容器注ぎ出し動作の負担推定方法及び容器本体の製造方法

【課題】本発明の目的は、容器本体を持ち上げ、続いて容器本体を傾ける一連の注ぎ出し動作における身体負担を客観的かつ定量的に評価することを可能とすることである。
【解決手段】本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法は、容器本体の胴部を把持して持ち上げ、続いて容器本体を傾ける一連の注ぎ出し動作がなされたときの負担感に関係する動作筋の最大随意当尺性収縮時の筋電位情報を取得する工程と、前記注ぎ出し動作がなされたときの前記動作筋の筋電位情報を取得する工程と、数１で表される最大筋力比を算出する工程と、を有し、前記最大筋力比の値に基づいて注ぎ出し動作における負担を定量評価することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器本体を把持して持ち上げ、続いて容器本体を傾ける一連の動作（以下、注ぎ出し動作ともいう）を伴う容器全般について、この動作時に消費者にかかる負担の度合いを定量的に評価し、消費者の主観としてどの程度の負担と感じるかを推測する技術及びその技術を利用した容器本体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器を評価する方法は官能評価であり、数多くの被験者が開発した試作品と従来品とについて、注ぎ出し動作をしてもらい、その使用感を５段階乃至７段階で点数付けして、それらを集計して相対的に評価していた。
【０００３】
ところで、容器の開栓性について骨格筋の筋電位を測定し、容器開栓動作における負担を評価する技術の開示がある（例えば特許文献１を参照。）。特許文献１の技術に拠れば、容器の開栓性について客観的かつ定量的に評価することができるとしている。
【０００４】
その他同様に、筋負担を測定する技術の開示がある（例えば特許文献２〜４を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９‐５６０４０号公報
【特許文献２】特開２００４‐２７５２１４号公報
【特許文献３】特開２００６‐７５２００号公報
【特許文献４】特開２００４‐３４４３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された容器の開栓性を評価する方法によれば、開栓性について客観的かつ定量的に評価することができるものの、近年普及が著しいペットボトルの注ぎ易さについては評価できない。ペットボトルは様々な機能設計を重視したものが増加しているが、一方でユーザビリティに関する不満もある。例えば、容器がやわらかく、持つときに落としそうになる、くぼみや指に引っ掛る箇所がないと持ちにくい、片手では持ちにくく、こぼしやすいなどである。特に、１．５リットルから２リットルサイズの大型ペットボトルの場合が顕著である。
【０００７】
しかし、ペットボトルの注ぎ易さについて官能評価を行うとすると、数多くの被験者を集めて評価しなければならず、時間と労力がかかる。したがって、開発途中の段階においては官能評価に時間がかかりすぎるため、試作のたびに行うことは難しい。また、官能評価であると、客観的かつ定量的な結果が得られにくい。
【０００８】
注ぎ出し動作における「やりやすさ」は容器把持部の形状・寸法（以下、設計要素という）によって変わるが、従来のインタビュー、アンケート調査方法では、どの設計要素がどの程度悪いのかが明らかにならない。そのため、容器の形状改良の方向性も明確になりにくい。
【０００９】
そこで本発明の目的は、容器本体を持ち上げ、続いて容器本体を傾ける一連の注ぎ出し動作における身体負担を客観的かつ定量的に評価することを可能とすることである。これによって、開発品を消費者が実際にどのように主観的に評価するか推定することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、注ぎ出し動作を伴う容器を対象として、当該動作のときに働く動作筋を特定し、この動作筋の筋電位を利用して、容器注ぎ出し動作の負担の評価方法を確立した。すなわち、本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法は、容器本体の胴部を把持して持ち上げ、続いて容器本体を傾ける一連の注ぎ出し動作がなされたときの負担感に関係する動作筋の最大随意当尺性収縮時の筋電位情報を取得する工程と、前記注ぎ出し動作がなされたときの前記動作筋の筋電位情報を取得する工程と、数１で表される最大筋力比を算出する工程と、を有し、前記最大筋力比の値に基づいて注ぎ出し動作における負担を定量評価することを特徴とする。
（数１）最大筋力比＝注ぎ出し動作に伴う筋電位／最大随意当尺性収縮時の筋電位
【００１１】
本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法では、前記動作筋の筋電位情報は、前記容器本体の胴部を把持して持ち上げたときの筋電位情報と前記容器本体を傾けたときの筋電位情報とに分けて入手することが好ましい。注ぎ出し動作における負担感を各動作ごとに解析することができる。
