WO2009115073A2 - Verfahren und vorrichtung zur erhaltung, wiedererlangung oder erhöhung der aufmerksamkeit und wachheit einer ermüdeten person - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erhaltung, wiedererlangung oder erhöhung der aufmerksamkeit und wachheit einer ermüdeten person Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for maintaining, recovering or increasing the alertness and alertness of a fatigued person and for preventing accidents, damage or bad decisions due to fatigue, mainly in prolonged monotonous activities.
  • the sleep duration must not exceed 30 minutes under any circumstances. Otherwise, the likelihood of deep sleep increases, which is detrimental to waking up quickly and immediately following physical fitness. In principle, the deeper the sleep, the longer the recovery phase and subsequent drowsiness phase.
  • the object of the invention is to provide a method and a device by which drowsiness and microsleep and significant risks of accidents, damage and wrong decisions can be minimized. This object is achieved by a method having the features according to claims 1 to 11 and a device having the features according to claims 12 to 17.
  • Fig. 1 A system of so-called short sleep places at motorway rest stops.
  • Fig. 2 The device Kurztownplatz with measuring points
  • Fig. 3 The hypnogram of the normal night sleep and short sleep 4: Simplified representation of metrological signals during the duration of a short sleep
  • Fig. 5 Representation of the wake-up signals on the basis of raw data of a sleep stage 2 Fig. 6 Short sleep in a vehicle
  • the freeway system 1 On the freeway system 1 (here Warsaw-Berlin-Paris) are any number of service areas 2, which are equipped with short sleeps 3.
  • the service areas, here 2.1; 2.2; 2.3 and 2.4 can be reached by telephone / radio via a publicly available short sleeping place directory (not shown).
  • a calm area of the ritual sites 2 there are one or more short sleep places 3.
  • the persons 4.1; 4.2; 4.3 and 4.4 are with their vehicles users of the highway system 1 or any other road system, not shown, or intend to use the highway system 1 and want to protect against drowsiness and microsleep during longer-lasting ride. Their location in relation to the distance from the rest stops 2 is arbitrary.
  • the short sleep station 3 consists of a cabin 5 with a sleeping bench 6, an evaluation unit 12 with data transmission connections 9 to the wake-up and time display system 10, a sound transmission system 7 and the measuring device 8 with electrodes and headband 13, which is located at the head 4 is created by persons.
  • the use of the device Kurztownplatz 3 supports and controls sleepy people whose short sleep, which is monitored metrologically on its effect.
  • she dials the rest area 2.1 via radio and books the short sleeping place 3 installed there for a time that suits him, then uses it.
  • the short sleep is determined metrologically.
  • the person continues his planned ride refreshed.
  • the person 4.2 is traveling by car across countries for over a thousand kilometers. Their experience shows that drowsiness symptoms appear after six hours of driving. She calls an hour before the scheduled arrival at the service area 2.1 by means of the sleeping place directory in order to book the time of use. The decision is negative.
  • the person 4.2 still has enough time, selects the service area 2.2 (100 km away from service area 2.1), there book the short sleep area 3, use it on arrival.
  • the transport company of a foreign state with continental transport routes secures the fatigue provision, books in advance according to the scheduled travel route for his person 4.3 the short sleep area 3 of the rest area 2.3. This is marked as online in the short sleep directory.
  • the sleep data is stored via a central system and transmitted to the carrier upon request.
  • the transport company decides on the continuation of the journey of person 4.3 or takes further measures, such as repetition of the use of the short sleep area at the same or the next rest stop 2.4.
  • the person 4.4 stops in the rest area 2.4, gets aware of the existence of three short sleeping places, two of which are free and spontaneously uses a short sleeping place 3.
  • the short sleep device goes into operation. About the sound transmission system 7 is played according to the choice of the user soporific music. The tired person falls asleep. Brain signals are registered and evaluated via the electrodes of the measuring device 8 and the data monitoring connection 9 in the evaluation unit 12. After reaching sleep stage 2 of sleep physiology, the awakening of the person is signaled by wake-up and time signals.
  • the short sleeping places 3 can be operated either by the operators of the rest areas or a central marketer (franchise system).
  • the method includes stationary or mobile facilities in or on land, air, or sea or special service vehicles, any public and private facilities, such as hotels, motels, fitness centers, restaurants, railway stations, airports, in particular at transport hubs and in urban centers.
  • the recorded data of the users are optionally stored as required on a chip and / or telemedically online in control centers, sleep laboratories, hospitals, control centers, traffic monitoring stations, police stations, occupational health centers, research institutions and / or companies.
  • Beta waves (frequency: 14-40 Hz), when awake
  • Delta waves (frequency 0.5-3Hz), dreamless deep sleep 5. Vertex waves, steep waves with an amplitude maximum
  • Stage 4 More than 50% of the EEG activity consists of high delta waves, eye movements are not registered, hardly any muscle tone is detectable in the EMG.
  • REM sleep (filled in black in FIG. 3): In the EEG there is a regular theta activity (sawtooth waves), in the EOG rapid conjugated eye movements are registered, in the EMG a very low tone prevails, which is activated phasically. During sleep, there is a cyclical course of sleep stages. The stage REM is reached earliest after 60 to 90 minutes. As a guideline, the individual sleep stages share the following proportions: Stage 1: 5% Stage 2: 49% Stage 3: 8% Stage 4: 13% REM: 24% Wake: 1% Sleep stages 3 and 4 are considered deep sleep and should be at least one Make up fifty of the night's sleep. When at the end of sleep, after several hours, these phases of sleep alternate in shorter and shorter intervals, the sleeping one awakens.
  • daytime sleep which can last between 5 and 90 minutes, the body is regenerated, increased vigilance / alertness established, concentration, performance and responsiveness rebuilt. Colloquially, this is referred to as nap, nap, nap, cat nap or super sleep.
  • the performance-boosting short sleep known as power-napping, is an average of 10 to 30 minutes.
  • the short sleep station consists of a silenced mobile (car / truck) or stationary cabin 5 with a comfortable adjustable reclining seat / bench 6.
  • An the glasses 11 are measuring devices 8, the sound transmitter and headphone system 7 and the data transmission connections 9 to an evaluation unit 12, as well as the wake-up and time display system 10 attached.
  • the measuring devices 8 are composed of connecting lines (not shown here) to the electrode measuring points (EMG, A1, A2, C3, C4, EOG1, EOG2 and Ed), which are attached to the person's head 4, as symbolically represented.
  • EMG electrode measuring points
  • the electrode connection to the scalp takes place in the described solution by pressing metal cap or / and Saugnäpfen. Different and evaluable brain waves, eye movements and muscle contractions on the chin are recorded, recorded and evaluated as waves with amplitudes and frequencies via the circuit, not shown, of the electrodes.
  • FIGS. 3 to 5 show solutions for the evaluation and time determination of the short sleep end.
  • the idealized hypnogram shows normal (night) sleep compared to short sleep.
  • the sleep state 1 to 4 and the state REM (filled in black) are periodically passed through with a temporary wake-up phase until waking up from the state "Awake.”
  • the sleep phase "E” the sleep stage is reached for the first time 2 the wake-up signal "W.”
  • the metrological signals of sleep detection are measured by EEG (electroencephalography), in which the electrical activities of the brain are measured via measured potential differences in microvolts between the electrodes of the measuring points (here between C4 and A1 or C3 and A2, see FIG. are represented as waves with amplitudes of the so-called grapho elements and recorded. Furthermore, the electrical activities during eye movements left (EOG 1: A1) and right (EOG 2: A1) are measured in an analogous manner via EOG (electrooculogram) and recorded as grapho elements. Furthermore, the muscle activities on the chin muscle are measured in an analogous manner by means of EMG (electromyogram) and recorded as grapho elements.
  • EEG electroencephalography
  • FIG. 4 The potential changes measured on a person are illustrated in FIG. 4 as waves with fluctuations of the amplitudes on projected measuring unit scales of +/- 50 microvolts.
  • the grapho elements show significant differences in the amplitudes and frequencies between the three phases. These average values of the amplitudes / frequency ranges can be assigned. Of course, the measured values fluctuate and are averaged within given time periods (epochs). In addition, the values vary individually with respect to the person, especially after their age. The zero point is set via the ground electrode Ed. For this example according to FIG. 4, the following averaged measured values are in microvolts / hertz.
  • EEG C4 A1 hL 56 20 20 125 20 microvolt
  • EEG C3 A2 hR 54 24 22 130 22 Microvolts Frequency f 8-40 4.5-6.5 4.5-6.5 0.8-2 13-15 hertz
  • EOG2 A1 aR 67 32 14 14 14 microvolt
  • Stage 2 shown in simplified form in FIG. 4, is depicted in detail as a raw data record of a 15-second epoch.
  • EEG EEG
  • C4 A1 and C3: A2
  • the mode of action according to FIGS. 2 to 5 is the following:
  • the person lies down in the cab 5 in a comfortable position on the berth 6 ( Figure 2).
  • the sound transmission and headphone system 7 is applied to the head 4, the measuring devices 8 are placed with glasses 11.
  • the electrodes are attached to the measuring points marked in FIG. In this example, this is done by a trained operator.
  • soothing music is recorded via the headphones 7.
  • the individual O-potential adjustment of the brain waves of the person is recorded via the headphones 7.
  • the person tries to calm down and fall asleep. Via the spectacles 11 and the electrodes 8 attached to the head 4, signals are recorded via brainwaves by means of EEG, eye movements by means of EOG, muscle activities on the chin by means of EMG and transmitted to the evaluation unit 12.
  • short sleep the sleeping phase is only a few minutes. Usually, short sleep lasts about 10 to a maximum of 30 minutes until the transition from sleep stage 1 to sleep stage 2.
  • the user is immediately wide awake and can carry out the success control.
  • the time of falling asleep varies depending on the waking state and constitution of the persons. The same applies to reaching the sleep stages. In this example, the person therefore enters an individual maximum time value at the evaluation unit, for example 30 minutes. Is according to the Analysis in the evaluation unit reaches no sleep stage 2 until the maximum time, nevertheless, the wake-up signal W occurs. This gives the user the security to comply with his personal time planning despite failed sleep attempt. In case of incorrect measurements, the achievement of deep sleep stages is thus minimized.
  • FIG. 4 shows that there are striking differences between the sleep stages.
  • the frequency of muscle contraction is additionally used.
  • a measuring device is located in the housing area above the windshield, preferably in a known manner a camera 8.1, which in the direction of the head 4 the person on the driver's seat 6 is set.
  • a measuring device 8.2 which is designed as a footrest, a motion / pressure sensor absorbs.
  • the evaluation unit 12 is installed, which is coupled to the sound transmission system 7 and the wake-up and time display system 10 to the car radio system.
  • the mode of action is the following:
  • the vehicle leading person switches on the evaluation device 12 at the press of a button in the event of fatigue.
  • This is coupled to the camera 8.1 and / or the measuring device 8.2 for the footrest (in the figure, marked above in black).
  • the camera 8.1 optionally registers eye, in particular pupil movements and / or fatigue movements of the head 4.
  • the systems 8.1 and 8.2 complement each other such that in clutch and brake operation of the left foot only the camera 8.1 and monotonous driving on highways and country road additionally the Left foot on the footrest with measuring system 8.2 Register slackening reactions. These are used in the evaluation unit 12 to determine fatigue phenomena and signals of a required short sleep.
  • the short sleep signal is output via a display of the evaluation unit 12 or the sound transmission system 7, the person will approach a parking space, stop, set the driver's seat 6 in a comfortable sleeping position as a short sleep position 3 and a short press on the evaluation device 12 start up.
  • the sound transmission system 7 is used to bring calming music that promotes sleep.
  • the person assumes a comfortable sleeping position and places his right hand on the handle 8.4, the left hand on the hand rest 8.3, which is mounted with arm rest on the (not shown in Fig. 6) driver's door (in figure, bottom, marked black).
  • Handle 8.4 and / or hand rest 8.3 are designed such that muscle contraction movements and / or relaxation movements and / or Tonus losses of the musculature and / or sensors amplitude of the muscle contraction m, as already described in Fig. 2, 4 and 5 analogous to the chin, registered and evaluated.
  • the hand rest is controllable via a signal system, which is coupled to a display of the evaluation unit 12, in such a way that the optimal contact of hand and sensor is visually checked on the display. If the person has reached the short sleep phase, relaxation of the hand musculature occurs, ie a loss of muscle tone, the hand loosens the contact or falls off the handle and / or via the sensor of the hand rest 8.3 the decrease in the mean amplitude of the muscle contraction m, as already shown in FIG 2, 4 and / or 5 described. The evaluation device 12 evaluates these signals and initiates the awakening via the sound transmission system 7.
  • the control handle 8.4 is replaced by an extra fold-up hand rest, a type of "joy stick" with corresponding electrodes
  • the foot rest 8.2 assumes the task of the hand rest 8.3 with its measuring device or this task realized by a Velcro fastened with sensors attached to the calf of the left leg and in contact with muscular contractions.
  • the short sleep station is installed in the passenger seat or in a sleeper cab and the camera 8.1 is placed in the hinged sun visor above the front panel
  • the measurement methods already described can be coupled or decoupled with one another in such a way as the measurement with evaluation of the signals ensures the achievement of the short sleep, in particular of the sleep stage 2, for the wake-up signal.
  • the raw data are processed in the local processing unit only for their transmission to a responsible for several short sleep central computer and transmitted, for example via VPN data tunnel or wireless and sent the result back.
  • This solution will delete the evaluated data if data protection is required.
  • the storage of the individual sleep characteristics of the person takes place, so that with repeated use of short sleep places by this person the already existing data whose sleep behavior is used for presetting the new sleep process.
  • the bed without cabin, but like a capsule in whole or only at the head, closed.
  • all signal, time, measuring and evaluation devices are integrated in the capsule.
  • the glasses are replaced with a hood or helmet and / or an arm and / or foot strap or a so-called headset.
  • light and color effects during the sleep phase have calming and relaxing effects and / or facilitate the awakening and the re-establishment of a quick alertness and concentration in the wake-up phase by bright, stimulating light.
  • hypnotic and / or medicinal agents are used or administered to secure and / or accelerate falling asleep.
  • visual and / or verbal behavioral therapeutic hints are conveyed to promote the person's process of falling asleep.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhaltung, Wiedererlangung oder Erhöhung der Aufmerksamkeit und Wachheit einer ermüdeten Person und zur Vorbeugung von Unfällen, Schäden oder Fehlentscheidungen durch Übermüdung, vorwiegend bei längeren monotonen Tätigkeiten. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche Schläfrigkeit und Sekundenschlaf und erhebliche Gefahren von Unfällen, Schäden und Fehlentscheidungen minimiert werden können. Erfindungsgemäß ist in einem Verfahren vorgesehen, dass die Person in einer stationären oder fahrbaren Einrichtung von einem ermüdeten Wachzustand durch technisch und/oder medikamentös und/oder verhaltentherapeutisch unterstützende Maßnahmen in einen Kurzschlaf versetzt, schlafmedizinische Messungen von Augenbewegungen und/oder Muskulatur- und/oder Gehirnaktivitäten ausgewertet und nach Erreichen des Kurzschlafendes, insbesondere des Schlafstadiums 2 der Schlafphysiologie, die Person mit einem durch diese Auswertung erzeugtem Wecksignal beeinflusst wird. Zur Realisierung des Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung angegeben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erhaltung, Wiedererlangung oder Erhöhung der Aufmerksamkeit und Wachheit einer ermüdeten Person.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhaltung, Wieder- erlangung oder Erhöhung der Aufmerksamkeit und Wachheit einer ermüdeten Person und zur Vorbeugung von Unfällen, Schäden oder Fehlentscheidungen durch Übermüdung, vorwiegend bei längeren monotonen Tätigkeiten.
