CN114832125A - 不活化装置及不活化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明能够在有效率地对有害的微生物或病毒进行不活化的同时，对人眼的不良影响小，确保眼睛的安全性。不活化装置在人存在的空间内放射光、对存在于该空间内的微生物及/或病毒进行不活化。不活化装置具备具有放射对微生物及/或病毒进行不活化的波长范围的光的光源的光照射单元；和控制由光源进行的光的照射的控制部。上述光是位于200nm～235nm波长范围的紫外线。控制部按照存在于空间内的人眼中的紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的方式控制光源。

Description

不活化装置及不活化方法
技术领域
本发明涉及对有害的微生物或病毒进行不活化的不活化装置及不活化方法。
背景技术
医疗设施、学校、政府机关、剧场、旅馆、饭店等人们频繁进行集中、进出的设施处于细菌或霉菌等微生物易于繁殖、或者病毒易于蔓延的环境。特别是，在上述设施的狭小空间(病房、厕所、电梯内等封闭空间)或人进行密集的空间中，这种倾向变得明显。
例如，有害的、感染性高的微生物或病毒由于感染了该病毒等的人在设施内的规定空间中进出而在该空间中的地板或墙壁等表面上进行增殖、在该空间内浮游。因此，进入该空间的下一个人会感染病毒等，根据情况，感染病还会在设施内蔓延。
为了改善以上的状况，在人(根据情况为动物)进行集中、进出的设施中，要求对上述有害的微生物(例如感染性微生物)进行消毒、或者将病毒不活化的措施。
对于地板或墙壁等包围上述空间的表面，例如操作员会进行以下的去污操作：散布醇等消毒剂、用渗有消毒剂的布等进行擦拭、或照射杀菌紫外线等。另外，对于浮游在空间内的微生物或病毒等，例如利用紫外线照射进行杀菌·不活化。
专利文献1中公开了作为对密闭室进行去污的去污装置，没有使用者时对去污对象空间照射紫外线(UVC光)，对该空间进行杀菌的装置。
去污(杀菌)用途中使用的紫外线的波长区域例如为200～320nm。对杀菌特别有效果的波长是DNA的吸收大的260nm附近。因此，作为杀菌用光源，多使用放出波长为253.7nm的紫外线的低压汞灯。此外，近年还采用峰波长例如为275nm的紫外线LED。
但是，上述波长区域的紫外线会对人或动物造成不良影响。例如，因红斑或皮肤的DNA损伤诱发癌症、引起眼睛的病症(充血(结膜炎)·角膜的炎症等)。特别是，由于通常从上述光源还放出被平流层的臭氧层吸收、无法到达地表的UV-C区域的波长(200～280nm)，因此对人或动物造成的影响变得巨大。
另一方面，近年来开始报告关于222nm紫外线对人或动物的安全性的研究。
例如，非专利文献1中公开了在照射量为30mJ/cm2、150mJ/cm2、600mJ/cm2的条件下，分别将波长222nm的紫外线和波长254nm的紫外线向白化病大鼠的眼睛照射，评价了急性角膜损伤的结果。这里报告了在为波长254nm时，在150mJ/cm2以上时发生了角膜炎；在为波长222nm时，即便是照射量为600mJ/cm2，角膜也不会发生损伤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2017-528258号公报
非专利文献
非专利文献1：Sachiko Kaidzu,et al.、“Evaluation of acute corneal damageinduced by 222-nm and 254-nm ultraviolet light in Sprague-Dawley rats”、FREE RADICAL RESEARCH、2019、VOL.53、NO.6、p.611-617
发明内容
发明要解决的技术问题
根据ACGIH(American Conference of Governmental Industrial Hygienists：美国政府工业卫生学家委员会)或JIS Z 8812(有害紫外放射的测定方法)，在对人体每1日(8小时)的紫外线照射量中，各个波长地规定阈限值(TLV：Threshold Limit Value)。
上述ACGIH或JIS Z 8812等关于人或动物的安全的规范中的TLV值是紫外线照射量(Dose量)，上述非专利文献1中的关于安全性的研究报告也是关于使紫外线照射量为变量、对人或动物照射的紫外线的影响。
如此认为，紫外线对人的影响度依赖于紫外线的波长和照射量。但是，本发明人们进行了锐意研究的结果首次发现了即便抑制紫外线照射量，也会对人眼具有不良影响。
因此，本发明的课题在于在能够有效率地对有害的微生物或病毒进行不活化的同时、对人眼的不良影响小、能够确保眼睛安全性的不活化装置及不活化方法。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述课题，本发明的不活化装置的一个方式为在人存在的空间内放射光、对存在于该空间内的微生物及/或病毒进行不活化的不活化装置，其具备具有放射对所述微生物及/或病毒进行不活化的波长范围的光的光源的光照射单元和控制由所述光源进行的所述光的照射的控制部，所述光是位于200nm～235nm的波长范围的紫外线，所述控制部按照存在于所述空间内的人眼中的所述紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的方式控制所述光源。
