JP6799932B2

JP6799932B2 - 手術顕微鏡用光学素子および医療用光学機器

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Publication number: JP6799932B2
Application number: JP2016064259A
Authority: JP
Inventors: 龍也小嶋; 高橋　崇; 崇高橋
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-03-28
Also published as: JP2017181568A

Description

本発明は、光学素子および医療用光学機器に係り、特に、良好な防曇性能と抗菌性能を両立させた光学素子および医療用光学機器に関する。

従来から、医療用光学機器に好適に用いられる優れた反射防止特性を有する光学素子および医療用光学機器が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、反射防止膜の入射媒質側表面層が二酸化ハフニウム又は五酸化二タンタルからなる高密度の層とした光学素子およびこの光学素子を有する医療用光学機器が記載されている。

特開２００５−２０８５１９号公報

手術用顕微鏡システム（ＯＭＳ：operating microscope system）、特に、眼の手術に用いられる接眼レンズにおいては、患者との距離が近くなるため、呼気により、レンズが曇り、手術を中断せざるをえないという課題があった。レンズの曇りを解消するためには、表面に親水性の膜を設けることが効果的であるが、親水性の膜とすることで、菌が付着しやすいという課題があった。

特許文献１に記載の光学素子は、基板表面に反射防止膜を有することが記載されているのみであり、防曇性、および、抗菌性についての検討はされていなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、良好な防曇性能と抗菌性能を両立させた光学素子、および、この光学素子を有する医療用光学機器を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、基板に反射防止膜を有し、反射防止膜上に、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含有するアクリルポリマーからなる防汚コート層を積層してなる光学素子を提供する。

本発明の光学素子によれば、反射防止膜上に積層される防汚コート層にアクリルポリマーを用いることで、防汚コート層を親水性とすることができ、良好な防曇性を付与することができる。また、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含ませることで、防曇性が低下することなく、抗菌性能を向上させることができる。

本発明の別の態様においては、アルコール類がフェノキシエタノールであることが好ましい。

本発明の別の態様においては、フェノキシエタノールの含有量が１重量％以上５重量％以下であることが好ましい。

この態様によれば、フェノキシエタノールの含有量を１重量％以上５重量％以下とすることで、光学素子の光学特性に影響を与えることなく、良好な抗菌性能を付与することができる。

本発明の別の態様においては、反射防止膜は、基板側から、五酸化二タンタルまたは二酸化ハフニウムからなる第１の高屈折率層と、酸化ケイ素からなる第１の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第２の高屈折率層と、を積層してなることが好ましい。

本発明の別の態様においては、反射防止膜は、第２の高屈折率層上に、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第３の高屈折率層と、を積層してなることが好ましい。

この態様は、反射防止膜を規定したものであり、上記の構成の反射防止膜とすることで、波長４２０ｎｍから７５０ｎｍの光に対して、低い反射率とすることができる。

本発明の別の態様においては、基板が、ランタン系ガラス、または、合成石英ガラスであることが好ましい。

本発明の別の態様においては、防汚コート層の膜厚が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。

この態様によれば、防汚コート層の膜厚を上記範囲とすることで、光学素子の光学特性に影響を与えずに防汚コート層を積層することができる。

本発明は、上記目的を達成するために、上記記載の光学素子を備える医療用光学機器を提供する。

上記記載の光学素子は、良好な防曇性および抗菌性を有するので、医療用光学機器に好適に用いることができる。

本発明の光学素子によれば、表面にアルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含有するアクリルポリマーからなる防汚コートを積層することで、防曇性と抗菌性を両立することができる。また、この光学素子は手術中に曇ることを防止でき、また、抗菌効果も有するので医療用手術装置に好適に用いることができる。

