KR20200008331A - 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법 - Google Patents

일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200008331A
KR20200008331A KR1020180082347A KR20180082347A KR20200008331A KR 20200008331 A KR20200008331 A KR 20200008331A KR 1020180082347 A KR1020180082347 A KR 1020180082347A KR 20180082347 A KR20180082347 A KR 20180082347A KR 20200008331 A KR20200008331 A KR 20200008331A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circadian rhythm
illuminance
light source
bio
bio illuminance
Prior art date
Application number
KR1020180082347A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102082051B1 (ko
Inventor
도영락
오지혜
Original Assignee
국민대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국민대학교산학협력단 filed Critical 국민대학교산학협력단
Priority to KR1020180082347A priority Critical patent/KR102082051B1/ko
Priority to US16/511,268 priority patent/US11673001B2/en
Publication of KR20200008331A publication Critical patent/KR20200008331A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102082051B1 publication Critical patent/KR102082051B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M21/02—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis for inducing sleep or relaxation, e.g. by direct nerve stimulation, hypnosis, analgesia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0618—Psychological treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4857—Indicating the phase of biorhythm
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0044—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the sight sense
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/58—Means for facilitating use, e.g. by people with impaired vision
    • A61M2205/587—Lighting arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0636—Irradiating the whole body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A61N2005/0645—Applicators worn by the patient
    • A61N2005/0647—Applicators worn by the patient the applicator adapted to be worn on the head
    • A61N2005/0648—Applicators worn by the patient the applicator adapted to be worn on the head the light being directed to the eyes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light
    • A61N2005/0663—Coloured light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B44/00—Circuit arrangements for operating electroluminescent light sources

Abstract

본 발명은, 일주기 리듬을 교정하기 위해, 외부 광의 바이오 조도를 측정하는 바이오 조도 측정부와, 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 광원과, 상기 광원에 전원을 공급하여 상기 광원을 구동하는 광원 구동부와, 상기 바이오 조도 측정부에 의해 측정된 상기 바이오 조도를 기초로 상기 광원 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 일주기 리듬 교정 장치를 제공한다.

Description

일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법{Apparatus For Correcting Circadian Rhythm And Method Thereof}
본 발명은 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
인간은 하루의 주기를 가지고 살아가고 있으며 이를 일주기 리듬이라 하는데, 이 일주기 리듬은 빛에 의해 가장 큰 영향을 받게 된다.
태양을 살펴보면 아침에 해가 떠 밝아지기 시작하고 점점 해가 지면서 저녁에 어두워지며 이러한 태양의 하루 변화에 따라 다양한 생물들도 같이 오랜 시간 동안 변화하며 적응해 왔고, 인간도 마찬가지로 이러한 태양의 일주기에 영향을 받아 아침에 해가 뜨면 일어나서 하루를 시작하고 저녁 시간이 되어 해가 지면 휴식을 취하고 잠을 자며 하루의 주기를 가지고 살아가게 되었다.
한편, 저녁 시간대에 빛을 받게 되면 우리 몸의 수면에 큰 영향을 미치는 호르몬 중 하나인 멜라토닌(Melatonin)의 분비가 억제되어 숙면을 방해 받게 되고 일주기 리듬에 교란이 생기게 되어 여러 질병에 노출 될 확률이 높아지게 된다.
이러한 일주기 리듬의 교란에 의해 나타나는 질병은 계절성 정서장애, 수면장애, 우울증, 시차에 의한 피로 및 교대근무에 연관된 건강질환 등이 있으며 이러한 질병의 치료를 위해 오전 시간에 멜라토닌 분비를 억제시켜 저녁 시간대에 멜라토닌의 분비가 수월하게 일어나도록 도와 일주기 리듬의 균형이 잘 맞도록 해야 한다.
