WO2017119314A1 - 誘眠振動数６９を維持する振り子式ゆりかご - Google Patents

Abstract

乳児を寝付かせる作用のある振動数６９回／分のゆりかごを、簡単な構造で構成することを課題とする。振動６９回／分は母体平均心拍数であり、胎児の期間はずっと聴き感じていた振動音なので、乳児を寝付かせる誘眠作用があるとみられている。　まず振動６９回／分となるゆりかごを振り子式で構成する。さらに乳児体重や敷布厚さやカゴ重さによって変動する振動数を目標通り（６９回／分）に維持する為の、実質振り子長さ調節手段を設ける。実質振り子長さ調節手段とは、想定使用者を含めた振り子の重心点と、振り子吊り支点との高低差を調節する手段である。

Description

誘眠振動数６９を維持する振り子式ゆりかご

　本件出願は、振り子式のゆりかごの発明である。以後は簡単のため、単にゆりかごと記載する。ゆりかごは、揺動させる駆動装置を備えた構成も、駆動装置無し構成も含むとする。主な想定搭乗者は赤ちゃん、新生児、乳児、乳幼児、幼児、ベビーであるが、成人、大人用も設定可能である。

　ゆりかごの語源は「揺らすカゴ」である。英語でもａ　ｓｗｉｎｇｉｎｇ　ｃｏｔ（揺らす寝台）である。ぐずる乳児をあやすには抱いて揺らす。ロッキングチェアのように揺らすゆりかごも普及している。近年、乳幼児を泣き止ませる効果が特異的に高い振動数は分当り７０回前後であることが解ってきた。表１は、心拍数の統計値の表である。
　胎児の心拍数は120～160と高いので、母体心拍と同期している訳ではない。20代，30代，40代にわたる出産年代女性は心拍６９で驚くほど安定している。そして出産年代女性の心拍数と、乳児が泣き止む振動数がほぼ一致する。胎内にいた期間は母体心拍を感じ続けていたので、乳児は母体心拍数と同じ振動数の揺れがあると落ち着くのではないかと推測された。そこで発明者は、振動数６９／分には乳児に対して強い誘眠効果があるのではないかと仮説をたて、実証試験してみた。「出産年代女性の平均心拍数」は冗長なので、以後は「母体平均心拍数」と記載する。振動数６９／分で揺れるゆりかごに乳児を載せて揺らしていると、予想通りに数分で寝付いた。振動数６９／分ゆりかごの有効性が確認されたのである。ただし妊婦の心拍数とて日常の継続的軽作業や睡眠や季節寒暖反応で±２程度の心拍数の長時間的変動は有る。それゆえ振動数６９±２程度の範囲において誘眠効果があるとみられる。振動数６９±２を、母体平均心拍数の近似範囲と記載する。

　振動数６９の誘眠効果は、乳児のみならず大人にも有効であると推測される事象が多々見出された。一定リズムだった昔の車のワイパー、電車の揺れ、催眠術師の揺らすヒモ吊りコインなどである。ネット検索すれば、たくさんの具体例を見れる。東京工業大学の伊能教授は、誘眠される電車の揺れ周波数を調査し、１Hz程度とまで追究していました。誘眠振動数６９回／分を換算すると周波数１．１５Hzです。この調査結果は、誘眠振動数６９回／分は大人にも有効である事の証拠であるし、近似範囲であっても有効である事の証拠でもある。ただし誘眠振動数の大人への効果は弱いです。大人の場合、睡眠不足やリラックス状態などの条件も加わらないと誘眠に至りません。
　すでに電動で水平に揺らす方式のゆりかごは、多種類、市販されている。揺れる速さが３段速、４段速のゆりかごもある。電動揺動ゆりかごに関する特許もたくさん出願されている。特許文献１～３に示されるように、直進モーター（ソレノイド）駆動によって振動数を制御して揺らすゆりかごである。しかしながら構造は複雑になり、消費電力も多かった。構造が複雑になる理由は、乳児の成長に伴う体重変化などに対処して、振動数を維持するように制御する為のセンサー，制御装置，駆動装置が必要になるからである。そして振り子式ゆりかごで、振動数を調節できる構成のものは、市販も特許出願もされていない。

