Figure 1 Le glaucome est l'une des principales causes de cécité dans le monde. Le principal facteur de risque du glaucome est une pression intraoculaire (PIO) élevée, le seul traitement pour les patients atteints de glaucome consistant à réduire la PIO.
La pression intraoculaire est régulée par l'équilibre entre la sécrétion d'humeur aqueuse (HA) et son débit à travers la voie d'écoulement conventionnelle, qui comprend la résistance du réseau trabéculaire et du canal de Schlemm, un vaisseau qui entoure l'avant de l'œil (voir Figure 1). L'augmentation de la résistance de cette voie d'écoulement conventionnelle est en grande partie responsable de l'élévation de la PIO observée chez les patients atteints de glaucome.
La recherche se concentre désormais sur le développement de traitements qui ciblent la cause profonde de l'augmentation de la résistance dans la voie d'écoulement conventionnelle, qui se caractérise par la facilité d'écoulement (l'inverse de la résistance). Cela nécessite la capacité de mesurer le débit et la pression pendant la perfusion oculaire. Le tissu oculaire est trop complexe pour être reproduit avec précision à l'aide de méthodes in vitro (par exemple, organ-on-a-chip). Les yeux de souris, qui sont anatomiquement similaires aux yeux humains, sont utilisés dans cette recherche. Cependant, leur petite taille nécessite une précision de mesure extrêmement élevée. L'utilisation de tissus animaux pour la recherche rend indispensable l'optimisation des mesures afin de maximiser les informations extraites.
Il a été démontré que les méthodes de mesure conventionnelles introduisent des erreurs considérables dans l'estimation de la facilité d'écoulement (erreur pouvant atteindre plus de 250 %). En outre, les méthodes de mesure existantes étaient loin d'être robustes, une difficulté exacerbée par le fait que les utilisateurs de ces systèmes sont des experts en biologie, en pharmacologie et en physiologie, mais ne sont généralement pas des ingénieurs.
Pour surmonter ces problèmes, le système iPerfusion TM, conçu par le Dr Joseph M. Sherwood, Faculté d'ingénierie, Département de bio-ingénierie de l'Imperial College London, offre une nouvelle approche pour mesurer et analyser la facilité d'écoulement. Ce système utilise un réservoir de pression hydrostatique automatisé pour contrôler la pression et un débitmètre thermique pour mesurer le débit.
Produits utilisés
Omega PXM409 : Transducteur de pression différentielle humide-humide de précision élevée avec étalonnage traçable NIST en 5 points, offrant une grande stabilité, une faible dérive et des performances thermiques optimales sur une large plage de compensation de température. Ce transducteur de pression est renforcé par une double enveloppe et une construction en acier inoxydable soudé, et peut être personnalisé. La précision élevée et la stabilité de ce capteur sont essentielles pour les mesures précises requises dans iPerfusion.
Omega TXDIN1620 : Transmetteur de température monté sur rail DIN de nouvelle génération, le TXDIN1620 est conçu pour accepter les entrées de capteurs de température et de processus les plus courantes et fournir aux utilisateurs un signal de sortie standard à deux fils de 4 à 20 mA. Dans cette application, le TX DIN a été utilisé pour convertir le signal RTD en une sortie 0-10 V. Une isolation est assurée entre l'entrée et la sortie, et toutes les plages de température sont linéaires par rapport à la température. Il est conçu pour être facile à utiliser grâce à une interface USB et une configuration rapide et simple.
Bandes chauffantes Omega pour buses : Ce réchauffeur à bande isolé au mica fiable a été utilisé pour envelopper le bain, la température étant mesurée à l'aide du RTD à montage en surface. Ce réchauffeur à bande offre une bonne efficacité et une grande fiabilité. Il garantit le maintien des températures d'enroulement les plus basses possibles, tout en conservant un ensemble d'éléments chauffants de faible masse pour un chauffage rapide et une réponse thermique rapide aux commandes. Il intègre également une sangle à faible dilatation thermique, une fonctionnalité de conception unique, et peut fonctionner à des températures de fonctionnement plus élevées [jusqu'à 480 °C (900 °F)]. Ces éléments chauffants sont largement utilisés dans les opérations impliquant le chauffage de surfaces cylindriques et sont fabriqués dans une gamme complète de variations de construction standard, de dimensions physiques, de caractéristiques électriques et d'agencements complets de bornes à vis et de terminaisons de fils.
