JP2022081821A - 不活化方法および不活化システム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、有害で感染性の高い微生物やウイルスは、当該ウイルス等に感染した人が施設内の所定の空間を出入りすることにより、当該空間における床や壁等の表面上で増殖したり、当該空間内を浮遊したりする。そのため、その空間に入った次の人にウイルス等が感染し、場合によっては感染症が施設内で蔓延することもある。
床や壁等の上記空間を取り囲む表面については、例えば、作業員によってアルコール等の消毒剤を散布する、消毒剤を染み込ませた布等で拭き取る、あるいは殺菌紫外線を照射する等の除染作業が行われる。また、空間内を浮遊する微生物やウイルス等については、例えば、紫外線照射による殺菌・不活化が行われる。
ここで、紫外線は、その波長によっては、人や動物の細胞に悪影響を及ぼす。そのため、紫外線が人に照射されてしまうようなケースを想定し、人に対する紫外線照射量には許容限界値が定められている。
特許文献2には、位置情報と各位置における環境情報(紫外線量)とを対応付け、個人の移動等の行動情報と位置情報と環境情報とから個人の紫外線のそれまでの曝露量や今後の曝露量を予測する曝露量推定システムが開示されている。このシステムにより、個人が紫外線曝露の防止・予防対策を立てることが可能となる。すなわち、自然光に含まれる紫外線であっても、曝露量をできるだけ小さくしたいとする個人の意識も高まっている。
しかしながら、有害なウイルスに感染した感染者から他の人にウイルスが感染しないようにするためには、感染者が進入した空間内において感染者が移動した領域や感染者が接触した環境表面に対して、より重点的に除染作業を行う必要がある。しかしながら、上記空間に進入した人が有害なウイルスに感染しているか否かは、空間進入時に判明していることは稀であり、大抵は後になって感染が判明する。
また、感染者が接触したり、感染者からの飛沫が付着したりする場所は、思いもよらない(予想だにしない)場所であることもある。
よって、感染者が移動した領域や接触した環境表面等を追跡して適切に除染作業を行うことは困難である。
そのため、紫外線照射による微生物やウイルスの殺菌・不活化の場合、効率があまり高くない。
この場合、人や動物の細胞に悪影響の少ない光を用いて効果的に殺菌、不活化を行うことができる。
この場合、行動パターンが異なる複数の人が同一の照射空間に存在する場合に、不活化効果を最大化し、且つ、各人に安全に光照射を行うことができる。
この場合、例えば照射空間内の人が入れ替わった場合であっても、当該照射空間に存在する人に合わせた適切な照射量制御が可能となる。
この場合、光の照射量が許容最大照射量を超えないように、適切に制御することができる。
この場合、人や動物の細胞に悪影響の少ない光を用いて効果的に殺菌、不活化を行うことができる。
この場合、行動パターンが異なる複数の人が同一の照射空間に存在する場合に、不活化効果を最大化し、且つ、各人に安全に光照射を行うことができる。
この場合、例えば照射空間内の人が入れ替わった場合であっても、当該照射空間に存在する人に合わせた適切な照射量制御が可能となる。
この場合、光の照射量が許容最大照射量を超えないように、適切に制御することができる。
この場合、照射空間に存在する人が携帯する記録装置から、各個人に対応する累積照射量を取得することができる。したがって、別途個人を特定するための手段が不要である。
この場合、各人が携帯する記録装置が、各個人の累積照射量を適切に算出し、記録することができる。
この場合、照射空間に存在する人の累積照射量を適切に取得することができる。
この場合、光照射装置が、当該光照射装置から放出される光の照射空間に存在する各個人に曝露される照射量を適切に算出し、記録装置に送信することができる。したがって、記録装置は、各個人の累積照射量を適切に算出し、記録することができる。
この場合、光照射装置が、当該光照射装置から放出される光の照射空間に存在する各個人に照射される光の照度を算出するので、各個人が光の照度を検出するセンサ等を携帯していない場合であっても、光照射装置が照射空間に存在する各個人に曝露される照射量を適切に算出し、記録装置に送信することができる。したがって、記録装置は、各個人の累積照射量を適切に算出し、記録することができる。
この場合、光源から各人までの距離を測定するためのセンサが不要となり、簡易なシステム構成とすることができる。
この場合、特定空間を移動する各人が、異なる複数の空間で、異なる複数の光照射装置からの光に曝露されている場合であっても、各光照射装置が正確に個々人の累積照射量を取得することができる。
この場合、光照射装置は、記録装置に記録された累積照射量と許容限界値(TLV)とを容易かつ適切に比較することができる。
この場合、個々人が自己の光照射状態を容易に把握することができる。
この場合、人体や動物への悪影響の少ない波長域の光のみを照射することができる。
エキシマランプおよびLEDは、従来の不活化装置の紫外線光源として利用されてきた低圧水銀ランプと比較して、振動や気圧変化、温度変化の影響を受けにくい。すなわち、振動や気圧変化、温度変化を受けても、放出される光の照度が不安定になりにくい。そのため、エキシマランプやLEDを光源として用いることで、光照射装置が振動や気圧変化、温度変化を受ける環境で使用される場合であっても、安定して光を放出することができ、殺菌、不活化を適切に行うことができる。
