JP2020052390A - フォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含む無色素カラーコンタクトレンズ - Google Patents

フォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含む無色素カラーコンタクトレンズ Download PDF

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Abstract

【課題】カラーコンタクトレンズに関するものであって、着色剤を含まず、色相の具現が可能なカラーコンタクトレンズを提供する。【解決手段】ヒドロゲルおよびヒドロゲル内に含まれる複数個のフォトニック結晶構造体３０が分散したマイクロパターンを含むカラーコンタクトレンズ１０に関するものであって、着色剤を含まず、色相の具現が可能である。【選択図】図１

Description

本発明はカラーコンタクトレンズに関し、着色剤を含まずに色相の具現が可能なカラーコンタクトレンズに関する。
一般的にコンタクトレンズは、日常生活において多少不便さを感じる眼鏡の代わりに、眼の角膜に直接接触させて使用するサイズの小さいレンズである。コンタクトレンズは用途に応じて治療用レンズ、視力補正用レンズ、美容用レンズなどに分類することができる。
コンタクトレンズは眼鏡より歪み現象が少なく、実際の事物と同一に見えるという長所がある。眼鏡は両方の視力差による眼鏡の度数差のため、頭痛および眼鏡の不適応が起こるか、一方の眼には大きく、他方の眼には小さく見える歪み現象が起こるという問題点がある。これに比べてコンタクトレンズは、左右の異なるレンズを使用することができるため、頭痛や歪みなどが起こらず、バスケットボールやサッカーなどのような運動をする時、外されたり直接にボールに当たって損傷したりすることなく便利に使用することができる。
コンタクトレンズは、構成材質によって固いハードコンタクトレンズと柔軟なソフトコンタクトレンズに区分される。ハードコンタクトレンズは、視力矯正に優れており、酸素透過性が非常に高く長寿命であり、洗浄が容易であり、且つ眼への挿入および除去が容易であるが、適応期間が長くて適応に失敗する場合が多く、装用感がやや劣る。ソフトコンタクトレンズは、レンズが破損したり、破れやすいが、適応期間が短くて装用感が良いという長所がある。
最近は、親水性重合体からなるヒドロゲルでソフトコンタクトレンズを製造し、使い捨てで装用する傾向が増加している。これにより、コンタクトレンズは美容用レンズとしての機能性が増加しており、同時にカラーコンタクトレンズに対する需要が急増する傾向にある。
一般的にカラーコンタクトレンズは、レンズに顔料を使用して印刷する方式で製造される。このようなカラーコンタクトレンズの印刷方法に対する技術の一例が韓国公開特許第２０１３−０１２０１３５号に開示されている。しかしながら、このように印刷方式でカラーコンタクトレンズを製造する場合、使用される顔料が人体に有害な恐れがあり、印刷層に含まれた顔料が溶けたり脱離したりして眼に化学的損傷を与える恐れがあり、印刷層によりレンズの表面に屈曲が発生して装用感が悪くなるという問題点がある。
本発明の目的は、顔料を使用せずに多様な色相を具現することができるカラーコンタクトレンズを提供することにある。
本発明の他の目的は、レンズの膨潤時に屈曲や変形が発生しないカラーコンタクトレンズを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明によるカラーコンタクトレンズは、ヒドロゲルおよび前記ヒドロゲル内に含まれる複数個のフォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含むことを特徴とする。
前記フォトニック結晶構造体は、オパールまたは逆オパール構造体であってもよい。
前記フォトニック結晶構造体は、厚さが１μｍ〜５０μｍである板状または半球形態を有するものであってもよい。
前記フォトニック結晶構造体は、実質的に球形の粒子または球形の気孔が規則的に配列され、前記フォトニック結晶構造体の壁材は含水率０〜３０％の重合体を含むものであってもよい。
前記フォトニック結晶構造体の壁材は、水において非膨潤性架橋重合体であってもよい。
前記壁材の重合体は、２以上の重合性官能基を含む多官能性単量体を単量体組成物の総単量体のモル数を基準として５０モル％以上含む単量体組成物を重合して製造されたものであってもよい。
前記フォトニック結晶構造体は、コロイド粒子と溶媒間に作用する反発力により自発的に結晶が形成されたコロイドフォトニック結晶構造体から由来したものであってもよい。
前記カラーコンタクトレンズは着色剤を含まないものであってもよい。
前記マイクロパターンは環状周辺部に含まれるものであってもよい。
また、本発明によるカラーコンタクトレンズは、コンタクトレンズ装着者の視線が通過する光学部と、前記光学部の周辺に分散した複数個のフォトニック結晶構造体を含む環状周辺部と、を含み、前記複数個のフォトニック結晶構造体はレンズ材料により封入されていることを特徴とする。
前記環状周辺部に分散した複数個のフォトニック結晶構造体は、環形、半環形、三日月形またはアーチ形のストリップを形成するものであってもよい。
前記レンズ材料は、アクリル系またはシリコン系ヒドロゲルのものであってもよい。
前記レンズ材料の含水率は、フォトニック結晶構造体の含水率より高いことを特徴とするものであってもよい。
前記フォトニック結晶構造体は、面方向の長軸直径が１０μｍ〜１０００μｍであり、複数個のフォトニック結晶構造体は互いに同一または異なる長軸直径を有するものであってもよい。
前記フォトニック結晶構造体は、実質的に球形の粒子または球形の気孔が規則的に配列され、前記球形の粒子または球形の気孔の直径は５０ｎｍ〜５００ｎｍのものであってもよい。
前記フォトニック結晶構造体の間の間隔は１０μｍ〜５００μｍのものであってもよい。
前記コンタクトレンズの含水率は３５％以上であり、酸素透過度（Ｄｋ）は５０以上のものであってもよい。
また、本発明によるカラーコンタクトレンズの製造方法は、（Ａ）コロイド粒子および多官能性単量体を含むコロイド分散液を製造するステップと、（Ｂ）前記コロイド分散液から規則的に配列されたコロイド結晶を形成させるステップと、（Ｃ）前記コロイド結晶を硬化してフォトニック結晶構造体を製造するステップと、（Ｄ）前記フォトニック結晶構造体をモールドに位置させ、重合性組成物を充填するステップと、（Ｅ）前記重合性組成物を硬化してレンズ材料に前記フォトニック結晶構造体を封入させるステップと、を含む。
前記（Ｃ）ステップ以後、フォトニック結晶構造体からコロイド粒子を除去するステップをさらに含むものであってもよい。
本発明によるカラーコンタクトレンズは、顔料を使用しなくても多様な色相の具現が可能であり、高い水膨潤性を有することができ、膨潤してもレンズ形状の屈曲や変形が発生しないという長所がある。
また、本発明によるカラーコンタクトレンズは、膨潤してもカラーの歪みや変化が発生せず、繰り返した装用にもカラー特性が保持されるという長所がある。
また、本発明によるカラーコンタクトレンズは柔軟性に優れるという長所がある。
本発明によるカラーコンタクトレンズの立体的な構造を示す図である。 図１に示されたカラーコンタクトレンズの平面図である。 図２に示されたＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図３に示されたフォトニック結晶構造体を拡大した図である。 図３に示されたフォトニック結晶構造体に含まれた気孔の立体的な配置構造を示す図である。 フォトニック結晶構造体に含まれた気孔のサイズによってブラウン色相が具現されたコンタクトレンズの光学顕微鏡写真と走査電子顕微鏡写真である。 フォトニック結晶構造体に含まれた気孔のサイズによって緑色相が具現されたコンタクトレンズの光学顕微鏡写真と走査電子顕微鏡写真である。 フォトニック結晶構造体に含まれた気孔のサイズによって青色相が具現されたコンタクトレンズの光学顕微鏡写真と走査電子顕微鏡写真である。 環状のリングパターンを有するフォトニック結晶構造体を含むコンタクトレンズの膨潤前および膨潤後の写真である。 Poly（ＨＥＭＡ）を壁材として有するフォトニック結晶構造体を含むコンタクトレンズの膨潤前および膨潤後の写真である。
以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。次に紹介される図面は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者にとって、本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために例として提供されるものである。したがって、本発明は以下に提示される図面に限定されず、他の形態で具体化することもでき、以下に提示される図面は、本発明の思想を明確にするために拡大して示されることができる。
