Figura 1 Il glaucoma è una delle principali cause di cecità nel mondo. Il principale fattore di rischio per il glaucoma è l'elevata pressione intraoculare (IOP), e l'unico trattamento per i pazienti affetti da glaucoma consiste nel ridurre la IOP.
La pressione intraoculare è regolata dall'equilibrio tra la secrezione dell'umore acqueo (AH) e il suo flusso attraverso la via di deflusso convenzionale, che comprende la resistenza della rete trabecolare e del canale di Schlemm, un vaso che circonda la parte anteriore dell'occhio (vedi Figura 1). L'aumento della resistenza di questa via di deflusso convenzionale è in gran parte responsabile dell'elevata PIO osservata nei pazienti affetti da glaucoma.
La ricerca si sta ora concentrando sullo sviluppo di trattamenti che mirino alla causa principale dell'aumento della resistenza attraverso la via di deflusso convenzionale, caratterizzata dalla facilità di deflusso (il reciproco della resistenza). Ciò richiede la capacità di misurare il flusso e la pressione durante la perfusione oculare. Il tessuto oculare è troppo complesso per essere riprodotto accuratamente con metodi in vitro (ad esempio organ-on-a-chip). In questa ricerca vengono utilizzati occhi di topo, che sono anatomicamente simili agli occhi umani. Tuttavia, le loro piccole dimensioni richiedono una precisione di misurazione estremamente elevata. L'uso di tessuti animali per la ricerca rende fondamentale ottimizzare le misurazioni per massimizzare le informazioni estratte.
È stato dimostrato che i metodi di misurazione convenzionali introducono errori considerevoli nella stima della facilità di deflusso (errore fino a >250%). Inoltre, i metodi di misurazione esistenti erano tutt'altro che affidabili, una difficoltà aggravata dal fatto che gli utenti di tali sistemi sono esperti in biologia, farmacologia e fisiologia, ma in genere non sono ingegneri.
Per superare questi problemi, il sistema iPerfusion TM, progettato dal Dr. Joseph M. Sherwood, Facoltà di Ingegneria, Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial College di Londra, offre un nuovo approccio per misurare e analizzare la facilità di deflusso. Questo sistema utilizza un serbatoio di pressione idrostatica automatizzato per controllare la pressione e un flussimetro termico per misurare la portata.
Prodotti utilizzati
Omega PXM409: Trasduttore di pressione differenziale wet-wet ad alta precisione con calibrazione tracciabile NIST a 5 punti che offre elevata stabilità, bassa deriva e prestazioni termiche eccellenti in un ampio campo di temperatura compensata. Questo trasduttore di pressione è rinforzato con contenimento secondario e struttura in acciaio inossidabile saldato e può essere personalizzato. L'elevata accuratezza e stabilità di questo sensore è fondamentale per le misurazioni precise richieste in iPerfusion.
Omega TXDIN1620: Il TXDIN1620 è un trasmettitore di temperatura di nuova generazione montato su guida DIN, progettato per accettare gli ingressi dei sensori di temperatura e di processo più comuni e fornire agli utenti un segnale di uscita standard a due fili da 4 a 20 mA. In questa applicazione, il TX DIN è stato utilizzato per convertire il segnale RTD in un'uscita da 0-10 V. È previsto l'isolamento tra ingresso e uscita e tutti gli intervalli di temperatura sono lineari rispetto alla temperatura. È progettato per essere facile da usare con un'interfaccia USB e una configurazione rapida e semplice.
Riscaldatori a fascia Omega Nozzle: Questo affidabile riscaldatore a fascia isolato in mica è stato utilizzato per avvolgere il bagno con la temperatura misurata utilizzando l'RTD a Montaggio in superficie. Questo riscaldatore a fascia offre una buona efficienza e affidabilità nel tempo. Assicura il mantenimento delle temperature di avvolgimento più basse possibili, mantenendo un gruppo di elementi riscaldanti a bassa massa per un riscaldamento rapido e una risposta termica veloce ai comandi. Incorpora anche una cinghia integrata a bassa espansione termica, una caratteristica di design unica, e può funzionare a temperature di esercizio più elevate [fino a 480 °C (900 °F)]. Questi riscaldatori sono ampiamente utilizzati in operazioni che prevedono il riscaldamento di superfici cilindriche e sono prodotti in una gamma completa di varianti di costruzione standard, dimensioni fisiche, potenze elettriche e una disposizione completa di terminali a vite e terminazioni dei cavi.
