專利名稱：搖籃床墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嬰兒床墊，具體地涉及可模擬嬰兒在子宮環(huán)境中所經(jīng)歷的刺激、包括運動和聲音刺激的嬰兒床墊。
背景技術(shù)：
動物都具有適應(yīng)多種環(huán)境變化的能力。適應(yīng)范圍主要取決于動物的絕對生理極限和環(huán)境改變的速度，或者其所受到的適應(yīng)壓力。
哺乳動物出生時從子宮內(nèi)環(huán)境向子宮外環(huán)境的變化可能是其生命中最困難的變化了。嬰兒環(huán)境的每個參數(shù)都是急烈變化的。溫度、觸覺、聲頻刺激、運動和光線的戲劇性變化都被現(xiàn)代社會大多數(shù)婦女分娩時所住醫(yī)院的接生室的條件所惡化。即使是在一溫馨的房間內(nèi)環(huán)境也與子宮內(nèi)環(huán)境有著驚人的不同，并且許多嬰兒都會發(fā)生可能與過渡壓力有關(guān)的長時間啼哭和失眠?？梢韵嘈?，環(huán)境中的這些急烈變化可加劇嬰兒從子宮至宮外過渡的緊張，并且可能使嬰兒遭受傷害，這種傷害可能會影響到他或她以后一生中適應(yīng)環(huán)境變化的情感的和生理的反應(yīng)。所以，嬰兒從子宮環(huán)境向子宮外環(huán)境逐漸而有效的過渡可以具有長遠和短期的意義。
一個有效的過渡系統(tǒng)應(yīng)盡可能與嬰兒在出生前在子宮內(nèi)所感覺的狀況相同。還應(yīng)當提供一種在他們可反映自然的子宮外環(huán)境之前的時間內(nèi)逐漸改變環(huán)境刺激的裝置。
環(huán)境刺激在既復(fù)雜的又易于模擬或控制的情況下變化。運動參數(shù)是非常特殊的。
圖1示出了懷孕婦女走路時骨盆的位移特性圖。復(fù)制這些運動的直線和轉(zhuǎn)動分量是困難的，并且需要完善的懸浮和運動控制以及驅(qū)動系統(tǒng)。
美國專利4,079,728號揭示了一種程控的環(huán)境過渡系統(tǒng)，它提供和控制多個環(huán)境刺激，并且在一段時間內(nèi)將這些刺激從非常接近胎兒在出生之前在子宮內(nèi)感覺的初始值向通常子宮外環(huán)境的最終值變化。不是復(fù)制任何具體的運動規(guī)律，而是該系統(tǒng)將一個總的搖擺運動傳遞給嬰兒，其中嬰兒懸浮在一網(wǎng)狀吊具中。
美國專利5,037,375號揭示了一種嬰兒環(huán)境過渡系統(tǒng)和方法，該本發(fā)明可提供一種從子宮環(huán)境向子宮外環(huán)境的受控過渡。該系統(tǒng)包括一在搖籃下方的外殼內(nèi)的電動機組件。由一皮帶傳動的一皮帶輪組件可驅(qū)動外殼內(nèi)的軸而將運動傳遞給搖籃。
需要有一種運動系統(tǒng)，其尺寸和高度足夠小以便安裝到傳統(tǒng)的兒童小床和床墊內(nèi)。
發(fā)明概述本發(fā)明可在一床墊中備置一定向運動的環(huán)境，并包括一懸浮和運動的控制和驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可非常相似地復(fù)制胎兒在母親行走時所經(jīng)歷的子宮內(nèi)的運動。電子計算機為基礎(chǔ)的電子儀器結(jié)合有運動和其它刺激所需的變化而使嬰兒逐漸從所模擬的子宮內(nèi)環(huán)境過渡到子宮外環(huán)境，并且還可提供較大范圍的系統(tǒng)靈活性。
現(xiàn)有的懸浮系統(tǒng)都具有非常復(fù)雜的運動機構(gòu)并且會產(chǎn)生令人不能接受的噪音。
本發(fā)明的系統(tǒng)可克服這些明顯缺陷，并可產(chǎn)生安靜、平穩(wěn)和連續(xù)的運動，而非常安全、可靠、維護費用低。電動機和控制電子儀器都包圍在與嬰兒所躺的床墊分離的控制組件內(nèi)。床墊內(nèi)的運動傳動系統(tǒng)具有構(gòu)件之間的完整連接。完整連接提供一個構(gòu)件響應(yīng)于另一個構(gòu)件運動的獨特的可確定的運動，床墊具有傳統(tǒng)的尺寸，并易于運動。
附圖的簡述圖1是一圖表，示出了一個孕婦在行走時其骨盆的運動特性圖，該圖形是本發(fā)明的運動參數(shù)所要模仿的；圖2a是一床墊的和包圍在本發(fā)明環(huán)境過渡系統(tǒng)的床墊中的子系統(tǒng)立體圖；圖2b是沿圖2a中線2b-2b的床墊和子系統(tǒng)的剖視圖；圖3a是床墊和床墊中子系統(tǒng)的局部剖視俯視圖；圖3b是沿床墊和床墊中子系統(tǒng)的縱軸線的剖視圖；圖3c是沿床墊和床墊中子系統(tǒng)的橫軸線的剖視圖；圖4a和4b分別是固定于運動機構(gòu)的一個可彎曲件上的搖擺裝置的側(cè)視圖和俯視圖；圖5是一控制裝置的俯視圖；圖6是控制裝置的側(cè)視圖；圖7是液壓系統(tǒng)的剖視圖；圖8a和8b分別是床墊的俯視圖和仰視圖；圖9是第二實施例的床墊的和包圍在床墊中的子系統(tǒng)的立體圖；圖10是圖8所示環(huán)境過渡系統(tǒng)的床墊的剖視俯視圖；圖11是床墊的側(cè)視剖視圖，其中拆除了驅(qū)動裝置外殼和凸輪軸組件；圖12是床墊的端部剖視圖，示出了搖擺器與凸輪軸組件和中心可彎曲件的連接；圖13是用于床墊的控制裝置方框圖；圖14是采用熱驅(qū)動裝置的床墊的俯視圖；圖15是第三實施例的床墊和包圍在床墊中的子系統(tǒng)的俯視圖。
