小说帮助睡眠使用空调设备减少睡眠潜伏期₂混合气体

1。介绍

人类花了大约三分之一的生命睡觉。因为睡眠执行各种功能,例如恢复身体和精神复苏,激活大脑功能,在人类和促进新陈代谢,是密切相关的现代社会,人类的平均寿命大大增加。睡眠时间是生命的关键因素之一,也是相关的生活质量。然而,韩国人口的睡眠时间保持在最低水平在经合组织国家(1),在韩国访问医院的患者数量迅速增加是由于睡眠障碍由失眠。睡眠质量低,特别是睡眠时间短,也会增加自杀想法的人(2- - - - - -4)。

睡眠障碍包括各种条件与睡眠不足有关,如未能得到一个健康的睡眠,无法保持清醒在醒着的时间尽管有足够的睡眠,或遭受身体和心理的困难由于干扰睡眠周期。睡眠障碍影响的深度睡眠和睡眠时间的质量。积累的睡眠不足导致非常有害和危险的后果相关的健康。总共有30 - 48%的成年人患有睡眠障碍,和78%的人经历失眠一个月至少一次(5- - - - - -9)。据报道,超过680000名患者失眠在韩国访问医院(10)。睡眠对维持人类的生命是至关重要的,如补充消耗的能量,恢复身体疲劳,并从心理疲劳恢复。低质量的睡眠或睡眠不足会导致身体活动和问题从而增加暴露在各种疾病的风险。高血压、冠心病、糖尿病和肥胖被称为代表疾病可能出现的由于缺乏睡眠(11,12)。

睡眠诱导的现有产品可以分为两类:药物和睡眠辅助设备。睡眠诱导的效果已被证明为代表的睡眠药物的使用安眠药和睡眠诱导物。然而,连续用药可能引发副作用和耐药性的风险。据报道,催眠药物的用户不仅高出三倍的死亡率比非用户也运行更高的患癌症的风险(13)。临时的、情境和短期失眠,吸毒是有益的。不过,长期慢性处方上瘾患者避免防止耐药性,依赖问题,自杀的药物过量引起的副作用。长期药物治疗慢性上瘾患者不推荐,作为长期治疗的有效性和安全性的研究缺乏,以及治疗的影响停止吸毒时停止。在现有睡眠援助设备的情况下,他们已经制定,创造一个舒适的睡眠环境,而不是直接诱导睡眠。大部分的睡眠产品只提供间接影响,比如玩白噪声或自主感觉子午线响应(纳)声音或使用芳香气味,有助于睡眠。产品使用脑波共振或磁场也被报道引起副交感神经激活,这不会导致一个实际减少睡眠延迟或改善睡眠质量。因此,一个有效的方法来诱导睡眠,没有副作用,可以长期使用是必要的。

在这项研究中,我们打算开发一个设备,有效地缩短睡眠潜伏期利用体内低氧饱和度这一事实导致嗜睡。能够安全、高效地降低氧饱和度,我们使用二氧化碳。吸入的二氧化碳是偶尔用作治疗恐慌症的治疗,减少焦虑。充分利用二氧化碳利用的有用性的睡眠已经证明了之前研究的结果。Choliz建议降低氧气使用二氧化碳分压的失眠患者减少睡眠潜伏期(14)。瑞安等人报道,添加更多的二氧化碳在空气中改善睡眠(15)。大部分的产品开发改善睡眠一直到目前为止在市场销售没有任何证据的有效性,从而客观的研究证明睡眠产品对睡眠的影响是必需的。因此,本研究旨在开发一种新的睡眠援助设备,应用控制体内的血氧饱和度的概念减少睡眠潜伏期和确认缩短睡眠潜伏期的影响通过临床试验。

2。材料和方法

2.1。有限公司₂适合浓度诱导睡眠

二氧化碳是一种无色,无味,无毒气体。它存在于大气中平均浓度约为400 ppm,化学稳定性和生产生活的呼吸代谢的副产品。在美利坚合众国,暴露安全标准已经建立了通过各种实验来应对二氧化碳浓度在密闭空间的问题,比如潜艇和宇宙飞船。根据不同的实验中,美国国家职业安全与健康研究所”(NIOSH)设定一个时间加权平均(两个)有限公司₂如低于5000 ppm 8 h和短期暴露极限(STEL) 15分钟内最多30000 ppm安全标准(16)。它已被证实在这些浓度对人体是无害的。韩国就业和劳动也规定相同的浓度作为NIOSH为暴露的安全标准。