第１実施形態の光学素子の積層状態を示す説明図である。第２実施形態の光学素子の積層状態を示す説明図である。医療用光学機器の外観構成の一例を示す概略図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る光学素子および医療用光学機器について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の光学素子の積層状態を示す説明図である。第１実施形態の光学素子１は、基板２に、反射防止膜３として、五酸化二タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）からなる第１の高屈折率層４と、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる第１の低屈折率層５と、五酸化二タンタルからなる第２の高屈折率層６と、を積層し、その上に光学特性に影響を与えない程度の厚さの防汚コート層７を積層することにより形成されている。五酸化二タンタルの代わりに、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を積層してもよい。

基板２には、ランタン系ガラスＬＡＨ５３が材料として用いられる。

防汚コート層７の物理膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍとすることが好ましい。防汚コート層７は、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含むアクリルポリマーを用いて形成される。アクリルポリマーとしては、水溶性のアクリルポリマー、非水溶性のアクリルポリマーのいずれも用いることができ、炭素数１０以下の直鎖もしくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステルを成分とする重合体などが挙げられる。具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル類のアクリルポリマーを用いることができる。アクリルポリマーは、１種類を単独で用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。防汚コート層７を、アクリルポリマーを用いて形成することで、防汚コート層７に親水性を付与することができる。防汚コート層７を親水性とすることで、防汚コート層７に付着した水滴が表面で濡れ広がるため、光学素子１が曇ることを防止することができる。親水性を示す指標としては、接触角を用いることができ、接触角は１０°以下とすることが好ましい。

アルコール類としては、フェノキシエタノールを用いることができる。エステル類としては、パラオキシ安息香酸エステルを用いることができ、具体的には、メチルパラベン、エチルパラベン、プロピルパラベン、イソプロピルパラベン、ブチルパラベン、イソブチルパラベン、ベンジルパラベンなどが挙げられる。なかでも、フェノキシエタノールを用いることが好ましい。また、アルコール類およびエステル類の含有量は、アクリルポリマーの重量に対して、１重量％以上５重量％以下とすることが好ましい。

基板２への反射防止膜３の成膜は、第１の高屈折率層４、第１の低屈折率層５、および、第２の高屈折率層６の各層を、イオンアシスト法、真空蒸着法、スパッタリング法により成膜することで行うことができ、いずれの成膜方法を用いることができる。

反射防止膜３上への防汚コート層７の形成は、アルコール類またはエステルエステル類の少なくともいずれか一方を含むアクリルポリマーを溶媒に溶解させた溶液を、反射防止膜３上に塗布した後、乾燥、水洗により形成することができる。溶液を塗布する方法としては、スピンコート法により行うことができ、例えば、１５００ｒｐｍで２０秒間の塗布を２回行うことで塗布することができる。また、乾燥は、常温で乾燥してもよく、８５℃で１時間加熱乾燥してもよい。

光学素子１の層構成としては、例えば、以下の表１に示す組成、物理膜厚とすることができる。

＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態の光学素子の積層状態を示す説明図である。光学素子１１は、基板１２に、反射防止膜１３として、五酸化二タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）からなる第１の高屈折率層１４と、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる第１の低屈折率層１５と、五酸化二タンタルからなる第２の高屈折率層１６と、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層１７と、五酸化二タンタルからなる第３の高屈折率層１８と、を積層し、その上に光学特性に影響を与えない程度の厚さの防汚コート層１９を積層することにより形成されている。すなわち、第２実施形態の光学素子１１は、反射防止膜１３に、第２の低屈折率層１７と、第３の高屈折率層１８と、を有する点が、第１実施形態の光学素子１と異なっている。なお、第１実施形態と同様に、五酸化二タンタルの代わりに、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を積層してもよい。

基板２としては、合成石英ガラスを材料として用いることができる。

反射防止膜１３の成膜方法、防汚コート層１９に用いられる材料、形成方法は、第１実施形態の光学素子１と同様の方法、材料により行うことができるので、その説明を省略する。

