１．寝返りについて

人は一晩の睡眠中に20回から40回程度の寝返りをうっています。　　　　　　　　　　　　　　睡眠研究においては体動と称され、筋電図法（EMM）により細体動（0.5秒未満の持続あるいは単一筋単位の収縮）と粗体動（0.5秒以上の持続や複数の筋の収縮をともなう）に分けて分析されています¹⁾。睡眠中の寝返り（体動）の出現原因として、岡田氏らは寝床内温度を変化させ、寝返りと平均皮膚温および平均熱流量との関連を解析し、敷寝具表面温度の上昇に伴う皮膚温上昇を防御するためとしています²⁾。

ここで扱う「寝返り」とは、健常人が寝具の中で体幹の向きに大きな変化を与えることに限定します。また、寝返りをうつという動作は、例えば仰臥位から側臥位へ というように概ね寝姿勢が変化したことを指し、角度をどのくらい変化させたかという厳密な定義はありません。

寝返りのしやすさについては 敷寝具の沈み込みや、シーツおよび掛け寝具とパジャマ間の摩擦等も関係しています。さらに寝返りのしやすさには敷き寝具の硬さも影響します。硬いマットレスと比較して、軟らかいマットレスほど沈み込みが増します^3),4)（図1）。したがって、体幹の沈み込み具合が寝返りのしやすさにも影響すると考えられます。

このように寝返りは寝床の中で行われるため多くの要素が関係しますが、単純にマットレスの硬さによる違いを検討することを試みました。そこで、その傾向を確認するための寝返り難易度測定器を試作し、引張荷重に対する加圧子の傾きを評価することで寝返り難易度を検討しました。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図1.　マットレスの硬さと沈み込み

２. 測定器の試作

腰部加圧子を用いた寝返り難易度測定器（試作）の概要を図に示します（図2）。腰部加圧子の直径は硬さ測定用加圧子（JIS K 6400-2）と同じ200㎜で 下部の試料との接触面は凸200Rの曲面状となっており、重量は12.1㎏です。この加圧子は体重60㎏の人体腰部の沈み込みを想定しています^5),6)。試料となるウレタンフォームに載せた加圧子を水平方向に引っ張ることによって傾きを与え、その引張荷重に対する傾きを測定しました。引張荷重は、100g間隔で0gから1500gとし、硬度の異なるウレタンフォーム10種類について測定を行いました。測定の対象となった試料は10種類で いずれもアキレス製の軟質ウレタンフォームです（表1）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　硬度は75（N）から280（N）で、この数値が小さいほど軟らかく、反対に大きい数値ほど硬いことを表しています。

　　　　　　　　　　　図2.　寝返り難易度測定(試作)の概要　　　表1.　試料（ウレタンフォーム）

３. 結果と考察

試料となる10種類のウレタンフォームに載せた加圧子の引張荷重（0g～1500g）に対する傾きの散布図を示します（図3）。縦軸は加圧子の傾き、横軸は引張荷重となる錘の重量です。　　各散布図に近似曲線を当てはめると、直線的な線形近似曲線が当てはまるものと、軟質ウレタンフォーム試験方法（JIS K 6400）の荷重－変異曲線に見られるような累乗近似曲線が当てはまるものがありました。このような違いは、それぞれのウレタンフォームの物性によるものと考えます。

結果として、硬度の数値が小さいウレタンフォーム、いわゆる軟らかいウレタンフォームほど錘の重量が増すにつれて加圧子の傾きが増加しました。また、錘の重量に対する各ウレタンフォームに載せた加圧子の傾きは、錘の重量が増すほど顕著に大きくなりました（図4）。これらの結果は、軟らかなウレタンフォームほど傾き易い、すなわち寝返りしやすいことを意味しています。また、硬いマットレスを好む人も多いと思われますが、硬すぎると肩など身体の凸部を押し返す力が強いために、逆に動作が困難になる場合があります。したがって、硬いマットレスほど加圧子が傾くときに加圧子底部の曲面を強く押し返すことが考えられます。

