1. Fotobiologický účinek
Abychom diskutovali o otázce fotobiologické bezpečnosti, je prvním krokem objasnění fotobiologických účinků. Různí učenci mají různé definice konotace fotobiologických účinků, které mohou odkazovat na různé interakce mezi světlem a živými organismy. V tomto článku se zabýváme pouze fyziologickými reakcemi lidského těla způsobenými světlem.
Dopad fotobiologických účinků na lidský organismus je mnohostranný. Podle různých mechanismů a výsledků fotobiologických efektů je lze zhruba rozdělit do tří kategorií: vizuální efekty světla, nevizuální efekty světla a radiační efekty světla.
Vizuální účinek světla se týká účinku světla na vidění, což je nejzásadnější účinek světla. Zrakové zdraví je nejzákladnějším požadavkem na osvětlení. Faktory, které ovlivňují vizuální efekty světla, zahrnují jas, prostorovou distribuci, podání barev, oslnění, barevné charakteristiky, vlastnosti blikání atd., které mohou způsobit únavu očí, rozmazané vidění a sníženou efektivitu při úkolech souvisejících se zrakem.
Nevizuální efekty světla odkazují na fyziologické a psychologické reakce lidského těla způsobené světlem, které souvisejí s pracovní výkonností lidí, pocitem bezpečí, pohodlí, fyziologickým a emocionálním zdravím. Výzkum nevizuálních efektů světla začal relativně pozdě, ale rychle se rozvíjel. V dnešním systému hodnocení kvality osvětlení se nevizuální efekty světla staly důležitým faktorem, který nelze ignorovat.
Radiační účinek světla označuje poškození lidských tkání působením různých vlnových délek světelného záření na kůži, rohovku, čočku, sítnici a další části těla. Radiační účinek světla lze na základě jeho mechanismu působení rozdělit do dvou kategorií: fotochemické poškození a tepelné záření. Konkrétně zahrnuje různá nebezpečí, jako jsou chemická rizika UV ze zdrojů světla, nebezpečí modrého světla sítnice a tepelná rizika kůže.
Lidské tělo může do určité míry odolávat nebo napravovat účinky těchto zranění, ale když účinek světelného záření dosáhne určité hranice, schopnost těla samoopravy je nedostatečná k nápravě těchto zranění a poškození se hromadí, což má za následek nevratné účinky, jako je např. jako ztráta zraku, léze sítnice, poškození kůže atd.
Celkově existují složité vícefaktorové interakce a mechanismy pozitivní a negativní zpětné vazby mezi lidským zdravím a světelným prostředím. Účinky světla na organismy, zejména na lidské tělo, souvisí s různými faktory, jako je vlnová délka, intenzita, provozní podmínky a stav organismu.
Účelem studia účinků fotobiologie je prozkoumat související faktory mezi výsledky fotobiologie a světelným prostředím a biologickým stavem, identifikovat rizikové faktory, které mohou poškodit zdraví, a příznivé aspekty, které lze uplatnit, hledat výhody a vyhnout se poškození, a umožnit hlubokou integraci optiky a biologických věd.

2. Fotobiologická bezpečnost
Pojem fotobiologická bezpečnost lze chápat dvěma způsoby: úzkým a širokým. Užší definice „fotobiologická bezpečnost“ se týká bezpečnostních problémů způsobených radiačními účinky světla, zatímco široce definovaná „fotobiologická bezpečnost“ se týká bezpečnostních problémů způsobených světelným zářením na lidské zdraví, včetně vizuálních účinků světla, nevizuálních účinků světla. a radiační účinky světla.
Ve stávajícím výzkumném systému fotobiologické bezpečnosti jsou výzkumným objektem fotobiologické bezpečnosti osvětlovací nebo zobrazovací zařízení a cílem fotobiobezpečnosti jsou orgány, jako jsou oči nebo kůže lidského těla, projevující se změnami fyziologických parametrů, jako je tělesná teplota a průměr zornice. . Výzkum v oblasti fotobiologické bezpečnosti se zaměřuje především na tři hlavní směry: měření a hodnocení záření fotobiologické bezpečnosti generované zdroji světla, kvantitativní vztah mezi fotoradiací a lidskou reakcí a omezení a způsoby ochrany pro záření fotobiologické bezpečnosti.
