CN116157167A - 吸乳泵装置和用于该装置的控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种吸乳泵装置，以及用于操作吸乳泵装置的压力源的控制器。在使用吸乳泵装置期间确定乳头的拉伸程度。在吸乳泵的使用期间要被施加的最大欠压水平取决于拉伸程度。这提供了自动的压力水平调节，从而为用户提供了更好的舒适性，同时实现了成功的挤乳。

Description

吸乳泵装置和用于该装置的控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及吸乳泵装置和操作吸乳泵装置的方法。

背景技术

哺乳妇女使用吸乳泵从她们的乳房中吸出乳汁，使得吸出的乳汁可在以后喂给她们的婴儿。

众所周知，婴儿最好的营养是母乳。世界卫生组织(WHO)建议母乳喂养婴儿至少一年，最好更长。然而，母亲们往往在仅仅几周或几个月后就重返工作岗位。为了给她们的婴儿提供最好的营养，母亲可用吸乳泵挤出乳汁。挤出的乳汁可被储存并在稍后阶段和/或由其他人给予婴儿。

对于母亲来说，使用吸乳泵既高效又舒适，这一点很重要。多达96％的母乳喂养的母亲会出现乳头疼痛，这是母亲停止母乳喂养或停止使用吸乳泵的主要原因之一。乳头疼痛往往更多地发生在第一次做母亲的人身上。

目前，吸乳泵的用户根据他们的喜好手动设定最大真空。这样做的一个主要问题是，用户可能没有使用正确的设定来获得最大的乳产量而没有乳头疼痛。通常情况下，设定过高会过度拉伸乳头，最终导致乳头疼痛。最终，用户可能由于疼痛而停止使用吸乳泵。

提供一种减少母亲因乳头疼痛过早停止母乳喂养的情况的系统将是有益的。

US 2019/240386公开了一种乳房外罩，其直接装配在乳头上，并且可容纳不同大小的乳头。乳房外罩的柔性插入物通过提供机械屏障来防止乳头拉伸过远。

US 2017/0368244公开了一种吸乳泵，并且还公开了一种用于诊断乳头/乳房的机械性能的独立装置，其中在真空下测量乳头伸长。

发明内容

本发明由权利要求定义。

根据依据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于吸乳泵装置的控制器，其中该控制器用于控制吸乳泵装置的压力源的操作以施加欠压，该控制器包括：

输入，用于接收输入信号，该输入信号表示在使用吸乳泵装置期间乳头的拉伸程度；以及

输出，用于根据输入信号控制压力源的操作，从而实现在吸乳泵使用期间要被施加的最大欠压水平。

该控制器操作吸乳泵装置的压力源，从而在挤乳期间设定最大欠压水平，该最大欠压水平取决于系统的特定用户所经历的拉伸程度。这样，最大欠压水平可按减少或最小化用户不适的方式自动设定。“最大欠压水平”是压力低于大气压力的最大量，因此是对应于最小绝对压力水平的最大真空水平。

控制器例如在挤乳期间实施针对压力源的循环控制波形，并且由该控制波形实施的最大欠压水平基于输入信号被调适。

控制器例如适于导出欠压的水平和乳头的拉伸程度之间的关系，并且基于该关系设定最大欠压水平。

这种关系取决于个人用户，因此控制器实施定制的压力水平设定。

控制器例如适于在校准程序期间导出该关系。以这种方式，当开始使用吸乳泵装置进行实际挤乳时，已经建立了这种关系。取而代之的是，控制器可在吸乳泵装置的正常使用期间学习该关系。

校准程序例如包括斜坡欠压波形的施加。这可以使能确定针对所有欠压水平的拉伸程度。

该关系可具有最大拉伸程度，并且最大欠压水平被选择为对应于最大拉伸程度的预定分数(fraction)的压力水平。以这种方式，最大欠压水平被设定为使得，针对特定用户，乳头仅暴露于最大可能拉伸的期望分数(例如90％)。

控制器例如适于在吸乳会话期间调节最大欠压水平。最大欠压水平可被设定为用于完整吸乳会话的常量，但是在这个示例中，最大欠压水平可随着时间而变化。这可以使得控制器能够考虑针对不同乳房丰满度水平的拉伸和欠压水平之间的不同关系。这是因为不同的乳房丰满度有不同的乳房弹性。

