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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE AND METHOD FOR THE DETECTION AND QUANTIFICATION OF VARIATION IN EYE DAMAGE CAUSED BY BLUE AND VIOLET LIGHT IN THE VISIBLE SPECTRUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/096477
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method, device (100) and system (200) for the detection and quantification of variation in eye damage caused by blue and violet light in the visible spectrum, comprising steps of: detecting incident radiation on an individual's visual system; calculating the incident radiation inside the range from 380 to 500 nm; establishing at least one threshold for incident radiation within said range; detecting if at least one threshold established for this range has been exceeded; warning of the exceedance of at least one threshold; measuring the time of exposure to the incident radiation; and inferring the effect of the incident radiation in the individual's different eye structures, and warning of said effect.

Inventors:
SANCHEZ RAMOS CELIA (ES)
GARCIA MANCHADO NILO (ES)
Application Number:
PCT/ES2013/070476
Publication Date:
June 26, 2014
Filing Date:
July 05, 2013
Export Citation:
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Assignee:
UNIV MADRID COMPLUTENSE (ES)
CRAMBO SA (ES)
International Classes:
A61B3/10; G01J1/18; G01J1/44; G01J3/50
Domestic Patent References:
WO2008116333A12008-10-02
WO1998044380A11998-10-08
WO1991004717A11991-04-18
WO1990005321A11990-05-17
Foreign References:
US20100127159A12010-05-27
US20060092407A12006-05-04
US20090166508A12009-07-02
GB1480492A1977-07-20
DE358948C1922-09-28
ES1046793U2001-02-01
ES2247946A12006-03-01
ES2257976A12006-08-01
ES2281301A12007-09-16
ES2281303A12007-09-16
ES2289957A12008-02-01
ES2296552A12008-04-16
ES2298089A12008-05-01
ES2303484A12008-08-01
ES2312284A12009-02-16
EP1441208A12004-07-28
GB2419665A2006-05-03
GB2427464A2006-12-27
US20090135003A12009-05-28
Other References:
TOSHIHIKO U. ET AL.: "Eye damage control by reduced blue illumination", EXPERIMENTAL EYE RESEARCH, vol. 89, no. 6, 2009, pages 863 - 868, XP026747506
JIANGMEI WU ET AL.: "Photochemical damage of the retina", SURVEY OF OPHTHALMOLOGY, vol. 51, no. 5, September 2006 (2006-09-01), pages 461 - 481, XP025000514
BEHAR-COHEN ET AL.: "Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: Any risks for the eye?", PROGRESS IN RETINAL AND EYE RESEARCH, vol. 30, 2011, pages 239 - 257, XP028377799, DOI: doi:10.1016/j.preteyeres.2011.04.002
CAJOCHEN ET AL.: "Evening exposure to a light-emitting diodes (LED)- backlight computer screen affects circadian physiology and cognitive performance", JOUNAL OF APPLIED PHYSIOLOGY, vol. 110, 2011, pages 1432 - 1438, XP055312500
S NCHEZ A NOS ET AL.: "Effects of light-emitting diode radiations on human retinal pigment epitelial cells in vitro C", PHOTOCHEM PHOTOBIOL, vol. 89, no. 2, March 2013 (2013-03-01), pages 467 - 73, XP055312528, DOI: doi:10.1111/j.1751-1097.2012.01237.x
See also references of EP 2937035A4
Attorney, Agent or Firm:
TEMIÑO CENICEROS, Ignacio (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 - Método para la detección y cuantificación de la variación del daño ocular provocado por la luz azul y violeta del espectro visible que comprende las etapas de:

detectar la radiación incidente sobre el sistema visual de un individuo;

calcular la radiación incidente dentro del rango comprendido entre 380 y 500 nm; establecer al menos un umbral de radiaciones incidentes dentro de dicho rango; detectar si se ha superado al menos un umbral establecido para dicho rango;

avisar de la superación de al menos un umbral;

medir el tiempo de exposición a la radiación incidente; e

inferir en las distintas estructuras oculares de un individuo el efecto de las radiaciones incidentes y avisar de dicho efecto. 2 - El método de la reivindicación 1 que comprende una etapa de interacción con la fuente de emisión de la radicación incidente.

3 - El método de la reivindicación 1 donde los umbrales están escalados. 4 - El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 -3 que comprende una etapa de establecer la posición de un usuario y aplicar un coeficiente de corrección en el cálculo de la radiación incidente.

5 - El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una etapa de intercambio de datos de emisiones relativas a un usuario entre, al menos, dos dispositivos.

6 - El método de cualquiera de las reivindicaciones que comprende apagar una fuente de emisión cuando se excede un umbral.

7 - Dispositivo electrónico portátil (100) para la detección y cuantificación de la luz azul en el espectro visible que comprende

un detector de luz (101 ) en el rango del espectro visible;

un circuito acondicionador de señal (102) conectado con el detector (101 );

un convertidor analógico digital (103);

22

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) un procesador (104); y

un programa que está almacenado en la memoria del procesador (104) y está configurado para ejecutarse mediante el procesador (104), incluyendo el programa instrucciones para:

detectar la radiación incidente sobre el sistema visual de un individuo;

calcular la radiación incidente dentro del rango comprendido entre los 380 y los 500nm;

establecer al menos un umbral de radiaciones incidentes dentro de dicho rango; detectar si se ha superado al menos un umbral establecido para dicho rango;

avisar de la superación de al menos un umbral;

medir el tiempo de exposición a la radiación incidente; e

inferir en las distintas estructuras oculares de un individuo el efecto de las radiaciones incidentes y avisar de dicho efecto. 8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 que comprende un transmisor

Bluetooth (105) conectado con un dispositivo de usuario.

9. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-8 que comprende un avisador luminoso (106,107).

10. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9 que comprende un avisador acústico (108).

1 1 . Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10 que comprende un localizador GPS.

12. Sistema informático (200) para la detección y cuantificación de la luz azul del espectro visible que comprende

una pantalla (201 ) conectada con un controlador de pantalla;

una memoria de programas (203);

una cámara (204);

un procesador (202); y

un programa o programas (205) almacenados en la memoria (203) del procesador (202) y que están configurados para ejecutarse mediante el procesador (202), incluyendo el programa o programas (205) instrucciones para:

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HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) detectar la radiación incidente sobre el sistema visual de un individuo; calcular la radiación incidente dentro del rango comprendido entre los 380 y los 500nm;

establecer al menos un umbral de radiaciones incidentes dentro de dicho rango; detectar si se ha superado al menos un umbral establecido para dicho rango;

avisar de la superación de al menos un umbral;

medir el tiempo de exposición a la radiación incidente; e

inferir en las distintas estructuras oculares de un individuo el efecto de las radiaciones incidentes y avisar de dicho efecto.

13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12 que está conectado con un servidor externo.

14. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones 12-13 donde el programa o programas (205) incluye instrucciones para establecer la posición del sistema y aplicar un factor de corrección en función de dicha posición en el cálculo de las emisiones.

15. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12-14 donde el sistema (200) es un teléfono móvil.

16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12-15 donde el sistema (200) es una televisión.

17. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12-16 donde el sistema (200) es una computadora.

18. Producto de programa informático con instrucciones configuradas para su ejecución por uno o más procesadores (104,202) que, cuando son ejecutadas llevan a cabo el método según la reivindicación 1 -6.

24

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)

Description:
DISPOSITIVO Y MÉTODO PARA LA DETECCIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE LA VARIACIÓN DEL DAÑO OCULAR PROVOCADO POR LA LUZ AZUL Y VIOLETA DEL ESPECTRO VISIBLE Campo de la invención

El objeto de la presente invención es un dispositivo y método para la detección y cuantificación de la variación del daño ocular provocado por la luz azul y violeta en el espectro visible, es decir, la radiación electromagnética que está comprendida entre las longitudes de onda de 380nm a 500nm para cualquier fuente de emisión de luz, desde la luz natural o artificial, hasta la procedente de emisores como pantallas de tecnología LED.

Estado de la técnica El espectro electromagnético (EEM) es la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. El EEM incluye una amplia gama de radiaciones, desde las de menor longitud de onda, como son los rayos gamma y los rayos X, pasando por la radiación ultravioleta, la luz y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio.

El espectro de luz es la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama también luz "visible" o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un ojo patrón humano responde a longitudes de onda desde 380nm a 780nm, aunque el ojo adaptado a la oscuridad puede ver en un intervalo mayor, que va desde 360nm a 830nm.

La retina se autoprotege de las longitudes de onda corta de varias maneras: con una distribución heterogénea de los fotorreceptores, de tal forma que en la depresión macular no existen fotorreceptores sensibles a las longitudes de onda corta, y por la actuación de pigmentos amarillos (luteína, zeaxantina y mesozeaxantina) existentes en la misma zona que también ejercen una acción protectora. Además el cristalino aumenta su proporción de cromóforos amarillos con la edad. Estas protecciones fisiológicas del ojo humano frente a las longitudes de onda más corta (el

i cristalino y las propias de la retina) pueden verse seriamente afectadas por ciertas patologías y/o intervenciones quirúrgicas e, incluso, por el paso del tiempo.

Se han desarrollado algunas técnicas para proteger de las longitudes de onda corta a ojos sanos, a ojos operados de cataratas y a ojos en procesos neurodegenerativos:

- Suplementar, el déficit del ojo humano como medida terapéutica y preventiva para sustituir y/o mejorar la protección natural mediante filtros de absorbancia selectiva, reflectantes e interferenciales.

- A partir de mediados de los años 90, se han implantado lentes intraoculares provistas de un filtro amarillo en ojos operados de cataratas. Esta alternativa supone una intervención quirúrgica con todos sus obvios riesgos y dificultades. Existe además un amplio colectivo de personas operadas de cataratas a los que se les ha implantado una lente intraocular transparente en sustitución de la sustancia interna del cristalino que está desprovista de la necesaria protección de la pigmentación amarilla. En estos casos, resulta necesario complementar al cristalino artificial, exento de pigmento amarillo, con la interposición de algún sistema de soporte para el pigmento absorbente o bloqueante de la longitud de onda corta. Un elemento bloqueante de las longitudes de onda corta es un dispositivo diseñado para separar, pasar o suprimir un grupo de objetos del total de la mezcla. Los elementos bloqueantes están ideados para la selección de un determinado intervalo de longitudes de onda de luz. El mecanismo consiste en el bloqueo de unas longitudes de onda, permitiendo el paso de otras longitudes de onda.

Existen en el mercado distintos tipos de filtros aplicados al ojo humano. Así por ejemplo, en la solicitud de patente WO 98/44380 se describe un filtro aplicado en una lentilla que no cubre la totalidad de dicha lentilla, entendiendo totalidad como zona de iris, zona de pupila y cuerpo de la lentilla, siendo este hecho fundamental para no provocar irregularidades en la visión. Por otro lado, el documento WO 91/04717 describe lentes intraoculares para el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) que no es el objeto de la presente invención. Es conocido el hecho también de emplear filtros amarillos en lentes oftalmológicas, por ejemplo a través del documento GB 1 480 492. El filtro amarillo puede ser utilizado en múltiples aplicaciones, como así lo demuestran los documentos localizados en el actual estado de la técnica. Así pues, el documento DE 358 948 describe un filtro amarillo aplicado a un dispositivo eléctrico de iluminación, pero combinado con un segundo filtro de color rojo, lo cual se aleja del concepto inventivo descrito en la presente invención.

