JPS6275280A - 水中超音波システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、梗概するならば水泳プール等でおぼれかけ
た人を早期に発見し、弱死に至るのを防止する救済活動
の開始を可能にせしめるだめの水中超音波システムに関
する。

水難事故はあとをたたない。海洋、河川、湖沼などの天
然水圏における水難事故というものは事故そのものの遠
因が水泳、潜水等の如き遊泳行為以外のものに由来する
、即ち船舶の難破とかに由来するものがかなりあるが、
最もいたましいのは保護者の目の前の水泳プールなどで
遊んでいた子供が気かついてみたら水底で弱死ないし急
性心臓死していたというたぐいの事故である。多くの場
合プールには監視員なる役目の者が気な配っているのが
常であるが、観視員が空中から水面およびその下方を監
視せんとしても光の反射や屈折の理由で思うように有効
な監視ができないものである。

さりとて監視員を水中に多数潜入させておくのは得策と
は言い難いし、その代りに多数の水中テレビカメラを分
布せしめるのも結局水のにごり等の理由で有効とは言い
難い。

一方上記のような水難事故が事故として成立してしまう
までのプロセスを検討すると、まず何らかの理由である
遊泳者が水中から空中に脱出することができなくなるこ
とによりそれは開始される。

多くの場合そのことを気づいた泳者は沈着なる努力によ
りその状態から回復して生還する。殆んどの場合そのよ
うなことがあったことすら泳者は他人に語らないであろ
う。しかるに不幸にして回復に成功しなかった場合、い
きぐるしさの方が沈着さに打ち勝ってしまいパニック状
態におち入る。

゛そこで助けがあればまだ助かるものの、それが放置さ
れると水をかまわず吸入し、まさにおぼれる。

しかるに、また別の場合、困難は突然の心臓発作ないし
他の病的転刻、ないし外隅、保護もしくは行動のために
身につけていた手段、具足類の故障、先夫などにより生
ずるであろう。しかるに、事故が成立する、すなわち泳
者が死に至るか、さもなくとも回復困難ないたでを受け
るに至るまでには困難の発生、回復不能、パニック状態
、水を吸って気絶して・・・・・・という所までではま
だ“不十分”であり、その先史に真に回復不能となる。

即ち心臓死ないしは脳死に至るまでにはやや時間を妥し
、この間に救援がまにあえば結局の所゛助かる”可能性
はまだ十分にある。

一般に、健常人は心臓の突然の停止を来しても約４分間
は完全な脳死には至らず、それが２分３０秒程度だった
ら、殆んど例の後遺症も来さずに回復可能である。人工
心肺も低体温手術手段もなかった昔、この２分３０秒は
心臓外科医にとってまつたなしの息をのむ手術光Ｔまで
の許容時間であった。しかるに一方、呼吸停止もしくは
酸素供給の途絶が心停止を来さずにまた他の毒物の介入
などがなく生じた場合、すなわち殆んどの弱化がこの形
でおこるわけだが、生還可能ゆうよ時間は１５分とも２
０分とも言われ、その値は直前に全血中にだくわえられ
ていた酸素量に多く依存する。３５分間水中に閉じこめ
られて１助かった”例もあるが、また１０分で助かりは
したものの植物状態になってしまった例もある。しかし
ながらこのパニック・気絶から癲回復不能となるまでの
間には少くとも数分ないしそれ以上の実質的なゆうよ時
間が期待できると考えられる。

本発明はこれらのプロセスに注目して、時期を失しない
内に発生しつつある水難の事実を発見し、而してアラー
ムを発生し、また水難の当事者を同定し、また更に水難
の発生しつつある場所な検策同定するためのものであシ
、そのだめの水中超音波システム、および支援ないし関
連する電子システムを提供せんとするものである。

本明細書には上記主旨に沿った合計３つの発明がのべら
れている。すなわち要約すると、第１の発明はパニック
が進んで気絶し、水中で５ごかなくなった（もしくはう
ごけなくなった）者を発見するための自動システムであ
り、遊泳者に携持せしめた超音波発信器から定常的に送
出せられる超音波信号を受信して、発信源が予定された
時間、たとえば数分間以上一つの所にとどまってうごか
ないことを発見することを主としたシステムであシ、泳
者は発信器をただ携持するのみでそれにアクセスするこ
とは要求されないシステムである。

数分間以上水中にじっとしていることは意図してもおそ
らく、海女とかの特殊な訓練を経た人でなければ困難で
あるから、この手法をもって水難のため水中から脱出で
きない泳者を発見できる確率は十分に高い。

