DE19811207C1 - Vibration bed with biological feedback improves a person's sleeping characteristics and quality of sleep and reduces the sleeping time for a certain level of rest - Google Patents

Vibration bed with biological feedback improves a person's sleeping characteristics and quality of sleep and reduces the sleeping time for a certain level of rest

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Abstract

The arrangement has a sensor system (1) that measures at least one physiological parameter and feeds this to a processing and control unit (3) that controls a mechanical vibration device (4). The processing and control unit analyses the sleep status and sleep progress from the sensor signals and controls the vibration device depending on the analyzed sleep status and progress.

Description

CHARAKTERISTIK DES BEKANNTEN STANDES DER TECHNIKCHARACTERISTICS OF THE KNOWN PRIOR ART

  • 1. Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Analyse des Schlafes des Menschen (z. B. DE 42 09 336, DE 195 09 478, DE 41 01 471, DE 196 14 790 u. a.), die über eine Sensorik ein physiologi­ sches Signal des Schlafenden analysieren, um einen günstigen Weckzeitpunkt zu finden. Nachtei­ lig ist dabei, daß diese Weckverfahren und -vorrichtungen nicht zur direkten Verbesserung des Schlafverhaltens, sondern nur für den Weckprozeß genutzt werden.1. Methods and devices for analyzing human sleep (e.g. DE 42 09 336, DE 195 09 478, DE 41 01 471, DE 196 14 790 u. a.), which is a physiological sensor Analyze the sleeping signal to find a good time to wake up. Night egg lig is that these wake-up methods and devices are not for the direct improvement of the Sleep behavior, but only used for the wake-up process.
  • 2. Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Verbesserung der Schlafqualität des Menschen (DE 93 18 116, DE 41 42 427, EP 0469227 u. a.), bei denen äußere physikalische Größen auf den Schlafenden einwirken. Nachteilig ist dabei, daß diese physikalischen Größen nicht in Abhängig­ keit zum Schlafstatus gesteuert werden und nicht mechanisch auf die glatte Rückenmarksmusku­ latur einwirken.2. Methods and devices for improving the quality of sleep in humans are known (DE 93 18 116, DE 41 42 427, EP 0469227 and others), in which external physical quantities are based on the Act asleep. The disadvantage here is that these physical quantities are not dependent Be controlled to sleep status and not mechanically on the smooth spinal cord muscle act on nature.
  • 3. Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur therapeutischen Behandlung von Menschen (DE 34 16 742, DE 25 52 488, u. a.) bei denen mechanische Schwingungen in Abhängigkeit von physiologischen Parametern (z. B. Atem- oder Pulsfrequenz) auf den Liegenden einwirken. Nachteilig ist dabei, daß keine Schlafphasenanalyse erfolgt, in deren Abhängigkeit unterschiedli­ che mechanische Schwingungen (z. B. Wechsel zwischen Eigen- und Fremdanregung oder unter­ schiedliche Fremdanregung) erzeugt werden könnten.3. Methods and devices for therapeutic treatment of humans are known (DE 34 16 742, DE 25 52 488, etc.) in which mechanical vibrations as a function of physiological parameters (e.g. breathing or pulse rate) affect the patient. The disadvantage here is that no sleep phase analysis takes place, depending on their dependency mechanical vibrations (e.g. change between self and external excitation or under different external excitation) could be generated.
  • 4. Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Analyse des Schlafes des Menschen (EP 0496196, u. a.), bei denen elektrische Geräte in Abhängigkeit vom Schlafstatus gesteuert werden. Nachteilig ist dabei, daß sie nicht zur Schlafverbesserung/Schlafverkürzung eingesetzt werden.4. Methods and devices for analyzing human sleep (EP 0496196 u. a.), in which electrical devices are controlled depending on the sleep status. The disadvantage here is that they are not used to improve sleep / shorten sleep.
  • 5. Nicht bekannt sind dagegen Verfahren und Vorrichtungen, bei denen durch Analyse des Schlafstatus und des Schlafverlaufs verschiedene äußere physikalische Größen gesteuert werden, die wiederum direkt auf den Schlafrhythmus zurückgekoppelt werden und somit eine Verbesse­ rung bzw. Verkürzung des Schlafes bewirken.5. On the other hand, methods and devices are not known in which analysis of the Sleep status and the course of sleep different external physical variables are controlled, which in turn are directly linked to the sleep rhythm and thus an improvement effect or shortening sleep.
ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION

Die Erfindung kann nicht nur von Personen, deren Leben durch bestimmte Zeitfaktoren, wie Zeit­ verschiebung, Schichtdienste u. ä. bestimmt wird, sondern praktisch von jedermann benutzt werden, sei er zu Hause oder anderswo. Die Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo ein be­ stimmter Grad der Erholung während des Schlafes schneller und intensiver erreicht werden soll, als es mit konventionellen Verfahren und Vorrichtungen möglich ist. Die Erfindung kann als bzw. in Kombination mit einer Schlafvorrichtung genutzt werden. The invention cannot only be used by people whose lives are determined by certain time factors, such as time shift, shift services and. Ä. is determined, but practically used by everyone, be it at home or elsewhere. The invention can be used wherever a be certain degree of relaxation during sleep should be achieved faster and more intensely than it is possible with conventional methods and devices. The invention can be used as or in Can be used in combination with a sleeping device.  

ZIEL DER ERFINDUNGAIM OF THE INVENTION

Die Erfindung hat das Ziel, zur Verbesserung des Schlafverhaltens bzw. der Schlafqualität des Men­ schen und zur Verkürzung der Schlafdauer bei gleichem Grad der Erholung beizutragen. Dabei kann mit dieser Erfindung ein höherer Erholungseffekt während des Schlafes in einer festgesetzten Zeit erreicht werden, als es mit konventionellen Schlafvorrichtungen möglich ist.The aim of the invention is to improve the sleep behavior or the sleep quality of the men and contribute to shortening the length of sleep with the same degree of recovery. Here can with this invention have a higher recovery effect while sleeping in a fixed Time can be reached than is possible with conventional sleeping devices.

Die Erfindung hat insofern einen direkten positiven Einfluß auf Konzentrationsfähigkeit, Ver­ kehrssicherheit u. v. a. m. des Menschen.The invention has a direct positive influence on the ability to concentrate, Ver road safety u. v. a. m. of the human.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. Vorrichtung zu schaffen, die das natürliche Schlafverhalten positiv beeinflußt, um einen höheren Erholungsgrad bei gleicher bzw. kürzerer Schlafdauer herbeizuführen.The invention has for its object to provide a method and apparatus that Natural sleep behavior positively influenced to a higher degree of recovery with the same or to bring about shorter sleep times.

Diese Aufgabe wird wie folgt spezifiziert;
This task is specified as follows;

  • 1. eine sichere Detektion von Schlafstatus und Schlafverlauf zu realisieren,1. to realize a reliable detection of sleep status and sleep history,
  • 2. das natürliche Schlafverhalten positiv beeinflussen,2. positively influence natural sleep behavior,
  • 3. Einschlafproblemen entgegenzuwirken und3. Counteract sleep problems and
  • 4. durch einfache, zuverlässige und komfortable Funktionsweise für jedermann Zeit- und ortsunab­ hängig nutzbar zu sein.4. by simple, reliable and convenient functionality for everyone, regardless of time or location to be usable pending.
LÖSUNG DER AUFGABE DURCH DIE ERFINDUNGSOLUTION TO THE DUTY BY THE INVENTION

Der Erfindung liegt folgende Beobachtung zu Grunde:The invention is based on the following observation:

