JP2022083826A - 菌又はウイルスの不活化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】菌等の不活化効果を担保しながらも、装置の温度上昇を抑制した不活化装置を提供する。【解決手段】菌又はウイルスの不活化装置は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線を出射する光源と、光源の点灯制御を行う制御部と、紫外線の照射領域の一部であるか又は前記照射領域に隣接する領域である検知対象領域内に人間が存在するか否かを検知する検知部とを備える。制御部は、検知部における検知結果に応じて前記光源に対する制御内容の切り替えが可能に構成されており、検知部が人間の不存在を検知すると、制御内容を、相対的に高い発光強度で前記光源を点灯する第一制御と、第一制御の実行時よりも相対的に低い発光強度で前記光源を点灯するか又は消灯する第二制御とを繰り返す第一動作制御モードに設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、菌又はウイルスの不活化装置に関する。

空間中又は物体表面に存在する菌（細菌や真菌等）やウイルスは、人や人以外の動物に対して感染症を引き起こすことがあり、感染症の拡大によって生活が脅かされることが懸念される。特に、医療施設、学校、役所等、頻繁に人が集まる施設や、自動車、電車、バス、飛行機、船等の乗物においては、感染症が蔓延しやすいことから、菌やウイルスを不活化させる有効な手段が必要とされている。

従来、菌やウイルス（以下、「菌等」と総称することがある。）の不活化を行う方法として、紫外線を照射する方法が知られている。ＤＮＡは波長２６０ｎｍ付近に最も高い吸収特性を示す。そして、低圧水銀ランプは、波長２５４ｎｍ付近に高い発光スペクトルを示す。このため、低圧水銀ランプを用いて殺菌を行う技術が広く利用されている。

しかし、このような波長帯の紫外線を人体に照射すると、人体に影響を及ぼすリスクがあることが知られている。皮膚は、表面に近い部分から表皮、真皮、その深部の皮下組織の３つの部分に分けられ、表皮は、更に表面に近い部分から順に、角質層、顆粒層、有棘層、基底層の４層に分けられる。波長２５４ｎｍの紫外線が人体に照射されると、角質層を透過して、顆粒層や有棘層、場合によっては基底層に達し、これらの層内に存在する細胞のＤＮＡに吸収される。この結果、皮膚がんのリスクが発生する。よって、このような波長帯の紫外線は、人が存在し得る場所で積極的に利用することは難しい。

そこで、下記特許文献１には、除染対象空間としてのトイレ内に人が存在しないことを検知した後に、紫外線（ＵＶＣ光）を照射させる内容が開示されている。

また、特許文献２には、エレベータに人感センサ、ドアセンサを設置し、上記センサがエレベータ内に人間が不在で、ドアが閉まった状態を検知した際、エレベータ内に殺菌用の紫外線を照射するシステムが開示されている。ここで、用いられる紫外線の波長は、約２４０ｎｍと約２８０ｎｍとの間とされている。

特表２０１７－５２８２５８号公報 米国特許出願公開第２０１０／０１８７４４３号

特許文献１には、ＵＶＣ光としか記載されておらず、その波長の詳細は不明である。ただし、上述したように、従来、菌等の不活化に最も一般的に利用されている波長帯は２５４ｎｍ近傍の波長であること、ＵＶＣ光としか記載せずに波長について特段の記載をしていないこと、及び、人の不存在を確認した後に紫外線の照射を行う制御が行われていること等に鑑みると、特許文献１で用いられている紫外線の波長は２５４ｎｍ近傍であると考えるのが自然である。特許文献２においても同様に理解される。

本願出願日の時点では、人体に対して１日（８時間）あたりの紫外線照射量に関して、ＡＣＧＩＨ（American Conference of Governmental Industrial Hygienists：米国産業衛生専門家会議）やＪＩＳＺ ８８１２（有害紫外放射の測定方法）等によって、波長ごとの許容限界値（ＴＬＶ：Threshold Limit Value）が定められている。つまり、人間が存在する環境下で紫外線が利用される場合には、所定の時間内に照射される紫外線の積算照射量がＴＬＶの基準値以内となるように、紫外線の照度や照射時間を決定することが推奨されている。

一方で、紫外線が照射される領域（照射領域）内に人間が存在しない時間帯であれば、紫外線の照度を高めたり照射時間を長くしても、ＴＬＶの基準値を考慮する必要がない。そして、紫外線の積算照射量を高めるほど、その空間内における菌等の不活化効果が高められる。

つまり、特許文献１の技術においても、菌等の不活化効果を高めるべく、人間の不存在を確認した後に、高い照度で紫外線を連続的に照射して積算照射量を高める方法が考えられる。

しかしながら、高い照度で長時間にわたって連続的に紫外線を照射すると、光源に対して電力を供給するためのインバータを含む電源回路が発熱してしまい、大型の冷却系統が必要になる場合がある。このような冷却系統が必要になると、不活化装置自体が大型化し、取り付け箇所に制限を受けるおそれがあり、好ましくない。更に、一日あたりの積算照射量があまりに高くなると、光源が早期に寿命に達してしまい、使用可能期間が短くなるおそれがある。

更に、菌等の中には、例えば波長２５４ｎｍの紫外光が照射されることで不活化された後、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域の光が照射されると、ＤＮＡの損傷を修復させる作用を起こすものがある。これは、菌が保有する光回復酵素（例えば、ＦＡＤ（フラビンアデニンジヌクレオチド））の働きによるものであり、この現象を以下では「菌の光回復」と呼ぶ。３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲には、太陽光や白色照明の可視光も含まれており、明るい環境において菌の光回復が進むことが知られている。このような事情の存在により、自然光や室内光を含む照明環境下で紫外光を照射することで菌等の不活化を行った場合には、この不活化された状態を維持することが困難となりやすい。