この場合、紫外線照射による人体への悪影響を適切に抑制しつつ、微生物やウイルスを効果的に不活化することができる。
この場合、振動や気圧変化、温度変化の影響を受けにくいLEDを用いて、例えば人体に悪影響の少ない200nm~240nmの波長範囲にある紫外線を放射し、適切に微生物やウイルスを不活化することができる。
この場合、LEDの熱上昇を適切に抑制することができ、LEDから安定した光を放出させることができる。
この場合、エキシマランプから発生する高周波ノイズが筐体外部へ発信されることを抑制することができる。これにより、筐体外部に設けられた制御システムへの制御指令がエキシマランプからの高周波ノイズの影響を受けることを抑制することができ、当該制御指令の不具合を抑制することができる。
本実施形態では、人が存在する特定空間内において紫外線照射を行い、当該空間内に存在する微生物やウイルスを不活化する不活化システムについて説明する。
なお、「人が存在する特定空間」は、実際に人が居る空間に限定されず、人が出入りする空間であって人が居ない空間を含む。また、本実施形態における「不活化」とは、微生物やウイルスを死滅させる(又は感染力や毒性を失わせる)ことを指すものである。
また、上記特定空間は、人が移動可能な空間であって、上記の施設や乗物等に設けられた1つの空間であってもよいし、複数の空間を含んでいてもよい。
実用上、除染(殺菌)用途に使用される紫外線の波長域は、200~320nmとされており、特に、微生物やウイルスが保有する核酸(DNA、RNA)の吸収が大きい260nm付近の紫外線を用いることが一般的となっている。しかしながら、このような260nm付近の波長域の紫外線は、人や動物に悪影響を及ぼす。例えば、紅斑や皮膚のDNA損傷による癌の誘発や、目の障害(眼痛・充血・角膜の炎症など)を引き起こす。
ところが、空間内で有害な微生物が繁殖したり、微生物やウイルスが浮遊したり、空間を取り囲む表面に付着するのは、有害な微生物やウイルスを有する人(感染者)や動物が、上記空間に出入りすることに起因することが多い。よって、本来的には、除染(殺菌)用途の紫外線照射システムでは、空間や空間を取り囲む表面のみならず、その領域に存在する人や動物表面も除染することが効率的となる。
この図1に示すように、たんぱく質は、波長200nmに吸光ピークを有し、波長240nm以上では紫外線が吸収されにくいことがわかる。つまり、波長240nm以上の紫外線は、人の皮膚を透過しやすく、皮膚内部まで浸透する。そのため、人の皮膚内部の細胞がダメージを受けやすい。これに対して、波長200nm付近の紫外線は、人の皮膚表面(例えば角質層)で吸収され、皮膚内部まで浸透しない。そのため、皮膚に対して安全である。
一方で、波長200nm未満の紫外線は、オゾン(O3)を発生し得る。これは、波長200nm未満の紫外線が酸素を含む雰囲気中に照射されると、酸素分子が光分解されて酸素原子を生成し、酸素分子と酸素原子との結合反応によってオゾンが生成されるためである。
これにより、感染者自体や感染者が着用している着用物(衣類、カバン等)、感染者が放出する呼気、感染者が進入した空間内において感染者が移動した領域や感染者が接触した環境表面に対して、より重点的に除染作業を行うことができ、環境殺菌効果を向上させることが可能となる。その結果、有害なウイルスに感染した感染者から他の人にウイルスが感染しないようにすることができる。
したがって、上述した人に安全とされる波長域の紫外線であっても、1日の紫外線照射量(積算光量)が上記の許容限界値以下となるように紫外線の照度および照射時間を設定することが好ましい。
空間内において、複数の人は同一の行動パターンに従って行動することは少なく、通常は個人毎に移動経路が異なる。
例えば、図2(a)および図2(b)に示すように、1つの空間(施設)200A内に2つの紫外線照射装置100A、100Bが設けられているとする。このような施設200A内における行動パターンは、個人毎に相違することが殆どである。
このように、所定の空間内での行動パターンは個人毎に相違することが殆どであるので、個人毎に紫外線照射量(ドーズ量)は相違し得る。
例えば、図3(a)および図3(b)に示すように、3つの空間(施設)200A~200Cが存在し、それぞれ紫外線照射装置(100A~100C)が1つずつ設けられている場合、図3(a)に示す人300Aのように、施設200Aと施設200Bとに出入りする行動パターンや、図3(b)に示す人300Bのように、施設200Cのみに出入りする行動パターン等がある。
このように、人300Aと人300Bとがそれぞれ紫外線に曝露される機会は異なる。そのため、人300A、人300Bの紫外線照射量は、偶然同じ量となる場合もあるが、通常は相違する。
さらに、人に安全に紫外線を照射するには、上記した許容限界値(TLV)以下に紫外線照射量を抑えることが好ましい。
すなわち、上記環境表面に照射する紫外線照射量が許容限界値(TLV)に到達するまで照射することにより、人に安全で、且つ、最大限の効果が得られる環境殺菌が実現できる。
