JP2007501022A - 電動搾乳器 - Google Patents

Abstract

電動搾乳器は、「学習」モードにおいてユーザがポンプを制御できるようにするユーザ入力手段（４３、４４）を備える。ポンプが「実行」モードに切り替えられると、電動搾乳器は「学習」モードにおいてユーザにより確立されたポンピングサイクルを模倣する。電動搾乳器が電動アシスト搾乳器として機能する場合、電動搾乳機は「学習」モードで連続的に作動されてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを備えた搾乳器（breast pump）と、ユーザ入力手段と、コントローラとを備えた電動式の搾乳器システムに関する。

国際公開第０１／４７５７７号パンフレットは、プログラム可能な電動式の搾乳器装置を開示する。開示された搾乳器装置は、搾乳器装置に挿入されるデータキャリア上に制御データを記録することによってプログラムされる。制御データは、データキャリアから読み込まれ、ポンピングサイクルを制御する。

国際公開第０１／４７５７７号パンフレットに開示された搾乳器装置には、プログラミングのプロセスが複雑であるという不利な点がある。

米国特許出願公開第５５７１０８４号は、ユーザがポンピングサイクルに対して限定的な制御ができる電動搾乳器を開示する。ユーザのできる制御が限られていることそれ自体が問題である。

本発明による電動搾乳器システムは、ポンプによる吸い込みが、ポンピング中にユーザ入力手段の操作によって生成される吸い込みレベル制御信号を追従するように、モータ付きの搾乳器のポンプ動作を制御するようにコントローラが構成されている点に特徴がある。

このように、ユーザが吸い込みに対して瞬間的に制御できるので、ユーザはポンピングサイクルの特性を精度良く制御することができ、また、効率化および／または快適さのためにポンピングを最適化できるように、サイクルを時間とともに変更することができる。

コントローラは、吸い込みレベル制御信号を追従する学習モードと、以前の学習モード操作を模倣するようにモータ付き搾乳器のポンピング動作を制御する実行モードとで、モータ付きの搾乳器を動作させるように構成されてもよい。

この模倣は正確である必要はなく、少数のキーパラメータを取得し、これらを用いてポンプを制御すれば十分であることが分かっている。したがって、好ましくは、学習モード動作の間、ポンプ動作サイクルを定めるパラメータをコントローラが記憶するように構成される。パラメータは、吸い込みストローク速度、緩和（relaxation）ストローク速度、吸い込み保持期間、休止保持期間、ストローク長および吸い込みストローク開始位置を含んでもよい。速度パラメータとしては平均値を用いることが好ましい。

好ましくは、モータ付き搾乳器は、モータ付きポンプユニットと、ユーザの胸部を収容し搾り出された乳を捕えるための手持ち式ユニットと、ポンプユニットを手持ち式ユニットに接続し、手持ち式ユニットの乳収容室内の圧力を変化させるためにモータ付きポンプユニットによって往復動作される作動流体を含むチューブと、を備える。

好ましくは、モータ付き搾乳器は、モータ付きポンプユニットと、ユーザの胸部を収容し搾り出された乳を捕えるための手持ち式ユニットと、ポンプユニットを手持ち式ユニットに接続し、手持ち式ユニットの乳収容室内の圧力を変化させるためにモータ付きポンプユニットによって往復動作される作動流体を含むチューブと、を備える。より好ましくは、手持ち式ユニットは、作動流体を乳収容室から分離する可撓性のあるダイアフラム（隔膜）を備える。

好ましくは、モータ付きポンプユニットは、個別のチューブによってそれぞれの手持ち式ユニットに接続され、共通のモータによって同位相で駆動される２台のポンプを備える。位相をずらしてポンプユニットを駆動した場合、異なるサイクルが各手持ち式ユニットにより追従されることを避けるために、ポンピングサイクルの特性を対称にする必要がある。ポンプユニットを同位相で駆動することは、非対称の特性を取り得ることを意味する。

前記手持ち式ユニットまたは各手持ち式ユニットは、ダイアフラムとチューブに接続されるキャップとを有する着脱可能なヘッドを備えることが好ましい。ダイアフラムとキャップは、分離可能でもよい。有利なことに、着脱可能なヘッドは、乳収容室の圧力を手動で変化させるための操作手段を有する類似のマニュアルヘッドと取り替えることができる。

