BR112018075540A2

BR112018075540A2 - filtro ótico e método de fabricação de um filtro ótico

Info

Publication number: BR112018075540A2
Application number: BR112018075540-0A
Authority: BR
Inventors: Djuro Koruga
Original assignee: Fieldpoint (Cyprus) Ltd.
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2020-07-21
Also published as: AU2019216674B2; DK3469406T3; CU20180148A7; UA123596C2; NZ749776A; SI3469406T1; WO2017211420A1; CA3060743C; HRP20201743T1; MY186614A; MA45203A; PL3469406T3; TWI734793B; EA201892611A1; SA518400569B1; RS61081B1; KR20190016543A; LT3469406T; TW201815926A; KR102194020B1

Abstract

Um filtro ótico pode incluir um substrato feito de um material incluindo um material de matriz oticamente transparente e material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica dispersos no material de matriz.

Description

FILTRO ÓTICO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM FILTRO ÓTICO CAMPO TÉCNICO

[001] Várias modalidades referem-se geralmente a filtros óticos, dispositivos de irradiação incluindo filtros óticos, e métodos de fabricação de filtros óticos.

FUNDAMENTOS

[002] A propagação da luz através de sistemas dielétricos complexos tornou-se objeto de intensa pesquisa nos últimos anos. Entre os quasicristais de sistemas dielétricos complexos, em particular os quasicristais do tipo Fibonacci têm atraído o interesse de cientistas devido às suas características extraordinárias em vista de sua interação com a luz (Luca Dal Negro, 2003).

[003] Pela interação com quasicristais, em particular com quasicristais tipo Fibonacci, pode-se gerar luz com um estado de polarização bem definido e uma distribuição de momento angular bem definida. Isto, por sua vez, oferece a oportunidade de uma interação bem definida de um feixe de luz assim gerado com a matéria, por exemplo, com o tecido biológico.

[004] Luz com um estado de polarização bem definido e uma distribuição de momento angular bem definida pode ser obtida por filtros óticos.

[005] Para aproveitar ao máximo as oportunidades discutidas acima, são necessários filtros óticos robustos cujas propriedades óticas não se degradam com o tempo.

SUMÁRIO

[006] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um filtro ótico. O filtro ótico pode incluir um substrato feito de um material incluindo um material de matriz oticamente transparente e material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica dispersos no material de matriz.

[007] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de fabricação de um filtro ótico. O método pode incluir gerar uma mistura líquida incluindo o material de matriz e o material nano-fotônico suspensos na mistura, fundir a mistura em um molde, solidificar a mistura no molde, formando assim o filtro ótico, e remover o filtro ótico do molde.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] Nos desenhos, caracteres de referência semelhantes referem-se geralmente às mesmas partes ao longo das diferentes vistas. os desenhos não estão necessariamente em escala, a ênfase geralmente sendo colocada sobre a ilustração dos princípios da invenção. Na descrição seguinte, várias modalidades da invenção são descritas com referência aos seguintes desenhos, nos quais:

[009] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um dispositivo de irradiação incluindo um filtro ótico de acordo com a presente invenção;

[0010] A Figura 2 mostra uma porção do filtro ótico; e

[0011] A Figura 3 é uma tabela mostrando a relação de simetria de energia para o grupo icosaédrico;

[0012] A Figura 4A é uma ilustração esquemática da luz linearmente polarizada;

[0013] A Figura 4B é uma ilustração esquemática da distribuição de momento angular da luz linearmente polarizada mostrada na Figura 4A;

[0014] A Figura 5 é uma ilustração esquemática da luz hiperpolarizada;

[0015] A Figura 6 mostra um espectro de luz hiperpolarizada;

[0016] A Figura 7 mostra um espectro de luz linearmente polarizada após passagem através de um filtro amarelo comum;

[0017] A Figura 8 mostra o espectro combinado das Figuras 6 e 7;

[0018] A Figura 9 mostra uma vista esquemática de uma porção de uma fibrila de colágeno;

[0019] As Figuras 10A a 10D mostram espectros obtidos por espectroscopia de imagiologia opto-magnética (OMIS) a partir da pele das mãos esquerda (cima) e direita (baixo) de pessoas de teste com um estado de pele biofísico excelente (Figura 10A), muito bom (Figura 10B), padrão (Figura 10C) e não padrão (Figura 10D);

[0020] A Figura 11A mostra um espectro de OMIS da pele da mão esquerda de uma pessoa de teste com um estado de pele biofísico padrão antes da irradiação com luz linearmente polarizada;

[0021] A Figura 11B mostra um espectro de OMIS da pele da mão direita da pessoa de teste com o estado de pele biofísico padrão antes da irradiação com luz hiperpolarizada;

[0022] A Figura 12A mostra um espectro de OMIS da pele da mão esquerda da pessoa de teste com o estado de pele biofísico padrão após a irradiação com luz linearmente polarizada passada através de um filtro amarelo comum;

[0023] A Figura 12B mostra um espectro de OMIS da pele da mão direita da pessoa de teste com o estado de pele biofísico padrão após irradiação com luz hiperpolarizada;

[0024] A Figura 13A mostra um espectro de OMIS da pele da mão esquerda de uma pessoa de teste com um estado de pele biofísico não padrão antes da irradiação com luz linearmente polarizada;

[0025] A Figura 13B mostra um espectro de OMIS da pele da mão direita da pessoa de teste com o estado de pele biofísico não padrão antes da irradiação com luz hiperpolarizada;

[0026] A Figura 14A mostra um espectro de OMIS da pele da mão esquerda da pessoa de teste com o estado de pele biofísico não padrão após a irradiação com luz linearmente polarizada passada através de um filtro amarelo comum;

[0027] A Figura 14B mostra um espectro de OMIS da pele da mão direita da pessoa de teste com o estado de pele biofísico não padrão após irradiação com luz hiperpolarizada;

[0028] A Figura 15 mostra um fluxograma de um método exemplar de fabricação de um filtro ótico;

[0029] A Figura 16 mostra passos exemplares envolvidos na geração de uma mistura líquida incluindo material de matriz e material nano-fotônico suspensos na mistura; e

[0030] As Figuras 17A-17D mostram pontos de luz de diferentes tipos de luz projetados em uma tela.