具体的には、図4(b)に示すように、人300A(人間A)の累積紫外線照射量410Aが人300B(人間B)の累積紫外線照射量410Bよりも少なく、人300Aの累積紫外線照射量410AがTLVまで達するまでの残りの紫外線照射量420Aが、人300Bの累積紫外線照射量410BがTLVまで達するまでの残り紫外線照射量420Bよりも多いものとする。
この場合、施設200A内において、人に安全に不活化効果を最大化することは、当該施設200Aにおいて、人300Aおよび人300Bに対して、人300Bの残り紫外線照射量420Bを照射することにより実現される。
(実施例1)
図5は、実施例1における不活化システム1000Aの構成例である。
不活化システム1000Aは、特定空間内の施設200に設けられた紫外線照射装置100と、特定空間内を移動する人300A、300Bが携帯する紫外線センサ121A、121Bと、を備える。
ここで、上記特定空間は、少なくとも1つの紫外線照射装置が設けられた空間が少なくとも1つ存在するエリアである。図5では、特定空間内の1つの施設200についてのみ図示しているが、当該特定空間は、不図示の別の紫外線照射装置が設けられた空間を含んでいてもよい。
制御部120は、紫外線センサ121A、121Bに対してデータ要求信号を送信し、紫外線センサ121A、121Bが当該データ要求信号に応答して送信した紫外線データ122A、122Bを取得する。そして、制御部120は、取得した紫外線データをもとに、紫外線照射部110による光の照射を制御する。
紫外線センサ121A、121Bは、人300A、300Bが特定空間内を行動する期間において連続的に紫外線をセンシング可能なように、例えばウエアラブルなものであり、特定空間内を行動する人300A、300Bは、当該特定空間内を行動する期間において紫外線センサ121A、121Bを身に着けているものとする。
ここで、上記特定期間は、所定の基準時点(例えば、紫外線センサを携帯する人が特定空間に立ち入った時点)から現時点までの期間である。つまり、紫外線センサ121A、121Bには、人300A、300Bが特定空間内を行動している間に、当該特定空間内に設けられた少なくとも1つの紫外線照射装置から照射された紫外線照射量が累積されて記録される。
なお、センサ内に記録した紫外線データは、上記基準時点から一定期間(例えば1日)ごとにリセットされる。
紫外線照射装置100の制御部120は、紫外線照射装置100の照射空間内において検知された人が携帯する上記記録装置から各個人に対応した累積紫外線照射量を取得し、許容最大紫外線照射量を決定して紫外線の照射量制御を行う。
図6は、制御部120で実行される紫外線照射処理手順のフローチャートである。この図6に示す処理は、紫外線照射装置100による通常の紫外線照射中(通常点灯中)に実行される。ここで、上記通常点灯は、例えば、不活化効果が十分に得られる程度に強い照度で紫外線を照射する方式をいう。
まずステップS1において、制御部120は、紫外線照射装置100により紫外線が照射される空間(照射空間)内に人が進入したか否かを判定する。具体的には、制御部120は、紫外線照射装置100が備える不図示の人間認識手段によって照射空間内に進入した人の存在を認識する。ここで、人間認識手段としては、人感センサを用いてもよいし、画像認識手段を用いてもよい。画像認識手段を用いる場合、例えばカメラ等により撮像された画像を解析して、照射空間内に存在する人を検知する。
なお、人間認識手段は、紫外線照射装置100とは独立して照射空間内に設けられていてもよい。
一方、制御部120は、ステップS1において照射空間内に新たに人が進入していないと判定した場合にはステップS3に移行し、照射空間から退出した人が存在するか否かを判定する。そして、制御部120は、照射空間から退出した人が存在すると判定した場合にはステップS4に移行し、照射空間から退出した人が存在しないと判定した場合にはステップS11に移行する。
次にステップS5では、制御部120は、データ要求信号を受信した紫外線センサから送信される紫外線データを受信する。つまり、制御部120は、照射空間内に存在するすべての人の累積紫外線照射量を取得する。
ここで、紫外線センサから取得される累積紫外線照射量は、紫外線センサが制御部120からのデータ要求信号を受信した時点までに累積された紫外線照射量であり、例えば照射空間内に存在する人300A、300Bが施設200に入室する前に別の空間で紫外線に曝露されていた場合、当該別の空間で暴露された紫外線照射量を含む。
例えば照射量制御においては、予め定められた一定照度で紫外線を照射し、紫外線の照射量が許容最大紫外線照射量に達した時点で紫外線照射を終了してもよい。この場合、上記一定照度は、通常点灯時の照度と同等であってもよいし、通常点灯時よりも低い照度であってもよい。また、複数の紫外線光源により同一の照射空間を照射している場合、これら複数の紫外線光源を個別にオンオフ(例えば所定数の紫外線光源を消灯)してもよい。
また、許容最大紫外線照射量を超えないような照度で、予め定められた一定の照射時間、紫外線照射を行うようにしてもよい。
そして、制御部120は、ステップS8において紫外線照射を開始してからの紫外線照射量が、ステップ7において決定された許容最大紫外線照射量に達していないと判定した場合には、紫外線照射を継続すると判定してステップS1に戻る。一方、制御部120は、ステップS8において紫外線照射を開始してからの紫外線照射量が、ステップ7において決定された許容最大紫外線照射量に達したと判定した場合には、紫外線照射を終了すると判定してステップS10に移行する。
