Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, сомнологии, общественному здоровью и здравоохранению, физиологии труда, хронобиологии, может быть использовано для оценки уровня меланопического дефицита дневного света 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.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

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).

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».

Технологии биодинамического освещения (далее БДО) являются одним из наиболее интенсивно растущих сегментов рынка с более чем 4-кратным потенциалом роста в период 2019-24 гг (https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/human-centric-lighting-market-165368838.html) и последующим ростом к 2027 г. (https://www.gminsights.com/industry-analysis/human-centric-lighting-market) в мировом масштабе. Однако, маркетинговые лозунги опережают необходимые для обоснованного применения алгоритмов БДО научные знания (Stefani & Cajochen, 2021; Houser & Esposito, 2021; Brown et al., 2022; Fernandez, 2022).

Из уровня техники известно, что наиболее физиологичным является плавное нарастание уровня меланопического светового воздействия в дневное время.

Выделяют три вида зон по интенсивности рекомендуемого уровня меланопического светового воздействия: Голубая зона: рекомендовано минимизировать воздействие голубого света не выше нормативов БДО. Серая зона: воздействие света относительно нормативов БДО не учитывается. Желтая зона: рекомендовано воздействие голубого света не ниже норматива БДО.

Голубая зона (20:00-5:00). Фаза с момента, 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.

Серая зона — 5:00-6:00 и 19:00-20:00 часов: периоды начала синтеза кортизола и перед началом синтеза мелатонина подвержен индивидуальным колебаниям фазы. Предлагается не градуировать характер воздействия света данные часы.

Желтая зона — при пробуждении голубой свет стимулирует активность и обосновано должен нарастать постепенно с момента 6:00 до 9:00 (акрофаза кортизола, Debono et al., 2009). По объективным данным актиметрии (проект Light Arctic), среднее время пробуждения = 6:40, соотвественно 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 разницы 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.

За прототип нами приняты научно-обоснованные нормативы для оптимальной динамики БДО в течение 24-часов (Stefani & Cajochen, 2021; Brown et al., 2022) — в основе которого лежит фактически получаемый голубой свет, наиболее активно воздействующий на меланопсиновые рецепторы ганглиозных клеток сетчатки. Они сводятся к выводу о том, что “в дневное время рекомендуемый минимальный уровень меланопического светового воздействия на глаза составляет 250 люкс, измеренный в вертикальной плоскости на высоте ≈ 1,2 м (т.е. вертикальная освещенность на уровне глаз, в положении сидя). Если есть возможность, в первую очередь следует использовать дневной свет чтобы соответствовать этим уровням. Если требуется дополнительное электрическое освещение, полихроматический белый свет в идеале должен иметь спектр, как и естественный дневной свет, обогащаться более короткими длинами волн близкими к пику чувствительности меланопсина.

К недостаткам данных нормативов можно отнести то, что отсутствуют способы индивидуальной оценки уровня меланопического дефицита дневного света.

Технической проблемой является отсутствие способов индивидуальной оценки уровня меланопического дефицита дневного света.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ

Техническим результатом является индивидуальная оценка уровня меланопического дефицита дневного света.

Способ осуществляется следующим образом,

для оценки уровня меланопического дефицита дневного света 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 6:00 до 19:30 в микроваттах на сантиметр квадратный, далее находят разницу между рассчитанными средними значениями фактически полученного меланопического светового воздействия и рекомендуемыми значениями уровня меланопического светового воздействия следующим образом:

за период с 6:00 до 6:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 4,98 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 6:30 до 7:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 9,96 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 7:00 до 7:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 14,93 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 7:30 до 8:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 20,06 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 8:00 до 8:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 30,01 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 8:30 до 9:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 34,99 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 9:00 до 9:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 39,97 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 9:30 до 10:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 44,95 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 10:00 до 10:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 50,07 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 10:30 до 11:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 60,03 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 11:00 до 11:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 69,99 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 11:30 до 12:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 74,96 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 12:00 до 12:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 79,94 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 12:30 до 13:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 79,94 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 13:00 до 13:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 74,96 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 13:30 до 14:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 69,99 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 14:00 до 14:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 60,03 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 14:30 до 15:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 50,07 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 15:00 до 15:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 44,95 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 15:30 до 16:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 39,97 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 16:00 до 16:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 34,99 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 16:30 до 17:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 30,01 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 17:00 до 17:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 24,89 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 17:30 до 18:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 20,06 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 18:00 до 18:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 14,93 микроватт на сантиметр квадратный

