DE10243937A1

DE10243937A1 - Method and device for determining a sleep profile

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Publication number: DE10243937A1
Application number: DE10243937A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schöller; Matthias Schwaibold
Original assignee: Mcc Gesellschaft fur Diagnosesysteme In Medizin und Technik Mbh & Co KG; MCC Gesellschaft fur Diagnosesysteme in Medizin und Technik mbH and Co KG
Current assignee: Mcc Gesellschaft fur Diagnosesysteme In Medizin und Technik Mbh & Co KG; MCC Gesellschaft fur Diagnosesysteme in Medizin und Technik mbH and Co KG
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-01
Also published as: WO2004028365A2; WO2004028365A3; EP1542585A2; AU2003275922A1

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Ermittlung eines Schlafprofils. Über mindestens drei Elektroden wird mindestens ein Signal erfaßt und einer Auswertungseinrichtung zugeführt. Die Signalerfassung bezieht sich auf Mischsignale mit Anteilen von EEG-Signalen, EOG-Signalen sowie EMG-Signalen. Eine erste Elektrode ist im Bereich einer Stirn der Person angeordnet, eine zweite Elektrode ist im Bereich seitlich unterhalb eines Auges und eine dritte Elektrode im Nackenbereich der Person positioniert. Die Signale werden von der Auswertungseinrichtung programmgesteuert einer Signalverarbeitung unterzogen.The method and the device serve to determine a sleep profile. At least one signal is detected via at least three electrodes and fed to an evaluation device. The signal acquisition relates to mixed signals with parts of EEG signals, EOG signals and EMG signals. A first electrode is arranged in the area of a forehead of the person, a second electrode is positioned in the area laterally below an eye and a third electrode in the neck area of the person. The signals are subjected to signal processing by the evaluation device under program control.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Schlafprofils, bei dem über drei Elektroden mindestens ein Signal erfaßt und einer Auswertungseinrichtung zugeführt wird sowie bei dem eine erste Elektrode im Bereich eines Kopfes einer Person positioniert wird sowie bei dem durch die Elektroden Mischsignale mit Anteilen von EEG-Signalen, EOG-Signalen sowie EMG-Signalen 0erfaßt und der Auswertungseinrichtung zugeführt werden.The invention relates to a method to determine a sleep profile in which at least three electrodes detected a signal and is supplied to an evaluation device and one first electrode positioned in the area of a person's head is as well as in the mixed signals with portions through the electrodes of EEG signals, EOG signals and EMG signals 0 and the Evaluation device supplied become.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Schlafprofils, die mindestens drei Elektroden zur Erfassung von Mischsignalen mit Anteilen eines EEG-Signals, eines EOG-Signals sowie eines EMG-Signals aufweist sowie bei der die Elektroden an eine Auswertungseinrichtung angeschlossen sind.The invention also relates to a device for determining a sleep profile, the at least three electrodes for recording mixed signals with portions of one EEG signal, an EOG signal and an EMG signal and in which the electrodes are connected to an evaluation device.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bereits in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. In der DE-OS 100 42 813 wird eine Anordnung mit drei Elektroden beschrieben, die gemeinsam in einem Stirnbereich eines Patienten angeordnet sind. In der DE 198 82 266 T1 wird eine Anordnung unter Verwendung von zwei Elektroden erläutert.Such methods and devices are already known in different embodiments. In the DE-OS 100 42 813 describes an arrangement with three electrodes, which are arranged together in a forehead region of a patient. In the DE 198 82 266 T1 an arrangement using two electrodes is explained.

Ein wesentliches Problem bei einer Anwendung der Vorrichtungen und Verfahren gemäß zum Stand der Technik besteht darin, daß hier die verwendeten Elektroden mit einem relativ geringem Abstand zueinander angeordnet sind. Die dichte Anordnung der Elektroden relativ zueinander führt dazu, daß nur geringe Potentialdifferenzen meßtechnisch erfaßt werden. Durch die Überlagerung von Störsignalen ist hierdurch die Detektion von Schlafzuständen nur ungenau möglich.A major problem with one Application of the devices and methods according to the prior art in that here the electrodes used with a relatively small distance from each other are arranged. The tight arrangement of the electrodes relative to each other leads to, that only minor Differences in potential by measurement be recorded. Through the overlay of interference signals the detection of sleep states is only possible inaccurately.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß sowohl eine einfache Anwendbarkeit als auch eine hohe Meßgenauigkeit unterstützt werden.Object of the present invention is to improve a method of the type mentioned in the introduction in such a way that both ease of use and high measuring accuracy get supported.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Elektrode im Bereich einer Stirn der Person, eine zweite Elektrode im Bereich seitlich unterhalb eines Auges und eine dritte Elektrode im Nackenbereich der Person positioniert wird und daß die Signale von der Auswertungseinrichtung programmgesteuert einer Signalverarbeitung unterzogen werden.This object is achieved according to the invention solved, that a first electrode in the area of a person's forehead, a second electrode in the area laterally below an eye and a third electrode is positioned in the neck area of the person and that the signals a signal processing program-controlled by the evaluation device be subjected.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine einfache Bedienbarkeit erreicht und eine hohe Meßgenauigkeit unterstützt wird.Another task of the present The invention is such a device of the type mentioned in the introduction to construct that a Ease of use is achieved and high measuring accuracy is supported.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektroden relativ zueinander von einer Kopfhalterung positioniert werden, deren Kontur an eine Kopfkontur einer Person derart angepaßt ist, daß eine erste Elektrode nach einem Anlegen der Kopfhalterung an den Kopf der Person im Bereich einer Stirn, eine zweite Elektrode im Bereich seitlich unterhalb eines Auges und eine dritte Elektrode in einem Nackenbereich der Person angeordnet ist und daß die Auswertungseinrichtung mit einem Signalverarbeitungsmodul versehen ist.This object is achieved according to the invention solved, that the Electrodes positioned relative to each other by a head holder be, whose contour is so adapted to a head contour of a person that a first electrode after placing the head holder on the head the person in the area of a forehead, a second electrode in the area on the side below an eye and a third electrode in a neck area the person is arranged and that the evaluation device is provided with a signal processing module.

