角膜接触镜含水量的检测方法及仪器操作

角膜接触镜含水量的检测方法及仪器操作

王启晗  李胜男

吉林省医疗器械检验研究院，吉林 长春 130062

摘要：目前，角膜接触镜，也叫角膜接触眼镜、隐形眼镜，是指一种戴在眼球角膜上，用以矫正视力或保护眼睛的镜片。角膜接触镜在日常生活工作中使用的人群越来越广泛，角膜接触镜含水量是判定其佩戴舒适度的一项重要指标。含水量的高低会影响镜片的特性。含水量越高，镜片比较柔软，但也比较容易变形破损，镜片更容易失去水份；反之含水量越低，镜片成型性会更好，变形程度小，相对高含水镜片来说不容易出现脱水的情况。现主要探讨测量含水量这一指标的检测方法及使用的仪器及其操作方法。

关键词：角膜接触镜，含水量，仪器及使用方法

随着人们长期使用电子产品，导致辐射损伤眼睛从而引起近视。目前在现代社会出现近视问题的人群不在少数。发生近视之后，需要配戴眼镜才能够让视力恢复到正常的状态，其中角膜接触镜对人体美观性的影响较小，因而也是许多人会选择的一种近视矫正眼镜。为达到理想的矫正效果，其各项指标至关重要。其中角膜接触镜含水量的多少决定了镜片的特性，与镜片的柔软程度有直接关系。含水量可分为：低含水<38%，中含水42%~60%，高含水>60%。角膜接触镜通过镜片中的水分向眼睛输送氧气，最适合的含水量是在38%到42%之间。

1 含水量的检测方法

含水量是水凝胶材料中水的总量，用质量分数（%）表示，水凝胶材料在室温下标准盐

溶液中是应当完全平衡的，本文选用称重法测量含水量，该方法的原理十分简单。首先去除接触镜样品表面多余水分，用天平称量其重量m1，然后将样品置于传统或微波烘箱内干燥，后再称量其重量m2。两次称量的重量之差就是角膜接触镜所含水分的蒸发量。

1.1 接触镜表面水分的去除

在测定水凝胶材料的含水量之前，应当全面的吸干或甩脱样品表面多余的水分，但不可以过度吸干，避免洗掉材料本身的水分。同时该动作应当尽可能的快速，以防止水分蒸发而影响测试结果。为了尽可能减少该动作带来的误差，所以选用重量在100mg至300mg范围内的接触镜样品。经过对比试验结果分析，3次测量的含水量偏差为±0.4%。单个镜片的含水量测量结果的再现性为1%。若出现样品重量低于此范围的时候，则需要用多个样品进行测试，以便得到稳定的再现性。

1.1.1 干吸水法

即将待测样品放置于洁净、无杂质纤维脱落的干洗水棉布或者亚麻布上。将此布折叠盖在样品上，用指腹轻轻点擦样品。此方法的不足之处在于可能会导致过度吸水，从而使含水量偏低。

1.1.2 湿吸水法

即将待测样品放置于洁净、无杂质纤维脱落的已被盐溶液浸湿的滤纸上。将此滤纸折叠盖在样品上，用指腹轻轻点擦样品。此方法的不足之处在于可能会对表面水分去除不充分，从而使含水量偏高。

1.2 待测样品质量的测量

将去除表面水分的样品立刻放置在干燥的载玻片上（载玻片已称过重量），使用天平得出载玻片与待测样品的总重量，样品的重量即为总重量减去载玻片的重量。此动作需尽可能的快速，以减少样品的水分蒸发从造成的失水。

1.3 待测样品的烘干

放有待测样品的载玻片放置在烘箱内烘干，温度在100℃~110℃之间，时间在16h~18h之间。直至二者达到一个恒定不变的质量，随后将待测样品和载玻片放置在一个盛有活性干燥剂的密闭容器中（例如CaSO4），密封并冷却至室温，后平衡30min。

1.4 干待测样品质量的测量

将烘干冷却后的样品和载玻片进行称量，得到总重量。用该值减去载玻片的重量即可得到样品的重量，此动作需尽可能快速，以减少样品从空气中吸收水分。

1.5 含水量的计算

可按公式（1）得出：

含水量=水凝胶材料中水的质量/水凝胶材料湿态的质量（1）

2 仪器的使用及注意事项

本文在含水量项目检测中使用的仪器是日本岛津制作所生产的电子水分计MOC-120H。

2.1 仪器使用原理

该仪器使用红外线照射待测样品进行加热干燥，根据因水分蒸发而产生的质量变化求出水分成分量的方法。

2.2 仪器特长

2.2.1 采用宽大的称量盘（φ130mm）

称量盘的直径足够大，即便同时称量许多样品，也可以均匀的装载，并能在短时间内进行干燥环节处理。

2.2.2 天平采用Uni Bloc传感器

在天平的心脏部位采用了响应性、温度特性、抗冲击性良好的铝材质整体型质量传感器“Uni Bloc”。由于采用“Uni Bloc”，即使长时间使用也可以达到可靠性高的水分测定。

