CN114375715A - 一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明阐述了一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，将具有情绪和睡眠调节作用的药食两用植物碰碰香应用于幽闭和空间有限的亲生物环境构建，通过控制碰碰香植株的用量和光照、温度、湿度、CO₂浓度环境条件，使碰碰香植株释放的对情绪和睡眠干预的有效挥发物含量最佳，实现了对人员睡眠质量显著调高和负面情绪的显著降低，此方法广泛适用于室内办公、隔离环境、特殊幽闭等空间有限的环境中，营造良好的工作生活环境，具有安全稳定的应用价值。

Description

一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控 制方法

技术领域

本发明属于园艺疗法技术领域，尤其涉及长期狭小、隔离的环境，如长期执行深空深海深地探测等任务的工作环境，现代工作模式下久处室内的狭小办公环境，或者是较长室内隔离环境等，碰碰香植物可以通过其释放的挥发物来调节和改善人员情绪和睡眠，为狭小隔离等特殊环境下改善人员身心健康提供一种新方法。

背景技术

现代人类80％～90％的时间在室内度过，久处于室内的人们情绪和睡眠问题日益凸显。同时，载人深空深海探测、极地科考等的作业人员长时间处于幽闭环境中，面临着心理和心理的双重压力。长期的幽闭室内隔离生活不仅使人焦虑、恐慌或抑郁，还对人体的生理状态产生了负面的影响。因此，维护良好的生理和心理健康状况，不仅关系着经济快速发展下的普通社会大众的生活状态，还是深空深海等幽闭环境下科研探索成功的必要因素。针对幽闭狭小的特殊环境条件，亟需探索和提出高效、安全、稳定的调节身心健康的措施，保障人员身心健康。

众所周知，绿色植物可以为室内工作生活创造舒适友好的环境。已有研究表明芳香植物的挥发物作为一种基于嗅觉的调控措施，可以改善情绪，缓解焦虑抑郁，促进睡眠，同时不占用专门时间和消耗脑力，对人的身心健康能够产生积极的影响。矮株芳香植物集空气净化功能、生理心理调节功能和可食用功能等多种优势于一体，是调节情绪和睡眠的新途径。

药食两用的芳香植物碰碰香(Plectranthus hadiensis var.tomentosus)，又名绒毛香茶菜，为多年生灌木状草本植物，芳香浓郁、分布广泛。碰碰香是一种常见的室内小型盆栽植物，具有提神醒脑、驱蚊抑菌、净化空气等功能。碰碰香的提取物已经广泛应用于香水和化妆品等领域，其挥发物中的主要成分(如芳樟醇和柠檬烯等)已经被证实有抗抑郁、抗焦虑或催眠等情绪和睡眠调节功能。

然而，碰碰香植物使用量是其应用中的关键因素，使用过多或过少均达不到其对情绪和睡眠的最佳干预效果，同时，碰碰香挥发物的合成与释放是一个受多因素影响的复杂生理过程，与光周期、温湿度、二氧化碳浓度等外界环境因素密切相关。这些环境因素也是影响植物生理代谢的关键驱动因素，可能会极大的影响碰碰香挥发物的释放。

室内工作环境具有空间狭小、光照强度低、二氧化碳浓度较高等特点。环境因素的变化是碰碰香植物在实际应用中需要考虑的主要潜在影响因素，因为环境变化可能会通过影响碰碰香植物挥发物的释放，从而影响其园艺疗法的实际效果。因此，需要根据狭小幽闭空间大小和环境特点，开发适用于狭小幽闭环境，碰碰香植物的科学用量和有利于其有效挥发物稳定释放的环境控制方法，充分发挥其在改善情绪和睡眠方面的园艺干预作用。

本发明提出了一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，可以在狭小幽闭环境中针对性地从使用量和使用环境控制两个方面科学应用碰碰香，充分发挥碰碰香挥发物的园艺干预功效，可广泛适用于室内办公、隔离环境和特殊幽闭等空间有限的环境中，营造良好的工作生活环境，具有安全稳定的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，该方法可广泛适用于狭小、隔离等有限空间环境中，包含碰碰香植株的用量和应用环境控制，使碰碰香植物构的亲生物环境，在有利于碰碰香植物生长和保障室内人员舒适的同时，使碰碰香植物有效挥发物成分稳定释放且能够达到其最佳的人员情绪和睡眠的改善效果。

为了实现以上适宜植物生长，满足人体舒适感受需求且最大发挥其改善人员情绪和睡眠效果的目的，设计发明了此种碰碰香植株应用于改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法。