控制器例如适于进一步根据包括以下项中的一项或多项的附加参数设定最大欠压水平：

天气状况；

乳房的温度状况。

因此，可考虑附加参数，该附加参数或者影响实际的拉伸或者影响响应于乳头拉伸而感觉到的疼痛。

最大欠压水平的最基本实施方式是不改变每个周期的持续时间的封顶功能(capping function)。作为替代，控制器可适于根据最大欠压来控制循环欠压波形的频率。通过降低最大欠压，周期可变得更短，因此可应用更高的频率。通过这种方式，避免了长时间保持封顶的恒定欠压水平。

本发明还提供了一种吸乳泵装置，包括

至少一个乳房接纳部分，被配置为接纳用户的乳房；

压力源，被耦合到至少一个乳房接纳部分，并且被配置为至少生成欠压；

传感器，用于生成输入信号，该输入信号表示在使用吸乳泵装置期间乳头的拉伸程度；以及

如上定义的控制器。

这提供了控制器在吸乳泵装置中的应用。

可提供用于接收用户反馈的用户输入接口。用户反馈例如使得用户能够输入他们的不适水平，或者手动调节(即，超控或重置)已经由系统设定的最大欠压水平。因此，控制器可适于进一步根据用户反馈来设定最大欠压水平。

该传感器可以包括：

光学传感器；

相机和图像处理器；

距离测量系统，用于测量到用户的乳房的乳头的距离；或者

体积确定系统，用于确定乳房接纳部分的占据体积。

各种传感器可用于(直接地或间接地)测量乳头拉伸。

本发明还提供了一种控制用于执行非治疗性挤乳的吸乳泵装置的计算机实施的方法，包括：

接收输入信号，该输入信号表示在使用吸乳泵装置期间乳头的拉伸程度；以及

根据输入信号来控制吸乳泵装置的压力源的操作，从而实现在吸乳泵的使用期间要被施加的最大欠压水平。

该方法可以包括导出欠压的水平和乳头的拉伸程度之间的关系，并且基于该关系设定最大欠压水平。

该方法在挤乳期间使用，目的是储存以后要喂给婴儿的乳汁。

该方法可用软件实施。

本发明的这些和其他方面将参考下文描述的实施例(一个或多个)而变得显而易见并得到阐述。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：

图1示出了已知吸乳泵系统的典型部件；

图2更详细地示出了吸乳泵设计的一个示例；

图3示出了最基本的传感器示例，其中乳房接纳漏斗的乳头接纳区域(颈部)设置有光学传感器布置；

图4示出了乳头拉伸(y轴)和真空水平之间关系的示例；

图5示出了由操作单元的泵单元施加的挤压期间的压力循环的示例；

图6示出了实施最大欠压水平的第一种方式；以及

图7显示了实施最大欠压水平的第二种方法。

具体实施方式

将参照附图描述本发明。

应理解，详细描述和具体示例虽然指示了设备、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图，本发明的设备、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。应理解，附图仅仅是示意性的，并且没有按比例绘制。还应理解，在所有附图中，相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。

本发明提供一种吸乳泵装置和用于操作吸乳泵装置的压力源的控制器。乳头的拉伸程度在吸乳泵装置的使用期间确定。在吸乳泵的使用期间要被施加的最大欠压水平取决于拉伸程度。这提供了自动的压力水平调节，从而为用户提供了更好的舒适性，同时实现了成功的挤乳。

图1示出了已知吸乳泵系统的典型部件。吸乳泵系统1包括吸乳泵2(也称为挤压单元)和操作单元3。操作单元基本上是泵单元(真空泵)、相关联硬件和泵控制器3’。

吸乳泵2和操作单元3通过软管4连接。软管4在吸乳泵2和操作单元3之间提供流体连通。软管4也可用于在吸乳泵2和操作单元3之间提供电连接。例如，软管4可在吸乳泵和操作单元之间提供操作信号或电力。在备选实施例中，操作单元3被直接安装并连接到吸乳泵2。

