CN110403784A - 物联网袋鼠护理式育婴***及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网袋鼠护理式育婴***及应用方法，能为早产儿提供24小时不间断的袋鼠护理，帮助早产儿更快康复。在育婴箱内，固定用的枕头能够让早产儿保持一个合适的睡姿并提供支持感。在袋鼠护理的过程中，***会录下妈妈的心跳频率，毯子会吸收妈妈的气味。当婴儿被放回育婴箱时，他可以继续听到妈妈的心跳声并且闻到妈妈的气味。基于物联网建立数据上传，管理，训练以及应用闭环。其由设备端，边缘网关以及云端应用组成。设备端负责心跳的采集，数据上传以及心跳模拟的执行。边缘网关负责汇总设备的数据上传到云端记录，并承接云端下发的心跳模拟模型对不同设备进行更新。云端应用负责收集数据，分析数据并形成对应的数据—行动模型。

Description

物联网袋鼠护理式育婴***及应用方法

技术领域

本发明涉及一种物联网袋鼠护理式育婴***及应用方法，能为早产儿提供24小时不间断的袋鼠护理，帮助早产儿更快康复。

背景技术

在出院之前，早产儿需要一个稳定的环境恢复正常。但是他们也需要妈妈的拥抱，因为母爱能大大加快婴儿的大脑发育，当妈妈和婴儿在一起时，她的宝宝会躺在胸前，倾听妈妈的心跳以及闻到妈妈的香味。这种特别的联系过程被称作袋鼠护理法。增强妈妈与孩子的联系能让孩子更健康的成长，也会加快他们出院的过程 (Lahav, 2012；Kommers,2015) 。然而，妈妈不可能24个小时都在医院陪着孩子，并且早产儿也不能长期暴露在育婴箱外。随着生活条件的改善，弃婴现象已经逐渐减少。取而代之的问题是如何照料过早出生的，虚弱的婴儿。据统计有大约10%的新生儿在健康预产期（36周）之前出生。而具备早产儿护理条件的医院严重匮乏。目前即使像荷兰这样的发达国家也只有10家医院具有相应设备，容量只有300个以下，对比每年出生的上万婴儿显得非常不足。

文献研究与医院的实践经历表明，经常跟父母亲有直接肢体接触的早产儿能够更早的离开重症监护室，并且后续大脑与身体的发育也能更快跟上正常新生儿的步伐。

与婴儿的亲密接触不仅有益于婴儿，也有益于减少父母的焦虑感。以荷兰为例，早产儿的父母会自发的在facebook上组成群组分享自己孩子的恢复心得，而经常去医院进行袋鼠护理法则被大多数父母以及护理人员认为是最佳的放松方法。

针对早产儿的细分市场，市面上已经有很多大小公司的产品，比如飞利浦的Snuggle Up，用于早产儿的睡姿固定，以及还有安抚父母情绪的彩色育婴箱等等。而针对袋鼠护理法，更多的产品是缝纫上的创新使得婴儿不容易滑落并且保证婴儿的保暖。针对袋鼠护理法的模拟，网上能找到的仅有美国的初创公司BabyBe， BabyBe采用符合医学标准的硅胶垫，在垫内安放数个气囊模拟肺部以及心脏的运动。在早产儿放回育婴箱后则重复之前记录下的母亲的搏动，通过震动感让婴儿觉得自己仍然在母亲的怀抱中。

市面上的产品大都是针对母婴接触的单一方面，比如袋鼠护理阶段或者育婴箱阶段，没有一个统一的产品服务。这使得医院以及父母方面的选购变得非常困难。他们需要采购几个公司的产品来完成这一过程。

目前有现有技术基于早产儿毯子本身的形状进行改良，但没有结合电子***。同时其他与育婴护理相关的技术方案都集中在育婴箱的改造上，没有基于袋鼠护理法的育婴改进。此外，育婴护理物联网的使用也多基于WIFI,通常来说耗电量较大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供物联网袋鼠护理式育婴***及应用方法。

