NO341942B1

NO341942B1 - Anordning for fototerapi

Info

Publication number: NO341942B1
Application number: NO20064667A
Authority: NO
Inventors: Robert Poirrier; Vincent Moreau
Original assignee: Constructions Electriques Schreder
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2018-02-26
Also published as: BE1015965A6; CA2561395A1; EP1740269A1; US9044567B2; EP1740269B1; US20070233207A1; WO2005094941A1; CA2561395C; NO20064667L; DK1740269T3

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en fototerapeutisk fremgangsmåte, som virker på øyne (5) til et individ gjennom lysstrålene (R) av minst én spesifikk bølgelengde, utstrålt av minst én lyskilde (3) stasjonær relativt til hans/hennes hode, som består i: å anordne lyskilden (3) ved periferien til hans/hennes synsfelt som tillater individets normale aktiviteter og i å avbøye nevnte lysstråler (R) inn i et spesifikt område (9) til netthinnen (11), for således å opprettholde synsevnen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for iverksetting av en fototerapeutisk prosedyre som virker på individets øyne, hvor den nevnte anordning innbefatter et stativ som er festet til hodet, minst én lyskilde som er fast montert på stativet i synsfeltets periferi og som tillater normale aktiviteter til individet, der lyskilden emitterer lysstråler på minst en gitt bølgelengde, og avbøyningsmidler som er tilpasset til lede lysstrålene inn i øynene mot et avgrenset område på netthinnen, slik at synet opprettholdes.

Fototerapi påført mennesker ser ut til å ha en effektiv påvirkning, særlig med hensyn til sesong affektiv forstyrrelse, som er en form for depresjon, hvor tilhørende hovedkarakteristikk er at det oppstår under samme periode hvert år, vanligvis ved start av høst eller vinter og som varer til våren.

Påført et individ kan fototerapi (noen ganger kjent som luminoterapi) bestå av eksponering til skinnende lys (mellom 2.500 og 10.000 lux på hornhinnen) for en bestemt tidsperiode og i et kontrollert miljø. Informasjonen vedrørende dette lyset, som registreres av øynene, blir deretter via den optiske nerven til ”suprachiasmatic nucleus” av hypotalamus som kontrollerer de neurologiske og endokrinale cirkadianrytmene, som påvirker konsentrasjonen, humøret, og fysisk og fysiologisk ytelse til individet.

Melatonin er en av de foretrukne kjennetegn av effekten av lys på ”suprachiasmatic nucleus” og epifysen.

Viktige fotometriske parametere for effektiv behandling er derfor

- lys flux proporsjonal med mengde fotoner mottatt av det menneskelige øyet pr. tidsenhet, uttrykt enten i lumen eller i watt,

- innfallende lys, definert som lys flux pr. enhet overflateareal og uttrykt enten i lux eller i watt/m<2>,

- mengde lys, definert ved å multiplisere lyset med varigheten av eksponering og uttrykt i lux.

Fototerapianordninger er primært kjent i to former, nemlig:

- ikke-bærbare lysenheter som krever at individet som behandles blir værende på et sted under hver eksponeringssesjon og som, dersom individet ønsker for eksempel å lese under denne tiden, utviser et betydelig tap av effektivitet på grunn av det faktum at individet senker hans øyelokk som således danner er skjem mot behandlingslyset, og

- bærbare lysenheter som er festet til hodet på en måte i form av en hjelm eller hodebånd eller i form av briller, som enten tilfører lys til øynene direkte ovenifra og som lider av det samme problemet vedrørende øyelokkene som danner hinder for det tidligere nevnte lyset når individet ønsker særlig å lese, eller som ikke tillater noen aktivitet siden de oversvømmer hele synsfeltet med lys.

