JP2023057333A - 手術顕微鏡用光学素子およびその製造方法、医療用光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】防曇性、抗菌性、オートクレーブ処理に対する耐久性を併せ持つ手術顕微鏡用光学素子を提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に設けられた反射防止膜と、前記反射防止膜上に設けられたアクリルポリマーを含有する防汚コート層からなる手術顕微鏡用光学素子であって、前記防汚コート層表面の末端炭素のＣ－Ｈ結合が、燃焼化学気相蒸着法によりＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換されている手術顕微鏡用光学素子。反射防止膜上にアクリル基を有するアルコキシシランを含む溶液を塗布して防汚コート層を形成し、シラン系ガスを用いた燃焼化学気相蒸着法により前記防汚コート層表面の末端炭素のＣ－Ｈ結合をＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換する手術顕微鏡用光学素子の製造方法。【選択図】図４
Description
本発明は、手術顕微鏡用光学素子およびその製造方法、医療用光学機器に係り、特に、長期間に亘って高い防曇性能、抗菌性能およびオートクレーブ処理に対する耐久性を維持することができる手術顕微鏡用光学素子および医療用光学機器に関する。
医療用光学機器、特に手術用顕微鏡システム（ＯＭＳ：operating microscope system）においては、眼の手術に用いられる接眼レンズは患者との距離が近くなるため、呼気により、レンズが曇り、手術を中断せざるを得ないという課題、また、レンズの曇りを解消するために表面に親水性の膜を設けた場合は菌が付着しやすいという課題があった。
このような課題に対して、ガラス基板に反射防止膜を有し、反射防止膜上に、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含有するアクリルポリマーからなる防汚コート層を積層してなる光学素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、防汚コート層を親水性とすることで良好な防曇性を付与することができ、また、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含ませることで、防曇性が低下することなく、抗菌性能を向上させることができる。
しかしながら、医療機器用途であるため、１３０℃以上、０．３２気圧以上、１０分以上のオートクレーブによる滅菌処理が必要とされており、特許文献１に記載の光学素子では、有機物からなる防汚コート層が分解してしまい、耐久性に問題があった。
また、親水性を有する防汚コート層を備える光学素子であって、高温高圧処理後の光学素子表面を水拭きする工程を有する光学素子表面の防曇性維持方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、この方法では、高温高圧のオートクレーブ処理の度に、水拭き工程や、防汚コート層の再コーティング工程などを要し、工数が煩雑であるという問題があった。
また、シラン系ガスをフレームバーナーで燃焼させてナノレベルの酸化ケイ素微粒子を生成し、基材表面に付着させて表面にＳｉ－ＯＨ結合を生成し、防曇性を付与する、燃焼化学気相蒸着（ＣＣＶＤ）による技術が知られている。
しかしながら、無機物である基板表面にはＳｉ－ＯＨが密着せず、容易に脱落して防曇性が失われるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、オートクレーブ処理にも耐え、長期間に亘って高い防曇性能、抗菌性能を維持することができる手術顕微鏡用光学素子および医療用光学機器を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するものであり、請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板上に設けられた反射防止膜と、前記反射防止膜上に設けられたアクリルポリマーを含有する防汚コート層からなる手術顕微鏡用光学素子であって、前記防汚コート層表面の末端炭素のＣ－Ｈ結合が、シラン系ガスの燃焼化学気相蒸着法によりＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換されていることを特徴とする手術顕微鏡用光学素子である。
本発明の手術顕微鏡用光学素子によれば、反射防止膜上に積層される防汚コート層にアクリルポリマーを用いることで、防汚コート層を親水性とすることができ、良好な防曇性を付与することができる。また、防汚コート層最表面側のアクリルポリマー由来の末端炭素のＣ－Ｈ結合がＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換されているので、高温・高圧のオートクレーブ処理によっても分解されず、耐久性が向上している。
