Infant environmental transition system and method

【発明の詳細な説明】 （産業所の利用分野） 本発明は、ハウジング内に収容された人間、特に幼児の環境移行システム及びその方法に関する。

（従来の技術） 動物は多くの変化に富む環境条件に適応する能力を有している。 適応限界は、主に、動物の絶対的肉体条件及び動物がおかれた環境変化又は適応圧力の割合に依存している。

哺乳類がその生存期間中に必要とする最も困難な移行は、出生時の子宮内環境から子宮外環境への変化である。 幼児環境の各種パラメータは突然変化する。 体温、
触感、音声刺激、運動及び光りにおける急激なシフトは、現代社会のほとんどの女性が出産を行う場所である病院の分娩室内の条件により悪化される。 保育器（lovi
ng home）内の環境でさえ非常に幼児にとっては親しみ難く、多くの幼児は移行期のストレスに基づいて泣き続けたり、寝付かなかったりする。 環境のこのような急激な変化は、幼児の子宮内から子宮外への移行を強めるおそれがあり、彼又は彼女の人生の残りを通じて、適応又は環境の変化に対する人間の感情的及び肉体的応答に対して悪影響を与えるおそれがある。 従って、子宮内環境から子宮外環境への緩やかなかつ効果的な移行は、幼児に対して短期的な効果のみならず、長期的な効果をも示すのである。

効果のある移行システムは、出生直前に胎児が感知する子宮内条件を可能な限り再現することであろう。 さらに、環境的刺激を、それらが自然の子宮外環境を反映するまで時間を掛けて徐々に変化させるための手段を設けることも必要であろう。

環境的刺激は複雑に変化するがシミュレーション又は制御は容易である。 光及び温度はシミュレーション及び変化が相対的に容易である。 音声パラメータは、本来は複雑であるが、標準的な装置より発生させ制御することが可能である。 しかしながら、運動パラメータは非常に特徴的である。 第１図は、歩行中の妊婦の特徴的な骨盤変位のパターンを示している。 これらの運動の線形及び回転要素の再現は困難であり、非常に精度の高い懸吊及び運動制御及び駆動システムを必要とする。

米国特許第4,079,728号は、２以上の上記環境的刺激を発生及び制御して、胎児が出生直前に子宮内で感知するものに近似する初期値から、典型的な子宮外環境の最終値に至るまで、時間を掛けて変化される。 このシステムでは、特別な運動パターンを再生するのではなく、ネット状吊り具に吊るされた幼児に対して一般的な揺動運動を与える。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、母親が歩行中に胎児が経験するような子宮内運動を非常に近似的に再現可能な懸吊及び運動の制御及び駆動システムを含んだ運動指向型環境を組み入れるものである。 さらに、本発明は、マイクロプロセッサを利用することにより、運動及び他の刺激における所望の変化を統合して、幼児をシミュレートされた子宮内環境から子宮外環境へと徐々に移行させることを可能にしている。 さらにシステムに広範囲にわたる柔軟性を与えている。

従来の懸吊システムは一般的に比較的単純な運動パターンを発生するのみであった。 これらのシステムは、また、好ましくない軸方向及び半径方向運動を行うものであり、これらの運動は時間の経過と共に増加し、過度の摩耗を被るおそれがあり（従って、破片をまき散らし、
注油及び保守が必要であった）、さらに許容し難い騒音を発生するおそれがあった。 従来のシステムでは、時間と共に音量及び動作が変化する子宮内音声パラメータを単純化してしまうものであった。

したがって、本発明のシステムの目的は、これらの顕著な不利益を克服し、静かで、円滑かつ継続的であり、
摩擦が最少又は全くなく、安全性及び信頼性が高く、保守の必要性が低い、複雑でより自然な動きを生成することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明では、環境パラメータを自動的に変化させて、毎日の母親の行動の通常の変化をシミュレートする。 母親の行動の変化には、生物学的環境において見出されるパアメータと同様に、時間経過につれて変化する動作並びに音声インパルスの量、
割合などが含まれる。 ベースラインとなる周期リズムパターンは日中に確立され、他の同様なパターンが夜間に形成される。 さらに、インパルス周波数（心臓血管及び胎盤循環システムを介して減衰する心拍音）は、（母親の子宮内環境におけるように）ゆりかごの運動状態にともない変化する。 このように、複雑な揺動運動は徐々に加速され、音声インパルス割合も、加速及び減速によるランダムな運動パターンを追尾するパターンに従い増加する。 ゆりかごシステムが運動していない場合には、音声周波数はベースラインとなる（日中又は夜間の）周期リズムパターンに徐々に戻される。 この音声発生システムは、幼児が親しみやすい生物学的生活パターンを緊密に追尾する。 太陽センサ（又は手動スイッチが）が電子回路に接続されて作動して、夜間の運動の速度を減少させ、母親の眠りをシミュレートし、さらに環境音声の強さを変化させるために用いられる。 最後に、このシステムは、音声、運動及び日中／夜間の変化に関する上記観点を統合し、子宮内条件の初期シミュレーションから自然の子宮外条件へと時間を掛けて刺激を減少させていく。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例について説明する。 まず第２図ないし第７図を参照するに、これらの図には、本発明に基づいた、懸吊及び運動制御及び駆動システム、並びに刺激統合及び調整システムを含む環境移行システムが示されている。 このシステムにより、最初に子宮内環境をシミュレートし徐々に子宮外の、すなわち日常環境に移行することによる幼児用の緩やかな制御された移行が可能になり、かくして適応ショックを減少させて健康的な緩やかな適応が達成される。 この移行は、最初に出生直前に胎児が感知する環境パラメータを再現する本発明により達成される。 特に、このシステムは、懸吊及び運動の制御及び駆動システムを介して、母親が歩行中に胎児が経験するような運動に非常に近似した運動を幼児に供与し伝達する。 このシステムは、日中／夜間周期で環境パラメータを変化させ、幼児が日常環境に近似するパラメータに曝されるまで時間を掛けて刺激を減少させるように制御される。

