JP2009536549A - Eye protection device based on plasmon resonance - Google Patents
Eye protection device based on plasmon resonance Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009536549A JP2009536549A JP2009509525A JP2009509525A JP2009536549A JP 2009536549 A JP2009536549 A JP 2009536549A JP 2009509525 A JP2009509525 A JP 2009509525A JP 2009509525 A JP2009509525 A JP 2009509525A JP 2009536549 A JP2009536549 A JP 2009536549A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact lens
- nanoshell
- nanoparticles
- core
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002078 nanoshell Substances 0.000 claims abstract description 117
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 17
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 11
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 11
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 9
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 9
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 claims description 5
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 8
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 5
- XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N Melanin Chemical compound O=C1C(=O)C(C2=CNC3=C(C(C(=O)C4=C32)=O)C)=C2C4=CNC2=C1C XUMBMVFBXHLACL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 2
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 238000001175 rotational moulding Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002616 MRI contrast agent Substances 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 206010057430 Retinal injury Diseases 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004379 myopia Effects 0.000 description 1
- 208000001491 myopia Diseases 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/04—Contact lenses for the eyes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/02—Goggles
- A61F9/022—Use of special optical filters, e.g. multiple layers, filters for protection against laser light or light from nuclear explosions, screens with different filter properties on different parts of the screen; Rotating slit-discs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00038—Production of contact lenses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lenses (AREA)
- Eyeglasses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
コンタクトレンズであって、近赤外線エネルギーを消去するために、調整できるナノ粒子が前記レンズに内蔵されるか、またはコーティングされる。好ましい実施例において、調整できるナノ粒子は、絶縁コアおよび金属シェルからなるナノシェルであり、プラズモン共鳴振動数は、コアおよび金属シェルの相対的サイズで決定され、コアおよび金属シェルの相対的サイズを変える能力を用いて、ナノシェルは独自に光減衰の範囲を調整できるナノ粒子である。他の一実施例において、ナノシェルはエネルギー・スペクトルの他部からのエネルギーを消去するために調整される。本発明の好ましい一の実施例において、前記プラズモン共鳴構造は、レンズの形成または製造の前にレンズのポリマーに導入される。本発明の他の一実施例において、前記ナノシェルは、レンズの製造後にコンタクトレンズにコーティングされる。
【選択図】図１Contact lenses, in which tunable nanoparticles are embedded or coated in the lens to erase near infrared energy. In a preferred embodiment, the tunable nanoparticles are nanoshells consisting of an insulating core and a metal shell, and the plasmon resonance frequency is determined by the relative size of the core and metal shell, changing the relative size of the core and metal shell Using the ability, nanoshells are nanoparticles that can independently adjust the range of light attenuation. In another embodiment, the nanoshell is tuned to erase energy from the rest of the energy spectrum. In a preferred embodiment of the present invention, the plasmon resonance structure is introduced into the lens polymer prior to lens formation or manufacture. In another embodiment of the present invention, the nanoshell is coated on a contact lens after manufacturing the lens.
[Selection] Figure 1
Description
本出願は、２００５年５月７日に出願の米国仮特許出願第６０／６７８，７５４号に基づき優先権を主張する。
（技術分野）
This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 60 / 678,754, filed May 7, 2005.
(Technical field)
本発明は、プラズモン共鳴粒子を使用して入射電磁放射から視力を保護するための方法及び組成物に関する。より詳しくは、本発明はプラズモン共鳴粒子を利用する赤外線消去目保護品及び赤外線消去目保護をもたらす方法に関する。さらに、本発明は光学的に調整できるナノシェルを利用する赤外線消去コンタクトレンズ、及び赤外線消去コンタクトレンズを製造する方法に関する。
（背景技術）
The present invention relates to methods and compositions for protecting sight from incident electromagnetic radiation using plasmon resonant particles. More particularly, the present invention relates to an infrared erasable eye protection product using plasmon resonance particles and a method for providing infrared erasure eye protection. Furthermore, the present invention relates to an infrared erasing contact lens that utilizes an optically tunable nanoshell and a method of manufacturing the infrared erasing contact lens.
(Background technology)
電磁スペクトルの特定部分からの目照射が、角膜に対する損傷及び幾つかの眼病状の原因であることは公知である。より詳しくは、スペクトルの可視光部分がおよそ４００−７００ｎｍ範囲内で変動すると共に、可視光に隣接したエネルギー・スペクトルの部分、すなわち、紫外線放射（およそ２００−４００ｎｍ）及び、赤外線放射（およそ６７０−１２００ｎｍ）は、目に有害であることは公知である。 It is known that eye irradiation from specific parts of the electromagnetic spectrum is responsible for damage to the cornea and several eye conditions. More specifically, the visible light portion of the spectrum varies within the range of approximately 400-700 nm, and the portion of the energy spectrum adjacent to visible light, namely ultraviolet radiation (approximately 200-400 nm) and infrared radiation (approximately 670- 1200 nm) is known to be harmful to the eye.
目保護装置の必要性は、太陽輻射（海面、他の高所または場所で）、または、例えばレーザーのような人工生成の電磁放射への目の長期間の暴露に対する危険に起因する。太陽輻射からの幅広い保護は、多くの波長全体の相当な消光を提供する装置によって達成されることができる。目の焦点調整機構は、入射光を網膜に集中させる。この焦点効果は、電磁放射からの一時的又は永続的な網膜損害をもたらす可能性がある。例えば近赤外線のように、入射電磁放射が目に見えない場合、損傷は入射光の認識なしで起こり得る。 The need for eye protection devices stems from the danger of long-term exposure of the eye to solar radiation (at sea level, other elevations or locations) or artificially generated electromagnetic radiation such as lasers. Broad protection from solar radiation can be achieved by devices that provide substantial quenching across many wavelengths. The focus adjustment mechanism of the eye concentrates incident light on the retina. This focus effect can result in temporary or permanent retinal damage from electromagnetic radiation. If incident electromagnetic radiation is not visible, such as near infrared, damage can occur without recognition of incident light.
目を入射光から保護する装置は、ゴーグル、眼鏡、コンタクトレンズおよび類似した装置を含む。さらに、いくらかの装置は、ＵＶ光、可視光、近赤外線またはその他の波長を消去するために設計、開発された。 Devices that protect the eyes from incident light include goggles, glasses, contact lenses, and similar devices. In addition, some devices have been designed and developed to erase UV light, visible light, near infrared, or other wavelengths.
通常、フィルム、反射面または添加物は、目の色または外観を変えるために前記装置に使われ、異なる波長を選択的に反射するかまたは吸収する。その上、これらの技術は、太陽スペクトルの幅広い波長にわたる入射光のいくつかまたはほとんどを選択的に減弱させるかまたは消去するために、例えば従来のサングラスに用いられた。 Usually, films, reflective surfaces or additives are used in the device to change the color or appearance of the eye and selectively reflect or absorb different wavelengths. Moreover, these techniques have been used, for example, in conventional sunglasses to selectively attenuate or eliminate some or most of the incident light over a wide wavelength range of the solar spectrum.
赤外線照射が懸念される特定の領域は、軍事用レーザーを使用する環境である。現在の最も一般的なレーザー目保護品はゴーグルである。しかし、戦闘部隊によって使われるときに、ゴーグルは他の器材を妨げることによって統合課題を引き起こすことがある。多くの場合、この種のゴーグルを他の器材部品と統合することはむずかしいかまたは非実用的であり、そして、ゴーグルまたは眼鏡の使用は、入射電磁放射光を目に反射する恐れを有する。前記統合問題から多くの兵士はコンタクトレンズとして着用できる従来の視力補正眼鏡を必要とする。したがって、赤外線を消去することができるコンタクトレンズを提供することが望ましい。 A particular area of concern for infrared radiation is the environment where military lasers are used. The most common current laser eye protection is goggles. However, when used by combat units, goggles can cause integration challenges by interfering with other equipment. In many cases, it is difficult or impractical to integrate this type of goggles with other equipment parts, and the use of goggles or glasses has the risk of reflecting incident electromagnetic radiation to the eye. Because of the integration problem, many soldiers require conventional vision correction glasses that can be worn as contact lenses. Therefore, it is desirable to provide a contact lens that can erase infrared radiation.