学習モードでモータを制御するためのユーザの操作が、手動の搾乳器を用いて手動でポンピングする操作手段のユーザの操作と似たものとなるように、ユーザ入力手段が構成されることが好ましい。操作手段が、ボディを保持する手で操作可能な手動操作レバーを備えることがより好ましい。この形態のユーザ制御が、身体的に要求され得る手動のポンピングと、ユーザに対して容易かつ直感的で精巧な制御を提供する学習モードの両方で有利であることが判明した。

例として添付の図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。

図１を参照して、本発明に係る搾乳器システムは、空気ポンプ１（筐体なしで示す）、マスターヘッド２、スレーブヘッド３、マニュアルヘッド４、第１および第２の哺乳瓶５、６、第１および第２の同一のボディ７、８を含む。マスターヘッド２およびスレーブヘッド３は、第１のフレキシブルチューブ９および第２のフレキシブルチューブ１０によってポンプ１に接続される。フレキシブルチューブ９、１０は、長さ１．３ｍである。複数芯線の電気リード線１１も、マスターヘッド２からポンプ１まで延びる。

ボディ７、８は、ねじ込み式で哺乳瓶５、６のネックに連結されてもよい。マニュアルヘッド４、ボディ７、８および哺乳瓶５、６は、Ａｖｅｎｔ（ＲＴＭ）ＩＳＩＳ（ＲＴＭ）の搾乳器製品の構成要素と非常に類似している。ボディ７、８および哺乳瓶５、６と併用するマニュアルヘッド４の動作に関するさらなる情報は、欧州特許出願公開第０７３３３７６号から得ることができる。

図２を参照して、第２のボディ８は、ネック２１と、ネック上に支持されるカップ２２と、カップ２２の側面から突出するトランペット２３とを備える。ネックの底部はラッパ上に広がり（flare）、ボディ８を瓶５、６にねじ込むための雌ねじ２４が設けられる。トランペット２３は上方に傾いており、使用中にユーザの乳首とその周囲の胸部を収容し、それらによって密閉される。トランペット２３の開口の末端から延びる通路は、カップ２２の底部とネック２１とを通り、ネック２１の開口した底面の端まで延びる。カップ２２とネック２１との間には、バルブ３０が設けられる。バルブ３０は、カップ２２の圧力がネック２１の圧力に対して低下したときに閉弁し、カップ２２の圧力が上昇しネック２１の圧力と一致するときに開弁する。

スレーブヘッド３は、カップ形状のエラストマー製ダイアフラム２５とキャップ２６とを備える。ダイアフラム２５は、カップ２２の内部に収容される。ダイアフラム２５の縁は折り返されて、カップ２２の縁を収容する溝２７を形成し、ダイアフラムをカップ２２に固定する。キャップ２６は、ダイアフラム２５の内部をカバーするのに十分な大きさのディスク２８と、ディスク２８から突出するディスク２８と同軸の環状フランジ２９とを含む。フランジ２９は、カップ形状のダイアフラム２５の口にぴったりと収容されて、キャップ２６とダイアフラム２５の間を気密に封止する。ニップル３０がディスク２８の露出面から突出する。ニップル３０を通して流路が延び、ダイアフラム２５内の空間に開口する。使用中に、ニップル３０は第２のフレキシブルチューブ１０によってポンプ１と接続される。第２のフレキシブルチューブ１０を通してポンプ１が空気を吸入すると、カップ形状のダイアフラム２５の床が持ち上げられ、カップ２２とトランペット２３の内部の圧力が減少し、バルブ３０が閉じて、ユーザの胸部からの乳の搾り出しを促進する。

図３を参照して、第１のボディ７は上述のボディ８と同一である。マスターヘッド２は、スレーブヘッド３のキャップ２６と同様のベース４１と、ベース４１に固定された半球状ボディ４２とを備える。

図４を参照して、腕４３とレバー４４が半球状ボディ４２の背面から延び出している。腕４３とレバー４４の全体形状は、マニュアルヘッド４の操作レバー１２と似ている。レバー４４はその近端部に縦方向のスロット４５を有し、腕４３はスロット４５の中へ突き出して、実質的にスロットを埋めている。レバー４４の近端部は半球状ボディ４２の内部に延び、そこで支点に取り付けられる。

