‘轻量食谱’测试以应对海上水手疲劳

任何曾经在特殊日光灯下以对抗冬季抑郁的人都知道，战略性地应用光线可以对疲劳水平和整体情绪产生显著影响。但是，这种效果是否也适用于在黑暗的舰船走廊和舱室中值班的水手呢？

这正是研究员埃莉扎·范·林（Eliza Van Reen）所要证明的。范·林的公司生物节律定位系统（Circadian Positioning Systems）曾与NASA和帆船比赛团队合作进行疲劳缓解，现在她正在与海军合作，展示她的系统如何解决在海上建立健康生物节律的棘手问题。

范·林在接受《海军时报》采访时表示，正在一艘分配给大西洋海军水面部队的阿利·伯克级驱逐舰上进行一项定制照明“安装”，该系统控制水手在舰船上接触光线的方式和时间。

“[有]一个小设备，大小比手机稍大，比iPad稍小，里面有我们精心挑选的定制LED芯片，可以生成促进生物节律对齐、警觉性或促进从清醒到睡眠过渡所需的强度、光谱特性等，”范·林说。“我们有控制器……可以自动提供光线配方，以适应操作日程。因此，它使我们能够提供针对生物节律的照明，以促进与操作日程的生物节律对齐。”

这种“光线配方”部分是通过一个可穿戴的贴片来确定的，该贴片固定在水手的肱三头肌上，穿在制服下，可以在几周内收集睡眠周期数据而无需充电，且在淋浴和日常穿着中保持固定。

范·林表示，使用其他可穿戴设备时，“你总是会遇到遵守和合规性的问题，有时人们会把手表摘下而忘记再戴上。因此，贴片似乎是一种允许更可靠地收集连续数据的形式。”

范·林的公司使用的“经过验证和测试”的算法利用这些数据来确定何时以及以何种亮度和数量向水手提供光线。

至关重要的是，仅仅复制日光或从值班开始到结束一直保持明亮的灯光是不够的。范·林表示，水手的生物节律模式中有特定的时间点，光线具有最佳价值。这也是策划“光线配方”概念的由来。

“我们可以收集某些信息，这将使我们能够可靠地估计生物节律相位，”她说。“你希望提供特定类型的光，因此要考虑强度、光谱特性，包括某些内容或排除某些内容，以控制在正确时间提供的光线类型——这不一定是时钟时间……生物节律相位是这里的重要组成部分。”

为了证明所施加的光线对疲劳水平产生了影响，范·林与国家气象和海洋管理局合作，在实验的某些部分收集水手的唾液样本。这些样本用于在为期三天的测试期间每半小时测量一次褪黑激素水平。她表示，布朗大学将在另一项合作中帮助处理样本并评估数据。

“因此，我们真的在努力收集黄金标准的数据，以便能够映射回生理调节的睡眠和清醒，”她说。

虽然当前的实验涉及一艘部署中的驱逐舰，但在活跃舰船上的首次照明安装实验始于去年夏天，并将持续到至少九月。然而，范·林与海军在生物节律方面的合作可以追溯到2018年。

在2017年夏季约翰·S·麦凯恩号和菲茨杰拉德号驱逐舰发生的两起致命舰船碰撞后，海军研究生院授予她一项小合同，以开发生物节律值班技术。后续资金来自小企业创新研究计划。

范·林表示：“我们一直在海军内部跳来跳去，看看我们与谁合作，谁在研究这个问题，谁拥有这个问题。这仍然是一个未知数。”