(57)【要約】  乳房に装着される搾乳カップ（１１）と、搾乳カップ（１１）の乳房側から流体を吸引する吸引ポンプ（２１）と、搾乳カップ（１１）での乳房の吸引状態の時間変化を検知する検知部（３２）と、検知部（３２）が検出した吸引状態の時間変化に基づいて処理を行うインジケータ（３９）およびパターン調整部（３３）と、を備える搾乳器（１０）。
2016006494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳房に装着される吸入部と、
前記吸入部の乳房側から流体を吸引する吸引ポンプと、
前記吸入部での乳房の吸引状態の時間変化を検知する検知手段と、
前記検知手段が検出した前記吸引状態の時間変化に基づいて処理を行う制御部と、
を備える搾乳器。
【請求項２】
前記検知手段は、前記吸入部での乳房の吸引状態を、前記吸引ポンプの吸引圧に基づいて検知する、
請求項１に記載の搾乳器。
【請求項３】
前記吸引ポンプは、駆動電圧が印加されて動作する圧電素子を有する、
請求項２に記載の搾乳器。
【請求項４】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態を検出し、検出した前記圧電素子のインピーダンスの状態に基づいて前記吸引ポンプの吸引圧を検知する、
請求項３に記載の搾乳器。
【請求項５】
前記圧電素子のインピーダンスの状態と前記吸引ポンプの吸引圧との対応関係を予め記憶した記憶部を更に備え、
前記検知手段は、前記記憶部を参照することにより、前記吸引ポンプの吸引圧を検知する、
請求項４に記載の搾乳器。
【請求項６】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子に流れる電流の振幅を検出する、
請求項５に記載の搾乳器。
【請求項７】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子に流れる電流と前記圧電素子の駆動電圧との位相差を検出する、
請求項５に記載の搾乳器。
【請求項８】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子の共振周波数を検出し、
前記制御部は、前記共振周波数で前記圧電素子を駆動する、
請求項５に記載の搾乳器。
【請求項９】
前記検知手段で検知した状態を報知する報知部を更に備える、
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の搾乳器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母乳等を吸引する際に利用される搾乳器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、母乳を容易に搾乳することができる電動式の吸入装置（搾乳器）が普及してきている。通常、搾乳器は、乳房に装着される搾乳カップと、搾乳カップの乳房側（内側）から流体を吸引する吸引ポンプと、母乳を貯蔵する容器とを備えて構成される。搾乳器では、吸引圧の時間変化のパターン（以下、吸引パターンと称する。）を適切に設定することで、例えば、乳房にマッサージ効果を与えて搾乳効率を向上させることや、搾乳に伴う痛みの低減を図ることができる。そこで、搾乳器において、吸引パターンの設定を複数用意しておき、利用者が吸引パターンの設定を選択できるようにしたものや、吸引パターンの設定を書き換え自在にしたものが存在している（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の搾乳器では、最適であると想定される吸引パターンの設定が製造段階や使用前に書き込まれるが、個人の体質や乳房の張り具合は極めて多様であり、必ずしも設定した通りの吸引パターンが実際に実現されるわけではなかった。また、利用者が自らの判断で適切と思われる吸引パターンの設定を選択する場合には、利用者にとって自らに適切な吸引パターンの設定を判断すること自体が容易でなかった。【０００５】
そこで、乳房表面の皮膚の硬さを検出するようなセンサを搾乳カップに付設することができれば、乳房表面の皮膚の硬さに応じて適切な吸引パターンを搾乳器が自動的に設定するような処理が可能になる。しかしながら、通常、搾乳カップは弾性材料で構成されており、上記のようなセンサを搾乳カップに付設することは、搾乳器の構成の複雑化や、搾乳の準備作業に掛かる手間の増加などを招いてしまうため、現実的ではなかった。【０００６】
そこで本発明の目的は、乳房表面の皮膚の硬さを直接検出しなくても、乳房表面の皮膚の硬さに応じた処理を行うことができる搾乳器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の搾乳器は、吸入部と、吸引ポンプと、検知手段と、制御部とを備える。吸入部は、乳房に装着される。吸引ポンプは、前記吸入部の乳房側から流体を吸引する。検知手段は、前記吸入部での乳房の吸引状態の時間変化を検知する。制御部は、前記検知手段が検出した前記吸引状態の時間変化に基づいて処理を行う。【０００８】
この構成において、吸入部での乳房の吸引状態の時間変化は、吸入部が装着される乳房表面の皮膚の硬さに応じたものになる。このため、吸入部での乳房の吸引状態の時間変化に基づくことで、乳房表面の皮膚の硬さに基づいた処理を行うことができる。【０００９】
また、前記検知手段は、前記吸入部での乳房の吸引状態を、前記吸引ポンプの吸引圧に基づいて検知することが好ましい。この構成では、検知手段となる部材を吸入部に追加して設ける必要が無く、吸入部とその接続構成を簡易化することができる。【００１０】
また、前記吸引ポンプは、駆動電圧が印加されて動作する圧電素子を有することが好ましい。この構成において、圧電素子では、駆動電圧の周波数を可聴音の周波数から外すことができるので、モータのような動力源に比べて動作音を低減することができる。【００１１】
また、前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態を検出し、検出した前記圧電素子のインピーダンスの状態に基づいて前記吸引ポンプの吸引圧を検知することが好ましい。特には、前記吸引装置は、前記圧電素子のインピーダンスの状態と前記吸引ポンプの吸引圧との対応関係を予め記憶した記憶部を更に備え、前記検知手段は、前記記憶部を参照することにより、前記吸引ポンプの吸引圧を検知することが好ましい。【００１２】
