用于监测母乳消耗的监测设备
阅读：274发布：2020-05-11
专利汇可以提供用于监测母乳消耗的监测设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种监测设备用于在 母乳 喂养期间监测母乳消耗。所述监测设备包括：乳房硬度监测单元(22)，包括 变形 传感器 (30)和 力 或者压力施加器(28)；以及 控制器 (24)。所述控制器适于监测由母乳 挤压 产生的硬度变化，从而确定所述母乳消耗。，下面是用于监测母乳消耗的监测设备专利的具体信息内容。
1.一种用于在母乳喂养期间监测母乳消耗的监测设备，包括：
乳房硬度监测单元(22)，所述乳房硬度监测单元包括变形传感器(30)和力或者压力施加器(28)；以及
控制器(24)，
其中所述控制器适于监测由母乳挤压产生的硬度变化，从而确定所述母乳消耗。
2.根据权利要求1所述的设备，包括具有变形传感器元件(30)的阵列的变形传感器。
3.根据权利要求1或者2所述的设备，其中所述力或者压力施加器包括：
一个或者多个充气袋(28)；或者
抽吸泵。
4.根据权利要求3所述的设备，还包括压力传感器，用于感测由所述一个或者多个充气袋施加到所述乳房的压力、或者感测由所述抽吸泵施加的负压。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中监测单元(22)包括用于放置在乳头周围的环。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述控制器(24)还适于标识乳塞或者乳胀。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，所述设备形成吸乳器的一部分。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述控制器适于基于来自用户的输入来实施校准例程，所述输入指示通过使用所述吸乳器而获得的母乳的量。
9.一种在母乳喂养期间监测母乳消耗的方法，包括：
监测由母乳挤压产生的乳房硬度变化，从而确定所述母乳消耗，其中所述监测包括：通过使用力或者压力施加器来施加压力，以及感测产生的变形。
10.根据权利要求9所述的方法，其中施加力或者压力包括：
使一个或者多个充气袋充气；或者
施加由吸乳器引起的抽吸压力。
11.根据权利要求9或者10所述的方法，还包括：从所监测到的乳房硬度来标识乳塞。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，包括：使用来自吸乳器的使用的乳汁产生信息，来对所述母乳消耗的所述确定进行校准。
13.一种包括计算机程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述计算机程序适于实施权利要求9至12中的任一项所述的方法。
用于监测母乳消耗的监测设备
技术领域
[0001] 本发明涉及用于在喂养期间监测母乳消耗的设备。
背景技术
[0002] 进行母乳喂养的母亲非常有兴趣知道其幼儿已经从每个乳房消耗了多少乳汁，以随着幼儿的成长追踪幼儿所消耗的喂养时间和乳量。例如，感兴趣的是：进行母乳喂养的日期、时间和方面、每次喂养过程所消耗的平均乳量、在一天中的不同时间的乳房生产力、以及幼儿随时间的增重。
[0003] 一种方法是：监测在泡体中的变化，以确定婴儿从乳房接收的乳量。例如，被称为“Milksense”(商标)的监测产品可以追踪乳房组织在母乳喂养之前和之后的电容变化和电阻变化。监测器以大约0.5mA的电流来向乳房组织传输40kHz信号和20kHz信号，并且经由接触皮肤的电极来测量响应信号。该测量对乳房中的泡体的平均体积很敏感。
[0004] 然而，在该方法中使用的生物阻抗技术会随多种因子发生变化，诸如脂肪含量、浮肿程度和呼吸周期。在这种情况下，需要事先标识生物阻抗信号的模式，并且然后将其用于指示进行母乳喂养的乳量。然而，这不会给出非常精确的测量值。母亲还对通过其乳房组织的电流表示担心，并且担心这是否会对母乳及其乳房形状有影响。
[0005] US 2012/0277636公开了一种基于体积监测的备选方法。将充气袋放置在乳房上方。添加到袋子中的空气体积与乳房体积的减少相对应，并且被映射至所产生的乳量。
