JP2022504163A - 多層光学フィルム及びそれを含む物品 - Google Patents
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Abstract
Description
X-R1-NH-C(NH)-NH-C(NH)-NH-R2-NHC(NH)-NH-C(NH)-NH-R3-X
R1R2NR3R4+X-
式中、R1及びR2は、C1~C18直鎖又は分岐アルキル鎖であり、少なくとも1つのR1又はR2が、利用可能な位置でN、O、又はSと置換され得るC8~C18直鎖又は分岐アルキル鎖であるという条件で、アラルキル(alkaryl)鎖は、利用可能な位置でN、O、又はSと置換され得る。R3及びR4は、C1~C6アルキル基である。R3及びR4はまた、環(例えば、第四級アンモニウム基の窒素を有するピリジン環)を形成してもよい。Xは、アニオン、好ましくはハライド、最も好ましくはCl-又はBr-である。他のアニオンとしては、メトスルフェート、エトスルフェート、及びリン酸塩が挙げられ得る。このクラスの好ましい化合物としては、モノアルキルトリメチルアンモニウム塩、モノアルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、塩化ベンズエトニウム、及びオクテニジンが挙げられる。
例示的実施形態
1A. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムであって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、100~280(いくつかの実施形態では、180~280、又は更には200~280)nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射紫外(UV)光(すなわち、100以上400nm未満の範囲の波長を有する任意の光)の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射する、多層光学フィルム。
2A. 222nm、254nm、265nm、又は275nmのうちの少なくとも1つで、90%を超えるUV反射率を有する、例示的実施形態1Aの多層光学フィルム。
3A. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、400以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、400~750(いくつかの実施形態では、400~700、又は更には500~700)nmの波長範囲において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85又は更には少なくとも90)パーセントである、前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルム。
4A. 20ナノメートル未満(いくつかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)にわたり10~90パーセントの透過率の範囲のUV透過帯域端を有する、前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルム。
5A. 少なくとも第1の光学層が、少なくとも1つのポリエチレンコポリマーを含み、第2の光学層が、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンを含むコポリマー、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンを含むコポリマー、又はペルフルオロアルコキシアルカンのうちの少なくとも1つを含む、前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルム。
6A. 少なくとも第1の光学層が、チタニア、ジルコニア、酸窒化ジルコニウム、ハフニア、又はアルミナのうちの少なくとも1つを含み、第2の光学層が、シリカ、フッ化アルミニウム、又はフッ化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルム。
7A. 254nmで少なくとも151,108,800mJ/cm2のUV-C光に曝露した後に、UV-C光吸収が増加しない、前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルム。
8A. 目に見えるほどひび割れることなく、直径が1m以下(いくつかの実施形態では、75cm、50cm、25cm、10cm、5cm以下、又は更に1cm以下)のロッドの周囲に巻き付けることができる、前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルム。
1B. 前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルムを含むUV-Cシールド。
2B. 広範な群の又は標的の微生物を固定化するためのタンパク質結合又は機能化プローブのうちの少なくとも1つを有する主表面を有する、例示的実施形態1BのUV-Cシールド。
3B. 前述のいずれかのB例示的実施形態を含むグラフィックフィルム。
4B. 前述のいずれかのB例示的実施形態を含むUV-C食品調製装置。
1C. 前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルムを含む多孔質膜。
1D. 前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルムを含むメカニカルフィルタ。
2D. 前述のいずれかのD例示的実施形態を含むUV-C空気濾過装置。
3D. 前述のいずれかのD例示的実施形態を含むUV-C創傷消毒装置。
1E. 前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルムを含むUV-C光コリメータ。
