DE19741724A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Wecken von Schalfenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Wecken von Schalfenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes

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Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes. Die Erfindung führt in Abhängigkeit eines bestimmten, individuell verschieden vorgegebenen Schlafquantums und feststellbaren Schlafzustandes zum Erwachen des Schlafenden. Die Erfindung dient der Verbesserung der Lebensbedingungen durch Effizienzsteigerung von Schlaf, insbesondere des Mittagsschlafs.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannt sind Verfahren zum selbsttätigen Wecken einer schlafenden Person, bei dem die REM-Schlafphasen erfaßt und zum Auslösen des Weckvorganges herangezogen werden, um ein einfacheres und angenehmeres Aufwecken zu ermöglichen. Hierzu wird die Zykluszeit der REM-Schlafphasen ermittelt und die Weckzeit mit einer REM-Phase zur Deckung gebracht (vgl. DE 42 09 336 A1).
Zur Erfassung der physiologischen Daten, werden die Schlafphasen anhand der Augenbewegungen, der Hirnströme, der Herzschlagfrequenz, der Atemfrequenz, der Körper- bzw. Kopftemperatur, der Körperbewegung und/oder des Stoffwechselaufwandes erfaßt.
Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung der unterschiedlichen Wach/Schlafphasen eines Menschen. Diese dienen der Beeinflussung von Einrichtungen, welche die jeweils aktuelle und/oder vorausberechenbare Wach/Schlafphase einer zu weckenden Person mit dem Weckverhalten eines gekoppelten Weckers koordinieren (vgl. EP 0 496 196 A1). Auch hierbei werden körperbezogene Daten wie Körpertemperatur und/oder die Körperbewegungen des Schläfers und/oder die Gehirnstromkurve (EEG) über die Schlafzeit gemessen.
Nicht bekannt sind Vorrichtungen und Verfahren, die in Abhängigkeit des Muskeltonus zu einem bestimmbaren Schlafzustand wecken, und dabei innerhalb oder nach Beendigung der ersten REM-Phase wecken. Die standardisierte Verfahrenstechnik der Schlafphysiologie erfaßt den Muskeltonus über elektromyographische Verfahren (EMG). Hierbei kann nicht auf das Vorliegen eines Schlafzustandes REM geschlossen werden, obwohl der Muskeltonus gegenüber dem Wachsein und aller bekannten Schlafstadien Null wird. Dies ist darin begründet, daß beim Eintreten in das Stadium REM, der EMG-Kanal nicht erlischt, sondern das überlagerte Elektrokardiogramm (EKG) der Herzfrequenzmessung anzeigt, und man im Gegensatz zu EEG-Krven, aus EMG-Daten keine qualitative Schlafstadien ableiten kann (vgl. z. B. Koella, Werner P.; Die Physiologie des Schlafes: Eine Einführung; Fischer, Stuttgart, New York; 1988, S. 28).
Erfindungsgemäß ist die Erfassung des Muskeltonus damit unabhängig von Körperbewegungen, da das Vorhandensein eines Muskeltonus nicht notwendig auch Körperbewegungen impliziert. Zudem sinkt der Muskeltonus bei Vorliegen einer REM-Schlafphase signifikant auf Null, womit keine Körperbewegung mehr möglich ist.
Darüber hinaus ist der Weckzeitpunkt zur REM-Phase ohne großen technischen Aufwand eindeutig bestimmbar, da außer vom Muskeltonus von allen anderen physiologischen Daten wie Herzfrequenz etc. aufgrund der gegenseitigen Überlagerungen abgesehen wird.
Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat das Ziel, die Lebensbedingungen und die Leistungsfähigkeit des Subjektes durch Gewährleistung eines physisch und psychisch günstigen Schlafablaufs, insbesondere eines günstigen Weckzeitpunktes, zu verbessern.
Die Erfindung hat das Ziel, die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit des Subjektes zu verbessern, indem in geringer Zeit eine hohe Revitalisierung ermöglicht wird, ohne daß ein physisch oder psychisch günstiger Schlafzustand unterbrochen werden müßte.
Die Erfindung soll dazu beitragen, günstige Arbeitszeitbedingungen besser zu nutzen, z. B. flexible Arbeitszeit, und ungünstige Arbeitszeitbedingungen möglichst zu mildern, z. B. lange Arbeits- und Bereitschaftsperioden oder Schichtarbeit.
Die Erfindung soll ferner dazu beitragen, durch Prävention von nichtvoluntativ eintretendem Schlaf, mittels autonom kontrolliert eingeleitetem Schlaf und gleichermaßen eingeleitetem Erwachen, Sicherheitsaspekten im privaten, öffentlichen und professionellen Gesellschaftsleben zu genügen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu kreieren, das Schlafende in geringer Zeit eine hohe Revitalisierung ermöglicht ohne daß ein physisch oder psychisch günstiger Schlafzustand unterbrochen werden müßte.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung und mit Verfahrensschritten gelöst, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 7 angegeben sind:
Demzufolge wird z. B. die Nackenmuskulatur noch im Wachzustand von einem Sensor abgetasten.
Dieser Muskeltonus wird von einem Sensor registriert. Der Schlafende wird durch das Eintreten in die erste REM-Phase eine signifikante Abnahme des Muskeltonus erleiden. Der signifikant abgenommene Muskeltonus wird vom Sensor registriert.