特に、人間が出入りする可能性のある空間に対して不活化処理を行う場合には、人間が存在している時間帯には紫外線の照射が停止されるため、この時間内に可視光が照射されることで菌が回復するおそれがある。かかる観点から、従来の方法で高い不活化効果を実現するためには、人間が存在しない時間帯に高い照度で紫外線を連続的に照射し続ける必要がある。この結果、上記のように、電源回路を冷却するための大型の冷却装置が必要となる。

本発明は、上記の課題に鑑み、菌等の不活化効果を担保しながらも、装置の温度上昇を抑制した、不活化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置は、
１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線を出射する光源と、
前記光源の点灯制御を行う制御部と、
前記紫外線の照射領域の一部であるか又は前記照射領域に隣接する領域である検知対象領域内に人間が存在するか否かを検知する検知部とを備え、
前記制御部は、前記検知部における検知結果に応じて前記光源に対する制御内容の切り替えが可能に構成されており、
前記制御部は、前記検知部が人間の不存在を検知すると、前記制御内容を、相対的に高い発光強度で前記光源を点灯する第一制御と、前記第一制御の実行時よりも相対的に低い発光強度で前記光源を点灯するか又は消灯する第二制御とを繰り返す、第一動作制御モードに設定することを特徴とする。

本明細書において、「不活化」とは、菌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包括する概念を指し、「菌」とは、細菌や真菌（カビ）等の微生物を指す。以下において、「菌又はウイルス」を「菌等」と総称することがある。

本発明に係る不活化装置が備える光源は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線を発する構成である。このような紫外線によれば、不活化の対象領域に対して照射された後に可視光が照射されても「菌の光回復」が行われにくく、言い換えれば「菌の光回復」の阻害効果を奏する。この理由としてはいくつか推考できるが、その一つとして、この波長帯の紫外線が光回復酵素に対して作用し、光回復機能が阻害されるためと考えられる。このため、不活化処理時において、人体への影響に鑑みて仮に人間の存在が検知されている時間帯に紫外線の照射を停止する制御が行われる等により、紫外線の照射が断続的に行われたとしても、照度が低い時間帯又は照射されていない時間帯に菌の増殖が進みにくい。

このため、従来の紫外線を用いた不活化装置と比較して、同一時間内における紫外線の積算照射量を低くしても、高い不活化効果を奏することができる。

なお、光回復機能を阻害する効果をより高める観点からは、光源から出射される紫外線が光出力を示す波長域は、２００ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内であるのがより好ましく、２１５ｎｍ～２３０ｎｍの範囲内であるのが特に好ましい。

上記のように、本発明に係る不活化装置は、人間の不存在が検知されている時間帯において、相対的に高い発光強度で光源を点灯する第一制御と、前記第一制御の実行時よりも相対的に低い発光強度で光源を点灯するか又は消灯する第二制御とを繰り返す、第一動作制御モードに設定される。この結果、第二制御の実行時には、インバータ等の電源回路に流れる電流量が抑制されるため、電源回路の発熱量を抑制できる。これにより、大型の冷却系統を設けることなく、高い不活化効果を実現できる。

一方で、不活化装置が設置される場所によっては、人間の出入りが頻繁に行われる可能性が考えられる。このため、仮に、人間の不存在が検知されている時間帯において、単に極めて低い照度で紫外線を照射し続ける制御が行われる場合、人間の不存在時間が短いと、単位時間内における紫外線の積算照射量が十分確保できず、高い不活化効果が得られないおそれがある。

これに対し、上記の構成のように、相対的に高い発光強度で光源を点灯する第一制御と、相対的に低い発光強度で光源を点灯するか又は消灯する第二制御とが繰り返されることで、第一制御の実行時には短い時間内に高い積算照射量を確保しつつ、第二制御の実行によって電源回路の発熱量を抑制することが可能となる。

なお、第二制御において光源を消灯する制御が行われた場合であっても、上述したように、第一制御の実行時には１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線が照射されるため、第二制御の実行時に「菌の光回復」が生じにくい。このため、高い不活化効果が確保できる。

ところで、前記不活化装置が備える光源から出射される、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線は、波長２４０ｎｍ以上の紫外線と比べて人体への影響度が抑制されることが知られている。一方で、上述したように、人間が存在する環境下で紫外線が利用される場合には、紫外線の積算照射量がＴＬＶの基準値以内となるように、紫外線の照度や照射時間を決定することが推奨されている。このため、前記検知部が人間の存在を検知している時間帯においても、前記ＴＬＶの基準値を満たすように照度が低く設定された状態で、前記光源から紫外線が照射されるように制御されていても構わない。

前記制御部は、前記検知部が人間の存在を検知すると、前記制御内容を、前記光源を消灯する第二動作制御モードに設定し、前記検知部が人間の不存在を検知すると、前記制御内容を、前記第二動作制御モードから前記第一動作制御モードに移行するものとしても構わない。

上記構成によれば、検知対象領域内に人間が存在する時間帯には前記光源からの紫外線の照射が停止されるため、人体への影響が最大限抑制されると共に、利用者への心理的な不安を払拭できる。一方、検知対象領域内に人間が不存在である時間帯に前記光源から照射される紫外線は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示すため、人間が存在する時間帯にこの紫外線の照射が停止されていても、同時間帯に菌の光回復が生じることが抑制できている。これにより、高い不活化効果が奏される。

前記第一動作制御モードは、第一所定時間にわたって前記光源を点灯する前記第一制御の実行後、前記第一所定時間以上の長さの第二所定時間にわたって前記光源を消灯する前記第二制御を実行する動作を繰り返すモードであり、
前記制御部は、前記第一動作制御モードの実行中に前記検知部が人間の存在を検知すると、直ちに、前記制御内容を前記第一動作制御モードから前記第二動作制御モードに移行し、
前記制御部は、前記第二動作制御モードの実行中に前記検知部が人間の不存在を検知すると、前記第一動作制御モードから前記第二動作制御モードに移行された時刻からの経過時間に応じて設定される移行待機期間の経過後に、前記第二動作制御モードから前記第一動作制御モードに移行して前記第一制御を実行するものとしても構わない。

