光ファイバシート
【課題】 通常の生活環境に近い状態において検査可能であって、比較的簡単な解析方法によりかつ低コストで、体動を正しく検知して無呼吸状態、低呼吸状態と正常呼吸状態とを明確に区別するだけでなく、さらに心拍も測定可能にしたＳＡＳの診断に好適に用いられる体動検出装置用光ファイバシートを提供する。
【解決手段】 スポンジシートや網布などのシート状体１２に、ＧＩ型石英系の光ファイバ１１を配設する。このとき、光ファイバ１１を交差させて環状部２１をマトリックス状に形成するとともにシート状体１２の幅方向に隣接する環状部２１が重なるように配置して、光ファイバ１１同士の交差によってできた両者の接点を作用点として側圧が発生する多数の交差部を伝送信号光路上に形成する。
【解決手段】 スポンジシートや網布などのシート状体１２に、ＧＩ型石英系の光ファイバ１１を配設する。このとき、光ファイバ１１を交差させて環状部２１をマトリックス状に形成するとともにシート状体１２の幅方向に隣接する環状部２１が重なるように配置して、光ファイバ１１同士の交差によってできた両者の接点を作用点として側圧が発生する多数の交差部を伝送信号光路上に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバシートに関する。具体的には睡眠時無呼吸症候群の診断など、横臥人患者の呼吸、心拍、体動の計測に好適に用いられる光ファイバシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
人類は石器を使い始めた頃から柔らかい食物をより口にできるようになり、顎の骨が退化した。その結果、現代人のフラットな顔の骨格では、舌を収容するスペースが狭まり、湾曲した舌が睡眠時の筋肉の弛緩により気道を塞ぎ、睡眠時に呼吸が止まる「睡眠時無呼吸症候群」という人類宿命の病を背負った。睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ：Sleep Apnea Syndrome）は同時に現代病でもある。メタボリック症候群との相乗効果で、喉の周囲に豊富な脂肪を蓄えたＢＭＩ２５以上の肥満の人ではさらに喉の気道を舌が睡眠時に塞いでしまう危険性が高く、高血圧、心筋梗塞、脳梗塞といった突然死につながる重篤な病気の発症率が高まる。ＳＡＳは一晩（約７時間）の睡眠中に１０秒以上の無呼吸・低呼吸が３０回以上、または睡眠１時間あたりに無呼吸・低呼吸が５回以上起こる病気である。ＳＡＳ患者では夜中に呼吸が止まり息苦しいので、睡眠は勢い浅くなり、熟睡感が乏しい。その結果、日中に限りなく眠くなる症状（傾眠の症状）が現れる。これが交通事故や産業事故を引き起こす隠れた要因になっているとも言われている。
【０００３】
ＳＡＳの有病率は４％と言われていて、日本には約４８０万人の患者がいるとされる。このうち病院に通っている人は２００万人で、残る２８０万人が潜在患者であるとのことである。この病気は中高年の肥満の男性や女性のみならず、顎の細い細身の中高生の若者でも発病し、集中力の低下、寝起きの悪さから学業の低下を招く。さらには、乳幼児でも発症し、深い眠りが妨げられると成長ホルモンの分泌を阻害し、小人症を引き起こす要因ともなる。
【０００４】
ところで、ＳＡＳの診断は、現在のところ、一泊の入院で行う終夜睡眠ポリグラフ検査（ＰＳＧ検査）と呼ばれる手法が多用されている。この診断手法は多くのセンサを身体に取り付けて行う極めて拘束性の高い手法である。
【０００５】
一方、特殊マットを用いて、呼吸によって生じるマットの高低の変化を圧力の変化として捉えるという方法が実用化されている。しかしながら、この方法はＳ／Ｎ比が悪い。すなわち、この方法は脈拍や寝返りによる体動と呼吸による体動を区別するために特殊な数学的信号解析から判断する方法であり、信頼性が低いものとなっていた。また、マット内に圧力の変化を検出する装置を組み込む必要があるので、構成が煩雑となり、その製造も煩雑なものとなっていた。１６０個以上の電気的圧力センサを配置した製品が既に市場におかれている。しかしながら、この製品は無呼吸低呼吸指数（ＡＨＩ）が２０以上の中度や重度のＳＡＳには適するが、ＡＨＩが５前後の健常者か軽度ＳＡＳの境界領域での感度があまり芳しくなく、ＳＡＳ患者のスクリーニングには適さないという欠点も抱えている。
【０００６】
このような状況下、特開２００７−６１３０６号公報（特許文献１）には、光ファイバを布などからなるシーツに固定若しくは混入した光ファイバシートが開示されている。この光ファイバシートは、体動によって生じた光ファイバの形状変化を、光ファイバ内を伝播する光の偏波状態の変化として捉えるものである。この光ファイバシートを用いた場合には、Ｓ／Ｎ比がよく、呼吸によって生じるわずかな体動を検出することができ、寝返りや脈拍と呼吸を明確に区別できる、また、通常の生活環境に近い状態で呼吸の状態を観測することができるという利点がある。
【０００７】
特開２００７−１４４０７０号公報（特許文献２）や特開２０１０−１３１３４０号公報（特許文献３）には、一般家庭の通常の睡眠状態でのＳＡＳの完全無拘束なスクリーニングを可能とする、光ファイバを用いた睡眠時無呼吸センサ（Ｆ−ＳＡＳセンサ）が開示されている。このＦ−ＳＡＳセンサは光ファイバに加わる側圧により発生する過剰損失に基づく伝送信号光の光量変化を計測することによって、体動を検出する装置である。このセンサは小型かつ静音で、座布団を覆うシーツの下に厚みが３.５ｍｍ程度の薄い布製の光ファイバシートを敷いて寝るだけのものであり、身体には一切何も付けずに簡易な操作で測定できることが特徴である。これらに開示されている光ファイバシートは、通常の生活環境に近い状態で呼吸の状態を観測することができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６１３０６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４４０７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３１３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された光ファイバシートは、体動を光の偏波状態の変動量として捉えている。この偏波変動量を測定するために、光ファイバから出射された光を解析する特別な解析装置が要求され、コスト高になる。そして、その解析には専門的な能力が要求される。また、この光ファイバシートに用いられる光ファイバは、断面形状が非等方的であり、偏波変動量に曲げ依存性があるので、変動に敏感な方向を揃えるようにしてシートを形成しないと、シート毎に体動に対する感度が変動してしまうという問題がある。
【００１０】
この点、特許文献２や特許文献３に開示された光ファイバシートは、光ファイバを平板状に自由に配することができることができ、配設の自由度は比較的高い。また、光ファイバの終端から出射した光量の変化を検出することにより体動を検出することができるので、比較的簡単に解析を行うことができる。
【００１１】
しかしながら、その感度は比較的低く、交差させることなく一筆書き状に光ファイバを網布に編み込み、光ファイバに縦糸と横糸を重ねる構造とするによって感度を向上させることができるが、心拍を正確に捉えるほどの鋭い感度はなく、耐久性や量産性、生産コストと言った点でも改善の余地は大いにあった。
【００１２】
本発明は、通常の生活環境に近い状態において検査可能であって、比較的簡単な解析方法によりかつ低コストで、体動を正しく検知して無呼吸状態、低呼吸状態と正常呼吸状態とを明確に区別するだけでなく、さらに心拍も測定可能にすると共に、繰り返し使用に耐えうるＳＡＳの診断や、呼吸、心拍、及びその他の体動の計測に好適に用いられる体動検出装置用の光ファイバシート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】
【００１３】
本発明は、光ファイバとそれを支持するシート状体を備え、当該シート状体上に直接又は間接に配設された前記光ファイバに加わる側圧により発生する過剰損失に基づく伝送信号光の光量変化を計測するための光ファイバシートであって、線状部材との交差によりできた接点を作用点として側圧を発生させる１つ以上の交差部が伝送信号光路上に形成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、感度が向上し、心拍（脈拍）などの弱い体動も検出することができる光ファイバシートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の光ファイバシートを含む体動検出装置（Ｆ−ＳＡＳセンサ）の構成図である。
【図２】図２は図１のＦ−ＳＡＳセンサに用いられる光ファイバシートの一例を示す分解構成図である。
【図３】図３は図２に示す光ファイバシートの断面構造図である。
【図４】図４は実施例１の光ファイバの配設例を示す平面図である。
【図５】図５は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図６】図６は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図７】図７は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図８】図８は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図９】図９はＦ−ＳＡＳセンサによる測定波形の一例を示す図である。
【図１０】図１０は呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測する実験状況を示す画像である。
【図１１】図１１は図４に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図１２】図１２は呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した場合における測定限界を示す測定例である。
【図１３】図１３は呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動（呼吸状態及び模擬無呼吸状態）を計測した場合における測定限界を示す測定例である。
【図１４】図１４は実施例２における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図１５】図１５は図１４に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図１６】図１６は実施例３における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図１７】図１７は図１６に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図１８】図１８は実施例４における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図１９】図１９は図１８に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図２０】図２０は実施例５における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図２１】図２１は実施例６における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図２２】図２２は図２１に示す配設を有する光ファイバシートで年齢５８歳男性被験者（BMI：26）の睡眠時の呼吸運動を計測した結果の一部を示す画像である。
【図２３】図２３は実施例７における光ファイバの配設を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の体動検出装置の構成図、図２は当該体動検出装置に使用される光ファイバシート１の一例を示す分解構成図、図３は当該光ファイバシート１の断面構成図である。体動検出装置は、光ファイバシート１から出力された光量の変化を測定し、体動を検出するセンサ制御部２と、センサ制御部２を駆動する電源を取得する電気プラグ３と、センサ制御部２から光ファイバシート１へ光の入出力を行う光ファイバコード４を備える。
【００１７】
この体動検出装置は、例えば睡眠時無呼吸症候群診断装置（以下「Ｆ−ＳＡＳセンサ」と称する。）として利用され、光ファイバシート１を通過することにより生じた光の光量変化の変動から体動、つまり、無呼吸状態であるか、低呼吸状態であるか、それとも呼吸に無関係である体動、例えば、心拍によるものであるか寝返りによるものであるのかなどを判定する。
【００１８】
センサ制御部２は、ＬＥＤなどの光源と、フォトダイオート（ＰＤ）などの受光素子と、受光素子で受光された光量を測定する光量計を備える。光源は光ファイバシート１に一定の光量の光を連続して供給する。出射光を安定に出力できることや軽量、小型であること、発熱量や消費電力が少ないことに鑑みると、光源にはＬＥＤが好適に用いられる。受光素子は光ファイバコード４から伝送された出力光を連続的に受光する。受光した光量は光量計により計測される。計測された受光量（減衰量）の変化は体動、すなわち身体の動きや呼吸、心拍に応じて光ファイバシート１に加わる側圧とほぼ比例関係にある。したがって、受光量の変化が小さいと体動が小さく、受光量の変化が大きいと体動が大きいと判断できる。センサ制御部２は解析ソフトを内蔵したパーソナルコンピューターなどの演算装置（図示せず）と共に解析部を構成する。
【００１９】
光ファイバシート１は光ファイバ１１とそれを支持するシート状体１２とを有する。図２及び図３に示す光ファイバシート１は光ファイバ１１とシート状体１２からなる光ファイバ構造体１０が２枚の外カバー６と外カバー７で覆われた構造を有している。そして、外カバー６と外カバー７の周縁が縫い合わされ、光ファイバ構造体１０と一体化されている。光ファイバシート１は、マットレスのような寝具５上に置かれて使用される。
【００２０】
光ファイバシート１の表面となる外カバー６は例えば遮光性を備える黒色の布からなる。表面に外カバー６を設けることにより、外部からの光による影響、つまり遮光による影響を避けることができる。外カバー７も布などからなる。この外カバー７は光ファイバシート１の裏面となるものである。遮光を考慮する必要性は少ないが、外カバー６と同様に遮光性を備える素材からなるものが好ましい。遮光の影響をより少なくできるからである。外カバー６や外カバー７は自由な絵柄や配色のものを選ぶことが可能である。外カバー６や外カバー７はいずれも任意的なものである。また、外カバー６や外カバー７は光ファイバ構造体１０から取り外し可能にしてもよい。取り外した外カバー６や外カバー７を洗濯すれば、光ファイバシート１を衛生的に保持できるからである。外カバー６や外カバー７は布以外の素材、例えばプラスチック製のフィルムなどを用いてもよい。
【００２１】
図２及び図３に示す光ファイバ構造体１０は、例えば多数の空孔を有する通気性のあるスポンジシートからなるシート状体１２と、当該シート状体１２上に配設され、支持体１３の両面に粘着剤層１４を有する粘着テープ（いわゆる両面粘着テープ）１５でもって部分的にシート状体１２に固定された光ファイバ１１とを有する。そして、光ファイバ１１のずれ動きを抑えるために、光ファイバ１１上にメッシュ体（網）１６が載置されている。
