JP2003262558A

JP2003262558A - 構造物外力検知装置、及び構造物の外力検知方法

Info

Publication number: JP2003262558A
Application number: JP2002064814A
Authority: JP
Inventors: Kenji Watanabe; 健治渡辺; Masato Saito; 正人齊藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Saitama University NUC
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Saitama University NUC
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】実施方法が容易かつ低コストで、かつ構造物
の損傷の箇所等の検知が可能な構造物外力検知装置、及
び構造物の外力検知方法を提供する。【解決手段】透明で可撓性を持つ第１材料からなる第
１部材１１と、応力発光性を持つ第２材料からなり第１
部材１１の周囲に配置される第２部材１２と、黒色不透
明で可撓性を有し第２部材１２の周囲に配置される第３
部材１３を有し、杭内に配置される発光体１と、一端が
第１部材１１の上端と密着した光ファイバー２２と、光
ファイバー２２の他端に取り付けられ光を検出する光検
出器４１を備え、杭の外力検知箇所に所定値を越える外
力が付加されたか否かを検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の外力が作
用した場合に発光させて検知する構造物外力検知装置
と、その装置を用いて構造物の外力を検知する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、構造物に外力が作用した場合に、
損傷を生じたか否かを検知するための方法としては、破
壊試験（破壊検査）と、非破壊試験（非破壊検査）とが
ある。破壊試験（破壊検査）は、実際の材料を用いて作
製した供試体に荷重を加えて破壊し、供試体における損
傷の箇所やその状況等を観察又は計測し、実際の構造物
の場合に当てはめて判定する方法であり、直接的な方法
ということができる。

【０００３】一方、非破壊試験（非破壊検査）は、構造
物や供試体等を破壊せず、何らかの物理量を利用して構
造物等の内部の状況を推定しようとする方法であり、破
壊試験に比べると間接的な方法といえる。非破壊試験に
おいて利用する物理量としては、超音波、放射線、磁
気、材料破壊時に内部で発生する音（ＡＥ：Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎ）などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法においては、以下に述べるような各種の問
題点があった。

【０００５】破壊試験（破壊検査）の場合は、構造物ご
とに供試体作製とその破壊試験を行うとすると、そのた
めの時間、供試体作製の手間、費用がかかり、効率的で
はない、という問題がある。また、破壊は、作製された
供試体の形状、あるいはその寸法の影響が大きく、供試
体の形状等が異なると、破壊時の挙動も異なってくる。
このため、実際の構造物の場合に当てはめる場合には、
破壊試験結果に人間の判断や考察等を加えることにな
る。このことから、実際の構造物の損傷の状況等を精度
よく判定することは困難で、かつ熟練を要する、という
問題もあった。

【０００６】また、非破壊試験（非破壊検査）の場合
は、構造物の内部で何らかの破壊が発生した事実、ある
いは構造物の内部に何らかの損傷が存在する事実まで
は、検出できること多いが、その損傷の具体的な箇所、
損傷の形状や寸法の明確な把握は困難であることが多
い、という問題があった。

【０００７】また、場所打ちコンクリート杭のような地
下構造物は、地中に構築されるため、地震等の外力によ
り地下構造物の内部で何らかの破壊が発生、又は何らか
の損傷が存在する事実は、人間の目視による直接的な確
認が非常に困難である。このため、構造物の検査は容易
ではない、という問題があった。このような地下構造物
の検査については、行った例はあるが、この場合には、
場所打ちコンクリート杭等の地下構造物の周囲の掘り返
し作業等が伴うため、多大な費用等がかかる、という問
題もあった。

【０００８】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、実
施方法が容易かつ低コストで、かつ構造物の損傷の箇所
等の検知が可能な構造物外力検知装置、及び構造物の外
力検知方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る構造物外力検知装置は、光を透過可能
でかつ可撓性を有する第１材料からなる第１部材と、外
力が付加されると光を発生する第２材料からなり前記第
１部材の周囲に配置される第２部材と、光を透過不能で
かつ可撓性を有し前記第２部材の周囲に配置される第３
部材を有し、構造物の外力検知箇所に配置される外力応
答手段と、一端が前記第１部材と光学的に接続する光フ
ァイバーと、前記光ファイバーの他端に取り付けられる
とともに光を検出する光検出手段を備え、前記構造物の
外力検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合に
は、前記第２材料が光を発生し、発生した光が前記光フ
ァイバーを経て前記光検出手段により検出され、前記構
造物の外力検知箇所に所定値を越える外力が作用した旨
を検知することを特徴とする。

【００１０】上記の構造物外力検知装置において、好ま
しくは、前記第１材料は、透明な合成樹脂材料を含む。

【００１１】また、上記の構造物外力検知装置におい
て、好ましくは、前記第２材料は、応力発光性無機物質
を含む。

【００１２】また、上記の構造物外力検知装置におい
て、好ましくは、前記第３部材は、不透明な合成樹脂材
料により形成される。

【００１３】また、上記の構造物外力検知装置におい
て、好ましくは、前記第３部材は、黒色の合成樹脂材料
により形成される。

【００１４】また、上記の構造物外力検知装置におい
て、好ましくは、前記第３部材の内面は、金属からなる
光反射面を有する。

【００１５】また、上記の構造物外力検知装置におい
て、好ましくは、前記光検出手段は、受光することによ
り化学的変化を生じて可視物質を生成する感光部材であ
る。

【００１６】また、上記の構造物外力検知装置におい
て、好ましくは、前記光検出手段は光センサである。

【００１７】また、本発明に係る構造物の外力検知方法
は、光を透過可能でかつ可撓性を有する第１材料からな
る第１部材と、外力が付加されると光を発生する第２材
料からなり前記第１部材の周囲に配置される第２部材
と、光を透過不能でかつ可撓性を有し前記第２部材の周
囲に配置される第３部材を有し、構造物の外力検知箇所
に配置される外力応答手段と、一端が前記第１部材と光
学的に接続する光ファイバーと、前記光ファイバーの他
端に取り付けられるとともに光を検出する光検出手段を
用い、前記構造物の外力検知箇所に所定値を越える外力
が付加された場合には、前記第２材料が光を発生し、発
生した光が前記光ファイバーを経て前記光検出手段によ
り検出され、前記構造物の外力検知箇所に所定値を越え
る外力が作用した旨を検知することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１９】（１）第１実施形態図１は、本発明の第１実施形態である構造物損傷検出シ
ステム１０１の構成を示す図である。また、図２は、図
１に示す構造物損傷検出システム１０１における発光体
１のさらに詳細な構成を示す断面図であり、図２（Ａ）
は発光体１の縦断面図を、図２（Ｂ）は図２（Ａ）にお
けるＡ−Ａ断面の横断面図を、図２（Ｃ）は接続部材２
の縦断面図を、図２（Ｄ）は固定部材１５の近傍におけ
る発光体１の拡大縦断面図を、図２（Ｅ）は光ファイバ
ー２２の光入射端面付近の縦断面図を、それぞれ示して
いる。

