前言：Irving Fatt博士簡(jiǎn)介

歐文-法特 Irving Fatt (1920-1996)，生理光學(xué)教授，伯克利視光學(xué)名人堂創(chuàng)始人。

1946年，歐文-法特Irving Fatt博士就讀于加州大學(xué)洛杉磯分校，1947年獲得化學(xué)學(xué)士學(xué)位，1948年獲得碩士學(xué)位。在接下來(lái)的九年里，他在加州標(biāo)準(zhǔn)石油公司（Standard Oil）擔(dān)任高級(jí)研究化學(xué)家，同時(shí)還在南加州大學(xué)（University of Southern California）兼職學(xué)習(xí)，1955年獲得了化學(xué)博士學(xué)位。

法特博士于1957年加入加州大學(xué)伯克利分校工程學(xué)院，教授石油工程。七年后，他為本科生和研究生設(shè)立了生物工程項(xiàng)目，并開始研究和教學(xué)血液流動(dòng)問(wèn)題。1964年，他與伯克利視光學(xué)院的理查德·希爾博士開始了角膜生理學(xué)的突破性研究。他們是第一批將人類角膜透氧量進(jìn)行量化的研究人員。法特博士在理解多孔介質(zhì)中的流動(dòng)和血液中的氧氣輸送方面做出了重要貢獻(xiàn)，他隨后將其原理應(yīng)用到涉及角膜供氧的研究中。

希爾和法特的工作是伯克利大學(xué)幾十年來(lái)開創(chuàng)性的角膜和隱形眼鏡研究的起源。法特的專業(yè)知識(shí)對(duì)于人類ShouCi角膜脫落研究至關(guān)重要。在生理光學(xué)方面，可能最著名的是他設(shè)計(jì)的氧傳感器(1976)，ShouCi被用于測(cè)量隱形眼鏡的氧滲透性。在研制軟性隱形眼鏡時(shí)，法特博士設(shè)計(jì)了一種可以測(cè)量隱形眼鏡材料透氧性能的設(shè)備。這種設(shè)備現(xiàn)在是行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

法特博士曾任工程科學(xué)教授、生理光學(xué)教授，教授視光學(xué)專業(yè)學(xué)生眼睛營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)。所有認(rèn)識(shí)他的人都認(rèn)為他充滿了求知欲和對(duì)學(xué)生的奉獻(xiàn)精神。法特博士在1978年2月被任命為加州大學(xué)伯克利分校視光學(xué)學(xué)院代理院長(zhǎng)之前，曾在加州大學(xué)伯克利分校工程學(xué)院（UC Berkeley College of Engineering）擔(dān)任助理院長(zhǎng)5年，在伯克利大學(xué)視光學(xué)學(xué)院（Berkeley Optometry）擔(dān)任副院長(zhǎng)4年。

歐文-法特共發(fā)表技術(shù)論文200余篇，擁有多項(xiàng)ZhuanLi，獲得無(wú)數(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)和獎(jiǎng)?wù)?。其中包?span>Max Schapero的首屆紀(jì)念演講(1973年)；Pi Tau SigmaZhuoYue教學(xué)獎(jiǎng)(1973年)；美國(guó)驗(yàn)光學(xué)會(huì)角膜和隱形眼鏡組創(chuàng)始人獎(jiǎng)(1984年)和來(lái)自該學(xué)會(huì)的終身榮譽(yù)獎(jiǎng)學(xué)金(1993年)；因其在材料透氧系數(shù)（Dk）和鏡片透氧量（Dk/t）概念上的開創(chuàng)性研究而入選美國(guó)國(guó)家視光名人堂(2003年)。他是生物工程學(xué)會(huì)、美國(guó)驗(yàn)光學(xué)會(huì)和美國(guó)公民自由聯(lián)盟的成員。

歐文-法特博士的使用極譜法測(cè)定隱形眼鏡材料透氧性能的方法催生了最初的ISO 9913.1和ISO 9339.2標(biāo)準(zhǔn)，在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，后來(lái)誕生了一些新的標(biāo)準(zhǔn)，包括ISO18369，Z80.20及我國(guó)的GB11417等。

國(guó)際上常常把極譜法測(cè)量隱形眼鏡的方法也叫做FATT法。

極譜法透氧測(cè)試技術(shù)

