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CN111148482A - 用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法、系统和设备 - Google Patents

用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法、系统和设备 Download PDF

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CN111148482A
CN111148482A CN201880062191.0A CN201880062191A CN111148482A CN 111148482 A CN111148482 A CN 111148482A CN 201880062191 A CN201880062191 A CN 201880062191A CN 111148482 A CN111148482 A CN 111148482A
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Abstract

光学滤光片可通过控制在诸如480nm和590nm的特定波长下对于人眼中细胞的光暴露以及人眼的可见光谱响应来减小畏光反应的频率和/或严重性，或用于调节昼夜周期。光学滤光片可干扰人眼中黑视素的异构化，降低活性同种型的可获得性，而在活性同种型的动作电位光谱上加权的光的衰减使导致畏光反应的光传导级联衰减。描述了光学滤光片的多个实施例。在一个实施例中，光学滤光片可被构造为在特定波长下透射小于第一光量，并且透射多于在可见光谱反应上加权的第二光量。还描述了光学滤光片的使用方法和制造方法。

Description

用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期 的方法、系统和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年08月09日提交的美国专利申请序列号为No.15/673,264、题为“METHODS,SYSTEMS,AND APPARATUS FOR REDUCING THE FREQUENCY AND/OR SEVERITY OFPHOTOPHOBIC RESPONSES OR FOR MODULATING CIRCADIAN CYCLES”的优先权，其公开的全部内容通过引用纳入在本文中。
技术领域
畏光或光敏感性描述对光的不利反应(response)，其表征几种神经系统状况。本发明涉及管理光对对象的影响。更具体地说，本发明涉及用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期(circadian cycle)的方法、系统和设备。
背景技术
眼睛的视网膜包含各种感光细胞。这些感光细胞包括视杆(其涉及黑白视觉和弱光视觉)、视锥(其涉及日间视觉和色觉)和黑视素神经节细胞。
黑视素神经节细胞是光敏感性的。这种光敏感性可以通过脑的疼痛途径传递疼痛。这些途径还由Noseda等人在A Neural Mechanism for Exacerbation of Headache byLight Nat Neurosci.2010年2月；13(2):239-45PMID 20062053中描述，其全部内容通过引用纳入在本文中。之前已经证明，通过使用眼镜染色剂(tint)调节环境光可以有效地治疗光敏感性神经系统状况，包括偏头痛和良性原发性眼睑痉挛。这些有益效果的描述可以在Good等人的The Use of Tinted Glasses in Childhood Migraine Headache.1991年9月；31(8):533-6PMID 1960058和Blackburn等人的FL-41Tint Improves Blink FrequencyLight Sensitivity and Functional Limitations in Patients with BenignEssential Blepharospasm Ophthalmology.2009年5月y；116(5):997-1001PMID 19410958中找到，它们的全部内容通过引用纳入在本文中。除了疼痛途径外，黑视素神经节细胞还联系到视交叉上核，在那里它们参与昼夜节律的夹带(entrainmen)。这些联系进一步由Hannibal J.的Roles of PACAP-containing retinal ganglion cells in circadiantiming.Int Rev Cytol.2006；251:1-39.Review.PubMed PMID:16939776描述，其全部内容通过引用纳入在本文中。
所有生物都具有内在“时钟”，该时钟使它们与地球24小时的亮/暗周期同步。该时钟建立约(“近似”)一天(“dian”)的内部节律。该现象由Czeisler CA，Gooley JJ的Sleepand circadian rhythms in humans.Cold Spring Harb Symp Quant Biol.2007；72：579-97.Review.PubMed PMID：18419318描述，其全部内容通过引用纳入在本文中。然而，为了保持与暗/亮周期最佳同步，必须每天重设身体的内部时钟。当环境中的光被黑视素神经节细胞吸收并且信号被传输到脑的用作身体的“主时钟”的部分(视交叉上核)时，发生这种夹带，如在Czeisler CA的The effect of light on the human circadian pacemaker.CibaFound Symp.1995；183：254-90；discussion 290-302.Review.PubMed PMID：7656689和Duffy JF、Wright KP Jr.的Entrainment of the human circadian system by light.JBiol Rhythms.2005Aug；20(4)：326-38.Review.PubMed PMID：16077152中所描述的那样，它们二者的全部内容通过引用纳入在本文中。
视紫红质是眼睛的视杆和视锥中的光敏感分子。视紫红质具有包括活性和非活性状态的两种亚稳态异构体(isomer)。当暴露于光时，视紫红质异构化为非活性的同种型(isoform)。视紫红质的非活性同种型可在类视色素循环中回收。在类视色素循环期间，视紫红质离开光感受器并进入视网膜色素上皮。在被回收为活性同种型后，视紫红质返回到光感受器。认为黑视素神经节细胞的黑视素经受类似的过程，如Mure LS、Cornut PL、RieuxC、Drouyer E、Denis P、Gronfier C、Cooper HM的Melanopsin bistability：a fly’s eyetechnology in the human retina.PLoS One.2009年6月24日；4(6)：e5991.PubMed PMID：19551136所描述的，其全部内容通过引用纳入在本文中。
因此，可能期望管理光对对象的影响。更具体地说，可能期望提供用于降低畏光反应的频率和/或严重性的方法、系统和设备。还可能期望提供用于调节昼夜周期的方法、系统和设备。
发明内容
由于黑视素神经节细胞对480nm附近的光波长敏感并且与人体中的疼痛途径有关，因此期望管理由某些类型的光引起的疼痛影响。例如，对黑视素神经节细胞的刺激可以影响畏光反应的频率和/或严重性，因此在一些情况下减小对这些细胞的直接光刺激，或者在其它情况下减小对于与刺激这些细胞不直接相关的光的暴露量可能是有益的。这些畏光反应包括偏头痛、与脑震荡或外伤性脑损伤相关的光敏感、光敏感性癫痫和与良性原发性眼睑痉挛相关的光敏感。黑视素神经节细胞还与昼夜周期相关。因此，提供了用于通过控制对黑视素神经节细胞或眼睛的其它部分的光暴露来降低畏光反应的频率和/或严重性和/或用于调节昼夜周期的方法、系统和设备。
描述了用于降低畏光反应的频率和/或严重性或者用于调节昼夜周期的设备的实施例。所述设备包括光学滤光片，其被构造为透射少于在黑视素的双稳态同种型的吸收光谱上加权的第一光量，并且透射多于在可见光谱响应上加权的第二光量。例如，与黑视素的活性同种型的吸收光谱相关的光谱在480nm的波长附近，与黑视素的非活性同种型的吸收光谱相关的光谱在590nm的波长附近。
在一些实施例中，第一光量为在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上加权的光的约50％，第二光量为在可见光谱响应上加权的光的约75％或更多。在其它实施例中，第一光量为在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上加权的光的约25％，第二光量为在可见光谱响应上加权的光的约60％或更多。在其它实施例中，第一光量为在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上加权的近似所有的光。在其它实施例中，第二光量为在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱之外的和/或在位于黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱之外的光谱上加权的、在可见响应光谱上加权的近似所有的光。在其它实施例中，在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上加权的第一光量的衰减与在可见光谱响应上加权的第二光量的衰减的比率大于一。
在一些实施例中，第一光量为小于黑视素神经节细胞的动作电位光谱内的长通滤光片波长的基本上所有的光，第二光量为波长大于长通滤光片波长的可见光谱响应上的所有光。在其它实施例中，第一光量为大于590nm附近的短通滤光片波长的基本上所有的光，并且第二光量可以是波长小于短通滤光片波长的可见光谱响应上的基本上所有的光。
在一些实施例中，第二光量包括波长小于黑视素神经节细胞的动作电位光谱的最大相对响应和/或大于约590nm的第三光量。在其它实施例中，第二光量包括波长大于黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱的最大相对响应的第三光量。在其它实施例中，第二光量包括波长小于黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱的最大相对响应的第三光量和波长大于黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱的最大相对响应的第四光量。