2.2.3 装载新型自动去皮机构

该仪器内部装有新型自动去皮机构。由于它的工作性质是一边校正零点一边测定，因此即使是长时间的测量使用也不会产生天平的漂移，测试结果的可靠性较高。

2.2.4 采用中波长红外线石英加热器

热源采用中波长红外线石英加热器（中心波长2.6μm）。这种加热器对大范围测试样品的干燥效率十分优越。不易出现样品颜色所造成的差异，并且样品表面温度超越程度较小，可达到理想的干燥效果。与以往传统的红外线灯和卤素灯相比较，使用寿命可高5~10倍（约20000~30000小时）。

2.2.5 多种测定方式

仪器内置多种测定方式，可选择适用于待测样品干燥特性的干燥条件进行检测。包括自动停止、定时停止、快速干燥、慢速干燥、分步干燥、预测测定等。

2.2.6 多种测定条件

仪器内置多种测定条件保存区域，可顺利快速进入测试准备程序，以方便同种被测样品快速选择。

2.2.7 装载数据储存功能

仪器内置储存功能，可存储100个数据。

2.2.8 装载“Windows”功能

仪器可读入Excel等Windows的应用程序。

2.2.9 水分变化量ΔM

每30s记录水分变化量ΔM，以数值和尺度标示出来。以便易于确定测定结束的大致时间。同时也便于确定结束条件。

2.3 仪器操作流程

（1）开机

将仪器背面上的电源开关打开到ON档。最初通电后会发出蜂鸣音，显示屏显示[CHE5]，此后显示[-----]。使用前应当先确保电压档位是否已调换至200~240V，否则仪器会出现使用故障。

显示屏左下方在显示电压后，会出现‘CHE4’‘CHE3’‘CHE2’‘CHE1’‘CHE0’，发生蜂鸣音的同时，会切换为质量显示。再次通电使用时，发出蜂鸣音后，显示屏显示‘CHE5’‘CHE4’‘CHE3’‘CHE2’‘CHE1’‘CHE0’，以及目前所设定的电源电压，而后发生蜂鸣音的同时，会切换为质量显示。值得注意的是，为了测试的稳定性，最好是在使用前30分钟接通电源进行预处理。

（2）组装样品盘

打开加热器盖。将样品盘放到提圈上，与提圈一起装到本仪器上。将提圈与防风圈内侧的凸起部分相吻合，后进行装配。

（3）调整零点

关上加热器盖，确认显示器上显示稳定标志（0）后，按TARERESET键。显示‘----’和‘TARE’，上下移动样品盘，进行零点调整。蜂鸣音响起的同时，显示器‘TARE’消失，随机显示‘0.000g’时即表示调整零点动作结束。调整零点时必须在加热器盖关闭的状态下进行。另外，在此期间注意环境扰动，需保持在无风和震动的状态下进行。

（4）装载待测样品

打开加热器盖，装载待测样品，尽量将样品展开平放，以保证测试过程中能均匀传热，但不能过度展平而导致角膜接触镜的损坏。

（5）开始检测

关闭加热器盖。确认显示屏显示稳定标志（0）后，按STARTSTOP键。显示屏从质量显示（g）切换为水分显示（%），同时显示了检测时间。如若受到环境因素干扰，例如震动、风等因素，仪器显示屏的稳定标志（0）会消失。此时虽然仪器测试程序也可以工作，但是测试结果不精确，会产生偏差，因此测试时对环境的要求比较严格。测试时，加热器盖要始终保持关闭状态，不得打开。

（6）显示检测时间

检测过程中的时间显示是指经过的时间。水分变化量在显示屏上用数值和百分比来显示。例如经过30s的水分变化量显示为：2%/30s。同时该仪器每分钟进行一次去皮操作。若中途终止检测，可按按STARTSTOP键。