ただし、今回の実験に用いた試料は 全て中・高反発の軟質ウレタンフォームです。低反発ウレタンフォームは軟らかく 粘性が高いため、身体がフォームに沈み込みやすくなります。また、圧縮たわみ試験（JIS K 6400-2 B法）から求められる高反発ウレタンフォームのヒステリシスロス率は25～35％程度であるのに対し、低反発ウレタンフォームでは50～70％程度です⁷⁾。そのため、ヒステリシスロス率の差が多少なりにも寝返りのしやすさに影響するかもしれません。

図3. 各試料における錘の引っ張り加重に対する加圧子の傾き

図4. 引張荷重となる錘の重量に対するウレタンフォームの硬度と加圧子の傾き

参 考 文 献

1. 白川修一郎：f.体動, 睡眠学ハンドブック日本睡眠学会編集, 朝倉書店, p.460-463,1994.
2. 岡田モリエ, 永井慈子, 江角宣子：低温および中温環境下における寝床面温度が寝床気候および心理・生理相互におよぼす影響, 家政学研究, Vol.30, p.103-110, 1984.
3. 荒川一成, 中島繁雄, 萬代宰, 小林敏孝：寝姿勢を考慮した寝装品の開発Ⅲ（３次元デジタイザによる寝具の沈み込み測定）, 足利工業大学総合研究センター年報, Vol.4, p.151-154, 2003.
4. 荒川一成, 大井隆志, 中島繁雄, 犬山義昭：マットレスの沈み込みと体圧分布, 足利工業大学総合研究センター年報, Vol.10, p.121-125, 2009.
5. 荒川一成, 大井隆志, 犬山義昭, 中島繁雄, 鈴木公輔, 渡部俊亮：マットレスの沈み込みと体圧分布（Ⅱ）, 足利工業大学総合研究センター年報, Vol.11, p.135-139, 2010.
6. 荒川一成, 犬山義昭,大井隆志,中島繁雄, 鈴木公輔, 渡部俊亮：マットレスの沈み込みと体圧（－胸部加圧子と腰部加圧子の開発－）, 足利工業大学総合研究センター年報, Vol.12, p.111-114, 2011.
7. 日本ウレタン工業協会：もっと知りたいポリウレタン, 軟質ポリウレタンフォーム,

軟質ポリウレタンフォーム｜日本ウレタン工業協会 (urethane-jp.org)

