唐 博，張 昕

(清華大學(xué)建筑學(xué)院，北京 100084)

引言

由于視覺系統(tǒng)衰退，與年輕人相比，老年人對(duì)光環(huán)境有著更高需求[1]。非視覺效應(yīng)影響老年人的生理節(jié)律、情緒和覺醒度等方面，對(duì)生理、心理健康產(chǎn)生重要影響[2]。針對(duì)非視覺效應(yīng)的研究需測(cè)度人眼接收到的光刺激(曝光量)[3]，因此，光環(huán)境在人眼高度的時(shí)間、空間分布尤為重要。

目前，老年人非視覺研究主要針對(duì)阿茲海默癥和抑郁癥患者，旨在通過光治療手段緩解癥狀。2002年日本伊藤武夫等[4]在養(yǎng)老機(jī)構(gòu)的研究結(jié)果表明，高強(qiáng)度光照刺激可顯著改善患者的夜間睡眠質(zhì)量(減少起夜次數(shù)和時(shí)間)和日間活動(dòng)表現(xiàn)。1999年至2004年Riemersma等[5]跟蹤研究了日間光照刺激對(duì)養(yǎng)老機(jī)構(gòu)中癡呆老人夜晚睡眠情況的影響。結(jié)果表明，光照刺激能有效提升癡呆老人的睡眠質(zhì)量，夜間睡醒次數(shù)明顯下降。Leppamaki等[6]通過對(duì)比連續(xù)高低照度刺激下的抑郁癥患者情緒和癥狀變化，發(fā)現(xiàn)在高強(qiáng)度光照刺激下患者的情緒狀態(tài)和抑郁癥狀明顯更好。因此，了解眼部光照刺激的現(xiàn)狀規(guī)律，是進(jìn)行設(shè)計(jì)干預(yù)的前提，目前基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匱乏。針對(duì)這一情況，本研究以北京長(zhǎng)友養(yǎng)老院為例，通過跟蹤實(shí)驗(yàn)，記錄日常行為下的老年人在照料設(shè)施中的眼部曝光時(shí)空分布規(guī)律,為非視覺視角的光環(huán)境優(yōu)化提供支撐。

1 空間概況

北京長(zhǎng)友養(yǎng)老院位于北京市朝陽區(qū)東壩地區(qū)，毗鄰東壩郊野公園，一期總建筑面積為14 200 m2。主體建筑東西長(zhǎng)為150 m，南北進(jìn)深約為24 m，主體共三層(局部四層)，層高為4.5 m。每層包括東、西兩個(gè)組團(tuán)，中間由功能大廳(一至三層分別為接待大廳、康復(fù)大廳、娛樂大廳)相連。各組團(tuán)內(nèi)部南北兩側(cè)為老人房間(二、三層居住自理老人，北側(cè)為單人間，南側(cè)為雙人間)，圍繞采光中庭布置組團(tuán)內(nèi)護(hù)理站和公共活動(dòng)空間(餐廳、公共起居廳等)。老年人主要活動(dòng)空間分布在一至三層。

圖1 長(zhǎng)友養(yǎng)老院典型層平面圖Fig.1 Typical floor plan of Zhangyou Geracomium

我國(guó)老年照料設(shè)施供給量嚴(yán)重不足，除新建外，大量設(shè)施為既有建筑改造。長(zhǎng)友養(yǎng)老院兼具新建與改造的特點(diǎn)：該建筑原為兩幢間距約為16 m的尚未完工的辦公樓(標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng))，后在兩幢樓體間加建功能大廳將二者連接起來，并繼承原有的柱網(wǎng)體系。其室內(nèi)人工照明手段類型豐富，天然采光方式多樣。針對(duì)天然光的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，需進(jìn)行連續(xù)測(cè)試。

圖2 長(zhǎng)友養(yǎng)老院光環(huán)境示意Fig.2 Excamples of luminous environment in Zhangyou Geracomium

