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电子显示产品影响孩子视知觉健康选择使用需审慎

归档日期:06-14       文本归类:方面显示      文章编辑:爱尚语录

  随着显示制造技术和科技的发展,电子显示终端(Video Display Terminal)包括手机、平板电脑、电视机、VR眼镜、家教机等已经广泛应用在青少年的学习和生活中。青少年使用电子显示终端进行学习、娱乐和社交等活动,在给老师、家长和学生带来方便和提高效率的同时,也产生了一些学生用眼卫生的问题。青少年正值身体各器官成长发育的关键时期,眼球壁的伸展性较大,很容易受到用眼卫生习惯和外界环境因素的影响,因此,对青少年的用眼习惯采取干预措施对预防近视和防止近视加深有显著的影响。为了更好地调研目前市场上适用于青少年学习、游戏的电子显示产品对孩子视知觉功能的影响情况,中国消费者协会购买了目前市场上销售的部分品牌不同屏显类型的手机、平板电脑和电视机产品,主要对不同材质的屏显进行比较试验,包括进行蓝光危害的测试,以及对儿童青少年视知觉影响的测评,本次比较试验不突出具体品牌的对比。

  本次电子显示产品的比较测试引入青少年现场游戏测评,并针对测评前后的用户视知觉功能数据和屈光度、调节力以及主观疲劳和舒适性等方面的测试数据进行统计分析,研究这些电子显示产品在用户使用质量方面是否存在质的差异,目的在于给消费者选购不同类型的电子显示产品提供指导。本次比较测试,委托中国标准化研究院试验中心人类工效学试验室和国家广播电视产品质量监督检验中心完成。本次测试利用视觉游戏任务作为测试刺激材料,通过客观试验和主观量表评价的方法测评使用13款视觉显示终端对青少年视知觉功能以及视疲劳的影响,利用验光仪、闪光融合频率计、视功能检查仪等来测量与视疲劳相关的视知觉功能和眼科生理指标,评价不同的电子显示屏幕产品的用户使用情况,为青少年电子显示产品选择以及青少年用眼卫生习惯的培养提供参考依据。测评结果显示,手机、平板和电视机用户使用质量存在显著差异,对青少年视疲劳及视知觉功能方面产生了显著影响,提醒我们在购买产品时需要进行仔细的比较,审慎购买,在不可避免必须要购买的情况下,尽量选购质量好、舒适的电子显示产品,为青少年眼睛的健康发展保驾护航。

  测试样品由中国消费者协会从市场上购置,购置的测试样品包括5款手机,4款平板电脑,4款电视机。样品型号、屏幕亮度、屏幕对比度等详细信息如下表1所示。

  蓝光测试:本次蓝光比较试验测试依据的标准:TIRT-GK-JS-46-2017《显示设备显示性能和视觉健康 认证技术规范 第1部分:超高清平板电视》、IEC 62471:2006“灯和灯系统的光生物安全性”(等同CIE S009/E2002,相应的中国国家标准为GB/T 20145-2006)。

  用户体验测试:依据T/CVIA-09-2016《显示终端视觉疲劳测试与评价方法第1部分 眼视功能测试方法》标准(目前已通过国家标准评审),测试不同的电子显示样品进行游戏任务前后对用户闪光融合频率、对比敏感度、调节力、屈光度和视疲劳主观感知等方面的变化情况。

  1.闪光融合频率:反映了人眼辨别闪光能力的水平,与大脑皮层的觉醒程度有关,可作为视疲劳以及精神疲劳测定的依据。人体疲劳时,闪光融合频率会降低。

  2.对比敏感度:对比敏感度是表征视觉功能的重要参数。对比敏感度高,则视觉功能好。临床上视力在高对比度下测量,不能全面地反映人眼在现实生活中的分辨能力,对比敏感度可独立地受到损害而视力尚保持良好。对比敏感度由黑色条栅与白色间隔的亮度来测试。本实验使用知视元视功能检查仪进行对比敏感度测试,利用贝叶斯阈值测量理论进行对比敏感度测评,测量精度达到±2DB。

