面向健康睡眠的智能家具設(shè)計研究

馬婉榮　馮鑫浩

關(guān)鍵詞：睡眠質(zhì)量 智能家具 失眠 睡眠監(jiān)測 智能床頭柜設(shè)計

中圖分類號：TS661 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）09-0142-03

引言

睡眠占據(jù)我們?nèi)松种坏臅r間，是人體的生理需求，可以消除疲勞，為新的勞作積蓄能量[1]。在過去，擁有睡眠問題的人很少，而在當(dāng)前社會，難以入睡、睡眠質(zhì)量差等問題成為社會中普遍存在的現(xiàn)象。伴隨社會的不斷進步，人們的生活節(jié)奏加快，所面臨的壓力也越來越大。各種各樣的因素對我們的睡眠品質(zhì)產(chǎn)生影響，進而影響著人們的正常生活。社會中有越來越多的人開始關(guān)注睡眠健康，睡眠問題催生了睡眠經(jīng)濟，睡眠產(chǎn)業(yè)層出不窮。在當(dāng)前智能化的時代，人們對物質(zhì)生活以及精神生活的追求未曾改變，設(shè)計迎合時代的變遷始終滿足人們對美好生活的追求。無論是在學(xué)習(xí)辦公、飲食、睡眠時，還是在交通工具上，人們每天使用家具的時間占全天的三分之二以上。睡眠更是離不開家具產(chǎn)品，因此，如何通過設(shè)計將智能技術(shù)與傳統(tǒng)家具有效結(jié)合以幫助人們睡眠、提升人們的睡眠質(zhì)量、使人們擁有健康的睡眠顯得尤為重要。

一、智能家居與睡眠產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述

智能家居是一個由光、熱、溫度、電視和其他組件、計算機、音頻和視頻系統(tǒng)、安全和攝像機系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，其中組件具有建立雙向通信的能力，同時由來自房屋內(nèi)任何房間或通過互聯(lián)網(wǎng)遠程的用戶自動或用戶控制[2]。

睡眠健康是人們的普遍需求，智能睡眠作為智能家居產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，最初，智能睡眠產(chǎn)業(yè)中傳統(tǒng)家具具有網(wǎng)絡(luò)化的功能，給用戶帶來了便捷的體驗。帶有移動應(yīng)用的遠程控制可以避免手動操作，但這只是一種方便的“功能”，并不能提高用戶的睡眠質(zhì)量。后發(fā)展為通過設(shè)備的互聯(lián)互通，以改善人們的睡眠環(huán)境。智能睡眠發(fā)展至今更加強調(diào)“以人為本”，可以通過傳感器技術(shù)感知用戶的動作與需求，為用戶提供更為精準(zhǔn)的服務(wù)，可跟蹤個人睡眠數(shù)據(jù)，提供具體化的睡眠建議，幫助用戶輕松達到最佳睡眠狀態(tài)。

當(dāng)前智能睡眠產(chǎn)品主要有智能床和床墊、智能睡眠儀，超意識腦波助眠儀、智能音箱、智能臺燈等。智能單體在市場上占據(jù)份額較多，但不同產(chǎn)品之間的聯(lián)動與融合還需深入探索[3]。

二、睡眠情況分析

（一）睡眠現(xiàn)狀

基于全網(wǎng)調(diào)查及品牌大數(shù)據(jù)調(diào)研，“夢潔”集團于2021年發(fā)布的《2020年中國人睡眠質(zhì)量報告》顯示，2020年疫情后，中國人入睡時間延遲了2至3小時，76.56%的人出現(xiàn)睡前拖延癥，入睡時間越來越晚，晚上11點以后入睡的人占76.56%，凌晨12點后入睡的占33.62%，且平均睡眠時長只有6.82小時;其中，僅有26%的中國人擁有正常深睡時間，有將近3億中國人睡眠質(zhì)量差;67.24%的人出現(xiàn)失眠癥狀，30%的人睡覺出現(xiàn)多夢的情況。同時，失眠年輕化加劇，有67.4%的中國人購買過助眠產(chǎn)品，其中62%是90后[4]。

