著者らは、単焦点および多焦点IOLにアクセスすることに同社に感謝したいと思います。この研究は、Oak Ridge理学教育研究所（ORISE）とMDFP（Medical Device Fellowship Program）によって支援され、その貢献は高く評価されています。また、研究室での貢献についてSamuel Songに感謝したいと思います。

1. SLSP測定プラットフォームの準備注：光の散乱を測定する際に正確な定量を保証するためには、すべてのアライメントステップで精度と忍耐が必要です。 図1の SLSPセットアップの概要。ここで、イラスト（ 図1a ）はSLSPセットアップの基本概念を示しています。さらに、 図1bおよび1cは、議論内で参照される様々な角度を定義するのに役立つ。具体的には、 図1bおよび図1cには、˚R（センサー回転角）、˚S（センサー角）、˚I（IOL入射角）の3つの角度が定義されています。 <ol><li> SLSPアラインメント（図2）。 <ol><li> 10×無限補正対物レンズを使用して、狭線幅のレーザ光源（ここでは、543nmの中心波長）をシングルモードのデリバリ光ファイバに集中させます。 注：lighのテストルーメンの出力が安定していること、または測定値を定量化することが困難であることを保証するために使用します。集束されたビームは、ファイバを通過する光を観察することによって決定されるが、これは100％の効率を達成することはできないが、センサによって最終的に光を検出できるほど十分でなければならない。 </li><li>光ファイバを対物レンズの焦点に配置するように、シングルモード光ファイバと10X無限補正対物レンズを統合して光源をコリメートします。出力光は、均一なガウスビームプロファイルをもたらすはずである。 </li><li>ガウスビームの直径を調整するために、アイリスアパーチャを光源の前に配置します。 注：アイリス開口径は人間の目を表すように設定してください（ 例：直径1-6 mm）。光散乱タイプの苦情は一般に夜間運転に関連するので、拡張された虹彩を表す虹彩口径が好ましい場合がある。 </li><li>フォトダイオードセンを取り付けてゴニオフォトメーターを構築する伸縮アーム（ポストクランプ付きメタルポスト）を使用して、直線移動（x、y、z方向）機能を備えた電動/プログラマブル360°回転ステージに対応しています。 注記：翻訳とチルト調整が可能なステージプラットフォームを設計します。 360°のセンサ回転角度（˚R）を可能にするセンサマウントを設計し、少なくとも45°のセンサ角度回転（˚S）に調整して、異なる飛行平面を測定することができます。拡張されたアームの距離は、フォトダイオードセンサの感度および所望の角度精度に依存する。 </li><li>センサーの角度を調整し、アームの位置を調整して、センサーの検出角度を調整します（必要に応じて）。 </li></ol></li><li> IOLアライメント <ol><li> IOLがゴニオフォトメーターの上に位置するように、IOL保持プラットフォームを構築します（ 図2 ）。 <ol><li>これを達成するために、IOL保持プラットフォームを構築して、IOLがabゴニオフォトメーターの中央を動かす（ゴニオフォトメーターとIOLの位置を逆にすることも可能です）。 <ol><li>プラットフォームを構築するには、長さ18インチ、長さ1/2インチの円筒形ポストとポストスタンドを使用し、それらを18 x 18インチのブレッドボードに取り付けます。このブレッドボードはプラットフォームのベースサポートです。 </li></ol></li></ol></li><li>ステージが下になるように、ブレッドボードの下に傾きと回転（I˚）機能を備えた並進ステージ（x、y、z方向）を取り付けます。 注記：小さなステップサイズ（数ミクロン）の平行移動ステージは、IOLのアライメント時の精度を高め、ゴニオ測光精度を向上させます。プラットフォームの具体的な寸法は、個々のニーズに合わせてカスタマイズすることができます。その結果、円筒形ポストおよびブレッドボードの寸法を調整することができる。 <ol><li> IOLハプティクスの1つをクランプすることにより、IOL保持プラットフォームにIOLをしっかりと取り付ける。 注：この証明では目的の実験のために、IOLは空気中で試験される。しかし、 インビボ条件を最もよく表す溶液および温度のIOLが理想的であろう。 </li></ol></li><li> IOL保持プラットフォームステージからの直線および傾斜調整を使用して、IOLを光源の正面に直接（IOLの焦点を光源に垂直に）整列させて、光の方向が中心を通過して変化しないようにします。 