JP7014387B2

JP7014387B2 - 寝具の寝返り動作感評価方法および装置

Info

Publication number: JP7014387B2
Application number: JP2016129758A
Authority: JP
Inventors: 博幸金井; 智近村; 倫加山下; 周平花城
Original assignee: Shinshu University NUC
Current assignee: Shinshu University NUC
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: JP2018000415A

Description

本発明は、寝具、例えば敷き布団などにおける人間の主観的体験である寝返り動作感を、客観的に評価できるようにした寝具の寝返り動作感評価方法および装置に関する。

寝具、例えば敷き布団の寝心地の良否は人間の主観的体験によって評価される。本発明者等は、寝心地を左右する主要因には、「寝返りがしやすい」という形容詞に代表される寝返り動作感と、「弾力感がある」という形容詞に代表される姿勢安定感があることに着目し、また、これらの２つの要因のうち、後者の姿勢安定感に影響を与える敷き布団の主な物理的因子が、敷き布団の垂直方向の圧縮特徴量であることを確認している。

前者の寝返り動作感を客観的に評価可能な物理的因子については、今まで着目されておらず、また、特定されていない。このために、現状では、新規寝具設計および開発寝具の性能評価を、評価装置などを用いて客観的かつ正確に予測することが困難である。

ここで、特許文献１において、寝具の寝返り性評価方法および評価システムが提案されている。ここに開示の方法では、寝返り動作を再現するように模擬人体であるトルソ（マネキン）を仰臥位から横臥位に引揚げる動作を手作業により行い、その際に必要とされる斜め上方への引揚げ力の最大値に基づき、寝返り性を評価している。すなわち、体を回す寝返り動作時に必要とされる引揚げ力を、敷き布団の寝返りのしやすさを表すことのできる物理的因子であるとの前提の下で当該引揚げ力に基づき評価を行うようにしている。

特許第４９７７９１３号公報

特許文献１においては、体を外部から斜め上方に引揚げる引揚げ力が小さい場合には寝返りがし易いと評価している。しかしながら、寝返り動作感の良し悪しは、寝返り時における布団表面との間の滑り、布団表面の沈み、反発特性などによっても影響を受ける。また、特許文献１においては、斜め上方への引揚げ力が寝返りのしやすさという主観的な感覚量を表す物理量として適切であるか否かの検討はなされていない。

本発明者等は、寝具の寝返り動作感を客観的に評価可能な物理的因子について試験研究を行ってきた。この結果、評価対象の寝具の表面に沿って人体モデルを転がり運動させた場合における転がり抵抗値および転がり運動時の回転における滑りに起因して生じる角度ずれ値が、寝返り動作感を表す官能量との間に有意な関係があることを見出した。

本発明の課題は、新たに見出された寝返り動作感を評価可能な上記の物理的因子に着目して、寝具の寝返り動作感を客観的に評価することの可能な寝具の寝返り動作感評価方法および装置を提供することにある。

本発明の寝具の寝返り動作感評価方法は、
評価対象の寝具の表面に沿って、人体あるいはその一部を模した所定重量の評価用モデルを、前記寝具に載せた前記評価用モデルをその中心軸線回りに回転自在に支持した状態で水平方向に移動させるモデル転動機構を用いて、転がり運動させるモデル転動ステップ（ただし、前記評価用モデルを支持する支持装置を昇降可能とする昇降装置を用いて前記寝具に対して前記評価用モデルを押し付けて回転するよう制御する場合を除く。）と、前記評価用モデルの転がり運動時に生じる前記評価用モデルの転がり抵抗値および角度ずれ値のうちの少なくとも一方の値を測定する測定ステップと、測定した前記の値に基づき、前記寝具について人が感じる寝返り動作感を評価する評価ステップとを含み、前記角度ずれ値は、前記評価用モデルが９０度回転した姿勢になるまでの間における前記評価用モデルと前記寝具の間に生じる滑りに起因する前記評価用モデルの回転角度の角度ずれ値であることを特徴としている。

本発明者等は、寝返り動作感と転がり抵抗値との間に有意な関係（高い負の相関）があること、および、寝返り動作感と角度ずれ値との間にも有意な関係（高い負の相関）があることを見出した。事前に、これらの物理量と寝返り動作感との間の相関関係を取得しておき、評価対象の寝具について、これらの物理量を測定し、測定値を用いて相関関係から、寝具の寝返り動作感を評価することができる。

ここで、前記測定ステップでは、前記転がり抵抗値および前記角度ずれ値の双方を測定し、前記評価用モデルが９０度回転した姿勢になるまでの間の前記転がり抵抗値の総計を、総転がり抵抗値量として算出し、
前記評価ステップでは、前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価することができる。

