Gerät zur Verbesserung von Stress und Atemrhythmusübungen

Stress ist die körperliche und emotionale Anpassungsreaktion auf eine äußere Situation, die zu körperlichen, psychischen und Verhaltensabweichungen führt. Angesichts der zunehmenden Nutzung und Tendenz zu nicht medikamentösen Behandlungen können diese Behandlungen eingesetzt werden, um Angst und Stress zu mindern und die Atmung zu verbessern. Ziel dieser Studie ist es, Ansätze zur Verringerung von Angst und Stress und zur wirksamen Atmung zu erarbeiten.

Einleitung: Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist Gesundheit die Wissenschaft und Technik, Krankheiten vorzubeugen, die Lebenserwartung zu erhöhen, Menschen über die persönliche Gesundheit aufzuklären, medizinische Leistungen für sofortige Diagnose und Behandlung bereitzustellen und soziale Dienste zur Deckung der Bedürfnisse auszubauen und zu vervollständigen. Sicherheit ist einer der wichtigsten Aspekte der Gesundheit im Gesundheitsversorgungssystem (1). Zudem gilt das Gesundheitssystem heute als eine der wichtigsten Institutionen, da es dafür zuständig ist, Menschenleben zu retten und die Gesundheit der Gemeinschaften zu verbessern (2). Menschen streben danach, ihre Lebensspanne immer weiter zu verlängern, und sie achten besonders auf die positiven Aspekte des Lebens wie Qualitäten und berücksichtigen die Lebensqualität in ihrem Lebensstil (3). Umwelt- und genetische Faktoren wie Rauchen, passives Einatmen von Tabakrauch, Luftverschmutzung, hohes Alter, berufliche Faktoren und Stress gehören zu den Einflussfaktoren (4). Heute sind fast alle Menschen auf der Welt mit Tätigkeiten beschäftigt und stehen in Interaktion mit anderen. Das Bevölkerungswachstum und die Modernisierung der Welt führen zu Beschwerden wie Depression, Angst und Stress. Depression ist die häufigste krankheitsbedingte Behinderung und eine der vier großen Krankheiten der Welt (5). Die Weltgesundheitsorganisation hat diese Krankheit als eine der Ursachen für Behinderung bis 2020 vorhergesagt (6-7). Nach der Untersuchung des Ausmaßes psychischer Störungen im Jahr 2006 berichtete die Weltgesundheitsorganisation, dass psychische Störungen, insbesondere Angst, zugenommen haben und das Angstniveau in Entwicklungsländern bei 36,8 % und in Industrieländern bei 35,2 % liegt. Stress ist eine unspezifische Reaktion, die durch belastende Faktoren und Bedingungen bei einer Person ausgelöst wird und die körperliche und geistige Gesundheit eines Menschen bedroht (8). Zwar wurden viele verschiedene Definitionen von Stress vorgelegt, doch lässt sich die wissenschaftliche Definition von Stress aus Sicht des vorgeschlagenen Lazarus-Modells wie folgt ausdrücken: Stress ist ein Zustand oder Gefühl, in dem eine Person wahrnimmt, dass die Summe der Anforderungen und Erwartungen an sie die ihr zur Verfügung stehenden Ressourcen, Mittel und Fähigkeiten übersteigt; auch Lazarus et al. (1984) definierten Stress als eine spezifische Beziehung zwischen einer Person und ihrer Umwelt. Tatsächlich handelt es sich um eine spannungserzeugende Beziehung zwischen einer Person und ihrer Umwelt, bei der die Person unter psychischen und körperlichen Problemen leidet, weil sie mit dieser Situation nicht umgehen kann (9). Eine der wichtigsten Stressquellen sind die Merkmale der Arbeit jedes Einzelnen, und Arbeitsstress ist am Arbeitsplatz zu einem verbreiteten und kostspieligen Problem geworden (10). Stress oder nervliche Belastung ist eines der größten Lebensprobleme, die die Gesundheit der Menschen in der heutigen Industriewelt gefährden. Hinreichende Belege auf diesem Gebiet zeigen, dass starke und anhaltende nervliche Belastung sich auf die körperliche und geistige Gesundheit, Quantität und Qualität der Leistung, Produktivität, Arbeitszufriedenheit, Lebensführung, Verspätungen und Fehlzeiten auswirkt (11-12). Stress