Mechanische Schwingungen führen zu ausgleichenden und erhöhten Aktivitäten der glatten Rüc­ kenmarksmuskulatur bzw. des zentralen Nervensystems während des Schlafes (Nachgewiesen von Lammers-WJ, et al: Physiol-Behav. 1991, 50(4), 867-8; Hasan-J. et al: Bull-Inst-Marit-Trop-Med- Gdynia, 1987, 38(1-2), 17-24; Kovac-C, et al: Z-Rheumatol. 1994, 53(1), 26-36; Nakano-S. et al: Evoked-Potentials-Electroencephalography-and-Clinical-Neurophsep, 1995, 96(5), 385-9; Whitelaw- WA et al: J-Appl-Physiol, 1993, 74(6), 2718-23). Die durch Schwingungen angeregte Erhöhung von Blut- und Lymphzirkulationsprozessen bewirkt eine Verstärkung der vegetativen Regenerationspro­ zesse, deren zeitlicher Ablauf und Intensität für den Schlaf charakteristisch sind. Eine mechanische Anregung des schlafenden Körpers entsprechend seinem Schlafphasenstatus beeinflußt die Regene­ rationsprozesse hinsichtlich ihrer Güte, aber auch den zeitlichen Verlauf des Schlafs und seiner Phasen. Insofern kann durch diese Erfindung nicht nur die Schlafeffizienz, sondern auch die Schlafdauer bei gleichem Grad der Erholung positiv beeinflußt werden. Die Rückkopplung schlaf­ phasengesteuerter mechanischer Schwingungen auf die schlafende Person ergibt so einen geschlos­ senen biologischen Regelkreis. Mechanical vibrations lead to balancing and increased activities of the smooth back central nervous system muscles or the central nervous system during sleep (proven by Lammers-WJ, et al: Physiol-Behav. 1991, 50 (4), 867-8; Hasan-J. et al: Bull-Inst-Marit-Trop-Med- Gdynia, 1987, 38 (1-2), 17-24; Kovac-C, et al: Z Rheumatol. 1994, 53 (1), 26-36; Nakano-S. et al: Evoked-Potentials-Electroencephalography-and-Clinical-Neurophsep, 1995, 96 (5), 385-9; Whitelaw WA et al: J-Appl-Physiol, 1993, 74 (6), 2718-23). The increase of Blood and lymph circulation processes increase the vegetative regeneration pro processes whose timing and intensity are characteristic of sleep. A mechanical one Stimulation of the sleeping body according to its sleep phase status affects the rain processes regarding their quality, but also the temporal course of sleep and its Phases. In this respect, this invention can not only improve sleep efficiency, but also that Sleep duration with the same degree of recovery can be positively influenced. The feedback is asleep phase-controlled mechanical vibrations on the sleeping person result in a closed its biological control loop.  

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe mit einer Anordnung aus vier Funktionseinheiten gelöst, nämlich mittels Sensorsystem, Telemetriestrecke, Verarbeitungs- und Steuereinheit und mechani­ scher Schwingvorrichtung.According to the invention, the object was achieved with an arrangement of four functional units, namely by means of a sensor system, telemetry line, processing and control unit and mechani shear vibrating device.

  • 1. Die sichere Detektion von Schlafstatus und Schlafverlauf wird realisiert durch:
    • 1. die Erfassung mindestens eines physiologischen Parameters (z. B. Pulsfrequenz, Blutdruck, Atemfrequenz, Körpertemperatur, Nervenpotentiale und Muskelpotentiale) und
    • 2. die Verarbeitung der Parameter bzw. daraus abgeleiteter Größen mittels Verfahren der Signal­ verarbeitung für die individuelle Zustandsanalyse.
    1. The reliable detection of sleep status and sleep history is realized by:
    • 1. the detection of at least one physiological parameter (eg pulse rate, blood pressure, respiratory rate, body temperature, nerve potentials and muscle potentials) and
    • 2. the processing of the parameters or quantities derived therefrom by means of signal processing methods for the individual condition analysis.
  • 2. Die positive Beeinflussung des natürlichen Schlafverhaltens wird realisiert durch:
    • 1. die Ermittlung physiologischer Parameter zur gezielten positiven Beeinflussung des natürlichen Schlafverhaltens (biofeedback),
    • 2. die mechanische Beeinflussung der schlafenden Person in Beziehung zur jeweiligen Schlafphase (Schlafstatus) und
    • 3. die mechanische Beeinflussung der schlafenden Person in Beziehung zum Einschlaf-, Schlaf- und Aufwachprozeß (Schlafverlauf).
    2. The positive influence on natural sleep behavior is realized by:
    • 1. the determination of physiological parameters for the targeted positive influence on natural sleep behavior (biofeedback),
    • 2. the mechanical influencing of the sleeping person in relation to the respective sleep phase (sleep status) and
    • 3. The mechanical influencing of the sleeping person in relation to the process of falling asleep, sleeping and waking up (course of sleep).
  • 3. Die positive Einflußnahme bei Einschlafproblemen wird realisiert durch:
    • 1. die gezielte Stimulation der mechanischen Schwingvorrichtung auf die einschlafende Person
    3. The positive influence on falling asleep is realized by:
    • 1. the targeted stimulation of the mechanical vibrating device on the person asleep
  • 4. Die einfache, zuverlässige und komfortable Funktionsweise für jedermann wird realisiert durch:
    • 1. den kompakten, miniaturisierten, geräuscharmen und bedienerfreundlichen Aufbau, der die natürlichen Schlafgewohnheiten nicht bzw. kaum beeinträchtigt,
    • 2. eine telemetrische Übertragungsstrecke und
    • 3. eine zuverlässige Signalverarbeitung.
    4. The simple, reliable and convenient functionality for everyone is realized by:
    • 1. the compact, miniaturized, low-noise and user-friendly structure that does not or hardly affects natural sleeping habits,
    • 2. a telemetric transmission link and
    • 3. reliable signal processing.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Die Erfindung beschreibt ein Schwingbett mit biologischer Rückkopplung, das durch die sichere und komfortable Detektion des Schlafstatus unter Berücksichtigung des Schlafverlaufs mittels einer mechanischen Schwingvorrichtung den Schlaf einer Person positiv beeinflußt, Einschlafproblemen entgegenwirkt und durch einfache, zuverlässige und komfortable Funktionsweise für jedermann Zeit- und ortsunabhängig nutzbar ist.The invention describes a vibrating bed with biological feedback, which by the safe and comfortable detection of the sleep status taking into account the course of sleep using a mechanical vibrating device positively influences a person's sleep, problems falling asleep counteracts and by simple, reliable and comfortable functionality for everyone Can be used regardless of time and location.

