KR20000052699A - 동적 매트리스 지지대 및 그의 작동방법 - Google Patents

Abstract

유아 환경천이 시스템은 유아가 자궁내 환경에서 격게 되는 제어되고 시뮬레이션된 운동을 유아에게 제공한다. 이 시스템은 베이스판과 가동 매트리스 플랫포옴 사이에 연결된 다수의 가요성부를 갖는 현가 시스템을 포함한다. 캠축 조립체는 홈을 포함하는데, 이 홈은 가동 베드 플랫포옴에 연결된 직선 종동자와 결합함으로써, 종동자는 상기 홈을 따라 운동하고 캠축 조립체가 회전하여 직선 종동자를 움직이게 하여, 가동 매트리스 패드를 길이방향으로 왕복운동시킨다. 또는, 회전 크랭크 조립체는 크랭크 회전을 매트리스 플랫포옴의 왕복운동으로 전환시키고, 디텐티드 로커 아암은 흔들운동을 발생시키는 액츄에이터의 안전한 오버라이드 보호를 촉진시킨다. 또한 캠축 조립체는 가요성부상의 가동 매트리스 플랫포옴 지지대를 각변위시키기 위해 가용성부중 하나에 연결된 로커에 연결된 편심캠을 포함함으로써, 자궁내 환경을 시뮬레이션할 수 있는 가동 매트리스 플랫포옴의 복합적인 왕복운동 및 회전운동이 얻어지게 된다. 폭이 변하는 펄스는 구동모터의 작동 속도를 제어하며, 또한 드라이버 캠축과 결합된 프락시미티 센서는 과도한 부하 또는 다른 역작동 조건이 가해지면 속도조절과 안전한 중지를 위해 작동 피드백을 제공하게 된다. 펄스폭 변조 기술로 소리를 발생시킬 수 있으며 또한 제어판넬의 시각 인디케이터를 작동시킨다.

Description

동적 매트리스 지지대 및 그의 작동방법{DYNAMIC MATTRESS AND METHOD OF OPERATION}

동물들은 다양한 환경 조건에 적응할 수 있는 능력을 갖고 있다. 적응 범위는 동물의 절대적인 생리적 한계와 환경변화 속도 또는 그 동물이 받게 되는 적응압력에 주로 의존하게 된다.

아마도 포유동물이 그의 일생 동안에 경험하게 되는 가장 어려운 천이는 출생시 자궁내 환경으로부터 자궁외 환경으로의 변화일 것이다. 유아 환경의 모든 파라미터들은 급격히 변하게 된다. 온도, 촉감, 소리 자극, 운동 및 빛의 동적인 변화는 현 사회에서 대부분의 산모가 아기를 낳은 장소인 병원의 분만실의 조건에 의해 악화된다. 심지어는 안락한 가정에서의 환경도 놀랄정도로 친숙치 않으며, 많은 유아들이 천이 스트레스와 관련된 울음 및 불면증을 지속적으로 보이게 된다. 이러한 환경의 급격한 변화는 유아의 자궁내로부터 자궁외로의 천이를 강화시키는 경향이 있으며, 또한 나머지 생애 동안에 적응성 변화 또는 환경 변화에 대한 개인의 감정적 또는 신체적 반응에 영향을 끼칠 수 있는 해로움을 줄 수도 있다. 그러므로, 유아의 자궁내로부터 자궁외 환경으로의 점진적이고 효과적인 천이는 단기적 이익은 물론 실질적으로 장기적 이익도 줄 수 있다.

효과적인 천이 시스템이라면 출생전에 유아가 경험하는 자궁내 조건들을 가능한 가깝게 재현할 수 있어야 한다. 또한, 자연적인 자궁외 환경을 반영할 때까지 시간에 걸쳐 환경 자극을 점진적으로 변화시키는 수단도 제공해야 한다.

환경 자극은 시뮬레이션과 제어의 복잡성과 용이성에서 변하게 된다. 운동 파라미터는 매우 개별적이다. 도 1 에는 임산부가 보행중일 때의 특성 골반변위패턴이 도시되어 있다. 이런 운동의 직선 및 회전 성분을 재현한다는 것은 어려운 일이며 또한 복잡한 현가 및 운동 제어와 구동 시스템을 필요로 한다.

미국특허 제 4,079,728 호에는 프로그램이 가능한 환경 천이 시스템이 소개되어 있는데, 이 시스템은 많은 환경 자극을 제공 및 제어하며 또한 태아가 출생직전에 자궁안에서 느끼는 것과 근사한 초기값으로부터 자궁외 환경에 대해 일반적인 최종값까지 상기 자극들을 시간에 걸쳐 수정하게 된다. 어떤 특정 운동 패턴을 재현하는 일 이외에, 상기 시스템은 네트형 슬링에 매달려 있는 유아에게 일반적인 흔들운동을 제공한다.

미국 특허 제 5,037,375 호에는, 자궁내 환경으로부터 자궁외 환경으로의 제어된 천이를 제공하는 유아 환경천이 시스템과 방법이 소개되어 있다. 이 시스템은 요람밑에 있는 하우징안에서 모터 조립체를 포함한다. 벨트에 의해 구동되는 풀리 조립체가 요람에 운동을 주기 위해 하우징내의 축을 구동시킨다.

일반적인 아기침대와 매트리스안에 끼워질 수 있도록 크기와 높이면에서 충분히 작은 운동 시스템이 요구되고 있다.

본 발명은 매트리스에 관한 것으로, 구체적으로 말하면, 자궁내 유아가 경험하게 되는 운동 및 소리를 포함한 자극을 시뮬레이션하는 매트리스에 관한 것이다.

도 1 은 보행중인 임산부의 특성 골반운동 패턴을 나타내는 그래프로, 이 패턴은 본 발명의 운동 파라미터에 의해 에뮬레이트된다.

도 2a 는 본 발명에 따른 환경 천이 시스템의 매트리스 구조물과 이 매트리스 구조물의 중앙부안에 내장되는 서브시스템의 분해 사시도이다.

도 2b 는 도 2a 의 선 2B-2B 를 따라 취한 매트리스 구조물과 서브시스템의 단면도이다.

도 3a 는 매트리스 구조물내의 서브시스템의 절취 상면도이다.

도 3b 는 매트리스 구조물의 중앙부내의 서브시스템을 보여주는 종축선을 따라 취한 단면도이다.

도 3c 는 매트리스 구조물의 중앙부내의 서브시스템을 보여주는 횡축선을 따라 취한 단면도이다.

도 4a 및 4b 는 매트리스 구조물의 중앙부내의 운동기구의 가요성부에 고정되는 일 실시예에 따른 로커 조립체의 측면도 및 상면도이다.

도 5a 는 일 실시예에 따른 제어장치의 상면도이다.

도 5b 는 제어장치용 제어판넬의 정면도이다.

도 5c 는 도 5b 의 제어판넬에 결합된 회로의 평면도이다.

도 6 은 도 5a 의 실시예에 따른 제어장치의 측면도이다.

도 7 은 매트리스 구조물의 중앙부내의 서브시스템을 작동시키기 위한 일 실시예에 따른 유압 시스템의 단면도이다.

도 8a 와 8b 는 매트리스 구조물의 중앙부내의 서브시스템 위에 배치되는 매트리스 패드의 상면도 및 저면도이다.

도 9 는 도 2a 의 매트리스 구조물의 중앙부내의 서브시스템의 상면도이다.

도 10 은 액츄에이터 하우징과 캠축 조립체가 제거된 상태에 있는 도 9 의 서브시스템의 측면도이다.

도 11 은 캠축 조립체와 중앙 가요성부에의 로커의 커플링을 보여주는 일 실시예에 따른 서브시스템의 단면도이다.

도 12 는 매트리스 구조물내의 서브시스템용 제어장치의 블럭도이다.

도 13 은 다른 실시예에 따라 열적 액츄에이터를 사용하는 매트리스 구조물내의 서브시스템의 상면도이다.

도 14 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매트리스 구조물내에 내장된 서브시스템의 상면도이다.

도 15 은 도 14 의 실시예의 운동기구의 상면도이다.

도 16 은 도 15 의 운동기구의 측면도이다.

도 17 은 도 14 의 실시예에서 가요성부와 플랫포옴 잠금기구의 단면도이다.

도 18 은 도 15 의 운동기구에 있는 기어와 크랭크 및 베어링 시스템의 단면도이다.

도 19 는 도 15 의 운동기구에 있는 플랫포옴 잠금용기의 상면도이다.

도 20a, 20b, 20c 및 20d 는 도 15 의 실시예의 잠금기구의 상면도, 평면도,측면도 및 저면도이다.

도 21 은 도 15 의 실시예에서 흔들운동을 조작하기 위한 디텐티드 로커 아암의 평면도이다.

도 21a 는 로커 아암에 대한 다른 실시예의 평면도이다.

도 22 는 도 21 의 로커 아암의 상면도이다.

도 22a 는 도 21a 의 다른 로커 아암의 상면도이다.

도 23 은 도 15 의 실시예에 설치되는 도 21 및 도 22 의 로커 아암의 상면도이다.

도 24 는 본 발명에 따른 매트리스 구조물용 전기제어회로의 개략적인 블럭도이다.

도 25a-25m 은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 경로의 순서도이다.

본 발명은 매트리스 구조물내의 운동지향성 환경을 결합한 것으로, 임산부가 보행중일 때 태아가 경험하게 되는 자궁내 운동을 매우 유사하게 재현할 수 있는 현가 및 운동 제어와 구동 시스템을 포함한다. 시뮬레이션된 자궁내 환경으로부터 자궁외 환경으로 유아를 점진적으로 적응시키고 또한 넓은 범위의 시스템 유연성을 제공하기 위해, 마이크로프로세서 전자장비가 감정 및 다른 자극의 변화를 수집하게 된다.

종래의 현가 시스템에서는 운동기구가 바람직하지 않게 복잡하게 되며 또한 허용키 어려운 심한 소음이 발생된다.

본 발명은 이러한 중대한 단점들을 해결할 수 있으며 또한 높은 안전성과 신뢰성을 갖고 유지가 적으며 조용하고 원만하며 또 연속적인 운동을 제공할 수 있다. 전기모터와 제어 전자장비는 유아를 지지하는 매트리스 구조물과는 별개의 제어모듈안에 내장될 수 있다. 또는, 전기모터와 구동 기구는 제어모듈과 분리된 매트리스안에 배치될 수 있다. 매트리스 구조물내의 운동 구동 시스템은 다른 성분의 운동에 반응하여 한 성분의 결정가능한 유일한 운동을 제공하기 위해 일 실시예에서는 성분들간의 홀로모픽 커플링을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 매트리스 구조물의 관절식 중앙부를 지지하는 가요성 모듈은 매트리스 구조물의 상기 중앙부의 안과 그 밑에 배치되는 모터와 구동 시스템으로부터 직접적인 기계적인 링크에 의해 조작될 수 있다. 매트리스 구조물은 일반적인 크기이며 움직이기 쉽다.

도 2 - 14 을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 현가 및 운동 제어 구동 시스템과, 자극 인테그레이션 및 변조 시스템을 포함하는 환경천이 시스템이 도시되어 있다. 환경천이 시스템은 처음에 자궁내 환경을 자극하고 점차적으로 자궁외 또는 매일 환경에 변화시킴으로서 유아에게 점진적이고, 제어된 천이를 제공하며, 이로써 적응 충격을 줄일 수 있고 또한 건강하고 점진적인 적응을 가능케 한다. 이 천이는 처음에 출생전에 유아가 규칙적으로 느끼는 환경 운동을 재현하는 본 발명에 의해 달성된다. 특히, 각 실시예는, 현가 및 운동제어와 구동 시스템을 통해, 엄마가 걸을 때 태아가 격는 운동을 점유자에게 제공 및 전달하게 된다. 변화 시스템을 제어하여, 점유자가 매일의 환경에 근접한 최소운동에 노출될 때까지 자극을 낯과 밤 사이클에서의 운동을 변화시키고 또한 자극을 감소시킨다.