本发明人们发现作为对人或动物的细胞的不良影响少的光的波长200～235nm的紫外线对于人眼的影响依赖于紫外线的照度(人眼中的实效照射照度)。进而还查明了，当人眼中的紫外线的实效照射照度为一定照度范围内时，对人眼没有不良影响。
如上所述，通过按照存在于空间内的人眼中的紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的方式控制光源，可以在确保人眼的安全性的同时、对上述空间内的微生物或病毒进行不活化。
另外，上述不活化装置中，所述照度范围可以为1μW/cm2～3.5μW/cm2。
此时，可以在确实地确保人眼的安全性的同时，适当地对空间内的微生物进行不活化。
进而，在上述不活化装置中，所述光源按照从所述人的上方向地面放射所述紫外线的方式来构成，所述照度范围的下限值还可以是所述地面上的所述紫外线的实效入射照度成为对于该地面中的所述不活化为最低限必要的照度时的、所述人眼高度下的所述紫外线的实效入射照度。
此时，可以在确实地确保人眼的安全性的同时，适当地对附着在地面上的微生物或病毒进行不活化。
另外，上述的不活化装置中，所述控制部还可以按照照射至所述空间内的人的所述紫外线的照射量达到7mJ/cm2～150mJ/cm2的方式控制所述光源。
此时，可以在确保人眼的安全性的同时，适当地对空间内的微生物或病毒进行不活化。
进而，上述的不活化装置中，所述人眼中的所述紫外线的实效入射照度还可以是根据所述紫外线从所述光源向所述人眼的入射角度算出的照度。
此时，可以考虑从光源放射的紫外线是垂直入射至人眼、还是相对于垂直入射以规定角度进行入射，来控制光源，可以适当地确保人眼的安全性。
另外，上述的不活化装置中，当使所述人的标准身高为距离地面的标准高度时，所述人眼中的所述紫外线的实效入射照度还可以是所述标准高度下的所述紫外线的实效入射照度。
如此，由于使人的身高一律为规定的标准身高，按照该标准身高的高度下的实效入射照度达到一定照度范围内的方式控制光源，因此可以进行容易且适当的控制。
例如，当光源按照从人的上方向地面照射紫外线的方式来构成时，可以将从地面至光源的高度减去了上述标准高度之后的值作为光源至人眼的距离容易地获取。此时，根据所获取的至人眼的距离与从光源放射的紫外线相对于水平的入射角度及光度，可以容易地算出人眼中的紫外线的实效入射照度。
进而，在上述的不活化装置中，所述光源可以是准分子灯、LED及相干光源的任一种。
准分子灯、LED及相干光源与作为以往不活化装置的紫外线光源利用的低压汞灯相比，难以受到振动或气压变化、温度变化的影响。即，即便是受到振动或气压变化、温度变化，所放出的光的照度也难以变得不稳定。因此，通过使用准分子灯或LED、相干光源作为光源，即便是不活化装置在受到振动或气压变化、温度变化的环境下进行使用时，也可稳定地放出光，也可适当地进行杀菌、不活化。
另外，在上述的不活化装置中，所述光源还可以放射中心波长222nm的紫外线。
此时，可以一边适当地抑制紫外线照射对人体的不良影响、一边有效果地对微生物或病毒进行不活化。
进而，上述的不活化装置中，所述光源为LED，所述LED可以为氮化铝镓(AlGaN)系LED、氮化铝(AlN)系LED及氧化镁锌(MgZnO)系LED的任一种。
此时，使用难以受到振动或气压变化、温度变化的影响的LED放射例如对人体的不良影响少的200nm～235nm的波长范围的紫外线，也可适当地对微生物或病毒进行不活化。
另外，上述的不活化装置中，所述光源为LED，所述光照射单元可以具有冷却所述LED的冷却构件。
此时，可以适当地抑制LED的热上升、可以从LED放出稳定的光。
进而，上述的不活化装置中，所述光源为准分子灯，所述光照射单元可以具有收容所述准分子灯、由导电性金属形成的筐体(或壳体：casing)。
此时，可以抑制由准分子灯产生的高频噪音被发送至筐体外部。由此，可以抑制设置于筐体外部的控制系统的控制指令受到来自准分子灯的高频噪音的影响，可以抑制该控制指令的故障。
另外，上述的不活化装置中，所述光照射单元具备将所述光源收容在内部、具有将从所述光源发出的光的至少一部分射出的光射出窗的筐体，所述光射出窗中还可以设置阻止200nm～235nm以外的波长范围的光的透过的光学滤波器。
此时，可以仅照射对人体或动物的不良影响少的波长区域的光。
进而，本发明的不活化装置的一个方式为在人存在的空间内放射光、对该空间内存在的微生物及/或病毒进行不活化的不活化方法，控制放射处于200nm～235nm的波长范围的紫外线的光源作为对所述微生物及/或病毒进行不活化的波长范围的光，将存在于所述空间内的人眼中的所述紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的所述紫外线照射至所述空间内。
