アイレンズ用材料の選択に関するケーススタディ
要約
アイレンズ用材料の選択に関するケーススタディは、Ashbyの材料選択図によって報告されています。 本研究では、PMMA、PC、PS、PVC、PET、およびPAの6つのポリマー材料をレビューし、それらの特性をAshbyの選択図から見出し、表で比較した。 最終的な結果はPMMA（アクリル）が目レンズのための最もよい材料であることを確認しました。 結果はまた現在の材料が無毒、再生利用できる環境の友好的であることを示しました。
1. はじめに
コンタクトレンズは、主に近視、遠視、乱視、老眼の治療に使用される目の前に着用されるレンズです。 眼鏡または”眼鏡”は、目の前の短い距離で顔に着用されます。 コンタクトレンズは、目の表面に直接着用されます。 眼内レンズは、白内障除去後に最も一般的に外科的に移植されるが、最近は純粋に屈折する目的のために移植される。 近視（近視眼）は発散レンズを必要とするのに対し、遠視（遠視）は収束レンズを必要とする。
コンタクトレンズは通常、従来の眼鏡と同じ矯正目的を果たしますが、軽量で事実上目に見えない—多くの市販レンズは、洗浄および貯蔵溶液に浸漬したときに、より目に見えるようにかすかな青色に着色されています。 いくつかの化粧品レンズは、目の外観を変えるために意図的に着色されている。
世界中でコンタクトレンズを使用している人は125万人（2％）と推定されており、米国では28-38万人、日本では13万人となっている。 使用され処方されるレンズの種類は国によって大きく異なり、日本、オランダ、ドイツでは現在処方されているレンズの20％以上を占めていますが、スカンジナビアでは5％未満を占めています。
人々は、多くの場合、その外観と実用性のために、多くの理由でコンタクトレンズを着用することを選択します。 眼鏡と比較すると、コンタクトレンズは雨天の影響を受けにくく、蒸れず、より広い視野を提供します。 彼らは多くのスポーツ活動に適しています。 さらに、円錐角膜およびaniseikoniaのような眼科の条件はガラスと正確に訂正されないかもしれません。
多くのタイプのコンタクトレンズは利用できます。 使用する連絡先の種類は、特定の状況によって異なります。 あなたの眼科医は、次のタイプのレンズから選択することができます。
リジッドまたは”ハード”コンタクトは、1960年代に開発された最初のレンズであり、非常に耐久性がありますが、空気中の酸素が直接角膜に到達することはできませんPMMA（ポリメチルメタクリル酸）と呼ばれるプラスチックの一種で作られています。 目が点滅すると、レンズが動き、涙に溶解した酸素が角膜に到達することができます。 堅いレンズは最も快適なタイプの接触で、実際にもう使用されない。 しかし、一部の人々はまだ彼らの耐久性と低コストのためにそれらを好む。
ガス透過性レンズは「RGPs」とも呼ばれます。”彼らは、空気中の酸素がレンズを直接通過することを可能にするシリコーンやフッ素樹脂などの他の材料と組み合わせたプラスチック製のより新 このため、それらは”ガス透過性”と呼ばれています。”
ソフトコンタクトレンズは、水を組み込んだプラスチック材料で作られています。 水はそれらを柔らかく柔軟にし、酸素が角膜に到達することを可能にする。 米国のコンタクトレンズ着用者の75％以上がソフトレンズを使用しています。
一般的に、感染の危険性とコンタクトレンズ不耐性の危険性のため、就寝時に連絡先を削除する必要があります。 本稿では，Ａｓｈｂｙの選択図を用いて，眼レンズの材料の選択に関するケーススタディを示した。
2. アイレンズ用材料
1970年代後半まで、コンタクトレンズは二つの材料から作られていました。 ハードコンタクトレンズはポリメタクリル酸メチル（PMMA）で作られ、ソフトコンタクトレンズは水和ポリマーであるヒドロキシエチルメタクリル酸（HEMA）で作られ、重量37.8％の水を含んでいた。 これらのレンズは、明確なビジョンと快適さを提供しましたが、問題がありました。 これらのレンズは酸素が角膜に到達することを許さなかった。 このため、いくつかのコンタクトレンズ着用者では、角膜が悪影響を受ける可能性があります。
PMMAは現在廃止されており、主に酸素透過性の高い疎水性材料である硬質プラスチックに置き換えられています。 これらのレンズは、剛体ガス透過性（RGP）レンズと呼ばれます。 柔らかいレンズの製造のために、HEMAは80%水多くを含んでいるポリマーによって取り替えられている。 これらの柔らかいレンズは、水の量のためにしばしばハイドロゲルと呼ばれ、含水率が高いにもかかわらず形状を保持しながら高い酸素移動を有す コンタクトレンズの製造で使用されるこれらの新しい材料、またより薄いレンズおよびより大きい酸素の移動はcorneal問題を減らしましたが、まだ他の可
