前言：Irving Fatt博士簡介

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。在接下來的九年里，他在加州標(biāo)準(zhǔn)石油公司（Standard Oil）擔(dān)任高級研究化學(xué)家，同時還在南加州大學(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)立了生物工程項目，并開始研究和教學(xué)血液流動問題。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)知識對于人類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)計的氧傳感器(1976)，ShouCi被用于測量隱形眼鏡的氧滲透性。在研制軟性隱形眼鏡時，法特博士設(shè)計了一種可以測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)生眼睛營養(yǎng)生理學(xué)。所有認(rèn)識他的人都認(rèn)為他充滿了求知欲和對學(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5年，在伯克利大學(xué)視光學(xué)學(xué)院（Berkeley Optometry）擔(dān)任副院長4年。

歐文-法特共發(fā)表技術(shù)論文200余篇，擁有多項ZhuanLi，獲得無數(shù)獎項和獎?wù)隆Ｆ渲邪?span>Max Schapero的首屆紀(jì)念演講(1973年)；Pi Tau SigmaZhuoYue教學(xué)獎(1973年)；美國驗光學(xué)會角膜和隱形眼鏡組創(chuàng)始人獎(1984年)和來自該學(xué)會的終身榮譽(yù)獎學(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)性研究而入選美國國家視光名人堂(2003年)。他是生物工程學(xué)會、美國驗光學(xué)會和美國公民自由聯(lián)盟的成員。

歐文-法特博士的使用極譜法測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)，在這兩個標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，后來誕生了一些新的標(biāo)準(zhǔn)，包括ISO18369，Z80.20及我國的GB11417等。

國際上常常把極譜法測量隱形眼鏡的方法也叫做FATT法。

極譜法透氧測試技術(shù)

為了將法特博士的測試方法產(chǎn)品化，CREATECH公司與Fatt博士密切合作共同設(shè)計了201T透氧測試儀及配套的極譜電極，同時，REHDER公司則負(fù)責(zé)設(shè)計和研發(fā)了配套的電子測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)營了三十多年的公司正式合并為一家公司CREATECH REHDER DEVELOPMENT COMPANY （簡稱RDC），繼續(xù)提供整套極譜法透氧測試裝置。

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

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)。（見參考文獻(xiàn)）

極譜法測量樣品的透氧量（Dk/t）)是通過檢測產(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測量系統(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、被測樣品和電極裝配夾具必須安放在一個相對密閉的環(huán)境模擬艙中，以使溫度和濕度在測量前保持穩(wěn)定。

被測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，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。

安裝好被測樣品并開始測試后，需要一段時間來消耗剩余的氧。這個過程可能需要45分鐘或更長時間。要求操作人員通過觀察顯示屏上的電流讀數(shù)來確定測試何時完成是不現(xiàn)實的，因為重要的是數(shù)據(jù)的變化率。如果透氧測試儀配備有RS-232計算機(jī)接口，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以直接被繪制在軟件界面上。如果透氧測試儀沒有配備RS-232計算機(jī)接口，則需要一個圖表記錄器來監(jiān)控數(shù)據(jù)。當(dāng)剩余的氧被消耗完后，電流讀數(shù)將達(dá)到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，此時的數(shù)據(jù)即對應(yīng)于流經(jīng)樣品的氧氣量。最后的電流讀數(shù)被記錄下來，并進(jìn)行計算，然后將電子數(shù)據(jù)換算為被測樣品的透氧量（Dk/t）。被測試樣的厚度（t）可使用ET-3電子測厚儀測量，以便計算材料的透氧系數(shù)（Dk）。

上述描述只是對整個測量系統(tǒng)及其預(yù)期功能的一個非常基本的解釋。有關(guān)具體的測量方法、計算公式、技術(shù)及相關(guān)事項的詳細(xì)信息，請參閱相關(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，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拗蒲醯臐B透。尼龍網(wǎng)布可以是從常見的女士尼龍襪上裁下來的。

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)布壓住。因為尼龍網(wǎng)布的張力，這個過程需要特別當(dāng)心，不能使用太大的力。對于平電極上的鏡片，受力只在邊緣上。而對于球形電極，尼龍網(wǎng)會在鏡片頂端施加額外的力導(dǎo)致測量誤差。

RGP鏡片和平面樣品的測量

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)行測量。當(dāng)兩者的曲率半徑互差大于0.1 mm時，RGP透鏡可能會發(fā)生裂紋，尤其是當(dāng)鏡片較薄時。

所有的RGP樣品，無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。可將一張約1.5cm見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，然后把被測樣品放在濕紙上。之后需要用放大鏡檢查被測樣品與極譜電極的匹配程度，以確保樣品下面沒有任何氣泡。

使用參考鏡片來修正最終的測量結(jié)果

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

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

必要時應(yīng)對邊緣和邊界層效應(yīng)進(jìn)行修正。

t/Dk對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鏡片（通常是六個不同厚度的鏡片）進(jìn)行歸一化。參考鏡片的設(shè)計應(yīng)符合ISO18369-4:2017 4.4.2.2中的詳細(xì)說明。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量范圍內(nèi)的測量精度。

材料的參考Dk為±5%。用極譜法、庫侖法或其他方法對歸一化、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侖法的參考樣品。

使用極譜法測量透氧系數(shù)Dk需要下列設(shè)備

201T透氧測試儀

透氧測試儀可為極譜電極提供激勵電壓并讀取極化電流。透氧測試儀還能顯示內(nèi)置了固態(tài)溫度傳感器的極譜電極的溫度。訂購?fù)秆鯗y試儀的時候也可以選配RS-232計算機(jī)接口和基于Windows操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件。有了這個軟件，就沒有必要時刻關(guān)注透氧儀液晶屏上的讀數(shù)或使用圖表記錄器來檢測氧氣的消耗過程了。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)到一個穩(wěn)定狀態(tài)后，就能自動讀取電流和溫度數(shù)據(jù)。

透氧儀測試套件

測試套件可用于驗證透氧測試儀的校準(zhǔn)和工作狀態(tài)，三個一組。

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。

平電極通常用于測試硬性材料或軟性透鏡的平面樣品。球電極通常用于測試硬性隱形眼鏡或軟性隱形眼鏡。客戶必須在訂購的時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透氧測試儀可以同時連接和測量兩個電極。每個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)部最多可同時放置兩套電極裝配夾具。

ET-3低測力測厚儀

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

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

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

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

標(biāo)準(zhǔn)弧形測座和球形支座

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

使用極譜法測量隱形眼鏡透氧率Dk所需的最少設(shè)備配置：

l  201T透氧測試儀一臺

l  極譜電極一個

l  電極裝配夾具一個

l  ET-3電動測厚儀一臺

完成測試所需的附加設(shè)備：

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

l  如果采購的透氧儀沒有配備腦通訊接口，您需要自備圖表記錄器。

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

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

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

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：