JP2003130635A

JP2003130635A - 敷き寝具の寝姿勢計測及び性能評価方法

Info

Publication number: JP2003130635A
Application number: JP2001323395A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nakamura; 勤中村; Yoji Shimura; 洋二志村; Yoshihisa Harada; 嘉久原田
Original assignee: TECHNO ARTS KK; Nishikawa Sangyo Co Ltd
Current assignee: TECHNO ARTS KK; Nishikawa Sangyo Co Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】寝た状態での人体と寝具の変形状態（寝姿勢
曲線）を知ることが第１であり、第２の目的は寝姿勢を
数値化して寝具の特性を知りより快適な寝具を提供す
る。【解決手段】所定長さの複数の関節片を屈曲自在に連
結させ、隣り合う関節片と関節片との間でなす折り曲げ
角度を検知することで、人が寝た時の寝具の沈み込み形
状を計測する際、予め、連結する関節片全てを水平位置
におき寝具の変形前の状態（ｂ：ゼロ値）に較正した後
に、該関節片の一方の端末片（Ａ）を所定高さ（ａ）に
固定し、かつ、もう一方の端末関節片（Ｂ）を移動可能
な自由端とし、該自由端を有する端末関節片高さが常に
寝具の変形する前の表面の高さ（ｂ：ゼロ値）になるよ
うにＡとＢとの間を加圧して得た計測高さ値（ｃ）と前
記表面高さ（ｂ：ゼロ値）との差を補正係数として、各
関節片の折り曲げ角度から算出される値を補正しつつ、
寝具の沈み込み変形量を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、寝具，ベッド，マ
ット，パッド，枕，クッション，側地，シーツ等の敷き
寝具類等の人を支える材料の寝姿勢計測及び性能評価方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、寝具等の人を支えるふとん，ベッ
ド，枕，クッション材等に寝た時の沈み込み状態を直接
測定する良い方法がなく、寝た状態で人体と寝具との間
に寝具裏面からスライディングゲージを挿し込んで変形
量を計る方法や、寝た状態で寝具との間を石膏で固めた
後に得られる背面形状を計測する方法などがある。又、
予め圧縮曲線を取り、寝た時の体圧から沈み込み量を推
定する方法が、特許第３０６６４９１号（工業技術院）
などで提案されている。

【０００３】しかし、寝具の裏面からスライディングゲ
ージを挿し込んで計測する方法、石膏で固め固定化した
変形部分を計測する方法、予め圧縮曲線により沈み込み
−圧力曲線を作っておき体圧から間接的に沈み込み量を
推定する方法等があるが、これらの方法は、計測するに
は、装置も大掛かりで、時間もかかり過ぎるという欠点
を有する。更に欠点として、寝具に孔をあけるという方
法は、寝具の特性を変化させてしまい、又、商品を傷つ
けることになる。

【０００４】したがって、寝具の評価には、せいぜい立
った状態での人の背面形状や首や頭の凹凸形状を計測す
る程度で、専ら寝た状態で圧力分布を中心に寝具類の良
し悪しの判定や販売を行っている。

【０００５】本発明者らは、枕の高さが個人個人で微妙
に違い、肩こりや頭痛の原因にもなっていることから、
頭から首筋にかけての枕のフィット性を計測するのに、
寝た状態でまくらの高さを計測し、かつ、頭がフィット
していることを荷重で検知するセンサーを、特願平２−
１４５５８７号として提案した。

【０００６】敷き寝具の体圧計測に、変形状態（沈み込
み量）計測を加味して寝具の良否を判定することはより
正確に寝心地を把握できるにもかかわらず、測定の煩雑
さから、実際には検討されておらず、専ら体圧分布計測
のみに頼っているのが現状である。

【０００７】小原二郎著の「人間工学からの発想」（講
談社ブルーバックス、Ｂ−４９５、ｐ１８６−１８７）
には、人体は、頭部、胸部と骨盤の三つのブロックに大
別され、頸椎と腰椎の二つのジョイントでつないだモデ
ルと見なされており、立った時と寝た時の自然の姿勢は
体にかかる重力の方向は９０度違うため、立った時は重
力方向に重なるが、寝たときはそれぞれのブロックは独
立するので、立った時の背骨のＳ字形状と、寝て気持ち
良いと感ずる背骨の曲がりは異なることが指摘されてい
る。重いブロック部分は沈み、軽いジョイント部分は浮
きあがり、体全体全体から見るとおなかが突き出たＷ型
になると述べている。

