臥室環境對睡眠質量的影響.pdf

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1、室內環境對睡眠質量的影響 連之偉 目 錄 背景 1 2 3 案例 展望 1.背景 睡眠的重要性 睡眠環境 睡眠是必要的生理活動 人一生中三分之一的時間在睡眠 睡眠是人們健康的保障 降低心臟病和糖尿病的風險，保護人體免受癡呆癥的侵害，減少憂郁和焦慮，環境影響睡眠 “被熱醒”,“被窗外的汽車喇叭聲驚醒”，睡眠環境影響因素 熱環境（溫度、濕度等），聲環境，光環境（照度、色溫），空氣品質（CO2濃度，芳氛，污染物，負離子等），富氧，研究目標：旨在從室內環境(包括但不限于溫度、濕度、光照、噪聲、氣味等空氣品質)對人體睡眠質量的影響著手進行研究，從而營造出健康舒適的睡眠環境。睡眠階段 非快速眼動睡眠（NR

2、EM）快速眼動睡眠（REM）淺睡期N1，N2期 深睡期N3期 腦電、眼電、肌電 1.背景 01 02 04 05 06 溫度 03 睡前睡前、睡中和睡后需要不同的最佳睡中和睡后需要不同的最佳睡眠環境溫度睡眠環境溫度 相對濕度 噪聲 光環境 高高CO2CO2濃度會導致睡眠質量降低濃度會導致睡眠質量降低。佛手柑等香氛環境在合適濃度內會佛手柑等香氛環境在合適濃度內會改善睡眠質量改善睡眠質量 氣味/IAQ 負氧離子 光照強度和色溫會直接影響褪黑素的光照強度和色溫會直接影響褪黑素的分泌分泌，從而影響人體睡眠質量從而影響人體睡眠質量 清醒和睡眠狀態對空氣濕度環境清醒和睡眠狀態對空氣濕度環境的要求可能不一樣

3、的要求可能不一樣 噪聲和睡眠質量呈倒噪聲和睡眠質量呈倒U U型關系型關系，可能可能存在一最佳睡眠聲響度范圍存在一最佳睡眠聲響度范圍 在空氣負離子環境中在空氣負離子環境中，深度深度睡眠質睡眠質量得到一定程度的改善量得到一定程度的改善 1.背景 入睡潛時（SOL）：臥床至進入睡眠的時長 慢波睡眠（SWS）：深度睡眠時長 總睡眠時長（TST）：處于睡眠狀態的時長 睡眠效率（SE）：真正處于睡眠狀態的時長占臥床時間比例 客觀睡眠質量 主觀睡眠質量 Scores 5 4 3 2 1 睡眠平靜程度 Very calm Fairly calm Moderate Quite restless Very res

4、tless 容易清醒程度 Very easy Fairly easy Moderate Quite difficult Very difficult 容易入睡程度 Very easy Fairly easy Moderate Quite difficult Very difficult 醒后振奮程度 Fully Fairly Moderate Not much Not at all 睡眠滿意程度 Fully Fairly Moderate Not much Not at all 如何評價一整晚睡得好與壞？主要以睡眠質量為評價指標 1.背景 穩定熱環境（冬季&夏季）動態熱環境 局部環境(個性化)

5、2.案例 案例1-穩定熱環境 Temperature:17,20,23(oC)Subjects:8(4 males&4 females)with repeated measures and balanced design Resistance of covering:3.12clo including full-slip sleepwear Subjective and physiological measurements Temperature:23,26,30(oC)Subjects:18(9 males&9 females)with repeated measures and balan

6、ced design Resistance of covering:1.50clo including half-slip sleepwear Subjective and physiological measurements Winter Summer 左頸 左胸 左背 上腹 左腰 左手背 右大腿 左足背 前額 左大腿后 左小腿 左手前臂 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 皮膚溫度分析 皮膚各點最大最小值的差值皮膚各點最大最小值的差值 四肢末端四肢末端，對環境溫度的變化，對環境溫度的變化最敏感最敏感，皮膚溫度變化最大，皮膚溫度變化最大 靠近心臟的靠近心臟的

7、軀干部位軀干部位，對環境溫度的變化最不敏感，變化最小，對環境溫度的變化最不敏感，變化最小 腦電波分析 室溫對睡眠各頻段腦電波（室溫對睡眠各頻段腦電波（EEG）能量密度的影響）能量密度的影響 室溫保持25時波能量明顯要高于其它室溫（22，27，29）的波能量，說明25時的深度睡眠更多。室內保持22（稍冷）時，a波明顯增加，但27（稍暖）或29（稍熱）下，腦電中的優勢波依然為睡眠波，這說明夏季睡眠，暖和的室內環境比冷涼的更有利于睡眠。波（波（4Hz）深睡眠期深睡眠期 腦電波分析 0204060801001201401601801234567891011121314EEG Frequency（Hz）

8、Energy density(V2.s)ta=25-22ta=25ta=27ta=25-27Sleeping stateWaking state Half-sleeping and half-waking state室溫動態變化對睡眠各頻段腦電波能量密度分布的影響室溫動態變化對睡眠各頻段腦電波能量密度分布的影響 與25比較，室溫從25向27升溫或向22降溫時，波的能量均明顯減少；但降溫過程對波的能量減少幅度要大于升溫過程，而且降溫過程還將引起較高頻覺醒波能量密度的增加，這說明，降溫對人體腦電波的刺激程度將大于升溫。Experimental results in winter SOL&SWS d

9、ensity Thermal sensation Subjective sleep quality SOL SWS density Thermal sensation Subjective sleep quality Experimental results in summer L Lan,ZW Lian.2016.Building and Environment,99:252-259 L Lan,ZW Lian,HY Huang et al.2014.Building and Environment,73:24-31.L Pan,ZW Lian,L Lan.2012.HVAC&R Resea

