平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

資源循環利用を考慮した木質部材に関する研究 (第3報)
木粉・プラスチック複合材の耐衝撃性評価
今西祐志*
Study on Wood Material for Resource Recycling (III)
Evaluation of Impact Resistance of Wood/Plastic Composite
Hiroshi IMANISHI*

木材・プラスチック複合材の欠点の一つに耐衝撃性の低さが指摘されている。この材料は表面物性の異なる材料同士の複合材であるため，低い界面強度，微小な内部欠陥などがその原因として考えられる。そこで，材料同士の相溶性を高める添加剤，成形時の木粉含水率が木材・プラスチック複合材のシャルピー衝撃強さに与える影響について調査した。相溶化剤
添加と成形時の水分により，シャルピー衝撃強さは高い値を示し，成形体の異方性は強くなった。また，静的曲げ試験により得られた静的曲げ仕事量とシャルピー衝撃強さは高い相関を示すことが確認された。
1. 緒言
近年，木粉と熱可塑性プラスチックを混合して加熱溶融し，主に押出成形により長尺の材料に成形した複合材 (木材・プラスチック複合材：
WPC)1，2） は，木材とプラスチックの特徴を併せ持った材料として，デッキやフェンスなどの建材用途を中心に広く使われるようになってきている。
この材料は，廃木材や廃プラスチックを原料として利用できる環境調和性，材料の熱可塑性を利用して製品を再成形できるリサイクル性など，循環型社会構築のための好ましい特性を備えている。
さらに，木質バイオマスのマテリアル利用により炭素の貯蔵庫として機能するので，地球温暖化物質であるCO2の削減効果が期待できる。
WPCはさらなる用途拡大が望まれる材料であるが，耐衝撃性の低さが欠点として指摘されており，例えばパレットやコンテナといった輸送資材への用途へは利用が進んでいない状況にある。本
研究では，WPCの耐衝撃性に着目し，その改善に向けた検討を実施した。木粉とプラスチックは表面物性の異なる材料同士であるため，その複合に*試験研究部(生活支援機能研究室)

おいては，材料界面の強度不足及び微小欠陥の内在などによって耐衝撃性が低下すると考えられる。
そこで，材料同士の相溶性を高める添加剤，成形時の木粉含水率がWPCのシャルピー衝撃強さに与える影響について検討した。
2. 実験方法
2.1 原材料
木粉は，気乾状態 (含水率約12％) のヒノキ
(Chamaecyparis obtusa) を，φ1mmのスクリーンを取り付けたカッターミル ( (株) ホーライ製，
BO-210) により粉砕して調製した。プラスチック
は，ポリプロピレン (日本ポリプロ (株) ，ノバテ
ックPP BC6DR，ランダム系，MFR＝2.5) を使用した。また，木粉とプラスチックの相溶性を高めるための相溶化剤として，無水マレイン酸変性
ポリプロピレン (化薬アクゾ (株) ，カヤブリッド
006PP) を使用した。
2.2 混合及び成形表2.1に，原材料の配合比を示す。木粉割合は，全乾重量が60％となるようにした。なお，原材料の混合時の木粉含水率は8.5％MC，または全乾であった。
表2.1の配合比に従って原材料を調合し，ヘンシ

1平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告No.12

表 2.1 原材料の配合比
配合比

試験体
名称

木粉
(8.5％M C)

木粉
(全乾)

PP

相溶化剤

AP

65.1

―

40.0

―

APC

65.1

―

37.6

2.4

OPC

―

60.0

37.6

2.4

ェル型ミキサ ( (株) カワタ，スーパーミキサー
SMV-100) を用いて，180℃で溶融撹拌した。1回の撹拌時間は約15minである。次に，混合物をクーリングミキサ ( (株) カワタ，SMNC-100) に移して更に撹拌しつつ室温に冷却し，粒状混合物を得た。
得られた混合物を単軸押出機 ( (株) 池貝，
GS-100) に投入し，シリンダ内にて180℃で溶融させ，スクリュで混練しつつ押し出して水冷機構を備えた金型に送り込み，出口温度を室温まで下げた状態で成形体を作製した。成形体の断面寸法
は78×8.3mmである。

80

押出方向

衝撃荷重
8.3
切削面
10

78

押出方向

衝撃荷重
8.3
切削面
10

単位： m m

図 2.1 シャルピー衝撃試験体

22.3 シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験体は，その軸方向が押出方向に一致または直交するように切り出した。 (図2.1参照。以後，それぞれ押出方向試験体，直交方向試験体と称す) 。試験はJIS K 7111により行った。試験体寸法は，押出方向試験体が10×8.3×80mm，直交方向試験体が10×8.3×78mm
で，ノッチは付けなかった。試験はエッジワイズ
衝撃で行い，支持台間距離は62mm，試験体数は各条件で10体である。
2.4 曲げ試験
シャルピー衝撃特性との関連を見るため，曲げ試験を実施した。試験体は，その軸方向が押出方向に一致するように採取した。試験はJIS K 7171
により行った。試験体寸法は15×8.3×164mmで，試験体数は各条件で10体である。支点間距離は134mmで，試験速度は3mm/minである。
3. 結果と考察
3.1 シャルピー衝撃強さ
表3.1にシャルピー衝撃試験結果，図3.1に密度とシャルピー衝撃強さの関係を示す。相溶化剤添
加，水分ありの条件で成形した試験体 (APC) の
衝撃強さが押出方向，直行方向のいずれにおいても最大となっている。密度は，全乾で成形したOPCが最も小さい。成形時の水分は，木材成分の
一部の低分子化に作用すると考えられるが，OPCではその作用が小さかったために，内部に微少な空隙が比較的多く内在していると思われる。相溶化剤による界面強度の向上，成分の一部低分子化による空隙の減少により，APCが最大の衝撃強さを示したものと考えられる。
押出方向と直交方向の衝撃強さの比は，APCが2.8と最も大きく，次にOPCの2.2，APでは2.0であった。これらは成形体の異方性を示すものである。いずれの試験体でも押出方向の変動係数が大きいことも成形体の異方性を示している。この異方性は木粉粒子及びPP樹脂の配向によるものであり，相溶化剤添加によって界面強度が高くなっている試験体でその傾向がより顕著となっている。
3.2 曲げ性能
図3.2に，APとAPCの荷重-たわみ曲線の一例を示す。相溶化剤の添加により，曲線の初期勾配に差は認められないが，最大荷重は2倍超で，最大た平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告No.12

表 3.1 シャルピー衝撃曲げ試験結果
密度
試験体
名称

AP
APC
OPC

30

平均値

標準偏差

平均値

標準偏差

変動係数

[g /cm 3 ][g /cm 3 ][kJ/m 2 ][kJ/m 2 ]

[％]

押出方向

1.128

0.00620

4.63

0.849

18.35

押出方向に直交1.134

0.00400

2.36

0.127

5.37

押出方向

1.145

0.00310

24.11

4.357

18.07

押出方向に直交1.152

0.00400

8.45

0.796

9.42

押出方向

1.111

0.00817

17.47

3.290

18.84

押出方向に直交1.116

0.00490

7.94

0.379

4.77

400

押出方向試験体◇ : AP， □ : APC， △ : OPC
直交方向試験体◆ : AP， ■ : APC， ▲ : OPC

350
300

20

250
荷重 [N]シャ ルピ ー衝撃強さ [kJ/m 2 ]25

試験体の軸方向シ ャ ルピ ー衝撃強さ

15

: AP

200

: APC
150

10

100
50

5

0
0

0
1.10

1.12

1.14
密度 [g /cm 3 ]

1.16

5

10

15

たわみ [m m ]

図 3.1 シャルピー衝撃強さと密度の関係

図 3.2 荷重-たわみ曲線

わみは3倍超と大きな可撓性を示しており，試験体が破壊するまでの静的曲げ仕事量 (荷重-たわみ
曲線の下側，横軸とで囲まれる面積) には大きな差が生じている。
図3.3に，シャルピー衝撃強さと曲げ性能との関係を示す。曲げ弾性率との間には相関が認められないが，曲げ強度や静的曲げ仕事量との間には高い相関が認められ，特に静的曲げ仕事量との相関が高い (0.963) 。

1) 相溶化剤添加と成形時の水分により，シャルピー衝撃強さは高い値を示し，また，成形体の異方性は強くなった。
2) 曲げ試験により得られた静的曲げ仕事量とシ
ャルピー衝撃強さは高い相関を示すことが確
認された。

4. 結言
木材・プラスチック複合材の耐衝撃性について，
相溶化剤添加，成形時の水分の影響を検討した。
得られた知見は次のようにまとめられる。

謝辞
本研究を実施するにあたり，試験体作製に多大なるご協力をいただきましたヤマハリビングテッ
ク株式会社ならびに株式会社グリーンテクノ美山の皆様に，心より感謝の意を表します。

3

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

文献
1) 岡本忠： 木材学会誌, 49, pp. 401-407 (2003) .
2) 伊藤弘和： 材料, 59, pp. 259-267 (2010) .

2

シ ャ ルピ ー衝撃強さ [kJ/m ]35
y = 1.120 x + 10.29
R = 0.062

30
25
20
15
10
5
0
3.0

4.0

5.0

6.0

曲げ弾性率 [GPa]2シ ャ ルピ ー衝撃強さ [kJ/m ]35
y = 0.562 x -11.59
R = 0.930

30
25
20
15
10
5
0
0

20

40

60

80

3

4

曲げ強度 [MPa]2シ ャ ルピ ー衝撃強さ [kJ/m ]35
y = 7.633 x + 1.890
R = 0.963

30
25
20
15
10
5
0
0

1

2
静的曲げ仕事量 [J]

図 3.3 シャルピー衝撃強さと曲げ性能との関係

4

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

木材・木質材料の高機能化に関する研究（第1報）
軽量かつ高強度を有する木質材料の開発
伊藤国億*Study on High Functionalization of Wood and Wood-based Materials (I)Development of high-strength and light-weight Wood materials
Kuniyasu ITO*
木材の表層をエステル化するとともに導入されたエチレン性二重結合を架橋ポイントとする表面処理木材と、不飽和ポリエステル樹脂との接着を試みた。導入したエステル含量の最大量は 10％強であり、その処理条件は処理時間が 24 時間以上、無水マレイン酸(MA)添加
量がジメチルベンジルアミン(DMBA)の 10 倍モル以上と示唆された。なお、ブナ材を用いた
場合、材内部ほどエステル化されていないが、ナラ材を用いた場合、その大きな導管を通じて材表面からの深さ 500μm の範囲でもエステル化された。
ナラ材において、そのエステル化処理材の接着強さは無処理材の約 2.5 倍となったことから、木材のエステル化処理は不飽和ポリエステル樹脂(UP)との接着性の改善に有効であることが示唆された。
1. 緒言
木製家具の軽量化かつ強度を高める手段として、比重の軽い素材の活用やハニカムコアの導入、ホゾ接合の技術向上などがなされている。しかし、これらの技術では軽量で高強度、かつ意匠性の高
い革新的な家具を製造するには限界がある。そこ
で、内部又は外装片面に軽量かつ高強度な繊維強化材料を用いることで、木材単体では得られない
軽量・剛性のある木質材料を提供するため、FRPと木材との複合化を行うこととした。
木材とFRPは異種材料であることから材料間の剥離を抑え、強度を確保する必要があるため、木材への楔加工やFRPで木材を表面被覆するなど複合構造による方法や、エポキシ系樹脂による接着が行われている。エポキシ樹脂は主剤や硬化剤による組み合わせなど、その選択肢は多く、かつ硬化剤は高価であるため汎用性に欠ける。
そこで、FRP成形に汎用で、かつ安価で取り扱いやすい不飽和ポリエステル樹脂(以下、UPとする)を用いることにした。前報では、木材に対するUPの接着性能は低く、接着界面の改良が求められた1)。木材の表面にUPとの架橋ポイントを形成させるため、エチレン性二重結合を有する無水マレ* 試験研究部(木質材料研究室)

イン酸を木材にエステル結合させ、導入したエチ
レン性二重結合による木材とUPとのラジカル重合を試み、その接着効果を検討した。
2. 実験方法
2.1 木材の前処理
木材は、ブナ材及びナラ材ともに柾目板を用い、板材を10 mm(W)×23 mm(T)×350 mm(L)にカッ
トし、これを恒温恒湿下にて平衡含水率(約8%)に達するまで放置した。放置後、エステル化処理直前に適宜カットしたものを試験体とした。
6mm(W)×23 mm(T)×114mm(L) にカットした試験体は、ソックスレー抽出器を用いて72時間、アセトン抽出を行った。抽出後、試験体は60℃乾燥器で1日間乾燥させ、次いで20℃,50%RH下で1週間養生した。
2.2 木材のエステル化処理
ジメチルスルホキシド（以下DMSOと略記する、
和光純薬工業㈱社製，特級）50gに無水マレイン酸（以下MAと略記する、和光純薬工業㈱社製，特級）
25g、ジメチルベンジルアミン（以下DMBAと略記
する、和光純薬工業㈱社製，一級）0.75mlを加え、この処理液に試験体6本を20℃下48時間浸せきさせた。浸せき後、試験体に含浸した処理液はソッ
クスレー抽出器を用いて36時間、アセトン抽出操5

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

作により溶脱した。溶脱した試験体は60℃乾燥器
で1日間乾燥させ、次いで20℃,50%RH下で1週間養生し、これをエステル化処理材とした。なお、
DMSOのみに試験体を浸せきし、エステル化処理材と同様に洗浄、乾燥等の処理したものを無処理材とした。また、前処理前の木材をコントロールとする。
2.3 エステル化処理材および無処理材の粉化
エステル化処理材の表面を金やすりで研磨し、研磨粉をエステル化木粉とした。これを60℃に設定した減圧乾燥器によりP2O5上で絶乾した。なお、
無処理材においても同様に粉化し、これを無処理木粉とした。
2.4 エステル含量の定量導入したエステル化量は、アルカリ加水分解に基づくケン化法にて測定した2)。
絶乾したエステル化木粉100mgを100ml容共栓付きフラスコに精秤し、力価既知の0.4NKOHエチ
ルアルコール溶液10mlを加え、1時間85℃で緩やかに煮沸してケン化した。次いで0.42NHCｌ水溶液10mlを加え、約1時間後、20mlの蒸留水を加え、フェノールフタレイン溶液を数滴加え、0.1NKOH
水溶液で逆滴定し、ケン化価を求めた。なお、フェノールフタレイン指示薬の変色が10分以上持続することころを終点とした。また、無処理木粉のケン化価も同様に求めた。次式により、エステル
含量(%)を求めた。
エステル含量(%)＝Ｍ（Ａ－Ｂ）／（1000－ＭＡ）*100
Ａ：エステル化木粉のケン化価(eq/kg)
Ｂ：無処理木粉のケン化価(eq/kg)
Ｍ：MAの分子量(Mw)
2.5 試験体の中和処理
エステル化処理材を0.042N NaOH水溶液中に5分間浸せき撹拌して中和反応させた。次いで試験体を蒸留水で充分に洗浄し、乾燥させたものを中和処理エステル化処理材とした。
2.6 赤外線吸収スペクトル分析
FT-IR分光光度計（日本分光㈱社製）を用いてKBr法により赤外線吸収スペクトルを求めた。試料
は、エステル化木粉及び無処理木粉を用いた。
2.7 接着強度試験
エステル化処理材はL方向に均等にカットし、不飽和ポリエステル（158BQTW；昭和高分子㈱社製）、パーメックN（日本油脂㈱社製）を100：1
部重量で混合したものを接着剤として両面塗布し、6

クランプで24時間圧締し、引っ張りせん断型シン
グルラップ試験片を作製した。試験片は40℃下で16時間静置し、次いで20℃,50%下で1週間養生した後、接着面が23mm(T)×16mm(L)となるように試験片に切れ込みを入れた(図1)。引っ張り試験は、
オートグラフ（AG-50kN；㈱島津製作所社製）を用いて、接着強さ及び木部破断率を測定した。なお、試験速度は5mm/min、試験片は6本とし、無処理材も同様に試験片を作製し試験を行った。

図1 接着試験用サンプル
3. 結果と考察
3.1 木材表面のエステル化処理
エステル化処理材のエステル含量を表1に示す。
ナラ材では研磨した深さが深くなるとエステル含量は小さくなった。一方、ブナ材では、研磨した範囲でエステル含量に差が大きく、研磨した深さが500μmの範囲の場合にエステル含量がかなり小さくなった。これは散孔材のブナ材に比べ、環孔材のナラ材はその道管が大きいため、道管を通じて材表面からある程度の深さまでエステル化処理されたと思われる。
エステル化木粉およびエステル化処理材-中和処
理木粉、無処理木粉のIRスペクトルを図2に示す。
エステル化木粉は、無処理木粉に比べ1730cm-1付
近にカルボニル基の強い吸収がみられ、かつ1640cm-1 付近にMAのエチレン性二重結合の吸収がみられた。また、エステル化処理材-中和処理木
粉では、カルボン酸塩に由来する1580cm-1付近に強い吸収がみられた。このことからも板材において材表面がエステル化されたと言える。
表1 深さ方向におけるエステル含量(%)
研磨量（深さ；μm)
ナラ
0-100
20
0-200
14
0-500
15
モル比；MA：DMBA (50:1)
処理時間；48hr

ブナ
17
10
6

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

図2 エステル化木粉および無処理木粉のIRスペクトル（供試材；ナラ材）
MA添加量や処理時間など処理条件によるエス
テル含量を測定した結果を表2、3に示す。
表2より、DMBAに対するMAの添加量が5倍以下ではエステル含量はほとんどなく、添加量10倍
以上でエステル含量は10%強と増加した。これはエステル化反応がある一定量のMA量を添加することでエステル化反応がより高まったと言える。また、表3より、24時間と48時間のエステル化処理でエステル含量が近似した。
これらのことから導入されるエステル含量の最大量は10％強であり、その処理条件は処理時間が24hr以上、MA添加量がDMBAの10倍以上と示唆された。

3.2 表面処理による接着効果
各供試材のUP塗布量は表4のとおりであった。
コントロール材に比べ、エステル化処理材の方が塗布量は多く、またナラ材よりもブナ材の方が塗布量は多かった。UPの刷毛塗りにおいて、エステ
ル化処理材ではUPの浸透性が高く、とくにブナ材を用いたエステル化処理材は、塗布量を調整できないほど浸透性が高かった。今後、材表面の形状や含水率など要因を検討していく。
ナラ材を用いたエステル化処理材および無処理
材、コントロール材の接着強さを図3に示す。コン
トロール材と無処理材ではほとんど同じ接着強さであったが、エステル化処理材の接着強さは、無処理材の約2.5倍となった。また、木部破断率は、
コントロール材および無処理材ともに0%であった
が、エステル化処理材では95%であった。このことから木材接着に適していない不飽和ポリエステル
樹脂(以下UPと略記する)を用いる場合、木材をエ
ステル化処理することによりUPとの接着性が十分得られることが示唆された。
表4 各供試材のUP塗布量