한국 등록 특허 공보 제10-0609412호
본 발명은, 측정된 주변 바이오 조도를 기초로 멜라토닌 억제율이 비교적 높은 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사함으로써 교란된 일주기 리듬을 교정할 수 있는 일주기 리듬 교정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 일주기 리듬의 교란에 의해 나타나는 질병인 계절성 정서장애, 수면장애, 우울증, 시차에 의한 피로 및 교대근무에 연관된 건강질환 등을 효과적으로 치료 및 예방할 수 있는 일주기 리듬 교정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 외부 광의 바이오 조도를 측정하는 바이오 조도 측정부와, 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 광원과, 상기 광원에 전원을 공급하여 상기 광원을 구동하는 광원 구동부와, 상기 바이오 조도 측정부에 의해 측정된 상기 바이오 조도를 기초로 상기 광원 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 일주기 리듬 교정 장치를 제공한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도가 상기 기준 바이오 조도 보다 작으면 상기 광원 구동부를 구동시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도 및 상기 기준 바이오 조도의 차이값에 대응되는 제어 신호를 상기 광원 구동부에 출력할 수 있다.
또한, 상기 광원 구동부는 상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 공급하는 전원의 크기 또는 전원 인가 시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기 기준 바이오 조도는 규칙적인 일주기 리듬을 유지하기 위해 필요한 조도 값으로서 일주기 시간에 따라 변화할 수 있다.
또한, 상기 일주기 파장 대역은 400nm 내지 550nm일 수 있으며, 투과 반치폭은 80nm 내지 95nm의 범위를 가지고 일주기 리듬 감도 곡선과의 파장 대역에서 면적 일치율은 80% 이상일 수 있다.
또한, 상기 바이오 조도 측정부는 상기 외부 광을 일주기 리듬 감도 곡선에 따라 통과시키는 일주기 파장 필터를 이용해 상기 바이오 조도를 측정하며, 상기 일주기 리듬 감도 곡선은 일주기 리듬을 관장하는 호르몬에 대한 광 감도 특성 곡선으로서 일주기 파장 대역에서 최대 감도가 되는 곡선일 수 있다.
또한, 일주기 리듬을 관장하는 호르몬은 멜라토닌일 수 있다.
또한, 상기 바이오 조도 측정부는 상기 외부 광의 조도를 측정하고, 측정된 상기 조도에 일주기 작용 계수를 곱하여 상기 바이오 조도를 산출할 수 있다.
또한, 상기 광원은 활동 시간대의 멜로토닌 억제율이 80% 이상이 되도록 상기 일주기 파장대의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사할 수 있다.
또한, 상기 광원은 활동 시간대의 일주기 작용 계수가 0.8 이상이고 상기 바이오 조도가 350blx 내지 1500blx의 범위가 되도록 상기 일주기 파장대의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사할 수 있다.
또한, 상기 광원은 청색 파장대 및 청록색 파장대가 혼합된 광, 청록색 파장대의 광 및 색온도가 10000K 내지 18000K 범위인 백색 파장대의 광 중 어느 하나의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사할 수 있다.
또한, 상기 바이오 조도가 기준 바이오 조도 이상이면 멜라토닌 분비가 억제되는 환경을 벗어날 수 있도록 알람을 제공하는 알람부를 제공할 수 있다.
또한, 외부 광의 바이오 조도를 측정하는 단계와, 측정된 상기 바이오 조도를 기초로 제어 신호를 출력하는 단계와, 상기 제어 신호를 기초로 광원에 전원을 공급하여 상기 광원을 구동하는 단계와, 상기 광원이 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 단계를 포함하는 일주기 리듬 교정 방법을 제공한다.
여기서, 상기 제어 신호를 출력하는 단계는 상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도가 상기 기준 바이오 조도 보다 작으면 상기 제어 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 제어 신호를 출력하는 단계는 상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도 및 상기 기준 바이오 조도의 차이값에 대응되는 상기 제어 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 광원을 구동하는 단계는 상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 공급하는 전원의 크기 또는 전원 인가 시간을 조절하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정된 주변 바이오 조도를 기초로 멜라토닌 억제율이 비교적 높은 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사함으로써 교란된 일주기 리듬을 교정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 일주기 리듬의 교란에 의해 나타나는 질병인 계절성 정서장애, 수면장애, 우울증, 시차에 의한 피로 및 교대근무에 연관된 건강질환 등을 효과적으로 치료 및 예방할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 일주기 리듬 감도 곡선, 시각 감도 곡선 및 임의의 광원의 스펙트럼 곡선을 도시한 그래프이다.