Während des Arbeitsprozesses und der aktiven Tätigkeiten des Menschen soll deren Aufmerksamkeit zur Vermeidung von Unfällen oder Fehlhandlungen oder Entscheidungen nicht durch Schläfrigkeit oder Sekundenschlaf beeinträchtigt werden.
Es ist bekannt, dass akute oder chronische Müdigkeit und daraus resultierende Schläfrigkeit u. a. zu Sekundenschlaf mit Fehlhandlungen bei der Tätigkeit des Menschen führen. Insbesondere ereignen sich Unfälle, was besonders nachts im Verkehrsbereich und im Industriebereich bei der Steuerung von Fahrzeugen und Arbeitsprozessen zu schweren Zwischenfällen und Schäden führt Ein Viertel aller Unfälle auf deutschen Autobahnen ereignen sich infolge Sekundenschlaf - in nur einer Sekunde Schlaf bei Tempo 100 km/h legt das Fahrzeug 28 Meter unkontrolliert zurück. Große Industriekatastrophen - Tankschiff „Exxon Valdez", Chemiewerk Bhopal, Kernreaktorzwischenfälle - finden vorwiegend nach Mitternacht statt. Es werden technische und organisatorische Maßnahmen zur Minimierung des Sekundenschlaf-Risikos, wie z.B. Sicherheitsschaltungen mit Bedienungs- zwang aller 20 Sekunden im Schienenverkehr, aktive Lenkeingriffssysteme bei dichtem Auffahren und Verlassen der Fahrspur im Kraftfahrzeugbau sowie Vorrichtungen zur Erfassung der zunehmenden Schläfrigkeit am Steuer realisiert. Mit Hilfe von Fragebögen - Scores, die typische Vorboten des Sekundenschlafes abfragen (Schwerwerden der Augenlider, „verschwimmender Blick" oder „Tunnel- blick" oder „Schlangenlinien fahren") und Messgeräten (z.B.Pupillografϊe) wird versucht, die Schläfrigkeit zu objektivieren. In der Regel versuchen Kraftfahrer durch individuelle Maßnahmen wie Fenster öffnen, Rauchen, Hören von Musik, Unterhaltung, durch Genuss von koffeinhaltigen Getränken oder Einnahme von Drogen den Sekundenschlaf zu verhindern. Auch das Anhalten und der kurze Schlaf zumeist im Fahrzeug werden praktiziert. Die Schläfrigkeit wird als größte Unfallursache im Transportbereich eingestuft, übertrifft die Probleme, die durch Alkohol- und Drogen sowie Geschwindigkeitsüberschreitungen auftreten.
Bisher ist es wissenschaftlich und technisch nicht gelungen, sichere praktisch relevante Gegenmaßnahmen gegen die Schläfrigkeit zu finden. Amerikanische und asiatische Firmen bieten dafür Ruheräume an. Innerhalb einer kurzen Schlafphase sollen Mitarbeiter neue Energie tanken. Deshalb kann man diese Art von Schlaf auch als Energie-Schlaf bezeichnen.
Soll der Energie-Schlaf erholsam sein, ohne dass der Betroffene eine nachfolgende Schläfrigkeit empfindet, die die Leistung- und Konzentrationsfähigkeit einschränkt, darf die Schlafdauer keinesfalls 30 Minuten überschreiten. Andernfalls steigt die Wahrscheinlichkeit des Eintretens von Tiefschlaf, was sich für das schnelle Aufwachen und die sofortige anschließende körperliche Fitness nachteilig auswirkt. Prinzipiell gilt: Je tiefer der Schlaf, desto länger dauert die Aufwachphase und nachfolgende Schläfrigkeitsphase.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche Schläfrigkeit und Sekundenschlaf und erhebliche Gefahren von Unfällen, Schäden und Fehlentscheidungen minimiert werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bis 11 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 12 bis 17 gelöst.
Die Erfindung mit ihrem technischen Umfeld wird anhand der Figuren beschrieben. Diese stellen nur bevorzugte Ausführungen dar. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungen begrenzt. Sie zeigen: Fig. 1 : Ein System der so genannten Kurzschlafplätze an Autobahnraststätten. Fig. 2: Die Vorrichtung Kurzschlafplatz mit Messstellen Fig. 3: Das Hypnogramm des normalen Nacht-Schlafes und des Kurzschlafes Fig. 4: Vereinfachte Darstellung messtechnischer Signale während der Dauer eines Kurzschlafes
Fig. 5: Darstellung der Weck-Signale an Hand von Rohdaten eines Schlafstadiums 2 Fig. 6 Kurzschlafplatz in einem Fahrzeug
Fig. 1
An dem Autobahnstraßensystem 1 (hier Warschau-Berlin-Paris) befinden sich beliebig viele Raststätten 2, welche mit Kurzschlafplätzen 3 ausgerüstet sind. Die Raststätten, hier 2.1; 2.2; 2.3 und 2.4 sind telefonisch/per Funk über ein nicht dargestelltes öffentlich verfügbares Kurzschlafplatz- Verzeichnis erreichbar. In einem beruhigten Bereich der Rasstätten 2 befinden sich ein oder mehrere Kurzschlafplätze 3. Die Personen 4.1; 4.2; 4.3 und 4.4 sind mit ihren Fahrzeugen Nutzer des Autobahnstraßensystems 1 oder eines beliebigen anderen nicht dargestellten Stra- ßensystems oder beabsichtigen das Autobahnstraßensystem 1 zu nutzen und wollen sich gegen Schläfrigkeit und Sekundenschlaf während länger andauernder Fahrt absichern. Deren Standort in Bezug auf die Entfernung von den Raststätten 2 ist beliebig. Der Kurzschlafplatz 3 besteht aus einer Kabine 5 mit Liegebank 6, einer Auswert- einheit 12 mit Datenübermittlungsanschlüssen 9 zu dem Weck- und Zeitanzeige- System 10, einem Sound- Sende-System 7 und der Messeinrichtung 8 mit Elektroden und Stirnband 13, welches am Kopf 4 von Personen angelegt wird. Die Benutzung der Vorrichtung Kurzschlafplatz 3 unterstützt und kontrolliert für Schläfrige deren Kurzschlaf, welcher messtechnisch auf seine Wirkung überwacht wird.
Die Wirkungsweise wird nachfolgend beschrieben:
Die Person 4.1 fährt einen Lastzug, bemerkt Schläfrigkeitserscheinungen und ist noch ca. 50 km von der Raststätte 2.1 entfernt. Mit Hilfe des mitgeführten Kurzschlaf-Verzeichnisses wählt sie über Funk die Raststätte 2.1 an und bucht den dort installierten Kurzschlafplatzes 3 für eine ihm genehme Zeit, nutzt diesen anschließend. Der Kurzschlaf wird messtechnisch festgestellt. Die Person setzt seine geplante Fahrt erfrischt fort. Die Person 4.2 ist mit dem PKW länderübergreifend über Tausend Kilometer unterwegs. Ihre Erfahrungen zeigen, dass nach sechs Stunden Fahrt Schläfrigkeitser- scheinungen auftreten. Sie ruft mittels des Schlafplatz- Verzeichnisses eine Stunde vor der geplanten Ankunft an der Raststätte 2.1 an, um die Nutzungszeit zu bu- chen. Der Bescheid ist negativ. Die Person 4.2 hat noch ausreichend Zeit, wählt die Raststätte 2.2 an (100 km von Raststätte 2.1 entfernt), bucht dort den Kurzschlafplatz 3, nutzt diesen bei Ankunft.
