WO2010146203A2 - Dispositivo portátil para la autovisualización de células sanguíneas en la retina. - Google Patents

Dispositivo portátil para la autovisualización de células sanguíneas en la retina. Download PDF

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    • A61B3/1241—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes specially adapted for observation of ocular blood flow, e.g. by fluorescein angiography
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Definitions

  • Ophthalmology has undergone an enormous advance in the last decades thanks to the technological contributions that the electronic revolution of the late twentieth century has brought to the field of medical instrumentation.
  • the miniaturization of all types of electronic measuring and surgical devices has greatly facilitated the detection and intervention of various ocular pathologies.
  • the eye disorders specifically related to the retina are very diverse. Since this is responsible for the final uptake of the light intensity carried by the rest of the optical elements present in the eye, and being located at the bottom of the eye, the diagnosis and treatment of said disorders is especially relevant and delicate.
  • the cells of the retina are irrigated by a multitude of capillaries, where blood is transported with the necessary nutrients for said cells.
  • the techniques for the visualization of the fundus allow to see the microvascular network present just in front of the retina, which does not obstruct the normal vision of the eye given its small size.
  • the invention proposed in this document is a compact, portable and easy-to-use instrument that allows the patient to assess in a few seconds whether there is correct blood flow in his retina and therefore serve to self-detect pathologies such as vascular retinopathies, arteriosclerosis or Ia diabetic retinopathy among others.
  • the instrument object of the present invention can be used for didactic and educational purposes in the areas of Optics-Optometry, Ophthalmology and Visual Health.
  • the patient would be the direct utility of the device itself, which is used as a telescope or telescope because it has an eyepiece to look at. Its design allows the patient to observe the movement of their blood cells in the bloodstream that irrigates the retina, thanks to the diffraction of the light that these corpuscles produce.
  • T represents a hollow element that houses the rest of the components
  • L an LED
  • F an interferential filter
  • C an electronic protection circuit of the LED / element that allows to protect the LED of surges
  • X a power supply.
  • the present invention relates to the design of an opto-electronic device for the self-visualization of blood cells present in the observer's retina.
  • the device (Figure 1) comprises the following elements:
  • the mode of operation is as follows:
  • the observer or patient, to use the device will look through the eyepiece (O) provided at one end of the tube. What you will see at first will be a homogeneous illuminated background illuminated in violet blue color and immediately afterwards - under normal conditions - you should begin to observe small black and mobile corpuscles on the blue background. These corpuscles are but the diffractional shadow produced at all times by the blood cells on the retina. The movement of these blood cells is synchronized with the heart rhythm, which can be checked by taking the pulse simultaneously. Analyzing the speed of movement of the corpuscles displayed on the device, and the amount thereof in the entire image, it can be inferred whether the blood flow in the retina is normal or not.
  • the LED By supplying a continuous current to the LED, and thanks to the protection element (C), the voltage that falls on the LED will never exceed the breaking voltage of this small light source, since the resistance will absorb any possible excess voltage, with Io which we protect the circuit In these circumstances the LED should emit blue light.
  • the LED light is passed through an interferential filter whose transmittance peak is in said wavelength.
  • a converging eye lens is introduced as the last element, whose focus object will coincide with the position of the interference filter. In this way, the light rays at the exit of the eyepiece (those that reach the observer) will form a collimated beam, and the observer will appreciate, when looking through said eyepiece, a perfectly homogeneous field of violet blue color. It is on this light field where the observer will be able to appreciate the blood cells of his moving retina.
  • the elements that make up our invention are of reduced cost, and the replacement or repair of said elements is simple and cheap.
  • the arrangement of the components in the tube allows a robust and resistant final design, which presents no risk to the observer of electric shock or burn due to high temperatures.
  • LED peak wavelength 420nm.
  • LED brightness IOOOmcd for a current of 12mA.
  • LED type Radial type encapsulation, 30 ° beam opening.
  • Wavelength of the interference filter 420nm.
  • Figure 1 which comprises:
  • a hollow cylindrical tube to accommodate the entire device.
  • An LED light source Light Emitting Diode
  • An AC / DC transformer that serves as a DC power supply for the LED.
  • An electrical resistance located between the LED and the transformer and in series with both, to protect the LED from possible surges.
  • An interference filter with maximum transmittance located in the blue part of the visible spectrum, preferably 420nm wavelength.

