不同波长蓝光LED对人体光生物节律效应的影响（可编辑）

不同波长蓝光LED对人体光生物节律效应的影响（可编辑） 不同波长蓝光LED对人体光生物节律效应的影响 第卷第期 . . 发 光 学 报 年月 .,叭 文章编号:. 不同波长蓝光对人体光生物节律效应的影响 鲁玉红,王毓蓉,金尚忠,曾珊珊,邵茂丰 .中国计量学院光学与电子科技学院。浙江杭州: .中国船舶重工集团第研究所,湖北宜昌 摘要:以名视力正常的学生为研究对象,采用剂量作业法、生理参数法和疲劳 评价法研究了人体在峰值 波长分别为,, 的蓝光照明下的光生物节律效应。结果表明:在剂量作业法中,蓝光 对错误率、工作速度和脑力工作指数的影响均为 ;在生理参数法中. 蓝光 对脉搏的变化影响最大,对收缩/舒张压的影响不明显;在疲劳评价法中,蓝 光对人体舒适度的影响 为。综上所述,在种峰值波长蓝光中, 的蓝光对人体光生物节律影响 最大。 关键词:光生物节律效应;蓝光;剂量作业;生理参数;疲劳评价 中图分类号:. 文献标识码: :./.骶 ?, ?, ., ?, . .唧厅矿池 砌戤以诸疏?哪’,酰五缸增‰氓胁‖?,劬; .舶.叭如口协 如眦,?,,‰口凡 ,醌 舢印。凡如增疏,?以:』站‖.出.凡: .. , ., 亿 瑚 . . . ,, . . . , , : 伍 . , , ?. / .. , .: 。 .:叩 ; ; ;出。; 收稿日期:.;修订日期:.. 基金项目:浙江省半导体照明重点科技创颞团队;国家科技支撑计划鼬.资助 项目 作者简介:鲁玉红一,女,浙江绍兴人,主要从事照明及光谱分析仪器的研究。 ?:.,: 万方数据 发 光 学 报 第卷 行了研究。结果表明:中等色温荧光灯在恰当的 引 言 时间内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起 到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、 年,美国布朗大学等发现人眼 缓解桫脑疲劳的效果:而且不同色温的荧光灯光 视网膜第三类感光细胞可以将信号传递 源.其最佳照度值并不相同。重庆大学的黄海静 给大脑的生物钟调节器??视交叉上核, 博士通过教室照明环境主观心理感受评价、视觉 从而帮助人类调节生理节律和其他生物效应。这 作业绩效实验和生理反应指数分析,研究了不同 类感光细胞能参与调解许多人体光生物效应,包 色温人工光源照明条件对学生的视觉环境心理和 括人体生命体征的变化血压、脉搏、血氧、体温 荧光灯下视 生理的影响。结果表明:在 等、激素的分泌、人体的警觉性和兴奋程度等。 觉作业时,学生感觉最舒适、轻松,生理指数变化 年,等研究发现。来自于视网膜 率最小。复旦大学的林燕丹从照明的视觉 的光信号传输至大脑皮层时有视觉通路和非视觉 效应和生物学效应的角度,分析了适当的蓝光照 通路,一条是由传统红锥、蓝锥、绿锥和视杆细胞 明对在低照度环境下提高照明效率和减缓操作者 负责的视觉感光系统,将接收到的信号传递给大 疲劳的作用,提出在某些工厂、医院、军用操作室 脑皮层,形成影像视觉通路;另一条是由 等区域的照明应适当使用含有蓝光成分或较高色 接受光信号后传递到大脑的下丘脑视交叉上核 温光源的建议。等对工作环境的照明度 ,控制人体某些激素分泌的下丘脑的松果 对人的生产率的影响进行了研究,结果表明,在可 体,实现生理节律的调节和激素控制心。目前已 控的工作照明系统下允许人们选择高照明水平, 知的受光生物节律效应影响的有两种激素:褪黑 测试团队的生产力比对照组增长了.%。. 激素及皮质醇。褪黑激素是睡眠激素,它在血液 等的研究表明,蓝光与普通光照相比,更 中的含量增加会使人疲倦、嗜睡:含量减少会使人 能提高警觉性和信息传递速度。上述研究表明, 精神、兴奋。而皮质醇是压力激素,它能为人提供 光对人体除了视觉作用之外,还存在生物节律作 能量,使人注意力集中,增强免疫力;但皮质醇长 用。对于不同照明条件下光对人的生物节律效应 期处于过高水平时,人会感到疲劳从而降低效率。 的评价模型主要有种:基于褪黑激素抑制作用 人体受光照影响分泌褪黑激素和皮质醇,使其交 的模型、基于瞳孑尺寸大小变化的模型和基于生 替控制人体的工作和睡眠周期。 理参数测量和视亮度评价的模型。它们的光生物 随着第三类感光细胞的发现和照明光 节律效应相应的最大响应值分别为,, 源的发展,光与健康、安全、舒适之间的关系越来 . 。可见光对人的最大生物敏感度位于 越受到重视。瑞士大学的等的 光谱的蓝绿色区域。 研究表明,波长 的光能使人体体温升高, 本文通过剂量作业测定、生理参数变化和疲 照射. 以后能引起人体心率加快;而波长 劳评价.研究了峰值波长分别为,, 的光对人体体温和心率没有多大影响。. 的蓝光对人体生物效应的影响。 