MASARYKOVA UNIVERZITA LÉKAŘSKÁ FAKULTA
Přístroje na měření a kontrolu kvality kontaktních čoček Bakalářská práce
vedoucí práce:
autor práce:
Mgr. Sylvie Petrová
Veronika Moravcová obor: optika a optometrie Brno, duben 2015
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Přístroje na měření a kontrolu kvality kontaktních čoček vypracovala samostatně a všechnu použitou literaturu jsem řádně ocitovala a uvedla v použitých zdrojích. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Lékařské fakulty Masarykovy univerzity a byla zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně dne:
Podpis:
Ráda bych touto cestou vyjádřila vděk Mgr. Sylvii Petrové za cenné rady a připomínky, které mi poskytla během psaní mé bakalářské práce. Celé své rodině a přátelům za podporu během psaní práce. Také bych chtěla poděkovat paní Ivaně Repaňové a Ing. Jiřímu Michálkovi, Csc. z Ústavu makromolekulární chemie Akademie věd České republiky za poskytnuté materiály a možnost měření s přístroji.
ANOTACE Příjmení a jméno autora:
Moravcová Veronika
Instituce:
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, Katedra optometrie a ortoptiky
Název práce:
Přístroje na měření a kontrolu kontaktních čoček
Vedoucí práce:
Mgr. Sylvie Petrová
Rok obhajoby:
2015
Bakalářská práce rozebírá základní přístroje na měření a kontrolu kvality kontaktních čoček. První část pojednává o parametrech, které lze pomocí těchto přístrojů měřit, a o dalších možnostech jejich zjišťování. Hlavní kapitola se zabývá již konkrétními přístroji na měření kontaktních čoček a na jakém principu dané přístroje fungují. Dále jsou popsány postupy měření a jejich odlišnosti u tvrdých a měkkých kontaktních čoček.
Klíčová slova: keratometr, radiuskop, sférometr, analyzátor měkkých kontaktních čoček, dokumátor, toposkop, fokometr
ANNOTATION Surname and first name:
Moravcová Veronika
Institution:
Masaryk University, Faculty of Medicine Department of optometry and orthoptics
Title of the work:
Instruments for measuring and inspection of quality of contact lenses
Supervisor of the work:
Mgr. Sylvie Petrová
Year of defense:
2015
Bachelor thesis analyzes the basic instruments for measurement and quality control of contact lenses. The first part deals with quantities that can be measured by the instruments and other possibilities for their detection. The main chapter deals with specific instruments for measuring contact lenses and on what principle the instruments work. Further disclosed are methods of measurement and their differences for hard and soft contact lenses.
Keywords: keratometer, radiuscope, spherometr, anylysator of soft contact, documator, toposcope, lensmeter
1
Úvod ...............................................................................................................................9
2
Parametry kontaktních čoček ....................................................................................10
2.1
Parametry měřené během výroby............................................................................................................. 10
2.1.1
Poloměr křivosti.................................................................................................................................. 10
2.1.1.1
Měření poloměru křivosti kontaktních čoček ............................................................................ 11
2.1.1.2
Nové možnosti měření poloměru křivosti kontaktních čoček ................................................... 12
2.1.2
Vrcholová lámavost ............................................................................................................................ 13
2.1.2.1 2.1.3
Vrcholová lámavost měkkých kontaktních čoček ..................................................................... 14
Velikost zón kontaktní čočky ............................................................................................................. 16
2.1.3.1
Měření zón kontaktních čoček .................................................................................................. 16
2.1.4
Tloušťka.............................................................................................................................................. 17
2.1.5
Kontrola kvality plochy ...................................................................................................................... 17
2.2
Měřené parametry v praxi kontaktologa ................................................................................................. 18
3 3.1
Přístroje na měření a kontrolu kvality kontaktních čoček .....................................19 Keratometr.................................................................................................................................................. 19
3.1.1
Teoretický výpočet poloměru křivosti: ............................................................................................... 19
3.1.2
Mechanické keratometry..................................................................................................................... 20
3.1.3
Kontrola kontaktních čoček keratometrem ......................................................................................... 21
3.2
3.1.3.1
Kontrola tvrdých kontaktních čoček ......................................................................................... 22
3.1.3.2
Kontrola měkkých kontaktních čoček ....................................................................................... 25
Sférometr .................................................................................................................................................... 27
3.2.1
Princip sférometru .............................................................................................................................. 27
3.2.2
Mechanické sférometry....................................................................................................................... 27
3.2.2.1
Hrotový sférometr ..................................................................................................................... 27
3.2.2.2
Kroužkový sférometr................................................................................................................. 27
3.2.3
Digitální sférometry ............................................................................................................................ 28
3.2.4
Elektronické sférometry ...................................................................................................................... 28
3.2.5
Akustický (ultrazvukový sférometr) ................................................................................................... 29
3.2.5.1 3.3
Princip akustického sférometru ................................................................................................. 29
Radiuskop ................................................................................................................................................... 31
3.3.1
Princip měření..................................................................................................................................... 31
3.3.2
Postup měření radiuskopem ................................................................................................................ 32
3.3.3
Měření tvrdých kontaktních čoček...................................................................................................... 32
3.3.4
Měření měkkých kontaktních čoček ................................................................................................... 33
6
3.3.5
Hodnocení kvality kontaktních čoček s radiuskopem ......................................................................... 34
3.3.6
Druhy radiuskopů ............................................................................................................................... 37
3.4
Tloušťkoměr ............................................................................................................................................... 38
3.4.1
Mechanický tloušťkoměr .................................................................................................................... 38
3.4.2
Elektrický tloušťkoměr ....................................................................................................................... 39
3.5
Analyzátor měkkých kontaktních čoček .................................................................................................. 40
3.5.1
Optimec JCF ....................................................................................................................................... 41
3.5.1.1 3.5.2
Optimec JCM ...................................................................................................................................... 43
3.5.2.1 3.5.3
3.6
Princip měření - Optimec JCF ................................................................................................... 42
princip měření - Optimec JCM.................................................................................................. 43
Postup měření ..................................................................................................................................... 44
3.5.3.1
Měření poloměru křivosti .......................................................................................................... 44
3.5.3.2
Měření tloušťky ......................................................................................................................... 45
3.5.3.3
Měření průměru ......................................................................................................................... 46
3.5.3.4
Kontrola povrchu a okraje ......................................................................................................... 46
Dokumátor .................................................................................................................................................. 47
3.6.1
Princip dokumátoru ............................................................................................................................ 47
3.6.2
Měření tvrdých kontaktních čoček...................................................................................................... 47
3.6.3
Měření měkkých kontaktních čoček ................................................................................................... 48
3.7
Toposkop ..................................................................................................................................................... 49
3.7.1
Princip toposkopu ............................................................................................................................... 49
3.7.1.1 3.7.2
Moiré fenomén .......................................................................................................................... 50
Postup měření ..................................................................................................................................... 50
3.8
Projektor ..................................................................................................................................................... 52
3.9
Fokometr ..................................................................................................................................................... 53
3.9.1
3.9.1.1
Mechanický fokometr ............................................................................................................... 53
3.9.1.2
Projekční fokometr .................................................................................................................... 54
3.9.1.3
Automatický fokometr .............................................................................................................. 55
3.9.2
4
Princip fokometru ............................................................................................................................... 53
Měření kontaktních čoček fokometrem .............................................................................................. 56
3.9.2.1
Měření tvrdých kontaktních čoček ............................................................................................ 56
3.9.2.2
Měření měkkých kontaktních čoček.......................................................................................... 57
3.9.2.3
Postup měření ............................................................................................................................ 59
Závěr ............................................................................................................................60 7
5
Zdroje ...........................................................................................................................61
6
Seznam obrázků ..........................................................................................................66
7
Seznam tabulek ...........................................................................................................68
8
1 Úvod Kontaktní čočka je velmi malý optický systém, který přikládáme na přední plochu rohovky. Vznik principu datujeme zhruba do roku 1500 a přisuzujeme ho známému vynálezci Leonardu da Vincimu. Tato optická korekční pomůcka má v dnešní době širokou variabilitu využití, např. s ní lze korigovat refrakční vady (myopii, hypermetropii, astigmatismus) nebo se využívá k terapii při různých onemocněních či jako kosmetická pomůcka. Většina přístrojů pro optickou praxi byla nejprve vyvinuta pro brýlové čočky. V průběhu 19. století se začaly rozšiřovat kontaktní čočky. Z počátku byly vyráběny ze skla a z PMMA. Později se vyvinuly kontaktní čočky hydrogelové, silikonhydrogelové, RGP a hybridní. S vývojem kontaktních čoček se musela také přizpůsobovat přístrojová technika k jejich měření. V dnešní sériové výrobě se u většiny firem kontrolují kontaktní čočky pomocí přístrojů, které jsou počítačově řízené. Z určitého vyrobeného množství kontaktních čoček se vybere pár náhodně zvolených kusů pro manuální kontrolu v laboratoři. Dříve se kontrolovaly parametry a kvalita povrchu u každé vyrobené kontaktní čočky. Tato bakalářská práce pojednává zejména o přístrojích pro měření a kontrolu kontaktních čoček, které jsou určeny právě pro jejich manuální kontrolu. Část se věnuje měřeným parametrům a tomu, jakými jinými způsoby se dají změřit. Třetí kapitola rozebírá jednotlivé typy přístrojů a principy, na kterých se zakládají. Všechny metody kontroly nejsou vhodné zároveň pro tvrdé i měkké kontaktní čočky. Z tohoto důvodu se práce zabývá i rozdíly kontroly a postupu měření měkkých a tvrdých kontaktních čoček u konkrétních přístrojů. Kontrola kontaktních čoček musí probíhat zejména během výroby a v jejím průběhu. V praxi kontaktologa však nelze vždy spoléhat na parametry předepsané výrobcem, proto by kontaktologové měli znát postupy měření, aby si mohli ověřit parametry kontaktních čoček. Ověřením parametrů předejde kontaktolog nesprávným aplikacím, které byly zapříčiněny nekvalitní výrobou či špatným designem kontaktní čočky. Kontaktní čočky, které neodpovídají parametrům, nemohou být pacientovi aplikovány a měly by být vráceny výrobci či vyhozeny. Za finální aplikaci a problémy s ní spojené vždy odpovídá kontaktolog, proto je určitá znalost dané problematiky nezbytná.
9
2 Parametry kontaktních čoček Tato kapitola se zabývá parametry kontaktních čoček, které jsou důležité pro správný výběr kontaktní čočky a její následnou aplikaci pacientovi. Zahrnuje nejen geometrické veličiny, ale také zhodnocení kvality povrchů kontaktních čoček. Kapitola se rozděluje na parametry měřené během výroby a parametry měřené v praxi kontaktologa. Následující popsané vlastnosti kontaktních čoček se nemusí měřit pouze pomocí přístrojů, proto se kapitola zabývá i dalšími možnostmi měření např. s využitím optických pomůcek, kalibrů či měřidel. Samotná měření se dělí pro měkké a tvrdé kontaktní čočky. Mezi tvrdé čočky řadíme PMMA, RGP, sklerální a hybridní. Měkké kontaktní čočky jsou hydrogelové a silikonhydrogelové.
2.1 Parametry měřené během výroby Během výroby je nutné u kontaktních čoček dbát zejména na parametry: poloměru křivosti, vrcholové lámavosti, celkového průměru, velikosti zón, středové i okrajové tloušťky, opracování okraje a kvalitu povrchu.
