CZ2020688A3

CZ2020688A3 - Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem

Info

Publication number: CZ2020688A3
Application number: CZ2020-688A
Authority: CZ
Inventors: Hynek Medřický
Original assignee: Hynek Medřický; Jesenský, Daniel; Jesenský Daniel, Ph.D., MSc.; Štěpán, Daniel; Štěpán Daniel Mgr.
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-08-03
Also published as: JP7846115B2; KR20230121753A; US20240060606A1; CA3200581A1; US12398848B2; CN116762479A; JP2024500346A; WO2022130268A1; EP4265065A1; CZ309539B6

Abstract

Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem, obsahuje alespoň jeden modrý čip překrytý luminoforem a alespoň jeden červený čip s maximem vyzařované energie ve vlnové délce l=670 až 680 nm, přičemž poměr mezi modrou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 400 až 490 nm a zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm činí 1: 1,6 maximálně nebo poměr mezi zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm a červenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 570 až 780 nm činí 1: 3 minimálně.

Description

Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem

Oblast techniky

Svítidla pro každodenní použití s účinkem reparace sítnice

Dosavadní stav techniky

Jak ukazuje množství vědeckých review a publikací, použití červeného světla pro obecnou léčbu je známé. Červené světlo se používá jak pro léčbu psychických stavů, například sezónních depresí, tak pro léčbu ran či pro léčbu mozku. Léčbou sítnice pomocí červeného světla se zabývá množství publikací, například Is light with lack of red spectral components a risk factor for age-related macular degeneration (AND)?, SCHIERZ, Christoph. CIExO46: 2019 Proceedings of the 29th CIE SESSION Washington DC, USA, June 14-22, 2019. 2019. Publikace se věnuje shrnutí problematiky škodlivosti modrého světla a jeho spojení s věkově-vázanou makulámí degenerací a také možnostmi její léčby pomocí červeného světla. Samotná publikace v závěru mimo jiné uvádí, že:

- 1 přes to, že mnohé publikace uvádí škodlivost modrého a léčivost červeného světla, není možné zaujmout k problematice jasné stanovisko, protože i jednotlivé publikace vykazují rozpory ve výsledcích.

- Není zatím známý ideální „zdravý“ poměr mezi intenzitou modrého a červeného světla, pokud se kombinují. Publikace studují převážně vliv každé barevné oblasti zvlášť, případně za sebou, nikoli v kombinaci.

- Implementace poznatků o modrém a červeném světle do každodenního života je zatím nedostupná - toto tvrzení krásně vystihuje stav techniky.

Dalšími publikacemi je například Photobiomodulation for the treatment of retinal diseases: a review, GENEVA, Ivayla I. International journal of ophthalmology, 2016, 9.1: 145 nebo Red light of the visual spectrum attenuates cell death in culture and retinal ganglion cell death in situ, DEL OLMO-AGUADO, Susana; NÚŇEZ-ALVAREZ, Claudia; OSBORNE, Neville N. Acta Ophthahnologica, 2016, 94.6: e481-e491, nebo Mitochondrial signal transduction in accelerated wound and retinal healing by near-infrared light therapy, EELLS, Janis T., et al. Mitochondrion, 2004, 4.5-6: 559-567.

Prodloužení světelného spektra a navýšení intenzity v červené oblasti nabízí většina pěstebních světel, mezi nimi například výrobce LEDmeGROW, Kindle Grow Lights nebo Vova. Tato svítidla se snaží simulovat rostlinám přirozené záření a zpravidla jsou obohaceny o intenzivnější modrou a červenou oblast.

Co se týče patentových dokumentů, kombinace bílého LED zdroje a červeného LED zdroje je již známá, a to za účelem zvýšením CRI nebo za účelem změny teploty chromatičnosti. Zastupujícím dokumentem je například dokument WO2011143907A1, který popisuje popisuje světelný zdroj kombinující bílý LED zdroj a červený LED zdroj pro zvýšení CRI výsledného zdroje světla. Tento patent tvoří obecný stav techniky ve smyslu kombinace bílého a červeného zdroje ke zvýšení CRI.

Dalším dokumentem je například CN101540362A, který popisuje světelný zdroj v barvě teplá bílá, kombinující bílý LED zdroj a červený LED. Podobně jako dokument WO2011143907A1 tvoří

-1 CZ 2020 - 688 A3 stav techniky ve smyslu kombinace bílého a červeného zdroje, ale k jinému účelu - pro tvorbu teplé bílé.

Dokumentem ze stavu techniky je i WO2014013462, který popisuje světelný zdroj s nastavitelnou teplotou chromatičnosti, který obsahuje bílý LED zdroj, modrý LED zdroj a červený LED zdroj a luminofor, který převádí alespoň bílá led zdroj na lime zdroj. Podobně jako citované dokumenty popisuje i tento dokument světlo k jinému účelu, než je reparace sítnice.

