98200-1s.ppt oxigenierung der hornhaut mit sauerstoff
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98200-1S.PPT
Oxigenierung der Hornhaut mit Sauerstoff
Oxigenierung der Hornhaut mit Sauerstoff
98200-2S.PPT
SauerstoffdurchlässigkeitSauerstoffdurchlässigkeit
• Spezifische Materialeigenschaften (Widerstand gegen Gasstrom)
• Permeabilität P = Dk
wobei:
D der Diffusionskoeffizient ist
k der Löslichkeitskoeffizient von
Sauerstoff in einem bestimmten
Material ist
• Spezifische Materialeigenschaften (Widerstand gegen Gasstrom)
• Permeabilität P = Dk
wobei:
D der Diffusionskoeffizient ist
k der Löslichkeitskoeffizient von
Sauerstoff in einem bestimmten
Material ist
98200-3S.PPT
SauerstoffdurchlässigkeitSauerstoffdurchlässigkeit
• Unabhängig von der Dicke des Materials
• Abhängig von der Temperatur
• Berechneter Wert
• Unabhängig von der Dicke des Materials
• Abhängig von der Temperatur
• Berechneter Wert
98200-4S.PPT
• Kontaktlinsen: 0 - 300 x 10-11
• Einheiten:
- (cm2 x mLO2) / (s x mLLinse x mm Hg)
oder
- (cm2/s) x (mLO2 / [mLLens x mm Hg])
- Meist wird das tiefgestellte Zeichen Linse weggelassen
• Kontaktlinsen: 0 - 300 x 10-11
• Einheiten:
- (cm2 x mLO2) / (s x mLLinse x mm Hg)
oder
- (cm2/s) x (mLO2 / [mLLens x mm Hg])
- Meist wird das tiefgestellte Zeichen Linse weggelassen
SauerstoffdurchlässigkeitSauerstoffdurchlässigkeit
98200-5S.PPT
SauerstoffdurchlässigkeitSauerstoffdurchlässigkeit
• Beruht auf der Permeabilität des Materials (Dk)
• Verbunden mit der Materialdicke (t)
- Transmissibilität = Dk/t
• Klinisch relevant
• Beruht auf der Permeabilität des Materials (Dk)
• Verbunden mit der Materialdicke (t)
- Transmissibilität = Dk/t
• Klinisch relevant
98200-6S.PPT
• Kontaktlinsen: 0 - 200 x 10-9
• Einheiten:
- (cm x mLO2) / (s x mLLinse x mm Hg)
oder
- (cm/s) x (mLO2 / [mLLinse x mm Hg])
- Meist wird das tiefgestellte Zeichen Linse weggelassen
• Kontaktlinsen: 0 - 200 x 10-9
• Einheiten:
- (cm x mLO2) / (s x mLLinse x mm Hg)
oder
- (cm/s) x (mLO2 / [mLLinse x mm Hg])
- Meist wird das tiefgestellte Zeichen Linse weggelassen
SauerstoffdurchlässigkeitSauerstoffdurchlässigkeit
98200-7S.PPT
Dynamische SauerstoffversorgungDynamische Sauerstoffversorgung
• Austauschraten des Tränenfilms (post-KL):
- weich 1% pro Lidschlag
- fomstabil 15 - 20% pro Lidschlag
• Lidschlag
- Frequenz
- Qualität (vollständig)
• formstabil vs weich Anpasscharakteristik
• Austauschraten des Tränenfilms (post-KL):
- weich 1% pro Lidschlag
- fomstabil 15 - 20% pro Lidschlag
• Lidschlag
- Frequenz
- Qualität (vollständig)
• formstabil vs weich Anpasscharakteristik
98200-8S.PPT
Gasbewegung durch die LinsenGasbewegung durch die Linsen
• Polymerzusammensetzung
• Temperatureinfluss
• Partialdruck des Gases auf der Linsenoberfläche
• Linsendicke
• Einfluss der Grenzschicht
• Polymerzusammensetzung
• Temperatureinfluss
• Partialdruck des Gases auf der Linsenoberfläche
• Linsendicke
• Einfluss der Grenzschicht
98200-9S.PPT
GasdiffusionGasdiffusion
Moleküle wandern durch ‘Mikroporen’
(Intramolekularräume) innerhalb der Molekülmatrix
Moleküle wandern durch ‘Mikroporen’
(Intramolekularräume) innerhalb der Molekülmatrix
98200-10S.PPT
GaslöslichkeitGaslöslichkeit
• Sorptionsprozess eines Gases