2.1.1 Poloměr křivosti Poloměr křivosti kontaktních čoček je jedním z hlavních parametrů významných pro jejich aplikaci. Při kontrole kontaktních čoček měříme většinou jen poloměr křivosti vnitřní optické plochy. Kontaktní čočka obvykle nemá v celém svém průběhu stejný poloměr křivosti. Zakřivení se odlišuje ve všech zónách kontaktní čočky. Každý poloměr křivosti odpovídá průměru určité zóny. Míru křivosti plochy čočky, poloměr křivosti, lze u kulových (sférických) ploch spočítat pomocí geometrických vlastností kulového vrchlíku, viz obr. 1. Poloměr křivosti stanovíme změřením sagitální hloubky h kulového vrchlíku a základního poloměru rz dané zóny. Rovnice 1 pro jeho výpočet lze odvodit pomocí Pythagorovy věty. [1]
10
2 0 2 2
(1)
Na tomto principu funguje např. mechanický sférometr. [1]
Obr. 1: poloměr křivosti kulového vrchlíku [vlastní schéma]
2.1.1.1 Měření poloměru křivosti kontaktních čoček Poloměr křivosti kontaktních čoček lze měřit různými přístroji. U měkkých i tvrdých kontaktních čoček využíváme keratometr a radiuskop. Analyzátor měkkých kontaktních čoček je vhodný pouze pro hydrogelové či silikonhydrogelové kontaktní čočky. Toposkopem lze zjišťovat poloměr křivosti pouze u tvrdých kontaktních čoček. Další možností je tzv. kalotová metoda, která je vhodná pro měkké i tvrdé kontaktní čočky. Při této metodě se využívá sady nakalibrovaných kalot o určitém poloměru křivosti. Kontaktní čočka se postupně pokládá na kaloty a pomocí lupy či projektorem se zvětší obraz. Pokud je kontaktní čočka příliš zakřivená, vznikne mezi kalotou a čočkou volný prostor, bublina. Příliš plochá čočka znatelně odstává. Kaloty se stupňují po 0,2 mm či 0,3 mm křivosti. Díky tomuto odstupňování lze dosáhnout přesnosti měření ±0,20 mm. Ačkoli je tato metoda starší, je stále využívána. Měření měkkých kontaktních čoček může probíhat v kyvetě s kalotou dohromady. Pro zvětšení obrazu kyvety potom využíváme projektor. Příklad kalot zobrazuje obr. 2.
11
Obr. 2: kaloty na měření poloměru křivosti [1]
2.1.1.2 Nové možnosti měření poloměru křivosti kontaktních čoček Moderní přístroje Keratograph 5M firmy Oculus a ARK-500A firmy Nidek umožňují měření poloměru křivosti kontaktních čoček. Přístroje zobrazuje obr. 3.
Obr. 3: ARK-500A (vlevo) a Keratograph 5M (vpravo) [vlastní fotoarchiv, 19] Pro změření poloměru křivosti se nasadí na opěrku hlavy pro pacienty přídavný držák, viz obr. 4. Kontaktní čočka se umístí na přídavný držák pomocí fyziologického roztoku nebo vody. Fyziologický roztok zajistí přilnutí kontaktní čočky, proto lze měřit zejména tvrdé kontaktní čočky. [17,18] U měkkých kontaktních čoček je měření zkreslené, z důvodů přílišných deformací materiálu, avšak pro zjištění orientačních hodnot poloměrů křivosti je metoda dostatečná.
12
Přístroje umožňují měření poloměrů křivosti jak přední přední, tak i vnitřní plochy kontaktních čoček. Měření probíhá v režimu keratometrie obdobně jako při měření rohovky pacienta. Výsledná měření zobrazuje obr. 5. [17,18] [1
Obr. 4: 4 přídavnýý držák pro ARK-500A ARK 500A (vlevo) a Keratograph Keratograph 5M (vpravo) [vlastní fotoarchiv] fotoarchiv
Obr. 5: výsledná měření ARK-500A 500A (vlevo) a Keratograph 5M (vpravo) [vlastní fotoarchiv] fotoarchiv
2.1.2 Vrcholová lámavost Vrcholová lámavost S´B se definuje obecně jako podíl podíl indexu lomu prostředí n´ n a sečné ohniskové vzdálenosti álenosti s´B, viz rovnice. rovnice. Pokud se nachází čočka na vzduchu, vzduchu tvoří vrcholovou lámavost převrácená hodnota sečné ohniskové vzdálenost vzdálenosti s´´B. Jednotkou vrcholové lámavosti je dioptrie. [12] (2))
13
Pokud se aplikuje kontaktní čočka s určitou hodnotou vrcholové lámavosti, je nezbytné vzít v potaz vzdálenost kontaktní čočky od oka oproti brýlové čočce, tzv. vertex distance. Změna hodnot vrcholové lámavosti se uvažuje, pokud má brýlová čočka hodnotu vyšší než 4 D. Vrcholová lámavost kontaktní čočky S´KČ se následně přepočítá za pomoci vztahu, kde S´B je vrcholová lámavost brýlové čočky a d je vzdálenost brýlové čočky od oka. U spojných kontaktních čoček se vrcholová lámavost zvyšuje a u rozptylných kontaktních čoček se naopak snižuje. ´Č
´
´
(3)
Vrcholová lámavost kontaktních čoček se mění zejména u měkkých kontaktních čoček, kdy se rozlišuje vrcholová lámavost za suchého stavu a hydratovaného stavu, viz následující podkapitola 2.1.2.1. U tvrdých kontaktních čoček zůstává vrcholová lámavost stejná, např. u RGP se mění minimálně, protože materiál absorbuje maximálně 2 % vodného roztoku. Kontaktní čočky také nabývají různých hodnot vrcholové lámavosti v závislosti na tom, v jakém prostředí se nachází. Pro praxi se uvažuje zejména změna vrcholové lámavosti měkkých kontaktních čoček v kyvetě s roztokem a na vzduchu při měření fokometrem (viz kapitolu 3.9). [2]
2.1.2.1 Vrcholová lámavost měkkých kontaktních čoček U měkkých kontaktních čoček hydrogelových a silikonhydrogelových rozlišujeme parametry za suchého stavu, před zbotnáním kontaktní čočky, a za hydratovaného stavu. Rozdíl mezi těmito stavy určuje koeficient botnavosti materiálu k. Tato botnavost nabývá pro různé materiály jiných hodnot. Jako příklad uvádíme materiál HEMA 38 %, který má za hydratovaného stavu index lomu n1 = 1,44 a za suchého stavu index lomu n3 = 1,51. Koeficient botnavosti nabývá u tohoto materiálu většinou hodnot k = 1,2. Uvažujeme oba stavy kontaktních čoček na vzduchu (index lomu n2 = 1). Pokud se vyrábí kontaktní čočka z uvedeného materiálu o výsledných hodnotách v hydratovaném stavu: vrcholová lámavost s´BH = -1 D, poloměr křivosti vnitřní plochy r2H = 8,7 mm a tloušťce d = 0,0001 m, je nutné spočítat poloměr křivosti přední plochy r1S za suchého stavu, který určí výslednou vrcholovou lámavost kontaktní čočky. Výpočet se provádí následovně: 14
Hydratovaný stav kontaktní čočky: 1) Vypočteme optickou mohutnost druhé lámavé plochy φ2H, uvažujeme index lomu materiálu v hydratovaném stavu n = 1,44
1 1,44 #$, #%# & 0,0087
2) Z Gullstrandovy rovnice (4) vyjádříme a vypočteme následujícím způsobem optickou mohutnost první lámavé plochy φ1H '
()
(4)
* '
* , ' ' * 1
+1
1 50,575 ./, .$0 & 0,0001 1 50,575 1,44
3) Z optické mohutnosti první lámavé plochy φ1H lze vypočítat následujícím vztahem (5) poloměr křivosti r1H přední plochy
() (1 2)
→ 0
40 4 50
(5)
1,44 1 7, /$% 88 49,401
Suchý stav kontaktní čočky: 4) Nyní přepočítáme poloměry křivosti hydratovaného stavu r1H a r2H obou ploch hydratované kontaktní čočky na poloměry křivosti v suchém stavu r1S a
r2S
pomocí
koeficientu botnavosti (k = 1,2) díky následujícím vztahům
8,907 %, . 88 9 1,2
8,7 %, # 88 9 1,2
5) Z vypočtených poloměrů křivosti v suchém stavu r1S a r2S vypočítáme optické mohutnosti přední a vnitřní plochy kontaktní čočky v suchém stavu. Nyní již uvažujeme index lomu materiálu kontaktní čočky v suchém stavu n3 = 1,51. 15
: 1,51 1 ;7, %0< & 0,007422
: 1 1,51 %$, <.# & 0,00725
' ' 68,713 70,345 ?
* :
0,0001 ∙ 68,713 ∙ 70,345 A 0, <0 & 1,51
Hydratovaná [D]
Suchá [D]
Hydratovaná [D]
Suchá [D]
-1
-1,312
+1
+1,795
-3
-4,097
+3
+4,593
-5
-6,887
+5
+7,390
Tab. 1: Změna vrcholové lámavosti kontaktní čočky v suchém a hydratovaném stavu pro HEMA 38%, k = 1,2; r2H = 8,7 mm; n1 = 1,44; n2 = 1; n3 = 1,51 Dle tab. 1 je patrné, že vrcholová lámavost kontaktní čočky se botnáním snižuje a rozdíl mezi hodnotami narůstá s vyšší vrcholovou lámavostí.
2.1.3 Velikost zón kontaktní čočky U kontaktních čoček se zjišťuje celkový průměr či průměr jednotlivých zón. Hodnota celkového průměru je důležitá pro aplikaci kontaktních čoček, např. měkká kontaktní čočka by měla svým průměrem přesahovat limbus rohovky zhruba o 1-1,5 mm. [2]
2.1.3.1 Měření zón kontaktních čoček Celkový průměr tvrdých i měkkých kontaktních čoček lze nejlépe měřit dokumátorem či u měkkých kontaktních čoček využitím analyzátoru. Další možností je milimetrové měřítko celkového průměru. Má podobu pravítka se zužující se drážkou ve tvaru V, jejíž stupnici tvoří průměry, viz obr. 6. Měřítko je určené pro tvrdé kontaktní čočky či měkké kontaktní čočky v suchém stavu.
16
Obr. 6: milimetrové měřítko s drážkou ve tvaru V [vlastní fotoarchiv] Celkový průměr a také průměr zón se dá úspěšně měřit díky lupě, např. se zvětšením 7x viz obr. 7. 7 Lupa v sobě má vestavěnou stupnici ve tvaru kříže. Přikládá se přímo k oku a pro zlepšení přesnosti se namíří proti světelnému zdroji. Přesnost měření s lupou činí ±0,01 mm. Komplikace měření průměru zón může vzniknout, když je přechod jednotlivých zón rozmazaný. Ostrost přechodu závisí na výrobě kontaktní čočky. čočky U správně vysoustružených kontaktních čoček jsou rozdíly mezi zónami dobře viditelné. U litých čoček není přechod vůbec patrný z důvodů, že technologie výroby rotačního odlévání utváří asférický povrch [1, 13, povrch. 13 14, 15]
Obr. 7:: měřicí lupa se zvětšením 7x [1]
2.1.4 Tloušťka Hodnotu tloušťky lze získat u tvrdých kontaktních čoček měřením na tloušťkoměru a u měkkých kontaktních čoček využíváme analyzátor. Tloušťkoměr i analyzátor budou dále blíže rozebrány. Při měření se zjišťuje středová vá a okrajová tloušťka čočky.
