Рефрактометрия - это аналитический способ, в основе которого лежит явление светового преломления при переходе лучей из одной среды в другую, которое объясняется изменением скорости светового распределения в разной среде.
Сегодня этот метод анализа широко применяется во многих областях: часто используется рефрактометрия в в фармацевтическом и пищевом анализе, а также в изучении глаз.
Рефрактометрия в офтальмологии это один из объективных методов исследования преломляющей способности глаза - рефракции, которое проводится при помощи специализированного оборудования - глазного рефрактометра. Метод рефрактометрии используется для выявления таких глазных заболеваний, как:
Обратите внимание! "Прежде, чем начнете читать статью, узнайте, о том, как Альбина Гурьева смогла победить пробемы со зрением воспользовавшись...
Данный метод исследования позволяет врачам максимально быстро получить точные данные о здоровье глаз пациента. Проведение процедуры возможно в любом возрасте: и у детей и у взрослых - в этом определенное преимущество метода.
Как уже упоминалось, рефрактометрия проводится на специализированном офтальмологическом оборудовании - рефрактометрах, которые бывают нескольких типов:
Состоит из следующих деталей:
Сама процедура происходит следующим образом: в оптическую систему вводится тестовый символ, которым являются три вертикальные и две горизонтальные полосы. Световой луч от устройства направляется в обследуемый глаз пациента и проецирует на сетчатку картинку тестовых символов, относимые оптической системой глаз на фокальную плоскость рефрактометра. Исходным положением оптики устройства является измерительная шкала с нулевыми показателями, которые сопрягаются с дальними точками чистого зрения эмметропического глаза. Врач видит тестовый символ через окуляр прибора.
При нормальной рефракции глаза, две части полукартинки вертикальных и горизонтальных полос сливаются, а вот в случае с и наоборот - расходятся. Горизонтальное смещение полос и по вертикальной оси свидетельствует об .
Поворачивая прибор по горизонтали, офтальмолог минимизирует расхождение полос посредством установки аппарата в один из главных меридианов. Таким образом измеряется рефракция в конкретном меридиане. Врач, вращая специальное кольцо, расположенное около окуляра устройства, добивается слияния полос, а шкала рефрактометрического устройства обозначает разновидность и размеры рефракционных способностей глазного аппарата. Предел измерения у данного вида оборудования от -20,0 до +20,0 дптр., а вот точность - до 0,25 диоптрий.
Наиболее часто сегодня используются автоматические компьютерные рефрактометры. Сущность их работы также основана на испускании микроскопических пучков инфракрасных лучей, которые пересекают зрачок и преломляющую среду, отображаются от глазного дна и идут в обратном направлении. Сенсор устройства зачитывает полученные сведения, а специальное приложение анализирует исходные и заново полученные данные, посредством которых рассчитывается клиническая рефракция глаз. Все полученные результаты мгновенно передаются на монитор и распечатываются.
Процедура измерения рефракции происходит следующим образом:
В готовой распечатке содержится вся информация о состоянии рефракции наших глаз, об их здоровье. И естественно, результаты у любого пациента вызывают немалый интерес. Однако, далеко не каждый может свободно прочитать рефрактограмму. Как же происходит расшифровка показателей?
Готовая распечатка состоит из трех колонок:
Показатели рефрактометрии меняются в течение всей жизни. Например, у новорожденного ребенка чаще всего обнаруживается дальнозоркость, но к 20 годамэта аномалия остается всего лишь у трети. Около 40% молодых людей имеют нормальную рефракцию, в то время как остальные страдают от миопии. А с возрастом рефракция ухудшается, что вызвано возрастными изменениями хрусталика, в это время у пациентов начинает развиваться п . Поэтому крайне важно периодически проходить обследование, чтобы своевременно предотвратить развитие заболеваний глазного аппарата.