本発明の明細書において使用される技術用語および科学用語において他の定義がなければ、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が通常的に理解している意味を有し、下記の説明および添付の図面において本発明の要旨を不明にすると判断される公知の機能および構成に対する説明は省略する。
また、本発明の明細書において使用される単数形態は、文脈において特別な指示がない限り、複数形態も含むものと意図され得る。
また、本発明の明細書において特に断らない限り、使用された単位は重量を基準とし、一例として％または比の単位は重量％または重量比を意味する。
また、本発明の明細書において他の定義がない限り、重合体の分子量は重量平均分子量を意味する。
また、本発明の明細書において他の定義がない限り、粒子の平均粒径は粒度分析機を通じて得られたＤ５０を意味する。
また、本発明の明細書において使用される数値範囲は、下限値と上限値、その範囲内での全ての値、定義される範囲の形態と幅において論理的に誘導される増分、この中で限定された全ての値および互いに異なる形態に限定された数値範囲の上限および下限の全ての可能な組み合わせを含む。一例として、分子量が１００〜１０，０００であり、具体的に５００〜５，０００に限定された場合、５００〜１０，０００または１００〜５，０００の数値範囲も本発明の明細書に記載されたものと解釈されるべきである。本発明の明細書において特別な定義がない限り、実験誤差または値の四捨五入により生じる可能性のある数値範囲外の値も定義された数値範囲に含まれる。
また、本発明の明細書において、「含む」という表現は「具備する」、「含有する」、「有する」または「特徴とする」などの表現と等価の意味を有する開放型記載であり、追加で列挙されていない要素、材料または工程を排除しない。また「実質的に・・・で構成される」という表現は、特定された要素、材料または工程と共に列挙されていない他の要素、材料または工程が、発明の少なくとも一つの基本的かつ新規な技術的思想において許容できないほどの著しい影響を与えない量として存在し得ることを意味する。また「構成される」という表現は、記載された要素、材料または工程のみが存在することを意味する。
また、本発明の明細書においてヒドロゲルは、水を溶媒として膨潤性を有する親水性重合体を含む固体物質を意味し、正常状態で高粘性を有して実質的に変形されないか、三次元的に物理的または化学的架橋結合を有することにより、流動性を有しないものを意味する。
また、本発明の明細書において「重合体」は、１種以上のモノマー（単量体）の重合生成物を意味し、「高分子」と同じ意味として使用されることができ、他の定義がない限り、ホモ重合体、インターポリマー、共重合体、ターポリマー（terpolymer）などを含み、重合体のブロック、グラフト、付加あるいは縮合を含む、前記のうち何れかの混合型および修飾型も含む。
本発明によるカラーコンタクトレンズは、ヒドロゲルおよび前記ヒドロゲル内に含まれる複数個のフォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含むことを特徴とする。
前記ヒドロゲルはコンタクトレンズの材料に該当し、レンズの光学部および周辺部を形成するマトリックスとして含まれることができ、前記ヒドロゲルは複数の重合体主鎖が互いに架橋されて内部網状構造を有することができる。
前記ヒドロゲルは、本発明が属する技術分野において公知されたヒドロゲルが制限なく使用されることができ、一例として、アクリル系またはシリコン（silicone）系ヒドロゲルであってもよく、好ましく親水性アクリル系ヒドロゲルまたは親水性シリコン（silicone）系ヒドロゲルであってもよい。前記ヒドロゲルを形成する単量体またはマクロマは、本発明が属する技術分野において公知された物質が制限なく使用されることができる。前記ヒドロゲルは実質的に透明なものが好ましく、１００μｍの厚さで測定時、可視光領域において９０％以上の透過率、より具体的に９５％以上および１００％以下の透過率を有することができる。
前記マイクロパターンは、前記ヒドロゲル内に複数個のフォトニック結晶構造体が分散した形態で含まれて形成されたものを意味する。前記フォトニック結晶構造体は、独立した粒子の形態でヒドロゲル内に封入されることができ、それぞれのフォトニック結晶構造体の粒子は、互いに一定の距離で離隔してヒドロゲル内に分散相を形成することができる。
前記フォトニック結晶構造体は、複数個が互いに一定の距離で離隔してヒドロゲル内に分散相を形成することにより、ヒドロゲルの水和または膨潤時にフォトニック結晶構造体の含水率とコンタクトレンズの材料であるヒドロゲルの含水率の差があってもコンタクトレンズ形状の屈曲や変形が発生しない。フォトニック結晶構造体が分散してヒドロゲル内に封入されておらず、大面積の板状フォトニック結晶構造体に封入される場合、フォトニック結晶構造体とヒドロゲルの含水率の差が存在することによって膨潤度の差が発生し、コンタクトレンズ形状の屈曲や変形が発生することになり、使用者の装用感は極めて悪くなる恐れがあるため好ましくない。
前記フォトニック結晶構造体は、一つのカラーコンタクトレンズにおいて２０個以上含まれることができ、具体的に１００個以上、２００個以上、５００個以上または１０００個以上であってもよく、２０００個以下であってもよいが、これは一例に過ぎず、これに制限されない。また、前記フォトニック結晶構造体は、一つのカラーコンタクトレンズにおいて前記カラーコンタクトレンズの乾燥総重量基準で０．１重量％〜３０重量％含まれることができる。
前記フォトニック結晶構造体は、オパールまたは逆オパール構造体であってもよく、前記オパールまたは逆オパール構造体は複数個の粒子または気孔が前記構造体内で三次元的に長距離規則度を有することを意味し得る。
フォトニック結晶構造体は、光の波長の半分の水準で誘電定数が周期的に変わることにより、フォトニックバンドギャップを有することができる。フォトニックバンドギャップに該当するエネルギを有する光子は、フォトニック結晶の有する極めて低い状態密度によりフォトニック結晶の内部へ伝播することができなくなり、フォトニックバンドギャップが可視光線領域に存在する場合、これは直ぐに反射色で示されるようになり、顔料を含まなくても色相を示すことができる。コロイド粒子が規則的に配列される場合、フォトニック結晶構造体が形成されることができ、前記フォトニック結晶構造体は反射色を示すことができ、前記色相はフォトニック結晶のバンドギャップに該当する色相である。コロイドフォトニック結晶構造体の反射色はコロイド、背景物質の屈折率、結晶構造、粒子のサイズ、粒子間の間隔などにより調節されることができる。
前記オパール構造体は、高分子または無機コロイド粒子を規則的に配列して得られる結晶相構造体、具体的に面心立方構造（face centered cubic、ＦＣＣ）の結晶相構造体または非稠密面心立方構造（non−close−packed face centered cubic）の結晶相構造体を意味し得る。前記オパール構造体は例示的に、直接プリンティング（direct printing）、フォトリソグラフィ（photolithography）、スタンプ工程（stamp）、溶媒蒸発法（solvent evaporation）または沈降法（sedimentation）により製造されることができる。非限定的な一例として溶媒蒸発法の場合、５０ｎｍ〜５００ｎｍの粒径のコロイド粒子を水またはアルコールのような媒質に分散させた後、媒質を徐々に蒸発させる場合、粒子の間で発生する毛細管力によりコロイド粒子が最稠密構造にパッキングがなされながら結晶相構造体が得られることができる。この時、コロイド粒子は好ましく単分散性コロイド粒子であってもよく、コロイド粒子の粒径分布は、相対標準偏差は１０％以下または好ましく０．１％〜５％であってもよい。
前記逆オパール構造体は、前記オパール構造の空き空間に壁材（wall material）を充填し、オパール構造を形成する高分子または無機コロイド粒子をエッチング、溶媒による溶解、熱処理を通じて除去して壁材の内部に多数の気孔が含まれるものを意味する。逆オパール構造体に入射される光が、逆オパール構造体のバンドギャップ内の波長を有する場合、逆オパール構造体を通過できず、選別的に反射されて可視光領域において虹の構造色を示すことができる。前述のように、粒子または気孔の規則的な配列による結晶構造により発現した色相を構造色（structural color）と名付けることができる。
前記フォトニック結晶構造体の全体積に対しコロイド粒子の体積または気孔の体積分率は、光の散乱による特定の構造色を示すことができる程度の体積分率を有するものであれば十分であり、特別な制限があるものではない。例えば、前記体積分率は２０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上または７０％以上であってもよく、８０％以下であってもよい。
