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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Antischnarch-Bettsystem mit einem Bett, einer Sensor-Einrichtung und einer Steuerung. Das Bett ist konstruiert, einen Benutzer in liegender Körperhaltung aufzunehmen, und ist intern mit einem Antrieb ausgerüstet. Die Sensor-Einrichtung kann in regelmäßigen Abständen ein Erfassungssignal zur Brust des Benutzers schicken, ein ansprechend auf das Erfassungssignal vom Benutzer zurückkehrendes reflektiertes Signal empfangen und aus dem Erfassungs- und dem reflektierten Signal bestimmen, ob der Benutzer schnarcht. Falls ja, schickt die Sensor-Einrichtung einen Steuerbefehl an eine Steuerung, die den Antrieb entsprechend ansteuert, um die Stellung des Betts in einen Antischnarch-Modus zu stellen und die Körperhaltung des schlafenden Benutzers so zu ändern, dass sein Schnarchen unterbunden wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die meisten Erwachsenen schlafen sechs bis acht Stunden pro Tag; sie verbringen also ein Drittel jedes Tages schlafend. Daher ist eine verbesserte Schlafqualität äußerst wünschenswert. Die Ergebnisse langfristiger Forschung zeigen, dass viele Menschen an Schlafstörungen leiden - beispielsweise Schlaflosigkeit, Schnarchen, Schlaf-Apnoe, Somnambulismus und Somniloquie. Nach diesbezüglichen Untersuchungen sind die wahrscheinlichen Ursachen von Schlafstörungen u.a. Stress, ein schneller Lebensstil, Schmerzen, der Tabak-, Kaffein-und Alkoholkonsum, Medikamente usw..
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Von den genannten Schlafstörungen erregen das Schnarchen und die Schlaf-Apnoe die größte Aufmerksamkeit seitens der Öffentlichkeit und der medizinischen Gemeinschaft. Das - bei übergewichtigen männlichen Erwachsenen häufige - Schnarchen wird von Vibrationen der weichen Gaumenkante und von Schleimhautsekreten verursacht, wenn Luft durch die oberen Atemwege des Schlafenden strömt. Übergewichtige schnarchen tendenziell stärker, da um den Kehlkopf angesammeltes Fett den Rachenraum verkleinert. Das Schnarchen ist oft von anderen Symptomen begleitet - beispielsweise Tagesmüdigkeit und Morgenkopfschmerzen. Andererseits bezeichnet der Begriff „Schlaf-Apnoe“ eine flache oder schwierige Atmung im Schlaf; sie wird verursacht von einem wiederholten Einfallen des oberen Atemwegs (einschließlich des Naso-, Oro- und Laryngopharynx), das die Durchgänge blockiert. In schweren Fällen der Schlaf-Apnoe kann eine vollständige Sperre des Durchgangs eine Atmung verhindern und auch zum Ersticken führen. Während ein verengter Atemweg einer Fettleibigkeit zuschreibbar ist, ist eine zum Freihalten des Atemwegs unzureichende Muskelstärke eine der Hauptursachen der Schlaf-Apnoe. Zusätzlich können ein rückweichendes Kinn, vergrößerte Mandeln und ein übergroßes Zäpfchen den Atemweg ebenfalls verengen und für einige Fälle von Schlaf-Apnoe verantwortlich sein. Nach der medizinischen Definition lassen sich Atmungsstörungen im Schlaf als Apnoen, also länger als 10 s dauernde Unterbrechungen der oralen und nasalen Luftströmung, und Hypopnoen kategorisieren, also eine länger als 10 s dauernde Verringerung des Lungenlüftungsvolumens um mindestens 50 %. Der Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) setzt sich aus der durchschnittlichen Anzahl von Apnoe-Ereignissen und der durchschnittlichen Anzahl von Hypopnoen innerhalb einer Stunde zusammen. Normalerweise wird bei Erwachsenen klinisch eine Schlaf-Apnoe diagnostiziert, wenn der AHI eine Apnoe-Komponente größer als 5 aufweist.
