KR20210136017A - 눈 원추 세포를 보호하기 위한 필터 - Google Patents

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KR20210136017A
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티에히 빌렛
코할리 바허우
카밀 에히스만
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에씰로 앙터나시오날
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Abstract

본 발명은 눈 원추 세포를 보호하기 위한 필터 및 연관 방법에 관한 것이다. 눈 원추 세포 보호 필터는 투명 표면에 도포되도록, 그리고 사용자의 눈 원추 세포가 사용자의 눈 상의 생리적인 광 레벨에서의 조사로 인해서 손상되는 것을 방지하기 위해서, 그리고 i) 405 내지 465 나노미터의 광 파장을 필터링하기 위한, 그리고 ii) 눈 원추 세포에 도달하고 상기 눈 원추 세포 상에서 유해성을 가지는 필터링된 광이 미리 규정된 최대 문턱값 미만으로 투과시키기 위한 스펙트럼 특성을 갖게 하기 위해서, 입사 광을 필터링하도록 의도된다.

Description

눈 원추 세포를 보호하기 위한 필터
본 발명은 일반적으로, 입사 광을 필터링하기 위한, 안경류(예를 들어, 선글라스)와 같은 투명 표면에 도포되도록 의도된, 눈 원추 세포 보호 필터의 분야에 관한 것이다. 본 발명의 실시형태는, 적어도 하나의 투명 표면에 도포되도록 의도된, 눈 원추 세포 보호 필터를 위한 구성을 결정하는 방법에 관한 것이다.
전자기 스펙트럼은 넓은 범위의 파장을 커버하고, 그러한 파장 중에는, 380 nm 내지 780 nm의 범위를 커버하는, 가시광선 스펙트럼으로 종종 지칭되는 인간의 눈에 대해서 가시적인 파장이 있다. 가시광선 스펙트럼의 파장을 포함하는 전자기 스펙트럼의 일부 파장은 유해한 효과를 제공하는 한편, 다른 파장은 눈에 유리한 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 가시광선 스펙트럼의 일부 파장은 또한, 비-이미지-형성(NIF) 응답으로 알려진 소정 범위의 신경 내분비적, 생리적 및 거동적 응답을 유도하는 것으로 알려져 있다.
척추동물의 망막은 눈의 내부 표면을 감싸고 있는 감광성 조직이다. 이러한 조직은 맥락막으로부터 유리체액까지 4개의 주요 층: 망막 색소 상피(이하 "RPE"로 지칭됨), 광수용체 층(간상체 및 원추체 포함), 양극성 및 뮬러(Muller), 아마크린 세포(amacrine cell)를 갖춘 내부 핵층, 그리고 마지막으로, 성상교세포, 변위된 아마크린 세포, 및 일부 본질적으로 감광성 신경절 세포(망막 신경절 세포의 1 내지 3%)를 갖는 망막 신경절 세포를 포함하는 신경절 세포 층을 갖는다. 이러한 마지막 세포 유형은 일주기 광동반(생물학적 리듬) 및 동공 기능에 있어서 중요하다.
신경 신호는 간상체와 원추체에서 시작되고, 망막의 다른 뉴런에 의한 복잡한 프로세싱을 거친다. 프로세싱으로부터의 출력은 망막 신경절 세포 내에서 활동 전위(action potential)의 형태를 취하고, 망막 신경절 세포의 축색 돌기는 시신경을 형성한다. 가시적 인식의 몇몇 중요한 특징은 광의 망막 인코딩 및 프로세싱으로 추적될 수 있다.
광의 생물학적 영향에 대한 연구인 광생물학에 의해서, 전자기 스펙트럼의 일부가, 가시적 인식 및 일주기 기능을 포함하여 건강에 유익한 효과를 제공한다는 것이 확인되었다. 그러나, 자외선(UV) 광선과 같은 유해한 복사선에 대해서 눈을 보호하는 것이 중요하다는 것이 확인되었다. 가시광선은, 일반적인 일상의 세기에서도, 누적적 망막 손상을 유발할 수 있거나 망막 노화에 기여할 수 있고, 연령-관련 황반변성(AMD)과 같은, 조기 또는 후기 연령-관련 황반병증(ARM)의 발병을 악화시키는 요인이 될 수 있다. 몇몇 전염병학적 연구에 따르면, 태양광 노출 레벨이 AMD 발병과 연관될 수 있다는 근거가 있다.
낮은 스펙트럼 선택비로 유해한 UV 복사선을 필터링하여 제거하는 안과 장치가 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 안과용 투명 렌즈는, UVA 및 UVB 광선의 유해한 영향에 대해서 눈을 보호하는 것에 의해서 UV 보호를 제공하도록 설계된다. UV 필터가 있는 안내 렌즈(IOL)는 1990년대에 도입되었고; 이들은 주로 수정체를 대체하는 백내장 수술-후의 임플란트이다.
청-자색 필터링 레벨이 약 20%인 투명 렌즈에서의 일상적인 보호를 포함하는, 청색-광 필터링 해결책이 이미 존재한다. 그러나, 이러한 해결책은 다른 망막 세포 유형(RPE)에 미치는 광독성에 대한 연구를 기반으로 하며, 대부분의 연구는 더 높은 독성 조사 레벨과 관련된다. 예를 들어, RPE에 관한 이전의 연구(Arnault et al., 2013, PlosOne)는, 시험관 내의 원추체에 비해서, 시험관 내의 RPE 세포에서 강한 독성을 유도하기 위해서 거의 3배의 광 레벨이 필요하다는 것을 보여준다. 예로서, 440 nm에서 약 1,09 mW/cm2을 이용하여 시험관 내의 일차 RPE 세포에서 65%의 손상을 유도한 반면, 시험관 내의 일차 원추 세포에서 85%의 손상을 유도하는데 있어서 440 nm에서 단지 0.39 mW/cm2가 필요하였다. 청-자색 광 필터는 구체적으로, 일상의 사용을 위한 최적의 투명도를 보장하면서, RPE 독성 청색 밴드, 즉 415 내지455 nm의 투과를 감소시키도록, 예를 들어 Smart Blue Filter에서 약 20%를 감소시키도록 설계된다. 기존 청-자색 필터는 주로 누적적 망막 손상에 대한 일상적인 보호를 위한 투명 렌즈로서 이용되나, 이들은 더 큰 필터링률을 필요로 하는 특정 원추체 보호를 목표로 하지 않는다.
RPE의 보호를 위한 필터를 US 8,360,574, EP 2602654, 및 EP 2602655에서 확인할 수 있다. 사실상, 당업자는, 청색 광이 RPE를 손상시킬 수 있다는 것을 알고 있다. 그럼에도 불구하고, 원추체에 대한 광의 영향은 여전히 충분히 연구되어 있지 않고, 특히 녹색 광에 대한 가시적 색소와 연관되어 왔다. 원추체의 손상에 필요한 광의 레벨이 평가되어 있지 않다.
그러한 알려진 해결책은 광 독성에 대한 그리고 보다 특히 청색 광 독성에 대한 원추 세포의 보호를 위해서 최적화되지 않았다. 최근의 본 발명자의 연구에서, 청색 광은, RPE의 경우보다 낮은 광 조도에서 더 많은 원추 세포를 사멸시키는 것에 의해서 원추 세포를 손상시킨다는 것을 확인하였다. 또한, 녹색 광 손상은 식별되지 않았고, 이는, 원추체에 대한 광 독성이 가시적 색소와 관련이 없고, 망막에 도달하는 태양광 스펙트럼의 청-자색 범위 내에 실제로 위치될 수 있다는 것을 제시한다. 광수용체는 광에 의해서 손상되고, 이러한 광 손상은 일반적으로 가시적 색소의 활성화에 기여한다.
또한, 구체적으로 원추 세포 보호를 위해서 광을 필터링하도록 설계되고 구성된 필터를 제공하는 어떠한 방법 또는 해결책도 존재하지 않는다. 이어서, 이는 특히 원추 세포에서 광 독성에 대해서 보호하고자 한다.
따라서, 배경 기술과 관련하여, 원추 세포에 대한 청색 광 독성으로부터 보호할 수 있는 발명이 필요하다.
본 발명은 상황을 개선한다.