光学素子１１の層構成としては、例えば、以下の表２に示す組成、物理膜厚とすることができる。

なお、第１実施形態においては、反射防止膜として、高屈折率層と低屈折率層を交互に３層積層した実施形態を、第２実施形態においては、高屈折率層と低屈折率層を交互に５層積層した実施形態を示したが、本発明はこれに限定されず、反射防止膜の最下層と最上層が高屈折率層であれば、高屈折率層と低屈折率層の積層数は特に限定されない。

≪医療用光学機器≫
上記の光学素子を有する医療用光学機器の一例として、手術用顕微鏡に用いられる術者用顕微鏡について説明する。図３は、術者用顕微鏡の外観構成の一例を示す概略図である。上記の光学素子は、術者用顕微鏡の前置レンズに好適に用いることができる。

手術用顕微鏡５０は、不図示の支柱、アームに懸架された術者用顕微鏡５６を備え、術者は、フットスイッチ（不図示）を足で操作することで、術者用顕微鏡５６を３次元的に移動させる。

術者用顕微鏡５６の鏡筒部６０には、各種の光学系や駆動系が収納されている。鏡筒部６０の上部には、インバータ部６２が設けられている。インバータ部６２は、倒像を正立像に変換する光学ユニットである。インバータ部６２の上部には、接眼部６１が設けられている。接眼部６１には、接眼レンズが設けられており、また、鏡筒部６０の下端には、対物レンズ６５が設けられている。

術者用顕微鏡５６には、保持アーム６４の上端部が連結されている。保持アーム６４の下端部には、前置レンズ６３が保持されている。前置レンズ６３は、照明光を集束させて被手術眼Ｅの眼内を照明する。前置レンズ６３としては、異なる屈折力（例えば、４０Ｄ、８０Ｄ。１２０Ｄなど）を有する複数個のレンズが用意されており、これらが択一的に保持アーム６４に装着される。

保持アーム６４の上端部は、上下方向に回動可能に枢接されている。それにより、前置レンズ６３は、被手術眼Ｅと対物レンズ６５との間の位置に挿脱可能とされる。前置レンズが挿入される位置（使用位置）は、対物レンズ６５の光軸上の位置であり、かつ、対物レンズ６５の前側焦点位置と被手術眼Ｅとの間の位置である。図３は、前置レンズ６３が、被手術眼Ｅと対物レンズ６５との間の使用位置に配置された状態を示している。

前置レンズ６３は、その周囲を取り囲むように形成された保持板６６により保持され、枢軸６７を介してアーム部６８に接続され、枢軸６７を中心に回動可能とされている。

また、術者用顕微鏡５６は、昇降アーム７１を有し、術者用顕微鏡５６の本体部５６ａ、および、保持アーム６４および前置レンズ６３を収納する収納部７４が接続されている。昇降アーム７１を上下方向に移動させることで、前置レンズ６３も一体的に移動される。収納部７４は、昇降アーム７１に対して着脱可能に形成されている。これは、前置レンズ６３や保持アーム６４を滅菌する際などに術者用顕微鏡５６から取り外すためである。

前置レンズ６３は、対物レンズ６５を経由した照明光を集束させて眼内に導くように作用する。被手術眼Ｅの目に前置レンズ６３を当て、被手術眼Ｅの眼内（網膜、硝子体など）を観察する際に用いられる。

前置レンズ６３は、被手術眼Ｅから数ｍｍの位置に配置され、手術が行われる。したがって、被手術者の呼気により、前置レンズ６３が曇り、手術を中断しなければならないことが懸念されるが、本発明の光学素子を前置レンズに用いることで、前置レンズの曇りを防止することができる。また、良好な抗菌性能を有するので、医療用光学機器として好適に用いることができる。

以下に実施例を挙げ、本発明を詳細に説明する。

［実施例１］
光学素子として、図１に示す第１実施形態の光学素子１を用いた。防汚コート層７は、非水溶性アクリルポリマーにフェノキシエタノールを１重量％含有した樹脂をスピンコートにより塗布し、乾燥後、水洗することで、形成した。

