JP6682096B2 - Sensor device - Google Patents

Sensor device Download PDF

Info

Publication number
JP6682096B2
JP6682096B2 JP2015199745A JP2015199745A JP6682096B2 JP 6682096 B2 JP6682096 B2 JP 6682096B2 JP 2015199745 A JP2015199745 A JP 2015199745A JP 2015199745 A JP2015199745 A JP 2015199745A JP 6682096 B2 JP6682096 B2 JP 6682096B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
sheet member
sensor device
type sensor
curved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015199745A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017072487A (en
Inventor
渡辺 一弘
一弘 渡辺
西山 道子
道子 西山
修平 藤野
修平 藤野
勇也 小山
勇也 小山
伊藤 正彦
正彦 伊藤
博幸 佐々木
博幸 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soka University
Original Assignee
Soka University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soka University filed Critical Soka University
Priority to JP2015199745A priority Critical patent/JP6682096B2/en
Publication of JP2017072487A publication Critical patent/JP2017072487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6682096B2 publication Critical patent/JP6682096B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、測定対象面の面沿い方向の伸縮を検知するセンサ装置に関する。   The present invention relates to a sensor device that detects expansion and contraction of a surface to be measured along a surface.

近年、人の皮膚の表面等、面沿い方向の伸縮を生じる測定対象面の伸縮状態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 expansion / contraction state of a measurement target surface, which causes expansion / contraction in the direction along the surface, such as the surface of human skin.

一方、測定対象面の面形状を検知し得るセンサ装置として、従来、例えば特許文献1に見られるものが知られている。該特許文献1に見られるセンサ装置は、シーツ等の平板状体に固定もしくは混入された光ファイバを備え、該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ることによる該平板状体の凹凸変形を検出するものである。   On the other hand, as a sensor device capable of detecting the surface shape of the surface to be measured, there is conventionally known a sensor device disclosed in, for example, Patent Document 1. The sensor device disclosed in Patent Document 1 includes an optical fiber fixed or mixed in a flat plate-like body such as a sheet, and the flat plate-like body is perpendicular to the plane by measuring the polarization fluctuation in the optical fiber. The uneven deformation of the flat body due to the directional force is detected.

特開2007−61306号公報JP, 2007-61306, A

しかしながら、特許文献1に見られるセンサ装置は、該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ることによる該平板状体の凹凸変形を検出することは可能であるものの、凹凸変形を生じることなく、面沿い方向に伸縮する測定対象面に対して、該測定対象面の伸縮を検知することは困難であった。   However, the sensor device disclosed in Patent Document 1 detects the uneven deformation of the flat body due to the force in the direction perpendicular to the surface of the flat body, by measuring the polarization fluctuation in the optical fiber. Although it is possible to do so, it is difficult to detect the expansion and contraction of the measurement target surface with respect to the measurement target surface that expands and contracts in the direction along the surface without causing uneven deformation.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、面沿い方向に伸縮する測定対象面の伸縮を適切に検知することができる光ファイバ式センサ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an optical fiber type sensor device capable of appropriately detecting expansion and contraction of a measurement target surface that expands and contracts in a direction along the surface.

また、本発明は、人の皮膚表面の伸縮を検知することで、人の関節の動きを検知することを可能としたセンサ装置を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a sensor device capable of detecting the movement of a human joint by detecting the expansion and contraction of the human skin surface.

本発明の光ファイバ式センサ装置は、上記目的を達成するために、面沿い方向の伸縮を生じる測定対象面に、該測定対象面の伸縮に伴い伸縮するように装着される伸縮自在なシート部材と、前記シート部材の面に沿わせて配設されて該シート部材に固定された固定部分を有する光ファイバとを備えており、前記光ファイバの固定部分は、前記シート部材の面沿い方向の伸縮に応じて湾曲度合が変化するように湾曲された湾曲部を含み、前記光ファイバは、前記湾曲部の湾曲度合の変化に応じて光伝送特性が変化するように構成されていることを基本構成とする。より詳しくは、本発明の光ファイバ式センサ装置は、面沿い方向の伸縮を生じる測定対象面に、該測定対象面の伸縮に伴い伸縮するように装着される伸縮自在なシート部材と、前記シート部材の面に沿わせて配設されて該シート部材に固定された固定部分を有する光ファイバとを備えており、前記光ファイバの固定部分は、前記シート部材の面沿い方向の伸縮に応じて湾曲度合が変化するように湾曲された湾曲部を含むと共に、前記シート部材の所定の第1方向での伸長に応じて前記湾曲部の湾曲度合が減少し、且つ、該第1方向と直交する第2方向での前記シート部材の伸長に応じて前記湾曲部の湾曲度合が増加するように配設されており、前記光ファイバは、前記第2方向での前記シート部材の伸長に伴う前記湾曲部の湾曲度合の増加に応じて光の伝送損失が増加し、且つ、前記第1方向での前記シート部材の伸長に伴う前記湾曲部の湾曲度合いの減少に応じて光の伝送損失が減少するように構成されていることを特徴とする(第1発明)。 In order to achieve the above-mentioned object, the optical fiber type sensor device of the present invention is an expandable sheet member that is mounted on a measurement target surface that expands and contracts in a direction along the surface so as to expand and contract as the measurement target surface expands and contracts. And an optical fiber having a fixed portion arranged along the surface of the sheet member and fixed to the sheet member, wherein the fixed portion of the optical fiber is in the direction along the surface of the sheet member. The optical fiber includes a bending portion that is bent so that the bending degree changes according to expansion and contraction, and the optical fiber is basically configured to change the optical transmission characteristic according to the change in the bending degree of the bending portion. The configuration. More specifically, the optical fiber type sensor device of the present invention includes an expandable sheet member mounted on a measurement target surface that expands and contracts in a direction along the surface so as to expand and contract with the expansion and contraction of the measurement target surface, and the sheet. An optical fiber having a fixed portion arranged along the surface of the member and fixed to the sheet member, wherein the fixed portion of the optical fiber is responsive to expansion and contraction along the surface of the sheet member. The bending portion includes a bending portion that is bent so that the bending degree changes, and the bending degree of the bending portion decreases in accordance with the extension of the sheet member in a predetermined first direction, and is orthogonal to the first direction. The optical fiber is arranged so that the degree of bending of the bending portion increases in accordance with the extension of the sheet member in the second direction, and the optical fiber has the bend associated with the extension of the sheet member in the second direction. To increase the degree of curvature of the part Accordingly, the transmission loss of light is increased, and the transmission loss of light is reduced in accordance with the decrease in the degree of bending of the bending portion accompanying the extension of the sheet member in the first direction. the constitution (first invention).

かかる第1発明によれば、前記シート部材を測定対象面に装着することで、測定対象面の伸縮がシート部材に伝達されて、該シート部材が伸縮し、これに応じて、前記光ファイバの固定部分に含まれる湾曲部の湾曲度合が変化することとなる。さらに、該湾曲部の湾曲度合の変化に応じて光ファイバの光の伝送損失が変化する。具体的には、前記湾曲部の湾曲度合の増加に応じて光の伝送損失が増加し、且つ、前記湾曲部の湾曲度合いの減少に応じて光の伝送損失が減少する。 According to the first aspect of the present invention, by mounting the sheet member on the measurement target surface, the expansion and contraction of the measurement target surface is transmitted to the sheet member, and the sheet member expands and contracts. The bending degree of the bending portion included in the fixed portion changes. Further, the light transmission loss of the optical fiber changes according to the change in the degree of bending of the bending portion . Specifically, the transmission loss of light increases as the degree of bending of the bending portion increases, and the transmission loss of light decreases as the bending degree of the bending portion decreases.

従って、シート部材を測定対象面に装着した状態で、光ファイバの光の伝送損失の変化を計測することで、該測定対象面の伸縮を検知できることとなる。 Therefore, the expansion and contraction of the measurement target surface can be detected by measuring the change in the transmission loss of the light of the optical fiber with the sheet member attached to the measurement target surface.

この場合、シート部材は、測定対象面の伸縮に伴って伸縮するように該測定対象面に装着し得るものであれば、薄い柔軟なものを使用できる。このため、シート部材を、測定対象面の形状の制約等を受けずに、種々様々な測定対象面に、該測定対象面の面沿い方向の伸縮に対して高い追従性で伸縮し得るように装着できる。   In this case, the sheet member may be a thin and flexible sheet member as long as it can be attached to the measurement target surface so as to expand and contract as the measurement target surface expands and contracts. For this reason, the sheet member can be expanded and contracted to various measurement target surfaces without being restricted by the shape of the measurement target surface and the like with a high followability with respect to expansion and contraction in the direction along the surface of the measurement target surface. Can be installed.

また、光ファイバは、容易に湾曲度合を変化させることができるので、該光ファイバの固定部分を適切な配設パターンでシート部材に固定することで、該光ファイバの湾曲部の湾曲度合を、シート部材2の伸縮に対して高い追従性で変化させることが可能である。   In addition, since the optical fiber can easily change the degree of curvature, by fixing the fixed portion of the optical fiber to the sheet member with an appropriate arrangement pattern, the degree of curvature of the curved portion of the optical fiber is It is possible to change the expansion and contraction of the sheet member 2 with high followability.

従って、第1発明の光ファイバ式センサ装置によれば、面沿い方向に伸縮する種々様々な測定対象面の伸縮を適切に検知することができる。   Therefore, according to the optical fiber type sensor device of the first invention, it is possible to appropriately detect the expansion and contraction of various measurement target surfaces that expand and contract in the direction along the surface.

上記第1発明では、前記光ファイバの固定部分は、前記シート部材の所定の第1方向での伸長に応じて前記湾曲部の湾曲度合が減少し、且つ、該第1方向と直交する第2方向での前記シート部材の伸長に応じて前記湾曲部の湾曲度合が増加するように配設されている。そして、前記光ファイバは、前記第2方向での前記シート部材の伸長に伴う前記湾曲部の湾曲度合の増加に応じて光の伝送損失が増加し、且つ、前記第1方向での前記シート部材の伸長に伴う前記湾曲部の湾曲度合いの減少に応じて光の伝送損失が減少するように構成されているIn the first aspect of the invention, in the fixed portion of the optical fiber, the bending degree of the bending portion is reduced in accordance with the extension of the sheet member in the predetermined first direction, and the fixing portion of the optical fiber is orthogonal to the first direction. The bending degree of the bending portion increases in accordance with the extension of the sheet member in the direction . Then, in the optical fiber, the transmission loss of light increases in accordance with the increase in the degree of bending of the bending portion accompanying the extension of the sheet member in the second direction, and the sheet member in the first direction. The transmission loss of light is reduced in accordance with the decrease in the degree of bending of the bending portion due to the extension of the .

このため、上記第1方向及び第2方向のいずれの方向でも、測定対象面の伸縮を検知できる。さらに、第1方向でのシート部材の伸長の場合と、第2方向でのシート部材の伸長の場合とで、前記湾曲部の湾曲度合の変化の方向(湾曲度合の増加又は減少)が異なると共に、光の伝送損失の変化の方向(伝送損失の増加又は減少)が異なる。従って、光の伝送損失の計測値に基づいて、第1方向での測定対象面の伸縮と、第2方向での測定対象面の伸縮とを区別して検知できる。 Therefore , the expansion and contraction of the measurement target surface can be detected in both the first direction and the second direction. Furthermore, in the case of extension of the sheet member in the first direction, in the case of extension of the sheet member in the second direction, with the direction of change in the degree of curve of the curved portion (increase or decrease of the bending degree) are different , The direction of change in optical transmission loss (increase or decrease in transmission loss) is different. Therefore, based on the measured value of the transmission loss of light, the expansion and contraction of the measurement target surface in the first direction and the expansion and contraction of the measurement target surface in the second direction can be detected separately.

上記第発明では、前記光ファイバの固定部分は、前記第1方向及び第2方向の各方向に直線状に延在する部分を持たないように配設されていることが好ましい(第発明)。 In the first invention, it is preferable that the fixed portion of the optical fiber is arranged so as not to have a portion that linearly extends in each of the first direction and the second direction ( second invention). ).