較佳實施例的詳細描述現(xiàn)參見圖2-8，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一環(huán)境過渡系統(tǒng)，包括懸浮和運動的控制以及驅(qū)動系統(tǒng)，并且包括一刺激綜合和調(diào)制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過一開始模擬其子宮內(nèi)環(huán)境并且逐漸向子宮外環(huán)境或日常環(huán)境過渡，而為嬰兒提供一逐漸的、受控制過渡，從而減小適應(yīng)沖擊并提供健康、逐漸的適應(yīng)性過渡。這種過渡可以通過本發(fā)明的系統(tǒng)來實現(xiàn)，該系統(tǒng)一開始可以再現(xiàn)嬰兒出生之前有規(guī)律地所感覺到環(huán)境運動。尤其是，通過懸浮和運動控制以及驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可向嬰兒提供和傳遞一種就象母親行走時胎兒所經(jīng)歷的運動。該系統(tǒng)受到控制以日夜循環(huán)方式改變運動，并且在嬰兒受到與日常環(huán)境接近的最小運動之前的時間內(nèi)減少刺激。
尤其是參見圖2a和2b，該系統(tǒng)包括一箱形的床墊102，其側(cè)壁和底面都較厚且都是固定和牢固的。側(cè)壁包圍、支撐和夾住一運動機構(gòu)103。運動平臺104位于床墊102的頂面上并且由一包括可彎曲件106(見圖3)的懸浮系統(tǒng)支撐而沿著若干軸線運動。床墊102包括一柔軟的成形配合床墊構(gòu)件108，該構(gòu)件108底面安裝到運動平臺104頂面上，該構(gòu)件頂面用于支撐嬰兒。
再參見圖3a、3b和3c，該系統(tǒng)也可包括一設(shè)置在運動平臺104上并且低于躺在床墊構(gòu)件108頂面上的嬰兒的聲音發(fā)送器或揚聲器110。該聲音發(fā)送器110可包括一個或多個連接于其上的信號源，如唱機、磁帶放音機、電子信號發(fā)生器或類似的可控聲音發(fā)送器，用于產(chǎn)生近期孕婦子宮內(nèi)所存在的各種各樣的模擬聲音或噪音的真實記錄。也可以包括其它聲音，如音樂或家居聲響，它們可以由電子產(chǎn)生并且記錄在磁帶上，或者從一遙控傳送器(未示)播出，并且由一接收器(未示)復(fù)制，以作為床墊102中的信號源。這些聲音都是在聲音發(fā)送器110中復(fù)制的，該聲音發(fā)送器最好安裝于床墊構(gòu)件108下方。因而送給嬰兒的聲音就象其它環(huán)境因素一樣可以逐漸地在數(shù)月之間逐漸從子宮內(nèi)聲音向外界聲音改變。
運動平臺104由懸浮系統(tǒng)支撐，該系統(tǒng)包括兩個位于相對端的薄可彎曲件106，它們由塑性或其它類似材料制成，并且在可彎曲件106的中部有它們的樞軸，可彎曲件藉助下安裝托架114而安裝到基板112上，下安裝托架是撓性支撐件，可彎曲件的外端藉助上安裝托架116而安裝到運動平臺104上。
可彎曲件106較佳地包括順從段111，該段彎曲以致可彎曲件106可象鉸鏈一樣轉(zhuǎn)動以適應(yīng)運動平臺104的直線運動。可彎曲件106基本上是相關(guān)于一縱向中心軸線123對稱的，并且在順從段111處沿縱向中心軸線123和可彎曲件106相對端之間的縱向方向是可彎曲的，在縱向中心軸線123和可彎曲件106的相對端之間的垂直軸線上是剛性的。這種特殊設(shè)計可使運動平臺104沿著縱向中心軸線123大致作直線運動，沿著與床墊102縱向中心軸線基本上對齊的一軸線作轉(zhuǎn)動，同時保持運動平臺104不作橫向運動。當運動平臺104相對基板112運動時，可彎曲件106在順從段111處沿著床墊102縱向中心軸線123的方向象鉸鏈一樣轉(zhuǎn)動。
藉助可彎曲件106和下述的有關(guān)零件，運動平臺104支撐和攜帶床墊構(gòu)件108。運動平臺104底面上的上安裝托架116各自具有一爪狀結(jié)構(gòu)以抓住一個可彎曲件106的彎曲端184。另外，上安裝托架116可包括多個“卡鎖”，它們可使可彎曲件106的端部184快速地托在上安裝托架116中，并且在插入之后保持住彎曲件106端部?？蓮澢?06的端部184都是可彎曲的，它們幾乎垂直于可彎曲件106的本體。端部184具有順從段1 85，此段彎曲以致端部184就可象鉸鏈一樣轉(zhuǎn)動以適應(yīng)運動平臺104直線運動過程中可彎曲件106本體的彎曲。當運動平臺104運動時，可彎曲件106的本體在順從段111處象鉸鏈一樣轉(zhuǎn)動，并在一個端部184上拉動，從而使端部184在順從段185處彎曲，而將端部184拉向縱軸線123并且位于直線運動的方向上。推動另一端184，從而使該端部184在順從段1 85處彎曲，并且將該端部推離縱軸線123并且在直線運動方向上。可彎曲件106包括近似與可彎曲件106本體中心垂直的順從段186，以使可彎曲件106的中心在直線和搖擺運動中彎曲。
