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    公开号:WO1987001817A1
    申请号:PCT/EP1986/000525
    申请日:1986-09-12
    公开日:1987-03-26
    发明作者:Maximilian F. Mutzhas
    申请人:Mutzhas Maximilian F；
    IPC主号:A61F9-00
    专利说明:
    [0001] Strahlenschutzfilter
    [0002] Die Erfindung betrifft einen Strahlenschutzfilter zur Hauptpigmentierung bei Sonnenbestrahlung.
    [0003] Aus medizinischen Gründen ist es notwendig, die Haut des menschlichen Körpers zeitweise der natürlichen Sonnenbestrahlung auszusetzen. Die durch die Einwirkung bestimmter Spektralbereiche entstehende Pigmentierung gibt nicht nur ein der heutigen kosmetischen Mpde entsprechendes, angenehm gebräuntes Aussehen, sondern bewahrt auch die ungeschützte Haut vor schädlicher. Strahlung. So schützt die Pigmenteinlagerung in der Haut weitgehend vor der erythemwirksamen Strahlung, deren Wellenlänge kürzer als 320 nm ist.
    [0004] Um bei Sonnenbestrahlung oder bei Bestrahlung mit künstlichen Strahlungsquellen auf möglichst schnelle, angenehme und physiologisch ungefährliche Art zu bräunen, wurde vom Anmelder bereits ein Strahlenschutzfilter aus einem Kunststoff mit darin eingebettetem, Strahlung absorbierenden Material entwickelt (DE-OS 26 09 194), bei dem das Strahlung absorbierende Material alle physiologisch schädliche Strahlung, die kurzwelliger als 320 nm ist, sperrt, die Strahlung oberhalb 450 nm möglichst ausfiltert und in dem dazwischen liegenden Bereich eine möglichst hohe Transmission ergibt. Nun ist bekannt, daß Strahlung, die kurzwelliger als 340 nm ist, neben akuten Entzündungen bei längerer Einwirkung auch zu irreversiblen Trübungen (Katarakte) in der Linse des menschlichen Auges führen kann. Neuere Untersuchungen zeigten, daß auch Strahlung im Bereich von 340 bis 400 nm derartige Augenschäden hervorrufen kann. Auf der anderen Seite läßt sich mit Strahlung im Bereich von 340 bis 440 nm beim Gesunden eine Bräunung ohne Risiko für Sonnenbrand, Hautkrebs und vorzeitige Hautalterung erzielen.
    [0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strahlenschutzfilter zur Hautpigmentierung bei Sonnenbestrahlung so auszubilden, daß strahlungsbedingte Augenschädigungen vermieden werden. Soweit der Strahlenschutzfilter als Bräunungsbrille gestaltet ist, soll er so ausgebildet sein, daß zwar einerseits das durch die Brille abgedeckte Hautareal in der Umgebung des Auges ausreichend gebräunt wird, andererseits jedoch strahlungsbedingte Augenschädigungen vermieden werden.
    [0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
    [0007] Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
    [0008] Die erfindungsgemäße Lehre beruht auf den nachstehend erläuterten Überlegungen. Bezüglich der verwendeten Formelzeichen wird dabei auf die Zusammenstellung der Formelzeichen am Ende der Beschreibung Bezug genommen.
    [0009] Die in die Linse des menschlichen Auges eindringende Strahlung wird durch die Bestrahlungsstärke in der Pupillenebene und durch die Pupillenfläche (d.h. die Größe des Sehloches in der Regenbogenhaut) bestimmt. Die Pupillenfläche F wiederum wird beim gesunden Menschen mittleren Alters durch die in der Pupillenebene vorhandene Beleuchtungsstärke Evis geregelt. Da es sehr schwierig ist, die Bestrahlungs- bzw. Beleuchtungsstärke in der Pupillenebene direkt zu messen, werden die entsprechenden tangentialen Werte für die Vorderseite des Auges (Hornhautbestrahlungsstärke bzw. Homhautbeleuchtungsstärke) senkrecht zur Sehachse für die Berechnungen verwendet.