Durch die Positionierung der Elektroden im Bereich der Stirn, des Bereiches seitlich unterhalb eines Auges sowie des Nackens wird ein relativ großer Abstand der Elektroden bereitgestellt, der zu vergrößerten Potentialdifferenzen führt. Darüber hinaus sind die betreffenden Bereiche in der Regel nur schwach oder überhaupt nicht behaart, so daß ein guter Kontakt der Elektroden mit einer Hautoberfläche bereitgestellt wird. Durch die Signalverarbeitung im Bereich der Auswertungseinrichtung ist es möglich, unterschiedliche Signaltypen voneinander zu unterscheiden sowie separat bzw. in Kombination miteinander auszuwerten. Die Auswertung führt dazu, daß eine hohe Aussagegüte im Hinblick auf die jeweiligen Schlafzustände erreicht wird.By positioning the electrodes in the area of the forehead, the area to the side below an eye and the neck is a relatively large distance between the electrodes provided of the enlarged potential differences leads. About that in addition, the areas concerned are usually weak or at all not hairy, so a good one Contact of the electrodes with a skin surface is provided. By is the signal processing in the area of the evaluation device it possible distinguish different types of signals from each other as well to be evaluated separately or in combination with one another. The evaluation leads to, that a high information quality is achieved with regard to the respective sleep states.

Ein guter Zugang zu den zu erfassenden Signalen wird dadurch bereitgestellt, daß die Elektrode im Bereich der Stirn der Person als aktive Elektrode verwendet wird.Good access to those to be recorded Signals are provided in that the electrode in the area the person's forehead is used as the active electrode.

Ebenfalls wird eine gute meßtechnische Erfassung dadurch unterstützt, daß die Elektrode in einem Bereich oberhalb eines Auges der Person positioniert wird.Also a good metrological Recording supported by that the Electrode positioned in an area above a person's eye becomes.

Vorteilhafte Potentialdifferenzen können dadurch erfaßt werden, daß die Elektrode unterhalb des Auges als aktive Elektrode verwendet wird.Advantageous potential differences can thereby grasped be that the Electrode below the eye is used as the active electrode.

Eine günstige Elektrodenpositionierung wird dadurch bereitgestellt, daß die Elektrode unterhalb des Auges relativ zu einer Mittellinie des Kopfes der Person bezüglich der Elektrode im Stirnbereich diagonal und gegenüberliegend positioniert wird.Favorable electrode positioning is provided by the Electrode below the eye relative to a midline of the head regarding the person the electrode is positioned diagonally and opposite in the forehead area.

Zur Gewährleistung einer guten Analysequalität im Hinblick auf die zu ermittelnden Schlafzustände wird vorgeschlagen, daß eine Signalverarbeitung zur Unterscheidung zwischen EEG-Signalen, EOG-Signalen sowie EMG-Signalen durchgeführt wird.To ensure a good analysis quality with regard on the sleep states to be determined, it is proposed that signal processing for Differentiation between EEG signals, EOG signals and EMG signals is carried out.

Eine Anpaßbarkeit an patientenindividuelle Gegebenheiten wird dadurch unterstützt, daß die Elektroden relativ zueinander positionsveränderlich angeordnet werden.Adaptability to individual patient circumstances is supported by that the electrodes arranged relative to each other in a position-changing manner become.

Ein verbesserter Benutzungskomfort für den Patienten wird dadurch bereitgestellt, daß die Elektroden relativ zueinander von Kopfbändern verbunden werden.Improved ease of use for the patient is provided by the Electrodes are connected relative to each other by headbands.

Zur weiteren Verbesserung der Störsicherheit wird vorgeschlagen, daß eine elektrische Signalverstärkung mit einem geringen Abstand zu den Elektroden durchgeführt wird.To further improve interference immunity it is proposed that a electrical signal amplification is carried out at a short distance from the electrodes.

Den Patienten störende Leitungen können dadurch vermieden werden, daß eine drahtlose Signalübertragung durchgeführt wird.This can lead to disruptive cables for the patient be avoided that a wireless signal transmission carried out becomes.

Eine effektive Datenübertragung wird auch dadurch unterstützt, daß zur Signalübertragung ein drahtloses Kurzstreckentelemetrieverfahren angewendet wird.An effective data transfer is also supported by that for signal transmission a short-range wireless telemetry method is used.

Ein störungssicheres und mit geringem Energieaufwand durchführbares Datenübertragungsverfahren wird dadurch realisiert, daß zur Signalübertragung das Bluetooth-Verfahren angewendet wird.A fail-safe and with little Energy expenditure feasible Data transmission method is realized in that signal transmission the Bluetooth method is applied.

Eine hohe Aussagequalität wird auch dadurch unterstützt, daß zur Signalverarbeitung eine Mustererkennung durchgeführt wird.A high quality of information is also supported by that for Signal processing a pattern recognition is carried out.