在一些实施例中，第一光量是由对象的眼睛中的细胞——视网膜神经节细胞或其它细胞经受的(即，在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上的)光的剂量(Drec)，第二光量是在可见响应光谱上经受的光的剂量(Dvis)，并且其中，包括第一光量和第二光量的比率被定义为品质因数(FOM)，品质因数由下式确定：
Figure BDA0002424619070000041
其中Drec(T＝1)是在没有光学滤光片的情况下的第一光量，Dvis(T＝1)是在没有光学滤光片的情况下的第二光量。在一些实施例中，光学滤光片的品质因数可包括约1、大于约1.3、大于约1.5、大于约1.8、大于约2.75、大于约3、大于约3.3。在其它实施例中可以使用其它品质因数。
在一些实施例中，第一光量限定在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱的中值处具有中值的光谱宽度。在其它实施例中，基于环境光的特性来确定第一光量和第二光量。在其它实施例中，第一光量和第二光量可通过转变、光致变色或电致变色类型的染料、色素或涂层选择性地调整。
在一些实施例中，光学滤光片包括至少一个被构造为最小化或减小所接收的光的入射角的影响的层。在其它实施例中，光学滤光片还包括基板，该基板包括通过浸渍或涂覆的着色剂。
描述了用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的系统的实施例。系统包括基板、设置在基板上的第一层和邻近第一层设置的第二层。第一层包括高折射率材料。第二层包括低折射率材料。
在其它实施例中，系统可包括额外的层和/或材料类型，其中，材料协作以透射小于在黑视素神经节细胞的动作电位光谱上加权的第一光量，并且透射大于在可见光谱响应上加权的第二光量。在一些实施例中，增加光学滤光片中的层的数量增加了动作电位光谱之外的光透射。
描述了制造用于降低畏光反应的频率和/或严重性的光学滤光片的方法的实施例。方法包括确定适当的光谱。确定对象的黑视素的双稳态同种型中的一种或两种经受的第一光剂量。确定与可见响应光谱相关的第二光剂量。使用第一光剂量和第二光剂量制造光学滤光片。
在一些实施例中，确定个体的黑视素神经节细胞的动作电位光谱。在其它实施例中，光学滤光片被构造为衰减的基于个体的黑视素神经节细胞的第一光量。在其它实施例中，基于可见响应光谱特性来制造光学滤光片。
在一些实施例中，光学滤光片是陷波滤光片。在其它实施例中，陷波滤光片被构造为阻挡以非法向入射角到达(strike)的光。在其它实施例中，陷波滤光片包括针对多个倾斜的入射角优化的滤光片。在其它实施例中，陷波滤光片被设计为具有轻微红移。在其它实施例中，陷波滤光片包括衰减光谱宽度上的光的滤光片陷波。
在一些实施例中，光学滤光片的制造包括使用介电多层、嵌入的纳米粒子涂层、滤色片、染色剂、谐振导模滤光片、皱褶滤光片(rugate filter)及它们的任意组合。在其它实施例中，嵌入的纳米粒子涂层包括金属纳米粒子、介电纳米粒子、半导体纳米粒子、量子点、磁性纳米粒子或具有在核中的核材料和用作壳的壳材料的核-壳粒子中的至少一种。在其它实施例中，至少金属纳米粒子包括Al、Ag、Au、Cu、Ni、Pt中或其它金属纳米粒子的至少一种，其中，介电纳米粒子包括TiO2、Ta2O5或其它介电纳米粒子中的至少一种。在其它实施例中，半导体纳米粒子或量子点包括Si、GaAs、GaN、CdSe、CdS或其它半导体纳米粒子中的至少一种。在其它实施例中，在嵌入的纳米粒子涂层中嵌入的纳米粒子的形状是球形、椭圆形或其它形状。在一些实施例中，使用米式散射理论(Mie scattering theory)确定嵌入的纳米粒子的消光光谱。
描述了用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法的实施例。方法包括接收光量。透射小于在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上加权的第一光量。透射大于在可见光谱响应上加权的第二光量。在黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的吸收光谱上加权的光的衰减干扰黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的异构化。
附图说明
附图构成本说明书的一部分并且包括本发明的示例性实施例，其可以以多种形式体现。应该理解的是，在一些示例中本发明的各个方面可以被夸大或放大地示出，以便于理解本发明。
图1示出了利用对测量的数据点的高斯拟合的黑视素细胞的示例性的测量的动作电位光谱，其被归一化到统一量级。
图2示出了示例性的“FL-41 35”滤光片在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图3示出了示例性的“FL-41 35”滤光片在可见光谱上的测量的透射光谱。
图4示出了示例性的“FL-41 55”滤光片在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图5示出了示例性的“FL-41 55”滤光片在可见光谱上的测量的透射光谱。
图6是使用不同折射率的多层介电薄膜的滤光片的示例。
图7是使用被设计为在可见光谱的浅绿色区域中的散射光的嵌入的纳米粒子涂层的滤光片的示例。
图8示出了用于设计光学滤光片以阻挡黑视素细胞的光吸收的示例性方法。
图9示出了滤光片的一个实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图10示出了图9中的滤光片的该实施例在可见光谱上的测量的透射光谱。
图11示出了滤光片的另一实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图12示出了滤光片的另一实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图13示出了滤光片的另一实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图14示出了图13中的滤光片的实施例在可见光谱上的测量的透射光谱。
图15示出了滤光片的另一实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱，对于法向光入射，该滤光片的中心位于485nm处。
图16示出了具有15度的入射角的滤光片图15的实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图17示出了不包括低折射率MgF2层以外的滤光片的另一实施例在黑视素的“有效动作电位光谱”上的测量的透射光谱。
图18A和图18B示出了中心在约480nm的滤光片的实施例和中心在约620nm的滤光片的实施例的测量的透射光谱。
图19示出了具有不同程度染色的中心在约480nm的滤光片的多个实施例的测量的透射光谱。
图20示出了图19中的滤光片的实施例的背侧反射光谱。
图21示出了制造光学滤光片的方法的示例性实施例。
图22示出了用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法的示例性实施例。
图23示出了被构造为优先衰减两个波长范围的复合滤光片的实施例。
图24示出了制造复合光学滤光片的方法的实施例。
图25示出了将复合滤光片用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法的实施例。
图26A和图26B分别示出了中心在480nm和620nm处的灰色染色的镜片涂层的透射光谱。
图27示意性示出了双稳态色素的环状异构化。
图28示出了眼睛中的活性和非活性黑视素的反应光谱。
图29示出了扰乱黑视素的双稳态同种型中的一种或两种的异构化的方法的实施例。
图30示出了根据样本颜色匹配函数的对比光的波长的相对响应。
图31示出了在使用480nm滤光片时根据样本颜色匹配函数的对比光的波长的相对响应。
图32示出了在使用480nm滤光片和590nm滤光片两者时根据样本颜色匹配函数的对比光的波长的相对响应。
具体实施方式
本文提供了本发明的实施例的详细描述。然而，应该理解的是，本发明可以以各种形式实施。因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制性的，而是作为用于教导本领域技术人员如何在实际上任何详细的系统、结构或方式中采用本发明的代表性基础。
本发明涉及管理光对对象的影响。本发明的一些应用涉及用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法、系统和设备。
不同的个体以不同的方式经受畏光反应。触发对光的不良反应的波长和因此的路径可以根据患者而变化。然而，存在一些比其它波长更普遍地与畏光反应相关联的常见波长。例如，眼睛中的黑视素神经节细胞对波长约为480nm的光敏感。在一些个体中，这可能与那些个体的光敏感性神经系统状况有关。控制对480nm波长附近的光的暴露可以对那些个体产生益处，并且减小或防止他们的光敏感性神经系统状况。替代地或额外地，调节对该相同光的暴露还可帮助控制个体的昼夜节律。在相同或其它个体中，调节眼睛对620nm波长或其它波长附近的光的暴露也可以在减小或防止光敏感性神经系统状况或管理个体的昼夜节律方面产生益处。虽然以下示例涉及具有480nm附近波长的光的衰减以及黑视素神经节细胞对480nm附近的相同光的暴露，但是可以理解的是，可以使用类似的滤光片和方法来衰减其它波长的并且由眼睛中的其它细胞接收的光。例如，可以使用类似的滤光片和方法来衰减620nm或约620nm的光。在另一示例中，可以使用类似的滤光片和方法来衰减590nm或约590nm的光。
由于黑视素神经节细胞与许多畏光对象的畏光和偏头痛的发作有关，因此期望阻挡可见光谱的激活这些细胞的那部分的至少部分。畏光与包括偏头痛、良性原发性眼睑痉挛和创伤性脑损伤(TBI)的光敏感性神经系统状况相关联。图1示出了黑视素细胞的测量的动作电位光谱的示例，该动作电位光谱被归一化到统一量级，并且示出了对测量的数据点的高斯拟合。该高斯拟合可以用于滤光片设计的至少一个实施例中，但是这不应该被解释为最佳滤光片的光谱基础，因为可以获得动作电位光谱的更精确测量。这些精确的测量可以推动遵循在此描述的过程或通过类似过程的额外滤光片设计或方法。预期到基于动作电位光谱的更精确测量对本文描述的方法、系统和设备的优化。