ここで、光ファイバは、一般に伸縮に対する剛性が高いので、シート部材に固定される固定部分が直線状に延在する部分を持つと、当該直線状に延在する部分の延在方向でのシート部材の伸縮が阻害されやすくなる。   Here, since the optical fiber generally has high rigidity against expansion and contraction, if the fixed portion fixed to the sheet member has a linearly extending portion, the sheet in the extending direction of the linearly extending portion is Expansion and contraction of the member is likely to be hindered.

しかるに、第発明によれば、前記第1方向及び第2方向の各方向でのシート部材の伸縮、ひいては、測定対象面の伸縮が光ファイバの固定部分により阻害されるのを防止できる。このため、第1方向及び第2方向のいずれの方向でも、測定対象面の伸縮に対する前記湾曲部の湾曲度合の変化の感度を良好に確保することができる。 However, according to the second invention, the expansion and contraction of the first and second directions of the sheet member in each direction, thus, the expansion and contraction of the object surface can be prevented from being inhibited by the fixed portion of the optical fiber. Therefore, in either of the first direction and the second direction, it is possible to favorably secure the sensitivity of the change in the bending degree of the bending portion with respect to the expansion and contraction of the measurement target surface.

なお、前記基本構成では、前記光ファイバの固定部分は、前記シート部材の少なくとも一方向での伸縮に応じて前記湾曲部の湾曲度合が変化するように配設され得る。この場合には、前記光ファイバの固定部分は、当該一方向に直線状に延在する部分を持たないように配設されていることが好ましい(参考発明)。 In addition , in the basic configuration , the fixed portion of the optical fiber may be arranged such that the bending degree of the bending portion changes according to expansion and contraction of the sheet member in at least one direction. In this case, it is preferable that the fixed portion of the optical fiber is arranged so as not to have a portion that linearly extends in the one direction ( reference invention).

これによれば、前記一方向での測定対象面の伸縮に対する前記湾曲部の湾曲度合の変化の感度を良好に確保することができる。 According to this, it is possible to favorably secure the sensitivity of the change in the bending degree of the bending portion to the expansion and contraction of the measurement target surface in the one direction.

上記第1発明、第2発明又は参考発明では、前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体は、その各部の曲率中心が、該固定部分における光ファイバの両側のうちの片側に存在するように湾曲されているという態様を採用し得る(第発明)。 In the first invention, the second invention, or the reference invention , the entire fixed portion of the optical fiber, or the entire fixed portion excluding both ends thereof, has a center of curvature of each portion on both sides of the optical fiber in the fixed portion. A mode in which it is curved so that it exists on one side can be adopted ( third invention).

なお、「光ファイバの両側」というのは、光ファイバの固定部分が配設される面において、光ファイバの固定部分を境界線として区分される2つの面領域を意味する。   The term "both sides of the optical fiber" means two surface areas which are divided by the fixed portion of the optical fiber as a boundary line on the surface on which the fixed portion of the optical fiber is arranged.

この第発明によれば、前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体の湾曲方向が一様になるため、シート部材の伸縮に応じて前記湾曲部の湾曲度合を適切に変化させることを、前記固定部分の滑らかで簡素な配設パターンで実現できる。 According to the third aspect of the invention, the bending direction of the entire fixed portion of the optical fiber or the whole of the fixed portion excluding both ends thereof is uniform. Can be appropriately changed with a smooth and simple arrangement pattern of the fixed portion.

この第発明では、前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体は、例えば、ループ型の曲線形状又は凸型の曲線形状のパターンで湾曲されているという態様を採用できる(第発明)。 In the third aspect of the present invention, the entire fixed portion of the optical fiber, or the entire fixed portion excluding both end portions is curved in a loop-shaped curved shape or a convex curved-shaped pattern, for example. Can be adopted ( 4th invention).

なお、前記ループ型の曲線形状として、例えば円形状、楕円形状等を採用でき、前記凸型の曲線形状としては、例えば半円形状、半楕円形状、放物線形状、正弦波の半周期分の形状等を採用できる。   The loop-shaped curved shape may be, for example, a circular shape, an elliptical shape, or the like, and the convex-shaped curved shape may be, for example, a semicircular shape, a semielliptic shape, a parabolic shape, or a half cycle of a sine wave. Etc. can be adopted.

上記第発明によれば、シート部材の伸縮に応じて前記湾曲部の湾曲度合を適切に変化させ得る前記固定部分の配設パターンを容易に実現できる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to easily realize an arrangement pattern of the fixed portion that can appropriately change the bending degree of the bending portion according to the expansion and contraction of the sheet member.

上記第発明又は第発明では、前記湾曲部は、前記光ファイバの固定部分の長手方向の中央部分に設けられており、前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体は、前記湾曲部から該固定部分の一端側の部分と、前記湾曲部から該固定部分の他端側の部分とが対称形状となるように湾曲されていることが好ましい(第発明)。 In the third invention or the fourth invention, the curved portion is provided at a central portion in the longitudinal direction of the fixed portion of the optical fiber, and the entire fixed portion of the optical fiber or both end portions of the fixed portion is provided. It is preferable that the entire part except the curved portion is curved so that a portion on the one end side of the fixed portion from the curved portion and a portion on the other end side of the fixed portion from the curved portion have a symmetrical shape ( fifth aspect of the invention). ).

これによれば、湾曲部の中央部の接線方向(もしくはこれに近い方向)でのシート部材の伸縮に対する、該湾曲部の湾曲度合の変化の感度を好適に高めることができる。なお、上記接線方向は、前記第1方向又は第2方向と一致(もしくはほぼ一致)することが好ましい According to this, it is possible to suitably increase the sensitivity of the change in the bending degree of the bending portion to the expansion and contraction of the sheet member in the tangential direction (or the direction close to this) of the central portion of the bending portion. Incidentally, the upper Symbol tangential, consistent with the first direction or the second direction (or substantially match) it is preferable to.

上記第1〜第発明では、前記光ファイバは、その湾曲部が、該湾曲部の両側に連なる光ファイバのコアよりも小径のコアを有するヘテロコア部となっている光ファイバであることが好ましい(第発明)。 In the above first to fifth invention, the optical fiber, its curved portion, it is preferable that an optical fiber has a hetero core portion having a smaller diameter core than the core of an optical fiber connected to both sides of the curved portion ( Sixth invention).

ここで、上記ヘテロコア部を有する光ファイバは、該ヘテロコア部の湾曲度合の変化に対して感度よく、光の伝送損失が変化する。従って、該ヘテロコア部を湾曲部とする第7発明にあっては、前記光ファイバの光の伝送損失の計測を行うことで、前記湾曲部の湾曲度合の変化、ひいては、測定対象面の伸縮を良好に行うことができる。   Here, the optical fiber having the hetero core portion is sensitive to the change in the degree of curvature of the hetero core portion, and the transmission loss of light changes. Therefore, in the seventh invention in which the hetero core portion is a curved portion, by measuring the transmission loss of light of the optical fiber, a change in the degree of curvature of the curved portion, and by extension, expansion / contraction of the measurement target surface can be achieved. It can be done well.

上記第1〜第発明では、前記測定対象面として、人の皮膚表面のうち、該人のあらかじめ定められた対象関節の動きに応じて面沿い方向の伸縮を生じる部分を採用し得る(第発明)。 In the above first to sixth inventions, as the measurement target surface, a portion of the skin surface of a person that expands and contracts in the direction along the surface according to the movement of the predetermined target joint of the person can be adopted ( 7 invention).

この第発明によれば、本発明の光ファイバ式センサ装置により、人の皮膚表面の伸縮を検知することを通じて、間接的に前記対象関節の動き(屈曲、伸展等)を検知できる。この場合、前記シート部材を、前記対象関節に装着せずに、該対象関節の動きを検知できるので、対象関節の自然な動きを検知できる。 According to the seventh aspect of the present invention, the optical fiber type sensor device of the present invention can indirectly detect the movement (flexion, extension, etc.) of the target joint by detecting the expansion and contraction of the human skin surface. In this case, since the movement of the target joint can be detected without mounting the seat member on the target joint, the natural movement of the target joint can be detected.

また、センサ装置は、人のあらかじめ定められた対象関節の動きを検知するセ ンサ装置であって、前記人の皮膚表面のうち、前記対象関節の動きに応じて面沿い方向の伸縮を生じる部分に、該部分における皮膚表面の伸縮に伴い伸縮するように装着される伸縮自在なシート部材を有し、該シート部材の面沿い方向の伸縮に応じた信号を生成可能に構成されているという態様を採用し得る Also, sensor devices, a sensor device for detecting movement of a predetermined object joint of the human, of the person's skin surface, resulting in expansion and contraction of the surface along the direction in response to movement of the object joint a portion having a stretchable sheet member which is mounted for telescoping with the expansion and contraction of the skin surface in the partial, that are capable of generating constructed a signal corresponding to the expansion and contraction of the surface along the direction of the sheet member Aspects can be adopted .

これによれば、前記第発明と同様に、前記シート部材を前記対象関節に装着することを必要とせずに、人の皮膚表面の伸縮を検知することを通じて、間接的に前記対象関節の自然な動き(屈曲、伸展等)を検知できる。 According to this , similarly to the seventh aspect of the invention, it is possible to indirectly detect the natural joint of the target joint by detecting the expansion and contraction of the skin surface of a person without the need to attach the sheet member to the target joint. Motion (flexion, extension, etc.) can be detected.

本発明の第1実施形態の光ファイバ式センサ装置と測定システムとの構成を示す図。The figure which shows the structure of the optical fiber type sensor apparatus and measurement system of 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の光ファイバ式センサ装置の分解斜視部。The disassembled perspective view of the optical fiber type sensor device of 1st Embodiment. 第1実施形態の光ファイバ式センサ装置に備えた光ファイバの要部構成を示す図。The figure which shows the principal part structure of the optical fiber with which the optical fiber type sensor device of 1st Embodiment was equipped. 第1実施形態の光ファイバ式センサ装置のシート部材をX軸方向に伸長させた状態を示す図。The figure which shows the state which extended the sheet member of the optical fiber type sensor apparatus of 1st Embodiment to the X-axis direction. 第1実施形態の光ファイバ式センサ装置のシート部材をY軸方向に伸長させた状態を示す図。The figure which shows the state which extended the sheet member of the optical fiber type sensor apparatus of 1st Embodiment to the Y-axis direction. 第1実施形態の光ファイバ式センサ装置のシート部材を伸長させた場合の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 an optical fiber when the sheet member of the optical fiber type sensor device of 1st Embodiment is extended. 本発明の第2実施形態の光ファイバ式センサ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the optical fiber type sensor device of 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態の光ファイバ式センサ装置のシート部材を伸縮させた場合の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 an optical fiber when the sheet member of the optical fiber type sensor device of 2nd Embodiment is expanded-contracted. 本発明の第3実施形態の光ファイバ式センサ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the optical fiber type sensor device of 3rd Embodiment of this invention. 図10Aは人の手首関節の掌屈動作を示す図、図10Bは人の手首関節の尺屈動作を示す図。FIG. 10A is a diagram showing a palmar flexion motion of a human wrist joint, and FIG. 10B is a diagram showing a ulnar flexion motion of a human wrist joint. 図11Aは手首関節の掌屈動作を検知するための光ファイバ式センサ装置の設置状態を示す図、図11Bは手首関節の尺屈動作を検知するための光ファイバ式センサ装置の設置状態を示す図。FIG. 11A is a diagram showing an installed state of an optical fiber type sensor device for detecting a flexion motion of a wrist joint, and FIG. 11B is an installed state of an optical fiber type sensor device for detecting a ulnar motion of a wrist joint. Fig. 図12Aは手首関節の掌屈動作を繰り返した場合における光ファイバ式センサ装置の光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ、図12Bは手首関節の尺屈動作を繰り返した場合における光ファイバ式センサ装置の光ファイバの光伝送特性の測定データを示すグラフ。FIG. 12A is a graph showing measurement data of optical transmission characteristics of the optical fiber of the optical fiber type sensor device when the wrist joint is flexed flexibly, and FIG. 12B is an optical fiber type when repeated wrist ulnar flexion operation is repeated. The graph which shows the measurement data of the optical transmission characteristic of the optical fiber of a sensor apparatus.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図1〜図6を参照して以下に説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1及び図2を参照して、本実施形態の光ファイバ式センサ装置1は、シート部材2と、光ファイバ3とを備える。   With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the optical fiber type sensor device 1 of the present embodiment includes a sheet member 2 and an optical fiber 3.

