JP2018503552A - 生物汚損防止システム - Google Patents

Abstract

本発明は、物体（１２００）の汚損要素（１２０１）上の生物汚損を予防又は減らすように構成された汚損防止照明システム（１）を提供する。汚損要素（１２０１）は、使用中少なくとも部分的に動き且つ少なくとも一時的に水に曝露される。汚損は、上記の汚損要素（１２０１）上に汚損防止光（２１１）を照射することによって予防される。汚損防止照明（１）システムは、汚損防止光（２１１）を生成するように、及び、使用中上記の汚損防止光（２１１）を上記の汚損要素（１２０１）に提供するように構成された少なくとも１つのレーザー光源（２）を含み、システム（１）は、使用中汚損要素（１２０１）が、レーザー光源（２）に関して少なくとも部分的に動くように配置される。

Description

本発明は、汚損防止照明システム、及び、そのような汚損防止照明システムを含む、使用中少なくとも部分的に動く船、又は、水中で、特に表層水中で使用するための他の（可動性）建造物等の物体に関する。本発明は、さらに、（そのような物体の）汚損要素の汚損を防止する方法に関する。さらに、本発明は、汚損防止照明システムを、船等の物体に提供する方法に関する。

生物汚損防止方法は、当技術分野において知られている。特許文献１は、例えば、紫外線で表面又は隣接する水を照射し、さらに、海洋生物を死滅させるか又は一時的に気絶させて水中表面へのその付着を予防するように紫外線の強度を調整することによって、海洋生物による水中表面の生物汚損を予防することを記載している。さらに、この文献において、市販のボート又は娯楽用の船に関する生物汚損防止システムが開示されている。この開示によると、ボートは、かなりの期間使用することなくマリーナにてドックに入れられ、舵及びプロペラを含む領域において生物汚損を発達させ、従って、ボートの能力を損なうことがある。この開示に従って構成された汚損防止システムは、休止期間の間に取り付けられて、舵及びプロペラの領域を紫外線放射に浴びせ、従って、これらの領域を、能力を奪う生物汚損が無い状態で保つ。好ましくは、汚損防止システムは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチックで構築され、さらに、紫外線ランプを含有する。

特許文献２は、物体の表面からの不必要な物質の非接触除去が、レーザーからの干渉性電磁放射を不必要な物質の上に向けることによって成し遂げられるということを記載している。衝突する放射の出力密度は、下にある物体にダメージを与えることなく不必要な物質を除去するのに効果的である。本発明の原理は、海中の表面の汚損除去を含む数多くの表面洗浄の状況に適用可能である。船体の汚損を除去するために、レーザー放射が、鏡によって行われ、且つ、船体に焦点が合わせられる。フジツボにはショックが与えられ、さらに、船体から取り除かれる。

特許文献３は、有機物付着に対する予防装置が、水線付近の船体全体に提供されることを記載している。各装置には、ワイヤ又は垂直ロッドによって支持された曲がったプレートの紫外線反射部材、及び、電線を含有する保持部材を介して反射部材の内側に固定された紫外線ランプのような紫外線放射体が、紫外線放射体を覆う透明なカバーと共に提供される。各装置には、紫外線反射部材を有する１つの本体において底板も提供され、各装置は、底板に固定された永久磁石、軟質ゴム等のライナーを介して船体の外板の上に固着される。この構築において、水線１付近の紫外線の放射は、効果的に船体の外側表面上の細菌性粘液の付着を予防する。

特許文献４は、試料表面から粒子を除去するためにレーザー光のパルスが使用される方法及び装置を記載している。レーザー光は、水によって吸収される波長を有することができ、さらに、試料表面は、水の膜で被覆することができる。供給源から試料に伝播するレーザー光の強度を下げることを予防するために、水がレーザー光を吸収する波長と類似の波長にて有意に吸収する水蒸気又は他のガスを欠いた環境を含有する伝播経路が、供給源から試料まで提供される。方法及び装置は、試料がレーザー光で照射されるに従い、リアルタイムで試料を観察することも含むことができる。方法及び装置は、粒子の除去を促進するために試料が照射されるに従い試料を振動させ、その結果、レーザー光の強度が、試料表面にダメージを与えないレベルまで減らされることを可能にすることも含むことができる。