運動機構(gòu)103包括一懸浮系統(tǒng)，其固定在基板112上，并驅(qū)動運動平臺104，還包括一執(zhí)行裝置128，用于沿床墊102縱軸線產(chǎn)生直線運動以及用于繞縱軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動搖擺運動。執(zhí)行裝置128例如可以是一包括貝勞弗萊姆(TM)液壓圖的液壓活塞-缸體機械。
參見圖5和6，圖中分別示出了俯視和側(cè)視圖，表示一控制裝置148，該控制裝置包括一執(zhí)行裝置128、一外殼150、一控制裝置驅(qū)動機構(gòu)1 51、一控制面板152、一控制組件和一電動機156?？刂蒲b置148較佳地設(shè)置在床墊102外部但靠近床墊102?？刂蒲b置驅(qū)動機構(gòu)151可將對控制裝置148的一電輸入轉(zhuǎn)換成運動機構(gòu)103內(nèi)的機械功，從而將直線和搖擺運動傳遞到床墊構(gòu)件108上。通過先將電能轉(zhuǎn)換成控制裝置148中的液壓能，然后將液壓能傳遞到床墊102的運動機構(gòu)103，而將進入控制組件的電能較佳地轉(zhuǎn)換成機械能。
控制面板152可以是設(shè)置在按鈕選擇器上的塑料薄膜上?？刂泼姘?52包括一啟動按鈕153和一個停止按鈕155以分別啟動和停止控制組件154，并包括一白天選擇器157以選擇白天的運動設(shè)置，一夜晚選擇器159以選擇夜晚運動設(shè)置，一年齡選擇器146以選擇特定年齡嬰兒所適合的隨時間變化運動程序，以及一顯示器147以顯示該年齡?？刂平M件154可控制床墊102的操作，其方式與美國專利5,037,375號中所揭示的類似。
響應(yīng)于來自控制組件154的控制信號，電動機156可驅(qū)動控制裝置驅(qū)動機構(gòu)151以周期性地移動執(zhí)行裝置128中的一個活塞。電動機156例如可以是一個低壓直流電動機，它可接收來自一外部電源(未示)的低電壓。電動機156較佳地在內(nèi)部降速以最有效地傳遞扭矩，從而以每分鐘大約十五次循環(huán)的白天模式和每分鐘大約十次循環(huán)的夜晚模式驅(qū)動控制裝置驅(qū)動機構(gòu)。聲音發(fā)送器110在床墊102運行時可提供連續(xù)的子宮內(nèi)聲音。床墊102可作如下文所述的隨機間斷方式的直線運動和轉(zhuǎn)動。
控制裝置驅(qū)動機構(gòu)151可以將電動機156互連到執(zhí)行裝置128上以提供由轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的直線運動。具體地，曲柄107的一端連接到電動機軸158上，這樣曲柄107在電動機156轉(zhuǎn)動時可以象鐘指針一樣轉(zhuǎn)動。連桿109的第一端銷接到曲柄107的另一端上，其第二端銷接到連桿117的一端上。連桿117的另一端用銷固定在外殼150的底部。曲柄107、連桿109、連桿117的長度都可選擇成使得曲柄107的恒定轉(zhuǎn)動可使連桿117作往復(fù)轉(zhuǎn)動。在連桿117上的一點處，執(zhí)行裝置128的驅(qū)動桿127或是支撐著連桿117，或者是銷-槽連接到連桿117上。以一種對稱結(jié)構(gòu)，驅(qū)動桿127的直線位移近似是曲柄107長度的兩倍，并且驅(qū)動桿的往復(fù)運動是諧和運動。
另外，控制裝置驅(qū)動機構(gòu)151可以是一凸輪-從動件(未示)。一活塞延伸段或驅(qū)動桿在一凸輪周緣上滑動或著從動于凸輪周緣，該凸輪是與電動機軸158一起轉(zhuǎn)動的。對于對稱的簡諧運動，凸輪是圓形的并且繞一偏心轉(zhuǎn)動。
另外，控制裝置驅(qū)動機構(gòu)151可以是一滑塊-曲柄(未示)。一曲柄在一端固定到電動機軸158，如圖5和6所示。第二個連桿在一端銷接到曲柄的另一端，并且在其另一端銷接到執(zhí)行裝置128上。成一對稱結(jié)構(gòu)，驅(qū)動桿127的直線位移近似是曲柄長度的兩倍，并且驅(qū)動桿127的往復(fù)運動是調(diào)和運動。
參見圖7，圖中示出了一液壓系統(tǒng)的剖視圖，該液壓系統(tǒng)包括兩個由一厚壁的軟連接管131而連接在一起的執(zhí)行裝置128。在控制裝置148和床墊102的運動機構(gòu)103中的執(zhí)行裝置128可以分別象主人和奴仆一樣運行。執(zhí)行裝置128包括一機械部分129和一液壓部分130，它們是分開覆蓋的。
