Получение показаний о содержании жира в молоке
Группа изобретений относится к способу, компьютерной программе, процессору и устройству для получения показаний о содержании жира в молоке, и к молокоотсосу, содержащему такое устройство. Предложено устройство, содержащее процессор, для реализации способа получения показаний о содержании жира в молоке, в котором по меньшей мере одну каплю жидкости заставляют падать на некоторое количество молока, при этом определяют звук события соударения капли жидкости с поверхностью указанного количества молока для получения звукового сигнала данного события, при этом способ включает: выполнение анализа звукового сигнала путем исполнения процедуры для получения тем самым оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала, причем анализ звукового сигнала включает определение частотного спектра звукового сигнала, причем оценку содержания жира - F, %, осуществляют на основе формулы. Предложен также молокоотсос, содержащий: набор для сцеживания, содержащий воронку для приема груди и выпускное отверстие для молока; насосный механизм; систему звуковой оценки сцеживания молока, содержащую звуковой датчик для получения звукового сигнала и устройство, причем процессор устройства выполнен с возможностью осуществления указанного анализа звукового сигнала, принимаемого от звукового датчика во время работы молокоотсоса. Группа изобретений обеспечивает получение информации о содержании жира в молоке. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу, компьютерной программе, процессору и устройству для получения показаний о содержании жира в молоке, и к молокоотсосу, содержащему такое устройство.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В WO 2013/093739 раскрыт способ предоставления указания о количестве молока, оставшегося в груди во время лактации на основании определенного содержания жира в молоке, которое было сцежено из указанной груди. Способ определения указанного содержания жира включает измерение оптической характеристики молока после сцеживания и сравнение указанной измеренной оптической характеристики с данными, представляющими соответствующую оптическую характеристику образца молока с известным содержанием жира, для определения содержания жира в сцеженном молоке, что указывает на количество молока, оставшегося в груди.
В US 4145450 раскрыты способ и устройство для непрерывного мониторинга и управления составом потока молока. Часть непрерывного потока молока нагревается и поступает в вакуумный дегазатор, где удаляют газ из молока. Затем часть молока нагревают до 45°C и направляют в ячейку для измерения скорости звука. Вторую часть молока нагревают до 65°C и направляют во вторую ячейку для измерения скорости звука. Скорость, с которой звуковой импульс проходит через молоко в каждой из ячеек, определют путем определения частоты, с которой импульсы проходят через молоко в каждой из ячеек для измерения. Результирующая частота пропорциональна скорости звука через молоко. Значения частоты передаются в компьютер, в котором одновременно решаются два линейных уравнения для определения процента жира и процента обезжиренного твердого вещества в молоке. В предпочтительном варианте осуществления уровень молочного жира в молоке регулируется путем регулирования количества сливок, добавленных к обезжиренному молоку, в соответствии с выходными данными компьютера. Уровень обезжиренного твердого вещества в молоке также контролируется путем регулирования количества концентрата обезжиренного молока, добавляемого в обезжиренное молоко, в соответствии с выходными данными компьютера.
В WO 2019/149486 того же заявителя Koninklijke Philips N.V., что и заявитель настоящей заявки, которая имеет более ранню дату приоритета по сравнению с датой приоритета настоящей заявки, но которая была опубликована только после дат приоритета и подачи настоящей заявки, раскрыто, что процессор может быть выполнен для выполнения вычислений, направленных на предоставление пользователю указания в режиме реального времени о содержании жира в сцеженном грудном молоке во время сеанса откачивания. Общеизвестно, что переднее молоко более жидкое и содержит меньше жира, чем заднее молоко. Основываясь на понимании того, что содержание жира влияет на поверхностное натяжение и что это может влиять на звуковой сигнал молока, соударяющегося с поверхностью емкости или поверхностью объема молока, присутствующего в емкости, изобретение обеспечивает способ определения содержания жира в молоке во время сеанса откачивания. Например, пользователю может быть выдано указание в режиме реального времени касательно того, можно ли рассматривать сцеженное молоко в качестве переднего молока или заднего молока, указание касательно содержания жира в молоке, указание касательно общего (среднего) содержания жира в молоке и/или рекомендация касательно того, как убедиться в том, что заданная смесь переднего и заднего молока собрана в емкости, для того, чтобы располагать оптимальной смесью для сеанса кормления без необходимости в осуществлении дальнейших действий (смешивания).
В целом, молокоотсос является хорошо известным инструментом для извлечения молока из груди кормящей грудью женщины или обеих грудей одновременно. Молокоотсосы могут быть использованы в различных ситуациях, например, если ребенок или младенец физически не способен извлечь молоко из груди, или если мать находится на расстоянии от своего ребенка или младенца, а ребенок или младенец должен быть накормлен позднее грудным молоком матерью или другим человеком. Таким образом, молокоотсосы используются женщинами для сцеживания грудного молока в удобное время для его хранения с целью дальнейшего употребления своим или другим ребенком. Кроме того, молокоотсосы могут быть полезны в ситуации, когда желательной является стимуляция и повышение выработки молока у женщин с низким запасом молока или понижение давления наполненных грудей.
Как правило, молокоотсос работает с одним или двумя наборами для сцеживания. Помимо прочего, набор для сцеживания содержит воронку для приема груди, предназначенную для приема груди женщины, при этом воронка может быть снабжена подушками или подобными средствами для массажа груди определенным образом, и он выполнен с возможностью соединения с вакуумным блоком для реализации цикла давления в наборе для сцеживания, благодаря чему обеспечивается возможность сцеживания молока из груди. В случаях практического применения вакуумный блок содержит электрическое вакуумное насосное устройство, однако молокоотсосы с ручным управлением также известны и используются на практике. Дело в том, что за счет генерирования цикла давления, в частности, цикла вакуума, который возможно сопровождается массажем груди определенным образом, получают имитацию действия кормления, что запускает необходимый рефлекс выброса молока у кормящей женщины, использующей молокоотсос. Для полноты изложения следует отметить, что термин «вакуум», используемый в данном тексте, относится к относительно низкому давлению, т. е. давлению, которое намного ниже атмосферного давления.
Известно, что в начале лактации в течение ограниченного периода времени молочная железа выделяет так называемое переднее молоко, за которым следует так называемое заднее молоко, и важное различие между этими двумя типами грудного молока заключается в концентрации молочного жира, при этом заднее молоко имеет значительно более высокое содержание молочного жира и значительно более низкое содержание воды, чем переднее молоко. Поэтому, для как можно более близкой имитации естественного/непосредственного грудного вскармливания в ситуации, когда используют сцеженное грудное молоко, было бы желательно иметь две партии молока, а именно, партию, являющуюся передним молоком, и другую партию, являющуюся задним молоком. Однако дело в том, что во время сеанса откачивания пользователю практически невозможно визуально отличить заднее молоко от переднего молока и распознать период, в течение которого состав молока меняется, поэтому пользователю практически невозможно осуществить сбор молока двумя партиями, как упоминалось.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С учетом вышеизложенного задачей настоящего изобретения является создание молокоотсоса новой конструкции, в частности, новой конструкции, которая позволяет предоставлять пользователю указание о содержании жира в молоке, и которая предпочтительно позволяет предупреждать пользователя, как только тип молока, выделяемого во время сеанса откачивания, меняется с переднего молока на заднее молоко, чтобы пользователь мог собрать молоко разных типов в разные емкости. В более общем смысле задачей настоящего изобретения является создание способа получения показаний о содержании жира в молоке простым, но надежным образом без необходимости проведения химического анализа молока.
Настоящее изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют предпочтительные варианты осуществления.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения предлагает способ получения показаний о содержании жира в молоке, в котором по меньшей мере одну каплю жидкости заставляют падать на некоторое количество молока, при этом определяют звук события соударения капли жидкости с поверхностью указанного количества молока для получения звукового сигнала события, и в котором выполняют анализ указанного звукового сигнала путем исполнения процедуры, которая предназначена для получения оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала.
В частности, изобретение относится к анализу звукового сигнала, который включает определение частотного спектра звукового сигнала.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения предлагает устройство для получения показаний о содержании жира в молоке для использования с процессом, в котором по меньшей мере одну каплю жидкости заставляют падать на некоторое количество молока, при этом определяют звук события соударения капли жидкости с поверхностью указанного количества молока для получения звукового сигнала данного события. Устройство содержит процессор для выполнения анализа звукового сигнала путем исполнения процедуры для получения тем самым оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала.