【００２０】図１（Ａ）に示すように、この構造物損傷
検出システム１０１は、鉄道線路３００を支持する高架
橋２００の基礎である場所打ちコンクリート杭２０３の
コンクリート内部に設置されている発光体１と、接続部
材２と、光検出・送信部４と、通信ケーブル５と、構造
物管理部６を備えて構成されている。

【００２１】接続部材２は、その一部が場所打ちコンク
リート杭２０３のコンクリート内部や、高架橋２００の
フーチング２０２等の内部に設置され、その残部が高架
橋２００の外部に配置されている。また、図２（Ｃ）に
示すように、接続部材２は、その内部に光ファイバー２
２を有しており、光ファイバー２２の外側が保護部材２
１によって包囲された構造となっている。光ファイバー
２２の一端は、発光体１に接続し、また、光ファイバー
２２の他端は、光検出・送信部４に接続している。ま
た、光検出・送信部４と構造物管理部６は、通信ケーブ
ル５によって接続されている。なお、発光体１と、接続
部材２の一部は、場所打ちコンクリート杭２０３やフー
チング２０２のコンクリート打設前に所定箇所に配置さ
れ、コンクリート中に埋設されて設置される。

【００２２】次に、上記した発光体１のさらに詳細な構
成について、図２を参照しながら説明する。図２（Ａ）
は、発光体１の縦断面図である。図２（Ａ）に示すよう
に、発光体１は、第１部材１１と、第２部材１２と、第
３部材１３を有して構成されている。

【００２３】第１部材１１は、光が透過可能でかつ可撓
性を有する第１材料からなり、略円柱状に形成されてい
る。また、第２部材１２は、外力が付加されると光を発
生する第２材料からなり、薄膜状に形成され、第１部材
１１の円筒状側面の周囲を覆うように配置されている。
また、第３部材１３は、光を透過不能でかつ可撓性を有
する第３材料からなり、略円筒状に形成され、第２部材
１２の円筒状側面の周囲を覆うとともに、第１部材１１
の上端面と下端面の外側を覆うように配置されている。

【００２４】また、第３部材１３の下端と上端は、それ
ぞれ円板状の部材により閉塞されている。第３部材１３
の略円筒状の外側部には、外側部を環状に取り巻く溝状
の凹部１３ａが複数形成されている。これらの複数の環
状凹部１３ａにより、場所打ちコンクリート杭２０３の
内部に埋設される発光体１の表面部に凹凸が形成され、
コンクリートに対する発光体１の付着性を向上させ、杭
内の応力が発光体１に伝達される性能を向上させる効果
を有している。また、第３部材１３の上端となる円板に
は、後述する光ファイバー２２を挿通するための挿通孔
１３ｂが開設されている。

【００２５】したがって、第３部材１３の内部には、第
２部材１２が収容され、第２部材１２の内部には、第１
部材１１が収容されている。この場合、第３部材１３の
円筒面状の内壁面には、第２部材１２の円筒面状の外壁
面が密接している。また、第３部材１３の上端の円板状
部分の内面（図２（Ａ）における下面）には、第１部材
１１の円柱の上端面が密接している。また、第３部材１
３の下端の円板状部分の内面（図２（Ａ）における上
面）には、第１部材１１の円柱の下端面が密接してい
る。

【００２６】ここに、第１材料としては、ＰＭＭＡ（メ
タクリル樹脂）、ポリカーボネート、アクリル樹脂など
の透明で可撓性を有するプラスチックス系材料が用いら
れる。また、第３材料としては、黒色で不透明な、プラ
スチックス系材料やゴム系材料などが用いられる。ここ
に、プラスチックス系材料としては、いわゆる合成樹脂
材料のほか、ＦＲＰ（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅ
ｄＰｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチックス）等の
プラスチックを用いた複合材料を含む。また、ゴム系材
料としては、天然ゴム、人造ゴムのほか、ゴムを用いた
複合材料も含む。

【００２７】また、第３部材１３の上端の円板に設けら
れた挿通孔１３ｂの外部には、環状の固定部材１５が接
着等により取り付けられている。この固定部材１５は、
プラスチックス系材料やゴム系材料や金属系材料などか
ら形成されており、中央部に円柱状の開口部を有し、こ
の開口部に後述する光ファイバー２２が挿通されてい
る。

【００２８】光ファイバー２２の外径は、固定部材１５
の開口部の内径よりもわずかに大きな値となっており、
光ファイバー２２を固定部材１５の開口部に押し込むこ
とにより、固定部材１５の可撓性を利用して光ファイバ
ー２２が嵌め込まれ、光ファイバー２２の光入射端面２
２ｃが第３部材１３内の第１部材１１の上端面に密着す
るような状態となっている。

【００２９】次に、第２部材１２を構成している第２材
料について説明する。第２材料は、外力（応力）が付加
されると光を発生する性質（以下、「応力発光性」とい
う。）を有する無機物質（以下、「応力発光性無機物
質」という。）からなっている。

【００３０】応力発光性無機物質としては、第一に、硫
化物を母材とし、これに重金属を添加した物質（以下、
「硫化物−重金属系物質」という。）が挙げられる。具
体的には、硫化亜鉛（ＺｎＳ）に、銅（Ｃｕ）又は銀
（Ａｇ）又は鉛（Ｐｂ）若しくはビスマス（Ｂｉ）のう
ちのいずれか又はこれらの重金属の適宜の組み合わせを
添加した物質（以下、「硫化亜鉛−重金属系物質」とい
う。）が採用可能である。また、硫化カルシウム（Ｃａ
Ｓ）に、マンガン（Ｍｎ）又はニッケル（Ｎｉ）又はヒ
素（Ａｓ）又は鉛（Ｐｂ）若しくはビスマス（Ｂｉ）の
うちのいずれか又はこれらの重金属の適宜の組み合わせ
を添加した物質（以下、「硫化カルシウム−重金属系物
質」という。）も採用可能である。また、硫化ストロン
チウム（ＳｒＳ）に、銅（Ｃｕ））又は亜鉛（Ｚｎ）又
は銀（Ａｇ）若しくは鉛（Ｐｂ）のうちのいずれか又は
これらの重金属の適宜の組み合わせを添加した物質（以
下、「硫化ストロンチウム−重金属系物質」という。）
も採用可能である。また、硫化バリウム（ＢａＳ）に、
マンガン（Ｍｎ）又は銅（Ｃｕ）又は鉛（Ｐｂ）若しく
はビスマス（Ｂｉ）のうちのいずれか又はこれらの重金
属の適宜の組み合わせを添加した物質（以下、「硫化バ
リウム−重金属系物質」という。）も採用可能である。

