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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lichtstimulation von biologischem Gewebe, insbesondere in Form einer Vorrichtung für den Augenbereich eines Verwenders.
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Bekanntlich ist das Auge ein Sinnesorgan, das zur Wahrnehmung von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des Emissionsspektrums der Sonne dient. Der adäquate Reiz für dieses Sinnesorgan entsteht beim Menschen durch elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 380 nm und 780 nm und ist für Tag- und Nachtsehen etwas unterschiedlich. In den Fotorezeptoren des Auges erzeugen die absorbierten Lichtwellen Änderungen der Erregung in den ableitenden Nervenbahnen. Das Auge steht am Anfang der Sehbahn, die im Gehirn diese Erregungsänderung zum visuellen Cortex weiterleitet. Dort und in anderen übergeordneten Zentren werden die vom Auge stammenden Erregungsmuster schließlich zu optischen Wahrnehmungen verarbeitet.
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Häufigste Gründe für eine Sehschärfenminderung bzw. eine Erkrankung des Auges sind neben Katarakt (Grauer Star) und dem Glaukom (Grüner Star) die altersbedingte Makuladegeneration, die diabetesbedingte Retinopathie sowie die Netzhautablösung. Gleichfalls seien genannt Hyperopie (Weitsichtigkeit), Myopie (Kurzsichtigkeit), Asthenopie (Sehschwäche), Presbyopie (Alterssichtigkeit), Phorie (Stellung der Augen bzw. ihrer Sehachsen zueinander, auch Schielneigung der Augen bzw. Winkelfehlsichtigkeit genannt) sowie Astigmatismus (Stabsichtigkeit als eine Sehstörung, die durch eine unregelmäßig gekrümmte Hornhaut des Auges zustande kommt). Ebenso sei aufgeführt der erhöhte Augeninnendruck.
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Von erhöhtem Augeninnendruck (okuläre Hypertension) spricht man, wenn der gemessene Augendruck den Normalwert zwischen 10 und 18 mmHg übersteigt. Einen erhöhten Augeninnendruck nimmt der Patient kaum wahr, so dass die Diagnose nur durch eine Augendruckmessung gestellt werden kann. Ob eine Behandlung z. B. in Form von drucksenkenden Augentropfen nötig ist, muss für jeden Patienten individuell unter Berücksichtigung verschiedener Parameter wie z. B. familiäre Vorbelastung, Hornhautdicke, Maximaldruck, Zustand des Sehnerven, fortschreitende Gesichtsfeldveränderungen u. a. entschieden werden.
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Alle Bedingungen, die einerseits zu einem erhöhten Augendruck oder andererseits zu vermindertem Perfusionsdruck im Sehnervenkopf beitragen, können ein Glaukom verursachen. Zu den ersteren zählen vor allem Störungen in der Funktion des Trabekelwerks, zu den letzteren die Arteriosklerose und die arterielle Hypotonie. Kombinationen mehrerer Bedingungen bei einem Betroffenen sind häufig, so dass die kritische Augendruckschwelle für eine Schädigung des Sehnervenkopfes individuell unterschiedlich sein kann.
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Werden glaukomtypische Schäden am Sehnerv festgestellt, muss eine dauerhafte Augendrucksenkung erfolgen. Eine Schädigung des Sehnerves setzt in der Regel bei chronischer Überschreitung eines kritischen Augeninnendrucks ein. Dieser kritische Druck ist individuell unterschiedlich hoch und muss im Krankheitsverlauf durch engmaschige Kontrollen individuell gefunden und durch eine angemessene Behandlung dann möglichst dauerhaft unterschritten werden (zumeist etwa 15 mmHg). Therapieziel ist also das Verhindern eines Fortschreitens der Erkrankung, aufgetretene Schäden (z. B. Gesichtsfelddefekte) sind in der Regel nicht wieder rückgängig zu machen. Werden Augentropfen zur Augendrucksenkung nicht mehr vertragen oder führen diese keine ausreichende Augendrucksenkung herbei, stehen verschiedene augendrucksenkende Operationsverfahren zur Verfügung.
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Die alleinige Messung des Augeninnendrucks genügt bekanntlich weder für Diagnosestellung bzw. -ausschluss noch zur Verlaufsbeurteilung. Folgende zusätzliche Untersuchungen werden verwendet:
- • Beurteilung des Augenhintergrundes im dreidimensionalen Bild: Das Ausmass der Schädigung des Sehnerves wird anhand der Grösse und Form der Papillenexkavation (Aushöhlung des Sehnervenkopfes) bestimmt. Im rot-freien Licht können Defekte der Nervenfaserschicht gefunden werden.
- • Gesichtsfelduntersuchung: Gesucht wird nach charakteristischen, bogenförmigen Ausfällen (Skotomen).
- • Neuere Untersuchungsgeräte [HRT (Scanning-Laser-Tomographie), RTA (Netzhautdickenmessung), GDx (Scanning-Laser-Polarimetrie), OCT (Optische Kohärenztomographie)] erfassen reproduzierbar den Grad der Schädigung und sind somit für die Frühstadien und für Verlaufskontrollen eine diagnostische Hilfe.
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Die Bewegung der Augen erfolgt durch die äußere Augenmuskulatur. Die äußeren Augenmuskeln zählen zur quergestreiften Muskulatur und zeigen bei langandauernden Tätigkeiten die wenigsten Ermüdungserscheinungen. Ihre Blutzufluss- und Sauerstoffkapazität übersteigt die aller sonstigen Muskeln, auch die Nervenversorgung ist um ein Vielfaches dichter, als die der Skelettmuskulatur. Dies ermöglicht Bewegungen mit höchster Präzision und hoher Geschwindigkeit, welche einen sehr hohen Sauerstoffbedarf haben.
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Da die Augen in die Augenhöhle eingelagert sind, wirken auch in der Primärlage (aufrechte Körperhaltung, Blick geradeaus) Spannungskräfte. Jede Augenbewegung erfolgt gegen diese Spannung. Schnelle Bewegungen – Sakkaden genannt – dienen der Fixation neuer Objekte. Im Zustand der Fixation führt das Auge kleine Mikrosakkaden durch, diese sind für das dauerhafte Sehen unabdingbar.
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Die Mikrosakkaden verhindern die Rezeptorermüdung und ermöglichen es, den Augen sehr detaillierte Informationen an das Gehirn zu übermitteln und klare Bilder zu erzeugen. Durch das gerichtete Schauen auf den Monitor werden die Bewegungsmöglichkeiten der Augen eingeschränkt und der Blick wird starr. Das Starren führt zu Verspannungen in der Augenmuskulatur und behindert die Mikrosakkaden, wodurch eine Reizüberflutung am Rezeptor einsetzt und unscharfe Bilder entstehen.
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Die mangelnde Bewegung verringert die erforderliche Blutzufuhr, die statische Muskelarbeit führt zur Kompression der feinen Blutgefäße (Kapillaren). Die Folge ist eine relative Mangeldurchblutung und rasches Ermüden der Muskulatur. Die Stoffwechselprozesse sind beeinträchtigt. Deshalb können bestehende Winkelfehlsichtigkeiten (Abweichungen der Sehachsen rechtes/linkes Auge) bei Bildschirmarbeit heftige Beschwerden verursachen, da in diesem Fall bereits eine zusätzliche Aktivität der Augenmuskeln vorliegt.
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Die äußere Augenmuskulatur kann durch Übungen gelockert und entspannt werden. Mit einer Übung ”Umwandern” werden die Sakkadenbewegungen der Augen gefördert. Um die Blutversorgung zu gewährleisten, ist körperliche Bewegung wichtig. Eine gute Durchblutung kann außerdem durch leichte Massage und durch Entspannung erreicht werden.
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Da fast alle Menschen ihre Augen auf eine bestimmte Art und Weise belasten, ist Training für die Augenmuskulatur für jeden Menschen sinnvoll. Man kann mit Augentraining die Sehkraft unterstützen und Beschwerden mindern oder sogar beseitigen.
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So sind zahlreiche Bewegungsübungen bekannt, wie z. B. das Augenrollen. Hierbei werden die offenen Augen im Kreis, in Form einer liegenden Acht oder von oben nach unten sowie von unten nach oben gerollt bzw. bewegt (auch bei Yoga-Übungen durchgeführt). Derartige Bewegungsübungen entspannen und durchbluten die Augenmuskulatur. Trainiert man mehrmals täglich seine Augen, so besteht die Möglichkeit, dass man innerhalb von Wochen die normale Beweglichkeit der Augen wieder herstellen kann.