ブナ

表3 処理時間に伴うナラ材のエステル含量
エステル含量
処理時間（hr)
(%)
15
24
48
モル比；MA：DMBA (50:1)
研磨量；0-500μm

8
17
15

UP 塗布量(g/m2)
150～200
250～300
50～100400～10001082

接着強さ(N/mm )

1
0
16
17

供試材
コントロール材
エステル化処理材
コントロール材
エステル化処理材

ナラ

表2 MA添加量に伴うナラ材のエステル含量
DMBA に対する MA
エステル含量
のモル比
(%)
1
5
10
50
処理時間；24hr
研磨量；0-500μm

No.12

6
4
2
0

コ

ー
トロ
ン

ル

材
処
無

材
理
エ

ス

化
ル
テ

理
処

図3 表面処理したナラ材の接着強さ

7

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

10

2

接着強さ(N/mm )

8
6
4
2
0

コ

ー
トロ
ン

ル

材
処
無

材
理
エ

ス

化
ル
テ

理
処

図4 表面処理したブナ材の接着強さ
ブナ材を用いたエステル化処理材および無処理
材、コントロール材の接着強さを図4に示す。ブナ材を用いた供試材の接着強さはほとんど変わらず、
木部破断率はすべて0%であった。これは材内にUPが浸透されやすかったことから、接着面のUP量が少なく接着力を発現できなかったと考えられる。

8

4. まとめ導入したエステル含量の最大量は10％強であり、その処理条件は処理時間が24時間以上、MA添加量がDMBAの10倍モル以上と示唆された。なお、ブナ材を用いた場合、材内部ほどエステル化されていないが、ナラ材を用いた場合、その大きな導管を通じて材表面からの深さ500μmの範囲でもエステル化された。
ナラ材において、そのエステル化処理材の接着
強さは無処理材の約2.5倍となったことから、木材のエステル化処理はUPとの接着性の改善に有効であることが示唆された。ブナ材のエステル化処
理材とUPとの濡れ性は高く、材内にUPが浸透されやすいため、UPとの接着性を発現できなかった。
文献1) 伊藤国億、今西祐志：岐阜県生活技術研究所研究報告，No.11，pp.24-27，2009．
2) 松田明ら：木材学会誌，Vol.30，pp735-741，
1984．

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

木材・木質材料の高機能化に関する研究（第2報）
アセチル化木材の耐光性に及ぼす波長依存性
三井勝也*

Study on High Functionalization of Wood and Wood-based Materials (II)Dependence on wavelength of photostability of acetylated wood.
Katsuya MITSUI*

木材の耐光性を向上させる方法の一つとしてアセチル化が挙げられる。しかし、アセチル
化木材は光照射の初期段階で退色することが知られている。そこで、本研究ではアセチル化
木材の耐光性に及ぼす波長依存性を検討した。種々のバンドパスフィルターを用い光照射を行った結果、紫外線、可視光ともにアセチル化木材を光退色させる効果を有しているが、可視光の方が紫外線より効果的であることを示した。しかし、IRスペクトルにおけるリグニンの劣化との相関は見られなかった。アセチル化木材の光退色のメカニズムは、紫外線照射と可視光の照射では異なっていると推測された。
1. 緒言
木材の表面色は光照射によって黄変することはよく知られている 1-12)。木材のアセチル化は寸法安定性を向上させるだけでなく 13-17)、耐候性の向上
も引き起こすことが報告されている 18-20)。これらの研究において、アセチル化木材は光照射の初期の段階で退色する(L*が上昇する)ことが示されている 18-20)。しかし、この現象について検討した例は全くない。アセチル化木材の光熱処理では、耐光性試験において、L*は未アセチル化木材の光熱処理材よりも大きく上昇した 21,22)。さらに、光熱処理によって着色された木材に対しアセチル化を導入した場合、その耐光性は未アセチル化木材よりも劣り、L*が上昇した 22)。アセチル化処理だけ
でなく、混合無水物処理についても、同様の結果が得られている 23)。
近年、木材の光劣化について、波長の影響を検討した例がいくつかある。Chang ら 24,25)はスギ心
材の赤みは 600nm 以上の光によって、より赤くなることを示した。Mitsui26)は a*は 500nm 以上の光照射によって最小値を示す一方で、b*は 440nm 以上の光照射で最小値を示すことを報告した。
Kataoka ら 27)は 434-496nm の光が、リグニンの──────────────────────
* 試験研究部(木質材料研究室)

著しい変化をともなうことなく、木材の退色を引き起こすことを示した。山本ら 28)は、明るい色の木材(L*>70、a*<8)は、可視光領域の光照射によって、退色することを示した。
脂肪酸を用いる混合無水物処理は、その一部にアセチル化を伴う。そこで、本研究ではアセチル
化木材の耐光性についての波長依存性を、材色および IR スペクトルから検討した。
2. 実験方法
2.1 供試材料
本 研 究 で は 、 試 験 片 の 大 き さ が50mm(L)×10mm(T)×1mm(R)のシトカスプルース(Picea sitchensis)を用いた。アセチル化前に、ソックスレー抽出器を用いエタノール抽出を 32 時間
行い、40℃で真空乾燥した。
2.2 アセチル化
アセチル化は無水酢酸を用い無触媒液相法で行った。処理条件は 140℃6 時間とした。反応終了後、試験片を 16 時間エタノール抽出し、未反応の薬液を除去した。さらに 40℃で真空乾燥した。アセチ
ル化による重量増加率は 22.80±0.70％だった。
2.3 材色測定
色差計(SE-2000: 日本電色工業（株）)を用い、材色測定を行った。
測定条件は、
測定直径は 6mm、

9

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

D65 光源、10 度視野とした。明度指数(L*)、クロマ
ティクネス指数(a*および b*)が計測され、ΔL*、Δa*、Δb*、ΔE*、C*、および h°は次式によって求められた。
L*  L*a  L*b

Qt

ここで、E、T、t、λ、および α は、それぞれ分光
放射照度(Wm-2nm-1)、フィルターの透過率(%)、時
間

–1
–2

* 2

*

a*

ここで、下付 a および b は、それぞれ処理前後を示す。表 1 にアセチル化前後の材色を示す。

後

0
200

400

600

800

波長 / nmh○72.29± 2.0478.03± 0.86

2.4 IR 測定
IR 測定は拡散反射ユニット(DR-81：日本分光（株）)を有する赤外分光光度計(FT/IR-4200：日本
分光（株）)で行われた。分解能 4cm-1 で 64 回積算された。1850cm-1－850cm-1 間でベースライン補正をした後、1161cm-1 の吸収を内部標準とした。
2.5 光照射
光照射はスーパーキセノンウェザーメータ(SX-75：スガ試験機（株）)で行われ、ブラックパ
ネル温度 63℃、槽内湿度 50%RH の条件下で最大1000 時間照射された。光照射の際、試験片は光学
フィルター(UTVAF-50S-34U：シグマ光機（株）、MZ400、MZ430、MZ460、MZ500、MZ530 および MZ560：朝日分光（株）)で覆われた。図 1 と図2 にキセノンランプの分光分布とフィルターの透過率を示す。MZ シリーズのフィルターの半価幅は10nm であった。フィルターの透過率は、自記分光
光度計(V-560：日本分光（株）)を用い、光照射前後に測定した。
3. 結果と考察
3.1 材色変化
200nm か ら 800nm に お け る 積 算 放 射 照 度
Q(Jm-2)は次式によって求められる。

102

図 1 キセノンランプの放射照度

100

50

0
200

UTVAF–50S–34U

前

表 1 アセチル化前後の材色
L*
a*
b*
C*
61.64
9.17 28.78 30.22±2.28 ±0.96 ± 1.45 ± 1.36
61.21
5.01 23.62 24.15±2.10 ±0.55 ± 1.58 ± 1.63

4

MZ500
MZ530
MZ560

アセチル化

6

MZ400
MZ430
MZ460

b

* 2

UTVAF–50S–34Uh   tan 1* 2

透過率 / %

* 2

放射照度 / W・m ・nmL   a   b C  a   b 
* 2

ddt

100

8

b *  ba*  bb**

1  t  T 

0 200

a *  a a*  a b*

E * 

800

   E  

400

600

800

波長 / nm

図 2 フィルターの透過率. 実線：光照射前のフィ
ルターの透過率, 破線：光照射 1000 時間後のフィルターの透過率(s)、波長(nm)、およびフィルターの劣化速度(s-1)
で あ る 。 フ ィ ル タ ー の 劣 化 速 度 はTt 0 h  Tt 1000 h1(s-1)によって計算され、Tt 0 h60  60  1000UTVAF-50S-34U 、 MZ400 、 MZ430 、 MZ460 、MZ500、MZ530 および MZ560 の劣化速度は、それ ぞ れ 1.218×10-10 、 2.148×10-7 、 1.340×10-7 、
2.623×10-8 、 2.642×10-8 、 3.659×10-8 、 お よ び
5.507×10-9 であった。
図 3 に(a)から(c)に ΔL*、Δa*、および h°と積算
放射照度の関係を示す。すべての波長において、ΔL*は積算放射照度の増加にともない上昇した。その変化は対数関数（ alogQ+b ）で回帰され、表 2

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告に回帰曲線と相関係数を示す。フィルターによる波長制限なしですべての波長が照射された場合（図 3 中の●）、あるいは、紫外線領域のみが照射されたとき（○）
、回帰曲線の係数 a は比較的小さ
かった。しかし、400nm 以上の光が照射されたとき、傾きは著しく大きくなり、460nm の時に最大となった。500nm 以上の波長では、それらは波長とともに小さくなった。

No.12

ル化木材を光退色させる効果を有しているが、可視光の方が紫外線より効果的であることを示している。また、アセチル化木材の光退色のメカニズ
ムは、紫外線照射と可視光の照射では異なっていると推測される。
3.2 IR スペクトルの変化
図 4 にフィルターなし(a)、紫外線のみ(b)、および 400nm(c)の光照射による IR スペクトル変化を示す。

表 2 ΔL*の回帰式(a×logQ+b)と相関係数
フィルター種類UTVAF-50S-34U
MZ400
MZ430
MZ460
MZ500
MZ530
MZ560
フィルターなし

回帰式
ΔL*=3.81×logQ+0.22
ΔL*=5.96×logQ+1.55
ΔL*=5.94×logQ+1.03
ΔL*=6.13×logQ+0.90
ΔL*=5.61×logQ+0.36
ΔL*=5.24×logQ-0.03
ΔL*=5.13×logQ-0.80
ΔL*=1.58×logQ+6.17

r
0.90**
0.99**
0.98**
0.98**
0.99**
0.99**
0.99**
0.69*

(a)

(b)

(c)

t =1000h
t =700ht =500ht =400ht =300ht =250ht =200ht =150ht =100ht =50ht =20hAcety lation
Control

15

10

(a)

90

(b)

h°

Δ L*

0

5

0
0
10

80

–10
2

10
10
–2
積算放射照度/ MJ ・m

4

10

0

2

10
–2
積算放射照度/ MJ ・m

10

4

75
0
10

1500
–1
波数 / cm

1000

2000

1500
1000
–1
波数 / cm

2000

1500
–1
波数 / cm1000

図 4 光照射による IR スペクトルの変化．(a) フィ
ルターなし, (b) UTVAF-50S-34U (340 nm), (c)MZ400 (400 nm).

85
Δ C*

10

2000

(c)

2

10
–2
積算放射照度/ MJ ・m

104

図 3 積算放射照度と ΔL*, ΔC*, h°の関係．(a) ΔL*,(b)ΔC*, (c) h○. ●:フィルターなし, ○:UTVAF-50S-34U (340 nm), ■: MZ400 (400 nm),□: MZ430 (430 nm), ▲: MZ460 (460 nm), △:MZ500 (500 nm), ▼: MZ530 (530 nm), ▽: MZ
560 (560 nm).
これらの結果から、アセチル化木材の光照射による ΔL*の上昇は、主に紫外線によるものであると考えられた。
ΔC*はアセチル化木材の光照射前後の C*の差である。430nm（□）、460nm（▲）、および 500nm（△）の光照射は、ΔC*を減少させた。ΔC*の減少
は、材色が無彩色に変化することを意味する。
400nm（■）、530nm（▼）、および 560nm（▽）の光照射では、ΔC*はほとんど変化しなかった。しかし、紫外線領域を照射した場合、ΔC*は積算放射
照度とともに増加した後、著しく低下した。
可視光が照射されたとき、h○は積算放射照度ともに増加した。これは材色が黄変したことを意味する。しかし、紫外線領域の光照射は h○を低下させた。これは、光照射によって材色が赤変したことを意味する。
これらの結果は、紫外線、可視光ともにアセチ

フィルターで覆わず光照射を行ったとき、リグニン由来の芳香骨格に帰属される 1510cm-1 のピーク
は光照射時間とともに減少し、図 4(a)に示すように、250 時間で消失した。Ohkoshi の報告 20)によれば、光照射 100 時間において、リグニン芳香骨格の変化はほとんど観察されなかった。
300-700nm における放射照度は、Ohkoshi の研究では、1.11MJ･m-1･h-1 であったのに対し、本研究で は 5.83 MJ ･ m-1 ･ h-1 で あ っ た 。 す な わ ち 、Ohkoshi の研究における 100 時間照射は本研究では 19 時間照射に相当する。リグニン由来の芳香環の C=C 伸縮に帰属する 1604cm-1 のピークも光照
射時間とともに低下した。これらの結果は、アセチル化木材中のリグニンは光照射によって劣化することを示している。一方、共役二重結合および非共役二重結合のカルボニル基に帰属される
1645cm-1 および 1702cm-1 は光照射時間とともに増加する。1762cm-1 のカルボニル基はアセチル化
によって増加し、その後の光照射によってさらに増加する。カルボニル基由来の 1740cm-1 付近にピークは、1710cm-1 と 1760cm-1 付近の２種のカルボニル基からなり、前者は後者よりも低分子な親水性化合物である 1,36)。この２種のカルボニル基の分離は差スペクトルの計算から明らかにされている
1,36)。本研究では差スペクトルを計算することなく11平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

２種のカルボニル基が出現したが、これは、アセチル化によって著しく増大した高波数のカルボニル基のピークが、光照射によって高波数側にシフトしたため、出現したものであると考えられる。
紫外線のみを照射した場合、変化の傾向はフィル
ターを用いず光照射を行ったものとほとんど同じだった。しかし、図 4(b)において、1710cm-1 付近のピークは明確ではなく、1760cm-1 のピークと重なり合った。400nm のフィルターで覆い、光照射を行った場合、光照射による著しい変化は見られなかった（図 4(c)）。
図 5 に積算放射照度と光照射前後の吸光度の比（Vσ）の関係を示す。Vσ は次式によって表される。
 A




A1161  AfterV  

 A





A1161  Before V1510 と V1740 はそれぞれリグニンの光劣化と光照射によるカルボニルの生成を示す。430nm 以上の光による照射では、V1510 についてはほとんど変化が観察されなかった。フィルターを用いなかったものと紫外線のみを照射した試験片においては、
積算放射照度とともに V1510 は低下した。
同様に、紫外線が照射されなかった試験片の V1740
はほとんど変化が見られず、紫外線が照射された試験片の V1740 は積算放射照度とともに上昇した。
これらの結果はリグニンの光劣化や光照射によるカルボニル基の生成は紫外線によって引き起こされることを示している。
(a)

(b)

1.0

V1740

V1510

1.5

1.0
0.0
0
10

2

10
10
–2
積算放射照度/ MJ ・m

4

10

0

2

10
10
–2
積算放射照度/ MJ ・m

4

図 5 積算放射照度と光照射前後の吸光度の比（Vσ）の関係．(a) V1510 (b) V1740. ●:フィルターなし, ○:UTVAF-50S-34U (340 nm), ■: MZ400 (400 nm),□: MZ430 (430 nm), ▲: MZ460 (460 nm), △:MZ500 (500 nm), ▼: MZ530 (530 nm), ▽: MZ
560 (560 nm).
4. まとめ本研究ではアセチル化木材の耐光性に及ぼす波
長依存性について種々のバンドパスフィルターを12用い検討した。紫外線、可視光ともにアセチル化
木材を光退色させる効果を有しているが、可視光の方が紫外線より効果的であることを示した。
しかし、IRスペクトルにおけるリグニンの劣化との相関は見られなかった。アセチル化木材の光退
色のメカニズムは、紫外線照射と可視光の照射では異なっていると推測された。
文献
1) M. Kishino, T. Nakano, Holzforschung 58(2004) 558-565.
2) S. Tsuchikawa, K. Inoue, K. Mitsui, Forest
Prod J 54(11) (2004) 71-76.
3) L. Tolvaj, K. Mitsui, J Wood Sci 51 (2005)
468-473.
4) K. Mitsui, S. Tsuchikawa, J Photochem
Photobiol B: Biol 81 (2005) 84-88.
5) A. Temiz, U. C. Yildiz, I Aydin, M. Eikenes, G.
Alfredsen, G. Çolakoglu, Appl Surf Sci 250(2005) 35-42.
6) K. K. Pandey, Polym Degrad Stabil 90 (2005)
9-20.
7) K. K. Pandey, Polym Degrad Stabil 87 (2005)
375-379.
8) 辻本吉寛, 今村祐嗣, 木材学会誌 52 (2006)
145-152.
9) 辻本吉寛, 今村祐嗣, 木材学会誌 53 (2007)
141-148.
10) L. Oltean, A. Teischinger, C. Hansmann,Holz Roh Werkst 66 (2008) 51-56.
11) 辻本吉寛, 今村祐嗣, 木材学会誌 55 (2009)45-50.
12) L. Tolvaj, K. Mitsui, Polym Degrad Stabil 95(2010) 638-642.
13) C. A. S. Hill, D. Jones, Holzforschung 53(1999) 267-271.
14) J. Z. Li, T. Furuno, S. Katoh, T. Uehara, J
Wood Sci 46 (2000) 215-221.
15) P. D. Evans, A. F. A. Wallis, N. L. Owen,
Wood Sci Technol 34 (2000) 151-165.
16) C. Sander, E. P. J. Beckers, H. Militz, W. van
Veenendaal, Wood Sci Technol 37 (2003) 39-46.
17) C. A. S. Hill, G. A. Ormondroyd,Holzforschung 58 (2004) 544-547.
18) M. Ota, K. Abe, T. Sekiguchi, Mokuzai
Gakkaishi 42 (1996) 216-221.
19) M. Ota, H. Ogata, Y. Jono, K. Hirota, K. Abe,
Mokuzai Gakkaishi 43 (1997) 785-791.
20) M. Ohkoshi, J Wood Sci 48 (2002) 394-401.
21) K. Mitsui, L. Tolvaj, Holz Roh Werkst 63(2005) 392-393.