特開２００３－９３７５８号 特開２００７－５４１０４号 特開２００７－５６８９６号 特開２００５－２２４６３８号 特開２００４－２６１６１１号 特開昭６１－１８５２８７号

　本件出願の課題は、振動数が母体平均心拍数の近似範囲（６９±２回）のゆりかごを簡単な構成で実現することである。その為に「振り子の等時性原理」を用いる。ゆりかごを揺動させる駆動源の有無は問わない。駆動装置付きゆりかごでもよいが、手動で揺らしても乳児を寝かし付けられるからである。振り子の等時性原理とは、振り子の振動数は振り子の長さによって定まり、錘の重さには無関係という原理である。また振り子の振動数は、振り幅にも無関係である。
　振り子の用語定義をここでしておく。振り子は錘を棒やヒモで吊るしただけの単純構成である。振り子は棒でもヒモでも鎖でも、張力伝達する部材であれば成り立つ。棒とヒモを含んで総称する語句がないので、ここでは振り子に用いる棒やヒモや鎖を総称して、振り子棒と記載する。
　振り子周期（Ｔ）と振り子長さ（Ｌ）の関係式は、Ｌ＝ｇ（Ｔ／２π）²である。重力加速度（ｇ）は９．８ｍ／ｓ、円周率（π）は３．１４…である。
　振動数６９を周期に変換するとＴａ＝６０秒／６９回である。振動数６９となる振り子長さＬａを算出するには、上式のＴにＴａを代入すれば求められる。
Ｌａ＝ｇ（Ｔａ／２π）²＝９．８（６０／６９×２π）²＝０．１８７メートル＝１８．７センチ

　振り子棒の長さを１８．７センチにすれば、振動数６９の振り子が出来る。ところが１８．７センチ長さの振り子棒でゆりかごを構成しても、乳児を載せて揺らすとなると振動数は６９からずれる。現実の振り子は、錘物体の大きさと重さの影響を受けるからである。「実質振り子長さ」は錘物体を載せた振り子全体の質量分布によって定まる。
　ブランコ遊具を例にして解説する。ブランコはヒモ長さ（振り子長さ）を変えなくても、遊技者が座り姿勢では「実質振り子長さ」は長くなり、揺れは遅くなり、振動数は減少する。ブランコのヒモ長さはそのままであっても遊技者が立ち姿勢でブランコをこぐとなると、「実質振り子長さ」は短くなり、揺れは速くなり、振動数は増加する。振り子支点からの重心位置によって、振動数が変化するということである。
　ゆりかごに乳児を載せて揺らすと、乳児の体重，ゆりかご内の敷布厚さ，カゴ重量などから算出される重心位置によって「実質振り子長さ」が定まり、その「実質振り子長さ」に応じた振動数になる。出生時の乳児の体重は約３kgであるが、成長に伴い倍増してゆく。市販ゆりかごでは対応する乳児体重は９～１１kgである。敷布厚さは夏は薄く、冬は厚くする。発明者は、これらの変動を相殺してゆりかご６９回振動を維持する為には、振り子棒の長さを微調整する手段を加えればよいと着想したわけである。

　課題「母体平均心拍数の近似範囲（振動６９±２回／分）のゆりかごを簡単な構成で実現すること」の解決手段は、振動６９±２回／分の振り子式ゆりかごを形成し、その振り子棒に実質振り子長さ調節手段を設けることである。
　具体的に説明すると、想定搭乗者を載せられる大きさのカゴを１本以上の振り子棒で吊り、このカゴを吊っている振り子棒を床面に浮かして吊り保持するフレームに揺動可能に連結して吊り下げると共に、「カゴに想定搭乗者代用錘を載せて揺らした場合の１分当り振動数が６７から７１回の範囲内」となるように振り子棒の長さを形成し、振り子棒の振り子支点からカゴの連結部までの範囲またはカゴ内底には実質振り子長さを調節できる「実質振り子長さ調節手段」を設けて、ゆりかごを構成することが解決手段である。
　まず振り子の基本構造について説明する。窓拭き清掃員ゴンドラは、長方形の金属カゴの四隅をワイヤーで吊った、振り子棒４本構造の振り子である。公園遊具ブランコは振り子棒２本構造である。１人乗りスキーリフトは振り子棒１本構造である。これらのどの振り子構造であってもゆりかごに適用できる。つまりゆりかごの振り子棒は１本以上から構成可能ということである。