Das Fuhrunternehmen eines ausländischen Staates mit kontinentalen Transportwegen sichert die Ermüdungsvorsorge ab, bucht schon im Voraus entsprechend der zeitlich geplanten Fahrtroute für seine Person 4.3 den Kurzschlafplatz 3 der Raststätte 2.3. Dieser ist im Kurzschlaf-Verzeichnis als online vernetzt gekennzeichnet. Bei Nutzung durch die Person 4.3 werden die Schlafdaten über ein Zentralsystem gespeichert und bei Anforderung dem Fuhrunternehmen übermittelt. Im Ergebnis der Auswertung durch das Zentralsystem entscheidet das Fuhrunterneh- men über die Fortsetzung der Fahrt von Person 4.3 oder trifft weitere Maßnahmen, wie Wiederholung der Kurzschlafplatz-Nutzung an der selben oder der nächsten Raststätte 2.4.
Die Person 4.4 macht Halt in der Raststätte 2.4, bekommt Kenntnis vom Vorhandensein von drei Kurzschlafplätzen, von denen zwei frei sind und nutzt spontan einen Kurzschlafplatz 3.
Zur Nutzung der Kurzschlafplätze 3 legen sich die Personen 4.1; 4.2; 4.3 und 4.4 in der Kabine 5 auf die Liegebank 6, befestigen am Kopf 4 das Stirnband 13 mit Messeinrichtungen 8 derart, dass die Elektroden der Messeinrichtung 8 Kontakt zu registrierbaren Hirnströmen im Stirnbereich herstellen. Dies wird durch Anzeige an der Auswerteinheit 12 visuell kontrolliert. Über einen Knopfdruck an der Auswerteinheit 12 geht die Kurzschlafvorrichtung in Betrieb. Über das Sound- Sende-System 7 wird nach Wahl des Benutzers einschläfernde Musik eingespielt. Die ermüdete Person schläft ein. Hirnsignale werden über die Elektroden der Messeinrichtung 8 und den Datenübeπnittlungsanschluss 9 in der Auswerteinheit 12 registriert und ausgewertet. Nach Erreichen des Schlafstadiums 2 der Schlafphysiologie wird das Aufwachen der Person über Signale des Weck- und Zeitan- zeige-Systems 10 und/oder laute Musik der Sound-Sende- Anlage 7 eingeleitet. Der Erholungseffekt ist eingetreten, die Person weist Vigilanz/Wachheit auf. Nach dem Kurzschlaf meldet sich die Person beim Raststättenpersonal ab, bevor sie erholt und wahlweise mit dem Papierausdruck oder einer Magnetkarte, dem so genannten Schlafpass mit Vermerk „neu aufgeladenen ", die Fahrt fortsetzt, das Raststättenpersonal die Kurzschlafplätze für die nächsten Schlafgast vorbereitet. Über ein Gebührensystem, welches die Benutzerzeit, Vorausbuchungen und Saison/Spitzenzeiten differenziert berücksichtigt, erfolgt die Bilanzierung des Aufwandes. Die Kurzschlafplätze 3 können wahlweise von den Betreibern der Rast- statten oder einem zentralen Vermarkter betrieben werden (Franchise-System).
Bei weiteren nicht dargestellten Lösungen werden mehrere Kurzschlafplätze unternehmensintern in Bürogebäuden, Banken, Industrieanlagen, Handelseinrichtungen und/oder für diese benachbart als getrennte Einrichtungen aufgestellt. Über Dienstanweisung oder freiwillig benutzen Mitarbeiter die Kurzschlafplätze kostenfrei oder kostenpflichtig.
Selbstverständlich gibt es beliebige weitere Kopplungsmöglichkeiten des Nutzersystems. So schließt das Verfahren stationäre oder fahrbare Einrichtungen in oder an Land-, Luft-, oder See- oder speziellen Service-Fahrzeugen, beliebige öffentli- che und private Einrichtungen, wie Hotels, Motels, Fitnesscenter, Restaurants, Bahnhöfe, Flughäfen, insbesondere an Verkehrsknotenpunkten und in urbanen Zentren mit ein.
Diese Systeme werden bei weiteren Lösungen landesweit oder länderübergreifend oder überkontinental installiert und zentral verwaltet.
Die aufgezeichneten Daten der Nutzer werden je nach Bedarf wahlweise auf einem Chip gespeichert und/oder online telemedizinisch in Kontrollzentren, Schlaflabore, Krankenhäuser, Leitstellen, Verkehrsüberwachungsstellen, Polizeiwachen, Arbeitsmedizinische Zentren, Forschungseinrichtungen und/oder Firmen geleitet.
Es ist aus der Schlafforschung bekannt, dass der menschliche Schlaf unterschiedliche Schlafphasen durchläuft. Im Schlaf werden viele motorische und sensorische Nervenzellen zumindest für die höheren Hirnfunktionen blockiert. Das Schließen der Augen unterstützt diese Funktion. Zur Aufrechterhaltung des Schlafes variieren die funktionellen Systeme des Gehirns bzw. die Schlaftiefe in zeitlichen Abständen. Dabei wechseln sich Tiefschlafphasen, mit weniger tiefen Schlafphasen ab. Durch Ableitung elektrischer Ströme mittels einer EEG (Elektroenzephalogra- fie) können diese Rhythmen gemessen und sichtbar gemacht werden. Nach Frequenz und Amplitude dieser „inneren Rhythmen" werden folgende messbaren Wellen im Rahmen der hier behandelten Lösung, auch Graphoelemente genannt, unterschieden: 1. Alphawellen ( Frequenz: 8-13 Hz) dominieren beim gesunden Erwachsenen als Grundaktivität
2. Betawellen ( Frequenz : 14-40 Hz), im Wachzustand
3. Thetawellen ( Frequenz : 4,5-6,5 Hz), in der leichten Schlafphase
4. Deltawellen ( Frequenz 0,5-3Hz), beim traumlosen Tiefschlaf 5. Vertexzacken, steile Wellen mit einem Amplitudenmaximum
6. K-Komplexe ( Frequenz 0,8-2 Hz, Amplituden 100-150 Mikrovolt), biphasische Wellen mit negativem und positivem Anteil, Zeichen einer Bereitschaftsaktivierung der Hirnrinde zum tieferen Schlaf
7. Spindeln (Frequenz 13 -15 Hz), Serien von bilateralen Wellen Diese Graphoelemente bestimmen im Zusammenspiel mit den Befunden des E- lektrookulogramms (EOG: Messung der Augenbewegungen) und des Elektromyogramms (EMG: Aufzeichnung von Muskelaktivitäten z.B. am Kinnmuskel oder am Unterschenkelmuskel) die Einteilung der Schlafstadien (siehe Fig.3: Hyp- nogramm des normalen Nacht-Schlafes): Stadium 1 : Im EEG herrscht eine Thetaaktivität vor, gelegentlich noch Alphawellen, es treten Vertexzacken auf. Im EOG werden langsame Augenbewegungen registriert, das EMG zeigt einen relativ hohen Muskeltonus, aber niedriger als im Wachzustand. Stadium 2: Im EEG dominieren Thetaaktivität, Schlafspindeln und K- Komplexe. Es werden keine Augenbewegungen registriert, abnehmender Muskeltonus im EMG. Stadium 3: Über 20 % der EEG -Aktivitäten besteht aus Deltawellen. Weiterhin keine Augenbewegungen, niedriger Muskeltonus.
Stadium 4: Mehr als 50% der EEG- Aktivität besteht aus hohen Deltawellen, Augenbewegungen werden nicht registriert, im EMG ist kaum Muskeltonus erkenn- bar.
REM- Schlaf (in Fig. 3 schwarz ausgefüllt): Im EEG findet sich eine regelmäßige Thetaaktivität (Sägezahnwellen) , im EOG werden rasche konjugierte Augenbewegungen registriert, im EMG herrscht ein sehr niedriger Tonus vor, der phasisch aktiviert wird. Während des Schlafes kommt es zu einem zyklischen Verlauf der Schlafstadien. Das Stadium REM wird frühesten nach 60 bis 90 Minuten erreicht. Am Gesamtschlafhaben die einzelnen Schlafstadien als Richtwerte folgende Anteil: Stadium 1: 5% Stadium 2: 49% Stadium 3: 8 % Stadium 4 : 13% REM: 24% Wach: 1% Die Schlafstadien 3 und 4 gelten als Tiefschlaf und sollten mindestens ein Fünf- tel des Nacht-Schlafes ausmachen. Wenn sich gegen Ende des Schlafes, nach mehreren Stunden, diese Schlafphasen in immer kürzeren Anständen abwechseln, wird der Schlafende wach.
