JP2014501397A - コンタクトレンズの消毒装置および消毒方法 - Google Patents

Abstract

コンタクトレンズを消毒するためのシステムおよび方法は、コンタクトレンズを沈めた水からオゾンを発生させることによってオゾンを外部供給源から供給する必要性を回避する。オゾンはダイヤモンド電極を備えた電解槽によって作りだされ、電解槽は、消毒対象であるコンタクトレンズと共に水に沈められる。ダイヤモンド電極は多数のフィンガを備え得て、またダイヤモンド半加工品から作製し得る。

Description

優先権

本特許出願は、発明者Ｗｉｌｌｉａｍ Ｙｏｓｔ、Ｂｉｌｌ Ｒｏｓｔｅｒ、Ｈｏｓｓｅｉｎ ＺａｒｒｉｎおよびＰｈｉｌｌｉｐ Ｖａｎａｒｉａによる“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌｅｎｓｅｓ”と題された、２０１０年１２月１５日出願の米国仮特許出願第６１／４２３４９０号からの優先権を主張するものであり、この文献の開示は参照により全て本願に組み込まれる。

関連出願

本特許出願は、発明者Ｗｉｌｌｉａｍ Ｊ． Ｙｏｓｔ ＩＩＩ、Ｃａｒｌ Ｄａｖｉｄ Ｌｕｔｚ、Ｊｅｆｆｒｅｙ Ｄ． Ｂｏｏｔｈ、Ｄｏｎａｌｄ Ｊ． ＢｏｕｄｒｅａｕおよびＮｉｃｈｏｌａｓ Ｒ． Ｌａｕｄｅｒによる“Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ Ｃｅｌｌ ｆｏｒ Ｏｚｏｎｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ”と題された、２０１１年１２月２日出願の米国特許出願公開第１３／３１０４０６号と同様の主題を含み、この文献の開示は参照により全て本願に組み込まれる。

本願は、２０１０年１２月３日出願の米国特許出願公開第６１／４１９５７４号に関連し、その出願は参照により全て本願に組み込まれる。

本発明は、コンタクトレンズの洗浄、特にはコンタクトレンズをオゾンで洗浄するための方法および装置に関する。

コンタクトレンズをオゾンを使用して消毒することは従来から知られている。例えば、コンタクトレンズを消毒するために、ユーザはコンタクトレンズをバイアル内に置き、このバイアルに過酸化水素溶液を注ぐ。溶液中のこの過酸化水素がコンタクトレンズを洗浄する役割を果たす。コンタクトレンズを消毒した後、ユーザはコンタクトレンズをバイアルから取り出し、それを目に装着する。過酸化水素を使用するにあたって問題となるのが、ユーザが典型的にはレンズを過酸化水素溶液中に６時間にわたって入れたままにしなくてはならない点である。ユーザがコンタクトレンズを使用できるようになるまでに、溶液中の過酸化水素が分解されなくてはならない。このため、バイアルはプラチナを含み、このプラチナが過酸化水素を分解する。過酸化水素が分解される前にユーザがコンタクトレンズを取り出してしまうと、残留している過酸化水素で目を刺激してしまう恐れがある。

他の方法でもオゾンを使用してコンタクトレンズを消毒する。例えば、米国特許第５０８２５５８号では、処理チャンバ外部にあるオゾン発生装置でオゾンを発生させ、次にそのオゾンを処理チャンバに送り込むことによってコンタクトレンズを洗浄していて、処理チャンバにおいてオゾンによるコンタクトレンズ洗浄が行われる。

米国特許第５０８２５５８号明細書

第１の実施形態においてコンタクトレンズを消毒する方法を提供し、この方法は、水性液と少なくとも１枚のコンタクトレンズとを保持しかつ電力を電解槽に供給するように構成されたチャンバを用意することと、そのチャンバ内に水を供給することと、その水に少なくとも部分的に沈められる電解槽を用意することと、電解槽に水の少なくとも一部からオゾンを発生させることとを含み、オゾンは水に溶け込む。幾つかの実施形態において、電解槽を用意するステップは、第１ダイヤモンド電極と、第２電極と、この第１ダイヤモンド電極と第２電極とを隔てる膜とを有する電解槽を用意することを含む。幾つかの実施形態において、電解槽に水の少なくとも一部からオゾンを発生させるステップは、第１ダイヤモンド電極と第２電極との間に定電流を駆動させることを含む。特には、幾つかの実施形態において、この電流は約５０〜３００ミリアンペアであり、電極間の電位は約７〜９ボルトである。

幾つかの実施形態において、電解槽を用意するステップは、第１ダイヤモンド電極と、第２ダイヤモンド電極と、この第１ダイヤモンド電極と第２電極とを隔てる膜とを有する電解槽を用意することを含む。実際、幾つかの実施形態において、電解槽に水の少なくとも一部からオゾンを発生させるステップは、第１ダイヤモンド電極と第２ダイヤモンド電極との間に定電流を駆動させることを含む。幾つかの実施形態において、この電流は約５０〜３００ミリアンペアであり、電極間の電位は７〜９ボルトである。更に、幾つかの実施形態において、本方法は、電流の流れの方向を定期的に反転させることを含む。

幾つかの実施形態において、本方法は、コンタクトレンズをチャンバ内に置くことも含む。

別の実施形態において、消毒チャンバ内の水中でオゾンを発生させることによるコンタクトレンズの消毒システムは、水性液と少なくとも１枚のコンタクトレンズとを保持するように構成されたチャンバと、このチャンバ内にありかつ水性液に沈めるように構成された電解槽であって、この電解槽は第１電極と第２電極とを含み、この第１電極および第２電極の少なくとも一方はダイヤモンドを含み、電解槽は水性液からオゾンを発生させるように構成された、電解槽と、この電解槽に連結された、チャンバ内の複数の電力端子と、を含む。チャンバの容積と電解槽のオゾン発生容量との関係は、電解槽が水性液から少なくとも１００万あたり０．５部の濃度でオゾンを発生可能となるようなものである。