Устройство может содержать вход для приема звукового сигнала. Таким образом, звуковой сигнал может быть воспринят дистанционно, а воспринятый сигнал подан в устройство. В альтернативном варианте реализации устройство может содержать звуковой датчик, используемый для получения звукового сигнала. Устройство, например, содержит выход для предоставления оценки значения пользователю. В любом из этих двух вариантов реализации устройство может быть выполнено в виде насадки или вставки для емкости для молока, например, для емкости для молока для использования вместе с молокоотсосом или в нем. Насадка может быть выполнена в виде рукава или рукавоподобного элемента, например, для функционирования в качестве основания для емкости для молока (т.е. насадка выполнена с возможность приема основания емкости для молока) или для надевания вокруг такой емкости для молока.
Настоящее изобретение является результатом понимания того, что содержание жира в молоке влияет на поверхностное натяжение и вязкость некоторого количества молока, и что это может влиять на звуковой сигнал капли жидкости, соударяющейся с поверхность указанного количества молока. Звуковой сигнал может быть определен и проанализирован с использованием любого подходящего для этого метода, причем без необходимости в сложных измерениях. Способ в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен, например в лаборатории. Настоящее изобретение в основном относится к предоставлению информации о человеческом грудном молоке, но также возможно применение настоящего изображения в области анализа молока молочных животных, таких как коровы, козы или верблюды или другие кормящие грудным молоком животные. В любом случае можно спроектировать молокоотсос так, чтобы сделать возможной ситуацию, в которой способ осуществляют в контексте устройства для получения показаний о содержании жира в молоке, которое сцеживают во время сеанса откачивания. Такой молокоотсос может иметь, в частности, функцию указания пользователю времени, когда переднее молока сменяется задним молоком. Настоящее изобретение также применимо в доильных машинах и другом оборудовании для обработки молока животных.
Как определено выше, способ в соответствии с настоящим изобретением включает вызов падения по меньшей мере одной капли жидкости на количество молока. Исходя из этого, способ очень хорошо подходит для использования в контексте молокоотсосов, поскольку во время эксплуатации таких устройств молоко собирают по меньшей мере в одной емкости, и капли молока падают на некоторое количество молока, присутствующего в этой по меньшей мере одной емкости. Таким образом, для использования способа в соответствии с настоящим изобретением в упомянутом контексте, т.е. в контексте молокоотсосов, вносить изменения в фундаментальные аспекты конструкции устройства не требуется. Вместо этого достаточно добавить средства для обнаружения звука и средства для обработки звукового сигнала. Для получения надежного указания о содержании жира в молоке практичным вариантом является обнаружение звуков, вызываемых последовательностью капель жидкости, соударяющихся с поверхностью количества молока, т.е. звуков, вызываемых некоторым количеством капель жидкости, соударяющихся с поверхностью количества молока одна за другой с некоторым промежутком времени между ними, так что звуковой сигнал является представлением звуков, относящихся к отдельным каплям жидкости, и выполнение этапа усреднения значений в процессе получения информации на основании звукового сигнала.
В контексте настоящего изобретения анализ звукового сигнала можно выполнять путем исполнения процедуры, предназначенной для получения оценки абсолютного значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала. В качестве альтернативы или дополнительно анализ звукового сигнала можно выполнять путем исполнения процедуры, предназначенной для получения оценки относительного значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала. Например, указание о содержании жира в молоке может быть предоставлено в виде процента от заданного максимального содержания жира. Это может быть полезно, если желательно отслеживать фактический процесс сцеживания молока во время сеанса откачивания и сравнивать с одним или более предыдущими процессами сцеживания молока. Кроме того, при оценке только относительного значения это может потребовать меньшей вычислительной мощности.
Анализ звукового сигнала включает определение частотного спектра звукового сигнала, т.е. определение соотношения между амплитудой и частотой. Это может быть реализовано любым подходящим способом, таким как выполнение быстрого преобразования Фурье на сегментах звукового сигнала. Частотный спектр может быть использован для определения значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра звукового сигнала и сравнения указанного значения с опорным значением для определения сдвига частоты, который принимают в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке. В соответствии с одним осуществимым вариантом опорное значение устанавливают относительно жидкости, имеющей содержание жира 0%, что не меняет того факта, что настоящим изобретением охватываются и другие варианты.
Если предположить, что объем молока является фактором, влияющим на сдвиг частоты, то было бы целесообразно сначала выполнять процедуру, предназначенную для получения в режиме реального времени оценки объема молока на основании звукового сигнала, причем эта процедура может включать определение значения длительности промежутка времени между моментом выпуска по меньшей мере одной капли жидкости для падения на некоторое количество молока и первым моментом появления пика в звуковом сигнале после момента выпуска. В пределах объема настоящего изобретения могут быть осуществлены другие способы оценки объема молока, однако понятно, что очень практично использовать звуковой сигнал и для этой цели тоже.
По меньшей мере одна капля жидкости, которую заставляют падать на определенное количество молока, подлежащего анализу, может быть каплей молока. Этого особенно выгодно в контексте молокоотсосов, поскольку капли молока, падающие на некоторое количество молока, уже в наличии. Это не меняет того факта, что в целях получения показаний о содержании жира в молоке предложенным в изобретении способом могут быть использованы капли жидкости другого типа, такие как капли воды.
Изобретение также относится к молокоотсосу, который использует устройство, определенное выше.
Вариант осуществления настоящего изобретения предлагает молокоотсос, содержащий:
набор для сцеживания, содержащий воронку для приема груди и выпускное отверстие для молока;
насосный механизм;
систему звуковой оценки сцеживания молока, содержащую
звуковой датчик для получения звукового сигнала и устройство (для получения показаний о содержании жира в молоке), которое определено выше;
причем процессор устройства выполнен с возможностью осуществления анализа звукового сигнала, принимаемого от звукового датчика во время работы молокоотсоса.
Анализ включает определение частотного спектра звукового сигнала. Например, анализ включает определение значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра звукового сигнала и сравнение указанного значения с опорным значением для определения сдвига частоты, который будет принят в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке. Опорное значение относится к жидкости, имеющей содержание жира 0%.
Если говорить подробнее, набор для сцеживания может также содержать выпускное отверстие для воздуха, молокоотсос может также содержать вакуумный блок, выполненный с возможностью реализации цикла давления в наборе для сцеживания, содержащий впускное отверстие для воздуха для соединения с выпускным отверстием для воздуха в наборе для сцеживания и насосный механизм для отсасывания воздуха из набора для сцеживания через выпускное отверстие для воздуха в наборе для сцеживания и впускное отверстие для воздуха в вакуумном блоке, и процессор, выполненный с возможностью осуществления анализа звукового сигнала, принимаемого от звукового датчика во время работы молокоотсоса, когда вместе с молокоотсосом используют емкость для приема молока из выпускного отверстия для молока в наборе для сцеживания.
Процессор предпочтительно выполнен с возможностью исполнения процедуры, которая предназначена для получения в режиме реального времени оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала.
Как уже было разъяснено выше, изобретение опирается на применение звуковых методов для получения информации, которая представляет содержание жира в молоке. В основе настоящего изобретения лежит понимание того, что содержание жира влияет на поверхностное натяжение и вязкость, а это может влиять на звуковой сигнал молока (или другой жидкости), соударяющегося с поверхность количества молока, которое присутствует в емкости. Во время сеанса откачивания, выполняемого посредством молокоотсоса, под воздействием цикла давления происходит повторяющийся процесс, при котором свежесцеженному грудному молоку позволяют скапливаться в наборе для сцеживания в положении выше по потоку от выпускного отверстия для молока, а также ему позволяют падать в виде капель молока из этого положения через выпускное отверстие для молока. Благодаря обнаружению звука капель молока, соударяющихся с поверхностью указанного количества молока, которое присутствует в емкости, используемой для сбора молока, в конечном счете можно получить оценку значения, относящегося к содержанию жира этого количества молока без всякой необходимости использования сложного аналитического оборудования и без всякой необходимости контакта с молоком, подлежащим анализу.