請求項２に記載の発明は、前記防汚コート層に、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含有することを特徴とする手術顕微鏡用光学素子である。
本発明の手術顕微鏡用光学素子によれば、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含ませることで、防曇性が低下することなく、抗菌性能を向上させることができる。
請求項３に記載の発明は、前記アルコール類がフェノキシエタノールである請求項２に記載の手術顕微鏡用光学素子である。
請求項４に記載の発明は、前記フェノキシエタノールの含有量が１重量％以上５重量％以下である請求項３に記載の手術顕微鏡用光学素子である。
この態様によれば、フェノキシエタノールの含有量を１重量％以上５重量％以下とすることで、光学素子の光学特性に影響を与えることなく、良好な抗菌性能を付与することができる。
請求項５に記載の発明は、前記反射防止膜は、前記基板側から、五酸化二タンタルまたは二酸化ハフニウムからなる第１の高屈折率層と、酸化ケイ素からなる第１の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第２の高屈折率層と、を積層してなることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子である。
請求項６に記載の発明は、前記反射防止膜は、前記第２の高屈折率層上に、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第３の高屈折率層と、を積層してなる請求項５に記載の手術顕微鏡用光学素子である。
この態様は、反射防止膜を規定したものであり、上記の構成の反射防止膜とすることで、波長４２０ｎｍから７５０ｎｍの光に対して、低い反射率とすることができる。
請求項７に記載の発明は、前記基板が、ランタン系ガラス、または、合成石英ガラスであることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子である。
請求項８に記載の発明は、前記防汚コート層の膜厚が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子である。
この態様によれば、防汚コート層の膜厚を上記範囲とすることで、光学素子の光学特性に影響を与えずに防汚コート層を積層することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の手術顕微鏡用光学素子の製造方法であって、 前記基板上に前記反射防止膜を形成し、前記反射防止膜上にアクリル基を有するアルコキシシランを含む溶液を塗布して防汚コート層を形成し、シラン系ガスを用いた燃焼化学気相蒸着法により前記防汚コート層表面の末端炭素のＣ－Ｈ結合をＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換することを特徴とする手術顕微鏡用光学素子の製造方法である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１～８のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子を備える医療用光学機器である。
上記記載の手術顕微鏡用光学素子は、良好な防曇性、抗菌性およびオートクレーブ処理への耐久性を有するので、医療用光学機器に好適に用いることができる。
本発明の光学素子によれば、表面にアクリルポリマーからなる防汚コート層を積層し、この表面側末端の炭素のＣ－Ｈ結合をＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換することで、防曇性、抗菌性およびオートクレーブ処理への耐久性を両立することができる。また、この光学素子は手術中に曇ることを防止でき、また、抗菌効果も有するので医療用手術装置に好適に用いることができる。
以下、添付図面に従って本発明に係る手術顕微鏡用光学素子および医療用光学機器について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子の積層状態を示す説明図である。第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１は、基板２に、反射防止膜３として、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる第１の高屈折率層４と、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる第１の低屈折率層５と、五酸化二タンタルからなる第２の高屈折率層４と、を積層し、その上に光学特性に影響を与えない程度の厚さの防汚コート層６を積層することにより形成されている。
