JPWO2019235521A1 - 超音波測定装置、接触判定サーバ装置、接触判定プログラム及び接触判定方法 - Google Patents

Abstract

超音波測定装置１００は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブ１と、プローブ１の体表への接触状態を判定する制御部４１とを備えている。制御部４１は、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信信号を比較することによってプローブ１の体表への接触状態を判定する。

Description

ここに開示された技術は、超音波測定装置、接触判定サーバ装置、接触判定プログラム及び接触判定方法に関する。

特許文献１には、対象者の体表にプローブを接触させ、プローブから体内に超音波を送信し、その反射波をプローブで受信する装置が開示されている。特許文献１に記載された装置は、受信した反射波に基づいて、膀胱内の尿量を推定している。

特開２０１６−４３２７４号公報

このような装置においては、プローブを体表に適切に接触させる必要がある。例えば、オペレータがプローブを体表に当てながら、そのときの反射波を取得するような状況においては、プローブの接触状態を適切に調整しながら反射波を取得することができる。しかしながら、プローブを装着したままの状態では、プローブの接触状態を適宜調整することができない。そのような場合には、プローブの体表への接触状態を適切に判定することが求められる。接触状態が不適切な場合には、プローブの装着をやり直すとか、そのときの反射波を利用しない等の対応を取ることができる。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プローブの体表への接触状態を判定することにある。

ここに開示された超音波測定装置は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブと、前記プローブの体表への接触状態を判定する制御部とを備え、前記制御部は、異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較することによって前記プローブの体表への接触状態を判定する。

ここに開示された接触判定サーバ装置は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブを含む端末装置とネットワークを介して通信可能であり、端末装置から送信されてくる受信波を受信する接触判定サーバ装置であって、前記プローブの体表への接触状態を判定する制御部を備え、前記制御部は、異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較することによって前記プローブの体表への接触状態を判定する。

ここに開示された接触判定プログラムは、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブの体表への接触状態を判定する機能をコンピュータに実現させるための接触判定プログラムであって、異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較する比較機能と、前記比較機能の結果に基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する判定機能とをコンピュータに実現させる。

ここに開示された接触判定方法は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブの体表への接触状態を判定する接触判定方法であって、異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較する比較工程と、前記比較工程の結果に基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する判定工程とを含む。

ここに開示された超音波測定装置によれば、プローブの体表への接触状態を判定することができる。

ここに開示された接触判定サーバ装置によれば、プローブの体表への接触状態を判定することができる。

ここに開示された接触判定プログラムによれば、プローブの体表への接触状態を判定することができる。

ここに開示された接触判定方法によれば、プローブの体表への接触状態を判定することができる。

図１は、超音波測定装置の概略図である。 図２は、プローブの概略的な斜視図である。 図３は、プローブの概略的な側面図である。 図４は、プローブの装着状態を示す図である。 図５は、プローブを装着した人体の下腹部の模式的な断面図である。 図６は、端末装置のブロック図である。 図７は、第１サーバのハードウェア構成を示すブロック図である。 図８は、制御部の機能構成を示すブロック図である。 図９は、超音波測定装置の処理のフローチャートである。 図１０は、尿量推定のサブルーチンのフローチャートである。 図１１は、蓄尿量が中程度の場合の人体の下腹部の模式的な断面図である。 図１２は、図１１の状態における第１超音波センサの受信信号である。 図１３は、図１１の状態における第２超音波センサの受信信号である。 図１４は、図１１の状態における第３超音波センサの受信信号である。 図１５は、図１１の状態における第４超音波センサの受信信号である。 図１６は、第３サーバに蓄積される判定結果を示す表である。 図１７は、接触判定のサブルーチンのフローチャートである。 図１８は、プローブの体表への接触状態が適切な場合の第３超音波センサの最新の受信信号である。 図１９は、プローブの体表への接触状態が適切な場合の第３超音波センサの前回の受信波形である。 図２０は、プローブの体表への接触状態が適切な場合の第３超音波センサの前々回の受信波形である。 図２１は、プローブの体表への接触状態が不適切な場合の第３超音波センサの最新の受信信号である。 図２２は、プローブの体表への接触状態が不適切な場合の第３超音波センサの前回の受信波形である。 図２３は、プローブの体表への接触状態が不適切な場合の第３超音波センサの前々回の受信波形である。 図２４は、その他の実施形態に係るユーザ端末のハードウェア構成を示すブロック図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〈超音波測定装置の構成〉
図１は、超音波測定装置１００の概略図である。

超音波測定装置１００は、超音波を用いて、対象者の排尿タイミングを推定するものである。例えば、対象者は、老人若しくは身体障害者等の要介護者、又は要介護者ではないものの体が不自由でトイレに行くまでに時間を要する人等である。ただし、対象者は、これに限られるものではない。

超音波測定装置１００は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブ１、及び、プローブ１の受信信号を処理する処理装置２を含む端末装置１０と、端末装置１０から送られてくる信号を解析するサーバ群３とを備えている。プローブ１は、対象者に常時装着され、超音波の送受信を繰り返す。プローブ１と処理装置２とは、有線で接続されている。処理装置２は、サーバ群３と無線通信を行う。

〈プローブ〉
図２は、プローブ１の概略的な斜視図である。図３は、プローブ１の概略的な側面図である。

プローブ１は、図２に示すように、４つの超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄと、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄを収容するケーシング１２とを有している。

超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれの基本的な構成は同じである。以下、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれを区別しない場合には、単に「超音波センサ１１」と称する。超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄを区別する場合には、第１超音波センサ１１Ａ、第２超音波センサ１１Ｂ、第３超音波センサ１１Ｃ、第４超音波センサ１１Ｄと称する。

超音波センサ１１は、超音波の送受信を行う。具体的には、超音波センサ１１は、圧電素子を有している。圧電素子は、駆動電圧に応じた振動を行って超音波を発生させる一方、超音波を受信すると、その振動に応じた電気信号を発生させる。

ケーシング１２は、図２に示すように、概略、偏平な直方体に形成されている。ケーシング１２は、比較的大きな面積を有し、相対向する一対の略長方形の面を有しており、その一方の面が、対象者の腹部に接触する面（以下、「接触面」という）１３となる。

超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、膀胱が膨張する方向における異なる位置に向かって超音波を送信するように配置されている。

詳しくは、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、図２，３に示すように、ケーシング１２の上下方向における異なる位置に配置されている。第１超音波センサ１１Ａ、第２超音波センサ１１Ｂ、第３超音波センサ１１Ｃ、第４超音波センサ１１Ｄの順で下から配置されている。ここで、ケーシング１２の上下方向とは、プローブ１が対象者に装着されたときの上下方向である。プローブ１は、例えば、略長方形状の接触面１３の長手方向が上下方向に一致する状態で対象者に装着される。すなわち、ケーシング１２の上下方向は、接触面１３の長手方向である。

第１超音波センサ１１Ａ及び第３超音波センサ１１Ｃの左右方向の位置は同じである一方、第２超音波センサ及び第４超音波センサ１１Ｄは、第１超音波センサ１１Ａ及び第３超音波センサ１１Ｃに対して左右方向にオフセットしている。第２超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄの左右方向の位置は同じである。つまり、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、千鳥状に配置されている。