도 3은 일주기 시간에 따른 기준 바이오 조도를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치의 광원이 조사하는 광의 실시예 및 비교예를 도시한 그래프이다.
도 5는 바이오 조도에 따른 멜라토닌 억제율을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 방법의 흐름도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 일주기 리듬 감도 곡선, 시각 감도 곡선 및 임의의 광원의 스펙트럼 곡선을 도시한 그래프이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)는 바이오 조도 측정부(110), 제어부(120), 광원 구동부(130) 및 광원(140)을 포함할 수 있다.
바이오 조도 측정부(110)는 시각 조도계를 이용해 외부 광의 시각적 조도(lx)(이하, 조도)를 측정하고, 측정된 조도에 일주기 작용 계수(Circadian Action Factor: CAF)를 곱하여 바이오 조도(blx)를 산출할 수 있다.
여기서, 조도(lx)는 인간의 눈으로 인지할 수 있는 빛의 세기를 의미한다.
한편, 시각 조도계는 외부 광원으로부터 방출되는 빛의 조도를 검출하는 요소로서, 당 기술 분야에 알려진 다양한 형식의 조도계를 채용할 수 있다.
이와 같은 시각 조도계는 인간의 눈에 대한 광 감도 특성 곡선 즉, 시각 감도(Visual Lambda: V(λ)) 곡선(도 2 참조)을 따르는 시각 파장 필터(Visual Lambda Filter: V(λ) Filter)를 이용하여 외부 광의 조도(lux)를 측정한다.
이와 같은 시각 감도 곡선(V(λ))에 따르면 530nm 내지 580nm 정도의 파장대(여기서, 주 피크 파장은 550nm)를 갖는 광에서 최대 감도를 갖게 된다.
한편, 시각 감도 곡선(V(λ))을 따르는 시각 조도계는, 서로 다른 외부 광에 대해 동일한 조도(lux) 값으로 측정되더라 외부 광원의 종류에 따라 바이오 조도(biolux) 값이 상이할 수 있다. 이는 외부 광원의 종류에 따라 발광 스펙트럼이 달라지고, 발광 스펙트럼이 달라지면 일주기 리듬을 관장하는 호르몬에 대한 광 감도 특성도 달라지기 때문이다.
이에 따라, 바이오 조도 측정부(110)는 시각 조도계에 의해 측정된 조도(lx)로부터 비시각적인 바이오 조도(blx)를 산출하기 위해 필요한 정보 예컨대, 외부 광의 종류에 따른 일주기 작용 계수(Circadian Action Factor: CAF) 또는 일주기 복사 효능(circadian efficacy of radiation: CER) 및 복사 발광 효능(luminous efficacy of radiation: LER)을 저장하고, 시각 조도계 의해 측정된 조도(lx)와 기 저장된 외부 광의 종류에 따른 일주기 작용 계수 또는 일주기 복사 효능 및 복사 발광 효능 값을 이용하여 바이오 조도(blx)를 산출할 수 있다.
이와 같은 바이오 조도(blx)는 아래의 수학식1에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 1]
바이오 조도(blm/m2) = 일주기 작용 계수(blm/lm) × 조도(lm/m2)
= (일주기 복사 효능값(blm/W)/복사 발광 효능값(lm/W)) ×조도(lm/m2 )
이와 달리, 바이오 조도 측정부(110)는 외부 광을 일주기 리듬 감도(Circadian Lambda: C(λ)) 곡선(도 2 참조)에 따라 통과시키는 일주기 파장 필터를 이용해 직접 바이오 조도(blx)를 측정할 수도 있다.