【００３１】これらの硫化物−重金属系物質を上記した
薄膜状の第２部材１２とするためには、まず、母材（硫
化物）と、上記重金属のいずれか１つ又はこれらの適宜
の組み合わせを十分に混合させる。この混合は、母材に
対して重金属を０．０１〜２０重量パーセント程度の範
囲の適宜の値の比率で行う。次に、この混合物を、８０
０〜１７００゜Ｃ程度の範囲の温度条件下でかつ還元雰
囲気中において約３０分間以上焼成する。

【００３２】次に、上記焼成によって得られた物質を用
い、物理蒸着法（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ法）により、蒸着させたい物質
（以下、「蒸着用物質」という。）を一旦気相の状態と
し、薄膜を形成する対象となる部材（例えば第１部材１
１。以下、「対象部材」という。）の表面に、物質を凝
結堆積させて薄い皮膜を形成する。

【００３３】物理蒸着法としては、まず、蒸着用物質を
真空容器内に配置し電子ビームにより加熱して蒸発させ
対象部材の表面に蒸着させる「真空蒸着法」が挙げられ
る。また、蒸着用物質の表面に大きなエネルギー密度の
レーザ光を照射して蒸着用物質をはぎ取り蒸発させ対象
部材の表面に蒸着させる「レーザアブレーション法」も
採用可能である。また、真空蒸着の過程において、高エ
ネルギーのイオンを利用する「イオンプレーティング
法」も採用可能である。この「イオンプレーティング
法」としては、蒸発源の近くに補助的な陽極を設置して
アーク放電を起こさせる「アークイオンプレーティング
法」、または蒸発源と対象部材の間にコイルを設置し誘
導結合により高周波プラズマを発生させる「高周波イオ
ンプレーティング法」、あるいは蒸発源のルツボの口を
絞って蒸発原子のクラスターを吹き出させてイオン化し
対象部材に衝突させる「イオン化クラスタービーム法」
が採用可能である。

【００３４】あるいは、大きな運動エネルギーを有する
イオンを蒸発用物質の固体表面に衝突させて原子をたた
き出し蒸発源として利用する「スパッタリング法」も採
用可能である。この「スパッタリング法」としては、イ
オン銃で生成される高エネルギーのイオンビームを高真
空下で対象部材に衝突させる「イオンビームスパッタリ
ング法」が採用可能である。また、アルゴン（Ａｒ）等
の希ガス雰囲気中で蒸発用物質を陰極とし真空容器を陽
極としてグロー放電を起こさせ、プラズマ中の陽イオン
を陰極の対象部材に衝突させる「カソードスパッタリン
グ法」採用可能である。また、対象部材近傍で表面に平
行な磁界をかけて電子の移動を拘束し、低いガス圧力と
大きな電流密度を実現させる「マグネトロンスパッタリ
ング法」も採用可能である。

【００３５】また、他の応力発光性無機物質としては、
ＦｅＳ₂の構造をとるアルミン酸化合物を母材とし、こ
れに希土類元素又は遷移金属等を添加した物質（以下、
「アルミン酸化合物−希土類・遷移金属系物質」とい
う。）が挙げられる。具体的には、第一に、アルミン酸
塩であるＳｒ₃Ａｌ₂Ｏ₆又はＣａ₃Ａｌ₂Ｏ₆に、希土類元
素のうちのいずれか又はこれらの希土類元素の適宜の組
み合わせを添加した物質（以下、「アルミン酸塩−希土
類系物質」という。）が採用可能である。

【００３６】ここに、希土類元素とは、周期律表３族の
スカンジウム（Ｓｃ）及びイットリウム（Ｙ）と、ラン
タノイド元素の１５元素の合計１７元素である。ここ
に、ランタノイド元素とは、ランタン（Ｌａ）、セリウ
ム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎ
ｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユ
ウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウ
ム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈ
ｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテ
ルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）を含む元素のグ
ループである。

【００３７】また、アルミン酸化合物−希土類・遷移金
属系物質の第二の物質は、アルミン酸塩であるＳｒ₃Ａ
ｌ₂Ｏ₆又はＣａ₃Ａｌ₂Ｏ₆に、遷移金属等のイオンのう
ちのいずれか又はこれらの遷移金属等のイオンの適宜の
組み合わせを添加した物質（以下、「アルミン酸塩−遷
移金属系物質」という。）が採用可能である。

【００３８】ここにいう遷移金属等とは、周期律表４
族、５族、６族、７族、８族、９族、１０族、１１族、
及び１２族の元素である。具体的には、チタン（Ｔ
ｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン
（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル
（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム
（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テク
ネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム
（Ｃｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タ
ングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏ
ｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａ
ｇ）、水銀（Ｈｇ）を含む元素のグループである。

【００３９】上記したアルミン酸化合物−希土類・遷移
金属系物質のうちで、応力発光性が高いものとしては、
Ｓｒ₃Ａｌ₂Ｏ₆にユウロピウム（Ｅｕ）を添加した物
質、Ｃａ₃Ａｌ₂Ｏ₆にネオジム（Ｎｄ）を添加した材料
が挙げられる。

【００４０】これらのアルミン酸塩−希土類系物質と、
アルミン酸塩−遷移金属系物質を、上記した薄膜状の第
２部材１２とするためには、まず、母材（アルミン酸
塩：Ｓｒ₃Ａｌ₂Ｏ₆又はＣａ₃Ａｌ₂Ｏ₆）と、上記した希
土類元素又は遷移金属等のいずれか１つ又はこれらの適
宜の組み合わせを十分に混合させる。この混合は、母材
に対して希土類、又は遷移金属等を０．０１〜２０重量
パーセント程度の範囲の適宜の値の比率で行う。次に、
この混合物を８００〜１７００゜Ｃ程度の範囲の温度条
件下でかつ還元雰囲気中において約３０分間以上焼成す
る。

【００４１】次に、上記のようにして得られた物質を用
い、上記の例と同様な物理蒸着法（ＰＶＤ法）により、
蒸着させたい物質（以下、「蒸着用物質」という。）を
一旦気相の状態とし、薄膜を形成する対象となる部材
（例えば第１部材１１。以下、「対象部材」という。）
の表面に、物質を凝結堆積させることにより、薄い皮膜
を形成することができる。