【００１２】
本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法では、前記負担感に関係する動作筋は、持ち上げ動作の評価をするための動作筋として第１背側骨間筋、長母指外転筋、総指伸筋及び橈側手根伸筋から選択される少なくともいずれか一種を含み、かつ、容器本体を傾ける動作の評価をするための動作筋として第１背側骨間筋又は総指伸筋のいずれか一種及び浅指屈筋を含むことが好ましい。必要最小限の動作筋を選択し、簡易に評価することができる。
【００１３】
本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法では、前記負担感に関係する動作筋は、第１背側骨間筋、長母指外転筋、総指伸筋、橈側手根伸筋及び浅指屈筋を含むことが好ましい。注ぎ出し動作に関係する動作筋の情報を得て、詳細な評価・解析を行うことができる。
【００１４】
本発明に係る容器本体の製造方法は、本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法によって得られた、注ぎ出し動作における最大筋力比が０．５以下を満たすように容器本体の胴部形状を決定したことを特徴とする。本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法によって得られた評価結果を用いて、注ぎ出しやすい容器本体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、注ぎ出し動作における身体負担を客観的かつ定量的に評価することができる。これによって、開発品を消費者が実際にどのように主観的に評価するか推定することを可能とすることである。このとき、官能評価のように数多くの被験者を集める必要がなく、身体的特徴（男女、手の大きさなど）の異なる特定の数名の被験者を集めた計測結果からでも十分に一連の注ぎ出し動作における身体負担を客観的かつ定量的に評価することができる。また、手間のかかる官能評価を行わずに済むので、評価に要する時間を短縮することができる。さらに、被験者母集団の境界に位置するような人、例えば母集団の中で手の大きな人、小さな人、握力の大きい人、小さい人などを選定し、これらの人のデータを取ることで、最も母集団に適した容器を推定することができる。さらに、負担の大きな筋が明らかとなるため、その負担を発生させている設計要素を特定することが容易となり、形状改良の方向性を論理的に明確にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コップに注ぐ動作の分類であり、タイプ１〜４の４種類の動作に分けられる。
【図２】各筋の名称と位置を示す図である。
【図３】浅指屈筋の最大筋力比と筋負担に対する被験者の主観的評価との関係を示した。
【図４】図３における縦軸の被験者の主観的評価の数値の具体的基準を示す図である。
【図５】実施例１における主観的評価の結果を示した。
【図６】持ち上げ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。
【図７】注ぎ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。
【図８】実施例２で使用した２リットルボトルの形状を示す図であり、（ａ）はＡ型ボトルの正面図、（ｂ）はＡ型ボトルのＡ‐Ａ破断面図、（ｃ）はＢ型ボトルの正面図、（ｄ）はＢ型ボトルのＡ‐Ａ破断面図である。
【図９】被験者６人のデータを平均した持ち上げ動作における主観的評価の結果を示した。
【図１０】被験者６人のデータを平均した注ぎ動作における主観的評価の結果を示した。
【図１１】被験者６人のデータを平均した持ち上げ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。
【図１２】被験者６人のデータを平均した注ぎ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。
【図１３】握力の弱い被験者の持ち上げ動作における主観的評価の結果を示した。
【図１４】握力の弱い被験者の注ぎ動作における主観的評価の結果を示した。
【図１５】握力の弱い被験者の持ち上げ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。
【図１６】握力の弱い被験者の注ぎ動作におけるに最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００１８】
（動作筋の特定）
まず、測定対象は２リットルポリエチレンテレフタレート製容器（ペットボトル）の本体を準備した。次に、２０代の男女１１名に動作の指示をせずに自由にコップに注いでもらい、現れる動作を観察した。注ぎ出す動作を上肢の各関節の動きで見ると次のとおりであった。
（１）把持する。つまり、母指の屈曲、内転及び第２〜５指の屈曲の動きである。
