KR102046302B1 - 콘택트 렌즈를 위한 전도 마킹 - Google Patents

Abstract

눈 상에 배치된 때 비가시적으로 되는, 명확하게 식별가능하고 고도로 가시적인 전도 마킹(들)을 통합한 안과용 렌즈는 사람이 렌즈의 정상 상태와 렌즈의 전도된 상태를 용이하게 구분하는 것을 가능하게 하도록 이용될 수 있다. 안과용 렌즈는 정상적인 사람이 각막 온도에서, 주위 광의 영향으로, 또는 이들의 조합에 의해 그의 광학적 상태를 확산 광 산란, 유색 또는 둘 모두로부터 비가시적인 투명 상태로 변화시킬 수 있는 얇은 물질 층을 포함한다.

Description

콘택트 렌즈를 위한 전도 마킹{INVERSION MARKING FOR CONTACT LENSES}

본 발명은 안과용 렌즈(ophthalmic lens), 더욱 상세하게는 눈 상에 삽입되거나 위치된 때 비가시적으로 되는, 명확하게 식별가능하고 고도로 가시적인 전도 마킹(inversion marking)(들)을 통합한 콘택트 렌즈(contact lens)에 관한 것이다.

근시 또는 근시안은 이미지로부터의 광선이 망막에 도달하기 전의 점에 초점이 맞춰지는 눈의 광학 또는 굴절 결함이다. 근시는 일반적으로 안구 또는 눈알이 너무 길거나 각막이 너무 가파르기(steep) 때문에 발생한다. 마이너스 또는 음 굴절력 구면 렌즈(minus or negative powered spherical lens)가 근시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 원시 또는 원시안은 이미지로부터의 광선이 망막에 도달한 후의 또는 망막 후방의 점에 초점이 맞춰지는 눈의 광학 또는 굴절 결함이다. 원시는 일반적으로 안구 또는 눈알이 너무 짧거나 각막이 너무 편평하기(flat) 때문에 발생한다. 플러스 또는 양 굴절력(plus or positive powered) 구면 렌즈가 원시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 난시는 눈이 점 객체(point object)를 망막 상의 초점맞춰진 이미지로 초점을 맞출 수 없는 것으로 인해 사람의 시력이 흐릿해지는 광학 또는 굴절 결함이다. 난시는 각막의 비정상적인 곡률에 의해 야기된다. 온전한 각막은 구면인 반면, 난시를 가진 사람의 각막은 구면이 아니다. 달리 말하면, 각막이 실제로 다른 방향보다 하나의 방향으로 더 만곡되거나 가팔라서, 이미지가 점에 초점맞춰지기보다는 늘어지게 한다. 구면 렌즈보다는 원주 렌즈(cylindrical lens)가 난시를 해소하는 데 이용될 수 있다.

콘택트 렌즈는 근시, 원시, 난시뿐만 아니라 다른 시력 결함을 교정하는 데 이용될 수 있다. 콘택트 렌즈는 또한 착용자의 눈의 본래 외양을 향상시키는 데 이용될 수 있다. 콘택트 렌즈 또는 콘택츠(contacts)는 간단히 눈 상에 배치되는 렌즈이다. 콘택트 렌즈는 의료 기구로 고려되며, 시력을 교정하고 및/또는 미용상 또는 다른 치료상의 이유로 착용될 수 있다. 콘택트 렌즈는 1950년대 이래로 시력을 개선하기 위해 상업적으로 이용되어 왔다. 초기 콘택트 렌즈는 경질 물질로부터 만들어지거나 제조되었고, 비교적 고가이며 부서지기 쉬웠다. 또한, 이들 초기 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈를 통한 결막 및 각막으로의 충분한 산소 투과를 허용하지 않는 물질로부터 제조되었고, 이로 인해 잠재적으로 많은 불리한 임상 효과를 초래할 수 있었다. 이들 콘택트 렌즈가 여전히 이용되지만, 이들은 그들의 부족한 초기 편안함으로 인해 모든 환자에게 적합하지는 않다. 해당 분야의 이후의 개발에 의해 하이드로겔에 기반한 소프트 콘택트 렌즈가 생겼으며, 이는 매우 인기가 있고 현재 널리 이용된다. 구체적으로, 현재 이용가능한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈는 매우 높은 산소 투과성을 갖는 실리콘의 이점을, 하이드로겔의 입증된 편안함 및 임상 성능과 조합한다. 본질적으로, 이들 실리콘 하이드로겔 기반의 콘택트 렌즈는 보다 높은 산소 투과성을 갖고, 일반적으로 초기의 경질 물질로 제조된 콘택트 렌즈보다 착용하기에 더욱 편안하다.

콘택트 렌즈는 착용자 편안함을 위해 얇고 가요성일 필요가 있다. 그러한 가요성은 취급 시에 콘택트 렌즈 전도를 초래할 수 있다. 본질적으로, 콘택트 렌즈 전도는 소정 방식으로의 취급으로 인해 콘택트 렌즈의 각막 또는 후방 곡면이 전도되어 렌즈의 전방 곡면으로 될 때 발생한다. 따라서, 콘택트 렌즈가 전도된 상태로 눈 상에 배치되는 경우, 원하는 시력 교정 및 편안함이 달성되지 않는다. 따라서, 콘택트 렌즈의 정상 상태가 전도된 상태로부터 용이하게 구별될 수 있도록 콘택트 렌즈에 표시할 필요가 있다. 콘택트 렌즈의 미적 및 광학적 특성에 영향을 주지 않기 위해, 현재 이용되는 전도 마킹은 바람직하게는 콘택트 렌즈의 주변부에 위치되는 일련의 작은 숫자 형태로 제조된다. 이는 마킹을 거의 가시적이지 않게 함으로써, 마킹을 찾아내고 식별하는 데에 특별한 노력과 적절한 조명을 필요하게 한다. 따라서, 콘택트 렌즈를 눈에서 뺐을 때 고도로 가시적이고 용이하게 식별가능하지만 눈 상에 배치한 때에는 보이지 않게 되거나 광학적으로 비가시적인 다수의 기호 및/또는 문자를 포함할 수 있는 전도 마킹에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명에 따른 콘택트 렌즈를 위한 전도 마킹은 상기 간략하게 기재된 바와 같은 종래 기술과 관련된 단점을 극복한다.

