DE4209336A1

DE4209336A1 - Verfahren zum selbsttätigen Wecken einer schlafenden Person und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4209336A1
Application number: DE4209336A
Authority: DE
Inventors: Soenke Knutzen; Gerd Helms
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-09-30

Description

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren zum selbsttä tigen Wecken einer schlafenden Person nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.

Beim herkömmlichen Wecken wird nach Erreichen einer be stimmten Weckzeit ein Wecksignal ausgelöst. Es ist allge mein bekannt, daß das Aufwecken eine mehr oder weniger große Intensität des Weckreizes voraus setzen und von der auf zuweckenden Person unterschiedlich empfunden werden kann. Je tiefer der Schlaf, desto höher ist die Weck schwelle.

Die Schlafforschung unterscheidet verschiedene Schlafpha sen. Demnach werden abwechselnd Phasen von REM- und NREM- Schlaf durchlaufen. Die REM-Stadien sind durch einen höhe ren Wachheitsgrad bzw. eine geringere Schlaftiefe gekenn zeichnet und gehen oftmals mit schnellen Augenbewegungen (rapid eye movement) einher. NREM (Non-REM)-Phasen sind Abschnitte des Tiefschlafes und somit eines verringerten Wachheitsgrades. Die verschiedenen Schlafphasen sind bei spielsweise mittels EEG, EOG (Elektrooculogramm), Puls- oder Atmungsfrequenz, Blutdruck und Körperbewegung fest stellbar (vgl. Physiologie des Menschen, Schmidt/Tews, Seite 169). Speziell der Puls ist in der REM-Schlafphase deutlich erhöht und weist eine vergrößerte Variabilität auf. Ferner ist herausgefunden worden, daß der Mensch in den REM-Phasen verstärkt und in den NREM-Phasen kaum träumt.

Aus der DE-OS 31 02 239 ist schon ein Gerät zum selbst tätigen Wecken einer schlafenden Person bekannt, welches an die verschiedenen Schlafphasen anknüpft. Dafür wird die erste REM-Phase mit elektronischen Mitteln erfaßt, die von zwei Elektroden im Augenbereich und einem damit verbundenen elektronischen Steuergerät gebildet werden. Das Wecksignal wird nach Überschreiten eines Schwellwertes und nachfol gendem Absinken unter denselben sowie Ausbleiben eines weiteren Spannungsanstiegs während eines vorgegebenen Zeitintervalls, d. h. in der NREM- nach der REM-Phase aus gelöst. Dies soll ein Wecken im Anschluß an einen Traum in einer Phase bewirken, in der sich die Person noch gut an den Traum erinnern kann. Das Aufwecken ist jedoch aus schließlich an das Auftreten der ersten REM-Phase gekop pelt und wird nicht nach Ablauf einer vorbestimmten Weck zeit erreicht.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung so zu verbessern, daß stets ein einfaches und als angenehmer empfundenes Wecken nach einer vorgegebenen Weckzeit erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 9 angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für die Verfassung der aufgeweckten Person nicht die Schlafdauer die vermutete entscheidende Bedeutung hat, sondern die Schlafphase, in der sich der Mensch beim Aufwecken befin det. So ist in den REM-Abschnitten ein Aufwecken ein fach möglich und wird vom Menschen als relativ angenehm empfunden, während in den NREM-Phasen das Gegenteil der Fall ist. Erfindungsgemäß wird also der Weckvorgang ausge löst, wenn eine REM-Phase vorliegt und die vorgegebene Weckzeit abgelaufen ist. Somit erfolgt das Aufwecken ge rade dann, wenn sich die schlafende Person in einem opti malen Zeitpunkt für das Wecken befindet. Der Weckreiz braucht dann nicht besonders intensiv zu sein und das Wecken wird von der betroffenen Person als angenehm empfunden. Zugleich wird die verfügbare Schlafdauer weit gehend ausgenutzt. Die Person befindet sich sodann in ei ner viel günstigeren Verfassung, als wenn sie aus einem Tief schlaf-Abschnitt aufgeweckt worden wäre.

Es ist möglich, daß das Erreichen der vorgegebenen Weck zeit nicht mit einer REM-Schlafphase zusammenfällt. Des halb sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Weckvorgang in einer vorgegebenen Zeitspanne vor und/oder nach der vorgegebenen Weckzeit ausgelöst werden kann, wenn darin eine REM-Schlafphase festgestellt wird. Die Zeit spanne kann so vorgegeben werden, daß mit Sicherheit eine REM-Phase in sie hineinfällt, die sich mit einer Zyklus zeit von typischerweise 90 bis 100 Minuten über eine Dauer von jeweils etwa 10 bis 50 Minuten erstreckt. Wenn der Weckvorgang nach einer Ausgestaltung spätestens beim Er reichen der vorgegebenen Weckzeit ausgelöst wird, wird diese auf jeden Fall eingehalten.

