(57)【要約】  本発明は、一般的に、人間の近視を制御するために屋内環境で人工光を発する人工照明システム（３０）に関する。人工照明システム（３０）は、通常、１．日光の効果を実質的にシミュレーションし、（ａ）隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）高エネルギーの可視光の比率が低い所定の波長発光スペクトルの人工光を、フィルタを用いずに直接、生成し、発するように設計された（３４ａ）〜（３４ｄ）等の１つまたは複数の照明器具と、２．（３４ａ）等の照明器具に動作可能に結合されて、人工光の放出を制御する電子制御モジュール（３６）とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の近視を制御する人工光を発する人工照明システムであって、
（Ａ）発光ダイオードタイプの人工光源であって、人工光であって、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）少なくとも約３００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）前記所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）約４５５ｎｍ未満の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、
前記人工光を、フィルタを用いずに直接、生成し、発するように設計された前記人工光源と、
（Ｂ）電子制御モジュールであって、前記人工光源に動作可能に結合されて、一日当たり平均で少なくとも１２０分の所定の暴露期間の間、人の眼に暴露させると、前記人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、前記眼のそれぞれの前記網膜の神経反応をトリガするのに十分な前記人工光の放出を制御する、前記電子制御モジュールと、を含む、前記人工照明システム。
【請求項２】
前記電子制御モジュールは、内蔵制御盤を含む、請求項１に記載の人工照明システム。
【請求項３】
前記電子制御モジュールは、所定の時間間隔で前記人工光の１つまたは複数の特徴を変更するように構成される、請求項１または２のいずれかに記載の人工照明システム。
【請求項４】
前記電子制御モジュールは、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、相関色温度（ＣＣＴ）、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む、前記人工光の特徴の１つまたは複数を変更するように構成される、請求項３に記載の人工照明システム。
【請求項５】
前記電子制御モジュールは、前記１つまたは複数の人工光の特徴を自動的に制御するように構成される、請求項４に記載の人工照明システム。
【請求項６】
周辺光を検出するように配置され、且つ、前記人工光の１つまたは複数の特徴を調節する前記電子制御モジュールに動作可能に結合されるセンサをさらに含む、先行請求項のいずれか１項に記載の人工照明システム。
【請求項７】
前記センサは、前記センサによって検出された周辺光のレベルに応じて前記人工光の少なくとも前記照度レベルを調整するように、前記制御モジュールにフィードバックを提供する際に、前記電子制御モジュールと通信するように構成される、請求項６に記載の人工照明システム。
【請求項８】
前記発光ダイオードタイプの前記人工光源は、複数の半導体層であって、それぞれ、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように固有に設計された、前記複数の半導体層を含み、
前記半導体層は、前記層のそれぞれから生成された前記光が結合して、前記所定の波長発光スペクトル及び照度レベルで前記人工光を直接、生成し、発するように互いに対して配置される、先行請求項のいずれか１項に記載の人工照明システム。
【請求項９】
前記複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの前記範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで光を生成するように固有に設計される、請求項８に記載の人工照明システム。
【請求項１０】
前記格子の発光ダイオードは、結合して、前記人工光を直接、生成し、発する、請求項９に記載の人工照明システム。
【請求項１１】
人間の近視を制御する人工光を発する人工光源であって、
前記光源は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）少なくとも約３００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）前記所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）約４５５ｎｍ未満の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、
前記人工光を、フィルタを用いずに直接、生成し、発するように設計された発光ダイオードタイプであり、
前記人工光は、一日当たり平均で少なくとも１２０分の所定の暴露期間の間、人の眼に暴露させると、前記人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、前記眼のそれぞれの前記網膜の神経反応をトリガするのに十分である、
前記人工光源。
【請求項１２】
前記発光ダイオードタイプの前記人工光源は、複数の半導体層であって、それぞれ、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように設計された、前記複数の半導体層を含み、
前記半導体層は、前記層のそれぞれから生成された前記光が結合して、前記所定の波長発光スペクトル及び照度レベルの前記人工光を直接、生成し、発するように、互いに対して配置される、請求項１１に記載の人工照明システム。
【請求項１３】
前記複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの前記範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで、光を生成し、発するように固有に設計される、請求項１２に記載の人工照明システム。
【請求項１４】
前記格子の発光ダイオードは、結合して、前記人工光を直接、生成し、発する、請求項１３に記載の人工照明システム。
【請求項１５】
人間の近視を制御する方法であって、
（Ａ）人工光源からの人工光を、フィルタを用いずに直接、生成及び発するステップであって、前記人工光は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）少なくとも約３００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）前記所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）約４５５ｎｍ未満の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低く、
発せられる、
前記人工光を生成及び発するステップと、
（Ｂ）一日当たり平均で少なくとも１２０分の所定の暴露期間の間、人の眼を前記人工光に暴露するステップであって、前記人工光は、前記暴露期間で、前記人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、前記眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分である、前記人工光に暴露するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１６】
前記人の眼を人工光に暴露するステップは、前記所定の暴露期間内に所定の時間間隔で、前記人工光の１つまたは複数の特徴を変更することを伴う、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記人工光の前記１つまたは複数の特徴は、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、ＣＣＴ、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記人の眼を人工光に暴露するステップは、波長の色範囲の日光を実質的にシミュレーションする周辺照度レベルで、前記人工光に実質的に連続して暴露することを伴う、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
人間の近視を制御する人工照明システムの製造における人工光源の使用。
【請求項２０】
人間の近視を制御する人工照明システムであって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の前記人工照明システムの製造における人工光源の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、人間の近視を制御する人工光源に関し、詳細には、人間の近視の制御に適した人工光を発するための人工照明システム及び方法に関するが、これらに限らない。
