JP2014136113A - 紫外線殺菌方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線ランプの設置本数を減らし、ごく低い紫外線強度で細菌やカビの殺菌を行うことができて、殺菌設備の導入時におけるコスト低減を図ることができるとともに、ごく低い紫外線強度を用いた場合でも照射時間を短縮することができ、消費電力の削減及びランプ寿命の延長を図ることができ、運用コストも低減することができる紫外線殺菌方法を提供する。
【解決手段】紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、殺菌対象が大腸菌、サルモネラ菌等の細菌である場合には、紫外線強度を０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２とする。また、殺菌対象が芽胞セレウス菌、芽胞枯草菌等の芽胞形成菌である場合には、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２とする。さらに、殺菌対象がコウジカビ、アオカビ等のカビである場合には、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２、紫外線照射時間を３０分〜２８０秒とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、紫外線ランプにより室内面に紫外線を照射して殺菌を行うための紫外線殺菌方法に関するものである。

従来、紫外線による殺菌は、薬品による殺菌の場合とは異なり、薬品が残らないため、食品や医薬品の製造工場における室内空気の殺菌や、各種容器の表面殺菌等に広く使用されている。特に、製造工場のクリーンルーム等のクリーンエリアでは、天井部分に紫外線ランプを設置して夜間に紫外線を照射することにより、空気の自然対流を利用した空気殺菌が行われている。この場合、紫外線照射装置の設計は、必要と思われる紫外線強度と殺菌に必要な照射時間を求め、その値に基づいて紫外線ランプの設置場所や本数を決定していた。

一方、紫外線強度は、紫外線ランプからの照射距離が離れるほど小さくなる。しかしながら、紫外線ランプから大きく離れた地点での殺菌効果、すなわち、ごく低い紫外線強度における殺菌効果については、従来から評価データが存在しなかった。よって、前記紫外線照射装置の設計に際しては、紫外線強度が低いほど、殺菌に要する照射時間が長くなることから、照射時間を短くするために、紫外線ランプを殺菌したい箇所にできる限り近付けるともに、紫外線ランプの設置本数を多くして、紫外線強度を高く設定する傾向にあった。

また、この種の紫外線による殺菌方法としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような方法が従来から提案されている。特許文献１に記載の従来方法では、光源から１ｍ以上離れた被照射対象に４００〜４１０ｎｍに光強度の極大を有する近紫外光を、被照射対象の表面における近紫外光の強度を０．８２ｍＷ／ｃｍ^２ 以上に保って、少なくとも２時間照射するようにしている。

さらに、特許文献２に記載の従来方法では、建物の壁面及び天井面における微生物の存在、もしくは微生物の発生雰囲気をセンサにより検出し、その検出信号に基づいて微生物の種類に応じた最小の殺菌照射時間をマイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）で算定し、その算定された時間だけ紫外線照射装置を動作させて、紫外線を微生物の存在部位に照射して殺菌するようにしている。この場合、紫外線の照射条件は、ランプ出力１５Ｗ、照射距離１ｍ、紫外線強度０．０４ｍＷ／ｃｍ^２として、例えばコウジカビでは照射時間が４０分、アオカビでは照射時間が１５分となるように設定している。ただし、この特許文献２においては、前記紫外線強度の測定位置は記載されていない。

特開２０１０-２０７２７８号公報 特開平７-８５４１号公報

ところが、これらの従来方法においては、殺菌に要する紫外線強度が高く設定されるとともに、紫外線の照射時間が長く設定されている。このため、紫外線ランプの設置本数が多くなって殺菌設備の導入時のコストが高くなるとともに、消費電力のアップやランプ寿命の低下を招いて、運用コストも高くなるという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、ごく低い紫外線強度について殺菌効果を評価することにより判明したものである。その目的は、紫外線ランプの設置本数を減らし、ごく低い紫外線強度で細菌やカビの殺菌を行うことができて、殺菌設備の導入時における設備コスト低減を図ることができるとともに、ごく低い紫外線強度を用いた場合でも照射時間を短縮することができ、消費電力の削減及びランプ寿命の延長を図ることができ、運用コストも低減することができる紫外線殺菌方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この紫外線殺菌方法では、紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、殺菌対象が細菌であって、紫外線強度を０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ とすることを特徴としている。