目を保護するために紫外線放射を吸収または反射することができる眼鏡およびコンタクトレンズを提供することに相当な注意が従来技術において集中された。特に、紫外線を遮断するために、ＵＶ−吸収合成物をコンタクトレンズ・ポリマーに加えるか又は、レンズに染料または色添加物を提供することは、公知技術である。これまで、従来技術は、目を赤外線から保護することにほとんど注意することはなかった。原因の一部は、赤外線への通常の目の露出が紫外線放射への目の露出よりそれほど強くない事実にある。短い波長はより高いエネルギーレベルを有し、人の組織によってより一般的に吸収される。そして、より高い損害の可能性を有する。太陽輻射の赤外線は、下部のエネルギーレベルと同様に低レベル輝度を有し、そして、一般的に、目又は組織により少ない損傷を与える。より高い輝度の赤外線は、最も一般的にレーザーと関連している。さらに、ＵＶ−吸収物質とは異なり、赤外線を吸収して、可視透過を比較的に保留する物は極めて少ない。当業者たちは、この点を理解している。炭素は赤外線を吸収する反面、可視光を含むエネルギー・スペクトルの他の部分からの光も吸収するので、他の波長の透過も維持する場合、選択的に特定の波長を消去する能力は低下するので望ましくない。 Considerable attention has been focused on the prior art to provide spectacles and contact lenses that can absorb or reflect ultraviolet radiation to protect the eyes. In particular, it is well known in the art to add UV-absorbing compounds to contact lens polymers or to provide dyes or color additives to the lenses in order to block ultraviolet radiation. So far, the prior art has paid little attention to protecting the eyes from infrared radiation. Part of the cause lies in the fact that normal eye exposure to infrared radiation is not as strong as eye exposure to ultraviolet radiation. Short wavelengths have higher energy levels and are more commonly absorbed by human tissue. And it has a higher potential for damage. Solar radiation infrared rays have low level brightness as well as lower energy levels and generally cause less damage to the eyes or tissue. Higher intensity infrared radiation is most commonly associated with lasers. Furthermore, unlike UV-absorbing materials, there are very few things that absorb infrared and retain visible transmission relatively. Those skilled in the art understand this point. While carbon absorbs infrared radiation, it also absorbs light from other parts of the energy spectrum, including visible light, so the ability to selectively erase specific wavelengths is reduced if transmission at other wavelengths is also maintained. So undesirable.
着色又は陰影をつけられたコンタクトレンズは、一般に化粧上の理由で目の色を変えるために用いられるが、選択的な波長保護を提供するわけでもない。着色されたレンズは、レンズを通る可視波長の透過を完全にブロックすることのない色を提供するために染料または他の添加物を使用する。これらの技術は、一般に自然な外観を引き起こすために瞳孔の彩色を避けるように設計されている。これらのレンズの実施例は、米国特許第４，４６８，２２９号明細書、同第４，４６０，５２３号明細書、同第４，４４７，４７４号明細書、同第４，３５５，１３５号明細書、同第４，２５２，４２１号明細書、同第４，１５７，８９２号明細書、同第３，９６２，５０５号明細書、同第３，６７９，５０４号明細書および同第２，５２４，８１１号明細書に記載されている。 Colored or shaded contact lenses are commonly used to change eye color for cosmetic reasons, but do not provide selective wavelength protection. Colored lenses use dyes or other additives to provide a color that does not completely block the transmission of visible wavelengths through the lens. These techniques are generally designed to avoid pupil coloring to cause a natural appearance. Examples of these lenses are disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,468,229, 4,460,523, 4,447,474, and 4,355,135. No. 4,252,421, No. 4,157,892, No. 3,962,505, No. 3,679,504 and No. 2, , 524,811.
反射コーティングは、さらに、目の虹彩に色変化を提供するために特定の波長を反射するために記載されており、例えば米国特許第６，１６４，７７７号明細書に記載されている。 Reflective coatings are further described to reflect specific wavelengths to provide a color change to the iris of the eye, such as described in US Pat. No. 6,164,777.
米国特許第４，６６９，８３４号明細書は、目を赤外線の波長を含む電磁放射から保護するための反射材料の使用を記載し、反射材料は、例えば金、プラチナ、ステンレス鋼、銀、ニッケル、クロム、アルミニウムおよびニッケル合金、貝殻粉およびマイカを含む他の粒子状物質のような金属分子を含む。明細書は、記載されている材料の光学特性を提供しておらず、それらが可視スペクトルにおいて最上位の消光を提供することは周知である。一般的に、これらの金属分子は、プラズモン共鳴を有し、主に可視波長の光を消去する。分子が入射の波長より小さい場合、これらの分子の消光特性は一般に狭く、分子が大きい場合は、分子の消光特性は、可視スペクトル全体にわたる。選択的な波長を消去するための、前記材料を使用している特定のプラズモン共鳴粒子の構成は記載されていなかった。 U.S. Pat. No. 4,669,834 describes the use of a reflective material to protect the eye from electromagnetic radiation, including infrared wavelengths, for example gold, platinum, stainless steel, silver, nickel , Including metal molecules such as chromium, aluminum and nickel alloys, shell powder and other particulate matter including mica. The specification does not provide the optical properties of the materials described and it is well known that they provide the highest extinction in the visible spectrum. In general, these metal molecules have plasmon resonance and mainly erase light having a visible wavelength. When molecules are smaller than the incident wavelength, the quenching properties of these molecules are generally narrow, and when the molecules are large, the quenching properties of the molecules span the entire visible spectrum. No particular plasmon resonance particle configuration using the material to eliminate selective wavelengths has been described.
米国特許第５，１１２，８８３号明細書は、放射線防護のための吸収色素として生体分子及びメラニンの使用を記載している。通常技術として記述され、及び公知にされたメラニンの消光スペクトルは、可視スペクトルが主であり、波長を選択的に消去する必要がある場合、近赤外線においては限られた吸収を有し、吸収スペクトルを変える能力は限られる。 US Pat. No. 5,112,883 describes the use of biomolecules and melanin as absorbing dyes for radiation protection. The extinction spectrum of melanin described and publicly known as ordinary technology is mainly the visible spectrum and has a limited absorption in the near infrared when the wavelength needs to be selectively erased, and the absorption spectrum The ability to change is limited.
コンタクトレンズおよび他の保護眼鏡類を設計、製造する従来方法は、一般的に太陽輻射における放射線輝度、及びこの種の放射線の反射からの保護に関係する。いくつかの方法は、強い放射線からの保護を提供するために用いる。米国特許第４，８４８，８９４号明細書は、レーザーのような高輝度光学放射線から目を保護するための方法を記載する。この発明は、薄膜、反射器、フィルタまたは吸収染料の使用を意図する。記載されている保護の程度および波長は、記載されている材料の特定の特性から固有するものである。 Conventional methods of designing and manufacturing contact lenses and other protective eyewear generally relate to radiation intensity in solar radiation and protection from reflections of this type of radiation. Some methods are used to provide protection from intense radiation. U.S. Pat. No. 4,848,894 describes a method for protecting the eye from high intensity optical radiation such as a laser. The present invention contemplates the use of thin films, reflectors, filters or absorbing dyes. The degree of protection and the wavelength described are specific to the particular properties of the material described.
プラズモン共鳴粒子の最近の進展は、目の保護の分野に非常に貢献できる。従来の保護技術が、視力保護のための安定性および選択性のいろんなレベルを有する一方、プラズモン共鳴粒子は、吸収または散在により、電磁スペクトルの幅広い範囲の電磁放射を選択的に消去する能力を提供する。その上、これらの材料は、生物学的適合性のフォーマットにおいて、例えばコンタクトレンズ・フォーマットのような近接触の場合の目への損害を避けるために製作される。 Recent developments in plasmon resonance particles can greatly contribute to the field of eye protection. While traditional protection technologies have varying levels of stability and selectivity for vision protection, plasmon resonant particles offer the ability to selectively extinguish electromagnetic radiation in a wide range of the electromagnetic spectrum by absorption or scattering To do. Moreover, these materials are fabricated in a biocompatible format to avoid damage to the eye in the case of near contact, such as a contact lens format.
プラズモン共鳴粒子は、金属の伝導電子の集団共鳴により、しなやかに能率的に光学光を散乱させる一般的な金属的分子である。分子と関連しているプラズモン共鳴の大きさ、バンド幅および消光ピークは、分子のサイズ、形状、構造および組成物に依存している。これらの要因は、また、分子が配置される環境から影響を受ける。通常、プラズモン共鳴粒子の光学特性は、固体材料とはかなり異なる。例えば、特定の形状の材料は、類似した形状で異なるサイズの材料、または類似したサイズで異なる構成の材料、または類似した形状で異なる構成の材料と比べてかなり異なる光学特性を有することができる。 Plasmon resonance particles are general metallic molecules that scatter optical light flexibly and efficiently by collective resonance of conduction electrons of metals. The magnitude, bandwidth and quenching peak of the plasmon resonance associated with a molecule depends on the size, shape, structure and composition of the molecule. These factors are also affected by the environment in which the molecule is located. Usually, the optical properties of plasmon resonant particles are quite different from solid materials. For example, a particular shaped material can have significantly different optical properties compared to a similarly shaped and different sized material, or a similarly sized and differently configured material, or a similar shaped and differently configured material.
