1. التأثير الضوئي
لمناقشة مسألة السلامة الضوئية الحيوية، فإن الخطوة الأولى هي توضيح التأثيرات الضوئية الحيوية. لدى العلماء المختلفين تعريفات مختلفة لدلالة التأثيرات الضوئية الحيوية، والتي يمكن أن تشير إلى التفاعلات المختلفة بين الضوء والكائنات الحية. في هذا المقال نناقش فقط التفاعلات الفسيولوجية لجسم الإنسان الناتجة عن الضوء.
تأثير التأثيرات الضوئية على جسم الإنسان متعدد الأوجه. وفقًا للآليات والنتائج المختلفة للتأثيرات الضوئية البيولوجية، يمكن تقسيمها تقريبًا إلى ثلاث فئات: التأثيرات المرئية للضوء، والتأثيرات غير المرئية للضوء، والتأثيرات الإشعاعية للضوء.
يشير التأثير البصري للضوء إلى تأثير الضوء على الرؤية، وهو التأثير الأساسي للضوء. الصحة البصرية هي الشرط الأساسي للإضاءة. تشمل العوامل التي تؤثر على التأثيرات البصرية للضوء السطوع، والتوزيع المكاني، وتجسيد اللون، والوهج، وخصائص اللون، وخصائص الوميض، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تسبب إجهاد العين، وعدم وضوح الرؤية، وانخفاض الكفاءة في المهام ذات الصلة بالبصر.
تشير التأثيرات غير المرئية للضوء إلى ردود الفعل الفسيولوجية والنفسية التي يحدثها الضوء لجسم الإنسان، والتي تتعلق بكفاءة عمل الإنسان وشعوره بالأمان والراحة والصحة الفسيولوجية والعاطفية. بدأ البحث عن التأثيرات غير المرئية للضوء في وقت متأخر نسبيًا، ولكنه تطور بسرعة. في نظام تقييم جودة الإضاءة الحالي، أصبحت التأثيرات غير المرئية للضوء عاملاً مهمًا لا يمكن تجاهله.
يشير التأثير الإشعاعي للضوء إلى الأضرار التي تلحق بالأنسجة البشرية بسبب تأثيرات الأطوال الموجية المختلفة للإشعاع الضوئي على الجلد والقرنية والعدسة والشبكية وأجزاء أخرى من الجسم. يمكن تقسيم التأثير الإشعاعي للضوء إلى فئتين بناءً على آلية عمله: الضرر الكيميائي الضوئي والضرر الإشعاعي الحراري. على وجه التحديد، فإنه يشمل مخاطر مختلفة مثل المخاطر الكيميائية للأشعة فوق البنفسجية من مصادر الضوء، ومخاطر الضوء الأزرق على شبكية العين، والمخاطر الحرارية للجلد.
ويستطيع جسم الإنسان إلى حد ما مقاومة أو إصلاح آثار هذه الإصابات، ولكن عندما يصل تأثير الإشعاع الضوئي إلى حد معين، فإن قدرة الجسم على الإصلاح الذاتي تكون غير كافية لإصلاح هذه الإصابات، وسوف يتراكم الضرر مما يؤدي إلى آثار لا رجعة فيها مثل كفقدان البصر، وآفات الشبكية، وتلف الجلد، وما إلى ذلك.
بشكل عام، هناك تفاعلات معقدة متعددة العوامل وآليات ردود فعل إيجابية وسلبية بين صحة الإنسان والبيئة الضوئية. ترتبط تأثيرات الضوء على الكائنات الحية، وخاصة على جسم الإنسان، بعوامل مختلفة مثل الطول الموجي، والشدة، وظروف التشغيل، وحالة الكائن الحي.
الغرض من دراسة تأثيرات البيولوجيا الضوئية هو استكشاف العوامل المرتبطة بين نتائج البيولوجيا الضوئية والبيئة الضوئية والحالة البيولوجية، وتحديد عوامل الخطر التي يمكن أن تضر بالصحة والجوانب الإيجابية التي يمكن تطبيقها، والبحث عن الفوائد وتجنب الضرر، وتمكين التكامل العميق بين البصريات وعلوم الحياة.

2. السلامة الحيوية الضوئية
يمكن فهم مفهوم السلامة الحيوية الضوئية بطريقتين: ضيقة وواسعة. تشير "السلامة الحيوية الضوئية" بتعريفها الضيق إلى مشكلات السلامة الناجمة عن التأثيرات الإشعاعية للضوء، في حين تشير "السلامة الحيوية الضوئية" المحددة على نطاق واسع إلى مشكلات السلامة الناجمة عن الإشعاع الضوئي على صحة الإنسان، بما في ذلك التأثيرات المرئية للضوء والتأثيرات غير المرئية للضوء. ، وتأثيرات إشعاع الضوء.
في النظام البحثي الحالي للسلامة الحيوية الضوئية، يكون الهدف البحثي للسلامة الحيوية الضوئية هو أجهزة الإضاءة أو العرض، وهدف السلامة الحيوية الضوئية هو أعضاء مثل عيون أو جلد جسم الإنسان، والذي يتجلى في التغيرات في المعلمات الفسيولوجية مثل درجة حرارة الجسم وقطر حدقة العين. . يركز البحث حول السلامة الحيوية الضوئية بشكل أساسي على ثلاثة اتجاهات رئيسية: قياس وتقييم إشعاعات السلامة الحيوية الضوئية الناتجة عن مصادر الضوء، والعلاقة الكمية بين الإشعاع الضوئي والاستجابة البشرية، والقيود وطرق الحماية لإشعاع السلامة الحيوية الضوئية.
