ÓPTICAS SIMULTÁNEAS

DESCRIPCIÓN

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con dispositivos personales para Ia identificación y diagnóstico de células normales y patológicas del cérvix.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención describe un dispositivo opto-electrónico para Ia identificación y diagnóstico de células normales y patológicas del cérvix, el cual mediante un conjunto de luces indicadoras advierte Ia presencia o ausencia de cáncer o neoplasia en el cérvix.

ANTECEDENTES

Es bien sabido que las espectroscopias eléctrica y óptica son útiles para Ia identificación y diagnóstico temprano de células cancerosas, debido a que Ia identificación de diversos tipos de células está basada en Ia respuesta a una estimulación eléctrica y/o Ia incidencia de luz sobre dichas células; siendo que, Ia respuesta a este estimulo depende de Ia estructura y componentes de las células. Por ejemplo, los tejidos biológicos tienen una impedancia eléctrica característica Ia cual está en función de Ia frecuencia con Ia cual se estimula, esto debido a que el tejido contiene componentes que tienen características resistivas y capacitivas (almacenaje de carga) y de igual forma, son conocidos diversos principios ópticos probados para Ia identificación de tejidos como Ia Fluorescencia Espectroscópica, Ia Espectroscopia Raman y Ia OCT. Se conocen dispositivos personales para Ia identificación y diagnóstico de células cancerosas en cérvix, fundamentados éstos, en Ia respuesta de las células a mediciones eléctricas y ópticas, como el reportado en las patentes:

US 6,026,323 denominada "Tissue diagnostic system" que describe un aparato capaz de realizar dos mediciones que pueden ser o no simultáneas, Ia primera es Ia medición del tiempo de descarga del tejido al ser sometido a una corriente eléctrica producida por el aparato y Ia segunda medición consiste en medir por reflectancia Ia intensidad luminosa del tejido al ser sometido a un estimulo de luz generado por el aparato que es manipulado por un especialista encargado de manipularlo y de interpretar las señales para diagnosticar a su paciente.

MX 261,228 denominada "Dispositivo portátil para prueba de autodiagnóstico de cáncer cérvico uterino por medio de mediciones eléctricas y ópticas simultáneas" que describe un aparato portátil que consta de un cuerpo sólido integrado por una carcasa y una probeta, capaz de ejecutar dos mediciones simultáneas, Ia primera que consiste en Ia medición de Ia impedancia del tejido al ser sometido a un impulso de corriente eléctrica generado y regulado por el dispositivo y Ia segunda medición, que consiste en medir por reflectancia Ia intensidad luminosa de! tejido al ser sometido a un estimulo de luz generado por el dispositivo.

En las patentes anteriormente mencionadas los estímulos de luz generados por cada uno de los dispositivos incide sobre diferentes áreas de tejido; Ia respuesta de intensidad luminosa medida, es de un área de tejido adyacente al estimulado; evidenciando con esto que existe una desviación en los resultados de Ia medición óptica, debido a Io cual, se presenta el dispositivo portátil motivo de esta invención que es capaz de generar mediciones eléctricas y ópticas simultáneas, asegurando que Ia respuesta de Ia medición óptica únicamente es del área de tejido estimulada y no de sus contornos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS FIGURA 1 . Se presenta una vista esquemática lateral del dispositivo de Ia presente invención. FIGURA 2. Se presenta una vista esquemática lateral con líneas ocultas del dispositivo de Ia presente invención FIGURA 3. Se presenta una vista superior con vistas ocultas del dispositivo de Ia presente invención.

FIGURA 4. Se presenta una vista explotada con líneas ocultas del dispositivo de Ia presente invención.

FIGURA 5. Se presenta una vista de Ia guía con cisuras. FIGURA 6. Se presenta una vista isométrica de Ia guía con cisuras. FIGURA 7. Se presenta una vista isométrica de Ia guía. FIGURA 8. Se presenta una vista isométrica del porta lente. FIGURA 9. Se presenta una vista frontal del bisel para sujetar lente.

FIGURA 10. Se presenta una representación esquemática del lente convergente

(convexo por ambos lados).

FIGURA 1 1. Se presenta una vista explotada de Ia punta de Ia probeta. FIGURA 12. Se presenta el ensamble de Ia punta de Ia probeta. Se puede observar en donde termina Ia punta de Ia aguja de los electrodos, y el canal en donde ¡ría Ia gota del material. FIGURA 13. Diagrama a bloques del funcionamiento del dispositivo de Ia presente invención.

FIGURA 14. Se presenta una vista de Ia probeta con líneas ocultas. FIGURA 15. Se presenta una vista isométrica con líneas ocultas de Ia punta de Ia probeta que hace contacto con el cérvix. FIGURA16. Se presenta una vista lateral con líneas ocultas de Ia punta de Ia probeta que hace contacto con el cérvix.