예시적인 일 실시예에 따르면, 본 발명은 안과용 렌즈에 관한 것이다. 렌즈는, 제1 물질로부터 형성되고 적어도 광학 구역 및 주변 구역을 포함하는 콘택트 렌즈, 및 콘택트 렌즈 내에 통합되고 눈에서 제거된 때 가시적이고 눈 상에 있을 때에는 비가시적이도록 구성된 제2 물질을 포함하는 전도 마킹을 포함한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명은 렌즈에 관한 것이다. 렌즈는 제1 물질, 및 제1 물질 내에 통합되는 제2 물질로부터 형성된 마킹을 포함하며, 제2 물질은 온도 변화, 광 변화 또는 습도 변화 중 적어도 하나의 적용에 의해 가시적 상태와 비가시적 상태 사이에서 변환되도록 구성된다.

콘택트 렌즈를 위한 현재의 전도 마킹은 콘택트 렌즈가 편안하게 삽입되기에는 거의 너무 건조하게 될 때까지 부족하게 가시적이고, 더 중요하게는 전도 마킹은 시력 문제를 가진 사람에 의해 보이기에는 너무 작다. 따라서, 본 발명은 렌즈를 눈에서 제거하거나 뺀 때 가시적이고 렌즈가 눈 상에 있을 때에는 비가시적으로 되는 마크를 갖는 전도 마킹 층을 포함하는 콘택트 렌즈에 관한 것이다. 색상, 광 산란, 광 회절 및 광 반사를 포함할 수 있는 전도 마킹 층의 광학적 특성은 콘택트 렌즈의 정상 상태와 전도된 상태의 용이하고 명료한 식별을 위해 적어도 부분적으로 패턴화될 수 있다. 임의의 적합한 패턴이 이용될 수 있고, 광학계와 간섭하지 않는 임의의 적합한 위치에서 콘택트 렌즈 내에 통합된 전도 마킹 층은 그의 대향하는 면들 상에서 상이한 광학적 특성을 가질 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 가시적 마크로부터 비가시적 마크로의 변환은 각막 온도 부근으로의 신체로부터의 열에 의한 것, 주위 광에 의한 것, 및 콘택트 렌즈가 보관 용액으로부터 제거될 때와 같이 습도를 변화시키는 것을 비롯한 다수의 인자 또는 과정을 통해 유도될 수 있다.

본 발명에서, 그러한 기능성은 액정(liquid crystal) 물질에서 나타나는 상 전이 현상(phase transition phenomenon)을 이용함으로써 달성될 수 있다. 액정 상태는 고체 또는 결정 상태와 액체 또는 등방성 상태 사이에서 관찰되는 물질의 별개의 상이다. 위치적 질서는 없지만 동일한 방향으로 향하는 경향이 있는 분자들에 의해 특징지어지는 네마틱(nematic) 상, 분자들이 일정 정도의 과도기적 질서를 나타내는 스멕틱(smectic) 상, 분자들에 관해 정렬이 존재하지만 서로에 대해 약간의 각도를 갖는 콜레스테릭(cholesteric) 또는 카이랄(chiral) 네마틱 상, 및 분자들의 적재된 컬럼들에 의해 특징지어지는 컬럼(columnar) 상이 있다. 특히, 네마틱-등방성 또는 콜레스테릭-등방성 상 전이 과정이 네마틱 액정 물질의 경우에 확산 광 산란 상태와 투명 상태 사이의 변환, 및 콜레스테릭 액정 물질의 경우에 반사 상태로부터 투명 상태로의 변환을 유도하기 위해 채용된다. 마킹을 생성하는 목적을 위해 콘택트 렌즈 내에 액정 물질을 이용하는 것은 매우 얇은 액정 물질 층이 높은 콘트라스트를 얻기 위해 이용될 수 있다는 것, 액정 물질의 상 전이 온도가 각막 온도에 일치하도록 용이하게 조정가능할 수 있다는 것, 액정 물질이 높은 콘트라스트 상태의 넓은 다능성(versatility)을 제공한다는 것, 및 액정 물질이 비교적 저가라는 것을 비롯한 다수의 이점을 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 전도 마킹 층은 콘택트 렌즈 내에 통합되는 중합체 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal) 물질의 층을 포함한다. 본 발명의 다른 예시적인 실시예에서, 전도 마킹은 콘택트 렌즈 내에 통합되는 콜레스테릭 액정 물질을 포함한다. 중합체 분산형 액정 기술은 용이하고 저가인 제조 및 확산 광 산란으로 인한 시야각의 이점을 제공한다. 콜레스테릭 액정 기술은 낮은 광 조건에서도 가시적일 수 있는 미러-유사 반사 및 상이한 색상들의 실현가능성의 이점을 갖는다.

