RU2807915C1 - Method of assessing slowing of biological clock based on relative evening and night melanopic light load - Google Patents
Method of assessing slowing of biological clock based on relative evening and night melanopic light load Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807915C1 RU2807915C1 RU2023115398A RU2023115398A RU2807915C1 RU 2807915 C1 RU2807915 C1 RU 2807915C1 RU 2023115398 A RU2023115398 A RU 2023115398A RU 2023115398 A RU2023115398 A RU 2023115398A RU 2807915 C1 RU2807915 C1 RU 2807915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- multiplied
- phase shift
- periods
- average values
- light exposure
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 45
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000000422 nocturnal effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005180 public health Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 9
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000027288 circadian rhythm Effects 0.000 description 3
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 208000003098 Ganglion Cysts Diseases 0.000 description 2
- 208000005400 Synovial Cyst Diseases 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N hydrocortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 206010008874 Chronic Fatigue Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 102100025912 Melanopsin Human genes 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241001092142 Molina Species 0.000 description 1
- 102000010175 Opsin Human genes 0.000 description 1
- 108050001704 Opsin Proteins 0.000 description 1
- 241001085205 Prenanthella exigua Species 0.000 description 1
- 230000036626 alertness Effects 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002060 circadian Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229960000890 hydrocortisone Drugs 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 108010005417 melanopsin Proteins 0.000 description 1
- 208000029766 myalgic encephalomeyelitis/chronic fatigue syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000006461 physiological response Effects 0.000 description 1
- 230000021907 regulation of circadian rhythm Effects 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 208000019116 sleep disease Diseases 0.000 description 1
- 208000022925 sleep disturbance Diseases 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, сомнологии, общественному здоровью и здравоохранению, физиологии труда, хронобиологии, может быть использовано для оценки уровня вечерней и ночной меланопической световой нагрузки для проектировании световых условий в домах и на рабочих местах, в частности разработке светодизайна с применением технологий биодинамического (антропоцентрического) освещения, а также при разработке рекомендаций по световой гигиене при планировании условий труда и отдыха, нормативов СанПиН.The invention relates to the field of medicine, namely to functional diagnostics, somnology, public health and healthcare, occupational physiology, chronobiology, can be used to assess the level of evening and night melanopic light load for designing light conditions in homes and workplaces, in particular the development lighting design using biodynamic (anthropocentric) lighting technologies, as well as in developing recommendations for lighting hygiene when planning working and rest conditions, SanPiN standards.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
Меланопсин – это фотопигмент, один из опсинов, непосредственно участвует в зрительном процессе, регуляции циркадных ритмов; он находится в специализированных фоточувствительных ганглиальных клетках сетчатки глаза, в коже и мозговых тканях живонтных. Этот фотопигмент был обнаружен в ганглиальных клетках ipRGC сетчатки глаза млекопитающих. Он чувствителен к спектру света с короткой длиной волны (до 460 нм).Melanopsin is a photopigment, one of the opsins, directly involved in the visual process and regulation of circadian rhythms; it is found in specialized photosensitive ganglion cells of the retina, in the skin and brain tissues of animals. This photopigment was found in the ipRGC ganglion cells of the mammalian retina. It is sensitive to the light spectrum with short wavelengths (up to 460 nm).
Меланопическое световое воздействие - это термин, используемый в данной области техники и соответствующий подаваемой к пациенту дозе света, которая равна произведению освещенности света на период времени, в течение которого его обеспечивают. Обычно его измеряют в люкс-часах (люкс - это единица освещенности в системе СИ). Для краткости в последующем описании меланопическое световое воздействие может быть сокращено до «светового воздействия». Melanopic light exposure is a term used in the art and refers to the dose of light delivered to a patient, which is equal to the product of the irradiance of the light and the period of time for which it is provided. It is usually measured in lux-hours (lux is the SI unit of illumination). For brevity, melanopic light exposure may be abbreviated to “light exposure” in the following description.