一种物联网袋鼠护理式育婴***，包括亲子护理辅助及模拟装置和基于物联网的管理***；

所述的亲子护理辅助及模拟装置包括帽子、心跳模拟器、线管固定器、左侧条形枕头、右侧条形枕头、脉搏传感器、凹形枕头、MCU以及通讯模块，襁褓毯；

帽子用于保护早产儿的头；

襁褓毯用于卷裹早产儿；

左侧条形枕头、右侧条形枕头用于支撑住卷裹的襁褓毯使其不至于回复平摊状态；

凹形枕头用于放置到早产儿的双腿下方，垫起早产儿的双腿；

线管固定器用于固定输液管和/或者传感器管道，

脉搏传感器用于记录母亲的心跳频率，

心跳模拟器用于模拟心跳；

MCU以及通讯模块用于数据上传和接收；

所述的基于物联网的管理***包括边缘网关以及云端应用，

边缘网关用于汇总亲子护理辅助及模拟装置的数据上传到云端存储，并承接云端下发的心跳模拟模型对亲子护理辅助及模拟装置进行更新；

云端应用用于收集数据，分析数据并形成对应的数据—行动模型。

所述的MCU以及通讯模块采用LoRa通讯模块；所述的边缘网关采用LoRa边缘网关。

所述的帽子、线管固定器、左侧条形枕头、右侧条形枕头、凹形枕头以及襁褓毯符合护理中的早产儿的人机工学。

一种所述的物联网袋鼠护理式育婴***的应用方法，步骤如下：

1）在育婴箱内，早产儿以心脏向上的方向侧睡，将襁褓毯的两侧长布条进行卷裹以固定睡姿；

2）在襁褓毯卷裹完毕后，用左侧条形枕头与右侧条形枕头分别紧贴于襁褓毯的卷裹出提供支撑，以进一步加强其固定作用；

3）将凹形枕头7置于婴儿脚部下襁褓毯处，轻轻垫起其脚部；

4）需要进行袋鼠护理时，先移走凹形枕头，然后移走左侧条形枕头与右侧条形枕头，随后打开线管固定器的魔术贴，将插在早产儿身上的医疗用电线输液管置于线管固定器的环内，再合上魔术贴，之后将婴儿慢慢取出，取出时用襁褓毯紧紧包裹保持压力感；

5）将婴儿置于母亲胸前进行袋鼠护理时，首先让婴儿与母亲皮肤进行接触，然后展开襁褓毯的布条，绑在母亲身上固定，在此过程中保证帽子一直在婴儿头上，固定完成后母亲躺下，开始进行袋鼠护理；

6）在步骤5完成后，母亲开始袋鼠护理法，等3分钟母亲心率稳定之后，为母亲佩戴脉搏传感器，记录母亲的心跳并存储，此时，母亲的味道被襁褓毯9吸收；

7）袋鼠护理过程结束后，首先解除襁褓毯的布条固定，然后将早产儿小心置回育婴箱，重复步骤1-3以固定其睡姿；

8）待早产儿睡姿固定后，打开心跳模拟器根据预制的模型进行母亲心率的振动回放，让早产儿感觉母亲就在身边；

9）在此过程中，MCU与通讯模块会把母亲心跳的数据基于LoRa通讯上传到边缘网关，边缘网关汇总亲子护理辅助及模拟装置的数据后向云端发送数据；

10）云端运行应用负责收集数据，分析数据并形成对应的数据—行动模型，模型定时会下发到网关，再进一步分发到亲子护理辅助及模拟装置，以进行步骤8的心跳模拟。

本发明的有益效果：

此套***能增强早产儿与父母的亲子联系，让早产儿更快康复。同时对医院方能保证整体早产儿亲子护理数据的全闭环，实现医疗数据的收集，分析，应用。使用LoRa通讯+边缘网关架构可以大大降低物联网通讯的负荷，降低设备端功耗，延长设备使用时间，增强整体数据传输应用的鲁棒性。另外，此架构与其它现存即时性医疗设备信道不冲突，又兼容将来可能的低功耗数据采集型设备，保证了当前医疗设备***的可用性与扩展性。