【００４２】上記の方法で作製された第２部材の応力発
光性を試験すると、図示はしていないが、以下に記述す
るような特性が得られた。上記した第２材料は、応力付
与により発光し、応力を解除すると発光は停止した。ま
た、発光の強度は、応力にほぼ比例した。

【００４３】次に、上記した場所打ちコンクリート杭２
０３に、大きな外力、例えば地震動による力が作用し、
場所打ちコンクリート杭２０３の内部にき裂等の損傷が
発生した場合を例にとって、この第１実施形態の構造物
損傷検出システム１０１の詳細な構成とその作用を説明
する。

【００４４】上記のように、場所打ちコンクリート杭２
０３の内部にき裂等の損傷が発生するような大きな外力
が場所打ちコンクリート杭２０３に作用すると、そのコ
ンクリートの内部のいずれかの箇所に埋設されている発
光体１の第３部材１３は、可撓性材料により形成されて
いるため、例えば、弓状に曲がるように変形する。

【００４５】これに伴い、第２部材１２、第１部材１１
も同様に、弓状に曲がるように変形する。このため、第
２部材１２は、応力発光性を発揮し、付加された応力に
応じた強度の光が発生する。

【００４６】この発光の原理は、上記したような硫化物
−重金属系物質、アルミン酸化合物−希土類・遷移金属
系物質の一つ又はこれらを適宜に組み合わせた応力発光
性無機物質は、本来、一種の蛍光体（又は燐光体）であ
り、光を受けると光のエネルギーを吸収してエネルギー
が基底状態の場合より高い状態である励起状態となる。
励起された応力発光性無機物質は、暗所に置かれると、
エネルギーが最低で最も安定した状態である基底状態に
戻り、その際に、エネルギーを光として放出するため、
可視光（蛍光又は燐光）が放射される。同様にして、上
記の応力発光性無機物質は、応力の付加によって与えら
れる機械的エネルギー（ひずみエネルギー）を吸収して
エネルギーが基底状態の場合より高い状態である励起状
態となる。励起された応力発光性無機物質は、エネルギ
ーが最低で最も安定した状態である基底状態に戻るが、
その際に、エネルギーを光として放出するため、発光が
生じる、と考えられる。

【００４７】第２部材１２内で生じた応力発光の光は、
図２（Ａ）に示すように、第１部材１１の内部の各方向
に向かって発射される。これは、第２部材１２の背後
は、黒色不透明の第３部材１３で覆われているため、第
２部材１２の背面から発射される応力発光の光は、第３
部材１３の内部で減衰・消滅するためである。第１部材
１１内に入射した光は、第１部材１１の上端面に密着し
ている光ファイバー２２の光入射端面２２ｃから光ファ
イバー２２の内部に入射する。

【００４８】光ファイバー２２は、図２（Ｅ）に示すよ
うに、例えば、鉛筆に類似した構成を有しており、鉛筆
の中心部の黒鉛芯に相当する部分２２ａは、「コア」と
呼ばれる。また、鉛筆の黒鉛芯の周囲を取り巻いている
木材の部分に相当する部分２２ｂは、「クラッド」と呼
ばれる。

【００４９】コア２２ａとクラッド２２ｂは、それぞ
れ、ガラス系材料や透明プラスチックス材料等の透明材
料により形成されている。この場合、コア２２ａを形成
する材料中には、微量な物質が添加され、コア２２ａの
屈折率がクラッド２２ｂの屈折率よりも０．１〜３％程
度だけ高くなるように設定されている。

【００５０】このような構成により、光ファイバー２２
のコア２２ａに入射した応力発光の光線Ｌは、図２
（Ｅ）に示すように、コア２２ａとクラッド２２ｂとの
境界面２２ｄで全反射しながら、コア２２ａの中を伝搬
し、光ファイバー２２の他端にある光検出・送信部４へ
到達する。

【００５１】図３は、図１に示す構造物損傷検出システ
ムにおける光検出・送信部４のさらに詳細な構成を示す
ブロック図である。

【００５２】図３に示すように、光検出・送信部４は、
きょう体４０と、光検出器４１と、増幅器４２と、Ａ／
Ｄコンバータ４３と、入出力インタフェース４４ａ及び
４４ｂと、ＣＰＵ４５と、ＲＯＭ４６と、ＲＡＭ４７
と、送信機４９を有して構成されている。また、きょう
体４０は、例えば、図１（Ａ）に示すように、高架橋２
００の柱２０１に取り付けられている。

【００５３】発光体１から光ファイバー２２中を伝達さ
れてきた光線Ｌは、光検出器４１によって検出され、電
気量、例えば電流に変換されて出力される。光検出器４
１としては、例えば、フォト・ダイオード、フォト・ト
ランジスタ等の光センサが用いられる。フォト・ダイオ
ードとしては、ＰＮフォト・ダイオード、又はＰＩＮフ
ォト・ダイオード、あるいはアバランシェ・フォト・ダ
イオード等が含まれる。光検出器４１から出力された電
流は、増幅器４２により増幅される。増幅後の電流は、
Ａ／Ｄコンバータ４３により、アナログ量からディジタ
ル量に変換され、入出力インタフェース４４ａを経てＣ
ＰＵ４５に送られる。

【００５４】ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇＵｎｉｔ：中央演算処理装置）４５は、図示は
していないが、ＣＰＵ４５の内部での電流（信号）の授
受を行うための信号線である内部バスを有しており、こ
の内部バスに、演算部と、レジスタと、クロック生成部
と、命令処理部等を有している。ＣＰＵ４５内の演算部
は、一般に、レジスタに記憶されている各種データに対
して、四則演算（加算、減算、乗算、及び除算）を行
い、又は論理演算（論理積、論理和、否定、排他的論理
和など）を行い、又はデータ比較、若しくはデータシフ
トなどの処理を実行する部分である。処理の結果は、レ
ジスタに格納されるのが一般的である。

【００５５】レジスタは、一般に、１語のデータを記憶
する部分である。通常、ＣＰＵ４５内には、複数のレジ
スタが設けられている。クロック生成部は、ＣＰＵ４５
の各部分の時間の同期をとるための刻時信号（クロック
信号）を生成する部分である。ＣＰＵ４５は、このクロ
ック信号に基づいて動作する。命令処理部は、演算部等
が実行すべき命令の取り出し、その解読、及びその実行
などを制御し処理する部分である。

