JP6659538B2 - ナノ粒子光フィルタリング方法および装置 - Google Patents
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Description
[0001]本出願は、2014年11月15日出願の「NANOPARTICLE LIGHT FILTERING METHOD AND APPARATUS」という名称の米国特許出願第14/542,564号に対する優先権を主張するものであり、同出願は、2014年11月14日出願の「NANOPARTICLE LIGHT FILTERING METHOD AND APPARATUS」という名称の米国特許出願第14/542,478号の一部継続出願であり、同出願は、2013年11月15日出願の「NANOPARTICLE LIGHT FILTERING METHOD AND APPARATUS」という名称の米国仮特許出願第61/904,861号に対する優先権およびその利益を主張するものである。上記出願はすべて、全体として参照により本明細書に組み込まれている。
[0012]本発明の例示的な実装形態の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載されており、部分的には以下の詳細な説明から明らかになり、またはそのような例示的な実装形態の実施によって学習することができる。そのような実装形態の特徴および利点は、添付の請求の範囲に特に指摘する機器および組合せによって実現および達成することができる。上記その他の特徴は、以下の詳細な説明および添付の請求の範囲からより詳細に明らかになり、または以下に記載のそのような例示的な実装形態の実施によって学習することができる。
[0042]上記のFOMの式に示すように、値FOMは、ノッチフィルタのスペクトルがメラノプシンおよびipRGCの視覚反応スペクトルにより密接に近似するにつれて増大する。フィルタリングされていない光線量Dmelan(T=1)と比較すると、フィルタを用いた場合にメラノプシン細胞が受ける光線量Dmelanが0に接近するにつれて、分子は1に接近する。逆に、可視スペクトルのうちフィルタが減衰させる部分がより小さくなるにつれて、分母は0に接近し、したがって値FOMが1より大きくなる。値FOM>1は、可視スペクトルの残り部分に対して、メラノプシン視覚反応スペクトル内の優先的なフィルタリング波長を反映している。
上式で、Fcは遠心力であり、mはコーティングの質量であり、rは回転軸からの距離であり、ωはラジアン毎秒単位の角速度である。コーティング710の厚さは、力の増大とともに減少し、したがって質量および角速度の2乗に対して減少するであろう。
[形態1]
光透過性の基材と、
ホスト材料と、
前記ホスト材料中へ組み込まれ、コーティングとして前記基材に付着された複数のナノ粒子とを含み、前記複数のナノ粒子が120nm未満の平均主要寸法を有し、
前記基材、前記ホスト材料、および前記ナノ粒子が協働して、所定の中心波長を有する減衰スペクトルを提供し、前記減衰スペクトルが前記所定の中心波長付近で100nm未満の半値全幅を有する、
光学フィルタ。
[形態2]
前記ナノ粒子が、貴金属、遷移金属、ポスト遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から選択された少なくとも1つの材料を含む、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態3]
前記貴金属が、銀、金、および白金からなる群から選択される、形態2に記載の光学フィルタ。
[形態4]
前記ナノ粒子が、球状の形状である、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態5]
前記複数のナノ粒子が、外部シェルおよび内部コアを有する少なくとも1つのコア−シェルナノ粒子を含む、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態6]
前記コア−シェルナノ粒子の前記シェルが、8nmの厚さを有する、形態5に記載の光学フィルタ。
[形態7]
前記コア−シェルナノ粒子の前記内部コアが、金属酸化物から形成される、形態5に記載の光学フィルタ。
[形態8]
前記ホスト材料中に組み込まれた前記複数のナノ粒子の少なくとも1つが、30,000〜100,000の分子量を有する、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態9]
前記複数のナノ粒子の少なくとも1つのナノ粒子が、ポリビニルピロリドンを含む凝集防止シェルを有する、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態10]
前記ホスト材料が、ポリ酢酸ビニルを含む、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態11]
前記ホスト材料が、1.5より大きい所定の屈折率を有する、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態12]
前記コーティングが、5μmより大きい厚さを有する、形態1に記載の光学フィルタ。
[形態13]
光学ノッチフィルタを製造する方法であって、
前記フィルタの所望の中心波長を決定するステップと、
前記フィルタの所望の半値全幅を決定するステップと、
複数のナノ粒子のサイズ、前記ナノ粒子の組成、およびホスト媒体の組成を変化させることによって前記フィルタを製造するステップと
を含む方法。
[形態14]
前記ナノ粒子がホスト材料中へ組み込まれており、前記フィルタを製造するステップが前記ホスト材料中の前記ナノ粒子の濃度を変化させるステップをさらに含む、形態13に記載の方法。
[形態15]
前記フィルタを製造するステップが、スピンコーティングステップをさらに含む、形態13に記載の方法。
[形態16]
前記フィルタを製造するステップが、浸漬コーティングステップをさらに含む、形態13に記載の方法。
[形態17]
前記ナノ粒子が、内側コアおよび外側シェルを有するコア−シェルナノ粒子である、形態13に記載の方法。
[形態18]
前記ナノ粒子の前記サイズを変化させることによって前記フィルタを製造するステップが、前記コアおよび前記シェルの前記サイズを変化させるステップをさらに含む、形態17に記載の方法。
[形態19]
片頭痛、外傷性脳損傷に関連する光感受性、および眼瞼痙攣を含む羞明反応の頻度および/もしくは程度を低減させ、またはサーカディアンサイクルを調整する方法であって、 可視スペクトル全体にわたって光の量を受け取るステップと、
ホスト材料中に分散させた複数のナノ粒子を含む光学フィルタを前記光の経路に導入するステップと、
