JP2020022663A - 超音波計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】 筋肉、筋膜、腱等といった骨以外の部位のトレーニングやリハビリテーション後の状態を把握できるようにする。【解決手段】 超音波計測システムは、超音波計測装置と、前記超音波計測装置に接続され、被計測者に照射するための超音波を出射するとともに前記被計測者にて反射した超音波が入射される出入射部材が露出された超音波プローブと、前記被計測者に対して前記超音波プローブを固定する固定具と、前記超音波プローブと前記固定具との間に位置し、前記超音波プローブによる前記被計測者に対する押圧が一定化するように制御する圧力制御ユニットと、を備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、超音波計測システムに関する。

運動選手や運動リハビリテーション療法を行う者にとって注意すべきことは、過度なトレーニングやリハビリテーションによって、怪我をしたり、または怪我はしないまでもトレーニングやリハビリテーションの効率が悪くなったりすることである。

特許文献１は、歩行困難等の状況を回避するための手段として骨密度を測定する骨密度計を開示している。より具体的には、「骨密度計は、被計測者の骨内の超音波伝達速度を入力する第１の入力手段と、被計測者の体重を入力する第２の入力手段と、被計測者の除脂肪量を入力する第３の入力手段と、第１の入力手段からのデータ、前記第２の入力手段および第３の入力手段からのデータに基づいて骨密度を演算する演算手段と、演算手段によって演算された骨密度値を表示するための表示手段とを備える」と開示している。

特開２００２−２３８９０４号公報

特許文献１に開示の技術では、骨に注目した健康維持技術について開示しているため、運動選手や運動リハビリテーション療法を行う者にとって重要である、筋肉、筋膜、腱等といった骨以外の部位のトレーニングまたはリハビリテーション後の状態を把握できない。その結果として、トレーニングやリハビリテーションを行う者のオーバートレーニングによる怪我を軽減させることができない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、筋肉、筋膜、腱等といった骨以外の部位のトレーニングやリハビリテーション後の状態を把握できるようにすることを目的とする。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る超音波計測システムは、超音波計測装置と、前記超音波計測装置に接続され、被計測者に照射するための超音波を出射するとともに前記被計測者にて反射した超音波が入射される出入射部材が露出された超音波プローブと、前記被計測者に対して前記超音波プローブを固定する固定具と、前記超音波プローブと前記固定具との間に位置し、前記超音波プローブによる前記被計測者に対する押圧が一定化するように制御する圧力制御ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、筋肉、筋膜、腱等といった骨以外の部位のトレーニングまたはリハビリテーション後の状態を把握できる。その結果として、トレーニングやリハビリテーションを行う者のオーバートレーニングによる怪我（特にインナーマッスルの怪我）を軽減させることに貢献できる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態である超音波計測システムの構成例を示すブロック図である。 超音波計測装置と超音波プローブの形態の例を示す図である。 超音波プローブの望ましい形状の例を示す図である。 超音波プローブによる筋肉押圧力の一定化について説明するための図である。 超音波プローブによる筋肉押圧力の一定化について説明するための図である。 固定具の具体例を示す図である。 固定具の具体例を示す図である。 固定具の具体例を示す図である。 固定具の具体例を示す図である。 固定具の具体例を示す図である。 固定具の具体例を示す図である。 固定具の具体例を示す図である。 指針情報の表示例を示す図である。 指針情報の表示例を示す図である。

以下、本発明に係る一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。

なお、以下においては、本実施の形態を、運動選手のトレーニング（いわゆる運動、エクセサイズを含む）に適用する場合について説明するが、本実施の形態は、運動選手以外のトレーニングやリハビリテーションにも適用できる。

＜１．超音波計測システムの全体構成＞
図１は、本発明の実施形態である超音波計測システムの全体の構成例を示している。該超音波計測システム１は、超音波計測装置１０と、超音波プローブ１１０と、超音波プローブ１１０を被計測者に固定する固定具２００と、を備える。

被計測者は、例えばトレーニングやリハビリテーションの対象者である。

超音波計測装置１０は、被計測者の計測結果、または計測結果に基づいた指針情報を表示したり、表示のために必要な入出力を受け付けたりする。超音波計測装置１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、ディスプレイ等を備える、超音波計測装置１０は、例えば、表示用計算機、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット等により実現できるが、他の電子装置によって実現してもよい。

本実施形態では、説明の簡略化するために、超音波計測装置１０が、表示部１３に表示用の情報を表示させる形態にて説明する。なお、超音波計測システム１にサーバを追加導入し、超音波計測装置１０にて実行する処理の一部と表示部１３に表示するための表示用情報の送信をサーバに実行させてもよい。

本実施形態においては、表示部１３の表示を視認する人物をユーザと称する。ユーザとしては、例えば、被計測者自身や、被計測者に対してトレーニング等を指導する指導者（トレーナー、療法士）が想定される。