また、ステップS11では、制御部120は、ステップS8において開始された照射量制御中であるか否かを判定する。そして、制御部120は、照射量制御中であると判定した場合にはステップS9に移行し、照射量制御中ではないと判定した場合にはステップS1に戻る。
そして、制御部120は、紫外線センサ121A、121Bから人300A、300Bの累積紫外線照射量を取得する(ステップS5)。ここで、制御部120は、例えば図4(b)に示す累積紫外線照射量410A、410Bを取得したものとする。
例えば、施設200から人300Bが退出すると(ステップS3でYes)、人300Aが携帯している紫外線センサ121Aと、人300Bが携帯している紫外線センサ121Bとに対してデータ要求信号を送信し(ステップS4)、紫外線センサ121Aから人300Aの最新の累積紫外線照射量を取得しなおす(ステップS5)。ここで取得される累積紫外線照射量は、人300Aが施設200に進入する前までの累積紫外線照射量に、施設200での紫外線照射量を累積したものである。制御部120は、取得した最新の累積紫外線照射量をもとに人300Aの許容紫外線照射量を算出し(ステップS6)、算出した人300Aの許容紫外線照射量を施設200内における許容最大紫外線照射量として決定しなおす(ステップS7)。そして、制御部120は、新た決定された許容最大紫外線照射量を超えないように紫外線照射を行う(ステップS8)。
したがって、個々人の累積紫外線照射量がそれぞれ異なる場合であっても、各人に安全で、且つ、効果的な不活化が可能となる。
特に、許容最大紫外線照射量に到達するまで紫外線を照射することにより、人に安全で、且つ、最大限の効果が得られる環境殺菌を実施することができる。
上記実施例1では、個々人が携帯する紫外線センサが、個々人の累積紫外線照射量(累積ドーズ量)を算出して記録し、この累積紫外線照射量を紫外照射装置が通信により呼び出して取得する場合について説明した。しかしながら、個々人の紫外線照射量(ドーズ量)は、紫外線照射装置と通信可能な外部のサーバが記録していてもよい。この場合、紫外線照射装置が個々人の紫外線照射量を算出し、算出した紫外線照射量をサーバに送信して、サーバ側で累積紫外線照射量を算出し、記録するようにする。
不活化システム1000Bは、特定空間内の施設200に設けられた紫外線照射装置100と、特定空間内を移動する人300A、300Bが携帯する紫外線センサ123A、123Bと、記録装置としてのサーバ130と、を備える。
そして、紫外線センサ123A、123Bは、紫外線照射装置100の制御部120からデータ要求信号に応答して、測定された紫外線照度を紫外線データ124A、124Bとして制御部120へ送信する。
サーバ130は、制御部120から受信した各人の紫外線照射量(ドーズ量)を、それぞれ個人特定情報と紐付けて記録されている累積紫外線照射量(累積ドーズ量)に累積することで累積紫外線照射量を更新し、記録する。
紫外線照射装置100の制御部120は、紫外線照射装置100の照射空間内に存在する人を特定し、特定した各人の累積紫外線照射量を上記記録装置から取得し、許容最大紫外線照射量を決定して紫外線の照射量制御を行う。
図8は、制御部120で実行される紫外線照射処理手順のフローチャートである。この図8において、上述した図6に示す紫外線照射処理と同一処理を行う部分には同一ステップ番号を付し、以下、処理の異なる部分を中心に説明する。
ステップS21では、制御部120は、照射空間に存在する人の個人を特定し、個人特定情報を取得する。具体的には、制御部120は、紫外線照射装置100が備える不図示の個人特定手段によって照射空間内に存在する人を特定する。ここで、個人特定手段としては、顔認証手段を用いてもよいし、各人が携帯する紫外線センサやスマートフォン等のID情報を用いてもよい。
なお、個人特定手段は、紫外線照射装置100が備えていてもよいし、紫外線照射装置100とは独立して照射空間内に設けられていてもよい。
ステップS22では、制御部120は、ステップS21において特定した人の累積紫外線照射量をサーバ130から取得し、ステップS6に移行する。
ステップS24では、制御部120は、紫外線照射部110による照射量制御を終了するとともに、上記の照射量記録処理を終了する。
まずステップS31において、制御部120は、照射空間内に存在するすべての人が携帯している紫外線センサにデータ要求信号を送信する。
次にステップS32では、制御部120は、データ要求信号に応答した紫外線センサから送信される紫外線データを受信する。つまり、制御部120は、照射空間内に存在するすべての人の紫外線照度を取得する。
次にステップS34では、制御部120は、ステップS33において算出した紫外線照射量をサーバ130に送信する。そして、送信した個々人の紫外線照射量を、サーバ130においてすでに記録されている対応する個々人の累積紫外線照射量に累積させ、個々人の累積紫外線照射量を更新させる。
この図9に示す照射量記録処理は、図8のステップS24において照射量記録処理を停止するまで繰り返し実行される。
上述した実施例1およびその変形例では、特定空間を移動する人が紫外線センサを携帯していることが前提である。そのため、個人が紫外線センサを身に着けていない場合(例えば、紫外線センサを自宅等に忘れてきた場合など)は、上記不活化方法を適用することができない。
