JP7270620B2 - Light-diffusing optical fiber for guiding and scattering ultraviolet light - Google Patents

Light-diffusing optical fiber for guiding and scattering ultraviolet light Download PDF

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    • G02B6/001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre

Description

関連出願の相互参照Cross-reference to related applications

本出願は、米国特許法第119条の下で、2018年8月30日出願の米国仮特許出願第62/724,870号、2017年12月19日出願の米国仮特許出願第62/607,401号、及び2017年10月24日出願の米国仮特許出願第62/576,237号の優先権の利益を主張するものであり、各上記仮特許出願の内容は依拠され、参照によりその全体が本出願に援用される。 119, filed Aug. 30, 2018, U.S. Provisional Patent Application No. 62/607, filed , 401, and U.S. Provisional Patent Application No. 62/576,237, filed October 24, 2017, the contents of each of which is relied upon and incorporated by reference therein. is incorporated in its entirety into this application.

本開示は、光拡散性光ファイバに関する。より具体的には、本開示は、光拡散性光ファイバであって、上記光拡散性光ファイバに沿って伝播する紫外光をガイドして散乱させるための、光拡散性光ファイバに関する。 The present disclosure relates to light diffusing optical fibers. More specifically, the present disclosure relates to a light diffusing optical fiber for guiding and scattering ultraviolet light propagating along said light diffusing optical fiber.

一実施形態によると、光拡散性光ファイバは:第1の端部;上記第1の端部の反対側の第2の端部;コア;上記コアを取り囲むクラッド;外面;上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに上記クラッドを取り囲んで上記クラッドに接触する熱可塑性ポリマーコーティング層を含む。上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散する。上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含む。上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含む。更に、上記熱可塑性ポリマーコーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる。 According to one embodiment, the light diffusing optical fiber comprises: a first end; a second end opposite said first end; a core; a cladding surrounding said core; or a plurality of scattering structures positioned in both the core and the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer surrounding and contacting the cladding. The plurality of scattering structures is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light scatters the light diffusing light. It diffuses through the outer surface along the diffusion length of the fiber. The core comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. The cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. Additionally, the thermoplastic polymer coating layer is doped with a plurality of scattering particles.

別の実施形態では、光拡散性光ファイバは:第1の端部;上記第1の端部の反対側の第2の端部;コア;上記コアを取り囲むクラッド;外面;上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;上記クラッドを取り囲む一次コーティング層;並びに熱可塑性ポリマーコーティング層であって、上記一次コーティング層が上記クラッドと上記熱可塑性ポリマーコーティング層との間に配置されるように上記一次コーティング層を取り囲む、熱可塑性ポリマーコーティング層を含む。上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散する。上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含む。上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含む。上記一次コーティング層は、約250nm以上の波長において層厚さ100μmあたり約0.04以下の吸光度を有する、脂環式エポキシを含む。更に、上記一次コーティング層は、上記脂環式エポキシでドープされた複数の散乱性粒子を含む。 In another embodiment, the light diffusing optical fiber comprises: a first end; a second end opposite said first end; a core; a cladding surrounding said core; or a plurality of scattering structures positioned within both the core and the cladding; a primary coating layer surrounding the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer, wherein the primary coating layer comprises the cladding and the thermoplastic A thermoplastic polymeric coating layer surrounding the primary coating layer such that it is disposed between the polymeric coating layer. The plurality of scattering structures is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light scatters the light diffusing light. It diffuses through the outer surface along the diffusion length of the fiber. The core comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. The cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. The primary coating layer comprises a cycloaliphatic epoxy having an absorbance of less than or equal to about 0.04 per 100 μm layer thickness at wavelengths greater than or equal to about 250 nm. Additionally, the primary coating layer includes a plurality of scattering particles doped with the cycloaliphatic epoxy.

更に別の実施形態では、光拡散性光ファイバは:第1の端部;上記第1の端部の反対側の第2の端部;コア;上記コアを取り囲むクラッド;外面;上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに上記クラッドを取り囲むコーティング層を含む。上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光が上記コアに沿って伝播する際に、上記ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散する。上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含む。上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含む。上記コーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる。更に、約250nm以上の波長を有する上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバは、約0.4以上の散乱効率を備える。 In yet another embodiment, the light diffusing optical fiber comprises: a first end; a second end opposite said first end; a core; a cladding surrounding said core; a cladding, or a plurality of scattering structures positioned within both the core and the cladding; and a coating layer surrounding the cladding. the plurality of scattering structures configured to scatter the guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber as the guided light propagates along the core; causes a portion of the guided light to diffuse through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber. The core comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. The cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. The coating layer is doped with a plurality of scattering particles. Further, when the guided light having a wavelength greater than or equal to about 250 nm propagates along the core and a portion of the guided light diffuses through the outer surface, the light diffusing optical fiber has a wavelength of about 0 .4 or higher scattering efficiency.

本明細書では、紫外光をガイドして散乱させるための光拡散性光ファイバを主に参照して、本開示の概念を説明するが、これらの概念はいずれの光ファイバへの適用可能性を享受するものと考えられる。 Although the concepts of the present disclosure are described herein primarily with reference to light-diffusing optical fibers for guiding and scattering ultraviolet light, these concepts are not applicable to any optical fiber. It is considered to be enjoyed.

本開示の具体的実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読んだ場合に最もよく理解でき、これらの図面では、同様の構造は同様の参照番号で示される。 The following detailed description of specific embodiments of the present disclosure is best understood when read in conjunction with the following drawings, in which like structures are indicated by like reference numerals.

本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、光出力デバイ及び光拡散性光ファイバを備える照明システムの概略図1 is a schematic diagram of an illumination system comprising a light power divider and a light diffusing optical fiber, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、光拡散性光ファイバの概略断面図1 is a schematic cross-sectional view of a light diffusing optical fiber, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、図2Aの光拡散性光ファイバの概略断面図2B is a schematic cross-sectional view of the light diffusing optical fiber of FIG. 2A, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、光拡散性光ファイバの別の実施形態の概略断面図4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a light diffusing optical fiber, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、図3Aの光拡散性光ファイバの概略断面図3B is a schematic cross-sectional view of the light diffusing optical fiber of FIG. 3A, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、光拡散性光ファイバの別の実施形態の概略断面図4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a light diffusing optical fiber, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、図4Aの光拡散性光ファイバの概略断面図4B is a schematic cross-sectional view of the light diffusing optical fiber of FIG. 4A, according to one or more embodiments shown and described herein; FIG. 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、様々なポリマー材料に関する紫外光の吸光度のグラフ4 is a graph of ultraviolet light absorbance for various polymeric materials, according to one or more embodiments shown and described herein; 本明細書に図示及び記載されている1つ以上の実施形態による、光拡散性光ファイバの様々な実施形態に関する紫外光の散乱効率のグラフ4 is a graph of ultraviolet light scattering efficiency for various embodiments of light diffusing optical fibers, according to one or more embodiments shown and described herein. 1つ以上の実施形態による、光拡散性ファイバ光送達システムの画像1 is an image of a light diffusive fiber light delivery system, according to one or more embodiments 既知の光拡散性ファイバの効力(細い線)、及び1つ以上の実施形態による光拡散性ファイバの効力(太い線)を示すグラフGraph showing efficacy of known light diffusing fibers (thin lines) and light diffusing fibers according to one or more embodiments (thick lines)

ここで図1を参照すると、照明システム100は、光源152を含む光出力デバイス102に光学的に結合された光拡散性光ファイバ110を備える。光拡散性光ファイバ110は、第1の端部112と、第1の端部112の反対側の第2の端部114とを備える。光拡散性光ファイバの実施形態の断面図を図2A~4Cに示す。例えば、図2A及び2Bは光拡散性光ファイバ110の断面を示し、図3A及び3Bは光拡散性光ファイバ210の断面を示し、図4A及び4Bは光拡散性光ファイバ310の断面を示す。本明細書に記載の光拡散性光ファイバ110、210、310はそれぞれ:コア120、220、320;コア120、220、320を取り囲むクラッド122、222、322;外面128、228、328;並びにコア120、220、320、クラッド122、222、322、又はコア120、220、320及びクラッド122、222、322の両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体125、225、325を含む。 Referring now to FIG. 1, illumination system 100 comprises light diffusing optical fiber 110 optically coupled to light output device 102 including light source 152 . The light diffusing optical fiber 110 has a first end 112 and a second end 114 opposite the first end 112 . Cross-sectional views of embodiments of light-diffusing optical fibers are shown in FIGS. 2A-4C. For example, FIGS. 2A and 2B show a cross section of light diffusing optical fiber 110, FIGS. 3A and 3B show a cross section of light diffusing optical fiber 210, and FIGS. 4A and 4B show a cross section of light diffusing optical fiber 310. FIG. The light diffusing optical fibers 110, 210, 310 described herein each include: a core 120, 220, 320; a cladding 122, 222, 322 surrounding the core 120, 220, 320; 120, 220, 320, the cladding 122, 222, 322, or a plurality of scattering structures 125, 225, 325 positioned within both the core 120, 220, 320 and the cladding 122, 222, 322;

本明細書中で使用される場合、「外面(outer surface)」128、228、328は、光拡散性光ファイバ110、210、310の最も外側の表面を指す。図2A及び2Bに示す実施形態では、外面128は二次ポリマーコーティング層132の表面であり、図3A及び3Bに示す実施形態では、外面228は熱可塑性ポリマーコーティング層234の表面であり、図4A及び4Bに示す実施形態では、外面328は熱可塑性ポリマーコーティング層334の表面である。更に、複数の散乱用構造体125、225、325は、ガイドされた光(例えば、光拡散性光ファイバ110、210、310に沿って伝播している、光出力デバイス102によって出力された光)の一部分が、光拡散性光ファイバ110、210、310の拡散長さに沿って、外面128を通って拡散するように、上記ガイドされた光を光拡散性光ファイバ110、210、310の外面128、228、328に向かって散乱させるよう構成される。更に、光拡散性光ファイバ110、210、310の長さ(例えば第1の端部112と第2の端部114との間の長さ)は、約0.15m~約100m、例えば約100m、75m、50m、40m、30m、20m、10m、9m、8m、7m、6m、5m、4m、3m、2m、1m、0.75m、0.5m、0.25m、0.15m、又は0.1mであってよい。 As used herein, “outer surface” 128 , 228 , 328 refers to the outermost surface of light diffusing optical fiber 110 , 210 , 310 . 2A and 2B, the outer surface 128 is the surface of the secondary polymeric coating layer 132; in the embodiment illustrated in FIGS. 3A and 3B, the outer surface 228 is the surface of the thermoplastic polymeric coating layer 234; and 4B, outer surface 328 is the surface of thermoplastic polymer coating layer 334 . In addition, the plurality of scattering structures 125, 225, 325 may be used to direct the guided light (eg, light output by the light output device 102 propagating along the light diffusing optical fibers 110, 210, 310). of the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 along the diffusion length of the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 through the outer surface 128. configured to scatter towards 128,228,328. Further, the length of light diffusing optical fiber 110, 210, 310 (eg, the length between first end 112 and second end 114) is between about 0.15 m and about 100 m, such as about 100 m. , 75m, 50m, 40m, 30m, 20m, 10m, 9m, 8m, 7m, 6m, 5m, 4m, 3m, 2m, 1m, 0.75m, 0.5m, 0.25m, 0.15m, or 0.5m. It can be 1 m.

本明細書中で使用される場合、「拡散長さ(diffusing length)」は、光拡散性光ファイバ110の第1の端部112から(又は入力された光を受信するいずれの端部から、ガイドされた光の90%が光拡散性光ファイバ110から拡散される点である、光拡散性光ファイバ110の長さに沿った位置まで延在する、光拡散性光ファイバ110の長さである。拡散長さは、約0.1m~約100m、例えば約0.2m~約100m、約0.25m~約100m、約0.3m~約100m、約0.35m~約100m、約0.4m~約100m、約0.5m~約100m、約0.55m~約100m、約0.6m~約100m、約0.65m~約100m、約0.7m~約100m、約0.75m~約100m、約0.8m~約100m、約0.85m~約100m、約0.9m~約100m、約1m~約100m、約2m~約100m、約3m~約100m、約4m~約100m、約5m~約100m、約10m~約100m、約20m~約100m、約30m~約100m、約40m~約100m、約50m~約100m、約0.1m~約90m、約0.1m~約80m、約0.1m~約70m、約0.1m~約60m、約0.1m~約50m、約0.1m~約40m、約0.1m~約30m、約0.1m~約20m、又は約0.1m~約10mであってよい。本明細書中で使用される場合、用語「光拡散性(light‐diffusing)」は、光散乱が、光拡散性光ファイバ110の長さの少なくとも一部分に沿って、空間的に略連続していること、即ち離散(例えば点)散乱に関連するようなジャンプ又は不連続が実質的に存在しないことを意味する。よって、本開示において記載される、略連続した光放出、又は略連続した光散乱という概念は、空間的な連続性を指す。更に、本明細書中で使用される場合、「均一な照明(uniform illumination)」は、光拡散性光ファイバ110から放出された光の強度が、指定された長さにわたって、25%を超えて変化しない、光拡散性光ファイバ110の長さに沿った照明を指す。上述の定義は、図2A~4Bの光拡散性光ファイバ210、310にも当てはまることを理解されたい。 As used herein, "diffusing length" is the length from the first end 112 of the light diffusing optical fiber 110 (or from whichever end receives the input light). A length of light diffusing optical fiber 110 that extends to a point along the length of light diffusing optical fiber 110 at which 90% of the guided light is diffused out of light diffusing optical fiber 110 The diffusion length is from about 0.1 m to about 100 m, such as from about 0.2 m to about 100 m, from about 0.25 m to about 100 m, from about 0.3 m to about 100 m, from about 0.35 m to about 100 m, from about 0.3 m to about 100 m. .4m to about 100m, about 0.5m to about 100m, about 0.55m to about 100m, about 0.6m to about 100m, about 0.65m to about 100m, about 0.7m to about 100m, about 0.75m ~ about 100 m, about 0.8 m to about 100 m, about 0.85 m to about 100 m, about 0.9 m to about 100 m, about 1 m to about 100 m, about 2 m to about 100 m, about 3 m to about 100 m, about 4 m to about 100 m, about 5 m to about 100 m, about 10 m to about 100 m, about 20 m to about 100 m, about 30 m to about 100 m, about 40 m to about 100 m, about 50 m to about 100 m, about 0.1 m to about 90 m, about 0.1 m to about 80 m, about 0.1 m to about 70 m, about 0.1 m to about 60 m, about 0.1 m to about 50 m, about 0.1 m to about 40 m, about 0.1 m to about 30 m, about 0.1 m to about 20 m, or from about 0.1 m to about 10 m.As used herein, the term “light-diffusing” means that light scattering is the length of the light-diffusing optical fiber 110. Spatially substantially continuous along at least a portion of the height, meaning that there are substantially no jumps or discontinuities associated with discrete (e.g. point) scattering. The described concept of substantially continuous light emission or substantially continuous light scattering refers to spatial continuity.Furthermore, as used herein, "uniform illumination" refers to , refers to illumination along the length of the light diffusing optical fiber 110 where the intensity of the light emitted from the light diffusing optical fiber 110 does not vary by more than 25% over the specified length. also apply to the light diffusing optical fibers 210, 310 of FIGS. 2A-4B.

再び図1を参照すると、光出力デバイス102は、光出力デバイス102の光源152が出力した光が、光拡散性光ファイバ110の第1の端部112の端面116に照射されて光拡散性光ファイバ110に入ることができるように、光拡散性光ファイバ110(又は他の実施形態では光拡散性光ファイバ210又は310)の第1の端部112に光学的に結合される。光源152は、発光ダイオード(LED)、レーザダイオード等を備えてよい。例えば光源152は、マルチモードレーザダイオード、シングルモードレーザダイオード、SiPレーザダイオード、VCSELレーザダイオード、又は別のタイプの半導体レーザダイオードを備えてよい。更に、光源152は、200nm~2000nmの波長範囲内の光を生成するよう構成できる。 Referring to FIG. 1 again, the light output device 102 emits light emitted from the light source 152 of the light output device 102 to the end face 116 of the first end 112 of the light diffusing optical fiber 110 to generate light diffusing light. It is optically coupled to a first end 112 of light diffusing optical fiber 110 (or light diffusing optical fiber 210 or 310 in other embodiments) so that it can enter fiber 110 . Light source 152 may comprise a light emitting diode (LED), laser diode, or the like. For example, light source 152 may comprise a multimode laser diode, a single mode laser diode, a SiP laser diode, a VCSEL laser diode, or another type of semiconductor laser diode. Additionally, the light source 152 can be configured to generate light within the wavelength range of 200 nm to 2000 nm.

いくつかの実施形態では、光源152は、200nm~2000nmの波長範囲内の光を生成するよう構成できるか、又は上記光を生成できる。例えば光源152は、波長が約200nm~約500nm、約200nm~約500nm、約220nm~約500nm、約240nm~約500nm、約250nm~約500nm、約260nm~約500nm、約280nm~約500nm、約300nm~約500nm、約320nm~約500nm、約340nm~約500nm、約350nm~約500nm、約360nm~約500nm、約380nm~約500nm、約400nm~約500nm、約200nm~約480nm、約200nm~約460nm、約200nm~約450nm、約200nm~約440nm、約200nm~約420nm、約200nm~約410nm、約375nm~約475nm、約380nm~約460nm、約390nm~約450nm、約400nm~約440nm、約400nm~約430nm、約400nm~約420nm、約400nm~約410nm、又は約402nm~約408nmの光を放出するよう構成された、紫外(UV)光源又は近UV光源であってよい。1つ以上の実施形態では、光源は、波長が例えば約225nm、250nm、275nm、300nm、325nm、350nm、375nm、400nm、405nm、415nm、425nm、435nm、445nm、450nm、475nm等、例えば約300nm~約460nmの光を生成するよう構成できるか、又は上記光を生成できる。光出力デバイス102は更に、光拡散性光ファイバ110への光の入力を促進するために、光源152と光拡散性光ファイバ110の第1の端部112との間に位置決めされてこれらに光学的に結合された、レンズ、光送達ファイバ等の追加の光学部品を備えてよい。更に、光送達ファイバ等のこれらの追加の光学部品により、光源152を光拡散性光ファイバ110から空間的に離間させることができる。 In some embodiments, the light source 152 can be configured to generate light within the wavelength range of 200 nm to 2000 nm, or can generate light above. For example, the light source 152 has a wavelength of about 200 nm to about 500 nm, about 200 nm to about 500 nm, about 220 nm to about 500 nm, about 240 nm to about 500 nm, about 250 nm to about 500 nm, about 260 nm to about 500 nm, about 280 nm to about 500 nm, about 300 nm to about 500 nm, about 320 nm to about 500 nm, about 340 nm to about 500 nm, about 350 nm to about 500 nm, about 360 nm to about 500 nm, about 380 nm to about 500 nm, about 400 nm to about 500 nm, about 200 nm to about 480 nm, about 200 nm to about 460 nm, about 200 nm to about 450 nm, about 200 nm to about 440 nm, about 200 nm to about 420 nm, about 200 nm to about 410 nm, about 375 nm to about 475 nm, about 380 nm to about 460 nm, about 390 nm to about 450 nm, about 400 nm to about 440 nm , about 400 nm to about 430 nm, about 400 nm to about 420 nm, about 400 nm to about 410 nm, or about 402 nm to about 408 nm. In one or more embodiments, the light source has a wavelength of, for example, about 225 nm, 250 nm, 275 nm, 300 nm, 325 nm, 350 nm, 375 nm, 400 nm, 405 nm, 415 nm, 425 nm, 435 nm, 445 nm, 450 nm, 475 nm, such as from about 300 nm. It can be configured to produce light at about 460 nm or can produce light above. The light output device 102 is further positioned between the light source 152 and the first end 112 of the light diffusing optical fiber 110 to facilitate the input of light into the light diffusing optical fiber 110 and provides optical transmission thereto. Additional optical components, such as lenses, light delivery fibers, etc., may be provided that are optically coupled. Additionally, these additional optical components, such as light delivery fibers, allow the light source 152 to be spatially separated from the light diffusing optical fiber 110 .

