具体实施方式

参照图1，提供了一种装置，该装置包括由硅橡胶，TPE或类似弹性体材料制成的乳头护罩/乳头保护罩(1)。应当理解的是这种材料的性质赋予护罩柔韧性，并且可操作地与女性乳头的形状一致。流动通道(4)限定在护罩中并延伸穿过护罩。流动通道具有乳头近端，在使用中，当护罩位于乳房上时，乳头近端与乳头相邻。流动通道还具有一个乳头远端，在使用中，当防护罩位于乳房上时，乳头远端呈现在婴儿口中。

该装置还包括传感器模块(2)，该传感器模块(2)位于在护罩中限定的流动通道(4)中。为了便于将传感器模块放置在通道中，可以将传感器制造在塑料(或其它与食物接触的安全材料)支架上，并可以在成型过程中通过胶或其他夹紧方式集成到聚合物护罩(1)中。在另一个实施例中，它可以在成型过程之后通过粘合剂(或其他夹紧方式)集成在护罩(1)中。流动通道包括位于乳头近端的入口(3A)和位于流动通道(4)的乳头远端的出口(3B)，该流动通道在两者之间提供了液体连通路径。

传感器模块被放置在流动通道内，以根据选择的实施例沿着垂直或平行于从入口(3A)流向出口(3B)的母乳流动方向延伸。在本发明的一些实施例中，传感器模块相对于流动通道以定义的角度‘θ’定向，并且相对于从入口(3A)到出口(3B)的母乳流动处于固定的位置。入口(3A)与乳头连通，并且通常与乳头紧密接触，并且在母乳喂养的情况下，接收被输送到流动通道中母乳，并在从出口(3B)流出之前经过传感器模块(2)。

母乳流过传感器模块，并通过通道(4)输送到与婴儿嘴部连通的出口(3B)，以便于将母乳从母亲那里输送给婴儿。婴儿的吮吸动作通过乳头护罩的柔韧特性来传递，以促使母乳流过流动通道。

优选地，传感器模块(2)包括一个温度传感器或一个频率检测器，分别垂直安装，或相对于液体流动以定义的角度‘θ’的方向安装，且相对于流动通道处于固定位置。本发明使用一个导电元件的电阻的改变，该改变是由于温度的改变，或者由于在流动中发送并与流动实体有关的测试信号的延迟或频率偏移而引起的。传感器输出将提供感测到的温度变化或感测元件上的频移的精确测量值，这可以直接归因于经过传感器的流量，从而测量通过装置的母乳量。

传感器模块还可以包括机械构件，该机械构件的形状具有高弯度的机翼轮廓，平行于流动通道安装，并通过两个柔性构件固定在流动通道中，可以在其上安装应变计。根据应用需求，可以将翼形构件水平或垂直固定在流动通道中。在这种结构中，本发明使用所述柔性构件的偏移量作为流动实体的测量量，所述偏移量由通道中的流动引起并且由应变计感测到。

来自传感器的电信号从护罩传送出去。可以使用例如嵌入护罩材料中的扁平柔性电缆(FFC)(5)来实现这种通信。通过使用嵌入护罩材料中的扁平柔性电缆，护罩的外形被最小化。柔性电缆可以被设计成具有一定形状，该形状可以确保其柔韧并集成在护罩(1)的薄聚合物层中。然后，电缆连接到处理单元，该处理单元可以直接集成在护罩的下部，如我们在2017年7月11日的PCT/EP2017/067445号的PCT发明中已经描述的那样。在另一个实施例中，处理单元是一个独立的外部处理单元(7)，在这样的结构中，传感器将继续与防护罩位于同一位置。在处理单元与护罩分开的情况下，优选地，电缆(5)从护罩在乳房的下部以放射状出现，并通过扁平电缆的延伸部分或圆形电缆(6)的连接件连接到处理模块或处理单元(7)。如图1所示，处理模块通常将包括一个用户界面，该用户界面包括按钮(8)或类似类型的用户界面元素以及一个显示器(9)，该显示器可以是LCD，LED或其它适当的类型。

为了促进护罩的脱离，并且作为处理单元，可以在传感器和处理模块之间提供一个连接到护罩电缆(10)的连接器。这种连接器的物理位置可以根据设计约束而变化。

处理模块(7)的操作以及在护罩上集成存储设备以存储数据的可能性，可以包括使用发送器或发送器/接收器布置以促进传感器模块与处理单元/模块之间的无线通信，这已经在我们之前的发明(2017年7月11日的PCT/EP2017/067445)中进行了描述，并且也适用于本发明。

处理模块包括合适的电子硬件和/或软件，提供信号的放大，数字化和算法处理，可以实时准确地向母亲显示母乳量。在某些方面，处理单元的功能可以由智能手机，例如移动电信设备提供，该设备执行计算机的许多功能，通常具有触摸屏界面，Internet访问权限以及能够运行下载的应用程序或应用程序的操作系统。通过提供可以在智能手机上下载然后执行的软件应用程序或应用程序，使用智能手机上已经存在的硬件来实现向母亲实时显示母乳量的处理功能。以这种方式，描述术语处理单元的地方，应该理解，这可以被认为是智能手机执行单独提供给电话的专用软件。可执行应用程序通常将通过单独的交易渠道提供给实际的乳罩，例如，它将通过iOS或Android应用程序商店进行访问，这将被普通技术人员所理解。

