Устройство для лазерной стимуляции зрения

Устройство для лазерной стимуляции зрения - компактное устройство стимуляции зрения и снятия зрительного утомления с помощью оптического лазерного излучения, выполненных, в частности, в форме очков или лицевой маски. Оно содержит источник лазерного излучения (на чертеже условно не показан), светопроводящую среду в виде светопроводящей пластины 1 из светопроводящего пластика, изогнутой в соответствии с формой лица человека. Светопроводящая пластина 1 покрыта пленочным покрытием 2 с неоднородной структурой 4. Лазерное излучение 3 вводится в светопроводящую пластину 1 с одного из ее торцов. В светопроводящей пластине 1 распространяется многократно отраженное лазерное излучение 5, которое, попадая на неоднородности 4, выходит из пластины 1 по направлению к глазам в виде гомогенизированного излучения 6. Полезная модель представляет собой портативное устройство индивидуального пользования для лазерной стимуляции зрения на основе гомогенизации лазерного излучения, которое обладает малыми габаритами и низкой себестоимостью, что предопределяет широкую доступность метода лазерной стимуляции зрения в борьбе против зрительного утомления, компьютерного зрительного синдрома и развития близорукости. 1 н.п. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к компактным устройствам стимуляции зрения и снятия зрительного утомления с помощью оптического лазерного излучения, выполненных, в частности, в форме очков или лицевой маски.

В современном мире подавляющее большинство профессий связано со значительными нагрузками на органы зрения, приводящими зачастую к появлению зрительного утомления.

Зрительное утомление (ЗУ) - физиологическое состояние, связанное с временным уменьшением работоспособности органа зрения, в ухудшении координации работы органа зрения, сопровождаемое усталостью глаз, резью, болью, жжением в глазах, слезотечением, головными болями, общей раздражительностью. Зрительное утомление особенно часто встречается у лиц, работающих с компьютером (так называемый компьютерный зрительный синдром), а также на сборке микросхем, вождении транспорта и т.д. Зрительное утомление характеризуется не столько нарушением работы аккомодационного аппарата глаза (работы мышц), сколько понижением функционального состояния сетчатой оболочки глаза, нарушением кровенаполнения, окислительно-восстановительных процессов.

Последствиями ЗУ могут являться следующие: общая усталость, плохой сон, головная боль, развитие близорукости. Группами риска по отношению к ЗУ являются: пользователи ПК, учащиеся, водители всех видов транспорта, диспетчеры, операторы конвейеров, сборщики и т.д.

Как показывают исследования, зрительное утомление, например, у водителей обнаруживается уже на 4-5 ч вождения, явно ощущается на 6-8 ч и к концу 9 ч достигает критического уровня с точки зрения безопасности дорожного движения. По статистике - более половины всех дорожных происшествий оказывается связанным с переутомлением водителей. Результаты, к которым приводит ЗУ: снижается цветовосприятие, снижается точность оценки расстояний до объектов и скорости их движения, ухудшается организация водителя и устойчивость внимания, развивается сонливость.

У пользователей ПК наблюдается проблема, выражающаяся в виде так называемого «компьютерного зрительного синдрома» (КЗС). Исследование влияния дисплея на зрение показало, что за рабочую смену происходит уменьшение объема аккомодации, развивается спазм аккомодации, у подростков может развиваться близорукость. Происходят сдвиги мышечного равновесия глаз, снижение контрастной чувствительности зрения, другие функциональные нарушения. Результаты, к которым приводит КЗС: быстро развивается усталость, появляется боль и жжение в глазах, падает работоспособность, развивается сонливость, растет количество ошибок.

Основной причиной зрительного утомления является снижение функционального состояния сетчатой оболочки глаза: нарушение хороидального кровотока и течения окислительно-восстановительных процессов, нарушение нормальной работы антиоксидантной системы глазного яблока. Из этого следует, что стимулирующее воздействие должно быть направлено, в первую очередь, на сетчатку, причем эффективность будет во многом зависеть от размеров области воздействия.

