(57)【要約】【課題】人体が評価対象物に接触したと想定したときのその評価対象物への熱移動を示す物理量を推定するための方法を提案する。【解決手段】本方法は、人体１０の特定部位が、予め所定温度に設定された試験物２に対して接触しているときの試験物２への熱移動を示す第１の物理量を計測するステップと、模擬人体２０が、試験物２に接触しているときの試験物２への熱移動を示す第２の物理量を測定するステップと、前記第１の物理量と前記第２の物理量との相関を特定するステップと、模擬人体２０が、予め所定温度に設定された評価対象物３に接触しているときの評価対象物３への熱移動を示す第３の物理量を測定するステップと、前記相関に基づいて、前記第３の物理量から、人体の特定部位が評価対象物３に接触していると想定したときの該評価対象物への熱移動を示す第４の物理量を推定するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の特定部位に対応して形成されその内部が一定温度を保つように熱制御される模擬人体を用いて、前記人体の特定部位が評価対象物に接触したときの該評価対象物への熱移動を示す物理量を推定する方法であって、
前記人体の特定部位が、予め所定温度に設定された試験物に対して接触しているときの該試験物への熱移動を示す第１の物理量を計測するステップと、
前記模擬人体が、前記試験物に接触しているときの該試験物への熱移動を示す第２の物理量を測定するステップと、
前記第１の物理量と前記第２の物理量との相関を特定するステップと、
前記模擬人体が、予め所定温度に設定された評価対象物に接触しているときの該評価対象物への熱移動を示す第３の物理量を測定するステップと、
前記相関に基づいて、前記第３の物理量から、前記人体の特定部位が前記評価対象物に接触していると想定したときの該評価対象物への熱移動を示す第４の物理量を推定するステップとを含むことを特徴とする熱移動を示す物理量の推定方法。
【請求項２】
前記試験物を用いた温冷官能試験を実施して、前記第１の物理量と温冷官能値との相関を特定するステップと、
前記第１の物理量と前記温冷官能値との相関に基づいて、前記第４の物理量から、前記人体の特定部位が、予め所定温度に設定された評価対象物に接触していると想定したときの温冷官能値を推定するステップとを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱移動を示す物理量の推定方法。
【請求項３】
前記温冷官能試験は、前記第１の物理量を測定しつつ、被験者に前記試験物の温冷感を数値として回答させるものであることを特徴とする請求項２に記載の熱移動を示す物理量の推定方法。
【請求項４】
前記第１の物理量は、前記人体の特定部位が、前記試験物に接触しているときの該試験物への熱流束を計測して算出される値であり、
前記第２の物理量は、前記模擬人体が、前記試験物に接触しているときの該試験物への熱流束を計測して算出される値であり、
前記第３の物理量は、前記模擬人体が、前記評価対象物に接触しているときの該評価対象物への熱流束を計測して算出される値であり、
前記第４の物理量は、前記人体の特定部位が、前記評価対象物に接触している想定したときの該評価対象物への熱流束を推定して算出される値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱移動を示す物理量の推定方法。
【請求項５】
前記第１の物理量は、前記人体の特定部位が、前記試験物に所定時間接触したときの該人体の特定部位の温度変化を計測して算出される値であり、
前記第２の物理量は、前記模擬人体が、前記試験物に所定時間接触したときの該模擬人体の温度変化を計測して算出される値であり、
前記第３の物理量は、前記模擬人体が、前記評価対象物に所定時間接触したときの該模擬人体の温度変化を計測して算出される値であり、
前記第４の物理量は、前記人体の特定部位が、前記評価対象物に所定時間接触したと想定したときの該人体の特定部位の温度変化を推定して算出される値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱移動を示す物理量の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体から床材等の評価対象物への熱移動を客観的に評価するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