吸乳泵2具有主体5、漏斗6和收集容器7。收集容器7收集从用户乳房挤出的乳汁，并且可采取喂食瓶或喂食袋或任何合适的容器的形式。收集容器7通过螺纹配件被附接到主体5上，尽管应理解，替代的可释放连接装备也可以被使用，诸如夹子(未示出)。

乳房接纳漏斗6从主体5延伸。漏斗6被配置为接纳用户的乳房。漏斗6具有嘴部8和喉部9。嘴部8在漏斗6的外端处开口以接纳用户的乳房，并且漏斗6从外端朝向喉部9会聚以形成接纳乳房的中空凹部。

主体5将漏斗6流体连接到收集容器7。从漏斗6的乳房接纳空间到收集容器7穿过主体5形成流体通道10(如图2所示)。主体5由外壳体形成。主体5与漏斗6一体形成，然而应理解，漏斗6可以是可拆卸的。在本布置中，主体5由聚丙烯形成，尽管应理解可使用替代的合适材料。

现在参考图2，在主体5中形成腔室12。该腔室形成真空路径的一部分。腔室12与漏斗6和收集容器7之间的流体通道10流体连通。腔室12具有真空端口13。真空端口13提供了与操作单元3连通的端口。软管4可安装到真空端口13，以将腔室12与操作单元3流体连接。

隔膜14容纳在腔室12中。隔膜14，也称为膜片，是柔性的。隔膜14的外边沿安装在腔室12上。隔膜14将腔室12分成第一空间15和第二空间16。第一空间15与真空端口13连通。第一空间15形成真空路径的第一区段的一部分。第二空间16与漏斗6的乳房接纳空间和收集容器7之间的流体通道10连通。第二空间16形成真空路径的第一区段的一部分。

单向阀17设置在流体通道10中。单向阀17防止在收集容器7中形成压力降低。单向阀例如是鸭嘴阀。

隔膜14例如由硅树脂形成。然而，应理解，隔膜14可由另一种合适的材料形成。

柔性隔膜14具有预定形状。在本布置中，隔膜14在中性状况下具有大致杯形的布置。也就是说，当隔膜14被接纳在腔室12中但没有变形时。然而，应理解，隔膜14可具有替代的形状。

操作单元3包括泵控制器3’、电源、马达和由马达致动的泵单元。泵单元被配置为例如使用与泵单元分离的减压阀在真空路径中生成和释放减压(即真空)，尽管这些可组合成单个单元。控制器3’控制操作单元3的这些部件的操作。

控制器3’以一系列冲程操作泵单元，每个冲程包括真空生成阶段和真空释放阶段。在真空生成期间，乳房被刺激以挤出乳汁。这些乳汁流向流体通道10。在真空释放阶段，乳汁通过单向阀17进入收集容器。例如，提供一个小开口以允许空气从瓶中逸出。这可能位于螺纹连接处。

本发明提供了一种用于测量乳头的拉伸程度的系统，并且使用该系统来改变吸乳泵的真空循环，特别是通过设定在吸乳泵使用期间施加的最大欠压水平。

乳头拉伸的程度可通过多种方式确定。

例如在WO 2019/145163中解释了几个示例，其中乳头伸长的量被用作乳房丰满度的度量。测量乳头伸长的方法包括：

用于捕获乳头的图像的相机，其乳头伸长由图像分析确定。相机可直接在吸乳泵中实施，或者可为外部相机，诸如来自智能电话的相机；

距离传感器，其布置成与乳头的尖端相对，乳头的尖端与乳头伸长的方向轴向对齐。这可基于超声波传感器，使用飞行时间测量；

压力估计单元，用于估计欠压水平的下降；在乳房接纳漏斗内。这涉及到根据真空腔室内的欠压下降对乳头伸长的替代估计，该欠压下降取决于真空腔室的体积。随着乳头伸长，腔室的体积减小，因此欠压水平降低；以及

乳头形状测量单元。一些乳房接纳漏斗的设计包括可折叠的隔膜。通过将形状传感器或加速度计放置在漏斗的可折叠部分上，可测量隔膜的形状变化，并且该形状根据乳头拉伸的程度而变化。