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Abstract

La invención propuesta en este documento es un instrumento compacto, portátil y fácil de utilizar, que permite al propio paciente evaluar en pocos segundos si existe riego sanguíneo correcto en su retina y por tanto servir para autodetectar patologías como retinopatías vasculares, la arterioesclerosis o la retinopatía diabética entre otras.

Description

DISPOSITIVO PORTÁTIL PARA LA AUTOVISUALIZACIÓN DE CÉLULAS SANGUÍNEAS EN LA RETINA.
SECTOR DE LA TÉCNICA
Material y equipo eléctrico, electrónico y óptico. Oftamología.
ESTADO DE LA TÉCNICA
La Oftalmología ha experimentado un increíble avance en las últimas décadas gracias a las aportaciones tecnológicas que Ia revolución electrónica de finales del siglo XX ha traído al campo de Ia instrumentación médica. Así, por ejemplo, Ia miniaturización de todo tipo de dispositivos electrónicos de medida y quirúrgicos ha permitido facilitar en gran medida Ia detección e intervención de diversas patologías oculares.
Existen diversos instrumentos médicos en el campo del tratamiento y detección de lesiones oculares basados en Ia última tecnología electrónica [Paul L. Kaufman y Albert AIm (editores), "Adler's Physiology of the Eye", tenth edition, Mosby, Incorporated, 2002] como es Ia utilización de LEDs (Light Emitting Diodes) es corriente en los medidores de campo visual, o el empleo de sofisticados detectores fotoelectrónicos y circuitos de control de tiempo real (RTC) en los aberrómetros. Aunque, sin duda, Ia prueba más clara de este hecho sean los complejos instrumentos para cirugía láser de Ia córnea, en los que se emplean cámaras digitales, programas de control automático de Ia posición ocular, y completos sistemas de procesamiento de datos, además del propio láser de gran potencia.
Los trastornos oculares específicamente relacionados con Ia retina son muy diversos. Al ser ésta Ia responsable de Ia captación final de Ia intensidad lumínica transportada por el resto de elementos ópticos presentes en el ojo, y al estar situada en el fondo del ojo, el diagnóstico y tratamiento de dichos trastornos es especialmente relevante y delicado. Las células de Ia retina se encuentran irrigadas por multitud de capilares, a donde es transportada Ia sangre con los nutrientes necesarios para dichas células. Las técnicas para Ia visualización del fondo de ojo (oftalmoscopio directo, oftalmoscopio indirecto, retinógrafo, angiógrafo, etc.), permiten ver Ia red microvascular presente justo delante de Ia retina, las cuales no entorpecen Ia visión normal del ojo dado su reducido tamaño.
Sin embargo, observar el flujo sanguíneo en esta zona es tarea imposible de forma directa, pues no se puede acceder a estructuras intraoculares tan pequeñas sin dañar el ojo.
También existen prototipos, diseñados con fines divulgativos, que permiten observar las células sanguíneas en retina gracias a Ia difracción que dichos corpúsculos producen cuando se les ilumina con luz quasi-monocrómatica de una determinada longitud de onda centrada en Ia zona azul del espectro visible. Sin embargo, dichos diseños no utilizan dispositivos ópticos y electrónicos avanzados, poseen un tamaño y peso demasiado grande, presentan un consumo de energía elevado y disipan tanto calor que se hacen necesarios sistemas de ventilación para evitar posibles daños a las personas que los manejan y utilizan.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención propuesta en este documento es un instrumento compacto, portátil y fácil de utilizar, que Ie permita al propio paciente evaluar en pocos segundos si existe riego sanguíneo correcto en su retina y por tanto servir para autodetectar patologías como retinopatías vasculares, Ia arterioesclerosis o Ia retinopatía diabética entre otras. Al mismo tiempo, el instrumento objeto de Ia presente invención puede ser utilizado con fines didácticos y educativos en las áreas de Óptica-Optometría, Oftalmología y Salud Visual. El paciente sería el propio utilitario directo del dispositivo, el cual es utilizado a modo de catalejo o telescopio pues dispone de un ocular por el que mirar. El diseño del mismo permite al propio paciente observar el movimiento de sus células sanguíneas en el torrente sanguíneo que irriga Ia retina, gracias a Ia difracción de Ia luz que dichos corpúsculos producen.