それに加えて、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれの超音波の送信方向は、平行ではない。超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、図３に示すように、上下方向に放射状に超音波を送信する。すなわち、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、上下方向における超音波の出射角度が異なっている。具体的には、第４超音波センサ１１Ｄは、接触面１３の法線方向に超音波を送信する。第３超音波センサ１１Ｃは、第４超音波センサ１１Ａよりも斜め下方に向かって超音波を送信する。第２超音波センサ１１Ｂは、第３超音波センサ１１Ｃよりも斜め下方に向かって超音波を送信する。第１超音波センサ１１Ａは、第２超音波センサ１１Ｂよりも斜め下方に向かって超音波を送信する。つまり、第１超音波センサ１１Ａが、最も下向きに超音波を送信し、第２超音波センサ１１Ｂ、第３超音波センサ１１Ｃ、第４超音波センサ１１Ｄの順にしだいに上向きに超音波を送信する。

図４は、プローブ１の装着状態を示す図である。プローブ１は、図４に示すように、対象者に常時装着される。プローブ１は、対象者の腹部の皮膚上であって、膀胱に対応する部分（例えば、下腹部）に配置される。

例えば、プローブ１は、接触面１３を対象者の腹部に接触させた状態で、ベルト又はテープによって腹部に取り付けられる。尚、接触面１３と腹部との間には、超音波の腹部への透過性を向上させるためのジェル等が塗布される。

図５は、プローブ１を装着した人体の下腹部の模式的な断面図である。尚、図５の例は、蓄尿量がほとんど無い状態を示している。腹部の表面から背中に向かって、皮下脂肪６１、筋肉６２、脂肪６３、膀胱６４、精嚢６５若しくは前立腺６６（男性の場合）又は膣（女性の場合）、直腸６７、背骨（仙骨）６８等が順に並んでいる。膀胱６４の上には、小腸６９が位置しており、膀胱６４の前側の斜め下には、恥骨６１０が位置している。

プローブ１は、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄから出射される超音波が上下方向に広がるように対象者の腹部に装着される。超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、体内における上下方向の異なる位置に向かって超音波を送信する。膀胱は、蓄尿量の増加に伴って三次元に膨らむ。そのため、上下方向における異なる位置は、膀胱が膨張する方向の１つである。尚、膀胱は、特に上下方向に大きく膨張する。すなわち、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、膀胱が比較的大きく膨張する方向における異なる位置に向かって超音波を送信するように配置されている。

〈処理装置〉
図６は、端末装置１０のブロック図である。処理装置２は、超音波センサ１１へ駆動電圧を出力する送信部２１と、超音波センサ１１から電気信号を受信する受信部２２と、送信部２１及び受信部２２に接続される超音波センサ１１を切り替えるスイッチ２３と、外部に種々の情報を報知するための報知部２４と、外部との通信を行う通信部２５と、各種プログラム及びデータを記憶する記憶部２６と、処理装置２の全体的な制御を行う制御部２７と、メモリ２８とを有している。処理装置２は、対象者の衣服等に装着される。

送信部２１は、超音波センサ１１に駆動電圧を供給する。送信部２１は、パルス発生器２１ａと増幅部２１ｂとを有している。パルス発生器２１ａは、所定のパルス幅及び電圧値のパルス信号を発生させる。パルス発生器２１ａは、パルス幅、パルス数、及び、周波数を変更可能に構成されていてもよい。増幅部２１ｂは、パルス発生器２１ａからのパルス信号を増幅し、駆動電圧として超音波センサ１１へ出力する。

受信部２２は、超音波センサ１１からの電気信号を受信する。受信部２２は、増幅部２２ａと、検波部２２ｂと、Ａ／Ｄ変換部２２ｃとを有している。増幅部２２ａは、超音波センサ１１からの受信信号を増幅する。検波部２２ｂは、増幅された受信信号に包絡線検波を施す。尚、検波部２２ｂは、検波後の受信信号を増幅してもよい。Ａ／Ｄ変換部２２ｃは、検波後の受信信号をＡ／Ｄ変換する。

スイッチ２３は、超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄの中から送信部２１及び受信部２２に接続される超音波センサ１１を択一的に切り替える。

報知部２４は、例えば、ＬＥＤランプである。ＬＥＤランプの点灯態様によって対象者に様々な情報（例えば、排尿タイミングの到来）を報知する。

通信部２５は、通信モジュールであり、外部の通信装置と通信を行う。例えば、通信部２５は、ブルートゥース（登録商標）規格の通信を行う。通信部２５は、図１に示すように、ゲートウェイ７２を介してサーバ群３と通信を行う。

記憶部２６は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フラッシュメモリで構成されている。尚、記憶部２６は、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク等で構成されていてもよい。記憶部２６は、制御部２７の処理の実行に必要な各種プログラムや各種情報を記憶している。さらに、記憶部２６は、受信部２２によって受信された受信信号、及び、通信部２５を介して外部から取得した情報等を記憶している。

制御部２７は、記憶部２６に記憶されているプログラムに基づいて送信部２１、受信部２２、スイッチ２３、報知部２４及び通信部２５を制御する。制御部２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成されている。制御部２７は、記憶部２６等に記憶されたプログラムをメモリ２８に展開して実行することによって各種処理を実行する。尚、制御部２７は、プロセッサと同様の機能を有するＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェアによって実現されてもよい。

具体的には、制御部２７は、スイッチ２３を制御して、送信部２１及び受信部２２に接続される超音波センサ１１を切り替える。制御部２７は、送信部２１を制御して、駆動電圧を超音波センサ１１へ出力させる。制御部２７は、受信部２２を制御して、超音波センサ１１の受信信号をデジタル信号に変換させる。制御部２７は、通信部２５を制御して、受信部２２からの信号を外部に送信する。制御部２７は、通信部２５を介して外部からの信号を受信し、その信号に応じた処理を行う（例えば、報知部２４を作動させる）。

メモリ２８は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。

〈サーバ群〉
サーバ群３は、所謂、クラウドコンピューティングを行う。サーバ群３は、図１に示すように、複数のサーバを含んでいる。具体的には、サーバ群３は、データ解析を行う第１サーバ３１、ユーザ端末７１にアプリケーションを提供する第２サーバ３２と、データベースとして機能する第３サーバ３３とを含んでいる。

第１サーバ３１は、端末装置１０（詳しくは、処理装置２）とネットワークを介して通信可能であり、端末装置１０から送信されてくる受信信号（即ち、受信部２２により受信処理された超音波センサ１１の受信信号（受信波））を受信し、第３サーバ３３に保存する。以下、端末装置１０から送信される受信信号を単に「超音波センサ１１の受信信号」とも称する。また、第１サーバ３１は、第３サーバ３３に保存された超音波センサ１１の受信信号の解析を行う。具体的には、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号に基づいて膀胱の蓄尿量を推定する。さらに、第１サーバ３１は、超音波センサ１１の受信信号に基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する。第１サーバ３１は、蓄尿量を推定するためのプログラム及びデータ、並びに、プローブ１の接触状態を判定するためのプログラム及びデータ等を記憶している。第１サーバ３１は、接触判定サーバ装置の一例である。