IOLこの位置は、0°の入射角（I˚）を構成する。 </li><li> IOLからの光の焦点スポットの位置を特定し、（必要に応じて）焦点のずれた光の検出を軽減するために、焦点スポットに小さな円錐形のデバイスを配置します。 IOLの後ろに1枚の紙（名刺など）を置き、光が最も集中している場所を特定することで、光の焦点を特定します。これは主観的な測定になります。 注：この手順は、純粋に非bすべての光。 </li><li> IOLがゴニオフォトメーター軌道の中心に位置するように、フォトダイオードセンサーの電動ステージをIOLの真下に配置します。ゴニオフォトメーターをIOLから約12cmの位置になるように調整します。 注記：IOLとゴニオフォトメーターの関係により、ゴニオフォトメーターが遠くにあるほど解像度が高くなります。しかし、距離が大きくなると（ステップサイズも小さくなる）、信号が小さくなり、実験時間が長くなります。 </li><li> IOL保持台を回転させて入射角（I˚）を調整します。 注：最初の実験は0°〜80°の入射角で行う必要があります。 80°を超えると、すべての光が反射するグレージング角度に近づきます。 </li></ol></li><li> プログラミング <ol><li>機械的なMOを調整するためのソフトウェアプログラムを構築するシステム設計ソフトウェア（ 補足ファイル1および材料の表を参照 ）を使用して、センサーの対応する光測定値との比較 。 注記：ソフトウェアプログラムを構築するときは、センサの物理的な位置が記録された測定値を正確に反映するようにセンサの速度を考慮してください。この実験用に設計されたプログラムは補足ファイル1で提供されています 。 </li></ol></li></ol> 2. SLSP実験とデータ解析<ol><li> スキャン（˚R） <ol><li> IOLと光源が正しく位置合わせされていることを確認します（セクション1.1と1.2を参照）。 </li><li>誤った光の検出を最小限に抑えるために、無反射の内部コーティングを備えた容器を使用して、フォトダイオードセンサとIOLの周囲にエンクロージャを構築します。光源の開口部を確保してください。 注記：エンクロージャの特定のデザインはカスタマイズする必要があります室内の外光に基づいている。その結果、複数のデザインを使用することができます。しかしながら、エンクロージャの目的は、センサによってすべての外光が検出されるのを軽減することである。 </li><li>プログラミングコンピュータを除いて、室内のすべての光源をオフにします。 </li><li>センサがIOLの周りを回転し、各回転角度（˚R）で散乱光を測定するように、SLSPソフトウェアプログラムを実行します（ステップ1.3.1）。 </li><li>複数の面で散乱光を測定するには、センサーの拡張アームとセンサーの測定角度（˚S）を手動で調整しながら、SLSPソフトウェアプログラムを複数回実行します。 注：プログラムが実行される回数は、目的の結果に依存します。より多くの検出角度が測定されると、散乱光の方向性を識別するためにより高い精度が得られる。 </li><li>ビーム直径に関する研究のために、SLSPプログラムを実行する前に、虹彩絞りを所望の直径に調整する。 注：彼女e、典型的な虹彩の直径を最もよく模倣するために、1,2,3,4および4.64mmのレーザービーム直径を使用した。これは、アイリス開口部を通過しない平行ビームの直径であるため、4.64mmが最も大きな直径であった。 </li><li>入射角に関する研究のために、SLSPプログラムを実行する前に、IOLマウントを所望の入射角に回転させる。ここでは、0°、20°、45°、80°の入射角（I°）を検討した。 注：収集されたデータの分析には科学的データ処理パッケージが必要です。 </li><li> 3次元イメージングの場合は、データ処理パッケージを使用して、各スキャンのデータを異なるπSで一緒に表示します。センサーの測定角度（˚S）を角度または回転（˚R）にプロットしたマトリックスブックをプロットしてデータをスティッチします。 注記： インビトロ条件をよりよく表すために、ゴニオフォトメーターがIOLより上になるようにSLSPプラットフォームを逆転させることができ、IOLは温度制御された生理食塩水浴の内部に置く。しかし、これらの状態では、センサが位置から位置へ移動され、媒体を移動させるときに、生理食塩水の動きを考慮に入れるためにセンサ滞留時間をかなり長くする必要がある。 </li></ol></li></ol>

