基于扫描光散射分析器（SLPS）的方法来量化评估来自眼内镜的前向和后向光散射
2017年6月6日
该协议描述了扫描光散射分析仪（SLSP），其使用角度光度计原理对来自眼内透镜（IOL）的光的前向和后向散射进行全角度定量评估。
该扫描光散射分析器的总体目标是定量评估散射光通过人工晶状体时的强度和方向性。该测试事项可以帮助解决人工晶状体领域的关键问题，例如，特定设计或材料是否对引入不需要的光散射更敏感。这种技术的主要优点是它是定量的，可用于检测光散射的方向性。
我实验室的技术助理 Claudine Krawczyk 将演示测试程序。实验装置组装在工作台上。其核心是围绕这个可编程 360 度旋转和线性平移平台设计的配光测角仪。
载物台位于一个平台上，可以进行平移和倾斜调整。安装在载物台可伸缩臂末端的光电二极管是配光测角仪传感器。它支撑在可调整至少 45 度的支架上，以测量不同的散射平面。
构建一个平台，将人工晶状体固定在配光测角仪上方。使用三个或四个 18 英寸长、半英寸直径的圆柱形柱子和柱支架来支撑 18 英寸 x 18 英寸的准备板。制备板用作悬挂在其下方的三轴平移台的基础。
接下来，获取用于实验的人工晶状体。该多焦点光学镜头将用于此演示。请注意，该结构的人工晶状体必须将它们固定到位。
使用这些结构和夹子将镜头连接到平台上。在这里，镜头已连接并准备好在协议中使用。对配光测角仪光源使用窄线宽激光源。
选择 10X无限远校正物镜，将光束聚焦到单模传输光纤中。将光纤放置在物镜的焦点处，以对光源进行柱状化。接下来，在光源前面放置一个光圈，以调整高斯光束的直径。
孔径应代表人眼，为 1 到 6 毫米。对准光源，使人工晶状体正前方，晶状体的聚焦平面垂直于光束。最重要的一步是确保人工晶状体与光源适当对准。
应调整人工晶状体，使光线在通过其中心时不会改变方向。可以使用人工晶状体后面的针孔孔进行眼内对准，以便在通过晶状体之前识别光源的方向性。镜头位置可以通过平台平台进行调整。
现在，定位电动载物台，使其旋转轴位于人工晶状体的正下方。这确保了人工晶状体位于配光测角仪轨迹的中心。使用线性平移臂调整光电二极管到人工晶状体的距离，以平衡信号和分辨率需求。
在这种情况下，选择的距离为 6.75 厘米。在收集数据之前，请确保为实验配置了设备。检查光在人工晶状体上的入射角是否为零度。
接下来，将注意力转向光圈，并确保光圈与典型的光圈直径一致。还要检查从人工晶状体到光电二极管的距离以及光电二极管的角度是否正确。此时，完成数据收集的自动化。
在实验过程中，旋转台会将光电二极管绕人工晶状体 360 度扫描，以允许以不同角度收集数据。角度步长是自动化程序的输入。在进行实验之前，用带有不反光内部涂层的容器封闭设备，以阻挡光线照射到设备。
请务必为光源提供开口。准备好后，在关闭所有不必要的灯的情况下进行实验。光束直径和散射光的强度之间存在直接相关性，这是旋转角度的函数。
此数据中表示单焦点镜头的两个光圈。黑色曲线表示光圈直径为 1 毫米。红色曲线适用于 4.64 毫米的光圈。
从质量上讲，差异是显而易见的。这些数据允许对信号强度的变化进行定量研究。光散射强度也受入射角的影响。
在此图中，为单焦点透镜提供了四个不同入射角的数据。随着入射角的增加以接近掠射角，散射强度会如预期的那样增加，因为大多数光都从透镜反射回来。将单焦点镜头的数据与多焦点镜头的数据进行比较。
数据对应于相同的入射角。请注意，随着入射角的增加，多焦点峰会展宽。在 80 度入射角处，最强的峰值位于前后散射光之间的边界处。
这可以被识别为眩光。虽然这种测试物质是为测试人工晶状体而开发的，但它具有更广泛的影响，可以适用于隐形眼镜和其他光学元件的测试。看完这个视频，你应该对如何将配光测角仪的概念复制到通过人工晶状体后的光散射的定量评估有一个很好的理解。
不要忘记，使用激光可能非常危险，因此在进行实验时应始终采取预防措施，例如佩戴安全眼镜。
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概述
本协议描述了扫描光散射分析仪（SLSP），它定量评估来自人工晶状体（IOLs）的光散射强度和方向性。该技术基于角度光度计原理，旨在解决IOL设计中不必要的光散射问题。
关键研究组成部分
科学领域
- 光学
- 生物医学工程
- 眼科学
背景
- 人工晶状体（IOLs）对视力矫正至关重要。
- 了解光散射对于改进IOL设计至关重要。
- 当前的方法缺乏光散射方向性的定量评估。
- SLSP提供了一种评估IOL性能的新方法。
研究目的
- 定量评估IOL的光散射。
- 确定不同IOL设计对不必要散射的敏感性。
- 增强对IOL材料特性的理解。
使用的方法
- 利用角度光度计进行全角度光散射评估。
- 可编程的360度旋转以进行精确测量。
- 线性移动台用于IOL的精确定位。
- 由技术助理演示实验设置。
主要结果
- 获得了光散射强度和方向性的定量数据。
- 确定最小化不必要散射的设计/材料。
- 验证SLSP作为可靠的测试方法。
- 洞察各种IOL设计的性能。
结论
- SLSP是评估IOL的有效工具。
- 定量分析可以指导IOL设计的改进。
- 进一步的研究可以扩展与光散射相关的发现。
常见问题
Executive Industry Relevance
Quantitative evaluation of light scattering from intraocular lenses (IOLs) is critical for de-risking optical device portfolios and predicting patient-relevant visual side effects. The scanning light scattering profiler (SLSP) enables non-clinical, full-angle assessment of forward and backward scatter, supporting early identification of designs or materials prone to unwanted optical phenomena. This capability strengthens predictive confidence at the device development inflection point, reducing downstream clinical risk and portfolio attrition.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of IOL material and design impact on light scatter.
