JP2022089195A - 病原体の根絶方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】病原体の根絶方法、特に限られた空間における細菌の根絶方法を提供する。【解決手段】前記課題は、波長２２０ｎｍで殺菌性ＵＶ光を使用することを含み、前記ＵＶ光は、２２０ｎｍのＵＶ透過性ガラス製のランプカバーを有するＵＶランプによって放出される、病原体の根絶方法、２２０ｎｍのＵＶ透過性ガラス、そのようなＵＶ透過性ガラスの使用、並びにその製造方法によって解決される。【選択図】なし

Description

本発明は病原体の根絶方法、特に限られた空間における細菌の根絶方法に関する。前記方法は、波長２２０ｎｍでの殺菌性ＵＶ光を使用することを含み、前記ＵＶ光は、２２０ｎｍのＵＶ透過性ガラス製のランプカバーを有するＵＶランプによって放出される。本発明は２２０ｎｍのＵＶ透過性ガラス、そのようなＵＶ透過性ガラスの使用、並びにその製造方法を含む。
最も関連する病原体は細菌およびウイルスである。病原体はヒトおよび家畜に絶えず脅威を及ぼす。病原体を除去するために、光を用いた除去を含む多くの方法が開発された。現在のＳＡＲＳ－ＣｏＶ２の汎流行により、病原体の除去、特にウイルスの除去の効果的且つ特異的な手段の必要性が高まった。
病原体は病院、刑務所およびナーシングホームにおいて大きな問題となることがあり、そこでは、傷口が開いている人、侵襲的な器具、例えばカテーテルを有する人、および免疫系の低下した人は感染のリスクが大きい。定期的な消毒および抗生物質／抗ウイルス剤はこれらの脅威に取り組むための可能な手段である。しかしながら、消毒薬は非常に攻撃的であり且つ刺激性のフュームを引き起こすことがあり、それ自体、害を及ぼすか、またはそれらの薬剤を特に限られた空間において有効に使用したいという望みを低下させることがある。抗生物質／抗ウイルス剤は病原体に耐性をもたらし、その薬剤をほとんど無効にすることがある。
従って、限られた空間、例えば病院、学校およびナーシングホームにおける、使用が容易で且つ病原体、特に細菌およびウイルスに対する有効な根絶方法が非常に必要とされている。
光による病原体の根絶方法は当該技術分野において報告されている。いわゆる「光増感法」は、病院および病原体リスク（または他の細菌汚染）の高い他の領域で広く使用されている。この方法は、光を照射されると励起される光増感剤、大抵は色素分子を使用する。光によって励起されると、それらの分子は活性酸素種を生成し、次いでそれが病原体を根絶する。
しかしながら、光増感剤を使用する報告された全ての方法が、感染を効果的に防ぐために充分に微生物を根絶するために足りているわけではない。これは、光増感剤が、著しい損傷を与えるために充分に濃縮されていないことがあるからである。さらに、多くの光増感剤は疎水性である。これは、微生物が典型的に存在する水性環境（例えばバイオフィルム）においてそれらを分散させることを困難にする。
当該技術分野における他の方法は、「紫外線殺菌照射」（ＵＶＧＩ）と称され、それは短波長の紫外（ＵＶＣ）光を使用して、核酸を破壊し且つそれらのＤＮＡを破壊することによって微生物を殺すか、または不活性化し、それらが生活細胞機能を行うことができないようにする。ＵＶＧＩは様々な用途、例えば食品、空気および水の浄化において使用される。
ＵＶＧＩ装置は、循環する空気または水システムにおいて充分に強いＵＶＣ光を生成して、それらを微生物、例えば細菌、ウイルス、カビおよび他の病原体にとって生存しにくい環境にすることができる。ＵＶＧＩをろ過システムと組み合わせて、空気および水を衛生的にすることができる。ＵＶＧＩを殺菌に適用することは、２０世紀半ばからの慣行である。それは主に医療衛生および滅菌作業施設において使用されてきた。
それは飲料水および排水を滅菌するためにますます用いられており、なぜなら、保持する施設は閉じられており、且つＵＶへのより高い曝露を確実にするために循環され得るからである。近年、ＵＶＧＩは空気清浄機における新たな用途を見出された。
しかしながら、従来の殺菌性ＵＶランプは目に有害であり、ヒトの皮膚に前変異原性の(pre-mutagenic)ＵＶ関連ＤＮＡ病変を生成し、且つ曝露されたほ乳類の皮膚に細胞毒性があることが報告されている。
従って、ガンまたは他の変異原性疾患の誘発さえも含む損傷作用の危険ゆえに、ほ乳類の皮膚、例えば患者、医療従事者または家畜の皮膚における病原体の根絶のために慣例的なＵＶＧＩ法を直接的に使用することが妨げられる。
最近、遠ＵＶＣ光は細菌をそれらの薬剤耐性能力にもかかわらず効率的に殺すが、従来の殺菌性ＵＶ曝露と関連する皮膚または目を損傷する作用はないことが報告された。
しかしながら、約２００ｎｍ～約２５０ｎｍの波長でのＵＶ光のＵＶ吸収は、それ以外は透明なカバーにおいて非常に高い。例えば、ＵＶ光は３２０ｎｍを超える波長では従来のガラスをうまく透過しない。従来のガラスは２９０ｎｍ未満の波長では光を透過しない。従って、それらのカバーは、それらが遠ＵＶ光に対しては許容されないか、または処理される表面、例えば処理される皮膚の充分なＵＶ曝露を保証するために少なくとも多量のエネルギーが必要であるといういずれかの欠点を有する。
１つの態様において、本発明は、病原体の根絶方法であって、病原体を波長２２２ｎｍでの殺菌性ＵＶ光に曝露することを含み、前記ＵＶ光はガラス製のランプカバーを有するＵＶランプによって照射され、前記ガラスは波長２２０ｎｍで少なくとも３０％、および波長２００ｎｍで４％未満の透過率を有する、前記方法に関する。任意に、オゾン濃度は前記方法が行われる室内で０．１２ｍｇ／ｍ3未満であってよい。
光源と照射される空間との間に配置されているランプカバーは、２２０ｎｍでＵＶ光についての最小透過率を有して、充分な２２０ｎｍのＵＶ光の強度が、処理されるべき空間に達する。２２０ｎｍでは、多くの病原体が光の照射に対して特に脆弱である一方で、ヒトの目および皮膚はあまり敏感ではない。さらに、ランプカバーの光透過率は２００ｎｍで非常に低い。約２００ｎｍでの光の強度の低下は、ＵＶ照射によって引き起こされる光分解速度を制限する。光分解はオゾンの形成を引き起こす。オゾンは、限られた空間、例えば家およびオフィスにおいて０．１２ｍｇ／ｍ3を上回る濃度で存在する場合、問題となることがある。本願内に開示される方法は、病原体の充分な根絶を保護しながら、オゾンの形成を減少する。
