青光眼影響了世界上約6500萬人，是第二大致盲的原因，危險因素之一就是患者的眼壓增高，特徵是特定的視網膜細胞和視神經受損。而降低眼壓是現在唯一治療青光眼的方法。病患會被要求每週像眼科醫師報到，以監測和控制增高的眼壓。然而，眼壓會隨著時間、姿勢、藥物而變化，甚至穿著領帶也會造成眼壓變化。所以，這種每週一次的眼壓量測，不全然可以反映出患者的眼壓，可能錯失治療機會。
微流體眼壓感測器設計原理
Standford University 和Bar-Ilan University 共同開發了一款新型的微流體眼壓感測器，可以讓患者在任何時間和地點自行讀取眼壓，更準確監控眼壓的變化。這款眼壓感測器，是一種眼球植入物，在患者進行白內障手術的時候，一起植入。其包含有一個50 µm的液體通道，通道環繞在做白內障手術的水晶體周邊。通道的一邊有一個微小的氣體儲存器，另一端連接眼球內的液體。眼科醫師透過手術將其植入病患眼球內。眼內的壓力會將眼球內的液體推入微流道內，進而壓縮儲存器內的氣體，直到液體與氣體的壓力均等為止，這個時候流道內液體的位置，就是基本位置。一旦眼內壓力增加，就會將液體推擠向氣體儲存槽，可以在流道上觀察這個液體位置的變化。反之，當壓力減小，液體的位置就會遠離氣體儲存槽。利用這個液體在流道內的位置，可以計算出眼壓。
患者要怎麼判讀呢? 只要使用智慧型手機上的相機配備有光學調節與影像分析軟體，對著瞳孔拍照，就可以用來精確偵測液體的位置，進而計算眼壓的變化。
眼壓感測器的精準度
對於壓力量測的精準性，研究人員首先在壓力室模擬眼壓的變化，也就是生物體外，針對感測器測試和校正。測試結果發現微流道的液體移動與壓力變化呈現線性對應的關係。壓力變化的量測，最小可以達到1 mm Hg (1毫米汞柱)。一般的眼壓範圍在10-21 mm Hg，但人躺下時眼壓會增加8 mm Hg，研究人員也將這個裝置放在豬的眼睛做測試，同樣測得壓力的最小變化約1 mm Hg。
現在這款微流體感測器，要和白內障手術的眼內水晶體一起植入。未來，科學家將設計可以單獨植入的眼壓感測植入物。這個裝置的設計簡單且成本低，可以讓醫師診斷出致盲性青光眼，青光眼患者也可以自行在家中做24小時的監測。就如同糖尿病患監測血糖一般。
設計優缺點比一比
然而，現在也有其它單位在研究眼壓感測器。例如美國密西根大學，開發以微機電技術為基礎的電容式感測器。瑞士醫療器材製造商Sensimed，已經開發有商用的接觸式水晶體眼壓感測器，是一種壓電式白金環，當眼壓改變時電阻會跟著改變。但這些技術都過於依賴無線遙測數據，也都需要天線與電池。這項新式微流道眼壓感測器，相較其它設計，讀取資訊的技術更容易。同時，不會造成視覺扭曲。這項設計的預估使用壽命約十年。
那麼，這個設計的缺點呢? 如果青光眼患者的角膜混濁，就會較難判讀流體的位置。還有，如果氣體儲存槽內的氣體外洩，判讀的資料就可能有誤差。
文章參考：IEEE Spectrum
影片來源： Nature Medicine
圖片來源：Community Eye Health CC BY-NC 2.0
參考原文刊載於：Nature Medicine
