【涨知识】LED光对心脏的潜在影响：以蓝红绿光为主

　　实验结果表明，LED光源在极低照度下对心脏的ECG各项指标存在着潜在的影响，其中对于QT值和心室率存在较大影响。蓝光波段对心率的影响更大，红、绿光对QT值的影响较为明显。

　　LED在节能家电、车前灯和街灯中已经占据了重要的位置，这种新型光源是否会影响人体器官引起了研究人员的注意。过去十年间，人们越来越关注光在视网膜上的非成像生物作用，例如绩效与注意力、睡眠质量和荷尔蒙分泌等，其中特别引起关注的是大脑视交叉上核中生物钟的视网膜通道效应。

　　由于人的第三种感光细胞ipRGC(Intrinsically Photosensitive Retinal Ganglion Cell)的发现，光源与人体生理健康的关系得以进一步重视，最近的研究发现光具有调节人体生理节律作用。

　　Brainard等通过使用8种单色光在夜间照射测试者，发现不同单色光对人体褪黑色素含量的抑制作用不同，并根据实验结果绘制了基于褪黑色素的光谱光视效率曲线。Mariana等的研究表明，在40lx的红光和蓝光照射下，人的心率提高，在10 lx的红光和蓝光照射下脑电图中的α波幅度下降，而β波幅度上升。Christian等通过使用不同波长的光照射人眼，发现短波光照比长波对体温、心率的变化作用更为显著。柴颖斌等研究低照度彩光下(人眼处约75 lx)人体的心率变化，发现在低照度水平下不同颜色光引起的心率变化存在差异。

　　上述种种实验结果都表明光源的波长是影响生物效应的重要因素，表明光对人体是一个潜在的生理、行为和治疗的激励源。近期的医学和生物学研究证实，血液中褪黑色素日含量自然变化偏差不仅影响精神状态，在长时间积累后还可能导致严重的健康问题，如早衰、性功能异常、乳腺癌等。

　　窄带光源的生理节律光谱灵敏度已经有了很好的实证研究，对于光源的设计已能从光的非视觉生物效应方面给予指导，随着人工照明的普及，许多城市都变成了不夜城，夜晚低照度光同样对人体的生理存在着影响，文中基于Brinard等对褪黑色素抑制作用研究中定义的光谱光视效率曲线，通过实验测试，分析夜晚极弱光源对于人体ECG(Electro-cardiograph)的生理影响。

　　生物节律因子

人眼中的各类感光细胞对不同的光谱光源有不同的响应，可以通过光通量的概念引入生物节律因子，借以评价光的生物效应。图1中空心圆点为Rea等根据褪黑色素抑制作用得出的人体生理节律光谱响应灵敏度，司晨视觉曲线B(λ)是其4阶拟合曲线，明视觉曲线V(λ)是明视觉下的光谱光视效率曲线。从图1可以看出拟合的B(λ)曲线峰值在460nm附近，相对于明视曲线V(λ)向短波方向偏移，处于蓝光部分，这是大部分白光LEDs富含的光谱波段。由明视曲线V(λ)和拟合的B(λ)曲线可以定义出生物节律因子。

按照生物节律因子的概念，可以通过下面两个步骤求得其数值：

1)对于不同光源的相对光谱功率曲线Ф(λ)，由一个统一的视觉因子或统一的光通量(如100lm)归一化成Ф(λ)i，norm，定义如下：

式中，K =683 lm/W，为明视觉下最大光视效率值，Фv，i表示特定光谱归一化后的值。

2)节律因子BioEq(Biological Equivalent)为

通过光谱仪测得不同光源的光谱Ф(λ)i，即可计算得到节律因子BioEq。