JP2020514835A - 機能性コンタクトレンズおよびその製造方法 - Google Patents

機能性コンタクトレンズおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本明細書は、眼球につけられるように曲面の球面を有するレンズ基材と、前記レンズ基材の少なくとも一面上に備えられ、グラフェンシートを含む機能性層とを含む機能性コンタクトレンズおよびその製造方法を提供する。

Description

本明細書は、機能性コンタクトレンズおよびその製造方法に関する。
最近、モノのインターネットおよび電子機器の増加によって、環境電磁波に露出する頻度が増加している。さらに、ディスプレイ機器の大型化および頻繁な露出によって目に流入する電磁波の影響を無視することができず、これによって視力の低下などを誘発することがある。
最近、視力矯正および美容を目的とするコンタクトレンズにセンサまたはディスプレイを内蔵させるなどの研究についての報告はあるが、グラフェンシートを含む機能性層を用いた機能性コンタクトレンズに関する研究は皆無の状況である。
本発明は、機能性コンタクトレンズおよびその製造方法を提供しようとする。
ただし、本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、言及されていないさらに他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施態様は、眼球につけられるように曲面の球面を有するレンズ基材と、前記レンズ基材の少なくとも一面上に備えられ、グラフェンシートを含む機能性層とを含む機能性コンタクトレンズを提供する。
本発明の一実施態様は、レンズ基材を用意するステップと、グラフェン成長支持体上にグラフェンシートを形成するステップと、前記グラフェンシート上に高分子支持層を形成するステップと、前記グラフェン成長支持体を除去するステップと、前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートを前記レンズ基材の少なくとも一面上に転写するステップとを含む前記機能性コンタクトレンズの製造方法を提供する。
本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズは、外部から流入する電磁波を効果的に遮断して、使用者の目を保護することができる。
本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズは、機能性層を備えているにもかかわらず優れた光透過度を有するという利点がある。
本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズは、優れた水分保持力によって使用者の眼球乾燥を防止することができる。
本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズの電磁波遮蔽による効果を模式的に示すものである。 本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズの水分蒸発抑制効果を模式的に示すものである。 本発明の一つの実施例による製造過程を示すものである。 実施例による機能性コンタクトレンズと比較例によるコンタクトレンズの波長に応じた光透過度を特定したグラフである。 実施例による機能性コンタクトレンズと比較例によるコンタクトレンズの肉眼観察のためのサンプルを示すものである。 実験例３による電磁波遮蔽性能を確認するために用意したサンプルの断面を模式的に示すものである。 実験例３による電磁波遮蔽性能を確認するために用意したサンプルの断面を模式的に示すものである。 実験例３による電磁波露出後の実施例および比較例１の結果を示すものである。 実験例４による水分透過テストの結果を示すものである。 実施例による機能性コンタクトレンズと比較例１によるコンタクトレンズの水分透過度を測定したデータを示すものである。
本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書における「グラフェンシート」は、複数の炭素原子が互いに共有結合で連結されてポリサイクリック芳香族分子を形成するグラフェンが層またはシート形態を形成したものであって、前記共有結合で連結された炭素原子は、基本繰り返し単位として６員環を形成するが、５員環および／または７員環をさらに含むことも可能である。したがって、前記グラフェンシートは、互いに共有結合した炭素原子（通常、ｓｐ２結合）の単一層として見える。前記グラフェンシートは、多様な構造を有することができ、このような構造は、グラフェン内に含まれる５員環および／または７員環の含有量によって変化可能である。前記グラフェンシートは、前述のようにグラフェンの単一層からなってもよいが、これらが数個互いに積層されて複数層を形成することも可能であり、通常、前記グラフェンの側面末端部は水素原子で飽和できる。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本発明の一実施態様は、眼球につけられるように曲面の球面を有するレンズ基材と、前記レンズ基材の少なくとも一面上に備えられ、グラフェンシートを含む機能性層とを含む機能性コンタクトレンズを提供する。