在本月8日的美國能源部固態照明研發專題研討會(2017 DOE SSL Technology R&D Workshop)中, 來自美國加州大學圣地亞哥分校(UCSD)生物節律研究中心(CCB)的Gena Glickman博士帶來了其最新的研究成果,對于輪班制工作的生理節律周期提出了新的照明對策。
背景
由于目前美國處于輪班制工作的人群已經達到了1500萬人口,同時在夜間工作的風險和健康成本也會增加。根據統計,額外的健康成本將達到年均2000億美元。
輪班制工作的危害:
1.生理節律失調
2.睡眠時間紊亂
3.夜間非正常長時間照明
如圖1所示,最左側為正常生理節律周期,游離態的褪黑素(主要幫助睡眠)在夜間開始分泌促進睡眠,體溫開始在夜間下降在早晨清醒后開始上升,皮質醇(對機體的物質代謝、免疫功能和多種器官的生理功能具有十分重要的作用)則在早上達到最高峰。
而對于推遲睡眠或者生理節律周期,褪黑素的分泌會相對延后,體溫變化不規律和皮質醇的分泌也會相繼出現問題。從而生理節律周期開始出現紊亂(圖1 中間為推遲睡眠,右側為生理節律紊亂)。
照明對于調節生理節律的因素
通常來說照明的影響因素包括:
時間(Timing)、強度(intensity)、波長(Wavelength)、持續時間(Duration)、連續和間斷(Continuous/intermittent)、方向(Directionality)、環境背景(History/context)。
對于輪班制的照明新對策
首先研究人員針對睡眠效果,采用了兩種方法進行實時評價:卡洛琳斯卡睡眠尺度表(KSS)以及心理動作警覺作業法(PVT)。
參照圖4,正常作息的KSS與PVT均處于相對穩定的范圍內,而后面的睡眠被剝奪階段,KSS與PVT都會相繼上升,開始產生困意。
如圖7所示,研究人員首先在輪班工作人員的主觀白晝中,采用BIOS Skyblue的光源進行照射提高工作的集中度,然后在輪班工作的工作時間內采用排除藍光波長的提醒光源對人員進行提醒,保證正常進行工作,在輪班結束休息時,工作人員需要隔絕藍光并在睡眠過程中保持帶眼罩的狀態,以保證睡眠的質量。
新照明對策特點
生理節律周期的安全:采用精確定時的光源設計,提醒光源排除了藍光部分,并在臨近睡眠時間時對于人員進行提醒。
安全的提醒光源:提醒光源僅僅會在KSS大于6或者PVT測試中人員的反應時間上升時(人員產生困意時)工作。
輪班休息間最小化避光處理:在休息中采用隔離藍光+帶眼罩的安全設計。
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關于美國加州大學圣地亞哥分校(UCSD)生物節律研究中心(CCB)
CCB主要致力于生理節律方面的多項創新研發工作,并向生理行為、生理節律方面的研究人員提供技術支持,同時生產和傳播有關生物節律的教育和科學宣傳材料。
2017年,時任CCB顧問委員會委員Michael Young博士獲得了今年的諾貝爾生理學醫學獎。
出自:www.energy.gov ccb.ucsd.edu