본 발명은, 투명 표면 상에 입사되는 광을 필터링하기 위해서, 적어도 하나의 투명 표면에 도포되도록 의도된, 눈 원추 세포 보호 필터를 제공하기 위한 것으로서,
사용자의 눈 원추 세포를, 상기 사용자의 눈 상의 생리적 광 레벨의 조사로 인한 손상으로부터 보호하기 위한 것이고,
그리고:
- 405 내지 465 나노미터의 광 파장을 필터링하는, 그리고
- 눈 원추 세포에 도달하고 상기 눈 원추 세포에 유해한 필터링된 광을 미리 규정된 최대 문턱값 미만으로 전달하는, 스펙트럼 특성을 갖는다.
이러한 방식에서, 눈 원추 세포 보호 필터는 425 내지 445 nm의 필터링 피크를 포함하는 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
사실상, 눈 원추 세포에 대한 광 독성은 425 내지 445 nm(이하에서 설명됨)의 파장에서 그 최대치에 도달한다.
본 발명이 광 독성에 대해서 사용자의 눈 원추 세포를 보호하는 것을 목적으로 하기 때문에, 발명은 임의의 투명 표면에 도포될 수 있을 필요가 있다.
적어도 하나의 투명 표면은 안경, 스펙터클(spectacle), 선-글라스, 구글 안경, 가상 현실 안경 또는 심지어 콘택트 렌즈, 안내 렌즈 또는 안과용 의료 장치의 투명 표면일 수 있다. 적어도 하나의 투명 표면은 창, 방풍창, 스크린, 루프탑의 투명 표면, 또는 외부 광으로부터의 보호를 위한 임의의 투명 표면일 수 있다. 바람직하게, 적어도 하나의 표면은 안경의 투명 표면이다. 원추 세포에 도달하는 광은 태양 광, 또는 예를 들어 전기 전구, 네온, 스마트폰, 컴퓨터 또는 자동차 헤드라이트로부터의 광과 같은, 임의의 인공 광일 수 있다.
생리적인 광 레벨에서의 조사는, 사용자의 눈 원추 세포가 노출되는 실생활의 광을 지칭한다.
필터는, 전술한 바와 같은 임의의 투명 표면 상으로 도포되도록 구성된 능동적 필터 또는 피동적 필터일 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "필터"라는 용어는 "눈 원추 세포 보호 필터"라는 용어를 지칭하고 포함하며, 필터의 성질이 특정되지 않는 한, 피동적 또는 능동적 필터의 어느 것이든 가능하다.
눈 원추 세포 보호 필터는 405 내지 465 nm, 바람직하게는 425 내지 445 nm의 파장 범위 내의 청색 광을 부분적으로 차단할 수 있다.
본 발명의 양태에 따라, 상기 투명 표면 상에 입사되는 광을 필터링하기 위한 능동적 매트릭스를 포함하는 눈 원추 세포 보호 필터가 제공되고, 눈 원추 세포 보호 필터는:
- 투명 표면과 눈 사이의 투과 광의 측정을 수신하기 위한 입력부,
- 적어도:
* 상기 투과 광 측정, 및
* 상기 미리 규정된 최대 문턱값
을 기초로 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한, 그리고 상기 컴퓨팅된 스펙트럼 특성을 기초로 입사 광을 필터링하기 위해서 능동적 매트릭스를 제어하기 위한 프로세서를 더 포함한다.
이러한 방식에서, 눈 원추 세포 보호 필터는 425 내지 445 nm의 필터링 피크를 포함하는 스펙트럼 특성을 가질 수 있고, 능동적 매트릭스는 전기변색 재료를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "능동적 필터"는, 능동적 매트릭스의 도움으로 필터링 스펙트럼을 실시간으로 변경할 수 있는 필터일 수 있다. 예를 들어, 능동적 매트릭스는, 광과 반응하고 그에 따라 능동적 필터가 수용하는 광의 양과 관련하여 그 필터링 스펙트럼을 변경하는 화학적 조성물을 포함할 수 있다. 능동적 매트릭스는 또한, 능동적 매트릭스의 필터링 스펙트럼을 변경하기 위해서 그리고 그에 따라 필터링 스펙트럼을 실시간으로 적응시키기 위해서 전기 에너지를 화학적 조성물로 전환할 수 있는 전기 시스템과 연관된 화학적 조성물일 수 있다. 마지막으로, 능동적 매트릭스는, 필터링 스펙트럼을 실시간으로 조정할 수 있는 전기 부품을 특히 포함하는 필터일 수 있다.
예를 들어, 능동적 필터는 LCD 능동적 매트릭스, 편광 능동적 매트릭스, 그리고 보다 바람직하게는 전기변색 재료를 포함하는 능동적 매트릭스일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 피동적 필터로서 도포되는 눈 원추 세포 보호 필터가 제공되고, 예를 들어 피동적 필터는 흡수 필터, 염료, 편광 필터, MOF, 광 결정, 큰 인덱스(high index)의 침착을 이용한 간섭 필터, 작은 인덱스 재료, 광변색 렌즈, 콜레스테릭 층(cholesteric layer), 또는 이들 해결책의 혼합일 수 있다.
바람직하게, 피동적 필터는, 투명 표면에 도포되고 입사 광의 고정된 비율을 흡수하도록 구성된 암화 틴트(darkening tint)일 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "피동적 필터"는, 그 필터링 스펙트럼에 의해서 전체적으로 특성화되는 필터일 수 있다. 피동적 필터가 제조되면, 그 필터링 스펙트럼을 용이하게 변화하는 것은 더 이상 가능하지 않다.
눈 원추 세포 보호 필터는, 임계 파장 미만의 파장에서, 입사 광의 99% 초과의 비율을 흡수하도록 구성될 수 있다.
이러한 방식에서, 임계 파장은 425 내지 445 nm일 수 있다.
미리 규정된 최대 문턱값은 이하의 요소 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다:
- 사용자의 활동의 유형(예를 들어: 작업, 달리기, 수영, 자전거 타기, 승마, 사냥, 낚시, 걷기),
- 사용자의 생리적 매개변수(예를 들어, 개인적인 고유의 필터링 능력, 체중, 신장, 눈의 형태, 프레임 면 형태 각도(frame face form angle), 프레임 형상, 렌즈 유형),
- 사용자의 연령,
- 상기 사용자가 노출되는 광의 평균 선량(dose).
미리 규정된 최대 문턱값은 0 내지 20%의 백분율일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 눈 원추 세포에 대한 손상이 없어야 한다. 따라서, 미리 규정된 최대 문턱값은 0%에 근접하여야 한다. 그에 따라, 미리 규정된 최대 문턱값은, 눈 원추 세포에 도달하는 필터링된 광에 의해서 유도되는 눈 원추 세포에 대한 유해성에 미치지 못한다는 것을 나타낸다.
본 발명자의 최근의 연구는 400 내지 500 nm에 걸친 12 mW/cm2의 각막 표면에 대한 평균 조도를 갖는 광이 시험관 내에서 원추체를 이미 상당히 손상시킨다는 것을 보여주고, 특히 425 내지 445 nm의 파장에서 원추 세포 사멸은 90%에 근접한다.
도 7의 그래픽에서, 2개의 곡선은, 눈 원추 세포가 RPE 세포보다 더 민감하다는 것을 보여준다. 곡선 RPE는 Arnault et al.,2013, PlosOne에서 RPE 세포에 대한 광의 독성을 확인하기 위해서 사용되었다. 곡선 Cones는 원추 세포에 대한 광의 독성을 확인하기 위해서 최근에 이용되었다. 예를 들어 430 nm에서, 광의 독성은, RPE 세포에서보다, 원추 세포에서 거의 3배 더 크다는 것이 확인될 수 있다.
다른 실시형태에서, 미리 규정된 최대 문턱값은, 원추체에 대한 독성이 예상되지 않는, 파리의 전형적인 흐린 겨울 낮에 얻어지는, 405 내지 465 nm, 바람직하게는 425 내지 445 nm에 걸친 각막 표면에서의 평균 조도에 따른 예로서 결정될 수 있다. 미리 규정된 최대 문턱값은 그에 따라 눈 원추 세포에 도달하는 필터링된 광이 도달되지 않아야 하는 조도 문턱값을 나타낸다.