    [0010] Die Erfindung geht nun von der Annahme aus, daß das Risiko der Linsenschädigung (Katarakte) durch Strahlung von 340 bis 400 nm bei Sonnenbestrahlung und ungeschütztem Auge für einen gesunden Menschen tolerierbar ist. Unter dieser Annahme sorgt die Erfindung dafür, daß bei geschütztem Auge (d.h. bei Verwendung eines Strahlenschutzfilters) nicht mehr von dieser Strahlung (zwischen 340 und 400 nm) in die Linse eintreten kann als bei ungeschütztem Auge. Andererseits sorgt die Erfindung dafür, daß möglichst viel Strahlung des für die Hautbräunung wirksamen Bereiches zwischen 340 und 440 nm auf das durch den Strahlenschutzfilter abgedeckte Hautareal auftreffen kann. Die für die Erfindung grundlegende Forderung lautet damit:
    [0011] ( 1 ) Φ31≤Φ30
    [0012] Da der Strahlungsfluß dem Produkt von Bestrahlungsstärke und Pupillenfläche entspricht, lassen sich folgende weitere Gleichungen aufstellen:
    [0013] (2) Φ30 = E30· F0
    [0014] (3) Φ31 = E31.F1
    [0015] (4) Ep,30 = E30·f3
    [0016] (5) Ep,31 = E31·f3
    [0017] Zwischen der Bestrahlungsstärke E31 bei durch Strahlenschutzfilter geschütztem Auge (im Wellenlängenbereich zwischen 340 und 400 nm), der Bestrahlungsstärke E30 bei ungeschütztem Auge und der mittleren Transmission
    T3 (für den Wellenlängenbereich zwischen 340 und 400 nm) besteht folgender Zusammenhang:
    [0018] (6) E31 = E30·T
    3
    [0019] Aus (2) bis (6) ergibt sich:
    [0020] (7)
    [0021] Die Lichttransmission Tvi.s läßt sich allgemein aus folgender Beziehung ermitteln:
    [0022] Zwischen der Hornhautbeleuchtungsstärke EVis, 1 bei mit Strahlenschutzfilter geschütztem Auge, der Hornhautbeleuchtungsstärke Evis,o bei ungeschütztem Auge und der Lichttransmission
    vis besteht folgender Zusammenhang:
    [0023] (9) Evis, 1 = Evis,o·
    Tvis
    [0024] Die Pupillenfläche F steht ferner mit der Hornhaut- beleuchtungsstärke Evis in folgendem Zusammenhang:
    [0025] (1C) ' F = 0,0984 ·ln2Evis-2,8798·lnEvis+21,0625
    [0026] Wertet man nun die Gleichungen (7), (8 ) , (9) und
    [0027] (10) für verschiedene Werte von
    3 und Evis aus, gelangt man zu einem Zusammenhang zwischen
    vis und
    3, der sich näherungsweise durch folgende
    [0028] Gleichung wiedergeben läßt: (1 1 ) z
    [0029] Sorgt man also dafür, daß die Lichttransmission
    vis einen durch
    3 bestimmten Mindestwert besitzt, so ist gewährleistet, daß bei Anwendung des Strahlenschutzfilters höchstens so viel Strahlung im Bereich zwischen 340 und 400 nm in die Augenlinse eindringt wie bei Nichtanwendung des Strahlenschutzfilters.
    [0030] Die Beeinflussung der mittleren Transmission
    T1 , sowie der Lichttransmission
    vis
    erfolgt durch Einlagerung von organischen, UV-absorbierenden Substanzen und von organischen löslichen Farbstoffen bzw. Pigmenten oder anorganischen Pigmenten in das Kunststoffmaterial des Strahlenschutzfilters.
    [0031] Als UV-absorbierende Substanzen sind insbesondere geeignet Benzophenone, Benzotriazole, Verbindungen der Salicyl,- Zimt und Oxalsäure sowie Verbindungen, die durch Modifikation aus diesen Substanzen entstehen.
    [0032] Ausgehend von der Reintransmission
    i(λ), die mit dem Reflexionsfaktor RF und der Transmission
    (λ) durch die Gleichung (12)
    verknüpft ist, kann man über das Lambert' sehe Gesetz
    [0033] (13, T
    i,2(λ)k 1 =
    Ti,1(λ)k2
    [0034] durch Verändern der Zuschlagkonzentration an UV-Absorbern und Farbstoffen den für den Strahlen- schutzfilter gewünschten spektralen Transmissionsverlauf berechnen. Hieraus lassen sich die Werte von sowie

    vis ermitteln.
    [0035] Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Beispiele näher erläutert.
    [0036] Dabei wird zugrundegelegt, daß die Hornhautbeleuchtungsstärke unter Normalbedingungen bei
    [0037] Sonnenbestrahlung den Wert von Evis,o = 50 000 lx nicht überschreitet; dieser Wert wird für die folgenden Beispiele gewählt. Beispiel 1:
    [0038] Eine violette Sonnenbrille soll folgende Transmissionswerte aufweisen:
    [0039] T2≤ 0,02
    Tvis≤0,35
    [0040] T3 = 0,45
    T4 = 0,55 Die Schlagfestigkeit soll ≥ 30 kJ· m-2 sein.
