光與健康: 以實證設計為根基, 引領全球光與照明的研究與應用 | 誠品線上

光與健康: 以實證設計為根基, 引領全球光與照明的研究與應用

內容簡介

內容簡介 ★台灣永續建築與健康建築研究先驅 成功大學建築系前系主任 能源科技與策略研究中心 江哲銘 特聘教授／博士——專業推薦 照明影響健康的時代鉅作 以實證醫學為根基 引領全球光之照明、色彩與健康的權威研究 從住宅、學校、辦公場所、醫療與安養院所乃至都市規畫 創建改變人類光與照明應用技術的全新里程碑 遠古以來，人類遵循「日出而作，日落而息」，直到19世紀末電燈發明；從此以後，人類正式邁入夜生活時代，也開始經歷日夜顛倒、時差、3C藍光導致失眠等健康困擾。 本書奠基於醫學與研究實證，闡明光對於人體健康的影響。既是建築與照明、醫療專業人士的教材，也是學術價值極高的科學研究用書，更提供許多光與照明實際應用設計的專業規畫方案，為建築與照明行業從業人員提供學習參考和創新思考的引導，是為21世紀照明與健康的嶄新里程碑，提供富有前瞻性與永續性的發展視野。 本書作者郝洛西，現為同濟大學建築與城市規畫學院教授，亦是全球知名、專門從事與顏色、視覺與照明領域的數位、科學研究和設計工作的專家。她自2014年起便帶領本書共同作者曹亦瀟，一起進行關於全年齡的光與健康研究、設計與應用工作，本書即為兩位作者12年研究之集大成，為人類提出劃時代的珍貴成果——掌握光照，便能掌握健康。 ★ ★ ★ 壹、醫學實證光與健康的關係 本書引用近700項國際研究文獻＋繪製400張圖表，針對視覺發育、視力健康、生物節律、情緒認知、新陳代謝、免疫調節等方面，提供詳細的醫學理論並設計實驗研究進行分析，是為照明設計改善及促進人體健康的堅實依據，而如何利用照明技術來積極改善健康，將是未來的重要發展趨勢。 ￭ 控制光照，就能改善健康——以褪黑激素為例 褪黑激素不僅影響睡眠週期，若分泌不足，除了會提高乳癌、攝護腺癌等的罹患風險，也跟發胖和近視有關。實驗顯示，350lx（注：lx為照度單位，表示被照物體表面單位面積之光通量）左右室內照明的光強度，已能使夜間褪黑激素分泌濃度顯著下降，由此可知，不當的室內照明會影響使用者的睡眠節律；反之，由老化、輪班和快速時區變化引起的節律紊亂及睡眠障礙，也能藉由室內節律光照來改善。 ￭ 不同光譜的光療效用 處於亞健康狀態的人群，若接受積極的光照便可回復健康，最廣為人知的便屬紅外線光療，除了治療或輔助治療急性與慢性軟組織損傷，還可促進新陳代謝和細胞增生；而偏頭痛採用窄波段綠光，亦具有干預療效。 貳、全面剖析光照對各年齡發展與特定對象之健康影響 了解光對健康的影響之後，了解如何以正確的方式來運用自然光與人工照明，不僅可避免對健康造成傷害，對於希望採用光療來改善疾病症狀的醫學界人士，更是極具參考價值的先驅研究。本書除了逐一分析不適當的自然採光或照明，對不同年齡族群與特定對象所造成的正面與負面健康影響，更提出不同發展階段應注重的照明要點，以及健康方面的改善與治療建議。 ￭ 嬰幼兒 因為其眼球藍光透過率較成年人高出4倍，因此藍光可直達嬰幼兒的視網膜，對黃斑部發育造成影響，必須盡量避免接觸富含藍光的電子設備。但藍光並非百害而無一利，波長390～470 nm的高強度藍光可用於減輕新生兒黃疸狀況，治療效果極佳。 ￭ 青少年 光照與經常用眼過度的青少年視力健康及其學習績效有關。除了使用未經認證的健康照明燈具、桌面照度的設置不合理、與檯燈下光亮度對比過大、重點照明燈具布置錯誤、長時間使用平板或手機等，都是普遍導致眩光和視力惡化的問題。而課業壓力亦嚴重壓縮青少年的睡眠時間，也使他們具有晚睡晚起的現象，應關注日間自然採光效果，包括減少入睡後的光線干擾，在光汙染嚴重地區應用窗簾阻檔室外人工光源等方法來防範。 ￭ 老齡人口 此階段眼睛功能明顯退化，包括視敏度及色彩辨別能力、對比敏感度、明暗適應能力都下降，對眩光特別敏感、視野範圍縮小等問題，都會嚴重影響老年人的生活品質。因此居家環境需提高照度水準、避免眩光、確保相鄰空間亮度的平穩過渡與照度均勻度、良好的光源顯色性、增加對比度，以及採用寬板設計的開關面板與延時開關等，都能避免老人最常發生的跌倒問題，改善整體的生活品質。 ￭ 孕產婦 以產婦產程的光照陪伴為例，從產前、待產、分娩、產後各階段，產婦的身心都會面臨極大的變化。因此作者研究團隊提出光照分娩陪伴方案，在宮縮逐漸強烈的第一產期維持暗光，使褪黑激素含量增加，為分娩提供動力，並且在分娩室設計模擬花開時節花朵繽紛的光照意象，以幫助產婦放鬆、鎮靜。此一方案在廈門的醫院分娩中心實施應用，並獲得了極佳的回響。 ￭ 年長病患 隨著社會高齡化與失智症患者的增多，在治療上除了用藥控制，也可以利用高色溫、高強度的光源，在不同時段提供不同照度和方向的方式（早晨7:30採6,500K、8:00前從200lx逐漸達到至少1,000lx垂直照度並維持、傍晚18:00逐漸降低至200lx），來改善患病老年人的畫夜節律，並可能減少躁動行為，使照護上更加輕鬆。 參、不同場域的健康照明規畫 醫療界盡其所能尋求一切辦法幫助患者減輕病痛，提高生命品質，然而除了內外科的用藥與治療，在作者團隊歷時多年的研究下，也開啟了以光照輔助醫療，甚至達到治療效果的可能性。本書針對各種不同環境的居住健康，包括：住家、教室、辦公室、工廠生產線、醫院手術室與病房、安養機構、地下空間，甚至極地科學考察站等，從波長、色溫、照度、光源位置進行周全的評估分析，包括從牆面、地板到天花板的光線反射、漫射、散射等條件，到照明控制時段與開關設計等細節都考慮在內，提供了建築設計與照明業者最詳盡週全的專業建議。 ￭ 教室 小學課堂有較多動手操作，因此需要足夠的直射光照。中學生的學習以讀寫作業為主，教室光環境應強調視覺舒適和緩解用眼疲勞，課桌面在符合標準規定的300lx照度的情況下，應斟酌再提高。而美術教室、電腦教室等視覺作業要求更高的教室，照度值則需達到500lx，甚至更高。而為了觀看多媒體投影設備，燈光和窗簾經常是關閉的，學生在黑暗中寫字會嚴重影響視力，因此多媒體投影區和座位區應設立獨立的照明。 ￭ 安養中心 以安養中心或長者居室為例，提高照度並增加對比度；減少相鄰空間的亮度差以避免產生視疲勞；浴室、廁所燈則宜採用延時開關等，都能降低老年人的跌倒風險。 ￭ 地下空間 地下空間普遍多有封閉、潮濕、通風不良等問題，可以透過諸如將自然光引入地下空間、地下照明模擬自然環境意象、在出入口採用重點照明設計，以避免明暗快速變化時所會引發瞬間盲視或眩光等方法，對地下空間的先天條件不良加以改善。 ￭ 手術室 手術與病患性命攸關，因此手術室中需要最高標準的、最專業化的照明條件。國際照明委員會、北美照明工程協會建議，手術室環境照度均在1,000lx以上；而為了保證手術醫生對病灶組織、血液等色澤變化的辨識和判斷能力，光源顯色指數Ra應大於90，特殊顯色指數R9應大於0，而且這些標準還應盡可能提高。室內環境照明的光源色溫需與手術無影燈色溫相同或接近。手術操作時，為確保避免眩光和陰影以及視野內照度均勻，因此燈具需在手術枱四周以環狀設置。此外，熱能會引起外科醫生的不適，也會使暴露在外的病人組織脫水，盡可能控制800~1000nm範圍內的光譜能量分布。 肆、城市夜景照明的發展與隱憂 世界衛生組織預測，到了2050年，全世界70%的人口將生活在城市之中，也因此，城市的照明規畫與光害防治，亦將隨著人口愈來愈多而更顯重要。 ￭ 城市健康照明的進展 近幾十年，城市照明建設發展有著飛躍式的進步。除了照明燈具的品質提升、燈具配光更加合理，使得路面照度更加均勻、大幅減少交通事故。而近50%的傳統光源被LED取代，照明節能也引領了城市的低碳轉型與永續發展。此外，作者也針對建築立面的LED媒體廣告，提出亮度、解晰度、刷新頻率、色彩、內容複雜度，之於觀者視覺與情緒舒適度的影響分析，對於現今為數愈來愈多的LED廣告媒體與城市空間的整合，有著極為關鍵且建設性的參考價值。 ￭ 繁榮背後的隱憂與警示 城市中不適當照明將造成光污染，若不加以重視，將對動、植物產生嚴重的負面影響，尤其對於野生動物更甚。諸如昆蟲趨光而被燈具的高溫燒死、夜間建築照明使得鳥類迷失方向甚至撞上玻璃帷幕而亡、建築物和路燈照明也會使兩棲動物無法入睡……等等，都將造成致命且無法彌補的生態浩劫。因此作者亦針對上述提出了分析與警示，希望人類在追求以科技促進健康福祉之餘，也必須關注各界對於其他物種與生態環境的重視。