第２サーバ３２は、ユーザ端末７１とネットワークを介して通信可能である。サーバ群３（詳しくは、第３サーバ３３）には、ユーザ（ユーザＩＤ）を登録可能であり、ユーザＩＤがサーバ群３に処理装置２と紐づけて記憶されている。さらには、サーバ群３には、ユーザＩＤと紐づけてユーザ端末７１も登録され得る。例えば、ユーザがユーザ端末７１を用いて、第２サーバ３２にユーザ登録をしたり、ログインしたりする際に、第２サーバ３２がユーザ端末７１の情報を取得し、登録しておく。そうすることで、サーバ群３とユーザ端末７１との間の通信が可能となる。例えば、介護者の所持するユーザ端末７１（例えば、スマートフォンやタブレット端末）がサーバ群３に登録され得る。また、対象者が自力でトイレへ行くことができる場合には、対象者のユーザ端末７１が登録され得る。ユーザ端末７１は、１台に限らず、複数台（例えば、介護者のユーザ端末７１と対象者のユーザ端末７１）を登録可能としてもよい。ユーザ端末７１は、超音波測定装置１００専用のアプリをダウンロードしておくことによって、第２サーバ３２と情報の送受信を行って、専用のアプリを作動させることができる。また、第２サーバ３２は、対象者の排尿タイミング等の各種情報をユーザ端末７１に送信する。

第３サーバ３３は、対象者に関する情報、第１サーバ３１が受信した超音波センサ１１の受信信号、第１サーバ３１の解析結果、及び、第２サーバ３２が受信した情報を記憶している。対象者に関する情報は、例えば、対象者を特定するユーザＩＤ、処理装置２を特定する機器ＩＤ、ユーザ端末を特定する端末ＩＤ、及び、対象者の蓄尿及び排尿に関する情報等である。第３サーバ３３は、これらの情報を紐づけて記憶している。ユーザＩＤ、機器ＩＤ及び端末ＩＤは、ユーザによって予め登録されている。対象者の蓄尿及び排尿に関する情報は、例えば、許容蓄尿量（後述する許容尿レベル）であり、デフォルトで共通の初期値が予め設定されている。

図７は、第１サーバ３１のハードウェア構成を示すブロック図である。第１サーバ３１は、制御部４１と、メモリ４２と、通信部４３と、記憶部４４とを有している。尚、第１サーバ３１は、キーボード及び／又はディスプレイをさらに有していてもよい。

制御部４１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成されている。制御部４１は、記憶部４４等に記憶されたプログラムをメモリ４２に展開して実行することによって各種処理を実行する。尚、制御部４１は、プロセッサと同様の機能を有するＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェアによって実現されてもよい。

メモリ４２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。

通信部４３は、通信モジュールであり、ゲートウェイ７２を介して端末装置１０と通信する。

記憶部４４は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ハードディスクで構成されている。尚、記憶部４４は、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク等で構成されていてもよい。記憶部４４は、制御部４１の処理の実行に必要な各種プログラムや各種情報を記憶している。例えば、記憶部４４は、尿量推定プログラム８１、接触判定プログラム８２及び接触判定に用いる判定閾値８３等を記憶している。

なお、第２サーバ３２及び第３サーバ３３は、基本的には第１サーバ３１と同様のハードウェア構成を有している。第２サーバ３２及び第３サーバ３３の記憶部に記憶されている各種プログラム及び各種情報は、それぞれの処理に応じたプログラム及び情報となっている。

図８は、制御部４１の機能構成を示すブロック図である。制御部４１は、端末装置１０との通信によって超音波センサ１１の受信信号を取得する取得部５１と、対象者の膀胱の蓄尿量を推定する尿量推定部５２と、プローブ１の体表への接触状態を判定する接触判定部５３とを有している。

取得部５１は、端末装置１０の処理装置２から送信されてくる超音波センサ１１の受信信号を受信する。この取得機能は、制御部４１が記憶部４４に記憶された関連するプログラムを実行することによって実現される。取得部５１は、受信信号を受信したときの時刻（即ち、取得時刻）と共に受信信号を第３サーバ３３に保存する。第３サーバ３３は、受信信号と取得時刻とを蓄積していく。

尿量推定部５２は、超音波センサ１１の受信信号に含まれる反射波に基づいて膀胱の蓄尿量を推定する。この推定機能は、制御部４１が記憶部４４に記憶された尿量推定プログラム８１を実行することによって実現される。具体的には、尿量推定部５２は、第３サーバ３３に記憶された超音波センサ１１の受信信号を解析して蓄尿量を推定する。尿量推定部５２は、推定結果を第３サーバ３３に保存する。尿量推定部５２は、推定結果を適宜、通信部４３を介して処理装置２及びユーザ端末７１へ送信する。

接触判定部５３は、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信信号（即ち、受信波）を比較することによってプローブ１の体表への接触状態を判定する。より詳しくは、接触判定部５３は、異なる時間に得られた少なくとも２つの受信信号の類似の度合いに基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する。接触判定部５３は、類似の度合いが所定の基準よりも高い、即ち、２つの受信信号が類似している場合にプローブ１の接触状態が不適切と判定し、類似の度合いが所定の基準よりも低い、即ち、２つの受信信号が類似していない場合にプローブ１の接触状態が適切であると判定する。接触判定部５３は、２つの受信信号の類似度を算出する算出部５４と、類似度に基づいて接触状態を判定する判定部５５とを有する。「類似度」とは、類似の度合いを示す指標である。類似度が大きいほど、２つの受信信号が似ていることを意味する。この判定機能、具体的には、算出機能及び判定機能は、制御部４１が記憶部４４に記憶された接触判定プログラム８２を実行することによって実現される。

算出部５４は、異なる時間に取得された複数の超音波センサ１１の受信信号、即ち、受信波の類似度を算出する。

判定部５５は、類似度が大きい場合には、プローブ１の体表への接触状態が不適切であると判定する。一方、判定部５５は、類似度が小さい場合には、プローブ１の体表への接触状態が適切であると判定する。判定部５５は、判定結果を第３サーバ３３に保存する。判定部５５は、判定結果を適宜、処理装置２及びユーザ端末７１へ送信する。

〈超音波測定装置の動作〉
以下、超音波測定装置１００の処理について詳しく説明する。図９は、超音波測定装置１００の処理のフローチャートである。

まず、プローブ１及び処理装置２の動作について説明する。プローブ１及び処理装置２は、超音波の送受信を周期的に行う。この超音波の送受信は、処理装置２の制御部２７によって制御される。

詳しくは、制御部２７は、ステップＳａ１において、送受信タイミングが到来したか否かを判定する。送受信タイミングは、所定の送受信周期で繰り返している。送受信タイミングが到来していない場合には、制御部２７は、ステップＳａ１において、送受信タイミングを待機する。

送受信タイミングが到来した場合には、制御部２７は、スイッチ２３を切り替えながら、第１〜第４超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄに順番に超音波を送受信させる。具体的には、制御部２７は、ステップＳａ２において、第１超音波センサ１１Ａと送信部２１及び受信部２２とが接続されるようにスイッチ２３を制御する。そして、制御部２７は、送信部２１へパルス信号の生成指令を出力し、送信部２１に駆動電圧を第１超音波センサ１１Ａへ供給させる。第１超音波センサ１１Ａは、駆動電圧に基づく超音波を送信すると共に、体内からの反射波を受信する。第１超音波センサ１１Ａの受信信号は、受信部２２により増幅、検波及びＡ／Ｄ変換される。制御部２７は、Ａ／Ｄ変換された後の受信信号を記憶部２６に保存する。続いて、制御部２７は、ステップＳａ３〜Ｓａ５において、スイッチ２３を順次切り替えて、第２〜第４超音波センサ１１Ｂ〜１１Ｄに対しても同様の制御を実行する。

その後、制御部２７は、ステップＳａ６において、第１〜第４超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄの受信信号を通信部２５を介してサーバ群３（具体的には、第１サーバ３１）に送信する。