＜２．超音波計測装置１０の構成例＞
次に、超音波計測装置１０の論理的な構成例について説明する。

超音波計測装置１０は、画像取得部１１、筋質情報生成部１２、表示部１３、通信部１４、記憶部１５、指針情報生成部１６、及び制御部１７を有する。

画像取得部１１は、ケーブル１１２を介して超音波プローブ１１０と接続され、超音波プローブ１１０にて撮像、生成される被計測者の生体断層画像である超音波画像を取得して筋質情報生成部１２に出力する。

超音波画像は、超音波を用いた撮影によって得られる画像であり、被計測者の生体筋質の断層（内部構造）が写されている。具体的には、超音波プローブ１１０が、超音波を被計測者に出射し、その反射波の振幅を輝度としたＢ(Brightness)モード画像を超音波画像として生成する。超音波プローブ１１０については後述する。

筋質情報生成部１２は、超音波画像に所定の画像解析処理を行い、その結果に基づいて被計測者の筋肉に関する筋質情報を生成する。

表示部１３は、例えば液晶ディスプレイ等から成り、被計測者の計測結果（筋質情報）や計測結果に基づいた指針情報を表示する。

通信部１４は、所定の電子機器と通信を行う。記憶部１５は、例えば、半導体メモリやＨＤＤ(Hard Disk Drive)から成る。記憶部１５は、指針情報生成部１６にて指針情報を生成する際に参照される情報や、生成された指針情報が記憶される。また、記憶部１５は、指針情報生成部１６によるワーク領域として利用される。

指針情報生成部１６は、被計測者に対する指針情報を生成する。指針情報とは、被計測者の筋質を改善するための指針として提示される情報である。指針情報の具体例については後述する。

制御部１７は、超音波計測装置１０を構成する各機能ブロックを統括的に制御する。

なお、超音波計測装置１０の構成例は、図１に示されたものに限定されない。例えば、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加する等の種々の変形が可能である。

＜３．本実施形態が計測対象とする被計測者の部位＞
次に、本実施形態が計測対象とする被計測者の部位について説明する。本実施形態では、被計測者の筋肉（腱も含む）を計測対象とする。ただし、筋肉以外の部位、例えば、筋膜、脂肪、軟骨、椎間板、骨格等を計測対象としてもよい。

計測対象とする筋肉の部位としては、脹脛のひらめ筋、上腕二頭筋、大腿四頭筋等が想定される。さらに、いわゆる、アウターマッスル（本実施形態では、表層筋を意味する）と、インナーマッスル（本実施形態では深層筋を意味する）も計測対象とする。また、計測対象とする筋肉の部位は、上記した例よりも細かい粒度であってもよい。例えば、ひらめ筋を構成する複数の腱のうちの特定の筋を計測対象とすることができる。

本実施形態は、人による触診では得られないインナーマッスルの計測や、触診によって被計測者が不快感を生じ得る骨近くにある腱の計測に好適である。

＜４．本実施形態における筋硬度情報と筋質情報＞
本実施形態において、「筋硬度情報」とは、筋肉部位の所定のポイントの硬度を指す。「筋質情報」とは、筋肉部位の全体としての状態を指す。したがって、筋質情報は、所定の筋肉部位の各ポイントについて取得した筋硬度情報を要約した情報であるとも言える。

＜５．超音波計測装置と超音波プローブの形態＞
次に、図２は、超音波計測装置１０と超音波プローブ１１０の形態の例を示している。

図２（Ａ）は、超音波計測装置１０をハンディタイプとした場合の例を示している。図２（Ｂ）は、超音波計測装置１０を据置タイプとした場合の例を示している。図２（Ｃ）は、超音波計測装置１０を、超音波プローブ１１０を内蔵した一体型とした場合の例を示している。

図２（Ａ）に示されたハンディタイプの超音波計測装置１０、及び図２（Ｂ）に示された据置タイプの超音波計測装置１０は、ケーブル１１２を介して超音波プローブ１１０と接続される。超音波プローブ１１０の先端部分には、プローブヘッド１１１が設けられている。

図２（Ｃ）に示された一体型の超音波計測装置１０は、その正面下方に超音波プローブ１１０が内蔵されている。超音波プローブ１１０が内蔵される位置については、図２（Ｃ）に例に限るものではなく任意である。例えば、超音波プローブ１１０は、一体型の超音波計測装置１０の底面、側面、または背面に内蔵されていてもよい。なお、一体型の超音波計測装置１０は、例えばスマートフォン等の汎用の携帯型通信端末により実現できる。さらに、一体型の超音波計測装置１０は、携帯型通信端末が備えるＵＳＢコネクタ等に超音波プローブ１１０を装着する形態であってもよい。