더 일반적으로, 미리 규정된 최대 문턱값은, 눈 세포, 바람직하게는 눈 원추 세포에 도달하는 광의 조도를 0.2 mW/cm2로 더 제한하도록 결정될 수 있다. 이러한 경우에, 눈 원추 세포 보호 필터가 능동적 매트릭스를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들어 능동적 매트릭스가 사용될 수 있는 실시형태에서, 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하는 방법을 제공하기 위한 것으로서, 그러한 방법은:
a) 태양 입사 광에 대해서 그리고 적어도 하나의 미리 결정된 파장 범위 내에서, 태양 입사 광 선량에 대한 눈 원추 세포 사멸의 백분율로 정의되는 원추 세포에 미치는 광 위험(LHC)을 획득하는 단계,
b) 상기 미리 결정된 파장 범위 내에서, 투명 표면과 눈 사이의 현재의 투과 광의 조도를 측정하고, 상기 투과 광 측정을 기초로, 현재의 세포 사멸 위험 백분율을 추정하는 단계,
c) 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값을 초과하는 경우에, 상기 측정된 투과 광을 낮추기 위해서 상기 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하는 단계,
그리고, 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값 미만이 될 때까지 b) 및 c)를 반복하는 단계를 포함한다.
예를 들어 피동적 필터가 사용될 수 있는 실시형태에서, 이는 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이고, 이러한 방법은:
a') 태양 입사 광에 대해서 그리고 적어도 하나의 미리 결정된 파장 범위 내에서, 태양 입사 광 선량에 대한 눈 원추 세포 사멸의 백분율로 정의되는 원추 세포에 미치는 광 위험(LHC)을 획득하는 단계,
b') 상기 미리 결정된 파장 범위 내에서 그리고 미리 규정된 시간 범위 중에, 사용자의 데이터에 기인하여, 눈 상의 광 선량을 추정하는 단계,
c') 상기 추정된 광 선량을 기초로, 상기 주어진 시간 범위 내의 현재의 세포 사멸 위험 백분율을 추정하는 단계,
d') 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값을 초과하는 경우에, 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값 미만이 될 때까지 상기 현재의 투과 광을 감소시키기 위해서 상기 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하는 단계를 포함한다.
능동적 또는 피동적 필터가 사용될 수 있는 실시형태에서, 상기 현재의 투과 광은 복수의 연속적인 파장 범위들 내에서 결정될 수 있고, 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율은, 원추 세포 상에서의 상기 광 위험을 곱한 상기 파장 범위의 각각에서의 현재의 투과 광 조도의 합에 의해서 주어질 수 있다.
이러한 방식으로, 원추 세포 상의 광 위험은, 상기 연속적인 파장 범위들의 각각에서의 태양 입사 광 조도에 대한 눈 원추 세포의 백분율의 합에 의해서 주어질 수 있다. 태양 입사 광은, 눈에 도달할 수 있는 모든 광, 예를 들어 투명 표면을 통해서 투과된 광에 더해지는, 투명 표면 또는 다른 주변 표면으로부터의 확산 광, 반사 광, 다중-확산 또는 다중-반사 광을 의미한다.
예를 들어 그러나 능동적 매트릭스만이 사용되지 않는 실시형태에서, 상기 스펙트럼 특성은, 예를 들어 상기 연속적인 파장 범위(λ)의 각각에 대한, 규정된 광 투과율(Tlens(λ))에 의해서 주어질 수 있고:
Tlens = TH/CD, 여기에서:
- TH는 미리 규정된 최대 문턱값이고,
- CD는 현재의 세포 사멸 위험 백분율이다.
더 일반적으로, 상기 태양 입사 광 조도에 대한 상기 눈 원추 세포 사멸의 백분율은 a)에서 440 nm의 0.39 mW/cm2의 조도를 이용한 칼세인 염색(calcein staining)에 의한 그리고 15시간 동안의 테스트로부터, 복수의 연속적인 파장 범위에 대해서 얻어질 수 있다.
본 발명은 또한 능동적 매트릭스가 사용되는 실시형태에서 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 컴퓨터 프로그램을 목표로 하고, 이러한 컴퓨터 프로그램은 명령어 코드를 포함하고, 이러한 명령어 코드는, 상기 명령어가 프로세서에 의해서 동작될 때, 능동적 렌즈가 사용되는 실시형태에 따른 방법을 수행하기 위한 것이다.
이러한 제1 컴퓨터 프로그램은, 도 2의 실시형태의 예에서 도시된 바와 같이 능동적 렌즈의 능동적 필터(40)(예를 들어, 전기변색 셀)에 연결된 컴퓨터 모듈(MOD1)에 의해서 실행될 수 있다. 모듈(MOD1)은:
- 센서(20)에 의해서 감지된 주변의 광 데이터를 수신하기 위한 입력 인터페이스(IN),
- 제1 컴퓨터 프로그램을 실행하고 이어서 센서(20)로부터 수신된 데이터를 프로세스하여 제어 신호를 출력 인터페이스(OUT)에 전송하기 위해서, 제1 컴퓨터 프로그램(그리고 또한 적어도, 문턱값 계산의 기초일 수 있는, 전술한 사용자 데이터)를 저장하는 메모리 유닛(MEM1)과 협력할 수 있는, 프로세서(PROC1),
- 능동적 필터(40)를 제어하기 위한 출력 인터페이스(OUT)를 포함할 수 있다.
그에 따라, 본 발명은 또한, 능동적 매트릭스가 이용되는 실시형태에 따른 방법을 구현하기 위해서 컴퓨터 모듈(MOD1)을 포함하는 장치를 목표로 한다.
본 발명은 또한 피동적 매트릭스가 사용되는 실시형태에서 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 다른 컴퓨터 프로그램을 목표로 하고, 이러한 컴퓨터 프로그램은 명령어 코드를 포함하고, 이러한 명령어 코드는, 상기 명령어가 프로세서에 의해서 동작될 때, 피동적 렌즈가 사용되는 실시형태에 따른 방법을 실시하기 위한 것이다.
이러한 제2 컴퓨터 프로그램은, 미래의 착용자의 사용자 데이터를 서버(SER)에 전송하는, 전문 건강 관리인의 컴퓨터 장치(PCH1, PCH2, …)에 네트워크(NET)를 통해서 연결되는 (도 10에 도시된 바와 같은) 서버(SER)의 컴퓨터 모듈(MOD2)에 의해서 실행될 수 있다. 서버(SER)의 모듈(MOD2)은:
- 사용자 데이터를 수신하기 위한 통신 인터페이스(COM),
- 피동적 렌즈가 사용되는 실시형태에 따라, 사용자에 의해서 착용되는 피동적 렌즈에 대해서 의도된 피동적 필터의 스펙트럼 특성을 계산하기 위해서, 제2 컴퓨터 프로그램을 실행하고 이어서 인터페이스(COM)로부터 수시된 사용자 데이터를 프로세스하기 위한, 제2 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리 유닛(MEM2)과 협력할 수 있는, 프로세서(PROC2)를 포함할 수 있다.
이어서, 본 발명은 또한, 피동적 렌즈가 사용되는 실시형태에 따른 방법을 구현하기 위해서 컴퓨터 모듈(MOD2)을 포함하는 서버를 목표로 한다.
따라서, 본 발명은, 눈 원추 세포를 보호하기 위한 눈 원추 세포 보호 필터를 제공할 수 있다. 사실상, 본 발명은, 사용자 원추 세포를, 낮은 광 조건에서도, 청색 광 독성으로부터 보호하기 위해서, 주변 광 그리고 사용자의 활동 및 병리를 고려한 필터링 스펙트럼을 갖는 필터를 제공하는 방법을 개시한다. 또한, 본 발명은, 원추 세포가 RPE보다 더 민감하고, 그에 따라 제공되고 있는 종래 기술의 필터보다 높은 필터링 레벨을 갖는, 특정 파장들 중의 그리고 특정 광 문턱값 세기 하의 지정된 보호를 필요로 한다는 사실을 고려한다.
또한, 이러한 문헌의 개시 내용은, 어떠한 경우에도 노화 모델을 제공하지 않는 격리된 원추 세포에 관한 것이다. 결과적으로, 본 문헌의 개시 내용은 임의의 연령의 임의의 사용자에 관한 것이다. 특히, 본 문헌의 개시 내용은 원추체(망막 이영양증)의 변성을 유발하는 유전적 돌연변이를 갖는 사람 및 어린이에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
다른 특징, 상세 내용 및 장점이 이하의 상세한 설명 및 도면에서 확인될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 투명 표면에 도포되는 능동적 매트릭스의 도면이다.