【００５６】ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒ
ｙ：読出し専用メモリ）４６は、ＣＰＵを制御するため
の制御プログラムや、ＣＰＵが用いる各種データ等を格
納している部分である。ＲＯＭとしては、半導体チップ
により構成されるものと、ハードディスク装置等が用い
られる。ハードディスク装置は、図示はしていないが、
その内部に、円盤状の磁気ディスクを有しており、この
磁気ディスクをディスク駆動機構により回転駆動し、磁
気ヘッドをヘッド駆動機構によって磁気ディスクの任意
位置に移動させ、磁気ディスク表面の磁性膜を磁気ヘッ
ドからの書込電流によって磁化することによりデータを
記録し、磁化された磁性膜の上を磁気ヘッドが移動する
際に磁気ヘッドのコイル等に流れる電流を検出すること
により記録データを読み出す装置である。

【００５７】上記した制御プログラムは、ＯＳ（Ｏｐｅ
ｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）等のＣＰＵ４５の基本ソ
フトウェアのほか、各種の処理や分析演算等をＣＰＵ４
５に実行させるための命令等の処理手順が、所定のプロ
グラム用言語で記述された文字や記号の集合である。

【００５８】また、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓ
ｓＭｅｍｏｒｙ：随時書込み読出しメモリ）４７は、
ＣＰＵ４５により演算された途中のデータ等を一時記憶
する部分である。ＲＡＭは、半導体チップにより構成さ
れるものが主である。

【００５９】上記のような構成により、ＣＰＵ４５は、
光検出器４１からの電気出力を検出すると、「検出した
光を発生した発光体１の箇所の杭コンクリートに損傷が
発生した」と判断し、「杭に損傷発生」を表現するフラ
グ等のデータに、杭の位置等を特定するための情報（例
えば、杭の位置の位置座標等のデータ）を付加して出力
信号を生成する。

【００６０】ＣＰＵ４５によって生成されたディジタル
電気信号は、入出力インタフェース４４ｂを経て送信機
４９に送られる。送信機４９は、ディジタル電気信号を
そのまま、または他の信号形態（例えば光信号）に変換
し、通信ケーブル５によって構造物管理部６へ送信す
る。通信ケーブル５としては、電流を導通させる導線、
光ファイバー等が用いられる。

【００６１】構造物管理部６は、図１（Ａ）に示すよう
な構成を有している。すなわち、構造物管理部６は、あ
る鉄道線区（例えば、「山手線」や「埼京線」等。）の
鉄道線路に関連する構造物を統括して管理する施設であ
り、中央コンピュータ６１と、構造物状態表示盤６２
と、記憶・出力装置６３を有して構成されている。

【００６２】中央コンピュータ６１には、この線区の各
構造物、例えば高架橋の各杭の光検出・送信部からの通
信ケーブル５ａ〜５ｄなどが接続しており、その構造物
からのデータが集中するようになっている。構造物状態
表示盤６２は、図１（Ｂ）に示すように、表示パネル部
６２ａと、操作卓６２ｂを有している。表示パネル部６
２ａには、この線区全体が表示され、杭等の構造物がラ
ンプ等によって表現されている。このような構成によ
り、損傷が発生した箇所は、図１（Ｂ）において６２ｃ
で図示されるように、操作者（構造物管理者）が視認で
きる状態、例えばランプの点灯や点滅の状態となる。記
憶・出力装置６３は、損傷の履歴等を記録媒体に記憶さ
せたり、印字等を行う装置である。

【００６３】上記した第１実施形態の構造物損傷検出シ
ステム１０１によれば、以下のような利点がある。

【００６４】ａ）鉄道の構造物等に大きな外力（例えば
地震動等）が付加されて損傷が発生した場合に、損傷し
た部分の位置等を、容易に、かつリアルタイムで検出す
ることができる。

【００６５】ｂ）杭等の地下構造物のように、地盤Ｇの
内部に構築されているため、そのままでは目視が不可能
な箇所の損傷についても、支障なく検出することができ
る。

【００６６】ｃ）鉄道や道路のように、線状に長い範囲
にわたる施設において、各構造物の損傷の有無を集中的
に監視することができる。

【００６７】上記した第１実施形態において、構造物外
力検知システム１０１は、特許請求の範囲における構造
物外力検知装置に相当している。また、発光体１は、特
許請求の範囲における外力応答手段に相当している。ま
た、光検出・送信部４の光検出器４１とＣＰＵ４５は、
特許請求の範囲における光検出手段に相当している。

【００６８】なお、上記した第２部材１２の組成を調整
して付加された応力と発光強度の関係を把握することに
より、発光体１の発光が生じた場合には、ＣＰＵ４５
が、「場所打ちコンクリート杭２０３の当該発光体設置
箇所に所定外力値が付加された」と定量的に算定し、そ
の旨を構造物管理部６に送信するように構成することも
できる。

【００６９】また、発光体１の配置状態を適宜に工夫す
ることにより、例えば、杭２０３における鉛直方向の高
さ位置が異なる複数の位置に発光体１を配置したり、杭
の中心付近とその周囲の異なる位置に発光体１を配置す
ることにより、杭２０３の内部の損傷状態から逆算する
ことにより、ＣＰＵ４５が、杭２０３に作用した所定外
力値を定量的に算定することも可能である。

【００７０】（２）第２実施形態本発明は、上記した第１実施形態以外の構成によっても
実現可能である。図４は、本発明の第２実施形態である
構造物損傷検出システムの構成を示す図である。また、
図５は、図４に示す構造物損傷検出システムにおける構
造物内挿入部材のさらに詳細な構成を示す断面図であ
る。

【００７１】図４（Ａ）に示すように、第２実施形態の
構造物損傷検出システム１０２は、鉄道線路３００を支
持する高架橋２００の基礎である場所打ちコンクリート
杭２０３のコンクリート内部に設置された構造物内挿入
部材３と、この構造物内挿入部材３の内部に設置されて
いる発光体１Ａと、接続部材２と、光検出・送信部４
と、通信ケーブル５と、構造物管理部６を備えて構成さ
れている。

【００７２】この第２実施形態の構造物損傷検出システ
ム１０２が、第１実施形態の構造物損傷検出システム１
０１と異なる点は、場所打ちコンクリート杭２０３のコ
ンクリート内部に外部から構造物内挿入部材３が挿入さ
れ、この構造物内挿入部材３の内部に発光体１Ａが配置
されている点である。したがって、第２実施形態の構造
物損傷検出システム１０２は、すでに構築されている場
所打ちコンクリート杭２０３の内部に、後から発光体１
Ａを設置する場合に好適である。なお、接続部材２と、
光検出・送信部４と、通信ケーブル５と、構造物管理部
６の構成と作用については、第１実施形態の場合と同様
であるので、その説明は省略する。