このシステムは、下方撓み支持体11及び上方撓み支持体３を含む懸吊システムにより幾つかの軸に沿って運動するべく支持された移動プラットフォーム30上のゆりかご１を含んでいる。 ゆりかご１は幼児が寝かされる柔らかい体に沿うマットレス33を含んでおり、さらに制限的な子宮内触感環境をシミュレートするためのボルスタストラップ32を含むボルスタを備えている。

さらに、このシステムは、マットレス33上に寝かされる幼児の水準より下方のゆりかご１内に配置された音声変換器２を含んでいる、この音声変換器２は、音声変換器に接続された、ステレオ、テープレコーダ、電子信号発生器又は同様の制御可能な音声発生器のような、１又は２以上の信号源を含んでいる。 音声発生器により発生された音声のプロフィルは各種のシミュレートされた音声から構成することも可能であり、又母胎内の胎児の付近に存在するノイズ音声を実際に記録したものから構成することも可能である。 さらに、かかる音声を、ゆりかご１内の信号源として、電子的に発生させたり、テープに記録したり、変換器から演奏させたり、受信機を介して再生させたりした音楽や家庭内音声のような他の音声から構成することも可能である。 音声は、マットレス33
の下方に好適に取り付けられた変換器又は拡声器２から再生される。 他の環境要因と同様に幼児に送られる音声は、子宮内音声から外界の典型的な音声へと数カ月の期間にわたって徐々に変化される。

ゆりかご１は、バネ鋼などから製造され、その下方端が下方取付ブラケット29を介して基部27に固定され、その上方端が上方取付ブラケットを介して移動プラットフォーム30に固定された、４つの薄い矩形の下方撓み部材
11を含む懸吊システムにより支持される。 この特殊な設計により、プラットフォーム30は、移動プラットフォーム30を基部27に平行に保ちながら横方向運動が生じないように、ゆりかご１の縦軸に沿ったほぼ線形の運動を可能にする。 プラットフォーム30は基部27に相対して運動すると共に、下方撓み部材11は波線39で示したように屈曲する。

プラットフォーム30は上方撓み部材３及び後述する関連部品を介してゆりかご１を支持しかつ担持する。 上方撓み部材３は薄いバネ鋼などから形成されて、クランプ板34により移動プラットフォーム30の中央に固定されている。 上方撓み部材３の端部は上方クランプ板35によりゆりかご１の底部に固定されている。 ゆりかご１は、ゆりかご１の底部に固定された二つのゆりかごピボット23
により支持されている。 第３及び第６図に示されるように、これらの上方撓み部材３及びゆりかごピボット23により、上方撓み部材３がプラットフォーム30上の横及び縦方向運動に対するゆりかご１を保持するに必要なだけ撓む間に、ゆりかご１がゆりかごピボット23の底部の周りを回転可能になる。 この特殊なシステム設計及び幾何学的配置は、移動する質量体の重さが下方撓み部材11を屈曲させるに必要なほとんど全ての力に抗するように作用する。 従って、ゆりかごや幼児を含む質量を移動させるに必要な実際の力は非常に小さい。 これによりモータに対する要求事項及び製造コストを減少させることが可能であり、運動を円滑に行うことが可能になる。

第１図に示す線形及び回転要素からなるゆりかご１の特徴的運動は、後述の実施例に従い発生させることができる。

第２図乃至第４図に示すように、本発明の一つの実施例による運動の制御及び駆動システムは、モジュール28
内の電子回路により制御される低電圧交流式モータ12により、第２図及び第３図の矢印で示すように、線形及び回転運動の双方を実行する。 低電圧交流モータ12を用いることにより、実施に当たって高電圧を用いる必要がなくなり、安全性が強化される。 さらに、直流モータの整流子及びブラシを用いないため、感電、火花あるいは爆発の可能性をも付随的に減少させることが可能である。

線形運動の構成要素を参照するに、モータ12はモータのプーリー13を駆動し、さらに第１のベルト14を駆動し、さらに第１の駆動プーリー15が駆動される。 この初期速度を減少させることで、ゆりかご１の線形運動の所望の揺動速度を得ることができる。 本発明の設計では、
約30往復／分の日中のゆりかご速度に対して300rpmのモータを組み込んでいる。 モータ12に供給される駆動信号の大きさ又は周波数を変えることにより所望のゆりかご速度を得ることができる。

第２図を参照するに、駆動プーリー15上の線形駆動ピボット19は線形駆動リンク20に連結され、さらにこのリンクは線形駆動ピン25に連結され、さらにこの駆動ピンは移動プラットフォーム30に固定される。 第２図に示すように、プーリー15の中央の周りの線形駆動ピン19の回転により、ゆりかご１の縦軸に沿ってゆりかご１が線形揺動される。 ゆりかご１の縦変位は駆動プーリー15上で駆動ピボット19を異なる半径を置くことにより変えることが可能である。