Fra patentlitteratur vises til US 6235046 B1, og som omhandler en anordning for påføring av kunstig lys til en brukers netthinne. En lyskilde føres til et lysfokuseringselement som frembringer en lysstrøm til brukerens netthinne, og som hindrer lyset fra å komme i kontakt med den sentrale delen av netthinnen til brukeren.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å overvinne ulempene med kjente anordninger, og som for dette har de følgende formål:

- lyskilden og dens kraftforsyning må være lett og av liten størrelse. De er forbundet med en kontrollenhet som gjør det mulig å justere flux som utstråles av kilden og driftstid. Denne enheten er separat fra de terapeutiske lysmidlene og er bærbar (for eksempel som kan bæres i et belte),

- midlene for å tilføre lys til øynene må være lett og diskret. For å redusere et tap uttrykt ved lysenergi, er systemet lokalisert så nært til brukerens øye som mulig. En elegant løsning består i å gi den form av et par av ikke-korrektive briller, som kan tilpasses inn i et par av korrektive briller og som kan gi en terapeutisk effektiv lysmengde,

- lysmidlene er tilstrekkelig transparent for således å tillate pasienten å utføre ulike delvis stedsbundne aktiviteter under behandlingen (lesing, arbeid eller Internet surfing, begrenset bevegelse, etc.),

- lysspektrumet som avleveres av lysmidlene må inneholde en eller flere valgte bølgelengder, eller alle bølgelengder, av synlig lys mens det sikres at skadelige ultrafiolette og infrarøde stråler avskjermes. Dette spektrumet må være tilpasset som en funksjon av resultat av studier med hensikt å optimere behandling ved hjelp av fototerapi,

- til slutt må fremstillingskostnadene til anordningen som helhet være lavt nok til å tillate at det tilbys til en fordelaktig pris sammenlignet med den til kjente (stasjonære eller bærbare) anordninger.

Til dette foreslår foreliggende oppfinnelse å anordne lyskilden ved periferien til synsfeltet for således å tillate de vanlige aktivitetene til individet, og å avbøye nevnte lysstråler inn i en spesifikk sone til netthinnen for å opprettholde synet.

Denne oppstillingen er selvfølgelig fordelaktig anvendt for begge øynene til individet som skal behandles, dersom disse begge er i stand til å motta dette lyset på en nyttig måte.

I en utførelse av oppfinnelsen velges nevnte sone som mottar de avbøyde strålene på en slik måte at de går utenom fovea uavhengig retningen til synet under et plan som passerer gjennom de optiske aksene til linsene, tilpasset til å avbøye lysstrålene mot nevnte spesifikke sone. Aktivitet blir derfor værende mulig idet fovea er den mest sensitive sonen til øyet som muliggjør fint syn og analyser av detaljer under de tidligere nevnte delvis stasjonære aktivitetene.

Fordelaktig er de avbøyde lysstrålene innrettet til å konvergere i øyet ved et punkt lokalisert noe bak pupillen i øyet. Denne konvergeringen av strålene som kommer inn i øyeeplet gjør det mulig å opplyse en stor flate på netthinnen, selv når øyet endrer sin synsretning innen de tidligere nevnte grenser, og øker derfor betydelig den fordelaktige effekten av disse strålene.

Foretrukket blir lysstrålene avbøyd av diffraksjon.

Overnevnte formål oppnås med en anordning som angitt i det selvstendige krav, mens alternative utførelser er angitt i respektive uselvstendige krav.

Anordningen for iverksetting av en fototerapeutisk prosedyre som virker på individets øyne, omfattende trekkene angitt innledningsvis, er kjennetegnet ved at avbøyningsmidlene omfatter en diffraktiv linse for hvert øye, og ved at hver diffraktiv linse omfatter et utenfor aksen diffraktivt optisk element.

Nevnte stativ kan omfatte en brilleinnfatning, og de ovenfor nevnte avbøyningsmidlene kan være realisert i form av brilleglass.

Stativet kan omfatte, for det første, en brilleinnfatning med korreksjonsglass, og for det andre, en brilleholder, hvor nevnte avbøyningsmidler realiseres i form av brilleglass, hvor lyskilden(e) er montert på denne holderen.

Anordningen kan for hvert øye innbefatte én eller flere lyskilder, og egne avbøyningsmidler tilpasset for å samvirke med lyskilden(e) til hvert øye.

Hver lyskilde kan omfatte en lysemitterende diode.

Anordningen kan innbefatte, fortrinnsvis for hver lyskilde, en kondensor som er tilpasset for å lede lysstrålene som hver av kildene emitterer, inn på de nevnte avbøyningsmidler, og som er forbundet med lyskilden i synsfeltets periferi.