Světelné záření generované různými světelnými zdroji se liší intenzitou, prostorovým rozložením a spektrem. S rozvojem osvětlovacích materiálů a inteligentní osvětlovací techniky budou nové inteligentní světelné zdroje, jako jsou LED světelné zdroje, OLED světelné zdroje a laserové světelné zdroje, postupně aplikovány v domácích, komerčních, lékařských, kancelářských nebo speciálních světelných scénářích. Ve srovnání s tradičními světelnými zdroji mají nové inteligentní světelné zdroje silnější energii záření a vyšší spektrální specifičnost. Jedním z předních směrů ve výzkumu fotobiologické bezpečnosti je proto studium metod měření nebo hodnocení fotobiologické bezpečnosti nových světelných zdrojů, jako je studium biologické bezpečnosti automobilových laserových světlometů a systém hodnocení lidského zdraví a pohodlí polovodičových světelných produktů.
Fyziologické reakce způsobené různými vlnovými délkami světelného záření působícího na různé lidské orgány nebo tkáně se také liší. Vzhledem k tomu, že lidské tělo je komplexní systém, kvantitativní popis vztahu mezi světelným zářením a lidskou reakcí je také jedním z nejmodernějších směrů ve výzkumu fotobiologické bezpečnosti, jako je dopad a aplikace světla na lidské fyziologické rytmy a problematika světla. intenzita dávka spouštějící nevizuální efekty.
Účelem provádění výzkumu fotobiologické bezpečnosti je vyhnout se škodám způsobeným vystavením člověka světelnému záření. Na základě výsledků výzkumu fotobiologické bezpečnosti a fotobiologických účinků světelných zdrojů jsou proto navrženy odpovídající standardy osvětlení a metody ochrany a navržena schémata návrhu produktů bezpečného a zdravého osvětlení, což je také jeden z předních směrů foto výzkum biologické bezpečnosti, jako je návrh systémů zdravotního osvětlení pro velké kosmické lodě s lidskou posádkou, výzkum zdravotních osvětlovacích a zobrazovacích systémů a výzkum technologie aplikace ochranných fólií s modrým světlem pro zdraví a bezpečnost světla.

3. Pásy a mechanismy fotobiologické bezpečnosti
Rozsah pásem světelného záření zapojených do fotobiologické bezpečnosti zahrnuje především elektromagnetické vlny v rozsahu od 200 nm do 3000 nm. Podle klasifikace vlnových délek lze optické záření rozdělit hlavně na ultrafialové záření, záření viditelného světla a infračervené záření. Fyziologické účinky vyvolané elektromagnetickým zářením různých vlnových délek nejsou zcela stejné.
Ultrafialovým zářením se rozumí elektromagnetické záření o vlnové délce 100nm-400nm. Lidské oko nedokáže vnímat přítomnost ultrafialového záření, ale ultrafialové záření má významný vliv na fyziologii člověka. Když je na kůži aplikováno ultrafialové záření, může způsobit vazodilataci, což má za následek zarudnutí. Dlouhodobá expozice může způsobit suchost, ztrátu elasticity a stárnutí pokožky. Když je ultrafialové záření aplikováno na oči, může způsobit keratitidu, konjunktivitidu, šedý zákal atd., což může způsobit poškození očí.
Viditelné světelné záření typicky označuje elektromagnetické vlny s vlnovými délkami v rozmezí 380-780nm. Mezi fyziologické účinky viditelného světla na lidské tělo patří především popáleniny kůže, erytém a poškození očí, jako je tepelné poranění a retinitida způsobená slunečním zářením. Zvláště vysokoenergetické modré světlo v rozsahu od 400nm do 500nm může způsobit fotochemické poškození sítnice a urychlit oxidaci buněk v oblasti makuly. Proto se obecně má za to, že modré světlo je nejškodlivější viditelné světlo.