作者介紹

作者介紹 郝洛西 曹亦瀟郝洛西同濟大學工學博士，同濟大學建築與城市規畫學院教授，國際照明委員會（CIE）副主席、中國照明學會特邀副理事長、上海照明學會副理事長。主要從事與顏色、視覺與照明領域的數位、科學研究和設計工作，並創建視覺與照明實驗室，在國際重要會議及刊物上共發表150餘篇論文，並出版學術專著，編寫以教學成果為主的專著以及照明設計方面的教材等，並多次在國際大型照明會議、展會或活動中進行演講。代表著作為《城市照明設計》《同濟大學建築學專業「建築物理（光環境）」教學成果專輯》（紙書+App）。曹亦瀟同濟大學建築與城市規畫學院建築技科學方向博士研究生。自2014年起，作為幹部成員跟隨郝洛西教授進行關於全年齡的光與健康研究、設計與應用工作，主要負責團隊的人因健康實驗設計以及主動式健康光照干預系統研發。曾獲得第11屆亞洲照明大會「最佳設計論文獎」。張榮森 謝坤學 審校審校簡介張榮森美國亞利桑那大學光電所博士，現任國立中央大學光電科學與工程學系與生命科學系合聘教授、國際照明委員會（CIE）台灣室內照明組召集人等。主要研究為跨領域研究。其重要貢獻有Nature系列三篇，並榮獲2013年世界九大科學成就第四名、Discover雜誌2017年世界百大第十二名，而後2018年Google公司TTA奇點亞太競賽、2019亞太資通聯盟大賽、2020年高通創新競賽、亞馬遜Demo Day競賽中均榮獲第一。本團隊並前往Google於矽谷成立之奇點大學受訓。著有《光學鏡片製作》等書。謝坤學臺北科技大學設計學院博士，現任空間新象室內裝修設計工程有限公司創辦人與中原大學室內設計系與研究所兼任助理教授、台灣建築照明學會理事等。主要從事室內、建築、照明的規劃設計與工程管理，並專注於空間環境規畫與產業認證、培訓及再教育工作。近十餘年專注於光與照明的探索研究，針對能源、智慧、節律及健康照明等領域進行相關研究及發表，並榮獲台灣照明學會優等獎、國際紅點獎等殊榮。