【００７３】次に、第２実施形態の場合の、構造物内挿
入部材３と、発光体１Ａの構成及び設置方法について、
図４及び図５を参照しつつ詳細に説明する。

【００７４】まず、削孔機等（図示せず）により、地上
から場所打ちコンクリート杭２０３に向けて、削孔を行
い、円柱状の挿入孔２０４を形成する。次に、挿入孔２
０４の中に挿入管３１を挿入する。挿入管３１は、プラ
スチックス系材料やゴム系材料などの可撓性を有する可
撓性材料からなり、内部が中空状となった円筒形状に形
成されている。これは、場所打ちコンクリート杭２０３
に大きな外力が付加されても、挿入管３１を形成する材
料の強度や剛性が大きいと、挿入管３１の内部の発光体
１Ａに作用する力が減殺され、発光体１Ａ内部の第２部
材１２に十分な応力が作用せず、発光が生じないか、光
検出器での検出感度以下の微弱な発光となる場合がある
からである。

【００７５】なお、挿入管３１の外表面には、第１実施
形態における発光体１の外表面の凹部１３ａと同様の凹
凸を設けるようにしてもよい。これにより、コンクリー
トに対する挿入管３１の付着性を向上させ、杭内の応力
が挿入管３１を経て発光体１Ａに伝達される性能を向上
させる効果を有している。

【００７６】また、挿入管３１の外径は挿入孔２０４の
内径よりもわずかに小さい値に設定されている。この場
合、挿入孔２０４と挿入管３１とを接着剤等により接着
すれば、挿入孔２０４と挿入管３１との間で「滑り」が
生じることが防止され、場所打ちコンクリート杭２０３
に加わった外力に応じた変形が支障なく挿入管３１に作
用する。

【００７７】次に、挿入管３１の内部における発光体１
Ａの位置を所定箇所に設定するため、挿入管３１の内部
の空洞部に、位置決め部材３２ａを挿入し、先端までの
長さがあらかじめ計測された所定長さの棒状の定規部材
等（図示せず）によって背後から押し込む等の方法で所
定箇所まで挿入し、その後、接着剤等により挿入管３１
の内部に固定する。位置決め部材３２ａは、挿入管３１
の強度や剛性をあまり増加させない材料、例えば、発泡
性合成樹脂材料などが用いられる。

【００７８】次に、発光体１Ａを地上の外部から挿入管
３１内に挿入し、棒状部材等（図示せず）により背後か
ら押し込むことにより、あらかじめ位置決め部材３２ａ
が設置された箇所まで移動させる。その後、接着剤等に
より、発光体１Ａを挿入管３１の内部に固定する。この
場合、発光体１Ａの外表面には、発光体１に設けられて
いたような環状凹部（１３ａ）は設けられていない。こ
れは、第２実施形態においては、発光体１Ａの外表面に
は、杭のコンクリートとの付着性は必要ないからであ
る。

【００７９】次に、挿入管３１内の発光体１Ａの背後
に、上記と同様にして、他の位置決め部材３２ｂを挿入
する。なお、発光体１Ａの背後（地上に近い方）の位置
決め部材３２ｂについては、後述するように、現存の発
光体を引き抜いて新たな発光体と交換し、再度挿入する
作業が予想されるため、接着剤等による挿入管３１への
固定は行わない。これにより、発光体１Ａが挿入管３１
の内部の所定箇所に位置決めされて設置される。

【００８０】第２実施形態の構造物損傷検出システム１
０２によれば、上記した第１実施形態の場合と同様の利
点に加え、以下のような利点がある。

【００８１】ｄ）すでに構築された構造物の内部に、外
部（例えば地上）から発光体１Ａを設置し、その後に構
造物に大きな外力（例えば地震動等）が付加されて損傷
が発生した場合に、損傷した部分の位置等を、容易に、
かつリアルタイムで検出することができる。

【００８２】ｅ）発光体１Ａの設置後に発光せずに長期
間が経過し発光体１Ａの性能劣化が予想される場合など
に、発光体１Ａの新品との交換を容易に行うことが可能
である。

【００８３】なお、挿入管３１内の既存の発光体１Ａを
新品と交換する時には、既存の発光体１Ａに取り付けら
れている接続部材２を引っ張って地上まで引き上げるこ
とになる。このため、接続部材２のうち、光ファイバー
２２の外側に配置される保護部材２１としては、アラミ
ド樹脂（例えばケブラー繊維）等の引張り強度の高い材
料を用いることが望ましい。また、図２（Ｄ）に示すよ
うに、接続部材２の保護部材２１の端部は、接着剤等の
接合部材１６によって、発光体１Ａの固定部材１５と接
合している。このため、この接合部材１６も、引張り強
度の高い材料を用いることが望ましい。

【００８４】また、挿入管３１の内部の空洞は、外力、
変形、挿入管自体の経年変化等により、当初の大きさよ
りも縮小する可能性がある。このように、挿入管３１の
内部の空洞が縮小すると、接続部材２の保護部材２１を
引っ張っても、発光体１Ａを外部に引き出すことができ
なくなるおそれがある。このため、図５に示すように、
挿入管３１の内部空洞に、内部空洞保持部材３３を挿入
し、内部空洞のつぶれを防止する。

【００８５】内部空洞保持部材３３の材料としては、プ
ラスチックス系材料やゴム系材料などの可撓性を有する
可撓性材料が望ましい。また、挿入管３１内の既存の発
光体１Ａを新品と交換する時には、まず内部空洞保持部
材３３を引き出す必要があるから、内部空洞保持部材３
３と挿入管３１との間の摩擦は小さいことが望ましい。
このため、挿入管３１と内部空洞保持部材３３との間に
は、油脂やグリース等の潤滑材を配置するとよい。

【００８６】上記した第２実施形態において、構造物外
力検知システム１０２は、特許請求の範囲における構造
物外力検知装置に相当している。

【００８７】（３）第３実施形態本発明は、上記した各実施形態以外の構成によっても実
現可能である。図６は、本発明の第３実施形態である構
造物損傷検出システムの構成を示す図である。また、図
７は、図６に示す構造物損傷検出システムにおける光検
出部のさらに詳細な構成を示す図である。

【００８８】図６に示すように、第３実施形態の構造物
損傷検出システム１０３は、鉄道線路３００を支持する
高架橋２００の基礎である場所打ちコンクリート杭２０
３のコンクリート内部に設置されている発光体１と、接
続部材２と、光検出部７を備えて構成されている。

【００８９】この第３実施形態の構造物損傷検出システ
ム１０３が、第１実施形態の構造物損傷検出システム１
０１と異なる点は、光検出・送信部４のかわりに光検出
部７が設けられ、通信ケーブル５及び構造物管理部６は
設けられていない点である。したがって、第３実施形態
の構造物損傷検出システム１０３は、杭等の構造物の集
中監視は行わず、各構造物ごとに損傷の有無等を検出す
るシステムである。なお、発光体１と、接続部材２の構
成と作用については、第１実施形態の場合と同様である
ので、その説明は省略する。