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告22) K. Mitsui, L. Tolvaj, Proceedings of 3rdInternational Symposium on Surfacing and
Finishing of Wood (2004) 301-305.
23)三井勝也, 岐阜県生活技術研究所研究報告 11(2009), 19-23.
24) S. T. Chang, S. Y. Wang, S. S. Cheng, J WoodSci 46 (2000) 390-394.
25) S. T. Chang, S. S. Cheng, Holzforschung 55

No.12(2001) 459-463.
26) K. Mitsui, Holz Roh Werkst 62 (2004) 23-30.
27) Y. Kataoka, M, Kiguchi, R. S. Williams, P. D.
Evans, Holzforschung 61 (2007) 23-27.
28) 山本健, 片岡厚, 古山安之, 松浦力, 木口実,
木材学会誌 53 (2007) 320-326.

13

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

遮音・通気性能を有する木製ドアの開発
木村公久*1、長谷川良一*2、古田 勤*3、白石侑丈*3、楯 泰貴*4
Development of Wooden door has Sound insulation and Aeration property.
Kimihisa KIMURA*1, Ryoichi HASEGAWA*2, Tsutomu FURUTA*3,
Yukitomo SHIRAISHI*3 and Yasutaka TATE*4
遮音・通気性能を有する木製ドアを開発するため、ドアのコア材として発泡体（EPS：ビーズ法ポリスチレンフォーム）を用いた。試作ドアの構造は、通気孔の配列および通気経路
形状が異なる 3 タイプとした。試作したドアは、当所において遮音ならびに通気性能の評価を行った。
遮音および通気の両性能で判断すると、タイプ 3 が良好な結果であった。しかし、遮音性能は 800Hz～2,000Hz で T－1 等級を下回り、また通気性能は総相当隙間面積 26cm2 という値であり、目標値を下回る結果となった。
1. 緒言
近年、住宅に関する住生活者の質的な要求の多様化にともない、内装ドアおよび建材に対する要求性能は高まっている。内装ドアについては、隣室からの騒音問題やプライバシー保護等の関係により、住生活者からの遮音性能向上に関するニーズは高い。また業界からは、新たな製品の付加機能として、遮音ドア（T-1等級）の開発が求められている。遮音性能のほか、換気経路となる扉には有効開口面積で100～150cm2の開口が必要とされている。また、一般的な遮音ドアは、遮音性能を高めるために高密度材料が用いられ、重量が重いことにより施工や蝶番部品への負担が大きく、製品の耐久性および安全性の面で軽量化が求められている。これらの性能を兼ね揃えたドアは、トイ
レや寝室用として需要がある。
そこで、遮音および通気性能を有する木製ドアを開発するため、コア材として吸音性能を有する
発泡体を用いたドアを試作し、当所において遮音ならびに通気性能の評価を行った。

*1 試験研究部(生活支援機能研究室)*2 試験研究部(技術相談室)*3 株式会社ハウテック*4 DAISEN株式会社

14

技術部
開発室

2. 実験方法
2.1 供試体
2.1.1 発泡体
ドアの軽量化として、コア材の軽量化を図るた
め、共同研究企業のDAISEN株式会社が開発した
ポーラスEPS成形体（以下、ポーラス成形体）を用いた。このポーラス成形体は、発泡倍率等を変えることにより、吸音性能が変化する材料である。
ドアに組み込む前に、ポーラス成形体自体の遮音性能を把握するため、発泡倍率が20,50および80倍の板材を試作した。また、コア材として使用するため、これらの異なる発泡倍率で通気経路を設けたポーラス成形体を試作した。試作した主な通気経路形状の概略図を表1に示す。①の通気経路形
状は、縦方向に直線型の通気孔が細かく通ってい
表1 試作したポーラス成形体の主な通気経路形状の概略図①②③

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告るものである。②は①と同じ縦方向の直線型の通気孔であるが、①より通気経路幅を広くしたものである。③の通気経路形状は、横方向に直線型の通気孔が通っているものである。
2.1.2 試作ドア
試作するドアは、フラッシュ構造とした。供試
体の寸法は、当所の音響特性評価装置で遮音ならびに通気性能評価ができる大きさとするため、ドアは W827mm×H1,985mm×D36mm、ドア枠はW877mm×H2,021mm×D113mm とした。
試作した遮音・通気ドアの仕様を表 2 に示す。
また、データ比較のために試作したドアの仕様を
表 3 に示す。
表 2 遮音・通気ドアの仕様
タイプ 1
表面材
通気孔
通気孔
総面積
コア材

コア材の
通気経路
ｴｱﾀｲﾄ

タイプ 2

タイプ 3

MDF2.7mm+HB3.5mm
表面上
裏面下
約 113cm2タイプ 1
改良型
MDF2.7mm+HB3.5mm
表面上
裏面下
約 113cm2

MDF2.7mm+HB3.5mm
表面左
裏面左
約 151cm2

MDF2.7mm+HB3.5mm
表面左右
裏面上
約 91cm2

ポーラス
成形体
20 倍
①

ポーラス
成形体
20 倍
②

ポーラス
成形体
20 倍
③

ポーラス
成形体
20 倍
特殊型

有

有

有

有

No.12

2.2 遮音性能評価測定
2.2.1 測定方法
測定に用いた音響特性評価装置（株式会社小野測器製）は、図2に示す音源室と受音室の残響室2室で構成されている。この隔壁に供試体を設置し、音源室側にノイズを発生させ、音源室と受音室の音圧レベルを測定することによって、供試体の遮音性能を表す音響透過損失を算出する装置である。
規格としては、JIS A 1416:2000「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」に沿った測定方法である。JIS規格で測定周波数範囲は100～5,000Hzと定められているが、本装置は試験室の容積が小さいことにより、低い周波数帯域における音圧分布が安定しないという点から、100～315Hz未満（1/3オクターブ）の測定値は参考値となる。遮音性能の判断基準は、JIS A 4702:2000「ドアセット」の遮音等級線で評価した。本報告で記載している音響透過損失グラフは、JIS A
1416に基づく1/3オクターブの測定結果にJIS A
4702の遮音等級線を貼り付け、簡易的に遮音等級の判断を行ったものである。

表3 データ比較用のドアの仕様
一般型ドア
表面材
コア材

MDF2.7mm
ﾍﾟｰﾊﾟｰﾊﾆｶﾑ

ｴｱﾀｲﾄ

無

ポーラス成形体
内蔵ドア
MDF2.7mm
ポーラス成形体
50倍
無従来型遮音ドア
MDF2.7mm
ﾁｭｰﾌﾞﾗﾎﾞｰﾄﾞ
30mm
有

エアタイトとは、図1に示すとおり、ドアが開いている時は上がった状態であるが、ドアを閉めると横にある突起がドア枠に押されてパッキン部分
が下がることにより、アンダーカット部を遮断するものである。

上がっている状態
下がっている状態
図1 エアタイト

試験室（音源室）
試験室（受音室）
図 2 音響特性評価装置
2.2.2 供試体の設置方法
ポーラス成形体等の測定については、試験室の隔壁開口に供試体を固定するための木枠を用意し、各供試体を木枠に取り付けた状態で測定を行った。
試作ドアの測定については、試験室の隔壁開口にドア枠を固定し、供試体を付け替えて測定を行った。
2.3 通気性能評価測定
2.3.1 測定方法
測定に用いた気密性測定器（コーナー札幌株式
会社製）は、住宅用の気密性能を評価する装置である。音響特性評価装置にドアを設置した状態で、測定器を取り付けて測定を行うことにより、ドア

15平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12の通気性能（通気量）を簡易的に評価することが可能である。この測定器は、ドアの表裏で圧力差を生じさせ、圧力差とその時の通気量を測定する
ことによって隙間の大きさ（総相当隙間面積cm2）が求められる（図3）。今回の通気性能は、測定によって得られた総相当隙間面積の値で評価した。

帯域の吸音効果によるものであると考えられる。
参考のため、ドアの材料として使用する木質系材料の測定を行った。ポーラス成形体との比較グ
ラフを図5に示す。遮音性能は一般的に重量則に基づくため、木質系材料と比べると重量が小さいポーラス成形体は、材料単体の遮音性能は低いことが分かった。
1/3 オクターブ

60○：チューブラボード
30mm

音響透過損失50△：HB3.5mm
40

T-4
T-3

＊：MDF2.7mm●：ポーラス成形体
20 倍 30mm

30

T-2
T-1

(dB)

20

10

開放側
加圧側
図3 通気量測定状況

0
63

125

250

500

1000

2000

4000

中心周波数(Hz)

3. 結果と考察
3.1 遮音性能評価
3.1.1 発泡体
発泡倍率が20,50および80倍のポーラス成形体の測定結果を図4に示す。測定には通気経路を設けていないポーラス成形体板材（厚み30mm）を使用した。発泡倍率で比較すると、高密度である低倍率の方が遮音性能は高い結果であった。50倍およ び 80 倍 の ポ ー ラス 成形 体 で は 、 中 心 周 波数4,000Hzで音響透過損失の値が上がっているが、これはポーラス成形体の特性ともいえる高周波数

図5 主な材料の音響透過損失結果
3.1.2 試作ドア
一般型ドアおよびポーラス成形体内蔵ドアの測定結果を図6に示す。この測定に用いたドア枠の戸当たりは、三方にパッキンを付けた仕様であり、アンダーカットは11mmである。測定結果は、いず
れもT－1等級を下回る値であった。アンダーカッ
トがある場合は、アンダーカットからの音の透過が大きいため、ドアの構造の違いによる音響透過損失の差は大きく現れなかったと思われる。

1/3 オクターブ

60

1/3 オクターブ
60○：20 倍○：一般型ドア△：50 倍＊：80 倍

40

T-4

T-3
30

T-2

音響透過損失音響透過損失50△：ポーラス成形体

50

内蔵ドア
40

T-4

T-3
30

T-2

T-1
T-1

(dB)

20

(dB)

20

10
10

0
63

125

250

500

1000

2000

4000

0
63

中心周波数(Hz)

図4 ポーラス成形体の発泡倍率の違いによる
音響透過損失結果

16

125

250

500

1000

2000

4000

中心周波数(Hz)

図6 一般型ドアおよびポーラス成形体内蔵ドアの音響透過損失結果

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

1/3 オクターブ

60○：エアタイト有△：エアタイト無音響透過損失

50

40

T-4

T-3
30

T-2
T-1

(dB)

20

10

0
63

125

250

500

1000

2000

4000

中心周波数(Hz)

図7 従来型遮音ドアにおけるエアタイトの有無による音響透過損失結果
1/3 オクターブ

60

音響透過損失

50

40

T-4

T-3
30

T-2
T-1

(dB)

20

10

0
63

125

250

500

1000

2000

4000

中心周波数(Hz)図8 タイプ1の音響透過損失結果
1/3 オクターブ

60○：タイプ 1 改良型

音響透過損失△：タイプ 2＊：タイプ 3

50

40

T-4
T-3

30

T-2
T-1

(dB)

20

10

0
63

125

250

500

1000

2000

4000

中心周波数(Hz)図9 タイプ1改良型、タイプ2およびタイプ3の音響透過損失結果

No.12

従来型遮音ドアでエアタイトの有無による比較測定の結果を図7に示す。ドア枠の戸当たりは、前述と同じ仕様である。測定結果では、各周波数帯域において音響透過損失の値に1.7～9.2dBの差が出ていることから、エアタイトの遮音効果は大きいことが分かった。
遮音・通気ドアとして試作したタイプ1の測定結果を図8に示す。このドアより、ドア枠の戸当たりに遮音性を高めた形状のパッキンを使用した。測定結果は、T－1等級に該当する値が得られた。しかし、次項で記述するとおり、ドア表面の通気孔
総面積に対してコア材の通気経路断面積が小さかったため、通気量が少ないことが分かった。
そこで、通気量の増加を図るため、コア材の通気経路断面積を広くしたタイプ1改良型、また新たな構造であるタイプ2ならびにタイプ3を試作し、測定を行った。測定結果を図9に示す。タイプ1改
良型は、中心周波数400～1,600Hzにおいて、T－
1等級を下回る値であった。これは、通気路断面積を増やすため、発泡体の厚みが薄くなった等の原因により、遮音性能が低下したと思われる。タイ
プ2は、タイプ1改良型と比べて広い範囲（中心周
波数315～2,000Hz）において、T－1等級を下回る値であった。これは、通気路断面積が大きくなったことと、通気路の長さが短くなった等の原因により、遮音性能が低下したと思われる。タイプ3
は、中心周波数800～2,000Hzにおいて、T－1等級を下回る値であったが、タイプ1改良型およびタイプ2と比較すると良好な値であった。
3.2 試作ドアの通気性能評価
通気測定結果を表4に示す。
基準となる一般型ドアの総相当隙間面積は、128cm2であった。この測定に用いたドア枠の戸当
たりは、レバーハンドル側のみにモヘアを付けた仕様である。この値は、アンダーカットの開口面積の計算値約89cm2に対して大きい値であった。
これは、三方のチリからの通気によって総相当隙
間面積が大きくなったと考えられ、通常仕様の戸当たりではアンダーカット以外からもかなりの通気量があることが分かった。しかし、アンダーカ
ットと三方のチリの総隙間面積の計算値は約284cm2であるため、この値と比較すると45％程の通気量であった。
タイプ1～3で用いたドア枠の戸当たりは、遮音性能評価時測定と同様の遮音性を高めたパッキン
を三辺に付けた仕様である。エアタイトも付いているため、アンダーカットや三方のチリは塞がれている状態であり、そこからの通気はほとんど無いと考えられる。そのため、測定では通気孔およ17平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

びドア内部の通気経路を通過する量が求められる。
タイプ1の総相当隙間面積は7cm2であり、通気孔総面積約113 cm2 に対して6％程の通気量であった。このタイプのドアは、ドア表面の通気孔総面積に対してコア材の通気経路断面積が小さかったため、通気量が低い結果になったと思われる。
通気路断面積を大きくしたタイプ1改良型は、総相当隙間面積が29cm2であり、通気孔総面積に対して26％程の通気量となり、通気性能の向上がみられた。タイプ2の総相当隙間面積は50 cm2であり、通気孔総面積約151cm2に対して33％程の通気量であった。また、タイプ3の総相当隙間面積は26m2であり、通気孔総面積約91cm2に対して29％程の通気量であった。
参考のため、タイプ1でエアタイトを下ろさない状態で測定を行ったところ、総相当隙間面積は71cm2であった。アンダーカットの開口面積の計算
値は約86cm2であるため、直通開口であれば通気量の損失は少ないことが分かった。直通開口を避けてドア内部を通気させる構造にすることで、総相当隙間面積は通気孔総面積計算値の半分以下に減少する結果となった。
以上より、通気量はドア表面の通気孔面積およびコア材の通気経路断面積に大きく影響され、場合によっては計算値より極端に減少することが分かった。
表4 通気測定結果
供試体

総相当隙間面積(cm2)

通気孔総面積
計算値(cm2)

比率
(%)

128

約 284

45

タイプ 1

7

約 113

6

タイプ 1 改良型

29

約 113

26

タイプ 2

50

約 151

33

タイプ 3

26

約 91

29

一般型

18

4. まとめ試作ドアタイプ1～3の遮音、通気測定結果を表5に示す。遮音および通気の両性能で判断すると、タイプ3が良好な結果であった。しかし、遮音性能
は800Hz～2,000HzでT－1等級を下回り、また通
気性能は総相当隙間面積26cm2という値であり、目標値を下回る結果となった。
吸音性能があり、若干の通気性能を有する発泡体をドアのコア材料にすることで、遮音と通気の相反する性能の向上を図ったが、同時に向上させることは容易ではなかった。現状では製品とする性能が得られていないため、ドアの通気孔およびコア材の形状等の再検討が必要であると考える。
表5 遮音、通気測定結果
供試体

遮音性能
（T-1 等級）該当

通気性能（総相当隙間面積）7cm2

タイプ 1 改良型

下回る

29cm2

タイプ 2

下回る

50cm2

タイプ 3

下回る

26cm2

タイプ 1

本研究は、独立行政法人 科学技術振興機構 地
域イノベーション創出総合支援事業 平成21年度「地域ニーズ即応型」により実施した。

1)

2)
3)
4)

参考文献
換気マニュアル作成委員会（事務局（財）ベ
ターリビング）：住宅の換気設備マニュアル（H15.5.1版）,2003．
JIS A 1416：2000,「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」.
JIS A 4702：2000,「ドアセット」.
木村公久他：岐阜県生活技術研究所研究報告,
No.10, pp.57-60, 2010．簡易残響室を用いた
音響透過損失測定方法の確立.