プラズモン共鳴粒子が最初に製造された時に、選択的な波長を消去するためのこの種の材料を使用する可能性が予想された。米国特許第６，３４４，２７２号明細書において、オルデンバーグ等は、プラズモン共鳴粒子（金属ナノシェル）の選択的な赤外線の吸収が、レーザーからの目の保護、または、赤外線の潜在的な損害源からの目の保護に役立つことを開示している。しかし、著者はこの種の応用に必要な分子または保護眼鏡類の用意方法を解説しなかった。 When plasmon resonant particles were first manufactured, the possibility of using this type of material to eliminate selective wavelengths was anticipated. In U.S. Pat. No. 6,344,272, Oldenburg et al. Show that selective infrared absorption of plasmon resonant particles (metal nanoshells) may cause eye protection from lasers or potential sources of infrared damage. It is disclosed that it helps to protect the eyes from the eyes. However, the author did not explain how to prepare the molecules or protective glasses necessary for this type of application.
その後、プラズモン共鳴粒子がポリマーまたは異なる応用例の材料に内蔵できることが証明された。米国特許第６，６４５，５１７号明細書及び同第６，４２８，２７２号明細書は、薬物送達のため及び光起動式装置としてのプラズモン共鳴粒子をポリマー内に含む方法を記載する。米国特許第６，８５２，２５２号明細書は、ポリマーの光酸化率を変えるためのプラズモン共鳴粒子の使用を記載する。 Later, it was demonstrated that plasmon resonance particles can be incorporated into polymers or materials of different applications. US Pat. Nos. 6,645,517 and 6,428,272 describe a method of including plasmon resonant particles in a polymer for drug delivery and as a light activated device. US Pat. No. 6,852,252 describes the use of plasmon resonance particles to change the photooxidation rate of a polymer.
プラズモン共鳴粒子は、多くの形状において利用できる。そのような形の一つは、引用文献として引用される米国特許第６，３４４，２７２号明細書により全面的に記載されているように、金属ナノシェルである。別の形状は、ナノロッドである（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｂ、第１０３巻、第３０７３頁（１９９９年）にて説明したように）。他の形状は、星形（Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ、第６巻、第６８３頁（２００６年）、立方体、楕円形の分子（大量の文献にて説明したように）を含む。再考のために、クライビヒ及びヴォルメルによる「金属クラスターの光学的性質」を参照（シュプリンガー出版（１９９５年））。プラズモン共鳴粒子の一般的な特徴は、スペクトルの各部における電磁放射の消去を含む所定の光学特性を有する分子を製造可能なことである。当業者は、保護眼鏡類がさまざまなサイズ、形状および構成の中から選ばれるプラズモン共鳴粒子から成ることができると認識するであろう。 Plasmon resonant particles are available in many shapes. One such form is a metal nanoshell, as fully described by US Pat. No. 6,344,272, which is incorporated by reference. Another shape is a nanorod (as described in Journal of Physical Chemistry B, 103, 3073 (1999)). Other shapes include stars (Nanoletters, Vol. 6, p. 683 (2006), cubes, ellipsoidal molecules (as described in the bulk literature). For reconsideration, Kleich and Wolmel. (Springer Publishing, 1995) General features of plasmon resonant particles allow the production of molecules with certain optical properties, including the elimination of electromagnetic radiation in each part of the spectrum Those skilled in the art will recognize that protective eyewear can be composed of plasmon resonant particles selected from a variety of sizes, shapes and configurations.
これを考慮して、当業者はコンタクトレンズが、ゴーグルまたは眼鏡より異なる必要条件を有し、機能的でなければならなくて生物学的適合性でなければならないことを認識するであろう。良いコンタクトレンズの適当な特徴は、酸素透過性、湿潤性、材料強度および安定性を含む。これらの要素は、使うことができるコンタクトレンズを達成するために慎重に比較考量されなければならない。角膜が大気との接触からのみ酸素供給を受けることから酸素透過性は最重要である。涙流体湿潤性は、コンタクトレンズを滑らかに保ち、それを気持ち良く目に装着できるようにする。 In view of this, those skilled in the art will recognize that contact lenses have different requirements than goggles or glasses and must be functional and biocompatible. Suitable characteristics of a good contact lens include oxygen permeability, wettability, material strength and stability. These factors must be carefully weighed to achieve a contact lens that can be used. Oxygen permeability is paramount because the cornea receives oxygen supply only from contact with the atmosphere. Tear fluid wettability keeps the contact lens smooth and allows it to be worn comfortably in the eye.
コンタクトレンズは、一般的に平衡状態の水を含む水和クロスリンクポリマー系であるヒドロゲルである。一般的に、水容量が増加するにつれて、酸素透過性も増加する。これらのヒドロゲルは、一般的にＮ−ビニルピロリドン（Ｎ−ｖｉｎｙｌ−ｐｙｒｏｌｉｄｏｎｅ）およびメタクリル酸メチルの共重合体から成り、７０−８０％の範囲の水分含量を有する。 Contact lenses are hydrogels, which are generally hydrated cross-linked polymer systems that contain water in an equilibrium state. In general, as water capacity increases, oxygen permeability also increases. These hydrogels are generally composed of a copolymer of N-vinyl-pyrrolidone and methyl methacrylate and have a moisture content in the range of 70-80%.
したがって、赤外線波長保護を提供するコンタクトレンズに対するいかなる変更態様も生体適合性、湿潤性または酸素透過性を変えてはならない。加えて、いかなる内蔵された材料も安定的で、非酸化であり、そして、ポリマー系に容易に内蔵されるべきである。 Thus, any modification to contact lenses that provide infrared wavelength protection should not change biocompatibility, wettability or oxygen permeability. In addition, any embedded material should be stable, non-oxidized, and easily incorporated into the polymer system.
本発明は、プラズモン共鳴粒子を使用して入射電磁放射からの視力保護の方法及び組成物に関する。プラズモン共鳴粒子の様々な光学特性は、入射の電磁放射から目への損害を最小化にするために眼鏡類における波長を消去または選択的に吸収することに用いる。視力保護の所望のパラメータは、異なる特性を有するプラズモン共鳴粒子の中からの選択、同様の分子の工学デザイン、同様の分子の混成の組成物、及び、装置範囲内の同様の分子の密度により決定される。これらは、指定された波長から視力保護の所望のレベルを選ぶために変えられる制御可能なパラメータである。具体的には、眼鏡類はゴーグル、眼鏡、コンタクトレンズ等であってもよい。同様の装置は、さらに、インプラントでもよい。一実施例において、本発明はプラズモン共鳴粒子を利用する赤外線消去眼鏡類、より詳しくはコンタクトレンズ、及び、赤外線消去コンタクトレンズを作成する方法に関する。好ましくは、プラズモン共鳴粒子は、光学的に調整できるナノシェルである。他の一実施例において、本発明は既存の眼鏡類装置に追加的な保護を提供するための染料、フィルム、その他の添加物または表層へのプラズモン共鳴粒子の付加物に関する。 The present invention relates to methods and compositions for protecting vision from incident electromagnetic radiation using plasmon resonant particles. Various optical properties of plasmon resonant particles are used to erase or selectively absorb wavelengths in spectacles to minimize damage to the eye from incident electromagnetic radiation. Desired parameters for vision protection are determined by selection among plasmon resonance particles with different properties, engineering design of similar molecules, hybrid composition of similar molecules, and density of similar molecules within device range Is done. These are controllable parameters that can be varied to select a desired level of vision protection from a specified wavelength. Specifically, the glasses may be goggles, glasses, contact lenses, or the like. Similar devices may also be implants. In one embodiment, the present invention relates to infrared erasable eyeglasses that utilize plasmon resonant particles, and more particularly to contact lenses and methods of making infrared erasable contact lenses. Preferably, the plasmon resonant particle is an optically tunable nanoshell. In another embodiment, the present invention relates to dyes, films, other additives or the addition of plasmon resonance particles to the surface layer to provide additional protection to existing eyewear devices.
一般的なプラズモン共鳴粒子及び、特にナノシェルは、近赤外線を含む所定の波長でのピークプラズモン共鳴によって、設計されることができて、一貫して製造されることができる。ナノシェルは、絶縁コア及び金属シェルからなるナノ粒子である。プラズモン共鳴振動数は、コア及び金属シェルの相対的サイズによって測定される。コア及び金属シェルの相対的なサイズを変える可能性によって、ナノシェルは光減衰の範囲を許し、独自に調整できるナノ粒子である。本発明が主に赤外線のエネルギー波長を吸収するための防護物に集中するが、当業者は、ナノシェルが他のエネルギー波長を吸収するために製造されると理解でき、または、赤外線の波長を吸収するために他のプラズモン共鳴粒子が製造されると理解できる。 General plasmon resonance particles, and in particular nanoshells, can be designed and manufactured consistently by peak plasmon resonance at a given wavelength, including near infrared. Nanoshells are nanoparticles composed of an insulating core and a metal shell. Plasmon resonance frequency is measured by the relative sizes of the core and metal shell. With the possibility of changing the relative sizes of the core and metal shell, the nanoshell is a nanoparticle that allows a range of light attenuation and can be tailored independently. Although the present invention is mainly focused on protection for absorbing infrared energy wavelengths, those skilled in the art can understand that nanoshells are manufactured to absorb other energy wavelengths, or absorb infrared wavelengths. Therefore, it can be understood that other plasmon resonance particles are manufactured.
