KR102674937B1 - 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위한 시스템 및 장치 - Google Patents
광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위한 시스템 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
광학 필터는 480nm 및 590nm와 같은 특정 파장에서 사람 눈의 세포에 대한 광 노출 및 사람 눈의 가시 스펙트럼 응답을 제어함으로써 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조절할 수 있다. 광학 필터는 인간의 눈에서 멜라놉신의 이성질화를 방해하여 활성 이소형의 이용 가능성을 감소시키는 반면, 활성 이소형의 활동 전위 스펙트럼에 걸쳐 가중된 광의 감쇠는 광전도 캐스케이드를 감쇠시켜 광 민감성 반응을 초래한다. 광학 필터의 실시 예들이 설명된다. 일 실시 예에서, 광학 필터는 특정 파장에서 제1 광량 미만의 광을 투과시키고, 가시 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 제2 광량 이상의 광을 투과시키도록 구성될 수 있다. 광학 필터의 사용 방법 및 제조 방법이 또한 설명된다.
Description
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 2017년 8월 9일자로 출원되며, "광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 또는 하루 주기를 조정하기 위한 방법, 시스템 및 장치"라는 제목의 미국 특허 출원 번호 제15/673,264 호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
광 과민증, 또는 광 민감도는 여러 신경학적 상태로 특징되는 광 부작용을 말한다. 본 발명은 피사체에 대한 광의 효과를 관리하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조절하기 위한 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.
눈의 망막은 다양한 광 수용체 세포를 함유한다. 이들 광 수용체 세포는 간상 세포 (흑백 및 저광 시력에 관여), 원추 세포 (주간 시각 및 색각에 관여) 및 멜라놉신 신경절 세포를 포함한다.
멜라놉신 신경절 세포는 감광성이다. 이 감광성은 뇌의 통증 경로를 통해 통증을 전달할 수 있다. 이들 경로는 Noseda 등에 의해 신경 과학에 의한 두통 악화를 위한 신경 메커니즘: 2010년 2월; 13(2): 239-45 PMID 20062053에 더욱 기재되어 있고, 이것은 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다. 색안경을 사용하여 주변 광을 조절하는 것이 편두통 및 양성 안검 경련을 비롯한 광 민감성 신경학적 상태의 치료에 효과적일 수 있다는 것이 이미 입증된 바 있다. 이러한 유익한 효과에 대한 설명은 Good 등에 의한 "어린 시절 편두통에 색 안경 사용" 1991년 9월; 31(8): 533-6 PMID 1960058 및 Blackburn 등에 의한 "FL-41 색조가 양성 안검 경련 환자의 깜박임 빈도의 광 민감도와 기능적 한계를 개선한다" 2009년 5월; 116(5): 997-1001 PMID 19410958에서 볼 수 있으며, 이것은 전체가 본원에 참고로 포함된다. 통증 경로 이외에, 멜라놉신 신경절 세포는 또한 상완골 핵에 연결되어, 이곳에서 이들은 하루 주기 리듬의 동반에 관여한다. 이들 연결은 한니발 J.에 의해 "하루 주기 타이밍에서 PACAP-함유 망막 신경절 세포의 역할"; Int Rev Cytol. 2006; 251: 1-39. 리뷰. PubMed PMID: 16939776에 의해 추가로 설명되며, 이것은 은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
모든 동물은 그들을 지구의 24 시간의 명/암 주기와 동기화시키는 고유한 생체 "시계"를 갖는다. 이 시계는 약("circa") 하루("dian")의 내부 리듬을 설정한다. 이 현상은 캘리포니아 체이서, Gooley JJ.에 의한 "인간의 수면 및 하루 주기 리듬". Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 2007; 72: 579-97. 리뷰 PubMed PMID: 18419318에서 에서 설명되고, 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 그러나 명/암 주기와 최적의 동기화 상태를 유지하려면 신체의 내부 시계를 매일 재설정해야 한다. 이것은 캘리포니아, 체이서, "인간의 하루 주기 맥박 조정기에 대한 빛의 영향", Ciba Found Symp. 1995; 183: 254-90; 토론 290-302. 리뷰. PubMed PMID: 7656689 및 Duffy JF, Wright KP Jr. "빛에 의한 인간의 하루 주기 시스템의 동반", J Biol 리듬. 2005년 8월; 20(4): 326-38. 리뷰. PubMed PMID: 16077152에서 기술되는 바와 같이, 환경의 빛이 멜라놉신 신경절 세포에 의해 흡수되고 신체의 "마스터 시계" 역할을 하는 뇌의 일부, 즉 시교차상 핵으로 신호가 전달될 때 발생하고, 둘 다 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
로돕신은 눈의 간상과 원추 세포에 있는 감광성 분자이다. 로돕신은 활성 및 비활성 상태를 포함하는 두 개의 준안정 이성질체를 갖는다. 로돕신은 빛에 노출되면 비활성 이소형으로 이성질화된다. 로돕신의 비활성 이소형은 레티노이드 주기에서 재순환될 수 있다. 레티노이드 주기 동안, 로돕신은 감광체를 떠나 망막 색소 상피로 들어간다. 활성 이소형으로 재순환된 후, 로돕신은 감광체로 돌아간다. 멜라놉신 신경절 세포의 멜라놉신은 Mure LS, Cornut PL, Rieux C, Drouyer E, Denis P, Gronfier C, Cooper HM. 멜라놉신의 쌍안정: 인간의 망막에서 파리의 눈 기술. PLoS One. 2009년 6월 24일; 4(6):e5991. PubMed PMID: 19551136에 에 기술된 것과 유사한 과정을 겪는 것으로 여겨지고, 그 전문은 본원에 참조로 포함된다.
그러므로, 대상에 대한 빛의 효과를 관리하는 것이 바람직할 것이다. 보다 구체적으로, 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각성을 감소시키기 위한 방법, 시스템 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 하루 주기를 조절하기 위한 방법, 시스템 및 장치를 제공하는 것이 또한 바람직할 것이다.
멜라놉신 신경절 세포는 480nm 부근의 광 파장에 민감하고 인간의 통증 경로와 관련되어 있기 때문에, 특정 유형의 광에 의해 야기되는 고통스러운 효과를 관리하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 멜라놉신 신경절 세포의 자극은 광 과민 반응의 빈도 및/또는 중증도에 영향을 줄 수 있으므로, 일부 상황에서는 이들 세포의 직접적인 광 자극을 감소시키는 것이, 또는 다른 상황에서는 이들 세포의 자극과 직접적으로 관련이 없는 빛에 대한 노출량을 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 이러한 광 과민 반응에는 편두통, 뇌진탕 또는 외상성 뇌 손상과 관련된 광 민감성, 광 민감성 간질, 및 양성 안검 경련과 관련된 광 민감성을 포함된다. 멜라놉신 신경절 세포는 또한 하루 주기와 관련이 있다. 따라서, 멜라놉신 신경절 세포 또는 눈의 다른 부분에 대한 광 노출을 제어함으로써 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키고/시키거나 하루 주기를 조절하기 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다.
광 민감성 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조절하기 위한 장치의 실시 예가 기술된다. 상기 장치는 멜라놉신의 쌍안정 이소형(isoform)의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중된 제1 광량 미만의 광을 투과시키고, 가시 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 제2 광량 이상의 광을 투과시키도록 구성된 광학 필터를 포함한다. 예로서, 멜라놉신의 활성 이소형의 흡수 스펙트럼과 관련된 광 스펙트럼은 480nm 파장에 가깝고, 멜라놉신의 비활성 이소형의 흡수 스펙트럼과 관련된 광 스펙트럼은 590nm 파장에 가깝다.
일부 실시 예에서, 제1 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중된 광의 약 50 %이고 제2 광량은 가중된 광의 약 75% 이상이다. 다른 실시 예에서, 제1 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중된 광의 약 25 %이고, 제2 광량은 가시 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 광의 약 60 % 이상이다. 추가의 구체 예에서, 제1 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중된 거의 모든 광이다. 또 다른 실시 예에서, 제2 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼 외부에 있는 및/또는 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼 외부에 있는 스펙트럼에 걸쳐 가중된 거의 모든 광이다. 또 다른 구체 예에서, 시각 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 멜라놉신의 쌍안정 이소형 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중된 제1 광량의 감쇠 대 시각 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 제2 광량의 감쇠의 비는 일 보다 크다.
일부 실시 예에서, 제1 광량은 실질적으로 멜라놉신 신경절 세포의 활동 전위 스펙트럼 내에서 장파장 통과 필터 파장 미만에서의 모든 광이고, 제2 광량은 실질적으로 장거리 통과 필터 파장 위의 파장과 가시 스펙트럼 응답에 걸친 모든 광이다. 추가의 실시 예에서, 제1 광량은 실질적으로 590nm 부근의 단역 통과 필터 파장 위의 모든 광이고, 제2 광량은 실질적으로 단역 통과 필터 파장 미만의 파장으로 가시 스펙트럼 응답에 걸친 모든 광일 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 광량은 멜라놉신 신경절 세포의 활동 전위 스펙트럼의 최대 상대 반응 미만 및/또는 약 590nm 초과의 파장을 갖는 제3 광량을 포함한다. 다른 실시 예에서, 제2 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼의 최대 상대 반응보다 큰 파장을 갖는 제3 광량을 포함한다. 추가의 구체 예에서, 제2 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼의 최대 상대 반응보다 낮은 파장을 갖는 제3 광량 및 멜라놉신의 쌍안정 이소형 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼의 최대 상대 반응보다 큰 제4 광량을 포함한다.
일부 구체 예에서, 제1 광량은 눈의 세포 - 대상 (Drec)의 망막 신경절 세포 또는 다른 세포 - 에 의해 경험되는 (즉, 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼에 걸친) 광량이고, 제2 광량은 시각 응답 스펙트럼 (Dvis)에서 경험되는 광량이며, 제1 광량 및 제2 광량을 포함하는 비는 성능 지수 (FOM)로 정의되고, 이 지수는 다음과 같이 결정된다:
여기서, Drec (T = 1)은 광학 필터가 없는 경우 제1 광량이고, Dvis (T = 1)는 광학 필터가 없는 경우의 제 2 광량이다. 일부 실시 예들에서, 광학 필터의 성능 지수는 약 1, 약 1 이상, 약 1.3 이상, 약 1.5 이상, 약 1.8 이상, 약 2.75 이상, 약 3 이상, 약 3 이상, 약 3.3 이상을 포함할 수 있다. 다른 성능 지수는 다른 실시 예에서 사용될 수 있다.
일부 구체 예에서, 제1 광량은 멜라놉신의 쌍안정 이소형 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼의 중앙값을 갖는 스펙트럼 폭을 정의한다. 추가의 실시 예에서, 제1 광량 및 제2 광량은 주변 광의 특성에 기초하여 결정된다. 또 다른 구체 예에서, 제1 광량 및 제2 광량은 전이, 광색성 또는 일렉트로크로믹형 염료, 색소 또는 코팅에 의해 선택적으로 조정 가능하다.
일부 실시 예에서, 광학 필터는 수신 된 광의 입사각의 영향을 최소화하거나 감소시키도록 구성된 적어도 하나의 층을 포함한다. 추가의 구체 예에서, 광학 필터는 함침 또는 코팅에 의해 색조를 포함하는 기판을 추가로 포함한다.
광 공포 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조절하기위한 시스템의 실시 예가 기술된다. 시스템은 기판, 기판 상에 배치된 제1 층, 및 제1 층에 인접하여 배치된 제2 층을 포함한다. 제1 층은 고 굴절률 물질을 포함한다. 제2 층은 저 굴절률 물질을 포함한다.
추가의 실시 예에서, 시스템은 추가의 층 및/또는 재료의 유형을 포함할 수 있으며, 여기서 물질은 멜라놉신 신경절 세포의 활동 전위 스펙트럼에 걸쳐 가중된 제1 광량 미만의 광을 투과시키고 가시 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 제2 광량 이상의 광을 투과시키도록 한다. 일부 실시 예에서, 광학 필터에서 층의 수를 증가시키는 것은 활동 전위 스펙트럼 외부로의 광 투과를 증가시킨다.
광 민감성 응답의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 광학 필터를 제조하는 방법의 실시 예가 기술된다. 방법은 적절한 광 스펙트럼을 결정하는 단계를 포함한다. 대상에서 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다에 의해 경험 될 제1 광량을 결정한다. 가시 응답 스펙트럼과 관련된 제2 광량이 결정된다. 제1 광량 및 제2 광량을 사용하여 광학 필터가 제조된다.
일부 구체 예에서, 개인의 멜라놉신 신경절 세포의 활동 전위 스펙트럼이 결정된다. 다른 실시 예에서, 광학 필터는 개인의 멜라놉신 신경절 세포에 기초하여 제1 광량을 감쇠하도록 구성된다. 또 다른 실시 예에서, 광학 필터는 가시 응답 스펙트럼 특성에 기초하여 제조된다.
일부 실시 예에서, 광학 필터는 노치 필터이다. 다른 실시 예에서, 노치 필터는 비정규 입사각으로 부딪히는 광을 차단하도록 구성된다. 또 다른 실시 예에서, 노치 필터는 복수의 경사 입사각에 대해 최적화된 필터를 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 노치 필터는 경미한 적색 편이로 설계된다. 다른 실시 예에서, 노치 필터는 스펙트럼 폭을 가로 질러 광을 감쇠시키는 필터 노치를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 광학 필터의 제조는 유전체 다층, 매립된 나노 입자 코팅, 컬러 필터, 틴트, 공진 유도 모드 필터, 루게이트(rugate) 필터 및 이들의 임의의 조합을 사용하는 것을 포함한다. 추가의 실시 양태에서, 매립된 나노 입자 코팅은 코어에 코어 물질 및 쉘(shell)로서 작용하는 쉘 물질을 갖는 금속성 나노 입자, 유전체 나노 입자, 반도체 나노 입자, 양자점, 자성 나노 입자 또는 코어-쉘 입자 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 적어도 금속성 나노 입자는 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Pt 또는 다른 금속성 나노 입자 중 하나 이상을 포함하며, 여기서 유전체 나노 입자는 TiO2, Ta2O5 또는 다른 유전체 나노 입자 중 하나 이상을 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 반도체 나노 입자 또는 양자점은 Si, GaAs, GaN, CdSe, CdS 또는 다른 반도체 나노 입자 중 적어도 하나를 포함한다. 추가의 구체 예에서, 매립된 나노 입자 코팅에서 매립된 나노 입자의 형상은 구형, 타원형 또는 다른 형상이다. 일부 구체 예에서, 매립된 나노 입자의 소광 스펙트럼은 미에(Mie) 산란 이론을 사용하여 결정된다.