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

不随意運動減衰型描画支援システムの開発
宮川成門*1、窪田直樹*2、矢野賢一*3、青山寛明*3、堀畑聡*4Development of involuntary motion suppression type drawing support system
Naruto MIYAGAWA *1, Naoki KUBOTA*2, Kenichi YANO*3,
Hiroaki AOYAMA*3，Satoshi HORIHATA*4
アテトーゼ型脳性麻痺者のＰＣによる絵画の描画支援を目的として、不随意運動を減衰させるシステムの開発を行った。描画手法のコンセプトは「手書き感覚」として、小型ハプティックインターフェースを用いて、ペンの水平移動によるカーソル操作と、振り下ろしによる点描操作の実現を目指した。これを想定した動作測定の結果、カーソル移動における不随
意運動の減衰には、速度に応じて加算量を変更する移動平均法が有効であった。また、点描における不随意運動の判別には、ペンの降下量の利用が有効であった。開発したシステムによる描画テストの結果、手書き感覚の操作を実現するデバイスとしての可能性を見ることが
できた。
1. 緒言
身体に障がいを持つ方のＰＣ利用を支援することは、社会参加の支援につながることでもあり、その重要性は高い。現在、ジョイスティックやト
ラックボール、大型キーボードや小型のキーボード等の普及により、障がい者のＰＣ利用が可能となっている。しかしながら、不随意運動がある方にとっては、これらの機器を用いても、手の震えによる入力ミスの改善は困難なのが現状である。
そこで本研究は、不随意運動が多い重度の脳性麻痺者の協力を得て、この方がＰＣで行う文章作
成や絵画創作の作業状況について調査を行った。
その調査結果から、手書き的操作による絵画の描画を目的として、関連動作の計測、解析を行った。
また解析結果から、不随意運動を減衰するフィルタを設計し、これを用いた描画支援装置の開発を行った。

介助を行う。日中は図1のように、電動で背座角調
整可能な座位保持椅子に座り、その状態で使用可
能なスライドキーボード台を用い、利き手の左手のみでＰＣ（OS:Windows）による詩、短歌、絵画の創作を行う。絵画については過去には絵筆による創作を行っていたが、体力的に負担が大きかったため、現在はペイント系のソフトとＰＣによる創作のみとなっている。

2. 調査
2.1 対象者
Ａさん：緊張性アテトーゼ型脳性麻痺で、腕、頭部の不随意運動が多い。自宅で過ごし家族が全*1 試験研究部(生活支援機能研究室)*2 試験研究部(シミュレーション研究室)*3 岐阜大学工学部人間情報システム工学科*4 日本大学松戸歯学部歯学科

図1 座位保持椅子での姿勢
これまでも当所ではＡさんにご協力いただき、上記の座位保持椅子とスライドキーボード台の開発を行っている。これによりＰＣの操作性が向上
したが、不随意運動による入力ミスの状況や、別19平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12の操作デバイスの検討など、充分調査しきれていない部分があった。そこで本研究の主旨を説明し、研究への協力について同意を得た。
2.2 作業環境・姿勢
スライドキーボードを操作する際は、図2のように、利き腕の左肘を脇腹と左肘掛けの間に挟むよ
うに入れ、さらに右手を左腕に添え、不随意運動を抑制している。よって左手の可動範囲は肘を支点とした部分に限られる。スライドキーボードは
この左手の可動範囲を有効に使用するために考えたものであり、椅子の肘掛けに固定するベースとなる木枠と、キーボードを取り付けるもう一方の木枠を、家具の引き出しに用いるスライド金具でつないだ構造となっている。また、キーボードにはキーガードが取り付けてある。金具は軽い操作で動くため、左手のみでキーボード送ることで打ちやすい位置に移動させ、左指でキーを打つという作業が可能である。
視線はディスプレイを向いており、キーの位置は感覚的に把握している。また肘掛けは座面に固定されているため、座角度を変えてもキーボードの位置調整を行う必要はない。

図2 スライドキーボードと手の関係
また、ＰＣのユーザビリティ設定については、Windowsのユーザー補助機能等を利用し、次のよ
うにしている。
・マウスキー（テンキーによるマウス代替機能）：
指先も緊張が激しく、マウスを把持してクリックする作業が不可能なため。
・固定キー（Ctrl、Alt、Shiftキーの同時打鍵を順次入力に変更）：左指のみでの操作となるため、両指を使用した同時打鍵が不可能なため。
・ハイコントラスト（画面表示に読みやすい色とフォントを自由に設定する。Ａさんの画面は黒地に白文字設定)：本人が見やすい設定。

20・拡大鏡（カーソル付近を拡大して表示する）：ディスプレイが遠いこともあり、本人が見やすいようにしている。
・文字入力（ひらがな設定）：タイピングの数を減らすため。
・キーの割り当て（「カタカナ／ひらがな／ローマ字」キーに「Backspace」キー機能を割り当て）：
頻繁に使用するキーを打ちやすい位置に変更。
2.3 キーボードによる文章入力の状況
Ａさんが実際にキーボードを操作する様子を見ると、不随意運動による複雑な手指の動き等の問題があり、作業の所要時間は長く、タイプミスも多く感じられた。調査の中で撮影していたビデオ
から、Ａさんが入力していた文章の一部について、打ち間違えの位置関係について確認を行った結果、ほぼ隣接したキーの打ち間違えであることが分かった。これは、Ａさん側の要因として、キーボー
ドを見ないで操作することによる単純な打ち間違え、小さな不随意運動による打ち間違えが考えられ、スライドキーボード側の要因として、スライドが軽すぎることによる位置固定の難しさが考えられた。
2.4 テンキーによるカーソル操作の状況
Ａさんは、ＰＣによる絵画の作成方法として、
ペイント系ソフトを用いている。写真を参考として、テンキーで線を引いたり、囲んだ面に色づけをするといった手法を主としている。写真ファイルの読み込みやツールの選択等、メニュー選択を多用することとなるが、これらの操作も含めても、主に使用するキーは、テンキー、矢印キー、Enter
キーが中心となる。このため文章入力と比較してキーボードの動きは少なく、キーの押し間違えが少ない。
2.5 目標作業の決定
これら調査結果と、Ａさんの意見を総合して支援を行う作業を決定することとした。キーボードの動きが軽すぎるため、打ち間違えに関係しているのではという考えに対し、本人の意見は、キー
ボード操作は感覚的に行っているため、打ち間違え等に対する問題はあまり意識したことがないとの回答であった。一方テンキー操作に関しては、
そのデバイスの特徴から、作成される線が直線的なものになりやすいという不満と、今後油彩画風の高い表現に挑戦したいという意欲を持っていた。
以上のことから本人の意向を尊重し、新しいデバ
イスの選定と動作計測を併用しながら、不随意運動があっても感覚的な絵画表現を支援する方法の開発を目標とした。

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

3. 実験
3.1 描画手法と操作デバイスの決定
一般的に感覚的な操作を支援するデバイスには
ジョイスティック、トラックボール、ペンタブレ
ット等が考えられる。Ａさんは以前、鳶座りの姿
勢で座卓に置いた紙に手書きで絵を描いていた。
しかし、疲労が大きいため椅子に座ってのＰＣ絵画に移行したという経緯がある。そこで描画方法のコンセプトは「手書き感覚」として、ペンタブ
レットの活用を検討した。しかしＡさんが現在の座位保持椅子に座った状態でペンを使用する状況を確認したところ、腹部の上にペンを振り下ろす動作が多く見られ、これを見る限り、タブレット
上の目的の位置にペンを運ぶ作業が困難であると思われた。またペンとタブレットの衝撃による装置破損の心配もあった。こうしたデバイス調査の結果、最終的に小型ハプティックインターフェースであるPHANTOM Omni(SensAble社製 図3)を用いることとした。描画用のデバイスではないが、以下の理由から選定した。
・ 空間でカーソル操作と描画操作を実現するタ
ブレットのないペン型入力装置として用いる事ができる。
・ ペンの位置座標が記録できるため、動作測定装置としても機能する。動作測定結果から、
不随意運動に対する補正の方法を検討することができる。
・ ハプティックインターフェースの特徴である反力を利用することで、ペンの操作感に重みを与えることができるため、手ぶれを軽減できる可能性がある。

No.12

3.2 カーソル操作での不随意運動の解析
ペンを用いたカーソル操作において、不随意運動による誤動作を抑制することを目的として、Ａさんの動作記録を行った。Ａさんの動作を目視で判断すると、常に小さな震えが見られるが、その中で時折上半身全体が激しく震えるような大きな
不随意運動が起きている。特にこの大きな不随意運動を判別することで操作性が向上すると考えられるため、以下の方法で動作記録を行った。また、記録作業時の様子を図4に示す。
・PHANTOMによりマウスカーソルの操作を可能とした上で、ペイントソフト上に直径80mm（280ピクセル）の円を表示する。
・表示した円の中にカーソルが留まるように約10秒間保持してもらう。
・この方法により、大きな不随意運動が現れている状況と保持できている状況（小さな震えは含む）の位置座標を記録する。
・記録した位置座標の中の不随意運動の時間を確認するために、記録開始から終了までの動作をビデオカメラで録画する。
・記録結果から、大きな不随意運動の特徴について解析する。

図4 動作記録の様子

図3 使用デバイス PHANTOM Omni

これにより記録できた２秒間の不随意運動の移動軌跡と速度を図5に示す。比較として、保持できていた状態から２秒間を抽出した軌跡と速度を図6に示す。この結果、不随意運動の速度が300mm/s
以上であったのに対し、保持できていた状態の速度はこれを超えないことが分かった。よって意思によるカーソル操作と不随意運動の判別には速度が利用できると考えられた。

なお、併用するソフトは点描が可能なペイント
ソフトを利用した。

21

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

図5 不随意運動の移動軌跡(上)と速度(下)図7 ペンの振りおろし動作時
速度(上)とｚ軸の降下量(下)22

図6 保持状態の移動軌跡(上)と速度(下)図8 不随意運動の中でｚ軸移動が大きい時
速度(上)とｚ軸の降下量(下)平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

3.3 描画操作での不随意運動の解析
手の可動域確認および描画操作と不随意運動の判別方法の確認を目的として、PHANTOMによりＡさんの動作記録を以下の方法で行った。
・PHANTOMによりマウスカーソルの操作を可能とした上で、ペイントソフト描画面全体に、十字の線を引いた４分割画像を表示する。
・表示した４分割画像を右下、右上、左上、左下の順で、それぞれの枠内に描画することをイメージしてペンを操作してもらう。
・この動作の位置座標を記録し、描画操作の特徴と不随意運動との判別方法を検討する。
記録の結果、描画をイメージした動作は、ペンを振り下ろすような動きが特徴的であったため、この動作と不随意運動との判別方法を検討することとした。ペンの振り下ろし動作の速度とｚ軸方向の降下量を図7に示す。比較として、不随意運動の中で、ペンの振り下ろし動作に類似していた（ｚ軸方向の降下量が大きかった）時の速度とｚ軸方向の降下量を図8に示す。この結果、描画動作と不随意運動の速度は似ていたが、ｚ軸の降下量のみを見ると、描画動作は0.5sの区間において60mmを超えているのに対し、不随意運動では20mm程
度とこれを超えない可能性が高かった。よって意思による描画動作と不随意運動の判別には、ｚ軸の降下量が利用できると考えられた。

No.12

らば 0 に近づけるものとした。これを１つ前の算
出点Ｇprev との変化量にて与えることで、不随意運動を減衰させる。
設計したフィルタの検証をＡさんが 3.3 で示した４分割画面を一周した際の不随意運動を含む
10 秒間の動作を用いて行った。移動の原信号を図9、単純移動平均のみのフィルタと設計したフィル
タによる結果を図 10 に示す。なお、A さんとの調整の結果、ここではＮを過去４秒間のデータを参照するものとした。この結果設計したフィルタでは、単純移動平均のみのフィルタより線の乱れが少なく、より不随意運動の減衰に成功していることが分かった。

図 9 不随意運動を含む移動の原信号

4. 開発
4.1 カーソル操作に対する速度成分のフィルタ
通常一定周期の小さな手ぶれに対しては、単純
移動平均によるフィルタを用いた手ぶれの減衰が考えられるが、今回のような非周期的かつ振幅の大きい運動には、何らかの重み付けが必要である。
3.2により、カーソル操作における不随意運動の判別には速度が利用できると考えられた。そこで、
不随意運動の影響を受けにくいカーソル操作ができるように、速度成分のフィルタを設計した。具
体的には、原信号の変化量に対し、速度の違いで加算量を変更する移動平均法により、不随意運動を減衰させるものである。算出式を以下に示す。

1 N
G  {G prev  wi ( Pi  G prev )}N i 1
ここで，Ｎは参照する過去のデータ数，Ｐi は現在の位置，Ｇは算出点である。ｗi は速度により 0
から 1 に変化する重み付けとし、不随意運動の速度が 300mm/s を超える傾向が強かったことから、300mm /s で 0.5、これより低速ならば 1、高速な

図 10 単純移動平均と設計フィルタの比較
4.2 描画操作に対する判定方法
3.3 により、ペンの振り下ろしによる描画操作
における不随意運動の判別には、z 軸の降下量が利用できると考えられた。ペンを振り下ろす動作の z 軸方向の移動量が 0.5s の区間において 60mmを超えているのに対し、不随意運動時はこれを超えない可能性が高かったため、ｚ軸方向の降下量23平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

を判別して点を描画することとした。描画判定は現時刻と 0.5s 前との z 軸方向の差分にとし、降下量 40～60mm 付近で随時調整することとした。
4.3 ペン操作全般の反力について
PHANTOM の特徴である反力を利用し、ペンの操作感に重みを与え、手ぶれを安定させようと試みたところ一定の効果は見られた。しかし、今回の描画動作であるペンの振り下ろし動作において、重みによる腕の疲労度が増す心配があったた
め、反力は利用しないこととした。
4.4 描画実験開発したシステムにより、花の絵の作成を目的として描画実験を行った。本装置によるメニュー操作等の対応は行っていないため、方法は以下のとおりとした。
・点描の追加で完成する下絵をＡさんにあらかじめ作成してもらう。今回は花を描くことを目的として、葉の部分をベクターツールで作成した。
・ペンの操作範囲とディスプレイの関係は、3.3で記録したＡさんの手の可動範囲を使用し、その範囲とディスプレイの範囲を絶対座標による
１：１の関係とした。
・ペイントソフトへ葉の下絵を配置し、カラー選
択等や点の大きさの操作を実験者側で行う。
・Ａさんが今回の装置により、任意の位置に点描を行い、花の絵を完成させる。
・上記の方法で設計したフィルタがない場合の絵とある場合で比較する。作成した絵を図 11 に示す。
結果として、設計したフィルタがある場合は不随意運動があっても、ある程度ねらった位置に集中して点を描くことが可能であった。精度ではテ
ンキーによるカーソル操作には劣るものの、不随意運動がある人に対してペンタブレットのような感覚的な操作を実現する方法として、可能性を見ることができた。
5．まとめ
今回の研究で、緊張性アテトーゼ型脳性麻痺の方の不随意運動の判別およびＰＣにおけるペン型
入力装置による描画方法について以下の事が分かった。
1) 不随意運動は随意運動に対して速度が速い傾向があるため、判別には速度成分が利用できることが分かった。
2) ペンを用いたカーソル操作を行うには、速度に応じて加算量を変更する移動平均法が有効であった。

24

図 11 設計フィルタなし(上)あり(下)3) ペンの振り下ろしによる点描動作については、
不随意運動と随意運動の速度が似ているため、z軸の降下量による判別が有効であった。
謝辞
本研究は文部科学省都市エリア産学官連携促進事業「岐阜県南部エリア モノづくり技術とＩＴを活用した高度医療機器の開発」における「上肢・下肢動作支援ロボットの開発」の一部として行ったものある。ここに感謝の意を表します。

1)

2)

3)
4)

参考文献
古小路浩典，創作活動 絵画，リハビリテーシ
ョ ン ・ エ ン ジ ニ ア リ ン グ ， Vol.24 No.4,
p184-187，2009
森本大資，運動障害を持つ人のための手ぶれ補正機能つきペイントツール，信学技報
HIP2003-136, p59-64, 2004
梶龍兒, 不随意運動の診断と治療，2006
堀部哲他：岐阜県生活技術研究所研究報告，
No.5，pp1-5，2003

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

高齢者に配慮した生活用具の開発（第3報）
宮川成門*、木村公久*
Development of Life Tools that Consider the Aged (Ⅲ)
Naruto MIYAGAWA, Kimihisa KIMURA
股関節の屈曲に制限があるために、介助用の座椅子ですべり座りとなっていたアテトーゼ型脳性麻痺者を対象に、一般椅子（座位保持椅子でない）の座面形状への応用を考慮し、平板クッションによる曲面形状のみで、すべり座りを防ぐ座クッションを試作した。試作品を使用した本人の体圧測定の結果、設置面積の拡大が確認され、感想としては、座のすべりがなくなり快適であるとのことであった。また、参考として、職員による長時間座位による姿勢評価をしたところ、通常の休息椅子と同程度の時間、快適に座っていることができた。
1. 緒言
日本の総人口に占める高齢者人口（満65歳以上）の割合が5人に1人となった現在、老年期においていかに健康で自立した生活を送ることができるかが重要な課題となっている。高齢者の健康増進や介護予防、機能回復を目的とした支援が全国的に実施されているが、自立支援や介護者の負担軽減の面からも福祉機器・用具の役割は重要であり、高齢者の身体特性や利用者のニーズに添った用具の開発および実用化が求められている。
本研究では第１報で、高齢者施設における利用者や介護者のニーズについての訪問調査報告と、高齢者にとって重要な座位姿勢と椅子・テーブルの寸法問題の改善事例について報告した。また、第２報では具体的な用具案として、椅子、テーブ
ルの高さ調整を目的とした福祉用具の提案と試作について報告した。今回の第３報では、加齢や身体障がいと座位姿勢における別の問題として、「椅子からのずれ落ち」対する改善方法について、
一般椅子（座位保持椅子でない）の視点から検討したので報告する。
2. 問題点高齢者や障がい者の生活を調査する中で、椅子に座らせると、体が前にすべり、最終的には椅子からすべり落ちてしまいそうになるという状況が度々見られた。一般的には仙骨座りやすべり座りと言われる骨盤が後傾した状態での座位であり、高齢者、障がい者の座位保持の分野では頻繁に語られる話題である。以下にその原因として挙げられている項目を示すとともに、調査で見られた実際の事例について説明する。
○すべり座りの原因
・椅子の座面奥行きが深すぎる状況で背もたれにもたれることで体が前方にすべる力が働く。
・椅子の座面高が高すぎるため、足の重みで体が前方にすべる力が働く。
・股関節の曲がる角度と椅子の背座角度が合っていないため、体が前方にすべる力が働く。
・ハムストリングの短縮により、座骨が前方に引き寄せられていく。
○事例１
Ａさん：アテトーゼ型脳性麻痺で、日中は座位保持椅子上で生活し、家族が全介助を行う。室内移
動は座椅子型の介助車いすを使用するが、この座椅子ですべり座りになる。またクッションの劣化もあり臀部が痛くなる。
図1に室内移動用に使用している座椅子型の介
助車いす上での姿勢と体圧分布測定の結果を示す。
Ａさんは高齢者ではないが、股関節が曲がりにく
くなっていることと、水平座面に背リクライニン
グのみの座椅子形状（背座角102°）が要因ですべ
り座りになっていると考えられる。褥瘡は無いものの、この椅子を使用する際は仙骨部分に痛みを感じている。これは体圧分布測定の結果からも分かるように、仙骨部分と肩部分のみしかクッションに触れていないことにより、仙骨部分へ圧力が集中しているためと考えられる。