幾つかの実施形態において、第１電極および第２電極の少なくとも一方は自立型ダイヤモンドを含む。幾つかの実施形態において、第１電極および第２電極の少なくとも一方は指状ダイヤモンドを含む。

幾つかの実施形態において、電解槽は、第１ダイヤモンド電極と第２ダイヤモンド電極とを含む。幾つかの実施形態において、第１ダイヤモンド電極は第１指状ダイヤモンドを含み、第２ダイヤモンド電極は第２指状ダイヤモンドを含む。

幾つかの実施形態において、本システムは複数の端子に連結された電源も備え、この電源は、複数の端子を介して電解槽に電力を供給するように構成される。幾つかの実施形態において、電源は、電解槽に定電流を供給するように構成される。実際には、幾つかの実施形態において、電源は、電解槽に１５０〜３００ミリアンペアの定電流を供給するように構成される。

更に別の実施形態において、本システムは更に、チャンバを受け入れるように構成されたベースを備え、ベースは、チャンバ内の電力端子に電気的に接続するように構成された複数のベース側電力端子を有し、またベース側電力端子に電力を供給するように構成された制御回路を含む。

別の実施形態において、ダイヤモンドを加工する方法は、複数の面を有するダイヤモンド半加工品を用意し、このダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去することを含み、この結果、ダイヤモンド半加工品の残りの部分は複数のフィンガを含む。

幾つかの実施形態において、本方法はダイヤモンド半加工品を第１セグメントと第２セグメントとに切断し、ここで第１セグメントは複数の第１フィンガを有し、第２セグメントは複数の第２フィンガを有し、複数の第１フィンガおよび複数の第２フィンガはかみ合い、また第１セグメントを第２セグメントから分離することを含む。

別の実施形態において、ダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去するステップは、ダイヤモンド半加工品の残りの部分が少なくとも３本のフィンガを含むようにダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去することを含む。

添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって、実施形態の上記の特徴をより速やかに理解することができる。
コンタクトレンズ洗浄システムの実施形態の概略図である。 コンタクトレンズ洗浄システムの実施形態の概略図である。 コンタクトレンズ洗浄システムの実施形態の概略図である。 コンタクトレンズ洗浄システムの実施形態の概略図である。 コンタクトレンズ処理チャンバの実施形態の概略図である。 コンタクトレンズ処理チャンバの実施形態の概略図である。 コンタクトレンズ処理チャンバの実施形態内での対流の概略図である。 電解槽の実施形態の概略図である。 電解槽の内部構成要素の実施形態の概略図である。 ダイヤモンド電極の実施形態の概略図である。 ダイヤモンド電極の実施形態の概略図である。 ダイヤモンド素子の実施形態の概略図である。 コンタクトレンズの消毒方法を示すフローチャートである。 ダイヤモンド素子の加工方法を示すフローチャートである。 様々な加工段階にあるダイヤモンド素子の概略図である。 様々な加工段階にあるダイヤモンド素子の概略図である。 様々な加工段階にあるダイヤモンド素子の概略図である。 制御回路の実施形態の概略図である。 制御回路の実施形態の概略図である。

迅速かつ経済的にコンタクトレンズを消毒する方法および装置の様々な実施形態を示す。例えば、コンタクトレンズを、一般に使用されている多くのコンタクトレンズ消毒製品のように何時間もかけるのではなく数分程度で消毒し得る。概して、コンタクトレンズの消毒は、レンズを水に沈め、次にレンズを沈めた水の一部からオゾンを発生させることで行い得る。次に、発生したこのオゾンは残りの水の中に溶け、コンタクトレンズへの曝露により、コンタクトレンズを消毒する。オゾンをその水自体に沈められた電解槽によって水から作りだし得ることから、必要に応じて必要な場所でオゾンが作りだされ、外部供給源からのオゾンに付随し得る汚染物質に水またはコンタクトレンズが曝露されることがない。

コンタクトレンズ消毒システム１００の第１の実施形態を図１Ａおよび図１Ｂに概略的に図示する。コンタクトレンズ消毒システム１００は、ベース１０１と消毒チャンバ２００とを備える。図１Ａはコンタクトレンズ消毒システム１００の上からの概略斜視図であり、図１Ｂはコンタクトレンズ消毒システム１００の下からの概略斜視図である。消毒チャンバ２００は洗浄対象である１枚以上のコンタクトレンズを保持し、ベース１０１は消毒チャンバ２００を支持する。

ベース１０１は、平坦な面（テーブルまたはナイトテーブルの表面等）上に置いた場合に安定するのに十分な長さおよび幅を有する。この実施形態１００において、ベース１０１は、消毒チャンバ２００を受け入れるように構成されたキャビティ１０２を備える。消毒チャンバ２００はベース１００から着脱自在である。幾つかの実施形態において、キャビティ１０２は、消毒チャンバ２００（より具体的には電解槽３００）に給電するための複数の電力端子を備える。

幾つかの実施形態において、ベースは様々な電気素子（制御回路１０３、電源１０４等）も備える。例えば図１Ｃおよび１Ｄの実施形態において電源は９ボルトのバッテリであり、他の実施形態において電源は、数例を挙げると１個以上のバッテリから成る別の構成、交流電流の外部電源から電力を作りだすための変圧器または電圧調整器になり得る。

消毒チャンバ２００は洗浄対象であるコンタクトレンズを１枚以上保持しかつ上記の電解槽３００を備えるように構成される。このため、幾つかの実施形態において、消毒チャンバ２００は約１０ｍｌの容積を有し得る。概して、消毒チャンバ２００の容積は、消毒チャンバ２００内の水の量が電解槽および少なくとも１枚のコンタクトレンズを水没させるには十分だが、水／オゾン溶液が２枚のコンタクトレンズを５〜２０分以内に消毒できなくなるほど水に溶けたオゾンを希釈するほどには多くないものであるべきである。水中のオゾン濃度は多数の要因に基づいて決定し得て、この要因には電解槽内のダイヤモンド電極の寸法、電解槽を流れる電力量、電解槽を作動させてオゾンを発生させる時間の長さが含まれる。水中のオゾン濃度は水自体からの影響も受け得る（例えば、水がオゾンと反応するまたはオゾンを吸収する不純物を含有する場合）。

