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什么是隐形眼镜?隐形眼镜的百年历史以及原理

2018-10-13 20:16:11 来源:

也许很多人会这样问,什么是隐形眼镜?其实它就是眼镜的一种,只不过这种眼镜不带框架,直接带在眼球上,因此很多人又称之为隐形眼镜。

隐形眼镜它的主要作用就是用来矫正视力、保护眼睛的,还有一种彩色隐形眼镜,我们通常称之为美瞳。美瞳,这种隐形眼镜除了具备普通眼镜所具备的优势外,还具有修饰、美观的作用。因此,很多人将美瞳作为饰品,提升自己的颜值。

那么关于隐形眼镜的知识你又知道多少呢?

什么是隐形眼镜?隐形眼镜的百年历史以及原理

达·芬奇的启示

隐形眼镜的历史要追溯到将近500年前。1509年的一天,达·芬奇把头伸进盛满水的半球型玻璃缸向外看,发现原本看不清的物体变得清晰了。虽然他那时并没有意识到这可以和矫正视觉联系起来,但是利用角质层的力量正是隐形眼镜的基本原理。也正是这样一个偶然,他开拓了隐形眼镜的历史,成为了隐形眼镜理论的创始人。

受这一理论的启发,人们自然想出了一系列的方案。有人提议可以将充满水的软管直接附着于眼球表面,但是这一方面面临着一大难题:无法眨眼。还有人提议用头巾将软管隐藏固定于眼皮之下,并在其中填充以动物胶质。很遗憾,没有一种方法可行,它们都无法通过测试。其间,有许多人将纸上的种种疯狂的想法付诸实践,但结果依然是徒劳。

“隐形”的难题

一直到1888年,这一理论开始实用化。德国眼科专家阿道夫·菲克(Adolph Fick)将玻璃镜片制成大于角膜的角巩型镜片,用于矫正视力。菲克的设计初衷是希望帮助那些患有圆锥形角膜(Keratoconus)的病人,这种病人的眼睛角质层呈圆锥状。该镜片可以使患者的眼球变得平坦,并没有提升视觉的效果。这一设计的确有几分成效,它在兔子上的测试进展得很顺利,在进行人体测试前,菲克就在自己身上进行了实验。

与此同时,德国的医科学生奥古斯特·穆勒(August Muller)也在对自己的镜片进行着实验,实际上他是想要提升自己的视力。在他1889年的论文中描述道,尽管他可以使镜片的尺寸符合自己的眼睛比例,但在嵌入半小时后眼睛就产生了剧烈的疼痛。在随后的短期修正后,他的近视的确得到了改善。

在那时,隐形眼镜的镜片模型一直面临着两大难题:第一,镜片过大。那时我们还找不到即小又轻的材质,而巨大的玻璃镜片几乎将眼白全部覆盖。第二点使得情况更加恶劣,那就是玻璃材料并不宜使用。眼睛是需要呼吸的,我们身体中的氧气是通过血红细胞来传输的,而眼角膜却是直接从空气中汲取氧气。“氧气必然无法通过玻璃,如果眼球缺少了氧气,那么眼角膜就会慢慢膨胀,”澳大利亚昆士兰科技大学的视觉教授内森·埃弗龙(Nathan Efron)说道。

硬镜的诞生

也正是因为这些原因,那时世界上只有不到500人佩戴了这种隐形眼镜,其中包括了埃弗龙。此外在高空运作的情况下,佩戴了隐形眼镜的眼球最长只能忍受4小时。直到1948年,美国视光师凯文·托赫(Kevin Tuohy)偶然中发现镜片其实不必覆盖整个眼白,这样的话镜片的穿戴时间又能额外延长几个小时。随后托赫抛弃了原来的玻璃镜片,转而使用一种透明的塑料,并且他将镜片的边缘抛光,这使得镜片更加瘦小。令他惊奇的是,这种改良的镜片即使是在眨眼之后也能保留在原来的位置。托赫首创的这种小镜片被称为Microlens,它的直径仅覆盖角膜,甚至比角膜更小,厚度较薄,可以较为舒适地戴上一整天,自此一种能在临床推广并作为矫正患眼屈光不正的隐形眼镜才算是真正诞生。

这一发明的影响力极大,“它彻底改变了隐形眼镜的历史,”埃弗龙说道。但它仍存在着缺点,首先镜片可能对眼角膜造成磨损,这显然对眼睛不利。其次,新的镜片边缘有点翘,这意味着镜片任何时候都有可能掉落。

软镜的诞生

延长隐形眼镜的佩戴时间同样也是人们需要解决的一大难题,因此25年来人们为了测试镜片实验了诸多的材料。直到软镜的问世,这一问题才的到了解决。1963年,捷克斯洛伐克高分子化学家奥托·特勒(Otto Wichterle)研制了聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)材料,同时开发了这种材料制成的软性隐形眼镜,这种材料很适合眼球内的湿度,与普通硬镜相比,这种素材柔软、异物感少、濡润性好,有一定透气性能。研发其中还发生了一个小插曲,它的雇用者——捷克斯洛伐克高分子研究所曾要求他中止该项研究,但特勒对其不屑一顾,并将实验带回家中研究,他还将机械工具包改装为实验器材,借助工具包,他开发出了旋转铸造技术,这使得软镜材料变得可行。1971年,博士伦公司(Bausch-Lomb)软镜的专利技术获得美国FDA自由销售的许可,软镜以其舒适,容易适应深受配戴者的欢迎,从而迅即取代了硬镜,使隐形眼镜发生了历史性的更新换代。

如今,世界上的隐形眼镜有30%是软性隐形眼镜,而玻璃材质的隐形眼镜已经不复存在。没想到小小一片隐形眼镜也有这么悠久的历史,在你将隐形眼镜轻轻放入眼睛的那一刻,你是否会想起一群为之付出诸多心血的科学家呢?


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