転がり抵抗値が、例えば、９０度までの間の５０度～７０度に掛けては、転がり抵抗値と寝返り動作感（寝返りのしやすさ）との間には５％（ｐ値）有意な負の相関が確認されたが、特定角度の転がり抵抗値を指標とする場合には不確定要因が多いので、総転がり抵抗値量を用いることが望ましい。

相関関係として重回帰分析による検量線を用いることができる。すなわち、前記評価ステップでは、複数種類の前記寝具について官能実験によって求めた前記寝返り動作感を表す値と、複数種類の前記寝具について求めた前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値との間の相関関係に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価し、
前記相関関係として、前記寝返り動作感を表す値を目的変数とし、前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値を説明変数として、重回帰分析を行って構築された検量線を用いることができる。

本発明において、例えば、敷き布団の場合には、仰臥位においては、人体の腰部に体重の約４割強の力が加わる。したがって、本発明において使用する評価用モデルとしては、最も大きな荷重が作用する人体腰部のモデルを用いることができる。この場合の評価用モデルとして、例えば、５０才代の日本人男性の平均体重、平均体形に基づき、所定重量、所定長さを備え、所定寸法の長径および短径の楕円状外周面を備えた楕円形モデルを用いることができる。

評価用モデルとして腰部モデルを用いる場合には、５０才代の日本人男性の平均体重は約６５ｋｇであるので、その４割である約３０ｋｇを腰部モデルの重量とすればよいことになる。しかしながら、寝具の表面が凹凸形状の場合などにおいて、実際に人が横になった場合の圧縮あるいは沈み状態を考慮すると、腰部モデルの重量は、その半分の約１５ｋｇとする方が実情に即していることが確認された。

また、腰部モデルを転がり運動させる際の水平方向への移動速度は、人の寝返り速度が３０ｍｍ／ｓ以上であることに鑑みて、約３０ｍｍ／ｓあるいはそれ以上の速度とすればよい。

次に、本発明は、上記の方法を用いて寝具の寝返り動作感を評価する寝具の寝返り動作感評価装置であって、評価対象の寝具を載せる試料台と、前記試料台に載せた前記寝具の
表面に載せる前記評価用モデルと、前記評価用モデルを、その中心軸線回りに回転自在に支持した状態で水平方向に移動させることにより、前記寝具の表面に沿って当該評価用モデルを転がり運動させるモデル転動機構と、前記モデル転動機構によって転がり運動を行う前記評価用モデルの転がり抵抗値を測定する転がり抵抗値測定部と、前記モデル転動機構によって転がり運動を行う前記評価用モデルが前記中心軸線回りに９０度回転した時点における前記評価用モデルと前記寝具の間のすべりに起因する角度ずれ値を測定する角度ずれ値測定部と、測定された前記転がり抵抗値および前記角度ずれ値に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価する評価部とを有していることを特徴としている。

この場合、前記評価部は、前記評価用モデルが９０度回転した姿勢になるまでの間の前記転がり抵抗値の総計を、総転がり抵抗値量として算出し、当該総転がり抵抗値量と前記角度ずれ値とに基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価することができる。

また、前記評価部は、複数種類の前記寝具について官能検査によって求めた前記寝返り動作感を表す値と、複数種類の前記寝具について求めた前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値との間の相関関係に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価し、
前記相関関係として、前記寝返り性を表す値を目的変数とし、前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値を説明変数として、重回帰分析を行って構築された検量線を用いることができる。

さらに、前記評価用モデルは人体の腰部モデルであり、前記腰部モデルは、
所定寸法の長径および短径を備えた楕円状外周面を備えた所定長さの楕円形本体部と、
前記楕円形本体部を、その中心軸線の方向に貫通して延びる複数の錘穴と、
前記錘穴のそれぞれに対して、取り外し可能な状態で装着される少なくとも１本の錘と、
前記楕円形本体部の前記楕円状外周面を覆う表層材料と、
を備えており、
前記錘穴に装着される前記錘の本数、重量を調整することにより前記腰部モデルの総重量が増減可能となっていることが望ましい。

評価用モデルが腰部モデルの場合には、５０才代の平均的な日本人男性の体形では、座位臀幅が３６２ｍｍ、臀部厚径が２７１ｍｍ、バック丈が３００ｍｍであるので、これに対応するように、前記腰部モデルの前記楕円形本体部を、長さが２５０ｍｍ～３５０ｍｍ、長径が３１０ｍｍ～４１０ｍｍ、短径が２２０ｍｍ～３２０ｍｍとすればよい。

本発明において、前記モデル転動機構は、モータおよびラック・ピニオン機構を備えた直動機構とすることができる。

この場合には、前記転がり抵抗値測定部としてロードセルを用いることができる。また、前記角度ずれ値測定部では、前記評価用モデルの実際の回転角度と、前記モデル転動機構による前記評価用モデルの水平方向への移動量とに基づき、前記角度ずれ値を算出することができる。