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、高い光透過度を有しかつ、電磁波遮蔽および眼球からの水分蒸発を防止する役割を果たすことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、外部から流入する電磁波を吸収または反射するものであってもよい。具体的には、前記機能性層は、電磁波遮蔽層であってもよい。また、前記機能性層は、電子遮蔽および眼球乾燥防止機能の高透明層であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性コンタクトレンズの電磁波遮蔽率は、１．０×−１０４−ｄＢ／μｍ以上であってもよい。具体的には、前記機能性コンタクトレンズは、電磁波遮蔽率を１．０×−１０４−ｄＢ／μｍ以上に実現可能なため、日常生活で眼球に流入する電磁波を効果的に遮断できるという利点がある。
図１は、本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズの電磁波遮蔽による効果を模式的に示すものである。具体的には、図１（ａ）は、機能性層が備えられていない一般的なコンタクトレンズをつけた場合、電磁波が眼球に流入することを示すものである。図１（ｂ）は、機能性層が備えられた本願発明の機能性コンタクトレンズをつけた場合、電磁波が遮断されることを示すものである。
図１（ａ）の場合、コンタクトレンズが電磁波を遮蔽できないので、電磁波が眼球に流入して眼球が熱損傷または電磁波露出による損傷が誘発されることがある。これに対し、図１（ｂ）の場合、機能性層によって電磁波が眼球に流入しないので、外部の電磁波から眼球を保護することができる。さらに、電磁波の吸収などによって、機能性層で発生した熱は外部に放出されやすく、使用者の眼球には影響を及ぼさない。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、前記レンズ基材の外側面に備えられる。前記機能性層は、前記レンズ基材の外側面に備えられる場合、使用者の眼球からより離れた位置で効果的に電磁波遮蔽を行えるという利点がある。
前記レンズ基材の外側面とは、使用者が前記機能性コンタクトレンズをつける場合、外部を向く面を意味することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、１層以上１０層以下のグラフェンシートを含むことができる。具体的には、前記機能性層は、１層以上５層以下のグラフェンシートを含むことができる。より具体的には、前記機能性層は、単層のグラフェンシート（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｓｈｅｅｔ）であってもよい。
前記機能性層が１層以上１０層以下のグラフェンシートを含む場合、優れた電磁波遮蔽性および優れた光透過度を実現することができる。前記機能性層が１０層を超えるグラフェンシートを含む場合、電磁波遮蔽性能の向上はわずかで製造費用の上昇を誘発することがある。また、前記機能性層が１０層を超えるグラフェンシートを含む場合、光透過度の低下が発生しうる。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層の５５０ｎｍの波長における光透過度は、５０％以上９８％以下であってもよい。具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記機能性層の５５０ｎｍの波長における光透過度は、８０％以上９５％以下であってもよい。
前記機能性コンタクトレンズは、高い光透過度を有する機能性層を含むので、使用者が着用時に機能性層による光透過度の低下を感じない。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、前記グラフェンシートからなるものであってもよい。また、本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、前記グラフェンシートの一面上に追加の層をさらに含んでもよい。前記追加の層は、前記機能性層のグラフェンシートとは異なる機能を前記機能性コンタクトレンズにさらに付与したり、前記グラフェンシートの役割を補助する機能を果たすことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層は、前記グラフェンシート上に透明高分子層をさらに含んでもよい。前記透明高分子層は、前記グラフェンシートを保護する保護層の役割を果たすことができる。前記透明高分子層は、下記の製造方法で述べる高分子支持層と同一のものであってもよい。
前記透明高分子層の光透過度は、５５０ｎｍの波長において８０％以上９５％以下であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートは、前記レンズ基材の一面上に全面層の形態で備えられてもよい。
前記グラフェンシートが全面層の形態で備えられるというのは、前記レンズ基材の一面の全体をカバーする形態であることを意味することができる。
