睡眠質量與VR 虛擬環境的設計與實踐

楊明紅 楊振華 羅丹 胡蓉 湖南應用技術學院

現狀上：因勞累過度，腦力消耗，精神衰弱，情緒急躁，壓力大等原因，中國人群中有30%存在失眠癥狀，超3 億人有睡眠障礙，其中成人占38.2%，學生緊追其后，而我國人群的睡眠質量還在急劇下降，利用VR 虛擬現實技術生成一種模式環境，多源信息融合交互的三維動態視景和實體行為系統仿真使人群沉浸到該環境中，從而改善睡眠質量這一方面的研究還無人問津，這也是此項目研究的意義所在。

關健詞：睡眠質量 VR 虛擬環境 sleep disorder（睡眠質量）

截止于目前為止，公司白領有占比60%左右存在睡眠問題，老年人基本88.9%左右有睡眠問題的出現，隨著時代與社會的發展，越來越多的青少年（學生也包括在內）出現睡眠問題，睡前的狀態，睡覺時的環境與睡后的影響因素都會影響到睡眠質量，睡眠作息的混亂也是其中必不可缺的關鍵因素。

睡眠是人類必不可少的一部分，日常生活中是我們不可缺少的，同時人們的健康也離不開睡眠。睡眠質量不佳會導致正常體力下降，難以集中注意力去面對白天遇到的事情或者要處理的事情，而且睡眠質量長期存在問題的人（或者是睡眠障礙患者），會引起神經衰弱，抑郁，焦慮等心理問題。這嚴重影響了人們的正常生活。

市面上出現的解決睡眠問題的方式目前只有安眠藥或者是褪黑素等一系列藥物，或者是中醫針灸等需要長期接受治療的方式，這樣的方式對于時間充裕的老年人來說當然是可以的，但是對于時間急迫的青年人或者中年人來說是不可長期實施的，并且藥物的治療會引起更多不必要的問題。

因此，市場上急需要出現一種在睡眠中就解決睡眠質量問題的方法，就目前情況來看，利用VR 虛擬環境的場景來模擬人們睡眠時所需要的環境（聲音、氣息等都可以模仿制造），影響睡眠的因素有睡前活動，睡眠作息，睡眠環境，精神狀況。這些方式都是可以通過環境或者氣味來改變的，當人類所處的睡前環境是內心所渴望的安逸舒適溫馨的狀況，聞到的氣味有舒緩神經，放松身心的作用時，不僅進入睡眠的時間會縮短，而且在睡眠的過程中不會出現突發情況，所以在睡眠的過程中會持續睡眠，睡眠質量也大大的提升。

美國是VR 技術最先的研究者和探索者，近期研發出的7D 技術取得了令人矚目的研究成果，英國VR 開發的某些方面，特別是在分布并行處理，輔助設備（包括觸覺反饋）設計和應用研究方面在歐洲來說是領先的，瑞典的DIVE 分布式虛擬交換環境等大多數國家在VR 虛擬現實技術上都進入了深入發展，中國在VR上還具有巨大的發展空間，前景十分可觀，國外的案列都帶來了完善的經驗。

VR 技術是一種協同工作虛擬現實的技術，我國VR 技術已成為構造虛擬樣機，分布式虛擬環境可使地理位置上分布不同的設計人員面對相同的虛擬設計對象，通過在共享的虛擬環境中協同的使用聲音和視頻工具等使多個參與者在一個共享的空間中相互交互，在虛擬環境中從事構造和操作虛擬對象的活動。本項目的研究設計需要解決的幾個基本內容：

(1）找到睡眠質量不同的人群，設計VR 虛擬環境場館仿真，從而引用相應的環境，來提高人群的睡眠質量；

(2）找到影響睡眠質量的原因與影響因素，利用VR 技術的多感知性制定具有實踐性的方案去解決這這些問題；

(3）找到適應體驗人群的三維動態視景和實現行為的系統仿真，讓體驗者難辨VR 虛擬環境的真假程度。

下面是針對個人睡眠構建的VR 虛擬環境操作活動：

1.以自身為實驗體（我在清新泥土香味，所處森林環境時會進入睡眠）

在一個房間里，利用VR 虛擬環境機器模擬出森林的環境,當然此時需要借助外物的輔助，綠植等擺放在房間中，放入香薰等一系列氣味源。

2.睡前活動

睡前我所處的環境是我內心所渴望的最佳睡眠環境，我睡前心態會很放松

3.睡眠作息

這一點需要根據實驗者來進行調整（熬夜成型等可以調整時差）

4.睡眠環境與精神狀況

睡眠的過程中我能聽見鳥叫（提前準備），閉上眼睛時我是處于一種輕松愉悅的心態的，睡眠的過程中我也一直會聞到我內心所需要或者所希望的氣息。

在這個過程中我入睡比以前會快，因為我所處環境的原因，我一直保持著身體和頭腦都很放松的狀況，睡眠的過程中我一直會覺得很安心舒適，所以一直睡的很好，中途不會醒來（排除了外在原因），睡眠質量通過運動手表檢測是非常良好的，深睡眠時間很充裕。

為此，該項目就是要設計實施以下內容：

(1）研究不同層次睡眠質量的人群分布。了解這些人群的主要分布情況，分析目前所知人群中性別,年齡層次,從事行業分別所占的比例，了解影響睡眠質量的原因與因素，了解VR 虛擬環境所能設計的方案；

(2）研究虛擬實現技術的運用，以場館仿真為中心模擬出可配置方案；

(3）了解VR 虛擬環境可辨別真假的程度與其所投入的成本，研究各類環境設計情況下VR 技術的運用；

(4）研究VR 虛擬環境與睡眠質量相結合后可實際應用的方案。在常德市內選取不同層次的人群（各10 人），進行VR 虛擬環境改善睡眠質量的實踐，通過了解體驗者的睡眠質量程度與影響睡眠質量的原因,因素，從多感知方面進行相應的VR 環境設計，獲取體驗者前后睡眠質量的數據（三天左右）。

(5）如何解決VR技術上虛擬環境帶給體驗者的真假程度，體現視覺，聽覺，觸覺，味覺，嗅覺一致進入狀態的情況（借助輔助工具的擺設），獲取最大程度上的感知；

(6）如何滿足各類體驗者（因不同因素引起的睡眠質量狀況）所需求的環境，如何配置出以最低的成本獲取的更佳的方案。

本研究旨在從環境上改變體驗者的感知，創建主題睡眠館，從而使其改善睡眠的質量，并利用VR 虛擬環境技術，去營造各種環境，適應各種人群。

在VR 虛擬環境下的睡眠質量研究和設計分析中，我發現人類的睡眠質量最大影響因素除了外在強制的因素外（強制性熬夜），是睡眠環境占比較大，睡前所處于的環境越舒適，安逸，睡眠過程中會更加優質，模擬的虛擬環境與外在小因素的輔助，可以很大的幫助睡眠障礙者和睡眠不佳的人群解決睡覺問題，改善睡眠時間與質量。

希望在日后的發展中可以利用環境的構造，制造出最適合人群的相對應的睡眠環境，希望這一問題能友善預防或者對矯正睡眠提供最大價值的幫助。