En kondensor for lysstrålene kan være tilpasset for å lede de nevnte strålene inn på den korresponderende linsens overflate i samsvar med en innfallsvinkel, i forhold til den optiske aksen til linsen, tilpasset slik at avstanden som skiller denne fra øyet er slik at det reelle synsinntrykket av lyskilden er plassert i øyet, like bak dettes pupille.

Et F antall diffraktive linser i størrelsesorden 0,7 kan velges.

Andre detaljer og spesielle trekk med oppfinnelsen vil bli tydelig fra de vedlagte kravene og fra beskrivelsen av tegningene som er vedlagt til den foreliggende tekst og som illustrerer, som ikke-begrensende eksempler, fremgangsmåten og noen bestemte utførelser av anordningen i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk et avkuttet perspektiv av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser skjematisk et snitt, i vertikal retning, av en bane til lysstråler fra en lyskilde til anordningen ifølge oppfinnelsen til baksiden av øyet til et individ utstyrt med denne anordningen.

I de ulike figurene henviser samme henvisningstall identiske eller tilsvarende elementer.

For å lette forklaringen og forståelsen av oppfinnelsen skal anordningen ifølge oppfinnelsen beskrives, før fremgangsmåten, innenfor omfanget av dets bruk for et individ, uten at dette begrenser både muligheten for bruk på dyr eller fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

En anordning for å implementere den fototerapeutiske fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen omfatter (fig.1) et stativ 1 konstruert til å være fast på hodet (ikke vist) til et individ.

Én eller flere lyskilder 3 er montert på stativet 1 ved periferien av synsfeltet til individet. Kildene 3 utstråler lysstråler R (fig.2) av minst én spesifikk bølgelengde, og de er anordnet slik at disse strålene R er rettet inn i øynene 5 til individet, ved avbøyningsmidler 7, inn på et spesifikt område 9 til netthinnen 11.

Nevnte stativ 1 kan bestå av en brilleramme 12, nevnte avbøyningsmidler 7 er således i form av linser 13 til disse brillene. I dette tilfellet kan disse være korrigerende linser, men det er fortrukket dersom disse linsene ikke er korrigerende, særlig for bruk av individer som ikke bruker korrigerende linser, for således å lette fremstilling og redusere lager av linser.

Det skal bemerkes at i foreliggende oppfinnelse med uttrykket ”linser” forstås å bety hvilken som helst transparent objekt, som kan eller ikke trenger være korrigerende, som er i stand til å bli montert i en brilleramme eller annet stativ 1, foran øynene 5, og hvorigjennom det er mulig å se, uavhengig av dets materiale, dets farge, etc.

Ifølge en variant av oppfinnelsen kan stativet 1 bestå på den ene side av en konvensjonell brilleramme 12 med korrigerende linser og på den andre side av et brillefeste (ikke vist) som i seg selv er kjent, særlig i form av et element som kan utstyres med ikke-korrigerende linser for solbriller og som er i stand til å bli festet på en avtakbar måte til de korrigerende brillene. Nevnte avbøyningsmidler 7 er således i form av linser 13 til nevnte feste og lyskilden(e) 3 er montert på dette festet.

I en utførelse (ikke vist) av oppfinnelsen kan brillene også være utformet tilsvarende skibriller og kan omfatte kun én linse eller skjerm produsert som ett stykke i front av begge øynene, som kjent i seg selv. Lyskilden(e) 3 kan således være gruppert sammen for eksempel over nesen til individet som bærer disse brillene.

Foretrukket kan anordningen i samsvar med oppfinnelsen omfatte, for hvert øye 5:

- én eller flere lyskilder 3, særlig fire pr. øye som vist i figurene, hvor disse foretrukket er lysemitterende dioder av grunner som størrelse, vekt og kraftforbruk, og

- separate avbøyningsmidler 7 som er anordnet for således å samvirke med lyskilden(e) 3 til hvert øye 5.