　ここでいう振り子棒とは、フレームからカゴを吊る部材で、張力伝達する部材の意味である。振り子棒の具体例を列記すると、金属棒、鎖、ロープ、ヒモである。公園遊具ブランコの振り子棒は鎖である。振り子時計の振り子棒は棒部材である。
　ここでいう想定搭乗者代用錘とは、想定搭乗者と同等の密度と重さの錘である。搭乗者として乳児を想定した場合、代用錘には３リットル水充填ペットボトルが妥当である。３リットルペットボトルは乳児胴体とほぼ同等の寸法である。搭乗者として大人を想定した場合、代用錘には５リットル水充填ペットボトル１０本が妥当である。水充填ペットボトルを用いる理由は、質量密度が人体に近いからである。質量密度が近似していれば、重心位置も近似する。

　本件出願では、振り子棒の長さを「カゴに想定搭乗者代用錘を載せて揺らした場合の１分当り振動数が６７から７１回の範囲内」になる長さと表現している。これは間接的な表現である。けれどもその様に表現しなければ、本発明の構成要件を表現できないのである。本発明にとって、搭乗者が載ったゆりかごの振動数こそが重要である為、代用錘で振動数を測定せざるを得ない訳である。
　本質的にみれば、本発明はとても単純である。「振り子」の部材は、支点と振り子棒と錘の、たった３個だけである。本発明の要旨は、目標とする振動数維持の為に、振り子棒を伸縮させる手段を設ける、というだけのものである。「振り子」を「ゆりかご」に変換し、「錘」を「乳児とカゴ」に変換させただけの事である。振動数の測定方法や、「実質振り子長さ調節手段」が複雑に感じられるが、本質はごく単純である。
　ここでいうカゴの連結部の説明をする。カゴの連結部とは、カゴと振り子棒との連結部であり、カゴ重量を振り子棒へ伝達する部分である。カゴの連結部の具体例は、実施例１のカゴ側フック５であり、実施例２の３条の溝11である。

　ここでいう母体平均心拍数とは、妊娠出産する年代の女性の心拍数を、統計学に則って算出した平均心拍数である。母体平均心拍数は、現在日本においては６９である。諸外国の気温や標高や遺伝体質などによる地域差の有無について、出願人は未調査である。このＰＣＴ出願を指定国向けに翻訳する場合は、「母体平均心拍数」は「指定国の２０～４０代女性の平均心拍数」を代入するものとする。
　ここでいう実質振り子長さ調節手段とは、想定搭乗者を含めた振り子の重心と振り子支点との間の高低差を増減させる手段である。実質振り子長さ調節手段を細分化して説明すると、振り子棒の長さを変化させる手段と、振り子棒とカゴとの接続高さを調節する手段と、カゴ内底の標高を調節する手段に分けられる。
　実質振り子長さを変化させる先行技術文献としては、特許文献５，６がある。梁にベルトを掛けて、スナップボタンや面ファスナーでベルト長さを調節可能とした構成である。しかしながら梁にベルトを掛ける構成は、振り子のように揺らすことは目的としていないし、揺らしたとしても梁とベルトの摩擦抵抗が多いので振り子運動はすぐ止まってしまう。本件出願は、特許文献５，６と異なるものである。