第２の発明は泳者が携持する発信器に、救助を欲すると
きにアクセスし、たとえばボタンを押しなどして、救急
信号を発生せしめるシステムに関するものである。この
手法はパニックの初期の段階をある程度有効に検出でき
るが、フエールスアラームを多数誘発する可能性がある
上に、低知能者や幼児には確実な利用が困難で、また突
然の発作、外傷などによりボタンを押すゆとりもなく気
絶してしまった者をみのがす等々の欠点がある。

、　　すなわちこれは第１の発明の実施にあわせて補完
的に利用されるのが好ましいものである。これについて
は後除する。

第３の発明は第１又は第２の発明を有効に実施するため
に有益なもので、特に壁面もしくは底面ないしその両方
に吸音材を配置して超音波の反射を低減することにより
発信源およびその位置間における困難が生じることを低
減した水泳プールに関するものである。

第１の発明の実施例をのべる。

第１図は全体の構成概念をのべたもので、泳者の腕とか
足とかにくくりつけた超音波発信器ｔ１）（以下ピンガ
と略称する）から発せられる超音波信号を受波器（２ａ
、２ｂ）および受信電子システム（３）により常時モニ
タし、ピンガの位置を常に監視しつづけ、予定された時
間たとえば５分間以上じっとしているピンガを発見した
らアラーム灯（４）を点灯し、もしくは図示せＱブザー
などを鳴らしたシする。同時に、同定されたすべてのピ
ンガの位置をＣＲＴディスプレイ装置（６）に、マイク
ロコンピュータ−（５）等でディスプレイ制御手段とし
て利用しつつ表示することも好適である。前記の５分間
以上じっとしているピンガの位置は有色ディスプレイな
ら赤などで、さもなくともブリンクさせなどして注目の
助けとすればなお好ましい。

第２図はピンガの一例を示し、シリコンゴムのボール０
υの中に知背円筒形の超音波トランスデユーサ−住ｚが
おかれ、また電子回路αＪ、１！池圓なとも含められて
いる。（ｌ■は指向性の谷を少くするためのシンタフテ
ィックフオームより成る導音材二これにより軸方向（図
の上下の方向）に生ずる指向性の谷が減少する。電子回
路！ＩＪはこのシンタフティンクツオームの中に人って
いる。棒状のリチウム電池−は底の方からねじ式のふた
（１６１を外すことにより着脱交換ができる。送波器と
なるトランスデユーサ−０２の中央部はそこに異物があ
っても送波特性にさほどひびかないので、電子回路と電
池はそこに収容される。全体を包むシリコンゴムボール
ａυは、信越化学のＫＥ　Ｉ　Ｏ３−ＲＴＶ　　などの
透音性と水密封止性にともにすぐれた物質で出来。

実際には電子回路σ３）、トランスデユーサ−０２，導
音材叫がもろともに未硬化のＲＴＶシリコンゴムにより
球状の型の中に一気に注型成形されて出来上る。球の一
端、電池出し入れ用のふた［６）の所は一部平面ないし
やや凹面になっていて、両側にとめがね（１７ａ、ｂ）
を配置され、その先をゴムバンドなどにより泳者の腕、
足、体矩なとにくくりつけることができるようになって
いる。

第３図はピンガの出す超音波信号のいくつかの例を示す
。どれを採用するかは設計上の自由度であるが、電池の
寿命などと考えるとパルス性の高いものの方が好ましい
。また、ピンガの個々を、もしくは一群ごとに群として
、同定できるようにかかる発信信号にラベリングを施す
ことも好ましい。ラベリングは、受信側の分析体制に応
じて超音波周波数それ自身、パルスの形態すなわち変調
内容、等さまざまであり得る。超音波周波数によるとき
には受信側で周波数分析を行えば同定し得る。また変調
ないしエンコードされたパルスによるならばその復調な
いしデコードにより同定を行い得る。