また、本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートは、前記レンズ基材の一面上にパターン層の形態で備えられてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記グラフェンシートは、眼球の瞳孔に対応する領域のレンズ基材上にパターン層の形態で備えられてもよい。具体的には、前記グラフェンシートは、前記レンズ基材の中央部にパターニングされ、使用者の瞳孔に流入する電磁波を遮蔽することができる。
また、本明細書の一実施態様によれば、前記グラフェンシートは、眼球の虹彩に対応する領域のレンズ基材上にパターン層の形態で備えられてもよい。具体的には、前記グラフェンシートは、前記レンズ基材の瞳孔周辺部（虹彩）に対応する領域にパターニングされ、使用者の視認性を高めながら、瞳孔周辺部に流入する電磁波を遮蔽することができる。
さらに、必要に応じて、前記グラフェンシートは、多様な形状のパターン層の形態で備えられてもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層の面抵抗値は、１０Ω／□以上５０ｋΩ／□以下であってもよい。具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記機能性層の面抵抗値は、１００Ω／□以上１ｋΩ／□以下、または３００Ω／□以上１ｋΩ／□以下であってもよい。また、具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記機能性層の面抵抗値は、５００Ω／□以上７００Ω／□以下であってもよい。具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記機能性層の面抵抗値は、５５０Ω／□以上６５０Ω／□以下であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性層に含まれるグラフェンシートは、曲面のレンズ基材上に備えられているにもかかわらず、平板に形成されたグラフェンシートと物性の差がほとんどない。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性コンタクトレンズの水分透過度は、３８℃で０．００１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上３ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であってもよい。具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記機能性コンタクトレンズの水分透過度は、３８℃で０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上２ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下、０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であってもよい。また、本発明の一実施態様によれば、前記機能性コンタクトレンズの水分透過度は、３８℃で０．０５ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下、または０．０６ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上０．９ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であってもよい。
前記機能性コンタクトレンズは、前記機能性層が備えられていないレンズ基材に比べて低い水分透過度を有することができる。具体的には、前記機能性コンタクトレンズは、前記範囲の低い水分透過度を有するので、眼球からの水分蒸発を効果的に防止して眼球乾燥を防止することができる。
図２は、本発明の一実施態様に係る機能性コンタクトレンズの水分蒸発抑制効果を模式的に示すものである。具体的には、図２（ａ）は、機能性層が備えられていない一般的なコンタクトレンズをつけた場合、涙または食塩水が蒸発されやすくてコンタクトレンズおよび眼球が乾燥することを示すものである。これに対し、図２（ｂ）は、機能性層が備えられた本願発明の機能性コンタクトレンズをつけた場合、涙または食塩水が容易に蒸発されず眼球が乾燥しないことを示すものである。
本発明の一実施態様によれば、前記レンズ基材は、一般的に用いられるコンタクトレンズであってもよいし、市中で販売されるコンタクトレンズを用いることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記レンズ基材は、シリコンハイドロゲル（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ＰＨＥＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（乳酸−グリコール酸）（ＰＬＧＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、またはポリビニルアセテート（ＰＶＡ）をベースとするものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記機能性コンタクトレンズは、前記機能性層上にウェアラブルデバイスが備えられたものであってもよい。前記ウェアラブルデバイスは、微細電子回路を含むディスプレイまたはセンサなどであってもよいし、前記機能性層は、前記ウェアラブルデバイスから発生する電磁波を効果的に遮断して眼球を保護することができる。
