傳統軟式隱形眼鏡(hydrogel)之論述 - 隱形眼鏡

※ [本文轉錄自 optical 看板]

作者: kramnik (progressive) 看板: optical
標題: [心得] 傳統軟式隱形眼鏡(hydrogel)之論述
時間: Sat Nov 7 20:16:46 2009


此篇將以較淺顯口語方式來論述..

內文論述之推導與佐證於後幾篇附上



我們選購傳統長戴型軟式隱形眼鏡(hydrogel ex.HEMA)時..

消費者獲得的資訊不外乎是"含水量"與"透氧率"..

而透氧率一般我們得到的是代表材料特性的DK值(oxygen permeability)..

其代表fisk's law中擴散係數與henry's law中之溶解係數之乘積..

相關物理意義有興趣可以觀看後幾篇之推導..




關於DK值我們可以將其類比為電學的"線電阻"值..

這個值代表材質的本身特性..

舉個例..我們知道銅的"線電阻"值必定會小於鐵的"線電組"值..



然而我們給你銅線和鐵線..

試問在兩端給予同等的電壓時..流經何者的電流強度較強?

答案並非一定是銅線內電流 > 鐵線內電流..

也許銅線長度較長..鐵線長度較短..

使得銅線總"電阻"較鐵線總"電阻"來得高..



電學中的"電阻"值在氧氣擴散現象中我們可以用(DK/t)來類比..(oxygen permeability)

實際上氧氣流量的衡量觀看(DK/t)值才會有實際的意義..




下圖為隱形眼鏡內面氧氣壓力與(DK/t)函數關係圖形

#此圖由Fatt and St. Helen model推衍而出

http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=30&f=1054551173&p=0


縱軸為隱形眼鏡內面氧氣壓力(mmHg)

橫軸為(Dk/t)值 [cm*ml O2*ml^(-1)*second^(-1)*mmHg]

黃線為睜眼狀態(氧氣壓力155mmHg)

藍線為閉眼狀態(氧氣壓力55mmHg)

由上圖可以看出(DK/t)值越高..角膜上氧含量越高..




對於傳統長戴型軟式隱形眼鏡(hydrogel)

其(DK/t)與含水量的關係如下圖所示

http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=30&f=1054551174&p=1

縱軸為DK值[單位:10^(-11)*cm^2*mole O2*second^(-1)*ml^(-1)*mmhg^(-1)]

橫軸為water content[單位:%]

由上圖我們可以看出含水量越高..(DK/t)值越高..角膜上氧含量亦會越高..




因此對於傳統長戴型軟式隱形眼鏡..為了不使角膜呈現氧氣不足狀態..

我們選取含水量高的材質即代表選擇高透氧的材質..




當然我們亦可選取較薄的隱形眼鏡..

隱形眼鏡越薄..其DK/t值會越高..即透氧率亦越高..

可類比為電線越短..電阻值即越低..電流量亦越大..


如下圖所示，縱軸為隱形眼鏡DK/t相對強度，橫軸為隱形眼鏡含水量(單位%)

http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=30&f=1054551176&p=3

可以看出隱形眼鏡含水量越高，DK/t值越高

亦可看出隱形眼鏡厚度越低，Dk/t值越高




DK/t要多少才足夠..我們可以參考下圖..

下圖為隱形眼鏡內面氧氣壓力(mmHg)與(DK/t)函數關係圖形

黑線代表不造成眼球產生所列生理狀況之最低角膜含氧量需求

http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=30&f=1054551175&p=2





然而考慮水的反向擴散..蒸散回大氣..

水反向擴散速度越高..眼球表面脫水即會造成角膜缺損(cornea staining)

我們用熱力學推導出來的Arrhenius Equation..

應用Cohen and Turnbull liquid model假設..

我們可以得到下圖..

縱軸為角膜水含量相對強度，橫軸為隱形眼鏡含水量(單位%)

http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=30&f=1054551177&p=4

可以看出含水量越高，角膜水含量相對越低

亦可看出厚度越低，角膜含水量相對越低。





對於傳統長戴型軟式隱形眼鏡(hydrogel)..

DK/t值越高..角膜氧含量越高..角膜含水量越低

很諷刺..魚於熊掌不可兼得..

詳細論述於後幾篇討論..


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