專利名稱：擠奶裝置及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種為反芻動物擠奶的裝置、系統和方法。
背景技術：
現有的擠奶機器傾向于再現幼小的哺乳動物在母親奶頭處吮吸的物理效果。幼小哺乳動物的嘴巴在母親奶頭的基部形成封閉的空間，在嘴內產生低于大氣壓的壓力。幼小哺乳動物的嘴巴內與母親奶頭內的輸奶管中的壓力差迫使奶頭的括約肌打開，致使乳汁流出。
現有的擠奶機器一般傾向于利用產生真空的機器再現吃奶動物的效果。上述產生真空的裝置與奶頭杯相連，該奶頭杯安裝在分泌乳汁的動物的奶頭上。該奶頭杯受到由大氣壓變?yōu)榈陀诖髿鈮旱淖兓膲毫?，從而周期性地打開奶頭的括約肌，導致乳汁從其流出。
更具體地講，傳統的自動擠奶機使用模仿由吃奶動物采用的吮吸動作的奶頭杯裝置。典型的奶頭杯裝置包括中空的堅硬的外殼或杯，以及伸長的、柔性的、有回彈力的脹大管，所述外殼或杯連接有能夠收縮的真空管，該脹大管也稱作“襯墊”，所述脹大管安裝在所述外殼內，且與恒定的真空源相連。由于所述外殼連接有能夠收縮的真空管，由所述外殼和所述脹大管形成的外部環(huán)形空腔內的壓力能夠在大氣壓和低于大氣壓之間交替變化。施加到脹大管的恒定真空從動物奶頭吸出乳汁。同時，在外部環(huán)形空腔內的壓力交替變化導致了所述脹大管的壁周期性的向內塌陷。這種塌陷造成了對奶頭的按摩作用。
在出現擠奶機器之前，數千年來，人們用手工擠奶方法從分泌乳汁的哺乳動物的乳房提取奶。在手工擠奶過程中，當奶頭充滿乳汁時，如圖1A所示，擠奶工的手通常從乳房開始，用拇指和食指在或接近奶頭與乳房連接的部位握緊奶頭。這樣，乳汁不會從奶頭流回到乳房。如圖1B所示，擠奶工接著將其余的手指握在奶頭上，直至全都擠壓住奶頭，如圖1C所示。這種握緊是按從奶頭的頂部到底部的順序進行的，因此，將乳汁從奶頭的上部擠到底部并擠出來。奶頭空了后，松開手，奶頭由乳房的乳汁重新充滿。接著，重復上述擠奶周期。
使用真空方法的擠奶裝置會產生問題。使用真空方法常常會引起奶頭的出血、發(fā)炎和感染。使用真空方法也會造成奶頭括約肌的損傷。使用真空方法，當壓力恢復到大氣壓力時，會出現引起動物乳房疼痛的乳汁從奶頭倒流回乳房的現象，這不是期望的。另外，真空擠奶裝置的成本高?；谶@些和其它的原因，開發(fā)一種可靠的可替代基于真空的擠奶系統的擠奶機是有利的。
本文上、下文中使用的“壓緊”，“壓緊的”，“壓緊部件”等詞，也包括壓縮的概念。同樣的，所列出的術語等也包括部分和全部的壓緊和/或壓縮。對“壓緊”和“壓縮”或其它類似的衍生詞的使用不加以區(qū)分。
本文上、下文中使用的“動物”，“哺乳動物”，“反芻動物”這些詞不意欲區(qū)別，可相互替換。這些詞全是指可提供乳汁的活的生物體，即，哺乳動物，典型的馴養(yǎng)的反芻動物。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于為分泌乳汁的反芻動物擠奶的裝置、系統、和方法，其對分泌乳汁動物造成的生理上的有害的副作用較低。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種擠奶的裝置、系統、和方法，其會提高擠奶速度和一次擠奶的擠奶量。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種比目前常用的基于真空的擠奶機廉價的擠奶裝置。
一方面，本發(fā)明提供一種裝置，該裝置通過可壓縮的乳汁收集器夾緊動物的奶頭并擠出乳汁。所述裝置包括殼和多于一個的壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內。所述壓緊部件與所述乳汁收集器相接觸，且可選擇在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作。該裝置也包括切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換。該裝置還包括與所述切換裝置相連的控制器。該控制器用以按照預先設定的時間和順序周期性地切換所述壓緊部件，使壓緊部件處于壓緊或非壓緊狀態(tài)，從而壓縮動物的奶頭擠出乳汁。
在一個具體實施例中，上述壓緊部件可以是可充氣膨脹的袋狀部件，且切換裝置可以是氣動裝置，如空氣壓縮機，和由上述控制器操作的氣動的空氣閥。
在另一個實施例中，上述壓緊部件可以是數對互補的可移動的環(huán)。每一對互補的可移動環(huán)包括第一環(huán)和第二環(huán)，每個環(huán)不對稱地環(huán)繞設置在乳汁收集器周圍，奶頭插在所述乳汁收集器內。且當啟動的所述互補環(huán)中的第二環(huán)被沿著與這對環(huán)的第一環(huán)的移動方向相反的方向移動時，就會壓縮奶頭。當壓緊部件是數對互補的可移動的環(huán)時，所述的切換裝置可以是基于凸輪機構的切換系統。
