JP6678939B2 - Deformation-sensitive fabric incorporating optical fiber, and detection device using the same - Google Patents

Deformation-sensitive fabric incorporating optical fiber, and detection device using the same Download PDF

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Description

本発明は、光ファイバを組み込んだ変形感受性生地、及びこれを用いた検出装置に関する。   The present invention relates to a deformation-sensitive fabric incorporating an optical fiber, and a detection device using the same.

近年、人の皮膚の表面等の測定対象面の変形を検知し得るセンサ装置が望まれている。   In recent years, there has been a demand for a sensor device capable of detecting the deformation of a surface to be measured such as the surface of human skin.

特許文献1には、ファブリック(生地、織物)に光ファイバを織り込んだ衣服が開示されている。光ファイバの破壊による光損失を監視することにより、衣服ひいては衣服の着用者に生じた損傷を検出することが可能となっている。   Patent Document 1 discloses a garment in which an optical fiber is woven into a fabric. By monitoring the light loss due to the breakage of the optical fiber, it is possible to detect the damage caused to the clothes and thus the wearer of the clothes.

特許文献2には、シーツ、敷布、毛布、マット等の平板状体に光ファイバを固定又は混入してなる光ファイバ式平板状体センサが開示されている。光ファイバにおける偏波変動を測定することにより、平板状体がその面に垂直な方向の力を受けたことによる該平板状体の凹凸変形を検出している。   Patent Document 2 discloses an optical fiber type flat plate sensor in which an optical fiber is fixed or mixed in a flat plate such as a sheet, a floor cloth, a blanket, and a mat. By measuring the polarization fluctuation in the optical fiber, the uneven deformation of the flat plate due to the force applied to the flat plate in the direction perpendicular to its surface is detected.

特表2002−517301号公報Japanese Patent Publication No. 2002-517301 特開2007−61306号公報JP, 2007-61306, A

しかしながら、上記特許文献1に開示された衣服では、光ファイバの破壊による衣服の損傷は検出可能であるが、衣服の凹凸変形、伸縮変形などの変形は検出することはできない。   However, with the garment disclosed in Patent Document 1 above, damage to the garment due to breakage of the optical fiber can be detected, but deformation such as uneven deformation and elastic deformation of the garment cannot be detected.

上記特許文献2に開示された光ファイバ式平板状体センサでは、平板状体の面に垂直な方向の力を受けることによる該平板状体の凹凸変形は検出可能であるが、凹凸変形を伴わない伸縮変形などの測定対象面における変形を検知することはできない。   In the optical fiber type flat plate sensor disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, the uneven deformation of the flat plate due to the force in the direction perpendicular to the plane of the flat plate can be detected, but the uneven deformation is accompanied. It is not possible to detect deformations on the surface to be measured, such as elastic deformations.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、測定対象面の凹凸変形、伸縮変形などの変形を適切に検知することができる光ファイバを組み込んだ変形感受性生地、及びこれを用いた検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and a deformation-sensitive fabric incorporating an optical fiber capable of appropriately detecting deformation such as uneven deformation and expansion / contraction deformation of a measurement target surface, and a detection device using the same. The purpose is to provide.

本発明の第1発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地は、上記目的を達成するために、異なる径のコア及び該コアの外周に設けられたクラッドを備え、伝送する光の一部を漏洩するヘテロコア部を有し、入射端から入射され前記ヘテロコア部を通過した光を出射端から出射する光ファイバを、糸と共に織り込む又は編み込むことによって作製された織物又は編物からなり、前記ヘテロコア部当該ヘテロコア部を有する光ファイバと交差する前記糸とが接触しており、前記ヘテロコア部を有する光ファイバと接触する前記糸の伸縮変形に応じて当該光ファイバの伝搬光強度が変化することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to the first aspect of the present invention comprises cores of different diameters and a clad provided on the outer periphery of the core, and a part of the transmitted light is transmitted. Having a leaking hetero core part , an optical fiber that is incident from the incident end and passes through the hetero core part and is emitted from the emission end, consists of a woven fabric or a knitted fabric produced by weaving or knitting with a yarn, and the hetero core part and The yarn intersecting the optical fiber having the hetero core portion is in contact, and the propagation light intensity of the optical fiber is changed according to the expansion and contraction deformation of the yarn contacting the optical fiber having the hetero core portion. And

本発明の第1発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地によれば、光透過部と糸とが接触しているので、当該糸に張力が付与されているか否かの状態の変化に応じて、糸の硬さが変化し、これに伴い光透過部の湾曲度合(曲率)が変化する。よって、織物又は編物が接触する測定対象物の表面の凹凸変形、伸縮変形などの変形を適切に検知することが可能である。   According to the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to the first aspect of the present invention, since the light transmitting portion and the yarn are in contact with each other, it is possible to change the state depending on whether or not tension is applied to the yarn. As a result, the hardness of the thread changes, and the degree of curvature (curvature) of the light transmitting section changes accordingly. Therefore, it is possible to appropriately detect the deformation such as the uneven deformation and the elastic deformation of the surface of the measurement object which the woven or knitted fabric contacts.

また、前記光ファイバを糸と共に織り込む又は編み込むことによって作製された織物又は編物からなるので、糸のみからなる通常の織物又は編物と同様に、衣服などの生地となり、人体などの検知対象物の表面を過度に拘束することなく覆うことが可能である。   In addition, since it is made of a woven fabric or a knitted fabric produced by weaving or knitting the optical fiber together with a yarn, it becomes a cloth such as clothes like a normal woven fabric or a knitted fabric made of only the yarn, and the surface of a detection target such as a human body. Can be covered without being overly restrained.

本発明の第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地は、異なる径のコア及び該コアの外周に設けられたクラッドを備え、伝送する光の一部を漏洩するヘテロコア部を有し、入射端から入射され前記ヘテロコア部を通過した光を出射端から出射する光ファイバを糸と撚り合わせた光ファイバ組込み撚糸と、糸のみを撚り合わせた撚糸又は糸と共に織り込む又は編み込むことによって作製された織物又は編物からなり、前記ヘテロコア部を前記撚糸又は前記糸の方向に投影した投影空間内において、前記ヘテロコア部と当該ヘテロコア部を有する前記光ファイバを含む前記光ファイバ組込み撚糸と交差する前記撚糸又は前記糸とが接触しており、前記光ファイバ組込み撚糸と接触する前記撚糸又は前記糸の伸縮変形に応じて当該光ファイバ組込み撚糸
に含まれる前記光ファイバの伝搬光強度が変化することを特徴とする。
A deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to the second invention of the present invention includes cores of different diameters and clads provided on the outer periphery of the cores, and a hetero-core portion that leaks a part of transmitted light. It is produced by weaving or knitting with an optical fiber built-in twisted yarn in which an optical fiber that is incident from the incident end and passed through the hetero core portion is emitted from the emission end and is twisted with a yarn, and a twisted yarn in which only the yarn is twisted or a yarn consists woven or knitted fabric, in the hetero-core portion and the twisting or projection space is projected in the direction of the yarn, the twisting or crossing the optical fiber built-twisting containing the optical fiber having the hetero-core portion and the hetero-core portion in contact the with yarn, the twisting or the light-off in response to the expansion and contraction deformation of the thread in contact with the optical fiber built-twister Iba built-twisting
It is characterized in that the propagation light intensity of the optical fiber included in (1) changes .

本発明の第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地によれば、第1発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地と同様に、織物又は編物が接触する測定対象物の表面の凹凸変形、伸縮変形などの変形を適切に検知することが可能であると共に、衣服などの生地となり、人体などの検知対象物の表面を過度に拘束することなく覆うことが可能である。   According to the deformation-sensitive cloth incorporating the optical fiber according to the second aspect of the present invention, as in the deformation-sensitive cloth incorporating the optical fiber according to the first aspect of the present invention, the unevenness of the surface of the measuring object with which the woven or knitted fabric comes into contact It is possible to appropriately detect deformation such as deformation and expansion / contraction deformation, and it is possible to cover the surface of a detection target such as a human body without excessively restraining it as a cloth for clothes or the like.

本発明の第1又は第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地において、前記織物又は編物は、検知対象物に装着される形状に構成されていることが好ましい。   In the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to the first or second invention of the present invention, it is preferable that the woven fabric or the knitted fabric is configured to be attached to a detection target.

この場合、光ファイバを組み込んだ変形感受性生地を検知対象物の表面に接触させた状態で、簡易に検知対象物に装着することが可能となる。   In this case, it becomes possible to easily attach the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber to the detection target in a state of being in contact with the surface of the detection target.

また、本発明の第1又は第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地において、前記ヘテロコア部は、検知対象物の変動方向に対して直交する方向を長手方向とするように配置されていることが好ましい。 Further, in the deformation-sensitive cloth incorporating the optical fiber according to the first or second invention of the present invention, the hetero core portion is arranged such that a direction orthogonal to a variation direction of the detection target is a longitudinal direction. Is preferred.

この場合、織物又は編物が接触する測定対象物の表面の凹凸変形、伸縮変形などの変形をより高精度に検知することが可能となる。   In this case, it becomes possible to detect the deformation of the surface of the measurement target, which is in contact with the woven or knitted material, such as unevenness, expansion and contraction, with higher accuracy.

また、本発明の第1又は第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地において、前記検知対象物は人体であり、前記織物又は編物は衣服状に構成されていることが好ましい。   Further, in the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to the first or second invention of the present invention, it is preferable that the detection target is a human body and the woven or knitted fabric is configured like a garment.

この場合、光ファイバを組み込んだ変形感受性生地を被検知者の皮膚の表面に接触させた状態で、簡易に被検知者に装着することが可能となる。   In this case, it becomes possible to easily attach the deformation-sensitive cloth incorporating the optical fiber to the detected person while being in contact with the surface of the detected person's skin.

また、本発明の第1又は第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地において、前記織物又は編物の表面に被覆層を備えることが好ましい。   In addition, in the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to the first or second invention of the present invention, it is preferable that a coating layer is provided on the surface of the woven fabric or the knitted fabric.

この場合、被覆層を適宜な素材からなるものとすることにより、織物又は編物の表面における防水性、洗浄性、強度などを高めることが可能となる。   In this case, if the coating layer is made of an appropriate material, the surface of the woven or knitted fabric can be improved in waterproofness, cleanability, strength and the like.

本発明に係る検出装置は、本発明の第1又は第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地と、前記入射端から前記光ファイバに入射する光を出力する光源と、前記光ファイバの前記出射端から出射される光を受光する光検出器とを備えることを特徴とする。   A detection apparatus according to the present invention is a deformation-sensitive material incorporating the optical fiber according to the first or second invention of the present invention, a light source for outputting light incident on the optical fiber from the incident end, and an optical fiber for the optical fiber. And a photodetector for receiving the light emitted from the emission end.