如此，通过按照存在于空间内的人眼中的紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的方式来控制光源，可以在确保人眼的安全性的同时、对上述空间内的微生物或病毒进行不活化。
发明效果
本发明中，在能够有效率地对有害的微生物或病毒进行不活化的同时，对人眼的不良影响小、可以确保眼睛的安全性。
附图说明
图1为表示蛋白质的紫外线吸光光谱的图。
图2为表示对人眼的评价实验的实验体系的示意图。
图3为表示光学滤波器之一例中的透光率的分光分布的图。
图4为表示实验结果的图。
图5为具备本实施方式的不活化装置的不活化系统之一例。
图6为表示紫外线照射单元的构成例的示意图。
图7为表示准分子灯的构成例的示意图。
图8为表示准分子灯的另一例的示意图。
图9为表示准分子灯的又一例的示意图。
图10为表示紫外线照射单元的另一例的示意图。
符号说明
10…紫外线照射单元、11…筐体、12…准分子灯、13…放电容器、14…第一电极、15…第二电极、16…供电部、17…控制部、18…支撑部、19…LED、20…冷却构件、100…不活化装置
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的实施方式。
本实施方式中，说明向人存在的空间内进行紫外线照射、对存在于该空间内的微生物或病毒进行不活化的不活化装置。
此外，本实施方式中的“不活化”是指使微生物或病毒死绝(或使感染力或毒性失去)。另外，“人存在的空间”并不限于实际上人居住的空间，还包含人进出的空间、而不是人居住的空间。
这里，上述空间例如包含办公室、商业设施、医疗设施、车站设施、学校、政府机关、剧场、旅馆、饭店等设施内的空间，或者汽车、电车、公共汽车、出租车、飞机、船等交通工具内的空间。此外，上述空间还可以是病房、会议室、厕所、电梯内等被封闭的空间，也可以是未被封闭的空间。
本实施方式中的不活化装置还可以对人存在的区域照射对人或动物的细胞的不良影响少的波长200～235nm的紫外线，对存在于该区域内的物体表面或空间的有害的微生物或病毒进行不活化。这里，上述物体包含人体、动物、物体。
在实用上，在去污(杀菌)用途中使用的紫外线的波长区域为200～320nm，特别是通常使用微生物或病毒所拥有的核酸(DNA、RNA)的吸收大的260nm附近的紫外线。但是，这种260nm附近的波长区域的紫外线会对人或动物造成不良影响。例如，因红斑或皮肤的DNA损伤诱发癌症，引起眼睛的病症(充血(结膜炎)·角膜的炎症等)。
因此，如上所述在使用260nm附近的紫外线进行去污(杀菌)的现有紫外线照射系统中，按照考虑人或动物的安全性，对人或动物不存在时进行紫外线的照射、当照射区域有人存在时则停止紫外线的放出的方式进行构成。
然而，在空间内，有害的微生物进行繁殖、微生物或病毒浮游、附着在包围空间的表面多是由于具有有害的微生物或病毒的人(感染者)或动物出入上述空间而引起的。因此，在正常情况下，去污(杀菌)用途的紫外线照射系统中，不仅对空间或包围空间的表面的去污变得有效率，对存在于该区域的人或动物表面的去污也变得有效率。
图1为表示蛋白质的紫外线吸光光谱的图。
如该图1所示可知，蛋白质在波长200nm具有吸光峰、在波长240nm以上难以吸收紫外线。即，波长240nm以上的紫外线易于透过人的皮肤、渗透至皮肤内部。因此，人的皮肤内部的细胞易受到伤害。与其相对，波长200nm附近的紫外线在人的皮肤表面(例如角质层)处被吸收、不会渗透至皮肤内部。因此，对于皮肤是安全的。
另一方面，波长小于200nm的紫外线易产生臭氧(O3)。其原因在于，在将波长小于200nm的紫外线照射至包含氧的气氛中时，氧分子被光分解、生成氧原子，通过氧分子与氧原子的键合反应，生成臭氧。
因此可以说，波长200～240nm的波长范围是对人或动物安全的波长范围。此外，对人或动物安全的波长范围优选波长为200～237nm、更优选波长为200～235nm、进一步优选波长为200～230nm。
本实施方式的不活化装置并非是按照使用作为对人或动物安全的波长范围的波长200～235nm的紫外线、如以往那样不将紫外线照射至人的方式来构成，而是对人存在的空间也照射紫外线。
此外，根据ACGIH(American Conference of Governmental IndustrialHygienists：美国政府工业卫生学家委员会)或JIS Z 8812(有害紫外放射的测定方法)，在对人体每1日(8小时)的紫外线照射量中，各个波长地规定阈限值(TLV：Threshold LimitValue)。
上述的安全规范的观点是当将超过TLV值的照射量的紫外线照射至人时，在人的紫外线照射部位中呈现不佳的影响的观点。
这说明紫外线的照射量越大、则对人的不良影响的程度越大。例如，在紫外线的照射部位为皮肤时，考虑皮肤癌的影响度，在为眼睛时，考虑角膜炎的影响度。
如此认为，紫外线对人的影响度依赖于紫外线的波长和照射量(剂量)。但是首次发现，即便是抑制了紫外线照射量，对人眼也具有不良影响。
本发明人们进了锐意研究的结果发现，对于人眼而言，与仅因所照射的紫外线的照射量而引起的急性病症不同、还有依赖于紫外线照度的现象。