在一些实施例中，可以在适于畏光预防的特定波长范围内阻挡(即，衰减)光，同时使可见光谱的失真最小化。在其它实施例中，本申请中描述的方法、系统和设备还可用于操纵身体的昼夜周期系统。
描述了阻挡光谱的特定部分的光学滤光片的实施例，该光谱的特定部分被怀疑触发和/或加剧这些畏光反应。这些滤光片可应用于眼镜(eyewear)(诸如眼镜(spectacle)、护目镜、夹式眼镜或其它眼镜)、镜片(lens)(包括隐形眼镜)、计算机屏幕、窗户、汽车挡风玻璃、照明基板、灯泡(白炽灯、荧光灯、CFL、LED、气体蒸汽等)或任何其它光学元件。这些光学滤光片可以应用于冕牌玻璃(包括BK7)、火石玻璃(包括BaF8)、SiO2、塑料(例如聚碳酸酯、CR-39和高级氨基甲酸乙酯聚合物(trivex))、其它基板以及它们的组合。
尽管大部分描述聚焦于畏光预防，但是本文描述的系统、方法和设备也可应用于调节昼夜节律。例如，这些滤光片可以用于由商人、运动员、在不同时区之间旅行的其它人或期望操纵身体的昼夜周期系统的人来操纵身体的昼夜周期系统。在一个示例中，对象将佩戴本文描述的滤光片中的至少一个以帮助他们适应他们正在旅行的地点的亮/暗周期。在另一示例中，至少一个本文描述的滤光片也可用于限制具有睡眠障碍的患者体内的黑视素神经节细胞的兴奋。在这种用途中，对象可以佩戴这些滤光片以限制他们在晚上对于人造光的暴露，并且防止他们的内部时钟认为是保持清醒的时间。此外，对象可以在日出之前增大对光的暴露以调整他们的亮/暗周期。
此外，最近临床还已经证明，620nm附近的波长也有助于特定个体的畏光效应。虽然目前还没有完全理解神经系统效应的精确途径，但是也可以通过优先衰减波长在620nm附近的光来实现益处。
黑视素具有双稳态同种型，每种都显示出独特的吸收光谱。该同种型可以是活性同种型和非活性同种型。活性同种型可以是生理上活性的。非活性同种型可以是生理上非活性的。根据每种同种型的吸收光谱的光的吸收可以导致黑视素的异构化。通过衰减590nm的或约为590nm的光来干扰、限制或防止黑视素异构化，可以实现益处。
有时为偏头痛患者规定FL-41镜片染色剂。FL-41染色剂(通过吸收)阻挡宽范围的波长。这些波长包括与黑视素吸收相关联的波长。FL-41染料可以渗透到特定类型的塑料眼镜镜片中。渗入的染料的量通常决定了阻挡的光强度的量。“FL-41 35”染色对于室内环境中的许多患者是有效的。然而，如果光源的强度增大，例如通过移动到室外环境，则“FL-4135”可能不那么有效。
图2示出了“FL-41 35”的测量的透射光谱。图2还示出了“FL-41 35”滤光片对黑视素的动作电位光谱、所谓的“有效动作电位光谱”的作用。“FL-41 35”染色阻挡或衰减约55％的光，否则这些光将被黑视素神经节细胞吸收。FL-41染色进一步阻挡了与黑视素不相关的可见光谱的极大部分，如图3所示，在整个可见反应光谱上具有约47％的衰减。额外阻挡可见响应光谱可能是不利的。例如，阻挡可见响应光谱可能不利地影响正常视力。在另一示例中，阻挡可见响应光谱可能产生错误的色彩(coloration)，这可能扰乱佩戴者或是佩戴者不太期望的。
对于亮光的情况，诸如户外环境，可以使用诸如“FL-41 55”的具有较大光谱衰减水平的染色。该滤光片的透射光谱连同其对动作电位光谱的作用在图4(在黑视素的“有效动作电位光谱”上)和图5(在可见光谱上)中示出。该滤光片衰减约89％的光，否则这些光将被黑视素细胞吸收，但也衰减约81％的可见响应光谱。这种额外的光谱衰减也会在低光水平或其它情况下损害视力。
总体上，FL-41的一般缺点包括：玫瑰色的外观，失真的颜色感知；有限的适用性(即，其仅可应用于特定塑料并且可能不可应用于玻璃镜片、计算机屏幕、窗户、汽车挡风玻璃、照明基板、灯泡或其它光学元件)；和对染色过程的较差质量控制(部分由于可染色的硬涂层的变化)。尽管FL-41在特定应用中可能是有效的，但它未被设计为下调黑视素神经节细胞的刺激和它们与脑中的疼痛中心的联系。出于这些原因，可能期望开发滤光片的其它实施例。
用于治疗光敏感状况的更期望的光学滤光片的一个示例可包括长通滤光片。为了调节黑视素神经节细胞对约为480nm的波长的暴露，长通滤光片可以高度透射大于约500nm或520nm的波长，同时衰减波长小于约500nm或520nm的光。类似地，为了调节人眼中的细胞对约为620nm的波长的暴露，短通滤光片可高度透射短于600nm或约580nm的波长，同时衰减波长长于约600nm或约580nm的光。
更期望的光学滤光片的其它示例可包括仅阻挡被黑视素吸收的光或其它特定波长的光谱同时通常透射其余光谱的滤光片，滤光片的光谱透射响应采取陷波的形式，有时称为带阻或负滤光片。在黑视素的情况下，陷波的中心位置可以在黑视素途径的最大吸收(约480nm)附近，但其它位置也是有效的。陷波的光谱宽度可以近似地匹配动作电位光谱的宽度，其为约50至60nm，尽管可以预期其它宽度。
诸如由染料混合物构成的染色剂、介电多层(图6中示出了其示例)和嵌入的纳米粒子涂层(图7中示出了其示例)的光学滤光片技术、诸如谐振波导滤光片的其它滤光片技术或它们的组合可用于创建根据本公开的滤光片。可用于根据本公开的光学滤光片的纳米粒子涂层可包括金属纳米粒子(例如，Al、Ag、Au、Cu、Ni、Pt)、介电纳米粒子(例如，TiO2、Ta2O5等)、半导体纳米粒子或量子点(例如，Si、GaAs、GaN、CdSe、CdS等)、磁性纳米粒子、由核中的一种材料和另一种用作壳的材料组成的核-壳粒子、其它纳米粒子或它们的组合。这些粒子的形状可以是球形、椭圆形、其它形状或它们的组合。基质材料可包括聚合物、溶胶-凝胶、其它基质材料或它们的组合。这些纳米粒子的消光光谱可以使用米式散射理论或其变型来计算。
图6中示出的多层滤光片600的实施例包括基板602、第一层604和第二层606。如图所示，第一层604可包括高折射率材料，第二层606可包括低折射率材料。在其它实施例中，第一层604可包括低折射率材料，第二层可包括高折射率材料。此外，第一层604被示出为邻近基板602。在其它实施例中，第一层604可在基板602与第一层604之间具有另一层(例如，第二层606和/或另一层)。还示出了额外的层(尽管未编号)。基板602可利用本文描述的任何基板。例如，基板602可包括在第一层604和第二层606的相同侧和/或相对侧(即，基板的前侧和/或后侧)上的染色层(未示出)。在另一示例中，基板602本身可以利用染色剂浸渍。染色技术和量的示例描述如下。本文进一步描述了多层滤光片的其它实施例。
图7中示出的滤光片700包括基板702、基质层704和多个纳米粒子706。基质层704被示出为邻近基板702。在其它实施例中，基质层704可在基板702与基质层704之间具有另一个层(例如，来自图6的第二层606和/或另一个层)。尽管纳米粒子706被示出为球形且尺寸均匀，如上所述，但是预期到其它形状和尺寸。如同图6的多层滤光片，各种基板、染色剂、其它特征或它们的组合可以与纳米粒子滤光片700共同使用。本文描述了纳米粒子滤光片的其它实施例。
可以使用的其它类型滤光片可包括滤色器(有机染料和半导体)、谐振导模滤光片、皱褶(rugate)滤光片或它们的组合。一种皱褶滤光片利用贯穿其厚度的正弦折射率变化。真实的正弦曲线可能不是可获得的，并且通常使用两种或更多种材料的混合物通过阶梯折射率近似法对其进行近似。
除了这些不同的滤光片类型以外，进一步的考虑可将所设计的滤光片对可见响应光谱的作用考虑在内，如由视杆和视锥的光响应所确定的。一个考虑可包括使光谱失真最小化。可以考虑对滤光片设计添加额外的或其它的约束，包括优化方法，例如将角度灵敏度考虑在内，可以使用介电多层对其进行补偿，例如，当衰减接近黑视素神经节细胞的480nm附近的光时，通过将陷波的中心设计为从约480nm稍微红移以考虑因离轴照明而发生的滤光片响应的蓝移。根据衰减的波长，红移或蓝移的程度可以变化。优化还可包括加宽滤光片光谱宽度以对非法向入射角进行补偿，和/或通过使用额外的滤光片层对入射角进行补偿。可以考虑背侧反射的可能性。这些考虑因素中的一个或多个可以通过将滤光片与某种形式的染色进行组合来解决。
在此描述了用于制造光学滤光片以阻挡黑视素细胞的光吸收的方法的一个实施例。由黑视素细胞所经受的光剂量D可写作
Dmelan＝∫L(λ)T(λ)M(λ)dλ (1)
其中L是光谱(在强度、功率、光子/秒等方面)，T是位于光源与眼睛之间的滤光片的光谱透射，M是黑视素的归一化的动作电位响应光谱，如当前从图1中估计为中心在480nm的具有52nm的半高全宽的高斯函数。一般性地，假定L＝1以便不将讨论限制于任何特定光源，然而可以对已知光谱的任何光源进行分析。
可以与可见响应光谱相关联地计算类似的剂量
Dvis＝∫L(λ)T(λ)V(λ)dλ (2)
其中V表示归一化的可见响应光谱。
光学滤光片(诸如FL-41染色剂)的作用是减小剂量，如通过求利用滤光片计算的剂量与没有滤光片的剂量的比率所描述的那样，例如
Figure BDA0002424619070000131
例如，剂量的“衰减”可写作，
Figure BDA0002424619070000132
还可以定义品质因数(FOM)，其将黑视素响应的阻挡与可见响应光谱的阻挡进行比较
Figure BDA0002424619070000133
其表示在黑视素光谱上的光的衰减与在可见光谱上的光的衰减的比率，其中FOM的值＞1可能是期望的。对于FL-41染色剂，FOM约为1。
图8示出了用于设计光学滤光片以阻挡黑视素细胞的光吸收的方法800的一个实施例，其可包括确定黑视素细胞所经受的光剂量D(例如，使用等式1)，如动作802所示。可以确定在可见响应光谱上经受的光剂量(例如，使用等式2)，如动作804所示。品质因数(FOM)可以相对于由黑视素细胞经受的光剂量和在可见响应光谱上经受的光剂量来确定，如动作806所示。在其它实施例中，可以减小或分离可见响应光谱上的剂量。例如，可以仅使用可见响应光谱的一部分或多个部分，或者可以考虑在可见响应光谱之外的波长。品质因数可用于设计光学元件以减小和/或防止畏光反应。
本文描述的许多实施例使用不同折射率的多层介电薄膜。这些层可以施加到多个光学元件(如本文所描述的)。作为示例而非意在限制，本公开的光学滤光片设计的实施例假定折射率为约1.5并具有施加到后表面(即，最靠近用户眼睛的表面)的抗反射涂层的通用透明基板，诸如眼镜镜片。因此，预期到具有其它折射率并且具有或不具有后表面的抗反射涂层的其它基板。可能需要滤光片设计中的微小变化以对不同的基板材料和/或这些基板上的不同涂层进行补偿。可能需要解决进一步的考虑，诸如不同薄膜材料与不同基板材料的兼容性，这可能需要进一步的设计优化，以及诸如镜片基板的曲率。基板可包括在基板之间的粘附层(例如，铬的薄层)或基板上的层和任何其它涂层。