【０００８】人の体型は身長も、体重も区々であり、同
じ骨格としても、肉の付きかたによっても変化してお
り、個人個人の体型にマッチした寝具や枕は寝た状態で
対応させることが重要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、寝た
状態での人体と寝具の変形状態（寝姿勢曲線）を知るこ
とが第１であり、第２の目的は寝姿勢を数値化して寝具
の特性を知りより快適な寝具を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このために、特願平２−
１４５５８７号出願の装置に改良を加え、寝具の寝姿勢
の直接計測を試みた。

【００１１】かかる方法においては、特願平２−１４５
５８７号にも述べているように、一つの関節片の長さを
Ｌとした時、変位は相隣り合う関節片と関節片の角度
（θ）を計れば高さ変位は（Ｌ／ｓｉｎθ）として表す
ことができ、関節片の角度を基準切片から順次θ₁、
θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆、……と計測すれば、１番目
の沈み込み量はＬ×１／ｓｉｎθ₁、２番目の沈み込み
量はＬ×（１／ｓｉｎθ₁＋１／ｓｉｎθ₂）、３番目の
沈み込み量はＬ×（１／ｓｉｎθ₁＋１／ｓｉｎθ₂＋１
／ｓｉｎθ₃）、……、ｎ番目の沈み込み量はＬ×（１
／ｓｉｎθ₁＋１／ｓｉｎθ₂＋１／ｓｉｎθ₃＋１／ｓ
ｉｎθ₄＋……＋１／ｓｉｎθ_n）として測定できる。

【００１２】枕に頭をのせ枕の高さ、フィット性を計測
する場合、頭部から頸椎まで距離は、関節片一片を５ｃ
ｍとして、複数の関節片を屈曲可能に連結させても３０
〜４０ｃｍ程度で計測でき、高々１０〜１５ケ程度の関
節片で計測できる。

【００１３】寝姿勢計測のように、人の全身を計測する
場合、連結する関節片の長さは２ｍにも達する。人の頸
椎から臀部まで計測する場合でも、計測長は５０ｃｍを
超え、１ｍ以上が必要である。連結する関節片は５０片
から１００片、２００片にも達し、沈み込み量は上述の
ように、一組の関節片で計測した角度より求めた高さを
一つ一つ累積して算出するため、関節片の数が多くなる
ほど、僅かな角度の誤差が順次累積されていき、関節片
の最後の方になると大きな変位差となってしまう。

【００１４】連結部は屈曲自在であるといえども、機械
的な屈曲誤差に加え、計器の誤差もあり取扱い上僅かの
差に影響される。したがって、寝姿勢計測のように関節
片が１５個を超え、３０、５０片……２００片となる計
測では、単純に連結して長くするだけでは解決できるも
のではないことが判った。

【００１５】寝具の沈み込みの場合、寝具表面はフラッ
ト形状であり、寝た時はフラット面からの沈み込み変形
であり、最初の固定関節片と最後の自由に動く関節片と
の間を加圧すれば、関節片の最初と最後の値は一定（変
形前の寝具表面高さ）を示す曲線となるはずである。し
かし各関節片の誤差が累積され最も大きくなる最後の関
節片の値（Ｃ）と実際の高さ（Ｂ）との差を生じてしま
うので、この差を補正係数として、計器で計測される値
に補正を加えることで、関節片の変形誤差の少ない寝姿
勢曲線を得ることができる。

【００１６】かくして得られる寝具の寝姿勢曲線から、
寝姿勢を評価する方法について考えた。「沈み込み量」
だけで寝姿勢を評価しても、「体圧」の変化と対応させ
なければ実際の寝た時の寝具のフィット感、寝心地とは
対応しない。人が寝たときの「寝具の沈み込み量」と
「体圧分布」を計測し、二つのファクターを統計的に処
理出来れば、寝姿勢を一元的に評価し数値化することが
可能であり、種々検討して本発明に到達した。