圧電素子のインピーダンスの状態は、吸引ポンプの吸引圧に応じて変化する。したがって、圧電素子のインピーダンスの状態に基づいて、吸入部での乳房の吸引状態を検知することができる。そして、この構成では、圧力センサのような部材を別途追加することなく、吸入部での乳房の吸引状態を検知することができる。【００１３】
また、前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子に流れる電流の振幅を検出することが好ましい。圧電素子のインピーダンスの大きさは、吸引ポンプの吸引圧に応じて変化する。そして、圧電素子のインピーダンスの大きさは、圧電素子に流れる電流と圧電素子の駆動電圧との振幅比として求めることができる。したがって、圧電素子の駆動電圧が既知であれば、圧電素子に流れる電流の振幅に基づいて、吸入部での乳房の吸引状態を検知することができる。そして、電流の振幅は小型かつ簡易な回路で検出することができるので、検知手段を容易に実現することができる。【００１４】
また、前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子に流れる電流と前記圧電素子の駆動電圧との位相差を検出することが好ましい。圧電素子に流れる電流と圧電素子の駆動電圧との位相差は、吸引ポンプでの吸引圧に応じて変化する。このため、圧電素子に流れる電流と圧電素子の駆動電圧との位相差に基づいて、吸入部での乳房の吸引状態を検知することができる。位相差に基づくことで、駆動電圧の変動や温度変動があるような条件下であっても、吸入部での乳房の吸引状態を精度良く把握することができる。【００１５】
また、前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子の共振周波数を検出し、前記制御部は、前記共振周波数で前記圧電素子を駆動することが好ましい。圧電素子の共振周波数は、吸引ポンプでの吸引圧に応じて変化する。このため、圧電素子の共振周波数に基づいて、吸入部での乳房の吸引状態を検知することができる。その上、吸引ポンプの駆動周波数を圧電素子の共振周波数に合わせることにより、圧電素子の振動を最大化することができ、所望の吸引圧を得るために必要な電力を抑制できる。【００１６】
前記搾乳器は、前記検知手段で検知した状態を報知する報知部を更に備えることが好ましい。この構成では、報知部を介して乳房表面の皮膚の硬さを利用者に伝えることができ、利用者が乳房の異常などを把握できるようにすることができる。報知部としては、液晶表示部や、表示ランプ、無線通信部などを用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、搾乳器において、乳房表面の皮膚の硬さを直接検出しなくても、乳房表面の皮膚の硬さに応じた処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る搾乳器の模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る吸引ポンプの断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る吸引ポンプの振動態様を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る搾乳カップでの乳房の吸引状態の時間変化を例示するグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る駆動制御部のブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る圧電素子に印加する駆動電圧の振幅パターンを例示するグラフである。
【図７】第１の実施形態に係る駆動制御部の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に係る駆動制御部のブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る駆動制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係る駆動制御部のブロック図である。
【図１１】第３の実施形態に係る駆動制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態に係る搾乳器１０について説明する。
【００２０】
図１は、搾乳器１０の模式的断面図である。搾乳器１０は、搾乳カップ１１、セパレータ１３、保存容器１４、および、圧電駆動部１５を備えている。搾乳カップ１１は、本発明の吸入部に相当し、乳房の表面に沿う形状の凹面を有する器状であり、凹面の中央に吸入口を有している。セパレータ１３は、下方に開口する容器状である。保存容器１４は、上方に開口する容器状であり、セパレータ１３の下方に設けられている。また、図１中では図示していないが、搾乳器１０には、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を表示するインジケータ３９（図５参照）と、流路１６の内圧（吸引圧）を開放するための弁が設けられている。また、圧電駆動部１５には、吸引ポンプ２１（図２参照）と、駆動制御部３１（図５参照）とが設けられている。
【００２１】
搾乳カップ１１、セパレータ１３、および、圧電駆動部１５は、この順に搾乳器１０の前方から後方に向かって並べた状態で接続している。搾乳カップ１１、セパレータ１３、保存容器１４、および、圧電駆動部１５には、搾乳カップ１１の先端から圧電駆動部１５の後端まで繋がる流路１６が設けられている。
【００２２】
圧電駆動部１５が駆動すると、流路１６では、搾乳カップ１１の凹面側（乳房側）から圧電駆動部１５の後端へと向かう流体の流れが生じる。搾乳カップ１１は、乳房表面の皮膚に吸着するとともに、乳房から母乳を吸引する。セパレータ１３は、搾乳カップ１１から母乳を吸引し、吸引した母乳を下方に滴下させる。保存容器１４は、セパレータ１３から滴下してくる母乳を貯蔵する。