動作時、光源152が放出した光は、光拡散性光ファイバ110によって周囲環境へと散乱されるため、光源152は、光拡散性光ファイバ110から離れた位置に位置決めできる。従って、光源152が生成するいずれの熱は、光源152から、光源152及び光拡散性光ファイバ110の両方から離れた位置へと、伝達され得る。よって、光拡散性光ファイバ110の温度は、周囲環境の環境温度と略同一のままとなることができ、照明ユニットは、熱的に「低温の(cool)」照明ユニットとして説明できる。更に、光拡散性光ファイバ110と光源152とを空間的に離間させることにより、照明システム100に更なる設計の柔軟性をもたらすことができる。 In operation, the light source 152 can be positioned remotely from the light diffusing optical fiber 110 because the light emitted by the light source 152 is scattered by the light diffusing optical fiber 110 into the surrounding environment. Thus, any heat generated by light source 152 can be transferred from light source 152 to locations remote from both light source 152 and light diffusing optical fiber 110 . Thus, the temperature of the light diffusing optical fiber 110 can remain substantially the same as the ambient temperature of the surrounding environment, and the lighting unit can be described as a thermally "cool" lighting unit. Additionally, spatially separating the light diffusing optical fiber 110 and the light source 152 may provide additional design flexibility to the illumination system 100 .

ここで図2A~4Bを参照すると、各光拡散性光ファイバ110、210、310は、特に、光拡散性光ファイバ110、210、310の長さに沿って伝播するガイドされた光が、紫外線範囲(例えば約200nm~約500nm)の波長を有する場合に、高い散乱効率で、外面128、228、328を通る散乱を誘発するよう構成される。本明細書中で使用される場合、「散乱効率(scattering efficiency)」は、光拡散性光ファイバ110、210、310のコア120、220、320から外面128、228、328に向かって外向きに散乱する光の、吸収、ブロック、又はその他の損失を被ることなく実際に外面128、228、328を出るパーセンテージを指す。理論によって束縛されることを意図したものではないが、コア120、220、320から散乱する光のうち、あるパーセンテージは、クラッド122、222、322を取り囲む光拡散性光ファイバ110、210、310の1つ以上の追加の層によって吸収され得る。しかしながら、本明細書に記載の光拡散性光ファイバ110、210、310は、外面128、228、328を通って散乱するUV光の吸収を制限して、UV波長における高い散乱効率を促進する。 2A-4B, each light diffusing optical fiber 110, 210, 310 is configured such that, in particular, the guided light propagating along the length of the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 is a UV light. It is configured to induce scattering through the outer surfaces 128, 228, 328 with high scattering efficiency when having wavelengths in a range (eg, about 200 nm to about 500 nm). As used herein, "scattering efficiency" is the scattering efficiency from the core 120, 220, 320 of the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 outward toward the outer surface 128, 228, 328. Refers to the percentage of scattered light that actually exits the outer surface 128, 228, 328 without suffering absorption, blocking, or other loss. While not intending to be bound by theory, a percentage of the light scattered from the core 120, 220, 320 passes through the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 surrounding the cladding 122, 222, 322. It can be absorbed by one or more additional layers. However, the light diffusing optical fibers 110, 210, 310 described herein limit absorption of UV light scattered through the outer surface 128, 228, 328 to promote high scattering efficiency at UV wavelengths.

引き続き図2A~4Bを参照すると、各光拡散性光ファイバ110、210、310のコア120、220、320及びクラッド122、222、322は、ヒドロキシル材料でドープされたシリカガラス等のガラス(例えばヒドロキシルドープガラスコア及びヒドロキシルドープガラスクラッド)を含んでよい。本明細書中で使用される場合、「ヒドロキシルドープ(hydroxyl doped)」は、300ppm以上のヒドロキシル材料、例えばヒドロキシルイオン(OH)、(ガラスに添加され得る)過剰な酸素等を含むガラスを指す。理論によって束縛されることを意図したものではないが、コア120、220、320及びクラッド122、222、322をヒドロキシル材料でドープすることは、UV波長において有利となり得る。ヒドロキシル含量が低い(例えばヒドロキシル含量が300ppm未満の)ガラスコア及びクラッドは、比較的高い波長(例えば可視範囲、近赤外(NIR)範囲、及び赤外範囲内の波長)における透過率が増大するものの、ガラス中のヒドロキシル含量を低減することによってガラス中の酸素欠陥中心の個数及び/又はサイズが増大するため、UV範囲内の波長における吸収損失の増大も被る。本明細書中で使用される場合、「酸素欠陥中心(oxygen deficiency center)」は、酸素空孔を有するシリカの破損した結合の形成を指す。理論によって束縛されることを意図したものではないが、コア120、220、320及びクラッド122、222、322中の酸素欠陥中心は、UV範囲内の波長を有する光を吸収し、これによってコア120、220、320及びクラッド122、222、322が暗くなり、散乱用構造体125、225、325によってコア120、220、320から外向きに散乱される光の、光拡散性光ファイバ110、210、310の外面128、228、328を通って拡散するパーセンテージが低下する。理論によって束縛されることを意図したものではないが、UV放射下において、異なる複数の「色中心(color center)」が溶融シリカ中で成長する場合がある。色中心の原因は、溶融シリカのイオン化に関連し得る。これもまた理論によって束縛されることを意図したものではないが、色中心はOHと反応して、安定した非吸収性種を形成し得る。いくつかの実施形態では、光拡散性光ファイバ110、210、310は、水素を光拡散性光ファイバ110、210、310のシリカに高圧及び高温で装荷することによって、ヒドロキシルドープされていてよい。 With continued reference to FIGS. 2A-4B, the core 120, 220, 320 and cladding 122, 222, 322 of each light diffusing optical fiber 110, 210, 310 are made of glass, such as silica glass doped with a hydroxyl material (eg, hydroxyl doped glass core and hydroxyl doped glass cladding). As used herein, "hydroxyl doped" refers to glasses containing 300 ppm or more of hydroxyl material, such as hydroxyl ions (OH), excess oxygen (which may be added to the glass), and the like. While not intending to be bound by theory, doping the core 120, 220, 320 and cladding 122, 222, 322 with a hydroxyl material can be advantageous at UV wavelengths. Glass cores and claddings with low hydroxyl content (e.g., hydroxyl content less than 300 ppm) have increased transmission at relatively high wavelengths (e.g., wavelengths in the visible, near-infrared (NIR), and infrared ranges). However, it also suffers from increased absorption losses at wavelengths in the UV range, as reducing the hydroxyl content in the glass increases the number and/or size of oxygen defect centers in the glass. As used herein, "oxygen deficiency center" refers to the formation of broken bonds in silica with oxygen vacancies. While not intending to be bound by theory, oxygen defect centers in cores 120, 220, 320 and claddings 122, 222, 322 absorb light having wavelengths in the UV range, thereby , 220, 320 and the cladding 122, 222, 322 darkened and scattered outwardly from the core 120, 220, 320 by the scattering structures 125, 225, 325, the light diffusing optical fibers 110, 210, The percentage of diffusion through the outer surface 128, 228, 328 of 310 is reduced. While not intending to be bound by theory, different "color centers" may grow in fused silica under UV radiation. The cause of color centers can be related to the ionization of fused silica. Again, without intending to be bound by theory, the color center can react with OH to form a stable non-absorbing species. In some embodiments, the light diffusing optical fibers 110, 210, 310 may be hydroxyl doped by loading hydrogen into the silica of the light diffusing optical fibers 110, 210, 310 at high pressure and temperature.

更に、理論によって束縛されることを意図したものではないが、いくつかのUV硬化性ポリマー等の一部のポリマー材料は、UV光の吸収性が高い。よって、光拡散性光ファイバ110、210、310のポリマー層の数及び厚さを制限し、UV光の吸収性が制限されたポリマー層を使用することが有利である。例えば、図2A~4Bに示す各実施形態では、クラッド122、222、322はガラス(例えばヒドロキシルドープガラス)を含む。更に、本明細書に記載の光拡散性光ファイバ110、210、310の各実施形態は、クラッド122、222、322を取り囲む少なくとも1つのポリマー層を備えるが、以下で更に詳細に説明するように、これらのポリマーはそれぞれ、UV光の吸収性が低い。 Additionally, while not intending to be bound by theory, some polymeric materials, such as some UV curable polymers, are highly absorbent of UV light. Therefore, it is advantageous to limit the number and thickness of the polymer layers of the light diffusing optical fibers 110, 210, 310 and use polymer layers with limited absorption of UV light. For example, in each of the embodiments shown in Figures 2A-4B, the cladding 122, 222, 322 comprises glass (eg, hydroxyl-doped glass). Additionally, each embodiment of the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 described herein includes at least one polymer layer surrounding the cladding 122, 222, 322, as described in further detail below. , each of these polymers has a low absorption of UV light.

ここで図2A及び2Bを参照すると、コア120、コア120を取り囲むクラッド122、外面128、及び複数の散乱用構造体125を備える、光拡散性光ファイバ110の断面が示されている。コア120は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスコア(例えばシリカ)(例えば約300ppm以上のヒドロキシル材料を含むシリカ)を含む。クラッド122は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスクラッド(例えばコア120の屈折率より低い屈折率を有するFドープシリカ又はF(フッ素)/B(ホウ素)共ドープシリカ)(例えば約300ppm以上のヒドロキシル材料を含むFドープシリカ又はF(フッ素)/B(ホウ素)共ドープシリカ)を含む。光拡散性光ファイバ110は更に、クラッド122を取り囲む一次ポリマーコーティング130と、一次ポリマーコーティング130を取り囲む二次ポリマーコーティング層132とを備える。 2A and 2B, a cross-section of light diffusing optical fiber 110 comprising core 120, cladding 122 surrounding core 120, outer surface 128, and a plurality of scattering structures 125 is shown. Core 120 includes a glass core (eg, silica) doped with a hydroxyl material (eg, silica containing about 300 ppm or more of hydroxyl material). The cladding 122 is a glass cladding (eg, F-doped silica or F(fluorine)/B(boron) co-doped silica having a refractive index lower than that of the core 120) doped with a hydroxyl material (eg, comprising about 300 ppm or more hydroxyl material). F-doped silica or F (fluorine)/B (boron) co-doped silica). Light diffusing optical fiber 110 further comprises a primary polymer coating 130 surrounding cladding 122 and a secondary polymer coating layer 132 surrounding primary polymer coating 130 .

引き続き図2A及び2Bを参照すると、散乱用構造体125は、(図2A及び2Bに示すように)コア120全体を通って存在してよく、又はコア120とクラッド122との界面(例えばコア‐クラッド境界線)付近に存在してよく、又はコア120内に環状のリングとして存在してよい。散乱用構造体125は、ガスが充填された空所、セラミック材料等の散乱性粒子、ドーパント等を備えてよい。(「ランダム空気ライン(random air line)」又は「ナノ構造(nanostructure)」又は「ナノサイズ構造(nano‐sized structure)」とも呼ばれる)配置及びサイズがランダムな空所を有する光拡散性光ファイバのいくつかの例が、米国特許第7,450,806号明細書、並びに米国公開特許第12/950,045号明細書、第13/097,208号明細書、及び第13/269,055号明細書に記載されており、これらの文献は参照によりその全体が本出願に援用される。あるいは、光拡散性光ファイバ110は、「粗面化済み(roughened)」コア120を有してよく、この場合、コア‐クラッド境界線におけるコア120の表面上の凹凸が光の散乱を引き起こす。他のタイプの光拡散性光ファイバも利用できる。動作時、光拡散性光ファイバ110は、照明波長(例えば放出された放射の1つ以上の波長)において、約50dB/km以上、例えば約100dB/km~約60000dB/kmの、散乱によって誘発される減衰(即ち光拡散性光ファイバ110内での散乱性粒子の吸収によるものではなく、光拡散性光ファイバ110の外面128を通した光の損失による減衰)を受ける。 With continued reference to FIGS. 2A and 2B, the scattering structures 125 may be present throughout the core 120 (as shown in FIGS. 2A and 2B) or at the interface between the core 120 and the cladding 122 (e.g., core- cladding boundary) or as an annular ring within the core 120 . Scattering structures 125 may comprise gas-filled cavities, scattering particles such as ceramic materials, dopants, and the like. A light diffusing optical fiber having cavities randomly arranged and sized (also called a "random air line" or "nanostructure" or "nano-sized structure"). Some examples are U.S. Pat. No. 7,450,806, and U.S. Pub. , which are incorporated herein by reference in their entireties. Alternatively, the light diffusing optical fiber 110 may have a "roughened" core 120, where irregularities on the surface of the core 120 at the core-cladding boundary cause light scattering. Other types of light diffusing optical fibers are also available. In operation, the light diffusing optical fiber 110 is induced by scattering of about 50 dB/km or more, such as about 100 dB/km to about 60000 dB/km, at the illumination wavelength (eg, one or more wavelengths of emitted radiation). attenuation (ie, attenuation due to loss of light through the outer surface 128 of the diffusive optical fiber 110 rather than due to absorption of scattering particles within the diffusive optical fiber 110).

散乱用構造体125が、ガスで充填された空所を備える実施形態では、このガスで充填された空所は、ランダムなパターン又は組織立てられたパターンで配設してよく、光拡散性光ファイバ110の長さに対して平行に延在しても、螺旋状(即ち光拡散性光ファイバ110の長軸に沿って回転するもの)であってもよい。更に、光拡散性光ファイバ110は、ファイバの断面に多数のガスで充填された空所、例えば50個超、100個超、又は200個超の空所を備えてよい。これらのガスで充填された空所は例えば、SO、Kr、Ar、CO、N、O、又はこれらの混合物を内包してよい。しかしながら、いずれのガスの存在又は不在にかかわらず、コア120、クラッド122、又はコア‐クラッド境界線の、複数の散乱用構造体125を備える領域の平均屈折率は、空所の存在によって低下する。更に、空所等の複数の散乱用構造体125は、コア120、クラッド122、又はコア‐クラッド境界線内にランダムに、即ち非周期的に配置できるが、他の実施形態では、空所は周期的に配置されていてもよい。 In embodiments in which the scattering structure 125 comprises gas-filled cavities, the gas-filled cavities may be arranged in a random or organized pattern to provide light diffusive light. It may extend parallel to the length of the fiber 110, or it may be helical (ie, rotating along the longitudinal axis of the light diffusing optical fiber 110). Further, the light diffusing optical fiber 110 may comprise a large number of gas-filled cavities in the cross-section of the fiber, eg, greater than 50, greater than 100, or greater than 200 cavities. These gas-filled cavities may contain, for example, SO2 , Kr, Ar, CO2 , N2 , O2 , or mixtures thereof. However, regardless of the presence or absence of any gas, the average refractive index of the region of the core 120, cladding 122, or core-clad boundary comprising multiple scattering structures 125 is reduced by the presence of voids. . Further, a plurality of scattering structures 125, such as cavities, can be randomly or non-periodically positioned within the core 120, cladding 122, or core-clad boundaries, although in other embodiments the cavities are They may be arranged periodically.

ガスで充填された空所等の空所(又は他の散乱性粒子)の断面サイズ(例えば直径)は、約10nm~約10μmであってよく、また長さは約1μmから約50mまで変化し得る。いくつかの実施形態では、空所(又は他の散乱性粒子)の断面サイズは、約10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、又は10μmである。いくつかの実施形態では、空所の長さは、約1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、5mm、10mm、50mm、100mm、500mm、1m、5m、10m、20m、又は50mである。 The cross-sectional size (eg, diameter) of the cavities (or other scattering particles), such as gas-filled cavities, can be from about 10 nm to about 10 μm, and the length can vary from about 1 μm to about 50 m. obtain. In some embodiments, the cross-sectional size of the voids (or other scattering particles) is about 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 120 nm, 140 nm, 160 nm, 180 nm. , 200 nm, 250 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, or 10 μm. In some embodiments, the void length is about 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm. , 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1000 μm, 5 mm, 10 mm, 50 mm, 100 mm, 500 mm, 1 m, 5 m, 10 m, 20 m, or 50 m.

引き続き図2A及び2Bを参照すると、一次ポリマーコーティング130は、機械的な取り扱いを容易にするための、コア120及びクラッド122を取り囲む略透明の層、例えばポリマーコーティングを含んでよい。更に、二次ポリマーコーティング層132は、コア120、クラッド122、及び一次ポリマーコーティング130を取り囲むように位置決めできる。二次ポリマーコーティング層132は散乱層として機能し、ベース材料(例えばポリマー)と、このベース材料中に位置決めされた複数の散乱性粒子135とを備える。動作時、二次ポリマーコーティング層132は、大きな角度範囲(例えば40~120°、又は30°~130°、又は15~150°)にわたる、均一な角度的散乱を促進できる。例えば光拡散性光ファイバ110は、散乱によって略均一な照明を提供するよう構成され、これにより、40~120°の全ての視野角に関して、最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が最大散乱照明強度の50%未満となる。 With continued reference to FIGS. 2A and 2B, primary polymer coating 130 may comprise a substantially transparent layer, eg, a polymer coating, surrounding core 120 and cladding 122 to facilitate mechanical handling. Additionally, secondary polymer coating layer 132 can be positioned to surround core 120 , cladding 122 , and primary polymer coating 130 . The secondary polymer coating layer 132 functions as a scattering layer and comprises a base material (eg polymer) and a plurality of scattering particles 135 positioned in the base material. In operation, secondary polymer coating layer 132 can promote uniform angular scattering over a large angular range (eg, 40-120°, or 30-130°, or 15-150°). For example, the light diffusing optical fiber 110 is configured to provide substantially uniform illumination by scattering such that for all viewing angles from 40 to 120°, the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity.

散乱性粒子135は、二次ポリマーコーティング層132のベース材料(例えば屈折率が約1.5のベースポリマー)に対して、0.05を超える屈折率差分を有する(例えばベース材料と各散乱性粒子135との間の屈折率の差は0.05より大きい)。いくつかの実施形態では、ベース材料と各散乱性粒子135との間のこのような屈折率の差は、少なくとも0.1である。即ち、各散乱性粒子135の屈折率は、二次ポリマーコーティング層132のベース材料の(例えばポリマー又は他のマトリクス材料の)屈折率よりも、少なくとも0.1大きくてよい。更に、二次ポリマーコーティング層132を横断するUV光の吸収を制限するために、散乱性粒子135は、UV光の吸光度が低い材料(例えば低吸収性散乱材料)を含む。ベース材料より高い屈折率(例えば約1.5超)を有する例示的な低吸収性散乱材料としては、屈折率約1.77の酸化アルミニウム(Al)、屈折率約1.636の硫酸バリウム(BaSO)、屈折率約1の微小泡等のガス空所等が挙げられる。更に、いくつかの実施形態では、散乱性粒子135は、代替又は追加として、ガス空所又は微小泡を含んでよい。 Scattering particles 135 have a refractive index difference greater than 0.05 (eg, the base material and each scattering the refractive index difference between particles 135 is greater than 0.05). In some embodiments, such refractive index difference between the base material and each scattering particle 135 is at least 0.1. That is, the refractive index of each scattering particle 135 may be at least 0.1 greater than the refractive index of the base material (eg, polymer or other matrix material) of the secondary polymeric coating layer 132 . Further, to limit the absorption of UV light across secondary polymer coating layer 132, scattering particles 135 comprise a material that has low absorption of UV light (eg, a low absorption scattering material). Exemplary low-absorbing scattering materials having a higher refractive index than the base material (eg, greater than about 1.5) include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), with a refractive index of about 1.77; Barium sulfate (BaSO 4 ), gas cavities such as microbubbles with a refractive index of about 1, and the like are included. Further, in some embodiments, scattering particles 135 may alternatively or additionally include gas voids or microbubbles.