シート部材2は、その面沿い方向に弾性的に伸縮自在な薄いシート部材である。このシート部材2は、一例として、例えばポリウレタンフィルムにより構成される。本実施形態では、シート部材2は、2枚のポリウレタンフィルム2a,2b(図2参照)を重ね合わせて、2層構造に形成されている。この場合、ポリウレタンフィルム2a,2b同士は、適宜の粘着剤等を介して相互に固着される。   The sheet member 2 is a thin sheet member that can elastically expand and contract in the direction along the surface thereof. The sheet member 2 is made of, for example, a polyurethane film. In this embodiment, the sheet member 2 is formed in a two-layer structure by superposing two polyurethane films 2a and 2b (see FIG. 2). In this case, the polyurethane films 2a and 2b are fixed to each other via an appropriate adhesive or the like.

このようにポリウレタンフィルム2a,2bにより構成されるシート部材2は、高い伸縮性と柔軟性とを有する。このため、人の皮膚表面等の任意の測定対象面に、適宜の粘着剤等を介して密着させるように貼着することを容易に行うことが可能である。   As described above, the sheet member 2 including the polyurethane films 2a and 2b has high elasticity and flexibility. For this reason, it is possible to easily attach it to an arbitrary surface to be measured such as the surface of human skin so as to be in close contact with it through an appropriate adhesive or the like.

また、その貼着状態では、測定対象面の面沿い方向の伸縮に伴い、シート部材2が高い追従性で伸縮することが可能である。また、特に、シート部材2を人の皮膚表面に貼着する場合には、人に拘束感等の違和感をほとんど及さないようにして、該皮膚表面にシート部材2を貼着することができる。   Further, in the pasted state, the sheet member 2 can expand and contract with high followability along with the expansion and contraction of the surface to be measured along the surface. Further, in particular, when the sheet member 2 is attached to the skin surface of a person, the sheet member 2 can be attached to the skin surface with almost no discomfort such as a feeling of restraint on the person. .

なお、シート部材2は、2層構造のものに限らず、単層、あるいは、3層以上に構成されていてもよい。また、シート部材2は、ポリウレタン以外の材質、例えばシリコーンゴム等により構成されていてもよい。あるいは、シート部材2は、伸縮自在な布により構成されていてもよい。   The sheet member 2 is not limited to the one having a two-layer structure, and may have a single layer or three or more layers. The sheet member 2 may be made of a material other than polyurethane, such as silicone rubber. Alternatively, the sheet member 2 may be made of a stretchable cloth.

光ファイバ3は、本実施形態では、図3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)のヘテロコア部3aを有する光ファイバである。該ヘテロコア部3a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3b,3b(以降、光ファイバ3bを伝送路光ファイバ3bという)のそれぞれのコア3b1よりも、小さい径のコア3a1を有する部分である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the optical fiber 3 is an optical fiber having a hetero core portion 3a having a predetermined length (for example, several mm) in the middle of its entire length. The hetero core portion 3a has a smaller diameter than the core 3b1 of each of the optical fibers 3b and 3b (hereinafter, the optical fiber 3b is referred to as a transmission line optical fiber 3b) forming an optical transmission line connected to both sides in the axial direction. This is a portion having the core 3a1.

なお、ヘテロコア部3aのコア3a1の周囲と、各伝送路光ファイバ3bのコア3b1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3a2、3b2が各々形成されている。また、ヘテロコア部3aを構成する光ファイバ、及び各伝送路光ファイバ3b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いずれであってもよい。   Incidentally, around the core 3a1 of the hetero core portion 3a and around the core 3b1 of each transmission line optical fiber 3b, claddings 3a2 and 3b2 having a constant outer diameter are formed, respectively, similarly to a normal optical fiber. . Further, the optical fiber forming the hetero core part 3a and each transmission line optical fiber 3b may be either a single mode optical fiber or a multimode optical fiber.

上記の如くヘテロコア部3aを有する光ファイバ3(以降、ヘテロコア光ファイバ3という)は、例えば、ヘテロコア部3a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3b,3b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。   The optical fiber 3 having the hetero core portion 3a as described above (hereinafter referred to as the hetero core optical fiber 3) has, for example, a core diameter larger than that of the optical fiber forming the hetero core portion 3a on both end faces in the axial direction. It can be manufactured by joining the transmission line optical fibers 3b, 3b to a coaxial core by fusion or the like.

かかるヘテロコア光ファイバ3にあっては、伝送路光ファイバ3b,3bの一方側から光を入射したとき、当該一方側の伝送路光ファイバ3bからヘテロコア部3aに進入する光の一部が、ヘテロコア部3aのコア3a1を通って他方側の伝送路光ファイバ3bに伝送されずに、該ヘテロコア部3a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3aでのヘテロコア光ファイバ3の湾曲度合と高い相関性を有し、該湾曲度合が高いほど、光の漏洩量が多くなる。   In such a hetero core optical fiber 3, when light is incident from one side of the transmission path optical fibers 3b and 3b, a part of the light entering from the one side transmission path optical fiber 3b to the hetero core part 3a is a hetero core. It is not transmitted to the transmission path optical fiber 3b on the other side through the core 3a1 of the portion 3a, and leaks to the outside of the hetero core portion 3a. The amount of light leakage in this case has a high correlation with the degree of curvature of the hetero core optical fiber 3 in the hetero core portion 3a, and the higher the degree of curvature, the greater the amount of light leakage.

従って、ヘテロコア光ファイバ3における光の伝送損失を計測した場合、該伝送損失は、ヘテロコア部3aでのヘテロコア光ファイバ3の湾曲度合が高いほど、大きくなる。   Therefore, when the transmission loss of light in the hetero core optical fiber 3 is measured, the transmission loss increases as the degree of curvature of the hetero core optical fiber 3 in the hetero core portion 3a increases.

補足すると、図3では、ヘテロコア部3a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3aのコア径が、該ヘテロコア部3aの軸心方向で変化するように、コア部3a1が形成されていてもよい。例えば、ヘテロコア部3aのコア径が、ヘテロコア部3aの軸心方向の両端から中央側に向かって徐々に縮径していくようにコア3a1が形成されていてもよい。   Supplementally, although FIG. 3 exemplifies a case where the core diameter of the hetero core portion 3a is constant, the core portion 3a1 is so arranged that the core diameter of the hetero core portion 3a changes in the axial direction of the hetero core portion 3a. May be formed. For example, the core 3a1 may be formed so that the core diameter of the hetero core portion 3a gradually decreases from both ends in the axial direction of the hetero core portion 3a toward the center side.

図1及び図2に戻って、本実施形態の光ファイバ式センサ装置1では、ヘテロコア光ファイバ3のうちの、ヘテロコア部3aを含む一定長の部分がシート部材2への固定部分3xとされる。そして、該固定部分3xは、ヘテロコア部3aを湾曲させた状態で、シート部材2の周縁の内側にてシート部材2の面沿いに配設されて、該シート部材2に固定される。なお、図1及び図2では、図示の便宜上、ヘテロコア光ファイバ3のヘテロコア部3aを細線で示し、伝送路光ファイバ3bを太線で示している。   Returning to FIG. 1 and FIG. 2, in the optical fiber type sensor device 1 of the present embodiment, a fixed length portion of the hetero core optical fiber 3 including the hetero core portion 3a is a fixed portion 3x to the sheet member 2. . Then, the fixing portion 3x is arranged along the surface of the sheet member 2 inside the peripheral edge of the sheet member 2 and fixed to the sheet member 2 in a state where the hetero core portion 3a is curved. 1 and 2, for convenience of illustration, the hetero core portion 3a of the hetero core optical fiber 3 is indicated by a thin line, and the transmission path optical fiber 3b is indicated by a thick line.

この場合、ヘテロコア部3aは、本発明における湾曲部に相当する部分である。そして、ヘテロコア部3aを含む固定部分3xは、シート部材2の面沿い方向の伸縮に応じて、湾曲部たるヘテロコア部3aの湾曲度合を変化させ得る形状パターンでシート部材2の面沿いに配設されて、該シート部材2に固定される。   In this case, the hetero core portion 3a is a portion corresponding to the bending portion in the present invention. The fixed portion 3x including the hetero core portion 3a is arranged along the surface of the sheet member 2 in a shape pattern capable of changing the degree of bending of the hetero core portion 3a, which is a bending portion, according to the expansion and contraction of the sheet member 2 in the direction along the surface. Then, the sheet member 2 is fixed.

具体的には、本実施形態では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xは、その長手方向の中央部にヘテロコア部3aを有し、該ヘテロコア部3aよりも長い一定長部分である。そして、該固定部分3xは、その両端部を除く全体(ヘテロコア部3aを含む)をループ状の曲線形状のパターンで湾曲させた状態でシート部材2に固定される。このループ状の曲線形状のパターンは、本実施形態では、例えば、一定もしくはほぼ一定の曲率半径を有する円形状パターンである。   Specifically, in this embodiment, the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 has a hetero core portion 3a at the center in the longitudinal direction and is a fixed length portion longer than the hetero core portion 3a. Then, the fixed portion 3x is fixed to the sheet member 2 in a state in which the entire portion (including the hetero core portion 3a) excluding both ends thereof is curved in a loop-shaped curved pattern. In the present embodiment, this loop-shaped curved pattern is, for example, a circular pattern having a constant or substantially constant radius of curvature.

このように円形状パターンで湾曲された固定部分3xは、図2に示すように、シート部材2を構成する2枚のポリウレタンフィルム2a,2bの間に配置される。そして、この状態で、ポリウレタンフィルム2a,2bを重ね合わせて相互に固着することで、固定部分3xがシート部材2に固定される。   The fixed portion 3x curved in the circular pattern as described above is arranged between the two polyurethane films 2a and 2b forming the sheet member 2, as shown in FIG. Then, in this state, the fixing portions 3x are fixed to the sheet member 2 by overlapping the polyurethane films 2a and 2b and fixing them to each other.

これにより、本実施形態の光ファイバ式センサ装置1が図1に示すように構成されている。この場合、固定部分3xの両端部を除く全体(円形状の部分)は、その各部の曲率中心(曲率半径の円の中心点)が、該固定部分3xの光ファイバ3の両側のうちの片側(円形状のループの内側及び外側のうちの内側)にだけ存在するように、曲線状に湾曲されていることとなる。   As a result, the optical fiber type sensor device 1 of the present embodiment is configured as shown in FIG. In this case, the entire center (circular portion) of the fixed portion 3x excluding both ends has a center of curvature of each portion (a center point of a circle having a radius of curvature) on one side of both sides of the optical fiber 3 of the fixed portion 3x. It is curved in a curved shape so that it exists only (inside of the inside and outside of the circular loop).

また、上記の如く円形状のパターンで湾曲された固定部分3xの中央部にヘテロコア部3aが設けられているので、該円形状の固定部分3xのうち、ヘテロコア部3aから固定部分3xの一端側の部分と、ヘテロコア部3aから固定部分3xの他端側の部分とは、対称な形状(詳しくは、ヘテロコア部3aの中央部を該ヘテロコア部3aの軸心方向と直交する方向(図1のY軸方向)に横断する直線に対して線対称となる形状)で湾曲されていることととなる。   Further, since the hetero core portion 3a is provided at the center of the fixed portion 3x curved in the circular pattern as described above, the hetero core portion 3a to the one end side of the fixed portion 3x of the circular fixed portion 3x. And a portion on the other end side of the fixed portion 3x from the hetero core portion 3a have a symmetrical shape (specifically, the central portion of the hetero core portion 3a is orthogonal to the axial direction of the hetero core portion 3a (see FIG. 1). It is curved in a shape that is line-symmetrical with respect to a straight line that crosses in the (Y-axis direction).