이와 같은 바이오 조도 측정부(110)는 인간의 일주기 리듬(Circadian Rhythm)을 관장하는 멜라토닌(Melatonin) 또는 코티졸(Cortisol)과 같은 호르몬이 빛과 관련되어 있음을 이용하여 바이오 조도(biolux)를 측정한다.
여기서, 일주기 리듬 감도 곡선(C(λ))은 인간의 일주기 리듬을 관장하는 호르몬에 대한 광 감도 특성 곡선으로서 일주기 파장 대역에서 최대 감도가 되는 곡선이다. 여기서, 일주기 파장 대역은 400nm 내지 550nm일 수 있으며, 주 피크 파장은 460nm일 수 있으며, 투과 반치폭은 80nm 내지 95nm의 범위를 가지고 일주기 리듬 감도 곡선과의 파장 대역에서 면적 일치율은 80% 이상일 수 있다.
구체적으로, 바이오 조도 측정부(110)는, 일주기 파장 필터를 이용하여 일주기 리듬을 관장하는 호르몬에 대한 광 감도 특성이 최대 감도가 되는 일주기 파장 대역 즉, 400nm 내지 550nm의 파장대를 갖는 광을 통과시키고 그 이외 파장대를 갖는 광은 차단시킴으로써 바이오 조도(biolux)를 측정한다.
이에 따라, 바이오 조도 측정부(110)는, 일주기 파장 필터를 적용하여 비교적 간단한 방식으로 바이오 조도(biolux)를 측정할 수 있다. 또한, 바이오 조도를 산출하기 위한 추가 부품을 생략할 수 있어, 바이오 조도 측정부(110)를 소형화할 수 있고, 적은 비용으로 다양한 제품에 적용할 수 있다.
도 3은 일주기 시간에 따른 기준 바이오 조도를 도시한 그래프이다.
제어부(120)는 바이오 조도 측정부(110)에 의해 측정된 바이오 조도(blx)를 기초로 광원 구동부(130)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(120)는 바이오 조도(blx)를 기준 바이오 조도와 비교하여 바이오 조도가 기준 바이오 조도 보다 작으면 광원 구동부(130)를 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(120)는 바이오 조도(blx)를 기준 바이오 조도와 비교하여 바이오 조도(blx) 및 기준 바이오 조도의 차이값에 대응되는 제어 신호를 광원 구동부(130)에 출력할 수 있다.
여기서, 기준 바이오 조도는 규칙적인 일주기 리듬을 유지하기 위해 필요한 조도 값으로서 일주기 시간에 따라 변화한다.
구체적으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 20시부터 5시까지는 기준 바이오 조도가 최저값을 갖다가 5시부터 10시까지 급등하여 10시에 최고값을 갖는다. 그리고, 10시부터 23시까지 점진적으로 감소하여 24시에 최저값을 갖는다.
이는 23시부터 5시 까지는 수면 시간대로서 바이오 조도가 낮고, 5시부터 20시 까지는 활동 시간대로서 바이오 조도가 비교적 높은 것을 의미하고, 20시부터 23시 까지는 취침을 위한 준비 시간으로 바이오 조도가 낮게 유지되며, 규칙적인 일주기 리듬을 유지하기 위해서는 이러한 바이오 조도를 갖는 환경을 유지할 필요가 있다.
예를 들어, 활동 시간대에 측정된 바이오 조도가 기준 바이오 조도 보다 작다고 판단되면, 갱글리온 셀을 향하여 광을 조사하여 기준 바이오 조도가 되도록 함으로써 일주기 리듬을 교정할 수 있다.
이와 달리, 제어부(120)는 바이오 조도 측정 없이 일정 시간대 예를 들어 오전 시간대에 광원 구동부(130)를 구동시켜 멜라토닌 분비를 억제시킴으로써, 저녁 시간대에 멜라토닌의 분비가 수월하게 일어나도록 도와 일주기 리듬의 균형을 유지시킬 수도 있다.
광원 구동부(130)는 광원(140)에 전원을 공급하여 광원(140)을 구동하는 구성 요소로서, 제어부(120)로부터 제어 신호를 입력 받아 이 제어 신호를 기초로 광원(140)에 공급하는 전원의 크기 또는 인가 시간을 조절할 수 있다.