* 試験研究部(生活支援機能研究室)25

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

3．試作
3.1 第１試作～傾斜座クッション～
上記Ａさんとご家族の同意を得て、座椅子におけるすべり座りを改善するための座クッションの試作を行うこととした。事前にＡさんの訪問リハビリを行う理学療法士と打合せを行い、座面形状に傾斜を与えることと、もう少し骨盤を立てた姿
勢とすることを目指して試作を行った。クッショ
ンの加工方法としては、誰でも比較的容易に作り替える事ができること、一般椅子の座面形状に応用しやすいことを考慮し、平板クッションによる調整で検討することとした。角度は一般椅子の休息椅子を参考とし、水平だった座面を傾斜させた。
試作品に着座した結果を図3に示す。当初のような早い段階でのすべりは見られなかったが、股関節の屈曲は想定より困難で、骨盤を立たせるように座らせることはできなかった。その結果腰部には大きな隙間があり、本人も座位が不安定で落ち着かないとの意見であった。なお、この時本人から、頭部が背もたれの側方にずれ落ちるため幅広のものに改善したいという意見も確認した。

図1 事例１-座椅子での姿勢(上)と体圧分布(下)○事例２
Ｂさん：アルツハイマー型認知症で、特別養護老人施設に入所している。日中は椅子を使用しており、その際すべり座りになる。
図2にダイニングチェアおよびにソファに座った姿勢を示す。この方も股関節が開いた状態であることがすべり座りの大きな要因であり、さらに椅子の座高、座奥行のサイズが大きすぎるといった問題もある。施設所有のティルト＋リクライニ
ング車いすにより改善を試みたが、これによる姿
勢保持も困難であったため、Ｂさん専用に調整した椅子が必要と考えられた。

図2 事例２-リビングチェアとソファでの姿勢

26

図3 第１試作での姿勢(白線が背座面)
3.2 第２試作～曲面座クッション～
骨盤を立てた姿勢が困難であったことから、骨盤を寝かせたままで姿勢を保持する方法で、図4の試作を行った。座面前方の傾斜した面で大腿部
裏と坐骨部分、床から水平となる面で仙骨部分を支える形状を想定している。なお新たな要望があったずれ落ち問題への対応として、背もたれと幅広のヘッドレストを作成した。図5が実際に着座した状況および体圧分布結果である。第２試作により、体の形状に合わせてクッションで広く体を支持することが可能となった。座面前方が持ち上がったことで、姿勢が前にずれる力を抑えることが可能となり、本人からも快適であるとの意見を聞

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

くことができた。体圧分布結果からも当初の姿勢より設置面積が増えていることを確認できるが、右大腿部、腰部、左背部の圧力はまだ見られない。
このあたりは平板クッションの限界と考えられる
ため、追加のサポートクッションによる支持により、さらに快適性が図れると思われる。

No.12

3.3 長時間座位における確認
今回設計した座面形状の一般椅子への応用を視野に入れ、長時間座位での不快感の有無について、
男性職員１名により以下の方法で確認した。
・確認を行う男性職員の体格に合わせ、実験用の背座角・寸法調整椅子を利用して、今回の座面形状を再現する（以下座位Ａ）。
・再現した椅子に90分間座り、その間前方に置いたモニタの映像を見る。極力無駄な動きは控え
るが、痛み等があるときは自由に動いてもらう。
・この状況を側面からビデオカメラで記録し、姿勢の変化について解析する。
・比較として、一般休息椅子の座位（以下座位Ｂ）
を再現して同様の確認を行う。図6に座位Ａ、Ｂの略図を示す。

座位Ａ
試作をモデルとした形状

図4 第２試作(骨盤を寝かした姿勢を想定)

座位Ｂ
休息椅子をモデルとした形状

図6 座位姿勢略図

図5 第２試作での姿勢(上)と体圧分布(下)座位Ａ、Ｂにおける１分毎の姿勢（肩峰、腸骨稜、大転子、大腿骨外側上顆を結んだ線）の軌跡と除圧回数を図7に示す。この結果、両姿勢とも、
時間内全体における姿勢移動および一時的な除圧動作は共に少なかった。感想としては、両姿勢同様に臀部、膝裏部の若干の圧迫感はあったが、肩、腹、腰等他の部位に大きな違和感はなかった。このことから試作した座面形状は、通常の休息椅子同等程度は快適に座っていられることが推測される。ただしこれについては、一時的に使用する椅
子の範囲での考え方であり、より長時間の使用における影響については、さらに詳細な評価による判断が必要である。

27

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

座位Ａ軌跡
１分毎 90 分間

一時的な除圧回数：３回（開始 47 分、53 分、88 分）

座位Ｂ軌跡
１分毎 90 分間

一時的な除圧回数：１回（開始 66 分）

図7 座位姿勢軌跡と除圧回数
4. 考察・まとめ
昨年度の試作では、椅子とテーブルの寸法を調整することのみで、座位姿勢が改善される事例を示した。今回の試作の結果からは、平板クッショ
ンでも、角度や形状を検討することのみで、すべり座りの改善効果が見られることが分かった。専門的に作成された座位保持椅子と比較すれば充分なものではないが、一般椅子に視点を置いて考えると、形状に少し工夫を加えることで、座位姿勢の向上の手助けになることを想像させる。
現在、一般椅子の姿勢にはある程度基本的な角度や寸法があるが、これらは健常者を対象としており、デスクワーク、食事、休息といった種類が中心となっている。高齢者施設においてもこうした一般椅子が用いられる場面が多いが、本研究で取り上げたような問題が多いのが現実である。今後、障がいを持つ方の不便さを減らしていくためには、ユニバーサルデザイン的な考えから、ユーザーの身体能力（関節可動域、円背、筋力低下等）

28

や多様な活動に伴う姿勢（臥位、前傾、後傾等）を対象に椅子の形状を提案していくことが重要である。
参考文献
1) 小原二郎 内田祥哉 宇野英隆 編，建築・室
内・人間工学：鹿島出版会
2) 日本リハビリテーション工学協会 SIG姿勢保持,小児から高齢者までの姿勢保持，医学書院
3) 廣瀬秀行 木之瀬隆，高齢者のシーティング，
三輪書店4) 宮川成門他，岐阜県生活技術研究所研究報告，No.11，pp28-32，2009

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告No.12

人間・生活者視点による人にやさしい製品開発（第6報）
快適な着座姿勢とプロトタイプソファの提案
藤巻吾朗*、成瀬哲哉*
User-centered design: Development of a human-friendly product (VI)
Comfortable sitting posture and proposal of a prototypical sofa
Goroh FUJIMAKI*, Tetsuya NARUSE*
厚みのあるクッションを使用した椅子の代表としてソファに着目し、実験データに基づいた座り心地の良いソファを開発することを目的とした。プロトタイプ試作の前段階として、快適な着座姿勢やクッションの好み傾向を調査した結果、クッション構成については個人差が大きかったが、着座姿勢については大腿部が 0 度、胸部が 42 度付近で座り心地が良いと感じることが確認された。調査結果をもとに、クッション硬さの異なる 3 タイプのプロトタ
イプを作成した。今後は展示会などを通してプロトタイプの検証実験を行うとともに、クッ
ションの物性と触感との関連性を検討することで、家具産業の現場で活用可能なソファの設計指針を導き出すことを目標とする。
1. 緒言
岐阜県の地場産業である木製家具産業の振興のため、過去にダイニングチェアやパーソナルチェ
アに関して実験データに基づいた座り心地の良い椅子の設計指針を導き出した。しかし、ソファなどの厚みのあるクッションを使用した椅子を開発する際には、設計指針の活用が困難であり、クッ
ションを使って着座姿勢を如何に支えるかが課題となっている。そこで本研究では、厚みのあるクッションを使用した椅子の代表としてソファに着目し、実験データに基づいた座り心地の良いソフ
ァを開発することを目的とした。
2. 実験方法
2.1 実験概要
21名の男性被験者（身長：1720±71mm、体重：67±12kg）に実験椅子に座ってもらい、被験者自身が心地良いと感じるようにクッション構成を修正してもらった。クッションを変える前後で座り心地に関するアンケート調査および姿勢（胸部角度、大腿部角度）の計測を行った。なお、実験の際は、リビング環境でのＴＶ観賞等を想定し、前方を見てもらうように教示を与えた。

2.2 アンケート調査
胸部、腰部、骨盤部、臀部、大腿部それぞれについて、座った時の感覚の種類を選択項目の中かから選んでもらい（表1）、その感覚の強さを5段階で評価してもらった1)。また、総合評価として、座り心地を5段階で評価してもらった。
表1 感覚の種類の選択肢
A．硬い感じH．底に着く感じ
B．柔らかい感じ

I．包み込まれる感じ

C．深く沈みこむ感じ

J．蒸れる感じ

D．食い込む感じ

K．冷たい感じ

E．コツンと当たる感じ

L．不快な当たり

F．跳ね返る感じ

M．心地よい当たり

G．締め付ける感じ

N．その他

2.3 姿勢計測
衣服の上から身体の特徴点をマーキングし、立位および座位で側方からの写真撮影を行った。記録した画像をもとに画像処理ソフトウェアも用いてマーキング座標を同定し、胸部および大腿部の角度を算出した1)。

* 試験研究部(シミュレーション研究室)

29

No.12

3. 結果と考察
3.1 クッションの触感について
座り心地が良いと感じるように修正した後のクッション構成は人により様々であったが、大別して、BMIの高い人は硬いクッションを使用し、BMIの低い人は軟らかいクッション使用する傾向がみられた（図1～2）。また、身体の部位別にみるとクッション構成を変えることで触感を表2のようにする傾向が見られた。
BMI（体格指数）
軟らかいウレタン（25%圧縮時の硬さ：約59N)
中程度の硬さのウレタン（25%圧縮時の硬さ：約79N）
中程度の硬さのウレタン（25%圧縮時の硬さ：約108N）
硬いウレタン（25%圧縮時の硬さ：約211N）
チップウレタン（25%圧縮時の硬さ：未測定）

24以上

20以上
24未満

20未満

0%

20%

40%

60%

80%

100%

ウレタン使用率

3.2 着座姿勢について座った時の姿勢と座り心地との関係を調べた結果、大腿部の角度が0度（水平）付近で座り心地が良く、大腿部の角度が後傾すると座り心地が悪くなる傾向が見られた（図3）。また、胸部の角度は座り心地の評価との関連性は見られず、40度付近の値が保たれていた（図4）。
胸部の角度がほぼ一定の値を示していたのは、
前方視野確保のために必要な胸部の角度が40度前後であることを示していると考えられた。また、大腿部の角度が0度付近で座り心地が良い傾向が見られたことから、図5に示した姿勢がソファに座った時の快適な姿勢であると考えられた。
6*4
大腿部の角度

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

図1 修正後の座面のクッション構成

2
0
-2
-4
-6
-8
-10
良い

BMI（体格指数）

20以上
24未満

20未満

20%

40%
60%
80%
ウレタン使用率100%

図2 修正後の背もたれのクッション構成

胸部
腰部
骨盤部

やや悪い

* p<0.05

表2 触感の修正傾向
修正する傾向「跳ね返る感じ」を弱くする。

図3 座り心地の評価と大腿部の角度

胸部の角度

24以上

部位

普通

座り心地の評価
軟らかいウレタン（25%圧縮時の硬さ：約59N)
中程度の硬さのウレタン（25%圧縮時の硬さ：約79N）
中程度の硬さのウレタン（25%圧縮時の硬さ：約108N）
硬いウレタン（25%圧縮時の硬さ：約211N）
チップウレタン（25%圧縮時の硬さ：未測定）

0%

やや良い

50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
良い

やや良い

普通

やや悪い

座り心地の評価

図4 座り心地の評価と胸部の角度「包み込まれる感じ」を強くする。

臀部「底に付く感じ」を弱くする。

大腿部「軟らかい感じ」を強くし、「深く沈み込む感じ」を弱くする。

図5 ソファに座ったときの快適な姿勢30

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

4. プロトタイプ試作
4.1 クッション構成について座り心地が良いと感じるクッションの硬さは人の好みにより異なることが確認されたため、プロトタイプはクッション硬さの異なる3タイプを試作した。なお、背もたれクッションについては、
全プロトタイプ共通とした。図6にプロトタイプに使用したクッションの物理特性を示す。
図8 試作したプロトタイプ

1200
実験椅子A座面

1000

実験椅子B座面荷重(N)今回試作したプロトタイプは、硬さの違うクッションで快適な着座姿勢となるように検討したものであった。今後は展示会などを通してプロトタ
イプの評価を行うとともに身体の部位によるクッションの触感の好みに合わせたプロトタイプの提案を行う予定である。

実験椅子C座面

800

背もたれ（全プロトタイプ共通）

600
400
200
0
0

10

20

30

40
50
たわみ率(%)

60

70

80

図6 プロトタイプに使用したクッションの物性
4.2 着座時に椅子にかかる力
身体の重量バランス 2)3) をもとに快適な姿勢で座った時の胸部、腰部、臀部、大腿部それぞれの部位で椅子の背もたれおよび座面に体重の何％の力がかかるかを計算した。結果を図7に示す。

5. まとめプロトタイプ試作の前段階として、快適な着座
姿勢やクッションの好み傾向を調査した結果、クッション構成については個人差が大きかったが、着座姿勢については大腿部が0度、胸部が40度付
近で座り心地が良いと感じることが確認された。
調査結果をもとに、クッション硬さの異なる3タイプのプロトタイプを作成した。今後は展示会などを通してプロトタイプの検証実験を行うとともに、クッションの物性と触感との関連性を検討することで、家具産業の現場で活用可能なソファの設計
指針を導き出すことを目標とする。
謝辞
本研究の一部はJST平成21年度「シーズ発掘試
験」の助成を受けて実施しました。ここに記し、感謝の意を表します。

図7 椅子にかかる力の目安（体重に対する割合）
4.3 プロトタイプ試作
椅子にかかる力とクッションの物性値をもとに着座時のクッションの変位量を推定した。なお、プロトタイプの寸法値やクッションの変位量については、日本人男性の50%ile値（身長：1713mm、体重：63.7kg）4)をもとに計算した。また、過去の研究成果より、座面高は着座安定時に350mmとなるように設定した5)。

参考文献
1) 成瀬哲哉他，岐阜県生活技術研究所研究報告，No.11，pp.6-13，2009.
2) 社団法人日本エム・イー学会（編），身体運動のバイオメカニクス，コロナ社，2002.
3) 小原二郎他（編），建築・室内・人間工学，鹿島出版会，1969.
4) 通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（編），設計のための人体寸法データ集，日本出版サービス，1996.
5) 藤巻吾朗他，岐阜県生活技術研究所研究報告，
No.9，pp.12-19，200731平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告No.12

人間・生活者視点による人にやさしい製品開発（第7報）
生体組織の物理特性とクッションの好み傾向
藤巻吾朗*
User-centered design: Development of a human-friendly product (VII)
Relationship between physical property of body tissue and cushion preference
Goroh FUJIMAKI*
押し込み硬さ計を用いて生体組織の物性を調べた結果、身体の部位や性別によって物性は異なり、男性は女性に比べて深部が軟らかく、表層部が硬い傾向が見られた。また、生体組織の物性の類似する部位は性別により異なり、男性は女性と比べて相対的に腰部が硬く、背部が軟らかい傾向が見られた。生体組織の物性の似た被験者では、同じクッションを好む傾向があると推察されたが、今回の調査では統計的に明らかな傾向は見られなかった。
1. 緒言
岐阜県の地場産業である木製家具産業の振興のため、過去にダイニングチェアやパーソナルチェ
アに関して実験データに基づいた座り心地の良い椅子の設計指針を導き出した。しかし、ソファなどの厚みのあるクッションを使用した椅子を開発する際には、人による好みの差が大きく、どのような特性のクッションを椅子のどの部分に使用するかは職人が微調整を繰り返すことで、決定している。クッションの硬さや座り心地の評価は人の体表面の変形が影響していることが先行研究から考えられるが1)2)3)、その関係についてはまだ不明な点が多い。そこで本研究では、生体組織の物理的な特性を把握し、クッションの好み傾向との関連性を調べることを目的とした。将来的には、身体特性に応じたクッションの提案や部位ごとに異なる物性のクッションを使用したソファの試作を行い、ターゲット層を絞った製品開発や商品提案などの面で家具産業への技術移転を目指す。

実験時は被験者にＴシャツ及び陸上用のタイツを着用してもらった。また、測定時は室温23±2℃、湿度50±5%となるように室内環境を調節した。
表1 被験者の身体特性
男性
女性

身長（cm）
168.8 (SD:5.9)
157.3 (SD:4.4)

体重（kg）
63.4 (SD:9.2)
48.3 (SD:5.0)

2.2 生体組織の物性調査
身体の解剖学的特徴点をもとに身体の21点をマーキングし（図1）、押し込み硬さ計を用いて体表面の荷重－変位特性を記録した。測定時は陸上用
タイツとTシャツを着用してもらい、伏臥位で、各点について3回の測定を行った。

2. 方法
2.1 実験概要
20歳代から40歳代の男性20名、女性20名（表1）を対象に生体組織の物性を測定し、その後、実験用椅子に座ったときの座り心地を評価してもらった。
* 試験研究部(シミュレーション研究室)

32

図1 測定部位（灰色が計測点）

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

35
30

荷重（Ｎ）

25
1st
2nd
3rd

20
15
10
5
0
0

5

10
15
変位（mm）

2025

図2 押し込み硬さ計での測定風景と結果の一例
2.3 座り心地に関するアンケート調査
クッション性の異なる3種類の実験用椅子（図3）に座ってもらい、背部、腰部、臀部、大腿部それぞれについて「クッションの硬さ」「クッションの触感」を7段階の評定尺度で回答してもらった。
実験用椅子の角度条件は座角度10度、背‐座角度110度であり4)、クッションを交換することで条件設定を行った。実験に使用したクッションの荷重－変位特性を図4、25%圧縮時の硬さを表2に示す（JIS K 6400 6.7、7.3に従い測定）。

図3 実験椅子
1200
実験椅子A座面

1000

実験椅子B座面
実験椅子C座面

荷重(N)

800

背もたれ（全プロトタイプ共通）

600
400
200
0
0

10

20

30

40
50
たわみ率(%)

