착색 렌즈의 제조 및 처방방법

착색 렌즈의 제조 및 처방방법{METHOD OF MAKING AND PRESCRIBING TINTED LENSES}

본 출원은 2007년7월13일에 출원된 미국특허출원 제11/827,893호의 일부계속출원으로서, 참고를 위해 이 일부계속출원 전체가 본 문서에 포함되어 있는 것으로 한다.

현재로서 이용할 수 있는 컬러(색상) 식별력을 교정하기 위한 기술은, 환자의 눈에 대해 개별적으로 착색렌즈, 즉 색안경을 제공하는 것이다. 컬러가 상이한 교정렌즈는, 관측자에 대해 교정을 제공하는 것을 목적으로 하는데, 미용적으로 보았을 때 외관상 좋지 못하다. 이러한 외관상의 문제를 보다 개선하기 위해, 미국특허 제6,089,712호('712 특허)에서는, 각각의 안구에 대해 필요한 색보정을 할 수 있도록 렌즈의 중앙부분을 착색하고, 렌즈의 외측면을 거울반사 물질로 코팅하여 바깥에서 보았을 때 착색된 색상이 보이지 않게 하도록 되어 있는 유형의 렌즈를 개시하고 있다. '712 특허에 기재되어 있는 이러한 기술은 필요한 색보정을 제공한다. 그러나, 렌즈에 거울반사성 표면이 있기 때문에, 미용학적으로 바람직하지 못하거나 다소 실용적이지 못한 면이 있다. 거울표면은 매우 높은 비율로 빛을 반사시키게 되므로, 이러한 안경은 착용자에게 너무 어두운 이미지를 제공하게 된다. 특정 상황에서, 예를 들어 사무실이나 빛이 충분하지 않은 공간에서, 반사 안경을 착용하는 것은 그 효용성이 떨어지며, 심지어는 부적합할 수도 있다.

안과분야에서, 입사광선을 스펙트럼의 가시영역에서, 예를 들어, 약 650nm (적색 영역) 내지 475nm (청색 영역), 특히 짧은(청색) 파장에서, 선택적으로 필터링하는 렌즈를 제공함으로써, 신경학적으로 처리하는 방식에 영향을 주도록, 렌즈를 통해 들어오는 빛이 수정된다는 사실이 발견되었다. 색맹을 겪고 있는 환자를 위한 렌즈가 제조되고 있는데, 이러한 렌즈는 환자의 시각적 특성에 대해 개별적으로 컬러가 착색되어 있다. 이러한 교정렌즈에 의해 환자는 광학적 식별력을 체득하여 색상을 정확히 인지할 수 있게 되고 또한 난독증의 많은 증상을 해결하게 된다.

따라서, 본 발명은 색맹이나 난독증이 있는 환자가 장애를 치유할 수 있으면서, 외부에서 컬러가 착색된 것을 식별할 수 없고 비용도 저렴한 컬러 교정 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 방법에 의하면, 입체시(立體視) 필터(haploscopic filters)를 이용함으로써, 동적으로 밸런스가 맞추어진 포맷으로 양쪽 눈에 들어가는 각각의 컬러의 파장을 용이하게 재-동기화하고 선택적으로 변경시킬 수 있다. 상이한 컬러를 사용하게 되면 뇌의 신경 경로 내에서 정보의 속도가 효과적으로 바뀌게 되어, 난독증이나 색맹을 겪고 있는 사람들이 읽고, 쓰고 이해하는 능력을 향상시킬 수 있게 된다. 본 문서에서 설명하는 입체시 필터는 한쪽 또는 양쪽 눈에 들어가는 각각의 컬러의 파장을 바꿈으로써 작동을 하게 되며, 이로써 더 쉽게 컬러를 인지하고 식별하게 된다.

본 발명은 렌즈의 처방 및 제조 기술에 관한 것이다. 본 발명은, 잘 알고 있듯이 색약 또는 색맹이 있는 환자가 컬러를 잘 인식할 수 있도록, 그리고 컬러 렌즈 처방을 통해서 난독증을 완화시키기 위한 기술과 관련된 특별한 기술을 발견하는 것이다. 이러한 기술은 난독증 또는 비슷한 증상 때문에 읽는데 어려움을 겪는 사람들을 위해 읽는 능력을 향상시키는데도 사용될 수 있다. 나아가, 본 발명의 방법에 의해 제조 또는 처방된 렌즈는 다발성 경화증을 포함하는 신경계통의 질병 분야 및 시각장애 분야에 적용될 수 있다. 본 발명의 갖는 장점은, 환자에 대하여 생산성, 기능, 읽는 속도와 능력, 환경 및 사회에 대한 적응력, 자존심 향상 및 전반적인 복지생활을 개선하는 것이다.