innerhalb des Materials
• Ähnlich wie bei einem Schwamm der
Wasser aufnimmt und speichert
• Gas ist gelöst oder wird löslich
gemacht im Material
• Sorptionsprozess eines Gases
innerhalb des Materials
• Ähnlich wie bei einem Schwamm der
Wasser aufnimmt und speichert
• Gas ist gelöst oder wird löslich
gemacht im Material
98200-11S.PPT
Messung der SauerstoffdurchlässigkeitMessung der Sauerstoffdurchlässigkeit
In vitro
• Polarographiezelle
• Gas-zu-Gas (volumetrisch)
• Coulometrie
In vitro
• Polarographiezelle
• Gas-zu-Gas (volumetrisch)
• Coulometrie
TechnikenTechniken
98200-12S.PPT
• Typischerweise gemessen für:
- Linsenstärke von – 3.00 D
- Temperatur von 35°C
• Physikalischer Test
(kann überwacht und wiederholt
werden)
• Typischerweise gemessen für:
- Linsenstärke von – 3.00 D
- Temperatur von 35°C
• Physikalischer Test
(kann überwacht und wiederholt
werden)
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
98200-13S.PPT
• Sensor in der Messzelle beinhaltet:- Anode (+)- Kathode (–)- Elektrolyte
• KL wird zur ‘Membran’
• Kontrollierte Feuchtigkeit und Temperatur
• Sensor in der Messzelle beinhaltet:- Anode (+)- Kathode (–)- Elektrolyte
• KL wird zur ‘Membran’
• Kontrollierte Feuchtigkeit und Temperatur
PolarographiezelltechnikPolarographiezelltechnik
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
98200-14S.PPT
PolarographiezelltechnikPolarographiezelltechnik• Sauerstoff geht durch die KL hindurch in den Elektrolyt des
Sensors
• Stomstärke des Sensors ist proportional zum Sauerstoffanteil
an der Kathode
• Sauerstofffluss j, Fick’s & Henry’s Gesetze:
j = Dk/t x (pO2)
• Sauerstoff geht durch die KL hindurch in den Elektrolyt des
Sensors
• Stomstärke des Sensors ist proportional zum Sauerstoffanteil
an der Kathode
• Sauerstofffluss j, Fick’s & Henry’s Gesetze:
j = Dk/t x (pO2)
98200-15S.PPT
PolarographiezelltechnikPolarographiezelltechnik
• Permeabilität wird berechnet mittels:
- Linsendicke (t)
- Stromstärke die benötigt wird um O2 zu
reduzieren (i)
- Partialdruck von O2 (pO2)
- Zellkonstante (C)
• Permeabilität wird berechnet mittels:
- Linsendicke (t)
- Stromstärke die benötigt wird um O2 zu
reduzieren (i)
- Partialdruck von O2 (pO2)
- Zellkonstante (C)C x t x iC x t x i
pO2pO2
Dk =Dk =
98200-16S.PPT
PolarogrphiezelltechnikPolarogrphiezelltechnik• Fertige KL werden benutzt
• Mögliche Fehler:
- Grenzschichten
- Randeffekte
- Linsendicke
- Umgebung
- Zellintegrität
- Kalibrierung
• Fertige KL werden benutzt
• Mögliche Fehler:
- Grenzschichten
- Randeffekte
- Linsendicke
- Umgebung
- Zellintegrität
- Kalibrierung
98200-17S.PPT
PolarographiezelltechnikPolarographiezelltechnik
• Nicht geeignet für hoch permeable, Non-
hydrogel Materialien
• Überschätzte Werte für formstabile Linsen
• Variabilität zwischen den Untersuchern
• Nicht geeignet für hoch permeable, Non-
hydrogel Materialien
• Überschätzte Werte für formstabile Linsen
• Variabilität zwischen den Untersuchern
NachteileNachteile
98200-18S.PPT
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
• Zwei ökologische Kammern
- Purer Sauerstoff
- Ungleicher Druck
• Konstante Temperatur (35oC)
• Drucksensor in jeder Kammer
• Zwei ökologische Kammern
- Purer Sauerstoff
- Ungleicher Druck
• Konstante Temperatur (35oC)