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Weicht die Blickrichtung eines Auges von der Achse des zweiten Auges ab, spricht man von Schielen (Strabismus). Ein Objekt wird somit nur von einem Auge gesehen, während das Zweite in eine andere Richtung schaut.
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Abweichungen des Auges sind in alle Richtungen möglich, wobei sich das nach außen oder nach innen gedrehte Auge besonders häufig zeigt. Nahezu sieben Prozent der Bevölkerung leiden an einer Fehlstellung der Augen, die unterschiedliche Ursachen hat und nicht immer erkrankungsbedingt auftritt.
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Die Netzhaut (Retina) ist ein etwa 0,1 Millimeter dünnes Nervengewebe, das die Hinterseite des Augapfels von innen auskleidet. Die Nervenzellen in der Netzhaut setzen das einfallende Licht in Nervenimpulse um, die im Gehirn zum Seheindruck verarbeitet werden. Hinter der Netzhaut liegt die reich durchblutete Aderhaut (Choroidea), die dem Netzhautstoffwechsel dient. Störungen der Netz- und Aderhautdurchblutung und damit des Netzhautstoffwechsels können u. a. aufgrund folgender Umstände auftreten:
- • altersbedingt
- • Rauchen
- • falsche Ernährung
- • erhöhter Blutzucker (Diabetes mellitus)
- • hohe Kurzsichtigkeit
- • Bindegewebserkrankungen
- • Infektionen
- • Entzündungen
- • Gefäßverschlüsse (Thrombosen und Embolien) u. v. m.
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Die Veränderungen spielen sich vorzugsweise im Bereich des gelben Flecks (Makula lutea) in der Netzhautmitte ab. Dies ist eine besonders stoffwechselaktive Stelle der Netzhaut, die das zentrale, schärfste Sehen vermittelt. Bei Störungen der Netzhautstoffwechsels und der Aderhautdurchblutung nehmen die zentrale Sehschärfe, aber auch die gesamte Sehleistung ab.
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Wachsen neu gebildete Blutgefäße in die mangelversorgten Bereiche hinein, kann es aufgrund von Blutungen zu Schäden am umliegenden Gewebe kommen. Blutungen, Ablagerungen, Austritt von Gewebsflüssigkeit und fortschreitende Vernarbungen im Augeninneren führen zur unumkehrbaren Minderung des Sehens. Bei manchen Krankheitsbildern kommt es zusätzlich zur Netzhautablösung und zu einer schmerzhaften Erhöhung des Augeninnendrucks.
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Neben medikamentösen Augentherapien finden zunehmend physikalische Stimulationen und weitere Behandlungsarten Anwendung. Genannt seien als Beispiel das vielfältige Training der äußeren Augenmuskeln (
DE 199 05145 A1 ). Behandlungsmöglichkeiten von Augenmuskelgleichgewichtsstörungen finden sich in Form von konservativen und operativen Maßnahmen. Konservative Möglichkeiten bieten insbesondere orthoptische Übungsbehandlungen zur Schulung der motorischen Fusionsfähigkeit. Prismenbrillen können der Korrektur von latenten oder manifesten Schielerkrankungen dienen, ohne diese jedoch zu reduzieren oder gar zu beseitigen (s. www.legasthenie-info.de/studien). Verwiesen sei auch auf die große Zahl existierender Rasterbrillen (auch Loch- oder Gitterbrille bezeichnet), die statt Gläser schwarze Punktscheiben nutzen und dabei in Form eines Gittermusters („Raster”) mit winzigen Löchern durchbohrt sind. Man propagiert u. a. folgenden Nutzen, der durch Tragen der Rasterbrille entstehen soll:
- • optische Fehlsichtigkeiten, wie Kurz- oder Weitsichtigkeit sollen therapierbar sein,
- • Verbesserung der Sehschärfe beim Blick durch die kleinen Löcher,
- • die äußeren Augenmuskeln sollen durch die erforderlichen sakkadierten Bewegungen gestärkt werden,
- • es sollen positive Auswirkungen auf Augenerkrankungen, wie den Grünen Star oder den Grauen Star, feststellbar sein.
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Medizinische Studien oder ähnliche Dokumente, die diese Zielstellungen wissenschaftlich bestätigen, liegen jedoch nicht vor.
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Bekannt sind auch spezielle Musiktherapien, die zur Entspannung und damit zur Reduktion des Augendruckes führen [Strempel, I: Mit Entspannung sinkt der Augendruck. Naturarzt 7/2009, 15–17].
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www.drhoenle.de berichtet über einen Blaulichtstrahler BlueLight mobile (BLM), der über das Auge die Melatoninausschüttung beeinflusst. Das blaue LED-Licht wirkt über spezielle Rezeptoren in der Netzhaut des Auges auf die Zirbeldrüse des Gehirns und steuert die Bildung und Ausschüttung des allgemein als Schlafhormon bekannten Hormons Melatonin. Stimmung, Antrieb, Schlaf-Wach-Rhythmus, Sexualfunktion sowie Konzentration und Leistungsfähigkeit sollen positiv beeinflussbar sein. Es wird eine tägliche, 60 Minuten dauernde Anwendung empfohlen. Damit wird deutlich, dass mit derartigen Wellenlängen eine entsprechende Beeinflussung der Augennetzhaut möglich ist.
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Insgesamt besteht auf dem Gebiet der Augen-Stimulationen ein breiter Stand der Technik. So wird in
DE 199 05145 A1 eine Vorrichtung zur Stimulierung von Augenbewegungen eines Benutzers beschrieben, bestehend aus einem am Kopf des Benutzers befestigbaren Head-Set, der an einer Kulisse angeordnete in das Sehfeld des Benutzers positionierbare optische Anzeige-Elemente (LED, LCD usw.) oder dgl. aufweist, sowie aus einem Steuermodul zur Aktivierung der optischen Anzeigeelemente zur Erzeugung von insbesondere periodischen Lauflichtern und einem Energieversorgungsmodul. Dabei ist auch eine getrennte Stimulierung jedes Auges möglich. Ebenso ist individuell die Leuchtintensität der optischen Anzeige-Bauelemente und/oder die Geschwindigkeit der Lauflichter variierbar. Die Leuchtintensität der optischen Anzeigebauelemente wird aber während der Stimulierung der Augenbewegungen nicht verändert. Als Wiederholfrequenzen der Anzeigeelemente sind 0,1 bis 10 Hz bevorzugt. Des weiteren wird in
DE 3617416 A1 eine optische Vorrichtung angegeben, mit deren Hilfe die für eine Sehschärfeneinstellung des Auges verantwortlichen Muskeln dadurch trainiert werden können, dass im Nahbereich des Auges sichtbare Objekte oder Lesetexte durch eine stufenlos veränderbare, zoom-ähnliche Brennweiten-Verstellung in ihrem vermeintlichen Abstand vom Auge des Benutzers zwischen dem tatsächlichen Abstand und vielen Metern stetig hin- und herbewegt werden können. Diese Erfindung von 1986 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trainieren der Augenmuskulatur, wobei Zielstellung ist, einen erheblichen Teil an den Sehbehinderungen (Kurzsichtigkeit, Übersichtigkeit und Alterssichtigkeit) durch gezielte Übungen weitgehend abzubauen. In
DE 101 39 258 A1 wird ein Trainingsgerät für ein selbständiges Trainieren der Augen für die Wiederherstellung des Sehvermögens beschrieben. Grundlage ist eine Methode des amerikanischen Augenarztes Beats. Das Gerät ist etwa wie ein Fernglas aufgebaut und enthält 2 Teleskope mit Okularen und grün-blauen Filtern sowie astigmatischen Spiegeln.