FIGURA 1 7. Se presenta una vista lateral con líneas ocultas de de Ia punta de Ia probeta que hace contacto con el cérvix. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención, se refiere a un dispositivo portátil (ver figura 1), capaz de ejecutar dos mediciones simultáneas, Ia primera que consiste en Ia medición de Ia impedancia del tejido al ser sometido a un impulso de corriente eléctrica generado y regulado por el dispositivo y Ia segunda medición, que consiste en medir por reflectancia Ia intensidad luminosa del tejido al ser sometido a un estímulo de luz generado por el dispositivo. El dispositivo motivo de esta invención (ver figura 1), es un cuerpo único movible y fácil de transportar que presenta un diseño ergonómico, para facilitar Ia manipulación por Ia persona que se va a aplicar Ia prueba, y presenta un resultado en tiempo real, sin requerir tomar muestras físicas del tejido y transportarlas hasta un laboratorio para su exanimación por medio de un citólogo. En Ia figura 1, se presenta una vista esquemática del dispositivo de Ia presente invención, que consta de un cuerpo sólido integrado por una carcasa (2) y una probeta (3), en cuya punta (4) de probeta(ver figuras 15, 16 y 17) se localiza un lente convergente (5) o convexo por ambos lados (no mostrado en Ia figura) para concentrar y enfocar el haz o estímulo de luz en un área determinada del tejido; y de igual forma recibir Ia respuesta de intensidad luminosa, únicamente del área de tejido estimulada y concentrar Ia reflexión o fluorescencia en un punto central en el otro lado de Ia lente, permitiendo con esto focalizar todo el resultado en Ia fibra usada para Ia lectura óptica (fibra conectada al foto detector). De tal manera que el dispositivo se sujeta y manipula por Ia carcasa (2) para introducir así Ia probeta (3) y hacer incidir Ia punta (4) de Ia probeta en el cérvix, y dado que se trata de un dispositivo de autodiagnóstico, el dispositivo emite un sonido a través de una bocina al concluir una medición y Ia misma persona que se realiza Ia prueba puede interpretar por si misma las señales de diagnostico indicadas por el dispositivo a través de los LED 's exteriores (6), ver figura 3. Para medir Ia impedancia del tejido, el dispositivo de Ia invención comprende un FPGA (7) y amplificadores operacionales (8) para generar y regular una salida de corriente eléctrica de 10 A pico a pico a través de dos electrodos de los cuatro electrodos (9) resistentes al lavado, por ejemplo de oro o cloruro de plata. El FPGA (7) y los amplificadores operacionales (8) están dentro de Ia carcasa (2) mientras que los dos electrodos (9) están ubicados en Ia punta (4) de Ia probeta (2), atravesando el portalente (10) y Ia guía (11) con el fin de que ambos electrodos (9) puedan hacer contacto con el tejido para transmitirle Ia corriente eléctrica producida. El dispositivo emplea otros dos electrodos (9) ubicados también en Ia punta (4) de Ia probeta (2) atravesando el portalente (10) y Ia guía (11); y que reciben Ia tensión eléctrica generada por el tejido debido al impulso de corriente eléctrica aplicado por los otros dos electrodos (9). La tensión eléctrica del tejido percibida por los dos electrodos (9) es digitalizada por el FPGA (7) y convertida a un valor de impedancia que es comparado con los rangos de valores de impedancia previamente registrados para tejidos cervicales sanos, tejidos cervicales con precáncer y tejidos cervicales con cáncer y se clasifica como normal o anormal y se indica a través de los LED 's exteriores (6) (ver figura 4). La corriente eléctrica se aplica sobre Ia superficie del tejido; sin embargo, esta no necesariamente se expande por Ia superficie del tejido sino que penetra en el mismo a cierta profundidad, las características de Ia impedancia eléctrica de los tejidos puede ser explicada por cambios en los arreglos de las células y el tamaño del núcleo. Esta relación es Ia base para conocer Ia estructura del tejido partiendo de las mediciones del espectro de impedancia eléctrica, es decir, este patrón nos servirá para diferenciar los tejidos normales de los precancerosos. Los mayores cambios en el tejido precanceroso se dan en Ia subdivisión en las capas de células superficiales y se da un aumento en el tamaño del núcleo. Preferentemente, Ia probeta (3) (ver figura 14) tiene aproximadamente de 7.0 - 12.0 mm de diámetro, y una longitud aproximada de 17 cm, con cuatro electrodos de 0.8 - 1.5 mm de diámetro.

