СПОСОБ ОКАЗАНИЯ АКТИВИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА СВЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ОТ СВЕТОДИОДНОГО ИСТОЧНИКА Российский патент 2014 года по МПК A61N5/06 A61B5/476 

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника.

В настоящее время отмечается широкое распространение новых источников освещения на основе полупроводниковых светодиодов. Такие полупроводниковые источники света обладают не только чрезвычайно высокой эффективностью, но (если они построены по принципу RGB-смешения) и способностью варьировать качественные (цвет, спектр), количественные (интенсивность) и модуляционные (частота вспышек) параметры света по заданному алгоритму. Это качество получило название «интеллектуальный свет».

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения воздействия на функциональное состояние человека светового излучения (RU, патент №2217182. кл. A61N 5/06, 2001.)

Недостатками известного способа является невозможность оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в возможности оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека светового излучения от светодиодного источника.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника, согласно изобретению, воздействие белым светом, варьируемого по цветовой температуре в диапазоне 1700К - 10000К осуществляют на открытые глаза человека, регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и по снижению спектральной мощности альфа- и тета-ритмов более чем на 25% от фоновых значений оценивают воздействие как активирующее.

Проводили исследование особенностей воздействия на функциональное состояние головного мозга человека динамически управляемого («интеллектуального») света от полупроводникового источника с цветовой температурой, варьируемой в диапазоне от теплого 1700К до холодного 10000К оттенков белого света.

Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.

В ходе проведения исследования апробировался опытный образец светодиодного источника интеллектуального света, управляемого с помощью специального программного обеспечения. Световой поток источника света в зависимости от цветовой температуры составлял 1000-4000 лм. Цветовая температура белого света изменялась и устанавливалась в диапазоне 1700К - 10000К. Индекс цветопередачи для этих цветовых температур лежал в диапазоне 80-90.

Во время экспозиции белого света с различными цветовыми температурами регистрировалась электрическая активность головного мозга обследуемых. В исследовании принимали участие 20 человек в возрасте от 17 до 47 лет (9 женщин, 11 мужчин) со средним возрастом 28.55±3.23 лет (здесь и далее после среднего значения приводится его стандартная ошибка).

Запись ЭЭГ проводилась с помощью электроэнцефалографа «Телепат-104Д» (г. Санкт-Петербург) монополярным методом по международной системе «10-20» в точках Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5 и T6 с индифферентными электродами, расположенными на мочках ушей. Частота оцифровки сигналов составляла 250 Гц, полоса пропускания по высоким частотам - 35 Гц, постоянная времени - 0.3 с.

В качестве контрольного состояния использовалась ЭЭГ при открытых глазах. Далее обследуемые, оставаясь с открытыми глазами, подвергались последовательному воздействию 5-ти вариантов освещения, различающихся предустановленной цветовой температурой светодиодного источника. Длительность фоновой записи и проб с различной освещенностью соответствовала 2 мин в каждом случае, интервалы между экспозициями света также имели продолжительность в 2 мин.

Изучение полученных данных проводилось визуально и с помощью спектрального анализа. Определялись значения спектральной мощности альфа-, тета-, дельта- и бета-ритмов во всех регистрируемых областях коры головного мозга на всех упомянутых этапах регистрации мозговой активности. Спектральный анализ осуществлялся с помощью электроэнцефалографической программы «WinEEG Версия 1.3». Эпоха анализа при расчете спектров составляла 4 с. Усредненные спектральные показатели вычислялись по всей продолжительности фоновой записи и ЭЭГ во время воздействия световых проб.

При статистической обработке полученных результатов рассчитывались средние значения анализируемых характеристик, их стандартные отклонения, стандартные ошибки среднего значения. Определение степени достоверности различий усредненных показателей проводилось в статистическом пакете программ «Statistica 6» по уровню p<0.05 с использованием критерия Вилкоксона.

Визуальный анализ динамики ЭЭГ во время экспозиций белого света с варьируемой цветовой температурой показал наличие неоднозначных реакций в группе обследуемых на освещение от светодиодного источника. В ряде случаев наблюдалось видимое снижение выраженности альфа-ритма с тенденцией к переходу от постоянной активности к эпизодическим вспышкам и нерегулярным волнам. Исходя из описанного типа реакции была выделена группа из 10 человек (26.30±3.26 лет, 6 женщин и 4 мужчин) с преимущественным ослаблением альфа-ритма.

В группе определяется тенденция к снижению мощности альфа-ритма по всем пробам, кроме экспозиции света с 4800 К. При освещенности с 10000К ослабление спектральной мощности альфа-ритма становится наиболее заметным и достоверным в ряде областей (p<0.05 в C3 и T5), при этом происходит еще и умеренное уменьшение мощности тета-ритма (p<0.05 в Fp1, C4, P3, P4, O1, O2, F7 и T5). Какого-либо существенного влияния предъявляемого света на мощность дельта- и бета-ритмов в рассматриваемой группе не прослеживается.

Общий характер изменений ЭЭГ у обследуемых свидетельствует об активирующем воздействии на них света. Известно, что подавление, угнетение, снижение мощности альфа-активности без замещения медленными волнами связывают с возрастанием уровня активации центральной нервной системы, повышением уровня бодрствования. Не только не увеличение, а ослабление тета-ритма подтверждает активирующее действие света на обследуемых в группе.

Способ оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника поясняется примерами.

Пример 1.

Испытуемый Я-ев, 20 лет.

Проводилась регистрация ЭЭГ при открытых глазах как в состоянии пассивного бодрствования, так и при воздействии белым светом от светодиодного источника с цветовой температурой 1700К. Длительность экспозиции 120 секунд. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.