（２）持ち上げる。つまり、肘関節の屈曲、手関節の橈屈、伸展の動きである。
（３）コップに注ぐ。この動作は、図１に示すようにタイプ１〜４の４種類の動作に分けられた。
【００１９】
前記（１）〜（３）の動作の中で働く動作筋のうち、筋電図を計測可能な筋を選定した。結果を表１に示した。手及び腕の骨格筋としては、図２（出典：森, 小川他，金原監修：分担解剖学１総説・骨学・人体学・筋学，金原出版株式会社，１９８２）に示した筋がある。
【００２０】
【表１】

【００２１】
筋電図は筋電位の経過時間を横軸とし、筋電位を縦軸とするグラフである。筋肉は脳からの指令によって収縮を行うが、この指令は電気信号として伝わる。この電気信号を皮膚表面に固定した電極によって測定したものを筋電位という。筋電位は計測系だけでなく、筋肉量や皮膚の厚さ、負荷に対する筋活動の現れ方など、個人差が大きいため、最大随意当尺性収縮（以下、「ＭＶＣ：ｍａｘｉｍｕｍｖｏｌｕｎｔａｒｙｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ」ともいう）時の筋電位を１００％とする相対値（％ＭＶＣ）を用いて比較すると個人差等の誤差を少なくすることができる。
【００２２】
次に本実施形態に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法について説明する。本実施形態に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法は、少なくとも３つの工程、すなわち第１工程：動作筋の最大随意当尺性収縮時の筋電位情報の取得工程、第２工程：動作筋の筋電位情報の取得工程、第３工程：最大筋力比算出工程、である。以下、順に説明する。
【００２３】
（動作筋の最大随意当尺性収縮時の筋電位情報の取得工程）
表１で示した動作筋についてそれぞれ最大随意当尺性収縮時の筋電位を求めた。筋電位の測定は、筋電計を用いて公知の方法、例えば手・腕の筋部位に電極を取り付け、筋電位を測定することで行う。
【００２４】
（動作筋の筋電位情報の取得工程）
次に注ぎ出し動作がなされたときの動作筋の筋電位情報を取得する。筋電位の測定方法は、動作筋の最大随意当尺性収縮時の筋電位情報の取得する場合と同様である。
【００２５】
最大随意当尺性収縮時の筋電位情報及び注ぎ出し動作時の筋電位情報の取得のときに測定の対象とする動作筋は、注ぎ出し動作時の負担感に関係する動作筋である。具体的には表１に示した動作筋である。そこで、簡易に評価を行う場合には、持ち上げ動作の評価をするための動作筋として第１背側骨間筋、長母指外転筋、総指伸筋及び橈側手根伸筋から選択される少なくともいずれか一種を選択する。そして、容器本体を傾ける動作（注ぎ動作）の評価をするための動作筋として第１背側骨間筋又は総指伸筋のいずれか一種及び浅指屈筋を選択する。このような動作筋を選択することによって、注ぎ出し動作を行うに際して、必ず、いずれかの動作筋を測定していることとなり、被験者の負担感を評価することが可能となる。
【００２６】
一方、注ぎ出し動作の被験者の負担感を詳細に評価する場合には、表１に示した動作筋のうち、第１背側骨間筋、長母指外転筋、総指伸筋、橈側手根伸筋及び浅指屈筋を含むことが好ましい。さらに尺側手根伸筋を加えたすべての動作筋について測定することがより好ましい。各動作筋の負担感を相対的に比較することができる。
【００２７】
（最大筋力比算出工程）
前記のとおり、筋電位を単に比較するのではなく、個人差等の測定値の変動要因を排除するために、最大随意当尺性収縮時の筋電位を１００％とする相対値（％ＭＶＣ）を用いて比較することとなる。％ＭＶＣは、最大筋力比であり、数１で求めることができる。
（数１）最大筋力比＝注ぎ出し動作に伴う筋電位／最大随意当尺性収縮時の筋電位
【００２８】
ここで、注ぎ出し動作に伴う筋電位は、筋電図を描いて測定することとなるため、注ぎ出し動作の進め方は、動作の間に静止時間を設けて進めることが好ましい。具体的な動作は例えば次のとおりである。２秒で持ち上げ、３秒静止、２秒で傾け、３秒停止する。容器１種につき、上記動作を８回試行し、筋電位を最大筋力比に換算し、平均する。このとき、筋電位は試行ごとに計測した筋電位を全波整流する。より具体的には、筋電位データを全波整流する。次に１ｋＨｚで計測した生データを離散フーリエ変換する。次に１０〜２５０Ｈｚ以外の周波数成分をカットする。次に逆フーリエ変換する。この結果から、筋電位を求める。そして同様の方法にて求めておいた最大随意当尺性収縮時の筋電位でこの筋電位を除して、最大筋力比に換算する。
【００２９】
以上の工程を経ることで、測定対象の容器について筋ごとに最大筋力比の値が算出される。さらに、他の形状を有する容器を同様に測定することで、同様に筋ごとに最大筋力比の値が算出される。そして、各容器について、筋ごとの最大筋力比を比較し、各容器の注ぎ出し動作のし易さを比較、定量化する。負担の大きな筋が明らかとなるため、その負担を発生させている設計要素を特定することが容易となり、形状改良の方向性を論理的に明確にすることができる。
【００３０】
本実施形態に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法は、最大筋力比を指標として使用するため、個人間の差異が出にくい。よって、官能評価のように数多くの被験者を集める必要がなく、注ぎ出し動作における身体負担を客観的に評価することができ、また、最大筋力比という数値で表現できるため、定量的に把握できる。また、被験者として、身体的特徴（男女、手の大きさなど）の異なる特定の数名の被験者を集めて計測すれば、その身体的特徴を包含する被験者を想定して、注ぎ出し動作における身体負担を把握することが可能となる。被験者母集団の境界に位置するような人、例えば母集団の中で手の大きな人、小さな人、握力の大きい人、小さい人などを選定し、これらの人のデータを取ることで、最も母集団に適した容器を推定することができる。
【００３１】
本実施形態に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法を活用すれば容器本体の設計が可能となる。例えば、本発明に係る容器注ぎ出し動作の負担推定方法によって得られた、注ぎ出し動作における最大筋力比が０．５以下（５０％ＭＶＣ以下）を満たすように容器本体の胴部形状を決定するという容器本体の製造方法である。
【００３２】
本発明者らは、最大筋力比と筋負担に対する被験者の主観的評価（例えば楽である、やや楽である、ややきつい、きついなど）との関係を調べたところ、対数関数として対応可能であることを突き止めた。図３に浅指屈筋の最大筋力比と筋負担に対する被験者の主観的評価との関係を示す。図４に、図３における縦軸の被験者の主観的評価の数値の具体的基準（ボルグスケール）を示した。
【００３３】
図３と図４から、筋電位の値の大小は個人差があるものの、最大筋力比を基準にすれば筋負担に対する被験者の主観的評価が被験者に拠らず統一されることがわかる。具体的には、浅指屈筋の動作の場合、最大筋力比が３０％を超えると被験者がややきついと筋負担を感じはじめ、最大筋力比が５０％を超えると被験者がきついと筋負担を感じはじめることがわかる。他の動作筋についても図３と同様の傾向が観察された。そこで、注ぎ出し動作における最大筋力比が０．５以下（５０％ＭＶＣ以下）を満たすように容器本体の胴部形状を決定すれば、被験者は負担感を感じにくくなる。より好ましくは最大筋力比が０．３以下（３０％ＭＶＣ以下）とする。このように決定することで、容器胴体を従来の官能評価を経ずして製造することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。
【００３５】
（実施例１）
持ち方を変えることによって手のひらと容器本体との接触面積を変えて、注ぎ出し動作における被験者の負担感と筋電位との関係を検証した。被験者は、手首と手のひらの境界から中指の先端までの手長が１７．０ｃｍであった。
【００３６】
２リットルのペットボトルの高さ中央が中指の位置にくるように、かつ、中指が水平方向を向くように把持し、注ぎ出し動作を行った。この動作を０°とする。次に同じボトルの高さ中央が中指の位置にくるように、かつ、中指が水平方向に対して１５°上を向くように把持し、注ぎ出し動作を行った。この動作を１５°とする。さらに同じボトルの高さ中央が中指の位置にくるように、かつ、中指が水平方向に対して１５°下を向くように把持し、注ぎ出し動作を行った。この動作を−１５°とする。使用するボトルは表面形状の影響をなくすため、凹凸のないモックアップを用いた。被験者は１人とした。
【００３７】
注ぎ出し動作は次のとおりである。すなわち、２秒で持ち上げ、３秒静止、２秒で傾け、３秒停止する。上記動作を８回試行し、筋電位を最大筋力比に換算し、平均する。このとき、持ち上げ動作と、注ぎ動作を分けてそれぞれ最大筋力比を算出した。なお、注ぎ出し動作は図１のタイプ２（もっとも把持に負担がかかる持ち方である）で行った。図５に主観的評価の結果を示した。図６に持ち上げ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。図７に注ぎ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。図５によれば、−１５°、０°、１５°の順に被験者の負担感が減少していることがわかる。次いで図６によれば、持ち上げ動作において第１背側骨間筋、長母指外転筋及び総指伸筋の三つの筋で−１５°、０°、１５°の順に被験者の負担感が減少していることがわかり、図５の主観評価と対応していることがわかった。さらに図７によれば、注ぎ動作において第１背側骨間筋、長母指外転筋及び総指伸筋の三つの筋で−１５°、０°、１５°の順に被験者の負担感が減少していることがわかり、図５の主観評価と対応していることがわかった。以上の結果から、注ぎ出し動作において、主観評価と最大筋力比との間に対応する関係があることが見出された。
【００３８】
（実施例２）
