TWI782537B

TWI782537B - 用於光療的光供應方法以及光供應系統

Info

Publication number: TWI782537B
Application number: TW110118436A
Authority: TW
Inventors: 陳建宇; 陳弘偉
Original assignee: 國立臺灣科技大學
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-01
Also published as: TW202245695A; US20220370824A1

Abstract

本發明提供一種能夠用於光療的光供應方法以及光供應系統。光供應方法包括：驅動光源裝置的多個發光模組以使光源裝置輸出第一光；藉由光感測模組感測第一光以獲得第一光；獲取對應於使用者的最佳生理數據的光參數；以及基於光參數來調整些發光模組的光輸出比例，藉以將第一光調整為第二光。所述多個發光模組分別具有不同的中心波長。所述多個發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。

Description

用於光療的光供應方法以及光供應系統

本發明是有關於一種光供應方法以及光供應系統，且特別是有關於能夠用於光療的光供應方法以及光供應系統。

目前有不少長期照護機構提供患有腦部疾病(如失智症、憂鬱症)的受照顧者長期休養與照護，但由於長期照護人力資源的不足，安養院所大多是採半集中式室內照護方式，受照顧者的活動區域大多都在室內的照顧場域中。受照顧者容易因室內照明光線不足、接受戶外陽光照射的機會較少等因素，產生情緒不佳及失眠問題。目前已有文獻指出，大多數的長期臥床長者容易出現生理時鐘(circadian rhythm)異常，而導致日間嗜睡與夜眠短少現象。因此，現今約50~80%長期照護機構的受照顧者須使用至少一種促進睡眠的藥物，如阿茲海默症(Alzheimer's disease)治療藥物(膽鹼酶抑制劑(Cholinesterase inhibitors)、NMDA受體拮抗劑)、抗精神病藥物、抗憂鬱劑等，藉以改善受照顧者可能發生的症狀。然而上述的方法可能衍生嗜睡、便秘、血壓降低、顫抖、身體或四肢僵硬、平衡感差等副作用。因此，如何使受照顧者的作息正常並減緩症狀的惡化是本領域技術人員努力研究的課題之一。

本發明提供一種能夠提供光療的光供應方法以及光供應系統。

本發明的光供應方法能夠用於光療。光供應方法包括：驅動光源裝置的多個發光模組以使光源裝置輸出第一光；藉由光感測模組感測第一光以獲得第一光的第一光參數；獲取對應於使用者的最佳生理數據的第二光參數；以及基於第二光參數來調整些發光模組的光輸出比例，將第一光參數調整為第二光參數，藉以將第一光調整為第二光。所述多個發光模組分別具有不同的中心波長。所述多個發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。

本發明的光供應系統能夠用於光療。光供應系統包括光源裝置、光感測模組以及監控模組。光源裝置包括多個發光模組。所述多個發光模組被驅動以提供第一光。光感測模組經配置以感測第一光以獲得第一光的第一光參數。監控模組耦接於光源裝置以及光感測模組。監控模組經配置以獲取對應於一使用者的最佳生理數據的第二光參數，並基於第二光參數來調整所述多個發光模組的光輸出比例，將第一光參數調整為第二光參數，藉以將第一光調整為第二光。所述多個發光模組分別具有不同的中心波長。所述多個發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。

基於上述，由於光源裝置的多個發光模組分別具有不同的中心波長。此外，所述多個發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。因此，本發明的光供應方法以及光供應系統能夠精準地提供具有第二光參數的第二光，使得使用者的生理數據能夠獲得改善。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100:光供應系統

110:光源裝置

120:光感測模組

121:第一光感測器

122:第二光感測器

130:監控模組

400:感測結果

500、600:操作介面

510、520、610、620:區域

C1、C3:預設光譜

C2、C4:測量光譜

D1:第一預設距離

D2:第二預設距離

K:桌面

L1:第一光

L2:第二光

M01~M11:發光模組

P1:第一光參數

P2:第二光參數

R1、R2:子區域

S110~S140:步驟

SC:控制訊號

U:使用者

Y(%):欄位標計

圖1是依據本發明一實施例所繪示的光供應系統的示意圖。

圖2是依據本發明一實施例所繪示的光供應方法的流程圖。

圖3是依據本發明一實施例所繪示的光感測模組的操作示意圖。

圖4A是依據本發明另一實施例所繪示的光感測模組的操作示意圖。

圖4B是依據圖4A的操作所繪示的感測與節律刺激結果示意圖。

圖5是依據本發明一實施例所繪示的操作介面的示意圖。

圖6是依據本發明另一實施例所繪示的操作介面的示意圖。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的裝置與方法的範例。

