Wojtysiak Licht für den Menschen print · 2017-04-13 · Positive Folgen biologisch wirksamer Beleuchtung Aktivierung Leistungsfähigkeit verbessert ... – Schlafdefizit in der

Licht für den Menschen

Dr. Andreas Wojtysiak, Osram GmbHFrankfurt, 25.03.2015

AbbildungLichtintensität

Wahrnehmung

Information Konstrast

Form

Licht ermöglicht gutes Sehen

Licht steuert biologische

Licht wirkt auf den biologischen Organismus

Innere Uhr

Müdigkeit

Hormone

Aufmerksamkeit

Circadianer Rhythmus

Komfort

Wohlbefinden

Zufriedenheit

Entspannung

Licht steuert biologische Vorgänge

Licht erzeugt Stimmungen

Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 2

Bestimmt die innere Uhr unsere Leistung ?

„Höchste Leistung ermöglicht das Adrenalin“

„Man muss sich dann halt konzentrieren“„Man muss sich dann halt konzentrieren“

„Das ist eine Frage des Willens“


Rhythmen in Botenstoffen und Körperfunktionen

7000

8000

9000

10000

7000

8000

9000

10000

Melatonin

Wachstums-hormon

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 2 0:00 22:00 00:00

Zeit

CortisolBlutdruck

Testosteron

Temperatur


Rhythmen beeinflussen unsere Wachheit Krüger 2003

Wachheit

Fehlerquote


Rhythmen beeinflussen unsere Kraft

2

1

Kra

ft [k

g]

Ser

vice

Ges

chw

indi

gkei

t [m

/s]

Sargent 2010 Uhrzeit [h]06:00 14:00 22:00 06:00

0

-1

-2

Kra

ft [k

g]

Drust 2005 Uhrzeit [h]09:00 14:00 18:00

Ser

vice

Gen

auig

keit

[Pun

kte]

Ser

vice

Ges

chw

indi

gkei

t


Was wirkt auf den Rhythmus?

Aktivität

Stress

Nahrungsaufnahme

Historie


Produktivität und Beleuchtungsstärke

• Quelle: „Industrielle Beleuchtung u. Produktivität (Metallindustrie) V. Bommel, W.J.M., et al., Licht 2002, Maastricht


Positive Folgen biologisch wirksamer Beleuchtung

� Aktivierung

� Leistungsfähigkeit verbessert

� Reaktionsfähigkeit verbessertKognition:

Belegte Wirkungen :Funktion :

� Reaktionsfähigkeit verbessert

� Stimmungsaufhellung

� Stabilisierung des Rhythmus

� Rückgang von Depressionen

� Einschätzung der Leistungsfähigkeit

� verkürzte Einschlafphase

� mehr Tiefschlaf

Wohlbefinden:

Schlaf:


DOE: Fact Sheet zu biologischen Lichtwirkungen


Visuelle und nicht-visuelle Lichtwirkungen beruhen auf unterschiedlichen Rezeptoren

Stäbchen, Zapfen

visuell

Foster 2007

ipRGC (intrinsisch photo-sensitive retinale Ganglienzellen)

biologisch


Das biologische System

Sehvorgang

visuell

biologisch

sofort 30 sec 15 min

Rhythmus des „Schlafhormons“ Melatonin PET/fMRI Scans zeigen Aktivierung im Gehirn

Vandewalle & Dijk 2009

Rhythmus

Geistige Leistungsfähigkeit

biologisch


Die spektrale Empfindlichkeit für visuelle vs. nicht-visuelle Lichtwirkungen unterscheidet sich

0,9

1,0

Spektrale Wirkfunktionenvisuell

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780

Wellenlänge [nm]Wellenlänge [nm]

biologisch


WarmweißeLED

sms(λ) V(λ)

Kaltweiße Lichtquellen sind biologisch effizienter

visuell

Spe

ktra

le E

mpf

indl

ichk

eit

380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780

sms(λ)V(λ)

