Experimenteel onderzoek naar het effect van binnenluchtkwaliteit op slaapcomfort bij studenten Sigrid De Coninck
Promotor: prof. dr. ir. Arnold Janssens Begeleider: Jelle Laverge Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur
Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Pieter Uyttenhove Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar 2011-2012
Experimenteel onderzoek naar het effect van binnenluchtkwaliteit op slaapcomfort bij studenten Sigrid De Coninck
Promotor: prof. dr. ir. Arnold Janssens Begeleider: Jelle Laverge Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur
Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Pieter Uyttenhove Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar 2011-2012
VOORWOORD Een derde van ons leven spenderen we aan slaap. Helaas is er bitter weinig geweten over hoe een goede slaapkwaliteit bekomen wordt. Dit is nochtans van groot belang, niet alleen tijdens de nacht zelf, maar ook om overdag voldoende uitgerust te zijn. Met deze scriptie wil ik mijn steentje bijdragen aan dit belangrijk onderzoeksdomein. Eerst wil ik graag alle mensen bedanken voor hun steun en hulp die noodzakelijk waren bij het tot stand brengen van deze scriptie. In de eerste plaats wil ik mijn promotor prof. dr. ir. Arnold Janssens en mijn thesisbegeleider ir.arch. Jelle Laverge bedanken voor de technische en wetenschappelijke ondersteuning gedurende de masterproef. Ook de vakgroep architectuur en stedenbouw ben ik dankbaar voor de terbeschikkingstelling van de nodige meetapparatuur. Mijn appreciatie gaat eveneens uit naar alle studenten die bereid waren deel te nemen aan mijn onderzoek en hiervoor hun tijd ter beschikking stelden. Ook de dienst huisvesting van de Universiteit Gent ben ik dankbaar voor de logistieke ondersteuning. Graag wil ik mijn moeder en zus bedanken voor het nalezen van deze scriptie, maar ook voor de steun gedurende de volledige opleiding. Ook mijn vriend Arnoud Bulckaert ben ik dankbaar voor de hulp en steun tijdens dit intense jaar. Wie zeker niet mag ontbreken in mijn dankwoord zijn mijn vriendinnen Clio Janssens en Laura Eelbode. Hen wil ik bedanken voor de steun, motivatie en de momenten van ontspanning gedurende vele jaren. Daarom een welgemeende dankjewel voor iedereen die op een of andere manier heeft bijgedragen tot het tot stand komen van deze masterproef. Sigrid De Coninck, 4 juni 2012
VOORWOORD
i
TOELATING TOT BRUIKLEEN “De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de masterproef te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef." Sigrid De Coninck, 4 juni 2012
TOELATING TOT BRUIKLEEN
ii
EXPERIMENTEEL ONDERZOEK NAAR HET EFFECT VAN BINNENLUCHTKWALITEIT OP SLAAPCOMFORT VAN STUDENTEN Sigrid De Coninck Promotor: prof. dr. ir. Arnold Janssens Begeleider: Jelle Laverge Scriptie tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Pieter Uyttenhove Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Universiteit Gent Academiejaar 2011-2012
SAMENVATTING Er is weinig onderzoek uitgevoerd naar optimale ventilatiedebieten voor een slaapkamer. Nochtans kan de binnenluchtkwaliteit een invloed hebben op de slaapkwaliteit, net zoals de luchtkwaliteit in kantoorgebouwen een invloed uitoefent op de werkprestaties. Deze scriptie onderzoekt aan de hand van slaapexperimenten of een dergelijk effect waarneembaar is. 23 studenten van de Home Kantienberg van de Universiteit van Gent namen deel aan dit onderzoek, dat plaatsvond in het academiejaar 2011-2012. Om over twee verschillende ventilatiecondities te beschikken sliepen de proefpersonen 10 nachten met ventilatie (ventilatietype C) en 10 nachten zonder. Een CO2-meter, die naast het bed stond opgesteld, mat de omgevingskarakteristieken. De studenten vulden enkele vragenlijsten in om hun subjectieve slaapkwaliteit aan te geven. Objectieve resultaten waren afkomstig van de actigraaf, een apparaat dat bewegingen van het lichaam registreert tijdens de slaap. De ventilatiedebieten konden niet individueel geregeld worden, waardoor de extractieopening diende afgeplakt te worden. Dit gebeurde niet altijd zorgvuldig, waardoor 12 studenten over twee gelijke ventilatiecondities beschikten. Bij de overige 11 studenten was er duidelijk een concentratieverschil van minstens 1000 ppm tussen de periode met en zonder ventilatie. Als de ventilatie ingeschakeld was, lagen de maximum CO2-concentraties van die nachten (ten opzichte van de buitenconcentratie) rond de 1000 ppm. Dit betekent dat er, zelfs bij een hoog ventilatievoud, sprake is van onacceptabele luchtkwaliteit op bepaalde piekmomenten tijdens de nacht. De resultaten van het onderzoek tonen aan dat er slechts een lichte stijging in slaapkwaliteit waarneembaar is bij een hoger ventilatievoud. De verschillen tussen de periodes zijn echter zeer OVERZICHT
iii
klein en niet significant. Daarenboven zijn de resultaten tussen de vragenlijsten onderling en de bevindingen van de vragenlijsten met de resultaten van de actigraaf niet samenhangend. Ook zijn de resultaten niet gelijklopend met die van een vorig onderzoek (uitgevoerd in 2010-2011). Niet alleen de binnenluchtkwaliteit heeft mogelijk een invloed op de slaapkwaliteit. Ook andere factoren zoals temperatuur en lawaai oefenen een belangrijke invloed uit. Bij de beoordeling van de slaapkwaliteit speelt het feit dat de studenten weten wanneer de ventilatie aan of af staat ook mee. Om met al deze factoren rekening te houden werden die experimenten gebruikt waarbij er geen verschil in binnenluchtkwaliteit werd waargenomen. Na het wegfilteren van deze randeffecten is het kleine verschil, dat bij de experimenten tussen de twee slaapperiodes werd geconstateerd, gereduceerd tot een gelijkenis. De verschillen tussen de twee periodes zijn namelijk heel klein, niet significant en tegenstellend. De ventilatiedebieten in de slaapkamer worden momenteel geregeld om een voldoende lage CO2concentratie te bekomen. Aangezien de binnenluchtkwaliteit geen invloed heeft op de slaap, dringt de vraag zich op of deze hoge ventilatiedebieten wel nodig zijn. Dit onderzoek toont dus geen effect van de binnenluchtkwaliteit op de slaap. Mogelijk zijn de gebruikte methoden en technieken niet exact genoeg om een eventueel klein en/of complex effect te bemerken. Een gecontroleerd onderzoek in een laboratorium met polysomnografische meettechnieken zou misschien in staat zijn een effect te constateren.
TREFWOORDEN Binnenluchtkwaliteit, slaapkwaliteit, in situ metingen
OVERZICHT
iv
Experimental assessment of the effect of indoor air quality on sleep comfort in student homes Sigrid De Coninck Supervisors: Arnold Janssens, Jelle Laverge
Abstract: An experiment was set up to determine whether indoor air quality has an influence on the sleep quality or not. 23 students participated in this study. They had to sleep 10 nights with ventilation and 10 nights without. The objective and subjective sleep quality was determined with actigraphy and several questionnaires. The results show a great variety and the differences in sleep quality between the two testing periods are very small. Therefore, if there is an effect of the air quality on the sleep quality, it probably isn’t measurable with these techniques. Keywords: indoor air quality, sleep quality, in situ testing
I. INTRODUCTION We spend about 1/3 of our life asleep. It is therefore important to have good indoor air quality in the bedroom [1]. Air quality is influenced by animals, plants, bacteria, but also by the presence and activities of people inside [2]. As a result, it is necessary to have a sufficiently high air flow rate available in order to achieve a good quality of the indoor air. In the case of office buildings there has been a lot of research to determine how high the air quality must be in order to deliver good work performances. From that investigation, they calculated optimal ventilation flow rates [1]. Those ventilation flow rates are also used in the residential situation. The minimum ventilation flow in a bedroom is 25m³/h [3]. But the bedroom is very different from an office because we do not perform tasks in our sleep and we experience the indoor air in a different way than when we are awake [4]. Despite this difference, there is insufficient research conducted for this space on the effects of indoor air quality, and thus the ventilation flow rates, on sleep quality. This study was set up to determine the effect of indoor air quality on sleep quality, both objective and subjective. A sleep experiment was executed to investigate this. The sleep study took place in the Home Kantienberg of the University of Ghent. 23 students, spread over the academic year of 2011-2012, participated. A ventilation system, type C, is used in the rooms of the home. The students slept 10 nights with ventilation and 10 nights without. This way, there
EXTENDED ABSTRACT
were two different ventilation flow rates used in the sleep study. In order to determine the sleep quality, two methods were used. The objective sleep quality was measured with an actigraph. To find out about the subjective sleep quality the students had to complete a few questionnaires.
II. METHOD A. Actigraphy Actigraphy is a method to record movements of the body during sleep [5]. The students put on the device, the GT3X actigraph, each night when they go to bed and put it out when they get up. For each second it measures at a rate of 30Hz if the person is moving or not. The data, recorded in the memory of the actigraph, is then downloaded to the computer where a software package (Actilife) analyzes the data with the aid of the Sadeh algorithm. Now there is information available about each sleep episode. The most important is those about the awakenings and the sleep efficiency (ratio of total sleep time on time in bed) [6]. This technique is quite easy and cheap. But the greatest advantage of actigraphy is the possibility to gather information about the objective sleep quality in the subject’s natural sleeping environment [7]. Unfortunately this is also a disadvantage. There is lack of control because the experiments take place in the bedroom and not in a laboratory. The sleep data shows quite irregular sleep-wake cycles, which obviously does not yield stable results. Another big disadvantage of this technique is the lack of accuracy. If a person doesn’t sleep but lies perfectly still, the actigraph recognizes this situation as ‘asleep’ because there isn’t any movement detected [8]. The data on the actigraph is also not as detailed as the data collected by polysomnography. Actigraphy doesn’t measure the percentage of different sleep stadia during the night (light sleep, deep sleep and REM) [9]. This is unfortunate because this is important information for determining if a person had a good sleep. B. The questionnaires The students need to complete several questionnaires. Three of them are to determine if a person suffers from sleep disorders [10]. None of the
v
C. Indoor Air Quality The air quality is measured with a CO2-meter near the bed. The CO2-value that characterizes a night is the maximum value of that night, relative to the concentration outdoors. Any normal night has the same trend, namely a continuous course, usually close to steady state by morning. The maximum value is an approximation of the steady state. The nights with a high ventilation rate have a maximum CO2concentration around the 1000ppm above the outdoor concentration. In the nights without ventilation the CO2-concentration can reach 4000ppm. This is bad air quality, but even in the nights with a high ventilation rate there is unacceptable air quality (IDA4) at certain peak moments.
III. RESULTS In the period without ventilation the students needed to tape the extraction gap so no air could flow through it. This was not always performed well, so 12 of the 23 students had the same air quality in the two test periods. Therefore we only studied the results from the other 11 students where the difference in CO2concentration between the two periods is at least 1500ppm. The questionnaires reveal that there are only small differences in sleep quality between the two test periods. The differences are not significant and vary over all the questionnaires. When the students are asked directly to judge the difference in sleep quality between the period with and without ventilation (Leeds Sleep Evaluation) they are more tended to rate the sleep quality higher for the period with ventilation. In the other questionnaires they are more negative towards that period. The actigraph doesn’t also record significant differences between the two sleeping periods. Sleep efficiency is a little bit higher in the period with ventilation and there are also less waking moments. The results from the actigraph don’t match entirely with the subjective results.
EXTENDED ABSTRACT
Actilife: sleep efficiency vs. CO2concentration 100 Efficiency (%)
23 students have sleep problems so they have been approved to participate in the sleep experiment. Each morning the students need to fill in a questionnaire to evaluate the previous night. After the first 10 nights (with ventilation), in between the two sleep periods, and after the last 10 nights (without ventilation) there is another questionnaire about the sleep quality for that period (Pittsburgh Sleep Quality Index) [11]. When the experiment is finished there is one last questionnaire (Leeds Sleep Evaluation) that asks directly about the difference in sleep quality between the two sleep periods [12]. The sleep quality is defined by terms such as the deepness and calmness of the sleep, the general sleep quality, the amount of awakenings and dreams during the night and the feeling during the day.
80 60
y = -0,0007x + 85,617 R² = 0,0125
40 20 0 0
2000
4000
6000
8000
CO2 (ppm)
Equation 1: Actilife: sleep efficiency vs. maximum CO2-concentration (above outdoor concentration), for 196 nights. Generally, sleep quality is a little better with a higher ventilation rate, but because the results from the different questionnaires and the actigraph differ too much and are not significant, there isn’t a real effect noticeable of the ventilation rate on the sleep quality. High ventilation rate (ventilation used) vs. low ventilation rate (no ventilation used) Higher +/Deeper but not restfull +/-
Efficiency Quality Nature of sleep Amount of awakenings Amount of Less dreams Feeling during +/the day Table 1: difference in sleep quality between the two periods
IV. AMBIENT FACTORS Not only indoor air quality has an effect on the sleep quality. The temperature inside and the noise that reaches the room has an influence. Another factor that influences the results is the fact that the students know when the ventilation is on and off. In order to filter out these effects, 12 students did a placebo experiment in which everything was the same as in the real experiments except that there was no difference in CO2-concentration between the two periods. The results of these experiments were needed to determine the effect of those ambient factors. Taking into account the elimination of the ambient factors, the difference between the period with and without ventilation is reduced to an approximately similarity. The subjective sleep assessment is slightly
vi
negative in the situation with the high ventilation rate, but the objective sleep quality is a little bit better for that period. This means that there are noticeable effects of peripheral factors, but none of the indoor air quality on sleep quality.
REFERENCES [1]
[2] V. CONCLUSION The pure results of this experiment show that there is a slight increase in sleep quality at a higher ventilation rate. The differences between the two ventilation conditions are very small and not significant. There is no real consistency in the results, neither among themselves nor with the results of an earlier study (conducted in 2010-2011). With the aid of the placebo experiments the effects of temperature, street noise and the fact that the students know when the ventilation is on, are filtered out. Subjectively, this means a poorer quality of sleep at a higher ventilation rate. The sleep is lighter, more restless, contains more dreams and causes a tired feeling during the day. The sleep efficiency, however, is higher. Because the objective and subjective results are contrasting and not significant, this leads to the conclusion that indoor air quality has almost no effect on sleep quality. Until now, the ventilation flow in the bedroom is determined by allowable CO2-concentrations. Those ventilation flow rates find their origin in research in office spaces. In office buildings it makes sense, because the air quality has an impact on work performance. Such influence is however not detectable, by this study, on sleep quality. The question is whether it is still useful to provide high ventilation flow rates in the bedroom. Maybe there is an effect, but it could be too small and/or complex to measure with these techniques. A more precise method could consist of a controlled laboratory experiment with polysomnographic measurements. Such an experiment could prove a possible effect of the indoor air quality on the quality of sleep.
[3]
[4]
[5]
[6] [7] [8]
[9]
[10]
[11]
[12]
EXTENDED ABSTRACT
Kosonen R, T.F., The effect of perceived indoor air quality on productivity loss. Energy and Buildings, 2005. 36: p. 981-986. De Brauwere T, V.D.V.S., Meting van luchtdichtheid en binnenluchtkwaliteit in nieuwbouwwoningen (bouwjaar 2006-2009), in Vakgroep Architectuur en stedenbouw, 2010, Universiteit Gent. Ventilatiedocument: residentieel. 2008, 23/12/2011, Available from: http://www.energiesparen.be/files/file/epb/ve ntilatiedocumentresidentieel.pdf. Laverge J, J.A., IAQ exposure of sleeping occupants under different residential ventilation configurations. Acebo C, L.M., Actigraphy. Respiratory Care Clinics in North America, 2006. 12(1): p. 2330. Actigraph R&D, S.D., Actilife 5, User's Manual, 2011. Martin JL, H.A., Wrist actigraphy. Chest, 2011. 139(6): p. 1514-1527. Sadeh A, A.C., The role of actigraphy in sleep medicine. Sleep Medicine Reviews, 2002. 6(2): p. 113-124. Littner M, K.C., Anderson WM, Bailey D, Berry RB, Davila DG, Hirshkowitz M, Kapen S, Kramer M, Loube D, Wise M, Johnson SF, Practice parameters for the role of actigraphy in the study of sleep and circadian rhythms: an update for 2002. Sleep, 2003. 26(3): p. 337-341. Blais FC, G.L., Mimeault V, Morin CM, Assessment of insomnia: validation of three questionnaires. Encephale-Revue De Psychiatrie Clinique Biologique Et Therapeutique, 1997. 23: p. 447-453. Buysse DJ, R.C.r., Monk TH, Berman SR, Kupfer DJ, The Pittsburgh Sleep Quality Index: a new instrument for psychiatric practice and research. Psychiatry Research, 1989. 28(2): p. 193-213. Parrott AC, H.I., The Leeds Sleep Evaluation Questionnaire in psychopharmacological investigations - a review. Psychopharmacology, 1980. 71(2): p. 173179.
vii
INHOUDSTAFEL Voorwoord ................................................................................................................................................ i Toelating tot bruikleen............................................................................................................................. ii Overzicht ................................................................................................................................................. iii Extended abstract .................................................................................................................................... v Inhoudstafel .......................................................................................................................................... viii Afkortingen .............................................................................................................................................. x
1
Inleiding ....................................................................................................... 1 1.1 1.2
2
Context en doelstelling ............................................................................................................2 Overzicht ..................................................................................................................................2
Literatuurstudie ........................................................................................... 4 2.1 Binnenluchtkwaliteit ................................................................................................................5 2.1.1 Binnenlucht ......................................................................................................................5 2.1.2 Binnenluchtkwaliteit: klassen ..........................................................................................6 2.1.3 Ventilatiedebieten............................................................................................................8 2.2 Slaap en ademhaling ..............................................................................................................10 2.2.1 Slaapstadia .....................................................................................................................10 2.2.2 Functie van slaap ............................................................................................................11 2.2.3 Ademhaling ....................................................................................................................12 2.2.4 Ademhaling tijdens slaap ...............................................................................................13 2.3 Vragenlijsten ..........................................................................................................................15 2.3.1 Pittsburgh Sleep Quality Index .......................................................................................15 2.3.2 Leeds Sleep Evaluation ...................................................................................................16 2.3.3 Horne en Östberg ...........................................................................................................16 2.3.4 Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep ...........................................................16 2.3.5 Sleep Impairment Index .................................................................................................17 2.3.6 Subjectieve slaapbeoordeling ........................................................................................17 2.4 Actigraaf .................................................................................................................................18 2.4.1 Werking ..........................................................................................................................18 2.4.2 Vergelijking met polysomnografie .................................................................................19 2.5 Invloed van omgevingsfactoren op slaap...............................................................................21 2.5.1 Geluid .............................................................................................................................21 2.5.2 Temperatuur ..................................................................................................................22 2.5.3 Binnenluchtkwaliteit ......................................................................................................23 2.6 Situering scriptie ....................................................................................................................24
3
Methode .................................................................................................... 25 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Experimentenruimte ..............................................................................................................26 Verloop experiment ...............................................................................................................27 CO2-concentratie ....................................................................................................................28 Vragenlijsten ..........................................................................................................................29 Actigraaf .................................................................................................................................30 Significantie ............................................................................................................................31
INHOUDSTAFEL
viii
4
Resultaten .................................................................................................. 33 4.1 Algemeen ...............................................................................................................................34 4.1.1 Opmerkingen..................................................................................................................34 4.1.2 Ongeschiktheid...............................................................................................................35 4.1.3 Omgevingskarakteristieken............................................................................................36 4.2 Testen zonder ventilatieverschil ............................................................................................37 4.2.1 Subjectieve slaapkwaliteit ..............................................................................................37 4.2.2 Objectieve slaapkwaliteit ...............................................................................................43 4.3 Testen met ventilatieverschil .................................................................................................44 4.3.1 Subjectieve slaapkwaliteit ..............................................................................................44 4.3.2 Objectieve slaapkwaliteit ...............................................................................................51 4.4 Slaapefficiëntie t.o.v. CO2-concentratie .................................................................................53 4.5 Testen 2010-2011 ..................................................................................................................53 4.5.1 Algemeen .......................................................................................................................53 4.5.2 Subjectieve slaapkwaliteit ..............................................................................................54 4.5.3 Objectieve slaapkwaliteit ...............................................................................................56
5
Discussie .................................................................................................... 61 5.1 Analyse resultaten..................................................................................................................62 5.1.1 Resultaten juist uitgevoerde experimenten ..................................................................62 5.1.2 Randeffecten ..................................................................................................................63 5.2 Experimenten 2011-2012 vs. 2010-2011 ...............................................................................66 5.2.1 Resultaten 2010-2011 ....................................................................................................66 5.2.2 Resultaten 2010-2011 vs. 2011-2012 ............................................................................67
6
Conclusie .................................................................................................... 68
6.1 Ventilatiedebieten .................................................................................................................69 6.2 Moeilijkheden ........................................................................................................................69 6.3 Slaapkwaliteit .........................................................................................................................69 6.4 Perspectieven .........................................................................................................................70 Bijlage A.................................................................................................................................................. 71 Bijlage B .................................................................................................................................................. 77 Bijlage C .................................................................................................................................................. 83 Bijlage D ................................................................................................................................................. 89 Bibliografie ............................................................................................................................................. 94 Figuren ................................................................................................................................................... 96 Tabellen ................................................................................................................................................ 100 Vergelijkingen....................................................................................................................................... 101
INHOUDSTAFEL
ix
AFKORTINGEN ASDA
Standards of Practice Committee of the American Sleep Disorders Association
CO2
Koolstofdioxide
DBAS
Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep
ECG
Elektrocardiogram
EEG
Elektro-encefalogram
EMG
Electromyografi
EN
Europese norm
EOG
Electrooculography
EPB
Energie Prestatie en Binnenklimaat
IDA
Binnenluchtklasse, InDoor Air
M
Metabolisme, in Watt
NBN
Norme Belge – Belgische norm
O2
Zuurstof
PD
People dissatisfied
PH
Zuurtegraad
Ppm
Parts per million
PSG
Polysomnografie
PSQI
Pittsburgh Sleep Quality Index
REM
Rapid eye movement
VOC
Vluchtige organische componenten
AFKORTINGEN
x
1 Inleiding
INLEIDING
1
1.1 Context en doelstelling De mens spendeert 90% van zijn tijd binnenshuis waarvan tot 70% in de slaapkamer. Het is dus van belang om een goede binnenluchtkwaliteit te hebben in deze ruimte. De luchtkwaliteit wordt beïnvloed door dieren, planten en bacteriën, maar vooral ook door de aanwezigheid en activiteiten van de mens. Daardoor is het nodig om over een voldoende hoog ventilatiedebiet te beschikken om zo tot een goede kwaliteit van de binnenlucht te komen. In het geval van kantoorgebouwen heeft men veel onderzoek verricht om te kunnen bepalen hoe hoog deze kwaliteit moet zijn om goede werkprestaties te kunnen leveren. Uit dat onderzoek heeft men dan optimale ventilatiedebieten berekend. Deze ventilatiedebieten worden ook in de residentiële situatie gebruikt. De slaapkamer is echter een heel andere ruimte dan een kantoor, aangezien we geen taken uitvoeren in onze slaap en we de binnenlucht op een andere manier ervaren dan wanneer we wakker zijn. Ondanks dit verschil is er voor deze ruimte onvoldoende onderzoek uitgevoerd naar het effect van de binnenluchtkwaliteit, en dus de ventilatiedebieten, op de slaapkwaliteit. Deze scriptie gaat dieper in op de voorgaande problematiek. Een slaaponderzoek wordt uitgevoerd om de invloed van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit, zowel objectief als subjectief, te bepalen. Het experiment vindt plaats in de Home Kantienberg van de Universiteit van Gent. 23 studenten nemen, verspreid over het academiejaar 2011-2012, hieraan deel. In de kamers van de home is er een ventilatiesysteem C werkzaam. De studenten moeten 10 nachten slapen met ventilatie en vervolgens 10 nachten zonder. Op die manier worden er twee verschillende ventilatiedebieten gebruikt. Om de slaapkwaliteit te achterhalen worden er twee methodes toegepast. De objectieve slaapkwaliteit wordt gemeten met een actigraaf. Ook de subjectieve slaapkwaliteit is van belang, en wordt gehaald uit enkele ingevulde vragenlijsten.