В настоящее время, известно, что физические характеристики света в зависимости от спектра и яркости и времени суток оказывают разнонаправленное физиологическое воздействие на сон, работоспособность и циркадные ритмы (Duffy & Czeisler, 2009; St Hilaire et al., 2012; Figueiro et al., 2018; Lok et al., 2018). It is now known that the physical characteristics of light, depending on the spectrum and brightness and time of day, have multidirectional physiological effects on sleep, performance and circadian rhythms (Duffy & Czeisler, 2009; St Hilaire et al., 2012; Figueiro et al., 2018; Lok et al., 2018).
Среднее время, когда начинается подъем мелатонина приходится на приблизительно 20 часов. Данный момент времени является точкой отсчета после которого меланопическое воздействие должно быть минимизировано (менее порога 10 люкс — не менее чем за 3 часа до предполагаемого отход ко сну (Brown et al., 2022), 21 час — среднее значение для DLMO (Dim Light Melatonin Onset) (Molina & Burgess, 2011). Не менее чем за 1 час оптимально снизить уровень меланопического светового воздействия до интенсивности меланопического светового воздействия, не препятствующего продукции эндогенного мелатонина. В течение всего периода сна экспозиция меланопического светового воздействия не должна превышать 1 люкс на уровне глаз (Brown et al., 2022), однако с учетом выраженных индивидуальных особенностей чувствительности (Phillips et al., 2019) рекомендованы нулевые референсные значения в течение 5 часов основного сна (00:00-5:00) сна. The average time when melatonin begins to rise is approximately 20 hours. This time point is the starting point after which melanopic exposure should be minimized (less than a threshold of 10 lux - at least 3 hours before expected bedtime (Brown et al., 2022), 21 hours is the average value for DLMO (Dim Light Melatonin Onset) (Molina & Burgess, 2011). For at least 1 hour, it is optimal to reduce the level of melanopic light exposure to an intensity of melanopic light exposure that does not interfere with the production of endogenous melatonin. During the entire sleep period, exposure to melanopic light exposure should not exceed 1 lux at the level eyes (Brown et al., 2022), however, taking into account the pronounced individual differences in sensitivity (Phillips et al., 2019), zero reference values are recommended during 5 hours of main sleep (00:00-5:00).
При пробуждении голубой свет стимулирует активность и обосновано должен нарастать постепенно с момента 6:00 до 9:00 (средняя акрофаза кортизола, Debono et al., 2009). По объективным данным актиметрии (проект Light Arctic), среднее время пробуждения = 6:40, соответственно к 7:00 рекомендуется достигнуть превышения порога ED50 (средняя реакция на свет) = 24.60 люкс (Phillips et al., 2019). Через 3 часа после пробуждения, в среднем достигается слепая зона кривой фазового ответа (КФО) к голубому свету (Revell et al., 2012). С этого времени в течение рабочего дня, до 17:00 часов рекомендованный уровень голубого света не должен быть ниже 250 люкс (Brown et al., 2022), но с учетом циркадной физиологии обоснованным для оптимальной алертности является его плавное нарастание до 500-550 люкс (с учетом 2-кратной разностей ы оптимума 250 люкс на сетчатке по отношению к уровню освещения рабочей поверхностей, Papatsima & Lunartz, 2020) в дневной период (12:00-14:00 часов, примерная антифаза мелатонина) с дальнейшим плавным снижением. После 17:00 часов (пройдена акрофаза ритма температуры) рекомендовано уменьшение экспозиции голубого света ниже оптимальных 250 люкс (Brown et al., 2022) до достижения выше обозначенных пороговых уровней к моменту начала синтеза мелатонина.Upon awakening, blue light stimulates activity and should reasonably increase gradually from 6:00 to 9:00 (mid-acrophase of cortisol, Debono et al., 2009). According to objective actimetry data (Light Arctic project), the average time of awakening = 6:40, respectively, by 7:00 it is recommended to exceed the ED50 threshold (average reaction to light) = 24.60 lux (Phillips et al., 2019). 3 hours after awakening, on average, the blind zone of the phase response curve (PRC) to blue light is reached (Revell et al., 2012). From this time during the working day, until 17:00 hours, the recommended level of blue light should not be lower than 250 lux (Brown et al., 2022), but taking into account circadian physiology, its smooth increase to 500-550 lux is justified for optimal alertness (taking into account a 2-fold difference in the optimum of 250 lux on the retina in relation to the level of illumination of the working surfaces, Papatsima & Lunartz, 2020) during the daytime period (12:00-14:00 hours, approximate antiphase of melatonin) with a further gradual decrease. After 17:00 hours (the acrophase of the temperature rhythm has passed), it is recommended to reduce blue light exposure below the optimal 250 lux (Brown et al., 2022) until above the indicated threshold levels are reached by the time melatonin synthesis begins.