作为对紫外线照射量(剂量)有影响的眼睛的急性病症，例如有紫外线角膜炎。角膜炎是在紫外线照射量增多时，角膜上皮的伤害量及伤害深度也增加，角膜上皮的某个层会发生细胞凋亡、剥落，感到眼睛中进了沙子，位于角膜上皮的下面的神经露出至表面，在2～3天内产生夜不能寐那种程度的疼痛直至制作出新的角膜上皮的病症。引发该角膜炎的紫外线照射量在相对于小鼠的波长222nm的紫外线照射的实验中，为600mJ/cm2以上。
另一方面发现，在人的情况下，最低的紫外线照射量可以说是不会导致病症的，但在日常生活上会引起不优选的现象。例如，在紫外线照射后，一定时间中产生大量的眼泪、具有不适感的现象。
因此，本发明人们对人眼照射紫外线、评价其影响。这种对人眼的评价(特别是如上所述相对于人为安全的波长200～240nm的紫外线、对人眼造成的影响的评价)仅是1970年代该领域的不同波长试验的1例，之后未进行任何评价，波长200～240nm的详细评价是本发明人们首次进行的。
图2为表示对人眼的评价实验的实验体系的示意图。
如该图2所示，对人眼500垂直照射由光源装置501放射的紫外线(UV)，调查紫外线照射后的眼500的状态。
作为光源装置501，使用搭载中心波长为222nm的KrCl准分子灯、将来自该KrCl准分子灯的光放出到外部的KrCl准分子灯光源装置。
此外，KrCl准分子灯如图3的实线L表示的分光光谱那样，还放出对人或动物具有不良影响的比波长240nm更长区域的紫外线。因此，此次将截止比波长235nm更长波长区域的紫外线(UV-C)的光学滤波器502设置在KrCl准分子灯光源装置501与眼500之间。将此次使用的光学滤波器502的分光透过率特性示于图3的虚线a。
该例的光学滤波器502是由在由合成石英玻璃形成的基板的一个面上形成交替层叠HfO2层及SiO2层而成的电介质多层膜来构成。电介质多层膜中的HfO2层的厚度约为240nm、SiO2层的厚度为1460nm、HfO2层及SiO2层的总层数为33层。另外，在基板的另一面上实施由HfO2层及SiO2层进行的AR(Anti-Reflection，抗反射)涂覆。
图4为对人眼的评价实验的实验结果。
如图4所示，实施8次对单眼或两眼照射上述紫外线的实验(实验1～8)。
紫外线照射量(剂量)为25.7mJ/cm2～205mJ/cm2，各实验中的眼球表面的照度及照射时间如图4所示。
各实验全部对人的眼球进行实施。进而，上述紫外线(使用光学滤波器502将波长235nm以上的紫外线切去的中心波长222nm的KrCL准分子灯光)的照射对于人的眼球的影响是通过在照射该紫外线10分钟～120分钟(2小时)后是否明显流泪或者是否眼睛有不适感来进行判断的。
在图4的“眼泪”栏中，“×”表示不流泪的情况，少量的情况用“△”表示，多量的情况用“〇”表示，进一步多量的情况用“◎”表示。另外，在图4的“不适感”的栏中，“×”表示没有不适感的情况，“△”、“〇”、“◎”依次表示不适感增大。
如上所述，一直以来当紫外线的照射量越大，则认为对人的不良影响的程度变得越大。
但是，如图4所示，紫外线的照射量和眼泪或不适感等的程度并非必须显示正相关。
例如，在实验1的右眼和实验3的两眼中比较结果时，紫外线照射量在实验3为205mJ/cm2、实验1为120mJ/cm2，实验3中的紫外线照射量尽管比实验1的紫外线照射量大了约1.7倍，但实验3的情况相比较于实验1的情况而言，眼泪、不适感等对人眼的影响的程度小。
另外，为实验2的单眼、实验4的两眼、实验6的两眼、实验7的两眼时，尽管紫外线照射量为25.7mJ/cm2～27.3mJ/cm2、基本相同，但对人眼的影响程度的结果如下：实验4、实验6没有影响，实验7虽有眼泪的分泌、但没有不适感，实验2的眼泪分泌及不适感这两者的程度均较大。
由以上的结果至少可知，并非是紫外线照射量越大、则对人眼的影响的程度越大。
进而，从眼睛表面处的照度的观点出发，对实验1的右眼和实验3的两眼的结果进行比较时，眼睛表面处的照度在实验3中为6.2μW/cm2、实验1中为4000μW/cm2，实验1的照度达到实验3的照度的约645倍。进而，实验1相比较于实验2，对人眼的影响更大。
另外，由眼睛表面处的照度的观点出发，当对实验2的单眼、实验4的两眼、实验6的两眼、实验7的两眼的结果进行比较时，以照度小的顺序，实验4及实验6为3.5μW/cm2、实验7为6.2μW/cm2、实验2为30μW/cm2，以对人眼的影响小的顺序，为实验4及实验6、实验7、实验2的顺序。
因此，首次发现至少眼中的紫外线的照度越大、则对人眼的影响的程度越大。
另外可知，当人眼中的照度相同时，紫外线照射量越大、则对人眼的影响越大。
例如，在实验3、实验7、实验8的两眼中，眼睛中的照度与较小的6.2μW/cm2相同。但是，紫外线照射量为205mJ/cm2的实验3的情况与紫外线照射量为25.7mJ/cm2的实验7或紫外线照射量为49.5mJ/cm2的实验8的情况相比，对人眼的影响更大。
通过由图4所示的实验结果获得的以上的发现可知，当人眼中的紫外线的照度为3.5μW/cm2以下时，人眼中即便发生了眼泪的分泌、也为少量，并且不会引起不适感。
根据如此获得的发现，进一步研究了人眼中的紫外线的照度为3.5μW/cm2、紫外线照射量为150mJ/cm2时的人眼的影响，此时，人眼中的眼泪的分泌为少量、没有不适感。