도 2는 투명 표면 상에 도포된 피동적 필터의 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 3개의 상이한 눈 원추 세포 보호 필터의 3개의 상이한 스펙트럼 필터링의 그래픽이다.
도 4는 능동적 매트릭스가 사용되는 본 발명의 실시형태에 따른, 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 방법을 도시하는 선도이다.
도 5는 피동적 필터가 사용되는 본 발명의 실시형태에 따른, 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 방법을 도시하는 선도이다.
도 6은 망막에 도달하는 태양 스펙트럼에 대한 각각의 10-nm 광 밴드의 조사 레벨의 정규화(normalizing) 후에 시험관 내에서 확인된 일차적인 눈 원추 세포에 대한 광의 독성 작용 스펙트럼이다.
도 7은 RPE 및 원추체에 대한 광-유도 독성을 확인하기 위해서 시험관에서 사용된 조도의 그래픽이다.
도 8은 몇몇 조도들에서의 상이한 파장들과 관련된 원추 세포 생존력의 그래픽이다.
도 9는 상이한 광 노출 지속시간에 대한 몇몇 조도들에서의 상이한 파장들과 관련된 원추 세포 생존력의 그래픽이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른, 눈 원추 세포 필터를 사용자에게 제공할 수 있게 하는 네트워크의 조직도이다.
능동적 필터 및 피동적 필터
본원에서 사용된 바와 같이, 눈 원추 세포 보호 필터는, 해당 범위 내의 파장의 투과의 적어도 일부를 방지하는 경우에, 파장 범위를 선택적으로 억제하지만, 그렇게 하도록 달리 특정되지 않는 한, 해당 범위를 벗어난 가시광선 파장의 투과에는 영향을 거의 미치지 않거나 미치지 않는다. "거부율" 또는 "억제율" 또는 "억제의 정도" 또는 "필터링률"이라는 용어는, 투과가 방지되는 하나 이상의 선택된 파장 범위 내의 입사 광의 백분율을 지칭한다. 대조적으로, "투과율"이라는 용어는, 실제로 투과되는 광의 백분율을 지칭한다. 예로서, 0%의 투과율은 광이 필터에 의해서 투과되지 않는다는 것을 의미하고, 상응하는 억제율은 그에 따라 100%이고, 필터 내로 도달하는 광의 전부가 차단, 흡수, 확산 또는 반사된다. 파장 또는 대역폭의 매개변수 범위는 절반 최대치에서의 전체 폭(Full Width at Half Maximum)(FWHM)으로 정의된다.
필터는, 그 "필터링 스펙트럼"에 의해서 또는 동일 의미에서 "스펙트럼 특성"에 의해서 규정된다. 본원에서 사용된 바와 같이, "필터링 스펙트럼" 또는 "스펙트럼 특성"이라는 용어는 복수의 파장 범위에 따른 필터의 투과율을 지칭한다.
이제 도 3을 참조한다. 3개의 스펙트럼 필터링이 도시되어 있다. 하나는 능동적 매트릭스 필터링 스펙트럼에 상응하고, 다른 하나는 대역중단(bandstop) 필터링 스펙트럼에 상응하며, 다른 하나는 장파장 투과 필터링 스펙트럼에 상응한다. 모든 필터링 스펙트럼은, 405 내지 465 nm, 바람직하게는 425 내지 445 nm의 필터링 피크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
"장파장 투과 필터"로 지칭되는 필터는, 임계 파장 미만의 파장에서, 30% 초과, 바람직하게는 50% 초과, 바람직하게는 90% 초과 그리고 바람직하게는 99% 초과의 입사 광의 비율을 흡수하도록 구성되고, 상기 임계 파장은 405 내지 465 nm, 바람직하게는 425 내지 445 nm로부터 선택된다.
장파장 투과 필터는 광을 흡수할 수 있는 그 능력에 의해서 특성화되고; 이러한 능력은 또한 광학 밀도(OD)로 표현될 수 있다. 광학 밀도는 투과의 10진 로그이다. 예를 들어, OD2는, 광의 99%가 필터에 의해서 흡수된다는 것을 의미한다.
"대역중단 필터"로 지칭되는 필터는, 405 내지 465 nm, 바람직하게는 425 내지 445 nm를 포함하는 파장의 대역에서, 30% 초과, 바람직하게는 50% 초과, 바람직하게는 90% 초과 그리고 바람직하게는 99% 초과의 입사 광의 비율을 차단하도록 구성된다.
"능동적 매트릭스 필터"의 필터링 스펙트럼은, 바람직하게는 동적인 방식으로, 독성 곡선을 따를 수 있는 그 능력에 의해서 특성화된다. 이는, 특정 파장에서 30% 초과, 바람직하게는 50% 초과, 바람직하게는 90% 초과 그리고 바람직하게는 99% 초과의 입사 광의 비율을 차단할 수 있다.
차단 비율은 이하의 다양한 매개변수에 따라 추가적으로 맞춤화될 수 있다:
- 동공 크기, 예를 들어 차단율에 동공 크기를 곱한 생성 값(product)이 맞춤-조정될 수 있고, 예를 들어 상기 생성 값이 일정할 수 있고,
- 주변(다소 밝음) 및 사용자의 활동(예를 들어, 스포츠 활동, 작업, 운전),
- 미리 규정된 최대 문턱값.
예를 들어 황색 지수(Y1)를 감소시키기 위해서, 컬러 균형이 또한 눈 원추 세포 보호 필터에 제공될 수 있다.
이제 도 1을 참조한다. 본 발명의 실시형태에 따라, 필터는 피동적 필터일 수 있다. 상기 피동적 필터는 장파장 투과 필터 또는 대역중단 필터일 수 있다. 바람직하게, 피동적 필터는 투과율이 10% 이하, 그리고 바람직하게는 1% 이하인 암화 틴트(50)일 수 있다. 암화 틴트(50)는 렌즈의 투명 표면(10) 상에 도포될 수 있고, 렌즈는 눈(30)의 전방에 위치된다.
암화 틴트(50)는 외부 표면(12)에, 또는 내부 표면(12)에, 또는 이러한 2개의 극단적인 표면들 사이에 도포될 수 있다. 도 1을 참조하면, 암화 틴트(50)는 외부 표면(11) 상에 도포된다.
암화 틴트(50)는, 미리 규정된 최대 문턱값 미만으로 눈에 도달하는 광을 획득하기 위해서 제공된다.
이제 도 2를 참조한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따라, 눈 원추 세포 보호 필터는 외부 표면(12)에, 또는 내부 표면(12)에, 또는 이러한 2개의 극단적인 표면들 사이에 도포된 능동적 필터, 바람직하게는 능동적 매트릭스(40)일 수 있다. 도 2를 참조하면, 능동적 매트릭스(40)는 내부 표면(12)과 외부 표면(11) 사이에 도포된다.
눈 원추 세포 보호 필터는 센서(20)를 더 포함할 수 있다. 센서(20)는 전력계, LCD 셀, 다이오드, 상기 요소들의 조립체, 또는 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있는 임의의 센서일 수 있다. 바람직하게, 센서(20)는 광 신호를 405로부터 465 nm로, 바람직하게는 425로부터 445 nm로, 1 내지 20 nm 파장 단계(wavelength step)만큼, 바람직하게는 10 nm 파장 단계만큼 변환하는 다이오드의 조립체일 수 있다. 따라서, 센서(20)는, 바람직하게는 광 스펙트럼 형태의, 상기 사용자가 노출되는 광의 조도를 측정할 수 있다. 그러한 생리적인 광의 측정이 실시예 1의 표 5에 도시되어 있다.
센서(20)는 투명 표면(10)과 눈(30) 사이에, 바람직하게는 내부 표면(11)과 눈(30) 사이에 도포될 수 있다. 또한, 센서는 사용자의 안경류 상에 도포될 수 있다.
눈 원추 세포 보호 필터는 메모리(MEM1)를 더 포함할 수 있다. 메모리(MEM1)는, 원추 세포 상의 광 위험, 미리 규정된 문턱값 또는 사용자의 데이터와 같은 정보를 저장하도록 지정될 수 있다. 메모리(MEM1)가 안경류 상에 도포될 수 있다.