水泳プール程度の大きさの水圏空間ならば、またそれを
満す水は比較的良質のものであるから、はじからはじま
で１ＭＨｚの超音波ですら良く通るものである。しかし
本目的に適切な超音波周波数は数十ｋＨｚ〜数百ｋ　Ｈ
ｚ、ないし更に特定すればｌＯＯ・〜２５０　ｋＨｚ　
　あたりにある。しかし使用周波数は本質的に設計上の
自由度であるっ ピンガの出力がＣＷもしくは数百ｍ５ｅｃ以上のロング
パルスであるときにはその超音波周波数それ自身をもっ
て前記ラベリングの内容とすることができる。このとき
ピンガの周波数決定要−素は水晶発振子などの正確で信
頼おけるものでなくてはならない。受信側ではすべての
ピンガの周波数をカバーする程度の広帯域で受信し、受
信方位角の認識を行うとともに周波数分析を行いピンガ
の同定を行う。周波数分析は受波帯域をペテロダイン変
換してＩＦにおとし、Ａ／Ｄ変換したのちＦＦＴアルゴ
リズムにより処理して行うのが一つの好ましい実施例で
ある。これは前記の受信電子システム（３）（第１図）
とマイクロコンピュータ−（５）Ｋヨり行えばよい。受
波器（２ａ、２ｂ）はこの場合鋭い指向性をもち、かつ
少くとも水平面内でＰＰＩ的ないしセクタ的に走査がで
きるものでなくてはならない。そのような受波ビームを
走査し得る単独の受波器、もしくはアレイ型受波器と支
援電子手段の組合せは、公知の技術で得ることができる
。

すなわちこの場合、受信側のシステム全体は、ゆっくり
と走査をしつつ方位角ごとに前記の如くして周波数分析
を行い、発見されたピンガを方位角ごとに表として作っ
ておく。５分間以上うごかないピンガとは、このような
表を時間順に比較しつづけることで発見することができ
る。更に、このような行程を２つ以上の比較的離れた所
におかれた受波器について行えば、問題のピンガがその
両方に関して表中に固定して発見されたならば直ちに方
位角ベクトルの交点からその位置をわシだすことができ
る。

このような手続きは前記マイクロコンピュータ−により
行うことができ、その具体的プログラムは公知汎用のプ
ログラム手法により得ることができる。また前記のゆ２
くりとした走査の周期は１０〜３０秒程度で十分であり
、分割単位の方位角も１６〜３２秒程度で十分目的を達
することができる。それ故に、たとえばプールのかべに
＜＜９つけて１８０°範囲を観測するならば、受波指向
性は５°−１０°　でよい。このとぎ１つの方位角をモ
ニタできる時間は０．２秒・−１秒であるから、ピンガ
がＣＷでないときにはパルスの周期は少くともこれより
速くなくてはならない。しかしこの程度の時間を使えば
２５６点はどのＦＦＴはマイクロコンピュータ−とソフ
トウェアによっても十分可能である。この場合原理的に
はビンの数だけのピンガ周波数を検出同定し得るわけだ
が実用設計はその半分ないしｌ／４程度に留めるのが好
ましい。すなわち５０〜１００ケのピンガがプールの中
にあってもそれを方位角ごとにマンピングし得る。これ
は一般の水泳プールとしては実用上十分な数である。超
音波周波数をｌ　ｋＨｚおきにとったとしても１００ケ
でＬＯＯｋＨｚのバンド幅であり、１５０ｋＨｚから２
５０ｋＨｚまでを用いれば収容できる。

第４図は上記手法に適した回転式の機械式スキャナを併
給した受波器の一例を示す。これにおいて（４１）は受
波トランスデユーサ−となるＰＺＴ円板、（４２ａ、ｂ
）は広帯域化と高効率化のだめの、それぞれインピーダ
ンスマツチング板およヒハンキング材である。このよう
なマツチングおよびバンキングの手法は医用ないし工業
用の超音波トランスデユーサ−としては公知のもので、
ここではそれを単に援用したまでである。これらの構成
体は回転軸（４３）に乗っていて、パルスモータ−（４
４）により回転し得るようにできている。この場合、あ
る方位角範囲を往復走査することが目的なため引出線（
４５）は直接、しかしややたるませて受波トランスデユ
ーサ−（４１）へ至っているが、無限の回転を許容して
ＰＰＩ的走査を行わんとするならばスリップリングない
し回転トランスを用いればよい。而して全体は透音性の
ドーム状のプラスチック（たとえばアクリル、ポリカー
ボネー）　）（４６）の中に収容され、また中は純水な
いしそれに等価な音響特性を有するシリコンオイル、ヒ
マシ油などの液体（４７）で満たされている。

ＰＺＴ円板（４１）の径は、たとえば４０〜５０朋ダ程
度で、周波数と所望指向性の鋭さとにかんがみて決定さ
れる。しかしこのような回転トランスデユーサ−スキャ
ナそれ自体が本発明の根幹にかかわるものではない。等
価な物は回転反射鏡式など、他の技法でも得られる。