1.2 Overzicht In deze scriptie wordt eerst de problematiek van de kwaliteit van de binnenlucht aangehaald. Ook de normen en de regelgeving in verband met ventilatiedebieten komen aan bod. Aangezien slaap een bijzondere activiteit is, en niet aanleunt bij kantoorwerk, worden de eigenschappen en het verloop van de slaap bestudeerd. De ademhaling zal hierbij van groot belang zijn, aangezien de binnenlucht via de ademhaling in onze longen en nadien in het bloed terecht komt. Ook de methode om de slaapkwaliteit te bepalen wordt aangehaald. De verschillende soorten vragenlijsten en de werking van de actigraaf worden hierbij toegelicht. De slaapkwaliteit wordt niet enkel beïnvloed door de binnenluchtkwaliteit, maar ook door het geluidsniveau en de temperatuur in de kamer. Dit zijn belangrijke factoren en deze worden dus besproken. Daarna volgt een korte uiteenzetting van het verloop van het experiment. Ook het gebruik van de actigraaf, vragenlijsten en CO2-meter wordt toegelicht. Uiteindelijk worden, nadat de algemene omgevingskarakteristieken van de kamers worden besproken, alle resultaten van de experimenten vermeld. Deze worden opgesplitst per soort
INLEIDING
2
experiment en in objectieve en subjectieve slaapkwaliteit. Nadien volgt de analyse van de resultaten, aansluitend met een conclusie.
INLEIDING
3
2 Literatuurstudie
LITERATUURSTUDIE
4
2.1 Binnenluchtkwaliteit 2.1.1
Binnenlucht
De mens spendeert 90% van zijn tijd binnenshuis. Goede binnenluchtkwaliteit is daarom zeer belangrijk voor de gezondheid van de mens [1]. De binnenluchtkwaliteit wordt beïnvloed door de aanwezigheid van mensen, dieren en planten (afgifte van vocht, geuren, ...), door menselijke activiteiten (roken, slapen, ...) en door ontstaan van bacteriën op warme en vochtige plaatsen [2]. De kwaliteit van de binnenlucht is het resultaat van een ingewikkelde reeks van interacties met binnenen buitenventilatie, microbiologische, toxicologische en fysische systemen [13]. Meestal wordt aan de hand van de CO2-concentratie de binnenluchtkwaliteit vastgesteld. Door deze concentratie te meten kan men schatten wat de concentraties van de verschillende polluenten zijn in de lucht. Een goede luchtkwaliteit kan verzekerd worden door de emissie van de polluenten aan te pakken en/of het ventilatiedebiet te verhogen. Stof, dampen, rook en gaswolken zijn procesgebonden polluenten. De kleinste deeltjes (partikels kleiner dan 2 µm) zijn het gevaarlijkst omdat deze in de longblaasjes geraken. Grotere deeltjes zullen in de slijmvliezen blijven steken. Door dit risico mogen concentraties niet boven toelaatbare waardes uitstijgen, waardoor de emissies beperkt moeten worden en men voldoende dient te ventileren. Materiaalgebonden polluenten bestaan uit VOC’s (vluchtige organische componenten) en formaldehyde. Geurhinder en irritatie van de slijmvliezen en ademhalingswegen zijn mogelijke gevolgen bij inademing. Er zijn ook nog bodemgebonden polluenten waar men voornamelijk het radioactieve edelgas Radon, dat zich in gesteentes in de bodem bevindt, onder categoriseert. Bij inademing van deze gevaarlijke stof verhoogt de kans op longkanker [2]. In de lucht bevinden zich ook biopolluenten, namelijk bacteriën, schimmels en huisstofmijten. Van de bacteriën is Legionella, de bacterie die zich ontwikkelt in water tussen 20 en 40°C, de bekendste. Deze stof, die zich ook in luchtgroepen kan ontwikkelen, kan een dodelijke longontsteking tot gevolg hebben. Bij voldoende vochtigheid kunnen er ook schimmels op binnenoppervlakken ontstaan. Deze polluenten tasten oppervlaktes aan maar kunnen ook voor gezondheidsproblemen, zoals hoofdpijn en irritatie van de slijmvliezen, zorgen. Deze stoffen kunnen zich ook in de filters van luchtbehandelinginstallaties ontwikkelen. Door een hoge relatieve vochtigheid kunnen er ook huisstofmijten in het binnenklimaat ontstaan. De uitwerpselen van deze parasieten zorgen voor allergische reacties [2]. De mens zelf is uiteraard ook een bron van pollutie. Bij het uitademen geeft hij koolstofdioxide en waterdamp af. Waterdamp kan andere bronnen van pollutie activeren zoals biopolluenten. De uitstoot van koolstofdioxide, een kleurloos en geurloos gas, bedraagt 0,16 M l/h (met M het metabolisme in Watt) en hangt dus af van het metabolisme dat op zijn beurt afhankelijk is van de activiteit van de persoon. Een persoon die slaapt heeft een metabolisme van 41 W/m2 [2]. Typische CO2-concentraties in huis liggen tussen 700 en 2000 ppm maar deze kunnen boven de 3000 ppm reiken. Er is echter een concentratie boven de 30000 ppm nodig om te kunnen spreken van gezondheidsproblemen. Bij gematigde concentraties kan CO2 een gevoel van benauwdheid en ongemak veroorzaken. De ademhaling zal beïnvloed worden vanaf concentraties boven 15000 ppm. LITERATUURSTUDIE
5
Concentraties boven 30000 ppm kunnen leiden tot hoofdpijn, duizeligheid, misselijkheid en kunnen de gewaarwording van beweging verstoren [13]. Bij de ademhaling worden er ook bioreukstoffen uitgestoten. Deze stoffen kunnen moeilijk objectief geanalyseerd worden waardoor kunstmatige parameters, namelijk de olf en decipol, ontworpen zijn. Bij deze mensgebonden polluenten kan men de emissies moeilijk beperken waardoor ventilatie het enige middel is om het CO2-gehalte en de reukintensiteit onder controle te houden [2]. 2.1.2
Binnenluchtkwaliteit: klassen
De binnenlucht wordt gekwalificeerd door gebruik te maken van IDA-klassen (Indoor Air). De norm EN 13779 definieert vier verschillende klassen. Bij de eerste klasse spreekt men van hoge binnenluchtkwaliteit. Bij IDA2 heeft men te maken met gemiddelde binnenluchtkwaliteit, IDA3 aanvaardbare en IDA4 lage binnenluchtkwaliteit. Deze klassen zijn ontworpen voor niet-residentiële gebouwen maar worden ook voor residentiële gebouwen gebruikt [2]. Zoals eerder vermeld wordt de CO2-concentratie vaak gebruikt als indicator om de kwaliteit van de binnenlucht te kwalificeren. Zo komt men tot een praktische indeling van de IDA-klassen. Het CO2gehalte wordt uitgedrukt als een verschil in CO2-gehalte ten opzichte van dat van de buitenlucht. Dit systeem werkt goed in ruimtes waar de pollutie hoofdzakelijk veroorzaakt wordt door het menselijk metabolisme. Men kan ook de IDA-klassen bepalen aan de hand van de reukemissie (decipol). Hierbij dient men wel rekening te houden met het feit dat reuk subjectief en moeilijk meetbaar is [2]. Klasse van luchtkwaliteit (IDA) (1) Hoog (2) Gemiddeld (3) Matig (4) Laag
CO2-gehalte boven dat van buitenlucht (in ppm) Bereik Ontwerp
Pollutiegehalte (in decipol – moeilijk meetbaar) Bereik Ontwerp
< 400 400 – 600 600 – 1000 > 1000
> 1,0 1,0 – 1,4 1,4 – 2,5 > 2,5
350 500 800 1200
0,8 1,2 2,0 3,0
Tabel 2: IDA-klassen in functie van CO2-gehalte of pollutiegehalte [14] Een indirecte classificatie volgens het debiet verse lucht per persoon is ook een mogelijkheid om tot een indeling in IDA-klassen te komen aangezien door een hoger ventilatiedebiet een betere luchtkwaliteit ontstaat [2].
LITERATUURSTUDIE
6
Klasse van luchtkwaliteit (IDA) (1) Hoog
Debiet verse lucht (niet-rokers) (m3/h.persoon)
Debiet verse lucht (rokers) (m3/h.persoon)
Bereik > 54
Ontwerp 72
Bereik > 108
Ontwerp 144
(2) Gemiddeld (3) Matig
36 – 54 22 – 36
45 29
72 – 108 43 – 72
90 58
(4) Laag
< 22
18
< 43
36
Tabel 3: IDA-klassen in functie van ventilatiedebiet [14] De indeling van de luchtkwaliteit in verschillende IDA-klassen is gebaseerd op de interpretaties van verschillende testpersonen. De waargenomen luchtkwaliteit wordt uitgedrukt als een percentage van ontevreden personen. Ontevreden betekent dat men de luchtkwaliteit als onaanvaardbaar bestempelt onmiddellijk na het betreden van de ruimte [2]. Fanger introduceerde de olf en decipol eenheden om zo de hoeveelheid te bepalen van vervuilingsbronnen en om verschillende types te kunnen vergelijken. Olf is een eenheid van de waargenomen luchtvervuiling terwijl een decipol eenheid het niveau van de waargenomen luchtkwaliteit begroot. Fanger heeft een vergelijking gemaakt om het percentage ontevredenen als een functie van de waargenomen luchtvervuiling te schatten.
Met: PD: percentage van ontevredenen C: waargenomen luchtkwaliteit, decipol Mensen zijn redelijk gevoelig voor de luchtvervuilingsgraad en het aantal ontevredenen stijgt snel met stijgende decipol waarden. In de praktijk is de waargenomen luchtkwaliteit wel beter door infiltratie en ventilatie effecten [1]. We kunnen drie categorieën onderscheiden als functie van de ontevredenheidsgraad. Category
A B
Perceived air quality Dissatisfied dp % 15 1,0 20 1,4
C 1)
30
2,5
Required ventilation rate 1) l/s x olf 10 7 4
The ventilation rates given are examples referring exclusively to perceived air quality. They apply only to clean outdoor
air and a ventilation effectiveness of one.
Tabel 4: Categorieën als functie van de ontevredenheidsgraad van de binnenluchtkwaliteit [2]
LITERATUURSTUDIE
7
Aan elk van die categorieën wordt vervolgens een bepaald CO2-gehalte gekoppeld. Koolstofdioxide is namelijk een goede indicator voor hinderlijke concentraties van andere polluenten en is eenvoudig meetbaar. Deze CO2-waarden vindt men dus terug bij de IDA-klassen die in de EN13779 gedefinieerd zijn [2]. 2.1.3
Ventilatiedebieten
Er is veel onderzoek verricht naar de link tussen productiviteit en luchtkwaliteit in kantoorgebouwen. Drie onafhankelijke studies [1] tonen aan dat de prestaties van gesimuleerd kantoorwerk stijgen als de luchtkwaliteit verbetert. Een positieve correlatie werd bijgevolg gevonden tussen de aanvaardbaarheid van de luchtkwaliteit en de prestaties. De onderzoeken tonen ook dat het productiviteitsverlies sterk afhankelijk is van de aard van de taak die dient uitgevoerd te worden. Zo is productiviteitsverlies groter bij denkgerelateerde taken dan bij bijvoorbeeld typwerk. In onderstaande grafieken ziet men duidelijk de invloed van het percentage ontevredenen of de decipol eenheid op de prestaties [1].
Vergelijking 2: productiviteitsverlies voor verschillende taken als functie van het aantal ontevredenen met de luchtkwaliteit [1]
Vergelijking 3: productiviteitsverlies voor verschillende taken als functie van de waargenomen luchtkwaliteit, gebruik makend van de decipol eenheid [1] Onderzoeken in kantoren tonen aan dat bij een hoger ventilatiedebiet het percentage van mensen dat ontevreden is met de waargenomen luchtkwaliteit vermindert. Aangezien de luchtkwaliteit verbetert met toenemende ventilatie, moet er een minimum ventilatiedebiet zijn om een bepaald productiviteitsniveau te behalen. Ook een studie in klaslokalen waar men bij verschillende LITERATUURSTUDIE
8
luchtkwaliteiten de prestaties van leerlingen op verschillende testen onderzoekt, geeft aan dat prestaties dalen als het ventilatiedebiet, en dus de luchtkwaliteit, vermindert [1]. Met behulp van de prestatie-eisen zijn dus de ventilatienormen voor kantoorruimtes ontwikkeld. Wat de ventilatiedebieten voor de verschillende ruimtes in een woning betreft heeft de NBN D50001 ventilatienormen voorgeschreven opdat een aangenaam binnenklimaat zou bekomen worden. Wat de slaapkamer betreft worden de volgende minimum eisen voor ventilatie voorgeschreven: Toevoer Algemene regel
Nominaal debiet
Minimaal debiet Debiet mag beperkt worden tot
3,6 m³/h.m² 25 m³/h 72 m³/h
Doorstroom als afvoer uit de ruimte Minimaal debiet 25 m³/h
Nominaal debiet Minimale spleet onder de deur
70 cm²
Tabel 5: minimum eisen voor ventilatie in de slaapkamer [3] Een belangrijk probleem is dat de normen afgeleid zijn uit onderzoeken op kantoorgebouwen en dus niet ideaal zijn voor residentiële gebouwen. Er is ook nog eens een verschil in het ervaren van de luchtkwaliteit als men slaapt [4]. Als we slapen voeren we geen taken uit waarvan de prestaties kunnen bepaald worden door de productieoutput. Daarom passen de prestatie indicatoren die gemaakt zijn in een kantooromgeving niet in de residentiële situatie, laat staan in het slaapscenario. De meeste ventilatiestandaarden voor de residentiële context zijn dan ook niet prestatiegericht [15]. De binnenluchtkwaliteit in de slaapkamer is nochtans zeer belangrijk, aangezien we 40 tot 70% van onze tijd in huis in deze specifieke ruimte spenderen. Een ander probleem is dat de uiteindelijk bereikte binnenluchtkwaliteit in de slaapkamer lager uitvalt dan voorzien wordt. Een onderzoek [4] is uitgevoerd, met behulp van simulaties van een statistisch representatieve woning, over de verwachte blootstelling aan onacceptabele luchtkwaliteit in de slaapkamers. Het resultaat is dat de verwachte blootstelling aan onacceptabele luchtkwaliteit (IDA4) in de slaapkamers 16 keer hoger is dan in de rest van de woning. De relatieve blootstelling aan goede binnenlucht (80% van de tijd) is wel vergelijkbaar met de blootstelling in de rest van de woning. De hogere relatieve blootstelling aan slechte binnenlucht in de slaapkamer kan verklaard worden door de dynamica van de stromen in het volledige huis aangezien de slaapkamers dikwijls gelegen zijn op de bovenste verdieping. De hoeveelheid aan frisse lucht die de slaapkamer binnenkomt is kleiner dan in de andere delen van het huis, wat resulteert in hogere concentraties [4]. Een andere belangrijke factor bij de bepaling van de uiteindelijke binnenluchtkwaliteit in de slaapkamer is de slaaphouding. In een onderzoek [16] toont men namelijk aan dat deze een groot effect kan hebben op de kwaliteit van de lucht die men inademt. Zo is er een risico op het overvloedig herinademen van uitgeademde lucht. Als men in rugligging of zijdelings slaapt worden LITERATUURSTUDIE
9
lage waarden, namelijk 5,5%, van herinademing gevonden. Wanneer men in een gebogen houding slaapt stijgt deze waarde tot 9,5%. Een heel hoge waarde, 65%, wordt bereikt als men met het hoofd onder de dekens slaapt. In deze situatie wordt de ademhalingsefficiëntie verminderd en kan er zuurstoftekort optreden. Er treedt dus een verhoogde concentratie van koolstofdioxide op in de ingeademde lucht die hoger is dan deze gemiddeld waargenomen in de kamer [16]. Slapen is een heel andere soort activiteit dan kantoortaken uitvoeren en heeft dus nood aan een ander binnenklimaat. Net zoals bij kantoorgebouwen de link tussen binnenluchtkwaliteit en productiviteit werd onderzocht, dient in de slaapkamer gezocht te worden naar een goed binnenklimaat voor een goede slaapkwaliteit. Met deze vaststelling en het gegeven dat er een verminderde uiteindelijke binnenluchtkwaliteit ontstaat door stroom dynamica en herinademing van uitgeademde lucht is de conclusie dat de slaapomgeving een heel specifiek subdomein is in residentiële ventilatie en dat het ook specifiek zou moeten behandeld worden [16].
2.2 Slaap en ademhaling 2.2.1
Slaapstadia
Veel processen in het lichaam vertonen een cyclisch verloop waarvan een groot deel een cyclus van 24 uur volgt. Deze verschillende circadiaanse ritmes zijn normaal gezien synchroon met elkaar, maar kunnen uiteen beginnen lopen wanneer een persoon een onregelmatig slaap-waak ritme heeft. Deze desynchronisatie komt dan overeen met een verminderd welzijnsgevoel. Deze circadiaanse ritmen staan onder controle van de nucleus suprachiasmaticus, een kern uit de hypothalamus, die een interne biologische klok vormt. Deze klok wordt beïnvloed door het licht [17]. Of de persoon slaapt en in welk stadium van de slaap hij zich bevindt kan men zien aan de neuronale activiteit. Deze activiteit in de hersenen kan geregistreerd worden door middel van elektroden op de schedel te plaatsen en veranderingen in de elektrische activiteit te meten. Het toestel, de elektroencefalograaf, krijgt als output een elektro-encefalogram. Een persoon die actief is heeft onregelmatige signalen met een hoge frequentie en een lage amplitude. De meest voorkomende golven, namelijk de bètagolven, hebben een frequentie tussen 13 en 30 Hz. Naargelang de persoon zich ontspant vertragen de golven tot 8-12 Hz en worden ze regelmatiger en groter. Deze worden de alfagolven genoemd. Er zijn vijf slaapstadia: -stadium 1: Het zijn voornamelijk alfagolven waarin thètagolven voorkomen. Thètagolven hebben een frequentie van 3-7 Hz en een grotere amplitude dan alfagolven. In dit stadium van de slaap verlaagt de temperatuur en de spierspanning en gaat het hart sneller slaan. -stadium 2: Dit stadium wordt gekenmerkt door een onregelmatig EEG waarin zowel thètagolven, slaapspoelen en K-complexen in voorkomen. Slaapspoelen zijn korte golven met een frequentie van 12-14 Hz en komen 2 à 5 maal per minuut voor. Het mechanisme zou de persoon in slaap houden. K-complexen zijn grote golfbewegingen die gemiddeld 1 keer per minuut voorkomen. -stadium 3: Hier komen deltagolven voor. Dit zijn golven met een grote amplitude en lage frequentie. In dit stadium is de persoon dieper in slaap. LITERATUURSTUDIE
10
-stadium 4: De diepe slaap wordt gekenmerkt door veel deltagolven. Hier zijn de slapers zeer ontspannen en ademen ze traag en regelmatig. -stadium 5: De REM-slaap wordt gekenmerkt door een sterk verhoogde activiteit met thèta-, alfa- en bètagolven. De ogen bewegen in dit stadium ook heel snel onder de oogleden. Er is een heel hoge activiteit in de hersenen maar geen activiteit in de lichaamsspieren. De opeenvolging van deze stadia volgt een relatief voorspelbaar patroon. Een slapend persoon zal gedurende de hele nacht door de verschillende stadia voortbewegen volgens een cyclisch patroon. Gedurende een nacht komen 3 à 4 REM-stadia voor die naar de ochtend toe steeds langer duren en korter op elkaar volgen [17].