更に、二次ポリマーコーティング層132内の各散乱性粒子135の断面サイズは、0.1λ~10λであってよく、ここでλは、光拡散性光ファイバ110を通って伝播する光の波長である。いくつかの実施形態では、各散乱性粒子135の断面サイズは、0.2λ超かつ5λ未満、例えば0.5λ~2λである。例えば、各散乱性粒子の断面サイズは、約20nm~約5μm、例えば約50nm、75nm、100nm、150nm、200nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm、3.9μm、4μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm等であってよい。更に、二次ポリマーコーティング層132中の散乱性粒子135は、二次ポリマーコーティング層132の約0.005重量%~70重量%、例えば0.01重量%~60重量%、0.02重量%~50重量%等を構成してよい。 Further, the cross-sectional size of each scattering particle 135 within the secondary polymer coating layer 132 may be between 0.1λ and 10λ, where λ is the wavelength of light propagating through the light diffusing optical fiber 110. be. In some embodiments, the cross-sectional size of each scattering particle 135 is greater than 0.2λ and less than 5λ, such as between 0.5λ and 2λ. For example, each scattering particle has a cross-sectional size of about 20 nm to about 5 μm, such as about 50 nm, 75 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 350 nm, 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm, 800 nm, 850 nm. , 900 nm, 950 nm, 1 μm, 1.1 μm, 1.2 μm, 1.3 μm, 1.4 μm, 1.5 μm, 1.6 μm, 1.7 μm, 1.8 μm, 1.9 μm, 2 μm, 2.1 μm, 2 .2 μm, 2.3 μm, 2.4 μm, 2.5 μm, 2.6 μm, 2.7 μm, 2.8 μm, 2.9 μm, 3 μm, 3.1 μm, 3.2 μm, 3.3 μm, 3.4 μm, 3 .5 μm, 3.6 μm, 3.7 μm, 3.8 μm, 3.9 μm, 4 μm, 4.1 μm, 4.2 μm, 4.3 μm, 4.4 μm, 4.5 μm, 4.6 μm, 4.7 μm, 4 .8 μm, 4.9 μm, etc. Further, the scattering particles 135 in the secondary polymer coating layer 132 are about 0.005 wt% to 70 wt%, such as 0.01 wt% to 60 wt%, 0.02 wt% of the secondary polymer coating layer 132. It may comprise up to 50% by weight or the like.

いくつかの実施形態では、複数の散乱性粒子135は、二次ポリマーコーティング層132の副層中に配置されていてよい。例えばいくつかの実施形態では、上記副層の厚さは約1μm~約5μmであってよい。他の実施形態では、この粒子副層の厚さ、及び/又は二次ポリマーコーティング層132中の散乱性粒子135の濃度を、光拡散性光ファイバ110の軸方向長さに沿って変化させることにより、大きな角度(即ち約15°を超える角度)において、光拡散性光ファイバ110から散乱する光の強度の変動をより均一にすることができる。例えば、40~120°の全ての視野角に関する角度付き照明は、最大照明の50%以内であり、いくつかの実施形態では30%以内である。いくつかの実施形態では、40~120°の全ての視野角に関する角度付き照明は、最大照明の30%以内であり、いくつかの実施形態では25%以内である。 In some embodiments, a plurality of scattering particles 135 may be disposed in sublayers of secondary polymer coating layer 132 . For example, in some embodiments, the thickness of the sublayer can be from about 1 μm to about 5 μm. In other embodiments, the thickness of this particle sublayer and/or the concentration of scattering particles 135 in the secondary polymer coating layer 132 are varied along the axial length of the light diffusing optical fiber 110. This allows more uniform variations in the intensity of light scattered from the light diffusing optical fiber 110 at large angles (ie, angles greater than about 15°). For example, the angular illumination for all viewing angles from 40-120° is within 50% of maximum illumination, and in some embodiments within 30%. In some embodiments, the angular illumination for all viewing angles from 40-120° is within 30% of maximum illumination, and in some embodiments within 25%.

ここで図3A及び3Bを参照すると、コア220、コア220を取り囲むクラッド222、散乱用構造体225、及びクラッド222を取り囲んでクラッド222に接触する熱可塑性ポリマーコーティング層234を備える、光拡散性光ファイバ210の断面図が示されている。コア220は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスコア(例えばシリカ)(例えば約300ppm以上のヒドロキシル材料を含むシリカ)を含む。クラッド222は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスクラッド(例えばコア220の屈折率より低い屈折率を有するFドープシリカ又はF(フッ素)/B(ホウ素)共ドープシリカ)(例えば約300ppm以上のヒドロキシル材料を含むドープシリカ又はF(フッ素)/B(ホウ素)共ドープシリカ)を含む。散乱用構造体225は、(図3A及び3Bに示すように)コア220全体を通って存在してよく、又はコア220とクラッド222との界面(例えばコア‐クラッド境界線)付近に存在してよく、又はコア220内に環状のリングとして存在してよい。散乱用構造体225は、光拡散性光ファイバ110に関して上述した散乱用構造体125のうちのいずれ、例えばガスで充填された空所、セラミック材料等の散乱性粒子、ドーパント等を含んでよい。 3A and 3B, a light diffusing light comprising a core 220, a cladding 222 surrounding the core 220, a scattering structure 225, and a thermoplastic polymer coating layer 234 surrounding and contacting the cladding 222. A cross-sectional view of fiber 210 is shown. Core 220 includes a glass core (eg, silica) doped with a hydroxyl material (eg, silica containing about 300 ppm or more of hydroxyl material). The cladding 222 is a glass cladding (eg, F-doped silica or F(fluorine)/B(boron) co-doped silica having a refractive index lower than that of the core 220) doped with a hydroxyl material (eg, comprises about 300 ppm or more hydroxyl material). doped silica or F (fluorine)/B (boron) co-doped silica). Scattering structures 225 may be present throughout core 220 (as shown in FIGS. 3A and 3B) or may be present near the interface between core 220 and cladding 222 (eg, core-cladding boundary). , or may reside as an annular ring within core 220 . The scattering structures 225 may include any of the scattering structures 125 described above with respect to the light diffusing optical fiber 110, such as gas-filled cavities, scattering particles such as ceramic materials, dopants, and the like.

熱可塑性ポリマーコーティング層234は、Teflon(商標)等のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、Tefzel(商標)等のエチレン‐テトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、パーフルオロアルキルアルカン(PFA)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、ナイロン、及び他のいずれの押出成形可能なフッ素化ポリマーといった、フッ素化ポリマー材料を含む。熱可塑性ポリマーコーティング層234は、(図5のグラフ50に関して以下で更に詳細に説明するように)UV光の吸光度が低く、また硬質のプラスチック材料であり、これはコア220及びクラッド222を取り囲む保護コーティング層を提供する。図3A及び3Bに示す実施形態では、熱可塑性ポリマーコーティング層234はクラッド222に直接接触するため、クラッド222と熱可塑性ポリマーコーティング層234との間には介在層が位置決めされていない。上記介在層は、コア220から外面228に向かって外向きに散乱するUV光の、吸収、ブロック、又はその他の様式で外面228から出るのを妨げられる量を制限する。 The thermoplastic polymer coating layer 234 may be polytetrafluoroethylene (PTFE) such as Teflon™, ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) such as Tefzel™, polyethylene terephthalate (PET), fluorinated ethylene propylene (FEP). , perfluoroalkylalkanes (PFA), PEEK (polyetheretherketone), nylon, and any other extrudable fluorinated polymer. Thermoplastic polymer coating layer 234 has low absorbance of UV light (as described in more detail below with respect to graph 50 of FIG. 5) and is a hard plastic material that surrounds core 220 and cladding 222 to provide protection. Provide a coating layer. In the embodiment shown in FIGS. 3A and 3B, thermoplastic polymer coating layer 234 is in direct contact with cladding 222 , so no intervening layer is positioned between cladding 222 and thermoplastic polymer coating layer 234 . The intervening layers limit the amount of UV light scattered outwardly from core 220 toward outer surface 228 that is absorbed, blocked, or otherwise prevented from exiting outer surface 228 .

更に、図3A及び3Bに示すように、散乱性粒子235は熱可塑性ポリマーコーティング層234中に配置される。熱可塑性ポリマーコーティング層234中に配置された散乱性粒子235は、光拡散性光ファイバ110に関して上述した散乱性粒子135のうちのいずれを含んでよい。熱可塑性ポリマーコーティング層234の屈折率は、約1.30~約1.35であってよい。散乱性粒子235は、熱可塑性ポリマーコーティング層234の屈折率より高い屈折率を有する低吸収性散乱材料、例えば屈折率が約1.77のAl、屈折率が約1.636のBaSO、屈折率が約1.46の二酸化ケイ素(SiO)等を含んでよい。なお、熱可塑性ポリマーコーティング層234は二次ポリマーコーティング層132より低い屈折率を有するため、散乱性粒子135として使用できない材料を散乱性粒子235として使用してよい。特にSiOを散乱性粒子235の材料として使用してよく、これは、SiOが約200nm以上の波長の光に対して透明であり、従ってUV範囲において散乱性粒子235が引き起こす吸収の損失を低減するため、有利である。更に、いくつかの実施形態では、散乱性粒子235は、代替又は追加として、ガス空所又は微小泡を含んでよい。 Further, scattering particles 235 are disposed in a thermoplastic polymer coating layer 234, as shown in FIGS. 3A and 3B. Scattering particles 235 disposed in thermoplastic polymer coating layer 234 may include any of scattering particles 135 described above with respect to light diffusing optical fiber 110 . The refractive index of thermoplastic polymer coating layer 234 may be from about 1.30 to about 1.35. Scattering particles 235 are low absorption scattering materials having a refractive index higher than that of thermoplastic polymer coating layer 234, such as Al2O3 with a refractive index of about 1.77 , BaSO with a refractive index of about 1.636. 4 , silicon dioxide (SiO 2 ), which has a refractive index of about 1.46, and the like. It should be noted that materials that cannot be used as scattering particles 135 may be used as scattering particles 235 because thermoplastic polymer coating layer 234 has a lower refractive index than secondary polymer coating layer 132 . In particular, SiO 2 may be used as a material for the scattering particles 235, since SiO 2 is transparent to light with wavelengths of about 200 nm and above, thus reducing the absorption loss caused by the scattering particles 235 in the UV range. It is advantageous because it reduces Further, in some embodiments, scattering particles 235 may alternatively or additionally include gas voids or microbubbles.

いくつかの実施形態では、熱可塑性ポリマーコーティング層234は、ファイバドロープロセス中に、光拡散性光ファイバ210のクラッド222に直接適用してよい。例えば、理論によって束縛されることを意図したものではないが、コア220及びクラッド222は、光ファイバプリフォームから、この光ファイバプリフォームを加熱するドロー炉と、熱可塑性ポリマーコーティング層234を光拡散性光ファイバ210のクラッド222に適用するファイバコーティングユニットとを通してドロー加工できる。更に、熱可塑性ポリマーコーティング層234の適用後、光拡散性光ファイバ210はファイバ回収ユニットに到達し、このファイバ回収ユニットは、1つ以上のドロー機構及び張力印加用プーリを備えてよく、これにより、光拡散性光ファイバ210に張力を印加して、ファイバ貯蔵用スプール上に光拡散性光ファイバ210を巻きつけるのを容易にすることができる。 In some embodiments, thermoplastic polymer coating layer 234 may be applied directly to cladding 222 of light diffusing optical fiber 210 during the fiber draw process. For example, without intending to be bound by theory, core 220 and cladding 222 may be formed from an optical fiber preform using a draw furnace to heat the optical fiber preform and a thermoplastic polymer coating layer 234 to diffuse light. It can be drawn through a fiber coating unit that is applied to the cladding 222 of the optical fiber 210 . Further, after application of the thermoplastic polymer coating layer 234, the light diffusing optical fiber 210 reaches a fiber recovery unit, which may include one or more draw mechanisms and tensioning pulleys, thereby , tension may be applied to the light diffusing optical fiber 210 to facilitate winding the light diffusing optical fiber 210 onto the fiber storage spool.

ドロープロセス中、光拡散性光ファイバ210がファイバ回収ユニットに到達する前に熱可塑性ポリマーコーティング層234を適用することにより、クラッド222とファイバ回収ユニットに1つ以上のドロー機構との間の接触が防止され、これにより、クラッド222のガラスに対する損傷を防止できる。しかしながら、他の実施形態では、例えば従来の押出成形装置等のオフドロー装置を用いた光拡散性光ファイバ210のドロー加工後に、熱可塑性ポリマーコーティング層234が光拡散性光ファイバ210に適用される。よって、ドロープロセス後に熱可塑性ポリマーコーティング層234が適用される実施形態では、ファイバ回収ユニットのドロー機構及び張力印加用プーリによって引き起こされるクラッド222のガラスに対する損傷を防止するために、ドロープロセス中にコーティング層をクラッド222上に適用することが望ましい。クラッドと熱可塑性ポリマーコーティング層との間にポリマー層を有する例示的な光拡散性光ファイバは、以下で説明する光拡散性光ファイバ310である。 By applying a thermoplastic polymer coating layer 234 before the light diffusive optical fiber 210 reaches the fiber collection unit during the draw process, contact between the cladding 222 and the fiber collection unit is prevented from contacting one or more draw mechanisms. This prevents damage to the cladding 222 glass. However, in other embodiments, the thermoplastic polymer coating layer 234 is applied to the light diffusing optical fiber 210 after drawing the light diffusing optical fiber 210 using off-draw equipment, such as conventional extrusion equipment. Thus, in embodiments where the thermoplastic polymer coating layer 234 is applied after the draw process, the coating should be applied during the draw process to prevent damage to the glass of the cladding 222 caused by the draw mechanism and tensioning pulleys of the fiber recovery unit. It is desirable to apply a layer over the cladding 222 . An exemplary light diffusing optical fiber having a polymer layer between the cladding and a thermoplastic polymer coating layer is light diffusing optical fiber 310 described below.

ここで図4A及び4Bを参照すると、コア320、コア320を取り囲むクラッド322、散乱用構造体325、クラッド322を取り囲む一次コーティング層330、及び熱可塑性ポリマーコーティング層334であって、一次コーティング層330がクラッド322と熱可塑性ポリマーコーティング層334との間に配置されるように一次コーティング層330を取り囲む、熱可塑性ポリマーコーティング層334を備える、光拡散性光ファイバ310の断面図が示されている。コア320は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスコア(例えばシリカ)(例えば約300ppm以上のヒドロキシル材料を含むシリカ)を含む。クラッド322は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスクラッド(例えばコア320の屈折率より低い屈折率を有するFドープシリカ又はF(フッ素)/B(ホウ素)共ドープシリカ)(例えば約300ppm以上のヒドロキシル材料を含むドープシリカ又はF(フッ素)/B(ホウ素)共ドープシリカ)を含む。散乱用構造体325は、(図4A及び4Bに示すように)コア320全体を通って存在してよく、又はコア320とクラッド322との界面(例えばコア‐クラッド境界線)付近に存在してよく、又はコア320内に環状のリングとして存在してよい。散乱用構造体325は、光拡散性光ファイバ110に関して上述した散乱用構造体125のうちのいずれ、例えばガスで充填された空所、セラミック材料等の散乱性粒子、ドーパント等を含んでよい。 4A and 4B, a core 320, a cladding 322 surrounding the core 320, a scattering structure 325, a primary coating layer 330 surrounding the cladding 322, and a thermoplastic polymer coating layer 334, wherein the primary coating layer 330 A cross-sectional view of a light diffusing optical fiber 310 is shown comprising a thermoplastic polymer coating layer 334 surrounding the primary coating layer 330 such that a is located between the cladding 322 and the thermoplastic polymer coating layer 334 . Core 320 includes a glass core (eg, silica) doped with a hydroxyl material (eg, silica containing about 300 ppm or more of hydroxyl material). The cladding 322 is a glass cladding (e.g., F-doped silica or F(fluorine)/B(boron) co-doped silica having a refractive index lower than that of the core 320) doped with a hydroxyl material (e.g., includes about 300 ppm or more hydroxyl material). doped silica or F (fluorine)/B (boron) co-doped silica). Scattering structures 325 may be present throughout core 320 (as shown in FIGS. 4A and 4B) or may be present near the interface between core 320 and cladding 322 (eg, core-cladding boundary). , or may reside as an annular ring within core 320 . The scattering structures 325 may include any of the scattering structures 125 described above with respect to the light diffusing optical fiber 110, such as gas-filled cavities, scattering particles such as ceramic materials, dopants, and the like.

熱可塑性ポリマーコーティング層334は、Teflon等のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、Tefzel等のエチレン‐テトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、パーフルオロアルキルアルカン(PFA)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、ナイロン、及び他のいずれの押出成形可能なフッ素化ポリマーといった、熱可塑性ポリマーコーティング層234のフッ素化ポリマー材料のうちのいずれを含んでよい。熱可塑性ポリマーコーティング層334は、UV光の吸光度が低く、また硬質のプラスチック材料であり、これはコア320、クラッド322、及び一次コーティング層330を取り囲む保護コーティング層を提供する。 Thermoplastic polymer coating layer 334 may include polytetrafluoroethylene (PTFE) such as Teflon, ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) such as Tefzel, polyethylene terephthalate (PET), fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoroalkylalkanes ( PFA), PEEK (polyetheretherketone), nylon, and any other extrudable fluorinated polymer, the thermoplastic polymer coating layer 234 may comprise any of the fluoropolymer materials. Thermoplastic polymer coating layer 334 is a hard plastic material with low absorbance of UV light, which provides a protective coating layer surrounding core 320 , cladding 322 , and primary coating layer 330 .

一次コーティング層330は、脂環式エポキシ等のUV硬化性コーティング層を含む。脂環式エポキシはUV硬化性であるが、脂環式エポキシの硬化に使用される光開始剤はUV吸収性であるものの、脂環式エポキシの硬化後に、例えば脂環式エポキシの漂白によって除去可能であり、図5のグラフ50に関して以下で更に詳細に説明するように、得られる硬化済み脂環式エポキシのUV光の吸光度は低い。いくつかの実施形態では、光開始剤は、(p‐イソプロピルフェニル)(p‐メチルフェニル)ヨードテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩を含む。更に、一次コーティング層330の厚さは、約5μm~約20μm、例えば、約10μm~約15μmであってよい。一部のUVが依然として一次コーティング層330に吸収される可能性があり、層が薄いほどこの吸収は最小化されるため、一次コーティング層330を薄くすることが有利となり得る。 Primary coating layer 330 includes a UV curable coating layer such as a cycloaliphatic epoxy. Although cycloaliphatic epoxies are UV curable, the photoinitiators used to cure cycloaliphatic epoxies are UV absorbing but are removed after the cycloaliphatic epoxies are cured, for example by bleaching the cycloaliphatic epoxies. It is possible, and the resulting cured cycloaliphatic epoxy has a low absorbance of UV light, as described in more detail below with respect to graph 50 of FIG. In some embodiments, the photoinitiator comprises (p-isopropylphenyl)(p-methylphenyl)iodotetrakis(pentafluorophenyl)borate. Further, the thickness of primary coating layer 330 may be from about 5 μm to about 20 μm, such as from about 10 μm to about 15 μm. A thin primary coating layer 330 can be advantageous because some UV can still be absorbed in the primary coating layer 330, and thinner layers minimize this absorption.