2E. 広範な群の又は標的の微生物を固定化するためのタンパク質結合又は機能化プローブのうちの少なくとも1つを有する主表面を有する、例示的実施形態1EのUV-C光コリメータ。
1F. 前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルムを含むUV-C集光器。
1G. 前述のいずれかのA例示的実施形態の多層光学フィルムを含むUV-C消毒装置。
1H. フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含むUVシールドであって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、320nm以上400nm未満の波長反射帯域幅における少なくとも30ナノメートル波長範囲にわたって入射UV光の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射する、UVシールド。
2H. 325nm、365nm、又は385nmのうちの少なくとも1つで、90%を超えるUV反射率を有する、例示的実施形態1HのUVシールド。
3H. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、400以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、400~750(いくつかの実施形態では、400~700、又は更には500~700)nmの波長範囲において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85又は更には少なくとも90)パーセントである、前述のいずれかのH例示的実施形態のUVシールド。
4H. 20ナノメートル未満(いくつかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)にわたり10~90パーセントの透過率の範囲のUV透過帯域端を有する、前述のいずれかのH例示的実施形態のUVシールド。
5H. 少なくとも第1の光学層が、チタニア、ジルコニア、酸窒化ジルコニウム、ハフニア、又はアルミナのうちの少なくとも1つを含み、第2の光学層が、シリカ、フッ化アルミニウム、又はフッ化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、前述のいずれかのH例示的実施形態のUVシールド。
1I. フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含むUVシールドであって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、280nm以上320nm未満の波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射UV光の少なくとも50パーセントを合計で反射する、UVシールド。
2I. 300nmで90%を超えるUV反射率を有する、例示的実施形態1IのUVシールド。
3I. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、400以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、400~700(いくつかの実施形態では、400~700、又は更には500~700)nmの波長範囲において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85又は更には少なくとも90)パーセントである、前述のいずれかのI例示的実施形態のUVシールド。
4I. 20ナノメートル未満(いくつかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)にわたり10~90パーセントの透過率の範囲のUV透過帯域端を有する、前述のいずれかのI例示的実施形態のUVシールド。
5I. 少なくとも第1の光学層が、チタニア、ジルコニア、酸窒化ジルコニウム、ハフニア、又はアルミナのうちの少なくとも1つを含み、第2の光学層が、シリカ、フッ化アルミニウム、又はフッ化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、前述のいずれかのI例示的実施形態のUVシールド。
1J. フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含むUVシールドであって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、100以上280(いくつかの実施形態では、180~280、200~280、又は更には200~280)nm未満の波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射UV光の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射する、UVシールド。
2J. 222nm、254nm、265nm、又は275nmのうちの少なくとも1つで、90%を超えるUV反射率を有する、例示的実施形態1JのUVシールド。
3J. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、400以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、400~750(いくつかの実施形態では、400~700、又は更には500~700)nmの波長範囲において50超(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、前述のいずれかのJ例示的実施形態のUVシールド。