본 발명에 따라 제조된 렌즈가 전달되는 가시광선의 일부를 제한하기는 하지만, 이 렌즈는 일반적인 컬러 렌즈는 아니다. 본 발명의 렌즈가 컬러 렌즈와 비슷한 기능을 하지만, 외부에서 보았을 때 또는 렌즈를 착용하지 않는 사람들이 보았을 때 렌즈에 컬러가 있는 것으로 보이지 않는다. 이 렌즈는 외부에서 보았을 때 중성(neutral)으로 보이도록 착색되어 있다. 가시광선의 일부분에서 빛을 반사함으로써 특정 컬러를 외부에서 볼 수 있을지라도, 가시광선 전체에 걸쳐서 동일하게 빛을 반사하는 렌즈에 의해 본 발명의 렌즈에서는 중성 외관 또는 포토-그레이 효과(photo-grey effect)가 생성된다. 따라서, 렌즈의 임상요소, 즉 컬러 교정을 유지하며 렌즈는 컬러 렌즈로서 기능을 하면서, 외부에서 보는 사람들에게 렌즈는 중성적으로 보이게 될 것이다. 이러한 사실은 임상적으로나 미용적으로 매우 바람직한 효과를 초래하는데, 그 이유는 본 발명의 방법에 의해, 환자가 착용하는 렌즈는 각각의 눈에 대하여 다르고 또한 다른 컬러 교정을 이용할지라도, 외부에서 보았을 때는 거의 비슷하거나 동일하게 보이기 때문이다.

본 발명의 방법은 컬러의 교정을 숨기면서 일반 렌즈처럼 보이게 하는 방식으로, 환자의 색맹을 교정하는 독특한 방법을 제공하고 있다. 본 발명의 방법은 안경 렌즈, 소프트 콘택트 렌즈, 하드 콘택트 렌즈, 클립-온 렌즈, 쌍안경, 또는 렌즈를 사용하는 기타의 장치와 같이, 다양한 안경 렌즈(사람의 눈에 빛을 전달하는 렌즈)에 적용할 수 있다. 안경 렌즈는 또한 처방적인 교정을 가질 수도 있고 또는 비교정으로 되어 있을 수 있다. 위에서 예를 들어 설명하는 렌즈 처방 및 제조방법은 위에서 설명한 용도로만 제한되는 것은 아니며, 다른 용도로도 사용할 수 있고 나아가 렌즈를 통과하는 빛을 선택적으로 조절하는 목적으로도 사용할 수 있다는 것을 이해해야한다.

본 발명의 실시예의 한 특징에 의하면, 환자의 컬러 식별력을 교정하는 데 사용할 수 있는 안경 렌즈를 제조하는 방법은, 비교적 개방된 분자구조 물질의 렌즈를 형성하는 단계와, 렌즈 분자구조를 통과할 수 있는 안경 염료를 이용하여 원하는 교정 컬러로 렌즈를 착색하는 단계와, 중성 외관을 가지며 렌즈 분자구조를 통과할 수 있는 염료로 렌즈를 염색하는 단계를 포함한다.

또 다른 특징으로서, 안경렌즈를 형성하는 방법은, 광 필터링 물질을 렌즈 형상의 바디 내로 침투시키는 단계와, 광 필터링 물질의 농도에 대한 마스크 물질의 농도의 비율이 바디의 제1 영역에서, 바디의 전방 표면으로부터 바디의 제1 영역보다 더 멀리 떨어져 있는 바디의 제2 영역에서보다 더 높도록, 마스크 물질을 바디 내로 침투시켜, 마스크 물질이 광 필터링 물질에 의해 바디에 대하여 제공된 착색을 차단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예의 또 다른 특징으로서, 안경 렌즈를 처방하는 방법이 있다. 이 방법은 제1 안구 및 제2 안구 중 우세안을 결정하는 단계와, 환자의 우세안에 제1 렌즈 세트에 속하는 렌즈를 각각 제공하는 단계와, 상기 제1 렌즈 세트에서 주요 안구에 대하여 제1 최적 렌즈를 선택하는 단계와, 상기 제1 최적 렌즈를 제외한 제1 렌즈 세트에 해당하는 제2 렌즈 세트에서 렌즈를 각각 환자의 비우세안에 제공하는 단계와, 상기 제2 렌즈 세트에서 비우세안에 대하여 제2 최적 렌즈를 선택하는 단계와, 환자가 착용할 수 있도록 제1 최적 렌즈와 제2 최적 렌즈를 갖는 장치를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예의 또 다른 특징으로서, 렌즈를 처리하는 방법이 있다. 이 방법은 렌즈 바디를 광 필터링 물질로 적시는 단계와, 렌즈의 외측 표면의 컬러가 관측자에게 중성으로 보이도록 렌즈의 외측 표면을 마스크 물질로 착색하는 단계를 포함한다. 첨부된 도면을 참고하여, 아래에서 설명하는 구체적인 내용을 보면, 당업자는 위에서 설명한 특징뿐만 아니라 다른 특징들도 쉽게 이해할 수 있다.

본 발명에 의하면, 시각 장애를 치유하면서도 외부에서 식별할 수 없는 저렴한 컬러 교정 렌즈를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도이다;
도 2는 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도이다;
도 3은 본 발명의 렌즈의 일부분에 대한 단면도이다;
도 4는 안경의 실시예이다;
도 5는 콘택트 렌즈의 실시예이다.

본 발명은 렌즈 및 렌즈를 제조하고 방법에 관한 것이다. 이 렌즈는 색상을 정확히 인식하지 못하는 사람 또는 색맹을 교정하기 위해 사용되거나, 환자에게 여러가지 난독증 증세를 완화시켜주도록 사용될 수 있다. 이러한 렌즈는 렌즈를 통과하는 빛을 필터링하여, 환자에게 맞추어진 필터링된 빛을 제공한다. 이 렌즈는 광학적으로 투명한 베이스 물질을 포함하며, 이 물질에는 광 필터링 물질이 분산되어 있다. 광 필터링 물질은 컬러 착색(tint) 염료 또는 둘 이상의 컬러 착색 염료가 혼합된 물질일 수 있다.

