助于提高学习记忆能力的室内照明方法及系统

1.本公开涉及室内照明技术领域，更具体地涉及一种助于提高学习记忆力的室内照明方法及系统。


背景技术：

2.大脑中的感觉系统作为重要的大脑系统之一，是人的注意力、记忆力等能力提升的基础。人的注意力、记忆力等性能与在胎儿时期或者婴幼儿时期的脑发育相关，早期的脑发育可以影响人成年后的注意力、记忆力。在大脑发育的过程中，周围的环境因素可以影响大脑的发育，改变人的感知觉。而目前，孕妇或者婴幼儿大多数时间是在室内活动，室内的环境因素与室外的环境因素相比依然具有差异，且目前的室内的环境设计多是根据便于看护或便于休息的理念进行设计，并未注意从助于提高学习记忆能力的理念进行设计。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本公开提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明方法及系统，用于提高成年人的记忆能力，增强胎儿或婴幼儿时期的脑发育，增强视觉、听觉等感知觉能力。
4.根据本公开的一个方面，提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明方法，包括：感应室内的人体信号；根据上述人体信号，自动开启至少一个照明灯，以便上述室内的430nm～530nm范围内的光强达到占上述室内总照明光强的20％～40％。
5.根据本公开的实施例，上述方法还包括：根据外界环境，自动调节上述室内的430nm～530nm范围内的光强。
6.根据本公开的实施例，上述外界环境包括白天和夜晚；上述根据外界环境，自动调节上述室内的430nm～530nm范围内的光强包括：当检测到上述外界环境是白天时，自动增强上述室内的430nm～530nm范围内的光强；当检测到上述外界环境是夜晚时，自动减弱上述室内的430nm～530nm 范围内的光强。
7.根据本公开的实施例，上述当检测到上述外界环境是夜晚时，自动减弱上述室内的430nm～530nm范围内的光强包括：当检测到上述外界环节是夜晚时，将上述室内的430nm～530nm范围内的光强降低到上述室内的总照明光强的5％以下。
8.根据本公开的实施例，上述方法还包括：当孕妇或婴幼儿进入到室内时，增强所述室内的430nm～530nm范围内的光强。
9.根据本公开的实施例，上述方法还包括：根据上述人体信号、上述室内的总照明光强生成并发送与上述室内的人员、环境相关联的提醒信息。
10.根据本公开的实施例，上述方法还包括：定时检测上述室内的总照明光强；当检测到上述室内的总照明光强异常时，生成并发送告警信息。
11.本公开的另一个方面提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明系统，包括：
12.感应装置，用于感应室内的人体信号；照明装置，用于根据上述人体信号，自动开
启至少一个照明灯，以便上述室内的430nm～530nm范围内的光强达到占上述室内的总照明光强的20％～40％。
13.根据本公开的实施例，上述系统还包括：第一调节装置，用于根据外界环境，自动调节上述室内的430nm～530nm范围内的光强。
14.根据本公开的实施例，上述系统还包括：提醒装置，用于根据上述人体信号、上述室内的总照明光强生成并发送与上述室内的人员、环境相关联的提醒信息。
15.根据本公开上述实施例提供的助于提高学习记忆能力的室内照明方法及系统，通过感应室内的人体信号，并根据人体信号，自动开启照明灯室内的照明灯，可以实现室内环境的自动控制。增强室内的430nm～530 nm范围内的光强，具有可以提高学习记忆能力，对于增强胎儿和婴幼儿的脑发育和感知觉具有重要意义。
附图说明
16.图1a示意性示出了室内采用普通灯光环境下的光谱图；
17.图1b示意性示出了室外自然光的光谱图；
18.图2示意性示出了助于提高学习记忆能力的室内照明方法流程图；
19.图3a示意性示出了视网膜的一类感光细胞的示意图；
20.图3b示意性示出了视觉皮层和体感皮层分别在正常小鼠和基因消除小鼠的脑皮层突触电流信号对比图；
21.图3c示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的视觉皮层和体感皮层的突触电流的频率对比图；
22.图3d示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的运动皮层、前额叶、海马、听觉皮层的突触电流的频率对比图；
23.图3e示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的视觉皮层和体感皮层的神经元形态对比图；
24.图3f示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的视觉皮层和体感皮层的突触数量图；
25.图4a示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的听觉分辨能力对比图；
26.图4b示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的学习阈值对比图；
27.图5示意性示出了助于提高学习记忆能力的室内照明系统的框图。
具体实施方式
28.以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
