快適な寝具の研究開発
生体信号を用いた寝具の評価方法に関する研究
＊１ ＊１ ＊２
西村博之 石川弘之 古賀徹
Research and Development of Comfortable Bedding
Research about Evaluation Methods of the Bedding Using the Living Body Signal Hiroyuki Ishikawa, Toru Koga
Hiroyuki Nishimura,
寝具は生活サイクルの中で最も長時間を占有する用具でありながら，現状では重要視されていない。また，統計 調査によると，睡眠に関して問題があると回答している人は90％以上にもなる。本研究では，昨年度の研究により 開発したウレタン製と羊毛製の試作品を用いて，これらの性能を評価するために，就寝時の睡眠ポリグラフィ及び 皮膚温の生体情報と寝床内温湿度を測定し，起床時の主観評価と合わせて解析した。その結果，開発品は2種類とも 一般の羊毛・ポリエステル混紡の敷き布団と比較して快眠が得られていることが解った。
1 はじめに
脳科学の面から見れば，睡眠は脳をもつ生命体に特 有の生理機能である。よって，質のよい睡眠があって はじめて，脳は高次の情報処理能力を発揮できる。し たがって，発達した大脳をもつ高等動物ほど睡眠の役 割は大きい。
厚生労働省の統計調査によると，睡眠に関して問題 があると回答した人は90％以上になっており，「朝起 きても熟睡感がない」，「なかなか寝つけない」とい った問題点が上位となっている。
本研究においては快適な睡眠を確保するために，寝 付きが良く，睡眠持続性がある敷き寝具の開発を目的 とする。また，開発した寝具の機能評価を行い既存品 と比較して優位性を客観的に示すことにより，中国産 などの安価な寝具との差別化を図り，県内産業の保護 に貢献する。
本報告では，昨年度工業技術センターにて研究開発 したウレタンを用いた試作品，みつる株式会社にて開 発した羊毛を用いた試作品及び一般的な羊毛・ポリエ ステル混紡の3種類の敷き布団を用いて，睡眠ポリグラ フィ，皮膚温，主観評価，寝床内温湿度の測定を行い，
データを解析することによって寝心地の評価を行い，
開発品の快眠に関する機能性を客観的に示した。
2 実験方法
2-1 寝具材の物性評価
敷き寝具の物性を数値で評価するために，表-1に示 す3種類の敷き寝具について，保温性及び通気性試験を 行った。
表-1 敷き寝具仕様
寝具１ 寝具２ 寝具３
名 称 羊毛混敷き布団 ウレタン製開発品 羊毛製開発品 サイズ 100×200×8㎝ 100×200×10㎝ 100×200×8㎝
素 材 巻きわた 2.0㎏ ポリエステル系 巻きわた 2.0㎏
羊毛 50% ウレタンフォーム 羊毛 50%
ポリエステル50% ポリエステル50%
芯わた 2.0㎏ 芯わた 2.0㎏
ポリエステル100% ポリエステル100%
重 量 4.0㎏ 8.4㎏ 4.2㎏
2-1-1 保温性試験
保温性試験は，大栄科学精機製作所製A.S.T.M.型試 験機を用いて行った。これは，人間の体温(36℃)を標 準とした表面温度を保持する試験板上に敷き寝具のサ ンプルを置き，一定時間内にこの試験片を通過して放 散される熱損失(放熱量)を求め，計算式からその保温 性を算出する試験機である。
2-1-2 通気性試験
通気性試験はJIS L 1096に準じて東洋精機製作所製 フラジール型試験機を用いて行った。これは，円筒の 一端に敷き寝具のサンプルを取り付けた後，加減抵抗 器によって一定の圧力を示すように吸い込みファンを 調整し，そのときの垂直形気圧計の示す圧力と，使用
*1 化学繊維研究所
*2 みつる株式会社
した空気穴の種類とから，試験片を通過する空気量を 求める試験機である。
2-2 睡眠実験
開発した寝具の機能性を客観的に評価するため，寝 具に就寝してもらい終夜の睡眠実験を行った。実験条 件を下記に示す。
＜実験条件＞
室内の温湿度：18℃±3℃ 50％±10％
被験者：20歳代男性6名（属性は表-2に示す）
測定項目：睡眠ポリグラフィ
脳波 4点（C3,C4,O1,O2）
眼球運動 2点
筋電図 2点（下オトガイ筋）
寝床内温湿度 3点 表面皮膚温 2点
（測定個所は図-1に示す）
睡眠感の主観評価
使用敷き寝具：パラマウント製ワイドアウラベッド 上に新建畳を置いて，その上に寝具 1〜3を敷いて使用