【背景技術】
【０００２】
近視または近眼は、流行病のレベルに達しており、例えば、米国及びヨーロッパの若年成人の半数、及び、中国のティーンエイジャー及び若年成人の最大で９０％は近視であると推定される。２０２０年までに世界の人口の約３分の１が近視になり、２０５０年までに世界の人口の半分が近視になることも推定されている。これらのうち、１０％は、高齢になると眼の疾患のリスクが高くなる強度の近視（−５．００ジオプタを超える）である可能性が高い。これは、世界的に先進国及び発展途上国の両方で医療費を圧迫することにつながる。近視は、眼球が軸方向に伸長した結果、遠くにある物体からの光が、網膜上にではなく、網膜の前で焦点が合うというのが最も一般的であると理解されている。近視の進行を止めるまたは制御する様々なアプローチには、次のアプローチが含まれる。
ｉ）多焦点の眼鏡レンズ、または、二重焦点及び多焦点のコンタクトレンズを含むコンタクトレンズ等の光学デバイス。
ｉｉ）眼の毛様筋の調節をまひさせる神経伝達物質遮断薬を有するアトロピンまたはアトロピン様副交感神経刺激点眼薬。これは、瞳孔を開き、視界をぼやけさせ、まぶしさを感じやすくするという望ましくない作用があり、これらの薬剤を用いると、網膜レベルでドーパミン作動作用を与えることも考えられ、この治療の有効性は、治療を止めると急速に近視が悪化することが研究によって分かっていることから、疑問の余地がある。
ｉｉｉ）視力を回復するためのレーザー屈折矯正手術を含む光学的補正。手術の結果として眼及び視力の損傷と、眼の表面の断裂というリスクを伴い、このようなリスクは、眼の前側の光学面の焼灼が不正確であること、または、細菌及び／または他の微生物の感染に対するバリアである角膜上皮の断裂を伴う感染である。さらに、レーザー屈折矯正手術は、術後、角膜が薄くなり、重篤な角膜拡張及び失明につながり得るというリスクのために、強度の近視に対しては通常、選択肢とはならない。
ｉｖ）角膜矯正治療として知られる、夜間に着用して、角膜を平らにし、角膜を偏球にするハードコンタクトレンズ。これは、屈折異常の全ての形態、典型的には、近視に加えて乱視の要素も有する近視の形態、または、近視が強い時には、適切でない。
【０００３】
ごく最近、様々な研究者が特に子供に対して繰り返し行った調査研究によって、日中の屋外光への暴露の増加が、近視の有病率の減少と関連があるということが明らかになった。非常に低いレベルの人工光（常夜灯）への夜間の暴露の増加が、幼い時の近視の発症の増加に関連し得るということも示唆された。従って、幼少期の眼の成長を回避するために、論文審査のある学術文献は、典型的には、２〜３時間、子供たちの日中の屋外での活動を増やすことによって、子供たちの自然光への暴露を増やして、近視の発生と進行のリスクを減らすことを教示している。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によると、人間の近視を制御する人工光を発する人工照明システムが提供される。この照明システムは、以下を含む。
（Ａ）発光ダイオードタイプの人工光源。この人工光源は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）少なくとも約３００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）約４５５ｎｍ未満の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、人工光を、フィルタを用いずに直接、生成、発するように設計される。
（Ｂ）人工光源に動作可能に結合されて、一日当たり平均で少なくとも１２０分の所定の暴露期間の間、人の眼に暴露させると、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果がある、眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分な人工光の放出を制御する電子制御モジュール。
【０００５】
好ましくは、電子制御モジュールは内蔵制御盤を含む。より好ましくは、電子制御モジュールは、所定の時間間隔で人工光の１つまたは複数の特徴を変更するように構成される。より好ましくは、電子制御モジュールは、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、相関色温度（ＣＣＴ）、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む、人工光の特徴の１つまたは複数を変更するように構成される。より好ましくは、電子制御モジュールは、この１つまたは複数の人工光の特徴を自動的に制御するように構成される。
【０００６】
好ましくは、人工照明システムは、センサも含み、センサは、周辺光を検出するように配置され、且つ、人工光の１つまたは複数の特徴を調節する電子制御モジュールに動作可能に結合される。より好ましくは、センサは、センサが検出した周辺光のレベルに応じて人工光の少なくとも照度レベルを調整するために、電子制御モジュールにフィードバックを提供する際に、電子制御モジュールと通信するように構成される。
【０００７】
好ましくは、発光ダイオードタイプの人工光源は、複数の半導体層を含み、各半導体層は、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように固有に設計され、複数の半導体層は、これらの層のそれぞれから生成された光が結合して、所定の波長発光スペクトルと照度レベルで人工光を直接、生成し、発するように、互いに対して配置される。より好ましくは、複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで、光を生成するように固有に設計される。より好ましくは、格子の発光ダイオードは結合して、上記人工光を直接、生成し、発する。
【０００８】
発明の第２の態様によると、人間の近視を制御する人工光を発する人工光源が提供される。この光源は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）少なくとも約３００ルクスの所定のレベルの照度で、
ｉｉｉ）所定の波長発光スペクトルは、（a）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）約４５５ｎｍ未満の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、人工光を、フィルタを用いずに直接、生成、発するように設計された発光ダイオードタイプである。
上記人工光は、一日当たり平均で少なくとも１２０分の所定の暴露期間の間、人の眼に暴露させると、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果がある、眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分である。
【０００９】
好ましくは、発光ダイオードタイプの人工光源は、複数の半導体層を含み、各半導体層は、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように設計され、これらの半導体層は、これらの層のそれぞれから生成された光が結合して、所定の波長発光スペクトル及び照度レベルで直接、人工光を生成、発するように、互いに対して配置される。より好ましくは、複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで、光を生成、発するように固有に設計される。より好ましくは、格子の発光ダイオードは、結合して、上記の人工光を直接、生成し、発する。
【００１０】
発明の第３の態様によると、人間の近視を制御する方法が提供される。方法は、
（Ａ）フィルタを用いずに、人工光源から人工光を直接、生成及び発するステップであって、この人工光は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）少なくとも約３００ルクスの所定のレベルの照度で、
ｉｉｉ）所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）約４５５ｎｍ未満の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低く、発せられる、人口光を生成及び発するステップと、
（Ｂ）一日当たり平均で少なくとも１２０分の所定の暴露期間の間、人の眼を人工光に暴露するステップであって、この人工光は、この暴露期間で、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果がある、眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分である、人工光に暴露するステップと、を含む。
【００１１】