実施例2では、個人が紫外線センサを携帯していなくても、人に安全に環境殺菌効果を最大化することができる不活化方法について説明する。
不活化システム1000Cは、特定空間内の施設200に設けられた紫外線照射装置100と、記録装置としてのサーバ130と、を備える。
また、紫外線照射装置100は、紫外線照射部110が備える紫外線光源から放出される紫外線の光度を測定する光度センサ(光度取得部)140と、紫外線光源から照射対象(人)までの距離を測定する距離センサ(距離取得部)150と、を備える。
この実施例2では、制御部120は、光度センサ140により測定された紫外線の光度と、距離センサ150により測定された照射対象までの距離とに基づいて、紫外線照射部110から放出された紫外線の個々人の照射面における紫外線照度を算出する。そして、制御部120は、算出した紫外線照度に紫外線照射時間を乗じて、個々人の紫外線照射量(ドーズ量)を算出する。そして、制御部120は、算出した紫外線照射量を、個人を特定するための個人特定情報と紐付けてサーバ130に送信する。
サーバ130は、制御部120から受信した各人の紫外線照射量(ドーズ量)を、それぞれ個人特定情報と紐付けて記録されている累積紫外線照射量(累積ドーズ量)に累積することで累積紫外線照射量を更新し、記録する。
紫外線照射装置100の制御部120は、紫外線照射装置100の照射空間内に存在する人を特定し、特定した各人の累積紫外線照射量を上記記録装置から取得し、許容最大紫外線照射量を決定して紫外線の照射量制御を行う。
不活化システム1000Cの制御部120において実行される紫外線照射処理手順は、図8に示す処理手順と同様である。ただし、図8のS23において開始される照射量記録処理が実施例1の変形例とは異なる。
図11は、照射量記録処理手順を示すフローチャートである。この図11において、上述した図9に示す照射量記録処理と同一処理を行う部分には同一ステップ番号を付し、以下、処理の異なる部分を中心に説明する。
ステップS42では、制御部120は、ステップS41において取得した紫外線光度と距離とに基づき、照射空間内に存在する各人の紫外線照射面における紫外線照度を算出する。
このように、個々人に照射される紫外線照度は、上述した実施例1の変形例のように各人が携帯する紫外線センサによって測定するのではなく、紫外線照射装置100が算出してもよい。この場合にも、上述した実施例1と同様に、個々人の累積紫外線照射量をサーバ130に記録させることができるので、適切に許容最大紫外線照射量を決定することができ、各人に安全で、且つ、効果的な不活化が可能となる。
照射空間が広い空間の場合は、当該照射空間の端の方に人が存在すると、紫外線照射部110と人とを結ぶ線と紫外線照射部110から床面への法線とのなす角度が大きくなり、紫外線光源から人までの距離が、紫外線光源から照射空間の中心(紫外線光源の直下)にいる人までの距離よりも大きくなる。そのため、紫外線光源から照射対象(人)までの距離を一律とすると、紫外線照度の算出誤差が大きくなってしまう。そのため、照射空間が広い空間の場合は、上述したように距離センサ150により測定された距離を用いて紫外線照度を算出することが好ましい。
これにより、個々人が所定期間における自己の紫外線被照射状態を把握することが可能となる。
この図12では、主として紫外線照射部110および制御部120に関する部分を示している。以下、紫外線照射部110および制御部120に関する部分を総称して、紫外線照射ユニット10と称する。
紫外線照射ユニット10は、導電性の金属からなる筐体11と、筐体11内部に収容された紫外線光源12と、を備える。
紫外線光源12は、例えば、中心波長222nmの紫外線を放出するKrClエキシマランプとすることができる。なお、紫外線光源12は、KrClエキシマランプに限定されるものではなく、200nm~240nmの波長範囲にある紫外線を放射する光源であればよい。
エキシマランプ12は、筐体11内において、支持部18によって支持されている。
筐体11には、光出射窓となる開口部11aが形成されている。この開口部11aには窓部材11bが設けられている。窓部材11bは、例えば石英ガラスからなる紫外線透過部材や、不要な光を遮断する光学フィルタ等を含むことができる。
なお、筐体11内には、複数本のエキシマランプ12を配置することもできる。エキシマランプ12の数は特に限定されない。
ここで、波長選択フィルタとしては、例えば、HfO2層およびSiO2層による誘電体多層膜フィルタを用いることができる。
なお、波長選択フィルタとしては、SiO2層およびAl2O3層による誘電体多層膜を有する光学フィルタを用いることもできる。
このように、光出射窓に光学フィルタを設けることで、エキシマランプ12から人に有害な光が放射されている場合であっても、当該光が筐体11の外に漏洩することをより確実に抑えることができる。
図13(a)は、エキシマランプ12の管軸方向における断面の模式図であり、図13(b)は、図13(a)のA-A断面図である。