他の態様において、本発明は、病原体の根絶方法であって、病原体を波長２２０ｎｍでの殺菌性ＵＶ光に曝露することを含み、前記ＵＶ光はガラス製のランプカバーを有するＵＶランプによって照射され、前記ガラスは３．５ｐｐｍ未満の全白金含有率を有する、前記方法に関する。
ＵＶ放射は有機の結合を分割することができる。その結果、生体物質を破壊することによって生命に敵対する。さらに、多くのプラスチックは紫外放射によって、曇り、脆化および／または崩壊に起因して損傷される。より低い波長では、ＵＶ光は光分解を引き起こし、それは周囲の空気中のオゾン濃度の増加をもたらす。
ヒトにおいて、ＵＶ放射への過剰な曝露は、目の屈折系および網膜に急性および慢性の有害な作用をもたらすことがある。皮膚、概日系および免疫系も影響されることがある。皮膚および目は、２６５～２７５ｎｍのＵＶによる損傷に最も敏感である。
従って、本発明の方法により適用される波長は２２０ｎｍを含む。約２２０ｎｍの紫外（ＵＶ）光は、典型的な殺菌性ＵＶ光（２５４ｎｍ）と同様の抗菌特性を有するが、高等動物、例えば両生類、爬虫類、鳥類、ほ乳類またはヒトの皮膚を覆う外側の組織への損傷は引き起こさない。
２５４ｎｍの光に比して、生体試料（例えば角質層）における２２０ｎｍの光の限定的な透過距離は、ほ乳類またはヒトの皮膚、例えば患者または医療従事者の皮膚を害することなく選択的な抗菌処理を可能にする。
目を考慮すると、ＵＶリスクの観点から最も重要な標的はレンズである。レンズは角膜に対して遠位に位置しており、それは角膜を通ってレンズへの２２０ｎｍの光の透過が少なくなるために充分な厚さ（５００μｍ）である。角膜に及ぼす影響を光線角膜炎の観点から考慮しても、現在外科スタッフの間でほぼ普遍的である目の飛沫に対するあらゆる保護機器は２２０ｎｍのＵＶ曝露から角膜を保護するために充分であることが期待されている。
細胞レベルでは、細菌はほとんどあらゆるヒトの細胞よりも遙かに小さい。典型的な細菌の細胞は直径１μｍ未満である一方で、典型的な真核細胞は直径約１０～２５μｍの範囲である。２２０ｎｍのＵＶ光は典型的な細菌細胞を全体にわたって透過できるが、典型的な真核細胞、例えばヒトの細胞の細胞質の外周を著しく超えて透過はできず、真核細胞の核に到達する前に劇的に減衰するということになる。
対照的に、従来の殺菌性ランプからのより高い波長は、大きな減衰なくヒトの細胞核に到達し得る。これらの生物物理学的考慮に基づき、従来のＵＶＣランプからの放射が細菌とヒトの細胞との両方に対して細胞毒性であり且つ変異原性である一方で、２２０ｎｍのＵＶ光は細菌に対しては細胞毒性であるが、ヒトの細胞に対してはあまり細胞毒性または変異原性ではない。
しかしながら２００ｎｍ以下の波長のＵＶ光は有用ではなく、なぜなら、それらの波長では病原体の充分な根絶がもはや達成できないからである。さらには、２００ｎｍ以下の波長では、ＵＶは酸素と反応してオゾンを形成し、その影響は望ましくない。
約２２２ｎｍでのＵＶＣ光は、それらの薬剤耐性能力にもかかわらず効率的に病原体を根絶するが、従来の殺菌性ＵＶ曝露に関連する皮膚および目の損傷作用はない。
本願において、「根絶」との用語は、ＩＳＯ ２２１９６：２０１１－０８－３１に準拠して、処理後に９０％を上回る、９５％を上回る、９９％を上回る、９９．９％を上回る、または９９．９９％を上回る病原体の減少について使用される。
そのような根絶を達成するために、１つの実施態様において、本発明は病原体および／または処理されるべき表面のＵＶ曝露が２，０００～８，０００μＷ・ｓ／ｃｍ2、２，１００～７，０００μＷ・ｓ／ｃｍ2、２，２００～５，０００μＷ・ｓ／ｃｍ2、または２，３００～３，０００μＷ・ｓ／ｃｍ2の範囲である方法に関する。１つの実施態様において、少なくとも約２，５００μＷ・ｓ／ｃｍ2のＵＶ曝露が少なくとも１つの病原体の９０%の減少をもたらす。
本発明の方法は、限られた空間、例えば家、病院、学校またはナーシングホームにおける病原体を根絶するために使用できる。オゾンの生成が低減され、且つヒトの健康に害を及ぼす可能性が限定的であるので、この方法は、定期的、またはさらには継続的な使用のために理想的である。任意に、前記方法は、ＵＶに敏感な材料、例えばＵＶに敏感な表面上の病原体を除去するために使用できる。
１つの実施態様において、前記ＵＶに敏感な材料は、２５０ｎｍを上回り且つ／または２９５ｎｍまでのＵＶ照射によって特定のポリマーを生成するモノマーの架橋に対して影響されやすいことがある。さらに他の実施態様において、前記ＵＶに敏感な材料は、２５０ｎｍを上回り且つ／または２９５ｎｍまでのＵＶに敏感である気体または液体であってよい。
さらに他の実施態様において、前記ＵＶに敏感な材料は、２５０ｎｍを上回り且つ／または２９５ｎｍまでのＵＶに敏感である医薬組成物であってよい。
１つの実施態様において、前記ＵＶに敏感な材料は、生体組織表面、例えば昆虫、無脊椎動物、脊椎動物、ほ乳類またはヒトの皮膚（例えば軟体類、魚類、両生類、爬虫類、鳥類、ほ乳類および／またはヒト、または節足動物、例えばロブスターまたは昆虫からのキチン性の外骨格）であってよい。
従って、本発明の定義による「生体組織表面」とは、２５０ｎｍを上回り且つ／または２９５ｎｍまでのＵＶによって害されることがある全ての生体表面を包含する。１つの実施態様において、本発明は、２０７～２２０ｎｍの波長範囲外のＵＶによって害されることがあり、且つ約２２０ｎｍの波長のＵＶ放射によって害されない生体表面を含む。
本発明において、「組織」との用語は、細胞と完全な器官との間の任意の細胞組織レベルについて使用される。組織は、共に特定の機能を行う同じ起源からの同様の細胞およびそれらの細胞外マトリックスの集合である。その際、器官は、複数の組織を一緒に機能的にグループ化することによって形成される。
当然、特に病原体の根絶方法の間にＵＶ放射に曝露され得る組織は包含されるべきである。ほとんどの場合、それらの組織は、器官の表面、例えば皮膚の表面、気道、生殖器官および消化管の内側面を覆う細胞によって形成される上皮組織である。上皮層を含む細胞は、半透性の密な接合を介して結合されるので、この組織は外部環境と、覆われる器官との間にバリアをもたらす。この保護機能に加え、上皮組織は分泌、排出および吸収において機能するように特化されていることもある。上皮組織は、微生物、傷、および体液の喪失から器官を保護することを助ける。
