(57)【要約】  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。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。
2021500623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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；
前記コア、前記クラッド、又は前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、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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記複数の散乱性粒子はＡｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＳｉＯ２、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。
【請求項５】
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約２０ｎｍ〜約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。
【請求項６】
波長が約２５０ｎｍ以上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約０．５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。
【請求項７】
前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、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。
【請求項８】
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、約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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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、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。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
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。
【技術分野】
【０００２】
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。
【発明の概要】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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
【図２Ａ】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
【図２Ｂ】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
【図３Ａ】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
【図３Ｂ】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
【図４Ａ】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
【図４Ｂ】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
【図５】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
【図６】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
【図７Ａ】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
【図７Ｂ】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
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、ＳＯ２、Ｋｒ、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（Ａｌ２Ｏ３）、屈折率約１．６３６の硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ａｌ２Ｏ３、屈折率が約１．６３６のＢａＳＯ４、屈折率が約１．４６の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）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ＳｉＯ２を散乱性粒子２３５の材料として使用してよく、これは、ＳｉＯ２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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Ａｌ２Ｏ３；屈折率約１．６３６のＢａＳＯ４；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。
【００３５】
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θＳ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θＳ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θＳ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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【実施例】
【００４１】
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。
【００４２】
【表１】
2021500623.tif 000003
【００４３】
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。
【００４４】
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１×１０４〜１×１０８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／ｃｍ２〜２５ｍＷ／ｃｍ２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／ｃｍ２を単位とする放射エネルギ）は、式：フルエンス＝（Ｘ）（Ｙ）（３．６）Ｊ／ｃｍ２を用いて計算された。ここでＸは、ｍＷ／ｃｍ２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。
【００４５】
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５×１０４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／ｃｍ２〜２５ｍＷ／ｃｍ２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。
【００４６】
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／ｃｍ２、１０ｍＷ／ｃｍ２、２５ｍＷ／ｃｍ２、又は５０ｍＷ／ｃｍ２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。
【００４７】
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１×１０６〜１×１０８ＣＦＵ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１ｃｍ２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／ｃｍ２、１０ｍＷ／ｃｍ２、又は２５ｍＷ／ｃｍ２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。
【００４８】
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。
【００４９】
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／ｃｍ２）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、１×１０６ＣＦＵ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／ｃｍ２の４０５ｎｍ光に曝露し（フルエンス＝２１６Ｊ／ｃｍ２）、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、１０６ＣＦＵ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。
【００５０】
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、１０４、１０６及び１０８のＳ．  ａｕｒｅｕｓ又はＰ．  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ細胞を、様々な光強度（５、１０、又は２５ｍＷ／ｃｍ２）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／ｃｍ２（１８０Ｊ／ｍ２）での処理は、１０４ＣＦＵ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、１０６の細胞の成長を阻害した。２時間にわたる１０ｍＷ／ｃｍ２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／ｍ２）及び６時間（２１６Ｊ／ｍ２）の処理は、それぞれ１０４ＣＦＵ及び１０６ＣＦＵの成長を阻害した。Ｓ．  ａｕｒｅｕｓに対する５ｍＷ／ｃｍ２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／ｍ２）の処理は、＜１０４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／ｍ２）、１０（７２Ｊ／ｍ２）及び２５ｍＷ／ｃｍ２（１０８Ｊ／ｍ２）での処理は、それぞれ１０４、１０６、及び≧１０６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。
【００５１】
【表２】
2021500623.tif 000004
【００５２】
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／ｃｍ２で２、４又は６時間にわたるＥ．  ｃｏｌｉの処理は、それぞれ≦１０４、１０５、及び１０６のＣＦＵの減少をもたらし、１０及び５ｍＷ／ｃｍ２での６時間にわたる処理は、それぞれ１０５及び１０４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／ｃｍ２）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。
【００５３】
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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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／ｃｍ２）、これに、Ｓ．  ａｕｒｅｕｓ、Ｓ．  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｋ．  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ及びＡ．  ｂａｕｍａｎｎｉｉ（１４４Ｊ／ｃｍ２）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／ｃｍ２）、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／ｍ２の照射が必要であった。
【００５４】
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、１０８、１０７、又は１０６ＣＦＵ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／ｃｍ２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。
【００５５】
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／ｃｍ２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／ｃｍ２で６時間の照射（５４０Ｊ／ｍ２）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／ｍ２）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。
【００５６】
【表３】
2021500623.tif 000005
【００５７】
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。
【００５８】
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／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２において送達できるかどうかの評価に着手した。
【００５９】
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５×１０４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／ｃｍ２、６２．７Ｊ／ｃｍ２、及び１２５．４Ｊ／ｃｍ２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／ｃｍ２）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／ｃｍ２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。
【００６０】
【表４】
2021500623.tif 000006
【００６１】
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。
【００６２】
従って、およそ１×１０５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／ｍ２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／ｃｍ２及び１２５Ｊ／ｃｍ２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／ｃｍ２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／ｃｍ２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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
本開示の態様（４）は、上記複数の散乱性粒子がＡｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＳｉＯ２、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
本開示の態様（１５）は、上記複数の散乱性粒子がＡｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
態様（１９）は、上記複数の散乱性粒子がＡｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＳｉＯ２、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
実施形態４
上記複数の散乱性粒子はＡｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＳｉＯ２、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
実施形態１５
上記複数の散乱性粒子は、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
実施形態１９
上記複数の散乱性粒子はＡｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＳｉＯ２、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【符号の説明】
【０１２３】
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
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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