temperature Tref 'of the radiometer 6 in the memory 12
Means to store in.
【0028】[4]予備計測モード時、温度計15で検
知される液体温度Tw´、および温度計15で検知され
る同軸ケーブル4の軸方向の温度分布Tc(z)´をメ
モリ12に記憶させる機能手段。[4] In the preliminary measurement mode, the liquid temperature Tw ′ detected by the thermometer 15 and the axial temperature distribution Tc (z) ′ of the coaxial cable 4 detected by the thermometer 15 are stored in the memory 12. Functional means to make.
【0029】[5]本計測モード時、ラジオメータ6の
出力電圧Vlockが零となる方向に参照雑音源25の雑音
温度Tref を調節する手段。 [6]雑音温度Tref の調節の開始から一定時間T1
後、ラジオメータ6の出力電圧Vlockが零を中心とする
所定範囲±Vrange1内(受信マイクロ波電力と参照雑音
源25のマイクロ波電力との差が所定値内)に収まって
いるか否か判定する第1判定手段。[5] Means for adjusting the noise temperature Tref of the reference noise source 25 so that the output voltage Vlock of the radiometer 6 becomes zero in the main measurement mode. [6] T 1 for a fixed time from the start of adjusting the noise temperature Tref
After that, it is determined whether or not the output voltage Vlock of the radiometer 6 is within a predetermined range ± Vrange1 centered around zero (the difference between the received microwave power and the microwave power of the reference noise source 25 is within a predetermined value). First determination means.
【0030】[7]第1判定手段の判定が満足されると
き、それから一定時間T2 後、ラジオメータ6の出力電
圧Vlockが零を中心とする一定範囲±Vrange2内(受信
マイクロ波電力と参照雑音源25のマイクロ波電力との
差が一定値内)に収まっているか否か判定する第2判定
手段。ここで、一定範囲±Vrange2は、第1判定で用い
る所定範囲±Vrange1よりも小さく、ほぼ零として認め
得る値である。[7] When the judgment of the first judging means is satisfied, after a lapse of a predetermined time T 2 from then, the output voltage Vlock of the radiometer 6 is within a predetermined range ± Vrange 2 centered at zero (refer to the received microwave power). Second determination means for determining whether or not the difference from the microwave power of the noise source 25 is within a fixed value. Here, the constant range ± Vrange2 is smaller than the predetermined range ± Vrange1 used in the first determination, and is a value that can be recognized as almost zero.
【0031】[8]第2判定手段の判定が満足される
と、そのときの参照雑音源25の雑音温度Tref をラジ
オメータ6の測定温度として取込み、かつ温度計15で
検知される同軸ケーブル4の軸方向の温度分布Tc
(z)を取込み、さらにメモリ12に記憶されているT
w´,Tref ´,Tc(z)´およびプローブデータを
読込み、これら種々のデータを用いた演算の実行によ
り、ラジオメータ6の測定温度Tref を補正する手段。[8] When the determination by the second determining means is satisfied, the noise temperature Tref of the reference noise source 25 at that time is taken in as the measurement temperature of the radiometer 6 and the coaxial cable 4 detected by the thermometer 15 Temperature distribution Tc in the axial direction of
(Z) is taken in, and T stored in the memory 12 is further stored.
A means for correcting the measured temperature Tref of the radiometer 6 by reading w ', Tref', Tc (z) 'and the probe data and executing an operation using these various data.
【0032】[9]補正によって得られる温度Tobj を
生体1の輝度温度として表示部13で表示する手段。 [10]第1判定手段の判定が満足されないとき、および
および第2判定手段の判定が満足されないとき、それぞ
れ雑音温度Tref の調節を初めから再度実行する手段。[9] A means for displaying the temperature Tobj obtained by the correction on the display unit 13 as the brightness temperature of the living body 1. [10] Means for re-adjusting the noise temperature Tref from the beginning when the judgment of the first judging means is not satisfied and when the judgment of the second judging means is not satisfied.
【0033】つぎに、上記の構成の作用を説明する。ま
ず、ラジオメータ6の処理について説明する。ディッキ
ー・スイッチ21がオン,オフし、そのオン時、参照雑
音源25から発せられるマイクロ波がサーキュレータ2
2,ディッキー・スイッチ21,および同軸ケーブル4
を介してアンテナ3に送られる。このマイクロ波はアン
テナ3から生体1に向けて放射される。Next, the operation of the above configuration will be described. First, the processing of the radiometer 6 will be described. The Dicky switch 21 is turned on and off, and when the Dicky switch 21 is turned on, the microwave emitted from the reference noise source 25 is generated by the circulator 2.
2, Dickie switch 21, and coaxial cable 4
Is sent to the antenna 3 via. This microwave is radiated from the antenna 3 toward the living body 1.
【0034】放射されるマイクロ波は、生体1に吸収さ
れるとともに、一部がアンテナ3と生体1との境界面で
反射される。この反射マイクロ波は生体1から放出され
るマイクロ波と共にアンテナ3で受信され、その受信信
号が同軸ケーブル4およびディッキー・スイッチ21を
介して取込まれる。The radiated microwave is absorbed by the living body 1 and is partially reflected by the boundary surface between the antenna 3 and the living body 1. This reflected microwave is received by the antenna 3 together with the microwave emitted from the living body 1, and the received signal is taken in via the coaxial cable 4 and the Dickie switch 21.
【0035】ディッキー・スイッチ21のオフ時は、参
照雑音源25から発せられるマイクロ波がサーキュレー
タ22を介してディッキー・スイッチ21に送られ、そ
こで全反射される。この全反射されたマイクロ波は再び
サーキュレータ22を通り、アイソレータ24側に取込
まれる。When the Dicky switch 21 is off, the microwave generated from the reference noise source 25 is sent to the Dicky switch 21 via the circulator 22 and is totally reflected there. The totally reflected microwaves pass through the circulator 22 again and are taken into the isolator 24 side.