    [0041] Aus Gleichung (10) läßt sich mit EVis,o = 50 000 lx die Pupillenfläche F des ungeschützten Auges mit 1,42 mm2 ermitteln. Die maximal zulässige Pupillenfläche F1 des geschützten Auges ergibt sich damit aus Gleichung (7) zu 3,15 mm2.
    [0042] Setzt man den Wert von
    3 in Gleichung (11) ein, so erhält man
    vis≥0,172.
    [0043] Aus Gleichung (9) folgt dann Evis ,1 = 8600 lx.
    [0044] Setzt man diesen Wert in Gleichung (10) ein, so erhält man F1 = 3,05 mm2.
    [0045] Diese Pupillenfläche ist damit kleiner als die maximal zulässige Pupillenfläche von 3,15 mm2.
    [0046] Um die geforderte Schlagfestigkeit zu erzielen, wird als Grundmaterial des Strahlenschutzfilters Polycarbonat (PC) mit einer Dicke von 1,5 mm gewählt.
    [0047] Die Forderungen hinsichtlich der Transmissionswerte können erfüllt werden, wenn als Steilkantenabsorber das Material UVASUN 103 (Mutzhas Produktions-GmbH, München) sowie der Farbstoff 205 (Mutzhas Produktions-GmbH, München) verwendet werden.
    [0048] Es wird die gerichtete spektrale Transmission folgender Materialien im Bereich von 250 bis 780 nm ermittelt:
    [0049] - Polycarbonat, frei von UV-Absorbern und Farbstoffen,
    [0050] - Polycarbonat mit UV-Absorber 103,
    [0051] - Polycarbonat mit Farbstoff 205.
    [0052] Ober das bereits genannte Lambert 'sehe Gesetz
    [0053] (Gleichung 13) kann durch Verändern der Konzentrationen von UV-Absorber und Farbstoff der für die Brille gewünschte spektrale Transmissionsverlauf berechnet werden. Aus diesem ergeben sich die Werte von
    4 sowie
    vis.
    [0054] Für das Spritzgußgranulat zur Herstellung der Brille ergibt sich dann folgende Rezeptur:
    [0055] 97,5% Polycarbonatgranulat 2,2% UV-Absorber 103 0,3% Farbstoff 205.
    [0056] Die violette Brille hat dabei ein T
    vis = 0,31 (was deutlich über dem Mindestwert von 0,172 liegt), wenn
    T3 = 0,45 und T4
    = 0,55 sind. Damit ergibt sich Φ1 : Φ0 = 0,77.
    [0057] Unter diesen Bedingungen dringen bei Anwendung der Brille - verglichen mit dem ungeschützten Auge - nur 77% der Strahlung zwischen 340 und 400 nm in die Augenlinse ein.
    [0058] Beispiel 2:
    [0059] Gewünscht wird eine Brille in blauer Farbe mit den Werten:
    [0060] T2 ≤0,001
    Tvis≤0,3 T3≥3,4
    T4 ≥ 0, 5
    [0061] Schlagzähigkeit > 12 kJ·m-2
    [0062] •Wird als Material schlagzähes Polymethylmethacrylat (PMMA mit Butylacrylat) von 2,5 mm Dicke verwendet, so ergibt sich bei Anwendung der im Beispiel 1 beschriebenen Methode folgende Rezeptur:
    [0063] 98,5% Polymethylmethacrylat-Granulat, schlagzäh, 1,4% UV-Absorber 105 (Mutzhas Produktions- GmbH), 0,1% Farbstoff 214 (Mutzhas Produktions- GmbH).
    [0064] Die Transmissionswerte sind wie folgt: T2 0,001
    [0065] T3=0,41
    T4=0,53
    vis = 0,26 Φ1 : Φ0=0,75
    [0066] Beispiel 3:
    [0067] Gewünscht wird eine Brille in grauer Farbe mit folgenden Daten:
    [0068] T2 ≤ 0,01 T
    Vis≤ 0,4 T3 ≥ 0,35
    T4 ≥ 0,45
    [0069] Schlagzähigkeit > 60 kJ·m-2
    [0070] Wird als Material schlagzähes Zellulosepropionat (CP) von 2,0 mm verwendet, so ergibt sich bei der im Beispiel 1 beschriebenen Methode folgende Rezeptur:
    [0071] 98 % Zellulosepropionat-Granulat, schlagzäh, 1,8% UV-Absorber 106 (Mutzhas Produktions-GmbH), 0,2% Farbstoff 249 (Mutzhas Produktions-GmbH).