这可以结合其他电子设备，例如用于存储传感器校准以及历史哺乳记录的存储设备。这样，护罩可以包括专用电子设备和/或存储器，这将有助于特定护罩的个性化。应当理解，测量的准确性可能需要校准，并且通过具有与每个设备相关联的存储器，可以唯一地提供和存储用于特定设备的单独的校准例程。这样的存储器还可以用于存储指示使用传感器进行的实际测量的历史记录数据。这可以允许使用与处理单元分开的设备。在将连接器重新连接至处理单元(7)时，可以将在“脱机”期间进行的测量结果中继至处理单元(7)，并将信息显示给用户。

根据本发明，通过在系统的护罩侧上嵌入存储器而不是依赖于仅包含在处理单元中的存储器，本发明便于在护罩本身上进行记录存储。如上所述，这有利于护罩的个性化，而处理模块本质上可以是通用的，允许连接到设置在不同护罩上的多个传感器。除此之外，还可以提供一个数据记录模块，该模块能够提供根据个人或其他记录在产科医院的数据读取和整理哺乳信息。

可以将这种存储单元作为物理上独立于护罩，但是与护罩进行电子通信的单元。这样的通信可以通过物理电缆来提供，例如关于处理单元到护罩的耦合所示的。在这样的布置中，需要在护罩上提供额外的存储器-与其相关联的体积-可以被最小化，但是可以提供为特定护罩提供个性化存储的设施。

应当理解，这种存储元件可以用于存储流量传感器的校准系数。其他用途将包括存储历史喂养数据或传感器磨损和/或使用信息。在后一个应用中，该设备可以用于提供实际使用情况的可视指示，然后为用户提供有关可能需要更换传感器模块的信息。传感器模块可以被提供为可移除或可替换的部件，并且例如可以被提供作为哺乳胸罩的一个部件。这样的胸罩可以被设计成接收第一传感器模块和第二传感器模块，它们分别提供左乳房和右乳房产生的乳量的指示。这样，可以分别检测和跟踪每个乳房的母乳量，以进行数据记录和查看。

在某些实施例中，传感器模块使用从护罩延伸出的一个直接电缆直接耦合到处理单元。为了允许灵活性并且避免总是需要物理连接处理单元，电缆可以已经嵌入其中或已经耦合到存储元件，该存储元件有利地允许在未连接到处理单元的时间段期间存储数据。这将有利于当无需与处理器进行物理连接时传感器模块的使用，并且提供了更加便携式的传感器布置。

可以用避免始终直接物理连接的其他配置，包括使用发射器或布置发射器/接收器，来促进传感器模块和处理单元之间的无线通信。该传输可以使用多种协议中的任何一种，例如WiFi^TM，Bluetooth^TM或ZigBee^TM协议中的至少一种，以与远程设备通信。

以这种方式，应当理解，根据本发明提供的整体测量系统包括处理单元和单独的传感器模块，处理单元用于从传感器模块接收流量传感器数据并提供测量流量的可视指示。处理单元可以最好包括数据记录器，用于将接收的流量传感器数据与个人信息，时间，医疗记录中的至少一个进行核对。处理单元的实际物理形式可以变化。例如，处理单元可以集成到腕部单元中以在哺乳期间佩戴。

记录的数据的实际处理可以包括存储历史哺乳记录以供后续检索和以数字或图形方式显示。这可以允许从左乳房或右乳房中的选择一个单独进行测量，以便于独立地跟踪来自每个乳房的母乳流量。一个可视显示器提供母乳流动脉冲的图形表示，包括条形图、表盘图或相应的百分比显示形式，当响应到的动态读数时，呈反向显示。这样的数据处理用于以数字或图形方式提供给定测量的实时精确度范围，并且可以用于跟踪装置的使用并且提供实际使用何时接近预先校准的预期使用的指示。

传感器模块的构造可以类似于图2A-D中所示的构造。可以使用适当的粘合剂或机械夹紧方式将传感模块固定在护罩中的流动通道内。

图2A和2B以截面图和平面图示出了示例性实施例，其中传感器模块(2)以单个有源元件(205)实施，并且放置在流动通道的入口(3A)和出口(3B)之间，并垂直于流动通道。传感器模块的有源元件(205)可以安装在支撑基板(210)上，所述基板通过金属或其他食品安全材料制成的支撑环(220)设置在流动通道横截面的水平向上。有源元件(205)优选的是可加热的电阻器，其电阻取决于电阻器的温度。如图2B的示意图所示，优选地，可加热电阻器位于流动通道的中间部分内。本发明人已将其确定为特别有利的位置，因为如果电阻器位于流动通道的边缘或侧面，则所感测到的流动受边界效应或湍流的影响最小。电阻器的任何污垢影响也通过其远离侧壁的位置而最小化。由于支撑基板(210)与被测液体的接触比将其安装或以其他方式放置在通道的边缘所可能实现的那样更加紧密，传感器的频率响应也得到了改善。可以认为，在通道中部通过电阻器的流动更可能是层流，并且不会受到侧壁表面影响的损害，由于污垢，会加剧任何湍流或污垢对液体流动的影响。