Beim so genannten Tagesschlaf, welcher zwischen 5 und 90 Minuten dauern kann, wird der Körper regeneriert, erhöhte Vigilanz/Wachheit hergestellt, Kon- zentrations-, Leistungs- und Reaktionsfähigkeit wieder aufgebaut. Umgangssprachlich wird dieser bezeichnet als Schläfchen, Nickerchen, Mittagsschlaf, Cat- nap oder Superschlaf. Der als Powernapping bezeichnete leistungsfördernde Kurzschlaf beträgt durchschnittlich 10 bis 30 Minuten.
Fig.2
Der Kurzschlafplatz besteht aus einer schallgedämpften fahrbaren (PKW/LKW) oder stationären Kabine 5 mit einer bequemen einstellbaren Liegesitz/bank 6. An der Brille 11 sind Messeinrichtungen 8, das Sound- Sende- und Kopfhörersystem 7 und die Datenübermittlungsanschlüsse 9 zu einer Auswerteinheit 12, sowie zum Weck- und Zeitanzeige-System 10 angebracht. Die Messeinrichtungen 8 setzen sich zusammen aus hier nicht dargestellten Verbindungsleitungen zu den Elektro- denmesspunkten (EMG, Al, A2, C3, C4, EOGl, EOG2 und Ed), welche am Kopf 4 der Person, wie symbolisch dargestellt, angebracht sind. Die Elektrodenverbindung zur Kopfhaut erfolgt bei der beschriebenen Lösung durch Andrücken von Metallhütchen oder/und Saugnäpfen. Es werden über die nicht dargestellte Schaltung der Elektroden unterschiedliche und auswertbare Hirnströme, Augenbewe- gungen und Muskelkontraktionen am Kinn als Wellen mit Amplituden und Frequenzen registriert, aufgezeichnet und ausgewertet.
In den Fig. 3 bis 5 werden Lösungen zur Auswertung und zeitlichen Bestimmung des Kurzschlafendes dargestellt. Fig. 3
Das idealisierte Hypnogramm zeigt den normalen (Nacht)-Schlaf im Vergleich zum Kurzschlaf. Beim Nacht-Schlaf werden vom Zustand „Wach" periodisch die Schlafstadien 1 bis 4 und das Stadium REM(schwarz ausgefüllt) mit kurzzeitigen Aufwachphasen im zeitlichen Ablauf bis zum Aufwachen durchlaufen. Beim Kurzschlaf erfolgt nach der Einschlafphase „E" mit dem erstmaligen Erreichen des Schlafstadiums 2 das Wecksignal „W". Fig. 4 :
Die messtechnischen Signale der Schlaferkennung erfolgen über Messwerte des EEG (Elektroenzephalografie), bei welchem die elektrischen Aktivitäten des Ge- hirn über gemessene Potentialunterschiede in Mikrovolt zwischen den Elektroden der Messstellen (hier zwischen C4 und Al bzw. C3 und A2, siehe Fig.2) als Wellen mit Amplituden der so genannten Graphoelemente dargestellt und aufgezeichnet werden. Des Weiteren werden in analoger Weise über EOG (Elektrookulogramm) die elektrischen Aktivitäten bei Augenbewegungen Links (EOG 1:A1) und Rechts (EOG 2:A1) gemessen und als Graphoelemente aufgezeichnet. Des Weiteren werden in analoger Weise mittels EMG (Elektromyogramm) die Muskelaktivitäten am Kinnmuskel gemessen und als Graphoelemente aufgezeichnet.
Die an einer Person gemessenen Potentialänderungen sind in Fig.4 als Wellen mit Ausschlägen der Amplituden auf projizierten Messeinheit-Skalen von +/-50 Mik- rovolt idealisiert dargestellt. Charakteristische Zeitepochen (hier 15 Sekunden) in den Phasen i=0=Wach, i=l=Stadium 1 und i=2=Stadium 2 sind aus dem dargestellten 20minütigen Kurzschlafbereich gezoomt (gedehnt) idealisiert hervorgehoben.
Die Graphoelemente zeigen deutliche Unterschiede in den Amplituden und Frequenzen zwischen den drei Phasen. Diesen können Mittelwerte der Amplituden/Frequenzbereiche zugeordnet werden. Selbstverständlich schwanken die gemessenen Werte und werden innerhalb vorgegebener Zeitabschnitte (Epochen) gemittelt. Außerdem schwanken die Werte individuell bezogen auf die Person, insbesondere nach deren Lebensalter. Der Nullpunkt wird über die Erdungselektrode Ed festgelegt. Für dieses Beispiel nach Fig.4 sind das nachfolgende gemittel- ten Messwerte in Mikrovolt/Hertz.
Tabelle 1 :
Messstelle Symbol Wach Stadium 1 Stadium 2 K v. St.2 S v. St2 Dim.
EEG C4:A1 hL 56 20 20 125 20 Mikrovolt
EEG C3:A2 hR 54 24 22 130 22 Mikrovolt Frequenz f 8-40 4,5-6,5 4,5-6,5 0,8-2 13-15 Hertz
EOGl :A1 aL 71 34 12 12 12 Mikrovolt
EOG2:A1 aR 67 32 14 14 14 Mikrovolt
EMG m 34 16 Mikrovolt Fig.5
Das in Fig.4 vereinfacht dargestellte Stadium 2 ist als Rohdaten-Aufzeichnung einer 15 -Sekunden-Epoche im Detail abgebildet. Deutlich sind beim EEG (C4:A1 und C3:A2) je drei typische K-Komplex als Amplituden von ca. 125 bis 130 Mik- rovolt und Frequenzen von ca. 0,8 Hz (K1+K2+K3=3K) und drei Spindeln mit Frequenzen von 13-15 Hz (S1+S2+S3=3S) erkennbar und gekennzeichnet. Die Wirkungsweise nach Fig.2 bis Fig.5 ist folgende:
Die Person legt sich in der Kabine 5 in einer bequemen Lage auf die Liegebank 6 (Fig.2). Das Sound- Sende- und Kopfhörersystem 7 wird am Kopf 4 angelegt, die Messeinrichtungen 8 mit Brille 11 aufgesetzt. An die in Fig.2 gekennzeichneten Messpunkte werden die Elektroden angesetzt. Bei diesem Beispiel wird dies von einer eingewiesenen Bedienungsperson ausgeführt.
Mit dem Einschalten der so genannten Schlafsteuerung, hier nicht dargestellt, wird beruhigende Musik über die Kopfhörer 7 eingespielt. Über die Steuerung der Auswerteinheit 12 erfolgt mittels Justierung über die Elektrode Ed die individuelle O-Potentialeinstellung der Hirnströme der Person.
Die Person versucht sich zu beruhigen und einzuschlafen. Über die Brille 11 und die am Kopf 4 angebrachten Elektroden 8 werden Signale über Gehirnströme mittels EEG, Augenbewegungen mittels EOG, Muskelaktivitäten am Kinn mit- tels EMG registriert und an die Auswerteinheit 12 übermittelt.
Aufgrund der Müdigkeit tritt bei der Person nach wenigen Minuten der Kurzschlaf ein, welcher idealisiert entsprechend Fig.3, als Übersicht entsprechend Fig.4, als Wellen mit Amplitudenausschlägen und Frequenzen der Messstellen in der Messeinrichtung registriert wird. An Hand des Hypnogramms von Fig.4 wird die Wirkungsweise der Auswerteinheit für die Schlaferkennung und das Wecken erläutert.