寝返り動作感を調べるための官能実験で用いた実験試料を示す説明図である。官能実験の実験概要を示す説明図である。官能実験の実験手順等を示す説明図である。官能実験結果を示す説明図である。寝返りがしやすいことを表す平均嗜好度と各形容語の相関関係を示す説明図である。転がり抵抗試験機を示す図面代用写真である。転がり抵抗試験機の信号の流れを示す制御ブロック図である。転がり抵抗試験に用いた評価用モデル等を示す説明図である。転がり抵抗試験におけるモデル角度検出方法を示す説明図である。総転がり抵抗値量および１０度毎の転がり抵抗値を示す説明図である。１０度毎のモデル沈み込み量および角度ずれ値を示す説明図である。５種類の試料について行った転がり抵抗試験の結果を示す説明図である。総転がり抵抗値量および転がり抵抗値と官能量（寝返りのしやすさと）の相関を示す説明図である。モデル沈み込み量と官能量との相関を示す説明図である。角度ずれ値と官能量との相関を示す説明図である。重回帰分析結果を示す説明図である。検証実験結果を示す説明図である。転がり抵抗試験機を用いた寝返り動作感の評価方法を示す概略フローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した寝具の寝返り動作感評価方法および装置について説明する。

本発明者等は、寝具として複数種類の敷き布団について官能実験を行い、それらの寝返り動作感を表す官能量を求めた。官能実験結果に基づき、寝返りのしやすさと相関の高い腰・肩の回しやすさを客観的に評価可能な物理量として、敷き布団上において寝返りを行う際の抵抗値である転がり抵抗に着目した。これに基づき、転がり抵抗試験機を作成し、これを用いて、転がり運動を行う人体腰部を模した評価用モデルの転がり抵抗値（総転がり抵抗値量）および転がり時に生じる角度すべり値を測定した。測定した転がり抵抗値（総転がり抵抗値量）と寝返り動作感との相関、および、角度ずれ値と寝返り動作感との相関を調べるために重回帰分析を行い、相関関係を表す検量線を構築した。そして、検量線の有効性を確認するための検証実験を行った。

［１．実験試料］
図１には、官能実験で用いる実験試料の一覧表を示してある。この図に示すように、実験試料として、５種類の試料を用いた。以下の説明においては、それぞれ、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ、試料Ｄおよび試料Ｅと呼ぶ。

［２．官能実験］
各試料について寝返り動作感についての官能実験を行った。図２には実験概要の一覧を示してある。

図３（ａ）は実験プロトコルを示す説明図である。被験者に評価方法を説明し、寝返り動作の試技練習を行ってもらい、次に、椅座位安静２分間の後、寝返り動作左右１往復を行ってもらい、寝返り動作感を評価してもらった。図３（ｂ）は評価試技（下肢先行型寝返り）を示す説明図である。また、図３（ｃ）には、評価のために用いた寝返り動作感に関する評価形容語（５種類）を示してある。

図４は官能実験結果を示す一覧表および説明図である。また、図５は「寝返りがしやすい」ことを表す平均嗜好度と各形容語の相関係数を示す一覧表である。寝返りのしやすさと、腰・肩の回しやすさの間には１％有意な正の相関が見られた。ここから、寝返りのしやすさの評価（寝返り動作感の評価）には、人間の腰部や肩部の回しやすさが重要であることが確認された。

［３．転がり抵抗試験］
上記の官能実験結果に基づき、敷き布団上において寝返りを行う際の抵抗値である転がり抵抗値と寝返り動作感との相関を調べた。また、転がり運動時における人体の沈み込み量と寝返り動作感との相関、および、人体と敷き布団との間の滑りに起因する寝返り動作時に生じる角度ずれ値と寝返り動作感との相関を調べた（転がり抵抗値、沈み込み量および角度ずれ値については、後述の図１０、図１１参照）。

（３－１．転がり抵抗試験機）
図６は寝返り動作における転がり抵抗および角度ずれ値の測定に用いた転がり抵抗試験機を示す図面代用写真であり、図７は転がり抵抗試験機の信号の流れを示す制御ブロック図である。

これらの図を参照して説明すると、転がり抵抗試験機１は、評価対象の寝具を載せる水平な試料台２と、試料台２に載せた実験試料である敷き布団Ｗの表面に載せる人体腰部を模した楕円形の評価用モデル３と、敷き布団Ｗの表面に沿って直線方向に評価用モデル３を転がり運動させるモデル転動機構４と、制御装置５とを備えている。モデル転動機構４は、評価用モデル３を、その中心軸線回りに回転自在に支持した状態で水平方向に移動させることにより、当該評価用モデル３を転動させる。制御装置５は、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）６および制御用パソコン７から構成されている。