手の小さい男女６名（１０代から３０代）を被験者として、検証を行った。手首と手のひらの境界から中指の先端までの手長が１５．４〜１７．４ｃｍで、握力は１８〜３４ｋｇであった。なお、成人２５パーセンタイル値は１７．４ｃｍである。使用したボトルは図８（ａ）（ｂ）で示した２リットルボトル（以下Ａ型ボトルという）と図８（ｃ）（ｄ）で示した２リットルボトル（以下Ｂ型ボトルという）である。そして、注ぎ出し動作は次のとおりである。すなわち、２秒で持ち上げ、３秒静止、２秒で傾け、３秒停止する。傾けのやり方は図１のタイプ２に統一した。上記動作を８回試行し、筋電位を最大筋力比に換算し、平均する。このとき、持ち上げ動作と、注ぎ動作を分けてそれぞれ最大筋力比を算出した。
【００３９】
図９に被験者６人のデータを平均した持ち上げ動作における主観的評価の結果を示した。図１０に被験者６人のデータを平均した注ぎ動作における主観的評価の結果を示した。図１１に被験者６人のデータを平均した持ち上げ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。図１２に被験者６人のデータを平均した注ぎ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。図９と図１０を参照すると、いずれの動作においてもＢ型ボトルの方が被験者の主観的な負担感が小さい。また、図１１と図１２を参照すると、いずれの動作においてもＢ型ボトルの方が最大筋力比が小さい。なお、図１１及び図１２において、筋Ａは第１背側骨間筋、Ｂ筋は長母指外転筋、Ｃ筋は浅指屈筋、Ｄ筋は総指伸筋、Ｅ筋は橈側手根伸筋である。以上の結果から、手の小さい被験者の集合においても注ぎ出し動作において、主観評価と最大筋力比との間に対応する関係があることが見出された。
【００４０】
上記６人の被験者のうち、握力の弱い被験者（２０代女性、手長１７．２ｃｍ、握力１８ｋｇ）のデータを図１３〜図１６に示した。図１３に持ち上げ動作における主観的評価の結果を示した。図１４に注ぎ動作における主観的評価の結果を示した。図１５に持ち上げ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。図１６に注ぎ動作における最大筋力比（％ＭＶＣ）を示した。図１５及び図１６において、筋Ａ〜筋Ｅは図１１及び図１２と同じである。図９〜図１２と同様の傾向、すなわち、いずれの動作においてもＢ型ボトルの方が最大筋力比が小さいという傾向が見られた。そして、握力が弱い被験者の場合、筋負担差が顕著に現れやすいこともわかった。よって、握力の弱い被験者を集めた母集団（例えば、握力を基準として下位２５％以下の被験者集合体）の最大筋力比を測定することで、定量値の有意差を出しやすくすることができる。以上のとおり、母集団の境界付近の人を被験者としてピックアップし、それぞれ最大筋力比が所定値（例えば０．５以下）となる形状の容器本体とすれば、手長が異なる人等が混在した母集団で形成されている一般消費者の誰もが注ぎやすいと感ずる容器本体とすることができ、その容器本体を従来の官能評価を経ずして製造することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体の胴部を把持して持ち上げ、続いて容器本体を傾ける一連の注ぎ出し動作がなされたときの負担感に関係する動作筋の最大随意当尺性収縮時の筋電位情報を取得する工程と、
前記注ぎ出し動作がなされたときの前記動作筋の筋電位情報を取得する工程と、
数１で表される最大筋力比を算出する工程と、を有し、
前記最大筋力比の値に基づいて注ぎ出し動作における負担を定量評価することを特徴とする容器注ぎ出し動作の負担推定方法。
（数１）最大筋力比＝注ぎ出し動作に伴う筋電位／最大随意当尺性収縮時の筋電位
【請求項２】
前記動作筋の筋電位情報は、前記容器本体の胴部を把持して持ち上げたときの筋電位情報と前記容器本体を傾けたときの筋電位情報とに分けて入手することを特徴とする請求項１に記載の容器注ぎ出し動作の負担推定方法。
【請求項３】
前記負担感に関係する動作筋は、持ち上げ動作の評価をするための動作筋として第１背側骨間筋、長母指外転筋、総指伸筋及び橈側手根伸筋から選択される少なくともいずれか一種を含み、かつ、容器本体を傾ける動作の評価をするための動作筋として第１背側骨間筋又は総指伸筋のいずれか一種及び浅指屈筋を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の容器注ぎ出し動作の負担推定方法。
【請求項４】
前記負担感に関係する動作筋は、第１背側骨間筋、長母指外転筋、総指伸筋、橈側手根伸筋及び浅指屈筋を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の容器注ぎ出し動作の負担推定方法。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の容器注ぎ出し動作の負担推定方法によって得られた、注ぎ出し動作における最大筋力比が０．５以下を満たすように容器本体の胴部形状を決定したことを特徴とする容器本体の製造方法。

【図１】