＜６．超音波プローブのバリエーション＞
超音波プローブ１１０は、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示されたように、プローブヘッド１１１が突出した形状であってもよいし、他の形状でもよい。例えば、図３に示されるような板状の形状が望ましい。具体的には、前記超音波プローブ１１０は、出入射部材（後述）が露出した面である計測面と、計測面と異なる角度で接続する側面と、側面と異なる角度で接続し、少なくとも一部が計測面の少なくとも一部と平行である計測裏面と、を有する形状が望ましい。

図３に示される超音波プローブ１１０は、防水性能を有する。該超音波プローブ１１０の内部には複数の超音波振動子（不図示）が配置されている。超音波プローブ１１０の計測面には、出入射部材１１３が平面状に配置されている。超音波振動子は、超音波を出射するとともに、入射される被計測者にて反射した超音波に基づいて反響音を発生する。出入射部材１１３は、超音波振動子からの超音波を出射し、反射波を超音波振動子に入射する。

出入射部材１１３は、超音波振動子と接することにより、効率的に超音波プローブ１１０の外部に超音波を出射することができる。なお、出入射部材１１３は、例えば、膨潤性樹脂を素材として形成することが好ましい。ただし、出入射部材１１３に、膨潤性樹脂以外の素材を用いてもよい。

さらに、図３の超音波プローブ１１０の形状は、出入射部材１１３が露出している計測面（以下、上面１１０１と称する）と、前記計測面の反対側の計測裏面（以下、下面１１０２と称する）との距離が短い（すなわち、超音波プローブ１１０の厚さが薄い）ことが特徴である。上面１１０１と下面１１０２との距離が短いと、超音波プローブ１１０の筋肉への固定力(具体的には超音波プローブ１１の固定角度を変化させる力)を小さくすることができる。

さらに、図３の超音波プローブ１１０の形状は、ケーブル１１２が側面１１０３から伸び出されていることが特徴である。例えば、ケーブル１１２が上面１１０１から伸び出されている場合、ケーブル１１２によって被計測者の筋肉の形状を変形させてしまうし、ケーブル１１２が下面１１０２から伸び出されている場合、固定具２００による圧力の影響を受けてしまう。ケーブル１１２は容易に変形することから、いずれの場合も計測に大きく影響を及ぼしてしまうことになる。しかしながら、図３の形状では、超音波プローブ１１０は固定具２００によって一定の圧力が加えられた状態で固定でき、且つ、固定具２００の圧力がケーブル１１２に影響を与えてしまうことを抑止できる。

なお、超音波プローブ１１０の下面１１０２は、必ずしも完全な平面である必要はなく、僅かながら湾曲している形状でもあってもよい。これにより、例えば、サポータ等を固定具２００として、超音波プローブ１１０を被計測者の腕や脚等の湾曲している部位に安定して固定することができる。

なお、超音波プローブ１１０の上面１１０１または下面１１０２（より好適には、出入射部材１１３がない下面１１０２）に圧力センサを設け、超音波計測装置１０が計測中の圧力も同時に検出するようにしてもよい。ここで検出した圧力は、計測対象の筋肉を常にほぼ同じ形状で計測できているか否かの判断（詳細後述）に用いることができる。

なお、インナーマッスルを計測対象とする場合は、上記固定位置、固定圧力以外にも、固定角度を安定化させて、計測対象とするインナーマッスルに超音波を照射できることが重要である。上記した超音波プローブ１１０の形状は固定角度の安定化にも貢献することができる。

＜７．超音波プローブ１１０の固定方法＞
次に、超音波プローブ１１０の固定方法のバリエーションについて説明する。ただし、いずれの固定方法でも、被計測者の計測対象の筋肉を、常に「ほぼ同じ形状」、「同じ力の入れ具合」で計測できるようにすることが重要である。

被計測者の計測対象の筋肉を、常に「ほぼ同じ形状」、「同じ力の入れ具合」とする理由は、本実施形態では複数の計測タイミングで取得した超音波画像及び当該超音波画像に基づく筋質情報を比較するためである。

超音波画像の特定のピクセルを常に特定の筋肉（或いは筋線維）に対応させるためには、たとえ超音波プローブ１１０で計測している状態であっても同じ筋肉の形状である必要がある。また、毎回筋肉に加わっている力が異なる場合も筋硬度が異なってしまうため、「同じ力の入れ具合」に貢献する安静な姿勢であることも重要である。以下、筋肉が「ほぼ同じ形状」で計測することに貢献する２つの方法「超音波プローブ１１０による筋肉押圧力の一定化」と「媒介液体の水圧一定化」について説明する。

＜７−１．超音波プローブ１１０による筋肉押圧力の一定化＞
図４及び図５は、超音波プローブ１１０による筋肉押圧力の一定化について説明するための図である。

図４は、超音波プローブ１１０の筋肉押圧力を一定化するため、固定具２００の下に圧力制御ユニット１６０を配置し、固定具２００が、圧力制御ユニット１６０を介して超音波プローブ１１０を計測部位１７０に押圧、固定するようになされている。