本发明为解决上述技术问题而采取的具体技术方案如下：

本发明参考了实际幽闭和空间有限环境的特征，如高校教室、办公场所、家庭卧室、国际空间站等，确定了常见的幽闭和空间有限环境中温度、湿度、光照条件和二氧化碳浓度变化范围。依据四因素混合正交实验原理，设计了不同环境条件组合的实验组。使用动态顶空法和热解析-气相色谱-质谱联用技术，采集和分析碰碰香挥发物的成分及含量。使用化学分子和药理学物质数据库，筛选分析碰碰香植株挥发物中具有改善情绪和睡眠作用的有效物质及其含量。依据实验结果，在黑暗、500±150ppm的二氧化碳浓度、温度为25±3℃、湿度为60±10％环境条件下，植株释放的有效物质含量最高，因此确定了此环境条件为既有利于植物生长、人体舒适，又可以促进碰碰香释放的最优环境控制条件。

进一步开展该环境条件下的验证实验，结果表明该最优环境条件下，碰碰香植株冠部生物量为0.3～0.7kg/m³，植物株高范围约10-20cm，且在植株5-10cm范围内放置静音送风，风速为0.5-1.5m/s时，碰碰香植株释放的挥发性有机物可以显著改善睡眠环境、延长深度睡眠时间、提高睡眠效率，同时显著使人员放松心情，降低心率，明显缓解抑郁、愤怒、紧张等负面情绪。

优选地，所述狭小幽闭的环境特点为：无光照或者光照较弱，随季节变化室内温湿度变化范围为寒冷干燥、湿冷或者闷热，二氧化碳浓度变化范围大。

优选地，所述化学分子和药理学物质的数据库包括TCMSP中药系统药理学数据库、Pubchem有机小分子生物活性数据库、TTD疗效药靶数据库、NIST化合物数据库。

优选地，所述碰碰香植物生长需求为：环境温度为10℃～30℃，耐旱但不宜过度潮湿，无特殊光照要求，无特殊二氧化碳浓度要求，生长环境和栽培技术要求较低。

优选地，人体较为舒适的环境为：环境温度在18℃到25℃，相对湿度在40％到70％，人体感觉最舒适。

优选地，所述与情绪和睡眠相关的物质包括可治疗焦虑症、抑郁症或失眠的药理学活性物质。

优选地，为维持较低二氧化碳浓度，应用环境应当具备持续的空气流通条件。

优选地，为保证碰碰香植物持续稳定释放香气挥发物，可在在植株5-10cm范围内放置静音送风，风速为0.5-1.5m/s。碰碰香叶片在流动空气的刺激下可以持续释放挥发物。

优选地，碰碰香植物种植于普通长方形花盆(43cm×20cm×12cm)，植物株高范围约 10～20cm，碰碰香植株冠部生物量为0.3～0.7kg/m³，此时碰碰香挥发物释放量能够显著的正向干预睡眠和情绪。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明充分考虑了幽闭和空间有限的典型场所的环境特点，在较宽环境变化范围基础上，通过大量实验分析得到了促进碰碰香植株挥发物释放的环境因素最佳控制条件，结果合理配置了各环境因素，为具有代表性的优化结果。

2.本发明得到的环境控制方法，满足了碰碰香植物生长需求、人体舒适度、有效挥发物释放量增加三方面的要求，可以在工作生活环境中长期稳定的应用。

3.本发明得到的亲生物环境构建和控制方法，是综合分析了碰碰香挥发物中具有改善情绪作用的物质含量、具有催眠作用的物质含量在不同环境条件下的实验结果而得到的，且通过实验验证了在此环境构建和控制方法下，碰碰香植株挥发物通过嗅觉刺激，高效地发挥了其在空间有限幽闭环境中改善人员情绪和睡眠的作用，可广泛适用于室内办公、隔离环境、特殊幽闭等空间有限的环境中，营造良好的工作生活环境，具有安全稳定的应用价值。

附图说明

图1为本发明所提供的一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法的框架流程图；

图2为四种环境因素对碰碰香植株有效挥发物释放量的影响趋势；

图3为与空白对照环境对比，碰碰香植株构建的亲生物环境在最优环境控制方法下对环境中负氧离子含量的影响；

图4为与空白对照环境对比，碰碰香植株构建的亲生物环境在最优环境控制方法下对人员睡眠效率、深度睡眠时长的影响；

图5为与空白对照环境对比，碰碰香植株构建的亲生物环境在最优环境控制方法下对人员抑郁、愤怒、紧张等负面情绪的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明：