В частности, время светового воздействия определяет физиологические ответ со стороны фазы циркадных ритмов, которая смещается на более ранние, остаётся без изменений, либо сдвигается на более поздние часы в соответствии с кривой фазового ответа (Phase Response Curves; Khalsa et al., 2003; Rüger et al., 2013). In particular, the timing of light exposure determines the physiological response from the phase of the circadian rhythm, which shifts to earlier, remains unchanged, or shifts to later hours in accordance with the phase response curve (Phase Response Curves; Khalsa et al., 2003; Rüger et al., 2013).
Согласно кривым фазового ответа на свет (Minors et al., 1991; Khalsa et al., 2003; Revell er al., 2012) дневной свет ускоряет, в то время как вечерний свет замедляет биологические часы (БЧ) (иными словами, в практическом примере, сдвигает фазу сна вперед или назад). Величина сдвига различается в зависимости от исходной фазы БЧ.According to phase response curves to light (Minors et al., 1991; Khalsa et al., 2003; Revell et al., 2012), daylight speeds up, while evening light slows down the biological clock (BC) (in other words, in practical terms example, shifts the sleep phase forward or backward). The magnitude of the shift varies depending on the initial phase of the warhead.
Наиболее полное и адекватное практическим потребностям обоснование кривой фазового ответа на голубой свет описано в публикации Revell et al., 2012, doi: 10.1113/jphysiol.2012.235416.The most complete and adequate justification for practical needs of the phase response curve to blue light is described in the publication Revell et al., 2012, doi: 10.1113/jphysiol.2012.235416.
За прототип взят предложенный нами ранее способ оценки прогнозируемого сдвига скорректированной средней фазы сна по Мюнхенскому тесту Munich Chrono-Type Questionnaire при изменении времени дневной световой экспозиции у лиц со свободным графиком работ (патент RU 2763641 C1). The prototype is based on our previously proposed method for assessing the predicted shift in the adjusted average sleep phase according to the Munich Chrono-Type Questionnaire test when changing the time of daylight exposure in people with a free work schedule (patent RU 2763641 C1).
Однако данный способ оценивает влияние света только субъективно по данным опросника и не учитывает уровень вечерней и ночной меланопической световой нагрузки, измеренной объективно.However, this method evaluates the influence of light only subjectively according to the questionnaire and does not take into account the level of evening and night melanopic light load measured objectively.
Технической проблемой является отсутствие простого и доступного способа оценки замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки.A technical challenge is the lack of a simple and accessible way to estimate the slowing of the biological clock based on the relative evening and nighttime melanopic light exposure.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИDISCLOSURE OF THE ESSENCE
Техническим результатом является оценка замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки.The technical result is the assessment of the slowing of the biological clock based on the relative evening and night melanopic light load.
