ES2323073T3 - Iluminador para terapia fotodinamica. - Google Patents
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Abstract
Iluminador para el diagnóstico o el tratamiento fotodinámico de la piel de un paciente, caracterizado por una pluralidad de fuentes de luz que comprenden fósforo dopado con europio Sr2P2O7:Eu que produce un espectro de emisión de luz azul y que están dispuestas como un todo para adaptarse a una superficie contorneada y para emitir radiación de manera uniforme a dicha superficie contorneada.
Description
Iluminador para terapia fotodinámica.
La presente invención se refiere a una terapia
fotodinámica que usa un iluminador que proporciona una distribución
uniforme de luz visible. En particular, la presente invención se
refiere a un aparato para un tratamiento fotodinámico (PDT,
photodynamic treatment) o para una diagnosis fotodinámica
(PD, photodynamic diagnosis) de la queratosis actínica en el
cuero cabelludo o la cara de un paciente. La presente invención
también se refiere a un aparato para el PDT o la PD de otras
indicaciones (por ejemplo, acné) y de otras zonas del paciente (por
ejemplo, brazos, piernas, etc.).
Tal y como se utiliza en este documento, el
término "luz visible" se refiere a energía radiante en el
intervalo visible del espectro de radiación electromagnética, y el
término "luz" se refiere a la energía radiante incluyendo la
luz ultravioleta (UV), la luz infrarroja e intervalos visibles del
espectro de radiación electromagnética.
La terapia fotodinámica o fotoquimioterapia es
una propuesta actual para el tratamiento de diversos tipos de
dolencias en o cerca de la piel u otros tejidos, tales como los de
una cavidad corporal. Por ejemplo, se está proponiendo la
utilización del PDT para el tratamiento de diferentes tipos de
cáncer de piel y de afecciones precancerosas. Mediante el PDT se
administra a un paciente un agente fotoactivable o precursor de un
agente fotoactivable que se acumula en el tejido que está
diagnosticándose o tratándose. Una zona del paciente que incluye el
tejido que está diagnosticándose o tratándose se expone después a
luz visible. La luz visible provoca cambios químicos y/o biológicos
en el agente fotoactivable el cual a su vez localiza, destruye o
altera selectivamente el tejido diana mientras que al mismo tiempo
provoca solamente un daño leve y reversible a otros tejidos de la
zona de tratamiento.
Información anterior general acerca del PDT que
utiliza ácido 5-aminolevulínico ("ALA") como el
precursor de un agente fotoactivable puede encontrarse en la
patente estadounidense número 5.079.262 titulada "Method of
Detection and Treatment of Malignant and
Non-Malignant Lesions Utilizing
5-Aminolevulinic Acid", concedida a James C.
Kennedy et al. el 7 de enero de 1992, y en la patente
estadounidense número 5.211.933 titulada "Method of Detection
of Malignant and Non-Malignant Lesions by
Photochemotherapy of Protoporphyrin IX Precursors",
concedida a James C. Kennedy et al. el 18 de mayo de 1993.
También se hacer referencia a la publicación de James C. Kennedy
et al. en el Journal of Clinical Laser Medicine and
Surgery el 5 de noviembre de 1996 titulada "Photodynamic
Therapy (PDT) and Photodiagnosis (PD) Using Endogenous
Photosensitization Induced by 5-Aminolevulinic Acid
(ALA): Mechanisms and Clinical Results". El informe anual
"First Phase III" de 1996 de DUSA Pharmaceuticals, Inc.
(Tarrytown, N.Y.) contiene imágenes y ejemplos de uso de la
invención.
Tal y como se utilizan en este documento, los
términos ALA ó ácido 5-aminolevulínico se refieren
al propio ALA, a precursores del mismo y a sales farmacéuticamente
aceptables del mismo.
Las fuentes de luz no láser más convencionales
comprenden solamente tres bloques funcionales básicos: una fuente
de emisión para generar fotones (por ejemplo, una bombilla);
elementos de acoplamiento para dirigir, filtrar o conducir de otra
manera la luz emitida de manera que llegue al elemento de destino
previsto de una forma adecuada; y un sistema de control para
iniciar y detener la generación de luz cuando sea necesario. El
dispositivo común de iluminación fluorescente de una oficina es un
buen ejemplo de un sistema de este tipo. En estos dispositivos, la
luz visible blanca se genera mediante una descarga controlada de un
arco de mercurio que excita materiales de fósforo inorgánico dentro
de un tubo de vidrio. La transferencia de energía desde el arco
provoca una emisión de luz blanca visible desde el tubo. La luz
visible emitida se dirige hacia el espacio de trabajo mediante
reflectores del alojamiento de lámparas; la distribución de luz
visible hacia el elemento de destino aumenta con frecuencia
adicionalmente usando un sistema de difusión. En el entorno de una
oficina típica, la generación de luz visible se controla mediante un
simple interruptor de resorte que interrumpe el flujo de energía a
la lámpara.
Por razones terapéuticas, es deseable tener una
potencia de salida que sea uniforme en intensidad y en color. En
particular, es altamente deseable tener un iluminador con una salida
espectral que se solape en gran medida con el espectro de
activación óptico del fotosensibilizador destino. Según la presente
invención, la luz azul con longitudes de onda que superen los 400
nm (nanómetros) es particularmente ventajosa para determinados
diagnósticos y tratamientos, especialmente cuando el ALA es el
agente fotoactivable usado para la PD y el PDT de la queratosis
actínica.
Los iluminadores convencionales no generan luz
visible que sea lo suficientemente uniforme en intensidad sobre una
superficie contorneada.
Por tanto, un objeto de la presente invención es
proporcionar un iluminador mejorado para el PDT y/o la PD.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
iluminador para el PDT que genere luz visible de una uniformidad
constante en lo que respecta tanto a características espectrales
como a la intensidad sobre una superficie contorneada que presenta
una forma irregular. Tal y como se utiliza en este documento, el
término superficie contorneada se refiere a una superficie que no
es plana.
Todavía otro objeto de la invención es
proporcionar un iluminador para el PDT o la PD que genere luz
visible casi enteramente en un intervalo de longitud de onda
seleccionado.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un iluminador para irradiar la cara o el cuero
cabelludo de un paciente.
También se divulga un sistema de refrigeración
para mejorar la uniformidad de irradiancia de un iluminador.
También se divulga un iluminador que comprende
un emisor finito que aproxima la potencia de salida uniforme de un
emisor plano infinito modificando la separación de las fuentes de
luz individuales dentro del iluminador.
También se divulga un sistema de supervisión
para un iluminador que comprende un único sensor de luz visible que
supervisa la salida de luz visible de una pluralidad de fuentes de
luz y que transmite una señal para ajustar la salida de luz visible
de la pluralidad de fuentes de luz.
Para satisfacer los objetos anteriores, se
proporciona según la presente invención un iluminador para el PDT y
la PD de una superficie contorneada. El iluminador comprende una
pluralidad de fuentes de luz que se ajustan generalmente a la
superficie contorneada y que irradian la superficie contorneada con
luz visible de intensidad sustancialmente uniforme, y un
alojamiento que soporta la pluralidad de fuentes de luz con respecto
a la superficie contorneada.
Las fuentes de luz comprenden el fósforo
Sr_{2}P_{2}O_{7}:Eu y emiten luz azul.
También se divulga un procedimiento para el PDT
o la PD de una superficie contorneada. El procedimiento comprende
aplicar tópicamente ácido 5-aminolevulínico a la
superficie contorneada e irradiar la superficie contorneada con luz
visible de intensidad sustancialmente uniforme desde una pluralidad
de fuentes de luz que se ajustan generalmente a la superficie
contorneada.
