特許 6442721 代謝率向上ルーム、それに用いる内装材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6442721

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】代謝率向上ルーム、それに用いる内装材

(51)【国際特許分類】

   E04F 13/02 20060101AFI20181217BHJP

   E04F 13/07 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   E04F13/02 J

   E04F13/07 B

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-227715(P2013-227715)

(22)【出願日】2013年10月31日

(65)【公開番号】特開2015-86628(P2015-86628A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年10月31日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２５年第５２回日本生気象学会大会 ２０１３年１１月１日〜２日開催

(73)【特許権者】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(73)【特許権者】

【識別番号】500455032

【氏名又は名称】株式会社日進産業

(73)【特許権者】

【識別番号】513275610

【氏名又は名称】株式会社光和インターナショナル

(74)【代理人】

【識別番号】100093816

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 邦雄

(72)【発明者】

【氏名】田神 一美

(72)【発明者】

【氏名】石子 達次郎

(72)【発明者】

【氏名】細貝 和則

【審査官】 西村 隆

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１４０２８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１２１５４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２３１７４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−３０８６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１０５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０８５１７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−１５５６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｆ １３／０２

Ｅ０４Ｆ １３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生物体内の代謝活性を高める代謝率向上ルームであって、
室内の壁、天井又は床から選ばれる１種以上の前記室内側表面に、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含む、
前記生物と放射熱交換して前記生物の交換神経の緊張状態を創出する、
断熱塗材を固着させたことを特徴とする代謝率向上ルーム。

【請求項2】

前記断熱塗材を、
前記セラミック粒子を含む流動体を、噴霧、塗布又は含浸させた後に、乾燥させ、前記内装材表面に固着させた断熱塗材としたことを特徴とする請求項１に記載の代謝率向上ルーム。

【請求項3】

建物に設置される前の建物の内装材の表面であって、
設置後に室内側に位置する表面に、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含む、
前記生物と放射熱交換して前記生物の交換神経の緊張状態を創出する、
断熱塗材を固着させたことを特徴とする代謝率向上ルーム用内装材。

【請求項4】

前記内装材が、
壁紙、石膏ボード、木製板、フローリング材の内から選ばれる何れか１種以上であることを特徴とする請求項３に記載の代謝率向上ルーム用内装材。

【請求項5】

生物体内の代謝活性を高める代謝率向上ルームであって、
室内の壁又は天井又は床から選ばれる１種以上の前記室内側表面に、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含む、
前記生物と放射熱交換して前記生物の交換神経の緊張状態を創出する、
断熱セラミックを配置したことを特徴とする代謝率向上ルーム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人の代謝率を改善、向上させる内装材を備えた部屋に関し、人が特殊な運動をしなくとも、通常生活をしていてだけであっても、代謝率が向上し、また、この室内で運動する時には、代謝率向上効果が著名に表われてダイエット効果、その他代謝率の向上による身体への好ましい効果を奏する、代謝率向上ルームに関する。

【背景技術】

【0002】

室内において、代謝を促進する発明として、特許文献１の技術が公開されている。特許文献１の発明は、血液の循環を促進し、人体の気を増進するとして知られている遠赤外線を大量に発散する鉱石粉末を利用し、遠赤外線を身体全体から吸収して湿布を行うことができるようにし、身体内部の老廃物を排出し、人体の新陳代謝を促進し、ストレスや疲労感を解消でき、特に湿布室に好適な部屋構造であって、部屋の壁面の底部に取り付ける枠体１の内部底面に、スチロフォーム２などの断熱材と保温材３を下から順に積層するとともに、その上面に遠赤外線の発散する鉱石粉末４を、枠体１と同一の高さになるように積層し、その鉱石粉末４層の内部に温熱管を適正間隔で埋設し、鉱石粉末４層の上面に蓋６を、縁の底面と枠体１の上面に取り付けたベルクロファスナー７、７’を介して着脱自在に取り付けるとなる遠赤外線を発散させる部屋構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０８−２０９９１６号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】http://nissin-sangyo.jp/