この図13(a)および図13(b)に示すように、エキシマランプ12は、両端が気密に封止された長尺な直円管状の放電容器13を備える。放電容器13は、例えば、合成石英ガラスや溶融石英ガラスなどの紫外線を透過する光透過性を有する誘電体材料より構成されている。放電容器13の内部には放電空間が形成されており、この放電空間には、紫外線を発生するバリア放電用ガス(以下、「放電ガス」ともいう。)として希ガスとハロゲンガスとが封入されている。本実施形態では、希ガスとしてクリプトン(Kr)、ハロゲンガスとして塩素ガス(Cl2)を用いる。
なお、放電ガスとしては、クリプトン(Kr)と臭素(Br2)との混合ガスを用いることもできる。この場合、エキシマランプ(KrBrエキシマランプ)は、中心波長207nmの紫外線を放出する。
また、内部電極14の両端の各々には、内部電極用リード部材14aの一端が電気的に接続されている。内部電極用リード部材14aの他端側部分は、各々、放電容器13の外端面から外方に突出している。
このような構成により、放電空間内において、内部電極14と外部電極15とが放電容器13の管壁(誘電体材料壁)を介して対向する領域に、放電領域が形成される。
また、外部電極15の他端には、リード線16cの一端が電気的に接続されており、このリード線16cの他端は、接地されている。すなわち、外部電極15は、リード線16cを介して接地されている。なお、この図13(a)および図13(b)に示すエキシマランプ12においては、一方の内部電極用リード部材14aは給電線16bと一体のものとされている。
このエキシマランプ12Aが備える放電容器13Aは、円筒状の外側管と、外側管の内側において外側管と同軸上に配置され、当該外側管よりも内径が小さい円筒状の内側管と、を有する。外側管と内側管とは、図14(a)の左右方向の端部において封止されており、両者の間には円環状の内部空間が形成されている。そして、この内部空間内に放電ガスが封入されている。
図15(a)に示すように、第一電極14Bおよび第二電極15Bは、放電容器13Bにおける光取出し面とは反対側の側面(-X方向の面)に、放電容器13Bの管軸方向(Y方向)に互いに離間して配置されている。
そして、放電容器13Bは、これら2つの電極14B、15Bに接触しながら跨るように配置されている。具体的には、2つの電極14B、15BにはそれぞれY方向に延伸する凹溝が形成されており、放電容器13Bは、電極14B、15Bの凹溝に嵌め込まれている。
ここで、電極14B、15Bは、エキシマランプ12Bから放射される光に対して反射性を有する金属材料により構成されていてもよい。この場合、放電容器13Bから-X方向に放射された光を反射して+X方向に進行させることができる。電極14B、15Bは、例えばアルミニウム(Al)やステンレスなどから構成することができる。
KrClエキシマランプから放出される波長222nmの紫外線や、KrBrエキシマランプから放出される波長207nmの紫外線は、いずれも人や動物に安全であって、微生物の殺菌やウイルスの不活化を行うことができる光である。よって、空間内の殺菌・不活化領域に人や動物が存在していても、紫外線照射による殺菌・不活化作業を行うことができる。
図16は、紫外線光源としてLED19を用いた紫外線照射ユニット10の一例である。この図16においては、紫外線照射ユニット10は、複数のLED19を備えている。
よって、紫外線照射ユニット10に搭載される紫外線光源としてのLED19も、波長200~320nmの紫外線を放出するものが採用される。具体的には、例えば窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系LED、窒化アルミニウム(AlN)系LED等を採用することができる。AlGaN系LEDは、アルミニウム(Al)の組成を変化させることにより200~350nmの波長範囲の深紫外域(deepUV:DUV)で発光する。また、AlN系LEDは、ピーク波長210nmの紫外線を放出する。
上記したように、この波長範囲の紫外線であれば、人や動物に安全であって、微生物の殺菌やウイルスの不活化を適切に行うことが可能である。例えば、Mgの組成を調整することで、放出する紫外線の中心波長が222nmであるMgZnO系LEDとすることも可能である。
このとき、図16に示すように、冷却部材20の一部を紫外線照射ユニット10の筐体11から突出させてもよい。この場合、冷却部材20の一部に外気が当たることになり、冷却部材20の放熱が効率良く進み、結果としてLED19の熱上昇を適切に抑制することができる。
なお、上記光学フィルタとしては、より好ましくは波長200~235nm以外の波長を有するUV-C波長域の光をカットするもの、さらに好ましくは200~230nm以外の波長を有するUV-C波長域の光をカットするものであってもよい。これは光源がエキシマランプの場合でも同様である。
また、紫外線光源がエキシマランプであっても、LEDであっても、当該紫外線光源の光放射面での照度や紫外線光源から紫外線の被照射面までの距離等によっては、被照射面での人や動物に安全ではない波長の紫外線の照度が許容値以下となる場合がある。したがって、このような場合には、上記光学フィルタを設ける必要はない。
例えば、IEC 62471-2には、光生物学的安全性の評価基準が定められている。ここで、光生物学的リスクについては、生物学的傷害の度合いに応じて4段階のリスクグループに分類されている。このリスクグループは、光源の放射照度の測定により決定される。そこで、例えば、光源の放射照度を考慮して照射量制御を実施するようにしてもよい。