60

70

80

図4 実験に用いたクッションの荷重－変位特性
表2 実験に使用したクッションの硬さ
クッションの種類
A 座面
B 座面
C 座面
背もたれ

25%圧縮時の硬さ（N）
64.1
68.8
157.8
60.9

No.12

3. 結果と考察
3.1 生体組織の物性調査
3.1.1 主成分分析
押し込み硬さ計により20Hzでサンプリングしたデータをもとにスプライン補間を用いて1N毎の変位量を求め、主成分分析を行った（表3）。その結果、2つの主成分が抽出され、第1主成分は主に深部の軟らかさを表し、第2主成分は主に表層部の軟らかさを表していた。このことから、生体組織の物性は0N～7Nでの回帰係数（ヤング率）と7N～30Nでの回帰係数（ヤング率）でその特徴を示すことができると考えられた。
また、生体組織の物性に個人差はあるものの、部位間での相対的な関係はどの被験者も類似しており、骨の突出した部位で最も硬く、臀部で最も軟らかかった（図5）。
表3 主成分分析結果
1N荷重時の変位量
2N荷重時の変位量
3N荷重時の変位量
4N荷重時の変位量
5N荷重時の変位量
6N荷重時の変位量
7N荷重時の変位量
8N荷重時の変位量
9N荷重時の変位量
10N荷重時の変位量
11N荷重時の変位量
12N荷重時の変位量
13N荷重時の変位量
14N荷重時の変位量
15N荷重時の変位量
16N荷重時の変位量
17N荷重時の変位量
18N荷重時の変位量
19N荷重時の変位量
20N荷重時の変位量
21N荷重時の変位量
22N荷重時の変位量
23N荷重時の変位量
24N荷重時の変位量
25N荷重時の変位量
26N荷重時の変位量
27N荷重時の変位量
28N荷重時の変位量
29N荷重時の変位量
固有値
寄与率％
累積寄与率％

第１主成分 第２主成分
0.65
0.94
0.78
0.99
0.84
0.99
0.88
0.98
0.91
0.97
0.93
0.96
0.94
0.94
0.95
0.93
0.96
0.92
0.97
0.91
0.98
0.90
0.98
0.89
0.99
0.88
0.99
0.87
0.99
0.86
0.99
0.85
1.00
0.84
1.00
0.83
1.00
0.83
1.00
0.82
1.00
0.81
1.00
0.81
1.00
0.80
1.00
0.80
1.00
0.79
1.00
0.79
1.00
0.78
0.99
0.78
0.99
0.77
27.43
1.32
94.60
4.54
94.60
99.14

33

軟らかい

臀部

3

第２主成分

（表層部の軟らかさ）

肩・腰部

2
1
0

-4

-2

0

2

4

男性
女性

-1
大腿部

-2
硬い

-3
骨の突出した部位-4
第１主成分（深部の軟らかさ）
硬い

軟らかい

図5 物性値の特徴分布
3.1.2 性別による違い
主成分分析より得られた第1主成分得点、第2主成分得点それぞれについて、計測点と性別を要因とした二元配置の分散分析を行った。その結果、第1主成分、第2主成分ともに、計測点の主効果（p<0.01）、性別の主効果（p<0.01）が認められ、計測点と性別との間に交互作用が認められた（p<0.01）。計測点によって異なるが、全体的に男性は女性に比べて深部が軟らかく（図6）、表層部が硬い傾向がある（図7）と考えられた。

3.1.3 部位による違い
身体の部位ごとの生体組織の物性の傾向を把握するため、計測点についてクラスター分析を行った。その結果、男性は骨の突出した部位と腰部（グループ1）、背部と骨盤部と大腿部（グループ2）、
臀部（グループ3）に分類され（図8）、女性は骨の突出した部位（グループ1）、背部と腰部（グループ2）、骨盤部と大腿部（グループ3）、臀部（グループ4）に分類されると考察された（図9）。
図8、図9より、クッションを用いて身体を支える際には、部分ごとにクッション構成を変えることが有効であり、座面は臀部と大腿部、背もたれについては、男性は上下方向、女性は骨盤部および側部と中央部のクッション構成を調節することが座り心地の向上に寄与すると考えられた。
第１主成分
3
2
主成分得点

4

No.12

1
0
-1
-2
グループ１

グループ２

グループ３

第２主成分
3
2
主成分得点

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

10-1*p<0.05**p<0.01

3

**

1

グループ２

グループ３

** **
* **

**

**
第１主成分

**

*

**

男性
女性

**

*

3
2
主成分得点

第１主成分得点

グループ１

図8 生体組織の硬さの部位による違い（男性）

2

0

-2

-1

1
0
-1

-2

-2
グループ１

-3
5

7

9

11 13
計測点

15

17

19

21

グループ４

グループ３

グループ４

3
2

*p<0.05**p<0.01

3
**

**

2

** *

1

**

**

*

**

**

**

**

**

男性
女性

0
-1
-2
-3
1

3

5

7

9

11 13
計測点

15

17

19

1
0
-1
-2
グループ１

グループ２

図9 生体組織の硬さの部位による違い（女性）

**

*

主成分得点

3

図6 第1主成分得点（計測点ごとの平均）第２主成分得点

グループ３

第２主成分

1

21

図7 第2主成分得点（計測点ごとの平均）

34

グループ２

3.2 アンケート調査
硬さの評価について、実験椅子と評価部位を要因とした二元配置の分散分析を行った結果、実験
椅子で主効果が認められ（p<0.01）、実験椅子と評価部位との間に交互作用が確認された（p<0.01）。
評価部位ごとに実験椅子間の多重比較を行った結果を図10に示す。臀部、大腿部では実験椅子全ての組合せで有意差が確認された。また、背もたれ平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告* p<0.05

7

**
*

**

group3

*

第１主成分

2
*

1

*

*

*

*

*

0
-1
-2
-3
1

2 3

4

5 6

7

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
計測点

図11 被験者グループの比較（第1主成分）
group1group2group3* 一元配置の分散分析の結果、有意水準5%で主効果の認められた計測点

3
*

2
*

1

*

*
*

*

*

*

*

*

*

*

7 8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

0
-1
-2

**

-3

**

1 2

5
評点

group23** p<0.01

**
**

6

group1* 一元配置の分散分析の結果、有意水準5%で主効果の認められた計測点

第２主成分については、全ての実験椅子で同じクッションを使用していたが、腰部では実験椅子Ａと実験椅子Ｂで有意差があった。これは、クッションの沈み込み量に伴う姿勢の変化、もしくは、座面のクッションの硬さが腰部のクッション硬さ評価に影響を与えることを示していると考えられた。
同様にクッションの触感について、実験椅子と評価部位を要因とした二元配置の分散分析を行った結果、主効果および交互作用は認められなかった。このことからクッションの触感の良し悪しについては、人による好みの差が大きく、工業製品として使用するクッションの指針を求めるためには、ターゲット層の絞り込みや一定時間座った時の着座姿勢の保持性という観点からの検討が必要となると考えられた。

No.12

3

4 5

6

計測点

A
B
C

4
3

図12 被験者グループの比較（第2主成分）

2

7

1

6

0
腰部

臀部

大腿部

図10 クッションの硬さ評価
3.3 生体組織の物性とクッションの好み傾向
生体組織の物性データをもとにクラスター分析を行い、物性の似た被験者を3つのグループに分類した。グループ間の違いは主に腰部（L3付近）、骨盤部（上後腸骨棘と坐骨結節の中点）、大腿中央部であり、グループ1は骨盤部が硬く、グループ
2は腰部が軟らかく、グループ3は腰部や大腿部で表層部が硬い傾向が見られた（図11、図12）。また、グループ1、2は女性が多く、グループ3は男性が多かった。
クッションの触感について、分類したグループと実験椅子を要因とした二元配置の分散分析を行った結果、主効果および交互作用は認められなかった。今回の調査では、生体組織の物性とクッシ
ョンの好み傾向との間に統計的に有意な傾向は見られなかったが、評点（触感）の平均値のみで比較するとグループ1ではＣの実験椅子、グループ2
ではＢの実験椅子、グループ3ではＡの実験椅子の評価が高かった（図13）。

5
評点

背部

A
B
C

4
3
2
1
0
グループ１

グループ２

グループ３

図13 生体組織の物性とクッション好み傾向
4. まとめ1）生体組織の物性は、身体の部位や性別によって異なり、男性は女性に比べて深部が軟らかく、表層部が硬い傾向が見られた。
2）生体組織の物性の類似する部位は性別により異なり、男性は女性と比べて相対的に腰部が硬く、背部が軟らかい傾向が見られた。
3）生体組織の物性の類似した被験者では、同じクッションを好む傾向があると推察されたが、別の要因も関連することが考察され、今回の調査
では統計的に明らかな傾向は見られなかった。
4）部分ごとに異なるクッション構成が座り心地を向上させるのに有効だと考えられたが、その物
理特性については、クッションの好み傾向が影

35

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

響していると推測され、今回の調査では明らかにならなかった。
今後はクッションサンプルの見直しや好み傾向に応じたクッションの構成方法（クッションの配置、
相対的なバランス）を検討し、家具産業への技術移転を目指す。
謝辞
実験にご協力頂いた被験者の皆様ならびに被験者募集にご協力いただいたエルゴファニチャー研究会参加企業の皆様に感謝いたします。
また、本研究はJST平成21年度「シーズ発掘試
験」の助成を受けて実施したことをここに記し、感謝の意を表します。

36

参考文献
1) 佐藤真一他、自動車シートの座り心地に及ぼす体表面変形特性と着座面形態の影響、人間工学、Vol.27、特別号、pp.278-279、1991.
2) 前川佳徳、人体変形シミュレーションによる心地の評価、独立行政法人科学技術振興機構
ホームページ、2000.
3) 岸信介、押し込み硬さ特性による座り心地の評価手法の研究、人間科学研究、Vol.18、特別号、pp.63-63、2005.
4) 成瀬哲哉他、岐阜県生活技術研究所研究報告、No.11、pp.6-13、2009.

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

家具産業におけるサービス工学の応用（第1報）
木製椅子に関するユーザーニーズ解析
成瀬哲哉*
Applying service engineering for furniture business (I)
User's needs analysis of wooden chairs
Tetsuya NARUSE*
家具の販売現場において効果的な商品提案方法を確立するためには木製椅子に関するユーザーニーズを科学的･工学的に解析する必要がある。本研究では木製椅子 21 脚を評価対象とした記入式アンケート調査を行い、木製椅子のイメージ評価の解析を行った。
解析結果より、評価した木製椅子は「素朴で落ち着いた感じ」「華やかで活動的」などイ
メージの違いにより 7 グループに分類することが出来、またイメージ・印象が控えめな製品が好まれる傾向があることがわかった。
1. 研究の背景と目的
飛騨・高山地域の木製椅子は木地を生かした高度な加工技術やデザインの良さから評価が高く、国内シェアトップを維持しているが、出荷額は最
盛期の 3 割程度と落ち込んでいるが、販売現場では｢如何にユーザーに提案･販売するか」という課
題に直面している。
しかし、家具メーカーの販売現場ではユーザーニーズの把握は営業担当者個々の経験や直観に頼ることが大きく、販売ノウハウの効率的な共有・活用方法を模索している。
また、ユーザー側も耐久消費財である木製椅子は購入経験・機会が少ないため、自分のニーズに合った椅子を選び出すのは困難で、購入決定に至るまでの障害となっている。
そこで効果的な商品提案方法を確立する手法としてサービス工学に着目した。サービス工学は販
売現場でのユーザーと製品の関係を工学的に解析し、現場でのサービスの向上を実現する手法と現場への適用・活用を目指す新しい研究分野である。
本研究では、椅子の評価・印象、ユーザーの購入意欲等を統計学的に解析することで潜在的なユーザーニーズを解明し販売現場で活用することを目的とする。

2. 研究内容および成果
2.1 木製椅子の評価とニーズの解析
木製椅子に関するユーザーニーズの解析のため、
平成 21 年 9 月に開催された「飛騨の椅子展」において木製椅子のイメージ調査を行った.
・調査場所「飛騨の椅子展」
ミュージアムひだ高山市千島町 900-1
・調査期間 平成 21 年 9 月 2 日～6 日
・来場者
約 2800 人
2.2 調査手法
調査参加者は、アンケート用紙に、プロファイル(年齢、家族構成等 9 項目)を回答した後、指定された木製椅子 5 脚に関して、表 1 のイメージ評
価 15 項目を 7 段階評価し、表 2 の購入意欲等 4 項
目を回答した。
イメージ評価のための「飛騨の椅子展」にて展示されている木製椅子のうち 20 脚を表 3 に示すように 5 つのグループに分けた。各グループには後の解析において基準となるよう同一の椅子を 1 脚加え、1 グループ 5 脚とした。文末附録に評価対象となった木製椅子の写真一覧を示す。
また、文及び図表中の数字前のアルファベット
は評価グループ分けのためのカラープレートの色で、赤=r、青=b、黄=y、緑=g、白＝w と対応している。

──────────────────────
*

試験研究部(シミュレーション研究室)37

平成 21 年度

No.12

岐阜県生活技術研究所研究報告

表 1 木製椅子のイメージ評価項目
華やか

しぶい

おとなしい

活動的な

変わった

平凡な

西洋的な

東洋的な

落ち着いた

浮ついた

すっきり

もっさり

女性的な

男性的な

おだやかな

情熱的な

おとなっぽいこどもっぽい

派手な

地味な

明るい

暗い

人工的

自然な

洗練された

素朴な

やわらかな

かたい

デザインが好き

デザインが嫌い2.3 結果と考察
実験参加者は会期中で 150 名(有効回答 131 名)、評価された椅子は延べ 750 脚であった。図 1 に会場内写真及び調査風景を、表 4 に実験参加者のプ
ロファイル集計結果を示す。

図 1 会場内写真及び調査風景

表 2 購入意欲調査項目

女

年代

67
未 2
満 0
歳

56
2
0
歳
39

43

14

18

お住まい

飛
騨

美
濃

東
海

関
東

関
西

65
単
身

24
16
10
2
1
2
3
5
7 未
人 4
6
以人 記
人
人
上
入
～

31
会
社
員

30
自
営
業

43
学
生

16
主
婦

64
営
業

11
14
企
一
画 事般
務

性別

1

表 3 木製椅子のグループ分け一覧表
色
赤
(r)

青
(b)

38

職業

職種

どんな時に
購入したか

15
就
職
1

壁の色

部屋の床

白
系

4

5
0
歳

6
0
歳

4
未
記
入

13
生
産

21
研
究

管
理

20
新
築

12
無
い

12
赤
系

31
青
系

24
黄
系

0

82

20

13

0

0

デ 経
イザ 営
ン
3

未
記
入

九
州
1

2

そ
の
他

未
記
入

19

28

ベ 灰
系

そ
の
他

6

24
緑
系

17
茶
系

黒
系

2

16

7

四
国

7

8

未
記
入

未
記
入

7
中
国

2

そ
の
他

0
そ
の
他

3
北
海
道

7

そ
の
他

15
引
越
し

畳

6
東
北

結
婚

81
1
リ フ ペカ
ン ロ
グ
ト

以 7 未
上 0 記
歳 入

5

7
ジ

ュ

白
(w)

家族構成

4
0
歳

ー
ッ
ー

緑
(g)

製作者・産地等
デンマーク
飛騨･高山 A社 1
飛騨･高山 B社 1
飛騨･高山 C社 1
生活研試作
イギリス
飛騨･高山 B社 2
飛騨･高山 F社 1
飛騨･高山 D社 1
生活研試作
アメリカ
日本
飛騨･高山 A社 2
飛騨･高山 E社 1
生活研試作
飛騨･高山 B社 3
飛騨･高山 E社 2
飛騨･高山 F社 2
飛騨･高山 C社 2
生活研試作
飛騨･高山 A社 3
飛騨･高山 E社 3
飛騨･高山 D社 2
飛騨･高山 G社 1
生活研試作

8
3
0
歳

ー

黄
(y)

番号
85
49
86
44
17
34
55
77
22
17
88
82
15
23
17
24
30
58
70
17
88
95
58
24
17

未
記
入

男

～

・あなたがこの椅子を置きたい部屋はどこですか。
(チェック形式)
・あなたがこの椅子を買うとしたらそれはどんな時ですか。
(チェック形式)
・あなたならこの椅子はどんな用途に使いますか。
(チェック形式)
・あなたはこの椅子を購入したいですか。
(5段階評価)表 4 実験参加者のプロファイル

1

15

3

未
記
入
1

7

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

各グループの椅子に関する 15 項目のイメージ
評価平均を図 2～図 6 に図 7 に基準椅子をグルー
プごとにまとめてレーダーチャートで示す。

デザインが好き - デザインが嫌い

華やか - しぶい6

おとなしい - 活動的な

5
やわらかな - かたい
洗練された - 素朴な4
3

変わった - 平凡な
西洋的な - 東洋的な2
人工的 - 自然な華やか - しぶい
7
おとなしい - 活動的な6
変わった - 平凡な5

デザインが好き - デザインが嫌い
やわらかな - かたい

明るい - 暗い派手な - 地味な
おとなっぽい - こどもっぽい

4
3

洗練された - 素朴な

西洋的な - 東洋的な2
1
人工的 - 自然な落ち着いた - 浮ついた

明るい - 暗い

r17
r44
r49
r85
r86

No.12

1

落ち着いた - 浮ついた

b17
g17
r17
w17
y17

すっきり - もっさり
女性的な - 男性的な
おだやかな - 情熱的な

図 7 基準椅子の評価平均

すっきり - もっさり

派手な - 地味な

女性的な - 男性的なおとなっぽい - こどもっぽい

おだやかな - 情熱的な

図 2 赤グループの評価平均
華やか - しぶい6

デザインが好き - デザインが嫌い

おとなしい - 活動的な

5
やわらかな - かたい

変わった - 平凡な4
3

洗練された - 素朴な

西洋的な - 東洋的な2
1
人工的 - 自然な落ち着いた - 浮ついた

明るい - 暗い

b17
b22
b34
b55
b77

すっきり - もっさり

派手な - 地味な

女性的な - 男性的なおとなっぽい - こどもっぽい

おだやかな - 情熱的な図 3 青グループの評価平均

デザインが好き - デザインが嫌い

華やか - しぶい
6

これらの結果から基準用に入れた椅子はどのグループでも似通った評価がされており、基準としての役割を果たしていることが推察される。しかし、他の 20 脚の椅子がそれぞれどのような評価で分類されるか読み取ることは難しい。
そこで、SPSSver.14(SPSS Japan Inc., an IBM
company)によるクラスター分析を行い、イメージ評価を基に木製椅子を 7 つのクラスター（集団）に分類した。その結果を表 5 に示す。
分析結果より、第 1 クラスターには、各グループに基準として加えた同一の椅子（ダイニングチ
ェア/生活研：青 17 緑 17 赤 17 黄 17 白 17）が含まれていることから、この椅子は基準の役目を果たしていることが裏付けられた。