对于可以使用的多层长通和陷波滤光片，存在多种设计方法。例如，软件和其它设计工具可用于薄膜光学滤光片的设计。这些工具可在优化期间将多个约束考虑在内，减小任意两个滤光片设计将相同的可能性，即使实现相同的光阻挡特性或产生相同的生理结果。在此将仅给出几个示例，而不意味着以任何方式进行限制。根据本公开，可以采用其它方法来实现类似的结果，并且可以执行进一步的优化以便产生更加理想的特性，或者以更少的层数来产生类似的特性。
此外，多层和其它涂层可被施加到染色的镜片或基板。为什么这种组合可能是期望的，存在多种原因。一种原因可能包括染色剂的光谱特性可能放松对薄膜滤光片的设计的约束。例如，将FL-41“基底染色剂”与薄膜陷波滤光片组合可以用于减小产生治疗结果所需的陷波的深度。可能期望在陷波设计中将染色剂的透射的光谱变化考虑在内。这种设计调整可以通过例如偏移陷波的中心波长以对染色剂光谱响应的局部斜率(slope)进行补偿来实现。使用基底染色剂的另一个原因可能是减小通过镜片背侧进入的光的任何不期望的反射。在这种情况下，可能期望使用“平坦”或中性密度的染色剂，其本身不会引入任何色彩。
例如，在被设计为阻挡一波长范围的光通过镜片的前面(例如，通过将期望的波长反射离开用户)的滤光片的实施例中，进入镜片的背侧的光(其包括将被阻挡的波长的光)可以被反射回用户的眼睛中。换句话说，(在多层滤光片的情况下通过反射)从前面将被阻挡的光随后可以从背面被反射。在存在主要在对象前面的单个光源的情况下，这可能不是问题。然而，在例如发现非常明亮的光或存在多个光源的情况下，该背反射可能对用户有害。
一种生产长通或陷波滤光片的示例方法包括使用高折射率材料和低折射率材料的交替层。示例的低折射率介电材料包括MgF2和SiO2。MgF2通常用于单个和多层抗反射涂层中。示例的高折射率材料包括金属氧化物，诸如TiO2、Ti3O5、ZrO2和Ta2O5，以及Si3N4。可以使用许多其它合适的材料，包括聚合物层。
用于衰减各种波长附近的光，诸如480nm、620nm或其它特定波长的光的光学滤光片可以遵循类似的设计。在图9和图10中示出了光学滤光片设计的一个实施例，以及该滤光片的实施例对到达黑视素细胞、产生有效(并被衰减)的动作电位的光的光谱的作用。该设计旨在在临床上与FL-41 35涂层一样有效，因为将被黑视素细胞吸收的光的55％被阻挡或衰减，这将得到与FL-41涂层相同的对偏头痛(或光敏感)症状的缓解，但视觉失真明显更小，在可见响应上仅有18％的衰减。对于该实施例，低折射率材料是SiO2，高折射率材料是TiO2，MgF2用作最外层，并且共使用11个层。下表中列出从最外层(MgF2)到与邻近基板的最内层(厚度为165nm的TiO2)的示例性层和材料。该滤光片具有FOM≈3。
材料 厚度(nm)
MgF<sub>2</sub> 126
SiO<sub>2</sub> 212
TiO<sub>2</sub> 125
SiO<sub>2</sub> 134
TiO<sub>2</sub> 129
SiO<sub>2</sub> 62
TiO<sub>2</sub> 12
SiO<sub>2</sub> 51
TiO<sub>2</sub> 26
SiO<sub>2</sub> 40
TiO<sub>2</sub> 165
陷波滤光片的中心的光谱位置可由其相应层的厚度确定。尽管本文的许多实施例假定陷波的光谱位置在约480nm，但预期到其它光谱位置。例如，随着关于黑视素途径的动作电位光谱的更多信息是已知的，光谱位置可以根据新信息而偏移，诸如偏移到620nm。在另一示例中，光谱位置可以以其它方式定位以实现特定结果，诸如衰减除了黑视素途径的动作电位光谱的波长以外的波长。
陷波的宽度可以由不同层的折射率的差异确定。陷波的深度可以由层的数量确定。通过包括额外的层，并且可能包括施加到镜片的后表面的单个或多层的抗反射涂层以减小背侧反射，陷波区域外部的透射可能增大或平坦化。进一步的设计优化可用于增大陷波的深度，这可以进一步抑制黑视素细胞的激发，但是应该考虑对可见响应光谱的作用。可以逐个患者地或者通过设计一个或多个一般类别的滤光片以便有助于大多数情况来定制整体抑制。
通过加深或加宽滤光片陷波，或者通过两者的组合，可以获得有效的黑视素动作电位光谱的更大衰减。图11和图12分别示出了使用19个和15个介电层的两种示例性方法的实施例。可以基于佩戴者偏好在这两者之间作出最终选择，因为两者在黑视素光谱上产生约70％的衰减，但是具有略微不同的可见响应光谱特性。19层滤光片衰减约21％的可见响应光谱，15层滤光片衰减约25％的可见响应光谱。两个滤光片的FOM值都大于2.75，其中19层滤光片的FOM值约为3.3。
不同的设计可以实现在黑视素动作电位光谱上的显著衰减。图13和图14示出了陷波滤光片设计的实施例，其产生与FL-41 55滤光片类似的黑视素动作电位衰减，使用19个介电层阻挡约89％的光，但仅阻挡约29％的可见响应光谱，FOM值为约3。下表中列出从最外层(MgF2)到邻近基板的最内层(厚度为160.3nm的TiO2)的示例性层和材料。
Figure BDA0002424619070000161
Figure BDA0002424619070000171
其它设计考虑可包括对于以非法向入射角到达的光的阻挡。例如，使薄膜滤光片的角度倾斜往往在滤光片响应中产生蓝移。这可以例如通过有目的地设计具有轻微红移的滤光片、通过加宽滤光片的宽度、添加额外的层或它们的组合以最小化或减小入射角的影响来适应。
图15示出了具有10个层的滤光片设计的实施例，其中对于法向光入射，陷波的中心位于485nm处。在法向入射时，滤光片的该实施例阻挡约61％的到黑视素光谱的光剂量，而对于可见响应光谱仅衰减约21％的光剂量，得到约为2.9的FOM值。
图16示出了来自图15的滤光片的实施例的作用，但是入射角约为15度。在该实施例中并且在该入射角下，黑视素光剂量的阻挡为约61％，可见响应光谱的阻挡为约20％，得到约为3.1的FOM值。
滤光片的该实施例具有在下表中列出的从最外层(MgF2)到最内层(厚度为127nm的TiO2)的以下层性质。
材料 厚度(nm)
MgF<sub>2</sub> 117
TiO<sub>2</sub> 88
SiO<sub>2</sub> 190
TiO<sub>2</sub> 78
SiO<sub>2</sub> 192
TiO<sub>2</sub> 90
SiO<sub>2</sub> 37
TiO<sub>2</sub> 140
SiO<sub>2</sub> 134
TiO<sub>2</sub> 127
在结合图8-15描述的滤光片的实施例中，使用低折射率MgF2层。其它实施例可能不需要这种材料。例如，图17示出了滤光片设计的实施例，其阻挡约73％的黑视素动作电位光谱(或光剂量)和约21％的可见响应剂量，具有约3.5的FOM值。下表中列出了在图17示出的滤光片设计的从最外层到最内层的层性质。
材料 厚度(nm)
SiO<sub>2</sub> 58.6
TiO<sub>2</sub> 117.0
SiO<sub>2</sub> 138.0
TiO<sub>2</sub> 57.4
SiO<sub>2</sub> 18.8
TiO<sub>2</sub> 41.9
SiO<sub>2</sub> 128.5
TiO<sub>2</sub> 149.9
SiO<sub>2</sub> 52.1
TiO<sub>2</sub> 161.1
SiO<sub>2</sub> 187.7
TiO<sub>2</sub> 5.4
SiO<sub>2</sub> 45.9
TiO<sub>2</sub> 264.9
SiO<sub>2</sub> 33.1
TiO<sub>2</sub> 9.9
SiO<sub>2</sub> 208.5
如上所述，可能期望减小从背侧(即，最靠近用户眼睛的一侧)反射到用户眼睛中的光量。这可以通过滤光片设计的另一实施例来实现，其中可以将薄膜涂层施加到染色的镜片或基板上。在其它实施例中，基板可通过浸渍、涂覆、其它染色技术或它们的组合进行染色。光通过薄膜涂层/染色的基板组合的透射可以被写作薄膜涂层的透射和染色的基板的透射的乘积：
T(λ)＝Tfilm(λ)Ttint(λ) (4)
假定薄膜涂层仅施加到基板的前表面，并且假定抗反射涂层(其中T≈1)施加到基板的后表面。
对于进入基板的后表面的光，其首先通过染色剂，从基板的前表面上的薄膜滤光片反射，随后在到达用户的眼睛之前第二次通过染色剂。对于这种情况下，反射光可写作
Figure BDA0002424619070000194
在任何特定波长下，透射和反射的光的部分可通过薄膜涂层和染色剂的透射来设定。例如，如果在期望的波长(在本示例中为约480nm)下期望约20％的透射，则可以仅使用薄膜和染色剂透射的某些组合。此外，如果期望约10％的反射，则仅允许薄膜和染色剂透射的单个组合。这些关系可以描述如下：
Figure BDA0002424619070000191
Figure BDA0002424619070000192
与等式(1)中示出的由于透射的光而由黑视素细胞经受的剂量类似地，可以写出由于背反射到用户眼睛中的光而由黑视素细胞经受的剂量D
DR-melan＝∫L(λ)R(λ)M(λ)dλ (8)
其中L是光谱(在强度、功率、光子/秒等方面)，R是光谱背反射，M是黑视素的归一化的动作电位响应光谱，如当前从图1中估计为中心在480nm的具有52nm的半高全宽的高斯函数。一般性地，假定L＝1以便不将讨论限制于任何特定光源，然而可以对已知光谱的任何光源进行分析。
可通过下式计算黑视素细胞所经受的背反射光的归一化剂量
Figure BDA0002424619070000193
可与可见响应光谱关联地计算类似的剂量和归一化剂量
DR-vis＝∫L(λ)R(λ)V(λ)dλ (10)
Figure BDA0002424619070000201
其中V表示归一化的可见响应光谱。理想地，背反射将被减小，使得这些剂量值接近于零。
可以使用等式(8)来确定相对于黑视素途径的动作电位光谱的背反射光的剂量。可以使用等式(9)来确定相对于可见光谱的背反射光的剂量。背反射光的剂量可以用于设计和制造光学滤光片。例如，可以基于背反射光的最大期望剂量(无论是在黑视素途径的动作电位光谱上、在可见光谱上还是在两者上的背反射光的最大期望剂量)选择适当的染色水平。由黑视素细胞经受的背反射光的剂量和归一化剂量的减小可以减轻畏光用户所经受的症状。
下面的表示出了具有陷波和染色剂透射的一些可能组合的滤光片设计的额外实施例，这些组合得到例如在约480nm的特定透射和背侧反射。值得注意的是，由于陷波响应，陷波之外的光的透射将大于陷波内的光的透射，使得背反射光的量将小于在陷波中心处发生的背反射光的量。尽管这些示例特定于中心在480nm附近的陷波，但是可以如本文描述地选择其它波长。