본 발명의 상기 및 다른 특징들과 이점들은 첨부 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기의 보다 구체적인 설명으로부터 명백할 것이다.
<도 1a>
도 1a는 본 발명에 따라, 가시적인 예시적인 전도 마킹을 통합한 콘택트 렌즈의 개략도.
<도 1b>
도 1b는 본 발명에 따라, 예시적인 전도 마킹이 비가적인, 도 1a의 콘택트 렌즈의 개략도.
<도 2a>
도 2a는 본 발명에 따라, 중합체 매트릭스 내에 가시적 상태로 있는 액정 액적을 포함하는 예시적인 전도 마킹의 구조의 개략도.
<도 2b>
도 2b는 본 발명에 따라, 등방성 상태의 액정 액적이 중합체 매트릭스의 굴절률과 일치하여 전도 마킹이 비가시적이게 하는, 도 2a의 예시적인 전도 마킹의 구조의 개략도.
<도 3>
도 3은 온도의 함수로서 중합체 분산형 액정 필름의 광학적 상태에서의 변화의 그래프.
<도 4>
도 4는 본 발명에 따라, 녹색 파장에 중심설정된 콘택트 렌즈 내의 전도 마킹으로서 사용하기 위한 예시적인 콜레스테릭 액정 물질의 반사 스펙트럼의 그래프.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따라, 온도가 각막 온도 값 부근으로 증가된 때 반사 상태로부터 투명 상태로의 콘택트 렌즈 내의 전도 마킹으로서 사용하기 위한 예시적인 콜레스테릭 액정 물질의 반사율의 변화의 그래프.
<도 6>
도 6은 본 발명에 따른 중합체 분산형 액정 물질 내의 콜레스테릭 액정 액적의 개략도.
<도 7>
도 7은 본 발명에 따른 2개의 상이한 콜레스테릭 액정 층을 포함하는 마커 물질의 블록의 개략도.

콘택트 렌즈 또는 콘택츠(contacts)는 간단히 눈 상에 배치되는 렌즈이다. 콘택트 렌즈는 의료 기구로 고려되며, 시력을 교정하고 및/또는 미용상 또는 다른 치료상의 이유로 착용될 수 있다. 콘택트 렌즈는 1950년대 이래로 시력을 개선하기 위해 상업적으로 이용되어 왔다. 초기 콘택트 렌즈는 경질 물질로부터 만들어지거나 제조되었고, 비교적 고가이며 부서지기 쉬웠다. 또한, 이들 초기 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈를 통한 결막 및 각막으로의 충분한 산소 투과를 허용하지 않는 물질로부터 제조되었고, 이로 인해 잠재적으로 많은 불리한 임상 효과를 초래할 수 있었다. 이들 콘택트 렌즈가 여전히 이용되지만, 이들은 그들의 부족한 초기 편안함으로 인해 모든 환자에게 적합하지는 않다. 해당 분야의 이후의 개발에 의해 하이드로겔에 기반한 소프트 콘택트 렌즈가 생겼으며, 이는 매우 인기가 있고 현재 널리 이용된다. 구체적으로, 현재 이용가능한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈는 매우 높은 산소 투과성을 갖는 실리콘의 이점을, 하이드로겔의 입증된 편안함 및 임상 성능과 조합한다. 본질적으로, 이들 실리콘 하이드로겔 기반의 콘택트 렌즈는 보다 높은 산소 투과성을 갖고, 일반적으로 초기의 경질 물질로 제조된 콘택트 렌즈보다 착용하기에 더욱 편안하다.

현재 이용가능한 콘택트 렌즈는 여전히 시력 교정을 위한 비용 효과적인 수단이다. 얇은 플라스틱 렌즈는 근시 또는 근시안, 원시 또는 원시안, 난시, 즉 각막의 비구면성(asphericity), 및 노안, 즉 수정체의 조절 능력의 상실을 비롯한 시력 결함을 교정하기 위해 눈의 각막 위에 착용한다. 콘택트 렌즈는 다양한 형태로 이용가능하고, 상이한 기능성을 제공하기 위해 다양한 물질로 제조된다. 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈는 전형적으로 산소 투과성을 위해 물과 조합된 연질 중합체 물질로부터 제조된다. 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈는 일일 착용 일회용(daily disposable) 또는 연속 착용 일회용(extended wear disposable)일 수 있다. 일일 착용 일회용 콘택트 렌즈는 보통 하루 동안 착용되고 그 후 버려지지만, 연속 착용 일회용 콘택트 렌즈는 보통 최대 30일의 기간 동안 착용된다. 유색 소프트 콘택트 렌즈는 상이한 기능성을 제공하기 위해 상이한 물질을 사용한다. 예를 들어, 가시성 색조(visibility tint) 콘택트 렌즈는 착용자가 떨어뜨린 콘택트 렌즈를 찾아내는 것을 돕기 위해 약한 색조를 사용하고, 강화 색조(enhancement tint) 콘택트 렌즈는 착용자의 본래 눈 색상을 향상시키도록 의도된 반투명한 색조를 가지며, 유색 색조(color tint) 콘택트 렌즈는 착용자의 눈 색상을 변화시키도록 의도된 더 어두운 불투명한 색조를 포함하고, 광 여과 색조(light filtering tint) 콘택트 렌즈는 다른 색상을 약화시키면서 소정의 색상을 향상시키는 기능을 한다. 강성 기체 투과성 하드 콘택트 렌즈는 실록산-함유 중합체로부터 제조되지만, 소프트 콘택트 렌즈보다 강성이고 따라서 그의 형상을 유지하고 더욱 내구성이 있다. 이중 초점 콘택트 렌즈는 특히 노안을 가진 환자를 위해 설계되고, 소프트 및 강성 종류 둘 모두로 이용가능하다. 원환체(toric) 콘택트 렌즈는 특히 난시를 가진 환자를 위해 설계되고, 역시 소프트 및 강성 종류 둘 모두로 이용가능하다. 상기의 상이한 양태들을 조합하는 조합 렌즈, 예를 들어 하이브리드(hybrid) 콘택트 렌즈가 또한 이용가능하다.

콘택트 렌즈는 편안함을 위해 얇고 가요성일 필요가 있다. 그러한 가요성은 취급 시에 콘택트 렌즈 전도를 초래할 수 있다. 따라서, 콘택트 렌즈의 정상 또는 비-전도된 상태가 전도된 상태로부터 용이하게 구별될 수 있도록 소정 형태의 표지(indicia)로 콘택트 렌즈에 표시할 필요가 있다. 콘택트 렌즈의 미적 및 광학적 특성에 영향을 주지 않기 위해, 전도 마킹은 현재 각각의 콘택트 렌즈의 주변부에 일련의 작은 숫자 형태로 제조된다. 이는 마킹을 거의 가시적이지 않게 함으로써, 마크를 찾아내고 식별하는 데에 특별한 노력 및/또는 적절한 조명을 필요하게 한다. 콘택트 렌즈를 눈에서 빼거나 제거한 때 고도로 가시적이고 용이하게 식별가능하지만 눈 상에 있을 때에는 가시적이지 않은, 본 발명에 따른 전도 마킹이 매우 바람직하다.