In der Phase i=0 (ermüdeter Wachzustand) werden die Amplituden hLO = hRO = 54-56, aL0= aRO = 67-71 und mθ = 34 Mikrovolt gemessen. Typisch für den Wachzustand sind starke Schwankungen dieser Wellen, so dass die Amplituden- ausschlage der einzelnen 15-sek-Epochen ebenfalls stark schwanken.
Tritt die Person in die Phase i=l ein, verringern sich die Hirnströme, Augenbewegungen und Muskelkontraktionen. Das wird durch die Verringerung der Potential- ausschlage mit den Amplituden von hLl=hR 1=20-24, aLl= aRl=32-34, ml=16 Mikrovolt registriert. Diese Tendenz signalisiert der Auswerteinheit das Schlafstadium 1.
Nach einer individuell unterschiedlichen Zeit im Minutenbereich erreicht die ein- geschlafene Person das Schlafstadium mit der Phase i=2. Die Muskelkontraktion m2=8 und Augenbewegungen mit aL2=aR2=12-14 Mikrovolt nehmen weiter ab, während im EEG die Grundaktivität der Wellen hL2=hR2=20-22 sich kaum ändert. Charakteristisch für die Schlafphase 2 im EEG ist das Auftreten so genannter Spindeln S und K-Komplexe K. Diese werden bei diesem Beispiel für den Weckmechanismus genutzt. Da die Spindeln relativ hochfrequente Wellen von 13-15 Hz gegenüber dem normalen Wellenverlauf von 4,5 bis 6,5 Hz der Schlafstadien 1 und 2 besitzen, können sie bei der Messung gefiltert und in ihrer Folge gezählt werden. Bei diesem Beispiel erfolgt die Zählung von S1+S2+S3=3S=W. Werden drei Spindeln gemessen, erfolgt das Wecksignal W.
Bei dieser Lösung werden als weiteres Wecksignal auftretende K-Komplexe genutzt. Sie werden registriert, wenn die gemessenen Amplituden um einen Faktor 4 größer als die normalen Wellen der Schlafstadien 1 und 2 sind: hL(K)2>/= 4 x hL2 oder/und hR(K)2>/= 4 x hR2). Da im Hypnogramm von Fig.4 auch K-Komplexe dreifach auftreten, erfolgt mit der Zählung K1+K2+K3=3K=W ebenfalls das Wecksignal. Sobald die Person bei der schlafmedizinischen Überwachung zum Übergang vom Schlafstadium 1 in das Schlafstadium 2 kommt, setzen akustische, visuelle und mechanische Wecksignale ein. (Siehe Signal W in Fig.3 und Fig.4). Beim Kurzschlaf beträgt die Schlafphase nur wenige Minuten. Meistens dauert der Kurzschlaf bis zum Übergang von Schlafstadium 1 in das Schlafstadium 2 cirka 10 bis maximal 30 Minuten. Der Anwender ist sofort hellwach und kann die Erfolgskontrolle durchführen. Die Zeit der Einschlafphase ist je nach Wachzustand und Konstitution der Perso- nen unterschiedlich. Gleiches trifft auch für das Erreichen der Schlafstadien zu. Bei diesem Beispiel gibt die Person deshalb an der Auswerteinheit einen individuellen maximalen Zeitwert ein, zum Beispiel 30 Minuten. Ist entsprechend der Analyse in der Auswerteinheit bis zur Maximalzeit noch kein Schlafstadium 2 erreicht, erfolgt trotzdem das Wecksignal W. Damit wird dem Nutzer die Sicherheit gegeben, seine persönliche Zeitplanung trotz fehlgeschlagenem Schlafversuch einzuhalten. Bei Fehlmessungen wird damit das Erreichen von Tiefschlafstadien minimiert.
Bei einer weiteren Lösung kann bei Problemen des Einschlafes die Person den „Start" mit Knopfdruck wiederholen. Damit beginnt die Messung erneut, so dass die Vorgabe der maximalen Zeit von hier 30 Minuten für das Erreichen des Schlafstadiums 2 neu festgelegt wird.
Die Lösung von Fig.2 bis 5 verdeutlicht die vielfältigen Möglichkeiten der Mess- und Auswertungsverfahren. So können wahlweise auch andere der beschriebenen Frequenz- und Amplitudenmessungen getrennt oder kombiniert verwendet werden. Die Fig.4 zeigt, dass zwischen den Schlafstadien markante Unterschiede be- stehen.
So wird bei einer weiteren vereinfachten Lösung nur die Muskelkontraktion, vorzugsweise am Kinn oder/und am Wadenmuskel der Beine gemessen. Nach Fig. 4 wird das Wecksignal bei Reduzierung der Muskelkontraktion am Kinn erfolgen, wenn nach dem Schlafstadium 1 mit ml=16 der halbierte Betrag m2=8 Mikrovolt erreicht ist.
Bei einer weiteren Lösung wird zusätzlich/dafür die Frequenz der Muskelkontraktion genutzt.
Fig.6 In einer weiteren Lösung werden muskuläre Tonusverluste zur Bestimmung des Ermüdungszustandes einer ein Fahrzeug führenden Person mit Signalen zur Notwendigkeit eines Kurzschlafes, danach während des Kurzschlafes auftretende muskuläre Tonusverluste als sicheres Zeichen des Schlafstadiums 2 zur Ermittlung von Wecksignalen dieser Person im Fahrzeug näher erläutert. In der Fahrerkabine 5 eines Lastkraftzuges oder eines Personenkraftwagens befindet sich im Gehäusebereich oberhalb der Frontscheibe eine Messeinrichtung, vor- zugsweise in bekannter Weise eine Kamera 8.1, welche in Richtung des Kopfes 4 der Person auf dem Fahrersitz 6 eingestellt ist. Im Fußbereich der Person befindet sich links neben den Kupplungs-, Brems- und Gashebeln eine Messeinrichtung 8.2, welche als Fußablage ausgebildet, einen Bewegungs/Drucksensor in sich aufnimmt. Im Lehnenbereich der Fahrertür, links, ist eine Handablage 8.3 mit Bewegungssensor, im Griff 8.4 des Schalthebels, rechts des Fahrers, ebenfalls ein Bewegungssensor und/oder Sensor zur Registrierung des Tonusverlustes der Handmuskulatur installiert. Im Armaturenbrett ist die Auswerteinheit 12 installiert, welche mit dem Sound-Sendesystem 7 und dem Weck- und Zeitanzeige-System 10 an das Autoradio- System gekoppelt ist. Die Wirkungsweise ist folgende:
Die Fahrzeug führende Person schaltet bei Ermüdungserscheinungen per Knopfdruck die Auswerteinrichtung 12 ein. Diese ist mit der Kamera 8.1 und/oder der Messeinrichtung 8.2 für die Fußablage gekoppelt (in Figur, oben schwarz mar- kiert). Die Kamera 8.1 registriert wahlweise Augen-, insbesondere Pupillenbewegungen und/oder Ermüdungsbewegungen des Kopfes 4. Die Systeme 8.1 und 8.2 ergänzen sich derart, dass bei Kupplungs- und Bremsenbedienung des linken Fußes nur die Kamera 8.1 und bei eintöniger Fahrweise auf Autobahnen und Landstrasse zusätzlich der linke Fuß auf der Fußablage mit Messsystem 8.2 Er- schlaffungsreaktionen registrieren. Diese werden in der Auswerteinheit 12 zur Ermittlung von Ermüdungserscheinungen und Signalen eines erforderlichen Kurzschlafes genutzt. Erfolgt das Kurzschlafsignal über ein Display der Auswerteinheit 12 oder das Sound-Sende-System 7, wird die Person einen Parkplatz anfahren, anhalten, den Fahrersitz 6 in eine bequeme Schlafstellung als Kurzschlaf- platz 3 einstellen und über einen Knopfdruck an der Auswerteinrichtung 12 die Kurzschlafvorrichtung in Betrieb setzen.