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、床下に遠赤外線の発散する鉱石粉末４を積層するとともに、その鉱石粉末４層の内部に温熱管を配置して熱供給していため、設置、施行が煩雑で、導入コストが高く、ランニングコストも高いものであった。

【0006】

他方、軽い服装のヒトが暑くも寒くも感じない中温域の室内で活動する時は、人体が周囲の壁面に向けて放射するエネルギーは、人体への入射量をはるかに上回って体温調節上の主要な冷却手段である。室内で過ごしているヒトの放射熱収支は、ヒトの平均皮膚温と壁面の平均放射温度を求め、それぞれの放射率（皮膚：０．９８、壁面：０．９０−０．９５）を乗じて算出され、一般的な室内では放射熱伝達率（４．０ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ／℃）が用いられている。電気などの外部のエネルギーを消費して病室の天井の温度を調節する放射冷暖房が試みられているように、放射熱を活用する試みがテストされているが、一方で内装材の放射率を操作して、外部のエネルギーを消費することなくヒトの体温調節に影響を及ぼす効果を検証した試みは知られていない。

【0007】

そこで、本発明は、設置が容易で、かつ初期費用が低廉でランニングコストがかからない、内装材に基づく、代謝率向上ルームを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明では、壁紙等の内装材で人為的に室内の内壁面の放射率を高めた際の居住者の体温や代謝応答を観察して、本発明に到った。
そして、本発明は、上記の課題を解決するために、具体的には、次の構成とした。
（１）
生物体内の代謝活性を高める代謝率向上ルームであって、
室内の壁、天井又は床から選ばれる１種以上の前記室内側表面に、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含む、
前記生物と放射熱交換して前記生物の交換神経の緊張状態を創出する、
断熱塗材を固着させたことを特徴とする代謝率向上ルーム。
（２）
前記断熱塗材を、
前記セラミック粒子を含む流動体を、噴霧、塗布又は含浸させた後に、乾燥させ、前記内装材表面に固着させた断熱塗材としたことを特徴とする（１）に記載の代謝率向上ルーム。
（３）
建物に設置される前の建物の内装材の表面であって、
設置後に室内側に位置する表面に、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含む、
前記生物と放射熱交換して前記生物の交換神経の緊張状態を創出する、
断熱塗材を固着させたことを特徴とする代謝率向上ルーム用内装材。
（４）
前記内装材が、
壁紙、石膏ボード、木製板、フローリング材の内から選ばれる何れか１種以上であることを特徴とする（３）に記載の代謝率向上ルーム用内装材。
（５）
生物体内の代謝活性を高める代謝率向上ルームであって、
室内の壁又は天井又は床から選ばれる１種以上の前記室内側表面に、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含む、
前記生物と放射熱交換して前記生物の交換神経の緊張状態を創出する、
断熱セラミックを配置したことを特徴とする代謝率向上ルーム。
（６）
生物体内の代謝活性を高める代謝率向上方法であって、
室内の壁、天井又は床から選ばれる１種以上の前記室内側表面に、
断熱塗材を固着又は配置させ、
前記生物と前記断熱塗材とで放射熱交換させ前記生物の交換神経の緊張状態を創出することを特徴とする代謝率向上方法。
（７）
（６）に記載の代謝率向上方法によって、ダイエット又は安眠を促進することを特徴とする健康促進方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、上記構成であるので、以下の効果を発揮する。部屋の室内側の内表面に、断熱セラミックを配置するだけで、生体の代謝率を向上させることができる。部屋の室内側の内表面は、壁、天井、床であり、それらに貼られる内装材表面、又は壁、天井、床の下地の表面である。既存の部屋の場合には、内装材の上に断熱セラミックを固着などすればよい。新築の場合には、予め断熱セラミックを固着させた内装材を貼り付けるなどすればよい。さらに、下地の上に、断熱セラミックを固着させればよい。したがって、設置が容易で、かつ初期費用が低廉でランニングコストがかからない代謝率向上ルームを提供することができる。その結果、特別の運動をすることなく、即ち普段の生活をしながら、代謝率向上に基づく、生体への多面的な健康促進効果がある。例えば、ダイエット効果、安眠などが例示できえる。断熱セラミックの配置としては、セラミックブロック、セラミックプレート或いはセラミック製外壁パネルを室内側内表面に配置、内装材表面に貼付すること、さらに、セラミック塗材、例えばセラミック粒子を室内側の表面に固着、或いは被覆する方法が例示できる。セラミック塗材であれば既存の室内の内装材の表面に塗布するだけで、既存の室内を代謝率向上ルームに改修できる。予め既存の内装材の表面に、断熱セラミック材を配置しておけば、新築建物においても、従来とかわらない施工で、室内を代謝率向上ルームとすることができるので、極めて、簡易かつ経済的である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、呼吸で摂取された酸素を基に計算された代謝率の推移グラフである。

