en casestudie om valg af materialer til øjenlinser
abstrakt
en casestudie om valg af materialer til øjenlinser rapporteres ved hjælp af Ashbys materialevalgsdiagrammer. I denne undersøgelse gennemgås 6 polymermaterialer af PMMA, PC, PS, PVC, PET og PA, og deres egenskaber findes fra udvælgelsesdiagrammerne for Ashby og sammenlignes i en tabel. De endelige resultater bekræftede, at PMMA (akryl) er det bedste materiale til øjenlinser. Resultatet viste også, at det nuværende materiale er miljøvenligt og ikke-giftigt og genanvendeligt.
1. Introduktion
en kontaktlinse er en linse, der bæres foran øjet, hovedsageligt brugt til behandling af nærsynethed, hyperopi, astigmatisme og presbyopi. Briller eller” briller ” bæres på ansigtet en kort afstand foran øjet. Kontaktlinser bæres direkte på overfladen af øjet. Intraokulære linser implanteres kirurgisk oftest efter fjernelse af grå stær, men for nylig til rent brydningsformål. Myopi (nærsynethed) kræver en divergerende linse, mens hyperopi (fjernsynethed) kræver konvergent linse.
kontaktlinser tjener normalt det samme korrigerende formål som konventionelle briller, men er lette og næsten usynlige—mange kommercielle linser er farvet svagt blå for at gøre dem mere synlige, når de nedsænkes i rengørings-og opbevaringsløsninger. Nogle kosmetiske linser er bevidst farvet for at ændre øjets udseende.
det er blevet anslået , at 125 millioner mennesker bruger kontaktlinser over hele verden (2%), herunder 28 Til 38 millioner i USA og 13 millioner i Japan . De typer linser, der anvendes og ordineres, varierer markant mellem lande, hvor stive linser tegner sig for over 20% af de aktuelt ordinerede linser i Japan, Holland og Tyskland, men mindre end 5% i Skandinavien .
folk vælger at bære kontaktlinser af mange grunde, ofte på grund af deres udseende og anvendelighed . Sammenlignet med briller påvirkes kontaktlinser mindre af vådt vejr, dampes ikke op og giver et bredere synsfelt. De er mere velegnede til en række sportsaktiviteter. Derudover kan oftalmologiske tilstande såsom keratoconus og aniseikonia muligvis ikke korrigeres nøjagtigt med briller.
mange typer kontaktlinser er tilgængelige. Den type kontakter, du bruger, afhænger af din særlige situation. Din øjenlæge vil være i stand til at hjælpe dig med at vælge mellem følgende typer linser.
stive eller “hårde” kontakter var de første linser; de blev udviklet i 1960 ‘ erne. de er lavet af en type plast kaldet PMMA (polymethylmethacrylat), som er meget holdbar, men tillader ikke ilt i luften direkte at nå hornhinden. Når øjet blinker, bevæger linsen sig, hvilket gør det muligt for ilt opløst i tårerne at nå hornhinden. Stive linser er den mindst behagelige Type kontakter og bruges ikke rigtig længere. Men nogle mennesker foretrækker dem stadig for deres holdbarhed og lavere omkostninger.
gasgennemtrængelige linser er også kendt som “RGPs.”De er nyere stive eller” hårde ” linser lavet af plast kombineret med andre materialer, såsom silikone og fluoropolymerer, som tillader ilt i luften at passere direkte gennem linsen. Af denne grund kaldes de “gasgennemtrængelige.”
bløde kontaktlinser er lavet af plastmaterialer, der indeholder vand. Vandet gør dem bløde og fleksible samt tillader ilt at nå hornhinden. Mere end 75% af kontaktlinsebrugere i USA bruger bløde linser.
generelt skal kontakter fjernes ved sengetid på grund af risiko for infektion og risiko for kontaktlinseintolerance. I dette papir gives en casestudie om valg af materialer til øjenlinser ved hjælp af Ashbys udvælgelsesdiagrammer.
2. Materialer til øjenlinser
indtil slutningen af 1970 ‘ erne blev kontaktlinser fremstillet af to materialer. Hårde kontaktlinser var fremstillet af polymethylmethacrylat (PMMA), mens de bløde kontaktlinser var fremstillet af en hydreret polymer, HEMA, som indeholdt 37,8 vægtprocent vand. Disse linser gav klart syn og komfort, men der var et problem. Disse linser tillod ikke ilt at nå hornhinden. På grund af dette kan hornhinden ændre sig negativt hos nogle kontaktlinsebrugere.
PMMA er nu forældet og erstattes med stiv plast, for det meste hydrofobe materialer med høj iltgennemtrængelighed. Disse linser kaldes stive gasgennemtrængelige (RGP) linser. Til fremstilling af bløde linser erstattes HEMA med polymerer, der indeholder så meget som 80% vand. Disse bløde linser, ofte kaldet hydrogeler på grund af mængden af vand, og de har høj iltoverførsel, mens de bevarer form på trods af højt vandindhold. Disse nye materialer, der anvendes til fremstilling af kontaktlinser samt tyndere linser og større iltoverførsel, har reduceret hornhindeproblemer, men der er stadig andre mulige komplikationer.
de nye materialer har også været medvirkende til skabelsen af engangs kontaktlinser i en række forskellige typer. Engangs kontaktlinser kommer i månedlige, bi-månedlige, ugentlige og endda daglige engangstyper. De tyndere materialer gør brugen af disse kontaktlinser mere behagelig, og omkostningerne ved kontaktlinser er reduceret. Dette giver mulighed for tæt på vedligeholdelsesfri kontaktlinseslitage.
