ES2616243T3 - Dispositivo para la estimulación de termorreceptores - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la estimulación de termorreceptores con termoexcitaciones colocados en la piel de un paciente, donde - el dispositivo presenta varias unidades (60) de estimulación no invasivas para irradiar la piel del paciente con radiación electromagnética, y una unidad de control, - por absorción de la radiación electromagnética en la piel del paciente, se generan termoexcitaciones, - las unidades (60) de estimulación presentan respectivamente una superficie principal, por la cual se emite la radiación electromagnética, y varias superficies laterales, en las que se han previsto elementos (61, 62) de conexión primero y segundo, - las unidades (60) de estimulación pueden conectarse mutuamente por medio de los elementos (61, 62) de conexión primero y segundo, y - por medio de los elementos (61, 62) de conexión primero y segundo se puede establecer una unión mecánica de las unidades (60) de estimulación, caracterizado por que - por medio de los elementos (61, 62) de conexión primero y segundo se puede establecer una conexión eléctrica de las unidades (60) de estimulación, - las unidades (60) de estimulación presentan respectivamente exactamente en una superficie lateral un primer elemento (61) de conexión y en todas las restantes superficies laterales un segundo elemento (62) de conexión y donde los elementos (61, 62) de conexión primero y segundo se han configurado de tal modo que encajen mutuamente y con ello establezcan una unión, y - cada unidad (60) de estimulación está conectada eléctricamente con la unidad de control a través de las unidades (60) de estimulación interconectadas con la respectiva unidad (60) de control y la unidad de control.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo para la estimulacion de termorreceptores

La invencion se refiere a un dispositivo para la estimulacion de termorreceptores con termoexcitacion colocados en la piel de un paciente.

Para muchas enfermedades, en las que se presenta una sincronizacion neuronal intensificada como, por ejemplo, disfunciones fuertemente perceptibles tras un derrame cerebral o un smdrome de intestino irritable, no existe hoy en dfa terapia suficiente alguna. Caracterfstico de estas enfermedades es que, a consecuencia de la sincronizacion sobreintensificada patologicamente y de los enlaces por puentes reforzados patologicamente ligados con ello de los complejos celulares nerviosos afectados, se perturba o bien se limita la actividad celular nerviosa sana, y en vez de ello se establecen muestras espacio-temporales patologicas (por ejemplo, en el marco de una mala adaptation).

En estas enfermedades, tfpicamente se sobrepasan sincronicamente, activamente complejos celulares nerviosos limitados, por ejemplo, en el cerebro o en los ganglios enterales. Es decir, un gran numero de neuronas forma potenciales activos sincronicamente; las neuronas implicadas queman en exceso sincronicamente. En el caso de sanas, por el contrario, las neuronas queman en dichas zonas del cerebro de modo cualitativamente diferente, por ejemplo, de un modo sin correlation.

El documento US 2005/0 085 875 A1 revela un dispositivo estructurado modularmente para la estimulacion con termoexcitaciones.

Se le plantea al invento el problema de proporcionar un dispositivo para la estimulacion con termorreceptores, con el que se pueda conseguir una falta de sincronizacion mas eficiente en comparacion con el estado actual de la tecnica y un olvido largamente conservado de los enlaces por puente sinapticos patologicos.

La position del problema planteado a la invencion se resuelve por las caracterfsticas de la revindication 1. Perfeccionamientos y configuraciones ventajosos de la invencion se dan en las reivindicaciones subordinadas.

La invencion se explica, a continuation, mas detalladamente a modo de ejemplo en relation con los dibujos. En ellos se muestra:

La Figura 1, una representation esquematica de un dispositivo para la estimulacion de termorreceptores colocados en

la piel de un paciente durante el funcionamiento;

la Figura 2, una representacion del coeficiente de absorcion para el agua;

la Figura 3, una representacion del porcentaje calculado de la radiation absorbida en funcion de la longitud de onda para diferentes profundidades de absorcion;

las Figuras 4A a 4D, representaciones esquematicas de diferentes configuraciones de una unidad de estimulacion para generar radiacion electromagnetica de diferentes longitudes de onda;

las Figuras 5A a 5F, representaciones esquematicas de diferentes configuraciones de una unidad de estimulacion para la formation de la radiacion electromagnetica emitida;

las Figuras 6H a 6I, representaciones esquematicas de diferentes elementos opticos para generar radiacion electromagnetica distribuida homogeneamente;

las Figuras 7A a 7C, representaciones esquematicas de una configuracion de una unidad de estimulacion para generar termoexcitaciones;

las Figuras 8 a 10, representaciones esquematicas de configuraciones de un dispositivo para la termoestimulacion con uno o varios laseres u otros irradiadores de de calor para generar radiacion electromagnetica; las Figuras 11A y 11B, representaciones esquematicas de una configuration de un dispositivo para la termoestimulacion con varios diodos electroluminiscentes organicos;

las Figuras 12A a 13B, representaciones esquematicas de configuraciones de un dispositivo para la termoestimulacion con unidades de estimulacion mutuamente conectables mecanica y electricamente; la Figura 14, una representacion esquematica de un termoexcitador;

la Figura 15, una representacion esquematica de una estimulaciones-CR mediante termoexcitaciones; y las Figuras 16 y 17, representaciones esquematicas de otras estimulaciones-CR mediante termoexcitaciones.

Sea indicado que solo las figuras 12A a 12D muestran formas de realization del dispositivo segun la invencion.

La figura 1 muestra esquematicamente un dispositivo 1 para la estimulacion de termorreceptores con termoexcitaciones colocados en la piel de un paciente. En especial, se trata en el caso del dispositivo 1 de un estimulador fotodinamico. El dispositivo 1 contiene una multiplicidad de unidades 2 de estimulacion para la radiacion de la piel del paciente con radiacion electromagnetica. La region de longitud de onda de la radiacion electromagnetica emitida por las unidades 2 de estimulacion es regulable. Se ha previsto ademas una unidad 3 de control para controlar las unidades 2 de estimulacion. Las unidades 2 de estimulacion y, en especial, tambien la unidad 3 de control, son unidades no invasivas, o sea, durante el funcionamiento del dispositivo 1 se encuentran fuera del cuerpo del paciente y no se implantan operativamente en el cuerpo del paciente. La multiplicidad de unidades 2 de estimulacion posibilita la estimulacion temporal y espacialmente de diversas zonas receptivas de la piel coordinadamente mediante las unidades 2 de estimulacion.

