Glaucoma، یک علت اصلی نابینایی برگشت ناپذیر در سراسر جهان، در حال حاضر بیش از 80 میلیون نفر را تحت تاثیر قرار می دهد، تعدادی که پیش بینی می شود تا 2040 بیش از 110 میلیون نفر تجاوز کند، عامل خطر قابل اصلاح اولیه فشار داخل چشم انداز (IOP)، اما نظارت بالینی فعلی بر اندازه گیری های کوتاه مدت، در نهایت، که تنها یک عکس فوری از نوسانات IOP را ضبط می کند، اغلب بررسی های خطرناک فشار را در طول عملیات تماس مستقیم و یا به طور مداوم، می دهد.

لنزهای تماسی هوشمند چیست؟

لنزهای تماس هوشمند دستگاه های پوشیدنی پیشرفته هستند که میکروالکترونیک را به یک ماتریس لنز نرم و سازگار با زیست ادغام می کنند، بر خلاف تماس های سنتی که تنها بینایی صحیح است، این لنزها برای نظارت بر پارامترهای فیزیولوژیکی نمونه اولیه چشم طراحی شده اند. جاری ها بر اندازه گیری IOP تمرکز می کنند، اما نسخه های آینده همچنین ممکن است رطوبت چشم، سطح گلوکز در اشک ها را ردیابی کنند یا حتی ارائه دارو.

چگونه کار می کنند؟

مکانیسم سنجش در لنزهای تماسی هوشمند معمولاً یکی از دو رویکرد را به کار می برد: خازن یا پدال فشار مکانیکی سنسور های ظرفیتی، تغییرات در خازن الکتریکی ایجاد شده توسط نوسانات در باتری را اندازه گیری می کنند – زیرا دستگاه انتقال دهنده ی واحد (OP) یک غشای نازک و انعطاف پذیر است که با فشار، تغییر فاصله بین دو صفحه ی رسانای پایدار، اتصال مکانیکی را فراهم می کند (که معمولاً به طور مداوم از طریق تشخیص دادن سیگنال های پردازش شده است).

اجزای کلیدی در جزئیات

  • سنسورهای فشار انعطاف پذیر – به طور معمول گرافن یا پلیاید – این سنسور های 1 تا 10 μm نازک کشش و قرارداد با سطح لنز را نشان می دهد.آنها باید پاسخ خطی را در محدوده فیزیولوژیکی IOP (5-40 میلی متر) و حساسیت بالا (با وضوح 0.5 میلی متر).
  • میکروپرپرندگان ریزپردازنده [FLT 1] - ASIC های سفارشی با مصرف برق تحت 1 mW تنظیم سیگنال، تبدیل آنالوگ به دیجیتال و بسته بندی داده ها همچنین مدیریت حالت های قدرت برای گسترش عمر باتری.
  • ماژول های ارتباطی بی سیم - طرح های NFC-antenna در سال های ⁇ مگاهرتز کار می کنند و محدوده های خواندن 5 تا 10 سانتی متر را ارائه می دهند، کافی برای یک خواننده دستی یا گوشی هوشمند بلوتوث 5.0 ماژول اجازه می دهد تا انتقال داده ها تا 10 متر اما نیاز به قدرت بیشتری دارد.
  • مواد لنز سازگار با Bio - ⁇ های سیلیکون و pHEMA رایج هستند، اطمینان از قابلیت اکسیژن (>100 Dk /t) برای حفظ سلامت ذرت، الکترونیک جاسازی شده باید در parylene یا سیلیکون پزشکی برای جلوگیری از خارش و سوزش قرار گیرد.

مزایای لنزهای تماسی هوشمند برای نظارت بر IOP

روش های اندازه گیری IOP سنتی، مانند ناسازگاری برنامه گلدمن، نیاز به بیهوشی موضعی، اپراتورهای ماهر دارند و معمولاً تنها در ساعات کلینیک انجام می شوند.این روش ها یک خواندن واحد در یک زمان ثابت، اغلب از دست رفته فشار شبانه - یک عامل مهم است زیرا بخش قابل توجهی از بیماران گلوکوم بالاترین IOP خود را در طول خواب تجربه می کنند.