従って、本発明の方法は、従来のＵＶＧＩ法が適用できないかまたは適し得ない方法、例えばＵＶに敏感な表面、例えば皮膚組織、またはＵＶへの目の曝露が避けられないところの上に存在する病原体のＵＶ処理方法を含む。
「ほ乳類」との用語は、本願において、哺乳綱の分類を構成し、且つメスにおいて幼体に栄養補給（保育）するために乳を生成する乳腺、新皮質（脳の領域）、毛皮または髪、および３つの中耳骨の存在によって特徴付けられる任意の脊椎動物に関する。それらの特徴は、三畳紀後期、２億１００万年～２億２７００万年前に分岐した爬虫類および鳥類とは異なる。約５４５０の種類のほ乳類がある。最大の目は齧歯類、翼手目、トガリネズミ目（トガリネズミなど）である。次の３つは、霊長目（類人猿、サルなど）、鯨偶蹄目（クジラ目および偶蹄目）、および食肉目（ネコ、イヌ、アザラシなど）である。ほ乳類のこの定義はヒトも含む。
従って、「ほ乳類の皮膚」との用語は、家畜の皮膚を含む、ほ乳類のあらゆる皮膚に関し、「家畜」との用語は一般に、農業の場面で労働力および物資、例えば肉、卵、ミルク、毛皮、皮および羊毛をもたらすために飼育された、家畜化された動物、例えばウシ、ヤギ、ウマ、ブタおよびヒツジとして定義される。
さらに、「ほ乳類の皮膚」との用語は、ヒト、例えば患者、医療従事者、免疫系が弱いかまたは欠如している人（高齢者、子供、手術後、臓器移植後、ＨＩＶ陽性など）、病原体への曝露の可能性が高い人などの皮膚も含む。
先行技術のＵＶランプカバーはサファイア、合成石英または石英ガラス（フューズドシリカガラス）製である。しかしながら、サファイアは他の透明材料に比べて非常に高価であり、ガラスまたは金属のように曲げること、成型すること、引き抜くこと、溶解・溶融することができない。さらにはＵＶＣ波長でのＵＶ吸収は非常に高く、２５０ｎｍ未満の波長ではほとんど透過しない。
１つの実施態様において、前記ガラスは、（厚さ０．７１ｍｍで測定して）２２０ｎｍで、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、または少なくとも６０％、および／または波長［λ］２６０ｎｍ、２８０ｎｍおよび／または３１０ｎｍで少なくとも７５％の透過率を有する。
石英およびフューズドシリカガラスは、それらの融点が高いことに起因して、高い製造コストを有し、なぜなら溶解および成型のための温度および労力が他のガラスよりも遙かに高いからである。さらには、管またはシート以外のいかなる形態も、ブロックまたはインゴットから研削および研磨しなければならない。製造コストの他に、それらのカバーは処理される物体、気体または液体の充分なＵＶ曝露を保証するために大量のエネルギーが必要であるという欠点を有する。
しかしながら、本願内で開示されるガラスは、ロッド、管、シートおよびバーを形成するために適しており、注型法、ダンナー法、ベロ－法、リドロー法および／またはダウンドロー法によって製造される。
本発明のガラスは優れた光学特性を有することができる。１つの実施態様において、前記ガラスは屈折率ｎｄ（λ＝５８７．６ｎｍ）１．４８～１．５８を有する。屈折率は１．５０以上であってよい。
本願内に記載されるガラスは、２００ｎｍを著しく上回る波長で優れたＵＶ透過率を有する。前記ガラスは１つ以上の以下の光学特性を有する：
・ ２００ｎｍでのＵＶ透過率 ４．０％未満、１つの実施態様においては３．０％未満、
・ ２２０ｎｍでのＵＶ透過率 少なくとも２０％、１つの実施態様においては少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、または少なくとも６０％、
・ ２４０ｎｍでのＵＶ透過率 少なくとも４５％、１つの実施態様においては少なくとも５０％、少なくとも６０％、または少なくとも７０％、
・ ２６０ｎｍでのＵＶ透過率 少なくとも６５％、１つの実施態様においては少なくとも７０％、または少なくとも８０％、および／または
・ ２８０ｎｍでのＵＶ透過率 少なくとも７２．５％、１つの実施態様においては少なくとも８５％。
１つの実施態様において、前記ガラスは２２０ｎｍでのＵＶ透過率（厚さｄ＝０．７１ｍｍで測定して）少なくとも４０％を有する。
本開示全体にわたって、特段記載されない限り、透過率についての参照は０．７１ｍｍの参照厚さでの透過率に関する。これは、ガラス、ガラス物品またはランプカバーがこの特定の厚さを有するという意味ではない。前記の厚さは、透過率を特定するための参照として役立つ。透過率は種々の厚さで測定されることができ、その結果を使って０．７１ｍｍの透過率値を計算できる。
好ましくは、ガラスおよび／またはガラス物品は波長２５４ｎｍで少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも８３％の透過率を有する。１つの実施態様において、２５４ｎｍでの透過率は最大９９．９％、最大９５％、または最大９０％である。
明確化のために、透過率が特定の波長で測定されると示されることは、ガラスが示された厚さに限定されることを意味しない。代わりに、厚さは、その厚さで透過率が測定され得ることを示す。測定についての厚さを示すことで、確実に値を比較できる。当業者は、以下に記載されるガラスカバーおよび機器において、任意の適したガラスの厚さを使用できることを理解する。
本発明は、特定の波長までの低いＵＶ吸収（つまり高いＵＶＣ透過）およびより低い波長でのより低い透過を示すことにより動作エネルギーを減少させて、動作温度を低下し且つ光分解を制限する、ガラスおよびガラスカバー（ランプカバー、ＬＥＤカバーガラス）を使用し、且つそれに関する。さらには、本発明のガラスおよびカバーガラスは比較的安価であり且つ製造が容易で、多様な形状を保証するために曲げること、成型すること、引き抜くこと、溶解・溶融されることができ、且つ大半の化学物質並びに温度および部率的応力に耐性がある。
１つの実施態様において、前記ガラスは波長２２０ｎｍで少なくとも３０％の透過率、および波長２００ｎｍで４．０％未満の透過率を有する一方で、前記ガラスは３．５ｐｐｍ以下の全白金含有率を有し、いくつかの実施態様においては各々１０ｐｐｍ未満の低い鉄およびチタン含有率も有する。