Способ осуществляется следующим образом, The method is carried out as follows,
для оценки замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки лица старше 18 лет носят актиметр регистрирующий фактически полученный уровень меланопического светового воздействия, не менее 3 суток, после чего по данным актиметрии вычисляют среднее значение фактически полученного меланопического светового воздействия суммарно за каждые 30 минут во временном периоде с 20:00 до 06:00 в микроваттах на сантиметр квадратный, далее находят разностей у между рассчитанными средними значениями фактически полученного меланопического светового воздействия и рекомендуемыми значениями уровня меланопического светового воздействия следующим образом:to assess the slowing of the biological clock based on the relative evening and night melanopic light exposure, persons over 18 years of age wear an actimeter that records the actually received level of melanopic light exposure for at least 3 days, after which, according to actimetry data, the average value of the actually received melanopic light exposure is calculated in total for every 30 minutes in the time period from 20:00 to 06:00 in microwatts per square centimeter, then find the differences y between the calculated average values of the actual melanopic light exposure and the recommended values for the level of melanopic light exposure as follows:
за период с 20:00 до 20:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 1,46 микроватт на сантиметр квадратный;for the period from 20:00 to 20:30, 1.46 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 20:30 до 21:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 1,02 микроватт на сантиметр квадратный;for the period from 20:30 to 21:00, 1.02 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 21:00 до 21:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,88 микроватт на сантиметр квадратный;for the period from 21:00 to 21:30, 0.88 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 21:30 до 22:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,73 микроватт на сантиметр квадратный;for the period from 21:30 to 22:00, 0.73 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 22:00 до 22:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,44 микроватт на сантиметр квадратный;for the period from 22:00 to 22:30, 0.44 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 22:30 до 23:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,29 микроватт на сантиметр квадратный; for the period from 22:30 to 23:00, 0.29 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 23:00 до 00:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,15 микроватт на сантиметр квадратный;for the period from 23:00 to 00:00, 0.15 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 00:00 до 05:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0 микроватт на сантиметр квадратный; for the period from 00:00 to 05:00, 0 microwatt per square centimeter is subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 05:00 до 05:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,22 микроватт на сантиметр квадратный; for the period from 05:00 to 05:30, 0.22 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
за период с 05:30 до 06:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитают 0,95 микроватт на сантиметр квадратный; for the period from 05:30 to 06:00, 0.95 microwatts per square centimeter are subtracted from the average value actually obtained melanopic light exposure according to actimetry data;
после чего находят среднее значение соседних разностей;after which the average value of neighboring differences is found;
после чего средние значения соседних разностей умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы, следующим образом:after which the average values of adjacent differences are multiplied by the phase shift potential coefficient, as follows:
средние значения соседних разностей для периодов с 20:00 до 20:30 - с 20:30 до 21:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,1;the average values of adjacent differences for the periods from 20:00 to 20:30 - from 20:30 to 21:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.1;
средние значения соседних разностей для периодов с 20:30 до 21:00 - с 21:00 до 21:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,2;the average values of adjacent differences for the periods from 20:30 to 21:00 - from 21:00 to 21:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.2;
средние значения соседних разностей для периодов с 21:00 до 21:30 - с 21:30 до 22:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,3;the average values of adjacent differences for the periods from 21:00 to 21:30 - from 21:30 to 22:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.3;
средние значения соседних разностей для периодов с 21:30 до 22:00 - с 22:00 до 22:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,4;the average values of adjacent differences for the periods from 21:30 to 22:00 - from 22:00 to 22:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.4;
