极低照度下彩光LED对人体心电图的影响

基于生物节律因子的理论,运用控制变量的实验方法,使用低照度彩光LED照射被测试人员,记录人体心电图数据,研究非视觉生物效应中低照度下不同颜色LED灯对人体生理作用的影响,发现:低照度下光源对于人体的心电图有一定影响;照明光源的波长影响人体心脏心电图参数,蓝光明显加快人体心率,红光和绿光对心室除极与复极的时间影响较大;3种光源下心室除极与复极时间校正值均有所增加.     

荧光灯光谱、光强对辨别力的影响

为探讨教室照明对生理节律的影响,研究采用汉语双字词卡片和“学习再认”实验模式,借助信号检测论中辨别力d作为指标,测试和分析了3种典型色温T5荧光灯在4种不同照度水平下对学生短时记忆再认能力和脑疲劳的影响。结果表明,受非视觉效应影响,在一定时间长度内,学生在不同光谱、不同照度光环境下的汉语双字词短时记忆再认能力和脑疲劳各不相同,低色温、低照度对大脑具有“唤醒”作用,可提高短时记忆能力;中间色温为最适宜光环境,可使大脑保持适度兴奋,但该色温高照度下,脑疲劳相对较重,学习效率较低;高色温下脑疲劳最重;“时间累积”效应对短时记忆能力的影响显著,应予以重视。     

一种道路照明光源的光视光效模型研究

文章依据视觉功效法建立基于中间视觉道路照明的行车视觉行为反应时间测试系统,获取受测试数据集;根据人眼对光谱敏感度适应效应理论,对实验测试数据进行分析处理,构建了基于行车视觉行为反应时间的光视光效模型,获得了中间视觉下光视光效率曲线;采用建立的模型给出了基于反应时间的光源节能性评价计算分析方法,并对道路照明传统白色和黄白色光源与设计的白绿色光源进行了光视光效性能分析与节能评价。结果表明,在中间视觉下设计的白绿色光源光视性能更好,且光视效能更高。     

不同LED照明参数对老年人心电生理响应的影响

光的非视觉生物效应与人体健康密切相关,随着LED在室内照明中的广泛应用,LED照明与人体生理健康的关系也日益重要.心电图(ECG,electrocardiograph)是生理参数的主要表征之一.针对LED照明,以3种色温(3000、5000、6500 K)、5种照度(300、500、750、1000、1500 lx)为主要变量,研究不同光照时长(10、20 min)下,老年人心电指标对光响应的情况.结果显示,照度、色温等光照参数的主效应对老年人的ECG无显著影响,但照度和色温的交互作用对老年人的ECG影响显著.其中,3000 K和10001x的交互作用对P波时间和T波时间影响最大;6500 K和15001x的交互作用影响最小;5000 K和7501x的交互作用对PR间期影响最大,6500 K和5001x的交互作用影响最小.但较短光照时长下,老年人的ECG变化不明显.因此,有必要探讨更长时间(1h及以上)光照下,老年人的心电生理响应情况,从而为老年人健康照明参数的确定提供依据.     

绿色建筑中导光管采光质量研究

在绿色建筑中采用导光管能提供良好的室内光环境,有利于人们的健康。鉴于以往关于导光管的研究缺乏对采光质量的分析,以两种不同内壁的长径比为2~10的导光管为例,系统地研究了导光管光谱反射率、长径比对透射光显色性和非视觉效应的影响,并与两种常见灯管对比。首先利用TracePro软件和光谱照度计分别获得导光管透射光和灯管的相对光谱,然后计算了光源的一般显色指数（Ra）,最后通过Ra数值及相对光谱功率峰值波长位置评价了导光管和灯管的显色性和非视觉效应。结果表明：绿色建筑在选择照明系统时,宜优先选择光谱反射率分布均匀的导光管,同时控制长径比保证优越的采光质量;在条件不允许安装导光管的空间,可选择人工光源替代,同时尽量避免长时间连续使用对人们健康造成损害。     

生物钟的研究、功能和机理——2017年度诺贝尔生理学或医学奖成果简析

 生物日节律（circadian rhythm）也叫昼夜节律,是以约昼夜24 h为周期的、在生命体中普遍存在的节律性生理生化和行为活动,是众多生物节律或生物钟的一种。美国的3位科学家杰弗理·霍尔（Jeffrey C.Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Ros-bash）和迈克尔·杨（Michael W.Young）因发现调节生物日节律行为的基因并阐明其作用原理获得了2017年的诺贝尔生理学或医学奖。这项工作揭示了一个普遍存在的基本生命现象的分子机理,对了解生命的运行原理以及生命在演化过程中与环境之间的相互作用有着重要的意义,同时也为治疗由于生物钟失常而导致的人类疾病和开发调控生物钟元件的药物奠定了基础。本文介绍生物节律的研究历史,解读生物节律的分子机理,展望生物节律研究的方向,并探讨其对人类健康和农业的意义。     