前記フォトニック結晶構造体は、厚さが１μｍ〜５０μｍである板状または半球形態を有するものであってもよく、好ましく２μｍ〜４０μｍ、より好ましく２μｍ〜２０μｍであってもよい。
前記数値範囲において球形の粒子または球形の気孔が三次元的な配列を十分にすることにより、優れた構造色のカラー発色特性を示すことができ、逆オパール構造体の製造時、気孔の形成のためのコロイド粒子の製造工程も容易であり得る。より具体的に、逆オパール構造体において構造色の良好な発現のためには、前記気孔が前記フォトニック結晶構造体の深さｄ２方向に５層以上積層される必要がある。但し、コンタクトレンズ１０を人の眼に装用する場合、前記フォトニック結晶構造体に含まれる気孔３４には涙が流入されることになるが、この場合、空気と水の屈折率の差によって前記気孔３４が前記マイクロパターン３０の深さｄ２方向に１０層以上積層されることが好ましい。
前記フォトニック結晶構造体は、面方向の長軸直径が１０μｍ〜１０００μｍであってもよく、好ましく２０μｍ〜５００μｍ、より好ましく５μｍ〜２００μｍであってもよい。前記複数個のフォトニック結晶構造体は互いに同一または異なる長軸直径を有するものであってもよい。前記フォトニック結晶構造体が前記厚さ及び面方向の長軸直径を有することによって、コンタクトレンズの材料であるヒドロゲルの水和または膨潤時にフォトニック結晶構造体が水において非膨潤性を有してもコンタクトレンズ形状の屈曲や変形が発生しないため好ましい。
より詳細に、前記フォトニック結晶構造体の面方向の長軸直径に対し厚さの比は１〜１００、好ましく２〜５０、より好ましく５〜２０であってもよく、板状の形態を有することができる。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例において、前記フォトニック結晶構造体がオパールまたは逆オパール構造を含むことによって３５０ｎｍ〜７５０ｎｍ波長の光を散乱させて色相を示すものであってもよい。前記カラーコンタクトレンズは、顔料または染料などの着色剤を含まなくても可視光領域の光を散乱させてカラー色相を具現することができ、着色剤を含まないことによって、別途の印刷工程を必要としないという長所がある。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、前記フォトニック結晶構造体は、前記コンタクトレンズの環状周辺部に位置するものであってもよい。
コンタクトレンズは、コンタクトレンズ装着者の視線が通過する光学部および前記光学部の周辺に分散した複数個のフォトニック結晶構造体を含む環状周辺部を含む。前記光学部は使用者の視線が通過するため、コンタクトレンズの材料であるヒドロゲルが位置し、前記環状周辺部は使用者の視線が通過しない区域であるため、美的効果を具現するために使用されることができる。本発明による複数個のフォトニック結晶構造体は、前記環状周辺部に分散して位置することができる。
図１を参照すれば、本発明の一例によるコンタクトレンズは半球形の形態を有することができ、光学部はレンズ装着者の視線が通過するため、フォトニック結晶構造体が位置しておらず、複数個のフォトニック結晶構造体は環状周辺部に位置して環形のストリップを形成している。
図２は、本発明の一例によるコンタクトレンズの平面図を示したものであって、複数個のフォトニック結晶構造体が環状周辺部３０に稠密に位置するマイクロパターンを形成している。前記マイクロパターンは環形のストリップを有し、フォトニック結晶構造体はレンズの末端部まで配置されることができ、末端部には再びヒドロゲルのみ含まれることにより、前記マイクロパターンは前記コンタクトレンズの円周面で一部の区域に位置することができる。
前記フォトニック結晶構造体はヒドロゲル内に物理的または化学的に封入されることができる。物理的に封入される場合、フォトニック結晶構造体がモールド内でヒドロゲルを形成する重合性組成物と共に混合され、重合されることにより封入されることができる。化学的に封入される場合、フォトニック結晶構造体の表面に位置する反応性官能基がモールド内でヒドロゲルを形成する重合性組成物と共に反応してより安定的に封入されることができる。
図３は、本発明の一例によるコンタクトレンズの断面図を示したものであって、複数個のフォトニック結晶構造体が独立した粒子の形態でヒドロゲル内に封入されており、それぞれのフォトニック結晶構造体は互いに一定の距離で離隔してヒドロゲル内に分散相を形成してマイクロパターンを構成している。
具体的な一例として、フォトニック結晶構造体がモールド内にまず特定位置に配置され、ヒドロゲルを形成する重合性組成物を充填した後、重合して封入されるものであってもよい。この時、モールド内に特定位置に配置された複数個のフォトニック結晶構造体は重合が完了した後、ヒドロゲル内に転写されてコンタクトレンズのマイクロパターンを形成することができる。重合が完了したヒドロゲルとは、マイクロパターンを含むコンタクトレンズを意味し、前記コンタクトレンズは半球形の形態を有することができる。前記マイクロパターンは半球形のコンタクトレンズの内部に封入されて位置することができ、コンタクトレンズの凸面方向に位置することもできる。
好ましく、前記フォトニック結晶構造体が位置されたレンズ内に位置された区域をヒドロゲルが覆ってフォトニック結晶構造体上にヒドロゲルコーティング層を含むものであってもよい。より詳細に、ヒドロゲルを形成する重合性組成物溶液の層をフォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含むカラーコンタクトレンズの表面上に適用し、次いで、重合性組成物溶液の層を重合することにより、マイクロパターン上に透明コーティングが形成されることができる。ヒドロゲル透明コーティング層は、フォトニック結晶構造体がレンズの凸面方向に直接露出されることを防止して使用者の装用感を向上させることができる。また、フォトニック結晶構造体は、含水率の低い非膨潤特性を有して、フォトニック結晶構造体がコンタクトレンズの凸面の外部に直接露出される場合、レンズの表面の水分含有量を減少させて長期装用時に不便さを招く恐れがあり、タンパク質の吸着現象によりファウリングによる問題点を誘発する恐れがある。しかし、フォトニック結晶構造体上にヒドロゲル透明コーティング層が形成されることにより、レンズの表面の水分含有量が増加して長期装用時にも充血、乾燥感および異物感などの角膜の副作用を著しく減少させることができる。
図４は、図３に示されたマイクロパターンのうちフォトニック結晶構造体の一部を拡大して示したものであって、それぞれのフォトニック結晶構造体は同一または異なる長軸直径を有することができ、それぞれのフォトニック結晶構造体は互いに同一または異なる厚さを有することができる。
前記フォトニック結晶構造体のそれぞれは板状形態、半球形態など多様な形態を有することができ、特定の形態に制限されないが、例えば、図４に示されたような半球形態を含むことができる。互いに隣り合う前記フォトニック結晶構造体の間の間隔ｇは１０μｍ〜５００μｍであってもよく、好ましくは５０μｍ〜２００μｍであってもよい。前記数値範囲でヒドロゲルの水和または膨潤時にフォトニック結晶構造体の含水率とコンタクトレンズの材料であるヒドロゲルの含水率の差があってもコンタクトレンズ形状の屈曲や変形が発生しないことがある。また、目視で観察する時、それぞれのフォトニック結晶構造体の間の間隔が目視で識別されず、複数個のフォトニック結晶構造体からなるマイクロパターンがカラー色相を示す一つのストリップとして認識され得るという長所がある。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、前記フォトニック結晶構造体は、実質的に球形の粒子または球形の気孔が規則的に配列され、前記フォトニック結晶構造体の壁材（wall material）は含水率０〜３０％の重合体を含むものであってもよい。
本発明の明細書において「実質的に球形」とは、ほぼ完全な球形状を意味し、球形状の任意の断面において最大直径と最小直径間の差が１０％未満である形状を意味し得るが、本発明がこれに制限されるものではなく、初期状態で気孔は潰れた球形状であってもよい。
実質的に球形の粒子が規則的に配列されたフォトニック結晶構造体は、オパール構造体を意味し、前記粒子は高分子粒子または無機粒子であってもよい。非限定的な一例として、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）粒子、ポリブタジエンゴム粒子、ニトリルゴム粒子、アクリル系ゴム粒子、アクリロニトリルブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）粒子、ポリビニリデンフルオライド粒子、ビニルアセテート−エチレン共重合体粒子、ポリスチレン（ＰＳ）粒子、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子、またはシリカ粒子であってもよいが、これは例示に過ぎず、これに制限されない。
