Способ оценки уровня вечерней меланопической световой нагрузки Российский патент 2024 года по МПК A61N5/06 

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 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.

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 lux (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 вечернее время рекомендовано сократить уровень меланопического светового воздействия до 10 люкс, по крайней мере, за 3 часа до сна. Во время сна рекомендуемый максимальный уровень меланопического светового воздействия составляет 1 люкс.

К недостаткам данных нормативов можно отнести то, что отсутствуют способы индивидуальной оценки уровня вечерней меланопической световой нагрузки.

Технической проблемой является отсутствие способов индивидуальной оценки уровня вечерней меланопической световой нагрузки.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ

Техническим результатом является индивидуальная оценка уровня вечерней меланопической световой нагрузки.

Способ осуществляется следующим образом,

для оценки уровня вечерней 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 05:00 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 20:00 до 20:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 1,46 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 20:30 до 21:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 1,02 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 21:00 до 21:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,88 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 21:30 до 22:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,73 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 22:00 до 22:30 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,44 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 22:30 до 23:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,29 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 23:00 до 00:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,15 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 00:00 до 05:00 из среднего значения, фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0 микроватт на сантиметр квадратный;

после чего находят среднее значение соседних разниц;

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

если сумма всех разниц, имеющих положительное значение не превышает 15 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают, как низкий;

если сумма всех разниц, имеющих положительное значение от 15 до 50 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают, как средний;

если сумма всех разниц, имеющих положительное значение превышает 50 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают, как высокий.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример №1

В лабораторию светодизайна обратился руководитель организации с целью оптимизации уровня светового воздействия на сотрудников, работающих в вечернюю смену.

Для оценки вечерней меланопической световой нагрузки 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 20:00 до 05:00 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 положительное значение. Расчет для четырех сотрудников приведен в таблицах 1-4.

Таблица 1 Уровень вечерней меланопической световой нагрузки Сотрудник №1

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 20:00 - 20:30 0,79 01,46 -0,68 -0,67 20:30 - 21:00 0,36 01,02 -0,66 -0,60 21:00 - 21:30 0,34 00,88 -0,54 -0,51 21:30 - 22:00 0,25 00,73 -0,48 -0,41 22:00 - 22:30 0,09 00,44 -0,35 -0,29 22:30 - 23:00 0,06 00,29 -0,23 -0,17 23:00 - 23:30 0,04 00,15 -0,11 -0,13 23:30 - 00:00 0,00 00,15 -0,15 -0,08 00:00 - 00:30 0,00 00,00 0,00 0,00 00:30 - 01:00 0,00 00,00 0,00 0,00 01:00 - 01:30 0,00 00,00 0,00 0,00 01:30 - 02:00 0,00 00,00 0,00 0,00 02:00 - 02:30 0,00 00,00 0,00 0,00 02:30 - 03:00 0,00 00,00 0,00 0,00 03:00 - 03:30 0,00 00,00 0,00 0,00 03:30 - 04:00 0,00 00,00 0,00 0,00 04:00 - 04:30 0,00 00,00 0,00 0,00 04:30 - 05:00 0,00 00,00 0,00 0,00 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют положительное значение 0,00

Заключение: Вечерняя меланопическая световая нагрузка отсутствует.

Рекомендации: Коррекция световых условий не требуется.

Таблица 2 Уровень вечерней меланопической световой нагрузки Сотрудник №2

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 20:00 - 20:30 1,62 01,46 0,16 0,38 20:30 - 21:00 1,62 01,02 0,60 0,40 21:00 - 21:30 1,08 00,88 0,20 0,41 21:30 - 22:00 1,35 00,73 0,62 0,63 22:00 - 22:30 1,08 00,44 0,64 0,58 22:30 - 23:00 0,81 00,29 0,52 0,73 23:00 - 23:30 1,08 00,15 0,93 1,20 23:30 - 00:00 1,62 00,15 1,47 1,28 00:00 - 00:30 1,08 00,00 1,08 0,95 00:30 - 01:00 0,81 00,00 0,81 0,54 01:00 - 01:30 0,27 00,00 0,27 0,27 01:30 - 02:00 0,27 00,00 0,27 0,41 02:00 - 02:30 0,54 00,00 0,54 0,54 02:30 - 03:00 0,54 00,00 0,54 0,54 03:00 - 03:30 0,54 00,00 0,54 0,41 03:30 - 04:00 0,27 00,00 0,27 0,27 04:00 - 04:30 0,27 00,00 0,27 0,41 04:30 - 05:00 0,54 00,00 0,54 0,54 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют положительное значение 10,48

Заключение: Уровень вечерней меланопической световой нагрузки не превышает 15 микроватт на сантиметр квадратный, оценивается как низкий.

Рекомендации: Придерживаться привычного режима, рекомендовать включение фильтра синего света на экранах (искусственных источниках синего света) на 30-60 минут ранее обычного.

