fMRI内で使用可能な光学式2軸力センサの開発
佐々木 晋介 (0051042)
近年，脳機能を探究するための手段として，fMRI を用いた心理物理実験が幅広
く行われている．そして，fMRIで脳の活動と人間が発生する力を同時に計測する
ことは，運動機能解析において必要不可欠である．しかし fMRI は強磁場である
ため，一般的な歪みゲージ式力センサを使用することはできない．また，現状で
も fMRI 実験室内で利用可能な力センサが開発されているものの，精度や自由度
の面での制限が多い．そこで本研究では，発光/受光素子と光ファイバを利用し，
センシング部分に金属や電子素子を配置しない光学式 2 軸力センサを開発する．
開発した力センサ本体は平行平板構造を有しており，センシング部に加わる力
は各軸方向の微小な変位に変換される．また，微小変位が生じる部材の先端に
は疑似点光源が設置されている．そして，4 分割受光素子を光源と対向するよ
うにセンサフレームに固定し，各軸方向素子の受光量の差分を計算すれば，微
小変位を高精度に計測することができる．ここで，開発した力センサは，セン
サ本体がアクリルで構成され，疑似点光源として末端に LED を固定した光ファ
イバを，受光素子として末端にフォトダイオードを固定した光ファイバを使用
しているため，センシング部からは金属や電子素子を完全に排することができ
る．
開発した力センサの計測精度は，従来の歪みゲージ式多軸力センサと比べ若干
低いものの，多軸化が容易に行える，計測レンジが幅広く設定できるという 2
点において，従来開発されたセンサにはない優れた特徴を備えている．このため，
fMRI 内で行われる様々なタスクに利用することができ，脳機能を探究する上で
重要なツールとなることが期待される．