【００２２】
光ファイバ構造体１０を構成する光ファイバ１１は、コアと呼ばれる芯とその外側のクラッドと呼ばれる外層とそれを被覆する被覆層を有する光伝送媒体である。このような構造を有する光ファイバ１１であればコアの素材やクラッドの素材、被覆層の素材に関係なく使用できるが、本発明においては、グレーデットインデックス型石英系光ファイバ（石英型ＧＩ光ファイバ）が好ましく用いられる。極めて微小な動きである体動を検出できるようになるからである。石英型ＧＩ光ファイバとは、屈折率がコアの中心からクラッド方向へ中心軸対称の分布形状を有する屈折率分布（Ｇｒａｔｅｄ Ｉｎｄｅｘ）を有する光ファイバであって、コア及びクラッド共に石英ガラスから作製されたものである。
【００２３】
光ファイバ１１は側圧による応力付加によりマイクロベンディング損失が発生し、光ファイバ１１の伝送損失に過剰損失が発生する。本発明の体動検出装置は、この特性を利用するものであって、体動に起因する光ファイバ１１への応力負荷変化による過剰損失の変化を計測することにより、体動を測定可能にしている。特に石英型ＧＩ光ファイバは側圧に極めて敏感であり、側圧による応力負荷が発生した場合の過剰損失が大きい。またＧＩ型光ファイバは、マイクロベンディング損失の起こりやすい高次モード（コア中心からより離れたクラッド側に近いところも伝播する光）を多く含んで伝送させることができるので、わずかの体動でも大きな光量変化を生じさせることができる。しかしながら、この高次モードは低次モード（コア中心部をより伝播する直線性の高い光）よりもコアの吸収の影響を大きく受けるため、コア自体の材料の吸収が大きいと、高次モードは途中で減衰してしまって利用することができなくなる。従って、高次モードを効率的に利用するためには、コアの材料にできるだけ吸収の少ない材料を用いる方が有利である。石英ガラスは一般的に光ファイバに使用される材料の中で最も吸収損失の少ない材料であるため、本用途に最も適していると言える。
【００２４】
体動への感度を最大に高めるためには、ＧＩ型石英系の光ファイバ１１に、高次モードの光が最も多く伝播されるように信号光の入力状態を調節することが望ましい。このような条件は全モード励振条件と呼ばれる。この条件は、光ファイバ１１に光を入力する光源の直径若しくは開口数との相対関係で、光源の直径（若しくは開口数）の方が光ファイバ１１の直径（若しくは開口数）よりも大きい場合に達成される。ＬＥＤ光源を用いると、ＬＥＤの開口数はＧＩ型石英系の光ファイバ１１、特に全モード励振条件で光を入力して高次モードで利用すれば、わずかの体動でも大きな光量変化が生じる。その結果、きわめて感度のよい測定が可能になる。また、摩擦による静電気等の電気的雑音の影響を受けにくく、誤認の少ない測定結果が得られる。
【００２５】
ＧＩ型石英系の光ファイバ１１は、ファイバの断面形状が完全に等方的であり、曲げ損失に曲げ方向依存性が存在しないので、光ファイバシート１の形成時に光ファイバ１１の方向を揃える必要がなく、この点においても特許文献１に開示された光ファイバシートに比べて有利であると言える。さらに、石英系の光ファイバ１１は、プラスチック製ファイバと比較して剛性が非常に高いため、光ファイバシート１に固定する際にキンク等の発生による特性の悪化が生じにくく、光ファイバシート１の生産性に優れている。また、荷重がかかった状態で長期間使用してもファイバが変形したり潰れてしまうことがないので、長期的な安定性（耐久性）に優れている。その一方で剛性に優れた光ファイバとして他に多成分ガラスを用いたファイバもあるが、石英系ファイバは通信用途に広く利用されているので入手しやすく性能も安定しており、耐候性にも高い点で優れている。このような観点から、ＧＩ型石英系光ファイバは光ファイバシートの製造面においても非常に有利である。
【００２６】
ＧＩ型石英系の光ファイバ１１は強度保持のために通例被覆を有している。このために外部からの光による影響、つまり迷光による影響を受けるおそれがない。そして、本発明においては二次被覆が施された光ファイバ（光ファイバ心線）１１が好ましく用いられる。二次被覆は光ファイバを保護する役目を果たすので、さらに光ファイバシート１の作製は容易となる。この場合、二次被覆としては、好ましくは塩化ビニル系樹脂などの柔らかな素材の被覆よりも、ポリエステルエラストマーなどの硬い素材の被覆が好ましい。側圧による圧力が二次被覆に吸収されずに直接光ファイバに加わりやすいからである。
【００２７】
シート状体１２は光ファイバ１１を支持する機能を果たす。シート状体１２は、布帛、すなわち、織布や編み布、不織布を問わず、いわゆる布として称されるもののみならず、プラスチックシートや紙、メッシュ構造を有する網布、スポンジシートなどの各種シート状物が利用できる。さらに、シート状体１２には、上記布帛やプラスチックシートなどのシート状のものだけでなく、スプリング構造体やスポンジ構造体を芯材とするマットレス、敷布団、毛布などの寝具そのものはもちろんのこと、マットレスや敷布団に用いられるスポンジ体など、直接寝具類として利用可能なシート状体１２やそれらを素材として寝具に加工されうるシート状体１２なども利用できる。
【００２８】
シート状体１２の素材は特に制限されるものではない。布帛の素材として、例えば絹や綿、麻、ウールなどの天然素材、アセテートやレーヨンなどの再生繊維、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステルなどの合成繊維が例示される。また、プラスチックシートの素材としては、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、エチレンプロピレンゴム、塩化ビニル、スチレンブタジエン系、オレフィン系（ＴＰＯ）、ポリエステル系（ＴＰＥＥ）、ポリウレタン系（ＴＰＵ）などの各種熱可塑性エラストマー、発泡スチロールなどが例示される。
【００２９】
これらの中で、柔軟性のある素材が好適に用いられる。さらに多孔性のスポンジシートや、綿やウールなどからなる編み布など通気性を有するシート状体１２がより望ましく用いられる。本発明の光ファイバシート１は、マットレスやベッド、敷布団などの寝具として、あるいは、これらの寝具上に敷かれるシーツ、敷毛布などの類として用いられるからであり、睡眠時の発汗等の影響を避けることができるからである。さらに、場合によっては木材板なども利用される。
【００３０】
光ファイバ１１はシート状体１２上に直接又は間接に配設される。また、シート状体１２を支持基材としてその上に配設される場合のみならず、シート状体１２の内部に編み込んだり、シート状体１２の内部に埋設する、積層体からなるシート状体１２上に配設することもできる。さらに、２枚のシート状体１２の間に挟む、積層体からなるシート状体１２同士の間に挟むようにして配設することもできる。
【００３１】
シート状体１２上に光ファイバ１１を配設、固定する方法として、接着剤等を用いてシート状体１２に直接光ファイバ１１を配設、固定する方法もある。また、光ファイバ１１の上下をシート状体１２で挟み、シート状体１２同士を圧接する、シート状体１２の周縁を蒸着や接着することでシート状体１２の間に配設、固定する方法もある。さらに、敷布団の綿中に光ファイバ１１を埋設し、シート状体１２（敷布団の布）に間接的に配設、固定する方法もある。
【００３２】
また、粘着シートや粘着テープ１５を用いて、布帛やプラスチックシートなどのシート状体１２上に間接的に配設、固定する方法やシート状体１２に光ファイバ１１を配置して、その上から粘着シートや粘着テープ１５で固定する方法も例示される。粘着シートや粘着テープ１５は、布帛や紙、プラスチックシートなどの各種シート状物を支持体１３とし、当該支持体１３の片面又はその両面に粘着剤層を備えたものである。粘着シートは、支持体１３の全面に粘着剤層１４を有するものであっても、ストライプ状や水玉状などに支持体１３の一部分に粘着剤層１４を有するものであってもよい。このような粘着シートや粘着テープ１５を利用する方法は、光ファイバ１１の固定が容易であり、光ファイバシート１の製造工程を簡略化できる。この場合、粘着シートや粘着テープ１５に用いられる支持体１３も本発明のシート状体１２として利用できる。さらに、配設した光ファイバ１１上に網布などのメッシュ体を載置し、光ファイバ１１のずれ動きを抑えてもよい。
【００３３】
光ファイバ１１はシート状体１２上に一筆書き状に配設される。一筆書き状であればその配設態様はいかなるものであってもよいが、シート状体１２上に配置された線状部材１７との交差によりできた接点を作用点として側圧を発生させる１つ以上の交差部が伝送信号光路上に形成されるように光ファイバ１１は配設される。
【００３４】
図４は光ファイバ１１の一配設例を示す平面図である。この光ファイバシート１では、光ファイバ１１の交差により形成された環状部２１（ループ）がシート状体１２上にその幅方向（短辺方向）及び長さ方向（長辺方向）に多数形成されるように、多数の環状部（ループ）２１を描きながら１本の光ファイバ１１が配設されている。また、シート状体１２の幅方向に隣接する環状部（ループ）２１の一部が互いに重なるように、光ファイバ１１が配設されている（この配設を「とぐろ配置」と言う。）。この光ファイバシート１では、光ファイバ１１が交差する箇所がそれぞれ交差部となり、伝送信号光路となる光ファイバ１１が線状部材１７の機能を果たしている。
【００３５】
光ファイバ１１は側圧による伝送損失を測定するための伝送信号光路を構成する媒体である。本発明の光ファイバシート１においては伝送信号光路上に形成された交差部が作用点（又は支点）となって、体動による側圧がより大きく光ファイバ１１に発生する。従って、わずかの体動でもより大きな光量変化を生じさせ、その結果Ｆ−ＳＡＳセンサとしての感度が上昇するものと考えられる。
【００３６】
線状部材１７は光ファイバ１１と交差することによって上記機能を果たす交差点を伝送信号光路上に形成する。例えば図４に示すように、当該伝送信号光路を構成する光ファイバ１１が線状部材１７として利用され、光ファイバ１１同士の交差により交差部が形成される。
【００３７】
線状部材１７はその上を光ファイバ１１が横切るようにシート状体１２上に配置される。線状部材１７は光ファイバ１１との交差によって形成された交差部が上記機能を発揮する程度の硬さが必要であって、ピアノ線などの金属線や光ファイバ、アクリル線、ポリメチルメタクリレート線などが例示される。網布に用いられる繊維では柔らかすぎて、感度を高めることが困難である。また、光ファイバシート１を曲げて持ち運びできる、光ファイバシート１を軽量に作製できるなどの観点から、光ファイバが好ましく用いられる。この際、線状部材１７となる光ファイバと伝送信号光路を構成する光ファイバ１１の構造や材質の異同は問われない。特に、線状部材１７として光ファイバを用いると、例えば図４に示すとぐろ配置のように、伝送信号光路となる１本の光ファイバ１１を交差させて交差部を形成できるので、製造コストや量産性の点でも有利である。線状部材１７の断面形状は略円形のみならず、矩形状や多角形状であってもよい。
【００３８】
少なくとも１つ以上の交差部が伝送信号光路上にあればよく、交差部の数が多いほど好ましいと考えられるが、必ずしも交差部の数と感度は比例せず、光ファイバ１１や線状部材１７の素材、光ファイバ１１や線状部材１７の外径、光ファイバ１１や線状部材１７の配設模様などによっても感度は影響される。従って、光ファイバ１１や線状部材１７の素材、これらの外径等を考慮しながら、光ファイバシート１の感度が上昇するように交差部の数や位置が決められる。また、環状部（ループ）２１は真円である必要はなく、楕円のように偏平したものであっても差し支えない。環状部（ループ）２１の径は光ファイバ１１の種類によって制約を受ける場合があるが、その一例を挙げると最も大きくなる箇所において３０〜５０ｍｍである。
【００３９】
交差部においては、伝送信号光路となる光ファイバ１１（交差部上側の光ファイバ１１）は、線状部材１７（交差部下側の光ファイバ１１）に固定されず、交差部を作用点（支点）として自由に屈曲する。線状部材１７をシート状体１２に固定してもよいが、交差部近傍においては線状部材１７をシート状体１２に固定しないことが好まれる。交差部を設けることにより感度の向上が期待されるが、交差する光ファイバ１１と線状部材１７の両者が自由に変位する方が側圧による応力負荷が発生しやすく、さらなる感度の向上に寄与するものと考えられるからである。なお、複数の線状部材１７を近接して配設すると、線状部材１７と交差する光ファイバ１１（伝送信号光路となる光ファイバ１１）が自由に屈曲できずに、十分な感度向上を望めないおそれがある。従って、適度な間隔を設けて線状部材１７を配設し、光ファイバ１１が自由に屈曲できるように交差部を形成することが望まれる。また、交差部では、配設時において光ファイバ１１と線状部材１７が必ずしも接している必要はなく、測定時において両者が接すればよい。
【００４０】
さらに具体的に説明すると、例えば図４に示すとぐろ配置では、とぐろ配置を維持するために、環状部（ループ）２１を形成する交差部（交差箇所）はシート状体１２の長さ方向にストライプ状に配置された両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されている。一方、環状部（ループ）２１の重なり合いにより形成された交差部の近傍では、交差する光ファイバ１１はそれぞれシート状体１２に固定されておらず、当該近傍において交差する光ファイバ１１は体動によって自由に変位する。
【００４１】
図５及び図６はそれぞれ光ファイバ１１の他の配設例を示す平面図である。これらの光ファイバシート１では、シート状体１２の幅方向に折り返すＵ字状部２２を多数形成しつつ配設された光ファイバ１１の蛇行部１１ａと、光ファイバ１１の光入射端若しくは光出射端の近くにてほぼ直線状に配設された光ファイバ１１の光路端部１１ｂとの交差により、交差部が形成されている。
【００４２】
図５に示す配設例においては、比較的大きな径を有する複数のＵ字状部２２が互い違いに対向してシート状体１２の幅方向端部に形成され、８の字を描くように光ファイバ１１が配設された蛇行部１１ａが配置されている。そして、光ファイバ１１の光入射端又は光出射端の近い光路端部１１ｂが、いずれか一方の幅方向端部に形成されたＵ字状部２２の近傍を横断するようにほぼ直線状に配設されている（この配設を「８の字状配置」と言う。）。この８の字状配置では、光路端部１１ｂが線状部材１７として利用され、光路端部１１ｂと蛇行部１１ａとの交差によって交差部が形成されている。蛇行部１１ａは、８の字状配置が維持されるようにシート状体１２の長辺方向にストライプ状に配置された両面粘着テープ１５でシート状体１２に部分的に固定されている。また、光ファイバ１１の光入射端及び光出射端近傍は、シート状体１２の幅方向に配置された両面粘着テープ１５で固定されている。一方、交差部の近傍では光ファイバ１１（蛇行部１１ａ）と線状部材１７（光路端部１１ｂ）はシート状体１２に固定されておらず、交差部近傍において光ファイバ１１と線状部材１７の両者は体動によって自由に変位する。
【００４３】
また、図６に示す配置では、図５のＵ字状部２２に比べて小さな径を有する複数のＵ字状部２２が互い違いに対向してシート状体１２の幅方向に多数形成され、梯子を描くように光ファイバ１１が配設された蛇行部１１ａが配置されている。そして、光ファイバ１１の光入射端又は光出射端の近い光路端部１１ｂが、いずれか一方の幅方向端部に形成されたＵ字状部２２の近傍を横断するようにほぼ直線状に配設されている（この配設を「梯子状配置」と言う。）。この梯子状配置によっても交差部を形成できる。
【００４４】
図７は光ファイバ１１のさらに別な配設例を示す平面図である。図７の光ファイバシート１では、８の字状配置された光ファイバ１１とは異なる複数の線状部材１７が用いられ、これらの線状部材１７も光ファイバ１１との交差により交差部を形成している。線状材料１７には光ファイバが用いられている。各線状部材１７はシート状体１２の長さ方向に配設され、その両端がシート状体１２の幅方向に配置された両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されている。一部の線状部材１７はその全部が両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されているが、残る線状部材１７はその両端のみがシート状体１２に固定されている。両端のみが固定された線状部材１７と光ファイバ１１の交差部近傍で両者が体動によって自由に変位する。
【００４５】
この配設例では、伝送信号光路となる光ファイバ１１の交差による交差部に加えて、線状部材１７と光ファイバ１１の交差による交差部の形成により、より一層の感度向上が図られている。また、この配設例は、図５に示す配設例に比べてＵ字状部２２が多く形成され、光路長が長くなっている。本発明の光ファイバシート１は、側圧による過剰損失の変化を利用しているので、感度向上には光路長が長いほど有利であり、光路長の観点からも感度の向上が計られている。
【００４６】
図８は光ファイバ１１のさらに別な配設例を示す平面図である。図８の光ファイバシート１では、光ファイバ１１とは異なる線状部材１７との交差のみから交差部が形成されている。図示するように、比較的小さな径を有する多数のＵ字状部２２が互い違いに対向してシート状体１２の幅方向端部に形成され、梯子を描くように光ファイバ１１が配設された蛇行部１１ａが配置されている。そして、梯子状に配設された蛇行部１１ａが幅方向に２段に形成されている。つまり、光ファイバ１１は２段の蛇行部１１ａを有する梯子状配置となっており、複数の線状部材１７が２段に配設された蛇行部１１ａを直交してシート状体１２上に配置されている。
【００４７】
蛇行部１１ａは梯子状配置が維持されるようにシート状体１２の長さ方向にストライプ状に配置された両面粘着テープ１５で部分的に固定されている。線状部材１７はその両端がシート状体１２の幅方向に配置された両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されている。一部の線状部材１７はその全部が両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されているが、残る線状部材１７はその両端のみがシート状体１２に固定されている。両端のみが固定された線状部材１７と光ファイバ１１の交差部近傍で両者が体動によって自由に変位する。このように、光ファイバ１１同士の交差によらず線状部材１７と光ファイバ１１の交差のみによって交差部を形成して、感度を向上させることもできる。また、この配置によると光路長が長くなり、光路長の観点からも感度の向上が計られている。
【００４８】
以上述べたように、伝送信号光路となる光ファイバ１１を交差させるだけでなく、他の線状部材１７（例えば光ファイバのような線状部材）と光ファイバ１１とを交差させることによって感度の向上を図ることができる。また、本発明の光ファイバシート１は、側圧による過剰損失の変化を利用しているので、感度向上には光路長が長いほど有利であり、配設態様の工夫によって測定目的に応じて感度調整することもできる。
【００４９】
なお、図７、図８に示す光ファイバシート１では、一部の交差部において、その近傍にある線状部材１７が両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されているが、このように本発明においては一部若しくは全ての交差部近傍の線状部材１７がシート状体１２に固定されても差し支えない。シート状体１２に固定された線状部材１７との交差によってできた接点もそれを作用点としてより大きな側圧を発生させることになるからである。また、粘着シートや両面粘着テープ１７の使用のみならず、メッシュ構造を有する網布に編み込む、シート状体１２に挟み込むなどの方法によって線状部材１７をシート状体１２に固定させることもできる。
【００５０】
上記光ファイバシート１を用いて測定された結果は、解析ソフトを内蔵したパーソナルコンピューターなどの演算装置によって解析され、ＣＲＴやプリンタなどの表示装置に表示される（いずれの装置も図示しない）。図９はＦ−ＳＡＳセンサによる測定波形の一例を示す図である。各図の縦軸は光ファイバシートから出力された光の受光量（絶対値）、横軸は経過時間を示している。例えば図９のＡに示されるように、受光量が規則正しく変化して一定量以上の振幅の大きさで観測されれば通常の呼吸状態（正常呼吸領域）であると判断できる。また、図９のＢで示されるように、受光量の変化がほとんど観察されず変動振幅が小さければ無呼吸状態であると判断できる。この領域において小さなノイズのように見える波形は心拍の波形を示している。そして、受光量の変化が通常の呼吸状態と無呼吸状態との間であれば、低呼吸状態であると判断できる。また、図９のＣに示されるように変動振幅が大きければ、寝返りなど大きく身体を動かしたことに起因したものであると判断できる。
【００５１】
このように本発明によると、一般家庭においても無拘束で無侵襲性な成人のＳＡＳ患者のスクリーニング機器として有効であるばかりでなく、光ファイバシート１から出力された光量の変化を測定するという簡単な解析だけで、寝返り、脈拍、呼吸を検出できる体動検出装置用の光ファイバシート１が提供される。この光ファイバシート１の使用により、測定時に身体に何も着ける必要がなくなるので、電極装着によって生じていた患者皮膚への負担が大幅に軽減される。そして、寝返り、脈拍、呼吸情報など、未熟児を含む新生児のＮＩＣＵ（新生児集中治療室）、ＧＣＵ（継続保育室）等での成長モニターに必要な情報を正確に捉えることが可能となる。
【実施例１】
【００５２】
以下、本発明についてさらに下記の実施例に基づいて詳細に説明する。
シート状体である通気性を有する網布（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）に光ファイバ（コア径φ５０μｍ、クラッド径φ１２５μｍ、配設延長１０ｍ：住友電工製ＥＧ５）を編み込み、図４に示すように、網布の短辺方向に７列、長辺方向に６列の計４２個の環状部（最大径で約３０ｍｍ）を形成した光ファイバ構造体（とぐろ配置）を作製した。この際、網布の短辺方向に隣接する環状部が一部重なり合うように光ファイバを配置した（重なり合いの幅：１０ｍｍ）。そして、図示するように、網布の長辺方向にストライプ状に配置した両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、環状部を形成させるために交差させた光ファイバの交差点を含ませて、長辺方向に配置された６つの環状部を、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）上に固定した。このとき、隣接する環状部が重なり合う部分を粘着テープでスポンジシートに固定せず、当該重なり合う部分近傍の２本の光ファイバが自由に変位するようにした。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例１の光ファイバシートとした。
【００５３】
この光ファイバシートをマットレス上に載置し、図１０に示すように呼吸運動を行う赤ちゃん人形（質量３０６ｇ）を用いて体動を測定した。光源には赤色ＬＥＤを用い、光ファイバシートの入射端及び光ファイバの出射端と光パワーメータを光ファイバコードで接続して光量変化を測定し、赤ちゃん人形の呼吸運動について計測を行った。その結果を図１１に示す。
【００５４】
図１１の縦軸は光ファイバシートから出力された光の受光量（絶対値）、横軸は経過時間を示している。呼吸時（Normal）における呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１７ｄＢであり、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動が明確に捕らえることができた。このことは、ＮＩＣＵなどの未熟児の呼吸状態をモニターするのに適した光ファイバシートであることを示している。さらに、２５０ｍｍ×４５０ｍｍの大きさの網布及びスポンジシートを用いて同様に光ファイバシートを作製したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１４ｄＢであった。
【００５５】
また、同じ構成を有する別な光ファイバシートを用いてその測定限界を測定した。図１２は呼吸状態（赤ちゃん人形の動作時）における測定結果を示す図、図１３は呼吸状態（同動作時）と模擬無呼吸状態（同停止時）における測定結果を示す図である。これによると、呼吸状態では呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１２〜０.０１６ｄＢであるのに対し、模擬無呼吸状態では０.００１ｄＢであった。このことは、光ファイバシートにおけるノイズ（Peak to Peak振幅）は０.００１ｄＢ程度であり、０.００１ｄＢを超える振幅であれば体動として検出できることを示している。このことからも、本発明の光ファイバシートはＮＩＣＵなどの未熟児の呼吸状態をモニターするのに適した光ファイバシートであり、心拍のような小さなPeak to Peak振幅でも検出できることが確認された。
【実施例２】
【００５６】
次に実施例１と同様にして、図１４に示すとぐろ配置を有する光ファイバシートを作製した。網布（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）に光ファイバを編み込み、網布の短辺方向に５列、長辺方向に７列に計３５個の環状部（最大径約４０ｍｍ）を形成した光ファイバ構造体（とぐろ状配置）を作製した。そして、スポンジシート（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）上に両面粘着テープで固定して、実施例２の光ファイバシートを作製した。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸運動について計測を行った。その結果を図１５に示す。呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２９ｄＢ、模擬無呼吸状態ではわずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎず、実施例１の光ファイバシート１よりも大きなPeak to Peak振幅が観察された。さらに、２５０ｍｍ×３５０ｍｍの大きさの網布及びスポンジシートを用いて同様に光ファイバシート１を作製したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２１ｄＢであり、模擬無呼吸状態ではPeak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下であった。
【実施例３】
【００５７】
次に実施例１と同様にして、図１６に示すとぐろ配置を有する光ファイバシートを作製した。網布（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）に光ファイバを編み込み、網布の短辺方向に４列、長辺方向に４列に計１６個の環状部（最大径約５０ｍｍ）を形成した光ファイバ構造体（とぐろ状配置）を作製した。そして、スポンジシート（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）上に粘着テープで固定して、実施例３の光ファイバシートを作製した。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸状態について計測を行った。その結果を図１７に示す。呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１２ｄＢ、模擬無呼吸状態では、わずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎなかった。この光ファイバシートでは、呼吸信号のPeak to Peak振幅は、実施例１の光ファイバシートに比べて小さくなり、感度は悪くなったが、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動を明確に捕らえることができた。さらに、２５０ｍｍ×４５０ｍｍの大きさの網布及びスポンジシートを用いて同様に光ファイバシート１を作製したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.００９ｄＢであったが、測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベル（ノイズレベル）である０．００１ｄＢを超えており、良好に呼吸を検出することができた。
【実施例４】
【００５８】
シート状体である通気性を有する網布（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）に光ファイバ（コア径φ５０μｍ、クラッド径φ１２５μｍ、配設延長１０ｍ：住友電工製ＥＧ５）を編み込み、図１８に示すように、網布の端部近傍にて網布の短辺方向（幅方向）に折り返す４つのＵ字状部（最大径約７０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の両端にそれぞれ形成した。また、光ファイバの入射端側（若しくは出射端側）のＵ字状部は半Ｕ字状に形成するとともに、網布の端部（長辺）に沿って配設された出射側端の光ファイバと４つのＵ字状部（一つは半Ｕ字状部）が交差するように光ファイバを配設した構造体（８の字状配置）を作製した。そして、図示するように、網布の長辺方向にストライプ状に配置した両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）上に固定した。このとき、光ファイバが交差する近傍は粘着テープでスポンジシートに固定せず、当該交差点近傍の光ファイバが自由に変位するようにした。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例４の光ファイバシートとした。
【００５９】
この光ファイバシートをマットレス上に載置し、図１０に示すように呼吸運動を行う赤ちゃん人形（質量３０６ｇ）を用いて体動を測定した。光源には赤色ＬＥＤを用い、光ファイバシートの入射端及び光ファイバの出射端と光パワーメータを光ファイバコードで接続して光量変化を測定し、呼吸運動について計測を行った。その結果を図１９に示す。