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La radiacion electromagnetica emitida por las unidades 2 de estimulacion es absorbida en la piel del paciente. Por la absorcion de la radiacion electromagnetica, se calientan zonas de la piel e idealmente se estimulan por ello termorreceptores 4 con termoestimulaciones colocados en la piel. Los termorreceptores 4 se encuentran - tal como se muestra esquematicamente en la figura 1 - directamente bajo la epidermis 5 de las papilas dermales en la dermis 6 (tfpicamente a una profundidad de unos 150 pm por debajo de la superficie de la piel). La longitud de onda de la radiacion electromagnetica emitida por las unidades 2 de estimulacion se regula preferentemente de tal modo que la radiacion electromagnetica sea absorbida por una zona 7 de la dermis 6, en la que se encuentran los termorreceptores 4, y no por la epidermis 5 o solamente poco.

La radiacion infrarroja con longitudes de onda de 780 nm hasta 1 mm (y en especial en la region infrarroja proxima a entre 780 nm a 3000 nm) la radiacion electromagnetica mas apropiada para la termoestimulacion, ya que es fuertemente absorbida por la dermis. Por encima de una longitud de onda de 1.000 nm, el agua contenida en la sangre es responsable en primera lmea de la absorcion de la radiacion en la dermis. Como muestra la representacion del coeficiente de absorcion para el agua en la figura 2, el agua presente una elevada capacidad de absorcion para la radiacion con longitudes de onda por encima de 1000 nm. Puesto que la epidermis no contiene vasos sangrnneos, la concentration de agua en ella es mas baja que en la dermis. Esto posibilita, seleccionando un espectro de longitudes de onda apropiado, un calentamiento de la dermis consiguiendo simultaneamente solo menor calentamiento de la epidermis.

La radiacion ultravioleta es mas bien inapropiada para termoestimulacion, ya que con esta radiacion altamente energetica puede danarse facilmente la piel. Ademas la radiacion ultravioleta es fuertemente absorbida por la melanina contenida en la epidermis. La luz visible para el hombre no presenta dicho inconveniente, auque es menos absorbida comparativamente en la epidermis y la dermis.

En la utilization de radiacion infrarroja para generar termoexcitacion, debe observarse que tambien hay agua en la epidermis y segun ello la radiacion tambien es absorbida allf Es necesario, por ello, hallar la medida correcta entre un elevado coeficiente de absorcion, que da lugar a una fuerte absorcion de la radiacion en una capa comparativamente delgada aunque solo con menor profundidad de penetration de la radiacion, y un coeficiente de absorcion mas bajo, que posibilita una penetration mas profunda de la radiacion (y por tanto una absorcion en la dermis), pero tambien da lugar a una absorcion de la radiacion en una capa mas gruesa. Para ilustracion de esta relation, se ha esbozado en la figura 3 el porcentaje calculado de la radiacion absorbida con respecto a la longitud de onda para diversas profundidades de penetracion (donde se parte de que para la excitation de los termorreceptores, es decisivo el proceso de absorcion en el agua.

Se ha previsto que la longitud de onda de la radiacion electromagnetica aplicada se regule de tal modo que los termorreceptores colocados en la dermis se estimulen optimamente. Puesto que el comportamiento de absorcion de la piel es diferente individualmente, se determina por conveniencia antes de la terapia la longitud de onda o bien la region de la longitud de onda para cada paciente con las cuales se pueden conseguir los mejores resultados posibles de los resultados de estimulacion.

Como fuentes de radiacion para generar la radiacion electromagnetica pueden aplicarse fuentes de radiacion infrarroja conocidas por el especialista. Ejemplos para ello son diodos (LEDs) electrluminiscentes, diodos (OLEDs) electroluminiscentes organicos, diodos (SLEDs) electroluminiscentes superluminiscentes, diodos laser semiconductores como, por ejemplo, laser DH (doble heteroestructura), laser de cuenco cuantico (Quantum Well. Laser), laser en cascada cuantica (Quantum Caskade Laser), laser SCH (Separate Conifinemente Heteroestructure), laser DFB (Distributed Feedback) y laser VCSEL (Vertical Cavity Surface-Emiting), asf como laser gaseoso y laser de estado solido. Como fuentes de radiacion para poder estimular los termorreceptores a una profundidad de entre unos 100 pm a 200 pm por debajo de la superficie de la piel y, en especial, en una zona de 150 pm, son apropiados, en especial, Ho: laser YAG (Holmium: YAG) con una longitud de onda de 2,1 pm y diodos de laser de Ga-As en el entorno de longitud de onda de 1,3 a 1,5 pm.

Las figuras 4A a 4D muestran esquematicamente diversas configuraciones de una unidad 2 de estimulacion, con las que se puede generar radiacion de una region de espectro deseada para poder estimular optimamente termorreceptores colocados en la piel del paciente.

La fuente 8 de radiacion mostrada en la figura 4A genera radiacion electromagnetica con la longitud de onda Ars.

En la figura 4B, la radiacion emitida por la fuente 8 de radiacion atraviesa una filtro 10 optico, por lo cual se eliminan determinadas porciones del espectro y resulta una distribution Af de longitud de onda a la salida del filtro 10 optico. Pueden preverse diversos filtros 10 opticos para poder generar radiacion de diferentes distribuciones Af de longitudes de onda. La unidad 2 de estimulacion puede configurarse de tal modo que se conecte discrecionalmente a uno de los filtros 10 opticos (o tambien a ninguno de los filtros 10 opticos) antes de la fuente 8 de radiacion para generar por ello la region de longitud de onda optima para la estimulacion de los termorreceptores.

La figura 4C muestra un material 11 fluorescente, con el cual se desplaza el espectro generado por la fuente 8 de radiacion y se obtiene la distribucion Ac de longitud de onda mostrada en la figura 4C. Se pueden facilitar diversos materiales 11 fluorescentes, que pueden conectarse discrecionalmente antes de la fuente 8 de radiacion para generar diferentes distribuciones Ac de longitudes de onda.

