角膜接触镜材料工艺设计与检测
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厚度固定时，镜片的含水量越高透氧性越好
2. 角膜接触镜材料的特殊性质
含水量 离子性 透气性 生物相容性
含水量 (water content)
镜片中含水的百分比 (30%～80%) 亲水聚合物又称水凝胶, 羟基基团在材料中可形成
与水结合亲水位点，因此通过控制亲水位点的数量 来设计镜片的含水量
1. 接触镜材料的一般属性
透明度 刚度和硬度 弹性模量 抗张强度 比重 折射率 湿润性 吸水性
透明度（Transparency）
特定波长的光线对某种物质材料透过的百分率
1.反映镜片光学性能的最基本参数 2.影响因素：
✓ 材料聚合程度 ✓ 水合程度 ✓ 纯净度
3.角膜接触镜：92%~98% （彩色接触镜略低）
角膜接触镜
---材料、工艺、设计与检测
中山眼科中心
主要内容
一．角膜接触镜的特性及其材料 二．角膜接触镜的生产工艺 三．角膜接触镜的设计以及临床相关参数 四．角膜接触镜的检测
International Association of Contact Lens Educators (IACLE)
是一个非政治性、非赢利性的全球性的学术组 织，总部在澳大利亚，最早成立于1979年 。
FDA分类：含水量<50% (低含水镜片）
含水量>50% (高含水镜片）
含水量
沉淀 耐用易操作
镜片厚度
较高折射率
水分蒸发角膜干燥性染色
Dk，多用于日戴
硬度
低高
角膜接触镜材料的特殊性质
含水量
离子性
透气性 生物相容性
离子型 （极性）
材料表面的离子数量构成了镜片的极性 极性强的镜片（活性镜片）多数情况带负电荷，容易
EOP）
氧Fra Baidu bibliotek透性 （ Oxygen permeability）
镜片材料在单位时间内容许氧气通过的能力
1. 氧通透性系数 ：Dk表示
弥散系数D：气体在材料中移动的速度 cm2 / sec 溶解系数K：一定压力下单位体积材料中溶解的气体量 mlO2/ml x
mmHg
Dk = D * k 表示材料的属性，与镜片的厚度、形态和后顶点屈光度无关 水凝胶材料中：Dk值是含水量的函数，Dk值与含水量成正比
湿润性（Wettability）
水分覆盖材料表面的程度
✓ 湿润性越好，佩戴越舒适 ✓ 良好的湿润性是能够有助于达到理想矫正视力和防止
沉淀物发生
湿润性（Wettability）
液体表面张力 液体和固体之间的界面张力 固体张力
实验室指标：湿润角（Angle of Wetting）
材料的湿润性可通过材料表面滴一滴生理盐水或 泪液，测量其与材料表面所形成的切线角
湿润角越大，湿润性越差
滴液附着实验 (Sessile Drop Test)
前导角> 撤退角: 湿润性好 前导角<撤退角：湿润性差
滴液附着实验录像
在眼测量
泪液覆盖范围 泪膜破裂法 （BUT）
吸水性（Water imbibition）
接触镜吸收水分和膨胀的能力
✓亲水功能基团和疏水功能基团的比例 ✓基团的性质 ✓交叉连接的量
氧通透性系数（Dk）
低 Dk 材料
< 20
中 Dk 材料
20 to 40
O2
O2
O2
O2
O2
O2 O2
O2
高 Dk 材料
40 to 60
超 Dk 材料
> 60
O2
O2
O2
O2
O2
O2 O2
O2
O2 O2
O2
O2
O2 O2
O2
O2
O2
氧传导性系数（Dk/t） （ Oxygen transmissibility， Dk/t）
硬度和刚度（Hardness and Stiffness）
硬度：抵抗外力（物）侵入的能力（与硬镜关 系密切）
刚度:抵抗变形的能力，反映镜片的柔韧程度
与材料还有镜片的形状、结构有关 ✓ 刚度高 → 易操作、矫正散光效果好 ✓ 刚度低 → 不易操作、矫正散光差、初始佩戴舒适
弹性模量（Modulus of elasticity）
吸引泪液中带正电荷的沉淀物 极性与环境的酸碱度有关，与亲水性无关
离子性