2.1.5 Kontrola kvality plochy Kontrola
vad
probíhá
pomocí
různých
přístrojů:
radisukop radisukopu,,
dokumátor dokumátoru,
analyzátor měkkých kontaktních čoček, toposkopu analyzátoru toposkop a částečně i fokometr fokometru.. Úplně základní a nejjednodušší kontrola probíhá zvětšovací pomůckou, lupou. V praktickém využití se nejvíce hodí hodinářská lupa, která se nachází upevněná v držáku. držáku. Umožňuje pracovníkovi lepší a šetrnější manipulaci s čočkou. Důležitou Důležitou součástí při kontrole lupou je světelný zdroj. 17
Prosvícením
průhledného
materiálu
kontaktní
čočky
se
lépe
nacházejí
případné
nedostatky. [1, 13, 14, 15] Při výrobě kontaktní čočky vznikají následující vady: uštípnutý okraj - většinou mušlovitého tvaru, stopa po noži soustruhu - zůstává na kontaktní čočce při nedostatečném leštění ("gramofonová" deska) nebo pokud je nůž soustruhu tupý, zanechá trvalou stopu většinou uprostřed kontaktní čočky, škrábance - pokud se do lešticí pasty dostanou prachové částice, přilepená špona - přebytečný usoustružený materiál se přilepí na plochu kontaktní čočky, bubliny - měkké kontaktní čočky absorbují nežádoucí vlhkost. Většina poškození však nevzniká během výroby, ale při neopatrném zacházení. Hrubá manipulace s čočkou zapříčiní převážně poškození přední plochy. Poničení kontaktních čoček má vliv na jejich snášenlivost, resp. výsledný zrakový vjem. Nejčastější vady způsobené hrubou manipulací: roztržení, škrábance. Ukázky některých vad a jejich popis se nachází v kapitole 3.3.5, hodnocení kvality kontaktních čoček radiuskopem. [13, 14, 15]
2.2 Měřené parametry v praxi kontaktologa V praxi kontaktologa uvažujeme při aplikaci zejména čtyři parametry: poloměr křivosti, celkový průměr, vrcholovou lámavost kontaktní čočky a kvalitu povrchu, viz kapitola 2.3. Při aplikaci je také nutno brát v potaz druh materiálu, prodyšnost a smáčivost kontaktní čočky. V běžné praxi lze kontrolovat vrcholovou lámavost pomocí fokometru uzpůsobeného pro kontaktní čočku. Celkový průměr a poloměr křivosti se vyhodnocuje po testu tolerance na štěrbinové lampě. U celkového průměru uvažujeme překrytí rohovky a u poloměru křivosti pohyb kontaktní čočky na povrchu oka. Kvalita plochy kontaktní čočky může být kontrolována během vyhodnocování aplikace na štěrbinové lampě. U kontaktních čoček, které jsou určené k prodlouženému či kontinuálnímu nošení, lze často najít hojné škrábance na přední ploše čočky a občas i bílkovinná depozita. Škrábance i depozita mohou zhoršovat kvalitu vidění a komfort nošení.
18
3 Přístroje na měření a kontrolu kvality kontaktních čoček Kapitola se věnuje základním přístrojům pro měření kontaktních čoček. Některé přístroje jsou vhodné pro zjišťování parametrů jak tvrdých, tak měkkých kontaktních čoček. Určitými metodami lze měřit pouze měkké nebo tvrdé čočky.
3.1 Keratometr Keratometr, neboli oftalmometr, je přístroj, který se využívá primárně pro měření křivosti přední plochy rohovky. Hodnota předního zakřivení rohovky je jedním z velmi důležitých parametrů pro výběr a následnou aplikaci kontaktních čoček. Dále se s ním vyhodnocuje velikost a orientace pravidelného rohovkového astigmatismu. Použitím určitých přídatných zařízení lze keratometrem měřit zakřivení vnitřní plochy kontaktních čoček. Vynález keratometru je připisován německému vědci Hermannu von Helmholtzovi. Jeho přístroj, ač přesný v měření, nebyl kvůli své velikosti vhodný pro praktické využití, jak ho známe dnes. Keratometr využívá odrazu od přední plochy rohovky k vytvoření přímého, zmenšeného, virtuálního obrazu testovací značky. [1, 3, 4]
3.1.1 Teoretický výpočet poloměru křivosti: poměr velikosti obrazu y´ a předmětu y se rovná poměru obrazové x´ a předmětové vzdálenosti x: B´ B
C´
(6)
C
Vyjádření obrazové vzdálenosti (příčné zvětšení): D´
B´C
(7)
B
Ze zobrazovací rovnice pro zrcadlo se vyjádří poloměr křivosti r:
C´
C
Rovnici
keratometru
C´C
(8)
2
(9)
CC´
získáme
po
dosazení
vyjádřeného
příčného
zvětšení
do zobrazovací rovnice pro zrcadlo:
CB´
BB´
(10)
19
Přístroj se skládá z objektivu a okuláru, jež tvoří konvexní čočky, testovacích značek a zdvojovacího zařízení. [3, 4]
3.1.2 Mechanické keratometry Mechanické keratometry se vyvíjely od roku 1856, kdy vznikl první Helmholzův keratometr. Tento spíše laboratorní přístroj dal vzniknout modernějším a přesnějším keratometrům, viz srovnání v tab. 2. U mechanických keratometrů lze nalézt různé druhy testovacích značek, viz obr. 8. Během měření keratometrem se navozuje jejich koincidence, aby bylo možno odečíst poloměry křivosti v různých meridiánech. Stručný přehled mechanických keratometrů poskytuje tab. 2.
Obr. 8: koincidence testovacích značek: Javal-Schiötz (vlevo), Sutcliff (uprostřed), Littmann (vpravo) [3, 4] Zdokonalováním zdvojovacího zařízení u mechanických keratometrů se postupně dosáhlo přesnějších měření. Příkladem je Littmannův keratometr, který vykazuje nízkou závislost na vzdálenosti rohovky od přístroje na rozdíl od starších keratometrů a zajišťuje nízkou
chybu
měření.
Schéma
Littmannova
keratometru
a
samotný
přístroj
znázorňuje obr. 9. [3, 4]
20
Obr. 9:: schéma Littmannova keratometru [3 [3,20] keratometr testovací estovací značky značk
Sutcli Sutcliff
Javal-Schiötz Schiötz
Littmann
tři kružnice s háky
zelený obdélník
dutý a plný kříž
červená pyramida umístění místění značek zdvojovací dvojovací soustava
keratometr testovací estovací značka
umístění místění značek zdvojovací dvojovací soustava
pevné
pohyblivé
pevné
dva klíny
Wollastonův hranol
dvě rozptylné čočky
Helmholtz
Hartinger
Krahn
petrolejové lampy
zelený obdélník
zelený obdélník
červená pyramida
červená pyramida
pevné
pevné
pevné
dvě planparalelní
Herschelovo
Wilmsovo uspořádání
destičky
dvojprizma
planparalelních destiček
Tab. 2: Přehled mechanických keratometrů
3.1.3 Kontrola kontaktních čoček keratometrem keratometrem Jak již bylo zmíněno, keratometrem keratometrem měříme zejména přední plochu rohovky, což je konvexní povrch. Vnitřní plocha kontaktní čočky má však povrch konkávní, proto utváří převrácený, reálný a zmenšený obraz. Z tohoto důvodu bude uspořá převrácený, uspořádání dání testovacích značek obrácené. Každý typ kontaktních čoček vyžaduje trochu jiný postup a metodu měření. Odlišnosti budou popsány v následujících podkapitolách. [1]
21
3.1.3.1 Kontrola tvrdých kontaktních čoček Měření tvrdých kontaktních čoček probíhá na vzduchu a mělo by splňovat dvě zásadní podmínky. Zaprvé, kontaktní čočka by měla být uložená v držáku bez jakéhokoli napětí a zadruhé by měly být nějakým způsobem kompenzovány odrazy z neměřené přední plochy čočky. Odrazy přední a vnitřní plochy kontaktní čočky produkují dvojí sadu značek o velmi podobné svítivosti. Světelné reflexy přední plochy kontaktní čočky tvoří zhruba 4 % odrazivosti dle materiálu. Odrazy se mohou zmírnit kapkou roztoku, která se kápne na přední plochu čočky. To redukuje odrazivost ze 4 % na 0,3 %. Vnitřní strana kontaktní čočky zůstává v průběhu měření suchá a čistá. Pro tuto metodu měření se musí na keratometr připevnit přídavný držák pro kontaktní čočku. Tento držák se upevní na opěrku, která běžně slouží na opření hlavy vyšetřovaného pacienta nebo na tyčový stojan. Měření umožňuje změna směru průchodu paprsku pravoúhlým hranolem. Na hranol se umístí kontaktní čočka, která je na přední ploše fixována plastovou tyčkou s držákem. Plocha mezi plastovou tyčkou a přední plochou čočky musí být navlhčená. Paprsek vycházející z keratometru se láme na přeponě hranolu a míří na vnitřní plochu kontaktní čočky. Od vnitřní plochy se paprsek vrací zpět do keratometru. Schéma chodu paprsku a umístění kontaktní čočky na hranolu je viditelné na obr. 10. [1]
Obr. 10: schéma průběhu paprsku při měření tvrdé kontaktní čočky keratometrem [vlastní schéma] Hranol lze nahradit na přídavném držáku zrcadlem (viz obr. 11), které odráží paprsky na vnitřní povrch čočky a zpět do keratometru. Náklon zrcadla je 45° vůči paprsku keratometru. U měření pomocí zrcadla se využívá podložky s prohlubní, která se vyplní tekutinou a kontaktní čočka plove na tzv. vodním polštáři. Metoda splňuje podmínku nulového napětí. [1]
22
Obr. 11: měření tvrdých kontaktních čoček pomocí zrcadla [1] Další možností je magnetický držák. Malý magnet se nachází v plastovém pouzdře. Druhou část tvoří plastová podložka s prohlubní pro kontaktní čočku přilepená na kovových destičkách. Na základě magnetických sil je čočka upevněna v držáku, aniž by došlo k jejímu poškození. Po připevnění držáku na keratometr probíhá samotné měření přímo (bez využití hranolu). Vyobrazený magnetický držák se nachází na obr. 12. [1]
Obr. 12: magnetický držák pro tvrdou kontaktní čočku [1] Poslední možností je keratometr přímo optimalizovaný pro kontaktní čočky, viz obr. 13. Samotný keratometr je ve vertikální poloze a nalézá se na něm přizpůsobená vodorovná podložka pro kontaktní čočku. [1]
23
Obr. 13: 13 keratometr metr přizpůsobený pro kontaktní čočky [1] Všechny již zmíněné držáky existují také v kombinovaném kombinovaném podání. To znamená, že se mohou využít nejen u jiných přístrojů, ale také mohou mít přizpůsobení pro měkké kontaktní čočky viz další kapitoly. Kombinovaný čočky, Kombinova ý držák je vyobrazený na obr. 14 14. [1]
Obr. 14:: kombinovaný držák pro tvrdé i měkké kontaktní čočky [1]
24
3.1.3.2 Kontrola měkkých kontaktních čoček Pro měkké kontaktní čočky kontrola na vzduchu nepřipadá v úvahu. Povrch měkké kontaktní čočky na vzduchu rychle osychá. Následkem toho bývají odrazy testovacích značek často zkreslené a nestabilní. Proto kontaktní čočka musí být uložená během měření v kyvetě, která obsahuje fyziologický roztok či destilovanou vodu. Uskladnění v kyvetě splňuje také podmínku měření kontaktní čočky bez napětí. Během měření umístíme kyvetu na prizmatický hranol, viz obr. 15. Kyveta s hranolem může být i pevně spojena. [1]
Obr. 15: princip měření kontaktní čočky v kyvetě [vlastní schéma] Měkkou kontaktní čočku měříme v kyvetě ve dvou hlavních řezech z důvodu možných deformací a kvůli zmenšení chyby měření. Střední hodnota nám poskytne dostatečnou přesnost. Tato metoda, kdy se čočka nachází v roztoku, vykazuje zásadní odlišnosti oproti kontrole zakřivení tvrdých kontaktních čoček. Zejména musíme vzít v potaz index lomu roztoku, ve kterém je čočka uložena. V roztoku dojde ke zmenšení testovacích značek a hodnoty poloměru křivosti v roztoku se znatelně liší od hodnot na vzduchu. [1] Místo složitého přepočítávání a zohledňování indexu lomu stačí využít kompenzační optiky,
kterou
nainstalujeme
(většinou
našroubujeme)
před
objektiv
(obr.
16).
Pro kompenzační předsádku je nutná kalibrace na určitý index lomu fyziologického roztoku. [1]
25
Obr. 16: keratometr s kompenzační optikou (vlevo), kyveta umístěná na hranolu (vpravo) [1] Další komplikací je vznik dvou testovacích značek odražených od přední a vnitřní plochy, které mají téměř stejnou svítivost. Tyto značky se velmi těžce rozlišují, ale existují případy, kdy je lze rozeznat na základě velikosti značek nebo jejich svítivosti. Vnitřní plocha vykazuje většinou světlejší značky. Následující obr. 17 zobrazuje rozdílnosti testovacích značek na základě optické mohutnosti.
