DE4440985A1 - Tragbares, ambulant einsetzbares Meßgerät zur berührungsfreien Aufzeichnung von Schlaf- und Wachphasen - Google Patents
Tragbares, ambulant einsetzbares Meßgerät zur berührungsfreien Aufzeichnung von Schlaf- und WachphasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein tragbares, ambulant einsetzbares
Meßgerät zur berührungsfreien Aufzeichnung von Schlaf- und
Wachphasen.
Erst seit wenigen Jahren gibt es, der äußerst kostenintensiven im
Schlaflabor standardisiert durchgeführten Polysomnographie
vorgeschaltet, sogenannte Screeninggeräte, die zur ambulanten
Stufendiagnostik von Schlafstörungen eingesetzt werden. Diese
tragbaren Geräte, die vom Patienten selbst bedient werden müssen,
sind abgespeckte Polysomnographien, erfassen also nur einen Teil
der schlafrelevanten Parameter, z. B. zur Diagnose der Schlafapnoe
(DE 41 38 702 A1 und EP 03 71 424). Eine sichere Beurteilung von
Schlaf- und Wachphasen zur Diagnose von Insomnien, ist nur
mit Hilfe eines Elektroenzephalogramms (EEG) im Schlaflabor
möglich, denn die Ableitung eines EEG erfordert eine fachgemäße,
schematische Anbringung einer Vielzahl von Elektroden auf der
Kopfhaut.
Die Aktographie ist dagegen eine Screening-Methode mit indirekter
Aussage über den Schlaf. Es handelt sich hierbei meist um einen am
Handgelenk oder anderem Körperteil montierten, piezoelektrischen
Beschleunigungsaufnehmer, dessen Elektronik es erlaubt, Bewegungen
des Trägers drahtlos auf ein Aufzeichnungsgerät zu übermitteln. Ein
anderes aktographisches Prinzip basiert auf der Lagerung einer
Versuchsperson auf einer bewegungsempfindlichen Unterlage.
Um den Einsatz von äußerst unzuverlässigen und lästigen
Schlafprotokollen zu umgehen, wurden Geräte entwickelt, die auf der
zyklischen Quittierung eines Tonsignals (mittels Ein-Knopf-
Bedienung) durch den Patienten beruhen (DE 42 30 084 A1). Sie
dienen der Gewinnung von Zeitangaben über den Beginn, die Dauer und
das Ende von Schlaf und Wachphasen.
Den oben genannten Gerätetypen liegen folgende Probleme zugrunde.
Erst seit wenigen Jahren gibt es einige sehr teuere Geräte, die
bedingt für den ambulanten Bereich geeignet sind, weil das
Anbringen der Sensoren durch den Patienten am eigenen Körper meist
mit großen Fehlern behaftet ist (falsches oder unzuverlässiges
Sensormontage oder Bedienung des Gerätes). Das Anlegen der Sensoren
vom medizinischen Personal in Klinik oder Praxis wird statt dessen
gelegentlich praktiziert, ist aber ebenso problematisch, da der
Patient mit Sensoren bestückt nach Hause geschickt werden muß.
Darüberhinaus beeinträchtigt die Verkabelung oder die Bestückung
mit Sensoren meist den Nachtschlaf, so daß die Interpretation der
Meßwerte in der Regel auf große Schwierigkeiten stößt. Durch
nächtliches Hin- und Herwälzen kommt es ferner zu störenden Arte
fakten in der Aufzeichnung, welche die Interpretation der Daten
zusätzlich erschweren. Die ambulante Ableitung eines EEG ist somit
mit großen Schwierigkeiten verbunden und deshalb nur bedingt
durchführbar. Bei Anwendung der Aktographie dagegen, kann zwar die
Verkabelung aber nicht die Berührung mit dem Sensor entfallen. Es
wird beim Aktograph nur die Bewegung des betreffenden Körperteils
erfaßt, auf dem er montiert ist. Die Registrierung der Bewegungen
allein lassen keine sichere Beurteilung von Schlaf- und Wachphasen
zu.
Ein weiterer Nachteil der angegebenen Gerätetypen ist der große
apparative Aufwand, der mit sehr hohen Kosten einhergeht: Zur
Datenaufnahme wird in der Regel zusätzlich zum Sensorteil ein
Interface und ein Datenspeicher benötigt. Zur Datenauswertung muß
zudem ein Personal-Computer zur Verfügung stehen.