El documento ES 1 046 793 U describe un dispositivo externo de soporte de distintos filtros de iluminación, con distintos colores, lo cual se aleja del concepto inventivo de la presente invención que radica en un único elemento bloqueante de longitudes de onda corta integrado en un determinado material, para conseguir eliminar del espectro de luz visible las longitudes de onda corta antes de que llegue al usuario debido a los efectos perniciosos producidos por la elevada energía de este rango de luz, objetivo que, evidentemente, no se consigue con dicho documento.

El documento WO 90/05321 describe un filtro con una serie de características técnicas pero que en absoluto define una aplicación fisiopatologica y además, el filtro descrito en la solicitud de patente WO 90/05321 no es homogéneo en su absorbancia, pudiendo producir efectos indeseados.

La Dra. Celia Sánchez-Ramos es la inventora de las patentes ES2247946, ES2257976, ES2281301 , ES2281303, ES2289957, ES2296552, ES2298089, ES2303484 y ES2312284. No obstante, aunque en estos documentos se hace mención a la problemática del daño provocado por la luz ambiente, especialmente de las longitudes de onda corta en el espectro de 380 a 500nm, en ninguno de estos documentos se explica la problemática derivada del empleo masivo y cotidiano de pantallas basadas fundamentalmente en tecnología LED en sus distintas variantes, como OLED, LCD-LED, AMOLED, entre otras tecnologías de vanguardia para teléfonos inteligentes, tabletas electrónicas, ordenadores portátiles y televisiones, proyectores y en general cualquier pantalla con tecnología LED y/o retroiluminación LED. Es evidente que hoy en día cualquier usuario particular pasa una media de 4-8 horas al día, sino más, delante de pantallas de tipo LED, esto es, recibiendo una emisión de longitudes de onda corta a una distancia generalmente muy pequeña (del orden de 30-50 cm), lo cual incide negativamente en el ojo y en la visión humana. Esta problemática está descrita en el estado de la técnica en [Behar-Cohen et al. "Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: Any rísks for the eye ?" Progress in Retinal and Eye Research 30 (2011 )239-257]. Otro documento que describe la problemática asociada en [Cajochen et al. "Evening exposure to a light-emitting diodes (LED)-backlight computer screen affects circadian physiology and cognitive performance", Jounal of Applied Physiology 110:1432- 1438, 2011, first published 17 March 201 1] donde se describe la necesidad de adaptar la emisión de luz al ciclo del sueño.

En dichos documentos, en las conclusiones de los mismos, manifiestan la conveniencia de valorar la toxicidad potencial de la luz emitida por los LED, en función de las distintos dispositivos disponibles en el mercado de tal forma que se puedan hacer recomendaciones eficientes a los fabricantes domésticos de luz, debido a la mayor presencia de iluminación de tipo LED en ambientes de interior. No obstante, en este documento no se apuesta por una solución que permita compaginar la evolución de la técnica de los LED con un uso cotidiano exento de riesgos. Es decir, en dicho documento se aboga, directamente, por la limitación y regulación legal de las emisiones de luz, sin proponer ningún tipo de solución a los productos ya comercializados.

No obstante en ninguno de los documentos conocidos se expresa la necesidad de contar con un dispositivo y/o un método para detectar y cuantificar esas emisiones nocivas de luz azul en el espectro visible, de tal forma que sea posible avisar al usuario de una posible exposición excesiva a dichas emisiones.

Por otro lado, los daños de la luz azul se describen en el documento [ "Effects of light- emitting diode radiations on human retina! pigment epitelial cells in vitro", C. Sánchez-Ramos et al. Photochem Photobiol 2013 Mar-Apr; 89(2) 467-73, doi: 10. 11 11/j. 1751 - 1097.2012.01237.x] donde se cuantifican y analizan los daños provocados por las emisiones de los diodos LED en las pantallas de uso común en televisiones, teléfonos móviles y ordenadores personales. Es perentoria, por tanto, la necesidad de disponer de un sistema que permita detectar y cuantificar la presencia de dicha luz azul, advirtiendo al usuario de los posibles riesgos a los que se expone por el uso continuado de esas fuentes de emisión.

No se conocen dispositivos de aviso de emisiones en el rango de los 380-500 nm y, especialmente, dispositivos que avisen y cuantifiquen el daño al sistema ocular. No obstante, son conocidos los documentos relativos a la detección de emisiones ultravioleta como el EP 1 441 208, el documento GB 2 419 665, el documento GB 2 427 464 y el US 2009/0135003. Descripción de la invención

Para solucionar el problema técnico indicado, la presente invención describe, en un primer aspecto un método para la detección y cuantificación de luz azul y violeta del espectro visible que comprende las etapas de detectar la emisión de una fuente de luz; calcular las emisiones en el rango de los 380 - 500 nm que contiene la luz; establecer un umbral máximo de emisiones en dicho rango; detectar si se ha superado el umbral establecido para dicho rango; calcular el tiempo de exposición a la emisión de la fuente de luz; y avisar de la superación del citado umbral. Este umbral puede depender de cada persona. Es decir, puede ser un umbral genérico o uno definido para cada persona.

En un segundo aspecto de la invención, el método descrito se implementa en un dispositivo electrónico portátil para la detección y cuantificación de la banda luz azul y violeta del espectro visible que comprende un detector de luz en el rango del espectro visible; un circuito acondicionador de señal conectado con el detector; un convertidor analógico digital; un procesador; y un programa que está almacenado en la memoria del procesador y que está configurado para ejecutarse mediante el procesado, incluyendo el programa instrucciones para ejecutar el método descrito.