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La figura 4D muestra una configuracion de la unidad 2 de estimulacion con una fuente 8 de radiacion, cuyo espectro de radiacion se regula por la unidad 3 de control. Por ejemplo, la unidad 8 de radiacion puede ser un laser variable. En la figura 4D, se han representado a modo de ejemplo tres diferentas distribuciones ARs(ti), ARs(t2) y ARs(t3) de longitudes de onda. Por medio de una regulacion apropiada de la fuente 8 de radiacion, se puede regular la posicion y la dilatacion de la region 7 mostrada en la figura 1 en la dermis, en la que se provoca una absorcion de la radiacion y con ello un calentamiento del tejido.

La radiacion emitida por la fuente 8 de radiacion puede conformarse por la utilizacion de elementos opticos correspondientes, tal como se explica, a continuacion, a base de las figuras 5A a 5F. En las figuras 5A a 5F se ha representado, junto a los diversos elementos opticos, tambien la potencia Ee de radiacion generada con ello en la superficie de la piel.

Mientras que la figura 5A muestra la fuente 8 de radiacion sin elementos opticos para la formacion de la radiacion, en la figura 5B se ha dispuesto un espejo 15 en la trayectoria de la radiacion de la fuente 8 de radiacion, que actua al mismo tiempo como lente.

En la figura 5C, se acopla la radiacion de la fuente 8 de radiacion mediante una lente 15 a un conductor 17 de luz. La radiacion emitida por el conductor 17 de luz atraviesa otra lente 18 mas, que genera una potencia de radiacion distribuida homogeneamente por una determinada zona de piel.

Mientras las posiciones de los elementos opticos mostrados en las figuras 5B y 5C son fijas, las posiciones de los elementos opticos mostrados en las figuras 5D a 5F pueden variar.

En la figura 5D se muestra un lente 19 convexa, que se puede desplazar a lo largo del eje-z. La potencia Ee de radiacion generada por ello en la superficie de la piel se ha representado para dos posiciones de la lente 19.

La figura 5E muestra un sistema 20 de espejo ladeable y deformable, que permite una variacion tanto de los lugares de radiacion como tambien de la potencia de radiacion.

La figura 5F muestra un cierre 21 mecanico, que, por ejemplo, puede configurarse como diafragma, cierre rotatorio, corredera o similar y que permite el paso bien sea completamente o nada en absoluto de la radiacion generada por la fuente 8 de radiacion.

Es imaginable instalar un sistema de refrigeracion como, por ejemplo, un ventilador o un refrigerador termoelectrico, para la refrigeracion de la epidermis, para elevar con ello la efectividad de la termoestimulacion. Puesto que los termorreceptores reaccionan en primera lmea tambien a gradientes de temperatura, puede resultar ventajoso eliminar calor aplicado en la zona de estimulacion por la termoexcitacion entre secciones de estimulacion subsiguientes.

Para evitar lesiones del paciente por potencias de radiacion localmente sobreelevadas, resulta ventajoso formar la radiacion de tal modo que se distribuya sobre una determinada superficie y no se sobrepase en ningun lugar un valor lfmite prefijado de la potencia de radiacion. Idealmente se distribuye muy homogeneamente la potencia de radiacion sobre la piel del paciente en una determinada zona. A este efecto, pueden utilizarse, por ejemplo, los elementos opticos mostrados en las figuras 6A a 6H, donde los elementos opticos se han representado a la derecha y a la izquierda de las figuras desde respectivamente diferentes direcciones de observacion.

Las figuras 6A y 6B muestran una lente 25 de gradiente (tambien llamada lente-GRIN o lente de mdice de gradiente), que colima la radiacion generada por una fuente de radiacion. En la figura 6B, se ha dispuesto ademas un espejo 26 en el paso de la radiacion, con el que se dirige la radiacion a la zona objetivo. Utilizando el espejo 26 puede realizarse comparativamente plana la unidad de estimulacion.

Las figuras 6C y 6D muestran conductores 27, 28 de luz desde respectivamente dos lados distintos. Ambos conductores 27, 28 de luz tienen una seccion transversal cuadrada, aunque tambien puede presentar otras formas geometricas. Ademas los conductores 27, 28 de luz disponen en un extremo de una superficie inclinada 45°, en la que puede fijarse la fuente de radiacion. En el otro extremo de los conductores 27, 28 de luz, la radiacion sale con una distribucion muy precisa y homogenea. Este extremo puede ponerse en contacto con la piel del paciente. El conductor 28 de luz dispone ademas de una superficie inclinada en el extremo inferior que provoca que la radiacion salga lateralmente del conductor 28 de luz.

Las figuras 6E y 6F muestran un espejo o bien tres espejos 29, 30 toricos con diferentes radios de curvatura en direccion de los eje-x y eje-y, con lo cual se puede conseguir una conformacion precisa de la radiacion.

La figura 6G muestra un elemento 31 optico con una superficie superior reflectante asf como superficies laterales reflectantes. La cara inferior del elemento 31 optico esparce la radiacion en direccion hacia el lugar objetivo. La cara inferior dispersora puede provocar una distribucion de gauss de la radiacion.

La figura 6H muestra una disposicion 32 con una multiplicidad de elementos opticos, que presentan respectivamente diferentes longitudes y angulos. La disposicion 32 permite la generation de una trayectoria compleja de la radiacion.

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La figura 6I muestra un dispositivo con una fuente 8 de radiacion para generar radiacion electromagnetica, que se acopla mediante una lente 90 a un conductor 91 de luz. El conductor 91 de luz conduce la radiacion electromagnetica a un escaner 92, en el que se encuentran una lente 93 y un espejo 94 desplazable en una direccion-x y en una direccion-y u otro elemento desplazable adecuadamente. Por el desplazamiento de la posicion del espejo 94 puede estimularse selectivamente un determinado lugar de la piel. Ademas, se pueden estimular sucesivamente diversos lugares de una zona determinada de la piel.

La figura 7A muestra una unidad 35 de estimulacion para generar termoexcitaciones por medio de radiacion electromagnetica en una vista en detalle. En las figuras 7B y 7C se muestra la unidad 35 de estimulacion en dos distintos estados operativos. Una fuente 36 de radiacion infrarroja de tipo filamento integrada en la unidad 35 de estimulacion sirve para generar radiacion electromagnetica. La fuente 36 de radiacion infrarroja esta instalada en una carcasa 37 cilmdrica, la cual esta unida con un espaciador 38 cilmdrico mediante una rosca. Para el tratamiento de un paciente, se sobrepone la unidad 35 de estimulacion por la cara inferior del espaciador 38 sobre la piel del paciente. La distancia entre la fuente 36 de radiacion y la piel del paciente puede regularse (figuras 7B y 7C muestran dos distancias diferentes). El espaciador 38 garantiza ademas una separacion minima de la fuente 36 de radiacion de la piel del paciente para eliminar un perjuicio del paciente por potencias de radiacion demasiado elevadas. Para la refrigeracion, la unidad 35 de estimulacion contiene elementos refrigerantes pasivos. La unidad 35 de estimulacion dispone de un sensor 39 de temperatura como elemento de seguridad adicional, el cual permite determinar un eventual sobrecalentamiento de la unidad 35 de estimulacion.

Las figuras 8 a 10 muestran configuraciones de unidades de estimulacion con una o varias fuentes de radiacion utilizadas conjuntamente, por ejemplo, uno o varios laseres. La radiacion emitida por las fuentes de radiacion se conduce en este caso mediante conductores de luz a las unidades de estimulacion.

La figura 8 muestra una configuracion con n fuentes de radiacion, que en cada caso generan una radiacion de longitud Ai de onda y de potencia Pi de radiacion (con i = 1, 2...n). Las diferentes radiaciones es acoplan a un conductor de luz y se conducen a una matriz 40 de estimulacion fijada a la piel del paciente. Las diferentes longitudes A de onda presentan distintos coeficientes de absorcion y pueden por ello estimular zonas de la dermis colocadas a diferentes profundidades bajo la superficie de la piel.

La figura 9 muestra un demultiplexor 41 tal como se conoce, por ejemplo, a partir de la tecnologfa de telecomunicacion, en el que se acopla la radiacion de una fuente de radiacion y alimenta las n unidades 42 de estimulacion. En el demultiplexor 41 pueden integrarse, por ejemplo, uno o varios espejos desplazables, que distribuyen la radiacion generada por la fuente de radiacion a n salidas del demultiplexor 41, desde donde se conduce la radiacion con ayuda de conductores 43 de luz a la unidades 42 de estimulacion. El demultiplexor 41 posibilita una excitacion individual de cada unidad 42 de estimulacion.

Puede preverse ademas que la radiacion de M fuentes de radiacion se acople al demultiplexor 41. Las M fuentes de radiacion pueden generar radiacion con diferentes longitudes de onda o bien regiones de longitud de onda o tambien con regiones de longitudes de onda solapantes.

Una solucion mas para distribuir la radiacion a una multiplicidad de unidades de estimulacion puede consistir en integrar en cada unidad de estimulacion un demultiplexor, que conduzca la radiacion tanto a la piel del paciente como tambien a la respectiva unidad de estimulacion vecina en cada caso.

Puede imaginarse ademas una solucion hforida tal como se muestra, por ejemplo, en la figura 10. Se han conectado allf astillas 44 entre el demultiplexor 41 y la unidades 42 de estimulacion. El demultiplexor 41 distribuye la radiacion infrarroja por los conductores 45 a los nudos 44 y alimenta ademas una tension de alimentacion en los nudos 44 por los conductores 45. Los nudos 44 conducen la radiacion por conductores 46 de luz a las distintas unidades 42 de estimulacion.

Las figuras 11A y 11B muestran esquematicamente un dispositivo para la estimulacion de termoexcitaciones en el que las unidades de estimulacion se han realizado como diodos 50 electroluminiscentes organicos (OLEDs). Los diodos 50 electroluminiscentes organicos tienen un tamano adecuado y se han aplicado en un soporte 51 flexible, que - como muestra la figura 11B - puede fijarse, por ejemplo, a un brazo o una pierna u otra parte diferente del cuerpo del paciente. Por uno o varios conductores 52 de alimentacion se unen los diodos 50 electroluminiscentes organicos con una unidad de control. Cada diodo 50 electroluminiscente puede excitarse individualmente.

Las figuras 12A a 12D muestran esquematicamente un dispositivo mas para la estimulacion de termoexcitaciones. El dispositivo se compone de una multiplicidad de unidades 60 de estimulacion, que en cada caso emiten radiacion electromagnetica por una superficie principal. Las unidades 60 de estimulacion se han estructurado identicamente y presentan respectivamente un perfil periferico rectangular, en especial, cuadrado. En una superficie lateral, cada unidad 60 de estimulacion presenta un enchufe 61 macho, en las restantes tres caras laterales correspondientes enchufes 62 hembras de conexion. Dos unidades 60 de estimulacion pueden unirse mutuamente mecanica y electricamente, siempre que se introduzca el enchufe 61 macho de una unidad 60 de estimulacion en un enchufe 62 hembra de otra unidad 60 de estimulacion. De ese modo pueden unirse mutuamente muchas unidades de estimulacion de forma discrecional y ser adecuadas a las condiciones anatomicas correspondientes del paciente. Una de las unidades de estimulacion presenta ademas un cable 63 de union para unir con una unidad de control. Puede preverse que dicha unidad 60 de estimulacion no

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presente enchufe 61 macho, sino que disponga de enchufes 62 hembra de conexion en todas las cuatro superficies laterales de dicha unidad de estimulacion.

En lugar de un perfil periferico cuadrangular, en especial, rectangular o cuadrado, las unidades 60 de estimulacion pueden tener tambien la forma de otro polfgono, en especial, un poKgono regular como, por ejemplo, de un triangulo, pentagono, exagono o similar.

Las superficies laterales de las unidades 60 de estimulacion, que no limitan con unidades 60 de estimulacion contiguas pueden ocuparse con espaciadores 64. Dichos espaciadores pueden estan hechos, por ejemplo, de plastico u otro material electricamente aislante. Una superficie lateral del espaciador 64 se ha configurado respectivamente en forma de un enchufe macho y con ello puede fijarse en el enchufe 62 hembra de conexion de una unidad de estimulacion. Los espaciadores 64 crean una distancia definida entre las caras inferiores de las unidades 60 de estimulacion y la piel del paciente, sobre la cual se aplican las unidades 60 de estimulacion, y delimitan con ello pasivamente la maxima densidad de potencia (evitando quemaduras de la piel).