광 민감성 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하는 방법의 실시 예가 기술된다. 이 방법은 일정량의 광을 수신하는 단계를 포함한다. 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중 된 제1 광량 미만의 광이 투과된다. 가시 스펙트럼 응답에 걸쳐 가중된 제2 광량 이상의 광이 투과된다. 멜라놉신의 쌍안정 이소형 중 하나 또는 둘 모두의 흡수 스펙트럼에 걸쳐 가중된 광의 감쇠는 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 모두의 이성질화를 방해한다.
도면은 본 명세서의 일부를 구성하고 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 예시적인 실시 예를 포함한다. 일부 경우에, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 본 발명의 다양한 양태가 과장되거나 확대되어 도시될수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 측정된 데이터 포인트에 가우시안 피팅된 갖는 단위 크기로 정규화된 멜라놉신 세포에 대한 예시의 측정된 활동 전위 스펙트럼을 도시한다.
도 2는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 예시의 "FL-41 35" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 3은 가시 광선 스펙트럼에 걸친 예시의 "FL-41 35" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 예시의 "FL-41 55" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 5는 가시광 스펙트럼에 걸친 예시의 "FL-41 55" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 6은 별개의 굴절률을 갖는 다층 유전체 박막을 사용하는 필터의 예이다.
도 7은 가시광 스펙트럼의 청록색 영역에서 광을 산란시키도록 설계된 내장된 나노 입자 코팅을 사용하는 필터의 예이다.
도 8은 멜라놉신 세포에 의한 광 흡수를 차단하도록 광학 필터를 설계하는 예시의 방법을 도시한다
도 9는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 일 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 10은 가시광선 스펙트럼에 걸친 도 9의 필터 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 11은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 다른 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 12는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 추가 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 13은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 또 다른 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 14는 가시 광선 스펙트럼에 걸친 도 13의 필터 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 15는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 정상적인 광 입사를 위해 필터의 중심이 485nm에 위치된 필터의 추가 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 16은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 15도의 입사각을 갖는 도 15의 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 17은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 저 굴절률 MgF2 층을 배제한 필터의 또 다른 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 18a 및 18b는 약 480nm를 중심으로 하는 필터의 실시 예 및 약 620nm를 중심으로 하는 필터의 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 19는 다양한 정도의 색조로 약 480nm에 중심을 둔 필터의 다수의 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 20은 도 19의 필터의 실시 예의 후면 반사 스펙트럼을 도시한다.
도 21은 광학 필터를 제조하는 방법의 예시적인 실시 예를 도시한다.
도 22는 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위한 방법의 예시적인 실시 예를 도시한다.
도 23은 두 범위의 파장을 우선적으로 감쇠시키도록 구성된 복합 필터의 실시 예를 도시한다.
도 24는 복합 광학 필터를 제조하는 방법의 실시 예를 도시한다.
도 25는 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위해 복합 필터를 사용하는 방법의 실시 예를 도시한다.
도 26a 및 26b는 각각 480nm 및 620nm를 중심으로 하는 회색 색조의 렌즈 코팅의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 27은 쌍안정 색소의 주기적 이성질화를 개략적으로 예시한다.
도 28은 눈에서 활성 및 비활성 멜라놉신의 반응성 스펙트럼을 예시한다.
도 29는 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 이성질화를 방해하는 방법의 실시 예를 예시한다.
도 30은 샘플 색상 매칭 기능에 따른 광의 파장에 대한 상대적 응답을 도시한다.
도 31은 480 nm 필터가 사용될 때 샘플 색상 매칭 기능에 따른 광의 파장에 대한 상대적 응답을 도시한다.
도 32는 480 nm 필터 및 590 nm 필터가 모두 사용될 때 샘플 색상 매칭 기능에 따른 광의 파장에 대한 상대적 응답을 도시한다.
도 1은 측정된 데이터 포인트에 가우시안 피팅된 갖는 단위 크기로 정규화된 멜라놉신 세포에 대한 예시의 측정된 활동 전위 스펙트럼을 도시한다.
도 2는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 예시의 "FL-41 35" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 3은 가시 광선 스펙트럼에 걸친 예시의 "FL-41 35" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 예시의 "FL-41 55" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 5는 가시광 스펙트럼에 걸친 예시의 "FL-41 55" 필터의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 6은 별개의 굴절률을 갖는 다층 유전체 박막을 사용하는 필터의 예이다.
도 7은 가시광 스펙트럼의 청록색 영역에서 광을 산란시키도록 설계된 내장된 나노 입자 코팅을 사용하는 필터의 예이다.
도 8은 멜라놉신 세포에 의한 광 흡수를 차단하도록 광학 필터를 설계하는 예시의 방법을 도시한다
도 9는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 일 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 10은 가시광선 스펙트럼에 걸친 도 9의 필터 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 11은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 다른 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 12는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 추가 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 13은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 필터의 또 다른 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 14는 가시 광선 스펙트럼에 걸친 도 13의 필터 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 15는 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 정상적인 광 입사를 위해 필터의 중심이 485nm에 위치된 필터의 추가 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 16은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 15도의 입사각을 갖는 도 15의 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 17은 멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 걸친 저 굴절률 MgF2 층을 배제한 필터의 또 다른 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 18a 및 18b는 약 480nm를 중심으로 하는 필터의 실시 예 및 약 620nm를 중심으로 하는 필터의 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 19는 다양한 정도의 색조로 약 480nm에 중심을 둔 필터의 다수의 실시 예의 측정된 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 20은 도 19의 필터의 실시 예의 후면 반사 스펙트럼을 도시한다.
도 21은 광학 필터를 제조하는 방법의 예시적인 실시 예를 도시한다.
도 22는 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위한 방법의 예시적인 실시 예를 도시한다.
도 23은 두 범위의 파장을 우선적으로 감쇠시키도록 구성된 복합 필터의 실시 예를 도시한다.
도 24는 복합 광학 필터를 제조하는 방법의 실시 예를 도시한다.
도 25는 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위해 복합 필터를 사용하는 방법의 실시 예를 도시한다.
도 26a 및 26b는 각각 480nm 및 620nm를 중심으로 하는 회색 색조의 렌즈 코팅의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 27은 쌍안정 색소의 주기적 이성질화를 개략적으로 예시한다.
도 28은 눈에서 활성 및 비활성 멜라놉신의 반응성 스펙트럼을 예시한다.
도 29는 멜라놉신의 쌍안정 이소형들 중 하나 또는 둘 다의 이성질화를 방해하는 방법의 실시 예를 예시한다.
도 30은 샘플 색상 매칭 기능에 따른 광의 파장에 대한 상대적 응답을 도시한다.
도 31은 480 nm 필터가 사용될 때 샘플 색상 매칭 기능에 따른 광의 파장에 대한 상대적 응답을 도시한다.
도 32는 480 nm 필터 및 590 nm 필터가 모두 사용될 때 샘플 색상 매칭 기능에 따른 광의 파장에 대한 상대적 응답을 도시한다.
본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 여기에 제공된다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 그러므로, 여기에 개시된 특정 세부 사항은 제한적인 것으로 해석되어서는 안되며, 사실상 본 발명을 임의의 상세한 시스템, 구조 또는 방식으로 채용하는 방법을 당업자에게 가르치기 위한 대표적인 기본으로서 해석되어야한다.
본 발명은 대상에 대한 광의 효과를 관리하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 일부 적용은 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위한 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.
일 실시 예에 따른 장치는
400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
454 nm 미만 및 506 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 다음에 의해 결정되는 성능 지수를 갖는다:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 454 nm 미만 및 506 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
일 실시 예에 따른 장치는
400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
565 nm와 615 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
565 nm 미만 및 615 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 다음에 의해 결정되는 성능지수를 갖는다:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 565 nm와 615 nm 사이의 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 565 nm 미만 및 615 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
이때, 상기 광학 필터는 565 nm 내지 615 nm 사이의 파장에 걸쳐 평균화된 상기 광의 45% 및 565 nm 미만 및 615 nm 이상의 가시 스펙트럼 내의 파장에 걸쳐 평균화된 상기 광의 60%를 투과시키도록 구성된다.
일 실시 예에 따른 장치는
400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
565 nm와 615 nm 사이의 제2 광량(Drec,590)을 투과하고,
454 nm보다 작은 가시 스펙트럼, 506 nm와 565 nm 사이의 가시 스펙트럼, 및 615 nm보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제3 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 제1 광량 및 제3 광량을 포함하는 비율은 성능 지수(FOM1)로 정의되고, 상기 제2 광량 및 제3 광량을 포함하는 비율은 성능 지수(FOM2)로 정의되며 상기 성능 지수(FOM1) 및 성능 지수(FOM2)는 다음에 의해 결정된다:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 상기 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 상기 제3 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
여기서, Drec,590(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 상기 제2 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 상기 제3 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
일 실시 예에 따른 장치는
400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
454 nm 미만 및 506 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 다음에 의해 결정되는 성능 지수를 갖는다:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 454 nm 미만 및 506 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
일 실시 예에 따른 장치는
400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
565 nm와 615 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
565 nm 미만 및 615 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 다음에 의해 결정되는 성능지수를 갖는다:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 565 nm와 615 nm 사이의 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 565 nm 미만 및 615 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
이때, 상기 광학 필터는 565 nm 내지 615 nm 사이의 파장에 걸쳐 평균화된 상기 광의 45% 및 565 nm 미만 및 615 nm 이상의 가시 스펙트럼 내의 파장에 걸쳐 평균화된 상기 광의 60%를 투과시키도록 구성된다.
일 실시 예에 따른 장치는
400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
565 nm와 615 nm 사이의 제2 광량(Drec,590)을 투과하고,
454 nm보다 작은 가시 스펙트럼, 506 nm와 565 nm 사이의 가시 스펙트럼, 및 615 nm보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제3 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 제1 광량 및 제3 광량을 포함하는 비율은 성능 지수(FOM1)로 정의되고, 상기 제2 광량 및 제3 광량을 포함하는 비율은 성능 지수(FOM2)로 정의되며 상기 성능 지수(FOM1) 및 성능 지수(FOM2)는 다음에 의해 결정된다:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 상기 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 상기 제3 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
여기서, Drec,590(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 상기 제2 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 상기 제3 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
상이한 개인은 상이한 방식으로 광 과민 반응을 경험한다. 빛에 대한 부작용을 유발하는 파장 및 경로는 환자에 따라 달라질 수 있다. 그러나 다른 것보다 광 과민 반응과 더 일반적으로 관련된 일부 공통 파장이 있다. 예를 들어, 눈의 멜라놉신 신경절 세포는 약 480nm의 파장의 빛에 민감한다. 일부 개인의 경우, 이는 개인의 빛에 민감한 신경학적 상태와 연결될 수 있다. 480nm 파장 근처의 빛에 대한 노출을 제어하게 되면 개인에게 이점을 줄 수 있고 빛에 민감한 신경학적 상태를 줄이거나 막을 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 동일한 빛에 대한 노출을 조절하는 것은 또한 개인의 하루 주기 리듬을 조절하는데 도움을 줄 수 있다. 동일한 개인 또는 다른 개인에게서, 620nm 파장 또는 다른 파장 근처의 빛에 대한 눈의 노출을 조절하는 것은 또한 감광성 신경학적 상태를 감소 또는 예방하거나 개인의 하루 주기 리듬을 관리하는 데 이점을 줄 수 있다. 다음의 예는 480nm 부근의 파장을 갖는 광의 감쇠 및 480nm 근방의 동일한 광에 대한 멜라놉신 신경절 세포의 노출에 관한 것이지만, 유사한 필터 및 방법이 다른 파장에서 광을 감쇠시키고 눈의 다른 세포에 의해 수신될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 유사한 필터 및 방법이 약 620nm에서 광을 감쇠시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 유사한 필터 및 방법이 약 590nm에서 광을 감쇠시키기 위해 사용될 수 있다.
멜라놉신 신경절 세포는 광 과민증 및 다수의 광 과민증 환자의 편두통 발병과 관련이 있기 때문에, 이들 세포를 활성화시키는 가시 광선 스펙트럼의 그 부분의 적어도 일부를 차단하는 것이 바람직하다. 광 과민증은 편두통, 양성 필수 안검 경련 및 외상성 뇌 손상(TBI)을 포함하여 빛에 민감한 신경학적 상태와 관련이 있다. 도 1은 단위 크기로 정규화된 멜라놉신 세포에 대해 측정된 활동 전위 스펙트럼의 예 및 측정된 데이터 지점에 대한 가우스 피트를 도시한다. 이 가우시안 피트는 필터 설계의 적어도 하나의 실시 예에서 사용될 수 있지만, 이것은 활동 전위 스펙트럼의 보다 정제된 측정이 이용 가능할 수 있으므로, 최적 필터에 대한 스펙트럼 기초로 해석되어서는 안된다. 이러한 개선된 측정은 본 명세서에 기술된 공정에 따라 또는 유사한 공정을 통해 추가 필터 설계 또는 방법을 유발할 수 있다. 활동 전위 스펙트럼의 보다 정제된 측정에 기초하여 본 명세서에 기술된 방법, 시스템 및 장치의 최적화가 고려된다.
일부 실시 예에서, 가시 광선 스펙트럼의 왜곡을 최소화하면서 광 과민증 예방에 적합한 특정 파장 범위에 걸쳐 광이 차단 (즉, 감쇠)될 수 있다. 다른 실시 예에서, 본 출원에 기재된 방법, 시스템 및 장치는 또한 신체의 하루 주기 시스템을 조작하기 위해 사용될 수 있다.
이들 광 과민 반응을 유발 및/또는 악화시키는 것으로 의심되는 광학 스펙트럼의 특정 부분을 차단하는 광학 필터의 실시 예가 설명된다. 이 필터는 안경 (안경, 고글, 클립 온 또는 기타 안경류 등), 렌즈 (콘택트 렌즈 포함), 컴퓨터 화면, 창문, 자동차 앞 유리, 조명 기판, 전구 (백열등, 형광등, CFL, LED, 가스 증기 등), 또는 기타 광학 요소에 적용될 수 있다. 이들 광학 필터는 크라운 유리 (BK7 포함), 플린트 유리 (BaF8 포함), SiO2, 플라스틱 (폴리 카보네이트, CR-39 및 트라이벡스 등), 그 외 기판 및 이들의 조합에 적용될 수 있다.
