由于新感光細胞的發現,照明影響人的生理機能已經成為不爭的事實。比如,早晨上班時,采用高色溫照明,照度較高,使人精力充沛地開始一天的工作;到中午時,照度降低,且光變成暖色,以便午餐和休息;下午恢復工作,又升高色溫和照度;下班時,再度降低色溫和照度。這種可調節的照明就是人們根據此項研究對光環境做出的調整,以有益于人類健康。
復旦大學教授劉木清曾提到,傳統光源的限制,使得照明學科主要是研究視覺照明的,因為光源的主要用途也就是用作人眼看清世界,盡管也有少量的其它用途,但是相比視覺應用,那是小很多的。因此,實際上,照明學科很多年來一直是視覺照明的學科。但對 LED 的特點將使 LED 的應用不僅僅是用于 illumination(視覺照明)的概念,它將極大地促進 LED 在視覺之外的領域的應用,如農業照明、醫院照明、LED 光通信等,以及一些慢慢被想到的應用領域,這些是非視覺應用的概念。因此,未來照明學科的發展將是真正的照明概念,即包括視明與非視明。
研究照明的非視覺應用具有重大意義。以醫院照明為例,同濟大學教授郝洛西認為其有利于創造人性化的健康人居照明環境。她提出醫院照明應用主要有三方面:節律、情緒、視覺。
節律:因護士工作性質存在倒班,醫生護士時常需要長時間做手術,白天進手術室晚上出來的情況不鮮見,節律紊亂的情況非常普遍。如何利用特定的光照來協助身體節律的調整,是目前正在研究的內容。
情緒:病患在醫院往往感到孤單無助,術前情緒緊張,導致手術不能順利進行。醫護人員的工作繁重且精神需要高度集中,采取什么樣的照明方式和如何利用彩色光,既能保證精神集中,且又能舒緩疲勞、緩解緊張情緒,這之間需要找到一個平衡點。
視覺:醫護人員的視覺作業極其復雜,從精密的手術照明到血液樣本化驗,從各類藥品分揀到心電監控,從靜脈注射到吊瓶標簽,從照明設計標準的角度,不僅要提供水平照度的參考值,還應考慮垂直照明的特別要求。另外,病人常常處于臥床的體位,跟站立的常人不同,照明燈具的安裝方式理應從病患角度考慮,避免不舒適眩光。
另外,根據郝洛西團隊針對醫院心內科開展的健康照明系列研究,醫院建筑的健康照明系統對醫用光照環境具有更高品質的要求。如導管手術室內可安裝“醫用 LED 情緒干預媒體界面”,通過創新的光照圖式設計,依據病人的年齡、性別和生命特征,進行個性化設定,達到讓病人情緒放松的目的。
除此之外,光照還用在嬰兒黃疸和多種皮膚病的治療,還有利用不同波長的光制成美容燈治療皮膚的問題,但這些應用還完全沒有被展開,還沒有做足夠深入的研究。
利用特定光譜、光照強度等多參數的設計,通過引入智能控制手段,對環境中的使用人群進行光照干預,抑制或提升人體的褪黑激素分泌,從而改善睡眠。不單如此,人們已經發現褪黑激素水平不僅影響人們的睡眠質量,對衰老及癡呆甚至是老年人記憶力提升都有影響,同時還與抑制癌細胞的生長等生物功能有關。可見,對光的非視覺效應的研究意義多么重大。
當然對于照明的視覺效應和生物學效應,研究一直在不斷進行中。比如,由于光敏黑色素細胞對藍光最敏感,所以許多研究都強調接受藍光照射對于促進人的夜間睡眠,但隨著研究的深入,人們對藍光危害的問題好像又有點過度擔憂。但復旦大學電光源研究所林燕丹等人的研究發現,在比較昏暗的工作環境下,由于人眼的光視效率從555nm左右的黃綠光向507nm左右的藍綠光偏移,增加照明中藍光的成分有利于提高照明的有效光效,達到有效提高人眼視覺功能的效果。因此,適當的增加藍光的照明,可以使 ipRGCs 細胞可以有效吸收的光能量增加,從而抑制人體內褪黑素的含量,達到緩解疲勞的作用,從而減少由于疲勞而引起生產率的下降以及誤操作所產生的事故。
引用復旦大學教授林燕丹的話作為結尾:“只有真正掌握 LED 光譜的特性和光譜的可調性,既充分考慮到光的輻射性,又考慮到光生物的安全性,以及人的視覺性的需要,才能進入一個更健康的LED應用時代。”
以上都是國內專家關于LED在非視明方面的觀點,那么國際上是怎么看光生物效應的呢?
據悉,2015年3月21-22日首屆 ALST 科技會議將在復旦大學舉辦,會上,除了法國專家Howard Cooper 將在國際先進照明科技會議(ALST 2015)上帶來主題演講——《人眼中的藍光感受器-照明需兼顧非視覺功能》,提到了照明的“非視覺功能”之外,還有另一位法國專家,同樣來自法國醫療與健康國家研究院(Inserm)的研究員 Claude Gronfier 將從另一個層面和角度解讀照明的“非視覺功能”——《光生物效應:對人體健康的影響》,以期讓大家對這個課題有更加豐富的了解。
Claude Gronfier 法國醫療與健康國家研究院(Inserm)研究員相信國內外這些不同學者在此次會議上將碰撞出不一樣的火花,知識、技術共享也將形成“1+1>2”的效應,此項研究被推向一個新的高度亦不難預測。