おとなしい - 活動的な

5
やわらかな - かたい

変わった - 平凡な4
3

洗練された - 素朴な

西洋的な - 東洋的な2
1
人工的 - 自然な落ち着いた - 浮ついた

明るい - 暗い

すっきり - もっさり

派手な - 地味な

y17
y15
y23
y82
y88

女性的な - 男性的なおとなっぽい - こどもっぽい

おだやかな - 情熱的な

図 4 黄グループの評価平均

デザインが好き - デザインが嫌い
やわらかな - かたい

華やか - しぶい
7
おとなしい - 活動的な6
変わった - 平凡な5
4
3

洗練された - 素朴な

西洋的な - 東洋的な2
1
人工的 - 自然な落ち着いた - 浮ついた

明るい - 暗い

g17
g24
g30
g58
g70

すっきり - もっさり

派手な - 地味な

女性的な - 男性的なおとなっぽい - こどもっぽい

おだやかな - 情熱的な図 5 緑グループの評価平均

デザインが好き - デザインが嫌い

華やか - しぶい6

おとなしい - 活動的な

5
やわらかな - かたい
洗練された - 素朴な4
3

変わった - 平凡な
西洋的な - 東洋的な2
1
人工的 - 自然な明るい - 暗い派手な - 地味な
おとなっぽい - こどもっぽい

落ち着いた - 浮ついた

w17
w24
w58
w88
w95

表 5 イメージ評価を基にした木製椅子の分類
クラスター
木製椅子の番号1
青17 緑17 赤17 黄17 白17 赤442青223白58 白88 赤86
4白24 黄155
青77 緑70 緑58 黄88
6青34 青557
赤49 黄82 白95 黄23 緑24 赤85 緑30

また、この分類結果をデンドログラム（樹状図）の形で図 8 に示す。デンドログラムはクラスター
分析の結果を、グループと評価の違い(距離)を図案化したものである。
次に因子分析を用いて、評価項目を精査し木製椅子の購買意欲とイメージ評価の関係を検討した。
因子分析はいくつかの変量の背後にある共通因子を探り出す手法である。
アンケート項目のうちイメージ評価の 15 項目と、購入意欲に関する項目のうち｢購入したいか｣の項目を用い、いくつかの似通った傾向を示している評価項目をまとめた。

すっきり - もっさり
女性的な - 男性的な
おだやかな - 情熱的な

図 6 白グループの評価平均

39

平成 21 年度

No.12

岐阜県生活技術研究所研究報告

これら、【具体的で静的な印象(色・形状)】【抽
象的で動的な印象(雰囲気)】【ニーズ(嗜好)が低い】という 3 因子の成分得点を用いて、評価に用いた木製椅子の散布図を作成し、それぞれの木製
椅子がどのような評価をされ、ニーズと関係しているか検討した。あわせて、クラスター分析によるクラスターごとに散布図のプロット形状を変え、各クラスターの持つ印象を読み取れるようにした。
図 9 に第 1 因子、第 2 因子の散布図を示す。
次にニーズと評価の関係を読み取るため第 3 因子と第 1 因子の散布図を図 10 に、第 3 因子と第 2因子の散布図を図 11 に示す。
また、図 9 から読み取れる各クラスターの評価を表 6 に示す。

図 8 イメージ評価を基にしたデンドログラム

表 6 各クラスターの評価
クラスター
評価
1
素朴で落ち着いた感じ
2
素朴で落ち着いた感じ
3
華やかで活動的4
素朴で穏やかな感じ
5
落ち着いた感じ6
やや派手な感じ7
洗練されて落ち着いた感じ

第 1 因子として「華やか－しぶい」「変わった－平凡な」「派手な－地味な」「洗練された－素朴な」の 4 項目、第 2 因子として「おとなしい－活動的な」「落ち着いた－浮ついた」「おだやかな－
情熱的な」「地味な－派手な」の 4 項目、第 3 因子として「購入意欲が低い－高い」「デザインが好き－デザインが嫌い」の 2 項目の因子負荷が大きく、第 1 因子は【具体的で静的な印象(色・形状)】、第2 因子は【抽象的で動的な印象(雰囲気)】、第 3 因子は【ニーズ(嗜好)の低さ】のような意味を持つと考えられる。また第 3 因子よりデザインの好き嫌いが購入意欲と関係することがわかる。

1.2

3

R44
G17

W58

W88

1

B17
Y17

第2因子：抽象的で動的な印象(雰囲気)が強い

R86

W17

0.8

R17
B22

7

Y82

0.6

W88
W58
R86

0.4
R49
0.2

Y23
G30
R85
-1.5

-1
B34
B55

6

-0.5 G24

Y15

5

W24
B77

G70

G70

Y88
0
W95
0

G58

0.5

1

G58
R17

4

W24
B22

2

-0.8
第1因子：具体的で静的な印象(色・形状)が強い

図 9 第 1 因子、第 2 因子の散布図

40

１

R44
B77
-0.4

-0.6

Y88
B34

Y15

-0.2

1.5

B55
W95
Y82

G17
B17

Y23

W17

G30
G24

Y17

R49
R85

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

B17

1.5

G17
R17

第1因子：具体的で静的な印象(色・形状)が強い

1

W17

Y17

Y17

R44

G17

R44

W17

１

B22

B17

W58

4

R17

0.5

W24

7
-1

-0.8
Y88

-0.6
W95

-0.4
G30
R85

-0.2

R86
W24
Y15
B77

0.2

0.4

0.6

0.8

1

G70
G58

W58

G58
G24 Y23

W88

2

G70

Y15
0
R49
0
B77
Y82

B22

Y88

-0.5

B34

W88

5

B55
R49

R86

3

-1

Y82
W95

B34

B55

Y23

6

G24
R85

-1.5

G30

第3因子：ニーズ(嗜好)が低い

図 10 第 3 因子と第 1 因子の散布図
1.2
B17

W58

1

G17

W88

R17
Y17

R86

第2因子：抽象的で動的な印象(雰囲気)が強い

0.8

W17

0.6
Y82

7

R44

3

B22
W58
W88
R86

0.4

W24
Y15

R49

Y23
0.2

-1

-0.8

B77

G70

G30

Y88
W95
-0.6

R85
-0.4 G24

G70
G58

0
-0.2

0
-0.2

0.2

0.4

Y15

B77
-0.4
W24

4

6

0.8

1

Y88
B34
B55

B34

G58
R44
B55

5

0.6

R49
Y82

R17

2

G17
B17
W17

B22

W95
Y23
G24

-0.6

R85

Y17

１

-0.8

G30

第3因子：ニーズ(嗜好)が低い

図 11 第 3 因子と第 2 因子の散布図
図 10、図 11 ともに第 3 因子の負の領域に位置する製品のニーズが高いことを示しており、主に第 4、5、7 クラスターに含まれる製品群が位置する。また、図 9 とあわせて考察すると第 4、5、7
クラスターは原点付近に位置することから、調査参加者全体ではイメージ・印象が控えめな製品が好まれる傾向があると考えられる。

41

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

3. まとめ
木製椅子に関するユーザーニーズ解析のため、多項目の評価に適した記入式アンケートを行い木製椅子のイメージ評価を行った。
解析結果より、評価した木製椅子は「素朴で落ち着いた感じ」「華やかで活動的」などイメージの違いにより 7 グループに分類することが出来、またイメージ・印象が控えめな製品が好まれる傾向があることがわかった。
最後に本研究は財団法人日本生産性本部サービス産業
生産性協議会事務局の『平成 21 年度サービスイノ
ベーションを通じた生産性向上に関する支援事業(サービスプロセス改善事例開発分野)』に採択された『家具産業におけるサービス工学応用プロジ
ェクト』事業として行った。
謝辞
公開実験に参加いただきましたユーザーの皆様、「飛騨の椅子展」において実験場所の提供およびご協力いただいたミュージアムひだ職員・スタッ
フの皆様、特に実験協力に奔走いただいた岐阜県
ミュージアムひだ南本有紀様、そして、飛騨･高山
家具コンソーシアムに協力いただいている家具メーカーの皆様に感謝いたします。

42

参考文献
1) SPSS によるカテゴリ駆るデータ分析の手順石
村貞夫東京図書2) SPSS でやさしく学ぶ多変量解析[第 2 版]室淳子，石村貞夫東京図書
3) SPSS による多変量データ解析の手順石村貞夫
東京図書4) FileMaker Pro 10 スーパーリファレンス野沢
直樹ソーテック社
5) FileMaker Pro10 一目瞭然西村 勇亮 ビー・
エヌ・エヌ新社
6) Dreamweaver CS4 スーパーリファレンス外間
かおりソーテック社
7) 事例から学ぶサービスサイエンス 木下 栄蔵
近代科学社
8) サービスサイエンス入門上林 憲行オーム社
9) サービスマネジメント入門近藤 隆雄 生産性
出版10) サービス工学入門内藤 耕 東京大学出版会

平成 21 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

附録
イメージ調査に用いた椅子写真

赤
(r)

49
飛騨･高山 A 社 1

86
飛騨･高山 B 社 144飛騨･高山 C 社 1

85
デンマーク

17
生活研試作

55
飛騨･高山 B 社 222飛騨･高山 D 社 177
飛騨･高山 F 社 1

34
イギリス

17
生活研試作

15
飛騨･高山 A 社 2

23飛騨･高山 E 社 1

82
日本

88
アメリカ

17
生活研試作

30
飛騨･高山 E 社 224飛騨･高山 B 社 358
飛騨･高山 F 社 270
飛騨･高山 C 社 2

17
生活研試作

88
飛騨･高山 A 社 395
飛騨･高山 E 社 358
飛騨･高山 D 社 224飛騨･高山 G 社 1

17
生活研試作

青
(ｂ)

黄
(ｙ)

緑
(ｇ)

白
(w)

43

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

家具産業におけるサービス工学の応用（第 2 報）
RFIDリーダを用いたユーザーニーズの調査
成瀬哲哉*1、山田俊郎*2
Applying service engineering for furniture business (II)RFID Reader for user's needs investigation
Tetsuya NARUSE*1 and Toshio YAMADA*2
販売現場におけるユーザーニーズを取得するため RFID タグリーダシステムを開発した。
この RFID タグリーダを用いて家具メーカーショールームにおいてユーザーニーズ調査を行った結果、ユーザーが好む製品ごとに分類することが出来、それらの分類は必ずしもメーカーが設定した製品シリーズという分類と一致するものではないということが読み取れた。
また、RFID タグリーダを用いたアンケート方法は簡易ではあるが多量の製品評価に適しており、記入式のアンケートを組み合わせることでさまざまな調査に柔軟に対応できることから、販売現場でのユーザーニーズ調査に有用であると考えられた。

1. 研究の背景と目的
ユーザーニーズの調査には一般的には記入式のアンケートや聞き取り調査を用いることが多い。
しかし、上記の調査方法は多くの製品を評価するには時間がかかるため調査協力者に負担を強いることや調査対象が少数になるなど、販売現場や公の場での調査には必ずしも適していない。
そこで本研究では販売現場における製品評価に適した RFID タグリーダシステムを開発し、より多くの製品に対するユーザーニーズを取得し解析することを目的とする。
2. RFID リーダを用いた情報端末の開発
2.1 アンケート端末のコンセプト
家具メーカーショールーム等においてアンケー
ト調査を実施するために、岐阜県情報技術研究所が開発したアンケート端末について開発のコンセ
プトとシステムの構成について述べる。
ユーザーニーズの調査方法として従来型の紙のアンケートによる調査が考えられるが、製品数や設問項目が多くなるとアンケート協力者の負荷が大きいため多くのアンケートデータを得るために──────────────────────
*1

試験研究部(シミュレーション研究室)*2

岐阜県情報技術研究所(情報システム研究部)

44

は、簡単な操作で必要な情報が収集できるアンケ
ート手法が求められている。
本研究では、簡単な操作で多くの利用者を識別できる電子タグをキーテクノロジーとし、以下のよ
うな運用シーンを考慮した簡易で汎用的なアンケ
ートシステムを開発した。
・電子タグを製品に取り付け、ユーザーがタグに端末をかざして回答する。
・電子タグをユーザーが持ち、設置した端末にタグをかざして回答する。
・単一読み取りのみでなく、複数の選択肢読み取りに対応する。
2.2 専用端末の機能開発したアンケート端末の電子回路基板を図 1に示す。

図 1 アンケート端末基板と拡張モジュール

平成 20 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

この基板には表 1 に示す機能が持たせてある。
また、拡張電子タグリーダを接続することで、読み取り数を 32 点まで拡張することができる。
アンケート端末で電子タグを読み取ると表 2 に示す情報が一般的に用いられる CSV 形式で送信または保存される。
保存したデータは以下のいずれかの方法でアンケート端末から PC に読み取ることができる。
(1)無線通信でコンピュータに送信・読み出し(2)USB 接続でコンピュータに送信・読み出し(3)マイクロ SD カードから読み出し

No.11

2.3 携帯型アンケート端末
図 2 に示すように携帯型アンケート端末は、アンケート端末基盤を樹脂製の箱(91mm×63mm×15mm)に組み込み、電子タグにタッチしたことを電子音と LED で利用者に知らせる機能を有している。
図 3 に端末の使用形態を示す。
電源スイッチUSBポートLED

表 1 アンケート端末基板の機能
ISO15693(I-CODE 、
Tag-IT)読み書き
対応電子タグ
FeliCa(Suica、Edy、お財布携帯等)Idm 読み取り
通信機能
USB 接続/2.45GHz 無線通信
メモリ機能
microSD 対応
リーダモジュール 32 台まマルチリーダ機能
で接続可能
LED、電子音、その他諸機能リアルタイムクロック
3.2～5V(乾電池 3 本または動作電圧
リチウムイオン電池 1 セル
で動作)
単三アルカリ電池 3 本で連続読み取り時間
16 時間以上(無線通信 OFF時)
本体基板サイズ88mm×60mm×8mm
表 2 記録されるデータ記録されるデータ
内容
UID
読み取った電子タグの ID
日付
電子タグを読み取った日付
時刻
電子タグを読み取った時刻
端末番号
アンケート端末の番号読み取った RFID リーダモジ
ュールの番号
複数のリーダモジュールをアドレス接続した場合、この番号の違いで読み取ったリーダモ
ジュールを識別できる。
ISO15693 カードの場合は 1タイプ
FeriCa の場合は 2マイクロSDカード

リチウムイオンバッテリー

図 2 端末の外観と機能

図 3 端末の使用形態
2.4 据え置き型アンケート端末
据え置き型アンケート端末のサイズは、設置する場所に応じて自由に決めることが可能であるが、複数の電子タグリーダモジュールを用いる場合、隣接するリーダ間で誤検出が起こらないように、モジュール間をタグのサイズ程度離す必要がある。
本研究では、一般的な電子タグである名刺サイズのタグ(90mm×55mm)の利用を想定し、280mm×200mm のパネルを上下左右の 4 つの領域に分けて、本体基板と 3 台の拡張モジュールを配置した。
端末上にタグをかざすと、電子音と選択肢上に設置した LED によってタグを読み取ったことを利用者に通知できる。
図 4 に内部構成を、図 5 に据え置き型端末の使用例を示す。

45

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

拡張
電子タグリーダ（モジュール1）

アンケート端末
本体基板（モジュール0）

拡張
電子タグリーダ（モジュール3）

3.3 結果と考察
タグを取り付けた木製椅子と実験風景を図 6 に示す。

拡張
電子タグリーダ（モジュール2）

電源
単三乾電池3本

図 6 タグを取り付けた木製椅子と実験風景
図 4 内部構成

図 5 据え置き型端末の使用例
3. RFID リーダ端末を用いたショールームでのユーザーニーズ調査と解析
3.1 調査手法
調査協力企業のショールームにおいて、木製ダ
イニングチェアに 5cm×5cm の ID タグを取り付けた。調査参加者は、RFID リーダ端末を用いてショールーム内を自由に動き回り、気に入った椅子に
RFID リーダ端末をかざした。
端末をかざす回数は、気に入った椅子には 1 回、非常に気に入った椅子には 2 回である。リーダ端
末は ID タグを読み取り、タグを識別することが出来るが、評価の度合いを記録する機能は有していない。そのため、RFID リーダ端末かざす回数で度合いを記録することとした。
3.2 調査場所(1)家具メーカーＡ社ショールーム 高山市
調査期間：平成 22 年 1 月 30 日(土)～2 月 7 日(日)調査対象の木製椅子 25 脚
(2)家具メーカーＢ社ショールーム 高山市
平調査期間：成 22 年 2 月 6 日～2 月 14 日
調査対象の木製椅子 65 脚(3)家具メーカーＣ社ショールーム 東京都
調査期間：平成 22 年 2 月 13 日(土)～2 月 14 日(日)調査対象の木製椅子 45 脚

46

本実験では気に入った椅子を基に製品の関連性を分類するため、実験期間中に気に入ったとカウントされなかった製品は除外した。
家具メーカーＡ社ショールームでは解析対象椅子
は 25 脚中 20 脚、家具メーカーＢ社ショールーム
では解析対象椅子は 65 脚中 55 脚、家具メーカー
Ｃ社ショールームでは解析対象 45 脚中 31 脚となった。
クラスター分析により、ショールームごとの気に入られた木製椅子のデンドログラムを作成した。
各社ショールームでの実験には家具産業におけるサービス工学の応用(第 1 報)に用いた椅子が含まれている。
各実験で重複しているこれらの椅子を、それぞれのデンドログラムを繋ぐ基準として考えリンク
していくことで、単独であったニーズ解析結果からより多くの製品のニーズ解析が可能になると仮定し、図 7 に示すように実験で得られたクラスタ
ー分析結果のリンクを作成した。
4. まとめ販売現場におけるユーザーニーズを取得するた
め RFID タグリーダシステムを開発した。
この RFID タグリーダを用いて家具メーカーショ
ールームにおいてユーザーニーズ調査を行った結果、ユーザーが好む製品ごとに分類することが出来、それらの分類は必ずしもメーカーが設定した製品シリーズという分類と一致するものではないということが読み取れた。
また、RFID タグリーダを用いたアンケート方法
は簡易ではあるが多量の製品評価に適しており、記入式のアンケートを組み合わせることでさまざ
まな調査に柔軟に対応でき、販売現場でのユーザ
ーニーズ調査に有用であると考えられた。

平成 20 年度 岐阜県生活技術研究所研究報告

No.11

図 7 異なる実験で得られたクラスター分析結果のリンク
最後に
本研究は財団法人日本生産性本部サービス産業
生産性協議会事務局の『平成 21 年度サービスイノ
ベーションを通じた生産性向上に関する支援事業(サービスプロセス改善事例開発分野)』に採択された『家具産業におけるサービス工学応用プロジ
ェクト』事業として行った。