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Aus alledem ist bekannt, dass ein enger Zusammenhang zwischen dem Schnarchen und der Schlaf-Apnoe einerseits und den Atmungsbedingungen andererseits besteht. Das Schnarchen gilt auch generell als primäres Symptom der Schlaf-Apnoe. Daher ist ein gemeinsames Ziel der diesbezüglichen Industrie und der medizinischen Gemeinschaft ein wirksames Verfahren, um zu erfassen, ob jemand schnarcht, und das Schnarchen rechtzeitig zu unterbinden. Derzeit hat man in Japan einen Schnarchschalldetektor erfolgreich entwickelt. Dieser Schnarchschalldetektor weist einen Audio-Sensor zum Empfang der Schnarchgeräusche des Benutzers und zur Analyse der empfangenen Signale auf; die Bestimmung, dass der Benutzer schnarcht, erfolgt dann aus der Intensität und der Frequenz des Schnarchens. Beim Einsatz des Schnarchschalldetektors darf der Audio-Sensor vom Benutzer nicht zu weit entfernt sein, da ersterer sonst störende Hintergrundgeräusche aufnimmt. Daher muss der Benutzer den Audiosensor am Kopf oder besser im Gesicht tragen, so dass sich der Audiosensor nahe an der Nase des Benutzers befindet. Das Tragen des Audio-Sensors ist für den Benutzer nicht nur unbequem, sondern übt auf ihn auch einen Zwang aus, was die Schlafqualität einschränkt.
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Weiterhin hat man in den USA (vergl. 1) einen Schnarchdetektor entwickelt, der auf Grundlage der Luftströmung arbeitet. Ein Luftstrommesser 10 dieses Schnarchdetektors misst kontinuierlich die Atemströmung des Benutzers, schätzt seinen Atmungszustand ab und bestimmt daraus, ob der Benutzer schnarcht oder nicht. Um den Luftstrom durch die Nasenöffnungen genau zu messen, muss bei Benutzung des Schnarchdetektors der Luftstrommesser 10 um die Nasenöffnungen des Benutzers herum befestigt werden. Weiterhin ist ein Sensor 11 an der Brust des Benutzers zu befestigen, um seine Atemhäufigkeit zu zählen. Mit anderen Worten, die Schnarcherfassung ist nicht möglich, ohne dass der Benutzer die genannten Vorrichtungen trägt, was natürlich eine Quelle von Unannehmlichkeit ist und die Schlafqualität ernsthaft beeinträchtigen kann - insbesondere bei Menschen, die für andere Schlafstörungen empfindlich sind und wenn diese provoziert werden.
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Abgesehen von den genannten Schnarchdetektoren hat man versucht, medizinische Instrumente auf die Schnarcherfassung anzuwenden. Beispielsweise hat man eine electroencephalo- oder -cardiographische Schnarcherfassung (mittels EEG- bzw. EKG-Monitoren) erwogen. Derartige professionelle medizinische Instrumente sind jedoch teuer und für den Einsatz im Heim ungeeignet. Damit das medizinische Instrument physiologische Parameter des Benutzers - beispielsweise seine Herzfrequenz und Atmungsrate - aufnehmen kann, müssen an den Körper des Benutzers Elektroden angesetzt werden; ein längeres Ansetzen von Elektroden an die Haut kann Reizungen oder gar Verletzungen derselben hervorrufen. Die Anwendung der genannten medizinischen Verfahren zur Schnarcherfassung ist daher kostenintensiv, potenziell schädlich für die Haut des Benutzers und unpraktisch. Die genannten Erfassungsverfahren können außerdem nur das Schnarchen selbst erfassen, aber nicht den Benutzer am Schnarchen hindern, was viel zu wünschen übrig lässt.
