MÉTODO PARA CONTROLAR LA VIGILIA DE UN SUJETO HUMANO Y FUENTE DE ILUMINACIÓN PARA SU UTILIZACIÓN EN EL MÉTODO.

Método para controlar la vigilia de un sujeto humano a través de radiación luminosa adecuada,

teniendo el sujeto humano un ciclo de variación de la melatonina que implica al menos fases de una acumulación de melatonina y una degradación de melatonina y estando en una fase de dicho ciclo, comprendiendo el método las etapas de: exponer el sujeto humano durante un periodo de exposición a una radiación luminosa adecuada dependiendo de un efecto deseado sobre la fase de dicho ciclo, y siendo dicho efecto deseado que se permita dicha acumulación de melatonina; en el que la radiación luminosa adecuada se especifica mediante una fracción de salida de radiación inhibidora de melatonina en unidades de vatio de melatonina/vatio y mediante un flujo luminoso en unidades de lumen/vatio de luz, mediante lo cual la fracción de salida de radiación inhibidora de melatonina es el producto de la potencia espectral E ( ) normalizada a 1 y la sensibilidad de la melatonina M , el producto integrado para todas las longitudes de onda , en el que m alcanza un máximo entre 400-460 nm y decae hasta aproximadamente cero a 560 nm, ajustándose la fracción de salida y el flujo luminoso para obtener el efecto deseado sobre la fase de dicho ciclo, la radiación luminosa se administra por vía ocular, caracterizado porque, la fracción de salida de la radiación inhibidora de melatonina es = 100 lumen/vatio de luz, teniendo la fuente luminosa un índice de rendimiento cromático Ra >= 65

La invención se refiere a un método para controlar la vigilia de un sujeto humano a través de una radiación luminosa adecuada.

En la última década el conocimiento sobre la fotobiología humana ha aumentado enormemente y ha 5 aclarado que la radiación luminosa que se administra al sujeto humano a través del ojo, además de la visión, es de gran importancia a la hora de controlar una variedad de ritmos biológicos. Por consiguiente, la radiación luminosa tiene influencia no sólo sobre muchas funciones corporales físicas, sino también sobre el rendimiento mental y el estado de ánimo. Todas las evidencias científicas se basan en gran parte en la administración al ojo de “radiación luminosa blanca” de diversas intensidades, esto se conoce de manera general y se describe, por ejemplo, en el 10 documento US-5.545.192. Los hallazgos muestran una sensibilidad de la inhibición de melatonina para la radiación luminosa administrada a través del ojo, dependiendo la inhibición de melatonina de la dosis y composición espectral de la radiación luminosa, véase Annals New York Academy of Sciences 453 (1985), págs. 376-378. La melatonina es una hormona que muestra un ciclo diario y se considera como un marcador de la fase de los ritmos biológicos. La melatonina se conoce generalmente como una hormona del sueño que influye en la vigilia del sujeto humano. Por lo 15 tanto, cuando se controla el ciclo de melatonina, disminuye el riesgo de cometer errores por la falta de vigilia. Un nivel de melatonina relativamente bajo estimula la vigilia, un nivel de melatonina relativamente alto aumenta la somnolencia. En Annals New York Academy of Sciences 453 (1985), págs. 376-378, se afirma que la inhibición de melatonina muestra la mayor sensibilidad a una longitud de onda de aproximadamente 509 nm. En el ciclo diario natural es posible inhibir la melatonina en las horas “oscuras”, así como cuando sólo se dispone de iluminación 20 artificial. Durante el día el nivel de melatonina es relativamente bajo, el nivel aumenta por la tarde, y alcanza un máximo por la noche y disminuye gradualmente hasta el nivel que se da durante el día, en el período del despertar (“wake up period”). En una sociedad que funciona las 24 horas muchas personas tienen que trabajar y conducir de noche y estar alerta para rendir bien y de forma segura, y dormir bien a horas anómalas. En estas condiciones muchas personas corren un mayor riesgo de cometer errores, provocando por ejemplo accidentes de coche, y/o es 25 más probable que tengan un comportamiento del sueño distorsionado.