回転運動の構成要素を参照するに、第２図及び第４図に示されるように、第２の駆動プーリー16が第２のベルト17を駆動し、このベルト17が第２の駆動プーリー18を駆動し、このプーリーが軸36に連結され、この軸が駆動ディスク37に連結されている。 回転駆動ピボット21は駆動ディスク37に取り付けられ、この駆動ディスクは回転駆動リンク22に連結され、この駆動リンクはゆりかご駆動ピン24に連結され、この駆動ピンはゆりかご１の底部に固定されている。 駆動ブラケット26は、プーリー15、
プーリー18、軸36及び駆動ディスク37用のピボットを支持し供給する。 ベルト14及び17は、第１の場合の第２の場合も、騒音を減少するために用いられる。 プラットフォーム30に対するゆりかごの回転の程度は駆動ディスク
37上で駆動ピボット21を異なる半径で位置決めすることにより変更可能である。

プーリー16及びプーリー18の比率は、ゆりかご１の線形及び回転運動の間に所定の関係が得られるように調整される。 本発明の設計では、2:1の割合を用いているが、これにより１分当たり15揺動の最大の又は日中のゆりかご回転運動が得られるが、他の値を用いることも可能である。 この実施例で、組み合わされた運動の制御及び駆動システムにより、約1.5インチの線形運動及び約
9.5度の回転運動を得ることが可能である。 この運動は、第１図に示すような、母親が歩行中に胎児が経験するような子宮内運動を非常に正確に再現するものであり、最も一般的な胎児の子宮内「逆さ」位置からゆりかご１に寝かされた幼児の位置に90度移行されたものである。

第５図乃至第７図を参照するに、本発明の別の実施例に基づく運動の制御及び駆動システムは、別の線形駆動装置すなわちモータ41−45を用いることにより線形及び回転運動を可能にしている。

線形移動モータ41−44は、移動プラットフォーム30に取り付けられたブラケット44に取り付けられた移動電磁石43を備えた移動コイルモータから構成される。 モータ磁石42は、基部27に個別に取り付けられたブラケット41
に取り付けられている。 磁石42は電磁石とすることも可能であるが、この設計では永久磁石を用いている。 磁石は図示の通りの極性を備えており、ブラケット41は磁束に環状戻り経路を供与するべく円筒状中央位置を備えている。 電磁石43はモジュール28内の電子回路により励起され制御される。 電磁石43が励磁されて形成された磁界により、プラットフォーム30が左右に移動される。 移動の方向はコイル内の電流の方向に依存する。 結果として発生した磁界は、磁石42の磁界を引きつけるか反発する。 運動センサ48が運動を探知するべく設けられる。 運動センサ48は単純な単一段センサでも構わないし、又は運動、運動方向、速度などを感知する多段装置とすることも可能である。 かかる運動センサ48は、単純な機械的スイッチ、光学又は磁気センサ、線形可変差動トランスフォーマ、エンコーダなどの多くのタイプの装置から一つを選択することが可能であり、モジュール28内の電子回路に接続されて、運動限界を設定し、従来通りのフィードバック制御が行われる。

運動センサ48に接続された、電子回路モジュール28による電磁石43の制御によって、単純に又は精巧にゆりかご１の線形運動制御が可能になる。 ゆりかご１の運動は、「開ループ」又は「閉ループ」いずれの動作であっても、電磁石43に供給される電流、電圧、パルス持続時間などを制御することにより増加又は変更可能である。
さらに、ゆりかご１の並進及び回転運動の異なる位相関係及び異なる相対速度が、モジュール28内の電子回路から二つの線形運動モータに供給される独立信号の制御の下に達成される。

ゆりかご１の回転運動は、回転駆動リンク46を介して回転駆動ピン47によりゆりかご１に連結された回転駆動モータ45により駆動される。 モータ45はモータ41−44と同様のものとすることが可能であり、図示はしていないが、（上述の通り）運動センサ48と同様の相対運動センサと接続して作動する。 モータ45は運動制御システムを得るために、「開ループ」又は「閉ループ」モードの何れかで駆動される。

モータ41−44及びモータ45は、個々別々に制御されて、ゆりかご１の線形及び回転運動の多くの組合わせを実行可能である。 結果的に、母親が歩行中に胎盤内で胎児が経験する運動を再現するのみならず、このシステムによれば、胎児が妊娠中に感知する別の種類の運動の間の移行をシミュレートすることも可能である。 例えば、
このシステムでは、母親が睡眠中に感知される運動をシミュレートする事も可能であり、母親が歩行中に感知される運動にさらに近似させるために線形及び回転運動の移動振幅及び位相関係を変化させることも可能である。
制御された並進運動は、幼児にストレスを与えたり起こしたりしないように、数分にわたる動作条件の間で「傾斜的に」上昇又は下降させるなどして、静かで滑らかに行われる。