本発明の一実施態様は、前記機能性コンタクトレンズの製造方法を提供する。具体的には、本発明の一実施態様は、レンズ基材を用意するステップと、グラフェン成長支持体上にグラフェンシートを形成するステップと、前記グラフェンシート上に高分子支持層を形成するステップと、前記グラフェン成長支持体を除去するステップと、前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートを前記レンズ基材の少なくとも一面上に転写するステップとを含む前記機能性コンタクトレンズの製造方法を提供する。
本発明の一実施態様によれば、前記レンズ基材を用意するステップは、通常のコンタクトレンズを用意するものであってもよい。前記レンズ基材は、市中に流通しているコンタクトレンズを用いることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートを形成するステップは、化学気相蒸着法を利用するものであってもよい。
具体的には、本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートを形成するステップは、高温化学気相蒸着（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＲＴＣＶＤ）、誘導結合プラズマ化学気相蒸着（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＩＣＰ−ＣＶＤ）、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＬＰＣＶＤ）、常圧化学気相蒸着（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＰＣＶＤ）、金属有機化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ）、またはプラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）を利用して、前記グラフェン成長支持体上にグラフェンシートを形成するものであってもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記グラフェンシートを形成するステップは、常圧、低圧、または真空下で行われるものであってもよい。具体的には、前記グラフェンシートを形成するステップが常圧条件下で行われる場合、ヘリウム（Ｈｅ）などをキャリアガスとして用いることにより、高温で重いアルゴン（Ａｒ）との衝突によって引き起こされるグラフェンの損傷（ｄａｍａｇｅ）を最小化させることができる。また、前記グラフェンシートを形成するステップが常圧条件下で行われる場合、低費用で簡単な工程によってグラフェンシートを製造できるという利点がある。また、前記グラフェンシートを形成するステップが低圧または真空条件で行われる場合、水素を雰囲気ガスとして用い、温度を上げながら処理すれば、金属触媒の酸化した表面を還元させることにより、高品質のグラフェンシートを合成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン成長支持体の材料は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｚｒ、黄銅（ｂｒａｓｓ）、青銅（ｂｒｏｎｚｅ）、白銅（ｗｈｉｔｅ ｂｒａｓｓ）、ステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）、およびＧｅからなるグループより選択された１つ以上の金属または合金を含むことができる。前記グラフェン成長支持体が金属材質の場合、前記グラフェン成長支持体自体でグラフェンシートが形成される触媒の役割を果たすことができる。ただし、前記グラフェン成長支持体は、必ずしも金属材質である必要はなく、例えば、シリコンを使用することができる。前記グラフェン成長支持体がシリコン材質の場合、前記グラフェン成長支持体上に触媒層を形成するために、前記シリコン材質のグラフェン成長支持体を酸化させてシリコン酸化物層を形成することができる。また、前記グラフェン成長支持体は、薄膜または箔形態の金属基材であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン成長支持体は、触媒層をさらに含んでもよい。前記触媒層は、前記グラフェン成長支持体上にグラフェンシートの形成を容易にするために備えられる。前記触媒層は、材料、厚さ、および形態において、特別な制限なく使用可能である。