工作照明环境对人体警觉度的影响及调节作用研究
发布时间：2021-08-18 19:22
随着现代人因工学中人-机-环境三者之间关系的研究进展和LED技术的进步,人们对照明环境的要求日益增高。在诸如办公场所照明、车辆照明、手术照明和航天照明等领域LED照明得到了大规模应用,健康照明的观念也逐渐受到重视。照明可以提高人类表现,自主感光神经节细胞（ipRGCs）的发现极大促进了光照的非视觉效应研究。当前光照的非视觉效应研究方法主要是依靠传统主观量表和任务绩效,少数使用核磁和脑电的生理信号法。本研究使用近红外光谱成像技术结合主观量表和任务绩效三种方法研究白天不同色温光环境对人体警觉度和工作记忆能力的影响及调节作用。本文首先介绍了国内外光的非视觉效应研究现状,对关于照明对人类的警觉度的影响和调节成果进行了归纳概述,接着介绍了光生物学知识以及光影响人类表现的依据。第三部分从不同色温和不同光照时长两个因素出发设计实验,介绍了包括实验所需的三种色温光环境、实验流程、挑选受试者的准则以及本次实验所用的评价方式,如主观量表、任务绩效和生理信号等。第四部分对本实验的实验数据进行了统计分析,主要包含两方面结果:一是不同光照对人体警觉度和工作记忆能力的影响,其中,主观量表（KSS、SSS、NASA...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.3两种单色光条件下受试者KSS量表得分(A)、听觉实验反应时(B)、听觉失误率情况(C)
第1章绪论11另一组采用4周白色光（4000K）、4周富含蓝光（17000K）的光照环境，实验周期共8周，实验过程让受试者填写主观量表，对视觉舒适度、情绪、表现、警觉度、活力、注意力、睡眠质量进行打分。结果表明，与白光（4000K）相比，富含蓝光的光照环境改善了员工的警觉度(P＜0.0001)、积极情绪(P=0.0001)、表现(P＜0.0001)、晚间疲劳(P=0.0001)、注意力(P＜0.0001)，如图1.4所示[41]。图1.4灯光对警觉度、自我评价的表现、晚间疲劳感的影响，以及匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)与基线条件的整体得分（白色柱为4000K光环境、黑色柱为富含蓝光的17000K光环境，“”表示P＜0.02，“”表示P＜0.0001）1.3.3光照对人体警觉度调节的研究现状早在上世纪90年代初期就有研究者针对光照对人体警觉度的改善情况进行研究，20世纪以来，相关的研究成果也层出不穷。Lowden等人[42]对18名卡车工厂(17男性，1女性)的夜班工人进行了为期4周的6.5小时夜间光照实验，探究光照对这18名工人生理节律的影响。光照环境为低照度300lx和高照度2500lx，色温控制为5000K不变，受试者在实验期间经历这两种光照环境，持续4周。受试者被要求在实验过程中佩戴活动记录仪用来评估睡眠或者觉醒状态，并对睡眠、觉醒状态进行评分，实验期间受试者还需填写卡罗琳斯卡日记
华侨大学硕士学位论文12（KarolinskaSleepDiary,KSD）和KSS量表并在夜班前、中、后每隔2小时采集一次受试者唾液测褪黑素含量。量表结果表明受试者在高照度（2500lx）条件下的嗜睡减少，特别是在前两个晚上的04：00和06：00时，同时高照度组的白天睡眠时间明显延长。此外，高照度会明显抑制受试者夜间工作时的褪黑素的产生，并且在凌晨2点时最为明显，白天褪黑激素含量在夜间工作后的再适应期间不受影响。Smolders等人[43]对32名男性被试在白天日常办公条件下进行了光照环境下的警觉度测试，实验利用主观量表、受试者客观表现和生理测量来衡量被试的警觉度及其他特征，其中光照条件照度为200lx或1000lx，色温为4000K。结果表明，在高照度条件下，受试者困倦程度降低，更有活力，在警觉任务中反应时更短，其中任务表现影响在早晨和光照结束前一小时最为明显。由此说明，人的清醒程度在高照度条件下（1000lx）比低照度（200lx）显著提高。