従って、この紫外線殺菌方法によれば、紫外線ランプの設置本数を多くすることなく、ごく低い紫外線強度で、殺菌対象である細菌の殺菌を行うことができて、殺菌設備の導入時におけるコストの低減を図ることができる。また、殺菌効果の評価により、同じ紫外線照射量（紫外線強度×照射時間）においては、（紫外線強度：大×照射時間：短）の場合よりも、（紫外線強度：小×照射時間：長）の場合の方が、殺菌効果が高いことが判明した。よって、ごく低い紫外線強度を用いた場合でも照射時間を短縮することができて、消費電力の削減及びランプ寿命の延長を図ることができ、運用コストも低減することができる。

また、別の紫外線殺菌方法では、紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、殺菌対象が芽胞形成菌であって、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ とすることを特徴としている。

さらに、別の紫外線殺菌方法では、紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、殺菌対象がカビであって、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ とするとともに、紫外線照射時間を３０分〜２８０秒とすることを特徴としている。

前記の紫外線殺菌方法によれば、紫外線ランプの設置本数を減らし、ごく低い紫外線強度で細菌やカビの殺菌を行うことができて、殺菌設備の導入時におけるコスト低減を図ることができる。さらに、ごく低い紫外線強度を用いた場合でも照射時間を短縮することができ、消費電力の削減及びランプ寿命の延長を図ることができ、運用コストも低減することができるという効果を発揮する。

殺菌対象が芽胞枯草菌である場合の殺菌試験結果について、紫外線照射量と生存菌数との関係を示すグラフ。 同じく紫外線照射量と生存率との関係を近似的に示すグラフ。

（第１実施形態）
以下、本発明の紫外線殺菌方法を具体化した第１実施形態について説明する。
第１実施形態における紫外線殺菌方法は、紫外線ランプによって室内の壁面，床面，天井面、あるいは各種装置の表面、空調装置の送風ダクト内面等の各種部位に紫外線を照射する方法である。この場合、殺菌対象は細菌であって、紫外線強度は０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２に設定される。殺菌対象としての室内面は、壁面、床面、天井面等である。細菌としては、例えば大腸菌、サルモネラ菌等が挙げられる。紫外線は、波長が１０〜４００ｎｍの範囲の電磁波であり、殺菌消毒作用等の化学的作用を発揮する。この紫外線は、紫外線ランプにより殺菌対象から所定の距離をおいて照射される。

紫外線強度は前記の範囲に設定されるが、その紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２を下回る場合には、紫外線強度が不足し、長時間に亘って紫外線を照射しなければならなくなる。その一方、紫外線強度が０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２を上回る場合には、合成樹脂等の劣化を促進したり、人の目に悪影響を及ぼしたりするおそれがある。

前記殺菌対象が細菌の芽胞形成菌である場合には、紫外線強度が０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２に設定される。芽胞形成菌としては、芽胞セレウス菌、芽胞枯草菌、ウェルシュ菌等が挙げられる。この芽胞形成菌は細菌の一種ではあるが、前記大腸菌、サルモネラ菌等に比べて耐紫外線性が若干高くなっている。このため、紫外線強度の範囲の下限を０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２とする必要がある。紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２に満たない場合には、芽胞形成菌を例えば９９％殺菌することが難しくなる。

次に、第１実施形態の紫外線殺菌方法について作用を説明する。
さて、室内において大腸菌等の細菌や芽胞セレウス菌等の芽胞形成菌を殺菌する場合には、室内面に対して紫外線を照射する。このとき、殺菌対象が大腸菌等の細菌である場合には紫外線強度を０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２に設定し、殺菌対象が芽胞セレウス菌等の芽胞形成菌である場合には紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２に設定する。すると、前記範囲の紫外線強度を有する紫外線が細菌の細胞内に吸収されて化学変化を起こし、その細菌は新陳代謝が阻害されるとともに、増殖能力を失って死滅するものと推測される。また、その紫外線は細菌の細胞に直接働いて殺菌作用を示すことから、耐性菌の発生が抑制される。