請同時參考圖1以及圖2，圖1是依據本發明一實施例所繪示的光供應系統的示意圖。圖2是依據本發明一實施例所繪示的光供應方法的流程圖。在本實施例中，光供應系統100可提供第一光L1以及第二光L2到照顧場域中。光供應系統100包括光源裝置110、光感測模組120以及監控模組130。在步驟S110中，光源裝置110被驅動以提供第一光L1。在本實施例中，第一光L1可以是初使光(如，開機時的預設輸出光)。在本實施例中，光源裝置110包括11組發光模組M01~M11(本發明並不以發光模組M01~M11的數量為限)。發光模組M01~M11分別具有不同的中心波長。舉例來說，發光模組M01~M11的中心波長如表1所示(本發明並不以表1的中心波長為限)。

發光模組M01~M11各包括至少一個發光元件。在本實施例中，發光模組M01~M11各包括至少一個發光元件。在本實施例中，發光元件可以是由高亮度的發光二極體來實現。此外，發光模組M01~M11還被設計為發光模組M01~M11的多個光譜的半高寬低於30奈米。在本實施例中，發光模組M01~M11的至少一個發光元件彼此交錯配置。此外，在發光模組M01~M11中，具有最相近中心波長的兩個發光模組的中心波長之間的差異小於或等於40奈米。舉例來說，在表1中，發光模組M01的中心波長與發光模組M02的中心波長之間的波長差異為25奈米。發光模組M02的中心波長與發光模組M03的中心波長之間的波長差異為25奈米，依此類推。

在步驟S120中，光感測模組120接收第一光L1以取得第一光參數P1。在本實施例中，光感測模組120可以是至少一個光感測器所構成的裝置集合。在本實施例中，光參數可以是輸出光所提供的照度、強度光譜等參數。因此，第一光參數P1可以是第一光L1所提供的照度、光譜、色溫等參數。在本實施例中，光感測模組120的光感測精度為1~10奈米。因此，光感測模組120能夠精準取得第一光參數P1。

在本實施例中，監控模組130耦接於光源裝置110以及光感測模組120。在步驟S130中，監控模組130獲取對應於使用者(如，受照顧者)的最佳生理數據的第二光參數P2。最佳生理數據是關聯使用者的睡眠品質、在白天的褪黑激素的抑制狀況以及憂鬱量表(如，CES-D)分析的至少其中之一的數據。因此，最佳生理數據是關聯使用者的睡眠品質、在白天的褪黑激素(Melatonin)的抑制狀況以及憂鬱量表分析的至少其中之一的最佳數據。舉例來說，最佳生理數據可以是輕中度失智症患者能夠舒緩精神行為、延緩病況惡化或改善期睡眠品質最佳數據(或稱目標數據)。最佳數據可以事先由睡眠手環、唾液檢測(用以獲得褪黑激素含量)以及CES-D的至少一者來獲得。

在步驟S140中，監控模組130會基於第二光參數P2來調整發光模組M01~M11的光輸出比例。如此一來，監控模組130將第一光L1調整為第二光L2。舉例來說，監控模組130會儲存對應於最佳生理數據的第二光參數P2。當進行光療時，監控模組130可提供控制訊號SC以控制光源裝置110將第一光L1調整為第二光L2。也就是，監控模組130將第一光參數P1調整為第二光參數P2並據以提供控制訊號SC，因此，光源裝置110反應於控制訊號SC而輸出第二光L2。

在此值得一提的是，發光模組M01~M11分別具有不同的中心波長。發光模組M01~M11還被設計為發光模組M01~M11的多個光譜的半高寬低於30奈米。因此，本實施例方法能夠精準地提供具有第二光參數P2的第二光L2，藉以利用第二光L2對使用者進行光療。如此一來，光源裝置110能夠被控制以精準地提供第二光L2情況下，使用者的生理數據能夠獲得改善。此外，光供應系統100也能符合CIE S026以及節律刺激(Circadian Stimulus，CS)值的量測規範及其標準。

在本實施例中，監控模組130可以被設置在光源裝置110、光感測模組120的外部。監控模組130可以是具有運算能力的電子裝置，例如是任意形式的主機或伺服器。在一些實施例中，監控模組130可以被設置在光源裝置110或光感測模組120的內部。監控模組130可以是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合，其可載入並執行電腦程式。

在本實施例中，適合進行光療的第二光參數P2可以是如表2所示的三組參數的其中之一。

在本實施例中，照顧場域中，光療是在白天(如，中午用餐)時段進行。具體來說，根據申請人的長時間的實驗與統計，在中午用餐時段進行參數A、B能夠讓使用者在就寢時間的睡眠效率獲得明顯提升。參數A、C還能夠在白天時段有效地抑制褪黑激素的分泌。如此一來，參數A、C有助於恢復使用者的晝夜節律(circadian rhythm)。此外，參數A~C都能夠明顯改善使用者的憂鬱狀況。

在一些實施例中，進行光療時，為了確保照顧場域不會有第二光L2以外的其他光，照顧場域的其他光源會被關閉或隔絕。

在一些實施例中，光感測模組120可以被進行校正。舉例來說，當光感測模組120被啟動前，將現有的照顧場域設置為暗室。因此，光感測模組120可以在暗室中被啟動以進行暗校正。

舉例來說明光感測模組的實施細節，請同時參考圖1以及圖3，圖3是依據本發明一實施例所繪示的光感測模組的操作示意圖。在本實施例中，光感測模組120包括第一光感測器121。第一光感測器121與光源裝置110相距第一預設距離D1。在本實施例中，光源裝置110被架設在天花板上，第一預設距離D1大致上為桌面K與天花板的之間的距離(例如是140公分)。因此，第一光感測器121會基於第一預設距離D1接收第二光L2以獲得第二光L2的第一輸出光參數。也因此，第二光參數P2可對應到第二光L2照射到桌面K的照度、光譜、色溫。一般來說，在照顧場域中的使用者(如，受照顧者)在進行活動時，大多會坐在椅子或輪椅上並且在桌面K上進行活動(如，用餐或遊戲)。由此可知，被提供到桌面K的光參數是用以維持光療品質的重要參數。此外，監控模組130還可以對第一輸出光參數進行監控。當第二光L2的第一輸出光參數偏離第二光參數P2大於一預設值(如強度預設值)時，監控模組130會藉由控制訊號SC控制光源裝置110以調整第二光L2，使得第二光L2的第一輸出光參數逼近第二光參數P2(如表2的參數A~C的其中一者)。在本實施例中，第一光感測器121可例如是CL500照度計或CL-210照度計。

在一些實施例中，照顧場域的整體環境也需要考量。舉例來說，照顧場域的空間會被侷限，例如白色反光牆面或布簾將照顧場域侷限為室內長300公分、室內寬420公分、室內高210公分的空間，以提高第二光L2的調整精準度。

另舉例來說明光感測模組的實施細節，請同時參考圖1、圖4A以及圖4B，圖4A是依據本發明另一實施例所繪示的光感測模組的操作示意圖。圖4B是依據圖4A的操作所繪示的感測與節律刺激結果示意圖。在本實施例中，光感測模組120包括第一光感測器121以及第二光感測器122。第一光感測器121的實施細節可以在圖1以及圖3的實施例中獲得足夠的教示，因此恕不在此重述。在本實施例中，第二光感測器122與第一光感測器121相距第二預設距離D2的範圍。第二預設距離D2大致上為桌面K與使用者U的臉部之間的距離範圍(例如是40±5公分)。因此，第一光感測器121接收來自於桌面K的第一輸出光參數。第二光感測器122所接收到第二輸出光參數。第二輸出光參數大致上會關聯於使用者U的眼睛所接收到的光參數。在本實施例中，第一光感測器121以及第二光感測器122可例如是CL500照度計或CL-210照度計。在感測結果400列出了第一光感測器121、第二光感測器122的對於表2所列示的參數A、B、C的感測結果與節律刺激結果。在本實施例中，第一光感測器121可以取得來自於桌面K的參數A、B、C的多個參數(如，來自於桌面K的色溫、照度、色座標、演色性節律照度(Cla))以及對應的節律刺激。第二光感測器122可以取得關聯於使用者U的眼睛的參數A、B、C的多個參數(如，關聯於使用者U的眼睛的色溫、照度、色座標、演色性節律照度)以及對應的節律刺激。如此一來，來自於桌面K的第一輸出光參數以及關聯於使用者U的眼睛所接收到的第二輸出光參數可以被獲得，並加以分析。

請同時參考圖1以及圖5，圖5是依據本發明一實施例所繪示的操作介面的示意圖。操作介面500可藉由監控模組130提供。舉例來說，光供應系統100包括顯示器。監控模組130可提供操作介面500並控制顯示器以顯示出操作介面500。在本實施例中，操作介面500顯示了第一光L1的第一光參數P1的相關訊息。舉例來說，操作介面500的區域510顯示了預設光譜C1以及測量光譜C2。預設光譜C1是先前所儲存的第一光L1的光譜。測量光譜C2是目前由光感測模組120所測量到的第一光L1的光譜。

