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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022049440
(43)【公開日】2022-03-29
(54)【発明の名称】圧力測定システム、圧力測定方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/00 20060101AFI20220322BHJP
G01L 11/06 20060101ALI20220322BHJP
G01L 7/00 20060101ALI20220322BHJP
【ＦＩ】
A61B5/00 101M
G01L11/06
G01L7/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020155656
(22)【出願日】2020-09-16
(71)【出願人】
【識別番号】800000068
【氏名又は名称】学校法人東京電機大学
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(74)【代理人】
【識別番号】100171446
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 尚幸
(72)【発明者】
【氏名】桑名 健太
(72)【発明者】
【氏名】冨成 直紀
(72)【発明者】
【氏名】岩淵 智宏
【テーマコード（参考）】
2F055
4C117
【Ｆターム（参考）】
2F055AA05
2F055BB20
2F055CC02
2F055DD11
2F055EE39
2F055FF49
2F055GG11
4C117XA02
4C117XB01
4C117XC21
4C117XD26
4C117XE27
4C117XE46
(57)【要約】 （修正有）
【課題】より実用的に生体内の圧力を計測可能とする圧力測定システム、圧力測定方法、およびプログラムを提供する。
【解決手段】液体を収容する空間を有する容器と、弾性体からなり、前記容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜と、前記膜の形状を計測する計測部２０と、前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する圧力推定部３０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】液体を収容する空間を有する容器と、弾性体からなり、前記容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜と、前記膜の形状を計測する計測部２０と、前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する圧力推定部３０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を収容する空間を有する容器と、
弾性体からなり、前記容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜と、
前記膜の形状を計測する計測部と、
前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する圧力推定部と、
を備える圧力測定システム。
弾性体からなり、前記容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜と、
前記膜の形状を計測する計測部と、
前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する圧力推定部と、
を備える圧力測定システム。
【請求項2】
前記容器の外周をなす基準面のうち前記空間の周縁部において前記膜が支持され、
前記膜の剛性は前記容器の剛性よりも低い
請求項１に記載の圧力測定システム。
前記膜の剛性は前記容器の剛性よりも低い
請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項3】
前記計測部は、放射波を放射し、前記膜からの反射波を検出する検出部と、前記放射波と前記反射波との時間差に基づいて前記膜の形状を計測する形状計測部と、を備える
請求項１または請求項２に記載の圧力測定システム。
請求項１または請求項２に記載の圧力測定システム。
【請求項4】
前記放射波は、超音波である
請求項３に記載の圧力測定システム。
請求項３に記載の圧力測定システム。
【請求項5】
前記容器と前記膜は、生体適合性材料からなる
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力測定システム。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力測定システム。
【請求項6】
前記膜を覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、空洞部を有し、
前記空洞部は、前記空間と前記膜を挟んで対面し、かつ、前記被覆部の正面と交差する面につながる流路を有する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧力測定システム。
前記被覆部は、空洞部を有し、
前記空洞部は、前記空間と前記膜を挟んで対面し、かつ、前記被覆部の正面と交差する面につながる流路を有する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧力測定システム。
【請求項7】
弾性体からなり、液体を収容する空間を有する容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜の形状を計測する第１ステップと、
前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する第２ステップと、
を備える圧力測定方法。
前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する第２ステップと、
を備える圧力測定方法。
【請求項8】
コンピュータに
弾性体からなり、液体を収容する空間を有する容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜の形状を計測する第１ステップと、
前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する第２ステップと、
を備える圧力測定装置として機能させるためのプログラム。
弾性体からなり、液体を収容する空間を有する容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜の形状を計測する第１ステップと、
前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する第２ステップと、
を備える圧力測定装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧力測定システム、圧力測定方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
生体の活動状態を示す指標として、血圧、脈拍、体温などが代表的である。これらの指標は、いずれも圧力と関連する。生体の圧力を計測することは、活動状態を把握するうえで重要である。生体に埋植可能とする圧力の検出器が従来から提案されている。
例えば、特許文献１には、所定量の流体がハウジング内の可撓性部材に封止され、可撓性部材の一端には位置支持部材が連結され、外部の圧力変化に応じて流体により可撓性部材が伸縮し、ハウジングに対する位置支持部材の相対的位置により生理学的圧力が測定される膨張可能インジケータについて記載されている。
特許文献２には、電気機械的基板上に少なくとも一部分を取り囲むように成形された可撓性外膜を含むように液体カプセル化によりパッケージングされた圧力センサを備え、圧力センサの少なくとも一部分と可撓性外膜との間に疎水性液体を含む埋め込み型医療装置について記載されている。
特許文献３には、門脈及び肝静脈系の各々に埋め込まれたセンサ装置が周囲流体圧力に依存する共振周波数を有する振動センサを備え、各センサ装置で超音波振動を受けさせ、超音波振動に応答して発生した振動を受信し、各センサ装置のそれぞれの振動数から共振周波数を決定し、決定した共振周波数から各センサ装置を囲む流体の周囲圧力と圧力勾配を決定する検出方法について記載されている。
例えば、特許文献１には、所定量の流体がハウジング内の可撓性部材に封止され、可撓性部材の一端には位置支持部材が連結され、外部の圧力変化に応じて流体により可撓性部材が伸縮し、ハウジングに対する位置支持部材の相対的位置により生理学的圧力が測定される膨張可能インジケータについて記載されている。
特許文献２には、電気機械的基板上に少なくとも一部分を取り囲むように成形された可撓性外膜を含むように液体カプセル化によりパッケージングされた圧力センサを備え、圧力センサの少なくとも一部分と可撓性外膜との間に疎水性液体を含む埋め込み型医療装置について記載されている。
特許文献３には、門脈及び肝静脈系の各々に埋め込まれたセンサ装置が周囲流体圧力に依存する共振周波数を有する振動センサを備え、各センサ装置で超音波振動を受けさせ、超音波振動に応答して発生した振動を受信し、各センサ装置のそれぞれの振動数から共振周波数を決定し、決定した共振周波数から各センサ装置を囲む流体の周囲圧力と圧力勾配を決定する検出方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１１－２１８４５５号公報