図５は、図４の具体例であり、図５（Ａ）は、カフ（上腕環状帯）を固定具２００として用い、被計測者の上腕に超音波プローブ１１０を押圧、固定する例を示しており、図５（Ｂ）は、サポータを固定具２００として用い、被計測者の脚に超音波プローブ１１０を押圧、固定する例を示している。

カフやサポータを固定具２００として用いる固定方法は、超音波プローブ１１０を比較的容易に固定できる。ただし、用いるカフやサポータが劣化したり、カフやサポータを交換したりすると押圧力が一定にならないという問題がある。圧力制御ユニット１６０は、このような問題を解決できる。

圧力制御ユニット１６０は、サポータ等の固定具２００と超音波プローブ１１０との間に配置され、厚さ（図４における上下方向）を変化させることで超音波プローブ１１０の押圧力を一定化する。なお、押圧力を一定化するためには、圧力検知センサと、厚さ方向を変化させるアクチュエータを用いる構造が考えられるが、他の構造で実現してもよい。

なお、サポータ等の固定具２００または圧力制御ユニット１６０は、超音波プローブ１１０を常に同じ計測対象の位置に設置可能な位置決めをするための機構または形状を有してもよい。また、このような圧力制御ユニット１６０は、超音波プローブ１１０の一部であってもよい。

また、超音波プローブ１１０を被計測者に対して固定するための固定具２００には、上述したカフやサポータの他、様々な形状のものを採用できる。具体的には、図６に示すようなマッサージチェア等の椅子、図７に示すようなベッド、図８に示すような超音波プローブ１１０がスキャニング（走査）するベッド等を採用できる。

図６〜図８に示された具体例によれば、カフやサポータを用いる場合に比較して、被計測者がより安静な姿勢を維持することができる。なお、図６〜図８に示された具体例においても、固定具２００と超音波プローブ１１０との間に圧力制御ユニット１６０を配置することができる。また、図６〜図８に示された具体例にて、超音波プローブ１１０の被計測者に接する領域に、膨潤性樹脂の層を設けてもよい。膨潤性樹脂としては、例えば、セルロース系樹脂、ナイロン、ウレタン樹脂等の樹脂に水分を含ませた素材を採用できる。

＜７−２．媒介液体の水圧一定化＞
図４〜図８に示された具体例では、超音波プローブ１１０を被計測者に接触させていた。図９〜図１２に示す固定具２００の具体例は、超音波プローブ１１０を被計測者に接触させず、固定具２００としての貯液槽に媒介液体が充填され、超音波プローブ１１０からの超音波が貯液槽に満たされた媒介液体を介して被計測者に出射するようになされている。

図９は、貯液槽としての浴槽の壁面等に超音波プローブ１１０が固定された例を示している。図１０は、貯液槽としての桶状の容器の壁面と底面に超音波プローブ１１０が固定された例を示している。図１１は、貯液槽としての浅湯槽の壁面等に超音波プローブ１１０が固定された例を示している。図１２は、貯液槽としての筒状容器の外側にスキャニング（走査）可能な超音波プローブ１１０が設けられた例を示している。

なお、媒介液体は、水等のように超音波の伝達速度が人体の体液と近い液体であることが望ましい。ただし、媒介液体が、超音波の伝達速度が人体の体液と近くない液体であってもよい。なお、媒介液体による超音波の伝達速度が人体の体液と異なる場合、超音波の反射波に基づいて超音波画像を生成する処理において、媒介液体による超音波の伝達速度を考慮して補正すればよい。

媒介液体を用いる場合における被計測者の計測対象箇所（筋肉等）の形状を変化させる要因としては、被計測者の姿勢（特に高さ）と、媒介液体の量（固定具が容器形状である場合は容器内の水位）が関係する。いずれも計測対象箇所に加わる媒介液体の圧力（水圧）が変化するからである。

したがって、図９〜図１２に示された具体例では、媒介液体による圧力を一定するために、媒介液体を満たすレベルを表す目盛や、被計測者の姿勢を一定にするためのガイド（例えばイラスト、凹み形状等）を貯液槽に設けることが好ましい。目盛については、例えば、図１０の具体例の場合、貯液槽としての桶状の容器を、前記被計測者の脚のうち、少なくとも足裏、アキレス腱、及び脹脛を前記媒介液体に浸せる大きさとし、目盛を、被計測者の脚を浸した状態で脹脛の高さ以上に設けるようにする。ガイドについては、例えば、図１１の具体例の場合、枕と被計測者の足裏を支える部材とを浅湯槽に設けることで、被計測者に対し、所定の位置に仰向けの姿勢となることを促すことができる。