특히, 도 2a, 2b 을 참조하면, 매트리스 구조는 주변 매트리스부 (102) 를 포함한다. 이 매트리스부는 탄력적인 발포제로 된 박스형태이며 고정되고 견고한 두꺼운 측벽과 바닥면을 갖는다. 측벽과 바닥은 운동기구 (103) 를 내장, 지지 및 구속한다. 운동 플랫포옴 (104) 은 매트리스 (102) 의 주변부의 상면 근처에서 상면을 가지며 또한 가요성부 (106) 를 포함하는 현가 시스템에 의한 여러 축을 따른 운동을 위해 지지된다 (도 3a, 3b, 3c 참조). 매트리스 구조물 (102) 은 부드럽고 형상 끼워맞춤식 매트리스 패드 (108) 를 포함하며, 이 패드는 운동 플랫포옴 (104) 의 상면에 고정된 바닥면과 유아를 지지하기 위해 배치된 상면 매트리스 패드 (108) 를 갖는다. 매트리스 패드 (108) 의 하부 가장자리는 도 2b 에서 보는 바와 같이, 주매트리스부 (102) 의 상부, 내측 길이방향 및 횡방향 가장자리와 슬라이딩 결합하기 위해 테이퍼져 있다. 이렇게 해서, 주변 매트리스부 (102) 에 대한 매트리스 패드 (108) 의 길이방향 및 횡방향 운동은 조합 구조물의 윤곽을 현저히 변화시키지 않으며, 또한 도 8a, 8b 을 참고로 더욱 후술하겠지만, 탄성 발포제로 패드가 형성되어 있는 이 발포제안에 형성된 일체형 가요성부 또는 힌지 (182) 로 인해, 주변 근처의 패드의 가요성이 크게 향상된다.

도 3a, 3b, 3c 을 참고하면, 매트리스 구조물은 매트리스 패드 (108) 의 상면 아래에서 운동 플랫포옴 (104) 에 배치된 소리변환기 또는 스피커 (110) 를 포함한다. 이 소리 변환기 (110) 은, 자궁에 존재하는 잡음의 다양한 모의 소리 또는 실제 레코딩을 발생시키기 위해, 포노그래프, 테이프 플레이어, 전자신호 발생기 또는 유사한 제어가능한 소리 발생기와 같은 신호원을 하나 이상 포함할 수 있다. 변환기 (110) 및 이에 결합된 신호원은, 전기적으로 발생되고 테이프에 녹음될 수 있으며 원격 트랜스미터(도시 안됨)로부터 플레이될 수 있고 매트리스 구조물에서 신호원으로서 수신기(도시 안됨)를 통해 재생될 수 있는 음악 또는 집안 소리와 같은 다른 소리를 제공할 수 있다. 소리는 소리 변환기 (110) 로부터 재생되며, 이 변환기는, 자궁내 소리부터 세상 밖의 일반적인 소리를, 수개월 동안 점진적인 성장을 태아에게 상기 소리를 직접 보내기 위해, 매트리스 패드 (108) 밑에 장착된다.

운동 플랫포옴 (104) 는 현가 시스템에 의해 지지되며, 이 시스템은 양 단부에서 두개의 가는 가요성부 (106) 를 포함한다. 이 가요성부는 플라스틱으로 형성되며 또한 도 3b 에서 보는 바와 같이 하부 장착 브라켓 (114) 을 통해 베이스판 (112) 에 고정된 가요성부 (106) 의 중앙부에서 피봇 (105) 을 갖고 있다. 이 가요성부 (106) 는, 상부 장착 브라켓 (116) 을 통해 운동 플랫포옴 (104) 에 고정된 외측단부를 갖고 있다.

상기 가요성부 (106) 는 유연부 (111) 를 갖고 있는데, 이 유연부는, 가요성부 (106) 가 운동 플랫포옴 (104) 의 종축선 (123) 을 따른 직선운동을 하도록, 휘어진다. 가요성부 (106) 는 중앙 종축선 (123) 에 대해 대칭이며, 또한 중앙 종축선 (123) 과 가요성부 (106) 의 대향 단부 사이에서 길이방향으로 유연부 (111) 에서 휘어지고, 그리고 중앙 종축선 (123) 과 가요성부 (106) 의 대향 단부 사이의 수직 축선을 따라서는 강성적으로 되어 있다. 이러한 구성으로, 운동 플랫포옴 (104) 은 중앙 종축선 (123) 을 따른 직선운동과 매트리스 구조물의 주변부 (102) 의 중앙 종축선과 실질적으로 일치하는 축선을 중심으로 회전운동을 할 수 있으며 또한 측방운동에 대해 구속된 운동 플랫포옴 (104) 이 지지된다. 운동 플랫포옴 (104) 이 베이스판 (112) 에 대해 상대운동하면, 가요성부 (106) 는 매트리스 구조물의 중앙 종축선 (123) 을 따른 방향으로 유연부 (111) 에서 힌지한다.

운동 플랫포옴 (104) 은 가요성부 (106) 및 후술할 관련 부품을 지지하면서 지니게 된다. 운동 플랫포옴 (104) 의 바닥면에 있는 상부 장착 브라켓 (116) 각각은 가요성부 (106) 들중 하나의 가요성 단부 (184) 를 잡기 위한 발톱형 구조를 갖고 있다. 또한, 상부 장착 브라켓 (116) 은 "스냅" 랫치를 갖고 있는데, 이 랫치로 인해, 가요성부 (106) 의 단부 (184) 를 상부 장착 브라켓 (116) 에 신속히 삽입하여 그후 그안에 유지시킬 수 있다. 가요성부 (106) 의 단부 (184) 는 가요성부 (106) 의 몸체에 거의 수직인 가요성체이다. 이 단부 (184) 는 유연부 (185) 를 가지고 있어, 단부 (184) 가 힌지하여 운동 플랫포옴 (104) 의 직선운동시 가요성부 (106) 의 몸체의 휘어짐을 수용하게 된다. 운동 플랫포옴 (104) 이 운동함에 따라, 가요성부 (106) 의 몸체가 유연부 (111) 에서 힌지하여 단부 (184) 를 당김으로써, 단부 (184) 가 유연부 (185) 에서 휘어져 단부 (184) 가 종축선 (123) 쪽으로 또한 직선운동 방향으로 당겨지게 된다. 타단부 (184) 는 밀리게 되고 이리하여 유연부 (185) 에 있는 단부 (184) 는 휘어지게 되며 이 단부는 종축선 (123) 으로부터 멀어지는 방향으로 또한 직선운동 방향으로 밀리게 된다. 도 3c 에서 보는 바와 같이, 가요성부 (106) 는 유연부 (186) 를 포함하며, 이 유연부는 가요성부 (106) 의 몸체의 중심에 거의 수직하게 배치되어 있어 흔들운동(rocking motion)시 가요성부 (106) 가 중심 (105) 을 중심으로 비틀릴 수 있게 된다.

운동 플랫포옴 (104) 을 운동시키기 위한 운동기구 (130) 는 베이스판 (112) 에 연결되어 있으며 또한 액츄에이터를 갖고 있는데, 이 액츄에이터는 매트리스 패드 (108) 의 종축선 (123) 을 따른 직선운동 및 이 종축선을 중심으로 한 회전운동 또는 흔들운동을 발생시키기 위한 것이다. 이 액츄에이터는 예컨대 벨로프램(Belofram(TM)) 유압 다이어프램을 포함하는 종래의 유압 피스톤 및 실린더 기구일 수 있다.

도 3a 의 평면도에 도시된 실시예를 참고하면, 운동기구는 링크 (120) 를 포함한다. 이 링크는 운동기구의 종축선 (123) 을 따른 위치에서 피봇 (119) 에서 베이스판 (112) 연결되어 있는 일 단부와, 또한 링크 (122) 의 한 단부에 연결된 타단부에서 피봇 조인트 (126) 를 갖고 있다. 링크 (122) 의 타단부는 피봇 조인트 (124) 를 통해 운동 플랫포옴 (104) 에 부착되어 있다. 이렇게 해서, 피봇 조인트 (126) 가 슬레이브 액츄에이터 (128) 에 의한 직선 조작에 따라 운동 원호 (135) 를 따라 피봇 (119) 을 중심으로 회전할 때 조인트 (124) 는 축선 (123) 을 따라 길이방향으로 움직이게 된다. 링크 (120, 122) 는 충분한 비틀림 유연성과 압축강성을 제공하므로 흔들 운동이 가능하게 되지만, 길이방향으로 조작력이 가해진 상태에서 좌굴을 억제한다. 슬레이브 액츄에이터 (128) 의 구동로드 (127) 는 지지점 (140) 에서 링크 (120) 과 접촉하여 이 링크 (120) 를 가압하여 피봇 (119) 을 중심으로 움직이게 하고 이로써 링크 (122) 는 피봇 조인트 (126) 를 중심으로 피봇된다. 링크 (122) 가 피봇함에 따라, 조인트 (124) 는 길이방향으로 움직이게 되며, 이로써 운동 플랫포옴 (104) 가 축선 (123) 을 따른 방향으로 직선운동하게 된다.

복귀스프링 (121) 은 베이스판 (112) 과 링크 (120) 에 부착되어 있어, 슬레이브 액츄에이터 (128) 의 구동로드 (127) 와 링크 (120) 사이의 접촉을 운동 사이클 동안 유지시키게 된다. 스프링 (121) 은 유압 시스템에서 차분 압력을 제공하게 된다. 구동로드 (127) 가 슬레이브 액츄에이터 (128) 안으로 움직이면, 스프링 (121) 의 인장력에 의해 링크 (120) 는 액츄에이터 (128) 쪽으로 당기게 된다. 이리하여, 운동 플랫포옴 (104) 은 종축선 (123) 의 방향으로 직선운동하게 된다. 도 3a 에 도시된 실시예에서, 액츄에이터 원호형 트래블 (135) 로부터 조인트 (124) 와 부착된 운동 플랫포옴 (104) 에서 링크 (120) 의 약 ±27°의 각운동에 대해 종축선 (123) 을 따른 약 3/4 인치의 행정을 제공하기 위해, 지지점은 피봇 (119) 과 조인트 (126) 사이의 링크 (120) 의 길이의 1/4 보다 작게 위치한다. 종축선 (123) 의 방향으로의 유연성에 비해 가요성부 (106) 의 횡방향 강성이 크기 때문에, 운동 플랫포옴 (104) 은 링크 (120, 122) 의 각운동에 대해 축선 (123) 을 따른 직선운동이 가능하게 되고, 피봇 (105) 을 중심으로 한 운동 플랫포옴 (104) 의 흔들운동은 약 ±5°이다.