なお、ここでいう「直ちに」とは、例えば３秒以内の時間経過後を意味し、より好ましくは１秒以内の時間経過後を意味し、特に好ましくは５００μ秒以内の時間経過後を意味する。

検知部が人間の不存在を検知するタイミングは、人間の移動に伴って決定されるため、装置側で制御することはできない。つまり、人間が検知対象領域内に極めて短い時間内だけ留まる場合も想定される。

このような事態が生じると、検知部が人間の存在を検知して紫外線の照射が停止された後、極めて短い時間の経過後に検知部が人間の不存在を検知することになる。このとき、仮に検知部が人間の不存在を検知した後に直ちに第一動作制御モードが実行されて高い発光強度で光源が点灯されると、この点灯開始直前における光源の消灯時間が極めて短くなる。このような動作が複数回実行されてしまうと、電源回路の発熱が高まるおそれがある。

これに対し、上記の構成によれば、検知部が人間の不存在を検知した際、直前に人間の存在を検知した時刻からの経過時間に応じて、第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行するまでの移行待機期間が設定される。言い換えれば、人間の不存在を検知しても、直前に人間の存在を検知してからの経過時間が短い場合には、しばらく消灯状態が継続された後、光源が点灯される。これにより、人間の検知対象領域内への出入りという、不活化装置側で制御できない外的因子の影響によらず、電源回路の発熱を抑制することができる。

なお、上記の構成によれば、前記第一動作制御モードの実行時、すなわち人間が不存在である時間帯において、光源が点灯されている時間（第一所定時間）は、光源が消灯されている時間（第二消灯時間）よりも短く設定される。つまり、第一動作制御モードの実行中は、光源がひとたび点灯してから次に点灯するまでに要する時間に対する、光源の連続点灯時間の割合（ＯＮデューティ比）が５０％以下に設定されている。これにより、第一動作制御モードの実行中においても、電源回路の発熱が抑制される。

前記移行待機期間は、直前に前記光源が消灯してから前記第一動作制御モードに移行する迄の連続消灯時間が、直前に前記光源が点灯していた連続点灯時間以上の長さとなるように設定されるものとしても構わない。

かかる構成によれば、検知対象領域内に人間の出入りが頻繁に行われた場合であっても、前記ＯＮデューティ比が５０％以下となるように設定されるため、電源回路の発熱を抑制する効果が高められる。

前記紫外線は、２００ｎｍ～２３０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するものとしても構わない。

より詳細には、前記光源が、Ｋｒ及びＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプや、Ｋｒ及びＢｒを含む発光ガスが封入されたエキシマランプで構成することができる。前者の場合は、紫外線のピーク波長が２２２ｎｍ近傍を示し、後者の場合は、紫外線のピーク波長が２０７ｎｍ近傍を示す。また、別の例として、前記光源は、ＬＥＤやＬＤといった固体光源で構成されても構わない。

本発明によれば、菌等の不活化効果を担保しながらも、不活化装置の温度上昇を抑制することが可能となる。

本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置が利用される場面の一例を模式的に示す図面である。 不活化装置の構成を模式的に示す図面である。 不活化装置の構成を説明するための機能ブロック図である。 光源の外観の一例を模式的に示す斜視図である。 光源のランプハウスを分解した模式的な斜視図である。 エキシマランプと電極との位置関係を模式的に示す平面図である。 光源から出射される紫外線のスペクトルの一例を示す図面である。 制御部による光源に対する制御内容の一例を模式的に示すタイミングチャートである。 制御部による光源に対する制御内容の一例を模式的に示す別のタイミングチャートである。 波長２５４ｎｍの紫外線を黄色ブドウ球菌に対して連続的に照射した場合と間欠的に照射した場合の、菌に対する不活化効果を対比したグラフである。 波長２２２ｎｍの紫外線を黄色ブドウ球菌に対して連続的に照射した場合と間欠的に照射した場合の、菌に対する不活化効果を対比したグラフである。 移行待機期間が設けられていない場合における、制御部による光源に対する制御内容の一例を模式的に示すタイミングチャートである。 移行待機期間が設けられた場合における、制御部による光源に対する制御内容の一例を模式的に示すタイミングチャートである。 移行待機期間が設けられていない場合における、制御部による光源に対する制御内容の一例を模式的に示す別のタイミングチャートである。 移行待機期間が設けられた場合における、制御部による光源に対する制御内容の一例を模式的に示すタイミングチャートである。 本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置が利用される場面の別の一例を模式的に示す図面である。 本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置が利用される場面の更に別の一例を模式的に示す図面である。 本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置が利用される場面の更に別の一例を模式的に示す図面である。

本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、以下では、「菌又はウイルスの不活化装置」を単に「不活化装置」と略記することがある。

図１は、本発明に係る菌又はウイルスの不活化装置が利用される場面の一例を模式的に示す図面である。図１に示す例では、会議室などの部屋５０に、不活化装置１が設置されている状況が図示されている。この不活化装置１は、部屋５０内に設置された机５１、椅子５２、壁紙５３、及び部屋５０の空間内に対して、菌等の不活化を行う目的で設置されている。

不活化装置１は、後述する紫外線Ｌ１を発する構成であり、この紫外線Ｌ１が照射されることで、不活化の対象となる物品や空間に対して不活化処理が行われる。

図２は、不活化装置１の構成を模式的に示す図面である。図３は、不活化装置１の構成を説明するための機能ブロック図である。

不活化装置１は、紫外線Ｌ１を出射する光源２と、検知対象領域４０内に人間が存在するか否かを検知するための検知部２０と、光源２の点灯制御を行う制御部９を備える。ここでいう、検知対象領域４０とは、検知部２０において人間が存在するか否かの検知が行われる領域であって、且つ、少なくとも一部分に対して紫外線Ｌ１が照射され得る領域である。ただし、この検知対象領域４０は、紫外線Ｌ１が照射される領域に対して完全に一致していなくても構わない。言い換えれば、検知対象領域４０は、紫外線Ｌ１の照射領域の一部であるか、又は前記照射領域に隣接する領域である。

