CN107411433B - 婴儿安抚/睡眠辅助装置 - Google Patents

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Abstract

一种婴儿安抚/睡眠辅助装置包括以往复方式移动的主移动平台以及驱使主移动平台往复运动的致动器。移动头部平台连接到主移动平台，且运动感应装置和声音感应装置中的至少一个位于或者靠近可枢转地连接到主移动平台的移动头部平台。逻辑电路将婴儿安抚/睡眠辅助装置的运动感应装置及声音感应装置至少之一连接到主移动平台上，藉此，检测到的信号调整主移动平台的运动。声音生成装置被连接到逻辑电路。

Description

婴儿安抚/睡眠辅助装置
本申请是申请日为2012年10月19日、申请号为201280061024.7、发明名称为“婴儿安抚/睡眠辅助装置及其使用方法”的发明专利申请的分案申请。
相关申请
本发明要求2011年10月20日在美国提出的临时申请61/549627其优先权。以上申请的全部教导通过参考方式全文引入本文。
背景技术
持续的哭泣以及较差的婴儿睡眠是反复出现且非常常见的，这引起了照顾的挫败感。在小生命的第一个月中，婴儿慌乱/哭泣平均来说约为每天2小时，并且一晚上要醒约2到3次。六分之一的婴儿被带到医学专业人士处评估睡眠/哭泣问题。
婴儿哭泣和照顾疲惫经常使人意志消沉并引起婚姻矛盾、对婴儿生气以及有损工作表现。此外，这些都是一连串连续/致命健康后遗症的主要触发原因，这些健康问题包括产后抑郁症(影响了约15％的母亲以及影响了约25-50％的伴侣)，母乳喂养失败、儿童虐待以及忽视、自杀、SIDS/窒息、体形肥胖、抽烟、过多拜访医生、因而过度照料，并伴随有药品、车祸、功能失调，也可能有婴儿肥胖。
传统的照顾练习已经利用了襁褓法，节律动作以及某些声音来安抚焦躁的婴儿并促进睡眠(通过缩短入睡潜伏期以及增加睡眠效率)。“入睡潜伏期”被限定为躺上床和入眠之间的时间长度。“睡眠效率”被限定为入睡时间(总睡眠时间)与在床上所花时间的比值。襁褓法、节律动作以及某些声音模仿子宫感官环境中小孩的某些元素，并激发成套的脑干反射，安抚反射。襁褓法是将手臂限制在小孩的两侧贴身裹住的方法。这模仿了约束状态下婴儿在子宫中的经历。襁褓法也抑制了受惊和甩动，这些情况经常打断睡眠并且引起/加剧哭泣。
节律运动复制了胎儿在母亲步行的时候所经历的运动。该运动刺激了内耳的半规管中的前庭器官。特定、低沉低频的噪音，模仿了流经子宫和脐动脉的血液的紊流所生成的声音。在子宫中，婴儿听到的声音水平已被测得在72和92dB之间。每一婴儿具有特定和天生独特的运动及声音混合，这些最为有效地激发了他或她的安抚反射。这一优选的混合在小生命(即婴儿们，对襁褓法反应最好以及随着时间发展持续对那些感觉模式有反应的运动反应最好，并且对于襁褓法以及声音不会急剧改变他们的偏好)的第一个月保持一贯性。
安抚反射具有一些常态特征。由常规感官输入激发；产生常规行为输出；表露阈值现象(即太温和不足以激发反应的刺激因素)；具有在个体之间变化的阈值(即，对于任意特定婴儿来说更高或者更低)；该阈值随着状态而变化(如，激动和哭泣，提高了所需刺激水平以超出临界值并带来反射激发)。
由于需要达到安抚反射触发阈值的刺激因素其标称水平随着婴儿的不同而不同，不能超出特殊儿童阈值水平通常导致安抚反应全部缺失。比如，缓慢的安抚运动可以安抚一个沮丧的婴儿，但对另一个婴儿来说又太柔和以致不能安抚。相同地，中等声量的声音可达到一个儿童的安抚阈值，但达不到另一儿童的阈值。一旦激发，安抚反射的常规输出是电机输出和状态的降低。触发任意特殊小孩的安抚反射所需的声音和动作其强度比保持安抚反射受激发所需的水平要大得多。“状态”描述的是婴儿的关注水平以及与环境的互动。婴儿经历六个阶段：静态睡眠、主动睡眠、困倦、安静醒觉、焦躁和哭泣。
然而，尽管襁褓法、节律动作和声音便利且可达到，这些方法都不能安抚大部分婴儿群体并促进睡眠，因为这些方法都没有得到正确执行。为了减少婴儿哭泣和促进睡眠，父母经常把因而放在家长自己的床上。然而，这是有问题的，因为与父母共用床铺已经被证实为提高婴儿猝死综合症(SIDS)以及突然窒息(近二十中已经每年增加14％)的危险。如果父母极其疲惫，共用床铺的危险会进一步提高。像醉酒、筋疲力尽减少了成人的判断力和反应程度。超过50％的新任父母说睡眠少于6小时每晚，在成人中，与酒醉相比这一水平被证实为引起注意力损害的水平。为此目的，与疲惫父母入睡进一步增加了与共用床铺相关的SIDS危险，并且进一步增加了窒息危险(如，父母身体突然压在婴儿头部上导致)。