【００６０】
図１９に示すように、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２２ｄＢであり、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動が明確に捕らえることができた。また、図示はしないが模擬無呼吸状態では、わずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎなかった。このことは、ＮＩＣＵなどの未熟児の呼吸状態をモニターするのに適した光ファイバであることを示している。さらに同じ構成を有する光ファイバシートを別途作製して、同様に赤ちゃん人形の呼吸状態について計測したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２３ｄＢであり、良好な再現性が得られた。この光ファイバシートも、実施例１よりもPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）が増大し、良好に体動を検出することができた。
【実施例５】
【００６１】
次に、図２０に示す配置を有する光ファイバシートを作製した。網布（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）に前記光ファイバを編み込み、図２０に示すように、網布の端部近傍にて網布の短辺方向（幅方向）に折り返す５つのＵ字状部（径約７０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の両端にそれぞれ形成した。また、光ファイバの入射端側（若しくは出射端側）のＵ字状部は半Ｕ字状に形成するとともに、網布の端部（長辺）に沿って配設された出射側端の光ファイバと５つのＵ字状部（一つは半Ｕ字状部）が交差するように光ファイバを配設した構造体（８の字状配置）を作製した。構造体（８の字状配置）を作製した。そして、スポンジシート（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）上に両面粘着テープで固定して、実施例５の光ファイバシートを作製した。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸状態について計測を行った。その結果、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１４ｄＢ、模擬無呼吸状態では、わずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎなかった。この光ファイバシートでは、呼吸信号のPeak to Peak振幅は実施例１の光ファイバシートに比べて小さくなり、感度が悪くなったが、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動が明確に捕らえることができた。さらに同じ構成を有する光ファイバシートを別途作製して、同様に赤ちゃん人形の呼吸状態について計測したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１７ｄＢであり、良好な再現性が得られた。
【００６２】
実施例１〜５で得られた測定結果を表１にまとめた。いずれの光ファイバシートも、無呼吸状態では、Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下という小さなノイズ波形しか観察されず、呼吸状態では測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベルである０．００１ｄＢを超えており、良好に呼吸を検出することができた。
【００６３】
【表１】
【実施例６】
【００６４】
シート状体である通気性を有する網布（４００ｍｍ×６００ｍｍ）に被覆が施された光ファイバを編み込み、図２１に示すように、網布の短辺方向（幅方向）に折り返すＵ字状部（最大径約２０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の短辺方向に２段にそれぞれ形成した。さらに、横糸（線状部材）として光ファイバを網布の長辺方向に横切る方向に、伝送信号光路を構成しない１８本の光ファイバを編み込んで光ファイバ構造体を作製した。そして、図示するように、両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（４００ｍｍ×６００ｍｍ）上に固定した。このとき、光ファイバ同士が交差する近傍は粘着テープでスポンジシートに固定せず、当該交差点近傍の光ファイバが自由に変位するようにした。また、４本の横糸を両面粘着テープでスポンジシートに固定した。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例６の光ファイバシートとした。なお、実施例６においては表２に示す４種類の二次被覆された光ファイバを用い、横糸には光ファイバＣＫ−２０（三菱レイヨン社製、商品名エスカ、ファイバ径０.５ｍｍ）と光ファイバＣＫ−３０（同、ファイバ径０.７５ｍｍ）を用いた。
【００６５】
【表２】
【００６６】
上記４種類の光ファイバシートを用いて、５８歳の男性被験者（ＢＭＩ：２６）の協力のもとに就寝時の体動測定を行った。一般家庭において普段の就寝時に使うシーツの下に実施例６の光ファイバシートを敷き、普段どおりに就寝してもらった。図２２にその結果の一例を示す。この結果は試験Ｎｏ.４による結果である。呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.００９ｄＢであり、測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベルである０．００１ｄＢを超えており、良好に呼吸を検出することができた。
【００６７】
さらに、横糸に光ファイバＣＫ−４０（三菱レイヨン社製、商品名エスカ、ファイバ径１.０ｍｍ）を用いて同様の実験を行ったところ、いずれの心線を用いた場合にも、呼吸Ｐ−Ｐが約２倍程度の振幅が得られ、さらなる感度の向上が計られた（結果は図示せず）。これらの結果から、横糸の径が太いほど側圧効果が増大し、同じ構成を有する限り径の太い光ファイバを線状部材として用いるのが好ましいと言える。
【００６８】
通常のＧＩ型石英系光ファイバ（二次被覆のないタイプ）を用いた場合、呼吸Ｐ−Ｐは通常成人では０.０３〜０.０５ｄＢになるが、上記二次被覆を有する心線タイプのＧＩ型石英系光ファイバを用いた場合、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形では１つを除いて呼吸Ｐ−Ｐは０.００３ｄＢ程度となった。このように軽量の被験者でも測定できる十分な感度が得られた。Ｎｏ.１や２の光ファイバシートでは横糸の種類に影響を受けず呼吸Ｐ−Ｐは小さいが、Ｎｏ.３や４の光ファイバシートでは横糸にファイバ径の太いＣＫ−３０を使用した場合に呼吸Ｐ−Ｐが大きく向上した。この要因として、Ｎｏ.１や２の光ファイバシートに用いられた心線は二次被覆がポリ塩化ビニル系の樹脂から作製されており比較的柔らかであるのに対し、Ｎｏ.３や４の光ファイバシート１に用いられた心線は二次被覆が硬質難燃性樹脂から作製されており比較的堅く、光ファイバ（コア）に圧力が直接的に加わったことが考えられる。また、Ｎｏ.３や４の光ファイバシート１に用いられた心線のコア径が５０μｍであるのに対し、Ｎｏ.１や２の光ファイバシート１に用いられた心線のコア径が６２.５μｍとそれに比べて大きく、Ｎｏ.３や４の光ファイバシート１用いられた心線のＶ値が低くなり、光の閉じ込め効果も下がり、センサとしての感度が向上したものと考えられる。このように二次被覆が施された光ファイバを用いても、実用に耐えられるうる光ファイバシートを作製できる。
【実施例７】
【００６９】
シート状体である通気性を有するメッシュ構造の網布（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）に光ファイバ（コア径φ５０μｍ、クラッド径φ１２５μｍ、配設延長１０ｍ：住友電工製ＥＧ５）を編み込み、図２３に示すように、網布の端部近傍にて網布の短辺方向（幅方向）に折り返す５つのＵ字状部（径約７０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の両端にそれぞれ形成した。さらに、横糸（線状部材）として光ファイバＣＫ−３０（三菱レイヨン社製、商品名エスカ、ファイバ径０.７５ｍｍ）を網布の長辺方向に編み込み光ファイバ構造体を作製した。そして、図示するように、網布の長辺方向及び幅方向にストライプ状に配置した両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）上に固定した。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例７の光ファイバシートとした。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸状態について計測を行った。その結果、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２９ｄＢとなり、横糸を用いない場合に比べて約２倍の感度（Peak to Peak振幅）が得られた。また、図示はしないが、実施例４に示された８の字状配置の光ファイバに５本の横糸を実施例７と同様に交差させた光ファイバシート（大きさ：２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）を用いて測定したところ、同様に横糸を加えない場合に比べて約２倍の感度（Peak to Peak振幅）が得られた。
【００７０】
以上説明したように、本発明の光ファイバシートを用いれば、測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベル（０.００１ｄＢ）を超える信号を検出することができる。この結果、呼吸や寝返りのような体動はもちろんのこと、心拍のような小さな体動でも検出できることになる。また、繰り返し使用が可能であり、製造時における光ファイバの取りまわしが容易であるなどの点でも本発明の光ファイバシートは画期的なものであると言える。
【００７１】
もっとも、本発明の光ファイバシートは、仰臥位や腹臥位になった人の呼吸や心拍、体動を感度よく検出できるのでＳＡＳの診断に対して非常に好適ではあるが、必ずしもＳＡＳ診断装置に限って用いられるものではなく、ＳＡＳ診断装置の他にも体動を検出して姿勢の移動を捉えるための装置に広く用いることができるのは言うまでもない。
【００７２】
なお、上記に示された実施形態や実施例は例示であって、本発明は上記の実施形態や実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲及びこれと均等に含まれるすべての変更が本発明に含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によると、睡眠時無呼吸症候群の診断を含む横臥人患者の呼吸、心拍、体動の計測に好適に用いられる光ファイバシートが提供される。
【符号の説明】
【００７４】
１ 光ファイバシート
２ センサ制御部
５ 寝具
６ 光ファイバシートの表面となる遮光性のある外カバー
７ 光ファイバシートの裏面となる外カバー
１０ 光ファイバが配線された光ファイバ構造体
１１ 光ファイバ
１２ スポンジシートのようなシート状体
１５ 両面粘着テープ
１７ 線状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバシートに関する。具体的には睡眠時無呼吸症候群の診断など、横臥人患者の呼吸、心拍、体動の計測に好適に用いられる光ファイバシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
人類は石器を使い始めた頃から柔らかい食物をより口にできるようになり、顎の骨が退化した。その結果、現代人のフラットな顔の骨格では、舌を収容するスペースが狭まり、湾曲した舌が睡眠時の筋肉の弛緩により気道を塞ぎ、睡眠時に呼吸が止まる「睡眠時無呼吸症候群」という人類宿命の病を背負った。睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ：Sleep Apnea Syndrome）は同時に現代病でもある。メタボリック症候群との相乗効果で、喉の周囲に豊富な脂肪を蓄えたＢＭＩ２５以上の肥満の人ではさらに喉の気道を舌が睡眠時に塞いでしまう危険性が高く、高血圧、心筋梗塞、脳梗塞といった突然死につながる重篤な病気の発症率が高まる。ＳＡＳは一晩（約７時間）の睡眠中に１０秒以上の無呼吸・低呼吸が３０回以上、または睡眠１時間あたりに無呼吸・低呼吸が５回以上起こる病気である。ＳＡＳ患者では夜中に呼吸が止まり息苦しいので、睡眠は勢い浅くなり、熟睡感が乏しい。その結果、日中に限りなく眠くなる症状（傾眠の症状）が現れる。これが交通事故や産業事故を引き起こす隠れた要因になっているとも言われている。
【０００３】
ＳＡＳの有病率は４％と言われていて、日本には約４８０万人の患者がいるとされる。このうち病院に通っている人は２００万人で、残る２８０万人が潜在患者であるとのことである。この病気は中高年の肥満の男性や女性のみならず、顎の細い細身の中高生の若者でも発病し、集中力の低下、寝起きの悪さから学業の低下を招く。さらには、乳幼児でも発症し、深い眠りが妨げられると成長ホルモンの分泌を阻害し、小人症を引き起こす要因ともなる。
【０００４】
ところで、ＳＡＳの診断は、現在のところ、一泊の入院で行う終夜睡眠ポリグラフ検査（ＰＳＧ検査）と呼ばれる手法が多用されている。この診断手法は多くのセンサを身体に取り付けて行う極めて拘束性の高い手法である。
【０００５】
一方、特殊マットを用いて、呼吸によって生じるマットの高低の変化を圧力の変化として捉えるという方法が実用化されている。しかしながら、この方法はＳ／Ｎ比が悪い。すなわち、この方法は脈拍や寝返りによる体動と呼吸による体動を区別するために特殊な数学的信号解析から判断する方法であり、信頼性が低いものとなっていた。また、マット内に圧力の変化を検出する装置を組み込む必要があるので、構成が煩雑となり、その製造も煩雑なものとなっていた。１６０個以上の電気的圧力センサを配置した製品が既に市場におかれている。しかしながら、この製品は無呼吸低呼吸指数（ＡＨＩ）が２０以上の中度や重度のＳＡＳには適するが、ＡＨＩが５前後の健常者か軽度ＳＡＳの境界領域での感度があまり芳しくなく、ＳＡＳ患者のスクリーニングには適さないという欠点も抱えている。
【０００６】
このような状況下、特開２００７−６１３０６号公報（特許文献１）には、光ファイバを布などからなるシーツに固定若しくは混入した光ファイバシートが開示されている。この光ファイバシートは、体動によって生じた光ファイバの形状変化を、光ファイバ内を伝播する光の偏波状態の変化として捉えるものである。この光ファイバシートを用いた場合には、Ｓ／Ｎ比がよく、呼吸によって生じるわずかな体動を検出することができ、寝返りや脈拍と呼吸を明確に区別できる、また、通常の生活環境に近い状態で呼吸の状態を観測することができるという利点がある。