Para medir Ia intensidad luminosa del tejido, el dispositivo de Ia invención comprende el mismo FPGA (7) y un conjunto de LED 's (para generar impulsos de luz en tres diferentes longitudes de onda, por ejemplo, azul, verde y rojo; o un LED multicolor o de espectro blanco capaz de emitir haces de luz de diferentes longitudes de onda dentro del espectro visible 380nm-780nm). El FPGA (7) y los LED ^' s generadores de luz están ubicados en Ia carcasa (2), mientras que Ia luz emitida por estos LED 's se hace llegar por fibras ópticas emisoras (13) hasta Ia guía (11) localizada en el interior de Ia punta (4) de Ia probeta (3). El dispositivo emplea una fibra óptica receptora (12) ubicada en el interior y a Io largo de Ia probeta (3) que van desde Ia guía (11) hasta el fotodiodo (13) ubicado en Ia carcasa (2) con el fin de recibir Ia intensidad luminosa generada por el tejido debido al impulso de luz aplicado por el o los LED 's generadores de luz y transmitido por las fibras ópticas emisoras (12) a Ia lente convergente (5) que concentra el impulso de luz, para transmitirlo a un área especifica del tejido. Las fibras ópticas emisoras (12) mantienen una posición estática debido a que atraviesan el interior de Ia guía (11), ver figura 5, figura 6 y figura 7; Ia guía tiene en su interior los orificios (14) para permitir el paso de las fibras ópticas emisoras (12); se presentan dos diseños de Ia guía, en el primero representado en las figura 5 y figura 6, presenta cisuras (17) para permitir el paso de los electrodos (9); o como se muestra en Ia figura 7, presenta 4 primeras perforaciones (16) para permitir el paso de los electrodos (9). La lente (5) se localiza en un portalente (10), ver figura 8, esta localizado en Ia punta (4) de Ia probeta (2). El portalente (10) presenta a Ia mitad de su longitud un bisel (15) (ver figura 9) para sujetar Ia lente (5),y asegurar que los haces de luz recibidos del tejido se enfoquen en Ia fibra óptica que esta en medio de Ia guía y de igual manera, que el haz de luz de las fibras ópticas emisoras estimule un área especifica del tejido, el portalente tiene 4 perforaciones (18), para permitir el paso de los electrodos, y estas coinciden con las perforaciones o cisuras (16) de Ia guía (11).

Particularmente el lente (5) es convergente, (ver figura 10) con un índice de refracción igual o menor a 1.517 nD, con una cubierta para disminuir el porcentaje de reflección. El lente es seleccionado convergente, dado que transmite el haz de luz que incide sobre el, de igual forma en un sentido que en otro, por Io tanto presenta dos focos equidistantes. Además con Ia geometría del lente se asegura que Ia aberración cromática disminuya.

El diámetro del lente es menor que el diámetro de Ia punta de Ia probeta, para permitir su posicionamiento, que esta determinado por el punto focal (BFL y EFL, descritos mas adelante). Por ejemplo, para un lente de 3 mm de diámetro las medidas se presentan a continuación;

CT Ancho del centro de Ia lente; 1.80 mm ET Ancho de Ia arista de Ia lente; 1.41 mm

BFL Distancia entre Ia ultima superficie del lente y el punto focal; 5.37 mm

EFL Distancia entre el plano principal del lente y el punto focal; 6.00 mm

R1 Primer diámetro; 5.88 mm

R2 Segundo diámetro; -5.88 mm

El lente convergente de elección puede ser BK7, con una cubierta para disminuir el porcentaje de reflección.

En Ia figura 11 se presenta para mayor ilustración una vista explotada de Ia punta de Ia probeta, y en Ia figura 12, se muestra el ensamble de Ia punta de Ia probeta, se pueden observar: el punto donde se localizan las puntas de los electrodos, y un espacio libre (19) después de Ia punta del electrodo para ubicar ahí una gota de material para Ia conducción de Ia corriente con el tejido.

La intensidad luminosa del tejido percibida por el fotodiodo (13) es digitalizada por el FPGA (7) y convertida a un valor de intensidad luminosa que es comparado con los rangos de valores de intensidad luminosa previamente registrados para tejidos cervicales sanos, tejidos cervicales con precáncer y tejidos cervicales con cáncer. La figura 13 muestra el diagrama de flujo del funcionamiento del dispositivo, donde el FPGA (7) envía simultáneamente dos señales, una señal óptica (20) y una señal eléctrica (21). La señal óptica (20) que consiste en haces de luz en diferentes rangos de longitud de onda (preferentemente azul, verde y rojo), que inciden sobre un área determinada de tejido, y este tejido en respuesta al estímulo, emite un valor de intensidad luminosa (22), al FPGA (7).

La señal eléctrica (21) que consiste en una corriente de 10 μA pico a pico incide sobre Ia superficie del tejido, y este tejido en respuesta al estímulo, emite un valor de ¡mpedancia (23), al FPGA (5).

El FPGA (7) recibe Ia señal eléctrica (23) y Ia intensidad luminosa (22) del tejido estimulado, a través de los electrodos (9) y fotodiodos (13) respectivamente, compara estos valores con valores de impedancia e intensidad de tejido almacenados y preestablecidos y provee un resultado de Ia prueba, emitiendo una señal (24) para activar uno de los LED 's exteriores (6), indicadores de resultado y otra señal para activar Ia bocina que emitirá el sonido que indica el final de Ia medición.

Es recomendable realizar al menos cuatro mediciones, a fin de realizar un barrido en el cérvix para obtener un resultado promedio de diferentes mediciones con mayor exactitud, y los resultados de estas mediciones son guardados en una memoria.

Cabe mencionar que Ia descripción de Ia solicitud de patente no indica un tamaño del dispositivo; por Ia forma del dispositivo, su configuración y por Ia proporción guardada entre Ia carcasa y Ia probeta que se muestra en Ia Figura 1, aunado a su descripción y a Ia aplicación en particular del mismo, se infiere que se trata de un dispositivo portátil de tamaño adecuado para ser manipulado por una sola mano.