SE508285C2 - Metod och anordning för bedömning av vakenhetsgrad och dåsighet i olika stadier mellan vakenhet och sömn på ett för en övervakad ej störande sätt - Google Patents

Description

508 285 2 eller flera av dessa parametrar är nödvändiga för att kunna bedöma vakenhetsgraden. Registrering av nämnda parametrar sker genom att tryckkänsliga plattor bringas i kontakt med den vars värden skall registreras, dock utan att sensorer eller elektro- der behöver anbringas direkt på den övervakade. Plattorna/senso- rerna är i sin tur anslutna till en registrerande utrustning som för uppmätning av andningsfunktioner, hjärtfunktioner och rörel- sefunktioner utgörs av filterkretsar, beräkningskretsar, jäm- förelsekretsar, korrelatorkretsar samt larmlogik. Analysen utförs med hjälp av ett datorsystem under styrning av ett ana- lysprogram.

Det väsentliga med uppfinningen är således kombinationen mellan parametrarna, kroppsrörelse, hjärtfunktion, andningsfunktion, amplitud, frekvens och förändring (variation).

Fördelar med uppfinningen är att det med hjälp av metoden och anordningen är möjligt att på ett effektivt och för den över- vakade ej störande sätt övervaka vakentillståndet för exempe1v;r olika typer av fordonsförare (bil/buss/tåg/båt/flyg-förare), genom att hänsyn även tas till kroppsrörelserna. Andra lämpliga grupper att övervaka kan vara människor med stillasittande övervakande arbete exempelvis skolelever, bevakningspersonal, operatörer i processindustri, kärnkraftverk etc.

Metoden är dessutom användbar (tillämpbar) vid studium av synd- rom som kännetecknas av tillståndsberoende förändringar i hjärt/andningshastigheten exempelvis vid sömnapne eller autonom neuropati (nervlidande).

Det är givetvis möjligt att även tillämpa metoden och anord- ningen eller variationer av anordningen, vid andra typer av analyser som syftar till att fastställa vakentillstând inom olika yrkesgrupper eller vid olika sjukdomstillstånd eller andra typer av sömnstörningar.

FIGURBESKRIVNING Metoden och anordningen enligt uppfinningen beskrivs närmare 508 285 3 nedan med hjälp av ett utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritningar i vilka Fig. 1 utgör ett flödesschema för genomgång av metoden enligt uppfinningen.

Fig. 2a-f visar variationer i hjärtverksamheten vid olika sömn- stadier.

Fig. 3 utgör ett blockschema över en anordning enligt upp- finningen.

FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM Som underlag till uppfinningen ligger en undersökning av ett antal vuxna personer i ett sömnlaboratorium. Undersökningen grundar sig på papperspolysomnografi och en nyligen utvecklad analysutrustning kallad "Sleep Box"-systemet.

Olika sömnstadier fastställdes i överensstämmelse med klassiska neurofysiologiska kriterier. Cardiac R-R-, dvs tidsintervall mellan två hjärtslag och andningsintervall såväl som vågamplitu- den uppmättes både manuellt och med hjälp av vågdetektorer i 30- 60 sekunders tidsperioder. Intervallen fastställdes under 15- minutersperioder för varje sömn/vakenhetssteg. Det är naturligt- vis även möjligt att fastställa intervallen kontinuerligt, vilket sker vid exempelvis datoranalys. Tillståndsberoende slag- till-slag-mönster studerades genom inprickning av varje R-R-intervall och andningsintervall mot närmast föregående in- tervall. Resultaten visade att de högsta slag-till-slag- och andningsvariationerna förekom i helt vaket tillstånd och en hög spridning under REM, med en progressiv minskning under sömn, relaterat till sömnnivån. De lägsta variationerna uppträdde vid djup sömn.

Mot bakgrund av dessa resultat har försök gjorts att utveckla en beslutsregel för klassificering av olika sömnstadier i överens- stämmelse med hjärtslags- och andningsvariationerna. Denna regel har nyligen provats på normalt friska vuxna och det preliminära resultatet visar att mer än 80% av de uppmätta tidsperioderna är korrekt klassificerade. 508 285 4 Ett förlopp enligt metoden beskrivs med stöd av fig. 1. Den beskrivna metoden realiseras normalt med hjälp av programvara.

En person sitter och kör i exempelvis en bil eller ett annat fordon. Tryckkänsliga plattor/sensorer är monterade i sätet/- ryggstödet eventuellt i bilbältet. Plattorna kan utgöras av PVDF-filmer eventuellt kombinerade med elektrostatiska plattor.

Förarens kroppsrörelser åstadkommer olika tryck mot plattorna som kontinuerligt registrerar trycket och rörelserna. Plattorna avger på känt sätt elektriska utgångssignaler som detekteras och analyseras. Genom nämnda utgångssignaler kan förutom kroppens rörelser även hjärtats funktion och andningsfunktionen detekte- ras. Amplitud och frekvens av hjärtats funktion detekteras samt amplitud och frekvens av andningsfunktionen. Beroende av för- arens vakenhetsgrad varierar storleken på dessa parametrar.