前記高分子粒子は、乳化重合や懸濁重合により安定的な粒子を生成するものであれば特に制限されない。実質的に球形の無機粒子の製造方法は、例示的にＵＳ４７７５５２０Ａが参照され得る。実質的に球形の単分散性高分子粒子または無機粒子の製造方法としては、本発明が属する技術分野において多様な製造方法が公知されており、公知の製造方法を制限なく使用することができるため、具体的な製造方法に対する詳細な説明は省略する。
前記のオパール構造体の空き空間は壁材で充填されることができ、前記壁材を介して球形の粒子が規則的に配列された結晶性が破壊されず、オパール構造体の安定性が向上することができる。
実質的に球形の気孔が規則的に配列されたフォトニック結晶構造体は、「逆オパール構造体」を意味し、逆オパール構造体は、前記オパール構造体の空き空間に壁材を充填し、オパール構造を形成する高分子または無機コロイド粒子をエッチング、溶媒による溶解または熱処理を通じて除去して製造されることができる。
前記フォトニック結晶構造体の壁材は含水率０〜３０％の重合体を含むものであってもよい。前記壁材の含水率は具体的に０〜２０％、より具体的に０〜１０％であってもよい。前記壁材に含まれる重合体は水において非膨潤性を有する重合体であってもよく、好ましく非膨潤性架橋重合体であってもよい。
前記フォトニック結晶構造体の壁材に含まれる重合体は、２以上の重合性官能基を含む多官能性単量体を含む単量体組成物を重合して製造されたものであってもよい。前記多官能性単量体は、多官能性ビニル系単量体または多官能性アクリル系単量体であってもよく、好ましく前記単量体組成物内の総単量体のモル数を基準として多官能性単量体を５０モル％以上含むものであってもよく、具体的に７０モル％以上、より具体的に８０モル％以上１００モル％以下であってもよい。
前記多官能性単量体の重合性官能基の数は２〜１０個であってもよく、具体的に２〜８個、より具体的に２〜６個であってもよいが、これに制限されない。
前記多官能性アクリル系単量体の具体的な例としては、グリセリン（ＥＯ）３トリメタクリレート（Glycerin−（ethylene oxide）３ trimethacrylate）、ペンタエリスリトール（ＥＯ）４テトラメタクリレート（pentaerythritol−（ethylene oxide）４ tetramethacrylate）、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート（Ethoxylated TrimethylolPropane Triacrylate、ＥＴＰＴＡ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（trimethylolpropane triacrylate）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（pentaerythritol triacrylate）、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（ditrimethylol propane tetraacrylate）およびテトラメチロールメタンテトラアクリレート（tetramethylol methane tetraacrylate）からなる群から選択される一つまたは二つ以上の組み合わせが使用されることができるが、これは一例に過ぎず、これに制限されない。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、前記フォトニック結晶構造体は、コロイド粒子と溶媒間に作用する反発力により自発的に結晶が形成されたコロイドフォトニック結晶構造体から由来したものであってもよい。前記コロイドの自己組立工程によるフォトニック結晶構造体は、低コストで大面積において規則的にコロイド粒子を配列させて製造可能であることから、製造工程上有利であり得る。
また、本発明は、コンタクトレンズ装着者の視線が通過する光学部と、前記光学部の周辺に分散した複数個のフォトニック結晶構造体を含む環状周辺部と、を含むカラーコンタクトレンズを提供し、前記複数個のフォトニック結晶構造体はレンズ材料により封入されていることを特徴とする。
前記レンズ材料は、水膨潤性（water−swelling）ヒドロゲルであってもよく、レンズの光学部および周辺部を形成するマトリックスとして含まれることができ、前記ヒドロゲルは複数の重合体主鎖が互いに架橋されて内部網状構造を有することができる。前記ヒドロゲルは、コンタクトレンズからフォトニック結晶構造体が脱離されず、安定的にレンズに位置することができるようにフォトニック結晶構造体を物理的または化学的に封入することができる。
前記ヒドロゲルは、本発明が属する技術分野において公知されたヒドロゲルが制限なく使用されてもよく、重合性官能基を含む一つ以上の単量体を含む重合性組成物を重合して製造されたものであってもよい。
シリコン（silicone）系ヒドロゲルの場合、シリコン（silicone）系マクロマ、アクリル系単量体、開始剤および架橋剤を含む重合性組成物を架橋して製造されることができる。前記シリコン（silicone）系マクロマは、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxanes、ＰＤＭＳ）を主鎖に含み、重合性官能基を末端に含む単官能または２官能性単量体であってもよい。アクリル系ヒドロゲルの場合、アクリル系単量体、開始剤および架橋剤を含む重合性組成物を架橋して製造されることができる。
前記ヒドロゲル製造用重合性組成物は２５℃で測定された粘度が１０〜２０，０００ｃｐｓであることが好ましく、さらに好ましくは１００〜１５０００ｃｐｓであることが好ましい。前記範囲でモールドに注入時、フォトニック結晶構造体の表面に重合性組成物が浸透してフォトニック結晶構造体を効果的に封入することができるため好ましい。
前記ヒドロゲル製造用重合性組成物に含まれるアクリル系単量体は親水性単量体であってもよく、一つまたは二つ以上含まれることができる。親水性単量体は特に制限されず、これは、本発明が属する技術分野において通常的に使用されるものが使用されることができ、例えば、親水性アクリル系単量体や親水性シリコン系アクリル単量体などが使用されることができる。
前記親水性アクリル系単量体は、具体的に例えば、ヒドロキシ基が１〜３個置換されたＣ１−Ｃ１５ヒドロキシアルキルメタクリレート、ヒドロキシ基が１〜３個置換されたＣ１−Ｃ１５ヒドロキシアルキルアクリレート、アクリルアミド（acrylamide）、ビニルピロリドン（vinyl pyrrolidone）、グリセロールメタクリレート（glycerol methacrylate）、アクリル酸、およびメタクリル酸などから選択された一つ以上であってもよい。前記親水性アクリル系単量体は、より具体的な例を挙げて、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（２−hydroxyethyl methacrylate、ＨＥＭＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（Ｎ，Ｎ−dimethyl acrylamide、ＤＭＡ）、Ｎ−ビニルピロリドン（Ｎ−vinyl pyrrolidone、ＮＶＰ）、グリセロールモノメタクリレート（glycerol monomethacrylate、ＧＭＭＡ）、およびメタクリル酸（methacrylic acid、ＭＡＡ）などから選択された一つ以上であってもよい。
また、前記親水性シリコン系アクリル単量体は、具体的な例を挙げて、トリス（３−メタクリロキシプロピル）シラン、２−（トリメチルシリロキシ）エチルメタクリレート、３−トリス（トリメチルシリロキシ）シリルプロピルメタクリレート、３−メタクリロキシプロピルトリス（トリメチルシリル）シラン（ＭＰＴＳ）、３−メタクリロキシ−２−（ヒドロキシプロピルオキシ）プロピルビス（トリメチルシロキシ）メチルシランおよび４−メタクリロキシブチル末端ポリジメチルシロキサンなどから選択された一つ以上であってもよい。
また、前記親水性単量体の他に、必要に応じて疎水性単量体を共に使用することができ、この時、疎水性単量体は特に制限されず、これは本発明が属する技術分野において通常的に使用されるものが使用されることができ、例えば、疎水性アクリル系単量体などが使用されることができる。