第５図は上記の機械式スキャナに代り得る純電子的手段
としての７工−ズドアレイ方式の受波器および支援電子
システムの概要を示すもので、多数のエレメント（５２
）を有するアレイ（５１）が、電子システム側における
ディレーマツプ手段（すなわちこの場合可変ディレーラ
インの一群）　（５３）に結合され、公知の手法で７工
−ズドアレイ方式の受波ビームの走査が行われる。アレ
イトラ°ンスデ二一す−も一般の医用、水中用等のフェ
ースドアレイ用のものと原理的にも実現手法の上でも大
差ないものである。而して電子走査によるか、機械走査
によるかの選択は実施上の自由度にすぎない力（いずれ
も本発明の前記形態における実施に有効なものである。

一方、前記ピンガの発する超音波信号がパルス性の高い
ものである場合、また異る手法で本発明を実施すること
ができる。すなわち、ピンガが第３図ｃ、ｄの如き非常
にデユーティレシオの短いパルスを出すとすると、（こ
のような設計はピンガの電力消費低減上非常に好ましい
設計である）多数のピンガが１つの水圏空間（プール）
に混在し、かつお互いにランダムな時刻に同一周波数帯
域内でパルスを出していてもお互いのパルスが「重なる
」可能性は十分低くできる。デユーティレシオをｋとし
、波源の数をｎとすると、すべてのピンガのパルスが重
なシなく受波される確率は大略（１２ｋ）（ｎ−１）”
ｎ　　となり、ｋ＝ｏ、ｏｏｌ　　とすると約ｎ二ｌＯ
はどまでは実用上大半のパルスが無事に、重なりによっ
て認識不能となることなく共存し得る。ｋ二〇〇〇ｌと
はたとえば１０秒に１０ｍ５ｅｃ。

又は２０秒に２０ｍ５ｅｃのことであり、１０〜２０ｍ
５ｅｃあれば周波数分解能として理論的には５０〜１ｏ
ＯＨｚの、実用上略式に行っても１ｋＨｚの分波が可能
である。それ故にこの方式に更に超音波周波数を異らせ
ることを併用すれば実用上更に多数のピンガが共存でき
る。

第６図は上記のｋとｎに関して重なりの発生を試算した
グラフである。

すなわちこのようなピンガの一群を相手にする受信シス
テムは以下にのべる如く走査型ではな（時期型となる。

第７図はその一例を示すもので。

この場合、目的とする水圏空間（被監視プール）内にお
互いに良く離れた位置（この場合側壁上の３点）に受波
器を３個配置し、対応する受信電子システムもその前半
を３式持っている。受信電子システムの前半とはこの場
合増幅、検波などの常用手段を経てパルスの入感を知り
、また必要に応じて受波信号を復調ないしデコードして
発信源のピンガを同定し、または同定の助けとなる情報
を抽出する段階までのことをいう。３方向からの受信情
報はかくしてマイクロコンピュータ−にあつめられ、そ
の中で原始データの表が作られる。この表はたとえば第
８図に示す如く、受信時刻と同定情報な受波器ごとにま
とめた表である。

この表を用いてピンガの位置を同定する手法は以下の如
くであり、第９図にそのための地図を示゛す。ピンガ（
９１）の出すパルスはあらゆる方向へ等速で進むから、
３つの受波器にそれぞれの到達距離を音速で割った時間
ののち人感ぜられ、到達時刻差がデータ収録され、前記
の第８図の表の中に少くとも３つのデータセットとなっ
て登録される。

第８図中太字で示したのがその対応する３者である。こ
れらの間の時間差データにもとづいて発信源を捜すには
、３つの中から２つを組合せて得られる所の３本の双曲
線（９２，９３，９４）の交点が一致ないしは大略一致
することをたしかめればよ（、その交点が推定されたピ
ンガの位置となる。

この作業のためには目的水圏を相似的にあられす２次元
図形（９５）を表示用のグラフィックスの形で一１イク
ロコンピューターに保持させ、実際にソノような３本の
双曲線をそれに重ねがきせしめるのが最も典形的な手法
である。このような手法は地震源の位置推定などによく
用いられるうもし不幸にして３本の双曲線が完全には一
点で交わらなかったとしても、得られる略三角形状の小
領域内に問題のピンガがあると推定してまちがいない。

もちろん、上記手法は、また前記のＣＷ又はロングパル
スを用い、受信方位角の交点をもって位置同定する手法
も、目的水圏たるプールをぺしゃんこな、厚さのないも
のに見立てて２次元モデルとして扱っている。これは実
用上十分な近似ではあるが受波器の至近距離では多少の
誤差ないし死感帯を生ずることもある。受波器と受信シ
ステムが方位角方式の場合は３つ以上、パルス到着時間
差方式の場合は４つ以上あれはこのような問題はさけら
れる。