원추 세포 상의 광 위험(LHC)
본원에서 사용된 바와 같이, 표면을 곱하고 광의 선량으로 나눈 백분율로 표현되는 "원추체 상의 광 위험"(LHC)이라는 용어는 "광의 선량"과 관련된 "원추 세포 상의 독성"의 백분율이고, 광은, 15 시간의 노출 시간 동안의 연속적인 파장 범위로 규정되는, 기준 광, 바람직하게는 기준 태양 광 그리고 바람직하게는 D65 광이다.
LHC는, 수학식 1에 따라, 측정된 원추 세포 상의 독성 및 원추 세포 상의 상응 선량을 고려하여 계산된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
식 중에서, ToC는 원추 세포 상의 독성이고, DR은 조사된 원추 세포에 의해서 수용된 광의 선량이다.
본원에서 사용된 바와 같이, "원추 세포 상의 독성"은 100%와 생존 원추 세포의 백분율 사이의 차이이다. 생존 원추 세포의 백분율은, 예를 들어 칼세인 염색에 의해서, 원추 세포에서의 형광을 이용하여 수득될 수 있다. 복수의 파장 범위 및 몇 시간, 바람직하게는 15시간의 테스트 지속시간에서, Ni개의 원추 세포의 그룹이 기준 광에 의해서 조사되는 한편, 다른 N0개의 원추 세포의 그룹은 조사되지 않고, 예를 들어 어두운 곳에 배치된다. 칼세인 염색에 대해서 확실하게 반응하는 양 그룹의 원추 세포가 생존 가능한 것으로 간주된다. 기준 광에 의해서 조사된 생존 원추 세포의 수(Vi) 및 조사되지 않은 생존 원추 세포의 수(V0)가 얻어진다.
기준 광에 의해서 조사된 생존 원추 세포의 수(Vi)는 어두운 제어된 조건 내의 생존 원추 세포의 수(V0)에 의해서 추가적으로 정규화된다. 백분율로 표현되는 원추 세포 상의 독성이 이하의 수학식 2에 의해서 최종적으로 얻어진다.
[수학식 2]
Figure pct00002
식 중에서, ToC는 백분율(%)로 표현된 원추 세포 상의 독성이고; Vi는 기준 광에 의해서 조사된 생존 원추 세포의 수이고 V0는 조사되지 않은 생존 원추 세포의 수이다.
이제 도 6을 참조한다. 이러한 그래픽은 눈 원추 세포 상의 독성을 보여준다. 400 내지 470 nm의 파장이 가장 큰 독성값을 보여준다.
본원에서 사용된 바와 같이, "광의 선량" 또는 "에너지"는, 시간(h), 분(min) 또는 초(s)로 표현된 시간을 곱한, 와트(W) 또는 밀리와트(mW)로 표현된 전력에 상응하고, 바람직하게는 광의 선량은, 수학식 2에 의해서 설명되는 바와 같이, 시간을 곱한 밀리와트(mW.h)로 표현된다.
[수학식 2]
Figure pct00003
식 중에서, IR은 조사되는 원추 세포가 받는 기준 광의 조도이고; t는 초, 분 또는 바람직하게는 시간으로 표현된 시간이다.
현재의 세포 사멸 위험(CD)
눈 원추 세포 보호 필터는, 능동적 필터가 사용될 때, 전술한 수학식 및 이제 설명할 추가적인 수학식을 컴퓨팅하기 위해서 컴퓨터 모듈(MOD1)을 더 포함할 수 있다.
컴퓨터 모듈(MOD1)은 프로세서(PROC1)를 포함할 수 있고, 메모리(MEM), 입력 및 출력(IN/OUT)이, 안경류 상에 구성되고 센서(20) 및 능동적 매트릭스(40)와 통신할 수 있는 컴퓨터 모듈(MOD1)의 일부일 수 있다.
프로세서(PROC1)는 전기 와이어 또는 무선 통신, 블루투스, WiFi, NPC를 통해서 센서(20)로부터 및/또는 메모리(MEM1)로부터 입력(IN)을 수신할 수 있다. 특히, 프로세서(PROC1)는 센서(20)로부터 현재의 광 스펙트럼을 수신할 수 있고, 프로세서는 메모리(MEM1)로부터 사용자의 데이터 및 LHC 값을 수신할 수 있다.
프로세서(PROC1)는 상기 사용자가 노출된 광에 의해서 유도된 "현재의 세포 사멸 위험" 또는 "세포 사멸"(CD)을 계산할 수 있다. 세포 사멸은, 필터링되거나 되지 않은, 눈 원추 세포에 도달하는 광의 유해성에 상응한다. 이러한 현재의 세포 사멸 및 사용자의 데이터 그리고 미리 규정된 문턱값과 관련하여, 프로세서(PROC1)는 출력 명령어(OUT)를 통해서 능동적 매트릭스(40)에 대한 필터링 특성을 컴퓨팅할 수 있다. 사실상, 프로세서(PROC1)는 전기 와이어 또는 무선 통신을 이용하여 출력(OUT)을 능동적 매트릭스에 전송할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "현재의 세포 사멸 위험" 또는 "세포 사멸"(CD)은 LHC와 비교되는 눈으로 투과되는 현재의 광에 의해서 생성된 원추 세포 상의 독성의 측정을 지칭한다. "현재의 세포 사멸 위험"은 수학식 4에 따라 더 계산된다.
[수학식 4]
Figure pct00004
식 중에서, CD는 0 내지 100%의 백분율로 표현된 세포 사멸이고;D는, 눈 투과도 및 사용자에게 노출되는 실생활 광의 추정 또는 측정을 고려한, 실생활에서 원추 세포가 받는 광의 선량이다. 상기 스펙트럼 눈 투과도는 0 내지 100%의 백분율로 표현되고,
Figure pct00005
에 의해서 규정되며 연령에 따라 달라지고;
LHC는 원추 세포 기능에 대한 광 위험이고;
Tlens는 필터의 현재 필터링 스펙트럼이다. 필터가 투명 표면 상에 제공되지 않는 경우에, Tlens = 1이다.
프로세서(PROC1)는 또한, 필터링 특성을 고려하여 또는 임의의 눈 원추 세포 보호 필터를 고려하여 계산된 세포 사멸을 비교하는 세포 독성 감소 비율을 컴퓨팅할 수 있다. 세포 독성 감소 비율은 이하의 수학식 5에 따라 더 계산될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pct00006
식 중에서, CDLens는 필터로 획득된 세포 사멸이다.
TH는 미리 규정된 최대 문턱값이고,
CD0는 Tlens = 1에 대해서 계산된 세포 사멸이다.
피동적 방법
본 발명은 또한, 필터를 선택할 수 있고 LHC 및 계산되거나 추정된 세포 사멸 위험 백분율과 관련하여 상기 필터의 필터링 특성을 구성할 수 있는, 방법을 또한 설명한다.
이제 도 4를 참조한다. 도 4는, 피동적 매트릭스가 사용되는 실시형태와 추가적으로 연관된 방법을 도시한다. 특정 주변과 연관된 사용자의 데이터를 기초로 하나 이상의 눈 보호 피동적 필터의 구성을 결정하는 방법을 이제 설명할 것이다.
제1 단계(S100)에서, 프로세서(PROC2)는 사용자의 데이터, 미리 규정된 최대 문턱값(TH) 및 LHC를 고려한다. 사용자의 데이터, TH 및 LHC는 메모리에 저장된다.
제2 단계(S200)에서, 1주일 동안 평균화된 사용자의 데이터에 따라, 그리고 보다 특히 사용자의 위치 및 그 활동의 노출에 따라, 광에 대한 노출 지속시간(tdaylight)이 계산된다. 이러한 지속시간은 일(d), 시간(h), 분(min) 또는 초로 표현될 수 있다.
제3 단계(S300)에서, 광에 대한 노출 지속시간에 따른 세포 사멸이 추정된다. 이러한 계산을 가능하게 하는 수학식이 이하의 수학식 6으로 설명된다.