產品目錄

產品目錄 推薦序／健康照明的需求與解決之道 大峽谷智慧照明執行長林紀良 推薦 前言 寫在開頭的話 致謝 Chapter 0 光與健康研究概覽 Chapter 1 最健康的光——自然光 1.1 自然光的構成及健康效應 1.2 維生素D3：陽光維他 1.3 「目」浴陽光．健康「視」界 1.4 撥動「生命時鐘」—自然光與人體生物節律 1.5 陽光下的快樂荷爾蒙—多巴胺、血清素、腦內啡 1.6 如何安全地享受陽光？ 1.7 日光與建築 Chapter 2 光的健康效應 2.1 光與視覺健康 2.2 光與生物節律 2.3 光的情感效應 2.4 光環境中的人體工學 2.5 色彩科學與光健康 2.6 光療法 2.7 光生物安全與防護 Chapter 3 人因導向的健康光照 3.1 我們需要什麼樣的光？ 3.2 亞健康人群與光照環境 3.3 點亮病患的生命之光 3.4 成長發育的呵護之光 3.5 孕產婦健康光照——給媽媽力量的光 3.6 樂齡健康光環境 Chapter 4 光與人居空間的健康設計 4.1 光與健康建築 4.2 視覺功效導向空間光健康設計 4.3 健康住宅．舒適照明 4.4 醫療養護建築空間的健康光環境 4.5 特殊人居環境中的健康光照 4.6 極端人居環境下的光健康 Chapter 5 城市照明・健康人居 5.1 朝向人居健康的城市夜景照明 5.2 媒體建築設計思考 5.3 光污染：人類健康的無形殺手 5.4 城市光生態 5.5 智慧城市．健康照明 Chapter 6 健康光照的實證研究與設計 6.1 「研究—設計—應用—評估」一條龍式的光健康實證實踐 6.2 光照視覺品質實驗研究方法 6.3 光照節律效應實驗研究方法 6.4 光照對情緒與認知行為影響的實驗研究方法 6.5 實證人因實驗與倫理關懷 Chapter 7 光與健康的設計與實務 7.1 旨在情緒與節律改善的健康型光照系統 7.2 南極長城站、中山站健康光環境改造 7.3 上海市第十人民醫院心內科導管手術室健康光環境改造 7.4 溫州醫科大學附屬眼視光醫院醫教樓改擴建健康照明工程 7.5 河南科技大學第一附屬醫院血液科病房療癒光環境改造 7.6 都市養老公寓健康光環境示範工程 7.7 上海顧村中心學校資源教室光與色彩設計 7.8 上海長征醫院手術中心健康照明工程 參考文獻 圖表來源 後記

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推薦序 : 健康照明的需求與解決之道／大峽谷智慧照明執行長 林紀良
陽光、空氣、水是生命三要素，當代的我們都已深知空氣汙染及空氣的不舒適，會帶來什麼樣的惡果，所以我們會設置空氣清淨機以及空調設備來確保健康舒適的空氣環境；我們也明白水質的重要，所以我們會需要淨水設備來確保我們有清潔的用水，我們甚至會調節水的軟、硬度或礦物質組成，來讓我們泡茶、釀酒的口感有更好的感受；可是我們對光與健康的研究，要從2002年David Berson發現並確認了IpRGCs作為光的非視覺信號傳導路徑，帶動了光對腦神經科學以及晝夜節律系統作用的諸多研究，尤以在2017年諾貝爾生物跟醫學獎頒發給了對研究生物時鐘有著傑出貢獻的Jeffrey C.Hall、Michael Robsbash、Michael W. Young三位科學家之後，我們更加有系統的了解到原來光跟我們的晝夜節律、情緒、內分泌系統的健康與否存在著緊密的連結。所以為了打造更舒適、更健康的光環境，也為了讓我們的內分泌系統能夠不被劣質的人造光照明系統一步一步的破壞。現存的市內照明普遍存在白天不夠亮、晚上不夠暗，所以白天無法提供皮質醇激素充分的刺激、夜晚時又抑制了褪黑激素的分泌，晝夜節律失調的立即結果是惡劣的睡眠品質，而日積月累下來就會引起導致諸如：糖尿病、消化系統疾病甚至引起自律神經失調、憂鬱症、失智症等文明病、慢性病，所以我們必須充分了解什麼樣的光環境系統才能夠讓我們健康。
自從工業革命後高速城市化的發展，現代人（特別是居住在城市裡的現代人）如今有近90%的時間是生活在人造電光源環境之下，而自從日光燈興起後人造電光源幾乎都是定照度、恆色溫、光譜失缺而無法依照我們人類在經過百萬年演進之中，自然光在我們身上烙印的的生理節律而變化調節。世界衛生組織（WHO）也因為理解到晝夜節律失調對於身體的損傷而把夜班工作定為2A級的致癌風險，而這一困境正是以LED技術為主的半導體照明全光譜、可變光譜、亮度可調等等能夠真正改變人工照明卻未被充分理解跟體現的潛能。
我們從WELL國際健康建築標準可以了解到要提供一個健康的、宜居的光環境，除了在照明器具的選擇必須要考慮光源品質、閃爍頻率、炫光控制，並且必須建構一個可變、可控的智能照明系統，以滿足人在不同的空間、時間及活動狀態所需要的視覺、生理跟心理的要求。而如何建構「全景光」所需要的健康「光配方」？以下可依照預算或者需求分為三個等級：