しかし、受波器がたった１つでも方位角方式の場合、ピ
ンガの停留それ自身を検出することは、１つの方位角内
に停留することの検出に関しては十分可能であり、本発
明の目的に関してはこれでも十分である。その場合、受
波器はプールのまん中のあたりにおき、３６０°をＰＰ
Ｉ的に走査するのが好ましい。

またパルス到着時間差方式の場合は、受波器が２つのみ
でも、ピンガの位置として可能性のある双曲線が１本得
られるのみで、その双曲線上のどこパとｉ゛うあパまパ
さを許容丁１ばを留の検出は十分に可能であり、本発明
の目的に関してはこれでも十分であるっこの場合、２つ
の受波器を結ぶ基線？プールの対角線にする如く、対向
するコーナーにとるのが好ましい。

所で、上記にのべたパルス到着時間差方式に使用する受
波器は、本質的に無指向性である必要がある。前記の如
きデユーティレシオの非常にみじかいパルスの波源を相
手に「走査」を行うことは受信成功の曜車がいちじるし
く低下するので得策でない。第１Ｏ図はそのような受波
器の一例を示し、これは凸球面状のＰＺＴ板（１０１）
を受波トランスデユーサ−とし、バッキング材（１０３
）　およびマツチング層（１０２）を公知の技法で配置
したものである。先と同様にこのものも透音性のドーム
（１０４）の中に透音液（１０５）を介在せしめつつ封
入されて使用される。しかるにただシリコンゴムやシン
タフティンクツオームなどにより注形することにより液
室なしの、より堅ろうなものとすることもできる。また
凸球面の代りに平板とレンズを（みあわせてもよく、ま
た形状を縮退させて円筒状にしてもよく、更には波長よ
りずっと小さい径の棒状トランスデユーサ−により無指
向性を具現してもよく、無数の設計上の自由度がある。

すなわち、プールの壁におくならば±９０°の方位角ま
で実用上無指向的であれば、またコーナーにおくならば
±４５°の方位角までそうであれば十分である。しかし
プールのまん中あたりにおくときには３６０°の無指向
性が要求され、円筒形のものが唯一実用的となる。前記
の如く、プールの深さ方向を縮退させて２次元モデル化
するならば、これら受波器はいずれの場合も水深の約半
分の位置におくのが好ましい。

次に第２の発明に関して述べる。

先に述べた如く泳者の自発意志により救護を求める信号
を発せしめる如き押ボタンスイッチ付のピンガがそれで
あり、ふだんは信号を発せず、押ボタンスイッチを押だ
ときのみ信号を発する。第１の発明と主旨が異るのはこ
の点のみであり、信号方式、ラベリングおよび同定の方
式、また受信、分析、その他のだめの手段手法も第１の
発明のものをそっくり流用して行うことができる。しか
しこの場合は更に好ましいことに多数の信号源の共存と
いつことはあまりかえシみられなくても実用性を損うこ
とはないから、その分ラベリングや受信分析の手法のシ
ステム設計を簡略化できる。

第１１図はこの場合におけるピンガの外観を示すもので
、押ボタン（１１１）およびスイッチ（１１２）が追加
された点が第２図と異なるのみである。しかしこの場合
好ましいことに常時は信号を発しない方式なので、電池
の寿命をあまり考えに入れなくとも、非常時には大きな
パワーで送波して確実に発見同定せしめる如く設計する
ことができ、その方が好ましい。

上記第１の発明と第２の発明は同時に実施することもで
きることは勿論である。すなわち、常時は第１の発明に
従って定常的動作（たとえばデユーティレシオのみじか
いパルス）をし、押ボタンを押だとぎにはより高出力の
異る信号（たとえばＣＷ）を発する、というようなピン
ガを用いることがこれに当る。

第１２図は上記第１の発明、第２の発明ともに有効に利
用できるピンガの改良を示す。前記第２図のピンガは球
形で、体表面に装着した場合、こぶ状に突出してじゃま
になりやすい。そこでこれを半球状にまで平低化したも
ので、中味は第２図のものと本質的に変らない。この場
合このピンガの超音波出力は球面の側からは水中に直接
出てゆくが、底面の切断面側からは人体組織を通じて放
射される。公知の如く人体は骨と肺を除いて良く超音波
を通し、特に１００・−２００ｋＨｚとかいう低い領域
ではほとんど水と等価であり、ピンガからの無指向性の
放射を実用上はとんど妨げない。勿論光に述べたすべて
の方式がピンガからの超音波が携持している遊泳者の体
によりさえぎられることが実用上無視できることを多少
とも前提としている。