押しスイッチ（push-to-make）４６が半球状ボディ４２に設けられる。腕４３は、スイッチ４６を越えて略水平方向に半球状ボディ４２の中へ突出し、またスイッチのアクチュエータと係合するボスを備えている。カップ２２へ向けて腕４３を押すとスイッチ４６が閉じるように、腕４３はその近端部で旋回する。弾性フィンガ４８が腕４３の背面から突出し、ベース４１の延長部４９を支え、腕４３をカップ２２から離れる方向に付勢する。

レバー４４は、半球状ボディ４２の内部のバネ４４ａにより外側に付勢される。レバー４４は、腕４３と同軸に、その近端部で旋回する。レバー４４の旋回構成は、レバー４４が旋回するときにプリセット型の電位差計４７のワイパーを動かすように、電位差計４７を貫通する突出部４４ｂを備える。

図示しないニップルは、ベース４１から突出して半球状ボディ４２の側面の凹みの中へ進入し、第２のチューブ１１と接続される。

図５を参照すると、システムは、１２Ｖの外部電源５１から電力を供給される。外部電源５１からの電力は、ＥＭＣフィルタ５２によってフィルタリングされ、Ｈブリッジ回路５３に供給される。Ｈブリッジ回路は、モータ５４とレギュレータ５５とに電力を供給する。レギュレータ５５の調整された出力が、マイクロコントローラ周辺に組み込まれる処理回路５６に供給される。

モータ５４は、６０対１の減速ギヤ５７を介して、１８０度までの範囲でクランクシャフトを往復駆動する。クランクシャフトから１対１のギヤ列を介して一対のピストンが駆動される。ピストンの移動により、フレキシブルチューブ９、１０を介してマスターヘッド２およびスレーブヘッド３への空気の出し入れがなされる。クランクシャフトの角度位置は、ロータリエンコーダ５８によって検出される。

ステータスＬＥＤ５９は、制御回路５６からの出力によって制御され、ユーザにフィードバックを提供する。

スイッチ４６は、処理回路５６の割り込み入力とグラウンドの間に連結される。電位差計４７は、レギュレータ５５の正電圧出力とグラウンドの間に接続される。電位差計４７のワイパーは、処理回路５６のアナログ／ディジタルコンバータ入力に接続している。

処理回路５６は、Ｈブリッジ回路５３にモータの速度信号と方向信号とを与え、モータ５４の運動を制御する。

続いて、システムの動作を説明する。

図６を参照して、システムがオンにされると、処理回路５６は、ロータリエンコーダ５８の出力とホーム基準値（すなわち、０）とを比較して、クランクがホーム位置にあるか否かを判定する（ステップｓ１）。クランクがホーム位置にない場合、処理回路はエラー点検ルーチンを実行し、ステータスＬＥＤ５９を用いて任意のエラーの信号を送り（ステップｓ２）、システムを停止させる。

システムは、デフォルトで「学習」モードに入る。しかしながら、図７を参照して、システムが「学習」モードにあるときにスイッチ４６を閉じると、実行モードフラグをセットすることによって「実行」モードに切り替える（ステップｓ１０１およびｓ１０２）。システムが「実行」モードにあるときにスイッチ４６を閉じると、実行モードフラグをリセットすることによって、「学習」モードに戻るように切り替える（ステップｓ１０１およびｓ１０３）。

「学習」モードでは（ステップｓ３）、モータ５４は、処理回路５６によってシンプルサーボループで制御される（ステップｓ４）。ユーザが、マスターヘッド２が取り付けられているボディ７の方へレバー４５を押すと、電位差計４７のワイパーが移動して電位差計４７の出力電圧を変更する。この電圧はディジタル化され、ロータリエンコーダの出力と比較される。そして、誤差があると、その誤差を除くためにモータ５４を駆動する制御信号を生成する。レバー４５を押圧すると、モータ５４がピストンを下向きのストローク方向に移動させる。ダイアフラム２５が上昇し、胸部を収容するトランペット２３に吸い込み力を加える。レバー４５をその休止位置の方へ移動可能とすることで、モータ５４は、ピストンを上向きのストローク方向に移動させ、吸い込み力を弱める。このように、トランペット２３の圧力はレバー４４の位置によって設定される。快適かつ効率的なサイクルが見つかるまで、ユーザはレバー４５を押したり戻したりして実験することができる。

図８を参照して、「学習」モードでの動作の間、処理回路５６は、各吸い込みストロークの開始時間（ｔａ）、各吸い込みストロークの終了時間（ｔｂ）、各緩和ストロークの開始時間（ｔｃ）、および各緩和ストロークの終了時間（ｔｄ）を観測する。処理回路５６は、各吸い込みストロークの開始位置（ｓ）と長さ（ｄ）も観測する。