Eine Auswertung innerhalb eines großen Parameterbereiches wird dadurch erleichtert, daß eine Signalverarbeitung unter Einsatz einer Fuzzy-Logik durchgeführt wird.An evaluation within a large parameter range is facilitated by the fact that signal processing is performed using fuzzy logic.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments are shown in the drawings the invention is shown schematically. Show it:

1 Eine schematische Darstellung einer Gesamteinrichtung, 1 A schematic representation of an overall device,

2 Eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Positionierung einer Kopfhalterung mit drei Elektroden im Bereich eines Patientenkopfes, 2 1 shows a positioning of a head holder with three electrodes in the area of a patient's head,

3 Ein Blockschaltbild zur weiteren Veranschaulichung der Gesamteinrichtung, 3 A block diagram to further illustrate the entire facility,

4 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform eines Signalerfassungsteils, 4 1 shows a block diagram to illustrate a first embodiment of a signal detection part,

5 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform des Signalerfassungsteils, 5 A block diagram to illustrate a second embodiment of the signal detection part,

6 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform des Signalerfassungsteils, 6 A block diagram to illustrate a third embodiment of the signal detection part,

7 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer vierten Ausführungsform des Signalerfassungsteils, 7 A block diagram to illustrate a fourth embodiment of the signal detection part,

8 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer fünften Ausführungsform des Signalerfassungsteils, 8th 1 shows a block diagram to illustrate a fifth embodiment of the signal detection part,

9 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Aufbaues eines Befundungsteils, 9 A block diagram to illustrate a structure of a diagnostic part,

10 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform eines Befundungsteils, 10 2 shows a block diagram to illustrate a second embodiment of a diagnostic part,

11 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform eines Befundungsteils, 11 2 shows a block diagram to illustrate a third embodiment of a diagnostic part,

12 Ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Signalverarbeitung bei der Erstellung eines Schlafprofils, 12 A block diagram to illustrate a signal processing when creating a sleep profile,

13 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines ersten Schlafprofils, 13 A representation to illustrate a first sleep profile,

14 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines zweiten Schlafprofils, 14 A representation to illustrate a second sleep profile,

15 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines dritten Schlafprofils, 15 A representation to illustrate a third sleep profile,

16 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines vierten Schlafprofils, 16 A representation to illustrate a fourth sleep profile,

17 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines fünften Schlafprofils, 17 A representation to illustrate a fifth sleep profile,

18 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines sechsten Schlafprofils und 18 A representation to illustrate a sixth sleep profile and

19 Eine Darstellung zur Veranschaulichung eines siebten Schlafprofils. 19 An illustration to illustrate a seventh sleep profile.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines speziellen Ausführungsbeispiels einer Gesamtanordnung zur Ermittlung eines Schlafprofils. Im Bereich einer Person (1) ist eine Kopfhalterung (2) mit Elektroden (3, 4, 5) positioniert. Ebenfalls ist im Bereich der Kopfhalterung (2) ein Sender (6) angeordnet, der drahtlos mit einem Empfänger (7) gekoppelt ist. Der Empfänger (7) ist im Bereich einer Basisstation (8) angeordnet. Die Basisstation (8) zeichnet die zum Empfänger (7) übermittelten Signale auf. Die Basisstation (8) kann ein graphisches Benutzerinterface (9) enthalten und mit Softwaremodulen zur automatischen Signalanalyse ausgestattet sein. 1 shows a schematic representation of a special embodiment of an overall arrangement for determining a sleep profile. In the area of one person ( 1 ) is a head holder ( 2 ) with electrodes ( 3 . 4 . 5 ) positioned. Also in the area of the head holder ( 2 ) a transmitter ( 6 ) arranged wirelessly with a receiver ( 7 ) is coupled. The recipient ( 7 ) is in the area of a base station ( 8th ) arranged. The base station ( 8th ) records the to the recipient ( 7 ) transmitted signals. The base station ( 8th ) a graphical user interface ( 9 ) included and equipped with software modules for automatic signal analysis.

Die Basisstation (8) ist mit einer Einrichtung ausgestattet, um Daten zu einer zentralen Speichereinrichtung (10) zu übertragen. Die Speichereinrichtung (10) kann beispielsweise als eine elektronische Patientenakte realisiert sein.The base station ( 8th ) is equipped with a device to transfer data to a central storage device ( 10 ) transferred to. The storage device ( 10 ) can be implemented, for example, as an electronic patient record.

2 zeigt ebenfalls als spezielles Ausführungsbeispiel die Anordnung der Kopfhalterung (2) im Bereich eines Kopfes (12) der Person (1). Es ist zu erkennen, daß die Elektrode (3) im Bereich einer Stirn (13), die Elektrode (4) in einem Bereich seitlich unterhalb eines Auges (14) und die Elektrode (5) im Bereich eines Nackens (15) der Person (1) positioniert ist. Der Bereich des Nackens (15) umfaßt hierbei auch den Halsbereich der Person (1). 2 also shows the arrangement of the head holder as a special embodiment ( 2 ) in the area of a head ( 12 ) the person ( 1 ). It can be seen that the electrode ( 3 ) in the area of a forehead ( 13 ), the electrode ( 4 ) in an area laterally below an eye ( 14 ) and the electrode ( 5 ) in the area of a neck ( 15 ) the person ( 1 ) is positioned. The area of the neck ( 15 ) also includes the neck area of the person ( 1 ).

Die Kopfhalterung (2) ist beim Ausführungsbeispiel aus Bändern realisiert, wobei zwei horizontal verlaufende Bänder und zwei im wesentlichen vertikal verlaufende Bänder verwendet sind.The headgear ( 2 ) is realized in the exemplary embodiment from tapes, two horizontally running tapes and two essentially vertically running tapes being used.