図１は、第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子の積層状態を示す説明図である。第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１は、基板２に、反射防止膜３として、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる第１の高屈折率層４と、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる第１の低屈折率層５と、五酸化二タンタルからなる第２の高屈折率層４と、を積層し、その上に光学特性に影響を与えない程度の厚さの防汚コート層６を積層することにより形成されている。
基板２には、手術顕微鏡用光学素子として通常用いられるものが選択可能であり、ランタン系ガラスＬＡＨ５３や、合成石英ガラスが材料として用いられる。
高屈折率層４および低屈折率層５はこれらのみに限定されず、相互に屈折率の差異を有すればよく、例えば、他に選択可能な物質として、高屈折率層４としては五酸化二タンタルの代わりに、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を積層してもよい。
基板２への反射防止膜３の成膜は、第１の高屈折率層４、第１の低屈折率層５、および、第２の高屈折率層４の各層を、イオンアシスト法、真空蒸着法、スパッタリング法により成膜することで行うことができ、いずれの成膜方法を用いることができる。
反射防止膜３上への防汚コート層６の形成は、反射防止膜３表面に、アクリル基を有するアルコキシシランの溶液を塗布（１液塗布）し、続いて加水分解反応によって行う。ここで、本発明で言う「アクリル基を有するアルコキシシラン」とは、シラン（ＳｉＨ４）のＨの１つが「Ｓｉ－Ｏ－アクリル基」に置換、または「Ｓｉ－Ｏ－（アクリル基を有する炭素鎖）」に置換されたものである。シランにおける残りの１～３つのＨは、アルコキシル基（ＲＯ－）で置換されたものである。
アクリル基またはアクリル基を有する炭素鎖がＯを介してＳｉに結合し、Ｓｉの残りの１～３つの結合がアルコキシル基で置換されたモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシランがあり、この中でも、アクリル基以外の３つがアルコキシル基で置換されたアクリル基１置換＋トリアルコキシシランであると、反射防止膜に対してＳｉ－Ｏのネットワークが多数形成され、結合が強固となり、好ましい。またはこれらの混合物を用いてもよい。
アルコキシル基のＲとしては、メチル、エチル、プロピル等、公知の物を使用することができる。アクリル基を有するアルコキシシランの溶液中の濃度は、０．１～５．０％が好ましい。溶媒は、メタノール、エタノール等を使用することができる。
この防汚コート層塗布処理により、アルコキシル基が脱離して水酸基となり、かつ反射防止膜表面に結合し、「（反射防止膜－Ｏ）３－Ｓｉ－Ｏ－アクリル基（またはアクリル基を有する炭素鎖）」というように、図３に示すように反射防止膜と防汚コート層との間にシロキサン結合が生じ、高屈折率層４の表面にＯを介してＳｉが結合した構造が生成する。
アクリル基を有するアルコキシシランの調製は、ケイ素化合物とアクリルポリマーを用いた従来技術であるので説明を省略するが、アクリル基を有するアルコキシシランの塗布後は、図３に示すように、Ｓｉ－Ｏ－の上方にアクリルポリマー由来の有機基（炭素鎖）が結合した構造が完成する。なお、図３において楕円の図形で示す箇所はアクリルポリマー由来の任意の炭素鎖を省略したものであり、反射防止膜に対して、例えば、「－Ｓｉ－Ｏ－ＣＨ２－・・・－ＣＨ３」のような構造を取る。この炭素鎖は炭素数が数百～数千程度までの炭素鎖であると好ましく、この炭素鎖のＣ－Ｃ単結合に代えて任意の箇所で二重結合や三重結合を含んでいてもよく、また、炭素鎖には任意の箇所でＨに代えてＯＨ基が結合していてもよい。炭素鎖は直鎖のみならず分岐していてもよい。最表面側の末端の－ＣＨｎにおいてはｎは１～３の整数を取り、末端が単結合、二重結合、三重結合である場合の－ＣＨ３、＝ＣＨ２、≡ＣＨを示す。これらの他、１個～全部のＨをＯＨに置換した－ＣＨａ（ＯＨ）ｂ（ここでａ＋ｂ＝３）、＝ＣＨｃ（ＯＨ）ｄ（ここでｃ＋ｄ＝２）、≡ＣＯＨも可能である。
本発明においては、１置換のアクリル基を有するアルコキシシランに代えて、１置換の、ベタイン構造、多価アルコール構造、アミド構造、ノニオン構造を有するアルコキシシランを用いることもできる。Ｓｉの１つの結合にこれらの構造を有し、残りの１～３つの結合にアルコキシル基を有するアルコキシシランを用いた場合も、これまで説明してきたアクリル基の場合と同様に、Ｓｉ側末端が反射防止膜にシロキサン結合を形成し、防汚コート層再表面側の末端のＣ－ＨやＣ－ＯＨに対して、後述する燃焼化学気相蒸着法が行われる。