【００９０】次に、第３実施形態の場合の、光検出部７
のさらに詳細な構成とその作用について、図６及び図７
を参照しつつ詳細に説明する。

【００９１】図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）
に示すように、光検出部７は、接続部材２の他端（発光
体１が取り付けられている端部とは反対側の端部）に設
置されており、銀塩写真機に類似した構成を有してお
り、きょう体７０と、きょう体７０に設けられたフィル
ム装着部７１と、きょう体７０に設けられたフィルム巻
取部７２と、きょう体７０の内部に設けられた光像生成
部７３を有して構成されている。きょう体７０は、例え
ば、図６に示すように、高架橋２００の柱２０１に取り
付けられている。また、光像生成部７３は、図７（Ｃ）
及び図７（Ｄ）に示すように、接続部材２の光ファイバ
ー２２の他端（発光体１が取り付けられている端部とは
反対側の端部）に設置されている。

【００９２】また、図７（Ｄ）に示すように、発光体１
から光ファイバー２２中を伝達されてきた光線Ｌは、光
像生成部７３の第１レンズ７３ａと第２レンズ７３ｂに
よって拡大され、開口板７３ｃの開口７３ｄを通って、
開口板７３ｃの背後に設置されている感光フィルム８１
の感光面８１ａに結像する。この場合、感光フィルム８
１は、感光面８１ａとその背後の面を、フィルム押え部
７０ｄ及び７０ｅによって挟まれ、感光面８１ａが開口
板７３ｃに密着するように押さえられている。

【００９３】開口板７３ｃに形成された開口７３ｄは、
例えば、「＋」等の形状となっており、感光フィルム８
１の感光面８１ａには、図７（Ｆ）に示すように、開口
７３ｄの形状と相似な形状の感光像８２が形成される。

【００９４】また、感光フィルム８１は、帯状のシート
状部材であり、その一面には、感光部材、例えば銀系の
塩等が塗布されており、受光することにより化学的変化
を生じて可視物質を生成することができる。この面は、
感光面８１ａを形成している。感光フィルム８１は、当
初は、ケース８０の内部のフィルム軸８３に巻き取られ
た状態となっており、全体として感光媒体８を構成して
いる。フィルム装着部７１は、装着軸７１ｂを有してお
り、この装着軸７１ｂがフィルム軸８３と嵌合するよう
になっている。

【００９５】また、フィルム巻取部７２は、巻取ツマミ
７２ａと巻取軸７２ｂと巻取ドラム７２ｃを有してお
り、引き出された感光フィルム８１の端部が、巻取ドラ
ム７２ｃに固定可能となっている。また、巻取ツマミ７
２ａを回動することにより、巻取軸７２ｂと、巻取ドラ
ム７２ｃを回転させ、感光フィルム８１を巻き出すこと
ができるようになっている。

【００９６】また、フィルム装着部７１の装着軸７１ｂ
には、巻戻ツマミ７１ａが設けられており、巻戻ツマミ
７１ａを回動することにより、装着軸７１ｂを回転さ
せ、感光した感光フィルム８１を巻き戻し、ケース８０
内に再び収納することができるようになっている。

【００９７】また、きょう体７０には、蝶番７０ｂによ
り蓋７０ａが取り付けられており、開閉レバー７０ｃを
操作することにより開閉可能な構成となっている。この
ような構成により、構造物の検査者は、地震等が発生し
た後、内部の感光フィルム８１をケース８０内に巻き戻
し、蓋７０ａを開けて回収し、通常の銀塩写真の場合と
同様な方法で現像し、写真を得ることができる。その結
果、上記したような感光像８２が形成された写真であっ
た場合には、検査者は、場所打ちコンクリート杭２０３
の発光体１の位置に、所定値以上の外力が作用し、損傷
が発生した事実を知ることができる。

【００９８】第３実施形態の構造物損傷検出システム１
０３によれば、上記した第１、２実施形態の場合と同様
の利点に加え、以下のような利点がある。

【００９９】ｆ）発光体１の発光の検出を感光フィルム
８１で行い、光検出器等の電気的機器を用いないため、
光検出器等を駆動するための電力が不要で、システムの
維持コストが低廉である。

【０１００】上記した第３実施形態において、構造物外
力検知システム１０３は、特許請求の範囲における構造
物外力検知装置に相当している。また、光検出部７の感
光フィルム８１は、特許請求の範囲における光検出手段
に相当している。

【０１０１】なお、本発明は、上記した各実施形態に限
定されるものではない。上記各実施形態は、例示であ
り、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と
実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するも
のは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包
含される。

【０１０２】例えば、上記各実施形態においては、第３
部材（例えば１３）として黒色不透明な材料により形成
されている例について説明したが、本発明はこれには限
定されず、他の構成、例えば、黒色以外の色彩でかつ不
透明な材料であってもよい。

【０１０３】また、第３部材（例えば１３）の内面（例
えば１３ａ）には、金属などからなる光反射面を設けて
もよい。これにより、第２部材（例えば１２）の背後
は、鏡状の光反射面で覆われているため、第２部材（例
えば１２）の背面から発射される応力発光の光は、鏡状
の光反射面によって反射され、第３部材（例えば１３）
の内部へは入らず、すべて第１部材（例えば１１）の中
へ入射するためである。この光反射面は、物理蒸着法等
を用いて形成することができる。また、第３部材（例え
ば１３）の内面（例えば１３ａ）がすべて光反射面で覆
われている場合には、第２部材（例えば１２）が発生す
る光は、すべて第１部材（例えば１１）へ入射するか
ら、第３部材（例えば１３）は、不透明材料だけでな
く、透明材料で形成してもよい。

【０１０４】また、第１部材の形状は、上記した円柱状
には限定されず、他の形状、例えば、楕円断面の柱状、
多角形断面の柱状などであってもよい。この場合、第２
部材及び第３部材は、第１部材の外表面の形状と相似な
形状に形成される。また、第３部材の外表面に形成され
る凹凸の形状は、環状凹部以外に、環状凸部、螺旋状の
凸部又は凹部、多数のイボ状の凸部、多数の穴状の凹部
等であってもよい。

【０１０５】また、光ファイバー（例えば２２）は、第
１部材（例えば１１）の上端面に密着させるものに限定
されず、光ファイバーを第１部材の内部に挿入するよう
にしてもよい。要は、光ファイバー（例えば２２）の一
端が第１部材（例えば１１）と光学的に接続するような
（光が出入可能な）構成であれば、どのような構成であ
ってもよいのである。

