室内环境对人体睡眠质量的影响研究
摘要：
睡眠是人的一种重要生理现象,大多数人一生中的睡眠时间超过生命的1/3.睡眠是恢复体力,消除疲劳,改善精神活力的重要方式.睡眠不足严重损害人们的认知功能,免疫能力等,导致心脏病等健康问题.室内环境是影响人体睡眠质量的重要因素之一.本研究与医学结合,通过主观问卷,脑电波和皮温等生理参数测量,结合人员工作效率的神经行为能力测试,研究环境温度对人体睡眠质量的影响,并基于个性化送风理念,提出床头个性化送风系统,实验研究床头个性化送风系统对人体睡眠质量的作用.实验研究了夏季工况下三种水平的空气温度(23,26,30℃)对人体睡眠质量的影响.基于脑电测量结果,采用睡眠分期和脑电频谱分析两种方法评价人体睡眠质量.本实验主要得到以下结论:(1)热感觉投票结果显示,在床褥系统热阻为1.5clo时,睡眠热中性环境温度接近28℃,而清醒状态下人员的热中性环境温度为24℃左右(服装热阻约0.61clo时).睡眠状态下人员的热中性环境温度比清醒状态的要高.这证实了目前直接照搬基于人体在清醒状态下的各种标准于睡眠环境的空调设计标准和住宅空调应用是不合适的,有必要建立针对家用空调和夜间睡眠环境空调的设计标准.(2)在床褥系统热阻为1.5clo时,人员在室内温度为接近中性的26℃环境下的睡眠质量高于室内温度为23℃和30℃环境下的睡眠质量,且负面情绪下降.环境温度偏高或偏低都不利于人员睡眠.(3)人员工作绩效与其睡眠质量直接相关.睡眠质量越高,人员的任务绩效越高.因此,人员工作效率测量都可作为人体睡眠质量的客观,定量评价指标.(4)采用脑电频谱分析与基于脑电测量进行睡眠分期评价睡眠质量可得到一致的结果.因此,脑电频谱分析得到的各波段相对能量密度也可作为人体睡眠质量的客观,定量评价指标.(5)睡眠时人体皮肤温度值高于清醒状态时人体皮肤温度值,且受室内温度影响很大,随室内温度的升高而升高.环境温度偏高或偏低都会激活人体热调节防御机制,干扰睡眠.另外,人体皮肤温度在睡眠过程中呈现动态变化,这说明根据人体所处的睡眠阶段对睡眠环境空调进行动态控制也许有助于提高人们的睡眠质量.从理论上认证了睡眠环境床头个性化送风的可行性,具体表现在:①该送风方式有利于平衡人体头部温度和脚部温度,因此可能有利于提升睡眠质量.②该送风方式可有效带走人体产生的污染物,降低人体呼吸区附近的二氧化碳浓度,提高呼吸区附近的空气品质,因此可能有利于人体健康和提高睡眠质量.③该送风方式可改变人体局部的热感觉,从而影响整体热感觉,并可减少室内所需要的总新风量,具有节能潜力.此外,对中医专家,西医专家和建环专家开展了问卷调查.结果表明:大部分医学专家和建环专家认为床头送风方案可行,在改善睡眠环境的热环境和空气品质具有较好的优势,对人体健康和睡眠质量也有一定的改善作用.最后以实际人体受试者为对象,在实际住宅卧室中就夏季工况开展实验研究,分析睡眠环境床头个性化送风系统的参数要求及该系统对人体睡眠质量的影响.本实验主要得到以下结论:(1)人体短期暴露实验结果表明,由于送风风速较低,当送风温度与环境温度相差不大时,在不同设计送风温度下,到达人员面部的送风温度均接近相应的环境温度.因此夏季床头个性化送风不会因为温度过低造成人员的冷不舒适感.(2)在23℃左右的环境温度下,当送风温度为20℃时,在短期暴露时就有较多的受试者反映额头偏凉,抱怨送风温度偏低.因此,对睡眠环境,床头个性化送风的送风温度不能太低,应高于20℃.(3)整晚的人体睡眠实验结果表明,本研究中测试的三种工况(环境温度为23℃,送风温度低于环境温度0～1℃,送风风速为0.1m/s和0.2m/s)的床头个性化送风均对人体健康没有负面影响.对整晚的睡眠环境,送风风速为0.2m/s,人体舒适度和睡眠质量都有所下降,因此送风风速不宜过高,控制在0.1m/s左右为佳.(4)与无床头送风相比,合适的床头送风有利于提高人体舒适度和睡眠质量.因此,经进一步的研究及开发,床头个性化送风有可能成为一种健康,舒适,节能的室内睡眠微环境调节技术.
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