DESCRIÇÃO

[0031] A descrição detalhada seguinte refere-se aos desenhos em anexo que mostram, a título de ilustração,

detalhes e modalidades específicas em que a invenção pode ser praticada.

[0032] A palavra "exemplar" é aqui usada para significar "servir como exemplo, instância ou ilustração". Qualquer "modalidade ou desenho descrito aqui como "exemplar" não deve necessariamente ser interpretado como preferido ou vantajoso em relação a outras modalidades ou desenhos.

[0033] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um dispositivo de irradiação exemplar 100. O dispositivo de irradiação 100 pode incluir uma fonte de luz 102 e um filtro ótico 104. A fonte de luz 102 pode ser configurada para emitir um feixe de luz não polarizado difuso 106, ou seja feixe de luz incluindo fótons de diferentes energias cujos estados de polarização não estão correlacionados. De modo a converter o feixe de luz não polarizado 106 em um feixe de luz polarizado 108, o dispositivo de irradiação 100 pode ainda incluir um elemento de polarização 110 posicionado entre a fonte de luz 102 e o filtro ótico 104. O elemento de polarização 110 é configurado para passar ondas de luz de uma polarização específica e para bloquear ondas de luz de outras polarizações. Desta maneira, a luz passando através do elemento de polarização 110 tem uma polarização bem definida.

[0034] Em um dispositivo de irradiação exemplar, oO elemento de polarização 110 pode ser configurado como um elemento de polarização linear 110, isto é, um elemento de polarização que converte o feixe de luz incidente 106 em um feixe de luz polarizado linearmente 108. Isto está esquemat icamente indicado na Figura 1.

[0035] O elemento de polarização linear 110 pode ser configurado como um polarizador de absorção ou um polarizador de divisão de feixe. Em um polarizador de absorção, ondas de luz com estados de polarização indesejados são absorvidas pelo polarizador. os polarizadores de divisão de feixe são configurados para dividir o feixe de luz incidente em dois feixes de luz com diferentes estados de polarização.

[0036] Ao contrário dos polarizadores de absorção os polarizadores de divisão de feixe não precisam dissipar a energia do feixe de luz com o estado de polarização indesejado e são, portanto, capazes de lidar com feixes de luz com altas intensidades.

[0037] Feixe dividido em dois feixes com diferentes estados de polarização pode ser implementado por reflexão. Quando a luz reflete em um ângulo a partir de uma interface entre dois materiais transparentes, a refletividade é diferente para a luz polarizada no plano de incidência e a luz polarizada perpendicularmente a ela. Em um ângulo especial de incidência, toda a luz refletida é polarizada no plano perpendicular ao plano de incidência. Esse ângulo de incidência é conhecido como o ângulo de Brewster. Um polarizador baseado neste esquema de polarização é referido como polarizador de Brewster.

[0038] Em uma modalidade exemplar, o elemento de polarização linear 110 pode ser configurado como um polarizador de Brewster. Desta forma, um feixe de luz linearmente polarizada pode ser fornecido por uma configuração simples e, como mencionado acima, uma vez que nenhuma energia luminosa precisa ser dissipada no elemento de polarização 110, o elemento de polarização linear 110 é capaz de lidar com grandes intensidades de luz.

[0039] Uma porção do filtro ótico 104 está esquematicamente mostrada na Figura 2. O filtro ótico 104 pode incluir um substrato 112 feito de um material incluindo um material de matriz oticamente transparente 116 e material nano-fotônico 118 com simetria icosaédrica ou dodecaédrica dispersos no material de matriz 116.

[0040] O material nano-fotônico 118 pode incluir partículas nano-fotônicas 120 dispersas no material de matriz 116. O material nano-fotônico 120 pode incluir moléculas de fulereno tais como fulerenos superiores ou Cro com simetria icosaédrica / dodecaédrica.

[0041] O material nano-fotônico 118 sendo disperso no material de matriz 116 significa, neste contexto, que pelo menos algumas das partículas nano-fotônicas 120 são embutidas no material de matriz 116, isto é, que são inteiramente rodeadas pelo material de matriz 116. Em um filtro ótico exemplar 104 a maioria das partículas nano- fotônicas 120 ou mesmo todas as partículas nano-fotônicas 120 são embutidas no material de matriz 116. Em um filtro ótico exemplar 104, o material nano-fotônico 118 é homogeneamente distribuído através do material de matriz

116.

[0042] Uma vez que o material nano-fotônico 118 é disperso no material de matriz 116, é altamente eficientemente protegido de influências externas, impedindo assim que o conteúdo nano-fotônico do filtro ótico 104 se altere com o tempo, o que inevitavelmente alteraria as propriedades óticas do filtro ótico 104. Deste modo, é fornecido um filtro ótico robusto 104 com propriedades óticas confiáveis.

[0043] A fração de massa do material nano-fotônico 118 no substrato 112 pode variar de cerca de 1 x 10º a 0,3. Em uma modalidade exemplar, a fração de massa do material nano-fotônico 118 no substrato 112 pode ser cerca de 1,75 x 10º.

[0044] O material de matriz 116 pode ser oticamente transparente no intervalo de comprimentos de onda visível e / ou infravermelho.