Obr. 17: zobrazení testovacích značek při měření měkkých kontaktních čoček [1] U silných spojných čoček vytváří vnitřní plocha větší a ostřejší značky než přední plocha, viz obr. 17: uprostřed. U silných rozptylných čoček naopak vytváří vnitřní plocha menší, ostřejší značky, viz obr. 17: vpravo. U nízkých vrcholových lámavostí se značky dají velmi obtížně rozlišit, protože mají prakticky stejnou velikost, viz obr.17: vlevo. Obtížnost měření poloměru křivosti měkkých kontaktních čoček keratometrem spočívá v odrazivosti světla způsobeného indexem lomu materiálu (n = 1,39-1,43) a roztoku (n = 1,333-1,340). Rozdíl těchto indexů lomu je velmi malý, proto obě plochy odráží dle Fresnelových vzorců pro odrazivost pouze 0,03 % až 0,11 % světla. Roztok se využívá, jak již bylo zmíněno, při odstínění odrazů přední plochy tvrdých kontaktních čoček. [1] 26
3.2 Sférometr Sférometr slouží ke zjišťování poloměru křivosti sférických optických ploch. Sférometry byly primárně vyvinuty pro měření brýlových čoček. Kontaktní čočky se dají měřit pouze určitými typy sférometrů. U kontaktních čoček měříme primárně vnitřní poloměr křivosti. Existuje více druhů sférometrů: mechanické, elektronické a ultrazvukové.
3.2.1 Princip sférometru U sférometru využíváme matematické vlastnosti kulového vrchlíku, viz vztah 1. Poloměr křivosti lze spočítat po změření sagitální hloubky h a základního poloměru rz, který získáme z průměru samotného sférometru. Při měření konkávních ploch se kalkuluje s vnějším průměrem sférometru a u konvexních ploch s vnitřním průměrem sférometru. Všechny dále uvedené sférometry pracují na stejném principu. [1]
3.2.2 Mechanické sférometry Sférometr se skládá z jednoho až tří hrotů, jež přicházejí do styku s měřenou plochou. Hroty mohou být nahrazeny kroužkem, jehož průměr je znám. Centrální úchylkoměr zobrazuje sagitální hloubku h kulového segmentu a je připojen k dotykovému hrotu nebo kroužku. [5]
3.2.2.1 Hrotový sférometr Ačkoli je tato metoda jedna z nejjednodušších, při měření tvrdých kontaktních čoček se neosvědčila. Hrozí při ní příliš velké riziko poškození zejména přední plochy čočky. U hydrogelových kontaktních čoček ji lze využít po vysoustružení vnitřní plochy, kdy je přední strana stále ještě neopracovaná. [1]
3.2.2.2 Kroužkový sférometr V modifikované formě nachází tento sférometr využití při zjišťování vnitřního poloměru křivosti měkkých kontaktních čoček, viz obr. 18. Při měření se kontaktní čočka vyjme z roztoku a umístí se na prstencový vrchol sférometru. Čočka musí být velmi opatrně zbavena zbytků roztoku. Styk hrotu s vnitřní plochou sledujeme pomocí lupy. Problémem je, že styk hrotu s plochou čočky se i přesto špatně identifikuje. [1]
27
Obr. 18: kroužkový sférometr na měření hydrogelových kontaktních čoček [1]
3.2.3 Digitální sférometry Digitální sférometry přímo vyhodnocují velikost zakřivení plochy tak, že se nemusí přepočítávat sagitální hloubka vrchlíku s poloměrem sférometru. Přístroj také kontroluje velikost přítlaku na plochu. Přítlak by měl být stále konstantní velikosti. Digitální sférometry vykazují minimální odchylky v měření. [5]
3.2.4 Elektronické sférometry Pomocí elektronického sférometru (obr. 19) kontrolujeme poloměr křivosti měkkých čoček. Kontaktní čočka je uložena na kovovém vodivém kroužku. Styk kovového hrotu s povrchem čočky zajišťuje elektrický kontakt. Kovový hrot pohání motor a jeho kontakt s plochou se uvolní ihned po styku s vodivou plochou měkké kontaktní čočky. Jelikož kontaktní čočka není umístěna v roztoku, dochází při měření k postupnému osychání. Kvůli tomu je rychlost měření zásadní. Zjištění poloměru křivosti by mělo proběhnout co nejrychleji. Během styku hrotu s kontaktní čočkou není možné se vyhnout určité míře deformace. Deformaci a osychání se dá vyhnout využitím analyzátoru měkkých kontaktních čoček, kde měření probíhá v kyvetě s roztokem (viz kapitola 3.4). Na podobném principu funguje také elektronický tloušťkoměr. Tato metoda se nedá použít pro nevodivé materiály, např. u tvrdých kontaktních čoček.
28
Obr. 19: elektronický sférometr na měření hydrogelových kontaktních čoček [1]
3.2.5 Akustický (ultrazvukový sférometr) Akustický sférometr slouží ke kontrole zakřivení a také tloušťky hydrogelových a silikonhydrogelových kontaktních čoček.
3.2.5.1 Princip akustického sférometru Kontaktní čočka se vloží do fyziologického roztoku na podložku o poloměru rz. Akustický typ sférometru měří sagitální hloubku h a následně se musí dopočítat poloměr křivosti. Sagitální hloubku h u tohoto typu sférometru udává vzdálenost mezi podložkou a vrcholovým bodem vnitřní plochy kontaktní čočky. Díky ultrazvukovému generátoru, který míří své vlny shora na kontaktní čočku dle schématu na obr. 20, získáme oscilogram.
Obr. 20: schéma akustického sférometru [1]
29
Oscilogramem určujeme sagitální hloubku h. Příklad oscilogramu zobrazuje obr. 21. Výsledný oscilogram zobrazuje tři výrazné křivky, které vznikají postupnými odrazy od jednotlivých ploch: křivka 1 = odraz přední plochy kontaktní čočky, křivka 2 = odraz vnitřní plochy kontaktní čočky a křivka 3 = odraz od podložky kontaktní čočky. Křivky ohraničují dva intervaly. První interval mezi křivkami 1 a 2 vyjadřuje centrální tloušťku d čočky a interval mezi křivkami 2 a 3 vyjadřuje právě hledanou sagitální hloubku h. [1]
Obr. 21: oscilogram akustického sférometru [1]
30
3.3 Radiuskop Radiuskop, nebo jinak zvaný optický mikrosférometr, je přístroj primárně využívaný pro měření poloměru křivosti vnitřních optických ploch. Dá se využívat také ke zjištění tloušťky čočky a indexu lomu materiálu, ze kterého je čočka vyrobena. Radiuskop se dá využít i ke kontrole kvality kontaktní čočky z hlediska poškrábání, vyleštění a dalších možných kazů. [9] Zejména poloměr křivosti má svou důležitost při aplikaci kontaktních čoček, proto je tento přístroj důležitý nejen pro kontrolu po výrobě, ale také pro praxi kontaktologa.
3.3.1 Princip měření Radiuskop obsahuje základní a velmi podstatnou součást, mikroskop. Mezi okulárem a objektivem mikroskopu se nachází polopropustné zrcadlo. Poslední součást tvoří osvětlená značka T, jež leží pod úhlem 45° vůči optické ose mikroskopu. Schéma radiuskopu zobrazuje obr. 22. [1, 5, 9]
Obr. 22: princip radiuskopu [1] Přístroj se zakládá na Drysdalově principu, kde se osvětlená značka T projektuje na měřenou vnitřní plochu čočky a vytváří se skutečný obraz T´. Pokud je značka správně zaostřená na plochu do středu křivosti S, odráží se paprsek podél dopadajícího paprsku zpátky do mikroskopu. Odražený paprsek vytvoří neskutečný obraz T´´, tomu napomáhá polopropustné zrcadlo, které propouští 50 % světla. Virtuální obraz T´´ se nachází v první ohniskové rovině okuláru a lze ho zaostřit oddálením soustavy mikroskopu. Rozdíl mezi skutečným obrazem T´ a neskutečným obrazem T´´ se rovná hledanému poloměru křivosti. [1, 2, 5, 9, 10] 31
3.3.2 Postup měření radiuskopem Kontaktní čočka se uloží konkávní plochou nahoru na měřicí stolek. Při pohledu okulárem je vidět testovací značku, která má podobu paprskové hvězdice. Objektiv radiuskopu se otáčecím kolečkem mikroskopu přiblíží ke kontaktní čočce. Tímto způsobem se zaostří na reálnou paprskovou hvězdici. Nyní se vynuluje měřidlo radiuskopu. Následně se přeostří na virtuální paprskovou hvězdici oddálením soustavy mikroskopu od měřené plochy. Po zaostření virtuálního obrazu lze odečíst z měřidla hodnotu poloměru křivosti. Rozdílnost uložení tvrdých a měkkých kontaktních čoček bude blíže popsána v následujících podkapitolách.
3.3.3 Měření tvrdých kontaktních čoček Radiuskop se využívá pro měření poloměru křivosti u tvrdých čoček velmi hojně. Neslouží pouze k měření vnitřního poloměru křivosti, ale lze s ním měřit také poloměr křivosti přední plochy. Pro měření poloměru křivosti vnitřní plochy se užívá podložka s konkávní prohlubní. Podložka se dá naklopit také pro kontrolu okraje, příklad viz obr. 23. Díky prohlubni je kontaktní čočka během měření ve stabilní poloze i při naklonění podložky. Na začátku měření se vkápne do prohlubně kapka roztoku či vody. Kapalina sníží odrazy od přední plochy na minimum, stejně jako při měření keratometrem. Odrazy od přední plochy zkreslují měření, protože dojde k současnému zobrazení dvou špatně rozlišitelných obrazů. [1]
Obr. 23: naklápěcí podložka [vlastní fotoarchiv] 32
Dřívější metody pro uchycení čočky na stojanu nebyly příliš vhodné. Deformováním čočky se zkresloval vzniklý obraz v radiuskopu a to velmi narušovalo měření. Kontaktní čočky musí být proto měřeny v přirozeném stavu bez působení jakéhokoli vnějšího napětí. Jelikož značka používaná v radiuskopu má podobu paprskového kříže, je proto možné s tímto přístrojem měřit zároveň poloměr křivosti tórických povrchů. To, že povrch není sférický, lze rozeznat díky tomu, že se paprsková hvězdice bude zaostřovat postupně v určitých meridiánech. Metoda není vhodná pro měření asférických ploch, nicméně díky ní lze velmi rychle zjistit, že se jedná o nepravidelně zakřivenou plochu. Kvantitativní měření asférické plochy radiuskop neumožňuje. [1, 11]
3.3.4 Měření měkkých kontaktních čoček Radiuskop se u měkkých kontaktních čoček převážně nepoužívá, a to kvůli mnoha komplikacím vznikajícím během měření. Existují však tři možnosti jak měřit poloměr křivosti s jeho pomocí. První je umístění měkké kontaktní čočky do kyvety s roztokem. Tyto kyvety jsou přizpůsobené tak, že v nich není žádný vzduch, viz obr. 24. Komplikací u této metody je přepočet poloměru křivosti v roztoku na reálný poloměr křivosti s ohledem na index lomu imerzního prostředí, ve kterém se čočka nachází. Další problém způsobují reflexy od obou ploch kontaktní čočky. Rozlišení správné značky vnitřní plochy čočky je velmi komplikované a vyžaduje určitou zkušenost získanou měřením. [1]
Obr. 24: kyveta pro měření měkkých čoček radiuskopem [1] Druhá možnost se znatelně podobá měření tvrdých kontaktních čoček. Přední plocha se nachází položená na roztoku. Vnitřní plocha musí být velmi opatrně osušena. Takto 33
zamezíme odrazům od přední plochy, avšak vzniká tak vysoké riziko poškození kontaktní čočky. Metoda měření je náročná na čas, ale na druhou stranu musí probíhat velmi rychle kvůli rychlému osychání kontaktní čočky. [11] Třetí a nejschůdnější metodou je, že při kontrolním měření právě vysoustružené vnitřní plochy se změří daný poloměr křivosti, ještě v suchém stavu hydrogelové čočky. Roztok se nemusí užívat v případě, že je přední plocha kontaktní čočky ještě neopracovaná, tím pádem nevznikají žádné reflexy od přední plochy.
