콘택트렌즈의 물리적 특성
제 4 장. 콘택트렌즈의 물리적 특성
1) 밀도(Density)
→ 부피에 대한 질량의 비를 밀도(g/cm³, kg/m³)라고 하며, 물의 밀도에 대한 다른 물체의 상대밀도를 그 물체의 비중(specific gravity) 라한다. 밀도는 재질의 강도 와 굴절율 및 함수율등과 밀접한 관계를 가지고 있다. HEMA 나 그보다 더 친 수성인 monomer를 포함하는 공중합체의 경우 밀도는 함수율 증가에 따라 감 소하며, 소수성의 monomer를 포함하면 낮은 함수율을 가진 거의 단단한 형 태의 재료로 대단히 높은 밀도를 가진다.
→ Hard C.L ; 1.19 soft C.L(W.C=30-40%) ;1.13-1.16 soft C.L(W.C=70%) ; 1.07 2) 굴절율(Refractive index:n)
→ 재료의 굴절지수가 높을수록 광학의 질도 우수해지며, 이것은 C.L의 도수가 굴절 율과 비례하며, Power curve 와 Base curve 차이를 줄일 수 있어 보다 얇은 렌 즈를 만들 수 있다.
soft C.L의 경우, 굴절율은 재질에 따라 약간 다르나 일반적으로 밀도와 같이 함 수율에 반비례한다.
→ Hard C.L ;1 49 Soft C.L(W.C=30-40%) ; 1.43-1.46 soft C.L(W.C=70%) ; 1.39
3) 산소투과성(Oxygen permeability; Dk)
→ 각막은 눈물, 윤부혈관, 결막혈관, 눈물에 녹아있는 대기중의 산소로부터 산소 를 공급. 개검시 산소분압은 155mmHg이며 폐검시는 상검결막의 혈관으로부터 산소를 공급 받으므로 각막 표면의 산소분압은 55mmHg로 떨어진다. 렌즈의 재료 가 높은 산소투과성을 가지면 보다 안전하며 좋은 착용감을 갖게된다.
soft lens의 산소투과성은 재질의 구조내에 pore size가 영향을 줄 것이며, hydrogel soft C.L의 경우 그 재질 중에 포함되어 있는 물로 인해서 산소투과 성을 가진다. 이것은 주로 함수율과 렌즈의 두께에 의해 결정된다. 따라서 산 소투과도를 향상시키기 위해서는 C.L를 얇게하고 함수율이 높은 재질로 만들 어야한다. soft lens에서 가장 높은 산소투과성은 약 40으로 RGP 렌즈에서 가장 높은 산소투과성의 약25%이다. 산소투과계수와 렌즈의 두께에 의해 산소투과도가 결정되는데, 산소 투과도는 C.L 두께에 반비례한다.
※ 산소투과도 결정은 solubility 와 diffusion이다.
D : diffusion coefficient, 렌즈재질 자체의 산소에 대한 확산계수:cm2/sec
K : solubility coefficient, 렌즈재질의 산소 용해계수: ㎖(O2)/cm3․mmHg
즉 Dk = D x k
Dk = 산소투과계수 ; 10-11 (cm x ㎖(O2)/(sec x ml x mmHg)
4) 산소운반율(Oxygen transmissibility ; DK/t)
→ 콘택트렌즈를 통해 전달되는 산소의 양을 나타내는 값으로 산소투과성을 콘택트렌 즈의 중심두께로 나눈 값, 10-9 (cm x ㎖O₂)/(sec x ㎖ x mmHg)
0.1mm
산소전달률 = 산소투과성 × -----------------------
콘택트렌즈의 중심두께(mm)
☛ 동일한 재질로 만든 콘택트렌즈라도 두께가 두꺼우면 산소투과성은 같더라도 산소 전달률은 낮아진다.
5) 당량산소백분률(E.O.P:Equivalent oxygen performance)
→ 렌즈의 산소투과도를 표시하는 다른 방법으로 EOP가 사용, 대기중 산소의 % 농도로 표시한 값으로 렌즈가 산소를 다 투과시키면 20.9% 가된다. 즉 각막과 콘택트렌즈사이의 눈물에 녹아있는 산소량을 대기중의 산소의 %로 표시한 값이다. 콘택트렌즈를 착용하지 않은 상태에서는 각막이 대기 중에서 이용할 수 있는 산소량은 20.9 %이고, 눈을 감은 상태는 대기중의 산소가 누액에 녹지 못하 므로 결막으로부터 산소가 유입되는데 이때의 산소량은 약 8% 이다. 각막부종을 방지하기 위해서는 EOP가 9.9%(DK/t=24.1)이상이어야 하며 밤중에 각막이 팽 윤 되지 않으려면 17.9% (DK/t=87) 이상 이어야 한다.