[0006] 该方法只会对大量母乳有效。由于从一个乳房只可以提取20ml，因此，该体积只能表示在乳房导管中的液体体积，而主要取决于乳房脂肪组织的乳房体积变化无法检测到。此外，由泵送或者母乳喂养引起的运动会干扰对乳房体积的变化的测量。
[0007] WO 2016/044368公开了一种用于基于感测乳房的皮肤的膨胀量或者收缩量来对乳量变化进行评估的系统，该膨胀量或者收缩量与乳房的体积变化相对应。
[0008] WO 2009/027868公开了一种向母亲提供对其幼儿的胃的饱满度水平的指示以帮助进行母乳喂养的系统。通过测量乳房体积(例如基于对线性尺寸的测量、区域测量或者乳房形状确定)来获得乳房饱满度的测量值。备选地，可以通过超声来测量在胸壁中的张力。
[0009] WO 2016/105718公开了一种用于监测母乳喂养的系统，其中可以将乳房压力用作对乳房饱满度的指示。
[0010] 仍然需要一种监视器，该监视器在电力上是无源的，但是使得能够准确地确定母乳消耗和/或产生。
发明内容
[0011] 本发明的概念是：利用硬度测量来确定母乳消耗水平。
[0013] 根据与本发明的一个方面一致的示例，提供了一种用于在母乳喂养期间监测母乳消耗的监测设备，其包括：
[0015] 控制器，
[0016] 其中控制器适于监测由母乳挤压产生的硬度变化，从而确定母乳消耗。
[0017] 该设备能够通过监测乳房硬度来监测乳汁消耗。例如，如组织分析中已知的，可以在不使用电刺激信号的情况下实现这一点。这也比测量乳房体积的变化更准确，并且还可以在更长的时间段内和针对更小的体积产量获得测量值。
[0018] 该设备可以被包含到乳罩或者乳房按摩设备或者吸乳器中。其可以简单地由母亲穿戴，并且提供非侵入式监测功能。对于监测幼儿的发育和母亲的健康而言，了解婴儿的母乳消耗都是令人感兴趣的。相同的设备还可以被用于一般的乳房监测，例如检查乳房肿块。
[0019] 乳房硬度监测单元可以包括变形传感器和压力或者力施加器。还可以存在用于提供有关施加的力或者压力的反馈的力或者压力传感器。
[0020] 这些组件一起允许进行硬度监测。施加压力或者力，并且测量对该压力或者力的反应(作为变形)。
[0021] 压力或者力施加器可以包括一个或者多个充气袋，用于向乳房施加压力。这提供了一种用于施加压力的简单并且非侵入式的方式。然后，可以提供用于感测由一个或者多个充气袋施加到乳房的压力的压力传感器。可以基于施加到乳房的压力和产生的变形来计算乳房的硬度。
[0022] 力或者压力施加器的备选示例是用于施加抽吸压力的抽吸系统。这可以是吸乳器的抽吸。这提供了一种用于施加负压的简单并且非侵入式的方式。然后，可以提供用于感测在吸乳器的抽吸孔中的负压的压力传感器。然后，抽吸压力引起乳房变形。可以通过变形传感器来测量乳房的变形程度。
[0023] 在这两种情况下，都可以基于所施加的压力(负的或者正的)和产生的变形来计算乳房的硬度。
[0024] 在这两种情况下，都可以存在具有变形传感器元件的阵列的变形传感器。作为最低限度，一个变形传感器元件会足以提供硬度指示。例如，可以在乳房周围移动单个变形传感器元件以获得多个测量值。然而，例如，如果该传感器将具有固定配置(诸如被包含到乳罩或者吸乳器中)，则作为备选，可以使用阵列。
[0025] 使用多个传感器元件使得能够按照同时的方式来在乳房的整个区域上监测硬度特性。按照这种方式，可以获得硬度分布图。这可以标识高硬度的局部区域，该高硬度诸如由肿块或者乳塞(例如由导致乳腺炎的、堵塞的乳导管引起的)所引起。可以通过分析筛选出这些局部区域，使得它们不影响母乳消耗数据，并且它们还可以被用于提供单独的咨询信息，诸如警告指示，以用于帮助避免乳腺炎。
[0026] 监测单元可以包括用于放置在乳头周围的环。优选地，该环用于放置在乳晕的外部周围，并且例如，其可以包括乳罩的一部分或者吸乳器的一部分。
[0027] 控制器还可以适于标识乳塞或者乳胀。如上所述，这可以被用于通过对采集到的数据进行过滤，来提供更准确的监测，或者控制器提供附加信息，例如建议母亲进行自我检查以便避免乳腺炎。即使在哺乳期之后，该设备也可以被用作乳房监视器。
[0028] 该设备可以形成吸乳器的一部分。在母乳喂养之前和之后，可以在那段时间使用吸乳器来对幼儿消耗了多少母乳进行评估。然后，母亲还可以在母乳喂养之后使用泵，来对乳房进行排空并且维持母乳喂养能力。在该示例中，在母乳喂养之前的硬度指示了母乳的基线，而在母乳喂养之后的硬度指示了剩余的母乳，并且差值表示幼儿所消耗的乳汁。