附图说明

图1是本发明采用的一种物联网***架构图；

图2是本发明亲子护理辅助及模拟装置（设备端）的结构示意图；

其中，帽子1、心跳模拟器2、线管固定器3、左侧条形枕头4、条形枕头5、脉搏传感器6、凹形枕头7、MCU以及通讯模块8、襁褓毯9。

图3是本发明设备端的使用流程示意图。

其中，过程S1是从育婴箱转移婴儿到妈妈身上，过程S2是妈妈对孩子进行袋鼠护理法，记录心跳并吸收气味，过程S3是把婴儿放回育婴箱时用枕头固定位置，过程S4是婴儿在育婴箱内重新听到妈妈的心跳以及闻到毯子上妈妈的气味。

图4-1是设备端的电路原理图。

图4-2是设备端的电源模块。

图5是设备端电子***的3D建模图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

本发明的***可分为两个部分，一部分是亲子护理辅助及模拟装置，即亲子护理设备端，主要为了增强袋鼠护理法的用户体验以及在父母无法陪伴的时候也能重建父母跟婴儿的联系。另一部分是基于物联网的管理***，即物联网***端（见附图1）。

亲子护理设备端（亲子护理辅助及模拟装置）

在育婴箱内，固定用的枕头能够让早产儿保持一个合适的睡姿并提供支持感。在从育婴箱转移到母亲身上时，通过维持体温，束缚线管，保持压力感等方式，本设备端可以减少婴儿在转移过程中的压力感并辅助袋鼠护理的进行。本设备端也用于把婴儿固定在妈妈胸前进行袋鼠护理。在袋鼠护理的过程中，会录下妈妈的心跳频率，毯子会吸收妈妈的气味。当婴儿被放回育婴箱时，他可以继续听到妈妈的心跳声并且闻到妈妈的气味，从而减少分离的痛苦。

如图2所示，所述的亲子护理辅助及模拟装置包括帽子1、心跳模拟器2、线管固定器3、左侧条形枕头4、右侧条形枕头5、脉搏传感器6、凹形枕头7、MCU以及通讯模块8，襁褓毯9；帽子1用于保护早产儿的头；襁褓毯9用于卷裹早产儿；左侧条形枕头4、右侧条形枕头5用于支撑住卷裹的襁褓毯9使其不至于回复平摊状态；凹形枕头7用于放置到早产儿的双腿下方，垫起早产儿的双腿；线管固定器3用于固定输液管和/或者传感器管道，

脉搏传感器6用于记录母亲的心跳频率，心跳模拟器2用于模拟心跳；MCU以及通讯模块8用于数据上传和接收。

图4-1是设备端的一种电路原理图，包括MCU与LoRa通讯模组，脉搏传感器，心跳模拟器，触碰开关以及LED提示灯。

图4-2是设备端的一种电源模块，包含锂电池，mini-USB充电模块，稳压器。

图5是设备端电子***的3D建模图。

物联网***端

如图1所示，一个基于物联网的管理***，即基于物联网的亲子护理设备管理***，包括边缘网关以及云端应用。边缘网关负责汇总设备端的数据上传到云端记录，并承接云端下发的心跳模拟模型对设备端进行更新。云端应用负责收集数据，分析数据并形成对应的数据—行动模型。这里的设备端可以是一个或者多个，可以包括医院内所有的处于使用状态的亲子护理辅助及模拟装置。

应用实施例

袋鼠护理法是父母与婴儿接触最重要的环节。我们需要增强袋鼠护理法的用户体验，改进护理的流程，进行一些人机工学上的设计减少婴儿的不安感以及方便父母进行操作，让父母能够在更舒适的环境下拥抱自己的孩子。

由于父母不能总是待在医院，因此有必要减少父母与孩子因为分别而产生的不适。其中一种做法是通过保留与父母接触的感觉让婴儿觉得自己仍然在跟父母有所联系，从而降低婴儿的焦虑感并加快他们在分别后的入眠。