En la cara inferior de cada unidad 60 de estimulacion, se ha dispuesto una multiplicidad de diodos 65 electroluminiscentes como fuentes de radiacion. Los diodos 65 electroluminiscentes emiten durante la operation, en especial, radiation infrarroja. Segun una configuration, cada uno de los diodos 65 electroluminiscentes puede excitarse individualmente. Alternativamente tambien puede preverse que los diodos 65 electroluminiscentes se reunan en diferentes grupos y que los diodos 65 electroluminiscentes respectivamente de un grupo reciban las mismas senales de control.

Cada unidad 60 de estimulacion esta unida electricamente con la unidad de control mediante las unidades 60 de estimulacion conectadas respectivamente entremedias. La unidad de control alimenta de una tension de alimentacion las unidades 60 de estimulacion junto con las senales de control. Alternativamente el control puede estar integrado tambien completamente o por lo menos parcialmente en la unidad 60 de estimulacion. Ademas, es imaginable que la unidad de control tenga la forma exterior de una unidad 60 de estimulacion (o por lo menos una forma parecida) y este unida mediante una union de enchufe con las unidades de estimulacion, es decir, en este caso, la unidad de control este fijada durante la operacion junto con las unidades 60 de estimulacion en la piel del paciente.

El concepto modular del dispositivo de estimulacion representado en las figuras 12A y 12B permite cubrir de unidades 60 de estimulacion una superficie discrecional sobre la piel del paciente.

Puede preverse ademas que se faciliten unidades 60 de estimulacion con diferentes espectros de radiacion. Antes del comienzo de la terapia, pueden seleccionarse entonces para cada paciente las unidades de estimulacion con el espectro de radiacion optimo. Asimismo es imaginable que un paciente reciba terapia con unidades de estimulacion debido a una caracterfstica diferente de la piel en diversos lugares de la piel, que emiten la radiacion de diferentes zonas de longitud de onda.

Las figuras 13A y 13B muestran una unidad 70 de estimulacion como variante de la unidad 60 de estimulacion de las figuras 12A a 12D. La unidad 70 de estimulacion presenta un perfil periferico rectangular, habiendose dispuesto en cada superficie lateral de la unidad 70 de estimulacion un enchufe 71 hembra de conexion.

En la unidad 70 de estimulacion se encuentran cuatro placas difusoras de radiacion. En una escotadura correspondiente de cada placa 72, se integrado un diodo 73 electroluminiscente. Hasta las caras inferiores de las placas 72, todas las otras superficies de las placas 72 pueden ser reflectantes. Las caras inferiores de las placas 72 son transparentes para la radiacion generada por los diodos 73 electroluminiscentes.

Las placas 72 junto con los diodos 73 electroluminiscentes se han integrado en una carcasa 74 metalica, que sirve tambien de disipador termico. Se han montado ademas respectivamente dos diodos 73 electroluminiscentes en una platina 75 electronica. La carcasa 74 metalica presenta perforaciones, a traves de las cuales pueden metese los diodos 73 electroluminiscentes en las escotaduras de las respectivas placas 72. Se ha previsto ademas una platina 76 electronica adicional, sobre la cual se han montado elementos constructivos para controlar los diodos 73 electroluminiscentes y los enchufes 71 hembra 71 de conexion.

Todos los elementos constructivos descritos previamente se han metido en una carcasa 77, que esta abierta por abajo. La carcasa 77 se fija durante la operacion de la unidad 70 de estimulacion con su cara inferior a la piel del paciente. Debido a la forma de la carcasa 77 y a la disposicion de las placas 72 en la carcasa 77, se crea una distancia definida entre las placas 72 y la piel del paciente.

Diversos cortes a traves de la unidad 70 de estimulacion asf como una vista en perspectiva de la unidad 70 de estimulacion se han mostrado en la figura 13B. Se han proporcionado en ella dimensiones en milnrietros a modo de ejemplo.

La radiacion generada por los diodos 73 electroluminiscentes, que puede tratarse, en especial, de radiacion infrarroja en una zona de longitud de onda apropiada, es dispersada difusamente por las placas 72. Las caras inferiores de las placas 72 representan superficies radiantes homogeneas.

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Varias unidades 70 de estimulacion pueden unirse mutuamente exactamente igual que en el caso de las unidades 60 de estimulacion de las figuras 12A y 12B. Aunque puesto que las unidades 70 de estimulacion, al contrario que las unidades 60 de estimulacion, no presentan enchufe macho, se unen mutuamente electrica y mecanicamente dos unidades 70 de estimulacion contiguas mediante una union por enchufe macho, que encaja en los respectivos enchufes 71 hembra de conexion de las dos unidades 70 de estimulacion.

A continuacion, se describen termoexcitaciones, que pueden generarse con las unidades de estimulacion descritas en esta solicitud. Tales termoexcitaciones pueden obtenerse tambien a partir de la solicitud de patente alemana numero 10 2010 000 390.5 con el trtulo “Dispositivo y Metodo para Tratar a un Paciente con excitaciones por Vibraciones, Palpacion, Termicas”, que se interpuso el 11 de febrero de 2010 en el servicio Aleman de Patentes y Marcas.

La figura 14 muestra una termoexcitacion 80 con una duracion Dstim de estimulacion durante la cual se varfa periodicamente la radiacion generada por la unidad de estimulacion con la termofrecuencia = 1/Tthermo. La variacion puede generarse, por ejemplo, por conexion y desconexion de la fuente de radiacion o por modulation de la radiacion emitida constantemente por la fuente de radiacion. Seleccionando una longitud de onda apropiada, en especial, radiacion infrarroja, se calienta la region de la dermis en la que se encuentran los termorreceptores.

La duracion Dstim de la estimulacion de la termoexcitacion 80 puede estar en el entorno de 10 a 2000 ms. La frecuencia fthermo puede estar entre 0,01 y 10 Hz o tambien fuera de ese entorno. Por la termoextacion, se genera en la zona estimulada de la dermis una temperatura de hasta 42°C.