Podstata vynálezu

Bylo vytvořeno svítidlo, které disponuje okamžitou reparační funkcí sítnice oka, které je vystavováno působení nebezpečného modrého záření tzv. blue light hazard při běžném životě.

Samotnou reparaci zajišťuje červená složka světla v oblasti 660 nm až 680 nm, kterou však při přidání k běžnému bílému LED čipu o teplotě chromatičnosti 4000 K a CRI 80 až 90 způsobí zrůžovění vyzařovaného světla což v drtivé většině případů aplikací není žádoucí pro uživatelský dojem. Proto byl model svítidla s reparační složkou přihlašovatelem nejdříve zavržen. Omylem však jeden z vynálezců zkombinoval reparační červený LED čip s bílým LED čipem o teplotě chromatičnosti 2700 K s CRI 98 a překvapivě bylo zjištěno, že nedochází ke zrůžovění vyzařovaného světla nýbrž ještě k zesílení teple bílého světla, vyvozující relaxační atmosféru. Toto zjištění přimělo přihlašovatele začít pátrat, co způsobilo, že světlo s daleko vyšším podílem červené spektrální složky nebylo dalším přídavkem reparačního červeného čipu taktéž ovlivněno přechodem do růžové barvy. Díky tomu bylo následně zjištěno, že podíl zelené spektrální složky v oblasti 490 až 570 nm v momentě, kdy přesáhne určitou mez nedokáže vyzařované světlo další přídavek jakékoli barevné spektrální složky vypufrovat. Nýbrž způsobí rozpad bíle vyzařovaného světla na jeho jednotlivé komponenty, podle převládající z nich. Např. ke svítidlu sestávajícího se z bílých LED čipů o CCT 4000 K a CRI 98 bylo při přidání červeného LED čipu s 0,48 % LUX vůči bílým čipům zjištěno zrůžovění vyzařovaného světla, viz. Spektrum A), jelikož podíl zelené složky spektra přesahoval hranici 1,6 vůči podílu modré složky.

U svítidla sestaveného z bílých LED čipů o CT 4000 K a CRI 98 s přídavkem modrých čipů o maximu 475 nm a podílu 3,9 % LUX vůči bílým čipům a tyrkysových LED čipů o maximu 495 nm a podílu 9,54 % LUX vůči bílým čipům a lime čipu převládajících vyzařovaných vlnových délkách 490 až 570 nm bylo vyzařované světlo silně zelené, viz spektrum D). Nicméně po přidání podílu modré složky na poměr modré vůči zelené 1:1,6 získalo vyzařované světlo opět bílou barvu. Tedy pouze vyladěním poměru mezi modrou a zelenou na hodnoty 1:1,6 maximálně,

Jakmile se podíl zelené zvýší viz. spektrum D2) nad tuto hranici, projeví se přídavek jakékoli barvy oproti bílému světlu viditelně změnou odstínu.

Další pozorovaný jev byl zjištěn u svítidel sestavených z teple bílých LED čipů o CCT 2700 K a CRI 98, což již samo o sobě vyzařuje poměrně teple bílé světlo a bylo tedy očekáváno zrůžovění vyzařovaného světla. Nicméně, k velkému překvapení se tak nestalo. Bylo sestaveno úžasně relaxační teple bíle vyzařující svítidlo, které nevykazovalo ani náznak zrůžovění. Později bylo zjištěno, že taktéž rozhodující roli má poměr zelené spektrální složky vůči červené spektrální složce. Přesně poměr zelené vůči červené je 1:3a vyšší. Tedy, např. jeden díl zelené a minimálně 3 díly červené spektrální složky. Pak je přídavek červeného reparačního LED čipu tzv. vypufrován a zajistí se stále teple bílé vyzařování zdroje.

Dále zjištěné závěry potvrzuje rozdíl mezi spektry D) a D2). Spectrum D) reprezentuje prototyp svítidla, které je sestaveno z bílých LED čipů o CCT 4000 K a CRI 98, prokognitivních modrých LED čipů, prokognitivních tyrkysových LED čipů, zelených LED čipů a červených reparačních čipů. Toto spektrum bylo shledáno subjektivním testováním jako výrazně zelené všemi hodnotiteli. Avšak v momentě, kdy jsou do tohoto prototypového svítidla přidány modré LED čipy navíc,

-2 CZ 2020 - 688 A3 reprezentované nyní spektrem D2), sníží se poměr zelené spektrální složky vůči modré spektrální složce pod hranici 1,6, přesně na 1,4 a vyzařované světlo přestane být ovlivňováno vysokým podílem zelené a svítidlo vyzařuje světlo bílé.

Takto zkomponovaná svítidla byly podrobeny in vitro testování jejich vlivu na retinální buňky oka, přesně životaschopnost buněk, mitochondriální depolarizace membrány a produkci kyslíkových radikálů ozařováním tkáňové kultury R28. Byly testovány prototypy svítidel CH), D2), samotné modré LED čipy a bílé LED čipy 4000 K, CRI 98.