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Die Erfindung
DE 198 08 979 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regeneration der Sehfähigkeit der Augen, insbesondere dadurch, dass ein helmartiger Körper auf den Kopf aufgesetzt wird, so dass Dauermagnete angebracht werden können, mit deren Hilfe die Augen-Glaskörper und die am Hinterkopf liegende Sehrinde mit dauermagnetische Feldern aktiviert werden, um eine Verschlechterung der Augensehfähigkeit rückgängig zu machen. In
DE 295 14 342 U1 wird eine Vorrichtung zur Lichttherapie beschrieben, das der Behandlung eines Organismus über dessen Augen dient. Dabei wird die Person einem Lichtstrom ausgesetzt, der zur Sehachse einen bestimmten Winkel aufweist. Das Gerät ist mit einer Steuereinheit ausgestattet, um eine bestimmte Einstellung des Einstrahlwinkels des Lichtbündels zu ermöglichen. In
DE 299 18430 U1 wird eine Brille (Lochbrille, Lochblendenbrille) zum Augentraining bei Sehschwächen mit einer Blendeinrichtung vorgeschlagen, wobei die Größe und Position der Blendenöffnung variabel einstellbar ist. In der europäischen Patentschrift
DE 601 17 006 T2 wird eine transportable und leichtgewichtige Einrichtung zur Augenlichttherapie beschrieben, dabei Störungen infolge von Lichtmangel bis zu fehlendem Licht. Das Gerät enthält eine Licht emittierende Anordnung, die sichtbares LED-Licht unterschiedlicher Wellenlänge von ca. 2500 bis 7500 Lux erzeugen kann. Die Einrichtung enthält einen Steuerrechner. Es sind mehrere Stunden Therapie entsprechender Intensität und Wellenlänge möglich. Die Erfindung
DE 603 04 631 T2 bezieht sich auf eine prismenbasierte Vorrichtung und Methode zum dynamischen Trainieren des menschlichen Sehvermögens als Sichttrainingsgerät, besonders der Kurzsichtigkeit. Sie kann während des normalen Arbeitens benutzt werden mit der Zielstellung des Trainierens der Augenmuskulatur. Die Einrichtung kann auf dem Kopf getragen werden, jedoch auch über den Augen als Brille oder Sonnenschutz. Sie enthält auch verschiedene Linsen, um unterschiedliche Sichtabstände zu koordinieren. Es wird in
EP 1 518 585 B1 ein medizinisch-therapeutisches Bestrahlungsgerät mit einer Mehrzahl von Leuchtmitteln beschrieben, dabei als selektives Licht im sichtbaren, im Infraroten und im nahen Ultraviolett-Bereich mit den Schwerpunkt-Anwendungen bei Wachstums- und Wundheilungsprozessen, jedoch keine Augenbehandlungen. So enthalten die Leuchtmittel u. a. eine Grüngruppe (540 nm), da grünes Licht die Mitochondrien verletzter Hautzellen stimulieren und Wundheilungsprozesse beschleunigen soll. Es können ausgewählte Pulsfrequenzen und somit auch mit den verschiedenen Wellenlängen entsprechende Behandlungsprogramme gewählt werden.
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Vorrichtungen und Verfahren für Augenspezialbehandlungen werden des weiteren und insbesondere beschrieben in
DE 198 08979 A1 ,
DE 199 52 933 A1 ,
FR 2 554 605 A1 ,
GB 2 352 182 A ,
GB 2 405 952 A ,
US 6,350,275 B1 ,
US 2008/0319516 A1 ,
US 2009/02901123 A1 ,
US 5,709,645 ,
WO 00/47157 ,
EP 0 775 464 A1 ,
US 2007/0293332 A1 ,
WO 00/36971 ,
US 2004/0225250 A1 ,
US 7,048,371 B1 ,
US 5,675,398 ,
RU 2 293 544 C2 ,
RU 2 293 509 C1 ,
RU 2293509 C1 ,
RU 2 293 544 C2 ,
RU 2 271 794 C2 ,
RU 2 269 986 C1 ,
RU 2 269 986 C1 ,
RU 2 218 071 C2 ,
RU 2 217 108 C2 ,
RU 2 184 510 C2 ,
RU 2 152 079 C1 ,
Japan 03205026 A und
2002336317 A ,
FR 2 846 756 und
2 799 012 . Es handelt sich dabei fast ausschließlich um Vorrichtungen und Verfahren, die eine spezielle Behandlung als Zielstellung vorgeben und auch eine spezielle Stimulation dabei vornehmen. Immer mehr Menschen leiden jedoch an Stresserkrankungen, Ängsten, Depressionen, chronischen Erschöpfungszuständen, Bluthochdruck oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine einfache und praktikable Vorrichtung zu entwickeln, welche die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik beseitigt und eine Verbesserung des Herz-Kreislauf-Zustandes sowie des Gesundheitszustandes des Auges in Verbindung mit einer Kräftigung der Augenmuskulatur ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lichtstimulation von biologischem Gewebe wird insbesondere für den Augenbereich eines Verwenders eingesetzt, wobei in die Vorrichtung folgende Mittel integriert sind:
- – wenigstens ein erstes Mittel, welches einen bewegbaren Lichtpunkt erzeugt, dem die Augen folgen,
- – wenigstens ein zweites Mittel, welches eine Atemfrequenz für den Verwender vorgibt,
- – wenigstens ein drittes Mittel, welches mit Lichtwellen des Nahen infraroten Spektrums auf das Gewebe des Verwenders wirkt.
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Da das Auge als Kreislaufperipherie Bestandteil des Herz-Kreislauf-Systems ist, lassen sich erfindungsgemäß durch komplexe Stimulationen von Augenmuskulatur mit den ersten Mitteln, von Netz- und Aderhaut in Verbindung mit vertiefter Atmung und pulsierendem Licht mit den zweiten Mitteln sowie Entspannung und Anregung der Hirnaktivität durch zerebrale Einkopplung von Licht des Nahen-Infrarotbereiches entsprechender Pulsationsfrequenz mit den dritten Mitteln erstmalig sowohl Kreislaufnormalisierungen als auch Verbesserungen von Augenparametern erzielen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung wenigstens ein Element aufweist, welches Frequenzen im parasympathischen Bereich (0.17 bis 0.23 Hz) und Frequenzen im Bereich von 7 bis 14 Hz aussendet.
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Die ersten, zweiten und dritten Mittel sind bevorzugt als Leuchtmittel ausgebildet, die in die Vorrichtung in unterschiedlichsten Kombinationen integriert sein können:
- – mehrere jeweils einem oder beiden Augen zugeordnete erste Mittel/Leuchtmittel, die Lichtwellen im sichtbaren Bereich aussenden
und – wenigstens ein jeweils einem oder beiden Augen zugeordnetes zweites Mittel/Leuchtmittel, welches pulsierendes Licht im sichtbaren Bereich erzeugt
und – wenigstens ein drittes Mittel/Leuchtmittel, welches Lichtwellen des Nahen infrarotem Spektrums aussendet, und im Bereich der Glabella und/oder im Schläfenbereich und/oder im Occipitalbereich in die Vorrichtung integriert ist.
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Bevorzugt werden alle drei Arten von Leuchtmitteln miteinander kombiniert, wobei es aber auch möglich ist, nur die ersten und zweiten Leuchtmittel, die ersten und dritten Leuchtmittel oder die zweiten und dritten Leuchtmittel zu kombinieren oder auch nur eine Art von Leuchtmittel einzusetzen. Insbesondere bei der Kombination aller drei Leuchtmittel erfolgt durch die ersten Leuchtmittel ein Training der Augenmuskulatur, durch die zweiten Leuchtmittel wird eine mittlere Atemfrequenz vorgegeben, mit welcher der Verwender der Brille tief ein-und-aus zu atmen hat und somit das Herz-Kreislauf-System stimuliert wird sowie durch das/die dritten Leuchtmittel, wodurch eine durchblutungsfördernde und/oder stressabbauende Frequenz in das angrenzende Gewebe eingekoppelt wird.
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Bevorzugt leuchten die ersten Leuchtmittel im zeitlichen Wechsel jeweils immer nur einzeln in vorgegebenen Bewegungsmustern auf, so dass für die Augen ein wandernder Lichtfleck wiedergegeben wird und dabei bevorzugt als LEDs ausgebildet und im Wesentlichen kreisförmig, oval oder in Form eines Vielecks angeordnet werden, wobei die ersten Leuchtmittel blaue LEDs sind.
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Es werden insbesondere diskrete blaue LEDs als erste Leuchtmittel verwendet, die im Abstand von 0,2 bis etwa 0,4 s Lichtimpulse mit veränderlicher Helligkeit als dynamische Helligkeit mit Frequenzen von etwa 100 bis 1000 Hz in die Netz- bzw. Aderhaut aussenden. Dabei werden Bewegungsmuster z. B. als eine um den Augenbereich umlaufende Bewegung eines Lichtpunktes oder abwechselnd gegenüber in unterschiedlichen an Uhrzeigerstellungen angelehnten Positionen (um/halb, viertel/dreivertel, fünf nach um/fünf nach halb) usw. erzeugt, so dass eine Bewegung der Augen, die den aufleuchtenden ersten Leuchtmitteln folgen sollen, in Form einer schleifenförmigen (endlosen/unaufenden) Acht, einer Rollbewegung, einer hin-und-her-Bewegung, einer auf-und-ab-Bewegung, bedarfsweise auch in verschiedenen aufeinander folgenden Kombinationen hervorrufbar ist, wobei der Ablauf der Bewegungen bei den umlaufenden Bewegungen insbesondere entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet ist.
