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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

341期2020年06月號

出版日期:2020/06/15

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智慧睡眠 助你一夜好眠

撰文/陳怡如、梁雯晶

工研院善用科技力,打造智慧燈箱與智慧床單,完善照護效果,讓樂齡族群也能一夜好眠。
工研院善用科技力,打造智慧燈箱與智慧床單,完善照護效果,讓樂齡族群也能一夜好眠。

睡眠是影響樂齡族生活品質的關鍵因素之一,隨著科技進展,解決樂齡族群睡眠問題的智慧睡眠技術也蓬勃發展。無論是創造有利睡眠的生理條件,或是遠端監測床際活動,都是未來掌握樂齡人士睡眠商機的藍海市場。

隨著年歲漸長,樂齡族群的睡眠老化問題也愈發明顯。無論是睡眠時間提前、睡眠效率變低、熟睡期變短或是容易失眠等,全都是常見症狀。如何善用科技力讓樂齡者也能一夜好眠,甚至透過偵測臥床狀況,完善照護效果,是工研院智慧照護驗證試驗場域展示的重點之一。

智慧燈箱 調節褪黑激素分泌

樂齡時期與青年時期最大的差異之一,就是視覺感知的變化,例如老年常見的白內障會阻礙光線進入眼睛,加上有些長輩白天活動量不足,光照時間減少,在醒、睡之間的變化不如年輕時明顯。而睡眠也與褪黑激素的分泌有關,褪黑激素的濃度依照一天日常作息呈現週期變化,通常會在晚上11點至半夜2點達到最高峰,進而啟動睡眠開關;天亮後,光線會抑止褪黑激素產生,促使人體清醒振奮、提升活動性。隨著年齡增長,不僅人體對於光的感知度產生改變,體內分泌的褪黑激素濃度也會愈來愈少,導致睡眠品質每況愈下。

現在除了可以求助專業治療外,想要睡得好,還可以靠「照明」調節睡眠品質。由工研院研發的人因照明智慧燈箱,透過「同色異譜LED光源模組」專利技術,在同色溫的光源下調控光的波長,讓光產生不同的生理刺激值(Circadian Action Factor;CAF),藉此調節人體內褪黑激素的分泌。

透過這套系統建置的燈具模組情境,針對樂齡族群不易入眠、導致白日精神不佳的問題,可在白天提高燈光的CAF值,延緩褪黑激素週期的產生,並在夜晚降低光源的CAF值,改善不易入眠的情況。

工研院電子與光電系統研究所總監朱慕道表示,因應臺灣邁入高齡社會,65歲以上樂齡人口比例逐漸升高,這個技術可有效改善樂齡人士的睡眠問題,是潛在的藍海市場,」但他也指出,針對樂齡市場的人因照明技術所需要調控的細節,較目前一般市場已推出的人因照明燈具更加複雜,耗費的成本也較高,屬於高階應用市場,工研院目前正積極與廠商進行實地驗證,優化改良技術細節,期待能藉由這項技術,造福有睡眠問題的樂齡長者。

智慧床單布滿216個感測器,可偵測不同動作的壓力分布,全天候24小時紀錄樂齡族群的床際活動,準確率高達8成,統計報表甚至精細到可列出姿勢變化的時間、次數和下床位置。
智慧床單布滿216個感測器,可偵測不同動作的壓力分布,全天候24小時紀錄樂齡族群的床際活動,準確率高達8成,統計報表甚至精細到可列出姿勢變化的時間、次數和下床位置。

智慧床單 全時監測床際活動

除了透過控制照明調節睡眠品質,與樂齡族貼身接觸的床單,就成了掌握睡眠狀況的最前線。工研院一手打造的「智慧床單」,直接將軟質的感測器縫合在床單上,以單人床的面積來說,光是薄如2公分的床單就布滿216個感測器。

這些感測器能偵測不同動作的壓力分布,透過機器學習判讀後,可全天候24小時紀錄樂齡族群的床際活動,包括仰躺、側躺、離床、坐在床沿等動作姿態,準確率高達8成,統計報表甚至精細到可列出姿勢變化的時間、次數和下床位置。

「一般來說我們無法這麼貼身觀察一個人的睡眠行為,但透過系統科技的方式卻可以做到,」工研院材料與化工研究所資深工程師李彬州表示。對照護人員來說,可從遠端監控畫面掌握樂齡者的臥床狀態,即時提供協助或排除危急狀況,提高照護品質。

智慧床單預計在今年進入場域驗證階段,未來可應用於以下場景:針對健康的樂齡族,可以掌握睡眠狀態,觀察有無異於平日生活習慣的睡眠模式;針對完全失能、無法自主翻身的患者,可透過系統上的動作紀錄,確保照護者有定時執行翻身動作;針對下肢開刀或久躺肌肉萎縮的患者,則可設置離床警示,「有些人過於自信雙腳可以撐住體重,結果一離床就跌倒了。我們不能阻止他們跌倒,但卻可以縮短發現跌倒的時間。」

李彬州指出,以目前其他判斷離床的技術來說,誤報率還是偏高,像是透過地墊偵測,「腳下一踩,一瞬間就過去了,系統都還來不及接收到資訊,」但智慧床單最大的特點是,透過壓力分布可做連續性的動作判斷,「當老人家想離床時,會先坐在床沿再起身,就能提高判斷率。」

睡眠是一門複雜學問,涉及許多心理和生理層面,工研院透過人因照明與智慧床單雙管齊下,已經跨出優化、調節樂齡睡眠品質關鍵的一大步。

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