由疲惫的父母进行的安抚哭泣以及促进睡眠的其他行为也直接提高了SIDS以及窒息(如，与婴儿在长沙发上入睡、将婴儿放在肚子上睡觉)的危险。医学专家建议父母避免共用床铺，并将睡觉的小孩放在婴儿床上。然而，婴儿床也有问题。小孩在婴儿床上平躺睡眠，形成斜头症(头盖骨扁平)的危险更高，这需要昂贵又不方便的医学治疗，且会引起永久的变形。此外，婴儿床平整、安静、非移动表面缺乏了减少哭泣、缩减睡眠潜伏期并增加睡眠效率的裹紧、节律动作以及声音。
在尝试提高婴儿在婴儿床中的睡眠，父母已经采取了多种方法(趴睡、裹紧、摇摆动作、声音)，然而每一方法都有问题。比如，趴睡姿势与SIDS危险3-4番的增加有关。紧裹的小孩可以滚动到胃的位置(趴着)，这与SIDS危险3-4番的增加有关。摇摆动作传递系统(如，秋千、摇篮和吊床)都存在问题。当坐在秋千中之时，小孩的头部可以向前滚动且造成气道堵塞。摇篮和吊床要求父母成为动作动力源，并由此只能在睡眠阶段的有限部分中完成。声音传递装置(如风扇、空气过滤器、吹风机、音响和白噪音CD)笨重又昂贵，且这些装置生成的声音其音量、质量或者频率分布圈过多，或者与子宫中有效的声音大不相同。
在过去的二十年中，已对工程技术方法做出尝试，以形成婴儿安抚/睡眠装置，更为便利地传递声音和动作。一种这样的装置，电动摇篮，被设计为沿着头足轴线的圆弧摇动睡觉的婴儿。这个产品使得摇篮以某个角度倚靠在局部摇摆位置上，导致更多的婴儿死亡。另一种装置，被设计为模仿以约55迈每小时行走的车辆，包括2个部分：固在婴儿床下侧的震动马达以及固定在侧壁上的扬声器。还有另一种装置，具有来回移动(在沿着头足轴线的每一方向上幅度约为10cm；每一摇摆持续约1.8秒)的电动婴儿床。当传感器检测到婴儿哭泣的时候，触发马达在有限时间阶段内动作。还有其他的装置已经引入了音响，或者将较短时间阶段内震动的垫子放置在小孩身下促进睡眠。
这些和其他的当前婴儿安抚/睡眠装置传递了固定和不可改变的运动及声音。这是个问题，因为每一小孩具有不同的声音和动作混合，其能最为有效的安抚小孩并促进睡眠。比如，一些小孩对裹紧加上动作反应最佳，其他对裹紧加上声音反应最佳。婴儿安抚/睡眠装置的固定动作和声音的另一问题是，每一小孩具有会引发最为有效的平静及睡眠的独特运动和声音水平。比如，缓慢的摇摆可减少一个婴儿的睡眠潜伏期，但对于另一个婴儿来说又太柔和以致不能实现该效果。以及，安静的声音足以增加一个小孩的睡眠效率，但对另一个无效。同样，激发婴儿安抚反射所需的声音和动作的强度比保持安抚反射被激发的水平要大得多。
婴儿安抚/睡眠装置所具有的固定动作和声音还存在另一个问题是激发安抚反射所需的刺激因素其强度和引起的安抚和睡眠大体上随着小孩状态变化而改变。比如，大部分不安的小孩需要更为充满活力的声音输入(像吸尘器那样大的声音-75到80dB)。在另一方面，平静、困倦的小孩需要不那么具有活力的输入。另外，当前的婴儿安抚/睡眠装置不会持续整晚；不会传递优化的声音和动作从而触发安抚反射；不会以逐步的方式增加和减少它们的感官输入以改变感官输入强度从而给小孩最有效的刺激水平；缺乏随着时间减少感官输入的能力，从而随着他或她的长大戒断该刺激因素。
因此，存在对婴儿安抚/睡眠系统的需要，其克服了上述问题或使其最小化。
发明内容
本发明大体上涉及辅助婴儿安抚和睡眠的方法。
在一个实施方式中，本发明为婴儿安抚/睡眠辅助装置，其包括以往复方式移动的主移动平台。致动器驱使主移动平台往复移动，且移动头部平台被连接到主移动平台，响应主移动平台的往复移动而往复移动。在优选的实施方式中，运动感应装置和声音感应装置中的至少一个分别位于或者靠近移动头部平台。逻辑电路将至少一个运动感应装置和声音感应专职连接到主移动平台，藉此，运动感应装置和声音感应装置中的至少一个检测到的信号致使逻辑电路调整主移动平台的运动。
在另一个实施方式中，婴儿安抚/睡眠辅助装置包括刚性基座和主移动联动件或者从基座延伸的轴承。主移动平台安装到主移动联动件或轴承上，藉此主移动平台在主移动联动件或轴承上相对于基座移动。控制主移动平台绕着主移动联动件或者轴承相对于刚性基座移动的致动组件包括安装到基座的致动器。
在另一个实施方式中，本发明为帮助安抚躁动婴儿或者婴儿睡眠的方法，其包括步骤：以往复方式绕着与婴儿相交90°的轴线移动到支撑婴儿的表面其主要平面上。
在另一个实施方式中，本发明为自适应安抚和睡眠辅助方法，包括步骤：以往复方式绕着与婴儿相交且正交的轴线移动到支撑婴儿的表面其主要平面上。声音生成装置产生的声音以及往复移动至少之一，通过逻辑电路控制驱动对应于婴儿声音和平台的运动中至少之一，以更新和自适应方式调整。
本发明具有很多优点。比如，本发明的系统和方法提供为以更新和自适应方式调整婴儿的往复移动。促使婴儿头部在较短间距上以安全和特定控制方式加速和减速的装置其快速加速和减速的往复运动引发了婴儿的天然安抚反射。装置特定涉及的运动和声音，加上其自适应控制系统，降低了约12个月大婴儿醒着时间内的敏感性并提高婴儿的睡眠(特别地降低了睡眠阶段内的敏感性、缩短了睡眠潜伏期并增加睡眠效率)。