参考文献
1) SPSS によるカテゴリ駆るデータ分析の手順石
村貞夫東京図書2) SPSS でやさしく学ぶ多変量解析[第 2 版]室淳子，石村貞夫東京図書
3) SPSS による多変量データ解析の手順石村貞夫
東京図書

謝辞
公開実験に参加いただきましたユーザーの皆様、
公開実験の場所を提供いただき協力いただいた各社ショールームの皆様、そして、飛騨･高山家具コンソーシアムに協力いただいている家具メーカーの皆様に感謝いたします。

47

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

家具産業におけるサービス工学の応用（第3報）
木製椅子レコメンドシステムの開発
成瀬哲哉*
Applying service engineering for furniture business (III)Development of chair recommendation system
Tetsuya NARUSE*
家具メーカーショールームにおいて木製椅子に関するユーザーニーズ解析のため、記入式
アンケートと RFID タグリーダを用いたアンケートを組み合わせ木製椅子のイメージ評価を行い、解析結果をもとに木製椅子レコメンド(お薦め)システムの構築を行った。今回構築したレコメンドシステムは製品提案方法として製品シリーズといった分類ではなく、ユーザーニーズ解析を基に製品を分類した web ベースのシステム(レコメンドサイト)である。
レコメンドサイトをユーザーにより評価したところ製品の検索性、見つけやすさなどが従来の製品紹介サイトより向上しているなどの回答が得られ、製品イメージでのレコメンドシ
ステムの有用性を確認することが出来た。

1.研究の背景と目的メーカーの販売現場では、「既存製品を如何にユーザーに提案･販売するか」という製品を提供するうえでの技術的課題に直面している。
一方、ユーザーは耐久消費財である木製椅子は購入経験・機会が少ないため、多種多様な椅子の中から自分のニーズに合った椅子を選び出すのは困難で、購入決定に至るまでの障害となっている。
そこで、椅子の評価・印象、ユーザーの購入意
欲・タイミング等の調査結果を統計学的に解析し潜在的なユーザーニーズを解明することにより、ユーザーとメーカー双方にメリットとなるような製品提案方法の実現を目的とする。
2. 研究内容および成果
2.1 木製椅子レコメンドシステム
ユーザーに製品イメージや似通った評価の製品
をレコメンド(お薦め)し、製品の検索性、見つけやすさの向上により、販売担当者・ユーザーともに容易に製品選択が可能となるシステムを構築する。
──────────────────────
*

試験研究部(シミュレーション研究室)

48

本研究では家具産業におけるサービス工学の応用(第 1 報)(第 2 報)のユーザーニーズの解析結果を基に製品をイメージで分類した。分類を基にユーザーに提案するシステムを web ベースの製品提案サイト(レコメンドサイト)として構築した。
今回は飛騨の椅子展 25 脚、ショールームでの公開実験で解析対象となった木製椅子(Ａ社 20 脚、Ｂ社 55 脚)の計 100 脚を用いて構築したレコメンドサイトの階層構造のコンセプトは、以下の(1)～(3)とし、このコンセプトを基に構築したレコメンドサイトの階層構造とを図 1 に示す。
(1)デンドログラムの構造および他のデンドログ
ラムとのリンクを html で構築する。
(2)各実験で重複している椅子をリンクする。
(3)基準となる椅子が含まれているクラスターは同一または評価の近いクラスターと考える。
また、各製品の提案ページの構成は以下の(4)～(6)とし、製品提案ページの例を図 2 に示す。
(4)同一クラスターとリンクされているクラスターの製品の写真一覧を表示する。
(5)評価の近いクラスターへのリンク(1～2 個)を設置する。
(6)自分のイメージと合わなかったユーザーのために遠いクラスターへのリンクを設置する。

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

図 1 レコメンドシステムの階層とリンク構造

製品写真

属するクラスタ内の他の製品写真一覧
およびリンク近いクラスタへのリンク

遠いクラスタへのリンク

ニーズ調査から得られた関係するクラスタの製品写真一覧とリンク

図 2 製品提案ページの例

49

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

2.2 レコメンドシステムトップページイメージ
レコメンドシステムのトップページ(入り口)は家具産業におけるサービス工学の応用(第 1 報)を基に、以下の 6 種類に分類した。
素朴で落ち着いた感じ
華やかで活動的な感じ
素朴で穏やかな感じ
落ち着いた感じ
やや派手な感じ
洗練されて落ち着いた感じの 6 枚のパネルでレコメンドサイト入口を表示しトップページのイメージを図 3 示す。

図 3 レコメンドサイトトップページ
2.3 レコメンドサイト評価実験
今回構築したレコメンドシステムの web サイトには前述のように飛騨の椅子展 25 脚、ショールー
ムでの公開実験で解析対象となった木製椅子(家具メーカーＡ社 20 脚、家具メーカーＢ社 55 脚)の計 100 脚で構成されている。
そこでレコメンドシステムの比較対象として、家具メーカーＡ社オフィシャルサイト、家具メー
カーＢ社オフィシャルサイトを選択し比較した。
これら 3 つのサイトから気に入ったダイニングチ
ェアを見つける実験を行い、レコメンドサイトのユーザビリティおよび有用性を評価した。
被験者は、レコメンドサイト、家具メーカーＡ
社オフィシャルサイト、家具メーカーＢ社オフィ
シャルサイトの順に気に入ったダイニングチェア
を計 3 脚、検索するタスクを行った。
被験者は１脚見つけたらトップページに戻り、2脚目を検索するタスクに行い、2 脚目を見つけた
ら、再度トップページに戻ってから 3 脚目を検索するタスクに行った。
web サイトの表示には 22 インチタッチパネル一体型 PC を用い、被験者はタッチパネルでの操作もしくはマウスでの操作を被験者自身にて選択し、50操作を行った。
評価方法は以下の 2 つの組み合わせで行った。
(a)家具メーカーＡ社オフィシャルサイトと比較した時のレコメンドサイトの評価(b)家具メーカーＢ社オフィシャルサイトと比較した時のレコメンドサイトの評価
評価項目は(1)製品の探しやすさ(2)製品分類の適切さ(3)製品の一覧性に関して 7 段階評価（悪いを 1、どちらでもないを 4、良いを７）を行った。
また、被験者の自由記述による調査もあわせて行った。
2.4 実験結果
被験者は 30 代一般女性 3 名。
被験者は今回評価対象となるレコメンドサイト／家具メーカーＡ社オフィシャルサイト／家具メーカーＢ社オフィシャルサイトでは製品検索を行ったことは無いことを口頭で確認し、今回の実証実験で初めて気に入ったダイニングチェアを見つける作業を行った。被験者は 3 名とも web サイトの操作にはマウスでの操作を選択した。
実験風景を図 4 に、製品選択決定までの時間(秒)を図 5 に示す。

図 4 実験風景
500
450

選択までの時間(秒)平成 21 年度

400
350
300
レコメンド

250

Ａ社

200

Ｂ社

150
100
50
0

全体

1脚目

2脚目

3脚目

図 5 選択決定までの経過時間(秒)平成 21 年度

表 1 に家具メーカーＡ社オフィシャルサイトと比較した時のレコメンドサイトの評価、表 2 に家具メーカーＢ社オフィシャルサイトと比較した時のレコメンドサイトの評価を示す。
表 1 Ａ社オフィシャルサイトとの比較
平均
標準誤差
製品の探しやすさ
3.3
1.3
製品分類の適切さ
3.0
0.6
製品の一覧性3.0
0.6
表 2 Ｂ社オフィシャルサイトとの比較
平均
標準誤差
製品の探しやすさ
6.0
0.6
製品分類の適切さ
4.7
0.7
製品の一覧性4.0
1.0
次に被験者の自由記述による調査結果を示す。
(1)レコメンドサイトに関して・はっきりとしたテーマがトップページにあるため探しやすい。
・イメージによる分類は、先入観無しで選べるのが良い。
・イメージで選ぶ手法は、一つの参考として
冷静な判断が出来るように感じた。
・イメージによる分類で探していくのは、製品数が増えるほど効果があるのかもしれないと感じられた。
・自分の思いと異なる椅子が入っていると意外な気がした。
・一脚の写真しかないので、使用するときのイメージが湧きにくいのでテーブルとのレイ
アウト写真があるとイメージがつきやすいと思われた。
(2)比較サイトに関して
・写真で一覧がと並んでいるため好みの商品が探しやすかった。
・シリーズ名がどんなものか分からないため個別の製品情報にたどりつくのに少し迷った。
(3)全てのサイトに関して
・自分が今見ていた履歴で、何を探していたか分かると、サイト内で迷うことがなくなるのではないかと思う。
・探している途中で、自分が気に入ったものを仮にピックアップ出来るようなものがあると良いと感じられた。

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

ないが、製品選択決定までの時間はレコメンドサ
イトが最も早く、メーカーのシリーズ名を把握していないユーザーにとってはイメージで分類する
ことにより、自分の嗜好にあった椅子を見つけることが可能になっていると考えられる。
また、自由記述にはレコメンドサイトのように製品サイト構造の構築において、製品のシリーズによる表示だけでなく製品の持つ雰囲気やイメージによる分類で構成することで製品の検索性、見つけやすさが向上しているなどの回答が見られた。
3. まとめ
家具メーカーショールームにおいて木製椅子に関するユーザーニーズ解析のため、記入式アンケ
ートと RFID タグリーダを用いたアンケートを組
み合わせ木製椅子のイメージ評価を行い、解析結果をもとに木製椅子レコメンド(お薦め)システムの構築を行った。
今回構築したレコメンドシステムは製品提案方
法として製品シリーズといった分類ではなくユー
ザーニーズ解析を基にした分類をもとに web ベースのシステム(レコメンドサイト)の構築を行った。
レコメンドサイトをユーザーにより評価したと
ころ製品の検索性、見つけやすさなどが従来の製品紹介サイトより向上しているなどの回答が得ら
れ、製品イメージでのレコメンドシステムの有用性を確認することが出来た。
最後に
本研究は財団法人日本生産性本部サービス産業
生産性協議会事務局の『平成 21 年度サービスイノ
ベーションを通じた生産性向上に関する支援事業(サービスプロセス改善事例開発分野)』に採択された『家具産業におけるサービス工学応用プロジ
ェクト』事業として行った。
謝辞
公開実験に参加いただきましたユーザーの皆様、
飛騨･高山家具コンソーシアムに協力いただいている家具メーカーの皆様に感謝いたします。

1)
2)
3)

以上の結果より、被験者数、比較サイト数が少4)

参考文献
SPSS によるカテゴリ駆るデータ分析の手順石
村貞夫東京図書SPSS でやさしく学ぶ多変量解析[第 2 版]室淳子，石村貞夫東京図書
SPSS による多変量データ解析の手順石村貞夫
東京図書
FileMaker Pro 10 スーパーリファレンス野沢

51

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

直樹ソーテック社
5) FileMaker Pro10 一目瞭然西村 勇亮 ビー・
エヌ・エヌ新社
6) Dreamweaver CS4 スーパーリファレンス外間
かおりソーテック社
7) 事例から学ぶサービスサイエンス 木下 栄蔵
近代科学社
8) サービスサイエンス入門上林 憲行オーム社
9) サービスマネジメント入門近藤 隆雄 生産性
出版10) サービス工学入門内藤 耕 東京大学出版会52

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12〔技術レポート〕

ANSYS LS-DYNA によるシミュレーション
窪田直樹*
Simuration by ANSYS LS-DYNA
Naoki KUBOTA*
1. はじめに家具製造業において、椅子の座り心地は製品の価値を決める大事なものの一つである。一方、椅
子の座面にはクッションなどの素材が利用されているが、その種類や組み合わせパターンは無数にあるため、座り心地を実験的に調べることは困難である。そこで、椅子の座り心地をコンピュータ
上でシミュレートすることで、椅子の座り心地を調べる。シミュレータとして、ANSYS LS-DYNAを使用した。ANSYS LS-DYNA は、プリ・ポスト機能を提供する ANSYS と、自動車の衝突シミュ
レーションなど製造・建築分野で実績のあるソルバーである LS-DYNA を組み合わせた統合アプリ
ケーションである。
本レポートでは、クッションとして利用されるウレタンのデータ化と、人体モデルの構築について報告する。
2. ウレタンのデータ化
東邦工業ゴム株式会社製ウレタンフォーム ECAのデータ化を行った。ECA の基本データを表 1 に示す。
表 1 ウレタンフォーム ECA の基本データ
密度
26±2kg/ m3
引っ張り強度
78kPa以上

反発弾性
45%以上
伸び
120%以上硬さ
127.5±24.5N

セル数
35個/25mm以上

圧縮残留歪4.5%以下※カタログより抜粋

験に準じたシミュレーションを行った。図 1 にシミュレーション結果の変形図を示す。なお、実際の JIS K6400 の試験は四角いウレタンフォームに円形の加圧板を押し当てるが、ここでは軸対称性を利用し 1/4 モデルでシミュレーションを行っている。

図 1 シミュレーション結果の変形図
また、図 2(a)に実際の ECA の応力歪み曲線を、同(b)にシミュレーション結果の応力歪み曲線を示す。シミュレーション結果では、細かい振動や減圧曲線の差異が発生しているが、実際のものに類似する曲線となった。
16,00014,00012,00010,000

8,000

6,000

シミュレーションを行うためには、基本データ
以外に応力歪み曲線が必要となる。そこで、実際の ECA に対し、JIS K6400 7.3 に準じて応力歪み曲線を求め、データ化した。
以上のデータを検証するため、JIS K6400 の試

4,000

2,000

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

図2(a) 実際のECAの応力歪み曲線* 試験研究部(シミュレーション研究室)53

平成 21 年度

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

により ANSYS LS-DYNA への取り込みができな
いことがあったために付加した。
図 4 に、ANSYS LS-DYNA に取り込んだデータを示す。このデータは、骨データのみを、1 辺 6mmの立方体ブロックにリサンプルしたデータである。

16,00014,00012,00010,000

8,000

6,000

4,000

2,000

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

図 2(b) シミュレーション結果の応力歪み曲線
通常のシミュレーションでは、より細かくメッ
シュを切るほど精度が高くなるので、メッシュの大きさを変えながらシミュレーションを行った。
すると、メッシュを細かくすることで ANSYS
LS-DYNA 自体がエラーで終了することがあった。
これは、ウレタンは変形量が大きいため、分割した要素が凸形状を維持できなくなるためと思われる。また、シミュレーションを行うウレタン板の厚みを変えてみたところ、エラーが発生するメッ
シュの大きさも変化することがわかった。このため、メッシュの大きさはシミュレーション内容に応じて随時変化させる必要があると思われる。
3. 人体モデルの構築
3.1 数値人体モデルデータの変換
独立行政法人情報通信研究機構(NICT)の数値人
体モデルデータ 1)を ANSYS LS-DYNA に取り込むプログラムを作成した。
数値人体モデルデータは、人体を 1 辺が 2mm の立方体ブロックに分割し、それぞれのブロックに組織や器官を表す 1～58 の数値(ID)を割り振った
ボクセルデータである。人体を一つの物体と扱うことなく、組織ごとに異なる物性値を入力することで、より正確なシミュレーションを行うことができる。図 3 に、このモデルを使った人体の断面図を示す。骨を白色に、その他の部分を、器官ごとに明るさの異なる灰色で示している。
本プログラムは、数値人体モデルデータの各ボ
ク セ ル を 、 立 方 体 の デ ー タ と し て ANSYS
LS-DYNA で読み込めるファイルに変換するプロ
グラムであるが、特定の ID のボクセルのみ抽出する機能と、ボクセルをリサンプルする機能を付加した。前者は、器官ごとに異なる物性値を指定できるように、特定の器官のボクセルデータのみを抽出するために付加した。後者は、データ量過多54

図 3 人体の断面図

図4 ANSYS LS-DYNAに取り込んだデータ
3.2 モデルの姿勢の検討
LS-DYNA には、落下・衝突に対応した構造シミ
ュレータであるため、人体の関節などを再現することができない。そこで、着座姿勢を再現するための検討を行った。
まず、球体で構成された人体モデルを Shade 9で作成し、回転機能を使って着座姿勢に変形した(図 5)。このモデルを IGES フォーマットに変換し
ANSYS LS-DYNA に取り込んだところ、個々の球体をボリュームとして取り込むことができず、エリアの集合体としてしか取り込めなかった。これ

平成 21 年度

は、複数の球体が重なる地点において無数の微小パッチが発生すること、球面を平面パッチに置換する際に誤差を生じパッチが連続しなかったことなどが原因と考えられる。
続いて、1 枚の自由曲面でモデルを作成し(下半身のみ:図 6)、ANSYS LS-DYNA に取り込んだところ、姿勢変形に伴う自由曲線の交差により、正常に読み込むことができなかった。
一方、すべて平面パーツで構築されたモデル(図7)では、ボリュームとして認識することができた。
しかし、このモデルでは、姿勢の変更を行うことができないため、さまざまな椅子の形状に対応することが困難である。

岐阜県生活技術研究所研究報告

No.12

図 7 平面パーツで構成されたモデル
以上のことから、数値人体モデルデータを
ANSYS LS-DYNA に取り込むには、
1. ボクセルデータを点データとして扱う。
2. 着座姿勢に変形する。このとき、各点の位置が逆転しないよう留意する。
3. 変形後の形状をボクセルデータに変換する。
4. ANSIS LS-DYNA に取り込める形式に変換する。
という手順を踏む必要がある。さらに、さまざ
まな椅子の形状に対応するには、これらの手順の自動化が必須になると思われる。

図 5 球体で構成されたモデル

図 6 自由曲面で構成されたモデル

4. まとめ
椅子に座ったときの評価をシミュレーションで行うために、クッションとして利用されるウレタンのデータ化と、人体モデルの構築について検討を行った。
ウレタンは、必要なパラメータを求めることで、シミュレーションが可能になった。ただし、一般
的なシミュレーションではメッシュサイズが細かいほど精度が高くなるが、ウレタンの場合メッシ
ュサイズが細かいと計算がうまくいかないことがあることがわかった。
数値人体モデルは現状では姿勢制御に課題があり、今後、人体モデルの変形について調査を行い、シミュレーションを行っていく。
参考文献
1) 長岡 智明、櫻井 清子、国枝 悦夫、渡辺 聡一、
本間 寛之、鈴木 保、河合 光正、酒本 勝之、
小川 幸次、此川 公紀、久保田 勝巳、金 鳳洙、多氣 昌生、山中幸雄、渡辺 敏：日本人成人男
女の平均体型を有する全身数値モデルの開発、生体医工学 Vol.40, No.4, pp. 239-246, 2002.

55