消毒チャンバ２００の容積と電解槽３００のオゾン発生容量との関係は、電解槽３００が、５または６分以内に少なくとも１００万あたり０．５または１部（ｐｐｍ）の水中オゾン濃度でオゾンを発生可能であるようなものである。存在する水の量が多すぎると、電解槽は、オゾン濃度を指定のレベルにするのに十分なオゾンを発生させることができなくなり得る。実際、幾つかの実施形態において水中のオゾン濃度は４〜５ｐｐｍに達し、他の実施形態において濃度は６ｐｐｍ、７ｐｐｍ、８ｐｐｍ、９ｐｐｍ、１０ｐｐｍまたはそれ以上に達し得る。

消毒チャンバ２００の一実施形態を図２および図２Ｂに概略的に図示する。消毒チャンバ２００はその内部に、電解槽３００からの電極３０２、３０３を受け入れるための２個の接点またはレセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄを備える。幾つかの実施形態において、レセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄは電極３０２、３０３と水密シールを形成し得て、他の実施形態において、レセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄおよび／または電極３０２、３０３は、消毒チャンバ２００内で水２１１に曝露される。本発明の発明者は水が完全絶縁体ではないことを認識しているため、電力を印加すると、一部の電流がレセプタクル２０５Ｃと２０５Ｄとの間および／または電極３０２と３０３との間の水に流れ得る。この意味で、レセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄおよび／または電極３０２、３０３を消毒チャンバ２００内で水に曝露させたままにするのは直観に反する。しかしながら、発明者は、レセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄおよび／または電極３０２、３０３での電圧が比較的低い場合、このような電流の流れは電解槽３００の動作を大きくは干渉しないことを発見した。したがって、レセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄおよび／または電極３０２、３０３を水に曝露することによって、水密シール内でこれらをシールドするコストおよび複雑さを回避し得る。

電解槽３００は多種多様な電解槽から選択され得て、例えば米国特許出願公開第１３／３１０４０６号明細書に記載のものである。電解槽３００は消毒チャンバ２００内のどこにでも配置し得るが、消毒チャンバ２００に水２１１が入っている場合に電解槽３００が少なくとも部分的にまたは完全に水没するように配置するべきである。図２Ａの実施形態において、電解槽３００は消毒チャンバ２００の底部２１０近くに配置される。消毒チャンバ２００の底部２１０近くに電解槽３００を配置することには多数の利点がある。例えば、このような位置だと、コンタクトレンズまたはコンタクトレンズを保持しているバスケットを消毒チャンバ２００内へと、消毒チャンバ２００の最上部にある開口部２０２から入れる際に電解槽３００が邪魔にならない。

図２Ａにおいて開口部２０２は見えないが、これは開口部２０２をキャップ２０３で覆っているからである。幾つかの実施形態において、キャップ２０３は、例えば水が入った状態で消毒チャンバ２００を傾けたり倒したりしても水が消毒チャンバ２００からこぼれないように消毒チャンバ２００を封止し得る。

他方で、電解槽３００でオゾンを発生させるとガス状の水素副生成物が生成され得る。このため、このような気体を、水素等の揮発性ガスを内部に蓄積させるのではなく、消毒チャンバ２００から放出またはガス抜きすることが必要となり得るまたは望ましくなり得る。このため、幾つかの実施形態において、キャップ２０３はガスを逃がすための圧力逃がし弁を備え得る。

消毒チャンバ２００は、１枚以上のコンタクトレンズを保持しかつそれを水に沈めるための構造またはメカニズムを備え得る。例えば、この構造は、幾つか例を挙げるならば、コンタクトレンズを支持するバスケット、メッシュ、篩または蜘蛛の巣様材料になり得る。別の例において、このメカニズムは、キャップ２０３と一体化したケーシングになり得る。このような実施形態において、ユーザはコンタクトレンズをこのケーシング内に置く。キャップ２０３を消毒チャンバ２００に取り付けると、ケーシングがコンタクトレンズを消毒チャンバ２００内の水中に沈める。

幾つかの実施形態において、消毒チャンバ２００は２個の外部電力端子を備える。例えば、消毒チャンバ２００は、図２Ｂに概略的に図示するように、その底面２１０に配置された２個のそのような電力端子２０５Ａ、２０５Ｂを有する。電力端子２０５Ａ、２０５Ｂは、キャビティ１０２内の対応するベース側端子１０５Ａ、１０５Ｂと係合するように構成される。ベース側端子１０５Ａ、１０５Ｂは今度は電源１０４に、例えば、ワイヤ等の導体（図示せず）で連結される。このため、電源１０４からの電力は、ベース１００上にあるベース側端子１０５Ａ、１０５Ｂを通って消毒チャンバ２００上の電力端子２０５Ａ、２０５Ｂ、レセプタクル２０５Ｃ、２０５Ｄ、そしてベース１００上の消毒チャンバ２００内の電解槽３００の電極３０２、３０３へと流れる。

幾つかの実施形態において、電解槽３００は、図２Ｃに概略的に図示するように、消毒チャンバ２００内で水２１１の対流２１０を引き起こし得る。具体的には、電解工程の副生成物として生じる水素ガスが水中で気泡となり、水中で機械的な流れを作りだし得る。このような流れは、発生したオゾンの水２１１中への拡散を円滑にし得て、また消毒チャンバ２００内での水／オゾン溶液の循環を促し得る。この循環が、コンタクトレンズの発生したオゾンへの曝露をうまく促す。図２Ｃにおいて、電解槽３００は消毒チャンバ２００の底部２０１の中心から外れているため、消毒チャンバ２００の側壁近くで水素の気泡が立ち昇り、これが対流２１０を更に円滑にする。