具体的には、前記触媒層は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｚｒ、黄銅（ｂｒａｓｓ）、青銅（ｂｒｏｎｚｅ）、白銅、ステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）、およびＧｅからなるグループより選択された１つ以上の金属または合金であってもよいし、前記グラフェン成長支持体と同一であるか、異なる材料によって形成可能である。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートを形成するステップは、薄膜または箔形態の金属材質のグラフェン成長支持体を炉（ｆｕｒｎａｃｅ）に入れて、炭素ソースを含む反応ガスを供給し、常圧または常圧より低い圧力で熱処理することにより、グラフェンシートを成長させることができる。具体的には、前記グラフェンシートを形成するステップは、前記炭素ソースを気相供給しながら、３００℃〜２０００℃の温度で熱処理して、前記炭素ソースに存在する炭素成分の結合による六角形の板状構造のグラフェンシートが前記グラフェン成長支持体上に形成される。
本発明の一実施態様によれば、前記炭素ソースは、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、エタノール、アセチレン、プロパン、ブタン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン、シクロペンタジエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、およびトルエンのうちの少なくとも１種のガスを含むことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層は、前記グラフェンシートを転写するための支持体の役割を果たすことができる。具体的には、前記高分子支持層は、前記グラフェンシートが形成された後、前記グラフェン成長支持体を除去する場合、前記グラフェンシートを固定する役割を果たすことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層は、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ＰＶＣ、ポリブタジエン、ＳＢＳゴム、およびポリウレタンのうちの少なくとも１種を含むものであってもよいが、これに限るものではない。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン成長支持体を除去するステップは、エッチング溶液を用いたエッチング法、水素バブリング法、または物理的剥離法を利用して前記グラフェン成長支持体を除去するものであってもよい。ただし、これに限定されるものではなく、前記グラフェンシートの損傷なしに前記グラフェン成長支持体を除去する方法であれば適用可能である。
前記エッチング溶液は、前記グラフェン成長支持体を選択的に除去したり、前記グラフェン成長支持体を前記グラフェンシートと分離させることができる溶液であって、当業界で通常用いられるものであれば制限なく使用可能である。具体的には、前記エッチング溶液は、アンモニウムパースルフェート（ＮＨ５）２Ｓ２Ｏ８、ＨＦ、ＢＯＥ、Ｆｅ（ＮＯ３）３、塩化鉄（Ｉｒｏｎ（ＩＩＩ）Ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＦｅＣｌ３）および、ＣｕＣｌ２のうちの少なくとも１つを含む溶液であってもよいが、これに限るものではない。
本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートを前記レンズ基材の少なくとも一面上に転写するステップは、前記グラフェンシートを前記レンズ基材に付着させるものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートの転写を容易に行うために、前記レンズ基材と同一または類似の球面を有する枠に前記レンズ基材を固定した後、前記グラフェンシートを前記レンズ基材上に転写することができる。
本発明の一実施態様に係る製造方法において、前記転写するステップの後、前記グラフェンシートが備えられたレンズ基材を乾燥するステップをさらに含んでもよい。前記グラフェンシートが備えられたレンズ基材を乾燥するステップは、前記レンズ基材と前記グラフェンシートとの付着力を高める役割を果たすことできる。具体的には、前記乾燥するステップにより、前記レンズ基材と前記グラフェンシートとの間の水分を蒸発させて前記グラフェンシートと前記レンズ基材との付着力を高めることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記乾燥するステップは、前記グラフェンシートが転写されたレンズ基材を蒸留水で洗浄した後に行うものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記乾燥するステップは、５０℃以上１００℃以下の温度、１０分以上１２０分以下で行われる。具体的には、前記乾燥するステップは、６０℃以上９０℃以下の温度、１０分以上６０分以下で行われる。
本発明の一実施態様に係る製造方法において、前記転写するステップの後、前記高分子支持層を除去するステップをさらに含んでもよい。また、本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層を除去するステップは、前記グラフェンシートが備えられたレンズ基材を乾燥するステップの後に行われるものであってもよい。