Figuur 1: opeenvolging van slaapstadia in een nacht [17] 2.2.2
Functie van slaap
Een derde van ons leven brengen we al slapend door. Slaap heeft dan ook een belangrijke herstellende functie. Stoffen die we overdag gebruiken worden ’s nachts namelijk opnieuw aangevuld. Tijdens de REM-slaap wordt informatie, die we overdag opgenomen hebben, geconsolideerd en verder verwerkt. Terwijl de diepe slaap essentieel is voor fysieke ontspanning zorgt de REM-slaap dus voor mentale ontspanning [18]. Daarnaast is ons slaappatroon ook evolutionair bepaald. Onze voorouders hadden namelijk een grotere overlevings- en reproductiekans als ze tijdens de donkere en koude nachten thuisbleven en dicht bij elkaar sliepen. Slaapvereisten verschillen van persoon tot persoon, maar er zijn wel gemiddelde waarden van de benodigde REM- en niet-REM-slaap per nacht voor elke leeftijd.
LITERATUURSTUDIE
11
Figuur 2: benodigde slaap per nacht per leeftijd [17] Stel dat een persoon een langdurig slaaptekort heeft, dan kan hij zich relatief vlug herstellen. Bij deze herstelling is er wel meer REM-slaap en stadium-4-slaap nodig. Mensen kunnen dan ook moeilijker REM-slaap missen dan niet-REM-slaap. Als er zich slaaptekort in één nacht voortdoet, dan veroorzaakt dit een voortdurend gevoel van vermoeidheid, concentratieproblemen, geïrriteerdheid en spanningshoofdpijn. De prestaties zullen er ook onder lijden. Het is dus belangrijk om voldoende te slapen om zo mentaal en fysisch te herstellen en overdag goed te kunnen presteren [17]. 2.2.3
Ademhaling
De belangrijkste functie van de long is de uitwisseling van O2 en CO2 tussen het bloed en het gas. Zuurstof zal een weg afleggen van de lucht naar het aderlijke bloed terwijl koolstofdioxide uit het bloed moet verwijderd worden. In de bloed-gas interface gebeurt de uitwisseling tussen de ademhalingsgassen. Zuurstof wordt naar deze interface gebracht door de luchtwegen, waarna bloed deze zuurstof van de long verwijdert door middel van diffusie. Deze bloed-gas barrière is heel dun en heeft een oppervlakte tussen 50 en 100 m2, wat het heel geschikt maakt voor zijn functie als gas uitwisselaar. De kleine bloedvaten worden rond een heel groot aantal kleine luchtzakjes, de alveoli, gewikkeld. Gas wordt dan langs de ene kant van de barrière gebracht door de luchtwegen terwijl bloed er door de bloedvaten naartoe wordt gevoerd. De luchtwegen bestaan uit een serie van vertakte buizen die smaller, korter en groter in aantal worden naarmate ze dieper in de long penetreren. Een deel van de luchtwegen, de uitvoerende luchtwegen, heeft als functie om de ingeademde lucht naar de regio van de long waar de alveoli zitten, de ademhalingszone, te leiden. In deze zone gebeurt dan de gasuitwisseling. Het volume lucht dat in de long terecht komt is iets groter dan hetgeen de long verlaat omdat meer zuurstof wordt opgenomen dan dat koolstofdioxide wordt uitgestoten. De bloedvaten vormen ook een serie van vertakte buizen van de longslagader naar de haarvaten, die een dens netwerk vormen in de wanden van de alveoli, en terug naar de longaders [19].
LITERATUURSTUDIE
12
Door de gasuitwisseling van O2 en CO2 met het bloed worden normale levels van PO2 en PCO2 in het slagaderlijke bloed behouden. Deze levels worden, ondanks verschillende O2-opnames en CO2uitstoten door het lichaam, binnen beperkte grenzen gehouden [19]. Dit is nodig opdat de metabolische functies van het lichaam normaal zouden blijven. Om dit te kunnen bewerkstelligen is er een regelsysteem, namelijk het ademhalingssysteem, nodig. De ademhalingsspieren ontvangen impulsen van het ademhalingscentrum (de medulla). Als de fysiologische condities veranderen zal dit centrum drie verschillende soorten informatie ontvangen en erop reageren. Chemische informatie (van chemoreceptoren die reageren op PH en partiële drukken van O2 en CO2) Mechanische informatie (van receptoren in de long en thoraxwand) Gedragsinformatie (van hogere corticale centra in de hersenen) [20] De belangrijkste factor in de controle van de gasuitwisseling is de PCO2 van het slagaderlijke bloed. Dit is namelijk een heel gevoelig controlesysteem. Overdag wordt de slagaderlijke PCO2 tot op 3 mm Hg gehouden. ‘s Nachts zal deze waarde wel wat stijgen aangezien de gasuitwisselingsregeling op CO2 tijdens de slaap wordt gereduceerd. De belangrijkste stimulus om de gasuitwisseling te verhogen bij een hoge slagaderlijke PCO2 komt van de centrale chemoreceptoren. Bij een hogere PCO2 waarde zal ook de PH van het bloed dalen. Op deze beide veranderende waarden zullen de perifere receptoren snel reageren om zo de gasuitwisseling te verhogen [19]. 2.2.4
Ademhaling tijdens slaap
Het ademhalingssysteem voorziet een continue homeostase van partiële drukken van zuurstof, koolstofdioxide en PH levels in de aders. Het gaat erom het interne milieu in een stabiele toestand te houden terwijl de omstandigheden van het externe milieu, de omgeving waar de mens in leeft, voortdurend veranderen. Overdag werkt dit systeem probleemloos, maar er treden wijzigingen op in de regeling en controle van de ademhaling wanneer de mens in slaap valt, waardoor de homeostatische functie van CO2-uitstoot en O2-opname wordt beïnvloed [21]. Slaap zal de activiteit van het centrale zenuwsysteem zo veranderen dat de controle over de ademhaling verloren is. De neuronen in de hersenstam voor de ademhaling spelen in de slaaptoestand minder in op stimuli. De gasuitwisseling zal ook verminderen door een daling in de metabolische vraag aangezien het lichaam naar een toestand van rust gaat. Behalve deze discrete daling in de gasuitwisseling is er ook een stijging in de weerstand van de bovenste luchtwegen die ook voor een verminderde gasuitwisseling zorgt [22]. Deze verhoogde luchtweerstand tijdens de slaap is een resultaat van hypotonia van de spieren die de bovenste luchtwegen openhouden [20]. Er is sowieso al een weerstand in de ademhaling als men door de neus ademhaalt. Hoewel de weerstand voor de luchtstroom lager is wanneer men door de mond ademhaalt, hebben de meeste personen de gewoonte om door de neus te ademen. De neus is dan ook aangepast om de instromende lucht te behandelen voordat deze de long binnendringt. Het is een geïntegreerd systeem om de lucht te filteren, op te warmen en te bevochtigen. In totaal is er tijdens de slaap een netto hypoventilatie, een tekortschietende ademhaling, als gevolg van een verminderde ademhalingsdrift en een vermeerdering van de ademhalingsweerstand [22]. Het gevolg
LITERATUURSTUDIE
13
van deze veranderingen in de ademhalingsstoornissen [21].
ademhaling kunnen resulteren in slaap gerelateerde
Deze veranderingen en regelingen in ademhaling verschillen per slaapstadium. Slaap bestaat uit cycli van 1-2 uren en elke cyclus bestaat uit een opeenvolging van verschillende slaapstadia, meestal startend met lichte slaap, gevolgd door diepe slaap en REM-slaap [18]. Tijdens slaperigheid en lichte NREM-slaap is er een regelmatig geoscilleerd ademhalingspatroon en zal er een matige daling in de gasuitwisseling gebeuren. De periodiciteit van de ademhaling, die meestal parallel loopt met de variaties in waakzaamheid, wordt veroorzaakt door de combinatie van onvaste slaap en onstabiliteit van de centrale ademhalingsdrift [22]. Er komen oscillaties voor in de ademhalingsamplitude en de hoogste gasuitwisselingsniveau’s worden bereikt tijdens waak. Een daling in de amplitude loopt synchroon met het in slaap vallen [20]. Omdat het ademhalingssysteem gecontroleerd wordt door negatieve feedback is het gevoelig voor cyclische instabiliteit. In diepe NREM-slaap zal de ademhaling regelmatigheden vertonen in amplitude en frequentie en de neiging voor hypoventilatie zal sterker zijn dan tijdens lichte NREM-slaap [22]. De daling in gasuitwisseling is ongeveer 13% t.o.v. waak in stadium 2 van NREM en 15% in stadium 3 en 4. De gasuitwisseling zal dus dalen van stadium 1 tot stadium 4. Dus hoe dieper de NREM-slaap, hoe minder gasuitwisseling en hoe groter de PCO2. Deze daling in de gasuitwisseling komt onder andere door een grote stijging (230%) in totale luchtwegenweerstand [20]. Stijgingen in weerstand voor luchtstroming worden, in tegenstelling tot de waaktoestand, niet gecompenseerd met vermeerdering van de ademhaling [22]. In de REM-slaap ten slotte, ademt men snel, onregelmatig en ondiep [18]. De grillige verschijning van het ademhalingspatroon in de nacht is dus het gevolg van plotselinge veranderingen in zowel de amplitude en de frequentie van de ademhalingscyclus. De onregelmatigheden zijn gelinkt aan uitbarstingen van snelle oogbewegingen. Een overgang naar een onregelmatige en verminderde ademhaling loopt vaak synchroon met het plotselinge begin van REM-slaap [22]. Uit onderzoek [18] is gebleken dat de ademhalingsintervallen en de ademhalingsvolumes gecorreleerd zijn tijdens REM-slaap en in de waaktoestand. In de NREM-stadia (lichte en diepe slaap), wat 80% van onze slaap uitmaakt, zijn deze correlaties afwezig. Dit gedrag lijkt sterk op dat van de hartslag tijdens de nacht en doet suggereren dat er ofwel een koppeling is tussen de regeling van de hartslag en ademhaling of dat de veranderingen in beide systemen gestuurd worden door dezelfde bron. Door deze hypoventilatie treedt er hypoxia op, een tekort aan zuurstof in het bloed. De gasuitwisselingsreactie hierop is zeer klein, zeker tijdens REM-slaap. Hypoxia is een lichte stimulus voor arousal, de activatietoestand van het centrale en autonome zenuwstelsel, van de slapende persoon. Veel personen blijven wel slapen met een SaO2 van 70% en er is geen verschil tussen REMen NREM-slaap wat deze waakdrempel betreft. Hetzelfde principe geldt voor hypercapnia, de toestand waarbij er te veel koolstofdioxide in het bloed aanwezig is. Ook hier is er een kleine LITERATUURSTUDIE
14
gasuitwisselingsreactie tijdens de slaap met als gevolg een arousal bij bepaalde levels. De meeste personen zullen ontwaken voordat de CO2, bij het einde van de uitademing, is gestegen tot 15 mm Hg boven het niveau bij waakstand. Hypoxia zal de gevoeligheid aan CO2 arousal verhogen. De waakfrequentie zal ook hoger zijn bij een vermeerdering van de ademhalingsweerstand, vooral bij REM-slaap, waar de tijd tot ontwaken het kortst is. Bij het wakker worden treedt er dan een hogere gasuitwisseling op [20].
2.3 Vragenlijsten Om slaap te kunnen beoordelen kan men beroep doen op een reeks vragenlijsten. Uiteraard is het invullen van een vragenlijst geen objectieve maatstaf voor de slaapkwaliteit. Als men ‘s ochtends een vragenlijst moet invullen om de slaapkwaliteit van de voorgaande nacht te beoordelen kan men zich vragen stellen over de waarde van deze informatie aangezien de persoon in kwestie enkel beroep kan doen op de herinneringen van die nacht. Men weet uiteraard wel preciezer de gebeurtenissen en slaapkwaliteit van een nacht de ochtend nadien, dan wanneer men de slaap over een langere periode moet beoordelen. 2.3.1
Pittsburgh Sleep Quality Index
De Pittsburgh Sleep Quality Index is een vragenlijst die de slaapkwaliteit en verstoringen beoordeelt over een interval van 1 maand [11]. Er wordt een score gegeven op subjectieve slaapkwaliteit, de duur om in slaap te vallen, slaapduur, slaapefficiëntie, slaapverstoringen, gebruik van slaapmedicatie en eventuele moeilijkheden overdag. De vragen in de index zijn afgeleid van drie bronnen: klinische intuïtie en ervaring met patiënten met slaapproblemen, recensies van bestaande vragenlijsten en klinische ervaring met de index zelf. Slaapkwaliteit is echter moeilijk objectief te meten. Het bevat wel objectieve aspecten zoals slaapduur en de tijd die nodig is om in slaap te vallen, maar er zijn meer subjectieve parameters zoals de diepte of rusteloosheid van de slaap. Slaapkwaliteit verschilt van individu tot individu, is subjectief en bijgevolg moeilijk te definiëren. Een vragenlijst die telkens de ochtend nadien wordt ingevuld reflecteert preciezer de variaties in slaapkwaliteit van nacht tot nacht. Als de vragenlijst handelt over de slaapkwaliteit van het voorbije jaar is ze niet in staat de ernst van een bepaald probleem op het moment van voorvallen aan te duiden. Een vragenlijst die echter over een periode van 2-3 weken handelt, zoals de PSQI, kan men gebruiken om een onderscheid te maken in kortstondige en aanhoudende slaapproblemen. De Pittsburgh Sleep Quality Index is ontwikkeld met verschillende doelen: -het bieden van een vertrouwbare, geldige en gestandaardiseerde maatstaf voor slaapkwaliteit -een onderscheid maken tussen goede en slechte slapers -een index die eenvoudig te gebruiken is -het voorzien van een korte, klinisch nuttige beoordeling van een variëteit aan slaapverstoringen die de slaapkwaliteit beïnvloeden
LITERATUURSTUDIE
15
Er is gedurende 18 maanden getest met de PSQI en de resultaten tonen dat de vragen onderling samenhangend zijn en dat de antwoorden en scores over deze periode stabiel zijn. De geldigheid van de index wordt ook bevestigd door overeenkomende polysomnografische resultaten. 2.3.2
Leeds Sleep Evaluation
Een ander onderdeel van een slaaponderzoek is het nagaan van het gebruik van medicatie door de proefpersonen. De Leeds Sleep Evaluation, bestaande uit tien vragen over slaap en het vroege ochtendgedrag, is gemaakt om het effect van medicatie op slaap te beoordelen [12]. Deze vragenlijst peilt naar het kwaliteitsverschil tussen een slaapperiode zonder en met medicatie. Men is tot de conclusie gekomen dat wanneer men bewustzijnsverlagende of angstremmende geneesmiddelen inneemt, verbeteringen in het in slaap vallen en in de waargenomen slaapkwaliteit gepaard gaan met verminderingen in alertheid en reducties in het gedrag de ochtend nadien. Bij het gebruik van psychostimulantia, een middel dat een stimulerende werking op het zenuwstelsel heeft, gaat de slaapkwaliteit echter achteruit en is de alertheid in de vroege ochtend groter. Bij een aantal antidepressiva en bij antihistaminica, geneesmiddelen die allergische reacties onderdrukken, wordt hetzelfde effect als bij de bewustzijnsverlagende middelen waargenomen. Een ander deel van deze middelen heeft helemaal geen effect op de subjectieve slaapbeoordeling. 2.3.3
Horne en Östberg
Er zijn ook vragenlijsten beschikbaar die handelen over de algemene appreciatie van slaap. Een vragenlijst, ontwikkeld door Horne en Östberg, is daar een voorbeeld van en onderzoekt of de persoon in kwestie een ochtend- of avondtype is. In een onderzoek naar de validiteit van deze vragenlijst werd van 48 proefpersonen op regelmatige tijdstippen de temperatuur gemeten om zo een temperatuurscurve van 24 uur te kunnen bekomen [23]. Uit de resultaten volgt dat ochtendtypes een vroegere piektemperatuur, gevolgd door een iets lagere post-piektemperatuur, en een hogere dagtemperatuur hebben dan avondtypes. Een tussentype heeft dan een temperatuur die tussen de twee groepen ligt. Bij deze resultaten is er sprake van een sterke correlatie tussen het piekmoment van de temperatuur en de benoeming tot ochtend-, tussen- of avondtype m.b.v. de vragenlijst. Slaaplengtes variëren niet tussen deze drie types, maar het moment waarop men uitgerust is in de ochtend heeft wel een correlatie met het tijdstip van de piektemperatuur. Uit deze resultaten blijkt de vragenlijst geschikt te zijn om het onderscheid te maken tussen ochtend- en avondtypes. 2.3.4
Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep
Foute overtuigingen, bezorgdheid en extreme focus op bepaalde aspecten van slaap spelen een belangrijke rol om slapeloosheid op te wekken of zelfs te verergeren [24]. Deze gedachten produceren namelijk emotionele stress en opwinding en veroorzaken een vicieuze cirkel van slapeloosheid. De inhoud van de gedachten net voor het slapen gaan beïnvloedt het effect op de LITERATUURSTUDIE
16
slaap. In een onderzoek [25] wordt de relatie tussen de soort gedachten en de slaap, gemeten met een actigraaf, bestudeerd. De conclusie is dat gedachten die gerelateerd zijn aan probleemoplossing, de planning van dagelijkse activiteiten en bezorgdheden over vermoeidheid maar niet in slaap kunnen vallen, goede voorspellers zijn voor de uitgestelde aanvang van de slaap. Het effect van emotionele opwinding is ook niet te onderschatten. Het is dan ook niet verwonderlijk dat vooral emotionele cognities het slaapproces verstoren. Om deze verstorende slaapgedachten in rekening te kunnen brengen is het belangrijk om over een vragenlijst te beschikken die deze problematiek behandelt. Ondanks de toenemende erkenning van de belangrijke rol die deze cognitieve factoren spelen in slapeloosheid zijn er weinig middelen beschikbaar om slaapgerelateerde cognities te identificeren en te evalueren. Door de toenemende aandacht voor slapeloosheid worden er steeds meer betrouwbare en geldige meettechnieken ontwikkeld, onder andere de Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep vragenlijst, in 1993 door Morin gepubliceerd. De DBAS is speciaal ontworpen om slaapverstorende cognities te evalueren en bestaat uit 30 vragen die de persoon in kwestie moet invullen. Deze vragenlijst is betrouwbaar om een onderscheid te maken tussen zelfgedefinieerde goede en slechte slapers en wordt dan ook intensief gebruikt door onderzoekers over de hele wereld. De vragen zijn afgeleid van klinische ervaringen met patiënten die lijden aan slapeloosheid en psychologische concepten over slapeloosheid en handelen over de volgende vijf thema’s: -Misvattingen over de oorzaak van slapeloosheid -Versterking van de gevolgen van slapeloosheid -Onrealistische slaapverwachtingen -Verminderde waarneming van de controle en voorspelbaarheid van de slaap -Misvattingen over slaapbevorderende technieken 2.3.5
Sleep Impairment Index
De Sleep Impairment Index geeft een globale index over slaapverstoringen. De persoon beoordeelt: a) de ernstigheid van de moeilijkheden bij het inslapen en het tijdens de nacht of vroegtijdig wakker worden, b) de graad van tevredenheid over de slaapgewoontes, c) de graad van storing tijdens activiteiten overdag, d) aandachtsproblemen door slaaptekort, e) de graad van onrustigheid die zorgt voor slaapproblemen. Het is een zeer nuttig instrument voor onderzoek als men snel een subjectieve index over slaapverstoringen nodig heeft [10]. 2.3.6
Subjectieve slaapbeoordeling
Bij een slaaponderzoek beschikt men dus over een aantal vragenlijsten die peilen naar de subjectieve slaapbeoordeling. Aangezien slaapkwaliteit grotendeels subjectief is zijn de antwoorden op deze vragen zeer waardevol. Men moet echter wel rekening houden met het feit dat deze antwoorden niet 100% betrouwbaar zijn doordat de personen zaken kunnen vergeten of onoplettend kunnen zijn bij het invullen van de vragenlijsten. De betrouwbaarheid van de informatie uit vragenlijsten komt ook in het gedrang door de sociale wenselijkheid. Mensen hebben de neiging om sociaal wenselijk te antwoorden door een behoefte aan sociale goedkeuring. De respondent probeert dan het antwoord LITERATUURSTUDIE
17
te geven waarvan hij denkt dat het sociaal meer aanvaardbaar is dan het werkelijke antwoord of waarvan hij denkt dat de onderzoeker dat graag wil horen [26]. Dit komt vooral voor in studies over sociaal gevoelige zaken. Onderzoek over deze problematiek in 31 gezondheidsenquêtes heeft aangetoond dat 43% van de antwoorden op vragenlijsten een invloed van sociale wenselijkheid ondervindt [27]. In studies over minder gevoelige onderwerpen speelt dit een mindere rol maar is er wel een risico op beïnvloeding van het antwoord als de respondent weet welk antwoord de onderzoeker wil horen. Door deze onbetrouwbare kantjes is er ook nood aan een objectievere en dus meer betrouwbare manier om de slaapkwaliteit te bepalen.