さらに、超音波プローブ１１０を、浴槽等と異なる色で着色したり、触覚を変えたりすることで、被計測者に対して計測に適した同じ姿勢となることを促すようにしてもよい。

媒介液体を用いる方法は、アキレス腱等にようにサポータ等によって押圧されると痛みを感じやすい部位の計測や、サポータ等による押圧で計測対象が変形したり、動き過ぎたりしてしまう場合の計測に好適である。

＜７−３．スキャニング可能な超音波プローブ１１０＞
上述したように、図８及び図１２に示された固定具２００の具体例では、超音波プローブ１１０がスキャニング（走査）可能とされている。このように、超音波プローブ１１０がスキャニング可能であると、被計測者の筋肉の形状を保ったまま計測可能となるので、筋硬度の３次元情報を取得する上でより好ましい。なお、このスキャニングを行う際の筋肉の形状を保つ方法については、媒介液体を用いる場合は、超音波プローブ１１０は計測対象に直接触れていないため、スキャニングによる筋肉の形状変化は発生しないので問題ない。一方、計測対象に超音波プローブ１１０を押圧する場合は、押圧位置が変化する。しかしながら、押圧位置毎に毎回同じ押圧及びスキャン角度であれば超音波画像のピクセルが同じ筋肉内の位置に対応するため問題ない。加えて、スキャニング方向を筋肉（特にアウターマッスル)の筋線維の進展方向と同じとすることで、スキャニング中に筋肉が大幅に移動してしまうことを回避できる。

＜８．指針情報の表示＞
次に、筋質情報生成部１２が生成し、表示部１３に表示させる指針情報について説明する。

＜８−１．第１の例：怪我防止を目的とする場合＞
第１の例として、筋疲労によって発生する被計測者の運動パフォーマンスの低下や怪我を防止することを目的とする指針情報の表示について説明する。

＜８−１−１．ユースケース＞
該第１の例におけるユースケースについて説明する。被計測者は、例えば、下記のようなトレーニングメニュ（トレーニングやリハビリテーションとして実行する運動の種類、回数、時間、負荷等を表す）を行っている者とする。

はじめに、ステップＡ１として、超音波計測装置１０が、トレーニングメニュの実行前の被計測者の筋肉、すなわち、疲労が蓄積していない状態の筋肉を撮影して記憶しておく。具体的には、画像取得部１１が、被計測者またはユーザからの操作に応じて、超音波プローブ１１０から超音波画像を取得し、未疲労時の超音波画像として記憶部１５に格納する。

次に、ステップＡ２として、超音波計測装置１０は、トレーニングメニュの実行後の被計測者の筋肉、すなわち、疲労が生じ得ている状態の筋肉を撮影して記憶しておく。また、超音波計測装置１０は、記憶しておいたトレーニングメニュ実行前と実行後の超音波画像のそれぞれに基づいて筋質情報を生成する。具体的には、画像取得部１１が、被計測者またはユーザからの操作に応じて、超音波プローブ１１０から超音波画像を取得し、疲労時の超音波画像として取得日時に対応付けて記憶部１５に格納する。そして、筋質情報生成部１２が、記憶部１５に記憶されている未疲労時の超音波画像と疲労時の超音波画像のそれぞれに基づいて筋質情報を生成する。さらに、超音波計測装置１０の指針情報生成部１６が、トレーニングメニュ実行前後の筋質情報を比較し、その比較結果に基づいて、被計測者の筋質を判断し、指針情報として、筋質や筋質に基づく筋疲労度や次のトレーニングメニュを生成する。生成された指針情報は、表示部１３に表示されて、被計測者やユーザに提示される。このステップＡ２は、複数回繰り返し実行される。

次に、ステップＡ３として、被計測者は、超音波計測装置１０を利用して、最新の筋肉の状態を把握したり、或いは筋肉の状態を踏まえて軽減または強化されたトレーニングメニュを実行したりして、運動パフォーマンスの低下や怪我を防止しつつトレーニングを継続する。これにより、被計測者は、運動パフォーマンスを向上させたり、リハビリテーションを完了したりすることができる。

＜８−１−２．表示内容＞
該第１の例におけるユースケースにて表示する指針情報の例を以下に列挙する。
・筋質情報、すなわち、筋肉の硬さ：筋質（筋肉の硬さ）の絶対値は、被計測者によって異なる場合があるため、ステップＡ１にて生成するトレーニングメニュ実行前の筋式情報を含むように、時系列形式での表示が好適である。なお、筋質情報の一例として、所定の硬さ以上である割合を計算して表示してもよい。これは、筋肉の中心部分と端部分（すなわち、腱）とでは疲労度合も異なり、硬さの変化となって表れやすい位置とそうでない位置があるためである。
・疲労度：一般的な傾向として、筋肉が硬くなると、疲労度が高い傾向にあるためである。

図１３は、指針情報の表示例として、筋質情報を時系列に表示したグラフを表示部１３に表示した状態を示している。図１４は、指針情報の表示例として、筋疲労に適したトレーニングメニュを表示部１３に表示した状態を示している。