【図2】図２は、平均皮膚温の推移グラフである。

【図3】図３は、額の皮膚温の推移グラフである。

【図4】図４は、足背の皮膚温の推移グラフである。

【図5】図５は、椅座安静時と自転車運動時の直腸温の推移グラフである。

【図6】図６は、内壁面温度を２８℃、放射率をセラミック塗材クロスε＝０．９５、ビニルクロスε＝０．９０と仮定した場合の試算結果である。セラミック塗材の放射放熱量はビニルよりも２０ｋａｌ／ｍ^２／ｈほど大きい値を示すことが分かる。図２でビニル室に入った被験者の平均皮膚温がセラミック塗材室の値より高まっていることは、放射放熱量を増大させる因子である。

【図7】図７は、蓄熱量変化のグラフである（セラミック塗材とビニルとの比較）。

【図8】図８は、実験中の被験者の心拍数の推移グラフである。

【図9】図９（Ａ）は実験Ｒｏｏｍの外観、図９（Ｂ）は実験中の様子を映した写真である。

【図10】図１０は、ヒト体内で起きている反応メカニズムの予測図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面に基づき、本発明について詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【0012】

［緒言］
恒温動物の体温が一定に保たれている時には、体内で作られた熱の全てが体外に放出されていることを意味する。熱が身体外環境に流出する機序には伝導、対流と放射の３方式があり、環境の条件に応じてこれらの割合を動物自身が調節することによって、総放熱が代謝産熱量と等しくなるような調節が行われている。

【0013】

伝導は、身体が直接物質に接触して熱を流出（入）させることである。対流は、身体の周囲の空気に熱や水蒸気を伝達してその流れに乗せて熱を放出することである。放射は、絶対零度以上の全ての物体がその温度に応じて発する電磁波のエネルギーのことであり、相対する全ての物体表面と体表との間で温度差と放射率に従って熱交換が行われている。放射率は、完全黒体を最大値１．０とした時に表面の性状に応じてどれほど減衰するかを示す数値であり、ヒトの皮膚のそれは０．９８程度とされている。

【0014】

Ｔシャツ１枚とハーフパンツ＋ブリーフを着て椅座安静に過ごしているヒトが熱的に快適に感じられる環境とは、体内で発生する熱（安静時代謝＝１５００〜２０００ｋｃａｌ／ｄａｙ）の全てを放出できる環境であり、この場合の放熱機序は対流と放射が担っているが、その時にヒトは、対流と放射で放熱していることを自覚することがほとんどできない。

【0015】

屋内の場合には、気流（＝風速）がほとんど無い自然対流の範囲内であることから、対流放熱は最低値をとると考えられる。従って、実験で設定した28℃の室内における安静時代謝エネルギーの主要部分は、放射によって体外に放出されていると見なすことが出来る。放射放熱とは、目に見えない電磁波（遠赤外線）を物体が互いに放出し合い、その際の実質的な熱の流れは、両表面間の温度差と放射率に依存して行われている。