執(zhí)行裝置128的液壓部分130包括一起伏薄膜132。該起伏薄膜132基本上是無摩擦的，它可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)活塞-缸體機器小的位移力。執(zhí)行裝置128可以包括一連接件，它可提供快速固定和快速拆卸，以使液壓部分130與機械部分129分開和再連接，而不會損壞液壓完整性。較佳地，安裝在運動機構(gòu)103中的執(zhí)行裝置具有這樣一個連接件。這種連接件都可使液壓系統(tǒng)方便地從床墊102上拆除以便移動和存放床墊102。
各執(zhí)行裝置128的液壓部分130安裝和密封到連接管131的一端的。各執(zhí)行裝置128的起伏薄膜132也安裝和密封到液壓部分130的外殼上。起伏薄膜132的外周邊較佳地為O環(huán)形以起到O形環(huán)的作用，并且當液壓部分130固定到機械部分129上時可提供機械密封。執(zhí)行裝置128和連接管131的液壓部分130可形成一可拆卸副組件，它是控制裝置148和床墊102之間的液壓傳遞連接物，并且是一個完整的柔性壓力容器。連接管131較佳地充滿了不可壓縮的流體，該流體較佳地是對人體無毒的例如是蔬菜油之類的流體。對于一種不可壓縮的液壓流體而言，(液壓流體的體積保持不變)，任一個起伏薄膜132的偏移可造成其它薄膜相對預(yù)定的偏移，即當一個執(zhí)行裝置128的薄膜132向連接管131偏移時，另一個執(zhí)行裝置128的薄膜132類似地偏離連接管131。液壓流體相對于周圍空氣最好是處于低的正壓力，以由起伏薄膜132提供一較好的密封性能。一剛性金屬盤133安裝到起伏薄膜相對流體另一側(cè)的表面中心部分上。液壓部分130和連接管131最好不能由使用者簡單地拆卸。
各執(zhí)行裝置128的機械部分129包括驅(qū)動桿127和一軸承。驅(qū)動桿127的一端從執(zhí)行裝置128伸出，以驅(qū)動或從動于控制裝置驅(qū)動機構(gòu)151或運動機構(gòu)103的機械連桿。驅(qū)動桿127的另一端是在執(zhí)行裝置128內(nèi)部，并且接合或固定到起伏薄膜132上的盤133上。
參見圖3a、3b和3c，圖中示出了運動機構(gòu)103的俯視、側(cè)視或端視圖。一連桿120具有在銷接點119處固定到縱軸線123上的基板112上的第一端。連桿120的另一端和連桿122的一端都是在鉸接點126處銷釘連接的。連桿122的另一端銷接到鉸接點124處，該鉸接點連接到運動平臺104上。鉸接點124可縱向移動從而將直線往復(fù)運動傳遞到運動平臺104。為了使運動機構(gòu)103搖擺，連桿120和122最好提供足夠的扭轉(zhuǎn)柔度和壓縮剛性，這樣連桿122可以在鉸接點124處銷接，而在它們縱向?qū)R時不會使連桿120和122彎曲。從動執(zhí)行裝置128的驅(qū)動桿127可在支承點140處接觸連桿120以推壓連桿120，以使之繞銷接點119樞轉(zhuǎn)，以及推壓連桿122以使之繞鉸接點124樞轉(zhuǎn)。當連桿122樞轉(zhuǎn)時，鉸接點124縱向移動以使運動平臺104直線運動。
一連接到基板112和連桿120上的復(fù)位彈簧121可提供從動執(zhí)行裝置128的驅(qū)動桿127和連桿120之間在整個運動循環(huán)中的完全接觸。彈簧121也提供液壓系統(tǒng)中的正壓力差。當從動執(zhí)行裝置128的驅(qū)動桿127移入執(zhí)行裝置128時，彈簧121壓縮，從而將連桿120拉向執(zhí)行裝置128。這種推動可使運動平臺104在相反方向直線運動。
在圖3所示的具體實施例中，支承點140離開銷接點119的距離不到連桿120長度的四分之一，以提供在銷接點124處的縱向行程，并且運動平臺104的行程沿縱軸線大約是3/4英寸。造成的連桿120的運動角度是±27°?？蓮澢?06相對它在縱軸線方向上的柔順性有較高的橫向硬度，這樣運動平臺僅可沿縱軸線123直線運動。運動平臺104繞縱軸線123的搖擺運動較佳地小于±5°。
需要使床墊102的厚度盡可能接近標準。為了減少床墊厚度，一滑輪系統(tǒng)較佳地提供搖擺運動。
參見圖5，一位置編碼器170可檢測和計算連桿109的運動循環(huán)。如果累積循環(huán)次數(shù)超出預(yù)定的閾值，控制組件154可指示需要維護或零件更換或系統(tǒng)自動開閉，以防止不應(yīng)有的磨損和疲勞故障。位置編碼器可包括一在永久磁性回路的磁阻圈中的霍爾效應(yīng)傳感器。一磁鐵171可固定到連桿109上。連桿109的運動每次使磁鐵移到靠近霍爾效應(yīng)傳感器就計作一個循環(huán)。另外，位置編碼器170可以是一光學編碼器、可變電容編碼器或者是也可采用霍爾效應(yīng)傳感器的一個法拉第效應(yīng)速度編碼器。一個施加到系統(tǒng)中的運動連桿上的條形圖案可作為與一個光學編碼器中的標線、光源和一光線檢測器有關(guān)的標尺以進行數(shù)字編碼。
另外，一位置編碼器170可為控制組件154提供位置和速度提示以作為反饋信號。響應(yīng)于這些反饋，控制組件154可改變電動機156的轉(zhuǎn)動速度。