2 veranschaulicht, daß die Elektrode (3) relativ zu einer Kopfmittellinie seitlich derart versetzt angeordnet ist, daß die eine Positionierung etwa oberhalb eines Auges der Person (1) erfolgt. Die Elektrode (4) ist unterhalb des Auges (14) und außen seitlich versetzt derart angeordnet, daß bezüglich einer Mittellinie des Kopfes (12) relativ zur Elektrode (3) eine diagonal gegenüberliegende Anordnung realisiert ist. 2 illustrates that the electrode ( 3 ) is laterally offset relative to a head center line in such a way that the one positioning approximately above an eye of the person ( 1 ) he follows. The electrode ( 4 ) is below the eye ( 14 ) and laterally offset on the outside so that with respect to a center line of the head ( 12 ) relative to the electrode ( 3 ) a diagonally opposite arrangement is realized.

Die Elektrode (3) im Bereich der Stirn (13) und die Elektrode (4) unterhalb des Auges (14) stellen aktive Elektroden bereit. Die Elektrode (5) im Bereich des Nackens (15) bzw. des Halses dient als Bezugselektrode. Durch die Potentialdifferenzen zwischen den Elektroden (3, 4, 5) werden Mischsignale mit Anteilen von EEG-Signalen, EOG-Signalen sowie EMG-Signalen bereitgestellt. Unter Verwendung der Auswertungseinheit (11) erfolgt beispielsweise durch Mustererkennung oder digitale Filterung eine Unterscheidung zwischen den einzelnen Signalen. Die Signalverarbeitung kann insbesondere unter Verwendung einer Fuzzy-Logik erfolgen.The electrode ( 3 ) in the area of the forehead ( 13 ) and the electrode ( 4 ) below the eye ( 14 ) provide active electrodes. The electrode ( 5 ) in the area of the neck ( 15 ) or the neck serves as a reference electrode. Due to the potential differences between the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) Mixed signals with parts of EEG signals, EOG signals and EMG signals are provided. Using the evaluation unit ( 11 ) a distinction is made between the individual signals, for example by pattern recognition or digital filtering. The signal processing can in particular be carried out using fuzzy logic.

Zur Ermöglichung einer individuellen Positionierung der Elektroden (3, 4, 5) im Bereich der Kopfhalterung (2) ist es möglich, die Kopfhalterung (2) mit Verstelleinrichtungen auszustatten. Beispielsweise ist es möglich, die Position der dargestellten Bänder relativ zueinander zu verändern oder die Elektroden (3, 4, 5) entlang der Bänder zu verschieben. Ebenfalls ist daran gedacht, die Kopfhalterung (2) mit einem Schnellverschluß zu versehen, damit die Person (1) die Kopfhalterung (2) vor einem Zubettgehen in einfacher Weise anlegen kann.To enable individual positioning of the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) in the area of the head holder ( 2 ) it is possible to use the head holder ( 2 ) to be equipped with adjustment devices. For example, it is possible to change the position of the tapes shown relative to each other or the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) to move along the bands. The head holder ( 2 ) with a quick release fastener so that the person ( 1 ) the headgear ( 2 ) can easily put on before going to bed.

2 zeigt schematisch einen mit geringem Abstand zu den Elektroden (3, 4, 5) angeordneten Verstärker (16). Grundsätzlich ist es möglich, sowohl einen gemeinsamen Verstärker (16) für alle Elektroden (3, 4, 5) oder jeweils individuell den einzelnen der Elektroden (3, 4, 5) zugeordnete Verstärker (16) zu verwenden. 2 shows schematically one with a small distance to the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) arranged amplifier ( 16 ). In principle, it is possible to use both a common amplifier ( 16 ) for all electrodes ( 3 . 4 . 5 ) or individually for each of the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) assigned amplifiers ( 16 ) to use.

Als Elektroden (3, 4, 5) können unterschiedliche elektrodentypen eingesetzt werden. Beispielsweise ist an die Verwendung von Klebeelektroden oder trockenen Elektroden gedacht.As electrodes ( 3 . 4 . 5 ) different types of electrodes can be used. For example, the use of adhesive electrodes or dry electrodes is contemplated.

Als Sender (6) kann ein drahtloses Kurzstreckentelemetrieelement eingesetzt werden, das eine Signalübertragung unter Verwendung der Bluetooth-Technik durchführt. Insbesondere ist auch daran gedacht, die Kopfhalterung (2) mit einer Batterie für einen netzunabhängigen Betrieb auszustatten. Die Batterie kann sowohl als Einwegbatterie oder als aufladbare Batterie realisiert sein.As a transmitter ( 6 ) a short-range wireless telemetry element can be used, which carries out a signal transmission using the Bluetooth technology. In particular, the head holder ( 2 ) to be equipped with a battery for off-grid operation. The battery can be implemented as a disposable battery or as a rechargeable battery.

Die Basisstation (8) dient zum Empfang und Aufzeichnen der übermittelten Signale. Eine relativ einfach konstruktive Realisierung der Basisstation (8) kann durch einen Data logger mit Schnittstelle zum Auslesen der Daten per Netzwerk, Speicherkarte oder mit direkter Verbindung zu einem Auswertungs-PC erfolgen. In die Basisstation kann die Auswertungseinheit (11) zur Signalanalyse implementiert werden, es ist aber ebenfalls möglich, die Auswertungseinheit (11) als eigenständige Einrichtung zu realisieren. Ebenfalls ist es denkbar, die Basisstation (8) mit einer Schnittstelle zum Auslesen der Daten über Mobilfunk/Telefon-Festnetz oder Datennetze auszustatten oder Speichermedien zu verwenden.The base station ( 8th ) is used to receive and record the transmitted signals. A relatively simple constructive implementation of the base station ( 8th ) can be carried out by a data logger with an interface for reading out the data via network, memory card or with a direct connection to an evaluation PC. The evaluation unit ( 11 ) can be implemented for signal analysis, but it is also possible to use the evaluation unit ( 11 ) as an independent facility. It is also conceivable that the base station ( 8th ) to be equipped with an interface for reading out the data via mobile / telephone landline or data networks or to use storage media.