광 필터링 물질은 바깥에서 바라보는 경우에는 보이지 않는다. 그 외관은 마스크 물질로 감추어진다. 마스크 물질은 중성 착색 염료, 예를 들어 연한 청색, 갈색 또는 회색이 착색된 염료이다. 마스크 물질은 베이스 물질 내에 분산되어 있고, 바람직하게는 렌즈의 표면쪽에 더 집중되어 있다. 따라서, 중성 착색 염료가 지배를 하게 되어, 바깥에서 보는 사람들에 대하여 필터링 물질을 감추게 된다.

사용할 염료로서 정확한 컬러 염료 또는 이 염료의 혼합물을 결정하기 위해 환자는 피팅 과정을 겪게 되는데, 두 눈을 뜬 채로 환자가 문자를 바라보는 동안 렌즈를 우세안(dominant eye)에 대해 하나씩 고정하며, 환자는 강제선택 시스템에 의해 선호하는 렌즈를 선택하게 된다. 그 후, 우세안에 대해 선택한 렌즈를 가지고 양쪽 눈을 뜬 상태에서, 나머지 렌즈를 환자에게 보여주면, 환자는 두 번째 눈에 사용할 나머지 렌즈에서 원하는 렌즈를 선택하게 된다.

한 실시예에서, 상이한 컬러가 착색된 상이한 렌즈를 각각의 눈에 제공할 수 있다. 그러나, 각각의 렌즈는 컬러 교정 착색을 외부의 관찰자가 볼 수 없도록 되어 있어, 이 렌즈는 결국 일반적인 렌즈 또는 시력교정 렌즈와 거의 구별할 수 없게 된다.

도 1에서, 적당한 컬러 교정을 갖는 렌즈를 처방하는 방법은, 읽는 속도와 정확도를 평가하는 테스트를 피실험자에게 제공한다. 이러한 평가는 독서 테스트의 윌킨스 레이트(Wilkins Rate of Reading test)에 기초하는 것으로서, 기술분야에 널리 알려져 있으며 문서화되어 있다. 이러한 평가의 선행 부분으로서, 단계 60에서 양쪽 눈에 문제가 있는 환자에 대하여 우세안을 결정한다. 환자는 양쪽 눈 모두가 관련이 있는 사람이다. 실제로, 이와 같이 결정하는 방법은 자유 선택 시스템을 이용하여 이루어진다. 이를 위해, 망원경과 같은 장치를 이용할 수 있다. 망원경은 카드보드지 또는 두꺼운 종이로 이루어져 있고 길이가 일 피트인 간단한 튜브이거나 이와 유사한 장치이다. 환자가 망원경을 통해 한쪽 눈으로 멀리 있는 물체를 바라보게 한다. 자유롭게 선택할 수 있는 조건에서, 피실험자는 망원경을 우세안에 고정하게 될 것이다. 피실험자가 망원경을 통해 바라보기 위해 어느 눈을 선택하든 그 눈은 우세안으로 기록된다. 피실험자에게 단계 62에서 무작위로 제공되는 텍스트가 주어지면 이 텍스트에 대하여 초점을 맞추게 된다. 이 텍스트는 종이에 인쇄되고, 벽에 투영되거나, 아니면 환자에게 제공된다. 단계 64에서, 양쪽 눈을 뜬 채로 피실험자에게 주어지는, 바람직하게는 전방에서 주어지는 텍스트에 초점을 맞추면서, 우세안에 대해서만 쌍을 이루는 방식으로 일련의 열여섯 개의 컬러 렌즈를 피실험자에게 보여주고, 원하는 렌즈를 고르게 한다. 따라서, 피실험자는 일련의 열여섯 개의 렌즈 중에서 각각의 렌즈를 경험한 후, 우세안에 가장 잘 맞는 렌즈를 고른다. 바람직하게는, 각각의 렌즈를 쌍으로, 즉 일련의 렌즈 중에서 다른 렌즈와 쌍으로 피실험자에게 제공한다. 렌즈는 가시광선에서 같은 거리에 있는 지점에서 선택된다.

즉, 가시광선의 짧은(청색) 단부 쪽으로 약간의 치우침(바이어스)이 있지만, 진단 세트용으로 사용되는 렌즈는 가시광선에서 대략 열여섯 개의 동일하게 이격된 지점에서, 대략 390nm 내지 750nm에서 빛을 전송한다.

단계 66에서, 우세안에 대해 최적화된 렌즈로 양 눈을 뜬 채로, 피실험자에게 우세안에 대해 나머지 열다섯 개의 컬러 렌즈를 각각 순서대로 보여주게 된다. 나머지 열다섯 개의 렌즈는 피실험자에게 쌍으로 제공될 수 있다. 피실험자는 다시 비우세안(non-dominant eye)에 대한 일련의 렌즈에서 최적화된 렌즈를 강제로 선택하게 될 것이다. 마지막으로, 피실험자는 단계 68에서 읽는 속도와 정확도를 평가하는 것을 반복하게 되고, 단계 70에서 그 평가결과를 최초의 평가결과와 비교하게 된다. 따라서, 적당한 컬러 교정을 갖는 렌즈를 처방하는 실시예에 의하면, 각각의 눈은 일련의 열여섯 개의 컬러 렌즈에서 다르게 최적화된 렌즈를 갖게 될 것이다.