En un tercer aspecto de la invención, el método se implementa en un sistema informático que comprende una pantalla conectada con un controlador de pantalla; una memoria de programas; una cámara; un procesador; y un programa que está almacenado en la memoria del procesador y que está configurado para ejecutarse mediante el procesador, incluyendo el programa instrucciones para seleccionar el tipo de pantalla; establecer la potencia de emisión de la pantalla y ejecutar el método descrito.

Finalmente en un cuarto aspecto de la invención se reivindica el producto de programa informático que contiene las instrucciones para ejecutar el método. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

Breve descripción de las figuras

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

FIG1 . Muestra de forma esquemática un dispositivo electrónico portátil (100) y un sistema informático (200) que implementan el método para la detección y cuantificación de luz azul en el espectro visible.

FIG2. Muestra la absorbancia selectiva del elemento bloqueante de longitudes de onda corta de la presente invención para tres ejemplos de personas de edades distintas: 25 años (Fig.2a), 45 años (Fig.2b) y 76 años (Fig.2c).

FIG3. Muestra una vista de la fuente de iluminación tipo LED empleada para el ejemplo descrito en el presente documento. A. Representación esquemáticamente el dispositivo de iluminación sin y con el elemento bloqueante de longitudes de onda corta utilizado. B. Curvas espectrales de emisión de cada uno de los LED utilizados. C. Diseño de la placa de pocilios donde se sembraron las células.

FIG4. Muestra una gráfica con el efecto de la luz LED y el efecto foto-protector de un elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta sobre la viabilidad celular, indicativo de la supervivencia celular en células del epitelio pigmentario de la retina humana.

FIG5. Muestra el efecto de la luz LED y el efecto foto-protector de un elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta sobre la activación de la histona H2AX humana, indicativo del daño en el ADN en células del epitelio pigmentario de la retina humana.

FIG6. Muestra el efecto de la luz LED y efecto foto-protector de un elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta sobre la activación de la caspasa 3,7, indicativo de apoptosis en células del epitelio pigmentario de la retina humana.

Descripción detallada de la invención y ejemplo

En la figura 1 se muestran las distintas realizaciones prácticas de la invención. En la figura 1 A se muestra un dispositivo electrónico portátil 100 que es lógicamente transportable por el usuario en una posición tal que permita la lectura de la luz incidente sobre el mismo.

El dispositivo portátil comprende un detector de luz visible 101 , como LDR, sensores CMOS, sensores CCD, fotodiodos, células solares y en general, cualquier detector de luz visible que está conectado con un circuito acondicionador de señal 102 que filtra y adapta la señal emitida por el detector 101 para su posterior conversión analógico digital A/D 103. La señal digitalizada pasa a un procesador 104 que comprende almacenado en una memoria interna (aunque podría implementarse en una memoria externa al procesador 104) un programa compuesto por instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador 104, están configuradas para detectar la emisión de una fuente de luz, es decir, para establecer la presencia de luz azul en el espectro visible.

Una vez detectada la luz en el espectro visible, el procesador 104 está configurado para calcular la cantidad de emisión en el rango de longitudes de onda corta comprendido entre los 380-500 nm. Esto podría hacerse, por ejemplo, seleccionando un fotodiodo con una respuesta en ese rango como detector 101 , con lo que acondicionando la señal y evaluando su intensidad en el procesador 104 sería posible establecer esa cantidad de emisiones (a mayor señal, mayor presencia de azul). Esta señal se compararía entonces con un valor predefinido para ese rango de emisiones, de tal forma que si hay una emisión por encima del citado valor de umbral, la exposición a la luz azul, es decir, al espectro comprendido entre los 380-500 nm, se entendería como nociva para la salud visual del sujeto. El procesador 104, además, calcula el tiempo al que está expuesto el sujeto, de tal forma que permite avisar al usuario (el sujeto) de distintas formas, como por ejemplo, una señal Bluetooth 105 a su teléfono móvil 300. El teléfono móvil, además, tiene capacidad para conectarse con un servidor externo 400 y evaluar la exposición, almacenarla o crear un registro de acciones nocivas con las que luego avisar o prevenir al usuario a futuro. Del mismo modo, el propio dispositivo 100 comprende un aviso luminoso, que en la realización mostrada en la figura 1 comprende un LED rojo 106 y un LED verde 107 para realizar dicho aviso donde, lógicamente, el LED rojo 106 se encenderá cuando se supere el umbral de emisiones permitido. Complementariamente, puede incorporarse un avisador acústico 108.

El dispositivo objeto de la presente invención en otra realización puede estar integrado en un sistema informático, tal y como se muestra en la figura 1 b, de tal forma que es posible medir las emisiones en el origen, es decir, en la propia fuente de emisión, como es una pantalla de tipo LED u otras equivalentes. Por sistema informático se ha de entender cualquier dispositivo programable que contenga una pantalla emisora de luz en el espectro visible, como un ordenador portátil, una tableta, un móvil de última generación, un ordenador de sobremesa o una televisión configurada a tal efecto.

Así pues, el sistema informático 200 comprende una pantalla 201 conectada con un controlador que a su vez está conectado con al menos un procesador 202, una memoria de programas 203 y una cámara 204, de tal forma que los programas 205 almacenados en la memoria 203 están configurados para ser ejecutados por el procesador (202), incluyendo el programa o programas (205) instrucciones para seleccionar el tipo de pantalla (201 ) y establecer la potencia de emisión de la pantalla (201 ), que está relacionado con, por ejemplo, el brillo de la pantalla 201 .

Tras esto se calculan las emisiones en el rango de los 380 - 500 nm que contiene la emisión de luz, por ejemplo, mediante la caracterización del tipo de pantalla 201 almacenada en la memoria 203 y seleccionada previamente. Posteriormente, se establece un umbral máximo de emisiones en dicho rango y se detecta si se ha superado el umbral establecido para dicho rango, calculando el tiempo de exposición a la emisión de la fuente de luz y avisando de la superación del citado umbral. Además, puede conectarse con un servidor externo 400 y evaluar la exposición, almacenarla o crear un registro de acciones nocivas con las que luego avisar o prevenir al usuario a futuro.

