Способ оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника
Владельцы патента RU 2517367:
Слезин Валерий Борисович (RU)
Мизеров Михаил Николаевич (RU)
Мошко Мария Викторовна (RU)
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.
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.
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.