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Die ersten Mittel/Leuchtmittel werden dabei insbesondere über einen ersten Zeitintervall von 30 bis 120 s aktiviert, in welchem die zweiten Leuchtmittel nicht in Betrieb sind.
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Bevorzugt werden als zweite Mittel/Leuchtmittel ebenfalls Leuchtdioden eingesetzt, deren Licht jedoch gestreut wird, so dass ein größerer Lichtfleck entsteht, der in seiner Helligkeit pulsiert.
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Dazu wird jeweils einem zweiten Leuchtmittel (zweiten LED) eine Streuscheibe/Streulinse zugeordnet, die zwischen der zweiten LED und dem Auge angeordnet ist. Als zweite Leuchtmittel finden bevorzugt grüne LEDs Anwendung, deren Licht in einem die Atemfrequenz vorgebendem Frequenzbereich pulsiert und dadurch die Helligkeit dynamisch verändert wird.
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Dieser durch die zweiten Leuchtmittel hervorgerufene grüne Leuchtfleck im Pupillenbereich erfährt insbesondere eine dynamische Helligkeitsveränderung, die in einem vorgegebenen Frequenzbereich von 0,17 ... 0,23 Hz liegt und gleichzeitig von dem Rhythmus, in dem die entsprechende Person tief ein- und aus zu atmen hat, überlagert wird.
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Die zweiten Leuchtmittel werden z. B. über einen zweiten Zeitintervall von 30 bis 120 s, aktiviert, in welchem wiederum die ersten Leuchtmittel nicht in Betrieb sind.
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Als zweite Mittel zur Vorgabe der Atemfrequenz können alternativ oder zusätzlich zu den zweiten Leuchtmitteln auch akustische Signale verwendet werden.
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Eine durch die ersten Leuchtmittel hervorgerufene Augenbewegung zum Training der Augenmuskulatur (wobei die Atmung des Verwenders nicht vorgegeben wird) wechselt sich daher mit einer tiefen Ein- und Aus-Atmung ab, die durch die zweiten Mittel vorgegeben wird.
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Die dritten Leuchtmittel senden Licht des Nahen infraroten Spektrums mit Frequenzen insbesondere im Bereich von 0,17 ... 0,23 Hz sowie von 7 ... 14 Hz aus. Sie werden bevorzugt analog zu den ersten Mitteln/Leuchtmitteln und/oder zu den zweiten Mitteln/Leuchtmitteln betrieben, so dass sich die Frequenzen überlagern. Dabei erfolgt die Informations-Einkopplung von Licht der dritten Leuchtmittel in das Glabella-Gebiet und/oder den Schläfenbereich und/oder den Occipitalbereich bevorzugt mit einem (sehr) geringen Strahlungswinkel, um größere Eindringtiefen zu erreichen.
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Als drittes Leuchtmittel wird bevorzugt eine Nahe Infrarot-Diode (NIR-Diode) verwendet, deren Abstand zum Einkopplungsort vernachlässigbar klein ist oder die am Einkopplungsort anliegt. Je nach Einkopplungsort ist die NIR-Diode/n im Brillengestell oder auf einer Leiterplatte zwischen den Augen im Glabella-Bereich und/oder im Seitenbereich der Bügel (Schläfenbereich) und/oder am Ende der Bügel (Occipitalbereich) angeordnet, wenn die Vorrichtung als Lichtbrille ausgebildet ist.
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Bei Verwendung einer Vorrichtung in Form eines Display/Bildschirms/Fersehers ist es auch möglich, die dritten Leuchtmittel in einen Kopfhörer oder ein kopfhörerartiges Zusatzelement zu integrieren.
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Die Vorrichtung wird insbesondere so programmiert, dass mehrere erste und zweite Zyklen nacheinander ablaufen, wobei die Vorrichtung über eine Gesamtstimulationszeit von ca. 10 bis 30 min betreibbar sein sollte.
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Vorteilhaft ist es, die ersten und/oder zweiten und/oder dritten Leuchtmittel als organische Leuchtdioden (OLED) auszubilden oder in einer LED-Matrix anzuordnen bzw. auszubilden. Bevorzugt werden die ersten und/oder zweiten Leuchtmittel in eine in den Augenbereich eines Brillengestelles einsetzbare Leiterplatte integriert und mit einer Steuerung/Microcontroller und einer Stromversorgung verbunden. Die dritten Leuchtmittel werden ebenfalls in die Leiterplatte und/oder die Bügel der Brille integriert und mit der Steuerung/Microcontroller und der Stromversorgung verbunden.
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Die Leiterplatte ist dabei flexibel/biegsam ausgebildet, so dass sie sich gut der etwas gekrümmten Form der Brille anpassen lässt. Bevorzugt wird die Leiterplatte in ein herkömmliches Brillengestell integriert und ist in Augenrichtung mit einer Schutzplatte versehen, durch welche die ersten und/oder zweiten und/oder dritten Leuchtmittel leuchten.
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Alternativ ist es auch möglich, die ersten Leuchtmittel und/oder die zweiten Leuchtmittel in eine monitorartige Vorrichtung bzw. in eine Art flächenhafte Anzeigevorrichtung in der Art eines Displays oder eines elektronischen Bilderrahmens zu integrieren, die aufstellbar oder aufhängbar bzw. an der Wand befestigbar ist und in welcher die vorgegebenen Bewegungsmuster des Lichtpunktes der ersten Leuchtmittel ggf. in Kombination mit den sich nicht bewegenden, jedoch auf- und ab-schwellenden zweiten Leuchtmitteln hervorgerufen werden.
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Insbesondere für den Wartebereich eines Augenarztes, einer Augenklinik oder eines Optikers oder für deren Schaufensterbereich ergibt sich damit ein Blickfang, der zusätzlich die Augen der die Vorrichtung betrachtenden Personen trainiert.
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In diesem Fall ist die Leiterplatte entsprechend der Größe der monitorartigen/displayartigen Vorrichtung anzupassen oder es kann ein Fernseher verwendet werden, der den „wandernden Lichtpunkt” wiedergibt und durch optische Signale (auf-und-ab schwellender stehender Lichtpunkt) und/oder akustische Signale (z. B. eine Stimme sagt: tief einatmen – ausatmen ...) die Atemfrequenz vorgibt.
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Bei Verwendung einer Streuscheibe/Streulinse ist diese bevorzugt in die Leiterplatte oder in die Schutzplatte oder in die dritten Leuchtmittel integriert.
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Die Streuscheibe/Streulinse ist bevorzugt so ausgebildet, dass Vertiefungen für elektronische Bauelemente existieren und dadurch eine plane Verklebung/Verbindung von Leiterplatte und Streuscheibe erfolgt. Weiterhin ist die Streuscheibe/Streulinse so gestaltet, dass sich für die zweiten Leuchtmittel/LED's durch stufenförmige Vertiefungen eine hohe Streuung ergibt.
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Die Helligkeitssteuerung/-modulation der Leuchtmittel/LED's erfolgt insbesondere mittels Pulsweitenmodulation (PWM).
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Die Leiterplatte ist bevorzugt als flexible Mehrlagenleiterplatte mit einer Stromversorgung in Form eines Akkus (LiPo oder NiMh), Ladeelektronik, Microcontroller, LED's ausgebildet, kann jedoch auch über eine normale Steckdose ggf. in Verbindung mit einem Netzteil betrieben werden.
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Vorteilhafter erfolgt das Aufladen des Akkus über eine mittels eines Spulensystems induzierte Spannung, was durch drahtloses Aufladen in einer Ladestation (Wireless Power Transmission – wireless battery charger) realisiert wird.
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Dazu sind in die Leiterplatte der Vorrichtung Spulen integriert, über die eine hochfrequente Wechselspannung induziert wird, um damit den Ladestrom für den Akku bereitzustellen. Die Ladestation ist vorteilhafter Weise bei Ausbildung der Vorrichtung in der Art einer Brille in Form einer Ladeschale ausgebildet und so gestaltet, dass die zur Energieübertragung notwendigen Spulen geringen Abstand zur Brillenkontour haben. Weiterhin ist in die Ladeschale die Elektronik zur Erzeugung des hochfrequenten Wechselfeldes integriert, welches ebenfalls über in der Leiteplatte der Ladeelektronik enthaltene Luftspulen abgestrahlt wird.
