辐射与对流冷却系统对睡眠质量的影响：一项随机交叉试验揭示热舒适性对主观与客观睡眠指标的差异化调节

为解决夏季高温环境对睡眠质量的负面影响，研究人员开展了一项随机交叉试验，比较辐射冷却（无风感）与对流冷却（传统空调）系统在26℃设定下对健康女性睡眠质量的影响。结果显示，辐射冷却系统通过降低湿度（60.1% vs. 79.9%）、减少气流并提供更稳定的热环境，显著提升主观清醒度（OSA-MA量表）及客观睡眠效率（EEG监测），为优化睡眠环境设计提供了实证依据。

　　

随着全球气候变暖加剧，夏季高温对睡眠质量的负面影响日益凸显。高温环境不仅导致入睡困难、睡眠中断，还与心血管疾病、代谢综合征及精神障碍等健康问题密切相关。尽管空调系统已广泛用于调节室内温度，但其不同类型（如传统对流冷却与新兴辐射冷却）对睡眠环境的热舒适性及睡眠质量的影响尚不明确。传统对流冷却通过强制送风降低温度，但可能引起气流不适和湿度波动；而辐射冷却系统通过冷却表面与人体间的热辐射交换实现降温，无需强风且湿度控制更精准。这一差异是否会导致睡眠质量的显著区别，成为本研究的核心科学问题。

为系统探究这一问题，由Insung Park、Kumpei Tokuyama等学者领导的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项随机交叉试验。研究招募7名健康女性（年龄30-60岁，存在自报睡眠问题），在严格控制的环境实验室内，分别接受辐射冷却与对流冷却系统的睡眠测试。每组试验持续4晚，中间设3天洗脱期，采用单盲设计避免主观偏差。睡眠质量通过主观量表（Oguri-Shirakawa-Azumi睡眠量表，OSA-MA）和客观脑电图（EEG）参数双重评估，环境参数如温度、湿度、气流及平均辐射温度（MRT）均通过高精度传感器同步监测。

研究采用的关键技术方法包括：

1. 1.
   随机交叉试验设计：减少个体差异干扰，确保结果可比性；
2. 2.
   多通道便携式EEG记录仪（InSomnograf K2）：采集FP1-M2等5导联信号，按AASM标准分期睡眠结构；
3. 3.
   热环境监测系统：使用无线数据记录仪与PMV（预测平均投票）监测仪（AM-101）定量温度、湿度、气流及辐射温度；
4. 4.
   主观睡眠评估工具：OSA-MA量表涵盖睡眠发起、维持、梦境频率、清醒度及睡眠时长5维度；
5. 5.
   统计分析方法：配对t检验与非参数Wilcoxon检验比较组间差异，显著性阈值p<0.05。

睡眠环境分析

研究发现，尽管两种系统设定温度均为26℃，辐射冷却条件下的实际平均温度（25.99±0.33℃）略高于对流冷却（25.53±0.42℃），但温度波动更小（标准差0.14℃ vs. 0.22℃）。关键区别在于湿度与气流：辐射冷却通过再热制冷循环系统将湿度稳定控制在60.1%（对流冷却为79.9%），且气流速度显著降低。PMV（预测平均投票）计算显示，辐射冷却环境的热舒适性更优（PMV值更低），主要归因于无风感、低湿度及稳定的辐射热交换。

主观睡眠质量

OSA-MA量表结果显示，辐射冷却条件下，受试者晨起清醒度（Factor IV: Refreshing）显著优于对流冷却（p<0.05）。其他维度如睡眠发起、维持及梦境频率虽未达统计显著性，但均呈现改善趋势，表明辐射冷却系统更利于提升整体主观睡眠体验。

客观睡眠质量

EEG睡眠参数分析显示，辐射冷却条件下睡眠效率（Sleep Efficiency, SE）显著更高，睡眠潜伏期（Sleep Latency, SL）显著缩短（p<0.05）。睡眠结构时序分析进一步揭示，辐射冷却环境下，入睡后觉醒时间更快减少、觉醒前清醒时间延迟出现，表明睡眠连续性更优。

结论与意义

本研究通过严谨的交叉试验设计证实，辐射冷却系统在维持相同环境温度时，通过优化湿度控制（低至60.1%）、消除气流干扰及提升热稳定性，显著改善主观清醒度与客观睡眠效率。其机制可能涉及热舒适性对体温调节通路的影响：低湿度促进蒸发散热，缩短睡眠潜伏期；稳定热环境减少夜间觉醒，延长深度睡眠与REM睡眠周期。这一发现为夏季卧室环境设计提供了重要指导——辐射冷却系统可作为传统空调的替代方案，尤其适用于对噪音、气流敏感或存在睡眠障碍的人群。

研究的局限性包括样本量较小（仅7名女性）、睡眠时长不足（平均<6小时）及未匹配湿度变量（辐射冷却天然具备除湿功能）。未来需扩大样本、延长睡眠时间并分离湿度与冷却方式的独立效应。此外，辐射加热系统在冬季的应用价值也值得探索。总体而言，该研究从环境工程与睡眠医学交叉视角，为应对全球变暖下的睡眠健康挑战提供了创新性解决方案。