等在卧室和起居室安装不同色温的荧光 灯,在不同的时间段照射人眼。结果表明: 实 验 的光源对于心率变异性和血压的影响要明显高 和 .实验条件及对象 于 的荧光灯。同济大学林丹 实验中选用峰值波长分别为,, 丹等对学生在不同照度、色温荧光灯环境下的 的种均匀排布颗灯珠的相同型号 视疲劳程度、主观评价、工作绩效进行了对比研 日光灯作为实验光环境。图为种 究。结果表明:对于阅读和书写等要求较高的视 。使用 光源的光谱图,带宽分别是,, 觉作业,高色温的光源更受欢迎;在照度大于 的环境下,被试者的视觉作业的效率较高,视 房间面积为. ,高为 ,实验工 作台离地 . 觉感受较好。重庆大学的严永红【就教室荧光 ,日光灯离房问顶部. ,离桌 面 . 。 灯色温对学生学习效率和生理节律效应的影响进 万方数据第期 鲁玉红,等:不同波长蓝光对人体光生物节律效应的影响 压以及脉搏进行测量。得到各项生理参数的变化 器厂飞?晒瓣:;一 率。生理参数变化率作业前后生理参数变化 值/作业前的生理参数×%。 斟 撑 疲劳评价法:采用日本产业卫生学会产 群 攒 业疲劳研究会制订的《疲劳症状自评量表 》对在蓝光下进行作业后的受试者进行困 倦感、情绪不安感、不快感、怠倦感、视觉疲劳感 种因子进行实验评价。 / .实验过程 图实验中种光源的光谱图 在不同波长蓝光下实验时。先用手腕式自动 叫. 嘶 血压仪测量每个被试者的血压、脉搏生理指标,然 后在 内每种视觉作业测试 .间隔 所有实验均在晚上:开始进行,这一时 ,完成种视觉作业共需 进行视觉工作 间段的选择有利于完全排除天然光的影响.且可 效率实验,视觉作业完成后立即在原座位上对每 保证各受试人每次实验均处在相近的生理节律周 位被试者再测量其血压、脉搏生理指数,然后对被 期中。共有名年龄。岁、双眼矫正视力 试者进行《疲劳症状自评量表》测评。名被试 .以上、身体健康的被试者参与实验。每位被 者测试结束后,更换另一种峰值波长的照明 试者在实验前均先进行充分练习,直到可以熟练 光源,第二天晚上:继续同一实验。 地掌握判断实验方法后开始正式实验。同时,为 结果与讨论 了避免不同波长蓝光条件下每次实验受试 人所坐位置不同对实验数据有影响。实验中受试 .视觉工作效率 者所坐位置均保持不变。 对所有被试者完成的各项视觉作业错误率、 .实验方法 工作速度、脑力工作能力指数的数据取平 视觉工作效率:采用剂量作业测定法进 均值,结果如表所示。 行测试,使用安菲莫夫表、数字校对表、郎道尔环核 种峰值波长蓝光下,学生完成各项视觉作 对表进行综合评定,完成作业的数量越多,产生错 业错误率、工作速度、脑力工作能力指数的 误越少,则视觉工作效率越高。工作速度个/】 比较如图、图、图所示。从图、图、图可 阅读数/,错误率%错字数漏字数/阅 以看出。在峰值波长为 的蓝光下.各项视 字数×%,脑力工作能力指数阅 觉作业中的错误率相对较低,工作速度最快,脑力 字缈×应删数一错删数/应删数。 工作能力指数最高;在峰值波长为 的蓝光 生理参数测试法:使用手腕式自动血压 下,各项视觉作业中的错误率相对较高,工作速度 仪.对受试者作业前后的舒张压和收缩 最慢,脑力工作能力指数最低。 表 视觉工作效率结果万方数据 发 第卷 光 学 报 ? ??如?如?如?如 安雅莫夫表 数字核对表郎道尔环核对表 安菲莫夫表 郎道尔环核对表 图 种峰值波长蓝光下各项视觉作业的错误率比较 图 种峰值波长蓝光下两项视觉作业脑力工作指数 , 鹊 玎凹 . 撕 比较 、 ..生理参数测试 对所有实验数据求平均值,得到种峰值波 长蓝光下。视觉作业前后的生理参数变化平均值 及变化率,如表和图所示。从图可以看出, ?? 在峰值波长为 的蓝光下,完成视觉作业前 后的脉搏的平均变化率最大;在峰值波长为 ???如?如?如?? 安菲荧夫表 数字核对表郎道尔环卡复对表 的蓝光下。完成视觉作业前后的高压、低压的平 均变化率最大;在峰值波长为 的蓝光下,完 图 种峰值波长蓝光下各项视觉作业工作速度比较 成视觉作业前后的各项生理参数变化处于中间。 单位:爪/从本实验中生理参数变化的角度分析,峰值波长为 . 时 的蓝光对人的光生物效应影响最小。 表视觉作业前后生理参数的变化粕出 舀 锄 .疲劳评价 对名参与实验的被试者进行《疲劳症状 自评量表》评价,然后对每个人对应的 一 项因子分别求和并取平均值,得到种峰值波长 ? 蓝光下各项疲劳因子的比较,如图所示。 一 ? 从图中可以看出,在峰值波长为 的 ~ 一 蓝光下完成视觉作业以后。被试者的项因子值 的蓝光下完成视觉作 最低;在峰值波长为 图 种峰值波长蓝光下视觉作业前后的生理参数平 均变化率比较 业以后。被试者的项因子值基本最高;在峰值波 .撕 舀一 长为 的蓝光下完成视觉作业以后,被试者的项因子值基本处于中间值。因此, 从本实验 昏 万方数据