средние значения соседних разностей для периодов с 22:00 до 22:30 - с 22:30 до 23:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 22:00 to 22:30 - from 22:30 to 23:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 23:30 до 00:00 - с 00:00 до 0:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 23:30 to 00:00 - from 00:00 to 0:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 0:00 до 0:30 - с 0:30 до 01:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for periods from 0:00 to 0:30 - from 0:30 to 01:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 0:30 до 01:00 - с 01:00 до 01:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 0:30 to 01:00 - from 01:00 to 01:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 01:00 до 01:30 - с 01:30 до 02:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 01:00 to 01:30 - from 01:30 to 02:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 01:30 до 02:00 - с 02:00 до 02:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 01:30 to 02:00 - from 02:00 to 02:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 02:00 до 02:30 - с 02:30 до 03:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 02:00 to 02:30 - from 02:30 to 03:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 02:30 до 03:00 - с 03:00 до 03:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 02:30 to 03:00 - from 03:00 to 03:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 03:00 до 03:30 - с 03:30 до 04:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 03:00 to 03:30 - from 03:30 to 04:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 03:30 до 04:00 - с 04:00 до 04:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,5;the average values of adjacent differences for the periods from 03:30 to 04:00 - from 04:00 to 04:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.5;
средние значения соседних разностей для периодов с 04:00 до 04:30 - с 04:30 до 05:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,4;the average values of adjacent differences for the periods from 04:00 to 04:30 - from 04:30 to 05:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.4;
средние значения соседних разностей для периодов с 04:30 до 05:00 - с 05:00 до 05:30 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,3;the average values of adjacent differences for the periods from 04:30 to 05:00 - from 05:00 to 05:30 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.3;
средние значения соседних разностей для периодов с 05:00 до 05:30 - с 05:30 до 06:00 умножают на коэффициент потенциала сдвига фазы равный 1,2;the average values of adjacent differences for the periods from 05:00 to 05:30 - from 05:30 to 06:00 are multiplied by a phase shift potential coefficient equal to 1.2;
после чего находят сумму всех средних значений соседних разностей, умноженных на коэффициент потенциала сдвига фазы;then find the sum of all average values of adjacent differences, multiplied by the phase shift potential coefficient;
с учетом того, что сдвиг фазы биологических часов (маркер - ритм мелатонина) зависит также от интенсивности освещенности (Prayag et al., 2019): при пороговом значении 10 люкс сдвиг составляет около 30 минут, но при 5 люкс (средний ночной уровень референтной кривой - около 15 минут (60/4) и 120 минут (60*2) при 285 люкс (средний дневной уровень референтной кривой), для уравновешивания значений полученных в течение полных суток к коэффициенту сдвига, соответствующему 1 часу, рекомендовано вносить поправку сдвига делением произведения средних дневных значений разностей с учетом коэффициент потенциала сдвига КФО на 2, а для ночных значений — умножением на 4;taking into account that the phase shift of the biological clock (marker - melatonin rhythm) also depends on the light intensity (Prayag et al., 2019): at a threshold value of 10 lux the shift is about 30 minutes, but at 5 lux (average night level of the reference curve - about 15 minutes ( 60/4 ) and 120 minutes ( 60*2 ) at 285 lux (average daily level of the reference curve), to balance the values obtained over a full day to the shift coefficient corresponding to 1 hour, it is recommended to make a shift correction by dividing the product average daytime difference values taking into account the shift potential coefficient of the KFO by 2, and for nighttime values - multiplying by 4;
полученную сумму делят на значение ночного импакта света референтной кривой с учетом кривой фазового ответа равное 9,68 и делим на 4, в результате получают значение сдвигового потенциала на замедление биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки, скорректированного по силе сдвига.the resulting amount is divided by the value of the nighttime light impact of the reference curve, taking into account the phase response curve equal to 9.68, and divided by 4, resulting in the value of the shear potential for slowing down the biological clock based on the relative evening and nocturnal melanopic light load, adjusted for shear strength.
Способ оценки замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки был разработан в результате изучения результатов актиметрии 50 человек, и подтвержден методом определения сдвига биологических часов (циркадного ритма) посредством изучения пика синтеза мелатонина, посредством анализа концентрации мелатонина в слюне, полученной в течение суток (n=8). Данные статистического анализа показали сходимость и воспроизводилось результатов.A method for assessing the slowing of the biological clock based on the relative evening and night melanopic light load was developed as a result of studying the results of actimetry of 50 people, and was confirmed by the method of determining the shift of the biological clock (circadian rhythm) by studying the peak of melatonin synthesis, by analyzing the concentration of melatonin in saliva obtained in during the day (n=8). Statistical analysis data showed convergent and reproducible results.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯEXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Пример № 1Example #1
К врачу сомнологу обратился пациент К., 28 лет, в связи с нарушениями сна, синдромом хронической усталости. Со слов пациента - часто работает в ночное время. Пациенту предложено провести оценку сдвига биологических часов.Patient K., 28 years old, consulted a somnologist due to sleep disturbances and chronic fatigue syndrome. According to the patient, he often works at night. The patient is asked to evaluate the shift of the biological clock.