KaltweißeLED

380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780

Spe

ktra

le E

mpf

indl

ichk

eit

biologischS

pekt

rale

Em

pfin

dlic

hkei

t


Spektren üblicher Lichtquellen

Kerze Halogen 3000K LED 3000K FL 825 FL 827 FL 840Kerzeamel, v = 0,26

FL 965 Therapieamel, v = 0,83

D65amel, v = 0,91

Halogen 3000Kamel, v = 0,47

LED 3000Kamel, v = 0,46

FL 825amel, v = 0,25

FL 827amel, v = 0,32

FL 840amel, v = 0,50

LED 6500Kamel, v = 0,73

FL 965 CRIamel, v = 0,96

FL 880amel, v = 0,87

FL 17000Kamel, v = 1,00


LED Kombinationen bieten neue Möglichkeiten

• LED Spektrum aus kaltweiß und blau

• 12000 K mit Ra=80

Vorbild: Tageslicht


LED Kombinationen bieten neue Möglichkeiten

• LED Spektrum aus amber, grün, blau

• 1500 K mit Ra=90

• amel, v = 0,05

Vorbild: Kerze


Zapfen sind in der Sehgrube konzentriert�Sehsinn, Bilderkennung�Hohe Auflösung

Die Photorezeptoren in der Netzhaut des Auges

Pupille

Hornhaut

LinseIris

Netzhaut

Blutgefäße

Sehgrube

Sehnerv

visuell

�Hohe Auflösung

ipRGCs sind weit verteilt�Höhere Empfindlichkeit im

unteren Teil der Netzhaut�Große rezeptive Felder

biologisch


Auge

Flächiges Licht von oben wirkt effektiver als Spots

visuell

biologisch


Das richtiges Licht zur richtigen Zeit

� Flächige Lichtverteilung wegen der Verteilung der Rezeptoren

� Höhere Beleuchtungsstärken an Deckeund oberer Wand wegen der Empfindlichkeit der Rezeptoren

� Spot-artige Beleuchtung stimuliertnur wenige ipRGCs

� Reduktion auf die Sehaufgabe(im Idealfall)

� Zweitbeste Option

Beste Option !


Änderungen im Rhythmus im Verlauf des Lebens

In der Jugend– Genetisch fixierter Wandel

zu späteren Chronotypen– Schlechtere Leistungen

Im Arbeitsleben– Der Wecker bestimmt wann

wir aufstehen– Schlafmangel und

Gesundheitsprobleme

Im Alter– Verlust des Rhythmus– Reduzierte Lebensqualität– Bei Demenz Hauptgrund

für stationäre Aufnahme

nach Staedt, 2008

SchlafWach


Im Arbeitsleben: Das Phänomen Social Jetlag

Mehrheit der Bevölkerung betroffen– Späterer Chronotyp als msw– Schlafdefizit in der Woche– „Coping Mechanismen“– Social Jetlag

Das Leben im Innenraum lässt den

18 22 2 6 10 14 18Mo

Mi

Fr

So

Di

Do

Sa

msfmsw

14 18

Das Leben im Innenraum lässt den Rhythmus nach hinten rutschen– Natürliches Tageslicht zieht die

innere Uhr nach vorn– Unzureichende biologisch

wirksame Beleuchtung vermag das nicht

� Lichtanpassungen im Innenraumsind notwendig

Schematisch nach Roenneberg, 2008

18 22 2 6 10 14 18Uhrzeit (h)

Sa

Mo

Mi

Fr

So

Di

Do

Sa

Mo

Mi

Fr

So

Social jetlag = ∆MS in Stunden


Stellen der inneren Uhr

7000

8000

9000

10000

4000

5000

6000

Schematisch nach Khalsa 2003normaler Chronotyp

2

1

0

Verschiebung [h]

Licht verkürzt

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0

1000

2000

3000

4000

00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 2 0:00 22:00 00:00

Uhrzeit

0

-1

-2

-3

-4

Körpertemperatur-minimum

Licht verlängertLicht verlängert


Am Tag: Besseres Lernen in besserer Schulbeleuchtung

Zielstellung Konzept

Hypothesen : • Chronobiologisch verbesserte

Schulbeleuchtung verbessert die geistige Leistungsfähigkeit.

• Das Lichtkonzept aktiviert besonders die Spättypen am Morgen und bewirkt

Referenz =

Standardbeleuchtung

Partner

Spättypen am Morgen und bewirkthöhere Aufmerksamkeit.

Interferenz =

Chronobiologischoptimiert


Schul Studie Ulm: Set-up

Studiendesign Instrumente

• Aufmerksamkeitstest (d2)

• Kognitive Leistungsgeschwingdigkeit (ZVT)

• Merkfähigkeitstest (VVM)

• Stimmungsfragebogen

• Auditive Vigilanz, 2-back

Interferenz =Chronobiologisch

optimiert

Referenz =Standard

Beleuchtung

• Gruppen:

• Auditive Vigilanz, 2-back

• Schlaftagebuch

• MCTQ Chronotypenfragebogen

• Kontrollen (Sichtigkeit etc.)

Sch

ulen

RBS

FSS

Acute Circ.

Acute Circ. Acute Circ.

Acute Circ.