冷えた空気に 星も凍てつくような寒夜がつづいております１月末、

羽毛への感謝が募ります。

明日からすでに２月、年明けからあっという間な気がしますが、

１月１日におきた地震や事故 心が痛む出来事を思うと、まだ１ヶ月とも感じます。

それぞれの状況や見ている景色によって時間の感じ方も変わることを実感しています。

自分の選択を大事に 1年が一瞬にならないように 。。

さてさて、今年も大宝八幡宮へ行き ご祈祷していただきましたので、

ご利益がありそうな写真を載せてみました。

CILメンバーも皆さまも元気に１年過ごせますように！

過去に紹介したことのある 保温性 について、今回はさらに詳しくお知らせします。

★2017.6.9 保温性試験　　★2022.1.26 保温性測定

寝具の保温性について 1984年当時の通産省と業界団体、日本睡眠環境学会の産官学で

規格体系調査が全国規模で実施されました。

その中で消費者から 寝具の性能で最も要求が高かった項目が 「保温性」 でした。

そこで、ふとんの保温性を測定する方法を開発し JIS化 しています。（JIS L 1911）

保温性とは？

ふとんの 保温性 とは、別名「熱遮断能」といいます。

睡眠中も寝床内の温度（33℃前後）を維持する必要があり、

身体からの放熱を（ふとんの外へ逃げるのを）遮る性能を 保温性 といいます。

よく似た言葉に 熱伝導率 という言葉もあります。

表 の通り、数値が高いほど 熱伝導 が早いことを意味し、数値が低いほど遅くなります。

したがって、保温性 との関係は 逆相関（反比例）することになります。

最も 熱伝導率 が低いのは空気なので、空気層が多い ふとん の 保温性 が高いということです。

保温性の目安は？

よく 保温性の数値はどれだけあれば良いのか を聞かれます。

一般的に寝具での保温性目安を 表 に示します。

組み合わせによって調整可能ですので、

ご使用の環境に合わせて調整いただくことが良いです。

CIL では室温と保温性の関係を研究しており、その計算式を所有しています。

保温性の注意！

「保温性が何倍良い」と販促で謳われることがあります。

消費者は今までのふとんより暖かいと認識して購入されると思います。

このような表示をする場合、どのように測定したかの表示義務がありますが、

以前、「測定方法は JIS L 1096 で実施」との記載を目にしたことがあります。

JIS L 1096 とは、ミニふとんサンプルを使用する測定方法で、

ふとんの保温性を比較するのであれば、製品のまま測定を実施する必要があると考えます。

弊所では ふとんを製品の状態で測定可能です。

ぜひご利用お待ちしております。

2021年 11月に「ドレープ性測定」を紹介しましたが、今回は詳細をお知らせします。

この ドレープ性測定 は弊所にて開発した方法で、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　試験方法は「科技振法」に詳細を記載しています。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　操作方法は以下の通りです。

• ① 試料台の真中よりやや右側に距離測定器を仰向け状態に置く。
• ② 表示版の電源を試験開始30分前にONする。
• ③ 距離測定器の上に試料（掛けふとん等）を自然状態で掛ける。
• ④ 距離測定器の腰部表示盤より距離を読み取る。
• ⑤ 距離測定器を右方向に90度回転させ、固定する。
• ⑥ 背中とふとんとの隙間距離を背部表示盤より読み取る。
• ⑦ 距離測定器を左方向に90度回転させ、④と同様に距離を読み取る。

（科技振法から抜粋）

このようにして、仰向け寝から横向け寝に体位変換されたときに、　　　　　　　　　　　　　　　　掛けふとんが身体に沿っている方が「ドレープ性」が良いことになります。　　　　　　　　　　　良いドレープ性を求めると、重さのある掛けふとんになるかと思われますが、　　　　　　　　　　　睡眠中の寝返りを抑制する研究報告もあります。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　従って、適度な軽さとドレープ性の良さが備わっていることが良いと思われます。

ドレープ性の測定は、英国（UK）に測定方法が確立しています。

使用治具：ドレープ性測定用30㎝φ×200㎝（ウレタン製円柱：英国規格 ５３３５：１９９１ ）　　　　　　　英国規格では、円柱に掛けふとんを掛けて、円柱中心部分からふとん端と床設置の距離を　　　　　　　　3２㎝以内であればドレープ性は良好としている。

これを利用して「ベビーサイズ」の掛けふとんのドレープ性を実験的に行ったことがありますので紹介します。

ベビー用掛けふとんはサイズも小さく、ドレープ性測定用機器では測ることが出来ません。　　　　そのため UK規格の方法を改良して行ったものです。

評価方法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ふとん衿部分の体圧分布を測定し、この設置個数で評価。　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ドレープ性：掛けふとんを掛けたときの衿部分の密着度合いと定義）

• ■ドレープ性が良いとされる体圧分布例
• 
• ■ドレープ性があまり良くない体圧分布例
• 

UK規格の治具（ドレープ性測定用30㎝φ×200㎝）は弊所でも所有しており、　　　　　　　　　　　評価用のご相談可能ですのでご活用お待ちしています。

体圧分布について（その２）

寝具に横たわった時、寝具のどこに体重が多く加わっているのか？　　　　　　　　　　　　　　　その時、体重がうまく吸収されて分散できれば局所的に圧力が集中することが押さえられます。体圧がどのように分散されるのかによって身体部位に加わる圧の程度に大きく影響を及ぼし、また敷き寝具の硬さ感にも関係してきます。

人は睡眠中に20回以上も寝返りをうちながら寝ています。その寝姿勢を大別すると仰臥位（いわゆる仰向けの寝姿勢）、側臥位（肩を床につけた横向きの寝姿勢）、腹臥位（うつ伏せの寝姿勢）に分類されます。一般に敷き寝具に対する体圧分布を測定する場合、仰臥位（図1）と側臥位（図2）が多く用いられています。