ist für 30 % der Erkrankungen und Fehlzeiten beim Personal von Gesundheitseinrichtungen verantwortlich, was jährlich 300 bis 400 Millionen Dollar kostet (13). Zu den körperlichen Auswirkungen von Stress zählen Herz-Kreislauf-, Magen- und Darmerkrankungen, Schlafstörungen und Kopfschmerzen. Zu den Verhaltenssymptomen gehören individuelles Verhalten wie Drogenkonsum, übermäßiges Essen oder Appetitlosigkeit, aggressives Verhalten gegenüber Kollegen oder Familienmitgliedern sowie organisationsbezogenes Verhalten wie Fehlzeiten, Kündigung und eine Zunahme von Unfällen (14-15). Dauerstress schadet der körperlichen und geistigen Gesundheit und führt zu Beschwerden wie Gleichgültigkeit, unterbrochenem Schlaf, häufigem Fehlen am Arbeitsplatz, Drogenkonsum, Gefühlen der Unzulänglichkeit, körperlichen und Ernährungsproblemen, höheren Arztkosten und sinkender Arbeitszufriedenheit (16-17). Stress verursacht außerdem Verdauungskrankheiten wie Magengeschwüre, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und andere psychische Störungen. Angesichts dieser Probleme, mit denen Menschen täglich zu tun haben, können sie Körperentspannung, medikamentöse Methoden, Geistesentspannung und Achtsamkeit nutzen, nicht medikamentöse Behandlungen, die weniger Zeit kosten als herkömmliche Therapien und das Stress- und Angstniveau senken. Tiefes Atmen und rhythmisches Atmen gehören zu den komplementärmedizinischen Methoden im Bereich der Körper-Geist-Medizin, die auch von der Weltgesundheitsorganisation anerkannt sind. Eine der Techniken der Medikation und Entspannung sind rhythmische Atemübungen. Rhythmische Atemübungen haben große Wirkung auf die Verbesserung des körperlichen, seelischen und geistigen Zustands der Menschen (18-19). Da Atemübungen subjektiv sind und es kein Werkzeug oder Gerät gibt, um Atemübungen genau und objektiv richtig durchzuführen, besteht der Zweck unserer Erfindung darin, dieses Problem zu lösen und ein spezialisiertes Gerät für Atemübungen zu schaffen, das uns auf korrekte Weise zeigt, wie die Übungen auszuführen sind. Tatsächlich zeigt uns das Gerät eine Atemübung und wie sie objektiv auszuführen ist. Diese Idee wurde beim iranischen Patentamt unter der Erfindungsnummer 105293 registriert. Methoden: Dieses Projekt begann mit der Idee eines neuen Forschers. Anschließend wurden durch die Recherche in wissenschaftlichen Artikeln und Büchern Titel und Vorschlag des Projekts mit Zustimmung des Betreuers ausgearbeitet. Danach wurde ein Modell des Geräts in Zusammenarbeit mit Grafikern und Maschinenbauingenieuren entworfen (Finanzierung). Das Hauptwerkzeug wurde vom Forscher erfunden. Mit einem Maschinenbauingenieur und mit SolidWorks wurde der Entwurf dieses Werkzeugs mit professioneller Software und mit dem akademisch-theoretischen Vorschlag von Forschern (Mahmoudi et al.) erstellt, der zur Vermeidung von Medikationsfehlern und zur korrekten Umsetzung der medikamentösen Therapie konzipiert ist. Diese Idee wurde mit Software entworfen, und die Datei dieses Entwurfs wurde vom Forscher und vom Maschinenbauingenieur ins Labor übertragen, um Hardware-Design und Mockup zu erstellen. Die Struktur dieses Geräts wurde hinsichtlich der Morphologie aus allen Blickwinkeln und der Vermessung der Form nach Normen besprochen und nach Änderungen an Formen und Maßen von einem Softwareexperten erneut entworfen. Das Gerät zur Festlegung und Anzeige von Atemrhythmen bei rhythmischen Atemübungen hat eine zylindrische Form (Höhe: 6 cm, Durchmesser: 7 cm) und umfasst Bildschirm (Länge: 2,5 cm, Breite: 1,5 cm), Lautsprecher, Vibrationsgeber, LED-Leuchten (R = 0,5 cm), Ein-/Aus-Taste (Länge: 1 cm, Breite: 0,5 cm) und USB-Anschluss (Länge: 1 cm, Breite: 0,5 cm). Das Material des Gehäuses ist kompakter, transparenter Kunststoff, der hochgradig schlagfest und leicht zu desinfizieren und zu reinigen