図３は電解槽３００の実施形態の概略図であり、電解槽３００は、ハウジングとして機能するスリーブ３０１と、２個の電極３０２、３０３と、オゾンを発生させるための膜３０４とを備える。幾つかの実施形態において、スリーブは電極３０２、３０３および膜３０４に圧縮力を印加する。組み立て時、２個の電極３０２、３０３および膜３０４をスリーブに挿入する。幾つかの例示的な実施形態において、スリーブ３０１はエラストマー材料から成るため、一旦組み立てると、スリーブ３０１は一定の力を２個の電極３０２、３０３および膜３０４に印加する。このようにして、スリーブ３０１は電解槽３００に構造健全性を付与する。この単純な構成が、電解槽３００の０．２８インチｘ０．２８インチｘ０．２０インチ（すなわち、メートル法では約７．１ｍｍｘ７．１ｍｍｘ５．１ｍｍ）もの小ささのパッケージサイズを可能ならしめている。ただし、他の実施形態は異なる寸法を有し得る。

スリーブ３０１は様々な断面形状を有し得て、円形または楕円形、あるいは図３の場合の矩形が含まれる。幾つかの実施形態において、スリーブ３００の内面３０６は溝３０７を備える。図３の実施形態において、溝３０７は、例えば図２Ｃで概略的に図示するように電解槽３００を消毒チャンバ内に据えた場合に、溝が消毒チャンバ２００の底部２０１に対して垂直になるように方向付けされる。このような溝は水のスリーブ３００内外への流れを促し得るおよび／またはスリーブ３００からの水素の流出を促進し得る。

図３の３００の実施形態において、スリーブ３０１は両端が開放されて開口部３０１Ａ、３０１Ｂを形成していて、管と表現することもできる。他の実施形態において、スリーブ３０１は一端で閉鎖され得る。あるいは、他の位置、例えば側壁３０５に開口部を有し得る。

動作中、消毒チャンバ２００内の水はスリーブ内へと開口部３０１Ａ、３０１Ｂもしくはこの両方または別の開口部から進入して電極３０２、３０３と接触し得る。特には、水は、電極３０２、３０３の少なくとも一方に連結された１個以上のダイヤモンドと接触し得る。このようなダイヤモンドを有する電極を、以下でより詳細に説明するが、「ダイヤモンド電極」と称し得る。幾つかの実施形態においては１個の電極（例えば、３０２）だけがダイヤモンド電極であり、他の実施形態においては両方の電極（３０２、３０３）がダイヤモンド電極である。好ましくは、ダイヤモンド素子にドープ処理を施して導電性にする。例えば、幾つかの実施形態において、ダイヤモンド素子にホウ素をドープする。

給電すると、電流がダイヤモンド電極（アノードとして機能する）からもう一方の電極（カソードとして機能する）へと流れ、電極の水分子が、分子を構成している水素原子および酸素原子に分離する。次に、酸素原子はオゾンを形成し、オゾンは残りの水に溶け込み、水素原子は気泡となって消える。溶け込んだオゾンが消毒チャンバ２００全体にわたって流れるにつれて、オゾンの一部が消毒チャンバ２００内のコンタクトレンズと接触し、コンタクトレンズの消毒が行われる。

上述したように、消毒オゾンは消毒チャンバ２００内で生成され、これは外部供給源から消毒チャンバへとオゾンを供給する場合とは対照的である。具体的には、消毒オゾンを、コンタクトレンズを沈めたまさにその水から発生させる。幾つかの実施形態において、電解槽３００は、水を消毒チャンバ２００に入れた場合に電解槽３００が完全に水没するように消毒チャンバ２００内で構成される。他の実施形態においては、電解槽３００を、消毒チャンバ２００内で、電解槽３００がそのような水と部分的にしか接触しないように構成し得る。概して、幾らかの水がダイヤモンド電極に達すれば十分である。

図４Ａは、一対の電極３０２、３０３および電極３０２と３０３との間にあってこれらの電極を隔てている膜３０４の実施形態の概略図である。幾つかの実施形態において、膜３０４は電極３０２と３０３との間、電極とダイヤモンドとの間または２個のダイヤモンド電極の間に挟持される。膜３０４を固体電解質として使用し、２個の電極３０２と３０３との間に配置する（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）等のプロトン交換膜（ＰＥＭ））ことによって、電極３０２と３０３との間でのプロトンの移動を促す。加えて、場合によっては、膜３０４を、電解槽３００のカソード側の水流を電解槽のアノード側の水から分離するための障壁として使用する。その構造健全性を強化するために、膜３０４は支持マトリックス（図示せず）も備え得る。

電極３０２、３０３はまさにその性質から導電性であり、動作中、電源１０４におよび電源１０４から電流を伝導する。動作中、電流は、電極に連結されたダイヤモンド素子５００を通って流れる。

ダイヤモンド電極４５０の実施形態を図４Ｂに概略的に図示する。ダイヤモンド電極４５０は、ダイヤモンド素子４５１と電極３０２とを備える。幾つかの実施形態において、ダイヤモンド素子は、米国特許出願公開第１３／３１０４０６号明細書に記載されるような自立型ダイヤモンド、あるいは図５に概略的に図示するような指状ダイヤモンド（ｄｉｇｉｔａｔｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ）になり得る。しかしながら、他の実施形態において、ダイヤモンドは積層ダイヤモンド、例えば導電性電極プレート上で成長させたダイヤモンドになり得る。