Die Geräte, welche die Schlafprotokolle ersetzen und auf der
zyklischen Quittierung eines Tonsignals durch den Patienten beruhen
(DE 42 30 084 A1), haben einen Nachteil: Der Patient wird durch
seine Aufgabe, den Knopf zu bedienen, falls nach 10 Minuten ein
Signal ertönt, in einen Erregungs- und Erwartungszustand versetzt,
der die Einschlaflatenz verlängert und den Schlaf stört.
Die absolute Berührungsfreiheit wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß zur Registrierung der Körperbewegungen im Schlaf ein
differentieller infrarotempfindlicher Sensor (Fig. 1&2 S1) verwendet
wird, wie er in passiv Bewegungsmeldern von Alarmanlagen bekannt
ist. Zusätzlich werden ebenfalls berührungsfrei folgende
Kontrollparameter registriert: Die erste Kontrollgröße, die
Raumhelligkeit erfaßt eine Photodiode (Fig. 1& S2). Aus dem
Helligkeitsverlauf werden die Zeitpunkte vom Zubettgehen,
nächtlichen und morgendlichen Aufstehen ermittelt. Eine weitere
Kontrollgröße registriert ein empfindlicher Thermistor (Fig. 1&2
S3). Damit können geringe Raumtemperaturänderungen, z. B. durch
nächtliches Aufdecken oder Fensteröffnen (Fig. 3) registriert
werden. Zur Erfassung von nächtlichem Schnarchen mit einhergehenden
Atemstillständen beim obstruktiven Schlaf-Apnoe-Syndrom dient ein
Miniatur Elektromikrofon (Fig. 1&2 S4). Ein Audio-Filter
unterscheidet zwischen Raum- und Schnarchgeräuschen. Eine
Verkabelung des Patienten entfällt somit. Außerdem muß, aufgrund
des großen Erfassungsbereiches aller Sensoren, keine spezielle
Einstellung des Sensorfeldes auf den Probanden erfolgen. Sämtliche
Sensoren einschließlich Elektronik und 10-Bit Alalog-Digital-
Wandler (Fig. 1) sind, wie in Patentanspruch 1 aufgeführt, in einem
kompakten Kleingehäuse untergebracht (Fig. 2), welches, wie in
Patentanspruch 11 aufgeführt, keine eigene Spannungsversorgung
benötigt; ihre Stromversorgung bezieht die Elektronik aus den
Steuersignalen DTR bzw. RTS, d. h. über die serielle Schnittstelle
des Computers. Der Datentransfer zwischen Sensorgehäuse und
Computer erfolgt über die Statusleitungen DTR RTS und CTS (Fig. 1
siehe SUB-D Anschluß Nr. 4/7/8 und GND Nr. 5); somit werden nur
vier Anschlußleitungen benötigt (Fig. 1). Das Bindeglied, welches
diesen einfachen Datentransfer möglich macht, ist der Schaltkreis
LTC 1090 von Linear Technology. Damit kann die Sensorkomponente an
jeden XT-kompatiblen Personal-Computer angeschlossen werden, mit
dem kombiniert Datenaufnahme und Datenauswertung durchgeführt wird.
Sämtliche Sensormeßwerte werden über den Zeitraum einer Nacht
kontinuierlich erfaßt und nach beliebigen, voreinstellbaren
Zeitintervallen gemittelt abgespeichert und ausgewertet (Fig. 3).
Bei der Konzeption des Meßsystems und der in "C" geschriebenen
Programme wurde auf hohe Zuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit
geachtet. So startet der Patient die Datenaufnahme durch
Einschalten des PC und beendet sie mit einem Tastendruck; dabei
wird der gesamte Datensatz einschließlich Datum und Uhrzeiten vom
Zubettgehen und Aufwachen abgespeichert.
Mit dem Datensatz ist durch Anwendung eines speziellen Algorithmus,
dem folgende EEG-Aktographie-Vergleichsstudie zugrundeliegt (Sadeh
A, Sharkey KM Carskadon MA. Activity-Based Sleep-Wake
Identification. Sleep 1994; 17(3): 201-207) , eine nahezu ideale
Beurteilung von Schlaf- und Wachphasen und damit eine gesicherte
Diagnosestellung von Insomnien möglich.