Для получения максимально точных результатов перед процедурой офтальмолог назначает курсовую атропинизацию, которую пациент проходит на протяжении трех дней. Заключается эта процедура в ежедневном закапывании раствора атропина два раза: утром и вечером. Концентрация препарата устанавливается в соответствии с возрастной группой обследуемого, но может быть изменена вследствие индивидуальных факторов.
Строго запрещается начинать использовать капли самостоятельно, поскольку это может привести не только к ложным показателям, но и ухудшить здоровье глаз. Еще одним важным фактором успешности процедуры является отказ от алкоголя за несколько дней до проведения рефрактометрии.
В случае появления аллергической реакции на атропин необходимо срочно уведомить лечащего офтальмолога и прекратить закапывание препарата.
Рефрактометрия (от лат. refractus - преломленный и греч. metreo - измеряю) - метод анализа, основанный на явлении преломления света при прохождении из одной среды в другую. Преломление света, то есть изменение его первоначального направления, обусловлено различной скоростью распределения света в различных средах.
При этом отношение синуса угла падения луча (ε ) к синусу угла преломления
(ε 1) для двух соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления (n).
Рис. 1. Ход лучей на границе раздела двух сред
n = -------
Показатель преломления (n) зависит
От природы веществ;
От температуры (показатель преломления определяют при температуре 20 0 С);
От концентрации раствора;
От длины волны (измерения производят при длине волны 589,3 нм).
Примечание: При концентрации вещества менее 3 - 4% не рекомендуется использовать метод рефрактометрии.
Рефрактометром
называют прибор, служащий для определения показателя преломления световых лучей в прозрачных жидкостях. Принцип действия прибора основан на явлении полного внутреннего отражения, возникающем на границе раздела двух сред, при переходе луча из оптически более плотной в
оптически менее плотную среду.
В результате в преломленных лучах образуется резкая граница между светлой и темной областями.
Главной частью рефрактометра является система двух прямоугольных призм (рис. 2), сделанных из стекла с большим показателем преломления (n = 1,7). Пределы измерения показателей преломления 1,3-1,7.
Показатель преломления, измеренный при 20°С и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом n 0 . Показатель преломления n 0 для воды, измеренной при этих условиях равен постоянной величине равной 1,3333.
Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах выражается формулой:
C % =-------
В г/мл следующей формулой:
C г/мл =-------
где n и n 0 - показатели преломления раствора и растворителя; С - концентрация вещества в растворе; F - фактор показателя преломления.
Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов веществ, приведены в рефрактометрических таблицах, которые имеются в Приложении 4.
Устройство рефрактометра
Рис 3. Внешний вид рефрактометра ИРФ-454
Рефрактометр ИРФ-454 состоит из следующих основных частей: корпуса 2, зрительной трубы с окуляром 1 и рефрактометрического блока 3, нижняя часть является измерительной призмой, а верхняя - осветительной.
Рефрактометрический блок жестко соединен со шкалой отсчетного устройства, расположенного внутри корпуса прибора. Чтобы найти границу
раздела и совместить ее с перекрестием сетки, необходимо, вращая винтом 8, наклонить рефрактометрический блок до нужного положения. Для
устранения окрашенности наблюдаемой границы раздела служит компенсатор. Винтом 10 можно вращать призмы компенсатора одновременно в разные стороны, устраняя при этом цветную кайму границы
раздела. Исследуемая жидкость подсвечивается зеркалом 6 (на рис. 3 оно
показано в закрытом положении), а шкала показателей преломления -
зеркалом 5.
Порядок работы
1. До начала измерений проверить чистоту соприкасающихся поверхностей призм.
2. Проверка нулевой точки. На поверхность измерительной призмы нанести 2-3 капли дистиллированной воды, осторожно закрыть осветительной призмой. Открыть осветительное оконце 3 и установить в направлении наибольшей интенсивности источника света с помощью зеркала 6. Путем вращения винта 8 получить резкое, четкое, бесцветное разграничение светлого и темного поля в поле зрения окуляра. Вращая винтом 8, нанести линию света и тени точно до совпадения с точкой пересечения линии в верхнем оконце окуляра. Вертикальная линия в нижнем оконце окуляра указывает результат измерения - показатель преломления воды при 20°С равен 1,333. В случае других показаний показатель преломления воды, следует повторить измерение, предварительно обработать рефрактометрический блок 3 спиртом и тщательно вытереть фильтровальной бумажкой.