3 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Gesamtanordnung. Die Elektroden (3, 4, 5) sind dabei über Verstärker (16) und/oder analoge Filter mit einer Digitalisierung bzw. Impedanzmessung verbunden. Über einen ersten Zwischenspeicher erfolgt eine Verbindung mit einer Signalverarbeitung. Im Zusammenhang mit der Digitalisierung erfolgt eine Kontrolle der Signalqualität sowie eine Fehlererkennung. Entsprechende Auswertungsinformationen werden einem Benutzerinterface für Anwender zugeführt. Die Ausgangssignale der Signalverarbeitung werden einem zweiten Zwischenspeicher zugeführt und anschließend an eine Darstellungseinrichtung weitergeleitet. Hier kann eine Diagnose durch Experten erfolgen. Abschließend können die Daten einer Datenarchivierung zugeführt werden. 3 shows a schematic block diagram to illustrate the overall arrangement. The electrodes ( 3 . 4 . 5 ) are via amplifiers ( 16 ) and / or analog filters connected to digitization or impedance measurement. A connection to signal processing is established via a first buffer. In connection with digitization, the signal quality is checked and an error is detected. Corresponding evaluation information is fed to a user interface for users. The output signals of the signal processing are fed to a second buffer and then forwarded to a display device. A diagnosis can be made here by experts. Finally, the data can be archived.

Die Gesamtanordnung in 3 ist grundsätzlich in die drei Komponenten der Kopfhalterung (2), der mobilen oder stationären Aufzeichnungseinheit und der Auswertungseinheit unterteilt. Wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert wird, kann die mobile oder stationäre Aufzeichnungseinheit ganz oder teilweise in den Bereich der Kopfhalterung (2) oder in den Bereich der Auswertungseinheit integriert werden. Zwischen den Komponenten können sowohl drahtgebundene Kopplungen oder auch entkoppelte drahtlose Verbindungen realisiert werden. Die Aufzeichnungseinheit kann grundsätzlich als ein Daten-Logger, PDA-ähnliches System sowie als ein mobiler oder stationärer Computer realisiert werden. Zur Realisierung der Auswerteeinheit kann ein Computer mit einer eigenständigen oder Internet-basierten Software und Datenspeicherung verwendet werden.The overall arrangement in 3 is basically in the three components of the head holder ( 2 ), the mobile or stationary recording unit and the evaluation unit. As will be explained further in the following exemplary embodiments, the mobile or stationary recording unit can be wholly or partly in the area of the head holder ( 2 ) or be integrated into the area of the evaluation unit. Both wired couplings or decoupled wireless connections can be implemented between the components. The recording unit can basically be implemented as a data logger, PDA-like system and as a mobile or stationary computer. A computer with independent or Internet-based software and data storage can be used to implement the evaluation unit.

4 zeigt eine erste Ausführungsvariante für das Signalerfassungsteil. Einige Teile hiervon werden lediglich optional erläutert, da diese Teile auch in das in den 9 bis 11 dargestellte Befundungsteil integriert werden können. 4 shows a first embodiment for the signal detection part. Some parts of this are only explained optionally, since these parts are also included in the 9 to 11 shown diagnosis part can be integrated.

Die Signalverarbeitung umfaßt die Erstellung des Schlafprofils. Einfache Signalverarbeitungsteile wie Filterung, Komprimierung und Schwellwertkontrollen können in alle Module integriert sein.The signal processing includes the creation of the Sleep profile. Simple signal processing parts like filtering, Compression and threshold checks can be integrated in all modules his.

Die Ausführungsform in 4 entspricht dem in 3 im linken Zeichnungsteil dargestellten System. Es ist hier eine analoge Kabelverbindung zwischen den Elektroden (3, 4, 5) und dem Verstärker (16) vorgesehen. Lediglich die Elektroden sind im Bereich der Kopfhalterung (2) angeordnet, der Verstärker (16) ist im Bereich der Basisstation (8) als mobile oder stationäre Aufzeichnungseinheit angeordnet.The embodiment in 4 corresponds to that in 3 system shown in the left part of the drawing. There is an analog cable connection between the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) and the amplifier ( 16 ) intended. Only the electrodes are in the area of the head holder ( 2 ) arranged, the amplifier ( 16 ) is in the area of the base station ( 8th ) arranged as a mobile or stationary recording unit.

Bei der modifizierten Ausführungsform in 5 erfolgt die Anordnung des Verstärkers (16) sowie eventueller analoger Filter im Bereich der Kopfhalterung (2). Eine Verbindung der Verstärker (16) mit der mobilen oder stationären Aufzeichnungseinheit erfolgt analog über eine Kabelverbindung.In the modified embodiment in 5 the amplifier is arranged ( 16 ) and any analog filters in the area of the head holder ( 2 ). A connection of the amplifiers ( 16 ) with the mobile or stationary recording unit is carried out analogously via a cable connection.

Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist auch die Digitalisierung bzw, die Impedanzmessung im Bereich der Kopfhalterung (2) angeordnet. Eine Verbindung zur mobilen oder stationären Aufzeichnungseinheit erfolgt beispielsweise kabelgebunden mit einer digitalen Datenübertragung oder über eine drahtlose Kurzstreckenkommunikation.In the embodiment according to 6 is also digitization or impedance measurement in the area of the head holder ( 2 ) arranged. A connection to the mobile or stationary recording unit is, for example, wired with digital data transmission or via short-range wireless communication.