【００１７】即ち、請求項１記載の寝具の沈み込み変形
量を計測する方法と装置にあっては、所定長さの複数の
関節片を屈曲自在に連結させ、隣り合う関節片と関節片
との間でなす折り曲げ角度を検知することで、人が寝た
時の寝具の沈み込み形状を計測する際、予め、連結する
関節片全てを水平位置におき寝具の変形前の状態（ｂ：
ゼロ値）に較正した後に、該関節片の一方の端末片
（Ａ）を所定高さ（ａ）に固定し、かつ、もう一方の端
末関節片（Ｂ）を移動可能な自由端とし、該自由端を有
する端末関節片高さが常に寝具の変形する前の表面の高
さ（ｂ：ゼロ値）になるようにＡとＢとの間を加圧して
得た計測高さ値（ｃ）と前記表面高さ（ｂ：ゼロ値）と
の差を補正係数として、各関節片の折り曲げ角度から算
出される値を補正しつつ、寝具の沈み込み変形量を計測
する。請求項２記載の寝具の沈み込み形状を測定する方
法にあっては、仰臥姿勢で寝た時の背面と寝具との間
に、頭部から臀部までの脊椎に沿わせた線上に、請求項
１記載の測定具を介在せさ、仰臥時の寝具の沈み込み形
状を測定する。請求項３記載の寝具の変形圧力（体圧）
と変位量を同時に計測する方法にあっては、任意の複数
の関節片に圧力検出センサーを設け、該関節片に沿った
寝具の変形圧力（体圧）と変位量を同時に計測する。請
求項４記載の寝姿勢を数値化する方法にあっては、仰臥
姿勢に寝た時の脊椎線身長方向に沿い定間隔で複数箇所
の寝具の沈み込み量と、体圧とを計測することにより寝
姿勢曲線を得て、該寝姿勢曲線の沈み込み量の標準偏差
と体圧との標準偏差及び又は両者の共分散により、寝姿
勢を数値化する。

【００１８】

【発明の実施の形態】人が横に寝るとき、通常はふとん
やベット等寝具を使うが、その姿は千差万別で、仰臥姿
勢、横寝、うつ伏せ寝等と様々である。寝具の評価とし
ては使用者の就寝時の体圧分布を測定して、最大体圧、
平均体圧等から良否を判定しているが、本発明者らは、
体圧と沈み込み量を測定することで、就寝者の寝姿勢の
特徴を知り各自にマッチした性能の寝具を提供できる方
法を発明した。

【００１９】以下、「計測方法」、「寝姿勢の数値
化」、「寝姿勢の評価方法」について述べる。〔計測方法〕寝具に力が加わった場合、寝具は変形する
が、寝具の硬さにより変形する量は異なる。又、人体
も、からだの部分、部分で固さが異なり柔かい臀部や脹
脛は変形が大きく、仙骨部や背筋部、頭部は硬くて変形
し難い。したがって体圧分布は人の体型、体重により様
々であり、寝具の沈み込み具合も様々であるが、圧の高
い部分は寝具又は人（筋肉部）が変形していることを表
す。人が寝た時のどの状態を捉えて計測するかが問題で
ある。本発明者等は背面形状に着目した。人の背面形状
は、立位姿勢では両肩の肩甲骨部分と臀部が出っぱって
いるが、仰臥姿勢で寝た時は、体重で圧迫される背骨に
沿った部分と最も出っ張って重い臀部が最も高い値を示
す。

【００２０】図１は、ドイツＡＢＷ社のエルゴチェック
機で測定した仰臥姿勢での体圧分布図であり、図１Ａは
平面図であり、被測定範囲を縦横複数の小区画Ｓに分割
し、各小区画Ｓ毎に体圧（ｇ／ｃｍ²）を測定し、それ
を数値化して各区画Ｓ毎に測定値を表示（図示せず）す
るもので、図示した例では各区画毎の数値は省略した
が、全体として体圧（ｇ／ｃｍ²）の程度を０〜４．９
ｇ／ｃｍ²，５．０ｇ／ｃｍ²〜２４．９ｇ／ｃｍ²，２
５．０ｇ／ｃｍ²〜の３段階に分けてその分布を表示し
た。図１Ｂは図１Ａの１点鎖線で囲った部分を体の幅方
向に分割して体圧の身長方向の変化を立体的に表示した
図であり、体の中心線部分が最も高い。図１Ａの体の中
心線（背骨に沿った部分）の２点鎖線で示す範囲は図１
Ｂの一番体圧の高い部分（黒い線になっている）と対応
している。即ち、背筋に沿った部分の「体圧」と「沈み
込み」の身長方向の値の変化を計測すれば、寝具の性能
の特性付けが可能となる。