También se divulga un sistema de refrigeración
para un iluminador que incluye una fuente de luz alargada que
presenta un segmento generalmente arqueado conectado a un segmento
generalmente recto. El sistema de refrigeración comprende una
cámara de distribución que contiene la fuente de luz; un orificio de
ventilación de entrada a la cámara de distribución que recibe aire
ambiente, estando situado el orificio de ventilación de entrada
próximo a un extremo libre del segmento generalmente recto; y un
orificio de ventilación de escape desde la cámara de distribución
que descarga aire ambiente calentado, estando situado el orificio de
ventilación de escape cerca de una conexión entre el segmento
generalmente arqueado y el segmento generalmente recto. El segmento
generalmente recto y una conexión entre el segmento generalmente
arqueado y el segmento generalmente recto reciben una mayor
refrigeración con respecto al segmento generalmente arqueado.
También se divulga un procedimiento para
proporcionar luz de intensidad sustancialmente uniforme desde una
fuente de luz alargada que presenta un segmento generalmente
arqueado conectado a un segmento generalmente recto. El
procedimiento comprende proporcionar una mayor refrigeración al
segmento generalmente recto con respecto al segmento generalmente
arqueado.
También se divulga un iluminador para emular un
emisor plano infinito. El iluminador comprende una zona de emisión
que presenta un perímetro, y una pluralidad de fuentes de luz que
son generalmente paralelas entre sí, estando adaptada dicha
pluralidad de fuentes de luz para irradiar luz de intensidad
sustancialmente uniforme desde dicha zona de emisión. La separación
lateral entre las fuentes adyacentes de dicha pluralidad de fuentes
de luz varía con respecto a dicho perímetro.
También se divulga un sistema de supervisión
para un iluminador que irradia una superficie. El sistema de
supervisión comprende una pluralidad de fuentes de luz ajustables
que están adaptadas para irradiar la superficie con luz de
intensidad sustancialmente uniforme; un sensor de luz que está
soportado con respecto a la pluralidad de fuentes de luz; una
partición interpuesta entre el sensor de luz y la pluralidad de
fuentes de luz; una primera abertura en la partición adaptada para
admitir luz desde una primera fuente de la pluralidad de fuentes de
luz hasta el sensor de luz, estando separada la primera abertura con
respecto al sensor de luz en una primera distancia y presentando
una primera zona de sección transversal; y una segunda abertura en
la partición adaptada para admitir luz desde una segunda fuente de
la pluralidad de fuentes de luz hasta el sensor de luz, estando
separada la segunda abertura con respecto al sensor de luz en una
segunda distancia y presentando una segunda zona de sección
transversal. Una relación de la primera y de la segunda zona de
sección transversal es proporcional a los cuadrados inversos de la
primera y de la segunda distancias; y el sensor de luz está adaptado
para supervisar la salida de luz de la primera y de la segunda
fuente de la pluralidad de fuentes de luz y para transmitir una
señal para ajustar la salida de luz de la pluralidad de fuentes de
luz para proporcionar la luz de intensidad sustancialmente uniforme
que irradia la superficie.
\newpage
La presente invención se basa en fundamentos
similares a los del sistema de iluminación fluorescente de una
oficina descrito anteriormente. Según una realización de la presente
invención, la luz visible se genera mediante tubos fluorescentes
que se ajustan a la superficie contorneada y mediante sus
componentes electrónicos asociados; la salida de luz visible de
estos tubos se dirige hacia la zona de diagnosis o de tratamiento
mediante la forma de los tubos que se ajusta a la superficie
contorneada y mediante otros elementos tales como un reflector; y
la activación de los tubos fluorescentes y la exposición de luz
visible sobre la superficie contorneada se controlan mediante el
sistema de circuitos electrónicos.
La presente invención es diferente de las
fuentes de luz convencionales debido a los requisitos biológicos
impuestos a una fuente de luz PDT. Se requiere un grado de precisión
y de integración mucho mayor para los componentes de la presente
invención. El espectro de salida, la irradiancia y la uniformidad de
la irradiancia deben controlarse para garantizar que las
propiedades del dispositivo sean adecuadas para suministrar luz a
las lesiones diana y generar la reacción fotodinámica. Para lograr
esto, cada bloque funcional de la presente invención comprende
componentes cuidadosamente seleccionados y diseñados. Los principios
de funcionamiento de cada uno se describen posteriormente en
detalle.
La ley óptica de la inversa de los cuadrados
señala que la intensidad de luz de una fuente puntual recibida por
un objeto es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
desde la fuente. Debido a este comportamiento, la distancia desde
la fuente es una variable importante en todos los sistemas ópticos.
Por tanto, para conseguir una irradiación uniforme sobre la cara o
sobre el cuero cabelludo, deben minimizarse las variaciones en la
irradiancia de salida con respecto a la distancia. Una superficie de
emisión plana no suministra una dosis de luz uniforme a todos los
contornos de la cara simultáneamente porque las superficies no
planas de la cara y del cuero cabelludo no pueden situarse a una
distancia constante con respecto a la superficie de emisión. Para
mitigar este problema, la presente invención utiliza una superficie
de emisión con forma de U que puede adaptarse mejor a los contornos
de la cara y del cuero cabelludo humanos y que minimiza las
variaciones de la distancia entre la lámpara y el elemento de
destino, lo que a su vez minimiza las variaciones de irradiancia en
el elemento de destino.
Puesto que la potencia de salida de las fuentes
de luz tubulares puede variar con la temperatura, la distribución
de la temperatura también juega un papel fundamental en la
uniformidad de la irradiancia. Además, puesto que la potencia de
salida de los tubos puede variar a lo largo de su longitud, la
modulación de la distribución de temperatura puede utilizarse para
controlar la uniformidad de la irradiancia del iluminador.
Objetos, características y ventajas adicionales
de la invención se expondrán en la siguiente descripción y en parte
se harán evidentes a partir de la descripción o pueden descubrirse
poniendo en práctica la invención. Los objetos y ventajas de la
invención pueden realizarse y obtenerse mediante los instrumentos y
combinaciones expresadas particularmente en las reivindicaciones
adjuntas.
Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y
constituyen una parte de la memoria descriptiva, ilustran
realizaciones actualmente preferidas de la invención y, junto con
la descripción general proporcionada anteriormente y la siguiente
descripción detallada de las realizaciones preferidas, sirven para
explicar los principios de la invención.
La figura 1 es una vista en elevación frontal y
en sección transversal parcial de un iluminador según la presente
invención.
La figura 2 es una vista en elevación lateral y
en sección transversal parcial del iluminador mostrado en la figura
1.
La figura 3 es una vista en planta y en sección
transversal parcial del iluminador mostrado en la figura 1.
La figura 4 es una vista detallada de la fuente
de luz de tubo fluorescente mostrada en la figura 1.
La figura 5 es una vista detallada del reflector
mostrado en la figura 1.
La figura 6 es una vista detallada del blindaje
mostrado en la figura 1.
La figura 7 es una ilustración esquemática de un
cableado de circuito del iluminador mostrado en la figura 1.
La figura 8 es una ilustración esquemática de un
cableado de circuito estabilizador para el iluminador mostrado en
la figura 1.
La figura 9 es una ilustración esquemática de un
cableado de circuito modificado del iluminador.
Las figuras 9A a 9D son ilustraciones
esquemáticas que muestran detalles del cableado de circuito mostrado
en la figura 9.
La figura 10 es una ilustración de un espectro
de emisión de fluorescencia típico de la fuente de luz de tubo
fluorescente mostrada en la figura 4.
La figura 11 es una representación de un sistema
de supervisión.