يختلف الإشعاع الضوئي الناتج عن مصادر الضوء المختلفة من حيث الكثافة والتوزيع المكاني والطيف. مع تطور مواد الإضاءة وتكنولوجيا الإضاءة الذكية، سيتم تطبيق مصادر الإضاءة الذكية الجديدة مثل مصادر الضوء LED ومصادر الضوء OLED ومصادر ضوء الليزر تدريجيًا في سيناريوهات الإضاءة المنزلية أو التجارية أو الطبية أو المكتبية أو الخاصة. بالمقارنة مع مصادر الضوء التقليدية، تتمتع مصادر الضوء الذكية الجديدة بطاقة إشعاعية أقوى وخصوصية طيفية أعلى. لذلك، فإن أحد الاتجاهات الرائدة في أبحاث السلامة البيولوجية الضوئية هو دراسة طرق القياس أو التقييم للسلامة البيولوجية الضوئية لمصادر الضوء الجديدة، مثل دراسة السلامة البيولوجية للمصابيح الأمامية الليزرية للسيارات ونظام تقييم صحة الإنسان وراحته. منتجات الإضاءة أشباه الموصلات.
تختلف أيضًا التفاعلات الفسيولوجية الناتجة عن الأطوال الموجية المختلفة للإشعاع الضوئي الذي يعمل على أعضاء أو أنسجة بشرية مختلفة. نظرًا لأن جسم الإنسان عبارة عن نظام معقد، فإن الوصف الكمي للعلاقة بين الإشعاع الضوئي واستجابة الإنسان يعد أيضًا أحد الاتجاهات المتطورة في أبحاث السلامة الحيوية الضوئية، مثل تأثير الضوء وتطبيقه على الإيقاعات الفسيولوجية البشرية، ومسألة الضوء جرعة شديدة تسبب تأثيرات غير بصرية.
الغرض من إجراء البحوث حول السلامة البيولوجية الضوئية هو تجنب الضرر الناجم عن تعرض الإنسان للإشعاع الضوئي. لذلك، استنادًا إلى نتائج البحث حول السلامة البيولوجية للصور والتأثيرات البيولوجية للصور لمصادر الضوء، تم اقتراح معايير الإضاءة وطرق الحماية المقابلة، كما تم اقتراح مخططات تصميم منتجات الإضاءة الآمنة والصحية، والتي تعد أيضًا أحد الاتجاهات الرائدة في مجال التصوير الفوتوغرافي. أبحاث السلامة البيولوجية، مثل تصميم أنظمة الإضاءة الصحية للمركبات الفضائية الكبيرة المأهولة، والأبحاث حول الإضاءة الصحية وأنظمة العرض، والأبحاث حول تكنولوجيا تطبيق الأفلام الواقية من الضوء الأزرق من أجل صحة الضوء وسلامة الضوء.

3. نطاقات وآليات السلامة الحيوية الضوئية
يشمل نطاق نطاقات الإشعاع الضوئي المشاركة في السلامة البيولوجية الضوئية بشكل أساسي موجات كهرومغناطيسية تتراوح من 200 نانومتر إلى 3000 نانومتر. وفقًا لتصنيف الطول الموجي، يمكن تقسيم الإشعاع البصري بشكل أساسي إلى الأشعة فوق البنفسجية، وإشعاع الضوء المرئي، والأشعة تحت الحمراء. التأثيرات الفسيولوجية الناتجة عن الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو الأطوال الموجية المختلفة ليست متماثلة تمامًا.
تشير الأشعة فوق البنفسجية إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يتراوح طوله الموجي بين 100 نانومتر و400 نانومتر. لا تستطيع العين البشرية إدراك وجود الأشعة فوق البنفسجية، لكن الأشعة فوق البنفسجية لها تأثير كبير على فسيولوجيا الإنسان. عندما يتم تطبيق الأشعة فوق البنفسجية على الجلد، فإنه يمكن أن يسبب توسع الأوعية، مما يؤدي إلى احمرار. التعرض لفترات طويلة يمكن أن يسبب جفاف الجلد، وفقدان مرونته، وشيخوخة الجلد. عند تطبيق الأشعة فوق البنفسجية على العينين، فإنها قد تسبب التهاب القرنية، والتهاب الملتحمة، وإعتام عدسة العين، وما إلى ذلك، مما يسبب ضررًا للعينين.
يشير إشعاع الضوء المرئي عادة إلى الموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية التي تتراوح بين 380-780 نانومتر. تشمل التأثيرات الفسيولوجية للضوء المرئي على جسم الإنسان بشكل أساسي حروق الجلد والحمامي وتلف العين مثل الإصابة الحرارية والتهاب الشبكية الناجم عن أشعة الشمس. يمكن للضوء الأزرق عالي الطاقة بشكل خاص والذي يتراوح من 400 نانومتر إلى 500 نانومتر أن يسبب ضررًا كيميائيًا ضوئيًا لشبكية العين ويسرع أكسدة الخلايا في منطقة البقعة الصفراء. ولذلك، يُعتقد عمومًا أن الضوء الأزرق هو الضوء المرئي الأكثر ضررًا.