за период с 18:30 до 19:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 9,96 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 19:00 до 19:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 4,98 микроватт на сантиметр квадратный;

после чего находят среднее значение соседних разниц;

находят сумму всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение;

если сумма всех разниц, имеющих отрицательное значение, не ниже минус 275 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень меланопического дефицита дневного света оценивают как низкий;

если сумма всех разниц, имеющих отрицательное значение, от минус 275 до минус 550 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень меланопического дефицита дневного света оценивают как средний;

если сумма всех разниц, имеющих отрицательное значение, ниже минус 550 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень меланопического дефицита дневного света оценивают как высокий.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример №1

В лабораторию светодизайна обратился руководитель организации с целью оптимизации уровня светового воздействия на сотрудников, работающих в районе Крайнего Севера.

Для оценки уровня меланопического дефицита дневного света сотрудники носят актиметр регистрирующий фактически полученный уровень меланопического светового воздействия, на протяжении 5 суток, после чего по данным актиметрии вычисляют среднее значение фактически полученного меланопического светового воздействия (далее МСВ) суммарно за каждые 30 минут во временном периоде с 6:00 до 19:30 в микроваттах на сантиметр квадратный, далее находят разницу между рассчитанными средними значениями фактически полученного МСВ и рекомендуемыми значениями уровня МСВ, после чего находят среднее значение соседних разниц и находят сумму всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение. Расчет для четырех сотрудников приведен в таблицах 1-4.

Таблица 1. Уровень меланопического дефицита дневного света Сотрудник №1

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 6:00 - 6:30 5,02 04,98 0,04 0,11 6:30 - 7:00 10,14 09,96 0,18 1,81 7:00 - 7:30 18,36 14,93 3,43 4,25 7:30 - 8:00 25,12 20,06 5,06 7,09 8:00 - 8:30 39,12 30,01 9,11 7,12 8:30 - 9:00 40,12 34,99 5,13 7,20 9:00 - 9:30 49,23 39,97 9,26 8,00 9:30 - 10:00 51,69 44,95 6,74 5,52 10:00 - 10:30 54,37 50,07 4,30 6,86 10:30 - 11:00 69,45 60,03 9,42 8,91 11:00 - 11:30 78,39 69,99 8,40 7,96 11:30 - 12:00 82,47 74,96 7,51 7,60 12:00 - 12:30 87,63 79,94 7,69 13,01 12:30 - 13:00 98,27 79,94 18,33 16,34 13:00 - 13:30 89,31 74,96 14,35 10,16 13:30 - 14:00 75,96 69,99 5,97 12,12 14:00 - 14:30 78,29 60,03 18,26 22,21 14:30 - 15:00 76,23 50,07 26,16 25,17 15:00 - 15:30 69,12 44,95 24,17 21,42 15:30 - 16:00 58,64 39,97 18,67 15,77 16:00 - 16:30 47,85 34,99 12,86 12,52 16:30 - 17:00 42,18 30,01 12,17 6,53 17:00 - 17:30 25,78 24,89 0,89 2,20 17:30 - 18:00 23,56 20,06 3,50 4,73 18:00 - 18:30 20,89 14,93 5,96 4,45 18:30 - 19:00 12,89 09,96 2,93 4,39 19:00 - 19:30 10,83 04,98 5,85 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение 0

Заключение: меланопический дефицит дневного света отсутствует.

Рекомендации: Коррекция световых условий на рабочем месте не требуется.

