Electro-oculography signals are corneo-retinal potentials that carry informationpertaining to eye movements. This information can be used to estimate drowsinesslevel of the subject which could provide interesting insights into research of acci-dent prevention. Of all features present, blink duration has been proved to be aneffective measure of drowsiness. The aim of this thesis work is to build a portablesystem to acquire and analyze electro-oculographic (EOG) signals in real-time.The system contains two sub-systems; a hardware sub-system that consists of thefilters, amplifiers, data acquisition card and isolation and the software sub-systemthat contains the program to acquire and analyze the signal and present the resultsto the observer. The filters were designed starting with simulation, implementa-tion on the prototype board, culminating in the design of a printed circuit board(PCB) and packaging. The complete software was written in PythonTMusing sev-eral relevant libraries for data processing. A text-based user interface was createdto enable easy user interaction. The results are graphically displayed in real-time. Ex-situ tests were done with two volunteers while in-situ test was done onone subject. The data from the in-situ tests showed "good signal quality" in a"noisy" environment concurring with the design specifications. To motivate theimportance of calibration, two calibration paradigms were used during ex-situtests, where one paradigm records only normal blinks while the other records longblinks and the results showed differences in detection and error rates. The obser-vations made from performance tests at various levels gave "satisfactory results"and proved the usefulness of the system for experimental purposes in-situ.

名古屋大学博士学位論文 学位の種類:博士（医療技術学）（課程） 学位授与年月日:平成19年3月23日 / "Daytime polysomnography and portable recording device for diagnosis and CPAP therapy in patients with obstructive sleep apnea syndrome" Sleep and Breathing, v.11, n.2 (2007) pp.109-115 を、博士論文として提出したもの。

Thesis (M.S.)--Linköping University, 2004. / Includes bibliographical references (p. 63-64). Also available online via the VTI web site (www.vti.se).

INTRODUÇÃO: Hipoxemia é frequente em pacientes com fibrose cística (FC), portanto testamos a hipótese que a gravidade da doença na fibrose cística, está correlacionada a maior risco de apneia obstrutiva do sono (AOS). MÉTODOS: 34 pacientes realizaram avaliação clínico-funcional, polissonografia tipo III, espirometria, e dosagem de interleucina1-β (IL-1β). RESULTADOS: A média do índice de apneia hipopneia (IAH) foi de 4,8±2,6, saturação de oxigênio em ar ambiente 95,9±1,9% e escala de sonolência de Epworth (ESE) 7,6±3,8. Dezenove eram eutróficos, seis apresentavam risco nutricional e nove apresentavam desnutrição. No modelo multivariado para prever IAH, permaneceram significativas: estado nutricional (β= -0,386; p=0,014), saturação de oxigênio na vigília (β= -0,453; p=0,005) e ESE (β=0,429; p=0,006). CONCLUSÃO: Os maiores determinantes de apneia do sono foram o estado nutricional, saturação na vigília e sonolência. O modelo explica 51% da variância do IAH representando chance de definir clinicamente o risco de apresentar apneia do sono. / BACKGROUND: Hypoxemia is a frequent finding in cystic fibrosis patients; therefore we tested the hypothesis that disease severity in cystic fibrosis (CF) is correlated with increased obstructive sleep apnea (OSA) risk. METHODS: Thirty-four patients underwent clinical and functional evaluation, type III polysomnography, spirometry, and measurement of interleukin 1-β (IL-1β). RESULTS: The mean values for apnea hypopnea index (AHI), room-air oxygen saturation, and the Epworth sleepiness scale (ESS) were 4.8±2.6, 95.9±1.9%, 7.6±3.8, respectively. Nineteen patients had normal weight, six had nutritional risk, and nine had malnutrition. In the multivariate model to predict AHI, the following variables remained significant: nutritional status (β= -0.386, p=0.014), oxygen saturation during wakefulness (β= -0.453, p=0.005), and ESS (β=0.429; p = 0.006). CONCLUSION: The major determinants of sleep apnea were: nutritional status, oxygen saturation during wakefulness, and sleepiness. The model explains 51% of variance in AHI, representing the chance to clinically define the risk for sleep apnea.