Según las figuras 1 a 8, siete tubos
10(1) a 10(7) fluorescentes con forma de U se accionan
mediante tres estabilizadores electrónicos 20. Ajustando la tensión
de los estabilizadores se controla la potencia de salida de los
tubos. Los tubos 10(1) a 10(7) están soportados
mediante un alojamiento 30 y están cubiertos por un blindaje 40 de
policarbonato que dirige el flujo de aire de refrigeración dentro de
la unidad e impide el contacto entre el vidrio y el paciente en
caso de rotura de los tubos. Un reflector 50 de aluminio situado
por detrás de los tubos aumenta tanto la irradiancia de salida como
la uniformidad de la distribución de la potencia de salida. Las
dimensiones globales de la unidad son aproximadamente 38 cm de alto
x 45 cm de ancho x 44,5 de largo. La figura 1 muestra la posición
de la cabeza y de la nariz del paciente.
Según una realización preferida de la presente
invención, siete tubos 10(1) a 10(7) fluorescentes
Ultra Blue F3478 con forma de U y de 91,44 cm (36 pulgadas)
proporcionan un área máxima de emisión de luz visible de 36 cm de
alto por 46 cm de ancho (aproximadamente 2850 cm^{2}), con un área
mínima terapéuticamente activa de 30 cm de alto por 46 cm de ancho
(aproximadamente 1350 cm^{2}). Tal y como se muestra en la figura
1, los tubos presentan una región 10A central generalmente arqueada
y brazos 10B que se extienden desde los extremos respectivos de la
región central.
Los tubos fluorescentes son un tipo de lámpara
de descarga de gas. Utilizan una descarga eléctrica a través de gas
a baja presión para crear un plasma que interactúa con un fósforo
fluorescente para convertir la energía eléctrica en luz. Un tubo
fluorescente típico consiste en un tubo de vidrio sellado con
electrodos, o cátodos, en ambos extremos. Los tubos están cubiertos
internamente con un fósforo cristalino, inorgánico, luminiscente y
uniforme. El tubo está lleno de un gas inerte a baja presión,
normalmente argón, al que se añade una pequeña cantidad de mercurio
líquido antes del sellado. La baja presión interna provoca que parte
del mercurio líquido se evapore dando como resultado una atmósfera
de argón/mercurio dentro del tubo. La aplicación de un potencial de
tensión lo suficientemente alto a través de los cátodos provoca la
emisión de electrones desde el cátodo que se difunden a lo largo de
la longitud del tubo e ionizan el vapor de argón/mercurio. Una vez
ionizada, la mezcla de gas dentro del tubo se vuelve conductora
permitiendo que fluya una corriente eléctrica y que se sigan
excitando los átomos de mercurio. La magnitud de la corriente del
tubo controla el número de átomos excitados y por tanto la salida
de luz desde el tubo. Cuando los átomos de mercurio excitados
vuelven a un estado de menor energía, emiten radiación ultravioleta
(UV). Esta radiación ultravioleta se absorbe mediante el fósforo de
la pared de los tubos haciendo fluorescer el fósforo, convirtiendo
eficazmente la energía de la línea resonante principal del mercurio
en una mayor longitud de onda. Las propiedades químicas del material
de fósforo determina la emisión espectral característica de la
salida de luz de la lámpara. Esto puede utilizarse para ajustar la
salida de longitud de onda de la fuente de luz para satisfacer los
requisitos de la aplicación, tal y como es el caso de la presente
invención.
La potencia de salida de un tubo fluorescente no
es intrínsicamente uniforme. La potencia de salida medida en la
proximidad inmediata del cátodo es normalmente mucho menor que la
potencia de salida en el resto del tubo. Esto se debe a que el gas
ionizado en la zona próxima al cátodo no emite la misma cantidad de
radiación UV para excitar el fósforo. Esta zona de emisión reducida
se conoce como el espacio oscuro de Faraday. Para evitar problemas
de uniformidad, una realización de la presente invención utiliza una
pluralidad de tubos 10(1) a 10(7) con forma de U.
Esta disposición permite que los cátodos y su zona de baja potencia
de salida estén situados fuera de la zona de emisión activa (por
detrás de los oídos del paciente). Solo se utiliza la parte
central, que es más uniforme, de la potencia de salida de los tubos
para tratar al paciente. Otra ventaja de la disposición es que la
uniformidad también puede ajustarse variando la separación lateral
de los tubos (separación horizontal relativa tal y como se muestra
en la fig. 2). Esto es importante ya que es necesario compensar el
hecho de que la potencia de salida de una fuente de emisión de luz
plana y llana disminuye cerca de los bordes. Variando la separación
lateral de los tubos se crea el mismo efecto que doblando los
bordes de un iluminador más grande, emulando de este modo un emisor
plano infinito con una unidad compacta.
La forma en U minimiza las variaciones en la
distancia entre el emisor y el elemento de destino, proporcionando
una distribución de luz visible uniforme hacia la cara o el cuero
cabelludo del paciente; las dimensiones de los tubos se han elegido
en base a las dimensiones medias de la cabeza de una persona adulta.
El montaje de los tubos minimiza el impacto de la zona no emisora
en sus extremos. Esto permite que la presente invención sea más
compacta y permite que la cabeza del paciente quede centrada más
fácilmente dentro de las fuentes de luz visible. Además, la forma
en "U" proporciona la irradiancia y la uniformidad de
irradiancia deseadas para la irradiación de la cara y del cuero
cabelludo y, por tanto, garantiza que se aplique la dosis apropiada
de luz visible a todas las zonas diana durante el PDT.
El número de tubos utilizados y la separación
entre los mismos se ha elegido para conseguir las especificaciones
de uniformidad y de potencia de salida deseadas. Se ha observado que
la distribución óptima de la potencia de salida se produce cuando
siete tubos 10(1) a 10(7) están colocados en el
armazón en un patrón simétrico con respecto a bordes opuestos de la
unidad con la siguiente separación lateral aproximada: 7 cm entre el
tubo central 10(4) y cada uno de los dos tubos 10(3),
10(5) adyacentes al tubo central 10(4); 5 cm entre los
tubos 10(3), 10(2) y 10(5), 10(6), es
decir, los siguientes pares de tubos desde el centro; y 3,5 cm entre
los tubos 10(2), 10(1) y 10(6), 10(7),
es decir, los pares de tubos más externos en los lados de la unidad.
Los tubos 10(1), 10(7) más externos están
aproximadamente a 2,5 cm de los bordes del alojamiento. La presente
invención proporciona una irradiancia de salida altamente uniforme
sin el uso de un elemento de difusión adicional. Sin embargo,
también se prevé que pueda incorporarse un elemento de difusión en
el blindaje 40.
Los tubos fluorescentes según la presente
invención utilizan un fósforo disponible comercialmente
(Sr_{2}P_{2}O_{7}:Eu) que se utiliza en el proceso diazoico
de impresión heliográfica. Cuando este fósforo absorbe la radiación
UV emitida por el mercurio genera un espectro de emisión de luz azul
con un ancho de banda que presenta un alcance de 30 nm a una
longitud de onda máxima de 417 nm (nominal). En la figura 10 se
muestra un espectro de emisión de fluorescencia típico de los tubos
según la presente invención. Según una realización preferida de la
presente invención, la salida espectral se selecciona para ajustarse
al espectro de absorción de la protoporfirina IX, el compuesto de
fotosensibilización que se cree que se forma a partir del ALA en el
tejido diana. Pueden proporcionarse otras salidas espectrales
visibles cuando se utilice un fósforo distinto dentro de los tubos.
También pueden proporcionarse otras salidas espectrales visibles
cuando se utilicen otras tecnologías de fuentes de luz.
Conseguir un rendimiento satisfactorio a partir
de un tubo fluorescente requiere la aplicación de una tensión a los
cátodos del tubo para iniciar la conducción en el tubo y controlar
posteriormente la corriente del tubo. Los tubos fluorescentes, al
ser dispositivos de descarga de gas, son particularmente sensibles a
las corrientes y tensiones eléctricas utilizadas para accionarlos.