[0045] O material de matriz pode incluir pelo menos um de vidro e plástico. O plástico pode ser um termoplástico. Em um filtro ótico exemplar 104, o material de matriz 116 pode incluir ou pode ser inteiramente feito de poli (metil metacrilato) (PMMA). O PMMA é um material forte e leve. Tem uma densidade de 1,17-1,20 g / em, o que é menos do que metade da densidade do vidro. Além disso, o PMMA possui uma alta transmissividade para luz de até 90%, o que é de especial relevância pelo seu emprego como material de matriz 116 de um filtro ótico.

[0046] Voltando agora ao princípio de funcionamento do filtro ótico 104. Como mencionado anteriormente, oO material nano-fotônico 118 pode incluir fulerenos tais como Cso. Cso É composto de 60 átomos de carbono ordenados em 12 pentágonos e 20 hexágonos.

[0047] Cs5o tem dois comprimentos de ligação. Um primeiro comprimento de ligação está ao longo das bordas de dois hexágonos e o segundo comprimento de ligação está entre a borda de um hexágono e um pentágono, o primeiro comprimento de ligação sendo maior do que o segundo comprimento de ligação.

[0048] Cso É uma molécula que exibe propriedades mecânicas clássicas e quânticas (Markus Arndt et al, Wave- particle duality, Science, Vol. 401, pp. 680-682, 1999). C;o tem um diâmetro de cerca de 1 nm. As moléculas de Cro giram no estado sólido, por exemplo, em um cristal ou em uma película fina, cerca de 3 x 10º vezes por segundo e em uma solução cerca de 1,8 x 10” vezes por segundo. A rotação de uma molécula de Cç«º É anisotrópica (em todas as direções). Agrupamentos de C« são cristal molecular (quasicristais) do tipo Fibonacci.

[0049] Quasicristais são estruturas não periódicas que são construídas seguindo uma regra determinística simples. Um quasicristal de Fibonacci é uma estrutura aperiódica determinística que é formada pelo empilhamento de dois compostos diferentes A e B de acordo com o esquema de geração de Fibonacci: S;.1, = (Sj1, Sj) para j 2 1, com So = (B) e S, = (A). As sequências de ordem inferior são S, = (BA), S; = (ABA), S, = (BAABA) etc.

[0050] Além de sua estrutura espacial que é configurada de acordo com o esquema de Fibonacci, C«o também tem autoestados de energia que seguem o esquema de Fibonacci. Os autoestados de energia juntamente com os elementos de simetria correspondentes de Cr; são mostrados na tabela de multiplicação da Figura 3. Uma das propriedades cruciais de Cs; é baseada nos autoestados de energia Ti, Tag, Tw E Ty para os elementos de simetria Cs, Cs, Si e So? que são consistentes com a proporção áurea.

[0051] Em matemática, duas quantidades estão na proporção áurea $, se a sua proporção for a mesma que a proporção entre a sua soma e a maior das duas grandezas. & pode ser expressa matematicamente como & = (1 + V5) / 2 x 1,62.

[0052] Por emissão ressonante dos autoestados acima de C;o, a luz incidentalmente polarizada é transformada em luz hiperpolarizada. Mais especificamente, luz hiperpolarizada pode ser gerada como uma emissão ressonante dos autoestados de energia Ti, Togr Tiur E Tou de Cóo. Fótons com esses estados de energia com simetria Cs, Cs, Su e So? (Figura 3) são ordenados não no plano linear, mas em um nível curvo com ângulo que segue a lei de Fibonacci (“girassol”).

[0053] As diferenças entre luz linearmente polarizada e luz hiperpolarizada serão subsequentemente explicadas com referência às Figuras 4A, 4B e 5.

[0054] A Figura 4A ilustra esquematicamente a natureza da luz linearmente polarizada para três diferentes comprimentos de onda 122a, 122b, 122c que estão alinhados em planos adjacentes retos paralelos à direção de propagação. Os fótons são ordenados por comprimento de onda, no entanto, não ordenados em vista de seu momento angular (esquerda e direita). Isto é esquematicamente mostrado na Figura 4B. Na Figura 4B, os caracteres de referência 124a e 124b denotam fótons de diferentes momentos angulares. Como pode ser visto claramente na Figura 4B, o momento angular dos fótons na luz linearmente polarizada é totalmente difuso.

[0055] A Figura 5 ilustra esquematicamente a natureza da luz hiperpolarizada 126. Na Figura 5, os fótons de numerosos comprimentos de onda diferentes emanam de um ponto central 128 e são ordenados tanto pelo comprimento de onda como pelo momento angular ao longo das respetivas espirais.

[0056] O padrão espiral de fótons com diferentes momentos angulares é semelhante ao padrão de sementes de girassol. As sementes em um girassol são dispostas em espirais, um conjunto de espirais sendo para esquerda e um conjunto de espirais sendo para direita. O número de espirais para direita e o número de espirais para esquerda são números da série Fibonacci. O esquema de geração de Fibonacci foi definido acima em relação aos quasicristais. Este esquema de geração é derivado da série de Fibonacci fundamental que é dada por: O, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 ... Os próximos números da série de Fibonacci podem ser calculados por somar os dois números anteriores da série. A proporção de um número na série de Fibonacci para o número imediatamente anterior é dada pela proporção áurea o.

[0057] O número de espirais direitas e espirais esquerdas associadas ao momento angular na luz hiperpolarizada mostrada na Figura 5 também é determinado pela série de Fibonacci. Mais especificamente, na Figura 5, 21 espirais para a esquerda e 34 para a direita podem ser encontradas, ambos números da série de Fibonacci. A luz hiperpolarizada é, portanto, também referida como “luz áurea”.

[0058] Além disso, como também pode ser claramente visto na Figura 5, em cada espiral fótons 130a, 130b, 130c de diferentes comprimentos de onda são linearmente polarizados em planos paralelos adjacentes.

[0059] A luz hiperpolarizada com as características acima é gerada pela interação da luz linearmente polarizada 108 gerada pelo elemento de polarização 110 com o material nano-fotônico 118 presente no filtro ótico 104. Mais especificamente, a luz hiperpolarizada é gerada pela interação com o material nano-fotônico 118 com simetria icosaédrica como C«º ou material nano-fotônico com simetria dodecaédrica presente no filtro ótico 104.