（二）用戶睡前行為

智能化時代改變了人們的生活方式，手機成為人們生活中的“必需品”。蝸牛睡眠“2021年中國國民健康睡眠洞察報告”顯示，用戶的睡前行為大多與手機相關(guān)，用戶習(xí)慣于睡前追劇、打游戲、看直播、網(wǎng)購等，如圖1。在一天的工作和學(xué)習(xí)結(jié)束之后，人們才真正擁有了屬于自己的時間，為了彌補白天未能使用手機的時間便開始熬夜玩手機，導(dǎo)致睡眠時間短，作息不規(guī)律。

（三）睡眠標(biāo)準(zhǔn)

1.足量的睡眠時間：有些人或許睡眠6小時依感精力充沛，有些人卻怎樣也睡不夠。由于每個人的睡眠結(jié)構(gòu)不同，所需的睡眠時間也因人而異。生活方式的改變使熬夜成為了一種普遍現(xiàn)象，身體機能及身體恢復(fù)能力良好成了人們熬夜的資本，但熬夜對于身體所帶來的傷害是無法預(yù)料的，其極有可能掩蓋著潛在的睡眠問題。

2.深度睡眠：深度睡眠可增加代謝、排除身體毒素、積蓄能量、提高免疫力、保護大腦。當(dāng)前人們由于各種原因?qū)е滤邉儕Z，因此在有限時間內(nèi)提升深度睡眠時長可極大改善學(xué)習(xí)工作狀態(tài)。

美國斯坦福大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，每減少5%的深度睡眠的時間，中老年人的早死率就會增加13%-17%[4]。加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的一項研究顯示，雖然整個晚上的睡眠可以穩(wěn)定情緒，但是睡不著的夜晚會導(dǎo)致不安水平增加30%，而深度睡眠可以幫助減輕睡眠不足所引起的不安。

（四）影響睡眠的因素

1.軀體因素：由于自身疾病引發(fā)的身體疼痛而難以入睡。如關(guān)節(jié)痛、肌肉痛，心慌、咳嗽、憋悶，皮膚病導(dǎo)致的瘙癢，高燒，腹脹，便秘等軀體癥狀。

2.心理因素：學(xué)業(yè)、工作壓力引起的焦慮主要以入睡困難為主。若過分地關(guān)注自己的睡眠，擔(dān)心失眠反而更難以入睡。

3.藥物因素：抑郁癥與失眠癥呈正相關(guān)，某些抗抑郁藥物也會增加失眠。長期服用安眠藥一旦停止用藥也會出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀，會導(dǎo)致睡眠淺、多夢等。

4.人為因素：睡前劇烈運動、暴飲暴食、喝茶或咖啡、飲酒，過長時間看書及不規(guī)律的作息等均會對睡眠產(chǎn)生影響。

5.環(huán)境因素：室內(nèi)噪聲、溫濕度過高或過低、強光照射、通風(fēng)情況、寢具功能會影響睡眠質(zhì)量。

（五）睡眠問題的危害

睡眠問題會對人的身心健康、工作和生活產(chǎn)生較大的影響，與睡眠問題相關(guān)的疾病包括抑郁癥、健忘癥、打鼾癥、肥胖癥等。睡眠問題不僅和許多身體疾病相關(guān)，更是影響著我們生活的方方面面。在進行了一天的勞作后，由于各種睡眠問題導(dǎo)致我們的身體得不到充分的休息，這時就會產(chǎn)生各種各樣的問題。對我們生活最直接的影響便是第二天的精神不振，有了良好的工作狀態(tài)才能有更好的工作效率，睡眠問題使患者在次日身體疲倦，大腦反應(yīng)遲鈍，情緒起伏大，導(dǎo)致工作效率下降。

三、智能睡眠家具設(shè)計原則

睡眠是人類恢復(fù)體力，提高工作效率的重要途徑，生活壓力導(dǎo)致越來越多的人睡不好，人們對睡眠健康的重視使得睡眠產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。通過對智能產(chǎn)品的調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)產(chǎn)品只注重對于產(chǎn)品功能的疊加，在智能制造新時代，單純地附加功能已經(jīng)無法滿足人們的需求，更應(yīng)考慮人的特性，在滿足造型的基礎(chǔ)上合理設(shè)計人機之間的交互，使人們的生活更加便捷，舒適，健康，高效[5]。市場上的助眠產(chǎn)品種類繁多，床和床墊大多解決的是物質(zhì)方面影響睡眠的因素，除此類產(chǎn)品暫無系統(tǒng)化的從生理及心理方面為出發(fā)點而設(shè)計的助眠產(chǎn)品。因此在設(shè)計過程中應(yīng)著重考慮用戶需求，發(fā)現(xiàn)問題，了解當(dāng)前的設(shè)計背景，選擇合理的產(chǎn)品類型，迎合時代發(fā)展潮流，從產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型、使用環(huán)境等因素設(shè)計出創(chuàng)新、真正解決用戶需求的產(chǎn)品[6]。

