ES2933977T3 - Aparatos y métodos de fototerapia - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un aparato y métodos de tratamiento de fototerapia. En particular, la presente descripción proporciona un aparato de tratamiento de fototerapia configurado para transmitir de forma difusa la luz emitida desde una fuente de luz a un paciente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparatos y métodos de fototerapia

Antecedentes

La presente divulgación se refiere en general a la fototerapia y, más específicamente, a los aparatos para administrar eficazmente la fototerapia.

Un caso en el que se utiliza la fototerapia es el tratamiento de la ictericia. Es bastante frecuente que los neonatos nazcan clínicamente ictéricos. La ictericia, o hiperbilirrubinemia, es resultado del aumento de la producción y de la eliminación transitoriamente detenida del pigmento bilirrubina. Los neonatos afectados por la ictericia pueden mostrar niveles elevados y persistentes de bilirrubina no conjugada. Los niveles elevados de bilirrubina no conjugada pueden provocar kernícterus, una condición que implica la deposición de bilirrubina en el cerebro, lo que conlleva déficits en la cognición, el tono y el control neuromuscular, y la audición, e incluso la muerte. La terapia más común para la hiperbilirrubinemia o ictericia neonatal es la fototerapia. La eficacia de la fototerapia puede depender de la irradiancia (intensidad de la luz), rango espectral (longitud de onda de la luz), área superficial de piel expuesta (Área Superficial del Cuerpo (BSA) por sus siglas en inglés), y la duración de la exposición. Otros casos en los que se puede usar la fototerapia son la psoriasis, dermatitis atópica, eczema y acné vulgar, por nombrar unos pocos. En la publicación EP 0 812604 A2 se describe un aparato de fototerapia ilustrativo. El aparato comprende una cama que tiene una superficie superior y una superficie inferior. La luz dirigida a la superficie inferior se proporciona a un paciente a través de la superficie superior.

Breve sumario

La presente divulgación proporciona aparatos de fototerapia. En concreto, la presente divulgación proporciona aparatos de fototerapia configurados para transmitir de forma difusa la luz emitida por una fuente de luz a una superficie objetivo y, por lo tanto, a un paciente.

En un aspecto, la presente divulgación proporciona un aparato de tratamiento de fototerapia que incluye una cama que tiene (i) al menos uno de un material transparente o translúcido, y (ii) una superficie que tiene una pluralidad de microestructuras. El aparato de tratamiento de fototerapia incluye además una carcasa que sostiene la cama, y una fuente de luz soportada por la carcasa. La fuente de luz está construida y dispuesta para generar luz que se transmite desde la fuente de luz a través del material transparente o translúcido de la cama y a través de la pluralidad de microestructuras de manera que la luz sale de la pluralidad de microestructuras teniendo una distribución más difusa, mejorando así el tratamiento de una dolencia cuando el paciente está tumbado en la cama.

El aparato de tratamiento de fototerapia incluye la cama que tiene (i) al menos uno de un material transparente o translúcido, y (ii) una superficie que tiene una pluralidad de microestructuras. El aparato de tratamiento de fototerapia incluye además una fuente de luz construida y dispuesta para generar luz que se transmite desde la fuente de luz a través del material transparente o translúcido de la cama del neonato y a través de la pluralidad de microestructuras de manera que la luz sale de la pluralidad de microestructuras teniendo una distribución más difusa, mejorando así el tratamiento de una dolencia cuando el paciente está tumbado en la cama.

En otro aspecto más, la presente divulgación proporciona un método de tratamiento de fototerapia, que no forma parte de la invención, que incluye colocar a un paciente en una cama que tiene al menos uno de un material translúcido o transparente, generar luz a partir de una fuente de luz; y transmitir la luz generada a través del material de la cama y a través de una pluralidad de microestructuras ubicadas en una superficie de la cama, de manera que la luz sale de la pluralidad de microestructuras con una distribución más difusa para mejorar el tratamiento de una dolencia del paciente colocado en la cama.

Lo anterior y otros aspectos y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción. En la descripción, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte del presente documento, y en los que se muestra a modo de ilustración una realización preferida de la invención. Dicha realización no representa necesariamente el alcance total de la invención, sin embargo, se hace referencia a las reivindicaciones y al presente documento para interpretar el alcance de la invención.

La invención está definida por las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

La invención se entenderá mejor y sus características, aspectos y ventajas distintos de los expuestos anteriormente se pondrán de manifiesto cuando se considere la siguiente descripción detallada de los mismos. Esta descripción detallada hace referencia a los siguientes dibujos.

La figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia según un ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 2 es una vista en sección transversal de una cama del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 1 que ilustra la luz que viaja a través de un canal de luz de la cama, de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación.

La figura 3 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia según otro ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 4 es una vista en despiece de un conjunto de cama del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 3. La figura 5 es una vista en despiece de un conjunto de módulo LED del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 3

La figura 6 es una vista en perspectiva de una cama del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 3.

La figura 7 es una vista en sección transversal de la cama de la figura 6 tomada a lo largo de la línea 7-7.

La figura 8 es una vista en sección transversal de la cama de la figura 6 tomada a lo largo de la línea 8-8.

La figura 9 es una vista en sección transversal de un conjunto de cama del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 3 tomada a lo largo de la línea 9-9.

La figura 10 es una vista ampliada de la sección de la figura 9 indicada por la línea 10-10.

La figura 11 es una vista ampliada de la sección de la figura 9 indicada por la línea 11-11.

La figura 12 es una vista en sección transversal de la cama de la figura 6 que ilustra la luz que viaja a través de un canal de luz de la cama y que se dispersa por una pluralidad de microestructuras en la superficie de tratamiento de la cama, de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación.

La figura 13A es una ilustración de una grieta radial según un aspecto de la presente divulgación.

La figura 13B es una ilustración de una grieta cónica según un aspecto de la presente divulgación.

La figura 13C es una ilustración de una grieta lateral según un aspecto de la presente divulgación.

La figura 14 es un gráfico que ilustra un perfil de irradiancia de luz normalizado en función de la distancia longitudinal a lo largo de una superficie de tratamiento sin una pluralidad de microestructuras.

La figura 15 es un gráfico que ilustra un perfil de irradiancia de luz normalizado en función de la distancia longitudinal a lo largo de una superficie de tratamiento con una pluralidad de microestructuras.

La figura 16 es un gráfico que ilustra una distribución espectral de energía relativa en función de la longitud de onda para un LED del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 3 y para la absorción de bilirrubina según un ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 17 es una ilustración esquemática de los componentes del aparato de tratamiento de fototerapia de la figura 3 según un ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 18 es un diagrama de flujo que describe las etapas para hacer funcionar un aparato de tratamiento de fototerapia según un ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 19 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia que incluye un calentador según otro ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 20 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia configurado para su ensamblaje por piezas según otro ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 21 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia que incluye una pluralidad de celdas unitarias plegables según otro ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 22 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia que incluye una estructura ramificada para la transmisión de la luz según otro ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 23 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia que incluye una fuente de luz de cuello de cisne según otro ejemplo no limitante de la presente divulgación.

La figura 24 es una vista en perspectiva de un colchón desechable usable con los aparatos de tratamiento de fototerapia descritos en el presente documento.

La figura 25 es una vista en perspectiva de un perfil de superficie de una superficie de cama tratada por CNC.

La figura 26 es una vista en perspectiva de un perfil de superficie de una superficie de cama tratada por CNC y grabada por láser.

La figura 27 es una vista en perspectiva de un perfil de superficie de una superficie de cama tratada por CNC y chorro de arena.

La figura 28 es un gráfico que ilustra una emitancia de luz normalizada en función de la posición longitudinal a lo largo de la superficie de cama de la figura 25 en dos posiciones latitudinales diferentes.

La figura 29 es un gráfico que ilustra una emitancia de luz normalizada en función de la posición longitudinal a lo largo de la superficie de cama de la figura 26 en dos posiciones latitudinales diferentes

La figura 30 es un gráfico que ilustra una emitancia de luz normalizada en función de la posición longitudinal a lo largo de la superficie de cama de la figura 27 en dos posiciones latitudinales diferentes

Descripción detallada

El uso del término "luz" en el presente documento es un término sinónimo de "radiación electromagnética", y no pretende limitarse a un rango específico de longitudes de onda dentro del espectro electromagnético, a menos que se indique específicamente.

Los enfoques actuales de fototerapia para el tratamiento de la ictericia en neonatos usan una lámpara fluorescente, una lámpara halógena, o LED, que iluminan directamente al neonato. Las fuentes de luz suelen mantenerse a una distancia determinada del neonato (p. ej., de al menos 35 cm) y se montan sobre cunas neonatales, incubadoras y/o calentadores. La Asociación Americana de Pediatría (AAP) exige que los dispositivos de fototerapia usados para tratar a los neonatos con ictericia emitan una intensidad lumínica promedia de 3o |jW/cm2/nm, y que la relación entre la intensidad de luz mínima y máxima sea superior a 0,4. Estos planteamientos adolecen de una serie de deficiencias, tales como: 1) hacer que el neonato pierda agua corporal debido al calentamiento del aire ambiente que lo rodea; 2) exponer potencialmente el ojo desnudo del neonato a la luz del tratamiento; 3) distribuir la intensidad de la luz de forma desigual en la BSA; y 4) necesitar espacio adicional en las unidades de cuidados intensivos neonatales (UCIN). Los equipos disponibles en la actualidad también tienen requisitos de energía relativamente altos y ocupan mucho espacio, lo que hace que el equipo sea inadecuado para su uso en lugares remotos de los países en desarrollo y que su envío sea costoso.

