1. Hiệu ứng quang sinh
Để thảo luận về vấn đề an toàn quang sinh học, bước đầu tiên là làm rõ các tác động của quang sinh học. Các học giả khác nhau có những định nghĩa khác nhau về ý nghĩa của hiệu ứng quang sinh học, có thể đề cập đến các tương tác khác nhau giữa ánh sáng và sinh vật sống. Trong bài viết này chúng ta chỉ thảo luận về các phản ứng sinh lý của cơ thể con người do ánh sáng gây ra.
Tác động của các hiệu ứng quang sinh học lên cơ thể con người là rất nhiều mặt. Theo các cơ chế và kết quả khác nhau của hiệu ứng quang sinh học, chúng có thể được chia đại khái thành ba loại: hiệu ứng thị giác của ánh sáng, hiệu ứng phi thị giác của ánh sáng và hiệu ứng bức xạ của ánh sáng.
Hiệu ứng thị giác của ánh sáng dùng để chỉ tác động của ánh sáng lên thị giác, đây là tác dụng cơ bản nhất của ánh sáng. Sức khỏe thị giác là yêu cầu cơ bản nhất đối với ánh sáng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng thị giác của ánh sáng bao gồm độ sáng, phân bố không gian, độ hoàn màu, độ chói, đặc điểm màu sắc, đặc điểm nhấp nháy, v.v., có thể gây mỏi mắt, mờ mắt và giảm hiệu quả trong các nhiệm vụ liên quan đến thị giác.
Hiệu ứng phi thị giác của ánh sáng đề cập đến các phản ứng sinh lý và tâm lý của cơ thể con người do ánh sáng gây ra, liên quan đến hiệu quả làm việc, cảm giác an toàn, thoải mái, sức khỏe sinh lý và cảm xúc của con người. Nghiên cứu về hiệu ứng phi thị giác của ánh sáng bắt đầu tương đối muộn nhưng đã phát triển nhanh chóng. Trong hệ thống đánh giá chất lượng chiếu sáng ngày nay, những hiệu ứng phi thị giác của ánh sáng đã trở thành một yếu tố quan trọng không thể bỏ qua.
Hiệu ứng bức xạ của ánh sáng đề cập đến tổn thương gây ra cho các mô của con người do tác động của các bước sóng khác nhau của bức xạ ánh sáng lên da, giác mạc, thấu kính, võng mạc và các bộ phận khác của cơ thể. Hiệu ứng bức xạ của ánh sáng có thể được chia thành hai loại dựa trên cơ chế hoạt động của nó: hư hỏng quang hóa và hư hỏng bức xạ nhiệt. Cụ thể, nó bao gồm nhiều mối nguy hiểm khác nhau như mối nguy hiểm hóa học UV từ các nguồn sáng, mối nguy hiểm ánh sáng xanh võng mạc và mối nguy hiểm nhiệt da.
Cơ thể con người ở một mức độ nào đó có thể chống lại hoặc sửa chữa tác động của những vết thương này, nhưng khi hiệu ứng bức xạ ánh sáng đạt đến một giới hạn nhất định, khả năng tự sửa chữa của cơ thể không đủ để sửa chữa những vết thương này và tổn thương sẽ tích tụ, dẫn đến những tác động không thể đảo ngược như như giảm thị lực, tổn thương võng mạc, tổn thương da, v.v.
Nhìn chung, có sự tương tác đa yếu tố phức tạp và cơ chế phản hồi tích cực và tiêu cực giữa sức khỏe con người và môi trường ánh sáng. Tác động của ánh sáng lên sinh vật, đặc biệt là cơ thể con người, có liên quan đến nhiều yếu tố khác nhau như bước sóng, cường độ, điều kiện hoạt động và trạng thái của sinh vật.
Mục đích nghiên cứu tác dụng của quang sinh học là tìm hiểu các yếu tố liên quan giữa kết quả quang sinh học với môi trường ánh sáng và trạng thái sinh học, xác định các yếu tố nguy cơ có thể gây hại cho sức khỏe và những mặt thuận lợi có thể áp dụng, tìm kiếm lợi ích và tránh tác hại, và cho phép tích hợp sâu sắc quang học và khoa học đời sống.

2. An toàn quang sinh học
Khái niệm an toàn quang sinh học có thể được hiểu theo hai cách: hẹp và rộng. Được định nghĩa theo nghĩa hẹp, “an toàn quang sinh học” đề cập đến các vấn đề an toàn do hiệu ứng bức xạ của ánh sáng gây ra, trong khi được định nghĩa rộng rãi, “an toàn quang sinh học” đề cập đến các vấn đề an toàn do bức xạ ánh sáng gây ra đối với sức khỏe con người, bao gồm các hiệu ứng thị giác của ánh sáng, các hiệu ứng phi thị giác của ánh sáng. và hiệu ứng bức xạ của ánh sáng.