Gemäß der Ausführungsform in 7 sind auch die Kontrolle der Signalqualität sowie eine Fehlererkennung und eine erste Zwischenspeicherung im Bereich der Kopfhalterung (2) implementiert. Ein weiterer Zwischenspeicher sowie ein Modul zur Durchführung einer Ferntelemetrie oder zur Einspeisung von Daten in Datennetze ist im Bereich der mobilen oder stationären Aufzeichnungseinheit angeordnet. Eine Datenübertragung zwischen den Zwischenspeichern kann kabelgebunden digital erfolgen, ebenfalls ist es denkbar, auch hier eine drahtlose Kurzstreckenkommunikation oder Ferntelemetrie einzusetzen. Ebenfalls ist die Verwendung von Daten- oder Telefonnetzen, Mobilfunk oder Internet möglich. Schließlich kann ein Datenaustausch auch unter Verwendung von Speichermedien erfolgen.According to the embodiment in 7 are also the control of the signal quality as well as an error detection and a first temporary storage in the area of the head holder ( 2 ) implemented. Another buffer and a module for performing remote telemetry or for feeding data into data networks is arranged in the area of the mobile or stationary recording unit. A data transfer between the buffers can be digitally wired, it is also conceivable to use wireless short-range communication or remote telemetry here as well. The use of data or telephone networks, mobile radio or the Internet is also possible. Finally, data can also be exchanged using storage media.

Bei der Ausführungsform gemäß 8 ist zusätzlich auch die Signalverarbeitung im Bereich der Kopfhalterung (2) implementiert. Für die Datenübertragung zwischen den jeweiligen Zwischenspeichern können dieselben Verfahren und Vorrichtungen zum Einsatz kommen, die bereits im Zusammenhang mit 7 beschrieben wurden.In the embodiment according to 8th is also the signal processing in the area of the head holder ( 2 ) implemented. The same methods and devices that are already used in connection with can be used for the data transmission between the respective buffers 7 have been described.

9 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante für das Befundungsteil. Auch hier sind einige Teile nur optional dargestellt, da auch eine Integration in das bereits erläuterte Signalerfassungsteil erfolgen kann. Unter der Signalverarbeitung wird die Erstellung des Schlafprofils verstanden. Einfache Signalverarbeitungsteile wie Filterung, Komprimierung und Schwellwertkontrollen können auch hier in alle Module integriert sein. 9 shows a possible embodiment for the diagnostic part. Here, too, some parts are only shown optionally, since integration into the signal detection part already explained can also take place. Signal processing is understood to be the creation of the sleep profile. Simple signal processing parts such as filtering, compression and threshold value checks can also be integrated in all modules.

9 zeigt im wesentlichen den rechten Teil des Gesamtsystems nach 3, wobei die mobile oder stationäre Aufzeichnungseinheit mit einem Modul zur Durchführung einer Ferntelemetrie, einer Einspeisung von Daten in Datennetze sowie zur Erzeugung einer direkten digitalen Verbindung ausgestattet wurde. Eine Kommunikation zwischen der Aufzeichnungseinheit und der Auswerteeinheit kann wiederum unter Einsatz aller technischen Verfahren und Geräte erfolgen, die bereits im Zusammenhang mit 7 beschrieben wurden. 9 essentially shows the right part of the overall system 3 , wherein the mobile or stationary recording unit was equipped with a module for performing remote telemetry, feeding data into data networks and for generating a direct digital connection. Communication between the recording unit and the evaluation unit can in turn take place using all technical methods and devices that are already in connection with 7 have been described.

Gemäß der Ausführungsform in 10 wurde die Signalverarbeitung von der Auswerteeinheit zur mobilen oder stationären Aufzeichnungseinheit überführt. Ansonsten entspricht der Aufbau im wesentlichen der Darstellung in 9.According to the embodiment in 10 the signal processing was transferred from the evaluation unit to the mobile or stationary recording unit. Otherwise the structure corresponds essentially to the representation in 9 ,

Gemäß der Ausführungsform in 11 sind mit Ausnahme der Datenarchivierung alle Funktionskomponenten im Bereich der mobilen oder stationären Aufzeichnungseinheit angeordnet. Ein Anschluß an die Datenarchivierung erfolgt über geeignete Datennetze.According to the embodiment in 11 With the exception of data archiving, all functional components are arranged in the area of the mobile or stationary recording unit. A connection to the data archiving is made via suitable data networks.

Der Verfahrensablauf bei der Durchführung der Signalverarbeitung zur Erstellung eines Schlafprofils mit diskreten und/oder kontinuierlichen Übergängen wird in 12 weiter erläutert. Als Eingangssignale können die bereits beschriebenen Mischsignale oder auch separate Signale für EEG, EOG und EMG verwertet werden. Nach einer Parameterextraktion erfolgt eine Normierung, Konditionierung und Plausibilitätskontrolle. Darüber hinaus ist es möglich, eine Artefakterkennung und Beseitigung durchzuführen.The process sequence when performing signal processing to create a sleep profile with discrete and / or continuous transitions is described in 12 further explained. The already described mixed signals or separate signals for EEG, EOG and EMG can be used as input signals. After a parameter extraction, standardization, conditioning and plausibility control are carried out. It is also possible to perform artifact detection and removal.