１つの実施態様において、ガラス中のＰｔ汚染物（つまりＰｔ0、Ｐｔ2+、Ｐｔ4+およびＰｔ6+、「全白金含有率」とも称される）は、２００ｎｍ～約２５０ｎｍの間のＵＶ透過率を低下させ得る。理論に束縛されるものではないが、ガラス中の白金汚染物は、ガラス内での核形成によって相分離を誘導し得ると考えられる。本開示のガラスは、金属汚染がないか、または非常に少ないことができ、特に３．５ｐｐｍ未満、または２．５ｐｐｍ未満のＰｔ汚染物を有し得る。いくつかの実施態様において、前記ガラスは０．０５ｐｐｍを上回る、または０．１ｐｐｍを上回るＰｔ汚染物を有し得る。他の実施態様において、０～３．５ｐｐｍ、０～２．５ｐｐｍ、０～２．０ｐｐｍ、０～１．５ｐｐｍ、０～１．０ｐｐｍ、０～０．７５ｐｐｍ、０～０．５ｐｐｍ、０～０．２５ｐｐｍが好ましい。さらなる実施態様において、前記ガラスはいかなるＰｔ汚染物も不含である。
なおもさらなる実施態様において、ガラス中のＴｉＯ2汚染物（「チタン含有率」とも称する）も、２００ｎｍ～約２５０ｎｍのＵＶ透過率をさらに低下させ得ることが判明した。従って、１つの実施態様において１００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下のＴｉＯ2含有率を有するガラスが好ましい。好ましくはＴｉＯ2の量は１０ｐｐｍ未満、７ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ未満、または４ｐｐｍ未満であるべきである。他の実施態様において、ＴｉＯ2含有率は１～１０ｐｐｍ、１．５～９．０ｐｐｍ、２．０～８．０ｐｐｍ、または１～５ｐｐｍであってよい。
なおもさらなる実施態様において、ガラス中のＦｅ汚染物も、２００ｎｍ～約２５０ｎｍのＵＶ透過率をさらに低下させ得ることが判明した。本願明細書において、鉄含有率はＦｅ2Ｏ3の質量部としてｐｐｍで示される。この値は、当業者にはよく知られるように、ガラス中に存在する全ての鉄種の量を特定し、且つ全ての鉄がＦｅ2Ｏ3として存在すると仮定して質量分率を計算することによって特定され得る。例えば、２ｍｍｏｌの鉄がガラス中に見出される場合、計算について仮定される質量は１５９．７０ｍｇのＦｅ2Ｏ3に相応する。この手順は、ガラス中の個々の鉄種の量を確実には特定できないか、あるいは多大な労力をかけないと特定できないという事実を考慮に入れている。いくつかの実施態様において、前記ガラスは１００ｐｐｍ未満、特に５０ｐｐｍ未満、または１０ｐｐｍ未満のＦｅ2Ｏ3を含有する。特に低い鉄含有率を有する１つの実施態様において、Ｆｅ2Ｏ3含有率は１０ｐｐｍ未満、８ｐｐｍ未満、または４．５ｐｐｍ未満である。任意に、Ｆｅ2Ｏ3含有率は０．５～１０ｐｐｍ、１～１０ｐｐｍ、１．５～９．０ｐｐｍ、２～８．５ｐｐｍ、２．５～８．０ｐｐｍ、または３～７ｐｐｍである。
本開示のガラスにおいて、溶解の間の還元性条件が、約２００ｎｍでの吸収を増加し得ることが判明した。従って、ガラスの製造の間の還元性溶解条件を、約２００ｎｍでの低い透過率をもたらす程度に選択することが望ましい。これは、例えば１つ以上の還元剤、例えば糖（還元糖、例えばスクロース）を、溶解の間に、特に０．１～１．０質量％、例えば０．２～０．６質量％の量で添加することによって達成できる。しかしながら、前記条件は、２２０ｎｍでの透過率に悪影響を及ぼしかねない高い割合のＦｅ2+種を回避するために、あまりに還元性であってはならない。
本発明の１つの態様において、ガラス溶解物をアルゴン雰囲気下で白金るつぼ内でガラスから温度１５００℃に誘導加熱することによって製造する場合、ガラス溶解物中での酸素分圧（ｐＯ2）は温度１５００℃で０．５ｂａｒ以下である。１５００℃でのｐＯ2は例えば最大０．４ｂａｒ、最大０．３ｂａｒ、または最大０．２ｂａｒであってよい。いくつかの実施態様において、ｐＯ2は例えば少なくとも０．０１ｂａｒ、少なくとも０．０２ｂａｒ、少なくとも０．０５ｂａｒ、または少なくとも０．１ｂａｒであってよい。ｐＯ2は例えば０．０１ｂａｒ～０．５ｂａｒ、０．０２ｂａｒ～０．４ｂａｒ、０．０５ｂａｒ～０．３ｂａｒ、または０．１ｂａｒ～０．２ｂａｒであってよい。
ガラス溶解物のｐＯ2は例えば、参照電極と測定電極との間の電圧に基づいて特定されることができ、前記両方の電極はガラス溶解物内に配置される。ネルンストの式を使用することにより、前記電極間の電圧からｐＯ2を計算できる。測定電極として白金プレートを使用できる。参照電極は、先端部で閉じられたＺｒＯ2セラミック管の内側に配置された白金ワイヤを含むことができ、前記白金ワイヤはＺｒＯ2管の壁と電気伝導的に接触している。ＺｒＯ2セラミックはイットリウム安定化、カルシウム安定化、またはマグネシウム安定化されていてよい（例えば欧州特許出願公開第１１０１７４０号明細書(EP1101740A1)、段落番号００１２、００１３参照）。ガラス溶解物中のｐＯ2を測定するために、白金ワイヤの周りに純粋な酸素を流して、参照電極内側の白金ワイヤのところで１．０ｂａｒの一定のｐＯ2が存在するようにする。ＺｒＯ2は酸素伝導体であり、参照電極内側の白金とガラス溶解物との間に、ひいては間接的にガラス溶解物の内側の白金測定電極とも橋を形成する。酸素イオンは移動する。濃淡電池「白金（ｐＯ2＝一定＝１．０ｂａｒ）／ＺｒＯ2／ガラス溶解物／白金（ガラス溶融物のｐＯ2）」が電圧を生成する。参照電極と測定電極との間の電圧は、ガラス溶解物中のｐＯ2に比例するので、変換してネルンストの式に基づき、ガラス溶解物中のｐＯ2を特定することができる。
１つの実施態様において、Ｆｅ2Ｏ3含有率は１ｐｐｍ～１０ｐｐｍであり、ＴｉＯ2の量は２ｐｐｍ～３０ｐｐｍであり、且つ２００ｎｍでの透過率は３％未満である。
従って、好ましい実施態様において、Ｐｔ、ＴｉＯ2および／またはＦｅ2Ｏ3による全ての汚染物の合計が２０ｐｐｍ未満、他の実施態様においては１８．５ｐｐｍ未満、他の実施態様においては１３．５ｐｐｍ未満、または１０．５ｐｐｍ未満を有するガラスが好ましい。他の実施態様において、Ｐｔ、ＴｉＯ2および／またはＦｅ2Ｏ3の全ての汚染物の合計が１～２０ｐｐｍ、１．５～１８．５ｐｐｍ、２．０～１３．５ｐｐｍ、または２．５～１２．０ｐｐｍを有するガラスが好ましい。さらなる実施態様において、前記ガラスはＰｔ、ＴｉＯ2および／またはＦｅ2Ｏ3から選択される不純物の少なくとも１つによる汚染物不含である。
遷移元素および／または重金属、例えば鉛、ロジウム、カドミウム、水銀および六価クロムによる他の汚染物も１０ｐｐｍ未満、他の実施態様においては８．５ｐｐｍ未満に保持され得る。他の実施態様において、それらの汚染物は０～８．２ｐｐｍ、０～７．０ｐｐｍ、０～６．０ｐｐｍ、０～５．０ｐｐｍ、または０～４．０ｐｐｍに保持され得る。他の実施態様において、それらの汚染物のレベルは０～３．０ｐｐｍ、０～２．０ｐｐｍ、０～１．０ｐｐｍ、０～０．５ｐｐｍ、または０～０．２５ｐｐｍであることができる。さらなる実施態様において、前記ガラスはいかなる遷移金属および／または重金属汚染物も不含である。