此外，人眼中的紫外线的照度从病毒不活化的观点出发，优选为1μW/cm2以上。
对于将病毒(例如新型冠状病毒)90％不活化为最低限必要的紫外线照射量为0.6mJ/cm2。例如，如图5所示考虑了在作为人300存在的空间的规定设施200的天花板201中设置放射中心波长222nm的紫外线的不活化装置100，朝向地面202向下方放射紫外线(UV)的不活化系统1000。这里，当使地面202至天花板201(不活化装置100的光放射面)的高度为2.5m、地面202至人300的眼睛的高度为1.7m时，人300的眼睛的高度下的照度成为地面202处的照度的约11倍，若人300的眼睛的高度下的紫外线照射量为6.6mJ/cm2时，则地面202处的紫外线照射量为0.6mJ/cm2。
人眼中的紫外线的照度为1μW/cm2时，以110分钟的照射时间，在人300的眼睛的高度下的紫外线照射量达到6.6mJ/cm2。即，若人眼中的紫外线的照度为1μW/cm2时，实际上，以低于2小时的照射时间、地面202的病毒不活化也成为可能。如此，若将地面202上的紫外线的照度成为对于地面202上的病毒不活化为最低限必要的照度时的人眼高度下的紫外线的照度作为人眼中的照度的照度范围下限值进行设定，则能够实现人眼的安全性的确保和病毒的不活化。
综上所述，人眼中的紫外线的照度为1μW/cm2～3.5μW/cm2时，人眼中即便发生了眼泪的分泌、也为少量，不会引起不适感。
此外，这里所说的“人眼中的照度”为人眼中的实效入射照度(入射到人眼中的光的照度的实效值)，是根据紫外线从紫外线光源朝向人眼的入射角度算出的照度。为相对于眼的垂直入射具有30°角度的入射时，可以将垂直入射下的照度乘以Cos30°＝0.86的值作为实效入射照度。
另外，人眼中的紫外线的照度实际上并不限于在人眼的位置处利用传感器等测定的值，还可以是通过计算求得的值。例如，如图5所示，当紫外线光源按照从人的上方朝向地面放射紫外线的方式来构成时，可以使人的身高一律为规定的标准身高(例如180cm)，将由紫外线光源距离地面的设置高度减去上述标准身高(标准高度)的值作为紫外线光源至照射对象(人眼)的距离获取。此时，根据所获取的距离和由紫外线光源放射的紫外线的光度，可以算出人眼中的照度。此外，还可以使随上述标准身高一起导出的人眼的高度(例如170cm)为上述标准高度，算出人眼中的照度。
即便是相同的紫外线照射量，在照度为3.5μW/cm2以下时不发生眼泪的分泌或不适感的理由虽不清楚，但如下考虑。
波长222nm的紫外线被眼睛的角膜上皮第一层吸收，不会透过至更深处。吸收了波长222nm的紫外线的角膜上皮第一层受到因该紫外线导致的伤害。但是，角膜上皮第一层中受到伤害的部分因新陈代谢(metabolic turnover：代谢更新)而自然地消失。该新陈代谢速度为10小时左右。
因此，因波长222nm的紫外线导致的伤害所引起的角膜上皮第一层的细胞凋亡(apoptosis)速度只要不超过角膜上皮第一层的新陈代谢速度，则在角膜上皮第二层的更深处不会产生伤害，可预料不会出现眼泪的分泌或不适感。
即，本发明人们首次发现，对人眼进行照度3.5μW/cm2以下的紫外线照射时，角膜上皮第一层的细胞凋亡速度不会超过新陈代谢速度。
因此，在利用对于人为安全的波长200～235nm的紫外线进行杀菌·不活化的不活化装置中，只要人眼中的照度为3.5μW/cm2以下时，即便是长时间盯着紫外线光源，也不会发生眼睛的不适感、大量的眼泪分泌等症状，因此没有必要考虑对人眼的入射的问题，用于杀菌·不活化的不活化装置的配置自由度提高。
此外，人眼中的紫外线照射量优选为7mJ/cm2～150mJ/cm2。
如上所述，在图5所示的不活化系统1000中，为了使地面202处的紫外线照射量为对于不活化病毒90％为最低限必要的紫外线照射量(0.6mJ/cm2)，在人300的眼睛的高度处，需要6.6mJ/cm2的紫外线照射量。因此，人眼中的紫外线照射量优选设定为7mJ/cm2以上。
另外，人眼中的照度为3.5μW/cm2时，1日照射8小时时的紫外线照射量为100mJ/cm2、照射12小时时的紫外线照射量为150mJ/cm2。ACGIH或JIS Z 8812等关于人或动物的安全的规范中的TLV值用1日8小时的紫外线照射量(剂量)进行规定，但在运用上考虑到需要12小时的照射时，人眼中的紫外线照射量优选设定为150mJ/cm2以下。
如上所示，本实施方式的不活化装置100在人存在的空间内放射处于200nm～235nm波长范围的紫外线、对存在于该空间内的微生物及/或病毒进行不活化。因此，不活化装置100按照存在于空间内的人眼中的紫外线的实效入射照度达到1μW/cm2～3.5μW/cm2的方式控制紫外线光源。
进而，不活化装置100还可以按照照射至空间内的人的紫外线的照射量达到7mJ/cm2～150mJ/cm2的方式控制紫外线光源。
由此，在人存在的空间内，即便是紫外线能够入射至人眼的状况下，也可以一边确保人眼的安全性，一边适当地对上述空间内的微生物或病毒进行不活化。
图6为表示上述不活化装置100的构成例的示意图。
