Analysis, design and prototypical implementation of an in-app parameter extraction process to personalise a smart wake up light system

Abstract

Die Abweichung des zirkadianen Rhythmus, die häufig durch soziale Anforderungen wie Schichtarbeit und frühe Schul- oder Arbeitszeiten verursacht wird, wird mit verschiedenen negativen gesundheitlichen Folgen, wie Übergewicht, Stimmungs- oder psychische Störungen, in Verbindung gebracht. Die Exposition gegenüber elektrischem Licht, insbesondere am Abend oder während der Nacht, spielt eine zentrale Rolle bei der Störung des zirkadianen Rhythmus. Diese Fehlanpassung, die durch den Mangel an personalisierten Einstellungen in bestehenden intelligenten Lichtweckern noch verstärkt wird, stellt ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar, insbesondere für junge Menschen mit erhöhtem Depressionsrisiko.Diese Arbeit befasst sich mit dem Mangel an Personalisierung im Bereich der Lichtwecker und zielt darauf ab, eine umfassende Analyse, Gestaltung und Implementierung einer In-App-Personalisierung für einen intelligenten Lichtwecker zu präsentieren. Der Forschungshintergrund dieser Arbeit liegt in der Variabilität der Lichtempfindlichkeit und des Chronotyps von Menschen, was die Notwendigkeit einer Personalisierung des Lichtweckers unterstreicht, um den individuellen Bedürfnissen gerecht zu werden. Als methodischer Rahmen wurde ein nutzerzentrierter Ansatz gewählt, um den Nutzer in alle iterativen Schritte einzubeziehen und eine hochwertige Personalisierung zu gewährleisten.Im Rahmen des nutzerzentrierten Designs wurden umfangreiche Literaturrecherchen, kreative Brainstormings, ein Experteninterview, ein Usability-Test und ein User-Test durchgeführt. Das Design der App und die damit verbundenen Anforderungen wurden kontinuierlich verfeinert, um eine Anwendung zu schaffen, die personalisierte Einstellungen ermöglicht und gleichzeitig die Möglichkeit bietet, die Empfehlungen durch Feedback oder Anpassungen täglich zu aktualisieren. Als Ausgangspunkt für die Parameter, die als Input für den Personalisierungsalgorithmus dienen, wurde ein detaillierter Fragebogen entwickelt.Die Integration von medizinischen Prinzipien der Chronotherapie und fortschrittlichen Algorithmen in Form eines Personalisierungsalgorithmus für die Verschiebung des Chronotyps in die gewünschte Richtugn wurde durch präzise formulierte Anforderungen unterstützt. Die abschließende Auswertung dieser Arbeit zeigt eine signifikante Verbesserung des Wohlbefindens aller Teilnehmer:innen und unterstreicht die Wirksamkeit der in diesem wissenschaftlichen Kontext entwickelten personalisierten Einstellungen für den Lichtwecker.

Circadian misalignment, often induced by social demands such as shift work and early school or work schedules, has been linked to various negative health consequences, including obesity, mood and mental health disorders. Electric light exposure, particularly at night, is central in disrupting circadian rhythms. This misalignment, exacerbated by the lack of personalised settings in existing smart light alarm clocks, poses a significant health risk, especially for young individuals at increased risk of depression.This thesis addresses the lack of personalisation in the smart light alarm clocks domain, aiming to present a comprehensive analysis, design and implementation of an in-app personalisation for a smart light alarm clock. The research background of this thesis lies in the considerable variability of light sensitivity and chronotypes among people, which highlights the need for customisation of the light alarm clock to address individual needs. A user-centred approach was chosen as the methodological framework to involve the user in all iterative steps and ensure high-quality personalisation.Within the user-centred design, extensive literature research, creative brainstorming, expert interviews and sophisticated usability tests were carried out. The design of the app and the associated requirements were continuously refined to create an application that enables personalised settings and simultaneously offers the possibility to update recommendations daily through feedback or adjustments. A detailed questionnaire was developed as a starting point for the parameters that serve as input for the personalisation algorithm.The integration of medical principles of chronotherapy and advanced algorithms in the form of a personalisation algorithm for the phase response of the chronotype was supported by precisely formulated requirements. The final evaluation of this work shows a significant improvement in the well-being of all participants, emphasising the effectiveness of the personalised settings developed for the light alarm clock in this scientific context.