Trong hệ thống nghiên cứu về an toàn quang sinh học hiện có, đối tượng nghiên cứu của an toàn quang sinh học là các thiết bị chiếu sáng hoặc hiển thị, và mục tiêu của an toàn quang sinh học là các cơ quan như mắt hoặc da của cơ thể con người, biểu hiện bằng sự thay đổi các thông số sinh lý như nhiệt độ cơ thể và đường kính đồng tử . Nghiên cứu về an toàn quang sinh học chủ yếu tập trung vào ba hướng chính: đo lường và đánh giá bức xạ an toàn quang sinh học do nguồn sáng tạo ra, mối quan hệ định lượng giữa bức xạ quang và phản ứng của con người, những hạn chế và phương pháp bảo vệ đối với bức xạ an toàn quang sinh học.
Bức xạ ánh sáng được tạo ra bởi các nguồn sáng khác nhau có cường độ, sự phân bố không gian và quang phổ khác nhau. Với sự phát triển của vật liệu chiếu sáng và công nghệ chiếu sáng thông minh, các nguồn sáng thông minh mới như nguồn sáng LED, nguồn sáng OLED và nguồn sáng laser sẽ dần được áp dụng trong các tình huống chiếu sáng gia đình, thương mại, y tế, văn phòng hoặc đặc biệt. So với các nguồn sáng truyền thống, nguồn sáng thông minh mới có năng lượng bức xạ mạnh hơn và độ đặc hiệu quang phổ cao hơn. Do đó, một trong những hướng đi hàng đầu trong nghiên cứu về an toàn quang sinh học là nghiên cứu các phương pháp đo lường hoặc đánh giá độ an toàn quang sinh học của các nguồn sáng mới, chẳng hạn như nghiên cứu về an toàn sinh học của đèn pha laser ô tô và hệ thống đánh giá sức khỏe và sự thoải mái của con người. của các sản phẩm chiếu sáng bán dẫn.
Các phản ứng sinh lý gây ra bởi các bước sóng khác nhau của bức xạ ánh sáng tác động lên các cơ quan hoặc mô khác nhau của con người cũng khác nhau. Vì cơ thể con người là một hệ thống phức tạp nên việc mô tả định lượng mối quan hệ giữa bức xạ ánh sáng và phản ứng của con người cũng là một trong những hướng đi tiên tiến trong nghiên cứu an toàn quang sinh học, như tác động và ứng dụng của ánh sáng đến nhịp sinh lý của con người, vấn đề ánh sáng. liều cường độ gây ra hiệu ứng phi thị giác.
Mục đích của việc tiến hành nghiên cứu về an toàn quang sinh học là để tránh tác hại do con người tiếp xúc với bức xạ ánh sáng. Do đó, dựa trên kết quả nghiên cứu về an toàn sinh học ảnh và hiệu ứng sinh học ảnh của nguồn sáng, các tiêu chuẩn chiếu sáng và phương pháp bảo vệ tương ứng được đề xuất, đồng thời đề xuất các phương án thiết kế sản phẩm chiếu sáng an toàn và lành mạnh, đây cũng là một trong những hướng đi hàng đầu của ảnh nghiên cứu an toàn sinh học, chẳng hạn như thiết kế hệ thống chiếu sáng sức khỏe cho tàu vũ trụ có người lái cỡ lớn, nghiên cứu về hệ thống hiển thị và chiếu sáng sức khỏe, nghiên cứu công nghệ ứng dụng màng bảo vệ ánh sáng xanh cho sức khỏe ánh sáng và an toàn ánh sáng.

3. Các dải và cơ chế an toàn quang sinh học
Phạm vi các dải bức xạ ánh sáng liên quan đến an toàn quang sinh học chủ yếu bao gồm các sóng điện từ có bước sóng từ 200nm đến 3000nm. Theo phân loại bước sóng, bức xạ quang học có thể được chia chủ yếu thành bức xạ cực tím, bức xạ ánh sáng nhìn thấy và bức xạ hồng ngoại. Các hiệu ứng sinh lý do bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau tạo ra không hoàn toàn giống nhau.
Bức xạ cực tím dùng để chỉ bức xạ điện từ có bước sóng 100nm-400nm. Mắt người không thể cảm nhận được sự hiện diện của bức xạ cực tím, nhưng bức xạ cực tím có tác động đáng kể đến sinh lý con người. Khi tia cực tím chiếu vào da, nó có thể gây giãn mạch, dẫn đến đỏ da. Tiếp xúc kéo dài có thể gây khô, mất độ đàn hồi và lão hóa da. Khi tia cực tím chiếu vào mắt có thể gây viêm giác mạc, viêm kết mạc, đục thủy tinh thể,… gây tổn thương cho mắt.
Bức xạ ánh sáng nhìn thấy thường dùng để chỉ sóng điện từ có bước sóng từ 380-780nm. Tác động sinh lý của ánh sáng khả kiến ​​lên cơ thể con người chủ yếu bao gồm bỏng da, ban đỏ và tổn thương mắt như tổn thương nhiệt và viêm võng mạc do ánh sáng mặt trời. Đặc biệt ánh sáng xanh năng lượng cao có bước sóng từ 400nm đến 500nm có thể gây tổn thương quang hóa cho võng mạc và đẩy nhanh quá trình oxy hóa tế bào ở vùng điểm vàng. Vì vậy, người ta thường tin rằng ánh sáng xanh là ánh sáng có hại nhất.