RTD série Omega SA2 : Ces capteurs de température à résistance en platine (RTD) sont disponibles en 2 styles de montage différents pour les surfaces planes ou courbes, avec une plage de température de -30 à 150 °C. Les RTD sont autocollants pour faciliter le montage et accélérer les temps de réponse.
Fonctionnement
- Le matériel de l'application iPerfusion se compose de quatre éléments principaux : un capteur de débit thermique, un transducteur de pression différentielle, un réservoir actionné et un bain salin usiné sur mesure chauffé à l'aide d'un réchauffeur à buse avec rétroaction de contrôle PID provenant d'un capteur de température RTD à montage en surface.
- Pour contrôler la pression appliquée au système, un réservoir de 10 ml est rempli d'eau et couplé à un actionneur linéaire monté verticalement avec une amplitude du pas de 1,25 μm.
- Le fluide passe du réservoir actionné au capteur de débit (Sensirion SLG150), qui comporte deux éléments de détection de température fixés de part et d'autre d'un élément chauffant, à partir desquels le débit peut être calculé avec une précision supérieure à 10 po/min.
- La différence de pression dans le circuit d'écoulement, qui correspond à la pression à l'intérieur de l'œil moins la pression dans le bain, est mesurée à l'aide d'un transducteur de pression différentielle humide-humide personnalisé (Omega PX409).
- Afin de contrôler le circuit d'écoulement et de permettre le passage entre les configurations requises pour l'étalonnage du capteur et la validation du système, celui-ci utilise des collecteurs manuels.
- L'œil de la souris est complètement immergé dans un volume relativement important de solution saline tamponnée au phosphate, dont la température est régulée à 35 ± 0,5 °C à l'aide d'un réchauffeur à buse.
- La température du bain est mesurée à l'aide d'un capteur de température (Omega SA2C SA2F-RTD). Le TXDIN 1620 est utilisé pour convertir le signal du RTD en une sortie de tension.
- Un logiciel et du matériel électronique sur mesure sont utilisés pour contrôler et mesurer les paramètres d'intérêt, fournissant une procédure automatisée par étapes pour acquérir la relation débit-pression pour un œil donné, à partir de laquelle la facilité d'écoulement peut être calculée.
- Deux systèmes en miroir sont fournis, de sorte qu'un œil peut servir de contrôle, tandis que la condition expérimentale est appliquée à l'œil controlatéral.
Les résultats
Le système iPerfusion offre des gains révolutionnaires en termes de précision, de robustesse et de rapidité par rapport aux autres méthodes de mesure conventionnelles. Il est ainsi devenu la technologie de pointe pour mesurer la facilité d'écoulement dans les yeux de souris, ce qui est essentiel pour de nombreux projets de recherche novateurs sur le glaucome.
Bien que cette application se concentre sur les yeux énucléés de souris, le système peut être utilisé pour mesurer la facilité d'écoulement chez n'importe quelle espèce et, avec quelques modifications mineures, peut être appliqué in vivo. Le système est actuellement utilisé dans 15 centres universitaires et de recherche à travers le monde, et 21 articles ont été publiés sur cette technologie.
Conseil de pro
Omega offre la possibilité de personnaliser les transducteurs de pression afin de répondre aux besoins spécifiques d'une application. La configuration personnalisée est disponible pour le type de matériau, le raccordement au processus, le type de pression, l'unité de mesure, la sortie, la précision, la terminaison électrique, la longueur du câble, la plage de température, etc.
DwyerOmega | Blog | Qu'est-ce qu'un manomètre ?
Écrit par : Dan Schultz
Mise à jour le : 30 octobre 2025
Comprendre la signification de « intrinsèquement sûr »
Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026