2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of evaluation system for sleeping comfort by using computer simulation
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18K11501
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
吉田 宏昭 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (40456497)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 感性工学 / 数値解析 / 有限要素解析 / 寝心地 / 寝具 / 感性計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人生の3分の1を寝て過ごしており、適した寝具で寝ることが重要である。これまで寝具の寝心地を調査するために、被験者を用いて実験が行われてきたが、実験に時間を要するなどの課題があった。一方、人間は寝た際に生体内に生じる変形とそれに伴う応力を寝心地として感じている。そこで本研究では、生体内の変形を推定できる数値解析を用いて研究することにした。しかし、数値解析の結果だけでは寝具の寝心地を推定することはできず、被験者実験の結果と比較し、数値解析で得られた応力の意味などを検討する必要がある。3年間という研究期間を考えると、被験者実験は時間を要するため、早めに実験に着手する必要があると考えた。そこで、当初の計画より早めに、寝具に関する実験を実施することにした。
これまで敷き布団に関する研究が数多くなされてきたが、寝具には掛け布団もある。様々な文献を調べたが、掛け布団に関する研究は予想以上に少なく、ほとんど研究されていなかった。また、頭寒足熱という言葉があるように、睡眠時に足を温めると良いという習慣があり、一般的に、掛け布団によって実現されている。そこで、掛け布団について研究することにした。生体の温熱効果は血行動態と関連があると予想されるため、掛け布団を使用した場合の下肢の血行動態を調査することにした。
何種類かの掛け布団を用意し、睡眠姿勢における下肢の血行動態を調査したところ、掛け布団の保温効果によって下肢の皮膚血流量が増加しており、掛け布団の温熱効果が認められた。この掛け布団の効果は睡眠の質にも影響を与えると考えられるので、今後は掛け布団も考慮して解析する必要があると考えられる。
また、睡眠後には必ず起き上がる。起き上がり動作もほとんど研究されていないので、別途、起き上がり動作についても検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・解析の進捗状況：数値解析手法のひとつである有限要素法を用いて研究を実施している。有限要素モデルの構築は計画通りに実施できている。
・実験の進捗状況：被験者を用いた被験者実験は、当初の計画よりも早めに実施できている。実験の概要は以下である。下肢の血行動態を調べるために、レザー組織酸素モニターを用いて、酸素化ヘモグロビン量、脱酸素化ヘモグロビン量、組織全血液量を計測した。計測箇所は右ふくらはぎ内側とした。女子大学生被験者4名を対象に、掛け布団試料なしと掛け布団試料２種類の、計3条件における下肢の血流量を比較した。試料は掛け布団Ａ（ダウン70%、フェザー30%）と掛け布団Ｂ（特殊加工したダウンとフェザー）とし、同じ厚みになるように調節した。実験は仰臥位で行い、10分間の安静臥床の後に、30分間試料なしで臥床し、その後5分間の休憩をとった。次に、2試料のうちのあるひとつを用いて、10分間の仰臥位安静の後に、掛け布団を掛けた状態で30分間計測した。その後、もう一方の試料でも同様に計測した。実験はすべて同日に行い、試料の提示はランダムとした。実験を行ったところ、掛け布団なしに対して掛け布団ありは酸素化ヘモグロビン量と組織全血液量が増加していた。これは、掛け布団の保温効果によって皮膚血流量が増加したためと考えられる。また、掛け布団Aに比べて掛け布団Bの方が血流が良くなっていた。材料試験を行ったところ、掛け布団Bの方が熱伝導性が低く、保温効果が高かったためだと考えられる。よって、掛け布団の保温効果によって下肢の皮膚血流量が増加しており、掛け布団の温熱効果が認められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
・2019年度も継続して、被験者の寝姿勢を計測可能な寝姿勢計測装置を用いて、被験者の体型を模した人体有限要素モデルを構築し、生体内に発生する応力について考察していく。人体有限要素モデルを構築する際に募集した被験者を用いて寝具の寝心地について調査していく。そして、解析結果と実験結果の関連を検討し、生体内に生じている応力と寝具の寝心地との関係を検討していく。
・掛け布団の温熱効果も寝具の寝心地に影響を与えていると考えられるので、寝具の有限要素モデルも付加して、解析を進めていく。
・睡眠に関する下肢の血行動態について文献を調べてみても、あまり見当たらず、ほとんど研究されていない。そこで、下肢の血行動態についてもう少し掘り下げていきたいと考えている。一例として、寝返りと血行動態の関係を調査したい。寝返りの効果のひとつとして血行促進が挙げられているが、その根拠となるような文献が見当たらない。そこで、寝返りと下肢の血行動態にはどのような関係があるのか検討する。寝返りは睡眠の質と直接関係があり、寝返りしやすい寝具の開発にも結びつくと考えている。
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| Causes of Carryover |
（理由）
2018年度は、研究に必要であった体圧分布測定装置の購入など、ほぼ計画通りに予算執行できたが、出張経費などのその他の出費が当初計画よりも少なく、次年度使用額が生じた。
（使用計画）
そこで、次年度使用額を2019年度は有効活用し、学会発表や論文投稿などを積極的に行っていく。
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