第８図は、本発明の懸吊システムの別の実施例を示している。 この実施例に置いては、二つの幅広の撓み部材
58が、第２図乃至第６図に示す四つの狭い下方撓み部材
11の代わりに取り付けられている。 幅広の撓み部材58は移動プラットフォーム52に取り付けられ、移動プラットフォームはゆりかご１を支持し、ゆりかごはゆりかごピボット23の周りを回転する。 平坦な膜49が膜クランピング板53により移動プラットフォーム52に取り付けられる。 平坦な膜49の外側端は膜保持器50によりゆりかご１
に固定されており、膜保持器50はゆりかご１の膜溝51に押圧されて、何物も又は何人も移動ゆりかご１及び移動プラットフォーム52の間に挟まれたり、捕捉されないようになっている。 平坦な膜49をゆりかご１のピボット点の水平軸上に置くという特殊な幾何学構造のために、第８図に点線で示すように、ゆりかご１の揺動回転運動により、平坦な膜49は６パーセント以下の僅かな引き伸ばしを被るに過ぎない。 結果的に、平坦な膜49の引き伸ばしは、ゆりかご１に取り付けられた外側端により揺らされる半径と平坦な膜49の最も内側端から揺らされる半径との間の差に限定される。 膜の引き伸ばしを最少にすることで耐久年数を伸ばすことが可能であり、膜49として廉価な平坦な弾性材料を使用することが可能になる。

第９図は、本発明の安全機構の別の実施例である。 この実施例では、屈曲された膜54を用い、この膜は上方クランプ板56によりゆりかご１に取り付けられ、下方クランプ板55により移動プラットフォーム57に取り付けられている。 ゆりかご１の揺動回転により屈曲部材54は開いたり閉じたりする。 結果的に生じるストレスが屈曲部材
54の全長にわたって分散され、膜の耐久年数を長くさせる。 屈曲膜54の設計により、移動するゆりかご１と移動プラットフォーム57の間に何人も又は何物の挟まれたり捕捉されたりしなくなるので、本発明の安全性が強化される。

上述のシステムは、日中／夜間の周期でゆりかごの環境的刺激を自動的に変化させることにより、起きている、又は寝ている間の母親の行動をシミュレートする。
これは、第10（ａ）乃至（ｍ）図に示されるように、モジュール28内の電子回路に接続されて作動する太陽センサ４により達成される。 太陽センサ４は周囲光の減少を検出して、運動及び音声の「夜間」プログラムにスイッチする。 もちろん、かかる日中又は夜間動作のプログラムはタイマ又は手動スイッチの制御により達成することも可能である。 本発明では、日中速度の約50乃至60％の速度である夜間速度で利用するものであるが、他の割合で利用することももちろん可能である。 代わりに、プラットフォーム30及びゆりかご１に連結された個々のアクチュエータに、モジュール28内の電子回路の制御により、日中及び夜間動作の間に、選択された運動の軸に沿う個々の運動を実行させることも可能である。 さらに、
本発明では、夜間動作中には日中音量の約85乃至90％の音量で音声を供給しているが、もちろん、他の割合で利用することも可能である。

運動及び音声の動作、日中及び夜間の変化、幼児の歳に応じた初期の子宮内数値から子宮外の周囲環境の数値にいたる時間をかけた刺激の減少に関する上述の各種観点の統合は、第10（ａ）乃至（ｍ）図及び第12図に示されているように、モジュール28内の電子回路の制御によって達成される。 ある実施例では、マイクロプロセッサは、停止／リセットスイッチ６、開始スイッチ７、歳制御スライド式電位差計９、太陽センサ４、及び（図示しないが）ホトダイオード／ホトセンサ対から成るスイッチなどの運動センサからの入力を受信することができる。 マイクロプロセッサは、拡声器又は変換器２を介して音声の発生を制御し、さらに、モータ12又はモータ41
−45（実施例に応じて）の速度、指示ランプ５の状態及びタイマの機能を制御する出力を発生する。

次に電子回路の制御について詳細に説明する。 まず第
10（ａ）図を参照するに、プログラムはパワーアップ又は運動時間終了によるリセットで開始する。 停止／リセットスイッチ６が押されると、プログラムはリセットに向かい、音声とモータが終了する。 タイマは、タイムアウト時に、動作周期を再度開始する。 制御プログラムは動作を開始するべくマイクロプロセッサ及びその内臓RA
Mを初期化する。 プログラムは、試験モードが選択されているかどうかを判断するために試験スイッチをチェックする。 もし試験モードが選択されている場合には、試験ルーチンが実行される。 そうでない場合には、開始スイッチ７が押される。 開始スイッチ７が押されると、ゆりかごの通常動作用の主シーケンスが実行される。

第10（ｂ）及び（ｃ）図を参照するに、プログラムは歳制御電位差計９から歳制御パルス幅を感知して、歳設定に対応する０から255の間の数字を発生する。 それから、音声、モータ及び日中／夜間状態プロセッサが初期化される。 ゆりかごの状態に応じて、各プロセッサは四つの機能の内の一つを実行する。 例えば、音声状態プロセッサに注目してみると、音声は、オフ状態か、オンにされたか、オン状態か、オフにされたかの何れかであり、プロセッサは第10（ｄ）及び（ｅ）に示された対応するサブルーチンを実行するであろう。 同様にモータもオフ状態か、オンにされたか、オン状態か、オフにされたかの何れかであり、第10（ｆ）及び（ｇ）に示されるように、好適なサブルーチンが実行される。 日中／夜間状態プロセッサに関しては、四つの状態は日中がオフの状態（すなわち夜間）か、日中がオンにされた（夜が昼になった）か、日中がオンの状態（すなわち日中）か、
日中がオフにされた（昼が夜になった）かのいずれかであり、これについては第10（ｈ）及び（ｉ）に示されている。