【特許文献2】特表２０１８－５１６１０２号公報
【特許文献3】特表２０１４－５２７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
生体内に埋植する検出器には、日用品よりも厳格な要件が課される。例えば、生体情報を計測できることはもとより、生体適合性があること、安定した電力供給、確実な情報伝達などが求められる。従来の手法によれば、生体情報の計測を実現できるとしても、実用性を図るうえで、生体適合性の他、電力供給や情報伝達の安定性なども含む諸要件が十分に考慮されていないことがあった。
【0005】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、より実用的に生体内の圧力を計測可能とする圧力測定システム、圧力測定方法、およびプログラムを提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、液体を収容する空間を有する容器と、弾性体からなり、前記容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜と、膜の形状を計測する計測部と、前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する圧力推定部と、を備える圧力測定システムである。
【0007】
また、本発明の一態様は、弾性体からなり、液体を収容する空間を有する容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜の形状を計測する第１ステップと、前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する第２ステップと、を備える圧力測定方法である。
【0008】
また、本発明の一態様は、コンピュータに、弾性体からなり、液体を収容する空間を有する容器の外周の一部を覆い、前記液体を封止する膜の形状を計測する第１ステップと、前記形状の変形量から、前記空間の内部の圧力と平衡する圧力を基準とし、前記空間から前記膜を挟んで隔離される前記空間の外部の圧力を推定する第２ステップと、を備える圧力測定装置として機能させるためのプログラムであってもよい。
【発明の効果】
【0009】
より実用的に生体内の圧力を計測可能とする圧力測定システム、圧力測定方法、およびプログラムを提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１の実施形態に係る圧力測定システムの概要を説明するための説明図である。
【図2】第１の実施形態に係る感圧部の構成例を示す斜視図である。
【図3】第１の実施形態に係る感圧部の構成例を示す断面図である。
【図4】第１の実施形態に係る膜の形状変化の第１例を示す断面図である。
【図5】第１の実施形態に係る膜の形状変化の第２例を示す断面図である。
【図6】第１の実施形態に係る計測部の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図7】第１の実施形態に係る圧力推定部の機能構成例を示す概略ブロック図である。
【図8】第１の実施形態に係る圧力推定処理の例を示すフローチャートである。
【図9】検査画像の第１例を示す図である。
【図10】検査画像の第２例を示す図である。
【図11】検査画像の第３例を示す図である。
【図12】第１の実施形態に係る感圧部の他の構成例を示す断面図である。
【図13】第１の実施形態に係る感圧部の他の構成例を示す平面図である。
【図14】第１の実施形態に係る圧力の測定系の一例を示す図である。
【図15】圧力の測定値と圧力変化の関係の例を示す図である。
【図16】圧力伝達率の例を示す表である。
【図17】圧力伝達率の例を示す図である。
【図18】第２の実施形態に係る圧力推定処理の例を示すフローチャートである。
【図19】第２の実施形態に係る圧力の測定系の一例を示す図である。
【図20】管材の断面の例を示す断面図である。
【図21】検査画像の第４例を示す図である。
【図22】検査画像の画素数の輝度分布の第１例を示すヒストグラムである。
【図23】検査画像の画素数の増加量の輝度分布の例を示すヒストグラムである。
【図24】所定輝度における画素数の増加量の例を示す図である。
【図25】回帰線の傾きの例を示す図である。
【図26】圧力誤差の例を示す図である。
【図27】標準偏差の例を示す図である。
【図28】微小気泡の共振周波数の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る圧力測定システム１の概要を説明するための説明図である。
図１は、圧力測定システム１が人体Ｈｂ内の被検体の圧力を計測する場合を例示する。ここで、妊婦の体内において成育する胎児（fetus）Ｆｔに生じた脊髄髄膜瘤（myelomeningocele）への応用を例とする。脊髄髄膜瘤は、脊椎の成育不全により脊髄が体内から露出し、瘤が生じる病変である。瘤からは髄液が漏れ出す。脊髄髄膜瘤の治療において、胎児期に瘤をパッチで覆うことにより保護することがある。これにより、瘤からの髄液の漏れを防ぐとともに、脊髄と胎盤等との接触を抑制することができる。そのため、治療後において髄液圧をモニタリングすることでパッチの剥がれや髄液圧の異常な変化の有無を定期的に確認することが重要となる。しかしながら、体温や血圧などとは異なり体外に測定器を装着して髄液圧を直接計測することは現実的ではない。そこで、本実施形態に係る圧力測定システム１は、人体Ｈｂの外部から超音波を照射して、被検体の例として髄液の圧力計測を実現する。図１に示す例では、瘤を覆うパッチに感圧部１０を設置もしくはパッチの一部として構成することで、脊髄髄膜瘤の治療、診断に役立てることができる。
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る圧力測定システム１の概要を説明するための説明図である。
図１は、圧力測定システム１が人体Ｈｂ内の被検体の圧力を計測する場合を例示する。ここで、妊婦の体内において成育する胎児（fetus）Ｆｔに生じた脊髄髄膜瘤（myelomeningocele）への応用を例とする。脊髄髄膜瘤は、脊椎の成育不全により脊髄が体内から露出し、瘤が生じる病変である。瘤からは髄液が漏れ出す。脊髄髄膜瘤の治療において、胎児期に瘤をパッチで覆うことにより保護することがある。これにより、瘤からの髄液の漏れを防ぐとともに、脊髄と胎盤等との接触を抑制することができる。そのため、治療後において髄液圧をモニタリングすることでパッチの剥がれや髄液圧の異常な変化の有無を定期的に確認することが重要となる。しかしながら、体温や血圧などとは異なり体外に測定器を装着して髄液圧を直接計測することは現実的ではない。そこで、本実施形態に係る圧力測定システム１は、人体Ｈｂの外部から超音波を照射して、被検体の例として髄液の圧力計測を実現する。図１に示す例では、瘤を覆うパッチに感圧部１０を設置もしくはパッチの一部として構成することで、脊髄髄膜瘤の治療、診断に役立てることができる。
【0012】
図１に示す例では、圧力測定システム１は、感圧部１０と、計測部２０と、圧力推定部３０と、を含んで構成される。感圧部１０は、被検体Ｏｂの圧力を検出するため、人体Ｈｂの被検体Ｏｂに接する部位に設置される。感圧部１０は、液体を収容する容器１２（後述）と、弾性体からなり、容器１２の外周の一部を覆い、液体を封止する膜１６（後述）を備える。感圧部１０は、被検体Ｏｂの圧力に応じて膜１６が変形することで、加えられた圧力による影響を受ける。感圧部１０はシリコンゴムなどの生体適合性と、外力による変形に対する弾性を有する材料で構成することができる。
【0013】
計測部２０として、超音波検査装置が用いられている。計測部２０は、プローブ（探触子）２０ｐに接続される。プローブ２０ｐは、計測に用いる放射波として超音波を放射し、所定の観測領域内に分布した物体から反射される反射波を検出する。計測部２０は、プローブ２０ｐにより検出された反射波を用いて膜１６の形状を示す検査画像を撮影する。検査画像には、観測領域内に配置した物体を表す部位が、その周囲よりも高い輝度で表される。従って、検査画像を撮影することで、感圧部１０の膜１６の形状が計測される。
【0014】
圧力推定部３０として、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）が用いられている。圧力推定部３０は、計測部２０で撮影した検査画像を取得し、検査画像に表される膜１６の変形量を解析する。圧力推定部３０は、解析した変形量から所定の基準圧力を基準とした相対的な圧力であって、容器１２から膜１６を挟んで隔離される外部の圧力を推定することができる。基準圧力は、容器１２の外部の圧力と、容器１２の内部の圧力とが釣り合う状態、つまり、平衡状態における圧力である。
【0015】
生体適合性を確保するためには、生体内に埋植されうる感圧部１０の素材として生体適合性を有する素材を用いればよい。また、計測部２０は、人体Ｈｂの外部から超音波を照射して得られる膜１６の形状を示す検査画像を取得することができる。膜１６の変形量と被検体Ｏｂの圧力との対応関係を示す圧力変換データを予め圧力推定部３０に設定しておくことで、検査画像を用いて被検体Ｏｂの圧力の情報が感圧部１０へ電力を供給せずに伝達される。よって、本実施形態によれば、より実用的な生体内の圧力計測を実現することができる。
【0016】