[0029] 通过将该设备包含到吸乳器中，母亲所需要的产品的数量被减少。
[0030] 控制器可以适于基于来自用户的输入来实施校准例程，该输入指示通过使用吸乳器而获得的母乳的量。
[0031] 按照这种方式，吸乳器还可以被用于对从硬度信息导出所消耗的母乳量的函数进行校准。在吸乳器挤压期间，用户可以手动地或者作为读出器通过带有刻度的智能奶瓶提供已知的母乳量作为输入。然后，该设备可以自动计算硬度信息，并且可以使用线性回归或者其他算法来为该特定用户对硬度与乳量之间的转换进行校准。
[0032] 本发明还提供了一种在母乳喂养期间监测母乳消耗的方法，其包括：
[0033] 监测由母乳挤压产生的乳房硬度变化，从而确定母乳消耗，其中监测包括：通过使用力或者压力施加器来施加压力，以及感测产生的变形。
[0034] 施加压力可以包括：使一个或者多个充气袋充气。在另一种情况下，施加压力可以包括：施加由吸乳器引起的抽吸压力。该方法还可以包括：从监测到的乳房硬度标识乳塞。
[0035] 该方法可以包括：从使用吸乳器开始通过使用乳汁产生信息来对确定母乳消耗进行校准。
[0038] 现在将参照附图详细地描述本发明的示例，其中：
[0039] 图1示出了充满乳汁(左图)和排空之后(右图)的乳房的图像；
[0040] 图2示出了用于在母乳喂养期间监测母乳消耗的监测设备；
[0041] 图3示出了在母乳喂养期间监测母乳消耗的方法；以及
[0042] 图4示出了证明该方法的可行性的测试结果。
具体实施方式
[0043] 将参照附图描述本发明。
[0044] 应该理解的是，详细描述和特定示例虽然指示装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅旨在用于说明目的，而不旨在限制本发明的范围。通过以下描述、所附权利要求书和附图，将更好地理解本发明中的装置、系统和方法的这些以及其他特征、方面和优点。应该理解，附图仅仅是示意性的，并且未按比例绘制。还应该理解，在附图中使用相同的附图标记来表示相同或者相似的部件。
[0045] 本发明提供了一种用于在母乳喂养期间监测母乳消耗的监测设备，其中监测乳房组织硬度变化，以确定母乳消耗信息。可以在自然母乳喂养期间监测乳房硬度，或者可以在母乳喂养之前和之后监测乳房硬度，例如通过使用与吸乳器或者乳罩相关联的监测设备。乳房的机械性质(特别是硬度)提供了对乳房饱满度的指示，基于变化信息，该指示可以被用于估计幼儿的母乳消耗。
[0046] 图1示出了充满乳汁(左图)和排空之后(右图)的乳房的图像。
[0047] 乳房包含泡体(alveoli)10，当乳房饱满时，该泡体10的大小增加。在对乳房进行排空之后，由于泡体的大小减小，并且泡体10中的母乳减少，硬度将降低。区域12表示乳塞。还可以使用局部高硬度测量来标识乳塞12，并且局部高硬度测量还筛选出乳塞12对测量的影响。
[0049] 对硬度的测量避免了对电刺激的需要，并且即使针对母乳消耗(或者产生)的微小变化，也可以提供准确的测量结果。
[0050] 监测单元22总体上包括用于放置在乳头周围(例如乳晕的外部周围)的环，并且形成乳房状的片(patch)。例如，监测单元22可以包括乳罩的一部分或者吸乳器的一部分。
[0051] 在该示例中，监测单元包括一组充气气袋28(但是可以只存在一个)以及一个或者多个变形传感器30，该一个或者多个变形传感器30用于监测由一个或者多个充气气袋28引起的压缩所引起的变形。还可以存在用于提供关于施加的压力或者力(即，在该示例中，由充气气袋施加的压力)的反馈的力或者压力传感器。在所示出的示例中，变形传感器30具有固定位置，并且用户不需要进行任何位置调整。
[0052] 可以基于气袋中的空气的体积变化来估计由气袋施加的压力，或者可以借助于空气压力计来测量由气袋施加的压力。压力水平和持续时间由主控制单元24控制在预定的安全范围内。
[0053] 然后，采集到的数据被用于针对整个乳房计算硬度图以及硬度平均值。
[0054] 可以在该片中实施主控制单元24，或者可以在经由有线或者无线方法来与该片通信的另一单独的设备中实施主控制单元24。主控制单元24计算硬度图，并且确定与母乳消耗以及对乳塞的识别相关的信息。该信息被作为输出提供至输出接口26，即，显示器。