因此，有许多合适的已知方法来测量乳头伸长。可采用这些已知方法中的任何一种。

图3示出了最基本的示例，其中乳房接纳漏斗6的乳头接纳区域(颈部)设置有光学传感器布置，该光学传感器布置包括LED阵列30和位于乳房接纳漏斗6的相对侧处的光学传感器或光学传感器阵列32(包括光电二极管)。光学传感器布置30、32向控制器3’生成表示乳头拉伸量的输入信号34，并且控制器3’具有用于控制操作单元3的泵单元的输出36。

来自LED阵列30的光是高度发散的，并且在乳房外罩内传播，用于由光学传感器布置检测。当乳头被放置在漏斗内并由于真空而被拉伸时，乳头的存在会散射光线。然后可分析检测信号，以确定与光散射量相关的乳头拉伸量。

备选的光学解决方案是简单的多视线传感器(每个传感器包括一个LED，其单一输出方向朝向相关联检测器)。断续视线和非断续视线之间的界限表示乳头向前延伸的程度，因此也表示伸长的程度。

为了避免环境光的影响，在任何光学解决方案中都可使用红外光。此外，脉冲光可用来消除环境光的任何影响。光可按特定频率发出脉冲，然后检测器处的信号分析可基于对具有特定频率分量的信号的幅度的分析。

不管测量乳头拉伸的方式如何，拉伸数据量和施加到乳房接纳漏斗的欠压水平(即真空水平)之间的关系由控制器3’导出。该关系可从几个泵送循环中获得。本发明的基础是基于该关系设定最大欠压水平。以这种方式，可减少不舒适的程度，同时仍然为成功的吸乳术提供足够的真空。

该关系可在校准程序期间获得，例如，涉及从大气压力到最大欠压水平施加的缓慢斜坡欠压波形。

图4示出了乳头拉伸(y轴)和真空水平(即，压力低于大气压的欠压量，x轴)之间的关系的示例。

该关系在曲线的弯头40处达到最大拉伸程度S_最大。此时的真空水平P_S_最大是用户特定的。

然后，可选择最大欠压水平P_最大作为对应于最大拉伸程度的预定分数的欠压水平(并且，由于存在一对一的关系，这因此这将等同于处于欠压水平的预定分数)。

最大欠压P_最大例如可为对应于弯头40处最大拉伸的欠压水平的90％的欠压水平。当然，可使用其他模型，例如使用曲线的斜率等。

也可通过考虑用户的输入来调节最大欠压。用户可以在系统(智能电话或直接到吸乳泵系统)中输入信息，诸如乳头的状态和感觉，即挤压期间的不适程度。如果用户感觉挤压会话引起了过多的乳头疼痛，则系统可降低用于设定最大欠压水平的阈值，例如从90％降低至80％。

通过降低所施加的最大欠压，使得可进行愈合，并且未来的母乳喂养可不那么痛苦，降低了母亲完全停止母乳喂养或母乳喂养的风险。可给出反馈，使得母亲意识到未来的吸乳会话应不那么痛苦。

众所周知，在挤乳期间，乳头拉伸的程度随着乳房排空而增加。最大欠压可在整个吸乳会话中使用恒定的最大欠压的情况下在该会话的开始时设定。然而，为了考虑处于不同丰满度状态的不同乳头拉伸功能，可基于测量的乳头拉伸并基于乳房随时间的拉伸模型，或者基于同一用户的先前记录的数据，动态地调适最大欠压。

图5示出了由操作单元3的泵单元施加的挤压期间的压力循环的示例。

给泵单元的控制信号以及压力在基准真空“基线_Vac”和最大真空(即最大欠压)“最大_Vac”之间循环。

首先是达到(最大)真空的时间TTV，然后是停留时间DI，然后是达到大气(或达到基准真空)的时间TTA，最后是停留时间DO。真空率定义为最大_Vac/TTV且大气率定义为最大_Vac/TTA。

举例来说：

基线_Vac＝大气压力

最大_Vac＝低于大气压的280mbar(28kPa)