  3.屈光度:眼睛折射光线的作用称作屈光,用光焦度来表示屈光的能力,叫做屈光度。眼睛不使用调节时的屈光状态,称为静态屈光,眼睛在使用调节时的屈光状态,称为动态屈光。屈光度是屈光力的大小单位,以D表示,即指平行光线经过该屈光物质,以焦点在1m时该屈光物质的屈光力为1屈光度或1D。以透镜而言,是指透镜焦度的单位如一透镜的焦距1m时,则此镜片的屈折力为1D屈光度与焦距或反应。

  4. 调节力:指因晶状体变化而产生的屈光力,以屈光度为单位来表示。如果把双眼比成一台相机,调节力是自动对焦力。调节力就是睫状肌收缩、晶体变突、屈光力度增强时,眼结构所表现的力量。调节力的作用就是调整眼球的屈光状态,力保物像落在视网膜上,简单来说就是促使双眼视物清晰。人眼的调节力越高越好,如果视力发育正常,人眼的调节力是天生具备的,并且是不可再生的,同时随着年龄的增长,调节力会不断减弱。

  5. 视疲劳主观感知量表:通过主观评价法能够获取无法用实验定量测得的信息,反映了被试的主观疲劳感受。选用国际公认James E. Sheedy 研制的视觉疲劳感知量表测试视觉疲劳感,主要包括眼部疲劳(如眼睛灼热感、眼睛疼痛、眼睛紧绷感、眼睛刺激感、眼睛撕裂感、视野模糊、视物有重影以及眼睛干涩等)等,同时增加了手机屏幕整体舒适性、颜色舒适性以及亮度对比度方面的主观评价量表。

  本试验是在一间安静的宽敞房间中进行,房间照明来源为灯光,不受其他杂散光影响,照度模拟学校以及起居室的照度标准,为300lux左右。测试前一天晚上提醒被试者注意休息。本测试共招募了北京市21名9-15岁的中小学生被试,其中男生13名,女生8名;排除有高度近视、散光度数>150度、色盲、色弱,眼部疾病等问题5名,1名被试者中途退出试验,最终获得了15名视力或矫正视力正常的被试者的全部数据结果,其中男生11名,女生4名,年龄均值为11.2岁,标准差为1.26。所有被试的测试顺序在试验安排过程中使用拉丁方方法平衡。

  整体的实验数据分析方法采用描述性统计分析方法和差异检验的统计方法相结合,描述性统计方法以各不同条件的平均值为代表值来显示各条件之间的差异,同时对不同方面的差异进行重复测量方差分析,对照30分钟视觉游戏前后对被试者的视知觉功能、屈光度、调节力以及视疲劳主观感知和舒适性等方面是否存在统计学意义的差别。当差异显著时,说明游戏前后被试者的视知觉功能或其他方面的状态产生了质的明显变化,需要引起注意,这种变化可能是正向的,即越来越好,也可能是负向的,即越来越差。当显著性变化为负向变化即越来越差时,尤其要引起我们的注意,说明使用该电子产品不能支撑进行游戏时间30分钟,就已经在悄悄影响我们的视疲劳或者视知觉功能的发展了。如果前后对比差异不显著时,说明游戏前后对被试者视知觉功能或其他方面的状态没有影响,电子显示产品的用户使用质量较好,提示我们可以放心使用该样品进行30分钟游戏,不会对我们的眼睛和视知觉功能造成大碍。

  本次比较试验的所有样品在蓝光危害上均未发现质量问题,均属于IEC 62471:2006中的豁免类(即无蓝光危害)。消费者可以放心使用。

  IEC 62471:2006“灯和灯系统的光生物安全性”(等同CIE S009/E2002,相应的中国国家标准为GB/T 20145-2006)为发光波长范围在200nm 到3000nm 的所有非激光电光源的光生物安全性评价提供了指导,不管发光是否是这一产品的主要目的。因此对显示器件的光生物安全性的评估同样适用这个标准。在IEC 62471中规定的视网膜蓝光危害值LB(也就是蓝光加权辐亮度)的曝辐限度为100W·m-2·sr-1。