次に、本実施形態に係る感圧部１０の構成例について説明する。図２は、本実施形態に係る感圧部１０の構成例を示す斜視図である。図３は、図２に例示される感圧部１０のＡ－Ａ’断面を示す断面図である。
図２、図３に示す例では、感圧部１０は、一辺の長さが他の辺よりも短い平べったい直方体の形状を有する。感圧部１０を平面視した表面の形状は、ほぼ正方形である。以下の説明では、短辺の長さ、方向をそれぞれ厚みもしくは深さ、Ｚ方向もしくは厚み方向と呼ぶことがある。Ｚ方向と相互に直交する一つの方向、他の方向を、それぞれＸ方向もしくは幅方向、Ｙ方向もしくは奥行方向と呼ぶことがある。Ｘ方向の長さ、Ｙ方向の長さを、それぞれ幅、奥行と呼ぶことがある。
図２、図３に示す例では、感圧部１０は、一辺の長さが他の辺よりも短い平べったい直方体の形状を有する。感圧部１０を平面視した表面の形状は、ほぼ正方形である。以下の説明では、短辺の長さ、方向をそれぞれ厚みもしくは深さ、Ｚ方向もしくは厚み方向と呼ぶことがある。Ｚ方向と相互に直交する一つの方向、他の方向を、それぞれＸ方向もしくは幅方向、Ｙ方向もしくは奥行方向と呼ぶことがある。Ｘ方向の長さ、Ｙ方向の長さを、それぞれ幅、奥行と呼ぶことがある。
【0017】
感圧部１０は、周囲よりも凹んだ空間をなす空洞部１４を有し、空洞部１４に液体が収容される容器１２を備える。図２に示す例では、空洞部１４の平面視した形状は正方形である。空洞部１４の深さは、容器１２の厚みのほぼ半分となる。容器１２の表面の一部は膜１６で覆われる。膜１６で覆われる領域は、空洞部１４の表面全体と、そのＸ－Ｙ面内の周囲の所定の幅を有する支持領域Ｓｐ（図３）である。膜１６は、容器１２表面の支持領域Ｓｐにおいて接着剤をもって接着され、空洞部１４内の液体を封止する。空洞部１４内の圧力（以下、内部圧力と呼ぶことがある）と、空洞部１４外の圧力（以下、外部圧力と呼ぶことがある）とが釣り合った状態では、膜１６の表面は、感圧部１０の表面と同一平面内に配置される。容器１２の表面のうち、膜１６で覆われていない部分を基準面Ｔｓと呼ぶ。外部圧力と内部圧力が釣り合った状態、即ち、平衡状態での内部圧力もしくは外部圧力が基準圧力に相当する。
【0018】
容器１２および膜１６の素材として、加圧により弾性変形する弾性体が用いられる。膜１６の厚みは、容器１２の厚みよりも薄いため、膜１６の方が容器１２よりも剛性が低い。当該素材として、例えば、生体適合性を有する材料が用いられてもよい。生体適合性とは、毒性やアレルギー反応などの生体との相互作用、近接する生体組織の反応もしくは生体全体の反応を惹起させず、化学的安定性が高く、生体内で劣化、分解ならびに生体との癒着が生じないことを指す。容器１２および膜１６の素材として、例えば、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの合成高分子材料が利用可能である。
【0019】
ここで、外部圧力が上昇し、内部圧力よりも外部圧力が相対的に高くなる場合（陽圧）を仮定する。その場合、図４に示すように、膜１６が容器１２の外部から空洞部１４の内部に押される。よって、膜１６が基準面Ｔｓよりも空洞部１４の内部に窪む。他方、外部圧力が内部圧力よりも相対的に低くなる場合（陰圧）には、膜１６が空洞部１４の内部から容器１２の外部に向けて押される。よって、膜１６が基準面Ｔｓよりも容器１２の外部に突き出る。後述するように、圧力推定部３０は、膜１６の変形量として、空洞部１４の平面視中央部における基準面ＴｓからのＺ方向の変位（図５）を膜１６の検査画像から定めることができる。膜１６の変形量は、その周囲をなす基準面Ｔｓに近づくほど小さく、空洞部１４の平面視中央部において最も著しい。そして、圧力推定部３０は、圧力変換データを用いて、定めた変位に基づいて外部圧力と内部圧力との圧力差、ひいては、基準圧力を基準とする外部圧力を定めることができる。
【0020】
（計測部）
次に、本実施形態に係る計測部２０の機能構成例について説明する。図６は、本実施形態に係る計測部２０の機能構成例を示す概略ブロック図である。以下の説明では、計測部２０が主に医療用の超音波検査装置として構成されている場合を例にするが、他の用途を主目的とする装置（例えば、非破壊検査装置）や専用のハードウェアで構成されてもよい。超音波検査装置は、超音波を検査対象物に照射し、検査対象物から反射される反射波に基づいて被検体の状態を示す画像を取得することができる。超音波検査は、非侵襲な検査方法であるうえ、Ｘ線などとは異なり被曝による生体組織の損傷を生じない。計測部２０は、生体の外部から生体内に埋植された感圧部１０の膜１６の形状を表す画像を検出することができる。
次に、本実施形態に係る計測部２０の機能構成例について説明する。図６は、本実施形態に係る計測部２０の機能構成例を示す概略ブロック図である。以下の説明では、計測部２０が主に医療用の超音波検査装置として構成されている場合を例にするが、他の用途を主目的とする装置（例えば、非破壊検査装置）や専用のハードウェアで構成されてもよい。超音波検査装置は、超音波を検査対象物に照射し、検査対象物から反射される反射波に基づいて被検体の状態を示す画像を取得することができる。超音波検査は、非侵襲な検査方法であるうえ、Ｘ線などとは異なり被曝による生体組織の損傷を生じない。計測部２０は、生体の外部から生体内に埋植された感圧部１０の膜１６の形状を表す画像を検出することができる。
【0021】
計測部２０は、検出部２１、入出力部２３、表示部２４、記憶部２５、および制御部２６を含んで構成される。
検出部２１は、プローブ２０ｐ（図１）を構成する。検出部２１は、所定の周波数（例えば、３～１０［ＭＨｚ］）の超音波パルスを放射波として放射する。検出部２１は、例えば、パルス信号を生成する発振器と発生したパルス信号の振幅に応じて振動する圧電振動子を備える。圧電振動子は、放射波の放射器（アクチュエータ）と反射波の検出器（センサ）の機能を有する。なお、発振器は、生成したパルス信号を制御部２６に出力する。
検出部２１は、検査対象物から自部に到来する反射波を受信し、受信した反射波に応じた振幅を有する検出信号を生成し、生成した検出信号を制御部２６に出力する。また、検出部２１は、制御部２６から入力される受信制御信号に基づいて反射波の受信方向を制御可能とする。従って、反射波の受信方向が走査される。
検出部２１は、プローブ２０ｐ（図１）を構成する。検出部２１は、所定の周波数（例えば、３～１０［ＭＨｚ］）の超音波パルスを放射波として放射する。検出部２１は、例えば、パルス信号を生成する発振器と発生したパルス信号の振幅に応じて振動する圧電振動子を備える。圧電振動子は、放射波の放射器（アクチュエータ）と反射波の検出器（センサ）の機能を有する。なお、発振器は、生成したパルス信号を制御部２６に出力する。
検出部２１は、検査対象物から自部に到来する反射波を受信し、受信した反射波に応じた振幅を有する検出信号を生成し、生成した検出信号を制御部２６に出力する。また、検出部２１は、制御部２６から入力される受信制御信号に基づいて反射波の受信方向を制御可能とする。従って、反射波の受信方向が走査される。
【0022】
入出力部２３は、他装置との間で各種のデータを入出力可能とする。入出力部２３は、例えば、入出力インタフェースを含んで構成される。
表示部２４は、制御部２６から入力される各種の画像データに応じた画像を表示する。表示部２４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを備える。表示部２４は、検査画像取得部２６２から入力される検査画像データに基づく検査画像を表示することができる。
記憶部２５は、制御部２６における処理に用いられる各種のデータ、制御部２６により取得される各種のデータを一時的または永続的に記憶する。記憶部２５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体を含む。
表示部２４は、制御部２６から入力される各種の画像データに応じた画像を表示する。表示部２４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを備える。表示部２４は、検査画像取得部２６２から入力される検査画像データに基づく検査画像を表示することができる。
記憶部２５は、制御部２６における処理に用いられる各種のデータ、制御部２６により取得される各種のデータを一時的または永続的に記憶する。記憶部２５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体を含む。
【0023】
制御部２６は、計測部２０としての各種の機能を発揮させるための処理、または、その機能を制御するための処理を実行する。制御部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを含み、記憶部２５に記憶された所定の制御プログラムに記述された命令で指示される処理を実行して、その機能を発揮する。なお、本願では、各種のプログラムに記述された命令で指示される処理を実行することを、プログラムを実行する、プログラムの実行、などと呼ぶことがある。
【0024】
制御部２６は、その機能を実現する機能部として検査画像取得部２６２を備える。
検査画像取得部２６２は、検出部２１から放射される放射波と受信される反射波を用いて、放射波が伝搬する媒体の位置ごとの反射波の強度を検出画像として取得する。より具体的には、検査画像取得部２６２は、検出部２１から入力されるパルス信号の周期ごとに、パルス信号の信号値のピーク値をとる時刻を基準とする相対的な各時刻における検出信号の信号値を、その時刻に対応する距離における反射波の強度として定める。この各時刻は、パルス信号の放射時刻から反射波の到来時刻までの波動の往復時間に相当する。検査画像取得部２６２は、各時刻と予め設定された音速との積を２で除算して得られる値を検出部２１から反射体までの距離として定めることができる。他方、検査画像取得部２６２は、所定の走査周期で変動する受信方向を定め、定めた受信方向を示す受信制御信号を生成し、生成した受信制御信号を検出部２１に出力する。