在本實施例中，操作介面500的區域520顯示了發光模組M01~M11對應於測量光譜C2的光輸出。舉例來說，區域520中包括子區域R1、R2。子區域R2以數值方式來顯示發光模組M01~M11的光輸出。子區域R1則是以多個圖標的高低位置來發光模組M01~M11的光輸出。

在本實施例中，被標計為「M01」~「M11」的欄位是分別用以顯示發光模組M01~M11的光輸出狀況。數值越大或圖標的高低位置越高表示對應的發光模組的輸出越大。數值越小或圖標的高低位置越低表示對應的發光模組的輸出越小。舉例來說，圖標的高低位置反應於數值大小。數值為0表是零輸出。數值為100表是最大輸出。此外，被標計為「Y(%)」的欄位是用以顯示光源裝置110的整體光輸出。整體光輸出會基於發光模組M01~M11的光輸出比例。

在本實施例中，當測量光譜C2被判斷出偏離預設光譜C1大於一預設值時，表示光源裝置110所提供的第一光L1發生了偏差。舉例來說，表示發光模組M01~M11中的至少一發光元件的發光表現發生衰退或損壞，或者是在照顧場域中有第一光L1以外的其他光被產生。監控模組130可調整發光模組M01~M11的光輸出比例，使得測量光譜C2逼近所期望的預設光譜C1。也就是說，光供應系統100可透過操作介面500調整第一光參數P1。一旦發光模組M01~M11的光輸出比例或整體光輸出被改變，監控模組130會即時地提供對應的控制訊號SC。在另一方面，當測量光譜C2被判斷出偏離預設光譜C1小於或等於預設值時。表示測量光譜C2相似於預設光譜C1。因此，監控模組130並不會調整發光模組M01~M11的光輸出比例。

在本實施例中，操作介面500也會顯示第一光L1所產生的色溫以及照度。在一些實施例中，操作介面500會顯示第一光L1所產生的色溫、照度、演色性指數(color rendering index，CRI)以及色偏差(Duv)。在一些實施例中，光供應系統100可調整發光模組M01~M11的光輸出比例以優化第一光L1的照度、發光範圍、演色性指數以及色差的至少其中之一。如此一來，第一光L1的高演色性表現可以被維持。舉例來說，光供應系統100例如會以第一光L1的光譜、照度作為主要的優化目標，並且以第一光L1的發光範圍、演色性、色差作為次要的優化目標(本發明並不以此為限)。

在此值得一提的是，由於發光模組M01~M11的光譜的半高寬都低於30奈米。因此，光供應系統100可監控光參數並且調整發光模組M01~M11的光輸出比例，藉以使光源裝置110可維持高演色性表現。

在本實施例中，操作人員可以藉由觸控方式或滑鼠操作方式來拖曳區域520的子區域R1中的多個圖標至少其中之一的高低位置來調整發光模組M01~M11的光輸出。在本實施例中，操作人員也可以藉由在區域520的子區域R2中輸入數值來調整發光模組M01~M11的光輸出。

請同時參考圖1以及圖6，圖6是依據本發明另一實施例所繪示的操作介面的示意圖。操作介面600可藉由監控模組130提供。在本實施例中，操作介面600顯示了第二光L2的第二光參數P2的相關訊息。舉例來說，相似於操作介面500，操作介面600的區域610顯示了預設光譜C3以及測量光譜C4。預設光譜C3是先前所儲存的第二光L2的光譜。測量光譜C4是目前由光感測模組120所測量到的第二光L2的光譜。在本實施例中，操作介面600的區域620顯示了發光模組M01~M11對應於測量光譜C4的光輸出。舉例來說，區域620中包括子區域R1、R2。子區域R2以數值方式來顯示發光模組M01~M11的光輸出。子區域R1則是以多個圖標的高低位置來發光模組M01~M11的光輸出。

在本實施例中，當測量光譜C4被判斷出偏離預設光譜C3大於一預設值時，表示光源裝置110所提供的第二光L2發生了偏差。舉例來說，表示發光模組M01~M11中的至少一發光元件的發光表現發生衰退或損壞，或者是在照顧場域中有第二光L2以外的其他光被產生。監控模組130可調整發光模組M01~M11的光輸出比例，使得測量光譜C4逼近所期望的預設光譜C3。也就是說，光供應系統100可透過操作介面600調整第二光參數P2。在另一方面，當測量光譜C4被判斷出偏離預設光譜C3小於或等於預設值時。表示測量光譜C4相似於預設光譜C3。因此，監控模組130並不會調整發光模組M01~M11的光輸出比例。