Über das Sound-Sende-System 7 wird beruhigende, den Schlaf fördernde Musik eingespielt. Die Person nimmt eine bequeme Schlafstellung ein und legt die rechte Hand auf den Griff 8.4, die linke auf die Handablage 8.3, welche mit Armstütze an der (in Fig. 6 nicht dargestellten) Fahrertür angebracht ist (in Figur, unten, schwarz markiert). Griff 8.4 und/oder Handablage 8.3 sind derart gestaltet, dass Muskelkontraktionsbewegungen und/oder Erschlaffungsbewegungen und/oder Tonusverluste der Muskulatur und/oder über Sensoren Amplituden der Muskelkontraktion m, wie schon bei Fig. 2, 4 und 5 analog für das Kinn beschrieben, registriert und ausgewertet werden. Für den Sensor der Muskelkontraktion m der Handablage 8.3 wird über ein Signalsystem, welches mit einem Display der Aus- werteinheit 12 gekoppelt ist, die Handablage derart steuerbar, dass visuell am Display der optimale Kontakt von Hand und Sensor kontrolliert wird. Hat die Person die Kurzschlafphase erreicht, tritt eine Erschlaffung der Handmuskulatur , d.h. ein Muskeltonusabfall ein, die Hand lockert den Kontakt oder fallt vom Griff und/oder über den Sensor der Handablage 8.3 wird die Abnahme der mittleren Amplitude der Muskelkontraktion m, wie schon bei Fig. 2, 4 und/oder 5 beschrieben, erreicht. Die Auswerteinrichtung 12 wertet diese Signale aus und leitet über das Sound-Sende-System 7 das Wecken ein.
Für die Installation der Kurzschlafvorrichtung 3 sind weitere Lösungen möglich: Der Schaltgriff 8.4 wird durch eine extra hochklappbare Handauflage, eine Art „Joy-Stick" mit entsprechenden Elektroden, ersetzt. Die Fußablage 8.2 übernimmt die Aufgabe der Handablage 8.3 mit deren Messeinrichtung oder diese Aufgabe wird durch ein mit Sensoren versehenes Klettband realisiert, welches an der Wade des linken Beines befestigt ist und Kontakt zu Muskelkontraktionen hat. Der Kurzschlafplatz wird auf dem Beifahrersitz oder in einer Schlafkabine eines Last- zuges installiert. Die Kamera 8.1 wird in die aufklappbare Sonnenblende über der Fronscheibe integriert. Die Verbindungsleitungen zwischen Auswerteinheit 12 und Elektroden/Sensoren für Messpunkte des EMG, EOG oder EEG der Fig. 2 werden heraus ziehbar im Deckenbereich und/oder in der Lehne der Auto sitze bei Nichtnutzung geschützt untergebracht. Die Kopplung der Auswerteinheit ist, wie bei Fig.1 beschrieben mit Kontrollzentren und/oder Zentralsystemen von Fuhrunternehmen verbunden, welche auf die Durchführung und die Auswertung des Kurzschlafes Einfluss nehmen können.
Die schon beschriebenen Messverfahren können derart beliebig miteinander ge- koppelt oder entkoppelt werden, wie die Messung mit Auswertung der Signale das Erreichen des Kurzschlafes, insbesondere des Schlafstadiums 2, für das Wecksignal sichert. So werden bei einer weiteren Lösung alle für die Durchführung und Überwachung des Kurzschlafes erforderlichen Mess-, Signal-, Sound- und Auswerteinrichtungen in einer Brille, welche die Person aufsetzt, installiert.
Bei einer weiteren Lösung werden die Rohdaten in der örtlichen Auswerteinheit nur für deren Übermittlung an einen für mehrere Kurzschlafplätze zuständigen Zentralrechner aufbereitet und zum Beispiel über VPN-Datentunnel oder drahtlos übermittelt und das Ergebnis wieder zurück gesandt. Diese Lösung wird bei gefordertem Datenschutz die ausgewerteten Daten löschen. Im anderen Fall erfolgt die Speicherung der individuellen Schlafcharakteristik der Person, so dass bei wiederholter Nutzung von Kurzschlafplätzen durch diese Person die schon vorhandenen Daten dessen Schlafverhalten zur Voreinstellung des neuen Schlafprozesses genutzt wird.
Bei einer weiteren Lösung ist die Liege ohne Kabine, dafür wie eine Kapsel in Gänze oder nur am Kopfende, verschließbar. Wahlweise sind alle Signal-, Zeit-, Mess- und Auswerteinrichtungen in die Kapsel integriert.
Bei einer weiteren Technik wird die Brille durch eine Haube oder einen Helm und/oder ein Arm- oder/und Fußband oder ein so genanntes headset ersetzt. Des Weiteren üben Licht- und Farbeffekte in der Einschlafphase beruhigende und entspannende Wirkung aus und/oder erleichtern in der Weckphase durch grelles aufputschendes Licht das Aufwachen und das Wiedererreichen einer schnellen Wachheit und Konzentration.
Bei einer weiteren Lösung werden hypnotische und/oder medikamentöse Mittel zur Sicherung und /oder Beschleunigung des Einschlafens eingesetzt oder verabreicht. Bei einer weiteren Lösung werden visuell und/oder verbal verhaltenstherapeutische Hinweise zur Förderung des Einschlafprozesses der Person vermittelt. Selbstverständlich ist die universelle Anwendung aller beschriebenen Lösungen möglich. Dies betrifft insbesondere die Nutzung in ambulanten und stationären medizinischen und /oder psychologischen Einrichtungen und Labors.
Durch die beschriebenen Lösungen kommt es bei Personen nach der Nutzung des Kurzschlafplatzes zu einer Verlängerung der Wachheit, eine Verbesserung der Konzentrationsfähigkeit und der Leistungsfähigkeit und nicht zuletzt zu subjektivem Wohlbefindens. Chronische Müdigkeit und damit verbundene Schläfrigkeit und Sekundenschlaf werden dadurch eingeschränkt, Risiken von Unfällen, Schäden und Fehlentscheidungen werden minimiert. Die Anzahl der Toten und Ver- letzten im Straßenverkehr wird gesenkt, Milliarden Kosten können der Volkswirtschaft direkt und indirekt erspart werden. Durch Nutzung von Kurzschlafplätzen wird mit flankierenden schlafmedizinischen und telemedizinischen Maßnahmen der Gesundheitsstatus der Bevölkerung erheblich verbessert und/oder ausgewertet. Die Vorteile des Kurzschlafes neben der „Erquickung", d.h. der objektiven Verbesserung des Befindens sind durch weltweit erhobene Daten hinlänglich bekannt. Die Fähigkeit, Entscheidungen richtig zu beurteilen wächst um ca. 50%. Eine verbesserte Verarbeitung von Informationen wird erreicht und einer Überlastung (burn-out- Syndrom) wird entgegengewirkt. Die Effekte stellen sich wenige Minu- ten nach dem Aufwachen ein und halten mehrere Stunden an. Entscheidend ist, dass der Kurzschlaf mit dem Erreichen des Schlafstadiums 2 (leichter Tiefschlaf) beendet wird, was normalerweise zwischen 10 und 20 Minuten nach Einschlafen der Fall ist. Danach besteht die Gefahr, in tiefere Schlafphasen zu gelangen, die eine schnelle und erholsame Regeneration und sofortige geistige und körperliche Frische nach dem Schlaf verhindert. Nach einem 2stündigen Mittagsschlaf braucht der Kreislauf beispielsweise weitere 2 Stunden, um wieder seine Leistungsspitzen zu erreichen. Andernfalls sollte der Kurzschlaf mindestens 10 Minuten betragen, damit der Erholungseffekt eintritt. Durch bequeme Körperlage, Reduzierung von äußeren Einflüssen und ein entsprechendes Ambiente können die positiven Effekte noch optimiert werden.