　振り子棒の長さを変化させる手段には、振り子棒自体を伸縮させる方法と、フレームやカゴとの接続する振り子棒の範囲を増減させる方法がある。具体例は、後述の実施例１で説明する。実施例１では、振り子棒として鎖を用いている。フレーム側フックに掛ける鎖目を減らせば振り子長さは縮むし、鎖目を増やせば振り子長さは伸びる。また鎖は中間部にＳ字フックがあるので、Ｓ字フックに掛ける鎖目を増減させても伸縮させられる。カゴ側フックに掛ける鎖目でも同様である。
　振り子棒とカゴとの接続高さを調節する手段の具体例は、後述の実施例１，２にて説明する。実施例１では、カゴ側フックの取付け穴を上下ずらして複数開けておき、カゴ側フックの取付け位置を付け変えることによって、接続高さの調節を行う。
　実施例２では、振り子棒をＵ字形に形成し、カゴ側の底面にはＵ字振り子棒と嵌り合う溝を複数設けると共に、溝の深さはそれぞれ異なる深さにしておき、Ｕ字振り子棒を嵌める溝によって、接続高さの調節を行う。
　カゴ内底の標高を調節する手段の具体例は、カゴ内に敷く中敷シートや実施例３のＶ字板や実施例２にピアノ椅子調節機構を組合せる構成である。乳児を載せても厚さを保つ中敷シートを複数枚用意すると共に、それぞれ異なる厚さに形成する。これらの中敷シートを、カゴ内に敷いてカゴ内底の標高を調節する構成である。たとえばカゴ底サイズのベニヤ板を中敷とし、１ミリ厚を５枚と、５ミリ厚、10ミリ厚の計７枚、用意しておく。カゴ内に敷くベニヤ中敷を組合せることで、カゴ内底の標高を０から20ミリまで１ミリ単位で調節できる。
　ピアノ椅子調節機構とは、椅子座面の高さを調節する機構である。機械式ネジ式パンタグラフジャッキともいわれる。座面下にパンタグラフジャッキが位置しており、長手方向の中心線に長尺ネジが貫通しており、長尺ネジの両端にはハンドルが付いた構成である。この左右のハンドルを左右の手で回すことによって、座面高さを無段階に調節できる。このような機構を実施例２のカゴ下面に組合せれば、「カゴ内底の標高を調節する手段」となる。

　本件出願のゆりかごは、振り子原理を利用するので、母体平均心拍数の揺れを簡単な構成で実現できる。搭乗者体重，敷布厚さ，ゆりかご重さなどの変動を相殺して、振動数６９／分を維持することが出来る。
　本件出願のゆりかごは、動力源無しで構成しうるので省エネルギーである。動力源無しの構成でも母親が手で揺らせば、数分は揺れ続ける。揺らし始め分の運動エネルギーが、ゆりかご軸受部の摩擦抵抗によって消費されるまで揺れ続ける。搭乗者体重は少なくとも約３kgと比較的大きな質量なので、軸受部の摩擦抵抗を小さくするよう設計すれば、５分程度の揺れ持続時間は望める。この持続時間は乳児を寝かし付けるのに充分な時間である。あるいは５分毎に手動で揺らせば、揺れを持続させられる。

　本件出願のゆりかごを駆動装置付きにしたとしても、振り子式ゆえに小さな駆動力でゆらすことが出来る。それが振り子の長所である。動力源は小さくて済むし、ランニングコストも安く済む。
　実施例２のゆりかごのＵ字振り子棒の水平梁は、断面四角形なので、揺動回転による摩擦抵抗を少なくする。水平梁は断面四角なので、実施例２のカゴを揺らしてもカゴ底面の溝と水平梁の接触部分は擦れ合うことはない。それゆえ摩擦抵抗は少なくて済む。

　振り子の摩擦抵抗を低減化する先行技術文献としては特許文献４がある。揺動軸を矩形にすると共に、左右から斜めの板で支えることによって、擦れない事と点接触する事で摩擦低減する構成である。本件出願の実施例２の水平梁は、揺動軸であると共にカゴ重量を支える梁の役割を担っている。その為、特許文献４の構成とは、構成要件も目的も作用も異なっている。本件出願の実施例２の摩擦低減構成は、より重量物を載せられるし、線接触なので磨滅し難いという作用をもっている。
　本件出願の接触する各部分は磨滅し難いが、さらなる磨滅予防策を講じる事も当然の事である。一般的な磨滅予防策としては、接触部分に高強度素材や高硬度素材を用いたり、耐摩耗の熱処理をすることである。あるいは未来において新規な磨滅予防対策が開発されたならば、それを本願ゆりかごに適用することは当然の事である。