アクリル基を有するアルコキシシランを調製するにあたり用いられる原料のアクリルポリマーとしては、水溶性のアクリルポリマー、非水溶性のアクリルポリマーのいずれも用いることができ、炭素数１０以下の直鎖もしくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸またはメタクリル酸のエステルを成分とする重合体などが挙げられる。具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル類のアクリルポリマーを用いることができる。アクリルポリマーは、１種類を単独で用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。
防汚コート層６を、アクリル基を有するアルコキシシランを用いて形成することで、防汚コート層６に親水性を付与することができる。防汚コート層６を親水性とすることで、防汚コート層６に付着した水滴が表面で濡れ広がるため、手術顕微鏡用光学素子１が曇ることを防止することができる。親水性を示す指標としては、接触角を用いることができ、接触角は１０°以下とすることが好ましい。防汚コート層６の物理膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍとすることが好ましい。
防汚コート層６を形成する際には、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含むアクリル基を有するアルコキシシランを用いて形成を行うと、抗菌性が向上して好ましい。
アルコール類としては、フェノキシエタノールを用いることができる。エステル類としては、パラオキシ安息香酸エステルを用いることができ、具体的には、メチルパラベン、エチルパラベン、プロピルパラベン、イソプロピルパラベン、ブチルパラベン、イソブチルパラベン、ベンジルパラベンなどが挙げられる。なかでも、フェノキシエタノールを用いることが好ましい。また、アルコール類およびエステル類の含有量は、アクリル基を有するアルコキシシランの重量に対して、１重量％以上５重量％以下とすることが好ましい。
溶液を塗布する方法としては、スピンコート法により行うことができ、例えば、１５００ｒｐｍで２０秒間の塗布を２回行うことで塗布することができる。また、乾燥は、常温で乾燥してもよく、８５℃で１時間加熱乾燥してもよい。図３において、符号６が防汚コート層に相当する。
続いて、防汚コート層６の最表面側末端のＣ－Ｈ結合（またはＣ－ＯＨ結合）に燃焼化学気相蒸着（以下、ＣＣＶＤと略称する場合がある）処理を行う。モノシラン、ジシラン等のシラン系ガスと、炭化水素ガス、酸素とを供給し、フレームバーナーによる酸化炎を介し、被塗布物の表面にナノレベルの酸化ケイ素粒子を膜に近い密集密度で付着させて表面を改質する。このＣＣＶＤ処理により、図４に示すように、末端－Ｃ－Ｈ（または－ＣＯＨ）の結合が、－Ｃ－［ＯＳｉ（ＯＨ）３］ｎとなる（ｎ＝１～３）。
ＣＣＶＤ処理の条件は、上記のガス混合物に対して１０００℃以上、数秒程度保持するものである。
有機基の末端がＣ－Ｈｎであると、例えば１３２℃、０．３２ＭＰａ、１０分といったオートクレーブ処理によって炭素鎖が分解されるが、この結合が、Ｃ－［ＯＳｉ（ＯＨ）３］ｎであると、分解せずに、耐久性が向上することが明らかとなった。
手術顕微鏡用光学素子１の層構成の具体例としては、例えば、以下の表１に示す組成、物理膜厚とすることができる。
＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態の手術顕微鏡用光学素子の積層状態を示す説明図である。手術顕微鏡用光学素子１１は、基板１２に、反射防止膜１３として、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる第１の高屈折率層１４と、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる第１の低屈折率層１５と、五酸化二タンタルからなる第２の高屈折率層１４と、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層１５と、五酸化二タンタルからなる第３の高屈折率層１４と、を積層し、その上に光学特性に影響を与えない程度の厚さの防汚コート層１６を積層することにより形成されている。すなわち、第２実施形態の手術顕微鏡用光学素子１１は、反射防止膜１３に、５層を有する点が、第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１と異なっている。なお、第１実施形態と同様に、五酸化二タンタルの代わりに、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を積層してもよい。
