楊斌1，陳義2，宗易昕3

　　(1.科技部高技術研究發(fā)展中心;2.中國計量大學光學與電子科技學院;3.中國科學院半導體研究所)

　　現代光環(huán)境造成的視覺健康問題已成為光電產業(yè)面臨的重要問題。加強現代光環(huán)境與視覺健康研究，構建健康、安全、舒適的光環(huán)境，是保障未來健康生活和良好民生狀態(tài)的重要內容。本文對現代光環(huán)境與視覺健康問題及其國內外研究現狀進行了梳理分析，并提出了我國進一步加強研究的對策建議。

　　一、現代光環(huán)境對視覺健康的影響及需要研究的問題

　　人類對外部信息的獲取85%以上通過視覺系統(tǒng)，隨著人工光源、顯示終端的大量應用，人類的視覺負荷顯著加重。WHO及《中國近視防治藍皮書》等報告均指出，目前中國的整體近視率已超過50%，而大中型城市初中以上青少年近視比例已超過80%，6~15歲的平均近視率達到46.64%，近視的低齡化現象日益嚴重。

　　現代光環(huán)境造成的視覺健康問題已成為光電產業(yè)面臨的核心問題。研究表明，2歲前夜晚開燈睡覺的孩子近視率明顯高于熄燈睡覺的孩子。與紙質文本閱讀相比，使用屏幕閱讀更容易出現人眼不正常調節(jié)、收斂和變小、近視等癥狀，隨著屏幕閱讀時間增加，中度近視和重度近視的比例也逐漸提高。長期處于低品質光照、光電顯示產品過度使用和城市夜晚光污染等導致的惡劣視覺環(huán)境中，是青少年近視、弱視高發(fā)的重要因素。

　　目前，人們對光照及光顯示的健康問題缺乏系統(tǒng)深入的認識，對光品質缺乏有效定義與評估標準，國外光電產品進入中國市場沒有相應方面的測評準入門檻。在健康照明、健康顯示標準領域，已發(fā)布的國際標準，全部以歐美人群的視覺功能基礎構建。而醫(yī)學和基因研究表明東亞人種在視覺生理上與歐美人種存在極大的差異，導致東亞人種對于色溫、照度、色度等要求與歐美人種不一樣，不能照搬國外研究成果。在我國，缺少相關國家標準已成為阻礙產業(yè)快速發(fā)展的重要問題。

　　二、國內外研究現狀

　　2004年在維也納召開了第一屆光輻射與人類健康的國際會議。2014年在渥太華召開了主題為“照明與健康”的第二屆國際會議。2016年歐洲照明組織發(fā)布2025年戰(zhàn)略發(fā)展路線圖，明確“以人為本的照明”作為發(fā)展的核心。加強現代光環(huán)境與視覺健康研究，構建健康、安全、舒適的光環(huán)境，成為保障未來健康生活和良好民生狀態(tài)的重要內容。

　　(一)國際研究現狀

　　早在1992年，Mukae H等就提出光對生理功能存在著視覺及非視覺效應2種不同影響。對視覺效應來說，強光可直接形成視力損傷;較長時間的、低能量的光照也會引起視網膜的光化學反應，形成老年性黃斑變性等疾病。2002年，Berson教授發(fā)現了哺乳動物的視網膜特化感光神經節(jié)細胞(ipRGC)。這類細胞含有視黑素，通過產生光生物學效應，調節(jié)生命體征、激素形成與分泌等，進而控制生理節(jié)律。從此，非視覺效應對應的視覺任務績效和視覺舒適度影響的研究，逐步成為熱點。Yasukouchi的研究表明照明色溫對光生物效應有明顯作用;Cajochen的研究表明短波長光照比長波長光照能引起的體溫、心率變化的作用更為顯著;Van Bommel采用光源光譜基于白熾燈光譜的相對值來定量評價光源的光生物效應。