本例のモデル転動機構４は、モータ８、モータドライバ９およびラック・ピニオン１０から構成される直動機構である。評価対象の敷き布団Ｗは、その幅方向が、モデル転動機構４による評価用モデル３の転動方向に一致するように、試料台２に載せられる。モデル転動機構４による評価用モデル３の転がり運動において生じる転がり抵抗は、評価用モデル３を支持するモデル転動機構４の支持アーム１１とラック１２との間に連結したロードセル１３によって測定される。

制御装置５のＰＬＣ６には制御用パソコン７から制御用プログラムがインストールされ、これに基づき、ＰＬＣ６はモータドライバ９を介してモータ８を駆動して、ラック・ピニオン１０を介して評価用モデル３を転動させる。ラック移動量に同期・比例したパルス数のＡＳＧ出力がＰＬＣ６に戻される。また、ロードセル１３の測定値であるアナログ荷重値データは、アナログマルチ入力ユニット１４を介してデジタル荷重値データとしてＰＬＣ６に取り込まれる。ＰＬＣ６に取り込まれたラック移動量および転がり抵抗値は、制御用パソコン７に取り込み可能である。

（３－２．評価用モデル）
図８は評価用モデル３を示す説明図である。評価用モデル３として図８（ａ）に示す楕円形モデル３Ａを用いた。楕円形モデル３Ａは人体の腰部モデルである。また、参考モデルとして図８（ｂ）に示す円形モデル３Ｂも用いた。

楕円形モデル３Ａは、所定寸法の長径および短径を有する楕円状外周面を備えた所定長さのプラスチック製の楕円形本体部３１と、この楕円形本体部３１の楕円状外周面を覆う表層材料３２と、複数本の円柱状の錘３３とを備えている。楕円形本体部３１は、その両端の中心から突出している回転中心軸３４と、楕円形本体部３１をその中心軸線の方向に貫通して延びる複数本の錘穴３５とを備えている。錘穴３５は中心軸線を中心とする同心円上に位置するように形成された円形断面の穴である。これらの錘穴３５は錘３３を装着可能である。錘３３の装着本数によって、楕円形モデル３Ａの重量を増減することが可能である。

評価用モデル３は一般に、所定の年齢層の人体の平均体形に基づき、重量、長さ、並びに、断面形状を設定すればよい。例えば、モデル重量は、図８（ｃ）に示すように、人体各部分における仰臥位時の荷重分布に基づき設定することができる。

本例では、５０代の日本人男性の平均体形に基づき、図８（ａ）に示すように、楕円形モデル３Ａの長さ（奥行き）を３００ｍｍ、長径を３６２ｍｍ、短径を２７１ｍｍとした。また、モデル重量は、５０才代の日本人男性の平均体重６５ｋｇのうち仰臥位時に腰部に加わる４４％に対応する約３０ｋｇとした。また、後述のように、その半分の１５ｋｇのものも用いた。なお、円形モデル３Ｂは、断面形状が円形である以外は楕円形モデル３Ａと同様な構造のものである。

（３－３．モデル角度検出方法）
本例では、評価用モデル３の転がり運動時の滑りに起因する角度ずれ値を算出している。このために、ラック１２の移動量と、ラック１２によって転がり運動を行う評価用モデル３の実際の回転角度（回転量）とを測定し、その差を角度ずれ値として求めている（図１１（ｂ）参照）。

評価用モデル３の実際の回転角度であるモデル角度を経時的に捉えるために、本例では三次元動作解析装置を使用した。測定原理は、評価用モデル３及び測定装置に専用のマーカーを取り付け、カメラから照射される赤外光の反射光から、マーカーの位置座標を測定して、制御用パソコン７に記録するというものである。図９（ａ）はモデル角度の測定状態を示す図面代用写真であり、図９（ｂ）～（ｄ）は、それぞれ、評価用モデルの端面のマーカー取り付け位置を示す説明図、２台のカメラの配置位置を示す説明図、および、モデル角度の解析方法を示す説明図である。モデル角度は、マーカーの座標値より算出した２本のベクトルの内積より求めた角度である。

（３－４．測定手順）
上記構成の転がり抵抗試験機１を用いた測定手順は次の通りである。まず、実験試料（図１参照）の敷き布団Ｗを試料台２に載せるセッティングを行い、敷き布団Ｗにおける測定位置を設定する。次に、ラックを移動させて評価用モデル３を測定開始位置にセットする。測定開始位置において、評価用モデル３の錘穴３５に必要本数の錘３３を装着する。次に、評価用モデル３の端面に取り付けたマーカーが試料台２と平行となるように調節する。楕円形モデル３Ａの場合には、マーカーがその楕円形の長径位置に取り付けられており、長径が試料台２と平行となるように設定される。この後は、ロードセル１３の０点調整を行った後に測定を開始する。