Made available in DSpace on 2016-12-06T17:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cleber Rebelatto.pdf: 915424 bytes, checksum: 20c37cca93aa524d5d33459da1892043 (MD5) Previous issue date: 2015-06-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Introdução: O sono é uma função fisiológica essencial para a vida humana na qual ocorrem inúmeros eventos determinantes para a saúde das pessoas. Na adolescência, o tempo ideal de sono pode ser superior comparando-se com os adultos e está diretamente ligado com a boa saúde dos jovens considerando que esta fase é marcada por importantes mudanças biopsicossociais, cognitivas e comportamentais. Objetivo: Diante disso, o presente estudo teve como objetivo analisar as associações entre o sono e a saúde em estudantes do ensino fundamental de acordo com indicadores sociais objetivos e subjetivos. Método: Inicialmente foi conduzida uma revisão sistemática da literatura a fim de verificar as relações entre o sono e fatores sociodemográficos em crianças e adolescentes considerando diferentes indicadores sociais. Foram analisados estudos publicados nas bases de dados MedLine/PubMed e SciELO que apresentassem resultados originais, sem restrições de idioma e de período, com associações entre variáveis de sono e indicadores sociais. Os resultados desta revisão permitiram identificar lacunas do conhecimento sobre a temática do sono, além de fatores que necessitam de maiores entendimentos, servindo de base para o desenvolvimento da segunda parte do estudo. Nesta segunda parte foram investigados 312 estudantes, de ambos os sexos, com idades de 10 a 16 anos, regularmente matriculadas no ensino fundamental de 5º ao 8° ano, de uma escola da rede pública municipal de Florianópolis SC. Foram coletadas informações sobre o sexo, idade, cor da pele, turno escolar, estrutura familiar, nível econômico, percepção de saúde e de status social, massa corporal, estatura e atividade física. Resultados: Constatou-se, a partir da revisão sistemática, possíveis relações entre os indicadores sociais e o sono de crianças e adolescentes. O baixo status social refletiu, de forma geral, numa pior percepção da qualidade do sono, menor duração do sono e maior sonolência diurna. No Brasil, apenas um estudo com tal problemática foi identificado. Na análise empírica foi observada correlação negativa entre a idade e a duração do sono (r= -0,292; p< 0,001) e correlação positiva entre a idade e a pontuação da Pediatric Daytime Sleepiness Scale (PDSS) (r= 0,186; p= 0,023). Considerando as variáveis independentes, foram observadas diferenças na sonolência diurna com relação à percepção de estresse (p< 0,001) e dividir o quarto (p= 0,021). Na análise da duração do sono foram identificadas diferenças considerando o turno escolar (p< 0,001) e a cor da pele (p= 0,016). Na medida em que a percepção de status social na escola foi mais negativa aumentaram os indicadores de sonolência diurna (r= -0,281; p<0,001). Todos os domínios da qualidade de vida se correlacionaram negativamente com a sonolência diurna. Já com relação à duração do sono apenas o domínio escola apresentou correlação significativa. Conclusão: Constatou-se, a partir da revisão sistemática, possíveis relações entre os indicadores sociais e o sono dos adolescentes o que foi confirmado com a análise empírica. O baixo status social refletiu numa pior percepção subjetiva da qualidade do sono, menor duração e maior sonolência diurna. Considerando os resultados do estudo original foi verificado que os estudantes brancos apresentaram menor duração do sono. Já aqueles que não dividem o quarto e que possuem percepção mais negativa de status social na escola apresentaram maiores indicadores de sonolência diurna. Além disso, questões escolares, como o turno, e, de saúde, como a percepção de estresse mostram-se como variáveis associadas com o sono e a sonolência dos estudantes. Destaca-se, desta forma, a importância da discussão no âmbito da organização escolar e das famílias a respeito da saúde emocional considerando que tais questões estão permeadas pelas características sociais objetivas e subjetivas dos estudantes.