前記疎水性アクリル系単量体は、アルキルアクリレート単量体およびアルキルメタクリレート単量体などが使用されることができ、より具体的な例を挙げて、メチルアクリレート（methyl acrylate）、メチルメタクリレート（methyl methacrylate）、エチルアクリレート（ethyl acrylate）、エチルメタクリレート（ethyl methacrylate）、ｎ−プロピルアクリレート（ｎ−propylacrylate）、ｎ−プロピルメタクリレート（ｎ−propyl methacrylate）、ｎ−ブチルアクリレート（ｎ−butyl acrylate）、ｎ−ブチルメタクリレート（ｎ−butyl methacrylate）、ステアリルアクリレート（stearyl acrylate）、ステアリルメタクリレート（stearyl methacrylate）等から選択された一つ以上であってもよい。また、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する単量体、例えば、シクロヘキシルメタクリレート（cyclohexyl methacrylate）、三級ブチルメタクリレート（tert−butyl methacrylate）、イソボルニルメタクリレート（isobornyl methacrylate）及びこれらの混合物をまた使用してコンタクトレンズの機械的特性を増進させることができる。
重合可能な単量体は、重合性組成物の総重量を基準として４０〜１００重量％で含まれることができ、さらに具体的には５０〜９０重量％のものであってもよいが、これに制限されるものではない。
また、前記親水性単量体は、重合性組成物の総重量を基準として２０〜９９重量％で含まれることができ、具体的に３０〜９０重量％、具体的に４０〜８０重量％のものであってもよい。
前記架橋剤は、重合性官能基が２以上であるビニル系またはアクリル系化合物であってもよく、例えば、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）、ジエチレングリコールメタクリレート（ＤＧＭＡ）、ジビニルベンゼンおよびトリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭＡ）などから選択された一つ以上を使用することができる。また、前記架橋剤は、重合組成物内の０．００５〜５重量％であることが好ましく、さらに具体的には０．０１０〜３重量％であってもよい。
前記開始剤は、重合性組成物の重合のためのものであって、熱開始剤または光開始剤が選択されることができる。開始剤は、例えば、アゾジイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、ベンゾインメチルエーテル（ＢＭＥ）、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（２−エチルヘキサノイルペルオキシ）ヘキサン及びジメトキシフェニルアセトフェノン（ＤＭＰＡ）、Irgacure ２１００などから選択された一つ以上を使用することができ、これに制限されるものではない。前記開始剤は、重合組成物内の０．００５〜２．０００重量％であってもよく、さらに具体的には０．０１０〜１．５００重量％であってもよいが、これに制限されるものではない。
前記カラーコンタクトレンズの厚さは１０μｍ〜１５０μｍであってもよく、コンタクトレンズの厚さは区域によって互いに異なってもよく、周辺部に行くほど厚さは更に薄くなってもよい。フォトニック結晶構造体が位置する環状周辺部の厚さは１０μｍ〜１００μｍであってもよく、具体的に１５μｍ〜７０μｍ、より具体的に２０μｍ〜５０μｍであってもよい。フォトニック結晶構造体がコンタクトレンズに安定的に封入されるために、前記環状周辺部の厚さはフォトニック結晶構造体の厚さよりさらに大きいことを特徴とする。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、前記複数個のフォトニック結晶構造体は、環状周辺部に分散してストリップを形成するものであってもよい。前記複数個のフォトニック結晶構造体が分散して形成されたストリップは目視で観察する時、それぞれのフォトニック結晶構造体の間の間隔が目視で識別されず、複数個のフォトニック結晶構造体からなるカラー色相を示す一つのストリップとして認識され得る。
前記環状周辺部に分散した複数個のフォトニック結晶構造体は、環形、半環形、三日月形またはアーチ形のストリップを形成するものであってもよい。複数個のフォトニック結晶構造体からなるストリップが特定形状を有するために、具体的な一例として、フォトニック結晶構造体がモールド内に特定形状のストリップを有することができるように、まず特定位置に配置され、ヒドロゲルを形成する重合性組成物を充填した後、重合して封入されるものであってもよい。このような過程を通じて、モールド内に特定位置に配置された複数個のフォトニック結晶構造体は重合が完了した後、ヒドロゲル内に転写されてコンタクトレンズの特定形状のストリップを形成することができる。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、前記レンズ材料の含水率は、フォトニック結晶構造体の含水率より高いことを特徴とするものであってもよい。
前記レンズ材料はヒドロゲルであってもよく、充血および乾燥感のない高い装用感を有するようにするために、前記ヒドロゲルは高い含水率を有するものが好ましい。それに対し、フォトニック結晶構造体の壁材は低い含水率を有するものが好ましい。前記フォトニック結晶構造体の壁材が高い含水率を有する重合体である場合、水和時に体積膨張が起こることになってオパール構造または逆オパール構造が崩壊し、構造色の発現が上手くなされないという問題点がある。したがって、使用者にとって高い装用感を与えながら、構造色の発現による色相を具現するためには、レンズ材料であるヒドロゲルは高い含水率を有し、フォトニック結晶構造体は低い含水率を有するようにすることが有利である。
前記レンズ材料であるヒドロゲルの含水率は３５％以上であってもよく、好ましく４０％以上、５０％以上であってもよく、８０％未満であってもよい。一方、フォトニック結晶構造体の壁材の含水率は０〜３０％であってもよく、具体的に０〜２０％、より具体的に０〜１０％であってもよい。前記壁材に含まれる重合体は、水において非膨潤性を有する重合体であってもよく、好ましく非膨潤性架橋重合体であってもよい。
より詳細に、前記レンズ材料であるヒドロゲルの含水率と前記フォトニック結晶構造体の壁材の含水率の比は１．３〜１００、具体的に２〜５０、より具体的に５〜５０の比を有することができる。
本発明の一例によるカラーコンタクトレンズは、前述のような非対称的な含水率を有することによって、コンタクトレンズの含水率は３５％以上であってもよく、酸素透過度（Ｄｋ）は５０以上であってもよい。好ましくコンタクトレンズの含水率は５０％以上、６０％以上であってもよく、８０％未満であってもよく、酸素透過度（Ｄｋ）は好ましく７０以上、１００以上であってもよく、１５０未満であってもよい。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、前記フォトニック結晶構造体は、実質的に球形の粒子または球形の気孔が規則的に配列され、前記球形の粒子または球形の気孔の直径は５０ｎｍ〜５００ｎｍのものであってもよい。
具体的な一例として、フォトニック結晶構造体が逆オパール構造体である場合、前記気孔３４の直径は、前記フォトニック結晶構造体３０の発現色相に応じて異なるように構成しなければならない。一般的に面心立方構造で配列された格子でのBragg回折方程式（式１）は、反射される光の波長を推定するのに有用に使用されることができる。
［式１］
前記式１において、φは気孔の体積分率であり、Ｄは気孔の直径であり、ｎｐは気孔の屈折率であり、ｎｍはフォトニック結晶構造体の壁材の屈折率である。例えば、前記フォトニック結晶構造体の壁材がＥＴＰＴＡ（ｎ＝１．４７１）からなり、気孔（ｎ＝１）、気孔の体積分率が３３体積％であり、気孔３４の直径が１４０〜１７０ｎｍである場合、青色を反射し、気孔３４の直径が１７０〜１９０ｎｍである場合、緑色が反射し、気孔３４の直径が２００〜２４０ｎｍである場合、赤色を反射することになる。
前記気孔３４の直径が５０ｎｍ未満である場合には、気孔により反射される光の波長が可視光線領域より短くなって色相が十分に発現されないという問題点がある。一方、前記気孔３４の直径が５００ｎｍを超過する場合には、気孔により反射される光の波長が可視光線領域より長くなって色相が十分に発現されないという問題点がある。通常的に、前記気孔３４が前記フォトニック結晶構造体３０の内部で面心立方構造で配列された場合、前記気孔３４間の間隔は物理的に、前記気孔３４の直径の０．２倍〜０．５倍程度に保持されることができる。前記気孔３４の間の間隔は、その気孔３４を形成するために混合されるコロイド粒子のサイズと体積分率により決定される。
図６〜図８を参照すれば、前記図面には前述のような構成要素を含む逆オパール構造のフォトニック結晶構造体を含むカラーコンタクトレンズ１０の光学顕微鏡写真と走査電子顕微鏡写真が示されている。本発明の一例によるカラーコンタクトレンズ１０は、前記フォトニック結晶構造体の内部に形成された気孔３４のサイズによってブラウン、緑、青色が発現されることを確認することができる。図６〜図８に示されたように、前記カラーコンタクトレンズ１０の発現色相は、前記フォトニック結晶構造体３０に含まれた気孔３４のサイズによって決定されることができることを示唆している。