상용화된 열여섯개의 렌즈로 된 진단 세트를 이용하여 평가를 할 수 있다. 각각의 렌즈에 대한 분광전달은 고유의 특성을 측정하지만, 렌즈에는 쉽게 식별할 수 있도록 대응하는 숫자나 코드로 표시할 수 있다. 예를 들어, 진단세트는 다음과 같은 렌즈를 가질 수 있다:

본 발명에 의해 렌즈를 제조하는 예시적인 방법은, 원하는 색상 교정을 제공할 수 있도록 충분히 개방되거나 간격을 갖는 분자구조의 교정 렌즈를 착색하는 것을 제공한다. 렌즈를 착색하기 위해, 또는 컬러 착색 염료가 렌즈 내로 흡수할 수 있도록, 염료는 가열될 수 있다. 염료를 가열할지 여부 그리고 얼마나 오랫동안 가열할지는 대개 사용하는 특정 염료에 따라 달라진다. 가열이 필요한 상용화된 염료는 가열 및 적정 온도에 대하여 지침을 수반한다; 보통 염료는 80 ^o C 이상으로 가열된다. 컬러 착색 렌즈는 중성 착색 염료로 염색되어, 일반적인 렌즈의 외관을 또는 썬글라스처럼 옅게 착색된 렌즈의 외관을 제공한다.

본 발명의 실시예에서, 컬러 착색 염료는 위에서 설명한 공정에 따라 가열된다. 렌즈가 가열된 염료와 접촉하게 될 때, 가열된 염료는 렌즈를 가열하게 된다. 예를 들어, 염료 내에 렌즈를 담글 수 있다. 렌즈를 염료 내에 담그는 시간은 여러 인자 중에서도 주로 렌즈의 컬러, 물질 및 두께에 따라 달라진다. 두께는 보통 렌즈의 굴절력으로 표시된다; 굴절력이 크면 두꺼워진다. 평균적인 담그는 시간은 7 내지 15분이다. 렌즈는 컬러 착색 염료가 투과할 수 있는 적절한 온도로, 보통 93 ^o C 내지 96 ^o C (200 ^o F 내지 205 ^o F)로 가열된다. 렌즈를 가열하면, 렌즈는 컬러 착색 염료에 대해 투과할 수 있게 된다. 똑같은 과정을 중성 착색 염료에 대해 반복한다. 일단 렌즈가 보통 약 2분 정도 냉각되면, 렌즈는 중성 착색 염료와 접촉하게 되는데, 염료 또한 가열될 수 있다. 컬러 착색 염료와 관련하여 위에서 설명한 것과 동일한 공정이 있은 후에, 중성 착색 염료를 가열한다. 중성 착색 염료는 외부 관찰자에 대하여 렌즈의 컬러 교정 특성을 차단하도록 마스크 물질로 작용한다. 염료의 투과율은 대부분 염료의 농도, 염료의 온도, 및 렌즈가 염료에 노출되는 시간에 따라 달라진다.

필터링 물질과 마스크 물질을 침투시키는 다른 방법도 고려할 수 있다. 본 발명의 또 다른 특징으로, 필터링 물질과 마스크 물질은 진공상태에서 또는 라미네이션에 의해 연속적으로 렌즈 베이스 물질에 침투된다.

필터링 물질(컬러 착색 염료)는 렌즈를 통해 전달되는 가시광선의 전달 스펙트럼을 수정할 수 있는 물질이면 어떤 물질이라도 된다. 보통, 가시광선은 400 내지 700nm의 범위에 있다. 필터링 물질은 가시광선의 선택된 파장의 범위 내에서 빛의 지배적인 부분을 선택적으로 흡수하여, 400 nm 내지 700 nm의 스펙트럼의 영역에서 빛의 전송을 수정하는 물질일 수 있다(예를 들어, 필터링 물질은 선택된 파장의 범위에서 적어도 50%의 빛이 전달되는 것을 방지한다). 필터링 물질을 포함하는 렌즈는 선택된 범위의 밖에 있는 파장에서 거의 모든 빛을 전송할 수 있다(예를 들어, 선택된 범위 밖에서 빛의 적어도 80%가 전달된다). 필터링 물질은 650-475nm 범위 내에서 최대로 빛을 흡수할 수 있는 컬러 착색 염료를 포함할 수 있고, 색맹을 겪지 않는 일반인이 보았을 때 렌즈에 의해 전달된 빛이 적색, 청색 또는 녹색의 색조를 갖는다.

그러나, 색맹이 있는 사람의 경우, 수정된 빛을 통해 환자는 더 쉽게 특정 색상을 볼 수 있다. 예를 들어, 적색-전달 필터링 물질을 포함하는 렌즈의 경우, 전달된 빛은 약 600 nm의 전달 컷오프를 가지고, 주로 약 600-650nm의 파장이 전달되고, 주로 약 450-600nm의 파장이 필터링된다. 필터링 물질은 렌즈에 외부의 관찰자에게 명확하게 드러나는 컬러 착색을 제공할 수 있다(마스크 물질이 없는 경우). 이 실시예의 경우, 필터링 물질은 침투제 즉, 제조 중에 렌즈 바디의 분자구조를 통과할 수 있는 침투제로서 만들어진다. 침투제의 역할을 하기 위해, 필터링 물질로 선택된 염료의 분자는 용제와 같은 액체 캐리어 물질에 곱게 분산되어 있고, 렌즈 바디의 분자 구조를 통과할 수 있도록 충분히 그 크기가 작을 수 있다. 용제 및 염료의 혼합물을 가열하면, 필터링 물질이 렌즈 안쪽으로 더 쉽게 통과해 들어갈 수 있다.

