DE4103912C2 - Verfahren und Einrichtung zur Bekämpfung von Schnarchen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Bekämpfung von SchnarchenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur
Bekämpfung von Schnarchen.
Aus der US-PS 4,220,142 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 dadurch,
daß auch andere Geräusche, deren Lautstärke das vorgegebene
Niveau übersteigt, als Schnarchton interpretiert werden.
Aus der EP 01 45 160 B1 ist eine Vorrichtung zur Bekämpfung
des Schnarchens bekannt, bei der ein akustisches Alarmsignal
erzeugt wird, wenn mehrere Schnarchtonperioden bezüglich Pausendauer
und Periodendauer innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen
übereinstimmen. Bei dieser Vorrichtung werden die von
einem Mikrophon aufgenommenen Geräusche frequenzselektiv
(Frequenz kleiner 500 Hz) analysiert, wobei für das Erkennen
von Schnarchen eine Mindestschnarchtondauer und eine
Maximalpausendauuer gegeben sein muß. Bei fortgesetztem
Schnarchen wird die Lautstärke des Alarms gesteigert, und der
Alarm wird unterbrochen, wenn der Schnarcher auf das
Alarmsignal nicht reagiert. Bei dieser Einrichtung ist
nachteilig, daß die Entscheidung, ob ein Schnarchen vorliegt
oder nicht, nicht mit Sicherheit getroffen werden kann.
Aus der DE 30 09 211 C2 ist eine Einrichtung bekannt, mit deren
Hilfe zwischen periodisch wiederkehrenden Ereignissen und
Ereignissen unterschieden werden kann, die aus der Periodizität
der zuerstgenannten Ereignisse fallen. Dabei werden einem
Rechner bestimmte Ereignisse eingegeben, und der Rechner wertet
die eingegebenen Ereignisse nach einem bestimmten Zeitschema
aus. Die Entscheidung, ob es sich um ein auszuwertendes
Ereignis handelt oder nicht, wird dem Bediener überlassen.
Diese Einrichtung ist weder zur Erkennung von Schnarchen
konzipiert noch dafür geeignet.
Aus der DE 37 19 074 A1 ist eine Einrichtung zur Unterdrückung
des Schnarchens schlafender Personen bekannt, bei
dem Geräusche von frei aufgehängten Mikrophonen erfaßt werden,
die über einen Tiefpaßfilter/Verstärker gefiltert werden,
um Schnarchtöne auszufiltern. Diese Einrichtung reagiert
mit einem Alarm, wenn der Schnarchton einer einstellbaren
Mindestdauer aufweist. Auch dieses Verfahren ist nicht dazu
geeignet, Schnarchtöne mit Sicherheit zu erkennen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Bekämpfung von Schnarchen
dahingehend zu verbessern, daß das Schnarchen als solches mit
größerer Sicherheit erkannt wird, wobei sich die technische
Realisierung des Verfahrens für einen Einsatz in Massenkonsumartikeln
eignen soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren bzw. die Einrichtung
in der im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 7 angegebenen
Weise ausgebildet.
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. Als "gefährlich"
wird im allgemein unregelmäßig auftretendes Schnarchen mit
einer Lautstärke über 70 dB angesehen. Dieses Schnarchen kann
einhergehen mit zeitweiligem Herz- und Atemstillstand.
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 einstellbaren 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 zeitliche
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 (10)
1. Verfahren zur Bekämpfung von Schnarchen, bei dem
Geräusche von einem Mikrophon aufgenommen und in
elektrische Signale umgesetzt werden und aufgrund der
elektrischen Signale ein Alarmsignal erzeugt wird,
wenn die von dem Mikrophon aufgenommenen Geräusche als
Schnarchen erkannt worden sind, wobei zur Erkennung
des Schnarchens folgende Bedingungen bezüglich der
Schnarchperioden bestehend aus je einem Ton und je
einer Pause erfüllt sein müssen:
- (a) die Tondauer muß länger als ein vorgegebener Mindestwert und kürzer als ein vorgegebener Maximalwert sein;
- (b) die Pausendauer muß länger als ein vorgegebener Wert sein; und
- (c) die Länge der Schnarchperiode n muß innerhalb einer vorgegebenen Toleranz mit den Längen der vorhergehenden n-1 Schnarchperioden übereinstimmen.
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 auftreten.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 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 mit einem
Mikrophon (2) zur Umsetzung von Geräuschen in elektrische
Signale, einem Operationsverstärker (20) zur
Verstärkung der von dem Mikrophon (2) abgegebenen
elektrischen Signale, einer Gleichrichter/
Tiefpaßfilter-Schaltung (6), einem nachgeschalteten
Mikroprozessor, der die elektrischen Signale nach
einem der Ansprüche 1 bis 6 analysiert und eine
Alarmeinrichtung zur Abgabe eines Alarmsignals ansteuert.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
einen 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.
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DE19914103912 DE4103912C2 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und Einrichtung zur Bekämpfung von Schnarchen |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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