离子性材料：该材料表面带有负电荷 优点：较湿润、较少使泪液蛋白变性 缺点：较容易积累沉淀物；沉积物可能较牢 固地结合
非离子性材料：电荷多聚集在材料内部，表面 不带电荷 优点：较少沉淀；不结合带电离子 缺点： 湿润性较差、较容易使泪液蛋白变性
IACLE的宗旨是通过教育那些直接从事接触镜教学 的人员，提高全球接触镜教学水平，促进全球接触 镜的安全和广泛的使用。
一. 角膜接触镜的材料特性
理想的角膜接触镜材料应该是：
为正常角膜新陈代谢提供足够的氧气 生物兼容性 保持舒润性 抵抗沉淀 维持稳定的形状、尺寸 耐用 透明 护理简单 容易制作
比 重 (Gravity)
相同体积的镜片材料与水的重量比（单位 g/cm3） 是决定角膜接触镜重量的重要参数 镜片重量是角膜接触镜验配时的一个重要考虑因素
折射率(Refractive index)
光线通过空气时的速度与光线通过 该材料时速度之比
✓ 折射率越高→折射能力越强 ✓ 高折射率材料可使镜片更薄 ✓ 不同材料折射率不同 ✓ 低含水量镜片折射率高
材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的 比值（E）。
表示某种材料在承受压力时保持形态不变的能力 弹性模量高的材料制成的镜片能更好抵抗压力 弹性模量高
优点：成形好，易操作，利于矫正散光 缺点：质地较硬，戴镜不舒适
弹性模量与刚度？异同？
抗张强度（tensile strength）
表示材料在被牵拉断裂之前能承受的最大拉力值 抗张强度高材料具有良好的耐久性，不易破裂
氧通过一定厚度镜片的实际速度（Dk/t）
角膜接触镜材料的特殊性质
含水量 离子性
透气性
生物相容性
回顾：角膜的氧代谢
正常角膜获得氧的途径
睁眼 闭眼
戴角膜接触镜后角膜获得氧 的途径
泪液排吸 泪液渗透 材料结合
透气性（ Gas permeability ）
氧通透性：（ Oxygen permeability，Dk） 氧传导性：（ Oxygen transmissibility，Dk/t） 等效氧性能（ Equivalent Oxygen Percentage ，
2. 角膜接触镜材料的特殊性质
含水量 离子性 透气性 生物相容性
含水量 (water content)
镜片中含水的百分比 (30%～80%) 亲水聚合物又称水凝胶, 羟基基团在材料中可形成
与水结合亲水位点，因此通过控制亲水位点的数量 来设计镜片的含水量
1. 接触镜材料的一般属性
透明度 刚度和硬度 弹性模量 抗张强度 比重 折射率 湿润性 吸水性
透明度（Transparency）
特定波长的光线对某种物质材料透过的百分率
1.反映镜片光学性能的最基本参数 2.影响因素：
✓ 材料聚合程度 ✓ 水合程度 ✓ 纯净度
3.角膜接触镜：92%~98% （彩色接触镜略低）
角膜接触镜
---材料、工艺、设计与检测
中山眼科中心
主要内容
一．角膜接触镜的特性及其材料 二．角膜接触镜的生产工艺 三．角膜接触镜的设计以及临床相关参数 四．角膜接触镜的检测
International Association of Contact Lens Educators (IACLE)
是一个非政治性、非赢利性的全球性的学术组 织，总部在澳大利亚，最早成立于1979年 。
FDA分类：含水量<50% (低含水镜片）
含水量>50% (高含水镜片）
含水量
沉淀 耐用易操作
镜片厚度
较高折射率
水分蒸发角膜干燥性染色
Dk，多用于日戴
硬度
低高
角膜接触镜材料的特殊性质
含水量
离子性
透气性 生物相容性
离子型 （极性）
材料表面的离子数量构成了镜片的极性 极性强的镜片（活性镜片）多数情况带负电荷，容易
EOP）
氧Fra Baidu bibliotek透性 （ Oxygen permeability）
镜片材料在单位时间内容许氧气通过的能力
1. 氧通透性系数 ：Dk表示
弥散系数D：气体在材料中移动的速度 cm2 / sec 溶解系数K：一定压力下单位体积材料中溶解的气体量 mlO2/ml x
mmHg