1、确定狭小幽闭环境条件可能出现的环境条件范围：

调研高校教室、办公场所、家庭卧室、国际空间站等典型幽闭和空间有限场所的环境特征，结合植物生长需求、人体舒适感，确定了常见幽闭和空间有限环境可能出现的环境因素变化范围及其水平，具体为光照条件(光照、黑暗)、温度范围(20℃、25℃、30℃)、湿度范围(40％、60％、80％)、二氧化碳浓度范围(500ppm、1500ppm、2500ppm、3500ppm、4500ppm)。

2、四种环境因素对碰碰香的有效挥发物释放量的影响：

使用动态顶空法采集碰碰香挥发物，利用气相色谱-质谱联用技术分析碰碰香挥发物成分及含量。使用TCMSP中药系统药理学数据库、Pubchem有机小分子生物活性数据库、NIST 化合物数据库等，筛选出碰碰香的挥发物成分中具有抗焦虑、抗抑郁或催眠等与改善情绪和睡眠有关的化合物，并分析其物质总量在不同的环境条件中的含量变化(图2)。

依据释放量影响的优先级结果及单因素验证实验，确定既有利于植物生长、人体舒适，又可以促进碰碰香有效挥发物释放的最优环境控制条件为黑暗、500±150ppm的二氧化碳浓度、温度为25±3℃、湿度为60±10％。

3、最优环境条件下碰碰香植物对人员情绪和睡眠的影响：

实施例1：狭小房间内(3m³)摆放一盆碰碰香植物(花盆43cm×20cm×12cm)，植株冠部生物量为1.5kg，植株冠部高度15±5cm。房间内环境条件设置为黑暗、二氧化碳浓度500±150ppm(或空气流通顺畅)、温度25±3℃、湿度60±10％。植株冠部5-10cm范围内放置静音小风扇，以1m/s的风速持续气流刺激碰碰香叶片，促使其持续释放香气，空气中香气含量约为0.93mg/m³。

对睡眠环境的影响(图3)：碰碰香植物构建的亲生物环境中负氧离子含量稳定，约为 196.42个/cm³，显著高于空白对照组。说明碰碰香植物可能通过提高睡眠环境中的负氧离子含量，改善睡眠环境空气质量。

对睡眠质量的影响(图4)：碰碰香植物构建的亲生物环境显著提高了受试者的睡眠效率，延长了受试者深度睡眠比例，改善了睡眠结构，有助于维持人体良好的精力和情绪状态。

对情绪的影响(图5)：碰碰香植物构建的亲生物环境显著降低了受试者的抑郁、慌乱、愤怒等负面情绪，改善了人员心理状态。

综上所述，本发明通过对碰碰香的挥发物在多种环境条件下的响应变化进行研究，分析了幽闭和空间有限的工作生活环境中常见的光照条件、温度、湿度、二氧化碳浓度条件对碰碰香挥发物的释放量的影响，并结合碰碰香挥发物中具有改善情绪或睡眠等药理学功能的成分含量变化，和人体应用实验研究结果，获得了应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法。此方法可以显著提高人员睡眠质量，降低负面情绪，可安全稳定的应用于幽闭和空间有限环境中调节人员的身心健康。

以上所述实施例仅为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，其特征在于：应用碰碰香活体植株构建改善情绪和睡眠的植物环境和环境条件控制方案为黑暗、500±150ppm的二氧化碳浓度、温度为25±3℃、湿度为60±10％、碰碰香植株冠部生物量为0.3～0.7kg/m³、植物株高范围约10-20cm。

2.根据权利要求1所述的一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，其特征在于较低的二氧化碳浓度水平或者具备通风条件，可应用于实际狭小幽闭的环境，如高校教室、办公场所、家庭卧室、国际空间站等环境。

3.根据权利要求1所述的一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，其特征在于可满足碰碰香植物生长，保障室内人员舒适和健康，促进碰碰香植株改善情绪和睡眠的有效挥发物的释放。

4.根据权利要求1所述的一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，其特征在于碰碰香植物的使用量约为0.3-0.7kg/m³，可根据室内大小调整碰碰香植物摆放量。

5.根据权利要求1所述的一种应用碰碰香植株改善情绪和睡眠的亲生物环境构建和控制方法，其特征在于为保证碰碰香植物持续稳定释放有效香气挥发物，在植株5-10cm范围内放置静音送风装置，给予植株冠部吹拂，风速为0.5-1.5m/s，使碰碰香叶片在流动空气的刺激下可以持续稳定释放有效挥发物。

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