具体的には、前記高分子支持層を除去するステップは、前記高分子支持層を溶解できるものの前記レンズ基材を損傷させない有機溶媒を用いるものであってもよい。具体的には、前記高分子支持層を除去するステップは、アセトンのような有機溶媒を用いて、前記レンズ基材に損傷なしに前記高分子支持層を除去するものであってもよい。前記有機溶媒は、アセトンに限定されるものではなく、前記高分子支持層を溶解できるものの前記レンズ基材を損傷させない有機溶媒であれば制限なく使用可能である。
本発明の一実施態様によれば、前記製造方法は、前記高分子支持層を除去するステップを含まなくてもよい。具体的には、前記高分子支持層は除去されず、前記グラフェンシート上に備えられる。より具体的には、前記高分子支持層は、透明高分子層であって、前記グラフェンシートを保護する保護層の役割を果たすことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートを前記レンズ基材の少なくとも一面上に転写するステップと、高分子支持層を除去するステップとを繰り返し行って、前記レンズ基材上に多層のグラフェンシートを形成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートを形成するステップは、１層以上のグラフェンシートを前記グラフェン成長支持体上に形成するものであってもよい。前記グラフェンシートを形成するステップで多層のグラフェンシートが形成された場合、これを用いて前記レンズ基材の少なくとも一面上に転写するステップを行って、前記レンズ基材上に多層のグラフェンシートを形成することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートは、多層のグラフェンシートであってもよい。具体的には、前記グラフェン成長支持体を除去するステップの後の高分子支持層上に備えられたグラフェンシートを別途のグラフェン成長支持体上に形成されたグラフェンシート上に転写し、前記グラフェン成長支持体を除去する過程を繰り返して、高分子支持層上に多層のグラフェンシートが備えられる。
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェンシートを形成するステップの後、前記グラフェンシートをパターニングするステップをさらに含んでもよい。
前記グラフェンシートをパターニングするステップは、当業界で一般的に知られた方法を制限なく使用可能である。具体的には、前記グラフェンシートをパターニングするステップは、フォトリソグラフィ工程を用いて前記グラフェンシートをパターニングするものであってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記高分子支持層を除去するステップの後、前記グラフェンシートが備えられたレンズ基材を水溶液に含浸するステップをさらに含んでもよい。これは、前記乾燥するステップの直後に前記グラフェンシートが収縮してシワが発生するのを防止したり、グラフェンシートを前記レンズ基材と密着させることができる。本発明の一実施態様によれば、前記水溶液は、蒸留水または食塩水を使用することができる。
［実施例］
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本発明の範囲が以下に述べる実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
［実施例］
グラフェン成長支持体として高純度の銅箔（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ、９９．９９％）を直径８インチの石英チューブＣＶＤにローディングした。そして、１，０００℃の雰囲気下、１５ｓｃｃｍ以下でＨ２ガスを１時間供給した後、１，０００℃の雰囲気下、１５０ｓｃｃｍでＣＨ４ガスを３０分以上供給して単層のグラフェンシートを成長させた。さらに、１５ｓｃｃｍ以下でＨ２ガスを供給して急速に冷却して、グラフェン成長支持体上に単層のグラフェンシートを形成した。
前記のように製造されたグラフェンシート上にＰＭＭＡ溶液をスピンコーティングして高分子支持層を形成した。その後、０．１Ｍのアンモニウムスルフェート溶液を用いて前記グラフェン成長支持体をエッチングして除去した後、蒸留水を用いて洗浄した。
さらに、レンズ基材として市中から入手できるコンタクトレンズ（ＩＮＴＥＲＯＪＯ、１Ｄａｙ Ｃｌａｌｅｎ）を用意し、これと類似の曲率半径を有する枠に固定させた後、前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートを前記レンズ基材に転写した。
そして、８０℃のホットプレートを用いて、前記グラフェンシートが転写されたレンズ基材を乾燥した後、アセトンを用いて前記高分子支持層を除去した。さらに、前記レンズ基材の大きさに合わせてグラフェンシートを裁断し、前記レンズ基材を枠から分離して、機能性層としてのグラフェンシートを含む機能性コンタクトレンズを製造した。
図３は、本発明の一つの実施例による製造過程を示すものである。図３に示された製造過程は、前記実施例で述べた製造過程により明確に理解できる。