2.4 Actigraaf 2.4.1
Werking
Actigrafie is een methode om activiteit, dus bewegingen, te registreren en te analyseren met behulp van kleine apparaatjes die men draagt op het lichaam [5]. In een actigraaf detecteert een piëzoelektrische straal bewegingen in twee of drie assen en die bewegingen worden overgezet naar digitale tellen, geaccumuleerd over vooraf ingestelde epoch intervallen. De actigraaf kan continu data verzamelen gedurende een aantal weken. De geregistreerde data in het geheugen van de actigraaf wordt gedownload naar de computer, gebruik makend van speciale interfaces [8]. Met behulp van deze techniek is men in staat om slaap-waak patronen en circadiaanse ritmes te bestuderen [7]. Slaap- en waaktoestand verschillen namelijk van elkaar door de lichaamsbeweging, waardoor actigrafie kan toegepast worden om deze twee toestanden te onderscheiden. Het actigrafie apparaat draagt men aan de pols en de geregistreerde bewegingen worden gebruikt om slaapparameters te begroten met gespecialiseerde algoritmes in computer software programma’s [7]. In 1995 gaf de Standards of Practice Committee of the American Sleep Disorders Association (ASDA) de opdracht om de rol van actigrafie in het slaaponderzoek te evalueren. Sinds de erkenning door ASDA begonnen slaaponderzoekers het apparaat met meer vertrouwen te gebruiken. Het gebruik van de actigraaf in de slaapbehandeling en het onderzoek neemt ook nu nog steeds toe [8]. In verschillende studies komt men tot de conclusie dat actigrafie betrouwbaar is om het effect van slaapbehandelingen te bestuderen en in de diagnose van circadiaanse ritmeverstoringen, aangezien bewegingsregistraties slaapverstoringen tonen als men probeert te slapen in een ongunstige fase van de circadiaanse cyclus [9]. Bij het gebruik van de actigraaf is er enige voorzichtigheid geboden. Ten eerste zijn er verschillende actigrafen met verschillende mechanische eigenschappen en gevoeligheden. In een studie die twee van de meest gebruikte actigrafen vergelijkt komt men tot de vaststelling dat de gevoeligheid ten opzichte van beweging significant verschillend is. Het toestelletje met de laagste gevoeligheid zal dus moeilijk in staat zijn bewegingen te ontdekken die een verstoring in de slaap weergeven [8]. Hierbij dient opgemerkt te worden dat een toestel met een te grote gevoeligheid misschien te veel bewegingen registreert waardoor men denkt dat de persoon in kwestie zich in de waaktoestand in plaats van de slaaptoestand bevindt. Een tweede opmerking moet gemaakt worden bij de gebruikte variabelen. Door het toenemende gebruik van het toestel neemt het aantal programma’s en variabelen om mee te werken steeds toe. Van deze verschillende variabelen is echter de geldigheid LITERATUURSTUDIE
18
nog niet aangetoond. Toch worden ze automatisch gegenereerd wanneer het programma wordt uitgevoerd [8]. Enige voorzichtigheid bij de resultaten is dus noodzakelijk. Hoewel de actigraaf sinds het laatste decennium een veelgebruikt instrument is geworden in het slaaponderzoek, is het niet zo nuttig om dit toestel te gebruiken bij patiënten die lijden aan slapeloosheid, aangezien zij zich lange tijd onbeweeglijk in waaktoestand vertoeven. De actigraaf herkent deze bewegingsloze toestand dan als ‘slaap’. Een rusteloze slaper is op die manier ook geen goede proefpersoon voor een actigrafie studie aangezien de bewegingen in de slaap doen vermoeden dat deze persoon zich in de waaktoestand bevindt [8]. Om tot een betrouwbaar resultaat te komen is het belangrijk het toestel tijdens de volledige slaapstudie op dezelfde plaats te bevestigen om zo hetzelfde activiteitsniveau te bekomen. In de meeste slaapstudies wordt de actigraaf aan de niet-dominante pols gedragen [8]. Aangezien elke actigraaf een verschillend gevoeligheidsniveau heeft voor bewegingen is het aangewezen om telkens hetzelfde toestel te gebruiken bij dezelfde persoon. Zo is men perfect in staat slaapwaardes van dezelfde persoon van verschillende periodes te vergelijken. Een vergelijking tussen verschillende personen zal echter nooit zo accuraat zijn, ook omdat de ene persoon meer beweegt in zijn slaap dan de andere. De tijdspanne waarin de slaap wordt gemeten moet ook lang genoeg zijn om betrouwbare meetwaardes en belangrijke variaties in de loop van de tijd te kunnen verkrijgen [16]. Volgens een studie [8] is het nodig om tenminste vijf dagen, en liefst zelfs een week, de actigraaf te dragen om op een betrouwbare manier de slaap van een persoon te kunnen bestuderen. 2.4.2
Vergelijking met polysomnografie
Polysomnografie wordt beschouwd als de standaard voor slaapstudies. PSG (polysomnografie) maakt gebruik van minstens drie verschillende types van data, namelijk EEG om de hersenactiviteit te meten, EOG dat de oogbeweging meet, EMG dat de spieractiviteit meet en eventueel ook ECG dat de hartritmes registreert. Samen bepalen deze registraties of de persoon slaapt of wakker is. Actigrafie, een eendimensionaal systeem, is in tegenstelling tot PSG niet zo accuraat om slaapmetingen uit te voeren. Zo kan PSG het percentage aan verschillende slaapstadia tijdens de slaap meten terwijl actigrafie enkel registreert of de persoon slaapt of niet. De gegevens die op de actigraaf geregistreerd staan zijn dus niet equivalent met en bereiken niet hetzelfde informatieniveau als de data van de PSG [9]. Nochtans zijn polysomnografie-actigrafie correlaties voor slaapmetingen en slaapefficiëntie volgens een studie [8] redelijk (boven 0,8) voor normale individuen. Meer recente studies hebben dit ook bevestigd [5]. Hier moet echter wel opgemerkt worden dat de meeste studies die uitgevoerd zijn om de geldigheid van een toestel aan te tonen, in een laboratorium worden uitgevoerd waar de persoon sterk gecontroleerd wordt. De meeste onderzoeksstudies vinden echter plaats in huis waar de volledige controle verloren is. Daarom is het belangrijk om dagelijks te documenteren wat de persoon doet rond slaaptijd zodat daar rekening mee kan gehouden worden. Het ‘dagboek’ moet informatie bevatten over het tijdstip waarop de persoon naar bed gaat en opstaat en over ongewone gebeurtenissen tijdens het dragen van de actigraaf. Op die manier wordt de controle, die in het LITERATUURSTUDIE
19
laboratorium aanwezig is, een beetje behouden. Maar als er zich een probleem met het apparaat voordoet, kan de data voor een hele periode verloren zijn, terwijl in het laboratorium alles wordt opgevolgd en problemen direct kunnen worden opgelost [8]. In een ander onderzoek [28] wordt actigrafie met PSG vergeleken gedurende dag en nacht. Veertien mensen werden in een laboratorium getest en droegen gedurende zeven dagen slaapelektrodes en twee polsactigrafen die de beweging registreerden. De data toont duidelijke circadiaanse cycli van hoge en lage activiteit die dus corresponderen met subjectieve dag en nacht. Als de activiteit nog lager is stemt dat overeen met een dieper stadium in de slaap. De resultaten van de proef geven aan dat actigrafie de slaapduur en slaapefficiëntie overschat waardoor dit apparaat niet als een nauwkeurige slaap-waak indicator kan beschouwd worden [28]. In een onderzoek [29] worden de slaapparameters van de actigraaf vergeleken met deze van de PSG met behulp van de Bland en Altman techniek. Deze techniek is een krachtig middel om de overeenstemming tussen actigrafie en PSG te evalueren. Ook in deze studie tonen de resultaten dat actigrafie de totale slaaptijd en de slaapefficiëntie overschat, terwijl het de aantal keren dat men wakker wordt tijdens de slaap en de tijd nodig om in slaap te vallen systematisch onderschat [29]. Uit deze onderzoeken komt dus voort dat actigrafie niet zo accuraat is wat betreft periodes van waak tijdens de nacht en de tijd nodig om de slaap aan te vatten. Dit is vooral het geval bij personen die lijden aan slapeloosheid en uren kunnen wakker liggen zonder te bewegen. Ook bij andere gevallen van verstoorde slaap, zoals bij personen met bewegingsverstoringen, zijn de resultaten van de metingen moeilijk te interpreteren [9]. Een bijkomend probleem is dat een actigraaf de amplitude of intensiteit van de beweging niet kan meten [30]. Volgens verschillende studies variëren de bewegingen, die de actigraaf registreert in ‘tellen’, volgens het stadium van de slaap. Zelfs normale slaap zal activiteit vertonen waardoor het moeilijk is om accuraat te werken met dit toestel. Verder is er in studies ook nog aangetoond dat het aantal bewegingen en patronen tijdens de slaap variabel zijn volgens leeftijd, geslacht en fysieke en mentale gezondheid. Door deze variabiliteit is het niet altijd nuttig om een actigraaf te gebruiken om de slaapkwaliteit te bepalen [8]. Hoewel PSG tot meer betrouwbare resultaten leidt, hebben personen die PSG niet goed kunnen verdragen, zoals kleine kinderen en ouderen, wel de mogelijkheid om hun slaap te evalueren met behulp van actigrafie [9]. Het grote voordeel van actigrafie bestaat erin om objectieve slaapinformatie te kunnen vergaren in de natuurlijke slaapomgeving van de proefpersoon [7]. Een proefpersoon zal, als hij gebruik maakt van een actigraaf om de slaapkwaliteit te beoordelen, beter slapen dan in een PSG studie omdat hij zich in zijn vertrouwde omgeving bevindt en ook omdat het apparaatje aan de pols voor minimale hinder zorgt in vergelijking met de apparatuur die bij de PSG hoort. Een bijkomend voordeel is dat het toestel data kan registreren over een relatief lange periode [8]. Actigrafie is dus een eenvoudige, handige en goedkope techniek, maar het is niet de beste methode als men geïnteresseerd is in de precieze timing van slaap- en waakperiodes, of de exacte tijd die nodig is om in slaap te vallen. De grootste verschillen tussen actigrafie en PSG meetwaarden bevinden zich dan ook rond de slaap-waak en waak-slaap overgangen [8]. LITERATUURSTUDIE
20
2.5 Invloed van omgevingsfactoren op slaap 2.5.1
Geluid
Slaap is redelijk gevoelig voor omgevingsfactoren en zeker voor omgevingsgeluid. Externe stimuli worden in de slaaptoestand nog steeds verwerkt door de zintuiglijke functies, ondanks een onbewuste waarneming van hun aanwezigheid. In de voorbije 30 jaar is er veel onderzoek verricht in laboratoria met variabele en soms controversiële resultaten tot gevolg. Dat komt omdat de effecten van blootstelling aan geluid afhangen van verschillende factoren met een complexe interactie. Deze factoren zijn de geluidskarakteristieken, nl. het type van geluid (continu, impulsen), de intensiteit, frequentie, spectrum, interval (duur, regelmatigheid, het (on)verwachte) en het verschil tussen het optredende lawaai en het achtergrondlawaai, maar ook de persoonlijke gevoeligheid in de wekdrempel [31]. Deze wekdrempel is o.a. afhankelijk van de diepte van de slaap en van de ouderdom van de personen [32]. Het effect van geluid op slaap kan onmiddellijk zijn, bijvoorbeeld als men wakker wordt door het geluid, of van secundaire aard en dus merkbaar zijn in de dagen nadien. 1) Onderbroken geluiden met pieken boven 45 dB(A) kunnen de tijd die nodig is om in slaap te vallen verhogen met enkele tot 20 minuten. In de ochtend, na ongeveer 5 uren slaap, kunnen geluiden de persoon gemakkelijker ontwaken en vermijden dat deze weer in slaap valt. In stadium 1 en 2 zal de persoon eenvoudiger ontwaken dan in een dieper slaapstadium. Een piekniveau van 55 dB(A) of meer is hiervoor nodig [31]. Hoe hoger het geluidsniveau, hoe groter de kans op ontwaken.
Vergelijking 4: ontwaakpercentages voor labexperiment [32]
LITERATUURSTUDIE
21
Het ontwaken kan al dat niet door de persoon herinnerd worden [32]. Lawaai met piekniveau’s tussen 45 en 55 dB(A) zal ook de normale opvolging van de verschillende slaapstadia verstoren. Diepe slaapstadia en REM zijn zeer belangrijk voor de recuperatie van het lichaam in de nacht. Omgevingslawaai kan deze stadia inkorten en lichte slaap verlengen [31]. Er kan ook een gewenning aan lawaai tijdens de slaap optreden, maar deze gewenning zal in de praktijk nooit volledig zijn [32]. 2) Slaapverstoringen kunnen geconstateerd worden aan de hand van klachten over slechte slaapkwaliteit, de tijd die nodig is om in slaap te vallen en het veelvuldig ontwaken tijdens de nacht. Dit gaat vaak gepaard met verminderde dagelijkse prestaties door verhoogde vermoeidheid, slaperigheid, nervositeit en nodige rustmomenten. De geluidsbronnen die de slaap verstoren zijn vooral verkeer en buurtlawaai [31]. Onderzoek is uitgevoerd met als doel de effecten van verschillende types van omgevingsgeluid, namelijk verkeerslawaai, ventilatie en de combinatie van de twee, op slaap te begroten. De slaap werd geëvalueerd met behulp van polsactigrafen en vragenlijsten in zowel het laboratorium als in de eigen kamer. In het labo werd de slaapkwaliteit 22% slechter beoordeeld in het geval van verkeerslawaai ten opzichte van een rustige nacht. De combinatie van ventilatie en verkeerslawaai veroorzaakte meer waakmomenten, slechtere slaapkwaliteit (25%) en meer bewegingen. In het geval van ventilatiegeluid beoordeelden de slapers de slaapkwaliteit met een daling van 12%. Verkeerslawaai is dus storender voor de slaap dan ventilatiegeluiden. Deze resultaten uit de vragenlijsten stroken niet met deze bekomen van de actigraaf. Deze laatste geeft geen significante resultaten en beoordeelt de slaapkwaliteit, wanneer er ventilatielawaai is, zelfs beter dan in een rustige nacht, nl. meer minuten slaap en minder waakmomenten. De resultaten van de vragenlijsten zijn betrouwbaarder omdat deze consequenter zijn (slechtere slaapkwaliteit bij geluid in het laboratorium en in de kamer) [30]. 2.5.2
Temperatuur
Een andere belangrijke omgevingsfactor die een grote invloed heeft op de slaap is de omgevingstemperatuur. Lage temperaturen (10 tot 18°C) zullen de slaap verstoren terwijl hoge temperaturen (naar de 30°C toe) de slaap eerder zullen bevorderen [33]. Dit komt doordat het lichaam streeft naar een optimale rust tijdens de slaap en dus geen energie wil uitwisselen met de omgeving. In dit geval moet de omgevingstemperatuur in de thermoneutrale zone van het lichaam liggen. Deze temperatuurszone is de omgevingstemperatuur waarbij er geen warmte moet worden op- of afgenomen door het lichaam. Deze ligt tussen de 22 en 29°C en is persoonsafhankelijk. Als de slaper onder lakens ligt, is de omgevingstemperatuur uiteraard deze onder de lakens [34]. Bij het inslapen wil de kern van het lichaam afkoelen. Dit gaat het effectiefst via grote oppervlaktes zoals de vingers en de neus. Een andere belangrijke factor is de omgevingstemperatuur. Hoe lager deze ligt, hoe groter het temperatuursverschil met de kern van het lichaam en hoe sneller het energietransport zal verlopen. In deze slaapfase ligt de omgevingstemperatuur dus best aan de onderzijde van de thermoneutrale zone. Eenmaal in slaap ligt de ideale omgevingstemperatuur onder de lakens in de thermoneutrale zone. Het lichaam wil immers niet meer afkoelen of opwarmen LITERATUURSTUDIE
22
want dat werkt fysiek belastend. In deze temperatuurszone is er sprake van energieconservatie en is het lichaam in staat te rusten [34]. De totale slaaptijd is dus maximaal als de omgevingstemperatuur in de thermoneutrale zone ligt en zal geleidelijk dalen beneden en boven deze zone. Een te lage of te hoge temperatuur veroorzaakt een stijging in waakmomenten en een daling in REM-slaap en stadium 2 NREM-slaap. REM-slaap is gevoeliger dan NREM-slaap aan de omgevingstemperatuur [20]. Een mogelijke verklaring is het feit dat wegens een verhoogde alfa-activiteit in de REM-slaap men gevoeliger is aan externe stimuli en men sneller wakker wordt. Deze gevoeligheid aan te koude of te warme temperaturen is behoorlijk persoonsafhankelijk [34]. Elke persoon zal dan ook een andere omgevingstemperatuur verkiezen. Voor de kwaliteit en kwantiteit van de slaap is het van belang te slapen in een omgeving met deze ideale temperatuur. 2.5.3
Binnenluchtkwaliteit
Er is heel weinig informatie beschikbaar over het effect van de binnenluchtkwaliteit op de slaapprestaties. Een onderzoek [15] werd in 2010-2011 uitgevoerd naar de invloed van ventilatiedebieten op slaap. Studenten van een home werden ingeschakeld voor deze slaaptest omdat alle kamers op die manier dezelfde karakteristieken hebben. Om zo weinig mogelijk verstorende invloeden te ondervinden tijdens de slaap sliepen de testpersonen in hun vertrouwde omgeving en werd de slaap met een actigraaf gemeten. Ook de subjectieve slaapkwaliteit werd gemeten met behulp van vragenlijsten. Aangezien er geen ventilatiesysteem in de kamers van de home geïnstalleerd is, sliepen de studenten twee weken met het raam open en vervolgens twee weken met het raam gesloten. De eigenschappen van de binnenlucht werden bepaald door gemeten waarden van CO2-concentraties, relatieve vochtigheid en temperatuur tijdens de testperiode [15]. Het resultaat is dat het ventilatiedebiet slechts een heel klein en complex effect heeft op de slaapkwaliteit. De proefpersonen ervaren een lichtere slaap met meer dromen en voelen zich minder uitgerust in het geval van lage ventilatiedebieten. De aantal keren dat men wakker wordt ’s nachts, gemeten met een actigraaf, stijgt ook lichtjes. De objectieve slaapefficiëntie is echter hoger bij lage ventilatiedebieten [15]. Er is een positieve, maar eerder zwakke correlatie te ontdekken tussen de slaapefficiëntie en de concentratie van koolstofdioxide in de kamer.
LITERATUURSTUDIE
23
Actilife: sleep efficiency t.o.v. CO2concentratie 100 90 80 Efficiency (%)
70
y = 0,0008x + 83,882 R² = 0,0225
60 50 40 30 20 10 0 0
2000
4000
6000
8000
10000
CO2 (ppm)
Vergelijking 5: slaapefficiëntie vs. max. CO2-concentratie (t.o.v. buitenwaarde) [16] Lage ventilatiedebieten gaan dus gepaard met meer uniforme maar lichtere slaap met een minder uitgerust gevoel achteraf. De term ‘slaapefficiëntie’ moet dan misschien ook anders bekeken worden [16]. Ook in een studie [30] over het effect van lawaai op slaap werd de slaap geëvalueerd door middel van vragenlijsten en actigrafie. In het laboratorium was de slaapbeoordeling gedaald met 22% voor het geval van verkeerslawaai en met 25% voor de combinatie verkeer en ventilatie, in vergelijking met de rustige nacht. Door de actigraaf is er echter geen slechtere beoordeling gedetecteerd. Bij de nacht met ventilatielawaai stelde de actigraaf zelfs een betere nachtrust vast, meer minuten slaap en minder waakmomenten, terwijl de personen zelf hun slaapkwaliteit met een daling van 12% beoordeelden [30]. Dus ook bij dit onderzoek, waar er tegengestelde resultaten zijn tussen de actigraaf meetwaardes en de vragenlijsten, kan men zich vragen stellen over de efficiëntie van actigrafie om de slaap te monitoren.
2.6 Situering scriptie Slaap is heel complex en de kwaliteit ervan hangt af van verschillende factoren. Zo is bekend dat temperatuur en geluid een belangrijke invloed kunnen uitoefenen. Er is echter heel weinig informatie beschikbaar over de invloed van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit waardoor er nood is aan voldoende onderzoek over deze problematiek. In 2010-2011 is er een onderzoek uitgevoerd dat dit onderwerp behandelt. De metingen vonden plaats in ruimtes zonder een ventilatiesysteem omdat dat het meest voorkomt in bestaande huizen [15]. Nu het verplicht is om nieuwe woningen mechanisch te ventileren is het interessant om dit onderzoek te herhalen in slaapkamers die gebruik maken van ventilatiesysteem C (mechanische extractie). Zo zal er ook meer data beschikbaar zijn waar men een mogelijke link tussen binnenluchtkwaliteit en slaapkwaliteit in kan vinden.