<ol>
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本書に掲載されている資料に関連する商用製品、そのソース、またはそれらの使用についての記述は、保健福祉省によるそのような製品の実際のまたは黙示的な推奨として解釈されるものではありません。

SLSPプラットフォーム実験の結果から、単純なゴニオフォトメトリの原理を使用すると、独自のIOLデザインや材料に関連する光散乱の特性を評価するための強力なツールが得られることがわかりました。具体的には、SLSPプラットフォームは、検出可能な散乱光の量と光源のビーム直径との間に直接の相関を観察した。さらに、多焦点IOLで見出された複数の散乱ピークは、SLSPで容易に観察された。さらに、光源がグレージング角に近づくにつれて、SLSPは、ほとんどの光がレンズ表面から反射されるので、散乱光の劇的な増加を観察した。 プロトコルで説明したように、光源とIOLの位置合わせは、散乱光の正確な測定にとって重要です。さらに、センサの位置は、ソフトウェアプログラミングを介してセンサ測定と正確に相関することが不可欠です。アラインメントi同じ光学面（X、Y、Z）上にあるピンホールアパーチャを通って光出力を通過させることによって補正することができる。 IOLの背後に配置されたピンホールアパーチャを使用して、IOLが正しく位置合わせされるようにすることもできる。カスタムソフトウェアプログラムのトラブルシューティングは、各ソフトウェアステップが所望の結果を達成することを確実にすることによって達成される。 SLSPプラットフォームは光散乱の大きさと方向を定量的に評価することが実証されており、ほぼ360˚Rの表示能力を備えています。その結果、SLSPプラットフォームは、特に強力なシミュレーションプログラムと組み合わせると、光の過度の散乱の可能性があるかどうかをよりよく予測するために、現在および新規のIOLデザインおよび材料を評価する強力なツールとなり得る。この非臨床的アプローチは、患者が報告した障害の量を減らし、IOLの全体的な画像品質を改善することができ、満足していない患者および二次的な患者の減少をもたらすレンズを外植するためのギネス。 現在のSLSPプラットフォーム設定は、温度および周囲の媒体が眼の状態を模倣しないので、 生体内状態を最もよく表すことに関連する制限を有する。この制限を修正するために、プラットフォームへの変更を行うことができます。具体的には、プラットフォームを反転させて、センサがIOLの上にあり、IOLを温度制御された生理食塩水浴および/またはモデル眼の中に配置することができる。これらの結果は、患者が経験した状態をよりよく表すであろう。さらに、ゴニオフォトメーターを変更することで、360°のイメージングを実現することができます。プラットフォームに対するこれらの変更は、IOL光散乱の評価を改善するために行うことができる。しかしながら、後方散乱された光（眼から反射する光）は、この光が網膜によって検出されないので、グレアまたはグレースングにとって既知の懸念ではない。これらの変更が行われた後、SLSPは直接評価に適用することができます現在および将来のIOLの設計および材料の設計および製造を担当しています。さらに、SLSPの結果と患者の報告された成果およびコンピュータシミュレーションとの相関関係は、結果をよりよく予測し、最終的に光学検査を臨床から非臨床に移行するのに役立つ強力なツールとなり得る。臨床から非臨床への変換は、革新的なIOLをより早く市場にもたらし、潜在的に有害な（および高価な）臨床研究の必要性を低減する。