Bylo zjištěno, že samotné modré LED čipy značně tyto buňky poškozují a jejich životaschopnost se oproti kontrolám ve tmě snižuje na 64 %. Bílé LED čipy poškozují buňky méně, jejich životaschopnost se oproti kontrolní sadě buněk, které byly kultivovány ve tmě snižuje na 82 %, nicméně pořád poměrně silně při představě, že tomuto světelnému záření jsme jako uživatelé LED osvětlení vystavováni neustále. Velmi příznivé výsledky vykazuje prototypové svítidlo D2), které disponuje prokognitivním účinkem, obsahuje tedy poměrně vysoký podíl modré spektrální složky, a při j eho působení nedochází k žádnému poškození retinálních buněk a tyto vzorky vykazuj í mírně lepší stav oproti kontrolní sadě buněk, přesně o 13 %. Co je však ještě lepším výsledkem, že u prototypového svítidla CH), které obsahuje nízký podíl modré spektrální složky nejen že nedochází k poškození retinálních buněk, navíc jejich vitalita je vyšší, než u kontrolní sady buněk kultivovaných ve tmě a to o 32 %.

Podobně byly porovnány také měření mitochondriální depolarizace membrán, kdy se sledoval vliv světel na poškození mitochondrií. Vitalita mitochondrií se vlivem nových svítidel regenerují cích v reálném čase značně zvyšuje, přesně oproti kontrole sady buněk kultivovaných ve tmě je vitalita pod vlivem prototypového svítidla D2 o 28 % vyšší a vitalita kultivovaných retinálních buněk pod vlivem prototypového svítidla CH o 100 % vyšší. Naopak množství zdravých vitálních mitochondrií je pod vlivem modrých LED čipů a bílých Led čipů oproti kontrole nižší o 48 % a 22 0/ /0.

Z toho vyplývají úžasné závěry, že za příjemného osvětlení teplé bílé barvy s CCT 2486 K, které disponuje vysokou věrností podání barev, CRI 95,6, dochází také k reparaci retinálních buněk poškozených již dříve.

Použité pojmy:

Modrá spektrální složka: vyzařovaná energie světelného zdroje v oblasti vlnových délek 400 až 490 nm

Zelená spektrální složka: vyzařovaná energie světelného zdroje v oblasti vlnových délek 490 až 570 nm

Červená spektrální složka: vyzařovaná energie světelného zdroje v oblasti vlnových délek 570 až 780 nm

Prokognitivní Modrý LED čip: LED čip vyzařující světelnou energii v oblasti 470 až 480 nm

Prokognitivní Tyrkysový LED čip: LED čip vyzařující světelnou energii v oblasti 490 až 500 nm

Modrý LED čip: LED čip vyzařující světelnou energii v oblasti alespoň 420 až 460 nm

Červený reparační LED čip: LED čip vyzařující světelnou energii s maximem ve vlnové délce λ=670 až 680 nm.

Zelený LED čip: LED čip vyzařující světelnou energii v oblasti alespoň 500 nm až 660 nm s maximem v λ= 500 až 580 nm.

-3 CZ 2020 - 688 A3

Složení sestavených prototypových svítidel:

A) Svítidlo světelného zdroje o CCT 3797 a CRI 97,1 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 4110 K a CRI 97,5 s poměrným příkonem 95,32 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 99,52 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 4,68 % a podílem LUX 0,48 %.

B) Svítidlo světelného zdroje o CCT 3741 a CRI 88,4 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 4021 K a CRI 85,2 s poměrným příkonem 89,61 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 99,16 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 10,39 % a podílem LUX 0,84 %.

C) Svítidlo světelného zdroje o CCT 4681 a CRI 86,5 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 4108 K a CRI 97,7 s poměrným příkonem 72,13 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 86,15 %, prokognitivních modrých LED čipů s poměrným příkonem 12,12 % a podílem LUX 3,9 %, prokognitivních tyrkysových LED čipů s poměrným příkonem 12,37 % a podílem LUX 9,54 %, a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 3,37 % a podílem LUX 0,40 %.

D) Svítidlo světelného zdroje o CCT 4583 a CRI 92,6sestaveného z bílých LED čipů o CCT 4116 K a CRI 97,6 s poměrným příkonem 69,29 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 70,28 %, prokognitivních modrých LED čipů s poměrným příkonem 7,58 % a podílem LUX 2,14 %, prokognitivních tyrkysových LED čipů s poměrným příkonem 6,15 % a podílem LUX 4,05 %, zelených LED čipů PC lime s poměrným příkonem 12,51 % a podílem LUX 23,04 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 4,68 % a podílem LUX 0,48 %.

D2) Svítidlo světelného zdroje o CCT 4865 a CRI 96 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 4116 K a CRI 97,6 s poměrným příkonem 66,25 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 69,83 %, modrých 440 nm LED čipů s poměrným příkonem 2,93 % a podílem LUX 0,22 %, prokognitivních modrých 475 nm LED čipů s poměrným příkonem 8,7 % a podílem LUX 2,55 %, prokognitivních tyrkysových 495 nm LED čipů s poměrným příkonem 5,88 % a podílem LUX 4,02 %, zelených LED čipů PC lime s poměrným příkonem 11,96 % a podílem LUX 22,9 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 4,28 % a podílem LUX 0,48 %.