[0060] O espectro de luz após passar através do filtro ótico 104, isto é, da luz hiperpolarizada, é representado na Figura 6. O espectro da luz linearmente polarizada após passar através de um filtro amarelo comum comparativo é mostrado na Figura 7. Ambos os espectros estão representados no mesmo gráfico da Figura 8. Na Figura 8, o numeral de referência 13la denota o espectro de luz hiperpolarizada e o número de referência 13lb do espectro de luz linearmente polarizada após a passagem através do filtro amarelo comum.

[0061] A distribuição de intensidade nas Figuras 6 a 8 é representada para um intervalo de comprimentos de onda de cerca de 200 nm a cerca de 1100 nm, isto é, a partir do ultravioleta para o quase infravermelho.

[0062] Como mostrado nas Figuras 6 e 8, o filtro ótico 104 suprime comprimentos de onda abaixo de cerca de 400 nm e tem uma baixa transmitância no intervalo de comprimentos de onda azul. A transmitância máxima do filtro ótico 104 é de cerca de 740 nm, o que é favorável para uma estimulação eficiente do tecido biológico devido a uma maior profundidade de penetração quando comparada com a luz azul e ultravioleta.

[0063] Como mostrado nas Figuras 7 e 8, o filtro amarelo comum comparativo suprime os comprimentos de onda abaixo de cerca de 475 nm (luz ultravioleta e azul). A transmitância máxima do filtro amarelo comum comparativo é de cerca de 720 nm, o que é próximo do comprimento de onda da transmitância máxima do filtro ótico 104.

[0064] Embora o filtro ótico 104 de acordo com a presente invenção e o filtro amarelo comum comparativo tenham a sua transmitância máxima em um comprimento de onda semelhante, o filtro ótico 104 de acordo com a presente invenção tem uma transmitância integral superior no intervalo de comprimentos de onda vermelho e infravermelho a partir de 660 a 1100 nm, como pode ser visto claramente na Figura 8.

[0065] Ainda por este motivo, um filtro ótico 104 de acordo com a presente invenção permite uma estimulação mais eficiente do tecido biológico em comparação com o filtro amarelo comum comparativo. Uma vantagem ainda mais importante de um filtro ótico 104 de acordo com a presente invenção em vista da estimulação de tecido biológico resulta da sua capacidade de gerar luz hiperpolarizada, cuja interação com o tecido biológico, em particular com colágeno, é, em contraste com a luz linearmente polarizada, principalmente de natureza quântica.

[0066] O colágeno é uma proteína extracelular e compõe cerca de 30% da pele humana. Colágeno e água que compõem cerca de 60-65% da pele humana são os principais componentes da pele humana. Portanto, o estado de pele biofísico humana é determinado principalmente pela interação entre água e colágeno.

[0067] A Figura 9 mostra uma vista esquemática de uma porção de uma fibrila de colágeno 132 incluindo uma pluralidade de moléculas de colágeno 134 mostradas como setas. Como pode ser visto na Figura 9, as moléculas de colágeno estão dispostas em uma pluralidade de linhas R1- R6. O comprimento L de uma molécula de colágeno individual é de cerca de 300 nm. Moléculas de colágeno adjacentes 134 em fileiras imediatamente adjacentes são deslocadas por uma lacuna de 67 nm G67. Moléculas de colágeno imediatamente adjacentes 134 na mesma fileira são deslocadas por uma lacuna de 35 nm G35.

[0068] O estado biofísico do colágeno é determinado pelos estados de oscilação dos planos peptídicos. A oscilação de um plano peptídico é determinada pelas oscilações de dois planos peptídicos vizinhos. A proporção das frequências de oscilação dos planos vizinhos é dada pela proporção áurea &., Portanto, o comportamento de oscilação dos planos peptídicos do colágeno pode ser influenciado pelos fótons ordenados em função de seus momentos angulares de acordo com a lei de Fibonacci, por exemplo, pela luz hiperpolarizada.

[0069] O colágeno no espaço extracelular é ligado via proteínas integrina e citoesqueleto com o núcleo e, portanto, com o DNA. Portanto, existe a oportunidade de influenciar o núcleo celular por meio da luz hiperpolarizada pelo intermediário do colágeno no espaço extracelular.

[0070] A influência da luz hiperpolarizada no estado da pele humana foi investigada com 30 pessoas de teste. Antes de expor a pele das pessoas de teste à luz hiperpolarizada, os estados da pele das mãos esquerda e direita das pessoas de teste foram caracterizados por espectroscopia de imagiologia optomagnética (OMIS). Então, após a exposição da pele das pessoas testadas à luz hiperpolarizada e à luz linearmente polarizada, como exemplo comparativo, por 10 minutos, a pele foi novamente caracterizada pelo OMIS para investigar as respectivas influências de luz linearmente polarizada e luz hiperpolarizada na pele.

[0071] OMIS é uma técnica de diagnóstico baseada na interação da radiação eletromagnética com elétrons de valência dentro do material de amostra, capaz de examinar as propriedades eletrônicas do material de amostra. Desta forma, as propriedades paramagnéticas e diamagnéticas do material de amostra (elétrons não pareados / pareados) podem ser obtidas.

[0072] Os fundamentos físicos do OMIS serão discutidos em breve a seguir. Mais detalhes sobre o OMIS podem ser encontrados em D. Koruga et al., “Epidermal Layers Characterisation by Opto-Magnetic Spectroscopy Based on Digital Image of Skin", Acta Physica Polonica A, vol. 121, nº 3, p. 606-610 (2012), ou em D. Koruga et al. “Water Hydrogen Bonds Study by Opto-Magnetic Fingerprint", Acta Physica Polonica A, vol. 117, nº 5, p. 777-781 (2010), ou em L, Matija, “Nanophysical approach to diagnosis of epithelial tissues using Opto-magnetic imaging spectroscopy", p. 156-186 em "Nanomedicine", Eds. Alexander Seifalian, Achala del Mel e Deepak M. Kalaskar, ONE CENTRAL PRESS, Manchester, Reino Unido (2015), ou em P.-O. Milena et al., “Opto-Magnetic Method for Epstein-Barr Virus and

Cytomegalovirus Detection in Blood Plasma Samples" Acta Physica Polonica A, Vol. 117, nº 5, p. 782-785 (2010).

[0073] A luz como uma onda eletromagnética tem uma onda elétrica e uma magnética perpendiculares entre si. Ao polarizar a luz, as ondas magnéticas e elétricas podem ser divididas. Um tipo particular de polarização ocorre para incidente de luz sob o ângulo de Brewster que foi discutido acima. Este ângulo é característico dos materiais presentes na amostra irradiada.

[0074] Uma vez que o componente elétrico pode ser detectado seletivamente, o componente magnético pode ser determinado pela subtração da intensidade da luz polarizada refletida (componente elétrico) a partir da intensidade da luz branca refletida. A partir do componente magnético assim obtido, as propriedades magnéticas da amostra analisada podem ser derivadas.

[0075] Os espectros típicos obtidos pelo OMIS incluem uma pluralidade de picos positivos e negativos, os picos negativos representando as propriedades diamagnéticas do material de amostra, enquanto os picos positivos representam as propriedades paramagnéticas do material de amostra.

[0076] Os resultados das medidas de caracterização da pele das mãos esquerda e direita das 30 pessoas de teste obtidas pelo OMIS são mostrados nas Figuras 10A a 10D. Nestas plotagens, a abscissa corresponde à diferença de comprimento de onda medida em nm, e a ordenada à intensidade em unidades arbitrárias (a.u.). Nas plotagens superiores dessas figuras, os resultados para as respectivas mãos esquerdas são mostrados, enquanto nas plotagens inferiores os resultados para as respectivas mãos direitas são mostrados.

[0077] A Figura 10A mostra os resultados de uma pessoa de teste cuja pele é caracterizada como tendo um estado de pele biofísico “excelente” devido aos picos pronunciados vistos nestas plotagens que são semelhantes para ambas as mãos. O estado de pele biofísico de 4 pessoas de teste foi classificado como “excelente”.

[0078] A Figura 10B mostra os resultados de uma pessoa de teste cuja pele é caracterizada como tendo um estado de pele biofísico “muito bom” devido aos picos ainda pronunciados vistos nestas plotagens que são semelhantes para ambas as mãos. O estado de pele biofísico de 16 pessoas de teste foi classificado como “muito bom”.

[0079] A Figura 10C mostra os resultados de uma pessoa de teste cuja pele é caracterizada como tendo um estado de pele biofísico “padrão”. Como pode ser visto na Figura 10C, os picos são menos pronunciados em comparação com os estados excelente e muito bom mostrados nas Figuras 10A e 10B. Além disso, existem diferenças significativas entre os espectros das duas mãos da pessoa de teste. O estado de pele biofísico de 8 pessoas de teste foi classificado como “padrão”.

[0080] A Figura 10D mostra os resultados de uma pessoa de teste cuja pele é caracterizada como tendo um estado de pele biofísico “não padrão”. Como pode ser visto na Figura 10D, os picos são menos pronunciados quando comparados com os estados excelente e muito bom mostrados nas Figuras 10A e 10B. Além disso, existem diferenças muito pronunciadas entre os espectros. O estado de pele biofísico de 2 pessoas de teste foi classificado como “não padrão”.

[0081] Já que os espectros obtidos de pessoas de teste com estado de pele biofísico excelente e muito bom não são adequados para uma comparação entre os efeitos alcançados pela irradiação com luz linearmente polarizada e hiperpolarizada, já que o estado de pele biofísico dificilmente pode ser melhorado, uma discussão detalhada será subsequentemente dada somente com respeito a pessoas de teste com um estado de pele biofísico padrão e não padrão.

[0082] As Figuras 11A e 11B mostram espectros de OMIS representando o estado de pele biofísico das mãos esquerda e direita, respectivamente, de uma pessoa de teste com um estado de pele biofísico padrão antes da irradiação. As Figuras 12A e 12B mostram espectros de OMIS representando o estado de pele biofísico das mãos esquerda e direita, respectivamente, da pessoa de teste com o estado de pele biofísico padrão após irradiação com luz linearmente polarizada e hiperpolarizada, respectivamente. A Figura 12A mostra um espectro de OMIS da pele da mão esquerda após irradiação com luz linearmente polarizada e a Figura 12B mostra um espectro de OMIS da pele da mão direita após irradiação com luz hiperpolarizada.

[0083] O efeito da luz linearmente polarizada no estado de pele biofísico de uma pessoa de teste com um estado de pele biofísico padrão pode ser deduzido a partir de uma comparação das Figuras 11A e 12A.

[0084] Como mostrado nestas figuras, a diferença de comprimento de onda (WLD) dos picos é semelhante antes e depois da irradiação. Isso indica que tanto o complexo de colágeno quanto o de água-colágeno na pele da respectiva pessoa de teste são estáveis.

[0085] Em relação aos picos com uma WLD de 103-110 nm, há uma mudança na forma e intensidade (a partir de cerca de -4,3 a -9,15 a.u.), o que é indicativo de uma lacuna de colágeno normal de 35 nm.

[0086] Entre uma WLD de 110-120 nm uma ligeira alteração na forma e intensidade (a partir de 6,25 a 10,94 a.u. e 21,6 a 23,56 a.u.). Há também um ligeiro deslocamento deste pico de 121,4 para 119,1 nm, o que indica que o complexo de colágeno-água é estável.

