Master's Thesis

Lighting with Tunable Spectral Distribution and Its Influence on Human Physiological Functions

Final Thesis 4.19 MB

Author of thesis: Ing. Petr Hanák

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Reviewer: Doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D.

Abstract:

In this diplomat theses are considered the effects of light on human beings, especially on physical performance. The goal of this work was to design a suitable method for evaluation of the effects of light on physical performance. Furthermore, to verify designed methods in laboratory environment and the assessment of collected data.  After creating this method several people were tested under different light conditions and collected date evaluated. The results are suggesting that high intensity lighting with low wave lengths leads to an increase of physiological activity in organism and therefore to a potential decreasing physical performance.

Keywords:

LIghting, circadian rhythm, circadian rhythms, heartbeat, LED lighting

Date of defence

16.06.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil komisi se svojí diplomovou prací na téma: Osvětlení s proměnným spektrálním složením a jeho vliv na fyziologické funkce člověka. Student odpověděl na otázky oponenta práce. Dr. Radil měl výhrady ke zpracování diplomové práce a neprůkaznosti výsledků. Doc. Baxant se studenta zeptal na vizi do budoucna a využité technologie. Student odpověděl. Dr. Topolánek položil doplňující otázky, na které student reagoval vhodně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Power Electrical Engineering (M-EEN)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Student Bc. Petr Hanák vypracoval diplomovou práci zaměřenou na zkoumání vlivu světla na fyzický výkon člověka. Hlavní otázkou bylo, zda je možné vůbec detekovat, na fyzické, fyziologické úrovni, že světlo má vliv na lidský organismus. Důvodem k sepsání této práce je fakt, že výzkumy posledních let ukazují, že světlo významným způsobem ovlivňuje všechny živé organismy a to mnohdy nepříznivě, pokud je světla příliš a nebo naopak málo u určitou denní dobu. Jelikož se jedná o poměrně složitou relaci mezi množstvím světla, jeho spektrálním složením, denní a roční dobou, ale i dalšími parametry, nelze světlo paušálně normalizovat pouze kvantitativně, jak se dnes v technických normách děje.
Student práci rozdělil na rešeršní část a část experimentální. Jelikož se sám aktivně o téma zajímal, bylo zadání práce upraveno na možnosti pracoviště univerzitního sportovního centra, kde měly probíhat experimenty. Student vybral potřebné měřicí přístroje, svítidla a sestavil návrh metody měření. Neočekávaná situace karanténních opatření však omezila, resp. zamezila v přístupu k těmto laboratorním prostorám a možnosti zapojení testovaných osob do experimentu. Nakonec se student rozhodl udělat experimenty v omezené míře v jeho podmínkách domácích a vyhodnotit měření s přístroji, které měl k dispozici. Z tohoto hlediska je patrný systematický postup obsahující všechny potřebné části, včetně vyhodnocení naměřených výsledků. I když jsou výsledky poměrně nejednoznačné, určité korelace vlivu světla a spektra pozorovatelé jsou. To dává naději na další výzkum v této oblasti a student je připraven k dalšímu studiu na fakultě.
Jeho aktivita během semestru byla vyvážená a k tématu práce přistupoval zodpovědně a s osobním zaujetím. Potenciál pro technickou praxi cítím zejména v novém pohledu na vyhodnocování osvětlení, kde je třeba zohlednit nejen kvantitu, ale i denní dobu a popř. zdravotní aspekty respondentů. Moderní osvětlovací soustavy by tak mohly přispívat ke zlepšení nejen pracovního výkonu, ale i udržení dostatečně aktivního imunitního systému, resp. nezhoršení jeho stavu např. přetěžováním ve večerních a nočních hodinách. Z toho hlediska práci Petra Hanáka hodnotím jako velmi přínosnou a očekávám další výzkum v této oblasti. Hlavní rezervy studenta spatřuji zejména v oblasti vyhodnocení měření a vyvození příslušných závěrů práce.
Konstatuji, že student splnil všechny body zadání a doporučuji práci k obhajobě u státní závěrečné zkoušky. Points proposed by supervisor: 80
Display more