Por lo tanto, sería deseable contar con aparatos de fototerapia portátiles que estén configurados para emitir de manera eficiente una irradiancia de luz uniforme o difusa a un paciente. Adicionalmente, la portabilidad de los aparatos puede permitir el tratamiento en casa. También sería deseable que estos aparatos de fototerapia consumieran menos energía, lo que se traduce en menos calor producido por las fuentes de luz/equipos y permite una disipación del calor más eficiente. Además, menos calor producido puede ayudar a prevenir la deshidratación mientras se trata al paciente. Como se describirá más adelante, los aparatos descritos en el presente documento facilitan una reducción de la distancia entre una fuente de luz y un paciente, y usan un medio controlable para canalizar la luz, con lo que se consiguen requisitos de energía que son fraccionarios en comparación con la técnica anterior.

La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo no limitante de un aparato de tratamiento de fototerapia 100 de la presente divulgación. El aparato de tratamiento de fototerapia 100 incluye una cama 102, un dispositivo de transición 104 y una fuente de luz 106. La cama 102 incluye un lado superior 108, una superficie inferior 110 y una pluralidad de superficies laterales 112. La cama 102 puede incluir un material transparente y/o translúcido a la radiación electromagnética en el espectro visible y su vecindad (p. ej., entre aproximadamente 100 nanómetros (nm) y 900 nm). La cama 102 puede incluir adicionalmente un material que tenga un índice de refracción más alto que el aire. Los materiales de ejemplo para la cama 102 incluyen uno o más polímeros, tal como, policarbonato (PC), polimetilmetacrilato (PMMA) y/o poliestireno (PS).

El lado superior 108 de la cama 102 incluye una superficie de tratamiento 114 configurada para transmitir de forma difusa la luz emitida por la fuente de luz 106 a un neonato o paciente colocado en el lado superior 108. Las características de transmisión difusa de la superficie de tratamiento 114 pueden obtenerse por procesos mecánicos, químicos o fóticos que producen microestructuras 116 en la superficie de tratamiento 114. Las microestructuras 116 pueden comprender, por ejemplo, partículas de carbón descoloridas, huecos y/o microgrietas. La acción individual o colectiva de estos huecos, microgrietas, partículas de carbón o cualquier otra microestructura adecuada puede ser responsable de la dispersión difusa de la radiación transmitida desde la superficie de tratamiento 114 a través de las microestructuras 116. Los ejemplos de procesos que pueden usarse para crear microestructuras 116 incluyen uno o más de mecanizado CNC, grabado por láser, chorro de arena, grabado químico y/u otra operación mecánica, química o fótica adecuada. Alternativa o adicionalmente, las microestructuras 116 pueden formarse en una capa fina que puede recubrirse o incrustarse en la superficie de tratamiento 114. La pluralidad de superficies laterales 112 de la cama 102 incluye una superficie incidente 118, que está configurada para recibir la luz emitida por la fuente de luz 106.

En algunos ejemplos no limitantes, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz en un espectro de banda ancha que abarque entre, pero sin limitaciones, los espectros ultravioleta e infrarrojo. En estos ejemplos no limitantes, la fuente de luz 106 puede estar en forma de lámpara o de radiación solar. En otros ejemplos no limitantes, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz en una banda estrecha del espectro visible y su vecindad (p. ej., entre aproximadamente 100 nm y 900 nm). En estos ejemplos no limitantes, la fuente de luz 106 puede tener la forma de un diodo emisor de luz (LED) o de un láser. En algunos ejemplos no limitantes, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz enfocada hacia una aplicación específica de fototerapia. Por ejemplo, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz a una longitud de onda, o a un rango de longitudes de onda, capaz de fotodisociar la bilirrubina en la sangre de un paciente (p. ej., un neonato). Alternativa o adicionalmente, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz entre 280 nm y 320 nm aproximadamente para tratar el eczema, dermatitis atópica, vitiligo y/o psoriasis. Alternativa o adicionalmente, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz visible para facilitar el tratamiento del trastorno afectivo estacional (TAE) y/o del trastorno bipolar. Alternativa o adicionalmente, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz entre 100 nm y 280 nm aproximadamente para tratar la cicatrización de heridas y/o inhibir el crecimiento bacteriano. Alternativa o adicionalmente, la fuente de luz 106 puede estar configurada para emitir luz infrarroja para tratar la hipotermia. Debe apreciarse que los tratamientos de fototerapia enumerados anteriormente no pretenden ser limitantes de ninguna manera y la fuente de luz 106 puede configurarse para emitir luz para facilitar los tratamientos de fototerapia para una variedad de dolencias.

Durante el funcionamiento, la luz emitida por la fuente de luz 106 viaja a través del dispositivo de transición 104 hasta la superficie incidente 118. El dispositivo de transición 104 puede usarse para realizar una o más funciones, incluyendo, pero sin limitaciones, transmitir la luz de la fuente de luz 106 a la superficie incidente 118, enfocar, dispersar o difundir la luz, desplazar la longitud de onda de la luz emitida por la fuente de luz 106, filtrar la luz para que solo pase un ancho de banda específico de longitudes de onda, y/o amplificar la intensidad de la luz. En un ejemplo no limitante, después de pasar por el dispositivo de transición 104, la luz emitida por la fuente de luz 106 se filtra a una longitud de onda capaz de fotodisociar la bilirrubina para tratar a un paciente ictérico. En otro ejemplo no limitante el dispositivo de transición 104 puede enfocar la luz a lo largo de una porción sustancial o, toda la longitud, de la superficie incidente 118. En otros ejemplos no limitantes más, la luz emitida por la fuente de luz 106 puede filtrarse a una longitud de onda capaz de tratar la psoriasis, trastorno bipolar, eczema y SAD, por nombrar unos pocos.

Como se muestra en la figura 2, una vez que la luz (mostrada como rayos de luz) emitida desde la fuente de luz 106 alcanza la superficie incidente 118, la luz se transmite a través de la superficie incidente 118 y entra en un canal de luz 122 definido entre el lado superior 108 y la superficie inferior 110 de la cama 102. La luz que entra en el canal de luz 122 puede emitirse en el canal de luz 122 con un ángulo de visión 9v de manera que se consigue una reflexión interna total (TIR), como se describe a continuación.

Hay dos condiciones para que se produzca la TIR: (1) la luz debe viajar de un medio más denso a otro más escaso (es decir, de un índice de refracción más alto a un índice de refracción más bajo), y (2) un ángulo de incidencia en el medio más denso debe ser mayor que un ángulo crítico. Como se ha descrito anteriormente, la cama 102 puede fabricarse con un material con un índice de refracción más alto que el del aire. Por lo tanto, la cama 102 cumple la primera condición de la TIR. La segunda restricción puede satisfacerse mediante un diseño adecuado del ángulo de visión 9v definido por la luz que entra en el canal de luz 122 y el material específico del que está fabricada la cama 102. Según la segunda condición, la TIR puede lograrse cuando la luz que viaja a través del canal de luz 122 cruza una superficie límite del medio 124 formada entre la superficie superior 108 o la superficie inferior 110 y el aire con un ángulo de incidencia 9i mayor que un ángulo crítico 9crít¡co (es decir, 9i > 9crít¡co). El ángulo crítico 9crít¡co se mide con respecto a un eje 126 normal a la superficie límite del medio 124. El ángulo crítico 9crítico se determina en función del índice de refracción del aire n2 y del índice de refracción del material de la cama n-i, de acuerdo con la ley de Snell que se muestra a continuación.

@crítico arcsen£ i ) (1)

El ángulo de incidencia 9i puede relacionarse con un ángulo de semivisión 9sv, definido por la luz que viaja en el canal de luz 122, por:

0t = 90 - 0SV. (2)

Sustituyendo la restricción de que 9i > 9crítico, el ángulo de semivisión 9sv puede relacionarse con el ángulo crítico 9crítico por:

0SV < 90 — arcsen ( ^ ) . (3)

Como se muestra en el ejemplo no limitante de la figura 2 y como se describe en las ecuaciones 1-3, la luz entra en el canal de luz 122 de la cama 102 con un ángulo de visión 0v, generalmente definido como un ángulo fuera del eje desde una línea central 128, definida por la fuente de luz 106, donde la intensidad luminosa es aproximadamente la mitad de un valor máximo. El ángulo de visión 0v puede dividirse en dos ángulos de semivisión 0sv, ambos medidos entre la luz y la línea central 128 de la fuente de luz 106. La línea central 128 puede ser paralela a la superficie superior 108, y el eje 126, que es normal a las superficies superior e inferior 108, 110, forma un ángulo recto con el eje centralhorizontal 128. Como tal, debido a las limitaciones geométricas, los ángulos de incidencia 0i, formados entre la luz más externa y el eje 126, son complementarios a los correspondientes ángulos de semivisión 0sv (cada ángulo de semivisión sumado al correspondiente ángulo de incidencia sería igual a un ángulo recto). Por lo tanto, cada ángulo de incidencia 0i es igual a noventa grados menos el correspondiente ángulo de semivisión 0sv. Para garantizar la consecución de la TIR, noventa grados menos el correspondiente ángulo de semivisión 0sv se mantiene por debajo del ángulo crítico 0crít¡co, según las ecuaciones 1-3 anteriores. Por tanto, una vez conocido el índice de refracción del material de la cama 102, se puede definir un ángulo de visión mínimo 0v para la luz que entra en el canal de luz 122 para garantizar la TIR.