図１　仰臥位　　　　　　　　　　　 図２　側臥位

体圧分布測定は、対象となる敷き寝具にどのように体重による圧がかかっているのかを評価すると同時に、身体が寝具から受ける圧力を測定することを目的として使用されます。

ここで、圧力分布測定装置FSA（タカノ株式会社）の例を挙げて説明します。　　　　　　　　　　測定用センサマットには縦列と横列にそれぞれ32個ずつ（合計1034個）のピエゾ型圧電センサが配置されています。新計量法では圧力の値をパスカル（Pa）で表示しますが、血圧や体圧については水銀柱ミリメートル（㎜Hg）が用いられています。また、0（㎜Hg）から100（㎜Hg）の範囲を10（㎜Hg）幅で色分けし、白の領域から赤の領域に向かうほど圧が高くなっており、部位別体圧の強弱や体圧分散の状態が視覚的に分かるようになっています。

一般的に、どの寝姿勢においても、より多くの体重が加わる部位の圧が高くなるので、仰臥位では肩胛骨あたりの背中や臀部、側臥位では脇腹（肋骨）や腰骨あたりの圧が高くなります。敷き寝具の硬さが硬いものほど圧が集中する部位が目立ってきますが、かといって軟らかいウレタンフォームにすれば全てがよいというわけにもいきません。敷き寝具の体圧分布特性はそれ自体の硬さと使用者の体重や体型に大きく依存しています。

大学で行った実験例として、体重の異なる３名の被験者（表1）に対して硬さの異なる３種類の敷き寝具を使用した場合の体圧分布を以下に示します。尚、ここでは硬さの選択が容易なことからウレタンフォーム（表2）での比較としました。試料Ⅰが最も軟らかいウレタンフォームで、最も硬いウレタンフォームは試料Ⅲです。そして、それらの中間の硬さとなるのが試料Ⅱです。尚、３つの試料とも厚さは８㎝で いずれもプロファイル処理を施さない平ウレタン状態で比較をおこないました。

図５、図６、図７にそれぞれ硬さの異なるウレタンフォームに対する体重の異なる被験者の体圧分布図を示しました。また、各試料に対する体の接触面積と体圧分散を見るためにセンサ接触数と平均体圧を（表３）に示しました。

試料Ⅰは、３種類の中で最も軟らかいウレタンフォームです。センサマットの総センサ数に対する接触数が他の試料より多く、全身に対する平均圧も低いために体圧がよく分散されていますが、体重が重い被験者ほど腰部の最高体圧値が高くなっています。この試料Ⅰは非常に軟らかく変形しやすい素材のため、体重の重い被験者ほど沈み込み量が増えて底付きに近い状態になっていることが考えられます。

試料Ⅲは、最も硬いウレタンフォームで体重の軽い被験者ほど局部的に体圧が多く加わっている部位が目立ちます。体重が軽いほどウレタンフォームに対する沈み込み量が少ないことから接触面積が増えず結果として平均圧が高くなってしまい、背中の肩胛骨付近や臀部、踵の体圧が高く出るようになります。

試料Ⅱのウレタンフォームは中間の硬さであるため、試料Ⅰと試料Ⅲの中間の特性を示す傾向がみられました。

以上の結果、体圧分布測定の結果だけで言えることは、被験者Aと被験者Bは 試料Ⅰと試料Ⅱのどちらを選択しても良く、最も体重の重い被験者Cは試料Ⅱと試料Ⅲのどちらかを選べば良いと思われます。

以上のように、敷き寝具の体圧分布特性は それ自体の硬さと使用者の体重や体型に大きく依存しますが、要点として体圧分布図において特に高い圧表示（赤で表示されている部分）がなく、背中と腰部がつながっていて 腰椎部位が浮いていない特性を示す寝具を選択すると良いでしょう。