En lugar de termoexcitaciones en forma de impulsos, tambien pueden utilizarse termoexcitaciones configuradas de otra forma, por ejemplo, muestra de excitation temporalmente continua como tal vez excitaciones sinusoidales. La frecuencia de las oscilaciones sinusoidales puede estar en la region de 0,01 a 150 Hz y, en especial, en la region de 60 a 150 Hz.

Las termoexcitaciones aplicadas por la unidad de estimulacion son captadas por termorreceptores y reconducidas al sistema nervioso. Entre los termorreceptores se encuentran los receptores de calor (tambien llamados receptores termicos, sensores de calor o sensores termicos) y receptores de fno (tambien llamados receptores de fno, sensores de fno o sensores frigonficos).

La termoestimulacion descrita aqrn puede aplicarse, en especial, para el tratamiento de enfermedades neurologicas o psiquiatricas, por ejemplo, parkinson de Morbus, tremor esencial, tremor a consecuencia esclerosis multiple asf como otros tremores patologicos, distoda, epilepsia, depresion, trastornos motores, enfermedades de cerebelo, enfermedades compulsivas, smdrome de Tourette, autismo, trastornos funcionales tras una apoplejfa, trastornos funcionales en caso de estado tras un traumatismo encefalico, espastica, tinitus, trastornos del sueno, esquizofrenia, estados de ansia, trastorno de la personalidad lfmite, smdrome de deficit de atencion, smdrome de hiperactividad de deficit de atencion, ludopatfa, neurosis, bulimia, anorexia, trastornos alimenticias, smdrome de Bumout, fibromialgia, migrana, cefaleas histammicas, cefaleas en general, cefaleas por estres, dolores neuropaticos, estados de dolor cronicos, neuralgia, dolores por amputaciones, ataxia, trastorno de Tic o hipertoma, asf como otras enfermedades, que se caracterizan por sincronizacion neuronal intensificada patologicamente. Aunque tambien pueden tratarse enfermedades gastrointestinales como, por ejemplo, el smdrome de intestino irritable. Incluso pueden olvidarse convulsiones dolorosas y motilidad de intestino ineficiente. Tambien en el caso de la colitis ulcerosa y en el morbus Crohn puede actuar la termoestimulacion reduciendo espasmos y aliviando el dolor. Por lo demas, pueden tratarse el asma bronquial, las COPD (enfermedades pulmonares cronicamente obstructivas), isquemias cardiacas asf como la enfermedad arterial obstructiva periferica.

Las enfermedades mencionadas antes pueden ser causadas por un trastorno de la comunicacion bioelectrica de entramados de neuronas, que estan reunidos en circuitos espedficos. En este caso una poblacion de neuronas genera actividad neuronal patologicamente incesante y posiblemente una conectividad patologica unida con ello (estructura reticular). Ademas un gran numero neuronas conforman potenciales activos sincronicamente, es decir, las neuronas participates queman sobredimensionadamente sincronicamente. A ello se anade que la poblacion de neuronas enferma presenta una actividad neuronal oscilatoria, es decir, las neuronas queman rftmicamente. En el caso de enfermedades neurologicas o psiquiatricas, la frecuencia media de la actividad rftmica patologica de los entramados de neuronas afectados queda aproximadamente en el entorno de 1 a 30 Hz, aunque puede quedar tambien fuera de dicha region. En el caso de personas sanas, las neuronas queman, por el contrario, de forma cualitativamente diferente, por ejemplo, de modo no correlacionado.

En la termoestimulacion aqrn descrita, las termoexcitaciones administradas al paciente son recogidas por los termorreceptores y de allf continuan a traves del sistema nervioso a una poblacion de neuronas activa patologicamente en el cerebro y/o en la medula espinal. Las termoexcitaciones se configuran de tal modo que la actividad patologicamente sincronica de la poblacion de neuronas se desincronice. Un descenso del porcentaje de coincidencias de las neuronas provocado por la estimulacion puede dar lugar a un descenso de los pesos sinapticos y, con ello, a un abandono de la tendencia a la produccion de actividad patologicamente sincronica.

La estimulacion selectiva de distintas zonas del cerebro o de la medula espinal se posibilita por la asignacion somatotopica de regiones corporales a esas regiones. Por ejemplo, los elementos de estimulacion se aplican en el pie, la pierna y el muslo o si no en la mano, el antebrazo y el brazo del paciente. Debido a la estructura somatotopica de las lmeas conductoras de los nervios, se estimulan diferentes neuronas por la excitacion aplicada en los resoectivos lugares. La asignacion somatotopica

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de lugares de la piel a zonas del cerebro se describe, por ejemplo, en el “Tratado de Anatoirna Humana. Representado preferentemente por relaciones funcionales. Tomo 3. Sistema Nervioso y Organos Sensoriales” de A. Benninghoff y otros; Urban y Schwarzenberg, Munich 1964.

Utilizando varias unidades de estimulacion y colocandolas en diferentes lugares de la piel, pueden estimularse separadamente, segun ello, distintas zonas del cerebro o de la medula espinal, siempre que las termoexcitaciones aplicadas se transmitan por conductores nerviosos a diferentes zonas objetivo, que queden en el cerebro y/o la medula espinal. Las zonas objetivo pueden estimularse durante la termoestimulacion con excitaciones eventualmente diferentes y/o desplazadas temporalmente.

En una variante de la termoestimulacion, la estimulacion-(CR) “Coordinated Reset”, que se distingue por una gran eficacia terapeutica y seguridad (comparese, por ejemplo, “A model of desyncronizing deep brain stimulation with a demand-controlled coordinated reset of neural subpopulations” de P. A. Tass, aparecido en Biol. Cybern, 89, 2003, paginas 81 a 88), se administran termoexcitaciones a una poblacion de neuronas, que presenta una actividad patologicamente sincronica y oscilatoria, las cuales provocan en la poblacion de neuronas una recolocacion, una llamada reposicion, a la fase de la actividad neuronal de las neuronas estimuladas. Por la recolocacion, se situa la fase de las neuronas estimuladas independientemente del valor de fase actual en un valor de fase determinado o proximo a el, por ejemplo 0°, (en la practica no es posible ajustar exactamente un valor de fase determinado, aunque tampoco es necesario para una estimulacion-CR eficaz). Por consiguiente, se controla la fase de la actividad neuronal de la poblacion de neuronas enferma mediante una estimulacion selectiva. Puesto que es posible ademas estimular la poblacion de neuronas enferma en diversos lugares, se puede recolocar para diferentes instantes la fase de la actividad neuronal de la poblacion de neuronas enfermas en los distintos lugares de estimulacion. Como resultado, se subdivide por ello en varias subpoblaciones la poblacion de neuronas enfermas, cuyas neuronas estaban activas antes sincronicamente y con igual frecuencia. Dentro de una de las subpoblaciones, las neuronas estan ademas tras la recolocacion de la fase sincronicamente y queman tambien con la misma frecuencia patologica todavfa, pero cada una de las subpoblaciones presenta en lo que se refiere a su actividad neuronal la fase, que les fue forzada por la excitacion de la estimulacion. Eso significa que las actividades neuronales de las diversas subpoblaciones, tras la recolocacion de sus fases, tienen ademas una trayectoria aproximadamente sinuosa con la misma frecuencia patologica, pero diferentes fases.