検査画像取得部２６２は、検出部２１から放射される放射波と受信される反射波を用いて、放射波が伝搬する媒体の位置ごとの反射波の強度を検出画像として取得する。より具体的には、検査画像取得部２６２は、検出部２１から入力されるパルス信号の周期ごとに、パルス信号の信号値のピーク値をとる時刻を基準とする相対的な各時刻における検出信号の信号値を、その時刻に対応する距離における反射波の強度として定める。この各時刻は、パルス信号の放射時刻から反射波の到来時刻までの波動の往復時間に相当する。検査画像取得部２６２は、各時刻と予め設定された音速との積を２で除算して得られる値を検出部２１から反射体までの距離として定めることができる。他方、検査画像取得部２６２は、所定の走査周期で変動する受信方向を定め、定めた受信方向を示す受信制御信号を生成し、生成した受信制御信号を検出部２１に出力する。
【0025】
検査画像取得部２６２は、定めた距離と受信方向から被検体の位置に対応する画素を特定し、その受信波の強度に対応する輝度を定める（Ｂモード）。検査画像取得部２６２は、被検体の断面をなす２次元平面内に分布した複数のサンプル点ごとの強度を示す信号値、それぞれのサンプル点に対応する画素の輝度を示す輝度値として、所定の値域を有する整数値に変換する。従って、検査画像は、２次元平面内に分布した複数のサンプル点のそれぞれに対応する輝度で表される。輝度が高い部位は、ある物体の外縁、つまり他の物体との境界をなす可能性が高い。言い換えれば、検査画像取得部２６２は、検査画像として膜１６の形状が表される形状計測部として機能する。
検査画像取得部２６２は、画素ごとの輝度で表される検査画像データを生成し、生成した検査画像データを表示部２４に出力する。検査画像取得部２６２は、生成した検査画像データを圧力推定部３０に入出力部２３を経由して出力する。
検査画像取得部２６２は、画素ごとの輝度で表される検査画像データを生成し、生成した検査画像データを表示部２４に出力する。検査画像取得部２６２は、生成した検査画像データを圧力推定部３０に入出力部２３を経由して出力する。
【0026】
（圧力推定部）
次に、本実施形態に係る圧力推定部３０の機能構成例について説明する。図７は、本実施形態に係る圧力推定部３０の機能構成例を示す概略ブロック図である。以下の説明では、圧力推定部３０がＰＣ、タブレット端末装置、スマートフォンなどの汎用のハードウェアで構成されている場合を例にするが、専用のハードウェアで構成されてもよい。
圧力推定部３０は、入出力部３３、表示部３４、記憶部３５、および制御部３６を含んで構成される。
次に、本実施形態に係る圧力推定部３０の機能構成例について説明する。図７は、本実施形態に係る圧力推定部３０の機能構成例を示す概略ブロック図である。以下の説明では、圧力推定部３０がＰＣ、タブレット端末装置、スマートフォンなどの汎用のハードウェアで構成されている場合を例にするが、専用のハードウェアで構成されてもよい。
圧力推定部３０は、入出力部３３、表示部３４、記憶部３５、および制御部３６を含んで構成される。
【0027】
入出力部３３は、他装置との間で各種のデータを入出力可能とする。入出力部３３は、例えば、入出力インタフェースを含んで構成される。
表示部３４は、制御部３６から入力される各種の画像データに応じた画像を表示する。表示部３４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを備える。表示部３４は、例えば、圧力変換部３６４（後述）から入力される圧力情報を含む圧力情報表示画面を表示する。表示部３４は、生体情報解析部３６６から入力される生体情報を含む生体情報表示画面を表示する。
記憶部３５は、制御部３６における処理に用いられる各種のデータ、制御部３６により取得される各種のデータを一時的または永続的に記憶する。記憶部３５は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶媒体を含む。
表示部３４は、制御部３６から入力される各種の画像データに応じた画像を表示する。表示部３４は、例えば、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを備える。表示部３４は、例えば、圧力変換部３６４（後述）から入力される圧力情報を含む圧力情報表示画面を表示する。表示部３４は、生体情報解析部３６６から入力される生体情報を含む生体情報表示画面を表示する。
記憶部３５は、制御部３６における処理に用いられる各種のデータ、制御部３６により取得される各種のデータを一時的または永続的に記憶する。記憶部３５は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶媒体を含む。
【0028】
制御部３６は、圧力推定部３０としての各種の機能を発揮させるための処理、または、その機能を制御するための処理を実行する。制御部２６は、ＣＰＵなどのプロセッサを含み、記憶部３５に記憶された所定の制御プログラムを実行して、その機能を発揮する。制御部３６は、かかる機能を実現する機能部の例として、変形量解析部３６２、圧力変換部３６４、および生体情報解析部３６６を備える。
【0029】
変形量解析部３６２は、計測部２０から入力される検査画像から膜１６の形状を定め、定めた形状から膜１６に生じた変形量を解析する。変形量解析部３６２は、例えば、検査画像に対して画像認識処理を行って膜１６が表れている部位と膜１６の形状を定める。変形量解析部３６２には、膜１６の形状を示す形状特徴量として、可能性のある範囲（例えば、弧の曲率、弧または線分の長さの範囲など）の値を予め設定しておく。変形量解析部３６２は、例えば、検査画像から輝度が所定の輝度よりの高い領域の輪郭を抽出し、その輪郭の形状を示す形状特徴量が設定した範囲内に含まれる部位を膜１６の部位として定めることができる。変形量解析部３６２は、定めた部位とその周囲における輪郭を膜１６と膜１６が支持されている部位である容器１２の基準面Ｔｓと、その形状からＺ方向を特定する。そして変形量解析部３６２は、特定した基準面Ｔｓからの膜１６の中央部におけるＺ方向への変形量を定める。変形量解析部３６２は、定めた変形量を圧力変換部３６４に出力する。
【0030】
圧力変換部３６４は、記憶部３５に予め記憶された圧力変換データを用いて、変形量解析部３６２から入力される変形量に対応する圧力を、空洞部１４から膜１６を挟んで対面する空間における外部圧力を定める。圧力変換データは、例えば、複数の変形量のそれぞれに対応する外部圧力を示すテーブルであってもよいし、所定の関数に基づいて変形量に対応する外部圧力を算出するためのパラメータであってもよい。圧力変換データがテーブルである場合には、複数の変形量は離散的に分布するため、入力される変形量が圧力変換データに存在するとは限らない。そこで、圧力変換部３６４は、入力される変形量に対応する外部圧力として、その変形量から所定の範囲内の複数の変形量にそれぞれ対応する外部圧力を補間して定めることができる。圧力変換部３６４は、例えば、定めた外部圧力を示す圧力情報を表示部３４に出力してもよいし、入出力部３３を経由して他機器に出力してもよい。圧力変換部３６４は、圧力情報を記憶部３５に記憶してもよいし、生体情報解析部３６６に出力してもよい。
【0031】
生体情報解析部３６６は、圧力変換部３６４から入力される圧力情報に基づいて生体の活動状態を示すパラメータを生体情報の一例として解析してもよい。例えば、生体情報解析部３６６は、圧力情報が示す外部圧力として髄液圧の時間変化を示す傾きを算出し、算出した傾きが所定の基準範囲よりも有意に小さいもしくは大きいとき、髄液圧の異常の発生を判定する。生体情報解析部３６６、その値が所定の基準範囲内であるとき、髄液圧が正常と判定してもよい。また、生体情報解析部３６６は、圧力情報が示す外部圧力の時間変化の度合いを示す移動平均値の所定期間内における分散を算出し、その分散から生体活動の活性度を推定してもよい。
【0032】
次に、本実施形態に係る圧力推定処理の例について説明する。図８は、本実施形態に係る圧力推定処理の例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０２）検出部２１は、感圧部１０に超音波を放射する。
（ステップＳ１０４）検出部２１は、感圧部１０から反射される反射波を検出する。
（ステップＳ１０６）検査画像取得部２６２は、検出された反射波に基づく検出信号に基づいて検査画像を生成することで、感圧部１０に設置された膜１６の形状が検出される。
（ステップＳ１０８）変形量解析部３６２は、生成された検査画像に表される膜１６の形状を定め、定めた形状から基準圧力を基準とした膜１６の変形量を解析する。
（ステップＳ１１０）圧力変換部３６４は、予め設定された圧力変換データに基づいて、解析した変形量から外部圧力を推定する。その後、図８に示す処理を終了する。
（ステップＳ１０２）検出部２１は、感圧部１０に超音波を放射する。
（ステップＳ１０４）検出部２１は、感圧部１０から反射される反射波を検出する。
（ステップＳ１０６）検査画像取得部２６２は、検出された反射波に基づく検出信号に基づいて検査画像を生成することで、感圧部１０に設置された膜１６の形状が検出される。
