DE19741724A1 - Waking sleeping person based on sleep state - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes. Die Erfindung führt in Abhängigkeit eines bestimmten, individuell verschieden vorgegebenen Schlafquantums und feststellbaren Schlafzustandes zum Erwachen des Schlafenden. Die Erfindung dient der Verbesserung der Lebensbedingungen durch Effizienzsteigerung von Schlaf, insbesondere des Mittagsschlafs.The invention relates to an apparatus and a method for Awaken sleepers depending on a particular one Sleep state. The invention performs depending on one certain, individually predetermined sleep quantum and detectable sleep state for awakening the sleeper. The invention serves to improve living conditions through Increasing sleep efficiency, especially naps.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannt sind Verfahren zum selbsttätigen Wecken einer schlafenden Person, bei dem die REM-Schlafphasen erfaßt und zum Auslösen des Weckvorganges herangezogen werden, um ein einfacheres und angenehmeres Aufwecken zu ermöglichen. Hierzu wird die Zykluszeit der REM-Schlafphasen ermittelt und die Weckzeit mit einer REM-Phase zur Deckung gebracht (vgl. DE 42 09 336 A1).Characteristic of the known prior art Methods for automatically waking a sleeping person are known Person in whom the REM sleep phases are recorded and to trigger the Wakeup can be used to simplify and to enable more comfortable waking up. This is the cycle time the REM sleep phases and the wake-up time with an REM phase brought to cover (see. DE 42 09 336 A1).
Zur Erfassung der physiologischen Daten, werden die Schlafphasen anhand der Augenbewegungen, der Hirnströme, der Herzschlagfrequenz, der Atemfrequenz, der Körper- bzw. Kopftemperatur, der Körperbewegung und/oder des Stoffwechselaufwandes erfaßt.To record the physiological data, the sleep phases based on eye movements, brain waves, the Heart rate, respiratory rate, body or Head temperature, body movement and / or Metabolic expenditure recorded.
Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung der unterschiedlichen Wach/Schlafphasen eines Menschen. Diese dienen der Beeinflussung von Einrichtungen, welche die jeweils aktuelle und/oder vorausberechenbare Wach/Schlafphase einer zu weckenden Person mit dem Weckverhalten eines gekoppelten Weckers koordinieren (vgl. EP 0 496 196 A1). Auch hierbei werden körperbezogene Daten wie Körpertemperatur und/oder die Körperbewegungen des Schläfers und/oder die Gehirnstromkurve (EEG) über die Schlafzeit gemessen. Methods and devices for using the are known different waking / sleeping phases of a person. These serve Influencing facilities that are current and / or predictable wake / sleep phase of an awakened Person with the alarm behavior of a linked alarm clock coordinate (cf. EP 0 496 196 A1). Here too body-related data such as body temperature and / or the Body movements of the sleeper and / or the brain flow curve (EEG) measured over the sleep time.
Nicht bekannt sind Vorrichtungen und Verfahren, die in Abhängigkeit des Muskeltonus zu einem bestimmbaren Schlafzustand wecken, und dabei innerhalb oder nach Beendigung der ersten REM-Phase wecken. Die standardisierte Verfahrenstechnik der Schlafphysiologie erfaßt den Muskeltonus über elektromyographische Verfahren (EMG). Hierbei kann nicht auf das Vorliegen eines Schlafzustandes REM geschlossen werden, obwohl der Muskeltonus gegenüber dem Wachsein und aller bekannten Schlafstadien Null wird. Dies ist darin begründet, daß beim Eintreten in das Stadium REM, der EMG-Kanal nicht erlischt, sondern das überlagerte Elektrokardiogramm (EKG) der Herzfrequenzmessung anzeigt, und man im Gegensatz zu EEG-Krven, aus EMG-Daten keine qualitative Schlafstadien ableiten kann (vgl. z. B. Koella, Werner P.; Die Physiologie des Schlafes: Eine Einführung; Fischer, Stuttgart, New York; 1988, S. 28).Devices and methods that are dependent are not known wake up muscle tone to a determinable sleep state, and wake up within or after completion of the first REM phase. The standardized process engineering of sleep physiology covers the Muscle tone using electromyographic methods (EMG). Here cannot conclude that there is a REM sleep state be, although the muscle tone towards wakefulness and all known sleep stages will be zero. This is because the Entering the REM stage, the EMG channel does not go out, but the superimposed electrocardiogram (EKG) of the heart rate measurement displays, and unlike EEG-Krven, none from EMG data can derive qualitative sleep stages (see e.g. Koella, Werner P .; Die Physiology of Sleep: An Introduction; Fischer, Stuttgart, New York; 1988, p. 28).
Erfindungsgemäß ist die Erfassung des Muskeltonus damit unabhängig von Körperbewegungen, da das Vorhandensein eines Muskeltonus nicht notwendig auch Körperbewegungen impliziert. Zudem sinkt der Muskeltonus bei Vorliegen einer REM-Schlafphase signifikant auf Null, womit keine Körperbewegung mehr möglich ist.According to the invention, the detection of the muscle tone is therefore independent of body movements because of the presence of muscle tone not necessarily also implies body movements. In addition, the sinks Muscle tone when there is one REM sleep phase significantly to zero, which means no body movement is more possible.