Уровень изменений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно исходного состояния приведен в Табл. 1. Во всех отведениях уровень спектральной мощности альфа-ритма снизился более чем на 39%. Спектральная мощность тета-ритма также уменьшилась во всех областях более чем на 27%.

Таким образом, световое воздействие с цветовой температурой 1700 К понижает спектральную мощность альфа- и тета-ритмов более чем на 25%, что свидетельствует о повышении уровня активации коры головного мозга. В целом, для обследуемого Я-ва белый свет с 1700К является активирующим.

Таблица 1 Изменения спектральной мощности альфа и тета-ритма испытуемого Я-ва при воздействии света с цветовой температурой 1700К Отведения α-ритм θ-ритм % изменений Фон Свет Фон Свет α-ритм θ-ритм Fp1 48,80 13,65 7,80 4,07 -72,03 -47,82 Fp2 44,50 13,21 6,90 3,69 -70,31 -46,52 F3 48,80 17,55 7,80 4,21 -64,04 -46,03 F4 46,30 15,47 7,30 3,96 -66,59 -45,75 C3 48,70 18,55 7,70 4,16 -61,91 -45,97 C4 46,50 16,21 7,00 3,86 -65,14 -44,86 P3 50,20 30,37 10,80 6,03 -39,50 -44,17 P4 53,50 30,83 6,90 4,52 -42,37 -34,49 O1 76,70 38,70 6,20 4,02 -49,54 -35,16 O2 130,60 66,23 7,40 4,41 -49,29 -40,41 F7 29,40 6,98 3,70 2,69 -76,26 -27,30 F8 34,40 9,06 5,80 3,48 -73,66 -40,00 T3 22,50 8,84 4,00 2,20 -60,71 -45,00 T4 23,30 9,90 5,20 2,39 -57,51 -54,04 T5 18,20 10,93 4,20 2,30 -39,95 -45,24 T6 31,30 14,84 3,60 2,39 -52,59 -33,61

Пример 2.

Испытуемая Т-ва, 21 год.

Проводилась регистрация ЭЭГ при открытых глазах как в состоянии пассивного бодрствования, так и при воздействии белым светом от светодиодного источника с цветовой температурой 10000К. Длительность экспозиции 120 с. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.

Уровень изменений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно фонового состояния при открытых глазах приведен в Табл. 2. Во всех отведениях спектральная мощность альфа-ритма снизилась более чем на 64%. В отведениях C3, C4, P3, O1, F7, T3, T5 спектральная мощность тета-ритма также уменьшилась более чем на 29%.

Исходя из того, что снижение спектральной мощности альфа-ритма произошло более чем на 25% во всех областях, а спектральной мощности тета-ритма - в части отведений, можно говорить о повышении уровня активации коры головного мозга в ответ на световое воздействие с цветовой температурой 10000 К, больше выраженное по левому полушарию. В целом, для обследуемой Т-ой белый свет с 10000К является активирующим.

Таблица 2 Изменения спектральной мощности альфа и тета-ритма испытуемой Т-вой при воздействии света с цветовой температурой 10000К Отведения α-ритм θ-ритм % изменений Фон Свет Фон Свет α-ритм θ-ритм Fp1 9,96 2,92 9,12 10,37 -70,68 13,71

Fp2 10,15 3,12 9,13 8,78 -69,26 -3,83 F3 13,27 3,1 9,72 7,59 -76,64 -21,91 F4 12,32 3,51 8,88 8,09 -71,51 -8,90 C3 20,08 3,15 10,81 6,69 -84,31 -38,11 C4 25,02 4,6 11,04 7,83 -81,61 -29,08 P3 39,25 3,9 12,03 7,04 -90,06 -41,48 P4 36,18 5,12 10,28 8,93 -85,85 -13,13 O1 47,82 5,1 11,32 7,52 -89,34 -33,57 O2 59,5 7,66 14,24 11,35 -87,13 -20,29 F7 7,31 2,56 6,8 4,47 -64,98 -34,26 F8 5,55 1,74 4,81 5,10 -68,65 6,03 T3 8,05 2,06 6,26 3,56 -74,41 -43,13 T4 5,56 1,49 4,27 4,16 -73,20 -2,58 T5 14,91 2,86 6,86 4,58 -80,82 -33,24 T6 21,19 3,29 4,59 5,73 -84,47 24,84

Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.

Исходя из полученных данных можно сделать заключение, что при экспозиции белого света с цветовой температурой в диапазоне 1700К - 10000К спектральный анализ электроэнцефалограммы показал, что по снижению спектральной мощности альфа- и тета-ритмов более чем на 25% от фоновых значений делают вывод о том, что световое воздействие повышает уровень активации коры головного мозга и является активирующим.

Предложенный способ позволяет осуществить индивидуальный подбор цветовой температуры в диапазоне 1700К - 10000К, оказывающей активирующее воздействие на функциональное состояние человека, при воздействии на него светового излучения от светодиодного источника.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в профессиональной патологии. Воздействие белым светом, варьируемым по цветовой температуре в диапазоне 1700 К - 10000 К, осуществляют на открытые глаза человека. Регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и по снижению спектральной мощности альфа- и тета-ритмов более чем на 25% от фоновых значений оценивают воздействие как активирующее. Способ позволяет осуществить индивидуальный подбор цветовой температуры, оказывающий активирующее воздействие. 2 табл., 2 пр.

Способ оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника, отличающийся тем, что воздействие белым светом, варьируемое по цветовой температуре в диапазоне 1700 К - 10000 К, осуществляют на открытые глаза человека, регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и по снижению спектральной мощности альфа- и тета-ритмов более чем на 25% от фоновых значений оценивают воздействие как активирующее.