마스크 물질은 거의 투과성이 있는, 입사광의 상당량을, 스펙트럼의 가시영역을 통해 약 60퍼센트 이상을, 전달하는 데 충분한 반투명으로 된 중성 착색 염료일 수 있다. 구체적으로, 중성 착색 물질은 전체 가시범위에 대해 보통 균일하게 빛을 흡수하는 물질이다(예를 들어, 450 내지 650nm의 파장에서 적어도 빛의 약 80%를 전달).

이 실시예에서, 마스크 물질은 침투제, 즉, 제조 중에 렌즈 바디의 분자구조를 통과할 수 있는 침투제로서 만들어진다. 또한, 한 실시예로서, 마스크 물질을 적용하기 전에 렌즈를 가열함으로써, 마스크 물질의 입자에 더 잘 스며들게 될 수 있다는 것을 고려할 수 있다. 마찬가지로, 마스크 물질도 역시 가열할 수 있다.

한 실시예에 의하면, 마스크 물질을 렌즈의 바깥쪽 부근에 집중시키는 것이 바람직하다. 렌즈의 바깥쪽 부근에 마스크 물질을 집중시킴으로써, 필터링 물질의 착색 효과는 외부 관찰자에 대해 차단되고, 렌즈는 일반적인 렌즈의 외관을 갖는다. 따라서, 렌즈가 가시광선의 특정 부분의 전달을 제한할지라도, 렌즈는 종래의 방식으로 컬러가 형성되지 않는다. 렌즈는 일반적인 컬러 렌즈와 비슷한 방식으로 작용하지만, 외부의 관찰자에 대하여 컬러가 있는 것처럼 보이지 않는데, 그 이유는 중성으로 보이도록 처리가 되었기 때문이다. 특정 컬러의 외관은 가시광선의 일부에서 빛을 굴절시킴으로써 생성된다; 스펙트럼에서 똑같이 빛을 굴절시키는 렌즈에 의해, 중성 외관 또는 포토-그레이 효과(photo-grey effect)가 생성된다. 이로써, 심지어 각각의 렌즈에 있어서 내재하는 컬러 교정 성질이 상이하고 다른 컬러의 필터링 물질을 이용하여 이루어진 경우에도, 중성으로 보이며 나아가 서로 거의 비슷하게 보이는 두 개의 렌즈를 피실험자에게 제공할 수 있게 된다.

외부에서 관찰자가 보통의 눈으로 보았을 때, 마스크 물질로 선택된 중성 착색은 옅은 청색, 회색 또는 갈색 색조를 가질 수 있으며, 이는 선택된 특정 중성 착색에 따라 달라진다. 마스크 물질은 필터링 물질에 의해 유도되는 모든 컬러 착색을 차단하기에 충분한 농도로 렌즈에 존재한다. 이와 같이 환자가 착용하는 한 쌍의 렌즈는, 외부 관찰자에 대해 거의 동일한 중성 착색 외관을 가질 수 있으며, 렌즈 중 하나는 제1의 예를 들어 가시광선의 적색 영역에서 주로 빛을 전달하고 나머지는 주로 제2의 예를 들어 가시광선의 녹색 영역에서 빛을 전달하는 필터링 물질을 포함한다.

색맹을 교정하는 컬러 착색 염료는 잘 알려져 있는데, 예를 들어 미국특허 제3,586,423호; 제3,701,590호; 제4,998,817호; 제6,089,712호; 및 제7059719호에 개시되어 있다. 컬러 착색 염료는 질소함유 염료, 촉매(반응성) 염료 및 황 염료를 포함하며, 이들은 FDA에 의해 콘택트렌즈에 사용하도록 허가를 받았다. 중성 착색 염료는 선글라스의 형태로 사용되는 것을 포함하며, 이 염료는 FDA에 의해 콘택트렌즈에 사용하도록 허가를 받았다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 마스크 물질 및/또는 필터링 물질로서 수성 염료(water-based dye)를 사용할 수 있다. 수성 염료의 경우, 마스크 물질 및 필터링 물질용으로 선택된 염료는 염료가 혼합되어 있는 물에 잔류하는 것과 반대로 염료 분자가 우선적으로 렌즈 베이스 물질에 들어가게 할 수 있도록, 소수성일 수 있다. 이러한 염료는 가열되어 렌즈 안으로 침투하는 것이 용이해질 수 있다. 나아가, 필터링 물질 및 마스크 물질로 사용할 수 있는 적절한 촉매 염료는 영국의 우스터셔(Worcestershire)에 있는 브레인 파워 인터내셔널(Brain Power International)에서 구할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈용으로 사용되는 하나의 베이스 물질은 광학적으로 투명한 중합체 물질, 예를 들어 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트), CR39® 로 널리 알려진 조성물과 같은 중합체 물질, 폴리카보네이트, 플렉시글래스(Perpex), 및 이들의 조합물 또는 다른 렌즈 형성 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 물질은 확산에 의해 필터링 물질 및/또는 마스크 물질이 침투하는 것을 가능케하고 침투된 물질을 베이스 물질 내에 유지하는 물질이다. 베이스 물질은 필터링 물질 및/또는 마스크 물질을 갖는 화학적 결합을 형성하거나 또는 3차원 구조 내에 염료의 분자를 고정할 수 있다. 일반적으로, 유리는 액체 염료의 용액으로부터 필터링 물질과 마스크 물질이 통과하는 것을 허용하지 않는다.

콘택트 렌즈의 경우, 중합성 물질에는 중합체를 형성하는 임의의 적합한 렌즈가 포함될 수 있다. 예컨대, 히드로겔 공중합체는 평형상태에서 물을 흡수하고 보유할 수 있는 가교결합된 중합체 시스템이다. 히드로겔 공중합체는 일반적으로 하나 이상의 친수성 단량체 및 가교결합제의 중합에 의해 형성된다. 대표적인 친수성 단량체에는 하기가 포함된다: 불포화 카복실산, 예컨대 메타크릴산 및 아크릴산; (메트)아크릴 치환 알코올, 예컨대 2-히드록시에틸메타크릴레이트 및 2-히드록시에틸아크릴레이트; 비닐 락탐, 예컨대 N-비닐 피롤리돈; 및 (메트)아크릴아미드, 예컨대 메타크릴아미드 및 N,N-디메틸아크릴아미드. 통상적인 가교결합제에는 폴리비닐, 통상적으로 디- 또는 트리-비닐 단량체, 예컨대 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜 및 헥산-1,6-디올의 디- 또는 트리(메트)아크릴레이트; 및 디비닐벤젠이 포함된다. 히드로겔-형성 단량체 혼합물의 특정 예는, 가교결합 단량체로서 소량의 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트와 2-히드록시에틸메타크릴레이트로 주로 구성된 폴리마콘이다. 임의적으로, 상기 단량체 혼합물에는 실리콘-함유 단량체가 포함되어, 실리콘 히드로겔 공중합체가 형성될 수 있다. 실리콘-함유 단량체의 예에는 하기가 포함된다: 단일의 활성화된 불포화 라디칼을 포함하는 단량체, 예컨대 메타크릴록시프로필 트리스(트리메틸실록시)실란, 펜타메틸디실록사닐 메틸메타크릴레이트, 트리스(트리메틸실록시)메타크릴록시 프로필실란, 메틸디(트리메틸실록시)메타크릴록시메틸 실란, 3-[트리스(트리메틸실록시)실릴]프로필 비닐 카바메이트, 및 3-[트리스(트리메틸실록시)실릴]프로필 비닐 카보네이트; 및 다관능성의 에틸렌계 "말단-캡핑(end-capped)" 실록산-함유 단량체, 특히 두 개의 활성화된 불포화 라디칼을 갖는 이관능성 단량체. 예를 들어, 미국 특허 제7,147,326호 참조. 다수의 다른 렌즈-형성 단량체들과 이의 특정 공중합체들이 당업계에 잘 알려져 있으며, 이는 본 발명에서 고려된다.

본 발명의 한 실시예에서, 필터링 물질 및/또는 마스크 물질로 사용되는 염료는 물 또는 유기 용매와 같은 적절한 용매로 염료의 용액으로부터 렌즈의 베이스 물질내로 침투될 수 있다. 다른 실시예에서, 필터링 물질은 렌즈 물질을 중합하는 동안 렌즈 물질 안으로 결합되어 들어갈 수 있다.

도 2에, 하나의 예로서 교정 렌즈를 제조하는 방법을 도시하고 있다. 렌즈제조분야에 잘 알려진 기술에 의해, 안구품질의 투명 베이스 물질로 이루어진 특정 환자의 안구에 대한 교정 렌즈 바디를 단계 10에서 형성한다. 렌즈는 안경렌즈로 형성될수도 있고, 아니면 소프트 콘택트 렌즈나 하드 콘택트 렌즈로 형성될 수도 있다. 일부 실시예에서, 렌즈는 근시 또는 원시에 대하여 처방에 의한 교정과 같이 굴절 교정을 제공하도록, 기계가공되거나 성형될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈는 어떤 처방에 의한 교정 없이 형성될 수도 있다.

본원발명의 방법은 단계 12로 진행이 되며, 염료나 염료의 용액을 컬러 착색 염료가 침투할 수 있는 적절한 온도, 예를 들어 약 95 ^o C(205 ^o F) 내지 118 ^o C(295 ^o F)로 가열한다. 다음에, 단계 14에서, 렌즈 베이스는 컬러 착색 염료에 의해 원하는 교정 컬러로 착색된다. 염료의 침투율 및/또는 베이스 물질이 차지할 수 있는 염료의 양은 온도가 증가함에 따라 함께 증가한다. 보통, 온도는 구부리거나 녹이거나 아니면 다른 변형과정을 통해 렌즈가 손상될 수 있는 온도 이하로, 또한 염료가 통합되는 용매의 끓는점 이하로 정해진다. 렌즈는 가열된 컬러 착색 염료 내에 잠기게 되고, 아니면 염료가 베이스 물질에 침투할 수 있도록 충분한 시간 동안, 약 15 내지 30분 동안 염료와 접촉하게 된다.

염료는 특정 착용자와 그 착용자의 색맹의 상태에 따라 다르게 선택하게 되는데, 어느 컬러를 필터링 할지에 따라 달라진다. 일부 컬러 착색 염료는 쉽게 구할 수 있으며, 나머지는 둘 이상의 염료를 혼합한 것이며 실험실 연구원에 의해 혼합할 필요가 있다. 컬러의 품질과 일관성을 보장하기 위해 분광광도계를 사용할 수 있다. 렌즈 바디 내로 컬러 착색 염료를 침투시킨 후에, 컬러 착색 렌즈 바디를 컬러 착색 염료로부터 제거하고, 렌즈가 경화할 수 있도록 충분한 시간동안 냉각하거나, 컬러 착색 염료를 렌즈 바디 내에 고정할 수 있다.