在某些實施例中，上述殼可以是圓柱形狀的。
另一方面，本發(fā)明提供了一種為動物擠奶的系統。該系統包括至少一個通過可壓縮的乳汁收集器夾緊動物的奶頭并擠出乳汁的裝置。所述裝置包括殼和多于一個的壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內與所述乳汁收集器相接觸。所述壓緊部件可選擇在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作。該裝置還包括切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換。該裝置也包括與所述切換裝置相連的控制器。該控制器用以按照預先設定的時間和順序周期性地切換所述壓緊部件，使壓緊部件處于壓緊或非壓緊狀態(tài)。上述系統還包括一個可收集乳汁的爪形裝置，該爪形裝置與上述乳汁收集器相通，并收集乳汁收集器內積聚的乳汁。該爪形裝置設有通氣孔，用以維持奶頭處的大氣壓。本發(fā)明也包括吸力產生裝置，其從爪形裝置中吸出乳汁，還包括與吸力產生裝置相通的收集容器，收集從爪形裝置中流出的乳汁。
在一個實施例中，上述系統中的裝置的壓緊部件可以是可充氣膨脹的袋狀部件，且切換裝置可以是氣動裝置，例如空氣壓縮機，和由控制器操作的氣動的空氣閥。
在本發(fā)明所述系統的另一個實施例中，所述裝置的壓緊部件可以是數對互補的可移動的環(huán)。每一對互補的可移動環(huán)包括第一環(huán)和第二環(huán)，每個環(huán)不對稱地環(huán)繞設置在乳汁收集器周圍，奶頭插在所述乳汁收集器內。當啟動時，所述互補環(huán)中的第二環(huán)被沿著與這對環(huán)的第一環(huán)的移動方向相反的方向移動，從而壓縮奶頭。當壓緊部件是數對互補的可移動的環(huán)時，所述的切換裝置可以是基于凸輪機構的切換系統。
在上述系統的某些實施例中，所述擠奶裝置的殼是圓柱形狀的。
另一方面，本發(fā)明提供了一種為動物擠奶的方法。該方法包括下述步驟將動物的奶頭放到可壓縮的乳汁收集器內；在接近動物的乳房與奶頭連接部位的位置壓緊奶頭；按照預定的時間和空間順序壓緊奶頭的其余部分；奶頭內的乳汁全部流出后放開壓緊的奶頭，從而使奶頭恢復到它的非壓緊狀態(tài)，流出的乳汁流到乳汁收集器內；重復上述壓緊和放松步驟，直到擠奶工作結束。
在所述方法的另一個實施例中，所述壓緊奶頭其余部分的步驟包括沿著遠離乳房的方向，按照預定的順序壓緊奶頭的各個部分，各個部分處于被壓緊的狀態(tài)直至奶頭的所有部分被壓緊。壓緊奶頭各個部分的預定的順序可以是線性順序，其中，每一部分在鄰接它的前一部分被壓緊之后被壓緊。
在上述方法的另一個實施方式中，所述放開步驟包括同時放開被壓緊乳頭的所有部分。
在上述方法的一個實施例中，所述壓緊奶頭其余部分的步驟包括沿著遠離乳房的方向，按照預定的順序壓緊奶頭的各個部分，每個部分處于被壓緊的狀態(tài)僅至下一個部分被壓緊，所述下一個部分是離乳房較遠的鄰近的部分。
在上述方法的另一個實施例中，所述放開步驟包括，在奶頭的沿著遠離乳房的方向的下一個鄰近的部分被壓緊后，放開奶頭被壓緊的部分。在該實施例中，該放開步驟還包括，奶頭內的乳汁基本被擠干凈后，放開奶頭上離乳房最遠的被壓緊部分。
另一方面，本發(fā)明提供了第二種擠奶方法。該第二種擠奶方法包括下述步驟將動物的奶頭置于可壓縮的乳汁收集器內，并進一步將奶頭和乳汁收集器置于夾緊裝置中；啟動夾緊裝置的一部分，從而壓緊奶頭上離奶頭和乳房相連處最近的部分；啟動夾緊裝置的其余部分，從而從奶頭上最接近乳房的位置開始直到奶頭上離乳房最遠的部分，按照預定的時間和空間順序，壓緊乳頭的其余部分；奶頭內的乳汁全部流出后，放開被壓緊的奶頭，從而使奶頭恢復到未被壓縮的狀態(tài)，從奶頭流出的乳汁流到乳汁收集器中；重復啟動和放開的步驟直到擠奶工作結束。
在第二種方法的一個實施例中，所述夾緊裝置可以包括，按照預定的順序沿著遠離動物乳房的方向，單獨地從非壓緊狀態(tài)進入到壓緊狀態(tài)的壓緊部件。
在上述第二種方法的另一個實施例中，所述放開步驟可以包括在全部壓緊部件啟動之后，同時放開所述夾緊裝置的全部壓緊部件，從而使全部壓緊部件由壓緊狀態(tài)恢復到非壓緊狀態(tài)。
在所述第二種方法的另一個實施例中，所述設置步驟可以包括將乳房和奶頭的連接部分置于所述夾緊裝置的第一壓緊部件附近的步驟，其中所述第一部件是最接近動物乳房的部件。
在所述第二種方法的另一個實施例中，所述夾緊裝置可以包括按照預定的順序沿著遠離動物乳房的方向，單獨地從非壓緊狀態(tài)進入到壓緊狀態(tài)的壓緊部件，當前面其它全部的壓緊部件恢復到非壓緊狀態(tài)時，每一個壓緊部件沿著向著乳房的方向，在其前面鄰近的壓緊部件啟動后啟動。所述設置步驟還可以包括將乳房和奶頭的連接部分置于所述夾緊裝置的第一個壓緊部件附近，其中所述第一部件是最接近動物乳房的部件。