Lysemitterende dioder velges siden de kan ha de følgende trekk for den utviklede anvendelsen:

- deres energieffektivitet (kraft utstrålt/kraft forbrukt) er igjen av de mest foredelaktige blant de ulike typene lyskilder tilgjengelige,

- det er for tiden mulig å finne på markedet dioder av alle farger, fra ultrafiolett til infrarød, lysflux som utstråles kan være opp til minst ti eller så lumen for de mest kraftfulle,

- varmen avgitt av disse kildene 3 er svært lav; de kan derfor plasseres på brilleinnfatningen uten noen problemer,

- levetiden på lysemitterende dioder overgår 100.000 timer,

- de er relativt rimelige.

Størrelsesbegrensninger fører til bruk av dioder av SMD (Surface Mounted Device) type.

For å øke effektiviteten eller lysutsendelsen til anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter nevnte anordning fordelaktig, foretrukket separat for hver lyskilde 3, en kondensor 15 som er innrettet til å lede lysstrålene R utstrålt av hver av kildene 3 inn på nevnte avbøyningsmidler 7, og som er forbundet med nevnte lyskilde 3 ved periferien til synsfeltet til individet utstyrt med anordningen ifølge oppfinnelsen.

Fresnel linser kan benyttes til å konstruere en kondensor 15 av minimal størrelse og til å oppnå en lysflux som distribueres optimalt på avbøyningsmidlene 7.

Fig. 1 viser en utførelse omfattende, for hvert øye 5, en innretning 17 i et stykke som i hvert tilfelle grupperer sammen de fire kondensorene 15 anordnet mellom de fire lysemitterende diodene og de korresponderende avbøyningsmidlene 7. På diodesiden er innretningen 17 i et stykke diskformet motstående hver diode for således i det minste og delvis omgir den tilhørende lysemitterende flaten og til å kanalisere et maksimalt antall stråler mot nevnte avbøyningsmidler 7.

Avbøyningsmidlene 7, fast ved lokaliseringen av brillelinsene 13, kan bestå, for hvert øye 5, av en kjent refraktiv linse med kanter av Fresnel-type med lukkede kanter, som vil forstås av en fagmann.

Imidlertid er det foretrukket av avbøyningsmidlene 7 består av en diffraktiv linse 19 så som et ”utenfor aksen diffraktivt optisk element”, for hvert øye 5. Det er for tiden kjent, under uttrykket DOE (Diffractive Optical Element), diffraktive elementer hvori, ved å føres gjennom et mikrostrukturmedium, en tilfeldig lysbølgefront splittes inn i et uttall mindre, sekundære bølger som, ved rekombinering, vil danne en fullstendig ny front. Valget av materiale på disse diffraktive elementene er stort: glass, ulike syntetiske materialer, etc.

Produksjon av uten for aksen diffraktive linser 19 med et høyt F nummer kan involvere en prosess av holografisk registrering i et fotosensitivt resin (av type benyttet innen mikroelektronikk). Prinsippet består av å forårsake interferens mellom to koherent bølgefronter, en planar og den andre sværisk. Denne interferensen resulterer i en modulering, i mikrometerskala, og lyset som faller inn på et tynt lag av fotosensitivt resin avsatt på et glassubstrat. Kjemisk fremkalling gjør det mulig å oppløse disse delene som har mottatt en høy mengde lys, som produserer den ønskede moduleringen av tykkelsen til det fremkalte resinlaget.

Masseproduksjon av overflaterelief diffraktiv bøyningsgitter er et problem som i dag har blitt overvunnet av et antall produsenter. Utviklingen av optisk støtte for lagring av informasjon, og særlig CD-plate og DVD, har betydelig bidratt til denne kunnskapen. Nåværende replikasjonsteknikker når en oppløsning i nanometerskala, og kostnadene med en kopiering er relativt uavhengig av kompleksiteten til den opprinnelige mikrostrukturen.

Dersom ønskelig kan kopiering av den originale komponenten produseres uavhengig av nevnte glassubstrat og ha en limflate for således å være i stand til å bli etterfølgende festet til en brillelinse 13, for eksempel en korrigerende brillelinse, før installering av lyskildene 3, kondensorene 15, etc. på de samme brillene.