【０００７】
特開２００７−１４４０７０号公報（特許文献２）や特開２０１０−１３１３４０号公報（特許文献３）には、一般家庭の通常の睡眠状態でのＳＡＳの完全無拘束なスクリーニングを可能とする、光ファイバを用いた睡眠時無呼吸センサ（Ｆ−ＳＡＳセンサ）が開示されている。このＦ−ＳＡＳセンサは光ファイバに加わる側圧により発生する過剰損失に基づく伝送信号光の光量変化を計測することによって、体動を検出する装置である。このセンサは小型かつ静音で、座布団を覆うシーツの下に厚みが３.５ｍｍ程度の薄い布製の光ファイバシートを敷いて寝るだけのものであり、身体には一切何も付けずに簡易な操作で測定できることが特徴である。これらに開示されている光ファイバシートは、通常の生活環境に近い状態で呼吸の状態を観測することができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６１３０６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４４０７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３１３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された光ファイバシートは、体動を光の偏波状態の変動量として捉えている。この偏波変動量を測定するために、光ファイバから出射された光を解析する特別な解析装置が要求され、コスト高になる。そして、その解析には専門的な能力が要求される。また、この光ファイバシートに用いられる光ファイバは、断面形状が非等方的であり、偏波変動量に曲げ依存性があるので、変動に敏感な方向を揃えるようにしてシートを形成しないと、シート毎に体動に対する感度が変動してしまうという問題がある。
【００１０】
この点、特許文献２や特許文献３に開示された光ファイバシートは、光ファイバを平板状に自由に配することができることができ、配設の自由度は比較的高い。また、光ファイバの終端から出射した光量の変化を検出することにより体動を検出することができるので、比較的簡単に解析を行うことができる。
【００１１】
しかしながら、その感度は比較的低く、交差させることなく一筆書き状に光ファイバを網布に編み込み、光ファイバに縦糸と横糸を重ねる構造とするによって感度を向上させることができるが、心拍を正確に捉えるほどの鋭い感度はなく、耐久性や量産性、生産コストと言った点でも改善の余地は大いにあった。
【００１２】
本発明は、通常の生活環境に近い状態において検査可能であって、比較的簡単な解析方法によりかつ低コストで、体動を正しく検知して無呼吸状態、低呼吸状態と正常呼吸状態とを明確に区別するだけでなく、さらに心拍も測定可能にすると共に、繰り返し使用に耐えうるＳＡＳの診断や、呼吸、心拍、及びその他の体動の計測に好適に用いられる体動検出装置用の光ファイバシート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】
【００１３】
本発明は、光ファイバとそれを支持するシート状体を備え、当該シート状体上に直接又は間接に配設された前記光ファイバに加わる側圧により発生する過剰損失に基づく伝送信号光の光量変化を計測するための光ファイバシートであって、線状部材との交差によりできた接点を作用点として側圧を発生させる１つ以上の交差部が伝送信号光路上に形成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、感度が向上し、心拍（脈拍）などの弱い体動も検出することができる光ファイバシートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の光ファイバシートを含む体動検出装置（Ｆ−ＳＡＳセンサ）の構成図である。
【図２】図２は図１のＦ−ＳＡＳセンサに用いられる光ファイバシートの一例を示す分解構成図である。
【図３】図３は図２に示す光ファイバシートの断面構造図である。
【図４】図４は実施例１の光ファイバの配設例を示す平面図である。
【図５】図５は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図６】図６は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図７】図７は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図８】図８は光ファイバの他の配設例を示す平面図である。
【図９】図９はＦ−ＳＡＳセンサによる測定波形の一例を示す図である。
【図１０】図１０は呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測する実験状況を示す画像である。
【図１１】図１１は図４に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図１２】図１２は呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した場合における測定限界を示す測定例である。
【図１３】図１３は呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動（呼吸状態及び模擬無呼吸状態）を計測した場合における測定限界を示す測定例である。
【図１４】図１４は実施例２における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図１５】図１５は図１４に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図１６】図１６は実施例３における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図１７】図１７は図１６に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図１８】図１８は実施例４における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図１９】図１９は図１８に示す配設を有する光ファイバシートと呼吸運動をする軽量の赤ちゃん人形を用いて呼吸運動を計測した結果を示す画像である。
【図２０】図２０は実施例５における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図２１】図２１は実施例６における光ファイバの配設を示す平面図である。
【図２２】図２２は図２１に示す配設を有する光ファイバシートで年齢５８歳男性被験者（BMI：26）の睡眠時の呼吸運動を計測した結果の一部を示す画像である。
【図２３】図２３は実施例７における光ファイバの配設を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の体動検出装置の構成図、図２は当該体動検出装置に使用される光ファイバシート１の一例を示す分解構成図、図３は当該光ファイバシート１の断面構成図である。体動検出装置は、光ファイバシート１から出力された光量の変化を測定し、体動を検出するセンサ制御部２と、センサ制御部２を駆動する電源を取得する電気プラグ３と、センサ制御部２から光ファイバシート１へ光の入出力を行う光ファイバコード４を備える。
【００１７】
この体動検出装置は、例えば睡眠時無呼吸症候群診断装置（以下「Ｆ−ＳＡＳセンサ」と称する。）として利用され、光ファイバシート１を通過することにより生じた光の光量変化の変動から体動、つまり、無呼吸状態であるか、低呼吸状態であるか、それとも呼吸に無関係である体動、例えば、心拍によるものであるか寝返りによるものであるのかなどを判定する。
【００１８】
センサ制御部２は、ＬＥＤなどの光源と、フォトダイオート（ＰＤ）などの受光素子と、受光素子で受光された光量を測定する光量計を備える。光源は光ファイバシート１に一定の光量の光を連続して供給する。出射光を安定に出力できることや軽量、小型であること、発熱量や消費電力が少ないことに鑑みると、光源にはＬＥＤが好適に用いられる。受光素子は光ファイバコード４から伝送された出力光を連続的に受光する。受光した光量は光量計により計測される。計測された受光量（減衰量）の変化は体動、すなわち身体の動きや呼吸、心拍に応じて光ファイバシート１に加わる側圧とほぼ比例関係にある。したがって、受光量の変化が小さいと体動が小さく、受光量の変化が大きいと体動が大きいと判断できる。センサ制御部２は解析ソフトを内蔵したパーソナルコンピューターなどの演算装置（図示せず）と共に解析部を構成する。
【００１９】
光ファイバシート１は光ファイバ１１とそれを支持するシート状体１２とを有する。図２及び図３に示す光ファイバシート１は光ファイバ１１とシート状体１２からなる光ファイバ構造体１０が２枚の外カバー６と外カバー７で覆われた構造を有している。そして、外カバー６と外カバー７の周縁が縫い合わされ、光ファイバ構造体１０と一体化されている。光ファイバシート１は、マットレスのような寝具５上に置かれて使用される。
【００２０】
光ファイバシート１の表面となる外カバー６は例えば遮光性を備える黒色の布からなる。表面に外カバー６を設けることにより、外部からの光による影響、つまり遮光による影響を避けることができる。外カバー７も布などからなる。この外カバー７は光ファイバシート１の裏面となるものである。遮光を考慮する必要性は少ないが、外カバー６と同様に遮光性を備える素材からなるものが好ましい。遮光の影響をより少なくできるからである。外カバー６や外カバー７は自由な絵柄や配色のものを選ぶことが可能である。外カバー６や外カバー７はいずれも任意的なものである。また、外カバー６や外カバー７は光ファイバ構造体１０から取り外し可能にしてもよい。取り外した外カバー６や外カバー７を洗濯すれば、光ファイバシート１を衛生的に保持できるからである。外カバー６や外カバー７は布以外の素材、例えばプラスチック製のフィルムなどを用いてもよい。
【００２１】
図２及び図３に示す光ファイバ構造体１０は、例えば多数の空孔を有する通気性のあるスポンジシートからなるシート状体１２と、当該シート状体１２上に配設され、支持体１３の両面に粘着剤層１４を有する粘着テープ（いわゆる両面粘着テープ）１５でもって部分的にシート状体１２に固定された光ファイバ１１とを有する。そして、光ファイバ１１のずれ動きを抑えるために、光ファイバ１１上にメッシュ体（網）１６が載置されている。
【００２２】
光ファイバ構造体１０を構成する光ファイバ１１は、コアと呼ばれる芯とその外側のクラッドと呼ばれる外層とそれを被覆する被覆層を有する光伝送媒体である。このような構造を有する光ファイバ１１であればコアの素材やクラッドの素材、被覆層の素材に関係なく使用できるが、本発明においては、グレーデットインデックス型石英系光ファイバ（石英型ＧＩ光ファイバ）が好ましく用いられる。極めて微小な動きである体動を検出できるようになるからである。石英型ＧＩ光ファイバとは、屈折率がコアの中心からクラッド方向へ中心軸対称の分布形状を有する屈折率分布（Ｇｒａｔｅｄ Ｉｎｄｅｘ）を有する光ファイバであって、コア及びクラッド共に石英ガラスから作製されたものである。
【００２３】
光ファイバ１１は側圧による応力付加によりマイクロベンディング損失が発生し、光ファイバ１１の伝送損失に過剰損失が発生する。本発明の体動検出装置は、この特性を利用するものであって、体動に起因する光ファイバ１１への応力負荷変化による過剰損失の変化を計測することにより、体動を測定可能にしている。特に石英型ＧＩ光ファイバは側圧に極めて敏感であり、側圧による応力負荷が発生した場合の過剰損失が大きい。またＧＩ型光ファイバは、マイクロベンディング損失の起こりやすい高次モード（コア中心からより離れたクラッド側に近いところも伝播する光）を多く含んで伝送させることができるので、わずかの体動でも大きな光量変化を生じさせることができる。しかしながら、この高次モードは低次モード（コア中心部をより伝播する直線性の高い光）よりもコアの吸収の影響を大きく受けるため、コア自体の材料の吸収が大きいと、高次モードは途中で減衰してしまって利用することができなくなる。従って、高次モードを効率的に利用するためには、コアの材料にできるだけ吸収の少ない材料を用いる方が有利である。石英ガラスは一般的に光ファイバに使用される材料の中で最も吸収損失の少ない材料であるため、本用途に最も適していると言える。
【００２４】
体動への感度を最大に高めるためには、ＧＩ型石英系の光ファイバ１１に、高次モードの光が最も多く伝播されるように信号光の入力状態を調節することが望ましい。このような条件は全モード励振条件と呼ばれる。この条件は、光ファイバ１１に光を入力する光源の直径若しくは開口数との相対関係で、光源の直径（若しくは開口数）の方が光ファイバ１１の直径（若しくは開口数）よりも大きい場合に達成される。ＬＥＤ光源を用いると、ＬＥＤの開口数はＧＩ型石英系の光ファイバ１１、特に全モード励振条件で光を入力して高次モードで利用すれば、わずかの体動でも大きな光量変化が生じる。その結果、きわめて感度のよい測定が可能になる。また、摩擦による静電気等の電気的雑音の影響を受けにくく、誤認の少ない測定結果が得られる。
【００２５】
ＧＩ型石英系の光ファイバ１１は、ファイバの断面形状が完全に等方的であり、曲げ損失に曲げ方向依存性が存在しないので、光ファイバシート１の形成時に光ファイバ１１の方向を揃える必要がなく、この点においても特許文献１に開示された光ファイバシートに比べて有利であると言える。さらに、石英系の光ファイバ１１は、プラスチック製ファイバと比較して剛性が非常に高いため、光ファイバシート１に固定する際にキンク等の発生による特性の悪化が生じにくく、光ファイバシート１の生産性に優れている。また、荷重がかかった状態で長期間使用してもファイバが変形したり潰れてしまうことがないので、長期的な安定性（耐久性）に優れている。その一方で剛性に優れた光ファイバとして他に多成分ガラスを用いたファイバもあるが、石英系ファイバは通信用途に広く利用されているので入手しやすく性能も安定しており、耐候性にも高い点で優れている。このような観点から、ＧＩ型石英系光ファイバは光ファイバシートの製造面においても非常に有利である。
【００２６】
ＧＩ型石英系の光ファイバ１１は強度保持のために通例被覆を有している。このために外部からの光による影響、つまり迷光による影響を受けるおそれがない。そして、本発明においては二次被覆が施された光ファイバ（光ファイバ心線）１１が好ましく用いられる。二次被覆は光ファイバを保護する役目を果たすので、さらに光ファイバシート１の作製は容易となる。この場合、二次被覆としては、好ましくは塩化ビニル系樹脂などの柔らかな素材の被覆よりも、ポリエステルエラストマーなどの硬い素材の被覆が好ましい。側圧による圧力が二次被覆に吸収されずに直接光ファイバに加わりやすいからである。
【００２７】