Процессор молокоотсоса может быть, в частности, выполнен с возможностью вычисления с целью предоставления пользователю в режиме реального времени указания о содержании жира в сцеживаемом грудном молоке во время сеанса откачивания. Например, пользователю может быть выдано указание в режиме реального времени касательно того, можно ли рассматривать сцеженное молоко в качестве переднего молока или заднего молока, указание касательно содержания жира в молоке, указание касательно общего (среднего) содержания жира в молоке и/или рекомендация касательно того, как убедиться в том, что заданная смесь переднего и заднего молока собрана в емкости, для того, чтобы располагать оптимальной смесью для сеанса кормления без необходимости в осуществлении дальнейших действий (смешивания).
Следует отметить, что процессор может представлять собой процессор любого подходящего типа и может быть частью центрального процессора (ЦП) молокоотсоса, который также выполнен с возможностью управления работой молокоотсоса, в частности насосного механизма.
Для оптимального упрощения использования изобретение может включать передачу автоматически определенного указания о содержании жира в молоке в приложение для смартфона или планшета или в компьютерную программу, при этом приложение или программа может быть также выполнена с возможностью отслеживания других характеристик сеанса откачивания, таких как время начала, длительность и скорость сцеживания.
В пределах объема настоящего изобретения может быть использован любой подходящий тип емкости. Как и во многих традиционных случаях, набор для сцеживания может быть снабжен винтовой резьбой в положении вокруг выпускного отверстия для молока для обеспечения возможности прикручивания емкости к набору для сцеживания в соответствующем положении для приема молока из набора для сцеживания во время работы молокоотсоса. Тем не менее, настоящее изобретение также охватывает другие возможные варианты прикрепления емкости к молокоотсосу.
Различные аспекты способа в соответствии с настоящим изобретением в равной степени применимы к молокоотсосу. Два из этих аспектов следующие: i) практически целесообразно, если процедура включает определение частотного спектра звукового сигнала, при этом необязательно применяют быстрое преобразование Фурье, и ii) процедура может, в частности, включать определение значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра звукового сигнала и сравнивать указанное значение с опорным значением для определения сдвига частоты, который будет принят в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке, причем опорное значение может относиться к жидкости, имеющей содержание жира 0%, или быть заданным другим подходящим способом.
В контексте молокоотсоса требование обеспечения пользователя указанием того, что первоначально полученное переднее молоко сменяется задним молоком, может быть удовлетворено, если процедура включает сравнение в режиме реального времени оцениваемого значения, относящегося к содержанию жира в молоке, со значением установления различия, а процессор выполнен с возможностью выдачи предупредительного сигнала в момент, когда оцененное значение, относящееся к содержанию жира в молоке, увеличилось с уровня ниже значения установления различия до уровня выше значения установления различия. Естественно, значение установления различия выбирают так, чтобы оно представляло переход переднего молока в заднее молоко. Как уже отмечалось, пользователь, который принимает в режиме реального времени информацию о переходе переднего молока в заднее молоко, имеет возможность сменить емкости, которые используются для приема молока, чтобы переднее молоко и заднее молоко действительно могли быть отделены друг от друга. Это может быть особенно полезно, когда требуется выполнить искусственное вскармливание более или менее естественным образом, или когда требуется использовать только заднее молоко для кормления ребенка или младенца, который нуждается в высокопитательном молоке.
Настоящее изобретение позволяет обнаруживать патологию, т. е. обнаруживать условия, которые некоторым образом влияют на содержание жира в молоке Ввиду этого возможен вариант реализации молокоотсоса в соответствии с настоящим изобретением, в котором процедура включает сравнение оцениваемых значений, относящихся к содержанию жира в молоке, в течение периода заданной длины от начала сеанса откачивания, с пороговым значением, и при этом процессор выполнен с возможностью выдачи предупредительного сигнала, когда оцененные значения, относящиеся к содержанию жира в молоке, оказываются выше этого порогового значения. Такой вариант реализации особенно полезен в качестве средства для скрининга мастита, а также для контроля эффективности лечения. Дело в том, что мастит, т.е. воспаление молочных желез в грудной железе, вызывает выработку аномально больших жировых глобул в грудном молоке и тем самым приводит к аномально высокому содержанию жира в молоке.
Может быть выгодно, если процессор также выполнен с возможностью исполнения процедыры, которая предназначена для получения в режиме реального времени оценки объема молока в емкости на основании звукового сигнала. Такая процедура может включать определение значения длительности промежутка времени между моментом выпуска и первым моментом появления пика в звуковом сигнале после момента выпуска, причем момент выпуска, представляет собой момент, когда происходит сброс вакуума во время цикла давления, и когда происходит соответствующий выпуск молока из положения в наборе для сцеживания и через выпускное отверстие для молока. Сеанс откачивания включает повторяющийся процесс накопления свежесцеженного молока в наборе для сцеживания и выпуск молока через выпускное отверстие для молока. Когда в цикле давления применяется вакуум, молоко извлекается из груди женщины. При сбросе вакуума в цикле давления молоко может выходить из набора для сцеживания через выпускное отверстие для молока, так что это происходит в то время, когда молоко падает в емкость, которую используют вместе с молокоотсосом для приема молока из выпускного отверстия для молока, пока молоко не попадет на поверхность емкости или поверхность молока, присутствующего в емкости в случае, если поверхность емкости покрыта некоторым количеством молока, тем самым вызывая пик в звуковом сигнале. После того, как определено значение длительности промежутка времени между моментом выпуска и первым моментом определения появления пика в звуковом сигнале после момента выпуска, получают значение, которое непосредственно относится к общему объему молока в емкости, и которое поэтому подходит для использования в процессе определения фактического значения общего объема молока в емкости.
Предпочтительно, процессор выполнен с возможностью обмена данными с внешним устройством или системой, отдельной от набора для сцеживания и вакуумного блока и выполненной с возможностью предоставления информации пользователю. Примерами такого внешнего устройства или системы являются смартфон, «умные» часы, планшет, ноутбук и компьютер. Внешнее устройство или система может быть использовано/на для запуска приложения/программы для выдачи пользователю информации о молокоотсосе и сеансах откачивания, выполняемых устройством. Предпочтительно, связь с внешним устройством или системой является беспроводной.
В пределах объема настоящего изобретения могут быть предусмотрены различные положения звукового датчика. Практичным и полезным положением может быть положение на наборе для сцеживания ниже воронки для приема груди. В целом, предпочтительным является положение, в котором подлежащий определению звуковой сигнал является достаточно сильным и в максимальной степени свободным от мешающих факторов. Звуковой датчик может содержать, например, микрофон или подходящий датчик давления, или акселерометр.
Настоящее изобретение также охватывает вариант реализации молокоотсоса, в котором звуковой датчик системы звуковой оценки сцеживания молока находится во внешнем устройстве или системе, отдельной от набора для сцеживания и вакуумного блока.
В одном примере молокоотсос может также содержать удерживающий механизм для удержания внешнего устройства или системы на наборе для сцеживания или емкости для использования вместе с молокоотсосом. В контексте настоящего изобретения было обнаружено, что может оказаться практически целесообразным не оборудовать молокоотсос звуковым датчиком, а предоставить внешнее устройство или систему, содержащую звуковой датчик, и удерживать ее на наборе для сцеживания или емкости. Например, может быть использован микрофон, который обычно содержится в смартфоне. Удерживая смартфон в подходящем положении на наборе для сцеживания или емкости, можно обнаружить звуковой сигнал, подлежащий обработке с целью получения показаний о содержании жира в молоке. Удерживающий механизм может содержать удерживающий элемент, который является неотъемлемой частью набора для сцеживания или емкости, однако может оказаться даже еще более практически целесообразным, если предусмотрен удерживающий элемент, выполненный с возможностью соединения с набором для сцеживания или емкостью и отсоединения от них. Например, может быть предусмотрен рукав, содержащий микрофон, при этом рукав выполнен с возможностью обертывания вокруг емкости.
В действительности, вся система для звуковой оценки сцеживания молока может быть встроена во внешнее устройство или систему, в случае чего внешнее устройство или система снабжено/на не только звуковым датчиком, но и процессором, выполненным с возможностью обработки звукового сигнала, принятого от звукового датчика. В этом случае в равной степени применимы различные варианты, описанные выше в отношении конфигурации процессора.