本明細書および添付の請求項において、「自立型ダイヤモンド（ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ ｄｉａｍｏｎｄ）」または「自立型ダイヤモンド素子（ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ ｄｉａｍｏｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）」とは、約１００ミクロンを越える厚さを有する非積層なドープダイヤモンド材料である。例えば、自立型ダイヤモンドは、厚さ約１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロンまたはそれ以上を有し得る。実際、幾つかの実施形態は厚さ５００ミクロン、６００ミクロン、７００ミクロンまたはそれ以上を有し得る。このような厚さのダイヤモンドは、性能を著しく低下させたり実質的な損傷を招いたりすることなく長時間にわたって電流を高電流密度で伝導可能であり有益である。例えば、幾つかの実施形態において、自立型ダイヤモンドは、１ｃｍ^２あたり少なくとも約１アンペア（またはａｍｐ）の持続電流密度を伝導可能であり、他の実施形態は、例えば、１ｃｍ^２あたり少なくとも約２アンペアの持続電流密度を伝導可能である。試験中、発明者は、自立型ダイヤモンド電極を、１ｃｍ^２あたり約２アンペアの電流密度で、少なくとも約５００連続時間にわたって動作させ、電極の損傷または導電もしくはオゾン発生性能の低下は見られなかった。このような電極は、表面積１ｃｍ^２あたり、これまでに知られている電極より多くのオゾンを発生させ得る。あるいは、それゆえに単位時間あたり同じ量のオゾンを発生させるように構成された従来の電極よりコンパクトに形成し得る。また、様々な実施形態の電極は、これまでに知られている電極より長い、有用かつ生産的な寿命も有し得る。

ダイヤモンド電極４６０の代替の実施形態を図４Ｃに概略的に図示する。ダイヤモンド電極４６０は複数のダイヤモンド素子４６１を備え、各素子は箱型である。このダイヤモンド素子４６１はフィンガを備えないが、それぞれ多数のエッジを有するため、エッジの長さを合計すると、ダイヤモンド素子４６１の総エッジ長さは、等しい上部表面積の１個のダイヤモンド素子より長い。

動作中、消毒チャンバ内の水は電解槽３００のダイヤモンド電極と接触する。他方の電極（すなわち、アノード）に対するダイヤモンド電極（すなわち、カソード）の電位は、個々の水分子内の水素原子の酸素原子からの解離を引き起こす。

幾つかの実施形態において、電源１０４は固定電流をダイヤモンド電極３５０に供給する電流源である。例えば、この電流は、電極３０２、３０３で２００ミリアンペア、ＤＣ電圧７〜９ボルトに固定される。他の実施形態では異なる電流振幅、例えば１５０ミリアンペアまたは３００ミリアンペアまたはそれ以上を用い得る。

多種多様なダイヤモンド素子を使用してダイヤモンド電極を形成し得る。しかしながら、発明者は、オゾンが、ダイヤモンド素子のエッジでより速やかに発生しがちであることを発見した。したがって、図５は、ダイヤモンド電極に組み込むために構成されたダイヤモンド素子の実施形態５００の概略平面図である。ダイヤモンド素子５００は、スパイン５０１と、このスパイン５０１から伸びている多数のフィンガまたは指５０２とを備える。この実施形態において、ダイヤモンド素子５００は３本のフィンガ５０２を有する。各フィンガは互いに平行である。スパインから伸びる２本以上のこのようなフィンガを有するダイヤモンドを、「指状ダイヤモンド」と称し得る。

各フィンガは、総エッジ長さ（すなわち、ダイヤモンド素子の全てのエッジの長さの合計）に寄与する多数のエッジを有し、また各フィンガは、ダイヤモンド素子の表面積に寄与する表面積を有する。このため、指状ダイヤモンド５００は、フィンガを有していない等しいサイズ（例えば、等しい表面積）のダイヤモンド素子より長いエッジ長さを有する。加えて、フィンガ５０２間の空間５０３は、水がダイヤモンド素子５００に近づくための通路を形成し、この通路を通って水素の気泡はダイヤモンド素子５００から離れ得る。動作中、幾つかの実施形態ではこの空間５０３を消毒チャンバの底部２０１に対して垂直になるように方向付けしてあるため、水素の気泡は自然に空間５０３を通ってダイヤモンド素子５００から離れやすい。

図６に、一実施形態による１枚以上のコンタクトレンズの消毒方法６００を示す。この方法では、ステップ６０１で消毒チャンバを用意する。消毒チャンバは例えば上記の消毒チャンバ２００になり得るが、様々な他の構成も取り得る。上記の消毒チャンバ２００はベース１００から着脱自在であるが、幾つかの実施形態は、消毒チャンバとの単一ユニットに一体化された電源および制御回路を備え得る。

この方法では、ステップ６０２で電解槽も用意する。幾つかの実施形態において、電解槽は消毒チャンバを伴い得るまたは消毒チャンバと一体化され得る。他の実施形態において、電解槽は消毒チャンバに着脱自在に連結されているため、電解槽を取り外し、消毒チャンバとは別に交換し得る。このため、電解槽は、消毒チャンバを用意する際に一緒にまたは別々に用意され得る。

洗浄対象である１枚以上のコンタクトレンズをステップ６０４で消毒チャンバに入れ、ステップ６０４で水を消毒チャンバに供給する。ただし、これら２つのステップの順序は容易に逆にし得る。

この時点で、コンタクトレンズの洗浄に必要な器具と材料は揃っている。次に、ステップ６０５で電解槽に給電してオゾンを発生させる。幾つかの実施形態において、オゾンは、定電流をダイヤモンド電極を通して駆動させることによって発生する。例えば、幾つかの実施形態では、２００ミリアンペアの電流を電解槽のダイヤモンド電極（アノード）を通して約６分間にわたって駆動させ、ここでダイヤモンドアノードとカソードとの間には約７〜９ボルトの電圧差がある。水は消毒チャンバ内に閉じ込められるため、水中のオゾン濃度には、指定のレベルにまで上昇する時間がある。このように、電解槽はオゾンを６分間にわたって発生させ、オゾンは水に溶けて水／オゾン溶液が得られる。

その後、幾つかの実施形態ではコンタクトレンズを水／オゾン溶液に既定の時間にわたって浸す（ステップ６０６）。その間、追加のオゾンは発生させないまたは追加のオゾンを水に追加しない。幾つかの実施形態において、溶液にレンズを浸す時間は１４分になり得るが、他の実施形態において、溶液にレンズを浸す時間はこれより長くも短くもなり得る。溶液にレンズをある時間にわたって浸すことによって、オゾンによりレンズが消毒され、また水およびレンズを必要に応じて冷却する時間が得られる。しかしながら、他の実施形態では、異なる電流を駆動させ得るまたは異なる電圧を加え得るまたは異なる時間を採用し得る。オゾンを発生させる時間および溶液にレンズを浸す時間を集合的に「消毒サイクル」と称し得る。

