用于生物实体生长的照明容器制造技术

提供了用于生物实体生长的照明容器。容器用挠性光扩散光纤照明。光扩散光纤包括由基于二氧化硅的玻璃形成的纤芯和与纤芯直接接触的包层。光扩散光纤还包括围绕包层的聚合物外涂层，该聚合物外涂层是包含散射材料和发光体的液体聚合物掺混物的固化产物。

A lighting container for biological solid growth

An illumination container for biological entity growth is provided. The container is illuminated with a flexible optical diffusion fiber. The light diffused optical fiber includes a core made of silica based glass and a cladding directly contacting the core. The optical diffusion fiber also includes the outer polymer coating surrounding the cladding, which is a curing product of a liquid polymer mixture containing scattering materials and luminescent bodies.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物实体生长的照明容器相关申请的交叉参考本申请要求2015年11月20日提交的美国临时申请系列第62/257,913号，2016年1月6日提交的美国临时申请系列第62/275,342号，2016年03月03日提交的美国临时申请系列第62/303,032号，以及2016年03月03日提交的美国临时申请系列第62/303,044号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。
本公开一般地涉及用于照明应用(例如，生物实体生长)的光扩散光纤，更具体地，涉及具有色转换涂层的光扩散光纤。
技术介绍
沿着光纤长度径向向外发光从而照亮光纤的光纤对于宽范围的应用是特别有用的，例如，特殊发光、光化学和用于电子和显示器装置。此类光扩散光纤(本文称作“LDF”)已经被成功用于证实发射各种颜色的光。可以将能够发射可见光波长范围内的电磁辐射的光源与LDF相连，从而在LDF中引入具有不同颜色的光。然后沿着LDF的长度将这种有色光发射出去。但是，能够发生某些颜色的光的光源会是昂贵的，并且由于成本使得它们在许多LDF应用中受到限制。作为替代，可以在LDF的表面上布置发光体(显示发光的原子或化学化合物，并且包括各种荧光团和磷光体)。通常，将包含发光体的涂层布置在围绕有一层多层其他涂层的LDF的表面上。从光源以第一波长发射的电磁辐射可以与发光体相互作用，并且可以被转换为可见光波长范围内的第二波长。类似于上文所述，可以基于从光源发出的光波长来选择光源。此外，可以基于沿着LDF长度发射的光的目标波长，来选择发光体。以这种方式，可以沿着LDF的长度发射具有预定颜色的光。但是，用于该目的的发光体材料会难以以高浓度与涂层聚合物混合。作为结果，常规需要涂层具有足够厚的发光体材料以实现充分的光转换。例如，当常规LDF的外直径约为250um时，包含发光体的涂层所增加的厚度可使得LDF的外直径增加到大于或等于约500um。此类发光体材料通常是昂贵的，并且形成足以实现足够光转换的涂层厚度会在成本上限制预期低成本的地方使用LDF应用。生物反应器用于使得细胞生长。哺乳动物细胞在生物反应器中生长，以产生大量细胞、蛋白质或其他产物。在一些情况下，非哺乳动物细胞在生物反应器中生长，以产生包括醇和生物燃料的产物。在一些情况下，作为它们生长和培育的一部分，非哺乳动物细胞需要光。可能希望在生物反应器中具有高效、经济且可靠的光源。
技术实现思路
根据本公开的一个实施方式，在用于生物实体生长的容器中提供了光扩散光纤，所述光扩散光纤具有由基于二氧化硅玻璃形成的纤芯和与纤芯直接接触的包层。例如，光扩散光纤可以用于生物容器，例如，井、烧瓶、培养皿、袋、罐、多层烧瓶、生物反应器、一次性生物反应器或类似容器。光扩散光纤还包括围绕包层的聚合物外涂层，该聚合物外涂层是包含散射材料和发光体的液体聚合物掺混物的固化产物。根据另一个实施方式，在用于生物实体生长的容器中提供的光扩散光纤可以是可调节以提供所需光波长的光纤。在一些实施方式中，对光波长进行调节，以使得容器中培育的细胞的生物过程最大化。在另一个实施方式中，可以将光直接传递到容器中所含的水性介质，用于生物实体的生长。根据本公开的另一个实施方式，提供了用于形成光扩散光纤的方法。该方法包括形成具有基于二氧化硅玻璃预成形件纤芯的光纤预成形件，以及对光纤预成形件进行拉制以形成光纤。该方法还包括用包含散射材料和发光体的液体聚合物掺混物涂覆光纤，以及使得液体聚合物掺混物固化以形成聚合物外涂层。