설명의 대부분은 광 과민증 예방에 초점을 맞추지만, 본원에 기술된 시스템, 방법 및 장치는 하루 주기 리듬을 조절하는데 적용 가능하다. 예를 들어, 이 필터는 비즈니스맨, 운동 선수, 시차가 다른 지역을 여행하는 사람 또는 신체의 하루 주기 시스템을 조작하기를 원하는 사람들에 의해 신체의 하루 주기 시스템을 조작하는 데 사용될 수 있다. 일 예에서, 대상은 그들이 여행하는 지역의 명/암 주기에 적응하도록 도와주는 본 명세서에 기술된 필터 중 적어도 하나를 착용할 것이다. 다른 예에서, 본 명세서에 기술된 필터 중 적어도 하나는 또한 수면 장애가 있는 환자의 멜라놉신 신경절 세포의 여기를 제한하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 대상은 저녁에 인공 광에 대한 노출을 제한하기 위해 이들 필터를 착용하여, 생체 시계가 깨어 있을 시간이라고 생각하지 못하게 할 수 있다. 또한, 사용자는 일출 전에 빛에 대한 노출을 증가시켜 명/암 주기를 조정할 수 있다
또한, 최근에 620nm 부근의 파장이 또한 특정 개인의 광 과민 효과에 기여한다는 것이 임상적으로 입증되었다. 신경학적 효과에 대한 정확한 경로는 현재 완전히 이해되지 않았지만, 620nm 부근의 파장을 갖는 광을 우선적으로 감쇠시킴으로써 이점을 얻을 수 있다.
멜라놉신은 각각 고유한 흡수 스펙트럼을 나타내는 쌍안정 이소형(isoform)을 갖는다. 이소형은 활성 이소형 및 비활성 이소형일 수 있다. 활성 이소형은 생리학적으로 활성일 수 있다. 비활성 이소형은 생리학적으로 비활성일 수 있다. 각 이소형의 흡수 스펙트럼에 따른 빛의 흡수는 멜라놉신의 이성질화로 이어질 수 있다. 약 590nm 또는 약 590nm의 광을 감쇠시킴으로써 멜라놉신의 이성질화를 방해, 제한 또는 방지함으로써 이점을 얻을 수 있다.
FL-41 렌즈 색조가 때때로 편두통 환자를 위해 처방된다. FL-41 색조는 광범위한 파장을 (흡수를 통해) 차단한다. 이들 파장은 멜라놉신 흡수와 관련된 파장을 포함한다. FL-41 염료는 특정 유형의 플라스틱 안경 렌즈에 침투할 수 있다. 침투된 염료의 양은 일반적으로 차단된 광량을 결정한다. "FL-41 35" 색조는 실내 환경내의 다수의 환자에게 효과적이다. 그러나, 예를 들어 실외 환경으로 이동하여 광원의 강도가 증가하면, "FL-41 35"가 효과적이지 않을 수 있다.
도 2는 "FL-41 35"의 측정된 투과 스펙트럼을 나타낸다. 도 2는 또한 소위 "유효 활동 전위 스펙트럼"인 멜라놉신의 활동 전위 스펙트럼에 대한 "FL-41 35" 필터의 효과를 도시한다. "FL-41 35" 색조는 약 55%의 광을 차단하거나 감쇄하고, 그렇지 않으면 멜라놉신 신경절 세포에 의해 흡수된다. FL-41 색조는 도 3에 도시된 바와 같이, 멜라놉신과 관련되지 않은 가시 스펙트럼의 상당한 부분을 더욱 차단하고, 가시 응답 스펙트럼에 대해선 약 47% 감쇠한다. 가시 응답 스펙트럼을 더욱 차단하는 것은 바람직하지 않다. 예를 들어, 가시 응답 스펙트럼을 차단하면 정상적인 시력에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 다른 예에서, 가시적 응답 스펙트럼을 차단하는 것은 착용자에게 산만하거나 덜 바람직한 잘못된 착색을 생성할 수 있다.
실외 환경과 같이 밝은 빛의 경우, "FL-41 55"와 같이 더 큰 레벨의 스펙트럼 감쇠를 갖는 색조가 사용될 수 있다. 이 필터의 투과 스펙트럼은, 활동 전위 스펙트럼에 대한 그 영향과 함께, 도 4 (멜라놉신의 "유효 활동 전위 스펙트럼"에 대한) 및 도 5 (가시광 스펙트럼에 대한)에서 도시되고 있다. 이 필터는 광의 약 89%를 감쇠시키고 그렇지 않으면 멜라놉신 세포에 의해 흡수되지만, 또한 가시 응답 스펙트럼의 약 81%를 감쇠시킨다. 이 추가 스펙트럼 감쇠는 저 조도나 기타 상황에서 시력을 손상시킬 수 있다.
전반적으로, FL-41의 일반적인 단점은 장미색 외관, 왜곡된 색 인식; 제한된 적용성 (즉, 특정 플라스틱에만 적용될 수 있으며 유리 렌즈, 컴퓨터 스크린, 창문, 자동차 앞 유리, 조명 기판, 전구 또는 기타 광학 요소에는 적용되지 않을 수 있음); 및 (색조 가능한 하드 코팅 층의 일부 변화로 인해) 착색 공정에 대한 품질 관리의 불량을 포함한다. FL-41이 특정 응용 분야에서 효과적일 수는 있지만, 멜라놉신 신경절 세포와 이들의 뇌의 통증 센터와의 연결의 자극을 하향 조절하도록 설계되지 않았다. 이러한 이유로, 필터의 다른 실시 예를 개발하는 것이 바람직할 수 있다.
감광성 조건의 처리를 위한 보다 바람직한 광학 필터의 일 예는 장파장 통과 필터를 포함할 수 있다. 멜라놉신 신경절 세포의 약 480nm의 파장에 대한 노출을 조절하기 위해, 장파장 통과 필터는 약 500nm 또는 520nm 보다 긴 파장을 높게 투과시키면서, 약 500nm 또는 520nm보다 짧은 파장에서 광을 감쇠시킬 수 있다. 유사하게, 약 620nm의 파장에 대한 인간의 눈에서의 세포의 노출을 조절하기 위해, 단파장 통과 필터는 약 600nm 또는 약 580nm보다 긴 파장에서 광을 감쇠시키면서 600nm 또는 약 580nm보다 짧은 파장을 높게 투과할 수 있다.
보다 바람직한 광학 필터의 다른 예는 멜라놉신 또는 다른 특정 파장에 의해 흡수된 광의 스펙트럼만을 차단하면서, 일반적으로 나머지 광 스펙트럼을 투과시키고, 필터의 스펙트럼 투과 응답은 밴드 스톱 또는 마이너스 필터라고도 하는 노치의 형태를 취한다. 멜라놉신의 경우, 노치의 중심 위치는 멜라놉신 경로 (약 480nm)의 최대 흡수 부근에 근접할 수 있지만, 다른 위치가 효과적일 수 있다. 노치의 스펙트럼 폭은 다른 폭이 고려되기는 하지만, 약 50 내지 60 nm인 활동 전위 스펙트럼의 폭과 대략 일치할 수 있다.
염료 혼합물, 유전체 다층 (도 6에 도시된 예), 및 내장된 나노 입자 코팅 (도 7에 도시된)로 이루어진 색조와 같은 광학 필터 기술, 공진 도파관 필터와 같은 다른 필터 기술, 또는 이들의 조합이 본 발명에 따른 필터를 생성하는데 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 광학 필터에 사용될 수 있는 나노 입자 코팅은 금속성 나노 입자 (예를 들어, Al, Ag, Au, Cu, Ni, Pt), 유전체 나노 입자 (예를 들어, TiO2, Ta2O5 등), 반도체 나노 입자 또는 양자점 (예를 들어, Si, GaAs, GaN, CdSe, CdS 등), 자성 나노 입자, 코어 내의 하나의 물질 및 쉘로 작용하는 다른 물질로 이루어지는 코어-쉘 입자, 그 외 나노 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 입자의 형상은 구형, 타원체, 다른 형상 또는 이들의 조합일 수 있다. 호스트 재료는 중합체, 졸-겔, 다른 호스트 재료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들 나노 입자의 소광 스펙트럼은 미에(Mie) 산란 이론 또는 이의 변형을 사용하여 계산될 수 있다.
도 6에 도시된 다층 필터(600)의 실시 예는 기판(602), 제1 층(604), 및 제2 층(606)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 층(604)는 고 굴절률 재료를 포함할 수 있고, 제2 층(606)은 저 굴절률 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 층(604)은 저 굴절률 재료를 포함할 수 있고, 제2 층은 고 굴절률 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 층(604)은 기판(602)에 인접하여 도시되어 있다. 다른 실시 예에서, 제1 층(604)은 기판(602)과 제1 층(604) 사이에 다른 층 (예를 들어, 제2 층(606) 및/또는 다른 층)을 가질 수 있다. (번호는 없지만) 추가의 층도 또한 표시된다. 기판(602)은 본 명세서에 설명된 임의의 기판을 이용할 수 있다. 예를 들어, 기판(602)은 제1 층(604) 및 제2 층(606)의 동일 및/또는 반대 측면 (즉, 기판의 전면 및/또는 후면) 상에 착색 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 기판(602) 자체는 색조가 들 수 있다. 착색 기술 및 양의 예는 후술된다. 다층 필터의 다른 실시 예가 본 명세서에서 추가로 설명된다.
도 7에 도시된 필터(700)는 기판(702), 호스트 층(704) 및 복수의 나노 입자(706)를 포함한다. 호스트 층(704)은 기판(702)에 인접하여 도시되어 있다. 다른 실시 예에서, 호스트 층(704)은 기판(702)과 호스트 층(704) 사이에 다른 층 (예를 들어, 도 6의 제2 층(606) 및/또는 다른 층)을 가질 수 있다. 나노 입자(706)는 구형이고 균일한 크기로 도시되어 있지만, 전술한 바와 같이 다른 형상 및 크기가 고려된다. 도 6의 다층 필터에서와 같이, 다양한 기판, 색조, 다른 특징 또는 이들의 조합이 나노 입자 필터(700)와 함께 사용될 수 있다. 나노 입자 필터의 다른 실시예들이 본 명세서에 기재되어 있다.
사용될 수 있는 다른 유형의 필터는 컬러 필터 (유기 염료 및 반도체), 공진 유도 모드 필터, 루게이트(rugate) 필터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 루게이트 필터는 두께 전체에 걸친 정현파 굴절률 변화를 이용한다. 실제 정현파는 종종 두 개 이상의 재료의 혼합물을 사용하여 계단 굴절률 근사로 근사화된다.
이들 다양한 필터 유형에 부가하여, 간상 세포 및 원추 세포의 광 응답에 의해 결정된 바와 같이, 가시 응답 스펙트럼에 미치는 설계된 필터의 효과를 추가로 고려할 수 있다. 한 가지 고려 사항은 스펙트럼 왜곡 최소화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 멜라놉신 신경절 세포에 접근하는 480nm 근처의 빛을 감쇠시킬 때, 축외 조명에 대해 발생하는 필터 응답의 청색-편이를 설명하기 위해 노치의 중심이 약 480nm에서 약간 적색 변이되도록 설계함으로써, 유전체 다층을 사용하여 보상할 수 있는 각도 감도를 고려하는 것과 같은 최적화 방법을 포함하여, 필터 설계에 대한 추가 또는 다른 제약 조건을 추가하는 것이 고려될 수 있다. 감쇠된 파장에 따라 적색 편이 또는 청색 편이 정도가 다를 수 있다. 최적화는 비정규 입사각을 보상하기 위해 및/또는 입사각을 보상하기 위해 추가 필터 층의 사용을 통해 필터 스펙트럼 폭을 넓히는 단계를 더 포함할 수 있다. 배면 반사의 가능성이 고려될 수 있다. 이러한 고려 사항 중 하나 이상은 필터를 어떤 형태의 착색과 조합함으로써 해결될 수 있다.
멜라놉신 세포에 의한 광 흡수를 차단하는 광학 필터를 제조하는 방법의 일 실시 예가 여기에서 설명된다. 멜라놉신 세포에 의해 경험되는 광량 D은 다음과 같이 기록될 수 있다:
[수학식 1]
여기서 L은 광 스펙트럼 (강도, 전력, 광자/초 등), T는 광원과 눈 사이에 놓인 필터의 스펙트럼 투과이며, M은 멜라놉신의 정규화된 활동 전위 반응 스펙트럼이다. 현재 도 1로부터 바와 같이 52nm의 최대 반폭에서 전체 폭으로 480nm를 중심으로 하는 가수스안 함수로 추정된다. 일반적으로, L = 1은 임의의 특정 광원으로의 논의를 제한하지 않는 것으로 가정되지만, 알려진 스펙트럼의 임의의 광원에 대해 분석이 수행될 수 있다.
가시 반응 스펙트럼과 관련하여 유사한 광양이 다음과 같이 계산될 수 있다:
[수학식 2]
여기서 V는 표준화된 시각 응답 스펙트럼을 나타냅니다.
FL-41 색조와 같은 광학 필터의 효과는, 예를 들어 필터로 계산된 광량 대 필터없을 때의 광량의 비율을 고려하여 설명되는 바와 같이, 광량을 감소시키는 것이다.
용량의 "감쇠"는 예를 들어, 다음과 같이 기록될 수 있다:
멜라놉신 반응의 차단과 가시 반응 스펙트럼의 차단을 비교하는 성능 지수(FOM)도 다음과 같이 정의될 수 있다:
[수학식 3]
이것은 멜라놉신 스펙트럼에 걸친 광의 감쇠 대 가시 스펙트럼에 걸친 광의 감쇠의 비를 나타내며, 이 때 FOM> 1의 값이 바람직할 수 있다. FL-41 색조의 경우 FOM은 약 1이다.