また、本実施形態の光ファイバ式センサ装置1においては、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xは、該固定部分3xの全体(もしくは両端部を除く全体)が、直線状に延在する部分を持たない配設パターンでシート部材2に固定されている。   Further, in the optical fiber sensor device 1 of the present embodiment, the fixed portion 3x of the hetero-core optical fiber 3 has a portion in which the entire fixed portion 3x (or the entire portion excluding both ends) extends linearly. It is fixed to the sheet member 2 in an arrangement pattern that does not exist.

なお、図1では、図示の便宜上、シート部材2を構成する2枚のポリウレタンフィルム2a,2bを透明なものとみなして、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xを実線で図示している。   Note that in FIG. 1, for convenience of illustration, the two polyurethane films 2a and 2b forming the sheet member 2 are regarded as transparent, and the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is illustrated by a solid line.

また、図1において、X軸は、ヘテロコア部3aの中央部の接線方向を示す座標軸、Y軸は、X軸に直交する方向の座標軸を示している。これらのX軸、Y軸の方向は、その一方が、本発明における第1方向(又は一方向)に相当し、また、他方が、本発明における第2方向に相当する。   Further, in FIG. 1, the X axis indicates a coordinate axis indicating the tangential direction of the central portion of the hetero core portion 3a, and the Y axis indicates the coordinate axis in the direction orthogonal to the X axis. One of these X-axis and Y-axis directions corresponds to the first direction (or one direction) of the present invention, and the other corresponds to the second direction of the present invention.

また、φは、固定部分3xの円形状パターンの直径を示している。   Further, φ represents the diameter of the circular pattern of the fixed portion 3x.

補足すると、図1及び図2に示した例では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの両端部を交差させるようにして配設している。ただし、例えば、該固定部分3xの両端部を交差させずに、該両端部の間に若干の間隔を形成するように固定部分3xを配設してもよい。   Supplementally, in the example shown in FIG. 1 and FIG. 2, both ends of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 are arranged so as to cross each other. However, for example, the fixed portions 3x may be arranged such that a slight gap is formed between the both ends of the fixed portion 3x without intersecting the both ends thereof.

また、固定部分3xの両端部を含めた全体が、該固定部分3xの光ファイバ3の両側のうちの片側にだけ曲率中心が存在するように曲線状に湾曲されていてもよい。   Further, the whole of the fixed portion 3x including both end portions may be curved so that the center of curvature exists only on one side of both sides of the optical fiber 3 of the fixed portion 3x.

また、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xをシート部材2に固定する形態は、上記の形態に限られない。例えば、固定部分3xをシート部材2の表面に適宜の接着剤又は粘着剤により固定するようにしてもよい。   The form in which the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is fixed to the sheet member 2 is not limited to the above form. For example, the fixed portion 3x may be fixed to the surface of the sheet member 2 with an appropriate adhesive or pressure-sensitive adhesive.

上記の如く構成された光ファイバ式センサ装置1においては、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xが、円形状のパターンでシート部材2に固定されているので、シート部材2の面沿い方向の伸縮に応じて、固定部分3xに含まれる湾曲部としてのヘテロコア部3aの湾曲度合が変化することとなる。   In the optical fiber type sensor device 1 configured as described above, since the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is fixed to the sheet member 2 in a circular pattern, expansion and contraction in the direction along the surface of the sheet member 2 is prevented. Accordingly, the degree of bending of the hetero core portion 3a as the bending portion included in the fixed portion 3x changes.

例えば、図4に白抜き矢印で示すように、X軸方向(ヘテロコア部3aの中央部の接線方向)にシート部材2を引っ張って伸長させた場合、固定部分3xの形状パターンが、円形状からX軸方向に長い楕円形状(もしくはそれに近い形状)に変化する。このため、ヘテロコア部3aの湾曲度合が減少する(平均的な曲率が小さくなる)こととなる。   For example, when the sheet member 2 is stretched by pulling in the X-axis direction (the tangential direction of the central portion of the hetero core portion 3a) as indicated by the white arrow in FIG. 4, the shape pattern of the fixed portion 3x changes from a circular shape. The shape changes to an elliptical shape (or a shape close to it) that is long in the X-axis direction. Therefore, the degree of curvature of the hetero core portion 3a is reduced (the average curvature is reduced).

また、例えば、図5に白抜き矢印で示すように、Y軸方向(ヘテロコア部3aの中央部の接線方向と直交する方向)にシート部材2を引っ張って伸長させた場合、固定部分3xの形状が、円形状からY軸方向に長い楕円形状(もしくはそれに近い形状)に変化する。このため、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加する(平均的な曲率が大きくなる)こととなる。   Further, for example, as shown by an outline arrow in FIG. 5, when the sheet member 2 is stretched by pulling in the Y-axis direction (direction orthogonal to the tangential direction of the central portion of the hetero core portion 3a), the shape of the fixed portion 3x Changes from a circular shape to an elliptical shape (or a shape close to it) that is long in the Y-axis direction. Therefore, the degree of curvature of the hetero core portion 3a is increased (the average curvature is increased).

従って、面沿い方向に伸縮する任意の測定対象面にシート部材2を貼着した場合、該測定対象面の伸縮に伴うシート部材2の伸縮に応じて、ヘテロコア部3aの湾曲度合が変化することとなる。さらに、X軸方向(もしくはこれに近い方向)でのシート部材2の伸縮の場合と、Y軸方向(もしくはこれに近い方向)でのシート部材2の伸縮の場合とで、シート部材2の伸長量の増加に対するヘテロコア部3aの湾曲度合の変化の方向(湾曲度合の増加又は減少)が互いに異なるものとなる。   Therefore, when the sheet member 2 is attached to an arbitrary measurement target surface that expands and contracts in the direction along the surface, the degree of curvature of the hetero core portion 3a changes according to the expansion and contraction of the sheet member 2 accompanying the expansion and contraction of the measurement target surface. Becomes Further, the expansion of the sheet member 2 in the case of the expansion and contraction of the sheet member 2 in the X-axis direction (or a direction close thereto) and the expansion and contraction of the sheet member 2 in the Y-axis direction (or a direction close to this). The directions of change in the degree of curvature of the hetero core portion 3a with respect to the increase in the amount (increase or decrease in the degree of curvature) are different from each other.

また、本実施形態の光ファイバ式センサ装置1においては、前記した如く、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの全体が直線状に延在する部分を持たない配設パターンでシート部材2に固定されている。   In addition, in the optical fiber type sensor device 1 of the present embodiment, as described above, the entire fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is fixed to the sheet member 2 in an arrangement pattern having no linearly extending portion. ing.

このため、X軸方向及びY軸方向のいずれの方向についても、シート部材2の面沿い方向の伸縮が、伸縮性が極めて低い(伸縮に対する剛性が高い)ヘテロコア光ファイバ3によって阻害され難いものなっている。ひいては、面沿い方向に伸縮する任意の測定対象面にシート部材2を貼着した場合、該測定対象面の伸縮に伴うシート部材2の伸縮を、高い追従性で円滑に行うことができる。   For this reason, in both the X-axis direction and the Y-axis direction, the expansion and contraction along the surface of the sheet member 2 is less likely to be hindered by the hetero-core optical fiber 3 having extremely low elasticity (high rigidity against expansion and contraction). ing. As a result, when the sheet member 2 is attached to an arbitrary measurement target surface that expands and contracts in the direction along the surface, the expansion and contraction of the sheet member 2 accompanying the expansion and contraction of the measurement target surface can be smoothly performed with high followability.

また、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの形状パターンが円形状のパターンであるので、該固定部分3xの両端部がシート部材2の周縁部にて近接する。このため、該固定部分3xの両端部からシート部材2の外方に延在することとなる2つの伝送路光ファイバ3b,3bを寄り添わせて配設することを容易に行うことが可能となり、当該2つの伝送路光ファイバ3b,3bの取り回しが容易になる。   Further, since the shape pattern of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is a circular pattern, both ends of the fixed portion 3x are close to each other at the peripheral edge of the sheet member 2. Therefore, it is possible to easily arrange the two transmission line optical fibers 3b, 3b, which extend from the both ends of the fixed portion 3x to the outside of the sheet member 2, in close proximity to each other. Thus, it becomes easy to handle the two transmission path optical fibers 3b and 3b.

次に、かかる光ファイバ式センサ装置1を用いて、任意の測定対象面の伸縮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 expansion and contraction of an arbitrary measurement target surface using the optical fiber type sensor device 1 will be described with reference to FIG.

シート部材2が、測定対象面(図示省略)の伸縮に伴い伸縮するように該測定対象面に装着される。この場合、シート部材2の測定対象面への装着は、例えば、シート部材2を適宜の粘着剤又は接着剤等を介して測定対象面に貼着することで行われる。そして、例えば、図1に示す如き測定システム10を用いて測定対象面の伸縮を検知する測定が行われる。   The sheet member 2 is attached to the measurement target surface so that the measurement target surface (not shown) expands and contracts. In this case, the attachment of the sheet member 2 to the measurement target surface is performed by, for example, attaching the sheet member 2 to the measurement target surface via an appropriate pressure sensitive adhesive or adhesive. Then, for example, the measurement is performed by using the measurement system 10 as shown in FIG. 1 to detect the expansion and contraction of the measurement target surface.

この測定システム10は、ヘテロコア光ファイバ3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3から出射す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 measurement system 10 includes a light source 11 that outputs light incident on the heterocore optical fiber 3, a photodetector 12 that receives light emitted from the heterocore optical fiber 3, and an AD converter (not shown) for the output of the photodetector 12. And a data processing device 13 that captures the data via the.

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3の伝送路光ファイバ3b,3b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), etc., and is connected to one end of the transmission path optical fibers 3b, 3b of the hetero core optical fiber 3.

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3の伝送路光ファイバ3b,3b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 3b, 3b of the hetero core optical fiber 3.

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.

かかる構成の測定システム10の光源11からヘテロコア光ファイバ3に光が入射され、該ヘテロコア光ファイバ3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 3 from the light source 11 of the measurement system 10 having such a configuration, and the light emitted from the hetero core optical fiber 3 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3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3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 3 (hereinafter, simply referred to as optical loss) is measured. The optical loss of the hetero-core optical fiber 3 increases as the ratio of the intensity of emitted light to the intensity of incident light decreases.

ここで、測定対象面の伸縮に伴うシート部材2の伸縮に応じて、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの形状パターンが変化し、ひいては、該固定部分3xに含まれるヘテロコア部3aの湾曲度合が前記したように変化する。そして、ヘテロコア部3aの湾曲度合の変化に応じて、ヘテロコア部3a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3の光損失の計測値に基づいて、測定対象面の伸縮を検知できることとなる。   Here, the shape pattern of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 changes according to the expansion and contraction of the sheet member 2 accompanying the expansion and contraction of the measurement target surface, and thus the degree of curvature of the hetero core portion 3a included in the fixed portion 3x changes. It changes as described above. Then, the amount of light leakage in the hetero core portion 3a changes according to the change in the degree of curvature of the hetero core portion 3a. Therefore, the expansion and contraction of the measurement target surface can be detected based on the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3.

例えば、測定対象面がX軸方向(もしくはこれに近い方向)に伸長することに伴い、シート部材2がX軸方向(もしくはこれに近い方向)に伸長した場合には、ヘテロコア部3aの湾曲度合が減少するため、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の計測値が減少する。   For example, when the sheet member 2 extends in the X-axis direction (or a direction close thereto) as the measurement target surface extends in the X-axis direction (or a direction close thereto), the degree of curvature of the hetero core portion 3a may be increased. Is decreased, the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3 is decreased.

さらに、測定対象面がX軸方向(もしくはこれに近い方向)への伸長状態から短縮することに伴い、シート部材2がX軸方向(もしくはこれに近い方向)に短縮した場合には、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加するため、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の計測値が増加する。   Further, when the sheet member 2 is shortened in the X-axis direction (or a direction close thereto) as the measurement target surface is shortened from the stretched state in the X-axis direction (or a direction close thereto), the hetero core part Since the bending degree of 3a increases, the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3 increases.