매트리스 구조물의 두께는 가능한 표준크기에 가깝게 하는 것이 바람직하다. 일실시예에서, 도 4a, 4b 의 측면도 및 평면도에서 보는 바와 같이, 풀리 시스템이 바람직하게 흔들운동을 제공하게 된다. 이들 도면에서, C 형의 로커 아암이 피봇 (119) 근처에 있는 가요성부 (106) 에 이로부터 멀어지게 뻗어 있다. 가요성 케이블 (142) 이 단부 (141) 에서 로커 아암 (160) 에, 또한 회전 부착물 (143) 에서는 링크 (120) 에 부착되어 있다. 단부 (141) 와 가요성부 (106) 의 피봇 (105) 의 축선 사이의 거리에 대한 부착점 (143) 과 피봇 (119) 사이의 거리는, 링크 (120) 의 약 ±5°의 운동에 대해 운동 플랫포옴 (104) 의 흔들운동의 공칭 각도를 발생시키도록 선택된다. 슬레이브 액츄에이터 (128) 는 링크 (120) 를 그의 앵귤러 경로를 따라 구동시켜 케이블 (142) 을 구동시키게 된다. 회전 부착물 (143) 은 베이스판 (112) 과 실질적으로 평행한 평면내에서 왕복운동하게 되며 풀리 (161) 는 베이스판 (112) 상의 지지부 (도시 안됨) 에서 피봇되어, 부착물 (143) 에서의 왕복운동을, 반대 관계로 또한 베이스판 (112) 에 실질적으로 수직인 평면내에서 로커 아암 (160) 의 단부 (141) 에서의 케이블의 왕복운동으로 전환시키게 된다. 로커 아암 (160) 이 부착되어 있는 가요성부 (106) 는 피봇 (105) 의 종축선을 중심으로 회전할 수 없으며, 로커 아암 (160) 의 단부에서 케이블 (142) 이 반대 운동을 하면, 로커 아암 (160) 및 가요성부 (106) 와 그에 부착된 운동 플랫포옴 (104) 은 피봇 (105) 을 중심으로 회전하게 된다. 이러한 구성으로, 링크 (120) 가 축선 (119) 을 중심으로 왕복운동함에 따라 자궁내의 태아가 격는 경험으로서 플랫포옴 (104) 의 운동을 시뮬레이션하기 위해 한 흔들 사이클 마다 두개의 왕복 길이방향 사이클이 생기게 된다.

도 5a, 6 을 참고하면, 제어장치 (148) 의 평면도와 측면도가 나와 있다. 이 제어장치는 액츄에이터 (128), 하우징 (150), 제어기 구동기구 (151), 제어판넬 (152), 제어모듈 (154) 및 모터 (156) 을 포함한다. 제어장치 (148) 는 매트리스 구조물 밖에 또한 그 근처에 있는 것이 바람직하다. 제어기 구동기구 (151) 는 제어장치 (148) 에 주어진 전기적 입력을 기계적 운동으로 변환시키게 되며, 이 기계적 운동에 의해, 전술한 운동기구내에서 운동 플랫포옴 (104) 과 매트리스 패드 (108) 는 직선 및 흔들 운동을 하게 된다. 전기적 입력은 모터 (156) 에 의해 기계적 운동으로 변환되고, 이어서 제어장치 (148) 안에서 유압력과 운동으로 바뀌게된다. 이 유압력과 운동은 다시 매트리스 구조물내의 운동기구 (103) 의 슬레이브 액츄에이터 (128) 에 전달되게 된다.

도 5b, 5c 에서 보는 바와 같이, 제어판넬 (152) 은 예컨대 푸시버튼 선택기 위에 놓이는 플라스틱 멤브레인으로 형성될 수 있다. 제어판넬 (152) 은 제어기 모듈 (154) 을 작동 및 비작동시키기 위해 스타트 버튼 (153) 과 스탑 버튼 (155) 을 가지며, 또한 데이 모션 세팅을 선택하기 위한 데이 선택기 (157) 와, 나이트 모션 세팅을 선택하기 위한 나이트 선택기 (159) 와, 어떤 나이의 유아에 적절히 맞는 시간변화 운동 프로그램을 선택하기 위한 나이 선택기 (146) 및, 유아 사용자의 나이를 주단위로 나타내기 위한 종래의 액정 크리스탈 디스플레이 (LCD) 와 같은 디스플레이 (147) 를 포함한다. 각 푸시 버튼 선택기 (146, 153, 155, 157, 159) 는 인쇄회로기판 (158) 위에서 서로 엇갈러 배열된 비접촉 컨덕터들을 포함하며, 뒤의 네 선택기는 광원 (628) 이 그를 통해 선택기를 조사할 수 있는 중앙구멍 또는 다른 클리러 윈도우의 주위에 배치되어 있다. 각각의 서로 엇갈린 컨덕터 열은 각 버튼 위치 밑에 있는 도전성 부재 (도시 안됨) 과 선택적으로 접촉하게 된다. 예컨대, 스페이서층 (164) 은 하나 이상의 선택기를 위해 그 위에서 도전성 디포지트 (166) 를 갖고 있으며, 이 디포지트는 선택기와 정렬되어 있으며 관련된 서로 엇갈린 열과 접촉에 대해 딤플아웃되어 있어, 그와 함께 정상 개방 푸시버튼 스위치를 형성하게 된다. 디포지트 (166) 는 정렬된 구멍 (162) 주위로 향해 있거나, 또는 투명 또는 불투명일 수 있다. 제어기 모듈 (154) 은 미국특허 제 5,037,375 호에서 언급된 방법으로 매트리스 구조물의 작동을 제어하게 된다.

제어기 모듈 (154) 로부터의 제어신호에 응답하여, 모터 (156) 는 액츄에이터 (128) 의 피스톤을 주기적으로 운동시키기 위해 제어기 구동기구를 (151) 를 구동시키게 된다. 예컨대, 모터 (156) 는 외부전원 (도시 안됨) 으로부터 저전압 파워를 받는 저전압 DC 모터가 될 수 있다. 데이모드에서 제어기 구동기구를 분당 약 15 사이클로, 나이트 모드에서는 분당 10 사이클로 구동시키기 위해, 모터 (156) 는 감속되어 토오크를 출력축 (158) 에 전달하게 된다.

제어기 구동기구 (151) 는 회전운동을 병진운동으로 변환시키기 위해 모터 (156) 과 액츄에이터 (128) 를 서로 연결시킨다. 구체적으로 말하면, 편심 크랭크 (107) 의 일단부가 축 (158) 에 부착되어 있어, 모터 (156) 가 회전함에 따라 클랭크 (107) 가 돌게 회전하게 된다. 링크 (109) 의 제 1 단부는 크랭크 (107) 에서 피봇되며, 링크 (109) 의 제 2 단부는 리스트(wrist) 핀을 통해 액츄에이터 (128) 의 구동로드 (127) 에 부착될 수 있다. 링크 (109) 와 크랭크 (107) 의 편심은, 크랭크 (107) 의 회전운동으로 인해 액츄에이터 (128) 의 구동로드 (127) 가 왕복운동을 하도록 선택된다.

또는, 제어기 구동기구 (151) 는 편심캠과 캠종동자 (도시 안됨) 를 포함하며, 구동로드 (127) 는 모터축 (158) 과 함께 회전하는 캠의 주변을 따르게 된다.

도 7 을 참고하면, 두개의 액츄에이터 (128) 를 포함하며 인디스텐서블 측벽을 갖는 가요성 연결튜브 (131) 에 의해 상호연결된, 본 발명의 일실시예에 따른 유압 시스템의 측면도가 도시되어 있다. 제어기 (148) 의 액츄에이터 (128) 와 매트리스 구조물의 운동기구 (103) 는 마스터 및 슬레이브 유닛으로 각각 작용하는 폐쇄 유압 시스템을 형성한다. 액츄에이터 (128) 는 기계부 (129) 와 유압부 (130) 를 포함하며, 이들은 개별적으로 수용될 수 있다.

액츄에이터 (128) 의 유압부 (130) 는 롤링 다이어프램 또는 벨로프램 (132) 을 포함한다. 롤링 다이어프램 (132) 은 상대 왕복운동 구성요소들간의 누출을 방지하며 실질적으로 마찰을 감소시킨다. 액츄에이터 (128) 는 커넥터를 포함할 수있으며, 이로 인해 신속한 고정 및 풀림이 가능하여, 유압 인테그리티를 손상시키지 않고 유압부 (130) 를 기계부 (129) 로부터 분리 또는 그에 연결할 수 있다. 운동기구 (103) 내에 장착되는 액츄에이터는 이러한 커넥터를 갖고 있어, 매트리스 구조물의 편리한 이동 및 저장을 위해 매트리스 구조물로부터 유압 시스템을 용이하게 분리시킬 수 있게 된다.

각 액츄에이터 (128) 의 유압부 (130) 는 연결튜브 (131) 의 일단부에 부착 및 시일된다. 각 액츄에이터 (128) 의 롤링 다이어프램 (132) 은 또한 유압부 (130) 의 하우징에 부착 및 시일된다. 롤링 다이어프램 (132) 의 외측 주변부는 O 링 형상으로 만들 수 있으며, 유압부 (130) 가 기계부 (129) 에 고정될 때 기계적인 시일링을 제공하게 된다. 액츄에이터 (128) 와 연결튜브 (129) 의 유압부 (130) 는, 제어장치 (148) 와 구조물 사이에 기계적 운동을 유압식으로 전달하기 위한 일체적이고 가요성 압력용기가 되는 탈착 가능한 조립체를 형성하게 된다. 연결튜브 (131) 는 인간에게 독성이 없는 채소 오일과 같은 비압축성 유체로 채워지게 된다. 이러한 압력용기내의 비압축성 유체를 위해, 유체의 부피는 일정하게 유지되며, 다이어프램 (132) 이 편향되면 다른 다이어프램도 편향하게 되는데, 예컨대, 액츄에이터 (128) 의 다이어프램 (132) 이 연결튜브 (131) 쪽으로 편향되면, 다른 액츄에이터 (128) 의 다이어프램 (132) 은 연결튜브 (132) 로부터 멀어지는 방향으로 편향되게 된다. 바람직하게 유체는 연결튜브 (131) 안에서 저압이므로 롤링 다이어프램 (132) 의 적절한 형상을 유지하는 것이 용이하게 된다. 유체와 대향하는 롤링 다이어프램의 표면의 중심부에는 강체 금속 디스크 (133) 가 배치되어 있다. 유압부 (130) 와 연결튜브 (131) 는 사용자에 의해 쉽게 분리될 수 없게 되어 있다.

각 액츄에이터 (128) 의 기계부 (129) 는 슬라이딩 베어링안에 배치되는 구동로드 (127) 를 포함한다. 액츄에이터 (128) 로부터 신장하는 구동로드 (127) 의 일단부는 제어기 구동기구 (151) 또는 운동기구 (103) 의 기계적 연결을 구동 또는 따르게 된다. 구동로드 (127) 의 타단부는 액츄에이터 (128) 안에 있으며 롤링 다이어프램 (132) 상의 디스크 (133) 에 대해 위치하여 그에 구동력을 부여하게 된다.

도 5a 를 참고하면, 위치 인코더 (170, 171) 는 링크 (109) 의 운동 사이클을 검출하게 된다. 위치 인코더 (170, 171) 에 연결된 제어기 모듈 (154) 은 운동 사이클을 계수할 수 있어, 계수된 사이클수가 규정치를 초과하게 되면, 서비스 또는 부품 교환에 대한 필요성을 지시하거나, 또는 과도한 마모 또는 바람직하지 않는 피로파괴를 방지하기 위해 시스템을 자동적으로 중지시킬 수 있다. 위치 인코더 (170, 171) 는 링크 (109) 에 고정된 자석 (171) 을 포함하는 자석회로에서 홀효과 센서 (170) 를 포함할 수 있다. 가까히 있는 자석 (171) 이 링크 (109) 의 운동으로 인해 홀효과 센서 (170) 로 이동할 때 마다 한 사이클이 계수된다. 또는, 위치 인코더 (170) 는 광학 인코더, 가변용량 인코더 또는 페러데이 효과 속도 인코더가 될 수 있다. 광학 인코더에서 광원과 광검출기를 포함하는 시스템에서 운동링크에 부여된 바(bar) 패턴은 십자선(reticle)에 대한 스케일로서 작용할 수 있으며 링크위치의 디지탈 인코딩 또는 사이클 카운팅을 제공하게 된다.

또는, 위치 인코더 (170) 는 피드백 신호로서 위치 및 속도 지시를 제어기 모듈 (154) 에 제공할 수 있다. 이러한 피드백에 응답하여, 제어기 모듈 (154) 은 종래방식대로 모터 (156) 의 회전속도를 변화시킬 수 있다.