図２は、第２実施形態の手術顕微鏡用光学素子の積層状態を示す説明図である。手術顕微鏡用光学素子１１は、基板１２に、反射防止膜１３として、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる第１の高屈折率層１４と、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる第１の低屈折率層１５と、五酸化二タンタルからなる第２の高屈折率層１４と、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層１５と、五酸化二タンタルからなる第３の高屈折率層１４と、を積層し、その上に光学特性に影響を与えない程度の厚さの防汚コート層１６を積層することにより形成されている。すなわち、第２実施形態の手術顕微鏡用光学素子１１は、反射防止膜１３に、５層を有する点が、第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１と異なっている。なお、第１実施形態と同様に、五酸化二タンタルの代わりに、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を積層してもよい。
基板１２としては、第１実施形態同様、ランタン系ガラスＬＡＨ５３や、合成石英ガラスを材料として用いることができる。
反射防止膜１３の成膜方法、防汚コート層１６に用いられる材料、形成方法は、第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１と同様の方法、材料により行うことができるので、その説明を省略する。
手術顕微鏡用光学素子１１の層構成の具体例としては、例えば、以下の表２に示す組成、物理膜厚とすることができる。
なお、第１実施形態においては、反射防止膜として、高屈折率層４と低屈折率層５を交互に３層積層した実施形態を、第２実施形態においては、高屈折率層１４と低屈折率層１５を交互に５層積層した実施形態を示したが、本発明はこれらのみに限定されず、反射防止膜の最下層と最上層が高屈折率層であれば、高屈折率層と低屈折率層の積層数は特に限定されない。
＜医療用光学機器＞
上記の光学素子を有する医療用光学機器の一例として、手術用顕微鏡に用いられる術者用顕微鏡について説明する。図５は、術者用顕微鏡の外観構成の一例を示す概略図である。上記の光学素子は、術者用顕微鏡の前置レンズに好適に用いることができる。
上記の光学素子を有する医療用光学機器の一例として、手術用顕微鏡に用いられる術者用顕微鏡について説明する。図５は、術者用顕微鏡の外観構成の一例を示す概略図である。上記の光学素子は、術者用顕微鏡の前置レンズに好適に用いることができる。
手術用顕微鏡５０は、図示しない支柱、アームに懸架された術者用顕微鏡５６を備え、術者は、フットスイッチ（図示せず）を足で操作することで、術者用顕微鏡５６を３次元的に移動させる。
術者用顕微鏡５６の鏡筒部６０には、各種の光学系や駆動系が収納されている。鏡筒部６０の上部には、インバータ部６２が設けられている。インバータ部６２は、倒像を正立像に変換する光学ユニットである。インバータ部６２の上部には、接眼部６１が設けられている。接眼部６１には、接眼レンズが設けられており、また、鏡筒部６０の下端には、対物レンズ６５が設けられている。
術者用顕微鏡５６には、保持アーム６４の上端部が連結されている。保持アーム６４の下端部には、前置レンズ６３が保持されている。前置レンズ６３は、照明光を集束させて被手術眼Ｅの眼内を照明する。前置レンズ６３としては、異なる屈折力（例えば、４０Ｄ、８０Ｄ、１２０Ｄなど）を有する複数個のレンズが用意されており、これらが択一的に保持アーム６４に装着される。
保持アーム６４の上端部は、上下方向に回動可能に枢接されている。それにより、前置レンズ６３は、被手術眼Ｅと対物レンズ６５との間の位置に挿脱可能とされる。前置レンズが挿入される位置（使用位置）は、対物レンズ６５の光軸上の位置であり、かつ、対物レンズ６５の前側焦点位置と被手術眼Ｅとの間の位置である。図５は、前置レンズ６３が、被手術眼Ｅと対物レンズ６５との間の使用位置に配置された状態を示している。
前置レンズ６３は、その周囲を取り囲むように形成された保持板６６により保持され、枢軸６７を介してアーム部６８に接続され、枢軸６７を中心に回動可能とされている。
また、術者用顕微鏡５６は、昇降アーム７１を有し、術者用顕微鏡５６の本体部５６ａ、および、保持アーム６４および前置レンズ６３を収納する収納部７４が接続されている。昇降アーム７１を上下方向に移動させることで、前置レンズ６３も一体的に移動される。収納部７４は、昇降アーム７１に対して着脱可能に形成されている。これは、前置レンズ６３や保持アーム６４を滅菌する際などに術者用顕微鏡５６から取り外すためである。
前置レンズ６３は、対物レンズ６５を経由した照明光を集束させて眼内に導くように作用する。被手術眼Ｅの目に前置レンズ６３を当て、被手術眼Ｅの眼内（網膜、硝子体など）を観察する際に用いられる。