走査型光散乱プロファイラ（scanning light scattering profiler、以下、SLSP）アプローチは、非臨床の場面で眼内レンズ（IOL）の光散乱特性を定量的に評価する必要性に対処するために初めて導入されました1 。望ましくない光散乱問題を特定するのに役立つために、IOL設計および材料の光散乱傾向を評価するための試験方法を開発することは、重要な関心事である。光散乱は、患者によって一般的に報告され、眩しさ、輝き、光学的不完全性、および他の形態の不快感として観察され、場合によってはIOL外植片を要求する患者に至る。不快感に加えて、散乱光は弾道光の量を減らし、全体の画質を低下させる3 。入ってくる光を散乱させる（そして臨床的に報告された結果と後で相関付けられる）IOLの可能性を非臨床的に評価することができるデバイスを開発するc有用である。 IOL（白内障手術後にヒト水晶体を置き換えるために使用されるレンズ）の光学特性を評価することは、世界で最も一般的に埋め込まれた医療装置（年間約2,000万人）であり、米国年間5万人） 5 。結果として、不快感を訴える患者のわずかな割合でさえ、大きな影響を及ぼす可能性がある。さらに、急速に向上する技術（ 例えば、新しいIOL設計、材料、光学能力）は、光散乱に関する懸念を増大させる可能性がある。例えば、多焦点IOLは、屈折および回折光学原理を利用するレンズを設計することによって、近見および遠視の視力を改善するように設計されている。非常に成功したが、これらのレンズは、報告されたハローおよびグレアの量を増加させることも見出されており、主に光6の散乱に関連する</sアップ&gt;。 いくつかの非臨床検査研究では、散乱光がIOLを通過する際の障害を予測しようとしている7 。例えば、IOLの触覚（IOLの腕はそれを定位置に設定するのに使用された）とIOLのエッジは、観察されるグレア散乱光の大量を誘発しがちであることを研究によって確認している8 。 1つの方法、弾道光子除去積分球法（BRIM）を導入して、IOL9を通過した後の総非弾道光の量を定量的に測定した。しかしながら、この高感度技術は、散乱光の全強度を測定するように設計されており、散乱光の方向性を識別することができない。コンピュータシミュレーションソフトウェアは、様々なIOL設計および材料からの光散乱の強度および指向性を予測するのを助けるために、モデルアイと共に使用することができる。例えば、IOLエッジがlighを誘導する傾向散乱光10の量を制限する設計を識別するために、散乱をシミュレートした。さらに、Mie散乱理論を組み込んだコンピュータシミュレーションは、光散乱の増加がIOL（画像品質との直接的な相関）の変調伝達関数（MTF）を低減できることを立証した3 。参考になりますが、これらの予測シミュレーションを検証するには、実際のベンチテストが必要です。 予測シミュレーションを検証するためには、散乱光、前方散乱光および後方散乱光の2つの異なる形態を検出し、定量的に評価することができるベンチテストが必要である。不全麻痺の原因ではないが、後方散乱光（眼から散乱する光）は、最終的に網膜に到達するためにIOLを通過する光が少なくなるので、画質が低下する原因となる。眼科医にとって、前方散乱光（網膜に向かって散乱する光）は、眼科医にとって懸念事項であるdysphotopsia（グレア、ハロー、ぎらつきなど）の不満を招くことがあります。 1つの一般的な例は、夜間の運転中に対向車を通過することによる追加の望ましくない眩しさを患者に報告することである。この問題は、特に多焦点IOL11に共通する問題である。しかし、前方散乱光の可能性を確認する現在の方法は、眼科医が患者の眼に光を当て、どの程度の光が後方に反射するか（後方散乱光）を定性的に観察し、後方散乱光が前方散乱光光（必ずしもそうでない） 12 。 ここでは、ゴニオフォトメトリ原理を使用して、眼内レンズを通過する散乱光の大きさおよび方向を定量的に測定するための簡単な試験方法を説明する。 SLSPは、光に曝されるIOLの周りを360度回転させることによって動作するource、 図1a参照。既知の明視野最大値を最もよく表し、国際標準仕様書に合致するように緑色レーザー源（543nm）を選択した13 。ここでは、IOLは、回転および並進ホルダに適合されており、フォトダイオードセンサは、レンズの周りを回り、光の散乱を観察することができる。その結果、SLSPは、散乱光の大きさおよび方向性を定量的に測定する独特の能力を有する。しかし、ここでは説明しませんが、予測能力を高めるには、適切な眼モデルを使用して制御された環境内で実験を実施する必要があります。 IOLと光学センサとの間の距離（およびセンサ素子のサイズ）は、装置の分解能力を決定する。しかし、必要に応じて、調整する必要がある分解能と信号強度の間にトレードオフがあります。 原則を正確に記述するためにSLSPプラットフォームの3つのタイプの回転角度を定義します（ 図1bおよび1c参照） 。具体的には、回転角（˚R）は、IOLを中心に回転するフォトダイオードセンサの回転を表す。ここで、0˚Rはセンサがレンズの後方にある場合（後方散乱光）を表し、180˚Rはセンサがレンズの前方にある場合（前方散乱光）を表します。 90°と270°の角度は、前方散乱光と後方散乱光との間の遷移点を表す。検出角（˚S）は、センサが（上下方向に）旋回され、複数の散乱光面を検出できる程度を表します。ここで、0°Sはセンサー表面がIOL（および光源）に平行であることを意味します。最後に、入射角（˚I）は、光源がIOLから近づく角度を表す。ここで、0°Iは、入射光がIOLの光軸上にあり、90°＆＃730;光源がメリディオナル平面に対して垂直であるときを表す。

<table><tbody><tr><td>PD300 series Photodiode Sensor</td><td>Ophir-Spiricon Corp</td><td>7Z02410</td><td>PD300-1W, RoHS</td></tr><tr><td>URS Series Precision Rotation Stage</td><td>Newport Corp.</td><td>URS75BCC</td><td></td></tr><tr><td>ESP301 1-Axis Motion Controller and Driver</td><td>Newport Corp.</td><td>ESP301-1N</td><td></td></tr><tr><td>LabView Software</td><td>National Instruments Corp.</td><td>776671-35</td><td></td></tr><tr><td>Origin</td><td>OriginLab Corp.</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Single Mode FC/APC Fiber Optic Patch Cables</td><td>ThorLabs Inc.</td><td>P3-460B-FC</td><td></td></tr><tr><td>10X Olympus Plan Achromat Objective</td><td>ThorLabs Inc.</td><td>RMS10X</td><td>RMS10X - 10X Olympus Plan Achromat Objective, 0.25 NA, 10.6 mm WD&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

scanning light scattering profiler (slps) based methodology to quantitatively evaluate forward and backward light scattering from intraocular lenses