本発明の一例によるカラーコンタクトレンズは、水膨潤時の環状周辺部および前記環状周辺部に隣接する光学部がそれぞれ光学部の中心方向に実質的に同じ曲線経路を有することができる。
より詳細に、環状周辺部と光学部が互いに異なる含水率を有する場合、コンタクトレンズの水和または膨潤の過程で局部的な応力が発生し得る。一例として、コンタクトレンズの光学部には含水率の高いヒドロゲルが含まれ、周辺部には含水率の低いフォトニック結晶構造体が含まれるため、互いに異なる含水率の差により光学部と環状周辺部の境界面で応力が発生することになる。このような応力は、光学部と環状周辺部の境界面で屈曲や変形を誘発させることにより、滑らかな半球形のコンタクトレンズが得られない。しかし、本発明の一例によるカラーコンタクトレンズは、複数個のフォトニック結晶が環状周辺部に分散して位置し、光学部と環状周辺部の境界面での応力を最小化することができる。これにより、光学部と環状周辺部の境界面で屈曲や変形が発生せず、滑らかな半球形のコンタクトレンズが得られる。すなわち、本発明によるカラーコンタクトレンズは、レンズ材料であるヒドロゲルの含水率がフォトニック結晶構造体の含水率より高いにもかかわらず、レンズの屈曲や変形が発生しないため、膨潤時に環状周辺部および前記環状周辺部に隣接する光学部がそれぞれ光学部の中心方向に実質的に同じ曲線経路を有することができる。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例として、レンズ材料は、含水率の高いヒドロゲルが使用されるソフトカラーコンタクトレンズである場合、光学部には含水率の高いヒドロゲルが含まれるため、光学部の中心の剛性（stiffness）は１ｐｓｉ．ｍｍ２以下の値を有することができ、環状周辺部の剛性（stiffness）はフォトニック結晶構造体を含むことによって５ｐｓｉ．ｍｍ２以下の値を有することができる。より好ましく光学部の中心の剛性（stiffness）は０．８ｐｓｉ．ｍｍ２以下、さらに好ましく０．５ｐｓｉ．ｍｍ２以下の値を有することができ、０．０５ｐｓｉ．ｍｍ２以上の値を有することができる。環状周辺部の剛性（stiffness）は４ｐｓｉ．ｍｍ２以下、さらに好ましく２ｐｓｉ．ｍｍ２以下の値を有することができ、０．５ｐｓｉ．ｍｍ２以上の値を有することができる。
本発明の一例によるカラーコンタクトレンズは、柔軟性に優れたソフトコンタクトレンズであってもよく、光学部の中心の剛性（stiffness）は環状周辺部の剛性（stiffness）より高い値を有することができる。前記剛性（stiffness）は常温でカラーコンタクトレンズが平衡含水率に達した後に測定した値を意味し、剛性はヤングモジュラス（Young modulus）と特定地点でレンズの厚さの積を乗じて得られる。一例として、光学部の中心の剛性は、光学部の中心のレンズの厚さの積を求めた後、レンズのヤングモジュラスを乗じて得られる。
本発明によるカラーコンタクトレンズの一例において、必要に応じて添加剤をさらに含むことができ、前記添加剤は着色剤、紫外線ブロックキング剤、ＵＶ遮断剤などを含むことができる。本発明によるカラーコンタクトレンズは、染料や顔料などの着色剤を含まなくてもカラーを具現することができるが、本発明によるカラーコンタクトレンズが前記着色剤を除外するものと制限解釈されてはならない。具体的な一例として、光学部の周辺に分散した複数個のフォトニック結晶構造体を含む環状周辺部の一側に着色剤で印刷されたカラーパターンをさらに含む態様も本発明の範囲に含まれる。
また本発明はカラーコンタクトレンズの製造方法を提供し、前記カラーコンタクトレンズの製造方法は、（Ａ）コロイド粒子および多官能性単量体を含むコロイド分散液を製造するステップと、（Ｂ）前記コロイド分散液から規則的に配列されたコロイド結晶を形成させるステップと、（Ｃ）前記コロイド結晶を硬化してフォトニック結晶構造体を製造するステップと、（Ｄ）前記フォトニック結晶構造体をモールドに位置させ、重合性組成物を充填するステップと、（Ｅ）前記重合性組成物を硬化してレンズ材料に前記フォトニック結晶構造体を封入させるステップと、を含む。
前記（Ａ）ステップにおいて、コロイド粒子は好ましく単分散性コロイド粒子であってもよく、実質的に球形の粒子であってもよい。前記コロイド粒子は高分子粒子または無機粒子であってもよく、直径が５０ｎｍ〜５００ｎｍであってもよい。多官能性単量体は溶媒に溶解しているか溶媒を含まず、単独で使用されることができ、前記多官能性単量体を媒質として前記コロイド粒子は５〜６０体積％の濃度で含まれて分散液を形成することができる。好ましく前記コロイド粒子は１０〜５０体積％、より好ましく２０〜４０体積％で含まれることができる。
前記多官能性単量体を含む媒質は、後続的な硬化反応のために熱開始剤または光開始剤をさらに含み、好ましく光開始剤であってもよい。
前記（Ｂ）ステップにおいて、前記コロイド分散液は、静電気的反発力により自己組立されて規則的な配列を誘導することができ、または沈降法によって規則的な配列を誘導することもできるが、これは一例に過ぎず、これに制限されておらず、コロイド粒子の規則的な配列を誘導する、本発明が属する技術分野において公知の手段は制限なく使用可能である。
前記（Ｃ）ステップにおいて、規則的に配列されたコロイド結晶が得られると、媒質として含まれた多官能性単量体を硬化してコロイド結晶を壁材で固定化することができ、これによりフォトニック結晶構造体が製造されることができる。
前記硬化反応は熱開始剤による熱硬化、光開始剤による光硬化であってもよく、好ましく光硬化反応であってもよい。
前記硬化反応で得られたフォトニック結晶構造体は、厚さが１μｍ〜５０μｍである板状または半球形態を有するものであってもよく、前記コロイド粒子は、前記フォトニック結晶構造体の深さｄ２方向に５層以上積層されたものであってもよい。また、前記フォトニック結晶構造体は、面方向の長軸直径が１０μｍ〜１０００μｍであってもよく、前記複数個のフォトニック結晶構造体は互いに同一または異なる長軸直径を有することができる。
前記（Ｄ）ステップは、前記フォトニック結晶構造体をモールドの特定位置に配置させ、ヒドロゲル製造用重合性組成物を充填することを含む。好ましく前記フォトニック結晶構造体は、コンタクトレンズの環状周辺部に位置できるように対応されるモールドの特定位置に配置されることができ、次いで、ヒドロゲル製造用重合性組成物が充填されることができる。この時、互いに隣り合う前記フォトニック結晶構造体の間の間隔ｇは１０μｍ〜５００μｍであってもよい。
前記ヒドロゲル製造用重合性組成物は、重合性官能基を含む一つ以上の単量体を含む重合性組成物であってもよく、前記ヒドロゲルはシリコン（silicone）系ヒドロゲルまたはアクリル系ヒドロゲルであってもよい。
前記（Ｅ）ステップにおいて、前記ヒドロゲル製造用重合性組成物を硬化して本発明によるカラーコンタクトレンズが製造されることができ、前記硬化反応を通じてレンズ材料に前記フォトニック結晶構造体が封入されることができる。前記重合性組成物の硬化反応は、熱による開始または光による開始により硬化反応が進むことができるが、これは例示に過ぎず、これに制限されない。
本発明によるカラーコンタクトレンズ製造方法の一例として、前記（Ｃ）ステップ以後のフォトニック結晶構造体からコロイド粒子を除去するステップをさらに含むことができる。前記コロイド粒子の除去ステップは、前記（Ｃ）ステップ以後および前記（Ｄ）ステップ以前に行われることができ、またはコンタクトレンズが製造された（Ｅ）ステップ以後に行われることもできる。
前記コロイド粒子の除去はエッチング、溶媒による溶解、熱処理を通じて除去されることができ、コロイド粒子の除去により壁材の内部に多数の気孔が形成されることができる。具体的な一例として、コロイド粒子がシリカ粒子である場合、ＨＦエッチングによりシリカ粒子のみ選択的に除去されることができる。
このように、本発明によるカラーコンタクトレンズは着色剤を使用せず、フォトニック結晶構造体に分散した気孔のサイズを異ならせることにより、多様な色相の具現が可能なカラーコンタクトレンズを提供する効果がある。また、本発明によるカラーコンタクトレンズは、フォトニック結晶構造体を非膨潤性架橋重合体である壁材で固定して、レンズ材料であるヒドロゲルが水和または膨潤しても構造色のカラーが失われない効果がある。また、本発明によるカラーコンタクトレンズは、複数個のフォトニック結晶構造体を粒子の形態で離隔して位置して、ヒドロゲルの水和または膨潤の過程で局部的な応力の発生を最小化することができ、コンタクトレンズ形状の屈曲や変形が発生しない。また、本発明によるカラーコンタクトレンズは、カラーの具現がフォトニック結晶構造体によって具現されることにより、化学的染料または顔料などを使用しないため、根本的に人体に無害であるという長所がある。