Signalerna skall nu analyseras och kan antingen analyseras direkt, lagras i ett minne för senare överföring eller överföras trådlöst, simultant till en persondator för lagring och vidare bearbetning av data. Analys och behandling av signalerna sker kontinuerligt i ett för ändamålet avsett, till plattorna via ledningar eller trådlöst anslutet, system i vilket varje signal analyseras oberoende av de övriga signalerna. Frekvens och amplitud för varje hjärtslag och andetag beräknas. Tidsinterval- len mellan de två efterföljande signalerna uppmäts. Vid regist- rering av kroppsrörelser uppmäts varaktigheten av rörelsen samt styrkan i rörelsen, dessutom uppmäts tidsintervall mellan rörel- ser. Kroppsrörelser klassificeras i enlighet med varaktighet och styrka.

Vidare jämförs i systemet variationen i tidsintervall och sprid- ning av amplitud och frekvens för varje hjärtslag och andetag med motsvarande värden för de tidigare eller efterföljande hjärtslagen och andetagen. En korrelation mellan andnings- och hjärtförändringar (variation) sker tillsammans med typ av kroppsrörelse. För att få ytterligare information är det även möjligt att registrera trycket av huvudet mot ett eventuellt nackstöd.

Genom statistisk analys med bl a multipelregression är det bevisat att det föreligger ett direkt samband mellan nämnda 508 285 5 parametrar och ändringar i vakenhetsgrad. Systemet jämför konti- nuerligt bearbetad data till det tidigare inskaffade normalmate- rialet. Vid sänkt vakenhetsgrad utlöses, vid en viss tröskelni- vå, en larmsignal, ljud och/eller ljus.

Analys och bearbetning av data sker med hjälp av ett datorsystem under styrning av ett analysprogram. Vid behov rekonstruerar programmet alla signaler som därvid kan presenteras på en till systemet ansluten bildskärm. Slutresultatet kan också presente- ras i form av histogram och statistiska tabeller.

Fig. 2a-f visar spridningen vid uppmätning av hjärt R-R- i förhållande till föregående intervall i olika stadier av sömn/- vakenhet.

Fig. 2a visar att spridningen är som störst i vaket tillstånd, fig. 2b visar spridningen under ögonblickssömn (REM), fig. 2 c-e visar spridningen i olika grader av sömn. Som framgår blir spridningen allt mindre desto djupare sömnen är. Fig. 2f visar att spridningen ökar vid återuppvaknandet. Den horisontala axeln visar RR, dvs det aktuella uppmätta värdet. Den vertikala axeln visar RR+1, dvs det i föregående intervall uppmätta värdet.

I fig. 3 visas i blockschemaform ett exempel på en anordning enligt uppfinningen. Exemplet hänför sig till kontroll av en fordonsförare. Som tidigare nämnts står föraren 1 i kontakt med tryckkänsliga plattor 2-4 som detekterar förarens kroppsrörel- ser. Plattorna 2-4 alstrar utsignaler som detekteras och filtre- ras med avseende på signaltyp i en detektor/filterkrets 5. De olika signaltyperna är de som motsvarar kroppsrörelser, hjärt- funktion och andningsfunktion. Från utgångar på filterkretsen tillförs signalerna ingångar på beräkningskretsar 6-8 för be- räkning av, i krets 6 frekvens och amplitud för varje hjärtslag samt tidsintervall mellan hjärtslag, i krets 7 frekvens och amplitud för varje andetag samt tidsintervall mellan andetagen och i krets 8 varaktigheten och styrkan i en rörelse samt tids- intervall mellan rörelser. Jämförelsekretsar (komparatorer) 9-ll mottager på ingångar utsignaler från kretsarna 6-8 och jämför för varje funktion (hjärta, andning, kroppsrörelse) tidsinter- 508 285 6 vallens variation, spridning av amplitud för hjärtslag respekti- ve andning med motsvarande värden för tidigare registrerade, och i ej visade minnesorgan lagrade, hjärtslag respektive andetag.

En motsvarande jämförelse görs i krets 11 för kroppsrörelsernas parametrar varaktighet, styrka samt tidsintervallens variatio- ner. Utsignalerna från kretsarna 9-11 styrs således av de nämnda parametrarna och tillförs ingångar på en korrelatorkrets 12 i vilken en korrelering görs mellan hjärt- och andningsföränd- ringar och motsvarande typ av kroppsrörelse. Eftersom det finns ett direkt samband mellan parametrarna och vakenhetsgraden ändras parametervärdena vid exempelvis sänkt vakenhetsgrad. Med hjälp av en tröskeldetektorkrets 13, kan därför en sådan tröskel för vakenhetsgraden inställas vid vilken en larmsignal utlöses och aktiverar en larmanordning 14 i form av exempelvis en larm- klocka eller en larmlampa eller bådadera om så är lämpligt. En presentationsutrustning, exempelvis i form av en bildskärm är betecknad med 15.