なお、不活化装置１は、光源２に対して電力を供給するための電源回路（不図示）を搭載している。

本実施形態では、検知部２０は、赤外線Ｌ２を用いた人感センサで構成される。制御部９は、検知部２０において、検知対象領域４０内に人間が存在するか否かの検知が行われると、この検知結果に応じて、光源２に対する制御内容の切り替えが可能に構成されている。光源２に対するこの制御内容については後述される。

図４は、光源２の外観の一例を模式的に示す斜視図である。図５は、図４から、光源２のランプハウス１２の本体ケーシング部１２ａと蓋部１２ｂとを分解した斜視図である。

以下の図４～図６では、紫外線Ｌ１の取り出し方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する平面をＹＺ平面とした、Ｘ-Ｙ-Ｚ座標系を参照して説明される。より詳細には、図５及び図６を参照して後述されるように、ランプハウス１２内に配置されたエキシマランプ３の管軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。

図４及び図５に示すように、光源２は、一方の面に光取り出し面１０が形成されたランプハウス１２を備える。ランプハウス１２は、本体ケーシング部１２ａと蓋部１２ｂとを備え、本体ケーシング部１２ａ内には、エキシマランプ３と、電極（５，６）とが収容されている。図５では、一例として、ランプハウス１２内に４本のエキシマランプ３が収容されている場合が図示されている。電極（５，６）は、給電線１８と電気的に接続されており、各エキシマランプ３に対して給電するための電極を構成する。図６は、エキシマランプ３と、電極（５，６）との位置関係を模式的に示す平面図である。

図４～図６に示すように、この実施形態における光源２は、それぞれのエキシマランプ３の発光管の外表面に接触するように、２つの電極（５，６）が配置されている。電極（５，６）は、Ｙ方向に離間した位置に配置されている。電極（５，６）は、導電性の材料からなり、好ましくは、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１に対する反射性を示す材料からなる。一例として、電極（５，６）は、共に、Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなどで構成される。電極（５，６）は、いずれも各エキシマランプ３の発光管の外表面に接触しつつ、Ｚ方向に関して各エキシマランプ３に跨るように配置されている。

エキシマランプ３はＹ方向を管軸方向とした発光管を有し、Ｙ方向に離間した位置において、エキシマランプ３の発光管の外表面が各電極（５，６）に対して接触している。エキシマランプ３の発光管には、発光ガス３Ｇが封入されている。制御部９（図３参照）からの制御に基づいて、各電極（５，６）の間に、電源回路（不図示）及び給電線１８（図４参照）を通じて例えば数ｋＨｚ～５ＭＨｚ程度の高周波の交流電圧が印加されると、エキシマランプ３の発光管を介して発光ガス３Ｇに対して前記電圧が印加される。このとき、発光ガス３Ｇが封入されている放電空間内で放電プラズマが生じ、発光ガス３Ｇの原子が励起されてエキシマ状態となり、この原子が基底状態に移行する際にエキシマ発光を生じる。

発光ガス３Ｇは、エキシマ発光時に、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線Ｌ１を出射する材料からなる。一例として、発光ガス３Ｇとしては、ＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、ＡｒＦが含まれる。

例えば、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合には、エキシマランプ３から主ピーク波長が２２２ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＢｒが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が２０７ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＡｒＦが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が１９３ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。なお、エキシマランプ３の発光管の管壁に蛍光体が塗布されることで、エキシマ光の波長に対して長波長の紫外線Ｌ１を発する構成としてもよい。図７は、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれるエキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のスペクトルの一例を示す図面である。

図８Ａは、制御部９による光源２に対する制御内容の一例を模式的に示すタイミングチャートである。より詳細には、図８Ａでは、制御部９による制御結果に応じて、光源２から出射される紫外線Ｌ１の光出力（発光強度）の変化が模式的に示されている。なお、この図示の方法は、後述する図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいても共通である。

本実施形態において、制御部９は、検知部２０によって検知対象領域４０内に人間の不存在が検知されているときは、光源２に対して通電を行う時間（ＯＮ時間）と、通電を行わない時間（ＯＦＦ時間）とが交互に生じるように、光源２を制御する。言い換えれば、制御部９は、検知対象領域４０内に人間の不存在が検知されている時間帯において、光源２に対して、点灯動作と消灯動作とを繰り返す動作制御モード（「第一動作制御モード」に対応する。）の実行が可能な構成である。この場合、点灯動作が「第一制御」に対応し、消灯動作が「第二制御」に対応する。この用語を用いて説明すると、第一動作制御モードとは、ある時間にわたって第一制御が実行された後、ある時間にわたって第二制御が実行されるという動作が繰り返される制御モードである。

なお、本実施形態の不活化装置１は、検知部２０によって検知対象領域４０内に人間の存在が検知されているときは、制御部９が光源２を消灯する制御を行う。この動作制御モードは、「第二動作制御モード」に対応する。そして、再び検知部２０が検知対象領域４０内に人間の不存在を検知すると、制御部９によって行われる動作制御モードが、第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行される。

一例として、時刻Ｔａにおいて検知部２０によって人間の不存在が検知されると、その後、時間Ｔｎ１（「第一所定時間」に対応する。）にわたって光源２に対して通電が行われることで、この時間にわたって光源２から紫外線Ｌ１が照射される。その後、時間Ｔｆ１（「第二所定時間」に対応する。）にわたって光源２に対する通電が停止され、紫外線Ｌ１の照射が停止される。図８Ａの例では、時間Ｔｎ１と時間Ｔｆ１とが同一の時間で設定されており、いずれも５分間である。この場合、光源２がひとたび点灯してから次に点灯するまでに要する時間に対する、光源２の連続点灯時間の割合（ＯＮデューティ比）は５０％である。時間Ｔｎ１や時間Ｔｆ１は適宜調整が可能であり、例えば１０秒間～１０分間の範囲内で設定される。