    [0072] Die hiermit erzielten Daten der Brille sind wie folgt: T2
    0,001 T3 = 0,36
    T4 = 0,46
    [0073] T
    vis = 0,35
    [0074] Φ1 : Φ2 =0,59.
    [0075] Beispiel 4:
    [0076] Es sollen Filterplatten zur Abdeckung von Sonnenterrassen (Lichtkuppeln, Fenster, Land- und Wasserfahrzeugverglasungen usw.) in rotvioletter Farbe, mit einer Schlagzähigkeit ≥ 40 kJ·m-2 und folgenden Transmissionswerten hergestellt werden: 2≤0,01 3 ≥0,45
    T4≥0,55
    [0077] T
    vis≤0'25
    [0078] Wird al s Material schlagzähes Acrylnitrilmethylmethacrylat (AMMA) von 4 mm Dicke verwendet, so ergibt sich folgende Rezeptur:
    [0079] 99 % Acrylnitrilmethylmethacrylat 0,8% UV-Absorber 102 (Mutzhas Produktions-GmbH), 0,2% Farbstoff 204 (Mutzhas Produktions-GmbH).
    [0080] Damit werden folgende Daten erreicht: T2 = 0,001
    [0081] T3 = 0,46
    T4 = 0,56 T
    vis = 0,20 Φ1 :Φ0=0,93. Beispiel 5:
    [0082] Gewünscht wird eine Filterfolie zur Bespannung von Schirmen (Markisen,Zelten usw.) mit den Transmissionswerten:
    [0083] T2≤0,001
    [0084] T3≥0,3
    T4≥0,4
    [0085] T
    vis<0,15
    [0086] Farbe violett, flexible Folie.
    [0087] Wird als Material Weich-PVC-Folie in einer Dicke von 0,3 mm verwendet, so ergibt sich nach dem erläuterten Rechenschema folgende Rezeptur:
    [0088] 95 % Weich-PVC 4,5% UV-Absorber 101 (Mutzhas Produktions-GmbH), 0,5% Farbstoff 206 (Mutzhas Produktions-GmbH).
    [0089] Die Daten der Folie sind dann wie folgt: r2 = 0,001 T3 = 0,36
    T4 = 0,48
    Tvis = 0,1
    [0090] Φ1 : Φ0 = 0,93.
    [0091] Beispiel 6:
    [0092] Glas bzw. Kunststoff soll mit einem violetten Filterlack überzogen werden, der für Brillen, Sonnendächer von Fahrzeugen, Verglasungen, flexible Abschirmungen usw. folgende Eigenschaften aufweist:
    [0093] T2 ≤ 0,01
    [0094] T3 ≥ 0,35
    T4 ≥ 0,45
    [0095] T
    vis ≤ 0,20.
    [0096] Wird Acryllack verwendet, so ergibt sich bei einer Trockenschichtdicke von 0,01 mm folgende Rezeptur:
    [0097] 91% Acryllack (50% Festkörperanteil), 8% UV-Absorber 104 (Mutzhas Produktions-GmbH), 1% Farbstoff 207 (Mutzhas Produktions-GmbH).
    [0098] Dabei werden folgende Daten erreicht: 2 = 0,001 T3 = 0,40
    T4 = 0,53
    Tvis = 0,15
    [0099] Φ : Φ0 = 0,90
    [0100] Abschließend sei noch auf zwei Gesichtspunkte hingewiesen:
    [0101] Der Gültigkeitsbereich der Gleichung (8) reicht von 0,005 lx .(entsprechend einer scheinbaren Pupillenweite, d. h. einem von außen am Auge sichtbaren Pupillendurchmesser, von 8mm und einer Großes des Sehloches in der Netzhaut von 7,14 mm) bis 50 000 lx (entsprechend einer scheinbaren Pupillenweite von 1,5 mm und einer Größe des Sehloches von 1,34 mm).
    [0102] Die in der Beschreibung für die Transmission genannten Werte sind jeweils die Werte der gerichteten Transmission bei senkrechtem Strahlungseinfall (die im allgemeinen kleiner als die gestreute Transmission ist).