本発明に係る検出装置によれば、上述した作用効果を有する本発明の第1又は第2発明に係る光ファイバを組み込んだ変形感受性生地を用いて、当該生地が接触する測定対象物の表面の凹凸変形、伸縮変形などの変形を適切に検知することが可能である。   According to the detection device of the present invention, by using the deformation-sensitive cloth incorporating the optical fiber according to the first or second invention of the present invention having the above-described effects, the surface of the measurement object with which the cloth comes into contact It is possible to appropriately detect deformation such as uneven deformation and elastic deformation.

本発明の第1実施形態の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地である変形感受性織物の構成を示す写真及びその部分拡大写真。The photograph which shows the structure of the deformation-sensitive fabric which is the deformation-sensitive fabric which incorporated the optical fiber of 1st Embodiment of this invention, and its partial enlarged photograph. ヘテロコア光ファイバの構成を示す模式斜視図。The schematic perspective view which shows the structure of a hetero core optical fiber. 変形感受性織物の構成を示す模式上面図。The schematic top view which shows the structure of a deformation sensitive textile. 縦糸に張力が生じていない状態における変形感受性織物を示す模式側面図。FIG. 4 is a schematic side view showing the deformation-sensitive fabric in a state where no tension is generated in the warp. 縦糸に張力が生じている状態における変形感受性織物を示す模式側面図。FIG. 3 is a schematic side view showing a deformation-sensitive fabric in a state where tension is generated in a warp. 測定システムの構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of a measurement system. 圧力特性の検証試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in the verification test of a pressure characteristic. 曲げ特性の検証試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in the verification test of a bending characteristic. 上下方向の伸縮特性の検証試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in the verification test of the up-and-down expansion characteristic. 左右方向の伸縮特性の検証試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in the verification test of the expansion-contraction characteristic of a horizontal direction. 脈拍計測試験における変形感受性織物の装着状態を示す写真。The photograph which shows the mounting state of the deformation-sensitive fabric in the pulse measurement test. 脈拍計測試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in a pulse measurement test. 手の開閉計測試験における変形感受性織物の装着状態を示す写真。The photograph which shows the mounting state of the deformation sensitive textile in the hand open / close measurement test. 手の開閉計測試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in the hand open / close measurement test. 縦糸に張力が生じていない状態における、本発明の第2実施形態の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地である変形感受性織物を示す模式側面図。The schematic side view which shows the deformation sensitive textiles which are the deformation sensitive textiles which incorporated the optical fiber of a 2nd embodiment of the present invention in the state where tension has not arisen in a warp. 縦糸に張力が生じている状態における変形感受性織物を示す模式側面図。FIG. 3 is a schematic side view showing a deformation-sensitive fabric in a state where tension is generated in a warp. 伸縮特性の検証試験における光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber in the verification test of expansion-contraction characteristic.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図面を参照して説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地は、図1に示すように、光ファイバ1を糸2と共に織り込んだ織物3からなる変形感受性織物100として構成されている。   As shown in FIG. 1, the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber of the present embodiment is configured as a deformation-sensitive fabric 100 including a fabric 3 in which the optical fiber 1 is woven together with the thread 2.

光ファイバ1は、本実施形態では、図2に示すように、その全長のうちの途中部に所定長(例えば数mm)の本発明の光透過部に相当するヘテロコア部1aを有する光ファイバである。ヘテロコア部1aは、その軸心方向の両側に連なる光伝送路を構成する光ファイバ1b,1b(以降、光ファイバ1bを伝送路光ファイバ1bという)のそれぞれのコア1b1よりも、小さい径のコア1a1を有する部分である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the optical fiber 1 is an optical fiber having a hetero core portion 1a corresponding to the light transmitting portion of the present invention having a predetermined length (for example, several mm) in the middle of its entire length. is there. The hetero core part 1a has a smaller diameter than the core 1b1 of each of the optical fibers 1b and 1b (hereinafter, the optical fiber 1b is referred to as a transmission line optical fiber 1b) that constitutes an optical transmission line connected to both sides in the axial direction. It is a part having 1a1.

なお、ヘテロコア部1aのコア1a1の周囲と、各伝送路光ファイバ1bのコア1b1の周囲とには、通常の光ファイバと同様に、それぞれ一定外径のクラッド1a2、1b2が各々形成されている。また、ヘテロコア部1aを構成する光ファイバ、及び各伝送路光ファイバ1bは、シングルモード光ファイバ及びマルチモード光ファイバの何れであってもよい。   Incidentally, around the core 1a1 of the hetero core portion 1a and around the core 1b1 of each of the transmission line optical fibers 1b, claddings 1a2 and 1b2 having a constant outer diameter are formed, respectively, similarly to a normal optical fiber. . Further, the optical fiber forming the hetero core part 1a and each transmission line optical fiber 1b may be either a single mode optical fiber or a multimode optical fiber.

上記のように、ヘテロコア部1aを有する光ファイバ1(以降、ヘテロコア光ファイバ1という)は、例えば、ヘテロコア部1aを構成する光ファイバの軸心方向の両端面に、該光ファイバよりもコア径が大きい伝送路光ファイバ1b,1bを融着等により同軸心に接合することで作製することができる。   As described above, the optical fiber 1 having the hetero core portion 1a (hereinafter referred to as the hetero core optical fiber 1) has, for example, a core diameter larger than that of the optical fiber forming the hetero core portion 1a on both end faces in the axial direction. It can be manufactured by splicing the transmission path optical fibers 1b and 1b having a large diameter to a coaxial core by fusion or the like.

例えば、伝送路光ファイバ1bとしてコア径9μmのシングルモードファイバを用いて、これを切断し、ヘテロコア部1aとしてコア径5μmのシングルモードファイバを2mmを挿入して接続部を融着することにより、ヘテロコア光ファイバ1を作製すればよい。   For example, by using a single mode fiber having a core diameter of 9 μm as the transmission path optical fiber 1b, cutting this, and inserting 2 mm of a single mode fiber having a core diameter of 5 μm as the hetero core portion 1a and fusing the connection portion, The hetero core optical fiber 1 may be manufactured.

かかるヘテロコア光ファイバ1にあっては、伝送路光ファイバ1bの一方側である入射端から光を入射したとき、当該一方側の伝送路光ファイバ1bからヘテロコア部1aに進入する光の一部が、ヘテロコア部1aのコア1a1を通って他方側の伝送路光ファイバ1bに伝送されずに、ヘテロコア部1aの外部に漏洩する。この場合の光の漏洩量は、ヘテロコア部1aでのヘテロコア光ファイバ1の湾曲度合(平均的な曲率)と高い相関性を有し、湾曲度合が高いほど、光の漏洩量(リーク量)が多くなる。   In such a hetero core optical fiber 1, when light is incident from the incident end which is one side of the transmission path optical fiber 1b, a part of the light that enters the hetero core portion 1a from the transmission path optical fiber 1b on the one side is , Is not transmitted to the transmission path optical fiber 1b on the other side through the core 1a1 of the hetero core portion 1a, and leaks to the outside of the hetero core portion 1a. The amount of light leakage in this case has a high correlation with the degree of curvature (average curvature) of the hetero core optical fiber 1 in the hetero core portion 1a, and the higher the degree of curvature, the greater the amount of light leakage (leak amount). Will increase.

従って、ヘテロコア光ファイバ1における光の伝送損失を計測した場合、伝送損失は、ヘテロコア部1aでのヘテロコア光ファイバ1の湾曲度合が高いほど、大きくなる。   Therefore, when measuring the transmission loss of light in the hetero core optical fiber 1, the transmission loss increases as the degree of curvature of the hetero core optical fiber 1 in the hetero core portion 1a increases.

補足すると、図2では、ヘテロコア部1aのコア径が一定である場合を例示しているが、ヘテロコア部1aのコア径が、該ヘテロコア部1aの軸心方向で変化するように、コア1a1が形成されていてもよい。例えば、ヘテロコア部1aのコア径が、ヘテロコア部1aの軸心方向の両端から中央側向かって徐々に縮径するようにコア1a1が形成されていてもよい。   Supplementally, although FIG. 2 exemplifies a case where the core diameter of the hetero core portion 1a is constant, the core 1a1 is arranged so that the core diameter of the hetero core portion 1a changes in the axial direction of the hetero core portion 1a. It may be formed. For example, the core 1a1 may be formed such that the core diameter of the hetero core portion 1a gradually decreases from both ends in the axial direction of the hetero core portion 1a toward the center side.

糸2は、繊維が長く線状に連続したものである。糸2は、綿糸、毛糸など短い繊維を紡績したものであっても、生糸、合成繊維など長い繊維1本からなるものがあっても、長い繊維を撚り合わせたものであってもよい。また、糸2は複数本の糸を撚り合わせた撚糸であってもよい。   The yarn 2 is a long continuous filament. The yarn 2 may be spun short fibers such as cotton yarn or wool, may be made of one long fiber such as raw yarn or synthetic fiber, or may be twisted long fibers. The yarn 2 may be a twisted yarn formed by twisting a plurality of yarns.

糸2は、ウール、麻、絹、羊毛などの天然繊維からあるものであっても、ポリエステルなどの合成繊維からなるものであってもよい。   The yarn 2 may be made of natural fibers such as wool, hemp, silk and wool, or synthetic fibers such as polyester.

織物3は、図3に示すように、ヘテロコア光ファイバ1を糸2と共に織り込んだものであり、変形感受性を有する変形感受性織物100として構成されている。織物3は、少なくとも1本のヘテロコア光ファイバ1を縦糸(経糸)又は横糸として、多数本の糸2を縦糸及び横糸として、縦糸と横糸とを交差させることにより作製される。すなわち、織物3は、縦糸又は横糸となる糸2の代わりにヘテロコア光ファイバ1を用いて織り込まれたものである。   As shown in FIG. 3, the woven fabric 3 is obtained by weaving the hetero-core optical fiber 1 together with the yarn 2, and is configured as a deformation-sensitive woven fabric 100 having deformation sensitivity. The woven fabric 3 is produced by intersecting at least one hetero-core optical fiber 1 as a warp (warp) or a weft, a plurality of yarns 2 as a warp and a weft, and intersecting the warp and the weft. That is, the woven fabric 3 is woven by using the hetero core optical fiber 1 instead of the yarn 2 which becomes the warp yarn or the weft yarn.