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Die Vorrichtung kann zum Starten des Programms eine Taste/einen Schalter aufweisen. Alternativ kann durch Auslösen eines entsprechenden Signals der Start auch erfolgen, wenn die Vorrichtung aus der Ladeschale entnommen wird.
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Bei Ausbildung der Vorrichtung in einem Monitor bzw. Display oder Rahmen kann das Starten des Programms und der Ablauf der Leuchtmuster der ersten Leuchtmittel auch mittels Fernbedienung aktivierbar sein.
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Vorteilhafter Weise können die Frequenzen und/oder Leuchtzeiten und/oder Zyklen der Leuchtmittel durch Programmierung des Microcontrollers veränderbar und dem jeweiligen Zweck anpassbar sein.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, in die Vorrichtung Mittel zur Audio-Wiedergabe (Musikwiedergabe) zu integrieren, so dass beispielsweise Entspannungsmusik während der Verwendung der Vorrichtung anhörbar ist.
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Auch ist es möglich, in der Vorrichtung Mittel zur Erzeugung eines pulsierenden Magnetfeldes anzuordnen. Dies kann auch ein in vorgegebenen Frequenzen und/oder Zyklen wechselndes bzw. aktivierbares Magnetfeld sein.
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Die Erfindung zur Lichtstimulation von Augen soll gemäß nachstehender Beschreibung sowie Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
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1 Ausführungsbeispiel der Lichtbrille in dreidimensionaler Darstellung aus Richtung des Augenbereiches,
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2 einen konstruktiven Ausschnitt der Lichtbrille, bei welcher eine umlaufende Bewegung der ersten Leuchtmittel erzeugt wird,
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3 einen konstruktiven Ausschnitt der Lichtbrille, bei welcher eine nach oben und unten gerichtete (vertikale) Bewegung der ersten Leuchtmittel erzeugt wird,
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4 einen konstruktiven Ausschnitt der Lichtbrille, bei welcher eine hin-und-her gehende (horizontale) Bewegung der ersten Leuchtmittel erzeugt wird,
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5 die Einkopplung der NIR-LED (drittes Leuchtmittel) in die Glabella im Kopfbereich,
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6 ein Blockschaltbild zur Lichtbrille,
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7 das Grundprinzip der Helligkeitsveränderung der blauen Leuchtdioden (erste Leuchtmittel) bei der Lichtbrille,
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8 die Helligkeitsveränderung der Leuchtdioden bei einer Grundfrequenz von 10 Hz, überlagert mit 100 Hz,
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9 den Signalfluss bei einer Lichtbrille nach 1,
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10 die Anordnung der Lichtbrille in einem Ladegerät,
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11 die Ausbildung der Vorrichtung in der Art eines Displays.
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1 zeigt ein prinzipielles Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, die nachfolgend als Lichtbrille 1 bezeichnet wird und die zur Lichtstimulation von Gewebe im Augenbereich dient. Es wird dabei ein handelsübliches Brillengestell 2 mit Gläsern 3 und Bügeln 4 verwendet. Hinter den zwei bevorzugt abgedunkelten Gläsern 3 wird eine flexible Leiterplatte L positioniert, die sowohl die Steuerelektronik/Microcontroller 5 als auch die optischen LED-Elemente in Form von
- – ersten Leuchtmitteln 6, die kreisförmig um den Augenbereich angeordnet sind,
- – zweiten Leuchtmitteln 7 (sind nicht ersichtlich), die vor dem Pupillenbereich eines Auges angeordnet sind und von den ersten Leuchtmitteln 6 umringt werden und
- – einem dritten Leuchtmittel 8, welches im Bereich der Glabella angeordnet ist.
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Zur Stromversorgung ist ein Akku 9 vorgesehen.
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Erfindungsgemäß besteht somit diese Vorrichtung aus 3 unterschiedlichen Arten von informationsaussendenden Leuchtdioden sowohl im sichtbaren Bereich, mit einer Wellenlänge von vorzugsweise 420–490 nm = blaues Licht für die ersten Leuchtmittel 6 (blaue LEDs), einer Wellenlänge von vorzugsweise 490–575 nm = grünes Licht für die zweiten Leuchtmittel 7 (grüne LEDs) als auch im Nahen infraroten Bereich mit einer Wellenlänge von vorzugsweise 850 ... 950 nm für das dritte Leuchtmittel 8 (NIR-Diode/LED). In Richtung zu den Augen ist vor den zwei grünen LEDs (zweite Leuchtmittel 7) jeweils eine Streulinse 10 angeordnet, die bewirkt, dass das grüne Licht gestreut und ein größerer Lichtfleck wiedergegeben wird. Weiterhin ist auf der Leiterplatte ein Taster 11 zum Starten des Programms vorgesehen.
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In den 2 bis 4 sind einige Varianten der Bewegungsabläufe der ersten Leuchtmittel 6 (blaue LEDs) dargestellt, die eine rollende Bewegung (2) in Form einer Endlosschleife in der Art einer liegenden 8, eine auf-und-ab Bewegung (3) und eine hin-und-her Bewegung (4) des Auges durch den entsprechend „wandernden” Lichtpunkt bewirken. Eine Besonderheit bei der Variante in 2 ist, dass die Bewegungsrichtung bei der Kreisbewegung des rechten Auges im Uhrzeigersinn und bei der Kreisbewegung des linken Auges entgegen des Uhrzeigersinns erfolgt, wie aus den Pfeilrichtungen deutlich wird. Die einzelnen ersten Leuchtmittel 6 auf der rechten Seite wurden mit a1 bis l1 und auf der linken Seite mit a2 bis l2 bezeichnet. Die Leuchtmittel 6 in Form der LEDs a1 und a2 liegen in etwa in der Mitte einander gegenüber. Beispielsweise leuchtet beim hier rechten Auge zuerst a1 kurz auf, dann b1, dann c1, d1, e1, f1, g1, h1, j1, k1, l1, worauf zum linken Auge gewechselt wird und nun a2, b2, bis l2 nacheinander aufleuchten und dann wieder zur rechten Seite, beginnend mit a1 gewechselt wird. Dadurch beschreiben die nacheinander aufleuchtenden LEDs eine Schleife in Form der liegenden 8, die gestrichelt und mit der Bewegungsrichtung (Pfeilrichtung) angedeutet ist.
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Selbstverständlich sind auch andere Augenbewegungen stimulierbar, z. B. im Sinne einer Uhr von „5 nach um” zu „5 nach halb”, von „10 nach um” zu „10 nach halb” usw.
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Nachdem die ersten Leuchtmittel 6 ihren Zyklus beendet haben, beginnen die zweiten Leuchtmittel in Form der in der Mitte im Bereich der Pupille angeordneten zweiten Leuchtmittel 7, die als grüne LEDs ausgebildet sind, im vorgebenden Rhythmus einer tiefen Atmung zu leuchten, wobei das Leuchten im Verlauf eines Impulses heller wird. Dies wird über einen zweiten Zyklus durchgeführt, wobei der Verwender tief und bewusst ein-und-aus atmen soll. Selbstverständlich ist es auch möglich, wie in 9 dargestellt, zunächst mit den grünen LEDs (zweite Leuchtmittel) in einem ersten Zyklus zu beginnen und danach die blauen LEDs (erste Leuchtmittel) in einem zweiten Zyklus zu aktivieren.
