(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
母乳を入れるための哺乳瓶(1)と、該哺乳瓶(1)が挿入される円筒壁部(21)を有する金属製のホルダ筒体(2)と、該円筒壁部(21)の外周に巻設される加熱ヒータ(5)及びヒータ温度センサ(S2)と、上記哺乳瓶(1)の底面(18)側から上記哺乳瓶(1)内の母乳温度を測定するための母乳温度センサ(S1)と、該母乳温度センサ(S1)で測定した母乳温度測定値(T1)と上記ヒータ温度センサ(S2)で測定したヒータ温度測定値(T2)とを読み取って上記加熱ヒータ(5)を制御する母乳温度制御部(8)と、を備え、
上記哺乳瓶(1)は、上記円筒壁部(21)に挿入される横断面多角形状の外壁部(15)を有し、該横断面多角形状の外壁部(15)の各稜線状部(15e)が上記円筒壁部(21)に上下方向直線状に圧接するように構成したことを特徴とする母乳殺菌装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図示の実施形態に基づき本発明の母乳殺菌装置を詳説する。
本発明に係る母乳殺菌装置は、母乳を入れるための複数本の樹脂製の哺乳瓶1と、哺乳瓶1を施蓋する樹脂製の蓋体3と、1本の哺乳瓶1が挿入される円筒壁部21を有する金属製のホルダ筒体2と、複数のホルダ筒体2を保持する筐体(ケーシング)9と、を備えている。
また、筐体9の外面に、母乳温度や設定内容を表示可能なLED表示パネルや液晶モニター等の表示手段4や、各種設定や電源のON―OFF、加熱殺菌開始・終了等を操作可能なスイッチやタッチパネル等の操作手段6を付設している。
【0011】
図2に示すように、筐体9の内部には、哺乳瓶1が挿入されるホルダ筒体2の円筒壁部21の外周に巻設される加熱ヒータ5及びヒータ温度センサS2と、哺乳瓶1の底面18側から哺乳瓶1内の母乳の温度を測定するための母乳温度センサS1と、を備え、加熱ヒータ5の熱が、ホルダ筒体2と哺乳瓶1を介して母乳に伝わって、母乳を加熱するように構成している。さらに、母乳温度センサS1で測定した母乳温度測定値(母乳測定信号)T1に基づいて加熱ヒータ5をフィードバック制御する母乳温度制御部8を備えている。
【0012】
母乳温度センサS1は、例えば、白金温度センサであって、哺乳瓶1の底面18に当接にして、哺乳瓶1内の母乳の温度を計測するものである。
哺乳瓶1の底壁部17の肉厚寸法tdは、0.1mm以上0.8mm以下と薄く、ブロー成形にて形成している。そのため、母乳温度センサS1の測定精度(結果)は、哺乳瓶1の内部に防水温度センサを入れて母乳の温度を測定した場合と同等の測定精度(結果)が得られる。
【0013】
また、
図3及び
図4に示すように、哺乳瓶1は、母乳温度センサS1の検知部(先端部)90が底面18側から挿入される凹窪部19を有するものでも良い。凹窪部19は、底面18の中心(中央)に円形孔状に形成するのが望ましい。凹窪部19によって、底面18側より内部中央寄りの母乳の温度を測定でき、より高精度高効率の制御を行うことができる。
また、母乳温度センサS1は、白金温度センサに限らず、
図4に示すように、熱電対等の細いワイヤ型の検知部90を有するものでも良い。
【0014】
さらに、哺乳瓶1は、
図5に示すように、円筒壁部21に挿入される横断面多角形状の外壁部15を有している。具体的には、外壁部15は、6つの角部15aと、6つの辺部15bを有する横断面六角形状に形成されている。各角部15aを、アール状(横断面円弧状)に形成している。