制御部２７は、ステップＳａ１からの処理を繰り返す。つまり、制御部２７は、第１〜第４超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄによる超音波の送受信及び受信信号のサーバ群３への送信を１セットとして、この処理を送受信周期で周期的に実行する。これらステップＳａ１〜Ｓａ５の処理が取得工程の一例である。

続いて、サーバ群３の処理を説明する。

ステップＳｂ１において、第１サーバ３１の取得部５１は、処理装置２から周期的に送信されてくる、４つの超音波センサ１１の受信信号を受信したか否かを判定する。取得部５１は、超音波センサ１１の受信信号を受信した場合には、ステップＳｂ２において、超音波センサ１１の受信信号を第３サーバ３３に保存する。

取得部５１が超音波センサ１１の受信信号を受信していない場合には、ステップＳｂ３において、尿量推定部５２は、推定タイミングが到来したか否かを判定する。推定タイミングは、所定の推定周期で繰り返している。つまり、尿量推定部５２は、推定周期で尿量の推定を行うように構成されている。推定周期は、処理装置２の送受信周期よりも長い間隔に設定されている。尚、推定周期は、送受信周期と同じ周期であってもよい。

推定タイミングが到来した場合には、尿量推定部５２は、ステップＳｂ４において尿量推定を実行する。尿量推定の具体的な内容については後述する。尿量推定が完了した後は、ステップＳｂ１において、取得部５１が再び超音波センサ１１の受信信号の受信を行う。

推定タイミングが到来していない場合には、接触判定部５３は、ステップＳｂ５において、判定タイミングが到来したか否かを判定する。判定タイミングは、所定の判定周期で繰り返す。つまり、接触判定部５３は、判定周期でプローブ１の体表への接触状態を判定するように構成されている。判定周期は、推定周期と同じ間隔に設定されている。尚、判定周期は、推定周期よりも長い間隔であっても、短い間隔であってもよい。

判定タイミングが到来した場合には、接触判定部５３は、ステップＳｂ６において接触判定を実行する。接触判定の具体的な内容については後述する。接触判定が完了した後は、ステップＳｂ１において、取得部５１が再び超音波センサ１１の受信信号の受信を行う。

判定タイミングが到来していない場合には、ステップＳｂ１における取得部５１の処理に戻る。

＜尿量推定＞
以下、尿量推定の具体的な内容について説明する。図１０は、尿量推定のサブルーチンのフローチャートである。

ステップＳｃ１において、尿量推定部５２は、超音波センサ１１の受信信号を第３サーバ３３から読み出す。ここで、プローブ１には４つの超音波センサ１１が含まれるので、読み出す超音波センサ１１の受信信号は、４つの受信信号のセットを意味する。尿量推定部５２は、第３サーバ３３から直近の所定のセット数（例えば、１０セット）の受信信号を読み出す。

次に、尿量推定部５２は、ステップＳｃ２において、超音波センサ１１の受信信号に基づいて、超音波センサ１１が膀胱を検出しているか否かを判定する。尿量推定部５２は、４つの超音波センサ１１のそれぞれについて、膀胱の検出の有無を調べる。

詳しくは、尿量推定部５２は、４つの超音波センサ１１の受信信号のそれぞれに対して平均処理を行う。尿量推定部５２は、読み出した複数セットの受信信号を超音波センサ１１ごとに平均する。これにより、受信信号のノイズが低減され、反射波が識別しやすくなる。次に、尿量推定部５２は、平均処理後の受信信号に膀胱の反射波が含まれているか否かを判定する。受信信号においては超音波の送信直後にノイズが観測されるので、腹部の表面から比較的遠い、膀胱の後壁からの反射波が識別し易い。そこで、尿量推定部５２は、受信信号に膀胱の後壁の反射波が含まれるか否かを調べる。膀胱の後壁の反射波が返ってくると想定される受信時間帯は概ねわかっているので、尿量推定部５２は、該受信時間帯において反射波が存在するか否かを判定する。以下、特に断りがない限り、「膀胱の反射波」は、膀胱の後壁の反射波を意味する。尿量推定部５２は、受信信号に膀胱の反射波が含まれていることをもって、超音波センサ１１が膀胱を検出していると判定する。

続いて、尿量推定部５２は、ステップＳｃ３において、尿レベルを判定する。尿レベルとは、膀胱の蓄尿量を示す指標であり、尿レベルが大きいほど蓄尿量が多いことを示す。

具体的には、尿量推定部５２は、どの超音波センサ１１が膀胱を検出しているかに基づいて尿レベルを求める。膀胱は、蓄尿量の増加に伴って上方へ膨張する一方、第１〜第４超音波センサ１１Ａ〜１１Ｄは、前述の如く、上下方向の異なる位置に向かって超音波を送信している。そのため、蓄尿量が多いほど、膀胱を検出する超音波センサ１１の個数が多くなる。尿量推定部５２は、下から順にどの超音波センサ１１までが膀胱を検出しているかによって尿レベルを判定する。何れの超音波センサ１１も膀胱を検出していないときの尿レベルを「０」とする。第１超音波センサ１１Ａのみが膀胱を検出しているときの尿レベルを「１」とする。第１超音波センサ１１Ａ及び第２超音波センサ１１Ｂのみが膀胱を検出しているときの尿レベルを「２」とする。第１超音波センサ１１Ａ、第２超音波センサ１１Ｂ及び第３超音波センサ１１Ｃのみが膀胱を検出しているときの尿レベルを「３」とする。全ての超音波センサ１１が膀胱を検出しているときの尿レベルを「４」とする。

人体の下腹部の例を図１１に示す。図１１は、蓄尿量が中程度の場合の人体の下腹部の模式的な断面図である。また、図１１の膀胱の状態における４つの超音波センサ１１の受信信号の例を図１２〜１５に示す。図１２は、第１超音波センサ１１Ａの受信信号である。図１３は、第２超音波センサ１１Ｂの受信信号である。図１４は、第３超音波センサ１１Ｃの受信信号である。図１５は、第４超音波センサ１１Ｄの受信信号である。図１２〜１５の波形は、平均処理を施された後の波形である。

この例では、第１超音波センサ１１Ａ及び第２超音波センサ１１Ｂが膀胱の反射波Ｗ１を検出しており、第３超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄは膀胱の反射波を検出していない。つまり、尿レベルは「２」である。

尚、図１１に示すように、膀胱６４の上には小腸６９が位置している。第３超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄから出射された超音波の大部分は、小腸６９に入射する。小腸６９の内部には、ガスが混在しているため、超音波は小腸６９で減衰し、体内の奥の方まで届き難くなる。そのため、第３超音波センサ１１Ｃ及び第４超音波センサ１１Ｄの受信信号（図１４，１５参照）においては、小腸の反射波Ｗ２が観測されるものの、小腸の反射波Ｗ２の後には膀胱の反射波はもちろん、それ以外の部分からの目立った反射波も観測され難い。尚、小腸６９は、常に蠕動運動をしているため、小腸の反射波Ｗ２は、明確なピークとしては現れず、ノイズに似た波形となる場合もある（図１５参照）。また、膀胱６４の膨張の度合いによっては、超音波の伝播経路上に小腸６９と膀胱６４とが存在する場合もある。この場合には、超音波の伝播経路上の小腸６９が少ないので、超音波の一部は膀胱６４まで到達し、膀胱の反射波が観測され得る。このときには、小腸の反射波と膀胱の反射波とが観測され得る。