즉, 광원 구동부(130)는 측정된 바이오 조도 및 기준 바이오 조도의 차이값이 클수록 광원(140)에 공급하는 전원의 크기 또는 인가 시간을 증가시킬 수 있다.
광원(140)은, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등으로 이루어질 수 있으며, 광원 구동부(130)로부터 전원을 공급 받아 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀(Ganglion Cell)을 향하여 조사한다. 이를 통해, 일주기 리듬을 교정할 수 있다.
여기서, 갱글리온 셀은 인간의 망막 내부 표면(신경절 세포층) 가까이에 위치한 신경 세포의 일종으로 시각 정보를 눈으로부터 두뇌로 전달하는 세포이다. 특히, 갱글리온 셀은 시각적으로 밝고 어두움 및 색 등을 느끼지는 못하며 비시각적으로 빛이 들어오는 양을 판단하여 일주기 리듬의 조절에 영향을 미치게 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치의 광원이 조사하는 광의 실시예 및 비교예를 도시한 그래프이고, 도 5는 바이오 조도에 따른 멜라토닌 억제율을 도시한 그래프이다.
도 4(a)는 청색 파장대 및 청록색 파장대가 혼합된 광의 감도를 도시한 그래프로서, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 청색 파장대 및 청록색 파장대가 혼합된 광은 350lx의 조도, 812blx의 바이오 조도, 2.32의 일주기 작용 계수를 갖는다.
이와 같은 청색 파장대 및 청록색 파장대가 혼합된 광의 경우 90% 이상의 멜라토닌 억제율을 나타내며, 일주기 리듬 교정에 적합한 광임을 확인할 수 있다.
도 4(b)는 청록색 파장대의 광의 감도를 도시한 그래프로서, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 청록색 파장대의 광은 350lx의 조도, 413blx의 바이오 조도, 1.18의 일주기 작용 계수를 갖는다.
이와 같은 청록색 파장대의 광의 경우 80% 이상의 멜라토닌 억제율을 나타내며, 일주기 리듬 교정에 적합한 광임을 확인할 수 있다.
도 4(c)는 색온도가 10000K인 백색 파장대의 광의 감도를 도시한 그래프로서, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 색온도가 10000K인 백색 파장대의 광은 350lx의 조도, 406blx의 바이오 조도, 1.16의 일주기 작용 계수를 갖는다.
이와 같은 색온도가 10000K인 백색 파장대의 광의 경우 80% 이상의 멜라토닌 억제율을 나타내며, 일주기 리듬 교정에 적합한 광임을 확인할 수 있다.
도 4(d)는 색온도가 4300K인 형광등의 감도를 도시한 그래프로서, 도 4(d)에 도시한 바와 같이, 색온도가 4300K인 형광등은 350lx의 조도, 210blx의 바이오 조도, 0.60의 일주기 작용 계수를 갖는다.
이와 같은 색온도가 4300K인 형광등의 경우 60%의 멜라토닌 억제율을 나타내며, 일주기 리듬 교정에 미흡한 광임을 확인할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 멜라토닌 억제율은, 바이오 조도(blx)가 약 350blx에서 80%가 되고, 바이오 조도(blx)가 증가할수록 증가하다가 약 1500blx에서 포화되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)의 광원(140)은 활동 시간대의 멜로토닌 억제율이 80% 이상이 되도록 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사함으로써, 일주기 리듬을 효과적으로 교정할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)의 광원(140)은 활동 시간대의 일주기 작용 계수가 0.8 이상이고 바이오 조도가 350blx 내지 1500blx의 범위가 되도록 일주기 파장대의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)의 광원(140)은 청색 파장대 및 청록색 파장대가 혼합된 광, 청록색 파장대의 광 및 색온도가 10000K 내지 18000K 범위인 백색 파장대의 광 중 어느 하나의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)는, 측정된 주변 바이오 조도를 기초로 멜라토닌 억제율이 비교적 높은 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사함으로써 교란된 일주기 리듬을 교정할 수 있다.