表1提供了在特定波长(例如，480nm左右)或波长范围下保持固定的10％背侧反射的示例，其具有通过前侧的不同透射。对于可用于“开放”式眼镜架的治疗镜片，例如，其中光被允许从顶部、底部和/或侧面到达镜片，从而进入镜片的背侧并从前侧薄膜涂层反射到用户眼睛中，该背侧反射值可能是期望的。对于其它样式的眼镜架(诸如运动眼镜、包围式太阳镜或其它样式的眼镜架)，其它量的背侧反射可能是期望的。
表1：
Figure BDA0002424619070000202
Figure BDA0002424619070000211
表2提供了进一步的实施例，但是允许具有更大的背侧反射。这些设计可能更适合于“包围”式眼镜或运动镜架，其防止除了通过镜片前侧的光以外的光进入眼睛。
表2：
Figure BDA0002424619070000212
滤光片的其它实施例可包括固定陷波透射和调整染色剂透射以提供给定的背侧反射值。这些实施例的示例在下面的表3中示出。
表3：
Figure BDA0002424619070000213
本文描述的R值可用于确定背反射光的最大量。例如，约为0.10的R值可以用作在黑视素途径的动作电位光谱、可见光谱或两者上加权的背反射光的期望量。由于R值是基于待衰减的期望波长，因此可以基于被设计为实现等于或小于根据上面的表格的值的R值的滤光片来衰减其它波长的光。例如，对于R值为约0.10的约480nm的波长，对于约470nm或490nm的波长的R值可小于0.10，诸如约为0.09。R值通常在远离期望陷波中心波长的波长下减小。为了清楚起见，尽管本文的表格将R值列为十进制值，但这些值也可表达为百分比。
这些示例不旨在限制适于本公开的组合，而是仅仅为了证明可能适于治疗效果的可能的组合中的一些。可以设想任何数量的其它组合，并且这些组合可以适合于不同水平的用户光敏感度、不同疾病、不同应用、不同类型的染色剂(例如，灰色、FL-41等)和不同的镜框样式。
当进行滤光片设计时，也可将制造因素考虑在内。例如，材料沉积通常使用溅射、蒸发或化学气相沉积技术来完成。沉积状况可以被优化以使薄膜材料的应力最小化。通常，在沉积后可以进行高温热退火以释放沉积材料中的应力，但是退火通常不能应用于塑料镜片。眼镜镜片呈现弯曲的基板，使得在沉积期间实现恒定的膜厚度可能是挑战。为了产生恒定的膜厚度，可以使用沉积系统中的目标-源几何形状的修改。对于塑料镜片，可以使用低温沉积，但是可以优化低温沉积以产生低应力膜。
以下工作实例描述了测试的光学滤光片设计及其结果。在具有耐划伤涂层的聚碳酸酯或CR-39平镜片上制备测试陷波涂层。Cr的薄层被沉积到在基板上，以用作薄膜叠层的粘附层。在图18A中，示出了通过示例涂层镜片的透射光谱。陷波的中心在约482.9nm，其宽度约55.5nm，其最小透射率约为24.5％。该滤光片的实施例阻挡约58％的黑视素动作电位光谱，并阻挡约23％的可见光谱，FOM值约为2.6。相反，图18B描绘了具有620nm陷波滤光片的涂层镜片的透射光谱。
在初步临床试验中，招募偏头痛患者佩戴具有图18A的治疗性陷波涂层的眼镜。参与者佩戴治疗镜片2周。对于纳入到试验中的，所有参与者均报告有慢性每日性头痛，其定义为每个月头痛超过15天。经验证的问卷HIT6被用于评估在佩戴治疗镜片之前和之后头痛对参与者日常生活的影响。HIT6评分的表格在下表中示出。获得了平均约6.6％的改善，与参与者生活质量的显著改善一致。
Figure BDA0002424619070000231
在另一工作实例中，薄膜陷波涂层已经被施加到FL-41染色镜片。透射和背侧反射光谱在图19和图20示出。将不同水平的FL-41染色剂施加到聚碳酸酯或CR-39镜片上的可染色耐划伤层(也称为硬涂层)。随后将多层陷波滤光片施加到每个镜片的前侧，传统抗反射涂层被施加到每个镜片的背侧。从图19和图20可以看出，FL-41染色剂显著减小了背侧反射。然而，在透射中，由于480nm附近的FL-41染色剂的斜率，陷波响应红移。可以通过从稍微蓝移的陷波设计开始来补偿该偏移。
下表列出了黑视素和可见响应光谱上的阻挡水平以及针对每种染色剂水平的FOM值。通过利用其它染色剂，诸如来自BPI的“Sun Gray”的灰色染色剂，可以预期类似的结果。
Figure BDA0002424619070000232
Figure BDA0002424619070000241
在此描述的涂层还可结合其它技术。例如，滤光片涂层可以被施加到染色镜片，可并入光致变色材料，可包括用于偏振的技术，可以结合其它技术或它们的组合。此外，可以使用滤光片技术的组合，诸如在多层薄膜涂层的顶部涂覆纳米粒子滤光片涂层。可以使用活性材料，诸如包括电光聚合物、液晶或其它电光材料的电光材料、压电材料，包括压电陶瓷(诸如PZT)或其它压电材料。
图21示出了制造用于降低畏光反应的频率和/或严重性的光学滤光片的方法2100的示例性实施例。方法2100可用于设计本文描述的滤光片的至少一个实施例。方法2100可包括确定适当的光谱，如动作2102所示。确定适当的光谱可包括考虑具体的照明状况，诸如在诸如办公室、购物或家庭环境中的室内荧光照明和/或计算机屏幕或者诸如由于正常室外活动或体育活动而经受的日光的室外照明的状况下进行分光光度测量。可以确定要由黑视素细胞经受的光剂量(例如，使用等式1)，如动作2104所示。可以确定要在可见响应光谱上经受的光剂量(例如，使用等式2)，如动作2106所示。如动作2108所示，可以使用第一光剂量和第二光剂量来设计和制造光学滤光片。第一光剂量和第二光剂量可用于确定本文描述的品质因数(FOM)。在其它实施例中，可以针对可见光谱的一个或多个部分考虑可见响应光谱上的剂量。例如，可以使用多于或少于整个可见响应光谱。
图22示出了用于降低畏光反应的频率和/或严重性或用于调节昼夜周期的方法2200的示例性实施例。方法2200可以与本文描述的滤光片的至少一个实施例结合使用。方法2200可包括接收光量，如动作2202所示。所接收的光可包括来自一个或多个光源的直接光或间接光。如动作2204所示，可以透射少于在黑视素细胞的动作电位光谱上加权的第一光量。可以透射在可见光谱上加权的第二光量，如动作2206所示。如动作2208所示，可以使用第一光剂量和第二光剂量来制造光学滤光片。第一光剂量和第二光剂量可用于确定如本文所描述的品质因数(FOM)。在其它实施例中，可以减少或分离可见响应光谱上的剂量。例如，可以使用多于或少于整个可见响应光谱。
除了调节黑视素神经节细胞对480nm附近的光的暴露以外，通过临床测试已经表明，波长为约620nm的光的衰减也可以在减轻与光敏感性相关联的症状方面产生改善。尽管不认为约620nm的光波长作用于黑视素神经节细胞，但已表明约620nm的光的衰减减轻一些人的光敏感性的症状，诸如对光反应的疼痛或不适，并降低偏头痛和其它头痛的频率和/或严重性，并且还可证明对治疗眼睑痉挛、脑震荡后综合征/TBI综合征、睡眠障碍、癫痫中的一些有效。
在一个实施例中，可以通过衰减约580nm与约650nm之间的光来实现改善。在另一实施例中，可以通过衰减约600nm与约640nm之间的光来实现改善。在又一实施例中，可以通过使用中心基本上在620nm波长处且半高全宽为约55nm的滤光片来衰减光来实现改善。
此外，滤光片可衰减多个范围中的光波长。例如，除了衰减约480nm的光之外，滤光片的实施例还可以衰减约620nm的光。在另一实施例中，滤光片可优先衰减从约450nm至约510nm和从约580nm至约640nm的光波长。在又一实施例中，滤光片可衰减约470nm与约490nm之间和约610nm与约630nm之间的光。
可以根据之前描述的过程并使用之前描述的材料制造光学滤光片。例如，620nm光学滤光片可包括高通滤光片、低通滤光片或光学陷波滤光片。光学陷波滤光片可包括多层介电材料、分布在基质介质上或嵌入在基质介质中的纳米粒子或其组合。此外，任意上述组合可以与并入在基板中的染料结合使用。例如，生产短通或陷波滤光片可包括使用高折射率材料和低折射率材料的交替层。低折射率介电材料的示例包括MgF2和SiO2。高折射率材料的示例包括金属氧化物，诸如TiO2、Ti3O5、ZrO2和Ta2O5，以及Si3N4。可以使用许多其它合适的材料，包括聚合物层。
与旨在衰减由黑视素神经节细胞吸收的波长并在之前描述的实施例类似，可以根据类似的FOM制造被设计为衰减约620nm波长的光学滤光片。在约620nm接收的光剂量D可写作
Drec，620＝∫L(λ)T(λ)R620(λ)dλ (12)
其中L是光谱(在强度、功率、光子/秒等方面)，T是位于光源与眼睛之间的滤光片的光谱透射，R620是在约620nm的理想化的响应光谱，其可以被估计为中心在620nm的具有50、55或60nm的半高全宽的高斯函数，尽管可以预期其它值并且可以证明有治疗性。一般性地，假定L＝1以便不将讨论限制于任何特定光源，然而可以对已知光谱的任何光源进行分析。
可与可见响应光谱关联地计算类似的剂量
Dvis＝∫L(λ)T(λ)V(λ)dλ (13)
其中V表示归一化的可见响应光谱。
诸如纳米粒子陷波滤光片的光学滤光片的作用是减小剂量，如通过求利用滤光片计算的剂量与没有滤光片的剂量的比率所描述的那样，例如
Figure BDA0002424619070000261
例如，剂量的“衰减”可写作，
Figure BDA0002424619070000262
还可定义将在约620nm的光的阻挡与可见响应光谱的阻挡进行比较的FOM
Figure BDA0002424619070000263
其表示在约620nm的光的衰减与在可见光谱上的光的衰减的比率，其中FOM的值＞1可能是期望的。使用上述方法来估计在约620nm的可见响应，当使用较小的半高全宽值时，比较变得更加严格。例如，当在估计中使用的高斯分布R(λ)具有50nm的半高全宽时，描述了比在估计包括具有60nm的半高全宽的R(λ)时更加特定的光学滤光片。
光学滤光片可包括类似于对于黑视素细胞对其敏感的光的衰减描述的多层介电膜，或者光学滤光片可包括基于纳米粒子的光学滤光片、滤色片、染色剂、谐振导模滤光片、皱褶滤光片或它们的任意组合。基于纳米粒子的光学陷波滤光片可包括分布在基质介质的表面上或嵌入在基质介质中的纳米粒子。因此，这种滤光片可以在基本上透明的基质介质中使用，诸如眼镜的镜片材料，或者简单地应用于其表面。例如，滤光片可以设置在眼镜镜片的表面上以衰减接近用户眼睛的光。在另一应用中，滤光片可以直接设置在光源上，例如，在诸如计算机屏幕的电子显示器上或在诸如灯泡的光源上，或者基于纳米粒子的陷波滤光片对光的衰减可以通过纳米粒子的形状、在基质介质上或嵌入在基质介质中的纳米粒子的量或密度、纳米粒子的组成成分、纳米粒子的尺寸和基质介质的折射率来调整。因此，通过选择使曲线中心处于期望波长并且产生在期望波长值处具有最大衰减的衰减曲线的材料和分布以及适当的形状和半高全宽，可以将基于纳米粒子的光学陷波滤光片的衰减光谱调谐到特定曲线。
