11 sierpnia 2023 roku Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej przyznał Politechnice Białostockiej patent na wynalazek pt. „Układ do pomiaru parametrów natężeniowych promieniowania optycznego”. Jego autorami są dr hab. inż. Irena Fryc, prof. PB –wykładowca akademicki, specjalistka z zakresu techniki świetlnej oraz jej utalentowany doktorant, dr inż. Piotr Jakubowski.
Przedmiotem ich wynalazku jest unikatowe rozwiązanie techniczne, które umożliwi precyzyjny pomiar pozawzrokowych parametrów promieniowania optycznego, a w szczególności pomiar promieniowania nowoczesnych źródeł światła LED, które w swoim składzie widmowym posiada znaczny udział światła niebieskiego. W efekcie będziemy mogli dowiedzieć się, jaka dawka światła, wytwarzanego przez tanie i energooszczędne świetlówki, powszechnie wykorzystywane w biurach i domach, jest dla nas bezpieczna. Emitowane przez nie niebieskie światło ma bowiem wpływ na nasz naturalny biorytm, a co za tym idzie – funkcjonowanie całego organizmu. Dr inż. Piotr Jakubowski we współpracy z dr hab. inż. Ireną Fryc, prof. PB opracował innowacyjne urządzenie, którego budowa umożliwia zbadanie parametrów promieniowania cyrkadialnego, a więc tego, które odpowiada za regulację rytmu okołodobowego. Do tego pomiaru nie nadają się klasycznie zbudowane urządzenia mierzące parametry promieniowania świetlnego, ze względu na duże błędy pomiarowe.
Wagę i rewolucyjność ich wynalazku można docenić w kontekście dwóch innych globalnych osiągnięć naukowo-technicznych. Pierwsze z nich to rozpowszechnienie się oświetlenia LED – technologii taniej i energooszczędnej, ale też emitującej wysokoenergetyczny strumień światła niebieskiego, który w nieodpowiednich dawkach stanowi poważne zagrożenie dla naszego organizmu. Potwierdzenia tej tezy dostarczyli David Julius i Ardem Patapoutian – laureaci Nagrody Nobla z 2021 roku w dziedzinie medycyny i fizjologii. Dzięki ich odkryciu dowiedzieliśmy się o istnieniu światłoczułych komórek zwojowych siatkówki (ipRGCs) ludzkiego oka, uczestniczących w tzw. widzeniu pozawzrokowym. Komórki te są połączone z podwzgórzem, a ich stymulacja bodźcami światła niebieskiego przyczynia się do ograniczania wydzielenia melatoniny, która to pełni kluczową rolę w regulacji cyklu okołodobowego (cyrkadialnego). Jeśli te fakty połączymy w całość, poznamy genezę prac podjętych przez badaczy Politechniki Białostockiej: zmierzyć parametry oświetlenia wytwarzanego przez lampy LED w naszym otoczeniu, żeby badacze mieli możliwość określenia, jaka ich dawka wpływa na zaburzenie procesów życiowych: aktywności dobowej, koncentracji, snu.
– Zadaliśmy pytanie: ile tego promieniowania musi być w naszym otoczeniu, na przykład w biurze, żeby uznać jego dawkę za szkodliwą. Istnieją bowiem wymagania odnośnie bezpieczeństwa fotobiologicznego źródeł światła i opraw oświetleniowych w pomieszczeniach. Niestety, nie dysponujemy przyrządami, które mogły by służyć do takich pomiarów. Prawda jest taka, że na całym świecie wykonuje się próby oświetlenia w warunkach laboratoryjnych, ale nie powstał do tej pory przyrząd przenośny, który pozwoliłby wykonać pomiar na miejscu: na konkretnym biurku, na konkretnym stanowisku pracy w fabryce. Taki przyrząd to narzędzie pracy, którego na pewno w przyszłości, po aktualizacji wymagań normatywnych, będą potrzebować inspektorzy pracy, specjaliści z zakresu BHP, inżynierowie odpowiedzialni za odbiór instalacji oświetleniowych i cała rzesza innych specjalistów – wyjaśnia dr hab. inż. Ireną Fryc, prof. PB.
W ramach prowadzonych prac została opracowana nowa, innowacyjna konstrukcja układu głowicy pomiarowej z użyciem detektora szerokopasmowego. Zawiera ona specjalny element kształtujący wiązkę mierzonego promieniowania. Opracowane rozwiązanie techniczne zostało zweryfikowane eksperymentalnie. Opatentowany układ pomiarowy zapewnia ograniczenie błędów pomiarowych przez zmniejszenie wskaźnika niedopasowania widmowego.
– Pomysł oraz idea konstrukcyjna, to w głównej mierze dzieło Pana Piotra Jakubowskiego, który pod moją opieką promotorską obronił w Politechnice Białostockiej pracę doktorską pod tytułem „Metrologia promieniowania czynnego cyrkadialnie”. Doktorant bardzo zaangażował się w ten projekt, ale też świetnie zdawał sobie sprawę z jego znaczenia, ponieważ już od lat jest związany z branżą oświetleniową, zna rynek i jego potrzeby. W połączeniu z doświadczeniem i wiedzą pracowników Katedry Fotoniki, Elektroniki i Techniki Świetlnej powstała idea konstrukcyjna spełniająca wszystkie nasze założenia. Prawidłowe działanie układu przebadaliśmy wspólnie z zaprzyjaźnionym gronem specjalistów z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Uzyskane wyniki były na tyle obiecujące, że zostały zawarte we wniosku patentowym. Wartość naszego wynalazku ostatecznie potwierdziła udzielona przez Urząd Patentowy RP ochrona patentowa – mówi dr hab. inż. Ireną Fryc, prof. PB.
Uzyskanie patentu P.434998: „Układ do pomiaru parametrów natężeniowych promieniowania optycznego” otwiera przed wynalazcami z Politechniki Białostockiej drogę do dalszego rozwijania projektu. W przyszłości, zbudowania prototypu oraz komercjalizacji.
————————–
Dr hab. inż. Irena Fryc, prof. PB jest absolwentką Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, związaną z uczelnią od czasu studiów tj. od prawie 30 lat, obecnie zatrudnioną na stanowisku profesora PB. Rozprawę doktorską obroniła na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, a rozprawę habilitacyjną – na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej. Jej zainteresowania naukowe dotyczą szeroko pojmowanej techniki świetlnej.
Dr inż. Piotr Jakubowski studia na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej, na kierunku elektronika, w specjalizacji optoelektronika, ukończył w 2009 roku. 23 marca 2023 r. uzyskał tytuł doktora nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne, nadany przez Senat Politechniki Białostockiej.
Źródło: Politechnika Białostocka