2 研究方法

為獲得反映日常真實(shí)情境的曝光數(shù)據(jù)，避免因打擾老人生活而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差，跟蹤實(shí)驗(yàn)并不約束被試的活動(dòng)時(shí)間和范圍。實(shí)驗(yàn)招募被試?yán)先?名，年齡介于75～90歲之間，均常年居住在北京地區(qū)，且均在該養(yǎng)老院居住1年以上，完全習(xí)慣北京當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及養(yǎng)老院內(nèi)日常生活。被試日常生活受疾病影響較小，作息規(guī)律，情緒穩(wěn)定，意識(shí)清楚，能夠正確表達(dá)個(gè)人想法。視覺狀況良好，沒有眼部疾病困擾。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，通過PSQI匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表[7]和MEQ清晨型-夜晚型睡眠量表[8]獲取被試近期睡眠質(zhì)量和類型。被試皆屬于清晨型，4人睡眠質(zhì)量差，問題主要集中在睡眠障礙。

實(shí)驗(yàn)共持續(xù)21天(10/21至11/10)，每位被試參加4～6天實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)日前，連續(xù)記錄3 d被試睡眠日志，確保被試的作息規(guī)律。提前一天進(jìn)行與主實(shí)驗(yàn)一致的日間活動(dòng)追蹤測(cè)量，減少因?qū)嶒?yàn)人出現(xiàn)造成的干擾。

考慮實(shí)驗(yàn)在10月底至11月初進(jìn)行，日出時(shí)間在6:00—7:00間，日落時(shí)間在17:00—18:00間，該時(shí)段被試主要在室內(nèi)活動(dòng)，受天然光影響較小。因此，早餐前協(xié)助被試完成睡眠日志醒后部分。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集從早餐(7:00)開始，于晚餐(17:00)結(jié)束。每隔20 min手持SPIC-200彩色光譜照度計(jì)完成一次被試眼部曝光測(cè)量(包括照度、色溫、光譜等)，每隔60 min完成一次KSS問卷[9]及VAS問卷填寫[10]。根據(jù)全天跟蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果，協(xié)助被試完成睡眠日志睡前部分。

3 研究結(jié)果

3.1 老人日常活動(dòng)規(guī)律

5位被試的日?；顒?dòng)時(shí)間分布如圖3所示(以均值計(jì))，每日活動(dòng)時(shí)間為4:40—12:40和13:50—22:00，共計(jì)16.6 h。

上午活動(dòng)涉及所有活動(dòng)空間，以居室為主。室外活動(dòng)集中在早餐(7:00)前和早操(8:20)后,9:00—10:00的集體活動(dòng)在三層娛樂大廳。中午的活動(dòng)場(chǎng)所主要為居室，部分在公共起居廳。下午的活動(dòng)場(chǎng)所主要為居室，包括走廊、二層康復(fù)大廳和室外步道。夜晚的活動(dòng)場(chǎng)所主要為居室，部分為走廊、公共起居廳和室外?？傮w而言，被試在上午的活動(dòng)場(chǎng)所范圍廣，活動(dòng)類型多樣；而下午和晚上主要集中在居室中，活動(dòng)類型單一。

活動(dòng)類型上，被試更偏好休閑(約7.0 h)和閱讀(約6.7 h)，紙質(zhì)閱讀為5.4 h。休閑以看電視(約4.3 h)和聊天(約1.5 h)為主。被試每天安排3.0 h進(jìn)行鍛煉活動(dòng)，約1.5 h就餐及餐后聊天。被試每日總睡眠時(shí)間約7.8 h，其中午睡時(shí)間約1.1 h。

圖3 被試活動(dòng)的時(shí)間分布Fig.3 Temporal distribution of activities in elderly’s daily life

3.2 眼部曝光的時(shí)空分布

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在養(yǎng)老院實(shí)際空間的實(shí)際行為下，被試眼部曝光(照度和CS)的時(shí)空分布差異明顯，且受到活動(dòng)類型、個(gè)體差異的影響。

被試眼部照度的時(shí)間分布如圖4(左)所示[注]由于室內(nèi)外照度差異過大，為便于在同一圖表中對(duì)比二者的差異，縱軸坐標(biāo)取照度以10為底的對(duì)數(shù)。。比較上下午之間的差異，中位數(shù)基本一致(上午104 lx，下午100 lx)，而平均值上午(305 lx)高于下午(176 lx),出現(xiàn)該情況的原因?yàn)槭彝饣顒?dòng)主要集中在上午。

比較不同時(shí)刻間的差異，白天(去除11:30—14:00的午睡時(shí)段)眼部照度在7:00—7:40和16:00—17:00時(shí)段內(nèi)明顯偏低(平均47 lx)，在10:40和14:00—14:20時(shí)段內(nèi)明顯偏高(平均215 lx)。圖中異常值反映部分被試的光環(huán)境與他人明顯不同。

CS值已應(yīng)用于光干預(yù)量化[11]。研究表明[12-14]，在實(shí)際應(yīng)用中，CS值達(dá)到0.3及以上，可以提升睡眠、情緒和行為表現(xiàn)。如圖4(右)所示，與照度變化規(guī)律類似，各時(shí)刻被試眼部CS值上午(中位數(shù)0.13，平均值0.15)略高于下午(中位數(shù)0.08，平均值0.12)，僅有15%的時(shí)間超過0.3。

圖4 被試眼部垂直面照度(lgE，左)和CS值(右)的時(shí)間分布Fig.4 Temporal distribution of E(lgE, left) and CS (right) entering the eye

眼部曝光的空間分布如圖5(左)所示。根據(jù)單因素ANOVA分析，眼部曝光受被試所處空間類型影響顯著(P<0.05)，室外明顯高于室內(nèi)。室內(nèi)的各層大廳和公共起居廳照度相對(duì)較高，居室相對(duì)較低。室外活動(dòng)時(shí)眼部曝光分布范圍最大，室內(nèi)的居室和各層大廳分布范圍較大。圖中異常值集中在公共起居廳和居室，幾乎全部低于下邊緣，說明被試B、D、E在這兩個(gè)空間中的部分活動(dòng)所處光環(huán)境水平偏低。CS值分布如圖5(右)所示。同照度類似，CS值受被試所處空間類型影響顯著(P<0.05)。異常值集中在公共起居廳，主要為被試B、C所受的光刺激相對(duì)偏高。所有空間中，僅在室外有50%以上的時(shí)間CS值超過0.3，在室內(nèi)的居室和走廊中約有25%的時(shí)間超過0.3。

圖5 被試眼部垂直面照度(lgE，左)和CS值(右)的空間分布Fig.5 Spatial distribution of E (lgE, left) and CS (right) entering the eye

活動(dòng)類型對(duì)眼部曝光的影響如圖6所示。根據(jù)單因素ANOVA分析，被試眼部曝光受活動(dòng)類型影響顯著(P<0.05)。對(duì)于CS值，在就餐時(shí)偏低，在鍛煉時(shí)偏高；在鍛煉時(shí)較為離散，在就餐時(shí)較為集中。

被試的活動(dòng)軌跡不同，眼部曝光水平也會(huì)出現(xiàn)差異(根據(jù)單因素ANOVA分析，差異顯著)。如圖7所示，照度方面被試D明顯低于他人，CS值方面被試B相對(duì)偏低。

綜合被試個(gè)體、活動(dòng)時(shí)間、活動(dòng)空間對(duì)眼部照度和CS值的影響，進(jìn)行多因素方差分析，其結(jié)果如下：個(gè)體差異、活動(dòng)時(shí)間和活動(dòng)空間對(duì)眼部照度和CS值影響顯著(P<0.05)，活動(dòng)時(shí)間和活動(dòng)空間的影響高于個(gè)體差異。

圖6 不同活動(dòng)類型下的被試眼部垂直面照度(lgE，左)和CS值(右)分布Fig.6 Distribution of E((lgE, left) and CS (right) entering the eye among activities

圖7 被試眼部照度(lgE，左)和CS值(右)分布的個(gè)體差異Fig.7 Distribution of E(lgE, left) and CS (right) entering the eye due to individual difference

3.3 非視覺主觀評(píng)價(jià)

為探究個(gè)體差異、活動(dòng)時(shí)間和空間是否對(duì)覺醒度評(píng)價(jià)和光環(huán)境感受產(chǎn)生影響，進(jìn)行單因素ANOVA分析。結(jié)果表明，覺醒度評(píng)價(jià)與活動(dòng)時(shí)間和個(gè)體差異的相關(guān)性顯著(P<0.05)，與空間類型的相關(guān)性不顯著。光環(huán)境主觀感受與個(gè)體差異和活動(dòng)時(shí)間的相關(guān)性顯著(P<0.05)，與空間類型的相關(guān)性不顯著。

根據(jù)睡眠日志，對(duì)被試的睡眠質(zhì)量進(jìn)行單因素ANOVA分析，不同被試的入睡、睡醒時(shí)刻和夜間醒來次數(shù)有明顯差異(P<0.05)，總睡眠時(shí)間、醒后覺醒度和情緒狀況差異不明顯。

本次實(shí)驗(yàn)，5位被試眼部曝光與覺醒度主觀評(píng)價(jià)和光環(huán)境主觀感受的相關(guān)性不顯著(P>0.05)。如考查空間類型，公共起居廳中眼部曝光與覺醒度主觀評(píng)價(jià)之間存在顯著的弱負(fù)相關(guān)性(|r|<0.3，P<0.05)，而與光環(huán)境主觀感受之間存在顯著的低度正相關(guān)性(0.5>r>0.3，P<0.05)?？紤]活動(dòng)類型，5種不同活動(dòng)中，就餐時(shí)眼部曝光與覺醒度主觀評(píng)價(jià)之間存在顯著的弱負(fù)相關(guān)性(|r|<0.3，P<0.05)，與光環(huán)境主觀感受之間存在顯著的低度正相關(guān)性(0.5>r>0.3，P<0.05)。休閑時(shí)眼部CS值與覺醒度主觀評(píng)價(jià)之間存在顯著的低度正相關(guān)性(0.5>r>0.3，P<0.05)。

4 結(jié)論

在養(yǎng)老院的實(shí)際生活中，老人眼部曝光的時(shí)空分布差異明顯，活動(dòng)類型和個(gè)體差異的影響顯著。時(shí)間上，早、晚低，上午略高于下午?？臻g上，室外明顯高于室內(nèi)，室內(nèi)各層大廳和公共起居廳相對(duì)較高，居室偏低?；顒?dòng)類型上，就餐時(shí)照度和CS值偏低，鍛煉時(shí)CS值偏高。個(gè)體差異和空間類型對(duì)眼部曝光影響顯著。主觀評(píng)價(jià)部分，覺醒度、光環(huán)境感受與時(shí)間和個(gè)體差異的相關(guān)性顯著，與空間的相關(guān)性不顯著。本次實(shí)驗(yàn)中，5位老人眼部曝光與覺醒度評(píng)價(jià)和光環(huán)境感受間的相關(guān)性不顯著。

本研究一定程度上補(bǔ)充了健康老人非視覺研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過記錄活動(dòng)規(guī)律，可以找出老人偏好的活動(dòng)及其時(shí)空特性，為老年照料設(shè)施光環(huán)境在視覺與非視覺的綜合優(yōu)化提供新的方向，如通過調(diào)整活動(dòng)的時(shí)空排布優(yōu)化老人眼部曝光，并兼顧老人的視覺需求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果受被試樣本量的限制，后續(xù)研究將關(guān)注多種空間布局的老年照料設(shè)施，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)樣本量，以期得到更有效、更具代表性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論?？紤]實(shí)際環(huán)境的復(fù)雜性，需要提高和擴(kuò)大環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，找出更多的潛在環(huán)境變量，并且與光環(huán)境參數(shù)進(jìn)行綜合比對(duì)分析。

致謝：感謝北京長(zhǎng)友養(yǎng)老院對(duì)本實(shí)驗(yàn)的大力支持。