【００２３】
図２は吸引ポンプ２１の断面図である。吸引ポンプ２１は圧電素子２２および構造体２３を備えている。構造体２３は、概略の外形が厚み方向に薄い円板状である。構造体２３の天面の中央付近には、吐出口２６が開口している。構造体２３の底面の縁付近には、吸入口２７が開口している。吸引ポンプ２１は、吸入口２７側がセパレータ１３側を向くように配置される。
【００２４】
構造体２３の内部には、流路２４とポンプ室２５とが設けられている。流路２４は、構造体２３の天面で吐出口２６に通じており、構造体２３の内部で中央付近から外周側に延び、構造体２３の底面で吸入口２７に通じている。ポンプ室２５は、吐出口２６と流路２４との連通部分の底面側に設けられた薄い円筒状の空間であり、吐出口２６と流路２４との連通部分に開口している。
【００２５】
構造体２３におけるポンプ室２５の内底面は、屈曲振動が可能なダイヤフラム（振動板）２８として構成されている。ダイヤフラム２８は円板状であり、天面がポンプ室２５に面している。ダイヤフラム２８の天面は、ポンプ室２５を間に介して吐出口２６と対向している。圧電素子２２は、厚み方向に薄い円板状であり、ダイヤフラム２８の底面に貼り付いている。圧電素子２２は、交流の駆動電圧が印加されることで主面の面内方向に伸縮しようとする圧電性を有している。
【００２６】
図３は、吸引ポンプ２１の振動態様を示す模式図である。圧電素子２２とダイヤフラム２８とは、互いに貼り付いてユニモルフ構造を構成しており、圧電素子２２の駆動により厚み方向に変位する。具体的には、図３（Ａ）に示すような静止状態から圧電素子２２が伸びようとする場合には、図３（Ｂ）に示すように、ダイヤフラム２８が圧電素子２２側（底面側）に凸に屈曲してポンプ室２５の体積が増大する。これにより、ポンプ室２５に負圧が生じ、ポンプ室２５に連通する流路２４に負圧が伝わり、流路２４の流体がポンプ室２５に吸引される。
【００２７】
図３（Ａ）に示すような静止状態から圧電素子２２が縮もうとすると場合には、図３（Ｃ）に示すように、ダイヤフラム２８がポンプ室２５側（天面側）に凸に屈曲してポンプ室２５の体積が減少する。すると、流路２４を間に介してポンプ室２５と吐出口２６とが対向しているために、ポンプ室２５の流体が吐出口２６から外部に吐出されるとともに、その流体の流れに引き込まれて流路２４内の流体が吐出口２６から吐出される。
【００２８】
このような圧電素子２２とダイヤフラム２８との屈曲振動に伴い、吸引ポンプ２１では、ポンプ室２５で周期的な体積変動と圧力変動とが繰り返し生じ、気体の流れに慣性力が働くようになる。これにより、流路２４の流体が吐出口２６から吐出される気体の流れが定常的に生じるようになる。この吸引ポンプ２１では、ダイヤフラム２８が吐出口２６に対して流路２４およびポンプ室２５を介して対面するため、吸引ポンプ２１の流体効率が高く、高い吸引圧と低い消費電力とを同時に実現することができる。
【００２９】
ここで、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態が、乳房表面の皮膚の硬さに応じてどのような時間変化を示すかを説明する。
【００３０】
図４は、表面の皮膚が柔らかく張っていない状態の乳房を吸引する場合と、表面の皮膚が硬く張っている状態の乳房を吸引する場合とで、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態の時間変化を比較して示すグラフである。
【００３１】
搾乳器の最大吸引圧が同じになるように圧電素子２２を一定の駆動電圧で駆動する場合、張っていない柔らかい状態の乳房を吸引する搾乳カップ１１では、駆動開始時から吸引圧が次第に増加していくが、柔らかい状態の乳房は搾乳カップ１１に吸着され易いため、吸引圧の増加の程度、即ち、時間変化は比較的なだらかである。したがって、柔らかい状態の乳房を吸引する場合には、駆動開始時から最大吸引圧に到達するまでに比較的長い時間を要する。一方、張っていて硬い状態の乳房を吸引する搾乳カップ１１では、駆動開始時から次第に吸引圧が増加していくが、硬い状態の乳房は搾乳カップ１１に吸着され難いため、吸引圧の増加の程度、即ち、時間変化は比較的急峻である。したがって、硬い状態の乳房を吸引する場合には、駆動開始時から最大吸引圧に到達するまでに比較的短い時間を要する。このように、乳房の張り具合、即ち乳房表面の皮膚の硬さに応じて、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態の時間変化は相違するため、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態の時間変化に基づいて、乳房表面の皮膚の硬さは把握することができる。
【００３２】
図５は駆動制御部３１の構成例を示すブロック図である。
【００３３】
ここで示す駆動制御部３１は、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知して圧電素子２２の駆動電圧および駆動時間のパターンを制御する機能を有している。また、駆動制御部３１は、圧電素子２２のインピーダンスに基づいて、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知する機能を有している。
【００３４】
駆動制御部３１は、検知部３２、パターン調整部３３、記憶部４０、電圧コントローラ３４、昇圧回路３５、および、インジケータ３９を備えている。検知部３２は本発明の検知手段を構成するものである。
【００３５】
電圧コントローラ３４は、電源電圧を制御して昇圧回路３５に供給する。昇圧回路３５は、電源電圧を昇圧して駆動電圧を生成し、その駆動電圧を圧電素子２２に印加する。これにより、圧電素子２２が駆動し、搾乳器１０に母乳を吸引させる。
【００３６】