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Petra Hanáka má za cíl porovnat dopad dvou typů osvětlení na fyziologické parametry organismu při fyzické zátěži. Autor se soustředil na sledování tepové frekvence u několika subjektů sportujících na cyklotrenažéru. Kladně lze ocenit uspořádání experimentu a zvolená vstupní kritéria pro pokusné subjekty. Líbí se mi také, že práce popisuje jak plánované uspořádání experimentu v laboratoři fyziologie a sportovní medicíny, tak improvizované podmínky v domácím prostředí po vypuknutí pandemie COVID-19. Experiment je promyšlený, výsledky jsou dobře dokumentované, jen škoda, že se autor nepokusil alespoň o nějaké statistické srovnání. Sledování nárůstu tepové frekvence při přechodu z nízké do vysoké zátěže považuji za velmi dobrý nápad.
Úvod práce je napsaný velmi dobrou češtinou s občasnými překlepy. Je promyšleně strukturovaný a celkem smysluplně směřuje k experimentálnímu záměru autora. Úroveň jazyka se trochu mění od kapitoly 3 „Návrh měření“, jakoby autor již neměl čas text po sobě znovu editovat. Objevují se chyby syntaxe i chyby ve skloňování, pádu a interpunkci. Občas chybí ve větě sloveso. 
K práci mám tyto výhrady:
1) Autor téměř necituje primární literární zdroje, tedy recenzované publikace, ze kterých čerpá základní informace. Cituje dokonce několik bakalářských prací, tj. prací studentů v nižším stupni vzdělání než jaké sám obhajuje. Přirozeným důsledkem toho je opakování nepřesností a chybných, zjednodušujících tvrzení. Např. str. 13: „Tyčinky slouží ... k rozlišení černé a bílé barvy.“ Barva je „vjem“, tj. kreace integračních oblastí mozkové kůry a neexistuje mimo naše vědomí. Tyčinky slouží k rozlišení intenzity světla, tj, k odlišení světlejšího od tmavšího bez ohledu na vlnovou délku světla, nikoliv k odlišení černé od bílé barvy. Protože termín „vjem“ je vyhrazen vyšším kognitivním funkcím, v senzorické fyziologii mluvíme o recepčním poli gangliových buněk, nikoliv o poli „vjemovém“ (str. 14). Gangliové buňky „nezastupují“ jeden zrakový nerv, nýbrž jej tvoří svými výběžky (str. 14). Světlu nemusí být organismus vystaven 10 minut, aby klesl melatonin, stačí doba výrazně kratší, ale 10 minut je třeba na to, aby játra vyčistila krevní oběh od melatoninu do takové míry, že jeho pokles bude měřitelný (str. 17).
2) Práci chybí jasně definovaný cíl. Přestože úvodní část celkem smysluplně směřuje k experimentálnímu záměru, jasně definovaná hypotéza a výzkumný cíl práci chybí.
Přes zmíněné nedostatky považuji text za zdárné vykročení na pomezí mezi technickými obory a biomedicínu. Autorovi nechybí entusiasmus a odvaha, a prokazatelný talent vypořádat se s nástrahami oboru, který primárně nestuduje. Velmi oceňuji krátkou kapitolku 5.2. Rozbor výsledků, ve které autor formuluje sice zjednodušený, avšak v principu velmi správný výklad získaných výsledků. Práce poskytuje dobrý základ pro detailnější studii, která snad bude vbrzku realizovatelná v původním plánu v laboratoři fyziologie a sportovní medicíny. Topics for thesis defence:
  1. Na stránce 24 píšete, že vaše osvětlení stimuluje sluneční svit za jasného dne, takže má vysokou intenzitu 500 až 600 lx. Jaká je vlastně intenzita slunečního svitu za jasného dne v zimě a v létě? A proč se mezi létem a zimou liší? Jaká je intenzita měsíčního svitu?
  2. Na stránce 38 tvrdíte, že: „Všichni (probandi byli) v dobrém zdravotním stavu a bez poruchy normálního vnímání barev“. Jak bylo testováno vnímání barev? Jaké testy vlastně existují a proč není výsledek testování součástí DP?
  3. Dokážete najít a stručně vysvětlit výsledky dvou až tří primárních publikací z recenzovaných časopisů zabývajících se vlivem světla s různým spektrem na fyziologické či kognitivní funkce člověka?
Points proposed by reviewer: 81
Display more

Grade proposed by reviewer: B