El objeto de la presente invención, como ya ha sido ampliamente indicado, es inferir y valorar el daño ocular por exposición lumínica, es decir, que el dispositivo descrito debe ser capaz de medir, valorar y avisar de la cantidad de emisiones en el rango de los 380-500nm a las que está expuesto el usuario. Para ello, en primer lugar, hay que establecer que hay factores intrínsecos y extrínsecos que afectan a la cuantificación de la variación del daño ocular.

Lógicamente, un primer factor a tener en cuenta es la iluminación ambiente, la cual es detectada por el propio dispositivo a través del detector 101 , o bien establecerse como un factor independiente que pondera esta señal. Hay que tener en cuenta que la luz ambiente depende directamente de la posición del usuario y de la hora del día, con lo que incorporando un circuito GPS al dispositivo es posible conocer: i. Posición.

¡i. Climatología.

ü¡. Hora del día.

Así, si el usuario está, por ejemplo, en el Pirineo en diciembre se asumen unas condiciones climatológicas, como la nieve, que pondera la medida de las emisiones, del mismo modo que conocemos la altura, ya que no es el mismo tipo de emisión a 2000 metros que al nivel del mar, y la hora del día, ya que en las horas centrales, y en función de la posición, las emisiones recibidas varían. Un segundo factor a tener en cuenta es el dispositivo emisor que visualiza el usuario, incluyendo el tamaño del mismo, la distancia estimada a la que lo observa, la intensidad de la emisión (i.e. el brillo) y si implementa o no un filtro para las emisiones en el espectro comprendido entre los 380 y los 500 nanómetros. En una aplicación práctica de la invención, el dispositivo 100 comprende, almacenado en una memoria, distintos tipos de pantallas seleccionares por el usuario, de tal forma que es el usuario el que selecciona los datos de la fuente de emisión. En otras realizaciones, la detección es automática, por ejemplo, si la invención esta implementada en un teléfono móvil, en una televisión o en otras fuentes de emisión, de tal forma que las emisiones de cada fuente son remitidas, por ejemplo, al sistema informático 200 actuando como maestro de la red, o bien al propio teléfono del usuario en idéntica función. Por tanto, en otra realización práctica de la invención, las distintas fuentes de emisión presentes en una casa u oficina para un usuario o usuarios pueden establecer una red de comunicaciones para intercambiar información entre ellos de las emisiones y tiempo de exposición, posibilitando el sumatorio de estos datos para un determinado usuario y, lógicamente, mejorando la calidad de la cuantificación e inferencia del daño ocular para un determinado usuario.

Por otro lado, hay que tener en cuenta una serie de factores directamente relacionados con el propio usuario, como la edad, las patologías (por ejemplo, si hay un glaucoma y/o retinopatía), las horas de actividad, el tipo de actividad ocular, el estado refractivo, i.e. si es miope, hipermétrope, astígmata y/o présbico u otras anomalías oculares, así como si tiene alguna afecciones al color.

Dentro del tipo de actividad ocular se puede distinguir tanto los hábitos de vida como, por ejemplo, la profesión y el estado de concentración del usuario para cada actividad. Los hábitos de vida influyen por cuanto que el nivel de exposición al que se encuentra sometido un pescador no es el mismo que el de un soldador o un camarero, ya que se asumen ciertos condicionantes, como la reflexión del agua y las horas de trabajo en el caso de los pescadores, por tanto es un factor que se pondera en el índice de cuantificación del daño ocular.

Por otro lado, el estado de concentración del usuario es relevante, puesto que está demostrado que, a mayor concentración, el parpadeo del usuario es menor y, consecuentemente, la emisión recibida directamente por el sistema ocular se incrementa. Además, el tipo y tiempo de refresco del usuario es diferente.

Por ello, el dispositivo 100 es personalizable por el usuario, o bien puede ser personalizado en fábrica para un determinado usuario integrando sus características específicas. En la siguiente tabla se establecen, a modo de ejemplo no limitativo una serie de factores con un porcentaje máximo y mínimo para establecer precisamente, el máximo y el mínimo de absorbancia que debiera tener un filtro de protección en ese rango de longitudes de onda.

Límite máximo Límite mínimo

Factor Grado (%) (%)

0-10 10 2

Edad 10-20 8 2

(años)

20-40 5 2

40-60 7 4 60-75 10

> 75 12 8

Smartphones(25-40 cm) 2 1

Tipos de dispositivo Tablets (25-40 cm) 3 1

usados (distancia de Pantallas de ordenador (41 - trabajo) 70cm) 4 2

Pantallas de televisión (>70

cm) 4 2

< 3 2 1

Tiempo de exposición 3-5 3 2

total 5-8 4 3

(horas)