【００２１】図２は、後述する沈み込み計測装置を、敷
きふとんの上に水平に置き、背筋部に合わせて計測し
た、仰臥姿勢での首部から足部までの身長方向の寝具沈
み込み量の変化曲線である。敷きふとんとしては、表面
に凹凸プロファイルを付与したウレタンふとん（Ｕ）、
硬綿芯の表を羊毛綿で覆ったふとん（Ｋ）及び繊維綿を
和とじ糸で綴じたふとん（Ｗ）を用いた。ふとんの硬さ
は、Ｕ→Ｋ→Ｗの順で柔かくなり、Ｗサンプルは、ふわ
ふわの状態で嵩高であるが沈み込みが最も大きく、寝姿
勢としては沈み込みが大きく、寝具としては好ましいと
は言えない。首から背、臀部に至る沈み込みは、「Ｗ
型」を示している。同一人物でもこのように、寝具によ
り、沈み込み量は変化している事がわかる。

【００２２】これら三種類のふとんの体圧分布を、エル
ゴチェック機で計測した値の背筋部分を図２の計測ピッ
チ（５ｃｍ）に対応させてピックアップしたのが図３で
ある。三種類のふとんの間で、体圧変化は異なり、臀部
の最大体圧を比べると、凹凸加工を施したウレタンふと
んの体圧が最も低く体圧分散は良好であることが判る。
嵩高である和とじふとんは、沈み込みが大きく又最高体
圧も大きい。これは、寝具に対し体重が重すぎ、ふとん
が沈み込み床に臀部が底付きし始めているためである。

【００２３】寝姿勢としては、フラットな硬い板の上に
寝たときが、背筋は伸びた状態であり、良好となるが、
体圧は最も大きくなる。一方、柔かく充分な厚みを有す
る寝具であれば、体圧は分散し低く押さえることが出来
る。沈み込み量は大きくなり、臀部が沈み込み、悪い寝
姿勢となる。両者をうまくバランスさせた寝具が良好と
いうことになる。

【００２４】「沈み込み量」の計測は、図９Ｂに示す屈
曲の程度を検出する沈み込み量計測センサー１０１によ
り検出する。センサー１０１は、ベースとなる基準関節
片１０２に複数の関節片１０３を自由に屈折することを
可能にして連節し、屈折時に隣接する関節片１０３間に
おける屈折の程度即ち屈折角を検出する屈折角の検出部
材（図示せず）が設けられている。また各関節片１０３
には、圧力検出センサー１０４も設けられている。基準
関節片１０２は他の関節片１０３より若干その長さを長
くし使用時に水平位置を保てるようにしている。屈折角
の検出部材及び圧力検出センサー１０４のそれぞれが検
出した屈折角及び圧力のデータは電気的にコンピュータ
に送られる。そのデータに適宜補正される。即ち、上記
測定はセンサー１０１を、背筋部分に当て、連結する複
数の関節片の角度変化より変化量（沈み込み量）を算出
するものであるため、関節片１０３間の折り曲げ角度の
計測誤差は、頭部から足部に至るに従って大きくなり、
誤差累計の最大値は自由端の関節片（ここをＢ点とす
る）に現れる。そこでＢ点を固定数値ｂとし計測した数
値ｂ´との差を補正係数として、個々の関節片間で生ず
る角度変位を補正した。

【００２５】例えば、自由端末部（Ｂ点）の加圧片の値
（ｂ）がゼロ位置を示すように設定しておけば、個々の
加圧片の中に誤差があっても、最後はゼロ点に至る数値
を示す。かくして得られる値を加圧片の連結方法にプロ
ットしていけば、必ずゼロ位置に戻る曲線を得ることが
できる。