3.3.5 Hodnocení kvality kontaktních čoček s radiuskopem Po zaostření mikroskopem radiuskopu můžeme na čočce pozorovat zároveň výrobní nedostatky. Vidět lze škrábance, bubliny v materiálu, špatné vyleštění, mušlovité výštipky na okrajích nebo nalepené špony ze soustružení. Škrábance vznikají neopatrným zacházením při manipulaci ve výrobě. Jsou viditelné i u stávajících nositelů kontaktních čoček při vyšetřování pod štěrbinovou lampou. Mohou mít vliv na komfort uživatele. Pokud dojde k objevení škrábanců ještě při výrobě na vnitřní ploše kontaktní čočky, existuje možnost je zaleštit, pokud není poškození příliš veliké. Bubliny v materiálu vznikají u měkkých kontaktních čoček, když přijde kontaktní čočka v suchém stavu do styku s jakoukoli vlhkostí. Vidět je lze na obr. 25.
Obr. 25: bubliny vzniklé zbotnáním [vlastní fotoarchiv]
34
Při výrobě soustružením zůstává na čočce stopa po noži. Ta utváří "gramofonovou" stopu, která se následně leští. Když není leštění čočky dostatečné, pozůstatek této stopy na celé ploše a na okraji je viditelný na obr. 26.
Obr. 26: nevyleštěný vnitřní povrch a okraj s nalepenou šponou [vlastní fotoarchiv] Díky naklápěcí podložce lze kontrolovat okraj kontaktní čočky. Tato kontrola je pro nezkušeného kontaktologa složitou záležitostí. Nalezení a zaostření okraje vyžaduje určitou zručnost. Měření je pak časově náročné, protože se musí zaostřit a překontrolovat každá část okraje. Nejjednodušší postup je zaostřit na střed kontaktní čočky a pak ji pomalým pohybem naklápět pomocí podložky a hledat okraj. Při nalezení výštipků se musí kontaktní čočka vyhodit. Výštipky okraje jsou viditelné na obr. 27.
Obr. 27: poškozený a nevyleštěný okraj [vlastní fotoarchiv] 35
Další vadou, která se dá na kontaktní čočce nalézt, je nalepená špona. Vada vzniká během výroby soustružením, kdy se přebytečný vysoustružený materiál přilepí na plochu kontaktní čočky. Šponu nelze odstranit bez poničení celé čočky. Šponu zobrazuje obr. 28.
Obr. 28: nalepená špona v optické zóně [vlastní fotoarchiv]
36
3.3.6 Druhy radiuskopů Radiuskop může být buď v digitálním, nebo analogovém provedení. U analogového se zjistí hodnota poloměru křivosti z ručičkového ciferníku, kdežto u digitálního radiuskopu se na displeji zobrazí rovnou měřená hodnota. Příklady těchto radiuskopů jsou na obr. 29 a 30. [2, 5]
Obr. 29: analogový monokulární radiuskop [5]
Obr. 30: příklad binokulárního a monokulárního digitálního radiuskopu [vlastní fotoarchiv] 37
3.4 Tloušťkoměr Tloušťkoměr se využívá převážně pro kontrolu tvrdých kontaktních čoček. Měkké kontaktní čočky lze měřit během výroby za suchého stavu. Modifikovaný tloušťkoměr, který funguje na principu elektrické vodivosti, může být použit pro měření měkkých kontaktních čoček. [1, 13, 14, 15]
3.4.1 Mechanický tloušťkoměr K měření dochází přímou palpací tvrdé kontaktní čočky s hroty tloušťkoměru. U zhotovené čočky vzniká možnost poškození ploch kontaktní čočky. Z tohoto důvodu jsou hroty zaobleny. Rozlišují se tloušťkoměry pro měření centrální optické zóny a pro měření okrajové zóny, viz obr. 31. [1, 13, 14, 15]
Obr. 31: tloušťkoměry pro centrální zónu (vlevo) a pro okrajovou zónu (vpravo) [1] Při třískovém obrábění měkkých kontaktních čoček lze ještě v suchém stavu využít mechanický tloušťkoměr po vysoustružení vnitřní plochy. Toto měření se používá, pokud je potřeba odebrat na soustruhu ještě další vrstvu materiálu, viz obr. 32.
Obr. 32: mechanický tloušťkoměr [vlastní fotoarchiv] 38
3.4.2 Elektrický tloušťkoměr Tento druh tloušťkoměru se užívá pro měření měkkých kontaktních čoček. Funguje na principu elektrické vodivosti a nelze ho použít u tvrdých čoček, které nevykazují vodivost materiálu. Kontaktní čočka se vyjme z roztoku a uloží se na elektrodu. Druhá elektroda je pohyblivá. Při dotyku vznikne elektrický impulz, který spustí měření tloušťky. Elektroda se ihned odtáhne od plochy čočky a na displeji vidíme hledanou hodnotu. [1]
39
3.5 Analyzátor měkkých kontaktních čoček Analyzátor slouží ke komplexnímu měření měkkých kontaktních čoček. Lze s ním zjistit poloměr křivosti, tloušťku centrální zóny, celkový průměr, průměr optické zóny a šířku okraje kontaktní čočky. Při měření lze kontrolovat i kvalitu povrchu a zejména kvalitu okraje kontaktní čočky. Analyzátor se nemusí využívat pouze k měření parametrů kontaktních čoček, ale lze pomocí něj také edukovat uživatele kontaktních čoček. Při vložení čočky do kyvety jsou vidět na obrazovce veškeré nečistoty usazené na čočce a depozita. Pacientovi tak lze vysvětlit a názorně ukázat, co ovlivňuje kvalitu jeho vidění a co by mu mohlo způsobit zdravotní potíže, pokud nebude dodržovat zásady hygieny a čištění kontaktních čoček. Příklady analyzátorů firmy Optimec vidíme na obr. 33. [6,7]
Obr. 33: analyzátory měkkých kontaktních čoček (firma Optimec) [21, vlastní fotoarchiv]
40
Přístroj se skládá z jedné nebo dvou kyvet, bílé promítací obrazovky, soustav projekčních čoček, zrcadel, halogenových lamp, filtru a termostatu. [6,7]
3.5.1 Optimec JCF Na přístroji se nachází připevněné dvě kyvety. Jedna z nich slouží ke kontrole celkového průměru a kvality povrchu a v druhé buňce se měří poloměr křivosti, centrální tloušťka a kvalita okraje. Kyvety jsou zobrazeny na obr. 34. [6,7]
Obr. 34: příklady dvou kyvet [vlastní fotoarchiv] Pro měření používáme fyziologický roztok či destilovanou vodu. Kyvety by měly být vytvořeny z nerezových či plastových součástek. V případě, že nejsou, používá se spíše destilovaná voda, která neobsahuje minerální látky. Předchází se tak korozi součástek přístroje. Kapalina v kyvetě může vlivem vnějšího prostředí a částečně osvětlením měnit svou teplotu. Termostat přístroje napomáhá udržovat teplotu ve stálé hladině 20 °C ± 0,5 °C. Udržením konstantní teploty snížíme riziko botnání čočky a zabráníme tak chybě měření. Měření by mělo probíhat v čistém a bezprašném prostředí. Nelze však dokonale zabránit, aby prach vnikal do kyvet s kapalinou. Čištění napomáhá přídavný filtr, díky kterému kapalina cirkuluje v kyvetách a částice prachu a jiných nečistot se odplavují stále pryč. Filtr obsahuje membrány, které by se měly při znečištění vyměnit. Výměna membrán závisí na prašnosti prostředí a frekvenci užívání přístroje. Přístroje nemusí mít termostat či filtr zabudovaný, proto existují samostatná přídatná zařízení, viz obr. 35.
41
Obr. 35: přídatný filtr s termostatem [21]
3.5.1.1 Princip měření - Optimec JCF U přístroje Optimec JCF se využívají dva optické systémy. Soustava umístěná vpravo projektuje obraz kontaktní čočky z profilu pro měření poloměru křivosti. Paprsek z lampy probíhá přes kondenzační čočku, která napomáhá ostrému zobrazení ve všech bodech. Dále pokračuje přes měřenou kontaktní čočku na zrcadlo, které ho odráží do projekční soustavy čoček. Po průchodu se paprsek odráží přes další zrcadlo na bílou obrazovku, kde se zobrazí zvětšený obraz. Zvětšení se u různých výrobců může lišit. Přístroj Optimec JCF má při kontrole profilu zvětšení 19x. Levá soustava projektuje obraz kontaktní čočky celoplošně. Díky celoplošnému zobrazení lze zjistit průměr čočky a průměr zón. Paprsek prochází znovu přes kondenzační čočku. Pokračuje přes kontaktní čočku do projekční soustavy čoček. Přes další zrcadlo se opět odráží na obrazovku, tentokrát se zvětšením obrazu 16x. Princip měření vidíme na obr. 36. [6]
42
Obr. 36: princip měření ve dvou kyvetách [6]
3.5.2 Optimec JCM Optimec JCM oproti přístroji Optimec JCF má pouze jednu kyvetu pro všechna měření. Kontaktní čočku již není nutno přemisťovat z kyvety do kyvety. Měření se tím urychlí a bude přesnější, protože kontaktní čočka, která se nachází dlouhodobě v kapalině, zvětšuje svou velikost.
3.5.2.1 princip měření - Optimec JCM Paprsky probíhají přes kyvetu ze dvou směrů. Pro kontrolu celkového povrchu dopadá paprsek na zrcadlo a vstupuje do kyvety s kontaktní čočkou ze spodu. Kontaktní čočce předchází ještě kondenzační čočka pro lepší zobrazení. Následuje průchod přes projekční soustavu čoček a odraz od zrcadla na obrazovku. Při zobrazení celého povrchu je zvětšení u přístroje Optimec JCM 15x. Při kontrole profilu projde paprsek přes kondenzační čočku do kyvety z boční strany. Přes zrcadlo se odráží do soustavy projekčních čoček a potom ještě projde korekčním hranolem. Odrazem od dalšího zrcadla dopadá paprsek na obrazovku. Zvětšení při kontrole profilu je u přístroje Optimec JCM 20x. [7] Schéma průchodu paprsků znázorňuje obr. 37.
43
Obr. 37: měření v jedné kyvetě [7]
3.5.3 Postup měření Do kyvety naplněné fyziologickým roztokem nebo destilovanou vodou se vloží kontaktní čočka. Kontaktní čočka se ukládá vždy konvexní stranou nahoru nezávisle na kyvetě, ve které probíhá měření. K nastavení pohledu z profilu či celé plochy slouží přepínač. Následující podkapitoly popisují měření jednotlivých veličin.
3.5.3.1 Měření poloměru křivosti Může probíhat dvěma způsoby. První způsob probíhá na stejném principu, jaký byl popsán u sférometru. Kontaktní čočka se vycentruje pomocí centralizačního zařízení, které tvoří čtyři pohyblivé zkosené lokátory. Čočku lze centrovat také pomocí válce, na nějž čočka dosedne. Hrot umístěný ve středu válce nebo lokátorů postupně vysouváme do doby prvního styku s vnitřní plochou čočky. Hrot se vysouvá díky mikrometrickému šroubu. Na škále rotačního kolečka se přímo odečte hodnota hledaného poloměru křivosti. Schéma dvou měřicích kyvet přístroje Optimec JCF je na obr. 38. Druhý způsob měření poloměru křivosti, který je možné využít u přístroje Optimec JCM s jednou kyvetou, probíhá pomocí měřicí škály. Tato stupnice se promítá na obrazovku. Díky škále zjistíme sagitální hloubku kontaktní čočky a poloměr křivosti se následně musí dopočítat. Z celkového průměru čočky získáme potřebný poloměr rz pro výpočet, viz vztah 1.