引き続き図4A及び4Bを参照すると、一次コーティング層330は、光拡散性光ファイバ110に関して上述した散乱性粒子135のうちのいずれを含んでよい複数の散乱性粒子335でドープされる。例えば、散乱性粒子335は、一次コーティング層330の脂環式エポキシ(屈折率約1.41)よりも高い屈折率を有する低吸収性散乱材料、例えば:屈折率約1.77のAl;屈折率約1.636のBaSO;Teflon等のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、Tefzel等のエチレン‐テトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、パーフルオロアルキルアルカン(PFA)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、ナイロン、及び他のいずれのフッ素化ポリマーといった熱可塑性ポリマーから作製された粒子を含んでよい。更に、いくつかの実施形態では、散乱性粒子335は、代替又は追加として、ガス空所又は微小泡を含んでよい。更に、図4A及び4Bは、複数の散乱性粒子335が一次コーティング層330中に配置される様子を示しているが、複数の散乱性粒子335は、代替又は追加として、熱可塑性ポリマーコーティング層334中に配置することもできる。 With continued reference to FIGS. 4A and 4B, primary coating layer 330 is doped with a plurality of scattering particles 335 that may include any of scattering particles 135 described above with respect to light diffusing optical fiber 110 . For example, the scattering particles 335 may be a low-absorbing scattering material having a higher refractive index than the cycloaliphatic epoxy (refractive index of about 1.41) of the primary coating layer 330, such as: Al2O with a refractive index of about 1.77. 3 ; BaSO 4 with a refractive index of about 1.636; polytetrafluoroethylene (PTFE) such as Teflon, ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) such as Tefzel, polyethylene terephthalate (PET), fluorinated ethylene propylene (FEP), It may include particles made from thermoplastic polymers such as fluoroalkylalkanes (PFA), PEEK (polyetheretherketone), nylon, and any other fluorinated polymer. Further, in some embodiments, scattering particles 335 may alternatively or additionally include gas voids or microbubbles. Further, while FIGS. 4A and 4B show a plurality of scattering particles 335 disposed within the primary coating layer 330, the plurality of scattering particles 335 may alternatively or additionally be disposed within the thermoplastic polymer coating layer 334. It can also be placed inside.

再び図1、2B、3B、及び4Bを参照すると、動作時、散乱していないガイドされた光(例えば光出力デバイス102の光源152が出力したUV光)は、光拡散性光ファイバ110、210、310に沿って、矢印10が示す方向に伝播する。散乱角度θで矢印12が示す方向に光拡散性光ファイバ110、210、310を出る散乱光が示されており、この散乱角度は、光拡散性光ファイバ110、210、310に沿って伝播するガイドされた光の伝播方向10と、光拡散性光ファイバ110を出るときの散乱光の方向12との間の角度差である。いくつかの実施形態では、散乱角度θが15°~150°、又は30°~130°であるときのスペクトルの強度は、ピーク波長で測定した場合に、±50%、±30%、±25%、±20%、±15%、±10%、又は±5%以内である。いくつかの実施形態では、散乱角度θが30°~130°、又は40°~120°の全ての角度であるときのスペクトルの強度は、ピーク波長で測定した場合に、少なくとも±50%以内、例えば±30%、±25%、±20%、±15%、±10%、又は±5%である。従って、各光拡散性光ファイバ110、210、310は、散乱によって略均一な照明を提供するよう構成され、これにより、40~110°の全ての視野角に関して、例えば40~120°の全ての視野角に関して、最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が最大散乱照明強度の50%未満となる。いくつかの実施形態によると、最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差は、最大散乱照明強度の30%以下である。 Referring again to FIGS. 1, 2B, 3B, and 4B, in operation, unscattered guided light (eg, UV light output by light source 152 of light output device 102) is directed to light diffusing optical fibers 110, 210. , 310 in the direction indicated by arrow 10 . Scattered light is shown exiting the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 in the direction indicated by arrow 12 at a scattering angle θ S that propagates along the light diffusing optical fiber 110, 210, 310. is the angular difference between the direction of propagation of guided light 10 and the direction of scattered light 12 as it exits the light diffusing optical fiber 110 . In some embodiments, the intensity of the spectrum when the scattering angle θ S is between 15° and 150°, or between 30° and 130°, is ±50%, ±30%, ± Within 25%, ±20%, ±15%, ±10%, or ±5%. In some embodiments, the intensity of the spectrum when the scattering angle θ S is all angles between 30° and 130°, or between 40° and 120°, is at least within ±50% when measured at the peak wavelength. , for example ±30%, ±25%, ±20%, ±15%, ±10%, or ±5%. Accordingly, each light diffusing optical fiber 110, 210, 310 is configured to provide substantially uniform illumination by scattering such that for all viewing angles from 40 to 110°, for example from 40 to 120°. For viewing angles, the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity. According to some embodiments, the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is 30% or less of the maximum scattered illumination intensity.

再び図2A~4Bを参照すると、各光拡散性光ファイバ110、210、310は、波長550nmにおいて約0.2dB/m超の、散乱によって誘発される減衰の損失を有してよい。例えばいくつかの実施形態では、散乱によって誘発される減衰の損失(空気ライン等の散乱用構造体125、225、325による減衰の損失)は、550nmにおいて約0.5dB/m、0.6dB/m、0.7dB/m、0.8dB/m、0.9dB/m、1dB/m、1.2dB/m、1.4dB/m、1.6dB/m、1.8dB/m、2.0dB/m、2.5dB/m、3.0dB/m、3.5dB/m、又は4dB/m、5dB/m、6dB/m、7dB/m、8dB/m、9dB/m、10dB/m、20dB/m、30dB/m、40dB/m、又は50dB/mであってよい。いくつかの実施形態では、光拡散性光ファイバ110、210、310の平均散乱損失は50dB/km超であり、この散乱損失は、光拡散性光ファイバ110のいずれの所与のファイバセグメントにわたって、20%を超えて変動しない(即ちこの散乱損失は、平均散乱損失の±20%以内、例えば±15%以内、又は±10%以内である)。いくつかの実施形態では、光拡散性光ファイバ110、210、310の平均散乱損失は50dB/km超であり、この散乱損失は、約0.2m~約50m、例えば0.5m、1m、2m、5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、45m等の光拡散性光ファイバ110のいずれの所与のファイバセグメントにわたって、20%を超えて変動しない(即ちこの散乱損失は、平均散乱損失の±20%以内、例えば±15%以内、又は±10%以内である)。 Referring again to FIGS. 2A-4B, each light diffusing optical fiber 110, 210, 310 may have a scattering-induced attenuation loss greater than about 0.2 dB/m at a wavelength of 550 nm. For example, in some embodiments, scattering-induced attenuation loss (attenuation loss due to scattering structures 125, 225, 325, such as air lines) is about 0.5 dB/m, 0.6 dB/m at 550 nm. m, 0.7 dB/m, 0.8 dB/m, 0.9 dB/m, 1 dB/m, 1.2 dB/m, 1.4 dB/m, 1.6 dB/m, 1.8 dB/m, 2. 0 dB/m, 2.5 dB/m, 3.0 dB/m, 3.5 dB/m or 4 dB/m, 5 dB/m, 6 dB/m, 7 dB/m, 8 dB/m, 9 dB/m, 10 dB/m , 20 dB/m, 30 dB/m, 40 dB/m, or 50 dB/m. In some embodiments, the average scattering loss of the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 is greater than 50 dB/km, and the scattering loss over any given fiber segment of the light diffusing optical fiber 110 is: Does not vary by more than 20% (ie, the scattering loss is within ±20% of the average scattering loss, such as within ±15%, or within ±10%). In some embodiments, the light diffusing optical fiber 110, 210, 310 has an average scattering loss greater than 50 dB/km, and the scattering loss ranges from about 0.2 m to about 50 m, such as 0.5 m, 1 m, 2 m , 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m, 30 m, 35 m, 40 m, 45 m, etc. of the light diffusing optical fiber 110 does not vary by more than 20% (i.e., the scattering loss is within ±20% of the average scattering loss, such as within ±15%, or within ±10%).

ここで図5を参照すると、グラフ50は、厚さ約100μmの試料材料層における200nm~400nmのUV光の吸光度を示す。ある試料材料層は、厚さ約100μmの脂環式エポキシ、例えば光拡散性光ファイバ310の一次コーティング層330の脂環式エポキシであり、これは線52で表されている。厚さ約100μmの別の試料材料層は、光拡散性光ファイバ210の熱可塑性ポリマーコーティング層234及び光拡散性光ファイバ310の熱可塑性ポリマーコーティング層334等のPTFEであり、これは線54で表されている。線52が示すように、脂環式エポキシは厚さ100μmあたり、400nmにおいて約0.0005、375nmにおいて約0.001、350nmにおいて約0.002、325nmにおいて約0.004、300nmにおいて約0.012、275nmにおいて約0.025、及び250nmにおいて約0.035の吸光度を有する。更に、線54が示すように、PTFEは、厚さ100μあたり、400nmにおいて約0.003、375nmにおいて約0.004、350nmにおいて約0.006、325nmにおいて約0.008、300nmにおいて約0.01、275nmにおいて約0.013、250nmにおいて約0.0175、225nmにおいて約0.024、及び200nmにおいて約0.032の吸光度を有する。 Referring now to FIG. 5, graph 50 shows the absorbance of UV light between 200 nm and 400 nm in a sample material layer approximately 100 μm thick. One sample material layer is about 100 μm thick cycloaliphatic epoxy, such as the cycloaliphatic epoxy of primary coating layer 330 of light diffusive optical fiber 310 , represented by line 52 . Another sample material layer about 100 μm thick is PTFE, such as thermoplastic polymer coating layer 234 of light diffusing optical fiber 210 and thermoplastic polymer coating layer 334 of light diffusing optical fiber 310 , which is shown at wire 54 . is represented. As line 52 shows, the cycloaliphatic epoxy has a thickness per 100 μm thickness of about 0.0005 at 400 nm, about 0.001 at 375 nm, about 0.002 at 350 nm, about 0.004 at 325 nm, and about 0.004 at 300 nm. 012, about 0.025 at 275 nm, and about 0.035 at 250 nm. Further, as line 54 shows, PTFE has a thickness of about 0.003 at 400 nm, about 0.004 at 375 nm, about 0.006 at 350 nm, about 0.008 at 325 nm, and about 0.008 at 300 nm per 100 microns of thickness. 01, about 0.013 at 275 nm, about 0.0175 at 250 nm, about 0.024 at 225 nm, and about 0.032 at 200 nm.

引き続き図5を参照すると、脂環式エポキシ(線52)は、波長が約310nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.01以下の吸光度を有する。脂環式エポキシ(線52)は、波長が約250nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.02以下の吸光度を有する。脂環式エポキシ(線52)は、波長が約270nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.03以下の吸光度を有する。更に、脂環式エポキシ(線52)は、波長が約245nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.04以下の吸光度を有する。PTFE(線54)は、波長が約300nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.01以下の吸光度を有する。PTFE(線54)は、波長が約240nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.02以下の吸光度を有する。更に、PTFE(線54)は、波長が約205nm以上の光に関して、厚さ100μmあたり約0.03以下の吸光度を有する。 With continued reference to FIG. 5, the cycloaliphatic epoxy (line 52) has an absorbance of less than or equal to about 0.01 per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 310 nm. The cycloaliphatic epoxy (line 52) has an absorbance of about 0.02 or less per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 250 nm. The cycloaliphatic epoxy (line 52) has an absorbance of about 0.03 or less per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 270 nm. Additionally, the cycloaliphatic epoxy (line 52) has an absorbance of less than or equal to about 0.04 per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 245 nm. PTFE (line 54) has an absorbance of less than or equal to about 0.01 per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 300 nm. PTFE (line 54) has an absorbance of less than or equal to about 0.02 per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 240 nm. Additionally, PTFE (line 54) has an absorbance of less than or equal to about 0.03 per 100 μm thickness for light with wavelengths greater than or equal to about 205 nm.

ここで図6を参照すると、グラフ70は、約300nm~約500nmの波長を備える光に関する、様々な光拡散性光ファイバの実施形態の散乱効率を示す。上述のように、「散乱効率」は、光拡散性光ファイバ110、210、310のコア120、220、320から外面128、228、328に向かって外向きに散乱する光の、吸収、ブロック、又はその他の損失を被ることなく実際に外面128、228、328を出るパーセンテージを指す。図6では、線72は、光拡散性光ファイバの従来の実施形態を示し、線74は光拡散性光ファイバ110を示し、線76は光拡散性光ファイバ210を示し、線78は光拡散性光ファイバ310を示す。図6に示すように、本明細書に記載の光拡散性光ファイバ110、210、310のUV光の散乱効率は、従来の光拡散性光ファイバよりも高い。 Referring now to FIG. 6, graph 70 illustrates the scattering efficiency of various light diffusing optical fiber embodiments for light with wavelengths between about 300 nm and about 500 nm. As noted above, "scattering efficiency" is the absorption, blocking, or the percentage that actually exits the outer surface 128, 228, 328 without incurring any other loss. In FIG. 6, line 72 indicates a conventional embodiment of light diffusing optical fiber, line 74 indicates light diffusing optical fiber 110, line 76 indicates light diffusing optical fiber 210, and line 78 indicates light diffusing optical fiber. optical fiber 310 is shown. As shown in FIG. 6, the light diffusing optical fibers 110, 210, 310 described herein have a higher UV light scattering efficiency than conventional light diffusing optical fibers.

引き続き図6を参照すると、線74は、光拡散性光ファイバ110が、約350nm以上の波長を備える光に関して約0.1以上の散乱効率、約375nm以上の波長を備える光に関して約0.4以上の散乱効率、約400nm以上の波長を備える光に関して約0.6以上の散乱効率、及び約425nm以上の波長を備える光に関して約0.8以上の散乱効率を有することを示す。線76は、光拡散性光ファイバ210が、約300nm以上の波長を備える光に関して約0.5以上の散乱効率、約325nm以上の波長を備える光に関して約0.65以上の散乱効率、約350nm以上の波長を備える光に関して約0.75以上の散乱効率、約375nm以上の波長を備える光に関して約0.8以上の散乱効率、及び約400nm以上の波長を備える光に関して約0.9以上の散乱効率を有することを示す。更に、図6には図示されていないが、光拡散性光ファイバ210は、約250nm以上の波長を備える光に関して約0.4以上の散乱効率、例えば約0.5以上の散乱効率を有する。更に、線78は、光拡散性光ファイバ310が、約350nm以上の波長を備える光に関して約0.3以上の散乱効率、約375nm以上の波長を備える光に関して約0.6以上の散乱効率、約400nm以上の波長を備える光に関して約0.8以上の散乱効率、及び約425nm以上の波長を備える光に関して約0.9以上の散乱効率を有することを示す。 With continued reference to FIG. 6, line 74 indicates that light diffusing optical fiber 110 has a scattering efficiency of about 0.1 or greater for light with wavelengths of about 350 nm or greater, and a scattering efficiency of about 0.4 for light with wavelengths of about 375 nm or greater. , a scattering efficiency of about 0.6 or greater for light with a wavelength of about 400 nm or greater, and a scattering efficiency of about 0.8 or greater for light with a wavelength of about 425 nm or greater. Line 76 indicates that light diffusing optical fiber 210 has a scattering efficiency of about 0.5 or greater for light with wavelengths of about 300 nm or greater, a scattering efficiency of about 0.65 or greater for light with wavelengths of about 325 nm or greater, and a scattering efficiency of about 350 nm. a scattering efficiency of about 0.75 or greater for light with wavelengths of about 375 nm or greater, and a scattering efficiency of about 0.8 or greater for light with wavelengths of about 400 nm or greater; It shows that it has a scattering efficiency. Further, although not shown in FIG. 6, the light diffusing optical fiber 210 has a scattering efficiency of about 0.4 or greater, such as a scattering efficiency of about 0.5 or greater, for light having a wavelength of about 250 nm or greater. Further, line 78 indicates that light diffusing optical fiber 310 has a scattering efficiency of about 0.3 or greater for light with wavelengths of about 350 nm or greater, a scattering efficiency of about 0.6 or greater for light with wavelengths of about 375 nm or greater, It exhibits a scattering efficiency of about 0.8 or greater for light with a wavelength of about 400 nm or greater, and a scattering efficiency of about 0.9 or greater for light with a wavelength of about 425 nm or greater.

以下の実施例で使用する全ての有機体を表1に列挙する。使用可能な場合は、十分に特性決定された実験室株を使用した。それ以外の場合には、Strong Memorial Hospital Clinical Microbiology Laboratory(ニューヨーク州ロチェスター)から臨床単離株を取得した。S. aureus株UAMS‐1112は、hemBの破壊を内包した、一般的な実験室8325‐4の安定した小コロニー変異型である。注記されていない限り、細菌は、225回転/分の回転振とう器上で、37℃のミュラー‐ヒントン(Mueller‐Hinton:MH)培地(Becton Dickinson(ニュージャージー州フランクリンレイク)中で16時間成長させ、0.9%生理食塩水中で連続希釈した後、以下に記載されているように処理した。Candida albicans培養物は、イースト抽出物‐ペプトン‐デキストロース(Yeast Extract‐Peptone‐Dextrose:YPD)培地で一晩成長させて処理した。 All organisms used in the examples below are listed in Table 1. Well-characterized laboratory strains were used when available. Otherwise, clinical isolates were obtained from the Strong Memorial Hospital Clinical Microbiology Laboratory (Rochester, NY). S. aureus strain UAMS-1112 is a stable, small colony variant of generic laboratory 8325-4 harboring a hemB disruption. Unless otherwise noted, bacteria were grown for 16 hours in Mueller-Hinton (MH) medium (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ) at 37° C. on a rotary shaker at 225 rpm. , after serial dilution in 0.9% saline, and processed as described below: Candida albicans cultures were grown in Yeast Extract-Peptone-Dextrose (YPD) medium. It was grown overnight and processed.

Figure 0007270620000001
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全てのアッセイは、(外側)直径230μm、拡散長さ22cmの光拡散性ファイバ(Corning Incorporated(ニューヨーク州コーニング))を用いて実施された。図7Aに示すように、ファイバの端部は、NAが0.22、コアサイズが105μmのFC/PC‐FC/PCパッチケーブル(Thorlabs(ニュージャージー州ニュートン))を用いて、750mW、405nmのレーザ(World Star Technologies(オンタリオ、カナダ))に接続された。光拡散性ファイバは、反射を増大させるため、及び複数の実感にわたってファイバの構成を安定させるために、ポリテトラフルオロエチレンのシート上の1mm×1mmの溝の中に配置した。96ウェルマイクロタイタープレート、コロニー形成寒天、又は非生物的表面内の微生物を、ファイバの照明経路の真上およそ1cmに位置決めし、405nmの照射に供することにより、指示されている光量を達成した。 All assays were performed using light diffusing fibers (Corning Incorporated, Corning, NY) with an (outer) diameter of 230 μm and a diffusion length of 22 cm. As shown in FIG. 7A, the end of the fiber was exposed to a 750 mW, 405 nm laser using a FC/PC-FC/PC patch cable (Thorlabs, Newton, NJ) with a NA of 0.22 and a core size of 105 μm. (World Star Technologies, Ontario, Canada). The light diffusing fibers were placed in 1 mm by 1 mm grooves on a sheet of polytetrafluoroethylene to increase reflection and stabilize the fiber configuration over multiple experiments. Microorganisms in 96-well microtiter plates, colonizing agar, or abiotic surfaces were positioned approximately 1 cm directly above the illumination path of the fiber and subjected to 405 nm illumination to achieve the indicated light dose.