该图6中，主要显示作为与紫外线照射有关的部分的紫外线照射单元10。
紫外线照射单元10具备由导电性金属形成的筐体11和收容在筐体11内部的紫外线光源12。
紫外线光源12例如可以为放出中心波长为222nm的紫外线的KrCl准分子灯。此外，紫外线光源12并不限定于KrCl准分子灯，只要是放射处于200nm～235nm波长范围的紫外线的光源即可。
另外，紫外线照射单元10具备向准分子灯12供电的供电部16；和控制准分子灯12的照射及非照射或者由准分子灯12放出的紫外线的光量等的控制部17。
准分子灯12在筐体11内被支撑部18支撑。
筐体11中形成成为光射出窗的开口部11a。该开口部11a中设有窗构件11b。窗构件11b例如可以包含由石英玻璃形成的紫外线透过构件或截止不需要的光的光学滤波器等。
此外，在筐体11内还可以配置多根准分子灯12。准分子灯12的数量并无特别限定。
作为上述光学滤波器，例如可以使用透过波长区域200nm～235nm的光、将除此之外的UV-C波长区域的光(236nm～280nm的光)切去的波长选择滤波器。
这里，作为波长选择滤波器，例如可以使用图3所示的利用HfO2层及SiO2层构成的电介质多层膜滤波器。
此外，作为波长选择滤波器，还可以使用具有利用SiO2层及Al2O3层构成的电介质多层膜的光学滤波器。
如此，通过在光射出窗中设置光学滤波器，即便是从准分子灯12放射对人有害的光时，也可以更为确实地抑制该光泄露到筐体11外。
以下，具体地说明作为紫外线照射单元10中的紫外线光源使用的准分子灯12的构成例。
图7(a)为准分子灯12的管轴方向上的截面的示意图，图7(b)为图7(a)的A-A截面图。
如该图7(a)及图7(b)所示，准分子灯12具备两端被气密地密封的长条的直立圆管状的放电容器13。放电容器13例如由合成石英玻璃或熔融石英玻璃等具有透过紫外线的透光性的电介质材料构成。在放电容器13的内部形成放电空间，在该放电空间中作为产生紫外线的阻挡放电用气体(以下也称作“放电气体”)封入有稀薄气体和卤气。本实施方式中，作为稀薄气体使用氪(Kr)，作为卤气使用氯气(Cl2)。
此外，作为放电气体还可以使用氪(Kr)和溴(Br2)的混合气体。此时，准分子灯(KrBr准分子灯)放出中心波长207nm的紫外线。
另外，在放电容器13内部的放电空间中配设第一电极(内部电极)14。内部电极14例如是钨等具有导电性及耐热性的金属所形成的金属线材通过小于放电容器13内径的线圈径缠绕成线圈状所形成的线圈状电极。该内部电极14沿着放电容器13的中心轴(管轴)延伸，按照不会接触放电容器13的内周面的方式进行配置。
另外，在内部电极14的两端上分别电连接内部电极用导线构件14a的一端。内部电极用导线构件14a的另一端侧部分分别从放电容器13的外端面向外方突出。
在放电容器13的外周面上设置第二电极(外部电极)15。外部电极15例如是由钨等具有导电性及耐热性的金属形成的金属线材所构成的网状电极。该外部电极15按照沿着放电容器13的外周面在放电容器13的中心轴方向上延伸的方式来设置。在图7(a)及图7(b)所示的准分子灯12中，作为网状电极的外部电极15具有筒状的外形，以密接于放电容器13外周面的状态进行设置。
通过这种构成，在放电空间内，在内部电极14和外部电极15介由放电容器13的管壁(电介质材料壁)相向的区域内形成放电区域。
进而，在外部电极15的一端及一个内部电极用导线构件14a的另一端上分别介由供电线16b连接供电部16(参照图6)具备的高频电源16a。高频电源16a是能够在内部电极14与外部电极15之间施加高频电压的电源。
另外，在外部电极15的另一端上电连接导线16c的一端，使该导电16c的另一端接地。即，使外部电极15介由导线16c接地。此外，在该图7(a)及图7(b)所示的准分子灯12中，一个内部电极用导线构件14a与供电线16b成为一体。
当在内部电极14与外部电极15之间施加高频电时，在放电空间中产生电介质阻挡放电。通过该电介质阻挡放电，将封入在放电空间中的放电气体(阻挡放电用气体)的原子激发，生成激发态二聚物(复合受激态)。当该激发态二聚物返回至最初状态(基底状态)时，发生固有的发光(准分子发光)。即，上述放电气体为准分子发光用气体。
此外，准分子灯的构成并不限于图7(a)及图7(b)所示的构成。例如，还可以是如图8(a)及图8(b)所示的准分子灯12A那样、具备二重管结构的放电容器13A的构成。
该准分子灯12A所具备的放电容器13A具有圆筒状的外侧管；和在外侧管的内侧中，与外侧管同轴地配置、内径小于该外侧管的圆筒状内侧管。外侧管和内侧管在图8(a)的左右方向的端部处被密封，在两者之间形成圆环状的内部空间。进而，在该内部空间内封入放电气体。
在内侧管的内壁面13a上设置膜状的第一电极(内侧电极)14A，在外侧管的外壁面13b上设置网状或筛状的第二电极(外侧电极)15A。进而，内侧电极14A及外侧电极15A分别介由供电线16b与高频电源16a电连接。
通过利用高频电源16a在内侧电极14A与外侧电极15A之间施加高频的交流电压，介由外侧管和内侧管的管体对放电气体施加电压，在封入有放电气体的放电空间内，产生电介质阻挡放电。由此，激发放电气体的原子，生成激发态二聚物，在该原子移动至基底状态时产生准分子发光。