[0087] Entre uma WLD de 120-130 nm, a intensidade do pico muda de -21,7 para -19,6 a.u.. Isso indica que a dinâmica da lacuna de colágeno de 67 nm não é satisfatória.

[0088] O efeito da luz hiperpolarizada no estado de pele biofísico da pessoa de teste com o estado de pele biofísico padrão pode ser visto a partir de uma comparação das Figuras 11B e 12B.

[0089] Como mostrado nestas figuras, a diferença de comprimento de onda (WLD) dos picos é semelhante antes e depois da irradiação. Isso indica que tanto o complexo de colágeno quanto o de água-colágeno na pele da pessoa de teste são estáveis.

[0090] Em relação aos picos com uma WLD de 103-110 nm, há uma enorme mudança na forma e intensidade (a partir de cerca de -11,0 a -20,25 a.u.) que é indicativa de uma dinâmica muito boa da lacuna de colágeno de 35 nm.

[0091] Entre uma WLD de 1110-120 nm não há alteração na forma e intensidade do respectivo pico. A WLD deste pico também não é alterada, o que é indicativo de um complexo de colágeno-água muito estável.

[0092] Entre uma WLD de 120-130 nm a intensidade do pico muda de -21,4 para -25,6 a.u. Isso indica que a dinâmica da lacuna de colágeno de 67 nm é boa o suficiente.

[0093] As Figuras 13A e 13B mostram espectros de OMIS representando o estado de pele biofísico das mãos esquerda e direita, respectivamente, de uma pessoa de teste com um estado de pele biofísico não padrão antes da irradiação. As Figuras 14A e 14B mostram espectros de OMIS representando o estado de pele biofísico das mãos esquerda e direita, respectivamente, da pessoa de teste com o estado de pele biofísico não padrão após a irradiação, em que a Figura 14A mostra o espectro de OMIS da pele da mão esquerda após a irradiação com luz linearmente polarizada e a Figura 14B mostra o espectro de OMIS da pele do braço direito após a irradiação com luz hiperpolarizada.

[0094] O efeito da luz linearmente polarizada no estado de pele biofísico da pessoa de teste com o estado de pele biofísico não padrão pode ser visto a partir de uma comparação das Figuras 13A e 14A.

[0095] Como mostrado nestas figuras, a diferença de comprimento de onda (WLD) dos picos é semelhante antes e depois da irradiação. Isso indica que tanto o colágeno quanto o complexo de colágeno-água na pele da pessoa de teste são insatisfatórios.

[0096] Em relação aos picos com uma WLD de 103-110 nm há uma mudança na forma e intensidade (de cerca de -8,2 para -15 a.u.), no entanto, com um grande deslocamento de WLD de 8 nm a partir de 104 para 112 nm que é indicativo de um dinâmica insatisfatória da lacuna de colágeno de 35 nm.

[0097] Entre uma WLD de 1100-120 nm há uma mudança significativa tanto na forma quanto na intensidade (a partir de 20,00 a 27,15 a.u.).

[0098] Além disso, um novo pico surge em uma WLD de cerca de 130 nm. Além disso, há um deslocamento de pico negativo a partir de 124,00 nm para 136,20 nm com uma enorme diferença de intensidade a partir de -19,4 para - 31,5 a.u.. Isso é indicativo de um complexo de colágeno- água instável. Além disso, o intervalo de WLD é estendido, o que indica uma dinâmica insatisfatória da lacuna de colágeno de 67 nm.

[0099] O efeito da luz hiperpolarizada no estado de pele biofísico da pessoa de teste com o estado de pele biofísico não padrão pode ser visto a partir de uma comparação das Figuras 13B e 14B.

[00100] Como mostrado nestas figuras, há uma enorme mudança na diferença de comprimento de onda (WLD) de 10 nm dos picos antes e depois da irradiação. Isto indica que tanto o colágeno como o complexo de água-colágeno na pele da pessoa de teste respectiva não são estáveis.

[00101] Em relação aos picos com uma WLD de 103-110 nm, há um deslocamento significativo do espectro levando a um pico positivo e negativo pronunciado. Isto significa que pela irradiação da pele com hiperpolarização uma dinâmica muito boa da lacuna de colágeno de 35 nm poderia ser estabelecida.

[00102] Entre uma WLD de 110-120 nm, há um enorme deslocamento WLD de 10 nm e a intensidade e formas dos picos mudaram. Isso é indicativo de um complexo de colágeno-água instável. Além disso, os intervalos de WLD dos dois picos direitos são deslocados de 123 nm para 132 nm e de 132 nm para 142 nm, o que é indicativo de uma dinâmica insatisfatória da lacuna de colágeno de 67 nm.

[00103] Estas medições mostram que pela irradiação da pele de pessoas com um estado de pele biofísico padrão e não padrão, a irradiação da pele com luz hiperpolarizada alcança melhores resultados, em particular no intervalo de WLD baixa.

[00104] A eficiência da conversão de luz linearmente polarizada em luz hiperpolarizada pelo filtro ótico 104 é de cerca de 62% no presente. Espera-se que as eficiências de conversão mais altas melhorem os resultados acima.

[00105] Subsequentemente, será discutido um método para fabricar um filtro ótico 104 de acordo com a presente invenção.

[00106] Um método exemplar é mostrado no fluxograma exemplar da Figura 15. O método 200 pode incluir: - gerar uma mistura líquida incluindo o material de matriz e o material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica suspensos na mistura (202), - fundir a mistura líquida em um molde (204), - solidificar a mistura no molde, formando assim o filtro ótico (206), e - remover o filtro ótico do molde (208).

