1. Fotobiologinen vaikutus
Keskustelemaan valobiologisesta turvallisuudesta ensimmäinen askel on selvittää fotobiologiset vaikutukset. Eri tutkijoilla on erilaisia ​​määritelmiä valobiologisten vaikutusten konnotaatiosta, mikä voi viitata erilaisiin valon ja elävien organismien välisiin vuorovaikutuksiin. Tässä artikkelissa käsittelemme vain valon aiheuttamia ihmiskehon fysiologisia reaktioita.
Fotobiologisten vaikutusten vaikutus ihmiskehoon on monitahoinen. Fotobiologisten vaikutusten eri mekanismien ja tulosten mukaan ne voidaan jakaa karkeasti kolmeen kategoriaan: valon visuaaliset tehosteet, valon ei-visuaaliset efektit ja valon säteilyvaikutukset.
Valon visuaalinen vaikutus viittaa valon vaikutukseen näkökykyyn, joka on valon perustavanlaatuisin vaikutus. Näköterveys on valaistuksen perusedellytys. Valon visuaalisiin vaikutuksiin vaikuttavia tekijöitä ovat kirkkaus, tilajakauma, värintoisto, häikäisy, väriominaisuudet, välkyntäominaisuudet jne., jotka voivat aiheuttaa silmien väsymistä, näön hämärtymistä ja visuaalisten tehtävien tehokkuuden heikkenemistä.
Valon ei-visuaalisilla vaikutuksilla tarkoitetaan valon aiheuttamia ihmiskehon fysiologisia ja psykologisia reaktioita, jotka liittyvät ihmisen työn tehokkuuteen, turvallisuuden tunteeseen, mukavuuteen, fysiologiseen ja emotionaaliseen terveyteen. Valon ei-visuaalisten vaikutusten tutkimus alkoi suhteellisen myöhään, mutta on kehittynyt nopeasti. Nykypäivän valaistuksen laadun arviointijärjestelmässä valon ei-visuaalisista tehosteista on tullut tärkeä tekijä, jota ei voida jättää huomiotta.
Valon säteilyvaikutuksella tarkoitetaan eri aallonpituisten valosäteilyn vaikutusten aiheuttamaa vahinkoa ihmisen kudoksille iholle, sarveiskalvolle, linssille, verkkokalvolle ja muihin kehon osiin. Valon säteilyvaikutus voidaan jakaa sen vaikutusmekanismin perusteella kahteen kategoriaan: valokemiallisiin vaurioihin ja lämpösäteilyvaurioihin. Erityisesti se sisältää erilaisia ​​vaaroja, kuten valonlähteiden aiheuttamat UV-kemialliset vaarat, verkkokalvon sinisen valon vaarat ja ihon lämpövaarat.
Ihmiskeho voi jossain määrin vastustaa tai korjata näiden vammojen vaikutuksia, mutta kun valosäteilyn vaikutus saavuttaa tietyn rajan, kehon itsekorjauskyky ei riitä korjaamaan näitä vammoja, ja vauriot kasaantuvat, mikä johtaa peruuttamattomiin vaikutuksiin, kuten kuten näönmenetys, verkkokalvovauriot, ihovauriot jne.
Kaiken kaikkiaan ihmisten terveyden ja valoympäristön välillä on monimutkaisia ​​monitekijävuorovaikutuksia ja positiivisia ja negatiivisia palautemekanismeja. Valon vaikutukset eliöihin, erityisesti ihmiskehoon, liittyvät erilaisiin tekijöihin, kuten aallonpituuteen, intensiteettiin, toimintaolosuhteisiin ja organismin tilaan.
Fotobiologian vaikutusten tutkimisen tarkoituksena on selvittää valobiologian tulosten ja valoympäristön ja biologisen tilan välisiä tekijöitä, tunnistaa terveydelle haitallisia riskitekijöitä ja suotuisia soveltamiskelpoisia näkökohtia, etsiä hyötyjä ja välttää haittoja, ja mahdollistaa optiikan ja biotieteiden syvän integroinnin.

2. Valobioturvallisuus
Valobioturvallisuuden käsite voidaan ymmärtää kahdella tavalla: kapeasti ja laajasti. Suppeasti määritelty "fotobioturvallisuus" viittaa valon säteilyvaikutusten aiheuttamiin turvallisuusongelmiin, kun taas laajasti määritelty "fotobioturvallisuus" tarkoittaa valosäteilyn aiheuttamia turvallisuusongelmia ihmisten terveydelle, mukaan lukien valon visuaaliset vaikutukset, valon ei-visuaaliset vaikutukset. ja valon säteilyvaikutukset.
