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