このように、ヘテロコア光ファイバ1が織物3中に織り込まれているので、織物3は糸2のみからなる通常の織物と同様に、衣服などの生地となり、人体などの検知対象物の表面を過度に拘束することなく覆うことができる。   In this way, since the hetero-core optical fiber 1 is woven into the woven fabric 3, the woven fabric 3 becomes a cloth such as a garment like a normal woven fabric composed of only the thread 2, and the surface of a detection target such as a human body is excessively exposed. It can be covered without being bound to.

なお、図3では、横糸となる糸2の代わりにヘテロコア光ファイバ1を用いて織り合せているが、縦糸となる糸2の代わりにヘテロコア光ファイバ1を用いて織り合せてもよい。   Although the hetero core optical fiber 1 is used instead of the weft yarn 2 in FIG. 3, the hetero core optical fiber 1 may be used instead of the warp yarn 2.

また、図3では、縦糸及び横糸同士の間に隙間を有して織り合せた例を示しているが、隙間無く織り合せてもよい、また、図3では、平織で織り合せた例を示しているが、織り方はこれに限定されず、公知の他の織り方、例えば、綾織・朱子織などの織り方であってもよい。   Further, although FIG. 3 shows an example in which the warp yarns and the weft yarns are woven together with a gap therebetween, they may be woven together without any gaps, and FIG. 3 shows an example in which they are woven with plain weave. However, the weave is not limited to this, and other known weaves such as twill weave and satin weave may be used.

図4Aに織物3の断面図を示すように、ヘテロコア光ファイバ1を横糸として用いた場合、ヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aが縦糸である糸2のうちの1本と接触している。このとき、ヘテロコア部1aの軸方向の中心部が糸2と接触していることが好ましい。   As shown in the cross-sectional view of the woven fabric 3 in FIG. 4A, when the hetero core optical fiber 1 is used as the weft yarn, the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 is in contact with one of the warp yarns 2. At this time, it is preferable that the axial center part of the hetero core part 1a is in contact with the yarn 2.

ヘテロコア光ファイバ1と糸2とを比較した場合、ヘテロコア光ファイバ1の素材のほうが糸2の素材よりも硬質であるので、図4Aに示すように、織物3に対して張力が付与されていない状態ではヘテロコア部1aに対する曲率は非常に小さい。このように、織物3では、柔軟な繊維からなる糸2を素材に用い、ヘテロコア部1aに対して適度な湾曲度合を付与している。   When the hetero-core optical fiber 1 and the yarn 2 are compared, the material of the hetero-core optical fiber 1 is harder than the material of the yarn 2, so that no tension is applied to the fabric 3 as shown in FIG. 4A. In the state, the curvature with respect to the hetero core portion 1a is very small. As described above, in the woven fabric 3, the yarn 2 made of a flexible fiber is used as a raw material to impart an appropriate degree of curvature to the hetero core portion 1a.

この状態から、織物3が縦糸の延在する方向に引っ張られると、ヘテロコア部1aに接触する縦糸である糸2にも張力が付与され、糸2は直径が減少して硬くなる。その結果、図4Bに示すように、糸2の硬さの増加に従ってヘテロコア部1aの湾曲度合が増加し、漏洩により伝搬光強度が減少する。   From this state, when the woven fabric 3 is pulled in the direction in which the warp yarn extends, tension is also applied to the yarn 2, which is the warp yarn that contacts the hetero core portion 1a, and the yarn 2 decreases in diameter and becomes hard. As a result, as shown in FIG. 4B, the degree of curvature of the hetero core portion 1a increases as the hardness of the yarn 2 increases, and the propagation light intensity decreases due to leakage.

また、織物3に圧力、シワ、折り目が付与された場合にも、ヘテロコア部1aの湾曲度合が変化するので、これらの変化を測定することも可能である。   Further, even when pressure, wrinkles, or folds are applied to the woven fabric 3, the degree of curvature of the hetero core portion 1a changes, so that these changes can be measured.

なお、ヘテロコア部1aと糸2とが接触する位置により感度が異なる。しかし、一般にヘテロコア部1aの長さは1mmから2mm程度であり、糸2の直径及び糸2同士の間隔に比較して長いので、位置に対する依存性は鋭敏ではない。そして、多少の感度の個別的変化は、使用時に適宜に個々に校正すればよい。   The sensitivity differs depending on the position where the hetero core portion 1a and the thread 2 come into contact with each other. However, in general, the length of the hetero core portion 1a is about 1 mm to 2 mm, which is longer than the diameter of the yarn 2 and the distance between the yarns 2, so that the dependence on the position is not sensitive. Then, some individual changes in sensitivity may be individually calibrated at the time of use.

なお、織物3は、ヘテロコア光ファイバ1が1本だけでなく複数本織り込まれたものであってもよい。さらに、ヘテロコア光ファイバ1は、縦糸又は横糸として織り込まれるものであっても、縦糸及び横糸として織り込まれるものであってもよい。ただし、この場合、ヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1a同士が接触することは好ましくない。   In addition, the woven fabric 3 may be woven by plural hetero core optical fibers 1 instead of one. Furthermore, the hetero-core optical fiber 1 may be woven as warp threads or weft threads, or may be woven as warp threads and weft threads. However, in this case, it is not preferable that the hetero core parts 1a of the hetero core optical fiber 1 contact each other.

以上説明したように、変形感受性織物100は、織物3の素材の一部として柔軟な糸2にヘテロコア光ファイバ1を織り込んでいるので、織物3に対して付与される、外的変形、例えば曲げ、伸縮、圧力などの物理量をその柔軟さを損なわずに光強度の変化として実時間で検出することができる。   As described above, since the deformation-sensitive fabric 100 includes the hetero-core optical fiber 1 woven into the flexible yarn 2 as a part of the material of the fabric 3, external deformation such as bending caused by the fabric 3 is applied. , Physical quantities such as expansion and contraction, pressure can be detected in real time as changes in light intensity without impairing the flexibility.

また、ヘテロコア光ファイバ1としてシングルモードファイバを伝送路光ファイバ1bとして使用すれば、伝送路光ファイバ1bは曲げや温度変化などの外乱に強いので、変形感受性織物100は、伝送路光ファイバ1bにおける温度補償を行う必要がないため汎用性が高くなる。   If a single-mode fiber is used as the transmission line optical fiber 1b as the hetero-core optical fiber 1, the transmission line optical fiber 1b is resistant to disturbance such as bending and temperature change. Since it is not necessary to perform temperature compensation, versatility is enhanced.

また、変形感受性織物100を生地として衣服に作製した場合、腕、足の関節などの身体動作、又は脈拍、心拍などの生体情報による物理的振動を、着衣者が拘束感が無い状態で測定することが可能となる。よって、変形感受性織物100を着衣者の皮膚表面等の任意の測定対象面に密着させることができる。   Further, when the deformation-sensitive fabric 100 is used as a fabric for clothing, physical movement due to body information such as arm and leg joints or biological information such as pulse and heartbeat is measured without a sense of restraint by the wearer. It becomes possible. Therefore, the deformation-sensitive fabric 100 can be brought into close contact with any measurement target surface such as the skin surface of the wearer.

また、変形感受性織物100をシート状に形成した場合、人に拘束感等の違和感をほとんど及ぼさないようにして、被測定者の皮膚表面に変形感受性織物100を貼着などによって固定することも可能である。   In addition, when the deformation-sensitive fabric 100 is formed into a sheet shape, the deformation-sensitive fabric 100 can be fixed to the skin surface of the measurement subject by sticking or the like so that a person does not feel a sense of incongruity such as a sense of restraint. Is.

このようにして、変形感受性織物100は測定対象面の変形に伴い、高い追従性を有し変形するので、高精度で測定することが可能である。   In this way, since the deformation-sensitive fabric 100 is deformed with high followability along with the deformation of the surface to be measured, it is possible to perform measurement with high accuracy.

次に、変形感受性織物100を用いて、任意の測定対象面の変形を検知する場合の測定手法を図1を参照して説明する。   Next, a measurement method for detecting the deformation of an arbitrary measurement target surface using the deformation-sensitive fabric 100 will be described with reference to FIG.

変形感受性織物100が、測定対象物(図示省略)の表面の変形に伴い変形するように測定対象物に装着される。この場合、変形感受性織物100の測定対象物への装着は、例えば、測定対象物が人体である場合には、変形感受性織物100を衣服などの形状として人体に着衣させることで行うことができる。また、変形感受性織物100をバンド状に形成して、人体の腕、手首、脚、足首などに装着してもよい。その他、変形感受性織物100を生地として用いて様々な形状に縫製すればよい。   The deformation-sensitive fabric 100 is attached to the measurement object so that the deformation-sensitive fabric 100 is deformed along with the deformation of the surface of the measurement object (not shown). In this case, the deformation-sensitive fabric 100 can be attached to the measurement target by, for example, when the measurement target is a human body, by putting the deformation-sensitive fabric 100 in the shape of clothes or the like on the human body. Further, the deformation-sensitive fabric 100 may be formed into a band shape and attached to a human body's arm, wrist, leg, ankle or the like. In addition, the deformation-sensitive fabric 100 may be used as a fabric and sewn into various shapes.

さらに、変形感受性織物100をシート状として、測定対象物の表面に載置、接着などによって一時的に固定してもよい。   Further, the deformation-sensitive fabric 100 may be formed into a sheet shape and placed on the surface of the object to be measured or temporarily fixed by adhesion or the like.

そして、例えば、図5に示すように、検出装置10を用いて測定対象物の表面の変形を検知する測定が行われる。   Then, for example, as shown in FIG. 5, measurement is performed using the detection device 10 to detect the deformation of the surface of the measurement target.

この検出装置10は、変形感受性織物100と、入射端からヘテロコア光ファイバ1に入射する光を出力する光源11と、ヘテロコア光ファイバ1の出射端から出射される光を受光する光検出器12と、光検出器12の出力を図示しないAD変換器を介して取り込むデータ処理装置13とを備える。   The detection device 10 includes a deformation-sensitive fabric 100, a light source 11 that outputs light that enters the heterocore optical fiber 1 through an incident end, and a photodetector 12 that receives light emitted from the exit end of the heterocore optical fiber 1. , A data processing device 13 for taking in the output of the photodetector 12 via an AD converter (not shown).

光源11は、例えば発光ダイオード(LED)、レーザダイオード(LD)等により構成され、ヘテロコア光ファイバ1の伝送路光ファイバ1b,1bのうちの一方側の端部に接続される。   The light source 11 is composed of, for example, a light emitting diode (LED), a laser diode (LD), or the like, and is connected to one end of the transmission path optical fibers 1b, 1b of the hetero core optical fiber 1.