附图说明
图1是本发明婴儿安抚/睡眠辅助装置的一个实施方式其透视图，画有睡在该装置之内的婴儿。
图2为图1中婴儿安抚/睡眠辅助装置的透视图，具有襁褓紧固带，但不具有外壳。
图3为图2中婴儿安抚/睡眠辅助装置的透视图，显示了虚线表示的主移动平台其下方的设备。
图4为支撑图3中婴儿安抚/睡眠辅助装置的设备其俯视图，示出了刚性基座和主移动平台的轮廓。
图5为图4中所示婴儿安抚/睡眠辅助装置沿着线5-5剖开的侧视图。
图6为图4所示婴儿安抚/睡眠辅助装置的侧视图。
图7为本发明婴儿安抚/睡眠辅助装置另一实施方式的透视图，显示了虚线表示的主移动平台其下方的部件。
图8为支撑图7中婴儿安抚/睡眠辅助装置主移动平台的设备其俯视图，示出了刚性基座和主移动平台的轮廓。
图9为图7所示装置实施方式的侧视图。
图10为本发明软件控制系统一实施方式的示意性展示，还示出了软件控制系统的输入和输出。
图11为本发明哭泣检测模块一实施方式的示意性展示。
图12为本发明运动分析模块一实施方式的示意性展示。
图13为本发明行为状态机器模块一实施方式的示意性展示。
图14为本发明声音生成模块一实施方式的示意性展示。
图15为本发明运动生成模块的示意性展示。
图16为本发明运动生成模块的示意性展示。
具体实施方式
在本发明一实施方式中，如图1到6所示，婴儿安抚/睡眠辅助装置10包括围着婴儿14的外壳12。外壳12绕着主移动平台16。如图2可见，主移动平台16包括基座18、移动头部平台19、沉淀20和遮布22。襁褓紧固带24从主移动平台16延伸，将婴儿14固定在适宜的襁褓布26中。头部沉淀插件28支撑婴儿14的头部。优选地，头部衬垫插件28包括凝胶体，从而降低斜头症的危险。把手30从主移动平台16侧向延伸。主移动平台16得到支撑，并可绕着固定到刚性基座32的主支撑轴(未示出)旋转。控制板34，包括速度控制旋钮35、状态灯37和传声器38的控制39。刚性基座控制电子器件36，包括婴儿安抚/睡眠辅助装置10驱动电子器件。
图2中婴儿安抚/睡眠辅助装置10的另一视图中，如图3所示，主移动平台16被主支撑轴40支撑在主旋转轴承42处。移动头部平台19支撑头垫插件28，并借助在头部旋转轴承46和移动头部平台19之间延伸的臂48可绕着头部旋转轴承46旋转。运动感应装置50，比如加速计，在移动头部平台44检测移动头部平台19的运动。当婴儿被婴儿辅助睡眠装置10支撑的时候，移动头部平台19处的传声器38检测到婴儿(未示出)发出的声音。扩音器52，由安装在刚性基座18上的支架54支撑，直接位于移动头部平台19下方。将移动头部平台19的任一侧连接到主移动平台16的弹簧56，由主移动平台16往复移动引发的移动头部平台19其往复移动期间，抑制移动头部平台19相对于主移动平台16的运动。
绕着主支撑轴36发生主移动平台16的往复移动绕着与主移动平台16主要平面正交的轴线。主移动平台16的往复移动由致动器组件58驱动。
在一些实施方式中，婴儿身体和头部可以不协调。比如，在相对较低速度下，婴儿头部的运动可以与婴儿上身的运动位于相同方向。在相对较高的速度下，婴儿头部的往复运动可以与婴儿上身的往复运动处于相反方向。在本发明的另一实施方式中(未示出)，婴儿头部的往复运动可以为一些其他方向，比如相对于主支撑平台的平面正交。
致动器组件58包括安装到刚性基座32的驱动电机60，以及连接到驱动电机60并安装到刚性基座32的齿轮组件62。驱动电机60的驱动引起齿轮组件62的旋转，从而驱动偏心传动板64绕着与刚性基座32其主要平面正交的轴线。偏心传动板64被连接到从偏心传动板64延伸到丝杠70其螺纹端68的致动器组件58的摆动臂板66，并可枢转地安装到丝杠70的杆端68。丝杠70安装到幅度调制组件72。幅度调制组件72包括幅度调制电机74，螺母76，安装到螺母框架78，其在安装到刚性基座32的旋转轴承80上旋转。旋转轴承80上的螺母框架78其旋转轴线为，与偏心传动板64相同，与刚性基座32的主要平面正交。幅度调制组件72的驱动使得丝杠70沿着其主要纵轴线移动，因而使得杆端68更为靠近或者更为远离幅度调制组件72。臂82从相反于杆端68的丝杠70其端部延伸到弹性致动器托架84，该支架安装到主移动平台16的基座18上。臂82延伸穿过弹性致动器托架84限定的开口，并由分别通过螺母90，92保持在弹性致动器托架84任一侧上的弹簧86，88连接到主移动平台16。