コンタクトレンズは、回転成形過程、注型プロセス、またはこれらの２つの方法の組合せによって製造される。本発明の１つの所定の実施例において、プラズモン共鳴粒子は、特定のレンズ製造プロセスの前にレンズ・ポリマーに導入される。本発明の他の一実施例において、プラズモン共鳴粒子は、レンズ形成の後にコンタクトレンズにコーティングされる。 Contact lenses are manufactured by a rotational molding process, a casting process, or a combination of these two methods. In one predetermined embodiment of the invention, plasmon resonant particles are introduced into the lens polymer prior to a specific lens manufacturing process. In another embodiment of the invention, the plasmon resonant particles are coated on the contact lens after lens formation.
プラズモン共鳴粒子の様々な光学特性は、入射電磁放射から目への損害を最小化するために選択的に波長を吸収するかまたは消去するために用いる。視力保護の所望のパラメータは、装置の範囲内で異なる特性を有するプラズモン共鳴粒子、同様の分子の工学デザイン、同様の分子の混成の組成物、及び、同様の分子の密度の中からの選択によって決定されることができる。これらの各々は、指定された波長から視力保護の所望のレベルを選ぶために変えられることができる制御可能なパラメータである。 The various optical properties of plasmon resonant particles are used to selectively absorb or cancel wavelengths to minimize damage to the eye from incident electromagnetic radiation. The desired parameters for vision protection depend on the choice among plasmon resonance particles with similar properties within the scope of the device, engineering design of similar molecules, hybrid composition of similar molecules, and density of similar molecules. Can be determined. Each of these is a controllable parameter that can be varied to select a desired level of vision protection from a specified wavelength.
ナノシェルをコンタクトレンズの製造に取り入れることによって、エネルギーのさまざまな波長、特に近赤外線放射線波長が、濾過されるかまたはレンズの透過をブロックされ得ることが分かった。 It has been found that by incorporating nanoshells into the manufacture of contact lenses, various wavelengths of energy, particularly near infrared radiation wavelengths, can be filtered or blocked from transmitting through the lens.
ナノ粒子、及びこれらの構成材料、本願明細書のナノ材料は、化学及び材料科学技術の新生の学問分野の下位区分を構成する。小さい分子がナノ粒子と言える定義が少しも普遍的に合意に達されない一方、少なくとも一つの直径（ｄ）≦１００ｎｍの寸法を有する分子は一般にナノ粒子として考慮される。ここで使用しているように、ナノ粒子は、１ミクロン未満の寸法を有する分子を含む。更に、好ましい実施例において、最も望ましいナノシェル＞＞１００ｎｍである。いずれにしても、当業者には粒子サイズが分子の寸法に近づくにつれて、材料のさまざまな特性が変化すると一般的に認知されている。さまざまな応用例に役立つのが、ナノ材料のユニークな特性である。 Nanoparticles, and their constituent materials, the nanomaterials herein, constitute a subdivision of the emerging discipline of chemistry and materials science and technology. While the definition that small molecules can be referred to as nanoparticles is not universally agreed, molecules with at least one dimension of diameter (d) ≦ 100 nm are generally considered as nanoparticles. As used herein, nanoparticles include molecules having dimensions of less than 1 micron. Furthermore, in the preferred embodiment, the most desirable nanoshell >> 100 nm. In any event, it is generally recognized by those skilled in the art that various properties of the material change as the particle size approaches the size of the molecule. The unique properties of nanomaterials are useful for various applications.
さらに、固体の金属ナノ粒子（すなわち固体、同一組成物の単一金属球、及びｎｍ寸法）が、ユニークな光学特性を備えていることは公知である。特に、金属ナノ粒子（特に硬貨金属）は、顕著な光学共鳴を表示する。このいわゆるプラズモン共鳴は、入射の電磁界への金属球における伝導電子の集合的な結合による。この共鳴は、入射の電磁放射の波長に関して、吸収またはナノ粒子の寸法に基づく分散によって決定される。金属ナノ粒子内部の強い局所電場強化は、このプラズモン共鳴と関連している。固体金属ナノ粒子の多くの応用例を実現するための実際的な制限は、プラズモン共鳴を技術的に重要な波長に置くことができないところにある。固体のナノ粒子（例えば金及び銀）は、ヒトの可視領域における光を吸収する。例えば、１０ｎｍの直径の固体金のナノ粒子は、おおよそ５２０ｎｍに集中するプラズモン共鳴を有する。このプラズモン共鳴は、分子直径または特定の内蔵の媒介物を変化させることによって、おおよそ１００ｎｍ以上も制御可能に方向を変えられることはできない。 Furthermore, it is known that solid metal nanoparticles (ie, solids, single metal spheres of the same composition, and nm dimensions) have unique optical properties. In particular, metal nanoparticles (especially coin metals) display significant optical resonances. This so-called plasmon resonance is due to the collective coupling of conduction electrons in the metal sphere to the incident electromagnetic field. This resonance is determined by the absorption or dispersion based on the size of the nanoparticles with respect to the wavelength of the incident electromagnetic radiation. Strong local electric field enhancement inside the metal nanoparticles is associated with this plasmon resonance. A practical limitation to realize many applications of solid metal nanoparticles is that plasmon resonance cannot be placed at a technically important wavelength. Solid nanoparticles (eg, gold and silver) absorb light in the human visible region. For example, solid gold nanoparticles with a diameter of 10 nm have plasmon resonance centered at approximately 520 nm. This plasmon resonance cannot be redirected controllably by more than approximately 100 nm by changing the molecular diameter or certain built-in mediators.
非導電内側層が導電性材料の層でコーティングされ、非導電コアのまわりで電導シェルを形成するナノ粒子の新しい種類が、最近現れた。これらの材料は、球面、楕円又は他の形状であってもよい。これらのナノ粒子はナノシェルと称され、電磁スペクトルの可視又は赤外線領域の波長において最大限に電磁放射を吸収する能力を有することが証明された。本発明の一実施例において、ナノシェルは、二酸化珪素コア、金又は銀のシェルから形成される。 A new class of nanoparticles has recently emerged in which a non-conductive inner layer is coated with a layer of conductive material and forms a conductive shell around the non-conductive core. These materials may be spherical, elliptical or other shapes. These nanoparticles, called nanoshells, have proven to have the ability to absorb electromagnetic radiation to the maximum at wavelengths in the visible or infrared region of the electromagnetic spectrum. In one embodiment of the invention, the nanoshell is formed from a silicon dioxide core, a gold or silver shell.
さらに、コア・サイズに対するシェル厚の比率は、光学シフトまたはナノシェル吸収能力を決定する。ナノシェルのような同心の幾何図形的配列において、この吸収はより高い波長にシフトされる。このように、静的光減衰を有する固体のナノ粒子と比較して、ナノシェルは要求通りに調整されることができるダイナミックな光減衰を有する。相対的なコアの直径またはサイズ及び、シェル厚を調整することによって、金及び銀ナノシェルは、電磁スペクトルに沿うさまざまな波長、特に可視及び赤外線の範囲で光を吸収または散乱させるように製造されることができる。 Furthermore, the ratio of shell thickness to core size determines the optical shift or nanoshell absorption capacity. In concentric geometric arrangements such as nanoshells, this absorption is shifted to higher wavelengths. Thus, compared to solid nanoparticles with static light attenuation, nanoshells have dynamic light attenuation that can be tuned as required. By adjusting the relative core diameter or size and shell thickness, gold and silver nanoshells are manufactured to absorb or scatter light at various wavelengths along the electromagnetic spectrum, particularly in the visible and infrared ranges. be able to.
図１はコア・サイズに対するシェル厚の比率としてナノシェルの光学シフトが変更されることを図解する。具体例において、１２０ｎｍ直径の二酸化珪素コアが利用される。２０ｎｍから５ｎｍの範囲の異なるシェル厚が示される。一定のコア直径を保つ場合、シェル厚が減少するにつれて、プラズモン共鳴ピークはエネルギー・スペクトルに沿って低い頻度波長から高い頻度波長へシフトする。左のバーは、固体の金属ナノ粒子によって消去される波長の狭帯域を図解する。 FIG. 1 illustrates that the optical shift of the nanoshell is altered as a ratio of shell thickness to core size. In a specific example, a 120 nm diameter silicon dioxide core is utilized. Different shell thicknesses in the range of 20 nm to 5 nm are shown. When maintaining a constant core diameter, as the shell thickness decreases, the plasmon resonance peak shifts from a lower frequency wavelength to a higher frequency wavelength along the energy spectrum. The left bar illustrates a narrow band of wavelengths that is erased by solid metal nanoparticles.
理論的には、金属ナノシェルのプラズモン共鳴はミー散乱理論によって調整される。ミー散乱は、金ナノシェル、銀ナノシェル、及び、表面増強ラマン応答に対する電磁コントリビューションのプラズモン共鳴を記載した。コア・シェル構造のプラズモン共鳴はコアの物理的な寸法及び光学誘電特性、シェル及び媒介物によって決定される。 Theoretically, the plasmon resonance of the metal nanoshell is tuned by Mie scattering theory. Mie scattering described plasmon resonances of electromagnetic contributions to gold nanoshells, silver nanoshells, and surface enhanced Raman responses. Plasmon resonance of the core-shell structure is determined by the physical dimensions and optical dielectric properties of the core, shell and mediator.
図２に関して、ナノシェルの観察された光学特性と、ナノシェルの理論上の光学特性との両者間に高い相互関係があることが分かる。図２は、５８ｎｍの二酸化珪素コア半径を有する金のナノシェル溶液、及び、水において分散した１３ｎｍの金シェルのＵＶ／ＶＩＳスペクトルによって特徴づけられる算出ミー散乱スペクトル（点線）及び、「既製品」ナノシェル溶液の対応測定スペクトル（実線）を示す。ナノシェルの測定された光学反応及びナノシェルの算出光学反応間の相互関係は、広範囲に検査された。上記のように、指定された寸法及び材料のナノシェルのための予測された光学特性及び観察された光学特性間に高い相互関係がある。これがコンタクトレンズのための理想的なナノシェルではない一方、光学透明性を維持すると共に、このナノシェルは効果的に７５０−９００ｎｍ光を濾過する。 With respect to FIG. 2, it can be seen that there is a high correlation between both the observed optical properties of the nanoshell and the theoretical optical properties of the nanoshell. FIG. 2 shows a calculated Mie scattering spectrum (dotted line) characterized by a UV / VIS spectrum of a gold nanoshell solution with a silicon dioxide core radius of 58 nm and a 13 nm gold shell dispersed in water, and an “off the shelf” nanoshell. The corresponding measurement spectrum (solid line) of the solution is shown. The interrelationship between the measured optical response of the nanoshell and the calculated optical response of the nanoshell has been extensively examined. As mentioned above, there is a high correlation between the predicted optical properties and the observed optical properties for the nanoshells of the specified dimensions and materials. While this is not an ideal nanoshell for contact lenses, this nanoshell effectively filters 750-900 nm light while maintaining optical transparency.
図２において証明されたとおりにミー散乱理論との緊密な相互関係のため、設計段階において特定のナノシェルの光学特性は予測されることができる。現在、金及び銀ナノシェルは、７−３５ｎｍの範囲のシェル厚を有する直径が８０−５００ｎｍの範囲の二酸化珪素コアを用いて再現的に製造されることができる。図１で示すように、これは、電磁スペクトルの可視及び赤外線領域をカバーする６３０−２５００ｎｍから同調範囲を可能にする。他の材料の使用は、８０ｎｍ未満の直径及び可視光から遠い赤外線までの消光特性を有する異なる寸法のナノシェルを可能にする。 Due to the close correlation with Mie scattering theory as demonstrated in FIG. 2, the optical properties of a particular nanoshell can be predicted at the design stage. Currently, gold and silver nanoshells can be reproducibly produced using silicon dioxide cores with diameters in the range 80-500 nm with shell thicknesses in the range 7-35 nm. As shown in FIG. 1, this allows a tuning range from 630-2500 nm covering the visible and infrared regions of the electromagnetic spectrum. The use of other materials allows nanoshells of different dimensions with a diameter of less than 80 nm and quenching properties from visible light to far infrared.
さまざまな物質が本発明で利用されるナノシェルから外側のシェルを造るために利用されることができると共に、１つの好ましい実施例で、外側のシェルは、金から形成される。金ナノシェルは、独自にコンタクトレンズ・フォーマットのレーザー目保護に適している。金は生物学的適合性であり、毒性不安がなく、また、金ナノシェルは、ヒト目の最大効率で、プラズモン共鳴の特性浸漬を有する。更に、特定のナノシェルの光学横断面は、近赤外線のプラズモン共鳴ピークにおいて物理的な横断面よりかなり大きくてもよく、染料及び他の分子と比較して重要な光を吸収することが可能である。 Various materials can be utilized to make the outer shell from the nanoshell utilized in the present invention, and in one preferred embodiment, the outer shell is formed from gold. Gold nanoshells are uniquely suited for laser eye protection in contact lens formats. Gold is biocompatible and has no toxicity concerns, and the gold nanoshell has a plasmon resonance characteristic immersion with maximum efficiency in the human eye. Furthermore, the optical cross-section of a particular nanoshell may be significantly larger than the physical cross-section at the near-infrared plasmon resonance peak and can absorb significant light compared to dyes and other molecules. .
本発明の他の一実施例において、他のプラズモン共鳴粒子は、類似した光学シフトを提供することができる。例えば、線形に偏光された光がロッドの長い軸に沿って整列配置される時に、ナノロッドは、近赤外線波長を吸収することができる。しかし、球状材料としてのナノシェルは偏光依存による赤外線の保護を達成するための試みにおける固有の不安を回避する。別の例として、類似した光学特性を有する「中空」ナノ粒子が生み出された。「中空内部を有する金属ナノ構造」、Ｓｕｎ，ＹＧ、メーヤーズ（Ｂ）； Ｘｉａ，ＹＮ、ＡＤＶＡＮ ＭＡＴＥＲ、第１５巻、２００３年４月１７日、第６４１−６４６頁を参照。これらの材料は、球面又は他の形状であってもよい。 In another embodiment of the invention, other plasmon resonant particles can provide a similar optical shift. For example, the nanorods can absorb near infrared wavelengths when linearly polarized light is aligned along the long axis of the rod. However, nanoshells as spherical materials avoid the inherent anxiety in attempts to achieve polarization-dependent infrared protection. As another example, “hollow” nanoparticles with similar optical properties have been produced. See "Metal Nanostructures with Hollow Interior", Sun, YG, Mayers (B); Xia, YN, ADVAN MATER, Vol. 15, April 17, 2003, pp. 641-646. These materials may be spherical or other shapes.
コンタクトレンズ製造は、一般的に固いシリンダの製造（「ブランク」）を必要とし、そこからディスクが切られてレンズに旋盤加工される。ディスクは、回転成形プロセス、注型プロセスまたはこれらの２つの方法の組合せによって製造される。ブランクは、モノマーの重合から形成される。 Contact lens manufacture generally requires the manufacture of a hard cylinder (“blank”), from which the disk is cut and turned into lenses. The disc is manufactured by a rotational molding process, a casting process or a combination of these two methods. Blanks are formed from the polymerization of monomers.
本発明の一実施例において、ナノシェルはコンタクトレンズのためのポリマーに沈積される。ナノシェルは通常通り製造され、その後、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）によって機能的にされる。これらのコーティングは、ナノシェルの保護層をつくり、それは、エタノールまたはトルエン及び、生理食塩水のような有機溶媒内へ遠心分離及び再分散されることを可能にする。図５を参照。 In one embodiment of the invention, the nanoshell is deposited on a polymer for a contact lens. Nanoshells are manufactured as usual and then functionalized with polyvinylpyrrolidone (PVP) or polyvinyl alcohol (PVA). These coatings create a protective layer of nanoshells that can be centrifuged and redispersed in organic solvents such as ethanol or toluene and saline. See FIG.
図６に示される本発明の他の一実施例において、ナノシェルは、保護ＰＶＰまたはＰＶＡ層を用いずに、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、コンタクトレンズ製造プロセスに普及しているモノマーの中において分散された。 In another embodiment of the present invention shown in FIG. 6, the nanoshell is composed of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), a monomer popular in the contact lens manufacturing process, without the use of a protective PVP or PVA layer. Distributed.
低いナノシェル量（０．１１％）が与えられる場合、ナノシェル存在の結果として重合プロセスの最小変化しかない。実際には、標準のコンタクトレンズは、平均してナノシェルのない５５％の水を吸収し、ナノシェルを有する６０％の水を吸収した。ナノシェルの存在は、水和反応が僅かに改良されたことを意味する。 Given a low amount of nanoshell (0.11%), there is only a minimal change in the polymerization process as a result of the presence of the nanoshell. In practice, standard contact lenses absorbed on average 55% water without nanoshells and 60% water with nanoshells. The presence of the nanoshell means that the hydration reaction is slightly improved.
更に、水と比較してモノマー溶液の光学誘電率の増加の結果として、ナノシェルのプラズモン共鳴の特性赤方偏移があることが観察された（図６を参照）。しかし、大部分のソフトコンタクトレンズは、後処理の後に水分が５０％より多く、プラズモン共鳴が、最終的な製品において水のナノシェル・プラズモン共鳴により近くシフトする。あるいは、ナノシェル・コア及び、シェルの幾何図形的配列は、このシフトを補正するために修正されることができる。 Furthermore, it was observed that there was a characteristic redshift of the plasmon resonance of the nanoshell as a result of the increase in the optical dielectric constant of the monomer solution compared to water (see FIG. 6). However, most soft contact lenses have more than 50% moisture after post-treatment, and the plasmon resonance shifts closer to the water nanoshell plasmon resonance in the final product. Alternatively, the nanoshell core and shell geometry can be modified to correct for this shift.
当業者は、ナノシェル濃度が、容易に異なるレンズ厚、及び、さらに、異なるコンタクトレンズ処方、または処方のない所望の厚みで補うように調整可能であることを理解する。 One skilled in the art will appreciate that the nanoshell concentration can be easily adjusted to compensate for different lens thicknesses and, in addition, different contact lens formulations or desired thicknesses without prescriptions.
いずれにせよ、プラズモン共鳴ナノシェルが容易にポリマー技術に基づくコンタクトレンズの現在の製造プロセスに組み込まれることができるので前述のものは好まれる。有意に、ナノシェルがカット及び木摺り（ｌａｔｈｉｎｇ）プロセスの実施の前に組み込まれるので、製造に最小の変更だけが必要である。 In any case, the foregoing is preferred because plasmon resonance nanoshells can be easily incorporated into current manufacturing processes for contact lenses based on polymer technology. Significantly, only minimal changes are required in manufacturing since the nanoshell is incorporated prior to performing the cutting and lathing process.
前述の発明は、さらに経済的に実行できる。ナノシェル溶液の金の物理的な量は極めて少ない。一つの所望の実施例においてより高い濃厚溶液及びより多くの消光が実行できる一方、ナノシェルの濃度は、全ボリュームの０．１５％未満である。例えば、一つのナノシェル溶液は、１５１ｎｍの二酸化珪素コア半径を有し、厚さが１７ｎｍの金シェルを有する。１４．５ｍｍの直径及び１ｃｍの厚さの比較的大きいコンタクトレンズのブランクの場合、所望のナノシェル光学濃度を達成するために、ナノシェル濃度は、５．５ｘ１０１０パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）／ｍｌである。このコンタクトレンズは、全ボリュームの０．１１％がナノシェルである。このように、このコンタクトレンズブランクの金のコストは、ごくわずかである。 The foregoing invention can be implemented more economically. The physical amount of gold in the nanoshell solution is very small. While higher concentrated solutions and more quenching can be performed in one desired embodiment, the concentration of the nanoshell is less than 0.15% of the total volume. For example, one nanoshell solution has a silicon dioxide core radius of 151 nm and a gold shell of 17 nm thickness. For a relatively large contact lens blank with a diameter of 14.5 mm and a thickness of 1 cm, the nanoshell concentration is 5.5 × 10 10 particles / ml to achieve the desired nanoshell optical density. In this contact lens, 0.11% of the total volume is a nanoshell. Thus, the gold cost of this contact lens blank is negligible.
ナノシェルは、プラズモン共鳴の最小効果を有するポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いて同じ塩分環境において安定性を保留する付加利益を有する。ＰＶＡは、インプラント及びＭＲＩ造影剤をコーティングするためにすでに用いた。最初の重合及びカット後のソフトコンタクトレンズを製造する標準的方法は、コンタクトレンズを生理食塩水に浸すことである。コンタクトレンズは、また、生理食塩水に保存される。 Nanoshells have the added benefit of retaining stability in the same salinity environment using polyvinyl alcohol (PVA) with minimal effects of plasmon resonance. PVA has already been used to coat implants and MRI contrast agents. The standard method for producing a soft contact lens after the initial polymerization and cutting is to immerse the contact lens in saline. Contact lenses are also stored in saline.
さらに図２に関して、各々のナノシェルは、消去カーブを有し、それはピーク及び谷によって特徴づけられ、ピーク対谷の比率として示されることが分かる。典型的ナノシェル溶液のピーク対谷の比率は、２から７まで変化する。高いピーク対谷の比率は、近赤外線部分で最大保護を可能にし、可視スペクトルで最大の透過を可能にする。恒常的なシェル厚の場合、コア半径が増加するにつれてピーク対谷の比率は増加し、結果として生じるプラズモン共鳴は赤外線の方へ進む。恒常的なコア半径の場合、ピーク対谷の比率はシェル厚の増加と共に減少し、プラズモン共鳴は可視光の方へ進む。シェル厚の変化より、ピーク対谷の比率及びプラズモン共鳴変化はコア半径変化により影響される。この傾向において、６７０−８５０ｎｍ範囲を遮断すべきナノシェルのピーク対谷の比率は、ヒトの目の可視範囲内で全体的な透過を決定する。 With further reference to FIG. 2, it can be seen that each nanoshell has an erasing curve, which is characterized by peaks and valleys, and is shown as a peak-to-valley ratio. The peak to valley ratio of a typical nanoshell solution varies from 2 to 7. A high peak-to-valley ratio allows for maximum protection in the near infrared part and maximum transmission in the visible spectrum. For a constant shell thickness, the peak-to-valley ratio increases as the core radius increases, and the resulting plasmon resonance goes towards the infrared. For a constant core radius, the peak-to-valley ratio decreases with increasing shell thickness and plasmon resonance proceeds toward visible light. From the shell thickness change, the peak-to-valley ratio and the plasmon resonance change are affected by the core radius change. In this trend, the peak-to-valley ratio of the nanoshell that should block the 670-850 nm range determines the overall transmission within the visible range of the human eye.
図示する実施例において、１５１ｎｍまでの二酸化珪素コア半径及び１７ｎｍの金のシェル厚みを有するナノシェルのピーク対谷の比率は、６７０−８５０ｎｍの範囲を消去したピーク対谷の比率をもたらす。 In the illustrated embodiment, the peak-to-valley ratio of nanoshells with a silicon dioxide core radius of up to 151 nm and a gold shell thickness of 17 nm results in a peak-to-valley ratio that eliminates the 670-850 nm range.
消光横断面（ｍ２）は、さらにコア半径及びシェル厚の関数で算出されることができる。エネルギー・スペクトルの部分的な領域のための最適なナノシェルは濃度に関係なく（変化により、濃度は全てのカーブを上下に移動する）次の通りである： The extinction cross section (m 2 ) can be further calculated as a function of core radius and shell thickness. The optimal nanoshell for a partial region of the energy spectrum, regardless of concentration (due to change, the concentration moves up and down all curves) is as follows:
一実施例において、４００−６７０ｎｍの可視範囲の最も多くの透過率を可能にしながら、６７０−８５０ｎｍ波長からの光を消去するための最適なナノシェルは、１５０ｎｍのコア半径及び１７ｎｍのシェル厚みを有し、その実施例は図４に示される。 In one example, an optimal nanoshell for erasing light from a 670-850 nm wavelength while having the most transmission in the visible range of 400-670 nm has a core radius of 150 nm and a shell thickness of 17 nm. An example of this is shown in FIG.
一実施例において、４００−６７０ｎｍの可視範囲の最も多くの透過率を可能にしながら、１０３０−１２００ｎｍまでの光を消去するための最適なナノシェルは、３７０ｎｍのコア半径及び１５ｎｍのシェル厚みを有する。 In one example, an optimal nanoshell for erasing light up to 1030-1200 nm while having the most transmission in the visible range of 400-670 nm has a core radius of 370 nm and a shell thickness of 15 nm.
一実施例において、４００−６７０ｎｍの可視範囲の最も多くの透過率を可能にしながら、８５０−１０３０ｎｍ範囲の光を消去するための最適なナノシェルは、３００ｎｍのコア半径及び１７ｎｍのシェル厚みを有する。 In one example, an optimal nanoshell for erasing light in the 850-1030 nm range has a core radius of 300 nm and a shell thickness of 17 nm, while allowing the most transmission in the visible range of 400-670 nm.
他の非限定実施例において、適切なコア半径は、変化のシェル厚とともに、５８から２１５ｎｍ範囲で変動する。 In other non-limiting examples, suitable core radii vary in the 58 to 215 nm range with varying shell thickness.
本発明の他の一実施例において、ナノシェルは、製造されたレンズの少なくとも一つの表層に沈積され、または、代わりにレンズの正面及び背面の表層に沈積される。この方法は、これが加わることと製造プロセスに対する追加的なステップのために望ましくないと当業者は理解するであろう。 In another embodiment of the invention, the nanoshells are deposited on at least one surface of the manufactured lens, or alternatively on the front and back surfaces of the lens. Those skilled in the art will appreciate that this method is undesirable due to the addition of this and additional steps to the manufacturing process.