Таблица 2. Уровень меланопического дефицита дневного света Сотрудник №2

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 6:00 - 6:30 3,25 04,98 -1,73 0,41 6:30 - 7:00 12,52 09,96 2,56 1,78 7:00 - 7:30 15,93 14,93 1,00 2,46 7:30 - 8:00 23,98 20,06 3,92 3,02 8:00 - 8:30 32,12 30,01 2,11 0,63 8:30 - 9:00 34,15 34,99 -0,84 -1,92 9:00 - 9:30 36,98 39,97 -2,99 -5,19 9:30 - 10:00 37,56 44,95 -7,39 -9,46 10:00 - 10:30 38,54 50,07 -11,53 -15,36 10:30 - 11:00 40,85 60,03 -19,18 -23,41 11:00 - 11:30 42,36 69,99 -27,63 -30,51 11:30 - 12:00 41,58 74,96 -33,38 -35,27 12:00 - 12:30 42,78 79,94 -37,16 -37,57 12:30 - 13:00 41,96 79,94 -37,98 -14,49 13:00 - 13:30 83,96 74,96 9,00 13,33 13:30 - 14:00 87,64 69,99 17,65 -0,30 14:00 - 14:30 41,78 60,03 -18,25 -14,27 14:30 - 15:00 39,78 50,07 -10,29 -7,70 15:00 - 15:30 39,84 44,95 -5,11 -3,31 15:30 - 16:00 38,47 39,97 -1,50 0,52 16:00 - 16:30 37,52 34,99 2,53 4,51 16:30 - 17:00 36,49 30,01 6,48 8,44 17:00 - 17:30 35,28 24,89 10,39 11,73 17:30 - 18:00 33,12 20,06 13,06 5,68 18:00 - 18:30 13,22 14,93 -1,71 -0,39 18:30 - 19:00 10,89 09,96 0,93 -0,30 19:00 - 19:30 3,45 04,98 -1,53 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение -199,43

Заключение: меланопический дефицит дневного света не ниже минус 275 микроватт на сантиметр квадратный, оценивается как низкий.

Рекомендации: Коррекция световых условий на рабочем месте не требуется.

Таблица 3. Уровень меланопического дефицита дневного света Сотрудник №3

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 6:00 - 6:30 2,63 04,98 -2,36 -1,78 6:30 - 7:00 8,76 09,96 -1,20 -1,83 7:00 - 7:30 12,47 14,93 -2,47 -2,52 7:30 - 8:00 17,49 20,06 -2,57 -0,76 8:00 - 8:30 31,06 30,01 1,05 -0,18 8:30 - 9:00 33,58 34,99 -1,42 -6,70 9:00 - 9:30 27,99 39,97 -11,98 -16,83 9:30 - 10:00 23,28 44,95 -21,67 -21,49 10:00 - 10:30 28,77 50,07 -21,30 -20,95 10:30 - 11:00 39,43 60,03 -20,61 -33,71 11:00 - 11:30 23,18 69,99 -46,81 -40,49 11:30 - 12:00 40,79 74,96 -34,17 -43,86 12:00 - 12:30 26,39 79,94 -53,55 -54,26 12:30 - 13:00 24,98 79,94 -54,96 -25,72 13:00 - 13:30 78,48 74,96 3,52 4,93 13:30 - 14:00 76,32 69,99 6,33 -8,66 14:00 - 14:30 36,39 60,03 -23,64 -21,91 14:30 - 15:00 29,89 50,07 -20,18 -21,61 15:00 - 15:30 21,92 44,95 -23,03 -12,63 15:30 - 16:00 37,74 39,97 -2,24 -3,23 16:00 - 16:30 30,76 34,99 -4,23 -6,00 16:30 - 17:00 22,25 30,01 -7,77 -2,01 17:00 - 17:30 28,64 24,89 3,75 3,63 17:30 - 18:00 23,56 20,06 3,50 0,84 18:00 - 18:30 13,11 14,93 -1,82 -0,92 18:30 - 19:00 9,95 09,96 -0,02 -1,14 19:00 - 19:30 2,73 04,98 -2,26 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение -349,16

Заключение: меланопический дефицит дневного света находится в диапазоне от минус 275 до минус 550 микроватт на сантиметр квадратный, оценивается как средний.