通过将电阻器可操作地加热到第一温度T₁，该温度高于在流动通道中流动的母乳的环境温度T₂,，当电阻器暴露于通过流动通道的流动的母乳时，它将经历可测量的冷却效应。优选的，该环境温度的测量来自第二温度传感器，该第二温度传感器不必位于流动通道的中间部分。例如，该第二温度传感器可以位于乳罩的主体内或通道壁本身内。第二温度用于提供指示通道内流动的母乳的实际温度的输出。该指示性的实际温度随时间变化更恒定，不需要测量频率分量大于约1Hz的信号，因此该第二个传感器可以设置在通道之外。相反，第一可操作加热的电阻器将提供随时间快速波动的输出，流量信号的频率分量通常高达100Hz左右，因此设置在实际的流量路径内。

传感器模块用于使用可测量的冷却效应来生成指示通道内的母乳流动的输出信号，从而指示出在任何一次喂养过程中最终消耗的母乳量。

用来感测此温度对电阻器电阻特性的影响的电路可以统称为风速测定电路，该风速测定电路与电阻器耦合，并布置为监控电阻器的电特性并使用所监控的电气特性的变化以产生输出信号。

风速测定电路最好选自恒温风速测定(CTA)电路，恒定电流风速测定(CCA)电路或恒定电压风速测定(CVA)电路之一。应当理解，这些术语涉及风速计元件的三种电子控制方法，并且可以区分如下：

CTA：加热元件的电阻是其温度的量度。通过电桥电路或类似电路感测该电阻，可以产生反馈信号，该反馈信号修改电桥的激励以便保持该值(并因此保持温度)恒定。使用该方法，反馈激励电压为测量量。

CCA：在加热的元件上施加恒定电流。当其电阻随温度变化时，其两端的电压也会相应变化，从而形成测量量。

CVA：在加热的元件上施加恒定电压。当其电阻随温度变化时，流经它的电流也会相应变化，从而形成测量量。

CCA和CVA方法不需要对传感器响应进行任何反馈控制，因此可以使用更简单的电子设备来实现。但是，它们的确允许传感元件的温度随流量变化，从而使传感器的热时间常数对响应时间产生负面影响。鉴于更先进的电子设备的成本相对较低，CTA方法优于选择更小，更易碎且更昂贵的传感器元件，以补偿控制方法的响应差异。例如，可以通过将惠斯通电桥电路馈入差分放大器来实现对这种CTA装置的控制(简化的装置如图7所示)。放大器的输出馈送一个功率级，该功率级不断更新电桥的激励以保持其平衡。激励电压形成测量量，并且可以由模数转换器(未示出)读取。

在图7的示例性布置中，电阻器R_s是被加热的传感器，其中R₁作为其平衡电阻器。在非参考实现中，Ra和Rb将完成另一条臂上的桥接，名义上在两侧之间提供了平衡。

在还需要温度补偿的地方，增加了温度感测(Rt)和补偿电阻(Rc)。它们旨在响应于环境温度变化来调整电桥参考值，以使其影响消失，并仅测量流量响应。

这种实现存在许多实际问题，特别是在可伸缩的消费设备环境中：

·虽然可以将标准电阻器指定为非常严格的公差，但可变电阻器Rs和Rt的公差范围可能高达±20％或更高。这可能会使电桥失衡，以至于放大器或反馈不在可操作范围内。解决这个问题的措施是单独选择电桥中的其他电阻器，以使电路恢复正常范围。这意味着每个电路都需要唯一地配置，这排除了大批量制造技术的需要。

·由于上述基于电阻的因素以及电子设备和传感器中的其他变化，反馈电路可能会遇到稳定性问题，从而可能导致输出谐振。解决方案是针对过阻尼响应调整设计，从而限制电路性能，或者对每个电路进行单独调整，从而增加制造时间。

·温度补偿电路还有一个问题，温度参考的响应曲线需要与加热传感器的响应曲线完全匹配，以消除温度信号。对于大多数传感器类型而言，这很难实现。例如，即使在相同的产品系列中，热敏电阻也将具有不同的特性响应(β值)，并且该响应还具有指定的公差范围，该公差范围可以在零部件之间改变曲线。由于失配而产生的误差被内置在电路中，以后很难在信号路径中进行补偿。

·惠斯通电桥电阻和激励功率级均消耗大量功率。通常，电路将配备有固定电压源，并且激励电压是通过诸如晶体管之类的设备产生的，该设备将表现为电阻性负载。加热器可能仅占功率预算的极小部分，这对于电池供电的设备而言并不理想。

对此的替代方法是数字脉冲方法，其中在测量的时间窗口上向加热器电路施加固定电压，图8中显示了可以有效使用的电路类型示例。在这种配置中，加热电阻器(Rs)和温度基准(Rt)在单独的电阻分压器布置中，并由R₁和R₂完成。参考臂永久连接到激励电压V_exc,，而加热器则通过开关(S_w)选择性地连接到参考臂。两个分频器的输出均馈入多路复用器(M)，多路复用器(M)选择一个或其他信号以馈入单端ADC进行转换。优点如下：