Made available in DSpace on 2016-12-06T17:07:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roges Dias.pdf: 1406221 bytes, checksum: c450bd51b551e038acff964d9911b0c4 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This descriptive study aimed to analyze and to compare the cognitive performance, sleep pattern (sleep quality, chronotype and daytime sleepness), education, intellectual activity level and attendance of elderly who were engaged (EG) and not engaged (NEG) in programs of physical exercises and the relationships between these variables. The sample was selected in a non-random way and it was composed by 104 elderly with mean age of 66,1 years (SD=4,6), registered in four Health Centers of Florianopolis, SC, who are engaged in the program Floripa Ativa Fase B (EG=64), and elderly who were not participating in this program and in any other formal group of physical activities (NEG=40). The instruments used to data collection were: 1) Identification sheet with socioeconomic and health conditions data; 2) Horne and Ostberg´s morningness-eveningness questionnaire; 3) Epworth Daytime Sleepiness questionnaire; 4) Pittsburg Sleep Quality Index; 5) Mini Mental State Examination; 6) CogState Cognitive Battery evaluation and 7) Intellectual Activity Level Questionnaire. The data were treated and analyzed by descriptive and inferential statistics. The chi squared test was used to analyze the relation between socioeconomic variables. To verify differences in cognitive and sleep variables between group and sex Mann-Whitney test was used. In order to verify relations between cognitive performance, sleep pattern and attendance of the elderly in the program Floripa Ativa, multivariate analysis of variance (MANOVA) was used and, finally, Spearman´s correlation was utilized to analyze relations between sleep variables and cognitive performance, taking into account the assumptions of normality of distributions. In all inferential analysis a significance level of 5% was adopted. The results showed that elderly of EG slept better and have better cognitive performance than NEG. It was verified that the better the sleep quality, the lower the reaction time of cognitive responses, especially in executive functions. It was also observed that the highest score of sleepiness and extreme morningness are associated with increased reaction times in the sustained attention task. The level of intellectual activity had a major influence on cognitive tasks accuracy and reaction times in relation to the educational level. The attendance of the elderly people to the programs did not have any effects on their cognitive performance and sleep quality. Considering the evidences founded in this study, it can be concluded that the elderly attendance in physical exercise programs seems to contribute to the sleep quality and cognitive performance. It is emphasized the importance of giving awareness and fortifying the practice of cognitive activities, since that this is necessary and very positive for the prevention of cognitive decline. / Este estudo descritivo teve como objetivo analisar e comparar o desempenho cognitivo, o sono (qualidade do sono, cronotipo e sonolência diurna), escolaridade, nível de atividade intelectual e assiduidade de idosos praticantes (GP) e não praticantes (GNP) de exercícios físicos, e a relação entre essas variáveis. A amostra foi selecionada de forma não probabilística e composta por 104 idosos com média de idade de 66,1 anos (DP= 4,6), cadastrados em quatro Centros de Saúde do município de Florianópolis, SC, que participam do programa Floripa Ativa Fase B (GP=64), e por idosos que não participam deste programa e nem outras atividades formais em grupo (GNP=40). Os instrumentos utilizados para a coleta de dados foram: 1) Ficha de identificação com dados sociodemográficos e condição de saúde; 2) Questionário de matutinidade e vespertinidade de Horne e Ostberg; 3) Escala de sonolência diurna de Epworth; 4) Índice de Qualidade de Sono de Pittsburgh; 5) Mini Exame do Estado Mental; 6) Bateria