使用掛け寝具：羽毛布団
睡眠時間：被験者の通常の睡眠時間
（基本的に24:00〜8:00の8時間）
：寝床内温湿度 ：表面皮膚温 図-1 寝床内温湿度測定位置
表-2 被験者の属性
被験者 性別 年齢 身長 体重 日常の睡眠 A 男 25歳 173㎝ 60㎏ 1:00〜9:00 B 男 22歳 179㎝ 63㎏ 2:00〜10:00 C 男 22歳 174㎝ 63㎏ 1:00〜9:00 D 男 22歳 170㎝ 58㎏ 1:00〜9:00 E 男 23歳 174㎝ 60㎏ 2:00〜9:00 F 男 21歳 173㎝ 61㎏ 2:00〜9:00
2-2-1 睡眠ポリグラフィ測定
客観的に睡眠の質や量(睡眠周期や睡眠深度)を評価
するために，6人の被験者に対して表-1の3種類の寝具 をそれぞれ使用し，睡眠ポリグラフィ の測定を行った。1) それぞれの被験者ともできるだけ1週間以上の間隔を空 けて実験を行った。
2-2-2 寝床内温湿度及び皮膚温測定
開発した寝具の睡眠中の寝床内温湿度が快適である かを検討するために，6人の被験者に対して表-1の3種 類の寝具をそれぞれ使用し，寝床内温湿度測定を行っ た。同時に末梢部及び額の表面皮膚温も測定した。
2-2-3 睡眠感の主観評価
睡眠の善し悪しや熟睡感の有無，起床時の体調など の「主観的睡眠感」を評価するために，OSA睡眠調査票 を記録した。
この調査票は，我々の日常の生活態度や起床直後の 睡眠感を評価する質問紙で，就寝直前に記入する「A.
睡眠前調査」（質問項目21問）と目覚めてすぐ記入す る「B.起床時調査」（質問項目33問）の二部から構成 されている。「A.睡眠前調査」は，日中行動の最低限 の把握，一般的な生活態度，就寝前の身体的・精神的 状態を把握する内容の質問構成になっている。「B.起 床時調査」は，起床時の「主観的睡眠」を問うもので，
5つの因子（眠気の因子，睡眠維持の因子，気がかりの 因子，統合的睡眠の因子，入眠の因子）として睡眠感 プロフィールが示される。2)
3 結果と考察
3-1 寝具材の物性評価 3-1-1 保温性・通気性試験結果
表-1の3種類の寝具について保温性試験，通気性試験 を行った結果を表-3に示す。
表-3 保温性・通気性試験結果 寝具1 寝具2 寝具3 保 温 性
5.940 8.675 6.102 (clo値)
通 気 性
35.7 135.3 101.5 (cc/㎝ ･sec)2
寝具1と寝具2，3を比較すると，保温性，通気性共に 良い結果になっている。寝具2においては昨年度の目標 値であった初期の通気性130(cc/cm2･sec)以上と時間経 過後の保温性6(clo値)以上を満足している。また，寝
具3は通気性の数値が若干低いものの，保温性は目標値 を満足させる結果となっている。
3-2 睡眠実験結果
3-2-1 睡眠ポリグラフィ測定結果
測定した各被験者の脳波及び眼球運動，筋電図を総 合的に解析して睡眠ステージの判定を行った。被験者 Bの寝具1〜3における睡眠ステージ状態図を図-2〜
図-4に示す。
この結果から，被験者Bは寝具2，3において睡眠ステ ージ4（深い睡眠）が周期的に出現する傾向がみられ，
快適な睡眠が得られたと考えられる。寝具1について考 察すると，ステージ4は睡眠の前半部のみに出現し，そ の後は短時間の覚醒が発生していることから，浅い睡 眠であったと考えられる。
図-2 被験者Bの寝具1における睡眠ステージ
図-3 被験者Bの寝具2における睡眠ステージ
図-4 被験者Bの寝具3における睡眠ステージ
被験者Bにおける睡眠ステージの出現割合をグラフ化 したものを図-5に示す。寝具2，3は寝具１と比較して ステージ3，4の出現割合が多く，深い睡眠が多く得ら れている。また，中途覚醒も少ないことから，質の良 い睡眠であることが解る。
他の5名の被験者においても同様の傾向で周期的に深 い睡眠が出現し、ステージ3，4の出現割合が多かった ことから，寝具2，3における睡眠は熟睡感が得られて
いると推察される。
図-5 被験者Bの睡眠ステージの出現割合
3-2-2 寝床内温湿度測定結果
寝具1〜3における6名の被験者の平均値による背中部 の寝床内温度変化を図-6に，同じくふくらはぎ部の寝 床内温度変化を図-7に示す。また，寝具1〜3における 6名の被験者の平均値による背中部の寝床内湿度変化を 図-8に，同じくふくらはぎ部の寝床内湿度変化を図-9 に示す。