Среди аппаратных средств, предлагаемых сегодня для борьбы со зрительным утомлением можно выделить набирающие популярность очки-массажеры, осуществляющие механический массаж окологлазной области лица. Основным недостатком очков-массажеров является то, что они оказывают воздействие только на кровоток окологлазной области и влияют на состояние сетчатки опосредованно, в силу чего их эффективность невелика.

Известны очки со светодиодной «точечной» стимуляцией зрения. В светодиодных стимуляторах, таких как, например, очки Панкова, используется свет видимого спектрального диапазона, способный достигать сетчатки и осуществлять стимулирующее воздействие на нее. Однако облучению подвергается, в основном, центральная (макулярная) область сетчатки, что связано с точечными размерами излучающих светодиодов. Исследования последних лет показали низкую эффективность зрительной стимуляции некогерентным излучением относительно метода лазерного воздействия вследствие того, что длина когерентности излучения меньше характерного размера клеток, по отношению к которым осуществляется стимуляция.

Наиболее эффективным с точки зрения современной восстановительной медицины стимулятор зрения «ВИТАЗОР» по патенту РФ 2253414, использующий метод стимуляции зрения с помощью низкоинтенсивного лазерного излучения, который содержит первый источник лазерного излучения и преобразователь лазерного излучения с диффузным отражателем, и характеризуется тем, что в него введен второй источник лазерного излучения, при этом первый и второй источники лазерного излучения имеют возможность синхронного или раздельного включения, излучение источников имеет видимый и/или инфракрасный диапазон спектра, преобразователь излучения выполнен в виде плоского световода, к противоположным торцам которого подключены лазерные источники, заполняющие своим излучением всю апертуру световода, на боковую поверхность световода, находящуюся в поле зрения пациента, нанесена поверхностная выводящая структура, равномерно рассеивающая излучение в направлениях, изогональных его боковой поверхности, а диффузный отражатель размещен за преобразователем излучения и осуществляет диффузное отражение рассеянного излучения через преобразователь к пациенту, перед преобразователем излучения размещен ограничитель светового поля, предотвращающий попадание в поле зрения пациента лучей не рассеянных оптическим преобразователем и диффузным отражателем, источники излучения, преобразователь лазерного излучения, диффузный отражатель, ограничитель светового поля помещены в анатомическую оправу, ограничивающую поле зрения пациента от внешней засветки. В данном стимуляторе поверхностная выводящая структура может быть выполнена в виде дифракционной решетки или напыленного диффузного слоя, имеющие характерные параметры, линейно нарастающие вдоль структур, а ограничитель светового поля может быть выполнен в виде рамы. Стимулятор может содержать непрерывные или модулированные источники лазерного излучения с основной частотой модуляции 0,1-30,0 Гц, либо кратными им частотами модуляции, либо набором изменяющихся по специальным алгоритмам. Источники лазерного излучения, например диоды, могут быть соединены с источником питания через платы обеспечения функционирования источников лазерного излучения.

Данное техническое решение по ряду сходных признаков принято в качестве прототипа заявляемого устройства.

При применении метода лазерной стимуляции на основе низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) идет равномерное излучение на все углы поля зрения, причем излучение является рассеянным. С точки зрения психоэмоционального состояния есть ощущение погружения в некое поле источника света. Результат действия лазерного излучения со специально подобранными пространственно-временными и энергетическими характеристиками заключается в том, что улучшается кровоснабжение глазного яблока, стимулируются восстановительные процессы и, как следствие, снимается зрительное утомление. Эффективность стимуляции лазерным излучением основана на длине когерентности, которая больше характерного размера стимулируемых клеток. В основе метода лежит специфическое фотохимическое поглощение жизненно-важными белками-рецепторами лазерного излучения красной и инфракрасной области спектра. В результате запускается цикл реакций, приводящий к активации работы антиоксидантной системы глаза, улучшению хороидального кровотока, т.е. к реальному улучшению состояния сетчатки при зрительном утомлении.