致动组件驱动电机60的驱动促使偏心传动板64绕着与刚性基座32的主要平面正交的轴线旋转，这又，引起了摆动臂板66大致上沿着摆动臂板66主要纵轴线的往复移动。摆动臂板66的这种往复运动使得杆端68，从丝杠70的主要纵向轴线的一侧到另一侧往复移动，从而使得螺母框架80绕着与刚性基座18主要平面正交的轴线往复旋转，以及与丝杠70的杆端68相反的丝杠70相反端发生一侧到一侧的运动。这种丝杠70相反端的一侧到一侧移动使得延伸穿过弹性致动器托架84所限定开孔的臂82发生往复的纵向移动。对臂82的这一往复运动的抵抗，使得弹簧86，88轮流反复压缩和松开，这因此引起了主移动平台16绕着将主移动平台16连接到刚性基座32的主支撑轴40而往复运动。
主移动平台16绕着主支撑轴40的往复运动幅度受丝杠70相对于幅度调制组件72的位置控制。比如，如果幅度调制组件70的驱动使得杆端68更为靠近幅度调制组件70，丝杠70的相反端的一侧到一侧运动将变得更大，因而使得主移动平台16绕着主支撑轴40往复运动的幅度增加。相反地，幅度调制组件72的驱动引起丝杠70杆端68离幅度调制组件72更远，这将缩小丝杠70相反端的一侧到一侧运动，因而减小了主移动平台16绕着主支撑轴40往复运动的幅度。
主移动平台16的往复运动引起移动头部平台44绕着头部旋转轴承46的迟滞往复运动。移动头部平台44的往复运动，尽管延迟了，但因为移动头部平台44绕着头部旋转轴承46的旋转，其绕着主支撑轴40具有更大幅度。然而，移动头部平台44绕着头部旋转轴承46往复运动的幅度被弹簧56抑制住。尽管如此，主移动平台16和移动头部平台44绕着主支撑轴40的往复运动通过移动头部平台44处的运动感应装置50测量。运动感应装置50执行的测量传回到控制板34和刚性基座控制电子器件36，该电子器件单独，或者可选择地结合外部计算机软件编程，调节致动器组件驱动电机60和幅度调制电机74。运动感应装置50进行的运动检测也可以选择性地，调节计算机编程，以影响旋转和扩音器52发出的音量。传声器38，此外，或者可选择性地，接收音频信号，这些信号可以通过刚性基座控制电子器件36和/或控制板34反馈到安装在婴儿安抚/睡眠辅助装置10上或者远程安装的软件，其进一步调节致动器组件驱动电机60、幅度调制电机74和/或扩音器52发出的声音。与致动器组件驱动电机60的调制相关的算法、幅度调制电机74和扩音器52将在下方更为详细地说明。
在一个实施方式中，该装置允许0.5-1.5周每秒到约2”的冲程，但是如果小孩焦躁，该装置通过在较高速度(约2-4.5周每秒)下传递较小的冲程(如＜1”)而回应。这一快速和小量的运动将特定程度的加速-减速阻力传递到需要激起安抚反射的内耳其前庭机构中的半规管。
同样地，往复运动在运动的快速阶段(约2-4.5周每秒)阶段，具有小于一英寸的最大幅度，进一步保证了婴儿的安全性。
在另一个实施方式中，如图7到9所示，安抚/睡眠辅助装置100包括制动器组件102，其替换了图2到6中所示实施方式里面的致动器组件58。特别地，如图7到9所示，安抚/睡眠辅助装置100的驱动电机104连接到轴承106，其通往偏心传动板108。偏心传动板108被连接到延伸穿过由弹性致动器托架112所限定开口的推/拉杆110。绕着推/拉杆110的弹簧114通过弹性制动器支架112将推/拉杆110连接到主移动平台16。弹簧114为系列弹性制动器推针弹簧；它们将阻力从致动器组件102传递到托架112。平衡阻尼115位于推/拉杆110下方，抑制移动平台16的运动。弹簧117为拉-平衡弹簧；它们套在与平衡阻尼115平行的托架112上，以生成移动平台所需的平缓低频正弦运动，以及高频快速加速运动。
驱动电机104的致动引起穿过由弹性致动器托架112所限定开口的推/拉杆110其往复纵向移动，并将往复移动转化为主移动平台16绕着住旋转轴承42的往复运动，如图2到6所示实施方式中穿过弹性制动器托架84的往复运动一样。图7到9所示实施方式的其他部件与图2到6中所示婴儿安抚/睡眠辅助装置10中那些部件的操作方式一样。
如图10所示，软件控制系统120，处理来自传声器的输入并生成向扩音器提供的输出，如图2到9所示，还处理来自速度控制旋钮121的输入，也如图2到9所示，以及处理来自三轴USB加速计123的输入，在图2到9中示为运动感应装置。此外，软件控制系统120生成向多频道通用串行总线电机控制器122输出的信号，这控制致动器组件驱动电机60(未示出)以及幅度调制电机74(未示出)或者可替换为图7到9中的驱动电机(104(未示出)。状态灯，如三色通用串行总线判定元件121，在图2到9中被视为灯37。软件控制系统120的模块可以位于图2到9所示婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100上或者远程安装。这些模块包括哭泣检测模块124，接收来自传声器125，在图2到9中表示为传声器38，的数据，且无论在婴儿安抚/睡眠辅助装置上的婴儿释放哭泣，都将数据返回到行为状态机器模块126。基于行为状态机器模块126接收到的输入，输出信号会控制运动生成模块128或者音频生成模块130。运动生成模块128的致动将调解图2到9所示实施方式中的致动组件。可替换地，或者另外，来自行为状态机器模块126的输出信号将调节从音频生成模块130输出到扩音器131的音频数据其生成，在图2到9中该扩音器为扩音器52。