走査光散乱プロファイラ（SLSP）法は、ゴニオフォトメータ原理を用いた眼内レンズ（IOL）からの前方散乱光および後方散乱光の全角度定量評価のために開発された。このプロトコルは、SLSPプラットフォームと、それがIOL媒体を通過する際の散乱光の強度および位置を記録しながら、IOLサンプルの周りを走査する360°回転光検出器センサをどのように使用するかを記述する。 SLSPプラットフォームは、現在および新規のIOL設計および材料が光散乱を誘発する傾向を非臨床的に予測するために使用することができる。 IOLの光散乱特性の非臨床評価は、望ましくないグレア、ぎらつき、光学的欠陥、劣悪な画像品質、および意図しない光散乱に関連する他の現象に関連する患者の苦情の数を大幅に減らすことができる。今後の研究は、SLSPデータを臨床結果と相関させて、これは、IOL移植に続いて白内障手術を受けた患者にとって、光散乱を測定することが最も問題である。

Goniophotometry測定では、センサが光源面に設置されていない場合、360˚Rの信号を生成することができます。しかし、光源の平面上の散乱光（0˚I）から測定値を収集するには、センサーが光源を逸らす必要があり、結果として360˚R未満の信号が得られます。我々の実験では、センサが光源を覆うにつれて〜20˚Rの信号が遮断されることが確認された。 実験では、光散乱の4つの主な位置が直接後方散乱光（〜150°-175°および185°〜225°R）の左右および直接前方散乱光の左右に観測されることが見いだされた〜10˚-25˚Rおよび325〜350˚R）。レーザビーム直径の影響は、予想されるべきであるように、ビーム径と散乱光の強度との間に直接相関があることを見出した。一例として、 図3は、1mm〜4.64mmの絞り開口（開口なしの平行光源のサイズ）間の光散乱信号の差を示す。信号ピークの下の面積を積分することにより、信号強度の定量的な差を計算することができる。あるいは、前方散乱または後方散乱（または2つの組み合わせ）の合計強度を計算することができる。この情報は、眼科医または製造業者がIOLの品質を評価するのに役立つ可能性があります。 移植された多焦点IOLを有する患者は、一般に、夜間の運転中に、光散乱に伴う障害を観察することに関する苦情を報告する。患者は、光の散乱が大部分が通過する車（ すなわち 、大きな入射角[I˚]の光）から観察されることを報告している。その結果、多焦点IOLからの光散乱がSLSP法を用いて試験された（ 図4）。実験により、より典型的な単焦点IOLと比較して、多焦点IOLがより大きなピーク領域およびより多くのピークを生成することが見出された。一例として、 図4は、多焦点IOLによる45度の入射角に対するSLSPスキャンを示す。 図4の挿入図は、300-360°の回転角の間の拡大されたSLSP信号と共に、多焦点IOL（同心リングを有する緑色の円）を通過する光の投影の写真画像を示す。 図4は、多焦点IOLからの視覚的に観察されたノードがSLSP法を使用して検出され、識別され、強烈かつ広範な信号が、夜間運転者によって観察される眩暈の潜在的な原因であり得ることを示す。 単焦点および多焦点IOLについて、入射角（I°）と光散乱との相関を調べた（ 図5参照）。ここでは、単焦点（左）および多焦点各SLSPスキャンで、0 I（黒線）、20 I（黄線）、45 I（胸腺線）、および80 I（赤線）でI（右）IOLを回転させた。右のパネルに見られるように、入射角が増加するにつれて、ピークの広がりが観察される。さらに、入射角がグレージング入射角（約80°I）に近づくにつれて、強度および散乱光の光度が劇的に増加する。これらの結果は、大部分の光がこのグレージング角の近くのレンズ媒体から反射（ すなわちグレーシング）されるので期待される。多焦点IOLと単焦点IOLを比較すると、多焦点IOLからの光散乱は、単焦点IOLよりも強い強度で2倍以上、ピークがシャープであることが観察された。これらの観察された差異は、患者によって報告されたグレアの量に有意に影響し得る。また、80˚Iスキャン（右パネルの赤線）に示すように、最も強いピークは、前方散乱光と後方散乱光の境界（90˚R）に位置しています。これが散らばっていることが考えられます光は、IOLの表面に沿って伝搬し、網膜で検出され、グレアとして識別され得る。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/55421/55421fig1.jpg" /> 図1：SLSPの回転概念図 （ a ）眼内レンズへの暴露後の前方および後方の光散乱を定量的にプロファイルするためのSLSPプリンシパルセットアップ。 （ b ）SLSPセットアップの上面図ここで、˚Rはセンサーの回転角です。 0˚Rはセンサが光源を完全に覆う場所です。 （ c ）SLSPセットアップの側面図ここで、˚Sは検出角度です。 0˚Sは、IOLに垂直な光散乱面上にセンサがある角度です。 ˚Iは、光源とIOLに対する入射角を表します。ここで、0°Iは、入射光がIOLの表面に対して垂直である角度である。ティWalker、BN et al。 1 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55421/55421fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/55421/55421fig2.jpg" /> 図2：SLSPセットアップのイメージプラットフォームを示すSLSPセットアップの写真イメージ（光保護カバーなし）。 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55421/55421fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/55421/55421fig3.jpg" /> 図3：光散乱強度とビーム径の相関。ビームプロファイル直径が散乱光の強度に及ぼす影響スカートの回転角度プロファイル1mmのビーム直径と最大のビーム直径（〜4.6mm）の赤色光。この数字は、Walker、BN et al。 1 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55421/55421fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/55421/55421fig4.jpg" /> 図4：多焦点IOLの観察された光散乱。入射角45°の多焦点IOL試料のSLSP試験インセットは、平面上に投影された光の散乱（緑色の円）のカメラ画像に対応する最も強い前方散乱ピークの拡大されたプロファイルを示す。この数字は、Walker、BN et al。 1 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55421/55421fig4large.jpg" target="_blank">より大きいVersioを表示するにはここをクリックしてください</a><html>この図のn。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/55421/55421fig5.jpg" /> 図5：光散乱強度と入射角（I˚）との間の相関。 （左）単焦点および（右）多焦点IOLを比較するIOLからの光散乱に対する入射角の影響。グラフは、入射角を変化させることによっても光の散乱位置がシフトするので、オフセットされているようにしか見えないことに留意されたい。この数字は、Walker、BN et al。 1 <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55421/55421fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 補足ファイル1：センサの機械的運動を対応する光測定と協調させるためのソフトウェアプログラム 。ove.com/files/ftp_upload/55421/SLSP-JoVE.vi &quot;&gt;ここをクリックしてこのファイルをダウンロードしてください。