光検出器12は、例えばフォトダイオード(PD)等により構成され、ヘテロコア光ファイバ1の伝送路光ファイバ1b,1bのうちの他方側の端部に接続される。   The photodetector 12 is composed of, for example, a photodiode (PD) or the like, and is connected to the other end of the transmission path optical fibers 1b and 1b of the hetero core optical fiber 1.

データ処理装置13は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータ、あるいは、CPU等を含む電子回路ユニットにより構成される。   The data processing device 13 is composed of, for example, a computer such as a personal computer or an electronic circuit unit including a CPU and the like.

かかる構成の検出装置10の光源11からヘテロコア光ファイバ1に光が入射され、該ヘテロコア光ファイバ1からの出射光が光検出器12により検出される。   Light is incident on the hetero core optical fiber 1 from the light source 11 of the detection device 10 having such a configuration, and the light emitted from the hetero core optical fiber 1 is detected by the photodetector 12.

そして、データ処理装置13により、光検出器12の出力により示される出射光の強度が計測され、該出射光の強度の計測値と、入射光の既定の強度との比率等を指標値として、ヘテロコア光ファイバ1における光の伝送損失(以降、単に光損失という)が計測される。なお、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、入射光の強度に対する出射光の強度の比率が小さいほど、大きなものなる。   Then, the data processing device 13 measures the intensity of the emitted light indicated by the output of the photodetector 12, and the ratio of the measured value of the intensity of the emitted light and the predetermined intensity of the incident light is used as an index value, The transmission loss of light in the hetero core optical fiber 1 (hereinafter, simply referred to as optical loss) is measured. The optical loss of the hetero-core optical fiber 1 increases as the ratio of the intensity of emitted light to the intensity of incident light decreases.

ここで、測定対象物の表面が変形すると、測定対象物の表面に隆起あるいは沈下、または測定対象物の表面に伸長あるいは短縮が生じ、それらによりヘテロコア部1aの湾曲度合が変化する。例えば、測定対象物の表面が隆起した場合、測定対象物の表面に沿ったヘテロコア部1aが持ち上がり、ヘテロコア部1aの湾曲度合が大きくなる。このヘテロコア部1aの湾曲度合の変化に応じて、ヘテロコア部1aでの光の漏洩量が変化する。このため、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値に基づいて、測定対象物の表面の変形を検知することが可能となる。   Here, when the surface of the measurement target is deformed, the surface of the measurement target is bulged or submerged, or the surface of the measurement target is elongated or shortened, which changes the degree of curvature of the hetero core 1a. For example, when the surface of the measurement object is raised, the hetero core portion 1a along the surface of the measurement object is lifted and the degree of curvature of the hetero core portion 1a is increased. The amount of light leakage in the hetero core portion 1a changes according to the change in the degree of curvature of the hetero core portion 1a. Therefore, it is possible to detect the deformation of the surface of the measurement object based on the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1.

例えば、測定対象物の表面が隆起した場合、ヘテロコア部1aが持ち上がるので、ヘテロコア部1aの湾曲度合が増大して、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値が増加する。   For example, when the surface of the measurement object is raised, the hetero core portion 1a is lifted, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a is increased, and the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1 is increased.

逆に、測定対象物の表面が沈下した場合、ヘテロコア部1aが下がるので、ヘテロコア部1aの湾曲度合が減少して、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値が減少する。   On the contrary, when the surface of the measurement object sinks, the hetero core portion 1a lowers, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a decreases and the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1 decreases.

また、例えば、測定対象物の表面の変形に伴ってヘテロコア部1aと接触する糸2が長手方向に伸長した場合、該糸2に張力が生じる。このようにして糸2に張力が生じると、該糸2は細くなり、硬くなるので、該糸2と接触するヘテロコア部1aの湾曲度合が大きくなる。このヘテロコア部1aの湾曲度合の変化に応じて、ヘテロコア部1aでの光漏洩量が変化する。このため、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値に基づいて、計測対象物の表面の変形を検知することが可能となる。   Further, for example, when the yarn 2 that comes into contact with the hetero core portion 1a extends in the longitudinal direction due to the deformation of the surface of the measurement object, tension is generated in the yarn 2. When tension is applied to the yarn 2 in this manner, the yarn 2 becomes thin and hard, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a that contacts the yarn 2 increases. The amount of light leakage in the hetero core portion 1a changes according to the change in the degree of curvature of the hetero core portion 1a. Therefore, it is possible to detect the deformation of the surface of the measurement object based on the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1.

例えば、測定対象物の表面の変形に伴ってヘテロコア部1aと接触する糸2が長手方向に伸長した場合、ヘテロコア部1aと接触する糸2が細くなり、硬くなるので、ヘテロコア部1aの湾曲度合が増大して、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値が増加する。   For example, when the yarn 2 in contact with the hetero core portion 1a is elongated in the longitudinal direction due to the deformation of the surface of the object to be measured, the yarn 2 in contact with the hetero core portion 1a becomes thin and hard, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a increases. And the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1 increases.

逆に、測定対象物の表面の変形に伴ってヘテロコア部1aと接触する糸2が戻って長手方向に短縮した場合、ヘテロコア部1aと接触する糸2が戻って太くなり、柔らかくなるので、ヘテロコア部1aの湾曲度合が減少して、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値が減少する。   On the contrary, when the yarn 2 in contact with the hetero core portion 1a returns and shortens in the longitudinal direction due to the deformation of the surface of the measurement object, the yarn 2 in contact with the hetero core portion 1a returns and becomes thicker and softer. The degree of bending of the portion 1a decreases, and the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1 decreases.

このように、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の計測値に基づいて、測定対象物の表面の変形、例えば、表面の隆起又は沈下、及び伸縮を検知することが可能となる。   As described above, based on the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 1, it is possible to detect the deformation of the surface of the measurement object, for example, the bulge or sink of the surface and the expansion and contraction.

[検証試験]
次に、変形感受性織物100の実施例の動作特性の検証試験について説明する。
[Verification test]
Next, a verification test of the operational characteristics of the embodiment of the deformation-sensitive fabric 100 will be described.

(実施例)
検証試験に用いた作製した変形感受性織物100の実施例の仕様は次の通りである。
(Example)
The specifications of the embodiment of the produced deformation-sensitive fabric 100 used in the verification test are as follows.

すなわち、コア径9μmのシングルモード光ファイバと、コア径5μmのシングルモード光ファイバとを、それぞれ、伝送路光ファイバ1b、ヘテロコア部1aの光ファイバとして用いて、図3に示した構造のヘテロコア光ファイバ1を作製した。ヘテロコア部1aの長さは2mm、ヘテロコア部1a及び伝送路光ファイバ1bのそれぞれのクラッド1a2,3b2の外径は125μmである。伝送路光ファイバ1bとヘテロコア部1aの光ファイバとは融着により接合した。   That is, a single-mode optical fiber having a core diameter of 9 μm and a single-mode optical fiber having a core diameter of 5 μm are used as the optical fibers of the transmission path optical fiber 1b and the hetero-core portion 1a, respectively, and the hetero-core optical structure shown in FIG. Fiber 1 was produced. The length of the hetero core portion 1a is 2 mm, and the outer diameters of the claddings 1a2 and 3b2 of the hetero core portion 1a and the transmission line optical fiber 1b are 125 μm. The transmission line optical fiber 1b and the optical fiber of the hetero core part 1a were joined by fusion.

糸2として、平均直径2mmの毛糸を用いた。この糸2に1本のヘテロコア光ファイバ1を横糸として織り込み、縦糸及び横糸の間に1.5〜2.0mm程度の隙間を設けた平織により、110mm×200mmのサイズの長方形状の織物3を作製した。ヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aの軸方向の中心部の真上に1本の縦糸としての糸2が径方向の中心で接触するように構成した。   A yarn having an average diameter of 2 mm was used as the yarn 2. One heterocore optical fiber 1 is woven into this thread 2 as a weft thread, and a plain weave 3 having a size of 110 mm × 200 mm is formed by a plain weave with a gap of about 1.5 to 2.0 mm provided between the warp thread and the weft thread. It was made. The yarn 2 as one warp yarn is configured so as to be in contact with the center of the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 in the radial direction directly above the center portion in the axial direction.

(圧力特性)
変形感受性織物100の圧力特性を検証するための検証試験について説明する。この検証試験では、織物3の実施例に付与した圧力と、ヘテロコア光ファイバ1の光損失との関係を計測した。
(Pressure characteristics)
A verification test for verifying the pressure characteristics of the deformation-sensitive fabric 100 will be described. In this verification test, the relationship between the pressure applied to the example of the woven fabric 3 and the optical loss of the hetero core optical fiber 1 was measured.

織物3を、糸2と比較して十分に硬質な平坦な金属台の上に載置した。そして、ヘテロコア部1aを中央として、直径13mmの円形状の荷重付与部を先端に有する荷重負荷装置によって、織物3に圧力を上方から付与した。そして、付与した圧力を0Nから20Nまで1N増加させる毎における、ヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて計測した。   The woven fabric 3 was placed on a flat metal stand that was sufficiently hard compared to the yarn 2. Then, pressure was applied to the woven fabric 3 from above by a load applying device having a circular load applying portion having a diameter of 13 mm at the tip with the hetero core portion 1a as the center. Then, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 each time the applied pressure was increased by 1 N from 0 N to 20 N was measured using the detection device 10.

図6はかかる検証試験による測定データを示している。なお、図6の横軸は、織物3に付与した圧力[N]を表し、縦軸は、織物3の当初状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を基準とする相対的な光損失[dB]を表している。   FIG. 6 shows measurement data obtained by the verification test. The horizontal axis of FIG. 6 represents the pressure [N] applied to the woven fabric 3, and the vertical axis represents the relative optical loss [dB] based on the optical loss of the hetero core optical fiber 1 in the initial state of the woven fabric 3. ] Is represented.

図6に示すように、付与する圧力を0Nから約15Nまでの範囲で増加させた場合には、圧力が大きくなるほど、ヘテロコア光ファイバ1の相対光損失が単調に増加することが判る。これは、圧力が大きくなるほど、縦糸が細くなって、ヘテロコア部1aの湾曲度合を大きくしているためであると考えられる。   As shown in FIG. 6, when the applied pressure is increased in the range of 0 N to about 15 N, the relative optical loss of the hetero core optical fiber 1 monotonically increases as the pressure increases. It is considered that this is because as the pressure increases, the warp threads become thinner and the degree of bending of the hetero core portion 1a increases.