도 8a, 8b 을 참고하면, 패드 (108) 의 주변은 운동기구 (103) 의 직선 및 회전운동을 수용하기 위해 주변부 (102) 의 상면에서 슬라이딩 운동을 한다. 매트리스 패드 (108) 는 주변 바닥면을 따라 모따기 된 주연부 (180) 를 갖고 있다. 도 2a, 2b 에서 보는 바와 같이, 매트리스 패드 (108) 의 모따기 된 주연부 (180)를 슬라이딩 가능하게 결합 및 지지하는 모따기 된 상부, 내측 주연부 (181) 를 갖고 있다. 모따기 된 주연부 (180, 181) 는, 주연부 (102) 에 대해 매트리스 패드 (108) 를 운동시키는데 필요한 힘을 줄이기 위해, 저마찰 계수를 지닌 막 또는 코팅으로 피복된다. 운동기구 (103) 는 점유자와 운동 플랫포옴 (104) 상에 위치한 매트리스 패드 (108) 의 중량을 지탱시키게 된다. 주연부 (181) 는 이 주연부 (181) 와 결합하는 매트리스 패드 (108) 의 부분 (180) 의 중량을 지탱하게 된다. 매트리스 패드 (108) 는 매체 밀도 포옴으로 만들어지며, 매트리스 패드 (108) 의 변형 및 굽힘을 용이하게 하여 흔들운동 및 길이방향 운동을 수용하기 위해 축소 단면의 일체 힌지를 형성하게 되는 매트리스 패드의 상면 및 바닥면에서 다수의 홈 (182) 을 포함할 수 있다. 주변 매트리스부 (102) 의 치수는, 매트리스 패드 (108) 가 홈 (182) 에서 적은 힘으로 쉽게 굽어지도록 하기 위해 주변 매트리스부 (102) 와 매트리스 패드 (108) 사이에 틈이 존재하도록, 결정된다. 주변 매트리스부 (102), 매트리스 패드 (108) 및 운동기구 (103) 는 매트리스 커버 (도시 안됨) 에 내장되며, 이 커버는 모따기 된 주연부 (180, 181) 사이에 위치할 수 있으며 또한 매트리스 패드 (108) 의 흔들운동과 길이방향 운동 및 운동 플랫포옴 (104) 을 지지하는 동안에 매트리스 구조물의 고정위치 및 운동위치 사이에서 신장하는 탄성 영역을 갖는다.

도 9, 10, 11 에 도시된 본 발명의 평면도, 측면도 및 단면도에 도시된 본 발명의 실시예를 참고하면, 운동 플랫포옴 (204) 은 현가 시스템에 의해 지지되는데, 이 시스템은 대향 단부에서 두개의 가는 가요성부 (206) 와 하나의 가는 중앙가요성부 (207) 를 포함한다. 이들 가요성부는 플라스틱 등으로 만들어지며 또한 하부 장착 브라켓 (214) 을 통해 베이스판 (212) 에 고정된 각 상기 가요성부의 중앙부에서 피봇을 갖고 있다. 각 가요성부의 외측 단부는 상부 장착 브라켓 (216) 을 통해 운동 플랫포옴 (204) 에 고정되어 있다. 가요성부 (206, 207) 는 도 9 의 평면도에서 보는 바와 같이 S 형이며 또한 중앙 종축선에 대해 실질적으로 대칭이다. 가요성부 (206, 207) 는 중앙 종축선과 가요성부 (206, 207) 의 대향 단부 사이에서 횡방향 치수 또는 폭 치수가 변할 수 있으며, 중앙 종축선과 가요성부 (206, 207) 의 대향 단부 사이에서 수직 축선을 따라 강성적이다. 이러한 구성으로, 운동 플랫포옴 (204) 은 횡방운동을 실질적으로 할 수 없는 운동 플랫포옴 (204) 을 지지하면서, 중앙 종축선을 따른 길이방향 운동과, 중앙 종축선과실질적으로 정렬된 축선을 중심으로 한 회전운동을 할 수 있게 된다. 운동 플랫포옴 (204) 이 베이스판 (212) 에 대해 상대 운동을 하면, 가요성부 (206, 207) 는 후술할 캠축 (232) 과 정렬된 매트리스 (202) 의 중앙 종축선을 따른 방향으로 굽어지게 되며, 각 가요성부 (206, 207) 의 중앙면에 대한 그의 단부의 길이방향 운동으로 인해 횡방향 치수가 다소 변하게 된다.

본 발명의 실시예에 도시된 운동 플랫포옴 (204) 은 후술하는 바와 같이 가요성부 (206, 207) 과 그의 관련 부품을 통해 매트리스 패드를 지지하면서 지니게 된다. 운동 플랫포옴 (204) 의 바닥면에 있는 상부 장착 브라켓 (216) 들은 가요성부 (206, 207) 중 하나의 일단부를 잡기 위해 발톱형 구조를 갖는다. 또는, 상부 장착 브라켓 (216) 은, 가요성부 (206, 207) 의 단부가 상부 장착 브라켓 (216) 안으로 삽입되어 그안에서 유지될 수 있도록 해주는 "스냅" 랫치를 가질 수도 있다. 가요성부 (207) 는 연장 아암 (219) 와 일체로 돌출부 또는 액츄에이터 스터드 (217) 를 포함한다.

직선 종동자 (218) 는 플라스틱 등으로 만들어지며, 또한 베이스판 (212) 에 피봇 가능하게 장착되는 부분 (220) 와, 나사 또는 "스냅" 랫치 또는 다른 적절한 체결수단을 통해 운동 플랫포옴 (204) 에 고정되는 단자부 (224) 를 갖는 선형부 (222) 를 갖는다. 제 2 일체형 가요성부 (228) 은 단자부 (224) 를 선형부 (222) 의 제 1 단부 반대편에 있는 선형부 (222) 의 제 2 단부에 연결시켜 준다. 직선 종동자 (218) 는 후술하는 바와 같이, 운동 플랫포옴 (204) 을 직선 운동시키는 레버로서 작용하게 된다. 제 1, 2 일체형 가요성부 (226, 228) 로 인해, 직선 종동자 (218) 는 운동 플랫포옴 (204) 의 회전 및 길이방향 운동시 이들 위치에서 굽어지게 된다.

베이스판 (212) 에 장착되어 있는 액츄에이터 하우징 (229) 은, 가요성부 (206, 207) 에 지지되는 운동 플랫포옴 (204) 에 직선 및 회전 운동을 부여하기 위해 가요성부 (207) 와 직선 종동자 (218) 연결되는 액츄에이터로서 캠축 조립체 (230) 를 포함한다. 이 캠축 조립체 (230) 는 강으로 된 캠축 (232) 과 배럴 캠 (234) 및 편심캠 (236) 을 포함한다. 이 편심캠 (236) 은 캠축 (232) 과 대향하는 캠축 조립체 (230) 의 일단부에 부착된다. 배럴캠 (234) 은 직선 종동자 스터드 (240) 와 결합하는 외측 원주면에서 홈 또는 슬롯 (235) 을 포함한다. 상기 직선 종동자 스터드는, 종축선을 따라 캠축 (232) 과 정렬되는 직선운동을 직선 종동자 (218) 에 부여하기 위해 직선 종동자 (218) 의 피봇부 (220) 에 일체로 성형되어 있다. 상기 홈 (235) 은 원주면에서 길이방향 변위를 가지고 있어, 직선 종동자 스터드 (240) 가 홈 (235) 안에서 슬라이딩하면 직선 종동자 (218) 는 종축선을 따라 앞뒤로 직선운동하게 된다.

도 11 을 참조하면, 로커 아암 (242) 은 도 10 에서 보는 바와 같이 액츄에이터 하우징 (229) 의 측벽에 제공된 포스트에서 피봇되는 중앙구멍 (243) 을 갖고 있다. 로커 (242) 의 캠종동자는 캠축 조립체 (230) 의 단부에 있는 편심캠 (236) 과 결합한다. 로커 아암 (242) 에 있는 사각구멍 (245) 은 중앙 가요성부 (207) 에 있는 액츄에이터 스터드 (217) 과 결합한다. 캠축 조립체 (230) 가 회전하면,편심캠 (236) 은 캠종동자와 결합하고 회전하여, 도 11 에서 점선으로 표시된 바와 같이 로커 아암 (242) 이 회전흔들 운동을 가요성부 (207) 및 그에 부착된 운동 플랫포옴 (204) 에 부여하게 된다.

이렇게 해서, 캠축 조립체 (230) 가 회전함으로써, 배럴캠 (234) 은 직선 종동자 (218) 를 구동시켜 길이방향 운동을 운동 플랫포옴 (204) 에 부여하게 되며, 또한 액츄에이터 스터드 (217) 를 통해 회전운동을 중앙 가요성부 (207) 에 부여하여 운동 플랫포옴 (204) 을 흔들게 하는 로커 아암 (242) 에 각변위를 부여하게 된다. 이 실시예에서, 캠축 조립체 (230) 의 회전으로 두 사이클의 직선운동과 한 사이클의 회전운동이 얻어지게 된다. 직선운동과 회전운동의 페이징은 미국특허 제 5,037,375 호에 개시된 바와 같은 자궁내 환경에 있는 태아의 운동을 시뮬레이션하기 위해 선택되며, 축 (230) 상의 편심캠 (236) 과 배럴캠 (234) 의 고정을 상대적으로 회전시킴으로써 변경될 수 있다.

도 12 를 참조하면, 제어장치 (248) 는 하우징 (250), 제어판넬 (152), 제어기 모듈 (254), 모터 (256) 및 축 (258) 을 갖는다. 제어기 모듈 (254) 은 미국특허 제 5,037,375 호에 소개된 방법으로 매트리스 구조물의 작동을 제어하게 된다. 모터 (256) 는 예컨대 외부전원 (도시 안됨) 으로부터 저전압 파워를 받는 저전압 DC 모터일 수 있다. 축 (258) 은 커플링 (259) 를 통해 캠축 조립체 (230) 에 연결되어 있어, 축 (258) 의 회전운동이 캠축 조립체 (230) 에 전달되게 된다.제어기 모듈 (254) 로부터의 제어신호에 응답하여, 모터 (256) 는 축 (258) 과 커플링 (259) 통해 캠축 조립체 (230) 를 회전시켜, 전술한 방식으로 운동 플랫포옴 (204) 의 병진운동 및 회전운동을 일으기케 된다.

모터 (256) 는 데이 모드에서 분당 약 15 사이클로, 나이트 모드에서는 분당 10 사이클로 캠축 조립체 (230) 를 구동시키게 된다. 도 10 에서 보는 바와 같이, 소리 변환기 (110) 는 태아가 듣는 자궁내 소리를 시뮬레이션하기 위해, 매트리스 구조물이 작동중일 때 자궁내 소리를 연속적으로 발생시키거나, 또는 그러한 소리를 간헐적으로, 주기적인 간격으로 발생시킬 수 있다. 매트리스 패드를 지지하는 운동 플랫포옴 (204) 의 직선 및 회전운동은 전술한 바와 같이 무작위 하게, 간혈적으로 또는 프로그램된 방식으로 발생될 수 있다.

