Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Senzor pro měření nitroočního tlaku

Senzory v současné době běžně monitorují výrobní procesy, odhalují nepatrné trhliny v materiálech a součástkách pro letadla nebo zjišťují množství prádla vloženého do automatické pračky. S pokračující miniaturizací se stále častěji uplatňují také v lékařství, kde nabízejí dříve netušené možnosti měření nejrůznějších veličin. Příkladem z poslední doby může být miniaturní senzor pro trvalé měření nitroočního tlaku přímo v oku pacienta.
 
Je-li nitrooční tlak příliš vysoký, v oku trvale odumírají nervová vlákna a postupně se zužuje zorné pole, pacient může dokonce i oslepnout. Protože zvýšený vnitřní oční tlak většinou nezpůsobuje žádné bolesti, obvykle se tato zákeřná oční choroba označovaná jako zelený zákal (glaukom) rozpozná, až když je příliš pozdě. Navíc mají pacienti s glaukomem ve stáří často sklon také k tvorbě šedého zákalu, který je způsoben zakalením oční čočky. Lékaři v takovém případě přirozenou oční čočku operativně odstraní a nahradí ji čočkou umělou. Aby zabránili další ztrátě nervových vláken, následně nastaví nitrooční tlak pomocí vhodných medikamentů (očních kapek) co nejpřesněji na bezpečnou hodnotu. Velkým problémem ovšem je, že nitrooční tlak i při používání léků značně kolísá. Pacienti si ho proto musí nechat pravidelně kontrolovat svým očním lékařem, který jim podle aktuálně zjištěné hodnoty upravuje dávkování léků.
 
Miniaturní senzor tlaku, který vyvinuli odborníci Fraunhoferova ústavu pro mikroelektronické obvody a systémy IMS (Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme) v Duisburgu, by měl postižené osoby v budoucnu zbavit častých návštěv u očního lékaře. Senzor o rozměrech pouze 2,5 × 2,6 mm, vyrobený metodou MEMS, lze umístit na okraj umělé oční čočky implantované do oka pacienta a díky tomu téměř neomezuje schopnost vidění (obr. 1). Spodní a vrchní část senzoru jsou zhotoveny z vodivého materiálu. Zatímco spodní část senzoru je tuhá, vrchní část je pružná. Roste-li v oku nitrooční tlak, vrchní část senzoru se mírně prohýbá, vzdálenost mezi spodní a vrchní částí se zmenšuje a elektrická kapacita senzoru vzrůstá. Údaje o měřeném tlaku vysílá senzor přes malou anténu do přijímače v pacientových brýlích. Odtud jsou data vedena do malé zobrazovací jednotky umístěné v kapse košile, blůzy nebo vesty pacienta. Na displeji jednotky si pacient může přečíst výsledky měření a sám posoudit, zda jeho nitrooční tlak nepřekračuje kritickou hodnotu. Současně se výsledky měření v pravidelných intervalech ukládají do paměti přístroje pro potřeby ošetřujícího lékaře.
 
Energii potřebnou pro provoz unikátní senzor pro měření nitroočního tlaku získává bezdrátově prostřednictvím elektromagnetického pole vyzařovaného anténou vestavěnou v obrubě brýlí. Aby potřebný napájecí proud byl co nejmenší, jsou všechny právě nevyužívané komponenty snímače v určitém druhu „spánkového“ režimu a aktivují se jenom v případě potřeby. Trvalý oční implantát je v současné době ve stadiu klinických zkoušek. Ke standardnímu použití bude připraven asi za dva až tři roky. Odborníci z Fraunhoferova ústavu jsou přesvědčeni, že nový senzor tlaku poskytne zajímavé možnosti využití i v dalších oblastech medicíny. Například po implantaci do cévy ve stehně nebo v paži by mohl pomoci pacientům s chronicky vysokým krevním tlakem. Výsledky získané z běžných přístrojů pro měření tlaku krve pro domácí použití totiž nejsou pro stanovení optimálního dávkování léků vhodné. Dobře uplatnit by se senzor mohl také při měření tlaku mozkomíšního moku nebo při problémech s inkontinencí.
[Drucksensor im Auge. Mediendienst FhG, Nr. 9-2007, Thema 3.]
Kab.