為了將法特博士的測(cè)試方法產(chǎn)品化，CREATECH公司與Fatt博士密切合作共同設(shè)計(jì)了201T透氧測(cè)試儀及配套的極譜電極，同時(shí)，REHDER公司則負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和研發(fā)了配套的電子測(cè)厚儀和透氧儀通訊軟件。該套設(shè)備目前已被世界各地的主要隱形眼鏡生產(chǎn)和研究機(jī)構(gòu)廣泛使用。2013年，兩家運(yùn)營(yíng)了三十多年的公司正式合并為一家公司CREATECH REHDER DEVELOPMENT COMPANY （簡(jiǎn)稱RDC），繼續(xù)提供整套極譜法透氧測(cè)試裝置。

鏡片透氧性能（Dk/t）的數(shù)據(jù)取自透氧測(cè)試儀和極譜電極。鏡片中心厚度（t）的測(cè)量必須足夠精確，以確定材料的透氧系數(shù)（Dk）。厚度則采用低測(cè)力電子測(cè)厚儀測(cè)量。

法特博士和其他人在隱形眼鏡行業(yè)的技術(shù)期刊上發(fā)表了許多文章，描述了所使用的技術(shù)。（見(jiàn)參考文獻(xiàn)）

極譜法測(cè)量樣品的透氧量（Dk/t）)是通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)生于極譜電極的兩種不同金屬（金和銀）之間并流經(jīng)電解液（鹽溶液）的少量電流。所產(chǎn)生的電流量與樣品表面和電極之間可用的氧含量成正比。

溫度、濕度、含鹽量等因素在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的。在記錄數(shù)據(jù)之前，所有這些因素必須是穩(wěn)定的。溫度變化或其他變量都將導(dǎo)致數(shù)據(jù)變化。極譜電極、被測(cè)樣品和電極裝配夾具必須安放在一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境模擬艙中，以使溫度和濕度在測(cè)量前保持穩(wěn)定。

被測(cè)樣品的安裝放置也很重要。為了采集到可靠的數(shù)據(jù)，通常需要一些練習(xí)來(lái)掌握正確的安裝技術(shù)。放置樣品必須以極譜電極為中心。在裝配架上操作時(shí)，樣品下方不能有任何褶皺、縫隙或氣泡。操作人員每次必須以WanQuan相同的方式安裝鏡片以獲得更好的重復(fù)性。

安裝好被測(cè)樣品并開始測(cè)試后，需要一段時(shí)間來(lái)消耗剩余的氧。這個(gè)過(guò)程可能需要45分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間。要求操作人員通過(guò)觀察顯示屏上的電流讀數(shù)來(lái)確定測(cè)試何時(shí)完成是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)橹匾氖菙?shù)據(jù)的變化率。如果透氧測(cè)試儀配備有RS-232計(jì)算機(jī)接口，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以直接被繪制在軟件界面上。如果透氧測(cè)試儀沒(méi)有配備RS-232計(jì)算機(jī)接口，則需要一個(gè)圖表記錄器來(lái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。當(dāng)剩余的氧被消耗完后，電流讀數(shù)將達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)的數(shù)據(jù)即對(duì)應(yīng)于流經(jīng)樣品的氧氣量。最后的電流讀數(shù)被記錄下來(lái)，并進(jìn)行計(jì)算，然后將電子數(shù)據(jù)換算為被測(cè)樣品的透氧量（Dk/t）。被測(cè)試樣的厚度（t）可使用ET-3電子測(cè)厚儀測(cè)量，以便計(jì)算材料的透氧系數(shù)（Dk）。

上述描述只是對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)及其預(yù)期功能的一個(gè)非常基本的解釋。有關(guān)具體的測(cè)量方法、計(jì)算公式、技術(shù)及相關(guān)事項(xiàng)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如ISO18369-4:2017，GB/T 11417等，以及Irving Fatt博士等人撰寫的文章。

水凝膠鏡片的測(cè)量

水凝膠材料內(nèi)包含有以鹽溶液形式存在的水，因此不需要在樣品和陰極之間添加任何材料。

水凝膠樣品可以直接放在金陰極上。雖然大多數(shù)水凝膠樣品都已經(jīng)被做成了隱形眼鏡的樣子，但是如果條件允許，最好還是將隱形眼鏡壓在平電極上。此時(shí)，可將鏡片凹面朝上置于陰極上，然后將電極裝配套筒較小的那一端壓住鏡片。電極裝配套筒的端面緊緊包裹了一塊尼龍網(wǎng)布，以使鏡片固定在適當(dāng)?shù)奈恢枚粫?huì)限制氧的滲透。尼龍網(wǎng)布可以是從常見(jiàn)的女士尼龍襪上裁下來(lái)的。