Таблица 3 Уровень вечерней меланопической световой нагрузки Сотрудник №3

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 20:00 - 20:30 3,13 01,46 1,66 1,49 20:30 - 21:00 2,34 01,02 1,32 0,81 21:00 - 21:30 1,17 00,88 0,29 0,95 21:30 - 22:00 2,34 00,73 1,61 1,76 22:00 - 22:30 2,34 00,44 1,90 1,39 22:30 - 23:00 1,17 00,29 0,88 0,95 23:00 - 23:30 1,17 00,15 1,03 1,61 23:30 - 00:00 2,34 00,15 2,19 2,07 00:00 - 00:30 1,95 00,00 1,95 1,76 00:30 - 01:00 1,56 00,00 1,56 1,17 01:00 - 01:30 0,78 00,00 0,78 0,78 01:30 - 02:00 0,78 00,00 0,78 0,78 02:00 - 02:30 0,78 00,00 0,78 0,59 02:30 - 03:00 0,39 00,00 0,39 0,39 03:00 - 03:30 0,39 00,00 0,39 0,39 03:30 - 04:00 0,39 00,00 0,39 0,59 04:00 - 04:30 0,78 00,00 0,78 0,78 04:30 - 05:00 0,78 00,00 0,78 0,78 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют положительное значение 19,05

Заключение: Уровень вечерней меланопической световой нагрузки находится в диапазоне от 15 до 50 микроватт на сантиметр квадратный, оценивается как средний.

Рекомендации: Включение фильтра синего света на экранах (искусственных источниках синего света) на 60-90 минут ранее обычного, рекомендуется использование устройств утреннего света (либо биодинамического освещения) и дополнительная оценка сна и режима света специалистом (хронобиолог, сомнолог).

Таблица 4 Уровень вечерней меланопической световой нагрузки Сотрудник №4

Временной интервал Среднее значение фактически полученного уровня МСВ (микроватт/см²) Рекомендуемые значения уровня МСВ (микроватт/см²) Разница Среднее значение разниц 20:00 - 20:30 9,38 01,46 7,91 6,57 20:30 - 21:00 6,25 01,02 5,23 6,08 21:00 - 21:30 7,81 00,88 6,93 5,45 21:30 - 22:00 4,69 00,73 3,96 6,45 22:00 - 22:30 9,38 00,44 8,94 7,45 22:30 - 23:00 6,25 00,29 5,96 7,59 23:00 - 23:30 9,38 00,15 9,23 8,45 23:30 - 00:00 7,81 00,15 7,66 8,52 00:00 - 00:30 9,38 00,00 9,38 7,81 00:30 - 01:00 6,25 00,00 6,25 4,05 01:00 - 01:30 1,85 00,00 1,85 1,36 01:30 - 02:00 0,86 00,00 0,86 0,99 02:00 - 02:30 1,11 00,00 1,11 1,09 02:30 - 03:00 1,06 00,00 1,06 1,57 03:00 - 03:30 2,08 00,00 2,08 1,50 03:30 - 04:00 0,91 00,00 0,91 0,99 04:00 - 04:30 1,06 00,00 1,06 1,46 04:30 - 05:00 1,85 00,00 1,85 1,85 Сумма всех средних значений соседних разниц, которые имеют положительное значение 79,21

Заключение: Уровень вечерней меланопической световой нагрузки превышает 50 микроватт на сантиметр квадратный, оценивается как высокий.

Рекомендации: Включение фильтра синего света на экранах (искусственных источниках синего света) не менее чем за 90 минут ранее обычного, необходимо использование устройств утреннего света (либо биодинамического освещения), а также применение малых доз мелатонина (либо агонистов) после оценки циркадной фазы специалистом (хронобиологом, сомнологом).

Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, сомнологии, общественному здоровью и здравоохранению, физиологии труда, хронобиологии, и может быть использовано для оценки уровня вечерней меланопической световой нагрузки. 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 20:00 до 05:00 в микроваттах на сантиметр квадратный. 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 положительное значение. Если сумма всех разниц, имеющих положительное значение, ниже 15 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают как низкий. Если сумма всех разниц, имеющих положительное значение, от 15 до 50 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают как средний. Если сумма всех разниц, имеющих положительное значение, превышает 50 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают как высокий. Способ обеспечивает индивидуальную оценку уровня вечерней меланопической световой нагрузки на основании актиметрии, регистрирующей фактически полученный уровень меланопического светового воздействия. 4 табл., 1 пр.

Способ оценки уровня вечерней меланопической световой нагрузки, характеризующийся тем, что для оценки уровня вечерней 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 05:00 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 20:00 до 20:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 1,46 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 20:30 до 21:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 1,02 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 21:00 до 21:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,88 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 21:30 до 22:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,73 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 22:00 до 22:30 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,44 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 22:30 до 23:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,29 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 23:00 до 00:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0,15 микроватт на сантиметр квадратный;

за период с 00:00 до 05:00 из среднего значения фактически полученного меланопического светового воздействия по данным актиметрии вычитаем 0 микроватт на сантиметр квадратный;

после чего находят среднее значение соседних разниц;

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

если сумма всех разниц, имеющих положительное значение, ниже 15 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают как низкий;

если сумма всех разниц, имеющих положительное значение, от 15 до 50 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают как средний;

если сумма всех разниц, имеющих положительное значение, превышает 50 микроватт на сантиметр квадратный, то уровень вечерней меланопической световой нагрузки оценивают как высокий.