另一個方面，本發(fā)明提供了一種通過可壓縮的乳汁收集器夾緊動物的奶頭并擠出乳汁的裝置。所述裝置包括殼和多于一個的壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內與所述乳汁收集器相接觸。所述壓緊部件可選擇在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作。該裝置也包括切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換，從而壓縮動物的奶頭擠出乳汁。
在本發(fā)明此方面的一個實施例中，所述壓緊部件是可充氣膨脹的袋狀部件，且切換裝置是氣動裝置，例如空氣壓縮機，和氣動的空氣閥。
在本發(fā)明此方面的另一個實施例中，所述壓緊裝置是數對互補的可移動的環(huán)，且切換裝置是基于凸輪機構的切換系統。每一對互補的可移動環(huán)包括第一環(huán)和第二環(huán)，每個環(huán)不對稱地環(huán)繞設置在奶頭周圍，所述奶頭插在乳汁收集器內，且當啟動的所述互補環(huán)中的第二環(huán)被沿著與這對環(huán)的第一環(huán)的移動方向相反的方向移動時，就會壓縮奶頭。


為了更全面地理解和明白本發(fā)明，下面對照附圖詳細說明。其中圖1A-圖1C表示了為反芻動物手工擠奶的過程；圖2A是按照本發(fā)明一個實施例構建的擠奶系統的示意圖；圖2B是圖2A所示擠奶系統的局部放大示意圖；圖3A是按照本發(fā)明一個實施例構建的裝置的剖視圖；圖3B-3C分別是圖3A所示裝置的截面圖和俯視圖；圖4A-4D是本發(fā)明所述方法的一個實施例的示意說明圖；圖5是圖4所示方法采用圖3A-3C所示的裝置時使用的壓縮時間膨脹順序的曲線示意圖；圖6A-6D是根據本發(fā)明所述的第二個實施例構建的裝置的不同的視圖；圖7A-7H是圖6A-6D所示的實施例中作為切換裝置的凸輪機構的詳解示意圖；圖8是根據圖6A-7H所示的實施例構建的系統的示意圖。
圖中所示的相似部件用相似的標號標記。
具體實施例方式
本發(fā)明教述了一種用于為反芻動物擠奶的裝置(下文中也稱作“夾緊器”或“夾緊裝置”)、系統、和方法。本發(fā)明所述的裝置、系統和方法不使用真空系統在反芻動物的奶頭上產生壓差而使乳汁流出。而是使用夾緊裝置，所述夾緊裝置在擠奶過程中的操作類似于人手的操作。通常，所述夾緊器包括多個獨立的壓緊部件，所述壓緊部件按照預定的時間和空間順序圍繞分泌乳汁的動物的奶頭而夾緊。通常，但不限于，在全部壓緊部件圍繞奶頭而夾緊且奶頭內的乳汁全都流出后，松開所述壓緊部件且開始一個新的有順序的夾緊循環(huán)。上述循環(huán)進行到擠奶工作結束。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述獨立的壓緊部件是多個柔韌的，中空的袋狀部件，該袋狀部件由空氣作用，在膨脹與收縮之間進行循環(huán)。通常，從位于最接近于奶頭與乳房相接的位置的袋狀部件開始膨脹，該相接的位置在此稱為“奶頭—乳房連接部位”，并且，然后沿著遠離乳房的方向繼續(xù)膨脹，從而將奶頭乳汁輸送管內的乳汁全部擠出。之后所述袋狀部件同時收縮，然后重復膨脹和收縮循環(huán)。離乳房最近的袋狀壓緊部件的膨脹阻止了擠奶過程中乳汁從奶頭向乳房倒流。
現在討論圖2A，圖2A示出了根據本發(fā)明實施例構造的典型的用于為哺乳動物擠奶的擠奶系統的示意圖。圖2B是圖2A所示擠奶系統的局部放大示意圖。下面接著一起討論這兩幅圖。
夾緊裝置10環(huán)設在柔性的乳汁收集器48周圍，反芻動物的奶頭(未示出)插入乳汁收集器48內。圖2A和圖2B中僅看到乳房84。乳汁收集器48由防水的柔性的可壓縮的材料制成。這些材料包括但不限于，硅樹脂和橡膠，例如丁腈橡膠(NBR)或氯丁橡膠(聚氯丁烯)。
對照圖3A至圖4D，當夾緊裝置10按照如下所述操作時，可以壓縮乳汁收集器48。在操作過程中，夾緊器10夾緊置于乳汁收集器48內的動物的奶頭。為了清楚，提供了圖2A和圖2B所示的夾緊器10的剖視圖。夾緊器10包括殼16，殼16進一步包括數個壓緊部件14A-14C。圖2A和圖2B所示的壓緊部件的個數是3個，但這個數量只是示例性的，并不是對壓緊部件數量的限定。
壓緊部件14A-14C是典型的周期地充入和排空由空氣源58提供的空氣的袋狀部件。控制器56連接并控制三個空氣閥，典型的是螺線管閥60，圖2A中僅顯示其中一個螺線管閥60。每個螺線管閥60分別通過輸送管12A-12C與三個壓緊袋狀部件14A-14C中不同的一個相通。螺線管閥60與空氣源58相通，周期地打開和關閉，使袋狀部件14A-14C充氣。