TTV＝0.85秒

DI＝0.3秒

TTA＝0.05秒

DO＝0.35秒

这给出了1.55秒的总周期时间T_周期。

图6示出了实施最大欠压水平的第一种方式。这是简单的封顶功能，使得停留时间DI被延长，而TTV和TTA时段被缩短。总周期时间T_周期维持不变。

图7示出了实施最大欠压水平的第二种方式。欠压被封顶，但停留时间保持不变。因此，TTA更早，并且总周期时间被缩短。循环频率对应地增加。

这只是如何实施最大欠压水平的两个示例。

应注意，其他状况，诸如天气和温度、乳头的温度(例如在使用吸乳泵之前是否有预热)是不仅可改变乳头拉伸而且可改变乳头拉伸感觉的因素。因此，拉伸模型还可以使用来自用户的输入或来自诸如气象站数据或家庭监控系统的外部源的输入来包括这种类型的信息。传感器也可用在吸乳泵中，例如在乳房外罩中的热传感器，该传感器可测量使用前的环境温度和使用期间的皮肤温度。

用户也可以提供直接反馈。

根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a/an)”不排除复数。

在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不指示这些措施的组合不能发挥优势。

如果在权利要求或说明书中使用了术语“适于(adapted to)”，应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为(configured to)”。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于吸乳泵装置的控制器(3’)，其中所述控制器用于控制吸乳泵装置的压力源(3)的操作以施加欠压，所述控制器包括：

输入(34)，用于接收表示在使用所述吸乳泵装置期间乳头的拉伸程度的输入信号；以及

输出(36)，用于根据所述输入信号来控制所述压力源的操作，从而实现在所述吸乳泵使用期间要被施加的最大欠压水平(P_最大)。

2.根据权利要求1所述的控制器，适于导出所述欠压的水平和所述乳头的所述拉伸程度之间的关系，并且基于所述关系来设定所述最大欠压水平。

3.根据权利要求2所述的控制器，适于在校准程序期间导出所述关系。

4.根据权利要求3所述的控制器，其中所述校准程序包括斜坡欠压波形的施加。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的控制器，其中所述关系具有最大拉伸程度(S_最大)，并且所述最大欠压水平(P_最大)被选择为对应于所述最大拉伸程度的预定分数的所述欠压的水平。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制器，适于在吸乳时段期间调节所述最大欠压水平(P_最大)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，适于进一步根据包括以下项中的一项或多项的附加参数来设定所述最大欠压水平：

天气状况；

所述乳房的温度状况。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制器，适于根据所述最大欠压来控制循环欠压波形的频率。

9.一种吸乳泵装置，包括

至少一个乳房接纳部分(6)，被配置为接纳用户的乳房；

压力源(3)，被耦合到所述至少一个乳房接纳部分，并且被配置为至少生成欠压；

传感器(30、32)，用于生成所述输入信号，所述输入信号表示在使用所述吸乳泵装置期间所述乳头的拉伸程度；以及

根据权利要求1至8中任一项所述的控制器。

10.根据权利要求9所述的装置，还包括用于接收用户反馈的用户输入接口。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述控制器适于进一步根据所述用户反馈来设定所述最大欠压水平。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其中所述传感器包括：

光学传感器(30、32)；

相机和图像处理器；

距离测量系统，用于测量到所述用户的所述乳房的所述乳头的距离；或者

体积确定系统，用于确定所述乳房接纳部分的占据体积。

13.一种控制用于执行非治疗性挤乳的吸乳泵装置的计算机实施的方法，包括：

接收输入信号，所述输入信号表示在使用所述吸乳泵装置期间所述乳头的拉伸程度；以及

根据所述输入信号来控制所述吸乳泵装置的所述压力源的操作，从而实现在所述吸乳泵的使用期间要被施加的最大欠压水平。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：导出所述欠压的水平和所述乳头的所述拉伸程度之间的关系，并且基于所述关系来设定所述最大欠压水平。

15.一种包括计算机程序代码的计算机程序，当所述程序在用于控制所述吸乳泵装置的压力源的操作以施加欠压的吸乳泵装置的控制器上运行时，所述计算机程序代码适于实现根据权利要求14所述的方法。

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