新型智能抗抑郁光療燈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曾紀(jì)富

[摘 ? ?要]抑郁是一種精神疾病，在目前防治抑郁的方式中，光照療法正以其副作用少、成本低而引起了越來(lái)越多的注意。光照療法是一種通過(guò)人工燈光干預(yù)的物理療法技術(shù)，通過(guò)接受一定強(qiáng)度的光照，實(shí)現(xiàn)預(yù)防和治愈的目的。經(jīng)動(dòng)物研究和臨床試驗(yàn)證實(shí)：光照療法能夠有效地降低抑郁。主要講述了光療機(jī)理，并研究了新型的抗抑郁燈具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]新型智能;抗抑郁;光療燈;設(shè)計(jì)與應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]O433 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]Depression is a kind of mental illness. Among the current methods of preventing and treating depression， phototherapy is attracting more and more attention because of its few side effects and low cost. Illumination therapy is a physical therapy technique that uses artificial light intervention to achieve the purpose of prevention and cure by receiving a certain intensity of light. Animal studies and clinical trials have confirmed that light therapy can effectively reduce depression. This article mainly describes the mechanism of phototherapy， and studies the design and application of a new type of anti-depressant lamp.

[Keywords]new intelligence; antidepressant; phototherapy lamp; design and application

隨著預(yù)期壽命的增加，人類的壓力越來(lái)越大，患抑郁癥的人數(shù)也在增加。雖然藥物是治療抑郁癥的主要手段，但抗抑郁藥物通常具有療效慢、療程長(zhǎng)、收率高等限制因素，長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致性功能障礙、頭暈、頭痛、惡心等。因此，快速治療抑郁癥和提高目前的抑郁癥緩解率是研究的優(yōu)先事項(xiàng)。光療是一種物理治療，通過(guò)在不同時(shí)間使用不同強(qiáng)度的光照，以預(yù)防和治療抑郁癥。此方法副作用較小，成本低，安全性較高。臨床試驗(yàn)表明，光療法可以緩解抑郁癥癥狀，在治療抑郁癥方面有很好的應(yīng)用。

1 光療作用機(jī)理

1.1 光療通過(guò)光敏神經(jīng)環(huán)路緩解抑郁

外側(cè)韁核是調(diào)節(jié)各系統(tǒng)之間的核心，并參與抑郁、焦慮、痛苦和獎(jiǎng)勵(lì)決策等功能。研究表明，外側(cè)韁核硬化放電頻率的上升與抑郁癥等癥狀有關(guān)。此外，內(nèi)光敏感神經(jīng)元——外顱骨是光電神經(jīng)抗抑郁的一種方法。光療法通過(guò)激活光敏感的內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞，即雙膝下肢和GABA中神經(jīng)葉，來(lái)減少小鼠的抑郁行為。外部核被投到腹部覆蓋區(qū)域和DRN。覆蓋區(qū)和背面內(nèi)核分別被認(rèn)為是DA和5-HT生產(chǎn)的主要前沿區(qū)域，也是大腦的主要區(qū)域之一，以促進(jìn)光線。抑郁癥患者的脊柱神經(jīng)元數(shù)量下降，而且色氨酸羥化酶（mRNA）水平上升。表明光療可以通過(guò)影響大腦在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放方面的活動(dòng)來(lái)抗抑郁。與外側(cè)韁核的邊緣構(gòu)成輕度調(diào)控的基礎(chǔ)。硬核邊緣接收光敏神經(jīng)細(xì)胞的直接輸入，并將投影發(fā)送到大腦與感覺(jué)有關(guān)的區(qū)域，如前額葉、背部和腹部。在不規(guī)律的光周期中，外側(cè)韁核神經(jīng)元的活動(dòng)隨著抑郁和憤怒等負(fù)面情緒的變化而增加，而外側(cè)韁核的神經(jīng)元的干擾阻止了異常光周期的情緒變化。