Corrientes más altas en el tubo aumentarán la producción de
electrones haciendo que aumente la irradiancia de salida. Pero
corrientes más altas dan como resultado temperaturas de cátodo más
elevadas, aumentado posiblemente la erosión del material de emisión
de cátodos y la contaminación de la atmósfera del tubo debido al
material extraído de los cátodos; en última instancia, esto da como
resultado una disminución en la vida útil del tubo. Las corrientes
del tubo que son demasiado bajas pueden dar como resultado bajas
temperaturas de las paredes del tubo, lo que puede provocar la
condensación del vapor de mercurio, afectando negativamente a la
uniformidad de la potencia de salida de la lámpara. Además, para la
mayoría de los diseños de tubos, es necesario calentar los cátodos
para conseguir una activación apropiada de los tubos. El control de
la tensión y/o de las características de la corriente de los tubos,
así como el calentamiento de los cátodos, se consigue con un
sistema de circuitos electrónico externo que está normalmente
diseñado y encapsulado en un único dispositivo denominado comúnmente
como un "estabilizador". Hay muchos diseños posibles de
estabilizadores; varían entre inductores electromagnéticos sencillos
y circuitos electrónicos sofisticados que optimizan y controlan
muchos aspectos del funcionamiento de los tubos.
Cada estabilizador 20 comprende tres secciones
funcionales principales: un circuito de filtrado de entrada, un
circuito oscilador de potencia y un transformador de salida de alta
frecuencia.
El circuito de filtrado de entrada rectifica la
tensión de línea de 120 VCA en una tensión de CC interna que puede
ser utilizada por el oscilador de potencia. El filtro también impide
que las perturbaciones en la línea de CA afecten negativamente al
funcionamiento del estabilizador e impide que los transitorios de
conmutación del oscilador se retroalimenten en la línea de CA. Por
último, este circuito proporciona una corrección del factor de
potencia de forma que la corriente máxima de la línea de CA tomada
por los estabilizadores sea inferior a la de un simple
rectificador. También es posible hacer funcionar el iluminador
usando tensión de entrada de CC.
El oscilador de potencia proporciona el
mecanismo para la transferencia de energía eléctrica en cada unidad
de 20 de estabilizador; Éste consiste en un par de transistores de
conmutación acoplados a un circuito resonante que incluye el
transformador de salida. Una pequeña señal del transformador de
salida se retroalimenta a la entrada de los transistores de
conmutación haciendo que oscilen cuando se aplique la tensión de CC.
La energía de esta oscilación se comunica a través del
transformador a los tubos. Para este diseño de estabilizador, la
magnitud de la oscilación es proporcional a la tensión de CC, la
cual es a su vez proporcional a la tensión de la línea de CA.
Puesto que el transformador también está conectado a los cátodos de
los tubos, la magnitud de la corriente de los tubos es proporcional
a la tensión de la línea de CA. Esto se conoce un diseño de vataje
no constante y se ha elegido para permitir el ajuste de la
irradiancia de salida del iluminador.
El transformador de alta frecuencia comunica la
energía al tubo, además de realizar otras funciones importantes.
Proporciona una transformación eléctrica de los niveles de tensión y
una impedancia de limitación de corriente con el fin de suministrar
la tensión y la corriente correctas a los tubos para garantizar un
funcionamiento adecuado y seguro. También proporciona
retroalimentación al oscilador para ayudar a estabilizar su
funcionamiento y para suministrar un mecanismo para generar un
pulso de activación de alta tensión inicial.
Devanados adicionales del transformador también
proporcionan una corriente para calentar los cátodos de tubo. Esto
disminuye los requisitos de la tensión de activación y reduce los
daños ocasionados a los cátodos debido a la sobrecorriente de
activación inicial.
Debido a variaciones de fabricación en la
producción de los tubos, la irradiancia de salida debe ajustarse
para cumplir con los requisitos de la indicación PDT específica.
Además, la potencia de salida debe ajustarse a medida que los tubos
envejezcan para compensar la degradación dentro de los propios
tubos. Los estabilizadores 20 son estabilizadores de vataje no
constante, permitiendo por tanto que la potencia de salida de los
tubos se ajuste modificando la tensión de entrada de los
estabilizadores. Es posible una variación del 40% utilizando dos
autotransformadores 60 reductores/elevadores en la línea de CA.
La tensión de los estabilizadores puede
ajustarse manual o automáticamente. En caso de ajuste de tensión
manual, la tensión apropiada de los estabilizadores se fija por un
técnico que seleccione manualmente las derivaciones de dos
autotransformadores 60 reductores/elevadores. Puesto que las
variaciones en la tensión de la línea de CA de entrada afectan a la
tensión de los estabilizadores, la estabilización de tensión externa
puede usarse para mejorar la estabilidad de la potencia de salida.
El iluminador también puede presentar un ajuste de tensión
automático que incluya un sistema "activo" de conmutadores
electrónicos activados mediante microcontroladores para eliminar la
necesidad de una estabilización de tensión externa y la necesidad de
que un técnico ajuste la tensión de los estabilizadores a medida
que la potencia de salida de los tubos disminuya con el uso. El
microcontrolador acepta señales de entrada desde sensores ópticos y
de tensión y después activa el conmutador electrónico apropiado
para mantener la irradiancia de salida dentro de unos parámetros
especificados. El sistema de conmutación activo también puede
corregir cambios en la potencia de salida debido a la tensión de
línea y a la variación de temperatura durante el tratamiento; por
lo tanto, no se requiere una estabilización de tensión de línea
externa para un iluminador que presente el sistema de conmutación
activo. El ajuste de tensión automático se describirá
posteriormente en mayor detalle.
Tres estabilizadores electrónicos 20 de rápida
activación se utilizan para accionar siete tubos 10(1) a
10(7) fluorescentes. Dos de los estabilizadores 20(1)
y 20(3) accionan dos tubos 10(1), 10(7) y
10(2), 10(6), respectivamente, y un estabilizador
20(2) acciona tres tubos 10(3) a 10(5). Estos
estabilizadores convierten la tensión de línea de 120 VCA,
disponible a partir de un enchufe mural estándar, en una corriente
sinusoidal de alta frecuencia (\approx25 kHz) adecuada para
accionar los tubos fluorescentes. Un funcionamiento a alta
frecuencia es deseable para reducir la ondulación de salida óptica
que está presente en todos los tubos fluorescentes y para aumentar
la potencia de salida global. La ondulación de de salida es una
pequeña variación en la potencia de salida de los tubos relacionada
con la corriente alterna y sinusoidal de los tubos usada para
mantener el arco de plasma.
Con el fin de utilizar la luz visible emitida
desde la parte trasera de los tubos y para aumentar la uniformidad
de la distribución de la potencia de salida, un reflector 50 está
situado aproximadamente a 10 mm de la superficie trasera de los
tubos. El reflector 50 está hecho de una lámina de aluminio pulida
que está curvada para adaptarse aproximadamente a la configuración
de los tubos.
La zona de emisión del iluminador está cubierta
por un blindaje 40 de plástico de baja transmisión UV. El blindaje
40 de plástico puede estar hecho de policarbonato. Cuando se utiliza
tecnología de tubos fluorescentes hay una pequeña cantidad de
emisión UV presente en la salida. El policarbonato presenta una
transmisión muy baja en la región UV del espectro y filtra
eficazmente cualquier emisión UV residual de la salida de luz
visible de la unidad. El blindaje 40 también protege al paciente
contra lesiones en caso de rotura de los tubos.
Puesto que las temperaturas de los cátodos y de
las paredes de los tubos afectan en gran medida a la distribución
de la potencia de salida, se proporciona un sistema de refrigeración
para garantizar un funcionamiento adecuado de las bombillas. El
sistema de refrigeración comprende orificios de ventilación en el
blindaje 40 de policarbonato, en el reflector 50 y en el
alojamiento 30, así como ventiladores 70 para desplazar el aire de
refrigeración.