Condicionado por la interaccion patologica entre las neuronas, el estado generado por la estimulacion es inestable con por lo menos dos subpoblaciones, y la poblacion de neuronas conjunta se aproxima rapidamente a un estado de completa desincronizacion, en el que las neuronas queman sin correlacion. El estado deseado, es decir, la completa desincronizacion no esta disponible inmediatamente, por tanto, tras la aplicacion temporalmente desplazada (o desplazada en fases) de las termoexcitaciones de fase recolocada, sino que se ajusta la mayorfa de las veces dentro de pocos periodos o en ninguno como un periodo de la frecuencia patologica.

Una teona para explicar el exito de la estimulacion se basa en que la desincronizacion deseada ultimamente se posibilita ante todo por la interaccion intensificada patologicamente entre las neuronas. Ademas, se aprovecha un proceso autoorganizativo, que es responsable de la sincronizacion patologica. El mismo provoca que a una division de una poblacion total en subpoblaciones con fases diferentes siga una desincronizacion. Al contrario de ello, no tendna lugar una desincronizacion sin interaccion intensificada patologicamente.

Ademas puede conseguirse por la estimulacion-CR una nueva organizacion de la conectividad del entramado neuronal danado de modo que puedan provocarse efectos teurapeuticos de larga duracion. La reformas sinaptica conseguida es de gran importancia para el tratamiento eficaz de enfermedades neurologicas o psiquiatricas.

En la figura 15 se ha representado esquematicamente una estimulacion-CR realizada con cuatro unidades 81 a 84 de estimulacion. Con ayuda de las unidades 81 a 84 de estimulacion, se estimulan en diversos lugares de la piel del paciente los respectivos termorreceptores con las termoexcitaciones representadas en la figura 14.

En la configuration representada en la figura 15, cada una de las unidades 81 a 84 de estimulacion aplica una termoexcitacion 80 periodicamente con una frecuencia fstim = 1/Tstim. La frecuencia fstim puede quedar en la zona de 0,1 a 60 Hz y, en especial, en la zona de 30 a 60 Hz o en la zona de 1 a 30 Hz o en la zona de 1 a 20 Hz o en la zona de 5 a 20 Hz, aunque puede adoptar tambien valores menores o mayores. En especial, la frecuencia fstim puede quedar cerca de la frecuencia media de la actividad rftmica patologicamente de la red objetivo.

La administration de termoexcitaciones 80 sobre diferentes unidades 81 a 84 de estimulacion tiene lugar con un retardo t temporal entre las distintas unidades 81 a 84 de estimulacion en Tstim/4.

En el caso de N unidades de estimulacion, puede quedar el retardo t temporal entre respectivamente dos termoexcitadores 80 subsiguientes, por ejemplo, en la zona de una eNesima parte del periodo 1/fstim, es decir, 1/(N x fstim) = Tstim/N. En este caso, discurre entre los instantes de comienzo de dos termoexcitaciones 80 subsiguientes, en consecuencia, el tiempo Tstim/N. Del precedente de que el retardo t temporal entre respectivamente dos termoexcitaciones sea de Tstim/N, puede desviarse hasta un grado determinado. Por ejemplo, se puede desviar del valor Tstim/N para el retardo t temporal en hasta ±5%, ±10% o ±20%. Con este tipo de divergencias se consiguieron todavfa exitos, es decir, pudo observarse aun un efecto desincronizante.

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Las termoexcitaciones aplicadas por las unidades 81 a 84 de estimulacion se transmitieron a diferentes subpoblaciones de la poblacion de neuronas patologicamente sincronicas y repusieron las fases de esas subpoblaciones para instantes respectivamente diferentes, con lo cual se consigue una desincronizacion de toda la poblacion de neuronas.

Para la terapia, se pueden emplear diferentes tipos de la estimulacion-CR. Una posibilidad consiste en una estimulacion-CR “N de N”, es decir, por ciclo Tstim de estimulacion se aplican, como en la figura 15 (para N=4), termoexcitaciones 80 para todas las N unidades de estimulacion. Alternativamente, tambien puede llevarse a cabo una estimulacion-CR “L de N” (siendo L<N), en la que por cada ciclo Tstim de estimulacion de N unidades de estimulacion se pueden, por ejemplo, seleccionar aleatoriamente L y aplicarles las termoexcitaciones. De ese modo puede generarse una mayor variabilidad espacial.

Otras variaciones mas de la estimulacion-CR con cuatro unidades de estimulacion (N=4) se muestran en las figuras 16 y 17.

La figura 16 muestra una pausa, que se pueden prever durante la aplicacion de las termoexcitaciones 80 y durante la cual no tiene lugar ninguna estimulacion. Tales pausas pueden elegirse discrecionalmente largas y, en especial, ser de un multiplo entero del periodo Tstim. Ademas, las pausas pueden ser cumplidas tras un numero discrecional de estimulaciones. Por ejemplo, una estimulacion puede llevarse a cabo durante P periodos subsiguientes de longitud Tstim y seguidamente cumplirse sin estimulacion una pausa durante Q periodos de longitud Tstim, donde P y Q son numeros pequenos, por ejemplo en el entorno de 1 a 20. Ese esquema puede modificarse ya sea continuarse periodicamente o estocasticamente y/o determimsticamente, por ejemplo, caoticamente.