29.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
30.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
31.在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
33.在大脑发育的过程中，周围的环境因素可以影响大脑的发育，改变人的感知觉。生活中，成年人、孕妇或者婴幼儿大多数时间是在室内活动，对室内的灯光、视听整合等环境设计可以影响胎儿或婴幼儿的脑发育或心理发育。但目前的室内的环境设计多是根据便于看护或便于休息的理念进行设计，并未注意从助于提高学习记忆能力的理念进行设计。
34.图1a示意性示出了室内采用普通灯光环境下的光谱图；图1b示意性示出了室外自然光的光谱图；图2示意性示出了助于提高学习记忆能力的室内照明方法流程图。
35.如图1a和图1b所示，人类可以感知到300nm～700nm范围内的光。因此，可以截取300nm～700nm范围对比室外光谱和室内光谱的差异。通过对比可以发现，相比于室外自然光谱，室内采用普通灯光环境下的光谱在500nm以下和700nm以上的强度分别明显下降，室内普通灯光环境下的光谱在500nm以下范围内的光强与总光强的占比在20％以下，室内光和室外光存在较大差异。
36.有鉴于此，本公开提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明方法，如图2所示。
37.在步骤s201中，感应室内的人体信号。
38.在步骤s202中，根据人体信号，自动开启至少一个照明灯，以便室内的400nm～530nm范围内的光强达到占室内的总照明光强的20％～40％。
39.根据本公开的实施例，感应室内的人体信号，可以通过红外线探测仪实现。具体地，当人体进入到室内时或人已经在室内时，人体自身会向外发射红外线，通过探测红外线实现感应室内的人体信号。
40.根据本公开的实施例，根据人体信号，自动开启至少一个照明灯，具体地，可以是开启一个照明灯，该照明灯发出的430nm～530nm范围内的光强达到该照明灯总光强的20％～40％；还可以是开启两个或多个照明灯，以增强室内的430nm～530nm范围内的光强，提高该范围内的光强占室内总照明光强的比例。具体的照明灯的数量还可以根据需要进行适应性调整。
41.图3a示意性示出了视网膜的一类感光细胞的示意图；图3b示意性示出了视觉皮层和体感皮层分别在正常小鼠和基因消除小鼠的脑皮层突触电流信号对比图；图3c示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的视觉皮层和体感皮层的突触电流的频率对比图；图3d示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的运动皮层、前额叶、海马、听觉皮层的突触电流的频率对比图；图3e示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的视觉皮层和体感皮层的神经元形态对比图；图3f示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的视觉皮层和体感皮层的突触数量
图。
42.根据本公开的实施例，人类视网膜中的一类感光细胞可以对 430nm～530nm范围内的光敏感。具体地，可以感知的光谱范围可以是以 480nm为中心，例如还可以是对460nm～500nm范围内的光敏感。这一类感光细胞的感光情况影响着胚胎及成体发育早期的脑发育。若这一类感光细胞不能感知到460nm～500nm这一范围内的光，胚胎及成体发育早期的脑皮层的神经突触的发育会减缓。
43.如图3a所示，视网膜的感光细胞可以包括视杆细胞r、视锥细胞c、自感光神经节细胞m，随着时间的变化，视杆细胞r、视锥细胞c也逐渐变化，三类感光细胞具有不同的光谱分辨能力。双级细胞b是用于连接视杆细胞r、视锥细胞c和自感光神经节细胞m的联络神经元。opn4
+/+
可以表示具有自感光神经节细胞感光蛋白的正常小鼠，opn4-/-可以表示敲除自感光神经节细胞感光蛋白的基因敲除小鼠，敲除这部分基因意味着该敲除基因小鼠对460nm～500nm范围内光的感知能力减弱。可以用基因敲除小鼠和正常小鼠的对照实验，模拟室内普通灯光环境和室外自然光环境对感知觉、脑发育、学习能力等的影响，对照实验的结果可以如图3b-图3f 所示。
44.如图3b-图3d所示，基因敲除小鼠对460nm～500nm的脑皮层突触信号降低。图3c、图3d、图3f的柱状图中每一检测项的左侧为正常小鼠的对照组，右侧为基因敲除小鼠的实验组。该基因敲除小鼠的视觉皮层体感皮层、运动皮层、前额叶、海马、听觉皮层的突触电流的频率相对于正常小鼠明显降低，神经突触发育减缓。图中的星号可以表示敲除小鼠相对于正常小鼠频率降低的程度。如图3e-图3f所示，从神经元形态学的角度分析也可以发现，图3f中统计的突触数量是在每10微米范围内的神经突触数量，基因敲除小鼠相比于正常小鼠的视觉皮层和体感皮层的神经突触数量明显降低。