【0036】したがって、生体1の輝度温度をTobj 、
アンテナ3と生体1との境界面の電力反射係数をR、参
照雑音源25から発せられる雑音温度をTref とすれ
ば、生体1から放出されてアンテナ3に入るマイクロ波
のエネルギ量は、境界面で生体1内に反射される分(T
obj ・R)だけ少なく、Tobj −Tobj ・Rとなる。つ
まり、(1−R)・Tobj である。Therefore, the brightness temperature of the living body 1 is Tobj,
Assuming that the power reflection coefficient at the interface between the antenna 3 and the living body 1 is R and the noise temperature emitted from the reference noise source 25 is Tref, the amount of microwave energy emitted from the living body 1 and entering the antenna 3 is Is reflected by the living body 1 (T
obj.R), and Tobj-Tobj.R. That is, it is (1-R) · Tobj.
【0037】アンテナ3から放出されて境界面で反射さ
れ、再びアンテナ3に入るマイクロ波のエネルギ量は、
Tref ・Rである。The amount of microwave energy emitted from the antenna 3 and reflected at the boundary surface and entering the antenna 3 again is
Tref · R.
【0038】このことから、ディッキー・スイッチ21
のオン時に検波器31から出力される電圧Vonは、次の
ようになる。 Von=k・G・Cd ・(1−R)・Tobj ・B +k・G・Cd ・Tref ・R・B また、ディッキー・スイッチ21のオフ時に検波器31
から出力される電圧Voff は、次のようになる。From this, the Dicky switch 21
The voltage Von output from the detector 31 at the time of turning on is as follows. Von = k * G * Cd * (1-R) * Tobj * B + k * G * Cd * Tref * RB * B Moreover, the detector 31 when the Dickie switch 21 is off.
The voltage Voff output from is as follows.
【0039】Voff =k・G・Cd ・Tref ・B なお、kはボルツマン定数。GはIFアンプ30までの
システムゲイン。Cdは検波器31の感度定数。Bは帯
域幅である。Voff = k * G * Cd * Tref * B where k is Boltzmann's constant. G is the system gain up to the IF amplifier 30. Cd is the sensitivity constant of the detector 31. B is the bandwidth.
【0040】この検波器31の出力電圧Von,Voff が
入力されるロックインアンプ32の出力電圧Vlockは、
両入力電圧Von,Voff の差に対応する。 Vlock=k・Gsys ・B・(1−R)・(Tobj −Tre
f ) なお、Gsys はシステム全体のゲインである。The output voltage Vlock of the lock-in amplifier 32 to which the output voltages Von and Voff of the detector 31 are input is
It corresponds to the difference between the two input voltages Von and Voff. Vlock = k * Gsys * B * (1-R) * (Tobj-Tre
f) Note that Gsys is the gain of the entire system.
【0041】ここで、Vlockが零となるよう参照雑音源
25の参照雑音温度Tref を調節すれば、電力反射係数
Rが“1”でない場合、Tobj =Tref となり、電力反
射係数Rにかかわらず測定対象物の温度を直接的に測定
することができる。これが従来よりあるバランス法ラジ
オメトリの原理である。If the reference noise temperature Tref of the reference noise source 25 is adjusted so that Vlock becomes zero, Tobj = Tref if the power reflection coefficient R is not "1", and the measurement is performed regardless of the power reflection coefficient R. The temperature of the object can be measured directly. This is the principle of the conventional balance method radius geometry.
【0042】次に、全体の作用について説明する。入力
部11で予備計測モードを設定し、その開始操作を行な
う。すると、制御部10は、校正用恒温槽14の加熱動
作を開始するとともに、その加熱を温度計15の検知温
度Twを監視しながら制御し、校正用恒温槽14内の液
体の温度を所定値に維持する。Next, the overall operation will be described. The preliminary measurement mode is set by the input unit 11, and the starting operation is performed. Then, the control unit 10 starts the heating operation of the calibration constant temperature bath 14 and controls the heating while monitoring the detection temperature Tw of the thermometer 15 to control the temperature of the liquid in the calibration constant temperature bath 14 to a predetermined value. To maintain.
【0043】この状態で、アンテナ3を液体の充満した
バルーン2と共に校正用恒温槽14内に水没させると、
液体の温度がラジオメータ6で測定される。このとき、
バルーン2内の液体の温度が校正用恒温槽14内の液体
の温度に一致するよう調節される。In this state, when the antenna 3 is submerged in the calibration thermostat 14 together with the balloon 2 filled with the liquid,
The temperature of the liquid is measured by the radiometer 6. At this time,
The temperature of the liquid in the balloon 2 is adjusted so as to match the temperature of the liquid in the calibration constant temperature bath 14.
【0044】ここで、入力部11または制御部10から
発せられる記憶指令により、ラジオメータ6の測定温度
Tref ´、温度計15で検知される液体温度Tw´、お
よび同じく温度計15で検知される同軸ケーブル4の軸
方向の温度分布Tc(z)´がそれぞれメモリ12に記
憶される。なお、zは図1に矢印で示すように同軸ケー
ブル4の軸方向の位置である。Here, according to a storage command issued from the input section 11 or the control section 10, the measured temperature Tref 'of the radiometer 6, the liquid temperature Tw' detected by the thermometer 15, and the thermometer 15 are also detected. The temperature distribution Tc (z) 'in the axial direction of the coaxial cable 4 is stored in the memory 12, respectively. Note that z is the axial position of the coaxial cable 4 as indicated by the arrow in FIG.