尚、尿レベルは、単純に、膀胱を検出している超音波センサ１１の個数に基づいて決定してもよい。

一方、図５の例では、蓄尿量が少なく、膀胱が小さいので、何れの超音波センサ１１も膀胱の反射波を検出しない。この場合の尿レベルは「０」である。

尿量推定部５２は、判定結果を第３サーバ３３に記憶させる。判定結果には、判定時刻と、各超音波センサ１１の膀胱の検出の有無と、尿レベルが含まれる。判定結果は、図１６に示すような表の形式で第３サーバ３３に蓄積される。図１６における判定時刻９：００の判定結果が、図１２〜１５の受信信号の結果である。各超音波センサ１１の欄における符号「０」は、膀胱を検出していないことを表し、符号「１」は、膀胱を検出していることを表している。

続いて、尿量推定部５２は、ステップＳｃ４において、報知タイミングが到来したか否かを判定する。報知タイミングは、所定の報知周期で繰り返している。つまり、尿量推定部５２は、処理装置２への尿量の報知を報知周期で行うように構成されている。報知周期は、推定周期よりも長い間隔に設定されている。尚、報知周期は、推定周期と同じ間隔であってもよい。

報知タイミングが到来していない場合には、尿量推定部５２は、尿量推定を完了し、図９のフローチャート（詳しくは、ステップＳｂ４）に戻る。

報知タイミングが到来した場合には、尿量推定部５２は、ステップＳｃ５において、前回の報知タイミングから今回の報知タイミングまでの間の尿レベルを第３サーバ３３から読み出す。尿量推定部５２は、読み出した尿レベルの最大値を通信部４３を介して処理装置２及びユーザ端末７１へ送信する。尚、尿量推定部５２は、読み出した尿レベルの最大値ではなく、平均値を送信してもよい。あるいは、尿量推定部５２は、第３サーバ３３に記憶された最新の尿レベルを読み出し、その尿レベルを送信してもよい。

このとき、尿量推定部５２は、報知する尿レベルが許容尿レベルに達している場合には、通信部４３を介して排尿タイミングの到来を処理装置２及びユーザ端末７１へ送信する。許容尿レベルは、対象者が尿意を催す尿レベルであり、例えばレベル「３」が初期値として記憶部４４に記憶されている。

一方、処理装置２は、尿レベル及び／又は排尿タイミングの通知を受信すると、報知部２４を作動させる。例えば、処理装置２は、報知部２４であるＬＥＤランプを尿レベルに応じて点灯させる。ＬＥＤランプが尿レベルに対応して複数設けられている場合には、処理装置２は、尿レベルに応じたＬＥＤランプを点灯させる。ＬＥＤランプが１つの場合には、処理装置２は、尿レベルに応じて点滅速度を早くする等、点灯態様を尿レベルに応じて変更する。また、処理装置２は、排尿タイミングの通知を受信した場合には、ＬＥＤランプをそれに対応した点灯態様で点灯させる。また、ユーザ端末７１は、尿レベル及び／又は排尿タイミングの通知を受信すると、ユーザ端末７１のディスプレイに尿レベル及び／又は排尿タイミングの通知を表示する。

これにより、対象者又は対象者の周りの人々は、尿レベル及び排尿タイミングを知ることができ、排尿の準備を行うことができる。対象者は、早期にトイレの準備を行うことができる。また、対象者の周りの人々も、対象者をトイレへ早期に誘導することができる。その結果、失禁を防止することができる。あるいは、実際の排尿が早まったり、排尿の準備に手間取ったりした場合には、失禁してしまう場合もあり得るが、そのような場合であっても、失禁後の処理を早期に行うことができる。つまり、オムツ交換の時期を早期に報知することができる。

尿量推定部５２は、以上の処理によって尿レベルを推定し、対象者又はその周りの人々に尿レベル及び／又は排尿タイミングを知らせる。

尚、以上の説明では、報知タイミングの到来により尿レベルが処理装置２及びユーザ端末７１に送信されているが、これに限られるものではない。例えば、尿量推定部５２は、尿レベルを判定し、その判定結果を第３サーバ３３に記憶させるだけで、尿レベルの報知を行わなくてもよい。つまり、図１０のサブルーチンは、ステップＳｃ３で終了して図９のメインフローチャートに戻ってもよい。そして、第２サーバ３２が処理装置２又はユーザ端末７１からのリクエストを受けた場合に、第２サーバ３２が、ステップＳｃ５と同様の処理を行って、尿レベル及び／又は排尿タイミングを処理装置２又はユーザ端末７１に返すようにしてもよい。

＜接触判定＞
次に、接触判定の具体的な内容について説明する。図１７は、接触判定のサブルーチンのフローチャートである。

ステップＳｄ１において、算出部５４は、最新の超音波センサ１１の受信信号と前回（即ち、１回前）の超音波センサ１１の受信信号と前々回（即ち、２回前）の受信信号を第３サーバ３３から読み出す。ここで、プローブ１には４つの超音波センサ１１が含まれるので、読み出す超音波センサ１１の受信信号は、４つの受信信号のセットを意味する。つまり、尿量推定部５２は、第３サーバ３３から前述の３セットの受信信号を読み出す。

次に、算出部５４は、ステップＳｄ２において、受信信号の標準化及び次元削減を実行する。標準化及び次元削減は、最新、前回及び前々回の受信信号のそれぞれについて、さらには、それらに含まれる４つの受信信号のそれぞれについて実行される。

詳しくは、受信信号は、時系列に並んだ所定の個数の数値で構成されている。体内を伝播する超音波は、その伝播距離に従って減衰する。そのため、受信信号において、体表に近い部分からの反射波、即ち、時間的に早い領域の数値は相対的に大きく、体表から遠い部分からの反射波、即ち、時間的に遅い領域の数値は相対的に小さくなる傾向にある。そこで、算出部５４は、受信信号を標準化することによって、伝播距離に起因する数値の大小の影響を低減する。これにより、その後の類似度の算出を適切に行うことができる。記憶部４４が受信信号の平均値及び標準偏差を記憶しており、算出部５４は、これらの平均値及び標準偏差を用いて受信信号の各時間の数値を標準化する。尚、記憶部４４は、予め取得された受信信号の平均値及び標準偏差を記憶しておいてもよいし、処理装置２から送信されてくる受信信号に基づいて随時算出したものを記憶しておいてもよい。

続いて、算出部５４は、標準化した受信信号の次元削減を行う。例えば、算出部５４は、主成分分析（ＰＣＡ）又は特異値分解（ＳＶＤ）等の次元削減を行う。尚、算出部５４は、主成分分析等の次元削減に代えて、受信信号のうち伝播距離が長い領域の数値、即ち、遅い時間の数値を削減してもよい。遅い時間の数値は、大きさが小さく情報量が少ないので、削減しても類似度の算出に与える影響が小さい。

その後、算出部５４は、ステップＳｄ３において、受信信号の類似度を算出する。ここでは、算出部５４は、４つの超音波センサ１１の受信信号のそれぞれに関し、最新の受信信号と前回の受信信号との類似度、及び、前回の受信信号と前々回の受信信号との類似度をそれぞれ算出する。すなわち、算出部５４は、第１超音波センサ１１Ａに関する最新の受信信号と前回の受信信号との類似度、第２超音波センサ１１Ｂに関する最新の受信信号と前回の受信信号との類似度、第３超音波センサ１１Ｃに関する最新の受信信号と前回の受信信号との類似度、及び、第４超音波センサ１１Ｄに関する最新の受信信号と前回の受信信号との類似度を算出する。前回の受信信号と前々回の受信信号との類似度についても同様である。