浙江大学叶鸣等人[4]研究了10名被试（7名男性，3名女性）在不同周期和不同色温变化范围的动态光条件下警觉度及工作绩效的差异，低色温动态光变化范围为4000K～10000K，高色温动态光变化范围为6000K～12000K，两种光照条件分别有2小时、1小时、0.5小时三种变化周期，照度保持500lx不变，色温变化模式如图1.5所示。实验过程采集受试者脑电信号、频闪值、眼电、唾液中的褪黑素等指标，并要求受试者在实验期间完成GO-NOGO、N-back和MATB-Ⅱ三个实验任务。结果表明在高色温动态光和短周期光变化条件下，受试者表现出较高的警觉性和较好的任务表现，但是不同色温的循环次数对受试者的警觉性影响不大。图1.5色温变化的动态光变化模式（色温：4000K～10000K，6000K～12000K）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人因工程学的人体节律照明设计研究[J]. 李可欣,邵晓峰. 家具与室内装饰. 2018(08)
[2]办公照明的光生物效应研究综述[J]. 林怡,刘聪. 照明工程学报. 2017(03)
[3]利用功能性近红外光谱法研究大脑皮层血氧情况随任务特征变化规律[J]. 潘津津,焦学军,焦典,王春慧,徐凤刚,姜劲,张朕,曹勇. 光学学报. 2015(08)
[4]利用功能性近红外光谱成像方法评估脑力负荷[J]. 潘津津,焦学军,姜劲,徐凤刚,杨涵钧. 光学学报. 2014(11)
[5]高速公路疲劳驾驶交通事故的控制[J]. 杨降勇. 中国安全科学学报. 2006(01)
[6]与时俱进的人类工效学[J]. 冯阳. 南京工业大学学报(社会科学版). 2004(04)
[7]基于谱分析方法提取心动周期变异性中的睡眠结构信息[J]. 吴锋,俞梦孙,成奇明,金璋瑞,张宏金. 生物医学工程学杂志. 2004(02)
[8]城市道路交通事故分布特点及预防对策[J]. 陈宽民,王玉萍. 交通运输工程学报. 2003(01)
博士论文
[1]照明光生物效应的光谱响应数字化模型研究[D]. 居家奇.复旦大学 2011
硕士论文
[1]基于EEG警觉状态检测方法及实验研究[D]. 张美妍.哈尔滨工业大学 2019
[2]动态光对人类警觉性和任务表现的影响[D]. 叶鸣.浙江大学 2017
[3]基于PERCLOS的列车司机驾驶疲劳检测研究[D]. 李强.北京交通大学 2014
[4]基于心电脉搏信号的睡意检测与识别方法研究[D]. 刘风华.兰州理工大学 2013
本文编号：3350481
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.3两种单色光条件下受试者KSS量表得分(A)、听觉实验反应时(B)、听觉失误率情况(C)
第1章绪论11另一组采用4周白色光（4000K）、4周富含蓝光（17000K）的光照环境，实验周期共8周，实验过程让受试者填写主观量表，对视觉舒适度、情绪、表现、警觉度、活力、注意力、睡眠质量进行打分。结果表明，与白光（4000K）相比，富含蓝光的光照环境改善了员工的警觉度(P＜0.0001)、积极情绪(P=0.0001)、表现(P＜0.0001)、晚间疲劳(P=0.0001)、注意力(P＜0.0001)，如图1.4所示[41]。图1.4灯光对警觉度、自我评价的表现、晚间疲劳感的影响，以及匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)与基线条件的整体得分（白色柱为4000K光环境、黑色柱为富含蓝光的17000K光环境，“”表示P＜0.02，“”表示P＜0.0001）1.3.3光照对人体警觉度调节的研究现状早在上世纪90年代初期就有研究者针对光照对人体警觉度的改善情况进行研究，20世纪以来，相关的研究成果也层出不穷。Lowden等人[42]对18名卡车工厂(17男性，1女性)的夜班工人进行了为期4周的6.5小时夜间光照实验，探究光照对这18名工人生理节律的影响。光照环境为低照度300lx和高照度2500lx，色温控制为5000K不变，受试者在实验期间经历这两种光照环境，持续4周。受试者被要求在实验过程中佩戴活动记录仪用来评估睡眠或者觉醒状态，并对睡眠、觉醒状态进行评分，实验期间受试者还需填写卡罗琳斯卡日记