El aire ambiente entra a través de los orificios
42 de ventilación de entrada del blindaje 40 de policarbonato. El
espacio entre el blindaje 40 y el reflector 50 crea una primera zona
(es decir, una cámara de distribución) en la que el aire ambiente
pasa sobre los tubos 10(1) a 10(7). El aire ambiente
se calienta mediante los tubos y se transfiere desde la primera
zona hasta una segunda zona entre el reflector 50 y el alojamiento
30 a través de los orificios 52 de ventilación del reflector. Los
orificios 52 de ventilación del reflector están colocados a \pm
45 grados para proporcionar una distribución de temperatura adecuada
en las paredes de los tubos. El aire calentado se expulsa mediante
cuatro ventiladores 70 a través de orificios 32 de ventilación de
escape del alojamiento 30.
Diversos orificios 42 de ventilación de entrada
(se ilustran treinta y seis) en el blindaje 40 de policarbonato
están separados de manera uniforme a lo largo de cada borde
directamente sobre la zona de cátodos de los tubos. Los orificios
52 de ventilación del reflector 50 son pares de ranuras mecanizadas
en columnas desde su parte superior hasta la parte superior; los
orificios 52 de ventilación del reflector están directamente delante
de los ventiladores 70 que están colocados a \pm 45º desde la
parte central de la unidad.
La sección recta del tubo entre la zona de
cátodos y la sección curva de los tubos en "U" genera una
potencia de salida ligeramente mayor que la parte central de la
sección curva. Esto se ha atribuido a diferencias en el grosor del
recubrimiento de fósforo generadas por el proceso de doblado. Para
incrementar adicionalmente la uniformidad de la irradiancia, los
orificios 52 de ventilación del reflector están situados en el
reflector 50 para que el aire de refrigeración fluya principalmente
sobre la sección recta y las partes de extremo de la sección curva.
Una cantidad menor de aire de refrigeración fluye sobre la parte
central de los tubos entre los conjuntos de orificios 52 de
ventilación del reflector, haciendo que la temperatura de las
paredes de los tubos sea mayor en esta región. Puesto que la
irradiancia de salida para este tubo aumenta (hasta cierto punto)
con la temperatura de la pared del tubo, la región central del tubo,
la cual es más caliente, genera irradiancias de salida más altas
que el resto del tubo y compensa la menor eficacia de emisión de la
región central.
Los controles de usuario incluyen un interruptor
80 de alimentación principal situado en la parte posterior del
alojamiento 30, y un interruptor 90 de llave de encendido/apagado y
un temporizador 100, situados en un lateral del alojamiento 30. El
temporizador 100 incluye un indicador 102 del tiempo de exposición
que visualiza el tiempo de tratamiento restante.
El interruptor 80 de alimentación principal es
parte de un módulo de entrada de energía con fusibles que consiste
en un interruptor oscilante de dos posiciones y un conector de cable
de potencia estándar según la Comisión Electrotécnica Internacional
(IEC, International Electrotechnical Commision). Llevando el
interruptor oscilante a la posición "1" se suministra energía
al sistema. Los ventiladores 70 se pondrán en funcionamiento pero
los tubos 10(1) a 10(7) no se iluminarán hasta que se
haya accionado el interruptor 90 de llave y se haya fijado y
activado el temporizador 100. Cuando el interruptor 80 de
alimentación principal está en la posición "0", todos los
componentes electrónicos del iluminador están desconectados de la
línea de CA. El módulo de entrada de energía con fusibles protege
al iluminador contra las sobrecorrientes y limita la corriente en
caso de un aumento brusco de tensión; el interruptor 80 de
alimentación principal no suministrará energía a la unidad si algún
fusible de este módulo está fundido.
El interruptor 90 de llave proporciona un medio
mediante el cual puede limitarse el uso del iluminador al personal
autorizado. El funcionamiento del temporizador 100 y de los tubos
10(1) a 10(7) requiere introducir la llave y girarla
una cuarta parte en el sentido de las agujas del reloj hacia la
posición de "ENCENDIDO". Esto activa el temporizador 100 para
que pueda introducirse el tiempo de exposición prescrito.
El temporizador 100 del sistema controla
directamente el funcionamiento de los tubos 10(1) a
10(7) fluorescentes. Contiene tres botones 104 de
ajuste/control: un botón de activación/desactivación y dos botones
de selección de tiempo, así como el indicador 102 del tiempo de
exposición. El temporizador 100 se usa para fijar el tiempo de
exposición requerido y para iniciar la exposición de luz visible.
Apaga automáticamente los tubos del iluminador después de que haya
terminado el tiempo de exposición fijado.
Los dos botones 104 de selección de tiempo son
preferentemente interruptores de membrana que permiten que el
usuario fije el tiempo de exposición. Pulsando el botón 104 con la
flecha "hacia arriba" se incrementa el tiempo y pulsando el
botón 104 con la flecha "hacia abajo" el tiempo disminuye.
Cuando se pulsan la primera vez, estos botones cambiarán lentamente
la lectura mostrada por pantalla. Si continúan pulsados, la
visualización empezará a cambiar más rápidamente. Pueden realizarse
pequeños ajustes en el tiempo visualizado pulsando y soltando
rápidamente estos botones. De esta manera, el tiempo de tratamiento
prescrito puede fijarse por el usuario.
El botón 104 de activación/desactivación es un
interruptor de membrana que controla el funcionamiento de los
tubos; oscila entre el estado activado y el estado desactivo de los
tubos y del interruptor. Después de que se haya fijado el tiempo de
exposición, al pulsar este botón 104 se activan los tubos y se
inicia la secuencia de cuenta atrás del temporizador. Al pulsarlo
por segunda vez se apagan los tubos y se detiene el temporizador,
proporcionando de esta manera un medio para interrumpir el
tratamiento si fuera necesario. Si no se ha pulsado por segunda vez
el botón 104 de activación/desactivación, el temporizador apagará
automáticamente los tubos cuando finalice la cuenta atrás del
temporizador. El tratamiento también puede terminarse, si fuera
necesario, girando la llave a la posición de APAGADO o llevando el
interruptor 80 de alimentación principal a la posición
"0".
El indicador 102 del tiempo de exposición en el
temporizador 100 es preferentemente una pantalla LED de cuatro
dígitos que lee en minutos y en segundos. Antes de pulsar el botón
104 de activación/desactivación para iniciar la exposición de luz,
la pantalla 102 indica el tiempo de exposición que se ha fijado.
Cuando se haya pulsado el botón 104 de activación/desactivación
para iniciar el tratamiento, el indicador 102 del tiempo de
exposición contará hacia atrás y visualizará la cantidad de tiempo
de exposición restante. Los tubos se apagarán automáticamente
cuando la pantalla muestre "00:00".
La energía se suministra a través de un cable
eléctrico conductor de calidad hospitalaria. Los requisitos de
energía son una entrada de tensión de línea de 60 Hz, 2,5 amperios y
120 VCA que se estabiliza usando un regulador de tensión comercial
externo (por ejemplo, un transformador de tensión constante SOLA
MCR1000).
La necesidad de que un técnico ajuste la tensión
de los estabilizadores cuando la potencia de salida de los tubos
disminuya con el uso se elimina proporcionando un ajuste automático
de la tensión de los estabilizadores. Esto se ha conseguido
sustituyendo los puentes de selección manual de derivaciones con un
sistema "activo" de conmutadores electrónicos activados
mediante microcontroladores (figuras 9 y 9A a 9D). El
microcontrolador acepta señales de entrada de sensores ópticos y de
tensión y después activa el conmutador electrónico apropiado para
mantener la irradiancia de salida dentro de unos parámetros
especificados. El sistema de conmutación activo puede corregir los
cambios en la potencia de salida debidos a la tensión de línea y a
la variación de temperatura durante el tratamiento; de forma que no
se requiere esta estabilización de tensión de línea externa en caso
de un ajuste automático de la tensión de los estabilizadores. Todos
los demás componentes del iluminador que ajusta automáticamente la
tensión de los estabilizadores, incluyendo los tubos 10(1) a
10(7), los estabilizadores 20, el reflector 50 y el blindaje
40 de policarbonato, son los mismos que para el caso de ajuste
manual.