図９を参照して、二回目のおよびそれに続く緩和ストロークの終了したとき、すなわちｔｄ_ｎにあるとき（ステップｓ２０１）、処理回路５６は、吸い込みストローク速度（すなわち、ｄ／（ｔｂ―ｔａ））、吸い込み保持期間、緩和ストローク速度（すなわち、ｄ／（ｔｄ−ｔｃ））を算出する。そして、前のサイクルの休止期間（もしあれば）が、現在のサイクルおよびその前のサイクルについての観測された時間から算出され（ステップｓ２０２）、記憶される（ステップｓ２０３）。それから、実行モードフラグの状態が確認され（ステップｓ２０４）、モードが「実行」モードに変わっていた場合、「学習」モードが残され、そうでなければプロセスはステップｓ１０１に戻る。

ユーザがスイッチ４６を閉じることによってシステムが「実行」モードに切り替えられるとき、処理回路５６は、記憶された速度、期間、および記憶されたストローク、深さ値にしたがってモータ５４を制御する。

図６と図１０を参照して、システムが「実行」モードにあると判定された場合（ステップｓ３）、処理回路５６は、クランクシャフトが休止位置、すなわち吸い込みストローク開始位置にあるか否かを判定する（ステップｓ４）。開始位置にない場合、モータ５４の速度を設定するためのパルスストリームと方向信号をＨブリッジ回路５３に出力し、休止位置に到達するまで、記憶された平均吸い込み速度でピストンを上下にストロークさせる（ステップｓ５）。クランクシャフトが休止位置にあるとき（ステップｓ４）、処理回路５６は、Ｈブリッジ回路５３に対し、モータ５４を第１の方向に駆動させるための順方向信号とともに、モータ速度制御パルスのストリームを出力する（ステップｓ６）。ロータリエンコーダ５８の出力が、残りの位置と記憶されたストローク深さ値との合計に一致するまで、これらのパルスと順方向信号が出力される（ステップｓ７）。残りの位置と記憶されたストローク深さ値との合計に一致すると、モータは停止する（ステップｓ８）。モータが停止されると、格納された吸い込み保持期間に対応する期間が満了するまで、処理回路５６はもう速度制御パルスを出力しない（ステップｓ９）。吸い込み保持期間が経過すると（ステップｓ９）、処理回路５６は、Ｈブリッジ回路５３に対して、逆方向信号とともに、記憶された平均緩和ストローク速度に対応する速度制御パルスを出力する（ステップｓ９）。これらの信号によってモータが第２の反対の方向に駆動され、ピストンを上向きのストロークに駆動し、ポンプがその休止位置に戻ったことをロータリエンコーダ５８が示すと終了する（ステップｓ１１およびｓ１２）。処理回路５６は、いかなるモータ制御信号も出力しない。記憶された平均休止期間が経過すると（ステップｓ１３）、ステップｓ３に戻る。

システムは、「実行」モードに切り替えられることなく、「学習」モードでユーザにより操作されてもよい。このように、システムは、手動の搾乳器のようにポンピングサイクルに対する継続的な制御をユーザに与えるが、手動の搾乳器により必要とされる物理的な努力が不要である、電力式の搾乳器を提供する。

本発明が他の方法で実施可能であることはいうまでもない。例えば、「実行」モードのサイクルは、より高い忠実度で「学習」モードを追従してもよい。これは、「学習」モードにおける各ストロークの間、複数の瞬間でクランクシャフトの位置を記録することによって達成可能である。「実行」モードサイクルは、複数の学習モードサイクルから得られるサイクルパラメータの平均をとることによって、設定してもよい。便宜上、ユーザ入力手段は、手動の搾乳器のアクチュエータを模倣する。この構成は、ミシンまたは別の手持ち式制御ユニットのそれと同じく、フットスイッチおよびペダルと置換可能である。ユーザ入力は、無線例えばＩＲを使用して処理回路に伝達されてもよい。