実施例１のゆりかごの斜視図である。図解の為、左手前の鎖だけ外した状態である。カゴが左へ揺れ動いた状態である。 実施例２のゆりかごの斜視図である。カゴが左へ揺れ動いた状態である。 実施例２のゆりかごの右側面図である。 実施例３のゆりかごの斜視図である。

　本件出願のゆりかごは、様々な形態をとり得る。まずは実施例１にて構造を理解し易い例を示す。実施例２にて望ましい例を示す。実施例３はやや特殊な例を示す。

　図１を参照として、実施例１を説明する。まず想定搭乗者が載れる大きさのカゴ１を形成する。このカゴ１の幅よりも大きな四角形のフレーム土台を形成する。フレーム土台の各角部に支柱２を立ててフレーム３を形成する。フレーム３は四脚テーブルを反転させたような形状である。これら支柱２の上端の内側にフレーム側フック４を設ける。このフレーム３の中にカゴ１を位置させ、これら支柱２と面するカゴ外面にもカゴ側フック５を設ける。このカゴ側フック５とフレーム側フック４を鎖６で繋いで、ゆりかごを形成する。鎖６の途中にはＳ字フック７を介在させる。
　このゆりかごの「実質振り子長さ調節手段」は鎖６とフックによる構成である。繋げる鎖目を増減させて、鎖６を伸縮させる。各鎖６の輪の大きさは均等なので、増減させる鎖目が同数ならば４本の鎖６は均等に伸縮調節できる。
　図１は見易くする為に大きな鎖目の長い鎖６を用いて図示している。実際は細かな鎖目にしたほうが、伸縮量を微調整できて望ましい。またフック類を見易くする為、左手前の鎖６だけ外して、Ｓ字フック７をカゴ１の縁に掛けた状態で図示している。ゆりかごとして使用する場合には、カゴ側フック５へ鎖６を繋げる。左手前の鎖６を正常に繋いだならば、右手前の鎖６と同様になる。鎖６が支柱２で隠れず見えるようにする為、カゴ１が左へ揺れ動いた状態を図示している。

　図２，３を参照として、実施例２を説明する。実施例１と似た形状のフレーム８を形成する。このフレーム８の各支柱９の上部には揺動軸穴を開ける。想定搭乗者が載れる大きさのカゴ10を形成する。このカゴ10の底面の前部と後部には溝11を３条づつ設ける。これら溝11の向きは長手直交向きであり、これら溝11はカゴ幅の一端から他端までの長さがあり、溝断面形状は矩形であり、これら３条の溝11はそれぞれに標高を異ならせる。振り子棒としてＵ字振り子棒12を金属で２本形成する。このＵ字振り子棒12の両端は揺動軸穴に嵌る形状に形成して、揺動軸13と成す。このＵ字振り子棒12は対面する２本の支柱９の揺動軸穴に嵌り合う寸法に形成する。図２のように、フレーム８にＵ字振り子棒12を嵌めて、Ｕ字振り子棒12の水平梁の上にカゴ10を載せる。このときＵ字振り子棒12はカゴ底面の同じ標高の溝11に嵌める。これでゆりかご完成である。Ｕ字振り子棒12の水平梁は断面四角形の形状とする。図２では、Ｕ字振り子棒12だけ、点線の隠れ線にて図示している。
　このゆりかごの「実質振り子長さ調節手段」はＵ字振り子棒12と溝11による構成である。嵌める溝11の標高によって、実質振り子長さを伸縮させる。溝11の標高差は均等なので、同じ標高の溝11へ嵌めれば均等に伸縮調節できる。Ｕ字振り子棒12と溝11を嵌めるとはいっても、揺動自在に嵌めることである。
　見易くする為に大きな幅の溝11で図示している。実際は細かな溝11にしたほうが微調整できて望ましい。
　このゆりかごは、剛体素材のＵ字振り子棒12で組立てられているので、横揺れや捻じれ揺れはしない。またこのＵ字振り子棒12の水平梁の断面は四角形なので、溝11との摩擦損失は少なくて済む。図２の様にカゴ10が左へ揺れている状態の時、溝11と接触するのは水平梁左角の稜線のみである。溝11と水平梁は線接触なので、左揺れしている間は摩擦は生じない。右へ揺れた場合に溝11と接触するのは水平梁右角の稜線のみとなる。溝11と水平梁は線接触であり、右揺れしている間も摩擦は生じない。Ｕ字振り子棒12が垂直になった瞬間は、溝11と接触するのは水平梁の上面全体となるが、ずれ合わない構成なので摩擦は生じない。