Основным недостатком существующих на сегодняшний день устройств лазерной стимуляции зрения, в том числе и аппарата «ВИТАЗОР», является то, что все они являются дорогостоящим и стационарным, что резко ограничивает их массовое внедрение и не позволяет активно их использовать в качестве индивидуальных средств для снятия профилактики зрительного утомления, компьютерного зрительного синдрома и профилактики развития близорукости. Проблема уменьшения габаритов известных лазерных стимуляторов упирается в принципиальную проблему создания плоского гомогенизатора лазерного излучения с размерами, достаточными для охвата всего поля зрения. Для некогерентных источников света технологии создания подобных устройств существуют и хорошо отработаны. Однако для гомогенизации лазерного излучения они неприменимы в силу узконаправленности и когерентности излучения, что неоднократно подтверждалось экспериментально и теоретически.

Задачей полезной модели является создание компактного портативного устройства в виде очков или маски с плоским гомогенизатором лазерного излучения, обеспечивающего эффективную лазерную стимуляцию зрения с охватом всего поля зрения глаз и имеющего относительно невысокую стоимость.

Сущность полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, обеспечивающих решение поставленной задачи.

Устройство для лазерной стимуляции зрения, содержащее источник питания, по меньшей мере один источник лазерного излучения и, по меньшей мере одну светопроводящую среду, в которую вводится излучение одного или нескольких источников лазерного излучения, характеризуется тем, что оно выполнено в форме очков или маски, при этом светопроводящая среда снабжена структурными неоднородностями, обеспечивающими гомогенизацию лазерного излучения.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:

- источник лазерного излучения может быть выполнен в виде лазерного диода, обеспечивающего излучение мощностью 4-6 мкВт с длиной волны 630-680 нм;

- мощность излучения лазерного диода выбрана исходя из условия, чтобы плотность мощности излучения, направленного в глаза, имела величину 2-10 мкВт/см^2;

- светопроводящая среда может быть выполнена в виде светопроводящей пластины из светопроводящего пластика, изогнутой в соответствии с формой лица человека;

- лазерное излучение может быть введено в светопроводящую пластину по меньшей мере с одного из ее торцов;

- светопроводящая среда может быть снабжена структурными неоднородностями, выполненными в виде поверхностных структурных неоднородностей;

- поверхностные структурные неоднородности могут быть выполнены в виде пленочного покрытия с неоднородной структурой;

- поверхностные структурные неоднородности могут быть выполнены в виде технологических неоднородностей, образуемых при изготовлении светопроводящей среды с использованием литьевой формы;

- структурные неоднородности светопроводящей среды выполнены с возможностью вывода лазерного излучения, заполняющего телесный угол поля зрения человека на 90 градусов в височном направлении, 80 градусов в направлении вниз и 60 градусов в направлении вверх.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленной полезной модели.

Технический результат, достигаемый за счет реализации отличительных признаков полезной модели, заключается в том, что структурные неоднородности светопроводящей среды обеспечивают гомогенизацию, т.е. повышение однородности, лазерного излучения, что позволяет уменьшить габариты устройства и обеспечить возможность его реализации в виде очков или маски, а также уменьшить его себестоимость.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема работы светопроводящей среды с пленочным покрытием, обеспечивающим гомогенизацию лазерного излучения, на фиг.2 - общий вид заявленного устройства.

Устройство для лазерной стимуляции зрения содержит источник лазерного излучения (на чертеже условно не показан), светопроводящую среду в виде светопроводящей пластины 1 из светопроводящего пластика, изогнутой в соответствии с формой лица человека. Светопроводящая пластина 1 покрыта пленочным покрытием 2 с неоднородной структурой 4. Лазерное излучение 3 вводится в светопроводящую пластину 1 с одного из ее торцов. В светопроводящей пластине 1 распространяется многократно отраженное лазерное излучение 5, которое, попадая на неоднородности 4, выходит из пластины 1 по направлению к глазам в виде гомогенизированного излучения 6.

Заявленное устройство работает следующим образом.

В пластину 1 с ее торца вводится лазерное излучение 3, которое распространяется в пластине 1 как прямо, так и под некоторым углом к ее плоской поверхности, в связи с тем, что излучение в апертуре лазерного диода имеет некоторую диаграмму направленности. В пластине 1 происходят отражения как лазерного излучения 5, распространяющегося под углом к плоской поверхности пластины 1 в месте ввода излучения в пластину, так и излучения, распространяющегося параллельно плоской поверхности пластины, поскольку пластина 1 в целом имеет изогнутую форму и на некотором расстоянии от места ввода излучения 3 в пластину 1 параллельное поверхности пластины излучение 3 падает на границу сред под углом. Неоднородности структуры распределены по всей площади пленочного покрытия 2. В том случае, когда излучение 5 попадает на неоднородность 4 в пленочном покрытии 2, происходит отражение гомогенизированного излучения 6 из пластины 1 по направлению к глазам.