水凝膠鏡片也可以放置在球面電極上，凹面朝下，然后用尼龍網(wǎng)布?jí)鹤?。因?yàn)槟猃埦W(wǎng)布的張力，這個(gè)過(guò)程需要特別當(dāng)心，不能使用太大的力。對(duì)于平電極上的鏡片，受力只在邊緣上。而對(duì)于球形電極，尼龍網(wǎng)會(huì)在鏡片頂端施加額外的力導(dǎo)致測(cè)量誤差。

RGP鏡片和平面樣品的測(cè)量

如果將RGP材料車削成平面的小圓片，就可以在平電極上直接測(cè)量透氧量。但如果RGP材料的樣品是以弧形鏡片的形式存在，則必須用曲率半徑與鏡片基弧大致相同的球形電極進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)兩者的曲率半徑互差大于0.1 mm時(shí)，RGP透鏡可能會(huì)發(fā)生裂紋，尤其是當(dāng)鏡片較薄時(shí)。

所有的RGP樣品，無(wú)論是平板片還是弧形鏡片，在樣品和電極之間都需要放置一張濕濾紙?？蓪⒁粡埣s1.5cm見(jiàn)方的濾紙放在極譜電極上，將幾滴新鮮的生理鹽水滴在紙的中心，然后把被測(cè)樣品放在濕紙上。之后需要用放大鏡檢查被測(cè)樣品與極譜電極的匹配程度，以確保樣品下面沒(méi)有任何氣泡。

使用參考鏡片來(lái)修正最終的測(cè)量結(jié)果

由于透氧測(cè)試結(jié)果很難溯源，使用必要的“標(biāo)準(zhǔn)器"來(lái)使世界各地實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果保持一致是非常有必要的。美國(guó)的Dr. William J. Benjamin主導(dǎo)了這項(xiàng)工作并提供了相應(yīng)的參考鏡片（參見(jiàn)ISO18369-4:2017 4.4.4）。

每個(gè)參考鏡片的初始Dk/t至少測(cè)量四次，由此計(jì)算得到每個(gè)鏡片的算術(shù)平均值結(jié)果。

必要時(shí)應(yīng)對(duì)邊緣和邊界層效應(yīng)進(jìn)行修正。

t/Dk對(duì)t曲線應(yīng)近似為線性關(guān)系。至少需要兩種不同的參考鏡片，其測(cè)量修正后的Dk值與參考材料的名義值之間的關(guān)系可構(gòu)建最終的標(biāo)準(zhǔn)回歸曲線。應(yīng)使用所選的每一種參考材料的至少四個(gè)鏡片（通常是六個(gè)不同厚度的鏡片）進(jìn)行歸一化。參考鏡片的設(shè)計(jì)應(yīng)符合ISO18369-4:2017 4.4.2.2中的詳細(xì)說(shuō)明。選用的不同參考鏡片的標(biāo)稱值之間應(yīng)有一定間隔，以確保在適當(dāng)?shù)臏y(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量精度。

材料的參考Dk為±5%。用極譜法、庫(kù)侖法或其他方法對(duì)歸一化、校正的Dk值和Dk/t值的重現(xiàn)性應(yīng)在10%以內(nèi)。

朗善光學(xué)可以提供這些由Dr. William J. Benjamin采集并論證的鏡片作為極譜法和庫(kù)侖法的參考樣品。

使用極譜法測(cè)量透氧系數(shù)Dk需要下列設(shè)備

201T透氧測(cè)試儀

透氧測(cè)試儀可為極譜電極提供激勵(lì)電壓并讀取極化電流。透氧測(cè)試儀還能顯示內(nèi)置了固態(tài)溫度傳感器的極譜電極的溫度。訂購(gòu)?fù)秆鯗y(cè)試儀的時(shí)候也可以選配RS-232計(jì)算機(jī)接口和基于Windows操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件。有了這個(gè)軟件，就沒(méi)有必要時(shí)刻關(guān)注透氧儀液晶屏上的讀數(shù)或使用圖表記錄器來(lái)檢測(cè)氧氣的消耗過(guò)程了。該軟件內(nèi)置的圖表功能可以取代圖表記錄器。當(dāng)耗氧量達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)后，就能自動(dòng)讀取電流和溫度數(shù)據(jù)。

透氧儀測(cè)試套件

測(cè)試套件可用于驗(yàn)證透氧測(cè)試儀的校準(zhǔn)和工作狀態(tài)，三個(gè)一組。

RDC極譜電極

有兩種不同的極譜電極可供選擇：平面電極或球面電極。

平電極通常用于測(cè)試硬性材料或軟性透鏡的平面樣品。球電極通常用于測(cè)試硬性隱形眼鏡或軟性隱形眼鏡?？蛻舯仨氃谟嗁?gòu)的時(shí)候確定球電極的曲率半徑。如果將球電極應(yīng)用于硬性材料，則球電極的曲率半徑應(yīng)與試樣的內(nèi)表面曲率半徑相適應(yīng)，并內(nèi)襯鹽水飽和濾紙。