接收自加速计123的数据被运动分析模块132处理，从而分别通过运动生成模块128调节致动器组件和/或通过音频生成模块130控制致动器组件或者扩音器。此外，运动分析模块132控制状态灯模块134，通过状态灯，警示主移动平台的运动和头部平台是标称或者非标称的，或者可替换地，通过反馈，警示安抚或者未安抚婴儿。“标称”，作为本文中限定的术语，指任意和全部的运动，过滤后的加速信号不超过特定时间长度内特定或者预定的最大运动阈值。运动分析模块执行的处理，将运动分类为标称或者非标称，如图12及下文中详细说明。
在一实施方式中，往复旋转的速度在约2和约4及二分之一周每秒的范围内，且婴儿头部中心处往复运动的幅度在约0.2英寸到约1.0英寸的范围内。在另一个实施方式中，往复运动的速度在约0.5和约1.5及二分之一周每秒的范围内，且婴儿头部中心处往复运动的幅度在约0.5英寸到约2.0英寸的范围内。
通过结合婴儿年龄作为行为状态模块控制系统所使用的变量，软件戒断婴儿对该装置的依赖，其中调节进一步受控于婴儿的重量、婴儿年龄、检测到的由婴儿所造成声音的持久性之一。
参考图11，哭泣检测模块124接收来自婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100的传声器的音频数据，这通过数位带通滤波器136处理而生成过滤音频数据。能量阈值138接收过滤后音频数据来确定音频能量是超出还是低于阈值。时间滤波器140接收来自能量阈值138的数据，以提供婴儿是哭泣还是非哭泣的指示。信息，如上相对于软件控制系统120(图10)所讨论，通过行为状态机器模块126从哭泣检测模块124接收，该行为状态机器模块126将继而调节运动生成模块128或者音频生成模块130。
运动分析模块132，如图12所示并更为详细地展示，接收数字滤波器组处、来自婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100的运动感应装置的信号。数字滤波器组142过滤信号，以生成过滤后的运动幅度评估，其被用做运动生成模块128(图10)的输入。此外，过滤后的运动幅度评估经历合理值范围检查144，以确定运动是否在平缓或者已知平缓的范围内。时间滤波器146接收来自合理值范围检查144的数据，以提供运动是平缓还是非平缓的指示。过滤后的运动传感器，或者加速计、来自数字滤波器组142的数据也经过基于阈值交叉的运动频率评估器148。从基于阈值交叉的运动频率评估器148所输出的数据经过合理值范围检查144，指示运动是平缓还是非平缓的，并提供向运动生成模块128(图10)的输入。从数字滤波器组142过滤后的加速计数据耶进行处理，以决定加速释放超出了特定最大运动阈值150，且，基于该结果，通过时间滤波器152处理数据，以提供该运动是标称还是非标称的指示。运动是标称还是非标称的这一指示被用作运动生成模块128(图10)的输入，并还被用于通过状态灯模块134(图10)控制状态灯37(图2)。
如图13可见，行为状态机器模块126接收来自哭泣检测模块124(图11)的信息，从而确定婴儿是处在哭泣还是非哭泣状态。这一信息被状态机器的状态转变规则用来从状态库154中选择激活状态，因而向音频生成模块130(图10)输出所需的运动状态、所需音轨和/或所需音量/均衡器设置。
音频生成模块130，如图14所示，接收来自行为状态机器模块126(图10)的所需音轨和所需音量/平衡器设置的信号，以及运动分析的信号，特别地，来自运动分析模块132(图10)的运动是否为标称的信号。音频生成模块130包括“平缓”音轨160库、数字均衡器/音量控制162和报警声164。基于来自运动分析模块132(图10)的新命令接收，音频生成模块130将交错淡出为所需音轨和音量，以及交叉淡出为所需均衡器设置。如果运动是非标称的，那么警示信号将输出为撤销带有警示的音频信号。来自音频生成模块的音频信号输出到婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100的扩音器。
在基准线上，音频发生器将生成在约65dB到70dB的低频、低沉声音。基于来自哭泣检测模块124(图11)的新命令接收，音频生成模块130将交错淡出为更高频的音轨和更大的音量，约75dB到约80dB。