床材等の被験材に対する温冷感を評価する従来技術の例として、次の特許文献には、人体構造を模した瞬間的接触温冷感評価装置によって熱流束のピーク値を求めて人の身体部位が被験材に接触したときの瞬間的な接触温冷感を評価することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２５９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記特許文献に記載の方法では、評価装置から被験材への熱流束の値は得られるものの、人体がその被験材に接触したと想定したときの人体から被験材への熱流束の値は得られなかった。本発明は、これに対して、人体が評価対象物に接触したと想定したときの評価対象物への熱移動を示す物理量を推定する方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、人体の特定部位に対応して形成されその内部が一定温度を保つように熱制御される模擬人体を用いて、前記人体の特定部位が評価対象物に接触しているときの該評価対象物への熱移動を示す物理量を推定する方法であって、前記人体の特定部位が、予め所定温度に設定された試験物に対して接触しているときの該試験物への熱移動を示す第１の物理量を計測するステップと、前記模擬人体が、前記試験物に接触しているときの該試験物への熱移動を示す第２の物理量を測定するステップと、前記第１の物理量と前記第２の物理量との相関を特定するステップと、前記模擬人体が、予め所定温度に設定された評価対象物に接触しているときの該評価対象物への熱移動を示す第３の物理量を測定するステップと、前記相関に基づいて、前記第３の物理量から、前記人体の特定部位が前記評価対象物に接触していると想定したときの該評価対象物への熱移動を示す第４の物理量を推定するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、人体の特定部位が評価対象物に接触していると想定したときの該評価対象物への熱移動を示す物理量を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は本方法に含まれる基本的なステップを示すフロー図、（ｂ）は人体から試験物への熱移動を示す物理量と、模擬人体から試験剤への熱移動を示す物理量との相関を示すグラフである。
【図２】（ａ）は本方法に追加されるステップを示すフロー図、（ｂ）は人体から試験物への熱移動を示す物理量と、温冷官能値との相関を示すグラフである。
【図３】模擬人体の一例の縦断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ人体、模擬人体における温度、熱流束の測定を説明する模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の物理量と第２の物理量との相関、第１の物理量と温冷官能値との相関を示すグラフである。
【図６】（ａ）、（ｂ）は人体、模擬人体における温度の測定を説明する模式図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の物理量と第２の物理量との相関、第１の物理量と温冷官能値との相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施例である本方法は、人体の特定部位（以下単に人体と呼ぶ）に対応して形成されその内部が一定温度を保つように熱制御される模擬人体を用いて、人体が評価対象物に接触しているときの該評価対象物への熱移動を示す物理量を推定するための方法である。以下、本方法を図面に従って説明する。
【０００９】
図１（ａ）は本方法に含まれる基本的なステップを示すフロー図、図１（ｂ）は人体から試験物への熱移動を示す物理量と、模擬人体２０から試験剤への熱移動を示す物理量との相関を示すグラフである。ここで人体１０としては足裏を想定している。
【００１０】
なお以下に説明する第１〜第４の物理量はいずれも試験物２又は評価対象物３への熱移動を示す何らかの物理量であって、熱移動量の大小関係を、数値の大小関係として示せばよく、複数の定義が可能である。第１〜第４の物理量の具体的な定義例については後述する。なお人体用センサー３０は、人体１０から試験物２への熱移動量を測定するためのものであるが、人体用センサー３０の種別等は第１〜第４の物理量の定義にも依るので一概には云えない。
【００１１】
本方法は、フロー図Ｆ１に示すように、以下のステップ（１）〜（５）を含んでいる。
ステップ（１）は、人体１０が予め所定温度（初期温度）に設定された試験物２に対して接触しているときの試験物２への熱移動を示す第１の物理量を計測するステップである。ここに試験物２はデータ収集用のサンプルであり、例えば木質床材、樹脂床材、金属板等が適宜使用できる。第１の物理量の測定は、人体１０や試験物２の温度、人体１０と試験物２との間の熱流束の計測値等から算出できればよい。
【００１２】
ステップ（２）は、模擬人体２０が試験物２に接触しているときの試験物２への熱移動を示す第２の物理量を測定するステップである。試験物２は（１）の場合と同一にしてもよく、その設定温度も（１）の場合と同一にしてもよい。
【００１３】