4J. 20ナノメートル未満(いくつかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)にわたり10~90パーセントの透過率の範囲のUV透過帯域端を有する、前述のいずれかのJ例示的実施形態のUVシールド。
5J. 少なくとも第1の光学層が、チタニア、ジルコニア、酸窒化ジルコニウム、ハフニア、又はアルミナのうちの少なくとも1つを含み、第2の光学層が、シリカ、フッ化アルミニウム、又はフッ化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、前述のいずれかのJ例示的実施形態のUVシールド。
6J. 抗菌剤を含む、前述のいずれかのJ例示的実施形態のUVシールド。
7J. 表面構造(例えば、細菌の付着を低減又は防止する表面構造)を含む、前述のいずれかのJ例示的実施形態のUVシールド。
8J. 例示的実施形態1J~7JのいずれかのUV-Cシールドを備えるUV-C消毒装置。
9J. 例示的実施形態1J~7JのいずれかのUV-Cシールドを含む多孔質膜。
10J. 例示的実施形態1J~7JのいずれかのUV-Cシールドを含むメカニカルフィルタ。
11J. 広範な群の又は標的の微生物を固定化するためのタンパク質結合又は機能化プローブのうちの少なくとも1つを有する主表面を有する、例示的実施形態1J~7JのいずれかのUV-Cシールド。
12J. 前述のいずれかのJ例示的実施形態を含むUV-C集光器。
1K. フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む青色光シールドであって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、少なくとも400nm~500nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射する、青色光シールド。
2K. 450nmで90%を超える青色光反射率を有する例示的実施形態1Kの青色光シールド。
3K. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、550以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、少なくとも500~750(いくつかの実施形態では、少なくとも500~700、又は更には少なくとも550~700)nmの波長反射帯域幅において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、前述のいずれかのK例示的実施形態の青色光シールド。
4K. 20ナノメートル未満(いくつかの実施形態では、15ナノメートル未満、又は更には10ナノメートル未満)にわたり10~90パーセントの透過率の範囲の光透過帯域端(すなわち、反射から透過への移行)を有する、前述のいずれかのK例示的実施形態の青色光シールド。
5K. 少なくとも第1の光学層が、チタニア、ジルコニア、酸窒化ジルコニウム、ハフニア、又はアルミナのうちの少なくとも1つを含み、第2の光学層が、シリカ、フッ化アルミニウム、又はフッ化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、前述のいずれかのK例示的実施形態の青色光シールド。
6K. 前述のいずれかのK例示的実施形態の青色光シールドを備える青色光硬化装置。
1L. フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む青色光コリメータであって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400ナノメートル~500ナノメートルの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500ナノメートル~750ナノメートルの波長範囲における30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって30パーセントを超える、青色光コリメータ。
2L. 例示的実施形態1Lの青色光コリメータを備える青色光硬化装置。
1M. フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む青色光集光器であって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400ナノメートル~500ナノメートルの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500ナノメートル~750ナノメートルの波長範囲における30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって30パーセントを超える、青色光集光器。
2M. 例示的実施形態1Mの青色光集光器を備える青色光硬化装置。
1N. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光シールドを備える青色光硬化装置であって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600(いくつかの実施形態では、400~550、又は更には少なくとも400~500)nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光(すなわち、400以上500nm未満の範囲の波長を有する任意の光)の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、550以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、500~750(いくつかの実施形態では、少なくとも500~700、又は更には少なくとも550~700)nmの波長反射帯域幅において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、青色光硬化装置。