E) Svítidlo světelného zdroje o CCT 4374 a CRI 89,6 sestaveného z fialových LED čipů s poměrným příkonem 24,38 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 12,63 %, modrých 440 nm LED čipů s poměrným příkonem 3,24 % a podílem LUX 0,23 %, prokognitivních modrých 475 nm LED čipů s poměrným příkonem 13,07 % a podílem LUX 3,23 %, prokognitivních tyrkysových 495 nm LED čipů s poměrným příkonem 13,5 % a podílem LUX 7,65 %, zelených LED čipů PC lime s poměrným příkonem 37,75 % apodílem LUX 71,81 %, oranžových LED čipů PC amber s poměrným příkonem 3,15 % a podílem LUX 3,93 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 4,91 % a podílem LUX 0,51 %.

F) Svítidlo světelného zdroje o CCT 5120 a CRI 95,1 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 5141 K a CRI 96,8 s poměrným příkonem 96,92 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 98,76 %, prokognitivních modrých LED čipů s poměrným příkonem 0,97 % a podílem LUX 0,52 %, prokognitivních tyrkysových LED čipů s poměrným příkonem 0,31 % a podílem LUX 0,41 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 1,8 % a podílem LUX 0,32 %.

G) Svítidlo světelného zdroje o CCT 4932 a CRI 98,6 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 5141 K a CRI 96,8 s poměrným příkonem 100 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 100 %.

H) Svítidlo světelného zdroje o CCT 4169 a CRI 92,4 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 4110 K a CRI 97,5 s poměrným příkonem 89,81 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 99,10 % a modrých LED čipů s poměrným příkonem 4,4 % a podílem LUX 0,47 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 4,40 % a podílem LUX 0,47 %.

-4 CZ 2020 - 688 A3

CH) Svítidlo světelného zdroje o CCT 2486 a CRI 95,6 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 2653 K a CRI 96,2 s poměrným příkonem 95,23 % apodílem na intenzitě osvětlení v LUX 99,31 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 4,77 % a podílem LUX 0,69 %.

I) Svítidlo světelného zdroje o CCT 2725 a CRI 88,8 sestaveného z bílých LED čipů o CCT 2653 K a CRI 96,2 s poměrným příkonem 85,31 % a podílem na intenzitě osvětlení v LUX 98,51 %, modrých LED čipů s poměrným příkonem 8,25 % a podílem LUX 0,73 % a červených reparačních LED čipů s poměrným příkonem 6,44 % a podílem LUX 0,76 %.

Výhodou svítidla pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase je, že lze použít i zdroje světla s vyšším podílem modré spektrální složky buzené při nižších vlnových délkách, tedy 440 nm, 420 nm či dokonce 400 nm jelikož při nastavených podmínkách poměru spektrálních složek modré, zelená a červené takové svítidlo okamžitě zneutralizuje negativní nebezpečné účinky modrého světla.

Poměry světelných intenzit v Ix byly použity pouze pro porovnání mezi jednotlivými spektry v navrženém konstantním systému měření.

Shrnutí:

Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem obsahuje alespoň jeden modrý čip překrytý luminoforem, alespoň jeden červený čip s maximem vyzařované energie ve vlnové délce λ=670 až 680 nm, přičemž poměr mezi modrou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 400 až 490 nm a zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm činí 1: 1,6 maximálně nebo poměr mezi zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm a červenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 570 až 780 nm činí 1: 3 minimálně.

S výhodou je modrý čip překrytý luminoforem je bílý LED čip o teplotě chromatičnosti 2100 K až 5000 K.

S výhodou je poměr mezi modrou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 400 až 490 nm a zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm činí 1: 1 až 1,6.

S výhodou je poměr mezi zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm a červenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 570 až 780 nm činí 1: 3 až 5.

S výhodou je modrý čip překrytý luminoforem je bílý LED čip o teplotě chromatičnosti 2700 až 4000 K a CRI alespoň 90.

S výhodou je poměr mezi spektrálními složkami je vyjádřen v mW/m².

Bíle svítící svítidlo s výhodou obsahuje modrý čip z maximem vyzařování v oblasti vlnových délek λ=420 až 450 nm.

Bíle svítící svítidlo s výhodou obsahuje prokognitivní modrý LED čip s maximem vyzařování v oblasti vlnových délek λ=470 až 480 nm a prokognitivní tyrkysový čip s maximem vyzařování v oblasti vlnových délek λ=490 až 500 nm.

Bíle svítící svítidlo s výhodou obsahuje zelený čip s vyzařovanou světelnou energií v oblasti alespoň 500 nm až 660 nm s maximem v λ= 500 až 580 nm.