呼吸量一个人取决于不同的变量,如身体类型和高度,它通常是计算的速度7毫升/公斤为成人。潮汐卷约300 - 500毫升/公斤平均健康的成年人。使用二氧化碳增加睡眠诱导的效率,一个适当的集中空调₂混合气体应该喷取决于的吸入量。睡眠诱导的效率增加睡眠时间减少。诱导睡眠在很短的时间内,空气和二氧化碳的浓度高于周围的气氛必须吸入。因此,我们打算喷一个适当的CO的浓度₂在15000 - 25000 ppm的范围,以便诱导睡眠集在短时间少于15分钟。这一系列有限公司₂浓度是30000 ppm的安全标准内的二氧化碳浓度。

为用户提供优化的二氧化碳浓度,我们开发和利用一个算法来估计用户的潮汐卷。的算法,作为一个流程图所示图1计算得分,确定二氧化碳混合气体的浓度水平基于用户的性别,年龄,身高,体重,和最小失眠筛查量表。最小的失眠筛查量表,我们使用一般的睡眠障碍量表(德牧)。通过说分数计算算法被用来确定二氧化碳的浓度对用户的身体状况的优化的最低浓度15000 ppm,中间浓度20000 ppm,最高浓度25000 ppm。

2.2。控制空调的浓度₂混合气体

2.2.1。扩散的空调₂混合气体的喷射角度和距离

进行了一个实验研究的影响空调时喷洒角度和距离₂混合气体用户的脸上被喷。角,3例60°30°,选择和0°,距离,两例25 - 40厘米。风扇的流速是维护稳定的电压为4.5 V,以及喷雾角的影响也证实了气瓶压力二氧化碳的浓度之间的18000和20000 ppm。在有限的情况下₂测量,测量设备使用25浓度传感器制造的形式5-by-5大小、浓度和相应传感器测量和记录。

实验结果表明,角度和距离越长越低,压力越高目标所需的二氧化碳浓度。因此,最佳角喷洒二氧化碳应该介于30°、60°之间,距离应该是可调的,用户不觉得不舒服的香水。实验结果,这是公司的测量结果₂根据喷射角度和距离,气体扩散所示表1。公司的供应情况₂是固定的,因为它没有显著影响气体扩散。

2.2.2。流体混合的方法

各种技术可用来创建一个统一的流体流动。为我们的产品,选择最合适的方法的方法,如气体混合器、静态混合器、文丘里的喉咙,选择和储备油箱,和每个技术进行了分析。

气体混合器用于医疗或实验需要精确控制的应用程序,和流体控制阀门适用于实现气体性质应该用于精确混合气体。恒压气体混合器需要维护,和高水平的技术技能是需要控制和应用介绍了流量的流体从风扇自设备我们打算开发必须由吸入外部空气的帮助下一个粉丝。

静态混合器是一种装置,螺旋轴插入现有的混合流体流动路径,它主要分为水平和垂直部分根据管道的形状。静态混合器的压力损失随螺旋通道的数量的增加,并有必要考虑风扇规范和适当的管道直径。一个静态混合器应用于我们产品的概念设计,内管的内径应该制造ϕ12ϕ20,相对较小的应用方法,它可能导致噪音问题。

文丘里管喉是一种技术,它使用一个喷嘴快速增加的主要流体的速度和较低的压力吸入subfluid,并用于另一个高压的流体混合流的存在。它通常用于字段,如锅炉燃料供应和燃烧,需要高压,产生噪音。文丘里喉管以来主要用于大型设备,这有点不合理的应用到我们的设备的概念设计。此外,还有一个缺点,很难控制subfluid压力。

储备油箱技术允许每个两流体是在相同的排气口。设计和实施技术水平适当,因为技术的概念在于转换和混合流体。然而,捕获两个储备油箱的液体可能导致空间消费由于创建一个混合,并造成压力损失。它也极大地影响了槽的形状。

储备池方法中选择适当的考虑技术难度和设计的困难。储备油箱设计两种情况:一、基于文丘里管的形状,和B,基于一个通用的螺旋形状。

我们进行了流动分析根据设计结构和B的分析,我们发现液体不均匀混合由于风机风压在B, A .甚至当有限公司₂供应供应发生相反的方向流动路径,液体混合均匀。从这两个分析的结果,我们发现,当有限公司₂使用喷雾注入空气,动荡是自然生成的两种液体混合。因此,最后的储备油箱的设计,如图所示图2。