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Durch dieses Training der Augen sowie die vorgenommene Herz-Kreislauf-Stimulation wird eine Stärkung der Augenmuskulatur erzielt, was einhergeht mit einer Reduzierung des Augendrucks, der stärkeren Durchblutung von Netz- bzw. Aderhaut, der peripheren Sympathikusreduktion im Auge bei gleichzeitiger Entspannung sowie eine beeinflussung entsprechender Kreislauf-Kenngrößen (z. B. Blutdruck). Zusätzlich erfolgt eine Beeinflussung der neuronalen Hämoperfusion der Stirnhautdurchblutung durch Informations-Einkopplung von Licht des Nahen-Infrarot-Bereiches bei Frequenzen im Bereich 7 bis 14 Hz mit sehr geringem Strahlungswinkel in die im Augenbereich liegende Glabella durch ein drittes Leuchtmittel
8 (NIR-Diode), welches, wie in
5 angedeutet, in der Lichtbrille
1 im Bereich vor der Glabella G angeordnet ist. In einer vor kurzem veröffentlichten internationalen Studie konnte gezeigt werden, dass die Perfusionsmuster der Glabella als Summation der rechten und linken Stirnhautseiten resultieren und somit an diesem Ort gleichzeitig eine Beeinflussung neuronaler Hämoperfusionsmuster der Stirnhautdurchblutung möglich ist. Es wurde gleichzeitig ermittelt, dass beim Auftreten von sensorischem Streß sich an der Glabella ein 0,15-Hz-Rhythmusband einstellt [
J P Ernst et al: Synchronisation neuronaler Hämoperfusionsmuster der Stirnhautdurchblutung: eine methodische PPG-Studie. Psychother Psych Med 2005; 55. DOI: 10.1055/s-2005-863223]. Ein solches Frequenzband liegt damit genau an der Grenze zwischen Sympathikus und Parasympathikus [
europäische Patentanmeldung Nr. 07803212.5-2319 „Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Herz-Kreislauf-Informationen aus Herzstromkurven, insbesondere für telemedizinische Anwendungen”], woraus erfinderisch abgeleitet wird, dass zum Erreichen eines Entspannungszustandes auch im Auge u. a. parasympathische Frequenzen größer von etwa 0,17 Hz in das Auge sowie im Glabella-Bereich einzukoppeln sind (vorzugsweise im Bereich 0,17 ... 0,23 Hz, wobei letzterer Wert von 0,23 Hz [
Thews, G und P Vaupel: Vegetative Physiologie. 3. Aufl.. Springer Berlin/Heidelberg/NewYork/London/Mailand/Paris/Santa Clara/Singapur/Tokio 1997] der mittleren Ruhe-Atmungsfrequenz eines Menschen entspricht). Zum Trainieren der Augenmuskulatur werden die blauen LED jeweils für eine bestimmte Zeit aktiviert (im Ausführungsbeispiel nach
2 für jedes Auge 12 Dioden), indem diese z. B. von rechts nach links eine umlaufende Acht durchlaufen und beide Augen nach einem Rhythmus entsprechend gerollt werden. Gleichzeitig beeinflussen diese Lichtimpulse die Netz- bzw. Aderhaut, wo sie auch weiterverarbeitet werden. Als Umlauffrequenz der blauen LED sind im Ausführungsbeispiel (gemäß
2) 6 s, also 0,17 Hz als eine typische parasympathische Entspannungsfrequenz, realisiert. Damit liegt diese Frequenz erfindungsgemäß außerhalb des sensorischen Streß-Frequenzbandes von 0,15 Hz. Der Durchmesser der umlaufenden Acht und somit der ersten Leuchtmittel
6 beträgt im Ausführungsbeispiel nach den
1 bis
4 jeweils ca. 30 mm. Speziell soll mittels der beiden grünen LEDs (zweite Leuchtmittel
7) Einfluss auf die Durchblutung von Netz- bzw. Aderhaut genommen werden.
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Um dabei eine flächenmäßige Vergleichmäßigung des grünen Lichtstrahlers zu erreichen, ist im Ausführungsbeispiel nach
1 eine Streuscheibe
10 vor dieser Diode angebracht. Nach Beendigung des Zyklus für die blauen LEDs (erste Leuchtmittel
6) erfolgt erfindungsgemäß ebenfalls für ein bestimmtes Zeitintervall eine entsprechende Informationseinkopplung durch Veränderung der Helligkeit der grünen LEDs (zweite Leuchtmittel
7) ebenfalls innerhalb eines bestimmten Frequenzintervalls, vorzugsweise im Bereich 0,17 bis 0,23 Hz. Dabei ist erfindungsgemäß die Veränderung dieser Helligkeit verbunden mit einer gleichzeitigen vertieften Ein- und Ausatmung einer Person, so dass die Frequenz der Helligkeitsveränderung mit der vertieften Atmung übereinstimmt. Vorzugsweise wird dabei als Relation zwischen Ein- und Ausatmungszeit eine Relation von etwa 1/3 zu 2/3 realisiert. Aus der Physiologie ist bekannt, dass Atmung und körperliche bzw. psychische Befindlichkeit eng zusammenhängen. Es ist unmöglich, einerseits ruhig und entspannt zu atmen und andererseits aufgeregt zu sein. Über die Art der Atmung wird der Körper entspannter oder angespannter. Bei Angst, Aufregung und Stress bewirkt das sympathische Nervensystem eine Erweiterung der Luftröhre und der Bronchien (Luftröhrenverzweigungen in der Lunge), was eine tiefere Atmung ermöglicht, um mehr Sauerstoff für eine bevorstehende Muskeltätigkeit (einschließlich Augen) zur Verfügung zu haben. Atemhäufigkeit und Atemmenge steigen an. Durch eine vertiefte Atmung kann bedeutend mehr Sauerstoff aufgenommen werden als durch eine beschleunigte. Andererseits lässt sich mit der nichtinvasiven NIRP-Methode [
europäische Patentanmeldung Nr. 05 004 826.3 „Arbeitsverfahren zum Betreiben einer Vorrichtung und Auswerten von Meßergebnissen zur nichtinvasiven Ermittlung hämodynamischer Funktionen” sowie
„Nichtinvasive Bestimmung von Herz-Kreislauf-Parametern mit Hilfe der Nahen-Infrarot-Rot-Remissions-Photoplethysmographie (NIRP) – eine zusammenfassende Darstellung von Ergebnissen klinischer Messungen". Software + Systeme Erfurt GmbH 2005] zeigen, dass die periphere mikrovaskuläre Durchblutung im Normalfall atmungsdominant ist, die im Nichtnormalfall (z. B. bei peripheren diabetischen Neuropathien) verschwindet. Durch eine vertiefte und geführte Atmung, wie sie z. B. mit dem Medizinprodukte-Gerät RESPeRATE [
Harnessing the Therapeutic Power of Breathing. To Lower Blood Pressure (RESPeRATE®). Clinical Presentation. Intercure September 2004] realisiert wird, lässt sich eine derartige Atmungsabhängigkeit nahezu wieder erreichen und entsprechend den vorliegenden Studien hochsignifikant der Blutdruck reduzieren. Aus der Augenheilkunde ist bekannt, dass eine direkte Abhängigkeit des Augendrucks vom Blutdruck vorliegt. Folglich ist erfindungsgemäß zu erwarten, dass durch eine mit technischen Mitteln unterstützte vertiefte Atmung im vagotonen Bereich von etwa 5 ... 7 s Dauer, realisiert im Sinne entsprechender periodischer Helligkeitsveränderungen der jeweils in der Mitte zwischen den blauen LEDs im Bereich vor der Pupille angeordneten grünen LED (zweite Leuchtmittel
7), neben einer Reduzierung des Blutdrucks sich auch eine Reduzierung eines erhöhten Augendrucks einstellen wird. Es ist aus der Physiologie des Menschen auch bekannt, dass durch eine vertiefende Atmung sich die Abhängigkeit der Herzfrequenz von der Atmung verbessert („respiratorische Sinusarrhythmie”) und somit es auch zu einer positiven Beeinflussung von kardiovaskulären Parametern kommen kann, die wiederum zu Blutdruckveränderungen führen können. Weiterhin wird durch das gezielte tiefe Ein- und Ausatmen eine Herz-Kreislauf-Trainig realisiert.
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Wie aus dem Signalflußbild nach 6 hervorgeht, erfolgt erfindungsgemäß parallel zu den grünen und blauen LED-Aktivierungen (erste Leuchtmittel 6 und zweite Leuchtmittel 7) eine jeweilige Glabella-Einkopplung (Leuchtmittel 8) entsprechend den Helligkeitsveränderungen der NIR-Diode. Aus 1 geht des Weiteren hervor, dass das gesamte Programm im Ausführungsbeispiel der Lichtbrille durch einen Taster 11 auf der Leiterplatte gestartet wird.
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Die Stromversorgung erfolgt über die Batterie 9. Die zur Verfügung gestellte Spannung wird durch einen DC/DC-Wandler einsprechend der Spannung der Leuchtdioden, hier 3 V, heruntergeregelt. Der Microcontroller 5 und die anderen elektronischen Komponenten der Lichtbrille werden über einen Taster 11 eingeschaltet. Durch eine Programmierschnittstelle können im Microcontroller 5 die erforderlichen Parameter eingestellt werden, mit welchen die ersten und zweiten Leuchtmittel 6, 7 betrieben werden sollen. Weiterhin werden über den Microcontroller 5 die dritten Leuchtmittel 8 (NIR-Dioden) über einen LED-Treiber angesteuert, was parallel zu den ersten und zweiten Leuchtmitteln 6, 7 erfolgt.
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Die 2 bis 4 zeigen, wie bereits vorgenannt beschrieben, einen vergrößerten Ausschnitt der Lichtbrille nach 1, insbesondere mit Aktivierungsvarianten der blauen LED. Im Ausführungsbeispiel nach 1 wird eine von rechts nach links umlaufende Acht durchlaufen und beide Augen nach diesem Rhythmus entsprechend gerollt (2). In 3 wird periodisch eine Gruppe der oberen blauen LED aktiviert, danach die untere Gruppe und wieder zurück. Entsprechend erfolgen die zugehörigen Augenbewegungen. Als weitere Variante wird nach 3 im periodischen Wechsel eine blaue LED-Gruppe von rechts nach links und zurück aktiviert, wobei auch hier entsprechende periodische Augenbewegungen von rechts nach links und zurück durchzuführen sind.
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Der Einkopplungsort Glabella für die NIR-Diode geht aus 5 hervor. Die Glabella ist die bei den meisten Menschen haarlose Hautregion zwischen den Augenbrauen sowie die unterhalb dieser Stelle liegende knöcherne Erhebung des Stirnbeins über der Nasenwurzel.
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Erfindungsgemäß wird bei der Lichtbrille die Helligkeit der Leuchtdioden grün (zweite Leuchtmittel 7), blau (erste Leuchtmittel 6) und NIR (dritte Leuchtmittel 8) so verändert, dass entsprechende Informationen in das Auge einkoppelbar werden. 7 zeigt das Grundprinzip dieser Helligkeitsveränderungen bei den blauen LED (erste Leuchtmittel 6). Bei einer nach dem Ausführungsbeispiel nach 1 zugrunde gelegten Umlaufzeit von 6 s (= 0,17 Hz) für die erzeugte Acht (s. 2) folgt bei einer Anzahl von insgesamt 24 blauen LED eine jeweilige Periode von 6 s/24 = 0,25 s, wie in 7 ersichtlich ist. Es wird innerhalb dieser Periode für eine bestimmte Zeit die blaue LED (erstes Leuchtmittel 6) aktiviert (z. B. 150 ms), so dass sich eine gewählte (DC-)Grundhelligkeit (in 7 normiert auf den Wert 1) einstellt. Dieser Grundhelligkeit wird ein Rhythmus der Helligkeitsveränderungen (AC), dynamische Helligkeit genannt, überlagert. Der Frequenzinhalt dieser Helligkeitsveränderungen ist abhängig von der Zielstellung der Stimulation, wie aus den Beispielen nach den 8 und 9 hervorgeht.
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Zur Aktivierung einer parasympathischen Frequenzkomponente wird vorzugsweise der vorn begründete Bereich 0,17 ... 0,23 Hz Anwendung finden, zur Freisetzung von cyclischem Adenosinmonophosphat (cAMP) der Bereich 6 ... 16 Hz (s.
Dertinger, H.: Hochwirksame Elektrotherapie gegen Schuppenflechte. Spektrum der Wissenschaft. April 2000) oder zur Erzeugung einer stochastischen Resonanz [
Kruglikov, I L and H Dertinger: Stochastic Resonance as a Possible Mechanism of Amplification of Weak Elektric Signals in Living Cells. Bioelectromagnetics 15: 539–547 (1994);
Haas, C T et al: Stochastische Resonanz in der Therapie von Bewegungsstörungen. Bewegungstherapie und Gesundheitssport 2006; 22: 58–61] bzw. eines Ioneneinstromes (
Warnke, U.; Fischer, G. und H. L. König: Vorrichtung zum Transport von Ionen, insbesondere Protonen. Europäische Patentschrift
EP 0 594 655 B1 ) Frequenzen von ca. 100 bis 1000 Hz.
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Analoge Helligkeitsveränderungen erfolgen erfindungsgemäß auch bei der grünen sowie NIR-LED. Die Frequenz der Helligkeitsveränderung der grünen LED wird bestimmt durch die tiefe Atmung vorzugsweise im Bereich 0,17 bis 0,23 Hz, dieser Veränderung werden des weiteren Frequenzen ab ca. 100 Hz überlagert. Das in den Bereich der Glabella eingekoppelte Licht des Nahen Infrarotbereiches wird erfindungsgemäß in der Helligkeit analog zur grünen und zur blauen LED so verändert, dass entsprechende Frequenzinformationen einkoppelbar werden (s. 8).
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Analysiert man Frequenzfenster von Zellkulturen [Dertinger, H: Hochwirksame Elektrotherapie gegen Schuppenflechte. Spektrum der Wissenschaft. April 2000 sowie H Dertinger und W Sontag: Electromagnetic fields (EMF): Mode of action. In: Biologic Effects of Light (Eds: M. F. Holick & E. G. Jung). Kluwer Academic Publishers, Boston/London/Dordrecht, 1999; pp. 281–286], die mit elektrischen Feldern entsprechender Frequenz stimuliert wurden und entsprechende Botenstoffe, wie cAMP, zum Zwecke einer Blutgefäßdilatation freisetzen, so lassen sich diese Ergebnisse erfindungsgemäß auf optische Einkopplungen übertragen, so dass, bezogen auf das Auge, Helligkeitsveränderungen von etwa 6 ... 16 Hz zur Freisetzung von u. a. Prostaglandin E2 (Blutgefäß-Dilatationen) sowie zur Einleitung von zellulären Normalisierungs- und Regenerationsprozessen führen werden.
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Helligkeitsveränderungen bei einer Grundfrequenz von 10 Hz, überlagert mit 100 Hz, sind in 8 dargestellt. Dertinger [Dertinger, H: Hochwirksame Elektrotherapie gegen Schuppenflechte. Spektrum der Wissenschaft. April 2000] konnte zeigen, dass sich neben dem ca. 10Hz-Bereich bei 100 Hz signifikante cAMP-Anstiege einstellen, so dass bei dieser Frequenzkombination deutliche Blutgefäß-Dilatationen im Augenbereich zu erwarten sind.
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9 zeigt den gesamten Signalfluß bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 und folglich auch bei den entsprechenden Helligkeitsveränderungen der grünen (ersten Leuchtmittel 6) und blauen (zweiten Leuchtmittel 7) LED sowie bei der parallelen Einkopplung von 950 nm in den Bereich Glabella durch die Verwendung eines dritten Leuchtmittels 8 (NIR-Diode). Zur Einleitung einer allgemeinen Entspannungsphase wird nach dem Start eine reine DC-Grün-Komponente (zwei zweite Leuchtmittel 7) aktiviert, ebenso nach allen Durchläufen am Lichtstimulationsende. Bei Durchführung von insgesamt 3 Durchläufen mit entsprechenden Helligkeitsveränderungen der grünen und blauen LED (zweite und erste Leuchtmittel), parallel dazu NIR (dritte Leuchtmittel), folgt eine Gesamtstimulationszeit bei der Lichtbrille nach dem Ausführungsbeispiel entsprechend 1 von ca. 10 bis 30 Minuten. Danach schaltet sich die Lichtbrille 1 selbsttätig ab.
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Durch entsprechende Stimulation der Augen bei Glaukom-Patienten unter mehrwöchiger Augenstimulation mittels Lichtbrille nach Ausführungsbeispiel 1 wurde unter anderem das Sehvermögen nachweislich verbessert und der Augendruck sowie der Blutdruck reduziert. Weitere Verbesserungen wurden hinsichtlich Brennen und Drücken der Augen, Reduktion Stressempfinden, Kopfschmerzen und Lesebeschwerden, Verbesserung der Winkelsichtigkeit sowie Reduktion der Probleme bei der Computerarbeit erzielt.
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Es ist möglich, für den behandelnden Arzt oder den Optiker einen Lichtbrillenpass zur Verfügung zu stellen. In diesen können jeweils vor und nach der Behandlung ausgewählte Messergebnisse und/oder Beurteilungen durch Arzt bzw. Optiker und Patienten über einen längeren Zeitraum eingetragen werden, wie z. B. objektive Refraktion (dpt.), Sehvermögen (Visus) mit und ohne Korrektur (cc/sc), Augendruck [mmHg], Gesichtsfeld-Augen, VECP (visuell evozierte Potentiale) Amplitude/Latenz, Dämmerungssehen (DS) und Blendungsempfindlichkeit, Blutdruck [mmHg].