44
Škála je odstupňována po 0,05 mm. I pracovník s malou mírou zkušeností dosáhne s přístrojem velmi přesných výsledků. [7]
Obr. 38: kyvety přístroje Optimec JCF [6]
3.5.3.2 Měření tloušťky Při zobrazení kontaktní čočky z profilu lze na projektované škále odečíst tloušťku kontaktní čočky. Škála je odstupňována po 0,05 mm u obou druhů přístrojů Optimec JCF i Optimec JCM. Měření tloušťky znázorňuje obr. 39 a 40. [6]
Obr. 39: schéma měření tloušťky a poloměru křivosti [6]
45
Obr. 40: foto - měření tloušťky a poloměru křivosti [vlastní fotoarchiv]
3.5.3.3 Měření průměru Kontaktní čočka se zobrazí celoplošně a na škále odečteme hledaný průměr. Škála je odstupňována po 0,1 mm. Čočka leží umístěná na nakloněné ploše a dva lokátory ji drží stabilně na místě. Pokud na škále odečteme šířku okraje a přechodné zóny, můžeme spočítat i velikost optické zóny, na kterou již stupnice nedosahuje. Umístění kontaktní čočky v kyvetě zobrazuje obr. 41. [6, 7]
Obr. 41: měření průměru [7]
3.5.3.4 Kontrola povrchu a okraje Při pohledu z profilu lze zkontrolovat vzhled okraje. Je zde patrné jakékoli poškození a tvar okraje. Tvar okraje má velký vliv zejména na snášenlivost čočky při aplikaci. [6, 7]
46
3.6 Dokumátor Dokumátor slouží ke kontrole průměru celé plochy a optických zón měkkých i tvrdých kontaktních čoček. Lze s ním kontrolovat také kvalitu plochy a vzniklé nedostatky.
Obr. 42: dokumátor Zeiss DL2 Schadowgraph [8]
3.6.1 Princip dokumátoru Dokumátor funguje na stejném principu jako analyzátor měkkých kontaktních čoček. Projekční soustava promítá obraz plochy kontaktní čočky na obrazovku. Výhodou může být variabilní zvětšení. Dokumátor Carl Zeiss DL2 (obr. 42) má základní zvětšení 17,5x. [8]
3.6.2 Měření tvrdých kontaktních čoček Měření tvrdých kontaktních čoček probíhá velmi jednoduše. Kontaktní čočka se vloží na prosvícenou skleněnou podložku dokumátoru a projekční zařízení ji promítá na obrazovku. Čočku ukládáme konvexní stranou nahoru, díky tomu čočka na vodorovné podložce drží stabilně.
47
3.6.3 Měření měkkých kontaktních čoček Měření měkké kontaktní čočky probíhá v kyvetě nebo stačí např. v Petriho misce naplněné fyziologickým roztokem nebo destilovanou vodou, viz obr. 43. Pokud se použije Petriho miska, musí se častěji vyměňovat roztok z důvodů hromadění prachových částic. Nejvhodnější pro měření je kyveta s připojenou filtrací, aby se roztok neustále obměňoval a nečistoty se odplavovaly pryč. Na škále ve tvaru kříže lze odečíst hledanou hodnotu celkového průměru kontaktní čočky. Díky tomu, že má stupnice tvar kříže a je přes celou plochu obrazovku, se parametry okrajových a periferních zón měří mnohem lépe a přesněji, než u analyzátoru měkkých kontaktních čoček.
Obr. 43: dokumátor firmy Oculus [vlastní fotoarchiv] Dokumátor firmy Oculus - Contacto screen CS má velmi malou škálu pro kontaktní čočky se standardními rozměry. Dá se využít pro měření průměru a plochy korneálních čoček či intraokulárních čoček.
48
3.7 Toposkop Toposkop slouží k měření vnitřního poloměru křivosti, velikosti zón a ke kontrole kvality povrchu tvrdých kontaktních čoček. Příklad toposkopu vidíme na obr. 44. Toposkop byl jedním z prvních přístrojů vyvinutých k měření kontaktních čoček. Toposkop využívá optického mřížkového fenoménu Moiré pruhů. Lze s ním zjišťovat zakřivení sférických, tórických i asférických povrchů. Jeho výhoda spočívá v zachycení kompletní plochy čočky, díky čemuž toposkop měří šířku jednotlivých zón. Měření velikosti zón umožňuje stupnice umístěná v okuláru mikroskopu. [1]
Obr. 44: toposkop Galifa [1]
3.7.1 Princip toposkopu Toposkop se skládá primárně z mikroskopu s variabilním zvětšením a z podložky s měřenou kontaktní čočkou, která se nachází v jeho zorném poli. Jak již bylo řečeno, toposkop využívá metody interference moiré pruhů. Pruhy se na kontaktní čočku promítají s různým natočením. Pomocí zvětšení toposkopu je cílem nastavit podobnou velikost rastru s centrální vodicí linií, viz obr. 45.
49
Obr. 45:: zobrazení vodicí linie v toposkopu [15]
3.7.1.1 Moiré fenomén Tento jev využívá překrytí dvou sad linií, z nichž vznikne mřížková struktura. Obě sady linií mají určitý pravidelný interval t mezi linkami. linkami. Interval t obou sad překrývajících se linek se shoduje. Překrytí linií spočívá v úhlu φ jejich vzájemného natočení (viz schéma 46). 46) Následující vztah 11 udává závislost intervalu mřížky na vzdálenosti linek a na úhlu jejich natočení. [1, 5] (11)
Obr. 46: Moiré fenomén, překrytí dvou sad linií [5]
3.7.2 Postup měření Tvrdou kontaktní čočku vložíme na podložku. Opět Opě se využívá destilované vody nebo fyziologického roztoku pro odstranění odrazů z přední plochy, které by měření mohly narušit. Pomocí zvětšení mikroskopu se nastavuje paralelita linií. Pokud se dosáhne paralelity, lze Pomocí odečítat poloměr křivosti. křivosti Vzniklé iklé obrazce nám udávají to, to jaký má kontaktní čočka poloměr křivosti v různých částech.
50
Obr. 47: poloměry křivosti měřené toposkopem [1] Na obr. 47 jsou výsledné obrazce poloměru křivosti. Na prvním zobrazení vlevo je viditelný paralelní průběh linek sférické čočky, další je tórická kontaktní čočka. Třetí zobrazuje špatně polarizující čočku, čtvrtý zase čočku, která je v optické zóně sférická a na okraji asférická. Poslední čočka je asférická. Právě průběh linek nám udává, jaké má kontaktní čočka zakřivení od svého středu po okraj. Díky moiré proužkům se zjišťují nepravidelnosti celého povrchu. [1]
51
3.8 Projektor Metoda se používá jak pro tvrdé, tak pro měkké kontaktní čočky. Větší význam má však pro měření měkkých kontaktních čoček. Projektor zobrazuje kontaktní čočku na několik metrů vzdáleném stínítku. Na tomto stínítku se přímo nachází šablona s poloměry křivosti, viz obr. 48. Vnitřní poloměr křivosti zobrazené kontaktní čočky by měl co nejlépe kopírovat určitou křivku šablony. Při shodě křivky s kontaktní čočkou odečítáme poloměr křivosti. Popsaná metoda je sporná v několika bodech. Křivost kontaktní čočky nemusí ve skutečnosti odpovídat šabloně na stínítku z hlediska měřítka zobrazení. Chyba měření může nastat velice snadno. Pro lepší zobrazení se využívá roztoků, které mají stejný index lomu materiálu, jako má kontaktní čočka. Kvůli použitým roztokům kontaktní čočka botná a to následně zkresluje hledanou hodnotu poloměru křivosti. [1]
Obr. 48: projektor se šablonou poloměrů křivosti a kyveta s roztokem [1]
52
3.9 Fokometr Fokometr slouží k měření jednoho z nejdůležitějších parametrů optických ploch, vrcholové lámavosti. Lze s ním měřit jak brýlové, tak kontaktní čočky. Pro praxi má tento přístroj svůj nepostradatelný význam. Využívá se v průběhu celého výrobního procesu každé brýlové pomůcky. Jeho pomocí se centrují a vyhodnocují zvolené parametry brýlových čoček. V praxi kontaktologa se fokometr používá pouze pro srovnání a ověření naměřených hodnot s těmi parametry, které udává výrobce, nebo pro kontrolu po výrobě. Kontaktní čočku nelze aplikovat, pokud neodpovídá daným parametrům.
3.9.1 Princip fokometru Existuje více druhů fokometrů: mechanické, projekční a automatické. Jejich principy budou popsány v následujících podkapitolách.