スペクトルパワー分布とも文献で呼ばれる所定の波長発光スペクトルは、光源からの網膜での照射レベルと照明の波長とを最大限の効果が得られるように制御して、スペクトルパワー分布に沿って経時的な網膜での照度の合計が、健康と快適さに有益であると知られている、通常、概日リズムと呼ばれる自然の概日周期と一致し、自然の概日周期に配慮するように、時刻に合わせて変更できることを、出願人は理解している。スペクトルパワー分布におけるこの時刻による変動は、電子コントローラを介して、ＬＥＤまたは他の光源にソフトウェアを接続することによって達成されてよい。
【００１２】
好ましくは、人の眼を人工光に暴露するステップは、所定の暴露期間内に所定の時間間隔で、人工光の１つまたは複数の特徴を変更することを伴う。より好ましくは、人工光のこの１つまたは複数の特徴は、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、ＣＣＴ、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む。
【００１３】
好ましくは、人の眼を人工光に暴露するステップは、色範囲の波長の日光を実質的にシミュレーションする周辺照度レベルで、上記の人工光への実質的に連続的な暴露を伴う。
【００１４】
この４８０ｎｍ付近の波長で人の眼を人工光に暴露することは、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、眼のそれぞれの網膜の局所的レベルの神経反応をトリガすることを、出願人は理解している。４８０ｎｍ付近の波長は、本質的に感受性の網膜神経節細胞内のメラノプシンによって実質的に吸収される光の波長であり、それによって、正視化過程の維持と眼の下にある構造の安定のために網膜レベルの神経反応のカスケードを開始して、通常、近視と呼ばれる眼の軸方向伸長の発症のリスクの低減につながることも出願人は理解している。
【００１５】
発明の第４の態様によると、人間の近視を制御する人工照明システムの製造に人工光源が使用される。
【００１６】
本発明の性質をより良く理解するために、近視の制御に適切な人工光を発する人工光源と共に人間の近視を制御する方法の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら例を挙げて記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】発明の一態様の好ましい実施形態による、近視を制御する方法に伴う一般的なステップを示すフローチャートである。
【図２】Ａ及びＢは、近視を制御する好ましい方法で使用される人工光の所定の波長発光スペクトルを示す異なる人工光源の比較グラフである。
【図３】人間の近視を制御するために屋内環境で人工光を発する人工照明システムであって、発明の他の態様の好ましい実施形態による人工照明システムの概略図である。
【図４】人間の近視を制御する人工光源であって、発明のさらなる態様の好ましい実施形態による光源を含む照明器具の概略図である。
【図５】Ａ及びＢは、それぞれ、発明による発光ダイオードタイプの人工光源の代替実施形態の斜視図及び断面図の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１のフローチャートにおいて、人の眼を人工光に暴露させて近視を制御することに伴う一般的なステップは、
１．１０で、日光の眼に対する効果を実質的にシミュレーションする人工光を生成すること、
２．１２で、所定の暴露期間の間、所定の照度レベルで人工光を発すること、
３．１４で、所定の暴露期間の間、人工光が発せられる環境内に人の眼を位置付けること、
４．１６で、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、各眼の網膜の局所的なレベルの神経反応をトリガすること
を含む。
【００１９】
この実施形態において、人の眼は、その人が居る屋内環境内で発せられる人工光に暴露される。屋内環境は、子供が居る教室の形態であってよく、人工光は、教室内、または、子供が居る他の建物に配置された人工光源から発せられる。
【００２０】
この実施形態において、被験者の眼は、所定の波長発光スペクトルの人工光に暴露される。所定の波長発光スペクトルは、網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にある。図２Ａ及び２Ｂは、近視を制御する好ましい方法のために配備する例示の波長発光スペクトル２０を示す。グラフは、ＬＥＤタイプの異なる人工光源に対応する。各ＬＥＤの好ましいスペクトル２０は、実線で示されており、比較のためのＬＥＤの従来のスペクトル２２は、破線で示されている。波長発光スペクトル２０は、日光の効果と、比較のためのＬＥＤとを実質的にシミュレーションすることが分かるが、以下の例外を有する。
１．波長発光スペクトル２０は、隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高い。
２．波長発光スペクトル２０は、４１５ｎｍと４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い。
【００２１】
網膜での不十分な輝度の悪影響を和らげるための屋内照明のこの調節は、網膜がのっている下層の網膜色素上皮と、正常な細胞代謝の中心であるｍＲＮＡの長期的な健全性及び完全性に対する脅威である４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲の望ましくない潜在的に有害な放射線から、網膜、特に、解剖学的に黄斑と呼ばれる中心網膜を保護する重要性も認めている。網膜色素上皮によって吸収される「高エネルギー可視」光と呼ばれる上記４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲の光への長期にわたる暴露は、黄斑変性、すなわち、通常、黄斑変性と呼ばれる先進国で法的盲の最も一般的な形態の原因となる黄斑の瘢痕化の発症のリスクとなる。
【００２２】
この実施形態において、人の眼は、一日当たり平均約２時間の暴露期間の間、机の高さで測定して少なくとも３００ルクス、通常、約３０００ルクスの照度レベルで人工光に暴露される。人の眼で必要な照度レベルは、高いレベルの周辺照度、例えば、机の高さで、または、照明器具から被験者の眼の距離で測定されて２０００〜６０００ルクスの間の周辺照度を必要とし得ることは理解されたい。いずれにしても、４８０ｎｍ付近の放射線に重みを有する照度レベル及び暴露期間は、正視化過程及び眼球の構造の正常化を支援する人工光に暴露された眼の少なくとも片方の網膜に必要な神経反応をトリガするのに十分である。本発明の少なくとも波長及び照度の特徴を有する人工光に暴露される時、網膜の局所的なレベルの神経反応のこのトリガは、（ｉ）本質的に感光性の網膜神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）を刺激すること、（ｉｉ）この刺激されたｉｐＲＧＣは、次に、網膜の内顆粒層にあるアマクリン細胞をトリガすることによってもたらされることを出願人は理解している。アマクリン細胞は、トリガされると、子供及び成人の正視化過程の維持に必須の視覚系の神経反応を開始するドーパミン及び／または他の神経伝達物質を放出することによって、近視を制御する。中脳で制御される概日リズムの保持に関する先行技術の開示とは異なり、本発明は、このように、眼の中の局所的レベルの神経トリガによって近視を制御する。
【００２３】
日光の効果をシミュレーションする比較的高いレベルの照度で人工光に眼を暴露することは、連続的または断続的に行われてよい。どちらの場合でも、１２時間の平均的な日の長さに対応する期間にわたって、平均して２０００ルクスになる高い照度への一日当たりの暴露レベルは、十分なｉｐＲＧＣ反応をトリガするには少なくとも２時間必要である。実際には、人工光源は、約６００ルクスを午前中約３時間と、約４００ルクスを午後約２．５時間、提供するように構成されてよい。これは、一日当たり２８００ルクス・時間となり、５日間で約１４０００ルクス・時間となる。
【００２４】
この実施形態において、人の眼の人工光への暴露は、色範囲の波長で日光を実質的にシミュレーションする周辺照度レベルであり、通常、人の眼が網膜レベルで検出できる波長範囲である４００ｎｍ〜７２０ｎｍである。これは、人工光のシミュレーションされた日光は、２００Ｋ〜６０００Ｋの間の相関色温度（ＣＣＴ）によって特徴づけられることを意味する。人工光のＣＣＴは、暴露期間内に所定の時間間隔で変更されてよく、ＣＣＴは、人の概日リズムを実質的に保持するように選択される。人工光は、これらの所定の時間間隔で、波長発光スペクトル、照度レベル、所定の頻度の断続的な暴露を含む暴露期間を含むが、これらに限らない人工光の他の特徴も変更されてよい
【００２５】
図３は、人間の近視を制御するために屋内環境で人工光を発する発明の他の態様による人工照明システム３０の好ましい実施形態を示す。照明システム３０は、教室、オフィス、または、講義室３２等であるが、これらに限らない建物の屋内空間で、人工光を発するように設計される。
【００２６】
本実施形態の人工照明システム３０は、おおまかに、以下を含む。