また、例えば、測定対象面がY軸方向(もしくはこれに近い方向)に伸長することに伴い、シート部材2がY軸方向(もしくはこれに近い方向)に伸長した場合には、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加するため、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の計測値が増加する。   Further, for example, when the sheet member 2 extends in the Y-axis direction (or a direction close to this) as the measurement target surface extends in the Y-axis direction (or a direction close to this), the hetero core part 3 a Since the degree of bending increases, the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3 increases.

さらに、測定対象面がY軸方向(もしくはこれに近い方向)への伸長状態から短縮することの伴い、シート部材2がY軸方向(もしくはこれに近い方向)に短縮した場合には、ヘテロコア部3aの湾曲度合が減少するため、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の計測値が減少する。   Further, when the sheet member 2 is shortened in the Y-axis direction (or a direction close thereto) as the measurement target surface is shortened from the stretched state in the Y-axis direction (or a direction close thereto), the hetero core portion Since the degree of bending of 3a decreases, the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3 decreases.

従って、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の計測値に基づいて、測定対象面の伸縮、あるいは、伸縮度合を検知できることとなる。また、シート部材2がX軸方向に伸長する場合と、シート部材2がY軸方向に伸長する場合とで、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の変化の方向(光損失の増加又は減少)が互いに異なるものとなるため、該光損失の計測値に基づいて、測定対象面の伸縮を、X軸方向の伸縮とY軸方向の伸縮とに区別して検知することも可能である。   Therefore, it is possible to detect the expansion or contraction or the expansion or contraction degree of the measurement target surface based on the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3. In addition, the direction in which the optical loss of the hetero core optical fiber 3 changes (increase or decrease in optical loss) is the same when the sheet member 2 extends in the X-axis direction and when the sheet member 2 extends in the Y-axis direction. Since they are different from each other, it is possible to detect the expansion and contraction of the surface to be measured by distinguishing between expansion and contraction in the X-axis direction and expansion and contraction in the Y-axis direction based on the measured value of the optical loss.

次に、本実施形態の光ファイバ式センサ装置1の実施例の動作特性の検証試験について図6を参照して説明する。   Next, a verification test of the operation characteristics of the example of the optical fiber type sensor device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

実施例の光ファイバ式センサ装置1を作製し、該光ファイバ式センサ装置1のシート部材2の伸長量と、ヘテロコア光ファイバ3の光損失との関係を計測した。作製した実施例の光ファイバ式センサ装置1の仕様は次の通りである。   The optical fiber type sensor device 1 of the example was manufactured, and the relationship between the extension amount of the sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 1 and the optical loss of the hetero core optical fiber 3 was measured. The specifications of the manufactured optical fiber type sensor device 1 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3b、ヘテロコア部3a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3を作製した。この場合、ヘテロコア部3aの長さは例えば2mm、ヘテロコア部3a及び伝送路光ファイバ3bのそれぞれのクラッド3a2,3b2の外径は、例えば125μmである。   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 3b and the hetero-core portion 3a, respectively, and the hetero-core optical structure shown in FIG. Fiber 3 was produced. In this case, the length of the hetero core portion 3a is, for example, 2 mm, and the outer diameters of the claddings 3a2 and 3b2 of the hetero core portion 3a and the transmission line optical fiber 3b are, for example, 125 μm.

また、厚さ0.025mmのポリウレタンフィルム2a,2bを用いて、50×50mmのサイズの方形状のシート部材2を作製した。この場合、ポリウレタンフィルム2a,2bの間に、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xを図1に示した円形状のパターンで配設した。該固定部分3xの円形状部分の直径φは、例えば30mmである。   In addition, a square sheet member 2 having a size of 50 × 50 mm was produced using the polyurethane films 2a and 2b having a thickness of 0.025 mm. In this case, the fixed portion 3x of the hetero-core optical fiber 3 was arranged between the polyurethane films 2a and 2b in the circular pattern shown in FIG. The diameter φ of the circular portion of the fixed portion 3x is, for example, 30 mm.

かかる実施例の光ファイバ式センサ装置1に対し、前記X軸方向及びY軸方向のそれぞれ毎に、シート部材2を引っ張って伸長させ、該シート部材2の複数の変位量(当初状態からの伸長量)において、ヘテロコア光ファイバ3の光損失を前記測定システム10を用いて計測した。   With respect to the optical fiber type sensor device 1 of the embodiment, the sheet member 2 is pulled and extended in each of the X-axis direction and the Y-axis direction, and a plurality of displacement amounts of the sheet member 2 (extension from the initial state). In (quantity), the optical loss of the hetero core optical fiber 3 was measured using the measurement system 10.

この場合、X軸方向におけるシート部材2の両端部をそれぞれ図示しない固定台及び可動台に固定し、可動台を固定台に対してX軸方向に移動させることで、シート部材2を引っ張って伸長させることを行った。Y軸方向についても同様である。   In this case, both ends of the sheet member 2 in the X-axis direction are fixed to a fixed base and a movable base (not shown), respectively, and the movable base is moved in the X-axis direction with respect to the fixed base, whereby the sheet member 2 is pulled and extended. I was allowed to do it. The same applies to the Y-axis direction.

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の横軸の変位量は、シート部材2の当初状態(ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xが円形状になっている状態)からの伸長量を表し、縦軸の相対光損失は、シート部材2の当初状態でのヘテロコア光ファイバ3の光損失を基準とする相対的な光損失をデシベル単位で表したものである。   FIG. 6 shows measurement data obtained by the verification test. The amount of displacement on the horizontal axis in FIG. 6 represents the amount of expansion of the sheet member 2 from the initial state (the state where the fixed portion 3x of the hetero-core optical fiber 3 is circular), and the relative optical loss on the vertical axis is The relative light loss based on the light loss of the hetero core optical fiber 3 in the initial state of the sheet member 2 is expressed in decibel units.

この場合、相対光損失の値が負の値である場合、その絶対値が大きいほど、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が相対的に減少することとなり、光損失の値が正の値である場合、その絶対値が大きいほど、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が相対的に増加することとなる。   In this case, when the value of the relative optical loss is a negative value, the larger the absolute value thereof, the more the optical loss of the hetero core optical fiber 3 decreases, and the value of the optical loss is a positive value. The larger the absolute value, the more the optical loss of the hetero core optical fiber 3 increases.

図6に示すように、シート部材2をX軸方向に伸長させた場合には、その伸長量が大きいほど、ヘテロコア部3aの湾曲度合が小さくなるために、ヘテロコア光ファイバ3の相対光損失が単調に減少することが判る。   As shown in FIG. 6, when the sheet member 2 is extended in the X-axis direction, the greater the amount of extension is, the smaller the degree of bending of the hetero core portion 3a becomes, so that the relative optical loss of the hetero core optical fiber 3 decreases. It can be seen that it decreases monotonically.

また、シート部材2をY軸方向に伸長させた場合には、その伸長量が大きいほど、ヘテロコア部3aの湾曲度合が大きくなるために、ヘテロコア光ファイバ3の相対光損失が単調に増加することが判る。   Further, when the sheet member 2 is extended in the Y-axis direction, the greater the amount of extension, the greater the degree of bending of the hetero core portion 3a, and therefore the relative optical loss of the hetero core optical fiber 3 monotonically increases. I understand.

このように、第1実施形態の光ファイバ式センサ装置1によれば、シート部材2をX軸方向に伸長させた場合と、Y軸方向に伸長させた場合とのいずれの場合でも、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が、シート部材2の伸長量の増加に伴い、単調に変化(減少又は増加)する。   As described above, according to the optical fiber type sensor device 1 of the first embodiment, the hetero core light is generated regardless of whether the sheet member 2 is extended in the X-axis direction or the Y-axis direction. The optical loss of the fiber 3 monotonously changes (decreases or increases) as the extension amount of the sheet member 2 increases.

さらに、シート部材2をX軸方向に伸長させた場合と、Y軸方向に伸長させた場合とで、シート部材2の伸長量の増加に対する、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の変化の方向(光損失の減少又は増加)が互いに異なるものとなる。   Further, in the case where the sheet member 2 is extended in the X-axis direction and the case where the sheet member 2 is extended in the Y-axis direction, the direction of change in the optical loss of the hetero core optical fiber 3 with respect to the increase in the extension amount of the sheet member 2 (optical Loss decrease or increase) will be different from each other.

なお、図6に示す測定データでは、シート部材2をY軸方向に伸長させた場合には、シート部材2をX軸方向に伸長させた場合よりも、シート部材2の伸長量の変化に対する光損失の変化の感度が小さいものとなっている。その理由は、シート部材2に作用する引っ張り力の偏り等に起因して、シート部材2のY軸方向への伸長時に、ヘテロコア部3aに曲げ応力が作用し難かったためと考えられる。   In the measurement data shown in FIG. 6, when the sheet member 2 is extended in the Y-axis direction, the light with respect to the change in the extension amount of the sheet member 2 is larger than when the sheet member 2 is extended in the X-axis direction. The sensitivity of change in loss is small. The reason is considered to be that the bending stress was difficult to act on the hetero core portion 3a when the sheet member 2 was extended in the Y-axis direction due to the bias of the tensile force acting on the sheet member 2.

補足すると、第1実施形態では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xのループ状の曲線形状として、円形状のパターンを採用したが、該ループ状の曲線形状は、円形状以外の形状パターンでもよい。例えば、該ループ状の曲線形状は、楕円形状のパターン、あるいは、円形状もしくは楕円形状に近似するパターンであってもよい。   Supplementally, in the first embodiment, a circular pattern is adopted as the loop-shaped curved shape of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3, but the loop-shaped curved shape may be a shape pattern other than the circular shape. . For example, the loop-shaped curved line shape may be an elliptical pattern, or a circular or elliptical pattern.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図7及び図8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3の固定部分3xの配設パターンだけが、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 FIGS. 7 and 8. Note that this embodiment differs from the first embodiment only in the arrangement pattern of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3. Therefore, description of the same items as those in the first embodiment will be omitted.

図7を参照して、本実施形態の光ファイバ式センサ装置21では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xは、その全体(ヘテロコア部3aを含む)が、凸状の曲線形状のパターンで湾曲された状態でシート部材2に固定されている。より具体的には、当該凸状の曲線形状のパターンは、本実施形態では、例えば、一定もしくはほぼ一定の曲率半径を有する半円形状のパターンである。   With reference to FIG. 7, in the optical fiber type sensor device 21 of the present embodiment, the entire fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 (including the hetero core portion 3a) is curved in a convex curved pattern. It is fixed to the seat member 2 in a closed state. More specifically, the convex curved pattern is, for example, a semicircular pattern having a constant or substantially constant radius of curvature in the present embodiment.

このように半円形状のパターンで湾曲された固定部分3xの全体は、その各部(固定部分3xの中央部のヘテロコア部3aを含む)の曲率中心が、該固定部分3xの光ファイバ3の両側のうちの片側(半円形状の内側及び外側のうちの内側)にだけ存在するように、固定部分3xの全体が湾曲されていることとなる。   In the entire fixed portion 3x curved in such a semicircular pattern, the center of curvature of each portion (including the hetero core portion 3a at the central portion of the fixed portion 3x) is located on both sides of the optical fiber 3 of the fixed portion 3x. The entire fixed portion 3x is curved so that the fixed portion 3x exists only on one side (the inner side of the semicircular shape and the inner side of the outer side).

また、上記の如く半円形状のパターンで湾曲された固定部分3xの中央部にヘテロコア部3aが設けられているので、該半円形状の固定部分3xのうち、ヘテロコア部3aから固定部分3xの一端側の部分と、ヘテロコア部3aから固定部分3xの他端側の部分とは、対称な形状(詳しくは、ヘテロコア部3aの中央部をY軸方向に横断する直線に対して線対称となる形状)で湾曲されていることととなる。   Further, since the hetero core portion 3a is provided in the center of the fixed portion 3x curved in the semicircular pattern as described above, the hetero core portion 3a to the fixed portion 3x of the semicircular fixed portion 3x are provided. The portion on the one end side and the portion on the other end side of the fixed portion 3x from the hetero core portion 3a are symmetrical shapes (specifically, they are line symmetric with respect to a straight line that crosses the central portion of the hetero core portion 3a in the Y-axis direction). The shape is curved.