이를 통해, 일주기 리듬의 교란에 의해 나타나는 질병인 계절성 정서장애, 수면장애, 우울증, 시차에 의한 피로 및 교대근무에 연관된 건강질환 등을 효과적으로 치료 및 예방할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)는, 바이오 조도가 기준 바이오 조도 이상이면 멜라토닌 분비가 억제되는 환경을 벗어날 수 있도록 알람을 제공하는 알람부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 저녁 시간대에 측정된 바이오 조도가 350blx 이상일 경우 알람을 제공하여 멜라토닌 분비가 억제되는 환경을 벗어날 수 있도록 함으로써, 저녁 시간대에 멜라토닌 분비가 원활하게 이루어져 수면 장애 등을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 장치(100)는 안경, 패치 등 눈 주위에 배치될 수 있는 다양한 형태의 제품으로 구현하여 사용자의 일주기 리듬을 교정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 방법의 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 방법을 설명하되, 전술한 일주기 리듬 교정 장치와 동일한 내용에 대해서는 그 설명을 생략하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 방법은, 외부 광의 바이오 조도를 측정하는 단계(S10)와, 측정된 바이오 조도를 기초로 제어 신호를 출력하는 단계(S20)와, 제어 신호를 기초로 광원에 전원을 공급하여 광원을 구동하는 단계(S30)와, 광원(140)이 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
외부 광의 바이오 조도를 측정하는 단계(S10)는 시각 조도계를 이용해 외부 광의 시각적 조도(lx)(이하, 조도)를 측정하고, 측정된 조도에 일주기 작용 계수(Circadian Action Factor: CAF)를 곱하여 바이오 조도(blx)를 산출하거나, 일주기 파장 필터를 이용하여 일주기 리듬을 관장하는 호르몬에 대한 광 감도 특성이 최대 감도가 되는 일주기 파장 대역 즉, 400nm 내지 550nm의 파장대를 갖는 광을 통과시키고 그 이외 파장대를 갖는 광은 차단시킴으로써 바이오 조도(biolux)를 측정할 수 있다.
제어 신호를 출력하는 단계(S20)는 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 바이오 조도가 기준 바이오 조도 보다 작으면 제어 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
제어 신호를 출력하는 단계(S20)는 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 바이오 조도 및 기준 바이오 조도의 차이값에 대응되는 제어 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
여기서, 기준 바이오 조도는 규칙적인 일주기 리듬을 유지하기 위해 필요한 조도 값으로서 일주기 시간에 따라 변화한다.
또한, 광원을 구동하는 단계(S30)는 제어 신호를 기초로 광원에 공급하는 전원의 크기 또는 전원 인가 시간을 조절하는 단계일 수 있다.
여기서, 측정된 바이오 조도 및 기준 바이오 조도의 차이값이 클수록 광원(140)에 공급하는 전원의 크기 또는 인가 시간을 증가시킬 수 있다.
광원(140)이 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 단계(S40)는 활동 시간대의 멜로토닌 억제율이 80% 이상이 되도록 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사함으로써, 일주기 리듬을 효과적으로 교정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일주기 리듬 교정 방법은, 측정된 주변 바이오 조도를 기초로 멜라토닌 억제율이 비교적 높은 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사함으로써 교란된 일주기 리듬을 교정할 수 있다.