　図４を参照として、実施例３を説明する。Ｕ字形のフレーム土台14に１本の支柱15を立てる。この支柱15の上端から片持ち梁16を設ける。片持ち梁16の上面は平面ながら縁はやや高く形成する。カゴ17には剛体の振り子棒18を一体的に形成する。振り子棒18の先端下面にはＶ字形のＶ字凸条19を設ける。さらに「実質振り子長さ調節手段」としてＶ字凸条19と嵌るＶ字板20を何枚か形成する。そして片持ち梁16の上面にＶ字凸条19が位置するようにカゴ17を載せれば、ゆりかごの完成である。
　このゆりかごの「実質振り子長さ調節手段」はＶ字板20である。片持ち梁16の上面とＶ字凸条19の間にＶ字板20を重ねる枚数によって、実質振り子長さを伸縮させる。ゆりかごを揺らせば、Ｖ字板20は振り子棒18と一体的に揺れ傾くこととなる。実施例３のゆりかごの概形は、１人乗り用スキーリフトに似ていて、支点と重心の構造としてはヤジロベエに似た構成である。
　実施例１～３におけるゆりかごは、駆動装置の無い構成であったが、駆動装置を連結する構成とすることも可能である。振り子体の底面に磁石を固定し、振り子の揺動域外に電磁コイルを固定しておいて、コイルの磁力によって振り子を揺動させる構成も考えられる。百円均一ショップで販売している、電磁コイル利用の振り子人形玩具で用いられている構成である。あるいは実施例２の揺動軸に、間欠的にトルク伝達して揺動する構成も考えられる。振り子人形玩具や遊具ブランコでもわかるように、振り子構造はタイミングさえ揺動周期に合っていれば弱い力でも重量物を揺らすことができる。
　市販ゆりかごには、リクライニングなどのさまざまな付属機能が付けられている。もちろん本件出願のゆりかごもそれら付属構成を設けることは可能である。

　大人向けゆりかごも考えられる。睡眠障害治療，介護ベッド，パイロットの時差ボケ解消用宿直ベッド，保養施設用リラクゼーションベッドとして利用できる。
　本件出願のゆりかごは、外国人向けにも設定できる。その場合の母体平均心拍数はその当該者地域の出産年代女性の平均心拍数で換算するものとする。母体平均心拍数は統計学に則った計算値を用いる。
　本件出願のゆりかごは、哺乳動物用に設定することも可能である。当然ながら母体平均心拍数はその動物の出産年令での平均心拍で換算するものとする。動物用ゆりかごが有れば、育児放棄された動物の仔の保育に利用できる。

１カゴ、２支柱、３フレーム、４フレーム側フック、５カゴ側フック、６鎖、７Ｓ字フック、８フレーム、９支柱、10カゴ、11溝、12Ｕ字振り子棒、13揺動軸、14フレーム土台、15支柱、16片持ち梁、17カゴ、18振り子棒、19Ｖ字凸条、20Ｖ字板。

Claims (2)

1. 　乳児や想定搭乗者を載せられる大きさのカゴを１本以上の振り子棒で吊り、このカゴを吊っている振り子棒を床面から浮かして吊るフレームに揺動可能に接続して吊り下げると共に、振り子棒の長さはカゴに想定搭乗者と近似した重量と重心高さの代用錘を載せて揺らした場合の振動数が母体平均心拍数の近似範囲（６９±２回／分）となるように形成し、振り子棒の振り子支点からカゴの連結部までの範囲またはカゴ内底には実質振り子長さを調節できる実質振り子長さ調節手段を設けることを特徴とするゆりかご。
2. 　請求項１記載のゆりかごにおいて、振り子棒をＵ字形状に形成し、このＵ字振り子棒を２本以上並べて水平梁上にカゴを載せてなることを特徴とするゆりかご。

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