光环境生物效应及其模拟实验装备研究进展

光是人、动物和植物赖以生存的基本条件。光环境作为一种物理环境因素,其生物效应具有十分重要的理论和应用价值。光环境对人的生理、心理及行为产生重要影响,对动物昼夜节律、定位系统和生长繁育的影响也已受到诸多关注;同时,光是植物赖以生存的基础,是植物一切生化反应的能量来源。综述了光环境生物效应的研究进展,指出已有的文献仅限于以复色光为研究对象,对特定波长的光效应、光暴露时间及光质效应的研究甚少。进一步阐明目前光环境模拟实验装备的研制所遇到的关键"瓶颈"是缺乏能够在一定波长范围内输出较高功率的单色光光源,且无配备生物学培养装置,不可能在实验室实现对单色光环境的模拟。因此,其发展当务之急是先构建光环境暴露的科学实验平台。同时对光环境生物效应的研究方向及光模拟实验装备的应用前景进行了展望。     

基于颜色恒常的照度准不变边缘分类算法

现有的照度准不变边缘分类算法在标准光源下分类效果较好,但是该算法没有考虑光源颜色的影响,而实际上光源颜色对算法的分类效果影响很大,因此提出了一种基于颜色恒常的照度准不变边缘分类算法.该算法首先估计光源颜色,然后用估计出的光源颜色参数矫正照度准不变边缘分类算法.与传统的照度准不变边缘分类算法相比,该算法由于能估算出光源的颜色,所以当光源颜色发生改变时,矫正以后的照度准不变分类算法仍然对光照颜色改变具有鲁棒性.实验结果显示,基于颜色恒常的照度准不变边缘分类算法,在光照颜色变化的情况下,不仅能检测出更多的边缘,噪声点更少,而且检测的边缘更准确,稳定,线条更光滑连续.     

蟾蜍松果体的细胞学观察及其冬眠期与非冬眠期形态学的比较研究

为了研究蟾蜍松果体的形态特征,并了解松果体在生物节律中所起的作用,运用常规的光镜样品制备技术,对松果体的细胞形态及其在冬眠期、非冬眠期的变化进行了观察.研究结果显示,松果体的额器及脑上体都具有与视网膜感光细胞相似的细胞,称之为类光感细胞,因而它们具有感受光的能力;同时,根据细胞结构的观察以及两者所处位置的不同,认为额器具有比脑上体更强的感光性能.通过冬眠期与非冬眠期的细胞形态学比较,可以看到额器及脑上体的类光感细胞外节均有较明显的变化.冬眠期可见额器的类光感细胞外节排列规则,但数量减少,而脑上体的类光感细胞外节排列明显不规则,内有很多小泡,呈退化状态.额器及脑上体支持细胞的细胞质和类光感细胞线粒体的形态在冬眠扨亦有一定的变化.实验结果表明,额器及脑上体感光性能在冬眠期与非冬眠期是有差异的,脑上体在冬眠斯进入退化状态。     

道路照明常用光源的司辰视觉发光效率

为了比较金属卤化物灯和高压钠灯的发光效率,计算得到了两种光源在明视觉和暗视觉条件下的发光效率,并参照现行的发光效率计算式以及人眼神经结细胞对光辐射产生的生物效应和司辰视觉光度学系统,计算得到了两种光源的司辰视觉发光效率。结果表明,金属卤化物灯的明视觉发光效率小于高压钠灯的明视觉发光效率;金属卤化物灯的暗视觉发光效率是高压钠灯暗视觉发光效率的2倍多;金属卤化物灯的司辰视觉发光效率是高压钠灯司辰视觉发光效率的3倍多。在道路照明中使用金属卤化物灯比使用高压钠灯更有利于节能。     

太阳能电池板转换效率测量

太阳能电池板的转换效率对太阳能的有效利用、评估和测量太阳能发电效率具有重要的意义。采用与太阳光光谱相近的卤钨灯作为光源,研制了基于单片机数字测量的太阳能效率测量平台,利用负载等效电路的电压与电流得到电池板的等效功率;同时使用光功率计获取光源中心不同距离处的光功率,采用积分计算出相应的等效功率,从而获取到太阳能电池板的等效转换效率。实验表明,该测量装置具有反应快,灵敏度高,结构简单的特点,可以满足对太阳能电池板转换效率测试需求。     

多晶硅薄膜光电导特性的研究

通过进一步多晶硅薄膜光电导特性观测到多晶硅薄膜光电导光谱分布曲线在长波区存在一个低幅值的台阶；在短波区出现峰值。由光电导光谱分布曲线确定的多晶硅薄膜平均等效的禁带宽度介于单晶硅与无定型硅的禁带宽度之间，其值的大小与多晶硅晶粒大小有关。实验还观测到与势垒光生伏特效应不同的另一种光生伏特效应，可能和材料及工艺不均匀性有关。     