従って、この第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）この紫外線殺菌方法においては、紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する殺菌方法において、殺菌対象が大腸菌、サルモネラ菌等の細菌である場合には、紫外線強度を０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２としている。また、殺菌対象が芽胞セレウス菌、芽胞枯草菌等の芽胞形成菌である場合には、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２としている。

よって、この紫外線殺菌方法によれば、紫外線ランプの設置本数を多くすることなく、ごく低い紫外線強度で、殺菌対象である細菌の殺菌を行うことができて、殺菌設備の導入時におけるコストの低減を図ることができる。また、ごく低い紫外線強度を用いた場合でも照射時間を短縮することができて、消費電力の削減及びランプ寿命の延長を図ることができ、運用コストも低減することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の紫外線殺菌方法の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第２実施形態の紫外線殺菌方法は、紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法であって、殺菌対象がカビであり、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２とするとともに、紫外線照射時間を３０分〜２８０秒とするものである。殺菌対象のカビとしては、コウジカビ、アオカビ、クロカビ等が挙げられる。

紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２に満たない場合には、紫外線強度が不十分で、紫外線の照射時間を必要以上に長くしなければならなくなる。一方、紫外線強度が０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２を超える場合には、室内面を構成する材料の劣化を促進したり、人の目に悪影響を及ぼしたりするおそれがある。また、紫外線照射時間が２８０秒より短い場合、紫外線の照射量が不足し、カビに対する所望の殺菌効果が得られなくなる。一方、紫外線照射時間が３０分より長い場合、紫外線照射量が過剰となり、カビに対する殺菌効果以外に紫外線が照射される対象に弊害を及ぼすおそれがある。

従って、この第２実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（２）この紫外線殺菌方法においては、紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する殺菌方法において、殺菌対象がコウジカビ、アオカビ等のカビである場合に、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ とするとともに、紫外線照射時間を３０分〜２８０秒としている。

よって、殺菌対象がカビである場合においても、前述した第１実施形態の殺菌対象が細菌である場合と同様に、紫外線ランプの設置本数を多くすることなく、ごく低い紫外線強度で、殺菌対象である細菌の殺菌を行うことができて、殺菌設備の導入時におけるコストの低減を図ることができる。また、ごく低い紫外線強度を用いた場合でも照射時間を短縮することができて、消費電力の削減及びランプ寿命の延長を図ることができ、運用コストも低減することができる。

以下に、実施例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜４）
殺菌対象が細菌として、実施例１では大腸菌、実施例２ではサルモネラ菌、実施例３では芽胞セレウス菌である場合及び実施例４では芽胞枯草菌である場合について、ごく低い紫外線強度で殺菌を行ったときに、どの程度の殺菌効果を発揮できるかの殺菌試験を行った。この場合、各細菌を液体培地又は斜面培地で培養し、定常状態にまで培養後、遠心分離により細菌を集菌し、生理食塩水で洗浄したものを試験用菌液とした。そして、プレート培地（細菌はＳＣＤ培地、カビはＰＤＡ培地）１枚につき、プレートあたりの菌添加量が１０^３〜１０^５となるように菌液を２００μｌ塗布した。紫外線照射しないものをコントロールサンプルとし、５段階の照射時間で照射したサンプルを試験サンプルとした。

この試験サンプルに、０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２、０．０８５ｍＷ／ｃｍ^２、０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２、及び０．００８ｍＷ／ｃｍ^２の４種類又は３種類の紫外線強度条件下で、一定時間紫外線を照射した。紫外線照射後、３２℃のインキュベータで２日間培養し、生存菌数（コロニー数）を測定した。そして、紫外線の照射前の菌数と比較評価した。これによって、表３に示すような殺菌試験結果が得られた。なお、表３は殺菌対象が芽胞枯草菌である場合の殺菌試験結果を示すものであるが、他種類の細菌についても同様の殺菌試験結果が得られた。