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Aus der
DE 40 05 822 A1 ist ein Bett zum Beeinflussen des Schnarchens bekannt, welches eine verschwenkbar ausgebildete Matratzenunterstützung mit im wesentlichen ebenflächiger Liegefläche aufweist, die mit wenigstens einem, vorzugsweise elektromotorischen Schwenkantrieb verbunden ist, der über eine Steuerschaltung an eine Stromversorgung angeschlossen ist. Hierbei ist ein Tragrahmen vorgesehen, an dem die Matratzenunterstützung im Bereich wenigstens einer Längsseite nach unten verschwenkbar angelenkt ist; ferner ist eine lösbare, in Verbindung mit dem Schwenkantrieb ansteuerbare Verriegelung vorgesehen, die die Matratzenunterstützung in der horizontalen Lage sichert.
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Aus der
US 2008/0 155 750 A1 ist ein Bett zum Beeinflussen des Schnarchens mit einem verschwenkbar ausgebildeten Teil bekannt, wobei ein Sensor vorgesehen ist; wenn vom Sensor ein Schnarchgeräusch detektiert wird, wird das verschwenkbar ausgebildete Teil verschwenkt und erst dann wieder in die Ausgangsposition zurückverschwenkt, wenn für eine vorgegebene Zeit kein Schnarchgeräusch detektiert wird.
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Dokument
DE 38 36 292 A1 offenbart ein Bett für Schnarcher, das eine um wenigstens eine Längsachse verschwenkbar ausgebildete Matratzenunterstützung aufweist, die mit einem Schwenkantrieb verbunden ist, wobei die durch die Matratzenunterstützung vorgegebene Liegefläche im wesentlichen ebenflächig ausgebildet ist und der Schwenkantrieb ein Elektroantrieb, der über eine Steuerschaltung mit der Stromversorgung verbunden ist. Hierbei sind der Matratzenunterstützung vorzugsweise berührungslos arbeitende Endlagenschalter zugeordnet, die jeweils bei Erreichen der Schräglage oder der Horizontallage den Elektroantrieb abschalten.
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Das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problem ist also, die diversen Nachteile der herkömmlichen Schnarchdetektoren zu überwinden und ein neuartiges Schnarcherfassungssystem bereit zu stellen, dass kontaktfrei arbeitet, um Elektroden oder Audio-Sensoren zu umgehen, und das beim Erfassen, dass der Benutzer schnarcht, die Konfiguration seines Betts so ändert, dass das Schnarchen des Benutzers wirksam unterbunden wird.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der genannten Probleme des Standes der Technik hat der Erfinder nach umfangreicher Forschung und wiederholten Versuchen mit Erfolg ein automatisiertes Antischnarch-Bettsystem entwickelt, wie es hier offenbart ist. Das offenbarte System soll kontaktfrei ermitteln, ob der schlafende Benutzer schnarcht, um die Konfiguration seines Betts so einzustellen, dass die veränderte Körperhaltung des Benutzers sein Schnarchen unterbindet, und ihm so einen Schlaf hoher Qualität bescheren.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein automatisiertes Antischnarch-Bettsystem mit einem Bett, einer Sensor-Einrichtung und einer Steuerung. Das Bett ist zur Aufnahme eines Benutzers in liegende Körperhaltung ausgelegt und intern mit einem Antrieb versehen. Mit dem Antrieb ist das Bett in einen Antischnarch- oder einen Normalzustand stellbar. Die Sensor-Einrichtung kann in regelmäßigen Abständen ein Erfassungssignal zur Brust des Benutzers schicken. Das Erfassungssignal wird beim Erreichen des Benutzers zurückgeworfen und kehrt als reflektiertes Signal zurück. Die Sensor-Einrichtung empfängt das vom Benutzer zurückkehrende reflektierte Signal, berechnet aus dem Erfassungs- und dem reflektierten Signal die Auslenkung der Brust des Benutzers und bestimmt aus der Auslenkung, ob der Benutzer schnarcht. Falls ja, gibt die Sensor-Einrichtung einen Steuerbefehl ab. Die Steuerung empfängt den Steuerbefehl und steuert den Antrieb entsprechend an. Im Ergebnis ändert der Antrieb den Zustand des Betts zum Antischnarch-Modus und damit die Körperhaltung des schlafenden Benutzers mit der Absicht, sein Schnarchen zu unterbinden. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich die Körperhaltung des schlafenden Benutzers ändern, sobald er zu schnarchen beginnt, so dass sein Schnarchen wirksam unterbunden wird. Auf diese Weise werden nicht nur Schlafstörungen des Benutzers verhindert, sondern auch eine Schlaf-Apnoe, die die Schlafqualität und die Gesundheit des Benutzer gefährden würde. Da weiterhin die vorliegende Erfindung keine professionellen Geräte wie einen EEG- oder einen EKG-Monitor benötigt, lassen sich die Produktionskosten des offenbarten Systems sehr niedrig halten. Da weiterhin die Schnarcherfassung erfindungsgemäß drahtlos erfolgt, brauchen keine Elektroden am Körper des Benutzers befestigt zu werden und braucht er auch kein Zubehör zu tragen. Folglich werden die von Elektroden und Zubehör verursachten Unbequemlichkeiten wirksam vermieden, so dass die Schlafqualität des Benutzers gewährleistet wird.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist das vorgenannte automatisierte Antischnarch-Bettsystem, bei dem die Sensor-Einrichtung einen Prozessor, ein Signalsende- und ein Signalempfangs-Modul aufweist. Der Prozessor, der mit dem Signalsende- und dem Signalempfangs-Modul verbunden ist, kann ersteres ansteuern, um das Erfassungssignal auszusenden. Weiterhin kann der Prozessor das reflektierte Signal über das Signalempfangs-Modul aufnehmen. Da die vorliegende Erfindung die Schnarcherfassung durch das Aussenden von Signalen und das Empfangen der reflektierten Signale realisiert, ist der Benutzer vor Reizungen oder Verletzungen der Haut geschützt, die an seinem Körper befestigte Elektroden sonst verursachen könnten.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das vorgenannte automatisierte Antischnarch-Bettsystem, dessen Sensor-Einrichtung weiterhin ein Befehlssende-Modul aufweist. Stellt der Prozessor fest, dass der Benutzer schnarcht, setzt er über das Befehlssende-Modul den Steuerbefehl ab. Weiterhin weist die Steuerung ein Steuer- und ein Befehlsempfangs-Modul auf. Das Steuermodul ist mit dem Befehlsempfangs-Modul verbunden und kann über dieses den Steuerbefehl aufnehmen.
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Figurenliste
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Zum Verständnis des Aufbaus sowie einer bevorzugten Anwendungsart, weiterer Ziele sowie von Vorteilen der vorliegenden Erfindung folgt eine ausführliche Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform; in den beigefügten Zeichnungen zeigen:
- 1 schaubildlich einen herkömmlichen, auf der Atemluftströmung basierenden Schnarchdetektor im Einsatz;
- 2 schaubildlich eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein Flussdiagramm der in der 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform; und
- 4 eine weitere schaubildliche Darstellung der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung ist seit langem mit der Forschung, Entwicklung und Konstruktion von Betten befasst. Dabei hat sich ergeben, dass viele Menschen vom Schnarchen, Schlaf-Apnoen u. dergl. und dem dadurch hervorgerufenen schlechten Schlaf leiden. Man hat für Menschen, die unter Schnarchproblemen und Schlaf-Apnoen leiden, Schnarchgeräusch- und Atemluft-Schnarchdetektoren entwickelt; der Benutzer muss dann aber die Beschwernisse des Tragens von Audio-Sensoren oder anderem Zubehör hinnehmen, damit diese Detektoren funktionieren. Weiterhin sind die bekannten Schnarchdetektoren nur zum Erfassen des Schnarchens ausgeführt, nicht aber zum Verbessern des Schnarchzustands. Die diesbezügliche Industrie hat sich zwar bemüht, diese Probleme zu lösen; eine ideale Lösung musste aber erst noch gefunden werden. Der Erfinder schlägt nun ein automatisiertes Antischnarch-Bettsystem vor, das auf das Erfassen eines Schnarchzustands des Benutzers ein Langstrecken- bzw. Weit-Erfassungsverfahren anwendet und den Zustand eines Betts entsprechend nachstellen kann, um die Körperhaltung des schlafenden Benutzers zu ändern und so den Benutzer wirksam am Schnarchen zu hindern.