図７は指状ダイヤモンド素子の加工方法７００を示し、図８Ａ〜Ｃは、様々な加工段階にある指状ダイヤモンド素子の概略図である。この工程では任意で指状ダイヤモンドを使用してダイヤモンド電極も形成し得る。

本方法は、ダイヤモンド半加工品８００を供給するステップ７０１から始まる。形状および寸法が指状ダイヤモンドを得るのに十分であるならば、ダイヤモンド半加工品８００は様々な形状および様々な寸法をとり得る。この実施形態において、ダイヤモンド半加工品８００は６つの矩形面を有し、また厚さ８００Ａ、幅８００Ｂおよび長さ８００Ｃを有する。幾つかの実施形態において、半加工品８００の厚さ８００Ａは１００ミクロン未満になり得る。しかしながら、他の実施形態において、厚さは１００ミクロン以上になり得て、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロン、６００ミクロン、７００ミクロンまたはそれ以上にさえなり得る。半加工品８００の幅８００Ｂおよび長さ８００Ｃは、作製するダイヤモンド素子の所望の寸法によって決定され得る。

この実施形態において、方法７００によりダイヤモンド半加工品８００からは２個の同じ指状ダイヤモンドが得られるが、他の実施形態では、半加工品および所望の指状ダイヤモンド素子の寸法に応じて１個だけまたは３個以上の指状ダイヤモンドを１個の半加工品から作製し得る。

このため、この工程のステップ７０２において、半加工品８００をジグザグまたは蛇行線８０１に切断する。例えばレーザービームにより、ダイヤモンド半加工品をこのような線８０１に切断し得る。

ジグザグまたは蛇行線８０１にパターン加工すると、図８Ｂに概略的に図示するように、かみ合ったフィンガ８０３Ａ、８０３Ｂのセットが得られる。かみ合ったフィンガ８０３Ａ、８０３Ｂの各セットは、各指状ダイヤモンドのスパインを構成する部位にそれぞれつながったままである。例えば、この実施形態において、フィンガ８０３Ａはスパイン８０２Ａにつながっていて、フィンガ８０３Ｂはスパイン８０２Ｂにつながったままである。

半加工品８００を線８０１に切断した後、２個の指状ダイヤモンドをステップ７０３で分離する。このため、この実施形態における半加工品８００は、２個の同じ指状ダイヤモンドに切断されてしまっている。これらの指状ダイヤモンド８０５の一方を図８Ｃに概略的に図示する。指状ダイヤモンド８０５は、上記の切断工程で生じる人工産物であるタブ８０４を含むことに留意すること。このタブ８０４は指状ダイヤモンド８０５の表面積を増大させ、その結果、電極３０２等の電極とのインターフェースをとれる表面積が増大する点で有益となり得る。しかしながら、任意で、タブ８０４を除去してまたは切り落として図５に概略的に図示するような指状ダイヤモンド５００を作製してもよい。

ステップ７０４において、任意で、指状ダイヤモンド８０５を電極に連結してダイヤモンド電極を形成し得る。あるいは、ダイヤモンド電極を、同様または他の用途のために使用し得るまたは第三者に提供し得る。

制御回路１０３は様々な形態をとり得て、また様々な機能を果たすように構成され得る。電力回路の幾つかの実施形態は、電解槽の電極に供給される電力の極性を制御下でまたは自動的に反転させるように構成される。例えば、電解槽は２個のダイヤモンド電極を有し得る。第１相において、ダイヤモンド電極の一方を電源に連結してアノードとして機能させ、もう一方のダイヤモンド電極を電源に連結してカソードとして機能させ得る。

動作中、スケールが蓄積され始めるまたは蓄積され続ける場合がある。このため、幾つかの実施形態では、電極に供給される電力の極性を反転させることによって、電極でのスケールの蓄積を引き起こす条件を逆転させる。実際、印加する電力の極性を反転させると、既に存在しているスケールが消失さえし得る。したがって、幾つかの実施形態では、消毒動作中、電力の極性を定期的に反転させる。あるいは、電力回路を、消毒システムの最初の使用では第１極性の電力を印加し、消毒システムの次回使用時には逆のまたは反転させた極性を印加するように構成し得る。

極性反転電力回路９００の実施形態を、図９Ａに概略的に図示する。回路９００の構成要素の配置および値は説明の便宜上のものであって全ての実施形態を限定することを意図してはいないことに留意すべきである。

極性反転電力回路９００は２つの電力ブランチを有し、各ブランチは電解槽の電極の一方に連結される。第１モードにおいて、第１ブランチは一方の電極に電力を供給し（この電極はアノードとして機能する）、第２ブランチは第２電極に連結され、第２電極はカソードとして機能する。後に、２つのブランチの役割を反転させると、第２ブランチは第２電極に電力を供給し（第２電極はアノードとして機能する）、第１ブランチは第１電極に連結され、第１電極はカソードとして機能する。図９Ａにおいては、２つのブランチを、慣用のデュアル５５５タイマー９０１で制御している（５５６タイマーとしても知られる）。このタイマーを、タイミング／制御サブ回路と称することもある。

第１極性モードでの動作中、タイマー９０１は第１出力信号を第１出力ピン９０１Ａで生成し、その第１出力信号を回路９００の第１ブランチに供給する。この第１出力信号がトランジスタ９０２による導電を引き起こし、レジスタ９０３およびトランジスタ９０４で電流が引っ張られる。