Es ist möglich, die Ruhepausen des Kurzschlafes in die Logistik des Transport- und Verkehrswesens einzubeziehen. Ebenso sind die Ruhepausen in die Arbeitszeitregelungen/Arbeitsablauf der Produktion und Dienstleistungen einzubeziehen. Der Beleg für die Ruhepausen ist in Verbindung mit dem Fahrtenschreiber und/oder Arbeitsablauf-Aufzeichner als Bonus für Versicherung- und Steuerleistungen, sowie Straftatbestände nutzbar. Bezugszeichen
1 Autobahnstraßensystem
2 Raststätten
2.1 Raststätte
2.2 Raststätte
2.3 Raststätte
2.4 Raststätte
3 Kurzschlafplatz
4 Kopf der Personen
4.1 Person
4.2 Person
4.3 Person
4.4 Person
5 Kabine, Fahrzeug, Fahrerkabine
6 Liegebank, Liege, Sitzvorrichtung, Sitz
7 Sound- Sende- und Kopfhörersystem
8 Messeinrichtungen/Sensoren/Elektroden
8.1 Messeinrichtung, Kamera/Sensoren/Strahlungsempfänger
8.2 Fußablage mit Messeinrichtung/Sensoren
8.3 Handablage mit Messeinrichtung/Sensoren
8.4 Griff mit Messeinrichtung/Sensoren/Elektroden, Schalthebel
9 Datenübermittlungsanschluss/Verbindungsleitungen
10 Weck- und Zeitanzeige - System
11 Brille
12 Auswerteinheit
EMG Messpunkte am Kinn
A1 Messpunkt hinter dem Ohr, Links
A2 Messpunkt hinter dem Ohr, Rechts
C3 Messpunkt auf der Kopfmitte, Links
C4 Messpunkt auf der Kopfmitte, Rechts
EOG1 Messpunkt über dem Auge, Rechts
EOG2 Messpunkt hinter dem Auge, Links
Ed Messpunkt auf der Kopfmitte, vorn E Einschlafphase
W Wecksignal i Wach/Schlafphasen h|_ mittlere Amplitude der Hirnströme, Links hR mittlere Amplitude der Hirnströme, Rechts a|_ mittlere Amplitude der Augenbewegungen, Links aR mittlere Amplitude der Augenbewegungen, Rechts mittlere Amplitude der Muskelkontraktion an Kinn, Wade, Fuß, m Hand
S Spindeln
K K-Komplexe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erhaltung, Wiedererlangung oder Erhöhung der Aufmerksamkeit und Wachheit einer ermüdeten Person und zur Vorbeugung von Unfällen, Schäden oder Fehlentscheidungen durch Übermüdung, vorwiegend bei längeren mono- tonen Tätigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Person in einer stationären oder fahrbaren Einrichtung von einem ermüdeten Wachzustand durch technisch und/oder medikamentös und/oder verhaltentherapeutisch unterstützende Maßnahmen in einen Kurzschlaf versetzt, schlafmedizinische Messungen von Augenbewegungen und/oder Muskulatur- und/oder Gehirn- aktivitäten ausgewertet und nach Erreichen des Kurzschlafendes, insbesondere des Schlafstadiums 2 der Schlafphysiologie, die Person mit einem durch diese Auswertung erzeugtem Wecksignal beeinflusst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass das Wecksignal durch Auswertung von Messdaten bei Erreichen einer vorgegebe- nen Anzahl von Spindeln und/oder K-Komplexen und/oder weiterer vorgegebener Signale zu Amplituden- und/oder Frequenzbereichen von Hirnaktivitäten, insbesondere über Elekroenzephalografie, und/oder von Augenbewegungen, insbesondere über Elektrookulografie, und/oder von Muskelkontraktionen, insbesondere über Elektromyografie, und/oder muskuläre Erschlaffungen von Gliedmaßen, Kopf und/oder Körper erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten als Graphoelemente von Wellen aufgezeichnet, ausgewertet und/oder online gespeichert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einschlafverzögerung der Kurzschlafprozess erneut gestartet wird und/oder das Wecksignale nach Erreichen eines vorgegebenen maximalen Kurzschlafes unabhängig von der Auswertung der Messdaten erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachheit der Person visuell und/oder mittels Sensoren und/oder Messung muskulärer Erschlaffungsreaktionen/Tonusverluste der Muskulatur überwacht,
Ermüdungsreaktionen registriert und/oder ausgewertet und/oder Signale für die Notwendigkeit der Durchführung eines Kurzschlafes mitgeteilt und/oder an einer Auswerteinheit registriert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlaf für Verkehrsteilnehmer flächendeckend an den nationalen und/oder internationalen Verkehrsnetzen eingeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlaf für Personen in allen Bereichen der Wirtschaft, Industrie, Handel und Sport eingeleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlaf für Personen in Einrichtungen der Medizin und Psychologie zur Untersuchung und/oder Behandlung von Schlaf und/oder Schlafstörungen eingeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Messungen individuell und/oder zentral registriert und/oder als Beleg für den Nachweis der die Wachheit erhöhenden Maßnahme und/oder für zentrale statistische Auswertungen und/oder Forschungen und/oder medizinische und/oder physiologische Untersuchung verwendet wird und/oder die Rohdaten nur zur Übermittlung an einen für mehrere Schlafplätze zuständigen Zentralrechner aufbereitet, dort ausgewertet und das Ergebnis an den Kurzschlafplatz über- mittelt wird und/oder durch die Auswertung für die nächste Nutzung eines Kurzschlafplatzes der Person deren individuelles Einschlafprogramm voreingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlafprozess gegen Gebühren eingeleitet und/oder zentral abgerechnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlafprozess für ein Bonussystem, vorzugsweise in Verbindung mit Fahrtenschreiber für Versicherungen, Strafprozesse und Steuern verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlafstadien aufgezeichnet und/oder ausgewertet und/oder als Dokument an die Person und /oder zentrale Auswerteinheiten übermittelt und/oder als Beleg für die erhöhte Wachheit der Person und/oder für deren individuelle Voreinstellung bei wiederholter Schlafplatznutzung verwendet wird.
13. Vorrichtung zur Erhaltung, Wiedererlangung oder Erhöhung der Aufmerksamkeit und Wachheit einer ermüdeten Person und zur Vorbeugung von Unfällen, Schäden oder Fehlentscheidungen durch Übermüdung, vorwiegend bei längeren monotonen Tätigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die Einleitung eines Kurzschlafes, insbesondere dem Schlafstadium 2 der Schlafphysiologie, der Person gegen äußere Störeinflüsse abgeschottete fahrbare oder stationäre Einrichtung, insbesondere Kabine mit Sitz, Stuhl oder Liege, o- der/und ein Helm oder/und eine Haube oder/und eine Brille vorgesehen ist/sind, wahlweise mit Gehörschutz- und/oder Beschallungs/Beruhigungs-Systemen, aus- gestattet ist/sind, sowie Mess- und Auswerteinrichtungen zur Bestimmung der Kurzschlafphase aufweisen, die mit Wecksignaleinrichtungen gekoppelt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
Teile der Messeinrichtung als Stirn- und/oder Fußband und/oder Berührungs- und/oder Bewegungssensoren und/oder visuellen Beobachtungs- oder Strahlungs- empfangs-Einrichtungen ausgebildet und/oder an einer/m aufsetzbaren Brille, Helm und/oder Kopfschutz angebracht sind und mit Empfängern/Sensoren/Elektroden zur Registrierung/Bestimmung von Hirnströmen und/oder Augenbewegungen und oder Muskelkontraktionen/Tonusverluste der Muskulatur an Kopf und/oder Körper und/oder Gliedmaßen versehen sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als standardisierte Anlage ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung flächendeckend an nationalen und internationalen Verkehrsnetzen und/oder in Land-, Luft-, See- oder speziellen Service-Fahrzeugen, in öffentlichen oder privaten Objekten, an Verkehrsknotenpunkten und/oder urbanen Zentren eingerichtet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung in allen Bereichen der Wirtschaft, Industrie, Handel und Sport vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung in der Medizin und/oder Psychologie zur Untersuchung und/oder Behandlung von Schlaf und/oder Schlafstörungen vorgesehen ist.
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