なお、図８Ａでは、光源２からの光出力の変化、すなわち紫外線Ｌ１の照射／非照射が、極めて直線的に図示されているが、これは説明の都合上あくまで模式的に描かれたものである。時間軸を細かく分析すると、光出力が滑らかに減少／上昇しているものとしても構わない。制御部９からの制御信号が変化したことに対する、光源２からの光出力が変動する速度（応答性）は、光源２の構成に依存する。図８Ａは、制御部９からの制御信号に基づいて、光源２がＯＮ／ＯＦＦ制御されることが模式的に示されているに過ぎず、光源２が極めて高い応答性を有していることを示唆するものではない。言い換えれば、本発明において、制御部９からの制御信号に基づく光源２からの光出力の変動速度は限定されない。この点は、後述する図８Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいても共通である。

図８Ｂは、制御部９による光源２に対する制御内容の一例を模式的に示す別のタイミングチャートである。図８Ｂに示すように、点灯時間Ｔｎ１が消灯時間Ｔｆ１よりも短くなるように設定されていても構わない。例えば、時間Ｔｎ１が１５秒間であり、時間Ｔｆ１が１分間である。この場合、光源２がひとたび点灯してから次に点灯するまでに要する時間に対する、光源２の連続点灯時間の割合（ＯＮデューティ比）は２０％である。このように、本実施形態では、検知対象領域４０内に人間が存在しない時間帯において、ＯＮデューティ比が５０％以下となる範囲内で、制御部９によって光源２に対するＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。

このように、人間の不存在が検知されている時間帯においても、光源２に対するＯＮ／ＯＦＦ制御が行われることで、光源２に対する通電量が抑制される。この結果、光源２に対する電源供給のための電源回路の発熱量が抑制され、不活化装置１が大型の冷却装置を設ける必要がなくなる。

また、不活化装置１が備える光源２は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線Ｌ１を発する構成である。この波長帯の紫外線Ｌ１の場合、一般的に殺菌等で広く用いられている低圧水銀ランプなどの波長２５４ｎｍの紫外線と比較して、連続的に紫外線を照射しなくても高い不活化効果が実現できる。つまり、図８Ａや図８Ｂのタイミングチャートに示されるように、人間の不存在が検知されている時間帯において光源２からの紫外線Ｌ１が照射されない時間帯（時間Ｔｆ１）が存在していても、高い不活化効果を実現できる。この点につき、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。

図９Ａ及び図９Ｂは、紫外線を連続的に照射した場合と間欠的に照射した場合とで、照射される紫外線の波長によって菌等に対する不活化効果に差が生じることを説明するためのグラフである。いずれのグラフも、以下の実験の結果である。

φ３５ｍｍのシャーレに、濃度１０⁶ＣＦＵ／ｍＬ程度の黄色ブドウ球菌を１ｍＬ入れ、シャーレの上方から、低圧水銀ランプからの紫外線（比較例）と、ＫｒＣｌエキシマランプからの紫外線（実施例）とを照射した。なお、ＣＦＵはコロニー形成単位（Colony forming unit）を意味する。その後、照射後のシャーレ内の溶液を、生理食塩水で所定の倍率に希釈し、希釈後の溶液０．１ｍＬを標準寒天培地に播種した。そして、温度３７℃、湿度７０％の培養環境下で４８時間培養し、コロニー数をカウントした。

なお、比較例と実施例の双方において、紫外線を連続的に照射した場合と、紫外線を間欠的に照射した場合の双方の実験が行われた。なお、間欠的な紫外線照射は、５０秒間照射した後、５９分１０秒間照射しないという制御が繰り返されることで行われた。また、この実験は、暗幕等が設置されていない、通常の室内で行われた。

図９Ａ及び図９Ｂは、上記実験結果をグラフ化したものであり、横軸が紫外線の照射量、縦軸が黄色ブドウ球菌の生存率に対応する。なお、縦軸は、紫外線の照射前の時点における黄色ブドウ球菌のコロニー数を基準としたときの、照射後の黄色ブドウ球菌のコロニー数の比率のＬｏｇ値に対応する。

図９Ａによれば、波長２５４ｎｍの紫外線によれば、連続的に照射した場合と比べて、間欠的に照射すると、黄色ブドウ球菌の生存率が明らかに高くなっていることが分かる。これに対し、波長２２２ｎｍの紫外線によれば、間欠的な照射であっても、黄色ブドウ球菌の生存率は、連続的な照射とほぼ同等の結果を示すことが分かる。特に、今回の実験では、５０秒間照射した後、５９分１０秒間照射しないという照射モードであり、６０分間という単位時間内における照射時間はたったの１．３％の時間であるにもかかわらず、ほぼ連続的な紫外線の照射と同等の不活化効果が得られたことが分かる。

これは、波長２５４ｎｍの紫外線が照射されて菌が不活化された後、紫外線が照射されていない時間内に、照明光や自然光が照射されたことで、菌が保有する光回復酵素によってＤＮＡの損傷が修復されたことによるものと推察される。一方で、波長２２２ｎｍの紫外線によれば、この光回復酵素に対しても作用したことで、紫外線が照射されていない時間内であっても光回復機能が阻害されたままの状態が実現されたものと推察される。このような機能は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線Ｌ１であれば実現され、特に２００ｎｍ～２３５ｎｍの波長であればその作用は高く、更に、２１５ｎｍ～２３０ｎｍの波長であればその作用は顕著に現れる。