Darüber hinaus ist der Weckzeitpunkt zur REM-Phase ohne großen technischen Aufwand eindeutig bestimmbar, da außer vom Muskeltonus von allen anderen physiologischen Daten wie Herzfrequenz etc. aufgrund der gegenseitigen Überlagerungen abgesehen wird.In addition, the wake-up time during the REM phase is not major technical effort can be clearly determined, because apart from Muscle tone from all other physiological data such as Heart rate etc. due to the mutual overlap is disregarded.
Die Erfindung hat das Ziel, die Lebensbedingungen und die Leistungsfähigkeit des Subjektes durch Gewährleistung eines physisch und psychisch günstigen Schlafablaufs, insbesondere eines günstigen Weckzeitpunktes, zu verbessern.The invention has the aim, the living conditions and the Performance of the Subject by ensuring a physical and psychological favorable sleep routine, especially a favorable one Time to improve.
Die Erfindung hat das Ziel, die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit des Subjektes zu verbessern, indem in geringer Zeit eine hohe Revitalisierung ermöglicht wird, ohne daß ein physisch oder psychisch günstiger Schlafzustand unterbrochen werden müßte. The aim of the invention is concentration and performance to improve the subject by giving a high in a short time Revitalization is made possible without being physically or mentally favorable sleep state should be interrupted.
Die Erfindung soll dazu beitragen, günstige Arbeitszeitbedingungen besser zu nutzen, z. B. flexible Arbeitszeit, und ungünstige Arbeitszeitbedingungen möglichst zu mildern, z. B. lange Arbeits- und Bereitschaftsperioden oder Schichtarbeit.The invention is intended to contribute to favorable working time conditions better use e.g. B. flexible working hours, and unfavorable working time conditions mitigate as much as possible, e.g. B. long working and standby periods or shift work.
Die Erfindung soll ferner dazu beitragen, durch Prävention von nichtvoluntativ eintretendem Schlaf, mittels autonom kontrolliert eingeleitetem Schlaf und gleichermaßen eingeleitetem Erwachen, Sicherheitsaspekten im privaten, öffentlichen und professionellen Gesellschaftsleben zu genügen.The invention is also intended to help by preventing non-voluntary sleep, controlled autonomously initiated sleep and equally initiated awakening, Security aspects in private, public and professional To suffice social life.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu kreieren, das Schlafende in geringer Zeit eine hohe Revitalisierung ermöglicht ohne daß ein physisch oder psychisch günstiger Schlafzustand unterbrochen werden müßte.The invention has for its object a device and a Process to create a high sleeping in a short time Revitalization enables one without being physically or mentally favorable sleep state should be interrupted.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und mit
Verfahrensschritten gelöst, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 7
angegeben sind:
Demzufolge wird z. B. die Nackenmuskulatur noch im Wachzustand von
einem Sensor abgetasten.This object is achieved with a device and with method steps as specified in patent claims 1 and 7:
Accordingly, e.g. B. still feel the neck muscles while awake by a sensor.
Dieser Muskeltonus wird von einem Sensor registriert. Der Schlafende wird durch das Eintreten in die erste REM-Phase eine signifikante Abnahme des Muskeltonus erleiden. Der signifikant abgenommene Muskeltonus wird vom Sensor registriert.This muscle tone is registered by a sensor. The sleeping person becomes one by entering the first REM phase suffer a significant decrease in muscle tone. The significantly decreased muscle tone is from the sensor registered.
Nun kann eine Weckreizeinheit, die den erloschenen Muskeltonus über den Sensor und einem Registriergerät registriert hat, in Abhängigkeit eines durch die Dauer des erloschen Muskeltonus definierten Zeitraumes, einen Weckreiz emittieren.Now a wake-up stimulation unit, which is about the extinguished muscle tone has registered the sensor and a recording device, depending one defined by the duration of the muscle tone that has expired Period to emit an alarm.
Dieser kann während des erloschenen Muskeltonus erfolgen, oder wenn ein Wiederansteigen des Muskeltonus registriert wird. Die Schlafphase ist damit abhängig vom Schlafzustand "REM", wobei die Schlafdauer auf den ersten REM-Zyklus beschränkt ist. This can take place during the extinguished muscle tone, or when muscle tone recovery is registered. The sleep phase is therefore dependent on the sleep state "REM", whereby the sleep duration is limited to the first REM cycle.