この例では、算出部５４は、以下の式（１）で表される類似度Ｓを用いている。

類似度Ｓ＝−１×ｌｏｇ（１−コサイン類似度） ・・・（１）

ここで、ｌｏｇは常用対数である。コサイン類似度は、各受信信号をベクトルと捉えた場合に以下の式（２）で表される。

算出部５４は、最新の受信信号と前回の受信信号との類似度Ｓと、前回の受信信号と前々回の受信信号との類似度Ｓとの平滑化を行う。ここでは、算出部５４は、類似度Ｓの算術平均を算出する。ステップＳｄ３において、算出部５４は、平滑化された類似度Ｓを最終的な類似度Ｓとして算出する。前述の如く、受信信号には、４つの超音波センサ１１の受信信号が含まれるので、４つの超音波センサ１１の受信信号に対応する４つの平滑化された類似度Ｓが算出される。算出部５４は、類似度Ｓを第３サーバ３３に記憶させる。ステップＳｄ３が比較工程、及び、算出工程の一例である。

類似度Ｓが算出されると、判定部５５は、ステップＳｄ４において、類似度Ｓが判定閾値以上か否かを判定する。判定部５５は、記憶部４４から判定閾値８３を読み出す。判定部５５は、４つの超音波センサ１１ごとの類似度Ｓを判定する。そして、４つの超音波センサ１１の少なくとも１つの超音波センサ１１の類似度Ｓが判定閾値以上である場合には、判定部５５は、プローブ１の体表への接触状態が不適切であると判定する（ステップＳｄ５）。一方、４つの超音波センサ１１の全ての類似度Ｓが判定閾値よりも小さい場合には、判定部５５は、プローブ１の体表への接触状態が適切であると判定する（ステップＳｄ６）。判定部５５は、判定結果を第３サーバ３３に保存する。ステップＳｄ４が判定工程の一例である。

プローブ１の体表への接触状態が適切な場合には、超音波センサ１１は、超音波を体内へ適切に送信し、体内からの超音波を適切に受信する。体内においては小腸及び大腸等の臓器が動いている。また、対象者の体動、呼吸、脈拍等も受信波に影響を与え得る。そのため、超音波センサ１１の受信波の形状は、その取得した時間が異なれば、一致することは稀である。プローブ１の接触状態が適切であれば、これらの影響が受信信号に現れ得る。その場合、異なる時間に取得された２つの受信信号を比較すると、両者には差異が現れる。つまり、２つの受信信号は、あまり類似しておらず、類似度Ｓが小さくなる。

一方、プローブ１と体表との間に隙間がある場合のようにプローブ１の接触状態が不適切な場合には、超音波センサ１１は、超音波を体内へ適切に送信できないだけでなく、体内からの超音波を適切に受信することもできない。このときの受信信号には、臓器からの反射波が含まれていないだけでなく、臓器の動きや体動等も現れていない。その場合、異なる時間に取得された２つの受信信号を比較すると、両者には差異があまりない。つまり、２つの受信信号は、よく類似しており、類似度Ｓが大きくなる。尚、プローブ１の一部だけが体表から浮いている場合などでは、いくつかの超音波センサ１１が超音波を適切に送受信でき、残りの超音波センサ１１が超音波を適切に送受信できない状況が起こり得る。

判定閾値は、プローブ１が体表へ適切に接触していないと評価できる類似度Ｓの大きさに設定されている。そのため、類似度Ｓが判定閾値よりも小さい場合には、プローブ１の体表への接触状態が適切であると判定することができる。逆に、類似度Ｓが判定閾値以上の場合には、プローブ１の体表への接触状態が不適切であると判定することができる。

全ての超音波センサ１１の類似度Ｓが判定閾値よりも小さい場合（ステップＳｄ６）には、判定部５５は、接触判定を完了し、図９のフローチャート（詳しくは、ステップＳｂ６）に戻る。

一方、少なくとも１つの超音波センサ１１の類似度Ｓが判定閾値以上の場合には（ステップＳｄ５）、判定部５５は、プローブ１の接触状態が不適切である旨を通信部４３を介して処理装置２及びユーザ端末７１に報知する。このとき、判定部５５は、類似度Ｓが判定閾値以上であった超音波センサ１１を併せて報知してもよい。それに加えて、判定部５５は、類似度Ｓの算出の基になった最新、前回及び前々回の受信信号を、不適切な受信信号として記憶部４４に記憶させる。その後、判定部５５は、接触判定を完了し、図９のフローチャート（詳しくは、ステップＳｂ６）に戻る。

処理装置２は、プローブ１の接触状態が不適切な旨の報知を受信すると、それに応じた態様で報知部２４を作動させる。ユーザ端末７１は、プローブ１の接触状態が不適切な旨の報知を受信すると、それに応じた表示をディスプレイで行う。こうして、対象者又はその周りの人々にプローブ１の装着状態の修正を促すことができる。

尿量推定部５２は、前述のステップＳｃ１において受信信号を読み出す際に、該当する受信信号が不適切な受信信号として記憶されている場合には、ステップＳｃ２以降の処理においては、それらの受信信号を用いない。これにより、尿量をより正確に推定することができる。

尚、以上の説明では、プローブ１の接触状態が不適切である場合にその旨が処理装置２及びユーザ端末７１に送信されているが、これに限られるものではない。例えば、接触判定部５３は、プローブ１の接触状態を判定し、その判定結果を第３サーバ３３に記憶させるだけで、接触状態が不適切な旨の報知を行わなくてもよい。つまり、第２サーバ３２が処理装置２又はユーザ端末７１からのリクエストを受けた場合に、第２サーバ３２が、ステップＳｄ５と同様の処理を行って、プローブ１の接触状態を処理装置２又はユーザ端末７１に返すようにしてもよい。

図１８〜２０は、一例として、プローブ１の体表への接触状態が適切な場合の第３超音波センサ１１Ｃの受信信号である。図１８は、最新の受信信号であり、図１９は、前回の受信波形であり、図２０は、前々回の受信波形である。図１８〜２０の受信信号は、処理装置２において平均処理を施された後のものである。図１８〜図２０を比較すると、波形の差異が大きく、３つの波形はあまり類似していない。図１８の受信信号と図１９の受信信号との類似度Ｓは、２．０である。図１９の受信信号と図２０の受信信号との類似度Ｓは、２．１である。２つの類似度Ｓの平均値は、２．０５である。例えば、判定閾値は、３．５に設定されている。平均値の２．０５は、判定閾値よりも小さいので、プローブ１の接触状態が適切であると判定される。

図２１〜２３は、一例として、プローブ１の体表への接触状態が不適切な場合の第３超音波センサ１１Ｃの受信信号である。図２１は、最新の受信信号であり、図２２は、前回の受信波形であり、図２３は、前々回の受信波形である。図２１〜２３の受信信号は、処理装置２において平均処理を施された後のものである。図２１〜２３を比較すると、波形の差異が小さく、３つの波形は類似している。図２１の受信信号と図２２の受信信号との類似度Ｓは、４．４である。図２１の受信信号と図２２の受信信号との類似度Ｓは、４．５である。２つの類似度Ｓの平均値は、４．４５である。平均値の４．４５は、判定閾値以上であるので、プローブ１の接触状態が不適切であると判定される。