  在曝辐限值内,几乎所有人可以被反复照射而没有对身体健康不利的影响。因此,可以说此次的电子视觉产品在正常使用的情况下没有严重的蓝光危害的问题。

  闪光融合频率是视疲劳的重要客观测量指标,当眼睛疲劳时,闪光融合频率降低。本次共测试13款样品,测评结果显示,进行30分钟游戏后,大部分样品均导致被试者闪光融合频率能力降低,出现视疲劳情况。具体而言,对于蓝光的闪光融合辨别能力,8款样品导致被试者闪光融合能力下降,其中平板电脑样品6在进行30分钟游戏后,闪光融合能力显著下降(p0.05),出现了明显疲劳;而电视样品10的蓝光闪光融合能力出现显著增强的趋势(p0.05),视疲劳降低。对于黄光的闪光融合辨别能力,9款样品导致被试者闪光融合能力下降,其中平板样品7和平板样品8在进行30分钟游戏后,闪光融合能力显著降低(ps0.05)。

  图1观看各样品30分钟前后被试者闪光融合频率变化幅度比较(任务后-任务前)

  本次测试测量了每个被试的基准对比敏感度和完成任务后的对比敏感度,选取空间频率为1.5周/度、3周/度、6周/度、12周/度、18周/度、24周/度时的对比敏感度值进行取对数分析。测评结果显示,使用不同电子显示样品进行30分钟电子游戏任务后,除样品1的个别条件外,其他所有的样品所有的对比敏感度条件均出现了对比敏感度下降,说明进行30分钟的电子游戏影响了我们的视觉功能。对比敏感度下降是视力下降的前奏。本实验结果说明,如果长时间继续玩电子游戏,则将导致视力的严重下降。对测量结果进行统计分析,跟基线对比敏感度下降趋势不显著外,使用其他样品进行30分钟游戏任务后,对比敏感度在不同测试条件下均呈现显著下降的情况(ps0.05)。

  3. 30分钟游戏后,导致被试者出现不同方面的主观视疲劳感受,同时对样品的舒适性感受也发生了变化

  进行游戏前后均让被试者填写视疲劳状态变化情况,前后视疲劳感受比较结果显示,使用不同样品进行30分钟游戏,被试者在不同样品上均出现了不同程度不同方面的视疲劳情况。统计分析结果显示,使用样品8进行30分钟游戏,用户在眼睛灼热感、眼睛紧绷感、眼睛刺激感、眼睛撕裂感和眼干涩方面差异显著(Ps0.05),视疲劳表现最为明显;样品5和样品11导致被试者眼疼痛感表现显著(P0.05);使用样品6完成游戏任务后,眼睛疼痛、眼睛干涩程度发生了显著的变化(Ps0.05)。结果说明,使用电子显示产品进行游戏时,眼睛疼痛和眼睛干涩是常见的表现,其次是眼睛刺激感,提醒消费者在使用电子显示产品进行游戏时多眨眼,多休息,不要长时间用眼,尽量保持眼睛的湿润状态。

  对完成游戏前后被试者舒适性主观评分的变化进行分析,有5款的样品被试者整体舒适性变差了,6款的样品色彩舒适性出现下降,6款的样品亮度、对比度舒适性出现下降。统计分析结果表明,样品9的主观舒适性比预期好;样品13的舒适性比预期差,两个样品之间差异显著(P=0.05)。

  对使用不同样品进行30分钟游戏任务前后进行被试者的左右眼屈光度测试,结果发现,左右眼屈光度变化不一致,游戏任务前后用户的屈光度变化较小,统计分析差异不显著。说明,进行30分钟游戏不会导致屈光度的显著变化,屈光度不是敏感指标。

