98200-1S.PPT Oxigenierung der Hornhaut mit Sauerstoff

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)