Для оценки замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки пациент носил актиметр регистрирующий фактически полученный уровень меланопического светового воздействия на протяжении 4 суток, после чего по данным актиметрии были вычислены средние значения фактически полученного меланопического светового воздействия суммарно за каждые 30 минут во временном периоде с 20:00 до 06:00 в микроваттах на сантиметр квадратный, далее находили разностейу между рассчитанными средними значениями фактически полученного меланопического светового воздействия и рекомендуемыми значениями уровня меланопического светового воздействия, после чего находили среднее значение соседних разностей и умножали их на коэффициент потенциала сдвига фазы. Сумму всех средних значений соседних разностей, умноженных на коэффициент потенциала сдвига фазы, делили на значение ночного импакта света референтной кривой с учетом кривой фазового ответа равное 9,68 и делили на 4, в результате получили значение сдвигового потенциала на замедление, скорректированного по силе сдвига равное 3,02 часа, что оценивается как замедление биологических часов на 3,02 часа или 3 часа и 1 минуту (расчёты представлены в таблице 1).To assess the slowing of the biological clock based on the relative evening and night melanopic light exposure, the patient wore an actimeter recording the actual level of melanopic light exposure received for 4 days, after which, according to actimetry data, the average values of the actually received melanopic light exposure were calculated in total for every 30 minutes in time period from 20:00 to 06:00 in microwatts per square centimeter, then we found the difference between the calculated average values of the actual melanopic light exposure and the recommended values for the level of melanopic light exposure, after which we found the average value of adjacent differences and multiplied them by the phase shift potential coefficient . The sum of all average values of adjacent differences, multiplied by the phase shift potential coefficient, was divided by the value of the night light impact of the reference curve, taking into account the phase response curve, equal to 9.68 and divided by 4, resulting in a value of the shear potential for deceleration, corrected for the shear force, equal to 3.02 hours, which is estimated as a slowing of the biological clock by 3.02 hours or 3 hours and 1 minute (calculations are presented in Table 1).
Таблица 1. Расчёт оценки замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки пациента КTable 1. Calculation of the biological clock slowdown assessment based on the relative evening and night melanopic light load of patient K
Данные полученные в результате применения способа оценки замедления биологических часов на основе относительной вечерней и ночной меланопической световой нагрузки, были подтверждены проведенными исследованиями сдвига пикового значения синтеза мелатонина.The data obtained as a result of applying a method for assessing the slowing of the biological clock based on the relative evening and night melanopic light load were confirmed by studies of the shift in the peak value of melatonin synthesis.
ЛитератураLiterature
1. Cederroth CR, Albrecht U, Bass J, et al. Medicine in the Fourth Dimension. Cell Metab. 2019;30(2):238-250. doi:10.1016/j.cmet.2019.06.0191. Cederroth CR, Albrecht U, Bass J, et al. Medicine in the Fourth Dimension. Cell Metab. 2019;30(2):238-250. doi:10.1016/j.cmet.2019.06.019
2. Duffy JF, Czeisler CA. Effect of Light on Human Circadian Physiology. Sleep Med Clin. 2009;4(2):165-177. doi:10.1016/j.jsmc.2009.01.0042. Duffy JF, Czeisler CA. Effect of Light on Human Circadian Physiology. Sleep Med Clin. 2009;4(2):165-177. doi:10.1016/j.jsmc.2009.01.004
3. Figueiro MG, Nagare R, Price L. Non-visual effects of light: how to use light to promote circadian entrainment and elicit alertness. Light Res Technol. 2018;50(1):38-62. doi:10.1177/14771535177215983. Figueiro MG, Nagare R, Price L. Non-visual effects of light: how to use light to promote circadian entrainment and detect alertness. Light Res Technol. 2018;50(1):38-62. doi:10.1177/1477153517721598
4. Jones SE, Lane JM, Wood AR, et al. Genome-wide association analyses of chronotype in 697,828 individuals provides insights into circadian rhythms. Nat Commun. 2019;10(1):343. Published 2019 Jan 29. doi:10.1038/s41467-018-08259-74. Jones SE, Lane JM, Wood AR, et al. Genome-wide association analyzes of chronotype in 697,828 individuals provides insights into circadian rhythms. Nat Commun. 2019;10(1):343. Published 2019 Jan 29. doi:10.1038/s41467-018-08259-7
5. Khalsa SBS, Jewett ME, Cajochen C, Czeisler CA. A phase response curve to single bright light pulses in human subjects. J Physiol. 2003;549:945–952.5. Khalsa SBS, Jewett ME, Cajochen C, Czeisler CA. A phase response curve to single bright light pulses in human subjects. J Physiol. 2003;549:945–952.