【0045】ある温度範囲で液体温度Tw´を変化させ
ながらこの計測を実行することにより、メモリ12に、
液体温度Tw´と測定温度Tref ´との相関、さらに液
体温度Tw´または測定温度Tref ´と内部温度分布T
c(z)´との相関がそれぞれ保持される。By executing this measurement while changing the liquid temperature Tw 'in a certain temperature range,
Correlation between liquid temperature Tw 'and measured temperature Tref', and further liquid temperature Tw 'or measured temperature Tref' and internal temperature distribution T
Correlation with c (z) 'is retained, respectively.
【0046】しかる後、生体1の任意の箇所でバルーン
2を膨らませ、アンテナ3を保持させる。そして、入力
部11で本計測モードを設定し、その開始操作を行な
う。すると、生体1から発せられる熱雑音がアンテナ3
で受信され、ラジオメータ6による次の温度計測が開始
される。ここからの作用を図4に示す。After that, the balloon 2 is inflated at an arbitrary position of the living body 1 to hold the antenna 3. Then, the main measurement mode is set by the input unit 11, and the start operation is performed. Then, the thermal noise emitted from the living body 1 is transmitted to the antenna 3
Then, the next temperature measurement by the radiometer 6 is started. The operation from here is shown in FIG.
【0047】先ず、ラジオメータ6の出力電圧Vlockが
零となる方向に参照雑音源25の雑音温度Tref が調節
される。この調節に当たっては、図3の特性から判るよ
うに雑音温度Tref の変化に時間がかかることを考慮
し、初めの一定時間T1 が経過する時点で、ラジオメー
タ6の出力電圧Vlockが零を中心とする所定範囲±Vra
nge1内(受信マイクロ波電力と参照雑音源25のマイク
ロ波電力との差が所定値内)に収まっているか否か判定
する。First, the noise temperature Tref of the reference noise source 25 is adjusted so that the output voltage Vlock of the radiometer 6 becomes zero. In this adjustment, considering that it takes time for the noise temperature Tref to change, as can be seen from the characteristics of FIG. 3, the output voltage Vlock of the radiometer 6 is centered at zero when the first fixed time T 1 elapses. Given range ± Vra
It is determined whether it is within nge1 (the difference between the received microwave power and the microwave power of the reference noise source 25 is within a predetermined value).
【0048】この判定が満足されない場合、つまりVlo
ckが±Vrange1から外れている場合、そのまま待っても
Vlockは零まで収束しないとの判断の下に、雑音温度T
refを別の値へ変更するべく再調節を行なう。If this judgment is not satisfied, that is, Vlo
If ck is out of ± Vrange1, the noise temperature T
Readjust to change ref to another value.
【0049】判定が満足された場合、つまりVlockが±
Vrange1内に収まった場合、それから一定時間T2 後、
ラジオメータ6の出力電圧Vlockが零を中心とする一定
範囲±Vrange2内(受信マイクロ波電力と参照雑音源2
5のマイクロ波電力との差が一定値内)に収まっている
か否か判定する。When the determination is satisfied, that is, Vlock is ±
If falls within Vrange1, then after a predetermined time T 2,
The output voltage Vlock of the radiometer 6 is within a certain range ± Vrange2 around zero (received microwave power and reference noise source 2
It is determined whether or not the difference from the microwave power of 5 is within a fixed value).
【0050】この判定が満足されない場合、つまりVlo
ckが±Vrange2から外れている場合、そのまま待っても
Vlockは零まで収束しないとの判断の下に、雑音温度T
refを別の値へ変更するべく再調節を行なう。If this judgment is not satisfied, that is, Vlo
If ck is out of ± Vrange2, the noise temperature T
Readjust to change ref to another value.
【0051】判定が満足された場合、つまりVlockが±
Vrange2内に収まってほぼ零として認められる状態にな
ると、そのときの雑音温度Tref がラジオメータ6の測
定温度として取込まれる。When the determination is satisfied, that is, Vlock is ±
When the value is within Vrange2 and is recognized as almost zero, the noise temperature Tref at that time is taken in as the measurement temperature of the radiometer 6.
【0052】一定時間T1 ,T2 については、雑音温度
Tref をどれくらい変化させるかによって異なってくる
が、その変化量と時間との相関を前もって測定して定め
ればよい。たとえば、雑音温度Tref が実際温度の±0.
1 ℃の範囲に収まるまでの時間をT1 として定め、雑音
温度Tref が実際温度の±0.03℃の範囲に収まるまでの
時間をT2 として定めればよい。なお、T1 については
大まかに4秒くらいにしておいても実際上の問題はな
い。The fixed times T 1 and T 2 differ depending on how much the noise temperature Tref is changed, but the correlation between the amount of change and time may be measured and determined in advance. For example, the noise temperature Tref is ± 0 of the actual temperature.
The time until the noise temperature Tref falls within the range of ± 0.03 ° C of the actual temperature may be set as T 2 , and the time until the noise temperature Tref falls within the range of 1 ° C may be set as T 1 . Incidentally, there is no practical problem even if T 1 is set to about 4 seconds.
【0053】このように、雑音温度Tref の調節を前段
と後段の2段階に分けることにより、測定時間をT1 ,
T2 の時間差分(=T2 −T1 )について短縮すること
ができる。As described above, by dividing the adjustment of the noise temperature Tref into the two stages of the former stage and the latter stage, the measurement time is T 1 ,
It can be shortened for T 2 of the time difference (= T 2 -T 1).