-5 CZ 2020 - 688 A3

Objasnění výkresů

Obr. 1.1 Jednotlivé složky spekter, svítidlo A)

Obr. 1.2 Jednotlivé složky spekter, svítidlo B)

Obr. 1.3 Jednotlivé složky spekter, svítidlo C)

Obr. 1.4 Jednotlivé složky spekter, svítidlo D)

Obr. 1.5 Jednotlivé složky spekter, svítidlo D2)

Obr. 1.6 Jednotlivé složky spekter, svítidlo E)

Obr. 1.7 Jednotlivé složky spekter, svítidlo F)

Obr. 1.8 Jednotlivé složky spekter, svítidlo G)

Obr. 1.9 Jednotlivé složky spekter, svítidlo H)

Obr. 1.10 Jednotlivé složky spekter, svítidlo CH)

Obr. 1.11 Jednotlivé složky spekter, svítidlo I)

Obr. 2 Porovnání jednotlivých spekter a vlastnosti světla

Obr. 3.1 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů A)

Obr. 3.2 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů B)

Obr. 3.3 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů C)

Obr. 3.4 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů D)

Obr. 3.5 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů D2)

Obr. 3.6 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů E)

Obr. 3.7 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů G)

Obr. 3.8 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů H)

Obr. 3.9 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů CH)

Obr. 3.10 Jednotlivé složky spekter s vyznačenými spektry jednotlivých čipů I)

Obr. 4.1 Jednotlivé složky spekter s poměry spektrálních složek A)

Obr. 4.2 Jednotlivé složky spekter s poměry spektrálních složek B)

Obr. 4.3 Jednotlivé složky spekter s poměry spektrálních složek CH)

Obr. 4.4 Jednotlivé složky spekter s poměry spektrálních složek D2)

Obr. 5 Identifikace komponent jednotlivých svítidel A) až I)

Obr. 6 Prototypy svítidel A) až I) a jejich hodnocení

Obr. 7 Poměry barev svítidel A), B), H), CH), D2)

Obr. 8 Testování svítidel A), B), CH), D2) na tkáňových kulturách podle příkladu 5B

Obr. 9.1 Testování svítidel A), B), CH), D2) na tkáňových kulturách podle příkladu 5C, míra poškození mitochondrií po světelném ošetření

Obr. 9.2 Testování svítidel A), B), CH), D2) na tkáňových kulturách podle příkladu 5C, míra poškození mitochondrií po světelném ošetření

Obr. 9.3 Testování svítidel A), B), CH), D2) na tkáňových kulturách podle příkladu 5C, míra zdraví mitochondrií po světelném ošetření

Obr. 9.4 Testování svítidel A), B), CH), D2) na tkáňových kulturách podle příkladu 5C, míra zdraví mitochondrií po světelném ošetření

Obr. 10 Testování svítidel A), B), CH), D2) na tkáňových kulturách podle příkladu 5D

Obr. 11 Světelné výkony modré a červené složky svítidel použitých pro testování podle příkladu 5

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1 prototyp svítidla A)

Bylo sestaveno prototypové svítidlo, jehož plošné spoje byly osázeny 16 bílými LED čipy o CCT 4110 K a CRI 97,5 o příkonu jednotlivých čipů 360 mW, intenzitě osvětlení 636,6 Ix, λρ 455 nm, λρΥ 12,22 mW/m², kdy u těchto bílých čipů činil celkový příkon 5760 mW a celková intenzita osvětlení činila 10185,6 lx a 1 červeného reparačního LED čipu o příkonu jednoho čipu 282,5 mW, intenzitě osvětlení 48,75 Ix, λρ 677 nm, λρΥ 54,85 mW/m². Celkový příkon svítidla tedy činil 6042,5 mW a celková intenzita osvětlení činila 10234,35 lux. Bílé čipy tedy tvořily poměrný

-6 CZ 2020 - 688 A3 příkon 95,32 % a poměrnou intenzitu osvětlení 99,52 % a červený reparační čip tvořil poměrný příkon 4,68 % a poměrnou intenzitu osvětlení 0,48 % z celého svítidla.

Takto vytvořené protypové svítidlo bylo podrobeno subjektivnímu hodnocení, jehož závěrem bylo, že svítidlo vyzařuje světlo o sice příjemné bílé barvě, avšak je vnímáno všemi hodnotiteli jako růžové. Dále byla subjektivní CCT vyhodnocena jako neutrální bílá. Dospělo se tedy k závěru, že světlo vyzařované tímto svítidlem má pocitovou teplotu chromatičnosti ani studenou, ani teplou, nýbrž neutrální bílou. Tzn., že přídavek červeného reparačního LED čipu nenapomohl zajištění teplejšího odstínu bílé barvy nýbrž způsobil její zrůžovění.

Poměr spektrálních složek modré a zelené činil 1:1,7, což je již za hranou pufrovatelnosti světla, a tudíž se přídavek červeného LED čipu neprolne/nezapojí do stávajícího světla, ale na subjektivní hodnocení odstínu světla působí zcela samostatně a odděleně.