    [0103] Zusammenstellung der Formelzeichen: (λ) spektraler Transmissionsgrad des Strahlenschutzfilters
    [0104] T1 mittlere Transmission des Strahlenschutzfilters von 250 - 300 nm 2 mittlere Transmission des Strahlenschutzfilters von 300 - 340 nm
    [0105] T3 mittlere Transmission des Strahlenschutzfilters von 340 - 400 nm 4 mittlere Transmission des Strahlen¬
    schutzfilters von 340 - 440 nm
    [0106] Ti(λ) Reintransmission bei Wellenlänge
    [0107] Ti , 1 ( λ ) bekannte Reintransmission des Strahlen- schutzfilters bei Wellenlänge
    λbund Zuschlagkonzentration k1
    [0108] Ti ,2(λ) gesuchte Transmission des Strahlenschutz
    filters bei Wellenlänge
    λ und Zuschlagkonzentration k2 vis Lichttransmission des Strahlenschutzfilters zwischen 380 - 780 nm
    [0109] RF Reflexionsfaktor des Strahlenschutzfilters Φ30 Strahlungsfluß von 340 - 400 nm, der in die Linse bei ungeschütztem Auge eindringt [μW]
    [0110] Φ31 Strahlungsfluß von 340 - 400 nm, der in die Linse bei durch Strahlenschutzfilter geschütztem Auge eindringt [μW]
    [0111] E (λ ) spektrale Energieverteilung der GlobalStrahlung (näherungsweise darzustellen durch die CIE Normlichtfarben D 65 oder C)
    [0112] Ep ,30 Bestrahlungsstärke im Bereich von 340 - 400 nm in der Pupillenebene bei ungeschütztem Auge [Wm-2]
    [0113] Ep,31 Bestrahlungsstärke im Bereich von
    [0114] 340 - 400 nm in der Pupillenebene bei durch Strahlenschutzfilter geschütztem Auge [Wm-2]
    [0115] f3 Hornhaut-Pupillenfaktor für Bestrahlungsstärke im Bereich 340 - 400 nm
    [0116] E30 Hornhaut-Bestrahlungsstärke von
    [0117] 340 - 400 nm bei ungeschütztem Auge [Wm-2]
    [0118] E31 Hornhaut-Bestrahlungsstärke von
    [0119] 340 - 400 nm bei durch Strahlenschutzfilter geschütztem Auge [Wm-2] Evis Hornhautbeleuchtungsstärke [lx]
    [0120] Evis,o Hornhautbeleuchtungsstärke bei ungeschütztem Auge [lx]
    [0121] Evis, 1 Hornhautbeleuchtungsstärke bei mit Strahlenschutzfilter geschütztem Auge [lx]
    [0122] F Pupillenfläche (Größe des Sehloches in der Regenbogenhaut) [mm2]
    [0123] F0 Pupillenfläche (Größe des Sehloches in der Regenbogenhaut) bei ungeschütztem Auge [mm3]
    [0124] F1 Pupillenfläche (Größe des Sehloches in der Regenbogenhaut) bei durch Strahlenschutzfilter geschütztem Auge [mm2]
    [0125] v(λ) spektraler Hellempfindlichkeitsgrad für das Tagessehen
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. Strahlenschutzfilter zur Hautpigmentierung bei Sonnenbestrahlung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) im Wellenlängenbereich zwischen 300 und 340 nm beträgt die mittlere Transmission (T 2) des Strahlenschutzfilters höchstens 0,1, vorzugsweise höchstens 0,01, weiter vorzugsweise höchstens 0,001;
    b) im Wellenlängenbereich zwischen 340 und 400 nm liegt die mittlere Transmission ( 3) des Strahlenschutzfilters zwischen 0,35 und 0,55;
    c) im Wellenlängenbereich zwischen 340 und 440 nm liegt die mittlere Transmission ( ) des Strahlenschutzfilters zwischen 0,45 und 0,7;
    d) im Wellenlängenbereich zwischen 380 und
    780 nm ist die Lichttransmission ( vis) cles Strahlenschutzfilters so bemessen, daß bei Anwendung des Strahlenschutzfilters höchstens so viel Strahlung im Be reich zwischen 340 und 400 nm in die Augenlinse eindringt wie bei Nichtanwendung des Strahlenschutzfilters.
    2. Strahlenschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttransmission
    (T vis) des Strahlenschutzfilters mindestens dem Wert
    entspricht.
    3. Strahlenschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttransmission
    ( vis) des Strahlenschutzfilters höchstens 0,5, vorzugsweise höchstens 0,45, weiter vorzugsweise höchstens 0,4, weiter vorzugsweise höchstens 0,35 beträgt.
    4. Strahlenschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Transmission (T 1 ) des Strahlenschutzfilters im Wellenlängenbereich zwischen 250 und 300 nm höchstens gleich der mittleren Transmission (T 2 ) im Wellenlängenbereich zwischen 300 und 340 nm ist.
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DEP3532780.4||1985-09-13||
    DE19853532780|DE3532780A1|1985-09-13|1985-09-13|Strahlenschutzfilter|JP50505286A| JPH0654362B2|1985-09-13|1986-09-12|放射線保護フィルタ−|
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