また、固定部分3xは、直線状に延在する部分を持たないものとなっている。   The fixed portion 3x does not have a linearly extending portion.

本実施形態の光ファイバ式センサ装置21は、上記以外の構成は、第1実施形態のものと同じである。   The optical fiber type sensor device 21 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except the above configuration.

上記の如く構成された光ファイバ式センサ装置21においては、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xが、半円形状のパターンでシート部材2に固定されているので、第1実施形態のものと同様に、シート部材2の面沿い方向の伸縮に応じて、固定部分3xに含まれる湾曲部としてのヘテロコア部3aの湾曲度合が変化することとなる。   In the optical fiber type sensor device 21 configured as described above, since the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is fixed to the sheet member 2 in a semicircular pattern, the same as in the first embodiment. The degree of bending of the hetero core portion 3a as the bending portion included in the fixed portion 3x changes according to the expansion and contraction of the sheet member 2 along the surface.

すなわち、図7のX軸方向(ヘテロコア部3aの中央部の接線方向)もしくはこれに近い方向にシート部材2を引っ張って伸長させた場合、ヘテロコア部3aの湾曲度合が減少する(平均的な曲率が小さくなる)。   That is, when the sheet member 2 is pulled and extended in the X-axis direction of FIG. 7 (the tangential direction of the central portion of the hetero core portion 3a) or in a direction close thereto, the degree of curvature of the hetero core portion 3a decreases (average curvature). Is smaller).

また、図7のY軸方向(ヘテロコア部3aの中央部の接線方向と直交する方向)もしくはこれに近い方向にシート部材2を引っ張って伸長させた場合、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加する(平均的な曲率が大きくなる)。   Further, when the sheet member 2 is pulled and extended in the Y-axis direction of FIG. 7 (direction orthogonal to the tangential direction of the central portion of the hetero core portion 3a) or a direction close thereto, the degree of bending of the hetero core portion 3a increases ( The average curvature will increase).

従って、第1実施形態と同様に、面沿い方向に伸縮する任意の測定対象面にシート部材2を貼着した場合、該測定対象面の伸縮に伴うシート部材2の伸縮に応じて、ヘテロコア部3aの湾曲度合が変化することとなる。さらに、X軸方向(もしくはこれに近い方向)でのシート部材2の伸縮の場合と、Y軸方向(もしくはこれに近い方向)でのシート部材2の伸縮の場合とで、シート部材2の伸長量の増加に対するヘテロコア部3aの湾曲度合の変化の方向(湾曲度合がの増加又は減少)が互いに異なるものとなる。   Therefore, like the first embodiment, when the sheet member 2 is attached to an arbitrary measurement target surface that expands and contracts in the direction along the surface, the hetero core portion is expanded according to the expansion and contraction of the sheet member 2 accompanying the expansion and contraction of the measurement target surface. The degree of curvature of 3a will change. Further, the expansion of the sheet member 2 in the case of the expansion and contraction of the sheet member 2 in the X-axis direction (or a direction close thereto) and the expansion and contraction of the sheet member 2 in the Y-axis direction (or a direction close to this). The directions of change in the degree of curvature of the hetero core portion 3a with respect to an increase in the amount (increase or decrease in the degree of curvature) are different from each other.

また、本実施形態の光ファイバ式センサ装置21においては、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの全体が直線的に延在する部分を持たないので、シート部材2の伸縮が、伸縮性が極めて低い(伸縮に対する剛性が高い)ヘテロコア光ファイバ3によって阻害され難いものとなっている。ひいては、面沿い方向に伸縮する任意の測定対象面にシート部材2を貼着した場合、第1実施形態のものと同様に、該測定対象面の伸縮に伴うシート部材2の伸縮を、高い追従性で円滑に行うことができる。   Moreover, in the optical fiber type sensor device 21 of the present embodiment, since the entire fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 does not have a linearly extending portion, the expansion and contraction of the sheet member 2 is extremely low. It is difficult for the hetero-core optical fiber 3 (which has high rigidity against expansion and contraction) to interfere. As a result, when the sheet member 2 is attached to an arbitrary measurement target surface that expands and contracts in the direction along the surface, the expansion and contraction of the sheet member 2 due to the expansion and contraction of the measurement target surface is highly tracked as in the first embodiment. It can be done smoothly by sex.

かかる光ファイバ式センサ装置21を用いて測定対象面の伸縮を検知する測定は、第1実施形態と同じ測定手法で行うことができる。すなわち、シート部材2を測定対象面に装着した状態でのヘテロコア光ファイバ3の光損失の計測値から、第1実施形態と同様に、測定対象面の伸縮を検知することができる。   The measurement for detecting the expansion and contraction of the measurement target surface using the optical fiber type sensor device 21 can be performed by the same measurement method as that of the first embodiment. That is, the expansion and contraction of the measurement target surface can be detected from the measured value of the optical loss of the hetero core optical fiber 3 with the sheet member 2 attached to the measurement target surface, as in the first embodiment.

次に、本実施形態の光ファイバ式センサ装置21の実施例の動作特性の検証試験について図8を参照して説明する。   Next, a verification test of operation characteristics of the example of the optical fiber type sensor device 21 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

実施例の光ファイバ式センサ装置21を作製し、該光ファイバ式センサ装置21のシート部材2の伸長量と、ヘテロコア光ファイバ3の光損失との関係を計測した。作製した実施例の光ファイバ式センサ装置21のヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの半円形状の直径φは、例えば30mm、シート部材2は、例えば50×20mmのサイズの方形状のものである。光ファイバ式センサ装置21のシート部材2及びヘテロコア光ファイバ3のその他の仕様は、第1実施形態に係る実施例と同じである。   The optical fiber type sensor device 21 of the example was manufactured, and the relationship between the extension amount of the sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21 and the optical loss of the hetero core optical fiber 3 was measured. The semi-circular diameter φ of the fixed portion 3x of the hetero-core optical fiber 3 of the optical fiber type sensor device 21 of the manufactured example is, for example, 30 mm, and the sheet member 2 is, for example, a rectangular shape having a size of 50 × 20 mm. . Other specifications of the sheet member 2 and the hetero core optical fiber 3 of the optical fiber type sensor device 21 are the same as those of the example according to the first embodiment.

かかる実施例の光ファイバ式センサ装置21に対し、シート部材2をX軸方向及びY軸方向のうちの例えばX軸方向に引っ張って伸長させることと、伸長状態から短縮させることとを実行し、該伸長時と短縮時とのそれぞれにおいて、該シート部材2の複数の引っ張り変位量(当初状態からの伸長量)において、ヘテロコア光ファイバ3の光損失を前記測定システム10を用いて計測した。この場合、シート部材2の引っ張りは、第1実施形態に係る検証試験と同じ治具を使用して行われる。   With respect to the optical fiber type sensor device 21 of the embodiment, the sheet member 2 is pulled and extended in the X-axis direction, for example, of the X-axis direction and the Y-axis direction, and shortened from the extended state. The optical loss of the hetero core optical fiber 3 was measured using the measurement system 10 at a plurality of tensile displacement amounts (extension amount from the initial state) of the sheet member 2 at the time of extension and at the time of reduction, respectively. In this case, the pulling of the sheet member 2 is performed using the same jig as in the verification test according to the first embodiment.

図8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8の横軸の変位量は、シート部材2の当初状態(ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xが半円形状になっている状態)からのX軸方向の伸長量を表し、縦軸の光損失は、ヘテロコア光ファイバ3の入射光の強度に対する出射光の強度の比率として表される伝送損失をデシベル単位で表したものである。   FIG. 8 shows measurement data obtained by the verification test. The displacement amount on the horizontal axis of FIG. 8 represents the amount of expansion in the X-axis direction from the initial state of the sheet member 2 (the state where the fixed portion 3x of the heterocore optical fiber 3 is semicircular), and the vertical axis. The optical loss is a transmission loss expressed as a ratio of the intensity of outgoing light to the intensity of incoming light of the hetero-core optical fiber 3 in decibel units.

図8に示すように、光ファイバ式センサ装置21のシート部材2をX軸方向に伸長させた場合には、その伸長量が大きいほど、ヘテロコア部3aの湾曲度合が小さくなるために、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が感度よく単調に減少することが判る。   As shown in FIG. 8, when the sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21 is extended in the X-axis direction, the greater the amount of extension is, the smaller the degree of bending of the hetero core portion 3a becomes. It can be seen that the optical loss of the fiber 3 decreases monotonously with good sensitivity.

また、シート部材2をX軸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3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8に示す測定データでは、シート部材2をX軸方向に伸長させた場合と、短縮させた場合とでは、シート部材2の伸長量が同一であっても、ヘテロコア光ファイバ3の光の伝送損失(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 3 has a hysteresis characteristic when the sheet member 2 is extended in the X-axis direction and when it is shortened. According to the measurement data shown in FIG. 8, even when the sheet member 2 is extended in the X-axis direction and the sheet member 2 is shortened, even if the extension amount of the sheet member 2 is the same, the light transmission of the hetero core optical fiber 3 is transmitted. The loss (light loss) is slightly different.

なお、本実施形態の光ファイバ式センサ装置21のシート部材2をY軸方向に伸長させた場合、第1実施形態のものと同様に、シート部材2の伸長量の増加に伴い、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加して、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が増加することとなる。   When the sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21 of the present embodiment is extended in the Y-axis direction, the hetero core portion 3a increases as the extension amount of the sheet member 2 increases, as in the first embodiment. As a result, the degree of bending of the hetero core optical fiber 3 increases, and the optical loss of the hetero core optical fiber 3 increases.

補足すると、第2実施形態では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの凸状の曲線形状として、半円形状のパターンを採用したが、該凸状の曲線形状は、半円形状以外の曲線形状であってもよい。例えば、該凸状の曲線形状は、半楕円形状、放物線形状、三角波の半周期分の形状のパターン、あるいは、これらの形状に近似するパターンであってもよい。   Supplementally, in the second embodiment, a semicircular pattern is adopted as the convex curved shape of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3, but the convex curved shape is a curved shape other than the semicircular shape. May be For example, the convex curved shape may be a semi-elliptical shape, a parabolic shape, a pattern of a half cycle of a triangular wave, or a pattern similar to these shapes.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図9を参照して説明する。なお、本実施形態は、シート部材2の形状だけが、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。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that this embodiment differs from the first embodiment only in the shape of the sheet member 2. Therefore, description of the same items as those in the first embodiment will be omitted.

本実施形態の光ファイバ式センサ装置31では、シート部材2は、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xに沿って、ほぼ一定幅で湾曲した形状に形成されている。例えば、本実施形態では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの形状パターンは、円形状のパターンであるので、シート部材2も、円形状に湾曲された形状を有する。そして、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xは、円形状に湾曲されたシート部材2の幅方向の中央を通るように配設されている。   In the optical fiber type sensor device 31 of the present embodiment, the sheet member 2 is formed into a curved shape with a substantially constant width along the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3. For example, in the present embodiment, since the shape pattern of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is a circular pattern, the sheet member 2 also has a circular curved shape. The fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is arranged so as to pass through the center of the sheet member 2 curved in a circular shape in the width direction.

本実施形態の光ファイバ式センサ装置31は、上記以外の構成は、第1実施形態のものと同じである。   The optical fiber type sensor device 31 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the configuration described above.

かかる本実施形態の光ファイバ式センサ装置31では、任意の測定対象面の伸縮の検知を第1実施形態と同様に行うことができる。   In the optical fiber type sensor device 31 of the present embodiment, it is possible to detect the expansion and contraction of an arbitrary measurement target surface as in the first embodiment.

また、シート部材2の面積が第1実施形態のものに比して小さくなるので、シート部材2の材料費を低減できると共に、より軽量化を図ることができる。   Moreover, since the area of the sheet member 2 is smaller than that of the first embodiment, the material cost of the sheet member 2 can be reduced and the weight can be further reduced.