【００２６】図１０は、関節片を３３個連結し、補正回
路なしで、人が仰臥姿勢でふとん（厚さ８ｃｍ）に寝た
時の、頭部から、背中の中心線に沿って臀部に至る変形
状態を二人（ＹとＮ）について計測した図である。別
途、ふとんの裏面からスライディングゲージを差し込み
計測した臀部の最大沈み込み量は、Ｙの値は−６．０ｃ
ｍ、Ｎの値は−４．０ｃｍであった。Ｙの計測は、ゼロ
点較正を行った後、関節片を折り曲げないように真っ直
ぐに伸ばした状態で身長にふとん上に置き計測した曲線
である。自由端部関節片の値（ｂ´）は０．５ｃｍで、
ゼロ位置水準に近く、臀部の最大値は−３．７ｃｍであ
り、スライディングゲージでの実測値（−４．０ｃｍ）
とほぼ同等の値である。

【００２７】Ｙの測定値に引き続きＮについて測定した
が、誤差が生じており、自由端部関節片の値は変形前の
値から大きくずれており−７．７ｃｍを示し、臀部の最
大値は、スライディングゲージでの実測値（−６．０ｃ
ｍ）とは異なり、ふとんの厚みを超えた−１１．１ｃｍ
を示した。このように、補正なしで得る曲線は、計測毎
に値が変化し、安定した曲線が得られず、実用にならな
い。そこで沈み込み量を補正すると図１０のＮ補正後の
曲線のようになる。

【００２８】端部関節片の値は、−７．７ｃｍから−
１．０ｃｍに補正されており、又、臀部の最大沈み量も
補正により−５．９ｃｍとなりスライディングゲジでの
値（−６．０ｃｍ）と一致している。かくして、頭部，
首部，腹，背部，臀部に至る寝姿勢曲線を安定して正し
く表示でき、枕，敷きふとん等の開発に役立つ事はもち
ろん、各人にフィットした寝具を提供することができ
る。

【００２９】補正計算方法としては、下記のようにし
た。補正方法の一例であり、該補正方法を図１の補正装
置に組み込んでいる。Ｂ点（関節片の自由端末側：関節
片番号１）が必ず基準固定高さ値にあるという前提に基
づき、番号１の測定値（Ｈ１）が、Ｈ１≧１．０ｃｍ又
はＨ１≦１．０ｃｍの時、実測値と測定値と差を補正置
（ｈ）として求める。即ち、Ｉｆ：Ｈ１≧１．０ｃｍなら→ｈ＝Ｈ１−１．０Ｉｆ：Ｈ１≦１．０ｃｍなら→ｈ＝Ｈ１−（−１．０）として求める。かくして補正値を決め、各連結片での補
正後の高さの値（Ｈ´）はＨ´＝Ｈ１−ｈとして算出す
る。

【００３０】自由端部関節片の関節片番号１とし、順次
Ａ点側に、２番，３番，……とし、番号２の測定値（Ｈ
２）以降は、単純にＨ２´＝Ｈ２−ｈ×３０／３３、Ｈ
３´＝Ｈ３−ｈ×３０／３３、Ｈ４´＝Ｈ２４ｈ×２９
／３３、……と順位次量を減らし、Ａ点（番号３３）
は、補正値なしとしている。図１０に示す如く、本発明
によるＮの補正後の値は、注意深く計測したＹの値と比
較することができ、実測値と一致している。

【００３１】寝具の沈み込み計測の場合、寝具というフ
ラットな面（基準）からの変形であり、関節片の最初
（Ａ）と最後（Ｂ）を予め一定値に設定しておくことに
より、Ａ点からＢ点に至る基準値の中で変形値に補正を
加えることで、関節片の変形誤差の影響を少なくして寝
姿勢曲線を得ることができる。

【００３２】体圧計測は、前記関節片１０３に取り付け
られた圧力検出センサー１０４により同時計測が可能で
ある。また、市販されている体圧分布測定器（例えば、
前述のＡＢＲ社のエルゴチェック機）により背筋部分の
体圧を身長方向にピックアップして得られる体圧曲線か
ら算出してもよい。