de avaliação cognitiva CogState e 7) Questionário de Nível de Atividade Intelectual. Os dados foram tratados e analisados por meio de estatística descritiva e inferencial. Para análise da relação entre variáveis sociodemográficas empregou-se o teste do Qui-Quadrado. Para verificar diferenças das variáveis cognitivas e do sono entre os grupos e os gêneros, foi utilizado o teste de Mann-Whitney. Com o objetivo de verificar relações entre o desempenho cognitivo, padrão de sono e assiduidade dos idosos no programa Floripa Ativa utilizou-se a análise multivariada de variância (MANOVA) e Correlação de Spearman para analisar relações entre as variáveis do sono e desempenho cognitivo, observando-se os preceitos de normalidade da distribuição. Em todas as análises estatísticas foi adotado o nível de significância de 5%. Os resultados demonstraram que os idosos do GP dormem melhor e apresentam melhor desempenho cognitivo em comparação aos idosos do GNP e quanto melhor a qualidade do sono, menores os tempos de reação das tarefas cognitivas, especialmente de funções executivas. Observou-se ainda, que o maior escore de sonolência e a matutinidade extrema estão associados ao aumento dos tempos de reação na tarefa de atenção sustentada. O nível de atividade intelectual exerceu maior influência na acurácia e nos tempos de reação das tarefas cognitivas em comparação à escolaridade. A assiduidade dos idosos aos programas não exerceu efeitos significativos sobre o desempenho cognitivo e a qualidade do sono dos mesmos. Diante das evidências encontradas ao final do estudo, pode-se concluir que a participação dos idosos em programas de exercícios físicos parece contribuir para a qualidade do sono e para o desempenho cognitivo. Salienta-se a importância de conscientizar e fortalecer a prática de atividades cognitivas, visto que são necessárias e muito producentes para prevenção do declínio cognitivo.

INTRODUÇÃO: Hipoxemia é frequente em pacientes com fibrose cística (FC), portanto testamos a hipótese que a gravidade da doença na fibrose cística, está correlacionada a maior risco de apneia obstrutiva do sono (AOS). MÉTODOS: 34 pacientes realizaram avaliação clínico-funcional, polissonografia tipo III, espirometria, e dosagem de interleucina1-β (IL-1β). RESULTADOS: A média do índice de apneia hipopneia (IAH) foi de 4,8±2,6, saturação de oxigênio em ar ambiente 95,9±1,9% e escala de sonolência de Epworth (ESE) 7,6±3,8. Dezenove eram eutróficos, seis apresentavam risco nutricional e nove apresentavam desnutrição. No modelo multivariado para prever IAH, permaneceram significativas: estado nutricional (β= -0,386; p=0,014), saturação de oxigênio na vigília (β= -0,453; p=0,005) e ESE (β=0,429; p=0,006). CONCLUSÃO: Os maiores determinantes de apneia do sono foram o estado nutricional, saturação na vigília e sonolência. O modelo explica 51% da variância do IAH representando chance de definir clinicamente o risco de apresentar apneia do sono. / BACKGROUND: Hypoxemia is a frequent finding in cystic fibrosis patients; therefore we tested the hypothesis that disease severity in cystic fibrosis (CF) is correlated with increased obstructive sleep apnea (OSA) risk. METHODS: Thirty-four patients underwent clinical and functional evaluation, type III polysomnography, spirometry, and measurement of interleukin 1-β (IL-1β). RESULTS: The mean values for apnea hypopnea index (AHI), room-air oxygen saturation, and the Epworth sleepiness scale (ESS) were 4.8±2.6, 95.9±1.9%, 7.6±3.8, respectively. Nineteen patients had normal weight, six had nutritional risk, and nine had malnutrition. In the multivariate model to predict AHI, the following variables remained significant: nutritional status (β= -0.386, p=0.014), oxygen saturation during wakefulness (β= -0.453, p=0.005), and ESS (β=0.429; p = 0.006). CONCLUSION: The major determinants of sleep apnea were: nutritional status, oxygen saturation during wakefulness, and sleepiness. The model explains 51% of variance in AHI, representing the chance to clinically define the risk for sleep apnea.