［比較例］
実施例１の光学素子の防汚コート層に、フェノキシエタノールを含有しなかった以外は実施例１と同様の方法により形成した。

［評価方法］
実施例１および比較例１の光学素子の防曇性、および、抗菌性の評価を行った。評価は次の方法により行った。結果を表３に示す。

≪防曇性≫
防曇性は、実施例１および比較例１の光学素子を用い、欧州規格ＥＮ１６８に記載の装置と類似した装置を用いて評価を行った。水浴の温度、光学素子の周囲の温度を欧州規格ＥＮ１６８に記載の条件とし、装置内に光学素子を設置し、蒸気の付着を目視で確認した。

また、形成後の防汚コート層の接触角を、協和界面科学製ＤＭ５０１により測定した。接触角が１０°以下であれば、防曇性は合格とした。

≪抗菌性能≫
抗菌性能は、光学素子の形成直後、および、２４時間後の細菌の個数を測定した。細菌の個数の測定は、ＪＩＳＺ２８０１に規定された方法により行った。

欧州規格ＥＮ１６８に類似する装置、条件による目視による蒸気の付着は、実施例１の光学素子は、比較例１の光学素子と同程度であることが確認できた。また、表３に示すように、接触角は、フェノキシエタノールを含む実施例１、フェノキシエタノールを含まない比較例１においても、接触角が５°以下であった。フェノキシエタノールを含有しても、従来と同程度の親水性を有することが確認でき、フェノキシエタノールを添加しても良好な防曇性を得られることが確認できた。

また、抗菌性能については、比較例１については、２４時間後の黄色ブドウ球菌の数が初期より２７％減っていたが、実施例１については、４８％の減少が見られた。実施例１の光学素子は、フェノキシエタノールを含まない比較例１より、抗菌性能を有することが確認できた。

以上より、実施例１の光学素子によれば、従来の防曇性能を維持した状態で、抗菌性能を高めることができ、防曇性能と抗菌性能を両立した光学素子とすることができた。

１、１１…光学素子、２、１２…基板、３、１３…反射防止膜、４、１４…第１の高屈折率層、５、１５…第１の低屈折率層、６、１６…第２の高屈折率層、７、１９…防汚コート層、１７…第２の低屈折率層、１８…第３の高屈折率層、５０…手術用顕微鏡、５６…術者用顕微鏡、５６ａ…本体部、６０…鏡筒部、６１…接眼部、６２…インバータ部、６３…前置レンズ、６４…保持アーム、６５…対物レンズ、６６…保持板、６７…枢軸、６８…アーム部、７１…昇降アーム、７４…収納部

Claims

基板に反射防止膜を有し、前記反射防止膜上に、防汚コート層を積層してなる手術顕微鏡用光学素子であって、
前記防汚コート層は、フェノキシエタノールおよびパラオキシ安息香酸エステルの少なくともいずれか一方と、アクリルポリマーと、を含有し、
前記フェノキシエタノールおよび前記パラオキシ安息香酸エステルの合計の含有量が、前記アクリルポリマーの重量に対して１重量％以上５重量％以下である手術顕微鏡用光学素子。
前記反射防止膜は、前記基板側から、五酸化二タンタルまたは二酸化ハフニウムからなる第１の高屈折率層と、酸化ケイ素からなる第１の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第２の高屈折率層と、を積層してなる請求項１に記載の手術顕微鏡用光学素子。
前記反射防止膜は、前記第２の高屈折率層上に、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第３の高屈折率層と、を積層してなる請求項２に記載の手術顕微鏡用光学素子。
前記基板が、ランタン系ガラス、または、合成石英ガラスである請求項１から３のいずれか１項に記載の手術顕微鏡用光学素子。
前記防汚コート層の膜厚が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の手術顕微鏡用光学素子。
請求項１から５のいずれか１項に記載の手術顕微鏡用光学素子を備える医療用光学機器。