【0016】

発明者等は、人体輻射熱計（特許第４６０８６５３号）を用いた簡単な実験によって、人体と同程度の発熱体と断熱塗装表面との間の放射熱交換では、輻射熱計の発熱部の表面温度が上昇するに従って放熱量が増大することを見出していた。この実験で明らかになったセラミック塗材で被覆された壁紙とビニル系の壁紙との放射熱交換の相違点は、人体輻射熱計の表面温度２３．４６℃を境にして低温側では、セラミック塗材で被覆された壁紙に向けた放熱がビニル系の壁紙への放熱より大きくなり、逆に高温側では放熱量が低下するという結果を得ている。

【0017】

また、別の試験の結果では、安静時と軽運動時の被験者の皮膚温と直腸温を測定して、セラミック塗材を塗布した内装材を備える小室で軽運動をしている時に末梢の皮膚温、平均体温と直腸温が、ビニル系の壁紙を内装した部屋で同様に過ごした時よりも有意に高い状態が出現することを確認し、セラミック塗材を塗布した内装材が代謝産熱を増大させる可能性が示唆された。

【0018】

それら知見に基づき、内装材の違いによって生じる体温差の原因を明らかにするために、呼気を採集して代謝産熱量を直読する方法を用いて運動中の代謝亢進作用の直接証明を行うこととした。

【実施例1】

【0019】

［試験方法、結果概要］
２枚のホットカーペット上にそれぞれ１辺２ｍの木組みを設け、一方の内壁面は白いセラミック塗材壁紙を貼り（Ｒｏｏｍ１）、もう一方には市販の白いビニルコート壁紙を貼った石膏ボードで内装した（Ｒｏｏｍ２）。室内への被験者の出入りと換気のために４方に３０ｃｍの隙間を設け、室内には布製の椅子と自転車エルゴメータ各１台を設置した（図９）。Ｒｏｏｍ１とＲｏｏｍ２を設置した実験室全体を２８℃を目安として暖房し、扇風機で攪拌した。

【0020】

また、床面の温度が他の壁面と同じになるようにホットカーペットの電源を自動的にＯＮ／ＯＦＦ調節した。８名の被験者は全員長距離走者であり、半袖Tシャツとハーフパン＋ブリーフという軽装をさせ、試験Ｒｏｏｍ内で２時間の椅座安静後に３０分間の自転車こぎ運動をさせた。

【0021】

この間皮膚温７点と直腸温を連続で計測し、呼気を採集してその酸素の消費量から代謝量を１呼吸毎に計算した。各被験者は２名ずつの対を編成し、日を違えて両方のＲｏｏｍを１回ずつ経験させた。その際、被験者には内装材の材質についての情報は伝えないブラインドテストとした。

【0022】

［結果と考察］
Ｒｏｏｍ１とＲｏｏｍ２の室温、湿度、気流と内壁面温度には相違は見られなかった。安静時の被験者の皮膚温、直腸温と代謝量にも差は見られなかった。しかし、運動中の代謝率、直腸温と心拍数はＲｏｏｍ１の方が有意に高く、皮膚温は有意に低いという結果が得られた。

【0023】

Ｒｏｏｍ１とＲｏｏｍ２は、壁紙の材質以外に違うところは無い。したがって、これら試験結果の相違の原因は、全て壁紙の材質に帰すると考えてよい。

【0024】

Ｒｏｏｍ内の熱源は、被験者に由来するものであり、これを壁紙の表面が受け取って直ちに再放射又は反射していると考えられる。ヒトは、こうした微弱な放射熱を自覚できないが、心拍数や代謝を調節している交感神経は、敏感に応答しているものと思われる。

【0025】

なお、運動のような副交感神経優位となるべき状況下では、心拍数と代謝率の交感神経刺激への応答が顕著になっているということを合理的に説明することは容易ではないが、結果的にセラミック塗材を塗布した壁紙を内装したＲｏｏｍ１の方が、代謝率を向上させていた。被験者を全て取り替えて行った別の実験でも、セラミック塗材壁紙が運動中の皮膚温と直腸温を上昇させるという全く同じ結果が再現され、代謝率を上昇させることも確認できた。