ＵＳ５３２２５６９ ＷＯ８３／０１４００ ＪＰＳ５６７５２９０ ＵＳ６４０７３８５

生物汚損又は生物学的汚損（本明細書においては「汚損」としても示される）は、表面への微生物、植物、藻類及び／又は動物の蓄積である。生物汚損生物の種類は非常に多様であり、フジツボ及び海草の付着をはるかに超えて多様である。ある推定によると、４０００を超える生物を含む１７００を超える種が、生物汚損の原因とされている。生物汚損は、生物膜形成及び細菌付着を含むミクロ汚損、及び、より大きな生物の付着であるマクロ汚損に分けられる。こうした生物も、何が生物の堆積を防止するかを決定する別個の化学的及び生物学的特徴により、硬質汚損タイプ又は軟質汚損タイプに分類される。石灰質（硬質）汚損生物としては、フジツボ、外殻形成性コケムシ、軟体動物、多毛類及び他のチューブワーム及びセブラ貝が挙げられる。非石灰質（軟質）汚損生物の例は、海草、ヒドロ虫、藻類及び生物膜「スライム」である。こうした生物は、共に、汚損集団を形成する。

幾つかの状況において、生物汚損は、相当な問題を引き起こす。機械類が作動しなくなり、給水口が詰まり、船体は抗力が大きくなるという問題がある。特に、動く部分に対しては、生物汚損は、動きの速度及び／又は加速度に変化をもたらし、最終的には、上記の動く部分を止めてしまう。特に、水面下で使用されるプロペラに対しては、汚損による羽根の荒れから生じる推進効率における重大な損失が発生する。従って、この現象を回避することにおける取組みは目新しいものではなく、さらに、汚損防止、すなわち、汚損を除去するか又は汚損か形成されるのを予防するプロセスのトピックは良く知られている。工業的プロセスにおいては、生物分散剤を使用して、生物汚損を制御することができる。あまり制御されていない環境では、殺生物剤を使用したコーティング、熱処理又はエネルギーパルスで、生物を死滅又は忌避する。生物の付着を予防する非毒性の機械的戦略としては、滑りやすい表面を有する材料又はコーティングを選択すること、又は、不良なアンカーポイントしかないサメ及びイルカの皮膚に類似したナノスケールの表面トポロジーを生成することが挙げられる。

このため、光学的方法に基づく、特に紫外線（ＵＶ）を使用した手法が提示されている。ほとんどの微生物は、「十分な」ＵＶ光により、死滅するか、不活化されるか又は繁殖不能にされると考えられている。この効果は、主にＵＶ光の総線量により左右される。ある微生物を９０％死滅させるための典型的な線量は、１平方メートル当たり１０ｍＷ−時であり、詳細は、ＵＶ光に関する以下の段落及び関連する図に示されている。しかし、従来技術のシステムは使用が非効率的であり、多くの放射線が、生物汚損を除去せずに、水に浪費されている場合がある。

レーザーは、刺激された電磁放射の放出に基づく光増幅のプロセスを通して光を放つ装置である。従って、レーザー光源を介してＵＶ光を照射することによって、かなり効率的で安価でもある、汚損防止の光を汚損表面に提供する形が提供される。レーザーは、光をコヒーレントに放つため、他の光源とは異なる。空間的コヒーレンスは、狭いスポットに焦点を合せられることになるレーザーを提供する。結果として、レーザー光源の空間的コヒーレンスにより、それ自体で、汚損防止要素全体にわたって汚損防止効果を分布させるのは容易ではない。

従って、代わりとなる汚損防止照明システム、及び／又は、そのような汚損防止照明システムを含む船若しくは他の物体、及び／又は、そのような汚損防止照明システムを含む、使用中少なくとも部分的に動き／回転する、水中で使用する（可動性の）建造物若しくは他の物体を提供すること、及び／又は、好ましくは、上述の欠点のうち１つ又は複数の欠点を少なくとも部分的にさらに回避する（そのような船又は建造物、又は、他の物体等の）要素の汚損を防止するための代わりとなる方法を提供することが本発明の一態様である。

従って、第１の態様において、本発明は、汚損要素を含む物体を提供し、当該物体は、汚損防止照明システムをさらに含み、該汚損防止照明システムは、少なくとも１つのレーザー光源を含み、該レーザー光源は、汚損防止光で上記の汚損要素の少なくとも一部を照射するように構成され、汚損防止照明システムは、使用中汚損要素がレーザー光源に関して少なくとも部分的に動くように配置される。当該物体は、特に、使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体を含む。汚損要素は、特に、使用中少なくとも一時的に水と接触し且つ使用中少なくとも部分的に動く汚損防止要素を含む。