45.根据本公开的实施例，基于图3b-图3f，可以发现基因敲除小鼠的各项指标均低于正常小鼠，可以表示若对460nm～500nm这一范围内的光缺乏感知或感知不足，会使得神经突触发育减缓，感知觉下降。而室内普通灯光的光谱在500nm以下范围内的光强与总光强的占比在20％以下，因此，需要在室内普通的灯光环境中加强460nm～500nm这一范围内的光强，将这一范围内光强提高到占总光强的20％以上，优选地，可以提高到 20％～40％，还可以将光强提高到和室外自然光中与该范围一样的光的光强，进而可以提高记忆能力、促进脑发育、增强感知觉能力。
46.图4a示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的听觉分辨能力对比图；
47.图4b示意性示出了正常小鼠和基因敲除小鼠的学习阈值对比图。
48.如图4a所示，正常小鼠的分辨能力均大于基因敲除小鼠，且正常小鼠和基因敲除小鼠要达到相同的学习阈值，基因敲除小鼠需要更多的时间。如图4b所示，正常小鼠的学习阈值低于基因敲除小鼠的学习阈值，说明缺少对460nm～500nm这一范围内的光的感知，会导致学习能力的下降。
49.根据本公开的实施例，基于图4a-图4b，基因敲除小鼠的学习能力低于正常小鼠，可以表示若对460nm～500nm这一范围内的光缺乏感知或感知不足，会使得神经突触发育减缓，学习能力下降。而室内普通灯光的光谱在500nm以下范围内的光强与总光强的占比在20％以下，因此，需要在室内普通的灯光环境中加强460nm～500nm这一范围内的光强，将这一范围内光强提高到占总光强的20％以上，优选地，可以提高到20％～40％，还可以将光强
提高到和室外自然光中与该范围一样的光的光强，进而可以提高学习能力。
50.根据本公开的实施例，增强室内的430～530nm范围内的光强，可以提高成年人的记忆能力、觉醒力、注意力等，这个范围内的光还可以影响从视网膜自感光神经节细胞到脑内的一条神经通路可介导皮层神经元的发育，增强胎儿和婴幼儿的脑发育，对感知觉的增强能力和学习能力的提升均有较大帮助。
51.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明方法还可以包括根据外界环境，自动调节室内的430nm～530nm范围内的光强。例如，可以当检测到外界环境是白天时，可以自动增强室内的430nm～530nm范围内的光强；当检测到外界环境是夜晚时，可以自动减弱室内的430 nm～530nm范围内的光强。具体地，可以通过光线传感器检测外界环境。当光线传感器通过窗户等检测到外界环境的光线较强时，可以认为外界环境是白天，自动增强室内的430nm～530nm范围内的光强；当检测到外界环境的光线较弱时，可以认为外界环境是夜晚，自动减弱室内的430 nm～530nm范围内的光强，优选地，可以将室内的430nm～530nm范围内的光强降至室内总照明光强的5％以下。
52.根据本公开的实施例，在根据外界环境，调节室内的430nm～530nm 范围内的光强时，还可以设置时间段，实现光强的调节，具体地，可以是设置在8:00-16:00间增加室内的430nm～530nm范围内的光强，在16:00 后自动减弱室内的430nm～530nm范围内的光强，优选地，可以在下午16： 00至次日上午8：00期间，将室内的430nm～530nm范围内的光强降至室内的总照明光强的5％以下。具体应用也还可以根据实际需要进行适应性调整。
53.根据本公开的实施例，通过根据外界环境，自动调节室内的430 nm～530nm范围内的光强，可以实现智能调节，在白天自动增强430 nm～530nm范围内的光强，可以充分地实现430nm～530nm范围内的光提高成年人的觉醒力和注意力、增强感知觉能力的作用；在夜晚，自动减弱 430nm～530nm范围内的光强，提高睡眠质量，提高人的学习记忆能力。
54.根据本公开的实施例，当孕妇或婴幼儿进入到室内时，可以人工增强室内的430nm～530nm范围内的光强。当孕妇或婴幼儿进入到室内时，增强430nm～530nm范围内的光强，可以促进胎儿或婴幼儿的脑发育，增强感知觉能力。
55.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明方法还可以包括根据人体信号、室内的总照明光强生成与室内的人员、环境相关联的提醒信息，同时可以向室内人员或与室内的人员相关联的用户发送提醒信息，以便室内人员和用户知晓目前室内的环境，方便与室内人员保持联系或确保室内人员的安全。
56.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明方法还可以包括定时检测室内的总照明光强的强度，当检测到室内的总照明光强的强度异常时，生成并发送告警信息。具体地，可以根据人群、外界环境设置光强阈值，当检测的室内的总照明光强的强度超过强度阈值时，生成告警信息，根据告警信息，还可以自动调节室内的总照明光强的强度；告警信息可以是通过响铃的方式告知室内人员，同时也可以向与室内的人员相关联的用户发送告警信息，以便用户采取相关措施确保室内人员的安全。
57.图5示意性示出了助于提高学习记忆能力的室内照明系统的框图。
58.如图5所示，本公开还提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明系统500，包括感应装置510、照明装置520。
59.感应装置510，用于感应室内的人体信号。
60.照明装置520，用于根据人体信号，自动开启至少一个照明灯，以便室内的430nm～530nm范围内的光强占室内的总照明光强的20％～40％。