電極裝配夾具

電極裝配夾具用于將被測(cè)樣品壓在電極表面，操作者需要將尼龍網(wǎng)布固定在電極裝配套筒相應(yīng)的頂端。電極裝配套筒的一端用于平電極，另一端用于球電極。

電極裝配夾具適用于所有原配的電極。

201T透氧測(cè)試儀可以同時(shí)連接和測(cè)量?jī)蓚€(gè)電極。每個(gè)電極都需要使用各自的裝配夾具。

桌面式恒溫恒濕柜（Dk-150/200）

恒溫恒濕柜可為極譜透氧測(cè)試提供恒定的溫度和濕度。通常，穩(wěn)定的35℃溫度和100%的相對(duì)濕度是最合適的。

桌面式恒溫恒濕柜結(jié)構(gòu)小巧，內(nèi)置多路溫度控制節(jié)點(diǎn)和循環(huán)風(fēng)道。可以直接放置在桌面上使用，內(nèi)部最多可同時(shí)放置兩套電極裝配夾具。

ET-3低測(cè)力測(cè)厚儀

ET-3測(cè)厚儀的讀數(shù)分辨率為1微米（0.001mm），覆蓋了超過(guò)1000微米的測(cè)量范圍，內(nèi)置探針平衡機(jī)構(gòu)可以確保接觸鏡片的時(shí)候具有恒定的測(cè)力。極低而又穩(wěn)定的測(cè)力能夠減少鏡片表面殘留水份對(duì)厚度的影響。

ET-3可以選配RS-232計(jì)算機(jī)接口和軟件。該軟件可以直接通過(guò)計(jì)算機(jī)收集厚度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出到數(shù)據(jù)庫(kù)或電子表格中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

ET-3分為電動(dòng)版本和手動(dòng)版本，建議使用電動(dòng)版本，有助于消除不同操作者帶來(lái)的誤差。

ET-3標(biāo)配為弧形測(cè)座，但也可以選配球形支座，這個(gè)特制的支座可以旋轉(zhuǎn)一定角度以測(cè)量鏡片某一個(gè)剖面上的不同區(qū)域以獲得調(diào)和厚度（對(duì)于中心和邊緣厚度不一致的樣品來(lái)說(shuō)特別有用）。

標(biāo)準(zhǔn)弧形測(cè)座和球形支座

ET-3也可以選配一整套的校準(zhǔn)裝置。這套校準(zhǔn)裝置由四個(gè)不同尺寸的高精密量塊組成，可以校驗(yàn)和校準(zhǔn)ET-3的零位至1000微米的測(cè)量范圍。該校準(zhǔn)裝置還包括一個(gè)精密測(cè)力計(jì)，用于驗(yàn)證和調(diào)整傳感器施加到鏡片上的力。

使用極譜法測(cè)量隱形眼鏡透氧率Dk所需的最少設(shè)備配置：

l  201T透氧測(cè)試儀一臺(tái)

l  極譜電極一個(gè)

l  電極裝配夾具一個(gè)

l  ET-3電動(dòng)測(cè)厚儀一臺(tái)

完成測(cè)試所需的附加設(shè)備：

l  如果采購(gòu)的透氧測(cè)試儀或電動(dòng)測(cè)厚儀增配了電腦通訊接口，一臺(tái)安裝有Windows操作系統(tǒng)并且?guī)в写谠O(shè)備的電腦是必須的。如果同時(shí)使用多臺(tái)儀器，每臺(tái)儀器都需要單獨(dú)的電腦。

l  如果采購(gòu)的透氧儀沒(méi)有配備腦通訊接口，您需要自備圖表記錄器。

l  需要一臺(tái)能夠容納電極裝配夾具（安裝有極譜電極和測(cè)試樣品）的溫濕度控制裝置，如DK-150/200桌面式恒溫恒濕柜。

l  如果需要使用多個(gè)電極一起測(cè)試，每個(gè)電極都應(yīng)該配備有一個(gè)裝配夾具。

l  透氧儀得到的是微弱的電流值，不是最終的透氧測(cè)試結(jié)果，如果您不會(huì)計(jì)算，可以使用一個(gè)內(nèi)置操作系統(tǒng)和計(jì)算軟件的盒子，幫助完成計(jì)算。

l  必要的輔料，如鹽溶液，濾紙，尼龍網(wǎng)布，鋁箔，拋光劑等

推薦的設(shè)備和選配件：