3. После установки прибора на нулевую точку приподнимают камеру осветительной призмы и фильтровальной бумагой вытирают воду. Затем наносят 1-2 капли исследуемого раствора на плоскость измерительной призмы, камеру закрывают. Вращают винты до совпадения границы света и тени с точкой пересечений линий. По шкале в нижнем оконце окуляра производят отсчет коэффициента преломления раствора.
Что такое рефрактометр?
Рефрактометр - оптический прибор, измеряющий показатель преломления света в среде. Рефрактометрия, выполняющаяся с помощью рефрактометров, является одним из распространённых методов идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.
Работа рефрактометра основана на измерении показателей преломления света в различных средах. Если плотность субстанций возрастает, ее индекс рефракции вырастает пропорционально (например, когда сахар растворяют в воде). Рефрактометр считывает относительный "вес" образца по сравнению с дистиллированной водой.
Направьте рефрактометр в направлении естественного дневного освещения и посмотрите в окуляр. Вы увидете круглую область (поле) с центром внизу. (На рисунке 1 показана шкала без калибровочной или любой другой жидкости.) |
 |
Подкрутите калибровочный винт до тех пор, пока граница между верхней синей областью и нижней белой областью не встретятся точно в нулевой отметке. |
 |
 |
Рисунок 1
Этот рисунок иллюстрирует то, что вы можете видеть в окуляре без любого образца. Заметьте, что вся шкала окрашена синим. При просмотре убедитесь, что вы используете естественный дневной свет. Вы не должны снимать показания в присутствии флуоресцентного света. |
 |
Рисунок 2
Это то, что вы видите после того, как рефрактометр был откалиброван. Заметьте, что при правильной калибровке граница синей и белой шкалы должна находиться строго на нулевой отметке при использовании дистиллированной воды как образец. |
 |
Рисунок 3
В данном примере показана шкала при измерении сока винограда. Вы можете видеть, что прибор показывает 23 % Brix, наиболее подходящее время для изготовления вина! После окончания измерения убедитесь, что вы почистили и высушили рефрактометр. |
Обслуживание рефрактометра
Точное измерение зависит от осторожной и правильной калибровки. Напоминанием, что различие между окружающей температурой и температурой образца снижают точность показаний. Не забудьте подождать примерно 30 секунд перед снятием показаний.
Не погружайте инструмент в воду и не допускайте попадания воды вовнутрь.
Не измеряйте жесткие или коррозийные химикаты с этим инструментом, потому что они могут повредить покрытие призмы.
Чистите инструмент между каждым измерением, используя мягкую ткань.
Рефрактометр - оптический инструмент. Он требует осторожного обращения и хранения. При аккрутном использовании и правильном хранении этот инструмент обеспечит надежную работу в течение многих лет.
Температура воздуха при калибровке должна быть 20° C. Однако, много современных моделей выпускаются с ATC (автоматическая температурная компенсация), так что вы можете не волноваться относительно температуры воздуха при калибровке и относительно температуры образца.
Источники: www.grapestompers.com, www.patech.ru
Рефрактометр – это оптический инструмент, предназначенный для измерения концентрации растворов, в основе которого лежит явление преломление света.
Рефрактометрия ― это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Рефрактометрия (рефрактометрический метод) применяется для идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.
Классификация :
1. Промышленные
2. Лабораторные
3. Портативные цифровые
4. Портативные ручные
Промышленные и лабораторные рефрактометры предназначены для исследования веществ в научных лабораториях и контроля технологических процессов на производстве. Они имеют высокую точность измерений но и сравнительно большие размеры.