Das Schwingbett besteht aus einer Anordnung mit vier Funktionseinheiten, nämlich aus Sensorsy­ stem (1), Telemetriestrecke (2), Verarbeitungs- und Steuereinheit (3) und mechanischer Schwing­ vorrichtung (4).The vibrating bed consists of an arrangement with four functional units, namely sensor system ( 1 ), telemetry section ( 2 ), processing and control unit ( 3 ) and mechanical vibrating device ( 4 ).

Claims (5)

1. Schwingbett mit biologischer Rückkopplung, bei dem ein Sensorsystem mindestens einen phy­ siologischen Parameter mißt und einer Verarbeitungs- und Steuereinheit zuführt, die eine me­ chanische Schwingvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungs- und Steuereinheit aus den Sensorsignalen den Schlafstatus und den Schlafverlauf analysiert und die Schwingvorrichtung in Abhängigkeit vom analysierten Schlafstatus und Schlafverlauf steuert.1. Vibrating bed with biological feedback, in which a sensor system measures at least one physiological parameter and feeds a processing and control unit that controls a mechanical vibrating device, characterized in that the processing and control unit analyzes the sleep status and the course of sleep from the sensor signals and controls the vibrating device depending on the analyzed sleep status and sleep history. 2. Schwingbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Analyse der Schlafpha­ sen (Schlafstatus) Verfahren im Zeit- und Frequenzbereich und/oder Methoden der nichtlinea­ ren Dynamik und/oder Fuzzy- und/oder Neuronale Netzwerktechniken zur Anwendung gelan­ gen.2. Swing bed according to claim 1, characterized in that for the analysis of the sleep phase sen (sleep status) procedures in the time and frequency domain and / or methods of non-linear Ren dynamics and / or fuzzy and / or neural network techniques to apply gene. 3. Schwingbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verarbeitungs- und Steuereinheit (3) zwischen Einschlaf-, Schlaf- und Aufwachprozeß (Schlafverlauf) differen­ ziert wird.3. Swing bed according to claim 1, characterized in that the processing and control unit ( 3 ) between sleep, sleep and wake-up process (sleep history) is differentiated. 4. Schwingbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Telemetriestrecke (2) die vom Sensorsystem (1) erfaßten Signale zur Verarbeitungs- und Steuereinheit (3) überträgt, bei­ spielsweise drahtgeführt, drahtlos, kapazitiv, induktiv, infrarot- oder funksignalgeführt, elektrisch, magnetisch oder optisch bei gleichzeitiger Minimierung von Stör- und Verlustgrößen.4. Vibrating bed according to claim 1, characterized in that the telemetry line ( 2 ) transmits the signals detected by the sensor system ( 1 ) to the processing and control unit ( 3 ), for example wire-guided, wireless, capacitive, inductive, infrared or radio signal-guided, electrical , magnetic or optical while minimizing disturbance and loss quantities. 5. Schwingbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Schwing­ vorrichtung (4) über eine Kopplung mit der Schlafauflage auf die schlafende Person in Abhän­ gigkeit von der analysierten Schlafphase und dem Schlafverlauf entweder als Fremdanregung (z. B. elektromagnetisch) oder als Verstärkung bzw. Dämpfung einer Eigenanregung (z. B. Tho­ raxbewegung) einwirkt.5. Vibrating bed according to claim 1, characterized in that the mechanical vibrating device ( 4 ) via a coupling to the sleeping pad on the sleeping person in dependence on the analyzed sleep phase and the course of sleep either as external stimulation (z. B. electromagnetic) or as Reinforcement or damping of self-excitation (e.g. thorax movement) acts.
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