さらなる態様において、本発明は、使用中少なくとも部分的に動き且つ少なくとも一時的に水に曝露される物体の汚損要素上の生物汚損を、上記の汚損要素に汚損防止光を照射することによって予防するか又は減らすように構成された汚損防止照明システムを提供し、該汚損防止照明システムは、汚損防止光を生成するように、及び、使用中上記の汚損防止光を上記の汚損要素に提供するように構成された少なくとも１つのレーザー光源を含み、当該システムは、使用中汚損要素がレーザー光源に関して少なくとも部分的に動くように配置される。従って、本発明は、汚損防止システム自体も提供する。従って、さらなる態様において、本発明は、（特に、使用中少なくとも部分的に動き且つ少なくとも一時的に水（又は別の液体）に曝露される物体の汚損要素上の（水に関連した）生物汚損を予防するか又は減らすように構成された）汚損防止照明システム（「システム」）を提供する。当該システムは、上記の動いている汚損要素に汚損防止光（「光」）を提供する。汚損防止照明システムは：汚損防止光を生成するように構成されたレーザー光源を含み、特に、汚損防止光はＵＶ光を含む。レーザー光源は、使用中、言い換えると、汚損要素がレーザー光源に関して少なくとも部分的に動きながら、上記の汚損要素に上記の汚損防止光を提供するように構成される。

少なくとも部分的に動いている汚損要素及びレーザー光源により提供される相乗効果として、レーザー光源が、汚損要素上の領域をその移動中に掃引するに従い、効果的且つ効率的な照明が、汚損要素のより大きな領域にわたって達成される。

本明細書において、「汚損」又は「生物汚損」又は「生物学的汚損」という用語は交換可能に使用される。上記では、汚損の幾つかの例が提供されている。記載される方法（以下を参照）及び照明システムは、船のプロペラ上の汚損を予防するために適用することができるが、使用中少なくとも部分的に動く汚損要素を含む静止物体（パイプ、海中のステーション等）及び／又は動く海中の物体（潜水艦等）を含む全ての海中の物体に適用可能である。開示される汚損防止の解決策は、水路、運河又は湖で作動する物体、及び、例えば水族館等にも適用することができる。

物体の使用中、物体は、（船の場合等）水中で動く等、動いてもよい。動く場合、汚損防止要素及びレーザー光源も動くことになる。従って、汚損要素は、使用中少なくとも一時的に水と接触し且つ使用中少なくとも部分的に動く。しかし、汚損防止要素も、使用中レーザー光源（及び、一般には、本質的に物体の残りの部分）に関して動く。そのような動きは、プロペラの場合等、実質的に永久的な動きであり得るが、舵の場合等、実質的に一時的な動きでもあり得る。汚損要素の動きは、制御システムによって制御されてもよい。この制御システムは、汚損防止照明システムを制御するように構成された制御システムと同じであってもよく、又は、該制御システムとは別のものであってもよい（以下も参照）。汚損要素の動きを制御するように構成された制御システム、及び、汚損防止照明システムを制御するため、特に汚損防止光の強度を制御するための制御システムは、機能的に連結されてもよい。

本発明の一実施形態において、汚損防止システムは、物体に関する汚損要素の速度及び／又は加速度、及び、汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数の関数として、汚損防止光の強度を制御するように構成された制御システムを含む。そのようなシステムは、はるかにより効率的な動く表面上の生物汚損の除去又は生物汚損の予防を可能にする。例えば、汚損光の強度は、汚損要素がレーザー光源と一直線をなしていない場合に減らされてもよく、及び／又は、汚損光の強度は、汚損要素がレーザー光源と一直線をなしている場合に増やされてもよい。

紫外線（ＵＶ）は、可視スペクトルの低波長端及びＸ線放射バンドによって境界が示される電磁光の部分である。ＵＶ光のスペクトル範囲は、約１００から４００ｎｍ（１ｎｍ＝１０^−９ｍ）の間であると定義され、ヒトの眼には不可視である。ＣＩＥ分類を使用すると、ＵＶスペクトルは、３つのバンド：３１５から４００ｎｍまでのＵＶＡ（長波）；２８０から３１５ｎｍまでのＵＶＢ（中波）；及び１００から２８０ｎｍまでのＵＶＣ（短波）に更に分類される。汚損防止システムの好ましい実施形態において、汚損防止光は、ＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｃの光のうち１つ又は複数の光を含む。

本発明の別の実施形態において、汚損防止システムは、汚損防止光が汚損要素の少なくとも一部を（使用中）掃引するように、レーザー光源によって生成された汚損防止光のビームを拡大するエキスパンダを含む。従って、汚損防止光が、汚損要素のより大きな領域にわたってさえも提供され、スポットとしてではなく、少なくとも線がここでは照射され、さらに、上記の線は、ある意味では、使用中汚損要素の動きを介して汚損要素にわたって動く。

本発明の一実施形態において、汚損防止システムは、レーザー光源によって生成された汚損防止光を反射して、汚損要素の反対側に向かわせ、該側にて上記の汚損防止光がレーザー光源を介して提供されるように置かれる反射物を含む。

上記の実施形態のバージョンにおいて、反射物は、レーザー光源によって生成された汚損防止光の方向に対して非平行の方向において主光軸を有するように置かれる。従って、汚損要素のより大きな表面を照射することができる。一実施形態において、反射物の主光軸及び汚損防止光の方向は、同じ面において構成される。

本発明の一実施形態において、汚損防止システムは、汚損防止光が汚損要素のうち少なくとも一部を掃引するように、レーザー光源、エキスパンダ又は反射物のうちいずれか１つを動かす移動機構を含む。従って、移動機構は、汚損防止光で汚損要素の少なくとも一部を掃引するためにレーザー光源、エキスパンダ又は反射物のうちいずれか１つを動かすように特に構成される。特に、汚損防止システムは、汚損防止光が汚損要素の少なくとも一部を掃引するようにエキスパンダ又は反射物のうちいずれか１つを動かす移動機構を含む。

本発明の一実施形態において、汚損防止システムは少なくとも２つのレーザー光源を含み、少なくとも２つのレーザー光源は、第１のレーザー光源が汚損要素の表側に汚損防止光を提供するように置かれ、第２のレーザー光源が汚損要素の裏側に汚損防止光を提供するように置かれるように配置される。

さらなる態様において、本発明は、使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体を提供し、当該物体は、使用中少なくとも一時的に水と接触し且つ使用中少なくとも部分的に動く汚損要素を含み、当該物体は、上記の実施形態による汚損防止照明システムをさらに含み、レーザー光源が、汚損防止光で上記の汚損要素の少なくとも一部を照射するように構成される。

「要素」という用語は、例えば一実施形態において、表面を含む要素を含む可動部分を含む板、静止した又は可動の建造物を意味し得る。「要素」という用語は、例えば一実施形態において、プロペラの羽根のうちの１つ等、板を意味し得る。しかし、「要素」という用語は、プロペラ全体も意味し得る。プロペラは、（使用中）動くように構成された水中要素の一例である。

保護されることになる物体（の要素）の表面は、鋼鉄を含んでもよいが、例えば、木材、ポリエステル、複合材、アルミニム、ゴム、ハイパロン、ＰＶＣ、ガラス繊維等からなる群から選択されるもの等の別の材料も任意選択で含んでもよい。建造物が可動性である場合、建造物は、ドア又はバルブ等の可動部分を有し得る、例えば、堰、ダム、水門等であってもよい。従って、特に、可動性建造物は、水中の可動性建造物である。可動部分は、鋼板等の板のような要素を含んでもよい。ここでも「要素」という用語は、可動部分全体も意味し得る。

好ましい実施形態において、汚損要素は、使用中回転している。より具体的には、汚損要素は、それ自体の軸の周りを回転している。この実施形態において、汚損要素は、プロペラ等の要素である。

この特定の実施形態において、制御システムは、（ｉ）汚損要素の回転速度、（ｉｉ）汚損要素の上に投射される汚損防止光の長さ、及び、（ｉｉｉ）汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数の関数として、汚損防止光の強度を制御するように構成される。「長さ」という用語は経路長を特に意味し得る（経路長にわたって、ある強度は吸収及び／又は散乱により失われ得るため、経路長が長いほど、必要とされる強度は大きくなり得る）。長さは、例えば舵又はプロペラの位置次第であり得る。

或いは又は加えて、制御システムは、汚損要素とレーザー光源との間の媒質、特に（海）水の（ＵＶ−Ａ及び／又はＵＶ−Ｃ）光透過率の関数として、汚損防止光の強度を制御するように構成される。例えば、（任意選択で、光散乱測定及び光透過測定のうち１つ又は複数を介して）透過を感知するように構成された（光）センサが使用されてもよい。センサは、対応するセンサ信号を提供することができ、それに基づき、制御システムは、汚損防止光の強度を制御する。

代わりとなる実施形態において、汚損要素は、その側面のうち１つを通り抜ける軸の周りを回転する長方形の要素であるフラップ又は舵である。舵は、（使用中）動くように構成された水中要素の一例である。明らかに、他の動く構造体も、汚損要素として可能である。