【0015】
言い換えると、哺乳瓶1は、円筒壁部21に挿入される多角形筒状の外壁部15を有している。多角形筒状の外壁部15は、6つの平板状壁部15fを有し、さらに、隣り合う平板状壁部15f,15f同士を連結する(横断面円弧状の)稜線状部15eを、合計で6つ有する六角筒状である。
なお、
図5に於て、加熱ヒータ5及びヒータ温度センサS2は、図示省略している。
【0016】
哺乳瓶1は、自由状態(母乳が入っておらず、円筒壁部21に挿入されていない基準状態)で、対角距離(対角寸法)Lを、円筒壁部21の内径寸法Dより大きく形成している。
つまり、哺乳瓶1は、円筒壁部21に圧入され、横断面多角形状の外壁部15の辺部15b(平板状壁部15f)が、円筒壁部21の軸心を基準としてラジアル方向へ(ラジアル内方側又はラジアル外方側へ)、弾性変形して撓んで、対角距離(寸法)Lが内径寸法Dと一致し、外壁部15の弾性的復元力によって、角部15a(稜線状部15e)が円筒壁部21の内周面に圧接している。
【0017】
つまり、円筒壁部21が熱膨張して、円筒壁部21の内径寸法Dが常温時より大きくなっても、哺乳瓶1の角部15a(稜線状部15e)が、円筒壁部21に、常に、当接(圧接)するように設けている。
言い換えると、自由状態の哺乳瓶1の対角距離Lを、加熱ヒータ5の加熱で熱膨張した場合の(熱膨張状態の)円筒壁部21の内径寸法Dよりも大きく形成している。
【0018】
また、外壁部15(角部15a及び辺部15b)の肉厚寸法teは、0.1mm以上0.8mm以下に設定し、弾性変形可能としながらも、母乳を貯えるに十分な強度を備え、さらに、加熱ヒータ5からホルダ筒体2を介して伝わる熱を母乳に効率良く伝達可能である。
また、哺乳瓶1及び蓋体3は、PP(ポリプロピレン)製であり、ホルダ筒体2は熱伝導の良い金属であって、アルミニウム製である。
また、哺乳瓶1の底面18(底壁部17)と外壁部15が接する底縁部13を、アール状に形成し、円筒壁部21へ圧入する際の(外壁部15を縮径状に弾性変形させるための)ガイド部としている。
【0019】
また、哺乳瓶1の外壁部15を円筒形状(横断面円形状)に形成し
た参考例では、外壁部15がホルダ筒体2の熱膨張状態で接触するように形成し、かつ、ホルダ筒体2の熱膨張前の基準状態での圧入が困難にならないように形成する必要があるため、哺乳瓶1の外壁部15の外径寸法と、ホルダ筒体2の円筒壁部21の内径寸法Dと、を高精度に形成する必要がある。
【0020】
次に、母乳温度制御部8は、母乳の温度が、
図6に示すグラフ図の実線のように上昇するように、加熱ヒータ5を制御するものである。つまり、母乳温度が、殺菌加熱温度上限値Tzに接近するにつれ、母乳温度上昇速度が減速して、殺菌加熱温度上限値Tzを越えないように加熱ヒータ5を制御する。そして、所定の殺菌加熱温度下限値Tyを越えた時を起点(殺菌処理開始)として、殺菌加熱温度下限値Ty以上、かつ、所定の殺菌加熱温度上限値Tz以下に、所定の殺菌処理時間M2(所定の殺菌処理時間M2以上)で保持されるように加熱ヒータ5を制御するように構成している。
【0021】
さらに、母乳温度制御部8は、加熱開始から殺菌加熱温度下限値Tyを越える迄の時間(殺菌処理時間M2で母乳温度を保持する前の時間)である殺菌準備加熱時間M1が、殺菌処理時間M2の半分以上、かつ、殺菌処理時間M2と同時間以下、となるように、加熱ヒータ5を制御(母乳温度の温度上昇速度を管理)するように構成している。言い換えると、殺菌処理時間をM2とし、殺菌準備加熱時間をM1として式で表わすと、(M2/2)≦M1≦M2を満たすように加熱ヒータ5を制御するように構成している。