本実施形態の不活化装置１は、検知部２０において検知対象領域４０内に人間が不存在であることが検知されている時間帯において、光源２を間欠的に点灯させる制御を行っている。このため、紫外線Ｌ１が照射されない時間帯（時間Ｔｆ１）が存在するが、紫外線Ｌ１が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示すことから、この紫外線Ｌ１が照射されていない時間帯内において菌の光回復が生じることが抑制されている。この結果、菌等に対する高い不活化効果が奏される。

この点は、人間が存在している時間帯において光源２が消灯されていることにも同様に当てはまる。すなわち、人間が存在している時間帯において紫外線Ｌ１の照射が停止されている場合であっても、それよりも以前の人間が存在している時間帯において、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線Ｌ１が照射されているため、やはり菌の光回復の機能は抑制される。

そして、人間が不存在であることが検知されている時間帯において、高い照度で紫外線Ｌ１を連続的に照射する必要がないため、光源２に対する電源回路の発熱量が抑制される。つまり、不活化装置１によれば、菌等の不活化効果を担保しながらも、電源回路の温度上昇を抑制することが可能となる。

ところで、検知対象領域４０内に人間が存在する状態から存在していない状態への変化や、逆に、人間が存在していない状態から存在するようになる状態への変化の頻度は、不活化装置１の設置場所や利用態様等に依存する。また、図１に示すような、会議室等の部屋５０に不活化装置１が設置されている場合であっても、会議終了後に参加者の全員が部屋５０から退出した後に、参加者の一人が部屋５０に忘れ物を取りに戻り、忘れ物を手にした後すぐに再び部屋５０から退出するという状況も起こり得る。

図１０Ａは、時刻Ｔｂ以前の時間帯で、検知部２０が検知対象領域４０内に人間が不存在であることを検知して、制御部９が光源２に対して点灯動作と消灯動作とを繰り返す動作制御モード（第一動作制御モード）を実行している場合のタイミングチャートである。この制御中、時刻Ｔｂより前の時刻Ｔ１において光源２が点灯状態から消灯状態に遷移した後、ほどなくして時刻Ｔｂで検知部２０が検知対象領域４０内に人間の存在を検知したとする。

上述したように、制御部９は、検知部２０が人間の存在を検知すると、第一動作制御モードから第二動作制御モードに移行する。時刻Ｔｂでは、第一動作制御モードの実行中においても光源２に対する消灯制御が行われている時間帯であるため、引き続き光源２は消灯状態が継続する。

ここで、時刻Ｔｂから短時間経過後の時刻Ｔｃにおいて、検知部２０が人間の不存在を検知したとする。この状況は、一例として、上述したように、時刻Ｔｂに忘れ物を取りに来た人間が部屋５０内に入った後、この人間が時刻Ｔｃに部屋５０を退出するような場合が想定される。

上記の状況において、検知部２０が時刻Ｔｃにおいて人間の不存在を検知したことをもって、制御部９の動作制御モードが直ちに第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行し、光源２に対する点灯制御が行われた場合について検討する。この場合、図１０Ａに示すように、時刻Ｔｃとほぼ同時刻又は極めて短い時間の経過後である時刻Ｔ２において、光源２に対して点灯制御が行われる。すると、この時刻Ｔ２の直前における連続消灯時間はＴｆａとなり、この時間は、通常の第一動作制御モードの実行時に設定されている連続消灯時間（Ｔｆ１）よりも大幅に短くなるおそれがある。この結果、光源２のＯＮデューティ比が一時的に高まってしまう。

人間が検知対象領域４０内に出入りする頻度は、不活化装置１側で制御することはできない。よって、図１０Ａに示したような点灯制御の頻度が高まることも生じ得るところ、この場合には光源２のＯＮデューティ比が高まってしまい、電源回路の発熱量が高まるおそれがある。

かかる観点から、図１０Ｂに示すように、検知部２０が時刻Ｔｃにおいて人間の不存在を検知した後、移行待機期間Ｔｆｗの経過を待って、制御部９の動作制御モードを第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行させるものとするのが好適である。この構成によれば、直前に人間の存在が検知された時刻Ｔｂから、再び人間の不存在が検知された時刻Ｔｃまでの時間が短時間である場合であっても、連続消灯時間を長く設定できるため、ＯＮデューティ比の上昇が抑制できる。

なお、この移行待機時間Ｔｆｗの値は、直前に光源２が消灯動作が行われてから、第一動作制御モードにおいて予め設定された時間Ｔｆ１又はこの時間Ｔｆ１以上の時間が経過した時刻Ｔｄから逆算して設定されるものとしても構わない。

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明した状況は、第一動作制御モードの実行中において光源２が消灯されている時間内に、検知対象領域４０内に人間の存在／不存在の状況が変化する場合に対応する。一方で、同様の現象は、第一動作制御モードの実行中において、光源２が点灯されている時間内に、検知対象領域４０内に人間の存在／不存在の状況が変化する場合についても起こり得る。

図１１Ａは、図１０Ａと同様に、時刻Ｔｂ以前の時間帯で、検知部２０が検知対象領域４０内に人間が不存在であることを検知して、制御部９が光源２に対して点灯動作と消灯動作とを繰り返す動作制御モード（第一動作制御モード）を実行している場合のタイミングチャートである。この制御中、時刻Ｔｂより前の時刻Ｔ３において光源２が消灯状態から点灯状態に遷移した後、ほどなくして時刻Ｔｂで検知部２０が検知対象領域４０内に人間の存在を検知したとする。

上述したように、制御部９は、検知部２０が人間の存在を検知すると、第一動作制御モードから第二動作制御モードに移行する。ここで、時刻Ｔｂでは光源２に対する点灯制御が行われている時間帯であるため、制御部９は、時刻Ｔｂとほぼ同時刻又は極めて短い時間の経過後である時刻Ｔ４において、光源２に対して消灯制御を行う。

