1. Fotobioloogiline efekt
Fotobioloogilise ohutuse küsimuse arutamiseks on esimene samm fotobioloogiliste mõjude selgitamine. Erinevatel teadlastel on fotobioloogiliste mõjude konnotatsiooni määratlused erinevad, mis võivad viidata valguse ja elusorganismide erinevatele vastasmõjudele. Selles artiklis käsitleme ainult valguse poolt põhjustatud inimkeha füsioloogilisi reaktsioone.
Fotobioloogiliste mõjude mõju inimkehale on mitmetahuline. Vastavalt fotobioloogiliste efektide erinevatele mehhanismidele ja tulemustele võib need jämedalt jagada kolme kategooriasse: valguse visuaalsed efektid, valguse mittevisuaalsed efektid ja valguse kiirgusefektid.
Valguse visuaalne efekt viitab valguse mõjule nägemisele, mis on valguse kõige fundamentaalsem mõju. Visuaalne tervis on valgustuse kõige olulisem nõue. Valguse visuaalseid efekte mõjutavad tegurid on heledus, ruumiline jaotus, värviedastus, peegeldus, värviomadused, virvendusomadused jne, mis võivad põhjustada silmade väsimust, nägemise hägustumist ja visuaalsete ülesannete tõhususe vähenemist.
Valguse mittevisuaalsed efektid viitavad valguse poolt põhjustatud inimkeha füsioloogilistele ja psühholoogilistele reaktsioonidele, mis on seotud inimese töö efektiivsuse, turvatunde, mugavuse, füsioloogilise ja emotsionaalse tervisega. Valguse mittevisuaalsete efektide uurimine algas suhteliselt hilja, kuid on kiiresti arenenud. Tänapäeva valgustuse kvaliteedi hindamissüsteemis on valguse mittevisuaalsed efektid muutunud oluliseks teguriks, mida ei saa ignoreerida.
Valguse kiirgusefekt viitab kahjustusele, mida inimese kudedele põhjustab erineva lainepikkusega valguskiirguse mõju nahale, sarvkestale, läätsele, võrkkestale ja teistele kehaosadele. Valguse kiirgusmõju võib selle toimemehhanismi alusel jagada kahte kategooriasse: fotokeemilised kahjustused ja soojuskiirguse kahjustused. Täpsemalt hõlmab see mitmesuguseid ohte, nagu valgusallikatest tulenevad UV-keemilised ohud, võrkkesta sinise valguse ohud ja naha termilised ohud.
Inimkeha suudab teatud määral nende vigastuste tagajärgedele vastu seista või neid parandada, kuid kui valguskiirguse efekt jõuab teatud piirini, ei ole keha iseparanemisvõime nende vigastuste parandamiseks piisav ning kahjustused kuhjuvad, mille tagajärjeks on pöördumatud tagajärjed, näiteks nagu nägemise kaotus, võrkkesta kahjustused, nahakahjustused jne.
Üldiselt on inimeste tervise ja valguskeskkonna vahel keerukad mitmefaktorilised vastasmõjud ning positiivse ja negatiivse tagasiside mehhanismid. Valguse mõju organismidele, eriti inimkehale, on seotud erinevate teguritega nagu lainepikkus, intensiivsus, töötingimused ja organismi seisund.
Fotobioloogia mõjude uurimise eesmärk on uurida fotobioloogia tulemuste ja valguskeskkonna ja bioloogilise seisundi vahelisi seoseid, tuvastada tervist kahjustada võivaid riskitegureid ja soodsaid aspekte, mida saab rakendada, kasu taotleda ja kahju vältida, ning võimaldama optika ja bioteaduste sügavat integreerimist.

2. Fotobioohutus
Fotobioohutuse mõistet saab mõista kahel viisil: kitsas ja lai. Kitsalt defineeritud "fotobioohutus" viitab valguse kiirgusmõjudest põhjustatud ohutusprobleemidele, samas kui laiemas tähenduses viitab "fotobioohutus" valguse kiirgusest inimeste tervisele põhjustatud ohutusprobleemidele, sealhulgas valguse visuaalsetele efektidele, valguse mittevisuaalsetele efektidele. ja valguse kiirgusmõjud.
Olemasolevas fotobioohutuse uurimissüsteemis on fotobioohutuse uurimisobjektiks valgustus- või kuvaseadmed ning fotobioohutuse sihtmärgiks elundid nagu inimkeha silmad või nahk, mis avalduvad füsioloogiliste parameetrite, nagu kehatemperatuur ja pupilli läbimõõt, muutustes. . Fotobioohutuse alane uurimus keskendub peamiselt kolmele suurele suunale: valgusallikate tekitatud fotobioohutuse kiirguse mõõtmine ja hindamine, fotokiirguse ja inimese reaktsiooni kvantitatiivne seos ning fotobioohutuskiirguse piirangud ja kaitsemeetodid.