·现在，在数字域中分析了电阻器电路的信号，并通过开关设备的数字控制产生了反馈。由于数字控制部分具有比模拟传感器电路高得多的带宽，因此消除了不稳定的可能性。

·由于电阻电路没有任何直接反馈，因此可以选择其范围以匹配ADC的范围，从而允许任何容差的变化。然后可以在数字域中校正这些变化，包括温度和加热元件之间的响应曲线中的变化。

·功率要求低得多。尽管电阻器的布置看起来与惠斯通电桥相似，但由于它们不需要相互平衡，因此其值也有很大差异。ADC输入的参考电压范围为1至2V，这意味着输入上只需要产生很小的信号即可。对于温度传感器，需要一个高阻值的电阻，例如可以选择10kΩ。当Vexc在10至20V的范围内时，这意味着R2的较高值约为100skΩ，以产生ADC范围内的输出。在感测端，由于加热器要消耗功率，因此组合电阻较低。该功率集中在Rs中，R₁再次大到足以产生ADC范围内的电压。与模拟电桥不同，加热器的开关完全打开或关闭，因此仅产生很小的电阻负载。使用此配置，有可能在加热电阻器需要的地方消耗网络中90％或更多的功率。

·最后，以上架构非常适合当前可用的微控制器(MCU)芯片。这些内置于数字处理器以及我们的蓝牙无线电中的多路复用器和ADC电路很容易获得。这意味着几乎所有功能都可以在单个低成本装置中实现，并且所有控制和校准方面都可以在固件中进行修改。

可以在有或没有温度参考的情况下使用风速测定电路来测量流体流量。在没有参考可用的情况下，在流动通道的母乳的电阻温度(T₁)和环境温度(T₂)之间的温差或差值(ΔT)相对于环境温度的潜在变化必须较大，以确保准确性。液体风速计中较大的ΔT值会导致气泡形成，从而降低灵敏度，因此首选风速计。ΔT较小也意味着较低的功率，这对于电池供电的装置至关重要。ΔT值最好保持在20℃或更低。

考虑到母乳温度与哺乳母亲的体温有关，通常T₂值约为37℃。将电阻器加热到小于或等于50℃的值将提供足够的变化量或ΔT值以进行测量。应当理解，电阻器的局部加热将对流经流动通道的母乳的整体温度产生微不足道的影响，因此，通过电阻器的主动加热，喂养婴儿的母乳温度不会有明显的变化。

在这方面，应当理解，可加热电阻器或受热元件的尺寸是重要的考虑因素。元件越大，热质量越大，热响应时间也越慢。但是，如果元件太小，则耐用性成为一个因素，并且液体中的颗粒结垢会对传感器灵敏度产生较大的相对影响。婴儿的典型吸吮率在1到2Hz的范围内，因此，为了检测整个流动瞬态范围，传感器带宽应在10到200Hz的范围内。对于所考虑的传感器类型，我们发现落入该范围内的传感器的尺寸是0.3-0.6mm的长度，具有优选的但不限于球形的几何形状。与母乳热接触的相应传感器表面积的范围通常在1-1.5mm²的范围内。

感测元件将优先放置在乳头护罩内的流动通道的中心。所述中心位置将使传感器在护罩材料内部保持稳定，从而确保装置抵抗在喂养过程中来自婴儿嘴巴以及装置维护期间可能被使用的外部物体的干扰。如上所述，优选地，可加热电阻器或感测元件最好位于流动通道内并且悬挂在流动通道内。传感器模块的悬挂结构将减少流道壁对温度测量的边界影响。在这个实施例中，有源元件(205)通过与其相连的相关电路(未示出)被加热并保持在恒定温度。在母乳喂养期间，通道中的母乳流动会导致加热元件的温度下降，这对应于由连接的测量电路(未显示)检测到的同一元件的电阻值变化。这种电路用于热敏电阻和类似的电路是众所周知的，例如在使用热敏电阻的温度测量电路中。

图2C和2D以截面图和平面图显示另一示例性实施例，其中传感器模块(2)由两个有源元件(205A，205B)构成，并被放置在入口(3A)和出口(3B)之间的流动通道内，并垂直于流动通道。传感器模块的有源元件(205A，205B)可以安装在支撑基板(210)上，所述基板通过金属或其它安全可食用材料制成的支撑环(220)设置在流动通道横截面的水平方向。类似地，如上描述的，传感器模块的分离布置将减少流动通道壁对温度测量的边界影响。第一元件(205A)通过与其连接的电路(未示出)被加热并保持恒定的温度，与第一加热元件(205A)相邻放置的第二传感元件(205B)，通过所连接的电路(未示出)检测电阻值的变化来测量液体相对于加热元件温度的温度变化。