【００３３】〔寝姿勢の数値変化〕本発明では、「体
圧」と「沈み込み量」の変化曲線は、寝具を加圧する前
の寝具表面を基準線とした変化曲線として描かれるの
で、変化量を基準線からの分布のばらつきとして統計処
理することにより、寝姿勢曲線を数値化することを試み
た。

【００３４】即ち、本発明者等は、体圧分布図より背筋
部分を身長方向にピックアップした「体圧の変化曲線」
と、「沈み込み計測装置」より得られる「沈み込み曲
線」を、基準値（寝具を加圧する前の寝具表面値；圧力
ゼロ、沈み量ゼロ）からのばらつきとして、変化曲線の
分布のばらつき具合を標準偏差もしくは分散値として表
す事で、寝具の寝姿勢評価に適用できる事を見出した。

【００３５】標準偏差及び／又は分散の値は大きい方が
ばらつきは大きい、即ち、本発明においては、値の大き
い方が「体圧」の変化は大きく、「沈み込み量」が大き
いことを表すことになる。真っすぐの板の上に寝たとき
曲線の変化は小さく、標準偏差又は分散の値は一番小さ
く、寝姿勢として好ましいということになる。

【００３６】標準偏差又は分散値を算出するための範囲
は、頭部から脚部にいたる間の適当な間を定めて算出す
ればよい。特に、首部分から臀部に掛けては寝具の沈み
込みが大きく、この部分を計測範囲に含むことが望まし
い。

【００３７】図２において、例えば、５ｃｍ間隔で計測
した身長方向の位置＃１〜＃３０間での３０個所の沈み
込み量の値を、統計的処理により標準偏差または分散を
算出出来る。この値は沈み込み曲線のばらつき具合を特
性付けることになり、寝姿勢を数値表現出来る。

【００３８】例えば、図２の曲線では、＃１−＃３０の
間で、凹凸ウレタンふとん、固綿芯入り繊維ふとん、和
綴じ繊維ふとんの標準偏差はそれぞれＳＤ＝２．３５、
２．６４、３．３９となる、又、分散はＶＡＲ＝５．５
３、６．９８、１１．４９として表現できる。このよう
にして、沈み込み曲線、体圧曲線の特性を数値表現する
ことが可能となる。値の小さい方が曲線の変化が小さ
く、寝具の沈み込みが少ないことを意味している。

【００３９】「沈み込み曲線」と「体圧曲線」の標準偏
差又は分散の算出には、算出範囲が対応していればよ
く、測定する沈み込み量との位置が１：１で対応してい
る必要はない。例えば、首から臀部までの１ｍの間で、
沈み込み量は２ｃｍ間隔で、５０点、体圧は５ｃｍ間隔
で２０点によりそれぞれ標準偏差又は分散を求めれば良
い。又、同時計測出来る場合は、「体圧」と「沈み量」
が１：１で対応させることが出来、この場合は、「体圧
値」と「沈み値」の２つ関係の強さを表す統計数値「共
分散」として算出することもできる。

【００４０】〔寝姿勢評価方法〕「体圧曲線」と「沈み
込み曲線」の「標準偏差（ＳＤ：ＳＴＡＮＤＡＲＤＤ
ＥＶＩＡＴＩＯＮ）又は分散（ＶＡＲ：ＶＡＲＩＡＮＣ
Ｅ）」を用いることで、各々の曲線を特性づけ、数値化
が可能となる。しかし、体圧と沈み量を更に一元的に表
現できれば、寝具の判定手段として、画期的な計測方法
となる。

【００４１】本発明者らは、寝姿勢係数（ＳＰＩ：ＳＬ
ＥＥＰＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＤＥＸと呼ぶ事にす
る）とし、寝心地表現の数値化を検討した。ＳＰＩの計
算式としては、ＳＰＩ＝（体圧分曲線の標準偏差のｎ
乗）×（沈み込み曲線の標準偏差ｍ乗）で表現する。
本発明者らは、市場での評価が明らかである典型的な敷
き寝具３点と、板の上に薄いシーツを敷いただけで、明
らかに寝心地の悪い状態に置いた寝具１点を選び、体
型、体重の異なる被験者三名（Ｎ，Ｙ，Ｍ）を選んで計
測した。