3. Udvælgelsen
materialevalg er processen med at vælge det bedste materiale til et bestemt design. I mekanisk design kommer materialevalg ind i alle faser af designprocessen og er indbyrdes forbundne og lige så vigtige som design og fremstilling. I den samlede designmodel vurderes materialevalg som en af de grundlæggende parametre sammen med markedsundersøgelse, produktdesignspecifikation, komponentdesign, designanalyse, fremstilling og samling. Andre modeller af produktdesign understreger også vigtigheden af korrekt materialevalg. Ashby har vist, at materialekravet ændres, når design bevæger sig fra koncept gennem udførelsesform til detaljer. Det computerbaserede system udviklet ud fra disse ideer er kendt som Cambridge Engineering System (CES), oprindeligt Cambridge Material Selector (CMS). Systemet bruger materialevalgsdiagrammer, som er en måde at vise materielle ejendomsdata ved hjælp af optimerede procedurer. Udvælgelsen fungerer ved at evaluere præstationsindekser, afledt af mekanisk analyse, som, hvis den maksimeres, optimerer ydeevnen.
i denne undersøgelse evalueres og vælges øjenlinsematerialer for at finde det bedre materiale til kataraktproblem. Følgende trin anvendes til materialevalg.
3.1. Analyse af de krævede egenskaber for øjenlinser
det er kendt, at øjenlinser skal have følgende egenskaber:(i)let fremstilling, (ii)skal være gennemsigtig, (iii) lys(lav densitet), (iv) billig(rimelig pris), (v)bio kompatibel, (vi)medium brudsejhed, (vii) lavere elastisk modul.
3.2. Vifte af Alternative materialer
i betragtning af de ovennævnte egenskaber for øjenlinser er det muligt at give kandidatur til følgende materialer:(i)polymethylmethacrylat (PMMA: akryl),(ii)polycarbonat (PC),(iii)polystyren (PS),(iv)polyvinylchlorid (PVC),(v)polyestere (PET, PBT),(vi)polyamid (Pa: Naylon).
3.3. Evaluering af kandidaterne
for at evaluere kandidatmaterialerne kan vi lave en tabel, der viser kandidatmaterialerne i første linje, Og egenskaberne er i den første kolonne. Derefter kan vi læse deres numeriske værdier fra Ashbys udvælgelsesdiagrammer . De endelige resultater er vist i tabel 1 ved hjælp af Ashbys materialegenskaber (Figur 1 og 2). I tabel 1 vises de numeriske værdier i et interval, og i parentes vises dens score mellem 1 til 10 point. Hvis materialet er helt i overensstemmelse med de krævede egenskaber, gives 10 point som en score, ellers kan der kun gives 1 point for kandidatmaterialet i en dårligere tilstand.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ideen om et materials property chart: Youngs modul, kr., er tegnet mod tætheden, kr., på logskalaer.
brudsejhed, Kurt IC, tegnet mod Youngs modul, Kurt .
3.4. Udvælgelse af det bedste materiale til øjenlinser
det fremgår af tabel 1, at scoren på PMMA er 47 point, og derfor er dens ydeevne maksimal. PMMA (akryl) har den bedste ydelse på grund af sin nemme fremstilling, gennemsigtighed, passende elastisk modul, og også dens rimelige pris. I anden rækkefølge ses PC og PET inden for samme score på 44. Dog skal PET annulleres på grund af dets opacitet. PC er lidt billigere end akryl, men det har nogle fremstillingsproblemer . Derfor opfanger det et lavere punkt end akryl. Derudover skal alle materialer være biokompatible i kroppen, og alle polymere materialer, der anvendes i øjne, har biokompatibilitet. Derfor står der ikke noget problem over for dette problem.
4. Postscript
akryl, eller PMMA, er den termoplast, der mest ligner glas i Gennemsigtighed og modstandsdygtighed over for vejrlig. Det er hårdt og stift, når polymerer går, let at polere, men følsomt over for spændingskoncentrationer. Det deler med glas en vis skrøbelighed, noget der kan overvindes ved at blande med akrylgummi for at give en high-impact legering (HIPMMA). PVC kan blandes med PMMA for at give hårde, holdbare plader. Akryl fås som et ark, stang eller rør og kan formes ved støbning eller ekstrudering . Genbrugspotentiale og modstandsdygtighed over for forvitring af akryl er også høje; derfor er øjenlinser stort set fremstillet af akryl eller PMMA.
5. Konklusion
i dette papir gives en casestudie om valg af materialer til øjenlinser ved hjælp af Ashbys udvælgelsesdiagrammer. I dette arbejde, 6 polymermaterialer af PMMA, PC, PS, PVC, PET, og PA tages i betragtning, og deres egenskaber findes fra udvælgelsesdiagrammerne for Ashby og sammenlignes i tabel 1. De endelige resultater viste, at PMMA (akryl) er det bedste for øjenlinser. Resultatet understøttede også, at PMMA-materiale er godt af miljøhensyn (ikke-giftigt og genanvendeligt).