本願内で化学元素に言及する場合、この記載は個々の場合において特段記載されない限り、任意の化学形態に関する。例えば、ガラスが１００ｐｐｍ未満のＡｓ含有率を有するとの記載は、存在するＡｓ種（例えばＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ5など）の質量分率の合計が１００ｐｐｍの値を超えないことを意味する。
本願内で使用される場合、「ｐｐｍ」との用語は質量対質量（ｗ／ｗ）に基づく百万分率を意味する。
適したＵＶ透過率を有するガラスを製造するために、製造工程の間の金属汚染を回避すべきである。従って、本発明は高いＵＶ透過率を有するガラスの製造方法にも関し得る。
１つの実施態様において、本発明のガラスは、高いＵＶ透過率および以下のさらなる範囲の物理的パラメータおよび化学的パラメータを有するガラスである。
石英とは異なり、本発明のガラスは優れた溶解特性、例えば低い転移温度および作業点を有する。適したガラスのパラメータの例は、転移温度Ｔg（ＩＳＯ ７８８４－８）５５０℃未満、例えば４００℃～５００℃、１つの実施態様においては４４０℃～４８０℃、他の実施態様においては４５０℃～４７０℃から選択され得る。
前記ガラスはＴ13温度、つまり粘度ηが１０13ｄＰａ・ｓ（徐冷点）（ＩＳＯ ７８８４－４）であるガラスの温度４１０℃～５５０℃、例えば１つの実施態様において４５５℃～４９５℃、他の実施態様において４６０℃～４９０℃を有し得る。前記ガラスは軟化点、つまり粘度が１０7.6ｄＰａ・ｓである温度（軟化点）（ＩＳＯ ７８８４－３）６３０℃～７２０℃、例えば１つの実施態様において６４０℃～７００℃、他の実施態様において６５０℃～６９０℃を有し得る。前記ガラスは作業点、つまり、粘度が１０4ｄＰａ・ｓである温度（作業点）（ＩＳＯ ７８８４－２）９００℃～１１５０℃、１つの実施態様において例えば９５０℃～１１００℃、他の実施態様において９７５℃～１０５０℃を有し得る。それらのパラメータの１つ以上によって表される温度と粘度との依存性は、ＵＶランプカバーおよびＵＶ－ＬＥＤカバーを含む所望の形状へとガラスが引き出される能力、またはそうでなければ成型される能力に伴う。
本発明のガラスは、２５℃で２．３～２．７ｇ・ｃｍ-3、または２．４～２．６ｇ・ｃｍ-3、例えば２．５５ｇ・ｃｍ-3未満の密度ρを有し得る。その低い密度により、ガラスは移動式の用途、例えば移動式の病原体根絶装置のために最も適する。
本発明のガラスは、９０℃で０．８～１．２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、または０．９～１．１Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1の熱伝導率λwを特徴とすることができ、そのことにより、ランプカバーとして使用するために最も適する。
それらから製造されるＵＶＣガラスおよびＵＶＣガラスカバーは以下のさらなる特徴を有する：
本発明のガラスは特に高い耐ソラリゼーション性を特徴とする。耐ソラリゼーション性はガラスをＨＯＫ ４ランプで１４４時間照射し、照射前後での波長２２０ｎｍでの透過率を比較することによって特定できる。「ＨＯＫ ４ランプ」との用語は、Ｐｈｉｌｌｉｐｓの高圧水銀ランプＨＯＫ ４／１２０に関する。ＨＯＫ ４ランプの発光スペクトルを図４に示す。ランプの主発光は波長３６５ｎｍである。２００～２８０ｎｍ、距離１ｍでの出力密度は８５０μＷ／ｃｍ2である。本発明の１４４時間の照射のために、ＨＯＫ ４ランプと試料との間の距離は７ｃｍであるように選択される。
照射前後の透過率の間の差が小さいほど、耐ソラリゼーション性は高い。高いソラリゼーション性は、低いソラリゼーションと関係し、逆もまた然りである。高いソラリゼーションは高い誘導減光(induced extinction)Ｅｘｔindと相関する。
誘導減光Ｅｘｔindは、ＨＯＫ ４ランプで１４４時間照射した前後の透過率およびガラス試料の厚さに基づき、以下の式を使用して特定できる
Figure 2022089195000001
Ｅｘｔindは誘導減光であり、Ｔ後はＨＯＫ ４ランプで１４４時間の照射後の透過率、Ｔ前はＨＯＫ ４ランプで１４４時間の照射前の透過率であり、ｄは試料の厚さであり、且つｌｎは自然対数である。特段記載されない限り、試料の厚さｄはｃｍで与えられるので、誘導減光は１／ｃｍで与えられる。特段記載されない限り、ＨＯＫ ４ランプでの照射前後の透過率は波長２２０ｎｍについて与えられる。従って、本開示に記載される誘導減光は、特段記載されない限り、波長２２０ｎｍでの誘導減光に関する。
１つの態様において、波長２２０ｎｍでの誘導減光は、最大１．０／ｃｍ、最大０．５／ｃｍ、最大０．２／ｃｍ、最大０．１／ｃｍ、最大０．０５／ｃｍ、最大０．０２／ｃｍ、または最大０．０１／ｃｍである。波長２２０ｎｍでの誘導減光は、例えば少なくとも０．００１／ｃｍ、少なくとも０．００２／ｃｍ、または少なくとも０．００５／ｃｍであってよい。波長２２０ｎｍでの誘導減光は、例えば０．００１／ｃｍ～１．０／ｃｍ、０．００１／ｃｍ～０．５／ｃｍ、０．００２／ｃｍ～０．２／ｃｍ、０．００２／ｃｍ～０．１／ｃｍ、０．００２／ｃｍ～０．０５／ｃｍ、０．００５／ｃｍ～０．０２／ｃｍ、０．００５／ｃｍ～０．０１／ｃｍであってよい。
ＨＯＫ ４ランプで１４４時間の照射後の波長２２０ｎｍでの透過率（参照厚さ０．７１ｍｍ）は、例えば少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、または少なくとも６０％であってよい。
ＨＯＫ ４ランプで１４４時間の照射後の波長２２０ｎｍでの透過率（参照厚さ０．７１ｍｍ）は、例えば最大９５．０％、最大９０．０％、最大８５．０％、または最大８０．０％であってよい。波長２２０ｎｍでの透過率は、例えば３０．０％～９５．０％、３５．０％～９０．０％、４０．０％～８５．０％、または６０．０％～８０．０％の範囲であってよい。
