第二章、 文獻探討
第五節、 研究問題與假設
研究的外在效度。此外，Munch 等人(2006)研究中比較了 460nm 和 550nm 的單 色光，然而一般室內燈具並無法產生單色光。所以相關研究中，Kozaki 等人(2005) 的光照實驗是外在效度最佳的研究，包括參與者在光照時可進行閱讀和聽音樂的 活動，而且使用的是 3000K、5000K 和 6700K 的光源，這些色溫與室內常見的 燈具相同。雖然有上述的優點，該研究使用的光照強度為 1000 勒克斯，明顯較
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也對此變項進行收集與分析。前述Mukae 和 Sato(1992)以及 Ishibashi(2007)等人 的研究均發現，參與者經過不同色溫的光照後，心跳速率並無明顯差異。因此我 們預測不同色溫的光照並不會影響心跳速率，但室內燈強度的光照與弱光相比，前者的心跳速率應該較快。具體研究假設條列如下：
1. 光照後，3000K 情境的主觀嗜睡程度高於 5000K 情境；且弱光情境高於前述 兩者。
2. 光照後，3000K 情境中張眼測量腦波(Delta、Theta、Alpha)的頻譜功率將高 於 5000K 情境；且弱光情境高於前述兩者。
3. 光照後，3000K 與 5000K 情境的心跳速率相同，而弱光情境低於前述兩者。
睡眠的部分，我們預測睡前光照的效果會延續至後續睡眠。入睡時間方面，
Kozaki 等人(2005)發現睡前 6.5 小時 3000K 與 5000K 的光照，並不會讓入睡時 間產生差異，因此我們預測本研究中不同色溫的光照並不會對入睡時間產生影
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響，但以室內燈強度的光照與弱光相比，前者的入睡時間應該較長。深睡的部分，
由於我們的實驗較接近Kozaki 等人(2005)的研究，該研究發現不同色溫的光照 會影響前半夜的深睡，因此我們預期實驗的效果比較可能出現在前兩個睡眠週期 而非第一個睡眠週期。具體研究假設條列如下：
4. 光照後，3000K 與 5000K 情境的入睡時間相同，而弱光情境的入睡時間短於 前述二者。
5. 光照後，3000K 情境前兩個睡眠週期的深睡期時間將長於 5000K 情境，且弱 光情境長於前述二者
6. 光照後，3000K 情境前兩個睡眠週期 Delta 波的頻譜功率高於 5000K 情境，
且弱光情境高於前述二者
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l C h engchi U ni ve rs it y 第三章、研究方法
第一節、研究對象
本研究以立意取樣的方式，募集自願的參與者 9 人，年齡需在 18 至 35 歲之 間，男女皆可，每位參與者皆無重大生理和精神上的疾病或就醫史、無睡眠相關 抱怨、不曾罹患重大眼疾，且無吸菸的習慣。
第二節、實驗設計與流程
本實驗採完全受試者內設計，比較兩種不同色溫的光照和弱光情境下的主 觀嗜睡程度、腦波、心跳速率以及後續的睡眠。3000K 光源為低色溫情境；5000K 光源為高色溫情境；弱光情境的亮度控制在 10 勒克斯以下。每位參與皆須接受 上述三種實驗情境，而三種實驗情境的順序採交互平衡，以避免順序效果混淆實 驗結果。
整個實驗大致可分為第一週與第二週。在取得參與者的同意後，會要求參 與者維持規律睡眠至第二週實驗結束為止。實驗者與參與者討論固定的上床和下 床時間，該時間有ㄧ小時的彈性，意即參與者必須在該時間的前後三十分鐘內上 床或下床。此外，實驗者會教導參與者記錄睡眠日誌，以便日後檢視其晝夜節律 是否穩定。參與者在第一週中，必須至實驗室睡一晚，使其適應環境，避免初夜 效應(first night effect)(Agnew, Webb, & Williams, 1966)影響實驗結果。研究的第 二週中，參與者有三晚須到實驗室，分別接受三種實驗處理，此三晚須同為週間，