Claims (8)

508 285 PATENTKRAV

1. Metod för övervakning och bedömning av vakenhetsgrad och därmed förekomst av dåsighet hos en person, som är vaken eller håller på att somna, kännetecknad av - att en elektrisk signal alstras i motsvarighet till personens kroppsrörelser relativt ett stationärt, tryckkänsligt organ, som anligger mot minst en del av personens kropp, - att ur den elektriska signalen utskiljes signaler motsvarande dels egentliga kroppsrörelsers varaktighet och storlek, dels hjärtslagsberoende kroppsrörelsers amplitud som funktion av frekvens och dels andetagsberoende kroppsrörelsers amplitud som funktion av frekvens, - att varaktigheten och storleken av de egentliga kroppsrörel- serna samt tidsintervallet mellan dessa uppmäts och jämförs med tidigare uppmätta motsvarande värden för bestämning av eventuel- la förändringar, - att amplituden av varje hjärtslagsberoende och varje andetags- beroende kropprörelse samt tidsintervallet mellan minst två på varandra följande hjärtslag respektive andetag uppmäts och jämförs med tidigare uppmätta motsvarande värden för bestämning av eventuella förändringar, - att hjärtslags- och andetagsberoende förändringar korreleras med egentliga kroppsrörelseförändringar, - att den resulterande förändringen jämförs med en inställd vakenhetsgradtröskel och - att larm utlöses när tröskeln uppnås som tecken på sänkt vakenhetsgrad.

2. Anordning för övervakning och bedömning av vakenhetsgrad och därmed förekomst av dåsighet hos en person, som är vaken eller håller på att somna, kännetecknad av - minst ett stationärt, tryckkänsligt organ (2, 3, 4), som anligger mot minst en del av personens (1) kropp, vilket organ (2, 3, 4) är anordnat att över sin utgång alstra en elektrisk signal i motsvarighet till personens kroppsrörelser relativt detsamma, - en till nämnda, minst ett stationära, tryckkänsliga organs (2, 3, 4) utgång ansluten detektor/filterkrets (5), som är anordnad att ur den elektriska signalen utskilja signaler motsvarande dels egentliga kroppsrörelsers varaktighet och storlek, dels 508 285 hjärtslagsberoende kroppsrörelsers amplitud som funktion av , frekvens och dels andetagsberoende kroppsrörelsers amplitud som funktion av frekvens och avge dessa utskilda signaler över motsvarande utgångar, - en första beräknings- och jämförelsekrets (8, 11), som är anordnad att över sin ingång mottaga nämnda signal motsvarande egentliga kroppsrörelser, beräkna varaktigheten och storleken av de egentliga kroppsrörelserna samt tidsintervallet mellan dessa och jämföra dessa beräknade värden med tidigare beräknade mot- svarande värden för bestämning av eventuella förändringar, - en andra och en tredje beräknings- och jämförelsekrets (6, 9 resp. 7, 10), som är anordnade att över sina ingångar mottaga nämnda signaler motsvarande hjärtslagsberoende respektive an- detagsberoende kroppsrörelser, beräkna amplituden av varje hjärtslagsberoende respektive varje andetagsberoende kropprörel- se samt tidsintervallet mellan minst två på varandra följande hjärtslag respektive andetag och jämföra dessa beräknade värden med tidigare beräknade motsvarande värden för bestämning av eventuella förändringar, - en till nämnda tre beräknings- och jämförelsekretsars (6, 9; 7, 10; 8, 11) utgångar ansluten korrelatorkrets (12), som är anordnad att korrelera hjärtslags- och andetagsberoende föränd- ringar med egentliga kroppsrörelseförändringar, - en till korrelatorkretsens (12) utgång ansluten tröskeldetek- torkrets (13), som är anordnad att jämföra den resulterande förändringen med en inställd vakenhetsgradtröskel och - en till tröskeldetektorkretsens (13) utgång ansluten larm- anordning (14), som är anordnad att utlösa larm när den inställ- da tröskeln uppnås som tecken på sänkt vakenhetsgrad.

3. Anordning enligt kravet 2, kännetecknad av att nämnda, minst ett tryckkänsliga organ (2, 3, 4) utgörs av minst en tryck- känslig platta av PVDF-film. Å.

4. Anordning enligt kravet 2, kännetecknad av att nämnda, minst ett tryckkänsliga organ (2, 3, 4) utgörs av minst en tryck- känslig platta av PVDF-film i kombination med minst en elektro- statisk platta. 508 285 9

5. Anordning enligt något av kraven 2 - 4, kännetecknad av att nämnda, minst ett tryckkänsliga organ (2, 3, 4) är monterat i sitsen och/eller ryggstödet och/eller säkerhetsbältet i ett fordon, en säng etc.

6. Anordning enligt kravet 2, kännetecknad av att nämnda larm- anordning (14) är anordnad att avge en ljudsignal.

7. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda larm- anordning (14) är anordnad att avge en ljussignal.

8. Anordning enligt kravet 2, kännetecknad av att nämnda larm- anordning (14) är anordnad att avge såväl en ljudsignal som en ljussignal.