  对使用不同样品进行30分钟游戏任务前后被试者左右眼调节力的变化值进行统计分析,结果显示,被试者调节力的变化不显著,且双眼趋势不完全一致,说明30分钟的游戏不会导致调节力的显著变化,调节力不是视疲劳的敏感指标

  综上所述,比较试验被试者在不同电子显示产品上进行30分钟游戏任务后,除屈光度和调节力变化不明显外,其他方面均产生了明显变化,变化情况视不同样品不同方面而呈现出差异,可能与制作样品的材料、光的设置以及一些显示技术相关。表3汇总显示样品在不同方面表现情况。

  注:1.“—”号表示用户进行30分钟游戏后引起用户主观疲劳程度上升或闪光融合频率及对比敏感度下降。

  2.“+”表示用户进行30分钟游戏后引起用户主观疲劳程度下降或对其闪光融合频率及对比敏感度能力具有促进作用。

  3.“*”表示显著性变化的水平,其中“*”表示在95%的置信区间下存在差异。

  4.样品2、3、4、8、10、12是OLED显示屏,样品5是TFT显示屏(经过改良的LCD屏),其他样品是LCD显示屏。

  比较试验过程中,15名中小学生被试者在进行30分钟的游戏任务后,对9款电子显示终端样品在不同指标上出现了显著视疲劳情况,意味着这些测试样品在不同方面对被试者的视疲劳或视知觉功能产生了不同程度的影响。因此,对于电子显示产品的选择要审慎,可进行不同方面的比较,如果有权威测评结果,可根据测试结果进行选择。根据本测评结果,对消费者选择电子显示终端产品给予以下建议:

  1.选择购买好的屏幕。从比较试验购买的样品测评结果来看,屏的大小不是影响视疲劳的主要因素,电子显示屏幕的材质、物理性能等方面可能是主要影响因素。从现有测评结果来看,平板电脑样品更容易导致用户产生视疲劳,一些OLED显示屏和经过改良的LCD显示屏的表现相比较更好。

  2.不必担忧蓝光的影响。本次测试的样品在蓝光辐射方面没有安全问题。从以往研究结果来看,蓝光辐射量和表现可能会影响使用者对显示器的舒适性感受以及情绪表现,对视知觉功能发展的影响目前尚没有明确结论,但是夜间黑暗条件下看手机,蓝光会影响睡眠质量。

  3.青少年看电子屏幕要有节制。本试验共招募了21名9-15岁的中小学生被试,经测试筛选,其中5名学生的视力调节能力显著低于正常水平,1个学生表现出有成瘾表征。通过进一步调研得知,这5名调节力低下的学生在日常生活中经常使用电子显示产品,且使用时间不受成人控制和约束。因此,无节制地使用电子显示产品会对青少年生活、学习产生严重的不良影响。

  4.建议青少年每次连续使用电子显示产品的时间不超过30分钟。本次测试仅使用电子显示产品进行30分钟《连连看》游戏,13款样品中有5款样品已让被试者感到明显的视疲劳;有10款样品显著影响了用户视知觉功能的表现,产生预警。测试结果在一定程度上说明,对9-15岁青少年而言,一次观看电子屏幕的时间不宜超过30分钟。观看20~30分钟之后一定要休息一下,以缓解视疲劳,并修复对视知觉能力的损伤。青少年正处于成长发育的时期,父母对其使用电子显示产品不仅要有效地控制和约束,在进行游戏等活动时要适当地强制其进行休息,避免因电子显示产品使用不当而对青少年视力产生不可逆的影响,如视力严重下降等情况。

  本测试结果对学生使用电子显示产品的选择以及青少年用眼卫生习惯的养成有一定的参考价值。在未来的研究中可以选取更多的应用场景,比如观看学习视频、在网上查找资料等,探究在不同学习场景以及不同任务情景下青少年使用电子产品的视疲劳情况及对青少年视知觉功能影响,为消费者提供科学的消费指导。

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