參見圖4a、4b，圖中示出了搖擺裝置的側(cè)視和俯視圖。一搖桿160固定到最靠近銷接點119的可彎曲件106上并且從其上向外伸出。該搖桿160最好俯看是C形的。一柔性鋼絲繩142在端部141處固定到搖桿160上，在滑輪143處固定到連桿120上。連桿120上的端部141和接點119之間的距離可選擇成運動平臺104相對縱軸線123的標稱搖擺角度為±4.75°。執(zhí)行裝置128驅(qū)動連桿120，從而驅(qū)動鋼絲繩142?；?43具有一可配合鋼絲繩142的圓形螺旋槽，這樣鋼絲繩142就可至少在滑輪143上繞一圈?；?43可在一平行于基板112的平面內(nèi)往復(fù)運動。滑輪161的中心都固定到基板112上(固定件未示)。鋼絲繩142跨在滑輪161上，該滑輪可將連桿120上的滑輪143處的平行于基板112的鋼絲繩142往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成垂直于搖桿160上端部141處的基板112的鋼絲繩142的往復(fù)運動。在搖桿160上兩端141之一處的往復(fù)運動基本上是相互差180°相位。搖桿160所固定的可彎曲件106被限制成繞縱軸線123轉(zhuǎn)動。因而，傳遞到垂直于基板112的搖桿160上的相位運動可使搖桿組件繞縱軸線123往復(fù)轉(zhuǎn)動或擺動，并且使藉助撓性安裝托架116(圖3)而牢固地安裝有搖擺組件的運動平臺104也繞縱軸線擺動。如胎兒在子宮內(nèi)所經(jīng)歷的那樣，該搖擺組件每一次搖擺循環(huán)都產(chǎn)生兩個往復(fù)縱向循環(huán)。
參見圖8a、8b，床墊構(gòu)件108在床墊102上滑動以配合運動機構(gòu)103的直線運動。床墊構(gòu)件108在底面上具有倒角邊緣180。床墊102具有倒角邊緣181(圖2a、2b)，它們可配合床墊102的倒角邊緣180。倒角邊緣180和181較佳地由具有低摩擦系數(shù)的薄膜或涂層所覆蓋以減少使床墊構(gòu)件108相對床墊102移動所需的力。運動機構(gòu)103較佳地支撐嬰兒的重量和與運動機構(gòu)103配合的床墊構(gòu)件108部分的重量。邊緣181較佳地支撐與邊緣181配合的床墊構(gòu)件108部分的重量。床墊構(gòu)件108較佳地由中等密度泡沫材料制成。
床墊構(gòu)件108在頂面和底面具有多個槽182，通過便于床墊構(gòu)件108變形和彎曲而鉸鏈式轉(zhuǎn)動以配合搖擺運動。床墊102在床墊102與床墊構(gòu)件108之間有間隙以使在槽處的床墊構(gòu)件108彎曲。床墊102和運動機構(gòu)103也支撐床墊構(gòu)件108由于嬰兒重量所引起的變形，當然嬰兒重量一般是隨嬰兒年齡而改變。床墊102、床墊構(gòu)件108和運動機構(gòu)103最好地封閉在一床墊罩(未示)內(nèi)，該床墊罩具有彈性區(qū)以在直線和搖擺運動中伸展。
參見圖9，該系統(tǒng)包括一箱形的并且具有固定而牢固的厚側(cè)壁和底面的床墊202。側(cè)壁包圍、支撐和限制運動機構(gòu)203。運動平臺204安裝在床墊202的頂面上，并且由一包括可彎曲件206和207的懸浮系統(tǒng)支撐以便沿幾條軸線運動。該床墊202包括一在嬰兒所躺的運動平臺204頂面上的軟的成形配合床墊構(gòu)件208。
參見圖10-11，該系統(tǒng)也包括一設(shè)置在運動平臺204上并且低于躺在床墊構(gòu)件208上的嬰兒高低位置的聲音發(fā)送器或揚聲器110。運動平臺204由懸浮系統(tǒng)支撐，該系統(tǒng)包括兩個位于相對端的薄可彎曲件206，以及一個由塑性或其它類似材料制成的薄中心可彎曲件207，并且藉助下安裝托架214而安裝到基板212的可彎曲件的中間部分有它們的樞軸，并且其外端藉助上安裝托架216而安裝到運動平臺204上?？蓮澢?06和207較佳地具有S形橫截面。可彎曲件206和207基本上相對于縱向中心軸線對稱，并且沿著縱向中心軸線和可彎曲件206和207的相對端之間的縱向都是可彎曲的，在縱向中心軸線和可彎曲件206和207的相對端之間的垂直軸線上是剛性的。這種特殊設(shè)計可使運動平臺204沿著縱向中心軸線基本作直線運動，沿著與床墊202縱向中心軸線基本上對齊的一軸線轉(zhuǎn)動，同時保持運動平臺204不作橫向運動。當運動平臺204相對基板212運動時，可彎曲件206和207在沿著與凸輪軸232對齊的床墊202縱向中心軸線的方向彎曲。
藉助可彎曲件206和207以及下述的有關(guān)零件，運動平臺204支撐和攜帶床墊構(gòu)件208。運動平臺204底面上的上安裝托架216各自具有一爪狀結(jié)構(gòu)以抓住可彎曲件206和207中的一個的一個端部。另外，上安裝托架216可包括多個“卡鎖”，它們可使可彎曲件206和207的端部快速地插在上安裝托架216中，并且在插入之后保持住可彎曲件206和207端部。可彎曲件207包括一與延伸臂219成一體的驅(qū)動銷217。該驅(qū)動銷217較佳地具有一矩形截面。