Nuestro diseño permite que el dispositivo tenga un tamaño y peso muy reducidos, así como un consumo de potencia eléctrica durante su utilización menor de 1 watio. Todo ello sin ir en detrimento de Ia calidad de Ia imagen diagnóstica, por Io que se trata de un instrumento sofisticado, avanzado, fácilmente transportable, portátil y muy indicado para los fines descritos anteriormente.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Esquema del aparato propuesto.
Se presenta un esquema de Ia invención, donde T representa un elemento hueco que aloja el resto de componentes, L un LED, F un filtro interferencial, O una lente ocular, C un circuito electrónico de protección del LED/elemento que permite proteger el LED de sobretensiones y X una fuente de alimentación eléctrica.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere al diseño de un dispositivo opto-electrónico para Ia autovisualización de las células sanguíneas presentes en Ia retina del observador.
El dispositivo (Figura 1 ) comprende los siguientes elementos:
a) Un tubo cilindrico hueco (T) en cuyo interior se alojará todos el dispositivo. b) Una fuente de luz (L) tipo LED (Light Emitting Diode) preferiblemente con fuerte emisión en Ia parte azul del espectro visible. c) Una fuente de alimentación eléctrica (X) de corriente continua. d) Un elemento (C), situado entre el LED y Ia fuente de alimentación (X), que permita proteger al LED de posibles sobretensiones, como por ejemplo un resistencia eléctrica o, preferiblemente, un circuito electrónico que realice esa función de protección. e) Un filtro interferencial (F) con transmitancia máxima situada en Ia parte azul del espectro visible, preferiblemente entre 400nm y 440nm de longitud de onda. f) Una lente ocular (O) de tipo convergente.
El modo de operación es el siguiente:
El observador o paciente, para utilizar el dispositivo, mirará a través del ocular (O) provisto en un extremo del tubo. Lo que observará en un primer momento será un fondo iluminado homogéneo iluminado de color azul violáceo e inmediatamente después -en condiciones normales- deberá comenzar a observar pequeños corpúsculos negros y móviles sobre el fondo azul. Estos corpúsculos no son sino Ia sombra difraccional producida en cada instante por las células sanguíneas sobre Ia retina. El movimiento de estas células de sangre está sincronizado con el ritmo cardiaco, Io que puede comprobarse al tomarse el pulso de forma simultánea. Analizando Ia velocidad del movimiento de los corpúsculos visualizados en el dispositivo, y Ia cantidad de los mismos en toda Ia imagen, se puede inferir si el riego sanguíneo en retina es normal o no.
Al suministrar una corriente continua al LED, y gracias al elemento de protección (C), Ia tensión que cae en el LED nunca superará Ia tensión de ruptura de esta pequeña fuente de luz, pues Ia resistencia absorberá cualquier posible exceso de tensión, con Io cual protegemos el circuito. En estas circunstancias el LED debe emitir luz de color azul.
Para poder visualizar de forma óptima los glóbulos rojos en retina, es necesario que al observador Ie llegue luz cuasi-monocromática, a ser posible con una longitud de onda cercana a los 420nm [2]. Para ello, se hace pasar Ia luz del LED a través de un filtro interferencial cuyo pico de transmitancia se encuentra en dicha longitud de onda. Con el fin de facilitar Ia visión al observador durante el experimento o sesión clínica, se introduce como último elemento una lente ocular convergente, cuyo foco objeto coincidirá con Ia posición del filtro interferencial. De esta forma, los rayos de luz a Ia salida del ocular (los que llegan al observador) formarán un haz colimado, y el observador apreciará, al mirar a través de dicho ocular, un campo perfectamente homogéneo de color azul violáceo. Es sobre este campo de luz donde el observador podrá apreciar las células sanguíneas de su retina en movimiento.