Таким образом, существуют разные возможности:
Звуковой датчик может быть установлен на наборе для сцеживания, а процессор может быть установлен на насосном механизме.
В альтернативном варианте реализации набор для сцеживания и насосный механизм могут образовывать часть молокоотсоса, а молокоотсос также содержит устройство пользовательского интерфейса, внешнее для молокоотсоса. В этом случае звуковой датчик может быть частью молокоотсоса, а процессор является частью внешнего устройства пользовательского интерфейса, либо и звуковой датчик, и процессор являются частью внешнего устройства пользовательского интерфейса.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на нижеследующее подробное описание способов определения значений, которые непосредственно относятся к содержанию жира в молоке и, следовательно, подходят для принятия в качестве меры содержания жира в молоке. Описание приведено в контексте сцеживания человеческого грудного молока и молокоотсоса, используемого в этом процессе, что не следует понимать как означающее ограничение настоящего изобретения таким контекстом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение далее будет более подробно описано со ссылкой на фигуры, на которых одинаковые или подобные части обозначены одинаковыми ссылочными позициями и на которых:
на Фиг. 1 схематически изображен молокоотсос, содержащий набор для сцеживания, вакуумный блок и гибкий шланг, соединяющий набор для сцеживания и вакуумный блок друг с другом, а также на ней схематически изображен смартфон для приема информации от молокоотсоса и отображения информации пользователю,
На Фиг. 2 изображены различные стадии сбора сцеживаемого молока в наборе для сцеживания, при этом молоко выпускается в направлении емкости, прикрепленной к набору для сцеживания, и соударяется с поверхностью некоторого количества молока в частично заполненной емкости, соответственно;
На Фиг. 3 показан частотный спектр, полученный в эксперименте, в котором капли молока заставляли падать на некоторое количество молока, и в котором определяли звук;
На Фиг. 4 приведен схематический общий вид системы для оценки содержания жира в молоке и оценки объема молока;
На Фиг. 5 показано, как пороговые значения объема и/или количество событий рефлекса выброса молока могут быть использованы в целях определения перехода между передним молоком и задним молоком; и
На Фиг. 6A-6E показаны пять возможных способов конфигурирования молокоотсоса и звуковой обработки.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к области молокоотсосов и, в частности, оно применимо к электрическим молокоотсосам. Со ссылкой на Фиг. 1, сперва будет представлено общее описание электрического молокоотсоса для формирования общей картины замыслов настоящего изобретения.
Молокоотсос 1 содержит набор 2 для сцеживания и вакуумный блок 3 для генерирования цикла давления, в ходе которого попеременно генерируется и ослабляется вакуум (низкое давление). Для приема сцеженного грудного молока во время работы молокоотсоса 1 используется емкость 4 для молока, которая выполнена с возможностью соединения с набором 2 для сцеживания, например, путем прикручивания, тем самым закрывая нижний конец набора 2 для сцеживания. Вакуумный блок 3 представляет собой электрический вакуумный блок, а также содержит электрический насос 31 и воздушный клапан для реализации переменного вакуума во время работы, т.е. во время сеансов откачивания, выполняемых молокоотсосом 1. Насос 31, воздушный клапан и центральный процессор (ЦП) 32 для реализации надлежащего функционирования насоса 31 и воздушного клапана выполнены с возможностью функционирования способом, который хорошо известен в области молокоотсосов. Таким образом, дополнительные подробности в отношении этих компонентов не будут разъяснены в настоящем описании, и это же применимо к другим практическим аспектам вакуумного блока 3, которые известны сами по себе. Насос 31 электрически соединен с источником электропитания, который может представлять собой, например, сеть электропитания или батарею. Насос 31 и ЦП 32 схематически изображены на Фиг. 1 в виде прямоугольников, выполненных пунктирными линиями, а воздушный клапан не изображен. Канал, обеспечивающий возможность обмена управляющими сигналами и т.д. между насосом 31 и ЦП 32, схематически изображен на Фиг. 1 пунктирной линией. Канал может быть реализован, например, в виде линии связи любого подходящего типа.
Набор 2 для сцеживания содержит воронку 21 для приема груди, отверстие, служащее в качестве выпускного отверстия 22 для молока, и канал 23 для молока от воронки 21 для приема груди до выпускного отверстия 22 для молока. Таким образом, воронка 21 для приема груди находится в соединении по текучей среде с выпускным отверстием 22 для молока через канал 23 для молока. Канал 23 для молока выполнен с возможностью закрытия клапанным узлом 24 (схематически показан на Фиг. 2). Воронка 21 для приема груди может содержать массажную подушку или тому подобное (не показана) для обеспечения ощущения грудью мягкости и тепла и/или имитации сосания ребенком или младенцем.
На Фиг. 1 молокоотсос 1 изображен в собранном состоянии, при котором вакуумный блок 3 соединен с набором 2 для сцеживания через гибкий шланг 5, причем впускное отверстие 33 для воздуха вакуумного блока 3 соединено с выпускным отверстием 25 для воздуха набора 2 для сцеживания. Такая конфигурация обеспечивает возможность удаленного расположения вакуумного блока 3 относительно набора 2 для сцеживания, так что размер части молокоотсоса 1, предназначенной для прикладывания к груди женщины, может поддерживаться в целесообразных пределах. Следует отметить, что молокоотсос 1 может содержать два набора 2 для сцеживания для обеспечения кормящей женщине возможности использования молокоотсоса 1 для извлечения молока из двух грудей одновременно, в случае чего наборы 2 для сцеживания могут иметь общий вакуумный блок 3.
Предпочтительно, как изображено, молокоотсос 1 содержит интерфейс 34 пользователя для обеспечения пользователю возможности управления работой молокоотсоса 1. В изображенном примере интерфейс 34 пользователя находится на вакуумном блоке 3 и обеспечивает пользователю возможность ввода входных данных в ЦП 32. Интерфейс 34 пользователя может быть реализован любым подходящим образом, например, в виде ряда кнопок, как изображено, или, например, в виде сенсорного экрана. В качестве примера следует отметить, что интерфейс 34 пользователя может содержать одну кнопку 35 для активации режима стимуляции и три кнопки 36 для выбора одной из трех настроек сцеживания.
В настоящем изобретении предложен способ оценки содержания жира в грудном молоке посредством молокоотсоса 1, т.е. посредством устройства, которое подходит для использования в домашней обстановке, а также в обстановке, в которой присутствуют медицинские специалисты, без необходимости в сложном, громоздком и дорогостоящем аналитическом оборудовании. Для этой цели молокоотсос 1 снабжен системой 6 для звуковой оценки сцеживания молока, содержащей звуковой датчик 61 и процессор 62, выполненный с возможностью обработки звукового сигнала, принятого от звукового датчика 61 во время работы молокоотсоса 1. В изображенном примере звуковой датчик 61 представляет собой микрофон, который встроен в набор 2 для сцеживания в положении вдоль канала 23 для молока выше по потоку от клапанного узла 24. Это не меняет того факта, что в молокоотсосе 1 в соответствии с настоящим изобретением может быть использован другой тип звукового датчика 61, такой как подходящий датчик давления или акселерометр. В случае, если звуковой датчик 61 представляет собой микрофон, предпочтительно, если микрофон представляет собой микрофон однонаправленного или кардиоидного типа для минимизации внешнего шума и для оптимального захвата звуковой сигнатуры падающих капель молока в емкости 4 для молока и соударяющихся с поверхностью некоторого количества молока, содержащегося в емкости 4. Кроме того, в пределах объема настоящего изобретения могут быть предусмотрены другие положения звукового датчика 61. Если говорить о минимизации фонового шума, то в пределах объема настоящего изобретения предполагается добавление подходящего звукового экранирования.
Звуковой датчик 61 и процессор 62 схематически изображены на Фиг. 1 в виде прямоугольников, выполненных пунктирными линиями. Канал, обеспечивающий возможность передачи звукового сигнала от звукового датчика 61 на процессор 62, схематически изображен на Фиг. 1 пунктирной линией. Предпочтительно, канал реализован беспроводным способом, что не следует понимать, как то, что в настоящем изобретении также не может быть предусмотрен проводной канал.
