眼内レンズからの前方散乱光および後方散乱光を定量的に評価するための走査型光散乱プロファイラ（SLPS）に基づく方法論

このスキャニング光散乱プロファイラーの全体的な目的は、眼内レンズを通過する散乱光の強度と方向性を定量的に評価することです。この試験手法は、特定の設計や材料が不要な光散乱を引き起こしやすいかどうかなど、眼内レンズ分野における重要な課題の解決に役立ちます。本手法の主な利点は、定量的な評価が可能であり、光散乱の方向性を検出できる点にあります。

試験手順については、私の研究室のテクニカルアソシエイトであるClaudine Krawczykが実演します。実験装置はベンチトップ上に組み立てられています。その中核となるのは、このプログラマブルな360度回転および直線移動ステージを中心に設計されたゴニオフォトメーターです。

ステージは、平行移動およびチルト調整が可能なプラットフォームの上に設置されています。ステージの伸縮可能なアームの先端に取り付けられたフォトダイオードが、ゴニオフォトメーターのセンサーとなります。このセンサーは、異なる散乱面を測定するために、少なくとも45度まで調整可能なマウントで支持されています。

ゴニオフォトメーターの上に眼内レンズを保持するためのプラットフォームを構築します。18インチの長さで直径0.5インチの円筒形ポストを3本または4本とポストスタンドを使用し、18インチ×18インチのプレップボードを支持します。このプレップボードは、その下に吊り下げられた3軸翻訳ステージのベースとして機能します。

次に、実験に使用する眼内レンズを用意します。今回のデモンストレーションでは、この多焦点光学レンズを使用します。構造上の眼内レンズを固定する必要があることに注意してください。

これらの構造体とクランプを使用して、レンズをプラットフォームに取り付けます。ここでは、レンズが取り付けられ、プロトコルで使用できる状態になっています。ゴニオフォトメーターの光源には、線幅の狭いレーザー光源を使用してください。

10X infinity corrected 対物レンズを選択し、ビームをシングルモード伝送光ファイバーに集光させます。光源をコリメートするため、対物レンズの焦点位置にファイバーを配置します。次に、光源の前にアイリス絞りを配置し、ガウスビームの径を調整します。

開口径はヒトの眼を代表する1〜6 mmに設定してください。光源を調整し、眼内レンズをその直前に配置して、レンズの焦点面が光線に対して垂直になるようにします。最も重要なステップは、眼内レンズが光源に対して適切に整列していることを確認することです。

眼内レンズは、中心部を通過する際に光の方向が変わらないように調整する必要があります。眼内アライメントは、眼内レンズの後方にピンホール絞りを配置し、レンズを通過する前の光源の方向性を特定することで行うことができます。レンズの位置は、プラットフォームステージで調整可能です。

次に、電動ステージを配置し、その回転軸が眼内レンズの直下にくるようにします。これにより、眼内レンズがゴニオフォトメーターの軌跡の中心に位置することになります。リニア翻訳アームを使用してフォトダイオードと眼内レンズ間の距離を調整し、信号強度と解像度のニーズのバランスを最適化します。

この例では、距離を 6.75 centimeters に設定します。データを収集する前に、装置が実験用に構成されていることを確認してください。眼内レンズへの光の入射角が 0 degrees であることを確認します。

次にアイリスに注目し、絞りが一般的なアイリス径と一致していることを確認してください。また、眼内レンズからフォトダイオードまでの距離およびフォトダイオードの角度が正しいことも確認してください。この時点で、データ収集の自動化を完了させます。

実験中、回転ステージが眼内レンズの周囲を360度スキャンしてフォトダイオードを移動させ、異なる角度でのデータ収集を可能にします。角度のステップサイズは、自動化プログラムへの入力値として設定します。実験を行う前に、装置を内部に反射防止コーティングが施された容器で囲み、遮光してください。

光源のための開口部を必ず設けてください。準備が整ったら、不要な照明をすべて消して実験を行います。ビーム径と散乱光の強度との間には、回転角の関数として直接的な相関関係があります。

このデータでは、単焦点レンズにおける2種類のアイリス絞りが示されています。黒色の曲線はアイリス径1 mmの場合、赤色の曲線はアイリス絞り4.64 mmの場合を表しています。

定性的な違いは明白です。得られたデータにより、信号強度の変化に関する定量的な検討が可能となりました。また、光散乱強度には入射角の影響も及びます。

このプロットでは、単焦点レンズにおける4つの異なる入射角のデータが示されています。入射角が増加してグレージング角（掠め角）に近づくにつれて、ほとんどの光がレンズで反射されるため、期待通りに散乱強度が上昇します。単焦点レンズのデータを、多焦点レンズのデータと比較してください。

データは同一の入射角に対応しています。入射角が増加するにつれて、マルチフォーカルピークが広がることに注目してください。入射角80度で最も強度の高いピークは、前方散乱光と後方散乱光の境界に位置しています。

これはグレアとして特定される可能性があります。本テスト材料は眼内レンズの試験用に開発されましたが、より広範な影響を持ち、コンタクトレンズやその他の光学部品の試験にも適用可能です。このビデオを視聴することで、ゴニオフォトメーターの概念を、眼内レンズを通過した後の光散乱の定量評価にどのように応用させるかについて、十分に理解できるはずです。

レーザーの使用は極めて危険であるため、実験を行う際は常に保護メガネの着用などの予防策を講じることを忘れないでください。