도 13 을 참조하면, 열적으로 작동되는 운동기구를 포함하는 환경 천이 시스템에 대한 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 시스템은 전술한 바와 같은 베이스판 (112), 운동 플랫포옴 (104) 및 가요성부 (106) 를 포함한다 이 시스템은 모터는 포함하지 않는다. 대신에, 열적 액츄에이터 (301) 가 가요성부 (106) 와 운동 플랫포옴 (104) 에 고정되어 있다. 제어장치 (302) 는 열적 액츄에이터 (301) 에 인접하여 또는 이로 형성된 가열요소 (303) 에 전기파워를 가하게 되며, 상기 열적 액츄에이터는 열에 반응하여 팽창 또는 수축하게 되어 직선 및 회전 운동을 운동 플랫포옴 (104) 에 부여하게 된다. 열제거 컴파운드 또는 요소 (도시 안됨) 는 열적 액츄에이터 (301) 와 가열요소 (303) 에 연결되어, 변하는 환경 조건에 대한 제어된 반응을 위해 열적 액츄에이터 (301) 의 냉각 및 수축을 개선하게 된다. 열적 액츄에이터 (301) 가 하나 이상의 열적 액츄에이터 (301) 내의 온도변화 또는 온도구배에 반응하여 운동 플랫포옴 (104) 의 위치를 변화시킬 때, 상기 시스템은 모터 또는 종래의 액츄에이터가 없는 상태에서 조용히 작동하게 된다.

상기 열적 액츄에이터 (301) 는 시계 스프링처럼 감겨진 스트립으로서 바이메탈 재료로 형성되므로, 액츄에이터 (301) 가 가열되면 스프링이 더욱 타이트하게 감기게 된다. 열적 액츄에이터 (301) 는 베이스판 (112) 과 로커 아암 (160) 의 단부에 고정된다. 흔들운동은 두개의 열적 액츄에이터 (301) 를 교대로 가열함으로써 발생시킬 수 있다. 유사하게, 두개의 이러한 요소를 베이스판의 대향 단부와 운동 플랫포옴 (104) 에 있는 조인트 (124) 에 부착될 수 있다. 왕복변위는 두개의 열적 액츄에이터 (301) 를 교대로 가열함으로써 발생시킬 수 있다. 또는, 사용되는 바이메탈 재료는 전기 전도성이며 제어기 (302) 는 액츄에이터를 직접 가열하기 위해 열적 액츄에이터 (301) 에 전류를 가하게 된다.

열적 액츄에이터 (301) 는, 초탄성을 가지며 임계온도까지 가열되면 비가공 형상을 기억하는 티타늄-니켈(TiNi) 합금과 같은 종래의 형상 기억합금을 냉간가공하여 만든 요소일 수 있다. 온도가 임계온도를 초과하면, 요소를 비가공 형상으로 복귀시키려는 힘이 증가하게 된다. 이렇게 해서, 비가공 상태에서 냉간가공 상태로의 형상 변화가 매우 크게 된다. 형상기억 열적 액츄에이터 (301) 을 사용하면, 10℃ 정도의 온도변화에 대해 1인치 정도의 운동을 얻을 수 있게 된다.

도 14 을 참조하면, 운동기구와 매트리스 구조물에 내장된 관련 서브시스템을 나타내는 평면도가 제시되어 있다. 서브시스템은 베이스판 (112) 의 대향 단부에 장착되는 한 쌍의 가요성부 (106) 를 포함한다. DC 모터 (402) 는, 제어기와 매트리스 구조물로부터 고전압을 안전하고 편리하게 절연시키기 위한 벽 전원출구에 끼워지는 종래의 AC/DC 변환기 또는 스텝다운 변환기와 같은 외부 전원 (도시 안됨) 과 제어기로부터 DC 전력을 받게 된다. 웜기어 (404) 가 축 (406) 의 회전축선을 중심으로 회전하기 위해 모터 (402) 의 축 (406) 에 장착되어 있다. 웜기어 (404) 는 그의 외측면에서 나선형 홈을 포함하며, 이 홈은 웜휠 (410) 의 축선을 중심으로한 회전을 위해 베이스판 (112) 에 장착된 스퍼어 기어 (408) 에 부착된 웜휠 (410) 의 나선형 이(teeth)와 결합하게 된다. 웜휠 (410) 상의 스퍼어 기어 (408) 는 60 개의 이를 갖고 있다. 직선구동 링크 (412) 는 웜휠 (410) 의 중심으로부터 편심되어 웜휠 (410) 의 크랭크핀 (409) 에 피봇되어 있는 제 1 단부를 갖고 있다. 직선구동 링크 (412) 는 실질적으로 운동 플랫포옴 (104) 의 중심선을 중심으로 배치된 소켓 (414) 에 결합된 제 2 단부를 갖는다. 모터 (402) 가 회전하면, 웜기어 (404) 가 웜휠 (410) 을 회전시켜 직선구동 링크 (412) 는 전후방으로 직선운동을 하게 되며, 마찬가지로 그위에 지지된 운동 플랫포옴 (104) 과 매트리스 패드 (108) 도 움직이게 된다.

배럴캠 (416) 은 주변에서 축선방향 높이가 변하는 주변 홈을 가지며 또는 스퍼어 기어 (408) 와 맞물리는 이를 갖는 스퍼어 기어 (418) 를 갖고 있다. 배럴캠 (416) 은 웜휠 (410) 의 회전에 따라 축선을 중심으로 회전하게 된다. 롤러 (420) 는 캠 종동자 (422) 의 제 1 단부상의 스터드에서 피봇된다. 캠 종동자 (422) 의 제 2 단부는 배럴캠 (416) 의 회전에 따라 흔들운동을 부여하기 위해 한 가요성부 (106) 의 중심 둘레에 배치된다. 배럴캠 (416) 의 스퍼어 기어 (418) 는 120 개의 이를 갖고 있어, 기어 감속을 제공하고 또한 약 2:1 의 직선운동 대 흔들운동의 비를 제공하게 된다. 롤러 (420) 가 배럴캠 (416) 을 따르면, 캠종동자 (422) 는 축선 (123) 을 중심으로 회전하여, 가요성부 (106) 와 운동 플랫포옴 (104) 을 흔들운동으로 회전시키게 된다.

모터 (402) 는, 제어판넬과 제어기 모듈 (154) 에 대해 전술한 바와 같은 방법으로 제어신호를 모터에 제공하게 되는 제어기 모듈을 포함하는 제어장치 (도시 안됨) 에 의해 제어된다.

도 15 의 평면도를 참조하면, 중심 근처에서 가요성부 (106) 를 지지하기 위한 지지부를 대향 단부에서 갖는 베이스판 (112) 이 도시되어 있다. 베이스판 (112) 은 모터 (402) 와 기어 (410, 418) 를 위한 장착 프레임 (501) 을 갖고 있다. 기어 (410) 에 있는 크랭크핀 (409) 은 링크 (412) 와 관련 소켓 (414) 을 가요성부 (106) 에 지지되는 길이방향 축선을 따라 앞뒤로 운동 플랫포옴 (104) 안으로 왕복시키게 된다.

또한, 기어 (418) 는 도 5 에서 자석과 센서 (170, 171) 를 바탕으로 전술한 바와 같은 방법으로 자석 (450) 주변의 자기장에 반응하기 위해 배치된 홀효과 센서 (452) 에 근접하여 지나기 위한 자석 (450) 을 주변에서 지니고 있다. 또한 베이스판 (112) 는 운동 플랫포옴 (104) 을 베이스판 (112) 에 선택적으로 고정시키기 위해 후술하는 바와 같이 회전가능한 잠금장치 (456) 를 수용하기 위해 실질적으로 베이스판의 커버 근처에 배치된 다수의 용기를 갖고 있다.

도 16 의 부분 측면도를 참고하면, 전술한 바와 같은 방법으로, 베이스판 (112) 상의 피봇 (105) 에서 중심에서 지지되는 가요성부 (106) 들에 운동 플랫포옴 (106) 이 배치된다. 장착 및 프레임 (501) 은 기어 (410, 418) 를 지지하며, 링크 (412) 와 소켓 (414) 을 전술한 바와 같이 앞뒤로 왕복운동시키기 위해 장착 및 프레임 (501) 위에서 회전하기 위해 크랭크핀 (409) 이 배치된다. 또한, 베이스판 (112) 은 후술하는 바와 같이 또한 도 17 의 단면도에서 보는 바와 같이, 잠금장치 (456) 의 회전방향에 따라 이 잠금장치 (456) 의 메이팅 핀형 돌출부 (458) 를 이에 관련된 핀형 돌출부 (460) 와 결합 또는 분리시키기 위해 수용부 (455) 에 배치된 다수의 잠금장치 (456) 를 갖고 있다.

도 18 의 단면도를 참고하면, 장착 및 프레임 (501) 과 베이스판 (112) 사이에 배치된 기어 (410) 가 도시되어 있다. 기어 (410) 및 그 와 관련된 피니언은 기어 (410) 와의 양호한 토오크 물림을 제공하게 위해 축 (462) 의 주변에서 실질적인 플랫 (503) 을 갖는 크랭크핀 (409) 주위에서 단편 (또는 두개) 조립체로 성형될 수 있다.

링크 (412) 에 의해 크랭크핀에 가해지는 편심력에 대항하여 기어 (410) 를 그의 수직 축선을 중심으로 지지하기 위한 실질적인 베어링면의 저렴한 베어링을 형성하기 위해, 기어 (410) 를 위한 상부 베어링은 장착 및 프레임 (501) 에 있는 구멍 (510) 을 기어 (410) 의 허브 (464) 의 치수에 맞게 "스웨이징" 또는 롤링함으로써 형성된다. 또한, 기어의 허브 (464) 는 업스탠딩 동심 원형 리지(ridge)(466) 를 포함한다. 이 리지는 장착 및 프레임 (501) 의 구멍 (510) 주위의 롤링된 주연부 보다 큰 직경에서 배치되며 또한 그의 상부 주연부는 장착 및 프레임 (501) 의 저면 아래에 있다. 이렇게 해서, 기어는 그의 중심축선을 중심으로한 회전을 위해 장착되며 또한 리지 (466) 에 의한 엔드 플레이에 대항하여 베어링에서 축선방향으로 배치된다.

도 19 를 참조하면, 베이스판 (112) 에 있는 다수의 용기 (455) 중 하나가 도시되어 있으며, 그안에는 잠금장치 (456) 가 돌출부 (458) 가 운동 플랫포옴 (104) 의 돌출부 (460) 과 정렬되지 않는 방향으로 배치되어 있다. 이렇게 해서 돌출부 (458, 460) 는 서로 정렬되지 않은 상태에서, 운동 플랫포옴 (104) 은 전술한 바와 같이 길이방향 및 회전 운동을 자유롭게 할 수 있게 된다.

도 20a, 20b, 20c 및 20d 를 참고하면, 베이스판 (112) 의 용기 (455) 안의 위치로 회전할 수 있게 배치되며 또한 종래의 "베이넛"형 커플러와 유사한 방법으로 용기안으로의 초기의 정렬된 끼워맞춤 및 정렬된 돌출부 (458, 460) 의 방향으로 선택적인 각(angular)위치 지정을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 레벨에서 잠금장치의 주변 둘레에 배치된 돌출탭 (470) 에 의해 지지되는 잠금장치 (456) 에 대한 여러 도면들이 도시되어 있다. 이러한 돌출부 (458, 460) 가 정렬된 상태에서, 매트리스 구조물의 실질적인 정상 사용을 용이하게 하기 위해 (즉 흔들운동 및 길이방향 운동이 없이) 운동 플랫포옴 (104) 은 길이방향 및 흔들 운동에 대해 잠금이 된다. 플레넘 (472) 은, 용기 (455) 내의 잠금장치 (456) 를 선택적으로 회전시키기 위해 손가락으로 쉽게 잡을 수 있도록 잠금장치 (456) 저면을 가로질러 직경방향으로 배치된다. 잠금장치 (456) 의 일반적인 실린더 형상으로부터 탄젠트에 실질적으로 평행하게 배치되는 탄성탭 (474) 은 과도한 회전을 방지하기 위해 또는 잠금 및 비잠금 위치로의 촉감 피드백을 제공하기 위한 용기 (455) 내의 접촉부와 간섭하여 배치된다.

도 21, 22 의 평면도 및 상면도를 참고하면, 기어 (418) 가 그의 축선을 중심으로 회전할 때 운동 플랫포옴 (104) 에 흔들 운동을 부여하기 위해 기어 (418)상의 배럴캠을 인접 가요성부 (106) 에 연결시키는 로커 아암 (509) 이 도시되어 있다. 특히, 이 로커 아암 (509) 은 피봇 볼트 (513) 를 중심으로한 회전을 위한 로커 아암의 세그먼트 (515, 517) 와 부착하는 피봇 볼트 (513) 주위에 형성된 스프링 부하를 받는 디텐티드 조인트 (511) 를 포함한다. 이들 세그먼트 (515, 517) 는, 커프드 스프링 (523) 의 인장력에 대항하여 피봇 볼트 (513) 의 축선을 따른 측방 오버라이딩 운동을 요하는 세그먼트 (515) 의 돌출 디텐트 (519) 와 세그먼트 (517) 상의 정렬된 구멍 (521) 에 의해 피봇 볼트 (513) 를 중심으로 한 상대회전에 대해 보류된다. 세그먼트 (515, 517) 사이에 피봇 볼트 (513) 를 선택적으로 조임으로써, 커프드 스프링 (523) 은 측방 운동에 대해 프리-바이어스되어, 구멍 (521) 과의 정렬하는 디텐트 (519) 를 극복하는데 필요한 피봇 볼트 (513) 를 중심으로한 세그먼트 (517) 에 대한 세그먼트 (515) 에 의해 부과된 토오크 요구를 증가시키게 된다. 이렇게 해서, 도 23 의 상면도에서 보는 바와 같이 배럴캠 (416) 내에 있는 캠종동 스터드 (525) 는 세그먼트 (515) 가 부착되어 있는 가요성부 (106) 의 회전축선 (527) 을 중심으로한 작은 토오트를 전달할 수 있게 된다. 높은 토오크 부하를 위해, 예컨대 정상 운동에 대한 운동 플랫포옴 (104) 의 외력에 의해 또는 운동 플랫포옴 (104) 의 지나친 편심 중량에 의해, 디텐트 (519) 및 정렬된 구멍 (521) 은, 배럴캠 (416) 및 이와 관련된 운동기구에 역효과를 주지 않으면서 과도한 토오크 부하의 "브레이크-어웨이" 해제를 제공하기 위해, 커프드 스프링 (523)의 축력에 대해 세그먼트 (515, 517) 의 측방분리를 보일 수 있다. 가요성부 (106) 및 관련 운동 플랫포옴 (104) 에 부여된 흔들 운동이 예컨대 비정렬된 비잠금 위치에 있는 돌출부 (458 또는 460) 에 의해 또는 베이스판 (112) 에 대해 경사축선 (527) 주위에서 바닥을 벗어난 운동 플랫포옴 (104) 에 이해 주어지는 운동 스탑 (도시 안됨) 에 대항하여 축선 (527) 을 중심으로한 극단적인 기울기로 복귀할 때, 세그먼트 (515, 517) 는 디텐트 (519) 와 구멍 (521) 이 재정렬된 상태에서 자동적으로 리세트된다 (과도한 토오크 부하가 제거된 상태에서).

도 21a, 21b 를 참조하면, 본 발명에 따른 로커 아암 (510) 의 다른 실시예에 대한 평면도 및 확대 상면도가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 로커 아암 (510) 은 기어 (418) 가 그의 축선을 중심으로 회전함에 따라 흔들운동을 운동 플랫포옴 (104) 에 부여하기 위해 기어 (418) 상의 배럴캠을 인접 가요성부 (106) 에 연결시킨다. 특히, 이 로커 아암 (510) 은 피봇 볼트 (514) 를 중심으로한 회전을 위해 로커 아암의 세그먼트 (516, 518) 와 부착하는 피봇 볼트 (514) 주위에 형성된 스프링 부하 조인트 (512) 를 포함한다. 이들 세그먼트 (516, 518) 은, 세그먼트 (516) 에 있는 대향 쌍의 돌출부 (520) 및 세그먼트 (518) 상의 정렬된 쌍의 돌출부 (522) 에 의해 피봇 볼트 (514) 를 중심으로한 상대회전에 보류된다. 피봇 볼트 (514) 를 중심으로 실질적으로 직경방향으로 배치된 대향 쌍의 돌출부는, 피 봇 볼트 (514) 가 코일 스프링 (524) 의 인장에 저항하여 슬라이딩하는 세그먼트 (518) 내의 신장된 슬롯 (526) 을 따른 측방 오버라이딩 운동을 요한다. 코일 스프링 (524) 를 선택적으로 인장시키고 또한 피봇 볼트 (514) 로부터 돌출부 (520, 522) 를 떼어냄으로써, 조립체는 각운동에 대해 프리-바이어스되며 이리 하여 코일 스프링 (524) 의 탄성 바이어스에 대항하여 한쌍의 돌출부 (520, 522) 를 중심으로한 피봇팅을 극복하는데 필요한 피봇 볼트 (514) 를 중심으로한 세그먼트 (518) 에 대한 세그먼트 (516) 에 의해 부과된 필요한 토오크가 증가하게 된다. 이렇게 해서, 도 23 의 상면도에서 보는 바와 같이, 배럴캠 (416) 내에 있는 캠종동 스터드 (525) 는 세그먼트 (516) 가 부착되어 있는 가요성부 (106) 의 회전축선 (527) 을 중심으로한 작은 토오크를 전달할 수 있게 된다. 더 큰 토오크 부하를 위해서는, 정상 운동에 대한 운동 플랫포옴 (104) 의 외력에 의해 또는 운동 플랫포옴 (104) 의 지나친 편심 중량에 의해, 한쌍의 돌출부 (520, 522) 는 신장된 슬롯 (526) 내에서 피봇 볼트 (524) 를 지나 슬라이딩하기 위해 세그먼트 (518) 용 피봇으로서 역할하게 되며, 이리 하여 배럴캠 (416) 및 관련 운동기구에 역효과를 주지 않으면서 과도한 토오크의 "브레이크-어웨이" 해제를 제공하게 된다. 돌출부 (520, 522) 가 스프링 (524) 과 결합하여 토오크 제한 능력을 갖춘 강체 로커 아암으로서 역할을 하면 세그먼트 (516, 518) 는 자동적으로 리세트된다 (과도한 토오크 부하 조건이 제거된 상태에서).

도 24 를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제어회로가 도시되어 있다.특히, 제어모듈 (601) 은 원격 플러그-인 변환기 (603) 로부터 제공되는 저전압 전력을 받으며, 인터커넥팅 케이블 (607) 을 통해 매트리스 구조물 (605) 에 소리와 모터 신호를 제공하게 된다. 제어모듈 (601) 은 타이밍, 모터속도, 소리, 디스플레이 및 안전 팩터를 제어하기 위해 마이크로 제어기 (609) 를 포함한다.

모터 (402) 의 속도를 제어하기 위해, 모터는 펄스폭 변조된 제어하에서 종래의 전력 공급부 (611) 로부터 제공되는 DC 전압으로 작동된다. 실질적으로 일정한 구동 DC 전압은 높은 주파수율로 간혈적인 ON-OFF 작용으로 모터에 가해지며, 이렇게 해서, 모터의 관성이 ON 시간 대 OFF 시간의 비로 결정되는 속도로 작동하기 위해 공급된 파워 임펄스를 집적시키게 된다. 이렇개 해서, 마이크로 제어기 (609) (예컨대 INTEL 80C51FB) 는 모터 (402) 를 통하는 DC 전류의 전도의 ON 및 OFF 시간을 제어하기 위해, 모터에 있는 필드-효과 파워 트랜지스터 (615) 의 게이트에 연결된 제어기 포트 (613) 를 통해 모터 (402) 의 종래의 펄스폭 변조제어를 수행하게 된다. 에러 조건이 마이크로 제어기 (609) 에 의해 검출됨이 없이, 다른 필드-효과 트랜지스터 (617) 가 액티브 상태를 통해 종래 방식으로 제어되는 트랜지스터 (617) 의 연속 컨덕션을 통해 페일-세이프 작용을 위한 모터회로에 연결될 수 있다. 또한, 여러 실시예에서의 홀효과 센서 (170 또는 452) 가 모터 (402) 공급되는 전력의 펄스폭 변조를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이렇게 해서, 왕복운동하는 링크 또는 회전하는 기어상의 검출된 자기 위치간의 간격이 증가하면, 모터 (402) 에 공급되는 전력의 ON 기간이 마이크로 제어기 (609) 에 의해 증가하여 모터 (402) 의 속도가 커지게 된다. 유사하게, 검출된 상기 간격이 감소하게 되면, 모터 (402) 에 공급되는 전력의 ON 기간이 감소하여 모터의 속도가 감소하게 된다. 이런식으로, 안전 작용 한계내에서 모터 속도를 조절하기 위해 예컨대 매트리스 패드 (108) 와 운동 플랫포옴 (104) 의 과도하거나 또는 편심된 부하를 보상하기 위해 모터는 피드백 제어로 작동될 수 있다.

마이크로 제어기 (609) 는 마이크로 제어기 (609) 의 출력포트 (621) 로부터 소리 발생 회로 (619) 를 거쳐 공급되는 신호에 응답하여 변환기 (110) 에 의해 발생된 소리를 제어하게 된다. 상기 포트는 펄스폭을 변조가 가능한 신호를 로패스 필터 (623) 에 가하게 된다. 이 필터는 펄스폭 변조의 주파수 보다 둘 이상의 오더로 낮은 크기의 주파수에서 설정되는 컷-오프 주파수를 갖는다. 이렇게 해서, 필터 (623) 의 컷-오프 특성에 대한 공급된 신호의 펄스폭 변조를 변경함으로써, 그의 출력은 포트 (621) 로부터 가해진 신호의 펄스폭 변조의 함수로서 변하게 되며, 또한 ON-OFF 변조 비를 나타내는 출력 전압을 발생시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 변조은 마이크로 제어기 (609) 의 ROM (625) 에 저장된 신호를 제어한 결과로 종래 방식으로 수행될 수 있다. 저장된 디지탈화된 소리에 대응하는 가변 신호레벨을 제공하기 위해 필터 (623) 에 가해진 펄스폭을 변조하기 위한 제어 신호를 제공하기 위해, 예컨대, 심장고동, 뒤끓는 소리, 호흡과 같은 실제 자궁내 소리를 디지탈화시켜 ROM (625) 에 저장할 수 있다. 전술한 바와 같이 변환기 (110) 에 가해진 출력신호 (624) 를 통해, 무작위로 또한 손으로 선택할 수 있는 소리를 이러한 방식으로 재현할 수 있는 것이다.

매트리스 구조물의 페일-세이프 작용을 위해, 모니터된 조건들이 선택된 파라미터안에 있지 않으면, 종래방식으로 에러 조건들을 디스플레이 (627) 에 지시하기 위해 여러 신호, 시퀀스, 전압 레벨을 모니터하기 위해 마이크로 제어기 (609) 가 연결될 수 있다. 특히, 많은 작동조건 또는 에러 조건 코드들을 지시하기 위해 또한 데이 및 나이트 선택기 (157, 159) 를 비추는 광원 (628) 과 디스플레이 (627) 의 발광 강도를 변화시키기 위해 출력 디스플레이 (627) 를 구동시키기 위해 특정의 논리 출력을 산출하기 위해, 마이크로 제어기 (609) 의 출력 포트 (629) 에서의 펄스폭 변조가 가능한 신호를 LED 구동기 (631) 로 감지할 수 있다. 제어신호를 최소화하기 위해, 데이, 나이트 및 스탑을 위한 문자와 숫자의 동시 처리가 가능한 디스플레이 디지트 (627) 와 네개의 인디케이터 (628) 가 약 50 Hz 리프레쉬 비율로 멀티플렉스 제어될 수 있다. 예컨대, 입력 제어 스위치 또는 키이 (631) 근처에 있는 두자리 디스플레이 (627) 와 네개의 인디케이터 (628) 가, 출력포트 (629) 에 공급되는 신호의 제어를 받는 감지할 수 있는 깜박거림을 피하기 위해, 약 50-60 반복 Hz 비율로 시간공유 시퀀셜 베이스로 작동될 수 있다. 이렇게 해서, 유아의 나이를 (주간으로) 입력하기 위한 입력 키이 (631) 를 종래의 방식으로 디스플레이 (627) 에 지시할 수 있으며, 매트리스 구조물 (605) 의 작동조건을 지시하기 위해 스타트, 스탑 및 나이트 또는 데이 인디케이터 (628) 를 시간공유 방식으로 주기적으로 활성화시킬 수 있다.