도 8은 단계 802에 의해 예시된 바와 같이, 멜라놉신 세포에 의해 경험되는 광량 D (예를 들어, 수학식 1을 사용함)를 결정하는 것을 포함할 수 있는, 멜라놉신 세포에 의한 광 흡수를 차단하기 위해 광학 필터를 설계하기 위한 방법(800)의 일 실시 예를 도시한다. 단계 804에 의해 예시된 바와 같이, 가시 반응 스펙트럼에 걸쳐 경험된 광량을 결정할 수 있다 (예를 들어, 수학식 2를 사용하여). 성능 지수(FOM)는 멜라놉신 세포에 의해 경험되는 광량 및 단계 806에서 설명되는 바와 같이, 가시 반응 스펙트럼에 걸쳐 경험되는 광량에 대해 결정될 수 있다. 다른 실시 예에서, 가시 반응 스펙트럼에 걸친 용량은 감소되거나 분리될 수 있다. 예를 들어, 시각 응답 스펙트럼의 일부가 사용될 수 있거나, 시각 응답 스펙트럼 외부의 파장이 고려될 수 있다. 성능 지수는 광 민감성 반응을 감소 및/또는 방지하기 위한 광학 요소를 설계하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 많은 실시 예는 별개의 굴절률을 갖는 다층 유전체 박막을 사용한다. 이들 층은 (본 명세서에 기술된 바와 같이) 다수의 광학 요소에 적용될 수 있다. 예로서, 제한하려는 의도는 아니며, 본 개시의 광학 필터 설계의 실시 예는 굴절률이 약 1.5이고 반사 방지 코팅이 배면 (즉, 사용자의 눈에 가장 가까운 표면)에 적용된, 안경 렌즈와 같은 일반적인 투명 기판을 가정한다. 따라서, 다른 굴절률을 갖고, 후면 반사 방지 코팅이 있거나 없는 다른 기판이 고려된다. 상이한 기판 재료 및/또는 이들 기판에 대한 상이한 코팅을 보상하기 위해 필터 설계에 약간의 변형이 필요할 수 있다. 다른 박막 재료와 다른 기판 재료의 호환성 및 렌즈 기판의 곡률과 같은 추가 고려 사항이 해결될 필요가 있다. 기판은 기판이나 기판 상의 층과 다른 코팅층 사이에 접착 층 (예를 들어, 크롬의 얇은 층)을 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 다층 장파장 통과 및 노치 필터에 대한 다수의 설계 접근법이 존재한다. 예를 들어, 박막 광학 필터의 설계를 위해 소프트웨어 및 기타 설계 도구를 사용할 수 있다. 이들 툴은 최적화 동안 다수의 제약을 고려하여, 동일한 차광 특성을 달성하거나 동일한 생리학적 결과를 생성하는 경우에도, 두 필터 설계가 동일하게 될 가능성을 감소시킬 수 있다. 본 명세서에서는 몇 가지 예만 제시되며 어떤 식으로든 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명에 따라, 유사한 결과를 달성하기 위해 다른 접근법이 취해질 수 있고, 더 이상적인 특성을 생성하거나 더 적은 수의 층으로 유사한 특성을 생성하기 위해 추가의 최적화가 수행될 수 있다.
또한, 다층 및 다른 코팅이 착색 렌즈 또는 기판에 적용될 수 있다. 이 조합이 바람직한 여러 가지 이유가 있다. 한가지 이유는 색조의 스펙트럼 특성이 박막 필터에 대한 설계 제약을 완화시킬 수 있다는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, FL-41 "기본 색조"를 박막 노치 필터와 조합하면 치료 결과를 생성하는 데 필요한 노치의 깊이를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 노치 설계에서 색조의 투과 스펙트럼 변화를 고려하는 것이 바람직할 수 있다. 이 설계 조정은, 예를 들어 색조 스펙트럼 응답의 국부적 경사를 보상하기 위해 노치의 중심 파장을 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 기본 색조를 사용하는 또 다른 이유는 렌즈의 후면을 통해 들어오는 바람직하지 않은 빛의 반사를 감소시키기 위한 것일 수 있다. 이러한 상황에서, "플랫"이나 중성 밀도, 자체적으로 착색을 유발하지 않는 색조를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어,(예를 들어, 원하는 파장을 사용자로부터 멀어지게 반사함으로써) 광의 파장 범위가 렌즈의 전방을 통과하는 것을 차단하도록 설계된 필터의 실시 예에서, (차단된 파장의 광을 포함하는) 렌즈의 후방측으로 진입하는 광은 사용자의 눈으로 다시 반사될 수 있다. 다시 말해, (다층 필터의 경우 반사에 의해) 전방으로부터 차단될 광은 후방으로부터 반사될 수 있다. 이것은 주로 대상의 앞에 단일 광원이 있는 경우에는 문제가 되지 않을 수 있다. 그러나, 예를 들어, 매우 밝은 빛이 발견되거나 다수의 광원이 있는 곳에서, 이러한 후면 반사는 사용자에게 유해할 수 있다.
장파장 통과 또는 노치 필터를 제조하기 위한 하나의 예시적인 접근법은 고 굴절률 재료 및 저 굴절률 재료의 교대 층을 사용하는 것을 포함한다. 저 굴절률 유전체 물질의 예는 MgF2 및 SiO2를 포함한다. MgF2는 일반적으로 단일 및 다층 반사 방지 코팅에 사용된다. 고 굴절률 재료의 예는 TiO2, Ti3O5, ZrO2 및 Ta2O5와 같은 금속 산화물 및 Si3N4를 포함한다. 중합체 층을 포함하여 수많은 다른 적합한 재료가 사용될 수 있다.
480nm, 620nm 또는 다른 특정 파장과 같은 다양한 파장 근처의 광을 감쇠시키기 위한 광학 필터는 유사한 설계를 따를 수 있다. 광학 필터 설계의 일 실시 예가 도 9 및 도 10에 도시되며, 본 실시 예의 필터가 유효한 (및 감쇠된) 활동 전위를 생성하는 멜라놉신 세포에 부딪치는 빛의 스펙트럼에 미치는 효과도 함께 도시된다. 이 디자인은 멜라놉신 세포에 의해 흡수될 수 있는 빛의 55 %가 차단되거나 감쇠된다는 점에서 FL-41 35 코팅만큼 임상적으로 효과적이고, 이로 인해 FL-41 코팅과 동일한 편두통 (또는 감광성)의 완화의 결과를 가져오지만, 시각적 왜곡은 상당히 적고, 시각적 반응에 걸쳐 18%만이 감쇠한다. 본 실시 예에서, 저 굴절률 물질은 SiO2이고 고 굴절률 물질 TiO2 및 MgF2는 최외층으로 사용되어, 총 11개의 층이 사용된다. 예시적인 층 및 재료는 최외층 (MgF2)에서 기판에 인접한 최내층 (165nm 두께의 TiO2) 까지 아래 표에 열거되어 있다. 이 필터에서 FOM ≒3이다.
노치 필터의 중심의 스펙트럼 위치는 각각의 층의 두께에 의해 결정될 수 있다. 노치의 스펙트럼 위치가 약 480nm에 있다고 가정하는 많은 실시 예가 있지만, 다른 스펙트럼 위치를 고려할 수 있다. 예를 들어, 멜라놉신 경로의 활동 전위 스펙트럼에 대한 더 많은 정보가 알려져 있으므로, 스펙트럼 위치는 새로운 정보에 따라 620nm로와 같이 이동될 수 있다. 다른 예에서, 스펙트럼 위치는 멜라놉신 경로의 활동 전위 스펙트럼 이외의 파장을 감쇠시키는 것과 같이, 특정 결과를 달성하도록 위치될 수 있다.
노치의 폭은 상이한 층의 굴절률 차이에 의해 결정될 수 있다. 노치의 깊이는 층의 수에 의해 결정될 수 있다. 노치 영역 외부의 투과는 추가 층을 포함하여 증가 및 평탄화될 수 있고, 후면 반사를 감소시키기 위해 렌즈의 후면에 적용된 단일 또는 다층 반사 방지 코팅을 가능한 포함한다. 멜라놉신 세포의 여기를 더욱 억제할 수 있는 노치의 깊이를 증가시키기 위해 추가의 디자인 최적화가 사용될 수 있지만, 가시 반응 스펙트럼에 대한 영향을 고려해야 한다. 전반적인 억제는 환자마다 또는 대부분의 경우를 돕기 위해 하나 이상의 일반적인 종류의 필터를 설계함으로써 맞춤화될 수 있다.
효과적인 멜라놉신 활동 전위 스펙트럼의 더 큰 감쇠는 필터 노치를 깊게 하거나 넓히는 것으로, 또는 이 둘의 조합을 통해 얻을 수 있다. 도 11 및 12는 각각 19 및 15개의 유전체 층을 사용하는, 두 개의 예시적인 접근법의 실시 예를 도시한다. 둘 사이의 궁극적인 선택은 착용자 선호도에 기초하여 이루어질 수 있는데, 둘다는 멜라놉신 스펙트럼에 걸쳐 약 70 % 감쇠를 생성하지만, 가시 반응 스펙트럼 특성은 약간 다르다. 19개 층 필터는 시각 응답 스펙트럼의 약 21%를 감쇠시키고, 15개 층 필터는 시각 응답 스펙트럼의 약 25%를 감쇠시킨다. 두 필터는 2.75보다 큰 FOM 값을 가지며, 19개 층 필터는 약 3.3의 FOM 값을 갖는다.
상이한 디자인은 멜라놉신 활동 전위 스펙트럼에 걸쳐 상당한 감쇠를 달성할 수 있다. 도 13 및 14는 FL-41 55 필터와 유사한 멜라놉신 활동 전위 감쇠를 생성하는 노치 필터 설계의 실시 예를 도시하며, 19개의 유전체 층을 사용하여 약 89 %의 광을 차단하지만, FOM 값이 약 3일 때에는 가시 반응 스펙트럼의 약 29%만을 차단한다. 최외층 (MgF2)에서 기판에 인접한 최내층 (160.3nm 두께의 TiO2)까지 예시적인 층 및 물질이 아래 표에 열거되어 있다.
다른 디자인 고려 사항은 비정규 입사각에서 충돌하는 빛을 차단하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 박막 필터의 각도를 기울이면 필터 응답에서 청색 편이가 발생하는 경향이 있다. 이것은 입사각의 영향을 최소화하거나 감소시키기 위해, 예를 들어, 경미한 적색 편이로 필터를 의도적으로 설계함으로써, 필터의 폭을 넓히거나, 추가 층을 추가하거나, 또는 이들을 조합하여 수용될 수 있다.
도 15는 정상적인 광 입사를 위해 노치의 중심이 485nm에 위치되는 10개의 층을 갖는 필터 설계의 실시 예를 도시한다. 정상적인 입사에서, 필터의 이 실시 예는 멜라놉신 스펙트럼에 대한 약 61 %의 광량을 차단하고 가시 반응 스펙트럼에 대한 약 21%의 광을 감쇠하여, 결과적으로 FOM 값은 약 2.9가 된다.
도 16은 도 15의 필터 실시 예의 효과를 도시하지만, 입사각은 약 15도이다. 이 실시 예에서, 이 입사각에서는 멜라놉신 광량의 차단은 약 61%이며 시각 응답 스펙트럼의 약 20%를 차단하여, 결과적으로 FOM 값은 약 3.1이 된다.
필터의 이 실시 예는 최외층(MgF2)에서 최내층(127nm 두께의 TiO2) 까지 아래 표에 열거된 다음의 층 특성을 갖는다.
도 8 내지 도 15과 관련하여 설명된 필터의 실시 예에서, 저 굴절률 MgF2 층이 사용되었다. 다른 실시 예에서는 이 물질이 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 17은 멜라놉신 활동 전위 스펙트럼(또는 광량)의 약 73% 및 가시적 반응 용량의 약 21%를 차단하며, 약 3.5의 FOM 값을 갖는 필터 설계의 실시예를 도시한다. 도 17에 도시된 필터 설계의 층 특성은 최외층으로부터 최내층까지 아래 표에 열거되어 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 후면 (즉, 사용자의 눈에 가장 가까운 측면)에서 사용자의 눈으로 반사되는 광량을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 박막 코팅이 착색 렌즈 또는 기판 상에 적용될 수 있는 필터 설계의 다른 실시 예에 의해 달성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 기판은 함침, 코팅, 다른 착색 기술 또는 이들의 조합에 의해 착색될 수 있다. 박막 코팅/착색된 기판 조합을 통한 광의 투과는 박막 코팅의 투과 및 착색된 기판의 투과의 곱으 다음과 같이 기록될 수 있다:
[수학식 4]
박막 코팅이 기판의 전면에만 적용되는 것으로 가정하고, 반사 방지 코팅 (T≒1)이 기판의 후면에 적용한다고 가정한다.
기판의 후면으로 입사하는 광은, 먼저 색조를 통과하고, 기판의 전면상의 박막 필터로부터 반사된 다음, 사용자의 눈에 부딪치기 전에 색조를 두번째로 통과한다. 이 경우 반사광이 다음과 같이 기록될 수 있다:
[수학식 5]
임의의 특정 파장에서, 투과 및 반사된 광의 비율은 박막 코팅 및 색조의 투과에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 원하는 파장 (이 예에서는 약 480nm)에서 약 20 % 투과가 요구되는 경우, 박막 및 색조 투과의 특정 조합 만이 사용될 수 있다. 더욱이, 약 10% 반사가 요구된다면, 박막 및 색조 투과의 단일 조합 만이 허용된다. 이러한 관계는 다음과 같이 설명될 수 있다.
[수학식 6]
[수학식 7]
사용자의 눈으로 후면 반사된 광으로 인해 멜라놉신 세포에 의해 경험되는 용량 D는 수학식 1에 도시된 투과광으로 인해 멜라놉신 세포에 의해 경험되는 용량과 유사하게 기록될 수 있다:
[수학식 8]
여기서 L은 (강도, 전력, 광자/초 등에서) 광 스펙트럼이고, R은 스펙트럼 후면 반사이고, M은 멜라놉신의 정규화된 활동 전위 응답 스펙트럼이고, 도 1로부터 52nm의 최대 반폭 전제 폭으로 480nm를 중심으로 하는 가우시안 함수로서 현재 예상되는 바와 같다. 일반적으로, 임의의 특정 광원에 대한 논의를 제한하지 않도록 L=1인 것으로 가정되지만, 알려진 스펙트럼의 임의의 광원에 대해서는 분석이 수행될 수 있다.
멜라놉신 세포에 의해 경험되는 역반사된 정규화된 양은 다음과 같이 계산될 수 있다:
[수학식 9]
가시 반응 스펙트럼과 관련하여 유사한 양 및 정규화된 양이 계산될 수 있다.