8-10 5 3

> 10 5 3

Condiciones de menor

Fotópica (>5) 2 1 iluminación ambiente

durante el uso de los Mesópica (0.005-5) 5 2

dispositivos

(cd/m2) Escotópica (<0.005) 10 4

Patologías retinianas

Estadio leve 50 30

Estadio moderado 60 40

Estadio rave 70 50

Patologías corneales

Estadio leve 20 10

Patología Estadio moderado 30 20

Estadio grave 40 30

Patologías palpebrales 5 2

Patologías conjuntivales 5 2

Patologías esclerales 5 2

Glaucoma 20 10

Pseudofáquica/Afaquia 30 10

Tabla 1

La suma de los distintos factores que se indican a modo de ejemplo en la tabla 1 es lo que da como resultado un umbral máximo y mínimo de absorbancia correspondiente con la figura 2, donde, a modo de ejemplo se indica que para un usuario entre 25 años (máx. 5, mín. 2) que trabaje mediante un ordenador (4/2), con un tiempo de exposición a la fuente de iluminación por parte del usuario menos de 3 horas (2/1 ), con una iluminación ambiente del lugar donde interactúa el usuario con la fuente de iluminación tipo LED fotópica (2/1 ) y sin patologías, tendríamos una absorbancia máxima en el rango de 380-500 nm de (5+2+2+2) un 13%, mientras que el mínimo de absorbancia sería del 6%, tal y como se muestra, por ejemplo en la figura 2 (ejemplo 1 ). Sin embargo, si este mismo individuo utiliza varios dispositivos electrónicos (ordenador, tablet y smartphone) durante más de 10 horas en ambientes de alta y baja iluminación el rango de absorbancias recomendado estaría entre 1 1 -24% (ejemplo 2). Por su parte si el individuo presentase una patología retiniana moderada y estuviese expuesto a la televisión durante 3-5 horas al día en condiciones de alta iluminación el rango de absorbancias recomendado sería 47-74% (ejemplo 3).

Por tanto, es la inversa de ese valor lo que se puede establecer como peso k¡ (aunque se podrían definir otros equivalentes) para cada factor acelerador A¡. Del mismo modo, estos pesos k¡ definidos como un número entero multiplicador de los factores aceleradores A¡. Los pesos se podrían aplicar igualmente a los factores reductores R ¡ definiéndose como k , como precisamente podría ser la presencia de un filtro con las absorbancias adecuadas.

Definidos los factores, el índice de exposición a una emisión en el rango de los 380 a 500nm se define como:

Donde la edad es un número entero que representa la edad del usuario, la cual es proporcional a la afección de la luz azul (como se puede observar en la tabla, a mayor edad, mayor porcentaje de absorbancia, excepto en el caso de los niños con menor edad, donde se ha de tener una especial protección puesto que el ojo no está totalmente formado) y el diferencial de tiempo se define como el tiempo de exposición menos el tiempo de descanso, donde la vista tiende a recuperarse de forma variable. Este índice es un multiplicador de las emisiones recibidas, de tal forma que la importancia de estas emisiones se ve directamente afectada por la edad (que es el factor que más peso tiene en la estimación del daño al sistema ocular) y es función directa de los factores aceleradores y del tiempo efectivo de exposición, así como inversamente proporcional a los factores reductores, estando cada uno de dichos factores ponderado por un peso específico.

Se podría pensar que no tiene por qué haber un rango máximo de la absorbancia y bloquear totalmente el paso de las longitudes de onda corta comprendidas entre 380-500. No obstante, el bloqueo total de la luz azul produce efectos tanto en la visibilidad de la pantalla como en el propio ciclo circadiano del individuo, por lo que es lógico establecer un rango máximo y mínimo de la absorbancia, minimizando dichos efectos negativos. En general, hay estudios que indican que el 25% de la luz es azul y no puedes quitar más del 13% del total, esto es un 7% de azul, según las distintas variables.

Una vez establecidas las emisiones recibidas y ponderadas, la invención avisa al usuario en función de una serie de umbrales. Así, por ejemplo, se podría tener una barra con tres/cuatro grados de exposición (bajo, medio, alto, peligro) de tal forma que no sólo se avise al usuario, sino que permita interactuar con la fuente de emisiones, tanto manualmente como automáticamente. Así pues, si la fuente es la propia pantalla de un teléfono móvil o un ordenador, al alcanzar el nivel alto se avisará al usuario y se puede interactuar con él, por ejemplo reduciendo el brillo de la pantalla, de tal forma que al reducir el peso k de este factor acelerador, bajará el índice I y se puede corregir el nivel de riesgo, esto es, las emisiones recibidas ponderadas por el índice. Del mismo modo, si la solución es activar un filtro software, el peso del factor reductor se incrementaría notablemente, reduciendo el índice y, por tanto, bajando el nivel de riesgo.

En cualquier caso, en una realización particular, se puede definir que al superar determinado umbral directamente se apague la fuente de emisión (i.e. la pantalla), con lo que la invención, aplicada en dispositivos móviles para juegos o televisiones, o móviles podría ser incluso utilizada como control parental para evitar el abuso de los menores.

Como se ha indicado, la invención puede ser implementada en un teléfono móvil y, en general, en cualquier dispositivo electrónico portátil, como unas gafas tipo Google Glass®. Es decir, que el detector puede estar en el propio teléfono, puede ser un dispositivo 100 autónomo como el descrito en la figura 1 o cualquier otro dispositivo electrónico programable. En una realización de la invención el dispositivo detecta cuando el usuario tiene abiertos los ojos. El sistema una vez que el dispositivo se activa, por ejemplo, cuando el acelerómetro del dispositivo detecta un movimiento del mismo, el sistema puede entender que el usuario se encuentra despierto y por tanto con los ojos abiertos. También puede inferir que se encuentra en el exterior, ya que a través de la detección de un cambio de posición es posible conocer de manera precisa que dicho cambio de posición no es compatible con el movimiento dentro de interiores, existen diversos métodos de detección de cambio de posición, GPS, triangulación de antenas GSM, detección de redes WIFI, etc.

También es posible predecir la cantidad de emisiones que alguien va a recibir, de forma que por ejemplo una película puede llevar en su archivo incluido el total de emisiones que emite y avisar al usuario cuando esas emisiones sean excesivas respecto a su actividad visual, anticipando información y permitiendo que el usuario decida si quiere ver el contenido o no. También es posible prever la cantidad de emisiones por ejemplo en un viaje o en una caminata, si el sistema conoce de manera directa o infiriendo de su conducta la duración de un viaje y su nivel medio de emisiones, a través de, o bien la predicción meteorológica o a través de la posición u cualquier otro tipo de detectores que permitan conocer el nivel previsto de emisiones el dispositivo o el sistema podrá valorar el nivel de emisiones y recomendar al individuo una determinada conducta o anticipar cuanto puede el individuo hacer.

Como se ha indicado, la información de las emisiones puede estar almacenada en remoto, en el servidor 400, por ejemplo.

El sistema puede deducir la actividad de exposición a radiaciones por cualquiera de los métodos que permitan conocer la actividad de un individuo, por ejemplo la deducción de que el individuo se encuentra durmiendo cuando se cumplen las siguientes condiciones, el teléfono detecta que está en la vivienda habitual, por ejemplo a través de la detección de la WIFI y la hora que es coincide con la que habitualmente el usuario está durmiendo, o por ejemplo el usuario ha puesto en marcha la alarma y ha conectado el cargador del móvil, actividad normalmente relacionada con irse a dormir. También puede aprender de la conducta concreta humana y de manera activa hacer preguntas cuando no tenga claro si está o no ocurriendo algo, por ejemplo detecta un cambio de posición y su detector de luminosidad le indica que está accediendo a poca luz, debido a que por ejemplo el dispositivo se encuentra en el bolsillo.

La invención, por tanto, es una eficaz herramienta para la medicina preventiva y Salud Pública. Además, dadas las características de los dispositivos, estos puedes conectarse en algunas realizaciones a servidores de telemedicina (como el servidor 400) para monitorizar en remoto el comportamiento visual del usuario. Ensayo de toxicidad

En el estado de la técnica no está descrito el grado de toxicidad de las longitudes de onda corta producida por luz LED de diferente composición espectral, debida al empleo de un dispositivo electrónico equipado con este tipo de pantallas (LED) sobre células del epitelio pigmentario de la retina.

Los objetivos específicos del ensayo de toxicidad y de la solución aportada son los siguientes:

Estudiar la viabilidad celular del tejido retiniano in vitro tras la exposición a diferentes diodos LEDs que emiten radiación de diferente composición espectral, como se observa en la figura 4.

Evaluar el daño en el ADN del tejido retiniano in vitro tras la exposición a diferentes diodos LEDs que emiten radiación de diferente composición espectral, como se observa en la figura 5.

Determinar la apoptosis del tejido retiniano in vitro tras la exposición a diferentes diodos LEDs que emiten radiación de diferente composición espectral, como se observa en la figura 6.

Tras la evaluación y determinación de la toxicidad se evalúa las soluciones preconizadas en la presente invención.

Tabla 2

En la tabla 2 se establece un resumen de los reactivos, equipamiento y material suministrado usado en el estudio. Por otro lado, se ha diseñado un dispositivo de iluminación que consta de seis zonas de iluminación diferenciadas y separadas entre sí mediante barreras separadoras de material blanco. Cada una de las zonas contiene un LED que producen luz de irradiancia 5mW/cm 2 pero que emite luz de diferente composición espectral: - LED azul (468nm)

LED verde (525nm)

LED rojo (616nm)

LED blanco T a Color 5400 e K En la figura 3 se representa esquemáticamente el dispositivo de iluminación utilizado y las curvas espectrales de emisión de cada uno de los LEDs. Este dispositivo se colocó sobre la placa de cultivo y las células se expusieron a la luz LED durante sólo tres ciclos de luz- oscuridad (12 horas / 12 horas) con y sin la interposición del elemento bloqueante de longitudes de onda corta. Tal como se muestra, existe una zona no iluminada por LED donde se colocan las células no expuestas a la luz que se utilizaron como control negativo. En esta realización particular, no limitativa, el elemento bloqueante se define como un elemento bloqueante de longitudes de onda corta consistente en un sustrato con un pigmento amarillo distribuido de manera en su superficie y, por que dicho pigmento tiene una densidad óptica tal que permite la absorción selectiva de longitudes de onda corta comprendidas entre 380 nm y 500 nm en un rango comprendido entre el 1 y el 99%. Más concretamente se trata de un film o película multicapa, donde una de ellas está pigmentada.

Cultivo celular y diseño de placa

Las células del epitelio pigmentario de la retina (RPE) fueron descongeladas siguiendo las instrucciones del proveedor, en medio de cultivo "Epithelial cell culture médium", suplementado con Suero bovino fetal (SBF) y factores de crecimiento. A las 72 horas y una vez que el cultivo llegó a la confluencia se levantaron las células con Tripsina- EDTA y se sembraron a una densidad de 5000 células/pocilio en placa de 96 pocilios previamente tratadas con poli-lisina. El cultivo se mantuvo durante 24 horas después de las cuales se reemplazó el medio por de medio fresco (300μΙ/ροαΙΙο). Este procedimiento se repitió cada uno de los días en los que se realizó el experimento para evitar evaporaciones por el desprendimiento de calor producido por las luces. La placa con el dispositivo de iluminación se colocó dentro del incubador a 37 e C en una atmósfera de 5% C0 2 . El experimento de toxicidad se realizó después de que las células fuesen incubadas en presencia de luz de diferentes características espectrales, durante 3 ciclos de exposición y reposo de 12 horas por ciclo.

Las muestras fueron lavadas con PBS y fijadas con Paraformaldeido al 4% durante 15 minutos. Después de la fijación, las células se permeabilizaron con Tritón al 0,3 % durante 10 minutos. Una vez permeabilizadas las muestras se bloquearon con BSA al 5 % y a continuación se añadieron los anticuerpos anticaspasa y anti H2AX disuletos en PBS+BSA 2,5 % a una concentración de 1 :400 para la determinación de apoptosis y daño en el ADN respectivamente. Tras una hora de incubación se lavaron las muestras con PBS y se añadieron los anticuerpos secundarios Alexa 594 y Alexa 633 a la misma concentración que el anticuerpo primario y se incubaron durante otros 30 minutos. Después de la incubación se lavaron las muestras y la señal se leyó en el microscopio de fluorescencia BD Pathway 855. Para la activación de las caspasas las imágenes se capturaron a 633 nm de emisión y para el H2AX a 594 nm.

Análisis estadístico Cada experimento se repitió al menos 2 veces. Los valores son dados como media ± desviación estándar. Los datos fueron analizados utilizando el test estadístico t-student no pareado con el software estadístico Statgraphics versión Centurión XVI. I (USA). Se consideraron valores significativos p-valores menores a 0.05. Resultados. Viabilidad celular

Después de un periodo de 3 ciclos de exposición a la luz durante 12 horas, alternados con 3 ciclos de recuperación de otras 12 horas, los núcleos de las células primarias humanas del epitelio pigmentario de la retina humana se tiñeron con DAPI para contar el número de células por pocilio.

Las células no irradiadas crecieron bien en los pocilios, sin embargo la irradiación con luz LED monocromática inhibió el crecimiento de las células. La luz azul (468nm) produjo una disminución muy significativa del número de células, aunque también se observó el efecto fototóxico para la luz verde (525nm). En cuanto a la luz blanca (T a =5400 e K) se observaron diferencias estadísticamente significativas

Con la presencia del elemento bloqueante de longitudes de onda corta se observó un aumento de la viabilidad celular, principalmente en las células expuestas a luz blanca (T a =5400 e K) y luz azul (468nm) tal y como se muestra en la tabla 3.

Viabilidad celular Control LED blanco LED azul LED verde LED rojo

(T 8 =5400 a K) (468nm) (525nm) (616nm)

Sin elemento

855±4 217±1 10±2 99±1 339±1 bloqueante (UF)

Con elemento 1 156+1 346±7 358±2 188±4 420±7 bloqueante (UF)

p-valor 0,212 0,047 * 0,000 * 0,102 0,096

Aumento (%) - 59 3480 -- -

Tabla 3

En la figura 4 se puede observar el efecto de la luz LED y el efecto fotoprotector de un elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta sobre la viabilidad celular en células del epitelio pigmentario de la retina humana. UF significa unidad fluorimétrica.

Resultados: daño en el ADN Para estudiar si la radiación tuvo algún efecto en la integridad del ADN celular, las células se marcaron utilizando el anticuerpo H2AX.

La H2AX es una variante de la histona H2A que está involucrada en la reparación del ADN, es decir cuando hay daño en el ADN nuclear. Cuando se produce la rotura de la doble cadena del ADN, la histona H2AX es rápidamente fosforilada en la serina 139 por quinasa ATM y se convierte en Gamma-H2AFX.

Este paso de fosforilación puede extenderse a varios miles de nucleosomas desde el sitio de rotura de la doble cadena y puede marcar la cromatina de los alrededores en el reclutamiento de las proteínas necesarias para la señalización de daño y reparación del ADN. Como parte de modificaciones posttraduccionales de la apoptosis, causada por daños severos en el ADN, una alta expresión de H2AX fosforilada se considera como un indicador preciso de apoptosis. Los resultados de los experimentos mostraron que el anticuerpo anti H2AX reconoce sitios de histonas fosforiladas tras la irradiación con luz LED indicando una activación de los mecanismos de reparación del ADN.

Al interponer el elemento bloqueante de las longitudes de onda corta se observó una disminución muy significativa de la activación de la histona H2AX, indicativo de un menor daño en el ADN. Esta disminución fue del 97% para la luz LED blanca (T a =5400 e K), azul (468nm) y verde (525nm) y del 95% en las células expuestas a luz LED roja. Tal y como se observa en la tabla 4.

Tabla 4

En la figura 5 se muestra el efecto de la luz LED y el efecto foto-protector de un elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta sobre la activación de la histona H2AX en células del epitelio pigmentario de la retina humana. UF significa unidad fluorimétrica.

Resultados: apoptosis

Se determinó la activación de las caspasas 3,7 ya que estas enzimas están implicadas en la regulación y en la ejecución de la apoptosis. Las células se marcaron utilizando el anticuerpo anticaspasa. La irradiación con luz LED en las células provocó un aumento en el porcentaje de células apoptóticas en el cultivo. La activación de las caspasas se observa como una coloración rosada alrededor del núcleo teñido con azul (DAPI). La interposición del elemento bloqueante de longitudes de onda corta indujo una disminución muy significativa de la activación de las caspasas indicativo de apoptosis en las células expuestas a las diferentes fuentes de iluminación LED. Esta disminución fue del 89% para las luces blancas (T a =5400 e K) y azules (468nm), del 54% para la luz verde (525nm) y 76% para la luz roja, tal y como se observa en la tabla 5.

Tabla 5

En la figura 6 se muestra el efecto de la luz LED y efecto foto-protector de un elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta sobre la activación de la caspasa 3 y 7 en células del epitelio pigmentario de la retina humana. UF significa unidad fluorimétrica.

Una vez analizado el problema y un ejemplo de solución, la luz, sobre todo la de menor longitudes de onda, en 3 ciclos de 12 horas de exposición alternado con 12 horas de recuperación afecta al crecimiento de las células del epitelio pigmentario de la retina humana. Se produce un aumento del número de células que expresan la histona H2AX (daño ADN) y caspasa 3 y 7 (apoptosis).

En todos los casos el elemento bloqueante que absorbe selectivamente las longitudes de onda corta ejerce un efecto protector frente a los efectos dañinos de la luz sobre las células del epitelio pigmentario de la retina humana.




 
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