De tidligere nevnte diffraktive linser 19 kan være karakterisert i samsvar med ulike kriterier. De geometriske karakteristikker (inngraveringsdybde, bøyningsgittergrad, formfaktor) er av kritisk viktighet ved valg av storskala reproduksjonsmetoder. Det skal bemerkes at, i tilfellet med de tidligere nevnte diffraktive linser, i motsetning til det til de lineære nettverk, er disse parametrene ikke konstant over hele flaten til linsen. De optiske egenskapene, hovedsakelig diffraksjonseffektiviteten, gjør det mulig å evaluere lystapene til systemet.

Den følgende tabell viser, som eksempel, verdier for de tidligere nevnte kriterier:

Maksimumsperiode 1 µm

Minimumsperiode 0,4 µm

Inngraveringsdybde 0,4 µm

Formfaktor (dybde/periode) fra 0,4 til 1

Fokal lengde 35 mm @ 514,5 nm Diffraksjonseffektivitet mellom 30% og 37% (diffraktert flux/tilfeldig flux)

Ved å se på de målte verdier for diffraksjonseffektivitet, kan det sees at en tredjedel av lysfluxen som treffer den diffraktive linsen 19 blir effektivt omdirigert mot pupillen 20 til personen som bærer nevnte linser. Denne verdien kan se lav ut, men den må sammenlignes med en teoretisk beregnet maksimalverdi av 41%. Videre vil en for høy verdi for diffraksjonseffektivitet sette begrensninger i den relative transparens til de foreliggende brillelinsene 19 og vil gjøre det mindre bekvem å bruke.

Kondensoren 15 for lysstrålene er fordelaktig innrettet til å rette nevnte stråle R inn på flaten til den korresponderende diffraksjonslinsen 19 ved en innfallsvinkel på omtrent 70 ̊ med hensyn til den optiske aksen X-X til denne linsen, hvor avstanden som separerer sistnevnte fra øyet 5 er slik at det virkelige bildet 23 til lyskilden er lokalisert i øyet 5, noe bak den tilhørende pupillen 20.

Et F antall diffraktive linser 19 på rundt 0,7 viser seg å være et fordelaktig valg.

Relativ presis justering av ulike avstander kan betydelig øke effektiviteten til anordningen ifølge oppfinnelsen, for således å motta strålene R ved de korrekte lokasjoner innen øynene 5 på den best mulige måten. Til dette kan brilleinnfatningen enten justeres på den vanlige måten av en optiker eller de kan omfatte justerings midler som i seg selv er kjente, særlig i testinnfatninger som benyttes av øyeleger og optikere og som gjør det mulig å justere avstanden mellom linsene, mellom linsene og øynene, etc.

Som en variant til figurene og til forklaringene gitt ovenfor, kan det diffrakterende overflatearealet til de diffraktive linsene 19 reduseres, særlig ved å redusere hologrammet som dannes derpå, for således å oppta kun den øvre delen av linsen 13 i figurene, for å frembringe brukeren med til om med bedre syn gjennom den nedre, ubehandlede delen av linsen for hensikt av lesing, etc.

I en annen variant kan overflatearealet til linsen 19 i seg selv reduseres ved å eliminere dens nedre del for således ved det punkt å tillate synsevne til personen som bærer anordningen ifølge oppfinnelsen.

De vedlagte tegningene viser et tilfelle som ser ut til å være fordelaktig for tiden, hvori kildene 3 er over øynene 5, strålene R avbøyes for å konvergeres inn i øyet 5 og spres bredt over et spesifikt valgt område 9 under fovea 21, slik at sistnevnte ikke påvirkes av disse stålene R men isteden blir værende tilgjengelig for således å være i stand til å se andre ting. Imidlertid er ikke foreliggende oppfinnelse begrenset til dette tilfellet og omfatter hvilken som helst posisjon og orientering som kan gis til disse strålene R, mens det tillegges det faktum å anordne kildene 3 på utsiden av synsfeltet og avbøye inn i et område som er så stort så mulig og som muliggjør synsevne til personen som bærer anordningen ifølge oppfinnelsen.

En enhet som er nødvendig for å tilføre kraft til å kontrollere og/eller justere lyskilden(e) 3 er ikke beskrevet her på grunn av det faktum at det ikke har noe å gjøre med oppfinnelsens enhet uttrykt ved dens tekniske trekk.