前置レンズ６３は、被手術眼Ｅから数ｍｍの位置に配置され、手術が行われる。したがって、被手術者の呼気により、前置レンズ６３が曇り、手術を中断しなければならないことが懸念されるが、本発明の光学素子を前置レンズに用いることで、前置レンズの曇りを防止することができる。また、良好な抗菌性能を有し、また、手術後は、繰り返しの高温、高圧のオートクレーブ処理に対しても防汚コート層が分解せず耐久性を有するので、医療用光学機器として長期間好適に用いることができる。
以下に実施例を挙げ、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下の実施例の構成に限定されるものではなく、本発明は、明細書全体の開示に基いてサポートされる。
［実施例１、比較例１］
光学素子として、図１に示す第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１（３層の反射防止膜を有する）を用いた。反射防止層３上に、防汚コート層６として、Ｓｉのうち１置換にアクリル基を有するトリメトキシシランをウエットコートさせた。コート後、単分子層とするために純水でリンスを行い、余分な分子を除去した。これを乾燥後、水洗したものを、比較例１とした。また、同様にして作製したものに対して、シラン系ガスによるＣＣＶＤ処理を行い、末端Ｃ－Ｈ結合の処理を行ったものを実施例１とした。
光学素子として、図１に示す第１実施形態の手術顕微鏡用光学素子１（３層の反射防止膜を有する）を用いた。反射防止層３上に、防汚コート層６として、Ｓｉのうち１置換にアクリル基を有するトリメトキシシランをウエットコートさせた。コート後、単分子層とするために純水でリンスを行い、余分な分子を除去した。これを乾燥後、水洗したものを、比較例１とした。また、同様にして作製したものに対して、シラン系ガスによるＣＣＶＤ処理を行い、末端Ｃ－Ｈ結合の処理を行ったものを実施例１とした。
［実施例２、比較例２］
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換にベタイン構造を持つトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例２および比較例２の光学素子を作製した。
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換にベタイン構造を持つトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例２および比較例２の光学素子を作製した。
［実施例３、比較例３］
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換に多価アルコール構造を持つトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例３および比較例３の光学素子を作製した。
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換に多価アルコール構造を持つトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例３および比較例３の光学素子を作製した。
［実施例４、比較例４］
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換にアミド構造をもつトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例４および比較例４の光学素子を作製した。
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換にアミド構造をもつトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例４および比較例４の光学素子を作製した。
［実施例５、比較例５］
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換にノニオン構造を持つトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例５および比較例５の光学素子を作製した。
実施例１、比較例１においてＳｉのうち１置換にノニオン構造を持つトリメトキシシランを使用した以外は同様にして、実施例５および比較例５の光学素子を作製した。
［評価方法］
各実施例および比較例の手術顕微鏡用光学素子にオートクレーブ処理を行う前後の複数の段階で防曇性を確認することによって、オートクレーブ処理への耐久性の評価を行った。防曇性の評価は、光学素子表面に対して室温２５±２℃、湿度４０±１０ＲＨ％の条件で呼気試験を行い、目視で確認して曇りが直ちに消失して防曇性が良好なものを〇、防曇性にムラがあるものを△、素子全面で曇りが取れず防曇性が無いものを×とした。オートクレーブ処理は、１回あたり１３２℃、０．３２ＭＰａ、１０分間とした。