（ステップＳ１０８）変形量解析部３６２は、生成された検査画像に表される膜１６の形状を定め、定めた形状から基準圧力を基準とした膜１６の変形量を解析する。
（ステップＳ１１０）圧力変換部３６４は、予め設定された圧力変換データに基づいて、解析した変形量から外部圧力を推定する。その後、図８に示す処理を終了する。
【0033】
次に、検査画像の例について説明する。図９は、検査画像の第１例を示す図である。図９に例示される検査画像は、感圧部１０の中心部を通るＸ方向とＺ方向に平行に張られる断面（Ｘ－Ｚ面）を示す。検査画像の濃淡は、Ｘ－Ｚ面内の反射体の位置ごとの反射波の反射強度を示す。明るい部分ほど反射強度が高く、暗い部分ほど反射強度が低いことを示す。従って、明るい部分がＸ－Ｚ面内の反射体として推認される部位を示す。そのうち、図９に例示される検査画像のほぼ中央部における横長の明るい部分が、平衡状態における膜１６の形状を示す。検査画像の膜１６に相当する部分は、ほぼ水平方向の線分を表す。このことは、膜１６がＸ－Ｙ面に平行であることを示す。変形量解析部３６２は、例えば、この状態における膜１６の形状を基準（つまり、変形量０）として、膜１６の変形量を解析する。
【0034】
図１０は、検査画像の第２例を示す図である。この例では、感圧部１０の外部圧力よりも内部圧力の方が高い（陰圧）。そのため、図１０では膜１６の部分が水平方向よりも上方に凸に示される。この状態は、膜１６が空洞部１４から突き出ていることを示す。そこで、変形量解析部３６２は、検査画像から膜１６の部位を検出し、平衡状態におけるＺ方向の高さ（破線）を基準とし、検出した部位の中央部のＺ方向の高さを負の変形量として定める。圧力変換部３６４は、圧力変換データに基づいて、変形量解析部３６２で定めた変形量に対応する外部圧力として基準圧力よりも低い圧力を定めることができる。
【0035】
図１１は、検査画像の第３例を示す図である。この例では、感圧部１０の外部圧力の方が内部圧力よりも高い（陽圧）。そのため、図１１では膜１６の部分が水平方向よりも下方に凸に示される。この状態は、膜１６が空洞部１４に窪むことを示す。そこで、変形量解析部３６２は、検査画像から膜１６の部位を検出し、平衡状態におけるＺ方向の高さ（破線）を基準とし、検出した部位の中央部のＺ方向の高さを正の変形量として定める。圧力変換部３６４は、圧力変換データに基づいて、変形量解析部３６２で定めた変形量に対応する外部圧力として基準圧力よりも高い圧力を定めることができる。
【0036】
なお、感圧部１０の大きさは、検出部２１から放射される放射波が膜１６に到来し、膜１６から反射した反射波が検出部２１において検出されるまでの往復時間を所定の精度をもって検出可能な検出範囲内に収まる大きさであればよい。また、生体への埋植を目的とする場合には、生体活動に支障を生じない大きさであればよい。一例として、感圧部１０のＸ－Ｙ平面内の一辺の長さは、１０～４０[ｍｍ]、Ｚ方向の厚みは、５～２０［ｍｍ］である。また、空洞部１４のＸ－Ｙ平面内の一辺の長さは、４～１５［ｍｍ］、Ｚ方向の厚みは、３～１３［ｍｍ］である。感圧部１０の形状は直方体に限らず、立方体、円柱、角柱、角錐台、円錐台などのいずれであってもよい。空洞部１４の形状も円柱に限らず、立方体、直方体、角柱、角錐台、円錐台などのいずれであってもよい。感圧部１０の全体を示す容器１２の形状と空洞部１４の形状が異なってもよい。図１２、図１３に示す変形例では、容器１２の形状は四角錐台であるが、空洞部１４の形状は円柱である。
【0037】
（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。図１２、図１３は、それぞれ本変形例に係る感圧部１０の構成例を示す断面図、平面図である。図１２は、図１３に例示される感圧部１０のＢ－Ｂ’断面を示す。
本変形例に係る感圧部１０は、空洞部１４を有する容器１２と、基準面１２ｔ（基準面Ｔｓに相当）と基準圧力下で同一平面をなす膜１６と、さらに被覆部４２を備える。被覆部４２は、外部から膜１６への機械的な接触や衝撃を避けることで、膜１６を保護する。
被覆部４２は、容器１２とほぼ同じ大きさの四角錐台の形状を有し、その内部に空洞部４４を有する。被覆部４２は、その基準面４２ｔが容器１２の基準面１２ｔに対面するように配置されている。空洞部４４は、空洞部４４を有し、容器１２の空洞部１４と膜１６を挟んで対面している。空洞部４４は、側面４２ｓに連なる流路４８が設けられている。但し、容器１２の空洞部１４内の液体は膜１６で封止されるため、空洞部４４や流路４８には漏洩しない。他方、被覆部４２の外部を覆う流体（液体を含む）は流路４８を経由して空洞部４４にも流入し充填される。感圧部１０を覆う流体は、ほぼ静水圧とみなせる。そのため、感圧部１０が流体で覆われる状況のもとで空洞部４４内の圧力は外部圧力に相当する。
次に、本実施形態の変形例について説明する。図１２、図１３は、それぞれ本変形例に係る感圧部１０の構成例を示す断面図、平面図である。図１２は、図１３に例示される感圧部１０のＢ－Ｂ’断面を示す。
本変形例に係る感圧部１０は、空洞部１４を有する容器１２と、基準面１２ｔ（基準面Ｔｓに相当）と基準圧力下で同一平面をなす膜１６と、さらに被覆部４２を備える。被覆部４２は、外部から膜１６への機械的な接触や衝撃を避けることで、膜１６を保護する。
被覆部４２は、容器１２とほぼ同じ大きさの四角錐台の形状を有し、その内部に空洞部４４を有する。被覆部４２は、その基準面４２ｔが容器１２の基準面１２ｔに対面するように配置されている。空洞部４４は、空洞部４４を有し、容器１２の空洞部１４と膜１６を挟んで対面している。空洞部４４は、側面４２ｓに連なる流路４８が設けられている。但し、容器１２の空洞部１４内の液体は膜１６で封止されるため、空洞部４４や流路４８には漏洩しない。他方、被覆部４２の外部を覆う流体（液体を含む）は流路４８を経由して空洞部４４にも流入し充填される。感圧部１０を覆う流体は、ほぼ静水圧とみなせる。そのため、感圧部１０が流体で覆われる状況のもとで空洞部４４内の圧力は外部圧力に相当する。
【0038】
図１２に示す例では、流路４８が、空洞部４４から水平方向に延伸しているが、正面４２ｂと交差する面に連接していれば、よりＺ方向に傾いていてもよいが、Ｚ方向と交差せずＺ方向に平行、つまり正面４２ｂに延伸しないことが望ましい。また、被覆部４２の形状が図１２、１３に示す例とは異なる場合には、流路４８は被覆部４２の正面と交差する面に連接していることが望ましい。これにより、被覆部４２の正面から受けうる機械的な衝撃や接触もしくは圧力の変動が膜１６に伝達されるまでに緩和される。そのため、膜１６は、外力から保護される。
【0039】
空洞部４４の基準面４２ｔ内の形状と大きさは、空洞部１４の基準面１２ｔ内の形状と大きさと異なっていてもよいが、それぞれ等しい方が好ましい。これは、外部圧力と内部圧力との圧力差によって生ずる膜１６の変形が、陰圧の場合と陽圧の場合とで対称となるためである。そのため、変形量解析部３６２における膜１６の形状の解析と、圧力変換部３６４における変形量に基づく外部圧力の推定において複雑な演算を要せずに済む。
また、被覆部４２基準面４２ｔの形状と大きさは、対面する容器１２の基準面１２ｔの形状と大きさと異なっていてもよいが、それぞれ等しい方が好ましい。これは、基準面４２ｔから基準面１２ｔへ、または、その逆方向への力の伝達に偏りが生じないため、構造的に安定なためである。圧力変化に伴う膜１６の変形により、膜１６が容器１２から剥離することを予防することができる。
また、被覆部４２基準面４２ｔの形状と大きさは、対面する容器１２の基準面１２ｔの形状と大きさと異なっていてもよいが、それぞれ等しい方が好ましい。これは、基準面４２ｔから基準面１２ｔへ、または、その逆方向への力の伝達に偏りが生じないため、構造的に安定なためである。圧力変化に伴う膜１６の変形により、膜１６が容器１２から剥離することを予防することができる。
【0040】
（測定値の例）
次に、図１４に例示される測定系において実測した圧力の測定値について説明する。
測定系では、図２、図３に例示される感圧部１０の表面（基準面Ｔｓに相当）に配置された膜１６の全体を覆うように加圧部Ｐｓを配置した。加圧部Ｐｓの正面にプローブ２０ｐを接触させ、プローブから放射される放射波に基づく膜１６からの反射波を検出することで膜１６の形状を示す検査画像を取得した。測定値は、上記の手法により検査画像に現れる膜１６の形状の変形量に基づいて得られる。
次に、図１４に例示される測定系において実測した圧力の測定値について説明する。
測定系では、図２、図３に例示される感圧部１０の表面（基準面Ｔｓに相当）に配置された膜１６の全体を覆うように加圧部Ｐｓを配置した。加圧部Ｐｓの正面にプローブ２０ｐを接触させ、プローブから放射される放射波に基づく膜１６からの反射波を検出することで膜１６の形状を示す検査画像を取得した。測定値は、上記の手法により検査画像に現れる膜１６の形状の変形量に基づいて得られる。
【0041】
加圧部Ｐｓには、感圧部１０の空洞部と膜１６を挟んで対面する位置に空洞部が設けられている。加圧部Ｐｓの空洞部の開口面の大きさは、感圧部１０の開口面よりも大きく、その全体を覆う。加圧部Ｐｓの空洞部は、管材Ｔｂの一端と連通し、管材Ｔｂの他端にシリンジＳｇが配置されている。そして、感圧部１０の空洞部、加圧部Ｐｓの空洞部、管材Ｔｂの内部には、それぞれ生理食塩水を充填する。このような構成により、シリンジＳｇにかける力により、加圧部Ｐｓの空洞部内の圧力を任意に変化させることができる。管材Ｔｂには、その内部の流体の圧力を測定するための圧力計Ｍｎが設置され、加圧部Ｐｓに加える圧力を観測可能としている。なお、図１４では図示が省略されているが、実験では感圧部１０の空洞部内の液体の圧力を測定するための圧力計を設置した。