一直形從動件218由塑料或其它類似材料制成，并且具有通過螺釘固定于基板212上的樞轉(zhuǎn)部220，以及具有直線部222和通過螺釘或“卡鎖”固定到運動平臺204上的末端部224。第一個彎曲226可將樞轉(zhuǎn)部220連接到直線部分222的第一端上。第二個彎曲228可將末端部224連接到進線部222的與直線部222所述第一端相反的第二端上。直形從動件218可象一根連桿一樣操作以使運動平臺204作如下所述地直線運動。第一和第二個彎曲226和228可使直形從動件218在轉(zhuǎn)動過程中彎曲。
安裝到基板212上的執(zhí)行裝置外殼229包括一凸輪軸組件230，該組件是一個可連接到可彎曲件207上的執(zhí)行裝置，以及直形從動件218以將直線運動和轉(zhuǎn)動傳遞到運動平臺204上。凸輪軸組件230包括一個由鋼材制成的凸輪軸232，以及包括一個筒形凸輪234和偏心凸輪236。偏心凸輪236在與凸輪軸232相反的凸輪軸組件230的一端上。筒形凸輪234在其外圓周面中有一個槽235，它可配合一直形從動銷240，其整體地模制在直形從動件218的樞轉(zhuǎn)部220中，以將直線運動傳遞到與凸輪軸232對齊的直形從動件218上。槽235在圓周表面中具有縱向位移，這樣當直形從動銷240在槽235中移動時，直形從動件218沿著床墊202的縱軸線前、后移過一段距離，這可模擬在子宮環(huán)境中的胎兒運動。這種運動敘述在美國專利5,037,375中，其主題在此引作參考。
參見圖12，搖擺件242具有一中心孔243，它可在執(zhí)行裝置外殼229的側(cè)壁上的一個支柱上樞轉(zhuǎn)。搖擺件242的凸輪從動孔244配合凸輪軸組件230一端上的偏心凸輪236。搖擺件242中的矩形孔245配合中心可彎曲件207上的驅(qū)動銷217。當凸輪軸組件230轉(zhuǎn)動時，偏心凸輪236接合凸輪從動孔244的一部分并且在孔244中轉(zhuǎn)動，從而使搖擺件242樞轉(zhuǎn)，以及將轉(zhuǎn)動搖擺運動傳遞到運動平臺204，以模擬胎兒在子宮環(huán)境中的運動。搖籃如圖12中虛線所示搖擺。
因而，凸輪軸組件230轉(zhuǎn)動使筒形凸輪234驅(qū)動直形從動件218，從而將直線運動傳遞到運動平臺204，并使偏心凸輪236將角位移傳遞到搖擺件242，藉助驅(qū)動銷217，該搖擺件將轉(zhuǎn)動傳遞到中心可彎曲件207上，從而使運動平臺204搖擺。在較佳實施例中，凸輪軸組件230的每一回轉(zhuǎn)傳遞兩個周期的直線運動和一個周期的轉(zhuǎn)動。直線運動和轉(zhuǎn)動的相位移可選擇成模擬胎兒在子宮環(huán)境中的運動，如美國專利5,037,375所揭示，并且可以通過相對轉(zhuǎn)動偏心凸輪236和筒形凸輪234在軸230上的固定而改變。
參見圖13，一控制裝置248包括一外殼250、控制面板1 52、一控制組件254、一電動機256和一軸258?？刂平M件254控制床墊202的操作，其方式與美國專利5,037,375中揭示的類似。電動機256、例如可以是一個低壓直流電動機，它可接收來自一外部電源(未示)的低電壓。軸258較佳地是撓性的，并且連接到凸輪軸組件230上，這樣軸258的直線運動和轉(zhuǎn)動都可傳遞到凸輪軸組件230上。響應(yīng)于來自控制組件254的控制信號，電動機256藉助柔性軸258而驅(qū)動凸輪軸組件230。
電動機256較佳地可以以白天每分鐘約十五個周期、夜晚每分鐘約十個周期地驅(qū)動凸輪軸組件230。床墊操作時，聲音發(fā)送器110可提供連續(xù)的子宮內(nèi)聲音。床墊的直線運動和轉(zhuǎn)動可以如前所述的隨機間斷方式產(chǎn)生。
包括可彎曲件206和207、直形從動件218、執(zhí)行裝置外殼229和凸輪軸組件230的運動機構(gòu)完全容納在床墊202中。床墊202包括沿著運動平臺204的周邊向上延伸的周邊壁270。床墊208在運動平臺204的頂面上并且位于周邊壁270中。周邊壁270較佳地大約有四英寸高并且由中密度泡沫材料制成。床墊構(gòu)件208最好是如上所述的床墊構(gòu)件108。床墊構(gòu)件208復(fù)蓋有一層織物或塑料罩。床墊202也可支撐嬰兒周圍的一個軟墊以模擬封閉的子宮內(nèi)觸覺環(huán)境，就如美國專利5,037,375所揭示。
參見圖14，圖中示出了環(huán)境過渡系統(tǒng)的另一個實施例，該系統(tǒng)包括由熱驅(qū)動的運動機構(gòu)。這一系統(tǒng)包括如上所述的一基板112，一運動平臺104、和可彎曲件106。這種系統(tǒng)不包括電動機。取而代之的是，熱執(zhí)行裝置301連接到可彎曲件106以及運動平臺104。一控制裝置302將電功率施加到靠近熱執(zhí)行裝置301的加熱元件303上，該裝置可響應(yīng)于熱量的作用而膨脹和收縮，從而將直線運動和轉(zhuǎn)動傳遞到運動平臺104上。散熱元件(未示)可連接到熱執(zhí)行裝置301以及加熱元件303上以提高用于變化環(huán)境狀態(tài)中受控響應(yīng)的熱執(zhí)行裝置301的冷卻和收縮性能。這一系統(tǒng)由于不存在電動機和傳統(tǒng)的執(zhí)行裝置而可安靜地運行。通過在一個或多個熱執(zhí)行裝置301中產(chǎn)生溫度變化和或溫度梯度，這種熱-機械系統(tǒng)可改變運動平臺104的位置。