圧電素子２２の駆動電圧は、周波数が可聴音の周波数帯域から外れていて、このため圧電素子２２はモータ等に比べて駆動音が静かである。また、圧電素子２２は、図２に示す流路２４を流れる流体の圧力（吸引圧）に応じて、インピーダンスが影響を受けるという性質を有している。したがって、吸引圧と圧電素子２２のインピーダンスが受ける影響との対応関係が既知であれば、圧電素子２２のインピーダンスに基づいて、吸引圧は把握することができる。また、この吸引圧は、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態に影響を受ける。したがって、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態と吸引圧との対応関係が既知であれば、吸引圧に基づいて、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態は把握することができる。
【００３７】
検知部３２は、圧電素子２２のインピーダンスの状態を検出する。記憶部４０は、圧電素子２２のインピーダンスの状態と、吸引圧または搾乳カップ１１の状態との対応関係がテーブルや演算式として予め記憶されている。検知部３２は、記憶部４０を参照することにより、検出した圧電素子２２のインピーダンスの状態に基づいて、吸引圧、および、搾乳カップ１１の状態を把握する。これにより、検知部３２で、圧電素子２２のインピーダンスの状態の時間変化に基づいて、吸引圧の時間変化、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態の時間変化、および、乳房表面の皮膚の硬さを把握することが可能になる。パターン調整部３３は、検知部３２の検知結果に基づいて、乳房表面の皮膚の硬さに応じた最適な駆動電圧のパターンとなるように、電圧コントローラ３４を設定し、電圧コントローラ３４から昇圧回路３５に電圧を出力させる。電圧コントローラ３４は、出力電圧を変圧したり、昇圧回路３５の昇圧比を制御したりすることで、昇圧回路３５が出力する駆動電圧を制御する。インジケータ３９は、検知部３２の検知結果についての情報を、液晶表示部や表示ランプ等に表示させる機能や、通信回線を介して外部に送信する機能を有している。インジケータ３９が通信回線を介して外部に情報を送信する場合には、外部機器で、乳房の張りの状態を時系列で表示したり、乳房の張りの異常状態を判定して表示するようにすれば、利用者に自らの乳房の状態を把握させたり、病気などの発生の危険性を把握させることができる。
【００３８】
なお、パターン調整部３３、電圧コントローラ３４、および検知部３２の機能の一部は、例えば、単一のマイコンに構成することができる。例えば、ＰＷＭ制御を行うマイコンを用いる場合には、マイコンのＩ／Ｏ端子を検知部３２に接続し、マイコンのＰＷＭ出力端子を昇圧回路３５に直接接続する。そして、マイコンでＰＷＭ制御出力のデューティー比を変更することにより、昇圧回路３５の出力する駆動電圧を制御することができる。
【００３９】
駆動制御部３１を上記の構成にすることで、乳房表面の皮膚の硬さに応じて適切な吸引パターンを搾乳器１０が自動的に設定することができる。そして、検知部３２で、乳房表面の皮膚の硬さを、圧電素子２２のインピーダンスに基づいて検知するので、乳房表面の皮膚の硬さを検出するようなセンサを搾乳カップ１１に設ける必要が無く、搾乳器１０の構成の複雑化や、搾乳の準備作業に掛かる手間の増加などを防ぐことができる。
【００４０】
図６（Ａ）は、所定振幅の駆動電圧を間欠的に出力するように駆動電圧のパターンを設定する場合の、吸引圧の時間変化を示すグラフである。図６（Ａ）中に示す実線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲内である場合の吸引圧の時間変化を示している。図６（Ａ）中に示す破線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも硬い場合の吸引圧の時間変化を示している。図６（Ａ）中に示す一点鎖線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも柔らかい場合の吸引圧の時間変化を示している。
【００４１】
乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された硬さの範囲内である場合を基準とすると、乳房表面の皮膚が硬い場合には、圧電素子２２への駆動電圧の印加に伴う吸引圧の立ち下がりと、駆動電圧の印加停止に伴う吸引圧の立ち上がりとが、いずれも基準より急峻になる。一方、乳房表面の皮膚が柔らかい場合には、圧電素子２２への駆動電圧の印加に伴う吸引圧の立ち下がりと、駆動電圧の印加停止に伴う吸引圧の立ち上がりとが、いずれも基準より緩やかになる。また、吸引圧の立ち下がりと吸引圧の立ち上がりとを比較すると、吸引圧が立ち下がる際のほうが、吸引圧の時間変化が緩やかである。
【００４２】
したがって、図６（Ａ）中に時刻ｔ１で示すような駆動電圧の印加開始から所定時間経過後の吸引圧が立ち下がる途中のタイミングで、検知部３２で圧電素子２２のインピーダンスの状態を検出し、予め把握しておいた時刻ｔ１での基準となる吸引圧での対応するインピーダンスの状態と比較すれば、乳房の状態を検知することができる。
【００４３】
図６（Ｂ）は、パターン調整部３３で設定する駆動電圧のパターンを例示するグラフである。図６（Ｂ）中に示す実線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲内である場合に設定する駆動電圧の振幅パターンを示している。図６（Ｂ）中に示す破線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも硬い場合に設定する駆動電圧の振幅パターンを示している。図６（Ｂ）中に示す一点鎖線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも柔らかい場合の駆動電圧の振幅パターンを示している。
【００４４】
パターン調整部３３は、例えば、所定振幅の駆動電圧を一定の周期で間欠的に出力するように駆動電圧のパターンを設定する。そして、１周期目の駆動電圧の印加後の所定時間が経過した状況での検知部３２で圧電素子２２のインピーダンスの状態の時間変化を検知し、その検知結果に基づいて、２周期目以降での駆動電圧の振幅を変化させる。