[0056] 例如，变形传感器包括实施在该片中的应变仪或者光学传感器。
[0057] 通过使用使乳房的变形与施加到乳房的压力相关的方程式，可以导出针对乳房的主体(乳晕的外部)的硬度信息。然而，备选的是，从变形信息和压力信息直接转换为乳房饱满度测量值，而无需确定实际的硬度值。因此，更一般地，本发明提供了力和变形(力和变形一起表示硬度)与母乳量之间的转换。
[0058] 当确定了硬度值时，监测设备可以确定单个平均硬度值，但是更优选地，通过给出乳房硬度分布来获得硬度值的图。该分布还可以被用于通过计算来筛选出在乳叶中的乳塞或者乳涨。然后，该设备还可以被用于生成需要对乳房进行自我检查的建议消息。
[0059] 然后，硬度信息被映射至乳房的饱满程度。通过在母乳喂养期间(或者之前和之后)监测乳房(在乳晕区域之外)的平均硬度的变化，可以确定挤出的乳量。
[0060] 平均硬度对于确定乳房饱满度而言是感兴趣的。然而，可以按照更复杂的方式来组合来自乳房的不同区域的硬度读数，使得简单的平均值不是获得单个代表参数的唯一方法。通过单独地对硬度值进行分析以及形成平均值(或者其他单个代表值)，可以获得分布图，并且可以标识高硬度(诸如由肿块或者乳塞引起的)的局部区域。可以从平均值(或者其他单个代表值)的计算中去除这些局部极值。
[0061] 如上所述，该设备可以形成吸乳器的一部分。在母乳喂养之前和之后，可以在那段时间使用吸乳器，来对幼儿在母乳喂养期间消耗了多少母乳进行评估。然后，母亲还可以在母乳喂养之后使用吸乳器来对乳房进行排空。这帮助维持母乳喂养能力。
[0062] 压力施加器还可以基于吸乳器的抽吸泵。这提供了力或者压力施加器的备选示例。当通过吸乳器对乳头施加负压时，乳房再次变形，这将取决于乳房的硬度。然后，可以提供压力传感器，该压力传感器用于感测在吸乳器的抽吸孔中的负压，以提供所施加的压力的测量值，然后将该测量值与测得的变形结合，以导出硬度测量值。因此，硬度测量值可以基于对乳房组织的变形的直接测量，该变形由向与在气袋示例中相同(或者非常接近)的乳房组织施加力而产生，或者硬度测量值可以基于由吸乳器应用抽吸所产生的更间接的乳房组织变形。两个示例都给出了硬度的测量值。关于上面所描述的气袋示例，相同的变形传感器可以被用于吸乳器示例。此外，校准例程可以再一次提供由吸乳器施加的负压与所产生的乳房变形之间的关系，例如在吸乳器空腔的体积中。
[0063] 在母乳喂养之前和之后观察到的硬度变化然后被转换为乳房饱满度变化。因此，在这种情况下，在母乳喂养本身期间，不进行监测。相反，可以在母乳喂养本身期间应用监测设备(例如作为在母乳喂养期间穿戴的乳头罩的一部分)，并且这将使得能够在母乳喂养期间随时间进行硬度监测。
[0064] 乳房硬度变化与乳房饱满度之间的关系会在不同的个人之间有所不同。可以通过使用校准例程来默许这些差异。这基本上涉及挤压已知量的乳汁和监测乳房硬度(或者更一般地，监测所施加的力和产生的变形)。
[0065] 用于获得该校准信息的一种方法是：当可以直接测量所产生的乳量时，通过使用吸乳器来在乳汁挤压期间监测乳房硬度。硬度随时间的变化然后可以被映射至乳房随时间的变化。用户可以在挤压之后或者甚至在挤压期间多次键入产生的乳量。备选地，智能乳汁收集容器可以按照自动化方式来连续地提供该信息。
[0066] 因此，吸乳器提供了对使硬度与乳房饱满度相关的函数的校准。
[0067] 图3示出了在母乳喂养期间监测母乳消耗的方法。
[0068] 校准例程包括：在步骤40中通过使用吸乳器来挤压乳汁，以及在步骤42中监测乳房的硬度(特别是平均乳房硬度，可选地包括信号滤波函数)。这可以涉及在吸乳器挤压结束时或者在挤压期间多次报告所挤出的乳汁的量。乳房硬度可以基于对变形的直接测量，该变形响应于施加到乳房组织的力(正如气袋示例)，或者乳房硬度可以基于乳房的间接变形，该间接变形由吸乳器施加的负压所产生。
[0069] 在步骤44中，针对该特定母亲导出乳房饱满度与硬度之间的关系。
[0070] 在步骤46中，在母乳喂养之前或者之后或者在母乳喂养期间监测乳房硬度。
[0071] 在步骤48中，通过使用在步骤44中获得的关系来导出对应的母乳消耗。
[0072] 当然，只需要针对特定母亲进行一次校准。
[0073] 通过使用市场上可买到的压力传感器和应变传感器，已经测试了使用乳房硬度来确定乳房饱满度的可行性。传感器布置被手动地压靠在乳房上(而不是使用气袋布置)，以获得硬度测量值。