단계 16에서 렌즈에 대하여 약 2분 정도의 냉각 시간이 주어진다. 그 후 마스크 물질이 컬러 착색 렌즈에 도포된다. 이를 위해, 컬러 착색 렌즈는 중성 착색 염료로 착색된다. 단계 18에서, 중성 착색 염료(또는 그 용액)를 담그기 전에 또는 단계 20에서 렌즈를 중성 착색 염료 또는 그 용액과 접촉시키기 전에 가열할 수 있다.

한 실시예에서, 필터링 물질 및/또는 마스크 물질을 침투시키는 것은 대기 압력에서 실시할 수 있다. 다른 실시예에서, 침투 과정은 진공상태에서 또는 라미네이션에 의해 실시할 수 있다.

단계 20에서 중성 착색 염료를 사용한 후에, 단계 22에서 안경 렌즈를 만든 경우에는 렌즈를 안경에 설치하며, 콘택트 렌즈가 형성된 경우에는 사용자가 착용을 한다.

안경 또는 콘택트 렌즈로서 착용하는 두 개의 렌즈의 경우, 상이한 교정 컬러를 제공하는 상이한 필터링 물질을 각각의 렌즈에 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 양쪽 렌즈는 동일한 필터링 물질을 포함할 수 있다. 양쪽 렌즈에 동일한 마스크 물질을 사용할 수 있다. 필터링 물질이 렌즈의 베이스 물질에 스며드는 경우, 이 물질은 렌즈의 표면으로부터 베이스 물질 안쪽으로 적어도 제1 깊이만큼 통과할 수 있다. 그러나, 만일 더 오랜 시간 동안 염료와 접촉한 상태에 놓여 있게 되면, 필터링 물질은 렌즈 바디를 완전히 통과할 수도 있다. 그후, 마스크 물질이 필터링 물질로 이미 처리가 된 렌즈 안으로 유입될 때, 마스크 물질은 주로 렌즈 표면 부근에 남아있게 된다. 이는, 이미 렌즈 안에 있는 필터링 물질의 입자가, 마스크 물질이 렌즈 안으로 깊이 통과하는 것을 방해하기 때문이다.

처리된 렌즈 내의 마스크 물질과 필터링 물질의 농도 구배는 다르다. 예를 들어, 필터링 물질의 농도에 대한 마스크 물질의 농도의 비는 렌즈의 표면에서 더 멀리 있는 영역보다 렌즈의 표면에 더 가까운 곳에서 더 높을 것이다. 마스크 물질의 농도는 베이스 물질의 cc 당 컬러 착색 염료의 전체 몰수로 표현할 수 있다. 필터링 물질의 농도는 베이스 물질의 cc 당 중성 착색 염료의 전체 몰수로 표현할 수 있다.

도 3에서, 도면부호 30으로 표시된, 안경렌즈 또는 콘택트 렌즈와 같은 렌즈의 일부분은, 내부에 분산되어 있는 컬러 착색 염료 분자(34)를 갖는 베이스 물질로 형성된 안경 베이스(32)("-" 부호로 표시)를 포함한다. 중성 착색 염료 분자(36)("+" 부호로 표시)는 베이스 물질 내에 분산되어 있다. 중성 착색 염료 분자는 대향하는 렌즈의 외측 표면(42, 44) 가까이에 위치한 표면 영역(38, 40)의 한쪽 또는 양쪽에 주로 집중되어 있다. 표면(42)은 환자의 눈에 가장 가까이 위치하게 되는 렌즈(30)의 후방 표면이며, 표면(44)은 환자의 눈에서 가장 멀리 떨어져 있어서 외부의 관찰자에게는 가장 가까운 렌즈의 전방 표면이다. 상술한 것처럼, 컬러 착색 염료는 안경 염료로서, 가시광선 중에서 원하는 일부분만 또는 원하는 색도만 투과할 수 있는 반면, 중성 착색 염료는 가시광선에 전역에 대하여 투과성이 있는 안경 염료이다. 베이스(32)는 베이스 안으로 마스크 물질과 필터링 물질이 결합되는데, 예를 들어 몰딩에 의해 그리고 선택적으로 선반가공(lathing) 또는 다른 성형작업을 통해, 라미네이션이나 코팅 없이 단일품으로서 일체로 형성되어 있다.

컬러 착색 염료 분자(34)는 렌즈 베이스 물질(32)의 도처에 분산되거나, 각각의 표면 영역(38, 40)에 의해 렌즈 표면에서 떨어져 있는 영역(46, 48) 내에 주로 있을 수 있다. 영역(38, 40)은 각각의 인접한 영역(46, 48) 보다 각각의 전방 및 후방 표면에 더 가까이 있다. 영역(38, 40)은 보통 각각의 표면(42, 44)과 평행하게 형성되어 있다. 도 2에는 이러한 영역(38, 40)이 마스크 분자(36)를 포함하는 것으로 표시되어 있지만, 이 영역은 또한 렌즈의 중성 착색 외관에 영향을 미치도록 필터 분자(34)의 일부를, 하지만 아주 조금만, 적어도 표면 부근에서 포함할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