１．フィルタを用いずに人工光を直接、生成し、発する３４ａ〜３４ｄ等の１つまたは複数の照明器具。人工光は、日光の効果を実質的にシミュレーションし、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）高エネルギーの可視光の比率が低い所定の波長発光スペクトルである。
２．３４ａ等の照明器具に動作可能に結合されて、人工光の放出を制御する電子制御モジュール３６。
【００２７】
通常、照明器具自体が、電子制御モジュールとして機能する内蔵制御盤を含む。あるいは、図に示すように、電子制御モジュール３６は、３４ａ等の照明器具と無線で通信してよく、建物３２にローカルまたは建物３２からリモートであってよい。制御モジュール３６の照明器具３４ａとの通信は、あるいは、イーサネットによってもよい。制御モジュール３６は、通常、タブレットまたは他のモバイルデバイスにロードされるソフトウェアまたは適切なアプリによって動作されるコンピュータの形態であってよい。これらの構成のいずれかにおいて、制御モジュール３６は、所定の時間間隔で、人工光の１つまたは複数の特徴を変更するように設計される。近視を制御する好ましい方法に従って、人工光は、波長発光スペクトル、ＣＣＴ、照度レベル、及び／または暴露期間という点で変更されてよい。電子制御モジュール３０の制御の下、人工光の放出が行われてよい。
１．例えば、教師が、自分の裁量で、人工光に暴露される子供及びまたは他の人の振る舞いに影響を与えるように、手動で、人工光のＣＣＴ及び／または輝度を調整する、及び／または
２．例えば、概日リズムを実質的に保持するように、人工光のＣＣＴ及び／または輝度を調節し得る所定のアルゴリズムまたはプログラムに従って、自動で。
【００２８】
人工光の特徴を調整または制御する時、主な考慮事項は、眼の少なくとも片方の網膜の局所的レベルで必要な神経反応をトリガするのに十分な照度レベル及び期間で、屋内環境内での暴露を維持することである。この必要な暴露レベルと、その後の神経反応は、近視の発病または進行の減少と黄斑変性のリスクの抑制に寄与する効果があることを出願人は理解している。
【００２９】
この実施形態において、３４ａ〜３４ｄ等の照明器具は、教室３２の天井に取り付けられる、または、教室３２内の机の上に関連付けられる。照明器具が人の眼に相対的に近接していることは、眼で網膜に十分な周辺照度を提供して必要な神経反応をトリガするために、照明器具自体の照度レベルに影響を及ぼすことが予測される。３４ａ〜３４ｃ等の頭上の照明器具は、机の高さ周辺で測定されて約１０００ルクスの周辺照度レベルで設計されてよく、３４ｄ等のデスクトップ照明器具は、約６００ルクス以下の周辺レベルの人工光を発してよい。照明器具３４ａ〜３４ｃは、それぞれ、本質的に感光性の網膜神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）をトリガする周辺照度レベル（または、十分な明るさ）、通常、天井取付時に机の高さで測定して少なくとも３００ルクスを有するように設計される。より眼の近くにあるデスクトップ照明器具３４ｄは、正視化を促進するように４８０ｎｍ付近の波長で発光スペクトルを強めるが、黄斑変性のリスクから保護するように４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの波長範囲を制限するように設計される。
【００３０】
３４ａ等の照明器具は、周辺光に基づいて、変数（ルクス、色度、及び、変更のタイミング）の調節を可能にするセンサ（図示せず）を備えてよい。センサは、電子制御モジュールに動作可能に結合され、屋内環境内の照明が近視制御に最適であることを保証するように動作し、それに従って、関連する照明器具の光出力を管理する。センサはまた、ある期間の、通常は、一日のルクス出力の合計が、最低、一日当たり平均２０００ルクス・時間であることが分かった近視制御を行うのに十分であるように平均ルクス暴露を観察するために、電子制御モジュールまたはコントローラ／ソフトウェアにフィードバックを提供してよい。センサは、日の当たる屋内環境を検出して、３６ａ等の照明器具の必要な照度を減らすように制御モジュールに影響を及ぼしてよく、また、日光からの照明が減る場合、逆のことを行う。
【００３１】
図４は、図３の人工照明システム３０から採用した一実施形態の人工光源４０を含む照明器具３４の概略図である。この特定の実施形態の人工光源４０は、
１．次の波長発光スペクトルを有する、すなわち、
ｉ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、且つ、
ｉｉ）約４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低く、
２．机の高さで測定されて約１０００ルクスの周辺照度レベルの人工光を発するように設計される。
【００３２】
この例示の波長発光スペクトルは、図２Ａ及び２Ｂに示され、このような特徴の人工光、及び、詳細には、隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高い人工光は、網膜の局所的レベルで必要な神経反応をトリガする効果があることを出願人は理解している。この有益な波長は、本質的に感光性の神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）を刺激し、近視の発症及び進行を抑制すると理解されている網膜内のアマクリン細胞からのドーパミンの放出につながる。
【００３３】
図５Ａ及び５Ｂに概略的に示すように、これらの実施形態の人工光源４０及び５０は、発光ダイオードタイプ（ＬＥＤ）である。図５ＡのＬＥＤ光源４０は、電子によって励起されると、所定の波長発光スペクトルの人工光を直接、生成し、発するように固有に設計された電界発光材料からなる４２ａ及び４２ｂ等の複数の半導体層を含む。従来の方法では、半導体層４２ａ／ｂは、層４２ａ／ｂへの電流によって注入された電子よって励起される。４２ａ／ｂ等の各半導体層は、それぞれの固定の波長スペクトルの光を生成し、一緒に、層４２ａ／ｂは結合して、所定の波長発光スペクトルで、フィルタを用いずに人工光を直接、生成する。ＬＥＤ光源４０は、電流源に接続するために半導体層４２ａ／ｂ（また、おそらく、他の機能層）を両側から挟んだ４４ａ及び４４ｂ等の電極を含む。ＬＥＤ光源４０自体は、従って、所定の波長発光スペクトルで人工光を直接生成するように固有に設計、製造される。この実施形態において、人の眼は、生成された所定の波長の発光スペクトルの人工光に、人工光の波長発光スペクトルに影響を及ぼすフィルタも他の介在するバリアも無く、暴露される。
【００３４】
代替実施形態において、図５Ｂの人工光源５０は、実質的に青い光を生成するように固有に設計された、窒化ガリウム（ＧａＮ）またはその誘導体等の電界発光材料からなる１つの半導体５２を含むＬＥＤタイプである。ＬＥＤ光源５０は、半導体５２全体に、半導体５２を覆うように堆積された蛍光体層５４を含む。蛍光体層５４は、半導体５２の青い光を調節するように機能し、ＬＥＤ光源５０は、所定の波長発光スペクトルを有する「白い光」を直接、生成し、発して、潜在的に有害な高エネルギーの可視光の比率を制限する。  
【００３５】
４０等のＬＥＤ光源は、好ましい波長の発光スペクトルで、約４００ｎｍ〜７２０ｎｍであるが、これらに限らない範囲の波長を発する日光を実質的に模倣するように設計される。好ましい波長発光スペクトルは、ｉ）隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、ｉｉ）高エネルギーの可視光の比率が低い。本実施形態の光源４０は、電源カップリング４４に接続された電気アセンブリ４２と、反射ハウジングもしくはフード４６を含む、その他の点では従来の構造を有する３４等の照明器具に組み込まれる。
【００３６】
発明の好ましい実施形態を記載したが、近視を制御する方法及び関連する人工照明システムは、少なくとも以下の長所を有することは理解されよう。
１．照明システム及び方法は、過剰暴露による皮膚癌や光による網膜の損傷等の悪影響を引き起こし得る自然光への有害な暴露となり得るものを最小限にしながら、近視の発病または進行を減少させるための人工光への効果的な暴露を提供する。
２．照明システムは、既存のインフラストラクチャを大きく変更することなく、また、建物に居る人の行動変容を必要とせずに、既存の建物に比較的容易に、統合または組み込むことができる。
３．照明システムは、屋内環境における近視の制御を効果的に管理するために、人工光の主要な特徴を効果的に制御する。
４．方法及びシステムは、生産性、学習、情動不安、及び、雰囲気に関して利点を有する人工光に暴露される人への効果に影響する人工光の他の特徴の制御に役立つ。
【００３７】
本明細書に記載の発明は、詳細に記載した以外の変更及び修正を受け入れることを当業者は理解されよう。例えば、開示の照度レベル及び暴露期間は、網膜の局所的レベルで必要な神経反応をトリガする必要な効果が達成される場合、変更されてよい。人工光の波長発光スペクトルは、隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、高エネルギーの可視光の比率が低ければ、開示のものから変更されてよい。このような全ての変更及び修正は、本発明の性質が上記記載から決定される本発明の範囲内にあるとみなされるべきである。