【0022】
具体的には、殺菌加熱温度下限値Tyを62.5℃に設定し、殺菌加熱温度上限値Tzを63.0℃に設定し、殺菌処理時間M2を30分間に設定し、殺菌準備加熱時間M1を15分間以上30分間以下に設定している。
殺菌加熱温度下限値Tyが62.5℃未満であると、サイトメガロウイルス(CMV)やHIVウイルスや細菌等が殺菌できていない虞がある。また、殺菌加熱温度上限値Tz63.0℃を越えてしまうと、母乳内のタンパク質の変質(免疫グロブリンの変性)やビタミンの喪失等の栄養や有効成分に悪影響を及ぼす虞がある。また、殺菌処理時間M2が30分間未満であると殺菌が不十分となる虞がある。
【0023】
母乳温度制御部8は、
図7に示すブロック構成図の一例のように、母乳温度センサS1で測定した母乳温度測定値T1と、ヒータ温度センサS2で測定したヒータ温度測定値T2と、を読み取って、母乳温度設定値Taを基準とし、基準になる母乳温度に保つべく、減算器81にて母乳温度設定値Taと母乳温度測定値T1との差を演算し、その差分を、可変ゲインアンプ82により適正な大きさとし、加算器83にて、ヒータ温度設定値Tbに加算する構成である。
また、加算器83にて演算した値Tαと、ヒータ温度センサS2で測定したヒータ温度測定値T2を、PIコントローラ80に送って、加熱ヒータ5(ヒータ温度制御器86)を、PI制御(比例積分制御)する構成である。
また、母乳温度測定値T1と加熱温度限界値Tdを、限界用比較器84にて比較し、比較結果を限界用判定器85にて判定し、判定結果信号(ON−OFF信号)に基づいて、ヒータ温度制御器86を制御して、加熱温度限界値Tdを越えないように加熱ヒータ5を制御する構成である。
また、ヒータの温度と、母乳の温度の温度差があるときは、母乳は加熱されやすい。従って、初期(殺菌準備加熱開始時)は、加熱限界に近づくまでは、温度差があれば速く設定温度に近づくため、温度差を判断し、ヒータ温度を適正に制御する。
【0024】
また、
図8に示す母乳温度制御部8の他の例は、限界用判定器85の判定結果信号(ON−OFF信号)によって作動するスイッチSWを、第1スイッチSW1と、第2スイッチSW2の2つ設けている点で、
図7に示す一例と異なり、他の構成は同じである。
具体的には、第1スイッチSW1を、PIコントローラ80とヒータ温度制御器86の間に設けている。
第2スイッチSW2を、PIコントローラ80内において、入力された値の差を求める減算器と、比例演算処理部及び積分演算処理部と、の間に設けている。
このように構成することで、不要なワインドアップ現象が起こらないように制御可能である。
つまり、第2スイッチSW2が無いと、第1スイッチSW1でフィードバックループを切った際に、第1スイッチSW1が切れている間(OFFの間)、積分成分Iは、誤差を貯めることになる。再度第1スイッチSW1をON状態に戻す時点では、ワインドアップ現象として知られているように貯まっていた積分成分Iが、ON直後には不必要に加熱ヒータ5を加熱する方向の制御状態をつくってしまう。
このような、不必要に加熱ヒータ5を加熱することがないように、第1スイッチSW1と同時に、第2スイッチSW2を制御する構成として、ワインドアップ現象が生じないようになる。
【0025】
なお、母乳温度制御部8は、図示した加算器や減算器の組合せに限らず、乗算器やマイコンとPIコントローラ80の組合せや、CPU及びRAMやROM等を備えたコンピュータ等による制御でも良い。また、第1・第2スイッチSW1,SW2は、ドライスイッチ又は電子スイッチ等で構成できる。