Un sistema 110 de control electrónico consiste
en seis bloques funcionales. Un microcontrolador 200 es la unidad
de procesamiento central; contiene un firmware (soporte
lógico inalterable) que lee los sensores del sistema, determina el
estado del sistema, controla la tensión de los estabilizadores (y la
potencia de salida de los tubos) y proporciona información de
usuario mediante un LED 112 de estado del sistema (el
firmware se describe posteriormente en detalle). Para
conseguir la irradiancia de salida en el intervalo especificado, el
microcontrolador 200 supervisa la potencia de salida de los tubos a
través de un sensor 120 de luz visible que está situado por detrás
del reflector 50 de tubo. Haciendo referencia a la figura 11, la luz
visible difusa se proporciona al sensor 120 de luz visible mediante
ranuras 122(3) a 122(5) de maquinado por detrás de
cada uno de los tres tubos 10(3) a 10(5) centrales
del panel 50 reflector justo a la izquierda de la parte central. Un
circuito 210 de detección de tensión indica al microcontrolador 200
cuándo el temporizador 100 ha iniciado la secuencia de cuenta atrás
y también cuándo se ha alcanzado la tensión máxima disponible de los
estabilizadores. Utilizando los datos de entrada de estos sensores,
el microcontrolador 200 compara el estado actual del sistema con
los valores almacenados durante la calibración y determina si se
requiere un ajuste en la tensión de los estabilizadores. El ajuste
de tensión de los estabilizadores se consigue con un conjunto de
conmutadores electrónicos interconectados con optoaisladores 222 de
cruce por cero para las líneas de salida del microcontrolador.
Finalmente, si el sistema no está funcionando adecuadamente o no
puede generar potencia de salida en el intervalo de funcionamiento
especificado, el microprocesador 200 activa el LED 112 de estado del
sistema para informar al usuario. A continuación se describirán en
mayor detalle los bloques funcionales del sistema de control
electrónico.
Se proporciona un microcontrolador 200 embebido
completamente programable (por ejemplo, un microchip
PIC16F84) que incorpora una unidad aritmético-lógica, una memoria RAM (Memoria de Acceso Aleatorio) del sistema, una memoria RAM de almacenamiento no volátil, una memoria ROM (Memoria de Sólo Lectura) y un sistema de circuitos de interfaz en un único circuito integrado monolítico. El microcontrolador 200 también contiene un circuito de temporizador de "vigilancia" electrónicamente independiente que está programado para reiniciar la CPU (Unidad Central de Procesamiento) en caso de un fallo en el hardware del microcontrolador o de un error de ejecución del firmware. El microcontrolador 200 está interconectado con los sensores del sistema, con el LED 112 de estado del sistema y con el conjunto de conmutadores electrónicos a través de doce líneas de E/S digitales y programables. Los parámetros de calibración del sistema están almacenados en la memoria RAM no volátil en chip y todo el firmware del sistema para controlar las funciones del regulador está contenido dentro de la memoria ROM en chip. El firmware está programado en la memoria ROM y se verifica usando un hardware de programación externo.
PIC16F84) que incorpora una unidad aritmético-lógica, una memoria RAM (Memoria de Acceso Aleatorio) del sistema, una memoria RAM de almacenamiento no volátil, una memoria ROM (Memoria de Sólo Lectura) y un sistema de circuitos de interfaz en un único circuito integrado monolítico. El microcontrolador 200 también contiene un circuito de temporizador de "vigilancia" electrónicamente independiente que está programado para reiniciar la CPU (Unidad Central de Procesamiento) en caso de un fallo en el hardware del microcontrolador o de un error de ejecución del firmware. El microcontrolador 200 está interconectado con los sensores del sistema, con el LED 112 de estado del sistema y con el conjunto de conmutadores electrónicos a través de doce líneas de E/S digitales y programables. Los parámetros de calibración del sistema están almacenados en la memoria RAM no volátil en chip y todo el firmware del sistema para controlar las funciones del regulador está contenido dentro de la memoria ROM en chip. El firmware está programado en la memoria ROM y se verifica usando un hardware de programación externo.
El sensor 120 de luz visible (por ejemplo un
fotosensor TSL230B de Texas Instruments) se utiliza para detectar
la potencia de salida de los tubos, y la salida del sensor 120 de
luz visible se usa como el criterio de regulación. En el caso del
fotosensor TSL230B, un fotodiodo de gran superficie y un convertidor
integrado de corriente a frecuencia proporcionan una señal de
salida al microcontrolador como una serie de pulsos digitales. La
conversión directa de la señal óptica a un formato digital reduce
la complejidad del circuito y elimina los problemas de calibración
y desfase asociados con los sistemas de circuitos analógicos.
El sensor 120 de luz visible está situado por
detrás del tubo central 10(4) y del panel 50 reflector justo
a la izquierda de la parte central. Con el fin de supervisar la
contribución de luz visible de múltiples tubos, tres ranuras
122(3)
a 122(5) están mecanizadas en el reflector 50 por detrás de los tres tubos 10(3) a 10(5) centrales. El área de sección transversal y la posición de estas ranuras 122(3) a 122(5) se determinan para que el sensor 120 de luz visible reciba entradas ponderadas por igual desde las tres bombillas 10(3) a 10(5). La relación de las áreas de sección transversal para cualquier par de ranuras seleccionadas es proporcional a los cuadrados inversos de las distancias de las ranuras seleccionadas desde el sensor 120 de luz visible. El sensor 120 de luz visible está cubierto por un filtro para adaptar su responsividad espectral a la del optómetro que se utilizó como medición estándar para la calibración. Además, el sensor 120 de luz visible está cubierto por un difusor de vidrio para minimizar adicionalmente la dependencia posicional del deflector con respecto a las ranuras 122(3) a 122(5) de reflector.
a 122(5) están mecanizadas en el reflector 50 por detrás de los tres tubos 10(3) a 10(5) centrales. El área de sección transversal y la posición de estas ranuras 122(3) a 122(5) se determinan para que el sensor 120 de luz visible reciba entradas ponderadas por igual desde las tres bombillas 10(3) a 10(5). La relación de las áreas de sección transversal para cualquier par de ranuras seleccionadas es proporcional a los cuadrados inversos de las distancias de las ranuras seleccionadas desde el sensor 120 de luz visible. El sensor 120 de luz visible está cubierto por un filtro para adaptar su responsividad espectral a la del optómetro que se utilizó como medición estándar para la calibración. Además, el sensor 120 de luz visible está cubierto por un difusor de vidrio para minimizar adicionalmente la dependencia posicional del deflector con respecto a las ranuras 122(3) a 122(5) de reflector.
El circuito 210 de detección de tensión realiza
una doble función: coordina el funcionamiento del microcontrolador
con el temporizador 100 del sistema e informa al microcontrolador
200 cuándo se ha alcanzado la tensión máxima permisible de los
estabilizadores. Haciendo referencia a la figura 9A, el circuito 210
de detección de tensión comprende un bucle 214 de sincronización de
fase (PLL, phase lock loop) CMOS CD4046 utilizado como un
oscilador controlado por tensión (VCO, voltage controlled
oscillator). Una muestra de la tensión de línea presente en el
estabilizador se rectifica y se usa para proporcionar energía al
CD4046 y para activar la entrada del VCO. Esta disposición permite
que el circuito genere un tren de pulsos digitales cuya frecuencia
es proporcional a la tensión de los estabilizadores. El tren de
pulsos está acoplado a través de un optoaislador 212 al
microcontrolador 200 que determina la tensión de los
estabilizadores midiendo el periodo de los pulsos.