【００４２】

【表１】

【表２】

【表３】

【００４３】表１には、寝具４点について、被験者Ｎが
寝た時の寝心地感を、表２には被験者Ｙが寝た時の寝心
地感を、表３には被験者Ｍが寝た時の寝心地感をそれぞ
れ５段階に分けて評価した。寝心地の良い状態を５、普
通を３、硬くていたいような状態、ゴツゴツしていたい
ような状態を１として等級づけしている。又、寝姿勢の
係数（ＳＰＩ）の計算式において、ｎ，ｍの数値を種々
変えて得た、ＳＰＩ値をからまで表に示している。
そして、ｎとｍの比（ｎ／ｍ比）と前記寝心地値との相
関係数（Ｒ）を求めた。

【００４４】図５は、寝心地感と体圧の標準偏差（Ｓ
Ｄ）の関係、図６は、寝心地感と沈み込みの標準偏差
（ＳＤ）の関係、を示すが、体圧の変化の小さい（ＳＤ
最小）程寝心地の等級は高くなる。一方、沈み込み変化
の小さい（ＳＤ最小）程、寝姿勢は良好であるが、寝具
が硬くて変形しないため寝心地等級は悪くなる。このよ
うに、体圧と沈み込み量は相反する挙動を示す。

【００４５】図７は［ｎ／ｍ比］と［ＳＰＩ〜寝心地感
の相関係数］をプロットしたものである。ｎ／ｍ比＝２
あたりに極小値を持つ曲線になり、１．０≦ｎ／ｍ比≦
６．０であれば相関係数は−０．７あり、ｎ／ｍ比１．
０、ｎ／ｍ比＞６．０では相関が低くなる、さらには相
関が逆転する。

【００４６】以上述べた様に、ＳＰＩ式において、１．
０≦ｎ／ｍ比≦６．０である一定のｎ，ｍ値を決めてや
れば、体圧分布と沈み込みの計測により、寝姿勢を数値
表現でき、寝具の良否を判定評価が可能となる。相関係
数は−０．７であり、ｎ／ｍ比１．０、ｎ／ｍ比＞６．
０では相関が低くなる、さらには相関が逆転する。即
ち、寝姿勢の数値化は、体圧分布を沈み込みよりも重み
づけすることで寝心地と相関することになる。

【００４７】図８は、前記表１の体型、体重の異なる３
名（Ｎ，Ｙ，Ｍ）が各種ふとんに寝て、本発明の方法で
測定した時の、臀部と腹・背部の最大体圧とその時の沈
み量をプロットした図である。体型も体重も区々である
が、臀部よりも腹・背部の方が体圧のばらつきは小さ
く、個人個人の体重に比例している。前記ＳＰＩの重み
づけ係数として、腹・背部の体圧（ｋとする）を掛ける
ことも可能である。この場合、寝姿勢係数は、ＳＰＩ＝ｋ×（体圧標準偏差のｎ乗）×（沈み込み標準
偏差値のｍ乗）となる。ＳＰＩ表現で直接寝具の寝心地判定ができる
が、計測単位、計測範囲により当然であるが、その値は
異なる。

【００４８】複数の寝具を評価する場合、同一基準で計
測評価する場合は、その絶対値での比較し、最適寝具を
選定することも可能であるし、又、比較する寝具の中
で、基準寝具との相対比較値で選定することも可能であ
る。

【００４９】

【発明の効果】本発明により、寝具の上に人が仰臥姿勢
で寝た時の沈み込み量が直接計測でき、又、この時の身
長の変化曲線を寝具表面からのばらつき量として数値化
し寝具特性として表現できる。同時に、仰臥姿勢で寝た
時の背筋方向の体圧変化曲線についても数値表現でき
る。更に、これら２つ曲線を一元化表現することで、人
が寝た時の寝心地を数値化し寝具の良否の判定が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドイツＡＢＷ社のエルゴチェック機で測定した
仰臥姿勢での体圧分布図で、Ａは平面図、Ｂは体の幅方
向に分割して体圧の身体方向の変化を立体的に示した斜
視図。