[00107] Um fluxograma exemplar de geração de uma mistura líquida incluindo o material de matriz e o material nano-fotônico suspensos na mistura (202) é mostrado na Figura 16. A geração da mistura líquida pode incluir: - fornecer uma primeira pré-mistura líquida incluindo o material de matriz (202-1),

- misturar a primeira pré-mistura durante um primeiro período de tempo (202-2), - misturar material nano-fotônico dissolvido em um solvente para a primeira pré-mistura, formando assim uma segunda pré-mistura (202-3) e - misturar a segunda pré-mistura ao longo de um segundo período de tempo, evaporando assim o solvente e formando a mistura líquida incluindo o material de matriz e o material nano-fotônico suspensos na mistura (202-4).

[00108] o material nano-fotônico tem simetria icosaédrica ou dodecaédrica e pode incluir C«o. O material de matriz pode incluir poli (metil metacrilato) (PMMA).

[00109] A primeira pré-mistura pode incluir poli (metil metacrilato) e metil metacrilato (MMA). A fração de peso do PMMA na primeira pré-mistura pode variar de 0,7 a 0,9. A fração de peso do MMA na primeira pré-mistura pode variar de 0,1 a 0,3.

[00110] O primeiro período de tempo pode ser de cerca de 24 h. O segundo período de tempo pode ser de 96 h. A mistura da segunda pré-mistura pode ser realizada em uma temperatura aumentada, por exemplo, 60-75 º C para suportar a evaporação do solvente, por exemplo, de tolueno.

[00111] A solidificação da mistura no molde pode incluir o aquecimento da mistura no molde desde uma primeira temperatura, por exemplo 25 º C, até uma segunda temperatura, por exemplo 90 º C, e depois arrefecer a mistura até uma terceira temperatura, por exemplo 25 º C durante um período de tempo predeterminado. O período de tempo predeterminado pode ser de 120-140 h. Ao escolher um período de tempo tão elevado, a geração de fissuras no filtro ótico assim formado pode ser eficientemente evitada.

[00112] Deste modo, peças brutas tipo placa tendo dimensões exemplares de cerca de 1200 x 1100 x 2,5 mm? poderiam ser fabricadas. A partir dessa peça bruta, filtros óticos com um diâmetro exemplar de 50 mm podem ser cortados.

[00113] Nas Figuras 17A-17D, a projeção de diferentes tipos de luz em uma tela é ilustrada.

[00114] Na Figura 17A, a tela é iluminada por luz difusa ambiente.

[00115] Na Figura 17B, a tela é iluminada por um feixe de luz polarizado linearmente. Como mostrado na Figura 17B, o ponto de luz projetado tem uma área de núcleo branca atribuível ao conteúdo polarizado do feixe de luz. A área de núcleo é cercada por um anel vermelho que representa a luz quase infravermelha de vermelho deslocado parcialmente polarizada devido à polarização incompleta.

[00116] Na Figura 17C, a tela é iluminada por um feixe de luz de luz linearmente polarizada após a passagem por um filtro amarelo comum. Como mostrado nesta Figura, oO ponto de luz projetado tem uma área de núcleo branca atribuível ao conteúdo linearmente polarizado do feixe de luz. A área de núcleo é cercada por anéis amarelos e vermelhos de luz parcialmente polarizada devido a impurezas no filtro.

[00117] Na Figura 17D, a tela é iluminada por um feixe de luz de luz hiperpolarizada após passagem através de um filtro ótico de acordo com a presente invenção. Aqui, nenhuma área de núcleo branca pronunciada é visível, uma vez que a luz linearmente polarizada foi transformada em luz hiperpolarizada. Isso aparece como um ponto vermelho e amarelo na tela.

[00118] A seguir, vários aspectos desta divulgação serão ilustrados:

[00119] O exemplo 1 é um filtro ótico. O filtro ótico pode incluir um substrato feito de um material incluindo um material de matriz oticamente transparente e material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica dispersos no material de matriz.

[00120] No Exemplo 2, o objeto do Exemplo 1 pode opcionalmente incluir que o material nano-fotônico inclui moléculas de fulereno.

[00121] No Exemplo 3, o objeto do Exemplo 2 pode opcionalmente incluir que o material nano-fotônico inclui moléculas de fulereno de Cro.

[00122] Exemplo 4, o objeto de qualquer um dos Exemplos 1 a 3 pode opcionalmente incluir que o material de matriz é oticamente transparente no intervalo de frequências visível e / ou infravermelho.

[00123] No Exemplo 5, o objeto de qualquer um dos Exemplos 1 a 4 pode opcionalmente incluir que o material de matriz inclui pelo menos um de vidro e plástico.

[00124] No Exemplo 6, o objeto do Exemplo 5 pode opcionalmente incluir que o plástico é um termoplástico.

[00125] No Exemplo 7, o objeto do Exemplo 6 pode opcionalmente incluir que o termoplástico é poli (metil metacrilato).

[00126] No Exemplo 8, o objeto de qualquer um dos Exemplos 1 a 7 pode opcionalmente incluir que a fração de massa do material nano-fotônico no substrato varia de cerca de 1 x 10º a 0,3.

[00127] No Exemplo 9, o objeto do Exemplo 8 pode opcionalmente incluir que a fração de massa do material nano-fotônico é de cerca de 1,75 x 10 3?

[00128] O exemplo 10 é um dispositivo de irradiação. O dispositivo de irradiação pode incluir uma fonte de luz e um filtro ótico de qualquer um dos Exemplos 1 a 9.

[00129] No Exemplo 11, o objeto do Exemplo 10 pode opcionalmente incluir ainda um elemento de polarização posicionado entre a fonte de luz e o filtro ótico.

[00130] No Exemplo 12, o objeto do Exemplo 11 pode opcionalmente incluir que o elemento de polarização é configurado como um elemento de polarização linear.

[00131] No Exemplo 13, o objeto do Exemplo 12 pode opcionalmente incluir que o elemento de polarização linear é configurado como um polarizador de Brewster.