【0054】この方法は、測定時にロックインアンプ3
2がオーバーレンジしているときには特に有効である。
オーバーレンジしているときには測定輝度温度と雑音温
度のだいたいの温度差がロックインアンプ出力から予想
できないので、変化後もロックインアンプ32の出力電
圧Vlockが零に近付いていない可能性が非常に低いため
である。In this method, the lock-in amplifier 3 is used at the time of measurement.
This is especially effective when 2 is overrange.
Since the temperature difference between the measured brightness temperature and the noise temperature cannot be predicted from the lock-in amplifier output when the range is over, it is very unlikely that the output voltage Vlock of the lock-in amplifier 32 has not approached zero even after the change. This is because.
【0055】そして、求められた測定温度Tref は、温
度計15で検知される同軸ケーブル4の軸方向の温度分
布Tc(z)、メモリ12内のTw´,Tref ´,Tc
(z)´の相関データ、さらにメモリ12内のプローブ
データ(電力反射率Rw,同軸ケーブル長L,電力減衰
率α)を用いた下式の演算により、補正される。この補
正によって同軸ケーブル4の電力減衰や熱雑音の影響が
除去され、生体1の正しい輝度温度Tobj が求まる。The obtained measured temperature Tref is the temperature distribution Tc (z) in the axial direction of the coaxial cable 4 detected by the thermometer 15 and Tw ', Tref', Tc in the memory 12.
It is corrected by the following equation using the correlation data of (z) ′ and the probe data (power reflectance Rw, coaxial cable length L, power attenuation rate α) in the memory 12. By this correction, the influence of power attenuation and thermal noise of the coaxial cable 4 is removed, and the correct brightness temperature Tobj of the living body 1 is obtained.
【0056】[0056]
【数1】 [Equation 1]
【0057】なお、ΔTc(z)=Tc(z)−Tc
(z)´である。この式は、電子情報通信学会EMCJ
88−71“医用ラジオメータの輝度温度測定誤差軽減
法”の文献に記載の(10)式に対応する。[Delta] Tc (z) = Tc (z) -Tc
(Z) '. This formula is based on the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers EMCJ
88-71, which corresponds to the equation (10) described in the document "Method for reducing error in measuring luminance temperature of medical radiometer".
【0058】求められた生体1の輝度温度Tobj は、表
示部13に表示され、使用者に報知される。すなわち、
測定誤差に大きな影響を及ぼす要素の一つに同軸ケーブ
ルの温度変化がある。これは同軸ケーブルでの電力減衰
や熱雑音の影響によるもので、とくに電力減衰に対応す
る分の熱輻射分力が同軸ケーブルから発生する。そのた
め、同軸ケーブルの温度が変化すると、同軸ケーブルか
らの熱輻射電力が変化し、その分が測定誤差となって現
われる。これに対処するべく、上記の補正を行なってい
る。この補正については、特開平3-293526号公報にも示
されている。The obtained brightness temperature Tobj of the living body 1 is displayed on the display unit 13 and notified to the user. That is,
One of the factors that greatly affects the measurement error is the temperature change of the coaxial cable. This is due to the influence of power attenuation and thermal noise in the coaxial cable, and especially the heat radiation component corresponding to the power attenuation is generated from the coaxial cable. Therefore, when the temperature of the coaxial cable changes, the thermal radiation power from the coaxial cable changes, and that amount appears as a measurement error. In order to deal with this, the above correction is performed. This correction is also disclosed in JP-A-3-293526.
【0059】ところで、参照雑音源25の雑音温度Tre
f の実際の調節、いわゆるバランス操作は、ラジオメー
タ6のロックインアンプ32の出力Vlockから温度変化
の操作量Sを計算し、その操作量Sだけ行なう。Vlock
とSとの相関係数をkとする。対象物が安定したもので
あれば、事前に測定して求めた相関係数kを常に用いて
操作することも可能であるが、測定対象物の温度がやや
ふらつき気味の場合や、反射係数Rが変化する可能性の
ある場合、また、雑音温度変化量と操作量との間の相関
にばらつきがある場合などは、この相関係数kを随時変
化させた方がバランス操作が早く行なえる。温熱治療時
に温度測定装置として用いる場合等は、測定中は加温出
力をオフしているために、測定対象物温度が徐々に低下
しており、特にこの操作が必要となる。この場合の工夫
の例を以下に3種類示す。By the way, the noise temperature Tre of the reference noise source 25
The actual adjustment of f, that is, the so-called balance operation is performed by calculating the operation amount S of the temperature change from the output Vlock of the lock-in amplifier 32 of the radiometer 6 and performing only the operation amount S. Vlock
Let k be the correlation coefficient between S and S. If the object is stable, it is possible to operate by always using the correlation coefficient k obtained by measuring in advance, but if the temperature of the object to be measured is slightly fluctuating or the reflection coefficient R When there is a possibility that there is a change, or when there is a variation in the correlation between the amount of change in the noise temperature and the amount of operation, the balance operation can be performed faster by changing the correlation coefficient k at any time. When used as a temperature measuring device during hyperthermia, the temperature of the object to be measured is gradually decreased because the heating output is turned off during the measurement, and this operation is particularly necessary. Three examples of the device in this case are shown below.
【0060】[第1方法]初回バランス操作前のロック
インアンプ32の出力をVlock1 、初回操作量(たとえ
ばステッピングモータ回転ステップ数や変更電圧等)を
S1 、この初回操作量S1 を計算するための相関係数を
k1 、さらに初回バランス操作後のロックインアンプ3
2の出力をVlock2 、2回目のバランス操作での相関係
数をk2とする。[First Method] The output of the lock-in amplifier 32 before the initial balance operation is Vlock 1 , the initial operation amount (for example, the stepping motor rotation step number or the change voltage) is S 1 , and the initial operation amount S 1 is calculated. K 1 for the correlation coefficient, and lock-in amplifier 3 after the initial balance operation
The output of 2 is Vlock 2 , and the correlation coefficient in the second balance operation is k 2 .
【0061】相関係数は、 S1 =k1 ・Vlock1 というようにして用いる。本来、この相関係数がちょう
どの値であれば、Vlock2 =0となるが、対象物温度変
化や反射係数変化等により相関係数は変化している。そ
こで、初回操作後に、 Vlock1 ・Vlock2 <0のとき、k2 = 0.9・k1 Vlock1 ・Vlock2 >0のとき、k2 = 1.1・k1 という調整を相関係数k2 に対して行なう。2回目以降
もVlock1 とVlock2 の値を入れ替えていくだけで同じ
考え方で相関係数を変更していく。これによって、測定
中に状態の変化が起こっても、相関係数がそれを追尾し
ていき、素早いバランス操作を行なえる。The correlation coefficient is used as S 1 = k 1 · Vlock 1 . Originally, if this correlation coefficient is just a value, Vlock 2 = 0, but the correlation coefficient changes due to changes in the object temperature, changes in the reflection coefficient, and the like. Therefore, after the first operation, when Vlock 1 · Vlock 2 <0, when k 2 = 0.9 · k 1 Vlock 1 · Vlock 2 > 0, k 2 = 1.1 · k 1 is adjusted to the correlation coefficient k 2. Do it. From the second time onward, the correlation coefficient is changed in the same way by simply changing the values of Vlock 1 and Vlock 2 . By this, even if a change in state occurs during measurement, the correlation coefficient tracks it, and a quick balance operation can be performed.
【0062】また、加温後の対象物の温度測定において
も、常に温度が減少しているものに対しての追尾を行な
うことになり、相関係数は安定した温度の対象物の測定
時より大きな値を示すことになり、素早い測定が行なわ
れることになる。Further, even in the temperature measurement of the object after heating, the tracking is always performed for the object whose temperature is decreasing, and the correlation coefficient is higher than that in the measurement of the object having the stable temperature. A large value will be shown, and a quick measurement will be performed.
【0063】[第2方法]初回バランス操作前のロック
インアンプ32の出力をVlock1 、初回操作量(たとえ
ばステッピングモータ回転ステップ数や変更電圧等)を
S1 、この初回操作量S1 を計算するための相関係数を
k1 、初回バランス操作後のロックインアンプ32の出
力をVlock2 、2回目のバランス操作での基準相関係数
をk2 とする。[0063] Vlock 1 the output of the second method] First balance operations before the lock-in amplifier 32, the first manipulated variable (e.g. stepping motor step number and changes the voltage etc.) S 1, calculate the first operation amount S 1 Let k 1 be the correlation coefficient for this purpose, V lock 2 be the output of the lock-in amplifier 32 after the first balancing operation, and k 2 be the reference correlation coefficient in the second balancing operation.
【0064】操作量は以下のようにして決定する。Vlo
ck1 が、雑音温度Tref が高すぎることを示していると
き、 S1 = 1.1・k1 ・Vlock1 Vlock1 が、雑音温度Tref が低すぎることを示してい
るとき、 S1 = 0.9・k1 ・Vlock1 そして、2回目のバランス操作に入る前に、基準相関係
数k2 を以下のように変更する。The manipulated variable is determined as follows. Vlo
When ck 1 indicates that the noise temperature Tref is too high, S 1 = 1.1 · k 1 · Vlock 1 When Vlock 1 indicates that the noise temperature Tref is too low, S 1 = 0.9 · k 1 · Vlock 1, and before entering the second balancing operation, the reference correlation coefficient k 2 is changed as follows.
【0065】 Vlock1 ・Vlock2 <0のとき、k2 = 0.9・k1 Vlock1 ・Vlock2 >0のとき、k2 = 1.1・k1 2回目以降もVlock1 およびVlock2 の値を入れ替えて
いくだけで同じ考え方で相関係数を変更していく。これ
によって、対象物等の状態の変化による反射係数などの
変化に対応して基準相関係数を変化させて素早いバラン
ス操作を行なえるという第1方法の特長だけでなく、測
定対象物が加温後のもので、温度が低下している最中の
ものに積極的に素早いバランス操作を行なうことができ
る。When Vlock 1 · Vlock 2 <0, k 2 = 0.9 · k 1 Vlock 1 · Vlock 2 > 0, k 2 = 1.1 · k 1 The values of Vlock 1 and Vlock 2 are exchanged after the second time The correlation coefficient will be changed according to the same idea. This not only has the advantage of the first method in that the reference correlation coefficient can be changed in response to changes in the reflection coefficient and the like due to changes in the state of the target object, etc., and quick balance operation can be performed. The latter one can positively perform a quick balance operation while the temperature is decreasing.
【0066】[第3方法]初回バランス操作前のロック
インアンプ32の出力をVlock1 、初回操作量(たとえ
ばステッピングモータ回転ステップ数や変更電圧等)を
S1 、この初回操作量S1 を計算するための相関係数を
k、初回バランス操作後のロックインアンプ32の出力
をVlock2 、2回目の操作量をS2 として、n回目のV
lockn およびSnを定める。[Third Method] The output of the lock-in amplifier 32 before the initial balance operation is Vlock 1 , the initial operation amount (for example, the stepping motor rotation step number or the change voltage) is S 1 , and the initial operation amount S 1 is calculated. Let k be the correlation coefficient, Vlock 2 be the output of the lock-in amplifier 32 after the initial balance operation, and S 2 be the operation amount for the second balance operation.
Define lock n and Sn.
【0067】S1 は、第1方法のように、 S1 =k・Vlock1 として計算する。本来、この操作でVlock2 =0となる
はずであるが、測定対象物に温度変化があった場合には
その分がずれてしまい、Vlock2 は零でなくなる。そこ
で、2回目の操作量の計算では、測定にかかる時間の間
にVlock2 の分だけ測定対象物の温度が変化してしまう
ことを前提とした計算を行なう。S 1 is calculated as S 1 = k · Vlock 1 as in the first method. Originally, Vlock 2 should be set to 0 by this operation, but when the temperature of the object to be measured changes, that amount is shifted and Vlock 2 does not become zero. Therefore, in the calculation of the operation amount for the second time, the calculation is performed on the assumption that the temperature of the measurement target changes by Vlock 2 during the time required for the measurement.
【0068】S2 =k・(Vlock2 +Vlock2 ) S3 以降の測定では、前回予想した温度変化分と実際と
の差を考慮しながら行なう。S 2 = k (Vlock 2 + Vlock 2 ) The measurement after S 3 is carried out while considering the difference between the previously predicted temperature change and the actual value.
【0069】Sn=k・{Vlockn+(Vlock1 +Vlo
ck2 +…+Vlockn )} この計算方法を用いると、第2方法のようにだいたいの
係数掛けで先回り制御を行なうのではなく、しっかりと
測定時のデータを基にして先回り制御することになる。
また、この方法であると、測定対象物の温度が下がって
いるものだけでなく上昇中のものに対しても万能に対応
できる。また、操作量によってバランス待ち時間が異な
るときには、その時間を温度変化予想量に掛けて補正す
る。Sn = k · {Vlockn + (Vlock 1 + Vlo
ck 2 + ... + Vlock n )} When this calculation method is used, the advance control is not performed by multiplying the coefficient as is the case with the second method, but the advance control is firmly based on the data at the time of measurement. .
In addition, this method can universally cope not only with the temperature of the measurement object being lowered but also with the temperature thereof being rising. Also, when the balance waiting time differs depending on the operation amount, the time is corrected by multiplying the temperature change predicted amount.
【0070】一方、前述のように、ロックインアンプ3
2の出力がオーバーレンジしている場合には、バランス
操作がスムーズにいかなくなり、強いては測定時間が長
くなる原因となる。特に、温熱治療との併用において、
加温出力がオンしているときに、ノイズが原因でオーバ
ーレンジする可能性が高く、これは主にアンテナとケー
ブルから入ってくるものである。On the other hand, as described above, the lock-in amplifier 3
If the output of 2 is overranged, the balance operation may not be performed smoothly, which may cause a long measurement time. Especially in combination with hyperthermia,
When the heating output is on, there is a high possibility of overrange due to noise, which comes mainly from the antenna and cable.
【0071】これについては、ラジオメータ6内に同軸
スイッチを設け、入力側が同軸スイッチ以降の部品に接
続されないモード(オープンモード)を、加温出力がオ
ンのときに設定することで対処できる。これを単一周波
数のラジオメータ6に適用した例を図5に示す。This can be dealt with by providing a coaxial switch in the radiometer 6 and setting a mode (open mode) in which the input side is not connected to components after the coaxial switch when the heating output is on. An example in which this is applied to a single frequency radiometer 6 is shown in FIG.
【0072】ディッキー・スイッチ21とサーキュレー
タ22との接続間に同軸スイッチ40が挿接される。ま
ず、加温中は制御回路10からの指示で同軸スイッチ4
0を開いておく。これによってヘテロダインレシーバ内
の各素子つまり同軸スイッチ40以降の部品に過大な入
力がかかることはなく、部品破壊の心配が解消される。
また、ロックインアンプ32がオーバーレンジして飽和
状態になる心配もなくなる。The coaxial switch 40 is inserted and connected between the Dicky switch 21 and the circulator 22. First, the coaxial switch 4 is instructed by the control circuit 10 during heating.
Keep 0 open. As a result, no excessive input is applied to each element in the heterodyne receiver, that is, the components after the coaxial switch 40, and the fear of component destruction is eliminated.
Also, there is no fear that the lock-in amplifier 32 will be overranged and saturated.
【0073】次に加温出力をオフし、同軸スイッチ40
を閉じる。ロックインアンプ32は飽和していないた
め、入力に対して素直に反応し、素早い輝度温度測定が
可能となる。Next, the heating output is turned off, and the coaxial switch 40
Close. Since the lock-in amplifier 32 is not saturated, the lock-in amplifier 32 reacts to the input obediently, and quick luminance temperature measurement becomes possible.
【0074】マルチ周波数のラジオメータでは、SPS
Tの同軸スイッチでなく、多チャンネルの同軸スイッチ
を用い、加温中は同軸スイッチのコモン端子がどのチャ
ンネルとも接続されないオープンモードを設定し、加温
オフの期間に、測定したいチャンネルに同軸スイッチの
コモン端子を接続して輝度温度測定を行なう。In a multi-frequency radiometer, SPS
Use a multi-channel coaxial switch instead of the T coaxial switch, set the open mode in which the common terminal of the coaxial switch is not connected to any channel during heating, and set the coaxial switch to the channel you want to measure during the heating off period. Connect the common terminal and measure the brightness temperature.
【0075】ところで、同軸ケーブルでの電力減衰によ
る測定誤差については前述したが、それに匹敵するだけ
の電力減衰が起こり得るのがディッキー・スイッチ21
である。対策として、ディッキー・スイッチ21の外装
をペルチェ素子で温度制御するのが普通となっている
が、それでも内部の半導体スイッチ部分は、接続されて
いる同軸ケーブル4、後段の同軸スイッチ40やサーキ
ュレータ22からの熱伝導で温度変化してしまう。この
ため、確実な温度制御ができず、それを信用している
と、実際の温度変化分だけ測定誤差が生じる可能性があ
る。By the way, although the measurement error due to the power attenuation in the coaxial cable has been described above, it is possible that the power attenuation comparable to that can occur in the Dicky switch 21.