Die Erfindung wird möglich, weil zur Bestimmung des Schlafzustandes (REM oder NREM) signifikante Unterschiede des Muskeltonus genutzt werden, da der Muskeltonus bei Vorliegen einer REM-Phase praktisch Null wird und sich damit signifikant von einer NREM-Phase unterscheidet, und weil die REM-Phase im Schlafverlauf des durchschnittlich gesunden Subjektes, insbesondere beim Mittagsschlaf, relativ schnell einsetzt, und weil bis zum Einsetzen oder Beendigen der ersten REM-Phase bereits hinreichend viele Schlafstadien zur physiologischen und psychologischen Revitalisierung durchlaufen sind.The invention is possible because of the determination of the sleep state (REM or NREM) used significant differences in muscle tone because the muscle tone is practical in the presence of an REM phase Becomes zero and therefore significant from an NREM phase differs, and because the REM phase in the sleep course of the average healthy subject, especially in Nap, sets in relatively quickly, and because until onset or A sufficient number of people have already completed the first REM phase Stages of sleep for physiological and psychological revitalization have gone through.
Die Erfindung ist sinnvoll, weil es in jeder Gesellschaft, insbesondere in hochtechnisierten, Situationen gibt, in denen man zum Erhalt der Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit bei eintretender Müdigkeit schlafen müßte, dieses aber aus persönlichen, gesellschaftlichen oder arbeitstechnischen Gründen nicht realisieren kann. Das führt zu einer Abnahme der Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit, und damit zu einer verminderten Produktivität und zu einem Sicherheitsdefizit, insbesondere in professionellen Lebensbereichen.The invention makes sense because it is in every society, especially in high-tech, situations where you can get the Ability to perform and concentrate when tired should sleep, but this from personal, social or cannot realize technical reasons. That leads to one Decrease in performance and ability to concentrate, and thus to reduced productivity and a security deficit, especially in professional areas of life.
Die Erfindung kommt dem Schlafbedürfnis in diesen Situationen insofern nach, als dem müden Subjekt ein in Bezug auf die Müdigkeit ausreichend großes, als auch in Bezug auf die Situation hinreichend kleines Schlafquantum gewährt wird, wobei dieses durch geringen Aufwand an Technik, Gewicht und äußeren Dimensionen, sowie Gewährleistung hoher Benutzerfreundlichkeit und Betriebssicherheit realisiert wird. The invention addresses the need for sleep in these situations to the extent that the tired subject is tired sufficiently large, as well as adequate in relation to the situation small sleep quantum is granted, this by low Effort in technology, weight and external dimensions, as well Ensuring high usability and operational security is realized.
Die Erfindung soll nun an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment become.
Die zugehörige Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und 2 das Blockschema einer Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens. Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes aus einem Sensor (1a/1b), einem Registriergerät (2a/2b), und einer Weckreizeinheit (3a/3b). Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind etwaige mechanische oder elektrische Energiequellen und etwaige mechanische oder elektrische Verbindungen/Schaltungen weggelassen worden.The associated drawing shows in FIGS. 1 and 2 the block diagram of a device for implementing the method. According to FIG. 1 and FIG. 2, the device for implementing the method for waking sleeping people as a function of a specific sleep state consists of a sensor ( 1 a / 1 b), a registration device ( 2 a / 2 b), and a wake-up stimulation unit ( 3 a / 3 b). For the sake of clarity, any mechanical or electrical energy sources and any mechanical or electrical connections / circuits have been omitted.
Im ersten Schritt wird ein am Hals fixierter Sensor (1a) im Wachzustand des Subjektes einen Muskeltonus erfassen und dem Registriergerät zuführen (2a), so daß die Weckreizeinheit (3a) keinen Weckreiz emittiert (Fig. 1).In the first step, a sensor fixed to the neck ( 1 a) will detect a muscle tone when the subject is awake and feed it to the recording device ( 2 a), so that the wake-up stimulation unit ( 3 a) does not emit any wake-up stimulus ( FIG. 1).
Solange sich der Schlafende in einer NREM-Phase befindet, wird der Muskeltonus nicht signifikant abnehmen, so daß kein Weckreiz emittiert wird (Fig. 1).As long as the sleeping person is in an NREM phase, the muscle tone will not decrease significantly, so that no wake-up stimulus is emitted ( FIG. 1).
Im zweiten Schritt tritt der Schlafende in die REM-Phase ein, womit der Muskeltonus signifikant abfällt (Ib). Nun kann das Registriergerät (2b) während des abgefallenden Muskeltonus oder bei wiederansteigendem Muskeltonus über die Weckreizeinheit einen Weckreiz emittieren (3b) (Fig. 2).In the second step, the sleeper enters the REM phase, with which the muscle tone drops significantly (Ib). The recording device ( 2 b) can now emit a wake-up stimulus ( 3 b) ( FIG. 2) during the falling muscle tone or with increasing muscle tone via the wake-up stimulation unit.
Der Weckreiz kann taktil, elektrisch, optisch, oder vorzugsweise durch ein akustisches Signal gegeben werden.The wake-up stimulus can be tactile, electrical, optical, or preferably through an acoustic signal can be given.
Die neue Vorrichtung und das neue Verfahren zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes läßt sich in beliebiger Körperhaltung und damit in beliebigen Situationen einsetzen, z. B. in einer Sitzhaltung.The new device and the new method for waking Leaves sleeping in dependence on a certain sleep state in any posture and therefore in any situation insert, e.g. B. in a sitting position.
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