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Medizinische Fakultät der Universität des Saarlandes
Experimentelle Opthalmologie
Leitung: Prof. Dr. Achim Langenbucher
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Improved Vision for Occupational Eye Safety (IVOS)

Ausgangslage

Arbeiten oder Tätigkeiten im potentiellen Gefahrenbereich chemischer Substanzen oder im Bereich, in dem die Möglichkeit einer mechanischen oder thermischen Verletzung vorliegt, müssen laut der geltenden berufsgenossenschaftlichen Verordnung (BGV A1) mit einem adäquaten Augenschutz durchgeführt werden (Abbildung 1). Der Tragekomfort der Brillen(-fassungen) hat sich in den vergangenen Jahren deutlich verbessert, was in erster Linie auf neuartige Werkstoffe für die Brillenfassung zurückzuführen ist. So wurde vor einigen Jahren der technisch anspruchsvolle 2-Komponenten-Spritzguss eingeführt, der im empfindlichen Kontaktbereich zwischen Haut und Fassung weichere und hautfreundlichere Materialien ermöglicht im Vergleich zu Teilen der Fassung, welche eine hohe Stabilität aufweisen müssen. Der Schwerpunkt der normativen Anforderungen für Arbeitsschutzbrillen zielt weitestgehend auf die Schutzwirkung, d.h. die Brillen müssen bestimmten Tests wie einem mechanischen Beschuss mit Metallkugeln oder chemisch aggressiven Substanzen widerstehen. Die Anforderungen an die optische Performance der Brillen beziehen sich überwiegend auf die refraktive Nullwirkung und Transparenz der Scheiben (DIN EN 166), spielen jedoch im Vergleich zur Schutzwirkung eine eher untergeordnete Rolle.

Oft wird eine Schutzbrille jedoch nicht akzeptiert, da das Sichtfeld eingeschränkt ist oder optische Verzerrungen der Scheiben die Sicht durch die Brille derart beeinträchtigen, dass Ermüdungserscheinungen, Spannungskopfschmerz und Konzentrationsverlust die Folge sind und die Tätigkeit nicht zufriedenstellend ausgeführt werden kann. So wird nicht selten auf eigene Gefahr auf einen Augenschutz komplett verzichtet, wenn die Qualität der Arbeit durch das Tragen der Brille, speziell optische Verzerrungen, beeinträchtigt ist.

Während refraktionskorrigierende Brillen in aller Regel auf eine gute Abbildungsqualität hin optimiert sind und optisch störende Phänomene minimieren, sind Schutzbrillen in der Vergangenheit hauptsächlich auf die Schutzwirkung hin optimiert und Gesichtspunkte die optische Abbildungsqualität beim Blick durch die Brille spielen ? wie oben bereits erwähnt - eine untergeordnete Rolle, im Gegensatz zu Design und Tragekomfort. So können neben Achsenfehlern aufgrund eines prismatischen Effektes der Scheiben auch Fehler wie Defokus, Astigmatismus oder Aberrationen höherer Ordnung auftreten. Speziell Aberrationen höherer Ordnung wie Coma, Dreiblattfehler, oder auch sphärische Aberrationen sind dafür verantwortlich, dass die optische Qualität einer Schutzbrille trotz Konformität zur bestehenden Norm unzureichend ist und bei Arbeiten mit gefordertem Augenschutz nicht zuverlässig getragen wird (Abbildung 2).

Wird der geforderte Augenschutz nicht getragen, so können schwere, zum Teil irreversible Verletzungen des Auges resultieren: Wichtig zu nennen sind hierbei chemische Verätzungen durch Säuren oder Laugen, stumpfe oder perforierende Traumata bis hin zum Platzen des Bulbus aufgrund von mechanischen Irritationen, oder auch Verbrennungen bei exzessiven thermischen Belastungen.

Zielsetzung

Im Rahmen des Projektes ?Improved Vision for Occupational Eye Safety? soll eine Prozesskette vollständig abgebildet werden, die von der Simulation und Berechnung neuer Scheibendesigns über die Optimierung und Vermessung der Spritzgussformen (Spiegeleinsätze) bis hin zur fertigen Arbeitsschutzbrille reicht. So sollen neue, abbildungsoptimierte Designs für Schutzscheiben entwickelt werden, die aufgrund des höheren Tragekomforts deutlich besser vom Anwenderkreis akzeptiert werden als herkömmliche Arbeitsschutzbrillen.

Projektbeschreibung

Für die Entwicklung abbildungsoptimierter Scheiben sollen die Einflussgrößen bei der Umsetzung der Optikdesigns in Spiegeleinsätze evaluiert und hochpräzise Messsysteme für die optische Vermessung implementiert werden. Darüber hinaus sollen die Polierprozesse zur Regeneration der Spiegeleinsätze optimiert, sowie das Abformverhalten im Spritzgussprozess (Abbildung 2) und die Einflußgrößen der Beschichtunguntersucht werden.

Am Ende der Prozesskette sollen die Scheiben vor und nach dem Einbau in die Brillenfassungen optisch vermessen werden, um mechanische Spannungen der Scheiben im Brillengestell zu erfassen. Hierfür wurde in einem vorangegangenen Projekt bereits ein Messsystem entwickelt, mit dessen Hilfe die Wellenfrontaberrationen von Arbeitsschutzbrillen im verwendungsrichtigen Zustand, d.h. mit aufgeweiteter Fassung und unter verschiedenen Durchblickpunkten, gemessen werden können (Abbildung 3).

Veröffentlichungen

Speich M, Börret R, DeSilva AKM, Harrison DK, Rimkus W. Precision Mold Manufacturing for Polymer Optics. Materials and Manufacturing Processes 2013;28(5):529-533.

 

Speck A, Zelzer B, Speich M, Börret R, Langenbucher A, Eppig T. Deflectometric analysis of high volume injection molds for production of occupational eye wear. Z Med Phys 2013; DOI:10.1016/j.zemedi.2013.08.003

 

Zelzer B, Speck A, Langenbucher A, Eppig T. Theoretical model for design and analysis of protectional eyewear. Z Med Phys 2013; 23(2):120-128.

 

Speck A, Zelzer B, Eppig T, Langenbucher A. Experimental assessment of eye protection efficiency against high speed projectiles. Z Med Phys 2013; 23(1):71-76.

 

Eppig T, Zoric K, Speck A, Zelzer B, Götzelmann J, Nagengast D, Langenbucher A. Wave-front analysis of personal eye protection. Opt Express 2012; 20(16):17806-17815.

 

Speich M., Börret R. Mould fabrication for polymer optics. J Europ Opt Soc Rap Public. 2011;6:11050.

 

Kongressbeiträge / Poster:

 

Zelzer B, Speck A, Eppig T, Langenbucher A. Schutzbrillen mit optischer Premiumqualität. Poster, 3 Ländertagung der ÖGMP, DGMP und SGSMP, Wien, Österreich, 28.09. – 01.10.2011

 

Speck A, Zelzer B, Langenbucher A, Eppig T. Deflectometry for surface inspection and shape fidelity analysis for manufacturing and polishing of safety spectacle molds. 113. Tagung der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik; Eindhoven (NL), 29.05. – 02.06.2012, http://www.dgao-proceedings.de; DGaO Proceedings 2012; 113: p30

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    Projektleitung

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    Tel.: 0800 / 66 44 896

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    Zentrum für Optische Technogien
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