Beim Wecken während einer vorgegebenen Zeitspanne ist der Weckzeitpunkt verhältnismäßig unbestimmt und die zur Ver fügung stehende Schlafdauer wird noch nicht optimal aus genutzt. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht deshalb vor, daß die Zykluszeit der REM-Schlafphasen ermittelt und die Weckzeit mit einer REM-Phase zur Deckung gebracht wird. Die Zykluszeit von REM- zu REM-Schlafphase ist indi viduell etwa konstant und kann während vorausgehender Nächte oder Schlafabschnitte ermittelt werden. Einschlaf zeitpunkt bzw. Weckzeit können dann von vornherein so ge wählt werden, daß eine optimale Ausnutzung der Schlafzeit erreicht wird.

Bevorzugt wird hierzu eine REM-Phase durch Beeinflussen der Lage der Schlafphasen mit der vorgegebenen Weckzeit zur Deckung gebracht. So ist es durch Schlafunterbrechung möglich, die Lage der Schlafphasen zu verschieben. Es ist nämlich zu erwarten, daß das Einschlafen stets mit dersel ben Phasenlage einhergeht, die somit auf den Zeitpunkt der Schlafunterbrechung gelegt werden kann. Durch geeignete Wahl des Unterbrechungszeitpunktes kann eine REM-Phase auf die Weckzeit "geschoben" werden. Wenn die Schlafunterbre chung während einer NREM-Schlafphase erfolgt, wird sie vom Menschen kaum wahrgenommen und führt zu einem schnellen Wiedereinschlafen.

Bevorzugt werden die Schlafphasen anhand der Augenbewe gung, der Hirnströme, der Herzschlagfrequenz, der Atem frequenz, der Körper- bzw. Kopftemperatur, der Körperbe wegung und/oder des Stoffwechselaufwandes erfaßt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuerein richtung mit einer Eingabeeinrichtung wie einem Taster für die Weckzeit verbunden und löst beim Vorliegen von Sensor signalen für eine REM-Schlafphase und vom Erreichen der Weckzeit an die Weckeinrichtung aus. Dieselbe oder eine weitere Eingabeeinrichtung kann auch für die Vorgabe einer Zeitspanne mit der Steuereinrichtung verbunden sein, wobei letztere die Weckeinrichtung beim Vorliegen der Sensorsig nale für eine REM-Schlafphase und vom Erreichen der Zeit spanne für die Weckzeit an auslöst.

Die Steuereinrichtung der Vorrichtung arbeitet bevorzugt programmgesteuert und ist hierzu als Mikrocontroler ausge führt.

Bei einer praktischen Ausführung kann der Sensor ein Puls sensor in Form eines Armbandes, Brustringes, Ohrclips oder dgl. sein. Hierdurch wird ein für den Schlafzustand aus sagekräftiges Signal auf besonders einfache Weise gewon nen.

Für den Anwender besonders bequem ist die Vorrichtung in Form einer Armbanduhr, welche den Sensor im Armband oder Uhrengehäuse und im letzteren Steuer- sowie Weckeinrich tung integriert haben kann. Außerdem können die Signale drahtlos vom Sensor an die Auswerteeinrichtung bzw. von dieser an die Werkeinrichtung weitergeleitet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Diagrammen ver deutlicht, die jeweils den Verlauf der Schlafstadien (Ordinate) über eine Nacht hinweg (Abszisse) zeigen. Zur Kennzeichnung der Schlafstadien kann die Pulsfrequenz die nen.

In Fig. 1 ist der Verlauf der Schlaftiefe ST während einer Nacht angegeben. ST1 entspricht REM- und ST3 bis 4 NREM- Phasen. Als Weckzeit ist t_W 7.15 Uhr eingestellt. Ferner ist eine Zeitspanne t_Z von 20 Minuten vorgegeben, so daß die effektive Weckzeit zwischen 6.55 Uhr und 7.15 Uhr va riieren kann. Während des Schlafes wird ein Durchschnitts wert des Pulses über eine bestimmte Zeitspanne von bei spielsweise 1 Minute gebildet. Aufgrund eines Vergleichs der Durchschnittswerte werden die REM-Schlafphasen mit er höhtem und variablerem Puls erkannt. Kommt die schlafende Person zwischen 6.55 Uhr und 7.15 Uhr in eine REM-Schlaf phase, wird während t_REM der Weckvorgang ausgelöst. Dies kann zu einem späten Zeitpunkt der REM-Phase erfolgen, beispielsweise wenn diese abklingt. Spätestens jedoch wird die Person um 7.15 Uhr geweckt, insbesondere wenn zwischen 6.55 und 7.15 Uhr keine REM-Schlafphase gemessen wird.