[00132] O Exemplo 14 é um método para fabricar um filtro ótico de qualquer um dos Exemplos 1 a 9. O método pode incluir: gerar uma mistura líquida incluindo o material de matriz e o material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica suspensos na mistura, fundir a mistura em um molde, solidificar a mistura no molde, formando assim o filtro ótico, e remover o filtro ótico do molde.

[00133] No Exemplo 15, o objeto do Exemplo 14 pode opcionalmente incluir que a geração da mistura líquida inclui: fornecer uma primeira pré-mistura líquida incluindo o material de matriz, misturar a primeira pré-mistura durante um primeiro período de tempo, misturar material nano-fotônico dissolvido em um solvente para a primeira pré-mistura, formando assim uma segunda pré-mistura, e misturar a segunda pré-mistura durante um segundo período de tempo, evaporando assim o solvente e formando a mistura líquida incluindo o material de matriz e o material nano- fotônico suspensos na mistura.

[00134] No Exemplo 16, o objeto de qualquer um dos Exemplos 14 ou 15 pode opcionalmente incluir que a mistura da segunda pré-mistura é realizada em uma temperatura acima da temperatura ambiente.

[00135] No Exemplo 17, o objeto de qualquer um dos Exemplos 14 a 16, pode opcionalmente incluir que o material nano-fotônico inclui C« e / ou fulerenos superiores e / ou outro material com simetria icosaédrica e dodecaédrica.

[00136] Nos Exemplos 18, o objeto de qualquer um dos Exemplos 14 a 17 pode opcionalmente incluir que o material de matriz inclui poli (metil metacrilato).

[00137] No Exemplo 19, o objeto do Exemplo 18 pode opcionalmente incluir que a primeira pré-mistura inclui poli (metil metacrilato) e metil metacrilato.

[00138] No Exemplo 20, o objeto do Exemplo 19 pode opcionalmente incluir que a fração de peso de poli (metil metacrilato) na primeira pré-mistura varia de 0,7 a 0,9.

[00139] No Exemplo 21, o objeto de qualquer um dos Exemplos 19 ou 20 pode opcionalmente incluir que a fração de peso de metil metacrilato na primeira pré-mistura varia de 0,1 a 0,3.

[00140] No Exemplo 22, o objeto de qualquer um dos Exemplos 14 a 21 pode opcionalmente incluir que a solidificação da mistura no molde inclui aquecer a mistura no molde a partir de uma primeira temperatura até uma segunda temperatura, e subsequentemente arrefecer a mistura a partir da segunda temperatura para uma terceira temperatura.

[00141] Embora a invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referência a modalidades específicas, deve ser entendido pelos especialistas na técnica que podem ser feitas várias alterações na forma e detalhes sem sair do espírito e âmbito da invenção, como definido pelas reivindicações anexas. O âmbito da invenção é assim indicado pelas reivindicações anexas e todas as alterações que estão dentro do significado e intervalo de equivalência das reivindicações destinam-se portanto a ser abrangidas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de irradiação CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma fonte de luz, um filtro ótico compreendendo um substrato compreendendo um material compreendendo um material de matriz oticamente transparente e material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica dispersos no material de matriz, e um polarizador de Brewster posicionado entre a fonte de luz e o filtro ótico.

2. Dispositivo de irradiação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material nano-fotônico compreende moléculas de fulereno.

3. Dispositivo de irradiação, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o material nano-fotônico compreende moléculas de fulereno de Cro.

4, Dispositivo de irradiação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de matriz é oticamente transparente no intervalo de frequências visível e / ou infravermelho.

5. Dispositivo de irradiação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de matriz compreende pelo menos um de vidro e plástico.

6. Dispositivo de irradiação, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico é um termoplástico.

7. Dispositivo de irradiação, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o termoplástico é poli (metil metacrilato).

8. Dispositivo de irradiação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração de massa do material nano-fotônico no substrato varia de cerca de 1 x 10º a 0,3.

9. Dispositivo de irradiação, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração de massa do material nano-fotônico é cerca de 1,75 x 10º.

10. Método de fabricação de um filtro ótico compreendendo um substrato feito por um material compreendendo um material de matriz oticamente transparente e material nano-fotônico com simetria icosaédrica Ou dodecaédrica dispersos no material de matriz, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: - gerar uma mistura líquida compreendendo o material de matriz e o material nano-fotônico com simetria icosaédrica ou dodecaédrica suspensos na mistura; —- fundir a mistura em um molde; - solidificar a mistura no molde, formando assim o filtro ótico; e - remover o filtro ótico do molde, em que a geração da mistura líquida compreende: —- fornecer uma primeira pré-mistura líquida compreendendo o material de matriz; - misturar a primeira pré-mistura durante um primeiro período de tempo; - misturar material nano-fotônico dissolvido em um solvente para a primeira pré-mistura, formando assim uma segunda pré-mistura; e - misturar a segunda pré-mistura durante um segundo período de tempo, evaporando assim o solvente e formando a mistura líquida, incluindo o material de matriz e o material nano-fotônico suspensos na mistura; em que o material de matriz compreende poli (metil metacrilato) e a primeira pré-mistura compreende poli (metil metacrilato) e metil metacrilato.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a mistura da segunda pré- mistura é realizada em uma temperatura acima da temperatura ambiente.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o material nano-fotônico compreende C«ºo E / ou fulerenos superiores e / ou outros materiais com simetria icosaédrica e dodecaédrica.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração de peso de poli (metil metacrilato) na primeira pré- mistura varia de 0,7 a 0,9.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração de peso de metil metacrilato na primeira pré-mistura varia de 0,1 a 0,3.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 10 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a solidificação da mistura no molde compreende aquecer a mistura no molde a partir uma primeira temperatura até uma segunda temperatura; e subsequentemente arrefecer a mistura da segunda temperatura para uma terceira temperatura.