ist. Das Gerät wird über Bluetooth mit Smartphones verbunden und über die App gesteuert. Das Gerät hat die Form eines Zylinders; der obere Teil ist ein Deckel (Abbildung 1 – Teil 1), der sich öffnen und schließen lässt und Zugang zum elektronischen Teil des Geräts gibt. Der Zylinder hat einen inneren und einen äußeren Teil. Der innere Teil mit einem Durchmesser von 5 cm enthält den elektronischen Teil des Geräts und ist durch die Wand vom äußeren Teil getrennt. Der äußere Teil ist 1 cm breit, umschließt den inneren Teil und bildet den transparenten Körper des Zylinders (Abbildung 1 – Teil 2). Wie oben erwähnt, hat das Gerät LED-Leuchten in 3 verschiedenen Farben, Blau, Grün und Weiß, die in Linien und Reihen an der Innenwand angebracht sind und sich, sobald sie das Signal vom Mobiltelefon erhalten, entsprechend dem gewählten Atemrhythmus in den verschiedenen Phasen – Einatmen, Halten und Ausatmen – ein- und ausschalten; dadurch leuchtet auch der Zylinderkörper auf und erlischt (Abbildung 1 – Teil 4) und ermöglicht eine visuelle Anleitung. Der Grund für die Verwendung von Blau, Grün und Weiß ist, die Phasen zu unterscheiden und weil diese Farben beruhigend wirken. Im Intervall zwischen zwei Atemzügen sind die Lichter daher alle aus, was bedeutet: keine Atmung. Wie erwähnt, hat das Gerät einen Lautsprecher und kann Audio abspielen. Das Gerät empfängt über Bluetooth vom Mobiltelefon drei Klänge, die den verschiedenen Atemphasen zugeordnet sind (Einatmen – Atem anhalten – Ausatmen), und gibt sie entsprechend dem Atemrhythmus über die an der Rückseite des Geräts installierten Lautsprecher wieder (Abbildung 2 – Teil 7), wodurch Hör- und Sehsinn angeregt werden. Die ausgewählten Klänge sind beruhigende Klänge, die die verschiedenen Phasen unterscheiden und die Person zudem entspannen. Zur Anregung des Tastsinns ist ein Vibrationsgenerator in das Gerät eingebaut, der je nach Atemphase unterschiedliche Vibrationen im Gerät erzeugt, die den Tastsinn anregen und so zu größerer Konzentration auf den Atemvorgang führen. Zu beachten ist, dass Licht, Klang und Vibration gleichzeitig wirken, um die Ablenkung der Person zu verhindern, indem Sehen, Hören und Tasten zugleich angesprochen werden und die Person auf die Atemübungen konzentriert bleibt. Wie erwähnt, hat das Gerät außerdem einen Bildschirm (Abbildung 1 – Teil 3), der die Anzahl der ausgeführten Atemzüge, die Dauer der Übung, die Art des Atemrhythmus und den Akkustand des Geräts anzeigt. Die Stromquelle des Zylinders sind interne wiederaufladbare Akkus, die über den USB-Anschluss (Abbildung 1 – Teil 6) mit dem Stromnetz verbunden und geladen werden, und das Gerät hat einen Ein-/Aus-Schalter (Abbildung 1 – Teil 5). Lautet der gewünschte Rhythmus beispielsweise 3 Sekunden Einatmen, 1 Sekunde Atem anhalten und 7 Sekunden Ausatmen, werden die blauen Lichter entsprechend der Zeit (3 Sekunden) Reihe für Reihe von unten nach oben eingeschaltet. Zu Beginn des Einatmens leuchten nur die blauen Lichter der untersten Reihe; innerhalb von 3 Sekunden schaltet sich jeweils die nächste Reihe nach oben ein, und am Ende der Einatemphase leuchten alle blauen Lichter bis zur Oberkante des Zylinders (3 Sekunden). Zum Atemanhalten werden die blauen Lichter ausgeschaltet und die weißen eingeschaltet, die bis zum Ende der Phase (1 Sekunde) an bleiben; zum Ausatmen werden die weißen Lichter ausgeschaltet und die grünen Lichter des gesamten Zylinders leuchten auf und erlöschen Reihe für Reihe nach unten, bis schließlich, wenn das Ausatmen abgeschlossen ist, alle grünen Lichter aus sind (7 Sekunden). Gleichzeitig mit dem Einschalten der Lichter werden für Einatmen, Ausatmen und Atemanhalten jeweils drei verschiedene Klänge abgespielt, und der Vibrator erzeugt für die drei Phasen drei spezifische Vibrationsmuster und erhöht die Konzentration auf die Atmung.