【0026】
次に、本発明の母乳殺菌装置の実施の一形態の使用方法(作用)について説明する。
図2に示すように、母乳が入った哺乳瓶1に蓋体3を施蓋することで、空気中の埃や雑菌の浸入を防止する。その後、ホルダ筒体2に蓋体3付きの哺乳瓶1を挿入すると、横断面多角形状外壁部15の角部15aがホルダ筒体2の円筒壁部21に圧接する。つまり、哺乳瓶1の外壁部15の各稜線状部15eが、ホルダ筒体2の円筒壁部21と、側面視で上下方向の直線状に圧接する。
【0027】
母乳加熱殺菌がスタートすると、加熱ヒータ5が発熱してホルダ筒体2が熱せられる。ホルダ筒体2が熱膨張しても哺乳瓶1の外壁部15との密着が保たれて、加熱ヒータ5の熱がホルダ筒体2と哺乳瓶1を介して母乳に確実に伝わる。熱が、各角部15a(稜線状部15e)から哺乳瓶1の軸心に向かって集中するように伝わり、哺乳瓶1内の母乳の温度がムラなく、ほぼ均一に加熱(変化)する。
【0028】
また、母乳加熱殺菌がスタートすると、母乳温度制御部8は、母乳温度センサS1による母乳温度測定値T1を読み取ると共に、ヒータ温度センサS2によるヒータ温度測定値T2を読み取って、フィードバック処理(演算)し、母乳温度が、
図6の実線(実施例)のように上昇するように、加熱ヒータ5をPI制御する。
【0029】
つまり、母乳温度が、殺菌加熱温度上限値Tzに接近するにつれ、母乳温度上昇速度が減速して、殺菌加熱温度上限値Tzを越えないように加熱ヒータ5を制御する。そして、所定の殺菌加熱温度下限値Tyを越えた時を殺菌処理開始として、殺菌加熱温度下限値Ty以上、かつ、所定の殺菌加熱温度上限値Tz以下で、所定の殺菌処理時間M2で保持する。
さらに、母乳温度が、加熱開始から、殺菌加熱温度下限値Tyを越える迄の時間である殺菌準備加熱時間M1が、殺菌処理時間M2の半分以上、かつ、殺菌処理時間M2と同時間以下、であり、母乳の加熱・殺菌時間(加熱ヒータ5の制御時間)は、最大でも、殺菌処理時間M2の2倍(60分)程度で終了する。
【0030】
ここで、湯煎殺菌を比較例として、
図6に二点鎖線で示している。湯煎殺菌は、湯(水)が加熱されるまでに時間がかかると共に、湯の温度調整を行っても母乳温度に反映されるまでの時差(タイムラグ)が発生してしまう。従って、比較例は、殺菌加熱温度下限値Tyを越えるまでの殺菌準備加熱時間Maが長く、殺菌加熱温度下限値Tyを越えた後に、殺菌加熱温度上限値Tzも越えてしまう。その後、殺菌加熱温度上限値Tz以下にしようとするが、殺菌加熱温度下限値Ty未満まで低下する。そして、再び上昇させても、また、殺菌加熱温度上限値Tzを越えてしまう。このような波(凹凸)を繰り返し、0.5℃幅の微妙な温度保持は困難である。従って、殺菌加熱温度下限値Tyを越えた時を起点(殺菌開始として)、所定の殺菌処理時間M2作動させても、母乳温度が殺菌加熱温度下限値Ty未満の場合がある。つまり、母乳温度が殺菌加熱温度下限値Ty以上の時間は殺菌処理時間M2より短い。
【0031】
母乳は、殺菌加熱温度下限値Ty以上で、所定の殺菌処理時間M2保持しなければ、サイトメガロウイルス(CMV)やHIVウイルスや細菌等が殺菌できていない虞がある。また、所定の殺菌加熱温度上限値Tzを越えてしまうと、タンパク質の変質(免疫グロブリンの変性)やビタミンの喪失が起こる。従って、比較例では、母乳の栄養や有効成分が台無しになってしまう。
つまり、本発明は、所定の殺菌加熱温度範囲内(殺菌加熱温度下限値Ty以上、かつ、殺菌加熱温度上限値Tz以下)で、所定の殺菌処理時間M2保持し、母乳の栄養や有効成分を保持したまま、殺菌している。