＜８−１−３．指針情報の表示粒度＞
指針情報を表示する粒度の例を以下に列挙する。
・筋肉毎
・超音波画像毎
・インナーマッスルとアウターマッスル
・トレーニング種別毎：ある種類のトレーニングで用いる筋肉の筋質情報をグルーピングして表示する。
・被計測者が行っている競技における動作毎：例えば、被計測者が野球選手である場合、「走る」、「投げる」、「打つ」毎とする。また例えば、被計測者がサッカー選手である場合、「走る」、「蹴る」、「ヘディング」毎等とする。

＜８−１−４．提案するトレーニングメニュの内容＞
指針情報として提案するトレーニングメニュの内容の例を以下に列挙する。
・運動の種別、負荷、回数
・運動の実施時間と休息時間
・食事内容、摂取サプリメント、治療内容
・ストレッチの種類

＜８−１−５．補足＞
上述した説明を補足する。

被計測者またはユーザからの操作とは、例えば超音波計測装置１０や超音波プローブ１１０に設けられているボタン（不図示）を押したり、表示部１３に積層されているタッチパネル（不図示）を触ったりする動作を指す。

ステップＡ１で取得する超音波画像を、未疲労時の超音波画像としているが、超音波計測装置１０の利用開始後、一度でもトレーニングメニュの提案を受けた後であっても、未疲労時の超音波画像の更新を受け付けてもよい。この場合、初回の超音波画像は破棄してもよいが、そのまま記憶部１５に保持し続けることが好ましい。なぜならば、初回の超音波画像は被計測者の筋肉の変化を示す重要なデータであるからであり、また、更新前に提案したトレーニングメニュの妥当性を検証する材料でもあるからである。

筋質情報の作成には、被計測者が疲労していない状態（例えばトレーニング実行前）の超音波画像と、トレーニングメニュ実行後の超音波画像との差分を用いる方法を適用できる。この方法は、個人差や筋肉部位差が顕著な場合に好適な生成方法である。なお、差分を取らない方法を採用してもよい。

筋質情報は、例えば筋肉部位内の各ポイントの筋硬度（上記した一例の場合、未疲労時の筋硬度と、トレーニングメニュ実行後の筋硬度との差分）に統計処理（平均化、最大化等）を行った結果得られる値である。該統計処理の一環として、上記筋硬度を所定の閾値と比較することで、「閾値以上に硬度が上がったポイント」の筋肉部位内の体積または面積の割合を求めてもよい。なお、当該閾値は、超音波計測装置１０に対して外部から入力可能であってもよい。この時の面積は、深さ方向の平面上の面積でもよく、表皮と概ね平行な方向の平面上の面積でもよく、他の平面上の面積でもよい。

筋質情報は、数値形式で表してもよいが、数値を閾値等で評価することで「柔らかい」、「通常通り」、「硬い」等の言葉やそのような意味を持つアイコンで表示部１３に表示させてもよい。

＜８−２．第２の例：トレーニング目標達成と怪我防止の両立を目的とする場合＞
第２の例として、トレーニング目標達成と怪我防止の両立を目的とする指針情報の表示について説明する。

被計測者が高レベルなスポーツ選手の場合、トレーニング目標を立案し、立案したトレーニング目標に従ってトレーニングメニュを作成し、トレーニングを行っていることがある。以下に示す例は、こうしたトレーニング目標達成と疲労による怪我の防止の両立を目指す指針情報の表示方法及び処理について説明する。

なお、当該両立は、疲労時に疲労回復を目的とした筋肉に対する負荷が軽いトレーニングメニュを提案するだけではなく、被計測者の成長によりトレーニング後の疲労が少なくなってきた場合に、怪我をしない範囲での高強度のトレーニングメニュを提案することも含む。

＜８−２−１．ユースケース＞
該第２の例におけるユースケースについて説明する。

はじめに、ステップＢ１として、被計測者がトレーナ等とともにトレーニング目標を立案し、トレーニング目標に応じたトレーニングメニュを作成する。典型的には、被計測者やトレーナが、これまでに蓄積した経験や知識に基づいて作成する。

次に、ステップＢ２として、超音波計測装置１０が、トレーニングメニュの実行前の被計測者の筋肉、すなわち、疲労が蓄積していない状態の筋肉を撮影して記憶しておく。具体的には、画像取得部１１が、被計測者またはユーザからの操作に応じて、超音波プローブ１１０から超音波画像を取得し、未疲労時の超音波画像として記憶部１５に格納する。