熱量執(zhí)行裝置301較佳地由雙金屬材料制成，例如繞成鐘表發(fā)條形狀的帶子，這樣加熱執(zhí)行裝置301就可使彈簧繞得更緊。一個熱執(zhí)行裝置301固定到基板112上以及搖桿160的一端上。搖擺運動可通過交替地加熱兩個熱執(zhí)行裝置301而產(chǎn)生。類似地，兩個這種元件可以從基板的相對端捆扎到運動平臺104的接點124上。通過交替地加熱這兩個元件可以產(chǎn)生往復(fù)位移。另外，所采用的雙金屬可以都是導(dǎo)電的。在此情況下，控制裝置302可將一電流施加到執(zhí)行裝置301上以加熱執(zhí)行裝置。
熱量執(zhí)行裝置301可以是由形狀記憶合金制成的冷加工機械元件，當該元件被加熱到其臨界溫度時，可以記住其未加工時的形狀。當溫度超過臨界溫度時，使元件恢復(fù)到其未加工形狀的力增加。鈦-鎳(TiNi)合金具有超彈性以及形狀記憶能力。因而，從未加工狀態(tài)向冷加工狀態(tài)的形狀變化可以非常大。采用形狀記憶熱加工元件在溫度變化約10℃時運動量紡為1英寸。
參見圖15，圖中示出了第三種實施例的床墊和罩在床墊中的子系統(tǒng)的俯視圖。床墊包括安裝于基板112相對端的一對可彎曲件106。直流電動機402可接收來自一外部電源(未示)的直流電功率，如傳統(tǒng)的可插入一墻壁電源輸出口的交流至直流變換器。一蝸桿404安裝到電動機402的軸406上，以繞軸406的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。蝸桿404外表面上具有一螺旋槽，它可與一安裝到正齒輪408上的一個蝸輪410的輪齒嚙合，該齒輪408是安裝到基板112上，以繞蝸輪410的軸線轉(zhuǎn)動。蝸輪410的正齒輪408最好具有60個齒。一直線驅(qū)動連桿412具有連接到蝸輪410上的第一端銷，并在偏離蝸輪410中心的一點上與蝸輪連接。直線驅(qū)動連桿412具有球形連接到運動平臺104上的鉸接點414處的第二端。當電動機402轉(zhuǎn)動時，蝸桿404可使蝸輪410轉(zhuǎn)動，從而通過一偏心運動可驅(qū)動連桿412前后直線運動，并且使運動平臺104和床墊108類似地運動。
一筒形凸輪416具有一正齒輪418，該齒輪具有同時與正齒輪408和輥輪420嚙合的輪齒。筒形凸輪416可響應(yīng)于蝸輪410的轉(zhuǎn)動而繞一軸線轉(zhuǎn)動。輥輪420可在一凸輪從動件422的第一端上在一銷軸上樞轉(zhuǎn)。凸輪從動件422的第二端安裝到一個可彎曲件106的中心上。正齒輪418和正齒輪408的嚙合關(guān)系使傳動轉(zhuǎn)速下降，并且最好選擇成直線運動對搖擺運動的比例近似為2∶1。筒形凸輪416的齒輪418最好具有120齒。當輥輪420從動于筒形凸輪416時，凸輪從動件422可繞軸線123轉(zhuǎn)動，從而使可彎曲件106和運動平臺104轉(zhuǎn)動。
電動機402由包括一控制面板152的一控制裝置(未示)和一控制塊的控制，該控制組件可向電動機提供與控制組件154的控制信號相類似的控制信號。
所以，通過向嬰兒提供模擬的運動和聲音，環(huán)境過渡系統(tǒng)可提供從子宮內(nèi)環(huán)境向子宮外環(huán)境的平穩(wěn)過渡，這些運動和聲音可方便地程序控制，以改變代表兩種環(huán)境在一段程控時間內(nèi)的所選參數(shù)。
權(quán)利要求
1．一種環(huán)境過渡系統(tǒng)，包括一具有多個撓性支撐件的基板；在所述基板上方隔開的一平臺，它具有面向所述基板的第一面，和相對所述第一面的、用于支撐一床墊的第二面，以及在所述第一面上具有多個第二安裝托架；用于支撐所述平臺的多個可彎曲件，各個可彎曲件基本上相對于一中心軸線對稱，并且靠近中心軸線安裝以繞多個撓性支撐件中相應(yīng)的一個樞轉(zhuǎn)，并且在可彎曲件的中心軸線和相對端之間可沿縱向彎曲，且在中心軸線和所述相對端之間的垂直軸線上是剛性的，多個可彎曲件支撐所述平臺；以及用于使所述平臺位移、用于使多個可彎曲件沿中心軸線彎曲以及使平臺繞中心軸線角位移的執(zhí)行裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置包括具有連接到所述基板上的第一端的直形從動件，具有連接到所述平臺上的第二端，以及其上在所述第一和第二端之間具有一銷柱；以及可轉(zhuǎn)動并安裝到所述基板上的凸輪軸組件，它具有一圓周表面，以及在圓周表面中具有一槽以配合直形從動線的銷柱，所述槽具有在圓周表面中的縱向位移，在凸輪軸組件的轉(zhuǎn)動過程中提供直形從動件的銷柱的相應(yīng)縱向位移從而使平臺直線移動。