【図１】
2021515959.tif 000003
【図２】
2021515959.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月19日(2019.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、人間の近視を制御する人工光源に関し、詳細には、人間の近視の制御に適した人工光を発するための人工照明システム及び方法に関するが、これらに限らない。
【背景技術】
【０００２】
近視または近眼は、流行病のレベルに達しており、例えば、米国及びヨーロッパの若年成人の半数、及び、中国のティーンエイジャー及び若年成人の最大で９０％は近視であると推定される。２０２０年までに世界の人口の約３分の１が近視になり、２０５０年までに世界の人口の半分が近視になることも推定されている。これらのうち、１０％は、高齢になると眼の疾患のリスクが高くなる強度の近視（−５．００ジオプタを超える）である可能性が高い。これは、世界的に先進国及び発展途上国の両方で医療費を圧迫することにつながる。近視は、眼球が軸方向に伸長した結果、遠くにある物体からの光が、網膜上にではなく、網膜の前で焦点が合うというのが最も一般的であると理解されている。近視の進行を止めるまたは制御する様々なアプローチには、次のアプローチが含まれる。
ｉ）多焦点の眼鏡レンズ、または、二重焦点及び多焦点のコンタクトレンズを含むコンタクトレンズ等の光学デバイス。
ｉｉ）眼の毛様筋の調節をまひさせる神経伝達物質遮断薬を有するアトロピンまたはアトロピン様副交感神経刺激点眼薬。これは、瞳孔を開き、視界をぼやけさせ、まぶしさを感じやすくするという望ましくない作用があり、これらの薬剤を用いると、網膜レベルでドーパミン作動作用を与えることも考えられ、この治療の有効性は、治療を止めると急速に近視が悪化することが研究によって分かっていることから、疑問の余地がある。
ｉｉｉ）視力を回復するためのレーザー屈折矯正手術を含む光学的補正。手術の結果として眼及び視力の損傷と、眼の表面の断裂というリスクを伴い、このようなリスクは、眼の前側の光学面の焼灼が不正確であること、または、細菌及び／または他の微生物の感染に対するバリアである角膜上皮の断裂を伴う感染である。さらに、レーザー屈折矯正手術は、術後、角膜が薄くなり、重篤な角膜拡張及び失明につながり得るというリスクのために、強度の近視に対しては通常、選択肢とはならない。
ｉｖ）角膜矯正治療として知られる、夜間に着用して、角膜を平らにし、角膜を偏球にするハードコンタクトレンズ。これは、屈折異常の全ての形態、典型的には、近視に加えて乱視の要素も有する近視の形態、または、近視が強い時には、適切でない。
【０００３】
ごく最近、様々な研究者が特に子供に対して繰り返し行った調査研究によって、日中の屋外光への暴露の増加が、近視の有病率の減少と関連があるということが明らかになった。非常に低いレベルの人工光（常夜灯）への夜間の暴露の増加が、幼い時の近視の発症の増加に関連し得るということも示唆された。従って、幼少期の眼の成長を回避するために、論文審査のある学術文献は、典型的には、２〜３時間、子供たちの日中の屋外での活動を増やすことによって、子供たちの自然光への暴露を増やして、近視の発生と進行のリスクを減らすことを教示している。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によると、人間の近視を制御する人工光を発する人工照明システムが提供される。この照明システムは、以下を含む。
（Ａ）発光ダイオードタイプの人工光源。この人工光源は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）眼で測定されて少なくとも３００ルクス、及び、机の高さ周辺で測定されて最大約１，０００ルクスの所定のレベルで、
ｉｉｉ）所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ±５ｎｍの波長の比率が高く、（ｂ）４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、
人工光を、フィルタを用いずに直接、生成、発するように設計される。
（Ｂ）人工光源に動作可能に結合されて、一日当たり平均で少なくとも１８０分の所定の暴露期間の間、及び、一日当たり少なくとも１，８００ルクス・時間、人の眼に暴露させると、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果がある、眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分なように人工光の放出を制御する電子制御モジュール。
【０００５】
好ましくは、電子制御モジュールは内蔵制御盤を含む。より好ましくは、電子制御モジュールは、所定の時間間隔で人工光の１つまたは複数の特徴を変更するように構成される。より好ましくは、電子制御モジュールは、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、相関色温度（ＣＣＴ）、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む、人工光の特徴の１つまたは複数を変更するように構成される。より好ましくは、電子制御モジュールは、この１つまたは複数の人工光の特徴を自動的に制御するように構成される。
【０００６】
好ましくは、人工照明システムは、センサも含み、センサは、周辺光を検出するように配置され、且つ、人工光の１つまたは複数の特徴を調節する電子制御モジュールに動作可能に結合される。より好ましくは、センサは、センサが検出した周辺光のレベルに応じて人工光の少なくとも照度レベルを調整するために、電子制御モジュールにフィードバックを提供する際に、電子制御モジュールと通信するように構成される。
【０００７】
好ましくは、発光ダイオードタイプの人工光源は、複数の半導体層を含み、各半導体層は、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように固有に設計され、複数の半導体層は、これらの層のそれぞれから生成された光が結合して、所定の波長発光スペクトルと照度レベルで人工光を直接、生成し、発するように、互いに対して配置される。より好ましくは、複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで、光を生成するように固有に設計される。より好ましくは、格子の発光ダイオードは結合して、上記人工光を直接、生成し、発する。
【０００８】
発明の第２の態様によると、人間の近視を制御する人工光を発する人工光源が提供される。この光源は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）眼で測定されて少なくとも３００ルクス、及び、机の高さ周辺で測定されて最大約１，０００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ±５ｎｍの波長の比率が高く、（ｂ）４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、人工光を、フィルタ無しに直接、生成、発するように設計された発光ダイオードタイプである。
上記人工光は、一日当たり平均で少なくとも１８０分の所定の暴露期間の間、及び、一日当たり少なくとも１，８００ルクス・時間、人の眼に暴露させると、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果がある、眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分である。
【０００９】
好ましくは、発光ダイオードタイプの人工光源は、複数の半導体層を含み、各半導体層は、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように設計され、これらの半導体層は、これらの層のそれぞれから生成された光が結合して、所定の波長発光スペクトル及び照度レベルで直接、人工光を生成、発するように、互いに対して配置される。より好ましくは、複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで、光を生成、発するように固有に設計される。より好ましくは、格子の発光ダイオードは、結合して、上記の人工光を直接、生成し、発する。
【００１０】
発明の第３の態様によると、人間の近視を制御する方法が提供される。方法は、
（Ａ）フィルタを用いずに、人工光源から人工光を直接、生成及び発するステップであって、この人工光は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）眼で測定されて少なくとも３００ルクス、及び、机の高さ周辺で測定されて約１，０００ルクス以下の所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ±５ｎｍの波長の比率が高く、（ｂ）４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低く、発せられる、人口光を生成及び発するステップと、