コンタクトレンズは、一般的に０．１９ｍｍから０．４ｍｍまでの厚さを有する。所望の光学特徴を達成するために必要なナノシェルの濃度の一般観念を提供し、これらの濃度及び光路におけるランベルト・ベール法の有効性を試験するために、我々はこの短い光路に対してランベルト・ベール吸収法を試験した。０．２ｍｍ及び０．５ｍｍの光路を有するキュベットが、使われた。我々の標準の１ｃｍの光路キュベットと同様に、これらのキュベットを使用して、図１にて説明したように、異なる濃度を有する同じナノシェル溶液の光学反応が、ランベルト・ベール吸収法を試験するために用いられた。結果は、図３に示される。 Contact lenses generally have a thickness of 0.19 mm to 0.4 mm. In order to provide a general idea of the concentration of nanoshells required to achieve the desired optical characteristics and to test the effectiveness of the Lambert-Beer method in these concentrations and in the optical path, we have The veil absorption method was tested. Cuvettes with 0.2 mm and 0.5 mm optical paths were used. Similar to our standard 1 cm optical path cuvettes, using these cuvettes, the optical response of the same nanoshell solution with different concentrations is used to test the Lambert-Beer absorption method as described in FIG. Used. The results are shown in FIG.
図１において証明されたナノシェルの光学特徴が、適当なナノシェル濃度を決定するために、０．２ｍｍ及び０．５ｍｍの光路キュベット（典型的コンタクトレンズ厚）で測定された。０．２ｍｍのキュベットのパーセント透過は、図４に示される。０．２ｍｍ及び０．５ｍｍの光路キュベットのための所望の濃度がそれぞれ５．５ｘ１０＾１０ナノシェル（ｎａｎｏｓｈｅｌｌ）／ｍｌ及び２．２１ｘｌ０＾１０ナノシェル（ｎａｎｏｓｈｅｌｌｓ）／ｍｌであることが測定され、近赤外線スペクトルの９５％を超える消光を達成した。これらの濃度は、ナノシェルのボリュームの０．１５％未満を表す。より高い濃度の溶液及びより大きな消光が実行できる。これらの測定値は、水に分散されたナノシェル溶液から取り出された。 The optical characteristics of the nanoshells demonstrated in FIG. 1 were measured with 0.2 mm and 0.5 mm optical path cuvettes (typical contact lens thickness) to determine the appropriate nanoshell concentration. The percent transmission of a 0.2 mm cuvette is shown in FIG. The desired concentrations for the 0.2 mm and 0.5 mm optical path cuvettes were measured to be 5.5 × 10 ^ 10 nanoshell / ml and 2.21 × 10 ^ 10 nanoshell / ml, respectively, near infrared Quenching greater than 95% of the spectrum was achieved. These concentrations represent less than 0.15% of the nanoshell volume. Higher concentration solutions and greater quenching can be performed. These measurements were taken from the nanoshell solution dispersed in water.
プロトコルは、ポリマーにナノシェルを混合するために成立された。ナノシェルは通常通り製造され、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）によって機能的にされた。これらのコーティングは、ナノシェルの保護層をつくり、例えばエタノールまたはトルエン及び生理食塩水のような有機溶媒へ遠心分離機で分離、再分散されることを可能にする。この過程は、図５において証明される。 A protocol was established for mixing nanoshells into polymers. Nanoshells were manufactured as usual and functionalized with polyvinylpyrrolidone (PVP) or polyvinyl alcohol (PVA). These coatings create a protective layer of nanoshells that can be separated and redispersed in a centrifuge into an organic solvent such as ethanol or toluene and saline. This process is demonstrated in FIG.
我々は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）という、コンタクトレンズ製造プロセスに一般的に普及しているモノマーを購入し、保護ＰＶＰ層またはＰＶＡ層を使わずに、ナノシェルが容易にこのモノマーにおいて分散することができるということを発見した。これは、図６において明らかとされる。 We purchased 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), a monomer commonly used in the contact lens manufacturing process, and the nanoshell easily disperses in this monomer without the use of a protective PVP or PVA layer. I discovered that I can do it. This is evident in FIG.
水と比較するモノマー溶液の光学誘電率の増加を結果とするナノシェルのプラズモン共鳴の特性赤方偏移が確認される。しかし、後処理の後に大部分のソフトコンタクトレンズの水分は５０％以上である。我々は、プラズモン共鳴が最終製品において水中のナノシェル・プラズモン共鳴により近くシフトすることを予想した。しかし、これは異なった。コア及びシェル幾何図形的配列は、補正するために修正されることができる。 A characteristic redshift of the plasmon resonance of the nanoshell is confirmed, resulting in an increase in the optical dielectric constant of the monomer solution compared to water. However, the moisture content of most soft contact lenses is 50% or more after post-treatment. We expected the plasmon resonance to shift closer to the underwater nanoshell plasmon resonance in the final product. But this was different. The core and shell geometry can be modified to correct.
０．２５４ｍｍ及び０．３ｍｍのコンタクトレンズが生産され、一つは強い近視処方に研磨された。研磨方法にみられる問題点はなかった。これらのコンタクトレンズは、図７において図解される。ナノシェル濃度は、容易に異なるレンズ厚及び異なるコンタクトレンズ処方、または一般用の所望の厚さを補うように調整されることができる。図８は透明性を図解する０．３ｍｍのコンタクトレンズを通して撮った写真である。 0.254 mm and 0.3 mm contact lenses were produced, one polished to a strong myopia prescription. There were no problems with the polishing method. These contact lenses are illustrated in FIG. The nanoshell concentration can easily be adjusted to compensate for different lens thicknesses and different contact lens formulations, or general desired thicknesses. FIG. 8 is a photograph taken through a 0.3 mm contact lens illustrating the transparency.
図９は、５３０ｎｍの可視光（ヒト目の高感度の波長）及び８５０ｎｍまでの近赤外線を使用して、プラズモン共鳴粒子を使用しているコンタクトレンズ製品の屈折率を図解する。図９にて図示したように、５３０ｎｍでの３０％透過を達成するために、８５０ｎｍ波長の９９％の保護が達成されることができる。この波長において９０％の保護は、おおよそ６０％の透過をもたらす。類似した比較が、このグラフ図からなされることができる。 FIG. 9 illustrates the refractive index of a contact lens product using plasmon resonant particles using 530 nm visible light (a sensitive wavelength of the human eye) and near infrared up to 850 nm. As illustrated in FIG. 9, in order to achieve 30% transmission at 530 nm, 99% protection of the 850 nm wavelength can be achieved. 90% protection at this wavelength results in approximately 60% transmission. A similar comparison can be made from this graph.
本願明細書において記載される前述の調整できるナノシェルに基づくコンタクトレンズは、可視スペクトルの高い発光を可能にしながら有害な波長をブロックする。レンズは、特に凡そ６７０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲の透過保護に役立つ。その上、コンタクトレンズに内蔵されたこれらのプラズモン共鳴ナノ構造は視覚の性能を弱めるかまたは視野を障害する濁り、ゆがみ、光行差、プリズムまたは加工品を有しない。レンズの性能は、材料の固有の特性の範囲内で顧客仕様を満たすように調整されることができる。さらに、ナノシェルの濃度は、可視範囲において比較的な透明度を保持しながら容易に赤外線の領域において９９％より大のブロックに増加されることができ、光透過は平均のサングラスを上回る。 The above-described tunable nanoshell-based contact lenses described herein block harmful wavelengths while allowing high emission in the visible spectrum. The lens is particularly useful for transmission protection in the range of approximately 670 nm to 1200 nm. In addition, these plasmon resonance nanostructures embedded in contact lenses do not have turbidity, distortion, optical differences, prisms or artifacts that impair visual performance or impair the field of view. The performance of the lens can be adjusted to meet customer specifications within the inherent properties of the material. Furthermore, the concentration of nanoshells can easily be increased to more than 99% blocks in the infrared region while retaining relative transparency in the visible range, with light transmission exceeding the average sunglasses.
ナノシェルは、製造に比較的に安価であることが証明され、さらに生体内に扱われるときに、高い安全性の側面を有する。これは、特に金ナノシェルにとって確かである。現在のコンタクトレンズ製造法にほとんど影響を与えないので、本願明細書において記載される前述の方法はさらに望ましい。 Nanoshells have proven to be relatively inexpensive to manufacture and have high safety aspects when handled in vivo. This is especially true for gold nanoshells. The aforementioned method described herein is further desirable because it has little impact on current contact lens manufacturing methods.
含まれた引用がコンタクトレンズにナノシェルを含有させる方法を述べたので、当業者は、類似した方法がプラスチックのナノシェル又は他の保護眼鏡類の含有物に使われることができると認識するであろう。その上、保護眼鏡類のナノシェル含有物のための方法は、さらにナノロッド、中空ナノ粒子などの他のプラズモン共鳴粒子の含有物を可能にする。 Since the included citations described how to include nanoshells in contact lenses, those skilled in the art will recognize that similar methods can be used for inclusions in plastic nanoshells or other protective eyewear. . In addition, the method for nanoshell inclusions in protective eyeglasses further allows the inclusion of other plasmon resonance particles such as nanorods, hollow nanoparticles.
特定の特徴及び本発明の実施例が本願明細書において詳述されたが、本発明は請求項の範囲及び精神を逸脱しない範囲での全ての変更態様及び改良が達成可能であることが理解されよう。 While specific features and embodiments of the invention have been described in detail herein, it will be understood that the invention is capable of achieving all modifications and improvements without departing from the scope and spirit of the claims. Like.