　　這些研究衡量任務表現與心理感覺的指標分為四大類：主觀量表、生理信號、生理化學指標和任務表現，主要還是從主觀認知變化及反饋的角度來進行。

　　(二)國內研究現狀

　　近年來，我國的科研團隊圍繞著現代光環(huán)境與視覺健康問題也開展了多方面的研究。

　　2012年開始，中科院醫(yī)工所研制了第一代眼科光學綜合測量儀器，可定量測量人眼的屈光、視覺光學傳遞函數(MTF)、高階波像差等客觀指標;交由中國標準化研究院視覺健康實驗室后，以主觀評價和客觀指標測試為依托，利用人工神經網絡構建人眼健康舒適度量化分級體系，建立了我國首例可客觀量化評價的可視化產品健康舒適度評價體系，從而成為CSA 0.35.1-2016標準的核心。

　　在光損傷研究方面，溫州醫(yī)科大學基于自主研發(fā)的細胞研究裝置，從形態(tài)、分子機制、基因組學等多角度，開展了LED光源對視網膜色素上皮細胞(RPE)的影響的研究，解析了急性光刺激引起RPE凋亡的分子機制，初步找到細胞凋亡的抑制劑;并進行致病基因篩查，首次鑒定了中國人視網膜色素變性的致病基因SLC7A14，研究結果發(fā)表在Nature Communication上。

　　復旦大學自2004年起，通過調整光譜、照度、時間等參數，研究視覺績效、情緒與生理指標等的變化，并就學校、機艙、船艙等場所，開展進一步的機理研究和應用研究，初步建立光影響視覺和生物效應的量效規(guī)律，并在一些產品研制中得到了實際應用。

　　同濟大學則采用循證設計研究方法，通過3次在南極長城站進行光環(huán)境非視覺生物效應研究，實現了長城站和中山站的光環(huán)境改造。

　　2016年，CSA聯盟整合了我國在健康照明領域的優(yōu)勢力量，推出了CSA 0.35.1-2016(LED照明產品視覺健康舒適度測試第1部分：概述)團體標準，并正式向ISO/TC274光與照明技術委員會提交國際標準提案，該方案得到了廣泛認可。

　　三、加強現代光環(huán)境與視覺健康問題研究的對策建議

　　隨著健康中國戰(zhàn)略的不斷推進，針對“健康”光電產品市場目前所存在的問題，建議在國家重點研發(fā)計劃“戰(zhàn)略性先進電子材料”專項支持下，進一步做好以下幾方面的工作。

　　(一)加強光生物機理的基礎研究

　　從青少年視覺發(fā)育健康出發(fā)，加強光生物機理研究，建立以視覺生理和心理指標為主體的、定量化的健康評價體系，解決“光致視覺系統(tǒng)生理影響機制”問題，形成涵蓋光致視覺系統(tǒng)短、中、長期生理及心理影響的評價模型，以及光心理生理指標與產品物理指標的映射模型，指導“健康”光電產品的開發(fā)與應用。

　　(二)健全“健康”光電產品檢測認證體系

　　針對當今復雜的光分布特點和光污染情況，完善并建立以光譜能量分布、亮度、照度、垂直均勻性等指標為主體的物理檢測方法。同時，從對人體健康的影響出發(fā)，形成以顯性視覺心理生理指標為主體的人因評測方法，同時建立科學的光污染評價認證體系。

　　(三)建立“健康”光電產品標準體系

　　加快建立以“健康、安全、舒適、高效”為目標的，以人為本的“健康”光電產品評價標準體系，制定以東亞人種為主體對象的“健康”光電產品標準，爭取更多國際標準主導權和話語權。加速推動國內相對滯后的標準研發(fā)進程，將部分測評標準轉變?yōu)檎J證認可標準或強制標準，建立我國自己的技術貿易壁壘，對進入中國市場的光電產品實施健康準入許可。

　　本文特約編輯：姜念云