Журнал про технології освітлення

дизайн

Скільки світла ви отримуєте протягом дня? Яке світло проникає у ваші очі? Ось деякі з питань, які команда дослідників з Лабораторії інтегрованих результатів дизайну в Університеті Федеральної політехнічної школи Лозани (EPFL), разом із викладачами та студентами Женевської школи мистецтва та дизайну (HEAD), вдавати, що вирішує. Мета - розробити нову концепцію портативного датчика світла, який можна використовувати особисто протягом дня.

Пристрій, який називається Spectrace, лежить на вашій шиї, як пара навушників, і призначений для носіння протягом дня, супроводжуючи вас на роботі, під час тренувань та в соціальних умовах.

Серцеві ритми

З часу відкриття меланопсину 20 років тому вчені все більше цікавляться тим, як дефіцит природного світла та надмірний вплив штучного світла впливають на наш організм. Меланопсин, синій світлочутливий фотопігмент, що знаходиться в людському оці, допомагає підтримувати внутрішні годинники організму в належному стані і повідомляє нашому мозку, день це чи ніч. Він відповідає за синхронізацію всіх наших добових ритмів, маючи справді значний вплив на наше здоров’я, починаючи від регуляції сну та гормонального циклу, включаючи вироблення мелатоніну протягом ночі, до здатності змусити нашу імунну систему працювати належним чином.

"Нам терміново потрібно приділити більше уваги нашій" легкій гігієні ", заявляє професор Мерилін Андерсен, директор лабораторії та фахівець у цій галузі близько 15 років. “Ми проводимо стільки часу в приміщенні, що означає хронічну нестачу денного світла, і дивлячись на екрани протягом дня, що особливо негативно впливає вночі. Насправді ми повинні отримувати рясне світло, багате на сині довжини хвиль, протягом дня, щоб накопичити достатньо, оскільки це покращить наше самопочуття та обмежить цей вплив задовго до сну ".

Новий спосіб вимірювання нашого щоденного впливу світла

Схеми опромінення світла в реальному світі за своєю суттю безладні - ми рухаємось до будівель і виїжджаємо з них, а отже, піддаємося різному поєднанню штучного та природного світла. Крім того, фізичний склад нашого середовища може також кардинально змінити спектральний склад та просторовий розподіл випромінюваного світла. Ось чому конструкція пристрою, який можна носити та вимірювати вплив світла в таких типах середовищ, є надзвичайно важливою для визначення того, скільки опромінення ми отримуємо в день і як це може вплинути на нас.

Дослідники зазначають, що «на ринку існує кілька типів портативних датчиків світла; однак, жоден з них не може насправді виміряти наш вплив спектральних діапазонів світла, тобто як функцію довжини хвилі світла ”. Ось що нового в прототипі, розробленому EPFL. В даний час недостатньо даних про тип світла, якому ми насправді стикаємося в результаті нашої повсякденної діяльності та середовища, в якому ми живемо і працюємо. Фізіологічний вплив світла залежить не тільки від його інтенсивності та того, наскільки ми піддаємось впливу, але також і від його спектральної складової. Саме цю прогалину має намір заповнити новий датчик Spectrace.

Форест Веблер, в рамках своїх докторських досліджень в Інтегрованій лабораторії ефективності, працює над концепцією "Спектральна дієта ", Розробити систему класифікації впливу світла.

Першим кроком Веблера було отримання мініатюрного спектрометра, призначеного для харчової промисловості південнокорейським стартапом nanoLambda. Мета полягає в тому, щоб перепрофілювати цей спектрометр у портативний пристрій із вбудованим УФ-датчиком та фотометром - пропонуючи час роздільної здатності менше секунди.

Дослідники роблять аналогію з їжею, щоб пояснити поняття спектральна дієта: «Абсолютна спектральна дієта - це схема абсолютного спектрального опромінення, яку людина-спостерігач може отримати протягом певного періоду часу. Відносна спектральна дієта відноситься до спектрального складу або спектральної якості отриманого світла. Аналогія з харчовою дієтою тут така: протягом дня можна з’їдати фіксовану кількість калорій, наприклад 2000 ккал. Ця цифра сама по собі не говорить нам про те, як ці 2000 ккал були розподілені в різних макроелементах. Подібним чином освітленість 2000 lx, отримана протягом дня, не говорить нам про вплив різних фоторецепторів. Поняття спектральної дієти можна концептуалізувати та візуалізувати через континуум гіперспектральних зображень, складених разом, розглянутих з часом, як показано на наступних малюнках ".

Спектральні зміни експозиції світла протягом робочого дня ("спектральна дієта") фіксуються за допомогою вбудованого портативного датчика. Досвідчена "спектральна дієта" візуалізується шляхом побудови нормалізованої спектральної інформації в часі (а), де варіація відносної потужності показана з градієнтною кольоровою картою.

Макет пристрою

Одночасно дослідники EPFL працювали з дизайнерами продуктів та взаємодій із Женевської школи мистецтв та дизайну на семінарі, який відбувся в липні 2019 р. Їх метою було створити привабливий дизайн, щоб люди мали мотивацію використовувати його. Дослідивши різні концепції, вони нарешті зупинилися на розумному пристрої в стилі намисто. Процес розробки активізувався минулої осені, зумівши розвинути синергетичним чином технічний та дизайнерський аспекти.

Проект щойно отримав грант від InnoSuisse у категорії eHealth. Це нове фінансування буде використано для розробки функціонального, модульного прототипу та тестування його в реальних умовах до 2021 року, з метою створення побічного ефекту, щоб довести датчик Spectrace до широкого наукового співтовариства та широкої громадськості. Такі запитання, як: Чи настільки різним є спектральний профіль людей, які їздять на велосипеді, їздять на метро та їздять на метро, ​​що це впливає на їхнє здоров’я та самопочуття? Чи має значення розмір та орієнтація вікна офісу? буде те, з яким дослідники EPFL звернуться в найближчі роки.