（３－５．測定条件の検討：モデル周りの素材）
転がり抵抗試験におけるモデル周りの素材（表層材料）について検証した。素材変更によって発生する摩擦力の違いが、楕円形モデル３Ａの立ち上がり（長径位置が水平から垂直になる状態）に与える影響について検証した。次の素材を用いて検証を行った。
人工皮革（皮膚を想定）
人工皮革＋綿１００％ニット生地（皮膚＋寝具を想定）
人工皮革＋塩化ビニル製滑り止め

検証方法は、ラック２５０ｍｍ移動時（楕円形モデル３Ａが滑りなく９０°回転した場合を想定）の実測角度を比較した。いずれの場合においても実測角度は９０°に至らず敷き布団と楕円形モデルとの間で滑りが発生したことが確認された。人工皮革の条件では、試料Ｄに対して転がり動作が起こらない場合が見られた。滑りが発生しやすく、実験には適していないと判断した。人工皮革＋綿１００％ニット生地の場合には、全ての試料に対して転がり動作が起こったが、試料Ｄの滑り量の標準偏差が大きく、測定場所によって滑
りの程度が異なっていた。転がり抵抗試験は、人工皮革＋塩化ビニル製滑り止めを用いるのが妥当であると判断した。

（３－６．測定条件の検討：ラック移動速度）
ラック１２の移動速度（評価用モデルの転がり運動時の移動速度）が転がり抵抗値の大きさに影響を与えるか否かを検証した。測定条件としては、腰部モデルである楕円形モデル３Ａを使用し、モデル重量を３０ｋｇ、ラック移動速度を１ｍｍ／ｓおよび３０ｍｍ／ｓとし、測定回数を各試料３回とした。

速度を１ｍｍ／ｓから３０ｍｍ／ｓに上げると、全ての試料で転がり抵抗値の上昇が見られた。速度の増加によって転がり抵抗値の波形の形が大きく変化することはなく、試料間のおおよその傾向は損なわれることなく一致することが確認された。

実際の寝返りは、３０ｍｍ／ｓより速い速度で行われているので、実際の寝返り動作に近い条件であること、および、試料差が明確であることから、転がり抵抗試験におけるラック移動速度として、３０ｍｍ／ｓを採用した。

（３－７．測定条件の検討：モデル重量）
評価用モデル重量が転がり抵抗値の大きさに影響を与えるかを検証した。日本人５０代男性の平均体重は６５ｋｇであり、先に図８（ｃ）に示したように、仰臥位時において各部分に加わる重量比に基けば、腰部には略３０ｋｇが加わることになる。

モデル重量の検証に当たっては、楕円形モデルを使用し、モデル重量を３０ｋｇおよび１５ｋｇとし、ラック移動速度を１ｍｍ／ｓとして、測定回数を各試料につき３回とした。

モデル重量を３０ｋｇから１５ｋｇにすると、全ての試料で転がり抵抗値の減少が見られた。試料Ｂの抵抗値の減少率が最も大きかった。試料Ｂの布団は、布団が持つ圧縮特性の違いから、重量が軽くなって押し込む力が弱まると、接触面積が極端に減少するためであると判断される。

３０ｋｇおよび１５ｋｇの楕円形モデルの試料との接触状態と、体重６０ｋｇの人の実際の腰部と試料との接触状態を比較したところ、３０ｋｇの楕円形モデルでは、実際の寝返りにおける布団の変形を再現する上で重過ぎると判断された。実際の重量に近い接触状態が再現されるのは１５ｋｇの方であることが確認された。

そこで、転がり抵抗試験には１５ｋｇの錘入りの楕円形モデルを使用するのが適当であると判断した。

（３－８．転がり抵抗試験特徴量）
転がり抵抗試験特徴量として、総転がり抵抗値量（Ｎ）、１０度毎の転がり抵抗値（Ｎ）、１０度毎のモデル沈み込み量（ｍｍ）、角度ずれ値（°）を用いた。

図１０は、総転がり抵抗値量および１０度毎の転がり抵抗値を示す説明図である。総転がり抵抗値量は、楕円形モデルが０°（長径が水平）から９０°（長径が垂直）に立ち上がるまでの間における転がり抵抗の積分値である。転がり抵抗値は、楕円形モデルの１０°毎の角度時点において測定される転がり抵抗の大きさである。

図１１（ａ）は１０度毎のモデル沈み込み量を示す説明図である。モデル沈み込み量は、初期沈み込み量を基準の０とし、そこから楕円形モデルの転がりに伴って生じた沈み込
み量を表す（１０度毎、経時的に記録する）。沈み込み量の解析方法は次の通りである。楕円形モデルの端面中心に取り付けたマーカーの垂直方向の変位量を動作解析装置で記録する。変形が０の試料台上で測定を行い、そこから各試料上の測定結果を減算することにより算出される。

図１１（ｂ）は角度ずれ値を示す説明図である。角度ずれ値（°）は転がり運動における滑りの大きさを表す指標であり、次の計算式によって算出される。
角度ずれ値（°）＝９０（°）－ラック移動量２５０ｍｍ時点の実測角度（°）

（３－９．転がり抵抗試験の測定結果）
図１２は、上記のように設定した測定条件により転がり抵抗試験機１を用いて５種類の試料Ｗについて行った試験結果を示す説明図である。ここには、測定された転がり抵抗値、モデル沈み込み量および角度ずれ値を示してある。

［４．官能量との相関］
上記の転がり抵抗試験機を用いて測定した総転がり抵抗値量、１０度毎の転がり抵抗値、１０度毎のモデル沈み込み量、および角度ずれ値について、官能量との相関を調べた。

（４－１．官能量との相関：総転がり抵抗値量および１０度毎の転がり抵抗値）
図１３は、総転がり抵抗値量および１０度毎の転がり抵抗値と、「寝返りしやすい」ことについての平均嗜好度との相関を示す説明図である。図１３（ａ）には有意差判定結果を示し、図１３（ｂ）は総転がり抵抗値量と「寝返りしやすい」ことの平均嗜好度との関係を示すグラフであり、図１３（ｃ）は７０度における転がり抵抗値と「寝返りしやすい」ことの平均嗜好度との関係を示すグラフである。

転がり抵抗の総合的な大きさを表す総転がり抵抗値量と、寝返りのしやすさとの間には、相関係数Ｒ＝－０．８３８の高い負の相関が確認され、抵抗の大きさで、寝返り動作感を客観的に評価できる可能性があることが分かった。

角度別に見ると、５０度から７０度に掛けての転がり抵抗値と寝返りのしやすさとの間には５％有意な負の相関が確認された。また、角度の変動で５種類の試料の評価順位が大幅には変わらないこと、および、試料表面の凹凸や硬さのばらつきによって転がり抵抗値が僅かに増減することが確認された。

特定角度の転がり抵抗値を指標として寝返り動作感を評価することが可能であることが確認されたが、特定角度の転がり抵抗値を指標とするには不確定な部分があるので、総転がり抵抗値量を用いることがより望ましいと判断される。

（４－２．官能量との相関：１０度毎のモデル沈み込み量）
図１４（ａ）は、重量１５ｋｇでラック移動速度が３０ｍｍ／ｓの場合におけるモデル沈み込み量と官能量の相関係数および有意差判定結果を示す一覧表、図１４（ｂ）は重量３０ｋｇでラック移動速度が３０ｍｍ／ｓの場合におけるモデル沈み込み量と官能量の相関係数および有意差判定結果を示す一覧表、図１４（ｃ）は重量１５ｋｇでラック移動速度が３０ｍｍ／ｓの場合における１０度毎のモデル沈み込み量の測定結果を示すグラフである。

重量１５ｋｇ時の楕円形モデルのモデル沈み込み量と寝返りのしやすさの間には負の相関が確認された。これは、沈み込みが大きい試料ほど寝返りがしにくいと評価されることを意味する。これに対して、モデル重量が３０ｋｇのときのモデル沈み込み量と寝返りのしやすさの間には正の相関が確認された。これは、沈み込みが小さい試料ほど寝返りがし
にくいと評価されることを意味する。したがって、モデル沈み込み量は少なくとも上記の測定条件の下では指標としては適切ではないと判断される。

（４－３．官能量との相関：角度ずれ値）
図１５には、角度ずれ値と寝返りのしやすさとの間の関係を示す説明図である。角度ずれ値と寝返りのしやすさとの間には相関係数Ｒ＝－０．８０３の高い負の相関が確認され、転がりに伴って発生する滑りが大きいほど、腰部の立ち上がりに影響が出て寝返りがしにくいと評価される。よって、角度ずれ値の大きさで、寝返り動作感を客観的に評価できる可能性があることが分かった。

（４－４．重回帰分析結果）
本発明者等は、上記の測定結果などに基づき、寝返り動作感を表す官能量を目的変数とし、総転がり抵抗値量および角度ずれ値を説明変数として、重回帰分析を行った。図１６（ａ）には、重回帰分析によって構築された検量線（作成した重回帰式）を示し、図１６（ｂ）には、平均嗜好度観測値と平均嗜好度予測値の関係を示す。

［５．検証実験］
上記のように得られた寝返り動作感の評価方法の妥当性を検証するための検証実験を行った。

（５－１．検証用の試料）
検証実験では、試料として、上記の実験において使用した試料Ｂおよび試料Ｃの旧試料２点と、試料Ｆ、試料Ｇおよび試料Ｈの新規試料３点の合計５点の試料を用いた。