（一）滿足用戶需求

任何事物都難以跨越低級階段而直接達到高級階段，因此，解決睡眠問題應(yīng)以用戶對產(chǎn)品本身的基本需求為前提。在設(shè)計中根據(jù)睡眠問題調(diào)研背景確定目標(biāo)用戶，進行用戶心理研究以及行為分析，挖掘用戶需求以明確設(shè)計方向，建立產(chǎn)品設(shè)計原型，選擇創(chuàng)新性的交互方式[7]。用戶分析具有廣泛的益處，大數(shù)據(jù)時代是研究“人”最好的時代，可以獲取用戶全面、豐富、深度的信息，它使用戶體驗適應(yīng)單個用戶及其期望，可以保證每個用戶擁有一套獨特的信息，在獲取信息的同時亦應(yīng)充分考慮用戶的隱私問題[8]。進行充分的市場調(diào)研，對所采集到的信息進行分析處理，只有正確判斷市場信息，才能得到成功的設(shè)計[9]。

（二）實現(xiàn)智能化

智能家具的發(fā)展仍處于初級階段，家具產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)迎合時代發(fā)展，使家具主體、控制等實現(xiàn)智能化，需有一定的技術(shù)支撐[10]。在工業(yè)制造4.0時代，智能制造已經(jīng)成為趨勢，智能制造應(yīng)實現(xiàn)產(chǎn)品智能化、裝備智能化、生產(chǎn)智能化、服務(wù)智能化、管理智能化[11]。當(dāng)前很多App會針對用戶的睡眠質(zhì)量提出一些睡眠改善意見，而某些睡眠App中所提出的睡眠建議不夠具有針對性。當(dāng)一個無抽煙飲酒等習(xí)慣的用戶被告知：睡前遠離煙酒有助于降低打呼的發(fā)生概率，提升睡眠時的呼吸質(zhì)量;或者睡前未進食的用戶被告知：接近入睡時間的大餐易導(dǎo)致消化不良，影響睡眠質(zhì)量。恰能反映出用戶大數(shù)據(jù)、監(jiān)測技術(shù)以及智能化信息處理方面所存在的問題。

（三）系統(tǒng)設(shè)計

在解決人們睡眠問題的同時，應(yīng)對造型、功能、結(jié)構(gòu)、人機等方面進行綜合考慮。運用系統(tǒng)化思維整體地看待問題，對產(chǎn)品進行系統(tǒng)化的設(shè)計，應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品與環(huán)境之間的關(guān)系，零部件與產(chǎn)品之間的關(guān)系，各部件之間的關(guān)系。

四、設(shè)計實踐

（一）設(shè)計定位

1.用戶定位：根據(jù)調(diào)研結(jié)論，將針對由于生理性及心理性因素所引發(fā)失眠的人群進行產(chǎn)品設(shè)計。失眠癥狀具體表現(xiàn)為入睡困難，入睡時間超過30分鐘;睡眠質(zhì)量下降，睡眠淺，易醒;總睡眠時間少于6小時。

2.產(chǎn)品類型及功能定位：床頭柜是除了床具用品以外與人們睡眠關(guān)系最為密切的家具產(chǎn)品，與人們的睡前活動息息相關(guān)，因此，將通過對床頭柜的設(shè)計緩解人們生理性及心理性的因素導(dǎo)致的睡眠問題，提高用戶睡眠質(zhì)量，監(jiān)測用戶睡眠情況，為用戶提供個性化睡眠服務(wù)。除床頭柜本身的基礎(chǔ)收納功能，確定產(chǎn)品與睡眠相關(guān)的功能為助眠、監(jiān)測、提示。