また、本発明によるカラーコンタクトレンズはレンズ材料に依存せず、多様な色相を具現可能なマイクロパターンをレンズに含むことができるため、高い含水率および酸素透過度を同時に有するレンズ材料を使用することによって、カラー特性、高い含水率および高い酸素透過度が達成できるという長所がある。
実施例を通じて、本発明によるフォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含む無色素カラーコンタクトレンズについてより詳細に説明する。但し、下記の実施例は、本発明を詳細に説明するための一つの参照に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な形態で具現されることができる。
また、他に定義されない限り、全ての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者の一人によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本願において説明に使用される用語は、単に特定の実施例を効果的に記述するためであり、本発明を制限するものと意図されない。
また、明細書において特に記載していない添加物の単位は重量％であってもよい。
［物性の測定方法］
１．含水率
含水率（％）は、乾燥コンタクトレンズの重量と２４時間の間０．９ｗｔ％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液に含水させた後の膨潤したコンタクトレンズの重量を測定して、下記の式２を用いて評価した。すなわち、乾燥コンタクトレンズの重量（Ｗｄｒｙ）に対する膨潤したコンタクトレンズの重量（Ｗｓｗｅｌｌ）比率として含水率を評価した。
［式２］
含水率（Water content、％）＝（Ｗｓｗｅｌｌ−Ｗｄｒｙ）／Ｗｄｒｙ×１００
［実施例１］
ストバー（Stober）方法で製造した平均直径２０５ｎｍのシリカ粒子をtrimethylolpropane ethoxylate triacrylate（ＥＴＰＴＡ）に体積分率３０％で分散させ、光開始剤として２−hydroxy−２−methyl−１−phenyl−１−propanoneを全重量に対し０．３重量％でさらに投入して分散させ、コロイド分散液を製造した。この後、コロイド分散液を１２μｍ深さで半球形態の粒子パターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板の上に塗布した後、陰刻部以外の部分をブレーディング処理した。スタンプを用いてパターンを陰刻板からコンタクトレンズの下部モールドの上に移した後、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で１０秒間照射して硬化させ、フォトニック結晶構造体を製造した。この時、製造されたフォトニック結晶構造体の壁材は含水率が１．２％であった。
ヒドロゲルを製造するための単量体として２−Hydroxyethyl Methacrylate（ＨＥＭＡ）と架橋剤であるEthylene Glycol Dimethacrylate（ＥＧＤＭＡ）を重量分率９５及び５％でそれぞれ分散させ、ヒドロゲル製造用重合性組成物を製造した。そして２−hydroxy−２−methyl−１−phenyl−１−propanoneを前記重合性組成物の総重量に対し０．３重量％で追加して分散させた。前記重合性組成物をフォトニック結晶構造体が位置されたコンタクトレンズの下部モールドに５０ｕｌを滴下した後、コンタクトレンズの上部モールドを覆い、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で５０秒間照射して硬化させた。そして、上部モールドを除去して最終的にカラーコンタクトレンズを得た。この時、重合性組成物で製造されたヒドロゲルの含水率は５１％であった。
製造されたカラーコンタクトレンズは、図６に示されており、膨潤前および水に含浸して膨潤時にも同様にブラウン色相の構造色を示しており、レンズ形状においても屈曲や変形が発生しなかった。
［実施例２］
平均直径１８５ｎｍのシリカ粒子を使用したことを除いては、実施例１と同じ方法でコンタクトレンズを製造した。
製造されたカラーコンタクトレンズは、図７に示されており、膨潤前および水に含浸して膨潤時にも同様に緑色相の構造色を示しており、レンズ形状においても屈曲や変形が発生しなかった。
［実施例３］
平均直径１６５ｎｍのシリカ粒子を使用したことを除いては、実施例１と同じ方法でコンタクトレンズを製造した。
製造されたカラーコンタクトレンズは、図８に示されており、膨潤前および水に含浸して膨潤時にも同様に青色相の構造色を示しており、レンズ形状においても屈曲や変形は発生しなかった。
［実施例４］
実施例１で製造されたコロイド分散液を５μｍ深さで半球形態の粒子パターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板の上に塗布した後、陰刻部以外の部分をブレーディング処理した。スタンプを用いてパターンを陰刻板からコンタクトレンズの下部モールドの上に移した後、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で１０秒間照射して硬化させ、フォトニック結晶構造体を製造した。また、前記のように実施例２で製造されたコロイド分散液でフォトニック結晶構造体を追加的に製造した。
前記のように製造されたそれぞれのフォトニック結晶構造体を１：１重量比で混合して１２μｍ深さで半球形態の粒子パターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板の上に位置させた。陰刻部の空き空間に実施例１の重合性組成物を充填した後、陰刻部以外の部分をブレーディング処理した。スタンプを用いてパターンを陰刻板からコンタクトレンズの下部モールドの上に移した後、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で１０秒間照射して硬化させ、互いに異なるフォトニック結晶構造体が含まれたパターンを形成した。
この後、前記重合性組成物をフォトニック結晶構造体が位置されたコンタクトレンズの下部モールドに５０ｕｌを滴下した後、コンタクトレンズの上部モールドを覆い、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で５０秒間照射して硬化させた。 そして、上部モールドを除去して最終的にカラーコンタクトレンズを得た。
製造されたカラーコンタクトレンズは、膨潤前および水に含浸して膨潤時にも同様に黄色相の構造色を示しており、レンズ形状においても屈曲や変形が発生しなかった。
［実施例５］
実施例１で製造されたコロイド分散液を５μｍ深さで半球形態の粒子パターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板の上に塗布した後、陰刻部以外の部分をブレーディング処理した。スタンプを用いてパターンを陰刻板からコンタクトレンズの下部モールドの上に移した後、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で１０秒間照射して硬化させ、フォトニック結晶構造体を製造した。また、前記のように実施例３で製造されたコロイド分散液でフォトニック結晶構造体を追加的に製造した。
前記のように製造されたそれぞれのフォトニック結晶構造体を１：１重量比で混合して１２μｍ深さで半球形態の粒子パターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板の上に位置させた。陰刻部の空き空間に実施例１の重合性組成物を充填した後、陰刻部以外の部分をブレーディング処理した。スタンプを用いてパターンを陰刻板からコンタクトレンズの下部モールドの上に移した後、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で１０秒間照射して硬化させ、互いに異なるフォトニック結晶構造体が含まれたパターンを形成した。
この後、前記重合性組成物をフォトニック結晶構造体が位置されたコンタクトレンズの下部モールドに５０ｕｌを滴下した後、コンタクトレンズの上部モールドを覆い、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で５０秒間照射して硬化させた。そして、上部モールドを除去して最終的にカラーコンタクトレンズを得た。
製造されたカラーコンタクトレンズは、膨潤前および水に含浸して膨潤時にも同様に紫紅色相の構造色を示しており、レンズ形状においても屈曲や変形が発生しなかった。
［実施例６］