さらなる態様において、本発明は、使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体の汚損要素の汚損を防止する方法を提供し、当該方法は、上記の汚損防止照明システムを提供するステップ；レーザー光源を用いて汚損防止光を生成するステップ；上記の汚損要素に上記の汚損防止光を提供するステップ；を含む。

上記の実施形態のバージョンにおいて、当該方法は：
− （ｉ）汚損要素の速度及び／又は加速度、及び、（ｉｉ）汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数の関数として、汚損防止光を生成するステップ、及び、
− （ｉ）汚損要素の速度及び／又は加速度、及び、（ｉｉ）汚損要素の寸法のうち１つ又は複数の関数として、汚損防止光の強度を制御するステップ、
のうち１つ又は複数のステップをさらに含む。

別の態様において、本発明は、使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体に汚損防止照明システムを提供する方法を提供し、当該方法は、上記の少なくとも１つのレーザー光源を物体に取り付けるステップを含み、少なくとも１つのレーザー光源は、物体の汚損要素に上記の汚損防止光を提供するように構成され、使用中、上記の汚損要素は、使用中のレーザー光源に関して少なくとも部分的に動いている。

別のさらなる態様において、本発明は、（例えば、使用中少なくとも一時的に水に曝露される船及び水中の（可動性）建造物からなる群から選択されたもの等の）物体も提供し、当該物体は、使用中少なくとも部分的に動き且つ使用中少なくとも一時的に水と接触する汚損要素を含み、当該物体は、本明細書において記載された照明モジュールをさらに含み、照明モジュールは、上記の汚損要素の少なくとも一部を汚損防止光で照射するように構成される。

汚損要素は、物体の要素の一部であってもよい。従って、複数の実施形態において、物体は、船、堰、ダム、生簀、水門、魚の養殖用シーケージ、水力発電用構造体及びブイからなる群から選択される。

汚損要素の汚損防止のためのシステムは、実質的に汚損要素の領域全体にわたって汚損防止光を提供するように汚損要素を照射するために、複数の光源、又は、光源と、本明細書において開示されるエキスパンダ又は反射物等の他の構成要素との組み合わせを含んでもよい。従って、汚損要素上の微生物の増殖は実質的に減らされる。

既知の毒分散コーティングに対する場合のように、汚損要素の上に付着させ且つ定着させた後で微生物は死滅させられることはないが、汚損要素の上での微生物の定着が予防されるということが、ここで提供されている解決策の利点である。汚損要素に接触する直前又は直後に微生物を能動的に死滅させることは、大きな微生物構造体を有して存在している汚損を除去するための光治療と比較してより効率的である。効果は、微生物が付着することができないほど滑らかであるナノ表面を使用することによってもたらされる効果と類似であり得る。

少ない量の光エネルギーが、最初の定着段階において微生物を死滅させるのに要求されるため、システムは、極端な電力要求なしで大きな表面を横切って汚損防止光を連続して提供するために作動させられてもよい。

ここで提供されている技術の幾つかの利点は、きれいな表面の保持、腐食処理のコストの削減、船舶に対する減少した燃料消費、減少したＣＯ_２放出、減少した環境における有毒物質の使用等を含む。

別のさらなる態様において、本発明は、使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体の汚損要素の汚損を防止する方法を提供し、当該方法は：
− 上記の汚損防止照明システムを提供するステップ、
− レーザー光源を用いて汚損防止光を生成するステップ、
− 汚損要素がレーザー光源に関して少なくとも部分的に動きながら、使用中上記の汚損要素に上記の汚損防止光を提供するステップ、
を含む。

さらなる態様においても、本発明は、コンピュータプログラムプロダクトも提供し、当該コンピュータプログラムプロダクトは、プロセッサにロードされた場合に上記の方法を実行するように構成される。一実施形態において、当該コンピュータプログラムプロダクトは、リモートサーバー上又はコンピュータ上等、記憶媒体上に格納することができる。従って、プロセッサは、レーザー光源によって、又は、汚損防止照明システムにより含まれる別の要素によって含まれてもよい。しかし、プロセッサは、汚損防止照明システムを制御するように構成された外部装置によって含まれてもよい。そのような外部装置は、物体によって含まれてもよいが、任意選択で、離れて構成されてもよい。