1O. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光コリメータを備える青色光硬化装置であって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600(いくつかの実施形態では、400~550、又は更には少なくとも400~500)nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光(すなわち、400以上500nm未満の範囲の波長を有する任意の光)の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、550以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、500~750(いくつかの実施形態では、500~700、又は更には少なくとも550~700)nmの波長反射帯域幅において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、青色光硬化装置。
1P. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光集光器を備える青色光硬化装置であって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600(いくつかの実施形態では、400~550、又は更には400~500)nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光(すなわち、400以上500nm未満の範囲の波長を有する任意の光)の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、550以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、500~750(いくつかの実施形態では、500~700、又は更には550~700)nmの波長反射帯域幅において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、青色光硬化装置。
1Q. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光コリメータを備える青色光消毒装置であって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600(いくつかの実施形態では、400~550、又は更には400~500)nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光(すなわち、400以上500nm未満の範囲の波長を有する任意の光)の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、550以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、少なくとも500~750(いくつかの実施形態では、少なくとも500~700、又は更には550~700)nmの波長反射帯域幅において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、青色光消毒装置。
1R. 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光集光器を備える青色光消毒装置であって、第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600(いくつかの実施形態では、400~550、又は更には400~500)nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光(すなわち、400以上500nm未満の範囲の波長を有する任意の光)の少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)パーセントを合計で反射し、少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光(すなわち、550以上750nm未満の範囲の波長を有する任意の光)透過率が、少なくとも500~750(いくつかの実施形態では、少なくとも500~700、又は更には550~700)nmの波長反射帯域幅において少なくとも30(いくつかの実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)(いくつかの実施形態では、55、60、65、70、75、80、85超、又は更には90超)パーセントである、青色光消毒装置。
UV-C寿命は、Atlantic Ultraviolet Corporation(Hauppauge,NY)によって製造された118V RRD-30-8S殺菌器具を有するアルミニウム製の筐体を用いて判定した。器具には、8つの高出力インスタントスタート254nmUV-Cランプが含まれる。圧縮空気をランプの長さ全体にわたって124kPa(18psi)の圧力で流して、一定の温度を維持し、温度によるランプ出力強度の損失を最小限に抑えた。試験サンプルを、分光光度計(Shimadzu(Kyoto,Japan)から商品名「SHIMADZU 2550 UV-VIS」で入手)を使用して吸光度測定を行うために適切なサイズの窓を含むアルミニウムスライド上に装着した。連続露光を離散時間間隔で行い、100時間毎に吸光度測定のために取り外し、露光チャンバに戻した。サンプルを、実験期間中、制御されたランプからの高さ及びランプに沿った距離で、試験チャンバ内に配置した。UV放射計(OPSYTECH Corporation(Makati City,Philippines)から商品名「UVPAD」で入手)を、露光プロセス中100時間毎にUV(具体的にはUV-C)照射量及び線量データを収集するために、試験サンプルと並べてチャンバ内に配置した。
フルオロポリマー(Dyneon(Oakdale,MN)から商品名「THV815GZ」で入手可能)を、40mmの二軸押出成形機及びフラットフィルム押出ダイを用いて、21℃(70°F)に冷却されたフィルムキャスティングホイール上に押し出して、100マイクロメートル厚のフルオロポリマー(「THV815」)フィルムを作製した。フルオロポリマー(「THV815」)フィルムのフィルム吸光度スペクトルを、UV-C寿命試験に従って測定し、初期スペクトル41を図4に示した。次に、フルオロポリマー(「THV815」)フィルムを、UV-C寿命試験方法に記載されている254nmの光に1588時間、総線量105,108,800mj/cm2で曝露した。曝露後、フルオロポリマー(「THV815」)フィルムの吸光度スペクトルを、UV-C寿命試験に従って再び測定し、吸光度スペクトル42を図4に示した。
Berremanアルゴリズムを用いた4×4マトリックス法を使用して、屈折率の異なる材料の層界面によって生じる強め合う干渉及び弱め合う干渉のスペクトルをモデル化した。Berreman4×4マトリックス法は、The Journal of the Optical Society of America(62巻、4号、1972年4月)及びThe Journal of Applied Physics(85巻、6号、1999年3月)に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。この光学モデルの入力パラメータは、個々の層屈折率、層の厚さ、層の数、並びに左帯域エッジ及び右帯域エッジを含む反射帯域幅であった。Berreman法は、各層界面で反射した光の割合及び各層界面を透過した光の割合を算出し、反射スペクトル及び透過スペクトルを出力する。Berreman法を使用して、図5に示される反射率スペクトル50を、HfO2高屈折率層及びSiO2低屈折率層の10個の交互の光学層を有するUV-C多層光学フィルムの254nmのピーク反射率目標について計算した。
例2に記載されたBerreman法を使用して、図6に示される反射率スペクトル61を、HfO2高屈折率層及びSiO2低屈折率層の11個の交互の光学層を有する多層光学フィルムの222nmの反射率スペクトル中央値目標について計算した。反射率スペクトル62は、同じ多層光学層について計算したものであったが、反射率スペクトル中央値目標が254nmについて計算したものであった。反射率スペクトル63は、同じ多層光学層について計算したものであったが、反射率スペクトル中央値目標が265nmについて計算したものであった。反射率スペクトル64は、同じ多層光学層について計算したものであったが、反射率スペクトル中央値目標が275nmについて計算したものであった。
例2に記載されたBerreman法を使用して、図7に示される反射率スペクトル71を、ZrON高屈折率層及びSiO2低屈折率層の14個の交互の光学層を有する多層光学フィルムの法線入射光角度(0°)で254nmの中央反射率目標について計算した。反射率スペクトル72は、同じ多層光学層について計算したものであったが、入射光角度が10°について計算したものであった。反射率スペクトル73は、同じ多層光学層について計算したものであったが、入射光角度が20°について計算したものであった。反射率スペクトル74、同じ多層光学層について計算したものであったが、入射光角度が30°について計算したものであった。反射率スペクトル75は、同じ多層光学層について計算したものであったが、入射光角度が40°について計算したものであった。
図8を参照すると、放物線状反射光学素子82を有する光コリメータ80が示されている。光コリメータは、点光源からの光をコリメートするように設計することができ、放物線状(楕円形)反射光学素子を使用してコリメート(集束)することができる。主要な要件は、光源が光学素子の焦点付近に位置すること、及び光源が光学素子のサイズと比較して比較的小さいことである。3175マイクロメートル(125ミル)の厚さを有する254mm×254mm(PETG)シート(Eastman(Kingsport,TN)から商品名「SPECTAR 14471」で入手)を放物線状光学素子に熱成形した。ほとんどの用途において、光学素子は、発光ダイオード(LED)アレイの断面積及び光学素子の空間の許容量などの実際の考慮事項に合せて設計する必要がある。供給源の直径Ds(1Dの幅)並びに高さHv及び直径Dv(1Dの幅)からなる設計容積を所与として、ほぼ最適な放物線状反射体の形状の式を導出することが可能である。
y=a*(x+b)2+オフセット
式中、a=Hv/((Dv/2)2-(Ds/2)2)、b=-Dv/2、及びオフセット=-a*(Ds/2)2であり、
Hv及び/又はDvは、放物線の焦点が、光源の位置と一致するように選択され、これは、以下を選択することにより達成される:
Hv=((Dv/2)2-(Ds/2)2)/Ds。
シータ=+/-atan((Dv/2+Ds/2)/Hv)。
下記のように作製した青色光反射フィルムを、光学的に透明な接着剤(3M Company(St.Paul,MN)から商品名「OCA8171」で入手)を用いて放物線状光学素子に積層した。青色光反射フィルム光学素子は、ポリエチレンテレフタレート(PET)(Eastman Chemical(Kingsport,TN)から商品名「EASTAPAK 7452」で入手)で作製された第1の光学層と、コポリエチルメチルメタクリレート(CoPMMA)(Plaskolite(Columbus,OH)から商品名「CP63」で入手)を含む第2の光学層と、から構成された多層光学フィルムを含んでいた。PET及びCoPMMAを多層溶融マニホールド(フィードブロック)を通して共押出して、275層の光学積層体を形成した。この青色光反射光学素子の層厚さプロファイル(層厚値)は、ほぼ線形プロファイルになるように調整され、最も薄い層が、450nmの光に対して約1/4波長の光学的厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有するように調整され、0°入射光角度(法線角)で反射を測定した場合、550nmの光に対して約1/4波長の光学的厚さになるように調整した最も厚い層に進むようになっていた。