Is. As a countermeasure, it is common to control the temperature of the exterior of the Dicky switch 21 with a Peltier element, but the internal semiconductor switch part is still connected to the coaxial cable 4, the coaxial switch 40 in the subsequent stage, and the circulator 22. The temperature changes due to the heat conduction of. For this reason, reliable temperature control cannot be performed, and if it is trusted, a measurement error may occur by the actual temperature change.
【0076】そこで、ディッキー・スイッチ21のスイ
ッチラインのコネクタ部分に温度センサを実装し、その
温度センサの検知温度と本来の外装部分の制御温度との
平均値をディッキー・スイッチ21の内部の半導体スイ
ッチ部分の温度として捕らえる。この温度データを用い
ることにより、ディッキー・スイッチ21の温度変化分
を補正できる。これには、外装を温度制御している分の
効果も加わる。Therefore, a temperature sensor is mounted on the connector part of the switch line of the Dicky switch 21, and the average value of the detected temperature of the temperature sensor and the original control temperature of the exterior part is the semiconductor switch inside the Dicky switch 21. Capture as the temperature of the part. By using this temperature data, the temperature change of the Dicky switch 21 can be corrected. The effect of controlling the temperature of the exterior is added to this.
【0077】RFアンプ26等の後段の部品についても
温度制御している場合には、その制御値をディッキー・
スイッチ21の外装部分の制御温度と同じ値に維持する
ことにより、コネクタ部分の温度と外装部分の温度とが
ほぼ等しくなり、ディッキー・スイッチ21の温度安定
度がさらに向上する。When the temperature control is also applied to the subsequent components such as the RF amplifier 26, the control value is set to the Dickie
By maintaining the same temperature as the control temperature of the exterior part of the switch 21, the temperature of the connector part and the temperature of the exterior part become substantially equal, and the temperature stability of the Dicky switch 21 is further improved.
【0078】補正に際しては、長さ零cmで電力減衰のあ
るケーブルという条件を従来からある補正式に追加すれ
ばよい。なお、同軸ケーブル4とディッキー・スイッチ
21との間に電力反射がないものと仮定すれば、前記し
た[数1]の式を展開することで容易に新しい補正式が
得られる。For correction, the condition of a cable having a length of 0 cm and power attenuation may be added to a conventional correction formula. Assuming that there is no power reflection between the coaxial cable 4 and the Dicky switch 21, a new correction equation can be easily obtained by expanding the equation of [Equation 1].
【0079】また、ディッキー・スイッチ21の温度変
動は、同軸ケーブル4からの熱伝導によって室内温度変
動の影響を受けてしまうのが大きな原因の一つである。
そこで、図6および図7に示す構成を採用し、ディッキ
ー・スイッチ21付近の同軸ケーブル4の温度変動を抑
えることも測定温度の精度アップにつながる。Further, one of the major causes of the temperature fluctuation of the Dicky switch 21 is that it is affected by the room temperature fluctuation due to the heat conduction from the coaxial cable 4.
Therefore, by adopting the configuration shown in FIGS. 6 and 7 and suppressing the temperature fluctuation of the coaxial cable 4 near the Dicky switch 21, the accuracy of the measurement temperature can be improved.
【0080】すなわち、同軸ケーブル4の所定箇所をア
ルミブロック50で囲む。このアルミブロック50は一
対のブロック50a,50bからなり、両ブロックで上
下から挟み込む状態で同軸ケーブル4に取付ける。この
取付け箇所は、同軸ケーブル4とディッキー・スイッチ
21とを接続するためのコネクタ5の近傍とする。That is, a predetermined portion of the coaxial cable 4 is surrounded by the aluminum block 50. The aluminum block 50 is composed of a pair of blocks 50a and 50b, and is attached to the coaxial cable 4 in a state of being sandwiched by both blocks from above and below. This mounting location is near the connector 5 for connecting the coaxial cable 4 and the Dickie switch 21.
【0081】このアルミブロック50にサーモモジュー
ル7を取付け、そのサーモモジュール7によってアルミ
ブロック50の温度を制御する。さらに、サーモモジュ
ール7に熱放出用のヒートシンク8を取付ける。The thermo module 7 is attached to the aluminum block 50, and the temperature of the aluminum block 50 is controlled by the thermo module 7. Further, a heat sink 8 for releasing heat is attached to the thermo module 7.
【0082】このような構成によれば、ディッキー・ス
イッチ21付近の同軸ケーブル4の温度が一定に維持さ
れるので、同軸ケーブル4からディッキー・スイッチ2
1への熱伝導が無視された状態となり、ディッキー・ス
イッチ21の温度が格段に安定する。よって、ディッキ
ー・スイッチ21の温度に対する補正は不要である。し
かも、アルミブロック50の温度制御値をディッキー・
スイッチ21の外装温度と同じ値にすれば、ディッキー
・スイッチ21の温度の安定性がさらに向上する。According to this structure, the temperature of the coaxial cable 4 near the Dicky switch 21 is kept constant, so that the coaxial cable 4 is connected to the Dicky switch 2 at a constant temperature.
The heat conduction to 1 is neglected, and the temperature of the Dicky switch 21 is remarkably stable. Therefore, it is not necessary to correct the temperature of the Dicky switch 21. Moreover, the temperature control value of the aluminum block 50 is Dickie
If the outer temperature of the switch 21 is set to the same value, the temperature stability of the Dicky switch 21 is further improved.