이를 통해, 일주기 리듬의 교란에 의해 나타나는 질병인 계절성 정서장애, 수면장애, 우울증, 시차에 의한 피로 및 교대근무에 연관된 건강질환 등을 효과적으로 치료 및 예방할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 일주기 리듬 교정 장치
110: 바이오 조도 측정부
120: 제어부
130: 광원 구동부
140: 광원

Claims (17)

  1. 외부 광의 바이오 조도를 측정하는 바이오 조도 측정부;
    일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 광원;
    상기 광원에 전원을 공급하여 상기 광원을 구동하는 광원 구동부; 및
    상기 바이오 조도 측정부에 의해 측정된 상기 바이오 조도를 기초로 상기 광원 구동부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 일주기 리듬 교정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도가 상기 기준 바이오 조도 보다 작으면 상기 광원 구동부를 구동시키는
    일주기 리듬 교정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도 및 상기 기준 바이오 조도의 차이값에 대응되는 제어 신호를 상기 광원 구동부에 출력하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원 구동부는
    상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 공급하는 전원의 크기 또는 전원 인가 시간을 조절하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기준 바이오 조도는
    규칙적인 일주기 리듬을 유지하기 위해 필요한 조도 값으로서 일주기 시간에 따라 변화하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 일주기 파장 대역은 400nm 내지 550nm인
    일주기 리듬 교정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오 조도 측정부는
    상기 외부 광을 일주기 리듬 감도 곡선에 따라 통과시키는 일주기 파장 필터를 이용해 상기 바이오 조도를 측정하며,
    상기 일주기 리듬 감도 곡선은
    일주기 리듬을 관장하는 호르몬에 대한 광 감도 특성 곡선으로서 일주기 파장 대역에서 최대 감도가 되는 곡선인
    일주기 리듬 교정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    일주기 리듬을 관장하는 호르몬은 멜라토닌인
    일주기 리듬 교정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오 조도 측정부는
    상기 외부 광의 조도를 측정하고, 측정된 상기 조도에 일주기 작용 계수를 곱하여 상기 바이오 조도를 산출하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은
    활동 시간대의 멜로토닌 억제율이 80% 이상이 되도록 상기 일주기 파장대의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은
    활동 시간대의 일주기 작용 계수가 0.8 이상이고 상기 바이오 조도가 350blx 내지 1500blx의 범위가 되도록 상기 일주기 파장대의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은
    청색 파장대 및 청록색 파장대가 혼합된 광, 청록색 파장대의 광 및 색온도가 10000K 내지 18000K 범위인 백색 파장대의 광 중 어느 하나의 광을 상기 갱글리온 셀을 향하여 조사하는
    일주기 리듬 교정 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오 조도가 기준 바이오 조도 이상이면 멜라토닌 분비가 억제되는 환경을 벗어날 수 있도록 알람을 제공하는 알람부
    를 더 포함하는 일주기 리듬 교정 장치.
  14. 외부 광의 바이오 조도를 측정하는 단계;
    측정된 상기 바이오 조도를 기초로 제어 신호를 출력하는 단계;
    상기 제어 신호를 기초로 광원에 전원을 공급하여 상기 광원을 구동하는 단계; 및
    상기 광원이 일주기 파장대의 광을 갱글리온 셀을 향하여 조사하는 단계
    를 포함하는 일주기 리듬 교정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 신호를 출력하는 단계는
    상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도가 상기 기준 바이오 조도 보다 작으면 상기 제어 신호를 출력하는 단계인
    일주기 리듬 교정 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 신호를 출력하는 단계는
    상기 바이오 조도를 기준 바이오 조도와 비교하여 상기 바이오 조도 및 상기 기준 바이오 조도의 차이값에 대응되는 상기 제어 신호를 출력하는 단계인
    일주기 리듬 교정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 광원을 구동하는 단계는
    상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 공급하는 전원의 크기 또는 전원 인가 시간을 조절하는 단계인
    일주기 리듬 교정 방법.



