运动生成模块的两种变化在图15和16中示出。在第一个实施方式中，如图12所示，运动生成模块128从行为状态机器模块126(图10)接收所需的运动状态输入，从运动分析模块132(图10)接收运动频率/幅度信号，从速度控制旋钮121(图10)接收所需系统速度信号，以及运动是标称还是非标称的信号。“所需系统速度”是速度控制旋钮121的设定，藉此，操作者可以限制婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100所允许的运动。所需运动状态信号在运动生成模块128中查找，基于所需运动状态输出参考电机命令。如果当前激活电机命令接近参考电机命令，那么电机命令通过基于所观察运动其频率和幅度的梯度法，来在允许包络之中动态调整。如果当前电机命令不接近参考电机命令，那么运动生成模块将借助电机命令空间中的路径设计来设定所需电机命令。“路径设计”将电机设置通过作为嵌套动态所必须的插入中间电机设置来转化为所需电机设置，从而保证运动在转化中保持在所需范围内。如果所需系统速度小于“全速”，那么发送信号按照与所需系统速度的比例调整所需电机命令。“全速”是指旋钮处于完全打开位置，并意味着婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100不受这一旋钮的控制，且允许执行其确定为相关的所有动作。如果速度控制从“全速”转开，婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100的运动开始受限，所以速度控制旋钮121作为操作者撤销婴儿安抚/睡眠辅助装置10，100的标称运动行为。如果不是，那么做出关于所观察运动是否标称的比较。如果不是，那么电机输出失效。如果是标称的，那么所需电机命令的输出信号给予目标电机位置以及多频道USB电机控制器的致动器其速度。
在运动生成模块128的替换实施方式中，如图16所示，关于运动频率和幅度的信号模块没有收获。因此，只需要通过基于电机命令查询表的当前命令中内插来设定所需电机命令，查询表汇中的电机命令是基于对应于相对于所需运动状态接收信号的所需运动状态的。运动生成的所有部件与图15中所示相似。
实验部分
材料
图2到9中所示本发明婴儿安抚/睡眠辅助装置的两个版本得以形成，具有检测婴儿哭泣的传声器、运动和声音致动器、将婴儿保持在优化位置中的襁褓系统以及减少头盖骨后部上易于促成斜头症的压力的凝胶垫。本发明还包括完成两个工作的逻辑板；传递特定工程声音的阶段性干扰并传递附接到电机和杆致动器(以及调节动作的系列弹簧和阻尼器)的两个所连接平台生成的运动。这些平台以往复方式绕着与婴儿相交且与支撑婴儿的表面其主要平面正交的轴线旋转，以提供从较慢的平缓摇摆(0.5-1.5cps)改变为保持婴儿平静-及促进睡眠的运动...增加为更快、更小的、“摇摆”运动(2-4.5cps)，具有更为“尖锐”的波浪，以传递足够的急剧加速-减速动作来刺激内耳的前庭机构，触发安抚反射，且当她哭泣(头部在小于1”的冲程中来回摇动)的时候抚慰婴儿。装置中的声音也设计为对应于婴儿的沮丧，通过开始特定的工程声音，尖锐且高频，继而在几分钟之内逐步下降为更安静、低频的白色噪音。该装置特定地设计为随着时间逐渐降低(“戒断”)声音和动作的强度。
该装置按以下方式工作：
小孩被放置在附接到装置气垫的襁褓袋中(手臂裹住或者放出)，且他/她安全地背躺着。该装置生成的约65dB低频、低沉声音其基准线水平和平缓、一侧到一侧摇摆(到任一侧为2英寸冲程)的基准线运动。当婴儿哭泣长于约10秒，该装置通过播放特定工程声音而回应，这些声音更尖锐、高频、更多频(75-80dB)，以模仿婴儿产前在母亲子宫内听到的声音强度。(在原位测量到的这种声音可以高达92dB)如果哭泣持续到下一个约10秒(无视声音)，运动加速为更快、更摇摆的头部运动(2-4.5cps，但到任一侧的头部冲程都小于1英寸)。足够的精力传递快速运动、尖锐大声以及安全的襁褓袋组合起来工作，在大部分不安的婴儿中激发安抚反射，并使其平静或者入睡。对应于婴儿哭泣的装置以逐步方式逐渐增加的声音以及运动，增加到最大水平。一旦婴儿平静下来，装置的动作和声音逐渐降低到特定、逐步方式，回到基准线运动。
主题
装置上放置超过二十个婴儿(12个女孩，10个男孩)进行测试。这些年龄从5周到6个月大。他们的体重从8磅到18磅。
方法和程序