Портативные рефрактометры предназначены для оперативного контроля веществ в лаборатории, на производстве или в полевых условиях. В свою очередь, портативные рефрактометры можно классифицировать на цифровые и ручные.
Портативные цифровые рефрактометры обычно имеют жидкокристаллический дисплей, на котором отображается полученные результаты измерений. Чаще всего они также обладают дополнительными опциями, такими как одновременное измерение плотности и коэффициента преломления раствора, преобразование результатов в различные единицы измерения, поддержание температуры образца и прочее.
Ручные (не цифровые) рефрактометры имеют обычно более компактные размеры и не имеют никаких электронных схем и элементов питания (за исключение некоторых моделей с подсветкой), что позволяет их с легкостью использовать для измерений не только на производстве, но и в домашних условиях. Сегодня такие рефрактометры очень популярны, благодаря своей точности, удобству эксплуатации, портативности и невысокой доступной цены.
На чём же основан принцип работы рефрактометра?
Принцип действия рефрактометра основывается на использовании явления рефракции (преломления) светового потока. При переходе луча света из одного вещества в другое он отклоняется от прямолинейного направления на некоторый угол. Соотношение угла вхождения светового луча в вещество и угла преломления его на границе раздела двух сред называется коэффициентом (показателем) преломления.
Строение типичного рефрактометра схематически изображено на рисунке ниже. Основным оптическим элементом рефрактометра является призма, на которую наносится исследуемое вещество. Призма состоит из материала с высоким показателем преломления.
Благодаря этому, падающий свет, проходя через вещество и призму, преломляется под достаточно большим углом. Далее, через систему оптических линз, свет попадает на шкалу рефрактометра (проградуированную окружность). В зависимости от угла преломления луч света оказывается выше или ниже на шкале прибора. Освещенная часть шкалы при этом будет светлой; та часть, на которую луч света не попадает, окажется темной. Величина угла преломления света зависит от состава раствора и его концентрации. Таким образом, по положению границы раздела между светом и тенью можно однозначно определить коэффициент преломления или оптическую плотность исследуемого раствора.
Нужно, однако, иметь ввиду, что показатель преломления вещества также зависит от температуры. Некоторые модели ручных рефрактометров учитывают влияние температуры с помощью функции ATC (Automatic Temperature Compensation System – система автоматической компенсации температуры). Внутри их корпуса находится биметаллическая пластина. Она сжимается или растягивается в зависимости от перепадов температуры. Биметаллическая пластина соединена с оптической системой рефрактометра, плавно передвигая ее при изменениях температуры. Величина сдвигов рассчитана так, что влияние температуры на коэффициент преломления вещества полностью компенсируется. При покупке рефрактометра обязательно обращайте внимание на наличие в нем функции АТС. В случае ее отсутствия, необходимо пользоваться специальными таблицами для пересчета полученных значений в зависимости от температуры окружающей среды.
Проведение измерений
Перед проведением измерений ручной рефрактометр необходимо откалибровать. Для калибровки большинства рефрактометров используется дистиллированная вода. На главную призму с помощью пипетки наносится несколько капель воды, затем закрывается защитное стекло. При этом нужно следить, чтобы вода под защитным стеклом равномерно покрыла поверхность призмы, не оставляя пузырьков воздуха. Далее с помощью калибровочного винта (или в случае с более простыми моделями калибровочной отвёртуи) на шкале прибора выставляется значение 0,0. После калибровки призму нужно аккуратно протереть мягкой тряпочкой (желательно использовать тряпочку для линз очков, её материал не повредит линзу рефрактометра). Теперь рефрактометр готов к измерениям. Если шкала рефрактометра начинается не с нуля (0 это дистиллированная вода), то рефрактометр калибруется по специальному маслу.
Для проведения измерений производятся те же действия, что и при калибровке, но вместо дистиллированной воды на призму прибора наносится исследуемый раствор. Калибровочный винт при этом остается в своем первоначальном положении. После нанесения раствора необходимо подождать 30 секунд для того, чтобы температура раствора сравнялась с температурой прибора. Затем рефрактометр направляют на источник света (дневной свет или лампа накаливания) и снимают показания.