例如，由于可以利用更大的粒子尺寸，包括固体和核-壳粒子，和/或利用其它金属，增大纳米粒子的基质介质的折射率可以使衰减光谱向更长的波长偏移。由于衰减至少部分是由于局域表面等离子体谐振(LSPR)，因此衰减光谱改变。由LSPR引起的散射与基质介质的相对折射率成比例。因此，当基质介质的折射率增大时，不仅衰减光谱红移，而且散射量以及因此光的衰减量也增大。
由LSPR引起的散射的位置和量至少部分地取决于粒子与基质介质之间的相对折射率。因此，相对折射率也可以通过改变纳米粒子组成成分而改变。纳米粒子可以是由单个材料组成的固体，或者是具有第一材料的核和第二材料的壳的核-壳组合物。在任一种情况下，材料可以是单个元素、化合物或合金。如稍早所描述的，纳米粒子可包括金属纳米粒子(例如，Al、Ag、Au、Cu、Ni、Pt)、介电纳米粒子(例如，TiO2、Ta2O5等)、半导体纳米粒子或量子点(例如，Si、GaAs、GaN、CdSe、CdS等)、磁性纳米粒子、由核中的一种材料和用作壳的另一种材料构成的核-壳粒子、其它纳米粒子或它们的组合。例如，增大Ag/Al合金固体纳米粒子中Ag的比例可以红移并且增大该纳米粒子的衰减曲线的幅度。
此外，所使用的纳米粒子可具有包括圆形、椭圆形、矩形、六边形、八边形或其它多边形的横截面。球形粒子具有最集中的光谱，这是由于它们具有单个、窄的主峰，这允许使用尺寸和组成成分的变化进行优化。然而，为了产生期望的滤光片光谱，可以利用其它形状的粒子的组合。通过简单地引入例如相同尺寸的立方体纳米粒子或八面体纳米粒子，可以加宽40nm球形纳米粒子滤光片的消光光谱。
相反，核-壳纳米粒子的衰减曲线可以通过改变核和壳的相对厚度进行调谐。例如，相对于SiO2-核的尺寸减小Ag壳的厚度可以减小衰减光谱的半高全宽。这些粒子的形状可以是球形、椭圆形、其它形状或它们的组合。粒子的形状也可影响衰减曲线的形状和幅度。在一个实施例中，光学滤光片包括球形的核-壳纳米粒子。在另一实施例中，球形的核-壳纳米粒子具有Ag壳和Si核。在又一实施例中，球形Ag/Si核-壳纳米粒子具有径向厚度为45nm的Ag壳和半径为15nm的Si核。
图23描绘了与多层薄膜滤光片结合使用以形成复合滤光片2300的基于纳米粒子的光学滤光片。第一滤光片可衰减第一波长范围内的光，从而基本上减小或去除进入第二滤光片的光谱中的那些波长。在所描绘的实施例中，环境光2302可进入包括可设置在基质介质2306上或嵌入在基质介质2306中的纳米粒子2304的滤光片，该基质介质2306设置在薄膜滤光片2308的表面上。替代地或额外地，薄膜滤光片和基于纳米粒子的滤光片可以设置在诸如眼镜的镜片的基板的相对表面上。在另一实施例中，纳米粒子可以嵌入在薄膜滤光片内，并且薄膜的一个或多个层可以是用于基于纳米粒子的滤光片的基质介质。进入其中嵌入纳米粒子2304的基质介质2306的环境光2302可以是阳光。进入薄膜滤光片2308的衰减光2310可具有在由纳米粒子2304衰减的范围内的减少的光量。离开复合滤光片2300的滤光后的光2312可以在两个波长范围内衰减。类似地，“双陷波”滤光片可以完全通过使用多层薄膜涂层实现。
图24示出了制造用于降低畏光反应的频率和/或严重性的复合滤光片的方法2400的实施例。方法2400可用于设计本文描述的复合滤光片的至少一个实施例。方法2400可包括确定适当的光谱，如动作2402所示。确定适当的光谱可包括考虑具体的照明状况，诸如在诸如办公室、购物或家庭环境中的室内荧光照明和/或计算机屏幕或者诸如由于正常室外活动或体育活动而经受的日光的室外照明的状况下进行分光光度测量。
可以确定要由对象经受的第一光剂量(例如，使用等式1)，如动作2404所示。可以估计要由人眼经受的在约620nm的波长下的第二光剂量(例如，使用等式2)，如动作2406所示。可以确定要在可见响应光谱上经受的第三光剂量(例如，使用等式13)，如动作2408所示。如动作2410所示，可以使用第一光剂量、第二光剂量和第三光剂量来设计和制造光学滤光片。第一光剂量和第二光剂量每个可以与第三光剂量共同使用以确定对于本文描述的每个的品质因数(FOM)。在其它实施例中，可以针对可见光谱的一个或多个部分考虑在可见响应光谱上的剂量。例如，可以使用多于或少于整个可见响应光谱。
图25示出了用于降低畏光反应的频率和/或严重性或者用于调节昼夜周期的使用复合滤光片的方法2500的实施例。方法2500可与本文描述的复合滤光片的至少一个实施例结合使用。方法2500可包括接收光量，如动作2502所示。所接收的光可包括来自一个或多个光源的直接光或间接光。如动作2504所示，可以透射在黑视素细胞的动作电位光谱上优先被衰减的第一光量。如动作2506所示，可以透射在约620nm的波长范围内优先被衰减的第二光量。如动作2508所示，第三光量随后可以透射到人眼。在其它实施例中，可以减小或分离可见响应光谱上的剂量。例如，可以使用多于或少于整个可见响应光谱。
已经进行了功效测试，验证衰减约480nm和620nm附近的光的益处。初步测试包括前瞻性的双盲交叉临床研究，以确定定制的薄膜眼镜涂层在慢性偏头痛的治疗中的功效。受试者在试验期间佩戴两种不同的眼镜：一个涂层是480nm的陷波滤光片。另一涂层是620nm的陷波滤光片。在图23A和图23B中示出了在本研究中使用的具有不同涂层的灰色染色的镜片的典型透射光谱。所示的480nm陷波滤光片阻挡黑视素的约68％的光吸收，并阻挡42％的可见光。所示的620nm陷波滤光片阻挡约66％的中心在620nm且宽度为～55nm的光吸收，并且阻挡约42％的可见光。研究中使用的480nm滤光片具有在480nm左右的68±6％的平均阻挡和44±4％的平均可见阻挡。研究中使用的620nm滤光片具有在620nm左右的67±2％的平均阻挡和43±4％的平均可见阻挡。受试者和临床协调者都没有被告知哪些镜片具有480nm陷波滤光片和哪些镜片具有620nm陷波滤光片。研究中的受试者必须具有慢性偏头痛的诊断，这意味着他们每月至少头痛15天。每月至少15天头痛的个体被认为是受影响最严重的偏头痛患者。
为了评估介入的功效，六个问题的“头痛影响测试”(“HIT-6”)被选作主要的结果测量。HIT-6是六问题工具，其已经被设计和验证以评估头痛对人的生活的影响。评分是范围从最小值36到最大值78的连续变量。小于50的评分表示头痛对人的生活具有很小的影响，50-55的评分表示“一些影响”，56-59的评分表示“显著影响”，超过60的评分与头痛的“非常严重的影响”一致。
受试者首先完成四周的“预洗”，在此期间没有佩戴研究镜片。该时期帮助建立他们头痛的基线特性。利用块随机化，首先对受试者进行随机化，以佩戴一种或另一种镜片。他们被指示全部时间佩戴眼镜两周。随后，他们有两周的“洗掉”时间段，在此期间没有佩戴研究镜片。随后，受试者佩戴另一种镜片达另一个两周时间段。最后，受试者经受最后的“洗后”时间段，在此期间没有佩戴研究镜片以建立头痛特性的出口“终点线”。
在头痛的频率和严重性方面存在相当大量的变化性。在一些情况下，该变化性甚至可能在同一患者中发生。由于该变化性，增加了“预洗”和“洗后”时间段。在此期间没有佩戴研究镜片的这些额外的时间段使研究受试者的“基线漂移”的效应最小化。
在研究之前和在研究的每个时间段之后实行HIT-6问卷，对每个受试者得到六个完成的问卷。研究最初包括四十八个参与者，并且参与者中的三十七个完成了研究过程。在完成研究的三十七个受试者中，基线HIT-6评分为64.5。三十七个受试者中的三十三个(89％)具有大于或等于60的基线HIT-6评分。根据HIT-6解释，这三十三个受试者具有对其生活有“非常严重影响”的头痛。480nm和620nm的滤光片镜片呈现出HIT-6值的统计学上的显著减小。
在完成研究的三十七个参与者中，九个受试者能够在佩戴480nm镜片时移出“非常严重的影响”的HIT-6类别；五个受试者能够在佩戴620nm镜片时移出该类别，并且五个受试者能够在佩戴任一种镜片时移出该类别。十个受试者在佩戴480nm镜片时经受了HIT-6的至少6个点的改善，十个受试者在佩戴620nm镜片时经受了HIT-6的至少6个点的改善，并且三个受试者在佩戴任一种镜片时经受了HIT-6的至少6个点的改善。该分析指示出，佩戴480nm或620nm的眼镜镜片引起HIT-6在统计学上的显著减小。然而，480nm镜片与620nm镜片的效果相比不存在显著差异(p＝0.195)。
从日常收集的次要结果(包括严重头痛的百分比天数、必须改变活动或受试者必须睡觉的百分比天数、以及需要阻断性治疗的百分比天数)表现为与480nm或620nm眼镜镜片的主要结果类似：佩戴480nm或620nm镜片的受试者经历这些参数的显著减小。对于这三种结果中的任何一种，480nm镜片与620nm镜片的效果相比不存在显著差异。
黑视素神经节细胞的黑视素是双稳态色素。在暴露于特定波长的光期间，黑视素可能经历异构化。图27是示意性描绘在双稳态色素暴露于不同波长的光时该色素的环状异构化的曲线图2700。双稳态色素可具有第一同种型，其呈现第一吸收光谱2702。第一吸收光谱吸收第一波长2704。双稳态色素的第一同种型可以与第一波长2704反应。第一波长2704可使双稳态色素异构化，并且可触发相关联的细胞或膜中的光传导级联。在一个实施例中，双稳态色素可以是黑视素，并且暴露于第一波长2704可以触发黑视素神经节细胞中的光传导级联。暴露于第一波长可引起双稳态色素从第一同种型异构化为第二同种型。第一同种型可以是黑视素的活性的11-顺式同种型。第二同种型可以是非活性的中间黑视素(metamelanopsin)同种型。活性11-顺式同种型的异构化可能导致光传导级联。
第二同种型可以呈现第二吸收光谱2706。第二吸收光谱2706可以吸收第二波长2708。双稳态色素的第二同种型可与第二波长2708反应。在一个实施例中，第一同种型可以是双稳态色素的活性同种型，而第二同种型可以是双稳态色素的非活性同种型。在另一实施例中，第一同种型可以是双稳态色素的非活性同种型，而第二同种型可以是双稳态色素的活性同种型。在又一实施例中，第一同种型可以是黑视素的活性同种型，第二同种型可以是黑视素的非活性同种型。
图28描绘了针对黑视素的活性吸收光谱2802和非活性吸收光谱2804的曲线图2800。活性吸收光谱2802和非活性吸收光谱2804分别对应于黑视素的活性同种型和黑视素的非活性同种型。“活性”和“非活性”应理解为是指色素的生理活性和色素对于个体中的畏光反应的贡献的能力，而不是色素吸收光的能力。活性吸收光谱2802可在近似484nm具有最大值。非活性吸收光谱2804可在近似587nm具有最大值。