ステップ（３）は、ステップ（１）で得られた第１の物理量の測定値と、ステップ（２）で得られた第２の物理量との相関を特定するステップである。ここに模擬人体２０は、簡単に云えば、体内材の表面に皮膚材を配置し、ヒーター等の発熱体によって内部を一定温度に保つように熱制御されるようになっている。つまり模擬人体２０は、体内温度を一定に保つ人体１０（恒温動物）に類似した構造と云える。よって人体１０が試験物２等に接触している場合の例えば皮膚の温度変化（物理量の例）と、模擬人体２０が試験物２に接触している場合の模擬皮膚材の温度変化は類似した傾向を示すと考えられる。このような考察に基づいて、ステップ（３）では、第１の物理量の測定値と、第２の物理量の測定値から、両者の相関、関数関係を特定する。ここで特定される相関は、例えばグラフＧ１に示すような関数（例えば１次関数）になる。なお種別の異なる試験物２、更に靴下同等物を被せた試験物２等、複数の試験物２からデータを収集すれば良好な相関が得られる。
【００１４】
ステップ（４）は、模擬人体２０が予め所定温度に設定された評価対象物３に接触しているときの該評価対象物３への熱移動を示す第３の物理量を測定するステップである。評価対象物３は、例えば新開発された床材等である。評価対象物３の設定温度は、ステップ（１）、（２）における試験物２の設定温度と同一でなくてもよい。
【００１５】
ステップ（５）は、ステップ（３）で特定された相関に基づいて、第３の物理量から、人体１０が評価対象物３に接触していると想定したときの評価対象物３への熱移動を示す第４の物理量を推定するステップである。具体的には、第３の物理量の測定値に対して、ステップ（３）において特定した相関を適用することによって、対応した第４の物理量を推定する。すなわちグラフＧ１を用いれば、例えば第３の物理量Ａに対する第４の物理量Ｂがわかる。
【００１６】
以上のように、本方法では、第１の物理量と第２の物理量との相関を予め特定しておくことにより、評価対象物３に対して模擬人体２０を用いた計測を行うだけで、人体１０が評価対象物３に接触していると想定したときの評価対象物３への熱移動が推定できる。つまり評価対象物３に対して人体１０を用いた測定等を行うことなく、評価対象物への熱移動が推定できるということであり、評価対象物３の評価が客観的かつ迅速に行えるという効果がある。
【００１７】
本方法は、更に次のようなステップを含ませることができる。
図２（ａ）は本方法に追加されるステップを示すフロー図、図２（ｂ）は人体から試験物への熱移動を示す物理量と、温冷官能値との相関を示すグラフである。
【００１８】
フロー図Ｆ２において、ステップ（６）、（７）は、試験物２を用いた温冷官能試験を実施して、第１の物理量と温冷官能値との相関を特定するステップである。具体的には、温冷官能試験として、試験物２を用いて第１の物理量を測定しつつ、被験者にその試験物２の温冷感を数値として回答させることで、第１の物理量と温冷官能値との相関を特定するのに必要なデータが得られる。このようなデータから、相関として、例えばグラフＧ２に示すような関数（例えば１次関数）が得られる。この関数では、第１の物理量つまり人体１０から試験物２への熱移動を示す物理量が大きいほど、温冷官能値はより冷たいことを示しており、これは常識に一致する。
【００１９】
ステップ（８）は、ステップ（７）で特定された相関に基づいて、第４の物理量から、人体１０が予め所定温度に設定された評価対象物３に接触していると想定したときの温冷官能値を推定するステップである。具体的には、ステップ（５）において推定した第４の物理量の推定値に対して、ステップ（７）において特定した相関を適用することによって、対応した温冷官能値を推定する。すなわちグラフＧ２を用いれば、第４の物理量Ｂに対する温冷官能値Ｃがわかる。
【００２０】
以上のように、本方法では、第１の物理量と温冷官能値との相関、及び第１の物理量と温冷官能値との相関を予め特定しておくことにより、その後は、第３の物理量を測定するだけで、人体１０が評価対象物３に接触していると想定したときの温冷官能値を推定できる。つまり評価対象物３に対して人体１０を用いた計測を行うことなく、評価対象物３への熱移動量、及び温冷官能値が推定できるということであり、評価対象物３の評価が客観的かつ迅速に行えるという効果がある。
【００２１】
次いで模擬人体２０の具体例を図３に従って説明する。
図３は模擬人体の一例の縦断面図である。
【００２２】
模擬人体２０は、人体１０の特定部位、例えば足裏に対応して形成されており、人体１０に類似させた、つまり皮膚材２１を有する体内材２２を断熱材２３で覆った基本構造になっている。体内材２２は、水と同程度の熱伝導率（０．５８Ｗ／ｍ・Ｋ）を呈する素材を用いるとよい。そのような素材として例えば、高密度ポリエチレン（０．４６〜０．５２Ｗ／ｍ・Ｋ）、ガラス（０．５５〜０．７５Ｗ／ｍ・Ｋ）等がある。また皮膚剤は、例えばシリコン等の軟質樹脂を用いるとよい。断熱材２３は例えば発泡スチロール等でよい。
【００２３】