  • نظارت بر زمان واقعی [FLT 1] - ضبط ریتم 24 ساعته IOP، از جمله انفجار شبانه و تغییرات پس از عمل، قادر به اجرای دقیق تر بیماری و تصمیم گیری های درمان.
  • غیر تهاجمی و راحت - هنگامی که وارد شد، لنزها تقریبا غیر قابل تشخیص هستند، مانند تماس های روزانه مصرف کننده و یا بازدید از کلینیک برای خواندن روزمره مورد نیاز است.
  • هشدار زمان واقعی - اگر IOP از آستانه پیش تعیین شده تجاوز کند، سیستم می تواند بیمار یا پزشک خود را از طریق تلفن هوشمند مطلع کند و مداخله فوری (به عنوان مثال، مصرف یک دوز دارو یا مراقبت های اضطراری).
  • انطباق بیمار - جمع آوری داده های خودکار نیاز به بیماران را به خواندن خود ضبط و یا حضور در قرار ملاقات های مکرر ارزشمند است.این به ویژه برای افراد مسن یا معلول که با موانع حمل و نقل مواجه هستند.
  • Integration با Telemedicine - داده ها به طور مستقیم به سوابق سلامت الکترونیکی می رود، اجازه می دهد نظارت از راه دور توسط متخصصان، این تسهیل مدیریت فعال و کاهش بار در سیستم های مراقبت های بهداشتی.
  • ]Potential for پیش بینی تجزیه و تحلیل - الگوهای طولانی مدت IOP می توانند مدل های یادگیری ماشین را تغذیه کنند که پیشرفت بیماری را پیش بینی می کنند و به شناسایی بیماران در معرض خطر از دست دادن سریع بینایی قبل از علائم بالینی کمک می کنند.

چالش های فعلی و هادلس

علی رغم پیشرفت قابل توجه، چندین مانع باید قبل از اینکه لنز های تماس هوشمند به یک ابزار بالینی استاندارد تبدیل شوند، برطرف شوند. مهمترین مسئله (FLT:0) قابلیت و طول عمر است که چشمک زدن، اصطکاک درب و قرار گرفتن در معرض پروتئین های پارگی می تواند دقت را در طول ساعت ها به روز کاهش دهد.

]Power and data Transfer ایجاد یک طرح کلاسیک تجاری بدون باتری NFC محدود خواندن فاصله و نیاز به یک خواننده با قدرت نزدیک، آنها را برای واقعا مستمر کردن ضخامت و وزن اضافه می کند، به طور بالقوه به خطر انداختن لنز و انتقال اکسیژن مکرر نیز کاربران ناراحت کننده هستند.

تأییدیه دیگر است.دستگاه های پزشکی که با چشم تماس می گیرند و شامل تست ایمنی دقیق تحت استاندارد ISO 10993 برای بی تحرکی، سیتو سمیت، و حساسیت به سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) هنوز یک لنز هوشمند برای نظارت مداوم طراحی نشده است - فقط نیاز به شناسایی گسترده ای از دستگاه های بالینی دارند.

Cost و Access همچنین محدود کردن پذیرش. ادغام ASIC های سفارشی، سنسورهای MEMS و مواد لنز پیشرفته هزینه های تولید را به خوبی بالاتر از 100 دلار برای هر لنز برای عدم توانایی روزانه، این لنزهای قابل استفاده است، که می تواند برای روزها یا هفته ها استفاده شود، نیاز به تمیز کردن قوی و روش های استریل سازی است که ممکن است برای همه بیماران عملی نباشد.

آینده چشم انداز: فراتر از نظارت بر IOP

به عنوان مینیاتوراسیون سنسور و الکترونیک انعطاف پذیر همچنان به پیشرفت ادامه می دهد، لنزهای تماس هوشمند ([۱] برای رشد به پوشیدنی های چند منظوره چشم آماده می شوند، اگرچه سطح گلوکز تنها با مقادیر خون مرتبط است، امیدوار کننده تر است که سنسورهای اضافه شده (FLT2) را جایگزین کند (۳) این نوع واکنش های درمانی به طور بالقوه می تواند یک سیستم کاهش دهنده ی درمان را تشخیص دهد، اما کاهش دهد.

هوش مصنوعی نقش مهمی در تفسیر جریان های داده مداوم ایفا خواهد کرد. الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند الگوهای ظریف بی ثباتی فشار را شناسایی کنند که پیش از آسیب عصبی نوری، مراقبت های واقعا پیش بینی شده گلوکوم را با گسترش شبکه های تله-فیزیکی، لنزهای تماس هوشمند می توانند دسترسی عادلانه به نظارت بر سطح متخصص حتی در مناطق محروم ارائه دهند.

چندین شرکت و گروه های دانشگاهی در حال حرکت به جلو زمینه هستند. موسسه چشم ملی چندین پروژه را در سنسورهای IOP بدون ایمپلنت تامین کرده است.در سال 2023، محققان در استنفورد یک مطالعه در کور (FLT:3 نشان می دهد که یک لنز مرتبط با دقت برای 72 ساعت در یک مدل خرگوش، که در حال حاضر تنها یک فن آوری تماسی است، ادامه می دهد.

برای مطالعه بیشتر، آکادمی آمریکایی Ophthalmology یک مرور عالی از روش های اندازه گیری IOP فعلی و نیاز به نظارت بهتر فراهم می کند: چگونه Tonometry کار می کند برای یک شیرجه عمیق فنی به طرح های سنسور، اشاره به این مقاله IEEE: [F:2.2] سنسور فشار قابل تنظیم برای Ophmic Oph در نهایت دستگاه های تحقیقاتی متمرکز است.