10、rch,18(5):1030-1043.L Pan,ZW Lian,L Lan.2012.Indoor and Built Environment,21(6):811-820 以床頭送風為例：提升睡眠質量，凸顯綠色健康 是否可行？如何設計？送風參數？送風量等？案例2局部微環境 Effects of bedside PV on sleep quality Two conditions:with&without PV Subjects 36(12 children,12 young and middle aged,12 elderly)Typical covering 1.64clo includ

11、ing half-slip sleepwear Measurements Physiological:EEG,HRV,skin temperature Subjective questionnaires Methods 床頭送風小結 專家認可。大部分建筑環境專家認可床頭送風能改善室內空氣品質，有效提高睡眠質量。多數醫學專家認為對身體各系統特別是呼吸系統有積極作用 住戶需求。大部分住戶接受床頭送風，贊同有積極作用 實驗支持。各年齡段冬夏季人體實驗表明，即使在最不利情況下，生理參數和主觀感受均說明能改善睡眠舒適度，提高睡眠質量 床頭送風可能是種潛在的有效的睡眠空調方式 設計方法。送風溫度：冬/夏季

12、比環境高/低1-2(冬季為最不利工況)；風速：0.15-0.20m/s，風口靠近人體。L Lan,ZW Lian,HY Huang et al.2013.Building and Environment,67,160-166.X Zhou,ZW Lian,L Lan.2014.Indoor and Built Environment,23(2):313-323 床頭送風的末端裝置.中國發明專利，授權專利號:ZL2011103440546，授權公告號：CN102444970B，授權公告日：2014.02.26 提供新鮮空氣的床頭送風裝置.中國發明專利，專利申請號：2011110343981.6,

13、專利公開號：CN102499538A，公開日：2012.06.20 二氧化碳 空氣污染物 負離子 香氛，.IAQ 睡眠質量 空氣品質（IAQ）是衡量室內環境的重要指標，目前對于空氣品質與睡眠質量間關系的研究大都關注于空氣污染物;在典型的生活環境中，室內空氣品質的不足主要體現在高濃度二氧化碳水平上，多項研究表明較高的二氧化碳濃度會對建筑物居民的健康和性能產生負面影響，但是迄今為止關于二氧化碳濃度對睡眠質量影響的系統研究系統研究十分有限。案例3-Effect of IAQ以CO2為例 實驗方案 受試者 性別 第一天 CO2濃度(ppm)第二天 CO2濃度(ppm)第三天 CO2濃度(ppm)S1

14、男 800 1900 3000 S2 男 1900 3000 800 S3 男 3000 800 1900 S4 男 800 1900 3000 S5 男 1900 3000 800 S6 男 3000 800 1900 S7 女 800 1900 3000 S8 女 1900 3000 800 S9 女 3000 800 1900 S10 女 800 1900 3000 S11 女 1900 3000 800 S12 女 3000 800 1900 實驗艙內溫度、濕度、噪聲、光照強度等環境參數均被嚴格控制;經過嚴格篩選的12名受試者（6男6女）在三種工況下各進行3次重復測試。實驗結果-主觀

15、實驗結果-客觀 實驗結論 主觀問卷調研結果反映，隨著二氧化碳濃度升高主觀睡眠質量顯著性降低，最低值(3000ppm)僅為最優值(800ppm)的80.8%；客觀腦電分析數據顯示，入睡潛時與二氧化碳濃度呈現線性正相關，深度睡眠時間與二氧化碳濃度呈現線性負相關。一致的結果表明，二氧化碳濃度越二氧化碳濃度越高，睡眠質量越差高，睡眠質量越差。橫向對比結果表明，睡眠過程中男性對二氧化碳濃度的升高較女性更為敏感，換言之，二氧化碳濃度的改變對男性睡眠質量的影響較大二氧化碳濃度的改變對男性睡眠質量的影響較大，這可能是因為男性對于輕度惡劣環境具有一定的耐受性?？v向對比結果表明，相同睡眠環境中，男性的睡眠質量一直

16、優于女性男性的睡眠質量一直優于女性，并且在800ppm時發現存在顯著的性別差異。其他案例 濕度濕度對睡眠的影響對睡眠的影響 光照光照/色彩色彩對睡眠的影響對睡眠的影響 噪聲噪聲對睡眠的影響對睡眠的影響 香氛香氛對睡眠的影響對睡眠的影響 CO2對睡眠的影響對睡眠的影響 負離子負離子對睡眠的影響對睡眠的影響 風扇風扇對睡眠的影響對睡眠的影響 室內植物室內植物對睡眠的影響對睡眠的影響 被褥被褥對睡眠的影響對睡眠的影響 其他因素對睡眠的影響 展望-可能的研究方向 考察更細致因素：考察更細致因素：性別、年齡、習慣性別、年齡、習慣 多因素的綜合作用：多因素的綜合作用：溫度、風速、照明、溫度、風速、照明、噪聲、噪聲、CO2、負離子、床墊、負離子、床墊、被子、香氛被子、香氛 睡眠的適宜環境睡眠的適宜環境 睡眠過程數據的采集與分析睡眠過程數據的采集與分析 動態動態控制控制策略的實現策略的實現 創新的研究方法創新的研究方法 期待與各位同行期待與各位同行 合作與交流合作與交流 請批評指正！連之偉連之偉，博士博士,教授教授,博導博導 上海交通大學上海交通大學設計學院設計學院,副院長副院長 室內環境與能源研究中心室內環境與能源研究中心,主任主任 電話電話:34204263,13621673819 E-mail: