en fallstudie om val av material för ögonlinser
Abstrakt
en fallstudie om val av material för ögonlinser rapporteras med hjälp av Ashbys materialvalsdiagram. I denna studie granskas 6 polymermaterial av PMMA, PC, PS, PVC, PET och PA och deras egenskaper finns från Urvalsdiagrammen för Ashby och jämförs i en tabell. De slutliga resultaten bekräftade att PMMA (akryl) är det bästa materialet för ögonlinser. Resultatet visade också att det nuvarande materialet är miljövänligt att vara giftfritt och återvinningsbart.
1. Inledning
en kontaktlins är en lins som bärs framför ögat, främst används för att behandla myopi, hyperopi, astigmatism och presbyopi. Glasögon eller” glasögon ” bärs på ansiktet ett kort avstånd framför ögat. Kontaktlinser bärs direkt på ögans yta. Intraokulära linser implanteras kirurgiskt oftast efter kataraktborttagning, men nyligen för rent brytningsändamål. Myopi (närsynthet) kräver en divergerande lins, medan hyperopi (långsynthet) kräver konvergerande lins.
kontaktlinser tjänar vanligtvis samma korrigerande syfte som konventionella glasögon men är lätta och praktiskt taget osynliga—många kommersiella linser är tonade svagt blå för att göra dem mer synliga när de nedsänks i Rengörings-och förvaringslösningar. Vissa kosmetiska linser är medvetet färgade för att förändra ögats utseende.
det har uppskattats att 125 miljoner människor använder kontaktlinser över hela världen (2%) , inklusive 28 till 38 miljoner i USA och 13 miljoner i Japan . De typer av linser som används och föreskrivs varierar markant mellan länder, med styva linser som står för över 20% av de för närvarande föreskrivna linserna i Japan, Nederländerna och Tyskland men mindre än 5% i Skandinavien .
människor väljer att bära kontaktlinser av många skäl, ofta på grund av deras utseende och praktiska egenskaper . Jämfört med glasögon påverkas kontaktlinser mindre av vått väder, ångas inte upp och ger ett bredare synfält. De är mer lämpade för ett antal sportaktiviteter. Dessutom kan oftalmologiska tillstånd som keratokonus och aniseikonia inte korrigeras exakt med glasögon.
många typer av kontaktlinser finns tillgängliga. Vilken typ av kontakter du använder beror på din specifika situation. Din ögonläkare kan hjälpa dig att välja mellan följande typer av linser.
styva eller” hårda ” kontakter var de första linserna; de utvecklades på 1960-talet. de är gjorda av en typ av plast som kallas PMMA (polymetylmetakrylat), som är mycket hållbart men inte tillåter syre i luften att direkt nå hornhinnan. När ögat blinkar rör sig linsen, vilket gör att syret upplöst i tårarna når hornhinnan. Stela linser är den minst bekväma typen av kontakter och används inte längre längre. Men vissa människor föredrar dem fortfarande för sin hållbarhet och lägre kostnad.
gaspermeabla linser är också kända som ” RGPs.”De är nyare styva eller” hårda ” linser av plast i kombination med andra material, såsom silikon och fluorpolymerer, som tillåter syre i luften att passera direkt genom linsen. Av denna anledning kallas de ” gasgenomsläppliga.”
mjuka kontaktlinser är gjorda av plastmaterial som innehåller vatten. Vattnet gör dem mjuka och flexibla, liksom att syre når hornhinnan. Mer än 75% av kontaktlinsbärare i USA använder mjuka linser.
i allmänhet bör kontakter tas bort vid sänggåendet på grund av risk för infektion och risk för kontaktlinsintolerans. I detta dokument ges en fallstudie om val av material för ögonlinser med hjälp av Ashbys urvalsdiagram.
2. Material för ögonlinser
fram till slutet av 1970-talet tillverkades kontaktlinser av två material. Hårda kontaktlinser gjordes av polymetylmetakrylat (PMMA), medan de mjuka kontaktlinserna gjordes av en hydratiserad polymer, hydroxietylmetakrylat (HEMA), som innehöll 37,8 viktprocent vatten. Dessa linser gav tydlig syn och komfort, men det var ett problem. Dessa linser tillät inte syre att nå hornhinnan. På grund av detta kan hornhinnan förändras, negativt, hos vissa kontaktlinsbärare.
PMMA är nu föråldrad och ersätts med styv plast, mestadels hydrofoba material med hög syrepermeabilitet. Dessa linser kallas styva gaspermeabla (RGP) linser. För tillverkning av mjuka linser ersätts HEMA med polymerer som innehåller så mycket som 80% vatten. Dessa mjuka linser, ofta kallade hydrogeler på grund av mängden vatten, och de har hög syreöverföring samtidigt som de behåller form trots hög vatteninnehåll. Dessa nya material som används vid tillverkning av kontaktlinser samt tunnare linser och större syreöverföring har minskat hornhinneproblem, men det finns fortfarande andra möjliga komplikationer.
de nya materialen har också bidragit till skapandet av engångslinser i olika typer. Disponibla kontaktlinser finns i månads -, varannan månad, veckovis och till och med dagliga engångstyper. De tunnare materialen gör att du bär dessa kontaktlinser bekvämare och kostnaden för kontaktlinser har minskat. Detta möjliggör nära underhållsfri kontaktlinsslitage.
3. Urvalet
materialval är processen att välja det bästa materialet för en viss design. I mekanisk design kommer materialval in i varje steg i designprocessen och är inbördes samband och lika viktigt som design och tillverkning. I den totala designmodellen klassificeras materialval som en av de grundläggande parametrarna tillsammans med marknadsundersökning, produktdesignspecifikation, komponentdesign, designanalys, tillverkning och montering. Andra modeller av produktdesign betonar också vikten av korrekt materialval. Ashby har visat att materialbehovet förändras när designen rör sig från koncept genom utföringsform till detaljer. Det datorbaserade systemet som utvecklats från dessa ideer är känt som Cambridge Engineering System (CES), ursprungligen Cambridge Material Selector (CMS). Systemet använder materialvalsdiagram, som är ett sätt att visa materialegenskapsdata genom användning av optimerade procedurer. Urvalet fungerar genom att utvärdera prestandaindex, härledda från mekanisk analys, som, om de maximeras, optimerar prestanda.
i denna studie, för att hitta det bättre materialet för kataraktproblem, utvärderas och väljs ögonlinsmaterial för detta problem. Följande steg används för materialvalet.
3.1. Analys av de nödvändiga egenskaperna för ögonlinser
det är känt att ögonlinser ska ha följande egenskaper:(i)enkel tillverkning, (ii)måste vara transparent, (iii) lätt(låg densitet), (iv) billigt(rimligt pris), (v)bio-kompatibelt, (vi)medelfrakturseghet, (vii) lägre elasticitetsmodul.
3.2. Utbud av alternativa material
med tanke på de ovan nämnda egenskaperna för ögonlinser, är det möjligt att ge kandidatur för följande material:(i)polymetylmetakrylat (PMMA: akryl),(ii)polykarbonat (PC),(iii)polystyren (PS),(iv)polyvinylklorid (PVC),(v)polyestrar (PET, PBT),(vi)polyamid (PA: Naylon).
3.3. Utvärdering av kandidaterna
för att utvärdera kandidatmaterialen kan vi göra en tabell som visar kandidatmaterialen i första raden och egenskaperna finns i första kolumnen. Därefter kan vi läsa deras numeriska värden från Ashbys urvalsdiagram . De slutliga resultaten visas i Tabell 1 med Ashbys materialegenskaper (figurerna 1 och 2). I Tabell 1 visas de numeriska värdena i ett intervall och inom parentes visas dess poäng mellan 1 och 10 poäng. Om materialet är helt förenligt med de erforderliga egenskaperna ges 10 poäng som poäng, annars i sämre skick kan endast 1 poäng ges för kandidatmaterialet.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tanken med ett materialegenskapsdiagram: Youngs modul, sackarios, ritas mot densiteten, sackarios, på loggskalor .
Frakturseghet, IC, ritad mot Youngs modulus, IC .
3.4. Val av det bästa materialet för ögonlinser
det framgår av Tabell 1 att poängen för PMMA är 47 poäng och därför är dess prestanda maximal. PMMA (akryl) har den bästa prestandan på grund av sin enkla tillverkning, transparens, lämplig elasticitetsmodul och dess rimliga pris. I den andra ordningen ses PC och PET inom samma poäng av 44. PET måste dock avbrytas på grund av dess opacitet. PC är lite billigare än akryl, men det har vissa tillverkningssvårigheter . Därför tar den upp en lägre punkt än akryl. Dessutom bör alla material vara biokompatibla i kroppen och alla polymera material som används i ögonen har biokompatibilitet. Därför står inget problem inför denna fråga.
4. Postscript
akryl, eller PMMA, är den termoplast som mest liknar glas i transparens och motståndskraft mot vittring. Det är hårt och styvt som polymerer går, lätt att polera men känsligt för spänningskoncentrationer. Den delar med glas viss bräcklighet, något som kan övervinnas genom att blanda med akrylgummi för att ge en högeffektiv legering (HIPMMA). PVC kan blandas med PMMA för att ge tuffa, hållbara ark. Akryl finns som ark, stång eller rör och kan formas genom gjutning eller extrudering . Också, återvinna potential och motståndskraft mot vittring av akryl är hög; därför ögonlinser är till stor del framställda av akryl eller PMMA.
5. Slutsats
i denna uppsats ges en fallstudie om val av material för ögonlinser med hjälp av Ashbys urvalsdiagram. I detta arbete beaktas 6 polymermaterial av PMMA, PC, PS, PVC, PET och PA och deras egenskaper finns från Urvalsdiagrammen för Ashby och jämförs i Tabell 1. De slutliga resultaten visade att PMMA (akryl) är bäst för ögonlinser. Resultatet stödde också att PMMA-material är bra för miljöhänsyn (icke-toxiskt och återvinningsbart).