【０１０６】また、第１部材（例えば１１）と第３部材
（例えば１３）の可撓性の程度は、適宜に設定可能であ
る。これらの値をどのように設定するかにより、検出し
ようとする構造物の外力、損傷の程度を調整することが
できる。

【０１０７】また、光センサは、上記したものほかに、
光電管、光電子増倍管等も含む。

【０１０８】また、外力を検出する対象である構造物
は、杭に限定されず、他の基礎構造物であってもよい。
あるいは基礎構造物以外の構造物であってもよい。

【０１０９】また、外力応答手段である発光体の配置位
置、配置状態は、上記した第１、第３実施形態の例、す
なわち発光体の長手方向が鉛直上下方向に平行となる状
態、あるいは、第２実施形態の例、すなわち発光体の長
手方向が鉛直上下方向に対して傾斜した状態には限定さ
れない。その他の状態、例えば、発光体の長手方向が水
平方向に平行となる状態、あるいは発光体の長手方向が
杭の断面における円の接線の方向となる状態などであっ
てもよい。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光を透過可能でかつ可撓性を有する第１材料からなる第
１部材と、外力が付加されると光を発生する第２材料か
らなり第１部材の周囲に配置される第２部材と、光を透
過不能でかつ可撓性を有し第２部材の周囲に配置される
第３部材を有し、構造物の外力検知箇所に配置される外
力応答手段と、一端が第１部材の内部に挿入された光フ
ァイバーと、光ファイバーの他端に取り付けられるとと
もに光を検出する光検出手段を備えるように構成したの
で、構造物の外力検知箇所に所定値を越える外力が付加
された場合には、第２材料が光を発生し、発生した光が
光ファイバーを経て光検出手段により検出され、構造物
の外力検知箇所に所定値を越える外力が作用した旨を検
知することができる、という利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である構造物損傷検出シ
ステムの構成を示す図である。

【図２】図１に示す構造物損傷検出システムにおける発
光体のさらに詳細な構成を示す断面図である。

【図３】図１に示す構造物損傷検出システムにおける光
検出・送信部のさらに詳細な構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の第２実施形態である構造物損傷検出シ
ステムの構成を示す図である。

【図５】図４に示す構造物損傷検出システムにおける構
造物内挿入部材のさらに詳細な構成を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第３実施形態である構造物損傷検出シ
ステムの構成を示す図である。

【図７】図６に示す構造物損傷検出システムにおける光
検出部のさらに詳細な構成を示す図である。

【符号の説明】

１、１Ａ発光体２接続部材３構造物内挿入部材４光検出・送信部５〜５ｄ通信ケーブル６構造物管理部７光検出部８感光媒体１１第１部材１２第２部材１３第３部材１３ａ環状凹部１３ｂ挿通孔１５固定部材１６接合部材２１保護部材２２光ファイバー２２ａコア２２ｂクラッド２２ｃ光入射端面２２ｄコア・クラッド境界面３１挿入管３２ａ、３２ｂ位置決め部材３３内部空洞保持部材４０きょう体４１光検出器４２増幅器４３Ａ／Ｄコンバータ４４ａ、４４ｂ入出力インタフェース４５ＣＰＵ４６ＲＯＭ４７ＲＡＭ４９送信機６１中央コンピュータ６２構造物状態表示盤６２ａ表示パネル部６２ｂ操作卓６２ｃ損傷発生箇所６３記憶・出力装置７０きょう体７０ａ蓋７０ｂ蝶番７０ｃ開閉レバー７０ｄ、７０ｅフィルム押え部７１フィルム装着部７１ａ巻戻ツマミ７１ｂ装着軸７２フィルム巻取部７２ａ巻取ツマミ７２ｂ巻取軸７２ｃ巻取ドラム７３光像生成部７３ａ第１レンズ７３ｂ第２レンズ７３ｃ開口板７３ｄ開口８０ケース８１感光フィルム８１ａ感光面８２感光像８３フィルム軸１０１〜１０３構造物損傷検出システム２００高架橋２０１柱２０２フーチング２０３場所打ちコンクリート杭２０４挿入孔３００鉄道線路Ｇ地盤Ｌ光線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齊藤正人埼玉県さいたま市下大久保255 埼玉大学内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過可能でかつ可撓性を有する第１
材料からなる第１部材と、外力が付加されると光を発生
する第２材料からなり前記第１部材の周囲に配置される
第２部材と、光を透過不能でかつ可撓性を有し前記第２
部材の周囲に配置される第３部材を有し、構造物の外力
検知箇所に配置される外力応答手段と、一端が前記第１部材と光学的に接続する光ファイバー
と、前記光ファイバーの他端に取り付けられるとともに光を
検出する光検出手段を備え、前記構造物の外力検知箇所に所定値を越える外力が付加
された場合には、前記第２材料が光を発生し、発生した
光が前記光ファイバーを経て前記光検出手段により検出
され、前記構造物の外力検知箇所に所定値を越える外力
が作用した旨を検知することを特徴とする構造物外力検
知装置。
【請求項２】請求項１記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記第１材料は、透明な合成樹脂材料を含むことを特徴
とする構造物外力検知装置。
【請求項３】請求項１記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記第２材料は、応力発光性無機物質を含むことを特徴
とする構造物外力検知装置。
【請求項４】請求項１記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記第３部材は、不透明な合成樹脂材料により形成され
ることを特徴とする構造物外力検知装置。
【請求項５】請求項４記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記第３部材は、黒色の合成樹脂材料により形成される
ことを特徴とする構造物外力検知装置。
【請求項６】請求項１記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記第３部材の内面は、金属からなる光反射面を有する
ことを特徴とする構造物外力検知装置。
【請求項７】請求項１記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記光検出手段は、受光することにより化学的変化を生
じて可視物質を生成する感光部材であることを特徴とす
る構造物外力検知装置。
【請求項８】請求項１記載の構造物外力検知装置にお
いて、前記光検出手段は光センサであることを特徴とする構造
物外力検知装置。
【請求項９】光を透過可能でかつ可撓性を有する第１
材料からなる第１部材と、外力が付加されると光を発生
する第２材料からなり前記第１部材の周囲に配置される
第２部材と、光を透過不能でかつ可撓性を有し前記第２
部材の周囲に配置される第３部材を有し、構造物の外力
検知箇所に配置される外力応答手段と、一端が前記第１部材と光学的に接続する光ファイバー
と、前記光ファイバーの他端に取り付けられるとともに光を
検出する光検出手段を用い、前記構造物の外力検知箇所に所定値を越える外力が付加
された場合には、前記第２材料が光を発生し、発生した
光が前記光ファイバーを経て前記光検出手段により検出
され、前記構造物の外力検知箇所に所定値を越える外力
が作用した旨を検知することを特徴とする構造物の外力
検知方法。