面向健康睡眠的智能家具设计研究

马婉荣　冯鑫浩

关键词：睡眠质量 智能家具 失眠 睡眠监测 智能床头柜设计

中图分类号：TS661 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）09-0142-03

引言

睡眠占据我们人生三分之一的时间，是人体的生理需求，可以消除疲劳，为新的劳作积蓄能量[1]。在过去，拥有睡眠问题的人很少，而在当前社会，难以入睡、睡眠质量差等问题成为社会中普遍存在的现象。伴随社会的不断进步，人们的生活节奏加快，所面临的压力也越来越大。各种各样的因素对我们的睡眠品质产生影响，进而影响着人们的正常生活。社会中有越来越多的人开始关注睡眠健康，睡眠问题催生了睡眠经济，睡眠产业层出不穷。在当前智能化的时代，人们对物质生活以及精神生活的追求未曾改变，设计迎合时代的变迁始终满足人们对美好生活的追求。无论是在学习办公、饮食、睡眠时，还是在交通工具上，人们每天使用家具的时间占全天的三分之二以上。睡眠更是离不开家具产品，因此，如何通过设计将智能技术与传统家具有效结合以帮助人们睡眠、提升人们的睡眠质量、使人们拥有健康的睡眠显得尤为重要。

一、智能家居与睡眠产业发展概述

智能家居是一个由光、热、温度、电视和其他组件、计算机、音频和视频系统、安全和摄像机系统组成的系统，其中组件具有建立双向通信的能力，同时由来自房屋内任何房间或通过互联网远程的用户自动或用户控制[2]。

睡眠健康是人们的普遍需求，智能睡眠作为智能家居产业的重要组成部分，最初，智能睡眠产业中传统家具具有网络化的功能，给用户带来了便捷的体验。带有移动应用的远程控制可以避免手动操作，但这只是一种方便的“功能”，并不能提高用户的睡眠质量。后发展为通过设备的互联互通，以改善人们的睡眠环境。智能睡眠发展至今更加强调“以人为本”，可以通过传感器技术感知用户的动作与需求，为用户提供更为精准的服务，可跟踪个人睡眠数据，提供具体化的睡眠建议，帮助用户轻松达到最佳睡眠状态。

当前智能睡眠产品主要有智能床和床垫、智能睡眠仪，超意识脑波助眠仪、智能音箱、智能台灯等。智能单体在市场上占据份额较多，但不同产品之间的联动与融合还需深入探索[3]。

二、睡眠情况分析

（一）睡眠现状

基于全网调查及品牌大数据调研，“梦洁”集团于2021年发布的《2020年中国人睡眠质量报告》显示，2020年疫情后，中国人入睡时间延迟了2至3小时，76.56%的人出现睡前拖延症，入睡时间越来越晚，晚上11点以后入睡的人占76.56%，凌晨12点后入睡的占33.62%，且平均睡眠时长只有6.82小时;其中，仅有26%的中国人拥有正常深睡时间，有将近3亿中国人睡眠质量差;67.24%的人出现失眠症状，30%的人睡觉出现多梦的情况。同时，失眠年轻化加剧，有67.4%的中国人购买过助眠产品，其中62%是90后[4]。

（二）用户睡前行为

智能化时代改变了人们的生活方式，手机成为人们生活中的“必需品”。蜗牛睡眠“2021年中国国民健康睡眠洞察报告”显示，用户的睡前行为大多与手机相关，用户习惯于睡前追剧、打游戏、看直播、网购等，如图1。在一天的工作和学习结束之后，人们才真正拥有了属于自己的时间，为了弥补白天未能使用手机的时间便开始熬夜玩手机，导致睡眠时间短，作息不规律。

（三）睡眠标准

1.足量的睡眠时间：有些人或许睡眠6小时依感精力充沛，有些人却怎样也睡不够。由于每个人的睡眠结构不同，所需的睡眠时间也因人而异。生活方式的改变使熬夜成为了一种普遍现象，身体机能及身体恢复能力良好成了人们熬夜的资本，但熬夜对于身体所带来的伤害是无法预料的，其极有可能掩盖着潜在的睡眠问题。