對實現(xiàn)多種功能的方式進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在眾多監(jiān)測方式中，多導(dǎo)睡眠監(jiān)測需要住在醫(yī)院和睡眠中心進行睡眠監(jiān)測，睡眠環(huán)境本身就會對患者的睡眠情況造成影響，再加之多電極連接，PSG監(jiān)測所反映患者睡眠質(zhì)量的真實性很難不受到人們的質(zhì)疑。智能手表十分普及，使用簡單，成本低，便攜，監(jiān)測設(shè)備根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)將睡眠簡單劃分為清醒期、淺睡期、快速眼動（REM）階段和深睡期[12]。音視頻監(jiān)測方式涉及隱私問題，且音頻監(jiān)測缺少獨立型產(chǎn)品，市面產(chǎn)品通常將其結(jié)合于其他設(shè)備進行開發(fā)應(yīng)用。比較分析后智能床頭柜將采用生物雷達監(jiān)測技術(shù)，是雷達技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)相結(jié)合的新概念。其無需與任何電極或傳感器接觸，即可在較遠距離對人體各項生理參數(shù)進行非接觸式檢測[13]。

（二）設(shè)計構(gòu)思及分析

智能助眠床頭柜的設(shè)計首先考慮床頭柜最基本的儲存功能，以香薰機、藍牙音箱、光療燈為載體，采用芳香吸入療法、光療法、音樂療法等多種科學(xué)安全的方法幫助用戶進入睡眠，同時通過傳感器監(jiān)測用戶的睡眠情況以及室內(nèi)環(huán)境情況，根據(jù)用戶的睡眠情況實時改善環(huán)境，并提出個性化的睡眠改善意見。床頭柜表面設(shè)置觸控屏以實現(xiàn)直接接觸，通過識別人體部分動作完成相關(guān)指令以實現(xiàn)非接觸式的體感控制，通過藍牙連接等方式滿足在其他設(shè)備上的遠程操控[14]。將香薰機、藍牙音箱、光療燈、充電裝置、檢測裝置等系統(tǒng)地結(jié)合為統(tǒng)一整體，實現(xiàn)產(chǎn)品間的智能互聯(lián)[15]。對產(chǎn)品功能的設(shè)計過程中，將產(chǎn)品功能所對應(yīng)的模塊進行合理排布，在考慮各部件之間整體性的同時，對承擔(dān)各功能的部件進行細節(jié)設(shè)計，如香薰機出氣方式、出氣孔、音箱音孔、光療燈燈光模式、充電方式等設(shè)計。應(yīng)考慮各部件之間以及部件與床頭柜整體之間在造型、風(fēng)格、功能等方面的呼應(yīng)與聯(lián)系，由繁及簡進行設(shè)計優(yōu)化，以提高產(chǎn)品的使用效率，增強用戶體驗感，初步構(gòu)思圖如圖2。

1.功能分析

（1）助眠功能：芳香療法在失眠癥的治療中日益受到關(guān)注，具有簡單，經(jīng)濟，低風(fēng)險的優(yōu)勢。當(dāng)吸入香氣時，香氣分子通過鼻頂進入嗅覺上皮，刺激嗅覺神經(jīng)元。這會導(dǎo)致下垂體分泌對治療抑郁和焦慮所引起睡眠障礙的激素，對于減輕疼痛和慢性壓力非常有效。用戶可使用床頭柜內(nèi)置香薰機，將精油滴入容器內(nèi)通過實現(xiàn)芳香吸入療法以緩解壓力，實現(xiàn)助眠功效。通過對光療燈光照強度的調(diào)節(jié)緩解用戶的不良情緒，幫助患者的機體恢復(fù)到正常睡眠節(jié)律，使患者的醒、睡周期與外界周期處于同一水平，改善生物鐘，調(diào)節(jié)相關(guān)腦神經(jīng)內(nèi)分泌。光療燈可設(shè)置多種光照模式，與普通燈具結(jié)合，滿足用戶處于一般照明、閱讀、助眠等不同環(huán)境下對于光的需求。同時，音樂具有鎮(zhèn)靜心境、放松肌肉等功能，緩解用戶壓力，進而提高睡眠質(zhì)量，用戶可根據(jù)需求運用內(nèi)置藍牙音箱播放具有針對性的助眠音樂或睡眠引導(dǎo)語。

（2）監(jiān)測與提示：床頭柜側(cè)板嵌入睡眠監(jiān)測、溫濕度監(jiān)測傳感器智能監(jiān)測用戶睡眠，根據(jù)用戶睡眠數(shù)據(jù)實時分析并改善環(huán)境情況。同時可在第二天通過音箱、床頭柜控制面板及手機App向用戶解讀睡眠報告，提出睡眠指導(dǎo)意見?？筛鶕?jù)用戶設(shè)定，床頭柜內(nèi)置音箱將在用戶醒后播報睡眠數(shù)據(jù)及改善建議，同時亦可提示當(dāng)日日程、天氣等事項。