次に第３の発明を述べる。

音響学的見地から上記第１の発明および第２の発明を実
施するに当り問題化し得ることはプールの壁の超晋波特
性である。コンクリートの素はだは比較的反射減衰が犬
でありあまり問題となることはないが、その上に塗料が
０られて滑面化していたり、またタイル、ガラス、金属
などが用いられていたりするとそれらの反射は強くまた
鏡面的であるため音源像のミラーイメージをもたらし、
また長時間の残響をもたらしなどして妨害となる。

それ故に目的のプールにはその壁面および底面のすべて
、もしくは問題となる部位に選択的に、吸音材を配置し
て超音波の反射をおさえることが好ましい。第１３図は
そのようなプールを模式的に示し、図中（１３１）の濃
い斜線で示す部材が吸音材である。かかる吸音材として
はシリコンゴムやエポキンレジン、ないしはそれらより
成るシンタフティンクツオームに各適宜量の減衰用フィ
ラーを入れたものが好ましいものの一例である。

以上に述べた如く本明細書に述べられた発明によれば発
生中の水難事故がまだ完結せず救済可能なうちに手を打
つことができ、その益する新人である。勿論本発明は目
的水圏空間として水泳プールないしそれに類するものに
限定されることなく、川や海の遊泳許可領域でも適切な
数の受波器およびその分布形態を用いるならば実施可能
であることは、経験者、有識者には自明のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成概念を一望するためのもので、こ
れにおいて（１）は超音波発信器（ピンガ）、（２ａ、
２ｂ）は受波器、（３）は受信電子システム、（４）は
アラーム灯、（５）はマイクロコンピュータ−、（６）
はＣＲＴディスプレイ装置、（７）は目的水圏空間（水
泳プール）をあられす。 第２図はピンガの一例を示し、これにおいてＯυはシリ
コンゴムでできた中実のボール状の外筺、Ｏｚは超音波
トランスデユーサ−１！１３）は電子回路、α（イ）は
電池、０５）は指向性平準化用の導音材、００は電池を
出し入れするためのねじ式のふた、（１７ａ、ｂ）はゴ
ムバンドｕ８１をかけるためのとめがね、（２）はかく
してこのピンガかく（りつけられた腕を示す。 第３図はピンガの送出する超音波信号のいくつかの例を
示す波形図で、これにおいて（ａ’）はＣＷ、（ｂ）は
ロングパルス、（Ｃ）は短パルス、（ｄ）はエンコード
された中庸長のパルス、を示す。いずれもただ例示する
までである。 第４図は回転式の機械式スキャナを併結した受波器の一
例を示し、これにおいて本文中に説明されなかったもの
は受信電子システムとの間の接続ケーブル（４８）であ
る。 第５図はフェーズドアレイ方式の受波器と支援電子シス
テムを示す。ここで本文中に説明されなかったものは接
続ケーブル（５８）である。 第６図は本文中の数式によりパルス重なり発生の程度を
試算した例を示すグラフである。 第７図はまた別な実施例における受波器の配置を示す模
式図である。これにおいて（７１）　（７２）（７３）
は各受波器の位置、（７０）は目的水圏空間たるプール
の外形（上面図）、（７４）（７５）（７６）は各受波
器に対応する受信電子システムの前半分を示し、（５）
。 （６）は第１図と同じ意味のマイクロコンピユーｐ　−
とＣＲ’ｒディスプレイを示す。 第８図は第７図に示されたシステムに関係するデータ作
表の形式を説明するものである。 第９図は第７図と第８図により示されたシステムがピン
ガの位置を同定する手法を説明するためのもので、左半
が実在の水圏空間でおこることをあられし、右手がマイ
クロコンピュータ−内で行われる処理を図形化してあら
れしたものである。 Ｌ１□ｅ２３＋１３は各等差距離双曲線である。 第１０図は無指向性の受波器の一例を示すもので、本文
中で説明されなかったものは接続ケーブル（１０８）と
取付台座（１０９）である。 第１１図はまた別のスタイルのピンガの例を示す。 第１２図は更に別のスタイルのピンガの例を示す。 第１３図は吸音材を配置して反射を低減したプールを示
す。 ９図 （ｂ） 第１３図 日ユわ６０汀１１目ぢ日 、鴇許庁長宣　　　　−γ足 ユ１発萌の先光 ２１（ｔ＋九音ξ叙↓υ看 ３、抛ｉＪ？Ｌ才）考 コ鳴【イ４しとジの［砕〕兎　　−１４−ｔ４　、ｔ　
７千％）、−生活１の々＋［相］ビ （ｎ　ａｌ鞄参 （ｘ）　　＠　　配 Ｓ、嶺）のゐ答 （１）畔紳＊、ｎ浄書＠志１；蝕４シ）。、＋’Ａｈ。 涛會（山奏１４之瓜し）手　　続　　補　　正　　書 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２１６０３７号 ２、発明の名称 水中超音波システム ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　　東京都杉並区高井戸東２丁目１６−１１高井戸
