老年照料设施中的老年人眼部曝光规律——以北京长友养老院为例

唐 博，张 昕

(清华大学建筑学院，北京 100084)

引言

由于视觉系统衰退，与年轻人相比，老年人对光环境有着更高需求[1]。非视觉效应影响老年人的生理节律、情绪和觉醒度等方面，对生理、心理健康产生重要影响[2]。针对非视觉效应的研究需测度人眼接收到的光刺激(曝光量)[3]，因此，光环境在人眼高度的时间、空间分布尤为重要。

目前，老年人非视觉研究主要针对阿兹海默症和抑郁症患者，旨在通过光治疗手段缓解症状。2002年日本伊藤武夫等[4]在养老机构的研究结果表明，高强度光照刺激可显著改善患者的夜间睡眠质量(减少起夜次数和时间)和日间活动表现。1999年至2004年Riemersma等[5]跟踪研究了日间光照刺激对养老机构中痴呆老人夜晚睡眠情况的影响。结果表明，光照刺激能有效提升痴呆老人的睡眠质量，夜间睡醒次数明显下降。Leppamaki等[6]通过对比连续高低照度刺激下的抑郁症患者情绪和症状变化，发现在高强度光照刺激下患者的情绪状态和抑郁症状明显更好。因此，了解眼部光照刺激的现状规律，是进行设计干预的前提，目前基础数据匮乏。针对这一情况，本研究以北京长友养老院为例，通过跟踪实验，记录日常行为下的老年人在照料设施中的眼部曝光时空分布规律,为非视觉视角的光环境优化提供支撑。

1 空间概况

北京长友养老院位于北京市朝阳区东坝地区，毗邻东坝郊野公园，一期总建筑面积为14 200 m2。主体建筑东西长为150 m，南北进深约为24 m，主体共三层(局部四层)，层高为4.5 m。每层包括东、西两个组团，中间由功能大厅(一至三层分别为接待大厅、康复大厅、娱乐大厅)相连。各组团内部南北两侧为老人房间(二、三层居住自理老人，北侧为单人间，南侧为双人间)，围绕采光中庭布置组团内护理站和公共活动空间(餐厅、公共起居厅等)。老年人主要活动空间分布在一至三层。

图1 长友养老院典型层平面图Fig.1 Typical floor plan of Zhangyou Geracomium

我国老年照料设施供给量严重不足，除新建外，大量设施为既有建筑改造。长友养老院兼具新建与改造的特点：该建筑原为两幢间距约为16 m的尚未完工的办公楼(标准柱网)，后在两幢楼体间加建功能大厅将二者连接起来，并继承原有的柱网体系。其室内人工照明手段类型丰富，天然采光方式多样。针对天然光的动态变化特点，需进行连续测试。

图2 长友养老院光环境示意Fig.2 Excamples of luminous environment in Zhangyou Geracomium

2 研究方法

为获得反映日常真实情境的曝光数据，避免因打扰老人生活而导致实验误差，跟踪实验并不约束被试的活动时间和范围。实验招募被试老人5名，年龄介于75～90岁之间，均常年居住在北京地区，且均在该养老院居住1年以上，完全习惯北京当地气候条件以及养老院内日常生活。被试日常生活受疾病影响较小，作息规律，情绪稳定，意识清楚，能够正确表达个人想法。视觉状况良好，没有眼部疾病困扰。

实验准备阶段，通过PSQI匹兹堡睡眠质量指数量表[7]和MEQ清晨型-夜晚型睡眠量表[8]获取被试近期睡眠质量和类型。被试皆属于清晨型，4人睡眠质量差，问题主要集中在睡眠障碍。

实验共持续21天(10/21至11/10)，每位被试参加4～6天实验。实验日前，连续记录3 d被试睡眠日志，确保被试的作息规律。提前一天进行与主实验一致的日间活动追踪测量，减少因实验人出现造成的干扰。