（Ｂ）一日当たり平均で少なくとも１８０分の所定の暴露期間の間、及び、一日当たり少なくとも１，８００ルクス・時間、人の眼を人工光に暴露するステップであって、この人工光は、この上記所定の暴露で、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果がある、眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分である、人工光に暴露するステップと、を含む。
【００１１】
スペクトルパワー分布とも文献で呼ばれる所定の波長発光スペクトルは、光源からの網膜での照射レベルと照明の波長とを最大限の効果が得られるように制御して、スペクトルパワー分布に沿って経時的な網膜での照度の合計が、健康と快適さに有益であると知られている、通常、概日リズムと呼ばれる自然の概日周期と一致し、自然の概日周期に配慮するように、時刻に合わせて変更できることを、出願人は理解している。スペクトルパワー分布におけるこの時刻による変動は、電子コントローラを介して、ＬＥＤまたは他の光源にソフトウェアを接続することによって達成されてよい。
【００１２】
好ましくは、人の眼を人工光に暴露するステップは、所定の暴露期間内に所定の時間間隔で、人工光の１つまたは複数の特徴を変更することを伴う。より好ましくは、人工光のこの１つまたは複数の特徴は、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、ＣＣＴ、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む。
【００１３】
好ましくは、人の眼を人工光に暴露するステップは、色範囲の波長の日光を実質的にシミュレーションする周辺照度レベルで上記の人工光への実質的に連続的な暴露を伴う。
【００１４】
この４８０ｎｍ付近の波長で人の眼を人工光に暴露することは、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、眼のそれぞれの網膜の局所的レベルの神経反応をトリガすることを、出願人は理解している。４８０ｎｍ付近の波長は、本質的に感受性の網膜神経節細胞内のメラノプシンによって実質的に吸収される光の波長であり、それによって、正視化過程の維持と眼の下にある構造の安定のために網膜レベルの神経反応のカスケードを開始して、通常、近視と呼ばれる眼の軸方向伸長の発症のリスクの低減につながることも出願人は理解している。
【００１５】
発明の第４の態様によると、人間の近視を制御する人工照明システムの製造に人工光源が使用される。
【００１６】
本発明の性質をより良く理解するために、近視の制御に適切な人工光を発する人工光源と共に人間の近視を制御する方法の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら例を挙げて記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】発明の一態様の好ましい実施形態による、近視を制御する方法に伴う一般的なステップを示すフローチャートである。
【図２】Ａ及びＢは、近視を制御する好ましい方法で使用される人工光の所定の波長発光スペクトルを示す異なる人工光源の比較グラフである。
【図３】人間の近視を制御するために屋内環境で人工光を発する人工照明システムであって、発明の他の態様の好ましい実施形態による人工照明システムの概略図である。
【図４】人間の近視を制御する人工光源であって、発明のさらなる態様の好ましい実施形態による光源を含む照明器具の概略図である。
【図５】Ａ及びＢは、それぞれ、発明による発光ダイオードタイプの人工光源の代替実施形態の斜視図及び断面図の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１のフローチャートにおいて、人の眼を人工光に暴露させて近視を制御することに伴う一般的なステップは、
１．１０で、日光の眼に対する効果を実質的にシミュレーションする人工光を生成すること、
２．１２で、所定の暴露期間の間、所定の照度レベルで人工光を発すること、
３．１４で、所定の暴露期間の間、人工光が発せられる環境内に人の眼を位置付けること、
４．１６で、人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、各眼の網膜の局所的なレベルの神経反応をトリガすること
を含む。
【００１９】
この実施形態において、人の眼は、その人が居る屋内環境内で発せられる人工光に暴露される。屋内環境は、子供が居る教室の形態であってよく、人工光は、教室内、または、子供が居る他の建物に配置された人工光源から発せられる。
【００２０】
この実施形態において、被験者の眼は、所定の波長発光スペクトルの人工光に暴露される。所定の波長発光スペクトルは、網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にある。図２Ａ及び２Ｂは、近視を制御する好ましい方法のために配備する例示の波長発光スペクトル２０を示す。グラフは、ＬＥＤタイプの異なる人工光源に対応する。各ＬＥＤの好ましいスペクトル２０は、実線で示されており、比較のためのＬＥＤの従来のスペクトル２２は、破線で示されている。波長発光スペクトル２０は、日光の効果と、比較のためのＬＥＤとを実質的にシミュレーションすることが分かるが、以下の例外を有する。
１．波長発光スペクトル２０は、隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高い。
２．波長発光スペクトル２０は、４１５ｎｍと４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い。
【００２１】
網膜での不十分な輝度の悪影響を和らげるための屋内照明のこの調節は、網膜がのっている下層の網膜色素上皮と、正常な細胞代謝の中心であるｍＲＮＡの長期的な健全性及び完全性に対する脅威である４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲の望ましくない潜在的に有害な放射線から、網膜、特に、解剖学的に黄斑と呼ばれる中心網膜を保護する重要性も認めている。網膜色素上皮によって吸収される「高エネルギー可視」光と呼ばれる上記４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの範囲の光への長期にわたる暴露は、黄斑変性、すなわち、通常、黄斑変性と呼ばれる先進国で法的盲の最も一般的な形態の原因となる黄斑の瘢痕化の発症のリスクとなる。
【００２２】
この実施形態において、人の眼は、一日当たり平均約２時間の暴露期間の間、机の高さで測定して少なくとも３００ルクス、通常、約３０００ルクスの照度レベルで人工光に暴露される。人の眼で必要な照度レベルは、高いレベルの周辺照度、例えば、机の高さで、または、照明器具から被験者の眼の距離で測定されて２０００〜６０００ルクスの間の周辺照度を必要とし得ることは理解されたい。いずれにしても、４８０ｎｍ付近の放射線に重みを有する照度レベル及び暴露期間は、正視化過程及び眼球の構造の正常化を支援する人工光に暴露された眼の少なくとも片方の網膜に必要な神経反応をトリガするのに十分である。本発明の少なくとも波長及び照度の特徴を有する人工光に暴露される時、網膜の局所的なレベルの神経反応のこのトリガは、（ｉ）本質的に感光性の網膜神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）を刺激すること、（ｉｉ）この刺激されたｉｐＲＧＣは、次に、網膜の内顆粒層にあるアマクリン細胞をトリガすることによってもたらされることを出願人は理解している。アマクリン細胞は、トリガされると、子供及び成人の正視化過程の維持に必須の視覚系の神経反応を開始するドーパミン及び／または他の神経伝達物質を放出することによって、近視を制御する。中脳で制御される概日リズムの保持に関する先行技術の開示とは異なり、本発明は、このように、眼の中の局所的レベルの神経トリガによって近視を制御する。
【００２３】
日光の効果をシミュレーションする比較的高いレベルの照度で人工光に眼を暴露することは、連続的または断続的に行われてよい。どちらの場合でも、１２時間の平均的な日の長さに対応する期間にわたって、平均して２０００ルクスになる高い照度への一日当たりの暴露レベルは、十分なｉｐＲＧＣ反応をトリガするには少なくとも２時間必要である。実際には、人工光源は、約６００ルクスを午前中約３時間と、約４００ルクスを午後約２．５時間、提供するように構成されてよい。これは、一日当たり２８００ルクス・時間となり、５日間で約１４０００ルクス・時間となる。
【００２４】
この実施形態において、人の眼の人工光への暴露は、色範囲の波長で日光を実質的にシミュレーションする周辺照度レベルであり、通常、人の眼が網膜レベルで検出できる波長範囲である４００ｎｍ〜７２０ｎｍである。これは、人工光のシミュレーションされた日光は、２００Ｋ〜６０００Ｋの間の相関色温度（ＣＣＴ）によって特徴づけられることを意味する。人工光のＣＣＴは、暴露期間内に所定の時間間隔で変更されてよく、ＣＣＴは、人の概日リズムを実質的に保持するように選択される。人工光は、これらの所定の時間間隔で、波長発光スペクトル、照度レベル、所定の頻度の断続的な暴露を含む暴露期間を含むが、これらに限らない人工光の他の特徴も変更されてよい