エレクトロニンクアーソプロダクション内４、補正の対
象 ５、補正の内容 （１）８ページ上から９行目、「硬」を「梗」に訂正。 （２）９ページ上から２行目、「観」を「監」に訂正。 （３１１１ペ一ジ最上行、１弱」を「溺」に訂正。 （４）１３ページ上から５行目、「除」を「述」に訂正
。 （５）同じ＜１３ページ、上から９行目の末尾に「定」
を追加。 （６）１４ページ上から９行目、「知」を「短」に訂正
。 （７１１０ページ下から４行目、最初の字、ひらがなの
「つ」を小文字にする。 （８）３０ページ最」二行、「入れたものが好ましいも
のの一例である。」とあるを、「入れたもの等が好まし
いものの例である。」に訂正。 （９）１５ペ一ジ１行目、「ボール旧）は、」の次に、
「図示の如く大略球形もしくは少くともなめらかな外形
を有し、たとえば」を挿入追加する。 ００）同じ＜１５ペ一ジ６行目、「上る。」の次に「モ
ちろんボール（ｌυはＲＴＶシリコンゴムに限らず、透
音性および注形成形性のすぐれた他の種のゴム、ないし
はプラスチック等によっても作ることができる。」を挿
入追加する。 （１１１１８ペ一ジ５行目〜６行目、「分割単位の方位
角も１６〜３２秒程度で」とあるを、「方位角の分割も
総数１６〜３２区画程度で」に訂正する。 （１２１２８ページ下から９行目、「平低化したもので
、」の次に、「体表面と接する側は平面ないしわずかに
凹なる面として体表面に接しやすいようにしたものであ
るが、」を挿入追加する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各遊泳者に携帯せしめるべき超音波発信器と、それ
   ら遊泳者が廻遊する水圏空間内の少くとも１ケ所以上に
   前記超音波発信器から到来する超音波信号を受信するた
   めの受波器とを有し、而して該発信器から予定された形
   式で定常的に発せられる超音波信号を常時モニタする手
   段を有して成ることを特徴とする、水難早期発見救助用
   水中超音波システム。 ２、上記水中超音波システムにおいて、各遊泳者に携帯
   せしめるべき超音波発信器は略無指向性の発信源である
   ことを特徴とする、該水中超音波システム。 ３、上記いずれかの水中超音波システムにおいて、前記
   受波器は水中に固定的に設置せられ、また目的とする水
   圏空間の感心領域に対爾する所の指向特性として実用上
   無指向性的な指向性を有することを特徴とする、該水中
   超音波システム。 ４、請求範囲第１項ないし第２項のいずれかもしくは双
   方に該当する水中超音波システムにおいて、前記受波器
   は実用上十分にするどい指向性をそれ自身で有し、もし
   くは結合される電子装置との関連においてそのような指
   向性を合成することかできるものであり、而してこのよ
   うな指向性を機械的もしくは電子的方式により変化せし
   めることにより目的水圏空間の感心領域を走査し、もし
   くは感心方位角選択的に受信し得るものであることを特
   徴とする、該水中超音波システム。 ５、上記までの各請求範囲のいずれか１つ以上に該当す
   る水中超音波システムにおいて、各遊泳者に携帯せしめ
   るべき超音波発信器は、個々に、あるいは群を成しつつ
   群ごとに、発信する信号からそれら自身を同定せしめ得
   るに足りるだけの情報を抽出し得る如くにラベリングさ
   れて成ることを特徴とする、該水中超音波システム。 ６、上記請求範囲第５項に該当する水中超音波システム
   において、発信器はＣＷ信号もしくはロングパルス信号
   を発信する如く構成され、而してラベリングは主として
   その発信する超音波周波数により行われ、同定は主とし
   て、受波信号の周波数分析により行われる如く構成せら
   れたることを特徴とする該水中超音波システム。 ７、上記請求範囲第５項に該当する水中超音波システム
   において、発信器は変調ないしエンコードされたパルス
   性の強い超音波信号を発信する如く構成され、而してラ
   ベリングは主としてその変調ないしエンコードの内容に
   より、同定は主として受波信号を復調ないしデコードす
   ることにより行われる如く構成せられたることを特徴と
   する、該水中超音波システム。 ８、上記請求範囲第１項に該当する水中超音波システム
   において、受波器を少くとも複数個配置し、また必要な