Una posibilidad adicional, de desviarse de la muestra de estimulacion fuertemente periodica mostrada en la figura 15 consiste en variar la secuencia temporal de las termoexcitaciones 80 estocastica o determimsticamente o mezcladas estocastica- determimsticamente. La figura 17 muestra que la secuencia lineal, en la que las diferentes unidades de estimulacion aplican las termoexcitaciones 80 se varfa por periodo Tstim (o tambien en otros periodos de tiempo). Esa variacion puede realizarse estocastica o determimsticamente o mezclada estocastica-determimsticamente.

La realizacion aleatoria mostrada en la figura 17 puede combinarse con la forma de estimulacion mostrada en la figura 16. Por ejemplo, en cada uno de los periodos P de tiempo de estimulacion subsiguientes de longitud Tstim puede llevarse a cabo una accion aleatoria nueva o si no tiene lugar tras cada pausa de longitud Q x Tstim m una accion aleatoria y dentro los periodos P de estimulacion subsiguientes permanece constante la secuencia, en la que las unidades de estimulacion aplicaron las termoexcitaciones 80.

Por lo demas, puede desviarse de la muestra de estimulacion fuertemente periodica mostrada en la figura 15, siempre que el retardo temporal entre dos termoexcitaciones 80 subsiguientes no sea siempre igual de grande. Puede preverse que las separaciones temporales entre las termoexcitaciones 80 se elijan de forma diversa. Tambien se pueden variar ademas los tiempos de retardo durante el tratamiento de un paciente. Pueden ajustarse tambien los tiempos de retardo en lo que se refiere a los tiempos psicologicos de recorrido de senales.

El efecto de estimulacion conseguido por la aplicacion de termoexcitaciones descrita en esta solicitud puede controlarse con ayuda de sensores, que miden la actividad neuronal en la zona objetivo estimulada o en una region unida con la zona objetivo. Como sensores pueden instalarse sensores no invasivos, por ejemplo, electrodos (EEG) de encefalograffa, sensores (MEG) de magnetoencefalograffa, sensores (LFP) para medir potenciales de campo locales y sensores (EKG) de electrocardiogramas. La actividad neuronal tambien puede determinarse indirectamente midiendo la actividad muscular producida por ello mediante una electromiograffa (EMG).

Alternativamente, pueden implantarse los sensores en el cuerpo del paciente. Como sensores invasivos pueden servir, por ejemplo, electrodos epicorticales, electrodos de encefalo profundo, electrodos EEG subcutaneos o electrodos de medula espinal subdurales o epidurales. Ademas pueden aplicarse como sensores electrodos a fijar en nervios perifericos.

Con ayuda de los sensores puede medirse ademas la frecuencia media de la actividad rftmica patologicamente del entramado objetivo. La frecuencia fstim de la estimulacion-CR puede adecuarse a la frecuencia medida, Dicha adecuacion de frecuencia tiene lugar de modo preferentemente automatico, siempre que el dispositivo disponga de medios para el analisis de senales de las senales de medicion medidas por los sensores. De ese modo, puede determinarse, por ejemplo, la variabilidad (HRV) de latidos del corazon. Por extraccion de los ritmos caracterfsticos de la HRV, pueden intensificarse selectivamente ritmos vegetativos fisiologicos o bien desincronizarse ritmos patologicos.

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   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo para la estimulacion de termorreceptores con termoexcitaciones colocados en la piel de un paciente, donde

   - el dispositivo presenta varias unidades (60) de estimulacion no invasivas para irradiar la piel del paciente con radiacion electromagnetica, y una unidad de control,

   - por absorcion de la radiacion electromagnetica en la piel del paciente, se generan termoexcitaciones,

   - las unidades (60) de estimulacion presentan respectivamente una superficie principal, por la cual se emite la radiacion electromagnetica, y varias superficies laterales, en las que se han previsto elementos (61, 62) de conexion primero y segundo,

   - las unidades (60) de estimulacion pueden conectarse mutuamente por medio de los elementos (61,62) de conexion primero y segundo, y

   - por medio de los elementos (61, 62) de conexion primero y segundo se puede establecer una union mecanica de las unidades (60) de estimulacion,

   caracterizado por que

   - por medio de los elementos (61, 62) de conexion primero y segundo se puede establecer una conexion electrica de las unidades (60) de estimulacion,

   - las unidades (60) de estimulacion presentan respectivamente exactamente en una superficie lateral un primer elemento (61) de conexion y en todas las restantes superficies laterales un segundo elemento (62) de conexion y donde los elementos (61, 62) de conexion primero y segundo se han configurado de tal modo que encajen mutuamente y con ello establezcan una union, y

   - cada unidad (60) de estimulacion esta conectada electricamente con la unidad de control a traves de las unidades (60) de estimulacion interconectadas con la respectiva unidad (60) de control y la unidad de control.
2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, donde el primer elemento de conexion es un enchufe (61) macho y el segundo elemento de conexion es un enchufe (62) hembra.
3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2, donde se han previsto espaciadores (64), que presentan respectivamente un enchufe (61) macho en una superficie lateral, que se puede conectar mecanicamente con un enchufe (62) hembra de una de las unidades (60) de estimulacion, donde los espaciadores (64) crean una distancia definida entre las caras inferiores de las unidades (60) de estimulacion y la piel del paciente.
4. 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, donde un perfil periferico formado por las superficies laterales de cada una de las unidades (60) de estimulacion tiene la forma de un polfgono regular, en especial, de un rectangulo o un cuadrado.
5. 5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, donde por lo menos dos de las unidades (60) de estimulacion son apropiadas para generar radiacion electromagnetica de al menos longitudes de onda parcialmente diferentes, donde en especial las unidades (60) de estimulacion pueden seleccionarse en funcion de una profundidad de penetracion deseada de la radiacion electromagnetica en la piel del paciente.
6. 6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, donde las unidades (60) de estimulacion presentan respectivamente varias placas (72) difusoras de radiacion y en una escotadura de cada placa (72) se ha integrado respectivamente un diodo (73) electroluminiscente, donde en especial las superficies de las placas(72) , que estan orientadas hacia la piel del paciente, son transparentes para la radiacion electromagnetica generada por los diodos (73) electroluminiscentes y todas las restantes superficies de las placas (72) son reflectantes para la radiacion electromagnetica generada por los diodos (73) electroluminiscentes.