ここで、時刻Ｔｂから短時間経過後の時刻Ｔｃにおいて、検知部２０が人間の不存在を検知したとする。このとき、図１０Ａの場合と同様に、検知部２０が時刻Ｔｃにおいて人間の不存在を検知したことをもって、制御部９の動作制御モードが直ちに第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行し、光源２に対する点灯制御が行われた場合について検討する。この場合、図１１Ａに示すように、時刻Ｔｃとほぼ同時刻又は極めて短い時間の経過後である時刻Ｔ５において、光源２に対して点灯制御が行われる。すると、この時刻Ｔ５の直前における連続消灯時間はＴｆａとなり、この時間は、通常の第一動作制御モードの実行時に設定されている連続消灯時間（Ｔｆ１）よりも大幅に短くなるおそれがある。

仮に、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４に掛けての連続点灯時間Ｔｎａが短い場合であっても、時刻Ｔ５以後の連続点灯時間は、第一動作制御モードの実行時に設定されているＴｎ１となる。この結果、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間の時間帯の前後において、光源２のＯＮデューティ比が一時的に高まってしまう。これにより、図１０Ａを参照して説明した状況と同様の理由により、電源回路の発熱量が高まるおそれがある。

かかる観点から、図１１Ｂに示すように、検知部２０が時刻Ｔｃにおいて人間の不存在を検知した後、移行待機期間Ｔｆｗの経過を待って、制御部９の動作制御モードを第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行させるものとするのが好適である。この構成によれば、直前に人間の存在が検知された時刻Ｔｂから、再び人間の不存在が検知された時刻Ｔｃまでの時間が短時間である場合であっても、連続消灯時間を長く設定できるため、ＯＮデューティ比の上昇が抑制できる。この図１１Ｂに示す状態であっても、図１０Ｂを参照して上述したのと同様、待機時間Ｔｆｗの値は、直前に光源２が消灯動作が行われてから第一動作制御モードにおいて予め設定された時間Ｔｆ１又はこの時間Ｔｆ１以上の時間が経過した時刻Ｔｄから逆算して設定されるものとしても構わない。

図１２～図１４は、不活化装置１が利用される場面の別の一例を模式的に示す図面である。

図１２には、建物や乗り物内の通路６０に対して不活化装置１が設置されている状況が示されている。不活化装置１ａは、検知部２０において人間６１の存在を検知しなかったので、第一動作制御モードが実行されている。図１２では、光源２が点灯中にあり、領域６２内に紫外線Ｌ１が照射されている。一方、不活化装置１ｂは、検知部２０において人間６１の存在を検知したので、第二動作制御モードが実行されている。すなわち、図１２に示すように、不活化装置１ｂが備える光源２は消灯されており、領域６３に対して紫外線Ｌ１が照射されていない。

図１３には、部屋７０に対して不活化装置１が設置されている状況が示されている。不活化装置１ｃは、例えば部屋７０の空間内や床面に対して菌等の不活化を行う目的で設置されている。また、不活化装置１ｄは、部屋７０の空調や照明を制御するためのリモコンなどの操作部７１に対して菌等の不活化を行う目的で設置されている。この図１３に示す例においても、不活化装置１（１ｃ，１ｄ）において、人間（図示していない）の不存在を検知すると、第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行され、光源２が間欠的に点灯制御される。これにより、不活化装置１の発熱を抑制しつつ、部屋７０の床面や空間、操作部７１に対して菌等の不活化効果が高められる。

図１４には、自動販売機８０に対して不活化装置１が設置されている状況が示されている。不活化装置１ｅは、例えば自動販売機８０の操作部８１や、釣り銭の取り出し口８２や、商品の取り出し口８３に対して、菌等の不活化を行う目的で設置されている。この図１４に示す例においても、不活化装置１（１ｅ）において、人間（図示していない）の不存在を検知すると、第二動作制御モードから第一動作制御モードに移行され、光源２が間欠的に点灯制御される。これにより、不活化装置１の発熱を抑制しつつ、操作部８１、取り出し口（８２，８３）に対して菌等の不活化効果が高められる。

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

〈１〉上記実施形態では、不活化装置１が、人間の存在／不存在を検知するための検知部２０としての人感センサを内蔵する場合について説明した。しかし、不活化装置１が設置される場所に、予め別途の人感センサなどの検知手段が設けられている場合には、不活化装置１は、この検知手段からの信号を受信する受信部によって、検知部２０を構成するものとして構わない。

また、検知部２０は人間の存在／不存在を直接的又は間接的に判定できるものであれば良い。例えば、検知部２０は、接触センサや重量センサ、ドアセンサ等を単独で、又は、併用して人間の存在／不存在を判定するものであってもよく、不活化対象となる空間中に設けられた照明器具の点灯有無や室内の鍵の開閉状況等に基づき、判定を行うものであっても構わない。

〈２〉上記実施形態では、光源２としてエキシマランプ３を備える場合について説明したが、光源２は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線Ｌ１を発する構成であれば、その態様は限定されず、例えば、ＬＥＤやレーザダイオード等の固体光源で構成されていても構わない。

〈３〉上記実施形態では、「第一動作制御モード」が、点灯動作が実行される第一制御と、消灯動作が実行される第二制御とが繰り返される動作制御モードである場合について説明した。しかし、「第一動作制御モード」が、相対的に高い発光強度で点灯する第一制御と、この第一制御の実行時よりも相対的に低い発光強度で点灯する第二制御とが繰り返される動作制御モードであるものとしても構わない。