【００４５】
より具体的には、例えば、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲内であれば、パターン調整部３３は、駆動電圧を初期振幅のまま変更しないように、２周期目以降の駆動電圧のパターンを設定する。一方、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも硬い場合には、パターン調整部３３は、２周期目以降の駆動電圧を初期振幅よりも小さな振幅に変更するとともに、停止時間を短縮するように、駆動電圧のパターンを設定する。また、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも柔らかい場合には、パターン調整部３３は、２周期目以降の駆動電圧を初期振幅よりも大きな振幅に変更するとともに、停止時間を伸長するように、駆動電圧のパターンを設定する。
【００４６】
図６（Ｃ）は、上記の変更を駆動電圧に設定する場合の、吸引圧の時間変化を示すグラフである。図６（Ｃ）中に示す実線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲内である場合の吸引圧の時間変化を示している。図６（Ａ）中に示す破線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも硬い場合の吸引圧の時間変化を示している。図６（Ａ）中に示す一点鎖線は、乳房表面の皮膚の硬さが予め設定された基準の硬さの範囲よりも柔らかい場合の吸引圧の時間変化を示している。
【００４７】
前述したように駆動電圧のパターンを変更すると、図６（Ａ）のように駆動電圧のパターンを変更しない場合と比較して、２周期目以降での吸引圧の時間変化が異なるものになる。具体的には、乳房表面の皮膚が硬い場合には、駆動電圧の印加開始のタイミング及び印加停止のタイミングが早まる。一方、乳房表面の皮膚が柔らかい場合には、駆動電圧の印加開始のタイミング及び印加停止のタイミングが遅くなる。そして、駆動電圧の印加開始のタイミングに続く吸引圧の立ち下がりの期間の吸引圧の波形が、乳房表面の皮膚の硬さによらず均一化する。したがって、個人の体質や乳房の張り具合が異なる場合にも、最適であると想定される吸引パターンを設定した通りに実現することができ、個人の体質や乳房の張り具合によらずに搾乳の効率を高めたり、利用者が感じる痛みを低減したりすることが可能になる。
【００４８】
なお、駆動電圧の印加停止のタイミングに続く吸引圧の立ち上がりの期間の吸引圧の波形は、乳房表面の皮膚の硬さによって相違しているが、搾乳の効率や利用者が感じる痛みには、この相違はほとんど影響しない。
【００４９】
次に、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知する機能について、更に詳細に説明する。
【００５０】
圧電素子２２のインピーダンスの大きさは、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態に影響を受ける。また、圧電素子２２のインピーダンスの大きさは、圧電素子２２に流れる電流の振幅と圧電素子２２に印加する駆動電圧の振幅との比として表わすことができる。したがって、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態と、圧電素子２２に流れる電流の振幅値と、圧電素子２２に印加する駆動電圧の振幅値と、の対応関係が既知であれば、検知部３２で電流の振幅値を検出するとともに昇圧回路３５の出力電圧を把握することで、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を把握することができる。
【００５１】
図７は、上記の圧電素子２２に流れる電流の変化を検出して駆動電圧のパターンを制御する場合の駆動制御部３１の動作例を示すフローチャートである。
【００５２】
駆動制御部３１は、まず、圧電素子２２に初期振幅に設定された駆動電圧を印加する（Ｓ１１）。これにより、圧電素子２２が駆動して、搾乳器１０は搾乳カップ１１を介した母乳の吸引動作を開始する。次に、駆動制御部３１は、圧電素子２２への駆動電圧の印加を停止する（Ｓ１２）。次に、駆動制御部３１は、前述の図６（Ａ）で示した吸引圧が立ち下がる途中の既定の時刻ｔ１となるのを待ち（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、圧電素子２２に流れる電流の振幅を計測する（Ｓ１３→Ｓ１４）。
【００５３】
この時刻ｔ１には駆動電圧は立ち下がる途中であり、時刻ｔ１において、駆動電圧の振幅値は乳房表面の皮膚の硬さに寄らず、およそ一定である。したがって、圧電素子２２に流れる電流の振幅は、圧電素子２２のインピーダンスの大きさに応じて変化する。このため、乳房表面の皮膚の硬さが基準範囲である場合の、圧電素子２２に流れる電流の振幅の範囲を予め把握して記憶部等に記憶しておくことで、圧電素子２２に流れる電流の振幅を基準範囲と比較して、乳房表面の皮膚の硬さが基準と比べて硬いものなのか柔らかいものなのかを把握することが可能になる。
【００５４】
そこで、駆動制御部３１は、計測した電流の振幅と、予め登録された基準範囲とを比較する（Ｓ１５，Ｓ１７）。計測した電流の振幅が基準範囲に収まる場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、駆動電圧を初期電圧のまま維持し、また、休止時間を所定の設定のまま維持する（Ｓ１６）。また、駆動制御部３１は、計測した電流の振幅が基準範囲よりも大きい場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、乳房表面の皮膚が基準よりも硬いことを意味しているため、駆動電圧を初期電圧から低減させた振幅に変更し、また、休止時間を所定の設定から短縮する（Ｓ１８）。また、駆動制御部３１は、計測した電流の振幅が基準範囲よりも小さい場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかいことを意味しているため、駆動電圧を初期電圧から増加させた振幅に変更し、また、休止時間を所定の設定から伸長する（Ｓ１９）。