Процессор 62 может представлять собой часть ЦП 32, как обозначено на Фиг. 1. Помимо молокоотсоса 1, на Фиг. 1 изображен смартфон 7, используемый для выдачи пользователю информации, генерируемой процессором 62 во время работы молокоотсоса 1. Процессор 62 выполнен с возможностью связи со смартфоном 7, причем смартфон 7 может быть использован для запуска приложения, разработанного для отображения релевантной информации в отношении молокоотсоса 1 и сеансов откачивания, выполняемых молокоотсосом 1, на экране 71 смартфона 7, а также, возможно, для приема релевантных входных данных от пользователя, в случае чего смартфон 7 служит в качестве интерфейса пользователя. Канал, обеспечивающий возможность обмена информацией между процессором 62 и смартфоном 7, схематически изображен на Фиг. 1 пунктирной линией. Предпочтительно, канал реализован беспроводным способом, что не следует понимать, как то, что в настоящем изобретении также не может быть предусмотрен проводной канал.
Что касается удержания смартфона 7 или другого внешнего устройства или системы на емкости 4 для молока, может быть разработан и применен любой подходящий удерживающий механизм. В целом, такой подходящий удерживающий механизм может содержать держатель, который выполнен с возможностью плотного оборачивания вокруг емкости 4 и который также выполнен с возможностью крепкого удержания смартфона 7, причем предпочтительно, чтобы держатель был выполнен с возможностью использования вместе с емкостями 4 различных диаметров, например, на основе свойств гибкости.
Кроме того, любой вспомогательный держатель может быть предусмотрен для поддержки и расположения любых беспроводных наушников типа «капли»/вкладыши вблизи желаемого положения для определения звука на молокоотсосе 1. Микрофон в наушниках типа «капли»/вкладыши может быть использован для сбора информации, подходящей для оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, вместо смартфона 7.
Способ определения звукового сигнала для получения показаний о содержании жира в молоке вполне может быть осуществлен в контексте двойного электрического молокоотсоса, т. е. молокоотсоса, который выполнен с возможностью извлечения молока из двух грудей одновременно и который содержит два набора 2 для сцеживания. В соответствии с первым вариантом звуковой датчик 61 может быть встроен в каждый из двух наборов 2 для сцеживания, и два полученных таким образом звуковых сигнала могут быть проанализированы для нахождения требуемой информации. В соответствии со вторым вариантом представляется возможным использованием только звукового датчика 61 на только одном из двух наборов 2 для сцеживания, при условии, что звуковой датчик 61 находится в положении, где возможно определение звука падения капель молока в каждую из емкостей 4, соединенных с соответствующими наборами 2 для сцеживания. Капли молока, падающие в одну емкость 4, можно отличить от капель молока, падающих в другую емкость 4, на основе амплитуды (или другого подходящего признака) обнаруженных пиков в звуковом сигнале. Дело в том, что может быть ожидаемо, что капли молока, падающие в емкость 4, которая находится ближе всего к звуковому датчику 61, будут генерировать звук большей амплитуды чем капли молока, падающие в емкость 4, которая находится дальше. В контексте двойного электрического молокоотсоса может быть предпочтительно использование двунаправленного или всенаправленного микрофона в качестве звукового датчика 61 вместо однонаправленного микрофона.
Далее будет описан способ работы системы 6 для звуковой оценки сцеживания молока, при этом также будут представлены детали теоретических основ принципа работы системы 6 для звуковой оценки сцеживания молока.
В целом, молокоотсос 1 используется для сцеживания молока из груди женщины. Для этой цели на грудь воздействуют переменным вакуумом (цикл давления). В ходе периодов низкого давления или вакуума происходит фактический процесс сцеживания молока из груди. Каждый раз при ослаблении вакуума свежесцеженное молоко капает в емкость 4. Количество молока, падающего из набора 2 для сцеживания, является небольшим, и ожидается, что оно будет появляться из набора 2 для сцеживания в виде капли. На Фиг. 2 первое (левее всех) изображение набора 2 для сцеживания и прикрепленной к нему емкости 4 служит для иллюстрации того факта, что во время периода вакуума клапанный узел 24 закрыт, так что молоко собирается над клапанным узлом 24. Молоко, выпускаемое (подлежащее выпуску) из набора 2 для сцеживания, схематически изображено на Фиг. 2 в виде кружка, а также схематически изображен клапанный узел 24 в виде ряда линий. На втором представлении набора 2 для сцеживания и прикрепленной к нему емкости 4 показано, что при сбросе давления молоко падает в емкость 4 на количество молока, уже присутствующего в емкости 4. Третье представление набора 2 для сцеживания и прикрепленной к нему емкости 4 служит для иллюстрации ситуации, в которой молоко, выпускаемое из набора 2 для сцеживания, достигает поверхности количества молока, содержащегося в емкости 4.
Общеизвестно, что содержания жира в сцеженном молоке изменяется в течение сеанса откачивания. В первую очередь сцеживают так называемое переднее молоко, тогда как в дальнейшем сцеживают так называемое заднее молоко, причем следует отметить, что переднее молоко более жидкое и имеет более низкое содержание жира, чем заднее молоко, а также, что не существует резкого отличия между передним молоком и задним молоком, поскольку состав молока будет изменяться постепенно. Переднее молоко имеет функцию утоления жажды ребенка или младенца, тогда как заднее молоко в основном имеет функцию обеспечения чувства удовлетворения и утоления голода. Для достижения схемы естественного вскармливания сцеженным молоком желательно сначала давать ребенку или младенцу переднее молоко, а затем предоставлять ребенку или младенцу заднее молоко. Для этого во время сцеживания молоко следует сохранять по меньшей мере в двух разных емкостях. Емкость следует заменять, когда содержание жира в молоке возрастает выше определенного порогового значения, указывающего на переход от переднего молока к заднему молоку.
Молокоотсос 1 выполнен с возможностью автоматической оценки в режиме реального времени содержания жира в человеческом грудном молоке во время сцеживания с помощью системы 6 звуковой оценки сцеживания молока путем анализа частотного спектра всплесков, созданных каплями молока по мере падения их в емкость 4. Звуковой сигнал, получаемый звуковым датчиком 61, обрабатывается процессором 62 для вычисления частотного спектра. Практический способ осуществления этого включает выделение последовательных событий всплесков капель молока и выполнение быстрого преобразования Фурье на сегментах сигнала капли. Например, могут быть выделены от пяти до десяти событий, собранных в пределах временного промежутка длительностью примерно от 10 до 20 секунд. Спектры для каждой капли могут быть усреднены, чтобы можно было уменьшить воздействия шума и выбросы. В результате получают средний частотный спектр капли молока.
Предпочтительно звуковой сигнал сначала используют в целях определения объема молока в емкости 4. Это можно сделать путем сбора информации о времени падения капель молока из клапанного узла 24 на поверхность молока, которое присутствует в емкости 4. Система 6 звуковой оценки сцеживания молока может быть выполнена с возможностью осуществления процесса оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке после того, как был достигнут определенный объем.
На Фиг. 3 показан усредненный частотный спектр, полученный экспериментальным путем для капель молока при объеме молока в емкости 4, составляющем 60 мл. В показанном примере для облегчения анализа содержания жира в молоке используют только часть усредненного частотного спектра в диапазоне от 0 до 4 кГц. Для выделения основных пиков в усредненном частотном спектре капли молока используют детектор пиков. В частотном спектре, показанном на Фиг. 3, для частотного диапазона от 0 до 4 кГц можно различить четыре основных пика A, B, C и D.
Далее объяснены практический способ анализа частотного спектра и процедура (алгоритм), используемая в процессе. Следует отметить, что это один из большого количества способов, существующих в пределах объема настоящего изобретения, в частности, способ, направленный на определение в сеансе откачивания момента, когда происходит переход от переднего молока к заднему молоку.