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Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

このプロトコルは、ゴニオフォトメーター原理を用いて眼内レンズ（IOL）からの光の前方散乱および後方散乱の全角度定量評価を可能にする走査光散乱プロファイラー（SLSP）について記載している。

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

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

scanning-light-scattering-profiler-slps-based-methodology-to

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

7.5K ビュー.  U.S. Food and Drug Administration. このプロトコルは、ゴニオフォトメーター原理を用いて眼内レンズ（IOL）からの光の前方散乱および後方散乱の全角度定量評価を可能にする走査光散乱プロファイラー（SLSP）について記載している。 

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Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

生物材料からの空間的及び道順変化する光散乱の測定

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

工学

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide）ミクロゲル

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

化学

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

動的光散乱顕微鏡による濁りソリューションにおける粒度分布の測定

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

材料の分析のための高速連続誘導ブリルアン散乱分光器

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed microscopic particles. The theoretical and numerical methods constitute a framework of Radiative Transfer with Reciprocal Transactions (R2T2). The R2T2 framework entails Monte Carlo order-of-scattering tracing of interactions in the frequency space, assuming that the fundamental scatterers and absorbers are wavelength-scale volume elements composed of large numbers of randomly distributed particles. The discrete random media are fully packed with the volume elements. For spherical and nonspherical particles, the interactions within the volume elements are computed exactly using the Superposition T-Matrix Method (STMM) and the Volume Integral Equation Method (VIEM), respectively. For both particle types, the interactions between different volume elements are computed exactly using the STMM. As the tracing takes place within the discrete random media, incoherent electromagnetic fields are utilized, that is, the coherent field of the volume elements is removed from the interactions. The experimental methods are based on acoustic levitation of the samples for non-contact, non-destructive scattering measurements. The levitation entails full ultrasonic control of the sample position and orientation, that is, six degrees of freedom. The light source is a laser-driven white-light source with a monochromator and polarizer. The detector is a mini-photomultiplier tube on a rotating wheel, equipped with polarizers. The R2T2 is validated using measurements for a mm-scale spherical sample of densely-packed spherical silica particles. After validation, the methods are applied to interpret astronomical observations for asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (Figure 1) recently visited by the NASA Dawn mission and the ESA Rosetta mission, respectively.

Numerical and experimental methods are presented for multiple scattering of light in discrete random media of densely-packed particles. The methods are utilized to interpret the observations of asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.

惑星レゴリスにおける光の散乱と吸収

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed ...

Measuring the Behavioral Effects of Intraocular Scatter

Intraocular scatter, with its associated functional manifestations, is a leading cause of automotive accidents and a significant biomarker of covert and overt ocular disease (e.g., diseases of the cornea and lens). Nearly all current methods of measuring the behavioral consequences of light scatter, however, suffer from various limitations mostly reflecting a lack of construct and content validity: to wit, the measures do not adequately reflect real world conditions (e.g., artificial light vs. sunlight) or everyday tasks (e.g., recognition under visually demanding conditions).
This protocol describes two novel, ecologically valid methods of measuring the behavioral effects of intraocular scatter by quantifying scatter geometry and visual recognition under glare conditions. The former was measured by assessing the diameter of halos and spokes that resulted from a bright point source. Light spread (essentially, the point spread function determined using Rayleigh criteria) was quantified by determining the minimum perceivable distance between two small points of broad-band light. The latter was done based on the identification of letters formed using apertures through which bright light was shone.