【0026】

以下、より具体的な試験方法、計測結果、考察について、説明する。

【0027】

［実験方法］
被験者は大学の陸上部に所属して競技活動をしている現役の長距離走選手８名とした（表１）。表１は、実験当日の被験者の身体計測データである。

【0028】

【表1】

【0029】

実験装置（室）は上述の通りである。床の温度が壁面よりも低い傾向があったので、装置の下にホットカーペットを差し入れ、床に張り付けた熱電対を室温の設定温度に調節して装置内壁面が全て同一となるようにした。

【0030】

実験中の空調は、実験室の空調機を前日から２８℃にセットして運転し続けて、専用装置と実験室とが十分に熱的に平衡するように配慮した。両室にはそれぞれ１台のＰＭＶ環境計測記録ロガー、自転車エルゴメータとデッキチェアを設置した。健康でスポーツを実施している８名の被験者は、毎回同じ相手とペアーを作って、実験に臨ませた。

【0031】

実験当日は８時半に集合させ実験着に更衣させた後、発信機付きの直腸温測定用プローブ（Ｔｙｐｅ ＨＴ１５０００２、ＨＱＩｎｃ．, ＵＳＡ）を極薄のラバーゾンデに入れて肛門から挿入させた。次いで、以下に示した各部位に皮膚温計測用のサーミスタ温度計を貼り付け、1分間隔で測定し、携帯データロガー内に記録した。記録されたデータは専用のデータ交換ソフトを用いて実験終了後にコンピュータにダウンロードして回収した。

【0032】

この状態のままＲｏｏｍ外で椅座安静に過ごさせた後に、二人同時にそれぞれのＲｏｏｍ内に移動させて２時間を椅座安勢に過ごさせた。また、その後３０分間の自転車漕ぎ運動をさせ、続いて３０分間の椅座安静をとらせた。

【0033】

この間の直腸温は１０分置き、皮膚温は１分置き、１０ｇ精度の体重測定は、それぞれの過ごし方の変更に合わせて計測記録した。ヒトの皮膚温を模擬した３５℃の黒体平面上で赤外線から変換されて境界面を貫通して流入する熱量をＷ／ｍ^２／ｈで表記した。なお、平均体温、平均皮膚温と蓄熱量は次式で算出した。

【0034】

平均体温 （℃） ＝直腸温×０．８＋平均皮膚温×０．２
平均皮膚温（℃） ＝額温×０．１＋胸温×０．２５＋前腕外側温×０．０７＋上腕中央外側温×０．１３＋大腿中央外側温×０．２５＋下腿中央外側温×０．１５＋足背中央部上面温×０．０５
蓄熱量（ｋｃａｌ）＝０．８２（人体の比熱）×平均体温（℃）×体重（ｋｇ）

【0035】

食事条件は、厳密に調整することとし、実験開始の２時間前に同一の食事内容と量を全員に摂取させるようにした。測定項目は、各図の通りである。

【0036】

［データ収集］
環境計測記録：ＰＭＶロガー（ＪＭＳ、東京）２台をそれぞれの部屋に１台ずつ入れ、センサーの高さが椅座の胸の高さになるように設置した。計測記録間隔は５分とした。室温、湿度、気流を測定記録、解析した。実験室全体のパッケージ型エアコンの室温の設定は、２８℃にした。額中央、右胸部、上腕外側、前腕外側、大腿外側、下腿外側及び足背の皮膚温の測定間隔は２分、直腸温は１０分とした。呼気は３０分間隔に５分間の採集を行い、一呼吸毎の酸素濃度を測定し、吸気との差から代謝産熱量を算出した。皮膚温は測定部位の面積案分比から平均皮膚温を求め、直腸温との容積案分比を決めて平均体温を求めた。各部位の皮膚温、直腸温、平均皮膚温、平均体温と代謝量は時系列に配置してそれぞれの動向を観察した。