LITERATUURSTUDIE
24
3 Methode
METHODE
25
3.1 Experimentenruimte In 2009 werden de werken aangevat voor een nieuw gebouwencomplex van de universiteit van Gent met als functie studentenkamers voor internationale studenten en gasten. Het bevindt zich in Kantienberg, in het midden van het studentencentrum. In 2011 werden de vier gebouwen, Canterbury, Göttingen, Groningen en Uppsala, in gebruik genomen. Het complex bestaat uit 656 studentenwoningen, een studentenrestaurant en een ondergrondse parkeergarage. De kamers zijn identiek, op oriëntatie en verdiepingshoogte na. De meubels zijn in elke kamer dezelfde maar persoonlijk gerief zoals kleine meubels en decoratie is verschillend. De plaatsing van de meubels in de kamers kan wel verschillend zijn. Zo slapen er mensen direct naast het raam of plaatsen ze het bed dichter bij de deur. De kamers zijn een kleine 20 m2 groot, hebben een eigen badkamer en zijn voorzien voor één persoon. Er wordt gebruikt gemaakt van het ventilatietype C, natuurlijke luchttoevoer en mechanische extractie. De lucht stroomt de kamer binnen via een smal rooster net boven het raam. Via een doorvoerrooster en/of via een spleet onder de deur, die de kamer van de badkamer scheidt, komt de lucht binnen in de badkamer. Daar bevindt zich hoog in de muur het extractierooster. Het debiet dat door dit rooster wordt afgevoerd is in één kamer gemeten en bedraagt 38 m3/h. De deur die de kamer van de gemeenschappelijke gang scheidt is een branddeur wat betekent dat er geen doorstroom mogelijk is van de kamer naar de gang. Infiltratie is beperkt omdat het gebouw recent geconstrueerd is en dus behoorlijk luchtdicht is. Het ventilatievoud kan verschillend zijn per kamer en per nacht door verschillende omgevingsomstandigheden, oriëntatie en luchtlekken. Het grote voordeel van het gebruik van deze kamers voor het experiment is dat deze ruimtes allemaal identiek zijn en er dus nauwelijks verschillen zijn in stromingskarakteristieken e.d.. Het is voor de proefpersonen ook de vertrouwde slaapomgeving waardoor er weinig verstoringen in het normale slaappatroon kunnen optreden. Omdat het experiment niet in een laboratorium plaatsvindt is er geen adaptatieperiode nodig. Het nadeel van deze drukke studentenbuurt is het straatlawaai dat storend kan zijn tijdens de slaap.
METHODE
26
Figuur 3: plan en snede studentenkamer
3.2 Verloop experiment 23 studenten van de studentenhome op de Kantienberg werden ingeschakeld voor dit slaapexperiment. Het zijn internationale studenten, bestaande uit 18 vrouwen en 5 mannen, tussen 18 en 25 jaar oud en in goede gezondheid. Tijdens het experiment wordt er van hen verwacht alleen te slapen en geen overvloedige alcohol te consumeren om zo de resultaten niet te beïnvloeden. Het experiment vindt plaats van oktober 2011 tot mei 2012. Het slaapexperiment bestaat uit twee periodes van 10 nachten. De eerste 10 nachten slaapt de persoon met het ventilatierooster open. In de 2e periode moet het ventilatierooster gesloten worden en de extractieopening wordt afgeplakt met een dik plastiek zodat de lucht er niet door kan. In dit scenario zou de slaapkamer zeer luchtdicht moeten zijn, ook omdat het een zeer recent gebouw is en men steeds luchtdichter bouwt. Zo slaapt de student dus eerst in een omgeving met een hoog ventilatievoud en nadien met een laag.
METHODE
27
Figuur 4: periode 1: extractieopening en ventilatierooster open, periode 2: extractieopening en ventilatierooster gesloten De eigenschappen van de binnenlucht worden gemeten met een CO2-meter. Deze meet de CO2concentraties, de relatieve vochtigheid en de temperatuur tijdens de volledige testperiode in intervallen van 10 minuten. De CO2-meter staat dicht bij de persoon opgesteld, maar deze mag er niet direct op ademen. De slaapkwaliteit wordt gemeten met een actigraaf, een kleine polshorloge, die registreert wanneer je slaapt tijdens de nacht. Tijdens de twee periodes wordt dezelfde actigraaf gebruikt om verschillen te minimaliseren. Voor, tijdens en na het experiment moeten de personen ook een aantal vragenlijsten invullen die peilen naar het algemene slaappatroon en de subjectieve slaapkwaliteit tijdens de testperiode.
3.3 CO2-concentratie De CO2-concentratie in de kamer wordt gemeten met een CO2-meter die dichtbij het bed is opgesteld. Deze meters meten niet altijd even correct. Om de verkregen waardes te corrigeren wordt er een meettoestel gebruikt, namelijk de Innova Gas Analyzer. Dit toestel is zeer accuraat en kan vijf gassen meten. Het meetsysteem is gebaseerd op fotoakoestische infrarood detectie en is geschikt om elk gas dat wordt geabsorbeerd in het infrarood spectrum te meten, waaronder CO2. Er wordt gebruik gemaakt van optische filters die het CO2-gas detecteren en interfererende gassen en water compenseren [35]. Om de toestellen te kalibreren moet men de CO2-meters samen met de Gas Analyzer in één kamer zetten. Eerst wordt er een hoog ventilatievoud toegepast en nadien een laag zodat er een groot METHODE
28
verschil in de gemeten waarden optreedt. Nadien worden de waarden van alle CO2-meters uitgelezen en vergeleken met deze van het kalibratietoestel. Met behulp van formules worden de waarden van alle CO2-meters gecorrigeerd. Deze correctiefactoren kan men gebruiken bij het bepalen van de CO2-concentraties in de experimenten. Om de CO2-concentratie ten opzichte van de buitenconcentratie te verkrijgen moet men kijken naar de laagst voorkomende CO2-concentratie die optreedt tijdens de nacht. Als men deze concentratie van alle waarden aftrekt bekomt men de CO2-concentratie ten opzichte van buiten. De bepalende CO2-waarde die wordt gebruikt om een nacht te karakteriseren is de maximum waarde van die nacht. Elke normale nacht kent hetzelfde verloop, namelijk een continue opbouw, meestal dicht bij steady state tegen de ochtend. De maximum waarde is dan een benadering van de steady state.
3.4 Vragenlijsten Om de subjectieve slaapkwaliteit te kunnen beoordelen moeten een aantal vragenlijsten ingevuld worden. Drie vragenlijsten peilen naar het algemene slaappatroon. De Horne and Östberg vragenlijst bepaalt of de persoon een ochtend- of avondtype is. Men dient hier op 19 vragen antwoord te geven. Elk antwoord heeft een bepaalde score. De scores worden opgeteld en de som bepaalt welk van de vijf types van toepassing is. zeker ochtendtype 70-86 matig ochtendtype 59-69 geen type 42-58 matig avondtype 31-41 zeker avondtype 16-30 Een ochtendtype zal zich ’s ochtends vroeger uitgerust en ’s avonds sneller moe voelen [23]. De Sleep Impairment Index geeft een globale index over de slaapverstoringen. Deze vragenlijst bestaat uit zeven vragen waarbij de ondervraagde een aspect van de slaapverstoring beoordeelt op een schaal van niet van toepassing tot een extreem probleem. Ook hier worden de scores opgeteld om de bepalende som te bekomen. Deze kan variëren van 0 tot 28. Een hoge score betekent dat de ondervraagde lijdt aan een sterk verstorende slaap [10]. Ook de Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep vragenlijst, kortweg DBAS, peilt naar verstorende slaap, namelijk naar verstorende gedachten over slaap. Deze lijst bestaat uit 30 vragen. Op een schaal van 100 mm (0 = helemaal niet akkoord, 100 = helemaal akkoord) dient men antwoord te geven. De totale score is de som gedeeld door het aantal antwoorden. De score ligt tussen 0 en 100. Een hoge score betekent dat de ondervraagde lijdt aan sterk verstorende slaapgedachten [10]. Deze laatste twee vragenlijsten geven weer of de persoon een goede of slechte slaper is. Omdat bij personen met verstorende slaapgedachten de resultaten van dit onderzoek beïnvloed kunnen worden, worden deze mensen uit het onderzoek gefilterd.
METHODE
29
Elke ochtend dient er een korte lijst van 13 vragen ingevuld te worden die vraagt naar de karakteristieken en kwaliteiten van die nacht. Ook specifieke gebeurtenissen tijdens die nacht zoals geluidsoverlast worden hier in opgenomen. Met deze vragenlijst kan men de kwaliteit van de eerste 10 nachten vergelijken met de tweede 10. De Pittsburgh Sleep Quality Index is een vragenlijst die bestaat uit negen vragen en die ingevuld moet worden voor het experiment, tussen de twee periodes, en nadat het volledige experiment is afgerond. Men komt de slaapkwaliteit te weten over een langere periode, in dit geval 10 nachten. Ook deze antwoorden kan men gebruiken om de eerste met de tweede slaapperiode te vergelijken. Op het einde van het experiment vult men de Leeds Sleep Evaluation in, een vragenlijst bestaande uit negen vragen waar men op een schaal van -4,5 tot +4,5 antwoord moet geven. Deze vragenlijst maakt direct de vergelijking tussen de eerste en tweede periode. Zo heeft men drie verschillende vragenlijsten om de slaapkwaliteit te beoordelen van de periode met en zonder ventilatie en kan men dus de kwaliteit tussen deze twee periodes vergelijken.
3.5 Actigraaf Om de objectieve slaapkwaliteit te meten dragen de studenten ’s nachts een actigraaf. Het is een minder exacte techniek dan polysomnografie, maar het is eenvoudig en goedkoop. Ze doen dit apparaatje om de pols wanneer ze naar bed gaan en terug af wanneer ze opstaan. Het wordt altijd aan de niet-dominante pols gedragen. Voor de twee periodes wordt telkens hetzelfde apparaatje gebruikt om op die manier met dezelfde gevoeligheden te werken. In dit onderzoek wordt de GT3X actigraaf gebruikt. De actigraaf meet of de persoon al dan niet beweegt in epochs van één seconde. Voor elk epoch interval wordt data genomen van de accelerometer binnenin het toestel op een snelheid van 30 Hz, die eerst gefilterd en dan geaccumuleerd worden voordat ze worden opgeslagen in het geheugen. In dit geval worden er dus 30 gegevens per seconde opgeslagen. Men kan drie assen aanzetten, wat in dit onderzoek wordt gedaan, en voor elke as worden deze data verzameld. Het apparaatje wordt vervolgens op de computer aangesloten. Actilife is een programma dat gebruikt wordt om de actigraaf in te stellen, de data uit te lezen en direct te analyseren. Bij de instelling kan men het epoch interval kiezen, het aantal assen selecteren en kiezen wanneer het apparaat begint te meten. Nadat het apparaat gebruikt is, kan men de data downloaden en analyseren met Actilife.
METHODE
30
Figuur 5: assen van de GT3X actigraaf Om parameters zoals slaapefficiëntie te genereren wordt de Sleep Scoring gebruikt. Eerst worden de gegevens, die in epoch intervallen van één seconde zitten, in intervallen van 60 seconden geïntegreerd. Door het programma worden dan automatisch per dag bewegingsgrafieken geproduceerd. Nadien moet men zelf de tijden ingeven wanneer de persoon naar bed gaat en terug opstaat. Dat is relatief eenvoudig omdat de persoon de actigraaf aan- en afdoet op diezelfde momenten en dat duidelijk merkbaar is op de bewegingsgrafieken. De Sleep Scoring gebruikt daarna algoritmes, Sadeh of Cole-Kripke, om minuut per minuut te bepalen of de persoon slaapt of wakker is. Het algoritme kan gekozen worden door de gebruiker. In dit onderzoek wordt het Sadeh algoritme gebruikt. Dit algoritme werd ontwikkeld door Dr. Avi Sadeh en is geschikt voor jongere populaties, van 10 tot 25 jaar. Nu is er informatie beschikbaar over elke nacht: Sleep Onset: moment dat de persoon in slaap valt Total Sleep Time: totaal aantal minuten dat de persoon slaapt Wake after Sleep Onset: totaal aantal minuten dat de persoon wakker is nadat hij in slaap is gevallen Awakenings: aantal keer dat de persoon wakker wordt tijdens de nacht Avg Awakenings: gemiddelde lengte, in minuten, van alle waakmomenten Total Counts: totale actigrafie ‘tellen’ voor de volledige slaapperiode Efficiency: verhouding van de totale slaaptijd tot de tijd die de persoon in bed spendeert De slaapefficiëntie is een handig middel om de slaapkwaliteit te meten. Normale slaapefficiëntie is minstens 85% [6].
3.6 Significantie In dit experiment komen er twee verschillende condities voor, namelijk de geventileerde kamer en de kamer zonder ventilatie. Er is een statistische test nodig om te bepalen of de waarden, afkomstig van de vragenlijsten of van de actigraaf, significant verschillend zijn voor deze twee condities. Als er een significant verschil is dan kan men er van uit gaan dat dit niet op toeval berust en het verschil in de twee condities een impact heeft op de waarden. De nulhypothese is in dit geval: Ho: A=B en de METHODE
31
alternatieve hypothese is dan H1: A≠B. Met behulp van beperkt rekenwerk en tabellen kan men de alternatieve hypothese al dan niet bewijzen. Als men twee gerelateerde proefwaarden wil vergelijken en van deze waarden wil bepalen of het verschil ertussen significant is, wordt de Wilcoxon Signed Rank Test gebruikt. Deze test is een nietparametrische statistische hypothetische test die als alternatief van de Paired Student T-Test wordt gebruikt omdat de distributie van de antwoorden niet als normaal verdeeld verondersteld kan worden. Als men twee distributies wil vergelijken en wil weten of het verschil ertussen significant is, wordt de Wilcoxon Rank-Sum Test gebruikt.
METHODE
32
4 Resultaten
RESULTATEN
33
4.1 Algemeen 4.1.1
Opmerkingen
De resultaten die een beeld geven van de objectieve slaapkwaliteit zijn afkomstig van de actigraaf. Zoals eerder vermeld is het gebruik van dit apparaat eenvoudig en goedkoop. Het heeft helaas ook enkele nadelen waaronder de overschatting van de slaapefficiëntie, omdat het toestel elke beweegloze situatie als ‘slaap’ registreert. Dit veroorzaakt dus een behoorlijke onnauwkeurigheid in de resultaten. Een andere nadelige factor bij dit experiment is het gebrek aan controle bij de slaaptesten. De studenten kiezen zelf wanneer en hoe lang ze slapen. Aan dit experiment nemen alleen maar Erasmus-studenten deel, en deze hebben een redelijk onregelmatig bioritme. Onderstaande tabel geeft een voorbeeld van een set van negen nachten van een proefpersoon waar het onregelmatig bioritme duidelijk is.
25/10/2011 26/10/2011 28/10/2011 29/10/2011 30/10/2011 31/10/2011 31/10/2011 2/11/2011 3/11/2011
In bed 22:33 23:03 0:55 6:24 0:14 3:55 23:48 1:02 1:19
26/10/2011 27/10/2011 28/10/2011 29/10/2011 30/10/2011 31/10/2011 1/11/2011 2/11/2011 3/11/2011
Uit bed 7:17 7:04 7:21 11:04 11:29 10:44 11:09 8:04 10:38
Tabel 6: slaapdata van een proefpersoon Ook andere factoren zoals stress en ziekte, die niet te controleren of te beheersen zijn, kunnen een belangrijke invloed op de slaapkwaliteit uitoefenen. Door al deze elementen is het moeilijk om de resultaten van verschillende nachten te vergelijken.
RESULTATEN
34
4.1.2
Ongeschiktheid
Figuur 6: indeling van de 23 proefpersonen in vijf verschillende types volgens Horne & Östberg In de resultaten van de Horne & Östberg vragenlijst komt naar voor dat er zich onder de ondervraagden 1 uitsprekend avondtype, 4 matige avondtypes en 2 matige ochtendtypes bevinden. Het merendeel is echter noch ochtend- noch avondtype.
Proefpersonen
Sleep Impairment Index
0
5
10
15
20
25
Figuur 7: scores van de Sleep Impairment Index van 23 personen Bij de Sleep Impairment Index liggen de scores tussen 5 en 19. Aangezien de hoogste score 28 kan zijn en voor de ondervraagden alle scores onder de 20 liggen, is er bij deze populatie wellicht geen sprake van sterk verstorende slaap. RESULTATEN
35
Proefpersonen
DBAS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Figuur 8: scores van de DBAS voor 23 personen Ook de Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep vragenlijsten tonen dat de personen geen sterk verstorende gedachten over slaap hebben. De scores liggen namelijk tussen 7 en 58. Op een mogelijke totale score van 100 zijn dit dus behoorlijk lage scores. Omdat er geen slechte slapers deelnemen aan de experimenten, moet niemand uit het onderzoek gefilterd worden. Dit betekent dus dat er in het totaal 23 deelnemers meedoen. 4.1.3
Omgevingskarakteristieken
De experimenten bestaan, zoals eerder vermeld, uit twee periodes. In de 1e periode wordt het ventilatiesysteem gebruikt, in de 2e periode wordt dit systeem uitgeschakeld door het dichtklappen van het ventilatierooster en het afplakken van de extractieopening. Het extractiedebiet in de badkamer, gemeten bij een van de proefpersonen, bedraagt 38 m3/h. Dit haalt het minimum debiet voor afvoer uit een badkamer van 50 m3/h niet. Onderstellende dat het toevoerdebiet uit de roosters gelijkaardig is, zou de luchtkwaliteit net op de grens van IDA-klasse 3 en klasse 2 moeten liggen. Deze luchtkwaliteit zou moeten gepaard gaan met een CO2-gehalte van rond de 600 ppm boven de buitenwaarde. Wanneer het ventilatiesysteem gebruikt wordt liggen voor die nachten de maximum CO2-concentraties ten opzichte van de buitenwaarden echter rond de 1000 ppm, wat bijna overeenstemt met IDA4. Wanneer het ventilatiesysteem uitgeschakeld wordt liggen deze waarden tussen de 2000 en 4000 ppm. Tussen de 1e en 2e periode is er zeker een verschil van 1000 ppm.
RESULTATEN
36
Nu is het afplakken van de extractieopening niet bij iedereen zorgvuldig gebeurd, waardoor in deze gevallen de CO2-concentraties in de 2e periode bijna even laag zijn als in de 1e periode. Dit is het geval bij 12 van de 23 deelnemers. De resultaten van deze groep worden dan ook apart bestudeerd. De temperatuur in de periode met ventilatie bedraagt gemiddeld 22,7°C. Het verschil met de periode zonder ventilatie is zeer klein en niet significant want in die 2e periode bedraagt het gemiddeld 22,9°C. De relatieve vochtigheid in de periode met ventilatie bedraagt 45,6% en in de periode zonder ventilatie 43,7%. Ook dit verschil is niet significant.
4.2 Testen zonder ventilatieverschil 4.2.1 Subjectieve slaapkwaliteit 4.2.1.1 Ochtend vragenlijsten Één persoon heeft deze vragenlijst niet ingevuld, waardoor de resultaten afkomstig zijn van 11 personen. De data zijn afkomstig van 220 nachten.
Morning Questionnaire (periode met ventilatie - periode zonder ventilatie) (zonder ventilatieverschil) 2,0 1,5 1,0 0,5
0,41
0,29
0,15
0,09 0,0 -0,04 -0,5
-0,06 -0,31
-0,27
-0,40
-0,22
-0,07
-1,0 -1,5 -2,0
Figuur 9: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen De tijd die nodig is om in slaap te vallen is iets korter in de periode met ventilatie. De totale slaaptijd is dan wel minder lang. De slaap is in die periode wel dieper en ongestoorder en het gevoel na het ontwaken en de slaapkwaliteit is ook iets beter. De verschillen zijn over het algemeen niet zo groot tussen de twee periodes en geen enkel verschil is significant. RESULTATEN
37
Morning Questionnaire: sleep quality (zonder ventilatieverschil) met ventilatie
zonder ventilatie
5,0 4,5 4,0 3,5 3,0
3,2 2,9
2,5
3,0
2,8
2,7 2,4
2,4
2
3
3,0 2,6
2,8
2,8 2,9
3,3
3,1
2,9 2,5
3,5
2,9
3,1 2,8
2,6 2,3
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1
4
5
6
7
8
9
10
11
Proefpersonen
Figuur 10: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapkwaliteit vergeleken met de normale slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen De slaapkwaliteit wordt in de periode met ventilatie gemiddeld iets beter beoordeeld. Maar de individuele resultaten geven weer dat slechts 6 van de 11 personen de slaapkwaliteit voor die eerste periode effectief beter beoordelen. Slechts bij 2 van die 6 studenten is er sprake van een significant verschil tussen de waarden van de twee verschillende periodes. Legende: Time until asleep – aantal uren wakker nadat het licht is uitgegaan Sleep time – aantal uren slaap Waking up times – aantal keer ontwaken tijdens de nacht Feeling – gevoel overdag, op een schaal van 1 tot 4, van zeer moe tot zeer wakker Light sleep – diepte van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van diep tot licht Long sleep – lengte van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van kort tot lang Uninterrupted sleep – onderbrekingen in de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van onderbroken tot niet onderbroken Many dreams – hoeveelheid dromen in de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van zonder dromen tot veel dromen Restful – rust van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van rusteloos tot rustig Remembering dreams – herinneren van dromen, nee=0, ja=1 RESULTATEN
38
Quality compared to normal – slaapkwaliteit t.o.v. de normale slaapkwaliteit, op een schaal van 1 tot 5, van veel slechter tot veel beter In bijlage A zijn al de individuele resultaten van alle proefpersonen weergegeven. 4.2.1.2
Pittsburgh Sleep Quality Index
De volgende resultaten zijn afkomstig van 12 personen.