次に、ステップＢ３として、超音波計測装置１０は、トレーニングメニュの実行後の被計測者の筋肉、すなわち、疲労が生じ得ている状態の筋肉を撮影して記憶しておく。また、超音波計測装置１０は、記憶しておいたトレーニングメニュ実行前と実行後の超音波画像のそれぞれに基づいて筋質情報を生成する。具体的には、画像取得部１１が、被計測者またはユーザからの操作に応じて、超音波プローブ１１０から超音波画像を取得し、疲労時の超音波画像として取得日時に対応付けて記憶部１５に格納する。そして、筋質情報生成部１２が、記憶部１５に記憶されている未疲労時の超音波画像と疲労時の超音波画像のそれぞれに基づいて筋質情報を生成する。

さらに、超音波計測装置１０の指針情報生成部１６が、トレーニングメニュ実行前後の筋質情報を比較し、その比較結果に基づいて、被計測者の筋質を判断し、指針情報として、筋質や筋質に基づく筋疲労度や次のトレーニングメニュを生成する。生成された指針情報は、表示部１３に表示されて、被計測者やユーザに提示される。このとき、当初のトレーニングメニュまたは目標達成までの進捗差異について表示するようにしてもよい。さらに、トレーニング目標が達成できた旨のメッセージや、トレーニング目標を達成できないことが推定される旨のメッセージを表示するようにしてもよい。

次に、ステップＢ４として、被計測者は、所定のトレーニング期間を終えたか否か（または、トレーニング目標を達成したか否か）を判定する。ここで、所定のトレーニング期間を終えた（または、トレーニング目標を達成した）と判定した場合、被計測者はトレーニングを終える。反対に、所定のトレーニング期間が終わっていない（または、トレーニング目標を達成していない）と判定した場合、被計測者はトレーニングを継続することになり、処理はステップＢ３に戻されて、それ以降が繰り返される。

＜８−２−２．表示内容＞
該第２の例におけるユースケースにて表示する指針情報の例は、＜８−１−２．表示内容＞にて説明した第１の例における場合と同様である。

ただし、第２の例においては、指針情報として、当初のトレーニングメニュや目標達成までの進捗差異を表示してもよい。具体的には、例えば、ステップＢ１にて作成した当初のトレーニングメニュと、ステップＢ３にて生成したトレーニングメニュとを並べて表示したり、両者の差分を強調表示したりしてもよい。

また、被計測者が実際に行ったトレーニングメニュでトレーニング目標を達成できないことが推定されることを示すメッセージを表示してもよい。さらに、該メッセージとともにトレーニング期間の延長日時を提案するようにしてもよい。

＜８−２−３．指針情報の表示粒度＞
該第２の例における指針情報を表示する粒度は上述した第１の例における場合と同様である。

＜８−２−４．提案するトレーニングメニュの内容＞
該第２の例における提案するトレーニングメニュの内容は、上述した第１の例における場合と同様である。

＜８−２−５．補足＞
上記した説明を補足する。

トレーニングメニュの生成やトレーニング目標の進捗差異（達成の有無を含む）の判断基準として、所定のインデックス値を計算してもよい。

例えば、被計測者が行う競技が１００００メートル走であり、トレーニングメニュの内容に２００００メートル走の持久力トレーニングが含まれるように、トレーニングメニュの内容の一部が、被計測者が行う競技内容と類似している場合、該インデックス値は、当該類似内容のトレーニングメニュの結果を流用してもよい。

また例えば、被計測者が野球の投手であり、トレーニングメニュに走り込みやマシントレーニング等の被計測者の基礎体力を増強させる項目が含まれているように、トレーニングメニュと被計測者の競技内容との類似性が少ない場合は、トレーニングメニュの一環として競技内容と類似性の高いテストメニュを追加してもよい。また、テストメニュとして練習試合の結果を含めてもよい。

なお、指針情報生成部１６は、該インデックス値の計算項目の初期設定（または変更設定）を外部から取得できるようにしてもよい。

＜９．超音波計測システム１に対するサーバの追加導入＞
超音波計測システム１に対して、インタネット等の情報通信網を介して接続可能なサーバを追加導入し、超音波計測装置１０が有する機能ブロックの一部を該サーバに設けるようにしてもよい。具体的には、例えば、記憶部１５、及び指針情報生成部１６をサーバに設け、通信部１４が超音波計測装置１０とサーバとの通信を行うようにしてもよい。

なお、典型的には超音波計測装置１０は、表示用計算機と比較して高価であるため、各ユーザ（例えば、被計測者）に対して１台ずつを割り当てることは現実的でない。しかしながら、各ユーザは、トレーニングメニュによる効果の検証を随時確認したいという要望がある。

上述したように、超音波計測システム１にサーバを追加導入した場合、超音波画像の取得は超音波計測装置１０が担当し、指針情報の生成はサーバが担当することにより、ユーザはトレーニング時以外（例えば、休息時）に筋肉の状態を確認することができる。