RTD serie Omega SA2: Questi sensori di temperatura a resistenza in platino (RTD) sono disponibili in 2 diversi tipi di montaggio per superfici piane o curve con un intervallo di temperatura compreso tra -30 e 150 °C. Gli RTD sono autoadesivi per un montaggio più semplice e tempi di risposta più rapidi.
Come funziona
- L'hardware dell'applicazione iPerfusion è costituito da quattro componenti principali: un sensore di flusso termico, un trasduttore di pressione differenziale, un serbatoio azionato e un bagno salino lavorato su misura riscaldato con un riscaldatore a ugello con feedback di controllo PID da un sensore di temperatura RTD montato su Montaggio in superficie.
- Per controllare la pressione applicata al sistema, un serbatoio da 10 ml viene riempito con acqua e accoppiato a un attuatore lineare montato verticalmente con un incremento di 1,25 μm.
- Il fluido passa dal serbatoio azionato attraverso il sensore di flusso (Sensirion SLG150), che ha due elementi sensibili alla temperatura collegati su entrambi i lati di un elemento riscaldante, da cui è possibile calcolare la portata con una precisione superiore a 10 nl/min.
- La differenza di pressione lungo il percorso di deflusso, che è la pressione all'interno dell'occhio meno la pressione nel bagno, viene misurata utilizzando un trasduttore di pressione differenziale wet-wet personalizzato (Omega PX409).
- Per controllare il percorso del flusso e consentire il passaggio tra le configurazioni richieste per la calibrazione del sensore e la convalida del sistema, il sistema utilizza collettori manuali.
- L'occhio del topo è completamente immerso in un volume relativamente grande di soluzione salina tamponata con fosfato, che viene regolata a 35±0,5 °C utilizzando il riscaldatore dell'ugello.
- La temperatura del bagno viene misurata con un sensore di temperatura (Omega SA2C SA2F-RTD). Il TXDIN 1620 viene utilizzato per convertire il segnale dall'RTD in un'uscita di tensione.
- Per controllare e misurare i parametri di interesse vengono utilizzati software e hardware elettronici personalizzati, che forniscono una procedura automatizzata per acquisire il rapporto flusso-pressione per un dato occhio, da cui è possibile calcolare la facilità di deflusso.
- Sono forniti due sistemi speculari, in modo che un occhio possa fungere da controllo, mentre la condizione sperimentale viene applicata all'occhio controlaterale.
I risultati
Il sistema iPerfusion offre un aumento rivoluzionario in termini di accuratezza, robustezza e velocità rispetto ad altri approcci di misurazione convenzionali. Di conseguenza, è diventato la tecnologia leader per la misurazione della facilità di deflusso negli occhi dei topi, fondamentale per numerosi progetti di ricerca innovativi sul glaucoma.
Sebbene questa applicazione si concentri sugli occhi enucleati dei topi, il sistema può essere utilizzato per misurare la facilità di deflusso in qualsiasi specie e, con piccole modifiche, può essere applicato in vivo. Il sistema è attualmente utilizzato in 15 centri accademici e di ricerca in tutto il mondo e sono stati pubblicati 21 articoli che utilizzano questa tecnologia.
Suggerimento professionale
Omega offre la possibilità di personalizzare i trasduttori di pressione in base alle esigenze specifiche di un'applicazione. È possibile personalizzare la configurazione per quanto riguarda il tipo di materiale, il raccordo di processo, il tipo di pressione, l'unità di misura, l'uscita, l'accuratezza, la terminazione elettrica, la lunghezza del cavo, l'intervallo di temperatura e altro ancora.
DwyerOmega | Blog | Che cos'è un manometro?
Scritto da: Dan Schultz
Aggiornato il: 30 ottobre 2025
Capire il significato di "intrinsecamente sicuro"
Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026