ガラスの特性に起因して、ＵＶＣガラスカバーを例えばレーザーガラスフリットシーリングを使用して気密に封止できる。この気密封止は重要であり、なぜなら多くのＵＶＧＩの用途は水性環境（例えばバイオフィルムの処理または水の処理）、湿潤環境（例えば下水系）、および／またはガス圧力が高められた環境、または真空下の環境のいずれかで行われるからである。さらには、気密封止は最終的な機器、例えばＵＶＣ－ＬＥＤランプがオートクレーブされることを可能にし、従って、それが病院において、手術において、研究室において、または高い衛生基準が必要とされる任意の他の環境において使用され得る。
これは、レーザーフリットシーリングに必要とされる熱特性を有さないので気密封止され得ない従来のガラス、石英および／またはフューズドシリカガラスとは対照的である。しかしながら、本願内に記載されるガラスは、クラックがなく且つ密なフリット接続を達成するために適している。
本発明のガラスは、好ましくは最大０．０１、より好ましくは最大０．００９９、または最大０．００９８のＣＴＥ［℃-1］×Ｔ4［℃］の積を有する。前記の積は、少なくとも０．００７５または少なくとも０．００８５であってよい。それらのガラスは溶融の応力および溶解挙動に関して有利な特性を示すことが示された。
「Ｔ4」はガラスが粘度１０4ｄＰａ・ｓを有する温度である。ガラスの粘度を特定するために当業者に公知の方法によって、例えばＤＩＮ ＩＳＯ ７８８４－１： １９９８－０２に準拠して、Ｔ4を測定できる。「Ｔ13」はガラスが粘度１０13ｄＰａ・ｓを有する温度である。
平均線熱膨張係数α（ＣＴＥ）（２０℃； ３００℃で、ＩＳＯ ７９９１に準拠）は、１つの実施態様において７．０～１２．０×１０-6Ｋ-1である。熱膨張係数（ＣＴＥ）は１１．５×１０-6Ｋ-1未満であってよい。それは７．５～＜１１×１０-6Ｋ-1、より好ましくは８．７５～１０．７５×１０-6Ｋ-1、より好ましくは９．０～１０．０×１０-6Ｋ-1、なおもより好ましくは９．２～９．８×１０-6Ｋ-1の範囲であってよい。これは熱膨張特性をＵＶ機器の全体的な熱膨張特性に適合させることを可能にするので、ガラスカバー内の張力を防ぐ。１つの実施態様において、ＵＶＣガラスカバー並びに下にあるＵＶ機器（例えばＵＶＣ－ＬＥＤパッケージ）の両方について、同じまたは類似のＣＴＥが選択される。
ガラスの他の重要な特性は、材料の屈折率ｎdの優れた空間均質性である。任意に、ガラス内の屈折率のばらつきは以下の式に従って、ガラスを通過する波面の変形に相応し得る：
Δｓ＝Δ（ｎd・ｄ）＝Δｎd・ｄ＋Δｄ・ｎd
前記式中、Δｓは波面偏差であり、ｄはガラスの厚さ、Δｄは厚さのばらつき（最大厚さと最小厚さとの間の差）であり、且つΔｎdはガラス内の屈折率のばらつき（最大屈折率と最小屈折率との間の差）である。本発明はさらに、示された波面偏差を有するガラス物品を含む。
波面偏差を上記の式に従って計算できる。屈折率ｎd（λ＝５８７．６ｎｍ）および厚さは２０℃で特定され得る。１つの実施態様において、波面偏差は表面積１ｃｍ2にわたって特定され且つ／または適用される。波面偏差を、厚さ１０ｍｍ以下のガラス、または１ｍｍ以下のガラスについて特定できる。任意に、厚さは少なくとも２００μｍであってよい。波面偏差は±０．１ｍｍ未満、±０．０８ｍｍ未満、さらなる実施態様において±０．０３５ｍｍ未満、±２５μｍ未満、±１５μｍ未満、または±５μｍ未満であってよい。任意に、波面偏差は０．１μｍ～２５０μｍ、または１μｍ～１００μｍ、または２μｍ～８５μｍであってよい。
波面偏差は、例えば放電ランプ内で使用されるような、例えばガラス管の場合は軸方向に、または例えばＵＶＣ－ＬＥＤにおけるレンズに使用されるようなロッド部分の場合は横方向に測定され得る。
波面は波面センサによって測定することもできる。これは、光学系における光学品質またはその欠如を記述するためにコヒーレント信号における波面収差を測定する機器である。特定の方法に束縛されることなく、非常に一般的な方法は、シャック・ハルトマンの小型レンズアレイを使用する。
シャック・ハルトマンのシステムの代替的な波面センシング技術は、位相イメージングまたは曲率センシングなどの数学的技術である。これらのアルゴリズムは、特化された波面光学装置を必要とすることなく、従来の明視野画像から種々の焦平面で波面画像を計算する。
本発明によるガラスおよびガラス物品は、ガラス中で低含有率の波面変形（脈理、泡、縞など）を有し得る。一般に、材料における屈折率の全般的または長距離の均質性と、ガラスの均質性からの短距離の偏差とは区別され得る。脈理はガラスにおける均質性の空間的に短距離のばらつきである。短距離のばらつきとは、約０．１ｍｍ且つ２ｍｍまでの距離にわたるばらつきである一方で、屈折率の空間的に長距離の全般的な均質性は、ガラス片全体をカバーする。
いくつかの実施態様において、特定の望ましくないＵＶ波長、例えば２２０ｎｍを上回る波長をフィルタ除去する紫外線透過フィルタを使用することができる。
本発明によるＵＶカバー用のガラスは、例えばＵＶ光を標的に方向集束するために、レンズを成形してＵＶビームを光学的に成形することを可能にできる。
１０°～１８０°の任意のビーム角が可能である。いくつかの実施態様において、１０°～２０°、２０°～３０°、３０°～４０°、４０°～５０°、５０°～６０°、６０°～７０°、７０°～８０°、８０～９０°を使用できる。他の実施態様において、１５°～３５°、２５°～４５°、３５°～６０°、４５°～９０°、７５°～１２０°、９０°～１４５°、１２０°～１８０°を使用できる。
いくつかの実施態様において、例えば特定のサイズの表面または特定の体積、または特定の直径の管を一度の処理で汚染除去する必要がある場合、いくぶん広いビーム形状、例えば９０°、１２０°またはさらには１８０°が有用である。
他の実施態様において、狭いビーム形状、例えば１０°、５°またはさらには１°が有用である。例えば、狭いビーム形状を使用して、ＵＶ曝露を標的位置に集中させ、あまり効率的でないエネルギー対放射の比、またはＵＶに敏感な表面のＵＶ光への曝露をもたらしかねない無指向性で且つ望ましくない放射を回避することができる。一例は、目の定義された領域の限定的な汚染除去であることができる。
さらには、種々のレンズ形状およびビーム角を使用して、複雑な病原体根絶タスクを解決できる。例えば、種々の感受性レベルのＵＶに敏感な表面が互いに隣り合っており、一度の処理でＵＶ曝露される必要がある場合である。例えばそれは、例えば傷の治療および／または手術の間に、傷自体は周りの皮膚よりも低いＵＶに曝露される場合、いくつかの領域においては隣接する領域よりも高いＵＶ曝露で患者の皮膚を処理するために適することがある。