1.5より大きい性能示数が実現されるように、メラノプシン神経節細胞による吸収に関連する前記スペクトルの部分を減衰させるステップと
を含み、
前記性能示数が、メラノプシン経路の活動電位スペクトル全体にわたって加重された光の減衰と、視覚スペクトル反応全体にわたって加重された光の減衰との比として定義される、方法。
[形態20]
前記複数のナノ粒子が、前記スペクトルのうちメラノプシン神経節細胞による吸収に関連する前記部分に露出されたときに、局在表面プラズモン共鳴を呈する、形態19に記載の方法。
Claims (20)
- 光透過性の基材と、
ホスト材料と、
前記ホスト材料中へ組み込まれ、コーティングとして前記基材に付着された複数のナノ粒子とを含み、前記複数のナノ粒子が120nm未満の平均主要寸法を有し、
前記基材、前記ホスト材料、および前記ナノ粒子が協働して、480nm、590nm、又は620nmの所定の中心波長を有する減衰スペクトルを提供し、前記減衰スペクトルが前記所定の中心波長付近で100nm未満の半値全幅を有する、
光学フィルタ。 - 前記ナノ粒子が、貴金属、遷移金属、ポスト遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から選択された少なくとも1つの材料を含む、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記貴金属が、銀、金、および白金からなる群から選択される、請求項2に記載の光学フィルタ。
- 前記ナノ粒子が、球状の形状である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記複数のナノ粒子が、外部シェルおよび内部コアを有する少なくとも1つのコア−シェルナノ粒子を含む、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記コア−シェルナノ粒子の前記シェルが、8nmの厚さを有するか、または
前記コア−シェルナノ粒子の前記内部コアが、金属酸化物から形成される、
請求項5に記載の光学フィルタ。 - 前記ホスト材料の媒体中に溶けた前記ナノ粒子の濃度は、重量体積比で15%から20%である請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記ホスト材料中に組み込まれた前記複数のナノ粒子の少なくとも1つが、30,000〜100,000の分子量を有する、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記複数のナノ粒子の少なくとも1つのナノ粒子が、ポリビニルピロリドンを含む凝集防止シェルを有する、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記ホスト材料が、ポリ酢酸ビニルを含む、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記ホスト材料が、1.5より大きい所定の屈折率を有する、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記コーティングが、5μmより大きい厚さを有する、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 光学ノッチフィルタを製造する方法であって、
前記フィルタの所望の中心波長を決定するステップであり、前記所望の中心波長は480nm、590nm、又は620nmから選択される前記ステップと、
前記所望の中心波長付近で50nm超かつ100nm未満の前記フィルタの所望の半値全幅を決定するステップと、
前記フィルタが、前記所望の中心波長と、前記所望の中心波長付近の50nm超かつ100nm未満の前記所望の半値全幅とを持つように、複数のナノ粒子のサイズ、前記ナノ粒子の組成、およびホスト媒体の組成を変化させることによって前記フィルタを製造するステップと
を含む方法。 - 前記ナノ粒子がホスト材料中へ組み込まれており、前記フィルタを製造するステップが前記ホスト材料中の前記ナノ粒子の濃度を変化させるステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記フィルタを製造するステップが、スピンコーティングステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記フィルタを製造するステップが、浸漬コーティングステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記ナノ粒子が、内側コアおよび外側シェルを有するコア−シェルナノ粒子である、請求項13に記載の方法。
- 前記ナノ粒子の前記サイズを変化させることによって前記フィルタを製造するステップが、前記コアおよび前記シェルの前記サイズを変化させるステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 所定の波長範囲を有する光を減衰する方法であって、
可視スペクトル全体にわたって光の量を受け取るステップと、
ホスト材料中に分散させた複数のナノ粒子を含む光学フィルタを前記光の経路に導入するステップであり、前記光学フィルタの前記減衰スペクトルが、480nm、590nm、又は620nmの中心波長を有する光に対して、100nm未満の半値全幅を有するステップと、
1.5より大きい性能示数が実現されるように、前記所定の波長範囲内の前記スペクトルの部分を減衰させるステップと
を含み、
前記性能示数が、
式中、Dmelan(T=1)が、光学フィルタがない場合の480nm、590nm、又は620nmの中心波長を有する光の前記所定の波長範囲内のスペクトル全体にわたって加重された光量であり、Dmelanが、480nm、590nm、又は620nmの中心波長を有するフィルタ後の光の前記所定の波長範囲内のスペクトル全体にわたって加重された光量であり、前記加重は、光学フィルタのスペクトル透過率T(λ)及びメラノプシンの正規化された活動電位反応スペクトルM(λ)を、光スペクトルL(λ)に乗算して波長λで積分することにより実施され、
Dvis(T=1)が、光学フィルタがない場合の視覚スペクトル反応全体にわたって加重された光の光量であり、Dvisが、視覚スペクトル反応全体にわたって加重されたフィルタ後の光の光量であり、前記加重は、光学フィルタのスペクトル透過率T(λ)及び正規化された視覚反応スペクトルV(λ)を、光スペクトルL(λ)に乗算して波長λで積分することにより実施される、方法。 - 前記複数のナノ粒子が、前記所定の波長範囲内の光の前記スペクトルの前記部分に露出されたときに、局在表面プラズモン共鳴を呈する、請求項19に記載の方法。
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