Es un objeto de la invención proporcionar un método a través del cual se reduzca el riesgo de cometer errores de las personas que tienen que trabajar a horas anómalas durante el día.

Según la invención, este objeto se logra a través de un método según la reivindicación 1.

Los hallazgos recientes se desvían de afirmaciones anteriores de que la sensibilidad de la inhibición de 30 melatonina sería similar a la sensibilidad de la visión nocturna escotópica, ya que la sensibilidad máxima para la visión escotópica es a una longitud de onda de aproximadamente 509 nm. De manera sorprendente, pareció que la sensibilidad de la inhibición de melatonina, en comparación con la sensibilidad de la visión nocturna escotópica, se desplaza hacia una región de longitud de onda más corta. Es particularmente sorprendente que las longitudes de onda cortas tuvieran que tener un efecto sustancial de este tipo sobre la inhibición de melatonina ya que la gran 35 mayoría de los receptores luminosos reconocidos en la retina tienen longitudes de onda de activación de 500 nm o superiores. Por debajo de 500 nm, los únicos receptores reconocidos son los conos azules, que tienen una máx de 420 nm, y éstos están presentes en cantidades que corresponden a menos del 1% de cualquier otra familia de receptores luminosos de la retina.

Es particularmente ventajoso que una luz de longitud de onda tan corta pueda inhibir la producción de 40 melatonina ya que se requiere considerablemente menos luz, debido a su eficacia aumentada. Además, la cantidad de luz que es necesaria para llevar a cabo la inhibición de melatonina puede reducirse sustancialmente si se selecciona la longitud de onda, o la banda de longitudes de onda, óptimas, evitando así cualquier problema de la vista producido por una iluminación intensa o un brillo excesivo.

La melatonina se produce en la glándula pineal, y se cree que nervios ópticos aferentes apropiados tienen 45 un efecto sobre la producción de melatonina por parte de la glándula pineal. En particular, se ha demostrado que los sujetos que observan directamente una fuente de luz de longitud de onda corta experimentan una gran reducción en la producción de melatonina. Sin embargo, también existen evidencias de que la administración de luz a partes no oculares del cuerpo también puede afectar a la inhibición de melatonina del sujeto. La luz de la presente invención se administra de manera ocular. Además, se conocen las dosis para inhibir la melatonina como una función de la 50 longitud de onda para pupilas totalmente dilatadas.

Los experimentos demuestran que la mayor sensibilidad a la luz de longitud de onda corta está en la región justo por encima del ultravioleta. Se acepta generalmente que el ultravioleta es una radiación luminosa por debajo de aproximadamente 380 nm. En particular, se ha demostrado que existe una sensibilidad particularmente elevada a la luz en la región de 420 - 460 nm, y esta sensibilidad decae con longitudes de onda superiores, disminuyendo la 55 eficacia hasta aproximadamente cero a 560 nm. Tal como se observó anteriormente, la longitud de onda de la luz es superior que la del ultravioleta, aunque la presente invención prevé longitudes de onda en una región más ancha con el ultravioleta. Aunque, en general, debe evitarse la luz ultravioleta, con el fin de minimizar el riesgo al sujeto. La administración de radiación inhibidora de melatonina puede integrarse en fuentes luminosas para la visión, o en

fuentes “luminosas” adicionales individuales, o también en otros objetos generadores de luz, por ejemplo, integrada en monitores, televisores, mesas de lectura o incluso de desayuno, gafas protectoras, visores, ventanas artificiales. En el entorno del hogar, el puesto de trabajo y en el tráfico y el transporte se detectan muchas aplicaciones de la radiación luminosa para una inhibición de melatonina o un mantenimiento de melatonina eficaces. Basándose en los datos presentes se distinguen diversas opciones básicas para distribuciones espectrales de radiación luminosa: 5

- Radiación inhibidora de melatonina y luz visible suficiente para un desempeño de tareas correcto, por ejemplo, un nivel de luz habitual aceptado es un nivel de luz de al menos 200 lux (lux significa lumen/m2). Se encuentran aplicaciones, por ejemplo en actividades de trabajo por turnos, incluyendo los turnos de mañana, tarde y noche tanto en el interior como en el exterior.

