DE4103912A1 - Verfahren und einrichtung zur bekaempfung von schnarchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bekämpfung von Schnarchen, bei dem Geräusche von einem Mikrophon aufgenommen und in elektrische Signale umgesetzt werden, die elektrischen Signale verstärkt werden, und bei dem ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das elektrische Signal auf Schnarchen hindeutet. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Bekämpfung von Schnarchen mit einem Mikrophon, einer Auswertungsschal­ tung, einem Mikroprozessor und einer Signalquelle zur Abgabe von Alarmsignalen.

Aus der US-PS 42 20 142 ist eine Einrichtung zur Bekämpfung von Schnarchen der eingangs genannten Art bekannt. Bei der bekannten Einrichtung wird jedes Geräusch als Schnarchton identifiziert, dessen Lautstärke oberhalb eines vorgegebenen Niveaus liegt. Durch diese Vorgehensweise ergibt sich eine große Unsicherheit bei der Erkennung eines Schnarchtons da­ durch, daß auch andere Geräusche, deren Lautstärke das vorge­ gebene Niveau übersteigt, als Schnarchton interpretiert wer­ den. Außerdem kann die bekannte Einrichtung nicht zwischen dem sogenannten "ungefährlichen" Schnarchen und dem sogenann­ ten "gefährlichen" Schnarchen unterscheiden. Als "gefährlich" wird im allgemein unregelmäßig auftretendes Schnarchen mit einer Lautstärke über 70 dB angesehen. Dieses Schnarchen kann einhergehen mit zeitweiligem Herz- und Atemstillstand. "Unge­ fährliches" Schnarchen tritt im allgemeinen regelmäßig beim Ein- und/oder Ausatmen auf.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren bzw. die eingangs erwähnte Ein­ richtung dahingehend zu verbessern, daß das Schnarchen als solches mit größerer Sicherheit erkannt wird, wobei sich die technische Realisierung des Verfahrens für einen Einsatz in Massenkomsumartikeln eignen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren bzw. die eingangs genannte Einrichtung in der in dem Kennzei­ chen von Anspruch 1 bzw. Anspruch 7 angegebenen Weise gekenn­ zeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Schnarchgeräusche bezüglich der zeitlichen Regelmäßigkeit ihres Auftretens ana­ lysiert. Damit ist eine größere Sicherheit bei der Erkennung von Schnarchgeräuschen möglich.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist in Anspruch 5 gekennzeichnet, wobei dadurch zwisch­ en "gefährlichem" und "ungefährlichem" Schnarchen unter­ schieden werden kann. Damit wird der Benutzer auf eine ge­ sundheitliche Gefährdung aufmerksam gemacht, die das "gefähr­ liche" Schnarchen beinhaltet, so daß es sich dann in die not­ wendige ärztliche Behandlung begeben kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Erken­ nung und Bekämpfung von Schnarchen; und

Fig. 2 ein Schaltbild der Blockschaltung von Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 weist die Einrichtung zur Erkennung und Bekämp­ fung von Schnarchen ein Mikrophon 2, beispielsweise ein Elek­ tret-Mikrophon, einen Verstärker 4, in dem das Ausgangssignal des Mikrophon um etwa 60 dB verstärkt wird, eine Gleichrich­ ter/Tiefpaßfilter-Schaltung 6 und einen Mikroprozessor 8 auf, der das Ausgangssignal der Gleichrichter/Tiefpaßfilter-Schal­ tung 6 an einem Eingang erhält. Das Ausgangssignal der Gleichrichter/Tiefpaßfilter-Schaltung 6 wird ferner an einer Vergleicherschaltung 10 abgegeben, die als Schwellwertschal­ ter ausgeführt ist. Das Ausgangssignal der Vergleicherschal­ tung 10 nimmt den Zustand logisch 1 an, wenn ein NF-Signal mit einer Lautstärke von < 70 dB vom Mikrophon 2 aufgenommen worden ist. Nach der Auswertung der Eingangssignale kann der Mikroprozessor 8 entweder ein akustisches Signal an einem Ausgang 12 oder ein optisches Signal über einen Ausgang 14 auslösen. Da es sich bei dem verwendeten Mikroprozessor 8 (SMC6281 von Seiko Epson) um eine Ausführung mit Kompara­ toreingang handelt, ist eine Aufbereitung des NF-Signals auf die jeweiligen Logikpegel nicht erforderlich.