（3）基礎(chǔ)功能：在考慮與睡眠相關(guān)功能的同時，床頭柜基本的功能亦應(yīng)得到重視。床頭柜收納與用戶睡前活動相關(guān)的物品。通過對用戶床頭柜內(nèi)收納的物品進行調(diào)研得出，其常放置及收納的物品包括手機、水杯、臺燈、書籍、紙巾、耳機、個人物品等，因此應(yīng)對其收納空間分區(qū)及收納形式進行合理規(guī)劃。

床頭柜功能區(qū)如圖3，充電裝置處于三角區(qū)域的左側(cè)，無線充電裝置設(shè)計為斜面板與床頭柜結(jié)合，使用戶取放更加方便，同時可為多部電子設(shè)備充電，側(cè)面置有USB接口以及國際通用接口便于為其他設(shè)備充電。

2.造型與材質(zhì)分析：在產(chǎn)品造型方面，香薰機與臺燈部分呈倒立的三角形，雖有不穩(wěn)定感，但豐富了角與形的變化，使人感到輕松活潑。倒立三角形的不穩(wěn)定感與呈梯形上小下大向外傾斜的柜腳及柜體形成互補，不僅呼應(yīng)了整體的造型，且具有一定的穩(wěn)定性。床頭柜整體采用天然木材，木材自身的花紋美觀，亦可吸收環(huán)境中的紫外線[16]。裝飾采用了玻璃與金屬，金屬的冰冷感與玻璃相呼應(yīng)，與木材形成對比，增加了整體造型的現(xiàn)代感[17]。同時，玻璃形成的虛體與木材圍合成的實體形成虛實對比，玻璃的點綴使人感到通透輕快，木材則給人以穩(wěn)重感，如圖3。

3.結(jié)構(gòu)與尺寸分析：床頭柜結(jié)構(gòu)如圖4，門內(nèi)傾斜擱板設(shè)計方便用戶取柜內(nèi)的物品，可放置小物件。柜體內(nèi)抽屜設(shè)置可移動的隔板，用戶可根據(jù)需求插入不等數(shù)量的隔板以對抽屜內(nèi)物品進行區(qū)別。燈部采用軟管材質(zhì)，可自由伸縮彎折和移動，以到達用戶滿意的位置。

根據(jù)人體坐姿手臂外展范圍如圖5，國家輕工業(yè)部門所提出的相關(guān)規(guī)定，床頭柜標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：高500毫米-700毫米，深350毫米-450毫米，寬400毫米-600毫米。

4.交互方式：床頭柜傳感器可對用戶的語音及動作指令進行識別開啟相應(yīng)的功能，床頭柜連接手機藍牙后可通過手機App實現(xiàn)床頭柜的功能操作。用戶通過手機端App及床頭柜觸控板進行床頭柜的操作，如圖6，在界面內(nèi)對個人信息進行修改，可根據(jù)自身需求設(shè)置各功能參數(shù)。在智能助眠模式下床頭柜將自主監(jiān)測用戶及環(huán)境狀況并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)主動調(diào)節(jié)相應(yīng)功能參數(shù)。其他模式下可根據(jù)用戶所設(shè)定參數(shù)運行相關(guān)功能。

結(jié)語

人們的生活質(zhì)量隨時代的變遷得到改善，但睡眠質(zhì)量卻未能與之成正比。隨著社會的發(fā)展，無形的壓力也悄然而至，社會壓力催生出許多睡眠問題。時代的發(fā)展不應(yīng)以犧牲人們的健康為代價，人們理應(yīng)同時擁有物質(zhì)與精神上的享受。睡眠問題對人們的影響正得到社會各界的廣泛關(guān)注，同時，睡眠問題的普遍性使得眾多睡眠產(chǎn)業(yè)公司以用戶為中心著手研發(fā)各種各樣的助眠產(chǎn)品，智能化時代的到來豐富了人們的生活，迅速發(fā)展以解放人類的雙手，使人們的生活更加美好，在設(shè)計中采用智能化的手段解決睡眠問題顯然已成為趨勢。