在一些實施例中，操作介面600會顯示第二光L2所產生的色溫、照度、演色性指數(color rendering index，CRI)以及色偏差(Duv)。在一些實施例中，光供應系統100可調整發光模組M01~M11的光輸出比例以優化第二光L2的發光範圍、演色性指數以及色差的至少其中之一。如此一來，第二光L2的高演色性表現可以被維持。舉例來說，光供應系統100例如會以第二光L2的光譜、照度作為主要的優化目標，並且以第二光L2的發光範圍、演色性、色差作為次要的優化目標(本發明並不以此為限)。在本實施例中，一旦發光模組M01~M11的光輸出比例或整體光輸出被改變，監控模組130會即時地提供對應的控制訊號SC。

相似於操作介面500，操作人員也可以藉由觸控方式或滑鼠操作方式來拖曳區域620的子區域R1中的多個圖標至少其中之一的高低位置來調整發光模組M01~M11的光輸出。在本實施例中，操作人員也可以藉由在區域620的子區域R2中輸入數值來調整發光模組M01~M11的光輸出。

綜上所述，由於本發明的光源裝置的多個發光模組分別具有不同的中心波長，並且所述多個發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。本發明可通過精準的光感測模組與監控方式以調整光譜各波段不同比例，使發光模組在不同光源參數下，都能精準還原第二光參數。因此，本發明的光供應方法以及光供應系統能夠精準地提供具有第二光參數的第二光，使得使用者的生理數據能夠獲得改善。此外，本發明還能夠調整發光模組之間的光輸出比例以優化第二光的光譜、照度、發光範圍、演色性、色差的至少其中之一，以維持第二光維持於第二光參數。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S110~S140:步驟

Claims

一種用於光療的光供應方法，包括：驅動一光源裝置的多個發光模組以使該光源裝置輸出一第一光；藉由一光感測模組感測該第一光以獲得該第一光的一第一光參數；獲取對應於一使用者的一最佳生理數據的一第二光參數；以及基於該第二光參數來調整該些發光模組的光輸出比例，將該第一光參數調整為該第二光參數，藉以將該第一光調整為一第二光，其中該些發光模組分別具有不同的一中心波長，其中該些發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。
如請求項1所述的光供應方法，調整該些發光模組的光輸出比例的步驟包括：調整該些發光模組的光輸出比例以優化該第一光以及該第二光的至少其中之一的照度、發光範圍、演色性指數以及色差的至少其中之一。
如請求項1所述的光供應方法，其中：該光感測模組包括一第一光感測器，該第一光感測器與該光源裝置相距一第一預設距離，並且該光供應方法還包括：基於該第一預設距離，藉由該第一光感測器接收該第二光以獲得一第一輸出光參數。
如請求項3所述的光供應方法，其中：該光感測模組還包括一第二光感測器，該第二光感測器與該第一光感測器相距一第二預設距離範圍，並且該光供應方法還包括：基於該第二預設距離，藉由該第二光感測器接收來自於一桌面所反射的光以獲得一第二輸出光參數。
如請求項3所述的光供應方法，還包括：將該第二光提供到該第一光感測器的照度控制在5800勒克斯到6200勒克斯之間，並且將該第二光的色溫控制在4800k到5200k之間。
如請求項3所述的光供應方法，還包括：將該第二光提供到該第一光感測器的照度控制在2800勒克斯到3200勒克斯之間，並且將該第二光的色溫控制在4800k到5200k之間以及7800k到8200k之間的其中之一。
如請求項1所述的光供應方法，其中該最佳生理數據是關聯該使用者的一睡眠品質、在白天的褪黑激素的一抑制狀況以及一憂鬱量表分析的至少其中之一的最佳數據或目標數據。
如請求項1所述的光供應方法，還包括：提供一監控介面，並透過該監控介面調整該第一光參數以及該第二光參數的至少其中之一。
如請求項1所述的光供應方法，其中：該些發光模組中的一第一發光模組的一第一中心波長相鄰於一第二發光模組的一第二中心波長，並且該第一中心波長與該第二中心波長之間的波長差異小於或等於40奈米。
一種用於光療的光供應系統，包括：一光源裝置，包括多個發光模組，其中該些發光模組被驅動以提供一第一光；一光感測模組，經配置以感測該第一光以獲得該第一光的一第一光參數；以及一監控模組，耦接於該光源裝置以及該光感測模組，經配置以獲取對應於一使用者的一最佳生理數據的一第二光參數，並基於該第二光參數來調整該些發光模組的光輸出比例，將該第一光參數調整為該第二光參數，藉以將該第一光調整為一第二光，其中該些發光模組分別具有不同的一中心波長，其中該些發光模組的多個光譜的半高寬低於30奈米。