La detección del estado del temporizador del
sistema se consigue colocando los contactos de relé del temporizador
en serie con los conductores de suministro de los estabilizadores.
Cuando el temporizador 100 está apagado (por ejemplo cuando no se
está aplicando ningún tratamiento), no hay tensión para activar el
circuito 210 de detección de tensión o los estabilizadores 20. Tras
detectar este estado, el microcontrolador 200 reinicia las
variables del sistema y entra en un bucle hasta que un tren de
pulsos (tensión) esté presente. Tras iniciarse la secuencia de
cuenta atrás del temporizador, los contactos de relé del
temporizador se cierran, suministrando tensión al circuito 210 de
detección de tensión y a los estabilizadores 20. Cuando el
microcontrolador 200 detecta la presencia de un tren de pulsos
inicia la regulación (véase posteriormente). Aunque el circuito de
regulación puede ajustar la tensión de los estabilizadores, la
duración del tratamiento se controla por hardware mediante el
temporizador 100 a través del devanado en serie de los contactos de
relé.
Una vez que se haya iniciado el tratamiento con
luz visible, el microcontrolador 200 supervisa el tren de pulsos
del VCO y lo compara con un valor almacenado en la memoria durante
la configuración y calibración de la unidad. Si el valor medido
supera el valor almacenado se inhiben incrementos adicionales en la
tensión de los estabilizadores. El valor almacenado en la memoria
del microcontrolador se corresponde con la tensión de los
estabilizadores en un ajuste de derivación de transformador inferior
a su máxima tensión de funcionamiento nominal, impidiendo la
selección de un ajuste de derivación de transformador que supere la
tensión máxima de los estabilizadores. Esta técnica minimiza una
conmutación innecesaria y garantiza que la tensión de los
estabilizadores no supere su máxima tensión de funcionamiento
nominal (133 VCA en todo momento).
Haciendo referencia a las figuras 9C y 9D, el
conjunto de conmutadores electrónicos para la selección de
derivación de transformador comprende seis conmutadores
electrónicos 220 de tiristor que conectan las líneas de entrada de
los estabilizadores y las derivaciones de selección de tensión de
los autotransformadores 60 reductores/elevadores. Los conmutadores
220 de tiristor controlan las puertas acopladas de manera
electro-óptica al microcontrolador 200. Por tanto, el
microcontrolador 200 aumenta o disminuye la tensión aplicada a los
estabilizadores 20 (aumentando o disminuyendo la potencia de salida
de los tubos) activando las puertas de control apropiadas para
seleccionar las derivaciones apropiadas.
El indicador 112 de estado del sistema muestra
cuándo la irradiancia de salida no está dentro de las
especificaciones o cuándo se ha producido un fallo en el sistema de
control. No es necesaria una inspección con un medidor de potencia
aparte.
El indicador 112 de estado del sistema comprende
un único LED que indica el estado funcional del sistema usando una
velocidad de parpadeo codificada.
Inmediatamente después de que se lleve la llave
hacia la posición de "ENCENDIDO", el LED parpadea tres veces
para indicar que el funcionamiento del sistema es normal y que está
listo para usarse. Si esto no se produce, o bien el LED o bien el
microcontrolador no está funcionando correctamente, o el interruptor
90 de llave se ha encendido, apagado y encendido de nuevo demasiado
rápido para que el microcontrolador 200 reinicie el control del
LED. Si el LED no parpadea tres veces después de haber interrumpido
el suministro de energía durante varios segundos y de haberlo
restablecido, la unidad no debe usarse.
Un parpadeo rápido inmediatamente después de
haber encendido el interruptor 90 de llave indica que hay un error
de suma de control en el microcontrolador 200. Esto se produce
cuando hay algún problema con los valores almacenados en la memoria
del microcontrolador para la regulación óptica y los límites de la
tensión de los estabilizadores. En este caso, la unidad no está
operativa y no se iluminará.
Si se produce un parpadeo lento después de
haberse iniciado el tratamiento temporizado y el regulador intenta
y falla 10 veces a la hora de reducir la potencia de salida de los
tubos hasta valores comprendidos dentro del intervalo especificado,
esto indica que la potencia de salida puede ser muy alta y que la
tensión de los estabilizadores no puede reducirse más. Esto puede
deberse a un fallo de un componente o del microcontrolador. Si el
LED parpadea lentamente durante el tratamiento, el tratamiento debe
interrumpirse ya que la potencia de salida puede ser superior al
máximo especificado.
Si se produce un brillo débil y constante
después de haberse iniciado el tratamiento temporizado y el
regulador intenta y falla 10 veces a la hora de aumentar la
potencia de salida de los tubos hasta valores comprendidos dentro
del intervalo especificado, esto indica que la potencia de salida
puede ser muy baja y que la tensión de los estabilizadores no puede
aumentarse más. Si el LED brilla débilmente de manera constante
durante el tratamiento, pero no parpadea, el tratamiento puede
continuar aunque la eficacia puede verse reducida como resultado de
la baja potencia de salida de los tubos. El LED se apagará si la
irradiancia de salida aumenta posteriormente por encima del límite
mínimo especificado.
El firmware del microcontrolador tiene
tres módulos de firmware ejecutables principales:
configuración de encendido, calibración y regulación. Solamente el
módulo de configuración de encendido y el módulo de regulación se
ejecutan durante los tratamientos de los pacientes.
El módulo de configuración de encendido sólo
funciona durante la activación del microcontrolador cuando se
introduce el interruptor 90 de llave y se lleva a la posición de
"ENCENDIDO". En ese momento se reinician las variables del
sistema y se recuperan los valores de calibración almacenados en la
memoria RAM no volátil. Además, se realiza el cálculo de una suma
de control y se compara con una suma de control almacenada.
Cualquier desajuste hace que el firmware apague el sistema e
inicie el código de parpadeo rápido del LED. Una vez que se haya
conseguido un encendido satisfactorio, el control se transfiere al
módulo de regulación.
\newpage
Después de entrar en el módulo de regulación, el
microcontrolador 200 entra en un bucle de detección de tensión
hasta que detecte un tren de pulsos del circuito de tensión o un
cierre de contactos en uno de los puentes/botones de servicio
accesibles al técnico. El reloj interno y los indicadores de error
se reinician en este bucle. Si se detecta un cierre de servicio de
contactos, el control se transfiere al módulo de calibración (véase
posteriormente). Después de haberse fijado el tiempo de exposición
en el temporizador 100 y se haya pulsado el botón 104 de
"ACTIVACIÓN", el microcontrolador 200 detecta el tren de pulsos
generado por el VCO y entra en el bucle de regulación principal.
Esto activa el reloj interno (independiente del temporizador). El
bucle de regulación principal lee la salida del VCO, del sensor 120
de luz visible y del reloj interno; selecciona un nuevo conmutador
de derivaciones (si fuera necesario); y visualiza cualquier error
del sistema cada tres segundos según el algoritmo descrito a
continuación. La ejecución del bucle continúa hasta que el
temporizador finalice el tratamiento y el tren de pulsos del
VCO.
Cuando la secuencia de cuenta atrás del
temporizador se inicia la primera vez, el microcontrolador 200
configura el conjunto de conmutadores para aplicar la tensión de
línea a los estabilizadores 20. Durante los primeros dos minutos y
medio del tratamiento (determinados por el reloj interno), el sensor
120 de luz visible mide la potencia de salida de los tubos y se
seleccionan derivaciones de transformador apropiadas para mantener
la irradiancia de salida en la mitad entre el límite de regulación
máximo y el límite de regulación mínimo (9,3 y 10,7 mW/cm^{2}).