［比較例１］
機能性層を備えていない、前記実施例で用いたコンタクトレンズ（ＩＮＴＥＲＯＪＯ、１Ｄａｙ Ｃｌａｌｅｎ）を、比較例によるコンタクトレンズとして用いた。
［実験例１］機能性コンタクトレンズの光透過度テスト
前記実施例による機能性コンタクトレンズの光透過度の低下の有無を確認するために、比較例１によるコンタクトレンズとの肉眼比較および波長に応じた光透過度を測定した。光透過度の測定のために、Ｎｉｋｏｎ社のＥＣＬＩＰＳＥ ＬＶ１００ＮＤ装置を用いて、波長に応じた、実施例による機能性コンタクトレンズと比較例によるコンタクトレンズの光透過度を測定した。
図４は、実施例による機能性コンタクトレンズと比較例１によるコンタクトレンズの波長に応じた光透過度を特定したグラフである。図４によれば、実施例による機能性コンタクトレンズは、機能性層が備えられているにもかかわらず、比較例１によるコンタクトレンズの光透過度と類似する水準の光透過度を示すことが分かる。
図５は、実施例による機能性コンタクトレンズと比較例１によるコンタクトレンズの肉眼観察のためのサンプルを示すものである。図５によれば、実施例による機能性コンタクトレンズは、比較例１によるコンタクトレンズと比較して、肉眼で光透過度の差を認識できないことが分かる。
そのため、実施例による機能性コンタクトレンズは、機能性層を備えているにもかかわらず優れた光透過度を有するので、使用者が着用時に一般的なコンタクトレンズと差を感じない。
［実験例２］機能性コンタクトレンズのグラフェンシートの電気的特性テスト
曲面のレンズ基材上に備えられたグラフェンシートの物性の低下の有無を確認するために、前記実施例と同様の方法により、球面のレンズ基材の代わりに平板のＰＥＴ基材上に形成されたグラフェンシート（比較例２）を用意し、実施例による機能性コンタクトレンズのグラフェンシートとの電気的特性を比較した。
具体的には、前記実施例による機能性コンタクトレンズのグラフェンシートと平板のＰＥＴ基材上に形成されたグラフェンシートそれぞれに電極を形成し、４針法ナノ電圧計（４−ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｂｅ ｎａｎｏｖｏｌｔｍｅｔｅｒ；Ｋｅｉｔｈｌｅｙ６２２１）を用いて面抵抗を測定した。
図６は、実験例２による面抵抗値を示すものである。具体的には、図５によれば、実施例による機能性コンタクトレンズの面抵抗値は、比較例２によるグラフェンシートの面抵抗値と大して差を示さないことが分かる。これによって、曲面のレンズ基材上にグラフェンシートを備えた実施例による機能性コンタクトレンズのグラフェンシートは、物性の低下がほとんどないことを確認することができる。
［実験例３］機能性コンタクトレンズの電磁波遮蔽テスト
前記実施例による機能性コンタクトレンズの電磁波遮蔽性能を確認するために、卵白を１滴おき、これを覆えるポリプロピレン材質の透明な曲面カバー上に、実施例による機能性コンタクトレンズと比較例１によるコンタクトレンズをそれぞれ付着させた後、２．４５ＧＨｚの電磁波を発生する電子レンジで１２０Ｗ、約５０秒間電磁波に露出させた。
図７は、実験例３による電磁波遮蔽性能を確認するために用意したサンプルの断面を模式的に示すものである。具体的には、図７は、シリコンウエハ上に卵白を覆える透明な曲面カバーを用意した後、実施例による機能性コンタクトレンズと比較例１によるコンタクトレンズを付着させた断面を示すものである。
図８は、実験例３による電磁波露出後の実施例および比較例１の結果を示すものである。具体的には、実施例による機能性コンタクトレンズの内部に位置した卵白の場合、電磁波による加熱がほとんど行われず透明な状態を維持することを確認することができる。これに対し、比較例１によるコンタクトレンズの内部に位置した卵白の場合、電磁波による加熱によって完全に熟して不透明状態になっていることを確認することができる。
この結果によって、実施例による機能性コンタクトレンズは、外部から流入する電磁波を効果的に遮断することが分かる。
［実験例４］機能性コンタクトレンズの水分透過テスト
前記実施例による機能性コンタクトレンズの水分透過程度を確認するために、実施例による機能性コンタクトレンズおよび比較例１によるコンタクトレンズそれぞれを用いて、蒸留水の入った瓶の入口を密封した。そして、それぞれの瓶を３８℃の雰囲気で７日間放置し、瓶内部の蒸留水の減少量を測定した。
図９は、実験例４による水分透過テストの結果を示すものである。具体的には、図９によれば、機能性層を備えていないコンタクトレンズで密封された瓶の場合、７日経過した後の水分減少量は０．８２６８ｇであり、実施例による機能性コンタクトレンズで密封された瓶の場合、７日経過した後の水分減少量は０．５５３５ｇであった。すなわち、実施例による機能性コンタクトレンズで密封された瓶の場合、比較例１によるコンタクトレンズを用いた場合に比べて、時間経過による瓶内部の水分減少量が確実に少ないことが分かる。
図１０は、実施例による機能性コンタクトレンズと比較例１によるコンタクトレンズの水分透過度を測定したデータを示すものである。図１０によれば、実施例による機能性コンタクトレンズは、機能性層によって水分透過度が、比較例１によるコンタクトレンズより低いことを確認することができる。これによって、実施例による機能性コンタクトレンズを使用者がつけた場合、眼球からの水分蒸発を防止できることを容易に予想することができる。