なお、本実施形態では、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの形状パターンは、円形状のパターンである場合について説明したが、該固定部分3xの形状パターンは、円形状以外のループ状の曲線形状であってもよく、あるいは、第2実施形態の如き凸状の曲線形状であってもよい。この場合、シート部材2の形状は、固定部分3xの形状パターンに合わせて設定すればよい。   In the present embodiment, the case where the shape pattern of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 is a circular pattern has been described, but the shape pattern of the fixed portion 3x is a loop-shaped curved shape other than the circular shape. Alternatively, it may have a convex curved shape as in the second embodiment. In this case, the shape of the sheet member 2 may be set according to the shape pattern of the fixed portion 3x.

[第4実施形態]
次に、前記した実施形態の光ファイバ式センサ装置1,21,31のうち、例えば第2実施形態の光ファイバ式センサ装置21を用いて、人の関節の動きを検知する場合の一測定例を第4実施形態として説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, of the optical fiber type sensor devices 1, 21 and 31 of the above-described embodiment, for example, the optical fiber type sensor device 21 of the second embodiment is used to detect a movement of a human joint. Will be described as a fourth embodiment.

本実施形態の測定例は、例えば、人の手首関節の屈曲動作としての掌屈動作及び尺屈動作のそれぞれを光ファイバ式センサ装置21を用いて検知する測定例である。ここで、掌屈動作は、図10Aに示す形態で手首関節を屈曲させる動作、尺屈動作は、図10Bに示す形態で手首関節を屈曲させる動作である。なお、以降の説明では、手首関節の掌屈動作を検知するための光ファイバ式センサ装置21を参照符号21aで表し、尺屈動作を検知するための光ファイバ式センサ装置21を参照符号21bで表す。   The measurement example of the present embodiment is, for example, a measurement example in which the optical fiber type sensor device 21 is used to detect each of a palmar flexion motion and a ulnar flexion motion as a flexion motion of a human wrist joint. Here, the palm flexion operation is an operation of bending the wrist joint in the form shown in FIG. 10A, and the ulnar flexion operation is an operation of bending the wrist joint in the form shown in FIG. 10B. In the following description, the optical fiber type sensor device 21 for detecting the palm flexion motion of the wrist joint is represented by the reference numeral 21a, and the optical fiber type sensor device 21 for detecting the ulnar motion is represented by the reference numeral 21b. Represent

ここで、本願発明者の各種実験、検討によれば、手首関節の掌屈動作を行った場合、該手首関節に連なる前腕部の先端側の皮膚表面のうち、手の甲と同じ側の面部Sa(図11Aを参照。以降、手甲側面部Saという)の皮膚が、前腕部の長手方向で伸長する。   Here, according to various experiments and examinations by the inventor of the present application, when the wrist joint is flexed, the surface portion Sa (on the same side as the back of the hand of the skin surface on the distal end side of the forearm portion connected to the wrist joint) 11A. Hereinafter, the skin of the back side part Sa) extends in the longitudinal direction of the forearm.

そこで、本実施形態では、前腕部の先端側の皮膚表面のうちの上記手甲側面部Saを、手首関節の掌屈動作を検知するための測定対象面として、該手甲側面部Saに、図11Aに示す如く、光ファイバ式センサ装置21aのシート部材2を装着した。   Therefore, in the present embodiment, the back side surface Sa of the skin surface on the tip side of the forearm is used as the measurement target surface for detecting the flexion motion of the wrist joint, and the back side surface Sa shown in FIG. The sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21a was attached as shown in FIG.

この場合、シート部材2は、X軸方向(ヘテロコア部3aの中央部の接線方向)を前腕部の長手方向に向けるようにして、手甲側面部Saに装着される。   In this case, the seat member 2 is attached to the back side part Sa such that the X-axis direction (the tangential direction of the central part of the hetero core part 3a) is directed to the longitudinal direction of the forearm part.

また、本願発明者の各種実験、検討によれば、手首関節の尺屈動作を行った場合、該手首関節に連なる前腕部の先端側の皮膚表面のうち、手の親指と同じ側の面部Sb(図11Bを参照。以降、親指側面部Sbという)の皮膚が、前腕部の長手方向で伸長する。   Further, according to various experiments and studies conducted by the inventor of the present application, when the wrist joint is subjected to ulnar flexion, the surface portion Sb on the same side as the thumb of the hand of the skin surface on the distal end side of the forearm portion connected to the wrist joint. (Refer to FIG. 11B. The skin of the side surface Sb of the thumb hereinafter) extends in the longitudinal direction of the forearm.

そこで、本実施形態では、前腕部の先端側の皮膚表面のうちの上記親指側面部Sbを、手首関節の尺屈動作を検知するための測定対象面として、該親指側面部Sbに、図11Bに示す如く、光ファイバ式センサ装置21bのシート部材2を装着した。   Therefore, in the present embodiment, the thumb side surface Sb of the skin surface on the tip side of the forearm is used as the measurement target surface for detecting the ulnar movement of the wrist joint. The sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21b was attached as shown in FIG.

この場合、シート部材2は、X軸方向(ヘテロコア部3aの中央部の接線方向)を前腕部の長手方向に向けるようにして、親指側面部Sbに装着される。   In this case, the seat member 2 is attached to the side surface Sb of the thumb such that the X-axis direction (the tangential direction of the central portion of the hetero core portion 3a) is directed to the longitudinal direction of the forearm portion.

なお、光ファイバ式センサ装置21a,21bのそれぞれのシート部材2の手甲側面部Sa及び親指側面部Sbへの装着は、例えば、適宜の粘着剤、あるいはテープ等を介して行うことができる。   The optical fiber type sensor devices 21a and 21b can be attached to the back side portion Sa and the side surface portion Sb of the back of the sheet member 2 through, for example, an appropriate adhesive or tape.

本実施形態の測定例では、手首関節の掌屈動作及び尺屈動作のそれぞれについて、手首関節の屈曲動作(掌屈動作又は尺屈動作)、待機(屈曲状態での待機)、及び伸展動作という一連の動作を数回繰り返した。そして、これと並行して、光ファイバ式センサ装置21a,21bのそれぞれの光ファイバ3における光損失の経時変化を計測した。   In the measurement example of the present embodiment, each of the wrist flexion motion and the ulnar flexion motion is referred to as a wrist joint flexion motion (palm flexion motion or ulnar flexion motion), standby (standby in flexion state), and extension motion. A series of operations was repeated several times. In parallel with this, the change with time of the optical loss in each of the optical fibers 3 of the optical fiber type sensor devices 21a and 21b was measured.

なお、この場合、手首関節の屈曲動作(掌屈動作又は尺屈動作)、待機(屈曲状態での待機)、及び伸展動作のそれぞれの所要時間は、5秒程度の時間とした。   In this case, the time required for each of the wrist joint flexion motion (palm flexion motion or ulnar flexion motion), standby (standby in flexion state), and extension motion was set to about 5 seconds.

図12Aは手首関節の掌屈動作に係る測定結果を示すグラフ、図12Bは手首関節の尺屈動作に係る測定結果を示すグラフである。なお、図12A及び図12Bの縦軸の相対光損失は、シート部材2の当初状態(手首関節の伸展状態での測定対象面への装着状態)でのヘテロコア光ファイバ3の光損失を基準とする相対的な光損失をデシベル単位で表したものである。   FIG. 12A is a graph showing a measurement result regarding a wrist flexion motion, and FIG. 12B is a graph showing a measurement result regarding a wrist joint ulnar motion. The relative optical loss on the vertical axis in FIGS. 12A and 12B is based on the optical loss of the hetero-core optical fiber 3 in the initial state of the sheet member 2 (the state in which the wrist joint is extended and attached to the surface to be measured). Relative light loss is expressed in decibels.

図12Aのグラフに見られるように、手首関節の掌屈動作により、光ファイバ式センサ装置21aのシート部材2がX軸方向又はこれに近い方向に伸長する(ひいては、ヘテロコア部3aの湾曲度合が減少する)ことで、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が減少することが確認された。   As can be seen from the graph of FIG. 12A, the flexion of the wrist joint causes the sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21a to extend in the X-axis direction or a direction close to the X-axis direction (therefore, the degree of curvature of the hetero core portion 3a can be reduced). It is confirmed that the optical loss of the hetero core optical fiber 3 is reduced.

さらに、待機動作の後の手首関節の伸展動作により、光ファイバ式センサ装置21aのシート部材2が当初の短縮状態に復元する(ひいては、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加する)ことで、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が増加することが確認された。   Further, by the extension motion of the wrist joint after the standby motion, the sheet member 2 of the optical fiber type sensor device 21a is restored to the initial shortened state (as a result, the degree of bending of the hetero core portion 3a is increased), and thus the hetero core light is increased. It was confirmed that the optical loss of the fiber 3 was increased.

同様に、図12Bのグラフに見られるように、手首関節の尺屈動作により、光ファイバ式センサ装置21bのシート部材2がX軸方向又はこれに近い方向に伸長する(ひいては、ヘテロコア部3aの湾曲度合が減少する)ことで、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が減少することが確認された。   Similarly, as shown in the graph of FIG. 12B, the seat member 2 of the optical fiber type sensor device 21b extends in the X-axis direction or in a direction close thereto due to the ulnar movement of the wrist joint (therefore, the hetero-core portion 3a has the same shape). It has been confirmed that the optical loss of the hetero core optical fiber 3 is reduced by decreasing the degree of bending).

さらに、待機動作の後の手首関節の伸展動作により、シート部材2が当初の短縮状態に復元する(ひいては、ヘテロコア部3aの湾曲度合が増加する)ことで、ヘテロコア光ファイバ3の光損失が増加することが確認された。   Further, the wrist joint extending operation after the standby operation restores the sheet member 2 to the initial shortened state (and thus increases the degree of curvature of the hetero core portion 3a), thereby increasing the optical loss of the hetero core optical fiber 3. It was confirmed to do.

従って、手首関節の屈伸に応じて伸縮する前腕部の先端側の皮膚表面の伸縮を光ファイバ式センサ装置21により検知することで、間接的に手首関節の動きを検知することができることとなる。   Therefore, the movement of the wrist joint can be indirectly detected by detecting the extension / contraction of the skin surface on the distal end side of the forearm, which expands / contracts according to the flexion / extension of the wrist joint, by the optical fiber type sensor device 21.

この場合、光ファイバ式センサ装置21は、手首関節に直接的に装着する必要が無いため、手首関節の動きを阻害することなく、該手首関節の自然な動きを検知できる。   In this case, since the optical fiber type sensor device 21 does not need to be directly attached to the wrist joint, the natural movement of the wrist joint can be detected without inhibiting the movement of the wrist joint.

なお、本実施形態では、手首関節の動きを検知する場合の測定例を示したが、腕の他の関節(肘関節、肩関節)、指関節、脚の関節(足首関節、膝関節、股関節)等の関節についても、各関節の動きに連動する皮膚表面の伸縮の検知を通じて、該関節の動きを検知することも可能である。   In the present embodiment, the measurement example when detecting the movement of the wrist joint is shown, but other joints of the arm (elbow joint, shoulder joint), finger joint, leg joints (ankle joint, knee joint, hip joint) It is also possible to detect the movement of joints such as), etc. by detecting the expansion and contraction of the skin surface that is linked to the movement of each joint.

また、本実施形態では、光ファイバ式センサ装置として、第2実施形態のものを使用したが、第1実施形態のもの、あるいは、第3実施形態のものを使用してもよいことはもちろんである。   Further, in the present embodiment, the optical fiber type sensor device of the second embodiment is used, but it goes without saying that the optical fiber type sensor device of the first embodiment or the third embodiment may be used. is there.

[変形態様について]
次に、前記第1〜第4実施形態に関連する変形態様をいくつか説明する。
[Modification]
Next, some modifications related to the first to fourth embodiments will be described.