【００５５】
そして、駆動制御部３１は、上記のような電圧振幅と休止時間の長さに駆動電圧のパターンを設定し、圧電素子２２に駆動電圧を印加する（Ｓ２０）。そして、駆動制御部３１は、圧電素子２２への駆動電圧の印加と（Ｓ２０）と、駆動電圧の印加停止と（Ｓ２１）を繰り返す。
【００５６】
以上に説明したように、圧電素子２２に流れる電流を検出して圧電素子２２の駆動電圧のパターンを制御する場合には、検知部３２は電流を検出する機能を有していれば良く、回路構成を非常に簡易で小型のものにできる。
【００５７】
なお、ここで示した駆動制御部３１では、乳房表面の皮膚が基準よりも硬い場合に、圧電素子２２に流れる電流の振幅が基準範囲よりも大きくなり、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかい場合に、圧電素子２２に流れる電流の振幅が基準範囲よりも小さくなるような場合について示したが、吸引ポンプ２１の構成や駆動制御部３１の構成によっては、逆に、乳房表面の皮膚が基準よりも硬い場合に、圧電素子２２に流れる電流の振幅が基準範囲よりも小さくなり、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかい場合に、圧電素子２２に流れる電流の振幅が基準範囲よりも大きくなるような場合もある。そのため、上記の動作フローにおいて、駆動電圧の振幅や休止時間をどのように設定するかは、乳房表面の皮膚の硬さと圧電素子２２に流れる電流との実際の対応関係に基づいて、適宜設定することが好ましい。
【００５８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る搾乳器について説明する。
【００５９】
本発明の第２の実施形態に係る搾乳器では、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知する検知部の構成やパターン調整部の機能が第１の実施形態と相違している。
【００６０】
図８は、第２の実施形態に係る搾乳器が備える駆動制御部４１のブロック図である。
【００６１】
ここで示す駆動制御部４１は、圧電素子２２における電流と電圧との位相差に基づいて搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知する機能を有している。圧電素子２２を流れる電流と駆動電圧との位相差は、吸引圧に応じて変化する。したがって、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態と、圧電素子２２における電流と電圧との位相差との対応関係が既知であれば、電流の位相と電圧の位相とを検出して、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を把握することができる。
【００６２】
駆動制御部４１は、検知部４２、パターン調整部４３、記憶部４０、電圧コントローラ３４、および昇圧回路３５、を備えている。検知部４２は本発明の検知手段を構成するものであり、電流検出部４４、電圧検出部４５、位相比較器４６、および抵抗４７を備えている。電流検出部４４は、抵抗値が既知である抵抗４７の両端の電圧を計測することにより、圧電素子２２に流れる電流を計測する。抵抗４７は、圧電素子２２と昇圧回路３５とを接続する電圧線に挿入されている。電圧検出部４５は、圧電素子２２に印加される駆動電圧を計測する。位相比較器４６は、電流検出部４４が計測した電流と電圧検出部４５が計測した電圧との位相差θを出力する。パターン調整部４３は、位相比較器４６が出力した位相差θに基づいて、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態に応じた最適な駆動電圧のパターンとなるように、電圧コントローラ３４を設定し、電圧コントローラ３４から昇圧回路３５に電圧を出力させる。
【００６３】
なお、位相比較器４６としては、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）等で用いられる位相周波数比較器（Phase FrequencyComparator）のような回路方式のデジタル型比較器を使用することができる。また、パターン調整部４３、電圧コントローラ３４および検知部４２の機能の一部は、例えば、マイコンに構成することができる。例えば、ＰＷＭ制御を行うマイコンを用いる場合には、マイコンのＩ／Ｏ端子を検知部４２に接続し、マイコンのＰＷＭ出力端子を昇圧回路３５に直接接続する。そして、マイコンでＰＷＭ制御出力のデューティー比を変更することにより、昇圧回路３５の出力する駆動電圧の振幅を制御することができる。
【００６４】
図９は、上記の圧電素子２２に流れる電流と駆動電圧との位相差を検出して圧電素子２２の駆動電圧のパターンを制御する場合の駆動制御部４１の動作例を示すフローチャートである。
【００６５】
駆動制御部４１は、まず、圧電素子２２に初期振幅に設定された駆動電圧を印加する（Ｓ１１）。これにより、圧電素子２２が駆動して、搾乳器１０は搾乳カップ１１を介した母乳の吸引動作を開始する。次に、駆動制御部４１は、圧電素子２２への駆動電圧の印加を停止する（Ｓ１２）。次に、駆動制御部４１は、前述の図６（Ａ）で示した吸引圧が立ち下がる途中の既定の時刻ｔ１となるのを待ち（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、圧電素子２２に流れる電流と駆動電圧との位相差を計測する（Ｓ１３→Ｓ２４）。
【００６６】
次に、駆動制御部４１は、計測した位相差と、予め登録された位相差の基準範囲とを比較する（Ｓ２５，Ｓ２７）。計測した位相差が基準範囲に収まる場合には（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、駆動電圧を初期電圧のまま維持し、また、休止時間を所定の設定のまま維持する（Ｓ１６）。また、駆動制御部４１は、計測した位相差が基準範囲よりも大きい場合には（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、駆動電圧を初期電圧から増加させた振幅に変更し、また、休止時間を所定の設定から短縮する（Ｓ１８）。また、駆動制御部４１は、計測した位相差が基準範囲よりも小さい場合には（Ｓ２７：Ｎｏ）、駆動電圧を初期電圧から低減させた振幅に変更し、また、休止時間を所定の設定から伸長する（Ｓ１９）。