Tras testear el dispositivo con algunos sujetos, hemos comprobado que en todos los casos Ia visualización de las células sanguíneas era inmediata, cómoda y eficaz.
Las dimensiones y disposición de los elementos que componen el aparato permiten construir un sistema reducido que Io hacen portátil, compacto y susceptible de ser construido a nivel industrial. Las ventajas de nuestra propuesta frente a otros dispositivos similares radican en su reducida emisión térmica, casi nulo consumo de energía, poco peso y tamaño.
Además, los elementos que componen nuestra invención son de coste reducido, y Ia sustitución o reparación de dichos elementos es sencilla y barata. La disposición de los componentes en el tubo permite un diseño final robusto y resistente, que no presenta riesgo alguno para el observador de descarga eléctrica o quemadura por altas temperaturas.
MODO DE REALIZACIÓN
Los mejores resultados se consiguen ajusfando el sistema con los siguientes parámetros:
• Voltaje de entrada: 12V DC.
• Resistencia de protección del LED: 1 kΩ.
• Longitud de onda de pico del LED: 420nm. • Luminosidad del LED: IOOOmcd para una corriente de 12mA.
• Tipo de LED: encapsulado tipo Radial, 30° de apertura del haz.
• Longitud de onda del filtro interferencial: 420nm.
• Distancia del LED al filtro interferencial: 3cm. • Distancia del filtro interferencial al ocular (distancia focal del ocular):
4cm.
• Distancia del ocular al ojo del observador: 3cm.
• Diámetro exterior del tubo hueco: 3cm.
• Diámetro interior del tubo hueco: 2.7cm
Con estos elementos y sus parámetros se configura el aparato mostrado en Ia Figura 1 , que comprende:
a) Un tubo cilindrico hueco para alojar todo el dispositivo. b) Una fuente de luz tipo LED (Light Emitting Diode) preferiblemente con fuerte emisión en Ia parte azul del espectro visible. c) Un transformador AC/DC que sirva de fuente de alimentación de corriente continua para el LED. d) Una resistencia eléctrica situada entre el LED y el transformador y en serie con ambos, para proteger el LED de posibles sobretensiones. e) Un filtro interferencial con transmitancia máxima situada en Ia parte azul del espectro visible, preferiblemente 420nm de longitud de onda. f) Una lente ocular de tipo convergente con una potencia óptima de +25D.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, que comprende los siguientes elementos: a) Un elemento hueco que permita alojar el resto de componentes. b) Una fuente de luz tipo LED (Light Emitting Diode) c) Un elemento que permita proteger el LED de posibles sobretensiones. d) Un filtro interferencial azul colocado en Ia zona de emisión de luz del LED del punto b). e) Una lente ocular de tipo convergente f) Una fuente de alimentación eléctrica
2.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia longitud de onda de máxima emisión del LED y de máxima transmitancia del filtro interferencial sea 420nm.
3.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de protección eléctrica del LED sea una resistencia de 1kΩ.
4.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de protección eléctrica del LED sea un circuito electrónico diseñado al efecto.
5.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia lente ocular convergente tenga una potencia de +25D.
6.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia fuente de alimentación de corriente continua sea un transformador AC/DC de tensión de salida 12V.
7.- Aparato para Ia autovisualización de las células sanguíneas en retina, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia fuente de alimentación de corriente continua sea un conjunto de baterías o pilas cuya tensión de salida sean 12V.
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