INTRODUÇÃO: Hipoxemia é frequente em pacientes com fibrose cística (FC), portanto testamos a hipótese que a gravidade da doença na fibrose cística, está correlacionada a maior risco de apneia obstrutiva do sono (AOS). MÉTODOS: 34 pacientes realizaram avaliação clínico-funcional, polissonografia tipo III, espirometria, e dosagem de interleucina1-β (IL-1β). RESULTADOS: A média do índice de apneia hipopneia (IAH) foi de 4,8±2,6, saturação de oxigênio em ar ambiente 95,9±1,9% e escala de sonolência de Epworth (ESE) 7,6±3,8. Dezenove eram eutróficos, seis apresentavam risco nutricional e nove apresentavam desnutrição. No modelo multivariado para prever IAH, permaneceram significativas: estado nutricional (β= -0,386; p=0,014), saturação de oxigênio na vigília (β= -0,453; p=0,005) e ESE (β=0,429; p=0,006). CONCLUSÃO: Os maiores determinantes de apneia do sono foram o estado nutricional, saturação na vigília e sonolência. O modelo explica 51% da variância do IAH representando chance de definir clinicamente o risco de apresentar apneia do sono. / BACKGROUND: Hypoxemia is a frequent finding in cystic fibrosis patients; therefore we tested the hypothesis that disease severity in cystic fibrosis (CF) is correlated with increased obstructive sleep apnea (OSA) risk. METHODS: Thirty-four patients underwent clinical and functional evaluation, type III polysomnography, spirometry, and measurement of interleukin 1-β (IL-1β). RESULTS: The mean values for apnea hypopnea index (AHI), room-air oxygen saturation, and the Epworth sleepiness scale (ESS) were 4.8±2.6, 95.9±1.9%, 7.6±3.8, respectively. Nineteen patients had normal weight, six had nutritional risk, and nine had malnutrition. In the multivariate model to predict AHI, the following variables remained significant: nutritional status (β= -0.386, p=0.014), oxygen saturation during wakefulness (β= -0.453, p=0.005), and ESS (β=0.429; p = 0.006). CONCLUSION: The major determinants of sleep apnea were: nutritional status, oxygen saturation during wakefulness, and sleepiness. The model explains 51% of variance in AHI, representing the chance to clinically define the risk for sleep apnea.

Abstract In addition to the visual information, external light causes non-image-forming (NIF) effects that modulate brain function and induce psychophysiological effects. The light signal is traditionally assumed to only be mediated via the eyes. Recent studies have suggested the existence of putatively light sensitive structures in the rodent and human brain and penetration of light into the skull and brain tissue has been observed. The brain activation observed during transcranial bright light (TBL) exposure indicates a direct light responsivity of brain tissue. The aim of this thesis was to explore the psychophysiological responses related to TBL. The studies comprising this thesis were conducted in healthy subjects and patients suffering from seasonal affective disorder. TBL exposure was administered via the ear canals in all study settings using light-emitting diodes (LEDs). The comparisons in studies I, II, and III were conducted against the inactivated sham device. Study IV explored the effect of TBL dose. Neither melatonin nor cortisol secretions were altered when acutely exposed to nocturnal TBL. Circadian profiles in TBL setting were in parallel to control conditions for both hormones. Intermittent TBL exposure led to alleviation of jet lag symptoms. Overall post-travel jet lag symptoms as well as subjective feelings of fatigue, inertia, and forgetfulness were reduced. The time to execute the motor response i.e. motor time with a visual warning signal was improved by the TBL treatment. TBL alleviated both depressive and anxiety symptoms related to seasonal affective disorder (SAD). A dose-response relationship regarding the intensity of dose administered via the ear canals was not found. Altogether, TBL seems to affect human brain