61.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明系统还可以包括第一调节装置，用于根据外界环境，自动调节室内的430nm～530nm 范围内的光强。
62.根据本公开的实施例，第一调节装置还可以包括第一调节单元和第二调节单元。
63.第一调节单元用于当检测到外界环境是白天时，自动增强室内的430 nm～530nm范围内的光强。
64.第二调节单元用于当检测到外界环境是夜晚时，自动减弱室内的430 nm～530nm范围内的光强。
65.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明系统还可以包括第二调节装置，用于当孕妇或婴幼儿进入到室内时，增强室内的430 nm～530nm范围内的光强。
66.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明系统还可以包括提醒装置，用于根据人体信号、室内的总照明光强生成并发送与室内的人员、环境相关联的提醒信息。
67.根据本公开的实施例，助于提高学习记忆能力的室内照明系统还可以包括定时装置和告警装置。
68.定时装置，用于定时检测室内的总照明光强。
69.告警装置，用于当检测到室内的总照明光强异常时，生成并发送告警信息。
70.根据本公开的实施例，增强室内的430nm～530nm范围内的光，可以提高人的学习记忆能力、觉醒力和注意力等，这个范围内的光还可以影响从视网膜自感光神经节细胞到脑内的一条神经通路可介导皮层神经元的发育，增强胎儿和婴幼儿的脑发育，对感知觉的增强能力和学习能力的提升均有较大帮助。
71.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
72.并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
73.类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
74.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护
范围之内。

技术特征：
1.一种助于提高学习记忆能力的室内照明方法，包括：感应室内的人体信号；根据所述人体信号，自动开启至少一个照明灯，以便所述室内的430nm～530nm范围内的光强达到占所述室内的总照明光强的20％～40％。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据外界环境，自动调节所述室内的430nm～530nm范围内的光强。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述外界环境包括白天和夜晚；所述根据外界环境，自动调节所述室内的430nm～530nm范围内的光强包括：当检测到所述外界环境是白天时，自动增强所述室内的430nm～530nm范围内的光强；当检测到所述外界环境是夜晚时，自动减弱所述室内的430nm～530nm范围内的光强。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述当检测到所述外界环境是夜晚时，自动减弱所述室内的430nm～530nm范围内的光强包括：当检测到所述外界环节是夜晚时，将所述室内的430nm～530nm范围内的光强降低到所述室内的总照明光强的5％以下。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：当孕妇或婴幼儿进入到室内时，增强所述室内的430nm～530nm范围内的光强。6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，还包括：根据所述人体信号、所述室内的总照明光强生成并发送与所述室内的人员、环境相关联的提醒信息。7.根据权利要求2所述的方法，还包括：定时检测所述室内的总照明光强；当检测到所述室内的总照明光强异常时，生成并发送告警信息。8.一种助于提高学习记忆能力的室内照明系统，包括：感应装置，用于感应室内的人体信号；照明装置，用于根据所述人体信号，自动开启至少一个照明灯，以便所述室内的430nm～530nm范围内的光强达到占所述室内的总照明光强的20％～40％。9.根据权利要求8所述的系统，还包括：第一调节装置，用于根据所述外界环境，自动调节所述室内的430nm～530nm范围内的光强。10.根据权利要求8所述的系统，还包括：提醒装置，用于根据所述人体信号、所述室内的总照明光强生成并发送与所述室内的人员、环境相关联的提醒信息。

技术总结
本公开提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明方法，可以应用于室内照明技术领域。该方法包括：感应室内的人体信号；根据人体信号，自动开启至少一个照明灯，以便室内的430nm～530nm范围内的光强达到占室内的总照明光强的20％～40％。本公开还提供了一种助于提高学习记忆能力的室内照明系统。提高学习记忆能力的室内照明系统。提高学习记忆能力的室内照明系统。


技术研发人员：鲍进 薛天 胡佳希 史逸铭
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2022.03.09
技术公布日：2023/9/20