Valobioturvallisuuden olemassa olevassa tutkimusjärjestelmässä valobioturvallisuuden tutkimuskohteena ovat valaistus- tai näyttölaitteet ja valobioturvallisuuden kohteena ovat elimet, kuten ihmiskehon silmät tai iho, jotka ilmenevät fysiologisten parametrien, kuten kehon lämpötilan ja pupillien halkaisijan, muutoksina. . Valobioturvallisuuden tutkimus keskittyy pääasiassa kolmeen pääsuuntaan: valonlähteiden tuottaman valobioturvasäteilyn mittaamiseen ja arviointiin, valosäteilyn ja ihmisen vasteen väliseen kvantitatiiviseen suhteeseen sekä valon bioturvallisuussäteilyn rajoituksiin ja suojausmenetelmiin.
Eri valonlähteiden tuottama valosäteily vaihtelee intensiteetin, tilajakauman ja spektrin suhteen. Valaistusmateriaalien ja älykkään valaistusteknologian kehityksen myötä uusia älykkäitä valonlähteitä, kuten LED-valonlähteitä, OLED-valonlähteitä ja laservalonlähteitä, aletaan vähitellen soveltaa koti-, kaupallisiin, lääketieteellisiin, toimisto- tai erikoisvalaistusskenaarioihin. Perinteisiin valonlähteisiin verrattuna uusilla älykkäillä valonlähteillä on voimakkaampi säteilyenergia ja korkeampi spektrispesifisyys. Siksi yksi valobiologisen turvallisuuden tutkimuksen eturintamassa on uusien valonlähteiden fotobiologisen turvallisuuden mittaus- tai arviointimenetelmien tutkimus, kuten autojen laserajovalojen biologisen turvallisuuden sekä ihmisten terveyden ja mukavuuden arviointijärjestelmän tutkimus. puolijohdevalaistustuotteista.
Myös ihmisen eri elimiin tai kudoksiin vaikuttavan valosäteilyn eri aallonpituuksien aiheuttamat fysiologiset reaktiot vaihtelevat. Koska ihmiskeho on monimutkainen järjestelmä, valosäteilyn ja ihmisen vasteen välisen suhteen kvantitatiivinen kuvaaminen on myös yksi valobioturvallisuustutkimuksen huippusuunnista, kuten valon vaikutuksesta ja soveltamisesta ihmisen fysiologisiin rytmeihin sekä valokysymys. intensiteettiannos, joka laukaisee ei-visuaalisia tehosteita.
Fotobiologisen turvallisuuden tutkimuksen tarkoituksena on välttää ihmisen valosäteilylle altistumisesta aiheutuvia haittoja. Siksi valonlähteiden fotobiologista turvallisuutta ja fotobiologisia vaikutuksia koskevien tutkimustulosten pohjalta ehdotetaan vastaavia valaistusstandardeja ja suojamenetelmiä sekä turvallisia ja terveellisiä valaistustuotesuunnittelusuunnitelmia, mikä on myös yksi valokuvan eturintamassa. biologisen turvallisuuden tutkimus, kuten terveysvalaistusjärjestelmien suunnittelu suurille miehitetyille avaruusaluksille, terveysvalaistus- ja näyttöjärjestelmien tutkimus sekä sinisen valon suojakalvojen sovellusteknologian tutkimus valon terveyteen ja valoturvallisuuteen.

3. Valobioturvanauhat ja -mekanismit
Fotobiologiseen turvallisuuteen liittyvien valosäteilyn vyöhykkeiden valikoima sisältää pääasiassa sähkömagneettisia aaltoja 200-3000 nm. Aallonpituusluokituksen mukaan optinen säteily voidaan jakaa pääasiassa ultraviolettisäteilyyn, näkyvän valon säteilyyn ja infrapunasäteilyyn. Eri aallonpituuksien sähkömagneettisen säteilyn fysiologiset vaikutukset eivät ole täysin samoja.
Ultraviolettisäteilyllä tarkoitetaan sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on 100-400 nm. Ihmissilmä ei pysty havaitsemaan ultraviolettisäteilyä, mutta ultraviolettisäteilyllä on merkittävä vaikutus ihmisen fysiologiaan. Kun ultraviolettisäteilyä levitetään iholle, se voi aiheuttaa verisuonten laajentumista, mikä johtaa punotukseen. Pitkäaikainen altistuminen voi aiheuttaa ihon kuivumista, elastisuuden menetystä ja ikääntymistä. Kun ultraviolettisäteilyä kohdistetaan silmiin, se voi aiheuttaa keratiittia, sidekalvotulehdusta, kaihia jne., mikä voi vahingoittaa silmiä.
Näkyvä valosäteily tarkoittaa tyypillisesti sähkömagneettisia aaltoja, joiden aallonpituudet ovat 380-780 nm. Näkyvän valon fysiologisia vaikutuksia ihmiskehoon ovat pääasiassa ihon palovammat, punoitus ja silmävauriot, kuten auringonvalon aiheuttamat lämpövauriot ja verkkokalvontulehdus. Erityisesti korkeaenerginen sininen valo 400 nm - 500 nm voi aiheuttaa valokemiallisia vaurioita verkkokalvolle ja kiihdyttää solujen hapettumista makulan alueella. Siksi yleisesti uskotaan, että sininen valo on haitallisin näkyvä valo.