（7）检测结束

检测结束时，加热器加热标志消失，显示检测结束的标志（*），蜂鸣音持续10s。在中途关闭蜂鸣音可按按STARTSTOP键。检测结果会持续显示。

（8）复位

按TARERESET键。检测结果的显示便会消失，随即显示干燥后的质量。这里需要注意的是蜂鸣音停止才可以复位。

（9）检测完毕的样品废弃

打开加热器盖，垂直上提提圈，取出样品盘。将检测完毕的样品废弃。此刻样品盘仍处于高温状态，操作此动作时须小心，避免烫伤。

（10）准备下次检测

打开加热器盖，使仪器冷却下来。继续检测时，须间隔1~2分钟，在确保仪器冷却完毕之后再进行下一次检测。

（11）关机

检测结束后，电源置于OFF档。另外，仪器在不使用的状态下也必须将电源置于OFF档。

2.4 仪器使用注意事项

2.4.1 检测过程中的注意事项

（1）连续测定时

待测样品在温热的样品盘上时，会因在检测开始前产生水分蒸发而导致测量误差。因此进行下一次检测时必须要等待样品盘冷却完毕。另外，要尽量保持一定的测量间隔时间，因为仪器内部的天平温度不稳定时，也会产生测量误差。

（2）样品盘的清洁

当样品盘上还余有上次检测的样品时，会影响下一次检测的结果。必要时可使用铝片将样品盘上的废弃样品和污垢清除。

（3）样品的摆放

检测时，试样越靠近表面越容易受热，在样品盘上堆叠摆放或是样品凹凸不平时，高出

的部分或突出的部分有可能会被烧焦，即无法进行准确的检测。因此试样应当放平并均匀的摊开在样品盘上，虽然样品数量一定时，测量精度越高，但是数量过多会造成样品内部未干但表面已焦的现象。

（4）液体样品的检测

角膜接触镜属于水凝胶材质样品，因此在检测结束后，大多数样品会黏连在样品盘上，

因此最好使用铝片承载样品后再进行检测。铝片由于是亲水性的，便于样品向四周摊开，而且在缩短检测时间和保证准确率方面效果更好。另外，根据样品属性，使用干燥剂有时效果会更好。

（5）设定温度和实际温度

仪器设定的干燥温度并不代表样品测试时的实际温度，而是加热器内温度传感器探测的温度。因此，设定的干燥温度与实际样品盘上的温度有些许温差，根据实际检测分析，欲使实际盘上温度为105℃时，须设定干燥温度约92℃、欲使实际盘上温度为200℃时，须设定干燥温度约175℃。即实际样品盘的温度要比设定温度高出20℃左右。

2.4.2 检测过程中的错误及处置

（1）在检测过程中，常会忽略盘托座下的天平挡板，进行仪器操作时，是需要将此挡板拆卸掉的。

（2）试待测样品的质量过轻或过重而导致仪器报警。规定样品质量须大于0.5g、小于120g，因此要注意角膜接触镜样品每次测量的总重量值。

（3）若每次增加的样品质量大于0.1g、小于1g时，水分值会导致不确定值，因此须要注意每次增加的样品质量。

（4）在检测过程中错误的打开加热器盖，会导致仪器停止工作。检测时要确保加热器盖状态，务必保持盖紧状态，此时须要将仪器放置10s，待蜂鸣音结束后即可重新检测。

（5）若出现质量显示异常，则有可能是质量传感器故障， 重启电源即可。

（6）测量之前天平校正环节若失常，则可能是由于内置砝码不稳定，或者是由于环境干扰导致，将仪器放置在无外部振动、无风的环境内再次使用。

（7）若是温度传感器故障、加热器故障、AD转换器故障、自动去皮功能故障或是时间显示故障，则属于仪器本身内部部件的损坏。与检测员操作无关。

2.4.3 仪器使用的注意事项

（1）当仪器加热到一定温度以上时，根据待测样品的材质和性质，须要将热干燥的温度选择在安全温度以下的范围。

（2）应当避免将仪器放在高温、低温、高湿、阳光直射、有电磁噪声、有腐蚀性气体和尘埃较多的实验环境下使用。

（3）需要放置在水平并且振动小的稳定平台上使用。

（4）搬运或者移动时，切记不要超过规定的切斜角度。

（5）该仪器不可跌落，不能有外力冲击。

（6）在使用完毕之后，拔掉电源线时，不能拉拽软线部分，必须要握住插座，拔插插销。

（7）若长期不适用，应当切断电源、拔掉电源插销。

（8）若发现有异味、烟、着火等危险情况时，应当立即切断电源、拔掉电源插销，进行安全处置。

（9）在使用过程中，不可以边按操作键，边开电源开关。

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