特開 2017-72487 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-72487(P2017-72487A)

(43)【公開日】2017年4月13日

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20170324BHJP

   G01D 5/353 20060101ALI20170324BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20170324BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/16 Z

   G01D5/353 A

   A61B5/10 310G

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-199745(P2015-199745)

(22)【出願日】2015年10月7日

(71)【出願人】

【識別番号】598123138

【氏名又は名称】学校法人 創価大学

(71)【出願人】

【識別番号】515117682

【氏名又は名称】株式会社コアシステムジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 一弘

(72)【発明者】

【氏名】西山 道子

(72)【発明者】

【氏名】藤野 修平

(72)【発明者】

【氏名】小山 勇也

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 正彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 博幸

【テーマコード（参考）】

2F065

2F103

4C038

【Ｆターム（参考）】

2F065AA65

2F065BB12

2F065CC02

2F065CC16

2F065CC23

2F065DD04

2F065FF58

2F065GG06

2F065GG07

2F065HH15

2F065JJ01

2F065JJ18

2F065LL02

2F065PP01

2F065QQ03

2F065QQ21

2F065QQ25

2F065UU03

2F103CA02

2F103CA06

2F103EB02

2F103EB06

2F103EB12

2F103EC09

2F103ED27

2F103GA15

4C038VA04

4C038VB12

4C038VB22

4C038VC20

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】光ファイバ式センサ装置１は、測定対象面に装着される伸縮自在なシート部材２と、シート部材２に固定された固定部分３ｘを有する光ファイバ３とを備える。光ファイバ３の固定部分３ｘは、シート部材２の面沿い方向の伸縮に応じて湾曲度合が変化するように湾曲された湾曲部３ａを含む。光ファイバ３は、湾曲部３ａの湾曲度合の変化に応じて光伝送特性が変化する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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特徴とする光ファイバ式センサ装置。

【請求項2】

請求項１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ことを特徴とする光ファイバ式センサ装置。

【請求項3】

請求項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。

【請求項4】

請求項１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し、且つ、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を特徴とする光ファイバ式センサ装置。

【請求項5】

請求項２〜４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。

【請求項6】

請求項５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。

【請求項7】

請求項５又は６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。

【請求項8】

請求項１〜７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おり、該湾曲部の湾曲度合の変化に応じて光の伝送損失が変化するように構成された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。

【請求項9】

請求項１〜８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。

【請求項10】

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ことを特徴とするセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−６１３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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特徴とする（第１発明）。

【0009】

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伝送特性（光の減衰特性、スペクトル特性等）が変化する。

【0010】

従って、シート部材を測定対象面に装着した状態で、光ファイバの光伝送特性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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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得る（第２発明）。

【0015】

この第２発明によれば、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）が異なるので、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。

【0016】

上記第２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３発明）。

【0017】

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。

【0018】

しかるに、第３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。

【0019】

また、前記第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（第４発明）。

【0020】

この第４発明によれば、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。

【0021】

上記第２〜第４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５発明）。

【0022】

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。

【0023】

この第５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。

【0024】

この第５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６発明）。

【0025】

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。

【0026】

上記第６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。

【0027】

上記第５発明又は第６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７発明）。

【0028】

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、第７発明を第２発明又は第３発明と組み合わせる場合、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。また、第７発明を第４発明と組み合わせる場合、上記接線方向は、前記一方向と一致（もしくはほぼ一致）することが好ましい。

【0029】

上記第１〜第７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おり、該湾曲部の湾曲度合の変化に応じて光の伝送損失が変化するように構成された光ファイバであることが好ましい（第８発明）。

【0030】

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。

【0031】

上記第１〜第８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９発明）。

【0032】

この第９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。

【0033】

また、本発明のセンサ装置は、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ことを特徴とする（第１０発明）。

【0034】

この第１０発明によれば、前記第９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。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】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。

【図2】第１実施形態の光ファイバ式センサ装置の分解斜視部。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【図9】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。

【図10】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。

【図11】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。

【図12】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。

【発明を実施するための形態】

【0036】

［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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

［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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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）。

【0104】

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）。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

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。

【0113】

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。

【0114】

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。

【0115】

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。

【0116】

［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。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

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。

【0121】

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。

【0122】

［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。

【0123】

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。

【0124】

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。

【0125】

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。

【0126】

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。

【0127】

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。

【0128】

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。

【0129】

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。

【0130】

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。

【0131】

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。

【0132】

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。

【0133】

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。

【0134】

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。

【0135】

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。

【0136】

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。

【0137】

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。

【0138】

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。

【0139】

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。

【0140】

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。

【0141】

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。

【0142】

［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。

【0143】

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。

【0144】

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。

【0145】

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。

【0146】

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。

【0147】

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。

【符号の説明】

【0148】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】