【0037】

［実験室の環境測定値の等質性］
内装材の異なる同じ仕様の部屋を設置したので、内装材を除いて両室の環境条件が、同一であることを証明しておく必要がある。そのために、表２では、実験中の両室の環境条件の測定値を示した。８回行われた測定の間の測定値は、それぞれ約１００セットが記録されている。これらの平均値の差を検定すれば有意差があることもあるが、その実質的な差は、室温が±０．２℃、湿度が±２％、気流が−０．０１ｍ／秒以内と両室が同じ環境条件下にあると断言できる範囲である。

【0038】

【表2】

【0039】

［内装材表面温度の等質性］
内装材の表面温度は、サーモカメラで撮影し、画像のそれぞれの場所を読み取る方法で測定した。

【0040】

［椅座安静時と自転車運動時の代謝］
椅座安静時には内装材の違いによる代謝量に差は見られなかった。他方、運動開始直後からビニルクロス内装よりもセラミック塗材内装の方が有意に大きな代謝量を示すようになった。その増加率は１５％程であった。

【0041】

代謝量を体表面積で割って求めた代謝率では、この差は１０％であった（図１）。当然ながら、実験に用いた２台の自転車エルゴメータの負荷設定は同じであり、自転車エルゴメータに若干の機器差があったとしても、被験者が自覚できない程度の範囲の相違である。

【0042】

［椅座安静時と自転車運動時の皮膚温］
皮膚は、熱エネルギーが赤外線に、またその逆に赤外線が熱エネルギーに変換される場であり、その温度は放出（入）するエネルギー量の決定的因子である。身体の７部位の皮膚温を計り、これをそれぞれの部位の面積案分比に応じて平均する方法によって平均皮膚温を算出できる。

【0043】

こうして求めた値は、安静時には群間に差は認められないが、運動時にはビニル群が長時間上昇し続けるのに反して、セラミック塗材内装群では短時間で上昇が止まる結果、運動開始１１分後以降の両群の差は統計的に有意となった（図２矢印）。上腕、前腕、大腿の各皮膚温は、平均皮膚温と同様に推移した。

【0044】

セラミック塗材内装群の額中央部の皮膚温は、安静時と運動時の両条件を通じて一貫してビニル群より高値を維持した（図３）。胸の皮膚温は、額の皮膚温と同様に推移した（データ示さず）。

【0045】

下腿と足背の皮膚温は、実験の全行程を通じて、群間に差は認められない。足背の皮膚温は、セラミック塗材内装群の数値のバラツキが大きくなったために統計的な有意差は見られないが、運動開始後にセラミック塗材群がビニル群を上回るという他の皮膚温や平均皮膚温には見られない特異な現象が観察された（図４矢印）。

【0046】

［椅座安静時と自転車運動時の直腸温］
安静時の直腸温は、セラミック塗材内装群が高目で推移したが２時間後まで差は見られなかった。安静最後の１０分ほどの間は、セラミック塗材内装群が明らかに高値を示した（Ｐ＜０．０５）。運動開始後はセラミック塗材内装群の値は、直後から明らかに高値を示し、その差も０．２０℃から０．２７℃まで漸増していった（図５）。

【0047】

［椅座安静時と自転車運動時の体熱収支］
椅子に座って安静に過ごして体温が変化しない状態の代謝産熱量は、伝導、対流と放射による放熱の総和と等しいはずである。代謝産熱量は呼気中の酸素消費量を測定して求めることができる。伝導による放熱量は、椅座では無視できる量である。

【0048】

対流による放熱量は、姿勢や作業内容ごとに発表されている対流熱伝達率（椅座安静時；０．１８ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ／℃、自転車運動時；５．２ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ／℃）を導入すれば、平均皮膚温と室温との温度差の関数として容易に算出できる。