Процедура использует параметрическую передаточную функцию первого порядка, в соответствии с которой принимают две переменные, а именно, объем (V, мл) молока в емкости 4 и измеренную частоту (fm, Гц) четвертого пика D на основании всплеска молока, и используют для оценки содержания (F, %) жира на основе следующей эмпирически определенной формулы, где K1, K2 и c представляют эмпирически полученные константы:
Эта передаточная функция состоит из двух передаточных подфункций, которые описывают поведение четвертого пика D, когда он реагирует на i) объем при содержании жира 0% (т.е. вода) и ii) изменения содержания жира, где fw представляет ожидаемое местоположение (Гц) пика для содержания жира 0% (Гц), а Δf представляет изменение частоты (Гц):
В экспериментах, выполненных в контексте настоящего изобретения, K1 и c находили путем сбора данных о местоположении четвертого пика D для одиннадцати разных объемов в диапазоне от 50 мл до 150 мл. K2 находили путем изменения содержания жира и наблюдения местоположение того же самого четвертого пика D. Таким образом, в отношении K1 и c была найдена нелинейная модель, которая представлена следующими уравнениями:
для объемов ниже 80 мл, и
для объемов выше 80 мл. Так, оказалось, что для объемов ниже 80 мл K1 = -11,2 Гц мл-1, а c = 2966 Гц, и что для объемов выше 80 мл, K1 = -6,2 Гц мл-1, а c = 2306 Гц. Кроме того, было найдено, что независимо от объема подходящее значение K2 составляет 0,075% Гц-1.
При подстановке значений K1, K2 и c в ранее приведенную основную формулу получается следующая модель:
В данном анализе для аппроксимации поведения системы использовали модели первого порядка. Для улучшения точности могут быть использованы модели более высокого порядка или альтернативные нелинейные модели, такие как таблицы подстановки.
Использование модели проиллюстрировано на примере, в котором объем составляет 150 мл, а четвертый пик D найден при 1400 Гц при анализе частотного спектра на основании всплеска. В данном примере оцененное абсолютное значение содержания жира оказывается равным
Следует отметить, что могут быть рассмотрены другие признаки, такие как отношения двух или более пиков A, B, C, D в частотной области и коэффициенты затухания огибающих сигналов временной области. Также можно установить «отпечаток» для данной формации молока с использованием комбинации таких признаков.
На Фиг. 4 приведен схематический общий вид вышеописанной системы для оценки содержания жира в молоке, а также для оценки объема молока посредством звукового обнаружения двух капель, выпущенных во время сцеживания с помощью двойного электрического молокоотсоса. На этой фигуре x(t) = звуковой сигнал всплеска, td = время (с) открытия клапанного узла 24, ts = время (с) всплеска, т.е. время, когда капля соударяется с поверхностью молока, TTOF = время (с) полета, т.е. время, затрачиваемое на падение капли в емкость 4 до соударения с поверхностью молока, V = объем (мл) молока в емкости 4, X(f) = частотный спектр звукового сигнала всплеска, fm = местоположение (Гц) пика молока и F = содержание (%) жира в молоке. Кроме того, V(TTOF) представляет функцию, которая вычисляет объем на основании времени полета, а F(V,fm) представляет функцию, которая вычисляет содержание жира на основании объема и местоположения пика молока. Еще одними входными данными функции, которая вычисляет объем на основании времени полета, являются вводимые пользователем данные о таких аспектах, как тип емкости 4, чтобы при выполнении функции могли быть учтены факторы, относящиеся к геометрической форме и размерам емкости 4.
Для закрепления понимания далее будет приведена основная теория, подкрепляющая настоящее изобретение.
Предполагается, что наблюдаемый сдвиг частоты пика в усредненном частотном спектре капли, обусловлен двумя взаимосвязанными факторами: i) изменениями объема по мере наполнения молоком емкости 4, и ii) изменениями поверхностного натяжения/вязкости, непосредственно связанными с содержанием жира в молоке. Изменения поверхностного натяжения, возникающие из-за других факторов, таких как содержание минералов, примеси или температура, предполагаются пренебрежимо малыми и поэтому игнорируются. Температура может сильно влиять на поверхностное натяжение и вязкость, однако в данном случае предполагается, что сцеженное молоко не будет подвергаться большому изменению температуры во время сцеживания и поэтому не будет сильно отличаться от 37°C, т.е. приблизительной температуры, при которой сцеживают молоко из тела человека.
Также предполагается, что факторы объема и содержания жира являются аддитивными и могут быть полностью разъединены путем рассмотрения по отдельности влияния объема и содержания жира. Поскольку влияние изменения объема на два порядка величины больше влияния изменения содержания жира, то на всем функциональном диапазоне молокоотсоса 1 сначала выделяют величину влияния объема путем сравнения с водой такого же объема. Вода является средой, полезной для сравнения, т.к. вода не содержит жира. Это неявно предполагает, что при сравнении молока данного объема с водой того же самого объема частота четвертого пика D будет идентична, если молоко не содержит жира. Таким образом, предполагается, что любая разница в частоте четвертого пика D для молока и соответствующего пика для воды возникает только в результате изменений поверхностного натяжения/вязкости, связанной непосредственно с содержанием жира в молоке. Данное предположение также означает, что влияние содержания жира на поверхностное натяжение и вязкость одинаково при всех объемах молока, т.е. содержание жира будет изменять частотный спектр на одинаковую величину и в одинаковом направлении при всех объемах молока.
Для подтверждения вышеуказанного подхода приведены дальнейшие сведения об обстановке, в которой выполняли эксперименты. В этих экспериментах использовали пипетку, контейнер, молоко, измерительный цилиндр объемом 50 мл, микрофон, штатив и персональный компьютер с установленным программным обеспечением Matlab и Audacity. Пипетку удерживали на расстоянии 300 мм от края контейнера с помощью штатива под небольшим углом. Пипетку использовали вместо насоса, чтобы можно было лучше управлять образованием капель. Микрофон приклеивали ко дну контейнера. Молоко разбавляли до требуемого содержания жира и наполняли контейнер до требуемого объема посредством измерительного цилиндра. Пятнадцать капель молока с тем же содержанием жира, что и в молоке в контейнере, с помощью пипетки подавали в контейнер с медленной постоянной скоростью, составляющей примерно от 0,5 до 1,0 Гц. Это позволяло успокаиваться поверхности разбавленного молока между каждой каплей. Затем захватывали звуковой сигнал из микрофона с помощью программы Audacity на персональном компьютере, экспортировали эти данные в виде файлов формата .wav и импортировали в Matlab.
Посредством Matlab звуковые сигналы пропускали через серию этапов последующей обработки, прежде чем получали fm, т.е. частоту четвертого пика D. Сначала звуковой сигнал пропускали через детектор пиков, чтобы выделить пики A, B, C, D. Затем в сигнале создавали окно, чтобы оставить только один всплеск. При этом захватывали некоторые артефакты, но их отфильтровывали с помощью последующего процесса усреднения. Перед усреднением вычисляли быстрое преобразование Фурье всплесков. На этом этапе удаляли выбросы и применяли детектор пиков по всему диапазону от 0 до 4 кГц. Выделяли четвертый пик D, который, как оказалось, появляется в диапазоне от 1,2 до 3,0 кГц, и его частотное положение устанавливали в качестве fm.
Вышеупомянутую процедуру выполняли для ряда разных комбинаций объема и содержания жира. Разные содержания жира получали разбавлением необезжиренного молока (3,5% жира). Вычисляли отношение молока к воде с помощью следующего уравнения, в котором Vw представляет объем воды, Vm представляет объем молока, C1 представляет начальное содержание жира, а C2 представляет конечное содержание жира:
Вышеприведенное уравнение выводили из следующего основного уравнения:
При разбавлении массу жира сохраняли постоянной, в то время как объем изменяли, поэтому
Как уже говорилось выше, настоящее изобретение обеспечивает возможность определения содержания жира в молоке в режиме реального времени во время сцеживания грудного молока. Это позволяет разделять сцеживаемое молоко на переднее молоко и заднее молоко для обеспечения возможности более естественного вскармливания, т.е. вскармливания ребенка или младенца сцеженным молоком подобно тому, как ребенок или младенец извлекает молоко при непосредственном кормлении грудью. Для практического применения этого на практике приводится несколько практических соображений. Во-первых, поскольку известно, что сцеживаемое грудное молоко постепенно переходит из менее жирного переднего молока в более жирное заднее молоко, для различения этих двух типов молока используют пороговое значение. Ввиду отсутствия принятого золотого стандарта для этого перехода произвольное пороговое значение устанавливают равным, например, содержанию жира 4%. Несмотря на это следует понимать, что данное пороговое значение может быть легко изменено на более высокое или более низкое значение, которое может быть персонализировано для кормящей грудью женщины в зависимости, например, от диапазона содержания жира в ее сцеженном молоке. Поэтому пороговое содержание жира 4% использовано в настоящем документе исключительно в целях иллюстрации. Во-вторых, поскольку известно, что первое молоко, сцеженное из груди, является водянистым передним молоком, точка перехода в более жирное заднее молоко будет наступать после того, как сцежен определенный объем молока, до завершения сеанса сцеживания.