前記水分透過度は、図９による水分減少量のデータの平均および標準偏差を用いて導出された値である。具体的には、前記水分透過度は、コンタクトレンズで密封された瓶を３８℃の雰囲気で７日間放置した場合の水分変化量を、瓶の入口の面積における日単位の水分変化量で計算した値である。
前記実験例を通して確認できるように、本発明に係る機能性コンタクトレンズは、優れた電磁波遮蔽性能を実現し、これによって、使用者の眼球を電磁波から効果的に保護することができる。さらに、本発明に係る機能性コンタクトレンズは、眼球からの水分蒸発を効果的に抑制して眼球乾燥を防止することができ、曲面のレンズ基材上にグラフェンシートを備えてもグラフェンシートの物性の低下がほとんど発生しないことが分かる。また、本発明に係る機能性コンタクトレンズは、機能性層を備えているにもかかわらず、光透過度の低下を最小化して、使用者が着用時に一般的なコンタクトレンズとの光透過度の差を感じられないという利点がある。

Claims (15)

  1. 眼球につけられるように曲面の球面を有するレンズ基材と、
    前記レンズ基材の少なくとも一面上に備えられ、グラフェンシートを含む機能性層とを含む機能性コンタクトレンズ。
  2. 前記機能性層は、前記レンズ基材の外側面に備えられるものである、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  3. 前記機能性層は、１層以上１０層以下のグラフェンシートを含むものである、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  4. 前記グラフェンシートは、前記レンズ基材の一面上に全面層の形態で備えられるものである、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  5. 前記グラフェンシートは、前記眼球の瞳孔に対応する領域、または眼球の虹彩に対応する領域のレンズ基材上にパターン層の形態で備えられるものである、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  6. 前記機能性層は、外部から流入する電磁波を吸収または反射するものである、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  7. 前記機能性コンタクトレンズの水分透過度は、３８℃で０．００１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上３ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  8. 前記機能性層の面抵抗値は、１０Ω／□以上５０ｋΩ／□以下である、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  9. 前記機能性層の５５０ｎｍの波長における光透過度は、５０％以上９８％以下である、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  10. 前記レンズ基材は、シリコンハイドロゲル（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）（ＰＨＥＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ（乳酸−グリコール酸）（ＰＬＧＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、またはポリビニルアセテート（ＰＶＡ）をベースとするものである、請求項１に記載の機能性コンタクトレンズ。
  11. レンズ基材を用意するステップと、
    グラフェン成長支持体上にグラフェンシートを形成するステップと、
    前記グラフェンシート上に高分子支持層を形成するステップと、
    前記グラフェン成長支持体を除去するステップと、
    前記高分子支持層上に備えられた前記グラフェンシートを前記レンズ基材の少なくとも一面上に転写するステップとを含む、
    請求項１に記載の機能性コンタクトレンズの製造方法。
  12. 前記転写するステップの後、前記高分子支持層を除去するステップをさらに含むものである、請求項１１に記載の機能性コンタクトレンズの製造方法。
  13. 前記高分子支持層を除去するステップの後、前記グラフェンシートが備えられたレンズ基材を水溶液に含浸するステップをさらに含むものである、請求項１２に記載の機能性コンタクトレンズの製造方法。
  14. 前記グラフェンシートを形成するステップは、化学気相蒸着法を利用するものである、請求項１１に記載の機能性コンタクトレンズの製造方法。
  15. 前記転写するステップの後、前記グラフェンシートが備えられたレンズ基材を乾燥するステップをさらに含むものである、請求項１１に記載の機能性コンタクトレンズの製造方法。
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