[수학식 10]
[수학식 11]
여기서 V는 표준화된 시각 응답 스펙트럼을 나타낸다. 이상적으로는, 후면 반사는 이러한 광량이 0에 가까워 지도록 감소될 것이다.
멜라놉신 경로의 활동 전위 스펙트럼에 대한 후면 반사광의 광량은 수학식 8을 사용하여 결정될 수 있다. 시각 스펙트럼에 대한 역 반사된 광의 광량은 수학식 9를 사용하여 결정될 수 있다. 역 반사된 광량은 광학 필터를 설계 및 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 적절한 색조 레벨은 멜라놉신 경로의 활동 전위 스펙트럼, 또는 가시 스펙트럼, 또는 둘 다인지에 따라, 원하는 최대 수준의 색조가 원하는 최대 광량의 후면 반사된 광에 기초하여 선택될 수 있다. 멜라놉신 세포에 의해 경험되는 후면 반사된 광의 양 및 정규화된 양의 감소는 광 과민증 사용자에 의해 경험되는 증상을 감소시킬 수 있다.
다음 표는 예를 들어 약 480nm에서 특정 투과 및 후면 반사를 야기하는 노치 및 틴트 투과의 일부 가능한 조합을 갖는 필터 설계의 추가 실시 예를 도시한다. 노치 응답으로 인해, 노치 외부의 광 투과는 노치 내부의 광 투과보다 클 수 있으며, 따라서 후방 반사 광의 양은 노치 중앙에서 발생하는 것보다 적을 것이다. 이들 예는 480nm 근처에 중심을 둔 노치에 특정하지만, 다른 파장은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 선택될 수 있다.
표 1은 전면을 통한 다른 투과율로, 특정 파장 (예를 들어, 480nm 부근) 또는 파장 범위에서 고정된 10%의 후면 반사를 유지하는 예를 제공한다. 이러한 후면 반사의 값은 예를 들어, 빛이 상부, 하부 및/또는 측면에서 렌즈에 부딪쳐 렌즈의 후면에 들어가 정면측 박막 코팅으로부터 사용자의 눈으로 반사하게 되는 "개방"형의 안경 프레임에 사용될 수 있는 치료용 렌즈에 바람직할 수 있다. 다른 스타일의 안경 프레임 (예컨대 스포츠 안경, 랩 어라운드 선글라스 또는 다른 스타일의 프레임)에 대해서는 다른 후면 반사가 바람직할 수 있다.
| 투과율 T | 후면 반사 R | Ttint | Tfilm |
| 0.50 | 0.10 | 0.65 | 0.77 |
| 0.45 | 0.10 | 0.61 | 0.73 |
| 0.40 | 0.10 | 0.57 | 0.70 |
| 0.35 | 0.10 | 0.54 | 0.65 |
| 0.30 | 0.10 | 0.50 | 0.60 |
| 0.25 | 0.10 | 0.47 | 0.54 |
| 0.20 | 0.10 | 0.43 | 0.46 |
| 0.15 | 0.10 | 0.40 | 0.38 |
| 0.10 | 0.10 | 0.37 | 0.27 |
표 2는 추가의 실시 예를 제공하지만, 더 큰 후면 반사가 허용된다. 이러한 디자인은 렌즈의 정면 측을 통과하는 빛을 제외하고 빛이 눈에 들어가지 못하게 하는 "랩(warp)"형의 안경 또는 스포츠 프레임에 더 적합할 수 있다.
| 투과율 T | 후면 반사 R | Ttint | Tfilm |
| 0.50 | 0.35 | 0.89 | 0.56 |
| 0.45 | 0.35 | 0.86 | 0.52 |
| 0.40 | 0.35 | 0.82 | 0.49 |
| 0.35 | 0.35 | 0.79 | 0.44 |
| 0.30 | 0.35 | 0.76 | 0.39 |
| 0.25 | 0.35 | 0.73 | 0.34 |
| 0.20 | 0.35 | 0.70 | 0.29 |
| 0.15 | 0.35 | 0.67 | 0.22 |
| 0.10 | 0.35 | 0.64 | 0.16 |
필터의 다른 실시 예는 주어진 후면 반사 값을 제공하기 위해 노치 투과를 고정하고 색조 투과를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 이들 실시예의 예들은 하기 표 3에 제시되어 있다.
| 투과율 Tfilm | 후면 반사 R | Ttint | trans T |
| 0.35 | 0.05 | 0.28 | 0.10 |
| 0.35 | 0.10 | 0.39 | 0.14 |
| 0.35 | 0.15 | 0.48 | 0.17 |
| 0.35 | 0.20 | 0.55 | 0.19 |
| 0.35 | 0.25 | 0.62 | 0.22 |
| 0.35 | 0.30 | 0.68 | 0.24 |
| 0.35 | 0.37 | 0.75 | 0.26 |
| 0.25 | 0.45 | 0.77 | 0.19 |
| 0.15 | 0.50 | 0.77 | 0.12 |
본 명세서의 R 값은 후면 반사된 광의 최대량을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 약 0.10의 R 값은 멜라놉신 경로의 활동 전위 스펙트럼, 가시 스펙트럼, 또는 둘 모두에 걸쳐 가중된 원하는 후면 반사된 광의 양으로 사용될 수 있다. R 값은 감쇠하기 위해 원하는 파장에 기초하기 때문에, 다른 광의 파장은 상기 표에 따른 값 이하의 R 값을 달성하도록 설계된 필터에 기초하여 감쇠될 수 있다. 예를 들어, R 값이 약 0.10인 약 480nm의 파장에 대해, 약 470nm 또는 490nm의 파장에 대한 R 값은 0.10 미만, 예를 들어 약 0.09일 수 있다. R 값은 일반적으로 원하는 노치 중심 파장으로부터 멀어진 파장에서 감소할 것이다. 명확성을 위해, 표에는 R 값이 십진수 값으로 나열되어 있지만, 이러한 값은 백분율로 표시될 수도 있다.
이들 실시 예는 본 개시 내용에 적합한 조합을 제한하려는 것이 아니며 치료 효과에 적합할 수 있는 가능한 조합 중 일부를 입증하기 위해서만 제공된다. 임의의 수의 다른 조합이 구상되고, 상이한 레벨의 사용자 감광도, 상이한 질병, 상이한 적용, 상이한 유형의 색조 (예를 들어, 회색, FL-41 등), 및 상이한 프레임 스타일에 적합할 수 있다.
필터 설계를 수행할 때 제조 고려 사항도 고려될 수 있다. 예를 들어, 물질 증착은 전형적으로 스퍼터링, 증발, 또는 화학 기상 증착 기술을 사용하여 달성된다. 증착 조건은 박막 재료의 응력을 최소화하도록 최적화될 수 있다. 증착된 물질에서 응력을 완화시키기 위해 증착 후에 고온 어닐링이 종종 수행될 수 있지만, 어닐링은 종종 플라스틱 렌즈에 적용될 수 없다. 스펙터클 렌즈는 곡면 기판을 나타내므로, 증착 중에 일정한 막 두께를 달성하는 것이 어려울 수 있다. 일정한 막 두께를 생성하기 위해, 증착 시스템에서 타겟-소스 지오메트리의 수정이 사용될 수 있다. 플라스틱 렌즈의 경우, 저온 증착이 사용될 수 있지만, 저 응력 필름을 생성하도록 최적화될 수 있다.
다음의 작업 예는 테스트된 광학 필터 설계 및 그 결과를 설명한다. 스크래치 방지 코팅된 폴리카보네이트 또는 CR-39 평면 렌즈에서 테스트 노치 코팅을 제작한다. 박막 스택을 위한 접착층으로서 작용하기 위해 Cr의 박막이 기판 상에 증착되었다. 예시적인 코팅된 렌즈를 통한 투과 스펙트럼이 도 18a에 도시되어 있다. 노치의 중심은 약 54.5nm의 폭으로 약 482.9nm이고, 최소 투과율은 약 24.5 %이다. 필터의 이 실시 예는 멜라놉신 활동 전위 스펙트럼의 약 58%를 차단하고 가시 스펙트럼에 걸쳐 약 23%를 차단하며, 약 2.6의 FOM 값을 갖는다. 대조적으로, 도 18b는 620nm 노치 필터를 갖는 코팅된 렌즈의 투과 스펙트럼을 도시한다.
예비 임상 시험에서, 편두통 환자는 도 18a의 치료용 노치 코팅으로 안경을 착용하도록 모집되었다. 참가자들은 2주 동안 치료용 렌즈를 착용했다. 시험에 포함시키기 위해, 모든 참가자는 한 달에 15일 이상 두통이 있는 것으로 정의되는 만성 두통을 보였다. 검증된 설문지인 HIT6을 사용하여 치료 렌즈를 착용하기 전후에 참가자의 일상 생활에 대한 두통의 영향을 평가했다. HIT6 점수의 표가 다음 표에 나와 있다. 평균 약 6.6 %의 개선이 이루어졌으며 참가자들의 삶의 질이 크게 개선되었다.
다른 실시 예에서, 박막 노치 코팅이 FL-41 착색 렌즈에 적용되었다. 투과 및 후면 반사 스펙트럼이 도 19 및 20에 도시되어있다. 상이한 수준의 FL-41 색조를 폴리카보네이트 또는 CR-39 렌즈상의 착색 가능한 스크래치 방지층 (하드 코팅으로도 불림)에 적용하였다. 이어서 다층 노치 필터를 각 렌즈의 전면에 적용하였고, 종래의 반사 방지 코팅을 각 렌즈의 후면에 적용하였다. 도 19 내지 20에서 알 수 있는 바와 같이, FL-41 색조는 후면 반사를 극적으로 감소시켰다. 그러나, 투과시 노치 응답은 480nm 근처의 FL-41 색조의 기울기로 인해 적색 편이된다. 이 편이는 경미한 청색 편이된 노치 디자인을 시작하여 보상될 수 있다.
다음 표는 멜라놉신 및 시각 반응 스펙트럼에 걸친 차단 수준 및 각각의 색조 수준에 대한 FOM 값을 열거한다. BPI의“sun grey”등의 회색 색조와 같은, 다른 색조를 사용하여 유사한 결과를 기대할 수 있다.
본 명세서에 기재된 코팅은 또한 다른 기술과 통합될 수 있다. 예를 들어, 필터 코팅은 착색 렌즈에 적용될 수 있고, 광 변색성 물질이 포함될 수 있으며, 편광 기술이 포함될 수 있으며, 다른 기술 또는 이들의 조합이 통합될 수 있다. 또한, 다층 박막 코팅 위에 나노 입자 필터 코팅을 적용하는 것과 같은 필터 기술의 조합이 사용될 수 있다. 전기 광학 중합체, 액정, 또는 다른 전기 광학 재료를 포함하는 전기 광학 재료, PZT와 같은 압전 세라믹을 포함하는 압전 재료 또는 다른 압전 재료와 같은 활성 재료가 사용될 수 있다.
도 21은 광 민감성 반응의 빈도 및/또는 심각성을 감소시키기 위한 광학 필터를 제조하는 방법(2100)의 예시적인 실시 예를 도시한다. 방법(2100)은 본 명세서에서 설명된 필터의 적어도 하나의 실시 예를 설계하는데 사용될 수 있다. 방법(2100)은 단게 2102에 의해 도시된 바와 같이, 적절한 광 스펙트럼을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 적절한 광 스펙트럼을 결정하는 단계는 사무실, 쇼핑 또는 가정 환경에서의 실내 형광 조명 및/또는 컴퓨터 스크린, 또는 정상적인 야외 활동이나 스포츠 활동으로 인해 경함한 햇빛과 같은 실외 광과 같은 조건에서, 분광 광도 측정과 같은 특정 조명 조건의 고려를 포함할 수 있다. 단계 2104에 의해 예시된 바와 같이, 멜라놉신 세포에 의해 경험될 광량은 (예를 들어, 수학식 1을 사용하여) 결정될 수 있다. 가시 반응 스펙트럼에 걸쳐 경험될 광량은 단계 2106에 의해 예시된 바와 같이, (예를 들어, 수학식식 2를 사용하여) 결정될 수 있다. 광학 필터는 단계 2108에서 설명한 바와 같이, 제1 광량 및 제2 광량을 사용하여 설계되고 제조될 수 있다. 제1 광량 및 제2 광량은 본 명세서에 설명된 바와 같이 성능 지수(FOM)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시 예에서, 시각 응답 스펙트럼에 걸친 양은 가시 스펙트럼의 일부에 대해 고려될 수 있다. 예를 들어, 전체 시각 응답 스펙트럼보다 많거나 적은 것이 사용될 수 있다.
도 22는 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조정하기 위한 방법(2200)의 예시적인 실시 예를 도시한다. 방법(2200)은 설명된 필터의 적어도 하나의 실시 예와 함께 사용될 수 있다. 방법(2200)은 단계 2202에 의해 예시된 바와 같이, 광량을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 수신된 광은 하나 이상의 광원으로부터의 직접 또는 간접 광을 포함할 수 있다. 단계 2204에 의해 도시된 바와 같이, 멜라놉신 세포의 활동 전위 스펙트럼에 걸쳐 가중된 제1의 광량보다 적은 양의 광이 단계 2206에 의해 도시된 바와 같이, 투과될 수 있다. 가시 광 스펙트럼에 걸쳐 가중된 제2의 광량은 단계 2208에 의해 도시된 바와 같이, 투과될 수 있다. 단계 2208에서 나타나낸 바와 같이, 제1 광량 및 제2 광량을 사용하여 광학 필터가 제조될 수 있다. 제1 광량 및 제2 광량은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 성능 지수(FOM)를 결정하는데 사용될 수 있다. 다른 구체 예에서, 시각 응답 스펙트럼에 걸친 양은 감소되거나 분리될 수 있다. 예를 들어, 전체 시각 응답 스펙트럼보다 많거나 적은 것이 사용될 수 있다.
멜라놉신 신경절 세포의 480nm 부근의 빛에 대한 노출을 조절하는 것 외에도, 약 620nm의 파장에서 빛의 감쇠가 또한 광 민감도와 관련된 증상을 완화시키는 데에 개선을 가져올 수 있다는 것이 임상 시험을 통해 입증되었다. 약 620nm의 광 파장이 멜라놉신 신경절 세포에 작용하는 것으로 여겨지지 않지만, 약 620nm의 광 감쇠는 빛에 대한 통증 또는 불편함과 같은 일부 사람들의 빛 민감도의 증상 및 편두통 및 기타 두통의 중증을 감소시키는 것으로 입증되었고, 또한 안검경련, 뇌진탕후/TBI 증후군, 수면 장애, 간질의 치료에 효과적일 수 있다.