【００２５】
図３は、人間の近視を制御するために屋内環境で人工光を発する発明の他の態様による人工照明システム３０の好ましい実施形態を示す。照明システム３０は、教室、オフィス、または、講義室３２等であるが、これらに限らない建物の屋内空間で、人工光を発するように設計される。
【００２６】
本実施形態の人工照明システム３０は、おおまかに、以下を含む。
１．フィルタを用いずに人工光を直接、生成し、発する３４ａ〜３４ｄ等の１つまたは複数の照明器具。人工光は、日光の効果を実質的にシミュレーションし、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、（ｂ）高エネルギーの可視光の比率が低い所定の波長発光スペクトルである。
２．３４ａ等の照明器具に動作可能に結合されて、人工光の放出を制御する電子制御モジュール３６。
【００２７】
通常、照明器具自体が、電子制御モジュールとして機能する内蔵制御盤を含む。あるいは、図に示すように、電子制御モジュール３６は、３４ａ等の照明器具と無線で通信してよく、建物３２にローカルまたは建物３２からリモートであってよい。制御モジュール３６の照明器具３４ａとの通信は、あるいは、イーサネットによってもよい。制御モジュール３６は、通常、タブレットまたは他のモバイルデバイスにロードされるソフトウェアまたは適切なアプリによって動作されるコンピュータの形態であってよい。これらの構成のいずれかにおいて、制御モジュール３６は、所定の時間間隔で、人工光の１つまたは複数の特徴を変更するように設計される。近視を制御する好ましい方法に従って、人工光は、波長発光スペクトル、ＣＣＴ、照度レベル、及び／または暴露期間という点で変更されてよい。電子制御モジュール３０の制御の下、人工光の放出が行われてよい。
１．例えば、教師が、自分の裁量で、人工光に暴露される子供及びまたは他の人の振る舞いに影響を与えるように、手動で、人工光のＣＣＴ及び／または輝度を調整する、及び／または
２．例えば、概日リズムを実質的に保持するように、人工光のＣＣＴ及び／または輝度を調節し得る所定のアルゴリズムまたはプログラムに従って、自動で。
【００２８】
人工光の特徴を調整または制御する時、主な考慮事項は、眼の少なくとも片方の網膜の局所的レベルで必要な神経反応をトリガするのに十分な照度レベル及び期間で、屋内環境内での暴露を維持することである。この必要な暴露レベルと、その後の神経反応は、近視の発病または進行の減少と黄斑変性のリスクの抑制に寄与する効果があることを出願人は理解している。
【００２９】
この実施形態において、３４ａ〜３４ｄ等の照明器具は、教室３２の天井に取り付けられる、または、教室３２内の机の上に関連付けられる。照明器具が人の眼に相対的に近接していることは、眼で網膜に十分な周辺照度を提供して必要な神経反応をトリガするために、照明器具自体の照度レベルに影響を及ぼすことが予測される。３４ａ〜３４ｃ等の頭上の照明器具は、机の高さ周辺で測定されて約１０００ルクスの周辺照度レベルで設計されてよく、３４ｄ等のデスクトップ照明器具は、約６００ルクス以下の周辺レベルの人工光を発してよい。照明器具３４ａ〜３４ｃは、それぞれ、本質的に感光性の網膜神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）をトリガする周辺照度レベル（または、十分な明るさ）、通常、天井取付時に机の高さで測定して少なくとも３００ルクスを有するように設計される。より眼の近くにあるデスクトップ照明器具３４ｄは、正視化を促進するように４８０ｎｍ付近の波長で発光スペクトルを強めるが、黄斑変性のリスクから保護するように４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの波長範囲を制限するように設計される。
【００３０】
３４ａ等の照明器具は、周辺光に基づいて、変数（ルクス、色度、及び、変更のタイミング）の調節を可能にするセンサ（図示せず）を備えてよい。センサは、電子制御モジュールに動作可能に結合され、屋内環境内の照明が近視制御に最適であることを保証するように動作し、それに従って、関連する照明器具の光出力を管理する。センサはまた、ある期間の、通常は、一日のルクス出力の合計が、最低、一日当たり平均２０００ルクス・時間であることが分かった近視制御を行うのに十分であるように平均ルクス暴露を観察するために、電子制御モジュールまたはコントローラ／ソフトウェアにフィードバックを提供してよい。センサは、日の当たる屋内環境を検出して、３６ａ等の照明器具の必要な照度を減らすように制御モジュールに影響を及ぼしてよく、また、日光からの照明が減る場合、逆のことを行う。
【００３１】
図４は、図３の人工照明システム３０から採用した一実施形態の人工光源４０を含む照明器具３４の概略図である。この特定の実施形態の人工光源４０は、
１．次の波長発光スペクトルを有する、すなわち、
ｉ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、且つ、
ｉｉ）約４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低く、
２．机の高さで測定されて約１０００ルクスの周辺照度レベルの人工光を発するように設計される。
【００３２】
この例示の波長発光スペクトルは、図２Ａ及び２Ｂに示され、このような特徴の人工光、及び、詳細には、隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高い人工光は、網膜の局所的レベルで必要な神経反応をトリガする効果があることを出願人は理解している。この有益な波長は、本質的に感光性の神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）を刺激し、近視の発症及び進行を抑制すると理解されている網膜内のアマクリン細胞からのドーパミンの放出につながる。
【００３３】
図５Ａ及び５Ｂに概略的に示すように、これらの実施形態の人工光源４０及び５０は、発光ダイオードタイプ（ＬＥＤ）である。図５ＡのＬＥＤ光源４０は、電子によって励起されると、所定の波長発光スペクトルの人工光を直接、生成し、発するように固有に設計された電界発光材料からなる４２ａ及び４２ｂ等の複数の半導体層を含む。従来の方法では、半導体層４２ａ／ｂは、層４２ａ／ｂへの電流によって注入された電子よって励起される。４２ａ／ｂ等の各半導体層は、それぞれの固定の波長スペクトルの光を生成し、一緒に、層４２ａ／ｂは結合して、所定の波長発光スペクトルで、フィルタを用いずに人工光を直接、生成する。ＬＥＤ光源４０は、電流源に接続するために半導体層４２ａ／ｂ（また、おそらく、他の機能層）を両側から挟んだ４４ａ及び４４ｂ等の電極を含む。ＬＥＤ光源４０自体は、従って、所定の波長発光スペクトルで人工光を直接生成するように固有に設計、製造される。この実施形態において、人の眼は、生成された所定の波長の発光スペクトルの人工光に、人工光の波長発光スペクトルに影響を及ぼすフィルタも他の介在するバリアも無く、暴露される。
【００３４】
代替実施形態において、図５Ｂの人工光源５０は、実質的に青い光を生成するように固有に設計された、窒化ガリウム（ＧａＮ）またはその誘導体等の電界発光材料からなる１つの半導体５２を含むＬＥＤタイプである。ＬＥＤ光源５０は、半導体５２全体に、半導体５２を覆うように堆積された蛍光体層５４を含む。蛍光体層５４は、半導体５２の青い光を調節するように機能し、ＬＥＤ光源５０は、所定の波長発光スペクトルを有する「白い光」を直接、生成し、発して、潜在的に有害な高エネルギーの可視光の比率を制限する。  
【００３５】
４０等のＬＥＤ光源は、好ましい波長の発光スペクトルで、約４００ｎｍ〜７２０ｎｍであるが、これらに限らない範囲の波長を発する日光を実質的に模倣するように設計される。好ましい波長発光スペクトルは、ｉ）隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、ｉｉ）高エネルギーの可視光の比率が低い。本実施形態の光源４０は、電源カップリング４４に接続された電気アセンブリ４２と、反射ハウジングもしくはフード４６を含む、その他の点では従来の構造を有する３４等の照明器具に組み込まれる。
【００３６】
発明の好ましい実施形態を記載したが、近視を制御する方法及び関連する人工照明システムは、少なくとも以下の長所を有することは理解されよう。
１．照明システム及び方法は、過剰暴露による皮膚癌や光による網膜の損傷等の悪影響を引き起こし得る自然光への有害な暴露となり得るものを最小限にしながら、近視の発病または進行を減少させるための人工光への効果的な暴露を提供する。
２．照明システムは、既存のインフラストラクチャを大きく変更することなく、また、建物に居る人の行動変容を必要とせずに、既存の建物に比較的容易に、統合または組み込むことができる。
３．照明システムは、屋内環境における近視の制御を効果的に管理するために、人工光の主要な特徴を効果的に制御する。