[수학식 6]
Figure pct00007
식 중에서, CDS3는 S300에서 계산된 세포 사멸이고;
DS3는, 눈 투과도를 고려한, 원추 세포가 받은 추정된 광의 선량이다. 상기 눈 투과도는 0 내지 100%의 백분율로 표현되고 CIE에 의해서 정의되며 연령에 따라 달라지며;
LHC는 원추 세포 기능에 대한 광 위험이다;
보다 특히, 단계(S300)에서, 선량은 기준 태양 광, 바람직하게는 D65 기준 태양 광의 광 스펙트럼을 고려하여 계산되고, 고려되는 시간은 광에 대한 노출 지속시간(tdaylight)이다.
제4 단계(S400)에서, 계산된 사멸 세포(CD)를 미리 규정된 최대 문턱값에 비교한다.
CD < TH인 경우에, 눈 원추 세포 보호 필터는 제공되지 않는다.
TH < CD < a.TH인 경우에, 원추체 보호가 필요하다. 피동적 필터는 장파장 투과 필터 또는 대역중단 필터일 수 있다.
CD>a.TH인 경우에, 원추 세포 보호가 매우 필요하다. 피동적 필터는 장파장 투과 필터, 바람직하게는 암화 틴트가 적어도 1의 광학 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 암화 틴트일 수 있고, 여기에서 "a"는 사용자의 데이터에 따라 선택된 양의 실수(real positive number)이다;
매개변수 a는 사용자의 활동, 사용자의 생리적 매개변수, 사용자의 연령, 상기 사용자가 노출되는 광의 평균 선량에 따라 운영될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 컴퓨터 상에서 매일 낮에 작업하는 경우에, 매개변수 a가 감소될 수 있고 그에 따라 미리 규정된 최대 문턱값을 감소시킬 수 있다. 대조적으로, 사용자가 야간까지 더 빈번하게 작업하는 경우에, 매개변수 a는 약간 증가될 수 있고, 그에 따라 미리 규정된 최대 문턱값을 약간 증가시킬 수 있다.
최종 단계(S500)에서, 최적화된 피동적 필터를 제조하기 위해서, 필터 특성이 구현된다.
능동적 방법
이제 도 5를 참조한다. 도 5는, 능동적 매트릭스가 사용되는 실시형태와 추가적으로 연관된 방법을 도시한다. 특정 주변과 연관된 특정 사용자의 데이터를 기초로 하나 이상의 눈 보호 능동적 필터의 구성을 결정하는 방법을 이제 설명할 것이다.
단계(S1)에서, 센서(20)는 수용되는 광을 측정한다. 따라서, 센서(20)는, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 것에 의해서, 바람직하게는 광 스펙트럼 형태의, 상기 사용자가 노출되는 광의 조도를 측정한다. 광 스펙트럼은 사용자의 주변을 나타낸다.
제2 단계(S2)에서, 프로세서(PROC1)는 이러한 광 스펙트럼을 컴퓨팅하고, 405 내지 465 nm, 그리고 바람직하게는 425 내지 445 nm의 특정 파장 범위를 고려한다.
제1 하위 단계(S31)에서, 프로세서는 메모리(MEM1)로부터 사용자의 데이터(USD), LHC 및 미리 규정된 최대 문턱값을 판독한다;
제2 하위 단계(S32)에서, 프로세서(PROC1)는, 수학식 4에 따라, LHC를 고려하여, 측정된 광 스펙트럼에 의해서 유도된 세포 사멸을 계산한다. 측정된 세포 사멸(CD)이 TH보다 작은 경우에, 사용자를 위한 눈 원추 세포 보호 필터는 필요하지 않다. 측정된 세포 사멸이 TH보다 큰 경우에, 단계(S3)가 시작된다.
단계(S3)에서, 프로세서(PROC1)는 능동적 매트릭스에 대한 필터링 특성을 컴퓨팅한다. 필터링 특성은 사용자의 데이터 및 TH와 관련된 세포 사멸을 기초로 한다. 예를 들어, 모든 파장 범위에서, 세포 사멸이 TH보다 큰 경우에, 능동적 매트릭스의 투과비는 세포 사멸(CD)로 나눈 TH이다. 그러나, 사용자의 데이터를 고려할 때, 더 작은 특정의 구체적인 파장이 사용자에게 바람직할 수 있다. 따라서, 모든 파장 범위에 대해서, 사용자의 데이터와 관련된 계수(a)가 부가될 수 있다. 따라서, 투과비는 이하의 수학식 7에 따라 계산된다:
[수학식 7]
Figure pct00008
식 중에서, Tlens,λ는 특정 파장 범위에 대한 능동적 매트릭스의 투과율이고;
TH는 미리 규정된 최대 문턱값이고;
CDλ는 특정 파장 범위에 대한 세포 사멸이다.
매개변수 a는 사용자의 활동, 사용자의 생리적 매개변수, 사용자의 연령, 상기 사용자가 노출되는 광의 평균 선량에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 컴퓨터 상에서 매일 낮에 작업하는 경우에, 매개변수 a가 감소될 수 있고 그에 따라 미리 규정된 최대 문턱값을 감소시킬 수 있다. 대조적으로, 사용자가 야간까지 더 빈번하게 작업하는 경우에, 매개변수 a는 약간 증가될 수 있고, 그에 따라 미리 규정된 최대 문턱값을 약간 증가시킬 수 있다.
최종 단계(S4)에서, 세포 사멸(CD2)은 다시, 수학식 4에 따라, Tlens를 고려하여 계산된다. CD2가 여전히 TH보다 큰 경우에, 능동적 매트릭스의 필터링 특성의 투과율이 개선되고, 예를 들어 투과율은 1, 2, 3, 4 또는 5 %만큼 감소된다.
컴퓨터화 방법
이제, 도 4에 도시된 방법이 컴퓨터 모듈(MOD2)로 구현된 도 10을 참조한다.
컴퓨터 모듈(MOD2)은 적어도 메모리(MEM2), 프로세서(PROC2), 및 통신 모듈(COM)을 포함한다. 컴퓨터 모듈(MOD2)은 서버(SER)에 연결될 수 있다. 서버(SER)는 컴퓨터 모듈(MOD2)에 그리고 네트워크(NET)에 연결될 수 있다. 네트워크는 전문 건강관리인 컴퓨터(PHC1, PHC2, PHC3)와 통신할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전문 건강관리인, 예를 들어 안경사, 안과의사, 간호사 또는 의사가 사용자의 데이터 및 선호사항을 그들의 컴퓨터에 입력할 수 있다. 이러한 데이터는 네트워크(NET)를 통해서 전달될 수 있고 서버(SER)에 저장될 수 있다.
또한, 개인화된 구글이 사용되는 실시형태에서, 각막 및 렌즈 투명도가 개별적인 환자에 대해서 측정될 수 있고 컴퓨터 계산에 도입될 수 있으며, 그에 따라 1명의 사람이 그의 투명도에 대해서 튜닝된 특정 고글을 갖는다.
서버(SER)에 저장된 이러한 데이터로부터 시작하여, 프로세서(PROC2)는 전술된 그리고 도 4에 도시된 방법에 따라 이러한 데이터를 컴퓨팅할 수 있고, 그에 따라 미리 규정된 최대 문턱값과 관련된 필터 특성을 결정할 수 있다.
이어서, 필터링 특성을 메모리(MEM2)에 저장할 수 있다. 필터링 특성은 통신 모듈(COM)을 통해서 예를 들어 적응된 필터를 제공하기 위해서 제조자에 통신될 수 있다. 적응형 필터는 예를 들어, 미리 규정된 문턱값 미만의 유해성을 갖는 광을 투과시키기 위한 충분한 광학 밀도를 갖는 암화 틴트이다.
실시예
눈 원추 세포 생존력
이제 도 8을 참조한다. 이러한 그래픽은 몇몇 파장들에서의 몇몇 조사도들에 대한 눈 원추 세포 생존력을 보여준다. 특히, 눈 원추 세포 생존력은 400 내지 430 nm의 파장 및 0.3 mW/cm2 초과의 조도에서 거의 0%로 떨어진다. 이러한 그래픽에서 고려된 조도 및 파장이 이하의 표 1에 함께 기재되어 있다.