黑视素的非活性同种型可以根据非活性吸收光谱2804吸收光的波长。由黑视素的非活性同种型吸收的光可有助于非活性同种型向黑视素的活性形式的转变。黑视素的活性形式可对个体的畏光反应做出贡献。在至少一个实施例中，被非活性同种型吸收的光的衰减可以干扰黑视素的异构化并减轻一些人的光敏感性症状，诸如对光的反应的疼痛或不适，并减轻偏头痛和其它头痛的频率和/或严重性，并且还可以证明在眼睑痉挛、脑震荡后综合征/TBI综合征、睡眠障碍、癫痫的治疗中的一些是有效的。
除了调节黑视素神经节细胞对480nm和/或620nm附近的光的暴露以外，针对黑视素的非活性同种型的非活性吸收光谱的吸收最大值处的光衰减还可以产生减轻与光敏感性相关联的症状的改善。例如，中心在约590nm的波长的光学滤光片可以衰减由黑视素的非活性同种型吸收的光。
在一个实施例中，可以通过衰减约560nm与约620nm之间的光来实现改善。在另一实施例中，可以通过衰减约570nm与约610nm之间的光来实现改善。在又一实施例中，可以通过使用中心基本上在590nm波长、半高全宽为约50nm的滤光片来衰减光来实现改善。
此外，滤光片可以衰减多个范围内的光波长。例如，滤光片的一个实施例可以衰减由黑视素的非活性同种型吸收的光和由黑视素的活性同种型吸收的光。在一个实施例中，除了衰减约480nm的光以外，滤光片还可以衰减约590nm的光。在另一实施例中，滤光片可优先衰减从约450nm至约510nm和从约560nm至约620nm的光波长。在又一实施例中，滤光片可以衰减约470nm与约490nm之间和约580nm与约600nm之间的光。
类似于先前描述的480nm滤光片和620nm滤光片，能够衰减590nm光的光学滤光片可包括高通滤光片、低通滤光片、光学陷波滤光片或它们的组合。光学陷波滤光片可包括多层介电材料、分布在基质介质上或嵌入在基质介质中的纳米粒子或它们的组合。此外，任何上述组合可以与并入基板中的染料结合使用。例如，生产短通或陷波滤光片可包括使用高折射率材料和低折射率材料的交替层。示例低折射率介电材料包括MgF2和SiO2。示例高折射率材料包括金属氧化物，诸如TiO2、Ti3O5、ZrO2和Ta2O5，以及Si3N4。可以使用许多其它合适的材料，包括聚合物层。
类似于旨在衰减由黑视素的活性同种型吸收的波长并且如前所述的实施例，可以根据类似的FOM制造被设计为衰减约590nm波长的光学滤光片。在约590nm接收的光剂量D可写作
Drec，590＝∫L(λ)T(λ)R590(λ)dλ (15)
其中L是光谱(在强度、功率、光子/秒等方面)，T是位于光源和眼睛之间的滤光片的光谱透射，并且R590是在约590nm的理想化的响应光谱，其可以被估计为中心在590nm的具有50、55或60nm的半高全宽的高斯函数，尽管可以预期其它值并且可以证明有治疗性。一般性地，假定L＝1以便不将讨论限制于任何特定光源，然而可以对已知光谱的任何光源进行分析。
可以与可见响应光谱相关联地计算类似的剂量
Dvis＝∫L(λ)T(λ)V(λ)dλ (16)
其中V表示归一化的可见响应光谱。
诸如纳米粒子陷波滤光片的光学滤光片的效果是减小剂量，如通过求利用滤光片计算的剂量与没有滤光片的剂量的比率所描述的那样，例如
Figure BDA0002424619070000331
例如，剂量的“衰减”可写作，
Figure BDA0002424619070000332
还可定义将在约590nm的光的阻挡与可见响应光谱的阻挡进行比较的FOM
Figure BDA0002424619070000333
其表示在约590nm的光的衰减与在可见光谱上的光的衰减的比率，其中FOM的值＞1可能是期望的。使用上述方法来估计在约590nm的可见响应，当使用较小的半高全宽值时，比较变得更加严格。例如，当在估计中使用的高斯分布R(λ)具有50nm的半高全宽时，描述了比在估计包括具有60nm的半高全宽的R(λ)时更加特定的滤光片。
图29描绘了用于减轻与畏光反应相关联的症状的方法2900。方法2900包括接收2902光并衰减第一波长2904以及可选地衰减第二波长2906。随后，第一波长的衰减可以干扰关于图27描述的双稳态色素周期2908。在一个实施例中，第一波长可以由双稳态色素的活性吸收光谱或非活性吸收光谱的最大值确定。在另一实施例中，第一波长可由关于图28描述的黑视素的活性吸收光谱2802的最大值或非活性吸收光谱2804的最大值确定。在又一实施例中，第一波长可为480nm。在又一实施例中，第一波长可为590nm。
衰减波长应该被理解为意味着与可见光谱的其它部分相比优先衰减该波长或包括该波长的范围。例如，衰减590nm波长可包括透射比可见光谱中的其它光波长更少的在或约590nm波长的光。在另一示例中，衰减590nm波长可包括阻挡在或约590nm波长的基本上所有的光并且透射可见光谱中的其它光。
衰减第二波长2906可包括衰减与被衰减的第一波长不同的第二波长的一部分。在一个实施例中，第二波长可以通过双稳态色素的活性吸收光谱或非活性吸收光谱的最大值确定。在另一实施例中，第一波长可以通过关于图28描述的黑视素的活性吸收光谱2802的最大值或黑视素的非活性吸收光谱2804的最大值来确定。在又一实施例中，第一波长可为480nm。在又一实施例中，第一波长可为590nm。
衰减第一波长2904以及可选地衰减第二波长2906可以干扰双稳态色素周期。衰减第一波长2904可以抑制双稳态色素从第一同种型到第二同种型的异构化。第一同种型可以是活性同种型或非活性同种型。衰减第二波长2906可以抑制双稳态色素从第二同种型回到第一同种型的异构化。
可以通过任何上述工艺制造和/或调谐能够衰减在590nm或约590nm波长的光的光学滤光片，使得低通滤光片、高通滤光片或光学陷波滤光片优先衰减590nm的光。滤光片可包括介电多层、嵌入的纳米粒子涂层、滤色片、染色剂、谐振导模滤光片、皱褶滤光片和它们的任意组合。滤光片还可包括嵌入的纳米粒子涂层，诸如金属纳米粒子、介电纳米粒子、半导体纳米粒子、量子点、磁性纳米粒子或在核中具有核材料并具有用作壳的壳材料的核-壳粒子。
由于本公开的滤光片滤除可见光谱的某些颜色，因此当通过滤光片观察时可能存在彩色的外观。量化这种彩色的标准方法是使用CIE色度图，通常参考1931标准观察仪，但是可以使用CIE颜色空间的其它版本(诸如1964 10°色度坐标，或基于Stiles&Burch数据的坐标等，其产生基本上类似的结果)，其中两个色度坐标‘x’和‘y’映射到人类颜色感知。CIE色度图上存在被称为无色点(其中x＝y＝1/3)的点，其中感知的颜色是白色(或灰色，取决于透射亮度或辉度，水平Y)。理想地，用于观察的光学滤光片将具有色度坐标x＝y＝1/3。
色度坐标的计算通过颜色匹配函数(CMF)来完成，该函数基于对不同光波长的生理响应。再次，CMF通常是指1931 2°数据，但是可以使用其它CMF(诸如1964 10°颜色匹配函数，或者基于Stiles&Burch数据的CMF)，其产生基本上类似的结果。以下函数可以用作输入光谱的加权因子：
Figure BDA0002424619070000351
Figure BDA0002424619070000352
Figure BDA0002424619070000353
其中X、Y和Z被称为三色刺激值，L是光谱(在强度、功率、光子/秒等方面)，T是位于光源与人眼之间的滤光片的光谱透射，并且
Figure BDA0002424619070000354
和
Figure BDA0002424619070000355
是颜色匹配函数。1931 CMF被绘制在图30中。L可以是标准发光体，诸如用于日光的D50或D65，或者表示特定人工光源的光谱，诸如白炽灯(A)、荧光灯(系列F)、LED(系列L)等，但是，不失去普遍性，可以假定L＝1(例如，发光体E)，尽管可以使用任何有效的函数L。
随后可以由三色刺激值计算色度坐标：
Figure BDA0002424619070000356
Figure BDA0002424619070000357
z＝1-x-y
其中仅x和y是必要的。
作为示例，图31示出了根据本公开的480nm陷波滤光片，以及乘积
Figure BDA0002424619070000358
和
Figure BDA0002424619070000359
其表示通过滤光片的存在而修改的颜色匹配函数。该滤光片的三色刺激值为X＝94.8，Y＝92.4和Z＝58.4，其相应的色度坐标x＝0.386和y＝0.376。基于色度图，这映射到黄色，意味着滤光片将用黄色色调修改正常的色觉。
通过在590nm附近的波长处添加第二陷波，可将滤光片的色度坐标朝向消色点调整，并且因此引起滤光片呈现灰色。一个这样的实施例在图32中示出，其中480nm和590nm的陷波近似为高斯函数(中心波长分别为480nm和590nm；半高全宽为31nm和50nm；陷波深度为.625和0.41；以及在可见光谱上总体10％的均匀减小，以表示浅灰色染色剂，这减小了总体透射率，但不影响色度坐标)。
480nm陷波单独具有三色刺激值X＝91.8、Y＝89.9和Z＝68.5，其中色度坐标x＝0.367和y＝0.359，再次，产生黄色色调。590nm陷波的添加将三色刺激值几乎均衡在X＝68.1、Y＝68.4和Z＝68.2，色度坐标x＝0.3327和y＝0.3341，几乎实现了消色差状况。
基于调整两个陷波的宽度、深度、形状和位置，许多其它组合是可行的。例如，由于已知阻挡480nm和590nm波长附近的光会降低光敏感性和偏头痛，因此一种滤光片设计过程是首先设计治疗性480nm陷波(即，如本公开所教导的，设计为在黑视素动作电位光谱Rmalen或波长范围上实现一定量的阻挡，或者实现特定FOM)，随后在约590nm添加第二陷波以实现期望的消色差状况。再次，使用在中心在480nm的半高全宽52nm和深度0.625的简化高斯陷波滤光片，中心在584nm、51nm宽度和0.57深度的颜色平衡陷波可以用于实现色度坐标x＝0.3332和y＝0.338。
在另一实施例中，在约587nm、宽度67nm和深度0.47处的颜色平衡陷波可用于实现x＝0.3323和y＝0.3340。可以设想其它滤光片设计过程，诸如首先设计590nm治疗性陷波(即，如本发明所教导的，被设计为实现在R590响应函数或波长范围上的一定量的阻挡，或者实现特定FOM)和具有在约480nm处的第二陷波的颜色平衡；在480nm和590nm两者处设计陷波，并调整宽度和深度以同时接近期望的消色差状况，并实现在Rmelan和R590响应函数两者上的一定量的累积光阻挡，或将这些区域以内和以外的阻挡考虑在内的特定FOM。