2.2.3。根据温度变化模拟的混合气体扩散

扩散模拟进行了确认浓度分布和流速的影响在夏季和冬季室内温度。对于仿真,我们利用COMSOL多重物理量5.5,这是一个多重物理量模拟软件。假设有一个头的半径100毫米在开放空间的宽2米,高1米,混合气体的卸货港是喷洒在250毫米的位置。在流速的情况下,0.1到0.5 m / s应用设置范围的用户不会感到不舒服,和时间的方式分析了15分钟。

由于测量单元模拟进气的摩尔每立方米(摩尔/ m³),浓度的单位转换为ppm (ppm)。考虑到理想气体的摩尔体积是22.4 L和每立方米(m³)是1000 L, 1摩尔/ m³计算为22400 ppm。然而,由于所需的温度修正为气体,进行同样的计算过程应用于24.45和23.88 L, 25 - 18°C的量的气体,分别。表2显示了ppm和百分比转换目标浓度在每个温度的结果。略有增加浓度时观察到的温度降低。

表3总结了浓度分析结果根据温度和流速。混合气体的浓度显著降低在相对较高的温度和浓度变化增加流速较低。然而,没有发现显著差异在每个温度在夏季和冬季。0.1 m / s区间的流速也无关紧要。

2.3。确认根据面部部分混合气体扩散距离

确保稳定的气体浓度在面部的部分,根据浓度距离通过仿真分析了通过增加50毫米,即。,从150年到450毫米。流速和温度固定在0.5 m / s和25°C,分别。通过改变公司的排放浓度₂从5到1摩尔/ m³,我们试图找到一个合适的浓度根据距离。

表4总结了公司₂浓度变化根据面部部分和卸货港之间的距离,它可以转化为百分率(ppm)。考虑到模拟的出错率,低于25000 ppm的结果,这是低于30000 ppm的安全标准,下定决心要成为一个有效的结果。它证实了混合气体的浓度降低卸货港之间的距离和增加。

图3一显示了初始浓度扩散的结果根据摩尔/ m³当卸货港之间的距离和150毫米,和图3 b显示了减少结果根据初始摩尔/ m³当的距离是450毫米。

2.4。优化混合气体的稳定供应

2.4.1。根据目标公司电压和压力₂浓度

创造最好的睡眠环境与发达设备,有必要安全提供可靠的混合气体,即使其他变量,如设备的使用环境和大气中二氧化碳的浓度不同。因此,通过电压控制风扇转速的三个变量,有限公司₂供应压力,阀流量控制选择安全的最佳变量通过实际实验。每个变量的设置范围是4到6 V的电压,0.1到0.3酒吧有限公司₂输入压力,和300年到500年PWM阀流量。

实验项目与实施储备油箱按照所示的储备油箱的最终设计图2、煤气管、有限公司₂气缸、阀门和一个直流风扇。二氧化碳浓度测量的价值通过安装有限公司₂传感器25厘米以下固定喷嘴内腔。图4显示了短暂室的设计和实验设备。为了稳定混合槽内气体,所有变量记录每隔2 s稳定后5分钟时间5分钟。每个变量的值,如电压直流风扇,有限公司₂输入压力和流量的阀门,显示在表5据目标公司₂通过实验获得的集中值。

2.4.2。有限公司₂根据喷嘴设计浓度变化

喷雾混合气体在一个垂直向下的方向,气体放电管的弯曲设计结束。我们旨在通过流流稳定的液体混合。

为了防止粉尘的流入排出部分和确保安全,根据浓度的网格在卸货港测量相同的环境。然而,它是确定网致力于我们的劣势通过干扰注入混合气体,而不是创造一个睡眠的环境。

此外,检查喷嘴长度的影响,喷嘴的长度是0到3厘米大小,生产和二氧化碳混合气体浓度较低的根据不同的喷嘴长度是25厘米测量在相同的环境中。所示的测量浓度图5。0厘米,混合气体不充分转移到测量位置,和没有显著差异的长度大于1厘米。考虑到相应的结果,优化喷嘴的长度是1厘米。

3所示。结果

3.1。稳定性测试结果

一个实验来验证公司的错误率₂浓度的卸货港是开发的安全稳定的睡眠进行救援设备。测试是由韩国实验室认可认证计划(可乐)韩国代理的技术和标准。错误的测试有限公司₂浓度在卸货港进行,目的是实现在平均值的8%。非色散红外(NDIR)传感器被安装在喷喷嘴测量有限公司₂混合气体的浓度立即注射前,测量了在室温和一般大气条件。的有限公司₂浓度误差测试结果所示表6最后,浓度测量的卸货港。所有测试结果都取得了8%的误差范围内。