被测试的主题记录了它们在装置中的休息和睡眠。这些测试通常当婴儿饥饿且困倦(就在他们常规的打盹之前)的时候开始。该装置被介绍给家长，并给出了如何工作的简短演示。我们记录了何时婴儿持续被喂和打盹，并继而放在襁褓袋之中且将婴儿放入该装置。我们观察并录下了该环节。此外，我们收集了3个加速计和装置上安装的摄像机的数据，以检测活动的活力并测量婴儿头部的准确冲程。我们将装置设定在其声音和动作的最低水平在开始每一测试。我们观察了装置对应于婴儿哭泣的情况。一旦婴儿平静下来，该装置的运动会以逐步方式，降低，且声音的声量及频率会以逐步方式，降低。在我们每一主题的环节中，我们重复这一形式2-4次。第一组研究使用具有双运动致动器的原型来完成，第二组研究使用具有单个运动致动器的原型来完成。
结果
如附表所示，在二十一个测试中，19个婴儿通过我们的装置(由于饥饿不存在安抚)显著安静下来或者入睡。大部分的安抚和入睡发生在将婴儿放置在装置中的两分钟之内。
我们假定装置可以对应于婴儿的需求而建立，
Figure BDA0001299852540000151
Figure BDA0001299852540000161
Figure BDA0001299852540000171
这样，婴儿的沮丧可以通过活力的刺激来安抚，从而激发安抚反射，接着是那些刺激因素的减少，以帮助保持安抚反射的启动，且将婴儿保持在平静状态和/或促进睡眠(即缩短睡眠潜伏期并增加睡眠效率。
(“睡眠潜伏期”被限定为上床到入睡之间的时间长度。“睡眠效率”被限定为入睡所花时间与-总睡眠时间-在床上所花时间，的比值。)
结论
可以通过裹紧加上特定声音和动作刺激因素的使用激发安抚反射从而促进婴儿的平静和入睡。
等同方式
虽然本发明已经特别地示出，并且参考其示例实施方式做出说明，本领域技术人员可以理解形式上的各种改变和细节可以在不偏离附随权利要求所限定的本发明范围中做出。
本文中所引用的所有参考文献其相关教导通过参考方式全文引入本文中。

Claims (16)

1.一种婴儿安抚/睡眠辅助装置，包括：
a)刚性基座(32)；
b)平台(16)，所述平台(16)能够相对于所述刚性基座(32)以往复旋转的方式绕着与所述平台的主要平面正交的轴线旋转，并且所述轴线定位成与所述平台上的婴儿相交；
d)致动组件(58、102)，所述致动组件(58、102)控制所述平台(16)相对于所述刚性基座(32)的移动；以及
e)控制系统(120)，所述控制系统(120)用于处理来自监测婴儿的运动感应装置(50)和声音感应装置中的至少一个的输入，所述控制系统(120)可操作以确定婴儿是否未被抚慰，并响应于婴儿未被抚慰的确定来调节所述平台绕着与所述平台的主要平面正交的轴线的往复旋转。
2.根据权利要求1所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，还包括：
a)头部平台(44)，所述头部平台(44)包括头垫；以及
b)头部移动联接件或轴承(48)，所述头部移动联接件或轴承(48)安装到所述平台(16)上，将所述平台(16)联接到所述头部平台(44)。
3.根据权利要求1所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，还包括声音生成装置，所述声音生成装置包括用于响应于由监测婴儿的运动感应装置(50)和声音感应装置中的至少一个检测的信号来生成音轨的扬声器(131)。
4.根据权利要求1所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，
其中所述致动组件(58、102)包括：
可操作以控制所述往复旋转的频率的驱动电机(60、104)；以及
可操作以控制所述平台的往复旋转的幅度的幅度调制电机(74)，
其中所述控制系统(120)还包括：
用于控制所述驱动电机的逻辑电路装置；以及
用于控制所述幅度调制电机的装置，
其中所述用于控制所述驱动电机的装置和用于控制所述幅度调制电机的装置通过逻辑电路联接，并且
其中运动感应装置和声音感应装置中的至少一个通过所述逻辑电路联接到所述驱动电机(60、104)并联接到所述幅度调制电机(74)。
5.根据权利要求1所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，还包括用于将放置在安全的襁褓袋中的婴儿固定到所述平台(16)的装置(24)。
6.根据权利要求4所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，其中在第一模式中，所述往复旋转的频率在每秒二到四又二分之一个循环之间的范围内，以及在婴儿头部的中心处旋转的幅度在0.2英寸(0.508cm)和1.0英寸(2.54cm)之间的范围内；以及在第二模式中，往复旋转的频率在每秒0.5和1.5个循环之间的范围内，以及在婴儿头部的中心处往复旋转的幅度在0.5英寸(1.27cm)和1.5英寸(3.81cm)之间的范围内。