Debe apreciarse que el ejemplo descrito anteriormente con referencia a la figura 2 no tiene en cuenta cuando la línea central 128 de la fuente de luz 102 no es paralela a la superficie superior 108 y/o a la superficie inferior 110. En un caso de este tipo, un ángulo de inclinación 0inclinación puede definirse como el ángulo entre la línea central 128 de la fuente de luz 106 y un eje central-horizontal definido entre la superficie superior 108 y la superficie inferior 110. El ángulo de semivisión de la ecuación 3 puede modificarse para tener en cuenta el ángulo de inclinación 0inclinación, como se define a continuación.

@sv < (90 înclinación) arcsen

^ (4)

La TIR conseguida a través del canal de luz 122 de la cama 102 garantiza que se pueda administrar una intensidad máxima de luz a un paciente en la superficie de tratamiento 114 con pérdidas mínimas debidas a la refracción. Alternativa o adicionalmente, la cama 102 puede estar recubierta, excepto en la superficie de tratamiento 114 y la superficie incidente 118, con un refuerzo reflectante para evitar aún más la fuga de luz del canal de luz 122. La TIR puede mantenerse a lo largo del canal de luz 122 hasta que la luz entre en contacto con una o más de la pluralidad de microestructuras en la superficie de tratamiento 114. Tras el contacto de una o más de la pluralidad de microestructuras en la superficie de tratamiento 114, la luz puede transmitirse de forma difusa desde la superficie de tratamiento 114 a un paciente colocado en la superficie de tratamiento 114. De este modo, el aparato de tratamiento de fototerapia 100 está configurado para transmitir eficientemente la luz de tratamiento desde la fuente de luz 106 a un paciente colocado en la superficie de tratamiento 114, de manera que la luz de tratamiento transmitida al paciente define un perfil generalmente uniforme o difuso. La transmisión eficiente de la luz a través del canal de luz 122 de la cama 102 a la superficie de tratamiento 114 permite que el aparato de tratamiento de fototerapia 100 consuma menos energía, lo que se traduce en un menor calor producido por las fuentes de luz 106, y permite una disipación de calor más eficiente y una menor necesidad de energía.

Las figuras 3-12 ilustran otro ejemplo no limitante de un aparato de tratamiento de fototerapia 300 de la presente divulgación. Haciendo referencia a la figura 3, el aparato de tratamiento de fototerapia 300 incluye una unidad de control 302 en comunicación con un conjunto de cama 304. La unidad de control 302 incluye un puerto 308 configurado para estar en comunicación con el conjunto de cama 304, una pantalla 310 y un teclado 312. El puerto 308 puede estar en comunicación directa por cable con el conjunto de cama 304, o en comunicación inalámbrica con el conjunto de cama 304. La pantalla 310 está configurada para mostrar datos operativos del conjunto de cama 304 (p. ej., tiempo total de tratamiento, tiempo de tratamiento restante, temperatura, intensidad de luz, alarmas, etc.). El teclado 312 está configurado para controlar ciertos parámetros de funcionamiento del conjunto de cama 304, como se describe a continuación. Debe apreciarse que la unidad de control 302 incluye componentes electrónicos que permiten a un usuario controlar los parámetros de funcionamiento del conjunto de cama 304.

El conjunto de cama 304 incluye una carcasa 314 y una entrada 316 para recibir energía (p. ej., energía de una fuente de alimentación de CA o CC). En el ejemplo no limitante ilustrado, el aparato de tratamiento de fototerapia 300 define una forma sustancialmente cuboide. En otros ejemplos no limitantes, el aparato de tratamiento de fototerapia 300 puede definir otra forma de poliedro, o cualquier otra forma adecuada que se considere apropiada para soportar a un paciente y permitir que la luz trate al paciente.

Pasando a la figura 4, la carcasa 314 del conjunto de cama 304 incluye una placa superior 318 y una placa inferior 320 separadas entre sí, de manera que tanto una placa de conexión interior 322 como una placa de conexión exterior 324 pueden disponerse entre las placas superior e inferior 318 y 320. La placa superior 318 define una abertura central 326 dimensionada para recibir una almohadilla de cubierta 346, y puede incluir la entrada 316 y una pluralidad de columnas receptoras de sujetadores 330. La placa inferior 320 incluye una pluralidad de rendijas de montaje de placa 332, una pluralidad de rendijas de montaje de módulo LED 334, y dos carcasas de ventilador opuestas 336. Cada una de la pluralidad de rendijas de montaje de placa 332 está configurada para alinearse con una correspondiente de las columnas receptoras de sujetadores 330 de la placa superior 318. Tras montarse, un elemento de sujeción puede recibirse por cada una de la pluralidad de rendijas de montaje de placa 332 y roscarse en la correspondiente columna receptora de sujetadores 330, fijando así la placa superior 318 a la placa inferior 320. En el ejemplo no limitante ilustrado, las placas superior 318 e inferior 320 pueden acoplarse usando una pluralidad de sujetadores. En otros ejemplos no limitantes, las placas superior 318 e inferior 320 pueden estar acopladas, por ejemplo, mediante un adhesivo o cualquier otro mecanismo de acoplamiento adecuado.

Las placas de conexión interior y exterior 322 y 324 incluyen, cada una, una pluralidad de rendijas de refrigeración 338 que definen un respiradero. En una realización, las rendijas de refrigeración 338 están dispuestas alrededor de una periferia de las placas 322, 324 y permiten el flujo de aire entre la carcasa 314 y los alrededores. Tras montarse (como se muestra en las figuras 3 y 9-11), la placa de conexión interior 322 y la placa de conexión exterior 324 pueden fijarse entre la placa superior 318 y la placa inferior 320 con la placa de conexión interior 322 dispuesta circunferencialmente dentro de la placa de conexión exterior 324.

El conjunto de cama 304 incluye además un par de módulos de diodos emisores de luz (LED) 340, un par de ventiladores 342 recibidos dentro de las dos carcasas de ventilador opuestas 336 de la placa inferior 320, una cama 344, la almohadilla o almohadilla de cubierta 346 y una junta de cama 348. La almohadilla 346 puede fabricarse en una realización de ejemplo de un material de silicona y puede configurarse para proporcionar una superficie o cojín suave y cómodo para el neonato. Adicionalmente, la almohadilla 346 puede estar configurada para transmitir la luz emitida por el par de módulos LED 340 y puede actuar como un amortiguador para equilibrar las variaciones de intensidad de la luz a través de la cama 344. Además, la almohadilla 346 puede estar acoplada de forma estanca a la superficie de la cama 344 y puede actuar como un sello para evitar la entrada de líquidos, y potencialmente dañar, los componentes internos de la carcasa 314. En otro ejemplo no limitante, la almohadilla 346 puede estar integrada en la cama 344. La junta de cama 348 está dimensionada para estar dispuesta alrededor de una periferia de la cama 344 y puede estar dispuesta entre la cama 344 y la almohadilla 346. La cama 344 y la almohadilla 346 están además dimensionadas de manera que una periferia de la almohadilla 346 está en contacto con la placa superior 318, de manera que el centro de la almohadilla 346 sea accesible a través de la abertura central 326 de la placa superior 318.

Debe apreciarse que cada uno de los pares de módulos LED 340 puede incluir componentes similares. Por lo tanto, la siguiente descripción puede aplicarse a cada uno de los módulos LED 340. Haciendo referencia a la figura 5, cada par de módulos l Ed 340 incluye un disipador de calor 350, una interfaz térmica 352, una placa de circuito impreso de LED 354, una placa espaciadora 356 y una carcasa de módulo 358. El disipador de calor 350 incluye un lado con aletas 360 y un lado sin aletas 362. El lado con aletas 360 incluye una pluralidad de aletas 364 para proporcionar al disipador de calor 350 una mayor área superficial y, por lo tanto, proporcionar una mejor disipación de calor de la placa de circuito impreso 354 durante el funcionamiento. El lado sin aletas 362 incluye una pluralidad de rendijas roscadas 365 espaciadas a lo largo de la longitud del disipador de calor 350.