Abbildung 1

Gemäß Abbildung 1: 1 – Oberer Deckel, 2 – Äußerer Teil des Geräts, 3 – Bildschirm, 4 – Gehäuse, 5 – Ein-/Aus-Taste, 6 – USB-Anschluss

Abbildung 2

Diese Forschung wurde auf dem Gebiet der Medizin und Psychiatrie durchgeführt. Zu den Vorteilen dieses Entwurfs zählt, dass er mehrere Atemrhythmen und -muster bietet, nicht nur eine Art, was ihn wirksamer macht. Durch die Einbeziehung des Sehsinns über Licht, des Hörsinns über Klang und des Tastsinns über Vibration wird die Person darauf konzentriert, die Atemübungen korrekt auszuführen. Die geringe Größe und das niedrige Gewicht des Geräts machen es tragbar, sodass es jederzeit und überall verwendet werden kann. Es legt die rhythmischen Atemrhythmen vollständig fest, hilft bei der genauen Ausführung und ist dank Klang und Vibration auch bei geschlossenen Augen während der Meditation nutzbar. Auch nach der Forschung von Ponzo et al. (2020), einer Studie mit dem Titel Efficacy of the Digital Therapeutic Mobile App BioBase to Reduce Stress and Improve Mental Well-Being Among University Students: Randomized Controlled Trial (20), und von Yamane et al. (2021) mit dem Titel Simple Wearable Device to Reduce Stress When Delivering a Speech without Pretraining (21) sowie nach dieser Forschung wird der Einsatz präventiver Geräte zur Vorbeugung von Stress und für eine bessere Atmung sowie zur Vermeidung von Behinderung und Tod von Patienten empfohlen. Ergebnis: Auf Grundlage der Ergebnisse dieser und anderer Studien ist die Verwendung präventiver Geräte, für die dieses Gerät mit diesem Ziel entworfen wurde, eine der besten Möglichkeiten, Stress und seine zu Sterblichkeit und Behinderung führenden Komplikationen zu verhindern und die Atmung zu verbessern. Wir sind bereit, für diese Idee mit allen Institutionen und Personen aus Wirtschaft, Bildung, Forschung und Gesundheit sowie mit Start-ups zusammenzuarbeiten. Wenn Sie möchten, kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail unter masoudmahmoudi515@ymail.com. Schlussfolgerung: Stress ist eines der verbreiteten Probleme dieses Jahrhunderts, das die Leistung der Menschen unter verschiedenen Bedingungen beeinflusst; er ist, wie sich gezeigt hat, die Ursache von 30 % der Erkrankungen und verursacht dem Gesundheits- und Behandlungssystem, der Familie und dem Einzelnen jährlich hohe Kosten. Diese Zahl bezeichnet nur die materielle Seite des Stressproblems; Stress wirkt sich zugleich stark auf verschiedene Aspekte des Lebens der Menschen aus und ist eines der wichtigsten Themen im menschlichen Alltag (22). Angesichts der zunehmenden Nutzung von und Neigung zu komplementären Therapien können diese eingesetzt werden, um Angst und Stress bei Patienten zu verringern (23); ebenso ist die Verwendung von Geräten und Anwendungen auf Forschungsgrundlage zur Krankheitsprävention wirksam (24). In diesem Artikel wird ein Prototyp entworfen, der Angst und Stress mindern und die Atmung verbessern soll. Angesichts des Bedarfs des Gesundheitssystems an Prävention kann er durch den Bau dieses Geräts und seine Markteinführung als bessere Lösung als die verfügbaren Wege zur Vermeidung dieser Fehler präsentiert werden.

Autor:* Korrespondierender Autor: Mohammadmasoud Mahmoudi, Bachelor in Pflegewissenschaft,

Young Researchers and Elite Club, Zweigstelle Semnan, Islamic Azad University, Semnan, Iran. E-Mail: masoudmahmoudi515@ymail.com./Tel.: +989394578139