일 실시 예에서, 약 580nm 내지 약 650nm 사이의 광을 감쇠시킴으로써 개선이 실현될 수 있다. 다른 실시 예에서, 약 600nm 내지 약 640nm 사이의 광을 감쇠시킴으로써 개선이 실현될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 개선은 약 55nm의 절반 최대에서 전체 폭으로 620nm의 파장에 실질적으로 중심을 둔 필터를 사용하여 광을 감쇠시킴으로써 실현될 수 있다.
또한, 필터는 다중 범위의 광 파장을 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 필터의 실시 예는 약 480nm에서 광을 감쇠시키는 것 외에 약 620nm에서 광을 감쇠시킬 수 있다. 다른 실시 예에서, 필터는 약 450nm 내지 약 510nm 및 약 580nm 내지 약 640nm의 광 파장을 우선적으로 감쇠시킬 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 필터는 약 470 내지 약 490 사이 및 약 610nm 내지 약 630nm의 광을 감쇠시킬 수 있다.
광학 필터는 전술한 공정에 따라 전술한 물질을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 620nm 광학 필터는 고역 통과 필터, 저역 통과 필터 또는 광학 노치 필터를 포함할 수 있다. 광학 노치 필터는 복수의 유전체 물질층, 호스트 매질 상에 분산되거나 호스트 매질에 매립된 나노 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 상기 언급된 조합은 기판에 혼입된 염료와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 단거리 통과 패스 또는 노치 필터를 생성하는 단계는 고 굴절률 재료 및 저 굴절률 재료의 교대 층을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 저 굴절률 유전체 물질의 예는 MgF2 및 SiO2를 포함한다. 고 굴절률 물질의 예는 TiO2, Ti3O5, ZrO2 및 Ta2O5와 같은 금속 산화물 및 Si3N4를 포함한다. 중합체 층을 포함하여 수많은 다른 적합한 재료가 사용될 수 있다.
멜라놉신 신경절 세포에 의해 흡수된 파장을 감쇠시키도록 의도되고 앞서 기술된 실시 예와 유사하게, 약 620nm에서 파장을 감쇠시키도록 설계된 광학 필터가 유사한 FOM에 따라 제조될 수 있다. 약 620nm에서 수신된 광량 D는 다음과 같이 기록될 수 있다:
[수학식 12]
여기서 L은 광 스펙트럼(강도, 전력, 광자/초 등), T는 광원과 눈 사이에 놓인 필터의 스펙트럼 투과이며, R620은 약 620nm에서의 이상적인 응답 스펙트럼이며, 이들은 50, 55 또는 60nm의 절반 최대 전체 폭에서 620nm를 중심으로 하는 가우스 함수로 추정될 수 있지만, 다른 값들도 예상되고 치료적인 것을 입증할 수도 있다. 일반적으로, 임의의 특정 광원에 대한 논의를 제한하지 않도록 L=1인 것으로 가정되지만, 알려진 스펙트럼의 임의의 광원에 대해서 분석이 수행될 수 있다.
가시 반응 스펙트럼과 관련하여 유사한 양이 계산될 수 있다.
[수학식 13]
여기서 V는 표준화된 시각 응답 스펙트럼을 나타낸다.
나노 입자 노치 필터와 같은 광학 필터의 효과는, 필터로 계산된 용량 대 필터가 없는 용량의 비율, 예를 들어,
을 구하여 설명한 바와 같이, 광량을 감소시킨다는 것이다.
용량의 "감쇠"는 예를 들어 다음과 같이 기록될 수 있다:
약 620nm에서 광 차단과 가시 반응 스펙트럼의 차단을 비교하는 FOM이 또한 정의될 수 있다.
[수학식 14]
이는 약 620nm에서의 광의 감쇠 대 가시 스펙트럼에 걸친 광의 감쇠의 비를 나타내며, 여기서 FOM>1의 값이 바람직할 수 있다. 약 620nm에서의 시각적 응답을 추정하기 위해 전술한 방법을 사용하면, 더 작은 전체 폭 절반 최대 값이 사용될 때 비교가 더욱 엄격해진다. 예를 들어, 추정에 사용된 가우시안 분포 R(λ)이 50nm의 전체 폭 절반 최대를 갖게 되면 추정치가 60nm의 전체 폭 절반 최대를 갖는 R(λ)을 포함할 때 보다 더 구체적인 광학 필터를 만들 수 있다.
광학 필터는 멜라놉신 세포가 민감한 광의 감쇠에 대해 기술된 것과 유사한 다층 유전체 막을 포함할 수 있거나, 광학 필터는 나노 입자 기반 광학 필터, 컬러 필터, 색조, 공진 안내 모드 필터, 루게이트 필터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 나노 입자 기반 광학 노치 필터는 호스트 매질의 표면 상에 또는 호스트 매질에 매립된 나노 입자를 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 필터는 안경의 렌즈 재료와 같은 실질적으로 투명한 호스트 매질에 사용되거나 단순히 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 필터는 사용자의 눈에 접근하는 광을 감쇠시키기 위해 안경 렌즈의 표면에 배치될 수 있다. 다른 응용에서, 필터는 예를 들어 컴퓨터 스크린과 같은 전자 디스플레이 또는 전구와 같은 광원 상에 직접 광원에 배치될 수 있거나, 나노 입자 기반 노치 필터에 의한 광의 방출은 나노 입자의 형상, 호스트 매질 상에 또는 매립된 나노 입자의 양 또는 밀도, 나노 입자의 조성, 나노 입자의 크기 및 호스트 매질의 굴절률을 통해 조정될 수 있다. 따라서 나노 입자 기반 광학 노치 필터의 감쇠 스펙트럼은 원하는 파장에서 곡선을 중심으로 하는 재료 및 분포를 선택하여 특정 곡선으로 조정될 수 있고 원하는 파장 값 및 적당한 형상과 전체 폭 절반 최대에서 최대 감쇠를 갖는 감쇠 곡선을 생성한다.
예를 들어, 나노 입자의 호스트 매질의 굴절률을 증가시키게 되면 고체 및 코어-쉘 입자를 포함하는 더 큰 입자 크기 및/또는 다른 금속을 이용하는 것과 같이, 감쇠 스펙트럼을 더 긴 파장으로 이동시킬 수 있다. 감쇠는 적어도 부분적으로 국부화된 표면 플라스몬 공명(LSPR)에 기인하기 때문에 감쇠 스펙트럼이 변한다. LSPR로 인한 산란은 호스트 매질의 상대적인 굴절률에 비례한다. 따라서, 호스트 매질의 굴절률이 증가할 때, 감쇠 스펙트럼은 적색 편이할 뿐만 아니라, 산란 량 및 이에 따라 광의 감쇠량도 증가한다.
LSPR로 인한 산란의 위치 및 양은 입자와 호스트 매질 사이의 상대 굴절률에 적어도 부분적으로 의존한다. 그러므로, 상대적 굴절률은 또한 나노 입자 조성물을 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 나노 입자는 단일 물질, 또는 제1 물질의 코어 및 제2 물질의 쉘을 갖는 코어-쉘 조성물로 이루어진 고체일 수 있다. 어느 경우에나, 재료는 단일 원소, 화합물 또는 합금일 수 있다. 전술한 바와 같이, 나노 입자는 금속성 나노 입자 (예를 들어 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Pt), 유전체 나노 입자 (예를 들어 TiO2, Ta2O5 등), 반도체 나노 입자 또는 양자점 (예를 들어, Si, GaAs, GaN, CdSe, CdS 등), 자성 나노 입자, 코어 내의 하나의 재료와 셀로 작용하는 다른 것으로 구성된 코어-쉘 입자 및 다른 나노 입자, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, Ag/Al 합금 고체 나노 입자에서 Ag의 비율을 증가 시키면 적색 편이되고 그 나노 입자에 대한 감쇠 곡선의 진폭을 증가시킬 수 있다.
또한, 사용된 나노 입자는 원형, 타원, 직사각형, 육각형, 팔각형 또는 다른 다각형을 포함하는 단면을 가질 수 있다. 구형 입자는 크기와 조성 변화를 사용하여 최적화할 수 있는 단일의 좁은 일차 피크를 가지므로 가장 집중된 스펙트럼을 갖는다. 그러나, 원하는 필터 스펙트럼을 개발하기 위해 다른 형상의 입자들의 조합을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 동일한 크기의 입방형 나노 입자 또는 팔면체 나노 입자를 간단히 도입함으로써 40nm 구형 나노 입자 필터의 소광 스펙트럼을 넓힐 수 있다.
대조적으로, 코어-쉘 나노 입자의 감쇠 곡선은 코어와 쉘의 상대 두께를 변경함으로써 조정될 수 있다. 예로서, SiO2 코어의 크기에 비해 Ag 쉘의 두께를 감소시키는 것은 감쇠 스펙트럼의 전체 폭 절반 최대를 감소시킬 수 있다. 이들 입자의 형상은 구형, 타원체, 다른 형상 또는 이들의 조합일 수 있다. 입자의 모양은 감쇠 곡선의 모양과 진폭에도 영향을 줄 수 있다. 일 실시 예에서, 광학 필터는 구형 코어-쉘 나노 입자를 포함한다. 추가의 구체 예에서, 구형 코어-쉘 나노 입자는 Ag 쉘 및 Si 코어를 갖는다. 또 다른 구체 예에서, 구형 Ag/Si 코어-쉘 나노 입자는 45nm의 방사상 두께를 갖는 Ag 쉘 및 15nm의 반경을 갖는 Si 코어를 갖는다.
도 23은 복합 박막 필터(2300)를 형성하기 위해 다층 박막 필터와 함께 사용되는 나노 입자 기반 광학 필터를 도시한다. 제1 필터는 제1 범위의 파장의 광을 감쇠시켜서, 제2 필터에 입사하는 광 스펙트럼의 이들 파장을 실질적으로 감소시키거나 제거할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 주변 광(2302)은 박막 필터(2308)의 표면 상에 배치된 호스트 매질(2306) 상에 배치되거나 내장될 수 있는 나노 입자(2304)를 포함하는 필터에 들어갈 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 박막 필터 및 나노 입자 기반 필터는 안경 렌즈와 같은 기판의 대향 표면 상에 배치될 수 있다. 다른 실시 예에서, 나노 입자는 박막 필터 내에 내장될 수 있고, 박막의 하나 이상의 층은 나노 입자 기반 필터를 위한 호스트 매질일 수 있다. 나노 입자(2304)가 매립된 호스트 매질(2306)로 들어가는 주변 광(2302)은 햇빛일 수 있다. 박막 필터(2308)로 들어가는 감쇠된 광(2310)은 나노 입자(2304)에 의해 감쇠된 범위에서 감소된 양의 광을 가질 수 있다. 복합 필터(2300)를 빠져 나가는 필터링된 광(2312)은 2개의 파장 범위에서 감쇠될 수 있다. 유사하게, "이중 노치" 필터는 다층 박막 코팅의 사용을 통해 완전히 구현될 수 있다.
도 24는 광 민감성 응답의 빈도 및/또는 심각성을 감소시키기 위한 복합 광학 필터를 제조하는 방법(2400)의 실시 예를 도시한다. 방법(2400)은 본 명세서에 설명된 복합 필터의 적어도 하나의 실시 예를 설계하는데 사용될 수 있다. 방법(2400)은 단계 2402에 의해 도시된 바와 같이, 적절한 광 스펙트럼을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 적절한 광 스펙트럼을 결정하는 단계는 사무실, 쇼핑 또는 가정 환경내에서의 실내 형광 조명 및/또는 컴퓨터 스크린, 또는 정상적인 야외 활동이나 스포츠 활동으로 인해 경험한 햇빛과 같은 실외 광과 같은 조건에서, 분광 정을 행하는 것과 같이, 특정 조명 상태의 고려를 포함할 수 있다.
단계 2404에 의해 예시된 바와 같이, 대상에 의해 경험될 제1 광량은 (예를 들어, 수학식 1을 사용하여) 결정될 수 있다. 약 620nm의 파장에서 사람의 눈에 의해 경험될 제2 광량은 단계 2406에 의해 예시된 바와 같이 (예를 들어, 수학식 12를 사용하여) 추정될 수 있다. 단계 2408에 의해 예시된 바와 같이, 가시 반응 스펙트럼에 걸쳐 경험될 제3 광량은 (예를 들어, 수학식 13을 사용하여) 결정될 수 있다. 광학 필터는 동작 2410에 의해 예시된 바와 같이 제1 광량, 제2 광량 및 제 3 광량을 사용하여 설계 및 제조될 수 있다. 제1 광량 및 제2 광량은 각각 제3 광량과 함께 사용되어 본 명세서에 기술된 바와 같이 각각에 대한 성능 지수(FOM)를 결정한다. 다른 실시 예에서, 시각 응답 스펙트럼에 걸친 광량은 가시 스펙트럼의 일부 또는 일부에 대해 고려될 수 있다. 예를 들어, 전체 시각 응답 스펙트럼보다 많거나 적은 것이 사용될 수 있다.
도 25는 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키거나 하루 주기를 조절하기 위한 복합 필터를 사용하는 방법(2500)의 실시 예를 도시한다. 방법(2500)은 본 명세서에서 설명된 복합 필터의 적어도 하나의 실시 예와 함께 사용될 수 있다. 방법(2500)은 단계 2502에 의해 예시된 바와 같이, 일정량의 광을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 수신된 광은 하나 이상의 광원으로부터의 직접 또는 간접 광을 포함할 수 있다. 단계 2504에 의해 예시된 바와 같이, 멜라놉신 세포의 활동 전위 스펙트럼에 걸쳐 우선적으로 감쇠되는 제1 광량 투과될 수 있다. 도시된 바와 같이, 약 620nm에서 파장 범위에서 우선적으로 감쇠된 제2 광량이 투과될 수 있다. 그 후, 단계 2508에 의해 예시된 바와 같이, 제3 광량이 사람의 눈으로 투과될 수 있다. 다른 실시 예에서, 시각 응답 스펙트럼에 걸친 양은 감소되거나 분리될 수 있다. 예를 들어, 전체 시각 응답 스펙트럼보다 많거나 적은 것이 사용될 수 있다.
약 480nm 및 620nm 근처에서 빛을 감쇠시키는 이점을 검증하는 효능 테스트가 수행되었다. 예비 시험에는 만성 편두통 치료에서 맞춤형 박막 안경 코팅의 효과를 결정하기 위한 예비적인 이중 마스크의 크로스 오버 임상 연구가 포함되었다. 시험 동안 피험자들은 두 가지 다른 안경을 착용했다: 한 가지의 코팅은 480nm에서 노치 필터고, 또 하나의 코팅은 620nm에서 노치 필터였다. 본 연구에 사용된 상이한 코팅을 갖는 회색 착색 렌즈의 전형적인 투과 스펙트럼은 도 23a 및 23b에 도시되어 있다. 480nm 노치 필터는 멜라놉신에 의한 광 흡수의 약 68%를 차단하고 가시광선의 42%를 차단한다. 620nm 노치 필터는 ~ 55nm 폭에서 620nm를 중심으로 하는 광 흡수의 약 66%를 차단하고 가시광선의 약 42%를 차단한다. 이 연구에 사용된 480nm 필터는 약 480nm의 68±6%을 차단하고, 평균 가시광선은 44±4%를 차단한다. 이 연구에 사용된 620nm 필터는 평균 약 620nm의 67±2%, 평균 가시광선은 43±4%를 차단한다. 피험자나 임상 조정자 모두 어느 렌즈에 480nm 노치 필터가 있고 어떤 렌즈에 620nm 노치 필터가 있는지 알 수 없다. 연구 대상은 만성 편두통의 진단을 수행해야 했으며, 이는 월 15회 이상 두통이 있음을 의미한다. 한 달에 최소 15일 두통이 있는 개인은 가장 심각한 영향을 받는 편두통 환자로 간주된다.
중재의 효과를 평가하기 위해, 6가지 질문 "두통 영향 테스트"( "HIT-6")가 주요 결과 측정으로 선택되었다. HIT-6은 두통이 사람의 삶에 미치는 영향을 평가하기 위해 설계 및 검증된 6가지 질문 도구이다. 점수는 최소 36에서 최대 78까지의 연속 변수이다. 50보다 작은 점수는 두통이 자신의 삶에 거의 영향을 미치지 않음을 나타내고, 50-55의 점수는 "일부 영향"을 나타낸다. 56-59는 "실질적인 영향"을 나타내며 60 점 이상의 점수는 두통의 "매우 심각한 영향"을 나타낸다.
대상체는 먼저 연구 렌즈를 착용하지 않은 상태에서 4 주간의 "사전 세정"을 완료했다. 이 기간은 이들의 두통의 기본 특성을 설정하는 데 도움을 준다. 블록 무작위를 이용하여 대상체를 하나 또는 다른 렌즈 중 하나를 먼저 착용하도록 설정하였다. 그들은 2주 동안 안경을 풀 타임으로 착용하도록 지시받았다. 그런 다음 연구용 렌즈를 착용하지 않는 2주간의 "세정" 기간을 갖는다. 그런 다음 피험자들은 다음 2주 동안 다른 렌즈를 착용했다. 마지막으로, 피험자들은 연구용 렌즈를 착용하지 않는 "세정 후" 기간을 거쳐서 두통 특성에 대한 출구 "완료 라인"을 확립했다.
두통의 빈도 및 심각도에는 상당한 양의 변동성이 존재한다. 경우에 따라 이 변동은 동일한 환자에서도 발생할 수 있다. 변동성으로 인해 "세정 전" 및 "세정 후" 기간이 추가되었다. 연구 렌즈를 착용하지 않은 이러한 추가 기간은 연구 대상에서 "기준선 드리프트"의 영향을 최소화했다.
HIT-6 설문지는 연구 전 및 연구 기간 후에 투여되어, 각 대상에 대해 6개의 완성된 설문지가 생성되었다. 이 연구에는 처음 48명의 참가자가 포함되었고, 33명의 참가자가 연구 과정을 마쳤다. 연구를 마친 37명의 피험자 중, 기준 HIT-6 점수는 64.5점이었다. 33명의 피험자 중, 33명 (89 %)은 기준 HIT-6 점수가 60점 이상이었다. HIT-6 해석에 따르면, 이 33명의 피험자는 그들의 삶에 "매우 심각한 영향"을 미치고 있는 두통이 있다. 480nm 및 620nm 필터 렌즈는 모두 HIT-6 값이 통계적으로 상당하게 감소된 것을 나타내었다.
연구를 완료한 37명의 참가자 중, 480nm 렌즈를 착용한 9명의 피험자가 "매우 심각한 영향"인 HIT-6 범주를 벗어날 수 있었고; 620nm 렌즈를 착용한 5명의 피험자는 이 범주에서 벗어날 수 있었고; 이들 렌즈 중 어느 하나를 착용한 5명의 피험자는 이 범주에서 벗어날 수 있었다. 10명의 피험자는 480nm 렌즈를 착용할 때 HIT-6에서 최소 6점 이상 개선을 경험했으며, 10명의 피험자는 620nm 렌즈를 착용할 때 HIT-6에서 최소 6점 이상 개선을 경험했으며, 3명의 피험자는 어느 렌즈를 착용하든 HIT-6의 최소 6점 이상의 개선을 경험했다. 이 분석은 480nm 또는 620nm 안경 렌즈를 착용하면 HIT-6이 통계적으로 유의미하게 감소되었음을 나타낸다. 그러나 480nm 렌즈와 620nm 렌즈의 효과를 비교했을 때 큰 차이는 없었다 (p = 0.195).
중증 두통이 있는 날의 비율, 활동이 변경되어야 하거나 대상이 취침해야 하는 날의 비율, 약물 치료를 필요로 하는 날의 비율을 포함하여, 일기로부터 수집된 이차 결과는 480nm 또는 620nm 안경 렌즈의 일차 결과와 유사하게 나타났다: 대상은 480nm 또는 620nm 렌즈를 착용한 경우 이러한 매개 변수가 크게 감소했다. 이 세 가지 결과 중 어느 것에 대해서나 480nm 렌즈와 620nm 렌즈의 효과를 비교했을 때 큰 차이는 없었다.
멜라놉신 신경절 세포의 멜라놉신은 쌍안정 색소이다. 멜라놉신은 특정 파장에서 빛에 노출되는 동안 이성질화를 겪을 수 있다. 도 27은 색소가 상이한 파장의 광에 노출될 때 쌍안정 색소의 주기적인 이성질화를 개략적으로 도시한 그래프(2700)이다. 쌍안정 색소는 제1 흡수 스펙트럼(2702)을 나타내는 제1 이소형을 가질 수 있다. 제1 흡수 스펙트럼은 제1 파장(2704)을 흡수한다. 쌍안정 색소의 제1 이소형은 제1 파장(2704)과 반응할 수 있다. 제1 파장(2704)은 쌍안정 색소를 이성질화할 수 있고 관련 세포 또는 막에서 광 도전 캐스케이드를 트리거할 수 있다. 일 실시 예에서, 쌍안정성 색소는 멜라놉신일 수 있고, 제1 파장(2704)에 노출되면 멜라놉신 신경절 세포에서 광 도전 캐스케이드를 촉발할 수 있다. 제1 파장에 노출되면 쌍안정 색소가 제1 이성질체로부터 제2 이성질체로 이성질화될 수 있다. 제1 이소형은 멜라놉신의 활성 11-cis 이소형일 수 있다. 제2 이소형은 불활성 메타 멜라놉신 이소형일 수 있다. 활성 11-cis 이소형의 이성질화는 광 변환 캐스케이드를 야기할 수 있다.
제2 이소형은 제2 흡수 스펙트럼(2706)을 나타낼 수 있다. 제2 흡수 스펙트럼(2706)은 제2 파장(2708)을 흡수할 수 있다. 쌍안정 색소의 제2 이소형은 제2 파장(2708)과 반응할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이소형은 쌍안정 색소의 활성 이소형이고, 제2 이소형은 쌍안정 색소의 비활성 이소형일 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 이소형은 쌍안정 색소의 비활성 이소형일 수 있고, 제2 이소형은 쌍안정 색소의 활성 이소형일 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 제1 이소형은 멜라놉신의 활성 이소형일 수 있고 제2 이소형은 멜라놉신의 비활성 이소형일 수 있다.
도 28은 멜라놉신에 대한 활성 흡수 스펙트럼(2802) 및 비활성 흡수 스펙트럼(2804)의 그래프(2800)를 도시한다. 활성 흡수 스펙트럼(2802) 및 비활성 흡수 스펙트럼(2804)은 각각 멜라놉신의 활성 이소형 및 멜라놉신의 비활성 이소형에 각각 상응한다. "활성" 및 "비활성"은 색소의 생리학적 활성 및 색소의 광 흡수 능력보다는 개인의 광 과민 반응에 기여하는 색소의 능력을 의미하는 것으로 이해되어야한다. 활성 흡수 스펙트럼(2802)은 약 484nm에서 최대 값을 가질 수 있고, 비활성 흡수 스펙트럼(2804)은 약 587nm에서 최대 값을 가질 수 있다.
멜라놉신의 비활성 이소형은 비활성 흡수 스펙트럼(2804)에 따라 광의 파장을 흡수할 수 있다. 멜라놉신의 비활성 이소형에 의해 흡수된 광은 비활성 이소형의 활성 형태의 멜라놉신으로의 전환에 기여할 수 있다. 멜라놉신의 활성 형태는 개인의 광 과민 반응에 기여할 수 있다. 적어도 하나의 구체 예에서, 비활성 이소형에 의해 흡수된 빛의 감쇠는 멜라놉신의 이성질화를 방해하고 빛의 반응시의 통증 또는 불편함과 같은 일부 사람들에게서의 광 민감도 증상 및/또는 및 편두통의 빈도 및/또는 중증도를 감소시킬 수 있으며, 또한 안검경련, 뇌진탕후/TBI 증후군, 수면 장애, 간질의 치료에 효과적일 수 있다.
멜라놉신 신경절 세포의 480nm 및/또는 620nm 부근의 빛에 대한 노출을 조절하는 것 외에도, 멜라놉신의 비활성 이소형에 대한 비활성 흡수 스펙트럼의 최대 흡수에서의 빛의 감쇠는 또한 광 민감도와 관련된 증상의 완화하는 데에 있어서 개선하게 할 수 있다. 예를 들어, 약 590nm의 파장을 중심으로 하는 광학 필터는 멜라놉신의 비활성 이소형에 의해 흡수된 광을 감쇠시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 약 560nm 내지 약 620nm 사이의 광을 감쇠시킴으로써 개선이 실현될 수 있다. 다른 실시 예에서, 약 570nm 내지 약 610nm 사이의 광을 감쇠시킴으로써 개선이 실현될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 개선은 약 50nm의 절반 최대 전체 폭에서 590nm의 파장을 실질적으로 중심으로 하는 필터를 사용하여 광을 감쇠시킴으로써 실현될 수 있다.
또한, 필터는 다중 범위의 광 파장을 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 필터의 실시 예는 멜라놉신의 비활성 이소형에 의해 흡수된 광 및 멜라놉신의 활성 이소형에 의해 흡수된 광을 감쇠시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 필터는 약 480nm에서 광을 감쇠시키는 것 외에 약 590nm에서 광을 감쇠시킬 수 있다. 다른 실시 예에서, 필터는 약 450nm 내지 약 510nm 및 약 560nm 내지 약 620nm의 광 파장을 우선적으로 감쇠시킬 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 필터는 약 470 내지 약 490 사이 및 약 580nm 내지 약 600nm의 광을 감쇠시킬 수 있다.
전술한 480nm 필터 및 620nm 필터와 유사하게, 590nm 광을 감쇠시킬 수 있는 광학 필터는 고역 통과 필터, 저역 통과 필터, 광학 노치 필터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 광학 노치 필터는 복수의 유전체 물질 층, 호스트 매질 상에 분산되거나 호스트 매질에 매립된 나노 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 상기 언급된 조합은 기판에 혼입된 염료와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 단거리 통과 또는 노치 필터를 생성하는 단계는 고 굴절률 재료 및 저 굴절률 재료의 교대 층을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 저 굴절률 유전체 물질의 예는 MgF2 및 SiO2를 포함한다. 고 굴절률 물질의 예는 TiO2, Ti3O5, ZrO2 및 Ta2O5와 같은 금속 산화물 및 Si3N4를 포함한다. 중합체 층을 포함하여 수많은 다른 적합한 물질이 사용될 수 있다.
멜라놉신의 활성 이소형에 의해 흡수된 파장을 감쇠시키도록 의도되고 전술 한 바와 같이 기술된 실시예와 유사하게, 약 590nm에서 파장을 감쇠시키도록 설계된 광학 필터는 유사한 FOM에 따라 제조될 수 있다. 약 590nm에서 수신된 광량 D는 다음과 같이 기록될 수 있다:
[수학식 15]
여기서 L은 광 스펙트럼(강도, 전력, 광자/초 등), T는 광원과 눈 사이에 놓인 필터의 스펙트럼 투과이며, R590은 약 590nm에서의 이상적인 응답 스펙트럼이며, 이들은 50, 55 또는 60nm의 절반 최대 전체 폭에서 620nm를 중심으로 하는 가우스 함수로 추정될 수 있지만, 다른 값들도 예상되고 치료적인 것을 입증할 수도 있다. 일반적으로, 임의의 특정 광원에 대한 논의를 제한하지 않도록 L=1인 것으로 가정되지만, 알려진 스펙트럼의 임의의 광원에 대해서 분석이 수행될 수 있다.
가시 반응 스펙트럼과 관련하여 유사한 광량을 계산할 수 있다.
[수학식 16]
여기서 V는 표준화된 시각 응답 스펙트럼을 나타낸다.
나노 입자 노치 필터와 같은 광학 필터의 효과는, 예를 들어 필터로 계산된 광량 대 필터없는 광량의 비율, 예를 들어,
을 구하여 기술된 바와 같이 광량을 감소시키는 것이다.
용량의 "감쇠"는 다음과 같이 예를 들어 기술될 수 있다:
약 590nm에서의 광 차단과 가시 반응 스펙트럼의 차단을 비교하는 FOM이 또한 정의될 수 있다.