   複数系統の受信電子手段を配置し、而して各発信器の大
   略の位置ないしは存在する可能性のある領域を同定でき
   るように構成せられたることを特徴とする、該水中超音
   波システム。 ９、上記請求範囲第８項に該当する水中超音波システム
   において、上記位置同定は感心ある発信器からの各受波
   器への超音波信号の入射方位角に関する情報にもとづい
   て行われることを特徴とする、該水中超音波システム。 １０、上記請求範囲第８項に該当する水中超音波システ
   ムにおいて、上記位置同定は感心ある発信器からの各受
   波器への超音波信号の到着時刻の分布に関する情報にも
   とづいて行われることを特徴とする、該水中超音波シス
   テム。 １１、前記請求範囲第１項および第８項に関する水中超
   音波システムにおいて、受波超音波信号をモニタする手
   段は少くとも１つの２次元図形ディスプレイ手段を有し
   、該ディスプレイ手段に目的水圏空間の２次元射影像を
   定義して割り付け、また前記位置同定が成功裡に行われ
   る都度その位置もしくは領域を特徴づける表示を行う如
   く構成せられたることを特徴とする、該水中超音波シス
   テム。 １２、前記請求範囲第１項および第８項に該当する水中
   超音波システムにおいて、予定された時間以上にわたり
   一点もしくは一局所領域に滞溜する発信源が観測された
   場合において水難発生の可能性を示すべきアラームを発
   する如く構成せられたることを特徴とする、該水中超音
   波システム。 １３、上記水中超音波システムにおいて、アラームの発
   生にあわせて問題となる発信源に該当する発信器の同定
   を行い、その結果をもあわせて表示する如く構成せられ
   たることを特徴とする、該水中超音波システム。 １４、上記請求範囲第１１、１２項又は１３項に該当す
   る水中超音波システムにおいて、アラームの発生ととも
   に問題となる発信源推定存在位置ないし領域をも表示す
   る如く構成せられたることを特徴とする、該水中超音波
   システム。 １５、特許請求範囲第１項および第２項に該当する水中
   超音波システムにおいて、各遊泳者に携帯せしめるべき
   発信器は短背円筒状の送波器を略球形のないしは少くと
   もなめらかな外形を有する透音性のゴム又はプラスチッ
   ク等の中に封入して成り、また該送波器を駆動するため
   の電子回路手段およびそれに動作電力を供給するための
   電池を該送波器の内側の空間に有して成ることを特徴と
   する、該水中超音波システム。 １６、上記システムにおいて、該短背円筒状送波器は更
   にその中央部にシンタクテイツクフオームなどの伝音材
   を介在せしめられることによりその軸方向における送波
   指向性の谷を低減せられて成ることを特徴とする、該水
   中超音波システム。 １７、特許請求範囲第１項に該当する水中超音波システ
   ムにおいて、各遊泳者に携帯せしめるべき発信器は大略
   球形の外形をしつつもその一端において遊泳者の体表面
   に密着するに好ましい平面ないしわづかに凹面を成す部
   分を有し、またその部分を体表面に接する如くに該発信
   器を遊泳者の体にくくりつけるための伸縮性のゴムバン
   ドなどの縦留手段を有して成ることを特徴とする、該水
   中超音波システム。 １８、特許請求範囲第１項に該当する水中超音波システ
   ムにおいて、各遊泳者に携帯せしめるべき発信器は略半
   球状の外形を有し、その球面側を外界の水に、その断面
   側を遊泳者の体表面に各接する如くに携帯せしめられて
   使用され、而してその発信する超音波信号はある場合遊
   泳者の体をとおりぬける形で受波器に向つて伝達せられ
   ることがあり得る如く構成せられたることを特徴とする
   、該超音波システム。 １９、各遊泳者に携帯せしめるべき超音波発信器と、そ
   れら遊泳者が回遊する水圏空間内の少くとも１ケ所以上
   に前記超音波発信器から到来する超音波信号を受信する
   ための受波器とを有し、而して該発信器は泳者が必要に
   応じて救助を要求するためにアクセスするおしボタンス
   イッチ等の起動手段を有し、また該発信器はかかる起動
   手段による起動に応じて特徴的な超音波信号を発し、而
   して該超音波信号を前記受波器により常時待期受信する
   手段を有して成ることを特徴とする、水難早期発見救助
   用水中超音波システム。 ２０、その底面および壁面の一部又は全部に超音波の反
   射を低減するための吸音材を配置したことを特徴とする
   、水泳プール。