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

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

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。

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。