Eine Mustererkennung durch einen Klassifikator kann beispielsweise unter Einsatz von künstlichen neuronalen Netzen erfolgen. Auch nach der Mustererkennung wird typischerweise eine Normierung, Konditionierung und Plausibilitätskontrolle sowie gegebenenfalls eine Artefakterkennung und Beseitigung durchgeführt.A pattern recognition by a For example, the classifier can be artificial neural networks take place. Even after pattern recognition is typical a standardization, conditioning and plausibility check and, if necessary Artifact detection and elimination carried out.

Nach der Auswertung der Daten erfolgt eine Zusammenstellung der Informationen über den Kontext, insbesondere zu Parametern und Mustern in einem Zeitfenster. Aus diesen Daten kann ein transparentes Regelwerk zur Erstellung des Schlafprofils erzeugt werden, beispielsweise unter Verwendung von neuronalen Netzen oder Fuzzy-Systemen. Abschließend erfolgt eine Nachkorrektur, Plausibilitätskontrolle wie Glättung der erzeugten Verläufe.After the data has been evaluated a compilation of information about the context, in particular on parameters and patterns in a time window. From this data can be a transparent set of rules for creating the sleep profile generated, for example using neural networks or fuzzy systems. Finally there is a subsequent correction, plausibility check and smoothing of the generated gradients.

13 zeigt ein beispielhaftes Schlafprofil, bei dem zwischen Wachzuständen, Leichtschlaf (LS), Tiefschlaf (SWS) sowie REM- oder paradoxem Schlaf unterschieden wird. Modifizierte Schlafprofile sind auch in 14, 15, 16, 17, 18 und 19 dargestellt. Die Schlafprofile unterscheiden sich im wesentlichen durch die Art und Weise der Darstellung um Auswertungen nach unterschiedlichen Kriterien zu erleichtern. 13 shows an exemplary sleep profile, in which a distinction is made between waking states, light sleep (LS), deep sleep (SWS) and REM or paradoxical sleep. Modified sleep profiles are also in 14 . 15 . 16 . 17 . 18 and 19 shown. The sleep profiles differ essentially in the way they are displayed in order to facilitate evaluations based on different criteria.

Eine Verbindung der Basisstation (8) mit einem Auswertungs-PC kann kabelgebunden oder über eine Bluetooth-Schnittstelle erfolgen. Ebenfalls sind indirekte Verbindungen über Telefonnetze, beispielsweise analog, über ISDN oder über Mobilfunk möglich. Ebenfalls ist eine Integration in lokale Netzwerke oder ein Datentransfer unter Verwendung des Internet möglich.A connection to the base station ( 8th ) with an evaluation PC can be wired or via a Bluetooth interface. Indirect connections via telephone networks, for example analog, via ISDN or via mobile radio are also possible. Integration into local networks or data transfer using the Internet is also possible.

Grundsätzlich ist es möglich, aus den Signalen mit der beschriebenen Signalverarbeitung ein klassisches Hypnogramm nach den Autoren Rechtschaffen und Kales oder auch andersartige Schlafprofile zu erstellen. Insbesondere ist es auch möglich, Schlafprofile mit diskreten oder kontinuierlich ineinanderübergehenden Zuständen zu generieren. Es werden bei der Erzeugung der Schlafprofile Wach- und Schlafzustände unterschieden. Im Falle von Schlafzuständen wird zwischen Leichtschlaf, Tiefschlaf sowie REM-Schlaf unterschieden. Eine quasi kontinuierliche Errechnung und Darstellung ermöglicht eine gleichzeitige Aussage über die Mikro- sowie Makrostruktur des Schlafes und verbessert damit die manuelle oder automatische Beurteilung der Schlafqualität. Die Errechnung und Darstellung kann mit einer zeitlichen Auflösung von weniger als 10 ms und einem zumindest teilweise fließenden Übergang zwischen den Schlafzuständen erfolgen.Basically it is possible to get out the signals with the described signal processing a classic Hypnogram according to the authors Righteous and Kales or other types Create sleep profiles. In particular, it is also possible to have sleep profiles with discrete or continuously merging states to generate. There will be waking and generating sleep profiles sleep states distinguished. In the case of sleep states, between light sleep, A distinction is made between deep sleep and REM sleep. A quasi continuous Calculation and presentation possible a simultaneous statement about the micro and macro structure of sleep and thus improves manual or automatic assessment of sleep quality. The calculation and display with a temporal resolution of less than 10 ms and an at least partially smooth transition between the sleep states.

Grundsätzlich ist es möglich, bei der Signalauswertung die Meßsignale weiterer Sensoren zu verwenden und hierdurch Informationen über zusätzliche Körperfunktionen auszuwerten. Derartige zusätzliche Sensoren können sich auf die Atmung, das Herz-Kreislaufsystem sowie auf die Durchführung von Bewegungen beziehen. Unter Verwendung der 3 Elektroden (3, 4, 5) können beispielsweise zwei unipolare oder eine bipolare Ableitung gewonnen werden. Theoretisch kann jede der Elektroden (3, 4, 5) als passive Elektrode verwendet werden, der vorstehend beschriebene Aufbau erweist sich jedoch als vorteilhaft. Für den Fall, daß nur eine einzelne unipolare Ableitung ermittelt werden soll, ist es möglich, zwei der Elektroden (3, 4, 5) kurzzuschließen. Für die Elektrode (3) im Bereich der Stirn (13) der Person (1) erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, diese in einem Bereich zwischen einer Augenbraue und dem Haaransatz anzuordnen. Für die Elektrode (4) seitlich unterhalb des Auges (14) erweist es sich als zweckmäßig, diese etwa 3 cm oberhalb des Jochbeins zu positionieren. Alternativ zur dargestellten Anordnung der Referenzelektrode im Bereich des Nackens (15) kann diese auch im Nacken hinter dem Ohr oder oberhalb des Mastoids angeordnet sein.Basically, it is possible to use the measurement signals of other sensors in the signal evaluation and thereby evaluate information about additional body functions. Such additional sensors can relate to breathing, the cardiovascular system and the execution of movements. Using the 3 electrodes ( 3 . 4 . 5 ) two unipolar or one bipolar lead can be obtained. In theory, each of the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) can be used as a passive electrode, but the structure described above proves to be advantageous. In the event that only a single unipolar lead is to be determined, it is possible to use two of the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) short circuit. For the electrode ( 3 ) in the area of the forehead ( 13 ) the person ( 1 ) it has proven to be particularly advantageous to arrange them in an area between an eyebrow and the hairline. For the electrode ( 4 ) since Lich below the eye ( 14 ) it turns out to be useful to position it about 3 cm above the zygomatic bone. As an alternative to the arrangement of the reference electrode shown in the area of the neck ( 15 ) this can also be arranged in the neck behind the ear or above the mastoid.