參與者在這三天都要上班或上課，因此白天活動量不至於相差太多。另外，實驗
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後讓參與者填寫卡羅連斯加嗜睡量表(The Karolinska Sleepiness Scale, KSS）（內 容見下節），同樣做為基準線的測量。接著關掉室內燈，並打開實驗用的燈具。‧ 國
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測量一次腦波、心跳速率以及主觀嗜睡程度，參與者同樣必須張眼不動三分鐘並 填寫KSS。
溫度方面，為了避免室溫的不同對睡眠造成影響，過去的研究幾乎都將室 溫控制在某一定值。本實驗以一般室內空調來設定室溫，雖然參與者可以選擇適 合自己的溫度，但三天必須一致。在實驗過程中，實驗者以水銀溫度計進行監控，
確定室內溫度的變化不超過 10C。另外，本實驗讓參與者可以自由選擇穿著長袖 或短袖衣服以及長褲或短褲，但三天必須一致。
光照的部分，3000K 與 5000K 光源的燈管均裝置在獨立的燈架上，並置於 參與者眼前 100-110 公分處。參與者在光照期間，身體必須倚靠在椅背上，以確 保三次實驗中光源與眼睛的距離相同，使光線強度為持在 323 至 393 勒克斯之 間。弱光則使用市售的小燈泡，參與者與燈源保持 200 cm 以上的距離，使亮度 維持在 10 勒克斯以下。在進行光照的過程中，參與者必須和主試者一起進行紙 牌或棋類等遊戲，且三次實驗中所進行的活動必須一致。
參與者完成 3 小時的光照以及最後一次腦波、心跳速率和主觀嗜睡的測量 後，實驗者會要求參與者上最後一次廁所，接著關閉研究用的燈源，使房內維持 黑暗的狀態，並請參與者上床就寢。隔天早上在參與者固定的起床時間喚醒他，
請他填寫睡眠日誌後，將訊號線拆除，結束當次的實驗。
第三節、研究工具
一、光照用燈具
弱光部分使用市面上可購得的Philips 40W 小燈泡。室內燈強度的光源則使 用NEC 三波長 HGX 燈管，低色溫與高色溫燈管的商品型號分別為
FL40SSEX-L/37-X 以及 FL40SSEX-N/37-X，同樣為市面上可購得的產品。兩燈
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管長度皆為 119.8 cm，實測亮度相同，距離 100 公分時皆為 393 勒克斯。此外，
本研究以 JETI(Jena/Germany)出產的光譜幅射計(spectroradiometer)進行實測，
產品型號為specbos 1201，所測得兩燈管的實際色溫為 2999K 和 4913K，前者 顏色略偏黃，後者顏色同多數室內白光。兩光源中，各波長光線所占含量如圖 3-2 所示。
圖 3-2.低色溫與高色溫燈各波長光線的含量
由圖中可發現各波長光線在兩光源中所佔含量大致相同，最大的差別出現 在圖中紅圈標示處，其中一處是在波長 430 至 480nm 這一段。低色溫燈
430-480nm 的光線含量約略是高色溫燈的三分之一至二分之一。另外也有差異的 是波長 598 至 616nm，高色溫燈這段光線的含量約略是低色溫燈的二分之一。
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Revell 等人(2006)的光照研究中比較了 420nm、440nm、470nm 和 600nm 的單色 光，結果發現 470nm 波長的光線較 600nm 的單色光更能增加警覺程度。根據此 記錄以 30 秒為一頁，採廣被使用的標準分析方式(Rechtschaffen & Kales, 1968)，分析參與者關燈後至連續出現三頁睡眠的入睡時間，以及前兩個睡眠週 期中深睡期的時間。深睡期為睡眠第三與第四階段的時間總合。睡眠週期則採用 Feinberg 和 Floyd(1979)研究中的定義，一個完整的睡眠週期需先後包含至少 15 分鐘以上的非快速動眼期(睡眠第一、第二、第三或第四期)以及五分鐘以上的快 速動眼期，但第一個睡眠週期中的快速動眼期沒有最短時間五分鐘的限制。