Со ссылкой на Фиг. 5 следует отметить, что для облегчения процесса нахождения точки перехода могут быть использованы несколько подходов, по отдельности или в комбинации. Во-первых, для повышения вероятности нахождения точки перехода могут быть использованы пороговые значения объема, основанные на прошлом объеме сцеживания молока кормящей грудью женщины. Например, если кормящая грудью женщина обычно сцеживает 80 мл из каждой груди, может быть использовано нижнее пороговое значение, равное 25 мл, наряду с верхним пороговым значением, равным 50 мл. В результате точка перехода между передним молоком и задним молоком будет ограничена более узким диапазоном, составляющим 25 мл. На Фиг. 5 VUT представляет верхнее пороговое значение, а VLT представляет нижнее пороговое значение. Во-вторых, количество произошедших событий рефлекса выброса молока может быть использовано в качестве основы для нахождения точки перехода. Известно, что сцеживание молока является прерывистым процессом, в котором кормящая грудью женщина выпускает молоко после последовательных событий рефлекса выброса молока, которые могут происходить от 3 до 5 раз во время сеанса сцеживания. За счет выявления таких событий на основе периодов быстрого увеличения объема молока вслед за периодами очень низкого увеличения объема молока будет легче определить переход между передним молоком и задним молоком. Например, переход более вероятен при втором или третьем событии рефлекса выброса молока. На Фиг. 5 различные события рефлекса выброса молока указаны обозначением «MERs». Окно, в котором происходит переход между передним молоком и задним молоком, указано прямоугольником, изображенным прерывистыми линиями.
В соответствии с практической возможностью кормящую грудью женщину уведомляют, как только содержание жира достигает 4%, и предлагают переключить емкости, чтобы более жирное заднее молоко могло быть сохранено отдельно от водянистого переднего молока. Это можно сделать посредством приложения или любых других подходящих средств обмена данными. На практике действие по переключению емкостей может занимать не более примерно 1 минуты и может быть выполнено путем временной остановки насоса 31 и последующего быстрого отсоединения первой емкости от молокоотсоса 1 и присоединения другой емкости к молокоотсосу 1 вместо первой.
Во время экспериментов наблюдалось изменение цвета молока при разных разбавлениях. Ввиду этого, может быть предпринят этап для подтверждения оцененного содержания жира с использованием оптического измерения. Например, для получения изображения молока, которое присутствует в емкости 4, может быть использован смартфон 7, причем это изображение может быть затем обработано для оценки содержания жира в молоке путем коррелирования с ожидаемым цветом молока.
Данные об объеме и содержании жира в молоке могут быть использованы для инструктирования или консультирования кормящих грудью женщин. Например, можно достичь следующего: i) может быть предотвращено слишком раннее прекращение сцеживания кормящими грудью женщинами, т.е. до того, как будет сцежено все жирное высокопитальное молоко, ii) переживающие за качество своего грудного молока кормящие грудью женщины могут убедиться в том, что вырабатываемый объем достаточен, и с качеством все в порядке, в результате чего может быть предотвращено прекращение грудного вскармливания кормящими грудью женщинами на ранней стадии (слишком ранней стадии), и iii) сеансы сцеживания могут быть оптимизированы для обеспечения того, чтобы сцеженное молоко было оптимизировано по объему и содержанию жира с учетом предположения, что молоко, сцеженное относительно быстро или в течение относительно короткого времени, может иметь неоптимальный объем и содержание жира по сравнению с молоком, сцеженным относительно более медленными темпами.
Как уже говорилось ранее, известно, что при мастите в грудном молоке кормящей грудью женщины образуются аномально большие жировые глобулы. В предположении, что большие жировые глобулы коррелируют с повышенным содержанием жира, метод фактического отслеживания содержания в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для обеспечения систем раннего предупреждения для диагностики мастита. Таким образом, настоящее изобретение может быть применено как в целях скрининга мастита, так и в целях контроля эффективности лечения.
Система 6 звуковой оценки сцеживания молока может быть выполнена с возможностью вывода относительно содержания жира, т.е. содержания жира в виде процента от максимального содержания жира, а не абсолютного содержания жира. Это может быть полезной мерой для кормящих грудью женщин, которые желают отслеживать текущее сцеживание и сравнивать его с предыдущими сцеживаниями. Это может также позволить упростить программу, представленную выше, поскольку это означает отсутствие необходимости в нахождении константы K2, которая обычно нужна для определения абсолютного содержания жира.
Как объяснено выше, система звуковой оценки сцеживания молока может быть встроена в молокоотсос или может быть частью внешнего устройства.
На Фиг. 6A-6E показаны различные варианты. Во всех случаях имеется звуковой датчик 61 для захвата звукового сигнала и процессор 62 для выполнения анализа звукового сигнала путем исполнения программы для получения тем самым оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала.
На Фиг. 6A система звуковой оценки сцеживания молока встроена в молокоотсос точно так же, как и на Фиг. 1. Звуковой датчик находится в наборе 2 для сцеживания для наилучшей звуковой связи со звуком капель молока. Процессор 62 может в любом месте, но показан как часть вакуумного блока 3, как на Фиг. 1. Значение, относящееся к содержанию жира в молоке, может быть отображено посредством интерфейса вывода молокоотсоса, или же, для более удобного отображения информации пользователю может быть использовано внешнее устройство таким образом, как показано на Фиг. 1. Однако захват и обработка звукового сигнала происходят в рамках молокоотсоса.
В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к молокоотсосу со встроенными звуковым датчиком и процессором.
На Фиг. 6B показана версия, в которой молокоотсос содержит звуковой датчик 61, но сигнал датчика транслируют, предпочтительно беспроводным способом, на удаленное устройство, такое как смартфон 7. После этого процессор смартфона функционирует в качестве процессора 62 системы, и обработка сигнала происходит в смартфоне.
В соответствии еще с одним аспектом настоящее изобретение в более общем смысле относится к программе, эксплуатируемой процессором, и к любому устройству, в которое встроен подходящим образом запрограммированный процессор, такому как смартфон 7. Таким образом, в соответствии с этим аспектом настоящее изобретение не включает формирование звукового сигнала, а, скорее, относится к обработке звукового сигнала, который принимается в качестве входа.
На Фиг. 6C показана версия, в которой внешнее устройство, такое как смартфон 7, содержит как звуковой датчик 61, так и процессор 62. Микрофон смартфона используют в качестве звукового датчика. Например, может иметься зона стыковки, куда помещают смартфон для приема устойчивого звукового сигнала из набора 2 для сцеживания, или это может быть не обязательным, если используют подходящий алгоритм звуковой обработки. Таким образом, в конфигурации этой системы может быть использован совершенно стандартный молокоотсос.
На Фиг. 6D показана версия, в которой молокоотсос содержит звуковой датчик 61, но сигнал датчика транслируют, предпочтительно беспроводным способом, в удаленный центр обработки (например, лабораторию, как упомянуто выше), представленный в виде облака. После этого смартфон 7 извлекает результат обработки из внешнего удаленного центра обработки, например по Интернету. Затем удаленный центр обработки выполняет функцию процессора 62.
На Фиг. 6E показана версия, в которой смартфон содержит звуковой датчик 61, но сигнал датчика транслируют беспроводным способом в удаленный центр обработки (например, в лабораторию, как упомянуто выше), представленный в виде облака. После этого смартфон 7 извлекает результат обработки из внешнего удаленного центра обработки, например по Интернету. Затем удаленный центр обработки выполняет функцию процессора 62. Как и на Фиг. 6C это позволяет использовать стандартный молокоотсос.