콘택트렌즈가 산소 공급을 차단하여 각막표면에 얼마만큼의 산소가 도달하는가를 나타내므로 실제 임상에서 중요한 의미가 있다.
6) 함수율(water content)
물의 무게 × 100
함수율(%) = -----------------
soft lens의 무게
☛ 50%를 기준으로 미만은 저함수, 이상은 고함수로 분류. 함수율이 증가하면 렌 즈재질의 강도와 굴절률은 감소하고 침착물이 잘 생기며 산소투과성과 렌즈재 질의 구멍크기는 증가.
7) 습윤성(wettablility)
→ 고체의 표면에 액체를 한방울 떨어뜨렸을 때 액체가 표면에 퍼지는 정도. 한방 울의 액체표 면과 고체표면이 이루는 각도를 접촉각이라한다. 친수성이 강할 수록 0°, 소수성이 강할수록 180°에 가깝다. 접촉각이 0° - 90° 사이면 친수성 (hydrophilic)으로 간주, PMMA는 60° silicone 110°
8) 침투성(permeability)과 다공성(porosity)
→ soft lens는 일정한 크기의 구멍이 규칙적으로 분포, 분자구조의 배열상태가 느슨 해지면 구멍의 크기가 커져서 잘 침투. 분자구조 사이의 구멍의 크기로 렌즈의 침 투성과 다공성을 결정.
9) 렌즈에 작용하는 역학적 요인
a. 액체인력(fluid attraction)
→ 누액은 액체인력에 의해 표면장력이 생기는데 표면장력은 액체의 표면이 축소 되려고 하는힘이다. 렌즈와 각막사이에서 누액이 갖는 표면장력은 누액층의 두 께에 반비례한다.
flat fitting 의 경우 렌즈밑의 중심부보다 주변부에서 누액층이 가장 두꺼워지 고 표면장력이 낮아져서, 렌즈가 잘움직인다. 반면 steep fitting의 경우 중심부 에서 누액층이 가장 두꺼워지고 표면장력이 가장 낮은 상태가 된다. 결과 렌즈 가 움직이기 쉬운 상태가 되지만, 실제로 렌즈가 잘 움직이지는 않고 일반적으 로 중심잡기가 양호해진다.
b. 중력(gavity)
→ C.L의 중력중심은 전면쪽으로 이동할수록 렌즈가 각막 중심위에 위치하기가 어려워진다. 플러스렌즈에서는 굴절력이 증가하거나 렌즈의 직경이 감소하거 나 렌즈의 두께가 증가하거나 B.C가 flat 해지면 중력중심이 렌즈 전면쪽으로 이동한다. 마이너스 렌즈는 굴절력이 증가하거나 렌즈의 직경이 증가하거나 렌즈의 두께가 감소하거나 B.C가 steep 해지면 중력중심이 렌즈의 후면쪽으로 이동
c. 안검장력
→ 상안검과 C.L와의 관계, 상안검이 렌즈에 가하는 힘이 강하면 렌즈가 심하게 움직인다.
d. 마찰력(frictional force)
→ C.L와 각막사이에 존재하는 눈물의 점도(viscosity)에 의해 생기는 마찰력으로 인하여 C.L가 각막위에서 정지할수 있다. C.L가 각막위에서 정확한 위치를 유 지시키려면
- 렌즈의 광학부직경이나 전체크기를 증가
- B.C의 곡률반경을 짧게
- 주변부커브의 곡률반경을 짧게
- 렌즈의 두께를 얇게
e. 렌즈의 굴절력
→ +굴절력의 렌즈인 경우 중심부 두께가 두껍기 때문에 중력에 의해 아래쪽으 로 쳐진 상태
f. 기타
→ 각막팽윤은 착용후 3시간후에는 감소하지만 일반적으로 착용 3시간후 8% 팽 윤이 나타나면 tight fitting 이 원인, 10%이상일때는 각막에 산소공급이 완전 히 막혔다.