모델 24C02 와 같은 EEPROM (633) (Electronically-Erasable Programmable Read-Only Memory) 는 파워가 제어 모듈 (601) 로부터 제거된 후에 어떤 프로그램변수의 값 및 제조정보 (예컨대, 일련 번호, 하드웨어 및 소프트웨어 변경 번호, 제조날짜 등)을 소멸하지 않게 저장한다. 유니버셜 어신크로너스 리시빙/트랜스미팅 (Universal Asynchronous Receiving/Transmitting(UART)) 포트 (637) 에 가하기 위해 적절한 팩토리-오리엔티드 제어신호를 받기 위한 테스트 커넥터 (635) 는, 마이크로 제어기 (609) 의 제어하에 있는 이러한 정보들을 각 매트리스 구조물의 다음의 시간적 추적 또는 정비를 위해 EEPROM (633) 에 저장하기 위해 사용될 수 있다. 진동 석영 크리스탈 클럭 또는 타임 베이스 (639) 로 직동하는 마이크로 제어기 (609) 에 의해 종래 방식으로 모두 제어되는 축적 사이클 카운트, 유아의 나이, 변환기 (110) 로부터의 소리 레벨에 대한 게인 컨트롤 등을 저장하기 위해 EEPROM (633) 의 일부에 작동상 접근할 수 있다. 적절한 시간에서 나이트 모드와 데이 모드사이를 자동적으로 스위칭시키기 위한 데이 타임을 추적하고 또 유아의 나이를 축적하고 또한 종래 방식대로 모두 마이크로 제어기 (609) 의 제어를 받는 유아 나이 등에 따라 데이와 나이트 모드에서 변하는 소리 및 모터 작동의 간헐적인 간격을 제어하는 것과 같은 기능을 수행하기 위해 클럭 주파수 (전형적으로 16MHz) 를 하나 이상의 타이머 (641, 642, 643) 를 위해 분할할 수 있다. 종래의 체크섬 작용을 통해 아이뎀피티를 위해 모두 비교될 수 있는 멀티플 카피에서의 액세스 및 리드-아웃을 위한 세개의 동일한 카피로 EEPROM (633) 에 여분으로 데이타를 저장할 수 있다. 정정되어 저장된 데이타의 모든 카피가 동일하지 않으면, 정확한 데이타를 만들고 또한 저장되어 있는 일치하지 않은 데이타를 정정하고 갱신하기 위해 머저리티 로직을 종래 방식으로 사용할 수 있다. 또한, EEPROM (633) 은 변환기 (110) 로부터의 소리 레벨을 규격화 또는 표준화하기 위해 캘리브레이션 또는 게인 팩터를 저장할 수 있다.

홀효과 센서 (170, 452) 는 적절한 작용하에서 주기적인 인터럽트 신호를 발생시킴으로써 런어웨이 또는 과부하된 스톨(stall) 조건에 대해 적절한 모터 작동을 확인한다. 이렇게 해서 발생된 연속적인 인터럽트들 사이의 간격으로 모터 속도를 제어하기 위한 지연 타이머에 대한 비교를 위해 종래의 디지탈 피드백 구조에 유용하다. 또한, 자석 (450, 171) 이 관련 센서 (452, 171) 를 지날 때 마다 이렇게 해서 발생된 이러한 각 (또는 멀티플 소수의) 인터럽트 후에 모터 속도를 자동적으로 변경함으로써 유아를 놀라게 하는 갑작스런 속도변화를 제거하기 위해, 모터 (402) 는 다중 범위의 속도를 통해 스타트업 또는 감속되어 정지될 수 있다. 또한, 링크 (412) 와 배럴캠 (416) 의 선택된 방향에서 (예컨대 베스 수평) 완전히 정지하기 위해 모터 (402) 는 전술한 방식으로 상기와 같은 속도변화를 통해 파워다운될 수 있다. 예컨대, 마이크로 제어기 (609) 의 논리 제어하에 있는 모터를 파워다운애 대한 시간 결정은 모터에 공급된 신호의 ON-OFF 비를, 예상되는 모든 조건들 하에서 연속적인 모터의 저속 작동을 보장하는 값까지 감소시킨다. 연속적인 모터의 저속 (또한 최저속) 작동을 보장하기 위해 몇개의 인터럽트가 전술한 바와 같이 발생될 수 있다. 다음, 크랭크 (409) 및 캠 (416) 방향에 대한 자석 (450) 과 센서 (452) 의 선택적인 각위치 때문에, 위에서 지지되는 운동 플랫포옴 (104) 및 매트리스 패드 (108) 는 모터 (402) 의 다음 작동이 요구될 때까지 거의 수평에서 (다음 센서 신호를 받으면) 정지된다. 이렇게 해서 운동 작동간의 수평이 이루어지면, 운동 플랫포옴 (104) 및 베이스판 (112) 는 잠금장치 (456) 를 세팅함으로써 전술한 바와 같이 함께 잠금될 수 있다. 예컨대 가요성부 (106) 가 휘어진 횟수를 나타내는 센서 신호의 축적 카운트의 사용자 지향 데이타를 소멸하지 않게 저장하기 위해 EEPROM (633) 을 사용할 수 있다. 있을 수 있는 위험한 손상에 대해 매트리스 구조물의 중지가 가능해지도록, EEPROM (633) 은 유사하게 제조자 지향 데이타, 예컨대 축적된 센서 신호의 최대 허용가능한 수를 저장할 수 있다. 저장된 축적 카운트 및 제조자의 저장된 최대 허용가능한 카운트는 종래 방식으로 다른 모터 작동을 억제하기 위해 마이크로 제어기 (609) 에서 비교될 수 있다.

도 25a-25m 을 참조하면, 마이크로 제어기 (609) 가 매트리스 구조물의 선택된 작동을 제어하는 한 경로가 도시되어 있다. 특히, 파워 업이 디면, 메모리 리지스터, 신호 표시기, 데이타 포트, 데이타 입력 키이 및 버퍼 등에 대한 일반적인 초기화가 마이크로 제어기 (609) 의 제어하에서 단계 701 에서 이루어지고, 이어서 도시된 순서의 단계 및 처리에 따른 작동이 이루어지게 된다. 특히, 단계 705 에서 심장고동 소리를 발생시키고 또한 단계 707 에서 지시등 (628) 을 켜기위해, 단계 703 에서 사용자의 EEPROM 파라미터 (예컨대, 과도한 사이클 카운트, 소리 볼륨 세팅, 유아 나이 등) 를 읽게 된다. 이렇게 해서, 단계 711 에서 매트리스 구조물이 데이 모드로 작동하거나 또는 단계 713 에서 나이트 모드로 작동하면, 단계 712, 714 에서 적절한 데이-나이트 인디케이터 (628) 가 켜지고 또한 단계 716, 718 에서 적절한 ON-OFF 인디케이터 (628) 을 켜기 위해 사용자-세트 조건들이 단계 715 에서 결정된다. 유아의 나이는 단계 720 에서 제어판넬 (629) 에 있는 키이를 통해 사용자가 설정할 수 있고, 단계 723 에서 모터 동력 운동의 시작을 위한 준비를 위해, 초기화된 경고 플래그 (초기화된 모든 조건들과 감지된 파라미터들이 범위내에서 발생하면) 가 단계 721 에서 설정될 수 있다. 예컨대 모터구동신호 (727) 때문에 중지 플래그가 단계 725 에서 검출되면, 안전 중지가 개시된다. 그렇지 않으면, 어떤 감지된 작동 파라미터 (예컨대 전력공급 전압) 가 허용 범위 밖에 있으면, 단계 729 에서 경고 플래그가 다음에 검출되어 안전 중지가 개시된다.

감지된 허용 작동 조건하에서, 단계 733 에서 사용자 조작 정지 키이가 작동되지 않으면, 단계 731 에서 사용자 조작 스타트 키이가 모터 작동을 개시하게 된다. 단계 735, 737 에서 데이 또는 나이트 모드가 설정될 수 있으며, 유아 나이가 단계 739 에서 입력될 수 있다. 모터가 작동되면 마지막 모터구동 운동 이후의 간격이 감지되며, 충분한 시간이 지나면 (예컨대, 수분) 단계 743 에서 플래그가 설정되어 새로운 운동 사이클이 시작된다. 단계 747 에서 모터작동 운동과 소리 발생의 새로운 사이클을 시작하기 위해 모터 속도와 심장율 및 소리볼륨이 단계 745 에서 설정되며, 최근의 간헐적인 작동 사이클 동안에 모터속도, 심장율 및 소리 볼륨을 제어하기 위해 단계 749 에서 관련 업데이트가 설치된다.

운동 및 소리에 대한 새로운 간헐적인 사이클이 진행됨에 따라, 데이 또는 나이트 작동의 세팅을 위한 계산 속도로 단계 755, 756, 757, 758 에서 모터 속도에 대한 제어를 행하기 위해, 단계 753 에서 검출된 홀효과 신호의 타이밍에 대한 것을 포함해서, 단계 751 에서 작동 조건들이 체크된다. 유사하게, 단계 759, 760, 761 에서 소리 볼륨이 타겟값으로 설정된다 (예컨대, 유아의 나이와 데이 또는 나이트 작동에 대해). 또한, 단계 762, 763, 764 에서 소리의 심장율이 설정되며, 단계 765 에서 작동 세팅이 현재의 작동 조건으로 갱신된다. 다음, 현재의 작동 간격 또는 정지 키이의 사용자 조작이 끝날 때까지, 간헐적인 작동 간격에 걸쳐 단계 767 에서 모터 작동이 체크된다.

처음에 전원이 공급되면, 단계 771 에서 모터속도를 0 으로 설정함으로써 또는 0% 펄스폭 변조를 통해 모터 작동을 초기화할 수 있다. 다음, 요구되는 작동조건, 부하 조건 등에 따라, 단계 773 에서 ON-OFF 의 펄스폭 퍼센트 변조으로 결정되는 속도에서 모터속도를 제어할 수 있다. 모터 (402) 가 사이클 운동을 위해 전력공급을 받으면, 단계 775 에서 작동조건이 테스트되어, 속도가 극한 조건보다 단계 777 에서 느린지 또는 단계 779 에서 빠른지 결정하게 되며, 단계 781-783 에서 안전하게 중지시켜야 할 지 결정하게 된다. 모터속도는, 단계 785 에서 홀센서 (452, 171) 에 의해 발생된 신호의 간격에 근거하여 결정될 수 있다. 홀센서 신호의 발생은 단계 787 에서 지나간 시간 간격의 함수로서 평균속도를 계산하는 것을쉽게 하는데, 왜냐햐면, 마지막 홀센서 신호는 발생의 최근 시간의 갱신을 시작하며 (이로부터 다음 시간 경과 및 평균 모터 속도를 계산한다), 축적 사이클 카운트를 증가시키기 때문이며, 또한 (단계 793 에서 최대 사이클 카운트가 초과되지 않았고 또 축적 사이클 카운트의 선택적인 경고 레벨이 단계 795 에서 발생하지 않았으면) 축적된 사이클 카운트 (2 바이트 증분으로) 는 단계 795, 797 에서 EEPROM (633) 에서 갱신될 수 있으며, 마지막 트리거의 시간은 단계 799 에서 올라감으로써, 모터 제어시의 에러를 피할 수 있다. 이러한 모터 제어는, 운동에 있어 프로그램된 비주기적인 인터럽션이 타임-아웃 또는 현재의 운동 사이클 (유아의 나이에 반비례할 수 있는 시간 주기 동안의 데이 또는 나이트 작동에 대해)에 의해 발생할 때까지 또는 정지 스위치 (629) 를 통한 수동 인터럽트가 이루어질 때까지 계속된다.