【0032】
また、複数本の哺乳瓶1夫々に、加熱ヒータ5を対応させているので、(湯煎殺菌のように1つの貯湯タンクに複数本の哺乳瓶1を浸して加熱する場合に比べて)各哺乳瓶1内の母乳温度にバラツキが発生せず高精度に制御できる。
また、複数本の哺乳瓶1夫々を温度測定するため、(湯煎殺菌のように複数本の内の1本をモニター用として測定する場合に比べて)信頼性が高い。
【0033】
なお、本発明は、設計変更可能であって、図例では、筐体9に、4つのホルダ筒体2を保持しているが、増減自由である。また、哺乳瓶1の外壁部15は、角筒形状や、八角筒形状や十二角筒形状(横断面正方形状や八角形や十二角形状)でも良い。また、図例では、哺乳瓶1の底面18を、母乳温度センサS1の検知部90や、非検知部(センサ基台部)で支持しているが、樹脂製や金属製の支持部材(当り部材)、或いは、ホルダ筒体2に形成した縮径段差部や内鍔部にて支持するも良い。
【0034】
以上のように、本発明の母乳殺菌装置は、母乳を入れるための哺乳瓶1と、哺乳瓶1が挿入される円筒壁部21を有する金属製のホルダ筒体2と、円筒壁部21の外周に巻設される加熱ヒータ5及びヒータ温度センサS2と、哺乳瓶1の底面18側から哺乳瓶1内の母乳温度を測定するための母乳温度センサS1と、母乳温度センサS1で測定した母乳温度測定値T1に基づいて加熱ヒータ5を制御する母乳温度制御部8と、を備えたので、母乳内に、温度計を直接浸す必要がなく、衛生的に殺菌作業を行うことができると共に、温度計の洗浄・消毒作業を省略できる。母乳温度センサS1からの母乳温度測定値T1によって加熱ヒータの温度を管理して、母乳の有効成分や栄養に悪影響を与えること無く、容易かつ確実に殺菌できる。例えば、6ヶ月程度の未熟児に、母親の、又は、母親と他の母親の、或いは、他の母親の母乳を安心して飲ませることが可能になる。
【0035】
また、哺乳瓶1は、母乳温度センサS1の検知部90が底面18側から挿入される凹窪部19を有するので、より高精度に母乳温度を測定でき、加熱ヒータ5を効率良く作動させることができると共に母乳の有効成分に悪影響を与えることなく殺菌できる。
【0036】
また、哺乳瓶1は、円筒壁部21に挿入される横断面多角形状の外壁部15を有し、横断面多角形状の外壁部15の角部15aが円筒壁部21に圧接するように構成したので、ホルダ筒体2に容易に挿入できると共に、常に円筒壁部21に哺乳瓶1を接触させることができて、熱伝達効率を向上できると共に、殺菌準備加熱時間M1を減少させることができる。また、ホルダ筒体2と哺乳瓶1との寸法精度を高精度に成形にする必要がなく、容易に製造できる。哺乳瓶1内の母乳を均一かつ迅速に加熱できる。
【0037】
また、母乳温度制御部8は、母乳温度センサS1による母乳温度測定値T1とヒータ温度センサS2によるヒータ温度測定値T2とを読み取って、哺乳瓶1内の母乳温度が、所定の殺菌加熱温度下限値Ty以上、かつ、所定の殺菌加熱温度上限値Tz以下に、所定の殺菌処理時間M2で保持されるように加熱ヒータ5を制御し、さらに、殺菌処理時間M2で母乳温度を保持する前で母乳を加熱する際に、母乳温度が殺菌加熱温度上限値Tzに接近するにつれて、母乳温度上昇速度が減速して母乳温度が殺菌加熱温度上限値Tzを越えないように加熱ヒータ5を制御するように構成したので、母乳の栄養や有効成分(免疫力を高める成分)を保持したまま(破壊や減少させずに)、殺菌を行うことができる。殺菌準備加熱時間M1が短く、省エネルギーで効率が優れている。