シート状体１２は光ファイバ１１を支持する機能を果たす。シート状体１２は、布帛、すなわち、織布や編み布、不織布を問わず、いわゆる布として称されるもののみならず、プラスチックシートや紙、メッシュ構造を有する網布、スポンジシートなどの各種シート状物が利用できる。さらに、シート状体１２には、上記布帛やプラスチックシートなどのシート状のものだけでなく、スプリング構造体やスポンジ構造体を芯材とするマットレス、敷布団、毛布などの寝具そのものはもちろんのこと、マットレスや敷布団に用いられるスポンジ体など、直接寝具類として利用可能なシート状体１２やそれらを素材として寝具に加工されうるシート状体１２なども利用できる。
【００２８】
シート状体１２の素材は特に制限されるものではない。布帛の素材として、例えば絹や綿、麻、ウールなどの天然素材、アセテートやレーヨンなどの再生繊維、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステルなどの合成繊維が例示される。また、プラスチックシートの素材としては、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、エチレンプロピレンゴム、塩化ビニル、スチレンブタジエン系、オレフィン系（ＴＰＯ）、ポリエステル系（ＴＰＥＥ）、ポリウレタン系（ＴＰＵ）などの各種熱可塑性エラストマー、発泡スチロールなどが例示される。
【００２９】
これらの中で、柔軟性のある素材が好適に用いられる。さらに多孔性のスポンジシートや、綿やウールなどからなる編み布など通気性を有するシート状体１２がより望ましく用いられる。本発明の光ファイバシート１は、マットレスやベッド、敷布団などの寝具として、あるいは、これらの寝具上に敷かれるシーツ、敷毛布などの類として用いられるからであり、睡眠時の発汗等の影響を避けることができるからである。さらに、場合によっては木材板なども利用される。
【００３０】
光ファイバ１１はシート状体１２上に直接又は間接に配設される。また、シート状体１２を支持基材としてその上に配設される場合のみならず、シート状体１２の内部に編み込んだり、シート状体１２の内部に埋設する、積層体からなるシート状体１２上に配設することもできる。さらに、２枚のシート状体１２の間に挟む、積層体からなるシート状体１２同士の間に挟むようにして配設することもできる。
【００３１】
シート状体１２上に光ファイバ１１を配設、固定する方法として、接着剤等を用いてシート状体１２に直接光ファイバ１１を配設、固定する方法もある。また、光ファイバ１１の上下をシート状体１２で挟み、シート状体１２同士を圧接する、シート状体１２の周縁を蒸着や接着することでシート状体１２の間に配設、固定する方法もある。さらに、敷布団の綿中に光ファイバ１１を埋設し、シート状体１２（敷布団の布）に間接的に配設、固定する方法もある。
【００３２】
また、粘着シートや粘着テープ１５を用いて、布帛やプラスチックシートなどのシート状体１２上に間接的に配設、固定する方法やシート状体１２に光ファイバ１１を配置して、その上から粘着シートや粘着テープ１５で固定する方法も例示される。粘着シートや粘着テープ１５は、布帛や紙、プラスチックシートなどの各種シート状物を支持体１３とし、当該支持体１３の片面又はその両面に粘着剤層を備えたものである。粘着シートは、支持体１３の全面に粘着剤層１４を有するものであっても、ストライプ状や水玉状などに支持体１３の一部分に粘着剤層１４を有するものであってもよい。このような粘着シートや粘着テープ１５を利用する方法は、光ファイバ１１の固定が容易であり、光ファイバシート１の製造工程を簡略化できる。この場合、粘着シートや粘着テープ１５に用いられる支持体１３も本発明のシート状体１２として利用できる。さらに、配設した光ファイバ１１上に網布などのメッシュ体を載置し、光ファイバ１１のずれ動きを抑えてもよい。
【００３３】
光ファイバ１１はシート状体１２上に一筆書き状に配設される。一筆書き状であればその配設態様はいかなるものであってもよいが、シート状体１２上に配置された線状部材１７との交差によりできた接点を作用点として側圧を発生させる１つ以上の交差部が伝送信号光路上に形成されるように光ファイバ１１は配設される。
【００３４】
図４は光ファイバ１１の一配設例を示す平面図である。この光ファイバシート１では、光ファイバ１１の交差により形成された環状部２１（ループ）がシート状体１２上にその幅方向（短辺方向）及び長さ方向（長辺方向）に多数形成されるように、多数の環状部（ループ）２１を描きながら１本の光ファイバ１１が配設されている。また、シート状体１２の幅方向に隣接する環状部（ループ）２１の一部が互いに重なるように、光ファイバ１１が配設されている（この配設を「とぐろ配置」と言う。）。この光ファイバシート１では、光ファイバ１１が交差する箇所がそれぞれ交差部となり、伝送信号光路となる光ファイバ１１が線状部材１７の機能を果たしている。
【００３５】
光ファイバ１１は側圧による伝送損失を測定するための伝送信号光路を構成する媒体である。本発明の光ファイバシート１においては伝送信号光路上に形成された交差部が作用点（又は支点）となって、体動による側圧がより大きく光ファイバ１１に発生する。従って、わずかの体動でもより大きな光量変化を生じさせ、その結果Ｆ−ＳＡＳセンサとしての感度が上昇するものと考えられる。
【００３６】
線状部材１７は光ファイバ１１と交差することによって上記機能を果たす交差点を伝送信号光路上に形成する。例えば図４に示すように、当該伝送信号光路を構成する光ファイバ１１が線状部材１７として利用され、光ファイバ１１同士の交差により交差部が形成される。
【００３７】
線状部材１７はその上を光ファイバ１１が横切るようにシート状体１２上に配置される。線状部材１７は光ファイバ１１との交差によって形成された交差部が上記機能を発揮する程度の硬さが必要であって、ピアノ線などの金属線や光ファイバ、アクリル線、ポリメチルメタクリレート線などが例示される。網布に用いられる繊維では柔らかすぎて、感度を高めることが困難である。また、光ファイバシート１を曲げて持ち運びできる、光ファイバシート１を軽量に作製できるなどの観点から、光ファイバが好ましく用いられる。この際、線状部材１７となる光ファイバと伝送信号光路を構成する光ファイバ１１の構造や材質の異同は問われない。特に、線状部材１７として光ファイバを用いると、例えば図４に示すとぐろ配置のように、伝送信号光路となる１本の光ファイバ１１を交差させて交差部を形成できるので、製造コストや量産性の点でも有利である。線状部材１７の断面形状は略円形のみならず、矩形状や多角形状であってもよい。
【００３８】
少なくとも１つ以上の交差部が伝送信号光路上にあればよく、交差部の数が多いほど好ましいと考えられるが、必ずしも交差部の数と感度は比例せず、光ファイバ１１や線状部材１７の素材、光ファイバ１１や線状部材１７の外径、光ファイバ１１や線状部材１７の配設模様などによっても感度は影響される。従って、光ファイバ１１や線状部材１７の素材、これらの外径等を考慮しながら、光ファイバシート１の感度が上昇するように交差部の数や位置が決められる。また、環状部（ループ）２１は真円である必要はなく、楕円のように偏平したものであっても差し支えない。環状部（ループ）２１の径は光ファイバ１１の種類によって制約を受ける場合があるが、その一例を挙げると最も大きくなる箇所において３０〜５０ｍｍである。
【００３９】
交差部においては、伝送信号光路となる光ファイバ１１（交差部上側の光ファイバ１１）は、線状部材１７（交差部下側の光ファイバ１１）に固定されず、交差部を作用点（支点）として自由に屈曲する。線状部材１７をシート状体１２に固定してもよいが、交差部近傍においては線状部材１７をシート状体１２に固定しないことが好まれる。交差部を設けることにより感度の向上が期待されるが、交差する光ファイバ１１と線状部材１７の両者が自由に変位する方が側圧による応力負荷が発生しやすく、さらなる感度の向上に寄与するものと考えられるからである。なお、複数の線状部材１７を近接して配設すると、線状部材１７と交差する光ファイバ１１（伝送信号光路となる光ファイバ１１）が自由に屈曲できずに、十分な感度向上を望めないおそれがある。従って、適度な間隔を設けて線状部材１７を配設し、光ファイバ１１が自由に屈曲できるように交差部を形成することが望まれる。また、交差部では、配設時において光ファイバ１１と線状部材１７が必ずしも接している必要はなく、測定時において両者が接すればよい。
【００４０】
さらに具体的に説明すると、例えば図４に示すとぐろ配置では、とぐろ配置を維持するために、環状部（ループ）２１を形成する交差部（交差箇所）はシート状体１２の長さ方向にストライプ状に配置された両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されている。一方、環状部（ループ）２１の重なり合いにより形成された交差部の近傍では、交差する光ファイバ１１はそれぞれシート状体１２に固定されておらず、当該近傍において交差する光ファイバ１１は体動によって自由に変位する。
【００４１】
図５及び図６はそれぞれ光ファイバ１１の他の配設例を示す平面図である。これらの光ファイバシート１では、シート状体１２の幅方向に折り返すＵ字状部２２を多数形成しつつ配設された光ファイバ１１の蛇行部１１ａと、光ファイバ１１の光入射端若しくは光出射端の近くにてほぼ直線状に配設された光ファイバ１１の光路端部１１ｂとの交差により、交差部が形成されている。
【００４２】
図５に示す配設例においては、比較的大きな径を有する複数のＵ字状部２２が互い違いに対向してシート状体１２の幅方向端部に形成され、８の字を描くように光ファイバ１１が配設された蛇行部１１ａが配置されている。そして、光ファイバ１１の光入射端又は光出射端の近い光路端部１１ｂが、いずれか一方の幅方向端部に形成されたＵ字状部２２の近傍を横断するようにほぼ直線状に配設されている（この配設を「８の字状配置」と言う。）。この８の字状配置では、光路端部１１ｂが線状部材１７として利用され、光路端部１１ｂと蛇行部１１ａとの交差によって交差部が形成されている。蛇行部１１ａは、８の字状配置が維持されるようにシート状体１２の長辺方向にストライプ状に配置された両面粘着テープ１５でシート状体１２に部分的に固定されている。また、光ファイバ１１の光入射端及び光出射端近傍は、シート状体１２の幅方向に配置された両面粘着テープ１５で固定されている。一方、交差部の近傍では光ファイバ１１（蛇行部１１ａ）と線状部材１７（光路端部１１ｂ）はシート状体１２に固定されておらず、交差部近傍において光ファイバ１１と線状部材１７の両者は体動によって自由に変位する。
【００４３】
また、図６に示す配置では、図５のＵ字状部２２に比べて小さな径を有する複数のＵ字状部２２が互い違いに対向してシート状体１２の幅方向に多数形成され、梯子を描くように光ファイバ１１が配設された蛇行部１１ａが配置されている。そして、光ファイバ１１の光入射端又は光出射端の近い光路端部１１ｂが、いずれか一方の幅方向端部に形成されたＵ字状部２２の近傍を横断するようにほぼ直線状に配設されている（この配設を「梯子状配置」と言う。）。この梯子状配置によっても交差部を形成できる。
【００４４】
図７は光ファイバ１１のさらに別な配設例を示す平面図である。図７の光ファイバシート１では、８の字状配置された光ファイバ１１とは異なる複数の線状部材１７が用いられ、これらの線状部材１７も光ファイバ１１との交差により交差部を形成している。線状材料１７には光ファイバが用いられている。各線状部材１７はシート状体１２の長さ方向に配設され、その両端がシート状体１２の幅方向に配置された両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されている。一部の線状部材１７はその全部が両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されているが、残る線状部材１７はその両端のみがシート状体１２に固定されている。両端のみが固定された線状部材１７と光ファイバ１１の交差部近傍で両者が体動によって自由に変位する。
【００４５】
この配設例では、伝送信号光路となる光ファイバ１１の交差による交差部に加えて、線状部材１７と光ファイバ１１の交差による交差部の形成により、より一層の感度向上が図られている。また、この配設例は、図５に示す配設例に比べてＵ字状部２２が多く形成され、光路長が長くなっている。本発明の光ファイバシート１は、側圧による過剰損失の変化を利用しているので、感度向上には光路長が長いほど有利であり、光路長の観点からも感度の向上が計られている。
【００４６】
図８は光ファイバ１１のさらに別な配設例を示す平面図である。図８の光ファイバシート１では、光ファイバ１１とは異なる線状部材１７との交差のみから交差部が形成されている。図示するように、比較的小さな径を有する多数のＵ字状部２２が互い違いに対向してシート状体１２の幅方向端部に形成され、梯子を描くように光ファイバ１１が配設された蛇行部１１ａが配置されている。そして、梯子状に配設された蛇行部１１ａが幅方向に２段に形成されている。つまり、光ファイバ１１は２段の蛇行部１１ａを有する梯子状配置となっており、複数の線状部材１７が２段に配設された蛇行部１１ａを直交してシート状体１２上に配置されている。
【００４７】
蛇行部１１ａは梯子状配置が維持されるようにシート状体１２の長さ方向にストライプ状に配置された両面粘着テープ１５で部分的に固定されている。線状部材１７はその両端がシート状体１２の幅方向に配置された両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されている。一部の線状部材１７はその全部が両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されているが、残る線状部材１７はその両端のみがシート状体１２に固定されている。両端のみが固定された線状部材１７と光ファイバ１１の交差部近傍で両者が体動によって自由に変位する。このように、光ファイバ１１同士の交差によらず線状部材１７と光ファイバ１１の交差のみによって交差部を形成して、感度を向上させることもできる。また、この配置によると光路長が長くなり、光路長の観点からも感度の向上が計られている。
【００４８】
以上述べたように、伝送信号光路となる光ファイバ１１を交差させるだけでなく、他の線状部材１７（例えば光ファイバのような線状部材）と光ファイバ１１とを交差させることによって感度の向上を図ることができる。また、本発明の光ファイバシート１は、側圧による過剰損失の変化を利用しているので、感度向上には光路長が長いほど有利であり、配設態様の工夫によって測定目的に応じて感度調整することもできる。
【００４９】
なお、図７、図８に示す光ファイバシート１では、一部の交差部において、その近傍にある線状部材１７が両面粘着テープ１５によってシート状体１２に固定されているが、このように本発明においては一部若しくは全ての交差部近傍の線状部材１７がシート状体１２に固定されても差し支えない。シート状体１２に固定された線状部材１７との交差によってできた接点もそれを作用点としてより大きな側圧を発生させることになるからである。また、粘着シートや両面粘着テープ１７の使用のみならず、メッシュ構造を有する網布に編み込む、シート状体１２に挟み込むなどの方法によって線状部材１７をシート状体１２に固定させることもできる。
【００５０】