【0049】

汗が蒸発する際に身体から奪われる熱は、物質伝達率から算出することもできるが、精密な体重計を用いれば、体重の変化量と水の気化潜熱から算出する方法が最も精度が高い。放射による放熱量は、平均皮膚温、壁温、およびそれぞれの放射率（皮膚；０．９８、セラミック塗材；０．９５（測定値を反映）、ビニル；０．９０（仮の値））をＳｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの式に入れて算出することができる。

【0050】

［代謝産熱量］
ヒトを含む恒温動物の体温は、体内で発生した熱（代謝産熱量）の全てを体外に放出することによって一定に維持されている。表３に示した通り、運動中のセラミック塗材内装群は１１６ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ、ビニル群は１０４ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈの発熱をしている。したがって、身体はこれに適応して放熱を促進するために皮膚への血流量を増大させて皮膚温を上昇させると考えられる。図２−図４でセラミック塗材内装群の運動中の皮膚温が急上昇しているのには、こうした背景が予想される。

【0051】

［放射放熱量］
運動中の人体表面と壁面との間の放射熱交換量は、次式（１）で求めることが出来る（Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの法則）。

Ｒ＝ε_１σＴ_１^４−ε_２σＴ_２^４（Ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ）・・・式（１）

ただし、Ｒは放射熱交換量,ε_１はヒト皮膚の放射率、ε_２は壁面の放射率,σはＳｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ定数＝４．８８×１０^−８（ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ／Ｋ^−４）,Ｔ_１は皮膚表面絶対温度,Ｔ_２は壁面絶対温度を示す。

【0052】

式（１）を用いれば、平均皮膚温が０．５℃低くなっているセラミック塗材内装群の被験者が２８℃の周囲壁面に向かって放出する放射放熱量（４２ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ,壁面の放射率として０．９５（測定値）を採用）が、ビニル群の被験者が放出する放射熱量（２１ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ,放射率０．９０と仮定して試算）より２１ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈほど小さいと、見積もることが出来る。

【0053】

［対流放熱量］
静止空気中の対流放熱量（Ｃ）は、姿勢や作業内容ごとに実験的に得られている対流熱伝達率（ｈ_ｃ,ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ／℃）を用いて次式（２）で算出できる。座位のｈ_ｃは１．８、自転車運動中のそれは５．２が与えられている。

Ｃ＝ｈ_ｃ（Ｔｓ−Ｔａ）（ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ）・・・式（２）

ただし、Ｃは対流放熱量、ｈ_ｃは対流熱伝達率、Ｔｓは平均皮膚温、Ｔａは室温を示す。

【0054】

式（２）と平均皮膚温の測定値から椅座安静時の対流放熱量：セラミック塗材内装；１０．３、ビニル内装；１０．８ （ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ）と、自転車運動時の対流放熱量：セラミック塗材内装；３１．２、ビニル内装；３５．９ （ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ）が各々得られる。この結果を表３にまとめた。

【0055】

［発汗（不感蒸泄を含む）による放熱］
発汗量（ｇ／ｍ^２／ｈ）は、１０ｇ精度の体重変化量を測定し、体表面積で除して求める。安静時の値は、セラミック塗材内装：２５．１、ビニル内装：２６．６、運動時はセラミック塗材内装：１００．２、ビニル内装：８７．８g／ｍ^２／ｈが得られた。皮膚温付近の蒸発潜熱を５８０ｃａｌ／ｇとして、発汗と不感蒸泄による蒸発放熱量（ｋｃａｌ／ｍ^２／ｈ）を求め、表３に示した。

【0056】

【表3】

【0057】

［蓄熱量］
蓄熱量は身体が保有する熱エネルギーの総量を表す数字であり、平均体温（℃）、身体の比熱（０．８３）及び体重（ｋｇ）の積で与えられる。その表示単位はｋｃａｌである。ここで用いる平均体温とは、平均皮膚温と直腸温のそれぞれ３割と７割に案分した和で与えられる。

【0058】

安静時と運動時の蓄熱量は、いずれもセラミック塗材内装群がビニル内装群より明らかに大きい（図７の左バーと右バーとの比較）が、安静時と運動時の蓄熱量には明らかな増大は認められなかった（左バー同士、右バー同士の比較）。

