面向健康睡眠的智能家具設計研究

馬婉榮　馮鑫浩

關鍵詞：睡眠質量 智能家具 失眠 睡眠監測 智能床頭柜設計

中圖分類號：TS661 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）09-0142-03

引言

睡眠占據我們人生三分之一的時間，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，而在當前社會，難以入睡、睡眠質量差等問題成為社會中普遍存在的現象。伴隨社會的不斷進步，人們的生活節奏加快，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產生影響，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注睡眠健康，睡眠問題催生了睡眠經濟，睡眠產業層出不窮。在當前智能化的時代，人們對物質生活以及精神生活的追求未曾改變，設計迎合時代的變遷始終滿足人們對美好生活的追求。無論是在學習辦公、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品，因此，如何通過設計將智能技術與傳統家具有效結合以幫助人們睡眠、提升人們的睡眠質量、使人們擁有健康的睡眠顯得尤為重要。

一、智能家居與睡眠產業發展概述

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、安全和攝像機系統組成的系統，其中組件具有建立雙向通信的能力，同時由來自房屋內任何房間或通過互聯網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業的重要組成部分，最初，智能睡眠產業中傳統家具具有網絡化的功能，給用戶帶來了便捷的體驗。帶有移動應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量。后發展為通過設備的互聯互通，以改善人們的睡眠環境。智能睡眠發展至今更加強調“以人為本”，可以通過傳感器技術感知用戶的動作與需求，為用戶提供更為精準的服務，可跟蹤個人睡眠數據，提供具體化的睡眠建議，幫助用戶輕松達到最佳睡眠狀態。

當前智能睡眠產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份額較多，但不同產品之間的聯動與融合還需深入探索[3]。

二、睡眠情況分析

（一）睡眠現狀

基于全網調查及品牌大數據調研，“夢潔”集團于2021年發布的《2020年中國人睡眠質量報告》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3億中國人睡眠質量差;67.24%的人出現失眠癥狀，30%的人睡覺出現多夢的情況。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，用戶習慣于睡前追劇、打游戲、看直播、網購等，如圖1。在一天的工作和學習結束之后，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，導致睡眠時間短，作息不規律。

（三）睡眠標準

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構不同，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象，身體機能及身體恢復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。當前人們由于各種原因導致睡眠剝奪，因此在有限時間內提升深度睡眠時長可極大改善學習工作狀態。

美國斯坦福大學研究發現，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]。加利福尼亞大學伯克利分校的一項研究顯示，雖然整個晚上的睡眠可以穩定情緒，但是睡不著的夜晚會導致不安水平增加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：由于自身疾病引發的身體疼痛而難以入睡。如關節痛、肌肉痛，心慌、咳嗽、憋悶，皮膚病導致的瘙癢，高燒，腹脹，便秘等軀體癥狀。

2.心理因素：學業、工作壓力引起的焦慮主要以入睡困難為主。若過分地關注自己的睡眠，擔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，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相應的癥狀，會導致睡眠淺、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律的作息等均會對睡眠產生影響。

5.環境因素：室內噪聲、溫濕度過高或過低、強光照射、通風情況、寢具功能會影響睡眠質量。

（五）睡眠問題的危害

睡眠問題會對人的身心健康、工作和生活產生較大的影響，與睡眠問題相關的疾病包括抑郁癥、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，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致我們的身體得不到充分的休息，這時就會產生各種各樣的問題。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，大腦反應遲鈍，情緒起伏大，導致工作效率下降。

三、智能睡眠家具設計原則

睡眠是人類恢復體力，提高工作效率的重要途徑，生活壓力導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業迅速發展。通過對智能產品的調研可以發現，多數產品只注重對于產品功能的疊加，在智能制造新時代，單純地附加功能已經無法滿足人們的需求，更應考慮人的特性，在滿足造型的基礎上合理設計人機之間的交互，使人們的生活更加便捷，舒適，健康，高效[5]。市場上的助眠產品種類繁多，床和床墊大多解決的是物質方面影響睡眠的因素，除此類產品暫無系統化的從生理及心理方面為出發點而設計的助眠產品。因此在設計過程中應著重考慮用戶需求，發現問題，了解當前的設計背景，選擇合理的產品類型，迎合時代發展潮流，從產品的功能、結構、造型、使用環境等因素設計出創新、真正解決用戶需求的產品[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，解決睡眠問題應以用戶對產品本身的基本需求為前提。在設計中根據睡眠問題調研背景確定目標用戶，進行用戶心理研究以及行為分析，挖掘用戶需求以明確設計方向，建立產品設計原型，選擇創新性的交互方式[7]。用戶分析具有廣泛的益處，大數據時代是研究“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充分考慮用戶的隱私問題[8]。進行充分的市場調研，對所采集到的信息進行分析處理，只有正確判斷市場信息，才能得到成功的設計[9]。

（二）實現智能化

智能家具的發展仍處于初級階段，家具產品的設計應迎合時代發展，使家具主體、控制等實現智能化，需有一定的技術支撐[10]。在工業制造4.0時代，智能制造已經成為趨勢，智能制造應實現產品智能化、裝備智能化、生產智能化、服務智能化、管理智能化[11]。當前很多App會針對用戶的睡眠質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。當一個無抽煙飲酒等習慣的用戶被告知：睡前遠離煙酒有助于降低打呼的發生概率，提升睡眠時的呼吸質量;或者睡前未進食的用戶被告知：接近入睡時間的大餐易導致消化不良，影響睡眠質量。恰能反映出用戶大數據、監測技術以及智能化信息處理方面所存在的問題。