После проведения измерений призму снова нужно протереть мягкой тряпочкой. Ручной рефрактометр нельзя опускать в воду; это может привести к попаданию воды внутрь прибора и затуманиванию шкалы. Не измеряйте рефрактометром жесткие или коррозийные вещества, так как они могут повредить покрытие призмы. Также не измеряйте и очень горячие растворы, так как главная линза может отклеится. Для большинства рефрактометров температурный придел 50С.
Применение рефрактометров
Рефрактометры широко используются в различных областях человеческой деятельности. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространённых сфер применения рефрактометров:
1. контроль качества ;
2. определение массовой доли растворимых сухих веществ в продуктах переработки плодов и овощей;
В медицине:
1. определение белка в сыворотке крови;
2. определение плотности мочи, субретинальной жидкости глаза;
Офтальмология шагает вперед поистине семимильными шагами. За несколько десятилетий лазерная хирургия сумела продвинуться почти с нуля до невероятных вершин, а практически все ручные методы исследования органа зрения сменились аппаратными. Нет нужды объяснять, что они намного точнее и надежнее, чем исследования, требующие вычислений и измерений от человека. А ведь глаз ‒ это не только орган чувств, но и сложнейшая оптическая система, требующая филигранной точности. Есть диагностические методы, которые применяются редко, только в особых случаях. Но есть, напротив, рутинные, без которых исследование глаза уже не представляется возможным. К таким относится рефрактометрия - что это такое, как и зачем ее проводят, как следует трактовать ее результаты?
Рефрактометрия ‒ это измерение рефракции глаза. Однако нельзя говорить о рефракции, не обратив внимание на то, как устроен глаз, хотя бы в общих чертах.
Таблица. Из чего состоит орган зрения.
| Анатомическая единица | Характеристика |
|---|---|
| Вспомогательный аппарат | Веки, ресницы, брови, глазница, слезные железы и их система, мышечный комплекс. |
| Глазное яблоко | Это воспринимающий аппарат органа. Через его прозрачные элементы проникает световой пучок и фиксируется на сетчатке. В свою очередь, имеет несколько слоев в строении и играет основную роль в процессах рефракции и аккомодации. |
| Проводящая система | Нервы, соединяющие сетчатку и мозговые структуры. |
| Подкорковые элементы и высшие нервные центры | Области в головном мозге, отвечающие за обработку зрительных сигналов. |
Отдельно следует рассмотреть строение глазного яблока. Оно состоит из нескольких структур:
Большинство людей в своей жизни сталкивалось или хотя бы слышало о таких понятиях как «близорукость» и «дальнозоркость». Эти слова не являются научными терминами и заменяют более сложные « » и « », но описывают именно нарушения рефрактерной способности зрительного анализатора.
Процесс рефракции ‒ это способность преломлять световые лучи. Глаз ‒ это система оптических сред, и основными преломляющими элементами являются роговица и хрусталик. Все остальные прозрачные среды являются светопроводящими. Чтобы преломление и проведение света осуществлялось полноценно, все среды должны быть идеально прозрачными.
В офтальмологии существует понятие о физической и клинической рефракции. Это связано с тем, что глаз ‒ не только совокупность светообрабатывающих структур, но и орган нервной системы.
Физическая рефракция ‒ это непосредственно способность глаза преломлять световые пучки, преломляющая сила описывается в диоптриях. Новорожденные дети практически ничего не видят и преломляющая сила их глаз не превышает 50 диоптрий. Но постепенно четкость зрения увеличивается и в итоге возрастает до 70 диоптрий.
