接眼レンズの自動圧縮試験
Summary
圧縮試験を使用して接眼レンズの有効弾性率を特徴付けるための自動化された方法を紹介します。
Abstract
眼球レンズの生体力学的特性は、可変パワー光学素子としての機能に不可欠です。これらの特性は、人間の水晶体の年齢とともに劇的に変化し、老眼と呼ばれる近視力の喪失をもたらします。しかし、これらの変化のメカニズムは不明のままです。レンズコンプレッションは、レンズの生体力学的剛性を定性的な意味で評価するための比較的簡単な方法を提供し、適切な分析技術と組み合わせることで、生体力学的特性の定量化に役立ちます。これまで、手動と自動の両方を含むさまざまなレンズ圧縮試験が行われてきましたが、これらの方法では、プレコンディショニング、負荷率、測定間隔など、生体力学試験の重要な側面に一貫性がありません。このホワイトペーパーでは、電動ステージをカメラと同期させ、事前にプログラムされた荷重プロトコル全体でレンズの力、変位、形状をキャプチャする、完全に自動化されたレンズ圧縮試験について説明します。次に、これらのデータから特性弾性率を計算できます。ここではブタレンズを使用して説明していますが、このアプローチはあらゆる種のレンズの圧縮に適しています。
Introduction
レンズは、眼にある透明で柔軟な器官であり、屈折力を変えることでさまざまな距離に焦点を合わせることができます。この能力は、アコモデーションと呼ばれます。屈折力は、毛様体筋の収縮と弛緩によって変化します。毛様体筋が収縮すると、水晶体が厚くなって前方に移動し、屈折力が増加します1,2。屈折力の増加により、レンズは近くの物体に焦点を合わせることができます。人間は年齢を重ねるにつれて、水晶体が硬くなり、この適応能力は徐々に失われます。この状態は老眼として知られています。硬化のメカニズムは、少なくとも部分的には、レンズの生体力学的特性評価に関連する困難のために、不明のままである。
レンズの剛性と生体力学的特性を推定するために、さまざまな方法が採用されています。これらには、レンズスピニング3,4,5、音響法6,7,8、ブリルアン顕微鏡法9、圧痕10,11、圧縮12,13などの光学法が含まれる。圧縮は、単純な装置(ガラスカバーガラス14、15など)または単一の電動ステージで実行できるため、最も利用しやすい実験手法です。我々は、レンズの生体力学的特性が圧縮試験16から厳密に推定され得ることを以前に示した。このプロセスは技術的に困難であり、相対剛性測定に関心のあるレンズ研究者が簡単にアクセスできない特殊なソフトウェアが必要です。そこで、本研究では、レンズサイズを考慮しながらレンズの弾性率を推定するためのアクセス可能な方法に焦点を当てます。弾性率は、その変形性に関連する固有の材料特性であり、高い弾性率はより硬い材料に対応します。
試験自体は平行平板圧縮試験であるため、適切な商用機械試験システムで実行できます。ここでは、モータ、リニアステージ、モーションコントローラ、ロードセル、アンプで構成されるカスタム計測器を構築しました。これらは、時間、位置、負荷を一定の間隔で記録するカスタムソフトウェアを使用して制御されました。豚のレンズは対応していませんが、簡単にアクセスでき、安価です17.眼水晶体を段階的に圧縮し、その弾性率を定量化するために、以下の方法が開発されました。この方法は簡単に再現でき、レンズの剛性の研究に役立ちます。
Protocol
Representative Results
Discussion
レンズ圧縮は、レンズの剛性を推定するための汎用性の高い方法です。上記の手順により、異なる種および異なるサイズのレンズ間の比較が可能になります。すべての変形はレンズサイズに対して正規化され、弾性率の計算はレンズサイズをほぼ考慮します。有効弾性率は、ブタレンズ4,7,11,19に?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
米国国立衛生研究所(NIH)の助成金R01 EY035278(MR)の支援を受けて。
Materials
| Curved Medium Point General Purpose Forceps | Fisherbrand | 16-100-110 | |
| Galil COM Libraries | Galil Motion Control | ||
| High Precision Scalpel Handle | Fisherbrand | 12-000-164 | |
| Linear Stage | McMaster-Carr | 6734K4 0.125" | |
| Load Cell | FUTEK | LSB200-FSH03869 | |
| Load Cell Amplifier | FUTEK | IAA300-FSH03931 | |
| MATLAB | The Mathworks, Inc. | ||
| Microprobe | Surgical Design | 22-079-740 | |
| Miniature Self Opening Precision Scissors | Excelta | 63042-004 | |
| Motion Controller | Galil Motion Control | DMC-31012 | |
| Motor | Galil Motion Control | BLM-N23-50-1000-B | |
| Straight Hemastats | Fine Science | NC9247203 | stainless steel, 14cm |
Referências
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