[0074] 使用在测量期间的、施加的压力和测得的变形的峰值，来计算处于乳房饱满状态的乳房的硬度。在母乳挤压的中段，按照相同的方式来测量乳房硬度，并且通过使用刻度来测量所产生的母乳。还按照相同的方式来在母乳挤压结束时测量乳房刚度，并且测量所产生的母乳。因此，在一个挤压周期内进行三种不同的测量。
[0075] 然后在不同的日子里重复该过程。
[0076] 图4示出了针对两天的结果，并且绘制了乳汁产生(以克为单位)与硬度指标(没有单位)的关系。点50代表一天，而点52代表另一天。
[0077] 数据表明硬度(应变/力的指数*100)与所产生的母乳的质量之间具有很强的相关性(具有线性回归值R2＝0.9，p<0.05)。
[0078] 因此，所进行的测试已经表明乳房硬度与母乳挤压(即，在进行母乳喂养的情况下的消耗)之间具有很强的相关性。来自多天的数据还表明了随时间的重复性。
[0079] 在上面的测试示例中，使用应变仪来直接测量变形。变形测量可以包括用于检测弯曲的传感器或者用于检测距离的光传感器。在上面的示例中，使用压电传感器来测量施加到乳房的压力(表示充气气袋)。
[0080] 本发明可以利用硬度的任何合适的测量值，即，表示乳房针对变型所提供的抵抗的任何值。可以只沿着一个方向测量硬度，优选地，垂直于皮肤表面并且在测量点处向内，并且然后，硬度可以简单地包括施加到皮肤的力与位移(即，与施加零外力的位置相比较，位置的变化)的比率。该位移与应变值相关联，并且硬度与杨氏模量相关联，但是不需要确定实际的应变值和实际的杨氏模量值。例如，不需要确定变形的组织的标称总长度。
[0081] 使用校准程序尤其使得能够将任何合适的力测量值和变形测量值(或者相关联的硬度测量值)映射至对应的乳房饱满度测量值。然后，最佳配合方法使得能够导出使这两个值相关联的函数。该函数可以是线性的或者非线性的。
[0082] 上面的示例具有变形传感器元件的阵列。可能只有一个变形传感器元件，可以手动地在乳房周围移动这个变形传感器元件，以获得平均硬度水平。
[0083] 在上面的示例中，硬度值得以计算，并且然后转换为乳房饱满度测量值。因此，硬度是中间变量，并且由此不需要计算或者输出硬度；实际上，控制器接收所施加的压力和所测得的变形作为输入，并且输出乳房饱满度指示。因此，不需要直接测量或者监测硬度变化，但是当从压力值和变形值转换为母乳消耗水平或者乳房饱满度水平时，可以隐含地执行测量和监测硬度变化。
[0084] 主要的兴趣是：在母乳喂养期间监测母乳消耗。然而，该设备显然还可以被用于确定乳房饱满度水平在进行母乳喂养之间的演变。
[0085] 可以在软件中执行由控制器24所执行的数据处理操作。可以利用软件和/或硬件按照许多方式来实施控制器，以执行所需的各种功能。处理器是采用可以通过使用软件(例如微代码)来编程以执行所需功能的一个或者多个微处理器的控制器的一个示例。然而，可以在采用或者不采用处理器的情况下实施控制器，并且还可以将控制器实施为处理器(例如一个或者多个编程的微处理器和相关联的电路系统)的组合，该处理器用于执行一些功能的专用硬件和用于执行其他功能。
[0087] 在各种实施方式中，处理器或者控制器可以与一种或者多种存储介质(诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM)相关联。可以用一个或者多个程序来对存储介质进行编码，该一个或者多个程序在一个或者多个处理器和/或控制器上被执行时执行所需的功能。各种存储介质可以被固定在处理器或者控制器内，或者可以是可移动的，使得被存储在其上的一个或者多个程序可以被加载到处理器或者控制器中。
[0088] 通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变化。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他要素或者步骤，并且不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述了某些测量这一事实并不表示不能使用这些测量的组合来获益。权利要求书中的任何附图标记都不应该被解释为限制范围。
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