【0059】

これらの比較結果は、２８℃の室内で、健康な人間で、尚且つ椅座安静から軽い自転車こぎ運動に変化する程度の運動負荷の増加では、体温調節が適切に行われることによって、壁材の放射率が大きくなることによる極端な蓄熱増大は生じないと予測し得ることを示している。

【0060】

［椅座安静時と自転車運動時の心拍数］
１分当りの心拍数は、交感神経の緊張状態を表す良い指標となる。一般的に温熱刺激に対しては、寒さや冷たさを感じ取っている時に、より多くの交感神経シグナルが発生して末梢血管を収縮させて皮膚温を低下させることにより、放熱を抑制させて体温を下げさせないように調節が行われていると考えられている。実験中の心拍数をセラミック塗材内装群とビニル内装群とに分けて示したのが、図８である。

【0061】

安静時の心拍数は群間に統計的な差は見られないが、運動中はセラミック塗材内装群がビニル内装群よりも有意に大きな値を示している。部屋の内装材以外の環境要因に相違が無い場所で過ごさせた同じ集団の心拍数に差が生じるということは、内装の違い（表面の放射率の違い）を唯一の原因とする交感神経の緊張が起きていることを示している。

【0062】

測定した指標のうち、セラミック塗材内装時の平均皮膚温その他の皮膚温の低下、代謝量の上昇、直腸温の上昇および蓄熱量の増大は、いずれも交感神経の緊張の高まりで矛盾無く説明できる。

【0063】

こうした顕著な差が安静時には見られずに、運動時だけに顕著となる理由については更に考察を深める必要がある。しかし、安静時の各データには統計的な差は無いとは言っても皮膚温、直腸温、心拍数代謝率などはそれぞれ、交感神経の緊張傾向を示しており、安静時のデータのバラツキに隠されているに過ぎないと解釈することも出来る。

【0064】

［結果の概要と結論］
居室壁面の放射率のわずかな違いが、その室内に滞在する人々にどのような熱的影響を及ぼすことになるかはコンピュータによる数値シミュレーションで容易に解を得ることが出来る。しかし、ヒトを対象としてそれを実験的に検証した例はない。

【0065】

セラミック塗材という大きな放射率を有するセラミック粒子含有塗材を部屋の内装に用いることにより、実験的にこれを検証することが出来るようになった。

【0066】

セラミック粒子含有塗材（日進産業社製、断熱塗材）を内装した部屋で過ごしている時には、代謝率が約１０％高まり、皮膚温が低目（平均皮膚温で０．５℃）に推移し、直腸温は０．３℃高く、心拍数は毎分最大５拍ほど高まるという結果が得られた。この現象は、運動時にはとりわけ顕著であった。これらの結果は、いずれも交感神経が緊張状態の時に起きる生理的な現象に近似している。
なお、セラミック粒子含有塗材の組成には、
少なくとも、次の成分比率の素材
二酸化チタン９〜１５重量％、
エチレングリコール０．２５〜０．３重量％、
セラミック粒子１２．８〜２０．０重量％、
鉱油０．０６２〜０．０６５重量％、
を含むものである。

【0067】

２基の実験装置の唯一の相違点は内装材である。セラミック塗材の内装材は交感神経系を刺激する作用を有する可能性が示された。代謝率の直接測定で１０％もの増加を示していることは、内装材の放射率が高いことが強力な交感神経活性化誘導作用を有していると考えられる（図１０）。交感神経系は、冷気や冷たい物体に触れることでも容易に一過性の緊張状態にすることが出来るが、この実験のように特別の刺激を与えることなく長時間にわたって交感神経の緊張状態を創出させる作用をセラミック塗材は有すると考えられる。

【0068】

上記試験結果から、断熱塗材を室内の内装材の表面に用いることで、ヒト、その他動物等の生体に対して、代謝率を向上させ、それに伴う健康促進効果、例えば、ダイエット効果を得ることが実現できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】