在进行非常小的流量测量的情况下，在通道中没有母乳的情况下，传感器的温度感测元件可以有利地屏蔽或隔离来自空气的温度梯度的影响。

在数字域中，为了提供对加热的传感器(205)的主动加热，本发明要求一种控制方法，以将加热器和温度值反馈到开关控制，并将加热器保持在期望的ΔT。两种常见的方法是脉宽调制(PWM)和Delta Sigma(ΔΣ)调制。通常，PWM描述位模式，而ΔΣ调制更经常描述整个反馈系统。就本发明而言，我们将仅在位模式的上下文中考虑这两种情况。对于PWM，选择一个固定的采样窗口，在该窗口上调制导通脉冲的宽度，如图9所示。对于风速计，在周期开始时，开关将打开为加热器供电。然后监测加热器的响应(通过模数转换器，ADC)，直到加热器通过自热升高到设定点温度以上，此时开关将被关闭直到周期结束。以这种方式，脉冲的宽度是在这段时间内，使加热器超过阈值所需的功率的度量。

ΔΣ调制的相似之处在于它使用固定的周期，但不同之处在于，在每个周期，开关都将根据该周期开始时使用的阈值连续地打开或关闭。正弦变化输入的示例输出如图10所示。

从图10的示意图中将会理解，较高或较低的持续时间不是不同的周期长度，而是具有相同值的各个周期被聚集在一起。在该方案中，功率的测量值是在给定持续时间内较高的脉冲数，其中持续时间是周期宽度的整数倍。ΔΣ模式在算法和计算上更易于实现，因为它仅需要一个ADC采样和每个周期的切换决策，而PWM在导通阶段需要恒定采样。然而，为了获得相同的分辨率，ΔΣ需要更小的周期/更高的脉冲频率，因为它是被测量的脉冲计数。在具有诸如MOSFET之类的实际组件的开关场景中，该频率由于上升/下降时间和开关功率而受到限制。为此，在本发明的上下文中，本发明人已经认识到PWM方案是优选的：高ADC采样率和计算能力是容易获得的，而高频开关可能难以实现并且耗电，以及潜在的电磁干扰(EMI)问题。

本发明的装置在没有市电电源的使用中更有利。功率组件(可加热电阻器等)需要电源才能正常工作，因此本装置通常配有专用的电池电源。优选地，该装置包括可再充电(锂离子)电池，其容量不应给用户带来频繁充电引起的不便。电池寿命在两个合理的持续时间(1小时)馈电相当于1天的使用和长达1周或更多的使用应该被考虑。风速计加热器电路的测量电功率要求约为10mW，而数字系统和蓝牙功率预算约为5mW。在不同的系统中，电池标称电压3.7V随相关的变换器损耗而升高或降低，并带有相关的转换器损耗。为了计算电池尺寸的平均电流(以mAh为单位)，

我们将假定所有转换器都等效于线性降压到3V，相应的功率损耗为0.7V。

I＝P/V

5mA＝15mW/3V

其中，I：电流；P：功率，V：电压。平均电流为5mA，2次1小时供电的最小电池容量将需要为10mAh。为了适应20-40馈电，允许一些用户使用一整周，可以考虑高达200mAh的容量。

图2E和2F示出了图2A-2D的装置如何能够通过集成在护罩(1)中的扁平柔性电缆202耦合到处理单元207。本发明人已经认识到电缆的形状将特别地符合护罩轮廓，以在设备操作和处理期间容易地跟随其运动，这非常重要。选择合适配置电缆将取决于柔性电缆的伸长能力和一种聚合物护罩之间的完美机械匹配的必要性。尤其是考虑到婴儿对乳头施加的吸力时，电缆的正确几何形状将使其能够跟随聚合物护罩的伸长/变形而避免其从橡胶上破裂或脱离。此外，对于选定的橡胶厚度，电缆的特定几何形状将确保达到类似于一种聚合物护罩的断裂点。

为了解决上述问题，扁平柔性电缆的设计如下。电缆的上部将由放置在流动通道中的传感器模块(2)的连接器(201A)组成。然后，扁平柔性电缆接着以直线(203)从所述连接器(201A)延伸，长度根据护罩的选定尺寸而变化，所述直线以波浪线(204)连续，在护罩的较低部分再次成为直线，并终止于连接器(201B)，该连接器插入护罩较低部分的处理单元(207)。波浪线和直线的长度将随着护罩的选定尺寸做相应地变化。沿着扁平柔性电缆以及连接器(201A，201B)上的导电图案的数量和配置将根据安装在护罩中的传感器模块做相应地变化。通过采用迂回路径，电缆可以在多个尺寸上具有柔韧性，并且可以在这些尺寸上拉伸而不会断裂。蛇形比直线路径更容易施加张力。

电缆应较细以适合护罩剖面(厚度约为100μm)，并且将使用能够确保基板柔韧性的材料(例如但不限于聚酰亚胺)制成，并且将允许沉积导电图案。重要的是，用于制造扁平柔性电缆的材料将确保低噪声连接，以允许传输来自传感器模块的弱信号。由于对非常低的流速(从较高的μl/s到较低的ml/s范围)的灵敏度要求，可能还需要在处理单元中对检测到的信号进行电放大。