【0042】
本実施形態に係る圧力の計測方法は、膜１６の変形量を用いるため、膜１６の剛性と弾性に基づく張力により内部圧力と外部圧力との圧力差（以下、測定値）が、現実の基準圧力と外部圧力との圧力差（以下、圧力変化）よりも小さくなる傾向がある。図１５は、膜厚が０．７３［ｍｍ］である場合を例として、縦軸、横軸に、それぞれ測定値［ｋＰａ］、圧力変化［ｋＰａ］を示す。この場合には、測定値ｙは、圧力変化ｘの０．１６倍と、ほぼ正比例する。このことは、測定値が圧力変化よりも小さくなるとしても、本実施形態により変形量に基づいて正確に外部圧力を測定できることを裏付ける。
【0043】
また、膜厚が小さくなるほど測定値が大きくなる傾向がある。これは、膜１６が薄いほど剛性が低くなるので、加えられた圧力変化が内部圧力と外部圧力との圧力差として、より反映されるためである。図１６は、膜厚［ｍｍ］と圧力伝達率［％］の関係を示す表である。圧力伝達率は、内部圧力と外部圧力との圧力差の加えられた圧力変化に対する比である。図１７は、縦軸、横軸に、それぞれ圧力伝達率［％］、膜厚［ｍｍ］を示す。図１６、図１７は、膜厚が小さいほど測定値が大きくなる傾向を示す。圧力伝達率ｙと膜厚ｘとの関係は、ｙ＝７．２３４６ｘ－１．１４６となる。なお、回転数［ｒｐｍ］とは、膜１６の生産工程で用いられるスピンコータ（spin coater）の回転数である。スピンコータは、材料を塗布した基板を回転させることにより生ずる遠心力を利用して薄膜（ダイアフラム）を生成する装置である。一般に回転数が大きいほど、生成される膜の膜厚が小さくなる。より具体的には、生成される膜の膜厚ｈと材料の初期膜厚ｈ０とは、式（１）に示す関係がある。
【0044】
【数1】
【0045】
式（１）において、ω、ｔ、νは、それぞれ回転速度［ｒａｄ／ｓｅｃ］、時間［ｓｅｃ］、材料の動粘度［ｍｍ２／ｓｅｃ］を示す。動粘度ν［ｍ２／ｓｅｃ］は、材料の密度ρ［ｋｇ／ｍ３］に対する粘度μ［Ｐａ］の比μ／ρとして定義される。
従って、本実施形態によれば、膜１６の厚みにより測定対象とする圧力の感度を定量的に調整することができる。
従って、本実施形態によれば、膜１６の厚みにより測定対象とする圧力の感度を定量的に調整することができる。
【0046】
なお、上記の説明では、計測部２０と、圧力推定部３０が、それぞれ別個の機器で実現される場合を例にしたが、これには限られない。圧力推定部３０の各機能部（例えば、変形量解析部３６２、圧力変換部３６４、生体情報解析部３６６の全部または一部）は、計測部２０と共通の部材（例えば、制御部２６）により実現されてもよい。また、形状計測部とする検査画像取得部２６２が、圧力推定部３０と共通の部材（例えば、制御部３６）により実現されてもよい。
また、計測部２０は、必ずしも検査、診断を主目的とする検査装置もしくは診断装置として構成されていなくてもよい。計測部２０は、膜１６の形状の検出に役立つ情報（例えば、パルス信号、検出信号）を取得することができれば、必ずしも検出画像を生成または表示する機能を有していなくてもよい。また、計測部２０は、超音波以外の波動、例えば、赤外線、ミリ波、など、膜１６の形状の特定に利用可能な検出情報を安全に取得することができればよい。また、計測部２０は、圧力推定部３０の各機能部（例えば、変形量解析部３６２、圧力変換部３６４、生体情報解析部３６６の全部または一部）を備えてもよいし、所定のプログラムの実行により、それらの機能を実現してもよい。
また、計測部２０は、必ずしも検査、診断を主目的とする検査装置もしくは診断装置として構成されていなくてもよい。計測部２０は、膜１６の形状の検出に役立つ情報（例えば、パルス信号、検出信号）を取得することができれば、必ずしも検出画像を生成または表示する機能を有していなくてもよい。また、計測部２０は、超音波以外の波動、例えば、赤外線、ミリ波、など、膜１６の形状の特定に利用可能な検出情報を安全に取得することができればよい。また、計測部２０は、圧力推定部３０の各機能部（例えば、変形量解析部３６２、圧力変換部３６４、生体情報解析部３６６の全部または一部）を備えてもよいし、所定のプログラムの実行により、それらの機能を実現してもよい。
【0047】
以上に説明したように、本実施形態に係る圧力測定システム１は、液体を収容する空間（例えば、空洞部１４）を有する容器１２と、弾性体からなり、容器１２の外周の一部を覆い、液体を封止する膜１６を備える。また、圧力測定システム１は、膜の形状を計測する計測部２０と、計測した形状の変形量から、その空間の内部の圧力と平衡する圧力（例えば、基準圧力）を基準とし、その空間から膜１６を挟んで隔離される空間の外部の圧力を推定する圧力推定部３０と、を備える。
この構成により、容器１２と膜１６に電力を供給しなくても、計測した膜１６の変形量に基づいて外部圧力を定めることができる。そのため、生体内の圧力計測の実用性を向上することができる。
この構成により、容器１２と膜１６に電力を供給しなくても、計測した膜１６の変形量に基づいて外部圧力を定めることができる。そのため、生体内の圧力計測の実用性を向上することができる。
【0048】
また、容器１２の外周をなす基準面のうち液体を収容する空間の周縁部において膜１６が支持され、膜１６の剛性は容器１２の剛性よりも低くてもよい。
この構成により、容器１２の周囲への圧力変化が膜１６の変形として表れる。そのため、膜１６の変形量に基づいて計測される圧力の精度を確保することができる。また、膜厚により膜１６の剛性を変更することで、圧力変化に対する感度を調整することができる。
この構成により、容器１２の周囲への圧力変化が膜１６の変形として表れる。そのため、膜１６の変形量に基づいて計測される圧力の精度を確保することができる。また、膜厚により膜１６の剛性を変更することで、圧力変化に対する感度を調整することができる。
【0049】
また、計測部２０は、放射波を放射し、膜１６からの反射波を検出する検出部と、放射波と反射波との時間差に基づいて膜１６の形状を計測する形状計測部（例えば、検査画像取得部２６２）を備えてもよい。
この構成により、膜１６に対して時刻や周波数等の特性が既知な放射波と反射波との時間差を用いて、膜１６を構成する各部位までの距離を取得することで膜１６の変形量を取得することができる。
この構成により、膜１６に対して時刻や周波数等の特性が既知な放射波と反射波との時間差を用いて、膜１６を構成する各部位までの距離を取得することで膜１６の変形量を取得することができる。
【0050】
また、放射波は超音波であってもよい。超音波を用いることで、生体に対する被曝による損傷や障害などの影響を生じないため、安全に膜１６の形状を計測することができる。
【0051】
また、容器１２と膜１６は、生体適合性材料からなってもよい。生体適合性材料を用いることで、容器１２と膜１６を生体内に埋植しても、生体組織や活動に対する影響を生じないため、安全に膜１６の形状を計測することができる。
【0052】
また、膜１６を覆う被覆部４２を備え、被覆部４２は、空洞部４４を有し、空洞部４４は、容器１２の空間と膜１６を挟んで対面し、かつ、被覆部４２の正面と交差する面につながる流路４８を有してもよい。
この構成により、膜１６に対面する空洞部４４内に液体が流入するので、空洞部４４を経由して、被覆部４２の正面に加わる力が膜１６に直接伝わらない。そのため、容器１２の周囲に満たされる液体の圧力を高い精度で測定できるとともに、容器１２に加わる力から膜１６が保護される。
この構成により、膜１６に対面する空洞部４４内に液体が流入するので、空洞部４４を経由して、被覆部４２の正面に加わる力が膜１６に直接伝わらない。そのため、容器１２の周囲に満たされる液体の圧力を高い精度で測定できるとともに、容器１２に加わる力から膜１６が保護される。
【0053】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と共通の構成、処理については、特に断らない限り、第１の実施形態と共通の符号や名称を付して、その説明を援用する。以下の説明は、第１の実施形態との差異点を主とする。
本実施形態に係る圧力測定システム１も、感圧部１０、計測部２０、および圧力推定部３０を備える（図１）。本実施形態に係る感圧部１０は、空洞部１４を有する容器１２を備え、空洞部１４に液体を収容する。但し、本実施形態では、空洞部１４に満たされる微小気泡が封止される。微小気泡の直径は、例えば、１～４[μｍ]である。微小気泡は、超音波造影剤として作用する。つまり、超音波造影剤が添加された液体は、空洞部１４に到来する超音波を反射する反射体となる。超音波造影剤として、例えば、ソナゾイド（登録商標）などが利用可能である。個々の気泡は、難溶性で生体と反応せず、かつ化学的に安定なガスを充填した脂質膜で覆われる。気泡に充填されるガスは、例えば、ペルフルブタンなどのフッ化炭素ガスが利用される。個々の脂質膜は、リン脂質の油膜をなす。そのため、微小気泡は生体の代謝により生体外に排出される。万一、封止された液体が容器１２から漏洩しても生体適合性が害されない。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と共通の構成、処理については、特に断らない限り、第１の実施形態と共通の符号や名称を付して、その説明を援用する。以下の説明は、第１の実施形態との差異点を主とする。