气味疗法通过采集母亲的气味，帮助早产儿重建联系感，减轻他们的压力与疼痛感。相关研究已经获得临床证实。低频率的，有规律的心跳声以及母亲的声音也能达到类似的疗效。另外，与触碰相关类似富有弹力的子宫壁的支持感也有助于婴儿的发育。这样能让婴儿离开父母后也能感到他们的温暖。

我们的技术方案在设计覆盖气味，声音，支撑感这三个有利因素。为了改进这种体验我们采用一些柔软的布料，动物一样的形状以构造可爱的，孩童的感觉。形成一个基于襁褓毯的袋鼠护理辅助及模拟装置。

在进行袋鼠护理法的时候，***会通过脉搏传感器录下妈妈的心跳频率，毯子会吸收妈妈的气味。当婴儿被放回育婴箱时，通过一个类似麦克风的电磁铁装置可以以一定的规律重现母亲心跳。

如图1所示，物联网***端可以由医院的LoRa边缘网关，以及SaaS云应用组成。设备端采集的母亲心跳数据完成后，首先通过LoRa模块传送到医院的LoRa边缘网关上。网关把所有子设备的数据汇总后，基于MQTT协议传到服务器上，服务器的云应用使用基于SQL格式的数据库（如mySQL等）把各个母亲的心跳数据进行存储。这些数据也能以API的形式脱敏输出用于研究分析以及建立心跳响应行为的SVM模型。而云应用将数据进行基于SVM的机器学习之后将数据与心跳振动马达的对应关系定期下发更新到边缘网关。边缘网关再负责整体模型的下发到子设备端。

图2中，通过婴儿棉布可以在妈妈做袋鼠护理法的时候吸收一定的气味。

通过固定左侧条形枕头4、右侧条形枕头5、凹形枕头7可以使早产儿的位置固定。首先让早产儿进入侧姿睡眠，然后让襁褓毯9的两侧卷裹至刚好触碰到早产儿的位置，随后用两个条形枕头支撑住卷裹的襁褓毯9使其不至于回复平摊状态，最后用凹形枕头7放置到早产儿的双腿下方，垫起早产儿的双腿。

在图3中，在过程S2进行袋鼠护理法时，首先将早产儿从育婴箱中移出，由于毯子的包裹，早产儿会感觉到受支持而不是浮空，这会减少其焦虑感。然后让母亲胸前皮肤裸露，将早产儿放置到母亲胸前，使用图2中的襁褓毯9带子将早产儿以及襁褓毯9固定在母亲身上。在过程中需要注意早产儿脚部部分的襁褓毯9要折入内部，以提供脚部的支撑感。同时，早产儿上常驻的输液管/传感器管道等可以通过线管固定器3定位，保证管道线心态因为早产儿移动而错乱位置。之后母亲在进行袋鼠护理时，要佩戴上脉搏传感器6同步其心跳数据。待袋鼠护理法结束后，需要首先摘除脉搏传感器6，其次解绑带子与固定圈，最后小心将早产儿移回育婴箱。然后心跳模拟器2放置在育婴箱内。此时，本次袋鼠护理的心跳数据将通过LoRa模块传送到边缘网关，随后边缘网关将多个设备的数据上传到云应用上。

在心跳模拟时，首先要排除妈妈刚开始记录心跳时30秒的不稳定数据。然后通过云端训练的模型把心跳曲线跟模拟马达的电流PWM波产生对应。最后由马达产生心跳的震动感传达给婴儿。在这个过程中，模型经由SVM分类法对不同分类的母亲进行不同对应模型的下发。

云应用使用基于SQL格式的数据库（如mySQL等）把各个母亲的心跳数据进行存储。这些数据也能以API的形式脱敏输出用于研究分析以及建立心跳响应行为的SVM模型。而云应用将数据进行基于SVM的机器学习之后将数据与心跳振动马达的对应关系定期下发更新到边缘网关。边缘网关再负责整体模型的下发到子设备端。

Claims (4)