一例として、第一制御の実行時には、光取り出し面１０上における紫外線Ｌ１の照度が０．３ｍＷ／ｃｍ²より高く、第二制御の実行時には、光取り出し面１０上における紫外線Ｌ１の照度が０．３ｍＷ／ｃｍ²未満となるように、制御部９において、光源２の輝度が調整される。なお、ここでの照度の区分値（照度基準値）は、０．１ｍＷ／ｃｍ²～３ｍＷ／ｃｍ²の範囲内で任意に定めても構わない。例えば、光取り出し面１０上における紫外線Ｌ１の照度基準値を、３ｍＷ／ｃｍ²、２．５ｍＷ／ｃｍ²、２ｍＷ／ｃｍ²、１．５ｍＷ／ｃｍ²、１ｍＷ／ｃｍ²、０．５ｍＷ／ｃｍ²、及び０．１ｍＷ／ｃｍ²からなる設定値群の中から選択された一の値で設定した上で、第一制御の実行時には前記照度基準値より高い照度となるよう制御し、第二制御の実行時には前記照度基準値未満となるよう制御するものであってもよい。

また、第二制御の実行時における紫外線Ｌ１の照度は、第一制御の実行時における紫外線Ｌ１の照度に対して、５０％未満であるのが好ましく、３０％未満であるのがより好ましく、１５％未満であるのが特に好ましい。第二制御の実行時における紫外線Ｌ１の照度が、第一制御の実行時における紫外線Ｌ１の照度に対して１％未満である場合には、第二制御が実質的に「消灯」動作であるものとして構わない。

このように、相対的に高い発光強度で光源２を点灯する制御（光源２からの光出力を相対的に高くする制御）と、相対的に低い発光強度で光源２を点灯する制御（光源２からの光出力を相対的に低くする制御）とを繰り返すことでも、高い発光強度で連続的に光源２を点灯する場合と比べて、光源２の電源回路の発熱量を抑制する効果が得られる。

〈４〉上記実施形態では、検知部２０は検知対象領域４０内に人間が存在するか否かを検知した上で、制御部９は検知部２０における検知結果に応じて光源２の制御を行うものとして説明した。しかし、検知部２０は、人間以外の動物の不存在を検知するものとしても構わない。この場合、本発明に係る不活化装置１は、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線Ｌ１を出射する光源２と、光源２の点灯制御を行う制御部９と、紫外線Ｌ１の照射領域の一部であるか又は前記照射領域に隣接する領域である検知対象領域４０内に「動物」が存在するか否かを検知する検知部２０とを備える。そして、制御部９は、検知部２０が「動物」の不存在を検知すると、上述した第一動作制御モードを実行するものとしても構わない。

なお、この場合において、検知対象となる動物としては、イヌ、ネコ、ウサギ等の愛玩動物（ペット）であっても構わないし、ウシ、ブタ、ニワトリ、ウマなどの家畜であっても構わないし、動物園で飼育された動物や、保護されている動物であっても構わない。

１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ） ：不活化装置
２ ：光源
３ ：エキシマランプ
３Ｇ ：発光ガス
９ ：制御部
１０ ：光取り出し面
１２ ：ランプハウス
１２ａ ：本体ケーシング部
１２ｂ ：蓋部
１８ ：給電線
２０ ：検知部
４０ ：検知対象領域
５０ ：部屋
５１ ：机
５２ ：椅子
５３ ：壁紙
６０ ：通路
６１ ：人間
６２，６３ ：領域
７０ ：部屋
７１ ：操作部
８０ ：自動販売機
８１ ：操作部
８２ ：取り出し口
８３ ：取り出し口
Ｌ１ ：紫外線
Ｌ２ ：赤外線
Ｔｆ１ ：消灯時間
Ｔｆｗ ：移行待機期間
Ｔｎ１ ：点灯時間

Claims (5)

1. １９０ｎｍ～２３５ｎｍの範囲内に属する特定波長域に光出力を示す紫外線を出射する光源と、
   前記光源の点灯制御を行う制御部と、
   前記紫外線の照射領域の一部であるか又は前記照射領域に隣接する領域である検知対象領域内に人間が存在するか否かを検知する検知部とを備え、
   前記制御部は、前記検知部における検知結果に応じて前記光源に対する制御内容の切り替えが可能に構成されており、
   前記制御部は、前記検知部が人間の不存在を検知すると、前記制御内容を、相対的に高い発光強度で前記光源を点灯する第一制御と、前記第一制御の実行時よりも相対的に低い発光強度で前記光源を点灯するか又は消灯する第二制御とを繰り返す、第一動作制御モードに設定することを特徴とする、菌又はウイルスの不活化装置。
2. 前記制御部は、前記検知部が人間の存在を検知すると、前記制御内容を、前記光源を消灯する第二動作制御モードに設定し、前記検知部が人間の不存在を検知すると、前記制御内容を、前記第二動作制御モードから前記第一動作制御モードに移行することを特徴とする、請求項１に記載の、菌又はウイルスの不活化装置。
3. 前記第一動作制御モードは、第一所定時間にわたって前記光源を点灯する前記第一制御の実行後、前記第一所定時間以上の長さの第二所定時間にわたって前記光源を消灯する前記第二制御を実行する動作を繰り返すモードであり、
   前記制御部は、前記第一動作制御モードの実行中に前記検知部が人間の存在を検知すると、直ちに、前記制御内容を前記第一動作制御モードから前記第二動作制御モードに移行し、
   前記制御部は、前記第二動作制御モードの実行中に前記検知部が人間の不存在を検知すると、前記第一動作制御モードから前記第二動作制御モードに移行された時刻からの経過時間に応じて設定される移行待機期間の経過後に、前記第二動作制御モードから前記第一動作制御モードに移行して前記第一制御を実行することを特徴とする、請求項２に記載の、菌又はウイルスの不活化装置。
4. 前記移行待機期間は、直前に前記光源が消灯してから前記第一動作制御モードに移行する迄の連続消灯時間が、直前に前記光源が点灯していた連続点灯時間以上の長さとなるように設定されることを特徴とする、請求項３に記載の、菌又はウイルスの不活化装置。
5. 前記紫外線は、２００ｎｍ～２３０ｎｍの範囲内にピーク波長を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の、菌又はウイルスの不活化装置。

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