1.2 光療對(duì)激素的影響可能是改善抑郁機(jī)制之一

光療可以通過(guò)下丘腦-垂體-腎上腺軸心參與生物時(shí)鐘的調(diào)節(jié)。皮質(zhì)醇分泌是由一個(gè)軸組織的，在壓力方面發(fā)揮著重要作用，它也被稱為“壓力激素”。腎上腺素活性由腎上腺素釋放因子控制，腎上腺中的小神經(jīng)分泌細(xì)胞分泌腎上腺激素，激活前腦腺中的腎上腺激素分泌，然后刺激腎上腺皮質(zhì)醇的產(chǎn)生和釋放。在抑郁癥患者中，神經(jīng)元中的活性物質(zhì)皮質(zhì)醇過(guò)高，因?yàn)槠べ|(zhì)醇激素的釋放導(dǎo)致皮質(zhì)醇升高。刺激皮膚的荷爾蒙排放因子和抑制皮質(zhì)醇荷爾蒙的激素受體。糖皮質(zhì)激素受體功能失調(diào)導(dǎo)致腎上腺皮質(zhì)-腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞多動(dòng)癥，這意味著抑制皮質(zhì)醇活性是抑郁癥發(fā)病機(jī)制的假設(shè)之一。對(duì)嚙齒動(dòng)物的研究表明，出生后光環(huán)境的變化將對(duì)肝細(xì)胞、腎上腺軸和夜間節(jié)律產(chǎn)生長(zhǎng)期影響，導(dǎo)致成年人對(duì)壓力和抑郁癥狀的反應(yīng)發(fā)生變化。如上文所述，光線影響到下丘腦—垂體—腎上腺軸心，但具體機(jī)制仍需深入研究。此外，光強(qiáng)度和皮質(zhì)醇水平之間有明顯的關(guān)系。光線可以通過(guò)中中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的視覺(jué)干擾刺激腎上腺的基因表達(dá)，同時(shí)還會(huì)增加血漿和腦水腫皮質(zhì)醇。

此外，光療法也抑制抗抑郁劑的分泌。黑色素是一種激素，晝夜節(jié)律，有助于睡眠。它通過(guò)針葉樹(shù)生產(chǎn)和排出，這種植物通過(guò)視覺(jué)交叉點(diǎn)加以控制。陽(yáng)光下的松果會(huì)刺激眼球的交叉核，向針葉樹(shù)發(fā)出信號(hào)，減少紅色素排出量，降低血液中的黑色素濃度，從而減少昏昏欲睡。相反，在沒(méi)有夜間瞳孔的情況下，交叉不再抑制肝硬化，血液中的PCD濃度增加，在早晨達(dá)到峰值，然后緩慢降低。光療可以通過(guò)激活內(nèi)源性光敏神經(jīng)元和減少白色色素的合成和釋放來(lái)抑制肝硬化。并使關(guān)鍵時(shí)鐘恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 照明狀況對(duì)心里舒適感的影響

大多數(shù)人對(duì)色溫有一定的要求，色溫要求隨季節(jié)而變化。事實(shí)上，選擇色溫有兩個(gè)原因。①人們喜歡冬天的暖光和夏天的冷光。對(duì)于以暖色燈光為主的家庭來(lái)說(shuō)，在夏季最熱的季節(jié)，夜間的照明水平通常會(huì)降低，因此夢(mèng)的質(zhì)量會(huì)顯著降低。同時(shí)，一些家庭在夏天比在冬天關(guān)更多的燈。②常用白熾燈的消耗電量明顯高于熒光燈，而且其照明過(guò)程中還會(huì)放熱，環(huán)境溫度會(huì)明顯提高，女性對(duì)環(huán)境更敏感。例如，如果溫度不可接受，則環(huán)境照明很難接受。一些研究表明，當(dāng)女性在冷色調(diào)的白光下成長(zhǎng)時(shí)，她們的負(fù)面情緒會(huì)在溫暖的陽(yáng)光下減弱。在這兩種情況下，男性的情緒行為都是穩(wěn)定的。女性比男性更容易在明亮的光線下感受到負(fù)面情緒。對(duì)于人造光源，如果環(huán)境溫度不同，觀察表面的光便利性度一致，但人眼感受與環(huán)境光有所不同。在溫度較高時(shí)，同樣的光源和燈光顯示為暗，而在溫度較低時(shí)，同樣的光源和燈光則顯示為亮。在自然環(huán)境中并未觀測(cè)到這種敏感性。對(duì)自然光最不敏感的因素是由于氣候、相應(yīng)的色溫改變、窗外風(fēng)景，以及由于地域和季節(jié)不同而對(duì)人們活動(dòng)的影響等原因過(guò)多。在綜合分析了上述經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，給出了如下意見(jiàn)：在居室照明工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)兼顧各個(gè)時(shí)期的照明與氣溫變化規(guī)律。因此，在夏季應(yīng)采用全冷色調(diào)光源，冬季則應(yīng)采用全暖色調(diào)燈光。但這種在各個(gè)時(shí)期使用色溫的變化趨勢(shì)并不要求在夏季采用全部冷日光燈，或在冬季采用全部彩燈（或熱熒光燈）。室內(nèi)照明分為兩級(jí)：冷照明和熱照明。有些色溫是不同季節(jié)的主色溫。在春季和秋季，冷暖光元素可能會(huì)相應(yīng)增加或減少。當(dāng)然，這種照明方式應(yīng)該適應(yīng)家庭的文化、習(xí)俗和地區(qū)差異。如果室內(nèi)自然光不足，需要補(bǔ)充人工光源時(shí)，夜間混合光源的照度應(yīng)高于人工光源，不會(huì)明顯降低周?chē)猸h(huán)境中人的舒適度。照明應(yīng)適當(dāng)考慮性別差異。區(qū)域照明應(yīng)基于區(qū)域內(nèi)主要活動(dòng)的便利性。例如，臥室附近的照明應(yīng)反映女性的個(gè)性和自信。例如，一年中不同溫度下房間照明水平的差異應(yīng)適當(dāng)考慮家庭的共同感受。

2 抗抑郁光療燈的設(shè)計(jì)

新型智能抗抑郁光療燈的設(shè)計(jì)就是在普通燈光的基礎(chǔ)上增加光照調(diào)節(jié)、藥物配合等功能，從而在發(fā)揮光療作用的同時(shí)，還可以輔助睡眠，最終起到抗抑郁的作用。本文設(shè)想新型智能抗抑郁光療燈包括燈座、控制系統(tǒng)、光照及催眠板塊、發(fā)熱助眠板塊和音樂(lè)助眠板塊。

2.1 光照板塊

從數(shù)量來(lái)看，研究表明，光照明燈的早期研究以及熒光燈的光照處理等對(duì)健康的要求，與傳統(tǒng)的光線相比，在人類組織中，24 h LED光譜的分布具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，本報(bào)告中設(shè)計(jì)的抗抑郁光燈使用發(fā)光二極管作為治療光源。根據(jù)上述的治療機(jī)制，美沙酮分泌物跟抑郁癥密切相關(guān)。圖1顯示出不同光線下的聚氰胺排出的趨勢(shì)。

因此，本文設(shè)計(jì)一種智能光燈，可以在不同時(shí)間調(diào)節(jié)光強(qiáng)和顏色。例如，在9：00—12：00期間，使用色溫約為6 000K的白色LED，并逐漸將照明度增加到1 000 lux，在這種光照環(huán)境下，人們的視覺(jué)和心理主觀感受最好;14：00—17：00，使用500 lux中高色溫白色LED，色溫從高到低，在這種混合光模式下，人們對(duì)物理和視覺(jué)體驗(yàn)的滿意度最高。休息時(shí)間為2700 K，300 lux暖白色LED，色溫低，照度低，此時(shí)身心相對(duì)放松，利用日落模式進(jìn)行20 min倒計(jì)時(shí)，光療燈每6～8 s將亮度減少1%，直至減少100%燈泡自動(dòng)關(guān)閉到待機(jī)狀態(tài)。

2.2 助眠板塊

睡眠板由光、音樂(lè)和熱組成。催眠燈與熱燈底座或休眠基底的單位、熱燈底座或燈底座上的單位、音樂(lè)底座上的單位、睡眠單元、燈泡底座或燈底座上安裝的單元，以及電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接安裝在觀察系統(tǒng)底座上的控制面板，其中包括光源和光源上的熱睡眠輔助單元，其中包括藥品儲(chǔ)存和加熱裝置。

3 抗抑郁光療燈的應(yīng)用

新的抗抑郁燈泡配有藍(lán)牙音樂(lè)播放器，可與手機(jī)藍(lán)牙連接。音樂(lè)是輕柔的心跳、輕柔的節(jié)奏，也可以讓人入睡。燈座上的加熱裝置是一個(gè)含有含鎮(zhèn)靜劑和安眠劑的藥片的磁盤(pán)加熱。所述藥物可以是中藥或香料，可以是藥片或精油。加熱裝置可以直接安裝在燈臺(tái)上，也可以安裝在光源平臺(tái)上，在該平臺(tái)上，加熱裝置產(chǎn)生的卡路里可以揮發(fā)，然后被人體吸收到睡眠中。此外，還可使用藥品儲(chǔ)存裝置來(lái)研制抗蚊藥物，以改善睡眠環(huán)境。此外，可以在照明椅上安裝紅外成像裝置，以確定一個(gè)人是否會(huì)通過(guò)眼睛活動(dòng)，然后控制催眠裝置的運(yùn)作并幫助睡眠。