本実施形態に係る圧力測定システム１も、感圧部１０、計測部２０、および圧力推定部３０を備える（図１）。本実施形態に係る感圧部１０は、空洞部１４を有する容器１２を備え、空洞部１４に液体を収容する。但し、本実施形態では、空洞部１４に満たされる微小気泡が封止される。微小気泡の直径は、例えば、１～４[μｍ]である。微小気泡は、超音波造影剤として作用する。つまり、超音波造影剤が添加された液体は、空洞部１４に到来する超音波を反射する反射体となる。超音波造影剤として、例えば、ソナゾイド（登録商標）などが利用可能である。個々の気泡は、難溶性で生体と反応せず、かつ化学的に安定なガスを充填した脂質膜で覆われる。気泡に充填されるガスは、例えば、ペルフルブタンなどのフッ化炭素ガスが利用される。個々の脂質膜は、リン脂質の油膜をなす。そのため、微小気泡は生体の代謝により生体外に排出される。万一、封止された液体が容器１２から漏洩しても生体適合性が害されない。
【0054】
計測部２０の検出部２１は、感圧部１０に超音波を放射し、感圧部１０から反射した反射波に基づく検出信号を検出する。計測部２０の検査画像取得部２６２は、検出した反射波に基づいて、感圧部１０の一部または全体の状態を示す検査画像を取得する。但し、本実施形態において出力される検査画像は、微小気泡が封止された液体を表す部分が含まれる画像である。また、超音波が照射されると、微小気泡は共振する特性を有し、共振により高調波が発生する。高調波の発生要因となる微小気泡の挙動には、例えば、座屈、弾性変形、破裂、崩壊などがある。そのため、検査画像には、高調波の発生により周囲の部位よりも輝度が高くなる高輝度部位が含まれる。共振周波数は後述するように圧力に応じて変化するので、検査画像の輝度分布は、液体の圧力に応じて有意に変化する。そこで、本実施形態では、圧力推定部３０において検査画像の輝度による画素数の分布に基づいて外部圧力を推定する。
【0055】
圧力推定部３０は、圧力変換部３６４を備え、膜１６の変形量を解析する変形量解析部３６２を必ずしも要しない。圧力推定部３０は、生体情報解析部３６６を備えてもよいし、備えなくてもよい。
本実施形態では、圧力変換部３６４は、計測部２０から入力された各１フレームの検査画像から輝度ごとの画素数を計数し、輝度ごとの画素数の分布を示すヒストグラムを生成する。圧力変換部３６４は、生成したヒストグラムに基づいて外部圧力を定める。より具体的には、圧力変換部３６４は、所定の検出範囲内の輝度を有する画素数をヒストグラムから特定し、予め記憶部３５に記憶させた圧力変換データに基づいて計数した画素数に対応する外部圧力を定める。検出範囲として、圧力の変化に応じて有意かつ単調に画素数が変化する輝度の範囲を予め設定しておく。検出範囲に代えて、検出範囲内の単一の特定の輝度を特定輝度として予め設定しておいてもよい。また、本実施形態では、圧力変換データとして、その輝度の画素数と外部圧力との関係を示す情報を予め設定しておく。
本実施形態では、圧力変換部３６４は、計測部２０から入力された各１フレームの検査画像から輝度ごとの画素数を計数し、輝度ごとの画素数の分布を示すヒストグラムを生成する。圧力変換部３６４は、生成したヒストグラムに基づいて外部圧力を定める。より具体的には、圧力変換部３６４は、所定の検出範囲内の輝度を有する画素数をヒストグラムから特定し、予め記憶部３５に記憶させた圧力変換データに基づいて計数した画素数に対応する外部圧力を定める。検出範囲として、圧力の変化に応じて有意かつ単調に画素数が変化する輝度の範囲を予め設定しておく。検出範囲に代えて、検出範囲内の単一の特定の輝度を特定輝度として予め設定しておいてもよい。また、本実施形態では、圧力変換データとして、その輝度の画素数と外部圧力との関係を示す情報を予め設定しておく。
【0056】
次に、本実施形態に係る圧力推定処理の例について説明する。図１８は、本実施形態に係る圧力推定処理の例を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０２）検出部２１は、感圧部１０に超音波を放射する。
（ステップＳ２０４）検出部２１は、感圧部１０から反射される反射波を検出する。
（ステップＳ２０６）検査画像取得部２６２は、検出された反射波に基づく検出信号に基づいて検査画像を生成する。
（ステップＳ２０８）圧力変換部３６４は、生成された検査画像から輝度ごとの画素数を計数し、輝度ごとの画素数の分布を示すヒストグラムを生成する。
（ステップＳ２１０）圧力変換部３６４は、所定の検出範囲内の特定輝度の画素数を特定し、特定した画素数から外部圧力を推定する。その後、図１８に示す処理を終了する。
（ステップＳ２０２）検出部２１は、感圧部１０に超音波を放射する。
（ステップＳ２０４）検出部２１は、感圧部１０から反射される反射波を検出する。
（ステップＳ２０６）検査画像取得部２６２は、検出された反射波に基づく検出信号に基づいて検査画像を生成する。
（ステップＳ２０８）圧力変換部３６４は、生成された検査画像から輝度ごとの画素数を計数し、輝度ごとの画素数の分布を示すヒストグラムを生成する。
（ステップＳ２１０）圧力変換部３６４は、所定の検出範囲内の特定輝度の画素数を特定し、特定した画素数から外部圧力を推定する。その後、図１８に示す処理を終了する。
【0057】
（測定例）
次に、図１９に例示される測定系を用いた圧力の測定例について説明する。
図１９に示す例では、微小気泡を含む液体が充填された管材Ｔｂを観測対象として用いた。この測定系は、感圧部１０の空洞部１４には管材Ｔｂの内部に連なる流路が設けられ、感圧部１０に加わる外部圧力を管材Ｔｂの内部の液体に膜１６を介して空洞部１４内に予め伝達された状態を模擬している。よって、管材Ｔｂ内部の圧力が容器１２内部の圧力に相当する。管材Ｔｂとして内径が１５ｍｍの医療用チューブを用いた。管材Ｔｂは環を形成し、循環器Ｐｐ（いわゆる、ペリスタポンプ（登録商標））が設置されている。循環器Ｐｐは、管材Ｔｂに充填される液体を循環させることができる。管材Ｔｂには、微小気泡の他、顔料（絵の具）を希釈した生理食塩水を充填した。管材Ｔｂは、分枝を有し、分枝の中間と端点には、それぞれ圧力計ＭｎとシリンジＳｇが設置されている。シリンジＳｇは、押下により管材Ｔｂの内部を加圧することができる。圧力計Ｍｎは、管材Ｔｂ内部の圧力を計測する。
次に、図１９に例示される測定系を用いた圧力の測定例について説明する。
図１９に示す例では、微小気泡を含む液体が充填された管材Ｔｂを観測対象として用いた。この測定系は、感圧部１０の空洞部１４には管材Ｔｂの内部に連なる流路が設けられ、感圧部１０に加わる外部圧力を管材Ｔｂの内部の液体に膜１６を介して空洞部１４内に予め伝達された状態を模擬している。よって、管材Ｔｂ内部の圧力が容器１２内部の圧力に相当する。管材Ｔｂとして内径が１５ｍｍの医療用チューブを用いた。管材Ｔｂは環を形成し、循環器Ｐｐ（いわゆる、ペリスタポンプ（登録商標））が設置されている。循環器Ｐｐは、管材Ｔｂに充填される液体を循環させることができる。管材Ｔｂには、微小気泡の他、顔料（絵の具）を希釈した生理食塩水を充填した。管材Ｔｂは、分枝を有し、分枝の中間と端点には、それぞれ圧力計ＭｎとシリンジＳｇが設置されている。シリンジＳｇは、押下により管材Ｔｂの内部を加圧することができる。圧力計Ｍｎは、管材Ｔｂ内部の圧力を計測する。
【0058】
図２０は、管材Ｔｂの断面の例を示す。サンプルボリュームは、管材Ｔｂ断面のほぼ中央部に設置されている。サンプルボリュームは、検査画像を撮像する空間的な領域である。
図２１は、検査画像の一例を示す。図２１に示す例では、検査画像は、左方、右方にそれぞれ管材Ｔｂの断面の画像、波形部分を示す。波形部分は、縦軸、横軸にそれぞれ、検査画像の特定輝度に係る画素数、時刻を示す。波形部分は、画素数が時間変化に応じて周期的に変動することを示す。これは、循環器Ｐｐの動作により、管材Ｔｂ内部における流速が周期的に変動することを示す。図２２－図２８に示す例では、超音波の周波数を７．８１［ＭＨｚ］、サンプルボリュームを０．５［ｍｍ］、流速を２４．８［ｃｍ／ｓ］、スイープ速度を５０［ｍｍ／ｓ］とした。
図２１は、検査画像の一例を示す。図２１に示す例では、検査画像は、左方、右方にそれぞれ管材Ｔｂの断面の画像、波形部分を示す。波形部分は、縦軸、横軸にそれぞれ、検査画像の特定輝度に係る画素数、時刻を示す。波形部分は、画素数が時間変化に応じて周期的に変動することを示す。これは、循環器Ｐｐの動作により、管材Ｔｂ内部における流速が周期的に変動することを示す。図２２－図２８に示す例では、超音波の周波数を７．８１［ＭＨｚ］、サンプルボリュームを０．５［ｍｍ］、流速を２４．８［ｃｍ／ｓ］、スイープ速度を５０［ｍｍ／ｓ］とした。
【0059】
図２２は、あるフレームにおける検査画像における輝度値ごとの画素数の分布例を表すヒストグラムである。図２３は、基準圧力における画素数を基準とした、画素数の増加量の輝度値間の分布例を示す。この例では、シリンジＳｇから加圧されない状態での圧力を基準圧力（０ｋＰａ）としている。また、画素ごとの輝度値のビット深度は、８ビットとしている。輝度値は０から２５５までの整数となる。
図２２、図２３に示す例では、輝度値が２２０以上であって２３０以下となる高輝度範囲において、圧力が高いほど画素数が有意に増加する現象が認められる。輝度値が２２９の場合には、画素数のピークが検出される。圧力変換部３６４には、この高輝度範囲を検出範囲として設定しておけばよい。また、圧力変換部３６４は、高輝度範囲内のいずれかの輝度値を特定輝度として設定しておいてもよい。高輝度範囲内の輝度を与える反射波の成分は、微小気泡の共振により生じる高調波成分が主となる。図２４に示す例では、圧力は画素数の増加量にほぼ正比例し、画素数の増加量に対応する圧力の回帰線は、直線に適合する。図２４に示す例では、輝度値は２２９である場合における、圧力ごとの画素数の増加量を示す。圧力が画素数の増加量に正比例することを仮定すると、画素数に基づく圧力の推定誤差（以下、圧力誤差）、標準偏差は、それぞれ０．４[ｋＰａ]、１．６[ｋＰａ]となった。この圧力誤差、標準偏差は、画素数の推定誤差、画素数の標準誤差をそれぞれ圧力に換算して得られる。