Ein Schaltplan zu dem Blockschaltbild zu Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Versorgungsschaltung der Schaltung wird von zwei 1,5 V-Batterien geliefert. Der Stromverbrauch ist bei geeigneter Beschaltung kleiner als 30 µA. Das Mikrophon 2 ist ein Elektret-Mikrophon mit eingebautem FET-Vorverstärker. Die an das Mikrophon 2 anschließende, erste Verstärkerstufe um­ faßt einen Operationsverstärker 20, der so ausgelegt ist, daß hohe Frequenzen, wie sie beim Schnarchen nicht vorkommen, ausgefiltert werden. Dazu ist ein Kondensator 22 zwischen den beiden Eingängen des Operationsverstärkers 20 geschaltet, der für hohe Frequenzen näherungsweise zum Kurzschluß wird, so daß zwischen den beiden Eingängen des Operationsverstärkers 20 keine Spannung abfällt. Zum anderen wird die Filtercharak­ teristik durch die Wahl des Verstärkungsfaktors des Operati­ onsverstärkers 20 bestimmt. Dieser ist so gewählt, daß die Grenzfrequenz des Operationsverstärkers 20 bei etwa 800 Hz liegt. Die Verstärkung fällt daher für höhere Frequenzen sehr stark ab.

An den Operationsverstärker 20 schließt sich eine Transistor­ verstärkerstufe an, die aus den Widerständen 24, 26, 28, 30, einem Transistor 32 und einem Kopplungskondensator 34 be­ steht. In der Transistorstufe wird das NF-Signal nochmals verstärkt. Die Notwendigkeit der Transistorstufe hängt von dem verwendeten Mikrophon und dem verwendeten Operationsver­ stärker ab. Der Wechselanteil des NF-Signals wird nach der Verstärkung über einen Kondensator 36 an eine Gleichrichter­ stufe, bestehend aus Dioden 38, 40, zugeführt. Die dort gleichgerichtete Spannung erzeugt schließlich einen Span­ nungsabfall an einem RC-Glied, bestehend aus einem Widerstand 42 und einem Kondensator 44. Der Spannungsabfall ist abhängig von der Amplitude des elektrischen Signals und damit von der Lautstärke des erfaßten NF-Signals. Die über dem Kondensator 44 liegende Spannung wird dem Plus-Komparatoreingang des Mi­ kroprozessors 8 zugeführt. Der Minus-Eingang des Mikropro­ zessors 8 wird über einen Spannungsteiler, bestehend aus einem einstellbaren Widerstand 46 und einem Widerstand 48, so eingestellt, daß bei einer bestimmten Lautstärke (etwa 40 dB) die über dem RC-Glied abfallende Spannung größer wird als die Referenzspannung, so daß der Komparatorausgang des Mikro­ prozessors auch den Zustand logisch 1 annimmt. Die Referenz­ spannung läßt sich mit Hilfe des einstelllbaren Widerstandes 46 einstellen.

Die in der Gleichrichterstufe 38, 40 gleichgerichtete Span­ nung wird ferner dem Plus-Eingang eines Operationsverstärkers 50 zugeführt. An dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers 50, der als Komparator geschaltet ist, liegt eine Referenz­ spannung an, die durch einen Spannungsteiler, bestehend aus Widerständen 52, 54, festgelegt ist. Die Referenzspannung kann durch den einstellbaren Widerstand 52 beispielsweise auf eine solche Spannung eingestellt werden, die einer Lautstärke von etwa 70 dB entspricht und somit zum Erkennen des "gefähr­ lichen" Schnarchens dient. Das Ausgangssignal des Operations­ verstärkers 50 wird an einen weiteren Eingang des Mikropro­ zessors 8 abgegeben.