層厚さプロファイルは、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,783,349号(Neavinら)に記載の軸方向ロッド装置を使用して、改善されたスペクトル特性を、原子間力顕微鏡技術で得られた層プロファイル情報と組み合わせて提供するように調整された。Lambda900分光光度計を用いて60°入射光角度で測定した場合、反射帯域は、左にシフトして、400nm~500nmの波長を反射した。青色LED81のアレイは、青色光コリメータの上部に配置される5.0mmの千鳥状間隔を有する80個の450nm LED(商品名「ZES」でModel LXZ2-PR02としてLumileds(Schiphol,Netherlands)から入手)を用いて作製した。LEDアレイに熱フィン83を取り付けて、LEDによって生成された熱を除去した。青色光コリメータを用いずに測定を行った後、青色光コリメータを定位置で用いて、青色LEDアレイから5.1cm(2インチ)離れた配置にある線量計(「PM100D測定器」を用いた商品名「S121Cセンサ」でThor Labs(Dachau/Munich,Germany)から入手)を使用して繰り返し測定した。青色光の線量は、青色光コリメータが定位置にある状態では76%高いことが測定された。
UV-Cミラーを、HfO2を含む第1の光学層とSiO2を含む第2の光学層とを有する無機光学積層体を、100マイクロメートル(4ミル)の厚さのフルオロポリマーフィルム(Nowofol(Siegsdorf,Germany)から商品名「NOWOFLON THV815」で入手)に蒸気コーティングすることによって作製した。より具体的には、HfO2とSiO2の交互の層で構成され、254nmでピーク反射率を有するように設計された薄膜積層体のコーティングを、層1のHfO2を30.00nmでコーティングすることによって開始した。電子ビーム蒸着では、ハース4個の蒸着源を使用した。各ハースは円錐形状であり、体積17cm3のHfO2塊を充填した。磁気的に偏向した高電圧電子ビームは、ビームのフィラメント電流を事前プログラムされた方法で着実に増加させながら、材料表面にわたってラスタ走査された。事前プログラムされた工程が完了すると、HFO2表面は、蒸着温度である、約2500℃に加熱され、供給源シャッタが開き、HfO2蒸気流束が、供給源からコサイン状分布で出て、供給源の上方の基材材料上で凝縮した。コーティングの均一性を向上させるために、基材ホルダは蒸着中に回転した。所定のコーティング厚(30.00nm)に達すると、フィラメント電流が遮断され、シャッタが閉じて、HfO2材料が冷却された。層2については、蒸着源は、その後、SiO2の塊を含むハースまで回転され、同様の事前プログラムされた加熱プロセスが開始した。ここで、SiO2表面温度は、供給源シャッタが開いたときに約950℃であり、所定のコーティング厚(45.02nm)に達すると、フィラメント電流が遮断され、シャッタが閉じて、HfO2材料が冷却された。この段階的プロセスは、合計13層に達するまで、層毎に継続された。得られたピーク反射率を分光光度計(SHIMADZU(Kyoto,Japan)から商品名「Shimadzu 2550 UV-VIS」で入手)を用いて測定し、254nmで99%であることが分かった。
PETGシート(「SPECTAR 14471」)を、図9に示される放物線状光学素子に成形する。UV-C光反射光学素子は、光学的に透明な接着剤(3M Company(St.Paul,MN)から商品名「OCA8171」で入手可能)を用いて放物線状光学素子に積層することができる。UV-C光反射光学素子は、PVDF(フッ化ポリビニリデン)(3M DYNEON(St.Paul,MN)から商品名「PVDF 6008」で入手可能)で作製された第1の光学層と、フルオロポリマー(3M DYNEON(St.Paul,MN)から商品名「THV815GZ」で入手可能)を含む第2の光学層とを含む多層光学フィルムを含む。PVDF(「PVDF 6008」)及びフルオロポリマー(「THV815GZ」)を多層溶融マニホールドを通して共押出して、600層の光学積層体を形成することができる。このUV-C光反射光学素子の層厚さプロファイル(層厚値)は、ほぼ線形プロファイルになるように調整されることができ、最も薄い層が、240nmの光に対して約1/4波長の光学的厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有するように調整され、反射が0°入射光角度(法線角)で測定される場合に320nmの光に対して約1/4波長の光学的厚さになるように調整された最も厚い層に進むようになっている。60°入射光角度で測定した場合、反射帯域は、左にシフトして、190nm~260nmの波長を反射する。
PETGシート(Eastman(Kingsport,TN)から商品名「SPECTAR 14471」で入手可能)は、図9に示す放物線状光学素子90に熱成形することができる。集光器は、光源が楕円の一方の焦点にあり、標的が楕円の他方の焦点にある状態でその楕円の一部分から生成された回転面を利用して、設計することができる。一方の焦点にある光源は、楕円の最も近い頂点に向かって照射する。回転面を生成するために使用される楕円の一部分は、光源での通径と光源に最も近い頂点とによって画定される部分である。通径は、集光器が光源からの光の大部分を収集できるように、光源よりも大きい必要がある。光源及び標的が点である場合、光源からの全ての光が標的に収集されることになる。光源はLEDのアレイであり、標的は領域であるため、Ray Tracingソフトウェア(例えば、Breault Research(Tucson,AZ)から商品名「ASAP」で入手可能)を使用して、楕円の焦点を中心としたランバートLEDのアレイから放射される光線の分布を追跡することができる。楕円の主軸及び偏心は、LEDによって放出されるエネルギーの最大量が標的表面に入射するように最適化される。