由壓緊部件14A-14C施加在奶頭上的壓力使乳汁流到乳汁收集器48內，乳汁通過連接管44流到爪形裝置46內。連接管44可與乳汁收集器48一體形成，壓縮泵52通過連接管50將爪形裝置46內的乳汁抽出。從泵52抽出的乳汁通過管54被引入一個收集容器(未示出)。應注意的是，爪形裝置46具有用于大氣排放的孔47，從而防止由泵52產生的低于大氣的壓力直接作用于置于乳汁收集器48內的奶頭(未示出)。
現在討論圖3A-3C，圖3A-3C示出了根據本發(fā)明實施例構造的為反芻動物擠奶的夾緊器的不同示意圖，夾緊器的標號為10。圖3A是所述夾緊器的立體圖，圖3B是圖3A所示夾緊器的截面圖，圖3C是圖3A和圖3B所示夾緊器的俯視圖。下面接著一起討論這三幅圖。圖3A-3C所示的夾緊器10是以上結合圖2A-2B所述系統所使用的典型裝置。
夾緊器10包括通常為圓柱形的殼16，內設三個用作壓緊部件的獨立的中空的可膨脹袋14A，14B，14C。非限定的，袋14A，14B，14C通常由柔性的硅樹脂或橡膠，例如本領域技術人員熟知的丁腈橡膠(NBR)或氯丁橡膠、組合物制成。每個袋子連接有可向袋14A-14C周期地提供空氣的空氣壓縮機或其它的氣動裝置(圖2A所示的部件58)。圓柱形的殼16通常由不銹鋼或模注成型的塑料制成。
當袋狀部件充氣后，充氣的袋狀部件的動作很像人手圍繞動物的奶頭握緊。由于袋狀部件的外徑受限，所以其通常向內膨脹。每個袋狀部件可看成擠奶工的一個手指。袋狀部件14A-14C通過圖3A-3C所示的相應的傳輸管12A-12C與充氣裝置(圖2A所示部件58)相連，其中，圖3A-3C僅僅示出了部分的傳輸管12A-12C。螺線啟動閥(圖2A所示部件60)確定哪一個袋狀壓緊部件14A-14C在循環(huán)中的任意一個給定的點由充氣裝置充氣。該螺線啟動閥由控制器(圖2所示部件56)控制，該控件制器確定何時以及哪一個袋狀壓緊部件充氣或排空。在每個循環(huán)結尾，全部袋狀壓緊部件內的氣體排出且另一個循環(huán)開始。
由膨脹的袋狀部件14A-14C擠壓的乳汁從奶頭輸送管(未示出)的小孔流到乳汁收集器48內(如圖2A和圖2B所示)。該奶頭上的小孔通常置于最下端的袋狀壓緊部件14C的下方。流出的乳汁從乳汁收集器48流到爪形裝置46(如圖2A和圖2B所示)并進而流到一個收集容器內(未示出)。
雖然圖3A-3C中所示的如下討論的中空的袋狀部件是三個，但是，本領域技術人員可以容易地想到，可以使用多于三個，甚至兩個袋狀部件。
通常，并非限制，適于為牛擠奶時使用的，圖3A-3C所示的圓柱狀殼16的尺寸，其外直徑是56mm，內直徑是30mm，高是62mm。
中空的可膨脹的袋狀壓緊部件14A，14B和14C能夠以多種方式與圓柱狀殼16相連接，最好如圖3A所示，圓柱狀殼16可設置有呈散射狀的通常是水平的類似于架子的隔離板19，袋狀部件14A，14B和14C能夠設置在其上并定位。
現在談談圖4A-4D，圖4A-4D描述了如上面圖2A-3C所示的擠奶系統的夾緊裝置的使用方法的一個實施例過程，如圖4A-4D所示，夾緊裝置10的圓柱狀殼16被局部地剖開一部分，袋狀壓緊部件14A-14C能夠較容易地看到。同樣地，在圖2A-2B中所示的連接管44在圖4A-4D中未示出，所以流出的乳汁85可以較容易地看到。
1、動物的奶頭(未示出)插入到一個柔性的、可壓縮的乳汁收集器48內，并進一步置于夾緊裝置10(如圖4A所示)的圓柱形殼16內。奶頭與乳房的連接部位通常置于夾緊裝置10的袋狀壓緊部件14A的頂部或接近于頂部的位置。在這點，夾緊裝置10的壓緊部件14A-14C未充氣。
2、圖4B示出了袋狀壓緊部件14A由充氣裝置(上面圖2A中所示的部件58)充氣?？諝馔ㄟ^傳輸管12A傳送。充氣的袋狀壓緊部件14A圍繞奶頭的頂部握緊，切斷了輸奶管(未示出)與乳房84的連通。乳汁85由奶頭上的小孔17開始流出。
3、圖4C示出了袋狀壓緊部件14B由充氣裝置(上面圖2A中所示的部件58)充氣。空氣通過傳輸管12B傳送。壓緊部件14B充氣后，奶頭的乳汁輸送管內的乳汁沿著奶頭被進一步推動，流出的乳汁85更多。在這個階段，袋狀部件14A還處于膨脹狀態(tài)。
4、圖4D示出了袋狀壓緊部件14C由充氣裝置(上面圖2A中所示的部件58)充氣。空氣通過傳輸管12C傳送。壓緊部件14C充氣后，奶頭的乳汁輸送管內的乳汁沿著奶頭被更進一步推動并流出奶頭，流出的乳汁85更加多。保持施加在袋狀部件14A-14C上的壓力直到奶頭內的乳汁輸送管內的乳汁全都流出來。
5、同時排空袋狀壓緊部件14A-14C內的空氣，因此袋狀壓緊部件14A-14C恢復到未充氣狀態(tài)，如圖4A所示。
6、重復上述步驟2到步驟5直到擠奶過程結束。
在上述方法的另一個實施例中，袋狀壓緊部件14A充氣后，袋狀壓緊部件14B充氣。部件14B充氣后，排空部件14A內的空氣。接著，袋狀壓緊部件14C充氣。部件14C充完氣后，排空袋狀壓緊部件14B內的空氣。最后，乳汁停止流出后，排空袋狀壓緊部件14C內的空氣，并且袋狀壓緊部件14A重新充氣。重復上述循環(huán)直到整個擠奶過程結束。
現在談談圖5，圖5是分別結合圖3A-3C和圖4A-4D所討論的、并且在圖3A-3C和圖4A-4D中所示的裝置和方法所使用的壓縮時間和膨脹順序的曲線示意圖?？扇菀椎乩斫?，時間軸表示了周期為1秒的循環(huán)，這個周期可更長或更短。通常，并非限制，該周期短于1秒。
X軸上的A部分表示循環(huán)中夾緊器的所有袋狀壓緊部件都處于未充氣狀態(tài)的部分。曲線B表示從圖3A-3C和圖4A-4D所示的夾緊器10的第一個袋狀壓緊部件14A的優(yōu)選點開始的循環(huán)。在該循環(huán)大約0.35秒的位置，螺線啟動閥打開，空氣源向袋狀壓緊部件14A充氣。壓緊部件14A保持充氣狀態(tài)直到該循環(huán)的大約0.95秒處。如曲線C所示，夾緊器10的袋狀壓緊部件14B在該循環(huán)的大約0.55秒的位置充氣膨脹，保持充氣狀態(tài)直到該循環(huán)的大約0.95秒處。最后，如曲線D所示，夾緊器10的袋狀壓緊部件14C在該循環(huán)的大約0.75秒的位置充氣膨脹，保持充氣狀態(tài)直到該循環(huán)的大約0.95秒處，這時，部件14C和袋狀壓緊部件14A和袋狀壓緊部件14B排氣，此外，圖5所示的循環(huán)的一般概念對于任何過程的循環(huán)都是有用的；圖5所示的圖4A-4D所示裝置的周期為1秒的循環(huán)只是一個示例，不理解為限制。同樣的，每一個袋狀壓緊部件開始膨脹的時間點只是一個示例。例如，曲線B所示部件14A開始膨脹的時間點可以早于或晚于循環(huán)中的0.35秒，且排氣可以早于或晚于循環(huán)中的0.95秒。
現在談談圖6A-6D，圖6A-6D所示是本發(fā)明的另一個實施例。標號為200的夾緊器包括數對可移動的環(huán)，每對環(huán)形成一個壓緊環(huán)部件。這些環(huán)通常由增強塑料或不銹鋼制成且其直徑足夠使動物的奶頭自由地插入到環(huán)中。
如圖6A所示，壓緊環(huán)部件的每個環(huán)214A-214A’，214B-214B’和214C-214C’不對稱地設置，即，這些環(huán)偏心地環(huán)設在乳汁收集器248周圍，動物的奶頭(未示出)插到乳汁收集器248內。每對環(huán)中的一個環(huán)，例如214A，偏向左設置(如圖所示)，相反，互補的第二個環(huán)，如214A’偏向右設置(如圖所示)。
如圖6B所示，當壓緊環(huán)部件的一對環(huán)214A-214A’被啟動，即，進入壓緊狀態(tài)時，部件中的每一個環(huán)在偏心方向上進一步移動，產生更大的偏心。由圖6B可容易的看出，這些不對稱的移動產生了壓緊作用。如對照圖3A-4D所討論的使用可膨脹的袋狀壓緊部件的第一實施例中的情況，第一對壓緊環(huán)部件214A-214A’置于盡可能接近奶頭和乳房的連接部位的位置，這樣可防止乳汁從乳房流向奶頭和擠奶循環(huán)的壓緊階段(如圖6B-圖6D所示)中出現的倒流。
為了清晰，圖6B只顯示了互補的壓緊環(huán)部件214A-214A’。然而，應記得，圖6A所示的另外兩對壓緊環(huán)部件214B-214B’和214C-214C’沿著遠離乳房的方向也順著奶頭設置。這些壓緊環(huán)部件中的每個環(huán)都是偏心的，即，從上述關于對環(huán)214A-214A’互補環(huán)起，沿著奶頭縱軸方向偏心設置。
壓緊環(huán)部件的互補環(huán)對由距奶頭和乳房連接部位最近的那對環(huán)214A-214A’開始，沿著由乳房到奶頭小孔217的方向，由一對互補環(huán)到一對互補環(huán)按順序啟動。該啟動順序如將討論的圖6B-6D所示。為了清晰，圖6B只顯示了一對啟動后處于壓緊位置的壓緊環(huán)部件214A-214A’。同樣，圖6C和圖6D分別顯示了兩對和三對處于壓緊位置(狀態(tài))的壓緊環(huán)部件。每對偏移的環(huán)推動奶頭內的乳汁遠離乳房284并由奶頭上的小孔217流出。所有的壓緊環(huán)部件偏移后，每個壓緊環(huán)部件中的一對環(huán)恢復到它們的原始的不對稱(偏心)位置，如圖6A所示。由乳房流出的乳汁重新充滿奶頭，且重復圖6B-6D所示的過程。
壓緊環(huán)部件的每一對環(huán)都圍繞在裝在由橡膠或其它可壓縮材料制成的可壓縮的乳汁收集器248內的奶頭的周圍。乳汁收集器248收集由奶頭擠出的乳汁，按照與圖2A和圖2B討論和所示的方式相似的方式，通過管(未示出)將乳汁輸送到收集乳汁的爪形裝置(未示出)中，并從爪形裝置到收集容器(未示出)中。
圖6A-圖6D所示的壓緊環(huán)部件通常設置在殼(未示出)內。其由機械的移動裝置驅動，一般是凸輪驅動系統，本領域技術人員可容易地構造出。該凸輪驅動系統可選擇切換壓緊環(huán)部件，使其由非壓緊狀態(tài)進入壓緊狀態(tài)或過程相反。
現在討論圖7A-圖7H，圖7A-圖7H是基于凸輪驅動機構的典型的機械移動裝置。圖7A和圖7B是以上結合圖6A-圖6D所討論的壓緊環(huán)部件的兩幅視圖。除了于此描述的以外，每個環(huán)包括銷。環(huán)214A-214A’上的銷分別標為264A和264A’。同樣的，環(huán)214B、214B’、214C和214C’分別包括銷264B、264B’、264C和264C’。上述銷的直徑通常是，并非限于，3mm。這些銷有助于傳導移動各個壓緊環(huán)部件的力。下面將繼續(xù)討論。
圖7C-圖7E顯示了分別用于壓緊環(huán)部件214A-214A’，214B-214B’和214C-214C’的三個凸輪266A-266C。凸輪266A-266C分別包括不同的固定部分267A-267C和活動部分265A-265C。每個凸輪的固定部分和活動部分的尺寸與每個壓緊部件處于所要求的移動位置，即，壓緊狀態(tài)的移動量有關，如圖6B-6D中所示的。凸輪266A中，活動部分265A比固定部分267A大；凸輪266B中，活動部分265B與固定部分267B尺寸大致相同；凸輪266C中，活動部分265C比固定部分267C小。
現在談談圖7F和圖7G。六個凸輪266A-266C和266A’-266C’分別設置在銷272A-272C和272A’-272C’上，所述銷在圖7F所示的承載板270上一體成形。圖7F也示出了凹口274A-274C和274A’-274C’，如圖7A-7B所示的銷264A-264C和銷264A’-264C’安裝在上述凹口內。如圖7G所示，六個凸輪266A-266C和266A’-266C’設置在承載板270上。如上面所指出的，每一對凸輪266A-266A’，266B-266B’，和266C-266C’具有不同的活動部分和固定部分，但單獨一對的兩個凸輪的活動部分和固定部分是相同的。
圖7H是凸輪承載板270安裝在壓緊環(huán)部件214A-214C和214A’-214C’上的示意圖。三對壓緊環(huán)部件的六個環(huán)上的銷264A-264C和264A’-264C’(最好參考圖7A-7B)分別插入曲線槽276A-276C和276A’-276C’。銷264A-264C和264A’-264C’繞著凸輪266A-266C和266A’-266C’的槽276A-276C和276A’-276C’同步運動產生了上面圖6A-圖6D所討論的周期性的位移并導致奶頭被壓縮和壓緊。
現在談談圖8，如圖8所示，控制器296通過電連接線298與電機和齒輪驅動裝置電連接，電機和齒輪驅動裝置二者標號為294。通過同步運動的帶子292，電機和齒輪驅動裝置294帶動標號為290的凸輪機構運動。上面已經結合圖7A-7H詳細討論了凸輪機構290，所以在此不再討論。所述控制器與其它裝置，一個電機供電裝置(未示出)一起控制電機的開始和停止，并改變凸輪機構的速度，從而控制圖6A-6D所示的壓緊環(huán)部件的時間和空間上的位移要求。本領域技術人員可容易地將所述控制器與配合圖6A-7H所討論的實施例結合到一起。
包括上述任一實施例所述的夾緊裝置的系統，與現有的利用真空的擠奶系統相比，具有如下優(yōu)點1、該系統不會像利用真空的系統那樣，使奶頭出血和引起奶頭的發(fā)炎和感染。
2、奶頭的括約肌不會像利用真空的系統那樣變弱。
3、乳汁不會回流到乳房引起如利用真空的系統可能引起的動物的痛苦。
4、擠奶過程中，因為奶頭的底部與乳房的連通被斷開，所以乳汁不會流回乳房，從而減少和消除了動物的痛苦。
5、本發(fā)明不使用大的真空機器，該系統的成本低于利用真空的系統。
6、本發(fā)明所述的夾緊裝置，系統和方法與傳統的利用真空的擠奶系統相比，提高了擠奶速度，擠出的乳汁更多。一頭牛用利用真空的系統擠奶，該系統具有四個奶頭杯，六分鐘內通常擠10-15升奶或每分鐘每杯大約0.4-0.6升。使用本發(fā)明所述夾緊裝置的系統，每個夾緊循環(huán)可擠出大約15-60cc奶。使用周期為1秒鐘的相對較長的循環(huán)，每分鐘每杯的乳汁至少是900cc，并且擠奶過程大約在四分鐘內結束。
本領域技術人員應明白，本發(fā)明不限于此處上面特別示出和討論的內容，本發(fā)明的范圍由權利要求書確定。
權利要求
1.一種通過可壓縮的乳汁收集器夾緊動物的奶頭并擠出乳汁的裝置，所述裝置包括殼；多個壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內，與所述乳汁收集器相接觸，所述壓緊部件可選擇在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作；切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換；和與所述切換裝置相連的控制器，該控制器用以按照預先設定的時間和順序周期性地切換所述壓緊部件，使壓緊部件處于壓緊或非壓緊狀態(tài)，從而壓縮動物的奶頭擠出乳汁。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述的壓緊部件是可充氣膨脹的袋狀部件。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述的切換裝置是氣動裝置。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述的氣動裝置包括空氣壓縮機，和氣動的空氣閥，所述閥由所述控制器操作。
5.如權利要求1所述的裝置，其中所述的壓緊部件是數對互補的可移動的環(huán)。
6.如權利要求5所述的裝置，其中所述的切換裝置是基于凸輪機構的切換系統。
7.如權利要求5所述的裝置，其中所述的每一對互補的可移動環(huán)包括第一環(huán)和第二環(huán)，每個環(huán)不對稱地環(huán)繞設置在奶頭周圍，所述奶頭插在乳汁收集器內，且當啟動的所述互補環(huán)中的第二環(huán)被沿著與這對環(huán)的第一環(huán)的移動方向相反的方向移動時，就會壓縮奶頭。
8.如權利要求1所述的裝置，其中所述的殼是圓柱形狀的。
9.一種為動物擠奶的系統，所述系統包括至少一個用于夾緊動物奶頭的裝置，該裝置通過可壓縮的乳汁收集器使乳汁從動物的奶頭流出，所述裝置包括殼；多個壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內，與所述乳汁收集器相接觸，所述壓緊部件可選擇在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作；切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換；和與所述切換裝置相連的控制器，該控制器用以按照預先設定的時間和順序周期性地切換所述壓緊部件，使壓緊部件處于壓緊或非壓緊狀態(tài)，從而壓縮動物的奶頭擠出乳汁；和收集乳汁的爪形裝置，所述爪形裝置與所述乳汁收集器相通，并收集乳汁收集器內積聚的乳汁，所述爪形裝置設有通氣孔，以維持奶頭處的大氣壓；吸力產生裝置，其能夠從所述爪形裝置中吸出乳汁，和與所述吸力產生裝置相通的收集容器，收集從所述收集乳汁的爪形裝置中流出的乳汁。
10.如權利要求9所述的系統，其中所述的壓緊部件是可充氣膨脹的袋狀部件。
11.如權利要求10所述的系統，其中所述的切換裝置是氣動裝置。
12.如權利要求11所述的系統，其中所述的氣動裝置包括空氣壓縮機和氣動的空氣閥，所述閥由所述控制器操作。
13.如權利要求9所述的系統，其中所述的壓緊部件是數對互補的可移動的環(huán)。
14.如權利要求13所述的系統，其中所述的切換裝置是基于凸輪機構的切換系統。
15.如權利要求13所述的系統，其中所述的每一對互補的可移動環(huán)包括第一環(huán)和第二環(huán)，每個環(huán)不對稱地環(huán)繞設置在奶頭周圍，所述奶頭插在乳汁收集器內，且當啟動的所述互補環(huán)中的第二環(huán)被沿著與這對環(huán)的第一環(huán)的移動方向相反的方向移動時，就會壓縮奶頭。
16.如權利要求9所述的系統，其中所述的殼是圓柱形狀的。
17.一種為動物擠奶的方法，所述方法包括下述步驟將動物的奶頭放到可壓縮的乳汁收集器內；在接近動物的乳房與奶頭連接部位的位置壓緊奶頭；按照預定的時間和空間順序壓緊奶頭的其余部分；奶頭內的乳汁全都流出后放開壓緊的奶頭，使奶頭恢復到它的非壓緊狀態(tài)，流出的乳汁流到乳汁收集器內；和重復壓緊和放松的步驟，直到擠奶工作結束。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述的壓緊奶頭其余部分的步驟包括沿著遠離乳房的方向，按照預定的順序壓緊奶頭的各個部分，各個部分處于被壓緊的狀態(tài)直至奶頭的所有部分被壓緊。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述的壓緊奶頭各個部分的預定的順序是線性順序，其中，每一部分在鄰接它的前一部分被壓緊之后被壓緊。
20.如權利要求18所述的方法，其中所述的放開步驟包括同時放開被壓緊乳頭的所有部分。
