智能老年人睡眠监测器设计

史小玉 金冬

摘要：睡眠是人体一个重要的生理过程，睡眠是否对人身体健康有影响也引发了越来越多的医学家的关注。根据世界卫生组织报道显示，全世界人口中有35%的老人患有睡眠障碍，而青壮年患病率为28%，因此老年人在睡觉中因突发病死亡的概率也远高于正常人。如何治疗老年人的睡眠障碍问题也成为了现在老年医学研究的重点，本文希望通过设计一款可以监测睡眠障碍的睡眠监测仪来帮助解决这个问题。

关键词：老人；睡眠；健康；监测

1.老年人睡眠

1.1老年人睡眠概况

人一生有三分之一的时间在睡觉，人的生长发育等健康情况都是在睡觉中进行，人的睡眠质量也直接决定着人们的身体健康情况。与之相反，人的睡眠状况也反向表现了一个人的健康状况。人的睡眠状况关乎着其一生的健康情况，每天的睡眠质量决定着最近的身体状况，每一天人都要睡觉，因此睡眠在人是人一生中最重要的生理活动。

不同年龄阶段的人群睡眠状况也有所不同，老年人容易出现睡眠时间短、易觉醒、入睡困难等问题。据数据显示老年人的失眠发生率是年轻人的3-4倍。而导致失眠很大部分原因是患有睡眠障碍，引发老年人睡眠障碍发生的影响因素有很多，但目前大多数的老年人对此认知不清，一味认为自己只是普通的失眠，错失了提前发现病情的机会。

1.2睡眠障碍

有研究指出，我国有45.5%的人患有睡眠障碍，老年人占比过半高达56.7%，患有睡眠障碍不仅会给老年人的日常生活带来不便，还会影响其生理机能，诱发多种精神疾病。长期患有睡眠障碍的老年人也不利于他们其他病情的治疗和康复，还会导致血压升高，严重的则会出现夜间睡眠心律不正常、猝死、卒中、肺动脉血压增高、身体抽搐以及认知功能下降等症状。

在患有睡眠障碍的老年人中，有80%的患者会发生阻塞性睡眠呼吸障碍，患有呼吸障碍的老年人，睡觉时会因为呼吸暂停，导致全身重要器官处于低氧状态，从而引发严重的生命危险。因此老年人的生活质量及身体健康和睡眠状况好坏息息相关。

1.3睡眠监测的原因与目的

随着人口老龄化，睡眠障碍的发生率也在增加。睡眠障碍可能会导致老年人患有糖尿病、高血压、心血管等疾病，这也是老年人群中常见的几种疾病。睡眠监测器可以帮助老人及其家属实时监测老人睡眠时的健康状况，有效预防并提醒睡觉中出现的异常情况，做到防患于未然。

我国近几年来经济水平提高，消费升级，各种智能辅助器也应运而生。针对目前中国的现状而言，中国人更习惯于居家养老，这与欧美国家的情况有很大的区别。这也催生了一大批家用养老产品，因此我认为应该有一款适应于家用的监测睡眠障碍的监测仪。

2.市场上睡眠监测器分析

2.1国内外睡眠监测概况

目前市场上的睡眠监测器多是与手环相结合，通过传感器与身体相接触，监测心跳率、呼吸率、身体翻身和离床数据，这类产品不需要使用者改变自身的睡眠习惯，适应于大多数人。但智能手环所能监测的指标数量，相对于医疗监测指标来说，并不是能够作为疾病鉴定依据的关键数据。

与此同时，智能手环需要使用者在睡觉时戴，这对于有裸睡习惯的人群来说势必会降低他们睡觉的舒适度。当人们长时间带手环睡觉，表带会压迫血管，引起手臂麻木等进而影响其睡眠，同时受睡姿的影响，这类可穿戴类产品收集的数据也会有很大的误差。

2.2调研分析

ResMed他们家推出了一款家用睡眠监测设备S+，使用时直接放在桌子上，非接触性监测睡眠数据。它不仅可以监测使呼吸深浅，还可以记录周围环境光和噪音温度。这款产品还可以根据睡眠情况、环境和生活方式提供个性化的睡眠指导。但是这款产品过多的依赖手机，而且还要在睡觉前告知机器，并不是很方便老人的使用，毕竟我国大多数老人生活在科技相对落后的社会环境中，容易对于高科技产品产生畏惧感、难操作，所以产品的使用方式要简化去方便老年人的使用。

Beddit是一个布满传感器的长带子，使用时将带子平铺在床上，另外一头连接电源，即可分析晚上的睡眠情况。但美中不足的是Beddit的带子比较短，如果睡觉中移动到带子外，它就无法监测。与此同时，Beddit采用的是一种纤维材质，平整度不好容易移位，监测结果会因此不准。

目前市场上各类睡眠监测产品的共病就是测试数据不准，归根到底还是因为人体睡眠的多样性，判断方式还未能形成一个统一的标准。根据Sleep Shepherd的创始人兼总裁Michael Larson的说法，人工智能算法的问题在于“当下大多数人工智能算法的核心是模式匹配，而在睡眠技术领域所存在的一个问题就是，算法中使用的模式是有缺陷的，它们无法很好地来描述睡眠状态。”当它的算法基础与运动传感器发生偏离的时候，监测就会存在缺陷，给出不准确的数据。