当該方法は、上記のもの等、センサ信号に依存して実行することができる。或いは又は加えて、当該方法は、物体に関する汚損要素の速度及び／又は加速度、及び、汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数に依存して実行することもできる。さらに、或いは又は加えて、当該方法は、（ｉ）汚損要素の回転速度、（ｉｉ）汚損要素の上に投射される汚損防止光の長さ及び汚損要素の回転の軸、及び、（ｉｉｉ）汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数に依存して実行することもできる。従って、当該方法は、（ａ）センサ信号、（ｂ）汚損要素の回転速度、（ｃ）汚損要素の上に投射される汚損防止光の長さ及び汚損要素の回転の軸、及び、（ｄ）汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数に依存して汚損防止光の強度を制御するステップを含んでもよい。従って、当該コンピュータプログラムプロダクトは、上記の方法を実行するように、及び、本明細書において示されるパラメータ及び／又は要素のうち１つ又は複数に依存して汚損防止光の強度を制御するように特に構成されてもよい。従って、制御システム、コンピュータプログラムプロダクト及び本明細書において記載される方法は、本明細書において示されるパラメータ及び／又は要素の関数として汚損防止光の強度を制御するように構成することができる。

別のさらなる態様において、本発明は、使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体に汚損防止照明システムを提供する方法を提供し、当該方法は、上記の少なくとも１つのレーザー光源を物体に取り付けるステップを含み、少なくとも１つのレーザー光源は、物体の汚損要素に上記の汚損防止光を提供するように構成され、使用中、上記の汚損要素は、少なくとも部分的に動いている。

「実質的に全ての光」又は「実質的にからなる」等における「実質的に」という用語は、本明細書において、当業者により理解されることになる。「実質的に」という用語は、「全体に」、「完全に」、「全て」等を有する実施形態も含むことができる。従って、複数の実施形態において、「実質的に」という修飾は、取り除くこともできる。該当する場合、「実質的に」という用語は、また、９５％以上、特に９９％以上等の９０％以上、とりわけ、１００％を含む９９．５％以上に関してもよい。

本明細書における装置は、特に作動中のものが記載されている。当業者には明らかになるように、本発明は、作動させるための方法又は作動中の装置に限定されない。

上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく本発明を例示するものであるということ、及び、当業者であれば、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに、多数の代わりとなる実施形態を設計することができるだろうということに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧内に置かれているいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するとは解釈されないものとする。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という動詞及びその活用形の使用は、特許請求の範囲に記載のもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という用語が「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ）」を意味する実施形態も含む。「及び／又は」という用語は、特に、「及び／又は」の前後で言及されている項目の１つ又は複数に関する。例えば、「項目１及び／又は項目２」という語句及び類似の語句は、項目１及び項目２の１つ又は複数に関してもよい。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、一実施形態において、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」を意味してもよいが、別の実施形態においては、「少なくとも規定されている種品目、及び、任意選択で、１つ又は複数の他の種品目を含有する」と意味してもよい。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数のそのような要素の存在を除外しない。さらに、「表」若しくは「裏」又は「反対」という用語は、本明細書において、汚損要素の向かい合う外向きの面を記載するために使用される。従来、見ている面が表であると考えられているが、方向づけに応じて、見ている面は裏であるとも考えられ得る。

本発明は、本明細書に記載されている及び／又は添付の図面に示されている特性特徴のうち１つ又は複数を含む装置にさらに適用される。本発明は、さらに、本明細書に記載されている及び／又は添付の図面に示されている特性特徴のうち１つ又は複数を含む方法又はプロセスに関係する。

本特許で考察されている種々の態様は、さらなる利点を提供するために組み合わせることができる。さらに、当業者は、複数の実施形態を組み合わせることができるということ、及び、３つ以上の実施形態も組み合わせることができるということを理解することになる。さらに、特徴のうち幾つかは、１つ又は複数の分割出願の根拠を形成することができる。

次に、本発明の実施形態が、付随の概略図を参照して、単なる例として記載され、図においては、対応する参照符号が、対応する部分を示している。

図面は、必ずしも縮尺通りであるというわけではない。

本発明の一実施形態の概略図である。 本発明の別の実施形態の概略図である。

本開示は、図面及び上述の説明で詳細に例示及び記述されてきたが、そのような例示及び記述は、例示的又は例証的なものであり、限定的ではないと考慮されることになる。本開示は、開示された実施形態に限定されない。図面は概略的であり、必ずしも共通の尺度を持っているというわけではないということ、及び、本発明を理解するために必要とされない詳細は省いたかもしれないということにさらに留意されたい。