新素材は、様々なタイプの使い捨てコンタクトレンズの作成にも役立っています。 使い捨てコンタクトレンズは、毎月、隔月、毎週、さらには毎日の使い捨てタイプで来ます。 より薄い材料はこれらのコンタクトレンズを身に着けていることをより快適にさせ、コンタクトレンズの費用は減りました。 これは手入れ不要のコンタクトレンズの摩耗の近くでを可能にする。
3. 選択
材料の選択は、特定のデザインに最適な材料を選択するプロセスです。 機械設計では、材料の選択は設計プロセスのあらゆる段階で入り、設計および製造と同様に相互に関連しており、重要です。 トータルデザインモデルでは、市場調査、製品設計仕様、部品設計、設計分析、製造、組立とともに、材料選択が基本的なパラメータの一つとして評価されます。 製品設計の他のモデルも、正しい材料選択の重要性を強調しています。 Ashbyは設計が概念から実施形態によって細部に動くと同時に物質的な条件が変わることを示した。 これらのアイデアから開発されたコンピュータベースのシステムは、Cambridge Engineering System（ces）、元々はCambridge Material Selector（CMS）として知られています。 最適化された手順を使用して材料特性データを表示する方法である材料選択チャートが使用されます。 選択は、最大化された場合、性能を最適化する機械的解析から導出された性能指標を評価することによって動作します。
本研究では、白内障の問題に適した材料を見つけるために、眼レンズ材料を評価し、この問題に対して選択します。 材料の選択には、次の手順が使用されます。
3.1. 目のレンズに必要な特性の分析
目のレンズには以下の特性が必要であることが知られています:（i）容易な製造業、（ii）透明、（iii）ライト（低密度）、（iv）安い（適正価格）、（v）生物互換性がある、（vi）中型のひびの靭性、（vii）より低い弾性率でなければなりません。
3.2. 代替材料の範囲
眼レンズの上記の特性を考慮すると、(i)ポリメタクリル酸メチル(PMMA:アクリル)、(ii)ポリカーボネート(PC)、(iii)ポリスチレン(PS)、(iv)ポリ塩化ビニル(PVC)、(v)ポリエステル(PET,PBT)、(vi)ポリアミド(PA:Naylon)の候補を挙げることができる。
3.3. 候補材料の評価
候補材料を評価するために、候補材料を最初の行に示し、特性を最初の列に示す表を作成することができます。 その後、Ashbyの選択図から数値を読み取ることができます。 最終結果は、Ashbyの材料特性を使用して表1に示されています（図1および図2）。 表1において、数値は範囲内に示され、括弧内にはそのスコアは1-10点の間に示されている。 材料が必要な特性と完全に一致している場合は、スコアとして10ポイントが与えられ、そうでない場合は悪い状態では候補材料に対して1ポイント
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3.4. アイレンズに最適な素材の選択
PMMAのスコアは47ポイントであり、その性能は最大であることが表1からわかります。 PMMA（アクリル）に容易な製造業、透明物、適した弾性率およびまた適正価格による最高の性能があります。 第二の順序では、PCとPETは44の同じスコア内に見られます。 ただし、PETは不透明度のためにキャンセルする必要があります。 PCはアクリルよりも少し安いですが、いくつかの製造上の困難があります。 したがって、それはアクリルよりも低い点を拾う。 さらに、すべての材料は体内で生体適合性でなければならず、目に使用されるすべての高分子材料は生体適合性を有する。 したがって、この問題については何の問題も直面していません。
4. Postscript
アクリル、またはPMMAは、透明性と耐候性においてガラスに最もよく似ている熱可塑性樹脂です。 それはポリマーが行くと同時に堅く、堅い、磨くこと容易応力集中に敏感である。 それはガラスとある特定のもろさ、影響が大きい合金（HIPMMA）を与えるためにアクリルのゴムとの混合によって克服することができる何かを共有する。 ポリ塩化ビニールはPMMAと堅く、耐久シートを与えるために混ぜることができます。 アクリルはシート、棒、または管として利用でき、投げるか、または放出によって形づけることができます。 また、アクリルの風化への潜在性そして抵抗をリサイクルして下さい高いです;従って目レンズはアクリルかPMMAから主として作り出されます。
5. 結論
本稿では、Ashbyの選択図を用いて、眼レンズの材料の選択に関するケーススタディを示します。 この研究では、PMMA、PC、PS、PVC、PET、およびPAの6つのポリマー材料を考慮し、Ashbyの選択図からそれらの特性を見出し、表1で比較した。 最終的な結果はPMMA（アクリル）が目レンズのための最もよいことを示しました。 結果はまたPMMA材料が環境配慮のためによいことを支持しました（無毒、再生利用できる）。