상이한 파장 범위들에 상응하는 조도(mW/cm 2 )
어두움 0 0 0 0
400 nm 0.03 0.04 0.05 0.07
430 nm 0.2 0.3 0.4 0.5
440 nm 0.27 0.39 0.53 0.66
480 nm 0.35 0.56 0.66 0.83
630 nm 0.35 0.56 0.69 0.73
이제 도 9를 참조한다. 이러한 그래픽은 눈 원추 세포에 대한 광 노출 지속시간의 영향을 보여준다. 눈 원추 세포가 더 노출될수록 세포 생존력이 더 많이 영향 받고 거의 0%까지 떨어진다는 것이 확인된다. 고려된 광 스펙트럼이 이하의 표 2에 기재되어 있다.
광 스펙트럼
어두움 0
400 nm 0.11
430 nm 0.81
480 nm 1.32
630 nm 1.7
LHC 및 원추 세포 사멸의 계산 이제 표 3을 참조한다. 이하에 개시된 원추 세포 상의 독성은, 430 nm, 10 nm 단계를 갖는 390 내지 520 nm, 및 (630 nm에서 고려되는) 적색 광 사이의 비교로서, 630 nm에서, 0.3 mW/cm2의 조도로 15시간 동안 전안방 매체의 자연 필터링을 고려한 후의 태양 스펙트럼(D85)으로 시험관 내에서 조사된 격리된 일차적인 원추체에 대해서 수득된 독성에 상응한다.
파장
(nm)		 원추 세포 상의 독성
(%)		 원추 세포 상의 조도(mW/cm2)
390 0 0.01
400 25 0.04
410 50 0.13
420 60 0.22
430 90 0.31
440 85 0.39
450 60 0.48
460 55 0.44
470 40 0.45
480 15 0.56
490 15 0.54
500 15 0.51
510 50 0.5
520 50 0.69
630 0 0.56
시험관 내의 일차 원추체 상에서 440 nm +/- 5 nm에서 사용된 0.39 mW/cm2의 중간 조도는 40살의 사람의 각막 표면 상에서 수용되는 0.93 mW/cm2의 조도에 대략적으로 상응한다.여름날 파리의 맑은 아침에, 보정된 분광복사계를 건물의 5층으로부터 지면을 향해서 지향시킬 때, 조도 레벨은 440 nm +/- 5 nm에서 0.46 mW/cm2에 도달할 수 있다. 이미 이러한 매우 좁은 대역(440 nm +/- 5 nm)에 걸쳐, 시험관 내에서 사용된 조도는 매우 밝은 파리의 아침에서의 실생활에서 측정되는 조도의 단지 2배였다. 그에 따라, 파리에서 조차도, 보행자는 밝은 여름 낮에 독성이 있는 청색 광 레벨과 만날 수 있다. 다행히, 보행자는 연속적인 15시간 동안 노출되지 않을 수 있지만, 미토콘드리아 재생이 하루 안에 완료되지 않기 때문에, 1주에 걸친 누적적 영향이 관찰될 수 있다. 마지막으로, 눈이나 구름과 같이 매우 반사적인 지면에 노출될 때, 하늘을 보는 것에 의해서 더 많이 노출되는 국가에서의 광 레벨의 추가적인 증가는 병변을 유발하는데 필요한 시간을 단축할 것이다. 원추체 광수용체의 이러한 광감작(photosensitization)은, 일식 동안과 같이 태양 방향으로 몇 분 동안 직접 관찰하는 것에 의해서 또는 간접적인 사막 지면 반사에 의해서 유발되는 시각 장애를 쉽게 설명할 수 있다. 또한 산화 스트레스에 더 큰 민감성을 보이는 망막 영양 장애의 맥락에서 퇴행성 프로세스를 가속할 수 있다.
이제 표 4를 참조한다. LHC의 값은 그 파장에 따라 달리 표시된다.
파장 (nm) 15시간 동안의 원추체 상의 광 위험[%/(mW.h/cm2)]
390 0
400 42
410 26
420 18
430 19
440 15
450 8
460 8
470 6
480 2
490 2
500 2
510 7
520 5
630 0
바람직하게, LHC가 메모리 내로 메모리화된다. LHC는 프로세서에 의해서 추가적으로 컴퓨팅될 수 있다.이제 목표는, 일광 노출에 의해서 유도된 원추체 상의 실생활 독성을 추정하는 것이다. 눈에 의해서 수용되는 광 선량이 예를 들어 1 주일에 걸쳐 계산될 필요가 있다는 것을 고려할 수 있다.
이하의 2개의 변수가 정의된다:
- 1주일 동안 일광 노출 하의 시간(tdaylight)(h). 이러한 변수는 10 내지 50 시간 사이에서 변경될 수 있다.
- 백분율로 표현되는, 미리 규정된 최대 문턱값(TH). 이러한 미리 규정된 최대 문턱값 미만에서, 광은 눈 원추 세포에 비독성적인 것으로 간주될 수 있다.
일광 노출을, 적어도 이하를 고려하여 1년 동안 평균화된, 다수의 광 조건에서 평가하였다
- 하루 중의 시간 및 1년 중의 시간,
- 기후,
- "눈" 배향,
- 주변(예를 들어, 시야가 막히지 않은 5층 또는 고층 건물이 있는 거리의 1층).
따라서, 예를 들어, 겨울의 흐린 날로부터 여름의 막힘 없는 시야의 매우 맑은 오후까지, 선택된 tdaylight 동안 눈의 접안 표면에 의해서 수용되는 실생활 선량(DOSE_eye surface)을 계산할 수 있다.
원추체에 의해서 수용되는 광 선량을 최적으로 평가하기 위해서, 눈 투과도(백분율로 표시된, Teye)를 고려한다. 상기 눈 투과도는 CIE(예를 들어, CIE 203:2012)에 의해서 정의되고 연령에 따라 달라진다. 여기에서, 계산은 40살의 눈에 대해서 이루어졌다.
현재의 투과된 광 스펙트럼은 생리적 광 레벨에서의 광의 스펙트럼에 상응한다. 이러한 것은 실시간 일광 노출이고, 이는 원추 세포 상의 독성을 계산할 수 있게 할 것이다. 예를 들어, 사용자가 자동차를 운전하는 경우에, 현재의 광 스펙트럼은, 전등(flash light) 및 방풍창 투과율로 변경된, 태양 스펙트럼에 상응할 수 있다.
표 5는, 40살의 사용자의 접안 투과를 고려한, 현재의 투과된 광 스펙트럼의 예이다. 현재의 투과된 광 스펙트럼은 센서(20)에 의해서 측정되거나 사용자의 데이터에 의해서 추정된다.
파장(nm) 접안 투과(%) 현재의 투과된 광 (mW/cm2)
390 0 0.128
400 2 0.197
410 7 0.245
420 18 0.255
430 32 0.256
440 42 0.309
450 48 0.352
460 53 0.375
470 56 0.391
480 59 0.394
490 62 0.381
500 65 0.407
510 67 0.401
520 69 0.406
630 81 0.406
사용자의 데이터와 관련하여, 광에 대한 노출 지속시간(tdaylight)이 고려된다. 이러한 예에서, tdaylight = 50 h이다. 결과적으로, 선량은, 표 6에 기재된 바와 같이, 현재의 투과된 광과 tdaylight를 곱하는 것에 의해서 계산될 수 있다.
파장
(nm)		 선량
(mW.h/cm2)
390 6.44
400 9.84
410 12.27
420 12.76
430 12.85
440 15.43
450 17.62
460 18.75
470 19.55
480 19.72
490 19.04
500 20.36
510 20.01
520 20.29
630 20.31
이어서, 수학식 6을 이용하여 원추 세포 사멸을 계산한다. 바로 아래의 표 7은 원추 세포 사멸에 관한 값을 재편성한다.
파장 (nm) 원추 세포 사멸 (%)
390 0
400 8.2
410 22
420 41.7
430 79.6
440 94.2
450 70.5
460 82.8
470 64.9
480 20.8
490 21.9
500 26
510 89.6
520 67.6
630 0
필터의 선택 원추 세포 상의 현재의 투과된 광(표 5 참조), 원추체 상의 광 위험 및 LHC(표 4)로부터, 고정된 tdaylight 및 고정된 독성 문턱값(TH)에 대한 1주일에 걸친 실생활 원추 세포 사멸(표 7)가 수학식 6에 따라 계산될 수 있다.
목표는 필터로 미리 규정된 최대 문턱값 미만의 세포 사멸 값을 획득하는 것이다. 3가지 상이한 경우를 이하에서 설명한다.