図１は、基本的な実施形態として、物体（１２００）の汚損要素（１２０１）上の生物汚損を予防するか又は減らすように構成された汚損防止照明システム（１）の概略図を示している。汚損要素（１２０１）は、使用中少なくとも部分的に動き且つ少なくとも一時的に水に曝露される。汚損要素（１２０１）上の汚損は、上記の汚損要素（１２０１）上に汚損防止光（２１１）を照射することによって予防されるか又は減らされる。汚損防止照明（１）システムは、汚損防止光（２１１）を生成するように、及び、使用中上記の汚損防止光（２１１）を上記の汚損要素（１２０１）に提供するように構成された少なくとも１つのレーザー光源（２）を含み、当該システム（１）は、使用中汚損要素（１２０１）がレーザー光源（２）に関して少なくとも部分的に動くように配置される。図１において例示された実施形態によると、物体（１２００）は、使用中回転している、すなわち、プロペラである汚損要素（１２０１）を含む。この実施形態において、汚損防止光（２１１）は、ＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｃの光のうち１つ又は複数の光を含む。

図１に例示されている本発明の実施形態において、汚損防止システム（１）は、制御システム（３００）を含む。制御システム（３００）は、（ｉ）物体（１２００）に関する汚損要素（１２０１）の速度及び／又は加速度、又は、（ｉｉ）汚損防止光（２１１）の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマー、又或いは、その組み合わせの関数として、汚損防止光（２１１）の強度を制御するように構成される。従って、より効果的な汚損防止が達成される。

図１に例示されている本発明の実施形態において、汚損防止照明システム（１）は、汚損防止光（２１１）が汚損要素（１２０１）の少なくとも一部を掃引するように、レーザー光源（２）によって生成された汚損防止光（２１１）のビームを拡大するエキスパンダ（４）を含む。種々の実施形態において、ホログラフィックディフューザーを含むがそれに限定されない異なるエキスパンダ（４）を使用して、レーザービームを拡大することができる。

図２は、さらなる実施形態として、レーザー光源（２）によって生成された汚損防止光（２１１）を反射して、汚損要素（１２０１）の反対側に向かわせ、該側にて上記の汚損防止光（２１１）がレーザー光源（２）を介して提供されるように置かれた反射物（５）を含む汚損防止照明システム（１）の概略図を示している。この特定の実施形態において、反射物（５）は、レーザー光源（２）によって生成された汚損防止光（２１１）の方向に対して非平行の方向において主光軸を有するように置かれている。

図２に例示されている本発明の実施形態において、汚損防止照明システム（１）は、汚損防止光（２１１）が汚損要素（１２０１）のうち少なくとも一部を掃引するように、レーザー光源（２）及び反射物（５）を動かす移動機構（３）を含む。代わりとなる実施形態において、移動機構（３）は、レーザー光源（２）、反射物（５）又はエキスパンダ（４）、又は、この３つの組み合わせのうちいずれかを動かすことができる。例示されている実施形態において、物体（１２００）は船舶であり、さらに、移動機構（３）は物体（１２００）の舵である。代わりとなる実施形態において、移動機構（３）は、この場合のように、物体（１２００）の上で利用可能な現存する動く構造体であり得るか、又は、この目的に対する専用の特定の機構であり得る。

図２に例示されている実施形態において、汚損防止照明システム（１）は、第１のレーザー光源（２）が汚損要素（１２０１）の表側に汚損防止光（２１１）を提供し、第２のレーザー光源（１２）が汚損要素（１２０１）の裏側に汚損防止光（２１１）を提供するように置かれたさらなるレーザー光源（１２）を含む。

本概念は、特許請求の範囲内で多くの方法で変更することができる上述の実施形態に限定されない。例えば、生物汚損防止手段として、光、特にＵＶ光を使用することは、他の分野において興味深い機会を提供することができる。それは、広範な面積にわたって連続的な「２４時間週７日」の「保護」を提供することができるという意味で独特である。船のプロペラへの適用は、特に興味深いが、水泳プール、水処理プラント等においても適用することができる。水の代わりに、他の液体環境、例えば、油類、ブライン及び／又は食品産業を含む他の環境の液体においても生物汚損が生じる場合があり、それを処理することができる。従って、本発明は、特に、海水等の水に関して説明されている。しかし、本発明は、そのような適用のみに限定されない。従って、複数の実施形態において、「水」という用語は、液体と読み替えることができる。特に、そのような液体も、生物汚損種、及び、そのような生物汚損種の栄養素を含んでいる場合がある。

特定の実施形態に対して又は特定の実施形態との関連で考察されている要素及び態様は、他に明示的な記載がない限り、他の実施形態の要素及び態様と適切に組み合わせることができる。