In this protocol, we outline the conceptual design elements and structural development of a glare acuity apparatus. Additionally, the design of a device for measuring positive dysphotopsia (halos, spokes) and two-point light thresholds is described.

眼内散乱の行動効果の測定

Intraocular scatter, with its associated functional manifestations, is a leading cause of automotive accidents and a significant biomarker of covert and ...

行動学

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big challenge with the state-of-the-art retinal imaging modalities because they would require z-stacking to compile a volumetric dataset. Newer optical coherence tomography (OCT) and OCT angiography (OCTA) systems overcome these restrictions to provide three-dimensional (3D) anatomical and vascular images, but the dye-free nature of OCT cannot visualize leakage indicative of vascular dysfunction. This protocol describes a novel oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO) technique that provides 3D volumetric fluorescence retinal imaging. The setup of the imaging system generates the oblique scanning by a dove tail slider and aligns the final imaging system at an angle to detect fluorescent cross-sectional images. The system uses the laser scanning method, and therefore, allows an easy incorporation of OCT as a complementary volumetric structural imaging modality. In vivo imaging on rat retina is demonstrated here. Fluorescein solution is intravenously injected to produce volumetric fluorescein angiography (vFA).

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

Here, we present a protocol to get a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence and OCT retinal image by using a novel imaging multimodal platform. We will introduce the system setup, the method of alignment, and the operational protocols. In vivo imaging will be demonstrated, and representative results will be provided.

斜め走査レーザー眼底 (オスロ) と光干渉断層計 (OCT) によるマルチモーダルインタ体積網膜イメージング

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

生物工学

Spatio-Temporal In Vivo Imaging of Ocular Drug Delivery Systems using Fiberoptic Confocal Laser Microendoscopy

Subconjunctival injection is an attractive route to administer ocular drugs due to easy trans-scleral access that bypasses anterior ocular barriers, such as the cornea and conjunctiva. While therapeutic effects and pharmacokinetics of the drugs upon subconjunctival injection have been described in some studies, very few assess the ocular distribution of drugs or drug delivery systems (DDS). The latter is critical for the optimization of intraocular DDS design and drug bioavailability to achieve the desired ocular localization and duration of action (e.g., acute versus. prolonged). This study establishes the use of fiberoptic confocal laser microendoscopy (CLM) to qualitatively study the ocular distribution of fluorescent liposomes in real-time in live mice after sub-conjunctival injection. Being designed for in vivo visual inspection of tissues at the microscopic level, this is also the first full description of the CLM imaging method to study spatio-temporal distribution of injectables in the eye after subconjunctival injection.

Spatio-Temporal In Vivo Imaging of Ocular Drug Delivery Systems using Fiberoptic Confocal Laser Microendoscopy

We present a protocol for the use of fiberoptic confocal laser microendoscopy (CLM) to non-invasively study the spatio-temporal distribution of liposomes in the eye after subconjunctival injection.

光ファイバー共焦点レーザー微小内視鏡検査を用いた眼内ドラッグデリバリーシステムの時空間的イン ビボ イメージング

Subconjunctival injection is an attractive route to administer ocular drugs due to easy trans-scleral access that bypasses anterior ocular barriers, such ...

Second Harmonic Generation Signals in Rabbit Sclera As a Tool for Evaluation of Therapeutic Tissue Cross-linking (TXL) for Myopia

Methods to strengthen tissue by introducing chemical bonds (non-enzymatic cross-linking) into structural proteins (fibrillar collagens) for therapy include photochemical cross-linking and tissue cross-linking (TXL) methods. Such methods for inducing mechanical tissue property changes are being employed to the cornea in corneal thinning (mechanically weakened) disorders such as keratoconus as well as the sclera in progressive myopia, where thinning and weakening of the posterior sclera occurs and likely contributes to axial elongation. The primary target proteins for such tissue strengthening are fibrillar collagens which constitute the great majority of dry weight proteins in the cornea and sclera. Fortuitously, fibrillar collagens are the main source of second harmonic generation signals in the tissue extracellular space. Therefore, modifications of the collagen proteins, such as those induced through cross-linking therapies, could potentially be detected and quantitated through the use of second harmonic generation microscopy (SHGM). Monitoring SHGM signals through the use of a laser scanning microscopy system coupled with an infrared excitation light source is an exciting modern imaging method that is enjoying widespread usage in the biomedical sciences. Thus, the present study was undertaken in order to evaluate the use of SHGM microscopy as a means to measure induced cross-linking effects in ex vivo rabbit sclera, following an injection of a chemical cross-linking agent into the sub-Tenon&#39;s space (sT), an injection approach that is standard practice for causing ocular anesthesia during ophthalmologic clinical procedures. The chemical cross-linking agent, sodium hydroxymethylglycinate (SMG), is from a class of cosmetic preservatives known as formaldehyde releasing agents (FARs). Scleral changes following reaction with SMG resulted in increases in SHG signals and correlated with shifts in thermal denaturation temperature, a standard method for evaluating induced tissue cross-linking effects.