Nov11 Mar12

vorher nachher vorher nachher

Gruppenwechsel

• Cross-over


Schul Studie Ulm: Licht Intervention

Referenz Intervention

• Neutralweiße Leuchtstofflampen (4000 K)

• Standard Leuchten (abgependelt oder Einbau)

• 700 lx horizontal, 300 lx vertikal

• voll LED Leuchte; 4000 K direkt; indirekt UW und blau

• Standard Leuchten “upgrade” mit LED Modulen

• 700 lx horizontal, 300 lx vertikal


Schul Studie Ulm: Hauptergebnisse

Visuo-motorische Leistung Aufmerksamkeit

* Schnellere Ausführung der Aufgabe im Vergleich zur Referenz

* Verbesserungen in der Gesamtleistung (Konzentrationsleistung)

* Niedrigere Fehlerrate

Zunahme der Leistungsgeschwindigkeit im Zunahme in der Konzentrationsleistung (d2)Zunahme der Leistungsgeschwindigkeit im Zahlenverbindungstest (ZVT)

Zunahme in der Konzentrationsleistung (d2)

Leis

tung

szun

ahm

e

Leis

tung

szun

ahm

e

Referenz Interferenz Referenz Interferenz

**


Phase 1 Phase 2

Leistung• d2 Geschwinidigkeit• d2 Fehlerrate• d2 Konzentrationsleistung• ZVT• VVM_Route_visuell• VVM _Konstruktion_verbal• Computer aud. richtig

I > RI < RI > RI > RI > RI > RI > R

I > RI < RI > RI > RI > RI > RI > R

Schul-Studie Ulm: Ergebnisübersicht

• Computer aud. richtig• Computer vis. richtig

I > RI > R

I > RI > R

Wohlbefinden• Neg. Gefühl• Pos. Gefühl• Interesse• Exzitation/Agitation• Wachheit

I < RI > RI > RI > RI > R

I < RI > RI > RI > RI > R

Circadianer Rhythmus• Chrono-Fragebofgen• Schlaftagebuch

I ≠ RI ≠ R

I ≠ RI ≠ R

Akzeptanz• Lichtfragebogen I > R I > R

signifikant

n.s.

signifikant entgegen dem Ziel

“Es macht mich wach“


Beispiel einer Büro-Anwendung


Feldforschung: Wellness Hotel Studie

• Transfer der Flugzeugkabinenstudie ins Hotel

• Feldstudie mit regulären Hotelgästen

• Verbessertes Licht in den Zimmern, Wellness-Bereich und Restaurant

• Verbessertes Wohlbefinden der Hotelgäste

• Erhöhter Erholungswert

• Verbesserungen im Hormonverlauf und in der Nachtruhe

Ziele: Ergebnisse:


Feldforschung: Psychiatrische Klinik (Vivantes, Berlin)

• Verringerung der stationären Therapie bei unipolarer Depression von 25,9 d -> 22,0 d (Staedt 2009)

• Unterstützung der Therapie von Depressionen

• Stabilisierung der biologischen Rhythmen

• Freundliches und helles Ambiente in der Klinik

Ziele: Ergebnisse:


Feldforschung: interdisziplinäre Schmerztherapie

• Studie gestartet, Beitrag zur Therapie im Bereich von 10% erscheint realistisch

• Großes öffentliches Interesse (Medien)

• Aufmerksamkeit in den medizinischen Gesellschaften

• Licht als Teil einer multimodalen Therapie gegen chronische Schmerzen

• Strukturierung des Tages und Stabilisierung des Schlaf/Wach-Rhythmus

• Anti-depressive Beleuchtungsstärken

Ziele: Ergebnisse:


Anwendung: Industrie- und Fertigungshallen

• Verbesserung von Wachheit und Konzentration

• Erhöhung der Produktivität bei gleichzeitig verbessertem Wolbefinden

• Zukünftig: neue Strategien für eine gesundheits-schonendere Schichtarbeit

• Positive subjektive Rückmeldung zu Wachheit und Konzentration

• In Frühschichten verbesserte Produktivität (“Flextronic-Studie”)

Ziele: Ergebnisse:


Einflußgrößen für nicht-visuelle Effekte

Der blaue Anteil bestimmt den Effekt

Weite Lichtverteilung, Licht von oben

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780

wavelength [nm]

visual

biological

� Lichtquellen

Leuchten


Richtiges Licht z ur richtigen Zeit

Weite Lichtverteilung, Licht von oben

effektive Bereiche

� Leuchten

� LMS

� SystemHohe niedrigeBeleuchtungsstärke

Zusammenfassung und AusblickLichtqualität wirkt – Performance, Gesundheit und Wo hlbefinden

Nutzer• Gesundheit, Wohlbefinden, Aktivität,

Performance, stabilisierter biologischer Rhythmus, Schlafqualität, …

Umwelt• Balance von Energieeffizienz und

menschlichen Bedürfnissen, nachhaltige Produkte, …

Industrie• Innovation, neue Marktmöglichkeiten,

ruhiges Gewissen, hochwertige Produkte, …

Der beste Transfer der positiven Gesundheitseffekte von Tageslicht in den Innenraum


Informationsquellen

www.licht.de www.osram.deLicht für den Menschen, 23. 03. 2015 36

Vielen Dank.


Dr. Andreas WojtysiakFrankfurt, 25.03.2015

Documents

Wojtysiak Licht für den Menschen print · 2017-04-13 · Positive Folgen biologisch wirksamer Beleuchtung Aktivierung Leistungsfähigkeit verbessert ... – Schlafdefizit in der