考虑实验在10月底至11月初进行，日出时间在6:00—7:00间，日落时间在17:00—18:00间，该时段被试主要在室内活动，受天然光影响较小。因此，早餐前协助被试完成睡眠日志醒后部分。实验数据收集从早餐(7:00)开始，于晚餐(17:00)结束。每隔20 min手持SPIC-200彩色光谱照度计完成一次被试眼部曝光测量(包括照度、色温、光谱等)，每隔60 min完成一次KSS问卷[9]及VAS问卷填写[10]。根据全天跟踪实验结果，协助被试完成睡眠日志睡前部分。

3 研究结果

3.1 老人日常活动规律

5位被试的日常活动时间分布如图3所示(以均值计)，每日活动时间为4:40—12:40和13:50—22:00，共计16.6 h。

上午活动涉及所有活动空间，以居室为主。室外活动集中在早餐(7:00)前和早操(8:20)后,9:00—10:00的集体活动在三层娱乐大厅。中午的活动场所主要为居室，部分在公共起居厅。下午的活动场所主要为居室，包括走廊、二层康复大厅和室外步道。夜晚的活动场所主要为居室，部分为走廊、公共起居厅和室外。总体而言，被试在上午的活动场所范围广，活动类型多样；而下午和晚上主要集中在居室中，活动类型单一。

活动类型上，被试更偏好休闲(约7.0 h)和阅读(约6.7 h)，纸质阅读为5.4 h。休闲以看电视(约4.3 h)和聊天(约1.5 h)为主。被试每天安排3.0 h进行锻炼活动，约1.5 h就餐及餐后聊天。被试每日总睡眠时间约7.8 h，其中午睡时间约1.1 h。

图3 被试活动的时间分布Fig.3 Temporal distribution of activities in elderly’s daily life

3.2 眼部曝光的时空分布

实验结果表明，在养老院实际空间的实际行为下，被试眼部曝光(照度和CS)的时空分布差异明显，且受到活动类型、个体差异的影响。

被试眼部照度的时间分布如图4(左)所示[注]由于室内外照度差异过大，为便于在同一图表中对比二者的差异，纵轴坐标取照度以10为底的对数。。比较上下午之间的差异，中位数基本一致(上午104 lx，下午100 lx)，而平均值上午(305 lx)高于下午(176 lx),出现该情况的原因为室外活动主要集中在上午。

比较不同时刻间的差异，白天(去除11:30—14:00的午睡时段)眼部照度在7:00—7:40和16:00—17:00时段内明显偏低(平均47 lx)，在10:40和14:00—14:20时段内明显偏高(平均215 lx)。图中异常值反映部分被试的光环境与他人明显不同。

CS值已应用于光干预量化[11]。研究表明[12-14]，在实际应用中，CS值达到0.3及以上，可以提升睡眠、情绪和行为表现。如图4(右)所示，与照度变化规律类似，各时刻被试眼部CS值上午(中位数0.13，平均值0.15)略高于下午(中位数0.08，平均值0.12)，仅有15%的时间超过0.3。

图4 被试眼部垂直面照度(lgE，左)和CS值(右)的时间分布Fig.4 Temporal distribution of E(lgE, left) and CS (right) entering the eye

眼部曝光的空间分布如图5(左)所示。根据单因素ANOVA分析，眼部曝光受被试所处空间类型影响显著(P<0.05)，室外明显高于室内。室内的各层大厅和公共起居厅照度相对较高，居室相对较低。室外活动时眼部曝光分布范围最大，室内的居室和各层大厅分布范围较大。图中异常值集中在公共起居厅和居室，几乎全部低于下边缘，说明被试B、D、E在这两个空间中的部分活动所处光环境水平偏低。CS值分布如图5(右)所示。同照度类似，CS值受被试所处空间类型影响显著(P<0.05)。异常值集中在公共起居厅，主要为被试B、C所受的光刺激相对偏高。所有空间中，仅在室外有50%以上的时间CS值超过0.3，在室内的居室和走廊中约有25%的时间超过0.3。