【図２】沈み込み測定装置を、敷き布団の上に水平に置
き背筋部に合わせて計測した仰臥姿勢での首筋から足部
までの身長方向の寝具沈み込み量の変化曲線。

【図３】３種類のふとんの背筋方向の体圧変化を示す
図。

【図４】被験者の一人Ｎについての体圧曲線と沈み込み
曲線についてのグラフ及び標準偏差を示し、ａはウレタ
ン、ｂは繊維綿和とじ、ｃは繊維綿硬綿、ｄは薄パッド
の場合を示す。

【図５】３名の被験者についての沈み込み量の標準偏差
と寝心地感との関係を示すグラフ。

【図６】被験３名についての体圧の標準偏差と寝心地感
との関係を示すグラフ。

【図７】体圧と沈み込み量の変化を一元的に表現する表
１の寝姿勢係数のｎ／ｍ比と寝心地感との相関係数を示
すグラフ。

【図８】体重の異なる３名が各種ふとんに寝て本発明方
法で測定した時の臀部と腹・背部の最大圧とその時の沈
み込み量をプロットした図。

【図９】Ａは沈み込み量計測センサーを制御するコンピ
ューター回路のブロック図。Ｂは沈み込み量計測センサ
ーの概略側面図。

【図１０】沈み込み量測定装置を水平に置き、背筋部に
合わせて計測した仰臥姿勢での首筋から足部までの身長
方向の沈み込み量の変化曲線の補正前後の変化曲線を示
す。

【符号の説明】

１０１沈み込み量計測センサー１０２基準関節片１０３関節片１０４圧力検出センサー

フロントページの続き (72)発明者志村洋二東京都中央区日本橋富沢町８番８号西川産業株式会社内 (72)発明者原田嘉久東京都府中市寿町３丁目10番７号テクノアーツ株式会社内Ｆターム(参考） 2F069 AA61 BB40 EE04 HH30 NN08 NN25 3B102 AB07 AC01 BA01 BA11 BA13 4C038 VA04 VA20 VB02 VB14 VB27 VB29 VB35 VB40 VC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定長さの複数の関節片を屈曲自在に連
結させ、隣り合う関節片と関節片との間でなす折り曲げ
角度を検知することで、人が寝た時の寝具の沈み込み形
状を計測する際、予め、連結する関節片全てを直線状態
におき寝具の変形前の状態（ｂ：ゼロ値）に較正した後
に、該関節片の一方の端末片（Ａ）を所定高さ（ａ）に
固定し、かつ、もう一方の端末関節片（Ｂ）を移動可能
な自由端とし、該自由端を有する端末関節片高さが常に
寝具の変形する前の表面の高さ（ｂ：ゼロ値）になるよ
うにＡとＢとの間を加圧して得た計測高さ値（ｃ）と前
記表面高さ（ｂ：ゼロ値）との差を補正係数として、各
関節片の折り曲げ角度から算出される値を補正しつつ、
寝具の沈み込み変形量を計測することを特徴とする敷き
寝具の寝姿勢計測及び性能評価方法。
【請求項２】連結された関節片を仰臥姿勢で寝た時の
背面と寝具との間に、頭部から臀部までの脊椎に沿わせ
た線上に介在させ、仰臥時の寝具の沈み込み形状を測定
する請求項１記載の敷き寝具の寝姿勢計測及び性能評価
方法。
【請求項３】関節片に圧力検出センサーを設け、該関
節片に沿った寝具の変形圧力（体圧）と変位量を同時に
計測することを特徴とする請求項１記載の敷き寝具の寝
姿勢計測及び性能評価方法。
【請求項４】仰臥姿勢に寝た時の脊椎線身長方向に沿
い定間隔で複数箇所の寝具の沈み込み量と、体圧とを計
測することにより寝姿勢曲線を得て、該寝姿勢曲線の沈
み込み量の標準偏差と体圧との標準偏差及び又は両者の
共分散により、寝姿勢を数値化することを特徴とする請
求項１記載の敷き寝具の寝姿勢計測及び性能評価方法。