在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图说明通过以下描述和附图将会更清楚地理解本文，附图仅是非限制性例子的形式，其中：图1显示常规LDF的截面图；图2显示根据本公开的LDF的截面图；图3显示根据本公开的LDF的平行剖面图；图4显示在根据本公开的实施方式的光扩散光纤中，磷光体涂层中的激发态光子的路径长度与散射材料的浓度的比例改进关系；图5显示从光扩散光纤发出的光的颜色的CIE1931色空间值的x色度变化/CIE1931色空间值的y色度变化与最外涂层中的散射材料的浓度(重量％)之比的关系；图6显示两种光扩散光纤中，含发光体涂层中的发光体浓度与包层的外直径的关系；图7A-C显示在用于生物实体生长的容器内侧布置LDF(图7A和7B)和绕着用于生物实体生长的容器布置LDF(图7C)的实施方式；以及图8A-C显示聚合物层中LDF的层叠图，其形成用于生物实体生长的容器。具体实施方式下面详细参考本文实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数的被提到的事物，除非文本中有另外的明确表示。表示相同特性的所有范围的端点是可独立结合的，并且包括所述的端点。所有参考文献通过引用纳入本文。下面首先大致描述本公开，然后基于数个示例性实施方式进行详细描述。不必全部实现在单独示例性实施方式中所示的特征的相互组合。具体来说，在一些其他方式中，可以省略单独特征，或者单独特征以一些其他方式与相同示例性实施方式中所示或者其他示例性实施方式中所示的其他特征结合。术语“光扩散光纤”(LDF)指的是挠性光波导(例如，光纤)，其采用纳米尺寸结构，用于使得光从光纤侧面散射或扩散出去，从而光被引导离开波导的纤芯并通过波导的外表面以提供照明。与下面所要求保护的主题原理相关的概念见美国专利申请公开号US2011/0122646A1所揭示，其全文通过引用结合入本文。如本文所用，术语“纳米结构光纤区域”描述了光纤具有大量气体填充的空穴或者其他纳米尺寸结构的区域或区。例如，在光纤的截面中，所述区域或区可以具有超过50个空穴、或者超过100个空穴、或者甚至超过200个空穴。气体填充的空穴可以含有例如，SO2、Kr、Ar、CO2、N2、O2或其混合物。本文所述的纳米尺寸结构(例如空穴)的横截面尺寸(例如直径)可在约10nm至约1.0um之间变化(例如约50nm至约500nm)，以及长度可在约1.0毫米至约50米之间变化(例如约2.0mm至约5米，或者约5.0mm至约1.0米)。本文所述的LDF具有良好的角度散射性质(从光纤的轴均匀地分散光)以及良好的弯曲性能，以避免光纤弯曲处的亮点。本文所述的至少一些实施方式所需的属性是沿着光纤长度的均匀且高的照度。因为光纤是挠性的，所以这实现了布置宽范围的各种形状。本文所述的LDF可以在光纤的弯曲点处没有亮斑(由于弯曲损耗升高)，使得光纤提供的照度变化不约超过40％。光纤所提供的照度变化可以小于约30％、或者小于约20％、或者甚至小于约10％。例如，在至少一些实施方式中，光纤的平均散射损耗大于约50dB/km，并且散射损耗在长度约为0.2米的任何给定光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生物实体生长的照明容器，其包括：具有至少一个壁和端口的容器；和光扩散光纤，其包括：由基于二氧化硅的玻璃形成的纤芯；与纤芯直接接触的包层；以及围绕所述光扩散光纤的聚合物外涂层，所述聚合物外涂层是包含散射组合物和发光体的液体聚合物掺混物的固化产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.20 US 62/257,913;2016.01.06 US 62/275,342;1.一种用于生物实体生长的照明容器，其包括：具有至少一个壁和端口的容器；和光扩散光纤，其包括：由基于二氧化硅的玻璃形成的纤芯；与纤芯直接接触的包层；以及围绕所述光扩散光纤的聚合物外涂层，所述聚合物外涂层是包含散射组合物和发光体的液体聚合物掺混物的固化产物。2.如权利要求1所述的容器，其特征在于，所述光扩散光纤是挠性的。3.如前述任一项权利要求所述的容器，其特征在于，所述容器是井、烧瓶、碟、袋、罐、多层烧瓶、生物反应器或者一次性使用生物反应器。4.如前述任一项权利要求所述的容器，其特征在于，所述光扩散光纤构造成传递波长为430-662nm的光。5.如前述任一项权利要求所述的容器，其特征在于，所述光扩散光纤构造成传递波长为200-280nm的光。6.如前述任一项权利要求所述的容器，其特征在于，在所述容器中含有所述光扩散光纤。7.如权利要求6所述的容器，其特征在于，将所述光扩散光纤浸入所述容器中所含的水性细胞培养介质中。8.如权利要求1-4中任一项所述的容器，其特征在于，所述光扩散光纤位于所述容器的外侧上。9.如权利要求1-4中任一项所述的容器，其特征在于，所述光扩散光纤嵌入所述容器的壁中。10.如前述任一项权利要求所述的容器，其特征在于，所述光扩散光纤的聚合物外涂层包括约为1.0-450um的径向宽度。11.如前述任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·J·富克斯，S·L·洛古诺夫，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US