另外，准分子灯的构成例如还可以如图9(a)及图9(b)所示的准分子灯12B那样，为在放电容器13B的一个侧面上配置有一对电极(第一电极14B、第二电极15B)的构成。这里，作为一例，为在图9(a)的Z方向上并列配置2根放电容器13B的例子。
如图9(a)所示，第一电极14B及第二电极15B在放电容器13B中与光取出面成相反侧的侧面(-X方向的面)上，彼此分离地配置在放电容器13B的管轴方向(Y方向)上。
进而，放电容器13B按照一边接触一边跨过这两个电极14B、15B的方式进行配置。具体地说，在2个电极14B、15B上形成分别在Y方向上延伸的凹沟，使放电容器13B嵌入在电极14B、15B的凹沟中。
第一电极14B及第二电极15B分别介由供电线16b与高频电源16a电连接。通过在第一电极14B与第二电极15B之间施加高频的交流电压，在放电容器13B的内部空间中生成激发态二聚物，将准分子光从准分子灯12B的光取出面(+X方向的面)放射。
这里，电极14B、15B可以是由相对于从准分子灯12B放射的光具有反射性的金属材料构成。此时，可以将从放电容器13B放射至-X方向的光反射、在+X方向上前进。电极14B、15B例如可以由铝(Al)或不锈钢等构成。
此外，准分子灯由于如上所述施加高频电、进行高频点灯，因此产生高频噪音。但是，如上所述，通过用导电性金属构成收容准分子灯的筐体11，可以抑制来自准分子灯的高频噪音发送至筐体11外部。由此，可以抑制向设置于紫外线照射单元10附近的其他控制系统的控制指令受到因该高频噪音导致的干扰，可以使该控制指令中不会产生问题。
如上所述，在本实施方式的不活化装置100中，作为紫外线光源的准分子灯，优选使用放出在波长222nm具有峰的紫外线的KrCl准分子灯、或放出在波长207nm具有峰的紫外线的KrBr准分子灯。
由KrCl准分子灯放出的波长222nm的紫外线或者由KrBr准分子灯放出的波长207nm的紫外线均对人或动物是安全的，可以进行微生物的杀菌或病毒的不活化。由此，即便是在空间内的杀菌·不活化区域中存在人或动物，也可利用紫外线照射进行杀菌·不活化操作。
此外，上述实施方式中，对作为紫外线光源使用准分子灯的情况进行了说明，但作为紫外线光源也可使用LED。
图10为作为紫外线光源使用LED19的紫外线照射单元10之一例。该图10中，紫外线照射单元10具备多个LED19。
如上所述，在去污(杀菌)用途中使用的紫外线的波长区域为200～320nm，特别有效的波长是核酸(DNA、RNA)吸收大的260nm附近。
由此，作为搭载于紫外线照射单元10的紫外线光源的LED19也采用放出波长200～320nm的紫外线的LED。具体地说，例如可以采用氮化铝镓(AlGaN)系LED、氮化铝(AlN)系LED等。AlGaN系LED通过改变铝(Al)的组成，在200～350nm的波长范围的深紫外区域(deep UV：DUV)内进行发光。另外，AlN系LED放出峰波长210nm的紫外线。
这里，作为AlGaN系LED，优选按照中心波长达到200～237nm的范围内的方式调整Al的组成。如上所述，若为该波长范围的紫外线，则对人或动物是安全的，可以适当地进行微生物的杀菌或病毒的不活化。例如，通过调整Al的组成，也可以制成作为放出的紫外线的中心波长为222nm的AlGaN系LED。
另外，作为LED还可以采用氧化镁锌(MgZnO)系LED。MgZnO系LED通过改变镁(Mg)的组成，在190～380nm波长范围的深紫外区域(deep UV：DUV)内进行发光。
这里，作为MgZnO系LED，优选按照中心波长达到200～237nm的范围内的方式调整Mg的组成。
如上所述，若为该波长范围的紫外线，则对人或动物是安全的，可以适当地进行微生物的杀菌或不活化。例如，通过调整Mg的组成，也可以制作放出的紫外线的中心波长为222nm的MgZnO系LED。
这里，上述的放出紫外线(特别是深紫外区域的紫外线)的LED的发光效率低达数％以下、发热大。另外，当LED的发热变大时，由该LED放出的光的强度减小、并且还发生放出光的波长偏移。因此，为了抑制LED的热上升，优选如图10所示，将LED19设置于冷却构件(例如对热进行放热的散热片)20。
此时，如图10所示，还可以使冷却构件20的一部分从紫外线照射单元10的筐体11突出。此时，通过外部气体接触冷却构件20的一部分，冷却构件20的放热高效地进行，结果可以适当地抑制LED19的热上升。
此外，上述的放出中心波长222nm的紫外线的AlGaN系LED及MgZnO系LED放出从中心波长222nm具有某种程度扩展的波长范围的紫外线，在由该LED放出的光中还包含虽为微量、但对人或动物也并不安全的波长的紫外线。因此，与紫外线光源为准分子灯的情况同样，优选使用将具有波长范围200～237nm以外波长的UV-C波长区域的光切去的电介质多层膜滤波器(光学滤波器)。
此外，作为上述光学滤波器，更优选可以是将具有波长200～235nm以外的波长的UV-C波长区域的光切去的光学滤波器，进一步优选可以是将具有200～230nm以外的波长的UV-C波长区域的光切去的光学滤波器。这在光源为准分子灯时也同样。