La interfaz térmica 352 está dispuesta entre el disipador de calor 350 y la placa de circuito impreso 354, y está dimensionada para aumentar un área superficial de contacto y mejorar la transferencia de calor desde la placa de circuito impreso 354 al disipador de calor 350. La placa de circuito impreso 354 está dispuesta entre la interfaz térmica 352 y la placa espaciadora 356, e incluye un lado no LED (no mostrado) y un lado de LED 366. Tras montarse, el lado no LED se acopla a la interfaz térmica 352 y el lado de LED 366 se acopla a la placa espaciadora 356. El lado de LED 366 incluye una pluralidad de LED 368 espaciados incrementalmente a lo largo de una longitud de la placa de circuito impreso 354. La placa espaciadora 356 está dispuesta entre la placa de circuito impreso 354 y la carcasa del módulo 358. La carcasa del módulo 358 incluye una brida de montaje 370, una superficie de acoplamiento de cama 372 y un rebaje de carcasa 374. La superficie de acoplamiento de cama 372 está dispuesta para acoplarse con la cama 344 cuando el conjunto de cama 304 está ensamblado. El rebaje de carcasa 374 está configurado para recibir el disipador de calor 350, la interfaz térmica 352, la placa de circuito impreso 354 y la placa espaciadora 356.

Cada una de la interfaz térmica 352, la placa de circuito impreso 354, la placa espaciadora 356 y la carcasa del módulo 358 incluye una pluralidad de rendijas de montaje que se alinean con la pluralidad de rendijas roscadas 365 del disipador de calor 350. Cuando el par de módulos LED 340 se ensambla, un elemento de sujeción (p. ej., un perno o tornillo roscado) puede insertarse a través de la pluralidad de rendijas de montaje formadas en la interfaz térmica 352, la placa de circuito impreso 354, la placa espaciadora 356 y la carcasa del módulo 358. Los elementos de sujeción pueden entonces enroscarse en la pluralidad de rendijas roscadas 365 para sujetar el disipador de calor 350, la interfaz térmica 352, la placa de circuito impreso 354 y la placa espaciadora 356 dentro de la carcasa del módulo 358.

Pasando a las figuras 6-8, la cama 344 incluye un lado superior 374, un lado inferior 376, una pluralidad de superficies laterales 378 y una pluralidad de rendijas de montaje 379. La pluralidad de rendijas de montaje 379 puede estar configurada para recibir un elemento de sujeción (como se muestra en la figura 4) para acoplar la cama 344 a la almohadilla 346 y también para acoplar la cama 344 a la placa inferior 320. El lado superior 374 de la cama 344 incluye una superficie periférica 380 y una superficie de tratamiento 382. La superficie de tratamiento 382 incluye una pluralidad de microestructuras 384 (mostradas en la figura 12) y puede definir una forma sustancialmente cóncava o un canal cóncavo. La forma cóncava definida por la superficie de tratamiento 382 puede estar dimensionada de manera que, cuando se coloca un paciente en la superficie de tratamiento 382 durante el funcionamiento,, la luz emitida por la superficie de tratamiento 382 se enfoca en un ángulo, aumentando la exposición del cuerpo a la luz, como se describe en detalle más adelante. En otros ejemplos no limitantes, la superficie de tratamiento 382 puede definir una forma alternativa, por ejemplo, una forma plana, según se desee.

La pluralidad de microestructuras 384 puede definirse generalmente como imperfecciones colocadas a propósito, capaces de dispersar la luz. Durante el funcionamiento, es deseable que la superficie de tratamiento de la cama 344 transfiera la luz desde el interior de la cama 344 al paciente (p. ej., un neonato) en una amplia gama de ángulos para maximizar la BSA y en un flujo de gradiente generalmente uniforme o difuso. La pluralidad de microestructuras 384 permite que la cama 344 proporcione dicho flujo de gradiente generalmente uniforme o difuso. La cama 344 también es fácil de fabricar porque los procesos de fabricación de la cama pueden automatizarse fácilmente. La pluralidad de microestructuras 384 puede ser de nuevo huecos, microgrietas, partículas de carbón, cualquier combinación de los mismos, o cualquier otra microestructura adecuada capaz de dispersar la luz, y puede formarse por uno o más de mecanizado CNC, grabado por láser, chorro de arena, grabado químico o cualquier otra operación mecánica, química o fótica adecuada, como se describirá con detalle más adelante.

Dos de la pluralidad de superficies laterales 378 en el ejemplo ilustrado no limitante son superficies incidentes 386, que reciben la luz de tratamiento incidente de la pluralidad de LED 368 durante el funcionamiento, como se describe en detalle más adelante. Las otras dos de la pluralidad de superficies laterales 378 incluyen rebajes 388 de espacio libre de ventilador para permitir un espacio libre de las dos carcasas de ventilador opuestas 336 de la placa inferior 320. Entre el lado superior 374 y el lado inferior 376 puede definirse un canal de luz 389 a lo largo del cual la luz puede viajar desde una de las superficies incidentes 386 a la otra superficie incidente 386. En algunos ejemplos no limitantes, uno o más del lado inferior 376, la superficie periférica 380 y las superficies laterales 378 que no son la superficie incidente 386 pueden estar cubiertas con un revestimiento o material antirreflectante configurado para reflejar la luz emitida por la pluralidad de LED 368.

Pasando a las figuras 9-11, la carcasa de ventilador 336 define además una cámara de ventilador 390 y un rebaje de ventilador 392, que recibe el ventilador 342 dentro de la carcasa de ventilador 336. Haciendo referencia a la figura 11, cuando los módulos LED 340 están ensamblados dentro de la carcasa 314, cada módulo LED 340 está dispuesto de manera que la superficie de acoplamiento de cama 372 de la carcasa del módulo 358 se asiente a ras de la superficie incidente 386 de la cama 344. En esta disposición, la pluralidad de LED 368 de la placa de circuito impreso de LED 354 puede emitir directamente luz de tratamiento sobre la superficie incidente 386 durante su funcionamiento. Asimismo, esta disposición puede alinear la pluralidad de LED 368 con una línea central 395 definida por el canal de luz 389.

Entre el disipador de calor 350 del módulo LED 340 y la placa de conexión interior 322 se forma un pasaje de aire 394. El pasaje de aire 394 se extiende alrededor de la cama 344 dentro de la carcasa 314 para facilitar el flujo de aire. Los lados con aletas 360 de los disipadores de calor 350 bordean este pasaje de aire 394, permitiendo que la pluralidad de aletas 364 transfiera el calor, ya sea de forma pasiva o activa, fuera del módulo LED 340 y dentro del pasaje de aire 394. En el ejemplo no limitante ilustrado, durante el funcionamiento, los ventiladores 342 proporcionan un flujo de aire que fluye entre los alrededores a través de las rendijas de refrigeración 338 y hacia el pasaje de aire 394. Esto permite que el disipador de calor 350 transfiera más eficientemente el calor fuera del módulo LED 340. Debe apreciarse que en algunos ejemplos no limitantes, el conjunto de cama 304 puede no incluir los ventiladores 342 y los disipadores de calor 350 pueden ser suficientes para enfriar pasivamente las placas de circuito impreso 354.

La figura 12 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo no limitante de la luz de tratamiento que viaja a través del canal de luz 389 de la cama 344. En la figura 12, la luz de tratamiento se ha generado por una fuente de luz y se ilustra como rayos de luz 398 que se emiten en un ángulo de visión tal que se logra la TIR. Es decir, un ángulo de visión definido por los LED 368 puede ser suficiente para asegurar que la TIR se produzca a través del canal de luz 389, como se ilustra en la figura 2 y se define por las ecuaciones 1-3 anteriores.

Los rayos de luz 398 que se transmiten a través del canal de luz 389 se reflejan totalmente de forma interna entre los lados superior e inferior 374, 376 de la cama 344 varias veces antes de alcanzar la superficie de tratamiento 382. En la superficie de tratamiento 382, los rayos de luz 398 se transmiten a través de las microestructuras 384 de manera que los rayos de luz salen de las microestructuras 384 con una distribución más difusa que los rayos de luz 398 que entraron en las microestructuras. Es decir, los rayos de luz se dispersan generalmente de manera uniforme por la pluralidad de microestructuras 384 en todas las direcciones por encima del canal de luz 389, proporcionando así un perfil difuso en la superficie de tratamiento 382. Aunque el ejemplo no limitante ilustrado muestra rayos de luz 398 emitidos en dos ángulos de visión diferentes, en otros ejemplos no limitantes, los rayos de luz 398 pueden emitirse en el mismo o en diferentes ángulos de visión para adaptarse a las condiciones de funcionamiento.

Como se muestra en la figura 12, la pluralidad de microestructuras 384 puede interceptar la luz que viaja a través del canal de luz 389 en su trayectoria natural y dispersarla para evitar la TIR a lo largo de la superficie de tratamiento 382. La pluralidad de microestructuras 384 sirve para hacer el ángulo de incidencia, 0i, menor que el ángulo crítico 0crít¡co, Como se ha descrito anteriormente, algunos de los métodos comúnmente usados para inducir irregularidades en la superficie, o microestructuras, comprenden el mecanizado, grabado químico y grabado por láser. Independientemente del método de fabricación, la energía cinética y térmica de las partículas incidentes pueden ser parámetros muy relevantes para explicar el daño (es decir, la formación de microestructuras). Las partículas impactantes de las operaciones mecánicas pueden describirse a través de la energía cinética disipada durante un proceso de erosión, y las partículas impactantes en los procesos fóticos y químicos pueden describirse a través de la energía térmica.

