无线压力感应眼植入物有助于防止失明

加州理工学院的研究人员开发了一种植入式压力传感器，可以一次多年驻留在人眼中，同时无线向患者或医疗专业人员发送有关眼睛健康的数据。植入物可以更容易地防止导致失明的主要原因之一。

“通过将新型封装和微电子技术结合在一起，并与眼科医生密切合作，我们能够设计出一种小型化，全无线，高灵敏度的传感器，”加州理工学院安德鲁和Peggy Cherng电气工程与医学教授Azita Emami说。工程学和遗产医学研究所研究员，和论文的共同作者。

该传感器设计用于监测青光眼患者的眼睛，青光眼是一种导致视力逐渐丧失的疾病，通常是由于眼内压过高。青光眼是白内障后失明的第二大常见原因，影响全球6500万人。

在青光眼的高危患者都需要做出眼科医生定期走访有自己的眼内压(眼压)检查，通常有一个装置称为眼压计。眼压计将一个小棱镜压在眼睛表面，通过测量表面偏转的程度来确定内部的压力，就像一个人用手指挤压篮球，看它是否充分膨胀。

眼压计被认为是测量眼压的金标准，但它们的缺点是只能在患者就诊时测量压力。这是一个问题，因为眼压在一天中波动，如果在患者进行检查之外的时间发生压力峰值，他们的医生就不会知道它们正在发生。该程序还需要使用局部麻醉。

Aubrey Shapero和Ab​​hinav Agarwal(MS '14)-Caltech工程和应用科学研究生在Yu-Chong Tai实验室工作，Anna L. Rosen电气工程和医学工程教授和Emami创建了一个可以设备的设备持续监测眼压。

“通过我们的无线植入设备，患者可以随时随地读取他们的眼压，”该论文的共同作者Agarwal描述了他们的植入物。“尽早获得高眼压会让医生在必要时改变治疗，以防止进一步的视力丧失。”

该装置比一角硬币小一点，植入眼睛的白色斑点，不会干扰视力。它由压力传感器，控制电路和天线组成。植入物没有电池，使其小而持久。在读取期间，来自手持式扫描仪的无线电波被天线接收并产生小电压，该电压暂时为设备供电，然后获取压力读数并使用相同的天线将信号发送回读取器。

该设备的一大进步是其功能寿命 - 根据基于加速实验室测试的预测，长达四年。建造类似设备的其他尝试因人体内部的恶劣环境而受到阻碍。在腐蚀电子设备和传感器受到组织生长污染的流体之间，先前在加州理工学院和其他地方开发的其他设备在需要移除之前最多运行了一个月。

加州理工学院的团队通过将他们的设备封装在一个专门的涂层中来克服这个问题，这种涂层由被称为聚对二甲苯的生物相容性聚合物包围的硅油泡沫组成。

“封装技术，我们称之为'parylene-on-oil'，是我们的关键突破，”Shapero说。“液体硅油和聚对二甲苯的组合显示出比单独的硅凝胶或聚对二甲苯更大的压力读数稳定性和腐蚀保护。

Shapero说，当压力升得太高时，该装置还可以通过添加一个可以释放少量液体作为撕裂的阀来进行处理。

“我们将创建一种'智能'青光眼引流装置，其中一个植入物可以测量眼压并缓解过大的压力，”他说。“从长远来看，我们希望建立一个闭环系统，它可以根据压力读数自动调节通过阀门的流量。”

研究人员表示，他们希望继续开发该设备，并可能在未来几年内开始对患者进行测试。

“我们正准备与南加州大学凯克医学院的合作者进行进一步的测试，我们的目标是最终进入人体临床试验和FDA批准用于患者，”Agarwal说。

该论文标题为“无线，低漂移，可植入眼压传感器，采用聚对二甲苯油封装”，于4月在圣地亚哥举行的IEEE定制集成电路会议(CICC)上发表。它已发布在IEEE Xplore数据库中。