WO2020226517A2 - Lámpara de fototerapia para el tratamiento de la ictericia neonatal basado en tecnologia led azul - Google Patents
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Definitions
- the present invention refers to a phototherapy lamp to guarantee a spectral irradiance level greater than 30 uW / cm ⁇ / nm with a uniformity greater than 0.9 within an effective irradiated area.
- neonatal phototherapy lamps based on blue LED technology, basically all of these with a uniformity level between 0.4 and 0.5 within an effective irradiated area with a determined measurement height, a peak wavelength and an irradiance level (Ebi ) provided by the manufacturer.
- Ebi irradiance level
- Total irradiance to degrade bilirubin (Ebi) It is a value measured with a radiometer whose spectral sensitivity is adjusted to total irradiance in the wavelength range between 400 and 550 nm.
- Uniformity ratio It is the ratio between minimum Ebi and maximum Ebi within a certain effective irradiated area, this must be greater than or equal to 0.4, or in other words, greater than or equal to 40%.
- Effective Irradiated Area Treatment surface on which the newborn rests to receive phototherapy light.
- the 60cm x 30cm area is used as a standard size surface.
- the main antecedents are those shown in table 1.
- the present invention consists in the development of a neonatal phototherapy lamp based on blue LED technology with a uniformity of 0.94 and a spectral irradiance level of
- the uniformity ratio is one of the parameters of great importance to combat efficiently neonatal jaundice caused by increased level of bilirubin in the blood. According to the International Electrotechnical Commission (IEC), it mentions in standard 60601-2-50 that this ratio should be greater than 0.4, ideally a value close to 1.
- IEC International Electrotechnical Commission
- the present innovation proposes to provide a uniformity level of 0.94, by means of an LED matrix dimensioned by an irradiance distribution method in an effective irradiated area according to the LED modeling as a Gaussian approximation. This will allow the irradiance level of 45uW / cm ⁇ / nm to be the most stable along the irradiated surface, ensuring that the newborn receives the same treatment for any movement within its crib.
- Table 2 and Table 3 the differences between the invention and the background are shown in Table 2 and Table 3.
- the development of the phototherapy lamp with a uniformity of 0.94 and an irradiance level of 45uW / cm ⁇ / nm is made up of an energy stage, a control stage, a power stage and an irradiance stage; which, in the latter, greater detail will be provided as it is the stage where innovation applied to phototherapy lamps mainly lies
- the irradiance stage consists of an irradiation module, a ventilation module and a power module, as shown in Figure 4, Figure 5 and Figure 6 respectively.
- figure 1 the block diagram of the irradiation stage is shown.
- the phototherapy lamp consists of the following parts, as shown in figure 3.
- the irradiation module consists of the following devices, as shown in figure 4.
- the fan module consists of the following devices, as shown in figure 5.
- the power module consists of the following devices, as shown in figure 6.
- the control panel consists of the following parts, as shown in figure 7.
- the control module consists of the following devices, as shown in figure 8
- the peripheral module consists of the following devices, as shown in Figure 9.
- the power supply consists of the following parts, as shown in figure 10.
- the irradiance calibrator consists of the following part, as shown in figure 11.
- Figure 1 Block diagram of the irradiation stage.
- FIG. 1 Developed phototherapy equipment and its parts.
- Figure 3. Phototherapy lamp and its parts.
- additional elements to the LED were selected, such as the temperature sensor with a measurement range of 0 ° C to 100 ° C, the heat sink with thermal resistance of 3 ° C / W, the fan according to the size of the heat sink heat chosen.
- a 24 V 10A DC voltage source was selected to power the 3 branches of 2 LEDs each in parallel, a 12V 5 A DC voltage source to power the fans in parallel and the positive power supply.
- a DC voltage source of -12V 5A to energize the negative supply of the operational amplifier
- a DC voltage source of 5V 5A to energize the digital part and finally the cable necessary to support the consumption current for each element.
- the implementation of the LED matrix of the irradiation module is shown. For this, 3 mm blue aerifico was used.
- Figure 5 shows the implementation of the ventilation matrix with 6 fans, one for each LED. For this, a 3mm lead color aerifico was used.
- the phototherapy lamp was validated electronically with calibrated measuring instruments and medically at the National Maternal Perinatal Institute, through phototherapy treatments in newborns.
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Abstract
Lámpara de fototerapia para el tratamiento de la ictericia neonatal que consiste de una matriz de irradiancia de LEDs azul de alta potencia en un orden de 3 filas por 2 columnas caracterizado por entregar alta uniformidad y alta irradiancia mediante un método de distribución en un área irradiada efectiva; el cual, permite que el recién nacido reciba de forma óptima y uniforme el mismo tratamiento ante cualquier movimiento dentro de la superficie de irradiación. Esta invención permite degradar la bilirrubina en menos tiempo y por ende reducir el tiempo de hospitalización del paciente.