• Drucksensor in jeder Kammer
Gas-zu-GasGas-zu-Gas
98200-19S.PPT
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
• Konstanter Druck in Vorderkammer
• Gasfluss durch die Linse verändert den
Druck in der hinteren Kammer
• Keine Grenzschichten oder Randeffekte
• Mit jedem Gas möglich
• Konstanter Druck in Vorderkammer
• Gasfluss durch die Linse verändert den
Druck in der hinteren Kammer
• Keine Grenzschichten oder Randeffekte
• Mit jedem Gas möglich
Gas-zu-Gas TechnikGas-zu-Gas Technik
98200-20S.PPT
Gas-zu-Gas TechnikGas-zu-Gas Technik
• Nicht geeignet für Hydrogele
- Druckdifferential zu groß
- Hydrogele zu elastisch
- Hydrogele haben eine geringe Stoßfestigkeit
• Nicht geeignet für Hydrogele
- Druckdifferential zu groß
- Hydrogele zu elastisch
- Hydrogele haben eine geringe Stoßfestigkeit
NachteileNachteile
98200-21S.PPT
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit
• Zwei ökologische Kammern
- Sauerstoff
- Edelgas
• Coulometriesensor
• Gemessen wird der Sauerstofffluss durch die Linse
• Für Hydrogele wassergesättigter Sauerstoff oder Wasservorrat nötig
• Zwei ökologische Kammern
- Sauerstoff
- Edelgas
• Coulometriesensor
• Gemessen wird der Sauerstofffluss durch die Linse
• Für Hydrogele wassergesättigter Sauerstoff oder Wasservorrat nötig
CoulometrietechnikCoulometrietechnik
98200-22S.PPT
CoulometrietechnikCoulometrietechnik
• Linsenvorderfläche ist ungeschützt
• Wenig oder kein Einfluss der Grenzschicht
• Keine Randeffekte
• Genauer als Polarographietechnik bei formstabilen
Kontaktlinsen
• Linsenvorderfläche ist ungeschützt
• Wenig oder kein Einfluss der Grenzschicht
• Keine Randeffekte
• Genauer als Polarographietechnik bei formstabilen
Kontaktlinsen
VorteileVorteile
98200-23S.PPT
CoulometrietechnikCoulometrietechnik
erfordert:
• speziellen Gassensor (z.B. Sauerstoff)
• Vorderen Wasservorrat für Hydrogele
erfordert:
• speziellen Gassensor (z.B. Sauerstoff)
• Vorderen Wasservorrat für Hydrogele
NachteileNachteile
98200-24S.PPT
Klassifikation der DurchlässigkeitKlassifikation der Durchlässigkeit
Low < 12
Med 12 - 25
High > 25
Low < 12
Med 12 - 25
High > 25
Weiche KLWeiche KL
98200-25S.PPT
Klassifikation der DurchlässigkeitKlassifikation der Durchlässigkeit
Low < 25
Mod 25 - 50
High > 50
Low < 25
Mod 25 - 50
High > 50
Formstabile KLFormstabile KL
98200-26S.PPT
CoulometrietechnikCoulometrietechnik
Vordere Kammer
Zustrom des oxygenierten Gases
Ausstrom
Sauerstoffstrom
Formstabile Probe KL
Hintere Kammer
159mm Hg
O2
'O' Ringe
Ausstrom zu Coulometriesensor
Zustrom von Sauerstoff – freies
Gas
98200-27S.PPT
Gas-zu-Gas TechnikGas-zu-Gas Technik
Vordere Kammer
Sauerstoffstrom
Formstabile Probe KL
Hintere Kammer3 ATM pures
O2
'O' Ringe
Gas Pressure Transducer Gasdruckwandler
98200-28S.PPT
'O' Ring'O' Ring
SauerstoffstromSauerstoffstrom
Formstabile Probe KL
Formstabile Probe KL
Tip des Sauerstoffsensors
Tip des Sauerstoffsensors
Sauerstoffsensor Kathode (–)Sauerstoffsensor Kathode (–)
'O' Ring'O' Ring
Sauerstofffreie Zone
Sauerstofffreie Zone
Salzgesättigtes Filterpapier
Salzgesättigtes Filterpapier
155 mmHgO2
155 mmHgO2
Polarographie Zelle
+
98200-29S.PPT
Wege des SauerstoffstromsWege des Sauerstoffstroms
VorderflächeVorderfläche