В предпочтительном варианте осуществления заявленного устройства структурные неоднородности светопроводящей среды обеспечивают вывод излучения 6, заполняющего телесный угол поля зрения человека на 90 градусов в височном направлении, 80 градусов в направлении вниз и 60 градусов в направлении вверх.

Источник лазерного излучения обеспечивает мощность излучения в диапазоне от 4 до 6 мкВт. Мощность излучения источников лазерного излучения подбирается так, чтобы обеспечить плотность мощности излучения, направленного из светопроводящей среды в сторону глаз, в пределах 2-10 мкВт/см². Излучение источника лазерного излучения может иметь длину волны в пределах от 630 до 680 нм, причем предпочтительно длина волны составляет около 660 нм.

Для получения равномерного излучения во всем телесном угле поля зрения человека необходимо, чтобы светопроводящая пластина 1 с образованными тем или иным образом структурными неоднородностями, должна иметь габаритные размеры, совместимые анатомически с органом зрения и обеспечивать равномерное распределение (с неоднородностью не более 15-20%) плотности мощности излучения на сетчатке (средняя величина должна быть 2-10 мкВт/см ²). Оптимальной является конструкция, представляющая собой светопроводящую среду, в которую вводится излучение одного или более источников лазерного излучения. Светопроводящая среда может быть выполнена в виде одного элемента, используемого для гомогенизации лазерного излучения для обоих глаз. С другой стороны, могут быть использованы несколько светопроводящих сред. Светопроводящая среда может быть выполнена из светопроводящего пластика. В предпочтительном варианте светопроводящая среда является светопроводящей пластиной, согнутой с характерным радиусом, связанным со средней формой лица человека, который обычно имеет значение от 75 до 95 мм. Лазерное излучение может вводиться с одного торца или с двух и более торцов светопроводящей пластины.

Полезная модель представляет собой портативное устройство индивидуального пользования для лазерной стимуляции зрения на основе гомогенизации лазерного излучения, которое обладает малыми габаритами и низкой себестоимостью, что предопределяет широкую доступность метода лазерной стимуляции зрения в борьбе против зрительного утомления, компьютерного зрительного синдрома и развития близорукости.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление заявленной полезной модели в том виде, как она охарактеризована в формуле. Заявленное устройство может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических и программных средств.

1. Устройство для лазерной стимуляции зрения, содержащее источник питания, по меньшей мере один источник лазерного излучения и по меньшей мере одну светопроводящую среду, в которую вводится излучение одного или нескольких источников лазерного излучения, отличающееся тем, что оно выполнено в форме очков или маски, при этом светопроводящая среда снабжена структурными неоднородностями, обеспечивающими гомогенизацию лазерного излучения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник лазерного излучения выполнен в виде лазерного диода, обеспечивающего излучение мощностью 4-6 мкВт с длиной волны 630-680 нм.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что мощность излучения лазерного диода выбрана исходя из условия, чтобы плотность мощности излучения, направленного в глаза, имела величину 2-10 мкВт/см².

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светопроводящая среда выполнена в виде светопроводящей пластины из светопроводящего пластика, изогнутой в соответствии с формой лица человека.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что лазерное излучение введено в светопроводящую пластину по меньшей мере с одного из ее торцов.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светопроводящая среда снабжена структурными неоднородностями, выполненными в виде поверхностных структурных неоднородностей.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что поверхностные структурные неоднородности выполнены в виде пленочного покрытия с неоднородной структурой.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что поверхностные структурные неоднородности выполнены в виде технологических неоднородностей, образуемых при изготовлении светопроводящей среды с использованием литьевой формы.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что структурные неоднородности светопроводящей среды выполнены с возможностью вывода лазерного излучения, заполняющего телесный угол поля зрения человека на 90º в височном направлении, 80º в направлении вниз и 60º в направлении вверх.