現在雖然光健康已逐漸被重視，也有許多照明企業以此為訴求，然不乏劣質廠商穿鑿附會、不知所云，僅有少數專業照明公司能提出則基於科學的研究而構建完整的產品體系，建議建築師及設計師在選擇時必須慎思明辨，而消費者更需睜大雙眼，免得花了冤枉錢還因使用劣質產品而得不償失。
現在的室內建築照明主要是由建築師、照明設計師及室內設計師兩個群體來完成設計及照明設計實施，而地下室等公共設施又絕大部份由機電技師來設計。故唯有建築師、設計師、機電機師們都能更加理解光與健康的重要性與實施方式，加上業主健康意識的認知與覺醒，我們才有可能打造宜居、舒適、健康的建築室內光環境。
郝洛西老師是華人世界建築照明領域的專家，在同濟大學及全球建築照明學術界擁有崇高的學術地位，育才無數、澤披四海。本書將光與健康從頂層邏輯到科學循證、甚至設計方案實施的建議可謂鞭辟入裡、深入淺出，相信不僅對LED與照明產業，乃至建築與室內設計都指出了一條康莊大道。

試閱文字

自序 : 前言
眼下新冠肺炎疫情在全球肆虐，人類正經歷著一場前所未有的生存危機，這讓所有人不得不重新審視和思考人類健康與地球環境的關係。聯合國環境規畫署執行主任英格．安德森女士（Inger Andersen）在2020年世界環境日致詞中特別發出呼籲：「是時候聽聽地球的警告了！」人類對自身賴以為生的生態系統和物種多樣性已造成嚴重破壞，我們不僅失去了一個健康的自然界，更將人類未來暴露於更大規模流行病爆發的風險中。敬畏生命，保護地球，我們必須處理好矛盾中的兩個指向關係命題：「以人為本？抑或以自然為本？」

作為負責人，我曾經帶領團隊完成了「2010上海世博園區夜景照明規畫與設計」等諸多科研與工程實踐，那個階段的工作更多聚焦於建築與城市光環境。2009年，我在上海市第十人民醫院心內科的一次住院經歷，引發了我對光在建築環境中療癒效應的思考。在徐亞偉主任的熱情鼓勵和支持下，開啓了光對射頻消融手術心臟病患者的療癒探索。經過數十年的深耕，研發出一套「情緒與節律改善的健康型光照系統」，並進行了廣泛應用。

過去的十年裡，在中國國家自然科學基金及科技部國家重點研發計畫的支持下，從心內科到婦產科，從急診手術室到重症加護病房，從眼科醫院到血液科病房，從大學生心理健康中心到養老院，從大、中、小學教室到南極長城站、中山站。在今天，健康照明在國家政策的引導下，除了在醫養、極地之外，我們還陸續開展了教室、城市等健康光照實證研究。