3．如權(quán)利要求2所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，所述凸輪軸組件其上具有一偏心凸輪，并且多個可彎曲件中的一個具有執(zhí)行銷柱，所述環(huán)境過渡系統(tǒng)還包括一連接到偏心凸輪和執(zhí)行銷柱上的搖擺件，以將凸輪軸組件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換到可彎曲件上從而使平臺轉(zhuǎn)動。
4．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，平臺平移周期和平臺角位移周期的比例為2∶1。
5．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置包括具有連接到所述平臺上的第一端以及一第二端的第一連桿；具有連接到所述基板上的第一端以及連接到所述第一連桿的第二端上的第二端的第二連桿，并且其上在所述第一和第二端之間具有一支承點，第二連桿可響應(yīng)于支承點上的推動而繞所述第二連桿第一端樞轉(zhuǎn)，以及提供繞所述第一連桿的第一端的第一連桿相應(yīng)樞轉(zhuǎn)，從而使平臺直線運動；以及安裝到多個可彎曲件中的一個上的搖擺裝置，并且具有安裝到第二連桿上的鋼絲繩，從而對應(yīng)于第二連桿的樞轉(zhuǎn)而使鋼絲繩子運動以使平臺轉(zhuǎn)動。
6．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置包括一蝸桿；一嚙合所述蝸桿的蝸輪，并定向為響應(yīng)于蝸桿轉(zhuǎn)動繞一第一轉(zhuǎn)動軸線而樞轉(zhuǎn)；具有連接所述平臺的第一端和第二端的一連桿，該第二端在偏離轉(zhuǎn)動軸線的一點處與蝸輪連接，所述連桿響應(yīng)蝸輪的樞轉(zhuǎn)繞所述第一端而樞轉(zhuǎn)，并且使平臺直線運動；接合蝸輪并且定向為響應(yīng)于蝸輪的樞轉(zhuǎn)可繞第二轉(zhuǎn)動軸線而樞轉(zhuǎn)的一個凸輪；以及接合凸輪和連接到多個可彎曲件中的一個上的凸輪從動件，以使平臺響應(yīng)于凸輪的樞轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。
7．如權(quán)利要求6所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，蝸輪和凸輪接合之間的關(guān)系選擇成使直線運動與搖擺運動的比例近似為2∶1。
8．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，所述基板、所述平臺、多個可彎曲件和所述執(zhí)行裝置都罩在一床墊中。
9．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，多個可彎曲件中的每一個包括順從段，可繞縱軸線彎曲以使平臺角位移。
10．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，多個可彎曲件中的每一個包括可繞縱軸線彎曲的順從件，并且包括在可彎曲件各相對端上的第二可彎曲件，其具有順從段，在平臺平移和角位移過程中朝垂直于縱軸線的一軸線方向彎曲。
11．如權(quán)利要求1所述的環(huán)境過渡系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置是由液壓驅(qū)動的。
全文摘要
一種嬰兒環(huán)境過渡系統(tǒng)(102,202),可使嬰兒受到就象在子宮內(nèi)環(huán)境中所經(jīng)歷的受模擬運動。該搖籃包括一具有連接在基板(112,212)和一運動床平臺(104,204)之間的多個可彎曲件(106,206,207)的懸浮系統(tǒng)。一凸輪軸組件(230)包括可嚙合連接到運動床平臺(204)上的直形從動件(218)上的一槽(235),這樣從動件(218)可沿槽(235)運動,同時凸輪軸組件(230)轉(zhuǎn)動以使直形從動件(218)運動,從而使運動床平臺(204)在搖籃縱向往復(fù)運動。凸輪軸組件(230)還包括一連接到一搖擺件(242)上的偏心凸輪(236),該搖擺件連接到一個可彎曲件的樞軸上以使支撐在可彎曲件(206,207)上的運動床平臺(204)角位移,從而運動床平臺的復(fù)合往復(fù)和轉(zhuǎn)動運動可模擬子宮內(nèi)環(huán)境。
文檔編號A47D9/02GK1211168SQ97192330
公開日1999年3月17日 申請日期1997年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月16日
發(fā)明者格爾德V·貝米勒, 約翰W·杰米爾森, 理查德D·帕伯, 迪恩L·卡門, 杰弗雷I·芬克斯坦, 丹尼斯C·懷特 申請人:嬰兒保健股份有限公司