前記第1〜第3実施形態に示した光ファイバ式センサ装置1,21,31は、X軸方向及びY軸方向のいずれの方向でも、シート部材2の伸縮に応じてヘテロコア部3aの湾曲度合が変化するように構成されている。ただし、例えば、測定対象面の伸縮が一方向で生じるような場合には、当該一方向と直交する方向でのシート部材2の伸縮に対して、ヘテロコア部3aの湾曲度合が変化し難いようにヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの形状パターンを設定してもよい。あるいは、例えば、当該一方向に直線状態に延在する部分を固定部分3xに含ませることで、シート部材2が当該一方向と直交する方向(もしくはこれに近い方向)に伸縮し難くなるようにしてもよい。   The optical fiber type sensor devices 1, 21, and 31 shown in the first to third embodiments are configured such that the degree of bending of the hetero core portion 3a according to the expansion and contraction of the sheet member 2 in both the X-axis direction and the Y-axis direction. Are configured to change. However, for example, when the expansion and contraction of the surface to be measured occurs in one direction, the degree of bending of the hetero core portion 3a does not easily change with respect to the expansion and contraction of the sheet member 2 in the direction orthogonal to the one direction. The shape pattern of the fixed portion 3x of the hetero core optical fiber 3 may be set. Alternatively, for example, by including a portion that extends in a linear state in the one direction in the fixed portion 3x, it becomes difficult for the sheet member 2 to expand and contract in a direction orthogonal to the one direction (or a direction close thereto). May be.

なお、ヘテロコア光ファイバ3の固定部分3xの形状パターンを、ループ状の曲線形状、あるいは、凸状の曲線形状とする場合、上記一方向でのシート部材2の伸長量の変化に応じたヘテロコア部3aの湾曲度合の変化の感度(ひいては、ヘテロコア光ファイバ3の光損失の変化の感度)を高める上では、ヘテロコア部3aの中央部の接線方向(X軸方向)が、上記一方向と一致もしくはほぼ一致することが好ましい。   When the shape pattern of the fixed portion 3x of the hetero-core optical fiber 3 is a loop-shaped curved shape or a convex curved shape, the hetero-core portion according to the change in the extension amount of the sheet member 2 in the one direction. In order to increase the sensitivity of the change in the degree of curvature of 3a (and thus the sensitivity of the change in the optical loss of the hetero core optical fiber 3), the tangential direction (X-axis direction) of the central part of the hetero core part 3a coincides with the one direction or It is preferable that they substantially match.

また、前記第1〜第3実施形態に示した光ファイバ式センサ装置1,21,31は、いずれもヘテロコア部3aを有するヘテロコア光ファイバ3を用いて構成されている。ただし、本発明の光ファイバ式センサ装置は、シート部材に固定する固定部分に含まれる湾曲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3以外の光ファイバを使用することもできる。   Further, each of the optical fiber type sensor devices 1, 21 and 31 shown in the first to third embodiments is configured by using the hetero core optical fiber 3 having the hetero core portion 3a. However, the optical fiber type sensor device of the present invention, depending on the bending degree of the bending portion included in the fixed portion fixed to the sheet member, as long as the light transmission characteristics can be changed with a relatively high correlation, Optical fibers other than the hetero core optical fiber 3 can also be used.

例えば、ヘテロコア光ファイバ3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し得る。   For example, a long-period optical fiber grating can be used as the optical fiber other than the hetero core optical fiber 3. In this case, since the resonance wavelength shifts depending on the degree of curvature of the optical fiber, the degree of curvature of the optical fiber can be detected based on the spectrum of the transmitted light in the optical fiber.

また、前記第4実施形態のように、人の関節の動き検知することを、該関節の動きに応じて伸縮する皮膚表面の伸縮の検知を通じて行う場合には、該皮膚表面に装着するセンサ装置は、光ファイバ式センサ装置以外のセンサ装置であってもよい。   Further, as in the case of the fourth embodiment, when the motion of a human joint is detected by detecting the expansion and contraction of the skin surface that expands and contracts according to the motion of the joint, the sensor device mounted on the skin surface is used. May be a sensor device other than the optical fiber type sensor device.

1,21,31…光ファイバ式センサ装置、2…シート部材、3…光ファイバ、3a…ヘテロコア部(湾曲部)、3x…固定部分。   1, 21, 31 ... Optical fiber type sensor device, 2 ... Sheet member, 3 ... Optical fiber, 3a ... Hetero core portion (curved portion), 3x ... Fixed portion.

Claims (7)

面沿い方向の伸縮を生じる測定対象面に、該測定対象面の伸縮に伴い伸縮するように装着される伸縮自在なシート部材と、前記シート部材の面に沿わせて配設されて該シート部材に固定された固定部分を有する光ファイバとを備えており
記光ファイバの固定部分は、前記シート部材の面沿い方向の伸縮に応じて湾曲度合が変化するように湾曲された湾曲部を含むと共に、前記シート部材の所定の第1方向での伸長に応じて前記湾曲部の湾曲度合が減少し、且つ、該第1方向と直交する第2方向での前記シート部材の伸長に応じて前記湾曲部の湾曲度合が増加するように配設されており、
記光ファイバは、前記第2方向での前記シート部材の伸長に伴う前記湾曲部の湾曲度合の増加に応じて光の伝送損失が増加し、且つ、前記第1方向での前記シート部材の伸長に伴う前記湾曲部の湾曲度合いの減少に応じて光の伝送損失が減少するように構成されていることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
A stretchable sheet member that is mounted on the measurement target surface that expands and contracts in the direction along the surface so as to expand and contract with the expansion and contraction of the measurement target surface, and the sheet member that is disposed along the surface of the sheet member. And an optical fiber having a fixed portion fixed to ,
Fixed part of the pre-Symbol optical fiber, the sheet member surface along the direction of the bending degree in response to expansion and contraction is curved so as to change the curved portion including Mutotomoni, extension at a predetermined first direction of the sheet member The bending degree of the bending portion is reduced according to the above, and the bending degree of the bending portion is increased according to the extension of the sheet member in the second direction orthogonal to the first direction. Cage,
Before SL optical fiber transmission loss of light increases with an increase in the degree of curve of the curved portion due to elongation of said sheet member in said second direction and of said sheet member in said first direction An optical fiber type sensor device, characterized in that the transmission loss of light is reduced in accordance with a decrease in the degree of bending of the bending portion due to extension .
請求項記載の光ファイバ式センサ装置において、
前記光ファイバの固定部分は、前記第1方向及び第2方向の各方向に直線状に延在する部分を持たないように配設されていることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
The optical fiber type sensor device according to claim 1 ,
The optical fiber type sensor device, wherein the fixed portion of the optical fiber is arranged so as not to have a portion that linearly extends in each of the first direction and the second direction.
請求項1又は2記載の光ファイバ式センサ装置において、
前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体は、その各部の曲率中心が、該固定部分における光ファイバの両側のうちの片側に存在するように湾曲されていることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
The optical fiber type sensor device according to claim 1 or 2 ,
The entire fixed portion of the optical fiber, or the entire fixed portion excluding both ends thereof, is curved such that the center of curvature of each portion is present on one side of both sides of the optical fiber in the fixed portion. An optical fiber type sensor device.
請求項記載の光ファイバ式センサ装置において、
前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体は、ループ型の曲線形状又は凸型の曲線形状のパターンで湾曲されていることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
The optical fiber type sensor device according to claim 3 ,
The optical fiber type sensor device, wherein the entire fixed portion of the optical fiber or the entire portion except both ends of the fixed portion is curved in a loop-shaped curved shape or a convex curved-shaped pattern.
請求項3又は4記載の光ファイバ式センサ装置において、
前記湾曲部は、前記光ファイバの固定部分の長手方向の中央部分に設けられており、前記光ファイバの固定部分の全体、又は該固定部分の両端部を除く全体は、前記湾曲部から該固定部分の一端側の部分と、前記湾曲部から該固定部分の他端側の部分とが対称形状となるように湾曲されていることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
The optical fiber type sensor device according to claim 3 or 4 ,
The curved portion is provided at a central portion in the longitudinal direction of the fixed portion of the optical fiber, and the entire fixed portion of the optical fiber, or the entire portion except both ends of the fixed portion is fixed from the curved portion. An optical fiber sensor device, wherein a portion on one end side of the portion and a portion on the other end side of the fixed portion from the bending portion are curved so as to have a symmetrical shape.
請求項1〜のいずれか1項に記載の光ファイバ式センサ装置において、
前記光ファイバは、その湾曲部が、該湾曲部の両側に連なる光ファイバのコアよりも小径のコアを有するヘテロコア部となっている光ファイバであることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
The optical fiber type sensor device according to any one of claims 1 to 5 ,
The optical fiber, the curved portion, the optical fiber sensor and wherein the than the core of an optical fiber connected to both sides of the curved portion is an optical fiber which is a hetero core portion having a small diameter core.
請求項1〜のいずれか1項に記載の光ファイバ式センサ装置において、
前記測定対象面は、人の皮膚表面のうち、該人のあらかじめ定められた対象関節の動きに応じて面沿い方向の伸縮を生じる部分であることを特徴とする光ファイバ式センサ装置。
The optical fiber type sensor device according to any one of claims 1 to 7 ,
The optical fiber type sensor device, wherein the measurement target surface is a portion of the skin surface of a person that expands and contracts in the direction along the surface according to the movement of a predetermined target joint of the person.
JP2015199745A 2015-10-07 2015-10-07 Sensor device Active JP6682096B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015199745A JP6682096B2 (en) 2015-10-07 2015-10-07 Sensor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015199745A JP6682096B2 (en) 2015-10-07 2015-10-07 Sensor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017072487A JP2017072487A (en) 2017-04-13
JP6682096B2 true JP6682096B2 (en) 2020-04-15

Family

ID=58537268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015199745A Active JP6682096B2 (en) 2015-10-07 2015-10-07 Sensor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6682096B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5785196A (en) * 1980-11-14 1982-05-27 Furukawa Electric Co Ltd Method of detecting quantity to be measured
JP2005274333A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Kyocera Corp Fiber-optic sensing system
JP2006133087A (en) * 2004-11-05 2006-05-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Deformation monitoring device and deformation monitoring method
JP5433883B2 (en) * 2009-04-06 2014-03-05 学校法人 創価大学 Optical fiber sensor and detection apparatus having the same
EP2556332A4 (en) * 2010-04-09 2017-03-15 Intuitive Surgical Operations, Inc. Strain sensing with optical fiber rosettes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017072487A (en) 2017-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bilro et al. A reliable low-cost wireless and wearable gait monitoring system based on a plastic optical fibre sensor
JP5433883B2 (en) Optical fiber sensor and detection apparatus having the same
Tavares et al. Respiratory and heart rate monitoring using an FBG 3D-printed wearable system
US7997126B2 (en) Texture measuring apparatus and method
JP6678939B2 (en) Deformation-sensitive fabric incorporating optical fiber, and detection device using the same
Upadhyaya et al. A comprehensive review on the optical micro-electromechanical sensors for the biomedical application
Pirozzi Multi-point force sensor based on crossed optical fibers
Jang et al. Towards finger motion capture system using FBG sensors
JP6682096B2 (en) Sensor device
Fujiwara et al. Identification of hand postures by force myography using an optical fiber specklegram sensor
Wang et al. Optical Microfiber Intelligent Sensor: Wearable Cardiorespiratory and Behavior Monitoring with a Flexible Wave-Shaped Polymer Optical Microfiber
Jamil et al. Force sensing fingertip with soft optical waveguides for robotic hands and grippers
JP6619191B2 (en) Measuring device and measuring system
JP7405197B2 (en) strain sensor
US20100145235A1 (en) Device for fixing at least one fibrous strip to a body part, and method for the production of said strip
Jha et al. A fiber bragg grating strain sensor-based glove to accurately measure the bend angle of the finger flexed at the proximal interphalangeal joints
Jha et al. A fiber Bragg grating-based sensing glove with a sensitivity of 18.45 pm/degree to accurately assess finger flexure
JP6736044B2 (en) Strain sensor and jig for mounting the strain sensor
Hu et al. A survey on the fiber bragg grating (fbg) sensing glove
Shin et al. Stretchable optical fiber strain sensor comprising zinc oxide and PDMS for human motion monitoring
Nishiyama et al. Restraint-free wearable sensing clothes using a hetero-core optic fiber for measurements of arm motion and walking action
JP7134425B2 (en) Optical fiber sensor, displacement detector, deformation sensing device and optical fiber sensor system
Al-Lami et al. Wearable macro-bend optical fiber sensor for biomechanical motion evaluation
Fujiwara et al. Development of an optical fiber transducer applied to the measurement of finger movements
Gonçalves et al. Wearable textile elongation sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190723

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6682096

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250