（三）系統設計

在解決人們睡眠問題的同時，應對造型、功能、結構、人機等方面進行綜合考慮。運用系統化思維整體地看待問題，對產品進行系統化的設計，應綜合考慮產品與環境之間的關系，零部件與產品之間的關系，各部件之間的關系。

四、設計實踐

（一）設計定位

1.用戶定位：根據調研結論，將針對由于生理性及心理性因素所引發失眠的人群進行產品設計。失眠癥狀具體表現為入睡困難，入睡時間超過30分鐘;睡眠質量下降，睡眠淺，易醒;總睡眠時間少于6小時。

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

對實現多種功能的方式進行調研發現，在眾多監測方式中，多導睡眠監測需要住在醫院和睡眠中心進行睡眠監測，睡眠環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監測所反映患者睡眠質量的真實性很難不受到人們的質疑。智能手表十分普及，使用簡單，成本低，便攜，監測設備根據監測到的數據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]。音視頻監測方式涉及隱私問題，且音頻監測缺少獨立型產品，市面產品通常將其結合于其他設備進行開發應用。比較分析后智能床頭柜將采用生物雷達監測技術，是雷達技術與生物醫學工程技術相結合的新概念。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進行非接觸式檢測[13]。

（二）設計構思及分析

智能助眠床頭柜的設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安全的方法幫助用戶進入睡眠，同時通過傳感器監測用戶的睡眠情況以及室內環境情況，根據用戶的睡眠情況實時改善環境，并提出個性化的睡眠改善意見。床頭柜表面設置觸控屏以實現直接接觸，通過識別人體部分動作完成相關指令以實現非接觸式的體感控制，通過藍牙連接等方式滿足在其他設備上的遠程操控[14]。將香薰機、藍牙音箱、光療燈、充電裝置、檢測裝置等系統地結合為統一整體，實現產品間的智能互聯[15]。對產品功能的設計過程中，將產品功能所對應的模塊進行合理排布，在考慮各部件之間整體性的同時，對承擔各功能的部件進行細節設計，如香薰機出氣方式、出氣孔、音箱音孔、光療燈燈光模式、充電方式等設計。應考慮各部件之間以及部件與床頭柜整體之間在造型、風格、功能等方面的呼應與聯系，由繁及簡進行設計優化，以提高產品的使用效率，增強用戶體驗感，初步構思圖如圖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注，具有簡單，經濟，低風險的優勢。當吸入香氣時，香氣分子通過鼻頂進入嗅覺上皮，刺激嗅覺神經元。這會導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置香薰機，將精油滴入容器內通過實現芳香吸入療法以緩解壓力，實現助眠功效。通過對光療燈光照強度的調節緩解用戶的不良情緒，幫助患者的機體恢復到正常睡眠節律，使患者的醒、睡周期與外界周期處于同一水平，改善生物鐘，調節相關腦神經內分泌。光療燈可設置多種光照模式，與普通燈具結合，滿足用戶處于一般照明、閱讀、助眠等不同環境下對于光的需求。同時，音樂具有鎮靜心境、放松肌肉等功能，緩解用戶壓力，進而提高睡眠質量，用戶可根據需求運用內置藍牙音箱播放具有針對性的助眠音樂或睡眠引導語。

（2）監測與提示：床頭柜側板嵌入睡眠監測、溫濕度監測傳感器智能監測用戶睡眠，根據用戶睡眠數據實時分析并改善環境情況。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，提出睡眠指導意見。可根據用戶設定，床頭柜內置音箱將在用戶醒后播報睡眠數據及改善建議，同時亦可提示當日日程、天氣等事項。

（3）基礎功能：在考慮與睡眠相關功能的同時，床頭柜基本的功能亦應得到重視。床頭柜收納與用戶睡前活動相關的物品。通過對用戶床頭柜內收納的物品進行調研得出，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，因此應對其收納空間分區及收納形式進行合理規劃。

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

2.造型與材質分析：在產品造型方面，香薰機與臺燈部分呈倒立的三角形，雖有不穩定感，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，不僅呼應了整體的造型，且具有一定的穩定性。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，與木材形成對比，增加了整體造型的現代感[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，木材則給人以穩重感，如圖3。

3.結構與尺寸分析：床頭柜結構如圖4，門內傾斜擱板設計方便用戶取柜內的物品，可放置小物件。柜體內抽屜設置可移動的隔板，用戶可根據需求插入不等數量的隔板以對抽屜內物品進行區別。燈部采用軟管材質，可自由伸縮彎折和移動，以到達用戶滿意的位置。

根據人體坐姿手臂外展范圍如圖5，國家輕工業部門所提出的相關規定，床頭柜標準尺寸為：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的功能，床頭柜連接手機藍牙后可通過手機App實現床頭柜的功能操作。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，在界面內對個人信息進行修改，可根據自身需求設置各功能參數。在智能助眠模式下床頭柜將自主監測用戶及環境狀況并根據監測數據主動調節相應功能參數。其他模式下可根據用戶所設定參數運行相關功能。

結語

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