Příklad 2 prototyp svítidla B)

Bylo sestaveno prototypové svítidlo, jehož plošné spoje byly osázeny 16 bílými LED čipy o CCT 4110 K a CRI 85,2 o příkonu jednotlivých čipů 352,58 mW, intenzitě osvětlení 886,4 lux, λρ 455 nm, ÁpV 16,27 mW/m², kdy u těchto bílých čipů činil celkový příkon 5641,28 mW a celková intenzita osvětlení činila 14182,4 lx a 3 červených reparačních LED čipů o příkonu jednoho čipu 218 mW, intenzitě osvětlení 40,17 Ix, λρ 676 nm, ÁpV 45,45 mW/m². Celkový příkon svítidla tedy činil 6295,28 mW a celková intenzita osvětlení činila 14302,91 Ix. Bílé čipy tedy tvořily poměrný příkon 89,61 % a poměrnou intenzitu osvětlení 99,16 % a červené reparační čipy tvořily poměrný příkon 10,39 % a poměrnou intenzitu osvětlení 0,84 % z celého svítidla.

Takto vytvořené protypové svítidlo bylo podrobeno subjektivnímu hodnocení, jehož závěrem bylo, že svítidlo vyzařuje světlo o příjemné bílé barvě bez jakéhokoli barevného nádechu. Dále byla subjektivní CCT vyhodnocena jako neutrální bílá. Dospělo se tedy k závěru, že světlo vyzařované tímto svítidlem má pocitovou teplotu chromatičnosti ani studenou, ani teplou, nýbrž neutrální bílou. Tzn., že přídavek červeného reparačního LED čipu v tomto případě nezpůsobil přechod bílé do teplejšího odstínu ani nepřidal k barvě světla růžový nádech.

Poměr spektrálních složek modré a zelené činil 1:1,6, což je horní hranice pufrovatelnosti světla, a přídavek červeného LED čipu se prolnul do stávajícího světla, aniž by ho ovlivnil.

Příklad 3 prototyp svítidla CH)

Bylo sestaveno prototypové svítidlo, jehož plošné spoje byly osázeny 16 bílými LED čipy o CCT 2653 K a CRI 96,2 o příkonu jednotlivých čipů 360 mW, intenzitě osvětlení 511,1 Ix, λρ 635 nm, λρ¥ 12,55 mW/m², kdy u těchto bílých čipů činil celkový příkon 5760 mW a celková intenzita osvětlení činila 8177,6 lx a 2 červených reparačních LED čipů o příkonu jednoho čipu 144,2 mW, intenzitě osvětlení 28,5 Ix, λρ 675 nm, λρΥ 33,21 mW/m². Celkový příkon svítidla tedy činil 6048,4 mW a celková intenzita osvětlení činila 8234,6 Ix. Bílé čipy tedy tvořily poměrný příkon 95,23 % a poměrnou intenzitu osvětlení 99,31 % a červený reparační čip tvořil poměrný příkon 4,77 % a poměrnou intenzitu osvětlení 0,69 % z celého svítidla.

Takto vytvořené protypové svítidlo bylo podrobeno subjektivnímu hodnocení, jehož závěrem bylo, že svítidlo vyzařuje světlo o příjemně teple bílé barvě bez jakéhokoli barevného nádechu. Dále byla subjektivní CCT vyhodnocena jako teplá bílá. Dospělo se tedy k závěru, že světlo vyzařované tímto svítidlem má pocitovou teplotu chromatičnosti teplou bílou. Tzn., že přídavek červeného reparačního LED čipu v tomto případě nezasáhl do barvy majoritního teple bílého LED čipu a pouze se s bílým LED čipem prolnul.

-7 CZ 2020 - 688 A3

Poměr spektrálních složek modré a zelené činil 1:2,8, což je za hranicí pufrovatelnosti světla a uplatňuje se tedy druhá podmínka a tou je minimální poměr spektrálních složek zelené a červené, který činí alespoň 1:3, v tomto konkrétním případě 1:4, tedy barva světla není přídavkem červeného LED čipu ovlivněna.

Příklad 4 prototyp svítidla D2)