耐久性試験ついて 以前ブログで紹介しました。

★2022年 11月： 羽毛の耐久性　　★2021年 9月： 耐久性試験機

今回は もう少し詳しく紹介します。

【羽毛ふとん】

羽毛ふとんの耐久性は、

2000年頃 ふとんの耐久性調査委員会（日本睡眠環境学会）で開発された

「ふとんの耐久性試験機（当研究所所持）」で評価しようとしていました。

しかし、羽毛ふとんは掛け寝具のため、使用している状況を再現するにあたり

耐久性試験機の負荷のかけ方（たたく）では 再現にならない との議論があり、

結果 羽毛ふとんは該当しないことになりました。

そこで、現在 羽毛ふとんの耐久性は、吹き出し試験で評価しています。

吹き出し試験は、羽毛ふとんの羽毛が生地から突き出す状態を調べます。

ドラム式の乾燥機に JIS で規定されている ゴム管 を入れて、一定時間負荷をかけます。

評価は、負荷を掛け 羽毛が外に飛び出した量で評価する方法と、

当研究所オリジナルの 一定の負荷を掛けた前後のかさ高で評価する方法があります。

【ウレタンなど】

当研究所では実施していませんが、

ウレタン（寝具に使用するのは  軟質発砲ウレタン と言います）の耐久性試験は

「繰返し圧縮残留ひずみ試験（JIS Z 6400-4）」で行います。

よく「８万回圧縮試験合格」などと言われるのはこの試験のことです。

ただし この試験は製品試験ではなく、材料（ウレタンフォーム）の試験であり、

ふとんに入っているウレタンの性能を示しています。

【敷ふとん・枕】

敷ふとん・枕の耐久性試験は、

先に紹介しました「ふとんの耐久性試験機」で試験が可能です。

「ふとんの耐久性試験機」は製品を試験できる試験機で、

試験の際は 試験片（２０×２０㎝）に裁断していただき 試験を実施します。

ウレタンだけで作られた敷ふとんにも対応しています。

ウレタンの試験方法と異なる点は、２０㎏のおもりを落とすことです。

（ウレタンの場合、一定の力で押す）

また、枕の場合は 製品の形状により方法が異なりますので、ご相談ください。

「ふとんの耐久性試験」については、試験機と実用調査の結果を論文としてまとめ、

横浜国立大学から研究発表されています。

2021年 8月 に【水分移動特性試験】について取り上げました。

【水分移動特性】とは「吸湿性」「透湿性」「放湿性」の３つの性能を総称しています。

本測定は、初めに「吸湿性試験」「透湿性試験」（24～72時間）を行い、

その後、「放湿性試験」（24～72時間）を行う 大変時間を要する試験です。

今回は、その中の「吸湿性試験」「透湿性試験」について詳しく説明します。

試料は 45㎝角にカットしたものを使用、

図１のように下段に溜めた蒸留水が 20℃ 65％ 環境で蒸発し、

一部は試料に吸い込まれます。

吸い込まれて試料に滞留した水分量を「吸湿性」 と言います。

また、一度は試料に水分が吸い込まれますが、

時間をおくと試料からも水分が蒸発し減っていきます。これを「透湿性」と言います。

この時重要なのが 下段から蒸発した水分が全て試料に向かうことです。

JIS の規定では 下段の蒸留水と上段の試料の間を、商品用ラップで閉鎖するとしています。

特に注意が必要なのが、ラップ設置時にテンションが無いことです。

ここにテンションがあると 上下段の質量を計測して記録しているので、

正確な結果が得られないためです。

また、質量を計測している天秤の精度が 0.1g のため、

少しのテンションが大きな測定誤差となってしまいます。

現在、本測定が実施できる検査機関は CIL 快適睡眠環境研究所 だけとなっています。

ぜひ お気軽にお問い合わせくださいませ。

図1　ふとんの水分移動特性試験装置

2022年6月に科学技術振興会理事に就任しました荒川と申します。

現役当時研究を行っていた睡眠環境及び人間工学の領域から体圧分布の研究に取り組んでいました。

寝具業界における販売促進活動の一つとして体圧分布はよく活用されています。

販売する側も、また消費者側も理解しやすいこともあって、テレビや雑誌のネット販売等で頻繁に体圧分布の表示を用いた販促例をよく見かけます。

この体圧分布について、今回より数回に分けて専門的な紹介をします。

経歴

荒川一成

元足利大学睡眠科学センター准教授

併せて勤務中は、群馬大学社会情報学部非常勤講師、栃木県農業大学校研究科（労働科学）非常勤講師を務める。

快適寝具開発研究会技術顧問。

日本睡眠環学会理事。

令和4年6月、一般財団法人科学技術振興会理事。

専門は、睡眠環境学、人間工学。

体圧分布について

我々は生活する上で、ほとんど無意識のうちに地球の引力に抗って生活しています。

つまり特別な場合を除くと、立っているときも寝ているときも、地球（地面や床）と接触している面に全体重をあずけていることになります。

したがって、その接触面積や接触数によってあずける体重の割合が変わってきます。

そのとき、身体の接触面が受ける圧力を体圧といい、一般に人が寝具に横たわった時に発生する体圧の分布が体圧分布です。

体圧分布という名称は、現在 寝具業界における販売促進活動において最も使用されている用語のひとつです。

体圧分布を測定する機器（システム）は、かつてはまだ特殊なものであって、目に触れる機会は多くありませんでした。

いまからちょうど25年前、ICHES’98（人間－生活環境系国際会議1998年）のサテライトシンポジウム（平成10年横浜国大）において「ふとんの体圧分布の測定方法」と題するパネルディスカッションが開かれ、体圧分布測定機器のメーカーおよび取扱い企業数社によって解説と実演が行われました。

圧力抵抗性センサ型、感圧インク型、空気圧型等があってそれぞれ特徴があり、局部の体圧を測定するのか、全身の体圧分布を測定するのかといった目的に応じて機種が決定されます。

老人介護の場では褥瘡（床ずれ）予防対策を目的として使用され、寝具業界においては製品開発や販売促進に活用されています。

大学での実験風景（当時）

以下、予定（未定）

２．体圧分布と体重

３．体圧分布とマットレスの硬さ

４．体圧分布と床ずれ（褥瘡）

５．体圧分布と寝具（その１、その２、、、）

６．体圧と体圧分布に関する事例研究（その１、その２、、、）

７．まとめ

先月のブログにて 「サーモグラフィ」 について少し触れたこともあり、

今月は 【サーモカメラ】 使用時の現場をご紹介したいと思います。

サーモカメラ は 「好感度赤外線放射温度計」 で、

測定対象物から自己放射されている赤外線エネルギーを

二次元検出器（マイクロポロメーター）により 電気信号に変換し、

熱画像として表示する装置です。

これは、夜間攻撃時用に軍事利用されたことで 1990 年の 湾岸戦争以降に普及し、

一般には高額だった サーモカメラ が 購入しやすい価格になったようです。

その後、新型インフルエンザの水際対策として 空港の検疫所に多く設置され、

最近では 新型コロナウイルス対策で さらに普及促進しました。

寝具業界では 製品の性能評価で 暖かさ や 冷たさ を

視覚的にわかりやすく示すために使用されています。

サーモカメラ を使用の際の注意点として、

• ・温度を裏付けるため 寝床内測定 を使用したデータを 平行して取得する
• 　★寝床内測定についてはこちらです　→　CIL Diary 寝床内測定Ⅰ　CIL Diary 寝床内測定Ⅱ
• ・測定対象物の素材を確認し、カメラの放射率の設定をする
• ・カラーで使用する場合、カラーレンジ（最大温度・最小温度）を統一する
• ・環境設定は　夏寝具：温度 ２８℃ ±２、湿度 ６０％ ±５
• 　　　　　　　冬寝具：温度 １７℃ ±２、湿度 ６０％ ±５
• ・温度、湿度を設定後、１時間以上安定させてから実施する
• （その際に カメラ画像に写る壁面が安定していることを確認する必要がある）

カメラの使い方、測定方法については 『寝具性能測定マニュアル（日本ふとん協会）』に

詳細の記載があり、弊所では この規定に基づき実施しています。