以上のように、超音波測定装置１００は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブ１と、プローブ１の体表への接触状態を判定する制御部４１とを備え、制御部４１は、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号を比較することによってプローブ１の体表への接触状態を判定する。

また、第１サーバ３１は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブ１を含む端末装置１０とネットワークを介して通信可能であり、端末装置１０から送信されてくる受信波、即ち、受信信号を受信する接触判定サーバ装置であって、プローブ１の体表への接触状態を判定する制御部４１を備え、制御部４１は、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信信号を比較することによってプローブ１の体表への接触状態を判定する。

さらに、接触判定プログラム８２は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブ１の体表への接触状態を判定する機能を第１サーバ３１（コンピュータ）に実現させるための接触判定プログラムであって、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号を比較する比較機能と、比較機能の結果に基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する判定機能とを第１サーバ３１に実現させるための接触判定プログラムである。

さらにまた、超音波測定装置１００の接触判定方法は、対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブ１の体表への接触状態を判定する接触判定方法であって、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号を比較するステップＳｄ３（比較工程）と、比較工程の結果に基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定するステップＳｄ４（判定工程）とを含む。

これらの構成によれば、異なる時間における超音波の送受信による２つの受信信号を取得できれば、プローブ１の体表への接触状態を判定することができる。詳しくは、プローブ１が体表へ適切に接触している場合には、プローブ１が体内へ適切に超音波を送信し、体内からの反射波をプローブ１で適切に受信することができる。体内からの反射波を含む受信波には、臓器の動きや体動等の影響が現れている。臓器の動きや体動等は不規則なので、異なるタイミングで超音波を送受信した際の受信波を比べると、２つの受信信号には変化、即ち、差異が現れるはずである。逆に、プローブ１が体表へ適切に接触していない場合には、２つの受信信号には大きな変化は現れない。そのため、異なる時間に取得された２つの受信信号を比較すれば、プローブ１の体表への接触状態を判定することができる。このように、異なる時間においてプローブ１によって取得された２つの受信信号を比較することによってプローブ１の体表への接触状態を判定できるので、プローブ１の接触状態を調整しながら受信信号を観察する等の作業を行うことなく、プローブ１の接触状態の判定を簡単に行うことができる。また、プローブ１を装着した状態のまま、プローブ１の接触状態の判定を行うことができるので、プローブ１による本来の処理（前述の例では尿量推定）を行いつつ、又は、行える状態を維持しつつ、プローブ１の接触状態の判定を行うことができる。特に、プローブ１を常時装着して使用する場合に有効である。

具体的には、制御部４１は、少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号の類似の度合いに基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する。

また、接触判定プログラム８２において、比較機能は、少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号の類似の度合いを算出する算出機能であり、判定機能は、算出された類似の度合いに基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する。

さらに、超音波測定装置１００の接触判定方法において、比較工程は、少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号の類似の度合いを算出する算出工程であり、判定工程では、算出された類似の度合いに基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する。

これらの構成によれば、プローブ１の接触状態を一定の基準で判定することができる。つまり、前述の如く、プローブ１の体表への接触状態が適切な場合には、２つの受信信号には差異が現れる一方、プローブ１の体表への接触状態が不適切な場合には、２つの受信信号にはあまり差異が現れない。このような２つの受信信号の差異は、様々な方法で評価することができる。例えば、２つの受信信号の類似の度合いには、２つの受信信号の差異がよく現れている。そこで、制御部４１は、２つの受信信号を比較する上で、２つの受信信号の類似の度合いという基準でプローブ１の接触状態を判定する。これにより、プローブ１の接触状態を一定の基準で判定することができる。

さらに詳しくは、制御部４１は、少なくとも２つの受信波、即ち、２つの受信信号の類似度Ｓに基づいてプローブ１の体表への接触状態を判定する。

また、接触判定プログラム８２の算出機能は、少なくとも２つの受信波、即ち、２つの受信信号の類似度Ｓを算出する。

さらに、超音波測定装置１００の接触判定方法において、算出工程は、少なくとも２つの受信波、即ち、２つの受信信号の類似度Ｓを算出する。

これらの構成によれば、類似度Ｓというパラメータを用いることによって、プローブ１の接触状態を画一的に判定することができる。また、類似度Ｓは、２つの受信信号のコサイン類似度に関連している。そのため、２つの受信信号が全体的に類似しているか否かを判断することができる。例えば、２つの受信信号の類似の度合いは、ピークの有無、ピークの大きさ、又はピークの位置（即ち、時間）等の局所的な特徴をもって評価することもできる。それに対し、コサイン類似度は、２つの受信信号をそれぞれベクトルとして捉え、２つのベクトルの類似の度合いを表すものであり、換言すると、２つの受信信号の全体的な類似の度合いを表している。そのため、コサイン類似度を用いて表される類似度Ｓによって２つの受信信号の類似の度合いを評価することによって、２つの受信信号が全体的に類似しているか否かを判定することができる。

また、超音波測定装置１００の接触判定方法は、異なる時間におけるプローブ１による超音波の送受信によって少なくとも２つの受信波、即ち、受信信号を取得する取得工程をさらに含む。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

プローブ１は、膀胱を検出するために用いられているが、プローブ１が検出する対象は膀胱に限られない。つまり、超音波測定装置１００は、膀胱の尿量を推定することを主な目的としているが、超音波測定装置１００の主な目的、即ち、基本となる処理は尿量の推定に限られない。つまり、前述の接触判定は、対象者の体表に接触した状態で装着されたプローブ１から体内に超音波を送信し、超音波の反射波をプローブ１で受信し、その受信信号に基づいて任意の処理を行う装置及び方法に適用することができる。

プローブ１の体表への設置場所は、任意に設定することができる。また、プローブ１の装着方法は、前記の方法に限られるものではない。例えば、接触面１３を粘着性を有する貼付面で形成し、接触面１３を対象者の腹部に貼り付けるようにしてもよい。

複数の超音波センサ１１の個数は、４個に限られるものではない。超音波センサ１１の個数は、１個であってもよく、３個以下又は５個以上であってもよい。

複数の超音波センサ１１の配置は、前記の配置に限られるものではない。例えば、超音波センサ１１は、左右方向にオフセットしていなくてもよい。

また、ケーシング１２は、前記の構成に限られるものではない。例えば、ケーシング１２の接触面１３には突出部が設けられていてもよい。超音波センサ１１は、突出部内に内蔵される。突出部により、ケーシング１２のうち超音波センサ１１が内蔵された部分の皮膚（体表）との密着性が向上し、超音波の人体への入射が促進される。これにより、膀胱の検出能力が高められる。

プローブ１と処理装置２とが別体に構成されているが、これに限られるものではない。例えば、プローブ１と処理装置２とを一体的に構成してもよい。また、プローブ１と処理装置２とは、有線で接続されておらず、無線通信してもよい。さらに、処理装置２の機能の一部（例えば、送信部２１又は受信部２２）を、プローブ１が有していてもよい。

処理装置２の構成は、前述の構成に限られない。例えば、送信部２１は、パルス信号を駆動信号としてプローブ１に入力しているが、駆動信号は、パルス信号に限定されるものではない。駆動信号は、パルス波ではなく、バースト波等であってもよい。また、報知部２４は、ＬＥＤランプに限られず、ディスプレイ、アラーム又はバイブレータであってもよい。