Fig. 2 veranschaulicht eine Beeinflussung der Schlafpha sen, so daß zur eingestellten Weckzeit t_W automatisch eine REM-Schlafphase erreicht wird. Das zyklische Auftreten von REM- und NREM-Schlafphasen ermöglicht nämlich, die näch sten REM-Schlafphasen in ausreichender Genauigkeit voraus zuberechnen. Dafür können aus den Messungen vergangener Nächte die individuellen Zykluszeiten t_Zykl gespeichert und für die Berechnung der REM-Schlafphasen herangezogen werden. Deckt sich die erwünschte Weckzeit t_W nicht mit einer errechneten REM-Schlafphase (ausgezogene Kurve), wird der Mensch durch einen Alarm aus seinem Schlafzyklus geholt. Die Zyklusunterbrechung erfolgt nach Möglichkeit unterbewußt oder zu einem Zeitpunkt t_U, in dem die Person sehr schnell wieder einschläft (NREM-Phase). Die Schlafun terbrechung erfolgt zeitlich so, daß sich die eingestellte Weckzeit t_W mit der REM-Schlafphase deckt (gestrichelte Kurve) und ein Wecken zur gewünschten Zeit in einer zum aufstehen optimalen Schlafphase erfolgen kann. Zur grafi schen Verdeutlichung wird angenommen, daß der Beginn des Wiedereinschlafens mit dem Ende einer NREM-Phase zusammen fällt.

Claims

1. Verfahren zum selbsttätigen Wecken einer schlafenden Person, bei dem die REM-Schlafphasen erfaßt und zum Auslösen des Weckvorganges herangezogen werden, da durch gekennzeichnet, daß der Weckvorgang während einer REM-Schlafphase und vom Erreichen einer vorge gebenen Weckzeit an ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weckvorgang während einer REM-Schlafphase und in einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach der vorge gebenen Weckzeit ausgelöst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weckvorgang spätestens beim Erreichen der vorgege benen Weckzeit ausgelöst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zykluszeit der REM-Schlafpha sen ermittelt und die Weckzeit mit einer REM-Schlaf phase zur Deckung gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine REM-Schlafphase durch Beeinflussen der Lage der Schlafphasen mit der vorgegebenen Weckzeit zur Deckung gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Schlafphasen durch Schlafunterbrechung beeinflußt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die NREM-Schlafphasen erfaßt werden und die Schlaf unterbrechung während einer NREM-Schlafphase erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Zykluszeit bei gege bener Weckzeit mindestens eine Einschlafzeit vorge schlagen wird, die eine Deckung der Weckzeit mit einer REM-Schlafphase bewirkt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Zykluszeit bei gege bener Einschlafzeit mindestens die Weckzeit vorge schlagen wird, die sich mit einer REM-Phase deckt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlafphasen anhand der Augen bewegung, der Hirnströme, der Herzschlagfrequenz, der Atemfrequenz, der Körper- bzw. Kopftemperatur, der Körperbewegung und/oder des Stoffwechselaufwandes er faßt werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Sensor zum Erfassen der Schlafphasen, einer damit gekoppelten Steuerein richtung zum Auswerten der Sensorsignale und zum Aus lösen einer Weckeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einer Eingabeeinrichtung für die Vorgabe einer Weckzeit verbunden ist und die Weckeinrichtung beim Vorliegen der Sensorsignale für eine REM-Schlafphase von Erreichen der Weckzeit an auslöst.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einer weiteren Eingabe einrichtung zur Vorgabe einer Zeitspanne verbunden ist und die Weckeinrichtung während einer REM-Schlafphase und vom Erreichen der Zeitspanne vor der Weckzeit an auslöst.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung programmgesteuert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Pulssensor in Form eines Armbandes, Brustringes, Ohrclips oder derglei chen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Armbanduhr ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale drahtlos, insbesondere über Funk, in die Auswerteeinrichtung oder von der Auswerteeinrichtung in die Weckeinrich tung übertragen werden.