Det må forstås at lyskilden(e) 3 og/eller kondensoren 15 kan festes direkte til stativet 1, eller indirekte, særlig når kondensoren 15 for eksempel er limforbundet eller festet på noen annen måte til linsen 13 eller til linsen 19, og at valgfritt lyskilden(e) 3 er festet til kondensoren 15.

Den fototerapeutiske fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen virker derfor på øynene 5 gjennom lysstrålene R av minst én spesifikk bølgelengde, utstrålt av minst én kilde 3 som er stasjonær relativt til hodet til individet som skal behandles. Denne fremgangsmåten består i å anordne lyskilden 3 ved ytteromkretsen 3 til synsfeltet for således å muliggjøre de vanlige aktiviteter til dette individet, og i å avbøye nevnte lysstråle R inn i et spesifikt område 9 til netthinnen 11, valgt slik at individet opprettholder synsevnen.

Det må forstås at oppfinnelsen ikke på noen måte er begrenset til de beskrevne utførelser, og at mange modifikasjoner kan utføres dertil uten å avvike fra rammen av kravene.

Således at nevnte spesifikke område 9 som mottar det avbøyde strålene velges på en slik måte til å ekskludere fovea 21 uavhengige av synsretningen innenfor et område under planet som passerer gjennom den optiske aksen X-X til linsene 19. Således at fovea 21, som er området til netthinnen 11 som muliggjør finsyn, ikke tilføres lys av de avbøyde strålene R og derfor blir værende tilgjengelig for et helt område av aktiviteter som ikke krever bruk av periferisk syn (så som lesing, arbeid på en skjerm, bevege seg innen et sikkert miljø, etc.).

For å optimere nevnte fremgangsmåte tvinges de avbøyde lysstrålene R til å konvergere i øyet 5 ved et punkt 23 (virkelig bilde av kilden) lokalisert noe bak pupillen 20 til øyet 5.

Som et resultat av dette valget, uavhengig av vinkelen på skråstilling av øye 5 innen det spesifikke området gitt ovenfor, blir lysstrømmen konsentrert på det samme området til netthinnen 11 (nedre halvdel i det viste eksemplet). Dette resulterer fra konvergeringen av strålene og den relative posisjonen til hornhinnen og av fokuset til linsen 19. Spesifikt betyr dette at det ”synlige” lyskilden beveges sammen med synsretningen. Dersom individet senker sine øyne, er det den nedre delen av det diffraktive bøyningsgitteret til linsen 19 som utøver defleksjonen. Når individet ser mot horisonten, er det den øvre delen av linsen 19 som er involvert.

Lysstrålene R (fig.2) emittert av kilden 3 er spredt ved R1 på en måte ledet i kondensoren 15 for således å danne en stråle ved R2, nevnte stråle er rettet mot den diffraktive linsen 19. Sistnevnte reorienterer lysstrålene R til å danne en stråle R3 som konvergeres på pupillen 20 over et område som er større enn overflate arealet til sistnevnte. Pupillen 20 velger en del av dette området og tillater passasje av en stråle R4 som er blitt avbøyd av linsene til øye (hornhinnen og krystallinsk linse) for således å danne, bak det virkelige bilde 23 til kilden 3, strålen R5 som når nevnte spesifikke område 9 til netthinnen 11.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har nettopp blitt beskrevet i det tilfellet hvor lysstrålene avbøyes ved diffraksjon. Imidlertid er det også mulig å avbøye lysstrålene ved refraksjon uten å avvike fra omfanget av de vedlagt kravene.

Oversikt til figurene

R lysstråler (omfattende R1 til R5)

X-X optisk akse til linsen

V-V synsakse

1 stativ

3 lyskilde(r)

5 øyne

7 avbøyningsmidler

9 spesifikt område til 11

11 netthinnen til 5

12 brilleinnfatning

13 brillelinse(r) eller tilsvarende element(er) 15 kondensor

17 innretning i ett stykke av kondensorer 15 19 diffraktiv linse

20 pupill til 5

21 fovea til 5

23 virkelig bilde av lyskilde