7.根据权利要求3所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，其中如果所述控制系统(120)检测到婴儿正被所述装置抚慰，则所述控制系统降低所述装置的往复旋转并控制所述声音生成装置以降低生成的音轨的音量和音高频率；以及
如果所述控制系统(120)检测到婴儿未被所述装置抚慰，则所述控制系统增加所述装置的往复旋转并控制所述声音生成装置以增加生成的音轨的音量和音高频率。
8.根据权利要求1所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，其中所述往复旋转根据婴儿的年龄来控制，并且其中在婴儿的预定年龄所述往复旋转被降低；以及
其中所述往复旋转通过婴儿的体重、婴儿的年龄、检测到的婴儿所发出的声音的持续时间、以及检测到的婴儿运动的持续时间中的至少一个来控制。
9.一种婴儿安抚/睡眠辅助装置，包括：
平台，所述平台用于支撑婴儿；
致动组件(58、102)，所述致动组件被构造为引起所述平台绕着轴线的往复旋转，所述轴线与所述平台上的婴儿相交并且与所述平台的主要平面正交；以及
控制系统，所述控制系统用于处理来自监测婴儿的运动感应装置和声音感应装置中的至少一个的输入，所述控制系统可操作以确定婴儿是否被抚慰，并响应于婴儿未被抚慰的确定来调节所述平台绕着与所述平台的主要平面正交的轴线的往复旋转。
10.根据权利要求9所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，还包括：
a)头部平台(44)，所述头部平台(44)包括头垫；以及
b)头部移动联接件或轴承(48)，所述头部移动联接件或轴承(48)安装到所述平台(16)上，将所述平台(16)联接到所述头部平台(44)。
11.根据权利要求9所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，还包括声音生成装置，所述声音生成装置包括用于响应于由监测婴儿的运动感应装置(50)和声音感应装置中的至少一个检测的信号来生成音轨的扬声器(131)。
12.根据权利要求9所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，
其中所述致动组件(58、102)包括：
可操作以控制所述往复旋转的频率的驱动电机(60、104)；以及
可操作以控制所述平台的往复旋转的幅度的幅度调制电机(74)，
其中所述控制系统(120)还包括：
用于控制所述驱动电机的逻辑电路装置；以及
用于控制所述幅度调制电机的装置，
其中所述用于控制所述驱动电机的装置和用于控制所述幅度调制电机的装置通过逻辑电路联接，并且
其中运动感应装置和声音感应装置中的至少一个通过逻辑电路联接到所述驱动电机(60、104)并联接到所述幅度调制电机(74)。
13.根据权利要求9所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，还包括用于将放置在安全的襁褓袋中的婴儿固定到所述平台(16)的装置(24)。
14.根据权利要求12所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，其中在第一模式中，所述往复旋转的频率在每秒二到四又二分之一个循环之间的范围内，以及在婴儿头部的中心处旋转的幅度在0.2英寸(0.508cm)和1.0英寸(2.54cm)之间的范围内；以及
其中在第二模式中，往复旋转的频率在每秒0.5和1.5个循环之间的范围内，以及在婴儿头部的中心处往复旋转的幅度在0.5英寸(1.27cm)和1.5英寸(3.81cm)之间的范围内。
15.根据权利要求11所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，其中如果所述控制系统(120)检测到婴儿正被所述装置抚慰，则所述控制系统降低所述装置的往复旋转并控制所述声音生成装置以降低生成的音轨的音量和音高频率；以及
其中如果所述控制系统(120)检测到婴儿未被所述装置抚慰，则所述控制系统增加所述装置的往复旋转并控制所述声音生成装置以增加生成的音轨的音量和音高频率。
16.根据权利要求9所述的婴儿安抚/睡眠辅助装置，其中所述往复旋转根据婴儿的年龄来控制，并且其中在婴儿的预定年龄所述往复旋转被降低；以及
其中所述往复旋转还通过婴儿的体重、婴儿的年龄、检测到的婴儿所发出的声音的持续时间、以及检测到的婴儿运动的持续时间中的任何一个来控制。
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