3.9.1.1 Mechanický fokometr Fokometr je reálně velmi komplikované zařízení, které se skládá z mnoha prvků. Ve zjednodušeném pojetí ho tvoří kolimátor, Keplerův dalekohled, testovací značka a světelný zdroj, viz. obr. 49. [3]
Obr. 49: schéma fokometru [12] Pro pozorování slouží dvě spojné čočky Keplerova dalekohledu. Testovou značku utváří kruh osvětlených bodů, díky nimž lze měřit i tórické povrchy. Další důležitou součástí pro měření tórických a prizmatických povrchů je TABO schéma s úhlovou stupnicí, doplněné o stupnici prizmatických dioptrií. TABO schéma se nachází v obrazovém ohnisku objektivu F´OB, jež se rovná předmětovému ohnisku okuláru FOK. [3] Spojná čočka kolimátoru je velmi důležitou součástí přístroje. Pokud se testovací značka nachází v předmětovém ohnisku kolimátoru Fk, stupnice zobrazuje nulu a přístroj je 53
v základním postavení. Po vložení čočky o určité vrcholové lámavosti se testovací značka rozostří. Pomocí otáčecího kolečka se musí testovací značka dostat znovu do ohniska kolimátoru. [3,12] Vrcholová lámavost souvisí právě s posunutím testovací značky do předmětového ohniska kolimátoru. Přístroj funguje na principu Newtonovy zobrazovací rovnice. Pomocí Newtonovy rovnice (12) se vyjádří závislost vrcholové lámavosti na posunu značky. EF ∙ E´F GF
(12)
qk - velikost posunutí testové značky, q´k - sečná obrazová ohnisková vzdálenost, f´k - obrazová ohnisková vzdálenost kolimátoru. Sečná obrazová ohnisková vzdálenost čočky q´k je rovna vrcholové lámavosti čočky S´B, jak je uvedeno ve vzorci 13. EF ∙ H´I GF
(13)
Vyjádření vrcholové lámavosti znázorňuje vzorec 14. Vrcholová lámavost S´B se rovná podílu velikosti posunutí testové značky qk s obrazovou ohniskovou vzdálenosti kolimátoru fk, jež je umocněna na druhou. [3,12] H´I
JK LK1
(14)
3.9.1.2 Projekční fokometr Obraz testovací značky se u projekčního fokometru promítá na stínítko pomocí projekční soustavy dvou objektivů a zrcadel. Do soustavy je zařazen také diasporametr pro měření prizmatických čoček. Kolimátor je stejně jako u mechanického fokometru nedílnou součástí přístroje. Projektované testovací značky se zobrazuji na stínítku velmi dobře a kontrastně. To ulehčuje celkové měření a zvyšuje se přesnost. Blokové schéma projekčního fokometru je viditelné na obr. 50. [3]
54
Obr. 50: blokové schéma projekčního fokometru [3]
3.9.1.3 Automatický fokometr Automatické fokometry se absolutně odlišují od dříve popsaného mechanického a projekčního fokometru. Přístroj kalkuluje vrcholovou lámavost samostatně na základě vychýlení paprsku ze své dráhy. Paprsky vytvořené zdrojem světla prochází proch první clonou. Následuje kolimátor, kolimátor který zajišťuje rovnoběžný chod paprsků. Paprsky projdou kruhovou clonou a dopadají na velmi citlivý fotodetektor. Zabudovaný počítač zpracuje dopad paprsků a vypočítá vrcholovou lámavost, která se pak zobrazí na displeji displeji přístroje. Paprsky dopadají primárně na detektor rovnoběžně a mají určitý poloměr r0. Při měření samotné čočky se paprsky vychýlí a vzniká rozdíl poloměrů ∆y. Výpočet vrcholové lámavosti funguje na principu podobnosti trojúhelníků, trojúhelníků viz vzorec 15. 1 Hodnota a značí vzdálenost mezi plochou fotodetektoru a kruhovou clonou. Vzdálenost obrazového ohniska čočky od kruhové clony se značí s´. (15) Vrcholová lámavost S´B je převrácenou hodnotou vzdálenosti vzdálenosti s´, viz vztah 16. 1 (16)
55
Po dosazení vrcholové lámavosti dostáváme vztah uvedený ve vzorci 17, na jehož principu fungují automatické fokometry. [3,12] ´
∆B
N∙2O
(17)
3.9.2 Měření kontaktních čoček fokometrem Pro kontrolu kontaktních čoček jsou vhodné všechny druhy fokometrů. Důležitou podmínkou, kterou musí fokometry splnit, je vodorovná podložka, na kterou se čočka umisťuje. Spíše se pro měření používají fokometry projekční a automatické. Fokometr byl vyvinut primárně pro kontrolu brýlových čoček. Z důvodu velikosti kontaktní čočky a posunutí ohnisek kolimátoru je nutné vyměnit podložku, na níž se kontaktní čočka umístí. [1]
3.9.2.1 Měření tvrdých kontaktních čoček Každý fokometr má pro měření kontaktních čoček své specifikace v závislosti na výrobci a druhu přístroje. Měření tvrdých kontaktních čoček má stejný průběh jako u brýlových čoček po výměně podložky, kterou většina moderních automatických fokometrů umožňuje. Podložka může mít tvar komolého kuželu. Na tento tvar podložky se kontaktní čočka umisťuje konvexní stranou nahoru (fokometr Humphrey 360). Existují také podložky válcového tvaru s prohlubní pro kontaktní čočku (fokometr firmy Essilor - CLE 60). Druhy podložek jsou viditelné na obr. 51. Další varianty podložek pro fokometr jsou na obr. 52.[12]
Obr. 51: podložky pro měření tvrdých kontaktních čoček fokometrem [12]
56
Obr. 52: vyměnitelné podložky pro kontaktní čočky [vlastní fotoarchiv] Měřením vrcholové lámavosti fokometrem lze částečně zkontrolovat optické vlastnosti plochy kontaktní čočky. Nehomogenita materiálu, škrábance či usazená depozita způsobí nekvalitní zobrazení testové značky fokometru. Kvalitu povrchu je nutno překontrolovat při zastřeném, rozmazaném či jakkoli zkresleném zobrazení testovací značky. [1]
3.9.2.2 Měření měkkých kontaktních čoček Měření vrcholové lámavosti měkkých kontaktních čoček lze provádět dvěma způsoby. Lze provést stejně jako u tvrdých čoček na vzduchu. Kontaktní čočka se opatrně zbaví přebytečného roztoku. Testovací značka se zobrazuje rozostřeně oproti tvrdým kontaktním čočkám, proto se provede více měření, které se zprůměrují. Problém vzniká dehydratací kontaktní čočky na vzduchu. Dehydrataci ještě zvyšuje náročnost měření na čas. Celkové měření musí proběhnout co nejrychleji od vyjmutí z fyziologického roztoku. [1] Další možností je měření kontaktní čočky v kyvetě s fyziologickým roztokem. Příklad kyvety zobrazuje obr. 53.
Obr. 53: kyveta pro měkkou kontaktní čočku [vlastní fotoarchiv]
57
Zabrání se tak dehydrataci. Musí se však brát ohled na roztok, ve kterém se kontaktní čočka nachází. Vrcholová lámavost kontaktní čočky naměřená fokometrem v imerzním prostředí se znatelně liší od celkové optické mohutnosti na vzduchu. Celkovou optickou mohutnost kontaktní čočky vypočítáme dle Gullstrandovy rovnice (18). [2, 12] '
()
(18)
φc - celková optická mohutnost, φ1 - optická mohutnost přední lámavé plochy, φ2 - optická mohutnost vnitřní lámavé plochy, d - středová tloušťka čočky, n1 - index lomu prostředí, ve kterém se čočka nachází. Parametry přepočítáváme např. následujícím způsobem: Hydratovaná kontaktní čočka má vrcholovou lámavost v roztoku s´B = -1 D, poloměr křivosti vnitřní plochy r2 = 8,7 mm, centrální tloušťku d = 0,0001 m a index lomu hydratované kontaktní čočky n1 = 1,444, index lomu je n2 = 1,336 a index lomu vzduchu n3 = 1. Hydratovaný stav v roztoku:
1,336 1,444 0, .0. & 0,0087
' 1 12,414 00, .$. & 0,0001 * 1 12,414 1 1,44 →
1,444 1,336 /, .% 88 11,404
Hydratovaný stav na vzduchu:
: 1,444 1 .;, 77< & 0,00947
: 1 1,444 #0, $<# & 0,0087 '
' 46,883 51,035
*
0,0001 46,88351,035 <, /7; & 1,444
58
Hydratovaná
Hydratovaná
Hydratovaná
Hydratovaná
v roztoku [D]
na vzduchu [D]
v roztoku [D]
na vzduchu [D]
-1
-3,986
+1
+4,845
-3
-12,230
+3
+13,177
-5
-20,474
+5
+21,509
Tab. 3 - změna vrcholové lámavosti kontaktní čočky umístěné ve fyziologickém roztoku a na vzduchu Tab. 3 poukazuje na to, že s rostoucí naměřenou vrcholovou lámavostí v roztoku značně roste vrcholová lámavost na vzduchu. Příklad měření měkké kontaktní čočky fokometrem a podložka uzpůsobená pro kyvetu je na obr. 54.
Obr. 54: měření měkké kontaktní čočky projekčním fokometrem (vlevo), podložka pro kyvetu (vpravo) [vlastní fotoarchiv]
3.9.2.3 Postup měření Postup měření obou druhů kontaktních čoček se na fokometru v zásadě nijak neliší. Tvrdou kontaktní čočku umístíme na podložku a vycentrujeme. Po zobrazení centračního kříže se odečítá hodnota na stupnici nebo hodnota na displeji u automatických přístrojů. U měkkých kontaktních čoček centrujeme přímo samotnou kyvetu, než se zobrazí centrační kříž. Hledanou hodnotu vrcholové lámavosti odečteme ze stupnice. 59
4 Závěr Přístroje na kontrolu a měření kontaktních čoček jsou důležitou součástí v praxi kontaktologů. Nejen pro přeměřování parametrů, ale také ke kontrole kvality ploch kontaktních čoček. Kvalita plochy je jedním z důležitých faktorů pro snášenlivost kontaktní čočky a následně pro úspěšnou aplikaci. Existuje celá řada různých přístrojů a jejich variant, kterými lze měřit hledané parametry. Cílem práce bylo shrnout základní poznatky o přístrojích, za jejichž pomoci je možno zjišťovat parametry a kvalitu kontaktních čoček. První část práce popisuje veličiny, které jsou měřeny při kontrole kontaktních čoček. Kapitola mimo jiné zahrnuje i základní metody jejich měření, u kterých není nutné využívat přístrojové techniky. Tyto metody zahrnují užití, např. lupy a různých typů měřítek. Druhá část se zabývá již samotnými přístroji. Obsahuje výčet jednotlivých přístrojů umožňujících kontrolu kontaktních čoček. Rozlišuje se, zdali je přístroj vhodný k měření měkkých či tvrdých kontaktních čoček. Některé přístroje umožňují obojí při určité modifikaci. Kapitoly rovněž zahrnují principy fungování přístrojů, měřené parametry a postupy měření. V současné době při výrobě neprochází každá kontaktní čočka přísnou kontrolou, jak tomu bylo dříve. Proto se nabízí otázka, zda by aplikační střediska neměla do své výbavy zahrnout přístroje, které kontrolu kontaktních čoček umožňují. Stabilní kontrolou jednotlivých kontaktních čoček a včasným zjištěním výrobních chyb by bylo zajištěno udržení stálé kvalitní péče o pacienty.
60
5 Zdroje Seznam citací: [1]
BARON, Heinz. Kontaktlinsen: Lehrbuch und Leitfaden. Heidelberg: Optische Fachveröffentlichung GmbH, 1991, 985 s. ISBN 39-222-6905-2.
[2]
PETROVÁ, Sylvie, Zdeňka MAŠKOVÁ a Tomáš JUREČKA. Základy aplikace kontaktních čoček. 1. vyd. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2008, 219 s. ISBN 978-807-0134-702.
[3]
RUTRLE, Miloš. Přístrojová optika: učební texty pro oční optiky a oční techniky, optometristy a oftalmology. 1. vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2000, 189 s. ISBN 80-701-3301-5.
[4]
ŠEBESTOVÁ, Michaela. Vývoj metod pro stanovení objektivní refrakce. Brno, 2011. Bakalářská práce. Masarykova univerzita. Vedoucí práce MUDr. Terézie Cesneková.
[5]
POCHYLÁ, Ivana. Přístroje na měření poloměru křivosti optických ploch, brýlových skel a kontaktních čoček. Brno, 2014. Bakalářská. Masarykova univerzita. Vedoucí práce doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.
[6]
OPTIMEC LIMITED. Soft contact lens dimension analyser model JCF: operating instructions. England
[7]
OPTIMEC LIMITED. The New JCM: soft contact lens measurement and inspection. England.
[8]
NEXGEN OPTICAL. Zeiss docoumator DL2 schadowgraph [online]. [cit. 2014-11-03]. Dostupné z:http://www.nexgenoptical.com/shadowgraph.php
[9]
DOUTHWAITE, W. Contact lens optics and lens design. 3rd ed. New York: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2006, x, 420 p., [11] p. of plates. ISBN 978-075-0688-796. Dostupné z: http://books.google.cz/books?id=WFTNSmOY2KkC&printsec=frontc over&hl=cs#v=onepage&q&f=false
[10]
Kontaktna sočiva: Kontrola i modifikacija. UNIVERZITET U NOVOM
SADU. [online]. Novi sad [cit. 2014-11-03]. Dostupné z: http://www.df.uns.ac.rs/download/DPL_2_6_Contact_Lens_Verificat ion.pdf 61
[11]
EFRON, Edited by Nathan. Contact lens practice. 2nd ed. St. Louis, Mo.:
Butterworth Heineman, 2010. ISBN 978-070-2047-633. Dostupné z: http://books.google.cz/books?id=Ikcn4R1yscC&printsec=frontcover&hl=cs#v=onepage&q&f=false [12]
TRTEK, Tomáš. Přístroje na měření vrcholové lámavosti brýlových čoček.
Brno, 2013. Bakalářská. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Mgr. Sylvie Petrová. [13]
MANDELL, Robert B. Contact lens practice: hard and flexible lenses. 2d
ed. Springfield, Ill.: Thomas, xv, 819 p. ISBN 03-980-3059-6. [14]
RUBEN, Montague a Michel GUILLON. Contact lens practice. 1st ed.
New York, NY, USA: Chapman, 1994, xiv, 1155 p. ISBN 04-123-5120-X. [15]
FILDERMAN, IRVING P. a PAUL F. WHITE. Contact Lens Practice and
Patient Management. first edition. Chilton book company, 1969. ISBN 10.1097/00006324-196909000-00016. [16]
KEIRL, Andrew a Caroline CHRISTIE. Clinical optics and refraction: a
guide for optometrists, contact lens opticians, and dispensing opticians. New York: Baillière Tindall Elsevier/Butterworth-Heinemann, 2007, xi, 338 p. ISBN 07-506-8889-0 [17]
NIDEK. Návod k použití: automatický refraktometr ARK-530A/AR-
510A/ARK-500A. [18]
OCULUS. Instruction
manual
Keratograph
5M:
Measurement
and
evaluation system for corneal topography. [19]
ARK
500a
Automatic
Refractor/Keratometer.