为扁平柔性电缆设计的特定几何形状将有助于确保其在柔性护罩中的集成，以确保护罩的聚合材料内的导电图案具有电阻和柔韧性。参照图2G和2H，扁平柔性电缆的图案设计成适应护罩(1)的几何形状。扁平柔性电缆上部的连接器(201A)将与流动通道(4)内的传感器模块(2)通讯接触，而电缆的以下直线部分(203)将沿着流向延伸到将设置在乳头上的护罩的锥形部分(206)为止。电缆的所述直线部分然后将在流动通道(4)和护罩的圆锥形部分(206)之间的接合处弯曲，并且将继续呈波浪形(204)。电缆的所述波浪形将沿着护罩的圆锥形部分(206)和弯曲部分(209)径向延伸，所述弯曲部分放置在乳房上，朝向位于设置在装置较低部分的嵌入式处理模块(207)。一旦到达处理单元的外壳，扁平柔韧电缆将再次变直(205)。扁平柔性电缆下部的连接器(201B)将插入到处理单元中，以便将来自流量传感器(2)的测量信号传输到处理单元(207)。

通过制造方法实现传感器模块，处理单元和扁平柔性电缆在乳罩中的集成，该方法包括两步注塑。所述制造方法将确保将部件有利地放置在柔性乳罩中。

图3示出了另一示例性布置，其中传感器模块(305)由放置在已引入限制器(301)的流动通道中的压差模块构成。传感器模块包括在流动通道的较大部分中靠近入口(3A)的第一压力传感器(305A)，以及在流动通道的较小部分中靠近出口(3B)的第二压力传感器(305B)。通过连接的电路(未显示)，从两个传感器的测量结果计算出的压差给出了通道内母乳流量的指示。

图4A示出了另一示例性布置，其中传感器模块(405)由一个有源元件(405A)构成，该有源元件固定在稳定位置并且相对于流动通道和母乳流以定义的角度“θ”定向。所述有源元件靠近流动通道的入口(3A)，并用作频率源，例如可用于照亮母乳的光束。传感器模块还包括一个检测器，该检测器在这种布置中与有源元件(405A)位于同一位置，并且被配置为接收由在通道中移动的液体反射的信号。基于多普勒效应，已知液体的速度与频率偏移成比例，并且在知道发射光和检测到的光的频率的情况下，处理电路然后可以确定实际速度。

图4B示出了具有与图4A相同的功能的另一示例性布置，但是其中传感器模块(405)由单独的频率源(405A)和固定在稳定位置的检测器(405B)构成，两者设置在母乳流动通道的相对侧，与流动通道的夹角均为定义的角度‘θ’。

图5A示出了另一示例性布置，其中传感器模块(505)由四个光学有源元件(505A-D)构成。在流动通道的同一侧上的这对元件可以互换地是两个光学发射器(505A，505B)或两个光学检测器(505C，505D)。由于光信号是由一个发射器传输的，因此在液体流中，粒子，气泡或其他方式的存在会影响相应对面检测器接收到的光信号。当另一对元件检测到相同的粒子时，将测量两对元件之间的飞行时间差，从而提供流量测量。

图5B示出了替代图5A所示的布置的另一示例性布置，其中传感器模块(505)由两个有源元件(505A，505B)构成。这些元件可以互换地是超声发射器或超声检测器之一。当超声波通过一个元件传输时，其在另一元件上的入射将受到通道中流体速度的影响，从而可以测量它们之间的流量。这些的下游/上游方向可以互换以测量两者之间的飞行时间差，从而提供流量测量。由于元件的路径布置是平面的，因此信号的传输取决于通道相对壁的反射。

图5C示出了替代图5B所示的示例性布置，其中传感器模块(505)由固定在稳定位置并以相对于流动通道和母乳的一定角度‘θ’定向的两个有源元件(505A，505B)构成，并布置在流动通道的相对侧。这种配置提供了通过液体的直接飞行时间信号路径，因此不需要信号反射。

图5D示出了具有与图5C相同的布置的通道的前视图，其中一对有源元件(505)被固定在沿直径相反的稳定位置，并且相对于流动通道(4)和母乳流动以一定角度‘θ’进行定向。所述传感器集成在乳头护罩(1)的硅橡胶中。

图5E示出了具有与图5C相同的布置的通道的正视图，其中更多(三)对有源元件(505)被固定在沿直径相反的稳定位置，并以相对于流动通道和母乳的一定角度‘θ’定向。所述传感器被集成在乳头护罩(1)的硅橡胶中，并且可以在这种布置中用于流层析成像。

引入没有相对于液体的相对运动的部件的传感元件将有利地消除传感器质量对流量估计的影响。实际上，当垂直于液体流安装时，热传感单元将包括轻型支撑件，而本文所述的其他感测技术将平行安装，或相对于液体的夹角为一定角度‘θ’，并固定在流动通道相对侧的固定位置，使测量不受重力影响。

图6示出了另一示例性布置，其中传感器模块(602)由一个具有高弯度翼轮廓的形状的构件(605)构成，该弯曲轮廓水平地安装在流动通道中并且相对于母乳的流动方向并且靠近流动通道的入口(3A)。所述构件通过在其后缘上的枢轴(606)锚固到流动通道，并通过两个柔性元件(607)保持在流动通道中的适当位置，一个作用在元件的上部，一个作用在元件的下部。传感元件上的流动将引起所述柔性元件的偏离，在柔性元件上安装了应变计，其中相对于静止状态的偏离量由连接的电路(未示出)测量，并且指示了流动率。在另一种布置中，可以将翼形构件(605)垂直地放置在流动通道中，借助于顶部上的一个柔性元件和底部上的一个柔性元件将翼形构件(605)锚定在其后缘上，并且在其上安装传感计。这种垂直配置补偿了设备在运行过程中可能遭受的冲击。