Esto se lleva a cabo para proporcionar un calentamiento óptimo de
los tubos manteniendo al mismo tiempo la irradiancia de salida
dentro de los límites especificados.
Para dar el tiempo suficiente a que la potencia
de salida esté dentro del intervalo requerido cinco minutos después
de cualquier ajuste de tensión de los estabilizadores, el
microcontrolador 200 cambia el límite de regulación mínimo al valor
almacenado (9,3 mW/cm^{2}) después de los primeros dos minutos y
medio de funcionamiento; el límite máximo permanece invariable.
Puesto que los límites de regulación no se modifican más allá de
este punto, la irradiancia de salida se mantendrá dentro de estos
límites hasta que termine el tratamiento.
Si la potencia de salida no puede mantenerse
entre los límites de regulación, los indicadores de error del
sistema activan el LED de estado del sistema. No se notifica un
error del sistema hasta que el regulador haya hecho diez intentos
para corregir el estado. Con esto da tiempo a que los tubos
respondan al ajuste y a que se impidan indicaciones de error
"molestas".
Durante cada bucle, el microcontrolador 200 mide
la tensión de los estabilizadores a través del VCO y fija un
indicador de inhibición si la tensión es máxima. Aunque esta acción
no genera directamente un error, puede indicarse un error si la
potencia de salida del sistema es demasiado baja y no puede aumentar
debido al indicador de inhibición. Si el temporizador 100 ha
finalizado el tratamiento, el tren de pulsos del VCO desaparece y
el microcontrolador 200 vuelve al bucle de detección de tensión
hasta que se inicie un nuevo tratamiento.
Los datos para el módulo de calibración se
establecen antes de la instalación clínica. La tensión máxima
disponible de los estabilizadores para el circuito 210 de detección
de tensión y las señales del sensor 120 de luz visible
correspondientes al límite de regulación mínimo y al límite de
regulación máximo están programadas en la memoria del
microcontrolador usando un algoritmo de
calibración/configuración.
Para fijar la tensión máxima de los
estabilizadores, se cortocircuita un puente de calibración de
tensión en la placa de circuito impreso, haciendo que el
microcontrolador 200 entre en el modo de calibración de tensión. Se
usa un transformador variable para ajustar la tensión de los
estabilizadores a un ajuste de derivación de transformador por
debajo de la tensión máxima permisible de los estabilizadores (127
VCA). Cortocircuitando el puente de calibración de tensión una
segunda vez se almacenan tanto este valor de tensión como una suma
de control en la memoria no volátil del microcontrolador. Cada vez
que se cortocircuite el puente de calibración de tensión, el LED de
estado del sistema parpadea para indicar que la acción ha
finalizado.
Después, el límite de regulación máximo y el
límite de regulación mínimo se almacenan en la memoria del
microcontrolador conmutando al modo de calibración óptica. Un
optómetro UDT de referencia (por ejemplo, un medidor de potencia
S370 UDT con un conjunto de difusor de coseno/detector 247) está
colocado en un punto de referencia. El punto de referencia está a
7,62 cm (3 pulgadas) del blindaje 40 de policarbonato en la parte
central de la zona terapéuticamente activa. La tensión de los
estabilizadores se ajusta con un transformador variable para obtener
la irradiancia máxima deseada en el optómetro. La señal de salida
correspondiente del sensor 120 de luz visible se introduce en la
memoria del microcontrolador como el límite de salida máximo. Este
procedimiento se repite ajustando la potencia de salida para
obtener la irradiancia mínima deseada en el optómetro y fijando el
límite mínimo del regulador. Finalmente, se almacena una suma de
control y el microcontrolador 200 vuelve al módulo de configuración
de encendido, dando comienzo a un funcionamiento normal. Al igual
que en la calibración de tensión, el LED de estado del sistema
parpadea cada vez que se almacenen datos de calibración.
Se ha observado que la potencia de salida medida
sobre la zona de emisión activa está dentro del 70% del máximo
medido cuando se midió con un detector de respuesta de coseno a
distancias de 10,16 cm (4 pulgadas) y de 5,08 (2 pulgadas), y
dentro del 60% del máximo medido sobre todas las distancias de
funcionamiento.
\newpage
A continuación se describirá un ejemplo de un
procedimiento de tratamiento para lesiones precancerosas, tales
como la queratosis actínica, mediante un PDT que utiliza el
iluminador descrito anteriormente junto con el ácido
5-aminolevulínico (ALA).
Un ALA esencialmente anhidro se mezcla con un
diluyente líquido justo antes de su utilización. La mezcla de ALA
se aplica tópicamente a las lesiones usando un aplicador de puntos
para controlar la dispersión de la mezcla de ALA. Un aplicador
adecuado se describe en la solicitud de patente estadounidense
número de serie 08/962.294 (presentada el 31 de octubre de 1997) y
el ALA se describe generalmente en mayor detalle en la solicitud de
patente estadounidense número de serie 08/921.664 (presentada el 2
de septiembre de 1997). El contenido íntegro de estas solicitudes
se incorpora en este documento como referencia.
Después de que se haya secado la aplicación
inicial de la mezcla de ALA, pueden aplicarse de manera similar una
o más aplicaciones posteriores. Se administran 2 mg/cm^{2} de ALA
aproximadamente. La formación de porfirina fotosensible y la
fotosensibilización de las lesiones tratadas se producen entre las
14 y 18 horas siguientes, tiempo durante el cual debe minimizarse
la exposición directa a la luz solar o a otras fuentes de luz
brillantes. Entre las 14 y 18 horas después de haberse administrado
el ALA, las lesiones se irradian mediante el iluminador según la
presente invención. El iluminador irradia las lesiones con una luz
azul uniforme durante un periodo prescrito. Según un tratamiento
preferido, la luz visible tiene una longitud de onda nominal de 417
nm.
Puesto que la dosis de luz total (J/cm^{2}) =
Irradiancia (W/cm^{2}) x Tiempo (s), el único parámetro
adicional que necesita controlarse para suministrar una dosis de luz
de tratamiento correcta es el tiempo de exposición. Esto se
consigue mediante el temporizador que controla la potencia eléctrica
para los estabilizadores y que puede ser fijado por el médico. Los
datos han demostrado que 10 J/cm^{2} suministrados desde una
fuente con una densidad de irradiancia de 10 mW/cm^{2} produce
unos resultados clínicamente aceptables. A partir de la ecuación
anterior, esta dosis de luz requerirá un tiempo de exposición de
1000 segundos (16 minutos y 40 segundos). También puede
administrarse una dosis de luz seleccionada modificando adicional o
alternativamente la densidad de irradiancia.
A los expertos en la técnica se les ocurrirán
fácilmente ventajas y modificaciones adicionales. Por lo tanto, la
invención en sus aspectos más generales no está limitada ni a los
detalles específicos ni a los dispositivos representativos
mostrados y descritos en este documento. Por consiguiente, pueden
realizarse diversas modificaciones sin apartarse del alcance del
concepto inventivo general definido por las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (3)
1. Iluminador para el diagnóstico o el
tratamiento fotodinámico de la piel de un paciente,
caracterizado por una pluralidad de fuentes de luz que
comprenden fósforo dopado con europio Sr_{2}P_{2}O_{7}:Eu que
produce un espectro de emisión de luz azul y que están dispuestas
como un todo para adaptarse a una superficie contorneada y para
emitir radiación de manera uniforme a dicha superficie
contorneada.
2. Iluminador según la reivindicación 1,
caracterizado por una luz azul con un ancho de banda que
presenta un alcance de 30 nm a una longitud de onda máxima nominal
de 417 nm.
3. Iluminador según la reivindicación 1,
caracterizado por una disposición de las fuentes de luz con
una separación no uniforme con el fin de proporcionar luz azul de
intensidad sustancialmente uniforme para iluminar la piel de un
paciente.
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