IIبخش-(HCL) روشنایی انسان محور

تاثیر نور بر ریتم شبانه روزی بدن

همانطور که اشاره شد نور با تاثیر بر روی ساعت بیولوژیکی و ریتم شبانه روزی بدن (Circadian Rhythms) بر روی سلامت و رفتار انسان اثر می گذارد، در این بخش می خواهیم چگونگی این اثرگذاری را بررسی کنیم. ساعت زیستی یا ساعت بیولوژیک بدن یکی از جالب ترین و عجیب‌ترین یافته‌های به دست آمده طی قرن اخیر می باشد. ساعت زیستی که به نام ریتم زیستی نیز معروف است از هزاران سلول عصبی ساخته شده است و در هیپوتالاموس مغز قرار دارد. ریتم زیستی در واقع به همگام سازی عملکردها و فعالیت‌های بدن کمک کرده و پاسخ بدن به نور و تاریکی را تنظیم می‌کند. علاوه بر آن، این ساعت در تنظیم فعالیت‌هایی مانند برنامه خواب، اشتها، دمای بدن، سطح هورمون، هوشیاری، عملکرد روزانه و فشار خون دخالت دارد. عوامل و تحریکات خارجی می‌توانند بر ریتم‌های زیستی تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض نور خورشید، داروها و مصرف کافئین می‌تواند بر روی برنامه خواب فرد تأثیر بگذارد.

ریتم شبانه روزی،مجموعه فرآیندهای بیولوژیکی و روانی است که هر روز با الگوهای قابل پیش بینی در نوسان هستند. در واقع ریتم شبانه روزی چرخه ای است که به بدن می‌‌گوید چه زمانی بخوابد، چه زمانی بیدار شود و چه زمانی غذا بخورد. این ریتم داخلی تحت تأثیر نشانه‌های بیرونی مانند نور خورشید و درجه حرارت است که به تعیین اینکه آیا فرد در زمان‌های مختلف روز احساس انرژی و یا خستگی کند، کمک می‌‌کند. ریتم‌های شبانه روزی انسان توسط یک ساعت ارشد اداره می‌‌شود. این ساعت گروهی از نورون‌ها به نام هسته سوپراکیاسماتیک هستند که در منطقه ای از مغز به نام هیپوتالاموس واقع شده اند. این ساعت ارشد، نشانه‌هایی از محیط را به دستورالعمل‌های بدن تبدیل می‌‌کنند.ساعت بیولوژیکی فرد برای انجام انواع دستورالعمل های روزانه بدن  می‌‌تواند زودتر و یا دیرتر تنظیم شود، اما مسئله مهم تر ثابت نگه داشتن نشانه‌هایی است که بر ریتم شبانه روزی بدن تأثیر می‌‌گذارد.

هیپوتالاموس با دریافت نور از طریق چشم و پردازش آن توسط نورون ها بر حالات و رفتار انسان اثر می گذارد.

نور بر بسیاری از حالات و رفتار انسان تأثیر می گذارد، همه چیز از خلق و خو و خواب گرفته تا بهره وری، ادراک بصری و حتی قدرت حافظه و ترشح  هورمون های مختلف در بدن تحت تاثیر واکنش مغز انسان به نور می باشند. این نور است که بر ریتم شبانه روزی طبیعی بدن حاکم است. هنگامی که سطح نور (در واقع ریتم شبانه روزی بدن انسان) مختل می شود یعنی انسان در معرض حالت بهینه دریافت نور طبیعی در یک شبانه روز قرار نمی گیرد، (مانند شب کار کردن یا سفر در مناطق زمانی) ساعت درونی به خوبی با این تغییر سازگار نشده و بدن انسان تحت تأثیر قرار می گیرد.

یکی از راه های اثر گذاری نور، تاثیری است که روی سلول های گانگلیونی شبکیه چشم دارد. این سلول ها در هر حالتی در حال دریافت نورهایی با طول موج های متفاوت هستند. حتی زمانی که خواب هستید و چشمانتان بسته است این فرایند انجام می شود. اکنون سوال اینجاست که وظیفه این سلول ها چیست؟ سلول های گانگلیون با ساعت بیولوژیک بدن سر و کار دارند و مغز را با ساعات شب و روز هماهنگ می کنند. مهمترین وظیفه ای که ساعت بیولوژیک بدن دارد، ترشح هورمون ملاتونین یا هورمون خواب است. این نکته را فراموش نکنید که ترشح ملاتونین در محیط های تاریک بیشتر از محیط های روشن انجام می شود.

هورمون ملاتونین

ملاتونین هورمونی است که توسط غده پینه آل در مغز در پاسخ به تغییرات نور تولید می شود و مسئول همگام سازی ریتم های شبانه روزی است و برنامه خواب بدن را تنظیم می کند. هنگامی که انسان در معرض نور قرار می گیرد، نور موجود در محیط از طریق هسته سوپراکیاسماتیک (در هیپوتالاموس) به شبکیه منتقل می شود و ترشح ملاتونین را متوقف می کند. ملاتونین در مکان ها و جاهایی که تاریک بوده و نور بسیار کم است، ترشح می‌شود و در نتیجه غلظت آن در شب به بیشترین مقدار خود می رسد. این هورمون بیشتر در طول شب ترشح شده و میزان تولید آن در شب، 10 برابر روز است. ملاتونین یک هورمون محافظ است که باید به آن اجازه و امکان ترشح در ساعات انتهایی شب داده شود.

ترشح این هورمون موجب تنظیم فعالیت های بدن هنگام خواب شده و با توجه به ارتباط آن با نور، در تنظیم خواب و بیداری موثر است. این هورمون برای تقویت فعالیت در حیوانات شب‌زی عمل می‌کند و برعکس باعث افزایش خواب در حیوانات روز زی (مانند انسان) می‌شود. ملاتونین به عنوان یک هورمون محافظ سلامتی انسان و همچنین یک آنتی اکسیدان (ضد پیری) قوی در طول هزاران سال در حیوانات و گیاهان (در بند های غضروفی که به ستون فقرات مربوط میشود) وجود داشته است. سطح ملاتونین به طور طبیعی با افزایش سن کاهش می یابد و منجر به تغییر در الگوهای خواب در افراد مسن می شود. مواجهه با نور در شب و متعاقبا جلوگیری از ترشح و تولید ملاتونین با بسیاری از آسیب های وارده به بدن ارتباط دارد. تحقیقات نشان داده که خوابیدن در محلی با چراغ های روشن به طور مداوم و کار کردن و بیداری های بلند مدت شبانه می تواند موجب افزایش بیماری های قلبی و افسردگی، به خصوص در زنان شود.

هورمون کورتیزول

هورمون مهم دیگر در بدن انسان هورمون کورتیزول می باشد. کورتیزول به عنوان هورمون استرس نیز شناخته می شود. تولید کورتیزول برای زندگی ما ضروری است و به ما کمک می کند که پر انرژی،  هوشیار و آماده واکنش به عوامل محیطی باشیم، اما افزایش بیش از اندازه سطح کورتیزول می تواند خطرناک باشد و مشکلاتی در طولانی مدت ایجاد کند. افزایش مزمن تولید کورتیزول با نشانه هایی از قبیل اضطراب، اختلالات خواب ، اضافه وزن ، به هم خوردن تعادل هورمونی همراه بوده و حتی موجب مشکلات بارداری نیز می شود. هورمون کورتیزول از غدد آدرنال ترشح می شود. اختلالات خواب و سطح بالای کورتیزول روی هم تاثیر دارند و عملا رابطه ای دو طرفه بین آنها وجود دارد.

وظایف اصلی هورمون کورتیزول در بدن عبارتند از:

  • تنظیم فشار خون
  • تنظیم میزان قندخون
  • کنترل چرخه خواب و بیداری
  • افزایش انرژی و در نتیجه کاهش فشار و حفظ تعادل

باتوجه به مطالب فوق، نور اصلی ترین فاکتور در ترشح هورمون های اساسی بدن از جمله ملاتونین و کورتیزول می باشد، رابطه بین ترشح هورمون ها و ساعات شبانه روز را در شکل زیر مشاهده میکنید. تنظیم نور و روشنایی محیط با توجه به کاربرد، شرایط و زمان بمنظور قراردادن بدن افراد آن محیط در مطلوب ترین شرابط فیزیولوژی، از اهداف اصلی روشنایی انسان محور (HCL) می باشد.

رابطه ترشح طبیعی هورمون ملاتونین و کورتیزول در ساعات شبانه روز

مناسب ترین ریتم شبانه روزی

ریتم شبانه روزی بدن انسان را می توان با نور مصنوعی ایی که متناسب و شبیه حرکت، شدت و رنگ نور خورشید طراحی شده است، بهبود بخشید. حالت بهینه دریافت نور همان نور طبیعی است که توسط حرکت خورشید در 24 ساعت شبانه روز ایجاد میشود. روشنایی محیط پیرامون ما به 2 روش توسط نور طبیعی و نور مصنوعی تامین می شود. روشنایی انسان محور (HCL) حامی سلامت، رفاه و بهبود عملکرد افراد می باشد که با تامین سیکل نوری متناسب با ریتم شبانه روزی در محیط با تضمین مزایای حسی و بیولوژیکی نور این عمل را محقق می سازد. درواقع دریافت سیکل نور طبیعی میزان ترشح هورمون ها و عکس العمل نورون های دیگر مغز را در بهترین حالت ممکن قرار میدهد.

ساعت بیولوژیک طبیعی بدن انسان در طول شبانه روز

اختلال سیستماتیک در ساعت بیولوژیکی برای سلامتی ما مضر است. مطالعات متعدد ثابت می کند که اختلال در چرخه خواب و بیداری ما باعث خستگی و اختلالات خواب می شود که تأثیر منفی بر خلق و خو و سلامت روانی انسان دارد و می تواند باعث اضطراب یا افسردگی و همچنین اختلالات گوارشی شود و اگر در زمان طولانی ادامه یابد، خطر ابتلا به بیماری های قلبی عروقی (سکته مغزی و حملات قلبی) و اختلالات متابولیک (مانند چاقی و دیابت) را افزایش می دهد. عدم درمان به موقع اختلالات سیستماتیک در ساعت بیولوژیکی بدن در نهایت، می تواند سیستم ایمنی بدن را تضعیف کرده و باعث ابتلا به برخی از سرطان ها شود.
باتوجه به ارتباط مستقیم عملکرد مغز در تنظیم سطح هورمون های ترشح شده در بدن با نحوه دریافت نور و روشنایی، توجه به تامین نور باکیفیت و تنظیم آن مطابق با اصول بیولوژیکی بدن انسان بسیار حائز اهمیت می باشد، همچنین بدلیل سبک زندگی انسان، شرایط آب و هوایی، شرایط محیط کار و سایر عوامل محیطی این اهمیت بمنظور حفظ سلامتی بدن انسان دوچندان می باشد. توجه به روشنایی انسان محور (HCL) با محور قراردادن نیازهای بدن انسان در رابطه با نور و روشنایی می تواند یکی از روش های مهم و اساسی بهبود سلامت جسمی و روحی انسان و پیشگیری از بروز بیماری های مختلف باشد.

عوارض ناشی از عدم دریافت نور متناسب با ریتم شبانه روزی بدن

دلایل نیاز به روشنایی انسان محور

همانطور که در قسمت های قبلی اشاره شد، بهترین سیکل دریافت نور، سیکل نور طبیعی می باشد اما به دلایل مختلف این سیکل در اکثر موارد در دسترس نمی باشد.

باتوجه به معماری و ساخت خانه های مسکونی و یا فضاهای اداری ، امکان دسترسی به نور طبیعی همواره وجود ندارد لذا اکثر مواقع حتی در طول روز نیاز به تامین نور و مدیریت آن با استفاده از نور مصنوعی ضروری می باشد.

همچنین با تغییر فصل ها میزان بهره مندی انسان از نور طبیعی تغییر می کند، در فصل های پاییز و زمستان با کوتاه شدن روز و همچنین ابری بودن آسمان تامین روشنایی فقط با کنترل نور مصنوعی امکان پذیر می باشد.

در مناطق جغرافیایی مختلف، سیکل نوری در طی یک شبانه روز متفاوت می باشد.بعنوان مثال در قطب شمال و کشورهای نزدیک به آن، شش ماه روز و شش ماه شب می باشد. طبق پژوهش های انجام شده بدلیل عدم وجود یک ریتم شبانه روزی مناسب، نرخ افسردگی و بیماری های روحی و جسمی در این مناطق نسبت به کشورهای دیگر بیشتر می باشد. بنابراین ریتم شبانه روزی بهینه باید توسط نور مصنوعی کنترل و مدیریت شود.

کاربردهای مختلف نور از دیگر دلایل نیاز به سیستم روشنایی انسان محور می باشد، ایجاد محیط صمیمی و آرامش بخش یک نوع نورپردازی نیاز دارد و ایجاد محیط شاداب و پرانرژی یک نوع نورپردازی دیگر. باتوجه به موارد ذکر شده نیاز به توجه بیشتر به هوشمندسازی و نورپردازی انسان محور بیش از بیش احساس می شود.

نور از دو روش طبیعی(نور خورشید) و مصنوعی (سیستم های روشنایی) تامین می شود که به دلایل مختلف اکثرا تامین نور توسط نور مصنوعی انجام می گیرد. بسیاری از عوامل از جمله شرایط معماری و ساخت ، تغییر فصل ها، شرایط متفاوت مناطق جغرافیایی و کاربردهای مختلف نور و غیره باعث شده است تا موضوع کنترل فاکتورهای نوری بمنظور بدست آوردن نتایج بهینه از شرایط موجود بسیار مورد توجه قرار گیرد و بسیاری از شرکت های معتبر این حوزه تلاش های بسیاری جهت یافتن ارتباط شاخص های روشنایی با سیستم داخلی بدن و هورمون ها انجام داده اند.

محیط های کاربرد

با توجه به مزایای سیستم روشنایی انسان محور، این تکنولوژی می تواند در محیط های مختلفی از جمله فضاهای آموزشی، اداری، تجاری، کارخانه ها، مهمانپذیر ها و حوزه ی سلامت و همچنین محیط هایی با ویژگی های خاص جغرافیایی یا محیط هایی که از عدم وجود نور طبیعی روز رنج می برند استفاده گردد. با افزایش توجه انسان به اهمیت نور سیستم روشنایی انسان محور ابتدا بیشتر برای فضاهای اداری، فضاهای آموزشی، بیمارستان ها و خانه سالمندان طراحی و استفاده می شد اما با گسترش این تکنولوژی، نیاز به کنترل و تنظیم نور و استفاده بهینه از آن برای تمامی کاربردها مورد توجه قرار گرفت.

فضاهای آموزشی مکان بسیار خوبی برای بهره گیری از ویژگی های نور سفید قابل تنظیم (انواع طیف دمای رنگ) هستند. فرقی نمی‌کند که فرد دانش‌آموز باشد یا معلم، هر دو می‌توانند از مزایای یک محیط روشنایی بهینه به صورت مستقیم یا غیرمستقیم بهره ببرند. از روشنایی انسان محور می توان برای بهبود هوشیاری در طول آزمون ها و فعالیت های نیاز به تمرکز استفاده کرد. معلم ممکن است در طول این فعالیت ها یک نور سفید سرد را روشن کند، یا برای آرامش و صحبت گروهی یک نور سفید گرم و کم نور را روشن کند، برای کارهای هنری نیاز به نور گرم و پر نور داشته باشد و یا برای کارهای نقشه کشی نور سردتر را انتخاب کند.

محیط‌ های پزشکی و درمانی از جمله اتاق‌های عمل، اتاق‌های ریکاوری، اتاق‌های مراقبت‌های ویژه و غیره برای اجرای سیستم روشنایی انسان محور مناسب هستند. بمنظور بهبود شرایط بیماران، پرستاران و جراحان، کنترل و تنظیم فاکتورهای نوری با استفاده از HCL بسیار حائز اهمیت می باشد تا بتوان فشار و خستگی چشم را کمتر کرده و شرایط فعالیت برای زمان های طولانی جراحان و کارکنان را مهیا ساخته و نیز بیماران شرایط مطلوب روحی و روانی را در طی زمان درمان داشته باشند.

اجرای سیستم HCL در مناطق مسکونی می تواند از افسردگی جلوگیری کرده و ریتم شبانه روزی را تثبیت کند. ساکنان نیز سردرد و خستگی کمتر و احساس آرامش بیشتری خواهند داشت.

محیط های اداری از جمله ادارات و شرکت ها مکان های بسیار خوبی برای اجرای روشنایی انسان محور هستند زیرا می تواند انرژی و شادابی را برای کارکنان به ارمغان بیاورد. برای کشورهایی از جمله فنلاند و نروژ که نور روز کمی دارند، راه حل های HCL ممکن است افسردگی های فصلی و سایر اختلالات روانی را کاهش دهد. نورپردازی محل کار، علاوه بر تامین نور کافی برای انجام کارهای بصری مرتبط با کار، می تواند هوشیاری، خلق و خو، شناخت، الگوی خواب و بیداری و سلامت کارکنان را نیز بهبود بخشد.

HCL شاخص های نوری مهم در

چالش مهم و اساسی در "سیستم روشنایی انسان محور" قابلیت تنظیم و کنترل شاخص های مهم نوری در هر سیستم روشنایی باتوجه به نیاز و شرایط مکانی و زمانی بر پایه اصول تخصصی HCL و ساختار بیولوژیک انسان می باشد. برخی از این شاخص ها عبارتند از:

شار نوری، شدت نوری:

شار نوری میزان نور ساطع شده از منبع نوری می باشد که بر حسب لومن بیان می شود. هرچه شار نوری بیشتر باشد محیط روشن تر می باشد. شدت نور نیز میزان نوری است که در یک سطح اندازه گیری می شود این دو شاخص برای کاربردهای مختلف،  متفاوت می باشد.

CRI یا شاخص نمود رنگ:

این شاخص وضعیت نمود اجسام در زیر نور را بیان میکند. هرچه این مقدار بیشتر باشد اجسام در زیر آن نور باکیفیت بهتر و واقعی تر دیده می شوند. مقدار CRI در محدوده 0 تا 100 مشخص می شود که بر ای نور خورشید این فاکتور 100 می باشد.

دمای رنگ نور:

طیف رنگ نور سفید که رنج آن در محدوده سفید گرم (3000 کلوین) تا سفید سرد (6500 کلوین) می باشد که با نام هایی همچون نور آفتاب،نور مهتاب و نور روز در ایران شناخته می شود.

در بخش های بعدی با بررسی اثر نورهای مختلف بر سیستم بیولوژیک و فیزیولوژیک انسان، با روش های مدیریت و کنترل شاخص های اساسی نور با توجه به مباحث HCL آشنا خواهیم شد. بصورت مصداقی بررسی خواهیم کرد که چه شدت نوری و چه دمای رنگ نوری مناسب فضاهای آموزشی می باشد؟ مناسب ترین شرایط برای سیستم روشنایی منازل مسکونی چیست؟ چگونه می توان منبع نوری با قابلیت تنظیم شاخص های نوری طراحی کرد؟ چگونه می توان با هوشمندسازی سیستم روشنایی، قابلیت تنظیم آسان شاخص های نوری را ایجاد کرد؟

مزایای روشنایی انسان محور

باتوجه به مطالب بخش های قبل متوجه شدیم که نور تاثیر بسیار مهمی بر روی کارکرد مغز انسان و در نتیجه سلامت روحی و روانی انسان ها دارد و می تواند بر روی رفتار انسان اثر مهمی داشته باشد لذا کنترل و مدیریت نور باتوجه به کاربرد و نیاز انسان، گامی بسیار مهم در صنعت روشنایی می باشد که با بوجود آمدن تکنولوژی LED و تلفیق آن با هوشمندسازی و سیستم های رابط از جمله تلفن همراه میتوان به دستاوردهای بسیار مهمی در رفاه زندگی انسان ها دست یافت که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- بهبود ریتم شبانه روزی و کیفیت خواب

2- بالا بردن سطح تمرکز و انرژی

3- بهبود عملکرد و بهره وری کار افراد

4- افزایش سلامت روحی و روانی

5- صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای

6- کاهش آلودگی نوری

7- بهبود فاکتورهای بهداشت محیط کار و زندگی

8- هوشمندسازی سیستم های روشنایی و مدیریت منابع نوری

9- افزایش طول عمر سیستم های روشنایی

10- کاهش بیماری های قلبی و فشار خون

11- ایجاد سناریوهای نوری مطلوب باتوجه به محیط و کاربرد

دیدگاه خود را بنویسید

تهران، بلوار آفریقا، نبش کوچه طاهری، برج مرکز تجارت ایران، طبقه ۱۱، واحد ۱ 26291971-021 ... 26291978-021
021-92002920