基于心生理反应的高速公路隧道入口安全

高速公路隧道入口由于光照强度变化,导致驾驶员行车时出现暂时失明而产生安全隐患,为了提高高速公路隧道口的行车安全性和驾驶舒适性。以交通工程学、高等数学、心生理学理论为基础,通过实车驾驶试验,检测驾驶员进隧道时的心生理反应参数、行车速度、光照强度和GPS数据,定性、定量分析高速公路隧道口距离与光照强度、速度、驾驶员心生理反应的相互关系,建立了隧道入口段多元回归安全评价模型。结果表明：驾驶员倾向减速驶入隧道,加速驶离隧道,心率随着速度的增大呈现不同幅度的增长;在隧道入口外3m至内20m照度变化最为明显,驾驶员的心率增长率随着照度的降低逐渐增大,在距隧道洞口内8m位置处心率增长率达到峰值,最大为31.95%,得到基于照度变化率的舒适性阈值为[5%,57%],为高速公路隧道口灯光参数设计和交通安全管理提供了理论参考依据。     

钙离子对光暗适应罗氏沼虾感光细胞中膜结合Gq蛋白α亚基的影响

用蛋白质提取液提取膜结合Gq蛋白α亚基并SDS-PAGE电泳,利用Tanon G IS凝胶图像处理系统分析其含量.光暗条件下,在3种溶液孵育后的感光细胞中都提取到了42 kDa的膜结合Gq蛋白α亚基.高钙溶液、生理溶液、低钙溶液孵育后的感光细胞中膜结合Gq蛋白α亚基的含量,光适应组分别是4.58%、4.63%、5.05%;暗适应组分别是4.56%、4.94%、5.13%.     

光切法形貌测量系统的图像照度质量评价方法

评价基于光切法的三维形貌测量系统采集图像的质量,有助于测量过程中提高光刀条纹中心的提取精度,或在系统研制过程中给出软硬件参数调整的方向。该文从图像照度的角度,提出一种基于平均归一化灰度值指标的图像质量评价方法。建立了被测范围照度与图像平均归一化灰度值的对应关系。在理想光照条件下采集光刀图像,得到其平均归一化灰度值的分布...     

人体生物节律在运动、锻炼和竞赛中的应用

一、人体生物节律的概念人体多种机能活动呈节律性变化,这在古代就为人们所发现。但大量的科学化的研究,还是近几十年的事情。研究发现,人的各种生理活动,如心率、呼吸、体温、内分泌、物质代谢、体力和精力等,均有周期性变化。周期可表现为年、月、日等。最明显的是昼夜节律变化。人体生理活动的节律性变化是在长期的进化过程中,为了生存而与自然环境逐渐适应的结果。研究表明节律性变化是由机体内部的某种定时装置的驱动,引起相应系统的机能变化,遂以外界的节律性变化同步。这种定时装置即所谓的“生物钟”。很多学者认为,生物钟在体内不…     

精密视觉测量中照明对图像质量的影响

为了达到自动控制光源、保障测量精度的目的,研究了视觉检测系统中不同光源照明方式与照度对图像质量的影响规律,探明了图像质量与测量精度的内在关系.通过实验,对不同照明方式下的图像质量评价系统进行了建模,并提出了一种评价图像质量的方法,即在透射照明方式下,以图像对比度为评价指标;在反射照明方式下,以图像低频分量比为评价指标,通过计算图像对比度和低频分量比是否达到一定阈值来评价图像质量,并以此控制光源照度,保证测量精度在允许范围.     

斯托克斯参数的测量

光的偏振态往往与光源内在的各向异性相联系,在喇曼光谱、固体表面散射等研究中,测定光的偏振态可以给我们一些重要的信息;在束箔光谱学中,通过测定激发原子光辐射的偏振态,可以探求原子的排列和极化.我们用波片和线偏振器组成的系统测量偏振参数,并采用傅立叶变换,实验精度平均优于±0.005.目前,斯托克斯参数已是常用的描述偏振光的参量,它可以用实验方法予以精确测     

激光光镊拉曼光谱技术的鼻咽癌研究展望

激光光镊拉曼光谱技术是光镊技术与拉曼光谱技术交叉融合的产物,能够用于生理条件下单细胞拉曼光谱的测量和分析,已成为细胞生物学、医学研究中不可缺少的重要工具.综述回顾了激光光镊拉曼光谱测量系统理论和技术的发展,展望了全息光镊、声镊、光电镊、光泳镊等新型光镊与拉曼光谱系统融合的前景;根据激光光镊拉曼光谱技术的特点,系统梳理、...     

超衍射相位板设计

对超衍射理论进行了研究和分析,通过利用优化算法设计了对应于横向、纵向,特别是三维超衍射的3种二元相位元件;模拟结果表明在飞秒激光微加工系统中,考虑双光子效应,这种相位元件的超衍射性能尤为理想.讨论了光源的光谱范围对相位元件超衍射效果的影响,结果表明当光谱较窄时,超衍射性能几乎与使用单波长光源时一样.所设计的超衍射相位元件可以应用于飞秒激光加工系统.