上記光ファイバシート１を用いて測定された結果は、解析ソフトを内蔵したパーソナルコンピューターなどの演算装置によって解析され、ＣＲＴやプリンタなどの表示装置に表示される（いずれの装置も図示しない）。図９はＦ−ＳＡＳセンサによる測定波形の一例を示す図である。各図の縦軸は光ファイバシートから出力された光の受光量（絶対値）、横軸は経過時間を示している。例えば図９のＡに示されるように、受光量が規則正しく変化して一定量以上の振幅の大きさで観測されれば通常の呼吸状態（正常呼吸領域）であると判断できる。また、図９のＢで示されるように、受光量の変化がほとんど観察されず変動振幅が小さければ無呼吸状態であると判断できる。この領域において小さなノイズのように見える波形は心拍の波形を示している。そして、受光量の変化が通常の呼吸状態と無呼吸状態との間であれば、低呼吸状態であると判断できる。また、図９のＣに示されるように変動振幅が大きければ、寝返りなど大きく身体を動かしたことに起因したものであると判断できる。
【００５１】
このように本発明によると、一般家庭においても無拘束で無侵襲性な成人のＳＡＳ患者のスクリーニング機器として有効であるばかりでなく、光ファイバシート１から出力された光量の変化を測定するという簡単な解析だけで、寝返り、脈拍、呼吸を検出できる体動検出装置用の光ファイバシート１が提供される。この光ファイバシート１の使用により、測定時に身体に何も着ける必要がなくなるので、電極装着によって生じていた患者皮膚への負担が大幅に軽減される。そして、寝返り、脈拍、呼吸情報など、未熟児を含む新生児のＮＩＣＵ（新生児集中治療室）、ＧＣＵ（継続保育室）等での成長モニターに必要な情報を正確に捉えることが可能となる。
【実施例１】
【００５２】
以下、本発明についてさらに下記の実施例に基づいて詳細に説明する。
シート状体である通気性を有する網布（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）に光ファイバ（コア径φ５０μｍ、クラッド径φ１２５μｍ、配設延長１０ｍ：住友電工製ＥＧ５）を編み込み、図４に示すように、網布の短辺方向に７列、長辺方向に６列の計４２個の環状部（最大径で約３０ｍｍ）を形成した光ファイバ構造体（とぐろ配置）を作製した。この際、網布の短辺方向に隣接する環状部が一部重なり合うように光ファイバを配置した（重なり合いの幅：１０ｍｍ）。そして、図示するように、網布の長辺方向にストライプ状に配置した両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、環状部を形成させるために交差させた光ファイバの交差点を含ませて、長辺方向に配置された６つの環状部を、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）上に固定した。このとき、隣接する環状部が重なり合う部分を粘着テープでスポンジシートに固定せず、当該重なり合う部分近傍の２本の光ファイバが自由に変位するようにした。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例１の光ファイバシートとした。
【００５３】
この光ファイバシートをマットレス上に載置し、図１０に示すように呼吸運動を行う赤ちゃん人形（質量３０６ｇ）を用いて体動を測定した。光源には赤色ＬＥＤを用い、光ファイバシートの入射端及び光ファイバの出射端と光パワーメータを光ファイバコードで接続して光量変化を測定し、赤ちゃん人形の呼吸運動について計測を行った。その結果を図１１に示す。
【００５４】
図１１の縦軸は光ファイバシートから出力された光の受光量（絶対値）、横軸は経過時間を示している。呼吸時（Normal）における呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１７ｄＢであり、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動が明確に捕らえることができた。このことは、ＮＩＣＵなどの未熟児の呼吸状態をモニターするのに適した光ファイバシートであることを示している。さらに、２５０ｍｍ×４５０ｍｍの大きさの網布及びスポンジシートを用いて同様に光ファイバシートを作製したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１４ｄＢであった。
【００５５】
また、同じ構成を有する別な光ファイバシートを用いてその測定限界を測定した。図１２は呼吸状態（赤ちゃん人形の動作時）における測定結果を示す図、図１３は呼吸状態（同動作時）と模擬無呼吸状態（同停止時）における測定結果を示す図である。これによると、呼吸状態では呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１２〜０.０１６ｄＢであるのに対し、模擬無呼吸状態では０.００１ｄＢであった。このことは、光ファイバシートにおけるノイズ（Peak to Peak振幅）は０.００１ｄＢ程度であり、０.００１ｄＢを超える振幅であれば体動として検出できることを示している。このことからも、本発明の光ファイバシートはＮＩＣＵなどの未熟児の呼吸状態をモニターするのに適した光ファイバシートであり、心拍のような小さなPeak to Peak振幅でも検出できることが確認された。
【実施例２】
【００５６】
次に実施例１と同様にして、図１４に示すとぐろ配置を有する光ファイバシートを作製した。網布（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）に光ファイバを編み込み、網布の短辺方向に５列、長辺方向に７列に計３５個の環状部（最大径約４０ｍｍ）を形成した光ファイバ構造体（とぐろ状配置）を作製した。そして、スポンジシート（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）上に両面粘着テープで固定して、実施例２の光ファイバシートを作製した。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸運動について計測を行った。その結果を図１５に示す。呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２９ｄＢ、模擬無呼吸状態ではわずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎず、実施例１の光ファイバシート１よりも大きなPeak to Peak振幅が観察された。さらに、２５０ｍｍ×３５０ｍｍの大きさの網布及びスポンジシートを用いて同様に光ファイバシート１を作製したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２１ｄＢであり、模擬無呼吸状態ではPeak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下であった。
【実施例３】
【００５７】
次に実施例１と同様にして、図１６に示すとぐろ配置を有する光ファイバシートを作製した。網布（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）に光ファイバを編み込み、網布の短辺方向に４列、長辺方向に４列に計１６個の環状部（最大径約５０ｍｍ）を形成した光ファイバ構造体（とぐろ状配置）を作製した。そして、スポンジシート（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）上に粘着テープで固定して、実施例３の光ファイバシートを作製した。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸状態について計測を行った。その結果を図１７に示す。呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１２ｄＢ、模擬無呼吸状態では、わずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎなかった。この光ファイバシートでは、呼吸信号のPeak to Peak振幅は、実施例１の光ファイバシートに比べて小さくなり、感度は悪くなったが、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動を明確に捕らえることができた。さらに、２５０ｍｍ×４５０ｍｍの大きさの網布及びスポンジシートを用いて同様に光ファイバシート１を作製したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.００９ｄＢであったが、測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベル（ノイズレベル）である０．００１ｄＢを超えており、良好に呼吸を検出することができた。
【実施例４】
【００５８】
シート状体である通気性を有する網布（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）に光ファイバ（コア径φ５０μｍ、クラッド径φ１２５μｍ、配設延長１０ｍ：住友電工製ＥＧ５）を編み込み、図１８に示すように、網布の端部近傍にて網布の短辺方向（幅方向）に折り返す４つのＵ字状部（最大径約７０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の両端にそれぞれ形成した。また、光ファイバの入射端側（若しくは出射端側）のＵ字状部は半Ｕ字状に形成するとともに、網布の端部（長辺）に沿って配設された出射側端の光ファイバと４つのＵ字状部（一つは半Ｕ字状部）が交差するように光ファイバを配設した構造体（８の字状配置）を作製した。そして、図示するように、網布の長辺方向にストライプ状に配置した両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）上に固定した。このとき、光ファイバが交差する近傍は粘着テープでスポンジシートに固定せず、当該交差点近傍の光ファイバが自由に変位するようにした。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例４の光ファイバシートとした。
【００５９】
この光ファイバシートをマットレス上に載置し、図１０に示すように呼吸運動を行う赤ちゃん人形（質量３０６ｇ）を用いて体動を測定した。光源には赤色ＬＥＤを用い、光ファイバシートの入射端及び光ファイバの出射端と光パワーメータを光ファイバコードで接続して光量変化を測定し、呼吸運動について計測を行った。その結果を図１９に示す。
【００６０】
図１９に示すように、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２２ｄＢであり、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動が明確に捕らえることができた。また、図示はしないが模擬無呼吸状態では、わずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎなかった。このことは、ＮＩＣＵなどの未熟児の呼吸状態をモニターするのに適した光ファイバであることを示している。さらに同じ構成を有する光ファイバシートを別途作製して、同様に赤ちゃん人形の呼吸状態について計測したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２３ｄＢであり、良好な再現性が得られた。この光ファイバシートも、実施例１よりもPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）が増大し、良好に体動を検出することができた。
【実施例５】
【００６１】
次に、図２０に示す配置を有する光ファイバシートを作製した。網布（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）に前記光ファイバを編み込み、図２０に示すように、網布の端部近傍にて網布の短辺方向（幅方向）に折り返す５つのＵ字状部（径約７０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の両端にそれぞれ形成した。また、光ファイバの入射端側（若しくは出射端側）のＵ字状部は半Ｕ字状に形成するとともに、網布の端部（長辺）に沿って配設された出射側端の光ファイバと５つのＵ字状部（一つは半Ｕ字状部）が交差するように光ファイバを配設した構造体（８の字状配置）を作製した。構造体（８の字状配置）を作製した。そして、スポンジシート（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）上に両面粘着テープで固定して、実施例５の光ファイバシートを作製した。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸状態について計測を行った。その結果、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１４ｄＢ、模擬無呼吸状態では、わずかなノイズ波形（Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下）が見られたに過ぎなかった。この光ファイバシートでは、呼吸信号のPeak to Peak振幅は実施例１の光ファイバシートに比べて小さくなり、感度が悪くなったが、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形の呼吸運動が明確に捕らえることができた。さらに同じ構成を有する光ファイバシートを別途作製して、同様に赤ちゃん人形の呼吸状態について計測したところ、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０１７ｄＢであり、良好な再現性が得られた。
【００６２】
実施例１〜５で得られた測定結果を表１にまとめた。いずれの光ファイバシートも、無呼吸状態では、Peak to Peak振幅は０.００１ｄＢ以下という小さなノイズ波形しか観察されず、呼吸状態では測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベルである０．００１ｄＢを超えており、良好に呼吸を検出することができた。
【００６３】
【表１】
【実施例６】
【００６４】
シート状体である通気性を有する網布（４００ｍｍ×６００ｍｍ）に被覆が施された光ファイバを編み込み、図２１に示すように、網布の短辺方向（幅方向）に折り返すＵ字状部（最大径約２０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の短辺方向に２段にそれぞれ形成した。さらに、横糸（線状部材）として光ファイバを網布の長辺方向に横切る方向に、伝送信号光路を構成しない１８本の光ファイバを編み込んで光ファイバ構造体を作製した。そして、図示するように、両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（４００ｍｍ×６００ｍｍ）上に固定した。このとき、光ファイバ同士が交差する近傍は粘着テープでスポンジシートに固定せず、当該交差点近傍の光ファイバが自由に変位するようにした。また、４本の横糸を両面粘着テープでスポンジシートに固定した。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例６の光ファイバシートとした。なお、実施例６においては表２に示す４種類の二次被覆された光ファイバを用い、横糸には光ファイバＣＫ−２０（三菱レイヨン社製、商品名エスカ、ファイバ径０.５ｍｍ）と光ファイバＣＫ−３０（同、ファイバ径０.７５ｍｍ）を用いた。