Erinevate valgusallikate tekitatud valguskiirgus on erineva intensiivsuse, ruumilise jaotuse ja spektri poolest. Valgustusmaterjalide ja intelligentse valgustustehnoloogia arendamisega hakatakse uusi intelligentseid valgusallikaid, nagu LED-valgusallikad, OLED-valgusallikad ja laservalgusallikad, järk-järgult rakendama kodu-, kaubandus-, meditsiini-, kontori- või erivalgustuse stsenaariumides. Võrreldes traditsiooniliste valgusallikatega on uutel intelligentsetel valgusallikatel tugevam kiirgusenergia ja suurem spektraalne spetsiifilisus. Seetõttu on fotobioloogilise ohutuse uurimise üheks esikohaks uute valgusallikate fotobioloogilise ohutuse mõõtmis- või hindamismeetodite uurimine, näiteks autode laseresitulede bioloogilise ohutuse ning inimeste tervise ja mugavuse hindamissüsteemi uurimine. pooljuhtvalgustustooted.
Samuti on erinevad füsioloogilised reaktsioonid, mida põhjustavad inimese erinevatele elunditele või kudedele mõjuvad erineva lainepikkusega valguskiirgused. Kuna inimkeha on keeruline süsteem, on valguskiirguse ja inimese reaktsiooni vahelise seose kvantitatiivne kirjeldamine ka üks tippsuundi fotobioohutuse uuringutes, nagu valguse mõju ja rakendamine inimese füsioloogilistele rütmidele ning valguse teema. intensiivsusega doos, mis käivitab mittevisuaalsed efektid.
Fotobioloogilise ohutuse uuringute eesmärk on vältida inimesele valguskiirgusega kokkupuutest tulenevaid kahjusid. Seetõttu on valgusallikate fotobioloogilise ohutuse ja fotobioloogiliste mõjude uurimistulemuste põhjal välja pakutud vastavad valgustusstandardid ja kaitsemeetodid ning ohutu ja tervisliku valgustuse tootedisaini skeemid, mis on ka üks fotode esirinnas. bioloogilise ohutuse uuringud, näiteks suurte mehitatud kosmoselaevade tervisevalgustussüsteemide projekteerimine, tervisevalgustuse ja kuvamissüsteemide uuringud ning sinise valguse kaitsekilede rakendustehnoloogia uuringud valguse tervise ja valguse ohutuse tagamiseks.

3. Fotobioohutusribad ja -mehhanismid
Fotobioloogilise ohutusega seotud valguskiirgusribade vahemik hõlmab peamiselt elektromagnetlaineid vahemikus 200 nm kuni 3000 nm. Lainepikkuse klassifikatsiooni järgi võib optilise kiirguse jagada peamiselt ultraviolettkiirguseks, nähtava valguse kiirguseks ja infrapunakiirguseks. Erineva lainepikkusega elektromagnetkiirguse füsioloogilised mõjud ei ole täiesti ühesugused.
Ultraviolettkiirgus viitab elektromagnetkiirgusele lainepikkusega 100nm-400nm. Inimsilm ei taju ultraviolettkiirguse olemasolu, kuid ultraviolettkiirgusel on inimese füsioloogiale oluline mõju. Kui ultraviolettkiirgust rakendatakse nahale, võib see põhjustada veresoonte laienemist, mille tagajärjeks on punetus. Pikaajaline kokkupuude võib põhjustada naha kuivust, elastsuse kaotust ja naha vananemist. Kui ultraviolettkiirgust rakendatakse silmadele, võib see põhjustada keratiiti, konjunktiviiti, katarakti jne, mis kahjustab silmi.
Nähtav valguskiirgus viitab tavaliselt elektromagnetlainetele lainepikkusega 380–780 nm. Nähtava valguse füsioloogilised mõjud inimkehale hõlmavad peamiselt nahapõletusi, erüteemi ja silmakahjustusi, nagu päikesevalgusest põhjustatud termilised vigastused ja retiniit. Eriti suure energiaga sinine valgus vahemikus 400 nm kuni 500 nm võib põhjustada võrkkesta fotokeemilisi kahjustusi ja kiirendada rakkude oksüdatsiooni kollatähni piirkonnas. Seetõttu arvatakse üldiselt, et sinine valgus on kõige kahjulikum nähtav valgus.