この殺菌試験結果に基づいて、紫外線の照射量０（Ｊ／ｍ^２）の培地で培養されたコロニー数に対する、紫外線照射後に生育したコロニー数との比率で、生存率を求めた。１つのプレートにおける紫外線照射量と生存菌数との関係をグラフ化すると、図１に示すようになった。また、同プレートの紫外線照射量と生存率との関係を近似的にグラフ化すると、図２に示すようになった。この図２に示す近似曲線から、初期の菌数を９９．９％殺菌する（１／１０００以下にする）ために必要な紫外線照射量を求めたところ、表１及び表２に示すような評価結果が得られた。

その結果、殺菌対象が大腸菌やサルモネラ菌である場合、紫外線強度が０．００８ｍＷ／ｃｍ^２と低い値であっても、約３分余以内に初期の菌数の１／１０００以下まで殺菌できることが明らかになった。さらに、殺菌対象が殺菌しにくい芽胞枯草菌である場合、紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２と低い値であっても、約５分余以内に初期の菌数の１／１０００以下まで殺菌できることが判明した。

そして、表１及び表２の評価結果から明らかなように、各種の細菌を９９．９％殺菌するために必要な紫外線照射量は、紫外線強度が低いほど小さくなる傾向を示した。つまり、同じ紫外線照射量（紫外線強度×照射時間）においては、（紫外線強度：大×照射時間：短）の場合よりも、（紫外線強度：小×照射時間：長）の場合の方が、殺菌効果が高いことが判明した。その結果、殺菌対象が大腸菌、サルモネラ菌、芽胞セレウス菌等の細菌である場合には、紫外線強度を０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ として殺菌を行えば、十分な殺菌効果が得られるとともに、紫外線の照射時間も短くなることが判明した。また、殺菌対象が芽胞枯草菌である場合には、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ として殺菌を行えば、同様の効果が得られることが判明した。
（実施例５，実施例６及び実施例７）
殺菌対象がコウジカビである実施例５，アオカビである実施例６，クロカビである実施例７について、前記実施例１〜４の場合と同様に、０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２、０．０８５ｍＷ／ｃｍ^２、０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２、及び０．００８ｍＷ／ｃｍ^２の３種類のごく低い紫外線強度条件下で殺菌試験を行った。なお、この場合、紫外線照射後の培養期間が、２５℃のインキュベータで５日間であることが表１〜３の場合と異なる。それにより、表４に示すような評価結果が得られた。その結果、殺菌対象がコウジカビである場合、紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２と低い値であっても、約１０分以内に初期の菌数の１／１０００以下まで殺菌できることが判明した。

また、殺菌対象がアオカビである場合、紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２と低い値であっても、約８分余以内に初期の菌数の１／１０００以下まで殺菌できることが判明した。さらに、殺菌対象がクロカビである場合、紫外線強度が０．０３０ｍＷ／ｃｍ^２と低い値であっても、約２９分余以内に初期の菌数の１／１０００以下まで殺菌できることが判明した。

このことから、殺菌対象がカビである場合には、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２ とするとともに、紫外線照射時間を３０分〜２８０秒として殺菌を行えば、十分な殺菌効果が得られることが判明した。

Claims (10)

1. 紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、
   殺菌対象が細菌であって、紫外線強度を０．００８〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２とする紫外線殺菌方法。
2. 殺菌対象が大腸菌である請求項１に記載の紫外線殺菌方法。
3. 殺菌対象がサルモネラ菌である請求項１に記載の紫外線殺菌方法。
4. 紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、
   殺菌対象が芽胞形成菌であって、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２とする紫外線殺菌方法。
5. 殺菌対象が芽胞枯草菌である請求項４に記載の紫外線殺菌方法。
6. 殺菌対象が芽胞セレウス菌である請求項４に記載の紫外線殺菌方法。
7. 紫外線ランプによって室内面に紫外線を照射する紫外線殺菌方法において、
   殺菌対象がカビであって、紫外線強度を０．０３０〜０．１７０ｍＷ／ｃｍ^２とするとともに、紫外線照射時間を３０分〜２８０秒とする紫外線殺菌方法。
8. 殺菌対象がコウジカビである請求項７に記載の紫外線殺菌方法。
9. 殺菌対象がアオカビである請求項７に記載の紫外線殺菌方法。
10. 殺菌対象がクロカビである請求項７に記載の紫外線殺菌方法。