И в этот момент в игру вступает аккомодация . Это, в свою очередь, процесс изменения конфигурации хрусталика, который направлен на повышение четкости изображения ‒ фокусировка. В офтальмологии приняты такие понятия как ближайшая и дальнейшая точка ясного видения. Дальнейшая находится в бесконечности ‒ при полном расслаблении мышц, отвечающих за аккомодацию. Но как только человеку необходимо посмотреть на предмет, находящийся ближе этой дальнейшей точки, становится необходимым напряжение мышц глаза.
В связи с этим различают два вида клинической рефракции.
Итак, на основании приведенных выше сведений определение рефрактометрии как процесса измерения рефракции становится более понятным. Производится исследование клинической рефракции, поскольку важным является именно способность фокусировать изображение на сетчатке. Причем изучается как статическая, так и динамическая составляющая.
Некоторое время назад измерить рефракцию можно было измерить только ручным способом. Для этого использовались специальные схемы глаза и методики ручного измерения рефракции. По точности они во многом уступали современным приборам, кроме того, нельзя было исключить вероятность ошибки.
Сегодня рефрактометрия ‒ это высокотехнологичная процедура, занимающая не более пяти минут. Для этого метода диагностики используются специальные приборы ‒ рефрактометры. Принцип работы этого устройства ‒ инфракрасное излучение. Рефрактометр располагается на столе, в высоту составляет около полуметра и имеет «выходы» с двух сторон ‒ экран с панелью управления для врача и специальное устройство, куда смотрит пациент. Из особого объектива в сторону зрачков исследуемого направляется пучок лучей в инфракрасном спектре, который, проникая через отверстие в радужке, падают на сетчатку. Происходит отражение от дна глаза и возвращение к датчикам прибора. Доктору требуется лишь направить лучи через зрачок пациента. Устройства, в свою очередь, производят фиксацию полученных данных, а компьютер производит расчет необходимых показателей. Расчеты тут же отображаются на экране, а затем их можно распечатать.
Несмотря на простоту, быстрое выполнение и отсутствие каких-либо негативных последствий процедуры, нерационально проводить ее всем и каждому. Обычно рефрактометры используются в специализированных офтальмологических центрах, где проверяют зрение перед какими-либо оперативными вмешательствами и другими серьезными процедурами, а также методика используется для уточнения степени нарушения рефракции после первичной диагностики нарушения зрения врачом. Использование рефрактометрии в качестве одного из диспансерных рутинных обследований возможно, но не каждая больница может это себе позволить.
Четкие показания к рефрактометрии:
Противопоказания к этой методике весьма условные. Из узко специфических только одно ‒ нарушение прозрачности стекловидного тела, или такое заболевание как катаракта. Из неспецифических:
Для того чтобы результаты были максимально достоверными, необходима недолгая предварительная подготовка. Она заключается в закапывании раствора атропина в глаза утром и вечером в течение трех дней до предполагаемого исследования.
Доза закапываемого атропина ‒ по 1 капле в каждый глаз. В зависимости от возраста может меняться концентрация раствора:
При проведении подготовки следует быть аккуратным, поскольку такие капли в глаза могут вызывать преходящие нарушения четкости зрения, что особенно опасно для водителей и людей, деятельность которых требует максимального напряжения глаз, внимания к деталям. Кроме того, атропин ‒ довольно сильный аллерген, так что может развиться аллергический конъюнктивит ‒ , покраснение, слезоточивость.
Собственно процесс проведения рефрактометрии прост.
При аппаратной рефрактометрии на распечатанном листе можно обнаружить несколько видов показателей отдельно для правого (R) и левого (L) глаза.
Уметь расшифровывать эти значения самостоятельно вовсе не нужно: о любых отклонениях проинформирует врач. А вот сохранить данные после исследования рекомендуется, чтобы можно было проводить наблюдение в динамике.
Основной момент заключения, озвученного врачом ‒ это тип рефракции и степень нарушения зрения (важны для получения линз или очков). Виды рефракции:
Таким образом, рефрактометрия ‒ это современный информативный метод диагностики состояния зрения, который занимает минимум времени, является абсолютно безопасным как для взрослых, так и для детей, а также очень простой в выполнении.