但是，上述的放出中心波长210nm的紫外线的AlN-LED是不需要上述光学滤波器的。
另外，无论紫外线光源为准分子灯、还是LED，通过该紫外线光源的光放射面处的照度或紫外线光源至紫外线的被照射面的距离等，也有被照射面处的对人或动物并不安全的波长的紫外线的照度为允许值以下的情况。因此，这种情况下不需要设置上述光学滤波器。
另外，上述实施方式中，作为紫外线光源可以使用准分子激光或波长转换激光等相干光源。作为激光光源，例如可以使用放出中心波长222nm的激光的KrCl准分子激光。另外，作为KrCl准分子激光，例如可以采用微波激发式的小型KrCl准分子激光。
根据本发明，首次发现当成为对人或动物的细胞的不良影响少的光的波长200～235nm的紫外线的实效照射照度为一定的照度范围内时，对人眼没有不良影响，通过按照存在于空间内的人眼中的紫外线的实效入射照度为一定照度范围内的方式控制光源，可以一边确保人眼的安全性、一边将上述空间内的微生物或病毒不活化。
这对应于联合国主导的可持续开发目标(SDGs)的目标3“所有年龄的所有人确保健康的生活、促进福祉”，另外对目标3.3“到2030年，消灭艾滋、结核、疟疾及被忽视的热带病等传染病，同时应对肝炎、水传疾病及其他感染病”具有巨大贡献。

Claims (14)

1.一种不活化装置，其为在人存在的空间内放射光、对存在于该空间内的微生物及/或病毒进行不活化的不活化装置，其特征在于，其具备：
具有放射对所述微生物及/或病毒进行不活化的波长范围的光的光源的光照射单元；和
控制由所述光源进行的所述光的照射的控制部，
所述光是位于200nm～235nm的波长范围的紫外线，
所述控制部按照存在于所述空间内的人眼中的所述紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的方式控制所述光源。
2.根据权利要求1所述的不活化装置，其特征在于，所述照度范围为3.5μW/cm2以下。
3.根据权利要求2所述的不活化装置，其特征在于，所述照度范围为1μW/cm2以上。
4.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述光源按照从所述人的上方向地面放射所述紫外线的方式来构成，
所述照度范围的下限值是所述地面上的所述紫外线的实效入射照度成为对于该地面中的所述不活化为最低限必要的照度时的、所述人眼的高度下的所述紫外线的实效入射照度。
5.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述控制部按照照射至所述空间内的人的所述紫外线的照射量达到7mJ/cm2～150mJ/cm2的方式控制所述光源。
6.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述人眼中的所述紫外线的实效入射照度是根据所述紫外线从所述光源向所述人眼的入射角度算出的照度。
7.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，当使所述人的标准身高为距离地面的标准高度时，所述人眼中的所述紫外线的实效入射照度是所述标准高度下的实效入射照度。
8.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述光源是准分子灯、LED及相干光源中的任一种。
9.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述光源放射中心波长222nm的紫外线。
10.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述光源为LED，所述LED为氮化铝镓(AlGaN)系LED、氮化铝(AlN)系LED及氧化镁锌(MgZnO)系LED中的任一种。
11.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述光源为LED，所述光照射单元具有对所述LED进行冷却的冷却构件。
12.根据权利要求1～8中任一项所述的不活化装置，其特征在于，所述光源为准分子灯，所述光照射单元收容所述准分子灯且具有由导电性金属形成的筐体。
13.根据权利要求1或2所述的不活化装置，其特征在于，所述光照射单元具备将所述光源收容在内部且具有使从所述光源发出的光的至少一部分射出的光射出窗的筐体，
在所述光射出窗中设置阻止200nm～235nm以外的波长范围的光的透过的光学滤波器。
14.一种不活化方法，其为在人存在的空间内放射光，将存在于该空间内的微生物及/或病毒进行不活化的不活化方法，其特征在于，控制放射处于200nm～235nm波长范围的紫外线的光源作为对所述微生物及/或病毒进行不活化的波长范围的光，将存在于所述空间内的人眼中的所述紫外线的实效入射照度达到一定照度范围内的所述紫外线照射至所述空间内。
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