3.常用的监测技术

3.1体动记录仪

最早体动记录仪是用来衡量军人身体性能的，经过30多年的改进，开始广泛地应用到睡眠产品对睡觉时觉醒模式的监测评估。现市场上使用的体动记录仪从3个方向轴记录数据，使用三轴的传感器可以很灵敏记录到3个方向轻微的移动。同时市场上的睡眠监测器和医用睡眠监测数据相比，还有很大的差距。

虽然体动记录仪还不是很专业，但它还是可以给用户提供有用的信息，因此现在市场上的睡眠监测器虽然不能和医用的一样精准，但还是一个方便、经濟划算、相对精准的睡眠收集方式。

3.2多导睡眠监测

世界睡眠研究界将多导睡眠监测作为判断是否患有睡眠障碍疾病的金标准，专业的记录了睡眠时各种生理参数，根据记录的数据医生可以进行专业的分析判断各种与睡眠障碍的相关疾病。

但是医用的监测数据虽然准确但还是有很大的局限性。患者需要在医院度过一个或两个晚上，用不同的设备测量各种睡眠数据，这对于患者来说，突然在一个陌生的环境睡觉还要在身体上放置多种仪器，会对患者的睡眠质量产生很大影响，所以监测的数据也会和其在熟悉的睡眠环境里监测得到的数据有区别。

4.睡眠监测器的案例分析

目前市场上的睡眠监测仪只是纯粹的睡眠监测，并不适用于老年人，也无法真正的解决老年人的健康问题，确实缺少一款可以让老年人家用的睡眠监测产品。

4.1注重生命监测

睡眠监测仪除了在注重提升数据的精确度以外，还应该实在的解决问题。设计一款老年人使用的监测仪，应该要减少老年人因睡眠障碍的致死率。因此我觉得睡眠监测器可以增加监测重要的生命特征数据。

4.2干预式设计

只有监测功能的产品无法给用户带来更好的睡眠体验，还应该为用户根据自身情况提供定制化解决方案。同时卧室空气的质量温度湿度等，及时调节温度或湿度至舒适的睡眠状态；或当用户夜晚起身时自动开启室内的灯光方便他们行动。

一旦监测到老人生命体征的异常情况，直接呼叫120和亲属电话，还可以打开家中的智能锁，防止出现独居老人失去意识无法开门，不能及时救援的狀况。

所以一款好的睡眠监测仪应该帮助使用者还原日常的睡眠环境，做到真正的无感监测不给被他们任何束缚感。同时数据上还应该增加更多的有效监测数据，真正的解决睡眠障碍的问题，对异常数据进行相关指导建议，避免病情的严重化。

4.3技术

睡眠质量的好坏与睡眠的环境也有关系。可以在现有产品功能基础上，增加周围环境的监测，更好地反应老年人每天的睡眠情况。采用UWB定位技术，可以直接通过无接触方式，监测睡眠者的信息。运用物联网技术，通过物联网可以将家中的设备与监测仪相连接，实现家中的智能控制，方便其调节温度湿度智能锁等产品。

4.4外形材质

《庄子·刻意》有淡然无极而众美从之的说法，因此我希望睡眠监测仪整体外形简约自然，这也符合中国自古以来的雅文化的审美观，符合老年人的审美。产品材料上采用金属与布制品的相结合，金属部分采用铝合金，因为铝合金低密度质量轻，强度高，还可以轻松加工成各种形状很好塑性，并且有很好的导电、导热性和抗腐蚀性。而且铝合金比不锈钢要更轻盈，很适合做日常生活产品。

5.总结

现代笔记本之父比尔·莫格里奇曾多次说过：“我们是在设计互动，而不是在设计名词。”通过对睡眠监测器的研究我们不仅了解到老年人监测睡眠时的身体状况，还了解了老年人的使用体验、功能。通过对老年人睡眠障碍问题进行分析，设计出一款可以真正解决老年人睡眠问题的睡眠监测器，最大限度的提升老年人的健康状况。

参考文献：

[1]邹文华，阳厚爱，陈宁，蒋宏琴，老人睡眠与健康状况的调查分析[J]，南华大学学报·医学版，2006.12

[2]戴悦，张宝泉，李映兰，舒怡，姜彩肖，孙虹，中国老年人睡眠质量与抑郁、焦虑相关性的Meta分析[J]，中华护理杂志49卷第1期.2014

[3]刘聪，蒋军广，张艳梅，刘爽，邹亚宁，老年阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征临床及睡眠监测特点分析[J]，中国老年学杂志，2017.4

[4]赵寅，居家养老产品设计研究，大众文艺（美术与设计）

[5]王玮，凌继尧.高科技养老介助卫浴产品创新设计研究[J].南京艺术学院学报（美术与设计），2015（05）：180-183.

[6]师晔兰，郁舒兰，萨兴联.产品设计中的“时间”思考[J].设计，2016（17）：22-23

[7]谢静，蒋秀林，朱文婕，基于物联网的家居睡眠环境监测系统设计与实现[J]，宿州 学院学报，2018.9

[8]李 晶，季尊良，金属材料在玩具设计中的应用[J]，设计，2018（16）：120-122

[9]张 超，陈 丹，郁舒兰，无印良品中的侘寂美学研究[J]，家具与室内装饰，2017（03）：34-35