【００６７】
そして、駆動制御部４１は、上記のように設定した電圧振幅と休止時間の長さで、駆動電圧のパターンを設定し、圧電素子２２に駆動電圧を印加する（Ｓ２０）。そして、駆動制御部４１は、圧電素子２２への駆動電圧の印加と（Ｓ２０）と、駆動電圧の印加停止と（Ｓ２１）を繰り返す。
【００６８】
以上に説明したように、圧電素子２２に流れる電流と駆動電圧との位相差を検出して圧電素子２２の駆動電圧のパターンを制御する場合には、駆動電圧の変動や温度変化がある条件下であっても、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を精度良く把握し、吸引圧を高精度に調整することができる。
【００６９】
なお、ここで示した駆動制御部４１では、乳房表面の皮膚が基準よりも硬い場合に、位相差が基準範囲よりも大きくなり、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかい場合に、位相差が基準範囲よりも小さくなるような場合について示したが、吸引ポンプ２１の構成や駆動制御部４１の構成によっては、逆に、乳房表面の皮膚が基準よりも硬い場合に、位相差が基準範囲よりも小さくなり、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかい場合に、位相差が基準範囲よりも大きくなるような場合もある。そのため、上記の動作フローにおいて、駆動電圧の振幅や休止時間をどのように設定するかは、乳房表面の皮膚の硬さと位相差との実際の対応関係に基づいて、適宜設定することが好ましい。
【００７０】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る搾乳器について説明する。
【００７１】
本発明の第３の実施形態に係る搾乳器では、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知する検知部の構成やパターン調整部の機能が第１の実施形態および第２の実施形態と相違している。
【００７２】
図１０は、第３の実施形態に係る搾乳器が備える駆動制御部５１のブロック図である。
【００７３】
ここで示す駆動制御部５１は、圧電素子２２の共振周波数に基づいて搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を検知する機能を有している。圧電素子２２の共振周波数は、圧電素子２２のインピーダンスの大きさが極小となる周波数、すなわち、圧電素子２２を流れる電流の振幅が極大となる周波数である。そこで、駆動電圧の周波数を所定範囲で変化させ、各周波数で圧電素子２２を流れる電流を計測し、計測された電流の振幅が極大になる周波数を選択することにより、圧電素子２２の共振周波数を算出することができる。また、圧電素子２２の共振周波数は、吸引圧に応じて変化する。したがって、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態と、圧電素子２２の共振周波数との対応関係が既知であれば、共振周波数を検出して、搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を把握することができる。
【００７４】
駆動制御部５１は、検知部５２、パターン調整部５３、記憶部４０、電圧コントローラ３４、および昇圧回路３５、を備えている。検知部５２は本発明の検知手段を構成するものであり、電流検出部５４および共振周波数演算部５５を備えている。電流検出部５４は、圧電素子２２に流れる電流を計測する。共振周波数演算部５５は、電流検出部５４が計測した電流に基づいて、圧電素子２２の共振周波数を算出する。パターン調整部５３は、共振周波数演算部５５が算出した共振周波数に基づいて搾乳カップ１１での乳房の吸引状態を把握する。
【００７５】
なお、パターン調整部５３、電圧コントローラ３４、および共振周波数演算部５５は、例えば、マイコンに構成することができる。例えば、ＰＷＭ制御を行うマイコンを用いる場合には、マイコンのＩ／Ｏ端子を電流検出部５４に接続し、マイコンのＰＷＭ出力端子を昇圧回路３５に直接接続する。そして、マイコンでＰＷＭ制御出力のデューティー比を変更することにより、昇圧回路３５の出力する駆動電圧を制御することができる。
【００７６】
図１１は、上記の圧電素子２２の共振周波数を検出する場合の駆動制御部５１の動作例を示すフローチャートである。
【００７７】
駆動制御部５１は、まず、圧電素子２２に初期振幅に設定された駆動電圧を印加する（Ｓ１１）。これにより、圧電素子２２が駆動して、搾乳器１０は搾乳カップ１１を介した母乳の吸引動作を開始する。次に、駆動制御部５１は、圧電素子２２への駆動電圧の印加を停止する（Ｓ１２）。次に、駆動制御部５１は、前述の図６（Ａ）で示した吸引圧が立ち下がる途中の既定の時刻ｔ１となるのを待ち（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、圧電素子２２の共振周波数を計測する（Ｓ１３→Ｓ３４）。なお、ここでは詳細なフローの記載は省いているが、前述のように共振周波数演算部５５は、電圧コントローラ３４を介して昇圧回路３５が出力する駆動電圧の周波数を所定範囲で変化させ、各周波数で圧電素子２２を流れる電流を計測し、計測された電流の振幅が極大になる周波数を選択することにより、圧電素子２２の共振周波数を算出する。
【００７８】
次に、駆動制御部５１は、計測した共振周波数と、予め登録された基準範囲とを比較する（Ｓ３５，Ｓ３７）。計測した共振周波数が基準範囲に収まる場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、駆動電圧を初期電圧のまま維持し、また、休止時間を所定の設定のまま維持する（Ｓ１６）。また、駆動制御部５１は、計測した共振周波数が基準範囲よりも大きい場合には（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、駆動電圧を初期電圧から増加させた振幅に変更し、また、休止時間を所定の設定から短縮する（Ｓ１８）。また、駆動制御部５１は、計測した共振周波数が基準範囲よりも小さい場合には（Ｓ３７：Ｎｏ）、駆動電圧を初期電圧から低減させた振幅に変更し、また、休止時間を所定の設定から伸長する（Ｓ１９）。
【００７９】
そして、駆動制御部５１は、上記のように設定した電圧振幅と休止時間の長さで、駆動電圧のパターンを設定し、圧電素子２２に駆動電圧を印加する（Ｓ２０）。そして、駆動制御部５１は、圧電素子２２への駆動電圧の印加と（Ｓ２０）と、駆動電圧の印加停止と（Ｓ２１）を繰り返す。
【００８０】
以上に説明したように、圧電素子２２の共振周波数を検出して圧電素子２２の駆動電圧のパターンを制御する場合には、駆動電圧の周波数を検知部５２で計測する共振周波数に合わせこむことで、駆動電圧の振幅を変化させずに圧電素子２２の振動を大きくすることができ、他の実施形態と同じような消費電力であってもより高い吸引圧を得ることや、他の実施形態と同じような吸引圧を得る場合であっても消費電力をより低減することができる。
【００８１】
なお、ここで示した駆動制御部５１では、乳房表面の皮膚が基準よりも硬い場合に、共振周波数が基準範囲よりも大きくなり、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかい場合に、共振周波数が基準範囲よりも小さくなるような場合について示したが、吸引ポンプ２１の構成や駆動制御部５１の構成によっては、逆に、乳房表面の皮膚が基準よりも硬い場合に、共振周波数が基準範囲よりも小さくなり、乳房表面の皮膚が基準よりも柔らかい場合に、共振周波数が基準範囲よりも大きくなるような場合もある。そのため、上記の動作フローにおいて、駆動電圧の振幅や休止時間をどのように設定するかは、乳房表面の皮膚の硬さと共振周波数との実際の対応関係に基づいて、適宜設定することが好ましい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…搾乳器
１１…搾乳カップ
１３…セパレータ
１４…保存容器
１５…圧電駆動部
１６…流路
２１…吸引ポンプ
２２…圧電素子
２３…構造体
２４…流路
２５…ポンプ室
２６…吐出口
２７…吸入口
２８…ダイヤフラム
３１，４１，５１…駆動制御部
３２，４２，５２…検知部
３３，４３，５３…パターン調整部
３４…電圧コントローラ
３５…昇圧回路
３９…インジケータ
４４，５４…電流検出部
４５…電圧検出部
４６…位相比較器
４７…抵抗
５５…共振周波数演算部
【図１】
2016006494.tif 000003
【図２】
2016006494.tif 000004
【図３】
2016006494.tif 000005
【図４】
2016006494.tif 000006
【図５】
2016006494.tif 000007
【図６】
2016006494.tif 000008
【図７】
2016006494.tif 000009
【図８】
2016006494.tif 000010
【図９】
2016006494.tif 000011
【図１０】
2016006494.tif 000012
【図１１】
2016006494.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月30日(2016.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳房に装着される吸入部と、
前記吸入部が装着された前記乳房から流体を吸引する吸引ポンプと、
前記吸入部での乳房の吸引圧の時間変化を、前記吸引ポンプに駆動電圧を印加開始した後、前記吸引ポンプの吸引圧が立ち下がる途中のタイミングで検知する検知手段と、
前記検知手段が検出した前記吸引圧の時間変化に基づいて処理を行う制御部と、
を備える搾乳器。
【請求項２】
乳房に装着される吸入部と、
前記吸入部が装着された前記乳房から流体を吸引する吸引ポンプと、
前記吸入部での乳房の吸引圧の時間変化を、前記吸引ポンプの駆動開始から最大吸引圧に到達するまでの時間の長さで検知する検知手段と、
前記検知手段が検出した前記吸引圧の時間変化に基づいて処理を行う制御部と、
を備える搾乳器。
【請求項３】
前記吸引ポンプは、駆動電圧が印加されて動作する圧電素子を有する、
請求項１又は２に記載の搾乳器。
【請求項４】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態を検出し、検出した前記圧電素子のインピーダンスの状態に基づいて前記吸引ポンプの吸引圧を検知する、
請求項３に記載の搾乳器。
【請求項５】
前記圧電素子のインピーダンスの状態と前記吸引ポンプの吸引圧との対応関係を予め記憶した記憶部を更に備え、
前記検知手段は、前記記憶部を参照することにより、前記吸引ポンプの吸引圧を検知する、
請求項４に記載の搾乳器。
【請求項６】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子に流れる電流の振幅を検出する、
請求項５に記載の搾乳器。
【請求項７】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子に流れる電流と前記圧電素子の駆動電圧との位相差を検出する、
請求項５に記載の搾乳器。
【請求項８】
前記検知手段は、前記圧電素子のインピーダンスの状態として、前記圧電素子の共振周波数を検出し、
前記制御部は、前記共振周波数で前記圧電素子を駆動する、
請求項５に記載の搾乳器。
【請求項９】
前記検知手段で検知した状態を報知する報知部を更に備える、
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の搾乳器。
【国際調査報告】
2016006494.tif 000014
2016006494.tif 000015
2016006494.tif 000016
2016006494.tif 000017