この場合、行動パターンが異なる複数の人が同一の照射空間に存在する場合に、不活化効果を最大化し、且つ、各人に安全に光照射を行うことができる。
この場合、行動パターンが異なる複数の人が同一の照射空間に存在する場合に、不活化効果を最大化し、且つ、各人に安全に光照射を行うことができる。
この場合、個々人が自己の光照射状態を容易に把握することができる。
Claims (27)
- 人が存在する特定空間内において微生物および/またはウイルスを不活化する波長範囲の光を放射して、当該空間内に存在する微生物および/またはウイルスを不活化する不活化方法であって、
前記光が照射される照射空間内に存在する人を検知する検知ステップと、
所定の基準時点から現時点までの期間に、前記検知された人に照射された前記光の照射量の累積値である累積照射量を取得する取得ステップと、
前記波長範囲にある前記光の照射量の許容限界値(TLV:Threshold Limit Value)と前記累積照射量とを比較して、前記照射空間内において許容される前記光の最大照射量である許容最大照射量を決定する決定ステップと、
前記光を放射する光源を制御して、前記許容最大照射量を上限として前記照射空間内に前記光を照射する照射ステップと、を含むことを特徴とする不活化方法。 - 前記光は、200nm~240nmの波長範囲にある紫外線であることを特徴とする請求項1に記載の不活化方法。
- 前記検知ステップにおいて複数の人が検知された場合、
前記取得ステップでは、前記照射空間内に存在する前記複数の人の前記累積照射量をそれぞれ取得し、
前記決定ステップでは、前記許容限界値から前記複数の人の前記累積照射量のうち最も大きい前記累積照射量を減じた量を、前記許容最大照射量として決定することを特徴とする請求項1または2に記載の不活化方法。 - 前記照射空間に対する人の出入りを検知したタイミングで、前記取得ステップにおける前記累積照射量の取得および前記決定ステップにおける前記許容最大照射量の決定を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の不活化方法。
- 前記照射ステップでは、
前記光の照射量が前記許容最大照射量を超えないように、前記光の照度を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の不活化方法。 - 前記照射ステップでは、
前記光の照射量が前記許容最大照射量を超えないように、前記光の照射時間を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の不活化方法。 - 人が存在する特定空間内において光を放射して、当該空間内に存在する微生物および/またはウイルスを不活化する不活化システムであって、
微生物および/またはウイルスを不活化する波長範囲の光を放射する光源を備える光照射ユニットと、
前記光源による前記光の照射を制御する制御部と、を備える光照射装置を前記特定空間内に少なくとも1つ備え、
前記制御部は、
前記光源からの前記光が照射される照射空間内に存在する人を検知する検知部と、
所定の基準時点から現時点までの期間に、前記検知部により検知された人に照射された前記光の照射量の累積値である累積照射量を取得する取得部と、
前記波長範囲にある前記光の照射量の許容限界値(TLV:Threshold Limit Value)と前記取得部により取得された累積照射量とを比較して、前記照射空間内において許容される前記光の最大照射量である許容最大照射量を決定する決定部と、を有し、
前記光源を制御して、前記決定部により決定された前記許容最大照射量を上限として前記照射空間内に前記光を照射することを特徴とする不活化システム。 - 前記光は、200nm~240nmの波長範囲にある紫外線であることを特徴とする請求項7に記載の不活化システム。
- 前記検知部により複数の人が検知された場合、
前記取得部は、前記照射空間内に存在する前記複数の人の前記累積照射量をそれぞれ取得し、
前記決定部は、前記許容限界値から、前記取得部により取得された前記複数の人の前記累積照射量のうち最も大きい前記累積照射量を減じた量を、前記許容最大照射量として決定することを特徴とする請求項7または8に記載の不活化システム。 - 前記検知部により前記照射空間に対する人の出入りを検知したタイミングで、前記取得部による前記累積照射量の取得および前記決定部による前記許容最大照射量の決定を行うことを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の不活化システム。
- 前記制御部は、
前記光の照射量が前記許容最大照射量を超えないように、前記光の照度を制御することを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記制御部は、
前記光の照射量が前記許容最大照射量を超えないように、前記光の照射時間を制御することを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記特定空間を移動する人が携帯し、当該人の前記基準時点から現時点までの期間の前記累積照射量を記録する記録装置をさらに備え、