UV-Cミラーを、ZrONを含む第1の光学層とSiO2を含む第2の光学層とを有する無機光学積層体を100マイクロメートル(4ミル)の厚さのフルオロポリマーフィルム(Nowofol(Siegsdorf,Germany)から商品名「NOWOFLON THV815」で入手可能)にスパッタコーティングすることによって作製することができる。高屈折率材料としてZrON、低屈折率材料としてSiO2を使用して、UV透過性フィルムを連続的ロール・ツー・ロール(R2R)方式でコーティングすることができる。光学設計は、その2つの材料の1/4波長の厚さの層を交互に配置し、200nmで反射を開始し、層の厚さの勾配をつけて、300nmで反射を終了するように調整している。222nmで屈折率2.25を有するZrONについて、物理的厚さ目標は24.66nmであった。ここで、屈折率1.49のアルミニウムドープシリコンスパッタターゲットからスパッタされたSiO2の場合、目標厚さは37.23nmである。層1のZrONは、アルゴン、酸素、及び窒素のガス混合物中の純粋なジルコニウムスパッタターゲットからDCスパッタすることができる。アルゴンが主要なスパッタリングガスであるのに対し、酸素と窒素のレベルは、透明性、低吸収率、高屈折率を実現するように設定されている。フィルムロールの輸送は最初は所定の速度で開始し、スパッタ源の出力は、最大運転出力まで上昇し、続いて反応性ガスが導入された後、定常状態になる。スパッタ源は、コーティング中のフィルムに直交し、かつそれよりも幅広い。コーティングされたフィルムが所望の長さに達すると、反応性ガスをゼロに設定し、ターゲットをスパッタして、純粋なZr表面状態にした。次に、フィルム方向を反転させ、スパッタターゲットのシリコン(アルミニウムドープ)回転対には、アルゴンスパッタリング雰囲気中でAC周波数(40kHz)電力が印加される。定常状態に達すると、酸素反応性ガスが、透明性及び低屈折率をもたらすために導入される。所定のプロセス設定及びライン速度で、第2の層が、層1がコーティングされた長さにわたってコーティングされる。スパッタ源は、コーティング中のフィルムに直交し、かつそれよりも幅広い。コーティングされたフィルムが所望の長さに達した後、反応性酸素を除去し、ターゲットをアルゴン中でスパッタし、純粋なシリコン(アルミニウムドープ)表面状態にする。この段階的プロセスは、合計13層に達するまで、層毎に継続される。結果として得られるピーク反射率は、分光光度計(「SHIMADZU 2550 UV-VIS」)を用いて測定したとき、222nmで99%であると予想される。
PETGシート(Eastman(Kingsport,TN)から商品名「SPECTAR 14471」で入手可能)は、例示的光集光器設計である図9に示す放物線状光学素子90に熱成形することができる。集光器は、光源が楕円の一方の焦点にあり、標的が楕円の他方の焦点にある状態でその楕円の一部分から生成された回転面を利用して、設計することができる。一方の焦点にある光源は、楕円の最も近い頂点に向かって照射する。回転面を生成するために使用される楕円の一部分は、光源での通径と光源に最も近い頂点とによって画定される部分である。通径は、集光器が光源からの光の大部分を収集できるように、光源よりも大きい必要がある。光源及び標的が点である場合、光源からの全ての光が標的に収集されることになる。光源はLEDのアレイであり、標的は領域であるため、Ray Tracingソフトウェア(例えば、Breault Research(Tucson,AZ)から商品名「ASAP」で入手可能)を使用して、楕円の焦点を中心としたランバートLEDのアレイから放射される光線の分布を追跡することができる。楕円の主軸及び偏心は、LEDによって放出されるエネルギーの最大量が標的表面に入射するように最適化される。例5に記載の青色光ミラーフィルム又は例6に記載のUV-Cミラーフィルムを、熱成形された楕円形集光器の形状に積層して、青色光集光器又はUV-C集光器を形成することができる。
図10に示す例示的な歯科用硬化装置1000は、青色光歯科用充填物硬化装置1001を例5に記載されるように作製された可視光透過性青色シールド1002と組み立てて作製することができる。
図11に示すダスクマスク1100は、例5に記載のように作製された可視光透過性青色光シールド1102をダスクマスク1101に取り付けて作製することができる。
図12に示すフェイスシールド1200は、例5に記載のように作製された可視光透過性青色光シールド1202をフェイスシールドサポートヘッドバンド1201に取り付けて作製することができる。
Claims (16)
- 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムであって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、100ナノメートル~280ナノメートルの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射紫外光の少なくとも30パーセントを合計で反射する、多層光学フィルム。
- 少なくとも前記複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、400ナノメートル~750ナノメートルの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって30パーセントを超える、請求項1に記載の多層光学フィルム。
- 前記少なくとも第1の光学層が、少なくとも1つのポリエチレンコポリマーを含み、前記第2の光学層が、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びフッ化ビニリデンを含むコポリマー、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンを含むコポリマー、又はペルフルオロアルコキシアルカンのうちの少なくとも1つを含む、請求項1又は2に記載の多層光学フィルム。