図-6 背中部における寝床内温度
図-7 ふくらはぎ部における寝床内温度
0% 20% 40% 60% 80% 100%
寝具３ 寝具２ 寝具１
睡眠ステージの割合 Wake ST1 ST2 ST3 ST4 REM
31 31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 36
30 90 150 210 270 330 390 450 510 睡眠時間（分）
温度（℃）
寝具１ 寝具２ 寝具３
30 30.5 31 31.5 32 32.5 33 33.5 34
30 90 150 210 270 330 390 450 510 睡眠時間（分）
温度（℃）
寝具１
寝具２
寝具３
図-8 背中部における寝床内湿度
図-9 ふくらはぎ部における寝床内湿度
図-6，図-7の結果から、寝具2についてはウレタンの 沈み込みによる保温性の効果のため，寝具3については 羊毛の温度調節効果のため，90分過ぎから寝床内温度 が上昇し210分頃に温度33℃±2℃の最適な寝床内環境 が得られている。また、図-8，図-9の結果から、寝具 2については通気性の良い素材の効果のため、寝具3に ついては羊毛の湿度調節効果のため、寝床内の湿度が 最適な50%±10%程度に保たれている。
以上の結果から，寝具2，3は寝具1と比較して、睡眠 全体を通して最適な睡眠環境が維持されている。
3-2-3 睡眠感評価結果
起床時に記録したOSA睡眠調査票を集計して，寝具1
〜3に対する睡眠感プロフィールを得点化した。各被験 者の睡眠感プロフィールの得点の平均値に対する寝具 1，2，3の得点比を図-10に示す。
OSA睡眠感プロフィールは，得点が高いほど良い睡眠 感が得られたことを意味している。ねむ気の因子につ いては，得点が高くなればなるほど起床時のねむ気が 少なく，すっきり目覚められたことになる。睡眠維持 の因子については，得点が高いほど中途覚醒が少なく，
よく睡眠が維持されたことを意味する。気がかり因子
図-10 睡眠感プロフィール得点比
については，得点が高いほど起床時の気分が落ち着い ており，気になる心配事やイライラが少ないことを意 味する。統合的睡眠の因子については，得点が高いほ ど長くぐっすり眠れ，全体としても良い睡眠が得られ たことを意味する。入眠の因子については，得点が高 いほど寝付きがよく，速やかに睡眠状態に入れたこと を意味する。
統合的睡眠の得点をみてみると，寝具2，3，1の順で 得点が高くなっている。したがって，寝具2，3，1の順 でよい睡眠が得られたことを示唆している。
入眠及び睡眠維持の得点をみてみると，開発品であ る寝具2，3の得点が高くなっていることから，本研究 の目的である寝付きが良く，睡眠が持続する機能性が 実現できていることが解る。
4 まとめ
今回の睡眠実験の結果から，一般の羊毛・ポリエス テル混紡の敷き布団と比較して，開発品は2種類とも入 眠が早く睡眠持続性があり，睡眠の質が高く快眠が得 られているということが，客観的データ及び主観評価 にて証明された。
本研究では、試作品について睡眠実験を実施し、主 観評価だけで無く、客観的に機能性の評価まで行い、
その性能について証明することができた。今後は、こ のように性能評価まで行った製品開発が重要になると 思われる。
4 参考文献
1) 末永 和栄，岡田 保紀：脳波標準テキスト，NECメ ディカルシステムズ研修所
2) 小栗 貢，白川 修一郎，阿住 一雄：OSA睡眠調査票 の開発，精神医学，27巻(7号)，p.791(1985)
0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30
寝 具 １ 寝 具 ２ 寝 具 ３
睡眠感プロフィール得点比
統 合 的 睡 眠 入 眠 睡 眠 維 持 ね む 気 気 が か り
40 45 50 55 60 65 70 75 80
30 90 150 210 270 330 390 450 510 睡眠時間（分）
湿度（%Rh）
寝具１ 寝具２ 寝具３
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
30 90 150 210 270 330 390 450 510 睡眠時間（分）
湿度（%Rh）