図２２、図２３に示す例では、輝度値が２２０以上であって２３０以下となる高輝度範囲において、圧力が高いほど画素数が有意に増加する現象が認められる。輝度値が２２９の場合には、画素数のピークが検出される。圧力変換部３６４には、この高輝度範囲を検出範囲として設定しておけばよい。また、圧力変換部３６４は、高輝度範囲内のいずれかの輝度値を特定輝度として設定しておいてもよい。高輝度範囲内の輝度を与える反射波の成分は、微小気泡の共振により生じる高調波成分が主となる。図２４に示す例では、圧力は画素数の増加量にほぼ正比例し、画素数の増加量に対応する圧力の回帰線は、直線に適合する。図２４に示す例では、輝度値は２２９である場合における、圧力ごとの画素数の増加量を示す。圧力が画素数の増加量に正比例することを仮定すると、画素数に基づく圧力の推定誤差（以下、圧力誤差）、標準偏差は、それぞれ０．４[ｋＰａ]、１．６[ｋＰａ]となった。この圧力誤差、標準偏差は、画素数の推定誤差、画素数の標準誤差をそれぞれ圧力に換算して得られる。
【0060】
図２５は、輝度値ごとの回帰線の傾きの例を示す。回帰線の傾きは、輝度値が増加するほど有意に増加する傾向が認められる。
但し、図２６に例示されるように、圧力誤差は、輝度値に対してランダムに変動する。この変動は、圧力誤差の輝度値に対する依存性が乏しいことを示す。他方、図２７は、輝度値が増加するほど標準偏差が低下する傾向を示す。この傾向は、回帰線の傾きが大きいほど、画素数の増加量に基づく圧力の推定精度が高いことを示す。よって、圧力変換部３６４には、圧力変化により画素数の変化量が十分に大きい輝度値を予め設定しておくことで、画素数に基づいて推定される外部圧力の推定精度を確保することができる。
但し、図２６に例示されるように、圧力誤差は、輝度値に対してランダムに変動する。この変動は、圧力誤差の輝度値に対する依存性が乏しいことを示す。他方、図２７は、輝度値が増加するほど標準偏差が低下する傾向を示す。この傾向は、回帰線の傾きが大きいほど、画素数の増加量に基づく圧力の推定精度が高いことを示す。よって、圧力変換部３６４には、圧力変化により画素数の変化量が十分に大きい輝度値を予め設定しておくことで、画素数に基づいて推定される外部圧力の推定精度を確保することができる。
【0061】
検査画像に表される高輝度画素の部位は、照射される超音波により励起される微小気泡の共振による、高調波成分の放射による。微小気泡の共振周波数は、後述するように圧力が高いほど高くなり、個々の微小気泡の半径が大きいほど低くなる傾向がある。被検体には大きさの異なる多数の微小気泡が混合しているため、超音波の周波数が一定である場合には、圧力の増加により高調波成分の輝度ごとの画素数の分布が変化する。このことが、圧力変化に伴う所定の輝度値を有する画素数の変化をもたらすと考えられる。なお、高調波成分のうち最も強度が著しい二次調波成分の周波数は放射波の周波数の２倍となる。
【0062】
微小気泡の共振周波数ω０は、理論的には、式（２）に示すように、その周囲の液体の密度ρｌ、初期気泡半径Ｒ０および圧縮係数Ｋにより定まる。圧縮係数Ｋは、式（３）に示すように圧力Ｐに依存する。但し、微小気泡の挙動の態様（モード）により共振周波数ω０が異なる。微小気泡の挙動の態様は、座屈、弾性変形、破裂もしくは崩壊に分類される。座屈とは、気泡がその周囲の脂質膜から突出することである。弾性変形とは、気泡と脂質膜がともに収縮または膨張することである。破裂とは脂質膜が分解するが気泡が維持されることである。崩壊とは油膜も気泡も分解されることである。式（３）において、Ｒは気泡半径、κは微小気泡のポリトロープ係数、χは微小気泡の圧縮弾性率、σは液体との界面の表面張力を示す。本実施形態では、圧力の観測範囲内において弾性変形による共振周波数が二次高調波の周波数と等しいか、所定の周波数の範囲内に近似するように初期微小気泡の半径の範囲を考慮して、放射する超音波の周波数を予め設定しておく。
【0063】
【数2】
【0064】
【数3】
【0065】
微小気泡が弾性変形する場合を例にすると、所定の基準圧力（例えば、大気圧）における共振周波数を基準とする共振周波数の変化量（以下、共振周波数シフト量Δω０）は、式（４）に示すように基準圧力を基準とする圧力変化ΔＰと正比例する。式（４）は、気泡半径Ｒを初期気泡半径Ｒ０とすることで、式（２）と式（３）右辺第２行から導出される。図２８は、微小気泡の共振周波数の圧力依存性の例を示す図である。図２８の縦軸、横軸は、それぞれ共振周波数シフト量［ＭＨｚ］、圧力変動量［ｋＰａ］を示す。図２８に示す共振周波数シフト量Δω０は、基準圧力Ｐを１０１［ｋＰａ］とし、ポリトロープ係数κを１、密度ρｌを１００４［ｋｇ／ｍ３］、半径Ｒ０を３．７５［μｍ］、圧縮弾性率χを０．２［Ｐａ・ｍ］とした計算例である。
【0066】
【数4】
【0067】
以上に説明したように、本実施形態に係る圧力測定システム１は、微小気泡を混合した液体を収容する空間（例えば、空洞部１４）を有し、弾性体からなる容器１２と、弾性体からなり、容器１２の外周の一部を覆い、液体を封止する膜１６を備える。また、圧力測定システム１は、超音波を放射し、前記容器から反射される反射波を用いて前記空間内の状態を複数の画素からなる示す検査画像を取得する計測部２０と、検査画像の輝度ごとの画素数の分布を解析し、解析により得られた画素数の分布に基づいて、容器１２の外部の圧力を推定する圧力推定部３０と、を備える。
この構成により、容器１２に電力を供給しなくても、膜１６を介して伝達される空間内の液体の圧力変化に基づく検査画像の画素数の輝度分布に基づいて容器１２に加わる圧力を定めることができる。そのため、生体内の圧力計測の実用性を向上することができる。
この構成により、容器１２に電力を供給しなくても、膜１６を介して伝達される空間内の液体の圧力変化に基づく検査画像の画素数の輝度分布に基づいて容器１２に加わる圧力を定めることができる。そのため、生体内の圧力計測の実用性を向上することができる。
【0068】
加えて、放射波として超音波を用いることで、生体に対する被曝による損傷や障害などの影響を生じないため、安全に外部圧力を計測することができる。
また、容器１２に生体適合性材料を用いることで、容器１２を生体内に埋植しても、生体組織や活動に対する影響を生じないため、安全に外部圧力を計測することができる点は、第１の実施形態と同様である。計測部２０として、検出画像を取得するための既存のハードウェアとして、超音波診断装置が利用可能であり、医療または検査目的での活用を図ることができる点も、第１の実施形態と同様である。
また、所定の圧力推定部３０は、画素数と外部圧力との関係を示す圧力変換データを用いて、所定の輝度値（例えば、特定輝度、検出範囲内の輝度）を有する画素の画素数に基づいて、外部圧力を定めてもよい。この構成により、検査画像に対する簡素な処理により外部圧力を定めることができる。そのため、ハードウェアの規模を抑制でき、経済的に外部圧力を計測することができる。
また、容器１２に生体適合性材料を用いることで、容器１２を生体内に埋植しても、生体組織や活動に対する影響を生じないため、安全に外部圧力を計測することができる点は、第１の実施形態と同様である。計測部２０として、検出画像を取得するための既存のハードウェアとして、超音波診断装置が利用可能であり、医療または検査目的での活用を図ることができる点も、第１の実施形態と同様である。
また、所定の圧力推定部３０は、画素数と外部圧力との関係を示す圧力変換データを用いて、所定の輝度値（例えば、特定輝度、検出範囲内の輝度）を有する画素の画素数に基づいて、外部圧力を定めてもよい。この構成により、検査画像に対する簡素な処理により外部圧力を定めることができる。そのため、ハードウェアの規模を抑制でき、経済的に外部圧力を計測することができる。
【0069】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、感圧部１０は、新生児の脊髄に限らず、消化器などの臓器、筋肉、血管、その他の組織における体液が満たされた体腔内に設置されてもよい。また、感圧部１０は、人間に限らず、人間以外の動物や植物の体内に埋植されてもよい。
また、設置対象物は、動植物に限らず、配管、容器、筐体など液体で満たされる非生物の環境であってもよい。これにより、被検体に対する保護を図りながら、感圧部１０に対する電力供給を伴わずに圧力を計測することができる。
例えば、感圧部１０は、新生児の脊髄に限らず、消化器などの臓器、筋肉、血管、その他の組織における体液が満たされた体腔内に設置されてもよい。また、感圧部１０は、人間に限らず、人間以外の動物や植物の体内に埋植されてもよい。
また、設置対象物は、動植物に限らず、配管、容器、筐体など液体で満たされる非生物の環境であってもよい。これにより、被検体に対する保護を図りながら、感圧部１０に対する電力供給を伴わずに圧力を計測することができる。
【符号の説明】
【0070】
１…圧力計測システム、１０…感圧部、１２…容器、１４…空洞部、１６…膜、２０…計測部、２０ｐ…プローブ、２１…検出部、２３…入出力部、２４…表示部、２５…記憶部、２６…制御部、３０…圧力推定部、３３…入出力部、３４…表示部、３５…記憶部、３６…制御部、４２…被覆部、４４…空洞部、４８…流路、２６２…検査画像取得部、３６２…変形量解析部、３６４…圧力推定部、３６６…生体情報解析部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】