Bylo sestaveno prototypové svítidlo, jehož plošné spoje byly osázeny 16 bílými LED čipy o CCT 4116 K a CRI 97,6 o příkonu jednotlivých čipů 291,06 mW, intenzitě osvětlení 546,4 Ix, λρ 455 nm, ÁpV 10,64 mW/m², kdy u těchto bílých čipů činil celkový příkon 4656,96 mW a celková intenzita osvětlení činila 8742,4 Ix, jednoho modrého monochromatického LED čipu s vlnovou délkou 440 nm o příkonu jednoho čipu 205,92 mW, intenzitě osvětlení 27,44 Ix, λρ 437 nm, ÁpV 67,91 mW/m², tří modrých monochromatických modrých LED čipů s vlnovou délkou 475 nm o příkonu jednoho čipu 203,76 mW, intenzitě osvětlení 106,4 Ix, λρ 474 nm, ÁpV 34,48 mW/m², dvou tyrkysových monochromatických LED čipů s vlnovou délkou 495 nm o příkonu jednoho čipu 206,64 mW, intenzitě osvětlení 251,9 Ix, λρ 498 nm, ÁpV 26,66 mW/m², tří zelených LED čipů PC o příkonu jednoho čipu 280,17 mW, intenzitě osvětlení 955,5 Ix, Áp 543 nm, ÁpV 17,45 mW/m²a dvou červených reparačních LED čipů o příkonu jednoho čipu 150,48 mW, intenzitě osvětlení 30,13 Ix, Áp 675 nm, ÁpV 34,12 mW/m². Celkový příkon svítidla tedy činil 7028,91 mW a celková intenzita osvětlení činila 12519,6 Ix. Bílé čipy tvořily poměrný příkon 66,25 % a poměrnou intenzitu osvětlení 69,83 % a červené reparační čipy tvořil poměrný příkon 60,26 % a poměrnou intenzitu osvětlení 0,48 % z celého svítidla.

Takto vytvořené protypové svítidlo bylo podrobeno subjektivnímu hodnocení, jehož závěrem bylo, že svítidlo vyzařuje světlo o příjemné bílé barvě bez jakéhokoli barevného nádechu. Dále byla subjektivní CCT vyhodnocena jako chladnější bílá. Dospělo se tedy k závěru, že světlo vyzařované tímto svítidlem má pocitovou teplotu chromatičnosti chladnější bílou. Tzn., že přídavek červeného reparačního LED čipu v tomto případě nezasáhl do barvy bílého LED čipu ani jiných barevných LED čipů a pouze se s vyzařovaných světlem ostatních LED čipů prolnul.

Poměr spektrálních složek modré a zelené činil 1:1,4, což je v mezích pufrovatelnosti světla, tedy barva světla není přídavkem červeného LED čipu ovlivněna.

Příklad 5A

Prototypy svítidel vyrobené podle příkladů 1 až 4 byly otestovány na tkáňové kultuře R28 (Retinal Cell Line, Kerafast).

Buňky byly předpěstovány ve vysoké koncentrací glukózy a pyruvátu Dulbecco's Modified Eagle Medium - DMEM, doplněno o 3,3 % V/V roztok hydrogenuhličitanu sodného, 10% FBS, 1% MEM neesenciální aminokyseliny, 1% vitaminů MEM, 1% glutaminu a 1% gentamicinu v atmosféře 5% CO2 při 37 ⁰ C.

0,1 ml suspenze kultivovaných buněk R28 o koncentraci 80 000 buněk/ml bylo napipetováno do jamek 96-jamkové destičky a ponecháno usadit se po dobu 24 hodin, než byly buňky vystaveny různému světelnému ošetřeni, obr. 11:

CH - Ošetření svítidlem CH - teplá bílá s přidanou červenou složkou, modrá spektrální složka o výkonu 0,7 mW/m², červená spektrální složka o výkonu 2,6 mW/m²

D2 - Ošetření svítidlem D2 - prokognitivní s přidanou červenou složkou, modrá spektrální složka o výkonu 1,9 mW/m², červená spektrální složka o výkonu 1,9 mW/m²

-8 CZ 2020 - 688 A3

Modrá - Ošetření svítidlem vyzařujícím modré světlo 440 nm, modrá spektrální složka o výkonu 23,5 mW/m², červená spektrální složka o výkonu 0,1 mW/m²

Bílá - Ošetření svítidlem vyzařujícím bílé světlo CCT 4000 K a CRI98, modrá spektrální složka o výkonu 10,6 mW/m², červená spektrální složka o výkonu 9,3 mW/m²

Tma - Ošetření tmou

Teplota byla po celou dobu testování udržována na 37 °C, atmosféra 5 % CO?.

Jednotlivá svítidla byla přeměřena pomocí spektrofotometru.

Buňky byly podrobeny testům dle příkladu 5B až 5D:

Příklad 5B Životaschopnost buněk

Hodnoceni životaschopnosti buněk bylo provedeno pomocí redukčního testu. Buňky v 96 jamkových destičkách byly podrobeny příslušnému světelnému ošetření CH, D2, Modrá, Bílá a Tma po dobu 12 h. Ošetření tmou (T) bylo zvoleno jako kontrolní vzorek. Poté byl do jamek přidán (4,5-dimethythiazol-2-yl)-2,5-difenyltetrazolmmbromidu (MTT) v konečné koncentraci 0,5 mg/ml a buňky byly inkubovány po dobu 75 minut při 37 °C. Médium bylo poté odstraněno a MTT bylo redukováno přidáním 100 μ] dimethylu sulfoxid (DMSO) do každé jamky. Destičky byly míchány po dobu 10 minut, a poté byla měřena optická hustota v jednotlivých jamkách při vlnové délce 570 nm. Průměrná absorbance kontroly (T) v každém experimentu byla definována jako 100 % a byly k ní vztažena všechna měření světelně ošetřených vzorků. Výsledky ukazuje obrázek 8.je patrné, že Modré a Bílé světlo způsobilo poškození buněk, což vyústilo v jejich nižší absorbanci. Naopak svítidlo CH a D2 vykazují podpůrný účinek růstu buněk.