- Supports mechanistic de-risking by quantifying directionality and intensity of scatter.
- Facilitates functional validation of optical targets before clinical translation.
Screening & Assay Development
- Prepares validated optical systems for downstream device screening workflows.
- Standardizes quantitative scatter measurements for reproducibility across IOL candidates.
- Enables scalable, platform-based evaluation of new lens materials and geometries.
Translational & Preclinical Research
- Aligns non-clinical scatter profiles with translational endpoints such as glare and image quality.
- Supports continuity from benchtop evaluation to preclinical device selection.
- Reduces risk of late-stage optical failures by informing design iteration early.
Pipeline & Workflow Integration
The SLSP methodology integrates at the interface of device discovery, lead identification, and preclinical evaluation for ophthalmic implants and optical components.
- Discovery Biology: Quantifies light scatter to clarify mechanistic sources of optical defects.
- Screening: Provides reproducible, quantitative readouts for comparative assessment of IOL candidates.
- Analytics: Delivers angle-resolved scatter data to support statistical comparison of device performance.
- Translational Research: Bridges non-clinical scatter metrics with patient-relevant visual outcomes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating diverse optical devices beyond IOLs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device safety and performance by quantifying scatter directionality and intensity.
- Operational Value: Standardizes measurement protocols for reproducibility and scalability across R&D teams.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and reduces late-stage optical risk in device portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of IOL and optical device candidates for advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in optical alignment and photometric instrumentation.
- Demands access to programmable goniophotometer platforms and laser safety infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of scatter measurement parameters and data analysis.
- Adaptable to various optical device formats with appropriate mounting and alignment adjustments.
- Practical limitations include sensitivity to alignment errors and the need for controlled ambient lighting.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:52
Scanning Light Scattering Profiler (SLSP) Measurement Platform Preparation
3:46
Scanning Light Scattering Profiler Experimentation
4:55
Results: How Beam Profile Diameter and Angle of Incidence Affect Observed Light Scatter from Intraocular Lenses
6:08
Conclusion