オン又はオフにする機能は、音量、モータ速度及び日中／夜間移行を徐々に傾斜的に上昇又は下降させることにより実行される。 音量のオン／オフ及びモータのオン／オフの傾斜動作は日中／夜間移行よりも速く、約５分で行われる。

ゆりかごが通常動作にある場合には、マイクロプロセッサは連続的に主制御プログラムを実行する。 好適な音声状態、モータ状態又は日中／夜間状態を実行した後に、システムは、モータ速度が変化する毎に、運動検出器を更新し、運動検出器のタイムアウトを探索する。 第
10（ｃ）図に示すように、主制御プログラムは、タイマをストローブし、遮断が必要であることを示すために停止／リセットスイッチ６を走査し、必要な場合には時々指示ランプ５をトグルする。

第10（ｄ）及び（ｅ）を参照するに、本発明は、ドウェルによって示されるように、音声の状態に応じて、四つの音声状態のサブルーチンの内の一つを実行する。 ドウェルは音声がオンである時間の長さであり、０乃至25
5の間の数値またはパーセントで表現される。 この場合2
55が100％を示し、128が50％を示す。 ドウェルが０である場合には、音声はオフであり、オンにはならない。 すなわち、サウンドオフループはドウェル０が検知される毎に実行され続ける（例えば、歳が四ヶ月になるまで）。 ドウェルが０よりも大きな場合には、音声が時間に取り入れられ、システムは好適なターンオン時間を探索する。

ターンオン時間はモータがオンにされる毎にランダムに設定される。 最初のターンオン時間はリセット／初期化時に設定され、システムが最初に主制御プログラムを実行する。 最初のターンオン時間が来た場合に、音声状態はSNDS−OFF（音声オフ）から音声Ｔ−ON（音声ターンオン）に変化し、新しいターンオフ及びターンオン時間がランダムに発生される。 システムが主ループ内の音声Ｔ−ONサブルーチンを実行している間に、音量は所定の増加／秒率で増加する。 それから、システムは、音量が目標音量に等しいかどうかをチェックする。 目標音量はゆりかごが日中状態で動作しているか、夜間状態で動作しているかに応じて異なる。 音量が目標音量に等しくない場合には、サブルーチンが再度実行される。 音量が目標音量に等しい場合には、音声が目標値の大きさになり、音声状態がSNDS−ON（音声オン）に変化する。 もちろん、目標音量の設定、又は上述の音声プロフィルの複製を従来通り手動の音量制御回路により実行することも可能である。

SNDS−ON状態の場合には、システムは、ドウェルが最大ドウェルより低いかどうかをチェックする。 音声が最大ドウェルに等しい場合には、システムはSNDS−ON状態を維持してターンオフを行うことはない。 ドウェルが最大値よりも低い場合には、実時間分カウントが、上述の通り、ランダムに設定された音声ターンオフに等しくなった時に、音声はターンオフされる。 この時点で、音声状態は音声Ｔ−OFF（音声ターンオフ）に変化し、音声は音量が０になるまで毎秒減少され、音量が０になった時点で、システムはSNDS−OFF状態に戻る。

第10（ｆ）及び（ｇ）はモータ状態のサブルーチンを示している。 モータ状態のサブルーチンは、音声状態サブルーチンとは独立に動作するが、他の事項については同様である。 MOTS−OFF（モータオフ）状態時には、システムはドウェルが０より大きいかどうかを判定する。
ドウェルが０以下である場合には、モータはオフに維持される。 ドウェルが０より大きい場合には、システムは現在の実時間分カウントがランダムに設定されたターンオン時間に等しいかどうかをチェックする。 等しくない場合には、システムは単純に戻る。 等しい場合には、システムはランダムに新しいターンオフ及びターンオン時間を設定し、日中／夜間状態が日中か夜間であるかに応じて目標速度を設定し、モータ状態をMOTS−TON（モータターンオン）に変化させる。 MOTS−TONルーチンは現在の速度が目標速度に等しいかどうかをチェックする。
もし等しければ、システムは、MOTS−ON（モータオン）
状態に変化して、現在の時間がランダムに設定されたMO
TS−TOFF（モータターンオフ）時間に等しいかどうかをチェックする。 等しくない場合には、システムは戻って、次の時間中再びチェックを行う。 等しい場合には、
システムは目標速度を停止速度に設定して、完全にオフ状態になり、運動検出器がオフを検出するまで待機する。 オフが検出されると、システムはMOTS−TOFFに状態を変化させて、完全に遮断する前にセンタリング時の運動割込を探索する。 MOTS−TOFFルーチンは停止する前に目標速度設定に等しい速度を探索する。 目標速度に最初に達すると、ルーチンが実時間カウント割込ルーチンにより発生される運動割込カウントを探索する。

モータ速度の傾斜は音量の傾斜よりも速いので、実時間カウント割込ルーチンでモータ速度の移行を処理するのが容易である。 第10（ｍ）図に示すように、運動検出割込ルーチンは非常に簡単なものである。 運動検出器がトリップ又はスイッチされる毎に、メモリ又はレジスタ内のバイトがインクリメントされる。 モータ状態プロセッサは、運動検出器がトリップされたことを示すメモリ内のバイトを検出する。

第10（ｌ）図に示されるように、クロックタイマがオーバーフローする毎に、クロック割込及びモータ制御割込ルーチンの実行が行われる。 オーバーフローは各50ミリ秒毎に設定される。 割込はメモリ内のバイトを増加させる。 １バイトは50ミリ秒の割込をカウントする。 システムが20割込を蓄積すると、システムは「秒」と称されるバイトを更新する。 60「秒」を蓄積すると「分」と称されるバイトがインクリメントされ、60「分」の蓄積後に、システムは「時」と称されるバイトをインクリメントし、24「時」の蓄積後に、システムは「日」と称されるバイトをインクリメントする。 システムは、さらに（ここでは用いないが）「10日」というバイトを含んでいる。 必要に応じて実時間クロックバイトがインクリメントされた後に、システムはそれがモータを制御する時間であるかどうかをチェックする。 もしそうであれば、
システムはモータ速度を、モータ状態がMOTS−TON又はM
OTS−TOFFにあるかに応じて、増減する。

第10（ｈ）及び（ｉ）図は、日中／夜間状態サブルーチンを示している。 日中／夜間状態プロセッサは、太陽センサ４の出力を読出す。 出力が光が検出されたことを示していれば、システムは「日中カウント」と称されるバイトをインクリメントする。 そうでない場合には日中カウントがデクリメントされる。 5000の日中カウント読み出しは、太陽センサ４が、光を検出しない場合よりも
5000回多く光を検出したことを示している。 同様に、−
5000の日中カウント読み出しは、太陽センサ４が、光を検出した場合よりも5000回多く光を検出したことを示している。

状態DAYS−OFFは夜間と等価である。 日中カウントが5
000に達すると、光がある状態が光がない状態よりも頻度が高く検出されたことを示すから、システムはモータドウェルを日中ドウェル値にまでインクリメントする。
また状態はDAYS−TON（日中ターンオン）に変化され、
心臓の鼓動（鼓動率は増加される）を含む音声の音量がインクリメントされ、予め設定された日中値に達するまでモータの速度も毎分増加される。 この時点で、システムは状態をDAYS−ON（日中オン）に変化させ、光がない状態が光のある状態よりも5000回多くなったことを示すまで太陽センサ４からの出力を読み続ける。 光がない状態が光のある状態よりも5000回多くなると、システムはモータドウェルを夜間ドウェル値に設定し、状態をDAYS
−TOFF（日中ターンオフ）に変える。 DAYS−TOFF状態時に、システムは、約５分で、音量、心臓の鼓動率及びモータ速度を、それらが予め設定した夜間値になるまで減少させる。 最後に、システムは、変化をDAYS−OFF（夜間）状態に戻す。 太陽センサ４は、例えばゆりかごの近くで短い時間ランプが付けられたような移行状態を感知した場合にように、誤った「日中」が検出されないように、反復してチェックされるべきである。

第10（ｊ）図は、SLOW−STOP及びCHECK−MOTORサブルーチンを示している。 システムは、停止／リセットスイッチ６が押されたときに主制御プログラムからのSLOW−
STOPサブルーチンに入る。 まず、サブルーチンは、モータが通常よりも速く（しかし、瞬間的にではない）ターンオフされるように、モータの傾斜率を増加させる。 次に、システムはモータの目標速度を、ゆりかごのセンタリングをチェックするために用いられる停止速度に設定する。 モータ及び音声がオフにされると、システムは、
第10（ａ）図に示すリセット位置である、位置０にジャンプして戻る。 モータ又は音声又は双方がオン状態にある場合には、システムはMOT−TOFF及びSNDS−TOFFルーチンを用いて、モータ速度音量を減少させて、ゆりかごを中央に戻す。

試験モードでは無視されるチェックモータサブルーチンは、運動検出器が発見されない場合のタイムアウトに用いられる。 通常のゆりかご動作では、モータ速度は０
以上（すなわち、モータは実際にはオン）であり、システムは、運動終了（運動検出器トリップ割込が実行された場合に増加されるバイト）が０以上であるかどうかをチェックする。 もしそうであれば、これはトリップを示し、システムはTO−CHECK（タイムアウトチェック）ルーチンを実行して、タイム値を将来システムがタイムアウトになる場合を示す値に設定する。 実時間クロック割込からの現在の秒の経過値がタイムアウト時間に等しい場合に、システムはリセット、すなわち第10（ａ）図に示すリセット位置に戻り、システムがタイムアウト及び停止されたことが示される。 現在の秒の経過値がタイムアウト時間に等しくない場合には、システムは戻り、ルーチンは無視される。

第10（ｋ）図は、音声発生割込を示している。 割込率は心拍を決定する。 音声割込は音声データ表から次のデータ値を読み出し、現在の音量設定にスケーリングした後に音声DACに書き込む。 表の終わりに到達すると、システムはポインタをリセットして、始めから再スタートする。

運動発生器手段は、モジュール28の前述の電子回路の制御に従い、次の一般的なパラメータ内で動作する。 ゆりかごモータ12,又はゆりかごモータ41−45は、実施例に応じて、ゆりかご１が動作中にランダムにオンオフの切換を行う。 最少のオン時間は約５分であり、最大のオン時間は約45分である。 オンオフの間の漸次の移行は約
30秒である。 （モータのオン時間は、モータが最少にターンオンされた時から再び完全にオフにされたまででカウントされる。）モータのドウェルは最少歳の約50％から最大歳の０％の間で線形的に傾斜している。 もちろん、別の時間間隔及びドウェル割合を用いることも可能である。

同様に、音声発生器手段は以下の一般的パラメータ内で動作する。 音声は、ゆりかご１が動作中にランダムにオン又はオフされる。 最少のオン時間は約５分であり、
最大のオン時間は約45分である。 オンオフの間の漸次の移行は約30秒で行われる。 （音声オン時間は、音声が最少にターンオンされたときから再び完全にオフにされたまでの間でカウントされる。）音声のドウェルの傾斜は最少歳の約100％から最大歳の約０％の間で線形的に傾斜している。 シミュレートされた心臓の拍動は日中動作時には毎分約80であり、夜間動作時には毎分約62であり、活動時及び急速時の典型的な心拍をシミュレートしている。 もちろん、別の割合を用いることも可能であり、日中から夜間への移行の割合には約15分を要する。

パラメータ間の特徴的関係が第11図及び第12図に示されている。

第11（ａ）図及び第11（ｂ）図は、本発明の日中及び夜間の動作モードに関して、幼児歳（０乃至４カ月）の関数としての音声及び運動の持続時間及び周波数が徐々に変化する様子を示している。 一般的に、日中モードの方が夜間モードよりも、運動は速く、心臓の鼓動も速く大きい。 幼児の歳に関して、運動及びパラメータが「オン」である総時間は徐々に減少する。 しかし、運動及び心臓の鼓動の割合は同じように保たれる。 移行期の終わりに、ここでは４カ月目にゆりかごの運動及び音声が完全に終了する。

第12（ａ）−（ｃ）図に、幼児の歳を新生児、２カ月及び３カ月に設定した典型的な24時間周期に関する特徴的なオンオフ及び強さの周期を示している。 運動及び音声は両方とも開始スイッチ７を押すことにより開始する。 しかしながら、次いで、運動及び音声オンオフ時間が、（第12（ａ）図の左部分に説明されているように）
ランダムにそれぞれ独立に設定され、又は（日中又は夜間の）基礎水準と運動に応じて増加した心臓の拍動を示す上方水準の間で、（第12（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）図の残りの部分に示されているように）少なくとも傾斜的に上昇又は下降するように追尾される。 第12（ａ）乃至（ｃ）図に示される特別なパターンは、典型的なランダムパターンと、幼児の歳と共にランダムに活動が減少される様子を示している。

第11（ａ）、（ｂ）図及び第12（ａ）−（ｃ）図及び上述の一般的パラメータに示されるようなパターンに加えて、本発明の音声及び運動の制御に変更を加えることが可能である。 これらには、（１）完全なオンオフ周期ではなく、４カ月の期間にわたって線形又は非線形的に音声の振幅を徐々に減じること；（２）オンオフ周期ではなく、運動の割合（周期／分）及び／又は振幅（ストローク長さ）を徐々に減じること；（３）母親のベースライン心拍の関数として、「通常」の音声割合（80回／
分（日中）、62回／分（夜間））及び「通常」の運動割合（30周期／分（日中）、15周期／分（夜間））を変化させること；（４）４カ月の使用期間を変化させること；（５）特別な幼児の行動（例えば、レバーを押す）
の関数として、音声及び運動割合を変化させることが含まれる。

第13図のブロック図を参照するに、電子回路モジュール28のある実施例の電子回路には、マイクロプロセッサ
61、メモリアドレスラッチ62、EPROMメモリ63及び水晶時計71が含まれて、プログラムの実行を制御する。 第一の出力はD/A変換器64及び増幅器65を介して拡声器66に送られる音声であり、モータ12の運動は増幅器68及びD/
A変換器67によりオンにされる。 もちろん、二つのモータ制御回路は、アクチュエータ41−44及び45のような別々のモータ又は線形アクチュエータに含まれる。 マイクロプロセッサ61は、D/A変換器64,67に供給される８ビット制御語を用いた従来の方法でこれらの出力を制御する。 D/A変換器64からの出力は拡声器66を駆動するオーディオ増幅器65に供給される。 モータ12（又は41−44及び45）は、マイクロプロセッサ61からの８ビット制御語を受信し、モータを駆動する電力増幅器68に出力を供給するD/A変換器67を介して制御される。

拡声器66から伝達される特別な音声及び音声パターンは、EPROMメモリ63にディジタル化された及び記憶された音声に基づいている。 これらの音声を予め記録された実際の子宮内音声とすることも可能である。 音声及びモータ運動がオン状態にある総時間、振幅及び持続時間はメモリ63に格納されたアルゴリズムによって制御される。

システムの動作時、音声及びモータがオン状態にある総時間を制御するためのアルゴリズムは、歳タイマ74及びそれに関連するスライド電位差計9,77を介して供給される入力によって変更される。 スライド電位差計9,77は従来通りゆりかごの前方制御パネル８に配置され、ユーザにより制御される。 ユーザが制御することが可能な他の入力には、開始／停止スイッチ75及び日中／夜間スイッチ76が含まれる。 開始／停止スイッチ75はシステムの開始及び停止を制御する。 日中／夜間スイッチ76は、システムが日中モードで動作するか夜間モードで動作するかを決定する。 各スイッチ75,76には、関連する指示ライト78,79が含まれる。 このように、開始／停止スイッチ75に関連するライト78はシステムが起動中であるか停止中かを示す。 システムが起動中、又は停止モードにある場合には、ライト78はゆっくりと、例えば１秒毎に点滅する。 システムが停止してしまった場合には（従って開始の待機中には）、ライト78は点灯し続ける。 指示ライト79は、ライトがオフ状態の日中モードでシステムが動作しているか、ライトがオン状態の夜間モードで動作しているかを示す。

説明したようなユーザ制御及び出力に加えて、システムは、例えば、モータ12により駆動される第２のギヤの一つの回転により示されるような、ゆりかごの運動を監視するべく配置された光学式送信機及び受信機を含むホト検出器アセンブリ72を含んでいる。 ホト検出器アセンブリ12から発生された信号は、連続的にマイクロプロセッサ61に送られて、マイクロプロセッサ61に割り込みその他の信号を発生する。 かかる制御信号が発生しなくなると、遅れ間隔がマイクロプロセッサ61内でタイムアウトとなり、その後、マイクロプロセッサ61は、例えば、
モータ12の失速や第２のギヤの一つを駆動するベルトの制動などに応じて、安全のために、モータへの電源を切り音声をオフにすることにより全システムを遮断する。
別の安全応答は、マイクロプロセッサ61によるプログラムの実行が好適に行われているかを継続的に監視するように機能する監視タイマ73により供与される。 この監視タイマ73は、監視タイマがマイクロプロセッサ61の通常のプログラム制御動作内に含まれている２秒間隔内にリセットされない場合に、自動的にマイクロプロセッサ61
をオフにする。 このように、通常の動作時、監視タイマ
73は常に２秒間隔内でリセットされる。 しかしながら、
電源の故障や低電圧条件が生じて、マイクロプロセッサ
61が通常のプログラム実行を遂行することが困難になった場合には、監視タイマ73が自動的に２秒間隔後にマイクロプロセッサ61を停止する。 各種の試験スイッチ70
が、製造時及びシステム試験時に工場のサービスを受けなくても済むように、異なる試験モードでマイクロプロセッサ61の動作を制御するための入力として設けられる。

（発明の効果） 以上より、本発明により、初期に妊娠中の子宮内の環境パラメータ、特に運動及び音声をシミュレートして、
幼児をシミュレートされた子宮内環境から子宮外環境へと移行させることが可能な装置及び方法が提供されることが明らかである。 本発明の別の実施例は、幼児用の保育器の二つの軸方向運動を実行するためのプラットフォーム及び、かかるプラットフォーム上に支持される個人用のハウジングを含むものである。 さらに、上述の音声運動及び音声プロフィルは、特別な幼児又は個人の望み通りに、手動で制御したり持続させることも可能である。

要するに、本発明によれば、母親が歩行中に胎児が経験するような子宮内運動を非常に近似的に再現可能な懸吊及び運動の制御及び駆動システムが提供される。 さらに、本発明によれば、マイクロプロセッサを利用することにより、運動及び他の刺激における所望の変化を統合して、幼児をシミュレートされた子宮内環境から子宮外環境へと徐々に移行させることを可能である。 さらにシステムは広範囲な柔軟性を備えており、静かで、円滑かつ継続的であり、摩擦が最少又は全くなく、安全性及び信頼性が高く、保守の必要性が低い、複雑でより自然な動きを生成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の運動パラメータによりエミュレートされるパターンである、歩行中の妊婦に特徴的な胎盤の運動パターンを示すグラフである。 第２図は、本発明の一つの実施例に基づくシミュレーターの側面図である。 第３図は、第２図のシミュレーターの端面図である。 第４図は、第２図のシミュレーターの一部切断平面図である。 第５図は、本発明の別の実施例に基づくシミュレーターの側面図である。 第６図は、第５図のシミュレーターの端面図である。 第７図は、第５図のシミュレーターの一部切断平面図である。 第８図は、幅広の撓み部材と平坦な膜状安全装置を備えた、本発明に基づくさらに別の実施例の断面図である。 第９図は、幅広の撓み部材と曲がった膜状安全装置を備えた、本発明に基づくさらに別の実施例の断面図である。 第10（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），
（ｆ），（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ），（ｋ），
（ｌ）及び（ｍ）図は、それぞれ本発明の電子的制御システムの流れ図である。 第11（ａ）及び（ｂ）図は、それぞれ本発明の実施例の動作における、幼児の歳と一日の時間の関数としての音声と運動の変化を示すグラフである。 第12（ａ），（ｂ）及び（ｃ）図は、本発明の実施例に基づき、三歳児用に設定された音声と運動の24時間パターンを示すグラフである。 第13図は、本発明の電子制御器の実施例に関するブロック図である。 １……ゆりかご ２……音声変換器 ３……上方撓み支持体 11……下方撓み支持体 12……ACモータ 13,15……プーリー 14,17……ベルト 19,23……ピボット 22……回転駆動リンク 24……駆動ピン 26,29……ブラケット 27……基部 28……モジュール 30……プラットフォーム 31……ボルスタ 32……ストラップ 33……マットレス 34,35……クランプ板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ダブリュ・ジャミーソン アメリカ合衆国カリフォルニア州94507 アラモ，ラス・トランパス・1642 (56)参考文献 特開 昭53−82080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−45462（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−22145（ＪＰ，Ｕ) 米国特許2841802（ＵＳ，Ａ) 米国特許4752980（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁷ ，ＤＢ名) A61G 11/00 A61B 17/42