Příklad 5C Mitochondriální depolanzace

Pro posouzení depolanzace mitochondriální membrány byly buňky podrobeny příslušnému světelnému ošetření CH, D2, Modrá, Bílá a Tma po dobu 12 h. Ošetření tmou (T) bylo zvoleno jako kontrolní vzorek. Poté bylo médium odstraněno z kultur a buňky byly inkubovány s barvivém JC-1, konečná koncentrace 2 pg/ml po dobu 30 minut. Poté byla provedena detekce při 590 a 530 nm. Barvivo nahromaděné v mitochondriich zdravých buněk se při 590 nm jeví jako červená/oranžová fluorescence. Barvivo nahromaděné v depolarizované mitochondriální membráně poškozených buněk se při 530 nm jeví jako zelená fluorescence. Ze snímků z fluorescenčního mikroskopu byla provedena obrazová analýza, přičemž průměrná červená a zelená fluorescence kontroly byla stanovena jako 100 %. Výsledky ukazuje obrázek 9. Obrázky 9.1 a 9.2 ukazuji míru poškození mitochondrií, kde největší poškození způsobilo Modré svítidlo. Ve škodlivosti následovalo Bílé svítidlo a bez poškození byly vzorky osvětlené svítidly CH a D2. naopak obrázky 9.3 a 9.4 ukazují míru podpory vitality mitochondrií, kdy po osvícení svítidly CH a D2 mitochondrie vykazují vyšší vitalitu než po ošetření tmou.

Příklad 5D produkce reaktivních kyslíkových částic (ROS) a reakce na ně

Produkce ROS: Buňky byly podrobeny příslušnému světelnému ošetření CH, D2, Modrá, Bílá a Tma po dobu 12 h. Ošetření tmou (T) bylo zvoleno jako kontrolní vzorek. Poté bylo médium odstraněno z kultur a kultuiy byly promyty dvakrát čerstvým médiem a poté inkubovány s dihydroethidiem, konečná koncentrace 40 μΜ, po dobu 20 minut. Roztok byl odstraněn, a buňky byly dvakrát promyty čerstvým médiem. Bezprostředně poté byly pořízeny snímky fázové fluorescence/kontrastní mikroskopie. V případě produkce ROS je na snímcích viditelný červený fluorescenční chromatin v jádrech. Snímky byly poté podrobeny obrazové analýze, přičemž průměrná červená fluorescence kontroly byla stanovena jako 0. Výsledky ukazuje obrázek 10.

-9 CZ 2020 - 688 A3

Produkce ROS je způsobena přítomností modré složky světelného spektra. Nepřekvapivě nejvíce ROS vykazují vzorky osvícené Modrým svítidlem, následuje Bílé svítidlo a svítidlo D2. Svítidlo CH vykazuje minimální produkci ROS.

Průmyslová využitelnost

Osvětlení s reparačními účinky pro sítnici oka

Claims

1. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden modrý čip překrytý luminoforem a alespoň jeden červený čip s maximem vyzařované energie ve vlnové délce λ=670 až 680 nm, přičemž poměr mezi modrou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 400 až 490 nm a zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm činí 1: 1,6 maximálně nebo poměr mezi zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm a červenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 570 až 780 nm činí 1: 3 minimálně.

2. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že modrý čip překrytý luminoforem je bílý LED čip o teplotě chromatičnosti 2100 K až 5000 K.

3. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr mezi modrou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 400 až 490 nm a zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm činí 1: 1 až 1,6.

4. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr mezi zelenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 490 až 570 nm a červenou spektrální složkou z oblasti vlnových délek 570 až 780 nm činí 1: 3 až 5

5. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 2, vyznačující se tím, že modrý čip překrytý luminoforem je bílý LED čip o teplotě chromatičnosti 2700 až 4000 K a CRI alespoň 90.

6. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr mezi spektrálními složkami je vyjádřen v mW/m².

7. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem v reálném čase podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje modrý čip z maximem vyzařování v oblasti vlnových délek λ=420 až 450 nm.

8. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje prokognitivní modrý LED čip s maximem vyzařování v oblasti vlnových délek λ=470 až 480 nm a prokognitivní tyrkysový čip s maximem vyzařování v oblasti vlnových délek λ=490 až 500 nm.

9. Bíle svítící svítidlo pro každodenní činnost regenerující sítnici oka v reálném čase, která je poškozovaná modrým světlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje zelený čip s vyzařovanou světelnou energií v oblasti alespoň 500 nm až 660 nm s maximem v λ= 500 až 580 nm.