加えて、超音波計測装置１０は、既に存在するインタネットやスマートフォンを用いたトレーニングサービス（例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)信号を用いたランニング管理アプリケーションや、リモートカンファレンスを用いた指導や、トレーニングに用いる物品の購入サイト、その他サービスサイトと連携してもよい。当該連携の一例としては、表示用計算機の画面上にボタンやURL等のGUIオブジェクトを表示させ、当該オブジェクトを操作することで、トレーニングサービスサイト、物品購入サイト、その他サービスサイトを表示することが考えられる。

＜１０．その他バリエーション＞
表示部１３には、指針情報に追加して、または指針情報の代わりとして、筋質情報や超音波画像を表示させるようにてもよい。

筋硬度情報は、筋質情報と同様に数値形式で表してもよい。また、その数値を閾値等で評価することにより、「柔らかい」、「通常通り」、「硬い」等の言葉やそのような意味を表すアイコンで表示部１３に表示させてもよい。

以上、本発明に係る実施形態及び変形例の説明を行ってきたが、本発明は、上記した実施形態の一例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態の一例は、本発明を分かり易くするために詳細に説明したものであり、本発明は、ここで説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の一例の構成の一部を他の一例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の一例の構成に他の一例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の一例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることもできる。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、図中の制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、全てを示しているとは限らない。ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１・・・超音波計測システム、１０・・・超音波計測装置、１１・・・画像取得部、１２・・・筋質情報生成部、１３・・・表示部、１４・・・通信部、１５・・・記憶部、１６・・・指針情報生成部、１７・・・制御部、１１０・・・超音波プローブ、１１１・・・プローブヘッド、１１２・・・ケーブル、１１３・・・出入射部材、１６０・・・圧力制御ユニット、１７０・・・計測部位、２００・・・固定具

Claims (10)

1. 超音波計測装置と、
   前記超音波計測装置に接続され、被計測者に照射するための超音波を出射するとともに前記被計測者にて反射した超音波が入射される出入射部材が露出された超音波プローブと、
   前記被計測者に対して前記超音波プローブを固定する固定具と、
   前記超音波プローブと前記固定具との間に位置し、前記超音波プローブによる前記被計測者に対する押圧が一定化するように制御する圧力制御ユニットと、
   を備えることを特徴とする超音波計測システム。
2. 超音波計測装置と、
   前記超音波計測装置に接続され、被計測者に照射するための超音波を出射するとともに前記被計測者にて反射した超音波が入射される出入射部材が露出された超音波プローブと、
   媒介液体が満たされる貯液槽として機能し、前記被計測者に前記超音波プローブを固定する固定具と、を備え、
   前記貯液槽には、一定量の前記媒介液体を貯液するための目盛が設けられている
   ことを特徴とする超音波計測システム。
3. 請求項２に記載の超音波計測システムであって、
   前記貯液槽は、前記被計測者の脚のうち、少なくとも足裏、アキレス腱、及び脹脛を前記媒介液体に浸せる形状であり、
   前記目盛は、前記被計測者の脚を浸した状態で前記脹脛の高さ以上に設けられている
   ことを特徴とする超音波計測システム。
4. 超音波計測装置と、
   前記超音波計測装置に接続される超音波プローブと、
   被計測者に対して前記超音波プローブを固定する固定具と、
   を備え、
   前記超音波プローブは、
   被計測者に照射するための超音波を出射するとともに前記被計測者にて反射した超音波が入射される出入射部材と、
   前記超音波計測装置と接続するためのケーブルと、
   を有し、
   前記超音波プローブの形状は、
   前記出入射部材が露出した面である計測面と、
   前記計測面と異なる角度で接続する側面と、
   前記側面と異なる角度で接続し、少なくとも一部が前記計測面の少なくとも一部と平行である計測裏面と、
   を有し、
   前記ケーブルは、前記側面より伸び出している
   ことを特徴とする超音波計測システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波計測システムであって、
   前記出入射部材は、膨潤性樹脂より成る
   ことを特徴とする超音波計測システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波計測システムであって、
   前記超音波計測装置は、トレーニング実施前の前記被計測者の超音波画像と、トレーニング実施後の前記被計測者の超音波画像とに基づいて生成された筋質情報を表示する
   ことを特徴とする超音波計測システム。
7. 請求項６に記載の超音波計測システムであって、
   前記超音波計測装置は、前記筋質情報に基づいて負荷が調整されたトレーニングメニュを含む指針情報を表示する
   ことを特徴とする超音波計測システム。
8. 請求項７に記載の超音波計測システムであって、
   前記超音波計測装置は、前記筋質情報に基づいて前記指針情報を生成する
   ことを特徴とする超音波計測システム。
9. 請求項７に記載の超音波計測システムであって、
   前記筋質情報に基づいて前記指針情報を生成する指針情報生成部を有するサーバを、
   備えることを特徴とする超音波計測システム。
10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載の超音波計測システムであって、
    前記筋質情報は、インナーマッスルを対象とした情報である
    ことを特徴とする超音波計測システム。

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