一方、付与する圧力が約15Nを超えた範囲では、圧力が大きくなっても、ヘテロコア光ファイバ1の相対光損失はほぼ一定であり、増加が飽和していることが判る。これは、圧力が所定値を超えると、ヘテロコア部1aと接触する縦糸は形状が平らに変化し、ヘテロコア部1aの湾曲度合がほぼ変化しないためであると考えられる。   On the other hand, in the range where the applied pressure exceeds about 15 N, it can be seen that the relative optical loss of the hetero core optical fiber 1 is almost constant and the increase is saturated even if the pressure is increased. It is considered that this is because when the pressure exceeds a predetermined value, the warp yarns that come into contact with the hetero core portion 1a change in shape flatly and the degree of curvature of the hetero core portion 1a does not substantially change.

以上の検証試験の結果から、変形感受性織物100は付与される微小な圧力の変化に対しては、一意的に検出する性能を有することが判った。よって、変形感受性織物100は、人体の身体表面に生じる脈拍、心拍などによる微小圧力変化を捉えるために有用であると考えられる。   From the results of the above verification test, it was found that the deformation-sensitive fabric 100 has the ability to uniquely detect a minute change in the applied pressure. Therefore, the deformation-sensitive fabric 100 is considered to be useful for capturing a minute pressure change due to a pulse, a heartbeat, or the like that occurs on the surface of the human body.

(曲げ特性)
変形感受性織物100の曲げ特性を検証するための検証試験について説明する。この検証試験では、変形感受性織物100の実施例に付与した曲げと、ヘテロコア光ファイバ1の光損失との関係を計測した。
(Bending property)
A verification test for verifying the bending characteristics of the deformation-sensitive fabric 100 will be described. In this verification test, the relationship between the bending applied to the example of the deformation-sensitive fabric 100 and the optical loss of the hetero core optical fiber 1 was measured.

織物3の上下両端部(縦糸の延在する方向の両端部)を実験者が左右の手の指で把持して、織物3を丸みを有するように屈曲させた。このとき、ヘテロコア部1aに対しても屈曲が付与された。この状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて3秒間計測した。   The experimenter grips the upper and lower ends of the woven fabric 3 (both ends in the direction in which the warp extends) with the fingers of the left and right hands, and bends the woven fabric 3 to have a roundness. At this time, bending was also given to the hetero core portion 1a. The optical loss of the hetero core optical fiber 1 in this state was measured for 3 seconds using the detection device 10.

図7の線Aはかかる検証試験による測定データを示している。なお、図7の横軸は、経過時間[秒]を表し、縦軸は、織物3の当初状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を基準とする相対的な光損失[dB]を表している。   Line A in FIG. 7 shows the measurement data obtained by such a verification test. The horizontal axis of FIG. 7 represents the elapsed time [second], and the vertical axis represents the relative optical loss [dB] based on the optical loss of the hetero core optical fiber 1 in the initial state of the fabric 3. There is.

図7の線Aに示すように、ヘテロコア光ファイバ1の相対的な光損失は約2.0dBであった。これは、ヘテロコア部1aに湾曲が付与されたためであると考えられる。   As shown by the line A in FIG. 7, the relative optical loss of the hetero core optical fiber 1 was about 2.0 dB. It is considered that this is because the hetero core portion 1a is curved.

なお、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、時間によって僅かに変動している。これは、実験者の手の僅かな上下方向の震えを検出したものであると考えられる。   The optical loss of the hetero core optical fiber 1 slightly changes with time. It is considered that this is a detection of a slight vertical shaking of the experimenter's hand.

一方、織物3の左右両端部(横糸の延在する方向の両端部)を実験者が左右の手の指で把持して、織物3を丸みを有するように屈曲させた。このとき、ヘテロコア部1aへは屈曲が付与されない。そして、この状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて3秒間計測した。   On the other hand, the experimenter grips the left and right ends of the woven fabric 3 (both ends in the direction in which the weft extends) by bending the woven fabric 3 so as to have a roundness. At this time, no bending is applied to the hetero core portion 1a. Then, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 in this state was measured for 3 seconds using the detection device 10.

図7の線Bはかかる検証試験による測定データを示している。図7の線Bに示すように、ヘテロコア光ファイバ1の相対的な光損失は0dBで一定であった。これは、ヘテロコア部1aの湾曲度合が変化しなかったためであると考えられる。なお、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、時間によって変動していない。これは、ヘテロコア部1aに湾曲が付与されていないために、実験者の手の僅かな上下方向の震えを検出しなかったものであると考えられる。   Line B in FIG. 7 shows the measurement data obtained by such a verification test. As shown by the line B in FIG. 7, the relative optical loss of the hetero core optical fiber 1 was constant at 0 dB. It is considered that this is because the degree of bending of the hetero core portion 1a did not change. The optical loss of the hetero core optical fiber 1 does not change with time. It is considered that this is because a slight up-and-down tremor of the experimenter's hand was not detected because the hetero core 1a was not curved.

以上の検証試験の結果から、変形感受性織物100は付与される曲げ変形を、曲げの方向に応じて検出する性能を有することが判った。よって、変形感受性織物100は、曲げの方向に応じた曲げ変形の大きさを検出することができ有用であると考えられる。さらに、織物3の横糸に代えてヘテロコア光ファイバ1を織り込むだけでなく、縦糸にもヘテロコア光ファイバ1を織り込むことによって、2次元の方向に曲げ変形の大きさを検出することが可能となると考えられる。   From the results of the above verification test, it was found that the deformation-sensitive fabric 100 has a capability of detecting the bending deformation applied according to the bending direction. Therefore, the deformation-sensitive fabric 100 is considered useful because it can detect the magnitude of bending deformation according to the bending direction. Furthermore, by not only weaving the hetero-core optical fiber 1 in place of the weft of the fabric 3 but also weaving the hetero-core optical fiber 1 in the warp, it is possible to detect the magnitude of bending deformation in the two-dimensional direction. To be

(伸縮特性)
変形感受性織物100の伸縮特性を検証するための検証試験について説明する。この検証試験では、変形感受性織物100の実施例に付与した伸縮と、ヘテロコア光ファイバ1の光損失との関係を計測した。
(Stretchability)
A verification test for verifying the stretchability of the deformation-sensitive fabric 100 will be described. In this verification test, the relationship between the expansion and contraction applied to the example of the deformation-sensitive fabric 100 and the optical loss of the heterocore optical fiber 1 was measured.

糸2と比較して十分に硬質なプラスチックからなる平坦な台の上に織物3を載置した。そして、この織物3の上下両端部(縦糸の延在する方向の両端部)を実験者が左右の手の指で台に押し付けながら上下方向に往復移動させた。この状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて6秒間計測した。   The fabric 3 was placed on a flat platform made of plastic that was sufficiently hard compared to the yarn 2. Then, the experimenter reciprocates vertically while pressing both upper and lower ends (both ends in the extending direction of the warp threads) of the woven fabric 3 against the base with fingers of the left and right hands. The optical loss of the hetero core optical fiber 1 in this state was measured for 6 seconds using the detection device 10.

図8Aはかかる検証試験による測定データを示している。なお、図8A及び図8Bの横軸は、経過時間[秒]を表し、縦軸は、織物3の当初状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を基準とする相対的な光損失[dB]を表している。   FIG. 8A shows measurement data obtained by the verification test. The horizontal axis of FIGS. 8A and 8B represents elapsed time [seconds], and the vertical axis represents relative optical loss [dB] based on the optical loss of the hetero core optical fiber 1 in the initial state of the fabric 3. Is represented.

図8Aに示すように、ヘテロコア光ファイバ1の相対的な光損失は0dBと約0.5dBとの間で周期的に推移した。これは、縦糸が伸長するときは、ヘテロコア部1aの湾曲度合が大きくなって光損失が増加し、縦糸が短縮するときは、ヘテロコア部1aの湾曲度合が小さくなって光損失が減少したたためであると考えられる。   As shown in FIG. 8A, the relative optical loss of the hetero core optical fiber 1 periodically changed between 0 dB and about 0.5 dB. This is because when the warp yarn extends, the degree of curvature of the hetero core portion 1a increases and the light loss increases, and when the warp yarn shortens, the degree of curvature of the hetero core portion 1a decreases and the light loss decreases. It is believed that there is.

一方、上記台の上に載置した織物3の左右両端部(横糸の延在する方向の両端部)を実験者が左右の手の指で台に押し付けながら上下方向に往復移動させた。この状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて6秒間計測した。   On the other hand, the experimenter reciprocates vertically while pressing the left and right ends (the ends in the extending direction of the weft) of the fabric 3 placed on the table with the fingers of the left and right hands on the table. The optical loss of the hetero core optical fiber 1 in this state was measured for 6 seconds using the detection device 10.

図8Bはかかる検証試験による測定データを示している。図8Bに示すように、ヘテロコア光ファイバ1の相対的な光損失は0dBで一定であった。これは、織物3の左右方向の伸縮によっては、横糸の代わりに織り込まれたヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aの湾曲度合が変化しなかったためであると考えられる。   FIG. 8B shows measurement data obtained by the verification test. As shown in FIG. 8B, the relative optical loss of the hetero core optical fiber 1 was constant at 0 dB. It is considered that this is because the degree of bending of the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 woven in place of the weft did not change due to the lateral expansion and contraction of the woven fabric 3.

以上の検証試験の結果から、変形感受性織物100は付与される伸縮を、伸縮の方向に応じて検出する性能を有することが判った。よって、変形感受性織物100は、伸縮の方向に応じた伸縮の大きさを検出することができ有用であると考えられる。さらに、変形感受性織物100の横糸に代えてヘテロコア光ファイバ1を織り込むだけでなく、縦糸にもヘテロコア光ファイバ1を織り込むことによって、2次元の方向に伸縮の大きさを検出することが可能となると考えられる。   From the results of the above verification test, it was found that the deformation-sensitive fabric 100 has the ability to detect the applied expansion and contraction according to the direction of expansion and contraction. Therefore, the deformation-sensitive fabric 100 is considered useful because it can detect the amount of expansion and contraction according to the direction of expansion and contraction. Furthermore, by not only weaving the hetero core optical fiber 1 in place of the weft yarn of the deformation-sensitive fabric 100 but also weaving the hetero core optical fiber 1 in the warp yarn, it becomes possible to detect the magnitude of expansion and contraction in the two-dimensional direction. Conceivable.

(脈拍計測試験)
変形感受性織物100を用いた脈拍計測試験について説明する。
(Pulse measurement test)
A pulse measurement test using the deformation-sensitive fabric 100 will be described.