El material impactado por un proyectil está sujeto a la deformación plástica y/o a la fractura. Los tipos de fractura (radial, circunferencial, lateral o cónica) dependen de la distribución del tamaño de las grietas inherentes, una resistencia a la fractura del material y una magnitud de un campo de tensión elástica dinámica creada durante el impacto (energía cinética de las partículas impactantes). Estas fracturas se manifiestan como grietas, huecos y partículas de carbón remanente que se denominan colectivamente la pluralidad de microestructuras 384 en el presente documento.

Las grietas pueden considerarse microestructuras primarias ya que crecen más profundamente en la superficie de tratamiento 382, durante la fabricación, y aprovechan un mayor porcentaje de flujo de luz dentro de la cama 344. Las grietas pueden dividirse en tres categorías, en concreto, grietas radiales, grietas laterales y grietas cónicas, como se muestra en las figuras 13A-C. Las grietas radiales (figura 13A) se extienden desde los huecos y, en cualquier momento dado, pueden tener aproximadamente la misma longitud. Las grietas cónicas (figura 13B) pueden dominar en los materiales más blandos debido a la deformación plástica, pero pueden aparecer en forma de grietas circunferenciales en materiales más duros. Pueden formarse grietas laterales (figura 13C) después de que la penetración haya terminado, derivado de las tensiones de tracción relativamente grandes en el plano de la orientación adecuada que se forman debido a la interacción de la onda plástica con la onda elástica de descarga.

El número de grietas en un lugar de impacto puede depender de una velocidad de impacto V, y del espesor, h, de la cama 344. Asumiendo que la energía de flexión transversal puede ser despreciada, ya que el espesor es pequeño en comparación con las demás dimensiones de la cama 344, el número de grietas en la superficie de tratamiento 382 puede aproximarse por:

Donde E es el módulo de masa, h es el espesor de la cama 344, r es la energía de fractura, V es la velocidad de un impacto y c es la velocidad del sonido en la cama 344. La velocidad de un impacto V puede depender del proceso de fabricación específico usado para fabricar la superficie de tratamiento 382. Por ejemplo, una operación CNC puede estar correlacionada con la velocidad a la que la fresadora golpea la superficie de tratamiento 382 y, para el chorro de arena, puede correlacionarse con la velocidad a la que la arena golpea la superficie de tratamiento 382. En algunos ejemplos no limitantes, la superficie de tratamiento 382 de la cama 344 puede comprender entre aproximadamente 3797 y aproximadamente 6132 grietas por pulgada cuadrada. En otros ejemplos no limitantes, puede haber más grietas más pequeñas, que pueden ser resultado del proceso de mecanizado, y que también pueden contribuir a la dispersión de la luz. En estos ejemplos no limitantes, la superficie de tratamiento 382 de la cama 344 puede comprender más de aproximadamente 1000 grietas por pulgada cuadrada.

En algunos ejemplos no limitantes, una longitud de las grietas formadas en la superficie de tratamiento 382 durante el mecanizado puede estar entre aproximadamente 20 micrómetros (|jm) y 4000 jm , para las grietas radiales, y la profundidad del daño puede estar entre aproximadamente 20 jm y aproximadamente 600 jm .

Los huecos y las partículas de carbón pueden considerarse como microestructuras secundarias, ya que su tamaño y forma pueden estar regidos por la naturaleza del proyectil (p. ej., fresadora, arena, rayo láser o reactivo de ataque). Los huecos pueden ser cráteres que quedan del proceso de deformación. Para lograr una distribución generalmente uniforme de los huecos, puede ser necesario un equilibrio entre el diámetro de los huecos y su distribución. Los huecos grandes pueden ser indeseables, ya que alteran la topografía y podrían crear una nueva superficie sin microestructuras. Los huecos muy compactados pueden tener grietas entrelazadas, lo que puede hacer que la superficie sea inestable y que haya puntos calientes para la propagación de grietas. Manteniendo intacta la capacidad de difusión de la luz y la utilidad de la cama 344, los huecos en la superficie de tratamiento 382 pueden tener un diámetro de entre 20 jm y 200 jm (D^v ), y deben estar espaciados 2D^v < C^v < 10, donde C^v es la distancia de centro a centro entre huecos, para una interacción mínima entre la pluralidad de microestructuras 384 y un perfil de luz difusa.

Las partículas de carbón se pueden caracterizar como paredes escalonadas que rodean huecos. Las partículas de carbón pueden producirse por la deformación plástica debida a las ondas de compresión. En algunos casos, las partículas de carbón se colapsan y se extienden a regiones más suaves y pueden afectar a las propiedades de la interfaz de la superficie de tratamiento 382 y actuar como puntos de extracción de luz (es decir, actúan como microestructuras). En algunos ejemplos no limitantes, las partículas de carbón pueden ser tan grandes como 4D^v .

Cada una de las características descritas anteriormente de la pluralidad de microestructuras 384 puede permitir que el aparato de tratamiento de fototerapia 300 proporcione un perfil de luz difusa en la superficie de tratamiento 384. Las figuras 14 y 15 ilustran un ejemplo no limitante de una intensidad (o potencia) de luz más difusa o uniforme, perfil que puede lograrse usando la pluralidad de microestructuras 384 de la presente divulgación. Debe apreciarse que debido a que la pluralidad de LED 368 puede no definir un perfil de intensidad de luz continuo a lo largo de las superficies incidentes 386 (es decir, la pluralidad de LED 368 están discretamente espaciados a lo largo de las superficies incidentes 368) un perfil de irradiancia de luz puede variar sustancialmente como una función de la posición a lo largo de la superficie de tratamiento 382.

Haciendo referencia a la figura 14, la figura 14 es un gráfico que ilustra un perfil de irradiancia de luz en 2D (una sección transversal) en función de la posición longitudinal a lo largo de la superficie de tratamiento 382 sin la pluralidad de microestructuras. Los máximos de irradiancia de luz se corresponden con las posiciones de la pluralidad de LED 368 a lo largo de las superficies incidentes 386. Debe apreciarse que puede existir un perfil de irradiancia de luz similar a lo largo del canal de luz 389 a medida que la luz se propaga a través del canal de luz 389.

La figura 15 es un gráfico que ilustra un perfil de irradiancia de luz en 2D en función de la posición longitudinal a lo largo de la superficie de tratamiento 382 con la adición de la pluralidad de microestructuras 384. El perfil de irradiancia de luz de la figura 15 es sustancialmente más difuso, o más uniforme, que el perfil de irradiancia de luz sin la pluralidad de microestructuras 384, como se ilustra en la figura 14. Por tanto, la pluralidad de microestructuras 384 actúa para distribuir difusamente la irradiancia de luz de la pluralidad de LED 368 sobre la superficie de tratamiento 382, aumentando así una salida de irradiancia de luz integrada por el aparato de tratamiento de fototerapia 300, lo que puede conducir a una administración más eficiente de la fototerapia.

El gráfico de la figura 15 ilustra además una irradiancia máxima y una salida de irradiancia mínima de la superficie de tratamiento 382. La relación de irradiancia puede definirse como la relación entre la irradiancia mínima y la irradiancia máxima. La TIR proporcionada por la cama 344 y la difusión proporcionada por la pluralidad de microestructuras 384 actúan para maximizar la relación de irradiancia para asegurar que el paciente reciba una irradiancia de luz sustancialmente uniforme, o difusa, sobre todo el área superficial de la superficie de tratamiento 382. También, debe apreciarse que la relación de irradiancia y/o el perfil difuso a lo largo de la superficie de tratamiento 382 pueden controlarse, por ejemplo, por el ángulo (ángulo de conicidad) de la superficie de tratamiento 382, una distancia entre la superficie de tratamiento 382 y la pluralidad de LED 368, una anchura del canal de luz 389, un número de la pluralidad de LED 368 y/o un espacio entre la pluralidad de LED 368.

La figura 16 muestra una porción de un espectro de absorción 500 para la bilirrubina en función de la longitud de onda y un ejemplo no limitante de un espectro de salida 502 para la pluralidad de LED 368. El espectro de salida 502 muestra en este ejemplo no limitante que la luz emitida por la pluralidad de LED 368 tiene una longitud de onda central de aproximadamente 457 nm. En otros ejemplos no limitantes, la pluralidad de LED 368 puede estar configurada para emitir luz a una longitud de onda entre aproximadamente 350 nm y aproximadamente 500 nm. Debe apreciarse que el tratamiento de la ictericia no es más que una aplicación no limitante del aparato de tratamiento de fototerapia 300 descrito en el presente documento, y las técnicas y propiedades del aparato de tratamiento de fototerapia 300 divulgado pueden aplicarse a una serie de aplicaciones de fototerapia.