2.深度睡眠：深度睡眠可增加代谢、排除身体毒素、积蓄能量、提高免疫力、保护大脑。当前人们由于各种原因导致睡眠剥夺，因此在有限时间内提升深度睡眠时长可极大改善学习工作状态。

美国斯坦福大学研究发现，每减少5%的深度睡眠的时间，中老年人的早死率就会增加13%-17%[4]。加利福尼亚大学伯克利分校的一项研究显示，虽然整个晚上的睡眠可以稳定情绪，但是睡不着的夜晚会导致不安水平增加30%，而深度睡眠可以帮助减轻睡眠不足所引起的不安。

（四）影响睡眠的因素

1.躯体因素：由于自身疾病引发的身体疼痛而难以入睡。如关节痛、肌肉痛，心慌、咳嗽、憋闷，皮肤病导致的瘙痒，高烧，腹胀，便秘等躯体症状。

2.心理因素：学业、工作压力引起的焦虑主要以入睡困难为主。若过分地关注自己的睡眠，担心失眠反而更难以入睡。

3.药物因素：抑郁症与失眠症呈正相关，某些抗抑郁药物也会增加失眠。长期服用安眠药一旦停止用药也会出现相应的症状，会导致睡眠浅、多梦等。

4.人为因素：睡前剧烈运动、暴饮暴食、喝茶或咖啡、饮酒，过长时间看书及不规律的作息等均会对睡眠产生影响。

5.环境因素：室内噪声、温湿度过高或过低、强光照射、通风情况、寝具功能会影响睡眠质量。

（五）睡眠问题的危害

睡眠问题会对人的身心健康、工作和生活产生较大的影响，与睡眠问题相关的疾病包括抑郁症、健忘症、打鼾症、肥胖症等。睡眠问题不仅和许多身体疾病相关，更是影响着我们生活的方方面面。在进行了一天的劳作后，由于各种睡眠问题导致我们的身体得不到充分的休息，这时就会产生各种各样的问题。对我们生活最直接的影响便是第二天的精神不振，有了良好的工作状态才能有更好的工作效率，睡眠问题使患者在次日身体疲倦，大脑反应迟钝，情绪起伏大，导致工作效率下降。

三、智能睡眠家具设计原则

睡眠是人类恢复体力，提高工作效率的重要途径，生活压力导致越来越多的人睡不好，人们对睡眠健康的重视使得睡眠产业迅速发展。通过对智能产品的调研可以发现，多数产品只注重对于产品功能的叠加，在智能制造新時代，单纯地附加功能已经无法满足人们的需求，更应考虑人的特性，在满足造型的基础上合理设计人机之间的交互，使人们的生活更加便捷，舒适，健康，高效[5]。市场上的助眠产品种类繁多，床和床垫大多解决的是物质方面影响睡眠的因素，除此类产品暂无系统化的从生理及心理方面为出发点而设计的助眠产品。因此在设计过程中应着重考虑用户需求，发现问题，了解当前的设计背景，选择合理的产品类型，迎合时代发展潮流，从产品的功能、结构、造型、使用环境等因素设计出创新、真正解决用户需求的产品[6]。

（一）满足用户需求

任何事物都难以跨越低级阶段而直接达到高级阶段，因此，解决睡眠问题应以用户对产品本身的基本需求为前提。在设计中根据睡眠问题调研背景确定目标用户，进行用户心理研究以及行为分析，挖掘用户需求以明确设计方向，建立产品设计原型，选择创新性的交互方式[7]。用户分析具有广泛的益处，大数据时代是研究“人”最好的时代，可以获取用户全面、丰富、深度的信息，它使用户体验适应单个用户及其期望，可以保证每个用户拥有一套独特的信息，在获取信息的同时亦应充分考虑用户的隐私问题[8]。进行充分的市场调研，对所采集到的信息进行分析处理，只有正确判断市场信息，才能得到成功的设计[9]。