本発明は、本発明の２２０ｎｍのＵＶＣ透過ガラスで製造されたカバーを有するＬＥＤパッケージの製造方法も含む。
本発明によるＬＥＤパッケージは、
・ ＬＥＤチップ
・ 任意に、前記ＬＥＤチップが搭載される基板、例えばＰＣＢ、ポリマー、無機材料、特にセラミック、金属製基板、
・ 任意に、前記ＬＥＤチップに接触するための導電体用のフィードスルーを含む場合のベースプレート（金属、セラミック、ガラスセラミック、ポリマー）、
・ 前記ＬＥＤチップを含有し、前記ベースプレートに取り付けられるかまたは前記ベースプレートを取り囲み且つ数種のキャビティを構築するフレーム（金属、セラミック、ガラスセラミック、ポリマー）、
・ チップとは逆面で且つチップから離れた遠位部のハウジング（カバー）であって、少なくとも部分的に透明であり、パッケージを閉じるか、または全体として透明な材料製であり、前記カバーの少なくとも透明部分は本願内に記載されるＵＶＣ透過性ガラス製である、前記ハウジング（カバー）
を含み得る。
そのような窓は平坦であるか、または光路を変えるための形状（つまりレンズ形状）を有し得る。
先述のとおり、ＵＶＣ－ＬＥＤは、それらがオートクレーブ可能、滅菌可能および流体に対して耐性があるように、パッケージングされ且つ封止され得る（例えばレーザーフリットシーリング）。そのようなＵＶＣ－ＬＥＤを、空気および水、表面の滅菌のために、および医療／歯科用途のために使用できる。
本願内に記載されるＵＶＣ透過性ガラスを有するＵＶＣ－ＬＥＤは、従来のＵＶＧＩランプまたは機器（例えば水銀ランプ）に比してさらなる利点、例えば、
・ エネルギーを無駄にしない「オンデマンドの消毒」を可能にする即時のオン／オフ機能、
・ 単純な設計で「標的を定めた消毒」を可能にする指向性の放出（特に、ビーム角の制御を可能にするレンズの使用による）、
・ 丈夫な携帯型機器における使用を可能にする、半導体の耐久性、
・ エネルギー効率を高め且つ単純で安価な電気駆動機構をもたらす、低いＤＣ電力要求、
・ デザインの柔軟性を最大化する、コンパクトなパッケージング、
・ 有害な水銀に曝露されることなく容易に廃棄できることによる、環境に優しい構造、
・ 高い光学性能、
・ 定義された波長での高い放射出力、
・ 比較的低い製造価格、
・ 小さなサイズ
を有する。
伝統的には、低圧水銀ランプと中圧水銀ランプとの両方が消毒システムにおいて使用されている。しかしながら、それらの光源を高出力且つエネルギー効率の良いＵＶ光、例えばＵＶＣ－ＬＥＤで置き換える必要性がある。本発明の下でのＵＶランプおよびＵＶ機器は、従来のＵＶＧＩランプまたは機器に比して、よりエネルギー効率が良い。これは、前記ガラスが６０％を上回る２２０ｎｍでのＵＶ光を透過することができ、従ってエネルギー入力と放射出力との間の比が著しく改善されるからである。
これは、それらのガラスがＵＶＣ－ＬＥＤランプのカバーとして使用される場合に重要になる。従来の水銀ＵＶランプのエネルギー要求が１００％に設定される場合、本願内に記載されるＵＶＣ－ＬＥＤを用いて同じＵＶ放射を生成するために必要なエネルギーは約１０～３０％である。換言すれば、従来のＵＶランプが特定のＵＶ強度を発するために１０Ｗのエネルギーを使用する場合、本願の機器は１～３Ｗだけの使用でよい。
先述のとおり、本願内に記載されるＵＶＣ透過ガラスの他の利点は、それらの高い熱伝導率（λw）であり、それは９０℃で０．７５～１．２５Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、他の実施態様においては約１．０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であることができる。この優れた熱伝導率は機器の寿命を長くし、なぜなら、過剰な熱が機器の他の部品に害を及ぼす前に容易に散逸できるからである。これは例えば、通常はあまり最適ではない熱伝導率を有する石英ガラスとは対照的である。
従って、１つの実施態様において、本発明による方法は、無指向性のＵＶランプの場合には指令（ＥＵ） Ｎｏ ８７４／２０１２に準拠するエネルギー効率指数（ＥＥＩ）≦０．１１、および指向性ＵＶランプの場合には指令（ＥＵ） Ｎｏ ８７４／２０１２に準拠するエネルギー効率指数（ＥＥＩ）≦０．１３を有するＵＶランプを含み得る。
本願内に記載される方法を、ＵＶに敏感な表面を含む任意の種類の表面、ＵＶに敏感な液体および／またはＵＶに敏感な気体から病原体を根絶するために使用できる。
当然、本願内に記載される方法を、ＵＶに敏感な様々な病原性生物、例えばウイルス（例えばインフルエンザまたはコロナウイルス科、例えばＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、特に耐性ウイルス変異体、例えばＳＡＲＳ－ＣｏＶ２－Ｄ６１４Ｇ）、細菌（胞子を含む）、病原酵母(pathological yeast)、カビおよびその種のものを根絶するためにも使用できる。
可能性のある用途は、手指消毒剤（例えば私用または公衆トイレにおける）、ヘルスケア環境での部屋の消毒剤、手術の準備、または手術の間、または手術後の病原体の根絶、傷の処置、目の処置、食品の消毒（例えば食品の製造の間、および／またはスーパーマーケットにおける肉、乳製品または野菜のカウンター）、家畜の消毒（特に、例えばバタリーを敷設するなどの集約的な畜産の場合において）、医薬品化合物の製造および／または食品生産プロセス、貯蔵設備、および／または多くの異なる使用者が度々接触するＵＶに敏感な表面の消毒、例えばキーボード、ハンドル、手すり、歯ブラシ、ヘアブラシ、装飾品、タッチデバイス、ひげそり用のカミソリまたは子供のおもちゃを含む使用リストから選択できる。
本発明において開示されるＵＶＣ機器を、幅広い「分析装置」としての用途のために使用することもでき、例えば以下である：
・ ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）： ライフサイエンスにおいて化学物質および化合物を検出するための分析において使用、
・ 分光計： バイオテクノロジー、ライフサイエンスおよび環境モニタリングにわたる試験および分析における多数の用途において使用、および
・ 水質モニタリングセンサ： 水中の化学物質を（例えば水圧破砕の間、一般的な水の安全性の場合において、または処理排水の廃棄前に）検出するために使用。