La figura 17 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo no limitante del aparato de tratamiento de fototerapia 300. Como se muestra, puede suministrarse energía a la unidad de control 302 a través de la entrada 316 del conjunto de cama 304, que puede dirigirse a través de un transformador de energía de grado médico 505 a la unidad de control 302. En un ejemplo no limitante, la energía suministrada a la entrada 316 puede ser electricidad doméstica (p. ej., energía de 120 V de CA). En otros ejemplos no limitantes, la entrada 316 puede estar configurada para recibir energía de una fuente de alimentación portátil, tal como una batería recargable mediante energía solar.

Un procesador 507 de la unidad de control 302 está en comunicación con la pantalla 310, el teclado 312, una alarma 508, un indicador 510 y una nube 512. El procesador 507 también está en comunicación con el conjunto de cama 304, a través de la unidad de control 302 mediante la placa de circuito impreso 354 del conjunto de cama 304. La placa de circuito impreso 354 puede recibir energía retransmitida desde el transformador de energía médica 505 por la unidad de control 302 para alimentar los módulos LED 340 y, específicamente, la pluralidad de LED 368. La unidad de control 302 puede estar configurada para controlar una tensión suministrada a la pluralidad de LED 368 para controlar una intensidad de la luz emitida sobre las superficies incidentes 386, a través del canal de luz 389 y la almohadilla 346 y luego al paciente (p. ej., un neonato). En algunos ejemplos no limitantes, la luz emitida por la pluralidad de LED 368 puede viajar a través de un colchón de tejido desechable 514, como se analiza a continuación.

El conjunto de cama 304 puede incluir un sensor de temperatura 516 (p. ej., un termistor) en comunicación con la unidad de control 302 y configurado para medir una temperatura en una o más ubicaciones dentro del conjunto de cama 304. Por ejemplo, el conjunto de cama 304 puede incluir un sensor de temperatura 516 para medir una temperatura de la pluralidad de LED 368 y/o en una ubicación adyacente al paciente (p. ej., un neonato) para prevenir la deshidratación. El procesador 507 puede estar configurado para apagar eléctricamente el aparato de tratamiento de fototerapia 300 si el sensor de temperatura 516 midió una temperatura dentro del conjunto de cama 304 que excede un límite de temperatura predeterminado. El conjunto de cama 304 puede incluir además un termostato 518, y una pluralidad de sensores 520 cada uno en comunicación con la unidad de control 302. El termostato 518 puede incluir un corte 522 configurado para cortar y apagar mecánicamente el aparato de tratamiento de fototerapia 300 si una temperatura dentro del conjunto de cama 304 excede un límite de temperatura predeterminado. La pluralidad de sensores 520 puede estar configurada para medir una o más de temperatura, flujo de aire, tensión, humedad y corriente. La unidad de control 302 también está en comunicación con los ventiladores 342 y está configurada para instruir selectivamente a los ventiladores 342 para que proporcionen un flujo de aire a través del pasaje de aire 394 para ayudar a la disipación de calor proporcionada por los disipadores de calor 350. Cada uno del sensor de temperatura 516, el termostato 518, los ventiladores 342 y la pluralidad de sensores 520 también puede estar en comunicación con la nube 512 para su control remoto.

Haciendo referencia ahora a la figura 18, la figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo no limitante de cómo el aparato de tratamiento de fototerapia 300 de la presente divulgación puede funcionar para tratar a un paciente. En la etapa 600, se determina si un interruptor de alimentación está encendido. Si la determinación es que la alimentación no está encendida, no se suministra energía al conjunto de cama 304 ni a la unidad de control 302, como se ilustra en la etapa 604. Si la determinación es que la alimentación está encendida, se realiza un autoensayo en la etapa 606. Durante el autoensayo, la unidad de control 302 determina en la etapa 608 si los componentes del aparato funcionan correctamente (p. ej., los módulos LED 340, el sensor de temperatura 516, el termostato 518, los ventiladores 342 y/o los sensores 520). Si los componentes no funcionan correctamente, el aparato puede apagar el conjunto de cama 304. Si los componentes funcionan correctamente, entonces el aparato continúa a un modo de funcionamiento en la etapa 610. En el modo de funcionamiento de la etapa 610, el aparato controla una intensidad de la fuente de luz, en la etapa 612. Por ejemplo, la unidad de control 302 del aparato 300 puede estar configurada para controlar una corriente y/o una tensión suministrada a la pluralidad de LED 368 de forma automática o en respuesta a las entradas del usuario en el teclado 312. La unidad de control 302 puede recibir retroalimentación de la pluralidad de LED 368 para monitorear y ajustar continuamente las características de salida de la pluralidad de LED 368. Cuando la unidad de control 302 proporciona energía a la pluralidad de LED 368, la pluralidad de LED 368 emite luz de tratamiento sobre las superficies incidentes 386 en un ángulo de visión que asegura la TIR a lo largo del canal de luz 389. A continuación, la luz de tratamiento se refleja totalmente de forma interna a lo largo del canal de luz 389 hasta que entra en contacto con una o más de la pluralidad de microestructuras 384 de la superficie de tratamiento 382. La pluralidad de microestructuras 384 está configurada para dispersar la luz de tratamiento y emitirla de forma difusa desde la superficie de tratamiento 382 a un paciente que se encuentra en la cara superior 374. En el ejemplo no limitante donde la pluralidad de LED 368 puede configurarse para emitir luz capaz de fotodisociar la bilirrubina, el paciente puede ser un neonato ictérico y la luz emitida difusamente desde la superficie de tratamiento 382 puede ayudar a tratar al neonato ictérico. En otros ejemplos no limitantes, la pluralidad de LED 368 puede estar configurada para emitir luz a otra longitud de onda, o rango de longitudes de onda, para tratar a un paciente con una dolencia alternativa tratable mediante fototerapia. En algunos ejemplos no limitantes, la relación de irradiancia proporcionada por el conjunto de cama 304 puede estar entre aproximadamente 0,4 y 0,9. En otros ejemplos no limitantes, la relación de irradiancia proporcionada por el conjunto de cama 304 puede ser superior a aproximadamente 0,4.

En el modo de funcionamiento, el aparato también puede controlar una temperatura (p. ej., mediante el sensor de temperatura 516 y el termostato 518) del paciente y/o de la pluralidad de LED 368, como se ilustra en la etapa 614. El aparato puede determinar en la etapa 616 si la(s) temperatura(s) medida(s) por el sensor de temperatura 516 es mayor que un límite permitido. Si la temperatura detectada no es mayor que el límite, el aparato puede medir un consumo de corriente de la pluralidad de LED 368 en la etapa 618 y emitir el consumo de corriente a la pantalla 310 en la etapa 620. Si la temperatura detectada es mayor que el límite, el aparato puede estar configurado para activar una alarma en la etapa 622. La alarma puede ser sonora, visual y/o táctil. Después de activar una alarma en la etapa 622, el aparato puede volver a entrar en el autoensayo en la etapa 606.

La figura 19 es una vista en perspectiva de otro ejemplo no limitante de un aparato de tratamiento de fototerapia 700 de la presente divulgación. El aparato de tratamiento de fototerapia 700 incluye un conjunto de cama 702 y una fuente de luz 704, que puede o no incluir un dispositivo de transición (no mostrado). El conjunto de cama 702 incluye una capa superior de cama 706 y una capa inferior de cama 708, y una película fina 710 ubicada o intercalada entre las capas 706, 708. La capa superior de cama 706 incluye una superficie periférica 712, que rodea una superficie de tratamiento 714 que contiene una pluralidad de microestructuras 716. La pluralidad de microestructuras 716 pueden ser huecos, microgrietas, partículas de carbón, combinaciones de las mismas o cualquier otra microestructura adecuada capaz de difundir la luz. Las microestructuras 716 pueden igualmente formarse por mecanizado CNC, grabado por láser, chorro de arena, grabado químico, combinaciones de los mismos u otra operación mecánica, química o fótica adecuada. Las propiedades de las microestructuras 716 pueden ser similares a la pluralidad de microestructuras 384, que se han descrito anteriormente. La fuente de luz 704 emite luz que se transmite a un canal de luz (no mostrado) formado por el conjunto de cama 702 entre el lado superior 718 de la capa superior de cama 706 y el lado inferior 720 de la capa inferior de cama 708, de manera que se logre la TIR. La luz se dispersa por las microestructuras 716 para proporcionar un perfil de intensidad difusa a lo largo de la superficie de tratamiento 714. La película delgada 710 puede ser una fuente de calor que es transparente a la luz emitida por la fuente de luz 704, permitiendo al aparato de tratamiento de fototerapia 700 controlar la temperatura de la superficie de tratamiento 714, al tiempo que proporciona una cantidad de luz uniformemente difundida al paciente durante el tratamiento. Controlando la temperatura de la superficie de tratamiento 714, en este ejemplo no limitante, el aparato de tratamiento de fototerapia 700 podría usarse para tratar tanto una dolencia tratable con fototerapia (p. ej., ictericia, eczema, dermatitis atópica, vitiligo, psoriasis, trastorno afectivo estacional, trastorno bipolar, cicatrización de heridas e inhibición del crecimiento bacteriano) como la hipotermia. La fuente de calor 714 en un ejemplo incluye un calentador de resistencia y al menos uno de un material transparente o translúcido. En otro ejemplo no limitante, la fuente de calor 714 puede estar configurada para proporcionar calentamiento a través de otro mecanismo de calentamiento (p. ej., químico, mecánico, conducción, convección y/o radiación).