我與團隊繼承「光療」先驅、諾貝爾獎獲得者丹麥科學家尼爾斯．呂貝里．芬森（Niels Ryberg Finsen）的衣鉢，努力去研究分析各類環境中人的負面情緒及心理產生的誘因，嘗試用光與色彩進行非侵入式、非藥物調節，緩解病患在就醫期間的心理壓力，促進康復並提高生命品質。

我做過多場關於「光與健康」主題的講座，如：「提升教學質量與學習績效的兒童健康光照環境研究與設計」「面向5G時代的人居健康照明」「視覺殘障人群的光健康循證研究與實踐」「城市照明與人居健康」等。目前我們正在嘗試用光去幫助那些整夜不能入睡、與我同齡的姐妹們。我深知女性睡眠障礙往往來自心理上的焦慮，期待能夠用光引導睡眠，擺脫長期服用各類安眠藥物帶來的副作用。總而言之，面對民生疾苦，發揮專業作用，讓光發揮健康的功效，是我的理想與目標。於是我時常關注航空航太、生命科學、醫學睡眠、老年醫學、神經認知和照明技術等不同領域的趨勢動態。去年，我當選國際照明委員會副主席，負責出版工作，有了更多機會接觸從事這個領域的國際學者。我們來自不同的大學院所、研究機構，採取不同的研究方法和技術路線，關注的學術問題也不盡相同，但都聚焦於光與健康的研究與實踐。

從美國能源部節能建築認證到WELL健康建築認證的陸續出現，建成環境設計從追求建築性能向關注人居健康轉變。十年來，我們透過實證研究、醫工合作，嘗試更多先進的實驗手段，獲得了更多的客觀實證數據，透過使用後評估（Post-Occupancy Evaluation, POE）與醫療機構、工業界共同研發了具有實效的產品和技術。我深知光與健康研究問題高度複雜，涉及人體、倫理、生命、光的科學，遠超我個人的專業所及。十年過去了，解決這類問題，我依然做不到像完成一個工程專案那樣思路清晰。研究對象和空間換了，問題也變了。但就是這樣，我們一點點、一步步慢慢積累了研究經驗，逐漸領悟形成了相對成熟的研究思路。今後對我來說，最具挑戰的大概就是時間了，我需要更多的時間深入課題，需要更多的時間在現場身體力行，需要更多的時間去更為洞見地對問題整體把握和獨立思考。

本書合著者曹亦瀟博士生從碩士階段起便協助我進行教學、研究工作，我們朝夕相處、謀畫探索，她的孜孜不倦以及她對趨勢焦點問題的高度敏銳和深度把握，成就了本書的框架結構，除了對她工作的感謝，我亦深深地祝福她！感謝團隊的「設計總監」邵戎鏑高工，為全面推進系統研發和工程實踐所付出的巨大努力，她在碩士生期間曾負責世博園區夜景照明規畫的文本統籌，其博士生論文選題是：「光照對心境障礙患者的防治作用研究」。感謝碩士生李一丹、王雨婷、管夢玲，博士生汪統岳、馮凱，博士後曾堃為本書所作出的貢獻。此外，梁潤淇博士對本書進行了專業知識的校對，博士生代書劍、王燕妮、李娟潔以及碩士生張淼桐、李仲元協助繪製本書的插圖，本書的前期排版由碩士生羅路雅、羅曉夢完成，在此一並致謝！

感謝我所在的同濟大學建築與城市規畫學院提供的堅實研究平台和自由探索的學術氛圍，讓光健康研究付諸實踐。

感謝同濟大學出版社以及本書的責任編輯張睿，讓光與健康的研究思路和實踐經歷成為了一種記錄，與大家一同分享。

光，作為對人體最為重要的健康授時因子，我們的研究才剛剛開始。
郝洛西
2020年10月22日
於同濟大學文遠樓

最佳賣點

最佳賣點 : 照明影響健康的時代鉅作
以實證醫學為根基，引領全球光之照明、色彩與健康的權威研究
從住宅、學校、辦公場所、醫療與安養院所乃至都市規畫，創建改變人類光與照明應用技術的全新里程碑。