Wasserschicht ‘Brücke’
Wasserschicht ‘Brücke’
Hydrogel Contact
Lens Thickness
Hydrogel Contact
Lens Thickness
RückflächeRückfläche
PolarographieSensor
Kathode (–)
PolarographieSensor
Kathode (–)
salzschichtsalzschicht
Sensor AperturSensor Apertur
‘Effective’ Sensor Apertur
‘Effective’ Sensor Apertur
Randeffekt
98200-30S.PPT
Coulometrischer Sauerstoff Sensorenchemie
Coulometrischer Sauerstoff Sensorenchemie
4 e– + O2 + 2H2O 4OH– Kathode (– ve, Carbon [graphit]):
2 Cd + 4OH– 2Cd(OH)2 + 4e–
Anode (+ ve, Cadmium [nickel-cadmium]):
2Cd + O2 + 2H2O + 4OH– 2Cd(OH)2 + 4OH–
Übersicht:e = Elektron
98200-31S.PPT
Dk EinheitDk Einheit
1 cm
1 cm
1 cm
O2
Polymerisches Linsenmaterial1 cm
1 cm
1 cm
nach Refojo et al., 1984
1 mm HgDruck
1 cm
1 cm1 cm
O2 Hypotetische KL
(viel größerals reale KL)
Hypotetische KL
(viel größerals reale KL)Bedingungen: STP (0°C,
760 mm Hg) wenn nicht anders angegeben, e.g. 21° or 34°C @ 760 mm Hg
Bedingungen: STP (0°C,760 mm Hg) wenn nicht anders angegeben,
e.g. 21° or 34°C @ 760 mm Hg
1 sec
98200-32S.PPT
Permeabilität (Dk)Herleitung der EinheitPermeabilität (Dk)Herleitung der Einheit
Dk = mmHgxmLxs
mLxcmLinse
O22
k = mmHgxmL
mLLinse
O2
D = scm2
&
Dk = mmHgxmL
mLX
scm
Linse
O22
98200-33S.PPT
Transmissibilität (Dk/t )Herleitung der Einheit
Transmissibilität (Dk/t )Herleitung der Einheit
Dk = mmHgxmLxs
mLxcmLinse
O22
Dk/t = cmxmmHgxmLxs
mLxcmLinse
O22
Dk/t = mmHgxmLxs
mLxcmLinse
O2
98200-34S.PPT
Dk EinheitDk Einheit
Linsenmaterial
1 cm
1 cm
1 cm
nach Refojo et al., 1984
1 sec
1 mm H
g
Druck
1 cm
1 cm
1 cm O2
1 cm
1 cm
1 cm O2 Hypotetische KL
(viel größerals reale KL)
Hypotetische KL
(viel größerals reale KL)Bedingungen: STP (0°C,
760 mm Hg) wenn nicht anders angegeben, e.g. 21° or 34°C @ 760 mm Hg
Bedingungen: STP (0°C,760 mm Hg) wenn nicht anders angegeben,
e.g. 21° or 34°C @ 760 mm Hg
98200-35S.PPT
Dk EinheitDk Einheit
1 cm
1 cm
1 cm
O2
Polymerisches Linsenmaterial1 cm
1 cm
1 cm
nach Refojo et al., 1984
1 mm H
g
Druck
1 cm
1 cm1 cm
O2 Hypotetische KL
(viel größerals reale KL)
Hypotetische KL
(viel größerals reale KL)Bedingungen: STP (0°C,
760 mm Hg) wenn nicht anders angegeben, e.g. 21° or 34°C @ 760 mm Hg
Bedingungen: STP (0°C,760 mm Hg) wenn nicht anders angegeben,
e.g. 21° or 34°C @ 760 mm Hg
1 sec
98200-36S.PPT
Auswirkungen der Temperatur auf KLAuswirkungen der Temperatur auf KLOffenes Auge:
• mit weichen KL:
- Vorderfläche 0.5°C kälter
• Mit formstabilen KL (geringere Leitfähigkeit):
- Vorderfläche >0.5°C kälter
Geschlossenes Auge (Erwärmung der HH 3°C):
• Keine Auswirkungen (formstabil und weich)
• Kein Unterschied zwischen den Vorderflächen
Offenes Auge:
• mit weichen KL:
- Vorderfläche 0.5°C kälter
• Mit formstabilen KL (geringere Leitfähigkeit):
- Vorderfläche >0.5°C kälter
Geschlossenes Auge (Erwärmung der HH 3°C):
• Keine Auswirkungen (formstabil und weich)
• Kein Unterschied zwischen den Vorderflächen
98200-37S.PPT
Auswirkungen von KL auf den Tränenfilm
Auswirkungen von KL auf den Tränenfilm
• Verdunstungsrate: weich formstabil
• KL setzen BUT herab
• BUT:
- Formstabil - 4 bis 6 s
- weich - 4 bis 10 s (H2O Gehalt Dk/t)
• Verdunstungsrate: weich formstabil
• KL setzen BUT herab
• BUT:
- Formstabil - 4 bis 6 s
- weich - 4 bis 10 s (H2O Gehalt Dk/t)