覚醒度向上のための体内時計光受容センサー・光制御用LEDシステムの開発

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22560583
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 明石 行生 福井大学, 工学研究科, 准教授 (10456436)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安倍 博 福井大学, 医学部, 教授 (80201896)
• Keywords: 生体リズム / 体内時計 / 分光器 / 光照射 / LED / 分光放射エネルギー / データロガー / メラトニン

Research Abstract

本研究は、生体リズム障害を予防・緩和し、学習・就業時の覚醒度を向上するために、(1)体内時計光受容センサー、(2)光制御アルゴリズム、(3)光制御用LEDシステムにより構成される、光制御システムを開発することを目的とする。平成23年度には、(1)光制御用LEDシステムを開発し、(2)光制御用LEDシステムによる光照射が生体リズムに効果的に働くかどうかを調べることを目的としてフィールド実験を行った。
(1)青色LED、白色LED、反射板、乳白パネル、可動アームから構成される、LEDライト(4台)を開発・製作した。青色LEDは、既往研究及び22年度の実験結果に基づき短波長の放射エネルギーを高めるために選定し、白色LEDは、短波長放射によるまぶしさを緩和するために採用した。24年度には、光制御プログラムを搭載したコンピュータによりLEDライトを制御する計画である。23年度は、直流電源によりLEDライトを調光制御した。
(2)フィールド実験では、22年度の実験結果を踏まえて、LEDライトによる早朝の光照射を1週間継続し、その間の被験者の覚醒度と生体リズムの推移を観察することにした。さらに、被験者の自宅の蛍光ランプを低色温度のものに取り換えて、1日の光刺激にメリハリをつけるようにした。その結果、朝に高色温度を照射し、夜に低色温度の光照射を行った条件に関しては、通常の生活を行ってもらった条件よりも刺激量のピークが早まった。活動量をみると、朝の光照射実験中の活動量は上昇傾向にあり、夜の光照射実験中の活動量は減少傾向にあり、さらに朝より夜の実験中の方が同様の作業にもかかわらず活動量の値は低いことがわかった。これらより、朝に活動量は上昇し、夜間には眠りに着けるように活動量が低下する傾向がみられた。このことから、LEDライトによる早朝の光照射と夜間の光刺激の低減が、生体リズムに良好に働きかける可能性を確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初に計画した本年度の目的を達成したため。

Strategy for Future Research Activity

平成24年度は、当初の計画通り研究を進める方針である。つまり、既往研究と本研究の成果に基づき、光制御アルゴリズムおよび制御プログラムを開発し、それを搭載したコンピュータにより昨年度に開発したLEDライトを制御する、光制御システムを開発する計画である。さらに、その光制御システムを用いたフィールド実験を行い、効果を検証する。ただし、これまでの研究から、既往研究の光受容機構モデルに基づく生理指標は、光刺激が十分であるかどうかを判断する基準として感度が低いことがわかったため、他の生理指標も試みて感度を高めるように対応する。