O ciclo circadiano é um ciclo metabólico de período igual a 24 h. A cerca de 3 décadas foi descoberto que os seres humanos (e mamíferos) possuem um ciclo circadiano que é controlado pela exposição alternada à iluminação diurna e escuridão noturna. Essa descoberta está relacionada à descoberta de um terceiro fotoreceptor na retina(Hattar et al. 2002), diferente dos cones e bastonetes, o ipRGC, sigla para o nome em inglês, Intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (celulas ganglionares da retina intrinsecamente fotosensíveis). Os ipRGCs são neurônios ligados diretamente a glândula pineal. Neles existe um fotopigmento que é responsável pela absorção da luz chamado de melanopsina (Provencio et al. 2000). A melanopsina tem máxima absorção da luz em 467 nm e, portanto, os ipRGC são estimulados pela luz em comprimentos de onda próximos a este, ou seja, comprimentos de onda da luz correspondentes ao azul e ao violeta. Descobriu-se, também, que esse ciclo pode ser rompido pela exposição noturna à iluminação artificial, principalmente quando a iluminação tem um grande quantidade de luz azul, ou seja, em iluminação por luz branca. O ciclo circadiano, controla, vários processos cíclicos, com perído de 24 h no organismo incluindo a secreção de hormônios como a melatonina pela glândula pineal em algumas fases do dia e não em outras. Estudos posteriores sugeriram que a ruptura do ciclo circadiano pode causar distúrbios no organismo associados a supressão da produção da melatonina (Glickman, Levin & Brainard 2002), como desordens no funcionamento normal do sono, doenças psíquicas, disturbios metabólicos como a diabetes (mas não apenas esta) e até mesmo o câncer (Reiter et al. 2007). Os trabalhos que investigam a relação entre a iluminação artificial e a quebra do ciclo circadiano necessitam que os sujeitos do estudo permaneçam algum tempo em um laboratório onde os instrumentos estão instalados. Esses estudos não conseguem examinar efeitos de longo prazo associados à exposição à iluminação real dos lugares por onde as pessoas transitam. Para estudos assim usam-se sensores portáteis presos ao corpo. Os sensores disponíveis para esse tipo de estudo são construídos usando fotodiodos que tem sua resposta espectral modulada usando combinações de filtros ópticos em camadas. Portanto, esses instrumentos não registram a informação espectral completa impedindo que sejam feitas análises relacionando a quebra do ciclo circadiano com a composição espectral da luz. A determinação dos limiares de iluminâncias por faixa espectral que causam a ruptura do ciclo circadiano são de grande interesse da arquitetura, responsável por projetar ambientes com iluminações arquitetônicas seguras para a saúde humana. Atualmente os únicos limiares que são observados são aqueles de iluminâncias conforme o padrâo fotópico (o mesmo usado nos luxímetros). Esses limiares são determinados somente por necessidades fisiológicas relacionadas ao sistema visual e não ao ciclo circadiano. Este projeto tem como objetivo desenvolver um datalogger de iluminância e composição espectral, com o intuito de ser usado como ferramenta para as pesquisas que buscam determinar os limiares de iluminância por faixa espectral capazes de produzir a ruptura do ciclo circadiano. Para isto iremos usar um sistema eletrônico embarcado, capaz de medir e armazenar o espectro da luz com uma matriz de sensores CMOS, o sistema irá armazenar as iluminâncias em 80 banda espectrais entre 380 e 780 nm em intervalos de tempo regulares. Os dados serão registrados em uma memória SD, para que posteriormente seja feita a análise. A matriz CMOS escolhida para esse projeto é o CI OV7725 da empresa OmniVision que consiste em uma matriz de 640x480 pixeis quadrados de 6 micrômetros de lado. Os dados serão transferidos para o cartão de memória usando um microncontrolador. Atualmente estamos avaliando o uso do popular atmega328p e o ESP8266. A programação está sendo feita com a IDE do Arduino que aceita a programação dos dois microcontroladores em C e C++, oferecendo grande versatilidade para esse trabalho. Após a cosntrução do instrumento, sua calibração será encomendada ao laboratório de óptica Labelo /PUCRS. O projeto, que é uma parceria com o grupo de pesquisa da prof. Betina Martau da faculdade de arquitetura, pretende fornecer uma ferramenta para auxiliar a estabelecer uma nova métrica para a iluminação de espaços arquitetônicos, que permita que a luz seja usada de forma criativa sem que represente uma ameaça à saúde humana.

Glickman, G., Levin, R. & Brainard, G. C, Ocular Input for Human
Melatonin Regulation: Relevance to Breast Cancer, Neuroendocrinology
Letters, 23(2), 17–22 (2002)

Hattar S, Liao HW, Takao M, Berson DM, Yau KW, Melanopsin-containing
retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic
photosensitivity, Science. 295(5557), 1065–70 (2002)

Provencio, I., et al., A human opsin in the inner retina, The
Journal of Neuroscience, 20 (2), 600–605, (2000)

Reiter R. J., Tan D. X., Korkmaz A., Erren T. C., Piekarski C.,
Tamura H., Manchester L. C., Light at night, chronodisruption,
melatonin suppression, and cancer risk: a review, Crit Rev Oncog.,
13, 303-28, (2007).