Alternativ zu dem beispielhaft beschriebenen Bluetooth-Verfahren zur Realisierung des Kurzstreckentelemetrieverfahrens ist es auch möglich die DECTverfahren, IrDA-Verfahren einzusetzen oder ein Funkmodul zu verwenden.As an alternative to the Bluetooth method for implementation described as an example short-range telemetry, it is also possible to use DECT, Use the IrDA method or use a radio module.

Claims

Method for determining a sleep profile, in which at least one signal is detected via at least three electrodes and fed to an evaluation device, in which a first electrode is positioned in the area of a person's head, and in which mixed signals with parts of EEG signals, EOG are used by the electrodes Signals and EMG signals are recorded and fed to the evaluation device, characterized in that a first electrode ( 3 ) in the area of a forehead ( 13 ) the person ( 1 ), a second electrode ( 4 ) in the area laterally below an eye ( 14 ) and a third electrode ( 5 ) is positioned in the neck area of the person and that the signals from the evaluation device ( 11 ) be program-controlled subjected to signal processing.

A method according to claim 1, characterized in that the electrode ( 3 ) in the area of the forehead ( 13 ) the person ( 1 ) is used as the active electrode.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrode ( 3 ) in an area above an eye ( 14 ) the person ( 1 ) is positioned.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrode ( 4 ) below the eye ( 14 ) is used as the active electrode.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrode ( 4 ) below the eye relative to a center line of the head ( 12 ) the person ( 1 ) regarding the electrode ( 3 ) is positioned diagonally and opposite in the forehead area.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that a Signal processing to distinguish between EEG signals, EOG signals and EMG signals is carried out.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) are arranged to be position-changeable relative to each other.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) are connected relative to each other by headbands.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that an electrical signal amplification at a short distance from the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) is carried out.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that a wireless signal transmission carried out becomes.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that that for signal transmission a short-range wireless telemetry method is used.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that for signal transmission the Bluetooth method is applied.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that that for Signal processing a pattern recognition is carried out.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that that a Signal processing is performed using fuzzy logic.

Device for determining a sleep profile, which has at least 3 electrodes for recording mixed signals with parts of an EEG signal, an EOG signal and an EMG signal, and in which the electrodes are connected to an evaluation device, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) relative to each other from a head holder ( 2 ) are positioned, the contour of which rests on a person's head contour ( 1 ) is adapted so that a first electrode ( 3 ) after putting on the headgear ( 2 ) to the head ( 12 ) the person ( 1 ) in the area of a forehead ( 13 ), a second electrode ( 4 ) in the area laterally below an eye ( 14 ) and a third electrode ( 5 ) in a person's neck area ( 1 ) is arranged and that the evaluation device ( 11 ) is provided with a signal processing module.

Device according to claim 15, characterized in that the electrode ( 3 ) in the area of the forehead ( 13 ) is designed as an active electrode.

Device according to claim 15 or 16, characterized in that the electrode ( 3 ) in Be rich forehead relative to a midline of the head ( 12 ) is laterally offset.

Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the electrode ( 4 ) below the eye ( 14 ) is designed as an active electrode.

Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the electrode ( 4 ) below the eye relative to a center line of the head ( 12 ) diagonally and opposite to the electrode ( 3 ) is positioned in the area of the forehead.

Device according to one of claims 15 to 19, characterized in that that this Signal processing module at least in some areas as software is trained.

Device according to claim 20, characterized in that the Software for signal differentiation is trained.

Device according to one of claims 15 to 21, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) in the area of the head holder ( 2 ) are arranged to change position.

Device according to one of claims 15 to 22, characterized in that the head holder ( 2 ) is formed from headbands.

Device according to one of Claims 15 to 23, characterized in that at least one of the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) an amplifier ( 16 ) is arranged.

Device according to one of claims 15 to 24, characterized in that between one in the area of the head holder ( 2 ) arranged transmitter ( 6 ) and one in the area of a base station ( 8th ) arranged receiver ( 7 ) a wireless signal transmission path is formed.

Device according to one of claims 15 to 25, characterized in that the existence Signal transmitter with a functional sequence in accordance with a wireless short-range telemetry method is trained.

Device according to one of claims 15 to 26, characterized in that at least a data transmission link equipped with an interface according to Bluetooth technology is.

Device according to one of claims 15 to 27, characterized in that the evaluation device ( 11 ) is provided with fuzzy logic.

Device according to one of claims 15 to 28, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) are connected to record a unipolar lead.

Device according to one of claims 15 to 29, characterized in that one of the electrodes ( 3 . 4 . 5 ) arranged in the mastoid area and connected as a passive electrode.