6. Lok R, Smolders KCHJ, Beersma DGM, de Kort YAW. Light, Alertness, and Alerting Effects of White Light: A Literature Overview. J Biol Rhythms. 2018;33(6):589-601. doi:10.1177/07487304187964436. Lok R, Smolders KCHJ, Beersma DGM, de Kort YAW. Light, Alertness, and Alerting Effects of White Light: A Literature Overview. J Biol Rhythms. 2018;33(6):589-601. doi:10.1177/0748730418796443
7. Phillips AJK, Vidafar P, Burns AC, et al. High sensitivity and interindividual variability in the response of the human circadian system to evening light. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019;116(24):12019-12024. doi:10.1073/pnas.19018241167. Phillips AJK, Vidafar P, Burns AC, et al. High sensitivity and interindividual variability in the response of the human circadian system to evening light. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019;116(24):12019-12024. doi:10.1073/pnas.1901824116
8. Prayag AS, Munch M, Aeschbach D, Chellappa SL, Gronfier C. Light Modulation of Human Clocks, Wake, and Sleep. Clocks Sleep. 2019 Mar;1(1):193-208. doi: 10.3390/clockssleep1010017. Epub 2019 Mar 13. PMID: 32342043; PMCID: PMC7185269.8. Prayag AS, Munch M, Aeschbach D, Chellappa SL, Gronfier C. Light Modulation of Human Clocks, Wake, and Sleep. Clocks Sleep. 2019 Mar;1(1):193-208. doi: 10.3390/clockssleep1010017. Epub 2019 Mar 13. PMID: 32342043; PMCID: PMC7185269.
9. Revell VL, Molina TA, Eastman CI. Human phase response curve to intermittent blue light using a commercially available device. J Physiol. 2012 Oct 1;590(19):4859-68. doi: 10.1113/jphysiol.2012.235416. Epub 2012 Jul 2. PMID: 22753544; PMCID: PMC34870419. Revell VL, Molina TA, Eastman CI. Human phase response curve to intermittent blue light using a commercially available device. J Physiol. 2012 Oct 1;590(19):4859-68. doi: 10.1113/jphysiol.2012.235416. Epub 2012 Jul 2. PMID: 22753544; PMCID: PMC3487041
10. Rüger M, St Hilaire MA, Brainard GC, et al. Human phase response curve to a single 6.5 h pulse of short-wavelength light. J Physiol. 2013;591(1):353-363. doi:10.1113/jphysiol.2012.23904610. Rüger M, St Hilaire MA, Brainard GC, et al. Human phase response curve to a single 6.5 h pulse of short-wavelength light. J Physiol. 2013;591(1):353-363. doi:10.1113/jphysiol.2012.239046
11. St Hilaire MA, Gooley JJ, Khalsa SB, Kronauer RE, Czeisler CA, Lockley SW. Human phase response curve to a 1 h pulse of bright white light. J Physiol. 2012;590(13):3035-3045. doi:10.1113/jphysiol.2012.22789211. St Hilaire MA, Gooley JJ, Khalsa SB, Kronauer RE, Czeisler CA, Lockley SW. Human phase response curve to a 1 h pulse of bright white light. J Physiol. 2012;590(13):3035-3045. doi:10.1113/jphysiol.2012.227892
Claims (32)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807915C1 true RU2807915C1 (en) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU128494U1 (en) * | 2012-12-19 | 2013-05-27 | ГБОУ ВПО "Самарский государственный медицинский университет" Минздрава России | DEVICE FOR IMPACT ON HUMAN BIORITHMS |
| RU2012117681A (en) * | 2012-04-27 | 2013-11-10 | Василий Федорович Пятин | HUMAN HEALTH METHOD UNDER DIFFERENT LIGHTING CONDITIONS |
| WO2018098322A1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-05-31 | Lifeq Global Limited | System and method for biometric identification using sleep physiology |
| RU2763641C1 (en) * | 2021-09-22 | 2021-12-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method for assessing the predicted shift in the corrected mean sleep phase according to the munich chrono-type questionnaire test when changing the time of daytime light exposure in individuals with a free work schedule |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2012117681A (en) * | 2012-04-27 | 2013-11-10 | Василий Федорович Пятин | HUMAN HEALTH METHOD UNDER DIFFERENT LIGHTING CONDITIONS |