KR1020180082347A 2018-07-16 2018-07-16 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법 KR102082051B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180082347A KR102082051B1 (ko) 2018-07-16 2018-07-16 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법
US16/511,268 US11673001B2 (en) 2018-07-16 2019-07-15 Apparatus for correcting circadian rhythm and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180082347A KR102082051B1 (ko) 2018-07-16 2018-07-16 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200008331A true KR20200008331A (ko) 2020-01-28
KR102082051B1 KR102082051B1 (ko) 2020-02-27

Family

ID=69139983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180082347A KR102082051B1 (ko) 2018-07-16 2018-07-16 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11673001B2 (ko)
KR (1) KR102082051B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102135627B1 (ko) * 2019-01-23 2020-07-21 국민대학교산학협력단 일주기 리듬 관리 장치 및 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11058889B1 (en) 2017-04-03 2021-07-13 Xiant Technologies, Inc. Method of using photon modulation for regulation of hormones in mammals

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0889578A (ja) * 1994-09-28 1996-04-09 Sharp Corp 生体リズム活性装置
KR100609412B1 (ko) 2005-04-11 2006-08-03 안 데이비드 발광소자를 이용한 생체리듬 조절장치
KR20170123065A (ko) * 2016-04-28 2017-11-07 국민대학교산학협력단 조도 제어 장치
KR20170137446A (ko) * 2016-06-03 2017-12-13 국민대학교산학협력단 영유아용 led 광원 장치 및 그 구동방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001085254A1 (en) * 2000-05-10 2001-11-15 Thomas Jefferson University Photoreceptor system for melatonin regulation and phototherapy
US9636520B2 (en) * 2011-04-28 2017-05-02 Lighten Aps Personalized lighting control
US9913341B2 (en) * 2011-12-05 2018-03-06 Biological Illumination, Llc LED lamp for producing biologically-adjusted light including a cyan LED
US10213616B1 (en) * 2013-10-08 2019-02-26 Sun LifeLight, Inc. Light therapy device
US9655525B2 (en) * 2014-07-25 2017-05-23 Salutron Inc. User-wearable devices that monitor exposure to blue light and recommend adjustments thereto
US20170361124A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-21 Soraa, Inc. Treatment of eye condition using adjustable light
US10850061B2 (en) * 2017-05-26 2020-12-01 Brown University Lighting system for circadian control and enhanced performance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0889578A (ja) * 1994-09-28 1996-04-09 Sharp Corp 生体リズム活性装置
KR100609412B1 (ko) 2005-04-11 2006-08-03 안 데이비드 발광소자를 이용한 생체리듬 조절장치
KR20170123065A (ko) * 2016-04-28 2017-11-07 국민대학교산학협력단 조도 제어 장치
KR20170137446A (ko) * 2016-06-03 2017-12-13 국민대학교산학협력단 영유아용 led 광원 장치 및 그 구동방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102135627B1 (ko) * 2019-01-23 2020-07-21 국민대학교산학협력단 일주기 리듬 관리 장치 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102082051B1 (ko) 2020-02-27
US20200016427A1 (en) 2020-01-16
US11673001B2 (en) 2023-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100027186A (ko) 조명 및 생리적 자극 제공 방법 및 시스템
US20100063566A1 (en) Light source, light source system, and illumination device
RU2642128C2 (ru) Светочувствительная система и способ калибровки светочувствительного устройства
US20100060195A1 (en) Light source and light irradiating device
US20210290973A1 (en) Circadian optimized polychromatic light
US9545524B2 (en) Light therapy device
KR102082051B1 (ko) 일주기 리듬 교정 장치 및 그 방법
WO2009072430A1 (ja) 照明装置
KR102135627B1 (ko) 일주기 리듬 관리 장치 및 시스템
KR20170137446A (ko) 영유아용 led 광원 장치 및 그 구동방법
JP2009266484A (ja) 照明装置
US10661047B2 (en) Light-emitting apparatus
US11596804B2 (en) Illumination apparatus
JP2020518411A5 (ko)
US20200324139A1 (en) Head worn electronic device
JP7049345B2 (ja) 照明制御
WO2015174322A1 (ja) 発光デバイスおよび表示装置
US11660464B2 (en) Lighting device for bright therapy and dark therapy
JP2001250697A (ja) 照明装置
JP5470843B2 (ja) 照明装置
KR20220134110A (ko) 빛에 의한 생체리듬 영향지수 측정장치 및 방법
JP6266373B2 (ja) 照明システム
CN116669814A (zh) 紫外线治疗仪及紫外线治疗仪的紫外线照射方法
Vartanian et al. LED lights with hidden intensity-modulated blue channels for enhanced subconscious visual responses

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right