寒天プレート表面上に接種された細菌の光拡散性ファイバ処理
細菌を、MH寒天プレート上に、スポット(体積20μl)として分注するか、又は直接広げ(体積100μl)、最終濃度はプレートあたり1×10~1×10細胞とした。乾燥後、プレートを反転させ、表面を光拡散性ファイバの光送達又は照明経路の1cm以内に配置した。プレートを、5mW/cm~25mW/cmのフルエンス率で2~6時間処理した。フルエンス率は、ILT 1400 Photometer及びXSL340A検出器(International Light Technologies(マサチューセッツ州ピーボディ))を用いて、各試験の開始時に測定した。フルエンス(ジュール/cmを単位とする放射エネルギ)は、式:フルエンス=(X)(Y)(3.6)J/cmを用いて計算された。ここでXは、mW/cmを単位とするパワー密度であり、Yは時間を単位とする曝露時間である。処理後、プレートを37℃で16時間インキュベートして、コロニー形成単位(colony forming unit:CFU)を決定した。抗菌効果は、各処理レジメンの細胞生存率を、模擬処理された(遮光された)細胞と比較することによって決定した。全ての有機体を、別の日に合計3回評価した。
Light Diffusion Fiber Treatment of Bacteria Inoculated onto Agar Plate Surface Bacteria were either spotted (20 μl volume) or directly spread (100 μl volume) onto MH agar plates, final concentration 1× per plate. 10 4 to 1×10 8 cells. After drying, the plate was inverted and the surface was positioned within 1 cm of the light delivery or illumination path of the light diffusing fibers. Plates were treated for 2-6 hours at fluence rates of 5-25 mW/cm 2 . Fluence rates were measured at the beginning of each test using an ILT 1400 Photometer and XSL340A detector (International Light Technologies, Peabody, MA). The fluence (radiant energy in Joules/cm 2 ) was calculated using the formula: fluence = (X)(Y)(3.6) J/cm 2 . where X is the power density in mW/cm 2 and Y is the exposure time in hours. After treatment, plates were incubated at 37° C. for 16 hours to determine colony forming units (CFU). Antimicrobial efficacy was determined by comparing cell viability of each treatment regimen to mock-treated (light-shielded) cells. All organisms were evaluated a total of three times on separate days.

液体培地中で培養された細菌の光拡散性ファイバ処理
抗菌最小阻害濃度(minimum inhibitory concentration:MIC)試験パラメータを概算するために、およそ5×10の指示されている細菌株を、190μlのMH培地を内包する96ウェル丸底ポリエチレンマイクロタイタープレート(Corning Incorporated(ニューヨーク州コーニング))内に接種した。続いて細胞懸濁液を5mW/cm~25mW/cmで2~6時間処理した。処理後、細胞のアリコートを除去し、0.9%生理食塩水中で連続希釈し、プレートしてCFUを計数した。抗菌効果は、各処理のCFUの数を、模擬処理された(遮光された)細胞と比較することによって決定した。全ての有機体を、別の日に少なくとも3回評価した。
Light Diffusion Fiber Treatment of Bacteria Cultured in Liquid Medium To estimate the minimum inhibitory concentration (MIC) test parameters, approximately 5×10 4 of the indicated bacterial strains were added to 190 μl of MH. Cultures were inoculated into 96-well round-bottom polyethylene microtiter plates (Corning Incorporated, Corning, NY) containing media. Cell suspensions were then treated with 5-25 mW/cm 2 for 2-6 hours . After treatment, aliquots of cells were removed, serially diluted in 0.9% saline, plated and CFU counted. Antimicrobial efficacy was determined by comparing the number of CFUs of each treatment with mock-treated (light-shielded) cells. All organisms were evaluated at least three times on separate days.

細胞毒性試験
ヒト結腸38細胞を、24ウェルプレート中のマッコイ5A培地中で、50%及び100%の集密度まで成長させた。プレートの半分を遮光し、もう半分を、5mW/cm、10mW/cm、25mW/cm、又は50mW/cmで4時間にわたって処理した。処理後、0.1体積のアラマーブルー溶液(Invitrogen(オレゴン州ユージーン))を添加して細胞を染色し、(光から保護された状態で)37℃で4時間インキュベートした。細胞の生存率を測定するために、100μlのアリコートを96ウェルプレートに移し、蛍光励起波長540~570nm(ピーク励起:570nm)及び蛍光放出580~610nm(ピーク放出:585nm)で、プレートリーダーによって読み取った。各条件を4回試験した。
Cytotoxicity Test Human Colon 38 cells were grown in McCoy's 5A medium in 24-well plates to 50% and 100% confluence. Half of the plate was shielded from light and the other half was treated with 5 mW/cm 2 , 10 mW/cm 2 , 25 mW/cm 2 or 50 mW/cm 2 for 4 hours. After treatment, cells were stained by adding 0.1 volume of Alamar Blue solution (Invitrogen, Eugene, Oreg.) and incubated at 37° C. (protected from light) for 4 hours. To measure cell viability, 100 μl aliquots were transferred to 96-well plates and read by a plate reader at fluorescence excitation wavelength 540-570 nm (peak excitation: 570 nm) and fluorescence emission 580-610 nm (peak emission: 585 nm). rice field. Each condition was tested four times.

非生物的表面上のS. aureus、A. baumannii、及びP. aeruginosaの光拡散性ファイバ処理
20μlの0.9%生理食塩水中の、およそ1×10~1×10CFUの指示された有機体を、布地(Ameripride Services(ミネソタ州ミネトンカ))、シリコーンゴム、ポリプロピレン(Nuc96ウェル)、及びセラミックタイル(Lowes(ノースカロライナ州ムーアズビル))を含む、面積およそ1cmの非生物的表面上に接種した。各材料を24ウェル培養プレートに入れ、37℃で24時間~48時間にわたって乾燥させた。コロニー形成表面を、合計2、4、又は6時間にわたって、5mW/cm、10mW/cm、又は25mW/cmで処理した。1mLの0.9%生理食塩水で激しくピペッティングすることによって処理表面から細菌を回収し、連続希釈し、回収可能なCFUをプレーティングによって計数した。各処理レジメンの抗菌効果は、各処理の細胞の生存率を模擬処理された細胞と比較することによって決定した。更に、各表面からの全体的な生存細菌回収を保証するために、2つの方法を並行して使用した。第1に、0.25mlの0.9%生理食塩水を添加し、スパチュラを用いて試験表面を物理的に擦り落として96ウェルマイクロタイタープレートに移し、励起波長485nm、並びに放出波長530nm(SYTO9;緑色)及び630nm(ヨウ化プロピジウム;赤色)において、LIVE/DEAD染色(Molecular Probes, Inc.(オレゴン州ユージーン))を用いて、残存する非生存/生存有機体の百分率を測定した。第2に、接種された試験表面を、処理後に新鮮な培養培地に移し、オービタルシェーカー上において37℃で16時間インキュベートして、光学密度(OD600nm)を測定した。各非生物的材料に関して、有機体を別の日に合計3回評価した。
S. cerevisiae on abiotic surfaces. aureus, A. baumannii, and P. aeruginosa Light Diffusion Fiber Treatment Approximately 1×10 6 to 1×10 8 CFU of the indicated organisms in 20 μl of 0.9% saline were treated with fabric (Ameripride Services, Minnetonka, Minn.), silicone rubber. , polypropylene (Nuc96 well), and ceramic tiles (Lowes, Mooresville, NC), approximately 1 cm 2 in area. Each material was placed in a 24-well culture plate and dried at 37° C. for 24-48 hours. Colonized surfaces were treated with 5 mW/cm 2 , 10 mW/cm 2 , or 25 mW/cm 2 for a total of 2, 4, or 6 hours. Bacteria were recovered from treated surfaces by vigorous pipetting with 1 mL of 0.9% saline, serially diluted, and recoverable CFU counted by plating. The antimicrobial efficacy of each treatment regimen was determined by comparing cell viability of each treatment to mock-treated cells. In addition, two methods were used in parallel to ensure total viable bacterial recovery from each surface. First, 0.25 ml of 0.9% saline was added and the test surface was physically scraped off with a spatula and transferred to a 96-well microtiter plate with an excitation wavelength of 485 nm and an emission wavelength of 530 nm (SYTO9 LIVE/DEAD staining (Molecular Probes, Inc., Eugene, Oreg.) at 630 nm (propidium iodide; red) was used to determine the percentage of non-viable/viable organisms remaining. Second, the inoculated test surfaces were transferred to fresh culture medium after treatment and incubated for 16 hours at 37° C. on an orbital shaker to measure the optical density (OD600 nm ). For each abiotic material, organisms were evaluated a total of three times on separate days.

結果
これらの研究で使用した、(本開示の1つ以上の実施形態による)光拡散性ファイバは、405nmの光放出及び抗菌ポテンシャルを最大化するために開発された。ファイバは、115μmの高純度シリカガラスコアと、光の散乱を増大させるために上記コア全体にわたってランダムに分散された、直径0.05~0.3μmのガスで充填された空所とで構成される。ファイバのコアは、厚さ25μmのフッ素ドープ(Fドープ)シリカ、及び直径~0.1μmのアルミナ粒子を内包した40μmの脂環式ポリマーの二重クラッドであり、これらはいずれも、光の散乱の角度を増大させる(データは示されていない)が、光拡散性ファイバの外面は、ファイバの柔軟性を保持しながらファイバを保護するために、~70μmのフッ素化ポリマー(パーフルオロアルコキシ、PFA)でコーティングされている。複数の放出波長にわたる全光散乱の積分球試験測定により、光拡散性ファイバの光送達又は照明効率が、従来の可視光拡散ファイバ(細い線)に比べて改善され、波長>400nmにおいて90%を超える放出を可能とした(図7B)ことが明らかになり、これは、この光拡散性ファイバが、抗菌405nm光の送達に理想的となり得ることを示唆している。
Results The light diffusing fibers (according to one or more embodiments of the present disclosure) used in these studies were developed to maximize 405 nm light emission and antimicrobial potential. The fiber consists of a 115 μm pure silica glass core with gas-filled cavities 0.05-0.3 μm in diameter randomly distributed throughout the core to enhance light scattering. be. The core of the fiber is a 25 μm thick fluorine-doped (F-doped) silica and a 40 μm cycloaliphatic polymer double cladding with ~0.1 μm diameter alumina particles, both of which are light scattering. (data not shown), the outer surface of the light diffusing fiber is coated with ~70 μm fluorinated polymer (perfluoroalkoxy, PFA ) is coated. Integrating sphere test measurements of total light scattering over multiple emission wavelengths show that the light delivery or illumination efficiency of the light diffusing fiber is improved compared to conventional visible light diffusing fiber (thin line), reaching 90% at wavelengths >400 nm. (Fig. 7B), suggesting that this light diffusing fiber could be ideal for the delivery of antibacterial 405 nm light.

光拡散性ファイバ405nm光送達又は照明システムは、ESKAPE及び他の病原体に対して抗菌活性を発揮する
LEDによって送達される405nmの光(133J/cm)は、寒天プレートに播種されたS. aureus及びP. aeruginosaの両方の成長を、それぞれ6‐log10及び5.2‐log10だけ効果的に低減することが示されている。従って、光拡散性ファイバ光送達又は照明システムがLEDの405nm曝露の抗菌効果に近い405nmの光を効率的に送達したかどうかの初期評価として、1×10CFUの指数増殖期S. aureus株UAMS‐1又はP. aeruginosa株PA01を、ミュラー・ヒントン(MH)寒天プレートの表面上に広げた。プレートの半分を光の曝露から遮蔽し、もう半分を、合計6時間にわたって10mW/cmの405nm光に曝露し(フルエンス=216J/cm)、その後一晩インキュベートして、細菌の成長をスコアリングした。図7B(左)に示すように、光拡散性ファイバの405nm光送達は、照射されたS. aureus細胞の成長を効果的に阻害したが、遮光された細胞の成長について識別可能な抑制は存在しなかった。同様の抗菌効果を、10CFUのS. aureusを光曝露野にスポット(20μl)でプレーティングする研究(これは、反復する光曝露試験を単一のペトリ皿上で実施する効率的な手段を提供する)でも観察した(図7B;右)。P. aeruginosa細胞の並行研究により、この有機体が、光拡散性ファイバの405nm光送達の抗菌効果を同様に受けやすいことが明らかになった(データは図示されていない)。これらの結果を合わせると、光拡散性ファイバ照明システムによって送達される405nmの光は、LEDの直接光曝露の抗菌性能に近い、有効抗菌線量を生成できることが示唆される。
Light Diffusing Fiber 405 nm Light Delivery or Illumination System Exhibits Antimicrobial Activity Against ESKAPE and Other Pathogens 405 nm light (133 J/cm 2 ) delivered by LEDs was used to detect S. cerevisiae seeded on agar plates. aureus and P. It has been shown to effectively reduce the growth of both S. aeruginosa by 6-log 10 and 5.2-log 10 , respectively. Therefore, as an initial assessment of whether a light diffusing fiber light delivery or illumination system efficiently delivered 405 nm light approximating the antibacterial effect of 405 nm exposure of LEDs, 1×10 6 CFU of exponentially growing S.M. aureus strain UAMS-1 or P. S. aeruginosa strain PA01 was spread on the surface of Mueller-Hinton (MH) agar plates. Half of the plate was shielded from light exposure and the other half was exposed to 10 mW/cm 2 of 405 nm light (fluence = 216 J/cm 2 ) for a total of 6 hours, then incubated overnight to score bacterial growth. ringed. As shown in FIG. 7B (left), the 405 nm light delivery of the light diffusive fiber is similar to that of the illuminated S.I. aureus cell growth, but there was no discernible inhibition of the growth of shaded cells. A similar antibacterial effect was demonstrated with 10 6 CFU of S. We also observed a study in which aureus were plated in spots (20 μl) in the light-exposed field, which provides an efficient means of performing repeated light-exposure tests on a single Petri dish (Fig. 7B; right ). P. A parallel study of S. aeruginosa cells revealed that this organism was similarly susceptible to the antibacterial effects of 405 nm light delivery of light diffusive fibers (data not shown). Together these results suggest that 405 nm light delivered by a light diffusive fiber illumination system can produce an effective antimicrobial dose that approaches that of direct light exposure of LEDs.

光拡散性ファイバ光送達又は照明システムの抗菌ポテンシャルを更に探求するために、研究を拡張して、上記システムの性能の、分解能がより高い測定を提供した。個々の実験において、10、10及び10のS. aureus又はP. aeruginosa細胞を、様々な光強度(5、10、又は25mW/cm)及び曝露時間(2、4、又は6時間)で試験した。各実験を少なくとも3回繰り返し、各実験条件によって再現可能かつ完全に阻害された細胞の数を記録した(表2)。その結果により、405nmの光の光拡散性ファイバ送達が、両方の試験有機体に対して線量依存性の抗菌効果を誘発することが明らかになった。S. aureusに関して、2時間、25mW/cm(180J/m)での処理は、10CFUの成長を阻害し、一方、同じフルエンス率での4時間及び6時間の処理は、10の細胞の成長を阻害した。2時間にわたる10mW/cmでの処理は、この有機体に対する抗菌活性を示さなかったが、4時間(144J/m)及び6時間(216J/m)の処理は、それぞれ10CFU及び10CFUの成長を阻害した。S. aureusに対する5mW/cmでの処理は、2又は4時間の曝露では検出可能な抗菌活性を示さなかったが、6時間(108J/m)の処理は、<10の細胞の成長を低減した。S. aureusに比べて、P. aeruginosaは、405nmの光に対する高い感受性を示し、2時間にわたる5(36J/m)、10(72J/m)及び25mW/cm(108J/m)での処理は、それぞれ10、10、及び≧10のP. aeruginosa細胞の成長を阻害した。これらの研究から、本発明者らは、光拡散性ファイバ照明システムが、標準的なLEDシステムと同等の効力で抗菌効果を提供できると結論づけた。 To further explore the antimicrobial potential of light diffusive fiber light delivery or illumination systems, the study was extended to provide higher resolution measurements of the performance of such systems. 10 4 , 10 6 and 10 8 S.E. aureus or P. aeruginosa cells were tested at various light intensities (5, 10, or 25 mW/cm 2 ) and exposure times (2, 4, or 6 hours). Each experiment was repeated at least three times and the number of cells reproducibly and completely inhibited by each experimental condition was recorded (Table 2). The results revealed that light diffusive fiber delivery of 405 nm light induced dose-dependent antimicrobial effects on both tested organisms. S. For aureus, treatment with 25 mW/cm 2 (180 J/m 2 ) for 2 hours inhibited the growth of 10 4 CFU, while treatment at the same fluence rate for 4 and 6 hours inhibited the growth of 10 6 cells. inhibited the growth of Treatment with 10 mW/cm 2 for 2 hours showed no antimicrobial activity against this organism, while treatment for 4 hours (144 J/m 2 ) and 6 hours (216 J/m 2 ) showed 10 4 CFU and 10 4 CFU, respectively. It inhibited the growth of 10 6 CFU. S. Treatment with 5 mW/cm 2 against aureus showed no detectable antibacterial activity at 2 or 4 hours of exposure, whereas treatment for 6 hours (108 J/m 2 ) reduced growth of <10 4 cells. bottom. S. compared to P. aureus. aeruginosa showed high sensitivity to 405 nm light, treatment with 5 (36 J/m 2 ), 10 (72 J/m 2 ) and 25 mW/cm 2 (108 J/m 2 ) for 2 h resulted in 10 4 , 10 6 , and ≧10 6 P.S. inhibited the growth of S. aeruginosa cells. From these studies, the inventors concluded that a light diffusive fiber illumination system can provide antimicrobial efficacy with comparable potency to standard LED systems.

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これら2つの有機体に対するシステムの性能に基づいて、研究を拡張し、ESKAPE病原体(Enterococcus faecium、Klebsiella pneumoniae、Acinetobacter baumannii、及びEnterobacter cloacae)の残りのメンバー、並びにStreptococcus pyogenes、Escherichia coli、及び真菌Candida albicansを含む、健康に関する差し迫った懸念がある他の微生物に対する、このシステムの抗菌性能を評価した。その結果により、光拡散性ファイバによる405nmの光の送達が、各有機体の成長を線量依存的に阻害することが明らかになった(表2)。例えば、25mW/cmで2、4又は6時間にわたるE. coliの処理は、それぞれ≦10、10、及び10のCFUの減少をもたらし、10及び5mW/cmでの6時間にわたる処理は、それぞれ10及び10のCFUの減少をもたらした。同様の線量依存性抗菌活性が、評価した全ての他の有機体についても観察されたが、システムの性能の程度は、微生物種に応じて異なっていた。Streptococcus pyogenesが最も感受性が高いようであった。というのは、種菌のおよそ8‐logの減少が全ての線量で均一にもたらされたためである。更に、過去に公開されている報告の通り、E. faeciumが、試験した中で、405nmに対する耐性が最も高い有機体であるようであり、最高線量条件(25mWで6時間;540J/cm)においてのみ、細胞生存率の4‐logの低下を示した。しかしながら、比較的低い光曝露量においては、有機体の生存率に有意な低下は見られなかった。 Based on the performance of the system against these two organisms, the study was extended to include the remaining members of the ESKAPE pathogens (Enterococcus faecium, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, and Enterobacter cloacae) and Streptococcus pyogenes, E. scherichia coli, and the fungus Candida albicans We evaluated the antimicrobial performance of this system against other microorganisms of pressing health concern, including The results revealed that delivery of 405 nm light by light diffusing fibers dose-dependently inhibited the growth of each organism (Table 2). For example, E.V. for 2, 4 or 6 hours at 25 mW/cm 2 . treatment of E. coli resulted in CFU reductions of ≦10 4 , 10 5 , and 10 6 , respectively, and treatment with 10 and 5 mW/cm 2 for 6 hours resulted in reductions of 10 5 and 10 4 CFUs, respectively. . Similar dose-dependent antimicrobial activity was observed for all other organisms evaluated, although the degree of performance of the system differed depending on the microbial species. Streptococcus pyogenes appeared to be the most susceptible. , as all doses uniformly produced an approximately 8-log reduction in inoculum. Furthermore, as previously published reports, E. faecium appeared to be the most tolerant organism to 405 nm among those tested, showing a 4-log decrease in cell viability only at the highest dose condition (25 mW for 6 hours; 540 J/cm 2 ). rice field. However, at relatively low light exposures, no significant reduction in organism viability was observed.