処理装置２は、サーバ群３、より具体的には第１サーバ３１と無線で接続されているが、有線で接続されていてもよい。

前述の処理装置２及びサーバ群３のそれぞれの処理は、それぞれの装置に固有のものではなく、少なくとも一部の処理を前述の説明とは異なる装置が実行してもよい。例えば、尿量の推定を処理装置２が実行してもよい。あるいは、超音波測定装置１００は、サーバ群３を含まず、前述のサーバ群３の機能を処理装置２又はそれ以外の装置（例えば、ＰＣ又はユーザ端末７１）が実現してもよい。

例えば、ユーザ端末７１がサーバ群３の機能を実現してもよい。図２４は、ユーザ端末７１のハードウェア構成を示すブロック図である。ユーザ端末７１がサーバ群３の機能を実現する場合、ユーザ端末７１の通信部９３は、処理装置２と無線又は有線で通信を行う。ユーザ端末７１の制御部９１が第１サーバ３１の制御部４１の代わりをする。記憶部９４は、尿量推定プログラム８１、接触判定プログラム８２及び判定閾値８３を記憶している。それに加えて、記憶部９４は、第３サーバ３３の役割も果たし、超音波センサ１１の受信信号及び判定結果等を記憶する。制御部９１は、記憶部９４に記憶されたプログラムをメモリ９２に展開して実行することによって取得部５１、尿量推定部５２及び接触判定部５３として機能する。つまり、制御部９１は、図８に示す制御部４１と同様の機能構成を有する。その場合、ユーザ端末７１が接触判定サーバ装置として機能する。

サーバ群３は複数のサーバを有しているが、１つのサーバが第１〜第３サーバ３１〜３３の機能を有していてもよい。

前述の超音波測定装置１００の動作は一例に過ぎない。例えば、超音波センサ１１による反射波の検出及び尿レベルの変化の有無の判定は、周期的に行われているが、これに限られるものではない。例えば、超音波測定装置１００は、対象者が所定の姿勢のときに、超音波センサ１１による反射波の検出及び尿レベルの変化の有無の判定を行ってもよい。体内における膀胱の形状及び位置は、対象者の姿勢に応じて変わり得る。そのため、超音波の送信及び検出を行うときの対象者の姿勢を統一することによって、膀胱を精度良く検出し、尿レベルを精度良く判定することができる。あるいは、超音波測定装置１００は、超音波センサ１１により周期的に検出された反射波のうち、所定の姿勢のときに検出された反射波を用いて尿レベルの変化の有無の判定を行ってもよい。あるいは、超音波測定装置１００は、超音波センサ１１による反射波の検出を行う際に、対象者に予め決めた姿勢を取るように促すように構成されていてもよい。

また、超音波測定装置１００は、どの超音波センサ１１までが膀胱を検出しているかによって尿レベルを判定しているが、これに限られるものではない。尿量の推定は、任意の方法によって実現することができる。

サーバ群３にはユーザ端末７１が登録されており、サーバ群３の判定結果等が適宜、ユーザ端末７１に送信されているが、ユーザ端末７１は登録されていなくてもよい。その場合、前述の処理においてユーザ端末７１への処理が省略される。

接触判定は、前述の方法に限られるものではない。例えば、制御部４１は、異なる時間に取得された２つの受信信号を比較し、受信信号に含まれるピーク（反射波）の有無、大きさ及び位置（受信時間）の少なくとも１つに基づいて２つの受信信号の差異を評価することによってプローブ１の接触状態を判定してもよい。

類似の度合いを示す指標は、２つの受信信号の類似の度合いを示す指標であれば、任意の指標を採用することができる。例えば、コサイン類似度を２つの受信信号の類似の度合いを示す指標としての類似度としてそのまま用いてもよい。あるいは、ユークリッド距離の逆数又はピアソン積率相関係数等を類似度として用いてもよい。

また、類似度Ｓの算出する前の受信信号の前述の処理は、必須ではない。すなわち、受信信号の標準化及び次数削減は省略することができる。

さらに、複数の類似度Ｓを算出した上で、それらを平滑化（平均）しているが、これに限られるものではない。制御部４１は、２つだけの受信信号から類似度Ｓを算出し、その類似度Ｓをプローブ１の接触状態の判定に用いてもよい。また、類似度Ｓを平滑化する場合には、平滑化する類似度Ｓの個数は２つに限られない。つまり、制御部４１は、４つ以上の受信信号を用いて、３つ以上の類似度Ｓを算出し、それらを平滑化してもよい。また、平滑化する対象の類似度Ｓの個数が多い場合には、算術平均に代えて、トリム平均又はウィンザライズド平均を用いてもよい。さらに、平滑化の手法は、平均に限らず、ガウシアンフィルタ又はスプライン補間等を用いた手法であってもよい。

また、類似度Ｓは、時系列的に連続する２つの受信信号の類似度Ｓに限られない。例えば、前述の例において、制御部４１は、最新の受信信号と前々回の受信信号との類似度Ｓを算出してもよい。つまり、類似度Ｓの算出に用いられる２つの受信信号は、時系列的に連続していない、所定時間を空けて取得された２つの受信信号であってもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、超音波測定装置、接触判定サーバ装置、接触判定プログラム及び接触判定方法について有用である。

１００ 超音波測定装置
１ プローブ
１０ 端末装置
３１ 第１サーバ（接触判定サーバ装置）
４１ 制御部

Claims (9)

1. 対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブと、
   前記プローブの体表への接触状態を判定する制御部とを備え、
   前記制御部は、異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較することによって前記プローブの体表への接触状態を判定する超音波測定装置。
2. 請求項１に記載の超音波測定装置において、
   前記制御部は、前記少なくとも２つの受信波の類似の度合いに基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する超音波測定装置。
3. 対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブを含む端末装置とネットワークを介して通信可能であり、端末装置から送信されてくる受信波を受信する接触判定サーバ装置であって、
   前記プローブの体表への接触状態を判定する制御部を備え、
   前記制御部は、異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較することによって前記プローブの体表への接触状態を判定する接触判定サーバ装置。
4. 請求項３に記載の接触判定サーバ装置において、
   前記制御部は、前記少なくとも２つの受信波の類似の度合いに基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する接触判定サーバ装置。
5. 対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブの体表への接触状態を判定する機能をコンピュータに実現させるための接触判定プログラムであって、
   異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較する比較機能と、
   前記比較機能の結果に基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する判定機能とをコンピュータに実現させるための接触判定プログラム。
6. 請求項５に記載の接触判定プログラムにおいて、
   前記比較機能は、前記少なくとも２つの受信波の類似の度合いを算出する算出機能であり、
   前記判定機能は、算出された前記類似の度合いに基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する接触判定プログラム。
7. 対象者の体表に接触した状態で装着され、体内に超音波を送信し、超音波の反射波を受信するプローブの体表への接触状態を判定する接触判定方法であって、
   異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって得られた少なくとも２つの受信波を比較する比較工程と、
   前記比較工程の結果に基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する判定工程とを含む接触判定方法。
8. 請求項７に記載の接触判定方法において、
   異なる時間における前記プローブによる超音波の送受信によって少なくとも２つの受信波を取得する取得工程をさらに含む接触判定方法。
9. 請求項７又は８に記載の接触判定方法において、
   前記比較工程は、前記少なくとも２つの受信波の類似の度合いを算出する算出工程であり、
   前記判定工程では、算出された前記類似の度合いに基づいて前記プローブの体表への接触状態を判定する接触判定方法。
   
   

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