- 前記少なくとも第1の光学層が、チタニア、ジルコニア、酸窒化ジルコニウム、ハフニア、又はアルミナのうちの少なくとも1つを含み、前記第2の光学層が、シリカ、フッ化アルミニウム、又はフッ化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の多層光学フィルム。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の多層光学フィルムを含む、UV-Cシールド。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の多層光学フィルムを含む、UV-C光コリメータ。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の多層光学フィルムを含む、UV-C集光器。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の多層光学フィルムを含む、UV-C消毒装置。
- フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む紫外線シールドであって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、320ナノメートル以上400ナノメートル未満の波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射紫外光の少なくとも30パーセントを合計で反射する、紫外線シールド。
- フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む紫外線シールドであって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、280ナノメートル以上320ナノメートル未満の波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射紫外光の少なくとも30パーセントを合計で反射する、紫外線シールド。
- フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む紫外線シールドであって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、100ナノメートル以上280ナノメートル未満の波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射紫外光の少なくとも30パーセントを合計で反射する、紫外線シールド。
- フルオロポリマーフィルムと、少なくとも1つの無機材料を含む少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムと、を含む青色光シールドであって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400ナノメートル~500ナノメートルの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも前記複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500ナノメートル~750ナノメートルの波長範囲における30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって30パーセントを超える、青色光シールド。
- 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光シールドを備える青色光硬化装置であって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも前記複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500~750nmの波長反射帯域幅において30パーセントを超える、青色光硬化装置。
- 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光コリメータを備える青色光硬化装置であって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも前記複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500~750nmの波長反射帯域幅において30パーセントを超える、青色光硬化装置。
- 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光集光器を備える青色光硬化装置であって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも前記複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500~750nmの波長反射帯域幅において30パーセントを超える、青色光硬化装置。
- 少なくとも複数の交互の第1及び第2の光学層を含む多層光学フィルムを含む青色光コリメータを備える青色光消毒装置であって、前記第1及び第2の光学層が、0°、30°、45°、60°、又は75°の入射光角度のうちの少なくとも1つで、400~600nmの波長範囲における少なくとも30ナノメートル波長反射帯域幅にわたって入射青色光の少なくとも30パーセントを合計で反射し、少なくとも前記複数の交互の第1及び第2の光学層を通る入射可視光透過率が、500~750nmの波長反射帯域幅において30パーセントを超える、青色光消毒装置。
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