Die restliche Beschaltung des Mikroprozessors entspricht dem Applikationsvorschlag des Herstellers. Sowohl ein Lautspre­ cher für das akustische Signal als auch eine Warnlampe für das optische Signal ("gefährliches" Schnarchen) können direkt an die entsprechenden Ausgänge des Mikroprozessors ange­ schlossen werden.

Im folgenden wird das Verfahren beschrieben, nach dem der Mi­ kroprozessor 8 die elektrischen Signale auswertet, die durch Auswertung der Mikrophonsignale erzeugt wurden. Gleichmäßig wiederkehrende Geräusche, die bestimmte Zeitbedingungen er­ füllen, werden als Schnarchen interpretiert. Es werden Tondauer und Pausendauer von insgesamt vier Schnarchtonperi­ oden (1 Schnarchtonperiode = 1 Tondauer + 1 Pausendauer) zur Auswertung berücksichtigt. Dies bedeutet, daß erst nach dem fünften "passenden" Schnarchton die auftretenden Geräusche als Schnarchen erkannt werden. Im einzelnen müssen bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hierfür folgende zeitlichen Anforderungen erfüllt werden:

• 1. Die Länge der vierten Schnarchtonperiode darf maximal 12,5% von den Längen der vorhergehenden drei Schnarch­ tonperioden abweichen.
• 2. Die Pausendauer aller Schnarchtonperioden muß jeweils größer als 1 sec sein, was der Pause beim Einatmen ent­ spricht.
• 3. Schnarchtonperioden, die länger als 10 sec oder kürzer als 1,5 sec sind, werden nicht als Schnarchen interpre­ tiert.
• 4. Töne, die kurz hintereinander auftreten, d. h. mit einer dazwischenliegenden Pause von kleiner als 0,8 sec, werden als 1 Ton behandelt. Dadurch wird eine sichere Funktion der Einrichtung auch dann gewährleistet, wenn beim Einat­ men und auch beim Ausatmen ein Schnarchton erzeugt wird.

Wenn die Einrichtung eine Tonfolge als Schnarchen interpre­ tiert, löst jeder folgende "passende" Ton ein kurzes akusti­ sches Signal mit einer Frequenz von etwa 1000 Hz und einer Dauer von etwa 1 sec aus. Die Lautstärke des Signals wird je­ weils nach vier Schnarchereignissen bis zum Erreichen der vierten Lautstärkestufe gesteigert. Eine Unterbrechung der Schnarchtonfolge oder der "passenden" Tonfolge führt dazu, daß das von der nächsten "passenden" Tonfolge ausgelöste Si­ gnal mit geringerer Lautstärke erzeugt wird.

Wenn während einer ununterbrochenen "passenden" Tonfolge alle vier Lautstärkestufen durchlaufen worden sind, ohne daß das Schnarchen gestoppt werden konnte, wird die Erzeugung des akustischen Alarmsignals für 20 Minuten gestoppt, da dann vermutet wird, daß sich die schnarchende Person in einem Tiefschlafzustand befindet, in dem das akustische Signal nicht wahrgenommen wird. Nach 20 Minuten wird dann der ge­ samte Ablauf wiederholt.

Wenn während des Überwachungszeitraums, in dem die Einrich­ tung eingeschaltet ist, um den Schläfer zu überwachen, minde­ stens vier unregelmäßig aufeinanderfolgende Geräusche mit ei­ ner Lautstärke von größer als 70 dB erfaßt werden, so werden diese Geräusche als "gefährliches" Schnarchen interpretiert. In diesem Fall wird eine Warnlampe eingeschaltet, um den Be­ nutzer zu warnen. "Unregelmäßig" heißt in diesem Zusammen­ hang, daß die Töne mit einem von den Schnarchtonperioden ab­ weichenden zeitlichen Ablauf auftreten.