（５－２．検証実験の手順）
検証実験の手順は上記の転がり抵抗試験の場合と同様であり、被験者２０代の男性大学生１０名による官能検査を行い（ステップ１：官能検査）、次に、上記の転がり抵抗試験機（図６、７参照）を用いて５点の試料について総転がり抵抗値量および角度ずれ値の測定を行い（ステップ２：物理量測定）、測定した物性値と官能量との間の相関分析を行った（ステップ３：相関分析）。

（５－３．検証結果）
図１７（ａ）は相関分析の結果を示し、寝返りがしやすいを表す平均嗜好度と総転がり抵抗値量の相関および平均嗜好度と角度ずれ値との相関を示す説明図である。図１７（ｂ）は、重相関分析の結果を示す説明図である。これらの図に示すように、総転がり抵抗値量および角度ずれ値と、寝返りのしやすさとの間に高い負の相関が確認された。また、作成した重回帰式（検量線）を用いた試料評価の有効性が確認された。

［６．寝返り動作感の評価装置および評価方法］
以上の官能実験、転がり抵抗試験および検証実験から、転がり抵抗試験機を寝返り動作感評価装置として用いて、寝返り動作感を客観的に評価できることが分かる。

すなわち、制御装置５の制御用パソコン７に、予め求めた検量線（図１７（ｂ）参照）を設定して、制御用パソコン７を寝返り動作感の評価部として機能させるようにしておく。これにより、図６、図７に示す構成の転がり抵抗試験機１を寝具の寝返り動作感評価装置として用いることができる。

転がり抵抗試験機１を用いた寝返り動作感の評価方法では、図１８に示すように、まず、試料台３に寝返り動作感が不明な評価対象の寝具、例えば敷き布団をセットする（ＳＴ１：試料セットステップ）。次に、敷き布団の表面に沿って、評価用モデル３を９０度回
転した立ち上がり状態となるまで転動させる（ＳＴ２：モデル転動ステップ）。

評価用モデルの転動時に生じる評価用モデルの転がり抵抗値および角度ずれ値を測定し、制御装置５において、測定した転がり抵抗値から総転がり抵抗値量を求める（ＳＴ３：測定ステップ）。

そして、制御装置５において、検量線（相関関係）に基づき、総転がり抵抗値量および角度ずれ値から、寝返りがし易いか否かの平均嗜好度を表す寝返り動作感を評価する（ＳＴ４：評価ステップ）。

［７．その他の実施の形態］
上記の説明では、敷き布団を評価するために用いる評価用モデルとして人体の腰部モデルを用いている。人体の肩部モデルを用いることも可能であり、腰部および肩部を含むトルソモデルを用いることも可能である。

また、上記の説明においては、寝具として、敷き布団を例に挙げて説明しているが、本発明は敷き布団以外の寝具である、マットレス、枕などの評価にも用いることが可能である。例えば、寝具として枕を評価する場合には、人体の頭部に対応するように、寸法、重量を設定した頭部モデルを用いればよい。

さらに、上記の転がり抵抗試験機１は一例を示すものであり、評価用モデルを転動させて、その転がり抵抗値および角度ずれ値を測定できるものであればよい。例えば、評価用モデルを転動させるモデル転動機構としてラック・ピニオン式の機構を用いているが、モデル転動機構としてラック・ピニオン式以外の直動機構を用いてもよいことは勿論である。

１転がり抵抗試験機
２試料台
３評価用モデル
３Ａ楕円形モデル
３Ｂ円形モデル
Ｗ敷き布団（実験試料）
４モデル転動機構
５制御装置
６プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）
７制御用パソコン
８モータ
９モータドライバ
１０ラック・ピニオン
１１支持アーム
１２ラック
１３ロードセル