Рекомендации: Требуется коррекция световых условий на рабочем месте, установка системы биодинамического (антропоцентрического) освещения.

Таблица 4. Уровень меланопического дефицита дневного света Сотрудник №4

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 6:00 - 6:30 1,27 04,98 -3,71 -4,39 6:30 - 7:00 4,89 09,96 -5,07 -5,33 7:00 - 7:30 9,35 14,93 -5,58 -6,38 7:30 - 8:00 12,88 20,06 -7,18 -8,02 8:00 - 8:30 21,14 30,01 -8,87 -15,06 8:30 - 9:00 13,73 34,99 -21,26 -22,61 9:00 - 9:30 16,01 39,97 -23,96 -22,43 9:30 - 10:00 24,05 44,95 -20,90 -24,64 10:00 - 10:30 21,70 50,07 -28,37 -31,93 10:30 - 11:00 24,55 60,03 -35,48 -36,26 11:00 - 11:30 32,95 69,99 -37,04 -46,71 11:30 - 12:00 18,59 74,96 -56,37 -59,61 12:00 - 12:30 17,10 79,94 -62,84 -59,48 12:30 - 13:00 23,81 79,94 -56,13 -34,30 13:00 - 13:30 62,48 74,96 -12,48 -22,75 13:30 - 14:00 36,97 69,99 -33,02 -32,31 14:00 - 14:30 28,43 60,03 -31,60 -28,77 14:30 - 15:00 24,13 50,07 -25,94 -22,58 15:00 - 15:30 25,72 44,95 -19,23 -20,92 15:30 - 16:00 17,37 39,97 -22,60 -20,29 16:00 - 16:30 17,00 34,99 -17,99 -14,92 16:30 - 17:00 18,16 30,01 -11,85 -8,35 17:00 - 17:30 20,03 24,89 -4,86 -2,28 17:30 - 18:00 20,36 20,06 0,30 -3,95 18:00 - 18:30 6,73 14,93 -8,20 -6,76 18:30 - 19:00 4,64 09,96 -5,32 -4,08 19:00 - 19:30 2,13 04,98 -2,85 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение -565,12

Заключение: меланопический дефицит дневного света ниже минус 550 микроватт на сантиметр квадратный, оценивается как высокий.

Рекомендации: Необходима коррекция световых условий на рабочем месте, установка системы биодинамического (антропоцентрического) освещения.

Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, сомнологии, общественному здоровью и здравоохранению, физиологии труда, хронобиологии, может быть использовано для оценки уровня меланопического дефицита дневного света. Лица старше 18 лет носят актиметр, регистрирующий фактически полученный уровень меланопического светового воздействия, не менее 3 суток. По данным актиметрии вычисляют среднее значение фактически полученного меланопического светового воздействия суммарно за каждые 30 минут во временном периоде с 6:00 до 19:30 в микроваттах на сантиметр квадратный. Далее находят разницу между рассчитанными средними значениями фактически полученного меланопического светового воздействия и рекомендуемыми значениями. Находят среднее значение соседних разниц. Находят сумму всех средних значений соседних разниц, которые имеют отрицательное значение. Если сумма всех разниц, имеющих отрицательное значение, выше минус 275 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень меланопического дефицита дневного света оценивают как низкий. Если сумма всех разниц, имеющих отрицательное значение, от минус 275 до минус 550 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень меланопического дефицита дневного света оценивают как средний. Если сумма всех разниц, имеющих отрицательное значение, ниже минус 550 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень меланопического дефицита дневного света оценивают как высокий. Способ обеспечивает индивидуальную оценку уровня меланопического дефицита дневного света на основании актиметрии, регистрирующей фактически полученный уровень меланопического светового воздействия. 4 табл., 1 пр.

Способ оценки уровня меланопического дефицита дневного света, характеризующийся тем что, для оценки уровня меланопического дефицита дневного света 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 6:00 до 19:30 в микроваттах на сантиметр квадратный, далее находят разницу между рассчитанными средними значениями фактически полученного меланопического светового воздействия и рекомендуемыми значениями уровня меланопического светового воздействия следующим образом: