RU124148U1 - Устройство для воздействия на циркадианные часы человека - Google Patents

Abstract

1. Устройство для воздействия на циркадианные часы человека, состоящее из источника питания, светодиодных излучателей, регуляторов режимов подачи светового потока, выполненное в виде очков, отличающееся тем, что излучатели светового потока генерируют пиковую длину волны в области 480±5 нм и смонтированы в виде концентрических кругов, эллипсов или линий на светопрозрачной основе, а в электрическую цепь блока излучателей включено реле-прерыватель светового потока с постоянным времени 400 мс, автоматически управляемое от блока регуляции яркости светового потока.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде оправы очков, которая с помощью дужек фиксируется за ушные раковины.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на оправе очков и дужках смонтировано солнечное зарядное устройство.

Description

Полезная модель относится к области медицины, в частности к биоритмологии и восстановительной медицине, важнейшей проблемой которых является нормализация функции циркадианных часов человека.

Известно устройство для воздействия на глаз, которое содержит блок питания, генератор, триггер, транзисторные ключи и выходное оптическое устройство в виде световодов (1).

Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на циркадианные часы человека, неудобства при эксплуатации из-за массивности и значительных размеров устройства с системой специальных ремней крепления аппарата на лице и уплотнителя и, расположение электронного блока аппарата в той его части, которая фиксируется на лице.

Известно устройство для коррекции функциональных систем организма человека, содержащее очки с двумя светоизолированными окулярами, каждый из которых имеет светорассеивающий отражатель, внутри которого жестко закреплен источник светодиодного излучения. При этом устройство имеет задающий генератор, блок питания, регулятор яркости и частоты импульсации светового излучения (2).

Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на рецепторы циркадианных часов человека, а также массивность и значительные габаритные размеры устройства, громоздкая и дискомфортная система фиксации аппарата на лице в виде уплотнителя и специальных ремней крепления.

Известен аппарат цветоимпульсного воздействия ViDENS, предназначенный для коррекции психосоматических нарушений, нормализации биологических ритмов сна и бодрствования, состоящий из корпуса, уплотнителя, излучателей, батарейного отсека, жидкокристаллического индикатора, кнопок управления, крепления для фиксации аппарата на лице (3).

Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на циркадианные часы человека, массивность и значительные габаритные размеры устройства, громоздкая и дискомфортная система фиксации аппарата на лице в виде уплотнителя и специальных ремней крепления, расположение электронного блока аппарата в той его части, которая фиксируется на лице.

Известен электронно-оптический аппарат "АСИР" для проведения процедур снятия эмоционального напряжения, состоящий из электронного блока управления, миниатюрных лампочек накаливания в виде двух источников света (излучатели), вмонтированных в два окуляра оптической системы, светофильтров, закрепляемых в оптической системе (4).

Недостатком известного устройства является невозможность воздействия на циркадианные часы человека, громоздкая оптическая система с элементами крепления аппарата на лице человека, трудоемкость в эксплуатации из-за наличия в конструкции прибора сменных светофильтров и источника питания от сети переменного тока.

Известен аппарат Очки АПК - 01У Меллон для коррекции психоэмоционального состояния человека методом ЦИТ (цветоимпульсной терапии), состоящий из корпуса, электронного блока, источников питания, кнопочных устройств управления, элементов фиксации аппарата на лице человека, излучателей различных длин световых волн (5).

Недостатком известного устройства является невозможность воздействия на циркадианные часы человека, громоздкая электронно-оптическая система с элементами крепления аппарата на лице человека, трудоемкость в эксплуатации и неудобство использования аппарата.

Наиболее близким к заявленному устройству по совокупности существенных признаков является устройство для коррекции функциональных систем организма человека, состоящее из светонепроницаемой маски со светонепроницаемым окуляром, внутреннего светорассеивающего отражателя, экрана из светонепроницаемого материала с отверстиями, светоизлучающие панели, электронного блока в виде микропроцессора, блока управления, дисплея, цифрового аналогового преобразователя (6).

Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на циркадианные часы человека, индикаторные светодиоды имеют большой разброс по длине волны на цвет, неудобства и при эксплуатации из-за массивности и значительных размеров устройства с системой специальных ремней крепления аппарата на лице, расположение электронного блока аппарата в той его части, которая фиксируется на лице.

Целью изобретения является создание устройства для воздействия на циркадианные часы человека.

Эта цель достигается тем, что излучатели светового потока генерируют пиковую длину волны в области 480±5 нм и смонтированы в виде концентрических кругов, эллипсов или линий на светопрозрачной основе, а в электрическую цепь блока излучателей включено реле-прерыватель светового потока с постоянным времени 400 мс, автоматически управляемое от блока регуляции яркости светового потока, причем корпус выполнен в виде оправы очков, которая с помощью дужек фиксируется за ушные раковины, а на оправе очков и дужках смонтировано солнечное зарядное устройство.

Все известные устройства, рекомендованные для нормализации биологических ритмов сна и бодрствования, улучшения общего самочувствия и настроения, повышения работоспособности человека, предназначены для воздействия ритмическими цветовыми стимулами на палочки и колбочки сетчатки глаза человека. Однако нейрофизиологическими исследованиями последних лет доказано, что палочки и колбочки сетчатки не имеют отношения к регуляции циркадианных часов человека, а, следовательно, не участвуют в нормализации биологических ритмов человека. Классические фоторецепторы - колбочки и палочки участвуют в только в функции зрения. Регуляция циркадианных часов взаимосвязана не со зрением, а с уровнем внешней освещенности. Рецепторами и регуляторами цикрадианных часов у человека является относительно недавно открытый новый тип фоторецепторов сетчатки - меланопсин-содержащие ганглиозные клетки, которые имеют максимальную чувствительность к длине волны видимого спектра 480 нм (10, 11). Меланопсин-содержащие ганглиозные клетки моносинаптически связаны с нейронами центра циркадианного регулирования - супрахиазматическими ядрами гипоталамуса, поэтому с высокой надежностью управляют циркадианными часами (7, 8, 9).

Поэтому обоснование технических характеристик известных устройств цветоимпульной терапии и рекомендуемые программы построены на опровергнутом современной нейрофизиологией представлении о влиянии через зрительный анализатор цветовыми импульсами на так называемую фотоэнергетическую систему мозга - «гипоталамус-гипофиз-либмическая система». К тому же в классической нейрофизиологии отсутствует такое понятие как фотоэнергетическая система мозга. В научной литературе не приводится доказательств, что цветность, яркость, ритм и форма световых импульсов известных устройств через зрительный анализатор позволяет добиться нормализации биоритмов и ликвидировать или существенно уменьшить различные болезненные состояния, сопряженные с нарушением биоритмов.

Конструктивно заявляемое устройство выполнено в виде очков (фиг.1). Устройство содержит оправу (1) и дужки (2) для фиксации очков за ушные раковины. Экраны очков выполнены из прозрачного или слабо тонированного биологически инертного материала (3). На внутренней стороне экранов очков смонтированы светодиоды, являющиеся источниками светового электромагнитного излучения (4). Светодиоды смонтированы в виде горизонтальных, вертикальных или круговых линий, между которыми имеется светопрозрачные промежутки, необходимые для осуществления зрительной функции (1). Светодиоды имеют диапазон длин волн в синей части видимого спектра величиной 480±5 нм. Источник питания светодиодов смонтирован в оправе очков (5). Источником питания может быть солнечное зарядное устройство, которое монтируется на передней поверхности оправы очков и на обеих дужках (6). Блок электронного реле количества световых пауз, а также регулятор яркости светодиодов смонтированы в оправе очков (7). Кнопки управления режимами работы устройства находятся на передней поверхности оправы очков (8). В устройстве предусмотрено использование нескольких режимов яркости светового потока с длиной волны 480±5 нм.

Технические характеристики устройства, изображенного на фиг.1, и режимы его применения:

Длина волны, излучаемого светодиодами сигнала - 480±5 нм.

Яркость излучения светодиодов от 100 до 500 кд/м²

Пауза между световыми экспозициями - 400 мс

Количество пауз между световыми экспозициями 5-15 в минуту.

Режимы работы устройства:

- постоянная яркость с асинхронными паузами 400 мс.

- разные режимы яркости с асинхронными паузами 400 мс:

100% - «солнечный день».

75% - «легкая сплошная облачность»,

50% - «облачность»,

30% - «пасмурная погода».

Устройство (фиг.1), представляющее собой излучатель искусственного светового потока, используется следующим образом.

Человек надевает очки. При этом через прозрачные или слегка тонированные экраны может воспринимать зрительную информацию. Затем, после включения источника питания устройства (5), кнопками управления (8) задаются режим светового потока по показателям яркости и частоте пауз светового потока. Режимы яркости подбираются по субъективному предпочтению человека. Частота пауз в световом потоке длительностью 400 мс подается в асинхронном режиме, но подбирается по субъективным ощущениям человека в диапазоне 5-15 пауз в минуту. Длительность паузы светового потока равна 400 мс и соотнесена по времени с длительностью одного моргания у человека. Частота асинхронных световых пауз автоматически регулируются в устройстве по яркости светового потока. Заявляемое устройство человек может применять в удобное для него время.

Использование заявляемого устройства позволяет получить следующие положительные эффекты. Прежде всего, устройство предназначено для адекватной стимуляции меланопсин-содержащих ганглиозных клеток сетчатки и связанных с ними центральных механизмов регуляции циркадианных ритмов человека. По литературным данным фоторецепторные ганглиозные клетки сетчатки имеют максимальную чувствительность при длине волны 480 нм (10, 11). Заявляемое устройство позволяет создавать параметры электромагнитного излучения, активирующие фоторецепторные ганглиозные клетки сетчатки, имеющие высокие пороги светового потока для их возбуждения. Подобные конструктивные особенности отсутствуют в известных ранее устройствах. Учтены в технических характеристиках устройства физиологическая значимость величины порога возбуждения рецепторов циркадианных часов, зависящая от интенсивности светового потока. Так, в зависимости от освещенности величина латентного периода фоторецепторных ганглиозных клеток сетчатки варьирует от нескольких секунд до нескольких минут. Поэтому в заявляемом устройстве задаются высокие значения яркости светового потока. Паузы в световом потоке длительностью 400 мс, которые заложены в технические характеристики устройства, обусловлены частотой активации физиологического механизма моргания человека. Этот механизм важен для процессов световой адаптации фоторецепторных ганглиозных клеток сетчатки. Подобные особенности воздействия на функцию циркадианных часов впервые реализованы в конструктивном решении заявляемого устройства.

Адекватная световая активация центра циркадианных часов человека (нейроны супрахиазматического ядра гипоталамуса) посредством фоторецепторных ганглиозных клеток сетчатки позволяет воздействовать на центральные биологические часы, которые регулируют уровни гормональных сигналов и уровни гормонов в плазме крови человека в течение суток, биологические ритмы, связанные с приемом пищи в течение дня. Искусственная активация циркадианных часов с использованием устройства направлена на восполнение дефицита светового потока, в котором человек находится в течение дня на рабочем месте, в жилых или учебных помещениях. Это обусловлено тем, что нормы освещенности на рабочем месте составляют по современным нормам СНиП порядка 500 лк и менее (12). При этом освещенность внешней среды в солнечный день достигает нескольких десятков тысяч люкс. Разрыв между естественной освещенностью на рабочих местах и таковой во внешней среде является своеобразной световой депривацией циркадианных часов человека, которые в процессе эволюции были адаптированы к солнечной освещенности. Закономерно, что целый ряд заболеваний человека в настоящее время связывают с дефицитом функции циркадианного регулирования, которая, в свою очередь, обусловлена световой депривацией (13, 14, 15).

Специфическая стимуляция центральных и периферических циркадианных часов человека через меланопсин-содержащие ганглиозные клетки и нейроны супрахиазматических ядер обеспечивает нормальное функционирование цикла «сон-бодрствование» либо его восстановление при нарушениях сна, либо при изменении функционального состояния организма человека в периоде бодрствования. Использование предлагаемого устройства является эффективным для восстановления нарушений периферических или тканевых часов организма человека, к которым относится мышечная координация, время реакции человека на стимулы окружающей среды, динамика уровней артериального давления и температуры тела, функции желудочно-кишечного тракта на протяжении суток, глубина сна и фазы сна, секреция гормонов в разное время суток, а также динамика когнитивных процессов (внимание, восприятие, память). Предлагаемое устройство позволит эффективнее проводить профилактику и лечение утомления и депрессивных состояний, которые является следствием нарушения функции циркадианных часов мозга человека. Адекватное световое воздействие длинами волн величиной 480±5 нм на циркадианные часы является основным условием физиологической регуляции функций организма человека по многим показателям и при разных состояниях. В частности это относится к регуляции нормальной концентрация основного антиоксиданта мелатонина в плазме крови или к устранению сезонных аффективных расстройств. Нормализация функционирования циркадианных часов важна при космических полетах, при восстановлении паттерна сна в любом возрасте, при ночном режиме работы. Устройство может найти применение в спорте, поскольку высокие спортивные достижения зависят от уровня активации циркадианных часов. Заявляемое устройство может эффективно использоваться для адаптации циркадианных часов человека перед предстоящей сменой часовых поясов.

Заявляемое устройство для воздействия на циркадианные ритмы человека является необходимым при лечении возрастных нарушений женских и мужских биологических часов, связанных с функционированием репродуктивной функции мужского и женского организмов. Это обусловлено тем, что возрастная инволюция женской и мужской репродуктивной функции непосредственно обусловлена возрастными нарушениями в регуляции циркадианных ритмов. Поэтому предлагаемое устройство для адекватной активации нейрофизиологических механизмов циркадианных ритмов позволит врачам осуществлять функциональное восстановление биологических ритмов организма человека в случае их нарушения или возрастной инволюции.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Патент на изобретение РФ №2030908.

2. Патент на изобретение РФ №2098059.

3. Аппарат цветоимпульсного воздействия ViDENS. Руководство по эксплуатации ViDENS®. 48 с.

4. Аппарат спектральный офтальмологический АСИР.

См.: http://www.spetsmedpribor.ru

5. Аппарат ЦИТ «АПК-01У МЕЛЛОН».

6. Патент на полезную модель РФ №66964.

7. Dao-Qi Zhang, Wong K.Y., Sollars P.J., Berson D.M. et al. Intraretinal signaling by ganglion cell photoreceptors to dopaminergic amacrine neurons // PNAS. 2008. Vol.105. No. 37. P.14181-14186.

8. Ecker J.L., Dumitrescu O.N. Wong K.Y. et al. Melanopsin-expressing retinal ganglion-cell photoreceptors: cellular diversity and role in pattern vision // Neuron. 2010. Vol.67, P.49-60

9. Gamlin P. D.R., McDougal D.H., Pokorny J., Smith V.C., King-Wai Yau, Dacey D.M. Human and macaque pupil responses driven by melanopsin-containing retinal ganglion cells // Vision Research 2007. Vol.47. P.946-954.

10. Berson, D.M., Dunn, F.A., Takao, M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock // Science. - 2002. Vol.295, P.1070-1073.

11. Dacey, D.M., Liao, H.-W., Peterson, В.В., Robinson, F.R., Smith, V.C, Pokorny, J., et al. Melanopsin-expressing ganglion cells in primate retina signal colour and irradiance and project to the LGN // Nature, 2005, Vol.433, P.749-754.

12. Система нормативных документов в строительстве. «Строительные нормы и правила Российской Федерации. Естественное и искусственное освещение», СНиП 23-05-2010. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95. Министерство регионального развития Российской Федерации (МИНРЕГИОН РОССИИ), Москва, 2010, 72 с.

13. Stevens RG. Artificial lighting in the industrialized world: circadian disruption and breast cancer // Cancer Causes Control. 2006 May; 17(4): P.501-507.

14. La Morgiaa, C., Ross-Cisnerosb, F.N., Hannibalc J., Montagnaa P., Sadunb A.A., Carellia V. Review. Melanopsin-expressing retinal ganglion cells: implications for human diseases // Vision Research. 2011. Vol.51, Issue 2, P.296-302.

15. Lewis, B.H. Legato, M. Fisch, H. Medical Implications of the Male Biological Clock // JAMA, November 15, 2006. - Vol.296, No. 19. P.2369-2371

Claims (3)

1. Устройство для воздействия на циркадианные часы человека, состоящее из источника питания, светодиодных излучателей, регуляторов режимов подачи светового потока, выполненное в виде очков, отличающееся тем, что излучатели светового потока генерируют пиковую длину волны в области 480±5 нм и смонтированы в виде концентрических кругов, эллипсов или линий на светопрозрачной основе, а в электрическую цепь блока излучателей включено реле-прерыватель светового потока с постоянным времени 400 мс, автоматически управляемое от блока регуляции яркости светового потока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде оправы очков, которая с помощью дужек фиксируется за ушные раковины.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на оправе очков и дужках смонтировано солнечное зарядное устройство.

Images