光拡散性ファイバと、文献において報告されている405nmの光を使用する他の技術との、抗菌効力の比較を容易にするために、表2は、各試験有機体のCFUを≧4‐log10だけ殺滅するために必要な放射エネルギ(単位:J/cm)もまとめている。上で詳述した通り、S. pyogenesは、試験した中で最も感受性の高い有機体であるようであり、36J/cmにおいて、細胞生存率の>4logの低下を示した。評価した他の種の中では、P. aeruginosaも405nm光に対する感受性が高く(72J/cm)、これに、S. aureus、S. epidermidis、K. pneumoniae及びA. baumannii(144J/cm)が続いた。C. albicans、E. coli、及びE. cloacaeは、青色光耐性が多少高いようであり(360J/cm)、E. faeciumは感受性が最低であり、CFUの少なくとも4logの低下を達成するために540J/mの照射が必要であった。 To facilitate comparison of the antimicrobial efficacy of light diffusing fibers and other techniques using 405 nm light reported in the literature, Table 2 shows the CFU of each test organism ≧4-log The radiant energy (in J/cm 2 ) required to kill by 10 is also summarized. As detailed above, S. pyogenes appeared to be the most sensitive organism tested, showing a >4 log reduction in cell viability at 36 J/cm 2 . Among other species evaluated, P. aeruginosa is also highly sensitive to 405 nm light (72 J/cm 2 ); aureus, S. epidermidis, K. pneumoniae and A. pneumoniae. baumannii (144 J/cm 2 ) followed. C. albicans, E. coli, and E. coli. cloacae appears to be somewhat more blue light tolerant (360 J/cm 2 ) and E. faecium was the least sensitive, requiring 540 J/m 2 of irradiation to achieve at least a 4 log reduction in CFU.

光拡散性ファイバ光送達又は照明システムが送達する405nm光の、ESKAPE病原体がコロニー形成した非生物的表面に対する効果
媒介物材料のコロニー形成は、細菌伝達源として作用することが十分に認識されている。よって、研究を拡張して、ポリスチレン、布地、シリコーンゴム、ポリプロピレン、及びセラミックタイルを含む、病院環境において一般的な非生物的表面のコロニー形成時の、ESKAPE病原体の代表例に対する本システムの性能を評価した。半固体寒天表面上において観察された、405nmに対する高い感受性と、非生物的表面にコロニー形成する傾向とに部分的に基づいて、本発明者らは、これらの研究のために3つの代表的なESKAPE病原体:病院環境に蔓延している、一般的に取得される院内病原菌であるS. aureus及びP. aeruginosa、並びに乾燥に対する強い耐性を有し、かつ創傷感染の顕著な原因となる環境有機体である、A. baumanniiを選択した。各非生物的表面に、10、10、又は10CFUのS. aureus、P. aeruginosa、又はA. baumanniiを接種し、24~48時間乾燥させた後、2、4、又は6時間にわたって0、5、10、又は25mW/cmで処理した。細菌細胞を洗浄によって回収し、残存する生存細胞の数をプレーティングによって計数した。全ての生存有機体が確実に回収されるよう注意した。
Effect of 405 nm light delivered by a light diffusive fiber optic delivery or illumination system on non-biological surfaces colonized by ESKAPE pathogens It is well recognized that fomitant material colonization acts as a source of bacterial transmission. . Thus, we extended our studies to demonstrate the performance of our system against representatives of the ESKAPE pathogen during colonization of abiotic surfaces common in hospital settings, including polystyrene, fabric, silicone rubber, polypropylene, and ceramic tile. evaluated. Based in part on the high sensitivity to 405 nm and the propensity to colonize abiotic surfaces observed on semi-solid agar surfaces, we selected three representative ESKAPE pathogen: S. cerevisiae, a commonly acquired nosocomial pathogen prevalent in hospital environments. aureus and P. A. aeruginosa, as well as A. aeruginosa, an environmental organism that is highly tolerant to desiccation and is a significant cause of wound infections. baumannii was selected. 10 8 , 10 7 or 10 6 CFU of S.E. aureus, P. aeruginosa, or A. baumannii, dried for 24-48 hours and then treated with 0, 5, 10 or 25 mW/cm 2 for 2, 4 or 6 hours. Bacterial cells were harvested by washing and the number of remaining viable cells was counted by plating. Care was taken to ensure that all viable organisms were recovered.

光拡散性ファイバ照明システムは、各基材に付着したP. aeruginosaに対する控えめな除菌特性、及びS. aureusに対する限定的な活性を示した(表3)。より具体的には、(遮光された)擬似処理細胞に比べて、P. aeruginosaは、布及びポリスチレンに付着したとき、線量応答依存性の効果を示し、4時間及び6時間にわたる25mW/cmでの処理後、それぞれ最大2‐log10及び5‐log10の生存率の低下が得られた。P. aeruginosaは、シリコーンゴムを除く他の全ての表面に付着したとき、回収可能な細胞の2‐log10~3‐log10の減少を示した。S. aureusに関しては、25mW/cmで6時間の照射(540J/m)により、布、セラミックタイル、ポリプロピレン、及びポリスチレンに付着した有機体について、最大2~3‐log10の生存率の低下が得られたが、シリコーンゴムに付着したときには、該有機体に関して抗菌活性は検出されなかった。同様に、光拡散性ファイバが送達する405nmの光は、試験したいずれのコロニー形成表面において、いずれの線量(≦540J/m)でも、A. baumanniiに対する検出可能な抗菌効果を有していなかった。 The light diffusive fiber illumination system consisted of a P. elegans attached to each substrate. modest disinfectant properties against S. aeruginosa and S. showed limited activity against M. aureus (Table 3). More specifically, compared to sham-treated cells (protected from light), P. aeruginosa exhibited dose-response dependent effects when attached to fabric and polystyrene, with up to 2-log 10 and 5-log 10 survival rates after treatment at 25 mW/cm 2 for 4 and 6 h, respectively. A decrease was obtained. P. aeruginosa showed a 2-log 10 to 3-log 10 reduction in recoverable cells when attached to all other surfaces except silicone rubber. S. For aureus, irradiation at 25 mW/cm 2 for 6 hours (540 J/m 2 ) caused up to a 2-3-log 10 reduction in viability for organisms attached to fabric, ceramic tile, polypropylene, and polystyrene. Although obtained, no antimicrobial activity was detected with respect to the organism when attached to silicone rubber. Similarly, 405 nm light delivered by a light diffusive fiber produced an A.C. baumannii had no detectable antibacterial effect.

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これらの結果は合わせて、光拡散性ファイバ照明システムが、病院環境に一般的である多くの非生物的表面にコロニー形成するP. aeruginosa及びS. aureusを、(後者の方が除菌の程度は低いものの)除菌できることを示している。しかしながら、効果的な除菌は、より高い出力及び/又はより長い曝露時間を用いることによる、ここで調査したものよりも大幅に高い青色光線量が必要となる可能性がある。対照的に、A. baumanniiの除菌は達成できない可能性があり、これは、この有機体の、十分に確立されている耐久力、並びに消毒剤及び長期乾燥に耐える能力と一致している。 Taken together, these results indicate that the light diffusive fiber illumination system allows P. cerevisiae to colonize many abiotic surfaces common in hospital environments. aeruginosa and S. aureus can be eradicated (although the latter eradicates to a lesser extent). However, effective sanitization may require significantly higher blue light doses than those investigated here by using higher powers and/or longer exposure times. In contrast, A. Baumannii eradication may not be achievable, which is consistent with the organism's well-established hardiness and ability to withstand disinfectants and prolonged desiccation.

培養真核細胞及び細菌性病原体に対して光拡散性ファイバが送達する405nm光の比較
本発明者らは続いて、宿主環境における治療法としての、本技術の可能性を探求した。この探求にあたり、青色光の治療指数(抗菌線量対ヒト細胞毒性)の確立が、広範囲の付随的な宿主細胞損傷を引き起こすことなく本技術を感染症の治療に適用できる可能性が高いかどうかを特性決定する上で必須であることが認識された。よって、まずヒト細胞毒性の測定を用いて、限定的なヒト細胞毒性を示す青色光の比較的安全な線量を確立した。これを実施するために、ヒト結腸38細胞を50%又は100%の集密度まで成長させ、様々な線量の405nm光を4時間照射した。144J/cmで照射された細胞は、擬似処理細胞の96%~100%の代謝活性を示したが、線量をより高くすると、ヒト細胞の細胞毒性応答に期待される細胞代謝が大幅に低下した(図示せず)。従って本発明者らは、144J/cmの照射を、代表的な宿主細胞が耐えられる最大の青色光線量であるとみなし、青色光が、浮遊性成長中のESKAPE病原体に対して治療として妥当な抗菌活性を、≦144J/cmにおいて送達できるかどうかの評価に着手した。
Comparison of 405 nm Light Delivered by Light Diffusing Fibers Against Cultured Eukaryotic Cells and Bacterial Pathogens We subsequently explored the potential of this technology as a therapeutic modality in the host environment. In this quest, establishing a therapeutic index (antibacterial dose versus human cytotoxicity) for blue light will determine whether the technology could likely be applied to treat infections without causing extensive collateral host cell damage. It was recognized as essential for characterization. Thus, measurements of human cytotoxicity were first used to establish relatively safe doses of blue light that exhibit limited human cytotoxicity. To do this, human colon 38 cells were grown to 50% or 100% confluency and irradiated with varying doses of 405 nm light for 4 hours. Cells irradiated at 144 J/ cm2 exhibited 96%-100% metabolic activity of sham-treated cells, but higher doses significantly reduced cell metabolism expected for cytotoxic responses in human cells. (not shown). We therefore consider 144 J/cm 2 of irradiation to be the maximum blue light dose that a typical host cell can tolerate, and that blue light is therapeutically relevant against the ESKAPE pathogen during planktonic growth. We set out to evaluate whether it could deliver significant antibacterial activity at ≤144 J/cm 2 .

MH培地を内包したマイクロタイタープレートの個々のウェルに、約5×10の各病原体を接種した後、光ファイバが送達した405nm光で1、2、又は4時間処理した(これらはそれぞれ、およそ31.3J/cm、62.7J/cm、及び125.4J/cmに相当する)。残存するCFUの数をプレーティングによって計数し、各実験条件を少なくとも3回評価して、開始時のCFUの平均減少数を計算した(表4)。その結果、2つの異なる感受性表現型が明らかになった。S. aureus、S. epidermidis、及びS. pyogenesは全て、405nmの照射に対して高い感受性を有していた。より具体的には、S. pyogenesは評価した全ての線量(≧31J/cm)において細胞生存率の完全な喪失を示し、一方でS. aureus及びS. epidermidisは、線量依存性の抗菌効果を示し、125.4J/cmにおいてそれぞれ細胞生存率の最大喪失及び完全な喪失を示した。対照的に、試験した他の有機体は、液体培地条件における成長中に、405nm光に対する有意な感受性を示さなかった。これらの結果は合わせて、ヒト細胞毒性閾値が比較的低いことから、宿主環境での405nm光の使用に関して、付随的な損傷の可能性を注意深く考慮する必要があることを示唆している。それにもかかわらず、最高の治療指数を示したS. pyogenes及びS. aureusという2つの有機体は、水疱性とびひの主な原因であり、これは、光拡散性ファイバによる405nm光送達又は照明システムが、この深刻な細菌性皮膚感染症に対する治療的介入のための安全で魅力的な戦略を示すことができることを示している。 Individual wells of microtiter plates containing MH medium were inoculated with approximately 5×10 4 of each pathogen and then treated with fiber-optic delivered 405 nm light for 1, 2, or 4 hours (each of which is approximately 31.3 J/cm 2 , 62.7 J/cm 2 and 125.4 J/cm 2 ). The number of remaining CFUs was counted by plating and each experimental condition was evaluated at least three times to calculate the average number of initial CFU reductions (Table 4). As a result, two distinct susceptibility phenotypes were revealed. S. aureus, S. epidermidis, and S. All pyogenes were highly sensitive to 405 nm irradiation. More specifically, S. pyogenes showed a complete loss of cell viability at all doses evaluated (>31 J/cm 2 ), whereas S. pyogenes showed a complete loss of cell viability. aureus and S. epidermidis showed a dose-dependent antibacterial effect, with maximal and complete loss of cell viability at 125.4 J/cm 2 , respectively. In contrast, other organisms tested showed no significant sensitivity to 405 nm light during growth in liquid medium conditions. Together, these results suggest that the relatively low threshold for human cytotoxicity requires careful consideration of the potential for collateral damage with respect to the use of 405 nm light in the host environment. Nevertheless, S. cerevisiae showed the highest therapeutic index. pyogenes and S. Two organisms, the aureus, are the major causes of bullous palsy, which suggests that a 405 nm light delivery or illumination system with light diffusive fibers may be safe for therapeutic intervention against this serious bacterial skin infection. It shows that it is possible to show an attractive strategy in

Figure 0007270620000004
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S. aureusの疾患関連成長状態に対する405nm光の効果の特性決定
S. pyogenesに比べて、S. aureusは、皮膚疾患から肺疾患及び敗血症に至る幅広い重篤度の多様な感染症を引き起こす傾向が大きい。よって、S. aureusによる疾患の環境に近い条件において、光拡散性ファイバの405nm光の抗菌特性を評価する端緒として、本発明者らは、光送達又は照明システムが、ヒト血清又はマウス肺表面活性物質中での成長中の有機体に対して抗菌活性を送達できるかどうかを評価した。
S. Characterization of the effect of 405 nm light on disease-related growth conditions of S. aureus. Compared to S. pyogenes, S. aureus is highly prone to cause a wide variety of infections with a wide range of severities, from skin disease to pulmonary disease and sepsis. Therefore, S. As a starting point to evaluate the antibacterial properties of 405 nm light of light diffusive fibers in conditions approximating the environment of disease by aureus, the inventors have shown that the light delivery or illumination system is effective in human serum or mouse lung surfactant. It was evaluated whether antimicrobial activity could be delivered to the growing organism.

従って、およそ1×10の指数増殖期のS. aureus細胞を、100%のヒト血清又は肺表面活性物質を内包したマイクロタイタープレートの個々のウェルに移し、≦144J/mの405nm光に曝露した。ヒト血清中での成長中、光拡散性ファイバ光送達又は照明システムによって送達された405nm光は、S. aureusの生存率の線量依存性低下をもたらし、62.7J/cm及び125J/cmで照射を行った場合にそれぞれ、回収可能なCFUの1.65log及び2logの減少をもたらした。マウスの肺表面活性物質中での成長中、S. aureusは、≦125J/cmの低線量の曝露に対して抵抗性を有するようであったが、250J/cmにおいて生存率の完全な喪失を示した。ただしこの線量は宿主細胞に対して有害であると予想される(表4)。これらの結果を合わせると、将来的な405nm光の送達による戦略は、全身感染症についてS. aureusによる負荷を低減するための有効かつ安全なアプローチとして機能し得るものの、このアプローチは肺感染症には有効/安全でない可能性があることが示唆される。 Thus, approximately 1×10 5 exponentially growing S. cerevisiae. Aureus cells were transferred to individual wells of microtiter plates loaded with 100% human serum or lung surfactant and exposed to ≤144 J/m 2 of 405 nm light. During growth in human serum, 405 nm light delivered by a light diffusive fiber optic delivery or illumination system was used by S. resulted in a dose-dependent decrease in viability of C. aureus, resulting in a 1.65-log and 2-log reduction in recoverable CFU when irradiation was performed at 62.7 J/cm 2 and 125 J/cm 2 , respectively. During growth in mouse pulmonary surfactant, S. aureus appeared to be resistant to exposures as low as ≤125 J/cm 2 but showed complete loss of viability at 250 J/cm 2 . However, this dose is expected to be harmful to host cells (Table 4). Taken together, these results suggest that future 405 nm light delivery strategies may support S. cerevisiae for systemic infections. Although it may serve as an effective and safe approach to reduce the burden of C. aureus, it is suggested that this approach may not be effective/safe for pulmonary infections.

高強度青紫光(波長範囲:約405nm~約470nm)は、文献内において有効な抗菌剤として実証されている。これらの研究の大半はLED又は他のFlood Illumination型照明源を使用する。これらの例では、レーザ源及び1つ以上の実施形態の光拡散性ファイバを用いて送達される405nm光の抗菌機能。このような光拡散性ファイバは、柔軟で薄い形態で、その長さに沿って光を半径方向に送達するため、その幾何学的特性は臨床用途に有利となり得る。光拡散性ファイバによる光送達又は照明システム及び405nm光は、ESKAPE細菌病原体、並びにStaphylococcus epidermidis、Streptococcus pyogenes、及び真菌病原体Candida albicansに対する有意な抗菌活性を示した。 High intensity blue-violet light (wavelength range: about 405 nm to about 470 nm) has been demonstrated in the literature as an effective antimicrobial agent. Most of these studies use LEDs or other Flood Illumination type illumination sources. In these examples, the antimicrobial function of 405 nm light delivered using a laser source and one or more embodiments of the light diffusing fiber. Such light diffusing fibers deliver light radially along their length in a flexible and thin form, and their geometric properties can be advantageous for clinical applications. A light delivery or illumination system with a light diffusive fiber and 405 nm light showed significant antimicrobial activity against the ESKAPE bacterial pathogen, as well as the Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pyogenes, and fungal pathogens Candida albicans.

本開示の態様(1)は:第1の端部;上記第1の端部の反対側の第2の端部;コア;上記コアを取り囲むクラッド;外面;上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに上記クラッドを取り囲んで上記クラッドに接触する熱可塑性ポリマーコーティング層を備える、光拡散性光ファイバであって;上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し;上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;上記熱可塑性ポリマーコーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる、光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (1) of the present disclosure includes: a first end; a second end opposite said first end; a core; a clad surrounding said core; an outer surface; and a plurality of scattering structures positioned in both the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer surrounding and contacting the cladding; A structure is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light scatters along the diffusion length of the light diffusing optical fiber. the core comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material; the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material; the thermoplastic polymer A coating layer relates to a light diffusing optical fiber that is doped with a plurality of scattering particles.

本開示の態様(2)は、上記熱可塑性ポリマーコーティング層がフッ素化ポリマー材料を含む、態様(1)に記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (2) of the present disclosure relates to the light diffusing optical fiber of aspect (1), wherein the thermoplastic polymer coating layer comprises a fluorinated polymer material.

本開示の態様(3)は、上記熱可塑性ポリマーコーティング層の上記フッ素化ポリマー材料が、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン‐テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素化エチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシアルカン、ポリエーテルエーテルケトン、又はこれらの組み合わせを含む、態様(2)に記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (3) of the present disclosure provides that the fluorinated polymer material of the thermoplastic polymer coating layer is polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, polyetherether. The light diffusing optical fiber according to aspect (2), comprising a ketone, or a combination thereof.

本開示の態様(4)は、上記複数の散乱性粒子がAl、BaSO、SiO、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、態様(1)~(3)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (4) of the present disclosure is any one of aspects (1)-(3), wherein the plurality of scattering particles comprises Al 2 O 3 , BaSO 4 , SiO 2 , gas voids, or combinations thereof. 1. The light diffusing optical fiber described in 1. above.

本開示の態様(5)は、上記複数の散乱性粒子のうちの各上記散乱性粒子の断面サイズが約20nm~約5000nmである、態様(1)~(4)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (5) of the present disclosure is any one of aspects (1) to (4), wherein each of the scattering particles of the plurality of scattering particles has a cross-sectional size of from about 20 nm to about 5000 nm. relates to a light diffusing optical fiber.

本開示の態様(6)は、波長が約250nm以上のガイドされた光が、上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバの散乱効率が約0.5以上である、態様(1)~(5)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (6) of the present disclosure provides the light diffusing properties when guided light having a wavelength of about 250 nm or greater propagates along the core and a portion of the guided light diffuses through the outer surface. The light diffusing optical fiber according to any one of aspects (1) to (5), wherein the optical fiber has a scattering efficiency of about 0.5 or higher.