【００６５】
【表２】
【００６６】
上記４種類の光ファイバシートを用いて、５８歳の男性被験者（ＢＭＩ：２６）の協力のもとに就寝時の体動測定を行った。一般家庭において普段の就寝時に使うシーツの下に実施例６の光ファイバシートを敷き、普段どおりに就寝してもらった。図２２にその結果の一例を示す。この結果は試験Ｎｏ.４による結果である。呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.００９ｄＢであり、測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベルである０．００１ｄＢを超えており、良好に呼吸を検出することができた。
【００６７】
さらに、横糸に光ファイバＣＫ−４０（三菱レイヨン社製、商品名エスカ、ファイバ径１.０ｍｍ）を用いて同様の実験を行ったところ、いずれの心線を用いた場合にも、呼吸Ｐ−Ｐが約２倍程度の振幅が得られ、さらなる感度の向上が計られた（結果は図示せず）。これらの結果から、横糸の径が太いほど側圧効果が増大し、同じ構成を有する限り径の太い光ファイバを線状部材として用いるのが好ましいと言える。
【００６８】
通常のＧＩ型石英系光ファイバ（二次被覆のないタイプ）を用いた場合、呼吸Ｐ−Ｐは通常成人では０.０３〜０.０５ｄＢになるが、上記二次被覆を有する心線タイプのＧＩ型石英系光ファイバを用いた場合、３０６ｇという軽量の赤ちゃん人形では１つを除いて呼吸Ｐ−Ｐは０.００３ｄＢ程度となった。このように軽量の被験者でも測定できる十分な感度が得られた。Ｎｏ.１や２の光ファイバシートでは横糸の種類に影響を受けず呼吸Ｐ−Ｐは小さいが、Ｎｏ.３や４の光ファイバシートでは横糸にファイバ径の太いＣＫ−３０を使用した場合に呼吸Ｐ−Ｐが大きく向上した。この要因として、Ｎｏ.１や２の光ファイバシートに用いられた心線は二次被覆がポリ塩化ビニル系の樹脂から作製されており比較的柔らかであるのに対し、Ｎｏ.３や４の光ファイバシート１に用いられた心線は二次被覆が硬質難燃性樹脂から作製されており比較的堅く、光ファイバ（コア）に圧力が直接的に加わったことが考えられる。また、Ｎｏ.３や４の光ファイバシート１に用いられた心線のコア径が５０μｍであるのに対し、Ｎｏ.１や２の光ファイバシート１に用いられた心線のコア径が６２.５μｍとそれに比べて大きく、Ｎｏ.３や４の光ファイバシート１用いられた心線のＶ値が低くなり、光の閉じ込め効果も下がり、センサとしての感度が向上したものと考えられる。このように二次被覆が施された光ファイバを用いても、実用に耐えられるうる光ファイバシートを作製できる。
【実施例７】
【００６９】
シート状体である通気性を有するメッシュ構造の網布（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）に光ファイバ（コア径φ５０μｍ、クラッド径φ１２５μｍ、配設延長１０ｍ：住友電工製ＥＧ５）を編み込み、図２３に示すように、網布の端部近傍にて網布の短辺方向（幅方向）に折り返す５つのＵ字状部（径約７０ｍｍ）を、Ｕ字状部が互い違いに向き合う配置で網布の両端にそれぞれ形成した。さらに、横糸（線状部材）として光ファイバＣＫ−３０（三菱レイヨン社製、商品名エスカ、ファイバ径０.７５ｍｍ）を網布の長辺方向に編み込み光ファイバ構造体を作製した。そして、図示するように、網布の長辺方向及び幅方向にストライプ状に配置した両面粘着テープ（幅１５ｍｍ）で、厚さ３ｍｍの多数の空孔のあるスポンジシート（２５０ｍｍ×４５０ｍｍ）上に固定した。さらにこの構造体の上下に黒い布製のカバーを覆い、実施例７の光ファイバシートとした。この光ファイバシートを用いて、実施例１と同様な条件で、赤ちゃん人形の呼吸状態について計測を行った。その結果、呼吸信号のPeak to Peak振幅（呼吸Ｐ−Ｐ）は０.０２９ｄＢとなり、横糸を用いない場合に比べて約２倍の感度（Peak to Peak振幅）が得られた。また、図示はしないが、実施例４に示された８の字状配置の光ファイバに５本の横糸を実施例７と同様に交差させた光ファイバシート（大きさ：２５０ｍｍ×３５０ｍｍ）を用いて測定したところ、同様に横糸を加えない場合に比べて約２倍の感度（Peak to Peak振幅）が得られた。
【００７０】
以上説明したように、本発明の光ファイバシートを用いれば、測定器のＳ／Ｎからくる呼吸モニターの最低検出レベル（０.００１ｄＢ）を超える信号を検出することができる。この結果、呼吸や寝返りのような体動はもちろんのこと、心拍のような小さな体動でも検出できることになる。また、繰り返し使用が可能であり、製造時における光ファイバの取りまわしが容易であるなどの点でも本発明の光ファイバシートは画期的なものであると言える。
【００７１】
もっとも、本発明の光ファイバシートは、仰臥位や腹臥位になった人の呼吸や心拍、体動を感度よく検出できるのでＳＡＳの診断に対して非常に好適ではあるが、必ずしもＳＡＳ診断装置に限って用いられるものではなく、ＳＡＳ診断装置の他にも体動を検出して姿勢の移動を捉えるための装置に広く用いることができるのは言うまでもない。
【００７２】
なお、上記に示された実施形態や実施例は例示であって、本発明は上記の実施形態や実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲及びこれと均等に含まれるすべての変更が本発明に含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によると、睡眠時無呼吸症候群の診断を含む横臥人患者の呼吸、心拍、体動の計測に好適に用いられる光ファイバシートが提供される。
【符号の説明】
【００７４】
１ 光ファイバシート
２ センサ制御部
５ 寝具
６ 光ファイバシートの表面となる遮光性のある外カバー
７ 光ファイバシートの裏面となる外カバー
１０ 光ファイバが配線された光ファイバ構造体
１１ 光ファイバ
１２ スポンジシートのようなシート状体
１５ 両面粘着テープ
１７ 線状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバとそれを支持するシート状体を備え、当該シート状体上に直接又は間接に配設された前記光ファイバに加わる側圧により発生する過剰損失に基づく伝送信号光の光量変化を計測するための光ファイバシートであって、
前記シート状体上に配置された線状部材との交差によりできた接点を作用点として側圧を発生させる１つ以上の交差部が伝送信号光路上に形成されたことを特徴とする光ファイバシート。
【請求項２】
前記線状部材は伝送信号光路を構成する光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバシート。
【請求項３】
前記光ファイバを交差させて環状に配設した環状部が１つ以上形成されたことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバシート。
【請求項４】
前記環状部が複数形成され、隣接した環状部が一部重なったことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバシート。
【請求項５】
前記環状部の重なりにより形成された交差部近傍にある光ファイバと線状部材が前記シート状体に固定されていないことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバシート。
【請求項６】
前記環状部の径が３０ｍｍ〜５０ｍｍである請求項３〜５の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項７】
前記交差部が前記シート状体の幅方向に折り返すＵ字状部を多数形成しつつ配設された光ファイバの蛇行部と、前記光ファイバの光入射端若しくは光出射端の近くにてほぼ直線状に配設された前記光ファイバの光路端部との交差により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバシート。
【請求項８】
前記交差部近傍にある光ファイバと線状部材が前記シート状体に固定されていないことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバシート。
【請求項９】
前記線状部材は伝送信号光路を構成しない光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバシート。
【請求項１０】
前記線状部材が前記シート状体の幅方向に折り返すＵ字状部を多数形成しつつ配設された光ファイバの蛇行部に交差して配設されたことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバシート。
【請求項１１】
前記交差部近傍にある線状部材及び光ファイバが前記シート状体に固定されていないことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ファイバシート。
【請求項１２】
前記伝送信号光路を構成する光ファイバ及び／又は前記線状部材が粘着テープによって部分的に前記シート状体に固定されたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項１３】
前記伝送信号光路を構成する光ファイバがグレーデットインデックス石英系光ファイバであることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項１４】
前記伝送信号光路を構成する光ファイバが二次被覆を有することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項１５】
光源と、
請求項１〜１４の何れか１項に記載の光ファイバシートと、
光ファイバシートから出力された光量変化を測定し、体動を検出する解析部を備えた体動検出装置。
【請求項１６】
光ファイバへの入力信号光が全モード励振条件で入力されることを特徴とする請求項１５に記載の体動検出装置。
【請求項１】
光ファイバとそれを支持するシート状体を備え、当該シート状体上に直接又は間接に配設された前記光ファイバに加わる側圧により発生する過剰損失に基づく伝送信号光の光量変化を計測するための光ファイバシートであって、
前記シート状体上に配置された線状部材との交差によりできた接点を作用点として側圧を発生させる１つ以上の交差部が伝送信号光路上に形成されたことを特徴とする光ファイバシート。
【請求項２】
前記線状部材は伝送信号光路を構成する光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバシート。
【請求項３】
前記光ファイバを交差させて環状に配設した環状部が１つ以上形成されたことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバシート。
【請求項４】
前記環状部が複数形成され、隣接した環状部が一部重なったことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバシート。
【請求項５】
前記環状部の重なりにより形成された交差部近傍にある光ファイバと線状部材が前記シート状体に固定されていないことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバシート。
【請求項６】
前記環状部の径が３０ｍｍ〜５０ｍｍである請求項３〜５の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項７】
前記交差部が前記シート状体の幅方向に折り返すＵ字状部を多数形成しつつ配設された光ファイバの蛇行部と、前記光ファイバの光入射端若しくは光出射端の近くにてほぼ直線状に配設された前記光ファイバの光路端部との交差により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバシート。
【請求項８】
前記交差部近傍にある光ファイバと線状部材が前記シート状体に固定されていないことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバシート。
【請求項９】
前記線状部材は伝送信号光路を構成しない光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバシート。
【請求項１０】
前記線状部材が前記シート状体の幅方向に折り返すＵ字状部を多数形成しつつ配設された光ファイバの蛇行部に交差して配設されたことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバシート。
【請求項１１】
前記交差部近傍にある線状部材及び光ファイバが前記シート状体に固定されていないことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ファイバシート。
【請求項１２】
前記伝送信号光路を構成する光ファイバ及び／又は前記線状部材が粘着テープによって部分的に前記シート状体に固定されたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項１３】
前記伝送信号光路を構成する光ファイバがグレーデットインデックス石英系光ファイバであることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項１４】
前記伝送信号光路を構成する光ファイバが二次被覆を有することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の光ファイバシート。
【請求項１５】
光源と、
請求項１〜１４の何れか１項に記載の光ファイバシートと、
光ファイバシートから出力された光量変化を測定し、体動を検出する解析部を備えた体動検出装置。
【請求項１６】
光ファイバへの入力信号光が全モード励振条件で入力されることを特徴とする請求項１５に記載の体動検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６５９１１（Ｐ２０１２−６５９１１Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４２２７（Ｐ２０１０−２１４２２７）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（５０４３０３１５９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００２４３３４２）本多通信工業株式会社 (92)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（５０４３０３１５９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００２４３３４２）本多通信工業株式会社 (92)
【Ｆターム（参考）】
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