华侨大学硕士学位论文12（KarolinskaSleepDiary,KSD）和KSS量表并在夜班前、中、后每隔2小时采集一次受试者唾液测褪黑素含量。量表结果表明受试者在高照度（2500lx）条件下的嗜睡减少，特别是在前两个晚上的04：00和06：00时，同时高照度组的白天睡眠时间明显延长。此外，高照度会明显抑制受试者夜间工作时的褪黑素的产生，并且在凌晨2点时最为明显，白天褪黑激素含量在夜间工作后的再适应期间不受影响。Smolders等人[43]对32名男性被试在白天日常办公条件下进行了光照环境下的警觉度测试，实验利用主观量表、受试者客观表现和生理测量来衡量被试的警觉度及其他特征，其中光照条件照度为200lx或1000lx，色温为4000K。结果表明，在高照度条件下，受试者困倦程度降低，更有活力，在警觉任务中反应时更短，其中任务表现影响在早晨和光照结束前一小时最为明显。由此说明，人的清醒程度在高照度条件下（1000lx）比低照度（200lx）显著提高。浙江大学叶鸣等人[4]研究了10名被试（7名男性，3名女性）在不同周期和不同色温变化范围的动态光条件下警觉度及工作绩效的差异，低色温动态光变化范围为4000K～10000K，高色温动态光变化范围为6000K～12000K，两种光照条件分别有2小时、1小时、0.5小时三种变化周期，照度保持500lx不变，色温变化模式如图1.5所示。实验过程采集受试者脑电信号、频闪值、眼电、唾液中的褪黑素等指标，并要求受试者在实验期间完成GO-NOGO、N-back和MATB-Ⅱ三个实验任务。结果表明在高色温动态光和短周期光变化条件下，受试者表现出较高的警觉性和较好的任务表现，但是不同色温的循环次数对受试者的警觉性影响不大。图1.5色温变化的动态光变化模式（色温：4000K～10000K，6000K～12000K）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人因工程学的人体节律照明设计研究[J]. 李可欣,邵晓峰. 家具与室内装饰. 2018(08)
[2]办公照明的光生物效应研究综述[J]. 林怡,刘聪. 照明工程学报. 2017(03)
[3]利用功能性近红外光谱法研究大脑皮层血氧情况随任务特征变化规律[J]. 潘津津,焦学军,焦典,王春慧,徐凤刚,姜劲,张朕,曹勇. 光学学报. 2015(08)
[4]利用功能性近红外光谱成像方法评估脑力负荷[J]. 潘津津,焦学军,姜劲,徐凤刚,杨涵钧. 光学学报. 2014(11)
[5]高速公路疲劳驾驶交通事故的控制[J]. 杨降勇. 中国安全科学学报. 2006(01)
[6]与时俱进的人类工效学[J]. 冯阳. 南京工业大学学报(社会科学版). 2004(04)
[7]基于谱分析方法提取心动周期变异性中的睡眠结构信息[J]. 吴锋,俞梦孙,成奇明,金璋瑞,张宏金. 生物医学工程学杂志. 2004(02)
[8]城市道路交通事故分布特点及预防对策[J]. 陈宽民,王玉萍. 交通运输工程学报. 2003(01)
博士论文
[1]照明光生物效应的光谱响应数字化模型研究[D]. 居家奇.复旦大学 2011
硕士论文
[1]基于EEG警觉状态检测方法及实验研究[D]. 张美妍.哈尔滨工业大学 2019
[2]动态光对人类警觉性和任务表现的影响[D]. 叶鸣.浙江大学 2017
[3]基于PERCLOS的列车司机驾驶疲劳检测研究[D]. 李强.北京交通大学 2014
[4]基于心电脉搏信号的睡意检测与识别方法研究[D]. 刘风华.兰州理工大学 2013
本文编号：3350481
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