Las figuras 20 y 21 ilustran dos ejemplos adicionales, no limitantes, de aparatos de tratamiento de fototerapia de la presente divulgación. Los aparatos de las figuras 20 y 21 están construidos para incluir una pluralidad de celdas unitarias que mejoran la portabilidad. Por ejemplo, la figura 20 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia 800 en el que un conjunto de cama 802 está separado en una pluralidad de celdas unitarias construidas como piezas modulares 804, que se ensamblan para formar una cama 806, con una superficie periférica 808 y una superficie de tratamiento 810 que contiene una pluralidad de microestructuras 812. Las propiedades de la pluralidad de microestructuras 812 pueden ser similares a las de la pluralidad de microestructuras 384, que se han descrito anteriormente. La forma de rompecabezas de la pluralidad de piezas modulares o celdas unitarias 804 pretende mostrar un posible método de acoplamiento de la pluralidad de piezas modulares 804, y no pretende ser limitante. En otros ejemplos no limitantes, las piezas modulares 804 pueden acoplarse a través de una variedad de métodos mecánicos y químicos, incluyendo juntas, bisagras, adhesivos o cualquier otro método de acoplamiento adecuado. El aparato de tratamiento de fototerapia 800 también puede incluir un armazón (no mostrado) capaz de contener la pluralidad de piezas modulares 804, de manera que la pluralidad de piezas modulares 804 puede disponerse dentro del armazón y mantenerse en su lugar sin un acoplamiento directo entre ellas. La pluralidad de piezas modulares 804 aumenta la portabilidad del aparato. De nuevo, la pluralidad de microestructuras 812 en este ejemplo no limitante pueden ser huecos, microgrietas, partículas de carbón, combinaciones de las mismas o cualquier otra microestructura adecuada capaz de difundir la luz, y puede formarse por mecanizado CNC, grabado por láser, chorro de arena, grabado químico, combinaciones de los mismos o cualquier otra operación mecánica, química o fótica adecuada.

La figura 21 es una vista en perspectiva de un aparato de tratamiento de fototerapia 900 de la presente divulgación en el que la pluralidad de celdas unitarias 904 están conectadas por un material de relleno flexible 906, de manera que el conjunto de cama 902 pueda plegarse en una configuración más pequeña para mejorar la portabilidad. El conjunto de cama 902 puede tener una pluralidad de fuentes de luz 908 colocadas directamente debajo de la pluralidad de celdas unitarias 904, o puede tener una única fuente de luz 908 colocada a lo largo de un borde del conjunto de cama 902 de manera que la estructura del conjunto de cama 902 puede ser completamente plegable. Un ejemplo no limitante de un método para plegar el conjunto de cama 902 sería formar la pluralidad de celdas unitarias 904 y el material de relleno flexible 906 de manera que el conjunto de cama 902 sea capaz de utilizar patrones de plegado de origami, tal como Miura Ori y Ron Resch, para proporcionar una colapsabilidad efectiva, permitiendo así una mayor portabilidad.

La figura 22 es una vista en perspectiva de otro ejemplo no limitante más de un aparato de tratamiento de fototerapia 1000 de la presente divulgación. En este ejemplo no limitante, el aparato de tratamiento de fototerapia 1000 incluye una cama 1002 y una fuente de luz 1004. La cama 1002 contiene una pluralidad de dendritas 1006 o canales arbóreos ramificados, que forman una figura de Litchenberg dentro de la cama 1002. La figura de Litchenberg se produce al enfocar la alta tensión en un solo punto de la superficie de la cama 1002. Cuando se proporciona una ruta cerrada, los electrones atraviesan efectivamente el material para producir las dendritas 1006. Al igual que los canales de luz de los ejemplos anteriores, las dendritas 1006 son capaces de transportar eficazmente la luz desde la fuente de luz 1004 hasta una superficie de tratamiento (no mostrada), que de nuevo contendría una pluralidad de microestructuras (no mostradas) que serían capaces de dispersar la luz emitida por la fuente de luz 1004 para proporcionar una intensidad de luz difusa a lo largo de la superficie de tratamiento (no mostrada).

La figura 23 es una vista en perspectiva de otro ejemplo no limitante más de un aparato de tratamiento de fototerapia 1100 de la presente divulgación. En este ejemplo no limitante, el aparato de tratamiento de fototerapia 1100 incluye una cama 1102 y un aparato de luz 1104. La cama 1102 tiene una superficie superior 1106, una superficie inferior 1108 y una pluralidad de superficies laterales 1110. La superficie superior 1106 incluye una superficie periférica 1112 y una superficie de tratamiento 1114, que incluye una pluralidad de microestructuras 1116. Las propiedades de la pluralidad de microestructuras 1116 pueden ser similares a las de la pluralidad de microestructuras 384, que se han descrito anteriormente. El aparato de luz 1104 incluye una fuente de luz 1118 que incluye un dispositivo de transición (no mostrado), un disipador de calor 1020 y una luz de cuello de cisne 1122, todos acoplados a una placa de circuito 1124. La luz de cuello de cisne 1122 puede usarse junto con la fuente de luz 1118 si la luz emitida a través de la superficie de tratamiento 1114 es insuficiente. Alternativa o adicionalmente, la luz de cuello de cisne 1122 puede configurarse para emitir calor infrarrojo al paciente.

La figura 24 es una vista en perspectiva de un ejemplo no limitante de un colchón de tejido desechable opcional 514, que puede usarse junto con cualquiera de los aparatos de tratamiento de fototerapia de la presente divulgación. El colchón 514 proporciona una superficie cómoda para un neonato durante el tratamiento y confina al neonato dentro de la superficie de tratamiento. El colchón 514 incluye una lámina de tejido poroso 1202, un revestimiento de espuma 1204 y una almohadilla de gel 1206. La lámina de tejido poroso 1202 es al menos una de transparente o translúcida, antimicrobiana y resistente al agua. El revestimiento de espuma 1204 puede alojar perlas (no mostradas), que pueden ayudar a la difusión de la luz. Una almohadilla de gel 1206 está configurada para soportar la cabeza de un paciente (p. ej., un neonato) durante el tratamiento.

Debe apreciarse que las técnicas y propiedades de los aparatos de tratamiento de fototerapia descritos en el presente documento pueden aplicarse a otras aplicaciones de fototerapia distintas del tratamiento de un neonato ictérico.

Ejemplos

Los ejemplos a continuación exponen, en detalle, cómo pueden usarse o implementarse los aparatos de tratamiento de fototerapia descritos en el presente documento, y permitirá a un experto en la materia comprender más fácilmente los principios de los mismos. Los siguientes ejemplos se presentan a modo de ilustración y no pretenden ser limitantes en modo alguno.

Se prepararon tres muestras para simular una superficie de tratamiento que incluye la pluralidad de microestructuras descritas en el presente documento. Las tres se fabricaron con PMMA y se trataron mediante tres tipos de procesos diferentes: chorro de arena, grabado por láser y mecanizado CNC. En concreto, una primera muestra de PMMA fue tratada con CNC y grabada por láser, una segunda muestra de PMMA fue tratada con CNC y con chorro de arena, y una tercera muestra de PMMa solo fue tratada con CNC. Las tres muestras se colocaron bajo un perfilómetro óptico (Zygo ZeScope) para capturar la superficie de las muestras en tres dimensiones (3D). Las imágenes adquiridas por el perfilómetro produjeron dos conjuntos de datos: datos de nube de puntos y perfiles de imágenes. Los datos de nube de puntos se procesaron posteriormente para reconstruir las superficies en 3D y calcular la rugosidad de las superficies.

Las figuras 25-27 muestran los perfiles superficiales de las tres muestras de PMMA. Específicamente, la figura 25 muestra el perfil superficial de la primera muestra tratada con CNC y grabada por láser, la figura 26 muestra el perfil superficial de la segunda muestra tratada con CNC y con chorro de arena, y la figura 27 muestra el perfil superficial de la muestra que solo fue tratada con CNC. Como se muestra en las figuras 25 y 26, para las muestras grabadas por láser (figura 25) y con chorro de arena (figura 26), la superficie aparece mellada, lo que complementa la forma y el tamaño de los proyectiles en el proceso respectivo. No hay muchos cambios bruscos de topografía, excepto por las dislocaciones y astillamientos. Los huecos formados por los proyectiles parecen ser más claros debido a que hay un aumento de temperatura localizado considerablemente alto en el punto de contacto. Basándose en las figuras 25 y 26, que muestran solo pequeñas fluctuaciones en la topografía, el cambio de direcciones de las normales de la superficie del gradiente es más gradual en un área pequeña, lo que da lugar a un perfil de intensidad de luz más uniforme.