Dk = D * k 表示材料的属性，与镜片的厚度、形态和后顶点屈光度无关 水凝胶材料中：Dk值是含水量的函数，Dk值与含水量成正比
湿润性（Wettability）
水分覆盖材料表面的程度
✓ 湿润性越好，佩戴越舒适 ✓ 良好的湿润性是能够有助于达到理想矫正视力和防止
沉淀物发生
湿润性（Wettability）
液体表面张力 液体和固体之间的界面张力 固体张力
实验室指标：湿润角（Angle of Wetting）
材料的湿润性可通过材料表面滴一滴生理盐水或 泪液，测量其与材料表面所形成的切线角
湿润角越大，湿润性越差
滴液附着实验 (Sessile Drop Test)
前导角> 撤退角: 湿润性好 前导角<撤退角：湿润性差
滴液附着实验录像
在眼测量
泪液覆盖范围 泪膜破裂法 （BUT）
吸水性（Water imbibition）
接触镜吸收水分和膨胀的能力
✓亲水功能基团和疏水功能基团的比例 ✓基团的性质 ✓交叉连接的量
氧通透性系数（Dk）
低 Dk 材料
< 20
中 Dk 材料
20 to 40
O2
O2
O2
O2
O2
O2 O2
O2
高 Dk 材料
40 to 60
超 Dk 材料
> 60
O2
O2
O2
O2
O2
O2 O2
O2
O2 O2
O2
O2
O2 O2
O2
O2
O2
氧传导性系数（Dk/t） （ Oxygen transmissibility， Dk/t）
硬度和刚度（Hardness and Stiffness）
硬度：抵抗外力（物）侵入的能力（与硬镜关 系密切）
刚度:抵抗变形的能力，反映镜片的柔韧程度
与材料还有镜片的形状、结构有关 ✓ 刚度高 → 易操作、矫正散光效果好 ✓ 刚度低 → 不易操作、矫正散光差、初始佩戴舒适
弹性模量（Modulus of elasticity）
吸引泪液中带正电荷的沉淀物 极性与环境的酸碱度有关，与亲水性无关
离子性
离子性材料：该材料表面带有负电荷 优点：较湿润、较少使泪液蛋白变性 缺点：较容易积累沉淀物；沉积物可能较牢 固地结合
非离子性材料：电荷多聚集在材料内部，表面 不带电荷 优点：较少沉淀；不结合带电离子 缺点： 湿润性较差、较容易使泪液蛋白变性
IACLE的宗旨是通过教育那些直接从事接触镜教学 的人员，提高全球接触镜教学水平，促进全球接触 镜的安全和广泛的使用。
一. 角膜接触镜的材料特性
理想的角膜接触镜材料应该是：
为正常角膜新陈代谢提供足够的氧气 生物兼容性 保持舒润性 抵抗沉淀 维持稳定的形状、尺寸 耐用 透明 护理简单 容易制作
比 重 (Gravity)
相同体积的镜片材料与水的重量比（单位 g/cm3） 是决定角膜接触镜重量的重要参数 镜片重量是角膜接触镜验配时的一个重要考虑因素
折射率(Refractive index)
光线通过空气时的速度与光线通过 该材料时速度之比
✓ 折射率越高→折射能力越强 ✓ 高折射率材料可使镜片更薄 ✓ 不同材料折射率不同 ✓ 低含水量镜片折射率高
材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的 比值（E）。
表示某种材料在承受压力时保持形态不变的能力 弹性模量高的材料制成的镜片能更好抵抗压力 弹性模量高
优点：成形好，易操作，利于矫正散光 缺点：质地较硬，戴镜不舒适
弹性模量与刚度？异同？
抗张强度（tensile strength）
表示材料在被牵拉断裂之前能承受的最大拉力值 抗张强度高材料具有良好的耐久性，不易破裂
氧通过一定厚度镜片的实际速度（Dk/t）
角膜接触镜材料的特殊性质
含水量 离子性
透气性
生物相容性
回顾：角膜的氧代谢
正常角膜获得氧的途径
睁眼 闭眼
戴角膜接触镜后角膜获得氧 的途径
泪液排吸 泪液渗透 材料结合
透气性（ Gas permeability ）
氧通透性：（ Oxygen permeability，Dk） 氧传导性：（ Oxygen transmissibility，Dk/t） 等效氧性能（ Equivalent Oxygen Percentage ，