Pittsburgh Sleep Quality Index (periode met ventilatie periode zonder ventilatie) (zonder ventilatieverschil) 1,5 1,0 0,5
0,33
0,25
0,08
0,00 0,0 -0,5
-0,08
-0,10 -0,33
-0,58 -1,0
-0,08
-0,33 -0,67
-0,08
-0,17
-0,33
-0,67
-1,5 -2,0
Figuur 11: Pittsburgh Sleep Quality Index: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen 2 slaapperiodes van 12 proefpersonen Ook in de Pittsburgh Sleep Quality Index is de tijd die nodig is om in slaap te vallen korter in de periode met ventilatie. De slaapduur is in deze periode ook groter en wordt minder onderbroken door waakmomenten. Ook wordt de slaap significant minder (p<0,05) verstoord door nachtmerries. De slaapkwaliteit is beter, het enthousiasme tijdens de dag is ook beter en er is minder moeite nodig om wakker te blijven overdag. Zonder ventilatie zijn er significant meer ademhalingsproblemen (p<0,05) en is het te warm.
RESULTATEN
39
Pittsburgh Sleep Quality Index: sleep quality (zonder ventilatieverschil) met ventilatie
zonder ventilatie
4,5 4
4
4
4,0 3,5 3 3
3
3 3
3 3
3
3
3
3
3
3
3,0 2,5 2
2
2 2
2
2
2
2,0 1,5 1 1,0 0,5 0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Proefpersonen
Figuur 12: Pittsburgh Sleep Quality Index: “slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 van 12 proefpersonen De slaapkwaliteit wordt in de periode met ventilatie gemiddeld iets beter beoordeeld. Maar de individuele resultaten geven weer dat slechts de helft van de personen de slaapkwaliteit voor die eerste periode effectief beter beoordelen. Er zijn wel slechts twee personen die de slaapkwaliteit slechter beoordelen voor die periode. Legende: Time until asleep – aantal uren om in slaap te vallen Sleep time – aantal uren slaap Cannot get to sleep within 30 minutes – niet in slaap geraken binnen 30 minuten, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Wake up in the middle of the night – wakker worden ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Use the bathroom – naar het toilet gaan ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Cannot breath comfortably – moeilijk ademen ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Cough or snore – luid hoesten of snurken ‘s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Too cold – te koud hebben ‘s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Too hot – te warm hebben ‘s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week RESULTATEN
40
Bad dreams – nachtmerries, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Have pain – pijn hebben ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Sleep quality – slaapkwaliteit, op een schaal van 1 tot 4, van zeer slecht tot zeer goed Taking medicines – medicijnen nemen, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Trouble staying awake – moeite hebben om wakker te blijven tijdens activiteiten overdag, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Problem for enthousiasm – probleem voor enthousiasme voor activiteiten overdag, op een schaal van 1 tot 4, van geen enkel probleem tot een zeer groot probleem 4.2.1.3
Leeds Sleep Evaluation
Alle 12 personen hebben deze vragenlijst ingevuld na de experimenten.
Leeds Sleep Evaluation (periode met ventilatie t.o.v. periode zonder ventilatie) (zonder ventilatieverschil) 4
3
2 1,38 1
1,33 0,50
1,08
1,13
1,13
0,92
0,46
0
-1 -1,17 -2
-3 falling asleep falling asleep falling asleep easier faster drowsier
sleep more relaxed
less waking moments
waking up easier
waking up feeling more less clumsy time shorter awake upon waking
Figuur 13: Leeds Sleep Evaluation: gemiddelde en standaardafwijking van 12 proefpersonen In de Leeds Sleep Evaluation wordt ook bevestigd dat het minder lang duurt en eenvoudiger is om in slaap te vallen in de periode met ventilatie. Men is wel minder suf en slaperig op dat moment. De slaap is rustiger en wordt minder onderbroken door waakmomenten. Ook het ontwaken is sneller en eenvoudiger. Men voelt zich na het slapen wakkerder en minder stuntelig dan in de periode zonder ventilatie.
RESULTATEN
41
Leeds Sleep Evaluation: feeling more awake (periode met ventilatie t.o.v. periode zonder ventilatie) (zonder ventilatieverschil) 4,0 3,5 3,5 3 3,0 2,5 2
2
2,0 1,5 1
1
1
1,0 0,5 0,5 0
0
0
0,0 -0,5 -0,5 -1,0 1
2
3
4
5
6 7 Proefpersonen
8
9
10
11
12
Figuur 14: Leeds Sleep Evaluation: “wakkerder gevoel” van 12 proefpersonen In de periode met ventilatie voelen 8 van de 12 personen zich wakkerder dan in de periode zonder ventilatie. Legende: Falling asleep easier – gemak om in slaap te vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van moeilijker naar gemakkelijker Falling asleep faster – snelheid bij het in slaap vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van langzamer naar sneller Falling asleep drowsier – toestand bij het in slaap vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van minder suf naar suffer Sleep more relaxed – rust van de slaap, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van minder rustig naar rustiger Less waking moments – hoeveelheid aan waakmomenten, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van meer naar minder waakmomenten Waking up easier – gemak van ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van moeilijker naar gemakkelijker Waking up time shorter – tijd nodig om te ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van langer naar korter Feeling more awake – gevoel na ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van vermoeider naar alerter
RESULTATEN
42
Less clumsy upon waking – balans na ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van meer naar minder stuntelig 4.2.2 Objectieve slaapkwaliteit 4.2.2.1 Slaapefficiëntie De data die de actigraaf heeft geregistreerd zijn afkomstig van 12 personen. In totaal zijn er data beschikbaar van 241 nachten.
Actilife (periode met ventilatie - periode zonder ventilatie) (zonder ventilatieverschil) 80
60
40
15,75
20 0,66
1,22
0,23
0,57
0 -0,68 -20
-40
-60 latency
efficiency
total sleep time
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 15: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 12 proefpersonen Uit de objectieve meetgegevens blijkt dat de totale slaaptijd hoger ligt in de periode met ventilatie. Er zijn ook iets minder waakmomenten maar deze duren wel langer. De slaapefficiëntie is iets hoger. Al deze verschillen zijn echter niet significant.
RESULTATEN
43
Actilife: efficiency (zonder ventilatieverschil) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
89,9 88,4
93,1 88,1 81,6 83,0
80
80,8
88,5 85,9 82,7 81,3
84,7 84,3
92,4 90,0
89,0 88,4 83,7 80,1
89,4 86,8 76,0 72,3
73,8
60
40
20
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Proefpersonen
Figuur 16: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 (elk ca. 10 nachten) van 12 proefpersonen 8 van de 12 proefpersonen hebben een hogere slaapefficiëntie in de periode met ventilatie. Bij 6 personen is dat verschil ook significant. 2 van de 4 studenten die een hogere slaapefficiëntie ervaren in de periode zonder ventilatie hebben significant verschillende waarden. Legende: Latency – aantal minuten om in slaap te vallen Efficiency – slaapefficiëntie = de verhouding van de totale slaaptijd tot de totale tijd in bed Total sleep time – aantal minuten slaap Wake after Sleep Onset (WASO) – totaal aantal minuten wakker na het in slaap vallen Number of Awakenings – aantal waakmomenten Average Awakening Length – gemiddelde lengte van alle waakmomenten, in minuten In bijlage C zijn al de individuele resultaten van alle proefpersonen weergegeven.
4.3 Testen met ventilatieverschil 4.3.1 Subjectieve slaapkwaliteit 4.3.1.1 Ochtend vragenlijsten De resultaten zijn afkomstig van 11 personen. In het totaal zijn er data beschikbaar van 318 nachten.
RESULTATEN
44
Morning Questionnaire (periode met ventilatie - periode zonder ventilatie) (met ventilatieverschil) 1,5 1,0 0,5 0,16 0,0 -0,13 -0,5
-0,09
-0,06
-0,18
-0,15
-0,03
-0,15
-0,06
-0,10
-0,20
-1,0 -1,5 -2,0
Figuur 17: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen De tijd om in slaap te vallen is korter in de periode met ventilatie. De slaapduur is ook wel korter en wordt vaker onderbroken. Dit komt overeen met de ervaring van een minder rustige slaap. In tegenstelling tot deze bevindingen wordt de slaap ook als dieper ervaren en komen er minder dromen in voor. De slaapkwaliteit wordt in de periode met ventilatie iets slechter beoordeeld en ook het gevoel overdag is minder goed. Algemeen is de slaap dus iets slechter in deze periode maar het verschil is nergens significant.
RESULTATEN
45
Morning Questionnaire: sleep quality (met ventilatieverschil) met ventilatie
zonder ventilatie
4,5 4,0 3,5 3,0
2,9 2,7 2,7
2,8
2,7
2,6
2,8
2,9
2,5
2,5
2,2 2,0
3,3
3,2
3,1 3,1
2,9 2,5
2,6
3,0 2,7 2,2
2,1
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Proefpersonen
Figuur 18: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapkwaliteit vergeleken met de normale slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen De slaapkwaliteit wordt gemiddeld slechter beoordeeld in de periode met ventilatie. 6 van de 11 proefpersonen hebben effectief deze periode slechter beoordeeld en bij 4 daarvan is het verschil significant. Slechts 3 personen ervaren een betere slaapkwaliteit voor deze periode waarvan slechts bij 1 persoon deze slaapkwaliteit significant verschillend is. Legende: Time until asleep – aantal uren wakker nadat het licht is uitgegaan Sleep time – aantal uren slaap Waking up times – aantal keer ontwaken tijdens de nacht Feeling – gevoel overdag, op een schaal van 1 tot 4, van zeer moe tot zeer wakker Light sleep – diepte van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van diep tot licht Long sleep – lengte van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van kort tot lang Uninterrupted sleep – onderbrekingen in de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van onderbroken tot niet onderbroken Many dreams – hoeveelheid dromen in de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van zonder dromen tot veel dromen Restful – rust van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van rusteloos tot rustig Remembering dreams – herinneren van dromen, nee=0, ja=1
RESULTATEN
46
Quality compared to normal – slaapkwaliteit t.o.v. de normale slaapkwaliteit, op een schaal van 1 tot 5, van veel slechter tot veel beter In bijlage B zijn al de individuele resultaten van alle proefpersonen weergegeven. 4.3.1.2
Pittsburgh Sleep Quality Index
De volgende resultaten zijn afkomstig van 10 personen.
Pittsburgh Sleep Quality Index (periode met ventilatie periode zonder ventilatie) (met ventilatieverschil) 2,5 2,0 1,5 0,80
1,0 0,40
0,5
0,40
0,60 0,30
0,40
0,10
0,00
0,20
0,00
0,20
0,0 -0,5
-0,09
-1,0
-0,20
-0,20 -0,70
-1,5 -2,0 -2,5
Figuur 19: Pittsburgh Sleep Quality Index: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen 2 slaapperiodes van 10 proefpersonen In de periode met ventilatie is de slaapduur korter. In de resultaten is er een contradictie tussen de tijd die nodig is om in slaap te vallen en het langer duren dan 30 minuten van die tijd. In die periode zijn er meer waakmomenten, o.a. om naar het toilet te gaan. Met ventilatie is het vaak te koud, en zonder is het dan te warm. Ademhalingsproblemen zijn eerder te bespeuren in de periode met ventilatie. De slaapkwaliteit is beter in de periode met ventilatie. Ook het enthousiasme om activiteiten te doen overdag is groter. Wel zijn er meer problemen om wakker te blijven. Al deze verschillen zijn echter niet significant.
RESULTATEN
47
Pittsburgh Sleep Quality Index: sleep quality (met ventilatieverschil) met ventilatie
zonder ventilatie
4,5 4
4
4,0 3,5 3
3 3
3 3
3 3
3 3
3
3 3
3,0 2,5 2 2
2
2 2
2
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Proefpersonen
Figuur 20: Pittsburgh Sleep Quality Index: “slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 van 10 proefpersonen De slaapkwaliteit wordt in het algemeen beter beoordeeld voor de periode met ventilatie. Nochtans zijn er maar 2 personen die het effectief beter beoordelen. Voor 7 personen is er geen verschil in de slaapkwaliteit. Legende: Time until asleep – aantal uren om in slaap te vallen Sleep time – aantal uren slaap Cannot get to sleep within 30 minutes – niet in slaap geraken binnen 30 minuten, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Wake up in the middle of the night – wakker worden ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Use the bathroom – naar het toilet gaan ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Cannot breath comfortably – moeilijk ademen ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Cough or snore – luid hoesten of snurken ‘s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Too cold – te koud hebben ‘s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Too hot – te warm hebben ‘s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Bad dreams – nachtmerries, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week RESULTATEN
48
Have pain – pijn hebben ’s nachts, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Sleep quality – slaapkwaliteit, op een schaal van 1 tot 4, van zeer slecht tot zeer goed Taking medicines – medicijnen nemen, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Trouble staying awake – moeite hebben om wakker te blijven tijdens activiteiten overdag, op een schaal van 0 tot 3, van niet tot 3x of meer per week Problem for enthousiasm – probleem voor enthousiasme voor activiteiten overdag, op een schaal van 1 tot 4, van geen enkel probleem tot een zeer groot probleem 4.3.1.3
Leeds Sleep Evaluation
Alle 11 deelnemers hebben deze vragenlijst ingevuld na de experimenten.
Leeds Sleep Evaluation (periode met ventilatie t.o.v. periode zonder ventilatie) (met ventilatieverschil) 4
3
2
1
0,82
0,95
0,91 0,55
0,82
0,50
0,05 0 -0,09 -1 -1,05 -2
-3 falling asleep falling asleep falling asleep sleep more easier faster drowsier relaxed
less waking moments
waking up easier
waking up feeling more less clumsy time shorter awake upon waking
Figuur 21: Leeds Sleep Evaluation: gemiddelde en standaardafwijking van 11 proefpersonen Bij de directe vergelijking tussen de twee periodes wordt de slaap in de periode met ventilatie algemeen beter beoordeeld. Het gaat eenvoudiger en sneller om in slaap te vallen of wakker te worden. Men is wel minder slaperig bij het in slaap vallen. De slaap is echter iets minder rustig maar telt minder onderbrekingen. Men is wakkerder en minder stuntelig na het ontwaken.
RESULTATEN
49
Leeds Sleep Evaluation: feeling more awake (periode met ventilatie t.o.v. periode zonder ventilatie) (met ventilatieverschil) 5,0 4 4,0
3,5
3,0
2,5
2,0 1 1,0
0,5 0
0
0
0
0
0,0
-1,0 -1 -2,0 1
2
3
4
5
6 Proefpersonen
7
8
9
10
11
Figuur 22: Leeds Sleep Evaluation: “wakkerder gevoel” van 11 proefpersonen Alhoewel het gevoel na het ontwaken gemiddeld positiever beoordeeld wordt bij de periode met ventilatie, zijn er slechts 5 personen die dit effectief beter beoordelen. Voor 4 personen is er geen verschil merkbaar tussen de twee periodes. Legende: Falling asleep easier – gemak om in slaap te vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van moeilijker naar gemakkelijker Falling asleep faster – snelheid bij het in slaap vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van langzamer naar sneller Falling asleep drowsier – toestand bij het in slaap vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van minder suf naar suffer Sleep more relaxed – rust van de slaap, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van minder rustig naar rustiger Less waking moments – hoeveelheid aan waakmomenten, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van meer naar minder waakmomenten Waking up easier – gemak van ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van moeilijker naar gemakkelijker Waking up time shorter – tijd nodig om te ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van langer naar korter Feeling more awake – gevoel na ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van vermoeider naar alerter RESULTATEN
50
Less clumsy upon waking – balans na ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van meer naar minder stuntelig 4.3.2 Objectieve slaapkwaliteit 4.3.2.1 Slaapefficiëntie De data die de actigraaf heeft geregistreerd zijn afkomstig van 10 personen. In totaal zijn er data beschikbaar van 196 nachten.
Actilife (periode met ventilatie - periode zonder ventilatie) (met ventilatieverschil)
150
100
50
0,31
0,39
0 -12,43
-7,01
-1,32
-0,15
number of awakenings
average awakening length
-50
-100
-150 latency
efficiency
total sleep time
WASO
Figuur 23: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 10 proefpersonen Objectief gezien is de slaapefficiëntie beter in de periode met ventilatie. De totale slaapduur is korter, maar wordt minder onderbroken. De duurtijd van die waakmomenten is ook korter. Geen enkel verschil is echter significant.
RESULTATEN
51
Actilife: efficiency (met ventilatieverschil) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100 85,8
81,7
85,0 84,8
85,2 85,1
84,7 81,5
88,9
88,1 87,0
81,6
86,2 82,1
81,5 80,3
80
82,0
86,6 84,4
73,5
60
40
20
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Proefpersonen
Figuur 24: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 (elk ca. 10 nachten) van 10 proefpersonen De slaapefficiëntie wordt in de periode met ventilatie beter beoordeeld. Slechts bij de helft van de proefpersonen is de efficiëntie effectief beter in die periode. Van die 5 personen is er bij 3 een significant verschil merkbaar. Ook bij de personen waarbij de slaapefficiëntie beter is in de periode zonder ventilatie zijn er 3 waarbij het verschil significant is. Legende: Latency – aantal minuten om in slaap te vallen Efficiency – slaapefficiëntie = de verhouding van de totale slaaptijd tot de totale tijd in bed Total sleep time – aantal minuten slaap Wake after Sleep Onset (WASO) – totaal aantal minuten wakker na het in slaap vallen Number of Awakenings – aantal waakmomenten Average Awakening Length – gemiddelde lengte van alle waakmomenten, in minuten In bijlage D zijn al de individuele resultaten van alle proefpersonen weergegeven.
RESULTATEN
52
4.4 Slaapefficiëntie t.o.v. CO2-concentratie Actilife: sleep efficiency t.o.v. CO2-concentratie 100 90 80
y = -0,0007x + 85,617 R² = 0,0125
Efficiency (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
CO2 (ppm)
Vergelijking 6: Actilife: slaapefficiëntie t.o.v. de maximale CO2-concentratie (t.o.v. de buitenconcentratie), voor 196 nachten Er is een correlatie tussen de slaapefficiëntie en de maximale CO2-concentratie t.o.v. de buitenconcentratie van een nacht. Hoe hoger het ventilatievoud, hoe hoger de slaapefficiëntie.
4.5 Testen 2010-2011 4.5.1
Algemeen
In 2010-2011 zijn er experimenten uitgevoerd op bewoners van de studentenhomes in Gent. Deze gebouwen dateren van een vroegere periode dan de nieuwe Home Kantienberg en beschikken niet over een ventilatiesysteem. In de eerste periode kregen de proefpersonen de opdracht om te slapen met het raam open. In de tweede periode moest deze gesloten worden. Op die manier zijn er, net zoals bij de testen van deze scriptie, twee verschillende condities. In de eerste situatie ontstaat er een hoog ventilatievoud en in de tweede een laag. De methode van deze experimenten is gelijkaardig aan die van deze masterproef. In 2010 is dit experiment uitgevoerd door zeven studenten. In het totaal zijn er data van 168 nachten verzameld. De maximum CO2-concentratie in de periode met ventilatie lag tussen 1000 en 2500 ppm boven de buitenconcentratie. In de periode zonder ventilatie lag deze tussen 3000 en 4500 ppm. Aangezien dit experiment plaatsvond in de herfst was er een minimale impact van de temperatuur. RESULTATEN
53
Deze bleef dan ook constant gedurende de testperiode en bedroeg ongeveer 20°C. Er werd ook geen verschil in omgevingslawaai gerapporteerd voor de beide periodes. Dit komt doordat de kamers in een rustige omgeving liggen en het lawaai afkomstig is van binnenactiviteiten zoals circulatie en het gebruik van de gemeenschappelijke badkamer of keuken. In de lente van 2011 is dit experiment herhaald voor 22 personen. In totaal zijn er data van 412 nachten verzameld. Ook hier waren er geen significante verschillen in temperatuur tussen beide periodes. Deze bedroeg ongeveer 18°C. 4.5.2 Subjectieve slaapkwaliteit 4.5.2.1 Testen 2010 Uit de vragenlijsten die de proefpersonen elke ochtend moesten invullen komen de volgende resultaten. 6 van de 7 studenten slapen dieper met het raam open. 5 personen zijn ook uitgeruster en alerter bij het wakker worden. 6 van de 7 personen hebben wel meer waakmomenten in die periode. 3 personen hebben een significante vermindering in aantal en intensiteit van dromen. Alle 7 studenten herinneren zich ook minder vaak dromen als het raam open is. 4.5.2.2
Testen 2011
Morning Questionnaire (periode met raam open - periode met raam dicht) 1,0
0,5 0,23 0,12 0,0 -0,04 -0,26
-0,19
-0,5
-1,0
-1,5 time until asleep
light sleep
long sleep
quiet sleep
quality compared to normal
Figuur 25: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (215 nachten met gesloten raam, 232 nachten met open raam) van 22 proefpersonen RESULTATEN
54
Als het raam open is, is de slaap dieper, rustiger en van hogere kwaliteit. De tijd om in slaap te vallen is iets korter maar de totale slaapduur is ook korter. Legende: Time until asleep – aantal uren wakker nadat het licht is uitgegaan Light sleep – diepte van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van diep tot licht Long sleep – lengte van de slaap, op een schaal van 1 tot 7, van kort tot lang Quality compared to normal – slaapkwaliteit t.o.v. de normale slaapkwaliteit, op een schaal van 1 tot slechter tot veel beter
Leeds Sleep Evaluation (periode met raam open t.o.v. periode met raam dicht) 3
2
1
0,91
1,10 0,80
0,69
0,56
0,74
0,13 0 -0,02 -1
-2
-3 falling asleep easier
falling asleep faster
falling asleep drowsier
sleep more relaxed
less waking moments
waking up easier
waking up time feeling more shorter awake
Figuur 26: Leeds Sleep Evaluation: gemiddelde en standaardafwijking van 20 proefpersonen De Leeds Sleep Evaluation geeft aan dat de slaapkwaliteit significant beter is met het raam open. Er is wel geen vermindering in het aantal waakmomenten. Legende: Falling asleep easier – gemak om in slaap te vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van moeilijker naar gemakkelijker Falling asleep faster – snelheid bij het in slaap vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van langzamer naar sneller Falling asleep drowsier – toestand bij het in slaap vallen, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van minder suf naar suffer RESULTATEN
55
Sleep more relaxed – rust van de slaap, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van minder rustig naar rustiger Less waking moments – hoeveelheid aan waakmomenten, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van meer naar minder waakmomenten Waking up easier – gemak van ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van moeilijker naar gemakkelijker Waking up time shorter – tijd nodig om te ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van langer naar korter Feeling more awake – gevoel na ontwaken, op een schaal van -4,5 tot +4,5, van vermoeider naar alerter 4.5.3 Objectieve slaapkwaliteit 4.5.3.1 Testen 2010
Actilife: efficiency raam dicht
raam open
100 86,4
86,6 84,1
83,9
90
80,8 79,6
76,5
73,1
80
70,3
86,2
84,3
69,1
70 60 50 40 30 20 10 0 1
2
3
4
5
6
Proefpersonen
Figuur 27: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 van 6 proefpersonen Bij 5 van de 6 personen daalt de slaapefficiëntie lichtjes als het raam open is. Het is echter geen significant verschil.