另 外，過去光照影響睡眠的實驗雖然沒有分析腦波覺醒(EEG arousal），但此變項 與深睡期的長短有密切的關係，過多的腦波覺醒可能會使參與者難以進入深睡的 階段或容易從深睡期轉換至睡眠第一或第二階段，因此本研究對前兩個睡眠週期 中的腦波覺醒進行分析，採美國睡眠醫學會所公布的標準(Iber, Ancoli-Israel, Chesson, & Quan, 2007)：腦波覺醒為腦波頻率發生突然的改變且必需持續 3 秒 以上，另外，快速動眼期中的腦波覺醒必須伴隨肌肉張力的增加。
本研究以BrainVision Analyzer 程式（Brain Products, Inc., Munich, Germany）
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(loss-pass filter）及0.3Hz以下的腦波(high-pass filter），設定每一分析區段的大小 為兩秒，區間重疊一秒。為了避免眼動對腦波產生的干擾，出現眼動超過正負 75μV的區段，會被視為雜訊(Artifact)而捨棄。最後進行快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)，並設定漢尼窗（Hanning Window），分別計算各頻率 腦波的頻譜功率。腦波記錄位置方面，將以C4上的腦波進行分析，並以C3與的‧ 國
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睡眠腦波的部分，同樣以C4 位置上的腦波進行分析，並以 C3 上的資料做 為備用。在深睡時間的分析上，Munch 等人(2006)以及 Cajochen 等人(1992)的 實驗均發現差異出現在第一個睡眠週期中，但Kozaki(2005)等人的研究比較了 不同色溫的光照，其深睡的差異則出現在前半夜。本實驗同樣使用不同色溫的光 照，預期深睡變項的結果會較接近Kozaki(2005)等人的研究，因此以前兩個睡 眠週期表示前半夜，並進行分析。
三、心跳速率
本研究以多頻道睡眠記錄中的心電圖來分析心跳速率。首先計算參與者光照 期間，各時間點張眼不動三分鐘內的心跳次數，不滿一次心跳的非整數部分將直 接剔除，並將上述心跳次數除以其相對應的時間，得到平均每分鐘心跳次數(beats per minute, BPM)來代表該時間點的心跳速率。
四、The Karolinska Sleepiness Scale（KSS）
該問卷為九點量表，由低分至高分，分別是非常警覺至非常想睡，常被用來 評估主觀想睡的程度。文獻支持該量表分數與許多生理指標的變化，如AAC、
Theta 和 Alpha 波的頻譜功率有不錯的一致性，能有效測量嗜睡程度(Kaida et al., 2006)。許多光照影響警覺的研究中，也經常使用該問卷。量表見附錄一。
第四節、資料分析
以統計軟體SPSS 第 14 版進行資料分析。清醒腦波頻譜功率的部分，分別 以Delta(0.5-4Hz)、Theta(4-8Hz)、Alpha(8-13Hz)、Beta(13-35Hz)以及 Theta-低頻Alpha 波(5-9Hz)佔全部頻譜功率(0.5-35Hz)的百分比來進行考驗，計算方
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式為各時間點上述腦波的頻譜功率，除以同一時間點的總頻譜功率。睡眠腦波的 部分，是將前兩個睡眠週期中Delta 波(0.5-4.5Hz)的頻譜功率除以基準線 Delta 波的頻譜功率後，進行對數轉換，再以此對數轉換後的數值(log ratios)進行分 析。基準線即實驗當晚黏貼電極後，開始進行光照前要求參與者維持固定姿勢所 進行的腦波測量。
整個資料分析分為兩大部分。第一部分為光照對清醒時警覺程度和相關生
整個資料分析分為兩大部分。第一部分為光照對清醒時警覺程度和相關生