情境式照明系统.doc

100學年度畢業專題 題目：情境式照明系統 指導教授：李宗翰 機電四B 單得恩 497370543 機電四B 楊景欽 497370923 目錄 目錄 I 表目錄 I 圖目錄 I 摘要 II 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 第二章 眼球構造與視網膜 2 2.1 眼球構造 2 2.2 視網膜 2 第三章 藍光的影響與應用 5 3.1 褪黑激素介紹 5 3.2.1 光線對生物的影響 6 3.2.2 藍光的特別之處 6 3.3 藍光延遲褪黑激素的效益 6 第四章 推論與應用 11 4.1 推論 11 4.2 應用 11 參考文獻 12 表目錄 表 21 視桿細胞與視錐細胞的比較 [28] 4 圖目錄 圖 21 眼球構造圖 [24] 2 圖 22 光線傳遞流程圖 [27] 3 圖 23 三種錐細胞 [27] 4 圖 31 人類一生的褪黑激素濃度變化圖[25] 5 圖 32 不同光源照射下的褪黑激素濃度變化 [1] 7 圖 33 照光四小時的平均主觀警覺 [12] 7 圖 34 照射波長460 nm與555 nm的單色光造成的影響 [7] 8 圖 35 光線照度的影響 [11] 9 圖 36 三種光源對褪黑激素影響 [2] 9 圖 37 光線波長-照度對退黑激素影響圖 10 摘要 人們的生活習慣基本上有一定的規律，所以才會有「生理時鐘」這個名詞。良好而規律的生活作息是保持健康的不二法門，但是現代人常常因為工作等因素而日夜顛倒，導致身體出現異狀。不過，只要維持長時間維持一定的生活作息，對身體就不會造成太大的傷害。為什麼日夜顛倒會造成身體負擔？這是因為人體的晝夜節律都取決於褪黑激素的分泌，褪黑激素於晚上十一點至凌晨兩點分泌最高峰，讓我們能夠充分的休息。白天時褪黑激素因為光線照射而停止分泌，讓我們恢復清醒，所以才會有俗話說：「日出而作，日落而息」。而日夜顛倒阻止了身體自然的規律，所以久而久之會對身體造成傷害。 雖然日夜顛倒會對身體造成傷害，但是卻是常常會遇到需要熬夜的時候，所以這時候就希望能夠維持精神與注意力，大部分的人都習慣使用咖啡因來提神，但是卻會身體造成傷害，長期下來甚至會咖啡因中毒。因此我們希望能夠利用調整褪黑激素濃度的方式來達到減少睡意、提高注意力的目的。從文獻上發現到藍光等短波長的單色光，可以抑制褪黑激素、達到延後睡眠以及提高注意力等功效，所以我們希望能夠利用這個方法達到我們的目的。 關鍵字：生理時鐘、晝夜節律、日夜顛倒、褪黑激素。 緒論 1.1 前言 因為現代人的壓力較大以及作息不規律等，造成睡眠品質不良。常常聽說有人借助藥物的方式來幫助睡眠，久而久之造成劑量加重而對身體造成負擔。因此我們希望使用對身體較無傷害的方式，來幫助人們調整生活作息，而利用照明設備的方式來調整褪黑激素的分泌，就是我們所採用的方法。在做報告當中，我們發現藍光可以抑制人體褪黑激素分泌，可以將人的睡意延遲半小時至一小時，利用這個效果我們可以使用在夜間工作者上，增加他們的專注力，減少睡意，達到較高的工作效率。反之；我們也可以降低藍光的比例，幫助睡眠。 1.2 研究動機與目的 有關於視覺的研究都偏向於醫學方面，有關工程方面的部分卻是少之又少，所以我們希望把這樣的想法的應用結合機械工程與醫學，這是現在台灣比較少人在做、也是我們感興趣的部份。 這個專題一開始有以下的幾個方向，「對視覺及大腦的影響分為幾個方向去探討：顯示器種類、螢幕亮度、對比、色彩、影片動畫、字體與字型大小」。而我們就按照上面的主題來做每週的報告。經過每週的進度報告，我們最後選擇了現在這個主題，並且深入的探討藍光對人體的影響。從一開始的TFT、EPD顯示器的比較，到眼球組成、視網膜、視神經的深入研究，而視神經方面的研究就比較偏向醫學方面，所以就開始從光線對人體的影響開始著手。從資料中我們得知藍光比起其他波長的光，對人體褪黑激素的抑制是相當顯著的，因此我們選擇深入去研究這方面的資料。 眼球構造與視網膜 2.1 眼球構造 圖 1 眼球構造圖 [24] 上圖是眼睛的構造圖，大致上可以分為三層：鞏膜、脈絡膜、視網膜； 五個部份： 瞳孔：虹膜中心一圓形開口。瞳孔可變大和縮小，以便控制進入眼內的光線。 玻璃體:為水晶體後面的透明膠狀物質，填充眼球的後腔，並維持眼球的形狀。玻璃體可讓光線透過而到達視網膜。 角膜:為眼球前方透明的組織。 睫狀肌：調整焦距，使光線能聚焦在視網膜上。 視神經：傳遞而引發視覺。 2.2 視網膜 圖 2 光線傳遞流程圖 [27] 2.2.1 桿細胞的光反應 桿細胞主要是在分辨亮與暗的程度，因此負責在夜間看東西的是桿細胞。桿細胞含有視紫質，而視紫質含的色素可讓紅光和藍光通過而吸收綠光。因為只有被吸收的光才能引起視紫質的光化學反應，所