Nun kann eine Weckreizeinheit, die den erloschenen Muskeltonus über den Sensor und einem Registriergerät registriert hat, in Abhängigkeit eines durch die Dauer des erloschen Muskeltonus definierten Zeitraumes, einen Weckreiz emittieren.
Dieser kann während des erloschenen Muskeltonus erfolgen, oder wenn ein Wiederansteigen des Muskeltonus registriert wird. Die Schlafphase ist damit abhängig vom Schlafzustand "REM", wobei die Schlafdauer auf den ersten REM-Zyklus beschränkt ist.
Die Erfindung wird möglich, weil zur Bestimmung des Schlafzustandes (REM oder NREM) signifikante Unterschiede des Muskeltonus genutzt werden, da der Muskeltonus bei Vorliegen einer REM-Phase praktisch Null wird und sich damit signifikant von einer NREM-Phase unterscheidet, und weil die REM-Phase im Schlafverlauf des durchschnittlich gesunden Subjektes, insbesondere beim Mittagsschlaf, relativ schnell einsetzt, und weil bis zum Einsetzen oder Beendigen der ersten REM-Phase bereits hinreichend viele Schlafstadien zur physiologischen und psychologischen Revitalisierung durchlaufen sind.
Die Erfindung ist sinnvoll, weil es in jeder Gesellschaft, insbesondere in hochtechnisierten, Situationen gibt, in denen man zum Erhalt der Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit bei eintretender Müdigkeit schlafen müßte, dieses aber aus persönlichen, gesellschaftlichen oder arbeitstechnischen Gründen nicht realisieren kann. Das führt zu einer Abnahme der Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit, und damit zu einer verminderten Produktivität und zu einem Sicherheitsdefizit, insbesondere in professionellen Lebensbereichen.
Die Erfindung kommt dem Schlafbedürfnis in diesen Situationen insofern nach, als dem müden Subjekt ein in Bezug auf die Müdigkeit ausreichend großes, als auch in Bezug auf die Situation hinreichend kleines Schlafquantum gewährt wird, wobei dieses durch geringen Aufwand an Technik, Gewicht und äußeren Dimensionen, sowie Gewährleistung hoher Benutzerfreundlichkeit und Betriebssicherheit realisiert wird.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nun an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die zugehörige Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und 2 das Blockschema einer Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens. Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes aus einem Sensor (1a/1b), einem Registriergerät (2a/2b), und einer Weckreizeinheit (3a/3b). Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind etwaige mechanische oder elektrische Energiequellen und etwaige mechanische oder elektrische Verbindungen/Schaltungen weggelassen worden.
Im ersten Schritt wird ein am Hals fixierter Sensor (1a) im Wachzustand des Subjektes einen Muskeltonus erfassen und dem Registriergerät zuführen (2a), so daß die Weckreizeinheit (3a) keinen Weckreiz emittiert (Fig. 1).
Solange sich der Schlafende in einer NREM-Phase befindet, wird der Muskeltonus nicht signifikant abnehmen, so daß kein Weckreiz emittiert wird (Fig. 1).
Im zweiten Schritt tritt der Schlafende in die REM-Phase ein, womit der Muskeltonus signifikant abfällt (Ib). Nun kann das Registriergerät (2b) während des abgefallenden Muskeltonus oder bei wiederansteigendem Muskeltonus über die Weckreizeinheit einen Weckreiz emittieren (3b) (Fig. 2).
Der Weckreiz kann taktil, elektrisch, optisch, oder vorzugsweise durch ein akustisches Signal gegeben werden.
Die neue Vorrichtung und das neue Verfahren zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit eines bestimmten Schlafzustandes läßt sich in beliebiger Körperhaltung und damit in beliebigen Situationen einsetzen, z. B. in einer Sitzhaltung.

Claims (10)

1. Verfahren zum Wecken von Schlafenden in Abhängigkeit der ersten REM-Phase eines kurzen Erholungsschlafes, bei dem Sensorsignale zur Bestimmung des Weckzeitpunktes ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des erloschenen Muskeltonus oder bei Wiederanstieg des Muskeltonus der Weckreiz eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Muskeltonus vom Muskeltonus einer Extremität abgeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Muskeltonus von der Nackenmuskulatur abgeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Muskeltonus von einer Hand abgeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Muskeltonus vom Kinn abgeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weckreiz aus taktilen, elektrischen, optischen oder akustischen Reizen besteht.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abfall des Muskeltonus über einen Schalter die Weckreizeinheit betätigt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer oder elektromechanischer Schalter die Weckreizeinheit betätigt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer oder elektronischer Schalter die Weckreizeinheit betätigt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein photoelektrischer Sensor den Muskeltonus erfaßt.
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