４．方法及びシステムは、生産性、学習、情動不安、及び、雰囲気に関して利点を有する人工光に暴露される人への効果に影響する人工光の他の特徴の制御に役立つ。
【００３７】
本明細書に記載の発明は、詳細に記載した以外の変更及び修正を受け入れることを当業者は理解されよう。例えば、開示の照度レベル及び暴露期間は、網膜の局所的レベルで必要な神経反応をトリガする必要な効果が達成される場合、変更されてよい。人工光の波長発光スペクトルは、隣接する波長と比較して４８０ｎｍ付近の波長の比率が高く、高エネルギーの可視光の比率が低ければ、開示のものから変更されてよい。このような全ての変更及び修正は、本発明の性質が上記記載から決定される本発明の範囲内にあるとみなされるべきである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の近視を制御する人工光を発する人工照明システムであって、
（Ａ）発光ダイオードタイプの人工光源であって、人工光であって、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）前記眼で測定されて少なくとも３００ルクス、及び、机の高さ周辺で測定されて最大約１，０００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）前記所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ±５ｎｍの波長の比率が高く、（ｂ）４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、
前記人工光を、フィルタを用いずに直接、生成し、発するように設計された前記人工光源と、
（Ｂ）電子制御モジュールであって、前記人工光源に動作可能に結合されて、一日当たり平均で少なくとも１８０分の所定の暴露期間の間、及び、一日当たり少なくとも１，８００ルクス・時間、人の眼に暴露させると、前記人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、前記眼のそれぞれの前記網膜の神経反応をトリガするのに十分な前記人工光の放出を制御する、前記電子制御モジュールと、
を含む、前記人工照明システム。
【請求項２】
前記電子制御モジュールは、内蔵制御盤を含む、請求項１に記載の人工照明システム。
【請求項３】
前記電子制御モジュールは、所定の時間間隔で前記人工光の１つまたは複数の特徴を変更するように構成される、請求項１または２のいずれかに記載の人工照明システム。
【請求項４】
前記電子制御モジュールは、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、相関色温度（ＣＣＴ）、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む、前記人工光の特徴の１つまたは複数を変更するように構成される、請求項３に記載の人工照明システム。
【請求項５】
前記電子制御モジュールは、前記１つまたは複数の人工光の特徴を自動的に制御するように構成される、請求項４に記載の人工照明システム。
【請求項６】
周辺光を検出するように配置され、且つ、前記人工光の１つまたは複数の特徴を調節する前記電子制御モジュールに動作可能に結合されるセンサをさらに含む、先行請求項のいずれか１項に記載の人工照明システム。
【請求項７】
前記センサは、前記センサによって検出された周辺光のレベルに応じて前記人工光の少なくとも前記照度レベルを調整するように、前記制御モジュールにフィードバックを提供する際に、前記電子制御モジュールと通信するように構成される、請求項６に記載の人工照明システム。
【請求項８】
前記発光ダイオードタイプの前記人工光源は、複数の半導体層であって、それぞれ、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように固有に設計された、前記複数の半導体層を含み、
前記半導体層は、前記層のそれぞれから生成された前記光が結合して、前記所定の波長発光スペクトル及び照度レベルで前記人工光を直接、生成し、発するように互いに対して配置される、先行請求項のいずれか１項に記載の人工照明システム。
【請求項９】
前記複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの前記範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで光を生成するように固有に設計される、請求項８に記載の人工照明システム。
【請求項１０】
前記格子の発光ダイオードは、結合して、前記人工光を直接、生成し、発する、請求項９に記載の人工照明システム。
【請求項１１】
人間の近視を制御する人工光を発する人工光源であって、
前記光源は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）前記眼で測定されて少なくとも３００ルクス、及び、机の高さ周辺で測定されて最大約１，０００ルクスの所定の照度レベルで、
ｉｉｉ）前記所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ±５ｎｍの波長の比率が高く、（ｂ）４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低い、
前記人工光を、フィルタを用いずに直接、生成し、発するように設計された発光ダイオードタイプであり、
前記人工光は、一日当たり平均で少なくとも１８０分の所定の暴露期間の間、及び、一日当たり少なくとも１，８００ルクス・時間、人の眼に暴露させると、前記人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、前記眼のそれぞれの前記網膜の神経反応をトリガするのに十分である、
前記人工光源。
【請求項１２】
前記発光ダイオードタイプの前記人工光源は、複数の半導体層であって、それぞれ、波長発光スペクトル範囲のそれぞれで光を生成するように設計された、前記複数の半導体層を含み、
前記半導体層は、前記層のそれぞれから生成された前記光が結合して、前記所定の波長発光スペクトル及び照度レベルの前記人工光を直接、生成し、発するように、互いに対して配置される、請求項１１に記載の人工光源。
【請求項１３】
前記複数の半導体層は、発光ダイオードの格子の形態であり、各発光ダイオードは、波長発光スペクトルの前記範囲に対応する個別の波長または色スペクトルのそれぞれで、光を生成し、発するように固有に設計される、請求項１２に記載の人工光源。
【請求項１４】
前記格子の発光ダイオードは、結合して、前記人工光を直接、生成し、発する、請求項１３に記載の人工光源。
【請求項１５】
人間の近視を制御する方法であって、
（Ａ）フィルタを用いずに、人工光源から人工光を直接、生成及び発するステップであって、前記人工光は、
ｉ）網膜レベルで人の眼によって検出可能な波長範囲内にあり、日光の効果を実質的にシミュレーションする所定の波長発光スペクトルで、
ｉｉ）前記眼で測定されて少なくとも３００ルクス、及び、机の高さ周辺で測定されて最大約１，０００ルクスの所定の照度レベルで
ｉｉｉ）前記所定の波長発光スペクトルは、（ａ）隣接する波長と比較して、４８０ｎｍ±５ｎｍの波長の比率が高く、（ｂ）４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの間の波長の高エネルギーの可視光の比率が比較的低く、
発せられる、
前記人工光を生成及び発するステップと、
（Ｂ）一日当たり平均で少なくとも１８０分の所定の暴露期間の間、及び、一日当たり少なくとも１，８００ルクス・時間、人の眼を前記人工光に暴露するステップであって、前記人工光は、前記所定の暴露で、前記人の眼の近視の発病または進行の減少に寄与する効果のある、前記眼のそれぞれの網膜の神経反応をトリガするのに十分である、前記人工光に暴露するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１６】
前記人の眼を人工光に暴露するステップは、前記所定の暴露期間内に所定の時間間隔で、前記人工光の１つまたは複数の特徴を変更することを伴う、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記人工光の前記１つまたは複数の特徴は、スペクトルパワー分布、波長発光スペクトル、ＣＣＴ、照度もしくは輝度のレベル、暴露期間、及び、これらの特徴の周期性を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記人の眼を人工光に暴露するステップは、色範囲の波長の日光を実質的にシミュレーションする周辺照度レベルで、前記人工光に実質的に連続して暴露することを伴う、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
人間の近視を制御する人工照明システムであって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の前記人工照明システムの製造における人工光源の使用。
【国際調査報告】
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