この試験では、図9に示すように、変形感受性織物100を、被験者の右手首の上に載置した。このとき、ヘテロコア部1aの中心が脈拍計測位置である皮膚のほぼ真上で接触するように配置した。なお、織物3は手首の上に単に載置しただけあり、固定しなかった。そして、この状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて10秒間計測した。   In this test, as shown in FIG. 9, the deformation-sensitive fabric 100 was placed on the right wrist of the subject. At this time, it was arranged so that the center of the hetero core portion 1a was in contact with the skin almost directly above the pulse measurement position. The woven fabric 3 was merely placed on the wrist and not fixed. Then, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 in this state was measured for 10 seconds using the detection device 10.

図10はかかる脈拍計測試験による測定データを示している。なお、図10の横軸は、経過時間[秒]を表し、縦軸は、ヘテロコア光ファイバ1の光損失[dB]を表している。   FIG. 10 shows measurement data obtained by such a pulse measurement test. The horizontal axis of FIG. 10 represents the elapsed time [seconds], and the vertical axis represents the optical loss [dB] of the hetero core optical fiber 1.

図10に示すように、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、時間経過に伴って周期的に変化していることが判る。これは、被験者の脈動による脈拍計測位置における皮膚の表面上に生じる微妙な上下変動による圧力により周期的にヘテロコア部1aの湾曲度合が変化したためであると考えられる。   As shown in FIG. 10, it can be seen that the optical loss of the hetero core optical fiber 1 periodically changes with the passage of time. It is considered that this is because the degree of curvature of the hetero core portion 1a periodically changes due to the pressure caused by the subtle vertical movement that occurs on the surface of the skin at the pulse measurement position due to the pulsation of the subject.

そして、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、10秒間にほぼ11回の周期的な変動をしており、これから所定時間当りの脈拍数を得られることが判った。   The optical loss of the hetero-core optical fiber 1 has a periodic fluctuation of 11 times in 10 seconds, and it has been found that the pulse rate per a predetermined time can be obtained.

以上の脈拍計測試験の結果から、変形感受性織物100は脈拍計測位置における脈動による微小な圧力の経時的な変化を検出する性能を有することが判った。よって、変形感受性織物100は、人体の身体表面に生じる脈拍数を計測でき、有用であると考えられる。   From the results of the pulse measurement test described above, it was found that the deformation-sensitive fabric 100 has a capability of detecting a change over time in minute pressure due to pulsation at the pulse measurement position. Therefore, the deformation-sensitive fabric 100 can measure the pulse rate generated on the body surface of the human body and is considered to be useful.

そして、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、各周期で約0.04dBでほぼ一定であり脈動による圧力変動、すなわち脈圧も計測できる可能性があることも判る。   It is also understood that the optical loss of the hetero-core optical fiber 1 is approximately constant at about 0.04 dB in each cycle, and there is a possibility that pressure fluctuation due to pulsation, that is, pulse pressure can also be measured.

なお、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、時間経過に伴って僅かであるが大きくなった。これは、時間経過に伴い、被験者の手首に対するヘテロコア部1aの位置が僅かにずれたためであると考えられる。このような事態を防止するには、変形感受性織物100を被験者の手首に、接着テープ、ゴムバンドなどの公知の固定手段によって固定すればよい。   The optical loss of the hetero-core optical fiber 1 increased slightly but increased with time. It is considered that this is because the position of the hetero core portion 1a with respect to the wrist of the subject slightly deviated with the passage of time. In order to prevent such a situation, the deformation-sensitive fabric 100 may be fixed to the wrist of the subject by a known fixing means such as an adhesive tape or a rubber band.

(手の開閉計測試験)
変形感受性織物100を用いた手の開閉計測試験について説明する。
(Hand open / close measurement test)
A hand open / close measurement test using the deformation-sensitive fabric 100 will be described.

この試験では、図11に示すように、織物3を、被験者の右前腕の先端部に巻き付けた。このとき、ヘテロコア部1aの中心が手の開閉に応じて動作する筋の真上に位置する皮膚と接触するように織物3を配置した。そして、この状態で被験者が手の開閉を繰り返しながら、ヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて7秒間計測した。   In this test, as shown in FIG. 11, the fabric 3 was wrapped around the tip of the right forearm of the subject. At this time, the woven fabric 3 was arranged so that the center of the hetero-core part 1a was in contact with the skin located directly above the muscle that operates according to the opening and closing of the hand. Then, in this state, the subject repeatedly measured the optical loss of the hetero-core optical fiber 1 for 7 seconds using the detection device 10 while repeatedly opening and closing the hand.

図12はかかる手の開閉試験による測定データを示している。なお、図12の横軸は、経過時間[秒]を表し、縦軸は、ヘテロコア光ファイバ1の光損失[dB]を表している。   FIG. 12 shows measurement data obtained by such a hand opening / closing test. The horizontal axis of FIG. 12 represents the elapsed time [second], and the vertical axis represents the optical loss [dB] of the hetero core optical fiber 1.

図12に示すように、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、手を開いたときには約0.1dBであった。これは、ヘテロコア光ファイバ1が前腕の周囲方向に婉曲しているためである。また、手を閉じているときは約0.6〜0.8dBと大きくなっていることが判る。これは、被験者の手の開閉によって計測位置における筋肉が動作し、皮膚の表面上に微妙な上下変動が生じ、それによる圧力がヘテロコア部1aの湾曲度合を変化させたためであると考えられる。   As shown in FIG. 12, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 was about 0.1 dB when the hand was opened. This is because the hetero-core optical fiber 1 is bent in the circumferential direction of the forearm. Also, it can be seen that when the hand is closed, it is as large as about 0.6 to 0.8 dB. It is considered that this is because the muscle at the measurement position operates due to the opening and closing of the hand of the subject, and a slight vertical fluctuation occurs on the surface of the skin, and the resulting pressure changes the degree of bending of the heterocore portion 1a.

以上の手の開閉試験の結果から、変形感受性織物100は手の開閉に伴う筋の微小な動きによる微小な圧力の変化を検出する性能を有することが判った。よって、変形感受性織物100は、人体の身体表面に生じる筋の動きを計測でき、各所の関節の動作を検出することが可能であると考えられる。   From the results of the hand opening / closing test described above, it was found that the deformation-sensitive fabric 100 has a capability of detecting a minute change in pressure due to a minute movement of a muscle accompanying opening / closing of the hand. Therefore, it is considered that the deformation-sensitive fabric 100 can measure the movement of the muscle generated on the body surface of the human body and can detect the movement of the joints at various places.

さらに、ヘテロコア光ファイバ1の光損失は、関節角度も計測できる可能性がある。   Further, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 may be able to measure the joint angle.

なお、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の最大値は、時間経過に伴って僅かであるが大きくなった。これは、時間経過に伴い、被験者の手首に対するヘテロコア部1aの位置が僅かにずれたためであると考えられる。このような事態を防止するには、変形感受性織物100を被験者の手首に、接着テープ、ゴムバンドなどの公知の固定手段によって固定すればよい。   The maximum value of the optical loss of the hetero-core optical fiber 1 increased slightly with the passage of time. It is considered that this is because the position of the hetero core portion 1a with respect to the wrist of the subject slightly deviated with the passage of time. In order to prevent such a situation, the deformation-sensitive fabric 100 may be fixed to the wrist of the subject by a known fixing means such as an adhesive tape or a rubber band.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図面を参照して以下に説明する。なお、本実施形態は、ヘテロコア光ファイバ1を織り込んだ織物6の構成だけが、第1実施形態と相違するものである。このため、第1実施形態と同一の事項については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the woven fabric 6 in which the hetero core optical fiber 1 is woven. Therefore, description of the same items as those in the first embodiment will be omitted.

図13A及び図13Bに示すように、本発明の光ファイバ式センサ装置の第2実施形態である変形感受性織物100Aにおいて、ヘテロコア光ファイバ1は、その少なくも長手方向の一部に亘って、糸2から解き分割された複数本の糸又は繊維と撚り合わされ、光ファイバ組込み撚糸4とされている。そして、複数本の糸2を縦糸又は横糸として全体を織り上げて織物、又は布地としている。なお、1本の光ファイバ組込み撚糸4に複数本のヘテロコア光ファイバ1を1本又は複数本の糸2と撚り合わせてもよく、1本の光ファイバ組込み撚糸4を複数本のヘテロコア光ファイバ1のみを撚り合わせて形成してもよい。   As shown in FIGS. 13A and 13B, in the deformation-sensitive fabric 100A that is the second embodiment of the optical fiber type sensor device of the present invention, the hetero-core optical fiber 1 has a yarn over at least a part in the longitudinal direction. A plurality of yarns or fibers that have been unwound from 2 are twisted together to form an optical fiber incorporated twisted yarn 4. Then, the plurality of threads 2 are woven as warp threads or weft threads, and the whole is woven into a woven fabric or cloth. A plurality of heterocore optical fibers 1 may be twisted together with one or a plurality of yarns 2 in one optical fiber incorporated twisted yarn 4, and one optical fiber incorporated twisted yarn 4 may be twisted into a plurality of heterocore optical fibers 1. You may form only by twisting.

光ファイバ組込み撚糸4を横糸として用いた場合、ヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aを、当該ヘテロコア光ファイバ1と接触する縦糸である糸2の方向に投影した投影空間内において、当該光ファイバ組込み撚糸4と当該糸2とが接触している。このとき、ヘテロコア部1aの軸方向の中心部を当該糸2の方向に投影した投影空間において、光ファイバ組込み撚糸4と糸2とが接触していることが好ましい。図13Aでは、ヘテロコア部1aの下方において光ファイバ組込み撚糸4と糸2とが接触している。   When the optical fiber incorporated twisted yarn 4 is used as a weft yarn, the optical fiber incorporated twisted yarn is produced in a projection space in which the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 is projected in the direction of the yarn 2 which is a warp yarn in contact with the hetero core optical fiber 1. 4 and the thread 2 are in contact with each other. At this time, it is preferable that the optical fiber incorporated twisted yarn 4 and the yarn 2 are in contact with each other in a projection space in which the axial center of the hetero core portion 1a is projected in the direction of the yarn 2. In FIG. 13A, the optical fiber incorporating twisted yarn 4 and the yarn 2 are in contact with each other below the hetero core portion 1a.

ヘテロコア光ファイバ1の素材のほうが糸2の素材よりも硬質であるので、図13Aに示すように、織物5の縦糸方向に対して張力が付与されていない状態ではヘテロコア部1aに対する曲率は非常に小さい。   Since the material of the hetero-core optical fiber 1 is harder than the material of the thread 2, as shown in FIG. 13A, the curvature to the hetero-core portion 1a is very high in the state where no tension is applied in the warp direction of the fabric 5. small.