Aufgrund der Geräuschentwicklung eines stationären PC empfiehlt
sich die Verwendung eines Notebooks oder kostengünstigen Taschen-PC
wie beim Prototyp. Dieser XT-kompatible Taschen-PC, der nur 550 g
inklusive Batterien wiegt, besitzt kein Festplatten- und kein
Diskettenlaufwerk; die Meßdaten sowie die ausführbaren Programme
befinden sich im internen Speicher (RAM). Dieser Taschen-PC
kombiniert mit dem Sensorteil, wie in Patentanspruch 1 angegeben,
stellt derzeit das einfachste, kostengünstigste und zuverlässigste
Meßsystem dar, welches mehrere Parameter erfaßt, die für die
Beurteilung des Schlafes relevant sind; erfindungsgemäß wird der
Schlafende in keiner Weise verkabelt, mit Sensoren bestückt oder
angewiesen, bestimmte Tasten zu betätigen.
Claims (12)
1. Tragbares, ambulant einsetzbares Meßgerät zur berührungsfreien
Aufzeichnung von Schlaf- und Wachphasen dadurch gekennzeichnet,
daß das Gerät aus zwei Komponenten besteht: Einem kleinen
Sensorgehäuse, in welches die Sensoren und ein 10-Bit Analog-
Digital-Wandler integriert sind, und einem portablen Personal-
Computer, auf dem die zugehörige Software installiert ist und an
dessen serielle Schnittstelle RS 232 die Sensoreinheit
angeschlossen wird.
2. Meßgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung von Körperbewegungen im Schlaf ein
infrarotempfindlicher Sensor verwendet wird, wie er in passiv-
Bewegungsmeldern integriert ist.
3. Meßgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu den nächtlich registrierten Körperbewegungen die
Kontrollparameter: Raumhelligkeit, Raumtemperatur, Raumgeräusche
und gefilterte Raumgeräusche d. h. Schnarchgeräusche aufgezeichnet
werden, was zu einer verbesserten Beurteilung von Schlaf- und
Wachphasen bei der Diagnosestellung der Insomnien und dem Schlaf-
Apnoe-Syndrom führt.
4. Eigenschaft nach Patentanspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlafende in keiner Weise verkabelt oder mit Sensoren
bestückt werden muß und vom Meßsystem keine elektromagnetischen
Felder ausgehen.
5. Eigenschaft nach Patentanspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß aufgrund des großen Erfassungsbereichs aller Sensoren, keine
spezielle Einstellung des Sensorfeldes auf den Patienten erfolgen
muß.
6. Eigenschaft nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sämtliche Meßparameter übe einen längeren Zeitraum kontinuierlich
erfaßt und nach beliebigen Zeitabständen gemittelt werden können.
7. Eigenschaft nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Patient die Datenaufnahme durch Einschalten des PC startet und
mit einem Tastendruck beendet; dabei wird der gesamte Datensatz
einschließlich Datum und Uhrzeiten vom Zubettgehen und Aufwachen
abgespeichert.
8. Eigenschaft nach Patentanspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Meßsystem einfach und zuverlässig zu bedienen ist.
9. Eigenschaft nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Paket (Sensorteil und Software für Datenaufnahme und
-auswertung) mit jedem XT-kompatiblen Computer kombiniert werden
kann und daß für die Datenaufnahme und Datenauswertung nur ein
Gerät, nämlich der Personal-Computer benötigt wird.
10. Eigenschaft nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Diagnose von Schlafstörungen, im Auswerteprogramm ein
Algorithmus, der auf EEG-Vergleichsmessungen basiert, den gesamten
Datensatz nach Wach- und Schlafphasen analysiert.
11. Eigenschaft nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensorkomponente keine eigene Spannungsversorgung benötigt,
sondern über die serielle Datenleitung versorgt wird und dadurch
keine Betriebskosten entstehen.
12. Meßgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Produktionskosten der einfach aufgebauten, handlichen Sensor
komponente sehr niedrig zu veranschlagen sind.
Priority Applications (1)
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DE4440985A DE4440985C2 (de) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Meßgerät zum Analysieren und Aufzeichnen von Schlaf- und Wachphasen einer Person |
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DE4440985A Expired - Fee Related DE4440985C2 (de) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Meßgerät zum Analysieren und Aufzeichnen von Schlaf- und Wachphasen einer Person |
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