本開示の態様(7)は、上記熱可塑性ポリマーコーティング層が、約240nm以上の波長において、層厚さ100μmあたり約0.02以下の吸光度を有する、態様(1)~(6)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (7) of the present disclosure is any of aspects (1) to (6), wherein the thermoplastic polymer coating layer has an absorbance of about 0.02 or less per 100 μm layer thickness at wavelengths of about 240 nm or greater. 1. A light diffusing optical fiber according to one.

本開示の態様(8)は、上記コアの上記ガラスがシリカガラスを含み、上記クラッドの上記ガラスがFドープシリカガラスを含む、態様(1)~(7)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (8) of the present disclosure is the light of any one of aspects (1)-(7), wherein the glass of the core comprises silica glass and the glass of the cladding comprises F-doped silica glass. It relates to diffusive optical fibers.

本開示の態様(9)は、上記複数の散乱用構造体が、上記ガイドされた光を上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの上記拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散して、約50dB/km以上の、散乱によって誘発される減衰を提供する、態様(1)~(8)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (9) of the present disclosure is characterized in that the plurality of scattering structures is configured to scatter the guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber, whereby the guided light diffuse through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber to provide a scattering-induced attenuation of greater than or equal to about 50 dB/km. The light diffusing optical fiber according to any one of (8).

本開示の態様(10)は、最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が、40~120°の全ての視野角に関して、上記最大散乱照明強度の50%未満となるように、上記熱可塑性ポリマーコーティング層の上記複数の散乱性粒子が構成される、態様(1)~(9)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (10) of the present disclosure provides that the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity for all viewing angles from 40 to 120°, The light diffusing optical fiber according to any one of aspects (1) to (9), wherein the plurality of scattering particles of the thermoplastic polymer coating layer is composed.

本開示の態様(11)は、上記複数の散乱用構造体がガスで充填された空所を備える、態様(1)~(10)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (11) of the present disclosure relates to the light diffusing optical fiber of any one of aspects (1)-(10), wherein the plurality of scattering structures comprises gas-filled cavities.

本開示の態様(12)は:第1の端部;上記第1の端部の反対側の第2の端部;コア;上記コアを取り囲むクラッド;外面;上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;上記クラッドを取り囲む一次コーティング層;並びに熱可塑性ポリマーコーティング層であって、上記一次コーティング層が上記クラッドと上記熱可塑性ポリマーコーティング層との間に配置されるように上記一次コーティング層を取り囲む、熱可塑性ポリマーコーティング層を備える、光拡散性光ファイバであって;上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し;上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;上記一次コーティング層は、約250nm以上の波長において層厚さ100μmあたり約0.04以下の吸光度を有する、脂環式エポキシを含み;上記一次コーティング層は、上記脂環式エポキシでドープされた複数の散乱性粒子を含む、光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (12) of the present disclosure includes: a first end; a second end opposite said first end; a core; a clad surrounding said core; and a plurality of scattering structures positioned within both the cladding; a primary coating layer surrounding the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer, wherein the primary coating layer comprises the cladding and the thermoplastic polymer coating layer. a light diffusing optical fiber comprising a thermoplastic polymer coating layer surrounding said primary coating layer such that said scattering structures direct guided light to said light diffusing structure; configured to scatter toward the outer surface of a light diffusive optical fiber such that a portion of the guided light diffuses through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber; The core comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material; the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material; A light diffusing optical fiber comprising a cycloaliphatic epoxy having an absorbance of about 0.04 or less; said primary coating layer comprising a plurality of scattering particles doped with said cycloaliphatic epoxy.

本開示の態様(13)は、上記熱可塑性ポリマーコーティング層がフッ素化ポリマー材料を含む、態様(12)に記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (13) of the present disclosure relates to the light diffusing optical fiber of aspect (12), wherein the thermoplastic polymer coating layer comprises a fluorinated polymer material.

本開示の態様(14)は、上記熱可塑性ポリマーコーティング層の上記フッ素化ポリマー材料が、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン‐テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素化エチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシアルカン、若しくはポリエーテルエーテルケトン、又はこれらの組み合わせを含む、態様(13)に記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (14) of the present disclosure provides that the fluorinated polymer material of the thermoplastic polymer coating layer is polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, or polyether. The light diffusing optical fiber according to aspect (13), comprising an ether ketone, or a combination thereof.

本開示の態様(15)は、上記複数の散乱性粒子がAl、BaSO、シリカ、フッ素化ポリマー粒子、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、態様(12)~(14)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (15) of the present disclosure is aspect (12)-(14), wherein the plurality of scattering particles comprises Al 2 O 3 , BaSO 4 , silica, fluorinated polymer particles, gas voids, or combinations thereof. 3. The light diffusing optical fiber according to any one of .

本開示の態様(16)は、波長が約375nm以上のガイドされた光が、上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバの散乱効率が約0.6以上である、態様(12)~(15)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (16) of the present disclosure provides the light diffusing properties when guided light having a wavelength of about 375 nm or greater propagates along the core and a portion of the guided light diffuses through the outer surface. The light diffusing optical fiber according to any one of aspects (12) to (15), wherein the optical fiber has a scattering efficiency of about 0.6 or more.

本開示の態様(17)は:第1の端部;上記第1の端部の反対側の第2の端部;コア;上記コアを取り囲むクラッド;外面;上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに上記クラッドを取り囲むコーティング層を備える、光拡散性光ファイバであって;上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播する際に、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し;上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;上記コーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされ;約250nm以上の波長を有する上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバは、約0.4以上の散乱効率を備える、光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (17) of the present disclosure includes: a first end; a second end opposite said first end; a core; a clad surrounding said core; and a plurality of scattering structures positioned in both the cladding; and a coating layer surrounding the cladding; is configured to scatter toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that as the guided light propagates along the core, a portion of the guided light scatters toward the light diffusing optical fiber. diffuses through the outer surface along the diffusion length of the optical fiber; the core comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material; and the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of hydroxyl material. the coating layer is doped with a plurality of scattering particles; the guided light having a wavelength of about 250 nm or greater propagates along the core and a portion of the guided light passes through the outer surface. The light diffusing optical fiber is directed to a light diffusing optical fiber having a scattering efficiency of about 0.4 or greater when diffusing with a .

態様(18)は、最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が、40~120°の全ての視野角に関して、上記最大散乱照明強度の50%未満となるように、上記コーティング層の上記複数の散乱性粒子が構成される、態様(17)に記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (18) comprises the coating layer such that the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity for all viewing angles from 40 to 120°. 18. The light diffusing optical fiber according to aspect (17), wherein the plurality of scattering particles of is configured.

態様(19)は、上記複数の散乱性粒子がAl、BaSO、SiO、フッ素化ポリマー粒子、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、態様(17)又は態様(18)に記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (19) of Aspect (17) or Aspect (18), wherein the plurality of scattering particles comprises Al 2 O 3 , BaSO 4 , SiO 2 , fluorinated polymer particles, gas voids, or combinations thereof. It relates to a light diffusing optical fiber as described.

態様(20)は、上記複数の散乱性粒子でドープされた上記コーティング層が、熱可塑性ポリマーコーティング層を含む、態様(17)~(19)のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバに関する。 Aspect (20) is the light diffusing optical fiber of any one of aspects (17)-(19), wherein the coating layer doped with the plurality of scattering particles comprises a thermoplastic polymer coating layer. Regarding.

本開示の態様(21)は、照明システムであって、上記照明システムは:第1の端部と、上記第1の端部の反対側の第2の端部と、コアと、上記コアを取り囲むクラッドと、外面と、上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体と、上記クラッドを取り囲んで上記クラッドに接触する熱可塑性ポリマーコーティング層とを備える、光拡散性光ファイバであって、上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し、上記コア及び上記クラッドのうちの一方又は両方は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み、上記熱可塑性ポリマーコーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる、光拡散性光ファイバ;並びに上記光拡散性光ファイバの上記第1の端部又は上記第2の端部に結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、上記光出力デバイスは、約200nm~約500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイスを備える、照明システム。 Aspect (21) of the present disclosure is an illumination system comprising: a first end, a second end opposite the first end, a core, and a core; a surrounding cladding; an outer surface; a plurality of scattering structures positioned within the core, the cladding, or both the core and the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer surrounding and contacting the cladding. wherein the plurality of scattering structures are configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber, thereby causing the guide to A portion of the emitted light diffuses through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber, one or both of the core and the cladding comprising glass doped with a hydroxyl material. a light diffusing optical fiber, wherein said thermoplastic polymer coating layer is doped with a plurality of scattering particles; and bonded to said first end or said second end of said light diffusing optical fiber. A lighting system, comprising: a light output device, said light output device comprising a light source producing light in a wavelength range of about 200 nm to about 500 nm.

態様(22)は、上記光出力デバイスが上記光拡散性光ファイバに結合されている、態様(21)に記載の照明システムに関する。 Aspect (22) relates to the illumination system of aspect (21), wherein the light output device is coupled to the light diffusing optical fiber.

態様(23)は、照明システムであって、上記照明システムは:第1の端部と、上記第1の端部の反対側の第2の端部と、コアと、上記コアを取り囲むクラッドと、外面と、上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体と、上記クラッドを取り囲む一次コーティング層と、熱可塑性ポリマーコーティング層であって、上記一次コーティング層が上記クラッドと上記熱可塑性ポリマーコーティング層との間に配置されるように上記一次コーティング層を取り囲む、熱可塑性ポリマーコーティング層とを備える、光拡散性光ファイバであって、上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し、上記コア及び上記クラッドはガラスを含み、上記一次コーティング層は、約250nm以上の波長において層厚さ100μmあたり約0.04以下の吸光度を有する、脂環式エポキシを含み、上記一次コーティング層は、上記脂環式エポキシでドープされた複数の散乱性粒子を含む、光拡散性光ファイバ;並びに上記光拡散性光ファイバの上記第1の端部又は上記第2の端部に結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、上記光出力デバイスは、約200nm~約500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイスを備える、照明システム。 Aspect (23) is an illumination system, said illumination system comprising: a first end, a second end opposite said first end, a core, and a cladding surrounding said core. an outer surface; a plurality of scattering structures positioned within the core, the cladding, or both the core and the cladding; a primary coating layer surrounding the cladding; a thermoplastic polymer coating layer surrounding the primary coating layer such that the primary coating layer is disposed between the cladding and the thermoplastic polymer coating layer; A scattering structure is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light-diffusing optical fiber such that a portion of the guided light is diffused into the light-diffusing optical fiber. Diffusing along the length through the outer surface, the core and the cladding comprising glass, the primary coating layer having an absorbance of less than or equal to about 0.04 per 100 μm layer thickness at wavelengths greater than or equal to about 250 nm. a light diffusing optical fiber comprising a cycloaliphatic epoxy, wherein the primary coating layer comprises a plurality of scattering particles doped with the cycloaliphatic epoxy; and the first end of the light diffusing optical fiber. a light output device configured to be coupled to the portion or the second end, the light output device comprising a light source producing light in a wavelength range of about 200 nm to about 500 nm. a lighting system.

態様(24)は、上記光出力デバイスが上記光拡散性光ファイバに結合されている、態様(23)に記載の照明システムに関する。 Aspect (24) relates to the illumination system of aspect (23), wherein the light output device is coupled to the light diffusing optical fiber.

態様(25)は、照明システムであって、上記照明システムは:第1の端部と、上記第1の端部の反対側の第2の端部と、コアと、上記コアを取り囲むクラッドと、外面と、上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体と、上記クラッドを取り囲むコーティング層とを備える、光拡散性光ファイバであって、上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光が上記コアに沿って伝播する際に、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散するように、上記ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、上記コア及び上記クラッドのうちの一方は、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み、上記コーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされ、約250nm以上の波長を有する上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバは、約0.4以上の散乱効率を備える、光拡散性光ファイバ;並びに上記光拡散性光ファイバの上記第1の端部又は上記第2の端部に結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、上記光出力デバイスは、約200nm~約500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイスを備える、照明システム。 Aspect (25) is an illumination system, said illumination system comprising: a first end, a second end opposite said first end, a core, and a cladding surrounding said core. , an outer surface, a plurality of scattering structures positioned within the core, the cladding, or both the core and the cladding, and a coating layer surrounding the cladding, wherein The plurality of scattering structures is configured such that as guided light propagates along the core, a portion of the guided light travels along the diffusion length of the light diffusing optical fiber and across the outer surface. one of the core and the cladding configured to scatter the guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber so as to diffuse therethrough, one of the core and the cladding doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material; the coating layer is doped with a plurality of scattering particles, the guided light having a wavelength of about 250 nm or greater propagates along the core, and a portion of the guided light a light diffusing optical fiber, when diffusing through an outer surface, the light diffusing optical fiber comprises a scattering efficiency of about 0.4 or greater; 2, said light output device comprising a light source producing light in a wavelength range of about 200 nm to about 500 nm. system.

態様(26)は、上記光出力デバイスが上記光拡散性光ファイバに結合されている、態様(25)に記載の照明システムに関する。 Aspect (26) relates to the illumination system of aspect (25), wherein the light output device is coupled to the light diffusing optical fiber.

本発明の技術を説明及び定義する目的で、本明細書における、ある変数があるパラメータ又は別の変数の「関数(function)」であるという本明細書中での言及は、該変数が、記載されているパラメータ又は変数のみの関数であることを指すことを意図したものではないことに留意されたい。そうではなく、ある変数が、ある記載されているパラメータの「関数」であるという本明細書中での言及は、非制限的なものであることを意図したものであり、従って該変数は、ある単一のパラメータの関数である場合も、又は複数のパラメータの関数である場合もある。 For the purposes of describing and defining the techniques of the present invention, references herein to a variable being a "function" of a parameter or another variable means that the variable is the described Note that it is not intended to imply that it is a function of only the parameters or variables specified. Instead, references herein to a variable being a "function" of a stated parameter are intended to be non-limiting, so that the variable is It may be a function of some single parameter, or it may be a function of multiple parameters.

また、「少なくとも1つの(at least one)」構成部品、要素等という本明細書中での記述は、冠詞「a」又は「an」の選択的な使用が単数の構成部品、要素等に限定されるべきであるという推論を生み出すために使用してはならないことにも留意されたい。 Also, references herein to "at least one" component, element, etc., are limited to a single component, element, etc., as alternative use of the articles "a" or "an" Note also that it should not be used to make the inference that it should be.

本開示のある構成部品が、ある特定の特質を具体化するため、又はある特定の方法で機能するために、ある特定の様式で「構成される(configured)」という本明細書中での記述は、意図されている用途に関する記述ではなく、構造に関する記述であることに留意されたい。より具体的には、ある構成部品が「構成される」様式に関する本明細書中での記述は、該構成部品の既存の物理的状態を指し、従って、該構成部品の構造的特徴の明確な記述として理解されるものとする。 Statements herein that certain components of the disclosure are “configured” in a certain manner to embody certain attributes or to function in a certain way is a statement of structure, not of intended use. More specifically, statements herein regarding the manner in which a component is "configured" refer to the existing physical state of the component, and thus the definiteness of the structural characteristics of the component. shall be understood as a description.

本発明の技術を説明及び定義する目的で、用語「略/実質的に(substantially)」及び「約(about)」は本明細書において、いずれの定量的比較、値、測定値、又は他の表現に起因し得る本来的な程度の不確実性を表現するために使用されることに留意されたい。用語「略/実質的に」及び「約」は、本明細書において、ある定量的表現が、問題となっている主題の基本的な機能の変化をもたらすことなく、記載されている基準から変動し得る程度を表現するためにも使用される。 For the purposes of describing and defining the technology of the present invention, the terms "substantially" and "about" are used herein for any quantitative comparison, value, measurement, or other Note that it is used to express an inherent degree of uncertainty that can be attributed to representation. The terms "substantially/substantially" and "about" are used herein to deviate from a stated basis without resulting in a change in the underlying function of the subject matter in question. It is also used to express the degree of possibility.

本開示の主題を、その具体的実施形態を参照して詳細に説明してきたが、これらの詳細が、本明細書に記載の様々な実施形態の必須の構成要素である要素に関連することを含意するものとして解釈してはならず、それは、ある特定の要素が、本説明に付随する複数の図面それぞれに図示されている場合であっても同様であることに留意されたい。更に、添付の請求項で定義されている実施形態を含むがこれらに限定されない本開示の範囲から逸脱することなく、修正及び変形が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様を、好ましい又は特に有利なものとして本明細書中で特定しているものの、本開示はこれらの態様に必ずしも限定されないと考えられる。 Although the subject matter of the present disclosure has been described in detail with reference to specific embodiments thereof, it is understood that these details relate to elements that are essential constituents of the various embodiments described herein. It should not be construed as implied, even if certain elements are illustrated in each of the multiple drawings that accompany this description. Furthermore, it will be apparent that modifications and variations are possible without departing from the scope of the present disclosure, including but not limited to the embodiments defined in the appended claims. More specifically, although certain aspects of the disclosure have been identified herein as being preferred or particularly advantageous, the disclosure is not necessarily considered limited to those aspects.

以下の請求項のうちの1つ以上は、移行句として、用語「ここで(wherein)」を使用することに留意されたい。本発明の技術を定義するために、この用語は、非限定的な移行句として請求項に導入されており、これは、構造の一連の特徴に関する記述を導入するために使用されるものであり、より一般的に使用される非限定的な前置句「…を含む(comprising)」と同様に解釈されるべきものであることに留意されたい。 Note that one or more of the following claims use the term "wherein" as a transitional phrase. In order to define the technology of the present invention, this term is introduced into the claims as a non-limiting transitional phrase, which is used to introduce a description of a series of structural features. , should be interpreted similarly to the more commonly used non-limiting prepositional phrase "comprising."

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described item by item.

実施形態1
第1の端部;
上記第1の端部の反対側の第2の端部;
コア;
上記コアを取り囲むクラッド;
外面;
上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに
上記クラッドを取り囲んで上記クラッドに接触する熱可塑性ポリマーコーティング層
を備える、光拡散性光ファイバであって:
上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し;
上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
上記熱可塑性ポリマーコーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる、光拡散性光ファイバ。
Embodiment 1
a first end;
a second end opposite the first end;
core;
a cladding surrounding the core;
outer surface;
A light diffusing optical fiber comprising: a plurality of scattering structures positioned within said core, said cladding, or both said core and said cladding; and a thermoplastic polymer coating layer surrounding said cladding and in contact with said cladding. with:
The plurality of scattering structures is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light scatters the light diffusing light. diffusing through the outer surface along the diffusing length of the fiber;
the core comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
A light diffusing optical fiber, wherein the thermoplastic polymer coating layer is doped with a plurality of scattering particles.

実施形態2
上記熱可塑性ポリマーコーティング層はフッ素化ポリマー材料を含む、実施形態1に記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 2
2. The light diffusing optical fiber of embodiment 1, wherein the thermoplastic polymer coating layer comprises a fluorinated polymer material.

実施形態3
上記熱可塑性ポリマーコーティング層の上記フッ素化ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン‐テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素化エチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシアルカン、ポリエーテルエーテルケトン、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態2に記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 3
The fluorinated polymer material of the thermoplastic polymer coating layer comprises polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, polyetheretherketone, or combinations thereof. A light diffusing optical fiber according to Embodiment 2.

実施形態4
上記複数の散乱性粒子はAl、BaSO、SiO、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態1~3のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 4
4. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 1-3, wherein the plurality of scattering particles comprises Al 2 O 3 , BaSO 4 , SiO 2 , gas voids, or combinations thereof.

実施形態5
上記複数の散乱性粒子のうちの各上記散乱性粒子の断面サイズは約20nm~約5000nmである、実施形態1~4のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 5
5. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 1-4, wherein each of the scattering particles of the plurality of scattering particles has a cross-sectional size from about 20 nm to about 5000 nm.