- Radiación inhibidora de melatonina y nivel de luz visible tenue, es decir aproximadamente 10 lux, o 10 menos. Como comparación, la luz de la luna llena significa un nivel de luz visible de menos de 1 lux. Existen opciones por la tarde y la noche por ejemplo para conductores, guardias de vigilancia y enfermeras.

- Radiación de mantenimiento de la melatonina y luz visible suficiente para un desempeño de tareas correcto. Las principales aplicaciones se esperan, por ejemplo, en el trabajo de tarde y en la provisión de condiciones para el sueño de buena calidad para las personas ancianas en el hogar. 15

A través de cálculos puede obtenerse una estimación de la eficacia de las distribuciones de potencia espectral de la radiación para la inhibición de melatonina y el flujo luminoso. En los cálculos sólo se considera la potencia espectral entre las longitudes de onda de 380 - 740 nm. Todos los espectros se normalizan de tal manera que la suma de la potencia espectral en el intervalo de 380 - 740 nm es igual a un vatio. En la fórmula:

 E − 1 vatio en la que  = 380 - 740 nm. 20

Para calcular el flujo luminoso y los vatios eficaces de melatonina (vatios de melatonina - “melatonin watts”) se han utilizado las siguientes fórmulas:

Flujo luminoso  = 683 * (E()*V())

Vatios de melatonina: =  (E()*M())

en las que: 25

V()...

1. Método para controlar la vigilia de un sujeto humano a través de radiación luminosa adecuada, teniendo el sujeto humano un ciclo de variación de la melatonina que implica al menos fases de una acumulación de melatonina y una degradación de melatonina y estando en una fase de dicho ciclo, comprendiendo el método las etapas de: 5

exponer el sujeto humano durante un periodo de exposición a una radiación luminosa adecuada dependiendo de un efecto deseado sobre la fase de dicho ciclo, y siendo dicho efecto deseado que se permita dicha acumulación de melatonina;

en el que la radiación luminosa adecuada se especifica mediante una fracción de salida de radiación inhibidora de melatonina en unidades de vatio de melatonina/vatio y mediante un flujo luminoso en 10 unidades de lumen/vatio de luz, mediante lo cual la fracción de salida de radiación inhibidora de melatonina es el producto de la potencia espectral E () normalizada a 1 y la sensibilidad de la melatonina M , el producto integrado para todas las longitudes de onda , en el que m  alcanza un máximo entre 400-460 nm y decae hasta aproximadamente cero a 560 nm,

ajustándose la fracción de salida y el flujo luminoso para obtener el efecto deseado sobre la fase de dicho 15 ciclo,

la radiación luminosa se administra por vía ocular, caracterizado porque,

la fracción de salida de la radiación inhibidora de melatonina es <= 0,2 vatios de melatonina/vatio y el flujo luminoso >= 100 lumen/vatio de luz, teniendo la fuente luminosa un índice de rendimiento cromático Ra >= 65. 20

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la fracción de salida de la radiación inhibidora de melatonina es <= 0,1 vatios de melatonina/vatio.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se seleccionan los medios para ajustar la radiación luminosa adecuada que va a recibir el sujeto humano del grupo que consiste en medios de filtrado, una fuente luminosa desplazable y un sistema de iluminación que comprende una primera y una 25 segunda fuentes luminosas ajustables.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el sujeto humano se expone a la luz mientras se lleva a cabo una selección de la radiación luminosa ambiente.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el sujeto humano se expone a la luz con periodos de intervalo sin dicha radiación luminosa adecuada entre dos periodos de exposición. 30

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la fracción de salida de la radiación inhibidora de melatonina se desplaza desde >= 0,45 vatios de melatonina/vatio a <= 0,2 vatios de melatonina/vatio o viceversa y la salida luminosa es >= 100 lumen/vatio de luz, teniendo la fuente luminosa un índice de rendimiento cromático Ra >= 65.