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Die 2 zeigt ein automatisiertes Antischnarch-Bettsystem 2 nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Bett 20, einer Sensor-Einrichtung 21 und einer Steuerung 22. Das Bett 20 ist zur Aufnahme eines Benutzers U in liegender Körperhaltung konstruiert; im Bett ist ein Antrieb 200 installiert. Der Antrieb 200 - in dieser bevorzugten Ausführungsform ein Motor - ist mit dem Rahmen des Betts 20 verbunden und ausgeführt, das Bett 20 in einen Antischnarch-Modus (vergl. 4) oder einen Normal-Modus (vergl. 2) zu stellen. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann der Antrieb 200 die Krümmungen des Betts 20 ändern. Da die Prinzipien des Antriebs und der Hardware derartiger Einrichtungen im Stand der Technik der elektrisch verstellbaren Betten bekannt sind und verschiedene Konstruktionen elektrisch verstellbarer Betten auf dem Markt sind, kann eine ausführliche Beschreibung dieser Prinzipien und Konstruktionen hier entfallen. Obgleich der Antrieb 200 in dieser Ausführungsform ein Motor ist, unterliegt die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht keinen Einschränkungen. Beispielsweise kann der Hersteller des Systems 2 für den Antrieb 200 andere Einrichtungen (beispielsweise Druckluft- oder Hydraulikzylinder usw.) einsetzen.
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Die Sensor-Einrichtung 21 weist einen Prozessor 210, ein Signalsende-Modul 211, ein Signalempfangs-Modul 212 und ein Befehlssende-Modul 213 auf. Der Prozessor 210 ist mit dem Signalsende-Modul 211, dem Signalempfangs-Modul 212 und dem Befehlssende-Modul 213 verbunden. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind das Signalsende- und das Signalempfangs-Modul 211, 212 für den Ultra-Breitbandbetrieb (UWB) ausgelegt. UWB ist eine Übertragungstechnik für drahtlose (Kurzstrecken-) Netze (WPAN) mit niedrigem Stromverbrauch und hoher Datenrate. Die UWB-Technik ist geeignet für drahtlose Übertragungsanwendungen, die qualitativ hochwertige Dienste erfordern, und ist anwendbar auf Gebiete wie WPAN, Familiennetze und Kurzstrecken-Radar. Die Anwendbarkeit der UWB-Technik auf Kurzstrecken-Radarsysteme wird in der vorliegenden Ausführungsform ausgenutzt, um deren beabsichtigte Wirkungen zu erreichen.
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Der Prozessor 210 ist ausgeführt, das Signalsende-Modul 211 so anzusteuern, dass es ein Erfassungssignal periodisch zur Brust des Benutzers U sendet. Erreicht das Erfassungssignal den Benutzer U, wird es als reflektiertes Signal zurückgeworfen, das vom Signalempfangs-Modul 212 empfangen wird, so dass über das Modul 212 der Prozessor 210 das reflektierte Signal erhält. Aus dem Erfassungs- und dem reflektierten Signal berechnet der Prozessor 210 die Auslenkungen der Brust des Benutzers U (d.h. das Ausmaß, in dem die Brust des Benutzers U sich weitet und zurückfällt) und bestimmt daraus, ob der Benutzer U schnarcht. Falls ja, sendet der Prozessor 210 einen Steuerbefehl über das Befehlssende-Modul 213 aus. Zum besseren Verständnis der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Technik sind die von der Sensor-Einrichtung 21 durchgeführten Schritte anhand der 2 und des Flussdiagramms der 3 ausführlich erläutert.
- (300)
- Der Prozessor 210 steuert das Signalsende-Modul 211 so an, dass dieses das Erfassungssignal periodisch aussendet.
- (301)
- Der Prozessor 210 empfängt das reflektierte Signal über das Signalempfangs-Modul 212.