Como se muestra en la figura 27, para la muestra tratada con CNC, hay pequeñas fisuras que se adentran en la superficie y que pueden desempeñar un papel importante a la hora de atrapar la luz dentro del medio. Las direcciones de las normales de la superficie cambian rápidamente dentro de una pequeña vecindad. En este ejemplo no limitante, los huecos que se forman pueden ser tan pequeños que se pueden considerar grietas.

Los resultados de las figuras 25-27 sugieren que solo el tratamiento CNC de una superficie (sin grabado por láser o chorro de arena) puede dar lugar a una superficie con una mayor rugosidad, lo que puede dar lugar a una mayor emitancia de la luz pero a una distribución menos uniforme. Para confirmarlo, la rugosidad promedia y las pendientes absolutas promedias se calcularon para cada una de las tres muestras probadas. La rugosidad promedia puede definirse como el área entre el perfil de rugosidad y su línea media, o como la integral del valor absoluto de la altura del perfil de rugosidad sobre la longitud de evaluación. La rugosidad promedia, Ra, puede definirse como:

Ra= ^j\ 0HX)\dX ⁽⁶⁾

o como:

Otro parámetro que puede usarse para caracterizar la rugosidad de una superficie es la pendiente promedia absoluta. La pendiente promedia absoluta puede definirse como el valor promedio absoluto de la pendiente del perfil de rugosidad sobre la longitud de evaluación. La pendiente promedia absoluta, Aa, puede definirse como:

o como:

La rugosidad promedia Ra y la pendiente promedia absoluta Aa pueden usarse para representar la rugosidad de una superficie. Debe apreciarse que la rugosidad promedia Ra por sí sola puede no ser suficiente para determinar si una superficie es más rugosa que otra. Las superficies con perfiles similares pueden tener valores de Ra similares. Por tanto, también se considera el parámetro de la pendiente promedia absoluta. En la tabla 1 se muestran los valores promedios de rugosidad Ra y de pendiente absoluta Aa para las tres muestras de las figuras 25-27.

Tabla 1

Como se muestra en la Tabla 1, las muestras tratadas con CNC y grabadas por láser, y tratadas con CNC y con chorro de arena tenían una rugosidad promedia más alta, pero la superficie que solo fue tratada con CNC mostró una pendiente promedia absoluta significativamente mayor. La intensidad de la luz emitida por la superficie de tratamiento 382 puede correlacionarse con la rugosidad de la superficie, que puede describirse usando Ra y Aa. Según los resultados de la Tabla 1, se esperaría que la muestra que solo fue tratada con CNC tuviera una mayor intensidad de luz de salida en comparación con las otras muestras. Esta hipótesis se comprobó midiendo un perfil de intensidad de salida de luz en función de la posición a lo largo de las superficies tratadas en cada una de las tres muestras de las figuras 25-27.

Las figuras 28-30 ilustran perfiles de luz en sección transversal en función de la posición longitudinal a lo largo de las muestras tomadas en dos posiciones latitudinales diferentes (una a cada lado de un eje longitudinal central de la muestra). El gráfico de la figura 28 se corresponde con el perfil de luz medido de la muestra de la figura 25, el gráfico de la figura 29 se corresponde con el perfil de luz medido de la muestra de la figura 26, y el gráfico de la figura 30 se corresponde con el perfil de luz medido de la muestra de la figura 30. Los valores de emitancia de luz de las figuras 28-30 están todos normalizados por un valor arbitrario. Como se muestra en las figuras 28-30, la muestra que solo fue tratada con CNC (figuras 27 y 30) emite efectivamente una mayor intensidad de luz que las muestras que fueron grabadas por láser (figuras 25 y 28) y con chorro de arena (figuras 26 y 29). En todos los casos, el perfil de luz emitido por las muestras alcanzó una relación de irradiancia superior a 0,4 sobre una superficie de tratamiento. Por tanto, los procesos de tratamiento descritos anteriormente (p. ej., CNC, grabado por láser y chorro de arena) pueden usarse para formar una pluralidad de microestructuras en la superficie de tratamiento y dispersar la luz de manera que se emita un perfil de luz difusa hacia el paciente.

Los ejemplos descritos en el presente documento sugieren que, para conseguir las características de salida de luz deseadas (es decir, perfil difuso y una relación de irradiancia > 0,4), la rugosidad promedia Ra puede estar entre aproximadamente 1 pm y aproximadamente 20 pm, y la pendiente promedia absoluta puede estar entre aproximadamente 2 y aproximadamente 15. Debe apreciarse que las propiedades y técnicas de la pluralidad de microestructuras descritas en el presente documento pueden lograrse usando procesos de fabricación alternativos. Asimismo, debe apreciarse que el uso de la pluralidad de microestructuras para lograr las características ópticas de salida deseadas puede aplicarse a diversos aparatos de tratamiento de fototerapia.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de tratamiento de fototerapia (100, 300) que comprende:

una cama (102) que incluye (i) al menos uno de un material transparente o translúcido, (ii) una superficie (108, 114) que tiene una pluralidad de microestructuras (116, 384) capaces de dispersar la luz, (iii) una superficie inferior (110) y (iv) una pluralidad de superficies laterales (112);

una carcasa (314) que sostiene la cama; y

una fuente de luz (106) soportada por la carcasa, estando colocada la fuente de luz en la carcasa de manera que la luz generada por la fuente de luz se dirija a una de la pluralidad de superficies laterales y se transmita a través del material transparente o translúcido de la cama y a través de la pluralidad de microestructuras de manera que la luz salga de la pluralidad de microestructuras con una distribución más difusa, y

en donde la superficie que tiene la pluralidad de microestructuras es una superficie superior, y en donde la luz generada por la fuente de luz se dirige a una de la pluralidad de las superficies laterales de la cama en un ángulo tal que produce una reflexión interna total de la luz transmutada a través del material transparente o translúcido de la cama y de manera que la luz transmitida a través del material transparente o translúcido de la cama salga de la pluralidad de microestructuras en la superficie superior de la cama.

2. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, que incluye además un sistema de disipación de calor estructurado y dispuesto para disipar el calor del aparato de fototerapia, incluyendo el sistema de disipación de calor un disipador de calor, un ventilador y un respiradero, en donde el disipador de calor se soporta por la carcasa y se acopla a la fuente de luz para disipar el calor generado por esta.

3. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la cama incluye un material reflectante construido y dispuesto para mejorar la reflexión de la luz transmitida a través del material de la cama.

4. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la superficie de la cama se inclina hacia el interior para definir un canal que concentra la luz que sale de la pluralidad de microestructuras con el fin de aumentar un área del cuerpo del paciente expuesta a la luz cuando el paciente está tumbado en la cama.

5. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de microestructuras incluye al menos uno de huecos, grietas o partículas de carbón.

6. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de microestructuras incluye más de 1000 grietas por cada 6,45 centímetros cuadrados (1 pulgada cuadrada).

7. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de microestructuras incluye una pluralidad de huecos con un diámetro entre 20 micrómetros y 200 micrómetros, y en donde una distancia de centro a centro entre la pluralidad de huecos es mayor que dos veces el diámetro de la pluralidad de huecos y menor que diez veces el diámetro de la pluralidad de huecos.

8. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, que incluye además una almohadilla de cubierta que tiene al menos uno de un material transparente o translúcido, la almohadilla de cubierta acoplada de manera sellada a la superficie de la cama para evitar que el líquido entre en contacto con la fuente de luz y para proporcionar un cojín a un paciente cuando el paciente está tumbado en la cama.

9. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la fuente de luz genera una luz con una longitud de onda en el rango de 350 nanómetros y 500 nanómetros.

10. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, que comprende además una unidad de control configurada para controlar la intensidad de la luz generada por la fuente de luz y que incluye una pantalla para mostrar uno o más de (i) temperatura, (ii), tiempo de tratamiento o iii) intensidad de la luz emitida por la fuente de luz.

11. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la superficie que tiene la pluralidad de microestructuras define una rugosidad media entre 1 micrómetro y 20 micrómetros, y una pendiente absoluta media entre 2 y 15.

12. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, que incluye además una fuente de calor, la fuente de calor operable para ayudar a tratar el calor corporal anormalmente bajo de un paciente cuando el paciente está tumbado en la cama, y en donde la fuente de calor se encuentra intercalada entre una primera capa y una segunda capa de la cama.

13. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 12, en donde la fuente de calor incluye un calentador de resistencia fabricado con un material transparente o translúcido.

14. El aparato de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la cama incluye una pluralidad de celdas unitarias construidas y dispuestas para mejorar la portabilidad del aparato, y en donde la pluralidad de celdas unitarias están (i) acopladas de forma desmontable entre sí, o (ii) sujetas entre sí mediante un material de relleno flexible que permite doblar o plegar el aparato de tratamiento de fototerapia.

15. El aparato de tratamiento de fototerapia de la reivindicación 1, en donde la luz se refleja totalmente de forma interna una pluralidad de veces antes de salir de la pluralidad de microestructuras en la superficie superior de la cama.