도시된 실시예에서, 필터링 물질(36)에 대한 마스크 물질(34)의 농도의 비는 렌즈의 표면(44)에 더 가까운 영역(40)이 렌즈의 표혐(44)에서 보다 멀리 떨어져 있는 인접한 영역(48)보다 더 높다. 마찬가지로, 필터링 물질(36)의 농도에 대한 마스크 물질(34)의 농도의 비는 렌즈의 표면에서 멀리 떨어져 있는 영역(46)보다 렌즈의 표면(42)에서 가까운 영역(38)에서 더 높은데, 이러한 사실은 반드시 요구되는 것은 아니다. 한 실시예에서, 착색제 염료(34)의 농도가 제1 영역(40) 보다 제2 영역(48)에서 더 높다(또한 영역(38)에서 보다 영역(46)에서 더 높다). 중성 착색 염료(36)의 농도는 각각의 제2 영역(48)에서 보다 제1 영역(40)에서 더 높다(또한 선택적으로 영역(46)에서 보다 영역(38)에서 더 높다). 상이한 염료들 사이에서 바람직한 농도의 변화는 원하는 효과에 도달하도록, 별개의 착색 용기에서 개별적으로 염료를 가열하고 염료에 렌즈를 담그는(다른 방법으로서는, 렌즈와 염료를 접촉시키는) 시간을 조정함으로써 이루어진다.

렌즈 내에서 염료 입자의 분포는 염료 내에 렌즈를 담그는 시간 내지 기간, 염료 입자의 크기 또는 렌즈 매트릭스의 크기에 의해 조절된다. 렌즈를 가열하게 되면, 렌즈는 염료가 흡수되는 것을 확대할 수 있고 더 수월하게 염료를 흡수할 수 있다. 염료를 순차적으로 가함으로써 더 쉽게 염료의 분포를 조절할 수 있다. 바람직한 실시예로서, 컬러 착색 염료를 마스크 물질 이전에 가할 수 있다. 따라서, 렌즈 내의 컬러 착색 염료의 입자의 포화도는 마스크 물질을 지나치게 흡수하는 것을 방지할 수 있다. 보통, 컬러 착색 염료 내에 렌즈를 담그는 시간은 마스크 물질 내에 담그는 시간보다 더 길다. 따라서, 한 실시예에서는, 표면에서보다 렌즈 바디 내에서 컬러 착색 농도가 더 높을 수 있다. 마찬가지로, 렌즈 바디 내에서 보다 표면에서 마스크 물질의 농도가 더 높을 수 있다.

도 4를 보면, 본 발명의 개시내용에 따라 컬러 착색이 상이한 한 쌍의 렌즈(60, 62)가 안경을 이루는 프레임(64) 내에 장착되어 있는 것을 볼 수 있으며, 이 안경은 도면부호 66으로 표시되어 있다.

다른 실시예로서, 렌즈 베이스(32)는 도 2에 도시된 것처럼 하나의 일체로 된 층이 아닌, 여러 층을 라미네이트하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 제1 베이스 층과 제2 베이스 층을 포함할 수 있고, 제1 베이스 층은 중성 착색 염료를 포함하고, 제2 베이스 층은 제1 베이스 층보다 착용자에게 더 가까운 곳에 배치되어 있다. 제1 베이스 층은 제2 베이스 층으로부터 별도의 단계에서 형성될 수 있는데, 예를 들면 제1 베이스 층을 형성한 후 제1 베이스 층에 제2 베이스 층을 라미네이트하거나 코팅함으로써, 또는 그 반대의 과정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 교정 렌즈의 아래에 놓여 있는 컬러 착색을 감추기 위해, 컬러 식별력을 교정하는 렌즈에 별도로 중성 컬러 외관을 갖는 코팅과 같이, 코팅이나 라미네이션을 가할 수 있다.

도 5에서는, 콘택트 렌즈와 같은 한 렌즈를 예를 들어 보여주고 있는데 보통 도면부호 70으로 표시하고 있으며, 전방 외부 표면(72), 후방 외부 표면(74) 및 제1 외부 표면과 제2 외부 표면 사이에 있는 바디(76)를 포함하고, 전방 외부 표면은 착용자의 눈에서 가장 멀리 떨어진 곳에 위치되도록 휘어져 있고, 후방 외부 표면은 착용자의 눈에서 가장 가까이 배치되도록 휘어져 있다. 렌즈 바디는 제1 영역(78) 또는 제1 층과 제2 영역(80) 또는 제2 층을 포함하며, 제1 영역은 전방 표면에 제일 가깝고, 제2 영역은 제1 영역에 의해 전방 표면과 떨어져 있다. 필터링 물질(36)의 농도에 대한 마스크 물질(34)의 농도의 비율은, 평균적으로, 렌즈의 전방 표면에서 멀리 떨어져 있는 영역(80)보다 렌즈의 전방 표면(72)에 가까운 영역(78)에서 더 높다. 또한, 착색제 염료의 농도는 제1 영역(78)에서 보다 제2 영역(80)에서 더 높을 수 있다. 중성 착색 염료의 농도는 제2 영역(78)에서 보다 제1 영역(80)에서 더 높을 수 있다.

본 발명에서 개시하는 내용은, 색맹을 교정하기 위해 또는 환자의 난독증을 해소하기 위해 사용될 수 있는 렌즈를 매우 저렴한 비용으로 제조하는 기술로서, 이 렌즈는 콘택트 렌즈로든 안경으로든 착용하였을 때 중성 착색 렌즈의 외관을 제공하지만 컬러의 교정이 일반 교정 렌즈와 구별되지 않는 기술을 설명하고 있다.

여러가지 실시예를 위에서 기술하였다. 그러나, 당업자라면 본 발명의 청구범위를 벗어나지 아니하면서 위의 실시예들에 대하여 어떤 변경을 가하거나 수정을 가할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.