4 注意事項(xiàng)

4.1 光照藍(lán)光的有害影響

本設(shè)計(jì)中使用的是LED進(jìn)行照明，但也有研究人員指出：LED照明的燈光發(fā)出的白光之所以能產(chǎn)生，主要是靠在450～455 nm波段的藍(lán)光激發(fā)熒光粉，而其波段越低擊發(fā)能量就越強(qiáng)。一般將LED光源的出廠波長(zhǎng)限制在500 nm以內(nèi)，現(xiàn)在通常為450～455 nm或455～460 nm，都屬于輻射傷害最強(qiáng)的區(qū)段。一旦波長(zhǎng)變大，那么激發(fā)熒光粉的能量就將減弱，發(fā)光效果也會(huì)減弱。而且即使在相同光照強(qiáng)度的條件下，LED光源的藍(lán)色強(qiáng)度也必然較強(qiáng)，所以人眼要是長(zhǎng)時(shí)間看這樣的燈光，就難免眼睛也會(huì)遭受藍(lán)光影響。此外，原因還有一個(gè)，即LED光點(diǎn)燈的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，燈光中的熒光粉衰減得越快，結(jié)果將會(huì)造成與人眼直接接觸的藍(lán)光波段的光照變化更加劇烈，進(jìn)而對(duì)人眼健康產(chǎn)生影響。因此，長(zhǎng)期使用LED燈很容易使人產(chǎn)生頭暈眼花，感到不適，甚至損害人的眼睛，從而增加患眼疾的風(fēng)險(xiǎn)。所以在抑郁癥患者在選擇本產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身情況，若自身病情并不嚴(yán)重，或只是為了預(yù)防，則應(yīng)該注意此抗抑郁光療燈的使用時(shí)間，不要讓眼睛長(zhǎng)時(shí)間注視過(guò)亮的LED光源，以免眼睛受損;而孕婦、本身就具有眼睛疾病等特殊抑郁癥患者，應(yīng)衡量抗抑郁光療燈所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)與危害，盡量避免使用。另外目前OLED的出現(xiàn)在提供光照的同時(shí)還大大降低了藍(lán)光強(qiáng)度，可以有效降低藍(lán)光燈危害，但OLED成本過(guò)高，不宜進(jìn)行批量生產(chǎn)，而自身?xiàng)l件允許的情況下，用戶可以要求將LED光源替換為OLED。

4.2 根據(jù)人群的不同選擇適當(dāng)光強(qiáng)

光照強(qiáng)度的不同可以為不同人群帶來(lái)不同感受，同時(shí)光譜的變化也可帶來(lái)類似效果，比如紫色環(huán)境可以安慰孕婦，淺藍(lán)色環(huán)境可以降低高血壓患者的發(fā)熱，棕色環(huán)境可以降低高血壓患者的血壓，綠色植物可以鎮(zhèn)靜心臟，而LED光源可以改變發(fā)光色彩，所以用戶在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)自身?xiàng)l件及環(huán)境等因素選擇合適的光照色彩。另外，由于老年人自身對(duì)色差的識(shí)別能力減低，對(duì)于色調(diào)區(qū)分能力減弱，對(duì)進(jìn)入眼睛的光量的能力減弱，對(duì)從亮到暗或者從暗到亮的環(huán)境的適應(yīng)能力褪化，由于敏感度等客觀因素的影響，老年人應(yīng)采取措施改善高環(huán)境照度，提高環(huán)境亮度的均勻性，避免光線突變、暗照明等，避免失明。

5 結(jié)語(yǔ)

雖然抑郁的機(jī)制復(fù)雜且不明確，但已證明抑郁癥與美沙酮激素密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者的美沙酮水平低于正常水平。強(qiáng)光、光譜分布和黑色素溫度，都會(huì)影響黑色素分泌物。因此，以現(xiàn)有的光療機(jī)制為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種新型的光療智能抗抑郁燈，不僅提供了新型抗抑郁光療燈的設(shè)計(jì)方案，而且介紹了其應(yīng)用途徑及相關(guān)優(yōu)勢(shì)，并列出其使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)，以期為患者提供一種有效抗抑郁途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 高夢(mèng)玲.蘇國(guó)輝教授：光療抗抑郁——光如何調(diào)節(jié)你的情緒？[J].眼科學(xué)報(bào)，2019，34（3）：204-205.