由于对非常低的流速(从较高的μl/s到较低的ml/s范围)的灵敏度要求，因此对于测量电路而言，最好使用其特性不会对测量信号造成干扰的传感组件。如本领域技术人员显而易见的，测量电路的这种优化可以采用各种形式。

在所有描述的实施例中，应当理解的是，还可以根据所述传感器模块的期望灵敏度加入附加元件。

参照图1，来自传感元件的信号可以在柔性材料(未示出)的结合部分中沿着导线传送，并且在便于单元设计的位置处从传感器模块射出。如果制造方法允许，则可以将所有或一些传感器组件，支撑构件，连接的电路和扁平柔性电缆组合为单个单元，从而简化设备及其组件。要求传感器单元仅允许批准的食品级材料接触母乳流动流道。如果需要其他材料，则需要将其封装在食品级材料中，例如硅树脂或PTFE(例如，以TeflonTM品牌出售的材料)。在婴儿喂养方面引起关注的其他物质，例如双酚A，也应排除在外，无论其批准状态如何。

在使用中，护罩将位于乳房上，并且电源/通信电缆耦合至处理单元(7)。在先前的发明(2017年7月11日的PCT/EP2017/067445)中已经描述了传感护罩(1)和处理单元(7)的操作，并且其也适用于本发明。

1、单元通电，传感器在一定的预热时间内达到基线值。这将是通道中不存在液体的值，由于温度，对流等原因，预计该流量将与存在母乳的零流量值不同。出于解释的目的，该值可以假设为100。

2、喂养阶段开始，由于在通道内感测到母乳流动，第一和随后的脉冲增加。输出值将增加到0值以上，例如增加到1000。应当理解，传感器测量仪的输出将是响应于从哺乳产生的诱导母乳流量的一系列脉冲值。在每个最大脉冲值之间，由于传感器的时间常数或脉冲之间的残余流量，所感测的值不会完全恢复到初始值。因此，假设这些脉冲的峰峰值为900，并显示相应的容量。

3、在相对长的时间内不输出母乳，是母乳喂养阶段的一个特征。遇到第一个时，输出恢复到稳定值200，表示存在母乳的零流量值。现在清楚的是，初始脉冲峰值在800而不是900处，因此可以基于在处理单元7内实现的算法计算重新计算体积。

4、应当理解，立刻显示重新计算的值可能导致显示的容量减小，这看起来是错误的并且可能引起关注。因此，单元7可以延迟提供第一测量值的可视指示，直到附加数据被处理。其他设置将包括提供随时间的精度增加的指示或显示器上的测量锁定类型符号，以便向用户提供关于所提供的准确度的可见性。

从以上将理解到，本发明提供了一种母乳喂养的乳流量测量装置，其基于设置在柔性乳头护罩的流动通道内的流量传感器的电特性的变化来感测母乳流量。该装置在传感器的感测到的电气特性与校准数据之间进行比较，以估算通过通道的母乳流量，从而估算出在任何喂养期间流向喂养婴儿的母乳量。在优选配置中，感测到的电气特性取决于传感器的热特性-传感器可操作地响应因母乳通过传感器而产生的冷却效应。

给定装置的组成部分的电子组件和机械公差，传感器的流量响应之间会有部分变化，并且为了确保测量的准确性，需要校准协议。在优选的实施方式中，该协议是作为生产过程的一部分进行的。应当理解，柔性乳头护罩包括电气组件，这些电气组件设置在在柔性弹性体内完全成型或密封的装置，该柔性弹性体限定了护罩的材料。为了提供这些组件的校准，必须在不实际使用物理连接加载校准值的情况下与它们进行接口。从过程的角度来看，最好不要将每个要加载到装置的固件镜像定制为校准值。

为了解决这些问题，本发明提供了基于提供包括传感器的完整电子组件的校准程序。这通常是印刷电路板PCB的形式，以及相关的微控制器MCU芯片。在这一阶段的过程中，MCU芯片的PCB上没有组装外壳或模具。通用固件映像通过带有物理(引脚)连接器的电子测试装置加载。该镜像包含所有功能，包括蓝牙无线操作，蓝牙服务编程具有空“特性”(蓝牙的变量)，用于保存校准值。然后将电子组件插入装置外壳和模具中，装置制造完成。完整的装置连接校准线，按照装置流通道实现的已知流模式工作。要实现的流模式范围包括母乳喂养流速范围(0.007-2.8ml/s)内的液体量的细微变化，并且将在几分钟的时间内执行完成。连接校准线的计算机将对流模式的响应转换为校准系数，并将这些系数通过连接到计算机的蓝牙接口以无线方式(OTA)加载到装置。然后，通过后续的蓝牙命令将这些值设为只读。使用此操作，仅使用通用固件镜像即可，并且不需要为了校准而与装置进行物理连接。