RESULTATEN
56
Actilife: number of awakenings raam dicht
raam open
60
50
38,6
40
35,2
34,6 30,4
30,2 30
30,5
28,8
30,6
30,2 26,6
23,2
21,8 20
10
0 1
2
3
4
5
6
Proefpersonen
Figuur 28: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van het “aantal waakmomenten” voor periode 1 en periode 2 van 6 proefpersonen Als het raam open is zijn er minder waakmomenten. Dit verschil is wel niet significant.
RESULTATEN
57
Actilife: average awakening length raam dicht
raam open
7
6 5,0
4,9
5
4,3 4,1 4
3,8
3,5
3,2
3,0
2,8
2,7
3
2,5
2,4
2
1
0 1
2
3
4
5
6
Proefpersonen
Figuur 29: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “gemiddelde lengte van alle waakmomenten” voor periode 1 en periode 2 van 6 proefpersonen De gemiddelde duurtijd van de waakmomenten is hoger als het raam open is. Legende: Efficiency – slaapefficiëntie = de verhouding van de totale slaaptijd tot de totale tijd in bed Number of Awakenings – aantal waakmomenten Average Awakening Length – gemiddelde lengte van alle waakmomenten, in minuten
RESULTATEN
58
4.5.3.2
Testen 2011
Actilife: efficiency raam dicht
raam open
100
91,1 91,4 88,9 91,1 86,2 91,0 88,8 87,9 88,0 85,4 85,7 87,7 85,8 87,5 86,4 86,6 84,2 90 84,3 84,0 81,5 83,9 80,8 83,5 84,5 85,0 84,1 82,4 81,2 80,1 83,4 80,6 79,6 79,1 78,6 78,3 72,7 76,5 80 74,2 73,1 72,5 70,3 69,1 70 60 50 40 30 20 10 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Proefpersonen
Figuur 30: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 van 21 proefpersonen De slaapefficiëntie is significant lager als het raam open is. Individueel bekeken is voor 4 personen de slaapefficiëntie significant lager als het raam open is.
RESULTATEN
59
Actilife: sleep efficiency t.o.v. CO2-concentratie 100 90 80
y = 0,0008x + 83,882 R² = 0,0225
Efficiency (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
CO2 (ppm)
Vergelijking 7: Actilife: slaapefficiëntie t.o.v. de maximale CO2-concentratie (t.o.v. de buitenconcentratie), voor 232 nachten Er is een positieve maar zwakke correlatie tussen de slaapefficiëntie en de CO2-concentratie. Legende: Efficiency – slaapefficiëntie = de verhouding van de totale slaaptijd tot de totale tijd in bed CO2 – maximale CO2-concentratie t.o.v. de buitenconcentratie
RESULTATEN
60
5 Discussie
DISCUSSIE
61
5.1 Analyse resultaten 5.1.1
Resultaten juist uitgevoerde experimenten
De bruikbare resultaten voor dit onderzoek zijn deze afkomstig van de experimenten waarbij het extractierooster zorgvuldig is afgeplakt. De maximum CO2-concentraties van de nachten met ventilatie liggen ongeveer rond de 1000 ppm t.o.v. de buitenconcentratie. In de nachten zonder ventilatie kan deze concentratie stijgen tot ongeveer 4000 ppm. In deze nachten is er dus op bepaalde momenten een bijzonder slechte luchtkwaliteit (IDA4). Maar zelfs in de nachten met ventilatie is de luchtkwaliteit onacceptabel en wordt op bepaalde piekmomenten IDA4 gehaald. Het ventilatiesysteem zal de luchtkwaliteit dus wel verbeteren, maar de luchtdebieten zijn te klein om een goede binnenluchtkwaliteit (IDA2) over de volledige nacht te garanderen. 5.1.1.1
Subjectieve slaapkwaliteit
Uit de vragenlijsten komen er geen significante verschillen naar voor tussen de twee periodes. De slaapduur is in de periode met ventilatie iets korter. De slaap wordt ook vaker onderbroken, alhoewel er bij de directe vergelijking tussen de twee periodes sprake is van iets minder waakmomenten. Er zijn wel minder dromen of deze worden minder herinnerd in deze periode. De aard van de slaap wordt als diep maar onrustig beoordeeld, wat overeenkomt met de vele waakmomenten. De algemene slaapkwaliteit is minder goed in de periode met ventilatie, maar deze wordt als beter beoordeeld als er direct wordt vergeleken tussen de twee periodes. Dit is ook het geval bij het gevoel na het wakker worden. Men heeft iets meer moeite om wakker te blijven, maar als men direct vergelijkt tussen de twee periodes voelt men zich wakkerder en minder stuntelig in de periode met ventilatie. De resultaten behaald uit de vragenlijsten hebben geen al te grote betekenis aangezien er weinig significante verschillen merkbaar zijn. Het gemiddelde antwoord, zoals bij de vraag naar het verschil in slaapkwaliteit tussen de periodes, heeft een bepaalde waarde, maar individueel is er vaak sprake van een grote variatie in de antwoorden. Zo is het moeilijk om het gemiddelde als waarheid te beschouwen. De resultaten uit de verschillende soorten vragenlijsten zijn ook niet samenhangend. Hoe directer het verschil tussen de twee periodes wordt gevraagd, hoe meer de periode met ventilatie positiever wordt beoordeeld en hoe uitgesprokener dat verschil is. In de Pittsburgh Sleep Quality Index wordt er een beoordeling gegeven voor een volledige periode, ofwel met ofwel zonder ventilatie. De slaapkwaliteit wordt in deze vragenlijst, in tegenstelling tot de ochtendvragenlijsten waar men elke ochtend een beoordeling van de voorbije nacht geeft, beter beoordeeld voor de ventilatieperiode. Als men dan het verschil tussen de twee periodes direct moet beoordelen, is de slaap in al z’n facetten beter in de periode met ventilatie. Dit komt wellicht door het feit dat de studenten weten wanneer de ventilatie gebruikt wordt en wanneer niet. Waarschijnlijk verwachten ze dat ventilatie, en dus het verversen van de lucht, hen een betere slaapkwaliteit bezorgt en zullen ze het ook op die manier beoordelen. De subjectieve slaapkwaliteitsbeoordeling is dus niet zo betrouwbaar, waardoor een kijk op de objectieve resultaten zeker nodig is. DISCUSSIE
62
5.1.1.2
Objectieve slaapkwaliteit
Ook de actigraaf registreert geen significante verschillen tussen de twee periodes. De slaapduur is korter en er zijn minder waakmomenten als de ventilatie wordt gebruikt. De slaapefficiëntie is tijdens die periode gemiddeld ook beter, maar slechts bij de helft van de proefpersonen is dit effectief beter. De stijging van de slaapefficiëntie met het ventilatiedebiet wordt nog eens bevestigd in grafiek 6 waar deze lichte correlatie tussen de slaapefficiëntie en de CO2-concentratie te zien is. De correlatiecoëfficiënt is echter te klein om van een betekenisvol effect te spreken. 5.1.1.3
Algemene slaapkwaliteit
De objectieve resultaten komen niet helemaal overeen met de subjectieve. In de periode met ventilatie is er een kortere slaapduur volgens de vragenlijsten en de actigraaf. Er zijn echter meer waakmomenten waargenomen door de studenten terwijl de actigraaf er minder registreert. Dromen of de herinnering eraan komen minder voor in deze periode. De slaapkwaliteit, de aard van de slaap en het gevoel na het ontwaken worden in de vragenlijsten de ene keer slechter beoordeeld en de andere keer beter. Objectief gezien is de slaapefficiëntie wel beter in de periode met ventilatie. De resultaten zijn dus niet samenhangend en de verschillen tussen de twee periodes zijn ook heel klein en niet significant, waardoor er momenteel niet echt een effect merkbaar is van de ventilatie op de slaapkwaliteit.
Efficiëntie
Hoog ventilatievoud (ventilatie aan) t.o.v. laag ventilatievoud (ventilatie af) Hoger
Kwaliteit Aard van slaap Aantal waakmomenten Aantal dromen Uitgerust gevoel
+/Dieper maar onrustiger +/Minder +/-
Tabel 7: verschil in slaapkwaliteit tussen de twee periodes voor de juist uitgevoerde experimenten 5.1.2 Randeffecten 5.1.2.1 Randfactoren Niet alleen de binnenluchtkwaliteit kan een invloed op de slaapkwaliteit hebben. Het is proefondervindelijk bewezen dat een hoger geluidsniveau de slaap meer zal verstoren. De kamers van de studentenhome liggen naast en tegenover elkaar geschakeld aan een gemeenschappelijke gang. Er is dus veel lawaai afkomstig van binnenactiviteiten zoals circulatie en het gebruik van de gemeenschappelijke keuken. Maar er is ook veel buitenlawaai, aangezien de home in een luidruchtige studentenbuurt ligt waar het leven ’s nachts niet altijd tot rust komt. Als de ventilatie wordt gebruikt en het ventilatierooster dus open staat, zal er meer buitenlawaai worden DISCUSSIE
63
waargenomen in de kamer. Het geluidsniveau wordt in de experimenten niet gemeten, maar in de ochtendvragenlijsten klagen 12 op de 23 studenten over het hogere geluidsniveau in de periode met ventilatie. Ook de temperatuur heeft een invloed op de slaap. De gemiddelde temperatuur in de 1 e periode, wanneer het toevoerrooster open staat, is 22,7°C. In de 2e periode is het gemiddeld 22,9°C. Hoewel het verschil ertussen niet significant is, klagen toch 9 op de 23 studenten in de ochtendvragenlijsten over de koudere temperatuur of tochtverschijnselen als de ventilatie gebruikt wordt. In de Pittsburgh Sleep Quality Index wordt duidelijk dat de studenten het te koud hebben in de periode met ventilatie en te warm in deze zonder ventilatie. Vooral de warmte schijnt hier een probleem te zijn. Een ander belangrijke factor die invloed kan hebben op de beoordeling van de slaapkwaliteit is het zich bewust zijn van het experiment. De studenten weten wanneer ze slapen met ventilatie en wanneer zonder. Dat besef zal hun slaapbeoordeling misschien beïnvloeden. Als ze veronderstellen dat ventilatie hun slaapkwaliteit zal verbeteren zullen ze meer geneigd zijn dit ook zo te beoordelen, ook als dit misschien helemaal niet het geval is. 5.1.2.2
Fout uitgevoerde experimenten
Deze drie factoren hebben elk dus een duidelijke invloed op de slaap. Aangezien we alleen geïnteresseerd zijn in de invloed van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit moeten alle andere effecten weggefilterd worden. Om dit te realiseren kunnen de experimenten waarbij het extractierooster niet goed is afgeplakt gebruikt worden. In de periode met ventilatie is er een lage CO2-concentratie van rond de 1000 ppm t.o.v. de buitenconcentratie. Aangezien het extractierooster niet zorgvuldig is afgeplakt ontsnapt de lucht erdoor en wordt ook in deze periode een CO2concentratie van rond de 1000 ppm behaald. Op die manier is het enige verschil tussen de twee periodes de temperatuur en het lawaai. In de periode met ventilatie hebben de studenten meer last van koude tocht en van straatlawaai. Het verschil in slaapkwaliteit tussen de 1e en 2e periode is dan een maat voor het effect van de randfactoren temperatuur, lawaai en het besef van het experiment op de beoordeling van de slaapkwaliteit. Dit resultaat kan dan afgetrokken worden van de resultaten behaald bij de juist uitgevoerde experimenten. Op die manier zijn de randeffecten weggefilterd en zit alleen het effect van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit in de resultaten gevat.
DISCUSSIE
64
Fout uitgevoerde Juist uitgevoerde experimenten experimenten Lage CO Lage CO22 Periode 1 (hoog concentratie concentratie ventilatievoud) Lage temperatuur Lage temperatuur Veel lawaai Veel lawaai Lage CO Hoge CO22 Periode 2 (laag concentratie concentratie ventilatievoud) Hoge Hoge temperatuur temperatuur Weinig lawaai Weinig lawaai
Ideale uitvoering
Lage CO2concentratie Constante randfactoren Hoge CO2concentratie Constante randfactoren
Tabel 8: omgevingskarakteristieken bij de verschillende experimenten 5.1.2.3
Resultaten fout uitgevoerde experimenten
Bij de fout uitgevoerde experimenten wordt de slaapduur in de periode met ventilatie in de ene vragenlijst korter en in de andere vragenlijst en volgens de actigraaf langer beoordeeld. De slaap wordt minder onderbroken door waakmomenten maar deze duren wel iets langer. Dromen komen zelfs significant minder voor in die periode. De aard van de slaap is dan ook dieper en rustiger en de slaapkwaliteit is ook algemeen beter. Men is bovendien wakkerder na het ontwaken. Objectieve metingen van de actigraaf tonen dat de slaapefficiëntie eveneens groter is in de periode met ventilatie. De slaapkwaliteit wordt dus in al zijn facetten positiever beoordeeld in de periode met ventilatie. Net zoals bij de juist uitgevoerde experimenten zijn de verschillen tussen de twee periodes behoorlijk klein, maar de resultaten uit de verschillende vragenlijsten en uit de metingen van de actigraaf zijn wel samenhangend. Hoog ventilatievoud (ventilatie aan) t.o.v. laag ventilatievoud (ventilatie af) Efficiëntie Kwaliteit
Hoger Beter
Aard van slaap Aantal waakmomenten
Dieper, rustiger Minder
Aantal dromen Uitgerust gevoel
Minder Beter
Tabel 9: verschil in slaapkwaliteit tussen de twee periodes voor de fout uitgevoerde experimenten In theorie zou men een slechtere slaapkwaliteit verwachten voor de periode met het toevoerrooster open aangezien het geluidsniveau hoger is en er meer tocht in de kamer is. Men zou dit verschijnsel kunnen wijten aan het gegeven dat de studenten besef hebben van het experiment en daardoor
DISCUSSIE
65
deze periode beter beoordelen. Maar ook de objectieve meetresultaten geven een betere beoordeling voor deze periode. 5.1.2.4
Wegfilteren randeffecten
De kwaliteitsbeoordeling uit de fout uitgevoerde experimenten is enkel afhankelijk van randeffecten en niet van de binnenluchtkwaliteit en wordt dus afgetrokken van deze bekomen uit de juist uitgevoerde experimenten. Bij de juiste experimenten is de algemene slaapkwaliteit in de periode met ventilatie in al z’n facetten lichtjes beter of gelijk aan deze van de periode zonder ventilatie. Als men van dit kwaliteitsverschil het effect van de randfactoren aftrekt, wordt dit gereduceerd tot een ongeveer gelijke beoordeling tussen de twee periodes. De subjectieve slaapbeoordeling wordt namelijk iets negatiever voor de situatie met een hoog ventilatievoud, maar de objectieve slaapkwaliteit blijft iets beter voor die periode. Dit betekent dat er wel effecten van randfactoren merkbaar zijn, maar geen van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit. Er zijn ook andere factoren die een invloed uitoefenen op de slaap. Ziekte, stress, vermoeiende activiteiten overdag, extreem korte of lange slaap en laattijdig gaan slapen zijn enkele zaken die kunnen optreden tijdens het experiment. Randeffecten zoals temperatuur en lawaai zijn duidelijk gelinkt aan één periode, zodat het effect op de slaap groot en waarneembaar is en dus kan weggefilterd worden. Deze andere factoren variëren echter willekeurig over de twee verschillende periodes zodat het effect niet controleerbaar of meetbaar is. Door de variatie over de twee periodes kan men deze invloeden misschien wel verwaarlozen omdat deze effecten elkaar ongeveer zullen opheffen.
5.2 Experimenten 2011-2012 vs. 2010-2011 5.2.1
Resultaten 2010-2011
Bij de experimenten van 2010-2011 werd in de 1e periode met het raam open geslapen, om zo een hoog ventilatievoud te bereiken, en in de 2e periode met het raam dicht. De maximum CO2concentratie (boven de buitenwaarde) ligt in die 1e periode tussen 1000 en 2500 ppm, wat vrij hoog is en een slechte binnenluchtkwaliteit betekent. In de 2e periode ligt deze concentratie tussen 3000 en 4500 ppm. In de herfst van 2010 ervaren de studenten, in de periode met het raam open, een diepere slaap. De slaap wordt volgens de vragenlijsten wel meer onderbroken, maar objectieve metingen tonen aan dat het aantal waakmomenten daalt terwijl de gemiddelde duurtijd ervan hoger ligt. Dromen, of de herinneringen eraan komen minder voor in deze periode. Het gevoel na het ontwaken is uitgeruster en alerter. Objectief gezien daalt de slaapefficiëntie lichtjes als het raam open is. De experimenten in de lente van 2011 bevestigen deze waarnemingen. Hier is de slaapefficiëntie zelfs significant lager als het raam open is. Dit is een vreemde vaststelling aangezien de slaapkwaliteit door de studenten beter wordt beoordeeld in deze periode.
DISCUSSIE
66
Algemeen is de ervaren slaapkwaliteit dus beter als het raam open is. Dit is merkwaardig omdat, net zoals bij de situatie met het open toevoerrooster, het geluidsniveau groter is. Objectief is de slaapefficiëntie wel lager voor deze conditie. Hoe hoger het ventilatievoud, hoe dieper en kwaliteitsvoller de slaap, hoe uitgeruster het gevoel na het ontwaken, maar hoe minder efficiënt de slaap. De impact van het ventilatievoud op de slaapkwaliteit is dus redelijk divers en complex. Hoog ventilatievoud (raam open) t.o.v. laag ventilatievoud (raam gesloten) Efficiëntie Kwaliteit
Lager Beter
Aard van slaap Aantal waakmomenten
Dieper, rustiger +/-
Aantal dromen Uitgerust gevoel
Minder Beter
Tabel 10: verschil in slaapkwaliteit tussen de twee periodes voor de experimenten van 2010-2011 5.2.2
Resultaten 2010-2011 vs. 2011-2012
De resultaten van dit experiment komen niet helemaal overeen met deze van de experimenten van 2011-2012, waarbij de ventilatie al dan niet gebruikt wordt. Het verschil in kwaliteit tussen slapen met open raam en slapen met gesloten raam blijkt groter te zijn dan het verschil tussen slapen met hoog en laag ventilatievoud. De verschillen tussen de twee periodes zijn dus groter en significanter dan in de experimenten van 2011-2012. Als de randfactoren worden weggefilterd in de experimenten van 2011-2012 is er zelfs een volledige tegenstelling in de resultaten. De subjectieve slaapbeoordeling is dan eerder negatief in de periode met ventilatie, terwijl hier het omgekeerde waargenomen wordt. Een andere tegenstelling is de slaapefficiëntie. In 2011-2012 stijgt de efficiëntie als het ventilatievoud stijgt, terwijl deze in 2010 daalt. Deze daling strookt niet met de subjectieve kwaliteitsstijging voor deze periode. In tegenstelling tot de experimenten van 2011-2012 zijn er voor deze van 2010-2011 geen placebo experimenten uitgevoerd waarbij dezelfde randcondities aanwezig zijn maar de CO2-concentratie in de twee periodes gelijk blijft. Met deze placebo experimenten kan men de invloed van de randfactoren op de slaapkwaliteit bepalen. Ook de subjectieve kwaliteitsbeoordeling voor het verschil in ventilatievoud kan dan naar waarde worden geschat. De studenten hebben namelijk weet van het experiment en kunnen de slaapbeoordeling laten afhangen van hun gezond verstand i.p.v. van wat ze echt ervaren. Als ze denken dat een hoger ventilatievoud gunstiger is voor de slaapkwaliteit en dit dus ook zo beoordelen, terwijl ze eigenlijk het omgekeerde of helemaal geen verschil ervaren, zou dit het verschil met de objectieve resultaten, namelijk de dalende slaapefficiëntie met een hoger ventilatievoud, kunnen verklaren.