体内材２２の上端部には電熱式の発熱体２４と、熱電対等の温度センサー２５が配置されている。制御装置２８は、温度センサー２５の検知温度が一定（例えば摂氏３３度）になるように発熱体２４を制御する。なお発熱体２４に替えて、一定温度（例えば摂氏３３度）に加熱された熱媒体（水やオイル）が通じる熱交換器を用いてもよい。
【００２４】
皮膚材２１と体内材２２との境界部には、熱流束センサー２６が配置されている。熱流束センサー２６は、その内部に設けられた熱抵抗体の両面の温度差等から熱流を検知するセンサーであるが、ここではシートタイプのものを用いるとよい。なお熱流束センサー２６の検知信号、例えば熱抵抗体の両面の検知温度は、リード線を通じて制御装置２８に伝送される。
【００２５】
模擬人体２０は、皮膚材２１を下方に向けた状態で試験物２あるいは評価対象物３の上にセットされる。模擬人体２０の上部には所望のウエイト２７が固定できるようになっている。ウエイト２７は人が着席あるいは起立しているときに人体１０（足裏）に係る荷重を模擬するためのものである。ウエイト２７の重さを調節することで、人体１０が試験物２あるいは評価対象物３に接触している状態を好適に再現できる。
【００２６】
以下、第１〜第４の物理量の具体的な定義の例を説明する。
【００２７】
第１の例は、試験物２あるいは評価対象物３への熱移動を示す物理量として、熱流束を用いる例である。
このとき第１の物理量は、人体１０が試験物２に接触しているときの試験物２への熱流束を計測して算出される値とする。
第２の物理量は、模擬人体２０が試験物２に接触しているときの試験物２への熱流束を計測して算出される値とする。
第３の物理量は、模擬人体２０が評価対象物３に接触しているときの評価対象物３への熱流束を計測して算出される値とする。
第４の物理量は、人体１０が評価対象物３に接触している想定したときの評価対象物３への熱流束を推定して算出される値とする。
【００２８】
このような第１〜第４の物理量を図４（ａ）、（ｂ）を参照しながら更に説明する。図４（ａ）、（ｂ）は人体、模擬人体２０における温度、熱流束の測定部位を説明する模式図である。
【００２９】
第１、第４の物理量は、所定時間における人体１０から試験物２への熱流束の最大値を、人体初期温度（皮膚初期温度）と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差で除算して得られる値と定義してもよい。すなわち第１、第４の物理量は、人体初期温度と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差１度当たりの最大熱流束というように定義するとよい。なお所定時間としては熱流束が最大値付近であると考えられる時間、例えば３分間が適当である。
このとき最大熱流束Ｋは次の式で表される。
Ｋ＝Ｑｐ／（Ｔ０−Ｔｆ０）
ここにＱｐは人体１０を試験物２又は評価対象物３に所定時間接触させているときの熱流束の最大値である。Ｔ０は人体１０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の人体初期温度である。Ｔｆ０は人体１０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の試験物初期温度又は評価対象物初期温度である。
【００３０】
また第２、第３の物理量は、所定時間における模擬人体２０から試験物２への熱流束の最大値を、人体初期温度と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差で除算して得られる値と定義してもよい。すなわち第２、第３の物理量は、模擬人体初期温度と、試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差１度当たりの最大熱流束というように定義するとよい。このとき温度差１度当たりの最大熱流束Ｋｉは次の式で表される。
Ｋｉ＝Ｑｐｉ／（Ｔｉ０−Ｔｆ０）
ここにＱｐｉは模擬人体２０を試験物２に所定時間（例えば３０秒間）接触させているときの熱流束の最大値である。Ｔｉ０は模擬人体２０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の模擬人体初期温度である。Ｔｆ０は模擬人体２０を試験物２に接触させ始めた時点の試験物初期温度である。
このように第１〜第４の物理量を、試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差１度当たりの最大熱流束Ｋ、Ｋｉのように定義すると、例えば第１の物理量と第２の物理量との相関の直線性がよくなる等の効果が実験によって確かめられている。
【００３１】
図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの例における第１の物理量と第２の物理量との相関、第１の物理量と温冷官能値との相関を示すグラフである。
この例ではグラフＧ３に示すように、第１の物理量と第２の物理量との相関は、人体初期温度と試験物初期温度との温度差１度当たりの最大熱流束Ｋと、模擬人体初期温度と試験物初期温度との温度差１度当たりの最大熱流束Ｋｉとの相関として定義してもよい。