従って、特定の化学薬品又は殺生物剤を放出する汚損防止の解決策は、現在、大きな市場占有率を有している。有効であるためには、これらのコーティングは、生物に過酷な環境を提供しなければならない。これには、意図的な放出であろうと、不可避の表面洗浄であろうと、時間の経過と共に、それらの化学薬品は、水系に放出されるという欠点がある。これらの化学薬品は、活性を維持し、環境に対して有害効果を引き起こすことが非常に多い。生物汚損を予防するための根本的に異なる方法は、ＵＶ光放射の使用によるものである。ＵＶ光は、十分な線量の適した波長を使用すれば、微生物の不活性化又は死滅にさえも有効であることが知られている。

Claims (15)

1. 使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体であって、使用中少なくとも一時的に水と接触し且つ使用中少なくとも部分的に動く汚損要素を含み、当該物体は、汚損防止照明システムをさらに含み、該汚損防止照明システムは、少なくとも１つのレーザー光源を含み、該レーザー光源は、汚損防止光で前記汚損要素の少なくとも一部を照射するように構成され、前記汚損防止照明システムは、使用中前記汚損要素が前記レーザー光源に関して少なくとも部分的に動くように配置される、物体。
2. （ｉ）前記物体に関する前記汚損要素の速度及び／又は加速度、及び、（ｉｉ）前記汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数の関数として、前記汚損防止光の強度を制御するように構成された制御システムをさらに含む、請求項１に記載の物体。
3. 前記汚損防止光が、ＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｃの光のうち１つ又は複数の光を含む、請求項１又は２に記載の物体。
4. 前記汚損防止光が前記汚損要素の少なくとも一部を掃引するように、前記レーザー光源によって生成された前記汚損防止光のビームを拡大するエキスパンダを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の物体。
5. 前記エキスパンダは、ホログラフィックディフューザーである、請求項４に記載の物体。
6. 前記レーザー光源によって生成された前記汚損防止光を反射して、前記汚損要素の反対側に向かわせ、該側にて前記汚損防止光が前記レーザー光源を介して提供されるように置かれる反射物を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物体。
7. 前記反射物は、前記レーザー光源によって生成された前記汚損防止光の方向に対して非平行の方向において主光軸を有するように置かれる、請求項６に記載の物体。
8. 前記汚損防止光が前記汚損要素のうち少なくとも一部を掃引するように、前記レーザー光源、前記エキスパンダ又は前記反射物のうちいずれか１つを動かす移動機構を含む、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の物体。
9. 第１のレーザー光源が前記汚損要素の表側に汚損防止光を提供し、第２のレーザー光源が前記汚損要素の裏側に汚損防止光を提供するように置かれる少なくとも２つのレーザー光源を含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の物体。
10. 前記汚損要素は、舵及びプロペラのうち１つ又は複数を含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の物体。
11. 前記汚損要素は、使用中回転するように構成される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の物体。
12. 制御システムをさらに含み、該制御システムは、（ｉ）前記汚損要素の回転速度、（ｉｉ）前記汚損要素の上に投射される汚損防止光の長さ及び前記汚損要素の回転の軸、及び、（ｉｉｉ）前記汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーのうち１つ又は複数の関数として、前記汚損防止光の強度を制御するように構成される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の物体。
13. 使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体の汚損要素の汚損を防止する方法であって、
    − 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の汚損防止照明システムを提供するステップ、
    − 前記レーザー光源を用いて前記汚損防止光を生成するステップ、
    − 前記汚損要素が前記レーザー光源に関して少なくとも部分的に動きながら、使用中前記汚損要素に前記汚損防止光を提供するステップ、
    を含む方法。
14. コンピュータプログラムであって、プロセッサにロードされた場合に、請求項１３に記載の方法を実行するように構成され、さらに、（ａ）センサ信号、（ｂ）前記汚損要素の回転速度、（ｃ）前記汚損要素の上に投射される汚損防止光の長さ及び前記汚損要素の回転の軸、及び、（ｄ）前記汚損防止光の強度を時間に基づいて変化させるためのタイマーに依存して前記汚損防止光の強度を制御するように構成されたコンピュータプログラム。
15. 使用中少なくとも一時的に水に曝露される物体に汚損防止照明システムを提供する方法であって、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つのレーザー光源を前記物体に取り付けるステップを含み、前記少なくとも１つのレーザー光源は、前記物体の汚損要素に前記汚損防止光を提供するように構成され、使用中前記汚損要素は少なくとも部分的に動いている、方法。

Images