（二）实现智能化

智能家具的发展仍处于初级阶段，家具产品的设计应迎合时代发展，使家具主体、控制等实现智能化，需有一定的技术支撑[10]。在工业制造4.0时代，智能制造已经成为趋势，智能制造应实现产品智能化、装备智能化、生产智能化、服务智能化、管理智能化[11]。当前很多App会针对用户的睡眠质量提出一些睡眠改善意见，而某些睡眠App中所提出的睡眠建议不够具有针对性。当一个无抽烟饮酒等习惯的用户被告知：睡前远离烟酒有助于降低打呼的发生概率，提升睡眠时的呼吸质量;或者睡前未进食的用户被告知：接近入睡时间的大餐易导致消化不良，影响睡眠质量。恰能反映出用户大数据、监测技术以及智能化信息处理方面所存在的问题。

（三）系统设计

在解决人们睡眠问题的同时，应对造型、功能、结构、人机等方面进行综合考虑。运用系统化思维整体地看待问题，对产品进行系统化的设计，应综合考虑产品与环境之间的关系，零部件与产品之间的关系，各部件之间的关系。

四、设计实践

（一）设计定位

1.用户定位：根据调研结论，将针对由于生理性及心理性因素所引发失眠的人群进行产品设计。失眠症状具体表现为入睡困难，入睡时间超过30分钟;睡眠质量下降，睡眠浅，易醒;总睡眠时间少于6小时。

2.产品类型及功能定位：床头柜是除了床具用品以外与人们睡眠关系最为密切的家具产品，与人们的睡前活动息息相关，因此，将通过对床头柜的设计缓解人们生理性及心理性的因素导致的睡眠问题，提高用户睡眠质量，监测用户睡眠情况，为用户提供个性化睡眠服务。除床头柜本身的基础收纳功能，确定产品与睡眠相关的功能为助眠、监测、提示。

对实现多种功能的方式进行调研发现，在众多监测方式中，多导睡眠监测需要住在医院和睡眠中心进行睡眠监测，睡眠环境本身就会对患者的睡眠情况造成影响，再加之多电极连接，PSG监测所反映患者睡眠质量的真实性很难不受到人们的质疑。智能手表十分普及，使用简单，成本低，便携，监测设备根据监测到的数据将睡眠简单划分为清醒期、浅睡期、快速眼动（REM）阶段和深睡期[12]。音视频监测方式涉及隐私问题，且音频监测缺少独立型产品，市面产品通常将其结合于其他设备进行开发应用。比较分析后智能床头柜将采用生物雷达监测技术，是雷达技术与生物医学工程技术相结合的新概念。其无需与任何电极或传感器接触，即可在较远距离对人体各项生理参数进行非接触式检测[13]。

（二）设计构思及分析

智能助眠床头柜的设计首先考虑床头柜最基本的储存功能，以香薰机、蓝牙音箱、光疗灯为载体，采用芳香吸入疗法、光疗法、音乐疗法等多种科学安全的方法帮助用户进入睡眠，同时通过传感器监测用户的睡眠情况以及室内环境情况，根据用户的睡眠情况实时改善环境，并提出个性化的睡眠改善意见。床头柜表面设置触控屏以实现直接接触，通过识别人体部分动作完成相关指令以实现非接触式的体感控制，通过蓝牙连接等方式满足在其他设备上的远程操控[14]。将香薰机、蓝牙音箱、光疗灯、充电装置、检测装置等系统地结合为统一整体，实现产品间的智能互联[15]。对产品功能的设计过程中，将产品功能所对应的模块进行合理排布，在考虑各部件之间整体性的同时，对承担各功能的部件进行细节设计，如香薰机出气方式、出气孔、音箱音孔、光疗灯灯光模式、充电方式等设计。应考虑各部件之间以及部件与床头柜整体之间在造型、风格、功能等方面的呼应与联系，由繁及简进行设计优化，以提高产品的使用效率，增强用户体验感，初步构思图如图2。