トランジスタ９０４の電流の一部はトランジスタ９０５を流れ、残りの電流は、上述したように、電解槽の電極３０２に流れる（図９Ａには図示せず）。トランジスタ９０５には、固定量の電流を引っ張りかつその電流をレジスタ９０６に供給するようにバイアスがかけられる。このため、トランジスタ９０５およびレジスタ９０６をまたいでの電圧降下によってトランジスタ９０４と９０５との間のノードでの電圧が設定され、これが電極３０２の電圧である。この電圧は７〜９ボルトになり得て、電極３０２に送られる電流は２００ｍＡになり得る。実際、幾つかの実施形態において、電圧および電流は異なり得る。例えば、幾つかの実施形態において、電流は１５０、２５０または３００ミリアンペアになり得て、あるいは異なる電流量である。

また、タイマー９０１は第２出力信号を第２出力ピン９０１Ｂで生成し、その第２出力信号を回路の第２ブランチに供給する。回路の第２ブランチはトランジスタ９１２、９１４、９１５およびレジスタ９１３、９１６を備え、これらは回路９００の第１ブランチのトランジスタ９０２、９０４、９０５およびレジスタ９０３、９０６にそれぞれ対応する。

第１極性モードにおいて、ピン９０１Ｂからの第２出力信号はトランジスタ９１２の導電を引き起こさない低さであるため、トランジスタ９１３は電流をトランジスタ９１５に供給しない。しかしながら、電極３０３上の電解槽から流れる電流は、トランジスタ９１５およびレジスタ９１６を流れて接地する。

第２または「反転極性」モードにおいては、回路９００の２つのブランチの動作は反転する。タイマー９０１は本質的に出力９０１Ａ、９０１Ｂ上の信号を上記ものとは反転させる。このため、（回路９００の第２ブランチにある）トランジスタ９１２、９１４、９１５およびレジスタ９１３、９１６はアクティブでありかつ電流を電極３０３に供給し、（回路９００の第１ブランチにある）トランジスタ９０２、９０４、９０５およびレジスタ９０３、９０６は、電解槽を出る電流を低下させる。

極性反転電力回路９５０の代替の実施形態を図９Ｂに概略的に図示する。回路９５０は、回路９００に関して上述したような第１および第２ブランチを備える。しかしながら、回路９５０はデュアル５５５タイマーを備えておらず、回路９５０におけるタイミング／制御サブ回路はマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ９５１である。図９Ｂの実施形態において、マイクロコントローラ９５１は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から入手可能なＰＩＣ１６Ｆ５０６−ＩＳＬマイクロコントローラである。実際には、多様な他のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを他の実施形態において使用し得る。

マイクロコントローラ９５１は、出力ピン９５１Ａ、９５１Ｂを含めた多数のピンを有する。出力ピン９５１Ａ、９５１Ｂは、上述したように、回路９０１の２つのブランチを制御する信号を生成し、ブランチは、本質的に回路９００に関して上述した通りに応答および動作する。

マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ９５１は、回路９５０の２つのブランチを制御して電解槽に供給される電力の極性を制御下で反転させるプログラムコードでプログラムされる。例えば、電力を洗浄サイクル中に定期的にまたは既定のスケジュールに従って反転させ得て、あるいは時間の経過と共にランダムに反転させさえし得る。幾つかの実施形態において、システムが動作中、電力の極性は固定されたままであり、システムが次に動作する際に極性は反転する。

上述したように、説明してきた実施形態にはカソード液の貯留部またはカソード液の使用が含まれない。これは発明者が、カソード液は電解槽におけるスケールの蓄積防止に役立つものの追加部品の使用も必要とすることから電解槽および／またはそのような電解槽を使用したシステムのコストが上昇すると考えているからである。更に、発明者は、説明してきた実施形態において、スケールの蓄積に関わる欠点より、電解槽および消毒システムの様々な実施形態のこの単純かつ経済的なデザインのほうが勝ると考えた。電解槽のこの経済的かつ単純なデザインにより、もはや効率的ではなくなった場合の電解槽の交換が可能になる。

上述の回路および方法では電解槽に供給される定電流について述べているが、代替の実施形態では電力を様々なやり方で供給し得る。例えば、幾つかの実施形態は、電流を電解槽の１個の電極だけに送る電力回路を備え得る。ただし、このような実施形態では、供給される電力の極性を反転させることはできない。他の実施形態では、制御された電流ではなく制御された電圧を電解槽に供給し得る。更に別の実施形態では、制御されてはいるが可変または変動する電流または電圧を電解槽に供給し得る。

上述の実施形態では消毒チャンバ内に１個しか電解槽がないが、実施形態によっては消毒チャンバ内に２個以上の電解槽を設け得る。複数の電解槽だと単独で動作する１個の電解槽の場合より迅速にオゾンを発生させ得て、その結果、コンタクトレンズの消毒に必要な時間が短縮され得る。

加えて、上述の実施形態では１枚以上のコンタクトレンズを消毒するためのシステムおよび方法について説明しているが、このシステムおよび方法は、消毒チャンバに収まるだけの小ささの他の品物の消毒にも使用し得る。

更に、電解槽をその中で動作させる液体を説明の便宜上、水であると記載してきたが、実施形態によっては他の水性液を使用し得る。例えば、生理食塩水（コンタクトレンズ洗浄用の一般に入手可能なもの等）を水の代わりに使用し得る。しかしながら、本明細書に記載の様々な実施形態は、水だけから（例えば、塩または他の分子を水中に必要としない）オゾンを発生させることによって１枚以上のコンタクトレンズを消毒可能であることに留意すべきである。

本発明の様々な実施形態を、少なくとも部分的に、いずれの慣用のコンピュータプログラム言語でもインプリメントし得る。例えば、幾つかの実施形態を、手続き型プログラミング言語（例えば、Ｃ言語）またはオブジェクト指向プログラム言語（例えば、Ｃ^＋＋）でインプリメントし得る。本発明の他の実施形態を、前もってプログラムされたハードウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、デジタルシグナルプロセッサ）または他の関連構成要素としてインプリメントし得る。

代替の実施形態において、開示の装置および方法を、コンピュータシステムと共に使用するコンピュータプログラム製品としてインプリメントし得る。このようなインプリメンテーションには、非一時的なコンピュータ可読性媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、固定ディスク）等の有形的表現媒体に固定させた一連のコンピュータ命令が含まれ得る。この一連のコンピュータ命令は、システムに関して本明細書でこれまで述べてきた機能性の全てまたは一部を具現可能である。