그러므로, 본 발명의 환경천이 시스템은, 프로그램된 시간에 걸친 특정 환경을 나타내는 선택된 파라미터들을 변화시키기 위해 용이하게 프로그램될 수 있는 시뮬레이팅 운동 및 소리를 유아 또는 점유자에게 제공함으로써, 자궁내 환경으로부터 자궁외 환경으로의 원만한 천이를 제공하게 된다.

Claims (18)

1. 회전요소의 회전에 따라 규정된 운동을 통해 매트리스 구조물의 일부를 조작하기 위한 회전요소를 포함하는 매트리스 구조물용 액츄에이터 기구로서,

   메이팅 베어링내에서 중심축선을 중심으로 회전할 수 있도록 배치된 상기 회전요소상의 축과,

   금속 프레임의 두께 보다 더 긴 측벽을 갖는 구멍을 포함하며, 금속 프레임로부터 떨어진 주연부에서 끝나는 신장된 베어링면의 메이팅 베어링을 금속 프레임과 일체로 형성하기 위해 상기 구멍을 통해 금속 프레임을 횡방향으로 롤링하여 형성되는 금속 프레임과,

   상기 주연부에 인접하여 배치되는 상기 요소의 축상에 있는 어께부와,

   주연부와 어께부 및 플랜지와 금속 프레임의 저면 사이의 증가된 조합 접촉 표면적을 위해 어깨부와 주연부가 접촉하고 직립 플랜지는 금속 프레임의 저면과 접촉하면서, 중앙축선을 따라 상기 요소를 축선방향으로 맞추기 위한 금속 프레임의 저면에 인접하여 끝나기 위해 메이팅 베어링을 형성하고 상기 축으로부터 돌출되며, 금속 프레임의 두께 보다 큰 중앙축선으로부터 떨어져 있는 상기 요소의 축상에 직립하여 위치하는 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 축상에 배치되는 편심 크랭크 및 상기 요소의 회전에 따라 병진운동을 부여하기 위해 상기 크랭크와 매트리스 구조물의 상기 일부를 연결하는 링크와,

   모터의 회전에 따라 상기 요소를 회전시키기 위해 상기 금속 프레임에 대해 지지되어 상기 요소에 연결된 모터와,

   상기 모터의 회전에 따라 회전하기 위해 금속 프레임에 배치되며, 또한 매트리스 구조물의 상기 부분의 병진운동 방향으로 정렬된 축선을 중심으로 한 선회 흔들운동을 부여하기 위해 매트리스 구조물의 상기 부분에 연결된 캠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 기구.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 캠의 회전에 따라 캠 주위의 운동을 매트리스 구조물의 상기 부분의 흔들운동에 전달하기 위해 캠과 매트리스 구조물의 상기 부분 사이에 배치되는 로커 아암으로서, 길이방향 연장과 중앙축선에 실질적으로 평행한 보조 축선을 중심으로한 연장부의 상대회전을 위해 로커 아암의 길이의 중간 위치에 연결된 한쌍의 연장부를 포함하는 로커 아암과,

   상기 연장부의 최소 길이방향 연장부에서 결합하며 보조축선을 중심으로 각 연장부에 대향 배치되는 한쌍의 돌출부 및,

   로커 아암에 의해 전달된 선택된 한계 이하의 힘에 대해 상기 한쌍의 돌출부가 탄성적으로 결합한 상태에서 연장부들을 최소 연장부에 탄력적으로 유지시키기 위해 연장부들 사이에 배치되며, 로커 아암에 의해 전달된 선택된 한계를 초과한 힘에 반응하여 메이팅 쌍 또는 돌출부중 하나 또는 다른 것을 중심으로한 연장부의 회전 및 상대적인 길이방향 연장을 가능케 하는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 액츄에이터 기구.
4. 제 2 항에 있어서, 모터에 장착되는 웜기어와, 모터의 회전에 따라 그에 결합된 상기 요소를 회전시키기 위해 웜기어와 물리기 위해 상기 요소에 배치되는 헬리컬-컷 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 기구.
5. 운동시 플랫포옴상에서 점유자를 지지하기 위한 것으로, 평균 높이에서 베이스판에 대한 규정된 운동을 위해 지지 및 작동되는 소정 표면적의 운동 플랫포옴으로서,

   규정된 운동을 통해 운동 플랫포옴을 작동시키기 위해 베이스판과 운동 플랫포옴 사이에 배치되는 액츄에이터 기구와,

   베이스판에 대한 운동 플랫포옴의 운동을 선택적으로 억제하기 위해 배이스판과 운동 플랫포옴의 중간에서 운동 플랫포옴의 표면 위의 지점에 배치되는 다수의 잠금요소로서, 각각의 잠금요소는, 회전을 위해 그의 하단부와 함께 베이스판에 배치되는 실린더형 요소 및, 이 실린더형 요소가 베이스판과 운동 플랫포옴 사이의 위치로 회전한 상태에서 운동 플랫포옴의 운동을 선택적으로 억제하고 또한 운동 플랫포옴으로부터 먼쪽에 있는 상단부의 방향으로 잠금요소가 회전함에 따라 운동 플랫포옴의 규정된 운동을 허용하기 위해, 베이스판에 대한 실린더형 요소의 회전에 따라 운동 플랫포옴 근처에 선택적으로 위치할 수 있는 실린더형 요소의 상단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 플랫포옴.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 각 잠금요소는, 베이스판내의 잠금요소의 회전방향으로 운동 플랫포옴의 인접 표면으로부터의 돌출부와 짝을 이루어 정렬하며 또한 베이스판내의 잠금요소의 다른 회전방향으로는 운동 플랫포옴의 상기 인접 표면으로부터의 돌출부와 정렬되지 않도록 위치되는 돌출부를 상단부에서 구비하는 것을 특징으로 하는 운동 플랫포옴.
7. 매트리스 구조물용 모터구동식 액츄에이터를 위한 제어기로서,

   구동 모터를 작동시키고 또한 제어가능한 스위치를 포함하는 전원과,

   스위치의 ON-OFF 비에 따라 모터의 속도를 제어하기 위해 모터에 가해지는 전력을 선택적으로 신속하게 온 및 오프시키기 위해 스위치에 연결된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.
8. 제 7 항에 있어서, 모터의 회전에 따라 매트리스 구조물의 가동부를 규정된 운동 사이클로 작동시키기 위해 구동 모터와 상기 가동부를 연결시키는 액츄에이터와,

   운동 사이클에 따라 제어신호를 상기 프로세서에 가하기 위해 액츄에이터에 배치되는 센서를 포함하며, 다음 운동 사이클 동안의 모터의 속도를 수정하기 위해스위치의 0N-OFF 비를 변경하기 위해 상기 센서로부터 가해진 제어신호들 사이의 시간 간격에 상기 프로세서가 응답하게 되는 것을 특징으로 하는 제어기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는 모터를 중간속도로 작동시키기 위해 상기 스위치를 통해 모터에 가해지는 파워 온 대 파워 오프의 비를 감소시켜 모터의 작동속도를 선택된 속도부터 정지까지 변경시키며, 이동안에 상기 센서는 더 긴 시간 간격에 걸쳐 제어신호를 프로세서에 가하며, 또한 프로세서는 센서가 운동 사이클 동안에 선택된 위치에서 정렬되는 액츄에이터의 방향에서 모터에의 전력공급을 중지시키는 것을 특징으로 하는 제어기.
10. 제 8 항에 있어서, 작동속도가 한 간격 시간과 다른 간격시간에 대응하는 속도 범위에 있지 않을 때 모터에 가해지는 전력을 안전하게 차단시키기 위해, 제어신호가 상기 한 간격 시간 보다 긴 시간 간격에서 또는 다른 간격시간 보다 짧은 시간 간격에서 발생하는 운동 사이클 동안에 상기 프로세서는 조건하에서 모터에 의 전력인가를 차단시키는 것을 특징으로 하는 제어기.
11. 제 7 항에 있어서, 매트리스 구조물의 점유자에게 소리를 제공하기 위해 설치되는 소리 변환기를 포함하며, 상기 프로세서는, 출력부에서 프로세서로부터 펄스폭 변조된 (PWM) 출력을 받기 위해 연결된 로패스 필터를 포함하는 소리 발생용 제어채널을 구비하며, 상기 필터는 프로세서로부터 공급되는 PWM 출력의 비를 나타내는 진폭을 갖는 신호를 필터의 출력부에 공급하기 위해 프로세서로부터의 PWM 출력의 비율보다 실질적으로 낮은 컷-오프 주파수를 포함하고,

    중앙 변조값을 중심으로 프로세서로부터 출력의 펄스폭의 변화를 나타내는 소리를 매트리스 구조물의 점유자에게 공급하기 위해 상기 필터의 출력이 소리 변환기에 공급되는 것을 특징으로 하는 매트리스 구조물의 점유자를 위한 제어기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 프로세서는 프로세서로부터 필터에 공급되는 출력의 펄스폭을 변조하기 위한 선택과 리콜을 위해 선택된 소리를 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 제어기.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 선택된 소리는, 프로세서로부터 필터에 공급되는 출력의 펄스폭을 변조하기 위한 접근을 위한 지정된 위치에서 메모리에 디지탈화되어 저장되는 것을 특징으로 하는 제어기.
14. 제 5 항에 있어서, 잠금요소의 회전을 선택된 각위치에 한정시키기 위해 배치되는 잠금요소용 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 플랫포옴.
15. 제 14 항에 있어서, 각각의 잠금요소를 위한 상기 스프링은 잠금요소의 각위치를 잠금 및 비잠금 위치에 한정시키기 위해 배치되는 외팔보형 스프링으로서 상기 잠금요소와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 플랫포옴.
16. 다수의 수동 액츄에이터를 포함하는 멤브레인 제어판넬로서,

    각각의 수동 액츄에이터를 위한 텍스트 지정을 포함하는 표면층과,

    액츄에이터의 수동 누름에 따라 전기적 접속을 이루기 위해 각 액츄에이터 밑에 배치되는 스위치 부재 및,

    상기 액츄에이터 영역의 표면층에 빛을 조사하기 위해 각 액츄에이터 밑에 위치하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 제어판넬.
17. 제 16 항에 있어서, 가요성 시이트 재료로 된 표면층과, 컨덕터를 포함하는 베이스층과, 베이스층의 컨덕터들과 중간층의 컨덕터들을 포함하는 전기 도전성 회로를 형성하기 위해 표면층의 액츄에이터 영역에 가해지는 힘에 따라 조작될 수 있는 정상적인 오픈 스위치를 형성하기 위해 베이스층의 컨덕터들과 결합하기 위해 배열되는 컨덕터들을 가지며 베이스층과 표면층 사이에 배치되는 가요성 중간층을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 제어판넬.
18. 제 7 항에 있어서, 상기 프로세서에 연결되며, 프로세서에 가해지는 선택된 신호에 따라 접근 및 디스플레이를 위해 그안에 저장된 제조일과 작동일을 포함하는 메모리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어기.