| RU128494U1 (en) * | 2012-12-19 | 2013-05-27 | ГБОУ ВПО "Самарский государственный медицинский университет" Минздрава России | DEVICE FOR IMPACT ON HUMAN BIORITHMS |
| WO2018098322A1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-05-31 | Lifeq Global Limited | System and method for biometric identification using sleep physiology |
| RU2763641C1 (en) * | 2021-09-22 | 2021-12-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method for assessing the predicted shift in the corrected mean sleep phase according to the munich chrono-type questionnaire test when changing the time of daytime light exposure in individuals with a free work schedule |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПЯТИН В.Ф. Влияние активации циркадианных часов человека в ранние утренние часы на психосоматические показатели. Современные проблемы науки и образования N 2-1 2015, стр. 131. REVELL V.L. Human phase response curve to intermittent blue light us-ing a commercially available device. J Physiol. 2012 Oct 1;590(19):4859-68. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Münch et al. | Effects of prior light exposure on early evening performance, subjective sleepiness, and hormonal secretion. | |
| Turner et al. | The role of environmental light in sleep and health: effects of ocular aging and cataract surgery | |
| Hofstra et al. | How to assess circadian rhythm in humans: a review of literature | |
| Duffy et al. | Decreased sensitivity to phase-delaying effects of moderate intensity light in older subjects | |
| Smith et al. | Phase advancing the human circadian clock with blue-enriched polychromatic light | |
| Dijk et al. | Sleep physiology, circadian rhythms, waking performance and the development of sleep-wake therapeutics | |
| Van der Lely et al. | Blue blocker glasses as a countermeasure for alerting effects of evening light-emitting diode screen exposure in male teenagers | |
| Vernet et al. | Idiopathic hypersomnia with and without long sleep time: a controlled series of 75 patients | |
| Choi et al. | Reactivity of heart rate variability after exposure to colored lights in healthy adults with symptoms of anxiety and depression | |
| Figueiro et al. | Implications of controlled short-wavelength light exposure for sleep in older adults | |
| Diddige et al. | Comparison of pain levels in patients treated with 3 different orthodontic appliances-a randomized trial | |
| Smith et al. | Shaping the light/dark pattern for circadian adaptation to night shift work | |
| Tanaka et al. | Change in sleep state of the elderly before and after cataract surgery | |
| Figueiro et al. | Sleep opportunities and periodic light exposures: impact on biomarkers, performance and sleepiness | |
| Higuchi et al. | Inter-individual difference in pupil size correlates to suppression of melatonin by exposure to light | |
| Abbott | Non-24-hour sleep-wake rhythm disorder | |
| RU2807915C1 (en) | Method of assessing slowing of biological clock based on relative evening and night melanopic light load | |
| Koller et al. | Personal light dosimetry in permanent night and day workers | |
| Santhi et al. | Applications in sleep: How light affects sleep | |
| Akyar et al. | The effect of light therapy on the sleep quality of the elderly: an intervention study | |
| RU2807913C1 (en) | Method of assessing biological clock shift based on relative daytime melanopic light load | |
| Laufer et al. | Psychophysiological effects of coloured lighting on older adults | |
| EP2627407B1 (en) | Modification of parameter values of optical treatment apparatus | |
| Lee et al. | Effects of 2-hour nighttime nap on melatonin concentration and alertness during 12-hour simulated night work | |
| RU2762612C1 (en) | Method for predicting the corrected mean sleep phase according to the munich test in persons aged 18 to 22 years inclusive with an increase in screen time |