1.一种物联网袋鼠护理式育婴***，其特征在于，包括亲子护理辅助及模拟装置和基于物联网的管理***；

所述的亲子护理辅助及模拟装置包括帽子（1）、心跳模拟器（2）、线管固定器（3）、左侧条形枕头（4）、右侧条形枕头（5）、脉搏传感器（6）、凹形枕头（7）、MCU以及通讯模块（8），襁褓毯（9）；

帽子（1）用于保护早产儿的头；

襁褓毯（9）用于卷裹早产儿；

左侧条形枕头（4）、右侧条形枕头（5）用于支撑住卷裹的襁褓毯（9）使其不至于回复平摊状态；

凹形枕头（7）用于放置到早产儿的双腿下方，垫起早产儿的双腿；

线管固定器（3）用于固定输液管和/或者传感器管道，

脉搏传感器（6）用于记录母亲的心跳频率，

心跳模拟器（2）用于模拟心跳；

MCU以及通讯模块8用于数据上传和接收；

所述的基于物联网的管理***包括边缘网关以及云端应用，

边缘网关用于汇总亲子护理辅助及模拟装置的数据上传到云端存储，并承接云端下发的心跳模拟模型对亲子护理辅助及模拟装置进行更新；

云端应用用于收集数据，分析数据并形成对应的数据—行动模型。

2.根据权利要求1所述的物联网袋鼠护理式育婴***，其特征在于，所述的MCU以及通讯模块（8）采用LoRa通讯模块；所述的边缘网关采用LoRa边缘网关。

3.根据权利要求1所述的物联网袋鼠护理式襁褓毯，其特征在于，

所述的帽子（1）、线管固定器（3）、左侧条形枕头（4）、右侧条形枕头（5）、凹形枕头（7）以及襁褓毯（9）符合护理中的早产儿的人机工学。

4.一种根据权利要求1所述的物联网袋鼠护理式育婴***的应用方法，其特征在于，步骤如下：

1）在育婴箱内，早产儿以心脏向上的方向侧睡，将襁褓毯（9）的两侧长布条进行卷裹以固定睡姿；

2）在襁褓毯（9）卷裹完毕后，用左侧条形枕头（4）与右侧条形枕头（5）分别紧贴于襁褓毯（9）的卷裹出提供支撑，以进一步加强其固定作用；

3）将凹形枕头（7）置于婴儿脚部下襁褓毯（9）处，轻轻垫起其脚部；

4）需要进行袋鼠护理时，先移走凹形枕头（7），然后移走左侧条形枕头（4）与右侧条形枕头（5），随后打开线管固定器（3）的魔术贴，将插在早产儿身上的医疗用电线输液管置于线管固定器的环内，再合上魔术贴，之后将婴儿慢慢取出，取出时用襁褓毯（9）紧紧包裹保持压力感；

5）将婴儿置于母亲胸前进行袋鼠护理时，首先让婴儿与母亲皮肤进行接触，然后展开襁褓毯（9）的布条，绑在母亲身上固定，在此过程中保证帽子（1）一直在婴儿头上，固定完成后母亲躺下，开始进行袋鼠护理；

6）在步骤5完成后，母亲开始袋鼠护理法，等3分钟母亲心率稳定之后，为母亲佩戴脉搏传感器（6），记录母亲的心跳并存储，此时，母亲的味道被襁褓毯（9）吸收；

7）袋鼠护理过程结束后，首先解除襁褓毯（9）的布条固定，然后将早产儿小心置回育婴箱，重复步骤1-3以固定其睡姿；

8）待早产儿睡姿固定后，打开心跳模拟器（2）根据预制的模型进行母亲心率的振动回放，让早产儿感觉母亲就在身边；

9）在此过程中，MCU与通讯模块会把母亲心跳的数据基于LoRa通讯上传到边缘网关，边缘网关汇总亲子护理辅助及模拟装置的数据后向云端发送数据；

10）云端运行应用负责收集数据，分析数据并形成对应的数据—行动模型，模型定时会下发到网关，再进一步分发到亲子护理辅助及模拟装置，以进行步骤（8）的心跳模拟。