当業者ならば、このようなコンピュータ命令を、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムで使用するために多数のプログラミング言語で書けることがわかるはずである。更に、このような命令は、半導体、磁気、光学または他のメモリデバイス等のいずれのメモリデバイスにも保存し得て、またいずれの通信技術（光、赤外線、マイクロ波等）または他の伝送技術を利用しても伝送し得る。

他のやり方の中でも、このようなコンピュータプログラム製品を、印刷したまたは電子的な文書を添付したリムーバブルメディア（例えば、シュリンク包装したソフトウェア）として流通させたり、コンピュータシステムに事前に搭載させたり（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスクに）、あるいはネットワーク上のサーバまたは電子掲示板（例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ）から流通させたりし得る。当然のことながら、本発明の幾つかの実施形態を、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの両方の組み合わせとしてインプリメントし得る。本発明の更に別の実施形態は、全てをハードウェアまたは全てをソフトウェアとしてインプリメントされる。

上述の本発明の実施形態は単なる例として挙げたものであり、当業者には数々のバリエーションおよび改変が明らかであろう。このようなバリエーションおよび改変は全て、付随する請求項で定義される本発明の範囲内にあるものとする。

Claims (21)

1. コンタクトレンズを消毒する方法であって、
   水性液と少なくとも１枚のコンタクトレンズとを保持し、かつ電力を電解槽に供給するように構成されたチャンバを用意することと、
   前記チャンバ内に水を供給することと、
   前記水に少なくとも部分的に沈められる電解槽を用意することと、
   前記電解槽に前記水の少なくとも一部からオゾンを発生させることを含んでなることと、
   を含んでなる、方法。
2. 前記電解槽を用意することが、第１ダイヤモンド電極と、第２電極と、前記第１ダイヤモンド電極と前記第２電極とを隔てる膜と、を含んでなる電解槽を用意することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記電解槽に前記水の少なくとも一部からオゾンを発生させることが、前記第１ダイヤモンド電極と前記第２電極との間に定電流を駆動させることを含んでなる、請求項２に記載の方法。
4. 前記電流が約１５０〜３００ミリアンペアであり、前記電極間の電位が約７〜９ボルトである、請求項３に記載の方法。
5. 前記電解槽を用意することが、第１ダイヤモンド電極と、第２ダイヤモンド電極と、前記第１ダイヤモンド電極と前記第２電極とを隔てる膜と、を含んでなる電解槽を用意することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
6. 前記電解槽に前記水の少なくとも一部からオゾンを発生させることが、前記第１ダイヤモンド電極と前記第２ダイヤモンド電極との間に定電流を駆動させることを含んでなる、請求項５に記載の方法。
7. 前記電流が約５０〜３００ミリアンペアであり、前記電極間の電位が７〜９ボルトである、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１ダイヤモンド電極と前記第２ダイヤモンド電極との間に定電流を駆動させることが、電流の流れの方向を定期的に反転させることを更に含んでなる、請求項６に記載の方法。
9. コンタクトレンズを前記チャンバ内に置くことを更に含んでなる、請求項１に記載の方法。
10. 消毒チャンバ内の水中でオゾンを発生させることによるコンタクトレンズの消毒システムであって、
    水性液と少なくとも１枚のコンタクトレンズとを保持するように構成されたチャンバと、
    前記チャンバ内にありかつ前記水性液に沈めるように構成された電解槽であって、前記電解槽が第１電極と第２電極とを含んでなり、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方がダイヤモンドを含んでなり、前記電解槽が前記水性液からオゾンを発生させるように構成された、電解槽と、
    前記電解槽に連結された、前記チャンバ内の複数のチャンバ側電力端子と、
    を含んでなり、
    前記チャンバの容積と前記電解槽のオゾン発生容量との関係が、前記電解槽が前記水性液から少なくとも１００万あたり０．５部の濃度でオゾンを発生可能となるものである、システム。
11. 前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が自立型ダイヤモンドを含んでなる、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方が指状ダイヤモンドを含んでなる、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記電解槽が、第１ダイヤモンド電極と第２ダイヤモンド電極とを含んでなる、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記第１ダイヤモンド電極が第１指状ダイヤモンドを含んでなり、前記第２ダイヤモンド電極が第２指状ダイヤモンドを含んでなる、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記システムが、前記複数のチャンバ側電力端子に連結された電源を更に含んでなり、前記電源が、前記複数のチャンバ側電力端子を介して前記電解槽に電力を供給するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記電源が、前記電解槽に定電流を供給するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記定電流が５０〜３００ミリアンペアである、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記システムが、前記チャンバを受け入れるように構成されたベースを更に含んでなり、前記ベースが、前記チャンバ側電力端子に電気的に接続するように構成された複数のベース側電力端子を備え、かつ前記ベース側電力端子に電力を供給するように構成された制御回路を備える、請求項１０に記載のシステム。
19. ダイヤモンドを加工する方法であって、
    複数の面を有するダイヤモンド半加工品を用意することと、
    前記ダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去することと、
    を含んでなり、
    前記ダイヤモンド半加工品の残りの部分が、複数のフィンガを含んでなる、方法。
20. 前記ダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去することが、
    前記ダイヤモンド半加工品を、第１セグメントと第２セグメントとに切断し、前記第１セグメントが複数の第１フィンガを有し、前記第２セグメントが複数の第２フィンガを有し、前記複数の第１フィンガおよび前記複数の第２フィンガが互いにかみ合うことと、
    前記第１セグメントを前記第２セグメントから分離することと、
    を含んでなる、請求項２０に記載の方法。
21. 前記ダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去することが、前記ダイヤモンド半加工品の残りの部分が少なくとも３本のフィンガを含んでなるように前記ダイヤモンド半加工品の少なくとも一部を除去することを含んでなる、請求項２０に記載の方法。

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