前記取得部は、前記検知部により検知された人が携帯する前記記録装置から前記累積照射量を取得することを特徴とする請求項7から12のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記記録装置は、
前記特定空間を移動する人が携帯し、当該人に照射される前記光の照度を測定する光センサを有し、
前記光センサにより測定された前記光の照度と当該光の照射時間とに基づいて当該光の照射量を算出し、前記累積照射量を記録するセンサ装置であることを特徴とする請求項13に記載の不活化システム。 - 前記特定空間を移動するすべての人の前記基準時点から現時点までの期間の前記累積照射量を、個人を特定するための個人特定情報と紐付けて記録する記録装置をさらに備え、
前記検知部は、前記照射空間内に存在する人を特定して前記個人特定情報を取得し、
前記取得部は、前記記録装置から、前記検知部により特定された人の前記個人特定情報に紐付けられた前記累積照射量を取得することを特徴とする請求項7から12のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記特定空間を移動する人が携帯し、当該人に照射される前記光の照度を測定する光センサをさらに備え、
前記制御部は、
前記検知部により特定された人が携帯する前記光センサから前記光の照度を取得し、取得された前記光の照度と当該光の照射時間とに基づいて当該光の照射量を算出し、前記検知部により特定された人の前記個人特定情報と紐付けて前記記録装置に送信する送信部を備え、
前記記録装置は、前記送信部により送信された前記光の照射量を、前記個人特定情報と紐付けて記録されている前記累積照射量に累積して記録することを特徴とする請求項15に記載の不活化システム。 - 前記光照射装置は、
前記光源から前記光の照射対象までの距離を取得する距離取得部と、
前記光源から放射される前記光の光度を取得する光度取得部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記距離取得部により取得された、前記光源から前記検知部により特定された人までの距離と、前記光度取得部により取得された光度とに基づいて、前記検知部により特定された人に照射される前記光の照度を算出し、算出された前記光の照度と当該光の照射時間とに基づいて当該光の照射量を算出し、前記検知部により特定された人の前記個人特定情報と紐付けて前記記録装置に送信する送信部を備え、
前記記録装置は、前記送信部により送信された前記光の照射量を、前記個人特定情報と紐付けて記録されている前記累積照射量に累積して記録することを特徴とする請求項15に記載の不活化システム。 - 前記距離取得部は、床面から前記照射対象までの高さを基準高さとして、前記床面から前記光源までの高さから前記基準高さを差し引いた値を、前記光源から前記照射対象までの距離として取得することを特徴とする請求項17に記載の不活化システム。
- 前記特定空間内に前記光照射装置を複数備え、
前記記録装置に記録された前記累積照射量は、複数の前記光照射装置がそれぞれ備える前記制御部の共有データとして使用されることを特徴とする請求項15から18のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記記録装置は、記録された前記累積照射量を、前記基準時点から一定期間ごとにリセットすることを特徴とする請求項13から19のいずれか1項に記載の不活化システム。
- 前記特定空間内を移動する人に対して、当該人の前記累積照射量が前記許容限界値に達するまでの時間を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項7から20のいずれか1項に記載の不活化システム。
- 前記光照射ユニットは、前記光源を内部に収容し、前記光源から発せられる光の少なくとも一部を出射する光出射窓を有する筐体を備え、
前記光出射窓には、波長237nmよりも長波長側のUV-C波の透過を阻止する光学フィルタが設けられていることを特徴とする請求項7から21のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記光源は、エキシマランプおよびLEDのいずれか一方であることを特徴とする請求項7から22のいずれか1項に記載の不活化システム。
- 前記光源は、中心波長222nmの紫外線を放射することを特徴とする請求項7から23のいずれか1項に記載の不活化システム。
- 前記光源はLEDであって、
前記LEDは、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系LED、窒化アルミニウム(AlN)系LEDおよび酸化マグネシウム亜鉛(MgZnO)系LEDのいずれかであることを特徴とする請求項7から24のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記光源はLEDであって、
前記光照射ユニットは、前記LEDを冷却する冷却部材を有することを特徴とする請求項7から25のいずれか1項に記載の不活化システム。 - 前記光源はエキシマランプであって、
前記光照射ユニットは、前記エキシマランプを収容し、導電性の金属からなる筐体を有することを特徴とする請求項7から24のいずれか1項に記載の不活化システム。
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