また第１の物理量と温冷官能値との相関は、グラフ４に示すように、人体１０から試験物２への熱流束の最大値Ｑｐと、温冷官能値ＩＸとの相関として定義してもよい。
【００３２】
第２の例は、試験物２あるいは評価対象物３への熱移動を示す物理量として、温度変化を用いる例である。
このとき第１の物理量は、人体１０が試験物２に所定時間接触したときの人体１０の温度変化を計測して算出される値とする。
第２の物理量は、模擬人体２０が試験物２に所定時間接触したときの模擬人体２０の温度変化を計測して算出される値とする。
第３の物理量は、模擬人体２０が評価対象物３に所定時間接触したときの模擬人体２０の温度変化を計測して算出される値とする。
第４の物理量は、人体１０が評価対象物３に所定時間接触したと想定したときの人体１０の温度変化を推定して算出される値とする。
【００３３】
このような第１〜第４の物理量を図６（ａ）、（ｂ）を参照しながら更に説明する。図６（ａ）、（ｂ）は人体、模擬人体における温度の測定部位を説明する模式図である。
【００３４】
第１、第４の物理量は、所定時間における人体温度変化を、人体初期温度と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差で除算して得られる値と定義してもよい。すなわち第１、第４の物理量は、人体初期温度と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差１度当たりの人体温度変化というように定義する。なお所定時間としては、人体１０がほぼ一定温度になると考えられる時間、例えば１２分間が適当である。このとき温度差１度当たりの人体温度変化Ｔｍは次の式で表される。
Ｔｍ＝（Ｔ１２−Ｔ０）／（Ｔ０−Ｔｆ０）
ここにＴ１２は人体１０を試験物２又は評価対象物３に所定時間接触させたあとの人体温度である。Ｔ０は人体１０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の人体初期温度である。Ｔｆ０は人体１０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の試験物初期温度又は評価対象物初期温度である。
【００３５】
また第２、第３の物理量は、所定時間における模擬人体温度変化を、模擬人体初期温度と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差で除算して得られる値と定義してもよい。すなわち第２、第３の物理量は、模擬人体初期温度と試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差１度当たりの模擬人体温度変化というように定義するとよい。なお所定時間としては、模擬人体２０がほぼ一定温度になると考えられる時間、例えば１２分間が適当である。このとき温度差一度当たりの模擬人体温度変化Ｔｍｉは次の式で表される。
Ｔｍｉ＝（Ｔｉ１２−Ｔｉ０）／（Ｔｉ０−Ｔｆ０）
ここにＴｉ１２は模擬人体２０を試験物２又は評価対象物３に所定時間接触させたあとの模擬人体温度である。Ｔｉ０は模擬人体２０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の模擬人体初期温度である。Ｔｆ０は模擬人体２０を試験物２又は評価対象物３に接触させ始めた時点の試験物初期温度又は評価対象物初期温度である。
このように第１〜第４の物理量を、試験物初期温度又は評価対象物初期温度との温度差１度当たりの温度変化Ｔｍ、Ｔｍｉのように定義すると、例えば第１の物理量と第２の物理量との相関の直線性がよくなる等の効果が実験によって確かめられている。
【００３６】
図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの例における第１の物理量と第２の物理量との相関、第１の物理量と温冷官能値との相関を示すグラフである。
この例ではグラフ５に示すように、第１の物理量と第２の物理量との相関は、人体初期温度と試験物初期温度との温度差１度当たりの人体温度変化Ｔｍと、模擬人体初期温度と試験物初期温度との温度差１度当たりの模擬人体温度変化Ｔｍｉとの相関として定義してもよい。
また第１の物理量と温冷官能値との相関は、グラフ６に示すように、試験物２に所定時間接触させたあとの人体温度Ｔ１２と、温冷官能値ＩＸとの相関として定義してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
２      試験物
３      評価対象物
１０      人体
２０      模擬人体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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