Description
LÁMPARA DE FOTOTERAPIA PARA EL TRATAMIENTO DE LA ICTERICIA NEONATAL BASADO EN TECNOLOGÍA LED AZUL
1.1 Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una lámpara de fototerapia para garantizar un nivel de irradiancia espectral mayor a 30 uW/cm^/nm con una uniformidad mayor a 0.9 dentro de un área irradiada efectiva.
1.2 Antecedentes
Existen diferentes lámparas de fototerapia neonatales basados en tecnología LED azul, básicamente todas estas con un nivel de uniformidad comprendido entre 0.4 y 0.5 dentro de un área irradiada efectiva con una altura de medición determinada, una longitud de onda pico y un nivel de irradiancia (Ebi) dispuesto por el fabricante.
Por ello para entender lo que se mencione en líneas posteriores, es necesario precisar los siguientes conceptos:
Irradiancia total para degradar bilirrubina (Ebi): Es un valor medido con un radiómetro cuya sensibilidad espectral está ajustada a la irradiación total en el rango de longitud de onda comprendido entre 400 y 550 nm.
Relación de uniformidad: Es la relación entre Ebi mínimo y Ebi máximo dentro de una determinada área irradiada efectiva, esta debe ser mayor o igual a 0.4, o dicho de otra forma, mayor o igual al 40%.
Área irradiada efectiva: Superficie de tratamiento sobre la cual descansa el recién nacido para recibir luz de fototerapia. El área de 60 cm x 30 cm se utiliza como una superficie de tamaño estándar.
Los principales antecedentes son los que se muestran en la tabla 1.
1.3 Descripción de la invención
La presente invención consiste en el desarrollo de una lámpara de fototerapia neonatal basado en tecnología LED azul con una uniformidad de 0.94 y un nivel de irradiancia espectral de
45uW/cm2/nm.
La relación de uniformidad es uno de los parámetros de gran importancia para combatir
eficientemente la ictericia neonatal ocasionada por el incremento del nivel de bilirrubina en la sangre. Según la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) menciona en el estándar 60601- 2-50 que esta relación debe ser mayor a 0.4, siendo lo ideal un valor cercano a 1.
Sin embargo, actualmente se brinda una ineficiente uniformidad de irradianciapor parte de los equipos de fototerapia existentes en el mercado, alcanzando niveles comprendidos entre 0.4 y 0.5.
Por ello la presente innovación propone brindar un nivel de uniformidad de 0.94, mediante una matriz LED dimensionada por un método de distribución de irradiancia en un área irradiada efectiva según el modelamiento del LED como una aproximación Gaussiana. Esto permitirá que el nivel de irradiancia de 45uW/cm^/nm sea lo más estable a lo largo de la superficie irradiada, logrando garantizar que el recién nacido reciba el mismo tratamiento ante cualquier movimiento dentro de su cuna. A continuación, se muestra en la tabla 2 y la tabla 3 las diferencias entre la invención y los antecedentes.
El desarrollo de la lámpara de fototerapia con una uniformidad de 0.94 y un nivel de irradiancia de 45uW/cm^/nm está conformado por una etapa de energía, una etapa de control, una etapa de potencia y una etapa de irradiancia; el cual, en esta última se brindará mayor detalle por ser la etapa donde principalmente radica la innovación aplicada a lámparas de fototerapia
La etapa de irradiancia consta de un módulo de irradiación, un módulo de ventilación y un módulo de potencia, tal como se muestra en la figura 4, figura 5 y figura 6 respectivamente.
En la figura 1, se muestra el diagrama de bloques de la etapa de irradiación.
Las partes que conforman el equipo desarrollado se muestran en la figura 2.
(a) Lámpara de fototerapia.
(b) Panel de control.
(c) Fuente de energía.
(d) Calibrador de irradiancia.
(e) Software de supervisión
La lámpara de fototerapia consta de las siguientes partes, tal como se muestra en la figura 3.
(a.1) Módulo de irradiación.
(a.2) Módulo de ventilación.
(a.3) Módulo de potencia.
El módulo de irradiación consta de los siguientes dispositivos, tal como se muestra en la figura 4.
(a.1.1) LED de 10W color azul con disipador de aluminio
(a.1.2) Tira de LED color blanco.
(a.1.3) Sensor de temperatura.
El módulo de ventilación consta de los siguientes dispositivos, tal como se muestra en la figura 5.
(a.2.1) Ventilador de 6cm x 6cm
(a.2.2) Tarjeta electrónica para el ordenamiento de las conexiones.
El módulo de potencia consta de los siguientes dispositivos, tal como se muestra en la figura 6.