1.功能分析

（1）助眠功能：芳香疗法在失眠症的治疗中日益受到关注，具有简单，经济，低风险的优势。当吸入香气时，香气分子通过鼻顶进入嗅觉上皮，刺激嗅觉神经元。这会导致下垂体分泌对治疗抑郁和焦虑所引起睡眠障碍的激素，对于减轻疼痛和慢性压力非常有效。用户可使用床头柜内置香薰机，将精油滴入容器内通过实现芳香吸入疗法以缓解压力，实现助眠功效。通过对光疗灯光照强度的调节缓解用户的不良情绪，帮助患者的机体恢复到正常睡眠节律，使患者的醒、睡周期与外界周期处于同一水平，改善生物钟，调节相关脑神经内分泌。光疗灯可设置多种光照模式，与普通灯具结合，满足用户处于一般照明、阅读、助眠等不同环境下对于光的需求。同时，音乐具有镇静心境、放松肌肉等功能，缓解用户压力，进而提高睡眠质量，用户可根据需求运用内置蓝牙音箱播放具有针对性的助眠音乐或睡眠引导语。

（2）监测与提示：床头柜侧板嵌入睡眠监测、温湿度监测传感器智能监测用户睡眠，根据用户睡眠数据实时分析并改善环境情况。同时可在第二天通过音箱、床头柜控制面板及手機App向用户解读睡眠报告，提出睡眠指导意见。可根据用户设定，床头柜内置音箱将在用户醒后播报睡眠数据及改善建议，同时亦可提示当日日程、天气等事项。

（3）基础功能：在考虑与睡眠相关功能的同时，床头柜基本的功能亦应得到重视。床头柜收纳与用户睡前活动相关的物品。通过对用户床头柜内收纳的物品进行调研得出，其常放置及收纳的物品包括手机、水杯、台灯、书籍、纸巾、耳机、个人物品等，因此应对其收纳空间分区及收纳形式进行合理规划。

床头柜功能区如图3，充电装置处于三角区域的左侧，无线充电装置设计为斜面板与床头柜结合，使用户取放更加方便，同时可为多部电子设备充电，侧面置有USB接口以及国际通用接口便于为其他设备充电。

2.造型与材质分析：在产品造型方面，香薰机与台灯部分呈倒立的三角形，虽有不稳定感，但丰富了角与形的变化，使人感到轻松活泼。倒立三角形的不稳定感与呈梯形上小下大向外倾斜的柜脚及柜体形成互补，不仅呼应了整体的造型，且具有一定的稳定性。床头柜整体采用天然木材，木材自身的花纹美观，亦可吸收环境中的紫外线[16]。装饰采用了玻璃与金属，金属的冰冷感与玻璃相呼应，与木材形成对比，增加了整体造型的现代感[17]。同时，玻璃形成的虚体与木材围合成的实体形成虚实对比，玻璃的点缀使人感到通透轻快，木材则给人以稳重感，如图3。

3.结构与尺寸分析：床头柜结构如图4，门内倾斜搁板设计方便用户取柜内的物品，可放置小物件。柜体内抽屉设置可移动的隔板，用户可根据需求插入不等数量的隔板以对抽屉内物品进行区别。灯部采用软管材质，可自由伸缩弯折和移动，以到达用户满意的位置。

根据人体坐姿手臂外展范围如图5，国家轻工业部门所提出的相关规定，床头柜标准尺寸为：高500毫米-700毫米，深350毫米-450毫米，宽400毫米-600毫米。

4.交互方式：床头柜传感器可对用户的语音及动作指令进行识别开启相应的功能，床头柜连接手机蓝牙后可通过手机App实现床头柜的功能操作。用户通过手机端App及床头柜触控板进行床头柜的操作，如图6，在界面内对个人信息进行修改，可根据自身需求设置各功能参数。在智能助眠模式下床头柜将自主监测用户及环境状况并根据监测数据主动调节相应功能参数。其他模式下可根据用户所设定参数运行相关功能。

結语

人们的生活质量随时代的变迁得到改善，但睡眠质量却未能与之成正比。随着社会的发展，无形的压力也悄然而至，社会压力催生出许多睡眠问题。时代的发展不应以牺牲人们的健康为代价，人们理应同时拥有物质与精神上的享受。睡眠问题对人们的影响正得到社会各界的广泛关注，同时，睡眠问题的普遍性使得众多睡眠产业公司以用户为中心着手研发各种各样的助眠产品，智能化时代的到来丰富了人们的生活，迅速发展以解放人类的双手，使人们的生活更加美好，在设计中采用智能化的手段解决睡眠问题显然已成为趋势。