この状態から、織物6が縦糸の延在する方向に引っ張られると、光ファイバ組込み撚糸4に接触する縦糸としての糸2にも張力が付与され、糸2は直径が減少して硬くなる。その結果、図13Bに示すように、糸2の硬さの増加に従ってヘテロコア部1aの湾曲度合(平均的な曲率)が増加し、伝搬光強度がリークにより減少する。   From this state, when the woven fabric 6 is pulled in the extending direction of the warp yarn, tension is also applied to the yarn 2 as the warp yarn which comes into contact with the optical fiber incorporated twisted yarn 4, and the yarn 2 has a reduced diameter and becomes hard. As a result, as shown in FIG. 13B, the curvature degree (average curvature) of the hetero core portion 1a increases as the hardness of the yarn 2 increases, and the propagation light intensity decreases due to leakage.

(検証試験)
次に、変形感受性織物100Aの実施例の動作特性の検証試験について説明する。
(Verification test)
Next, a verification test of operation characteristics of the embodiment of the deformation-sensitive fabric 100A will be described.

(実施例)
検証試験に用いるために作製した変形感受性織物100Aの実施例の仕様は次の通りである。
(Example)
The specifications of the example of the deformation-sensitive fabric 100A produced for use in the verification test are as follows.

すなわち、コア径9μmのシングルモード光ファイバと、コア径5μmのシングルモード光ファイバとを、それぞれ、伝送路光ファイバ1b、ヘテロコア部1aの光ファイバとして用いて、図2に示した構造のヘテロコア光ファイバ1を作製した。ヘテロコア部1aの長さは2mm、ヘテロコア部1a及び伝送路光ファイバ1bのそれぞれのクラッド1a2,3b2の外径は125μmである。伝送路光ファイバ1bとヘテロコア部1aの光ファイバとは融着により接合した。   That is, a single-mode optical fiber having a core diameter of 9 μm and a single-mode optical fiber having a core diameter of 5 μm are used as the optical fibers of the transmission line optical fiber 1b and the hetero-core portion 1a, respectively, and the hetero-core optical structure shown in FIG. Fiber 1 was produced. The length of the hetero core portion 1a is 2 mm, and the outer diameters of the claddings 1a2 and 3b2 of the hetero core portion 1a and the transmission line optical fiber 1b are 125 μm. The transmission line optical fiber 1b and the optical fiber of the hetero core part 1a were joined by fusion.

糸2として、平均直径2mmの毛糸を用いた。   A yarn having an average diameter of 2 mm was used as the yarn 2.

そして、1本の糸2を解き4本の糸に分け、ヘテロコア光ファイバ1を4本の糸の中央に組込み撚り合わせて光ファイバ組込み撚糸4を作製した。そして、糸2を縦糸及び横糸に、1本の光ファイバ組込み撚糸4を横糸として織り込み、縦糸及び横糸の間に隙間の無い平織により、50mm×90mmのサイズの長方形状の織物6を作製した。ヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aの軸方向の中心部の真上に1本の縦糸としての糸2が径方向の中心で接触するように構成した。   Then, one yarn 2 was unraveled and divided into four yarns, and the hetero-core optical fiber 1 was incorporated and twisted in the center of the four yarns to prepare an optical fiber incorporated twisted yarn 4. Then, the yarn 2 was woven into the warp yarn and the weft yarn, and the single twisted yarn 4 incorporating the optical fiber was woven as the weft yarn, and a plain weave 6 having a size of 50 mm × 90 mm was produced by plain weaving with no gap between the warp yarn and the weft yarn. The yarn 2 as one warp yarn is configured so as to be in contact with the center of the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 in the radial direction directly above the center portion in the axial direction.

(伸縮特性)
変形感受性織物100Aの伸縮特性を検証するための検証試験について説明する。この検証試験では、変形感受性織物100Aの実施例に付与した伸縮と、ヘテロコア光ファイバ1の光損失との関係を計測した。
(Stretchability)
A verification test for verifying the stretchability of the deformation-sensitive fabric 100A will be described. In this verification test, the relationship between the expansion and contraction applied to the example of the deformation-sensitive fabric 100A and the optical loss of the heterocore optical fiber 1 was measured.

織物6の上下方向(縦糸の延在する方向)の一方の端部を、糸2と比較して十分に硬質な金属からなる平坦な固定台上に、金属とプラスチックにより固定した。そして、この織物6の上下方向の他方の端部を、固定台と同じ材質からなる平坦な可動ステージ上に、金属とプラスチックにより固定した。そして、可動ステージを0.1mm刻みで固定台から離間する方向に1mmまで往復移動させた。このような状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて計測した。   One end of the fabric 6 in the up-down direction (the direction in which the warp extends) was fixed with a metal and a plastic on a flat fixing base made of a metal sufficiently harder than the yarn 2. Then, the other end in the vertical direction of the woven fabric 6 was fixed with a metal and a plastic on a flat movable stage made of the same material as that of the fixed base. Then, the movable stage was reciprocally moved in steps of 0.1 mm in a direction away from the fixed base to 1 mm. The optical loss of the hetero core optical fiber 1 in such a state was measured using the detection device 10.

図14の線A,Bにかかる検証試験による測定データを示している。なお、図14の横軸は、変位量[mm]を表し、縦軸は、織物6の当初状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を基準とする相対的な光損失[dB]を表している。   The measurement data by the verification test concerning the lines A and B of FIG. 14 are shown. The horizontal axis of FIG. 14 represents the displacement amount [mm], and the vertical axis represents the relative optical loss [dB] based on the optical loss of the hetero core optical fiber 1 in the initial state of the fabric 6. There is.

図14の線Aに示すように、織物6が上下方向に伸長するほどに単調にヘテロコア光ファイバ1の光損失が増加した。これは、織物6が伸長すると、縦糸の糸2も伸長して細く且つ硬くなったので、これと接触する光ファイバ組込み撚糸4内のヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aの湾曲度合が大きくなって、光損失が増加したためであると考えられる。   As shown by the line A in FIG. 14, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 monotonically increased as the woven fabric 6 extended in the vertical direction. This is because when the woven fabric 6 stretches, the warp yarn 2 also stretches and becomes thin and hard, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 in the optical fiber built-in twisted yarn 4 that comes into contact with this becomes large. It is considered that this is because the optical loss increased.

一方、織物6を上下方向に短縮させたときは、図14の線Bに示すように、短縮するほどに単調にヘテロコア光ファイバ1の光損失は減少した。これは、織物6が短縮すると、縦糸の糸2も短縮して太く且つ柔らかくなったので、これと接触する光ファイバ組込み撚糸4内のヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aの湾曲度合が小さくなって、光損失が減少したためであると考えられる。   On the other hand, when the fabric 6 was shortened in the vertical direction, as shown by the line B in FIG. 14, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 decreased monotonically as it shortened. This is because when the woven fabric 6 is shortened, the warp yarn 2 is also shortened and becomes thicker and softer, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 in the optical fiber built-in twisted yarn 4 which is in contact therewith is reduced. It is considered that this is because the light loss is reduced.

また、織物6を上下方向に伸長させた場合と短縮させた場合とでは、ヘテロコア光ファイバ1の光損失の変化がヒステリシス特性を有することが確認された。図14の線A,Bに示す測定データでは、織物6を上下方向に伸長させた場合と短縮させた場合とでは、織物6の伸長量が同一であっても、ヘテロコア光ファイバ1の光損失が若干相違するものとなっている。   It was also confirmed that the change in the optical loss of the hetero core optical fiber 1 has a hysteresis characteristic when the fabric 6 is stretched in the vertical direction and when it is shortened. In the measurement data shown by the lines A and B in FIG. 14, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 is different between the case where the woven fabric 6 is stretched in the vertical direction and the case where the woven fabric 6 is shortened, even if the stretch amount of the fabric 6 is the same. Are slightly different.

次に、織物6の左右方向(横糸の延在する方向)の一方の端部を、上記固定台上に、金属とプラスチックにより固定した。そして、この織物6の左右方向の他方の端部を、上記可動ステージ上に、金属とプラスチックにより固定した。そして、可動ステージを0.1mm刻みで固定台から離間する方向に1mmまで往復移動させた。このような状態でのヘテロコア光ファイバ1の光損失を検出装置10を用いて計測した。   Next, one end portion of the woven fabric 6 in the left-right direction (the direction in which the weft extends) was fixed on the fixing base with metal and plastic. Then, the other end of the fabric 6 in the left-right direction was fixed on the movable stage with metal and plastic. Then, the movable stage was reciprocally moved in steps of 0.1 mm in a direction away from the fixed base to 1 mm. The optical loss of the hetero core optical fiber 1 in such a state was measured using the detection device 10.

図14の線Cに、かかる検証試験による測定データを示している。   Line C in FIG. 14 shows the measurement data obtained by the verification test.

図14の線Cに示すように、織物6の左右方向の伸長量に拘わらずヘテロコア光ファイバ1の光損失は同じであった。これは、織物6が左右方向に伸長又は収縮しても、縦糸は伸長又は収縮しないので、これと接触する光ファイバ組込み撚糸4内のヘテロコア光ファイバ1のヘテロコア部1aの湾曲度合も同じであり、光損失が変化しなかったためであると考えられる。   As shown by the line C in FIG. 14, the optical loss of the hetero core optical fiber 1 was the same regardless of the extension amount of the fabric 6 in the left-right direction. This is because even if the fabric 6 is stretched or contracted in the left-right direction, the warp yarns are not stretched or contracted, so that the degree of curvature of the hetero core portion 1a of the hetero core optical fiber 1 in the twisted yarn 4 incorporating the optical fiber is also the same. This is probably because the light loss did not change.

(素材による伸縮感度)
素材の違いによる変形感受性織物100Aの伸縮感度を検証するための検証試験について説明する。
(Stretch sensitivity depending on the material)
A verification test for verifying the stretch sensitivity of the deformation-sensitive fabric 100A due to the difference in material will be described.

糸2の素材を変更して、上記した光ファイバ組込み撚糸4を作製した。そして、これら各素材ごとに、上記伸縮特性を検証するための検証試験を、織物6を上下方向に伸長させる場合について行った。   The material of the yarn 2 was changed, and the above-described twisted yarn 4 incorporating the optical fiber was produced. Then, for each of these materials, a verification test for verifying the expansion and contraction characteristics was performed for the case where the fabric 6 was stretched in the vertical direction.

図14の線A,Bに示すように、糸2が直径が2mmの毛糸である場合には、変位量1mmにおけるヘテロコア光ファイバ1の光損失の相対的な増加は約0.2dBであった。   As shown by the lines A and B in FIG. 14, when the yarn 2 is a yarn having a diameter of 2 mm, the relative increase in the optical loss of the hetero core optical fiber 1 at the displacement amount of 1 mm was about 0.2 dB. .