如本文所使用的，术语“近似”、“大约”、“附近”和“基本上”表示接近所述量的量，其仍执行期望功能或实现期望结果。例如，术语“近似”、“大约”和“基本上”可以指在所述量的小于10％内、小于5％内、小于1％内、小于0.1％内和小于0.01％内的量。
应该注意的是，尽管已经结合上述实施例描述了本发明，但是这些描述不是旨在将本发明的范围限制为所阐述的特定形式，相反，这些描述旨在覆盖可包括在本发明的范围内的这种替代、修改和等同物。上述实施例的任何要素可以与上述实施例的任何其它要素组合。例如，任何上述制造方法或光衰减方法可与所述的滤光片和相关联的波长组合。因此，本发明的范围完全包括对于本领域技术人员来说显而易见的其它实施例，并且本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (28)

1.一种用于通过控制相对于400nm至700nm的可见光谱范围的对于视网膜中的黑视素神经节细胞的光暴露来降低包括偏头痛的畏光反应的频率和/或严重性的设备，所述设备包括：
光学滤光片，被构造为具有：
在约454nm与约506nm之间的波长上平均的、小于量Tmelan的光透射比例；
在小于约454nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis1的光透射比例；以及
在大于约506nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis2的光透射比例；
其中，包括所述光透射比例的比率被定义为品质因数(FOM)，所述品质因数由下式确定：
Figure FDA0002424619060000011
Figure FDA0002424619060000012
其中，所述光学滤光片的品质因数至少为1.6。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学滤光片还包括：
基板；
第一层，设置在所述基板上，第一层包括高折射率材料；以及
第二层，邻近第一层设置，第二层包括低折射率材料。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述滤光片包括介电多层、嵌入的纳米粒子涂层、谐振导模滤光片或皱褶滤光片。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述滤光片包括滤色片或染色剂中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数至少为1.8。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数至少为2.0。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数至少为2.5。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数至少为3.0。
9.一种用于通过控制相对于400nm至700nm的可见光谱范围的对于视网膜中的细胞的光暴露来降低包括偏头痛的畏光反应的频率和/或严重性的设备，所述设备包括：
光学滤光片，被构造为具有：
在约565nm与约615nm之间的波长上平均的、小于量Trec,590的光透射比例；
在小于约565nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis1的光透射比例；以及
在大于约615nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis2的光透射比例；
其中，包括所述光透射比例的比率被定义为品质因数(FOM)，所述品质因数由下式确定：
Figure FDA0002424619060000021
Figure FDA0002424619060000022
其中，所述光学滤光片的品质因数至少为1.3。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述光学滤光片被构造为透射在565nm与615nm之间的波长上平均的光的约45％以及在小于565nm和大于615nm的可见光谱内的波长上平均的光的约60％。
11.根据权利要求9所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数大于约1.5、大于约1.8、大于约2.75、大于约3或大于约3.3。
12.根据权利要求9所述的设备，其中，所述光学滤光片包括介电多层、嵌入的纳米粒子涂层、滤色片、染色剂、谐振导模滤光片、皱褶滤光片或它们的任意组合。
13.一种用于通过控制相对于400nm至700nm的可见光谱范围的视网膜中的细胞的光暴露来降低包括偏头痛的畏光反应的频率和/或严重性的设备，所述设备包括：
光学滤光片，被构造为具有：
在约454nm与约506nm之间的波长上平均的、小于量Tmelan的光透射比例；
在约565nm与约615nm之间的波长上平均的、小于量Trec,590的光透射比例；
在小于约454nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis1的光透射比例；
在大于约506nm并小于约565的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis2的光透射比例；以及
在大于约615nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis2的光透射比例，
其中，包括所述光透射比例的比率被定义为品质因数(FOM)，所述品质因数由下式确定：
Figure FDA0002424619060000031
Figure FDA0002424619060000032
其中，所述光学滤光片的品质因数至少为1.3。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数大于约1.5、大于约1.8、大于约2.75、大于约3或大于约3.3。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述光学滤光片包括介电多层、嵌入的纳米粒子涂层、滤色片、染色剂、谐振导模滤光片、皱褶滤光片或它们的任意组合。
16.一种用于通过控制相对于400nm至700nm的可见光谱范围的视网膜中的细胞的光暴露来降低包括偏头痛的畏光反应的频率和/或严重性的治疗方法，所述方法包括：
确定触发患者的畏光反应的一个或多个光波长范围，所述光波长范围选自由约454nm到约506nm、约565nm到约615nm、约595nm到约645nm组成的组，
提供具有光学滤光片的设备，该光学滤光片被构造为透射在确定的光波长范围内的第一光量(Drec)和在其余可见光谱范围上的第二光量(Dvis)，其中，所述光学滤光片具有由下式定义的品质因数(FOM)：
Figure FDA0002424619060000041
其中Drec(T＝1)是在没有光学滤光片的情况下在确定的波长范围上的光，Dvis(T＝1)是在没有光学滤光片的情况下在其余可见光谱上的光，其中，所述光学滤光片的品质因数至少为1.3；以及
使用所述设备控制视网膜中的细胞的光暴露。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，提供所述设备包括将所述光学滤光片应用于一副眼镜的一个或多个镜片。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，使用所述设备来控制光暴露包括在患者身上佩戴所述设备。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，提供所述设备包括将所述光学滤光片应用于一个或多个窗户、计算机屏幕或灯泡。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光学滤光片具有至少为1.6的品质因数。
21.一种用于通过控制相对于400nm至700nm的可见光谱范围的视网膜中的细胞的光暴露来降低包括偏头痛的畏光反应的频率和/或严重性的设备，所述设备包括：
光学滤光片，被构造为具有：
在约454nm与约506nm之间的波长上平均的、小于量Tmelan的光透射比例；
在约565nm与约615nm之间的波长上平均的、小于量Trec,590的光透射比例；
在小于约454nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis1的光透射比例；
在大于约506nm并小于约565的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis2的光透射比例；以及
在大于约615nm的可见光谱内的波长上平均的、值大于量Tvis2的光透射比例，
其中，包括所述光透射比例的比率被定义为品质因数(FOM)，所述品质因数由下式确定：
Figure FDA0002424619060000051
Figure FDA0002424619060000052
其中，FOM1至少为1.3并且FOM2至少为1.1，以及
其中，所述光学滤光片的色度坐标位于x＝.33±0.02和y＝0.33±0.02的范围内。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的色度坐标为x＝.386和y＝0.376。
23.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的色度坐标为x＝.3327和y＝0.3341。
24.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的色度坐标为x＝.3332和y＝0.338。
25.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的色度坐标为x＝.3323和y＝0.3340。
26.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数FOM1为至少1.4并且品质因数FOM2为至少1.1。
27.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数FOM1为至少1.5并且品质因数FOM2为至少1.2。
28.根据权利要求21所述的设备，其中，所述光学滤光片的品质因数FOM1为至少1.6并且品质因数FOM2为至少1.2。
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