[수학식 17]
이것은 약 590nm에서의 광의 감쇠 대 가시 스펙트럼을 걸친 광의 감쇠의 비율을 나타내며, 여기서 FOM>1의 값이 바람직할 수 있다. 약 590nm에서 시각적 응답을 추정하기 위해 전술한 방법을 사용하면, 더 작은 전체 폭 절반 최대 값이 사용될 때 비교는 더욱 엄격해진다. 예를 들어, 추정에 사용된 가우시안 분포 R(λ)가 전체 폭 절반 최대 50nm를 갖는 경우, 추정에 60nm의 전체 폭 절반 최대값을 갖는 R(λ)가 포함되는 경우보다 더 구체적인 광학 필터를 만들어낸다.
도 29는 광 과민 반응과 관련된 증상을 감소시키기 위한 방법(2900)을 도시한다. 방법(2900)은 광을 수신하고(2902), 제1 파장을 감쇠하고(2904), 선택적으로 제2 파장을 감쇠시키는 단계(2906)를 포함한다. 그 후 제1 파장의 감쇠는 도 27과 관련하여 기술된 쌍안정 색소 사이클을 중단시킬 수 있다(2908). 일 실시 예에서, 제1 파장은 쌍안정 색소의 최대 활성 흡수 스펙트럼 또는 비활성 흡수 스펙트럼에 의해 결정될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 파장은 도 28와 관련하여 설명된 멜라놉신의 최대 활성 흡수 스펙트럼(2802) 또는 최대의 비활성 흡수 스펙트럼(2804)의해 결정될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 제1 파장은 480nm일 수 있고, 추가의 실시 예에서, 제1 파장은 590nm일 수 있다.
파장을 감쇠시키는 것은 가시 스펙트럼의 다른 부분과 비교하여 파장 또는 파장을 포함하는 범위를 우선적으로 감쇠시키는 것을 의미하는 것으로 이해되어야한다. 예를 들어, 590nm 파장을 감쇠시키는 것은 가시 광선 스펙트럼의 다른 광보다 590nm 파장에서 또는 약 590nm 파장에서 더 적은 광을 투과시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 590nm 파장을 감쇠시키는 것은 590nm 파장 또는 그 부근에서 실질적으로 모든 광을 차단하고 가시 광선 스펙트럼에서 다른 광을 투과시키는 것을 포함할 수 있다.
제2 파장을 감쇠시키는 단계(2906)는 감쇠된 제1 파장과 다른 제2 파장의 일부를 감쇠시키는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 파장은 쌍안정 색소의 최대 활성 흡수 스펙트럼 또는 비활성 흡수 스펙트럼에 의해 결정될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 파장은 도 28과 관련하여 설명된 최대 멜라놉신의 활성 흡수 스펙트럼(2802) 또는 최대 멜라놉신의 비활성 흡수 스펙트럼(2804)에 의해 결정될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 제1 파장은 480nm일 수 있고, 추가의 실시 예에서, 제1 파장은 590nm일 수 있다.
제1 파장(2904)을 감쇠시키고, 선택적으로 제2 파장(2906)을 감쇠시키는 것은 쌍안정 색소 사이클을 방해할 수 있다. 제1 파장(2904)을 감쇠시키는 것은 쌍안정 색소의 제1 이성질체에서 제2 이성질체로의 이성질화를 억제할 수 있다. 제1 이소형은 활성 이소형 또는 비활성 이소형일 수 있다. 제2 파장(2906)을 감쇠시키면 쌍안정 색소의 제2 이소형으로부터 제1 이소형으로의 이성질화가 억제될 수 있다.
약 590nm 파장에서 또는 약 590nm 파장의 광을 감쇠할 수 있는 광학 필터는 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 광학 노치 필터가 우선적으로 590nm 광을 감쇠시키도록 전술한 임의의 프로세스에 의해 제조 및/또는 튜닝될 수 있다. 필터는 유전체 다층, 매립된 나노 입자 코팅, 컬러 필터, 틴트, 공진 유도 모드 필터, 루게이트 필터 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 필터는 또한 금속 나노 입자, 유전체 나노 입자, 반도체 나노 입자, 양자점, 자성 나노 입자, 또는 코어에 코어 물질과 셀로 작용하는 셀 물질을 갖는 코어-쉘 입자과 같은 매립된 나노 입자 코팅을 포함할 수 있다.
본 개시의 광학 필터는 가시 스펙트럼의 특정 컬러를 필터링하기 때문에, 필터를 통해 볼 때 착색이 나타날 수 있다. 이 채색을 정량화하는 표준 방법은 일반적으로 1931 표준 관측를 참조하는 CIE 색도 다이어그램을 사용하는 것이지만, 다른 버전의 CIE 색 공간을 사용할 수 있고 (예: 1964 10°색도 좌표, 또는 Stiles & Burch 데이터 등을 기반으로 하는 좌표, 결과는 상당히 유사하다), 이 때 두 색도 좌표 'x'와 'y'가 인간의 색상 인식에 매핑된다. CIE 색도 다이어그램에는 인지된 색상이 흰색 (또는 투과된 밝기 또는 휘도 레벨 Y에 따라 회색)인 무색 지점 (x = y = 1/3)이라고 하는 지점이 있다. 이상적으로, 관찰하기 위한 광학 필터는 색도 좌표 x = y = 1/3를 가질 수 있다.
색도 좌표의 계산은 상이한 파장의 광에 대한 생리학적 반응에 기초한 컬러매칭 함수(CMF)를 통해 달성된다. 다시 CMF는 일반적으로 1931 2°데이터를 참조하지만, 다른 CMF (예: 1964 10°컬러 매칭 함수 또는 Stiles & Burch 데이터를 기반으로하는 CMF)를 사용할 수 있으며 결과는 상당히 비슷하다. 다음 기능은 입력 스펙트럼에 대한 가중치 요소로 사용될 수 있다:
[수학식 18]
[수학식 19]
[수학식 20]
이 때 X, Y 및 Z는 삼자극 값으로 알려져 있으며, L은 광 스펙트럼 (강도, 전력, 광자/초 등), T는 광원과 사람의 눈 사이에 있는 필터의 스펙트럼 투과율이고, X, Y 및 Z는 컬러 매칭 함수이다. 1931 CMF는 도 30에 도시되어 있다. L은 주간 동안 D50 또는 D65와 같은 표준 광원이거나, 백열등(A), 형광등(시리즈 F), LED(시리즈 L) 등과 같은 특정 인공 광원의 스펙트럼을 나타낼 수 있지만, 일반성의 손실없이 L = 1 (예를 들어, 조명기 E)인 것이 가정될 수 있으며, 임의의 유효한 함수 L이 사용될 수도 있다.
색도 좌표는 다음 삼자극 값으로부터 계산될 수 있다:
이 때 x와 y만이 필요하다.
일 예로서, 도 31은 필터의 존재에 의해 수정된 바와 같이 컬러 매칭 함수를 나타내는 곱들 , 및 와 함께, 본 개시에 따른 480nm 노치 필터를 도시한다. 이 필터의 삼자극 값은 X = 94.8, Y = 92.4 및 Z = 58.4이며, 해당 색도 좌표는 x = 0.386 및 y = 0.376이다. 색도 다이어그램을 기반으로, 이것은 황색에 매핑되며, 필터가 황색 색조로 일반 색상을 수정하는 것을 의미한다.
590nm 부근의 파장에서 제2 노치를 추가함으로써, 필터의 색도 좌표가 무채색 점을 향해 조정될 수 있고, 따라서 필터가 회색으로 보이게 한다. 그러한 일 실시 예가 도 32에 도시되며, 이 경우 480nm 및 590nm 노치는 가우스 함수 (각각 중심 파장 480nm 및 590nm, 절반 최대 전체 폭 31nm 및 50nm; 노치 깊이 0.625 및 0.41; 및 전체 투과도를 감소시키지만 색도 좌표에는 영향을 미치지 않는, 밝은 회색 색조를 나타내도록 하는 가시 스펙트럼에 걸친 전체 10%의 균일한 감소)로 근사화된다.
480nm 노치 단독은 다시 색도 좌표 x = 0.367 및 y = 0.359에서 삼자극 값 X = 91.8, Y = 89.9 및 Z = 68.5를 가지고, 이는 황색 빛깔을 생성한다. 590 nm 노치의 첨가는 색도 좌표 x = 0.3327 및 y = 0.3341에서 X = 68.1, Y = 68.4 및 Z = 68.2으로 삼자극 값을 거의 동일하게 하여, 거의 무채색 조건을 달성한다.
두 개의 노치의 폭, 깊이, 형상 및 위치를 조정하는 것에 기초하여 다수의 다른 조합이 가능하다. 예를 들어, 480nm 및 590nm 파장 근처의 빛을 차단하는 것이 빛 감도와 편두통을 감소시키는 것으로 알려져 있기 때문에, 하나의 필터 설계 절차는 먼저 (즉, 멜라놉신 활동 전위 스펙트럼 Rmelan 또는 파장 범위에 걸쳐 일정량의 차단을 달성하거나, 본 발명에 의해 개시된 바와 같이 특정 FOM을 달성하도록 설계된) 치료용 480nm 노치를 설계한 다음에, 원하는 무채색 조건을 달성하기 위해 약 590nm에서 두 번째 노치를 추가하는 것이다. 다시, 절반 최대 전체 폭 52nm 및 깊이 0.625에서 480nm의 중심에서 단순화된 가우시안 노치 필터를 사용하면 584nm 중심, 51nm 폭 및 0.57 깊이의 색상 균형 노치를 사용하여 색도 좌표 x= 0.3332 및 y = 0.338를 성취할 수 있다.
다른 실시 예에서, 약 587nm, 폭 67nm 및 깊이 0.47에서의 색상 밸런싱 노치가 x = 0.3323 및 y = 0.3340을 달성하기 위해 사용될 수 있다. (즉, 본 발명에 의해 교시된 바와 같이, R590 응답 기능 또는 파장 범위에 걸쳐 일정량의 차단을 달성하거나 특정 FOM을 달성하도록 설계된) 590 nm 치료용 노치를 먼저 설계하고; 480nm 및 590nm에서 노치를 설계하고; 폭 및 깊이를 조정하여 동시에 원하는 무채색 조건에 접근하면서 Rmelan 및 R590 응답 함수 둘 다에 걸쳐 차단하는 일정량의 누적 광 차단 또는 또는 이들 영역 내부 및 외부의 차단을 고려하는 특정 FOM을 달성하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 사용된 용어 "대략", "약", "거의" 및 "실질적으로"는 여전히 원하는 기능을 수행하거나 원하는 결과를 달성하는 언급된 양에 가까운 양을 나타낸다. 예를 들어, "대략", "약" 및 "실질적으로"라는 용어는 명시된 양의 10 % 미만, 5 % 미만, 1 % 미만, 0.1 % 미만, 0.01 % 미만의 양을 말한다.
본 발명은 전술 한 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 이들 설명은 본 발명의 범위를 제시된 특정 형태로 제한하려는 것이 아니라 반대로, 이러한 설명은 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있는 그러한 대안, 변형 및 등가물을 포함하도록 의도된다. 전술한 실시 예의 임의의 요소는 전술한 실시 예의 임의의 다른 요소와 조합될 수 있다. 예를 들어, 전술한 제조 방법 또는 광 감쇠 방법 중 임의의 것이 기재된 광학 필터 및 관련 파장과 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 당업자에게 명백할 수 있는 다른 실시 예들을 완전히 포함하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 제한된다.
Claims (28)
- 400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
454 nm 미만 및 506 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 다음에 의해 결정되는 성능 지수를 갖는, 장치:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 454 nm 미만 및 506 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임. - 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는:
기판;
상기 기판 상에 배치되고, 고 굴절률 물질을 포함하는 제1 층; 및
상기 제1 층에 인접하게 배치되고 저 굴절률 물질을 포함하는 제2 층을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는 유전체 다층, 매립된 나노 입자 코팅, 공진 유도 모드 필터 또는 루게이트(rugate) 필터를 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는 하나 이상의 컬러 필터 또는 틴트를 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.8인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 2.0인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 2.5인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 3.0인, 장치.
- 400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
565 nm와 615 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
565 nm 미만 및 615 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 다음에 의해 결정되는 성능지수를 갖는, 장치:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 565 nm와 615 nm 사이의 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 565 nm 미만 및 615 nm 보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제2 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임. - 제9항에 있어서, 상기 광학 필터는 565 nm 내지 615 nm 사이의 파장에 걸쳐 평균화된 상기 광의 45% 및 565 nm 미만 및 615 nm 이상의 가시 스펙트럼 내의 파장에 걸쳐 평균화된 상기 광의 60%를 투과시키도록 구성되는, 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 1.5보다 큰 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 광학 필터는 유전체 다층, 매립된 나노 입자 코팅, 컬러 필터, 틴트, 공진 유도 모드 필터, 루게이트 필터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 장치.
- 400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼 범위 내에서의 망막의 멜라놉신 신경절 세포에 대한 광 노출을 제어함으로써 편두통을 포함한 광 과민 반응의 빈도 및/또는 심각도를 감소시키기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
454 nm와 506 nm 사이의 제1 광량(Drec)을 투과하고,
565 nm와 615 nm 사이의 제2 광량(Drec,590)을 투과하고,
454 nm보다 작은 가시 스펙트럼, 506 nm와 565 nm 사이의 가시 스펙트럼, 및 615 nm보다 큰 가시 스펙트럼 내의 제3 광량(Dvis)을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하고,
상기 제1 광량 및 제3 광량을 포함하는 비율은 성능 지수(FOM1)로 정의되고, 상기 제2 광량 및 제3 광량을 포함하는 비율은 성능 지수(FOM2)로 정의되며 상기 성능 지수(FOM1) 및 성능 지수(FOM2)는 다음에 의해 결정되는, 장치:
여기서, Drec(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 상기 제1 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 상기 제3 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임.
여기서, Drec,590(T = 1)은 광학 필터가 없을 때의 상기 제2 광량이고, Dvis(T = 1)는 광학 필터가 없을 때의 상기 제3 광량이고, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수는 적어도 1.3임. - 제13항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 성능 지수(FOM1) 및 성능 지수(FOM2)는 1.5보다 큰, 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 광학 필터는 유전체 다층, 매립된 나노 입자 코팅, 컬러 필터, 틴트, 공진 유도 모드 필터, 루게이트 필터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 장치.
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