技术荟|一种针对轮班工作的生理节律周期的照明新策略

导读

在本月8日的美国能源部固态照明研发专题研讨会（2017 DOE SSL Technology R&D Workshop）中, 来自美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）生物节律研究中心（CCB）的Gena Glickman博士带来了其最新的研究成果，对于轮班制工作的生理节律周期提出了新的照明对策。

由于目前美国处于轮班制工作的人群已经达到了1500万人口，同时在夜间工作的风险和健康成本也会增加。根据统计，额外的健康成本将达到年均2000亿美元。

轮班制工作的危害：

1. 生理节律失调

2. 睡眠时间紊乱

3. 夜间非正常长时间照明

图1 生理节律周期和干扰对比图

如图1所示，最左侧为正常生理节律周期，游离态的褪黑素（主要帮助睡眠）在夜间开始分泌促进睡眠，体温开始在夜间下降在早晨清醒后开始上升，皮质醇（对机体的物质代谢、免疫功能和多种器官的生理功能具有十分重要的作用）则在早上达到最高峰。

而对于推迟睡眠或者生理节律周期，褪黑素的分泌会相对延后，体温变化不规律和皮质醇的分泌也会相继出现问题。从而生理节律周期开始出现紊乱（图1 中间为推迟睡眠，右侧为生理节律紊乱）。

通常来说照明的影响因素包括：

时间（Timing）、强度（intensity）、波长（Wavelength）、持续时间（Duration）、连续和间断（Continuous/intermittent）、方向（Directionality）、环境背景（History/context）。

图2 照明的生理节律效果与时间的关系（主观夜间生理节律相位变化）

图3 照明生理节律效果与波长的关系（对于相同的睡眠时间采用460nm和550nm波长的光照均有不同的表现）

首先研究人员针对睡眠效果，采用了两种方法进行实时评价：卡洛琳斯卡睡眠尺度表（KSS）以及心理动作警觉作业法（PVT）。

图4 KSS（上图）与PVT（下图）

参照图4，正常作息的KSS与PVT均处于相对稳定的范围内，而后面的睡眠被剥夺阶段，KSS与PVT都会相继上升，开始产生困意。

图5 生理节律周期对策相关的波长和提醒波长

图6 照明光源参数对比

图7 新的照明对策结构

如图7所示，研究人员首先在轮班工作人员的主观白昼中，采用BIOS Skyblue的光源进行照射提高工作的集中度，然后在轮班工作的工作时间内采用排除蓝光波长的提醒光源对人员进行提醒，保证正常进行工作，在轮班结束休息时，工作人员需要隔绝蓝光并在睡眠过程中保持带眼罩的状态，以保证睡眠的质量。

生理节律周期的安全：采用精确定时的光源设计，提醒光源排除了蓝光部分，并在临近睡眠时间时对于人员进行提醒。

安全的提醒光源：提醒光源仅仅会在KSS大于6或者PVT测试中人员的反应时间上升时（人员产生困意时）工作。

轮班休息间最小化避光处理：在休息中采用隔离蓝光+带眼罩的安全设计。

首发于微信公众号：材料深一度

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