Специалисту в данной области техники будет ясно, что объем изобретения не ограничен описанными выше примерами, и что, однако, возможны некоторые его дополнения и модификации без выхода за рамки объема изобретения, которые определены в прилагаемой формуле изобретения. Предполагается, что настоящее изобретение выполняют так, чтобы включить все такие дополнения и модификации в такой мере, в какой они находятся в пределах объема формулы изобретения или ее эквивалентов. Несмотря на то, что настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на фигурах и в описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать лишь в качестве иллюстрации или примера, а не в качестве ограничения. Настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Чертежи являются схематическими и не выполнены в масштабе, при этом подробности, которые не требуются для понимания изобретения, могли быть опущены.
Вариации описанных вариантов реализации могут быть поняты и реализованы специалистом в данной области техники при осуществлении настоящего изобретения на практике после ознакомления с фигурами, описанием и прилагаемой формулой изобретения. В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других этапов или элементов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множественного числа. Все ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.
Элементы и аспекты, описанные для или в отношении конкретного варианта реализации, могут быть подходящим образом объединены с элементами и аспектами других вариантов реализации, если явным образом не указано иное. Таким образом, сам по себе тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована в качестве преимущества.
Термин «содержит», используемый в настоящем тексте, будет понят специалистом в данной области техники как охватывающий термин «состоит из». Таким образом, термин «содержит» в отношении варианта реализации может означать «состоит из», но в другом варианте реализации может означать «содержит/включает по меньшей мере определенные виды и, при необходимости, один или более других видов».
Основные аспекты настоящего изобретения могут быть вкратце охарактеризованы следующим образом.Молокоотсос 1 содержит набор 2 для сцеживания, содержащий воронку 21 для приема груди, выпускное отверстие 22 для молока и выпускное отверстие 25 для воздуха, а также он содержит вакуумный блок 3, выполненный с возможностью реализации цикла давления в наборе 2 для сцеживания. В целях получения показаний о содержании жира в сцеженном молоке молокоотсос 1 оборудован системой 6 для звуковой оценки сцеживания молока, содержащей звуковой датчик 61 и процессор 62, выполненный с возможностью обработки звукового сигнала, принимаемого от звукового датчика 61 во время работы молокоотсоса 1, когда вместе с молокоотсосом 1 используется емкость 4 для приема молока из выпускного отверстия 22 для молока в наборе 2 для сцеживания. Записывая звук во время сеанса откачивания, можно определять сдвиг частоты в звуке капель, падающих в емкость 4 и соударяющихся с поверхностью молока, содержащегося в емкости 4, относительно эталонной ситуации с жидкостью, имеющей содержание жира 0%, который может быть взят в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке.
1. Способ получения показаний о содержании жира в молоке, в котором по меньшей мере одну каплю жидкости заставляют падать на некоторое количество молока, при этом определяют звук события соударения капли жидкости с поверхностью указанного количества молока для получения звукового сигнала данного события,
при этом способ включает:
выполнение анализа звукового сигнала путем исполнения процедуры для получения тем самым оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала,
причем анализ звукового сигнала включает определение частотного спектра звукового сигнала,
причем оценку содержания жира - F, %, осуществляют на основе следующей формулы:
где V, мл - объем молока в емкости,
fm, Гц - измеренная частота пика на основании всплеска молока.
2. Способ по п. 1, в котором этап выполнения включает определение значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра, сравнение указанного значения с опорным значением для определения сдвига частоты и использование указанного сдвига частоты в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором указанная по меньшей мере одна капля жидкости является каплей молока.
4. Устройство для получения показаний о содержании жира в молоке, в котором содержится запрограммированный процессор для реализации следующих этапов:
прием звукового сигнала звука соударения капли жидкости с поверхностью количества молока и
выполнение анализа звукового сигнала путем исполнения процедуры для получения тем самым оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала,
причем анализ звукового сигнала включает определение частотного спектра звукового сигнала,
причем оценку содержания жира - F, %, осуществляют на основе следующей формулы:
где V, мл - объем молока в емкости,
fm, Гц - измеренная частота пика на основании всплеска молока.
5. Устройство по п. 4, в котором этап выполнения включает определение значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра, сравнение указанного значения с опорным значением для определения сдвига частоты и использование указанного сдвига частоты в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке.
6. Процессор для получения показаний о содержании жира в молоке, который запрограммирован для выполнения способа по п. 4 или 5.
7. Устройство для получения показаний о содержании жира в молоке, содержащее:
канал для передачи звукового сигнала звука соударения капли жидкости с поверхностью некоторого количества молока и
процессор (62), выполненный с возможностью выполнения анализа звукового сигнала путем исполнения процедуры для получения тем самым оценки значения, относящегося к содержанию жира в молоке, на основании звукового сигнала,
причем анализ звукового сигнала включает определение частотного спектра звукового сигнала,
причем оценку содержания жира - F, %, осуществляют на основе следующей формулы:
где V, мл - объем молока в емкости,
fm, Гц - измеренная частота пика на основании всплеска молока.
8. Устройство по п. 7, в котором процессор выполнен с возможностью определения значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра, сравнения указанного значения с опорным значением для определения сдвига частоты и использования указанного сдвига частоты в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке.
9. Устройство по п. 7 или 8, в котором указанную по меньшей мере одну каплю жидкости заставляют падать на некоторое количество молока внутри молокоотсоса, и при этом:
устройство содержит устройство, внешнее для молокоотсоса; или
устройство содержит внутреннюю часть молокоотсоса.
10. Устройство по пп. 7, 8 или 9, также содержащее звуковой датчик (61) для получения указанного звукового сигнала.
11. Молокоотсос (1), содержащий:
набор (2) для сцеживания, содержащий воронку (21) для приема груди и выпускное отверстие (22) для молока;
насосный механизм;
систему (6) звуковой оценки сцеживания молока, содержащую
звуковой датчик (61) для получения звукового сигнала и
устройство по п. 7 или 8,
причем процессор (62) устройства выполнен с возможностью осуществления указанного анализа звукового сигнала, принимаемого от звукового датчика (61) во время работы молокоотсоса.
12. Молокоотсос (1) по п. 11, в котором анализ включает определение частотного спектра звукового сигнала, например определение значения частоты по меньшей мере одного пика частотного спектра звукового сигнала и сравнение указанного значения с опорным значением для определения сдвига частоты, который будет принят в качестве фактора при оценке значения, относящегося к содержанию жира в молоке.
13. Молокоотсос (1) по любому из пп. 11, 12, в котором:
анализ включает сравнение в режиме реального времени оцениваемого значения, относящегося к содержанию жира в молоке, со значением установления различия, и при этом процессор (62) выполнен с возможностью выдачи предупредительного сигнала в момент, когда оцененное значение, относящееся к содержанию жира в молоке, увеличилось с уровня ниже значения установления различия до уровня выше значения установления различия; или
анализ включает сравнение оцениваемых значений, относящихся к содержанию жира в молоке, в течение периода заданной длины от начала сеанса откачивания, с пороговым значением, и при этом процессор (62) выполнен с возможностью выдачи предупредительного сигнала, когда оцененные значения, относящиеся к содержанию жира в молоке, оказываются выше указанного порогового значения.
14. Молокоотсос (1) по любому из пп. 11-13, в котором процессор (62) выполнен с возможностью обмена данными с внешним устройством (7) или системой, отдельной от набора (2) для сцеживания и насосного механизма и выполненной с возможностью предоставления информации пользователю.
15. Молокоотсос по любому из пп. 11-14, в котором:
звуковой датчик (61) установлен на наборе для сцеживания, а процессор установлен на насосном механизме; или
набор для сцеживания и насосный механизм образуют части молокоотсоса, а молокоотсос также содержит устройство пользовательского интерфейса, внешнее для молокоотсоса, и при этом
звуковой датчик (61) является частью молокоотсоса, а процессор (62) системы (6) звуковой оценки сцеживания молока является частью внешнего устройства пользовательского интерфейса; или
как звуковой датчик (61), так и процессор (62) системы (6) звуковой оценки сцеживания молока являются частью внешнего устройства пользовательского интерфейса.