WOTOL.
[online].
[cit. 2015-03-27]. Dostupné z: http://www.wotol.com/1-marco-nidek-ark-500aautomatic-refractor-keratom/second-hand-machinery/prod_id/716511 [20]
Carewell instrument: ophtalmic and ENT apparatus. INDIAMART.
[online]. [cit. 2015-03-27]. Dostupné z: http://www.indiamart.com/carewellinstruments/opthalmic-ent-apparatus.html [21]
Optimec limited: soft lens metrology. OPTIMEC LIMITED. [online].
[cit. 2015-04-10]. Dostupné z:http://www.optimec.com/products/
62
Abecední seznam použitých zdrojů: BARON, Heinz. Kontaktlinsen: Lehrbuch und Leitfaden. Heidelberg: Optische Fachveröffentlichung GmbH, 1991, 985 s. ISBN 39-222-6905-2. BOHN, Heiner. Technologie für Augenoptiker: ein Schulbuch und Leitfaden. Heidelberg: Optische Fachveröffentlichung, 1993, 239 s. ISBN 39-222-6907-9. CARLSON, Nancy B a Daniel KURTZ. Clinical procedures for ocular examination. 3rd ed. New York: McGraw-Hill, Medical Pub. Div., c2004, xv, 487 p. ISBN 00-7137078-1. FILDERMAN, IRVING P. a PAUL F. WHITE. Contact Lens Practice and Patient Management. first edition. Chilton book company, 1969. ISBN 10.1097/00006324196909000-00016. MANDELL, Robert B. Contact lens practice: hard and flexible lenses. 2d ed. Springfield, Ill.: Thomas, xv, 819 p. ISBN 03-980-3059-6 KUDLÁČKOVÁ, Eliška. Korekce brýlemi a kontaktní čočkou - srovnání možností, výhod a obliby u respondentů různých věkových, profesních aj. skupin. 2012, Brno. Diplomová. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Mgr. Sylvie Petrová. PETROVÁ, Sylvie, Zdeňka MAŠKOVÁ a Tomáš JUREČKA. Základy aplikace kontaktních čoček. 1. vyd. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2008, 219 s. ISBN 978-807-0134-702. POCHYLÁ, Ivana. Přístroje na měření poloměru křivosti optických ploch, brýlových skel a kontaktních čoček. Brno, 2014. Bakalářská. Masarykova univerzita. Vedoucí práce doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc. RUBEN, Montague a Michel GUILLON. Contact lens practice. 1st ed. New York, NY, USA: Chapman, 1994, xiv, 1155 p. ISBN 04-123-5120-X. RUTRLE, Miloš. Přístrojová optika: učební texty pro oční optiky a oční techniky, optometristy a oftalmology. 1. vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2000, 189 s. ISBN 80-701-3301-5. 63
ŠEBESTOVÁ, Michaela. Vývoj metod pro stanovení objektivní refrakce. Brno, 2011. Bakalářská práce. Masarykova univerzita. Vedoucí práce MUDr. Terézie Cesneková. TRTEK, Tomáš. Přístroje na měření vrcholové lámavosti brýlových čoček. Brno, 2013. Bakalářská. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Mgr. Sylvie Petrová. VRUBEL, Martin. Metody měření kvality parametrů brýlových čoček – současné technické možnosti a skutečnost. Brno, 2011. Diplomová. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Mgr. Sylvie Petrová.
Internetové zdroje: ARK 500a Automatic Refractor/Keratometer. WOTOL. [online]. [cit. 2015-03-27]. Dostupné z: http://www.wotol.com/1-marco-nidek-ark-500a-automatic-refractorkeratom/second-hand-machinery/prod_id/716511 ANDREW GASSON, Judith Morris. The contact lens manual a practical guide to fitting.
4th ed. Edinburgh: Butterworth/Heinemann, 2010. ISBN 978-070-2046-025.
Dostupné z: http://books.google.cz/books?id=Qv_7NSEGI8C&printsec=frontcover&hl=cs#v=onepage&q&f=false Carewell instrument: ophtalmic and ENT apparatus. INDIAMART. [online]. [cit. 2015-03-27]. Dostupné z: http://www.indiamart.com/carewell-instruments/opthalmicent-apparatus.html DOUTHWAITE, W. Contact lens optics and lens design. 3rd ed. New York: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2006, x, 420 p., [11] p. of plates. ISBN 978-075-0688-796. Dostupné z: http://books.google.cz/books?id=WFTNSmOY2KkC&printsec=frontcov er&hl=cs#v=onepage&q&f=false EFRON, Edited by Nathan. Contact lens practice. 2nd ed. St. Louis, Mo.: Butterworth Heineman, 2010. ISBN 978-070-2047-633. Dostupné z: http://books.google.cz/books?id=Ikcn4R1yscC&printsec=frontcover&hl=cs#v=onepage&q&f=false
64
Kontaktna sočiva: Kontrola i modifikacija. UNIVERZITET U NOVOM SADU. [online]. Novi sad [cit. 2014-11-03]. Dostupné z: http://www.df.uns.ac.rs/download/DPL_2_6_Contact_Lens_Verification. pdf NEXGEN OPTICAL. Radiuscopes [online]. [cit. 2014-11-03]. Dostupné z: http://www.nexgenoptical.com/radiuscopes.php NEXGEN OPTICAL. Zeiss docoumator DL2 schadowgraph [online]. [cit. 2014-1103]. Dostupné z:http://www.nexgenoptical.com/shadowgraph.php
Firemní materiály: NIDEK. Návod k použití: automatický refraktometr ARK-530A/AR-510A/ARK500A. OCULUS. Instruction manual Keratograph 5M: Measurement and evaluation system for corneal topography. OPTIMEC LIMITED. Soft contact lens dimension analyser model JCF: operating instructions. England OPTIMEC LIMITED. The New JCM: soft contact lens measurement and inspection. England.
65
6 Seznam obrázků Obr. 1: poloměr křivosti kulového vrchlíku [vlastní schéma] ..................................................11 Obr. 2: kaloty na měření poloměru křivosti [1] ........................................................................12 Obr. 3: ARK-500A (vlevo) a Keratograph 5M (vpravo) [vlastní fotoarchiv, 19] ....................12 Obr.
4:
přídavný
držák
pro
ARK-500A
(vlevo)
a
Keratograph
5M
(vpravo)
[vlastní fotoarchiv] ....................................................................................................................13 Obr. 5: výsledná měření ARK-500A (vlevo) a Keratograph 5M (vpravo) [vlastní fotoarchiv] ..................................................................................................................................................13 Obr. 6: milimetrové měřítko s drážkou ve tvaru V [vlastní fotoarchiv] ...................................17 Obr. 7: měřicí lupa se zvětšením 7x [1] ....................................................................................17 Obr. 8: koincidence testovacích značek: Javal-Schiötz (vlevo), Sutcliff (uprostřed), Littmann (vpravo) [3, 4] ...........................................................................................................................20 Obr. 9: schéma Littmannova keratometru [3,20] ......................................................................21 Obr. 10: schéma průběhu paprsku při měření tvrdé kontaktní čočky keratometrem [vlastní schéma] .....................................................................................................................................22 Obr. 11: měření tvrdých kontaktních čoček pomocí zrcadla [1] ..............................................23 Obr. 12: magnetický držák pro tvrdou kontaktní čočku [1] .....................................................23 Obr. 13: keratometr přizpůsobený pro kontaktní čočky [1]......................................................24 Obr. 14: kombinovaný držák pro tvrdé i měkké kontaktní čočky [1].......................................24 Obr. 15: princip měření kontaktní čočky v kyvetě [vlastní schéma] ........................................25 Obr. 16: keratometr s kompenzační optikou (vlevo), kyveta umístěná na hranolu (vpravo) [1] ..................................................................................................................................................26 Obr. 17: zobrazení testovacích značek při měření měkkých kontaktních čoček [1] ................26 Obr. 18: kroužkový sférometr na měření hydrogelových kontaktních čoček [1] .....................28 Obr. 19: elektronický sférometr na měření hydrogelových kontaktních čoček [1] ..................29 Obr. 20: schéma akustického sférometru [1] ............................................................................29 Obr. 21: oscilogram akustického sférometru [1] ......................................................................30 Obr. 22: princip radiuskopu [1] ................................................................................................31 Obr. 23: naklápěcí podložka [vlastní fotoarchiv] .....................................................................32 Obr. 24: kyveta pro měření měkkých čoček radiuskopem [1] ..................................................33 Obr. 25: bubliny vzniklé zbotnáním [vlastní fotoarchiv] .........................................................34 Obr. 26: nevyleštěný vnitřní povrch a okraj s nalepenou šponou [vlastní fotoarchiv] .............35 66
Obr. 27: poškozený a nevyleštěný okraj [vlastní fotoarchiv] ...................................................35 Obr. 28: nalepená špona v optické zóně [vlastní fotoarchiv] ...................................................36 Obr. 29: analogový monokulární radiuskop [5]........................................................................37 Obr. 30: příklad binokulárního a monokulárního digitálního radiuskopu [vlastní fotoarchiv] 37 Obr. 31: tloušťkoměry pro centrální zónu (vlevo) a pro okrajovou zónu (vpravo) [1] ............38 Obr. 32: mechanický tloušťkoměr [vlastní fotoarchiv] ............................................................38 Obr. 33: analyzátory měkkých kontaktních čoček (firma Optimec) [21, vlastní fotoarchiv] ...40 Obr. 34: příklady dvou kyvet [vlastní fotoarchiv] ....................................................................41 Obr. 35: přídatný filtr s termostatem [21] .................................................................................42 Obr. 36: princip měření ve dvou kyvetách [6] ..........................................................................43 Obr. 37: měření v jedné kyvetě [7] ...........................................................................................44 Obr. 38: kyvety přístroje Optimec JCF [6] ...............................................................................45 Obr. 39: schéma měření tloušťky a poloměru křivosti [6]........................................................45 Obr. 40: foto - měření tloušťky a poloměru křivosti [vlastní fotoarchiv].................................46 Obr. 41: měření průměru [7] .....................................................................................................46 Obr. 42: dokumátor Zeiss DL2 Schadowgraph [8]...................................................................47 Obr. 43: dokumátor firmy Oculus [vlastní fotoarchiv] .............................................................48 Obr. 44: toposkop Galifa [1] .....................................................................................................49 Obr. 45: zobrazení vodicí linie v toposkopu [15] .....................................................................50 Obr. 46: Moiré fenomén, překrytí dvou sad linií [5] ................................................................50 Obr. 47: poloměry křivosti měřené toposkopem [1].................................................................51 Obr. 48: projektor se šablonou poloměrů křivosti a kyveta s roztokem [1] .............................52 Obr. 49: schéma fokometru [12] ...............................................................................................53 Obr. 50: blokové schéma projekčního fokometru [3] ...............................................................55 Obr. 51: podložky pro měření tvrdých kontaktních čoček fokometrem [12] ...........................56 Obr. 52: vyměnitelné podložky pro kontaktní čočky [vlastní fotoarchiv] ................................57 Obr. 53: kyveta pro měkkou kontaktní čočku [vlastní fotoarchiv] ...........................................57 Obr. 54: měření měkké kontaktní čočky projekčním fokometrem (vlevo), podložka pro kyvetu (vpravo) [vlastní fotoarchiv] .....................................................................................................59
67
7 Seznam tabulek Tab. 1: Změna vrcholové lámavosti kontaktní čočky v suchém a hydratovaném stavu pro HEMA 38%, k = 1,2; r2H = 8,7 mm; n1 = 1,44; n2 = 1; n3 = 1,51 ............................................16 Tab. 2: Přehled mechanických keratometrů .............................................................................21 Tab. 3 - změna vrcholové lámavosti kontaktní čočky umístěné ve fyziologickém roztoku a na vzduchu .....................................................................................................................................59
68