前記実施例１でフォトニック結晶構造体を製造する時、ストバー（Stober）方法で製造した平均直径２０５ｎｍのシリカ粒子をtrimethylolpropane ethoxylate triacrylate（ＥＴＰＴＡ）及び２−Hydroxyethyl Methacrylate（ＨＥＭＡ）１：１重量比で混合された混合物に体積分率３０％で分散させ、光開始剤として２−hydroxy−２−methyl−１−phenyl−１−propanoneを全重量に対し０．３重量％でさらに投入して分散させたことを除いては、同様に実施した。この時、フォトニック結晶構造体の壁材は含水率が３３％であった。
製造されたカラーコンタクトレンズは、膨潤前には青色相の構造色を示していたが、水に含浸して膨潤時に構造色が消滅した。
［実施例７］
ジメタクリロイルシリコン含有マクロマ（Ｍ３Ｕ）、Ｎ−ビニル−Ｎ−アセトアミド（ＶＭＡ）及びメチルメタクリレート（ＭＭＡ）を３５：４８：１７重量比でそれぞれ分散させたヒドロゲル製造用重合性組成物を製造しており、そして２−hydroxy−２−methyl−１−phenyl−１−propanoneを前記重合性組成物の総重量に対し０．３重量％で追加して分散させた。前記Ｍ３Ｕは、下記の構造式を有し、ｎ＝１２１、ｍ＝７．６およびｈ＝４．４であり、重量平均分子量が１６，２００ｇ／ｍｏｌであるものを使用した。
前記重合性組成物を実施例１で製造されたフォトニック結晶構造体が位置されたコンタクトレンズの下部モールドに５０ｕｌを滴下した後、コンタクトレンズの上部モールドを覆い、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で５０秒間照射して硬化させた。そして、上部モールドを除去して最終的にカラーコンタクトレンズを得た。この時、重合性組成物で製造されたヒドロゲルの含水率は４６％であった。
製造されたカラーコンタクトレンズは、膨潤前および水に含浸して膨潤時にも同様にブラウン色相の構造色を示しており、レンズ形状においても屈曲や変形が発生しなかった。
［比較例１］
パターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板として、リングパターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板を使用したことを除いては、実施例１と同じ方法でコンタクトレンズを製造した。詳細に、前記リングパターンが彫り込まれた陰刻部が存在する陰刻板を介して生成された環状のリングパターンを前記陰刻板からコンタクトレンズの下部モールドの上に移した後、実施例１と同じ方法でヒドロゲルを製造し、最終的にカラーコンタクトレンズを得た。
製造されたカラーコンタクトレンズは、図９に示されており、膨潤前には面の曲率が全て同じ状態を保持していたが、水に含浸して膨潤時に環状周辺部と光学部の膨潤比が異なって潰れるか、破れる現象が発生した。
［比較例２］
ヒドロゲルを製造するための単量体として２−Hydroxyethyl Methacrylate （ＨＥＭＡ）と架橋剤であるEthylene Glycol Dimethacrylate（ＥＧＤＭＡ）を重量分率９５及び５％でそれぞれ分散させ、ヒドロゲル製造用重合性組成物を製造した。そして、ストバー（Stober）方法で製造した平均直径２０５ｎｍのシリカ粒子を前記重合性組成物に体積分率３０％で分散させ、２−hydroxy−２−methyl−１−phenyl−１−propanoneを前記重合性組成物の総重量に対し０．３重量％で追加して分散させた。
前記シリカ粒子を含む重合性組成物をコンタクトレンズの下部モールドに５０ｕｌを滴下した後、コンタクトレンズの上部モールドを覆い、紫外線を２００ｍＷ／ｃｍ２の光度で５０秒間照射して硬化させる。そして、上部モールドを除去して最終的にカラーコンタクトレンズを得る。
製造されたカラーコンタクトレンズは、図１０に示されており、膨潤前には青色相の構造色を示していたが、水に含浸して膨潤時に構造色が消滅した。
以上、好ましい実施例を挙げて本発明について説明したが、本発明がかかる例により限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範疇内で多様な形態の実施例が具体化されることができる。
１０：コンタクトレンズ
２０：レンズ本体
３０：フォトニック結晶構造体
３２：フォトニック結晶構造体の壁材
３４：気孔
ｄ１：フォトニック結晶構造体の直径
ｄ２：フォトニック結晶構造体の深さ
ｇ：フォトニック結晶構造体の間の間隔

Claims (19)

  1. ヒドロゲル及び前記ヒドロゲル内に含まれる複数個のフォトニック結晶構造体が分散したマイクロパターンを含むカラーコンタクトレンズ。
  2. 前記フォトニック結晶構造体は、オパールまたは逆オパール構造体である、請求項１に記載のカラーコンタクトレンズ。
  3. 前記フォトニック結晶構造体は、厚さが１μｍ〜５０μｍである板状または半球形態を有する、請求項１に記載のカラーコンタクトレンズ。
  4. 前記フォトニック結晶構造体は、実質的に球形の粒子または球形の気孔が規則的に配列され、前記フォトニック結晶構造体の壁材は含水率０〜３０％の重合体を含む、請求項１に記載のカラーコンタクトレンズ。
  5. 前記フォトニック結晶構造体の壁材は、水において非膨潤性架橋重合体である、請求項４に記載のカラーコンタクトレンズ。
  6. 前記壁材の重合体は、２以上の重合性官能基を含む多官能性単量体を単量体組成物の総単量体のモル数を基準として５０モル％以上含む単量体組成物を重合して製造されたものである、請求項４に記載のカラーコンタクトレンズ。
  7. 前記フォトニック結晶構造体は、コロイド粒子と溶媒間に作用する反発力により自発的に結晶が形成されたコロイドフォトニック結晶構造体から由来したものである、請求項１に記載のカラーコンタクトレンズ。
  8. 着色剤を含まないことを特徴とする、請求項１に記載のカラーコンタクトレンズ。
  9. 前記マイクロパターンは環状周辺部に含まれる、請求項１に記載のカラーコンタクトレンズ。
  10. カラーコンタクトレンズであって、
    コンタクトレンズ装着者の視線が通過する光学部と、
    前記光学部の周辺に分散した複数個のフォトニック結晶構造体を含む環状周辺部と、を含み、
    前記複数個のフォトニック結晶構造体はレンズ材料により封入されていることを特徴とする、カラーコンタクトレンズ。
  11. 前記環状周辺部に分散した複数個のフォトニック結晶構造体は、環形、半環形、三日月形またはアーチ形のストリップを形成する、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  12. 前記レンズ材料はアクリル系またはシリコン系ヒドロゲルである、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  13. 前記レンズ材料の含水率は、フォトニック結晶構造体の含水率より高いことを特徴とする、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  14. 前記フォトニック結晶構造体は、面方向の長軸直径が１０μｍ〜１０００μｍであり、複数個のフォトニック結晶構造体は互いに同一または異なる長軸直径を有する、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  15. 前記フォトニック結晶構造体は、実質的に球形の粒子または球形の気孔が規則的に配列され、前記球形の粒子または球形の気孔の直径は５０ｎｍ〜５００ｎｍである、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  16. 前記フォトニック結晶構造体の間の間隔は１０μｍ〜５００μｍである、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  17. 前記コンタクトレンズの含水率は３５％以上であり、酸素透過度（Ｄｋ）は５０以上である、請求項１０に記載のカラーコンタクトレンズ。
  18. （Ａ）コロイド粒子および多官能性単量体を含むコロイド分散液を製造するステップと、
    （Ｂ）前記コロイド分散液から規則的に配列されたコロイド結晶を形成させるステップと、
    （Ｃ）前記コロイド結晶を硬化してフォトニック結晶構造体を製造するステップと、
    （Ｄ）前記フォトニック結晶構造体をモールドに位置させ、重合性組成物を充填するステップと、
    （Ｅ）前記重合性組成物を硬化してレンズ材料に前記フォトニック結晶構造体を封入させるステップと、を含む、カラーコンタクトレンズの製造方法。
  19. 前記（Ｃ）ステップ以後、フォトニック結晶構造体からコロイド粒子を除去するステップをさらに含む、請求項１８に記載のカラーコンタクトレンズの製造方法。
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