【0083】なお、上記実施例では、温度センサ7a,
7b,…7nの検知素子として熱電対を使用したが、そ
れに限らず白金素子やサーミスタを用いてもよく、光フ
ァイバ温度センサの使用も可能である。この光ファイバ
温度センサの場合、電気的な絶縁被覆が不要である。In the above embodiment, the temperature sensors 7a,
Although thermocouples are used as the detection elements 7b, ... 7n, the invention is not limited to this, and platinum elements or thermistors may be used, and an optical fiber temperature sensor can also be used. In the case of this optical fiber temperature sensor, an electrically insulating coating is unnecessary.
【0084】[0084]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、受
信マイクロ波の電力と参照雑音源のマイクロ波の電力と
の差が所定値内に収まるよう参照雑音源の雑音温度を調
節し、この調節の開始から一定時間T1 後に上記電力差
が所定値内に収まっているか否か判定し、この判定が満
足されればそれから一定時間T2 時間後に上記電力差が
一定値内に収まっているか否か再度の判定を行ない、こ
の判定が満足されればそのときの参照雑音源の雑音温度
から測定対象物の温度を求め、各判定がいずれも満足さ
れないときにはそれぞれ上記の調節を再度実行する構成
としたので、バランス法ラジオメトリによる測定精度の
向上効果を確保しながら短い時間での測定を可能とし、
温熱治療に際して十分な加温効果を確保しながら確実な
温度測定を可能とする信頼性にすぐれた無侵襲温度計測
装置を提供できる。As described above, according to the present invention, the noise temperature of the reference noise source is adjusted so that the difference between the received microwave power and the microwave power of the reference noise source falls within a predetermined value. After a certain time T 1 from the start of this adjustment, it is determined whether or not the power difference is within a predetermined value. If this determination is satisfied, a certain time T 2 hours later, the power difference is within a certain value. If the judgment is satisfied, the temperature of the measuring object is obtained from the noise temperature of the reference noise source at that time, and if none of the judgments is satisfied, the above adjustment is executed again. Since it is configured, it is possible to measure in a short time while securing the effect of improving the measurement accuracy by the balance method radius geometry,
It is possible to provide a highly reliable non-invasive temperature measuring device that enables reliable temperature measurement while ensuring a sufficient heating effect during hyperthermia treatment.
【図1】この発明の一実施例の全体的な構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】同実施例におけるラジオメータの具体的な構成
図。FIG. 2 is a specific configuration diagram of a radiometer in the same embodiment.
【図3】同実施例における参照雑音源の温度変化の特性
図。FIG. 3 is a characteristic diagram of a temperature change of a reference noise source in the example.
【図4】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment.
【図5】同実施例におけるラジオメータの変形例の構成
図。FIG. 5 is a configuration diagram of a modified example of the radiometer in the same embodiment.
【図6】同実施例におけるラジオメータの同軸ケーブル
周辺部の変形例の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a modified example of the coaxial cable peripheral portion of the radiometer according to the embodiment.
【図7】図6を側方から見た図。FIG. 7 is a view of FIG. 6 viewed from the side.
1…生体(測定対象物)、3…アンテナ、4…同軸ケー
ブル、6…ラジオメータ、10…制御部、12…メモ
リ、14…校正用恒温槽、15…温度計。1 ... Living body (measurement target), 3 ... Antenna, 4 ... Coaxial cable, 6 ... Radiometer, 10 ... Control part, 12 ... Memory, 14 ... Calibration thermostat, 15 ... Thermometer.
Claims (1)
を発生する参照雑音源と、この参照雑音源から発せられ
るマイクロ波を測定対象物に放射するとともに、測定対
象物から放出および反射されるマイクロ波を受信するア
ンテナと、このアンテナで受信されるマイクロ波の電力
と前記参照雑音源のマイクロ波の電力との差が零となる
方向に参照雑音源の雑音温度を調節する手段と、この調
節の開始から一定時間T1 後に前記差が所定値内に収ま
っているか否か判定する第1判定手段と、この第1判定
手段の判定が満足されるときそれから一定時間T2 時間
後に前記差が一定値内に収まっているか否か判定する第
2判定手段と、この第2判定手段の判定が満足されると
き前記参照雑音源の雑音温度から前記測定対象物の温度
を求める手段と、前記第1および第2判定手段の判定が
満足されないとき前記調節を再度実行する手段とを備え
たことを特徴とする無侵襲温度計測装置。1. A reference noise source that generates a microwave corresponding to a set noise temperature, and a microwave emitted from this reference noise source is emitted to a measurement target and is emitted and reflected from the measurement target. An antenna for receiving microwaves, a means for adjusting the noise temperature of the reference noise source in a direction in which the difference between the microwave power received by the antenna and the microwave power of the reference noise source becomes zero, and the difference is a first determination means for determining whether or not within a predetermined value after a predetermined time T 1 from the start of the adjustment, the difference after a predetermined time T 2 hours therefrom when the determination of the first determining means is satisfied Second determining means for determining whether or not is within a fixed value, and means for determining the temperature of the measurement object from the noise temperature of the reference noise source when the determination of the second determining means is satisfied, Non-invasive temperature measurement apparatus comprising the means for performing the adjustment again when the determination of the first and second judging means is not satisfied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5137694A JPH06347329A (en) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | Noninvasive temperature measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5137694A JPH06347329A (en) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | Noninvasive temperature measuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347329A true JPH06347329A (en) | 1994-12-22 |
Family
ID=15204627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5137694A Withdrawn JPH06347329A (en) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | Noninvasive temperature measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347329A (en) |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP5137694A patent/JPH06347329A/en not_active Withdrawn
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