吸い込み開始パラメータとストローク長パラメータの組合せに対する変形例は、休止位置パラメータと吸い込み保持位置パラメータである。

本発明に係る搾乳器システムを示す図である。 ボディに取り付けられるスレーブヘッドの断面図である。 マスターヘッドとボディの一部の断面図である。 マスターヘッドの背面図である。 作動ポンプとその制御システムのブロック図である。 図１のシステムの動作を示すフローチャートである。 図１のシステムのモード変化を示すフローチャートである。 図１のシステムの「学習」モード動作中の典型的なポンピングサイクルを２サイクル分示す図である。 「学習」モード動作の一部を詳細に示すフローチャートである。 図１のシステムの「実行」モードポンピングサイクルを３サイクル分示す図である。

Claims (18)

1. モータ付き搾乳器（１、２、７）と、
   ユーザ入力手段（４４）と、
   コントローラ（５６）と、を備え、
   前記コントローラ（５６）は、搾乳器（１、２、７）によって発生する吸い込みが、ポンピング中の前記ユーザ入力手段（４４）の操作によって生成される吸い込みレベル制御信号を追従するように、モータ付き搾乳器（１、２、７）のポンピング動作を制御するように構成されることを特徴とする電動搾乳器システム。
2. 前記コントローラ（５６）は、前記吸い込みレベル制御信号を追従する学習モードと、前の学習モード動作を模倣するように前記モータ付き搾乳器（１、２、７）のポンピング動作を制御する実行モードと、において前記モータ付き搾乳器（１、２、７）を動作させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動搾乳器システム。
3. 前記コントローラ（５６）は、学習モード動作の間、ポンプ動作サイクルを定めるパラメータを記憶するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の電動搾乳器システム。
4. 前記パラメータは吸い込みストローク平均速度を含むことを特徴とする請求項３に記載の電動搾乳器システム。
5. 前記パラメータは緩和ストローク平均速度を含むことを特徴とする請求項３または４に電動搾乳器システム。
6. 前記パラメータは吸い込み保持期間を含むことを特徴とする請求項３、４または５に記載の電動搾乳器システム。
7. 前記パラメータは休止保持期間を含むことを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の電動搾乳器システム。
8. 前記パラメータは吸い込みストローク長を含むことを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の電動搾乳器システム。
9. 前記パラメータは吸い込みストローク開始位置を含むことを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の電動搾乳器システム。
10. 前記モータ付き搾乳器（１、２、７）が、モータ付きポンプユニット（１）と、ユーザの胸部を収容し搾り出された乳を捕える手持ち式ユニット（２、７）と、前記ポンプユニット（１）を前記手持ち式ユニット（２、７）に接続し、前記手持ち式ユニット（２、７）の乳収容室内の圧力を変化させるために前記モータ付きポンプユニット（１）によって往復動作される作動流体を含むチューブ（９）と、を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の電動搾乳器システム。
11. 前記手持ち式ユニット（２、７）は、前記作動流体を前記乳収容室から分離する可撓性のあるダイアフラム（２５）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の電動搾乳器システム。
12. 前記モータ付きポンプユニット（１）は、個別のチューブ（９、１０）によってそれぞれの手持ち式ユニット（２、７；３、８）に接続され、共有モータによって同調するように駆動される２台のポンプを備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電動搾乳器システム。
13. 前記手持ち式ユニット（２、７；３、８）は、前記ダイアフラム（２５）と、関連するチューブ（９；１０）に接続されたキャップ（２６；４２）と、を有する着脱可能なヘッド（２；３）を備えることを特徴とする請求項１０、１１または１２のいずれかに記載の電動搾乳器システム。
14. 各ダイアフラム（２５）と関連するキャップ（２６；４２）とが分離可能であることを特徴とする請求項１３に記載の電動搾乳器システム。
15. ダイアフラムと、ダイアフラムを手動で操作して前記乳収容室内の圧力を変化させる操作手段とを有するマニュアルヘッド（４）を備え、該マニュアルヘッドは前記着脱可能なヘッド（２；３）と交換可能であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電動搾乳器システム。
16. 乳収容室内の圧力を手動で変化させる操作手段を有するマニュアルヘッド（４）を備え、該マニュアルヘッド（４）はモータ駆動ヘッド（２、３）と交換可能であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の電動搾乳器システム。
17. 前記ユーザ入力手段（４４）は、前記吸い込みレベル制御信号を生成するためのユーザ操作が、手動でポンピングするための前記操作手段のユーザ操作と近似するように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の電動搾乳器システム。
18. 前記操作手段はレバーであることを特徴とする請求項１７に記載の電動搾乳器システム。

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