(a.3.1) Transistor Mosfet.
(a.3.2) Optoacoplador.
(a.3.3) Diodo Zener.
(a.3.4) Ventilador axial.
(a.3.5) Resistencia eléctrica.
(a.3.6) LED 10 mm.
(a.3.7) Bornera simple de 2 polos
(a.3.8) Bornera de alto amperaje.
El panel de control consta de las siguientes partes, tal como se muestra en la figura 7.
(b.l) Módulo de control.
(b.2) Módulo de periféricos.
El módulo de control consta de los siguientes dispositivos, tal como se muestra en la figura 8
(b.1.1) Microcontrolador PIC.
(b.1.2) Circuito Integrado de comunicación serial.
(b.1.3) Circuito integrado de un reloj en tiempo real.
(b.1.4) Pila de alimentación del circuito integrado de reloj en tiempo real. (b.1.5) Condensador cerámico.
(b.1.6) Condensador electrolítico.
(b.1.7) Trimmer
(b.1.8) Resistencia eléctrica.
(b.1.9) Conectar Spadin hembra.
(b.1.10) Conectar Spadin macho.
(b.1.11) Bornera simple.
(b.1.12) Bornera de 90 grados.
(b.1.13) Bornera de alto amperaje
El módulo de periféricos consta de los siguientes dispositivos, tal como se muestra en la figura 9.
(b.2.1) Pantalla de cristal líquido.
(b.2.2) Teclado matricial.
(b.2.3) Interruptor de encendido - apagado.
(b.2.4) Botón de reinicio.
(b.2.5) LED.
La fuente de energía consta de las siguientes partes, tal como se muestra en la figura 10.
(c. l) Fuente de alimentación +/-12V
(c.2) Fuente de alimentación 5V
(c.3) Fuente de alimentación 24 V
El calibrador de irradiancia consta de la siguiente parte, tal como se muestra en la figura 11.
(d. l) Módulo de sensado
1.4 Descripción de figuras.
Figura 1. Diagrama de bloques de la etapa de irradiación.
Figura 2. Equipo de fototerapia desarrollado y sus partes.
Figura 3. Lámpara de fototerapia y sus partes.
Figura 4. Módulo de irradiación y sus dispositivos.
Figura 5. Módulo de ventilación y sus dispositivos.
Figura 6. Módulo de potencia y sus dispositivos.
Figura 7. Panel de control y sus partes.
Figura 8. Módulo de control y sus dispositivos.
Figura 9. Módulo de periféricos y sus dispositivos.
Figura 10. Fuente de energía y sus partes.
Figura 11. Calibrador de irradiancia y sus partes. 1.5 Descripción de cómo llevar a la práctica la invención.
Primeramente, se seleccionó los elementos adicionales al LED, como el sensor de temperatura con un rango de medición de 0°C a 100°C, el disipador de calor con resistencia térmica de 3°C/W, el ventilador según el tamaño del disipador de calor elegido. Respecto a los elementos eléctricos se seleccionó una fuente de voltaje DC de 24 V 10A para energizar de forma paralela las 3 ramas de 2 LEDs cada una, una fuente de voltaje DC de 12V 5 A para energizar los ventiladores de forma paralela y la alimentación positiva del amplificador operacional, una fuente de voltaje DC de -12V 5A para energizar la alimentación negativa del amplificador operacional, una fuente de voltaje DC de 5V 5A para energizar la parte digital y finalmente el cable necesario para soportar la corriente de consumo por cada elemento. En la figura 4, se muestra la implementación de la matriz de LEDs del módulo de irradiación. Para ello se usó aerifico de 3 mm color azul. En la figura 5, se muestra la implementación de la matriz de ventilación con 6 ventiladores, uno para cada LED. Para ello se usó aerifico de 3mm color plomo.
Finalmente, la lámpara de fototerapia fue validada electrónicamente con instrumentos de medición calibrados y médicamente en el Instituto Nacional Materno Perinatal, mediante tratamientos de fototerapia en recién nacidos.
Claims
1. Lámpara de fototerapia para el tratamiento de la ictericia neonatal que comprende una matriz de irradiancia de 6 LEDs azul de alta potencia, caracterizado por entregar un nivel de irradiancia de 45uW/cm^/nm con una uniformidad de 0.94; el cual, esto permite que la uniformidad de irradiancia sea la misma en cualquier parte de la superficie a irradiar durante el tratamiento aplicado.
2 Lámpara de fototerapia para el tratamiento de la ictericia neonatal, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de entregar un nivel de irradiancia de 45uW/cm^/nm con una uniformidad de 0.94 a partir de una distribución adecuada de LEDs en un orden de 3 filas por 2 columnas.
Applications Claiming Priority (2)
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