Claims (40)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2006/018023 WO2007133197A1 (en) | 2006-05-10 | 2006-05-10 | Plasmon resonant based eye protection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009536549A true JP2009536549A (en) | 2009-10-15 |
Family
ID=38694175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009509525A Pending JP2009536549A (en) | 2006-05-10 | 2006-05-10 | Eye protection device based on plasmon resonance |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2016458A4 (en) |
| JP (1) | JP2009536549A (en) |
| WO (1) | WO2007133197A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017506354A (en) * | 2013-11-15 | 2017-03-02 | ザ ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデイション | Nanoparticle optical filtering method and apparatus |
| US10234608B2 (en) | 2013-11-15 | 2019-03-19 | University Of Utah Research Foundation | Nanoparticle light filtering method and apparatus |
| US10281627B2 (en) | 2013-11-15 | 2019-05-07 | University Of Utah Research Foundation | Nanoparticle light filtering method and apparatus |
| US10359552B2 (en) | 2011-01-17 | 2019-07-23 | University Of Utah Research Foundation | Methods, systems, and apparatus for reducing the frequency and/or severity of photophobic responses or for modulating circadian cycles |
| KR20210158022A (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | 차의과학대학교 산학협력단 | Color deficiency correcting lens, color deficiency correcting film and manufacturing method thereof |
| JP7543317B2 (en) | 2019-07-02 | 2024-09-02 | ジョンソン・アンド・ジョンソン・ビジョン・ケア・インコーポレイテッド | Core-shell particles and methods of making and using same |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI511869B (en) * | 2008-02-20 | 2015-12-11 | Johnson & Johnson Vision Care | Energized biomedical device |
| US7931832B2 (en) * | 2008-03-31 | 2011-04-26 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Ophthalmic lens media insert |
| US20100078837A1 (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | Pugh Randall B | Apparatus and method for formation of an energized ophthalmic device |
| US9375885B2 (en) * | 2008-10-31 | 2016-06-28 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Processor controlled ophthalmic device |
| US9764157B2 (en) | 2011-01-17 | 2017-09-19 | University Of Utah Research Foundation | Methods, systems, and apparatus for reducing the frequency and/or severity of photophobic responses or for modulating circadian cycles |
| EP4245347A3 (en) | 2011-01-17 | 2023-12-06 | University of Utah Research Foundation | Apparatus and methods for reducing frequency or severity of photophobic responses or modulating circadian cycles |
| WO2016051325A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | Glassup S.R.L. | Optical device for augmented reality applications and method for its fabrication |
| US20220082741A1 (en) * | 2017-07-28 | 2022-03-17 | Ohio University | Glasses and polymer films with embedded collections of metal and semiconductor nanocrystals that block the infrared light |
| US20230348718A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Light-filtering materials for biomaterial integration and methods thereof |
| US11971518B2 (en) | 2022-04-28 | 2024-04-30 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Shape engineering of particles to create a narrow spectral filter against a specific portion of the light spectrum |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797226A (en) * | 1993-09-29 | 1995-04-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of glass having dispersed gold fine particle |
| JP2004238504A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Mitsubishi Materials Corp | Light absorption material and its formation composition |
| US20040214001A1 (en) * | 1997-03-12 | 2004-10-28 | William Marsh Rice University | Metal nanoshells |
| US20050043793A1 (en) * | 2001-12-11 | 2005-02-24 | Pratt Steven G. | Blue blocking lens |
| JP2005097581A (en) * | 2003-08-25 | 2005-04-14 | Mitsubishi Materials Corp | Metal nano rod with small minor axis, composition containing the rod, and application thereof |
| JP2006096810A (en) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Kagawa Industry Support Foundation | Functional transparent organic polymer material and method for producing the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7413770B2 (en) * | 2002-08-01 | 2008-08-19 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Ethylene glycol monolayer protected nanoparticles |
-
2006
- 2006-05-10 JP JP2009509525A patent/JP2009536549A/en active Pending
- 2006-05-10 EP EP06752465A patent/EP2016458A4/en not_active Withdrawn
- 2006-05-10 WO PCT/US2006/018023 patent/WO2007133197A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797226A (en) * | 1993-09-29 | 1995-04-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of glass having dispersed gold fine particle |
| US20040214001A1 (en) * | 1997-03-12 | 2004-10-28 | William Marsh Rice University | Metal nanoshells |
| US20050043793A1 (en) * | 2001-12-11 | 2005-02-24 | Pratt Steven G. | Blue blocking lens |
| JP2004238504A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Mitsubishi Materials Corp | Light absorption material and its formation composition |
| JP2005097581A (en) * | 2003-08-25 | 2005-04-14 | Mitsubishi Materials Corp | Metal nano rod with small minor axis, composition containing the rod, and application thereof |
| JP2006096810A (en) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Kagawa Industry Support Foundation | Functional transparent organic polymer material and method for producing the same |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10359552B2 (en) | 2011-01-17 | 2019-07-23 | University Of Utah Research Foundation | Methods, systems, and apparatus for reducing the frequency and/or severity of photophobic responses or for modulating circadian cycles |
| US10605970B2 (en) | 2011-01-17 | 2020-03-31 | University Of Utah Research Foundation | Methods, systems, and apparatus for modulating circadian cycles |
| US11672944B2 (en) | 2011-01-17 | 2023-06-13 | University Of Utah Research Foundation | Methods, systems, and apparatus for modulating or reducing photophobic responses |
| JP2017506354A (en) * | 2013-11-15 | 2017-03-02 | ザ ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデイション | Nanoparticle optical filtering method and apparatus |
| US10234608B2 (en) | 2013-11-15 | 2019-03-19 | University Of Utah Research Foundation | Nanoparticle light filtering method and apparatus |
| US10281627B2 (en) | 2013-11-15 | 2019-05-07 | University Of Utah Research Foundation | Nanoparticle light filtering method and apparatus |
| US10914877B2 (en) | 2013-11-15 | 2021-02-09 | University Of Utah Research Foundation | Nanoparticle light filtering method and apparatus |
| JP7543317B2 (en) | 2019-07-02 | 2024-09-02 | ジョンソン・アンド・ジョンソン・ビジョン・ケア・インコーポレイテッド | Core-shell particles and methods of making and using same |
| KR20210158022A (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-30 | 차의과학대학교 산학협력단 | Color deficiency correcting lens, color deficiency correcting film and manufacturing method thereof |
| KR102399558B1 (en) * | 2020-06-23 | 2022-05-19 | 차의과학대학교 산학협력단 | Color deficiency correcting lens, color deficiency correcting film and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2016458A4 (en) | 2009-11-11 |
| WO2007133197A1 (en) | 2007-11-22 |
| EP2016458A1 (en) | 2009-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7438411B2 (en) | Plasmon resonant based eye protection | |
| JP2009536549A (en) | Eye protection device based on plasmon resonance | |
| US20070298242A1 (en) | Lenses having dispersed metal nanoparticles for optical filtering including sunglasses | |
| TWI472828B (en) | Ophthalmic lenses for prevention of myopia progression | |
| EP1639398B1 (en) | Intra-ocular lens or contact lens exhibiting large depth of focus | |
| US20100234942A1 (en) | Transition lenses with virtual pupil | |
| JP5512535B2 (en) | Curved disk for correcting power in optical components | |
| JP2007535708A5 (en) | ||
| JP2000506628A (en) | Improved single field lens | |
| JP2001517324A (en) | Optical filtering contact lens | |
| EP2260348A2 (en) | Dual-filter ophthalmic lens to reduce risk of macular degeneration | |
| JP2002521705A (en) | UV blocking lenses and materials containing benzotriazole and benzophenone | |
| BR112020005110A2 (en) | optical lens for color vision correction | |
| JP7543317B2 (en) | Core-shell particles and methods of making and using same | |
| CN115605782A (en) | Sleep-assisting glasses with improved visibility | |
| WO2012099555A2 (en) | Cosmetic contact lenses having a sparkle effect | |
| US20030092794A1 (en) | Melanin polyvinyl alcohol plastic laminates for optical applications | |
| Shaker et al. | Nano-Particle Doped Polymers to Improve Contact Lenses Optical Quality. | |
| US20060282066A1 (en) | Light filters using yellow melanin and melanin-like oligomers and photochromic dyes | |
| US20050041299A1 (en) | Light filters using the oxidative polymerization product of 3-hydroxykynurenine (3-OHKyn) | |
| Shaker et al. | Colorless poly (vinyl pyrrolidone) hydrogel contact lenses synergized with silver nanoparticles | |
| US20060244908A1 (en) | Colored contact lens | |
| US20020159026A1 (en) | Optical medium with tailored electromagnetic spectrum transmission | |
| EP3729186A1 (en) | Eyewear and methods for making eyewear | |
| Al-Hamdani et al. | Effect of field of view and iris pupil diameter on the quality of retinal image with allyl carbonate (CR-39) polymer contact lenses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110304 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110729 |