본 발명에서, 그러한 기능성은 액정 물질에서 나타나는 상 전이 현상을 이용함으로써 달성될 수 있다. 액정 상태는 고체 또는 결정 상태와 액체 또는 등방성 상태 사이에서 관찰되는 물질의 별개의 상이다. 위치적 질서는 없지만 동일한 방향으로 향하는 경향이 있는 분자들에 의해 특징지어지는 네마틱 상, 분자들이 일정 정도의 과도기적 질서를 나타내는 스멕틱 상, 분자들에 관해 정렬이 존재하지만 서로에 대해 약간의 각도를 갖는 콜레스테릭 또는 카이랄 네마틱 상, 및 분자들의 적재된 컬럼들에 의해 특징지어지는 컬럼 상이 있다. 특히, 네마틱-등방성 또는 콜레스테릭-등방성 상 전이 과정이 네마틱 액정 물질의 경우에 확산 광 산란 상태와 투명 상태 사이의 변환, 및 콜레스테릭 액정 물질의 경우에 반사 상태로부터 투명 상태로의 변환을 유도하기 위해 채용된다. 마킹을 생성하는 목적을 위해 콘택트 렌즈 내에 액정 물질을 이용하는 것은 매우 얇은 액정 물질 층이 높은 콘트라스트를 얻기 위해 이용될 수 있다는 것, 액정 물질의 상 전이 온도가 각막 온도에 일치하도록 용이하게 조정가능할 수 있다는 것, 액정 물질이 높은 콘트라스트 상태의 넓은 다능성(versatility)을 제공한다는 것, 및 액정 물질이 비교적 저가라는 것을 비롯한 다수의 이점을 제공한다.

도 1a는 콘택트 렌즈(100)의 주변 부분 내에 통합된 전도 마킹(102)을 포함하는 콘택트 렌즈(100)를 예시한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 전도 마킹(102)은 단순히 글자 A, B 및 C를 포함하며, 이는 예를 들어 사용자의 손가락 끝 또는 손바닥 상에 있을 때와 같이 눈에서 제거된 때에만 가시적일 것이다. 전도 마킹(102)의 글자들이 예시된 바와 같이 보이는 경우, 콘택트 렌즈(100)는 전도되지 않은 것이며 눈 상에 배치될 수 있다. 도 1b는 콘택트 렌즈가 눈 상에서 보이는 바와 같은 콘택트 렌즈(100)를 예시한다. 달리 말하면, 전도 마킹(102)(도 1a)은 더 이상 가시적이지 않다.

본 발명에 따르면, 예시적인 전도 마킹(102)은 ABC 형태로 중합체 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)의 층을 포함하지만; 콘택트 렌즈 착용자가 콘택트 렌즈(100)가 전도되거나 전도되지 않은 것을 지시하는 것으로서 패턴을 인식하는 한, 임의의 적합한 패턴 또는 표지가 이용될 수 있다. 본 명세서에 이용되는 바와 같이, ABC 형태 또는 임의의 다른 표지는 위에서 기재된 바와 같이 중합체 분산형 액정 및/또는 임의의 적합한 물질이 ABC로 물리적으로 형상화되거나 ABC로서 물질 상에 인쇄된 것 중 어느 하나를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 중합체 분산형 액정 물질은 전도 마킹(200)을 형성하기 위해 도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이 중합체 매트릭스 내에 캡슐화된 액정 미세 액적(202)을 포함한다. 액정 미세 액적(202)은 임의의 기호를 형성하도록 배열될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 약 10 ㎛ 두께 정도의 얇은 필름은 도 2a에 예시된 바와 같은, 즉 1000 cm^-1 이상 정도의 흡광 상수(extinction constant)(흡광 상수 또는 몰 흡광 계수(molar extinction coefficient)는 주어진 파장 범위에서 물질이 얼마나 강하게 광을 흡수 또는 산란시키는지의 측정치임)를 가진 가시적인 글자 A를 나타내는 강한 광 산란 상태, 및 비가시적인 글자 A를 나타내는 도 2b에 예시된 바와 같은, 그를 통해 전파되는 광의 현저한 감쇠가 없는 투명 상태의 2개의 별개의 광학적 상태를 갖는다. 강한 확산 광 산란은 상이한 액적들 내의 액정 물질의 광학 축의 랜덤 배향, 중합체와 액정 물질 액적의 굴절률 부정합, 및/또는 둘 모두에 기인한다.

도 3은 온도의 함수로서 중합체 분산형 액정 필름의 광학적 상태의 예시적인 변화를 그래프로 예시한다. 더 구체적으로, 도 3은 온도가 각막 온도 부근으로 증가됨에 따라 저 투과성/고 광 산란 상태로부터 투명 상태로의 중합체 분산형 액정 필름의 광학적 상태의 변화를 예시한다. 본질적으로, 등방성 상태에서의 액정 물질의 유효 굴절률이 중합체의 굴절률과 정합하는 경우, 중합체 매트릭스 내의 액정 액적들을 그들의 등방성 상태로 가열하는 것은 도 3에 나타낸 바와 같이 물질을 광학적으로 균질한 투명 상태로 변환시킨다.

중합체 분산형 액정 물질을 얻기 위한 다수의 상이한 기술/방법이 있으므로, 이들 물질을 상이한 콘택트 렌즈 제조 시스템에 통합하는 데 있어서 자유도(latitude)가 제공된다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 중합-유도 상 분리(polymerization-induced phase separation, PIPS)가 중합체 분산형 액정 물질을 얻기 위해 이용될 수 있다. 중합-유도 상 분리는 액정이 예를 들어 아직 중합을 겪지 않은 예비-중합체와 같은 물질과 혼합될 때 일어난다. 균질한 용액이 형성되면, 중합 반응이 개시된다. 반응이 진행됨에 따라, 액정 분자들이 액적을 형성하기 시작한다. 액적은 분자들이 포획되어 더 이상이 이동할 수 없기에 충분하게 중합체 결합제가 고체가 될 때까지 계속 성장한다. 중합의 속도뿐만 아니라 중합체 내에서의 액정의 확산율 및 용해성에 영향을 주는 경화 온도, 경화 광의 세기, 및 이용되는 물질의 화학적 조성을 비롯한 다수의 인자가 중합-유도 상 분리에서 액정 액적의 크기에 영향을 미친다. 본질적으로, 이들 인자는 액정 액적의 크기에 크게 영향을 미치며, 이는 이어서 중합체 분산형 액정의 확산 광-산란 특징에 영향을 준다.

본 발명에 따라 이용되는 예시적인 중합-유도 상 분리 과정은 하기와 같은 다수의 단계로 기술될 수 있다. 제1 단계에서, 45 중량%의 네마틱 액정 E-7 또는 E7(영국 풀 소재의 머크(Merck)에 의해 제조 및 판매됨) 및 55 중량%의 새로운 NOA-65 예비중합체의 혼합물이 제조된다. 놀랜드 옵티컬 어드히시브(Norland Optical Adhesive) 65 또는 NOA-65는 자외선 광에 의해 경화가능한 맑은 무색 광중합체이다. 제2 단계에서, 혼합물은 광학적으로 균일하게 될 때까지 계속하여 그리고 완전하게 혼합된다. 제3 단계에서, 셀이 광학적으로 균일한 혼합물로 충전되고, 광 중합이 이용된 것으로 가정하면 30초 내지 1분의 기간 동안 365 ㎚ 파장 및 대략 10 mW/㎠ 광 세기를 가진 UV 램프에 노출된다. 중합은 열적으로 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해서도 수행될 수 있다. 대안적으로, 중합체 분산형 액정 물질은 액정 및 중합체의 혼합물로부터의 용매 증발에 의해 얻어질 수 있다. 경화 및 냉각 후에 또는 용매 증발 후에, 샘플은 상 분리가 일어났음을 지시하는 불투명으로 보인다. 이어서, 중합체는 독립형(free-standing) 필름으로서 박리될 수 있다. 대안의 예시적인 실시예에서, 혼합물은 70 중량% 5CB 및 30 중량% 예비중합체를 포함할 수 있다. 5CB 또는 4-시아노-4'-펜틸바이페닐은 다른 네마틱 액정 물질이다.

전술된 예시적 과정에 대해 파장, 광 세기 및 기간이 구체적으로 기재되지만, 파장, 광 세기 및 기간은 상이한 과정에 대해 그리고 상이한 결과를 달성하기 위해 변동될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다.

확산성, 투명 온도(clearing temperature) 및 콘트라스트를 비롯한 중합체 분산형 액정 물질의 광학적 및 열역학적 특성은 물질 파라미터, 두께 및 중합 조건을 변동시킴으로써 특정 응용의 목표를 충족시키도록 최적화될 수 있다. 물질 파라미터는 중합체의 유형, 액정 물질 및 혼합물 내에서의 이들의 비를 포함한다. 중합체 분산형 액정 물질의 얇은 필름은 표준 실내 온도보다 높고 각막 온도와 같거나 그 미만인 투명 온도에 의해 특징지어질 수 있다. 중합체 분산형 액정 물질의 광학적 투과 상태는 도 3에 도시된 바와 같이 온도가 1℃ 미만만큼 변화할 때 급격히 전환될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 온도가 완만하게 상승하는 경우에도, 광학적 투과 상태의 변화는 예를 들어 밀리초 내지 초 범위에서 매우 빠를 수 있다. 이러한 특징은 물질의 흡광 계수에 대한 광학적 투과성의 지수적 의존성에 기인한다.

본 발명의 대안의 예시적인 실시예에서, 콘택트 렌즈의 전도 마킹은 도 4에 도시된 바와 같이 가시 파장 범위 내의 반사 밴드갭(bandgap)을 가진 콜레스테릭 액정 물질을 포함할 수 있다. 도 4는 녹색 파장에 중심설정된 전도 마킹으로서 이용될 수 있는 콜레스테릭 액정 물질의 반사 스펙트럼을 도시한다. 콜레스테릭 액정 물질은 각막의 온도에 근접한 온도로의 가열 시에, 사람 눈에 비가시적인 800 ㎚ 초과 또는 400 ㎚ 미만의 파장 범위로의 반사 밴드갭 이동으로 인해 그의 반사성을 잃을 수 있다. 눈의 민감도가 청색 또는 적색에 비교할 때 녹색 파장에서 더 높기 때문에, 초기의 저온 녹색 색상이 의도된 응용의 목적, 즉 전도 마킹에 바람직하다.

본 발명의 또 다른 대안의 예시적인 실시예에서, 콘택트 렌즈의 전도 마킹은, 각막의 온도에 근접한 온도로의 가열 시에 등방성 상태로의 콜레스테릭 액정의 상 전이로 인해 그의 반사성을 잃는 콜레스테릭 액정 물질을 포함할 수 있다. 그러한 기능성을 위해 설계된 콜레스테릭 액정 혼합물은 하기의 주요 성분들, 즉 네마틱 액정 호스트(host), 콜레스테릭 액정 구조가 가시적 반사성을 갖도록 유도하는 카이랄제, 및 투명 온도를 각막의 온도 부근의 값으로 조정하는 화합물에 기초할 수 있다. 콜레스테릭 액정 물질 특성은 바람직하게는 도 5에 예시된 바와 같이, 온도 값이 각막 온도 미만일 때 물질이 현저한 색상 변화를 나타내지 않지만 각막 온도 부근에서의 온도의 작은 변화에 대해 매우 민감하게 되고 유색에서 무색으로의 전이를 겪도록 선택 또는 선정된다. 도 5는 온도가 각막 온도 값 부근으로 증가된 때 500 ㎚ 브래그(Bragg) 파장을 가진 반사 상태로부터 투명 상태로의 전도 마킹을 위해 이용되는 콜레스테릭 액정 물질의 반사율의 변화를 도시한다.

본 발명의 또 다른 대안의 예시적인 실시예에서, 상이한 피치 및 예를 들어 적색 및 청색의 생성되는 반사된 색상의 콜레스테릭 액정 물질의 2개의 층이, 하나의 피치의 층이 렌즈 내부 표면에 가장 근접하고 제2 피치 층이 렌즈 외부 표면에 가장 근접하여 표면들이 상이한 색상을 갖는 것으로 보이게 되도록, 렌즈 내로 통합될 수 있다. 대안의 예시적인 실시예에서, 콜레스테릭 액정 물질은 렌즈의 표면 상에 있을 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 2가지 피치 층들 사이의 색상 크로스토크(crosstalk)는 2가지 피치 층들 사이에 배치되는 유사하게 얇고 온도 응답성인 중합체 분산형 액정 물질 확산 스페이서(spacer)의 사용에 의해 방지된다. 이러한 시스템에서의 각각의 콜레스테릭 액정 층은 바람직하게는 약 10 내지 약 50% 범위에서 편안하게 판독가능한 콘트라스트를 제공하는 효율을 갖고서 콜레스테릭 액정 반사 밴드갭 내에서 주위 비-편광된 광에서 스펙트럼 성분들의 반사를 나타내도록 3 내지 5 ㎛ 두께일 수 있다. 중합체 분산형 액정 스페이서 필름은 10 ㎛ 미만의 두께일 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 블록 또는 층 또는 마커 물질(602)이 예시되어 있다. 더 구체적으로, 도 6은 마커 물질(602) 상에서의 입사 광(600)의 작용을 예시한다. 콜레스테릭 액정 밴드갭의 적색 에지보다 긴 파장의 입사 광(600)은 짧은 피치의 나선(606)에 의해 나타낸 콜레스테릭 액정 층(604)을 통해 전파되고, 중합체 분산형 액정 물질 스페이서 층(608) 내에서의 광 산란으로 인해 차단된다. 더 짧은 파장의 입사 광(610)은 콜레스테릭 액정 층(604)에 의해 강하게 반사된다. 반사된 광은 벡터 또는 화살표(612)에 의해 나타내어진다. 나선(616)에 의해 나타낸 콜레스테릭 액정의 제2 필름 또는 층(614)은 더 긴 피치를 갖고, 그럼으로써 더 긴 파장의 광을 반사시키고 더 짧은 파장을 투과시키는데, 후자는 중합체 분산형 액정 물질 스페이서 층(608)에 의해 차단된다. 따라서, 관찰자에게, 콜레스테릭 층(604)으로부터의 광은 청색으로 보일 것이지만, 콜레스테릭 액정 층(614)로부터의 광은 적색으로 보일 것이다.

다른 태양에 따르면, 콜레스테릭 액정 액적은 콜레스테릭 액정 피치를 가진 단일 중합체 매트릭스 내로 통합될 수 있고, 생성되는 반사된 색상은 생성된 필름의 전방으로부터 후방으로 변화한다. 도 7은 중합체 분산형 액정 물질 상의 콜레스테릭 액정 액적을 일반적으로 예시한다. 타원(702)은 중합체(704) 내의 콜레스테릭 액정 액적을 나타낸다. 나선(706)은 액적(702) 내의 상이한 피치의 콜레스테릭 액정을 나타낸다. 반사된 색상은 피치와 직접적으로 관련된다. 나선(702a)의 피치가 짧고 조밀할수록 반사된 광의 파장이 짧아지고, 나선(702b)의 피치가 길수록 반사된 광의 파장이 길어진다. 그러한 필름의 전방 및 후방은 상이한 착색을 나타낸다. 상이한 색상들 사이의 크로스토크는 콜레스테릭 액정-중합체 계면에서의 확산 광 산란 및 액적 내에서의 콜레스테릭 액정 축의 랜덤 배향에 의해 그러한 필름에서 방지된다.

피치 구배(gradient)가 예를 들어 중합체 네트워크의 보조에 의해 또는 나선형 꼬임력을 비가역적으로 변화시키는 콜레스테릭 액정의 조성물 내의 카이랄 도펀트(dopant)를 가짐으로 인해 달성되고 안정화될 수 있다. 그러한 필름을 특히 UV 광에 가하면, 흡수 및 산란에 의해 야기되는 광 감쇠로 인해 필름의 전방으로부터 후방으로 카이랄 도펀트의 나선형 꼬임력이 변하게 된다. 색상 구배 필름의 생성은 광 중합 과정을 수반할 수 있다.

전술된 온도 응답성 물질은 콘택트 렌즈의 정상 배향의 식별을 용이하게 하는 숫자, 도형 또는 기호를 나타내도록 패턴화될 수 있다. 패턴화는 상이한 과정을 사용하여 실현될 수 있다. 바람직한 예시적인 실시예에서, 투명한 온도 비감응성 배경 상의 확산 광 산란 중합체 분산형 액정 물질의 패턴화는 마스크를 통해 전파되고 단량체와 액정 물질의 혼합물 상에 투사되는 UV 광으로 실현될 수 있다. 수증기 응축을 회피하기 위해 일정한 질소 유동 하에서, 전술한 액정 물질 및 중합체 조성물(NOA-65 중의 5CB)에 대해 15℃와 같은 저온에서 수행되는 중합 과정은 강한 광 산란의 원하는 패턴의 형태로 중합체 분산형 액정을 형성한다. 제2 단계에서, 혼합물을 보유하는 셀의 온도가 25℃ 초과로 증가되고, 예를 들어 마스크가 제거되며, 전체 샘플을 UV 광에 가한다. 따라서, 제1 단계에서 광에 가해지지 않은 모든 물질은 주위 온도와 관계 없이 냉각된 후에 투명하게 유지되는 투명 중합체 필름으로서 중합된다. 대안적으로, 포토리소그래피(photolithography)에서 실현되는 바와 같이, 물질의 비중합된 부분은 세척되어 온도 감응성 패턴을 온전하게 남겨 둘 수 있다. 이러한 중합체 분산형 액정 기술은 용이하고 저가인 제조 및 확산 광 산란으로 인한 넓은 시야각의 이점을 제공한다. 콜레스테릭 액정 기술은 낮은 광 조건에서도 가시적일 수 있는 미러-유사 반사 및 상이한 색상들의 실현가능성의 이점을 갖는다.

가시적 상태와 비가시적 상태 사이의 유사한 전이가 예를 들어 광응답성 액정 물질에 대한 주위 광의 효과로 인해 얻어질 수 있다. 그러나, 주위 광과 달리, 각막은 정상적인 사람의 경우 34.2℃의 평균 값을 갖는 잘 제어된 온도 환경을 제공한다. 이는 콘택트 렌즈가 눈 내로 삽입될 가능성이 더 많은 실내 온도보다 10℃ 초과만큼 더 높아서, 대부분의 상황에서 열 응답성 물질에 바람직하게 한다. 온도 응답성 물질이 또한 주위 광에서 일어나는 과정에 비교할 때 그 속도로 인해 바람직하다.

본 발명은 렌즈를 눈에서 제거하거나 뺀 때 가시적이고 렌즈가 눈 상에 있을 때에는 비가시적으로 되는 마크를 갖는 전도 마킹 층을 포함하는 콘택트 렌즈에 관한 것이다. 색상, 광 산란, 광 회절 및 광 반사를 포함할 수 있는 전도 마킹 층의 광학적 특성은 콘택트 렌즈의 정상 상태와 전도된 상태의 용이하고 명료한 식별을 위해 적어도 부분적으로 패턴화될 수 있다. 임의의 적합한 패턴이 이용될 수 있고, 광학계와 간섭하지 않는 임의의 적합한 위치에서 콘택트 렌즈 내에 통합된 전도 마킹 층은 그의 대향하는 면들 상에서 상이한 광학적 특성을 가질 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 가시적 마크로부터 비가시적 마크로의 변환은 각막 온도 부근으로의 신체로부터의 열에 의한 것, 주위 광에 의한 것, 및 콘택트 렌즈가 보관 용액으로부터 제거될 때와 같이 습도를 변화시키는 것을 비롯한 다수의 인자 또는 과정을 통해 유도될 수 있다.

액정 물질 및 중합체의 다수의 예가 본 명세서에 기재되어 있지만, 임의의 많은 물질이 이용될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 전도 마킹 필름은 중합체, 액정, 염료, 겔, 중합체 분산형 액정 형태로의 중합체와 액정의 복합물, 중합체 네트워크형 액정 형태로의 중합체와 액정의 복합물, 중합체-액정-중합체 순서 형태로의 중합체와 액정의 복합물 및 나노물질을 포함하는 복합물을 포함할 수 있다.

추가로, 굴절률, 흡수율, 광학적 이방성 및 광학 축의 배향을 비롯한 전도 마킹 층을 형성하는 물질의 소정의 광학적 특성은 다양한 기능성/효과를 달성하도록 제어 또는 조절될 수 있다. 예를 들어, 이들 특성은 주기적으로, 랜덤하게 또는 이들의 임의의 조합을 비롯한 임의의 방식으로 300 ㎚ 내지 1000 ㎚의 공간적 스케일로 조절될 수 있다. 콜레스테릭 액정에서와 같은 분자의 자기-정렬 과정, 중합체 분산형 액정에서와 같은 상 분리 과정, 홀로그래픽(holographic) 중합체 분산형 액정에서와 같은 광학적 기록 과정, 중합체-액정-중합체 슬라이스(slice) 또는 중합 격자뿐만 아니라, 인쇄 및 리소그래피가 광학적 특성 조절에 이용될 수 있다.

전도 마킹의 가시성과 비가시성 사이의 변화는 궁극적으로 광학적으로 균질한 구조로 이어지는 전도 마킹 층의 광학적 특성의 조절의 콘트라스트를 감소시키는 것 및 전도 마킹 층의 광학적 특성의 조절의 공간적 스케일을 더 짧은 파장, 전형적으로 300 ㎚ 미만으로, 또는 더 긴 파장, 전형적으로는 심지어 800 ㎚로 변화시키는 것을 비롯한 다수의 과정 및/또는 과정들의 조합에 의해 촉발되거나 야기될 수 있다.

전도 마킹 층은 본 명세서에 기재된 바와 같은 얇은 필름을 포함할 수 있고, 또한 하나 이상의 보호 층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 보호 층 자체기 얇은 필름일 수 있다. 전도 마킹 층은 또한 광색성(photochromic) 물질 및 치료제를 비롯한 기능성 물질을 포함할 수 있다.

감염, 염증, 녹내장, 및 다른 안질환을 치료하기 위해, 흔히 눈에 약물이 투여될 필요가 있다. 약물 전달의 통상적인 방법은 눈의 표면에 대한 국소 적용에 의한 것이다. 눈은 이러한 약물 투여의 표면 경로에 특유하게 적합한데, 그 이유는 적절하게 구성된 약물은 각막을 통해 침투하여, 눈 내측의 치료적 농도 수준을 상승시켜서, 약물의 유리한 효과를 발휘할 수 있기 때문이다. 실제로, 점안제(eye drop)는 현재 눈을 위한 약물 전달 방법의 95% 초과를 차지한다. 구강으로 또는 주사에 의해 눈을 위한 약물을 투여하는 경우는 드문데, 그 이유는 약물이 원하는 약리학적 효과를 갖기에는 너무 낮은 농도로 눈에 도달하기 때문이거나, 약물의 사용이 심각한 전신 부작용(systemic side effect)에 의해 복잡해지기 때문이다.

점안제는 효과적이기는 하지만, 정교하지 못하고 비효율적이다. 점안제가 눈에 적하될 때, 이는 전형적으로 눈과 안검 사이의 포켓인 결막낭(conjuctival sac)을 과도하게 채워서, 볼 상으로의 안검연(eyelid margin)에서의 넘침으로 인해 점안제의 상당한 부분이 손실되게 한다. 또한, 눈 표면 상에 남아 있는 점안제의 상당한 부분이 눈물에 의해 눈물 배출계(tear drainage system)로 유실되어, 약물의 농도를 희석시킨다. 약물 투여량의 이러한 분량은 약물이 각막을 횡단할 수 있기 전에 손실될 뿐만 아니라, 이러한 과량의 약물은 코와 목으로 운반될 수 있으며, 여기서 약물은 대순환(general circulation)으로 흡수되어, 때때로 심각한 전신 부작용을 야기한다. 각막으로 침투하는 점안제의 약물 중 적은 부분이 초기 약리학적 효과에 대해 요구되는 것보다 높은 수준의 초기 피크 조직 농도를 형성한다. 이러한 조직 농도는 이어서 점진적으로 감소하여, 다음 점안제가 투여될 때까지 조직 농도 및 의도된 약리학적 효과가 너무 낮을 수 있다.

전술된 문제를 악화시키게도, 환자들은 흔히 그들의 점안제를 처방된 대로 사용하지 않는다. 종종, 이러한 낮은 복약 순응도(poor compliance)는 점안제에 의해 야기되는 초기의 찌르는 듯한 또는 타는 듯한 느낌에 기인한다. 확실히, 자신의 눈에 점안제를 적하하는 것은, 부분적으로는 눈을 보호하려는 정상 반사(normal reflex) 때문에 어려울 수 있다. 고령의 환자들은 관절염, 불안정함, 및 저하된 시력으로 인해 점안제를 적하하는 데 추가적인 문제를 가질 수 있으며, 소아과 및 정신과 환자 집단도 마찬가지로 어려움을 지닌다. 따라서, 임의의 많은 질환을 치료하기 위한 임의의 많은 치료제가 이들 질환 중 임의의 것을 치료하기 위해 콘택트 렌즈 내에, 전도 마킹 층 내에, 또는 둘 모두로 통합될 수 있다. 적절하게 통합된 제제가 주어진 기간에 걸쳐 그리고 이들 다양한 질환을 치료하기 위한 특정 투여량으로 콘택트 렌즈로부터 용출될 수 있다.

가장 실현가능하고 바람직한 실시예로 여겨지는 것이 도시되고 기술되지만, 기술되고 도시된 특정 설계 및 방법으로부터 벗어나는 것이 당업자에게 떠오를 것이고 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명은 기술되고 예시된 특정 구성으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함될 수 있는 모든 변형과 합쳐지도록 구성될 것이다.

Claims (14)

1. 제1 물질로부터 형성되고, 적어도 광학 구역 및 주변 구역을 포함하는 콘택트 렌즈; 및
   상기 콘택트 렌즈 내에 통합되고, 눈에서 제거된 때 가시적이고 눈 상에 있을 때에는 비가시적이도록 구성된 제2 물질을 포함하는 전도 마킹(inversion marking)을 포함하고,
   상기 제2 물질은 액정(liquid crystal) 물질을 포함하고, 상기 액정 물질은 콜레스테릭(cholesteric) 액정 물질을 포함하고, 상기 콜레스테릭 액정 물질은 상기 전도 마킹의 전면과 후면이 상이한 색상을 나타내도록 다른 피치의 콜레스테릭 액정 물질을 포함하는, 안과용 렌즈(ophthalmic lens).
2. 제1항에 있어서, 상기 액정 물질은 상기 콘택트 렌즈의 상기 주변 구역 내에 통합되는, 안과용 렌즈.
3. 제2항에 있어서, 상기 액정 물질은 상기 콘택트 렌즈의 정상 상태 및 전도된 상태의 식별을 위해 패턴화되는, 안과용 렌즈.
4. 제1항에 있어서, 상기 액정 물질은 얇은 필름으로서 구성되는, 안과용 렌즈.
5. 제1항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정 물질은, 온도 변화, 광 변화 및 습도 변화 중 적어도 하나의 적용에 의해 반사 상태와 투명 상태 사이의 변환이 유도될 수 있도록 구성되는, 안과용 렌즈.
6. 제1항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈, 상기 전도 마킹 또는 상기 콘택트 렌즈와 상기 전도 마킹 둘 모두 중 적어도 하나에 통합되는 적어도 하나의 치료제를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈.
7. 제1 물질, 및 상기 제1 물질 내에 통합되는 제2 물질로부터 형성된 마킹을 포함하며, 상기 제2 물질은, 온도 변화, 광 변화 또는 습도 변화 중 적어도 하나의 적용에 의해 가시적 상태와 비가시적 상태 사이에서 변환되도록 구성되며,
   상기 제2 물질은 액정 물질을 포함하고, 상기 액정 물질은 콜레스테릭 액정 물질을 포함하고, 상기 콜레스테릭 액정 물질은 상기 마킹의 전면과 후면이 상이한 색상을 나타내도록 다른 피치의 콜레스테릭 액정 물질을 포함하는, 렌즈.
8. 제7항에 있어서, 상기 렌즈는 안과용 렌즈를 포함하는, 렌즈.
9. 제8항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 콘택트 렌즈를 포함하는, 렌즈.
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