function by alleviating symptoms of jet lag and SAD and improving psychomotor performance. The acute effect is suggested to be mediated via structures unrelated to acute melatonin secretion i.e. the retinohypotalamic tract (RHT). These results support the light sensitivity of the human brain although the mechanism of action is not yet established. / Tiivistelmä Visuaalisen informaation lisäksi valo aiheuttaa käytöksellisiä ja fysiologisia vaikutuksia, jotka eivät liity kuvan muodostamiseen. Yleisesti vaikutuksen ajatellaan välittyvän aivoihin ainoastaan silmien kautta. Viimeaikaiset tutkimukset ovat havainneet jyrsijöiden ja ihmisten aivoissa mahdollisesti valolle vasteellisia rakenteita. Valon on osoitettu lisäksi läpäisevän kallon ja saavuttavan aivokudoksen. Aivojen aktivoituminen kallon läpi annettavan valoaltistuksen aikana viittaa myös suoraan aivojen valovasteellisuuteen. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tarkastella vaikuttaako kallon läpi annettava valo ihmisen psykofysiologiaan. Tähän väitöskirjaan sisällytetyt tutkimukset tehtiin terveillä vapaaehtoisilla tutkittavilla ja kaamosmasennuspotilailla. Ledin avulla tuotettu valo annettiin kaikissa tutkimusasetelmissa korvakäytävien kautta. Tutkimukset I, II ja III tehtiin lumekontrolliasetelmassa. Tutkimuksessa IV tarkasteltiin valon annosvastetta. Akuutin yöaikaisen valoaltistuksen ei havaittu muuttavan melatoniinin tai kortisolin eritystä. Molempien hormonien vuorokausieritysprofiilit olivat kontrolliasetelman kaltaiset. Jaksottaisen valoaltistuksen havaittiin lievittävän aikaerorasituksen kokonaisoireita ja vähentävän väsymystä, inertiaa ja hajamielisyyttä. Motorisen nopeuden havaittiin paranevan kolmen viikon valohoitojakson aikana. Lisäksi neljän viikon valohoitojakso lievitti kaamosmasennukseen liittyviä masennus- ja ahdistusoireita. Vaikutuksessa ei havaittu eroa eri valoannoksen saaneiden ryhmien välillä. Kallon läpi annettava kirkasvalo näyttäisi vaikuttavan ihmisen aivotoimintaan lievittämällä aikaerorasituksen ja kaamosmasennuksen oireita sekä parantamalla psykomotorista suorituskykyä. Vaikutus ei ole yhteydessä akuuttiin melatoniinin erityksen estämiseen. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat ajatusta aivojen valovasteellisuudesta. Kallon kautta annettavan valon vaikutusmekanismia ei kuitenkaan tiedetä vielä.

Falling asleep while operating a moving vehicle is a contributing factor to the statistics of road related accidents. It has been estimated that 20% of all accidents where a vehicle has been involved are due to sleepiness behind the wheel. To prevent accidents and to save lives are of uttermost importance. In this thesis, given the world’s largest dataset of driver participants, two methods of evaluating driver sleepiness have been evaluated. The first method was based on the creation of epochs from lane departures and KSS, whilst the second method was based solely on the creation of epochs based on KSS. From the epochs, a number of features were extracted from both physiological signals and the car’s controller area network. The most important features were selected via a feature selection step, using sequential forward floating selection. The selected features were trained and evaluated on linear SVM, Gaussian SVM, KNN, random forest and adaboost. The random forest classifier was chosen in all cases when classifying previously unseen data.The results shows that method 1 was prone to overfit. Method 2 proved to be considerably better, and did not suffer from overfitting. The test results regarding method 2 were as follows; sensitivity = 80.3%, specificity = 96.3% and accuracy = 93.5%.The most prominent features overall were found in the EEG and EOG domain together with the sleep/wake predictor feature. However indications have been made that complexities might contribute to the detection of sleepiness as well, especially the Higuchi’s fractal dimension.