DISCUSSIE
67
6 Conclusie
CONCLUSIE
68
6.1 Ventilatiedebieten Het doel van dit onderzoek was om het effect van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit te begroten. Bij de experimenten is gebleken dat de luchtkwaliteit in de situatie met een laag ventilatievoud behoorlijk slecht is. Maar ook in de situatie met een hoog ventilatievoud is de luchtkwaliteit op bepaalde piekmomenten in de nacht onaanvaardbaar. De CO2-concentratie (boven de buitenwaarde) reikt tot boven de 1000 ppm wat betekent dat de slaper op deze momenten IDA4 lucht inademt. Het extractiedebiet in de badkamer, ca. 38 m3/h, slaagt er dan ook door o.a. leidingverliezen niet in het min. debiet voor afvoer, nl. 50 m3/h, te halen. Dit betekent dat het ventilatiedebiet misschien verhoogd dient te worden zodat de slaper over een gezonde binnenlucht beschikt voor de volledige nacht.
6.2 Moeilijkheden Om het verschil in de slaapkwaliteit te bepalen voor de twee ventilatiecondities had dit experiment met enkele moeilijkheden te kampen. De gebruikte methode om de kwaliteit van de slaap te bepalen is niet optimaal. De actigraaf, die de objectieve slaapkwaliteit meet, is niet in staat om te bepalen of de persoon bewegingsloos ligt of effectief slaapt. Daardoor kan de geregistreerde slaapefficiëntie wat afwijken van de realiteit. Het apparaat kan ook niet bepalen uit hoeveel procent diepe en ondiepe stadia de slaap bestaat. Ook de vragenlijsten die peilen naar de subjectieve slaapkwaliteit zijn niet 100% betrouwbaar. De studenten zijn geneigd datgene te antwoorden wat ze denken dat ‘juist’ is in plaats van te repliceren wat ze echt voelen. Zo geloven ze dat een toestroom aan frisse buitenlucht de slaapkwaliteit bevordert. Doordat de experimenten plaatsvinden in de slaapkamer en niet in een laboratorium kunnen de testen en de proefpersonen ook niet gecontroleerd worden. Uit de slaapdata blijkt dat de studenten behoorlijk onregelmatige slaap- en waakcycli hebben, die uiteraard geen stabiele resultaten kunnen opleveren. De aanwezige randfactoren die de slaap beïnvloeden vormen een tweede probleem, aangezien ze het moeilijk maken om het zuivere effect van de binnenluchtkwaliteit op de slaap te meten. Een hoog ventilatievoud ging in dit experiment gepaard met een koude tocht en veel straatlawaai. Onderzoek heeft aangetoond dat geluid en temperatuur een grote invloed op de slaap heeft.
6.3 Slaapkwaliteit De zuivere resultaten van dit experiment tonen aan dat er algemeen sprake is van een lichte stijging van de slaapkwaliteit bij een hoger ventilatievoud. De verschillen tussen de twee ventilatiecondities zijn wel heel klein en niet significant. Er is ook geen echte samenhang in de resultaten onderling en ook niet met de resultaten van het onderzoek dat uitgevoerd is in 2010-2011 waarbij de studenten sliepen met een open of gesloten raam. Met behulp van placebo experimenten is er gepoogd om de effecten van temperatuur, straatlawaai en het besef van het experiment weg te filteren. Subjectief gezien komt dit neer op een slechtere slaapkwaliteit bij een hoger ventilatievoud. De slaap is lichter, onrustiger, bevat meer dromen en CONCLUSIE
69
veroorzaakt een vermoeider gevoel overdag. De slaapefficiëntie is in contrast daarmee wel hoger. Doordat de objectieve en subjectieve resultaten niet significant en tegenstellend zijn leidt dit tot de conclusie dat de binnenluchtkwaliteit quasi geen invloed heeft op de slaapkwaliteit. Momenteel worden de ventilatiedebieten in de slaapkamer bepaald volgens toelaatbare CO2concentraties. Deze ventilatiedebieten vinden hun oorsprong in onderzoeken in kantoorruimtes. In kantoorgebouwen heeft dit dan ook zin aangezien de luchtkwaliteit een invloed heeft op de werkprestaties. Een dergelijke invloed is volgens dit onderzoek echter niet waarneembaar op de slaapkwaliteit. De vraag dringt zich dan ook op of het nog nuttig is om hoge ventilatiedebieten te voorzien in de slaapkamer.
6.4 Perspectieven Misschien is er wel een effect van de binnenluchtkwaliteit op de slaapkwaliteit, maar is het zo klein en/of complex dat het niet meetbaar is met de niet zo exacte meettechnieken die in dit experiment gebruikt zijn. Een preciezere methode zou kunnen bestaan uit een gecontroleerd laboratoriumexperiment met polysomnografische meettechnieken. Een dergelijk experiment zou eventueel een mogelijk effect van de binnenluchtkwaliteit op de kwaliteit van de slaap kunnen aantonen.
CONCLUSIE
70
BIJLAGE A Deze bijlage bevat de individuele resultaten van de ochtendvragenlijsten van de experimenten zonder ventilatieverschil.
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (1) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 31: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (2) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 32: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon BIJLAGE A
71
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (3) met ventilatie
zonder ventilatie
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 33: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (4) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 34: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE A
72
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (5) met ventilatie
zonder ventilatie
10
8
6
4
2
0
-2
Figuur 35: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (6) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2
Figuur 36: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE A
73
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (7) met ventilatie
zonder ventilatie
10
8
6
4
2
0
-2
Figuur 37: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (8) met ventilatie
zonder ventilatie
10
8
6
4
2
0
-2
Figuur 38: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE A
74
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (9) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 39: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (10) met ventilatie
zonder ventilatie
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Figuur 40: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE A
75
Morning Questionnaire (zonder ventilatieverschil) (11) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 41: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE A
76
BIJLAGE B Deze bijlage bevat de individuele resultaten van de ochtendvragenlijsten van de experimenten met ventilatieverschil.
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (1) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 42: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (2) met ventilatie
zonder ventilatie
12 10 8 6 4 2 0 -2
Figuur 43: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon BIJLAGE B
77
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (3) met ventilatie
zonder ventilatie
10
8
6
4
2
0
-2
Figuur 44: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (4) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 45: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE B
78
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (5) met ventilatie
zonder ventilatie
12 10 8 6 4 2 0 -2
Figuur 46: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (6) met ventilatie
zonder ventilatie
12 10 8 6 4 2 0 -2
Figuur 47: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE B
79
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (7) met ventilatie
zonder ventilatie
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 48: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (8) met ventilatie
zonder ventilatie
10
8
6
4
2
0
-2
Figuur 49: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE B
80
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (9) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 50: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (10) met ventilatie
zonder ventilatie
12 10 8 6 4 2 0 -2
Figuur 51: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE B
81
Morning Questionnaire (met ventilatieverschil) (11) met ventilatie
zonder ventilatie
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Figuur 52: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE B
82
BIJLAGE C Deze bijlage bevat de individuele resultaten van Actilife van de experimenten zonder ventilatieverschil.
Actilife (zonder ventilatieverschil) (1) met ventilatie
zonder ventilatie
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 53: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (zonder ventilatieverschil) (2) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 54: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon BIJLAGE C
83
Actilife (zonder ventilatieverschil) (3) met ventilatie
zonder ventilatie
140 120 100 80 60 40 20 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
-20
average awakening length
Figuur 55: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (zonder ventilatieverschil) (4) met ventilatie
zonder ventilatie
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 56: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE C
84
Actilife (zonder ventilatieverschil) (5) met ventilatie
zonder ventilatie
250
200
150
100
50
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-50
Figuur 57: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (zonder ventilatieverschil) (6) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 58: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE C
85
Actilife (zonder ventilatieverschil) (7) met ventilatie
zonder ventilatie
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-20
Figuur 59: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (zonder ventilatieverschil) (8) met ventilatie
zonder ventilatie
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-20
Figuur 60: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE C
86
Actilife (zonder ventilatieverschil) (9) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 61: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (zonder ventilatieverschil) (10) met ventilatie
zonder ventilatie
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 62: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE C
87
Actilife (zonder ventilatieverschil) (11) met ventilatie
zonder ventilatie
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 63: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (zonder ventilatieverschil) (12) met ventilatie
zonder ventilatie
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 64: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE C
88
BIJLAGE D Deze bijlage bevat de individuele resultaten van Actilife van de experimenten met ventilatieverschil.
Actilife (met ventilatieverschil) (1) met ventilatie
zonder ventilatie
160 140 120 100 80 60 40 20 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 65: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (met ventilatieverschil) (2) met ventilatie
zonder ventilatie
160 140 120 100 80 60 40 20 0 latency -20
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 66: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon BIJLAGE D
89
Actilife (met ventilatieverschil) (3) met ventilatie
zonder ventilatie
160 140 120 100 80 60 40 20 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
-20
average awakening length
Figuur 67: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (met ventilatieverschil) (4) met ventilatie
zonder ventilatie
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 68: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE D
90
Actilife (met ventilatieverschil) (5) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-20
Figuur 69: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (met ventilatieverschil) (6) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-20
Figuur 70: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE D
91
Actilife (met ventilatieverschil) (7) met ventilatie
zonder ventilatie
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 71: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (met ventilatieverschil) (8) met ventilatie
zonder ventilatie
120
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-20
Figuur 72: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE D
92
Actilife (met ventilatieverschil) (9) met ventilatie
zonder ventilatie
140 120 100 80 60 40 20 0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
Figuur 73: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
Actilife (met ventilatieverschil) (10) met ventilatie
zonder ventilatie
100
80
60
40
20
0 latency
efficiency
WASO
number of awakenings
average awakening length
-20
Figuur 74: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon
BIJLAGE D
93
BIBLIOGRAFIE [1] [2]
[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
[10]
[11]
[12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]
Kosonen R, T.F., The effect of perceived indoor air quality on productivity loss. Energy and Buildings, 2005. 36: p. 981-986. De Brauwere T, V.D.V.S., Meting van luchtdichtheid en binnenluchtkwaliteit in nieuwbouwwoningen (bouwjaar 2006-2009), in Vakgroep Architectuur en stedenbouw, 2010, Universiteit Gent. Ventilatiedocument: residentieel. 2008, 23/12/2011, Available from: http://www.energiesparen.be/files/file/epb/ventilatiedocumentresidentieel.pdf. Laverge J, J.A., IAQ exposure of sleeping occupants under different residential ventilation configurations. Acebo C, L.M., Actigraphy. Respiratory Care Clinics in North America, 2006. 12(1): p. 23-30. Actigraph R&D, S.D., Actilife 5, User's Manual, 2011. Martin JL, H.A., Wrist actigraphy. Chest, 2011. 139(6): p. 1514-1527. Sadeh A, A.C., The role of actigraphy in sleep medicine. Sleep Medicine Reviews, 2002. 6(2): p. 113-124. Littner M, K.C., Anderson WM, Bailey D, Berry RB, Davila DG, Hirshkowitz M, Kapen S, Kramer M, Loube D, Wise M, Johnson SF, Practice parameters for the role of actigraphy in the study of sleep and circadian rhythms: an update for 2002. Sleep, 2003. 26(3): p. 337-341. Blais FC, G.L., Mimeault V, Morin CM, Assessment of insomnia: validation of three questionnaires. Encephale-Revue De Psychiatrie Clinique Biologique Et Therapeutique, 1997. 23: p. 447-453. Buysse DJ, R.C.r., Monk TH, Berman SR, Kupfer DJ, The Pittsburgh Sleep Quality Index: a new instrument for psychiatric practice and research. Psychiatry Research, 1989. 28(2): p. 193213. Parrott AC, H.I., The Leeds Sleep Evaluation Questionnaire in psychopharmacological investigations - a review. Psychopharmacology, 1980. 71(2): p. 173-179. AP, J., Indoor air quality and health. Atmospheric Environment, 1999. 33: p. 4535-4564. Geïntegreerd ontwerpen van gebouwen en HVAC installaties. 2004, 23/12/2011, Available from: http://info.benoratg.org/media/docs/local/IPM110_JSC.pdf. Laverge J, J.A., Analysis of the influence of ventilation rate on sleep pattern. Laverge J, J.A., Indoor Air Quality and sleep. Brysbaert, Psychologie, 2006, Gent: Academia Press. Kantelhardt J, P.T., Rostig S, Becker F, Havlin S, Bunde A, Breathing during REM and non-REM sleep: correlated versus uncorrelated behaviour. Physica, 2003. 319: p. 447-457. West, Respiratory Physiology: The Essentials, 2005, Verenigde Staten: Lippincott Williams and Wilkins. Kryger MH, R.T., Dement WC, Principles and Practice of Sleep Medicine, 2005, Verenigde Staten: Elsevier Saunders. Smith DR, L.-C.J.T., Respiratory Physiology During Sleep. Sleep Medicine Clinics, 2008. 3(4): p. 497-503. Pevernagiea D, D.M.M., Claeys S, Sleep, breathing and the nose. Sleep Medicine Reviews, 2005. 9: p. 437-451.
BIBLIOGRAFIE
94
[23] [24] [25]
[26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33]
[34] [35]
Horne JA, O.O., A self-assessment questionnaire to determine morningness-eveningness in human circadian rhythms. International Journey of Chronobiology, 1976. 4(2): p. 97-110. Morin CM, V.A., Ivers H, Dysfunctional beliefs and attitudes about sleep (DBAS): validation of a brief version (DBAS-16). Sleep, 2007. 30(11): p. 1547-1554. Espie C, I.S., Harvey L, Tessier S, Insomniacs’ attributions: psychometric properties of the Dysfunctional Beliefs and Attitudes about Sleep Scale and the Sleep Disturbance Questionnaire. Journal of Psychosomatic Research, 2000. 48: p. 141-148. Psychologie Lexicon. 2008, 6/03/2012, Available from: http://www.leidenuniv.nl/fsw/psychologielexicon/index.php3-c=108.htm. TF, V.D.M., Faking it: social desirability response bias in selfreport research. Australian Journal of Advanced Nursing. 25(4): p. 40-48. Pollak CP, T.W., Nagaraja H, Dzwonczyk R, How accurately does wrist actigraphy identify the states of sleep and wakefulness? Sleep, 2001. 24(8): p. 957-965. de Souza L, B.-S.A., Pires ML, Poyares D, Tufik S, Calil HM, Further validation of actigraphy for sleep studies. Sleep, 2003. 26(1): p. 81-85. Ohrstrom E, S.A., Sleep disturbances from road traffic and ventilation noise - laboratory and field experiments. Journal of Sound and Vibration, 2004. 271: p. 279–296. A, M., Environmental noise, sleep and health. Sleep Medicine Reviews, 2007. 11: p. 135-142. Botteldooren D, V.R.T., Fysisch onderzoek van milieuverontreiniging: geluidshinder, 2011, Gent. Jhaveri KA, T.R., Toth LA, Effect of environmental temperature on sleep, locomotor activity, core body temperature and immune responses of C57BL/6J mice. Brain, Behavior, and Immunity, 2007. 21(7): p. 975-987. Bulckaert A., 2012: Personal communication. Innova 1314/1412. 2010, 03/04/2012, Available from: http://www.gasanalyzers.com/products-pira-photoir.php.
BIBLIOGRAFIE
95
FIGUREN Figuur 1: opeenvolging van slaapstadia in een nacht [17] .....................................................................11 Figuur 2: benodigde slaap per nacht per leeftijd [17]............................................................................12 Figuur 3: plan en snede studentenkamer ..............................................................................................27 Figuur 4: periode 1: extractieopening en ventilatierooster open, periode 2: extractieopening en ventilatierooster gesloten ......................................................................................................................28 Figuur 5: assen van de GT3X actigraaf ...................................................................................................31 Figuur 6: indeling van de 23 proefpersonen in vijf verschillende types volgens Horne & Östberg .......35 Figuur 7: scores van de Sleep Impairment Index van 23 personen .......................................................35 Figuur 8: scores van de DBAS voor 23 personen ...................................................................................36 Figuur 9: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen..........................................37 Figuur 10: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapkwaliteit vergeleken met de normale slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen .......................................................................................................................................38 Figuur 11: Pittsburgh Sleep Quality Index: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen 2 slaapperiodes van 12 proefpersonen..................................................................................................39 Figuur 12: Pittsburgh Sleep Quality Index: “slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 van 12 proefpersonen .......................................................................................................................................40 Figuur 13: Leeds Sleep Evaluation: gemiddelde en standaardafwijking van 12 proefpersonen ...........41 Figuur 14: Leeds Sleep Evaluation: “wakkerder gevoel” van 12 proefpersonen ...................................42 Figuur 15: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 12 proefpersonen ....................................................................43 Figuur 16: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 (elk ca. 10 nachten) van 12 proefpersonen ...........................................................................44 Figuur 17: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen..........................................45 Figuur 18: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapkwaliteit vergeleken met de normale slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 (elk 10 nachten) van 11 proefpersonen .......................................................................................................................................46 Figuur 19: Pittsburgh Sleep Quality Index: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen 2 slaapperiodes van 10 proefpersonen..................................................................................................47 Figuur 20: Pittsburgh Sleep Quality Index: “slaapkwaliteit” voor periode 1 en periode 2 van 10 proefpersonen .......................................................................................................................................48 Figuur 21: Leeds Sleep Evaluation: gemiddelde en standaardafwijking van 11 proefpersonen ...........49 Figuur 22: Leeds Sleep Evaluation: “wakkerder gevoel” van 11 proefpersonen ...................................50 Figuur 23: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 10 proefpersonen ....................................................................51 Figuur 24: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 (elk ca. 10 nachten) van 10 proefpersonen ...........................................................................52
FIGUREN
96
Figuur 25: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van het verschil tussen de gemiddelden van 2 slaapperiodes (215 nachten met gesloten raam, 232 nachten met open raam) van 22 proefpersonen...................................................................................................................................54 Figuur 26: Leeds Sleep Evaluation: gemiddelde en standaardafwijking van 20 proefpersonen ...........55 Figuur 27: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 van 6 proefpersonen .............................................................................................................56 Figuur 28: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van het “aantal waakmomenten” voor periode 1 en periode 2 van 6 proefpersonen......................................................................................................57 Figuur 29: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “gemiddelde lengte van alle waakmomenten” voor periode 1 en periode 2 van 6 proefpersonen ...................................................58 Figuur 30: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van de “slaapefficiëntie” voor periode 1 en periode 2 van 21 proefpersonen ...........................................................................................................59 Figuur 31: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................71 Figuur 32: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................71 Figuur 33: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................72 Figuur 34: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................72 Figuur 35: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................73 Figuur 36: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................73 Figuur 37: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................74 Figuur 38: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................74 Figuur 39: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................75 Figuur 40: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................75 Figuur 41: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................76 Figuur 42: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................77 Figuur 43: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................77 Figuur 44: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................78 Figuur 45: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................78
FIGUREN
97
Figuur 46: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................79 Figuur 47: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................79 Figuur 48: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................80 Figuur 49: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................80 Figuur 50: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................81 Figuur 51: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................81 Figuur 52: Morning Questionnaire: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk 10 nachten) van 1 proefpersoon.................................................................................................................82 Figuur 53: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................83 Figuur 54: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................83 Figuur 55: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................84 Figuur 56: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................84 Figuur 57: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................85 Figuur 58: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................85 Figuur 59: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................86 Figuur 60: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................86 Figuur 61: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................87 Figuur 62: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................87 Figuur 63: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................88 Figuur 64: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................88 Figuur 65: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................89 Figuur 66: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................89
FIGUREN
98
Figuur 67: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................90 Figuur 68: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................90 Figuur 69: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................91 Figuur 70: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................91 Figuur 71: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................92 Figuur 72: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................92 Figuur 73: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................93 Figuur 74: Actilife: gemiddelde en standaardafwijking van 2 slaapperiodes (elk ca. 10 nachten) van 1 proefpersoon .........................................................................................................................................93
FIGUREN
99
TABELLEN Table 1: difference in sleep quality between the two periods ............................................................... vi Tabel 2: IDA klassen in functie van CO2-gehalte of pollutiegehalte [14].................................................5 Tabel 3: IDA klassen in functie van ventilatiedebiet [14].........................................................................6 Tabel 4: Categorieën als functie van de ontevredenheidsgraad van de binnenluchtkwaliteit [2] ..........6 Tabel 5: minimum eisen voor ventilatie in de slaapkamer [3] .................................................................8 Tabel 6: slaapdata van een proefpersoon..............................................................................................32 Tabel 7: verschil in slaapkwaliteit tussen de twee periodes voor de juist uitgevoerde experimenten.61 Tabel 8: omgevingskarakteristieken bij de verschillende experimenten ..............................................63 Tabel 9: verschil in slaapkwaliteit tussen de twee periodes voor de fout uitgevoerde experimenten .63 Tabel 10: verschil in slaapkwaliteit tussen de twee periodes voor de experimenten van 2010-2011 ..65
TABELLEN
100
VERGELIJKINGEN Equation 1: Actilife: sleep efficiency vs. maximum CO2-concentration (above outdoor concentration), for 196 nights. ......................................................................................................................................... vi Vergelijking 2: productiviteitsverlies voor verschillende taken als functie van het aantal ontevredenen met de luchtkwaliteit [1] ..........................................................................................................................7 Vergelijking 3: productiviteitsverlies voor verschillende taken als functie van de waargenomen luchtkwaliteit, gebruik makend van de decipol eenheid [1] ....................................................................7 Vergelijking 4: ontwaakpercentages voor labexperiment [32]..............................................................20 Vergelijking 5: slaapefficiëntie vs. max. CO2-concentratie (t.o.v. buitenwaarde) [16] ..........................23 Vergelijking 6: Actilife: slaapefficiëntie t.o.v. de maximale CO2-concentratie (t.o.v. de buitenconcentratie), voor 196 nachten .................................................................................................51 Vergelijking 7: Actilife: slaapefficiëntie t.o.v. de maximale CO2-concentratie (t.o.v. de buitenconcentratie), voor 232 nachten .................................................................................................58
VERGELIJKINGEN
101