图5 被试眼部垂直面照度(lgE，左)和CS值(右)的空间分布Fig.5 Spatial distribution of E (lgE, left) and CS (right) entering the eye

活动类型对眼部曝光的影响如图6所示。根据单因素ANOVA分析，被试眼部曝光受活动类型影响显著(P<0.05)。对于CS值，在就餐时偏低，在锻炼时偏高；在锻炼时较为离散，在就餐时较为集中。

被试的活动轨迹不同，眼部曝光水平也会出现差异(根据单因素ANOVA分析，差异显著)。如图7所示，照度方面被试D明显低于他人，CS值方面被试B相对偏低。

综合被试个体、活动时间、活动空间对眼部照度和CS值的影响，进行多因素方差分析，其结果如下：个体差异、活动时间和活动空间对眼部照度和CS值影响显著(P<0.05)，活动时间和活动空间的影响高于个体差异。

图6 不同活动类型下的被试眼部垂直面照度(lgE，左)和CS值(右)分布Fig.6 Distribution of E((lgE, left) and CS (right) entering the eye among activities

图7 被试眼部照度(lgE，左)和CS值(右)分布的个体差异Fig.7 Distribution of E(lgE, left) and CS (right) entering the eye due to individual difference

3.3 非视觉主观评价

为探究个体差异、活动时间和空间是否对觉醒度评价和光环境感受产生影响，进行单因素ANOVA分析。结果表明，觉醒度评价与活动时间和个体差异的相关性显著(P<0.05)，与空间类型的相关性不显著。光环境主观感受与个体差异和活动时间的相关性显著(P<0.05)，与空间类型的相关性不显著。

根据睡眠日志，对被试的睡眠质量进行单因素ANOVA分析，不同被试的入睡、睡醒时刻和夜间醒来次数有明显差异(P<0.05)，总睡眠时间、醒后觉醒度和情绪状况差异不明显。

本次实验，5位被试眼部曝光与觉醒度主观评价和光环境主观感受的相关性不显著(P>0.05)。如考查空间类型，公共起居厅中眼部曝光与觉醒度主观评价之间存在显著的弱负相关性(|r|<0.3，P<0.05)，而与光环境主观感受之间存在显著的低度正相关性(0.5>r>0.3，P<0.05)。考虑活动类型，5种不同活动中，就餐时眼部曝光与觉醒度主观评价之间存在显著的弱负相关性(|r|<0.3，P<0.05)，与光环境主观感受之间存在显著的低度正相关性(0.5>r>0.3，P<0.05)。休闲时眼部CS值与觉醒度主观评价之间存在显著的低度正相关性(0.5>r>0.3，P<0.05)。

4 结论

在养老院的实际生活中，老人眼部曝光的时空分布差异明显，活动类型和个体差异的影响显著。时间上，早、晚低，上午略高于下午。空间上，室外明显高于室内，室内各层大厅和公共起居厅相对较高，居室偏低。活动类型上，就餐时照度和CS值偏低，锻炼时CS值偏高。个体差异和空间类型对眼部曝光影响显著。主观评价部分，觉醒度、光环境感受与时间和个体差异的相关性显著，与空间的相关性不显著。本次实验中，5位老人眼部曝光与觉醒度评价和光环境感受间的相关性不显著。

本研究一定程度上补充了健康老人非视觉研究的基础数据，通过记录活动规律，可以找出老人偏好的活动及其时空特性，为老年照料设施光环境在视觉与非视觉的综合优化提供新的方向，如通过调整活动的时空排布优化老人眼部曝光，并兼顾老人的视觉需求。

实验结果受被试样本量的限制，后续研究将关注多种空间布局的老年照料设施，扩大实验样本量，以期得到更有效、更具代表性的实验结论。考虑实际环境的复杂性，需要提高和扩大环境监测手段，找出更多的潜在环境变量，并且与光环境参数进行综合比对分析。

致谢：感谢北京长友养老院对本实验的大力支持。