另一个实验检查出错率是由测量二氧化碳的浓度在面部的部分,这是25厘米的卸货港。的有限公司₂浓度误差测试结果所示表7和浓度测量25厘米除了卸货港。这些测试结果也达到了8%的误差范围内。

3.2。临床试验结果

后获得稳定的二氧化碳浓度通过上述实验结果,进行临床试验来证实设备开发的影响在减少睡眠延迟。本研究收集的数据进行了二次分析的睡眠通过三星医疗中心和尼克斯合并。详细的临床研究的方法,收集数据已经发表(17)。自设备旨在帮助人们睡眠,我们排除了那些已经从这个分析睡得好。因此,我们使用数据从一个小组的参与者,排除患有睡眠延迟小于1分钟或睡眠95%或更高的效率。

临床试验的目的是作为一个单一群体交叉研究控制的外生变量,如挠破的影响多导睡眠图和主题的差异特征。表示试验进行了双盲,假对照研究由于实验处理排除安慰剂效应。多导睡眠图机操作的人来管理多导睡眠图测试不能蒙蔽,但主体和睡眠医生解释结果是失明的。

本研究的流程图显示临床试验的发展据配偶所示图6(18)。多导睡眠图会话进行14天分开,防止考试的学习效果和实验治疗。分配顺序交叉设计是1:1的,有50%的机会第一次接触混合二氧化碳。排除处理顺序的影响,实验和暹罗的顺序控制治疗由块随机决定。作业顺序是由随机选择块的块大小6。多导睡眠图进行一个Embla N7000 (Medcare-Embla,雷克雅未克,冰岛),结果自动评分系统的多导睡眠图设备被用于这项研究。研究机构审查委员会批准的协议是三星医疗中心的2021-04-133号(IRB),整个研究过程按照道德标准执行的《赫尔辛基宣言》。书面知情同意从每个参与者获得,所有的数据都是匿名的。

总共有30个人评估资格参与这项研究。总体来说,20 - 65岁的成年人为研究对象为入睡困难参与本研究。患者诊断为认知能力下降,进步精神或神经系统疾病,肺部疾病,严重的打鼾,嗜睡症,快速眼动睡眠障碍和临床控制严重的内部疾病,如糖尿病和高血压,被排除在参与实验。轮班工作者、孕妇、哺乳期妇女和那些已经诊断出患有失眠的病人也被排除在参与实验。受试者被要求记录的睡眠日记1周在筛选阶段。进一步排除,如果他们被认为经历过睡眠困难,基于评估睡眠日记的睡眠至少有20年经验的内科医生治疗病人的睡眠。进行了临床试验受试者共24。然而,如上所述,该设备是为了在人睡眠与睡眠困难,因此参与者已经睡好进一步排除在分析之外。我们排除了三个受试者睡眠延迟小于1分钟或睡眠效率超过95%,离开21例患者进行分析。对于每一个主题,匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)得分是获得了一个月。 The subjects visited the Samsung Medical Center a total of four times, and they were examined with polysomnography and responded to the survey. A report on the descriptive statistics of demographic variables of participants is shown in表8。

一个配对t以及进行比较试验结果当不使用的设备和设备时使用。显著性水平是设定在p< 0.05。大部分的比较项目显示p值小于0.05,证实有显著的改善。最主要的变量,睡眠延时,显示不同的结果根据不同的主题,但这是证实,平均减少29.01%,而有超过5分钟的睡眠延迟。试验结果表明,总睡眠时间增加了29.19分钟,WASO下降了13.17%,睡眠效率增加了5.48%。此外,N1睡眠阶段总睡眠时间的比例下降了5.61%,总睡眠时间的快速眼动睡眠增加了2.67%。至于唤醒,唤醒指数和自发冲动指数也下降了2.88%和5.68,分别。这些结果表明,整体的睡眠质量提高设备时使用。海外开发的情况,统计发现ODI没有显著改变使用设备时不使用设备时相比,一个配对t以及进行了零假设将没有减少在结果和备择假设将减少的结果。海外开发和海外有90%p海外开发价值0.05或以上,确认不使用设备时明显减少。虽然二氧化碳可以安全的质疑,ODI没有减少的结果表明,睡眠艾滋病使用有限公司₂混合气体在不影响人类健康。总结了统计比较的多导睡眠图的结果表9。结果表明,意味着(SD)(95%置信区间)。