- (302)
- Aus dem Erfassungs- und dem reflektierten Signal bestimmt der Pro-zessor 210, ob der Benutzer U schnarcht. Falls ja, wird der Schritt (303) ausgeführt; falls nicht, folgt der Schritt (304).
- (303)
- Der Prozessor 210 sendet über das Befehlssende-Modul 213 den Steuerbefehl aus.
- (304)
- Der Prozessor 210 sendet über das Befehlssende-Modul 213 einen Wiederaufnahme-Befehl.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerung 22 ein Steuer-Modul 220 und ein Befehlsempfangs-Modul 221 auf, wobei das Steuer-Modul 220 an den Antrieb 200 und das Befehlsempfangs-Modul 221 angeschlossen ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform empfängt das Befehlsempfangs-Modul 221 den Steuerbefehl auf drahtlosem Weg; andere Übertragungstechniken sind jedoch ebenfalls möglich. Ist beispielsweise das Bettsystem erfindungsgemäß ausgeführt, können das Befehlsempfangs-Modul 221 und das Befehlssende-Modul 213 leitungsgebunden ausgelegt sein, ohne die beabsichtigten Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu beeinträchtigen. Das Steuer-Modul 220 empfängt den Steuerbefehl über das Befehlsempfangs-Modul 221 und steuert dem Befehl entsprechend den Antrieb 200 an. Wie die 4 zeigt, ändert der so angesteuerte Antrieb 200 die Konfiguration des Betts in den Antischnarch-Modus und damit die Körperhaltung des schlafenden Benutzers so, dass sein Schnarchen unterbunden wird. Ermittelt der Prozessor 210 dann aus dem Erfassungs- und dem reflektierten Signal, dass der Benutzer U nicht mehr schnarcht, was bedeutet, dass die geänderte Konfiguration des Betts 20 das Schnarchen des Benutzers U nunmehr erfolgreich verhindert, schickt der Prozessor 210 über das Befehlssende-Modul 213 einen Wiederaufnahmebefehl. Bei dessen Empfang über das Befehlsempfangs-Modul 221 steuert die Steuerung 22 den Antrieb 200 so an, dass die Konfiguration des Betts 20 in den Normal-Modus (2) zurückgestellt wird und der Benutzer U wieder flach auf dem Bett 20 liegen kann.
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Erfindungsgemäß stellt der Antrieb 200 das Bett 20 so lange nicht in den Antischnarch-Modus zurück, wie der Benutzer U nicht schnarcht. Wenn der Benutzer nicht schnarcht, kann der Benutzer U flach liegend schlafen. Sobald er jedoch schnarcht, kann der Prozessor 210 aus dem Erfassungs- und dem reflektierten Signal zeitnah bestimmen, dass der Benutzer U schnarcht, und den Steuerbefehl abgeben. Folglich wird der Antrieb 200 zweckmäßigerweise vom Steuer-Modul 220 angesteuert, das Bett 20 in den Antischnarch-Modus zurückzustellen, wie in 4 gezeigt ist. Erfindungsgemäß lässt sich die Körperhaltung des schlafenden Benutzers U verändern, wobei der Benutzer sofort bei Schnarchbeginn am Schnarchen gehindert wird. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Schlafstörungen wirksam verhindern; auch werden die Schlafqualität und die Gesundheit des Benutzers nicht durch Schlaf-Apnoen und dergleichen beeinträchtigt. Da die vorliegende Erfindung ohne professionelle Geräte - wie EEG- und EKG-Monitore - auskommt, können die Herstellungskosten des Systems erheblich gesenkt werden. Da weiterhin der Benutzer U mittels drahtloser Signalübertragung detektiert wird, brauchen keine Elektroden (z.B. die aus der EKG-Praxis) an seinen Körper angesetzt werden und er braucht keine zusätzlichen Geräte (beispielsweise einen Audio-Sensor) zu tragen. Der Benutzer U kann ohne Unannehmlichkeiten durchschlafen und ist wirksam vor Hautreizungen und - verletzungen geschützt, die sonst von Elektroden oder dergleichen verursacht werden könnten.