应当理解，迄今为止描述的具有关联的电子接口和互连件的乳头罩安装传感器，方便地允许在母乳喂养期间测量和显示母乳流量和容量。传感器安装在乳头罩的尖端，以尽量减少母婴之间的侵扰。传感器和相关电缆的尺寸使得该装置看起来与单独的乳头护罩没有实质上的不同，从而对哺乳期间产生最小的影响。微升流量由传感器直接测量，以便将母乳容量的准确，实时信息反馈给哺乳母亲。电子单元放大传感器输入并使用软件算法对数据进行数字处理以确定液体容量。应当理解，提供从母亲到她的婴儿的母乳流量的实时测量值的指示的这种测量装置的示例，用于帮助理解本发明。

如上所述，本发明的传感器模块最好能整体地形成在弹性体乳头罩中。传感器模块和相关的处理部件和连接电缆(例如上述的扁平柔性电缆)在乳头罩中的集成可以使用注塑技术来实现。一种特别有利的机制是使用两次注塑的机制。所述制造方法将确保将所有组件有利地放置在柔性乳头护罩中。

图11A和11B分别示出了在制造过程中使用的模具的第一部分的前视图和侧视图，以制造一体的母乳喂养装置。所提出的制造方法包括注塑工艺，注塑步骤的数量从两个步骤开始，并取决于要集成在护罩中的组件的类型。对于注塑的第一步，将传感器模块(1101)，扁平柔性电缆(1102)和处理单元(1103)放置在模具(1105)的专用外壳(1104)中，外壳的形状和尺寸允许通过夹紧(或其它紧固方法)来保持所述组件的位置。

专用壳体(1104)将使扁平软电缆在护罩内成型为最终构造，电缆的柔性基板允许轻松地将其弯曲到模具中而不需要预拉伸。外壳的尺寸可以设计成精确地适合部件的几何形状，或者在它们周围留有一定的公差(即自由空间)。在某些情况下，要求扁平软电缆的外壳留有微米级的公差，以便在护罩的聚合材料内允许电缆有一定程度的自由度，并避免在装置的操作和处理过程中电缆脱离。

在制造过程中，为了将所有组件集成到护罩中，可以将单个组件组装在一起，以利于将它们组合到模具中，或者可以通过夹紧(或其它紧固方法)将它们单独放置在模具中。

为了便于有源元件设置在护罩中，可以将它们中的两个或全部或单个组件封装到聚合物材料中，该聚合物材料可以(但不限于)与护罩相同。所述封装的单个元件(或组件)然后可以在注塑过程的第一步骤中通过夹紧(或其他紧固方法)集成到聚合物护罩内。

图12A和图12B分别示出了在制造过程中使用的模具的第二部分的前视图和侧视图，以制造一体的母乳喂养装置。一旦将组件(图11A-B中的1101-1103)放置在模具的第一部分(图11A-B中的1105)中，模具的第二部分(1106)放置在第一部分(在图11A-B中1105)。专用的外壳(1102)将封闭组件(图11A-B中的1101-1103)，而与模具另一侧的孔重合的孔(1107)将通过螺钉(或其他紧固方法)将两个零件合上。

参考图13A，一旦将组件(1101-1103)夹紧在专用壳体(1104)中，模具的第一部分(1105)和第二部分(1106)都通过孔(1107)合成在一起，然后将第一批聚合材料注入模具中。然后，聚合物经历第一加工步骤，在该步骤中，时间和温度/湿度/压力条件由所选橡胶决定。

一旦固化，打开第一模具，并且将聚合物护罩/测量单元组装与用于第一注射步骤的模具分离，并放置在另一个模具中以进行另一个注射步骤。在某些情况下是最后一步的情况下，第二个注射步骤将确保在先前的注射步骤中，模具接触的那一侧的聚合物未覆盖的组件能被完全封装。第二模具的零件与已经描述的那些零件(1105、1106)相似，将与通过先前的注射步骤获得的组件的形状一致(或会留有一定程度的公差)。

参考图13B，一旦通过夹紧(或其它紧固方法)将组装好的护罩放置在模具中，就使用穿过模具孔(1107)的螺钉(或其它紧固方法)将模具闭合，然后再注射与先前注射相同的聚合物或其他材料。然后在适当的固化时间和温度/湿度/压力条件下固化聚合物。一旦材料固化，模具就在其两个部分(1105、1106)中打开，并且集成式护罩(1108)就可以使用了。

在某些情况下，可能需要制造用于插入扁平柔性电缆的空心通道。在这种情况下，第一个模具中专用于容纳柔性电缆的外壳将被填充通道替换，该填充通道的形状和尺寸将与电缆的形状和尺寸相对应，并具有一定的公差(约为μm)。电缆通道的所述负模将允许在聚合物固化之后形成中空通道。中空通道的形状可以类似于扁平柔性电缆的形状，或者可以仅仅是直的圆柱形。

因此，对于用于开发流量传感器与处理单元之间的电连接的另一种解决方案，上述空心通道可以通过额外的注入步骤填充低噪声导电油墨。

尽管已经描述了细节，但是应当理解，可以在不脱离本发明范围的情况下进行修改。

当在本说明书中使用时，包括/包含的词语用于指定所述特征，整数，步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征，整数，步骤，组件或其组的存在或添加。