제1 경우는, 사무용 건물의 5층에서, 파리의, 여름 중의, 매우 밝은 맑은 낮에 관한 것이다. 따라서, 사용자는 장기간의 광 노출에 노출된다.
tdaylight는 50 h이다(밝은 광/극단적인 상황에 대한 매우 많은 노출).
미리 규정된 최대 문턱값이, 알고리즘, 안과의사 또는 안경사와 같은 전문 건강관리인에 의해서 선택된다. 이러한 예의 이러한 경우에, TH = 20%이다.
세포 사멸 = 48% > TH가 얻어진다.
따라서, 이러한 장기간의 밝은 광 노출 상황에서 원추체를 보호할 필요가 크다.
445 nm 미만의 모든 파장을 차단하는 장파장 투과 필터로, 세포 사멸이 20% 가까이 감소될 수 있고, 이는, 1에 가까운 렌즈의 보호 인자를 제공하는, 규정된 독성 문턱값이다.
제2 경우는 크기 않은 거리의 1층에서, 파리의, 매우 흐린 겨울 낮에 관한 것이다. 따라서, 사용자는 장기간의 광 노출에 노출된다.
tdaylight는 50 h이다(장기간의 광 노출).
미리 규정된 최대 문턱값이, 알고리즘, 안과의사 또는 안경사와 같은 전문 건강관리인에 의해서 선택된다. 이러한 예의 이러한 경우에, TH = 20%이다.
0% < TH에 가까운 세포 사멸이 얻어진다.
따라서, 별도의 원추 세포 보호는 필요하지 않다.
제3 경우는, 사무용 건물의 5층에서, 파리의, 봄 중의, 매우 밝은 맑은 낮에 관한 것이다. 따라서, 사용자는 중간의 광 노출에 노출된다.
tdaylight는 10 h이다(중간의 광 노출).
미리 규정된 최대 문턱값이, 알고리즘, 안과의사 또는 안경사와 같은 전문 건강관리인에 의해서 선택된다. 이러한 예의 이러한 경우에, TH = 10%이다.
세포 사멸 = 14% > TH가 얻어진다.
여기에서, 원추체 보호가 필요하다. 대역중단 또는 장파장 투과 필터를 이용하여, 용이하게 눈 원추 세포를 보호할 수 있고 세포 사멸을 TH 미만으로 경감할 수 있다.
본 발명은 눈 관련 회사, 건설 회사, 자동차 회사, 유리 제조 회사, 그리고 광학 및 광자 산업에서 이용될 수 있다.
본 발명은, 단지 예인, 본원에서 설명된 눈 원추체 보호 필터 및 연관 방법으로 제한되지 않는다. 본 발명은, 당업자가 본 문헌으로부터 예상할 수 있는 모든 대안예를 포함한다.
- 10 : 투명 표면
- 11 : 외부 표면
- 12 : 내부 표면
- 20 : 센서
- 30 : 사용자 연령
- 40 : 능동적 매트릭스
- 50 : 암화 틴트

Claims (15)

  1. 투명 표면 상에 입사되는 광을 필터링하기 위해서, 적어도 하나의 투명 표면에 도포되도록 의도된, 눈 원추 세포 보호 필터로서,
    사용자의 눈 원추 세포를, 상기 사용자의 눈 상의 생리적 광 레벨의 조사로 인한 손상으로부터 보호하기 위해서,
    그리고:
    - 405 내지 465 나노미터의 광 파장을 필터링하는, 그리고
    - 눈 원추 세포에 도달하고 상기 눈 원추 세포에 유해한 필터링된 광을 미리 규정된 최대 문턱값 미만으로 전달하는, 스펙트럼 특성을 가지는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성이 425 내지 445 나노미터의 필터링 피크를 포함하는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 표면 상에 입사되는 광을 필터링하기 위한 능동적 매트릭스를 포함하고, 상기 눈 원추 세포 보호 필터는:
    - 상기 투명 표면과 눈 사이의 전달 광의 측정을 수신하기 위한 입력부,
    - 적어도:
    * 상기 전달 광 측정, 및
    * 상기 미리 규정된 최대 문턱값
    을 기초로 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한, 그리고 상기 컴퓨팅된 스펙트럼 특성을 기초로 입사 광을 필터링하기 위해서 능동 매트릭스를 제어하기 위한 프로세서를 더 포함하는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성은 425 내지 445 나노미터의 필터링 피크를 포함하고, 상기 능동적 매트릭스는 전기변색 재료를 포함하는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터는, 상기 투명 표면에 암화 틴트로서 도포되고 입사 광의 고정된 비율을 흡수하도록 구성되는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 규정된 최대 문턱값은:
    - 사용자의 활동의 유형,
    - 사용자의 생리적 매개변수,
    - 사용자의 연령,
    - 상기 사용자가 노출되는 광의 평균 선량의 요소 중 적어도 하나를 기초로 결정되는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    임계 파장 미만의 파장에서 99% 초과의 입사 광의 비율을 흡수하도록 구성되는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임계 파장이 425 나노미터 내지 445 나노미터인, 눈 원추 세포 보호 필터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 눈 원추 세포에 도달하는 광의 전력 밀도를 0.2mW/cm2으로 더 제한하도록, 상기 미리 규정된 최대 문턱값이 추가적으로 결정되는, 눈 원추 세포 보호 필터.
  10. 제3항에 따른 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 방법으로서,
    a) 태양 입사 광에 대해서 그리고 적어도 하나의 미리 결정된 파장 범위 내에서, 태양 입사 광 선량에 대한 눈 원추 세포 사멸의 백분율로 정의되는 원추 세포에 미치는 광 위험(LHC)을 획득하는 단계,
    b) 상기 미리 결정된 파장 범위 내에서, 상기 투명 표면과 상기 눈 사이의 현재 전달 광의 조도를 측정하고, 상기 전달 광 측정을 기초로, 현재의 세포 사멸 위험 백분율을 추정하는 단계,
    c) 상기 현재 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값을 초과하는 경우에, 상기 측정된 투과 광을 낮추기 위해서 상기 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하는 단계,
    그리고, 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값 미만이 될 때까지 b) 및 c)를 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제5항에 따른 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 방법으로서,
    a') 태양 입사 광에 대해서 그리고 적어도 하나의 미리 결정된 파장 범위 내에서, 태양 입사 광 선량에 대한 눈 원추 세포 사멸의 백분율로 정의되는 원추 세포에 미치는 광 위험(LHC)을 획득하는 단계,
    b') 상기 미리 결정된 파장 범위 내에서 그리고 미리 규정된 시간 동안, 사용자의 데이터에 기인하여, 상기 눈 상의 광 선량을 추정하는 단계,
    c') 상기 추정된 광 선량을 기초로, 상기 주어진 시간 범위 내의 현재의 세포 사멸 위험 백분율을 추정하는 단계,
    d') 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값을 초과하는 경우에, 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율이 상기 미리 규정된 최대 문턱값 미만이 될 때까지 상기 현재의 투과 광을 감소시키기 위해서 상기 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 현재의 투과된 광은 복수의 연속적인 파장 범위들 내에서 결정되고, 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율은, 상기 원추 세포 상의 광 위험(LHC)을 곱한 상기 파장 범위의 각각에서의 현재의 투과된 광 세기의 합에 의해서 주어지는, 방법.
  13. 제10항에 조합된 제12항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성은, Tlens = TH/CD에 의해서, 상기 연속적인 파장 범위들(λ)의 각각에 대해서 규정된 광 투과율(Tlens(λ))에 의해서 주어지고:
    여기에서, TH는 상기 미리 규정된 최대 문턱값이고,
    CD는 상기 현재의 세포 사멸 위험 백분율인, 방법.
  14. 제3항에 따른 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 명령어 코드를 포함하고, 상기 명령어 코드는, 상기 명령어가 상기 프로세서에 의해서 동작될 때, 제10항의 방법을 수행하는, 컴퓨터 프로그램.
  15. 제5항에 따른 눈 원추 세포 보호 필터의 스펙트럼 특성을 컴퓨팅하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 명령어 코드를 포함하고, 상기 명령어 코드는, 상기 명령어가 프로세서에 의해서 동작될 때, 제11항의 방법을 수행하는, 컴퓨터 프로그램.
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