21.如權利要求17所述的方法，其中所述的壓緊奶頭其余部分的步驟包括沿著遠離乳房的方向，按照預定的順序壓緊奶頭的各個部分，每個部分處于被壓緊的狀態(tài)僅至下一個部分被壓緊，所述下一個部分是離乳房較遠的鄰近的部分。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述的放開步驟包括，在奶頭的沿著遠離乳房的方向的下一個鄰近的部分被壓緊后，放開奶頭被壓緊的部分。
23.如權利要求22所述的方法，其中所述的放開步驟還包括，奶頭內的乳汁基本上全被擠干凈后，放開奶頭上離乳房最遠的被壓緊部分。
24.一種擠奶方法，所述擠奶方法包括下述步驟將動物的奶頭置于可壓縮的乳汁收集器內，然后將奶頭和乳汁收集器置于夾緊裝置中；啟動所述夾緊裝置的一部分，壓緊奶頭上離奶頭和乳房相連處最近的部分；啟動所述夾緊裝置的其余部分，從奶頭上最接近乳房的位置開始直到奶頭上離乳房最遠的部分，按照預定的時間和空間順序，壓緊乳頭的其余部分；奶頭內的乳汁全部流出后，放開被壓緊的奶頭，使奶頭恢復到它的非壓緊狀態(tài)，從奶頭流出的乳汁流到乳汁收集器中；和重復所述啟動和放開的步驟直到擠奶工作結束。
25.如權利要求24所述的方法，其中所述的夾緊裝置包括按照預定的順序沿著遠離動物奶頭的方向，單獨地從非壓緊狀態(tài)進入到壓緊狀態(tài)的壓緊部件。
26.如權利要求25所述的方法，其中所述的放開步驟包括在啟動全部壓緊部件之后，同時放開所述夾緊裝置的全部壓緊部件，從而使全部壓緊部件由壓緊狀態(tài)恢復到非壓緊狀態(tài)。
27.如權利要求25所述的方法，其中所述的設置步驟包括將乳房和奶頭的連接部分置于第一個壓緊部件附近的步驟，其中該第一壓緊部件是最接近動物乳房的部件。
28.如權利要求24所述的方法，其中所述的夾緊裝置包括按照預定的順序沿著遠離動物乳房的方向，單獨地從非壓緊狀態(tài)進入到壓緊狀態(tài)的壓緊部件，當前面全部其它壓緊部件恢復到非壓緊狀態(tài)時，每一個壓緊部件沿著向著乳房的方向，在其前面鄰近的壓緊部件啟動后啟動。
29.如權利要求28所述的方法，其中所述的設置步驟包括將乳房和奶頭的連接部分置于第一個壓緊部件附近的步驟，其中該第一壓緊部件是最接近動物乳房的部件。
30.一種用于夾緊動物奶頭的裝置，該裝置經由可壓縮的乳汁收集器協助乳汁從動物奶頭內流出，所述裝置包括殼；多個壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內，與所述乳汁收集器相接觸，所述壓緊部件可選擇在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作；切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換。
31.如權利要求30所述的裝置，其中所述的壓緊部件是可充氣膨脹的袋狀部件。
32.如權利要求31所述的裝置，其中所述的切換裝置是氣動裝置。
33.如權利要求32所述的裝置，其中所述的氣動裝置包括空氣壓縮機，和氣動的空氣閥。
34.如權利要求30所述的裝置，其中所述的壓緊部件是數對互補的可移動的環(huán)。
35.如權利要求34所述的裝置，其中所述的切換裝置是基于凸輪機構的切換系統。
36.如權利要求35所述的裝置，其中所述的每一對互補的可移動環(huán)包括第一環(huán)和第二環(huán)，每個環(huán)不對稱地環(huán)繞設置在奶頭周圍，所述奶頭插在乳汁收集器內，且當啟動的所述互補環(huán)中的第二環(huán)被沿著與這對環(huán)的第一環(huán)的移動方向相反的方向移動時，就會壓縮奶頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于夾緊動物奶頭有助于提取奶的裝置。該裝置包括殼和多于一個的壓緊部件，所述壓緊部件設置在所述殼內，所述壓緊部件可在壓緊或非壓緊狀態(tài)下操作，周期地壓縮奶頭。該裝置還包括切換裝置，該切換裝置能夠選擇性地使所述壓緊部件在非壓緊和壓緊狀態(tài)之間來回切換。該裝置包括與所述切換裝置相連的控制器，該控制器用以按照預先設定的時間和順序周期性地切換所述壓緊部件，使壓緊部件處于壓緊或非壓緊狀態(tài)和進行相反的過程。本發(fā)明也教述了一種為動物擠奶的包括上述夾緊裝置的系統。同樣的，本發(fā)明也討論了一種為動物擠奶的方法，該方法不使用真空系統，類似于手工擠奶。
文檔編號A01J5/02GK1859842SQ200380110560
公開日2006年11月8日 申請日期2003年11月10日 優(yōu)先權日2003年11月10日
發(fā)明者謝姆生·薩吉夫 申請人:S.A.E.埃菲金計算機化乳業(yè)管理系統