Claims

評価対象の寝具の表面に沿って、人体あるいはその一部を模した所定重量の評価用モデルを、前記寝具に載せた前記評価用モデルをその中心軸線回りに回転自在に支持した状態で水平方向に移動させるモデル転動機構を用いて、転がり運動させるモデル転動ステップ（ただし、前記評価用モデルを支持する支持装置を昇降可能とする昇降装置を用いて前記寝具に対して前記評価用モデルを押し付けて回転するよう制御する場合を除く。）と、
前記評価用モデルの転がり運動時に生じる前記評価用モデルの転がり抵抗値および角度ずれ値のうちの少なくとも一方の値を測定する測定ステップと、
測定した前記の値に基づき、前記寝具について人が感じる寝返り動作感を評価する評価ステップと、
を含み、
前記角度ずれ値は、前記評価用モデルが９０度回転した姿勢になるまでの間における前記評価用モデルと前記寝具の間に生じる滑りに起因する前記評価用モデルの回転角度の角度ずれ値である
寝具の寝返り動作感評価方法。
請求項１において、
前記測定ステップでは、前記転がり抵抗値および前記角度ずれ値の双方を測定し、前記評価用モデルが９０°回転した姿勢になるまでの間の前記転がり抵抗値の総計を、総転がり抵抗値量として算出し、
前記評価ステップでは、前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価する
寝具の寝返り動作感評価方法。
請求項２において、
前記評価ステップでは、複数種類の前記寝具について官能実験によって求めた前記寝返り動作感を表す値と、複数種類の前記寝具について求めた前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値との間の相関関係に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価し、
前記相関関係は、前記寝返り性を表す値を目的変数とし、前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値を説明変数として、重回帰分析を行って構築された検量線である
寝具の寝返り動作感評価方法。
請求項３において、
前記評価用モデルは、所定の年齢層の人の平均体形に基づき設定した重量、長さ、並びに、所定寸法の長径および短径の楕円状外周面を備えた腰部モデルであり、
前記モデル転動ステップにおける前記評価用モデルの転動時の水平方向への移動速度を、人の寝返り時の平均速度に基づき設定する
寝具の寝返り動作感評価方法。
請求項４において、
前記モデル転動ステップでは、評価用モデルの重量を１５ｋｇとし、前記移動速度を３０ｍｍ／ｓとする
寝具の寝返り動作感評価方法。
請求項５において、
前記モデル転動ステップでは、
測定対象の前記寝具の上に、前記長径が水平方向を向く状態に置いた前記評価用モデルを、その中心軸線を中心として回転自在に支持し、
この状態の前記評価用モデルを、前記中心軸線に直交する水平方向に所定の速度で移動することにより、前記長径が鉛直方向を向く９０°回転した状態となるまで転動させる
寝具の寝返り動作感評価方法。
請求項１に記載の寝具の寝返り動作感評価方法により寝具の寝返り動作感を評価する寝具の寝返り動作感評価装置であって、
評価対象の寝具を載せる試料台と、
前記試料台に載せた前記寝具の表面に載せる評価用モデルと、
前記評価用モデルを、その中心軸線回りに回転自在に支持した状態で水平方向に移動させることにより、前記寝具の表面に沿って当該評価用モデルを転がり運動させるモデル転動機構と、
前記モデル転動機構によって転がり運動を行う前記評価用モデルの転がり抵抗値を測定する転がり抵抗値測定部と、
前記モデル転動機構によって転がり運動を行う前記評価用モデルが前記中心軸線回りに９０度回転した時点における前記評価用モデルと前記寝具の間のすべりに起因する角度ずれ値を測定する角度ずれ値測定部と、
測定された前記転がり抵抗値および前記角度ずれ値に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価する評価部と
を有している寝具の寝返り動作感評価装置。
請求項７において、
前記評価部は、前記評価用モデルが９０°回転した姿勢になるまでの間の前記転がり抵抗値の総計を、総転がり抵抗値量として算出し、当該総転がり抵抗値量と前記角度ずれ値とに基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価する
寝具の寝返り動作感評価装置。
請求項８において、
前記評価部は、複数種類の前記寝具について官能実験によって求めた前記寝返り動作感を表す値と、複数種類の前記寝具について求めた前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値との間の予め設定した相関関係に基づき、前記寝具の寝返り動作感を評価し、
前記相関関係は、前記寝返り性を表す値を目的変数とし、前記総転がり抵抗値量および前記角度ずれ値を説明変数として、重回帰分析を行って構築された検量線である
寝具の寝返り動作感評価装置。
請求項９において、
前記評価用モデルは人体の腰部をモデル化した腰部モデルであり、前記腰部モデルは、
所定寸法の長径および短径を有する楕円状外周面を備えた所定長さの楕円形本体部と、
前記楕円形本体部を、その中心軸線の方向に貫通して延びる複数の錘穴と、
前記錘穴のそれぞれに対して、取り外し可能な状態で装着される複数本の錘と、
前記楕円形本体部の前記楕円状外周面を覆う表層材料と、
を備えており、
前記錘穴に装着される前記錘の本数、あるいは前記錘の種類に基づき、前記腰部モデルの総重量を増減可能である
寝具の寝返り動作感評価装置。
請求項１０において、
前記腰部モデルは、長さが２５０ｍｍ～３５０ｍｍであり、長径が３１０ｍｍ～４１０ｍｍであり、短径が２２０ｍｍ～３２０ｍｍである
寝具の寝返り動作感評価装置。
請求項１１において、
前記モデル転動機構は、モータおよびラック・ピニオン機構を備えた直動機構である
寝具の寝返り動作感評価装置。
請求項１１において、
前記転がり抵抗値測定部はロードセルを備えており、
前記角度ずれ値測定部は、前記評価用モデルの実際の回転角度と、前記モデル転動機構による前記評価用モデルの水平方向への移動量とに基づき、前記角度ずれ値を算出する
寝具の寝返り動作感評価装置。