Durch das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vor­ richtung werden die von dem Schläfer verursachten Geräusche analysiert und gegebenenfalls als "gefährliches" oder "unge­ fährliches" Schnarchen interpretiert. Im Falle von "ungefähr­ lichem" Schnarchen wird dieses Schnarchen durch ein akusti­ sches Signal bekämpft, ohne daß der Schnarchende wesentlich in seiner Schlafqualität beeinträchtigt wird. Die Intensität des akustischen Alarmsignals wird in Abhängigkeit von den Schnarchgeräuschen variiert. Dadurch wird der Schnarchende von einem tieferen Schlafstadium in ein leichteres Schlafsta­ dium gebracht, in dem das Schnarchen üblicherweise unterbro­ chen wird. Bei längerer Anwendung soll auf diese Weise eine Konditionierung des Schlafenden erfolgen, so daß das Schnar­ chen sowohl in Bezug auf die Lautstärke als auch in Bezug auf die Häufigkeit reduziert wird. "Gefährliches" Schnarchen wird erkannt, wenn unregelmäßig wiederkehrende Geräusche mit einer Lautstärke über 70 dB auftreten, die unterhalb der für Schnarchen in der medizinischen Literatur angegebenen Grenz­ frequenz von etwa 600 Hz liegen. In diesem Fall wird der Schnarchende am nächsten Morgen durch ein optisches Signal gewarnt, so daß er auf die entsprechende gesundheitliche Ge­ fährdung hingewiesen wird.

Claims (11)

1. Verfahren zur Bekämpfung von Schnarchen, bei dem Ge­ räusche von einem Mikrophon aufgenommen und in elek­ trische Signale umgesetzt werden und aus den elektri­ schen Signalen ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das elektrische Signal auf Schnarchen hindeutet, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale bezüglich Schnarchtonperioden, bestehend aus Tondauer und Pau­ sendauer, analysiert werden, und daß ein akustisches Alarmsignal erzeugt wird, wenn mehrere Schnarchtonpe­ rioden innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen über­ einstimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautstärke des akustischen Alarmsignals von einem Alarmsignal zum nächsten erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Alarmsignal nach einer vorgegebe­ nen Zeit unterbrochen wird, wenn die Lautstärke des akustischen Alarmsignals einen vorgegebenen maximalen Wert erreicht hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautstärke des akustischen Signals bei Unter­ brechung einer Schnarchtonfolge vermindert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Signal gesetzt wird, wenn Geräusche mit Lautstärken über einem vorgegebenen Wert in einem Überwachungszeitraum mit mindestens einer vorgegebe­ nen Häufigkeit und mit einer von Schnarchtonperioden abweichenden zeitlichen Abfolge auftreten.

6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur der unter einer Frequenz von etwa 600 Hz lie­ gende Anteil der Geräusche ausgewertet wird.

7. Einrichtung zur Bekämpfung von Schnarchen zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ein Mikrophon zur Umsetzung von Geräuschen in elektrische Signale und einen Mikroprozessor zur Ana­ lyse der elektrischen Signale und eine Alarmeinrich­ tung zur Abgabe eines Alarmsignals aufweist, gekenn­ zeichnet durch einen Operationsverstärker (20) zur Verstärkung der von dem Mikrophon (2) abgegebenen elektrischen Signale und eine Gleichrichter/Tiefpaß­ filter-Schaltung (6), deren Ausgangssignal dem Mikro­ prozessor zugeführt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine weiteren Operationsverstärker (10), dem das Aus­ gangssignal der Gleichrichter/Tiefpaßfilter-Schaltung (6) zugeführt wird und der als Komparator geschaltet ist, um das Eingangssignal von der Gleichrichter/Tief­ paßfilter-Schaltung (6) mit einer Bezugsspannung zu vergleichen, wobei das Ausgangssignal des Operations­ verstärkers (10) einem weiteren Eingang des Mikropro­ zessors (8) zugeführt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingängen des Operationsverstärkers (4) ein Kondensator (22) parallelgeschaltet ist, um höhere Frequenzen des Mikrophon-Ausgangssignals zu unter­ drücken.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtercharakteristik des Operationsverstär­ kers (20) durch Wahl des Verstärkungsfaktors so be­ stimmt ist, daß die Grenzfrequenz des Operationsver­ stärkers (20) bei etwa 800 Hz liegt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 in Ver­ bindung mit einer elektronischen Uhr.