実施形態6
波長が約250nm以上のガイドされた光が、上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバの散乱効率は約0.5以上である、実施形態1~5のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 6
When guided light of wavelength greater than or equal to about 250 nm propagates along the core and a portion of the guided light is diffused through the outer surface, the light diffusing optical fiber has a scattering efficiency of about 0.5 nm. 6. The light diffusing optical fiber according to any one of embodiments 1-5, which is 5 or more.

実施形態7
上記熱可塑性ポリマーコーティング層は、約240nm以上の波長において、層厚さ100μmあたり約0.02以下の吸光度を有する、実施形態1~6のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 7
7. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 1-6, wherein the thermoplastic polymer coating layer has an absorbance of less than or equal to about 0.02 per 100 microns of layer thickness at wavelengths greater than or equal to about 240 nm.

実施形態8
上記コアの上記ガラスはシリカガラスを含み、上記クラッドの上記ガラスはFドープシリカガラスを含む、実施形態1~7のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 8
8. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 1-7, wherein the glass of the core comprises silica glass and the glass of the cladding comprises F-doped silica glass.

実施形態9
上記複数の散乱用構造体は、上記ガイドされた光を上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分は、上記光拡散性光ファイバの上記拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散して、約50dB/km以上の、散乱によって誘発される減衰を提供する、実施形態1~8のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 9
The plurality of scattering structures are configured to scatter the guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light is the light diffusing light. 9. The light of any one of embodiments 1-8, diffusing through the outer surface along the diffusing length of the fiber to provide a scattering-induced attenuation of greater than or equal to about 50 dB/km. Diffusive optical fiber.

実施形態10
最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が、40~120°の全ての視野角に関して、上記最大散乱照明強度の50%未満となるように、上記熱可塑性ポリマーコーティング層の上記複数の散乱性粒子が構成される、実施形態1~9のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 10
the plurality of thermoplastic polymer coating layers such that the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity for all viewing angles from 40 to 120° 10. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 1-9, wherein the scattering particles are comprised of:

実施形態11
上記複数の散乱用構造体はガスで充填された空所を備える、実施形態1~10のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 11
11. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 1-10, wherein the plurality of scattering structures comprises gas-filled cavities.

実施形態12
第1の端部;
上記第1の端部の反対側の第2の端部;
コア;
上記コアを取り囲むクラッド;
外面;
上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;
上記クラッドを取り囲む一次コーティング層;並びに
熱可塑性ポリマーコーティング層であって、上記一次コーティング層が上記クラッドと上記熱可塑性ポリマーコーティング層との間に配置されるように上記一次コーティング層を取り囲む、熱可塑性ポリマーコーティング層
を備える、光拡散性光ファイバであって:
上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し;
上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
上記一次コーティング層は、約250nm以上の波長において層厚さ100μmあたり約0.04以下の吸光度を有する、脂環式エポキシを含み;
上記一次コーティング層は、上記脂環式エポキシでドープされた複数の散乱性粒子を含む、光拡散性光ファイバ。
Embodiment 12
a first end;
a second end opposite the first end;
core;
a cladding surrounding the core;
outer surface;
a plurality of scattering structures positioned within the core, the cladding, or both the core and the cladding;
a primary coating layer surrounding the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer, the thermoplastic surrounding the primary coating layer such that the primary coating layer is disposed between the cladding and the thermoplastic polymer coating layer. A light diffusing optical fiber comprising a polymer coating layer, comprising:
The plurality of scattering structures is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light scatters the light diffusing light. diffusing through the outer surface along the diffusing length of the fiber;
the core comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
the primary coating layer comprises a cycloaliphatic epoxy having an absorbance of less than or equal to about 0.04 per 100 μm layer thickness at wavelengths greater than or equal to about 250 nm;
A light diffusing optical fiber, wherein the primary coating layer comprises a plurality of scattering particles doped with the cycloaliphatic epoxy.

実施形態13
上記熱可塑性ポリマーコーティング層はフッ素化ポリマー材料を含む、実施形態12に記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 13
13. The light diffusing optical fiber of embodiment 12, wherein the thermoplastic polymer coating layer comprises a fluorinated polymer material.

実施形態14
上記熱可塑性ポリマーコーティング層の上記フッ素化ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン‐テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素化エチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシアルカン、若しくはポリエーテルエーテルケトン、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態13に記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 14
The fluorinated polymer material of the thermoplastic polymer coating layer comprises polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, or polyetheretherketone, or combinations thereof. 14. The light diffusing optical fiber according to embodiment 13.

実施形態15
上記複数の散乱性粒子は、Al、BaSO、シリカ、フッ素化ポリマー粒子、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態12~14のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 15
15. The light diffusive according to any one of embodiments 12-14, wherein the plurality of scattering particles comprises Al 2 O 3 , BaSO 4 , silica, fluorinated polymer particles, gas voids, or combinations thereof. fiber optic.

実施形態16
波長が約375nm以上のガイドされた光が、上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバの散乱効率は約0.6以上である、実施形態12~15のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 16
When guided light having a wavelength greater than or equal to about 375 nm propagates along the core and a portion of the guided light is diffused through the outer surface, the light diffusing optical fiber has a scattering efficiency of about 0.5. 16. The light diffusing optical fiber according to any one of embodiments 12-15, which is 6 or more.

実施形態17
第1の端部;
上記第1の端部の反対側の第2の端部;
コア;
上記コアを取り囲むクラッド;
外面;
上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに
上記クラッドを取り囲むコーティング層
を備える、光拡散性光ファイバであって:
上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播する際に、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し;
上記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
上記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
上記コーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされ;
約250nm以上の波長を有する上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバは、約0.4以上の散乱効率を備える、光拡散性光ファイバ。
Embodiment 17
a first end;
a second end opposite the first end;
core;
a cladding surrounding the core;
outer surface;
A light diffusing optical fiber comprising: a plurality of scattering structures positioned within the core, the cladding, or both the core and the cladding; and a coating layer surrounding the cladding, wherein:
The plurality of scattering structures are configured to scatter guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that the guided light propagates along the core. a portion of the guided light diffuses through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber;
the core comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
the coating layer is doped with a plurality of scattering particles;
When the guided light having a wavelength greater than or equal to about 250 nm propagates along the core and a portion of the guided light diffuses through the outer surface, the light diffusing optical fiber has a wavelength of about 0.4 A light diffusing optical fiber having a scattering efficiency equal to or higher than the above.

実施形態18
最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が、40~120°の全ての視野角に関して、上記最大散乱照明強度の50%未満となるように、上記コーティング層の上記複数の散乱性粒子が構成される、実施形態17に記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 18
the plurality of scattering properties of the coating layer such that the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity for all viewing angles from 40 to 120° 18. The light diffusing optical fiber of embodiment 17, wherein the particles are composed.

実施形態19
上記複数の散乱性粒子はAl、BaSO、SiO、フッ素化ポリマー粒子、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態17又は実施形態18に記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 19
19. The light diffusing optical fiber of embodiment 17 or embodiment 18, wherein the plurality of scattering particles comprises Al2O3 , BaSO4 , SiO2 , fluorinated polymer particles, gas voids, or combinations thereof.

実施形態20
上記複数の散乱性粒子でドープされた上記コーティング層は、熱可塑性ポリマーコーティング層を含む、実施形態17~19のいずれか1つに記載の光拡散性光ファイバ。
Embodiment 20
20. The light diffusing optical fiber of any one of embodiments 17-19, wherein the coating layer doped with the plurality of scattering particles comprises a thermoplastic polymer coating layer.

実施形態21
第1の端部と、上記第1の端部の反対側の第2の端部と、コアと、上記コアを取り囲むクラッドと、外面と、上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体と、上記クラッドを取り囲んで上記クラッドに接触する熱可塑性ポリマーコーティング層とを備える、光拡散性光ファイバであって、上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し、上記コア及び上記クラッドのうちの一方又は両方は、ヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み、上記熱可塑性ポリマーコーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる、光拡散性光ファイバ;並びに
上記光拡散性光ファイバの上記第1の端部又は上記第2の端部に結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、上記光出力デバイスは、約200nm~約500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイス
を備える、照明システム。
Embodiment 21
a first end, a second end opposite said first end, a core, a cladding surrounding said core, an outer surface, said core, said cladding, or both said core and said cladding. and a thermoplastic polymer coating layer surrounding and contacting the cladding, wherein the scattering structures are positioned in is configured to scatter guided light toward the outer surface of the light-diffusing optical fiber such that a portion of the guided light is directed along the diffusion length of the light-diffusing optical fiber. diffusing through the outer surface, wherein one or both of the core and the cladding comprises glass doped with a hydroxyl material, and the thermoplastic polymer coating layer is doped with a plurality of scattering particles; a light diffusing optical fiber; and a light output device configured to be coupled to said first end or said second end of said light diffusing optical fiber, said light output device comprising about An illumination system comprising a light output device comprising a light source producing light in the wavelength range of 200 nm to about 500 nm.

実施形態22
上記光出力デバイスは上記光拡散性光ファイバに結合されている、実施形態21に記載の照明システム。
Embodiment 22
22. The lighting system of embodiment 21, wherein the light output device is coupled to the light diffusing optical fiber.

実施形態23
第1の端部と、上記第1の端部の反対側の第2の端部と、コアと、上記コアを取り囲むクラッドと、外面と、上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体と、上記クラッドを取り囲む一次コーティング層と、熱可塑性ポリマーコーティング層であって、上記一次コーティング層が上記クラッドと上記熱可塑性ポリマーコーティング層との間に配置されるように上記一次コーティング層を取り囲む、熱可塑性ポリマーコーティング層とを備える、光拡散性光ファイバであって、上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散し、上記コア及び上記クラッドはガラスを含み、上記一次コーティング層は、約250nm以上の波長において層厚さ100μmあたり約0.04以下の吸光度を有する、脂環式エポキシを含み、上記一次コーティング層は、上記脂環式エポキシでドープされた複数の散乱性粒子を含む、光拡散性光ファイバ;並びに
上記光拡散性光ファイバの上記第1の端部又は上記第2の端部に結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、上記光出力デバイスは、約200nm~約500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイス
を備える、照明システム。
Embodiment 23
a first end, a second end opposite said first end, a core, a cladding surrounding said core, an outer surface, said core, said cladding, or both said core and said cladding. a primary coating layer surrounding the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer, the primary coating layer between the cladding and the thermoplastic polymer coating layer. and a thermoplastic polymer coating layer surrounding said primary coating layer in a disposition, wherein said plurality of scattering structures directs guided light to said light diffusing light. configured to scatter toward the outer surface of the fiber such that a portion of the guided light diffuses along the diffusion length of the light diffusing optical fiber through the outer surface and into the core and The cladding comprises glass, the primary coating layer comprises a cycloaliphatic epoxy having an absorbance of about 0.04 or less per 100 μm layer thickness at a wavelength of about 250 nm or greater, and the primary coating layer comprises the cycloaliphatic a light diffusing optical fiber comprising a plurality of scattering particles doped with a formula epoxy; and configured to be coupled to the first end or the second end of the light diffusing optical fiber; An illumination system comprising a light output device, said light output device comprising a light source producing light in a wavelength range of about 200 nm to about 500 nm.

実施形態24
上記光出力デバイスは上記光拡散性光ファイバに結合されている、実施形態23に記載の照明システム。
Embodiment 24
24. The lighting system of embodiment 23, wherein the light output device is coupled to the light diffusing optical fiber.

実施形態25
第1の端部と、上記第1の端部の反対側の第2の端部と、コアと、上記コアを取り囲むクラッドと、外面と、上記コア、上記クラッド、又は上記コア及び上記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体と、上記クラッドを取り囲むコーティング層とを備える、光拡散性光ファイバであって、上記複数の散乱用構造体は、ガイドされた光が上記コアに沿って伝播する際に、上記ガイドされた光の一部分が、上記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、上記外面を通って拡散するように、上記ガイドされた光を、上記光拡散性光ファイバの上記外面に向かって散乱させるよう構成され、上記コア及び上記クラッドのうちの一方は、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み、上記コーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされ、約250nm以上の波長を有する上記ガイドされた光が上記コアに沿って伝播し、上記ガイドされた光の一部分が上記外面を通って拡散する場合、上記光拡散性光ファイバは、約0.4以上の散乱効率を備える、光拡散性光ファイバ;並びに
上記光拡散性光ファイバの上記第1の端部又は上記第2の端部に結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、上記光出力デバイスは、約200nm~約500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイス
を備える、照明システム。
Embodiment 25
a first end, a second end opposite said first end, a core, a cladding surrounding said core, an outer surface, said core, said cladding, or both said core and said cladding. and a coating layer surrounding the cladding, wherein the scattering structures direct guided light to the core. directing the guided light to the light diffusion such that a portion of the guided light diffuses through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber as it propagates along the one of the core and the cladding comprises glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material, the coating layer comprising a plurality of scattering particles; When the guided light that is doped and has a wavelength greater than or equal to about 250 nm propagates along the core and a portion of the guided light diffuses through the outer surface, the light diffusing optical fiber has a wavelength of about a light diffusing optical fiber having a scattering efficiency of 0.4 or greater; and a light output device configured to be coupled to said first end or said second end of said light diffusing optical fiber. A lighting system comprising a light output device, wherein the light output device comprises a light source producing light in a wavelength range of about 200 nm to about 500 nm.

実施形態26
上記光出力デバイスは上記光拡散性光ファイバに結合されている、実施形態25に記載の照明システム。
Embodiment 26
26. The lighting system of embodiment 25, wherein the light output device is coupled to the light diffusing optical fiber.

10 矢印
100 照明システム
102 光出力デバイス
110、210、310 光拡散性光ファイバ
112 第1の端部
114 第2の端部
116 第1の端部112の端面
120、220、320 コア
122、222、322 クラッド
125、225、325 散乱用構造体
128、228、328 光拡散性光ファイバ110、210、310の外面
130 一次ポリマーコーティング
132 二次ポリマーコーティング層
135、235、335 散乱性粒子
152 光源
234、334 熱可塑性ポリマーコーティング層
330 一次コーティング層
10 arrow 100 illumination system 102 light output device 110, 210, 310 light diffusing optical fiber 112 first end 114 second end 116 end face of first end 112 120, 220, 320 core 122, 222, 322 cladding 125, 225, 325 scattering structure 128, 228, 328 outer surface of light diffusing optical fiber 110, 210, 310 130 primary polymer coating 132 secondary polymer coating layer 135, 235, 335 scattering particles 152 light source 234, 334 Thermoplastic polymer coating layer 330 Primary coating layer

Claims (10)

第1の端部;
前記第1の端部の反対側の第2の端部;
コア;
前記コアを取り囲むクラッド;
外面;
記コア及び前記クラッド両方の中に位置決めされた複数の散乱用構造体;並びに
前記クラッドを取り囲んで前記クラッドに接触する熱可塑性ポリマーコーティング層
を備える、光拡散性光ファイバであって:
前記複数の散乱用構造体は、波長が300nm~500nmのガイドされた光を、前記光拡散性光ファイバの前記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、前記ガイドされた光の一部分が、前記光拡散性光ファイバの拡散長さに沿って、前記外面を通って拡散し;
前記コアは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
前記クラッドは、300ppm以上のヒドロキシル材料でドープされたガラスを含み;
前記熱可塑性ポリマーコーティング層は、複数の散乱性粒子でドープされる、光拡散性光ファイバ。
a first end;
a second end opposite said first end;
core;
a cladding surrounding the core;
outer surface;
A light diffusing optical fiber comprising a plurality of scattering structures positioned within both the core and the cladding; and a thermoplastic polymer coating layer surrounding and contacting the cladding, the optical fiber comprising:
The plurality of scattering structures are configured to scatter guided light having a wavelength between 300 nm and 500 nm toward the outer surface of the light diffusing optical fiber, whereby a portion of the guided light is , diffusing through the outer surface along the diffusion length of the light diffusing optical fiber;
said core comprising a glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
said cladding comprising glass doped with 300 ppm or more of a hydroxyl material;
A light diffusing optical fiber, wherein the thermoplastic polymer coating layer is doped with a plurality of scattering particles.
前記熱可塑性ポリマーコーティング層はフッ素化ポリマー材料を含む、請求項1に記載の光拡散性光ファイバ。 2. The light diffusing optical fiber of claim 1, wherein said thermoplastic polymer coating layer comprises a fluorinated polymer material. 前記熱可塑性ポリマーコーティング層の前記フッ素化ポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン‐テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素化エチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシアルカン、ポリエーテルエーテルケトン、又はこれらの組み合わせを含む、請求項2に記載の光拡散性光ファイバ。 The fluorinated polymer material of the thermoplastic polymer coating layer comprises polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, polyetheretherketone, or combinations thereof. The light diffusing optical fiber according to claim 2. 前記複数の散乱性粒子はAl、BaSO、SiO、ガス空所、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ。 The light diffusing optical fiber of any one of claims 1-3, wherein the plurality of scattering particles comprises Al 2 O 3 , BaSO 4 , SiO 2 , gas voids, or combinations thereof. 前記複数の散乱性粒子のうちの各前記散乱性粒子の断面サイズは20nm~5000nmである、請求項1~4のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ。 The light diffusing optical fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the plurality of scattering particles has a cross-sectional size of 20 nm to 5000 nm. 波長が300nm~500nmのガイドされた光が、前記コアに沿って伝播し、前記ガイドされた光の一部分が前記外面を通って拡散する場合、前記光拡散性光ファイバの散乱効率は.5以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ。 If guided light with a wavelength between 300 nm and 500 nm propagates along the core and a portion of the guided light is diffused through the outer surface, the scattering efficiency of the light diffusing optical fiber is 0.5 . The light diffusing optical fiber according to any one of claims 1 to 5, which has 5 or more. 前記熱可塑性ポリマーコーティング層は、240nm~400nmの波長において、層厚さ100μmあたり0.02以下の吸光度を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ。 Said thermoplastic polymer coating layer has a thickness of 0.05 μm per 100 μm layer thickness at a wavelength of 2 40 nm to 400 nm . The light diffusing optical fiber according to any one of claims 1 to 6, which has an absorbance of 02 or less. 前記複数の散乱用構造体は、前記ガイドされた光を前記光拡散性光ファイバの前記外面に向かって散乱させるよう構成され、これにより、前記ガイドされた光の一部分は、前記光拡散性光ファイバの前記拡散長さに沿って、前記外面を通って拡散して、50dB/km以上の、散乱によって誘発される減衰を提供する、請求項1~7のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ。 The plurality of scattering structures are configured to scatter the guided light toward the outer surface of the light diffusing optical fiber such that a portion of the guided light is Light according to any one of the preceding claims, diffusing through the outer surface along the diffusion length of the fiber to provide a scattering-induced attenuation of 50 dB/km or more. Diffusive optical fiber. 最小散乱照明強度と最大散乱照明強度との間の差が、40~120°の全ての視野角に関して、前記最大散乱照明強度の50%未満となるように、前記熱可塑性ポリマーコーティング層の前記複数の散乱性粒子が構成される、請求項1~8のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ。 the plurality of thermoplastic polymer coating layers such that the difference between the minimum scattered illumination intensity and the maximum scattered illumination intensity is less than 50% of the maximum scattered illumination intensity for all viewing angles from 40 to 120°; The light diffusing optical fiber according to any one of claims 1 to 8, wherein the scattering particles are composed of 請求項1~9のいずれか1項に記載の光拡散性光ファイバ;及び
前記光拡散性光ファイバの前記第1の端部若しくは前記第2の端部に結合される、又は前記光拡散性ファイバに結合されるよう構成された、光出力デバイスであって、前記光出力デバイスは、200nm~500nmの波長範囲の光を生成する光源を備える、光出力デバイス
を備える、照明システム。
a light diffusing optical fiber according to any one of claims 1 to 9; and coupled to said first end or said second end of said light diffusing optical fiber or said light diffusing An illumination system comprising: a light output device configured to be coupled to an optical fiber, said light output device comprising a light source producing light in the wavelength range of 200 nm to 500 nm.
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