糸2が綿からなり直径0.7mmの綿糸である場合には、変位量1mmにおけるヘテロコア光ファイバ1の光損失の相対的な増加は約1.31dBであった。   When the yarn 2 is made of cotton and has a diameter of 0.7 mm, the relative increase in the optical loss of the hetero core optical fiber 1 at the displacement of 1 mm was about 1.31 dB.

糸2が絹からなり直径0.7mmの絹糸である場合には、変位量0.5mmにおけるヘテロコア光ファイバ1の光損失の相対的な増加は約0.88dBであった。   When the thread 2 is made of silk and has a diameter of 0.7 mm, the relative increase of the optical loss of the hetero core optical fiber 1 at the displacement amount of 0.5 mm was about 0.88 dB.

糸2がポリエステルからなり直径0.5mmのポリエステル糸である場合には、変位量1mmにおけるヘテロコア光ファイバ1の光損失の相対的な増加は約1.29dBであった。   When the thread 2 is made of polyester and has a diameter of 0.5 mm, the relative increase in the optical loss of the hetero core optical fiber 1 at the displacement amount of 1 mm was about 1.29 dB.

これらの結果から、糸2の素材が硬いほど伸縮感度が増加することが判った。   From these results, it has been found that the harder the material of the yarn 2, the more the stretch sensitivity increases.

[変形態様について]
次に、本発明の変形態様について説明する。
[Modification]
Next, a modification of the present invention will be described.

上記第1及び第2実施形態に示した変形感受性織物100,100Aにおいては、ヘテロコア光ファイバ1又は光ファイバ組込み撚糸4を縦糸又は横糸として織り込んだ織物3,6によって構成されている場合について説明した。しかし、本発明の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地はこれに限定されない。   In the deformation-sensitive fabrics 100 and 100A shown in the first and second embodiments, the case where the hetero-core optical fiber 1 or the optical fiber-embedded twisted yarn 4 is woven into the fabrics 3 and 6 as warps or wefts has been described. . However, the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber of the present invention is not limited to this.

例えば、本発明の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地は、ヘテロコア光ファイバ1又は光ファイバ組込み撚糸4を糸2と共に編み込んだ編物として構成してもよい。編み方は、例えば平編やゴム編であるが、これらに限定されない。   For example, the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber of the present invention may be configured as a knitted fabric in which the hetero core optical fiber 1 or the optical fiber incorporating twisted yarn 4 is knitted together with the yarn 2. The knitting method is, for example, flat knitting or rubber knitting, but is not limited to these.

また、織物3,6又は編物の表面に被覆層を備えていてもよい。例えば、服飾などで使用されるビニール、ポリウレタンなどの素材からなる層を被覆層とすることができる。これにより、被覆層に応じた効果を織物3,6又は編物に与えることが可能となる。   A coating layer may be provided on the surface of the woven fabric 3, 6 or the knitted fabric. For example, a layer made of a material such as vinyl or polyurethane used for clothing or the like can be used as the coating layer. This makes it possible to give the woven fabric 3, 6 or the knitted fabric an effect corresponding to the coating layer.

さらに、上記第1及び第2実施形態に示した変形感受性織物100,100Aにおいては、ヘテロコア部1aを有するヘテロコア光ファイバ1を用いて構成されている。ただし、本発明の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地は、光透過部の湾曲度合に応じて、比較的高い相関性で光の伝送特性が変化し得るものであれば、ヘテロコア光ファイバ1以外の光ファイバを使用することもできる。   Furthermore, the deformation-sensitive fabrics 100 and 100A shown in the first and second embodiments are configured using the heterocore optical fiber 1 having the heterocore portion 1a. However, the deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber of the present invention is not limited to the hetero-core optical fiber 1 as long as it can change the light transmission characteristics with a relatively high correlation in accordance with the degree of curvature of the light transmitting portion. Optical fibers can also be used.

例えば、ヘテロコア光ファイバ1以外の光ファイバとして、長周期光ファイバグレーティングを使用することもできる。この場合、光ファイバの湾曲度合に応じて共鳴波長のシフトを生じるので、光ファイバにおける伝送光のスペクトルに基づいて、光ファイバの湾曲度合を検知することが可能である。   For example, a long-period optical fiber grating may be used as the optical fiber other than the hetero core optical fiber 1. In this case, since the resonance wavelength shifts depending on the degree of curvature of the optical fiber, it is possible to detect the degree of curvature of the optical fiber based on the spectrum of the transmitted light in the optical fiber.

100,100A…変形感受性織物、光ファイバを組み込んだ変形感受性生地、 1…ヘテロコア光ファイバ(光ファイバ)、 1a…ヘテロコア部、 1a1…コア、 1a2…クラッド、 1b…伝送路光ファイバ、 1b1…コア、 1b2…クラッド、 2…糸、 3,6…織物、 4…光ファイバ組込み撚糸、 5…撚糸、 10…検出装置、 11…光源、 12…光検出器、 13…データ処理装置。   100, 100A ... Deformation sensitive fabric, deformation sensitive fabric incorporating optical fiber, 1 ... Hetero core optical fiber (optical fiber), 1a ... Hetero core part, 1a1 ... Core, 1a2 ... Clad, 1b ... Transmission line optical fiber, 1b1 ... Core , 1b2 ... Clad, 2 ... Yarn, 3,6 ... Woven fabric, 4 ... Optical fiber incorporated twisted yarn, 5 ... Twisted yarn, 10 ... Detection device, 11 ... Light source, 12 ... Photodetector, 13 ... Data processing device.

Claims (7)

異なる径のコア及び該コアの外周に設けられたクラッドを備え、伝送する光の一部を漏洩するヘテロコア部を有し、入射端から入射され前記ヘテロコア部を通過した光を出射端から出射する光ファイバを、糸と共に織り込む又は編み込むことによって作製された織物又は編物からなり、
前記ヘテロコア部当該ヘテロコア部を有する光ファイバと交差する前記糸とが接触しており、
前記ヘテロコア部を有する光ファイバと接触する前記糸の伸縮変形に応じて当該光ファイバの伝搬光強度が変化することを特徴とする光ファイバを組み込んだ変形感受性生地。
It has cores of different diameters and clads provided on the outer periphery of the cores, and has a hetero core part that leaks part of the transmitted light, and the light that is incident from the incident end and passes through the hetero core part is emitted from the emission end. Consisting of a woven or knitted fabric made by weaving or knitting optical fibers with threads,
The hetero core portion and the yarn crossing the optical fiber having the hetero core portion are in contact with each other,
A deformation-sensitive fabric incorporating an optical fiber, wherein the propagation light intensity of the optical fiber changes according to the expansion and contraction deformation of the yarn that comes into contact with the optical fiber having the hetero core portion .
異なる径のコア及び該コアの外周に設けられたクラッドを備え、伝送する光の一部を漏洩するヘテロコア部を有し、入射端から入射され前記ヘテロコア部を通過した光を出射端から出射する光ファイバを糸と撚り合わせた光ファイバ組込み撚糸と、糸のみを撚り合わせた撚糸又は糸と共に織り込む又は編み込むことによって作製された織物又は編物からなり、
前記ヘテロコア部を前記撚糸又は前記糸の方向に投影した投影空間内において、前記ヘテロコア部と当該ヘテロコア部を有する前記光ファイバを含む前記光ファイバ組込み撚糸と交差する前記撚糸又は前記糸とが接触しており、
前記光ファイバ組込み撚糸と接触する前記撚糸又は前記糸の伸縮変形に応じて当該光ファイバ組込み撚糸に含まれる前記光ファイバの伝搬光強度が変化することを特徴とする光ファイバを組み込んだ変形感受性生地。
It has cores of different diameters and clads provided on the outer periphery of the cores, and has a hetero core part that leaks part of the transmitted light, and the light that is incident from the incident end and passes through the hetero core part is emitted from the emission end. An optical fiber incorporating twisted yarn in which an optical fiber is twisted with a yarn, and a woven fabric or a knitted fabric produced by weaving or knitting together only a twisted yarn or a yarn
In the hetero-core portion and the twisting or projection space is projected in the direction of the yarn, the twisting or the yarn and the contacts intersecting with the optical fiber built-twisting containing the optical fiber having the hetero-core portion and the hetero-core portion and,
Deformation-sensitive fabric incorporating an optical fiber, characterized in that the propagating light intensity of the optical fiber included in the twisted yarn incorporating the optical fiber changes according to the expansion and contraction deformation of the twisted yarn or the yarn that comes into contact with the twisted yarn incorporating the optical fiber. .
前記織物又は編物は、検知対象物に装着される形状に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地。   The deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to claim 1 or 2, wherein the woven or knitted fabric is configured to be attached to a detection target. 前記ヘテロコア部は、検知対象物の変動方向に対して直交する方向を長手方向とするように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地。 The deformation sensitive fabric incorporating the optical fiber according to claim 3, wherein the hetero core portion is arranged such that a direction orthogonal to a variation direction of the detection target is a longitudinal direction. 前記検知対象物は人体であり、前記織物又は編物は衣服状に構成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地。   The deformation-sensitive fabric incorporating an optical fiber according to claim 3 or 4, wherein the object to be detected is a human body, and the woven or knitted fabric is configured like a garment. 前記織物又は編物の表面に被覆層を備えることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地。   A deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to any one of claims 1 to 5, comprising a coating layer on the surface of the woven or knitted fabric. 請求項1から6の何れか1項に記載の光ファイバを組み込んだ変形感受性生地と、
前記入射端から前記光ファイバに入射する光を出力する光源と、
前記光ファイバの前記出射端から出射される光を受光する光検出器とを備えることを特徴とする検出装置。
A deformation-sensitive fabric incorporating the optical fiber according to any one of claims 1 to 6,
A light source that outputs light incident on the optical fiber from the incident end,
And a photodetector that receives light emitted from the emission end of the optical fiber.
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KR102369688B1 (en) * 2020-04-02 2022-03-02 서울과학기술대학교 산학협력단 Pressure position detection device using plastic optical fiber
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CN113789599B (en) * 2021-09-09 2023-05-02 天津工业大学 Optical fiber sensing fabric for pulse and blood oxygen saturation detection and preparation method thereof

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JP2005265434A (en) * 2004-03-16 2005-09-29 Tama Tlo Kk Stereoscopic structure and shape measuring device
JP4554476B2 (en) * 2005-08-30 2010-09-29 財団法人電力中央研究所 Life activity monitoring method and optical fiber plate sensor used therefor
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