4所示。讨论

睡眠是生活必不可少的一部分,对我们的日常生活有巨大的影响,但是在现代社会,失眠是普遍的,和睡眠债务增加(19- - - - - -21)。典型的睡眠方法包括睡眠药物和睡眠援助设备。然而,它一直指出,睡眠药物有副作用和耐药性(22)的病人,和睡眠援助设备被认为是带来很多缺点,他们实际上并没有缩短睡眠潜伏期。因此,本研究目的是开发一种新型的帮助睡眠的设备不会引起副作用或阻力和直接睡眠效果。

本研究试图开发一个设备使用氧饱和度控制在体内诱导睡眠。我们走近它通过控制大气中二氧化碳的浓度使用天然气与空气混合和有限公司₂。共有四个结构使混合气体,气体混合器,静态混合器,文丘里的喉咙,储备油箱,准备混合气体分析,水库罐,这是最合适的形式对产品开发的概念,采用。此外,进行了各种模拟发现扩散的程度的基础上,采用混合结构的设计。通过实验,风扇的流量根据电压和有限公司₂气缸输出压力测定,二氧化碳浓度在面部的部分可以实现15000年目标值,20000和25000 ppm。确保稳定的卸货港,另一个实验也进行网格的存在与否和喷嘴的长度。根据实验的结果,它是决定不使用网格和喷嘴长度是固定在1厘米。

原型开发与变量,通过实验测定,和稳定二氧化碳浓度是通过测试认证机构获得的。的二氧化碳浓度在最后卸货港和浓度面部部分,离卸货港25厘米,内达到8%目标错误值的稳定性证明。三星医疗中心的临床试验进行证明的影响大幅削减睡眠延迟。它证实,有一个巨大的偏差取决于研究对象,但临床试验的结果显示,睡眠减少高达92%的延迟。临床试验的结果还证实,它不仅是有效减少睡眠潜伏期也在改善总体睡眠质量,包括带来的改善方面的睡眠阶段,减少兴奋,提高睡眠的效率。设备开发通过本研究促进睡眠喷洒二氧化碳和空气的气体混合物。但也会有一些挑战,比如二氧化碳,可能导致情况导致缺氧。从数据分析,成立海外开发,ODI与90%没有显著降低设备时使用。从海外开发,没有实质性的变化相比,使用该设备时不使用它时,我们证明使用建议的设备不会引起缺氧等情况。

睡眠障碍,尤其是失眠、药物给病人推荐只有很短的时间内,只有最小剂量需要给病人,以防止误用或副作用。因此,非药物治疗,如认知行为疗法,建议。然而,由于只有少数机构提供非药物治疗在韩国,不仅是治疗的可访问性低,但它还没有更为广阔的视野,带来给治疗病人。出于这个原因,已经进行了很多尝试开发产品,改善睡眠和缩短睡眠潜伏期,但仍然缺乏客观的研究。通过本研究,我们已经开发出一种睡眠援助设备,大大降低了睡眠延迟和有效提高睡眠质量。目前的研究结果显示另一个选项来治疗失眠不使用催眠药物副作用的风险很高。

5。结论

在这项研究中,一种新型的睡眠援助设备开发不引起副作用或阻力和直接在患者睡眠效果。空气和二氧化碳混合气体被用来暂时增加大气中二氧化碳的浓度诱导睡眠。目标的二氧化碳浓度和二氧化碳喷涂后的实际浓度与认证测试机构验证,确保稳定的二氧化碳浓度。临床试验证实,不仅有效地缩短睡眠潜伏期在一种物质,也在改善总体睡眠质量。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

道德声明

研究机构审查委员会批准的协议是三星医疗中心2021-04-133号(IRB),整个过程执行的这项研究是符合赫尔辛基宣言的道德标准。患者/参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。

作者的贡献

HH写文章的初稿。DK和JK表现形式分析和数据管理。路的设计研究。JH的概念研究。乔监督的整体研究和管理整个项目。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这项研究得到了尼克斯Incorpored和基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会(NRF)由教育部(2016号r1a6a1a03012069)和韩国大学授予。

确认

我们感谢所有的人参加了这项研究。

的利益冲突

DK和JK被尼克斯公司雇佣。

其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

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