各実施例および比較例の手術顕微鏡用光学素子にオートクレーブ処理を行う前後の複数の段階で防曇性を確認することによって、オートクレーブ処理への耐久性の評価を行った。防曇性の評価は、光学素子表面に対して室温２５±２℃、湿度４０±１０ＲＨ％の条件で呼気試験を行い、目視で確認して曇りが直ちに消失して防曇性が良好なものを〇、防曇性にムラがあるものを△、素子全面で曇りが取れず防曇性が無いものを×とした。オートクレーブ処理は、１回あたり１３２℃、０．３２ＭＰａ、１０分間とした。
まず、比較例についての評価を表３に示す。表３において、「ＣＬ（１）前」は、コートを単分子にするための純水リンスを行う前を意味し、「ＣＬ（１）後」は、リンス後を意味する。「ＣＬ（２）前」は、純水を含浸させたワイパーにて１回手拭きを行う前を意味し、「ＣＬ（２）後」は、手拭き後を意味する。
表３に示すように、比較例４はコートを単分子にするための純水リンス前は防曇性が劣っていたものの、リンス後は防曇性が向上し、比較例１～５のいずれも防曇性が〇であった。しかしながら、１回のオートクレーブ処理後は、防曇性が低下し、ワイパーにて手拭きを行っても防曇性は回復しなかった。続いて、実施例についての評価を表４に示す。
表４に示すように、本発明の実施例１～５では、オートクレーブ処理を１０回経た後でも防曇性が維持されており、さらにワイパーでの手拭きを行っても防曇性が維持されていることが分かった。
以上より、実施例の光学素子によれば、オートクレーブ処理に対して耐久性を有し、防曇性を維持する光学素子とすることができた。また、防汚コート層に抗菌成分を配合すれば、抗菌性能も併せ持つことができる。
１、１１…光学素子、２、１２…基板、３、１３…反射防止膜、４、１４…高屈折率層、５、１５…低屈折率層、６、１６…防汚コート層、５０…手術用顕微鏡、５６…術者用顕微鏡、５６ａ…本体部、６０…鏡筒部、６１…接眼部、６２…インバータ部、６３…前置レンズ、６４…保持アーム、６５…対物レンズ、６６…保持板、６７…枢軸、６８…アーム部、７１…昇降アーム、７４…収納部
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に設けられた反射防止膜と、
前記反射防止膜上に設けられたアクリルポリマーを含有する防汚コート層からなる手術顕微鏡用光学素子であって、
前記防汚コート層表面の末端炭素のＣ－Ｈ結合が、シラン系ガスの燃焼化学気相蒸着法によりＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換されていることを特徴とする手術顕微鏡用光学素子。 - 前記防汚コート層に、アルコール類およびエステル類の少なくともいずれか一方を含有することを特徴とする請求項１に記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 前記アルコール類がフェノキシエタノールである請求項２に記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 前記フェノキシエタノールの含有量が１重量％以上５重量％以下である請求項３に記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 前記反射防止膜は、前記基板側から、五酸化二タンタルまたは二酸化ハフニウムからなる第１の高屈折率層と、酸化ケイ素からなる第１の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第２の高屈折率層と、を積層してなることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 前記反射防止膜は、前記第２の高屈折率層上に、酸化ケイ素からなる第２の低屈折率層と、五酸化二タンタル又は二酸化ハフニウムからなる第３の高屈折率層と、を積層してなる請求項５に記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 前記基板が、ランタン系ガラス、または、合成石英ガラスであることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 前記防汚コート層の膜厚が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子。
- 請求項１に記載の手術顕微鏡用光学素子の製造方法であって、
前記基板上に前記反射防止膜を形成し、
前記反射防止膜上にアクリル基を有するアルコキシシランを含む溶液を塗布して防汚コート層を形成し、
シラン系ガスを用いた燃焼化学気相蒸着法により前記防汚コート層表面の末端炭素のＣ－Ｈ結合をＣ－ＯＳｉ（ＯＨ）３に置換することを特徴とする手術顕微鏡用光学素子の製造方法。 - 請求項１～８のいずれかに記載の手術顕微鏡用光学素子を備える医療用光学機器。
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