Second Harmonic Generation Signals in Rabbit Sclera As a Tool for Evaluation of Therapeutic Tissue Cross-linking TXL for Myopia

This protocol describes techniques for evaluating chemical cross-linking of the rabbit sclera using&#160;second harmonic generation imaging and differential scanning calorimetry.

架橋 (TXL) 近視治療の組織の評価ツールとしてウサギの強膜の第 2 高調波発生信号

Methods to strengthen tissue by introducing chemical bonds (non-enzymatic cross-linking) into structural proteins (fibrillar collagens) for therapy ...

医学

白内障手術におけるIOL回転による後部被膜混濁の予防

Rotating the Intraocular Lens to Prevent Posterior Capsular Opacification in Cataract Surgeries

Posterior capsule opacification (PCO) is a common postoperative complication of extracapsular cataract surgery, which is caused by the proliferation and migration of lens epithelial cells and can affect long-term visual outcomes significantly. The most effective treatment for PCO is neodymium-doped yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) laser capsulotomy; however, this treatment is associated with posterior segment complication and can break the stability of capsular bag, affecting the position and function of trifocal or toric intraocular lenses (IOLs). Advances in surgical procedures, IOL design, and pharmacy have reduced the rate of PCO in recent years, concentrating on the inhibition of proliferative lens epithelial cells (LECs). This protocol aimed to clear LECs more thoroughly during phacoemulsification and IOL implantation. The first several steps, including clear corneal incision, continuous circular capsulorhexis, hydrodissection, hydrodelineation, and phacoemulsification, were completed as conventional procedures. After placing the IOL into the capsular bag, rotation of the IOL by at least 360&#176; was performed using an irrigation/aspiration tip or a hook, with slight stress on the posterior capsule. Some residuals occurred in the originally transparent capsular bag after rotation of the IOLs. Then, these materials and the viscoelastic were cleared completely using an irrigation/aspiration system. A clear posterior capsule was observed after the surgery in patients undergoing this method. This method of rotating IOLs is a simple, effective, and safe way to prevent PCO by clearing residual LECs and can be carried out without extra tools or skills.

著者スポットライト:白内障手術における視覚転帰の向上:IOL回転による後部嚢混濁を防ぐための新しい技術 

The present protocol describes removing residual epithelial cells by rotating the intraocular lens in extracapsular cataract surgery without extra tools for preventing posterior capsular opacification.

白内障手術における後莢膜不透明化を防ぐための眼内レンズの回転

Posterior capsule opacification (PCO) is a common postoperative complication of extracapsular cataract surgery, which is caused by the proliferation and ...

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

要約

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生物材料からの空間的及び道順変化する光散乱の測定

制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（

動的光散乱顕微鏡による濁りソリューションにおける粒度分布の測定

材料の分析のための高速連続誘導ブリルアン散乱分光器

惑星レゴリスにおける光の散乱と吸収

眼内散乱の行動効果の測定

斜め走査レーザー眼底 (オスロ) と光干渉断層計 (OCT) によるマルチモーダルインタ体積網膜イメージング

光ファイバー共焦点レーザー微小内視鏡検査を用いた眼内ドラッグデリバリーシステムの時空間的インビボイメージング

架橋 (TXL) 近視治療の組織の評価ツールとしてウサギの強膜の第 2 高調波発生信号

白内障手術における後莢膜不透明化を防ぐための眼内レンズの回転

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

要約

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生物材料からの空間的及び道順変化する光散乱の測定

制御された合成および均一性の高いポリの蛍光トラッキング（

動的光散乱顕微鏡による濁りソリューションにおける粒度分布の測定

材料の分析のための高速連続誘導ブリルアン散乱分光器

惑星レゴリスにおける光の散乱と吸収

眼内散乱の行動効果の測定

斜め走査レーザー眼底 (オスロ) と光干渉断層計 (OCT) によるマルチモーダルインタ体積網膜イメージング

光ファイバー共焦点レーザー微小内視鏡検査を用いた眼内ドラッグデリバリーシステムの時空間的イン ビボ イメージング

架橋 (TXL) 近視治療の組織の評価ツールとしてウサギの強膜の第 2 高調波発生信号

白内障手術における後莢膜不透明化を防ぐための眼内レンズの回転

光ファイバー共焦点レーザー微小内視鏡検査を用いた眼内ドラッグデリバリーシステムの時空間的インビボイメージング