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Neben den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, die dritten Leuchtelemente (NIR-Dioden) in den Bügelbereich nahe der Schläfe und/oder in das Ende des Bügels zu integrieren.
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Weiterhin kann die Vorrichtung Mittel zum Abspielen von Audio-Signalen, insbesondere zur Musikwiedergabe enthalten, wobei Entspannungsmusik bevorzugt werden sollte.
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Gemäß eines nicht dargestellten Ausführungsbeispieles ist es auch möglich, die Vorrichtung neben der Gestaltung in Form einer Brille auch in der Art eines umlaufenden Bandes auszubilden, welches bevorzugt entsprechend der Kopfgröße verstellbar ist und in seinem Augenbereich mit den ersten und zweiten Leuchtmitteln sowie im Glabellabereich und/oder Schläfenbereich und/oder Occipitalbereich mit den dritten Leuchtmitteln ausgestattet ist.
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Weiterhin können auch an anderen Positionen weitere dritte Leuchtmittel zur Gewebestimulation integriert sein.
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Es ist ebenfalls möglich, die ersten und/oder zweiten und/oder dritten Leuchtmittel als organische Leuchtdioden (OLED) oder in einer LED-Matrix auszubilden, wodurch sich vielfältige Möglichkeiten hinsichtlich der Änderung der Anzahl und/oder Anordnung der zu aktivierenden LEDs ergeben.
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Das Aufladen der Vorrichtung erfolgt bevorzugt kabellos über ein Spulensystem. Eine entsprechende Ladestation 20 mit einer zum Aufladen des Akkus darin positionierten Lichtbrille 1 ist in 10 dargestellt. Die Lichtbrille und die Ladestation können so konfiguriert sein, dass der Einschaltvorgang mit der Entnahme der Lichtbrille 1 aus der Ladestation gestartet wird. In diesem Fall kann auf einen Taster verzichtet werden.
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Es ist möglich, die Stromversorgung der Ladestation über einen herkömmlichen Netzstecker mit Kabel (s. 10), eine Batterie oder einen Solarmodul (nicht dargestellt) zu realisieren.
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Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsvariante kann die Stromversorgung der Vorrichtung/Lichtbrille auch über einen in diese integrierten Solarmodul erfolgen, der vorzugsweise in deren Frontbereich und/oder in die Bügel integriert ist.
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In 11 ist eine Variante dargestellt, bei welcher die Vorrichtung in Form eines Displays 30 ausgebildet ist, in welches lediglich erste Leuchtmittel 6 und zweite Leuchtmittel 7 integriert sind. Im Wesentlichen in der Mitte des Displays 30 ist eine Position für ein zweites Leuchtmittel oder hier eine Gruppe von zweiten Leuchtmitteln 7 angeordnet, vor denen sich eine Streuscheibe 10 befindet. Eine Vielzahl von ersten Leuchtmitteln 7 ist um diese verteilt angeordnet. Die Ansteuerung der ersten und zweiten Leichtmittel erfolgt über einen nicht dargestellten Microcontroller. Die ersten Leuchtmittel erzeugen bevorzugt veränderbare bewegte Bewegungsmuster, denen die Augen folgen. Diese Bewegungsmuster können in Form von Kreisen, linearen Bewegungen oder schleifenartigen Bewegungen ablaufen. Die Bewegungsmuster in Form einer liegenden 8 sind hier anhand grau unterlegter erster Leuchtmittel und einer strichpunktierten Linie verdeutlicht und in Form eines Kreises anhand von schwarz unterlegten ersten Leuchtmitteln 7 und einer eng gestrichelten Linie. Die für das jeweilige Bewegungsmuster erforderlichen Leuchtmittel werden immer kurz hintereinander aktiviert, so dass der Eindruck eines sich im Kreis oder in Form einer Schleife (8) bewegenden Lichtpunktes entsteht, dem die Augen folgen. Nachdem ein Zyklus des Bewegungsablaufes der ersten Leuchtmittel 6 endet, werden die in der Mitte des Displays 30 angeordneten zweiten Leuchtmittel 7 aktiviert, durch welche der Rhythmus eines tiefen Ein- und Ausatmens vorgegeben wird. Alternativ können auch nur erste Leuchtmittel verwendet werden. Die dritten Mittel können z. B. in einen Kopfhörer integriert sein.
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Das Display weist eine Bedieneinheit auf, über welche beispielsweise die Helligkeit der Leuchtmittel 6, 7 einstellbar sein kann oder das Ein- und Ausschalten möglich ist usw. Diese Funktionen sind auch über eine Fernbedienung (nicht dargestellt) aktivierbar. Neben den angedeuteten Bewegungsmustern sind auch andere Varianten möglich. Diese können beispielsweise auch auswählbar sein.
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Eine derartige Vorrichtung kann vorteilhaft in Wartebereichen oder Ladengeschäften eingesetzt werden.
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Alternativ ist es auch möglich, die Bewegungsmuster des „wandernden Lichtpunktes” in Verbindung mit einem die Atemfrequenz vorgebenden Lichtpunkt über einen herkömmlichen Bildschirm oder Fernseher wiederzugeben, wobei vorzugsweise ebenfalls die vorgenannt beschriebenen Frequenzen für die ersten und zweiten Leuchtmittel gewählt werden sollten.
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Weiterhin ist es möglich, die Atemfrequenz auch durch akustische Signale vorzugeben.
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Durch die Wiedergabe auf einem herkömmlichen Bildschirm oder Fernseher ist es möglich, z. B. die auf einem Datenträger (CD, DVD, Datenstick usw.) gespeicherten Sequenzen ggf. in Verbindung mit Musik am Arbeitsplatz oder im privaten Bereich wiederzugeben und somit die Augen zu trainieren. Effektiver ist jedoch die Verwendung einer Lichtbrille.
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Sowohl bei der Ausbildung der Vorrichtung als Lichtbrille als auch bei der rahmenartigen/displayartigen Gestaltung der Vorrichtung wird der bewegte Lichtpunkt, der durch die ersten Mittel/Leuchtmittel erzeugt wird, vorwiegend in blau dargestellt. Die für die Vorgabe der Atemfrequenz verwendeten zweiten Mittel/Leuchtmittel befinden sich bevorzugt immer an der gleichen Position und werden vorwiegend in grün mit auf- und abschwellender Leuchtkraft abgebildet.
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Neben diesen Farben können auch alle anderen Farben verwendet werden, jedoch haben sich blau und grün als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird insgesamt eine Vorrichtung geschaffen, die es ermöglicht, das Gewebe im Augenbereich zu stimulieren und die dabei für jeden Verwender einfach und praktikabel hinsichtlich ihrer Handhabung ist. Bereits mit relativ wenigen Anwendungen kann die Sehkraft verbessert und somit eine bessere Lebensqualität erzielt werden. Gleichzeitig wird das Allgemeinbefinden der Verwender positiv beeinflusst, und dies durch eine so relativ einfache Maßnahme wie z. B. das regelmäßige Verwenden (möglichst täglich) der Lichtbrille über einen Zeitraum von z. B. 10 bis 30 Minuten.
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Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Lichtstimulation von biologischem Gewebe, insbesondere für den Augenbereich eines Verwenders, wobei gleichzeitig eine Herz-Kreislauf-Stimulation vorgenommen wird. In einer insbesondere brillenähnlichen Vorrichtung für den Augenbereich einschließlich die zwischen beiden Augenbrauen liegende Glabella werden sowohl grüne und blaue Leuchtdioden für den unmittelbaren Augenbereich als auch eine im Glabella-Bereich liegende Nahe-Infrarot-Diode mit den Zielstellungen eines gezielten Trainierens der Augenmuskulatur, der Reduzierung des Augendrucks, der stärkeren Durchblutung von Netz- bzw. Aderhaut, der peripheren Sympathikusreduktion im Auge bei gleichzeitiger Entspannung sowie Beeinflussung der neuronalen Hämoperfusion der Stirnhautdurchblutung und einer Kreislauf-Normalisierung angeordnet. Dabei wird die Helligkeit dieser Leuchtdioden zeitlich so verändert wird, dass entsprechende Frequenzinformationen in das Auge einschließlich Glabella-Bereich sowie das Herz-Kreislauf-System einkoppelbar werden, speziell einer gewählten Dioden-Grundhelligkeit charakteristische AC-Helligkeitsveränderungen als eine dynamische Helligkeit überlagert werden und der Frequenzinhalt der dynamischen Helligkeit abhängig ist von der Zielstellung der Stimulation.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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