他の実施態様において、本発明において開示されるＵＶＣ機器は「水の消毒」のための機器を含み得る。この点で、ＵＶＣ ＬＥＤは、必要とされる殺菌強度に達するために長いウォームアップ時間（５０秒から１０分のどこか）を必要とする伝統的な水銀ランプに比して有利である。さらに、頻繁なオン／オフのサイクルは寿命を５０％以上減らしかねない。
その結果、それらの用途における水銀ランプを終日保持する必要があり、ランプ交換の頻度、オゾンの生成が増加し、且つ電力消費が上昇する。対照的に、ＵＶＣ ＬＥＤの即時のオン・オフ能力は、オンデマンドの消毒を可能にし、そのことが電力消費を著しく低減する。さらに、頻繁なオン／オフサイクルによってＬＥＤの寿命は減らず、より低い稼働コストおよびメンテナンスのコストを助ける。
本発明において開示されるＵＶＣ機器のさらなる使用は、特にＵＶに敏感な表面、液体または気体の場合において、
・ タンパク質分析、つまり、データベース検索、配列の比較、構造および機能の予測を使用した、タンパク質の構造および機能のバイオインフォマティクス研究、
・ 分子の同定、つまり、生物間でのＤＮＡの特定の断片の比較プロセス、
・ サイトメトリー、つまりバイオテクノロジーにおいて、フローサイトメトリーはレーザーまたはインピーダンスに基づき、細胞の計数、細胞の選別、バイオマーカーの検出、およびタンパク質工学において用いられ、流体の流れの中に細胞を懸濁させ、それらを電気的な検出装置を通過させることによる、生物物理学的技術である、
・ バイオフィルム処理システム、つまり、細菌、真菌、藻類および原生動物の使用を用いて有機および無機材料を周囲の液体から除去するシステム、
・ 硝酸塩および／またはＮＯxの測定、これは通常、約２３０ｎｍの波長で行われる、
・ 皮膚の状態を改善するための皮膚の処置（例えば乾癬、白斑、痒み、神経皮膚炎、ざ瘡、光線性皮膚炎、光線療法、バラ色ひこう疹など）
を含み得る。
従って、１つの実施態様において、ＵＶ－ＬＥＤモジュールの使用は、水の消毒、分析装置（ＨＰＬＣ、分光計、水のモニタリングセンサ）、空気の浄化、空気の消毒、表面の消毒（例えばキーボードの消毒、エスカレーターの手すりのＵＶ滅菌装置）、サイトメトリー、分子の同定、タンパク質分析、バイオフィルム処理、キュアリング、リソグラフィー、植物の成長、皮膚の治療、微生物の検出、創薬、タンパク質分析、皮膚のビタミンＤ３産生の誘導、および／または滅菌の群から選択され得る。
従って、１つの態様において、本発明は、例えば、水の消毒、分析装置（ＨＰＬＣ、分光計、水のモニタリングセンサ）、空気の浄化、空気の消毒、表面の消毒（例えばキーボードの消毒、エスカレーターの手すりのＵＶ滅菌装置）、サイトメトリー、分子の同定、タンパク質分析、バイオフィルム処理、キュアリング、リソグラフィー、植物の成長、皮膚の治療（乾癬、白斑、痒み、神経皮膚炎、ざ瘡、光線性皮膚炎、光線療法、バラ色ひこう疹）、微生物の検出、創薬、タンパク質分析、皮膚のビタミンＤ３産生の誘導、および／または滅菌の群から選択される用途のための、ＵＶ－ＬＥＤモジュール用の気密封止レンズキャップとしてのガラスの使用に関する。
前記ガラスは好ましくはソーダライムガラスである。１つの実施態様において、ガラスは以下の成分を含む（酸化物に基づくモル％）：
成分 含有率［モル％］
ＳｉＯ2 ４０～８５
Ａｌ2Ｏ3 ０～２５
Ｎａ2Ｏ ０～１８
Ｋ2Ｏ ０～１５
ＭｇＯ ０～１０
Ｂ2Ｏ3 ０．１～４
Ｌｉ2Ｏ ０～１０
ＺｎＯ ０～５
ＣａＯ ０～１６
ＢａＯ ０～１２
ＺｒＯ2 ０～５
ＳｎＯ2 ０～３
ＳｒＯ ０～４
Ｆ- ０～６
Ｃｌ- ０～１。
他の実施態様において、前記ガラスは以下の成分を含む（酸化物に基づくモル％）：
成分 含有率［モル％］
ＳｉＯ2 ６０～８４
Ａｌ2Ｏ3 ０～１０
Ｂ2Ｏ3 ０．５～３．５
Ｌｉ2Ｏ ０～３
Ｎａ2Ｏ ０～１５
Ｋ2Ｏ ０～１２
ＭｇＯ ０～６
ＣａＯ ０～６
ＳｒＯ ０～４
ＢａＯ ０～８
Ｆ- ０～６
Ｃｌ- ０～０．８
Ｒ2Ｏ ５～２５
ＲＯ ０～６。
ここで、「Ｒ2Ｏ」はアルカリ金属酸化物Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏを表し、且つ「ＲＯ」はアルカリ土類金属酸化物ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯおよびＳｒＯを示す。
前記ガラスはＳｉＯ2を少なくとも４０モル％、または少なくとも６０モル％の割合で含有し得る。ＳｉＯ2はガラスの耐加水分解性および透過性に寄与する。ＳｉＯ2含有率が高すぎると、ガラスの融点が高すぎる。温度Ｔ4およびＴgも急激に上昇する。従って、ＳｉＯ2含有率は最大７８モル％、または最大８０モル％、または最大８１モル％、または最大８２モル％、または最大８５％に制限されるべきである。
好ましくは、ＳｉＯ2含有率は少なくとも６１モル％、少なくとも６３モル％、または少なくとも６５モル％、少なくとも６８モル％、少なくとも６９モル％、または少なくとも７０モル％、または少なくとも７２モル％、または少なくとも７５モル％である。前記含有率は最大８４モル％、または最大８２モル％、または最大８１モル％、または最大８０モル％に制限され得る。
前記ガラスはＡｌ2Ｏ3を最大１０モル％の割合で含有し得る。Ａｌ2Ｏ3はガラスの相分離安定性に寄与するが、高い割合では耐酸性を低下させる。さらには、Ａｌ2Ｏ3は融点およびＴ4を高める。従って、この成分の含有率は、最大２５モル％、または最大９モル％、または最大８モル％、または最大７モル％、または最大５モル％、または最大４．５モル％に制限されるべきである。いくつかの実施態様において、Ａｌ2Ｏ3は少なくとも０．１モル％、少なくとも０．２モル％、または少なくとも０．５モル％、または少なくとも１．０モル％の少ない割合で使用される。いくつかの実施態様において、前記ガラスはＡｌ2Ｏ3不含であってよい。
前記ガラスはＢ2Ｏ3を少なくとも０．５モル％の割合で含有し得る。Ｂ2Ｏ3はガラスの溶解特性に影響を及ぼす。Ｂ2Ｏ3は４．０モル％以下、３．５モル％以下、３．０モル％以下、２．５モル％以下、または２．０モル％以下に制限され得る。２００ｎｍでの透過率を下げるためには、Ｂ2Ｏ3の量を制限することが有利である。Ｂ2Ｏ3の含有率は、少なくとも１．０モル％、少なくとも１．２モル％、または少なくとも１．５モル％であってよい。
任意に、Ｂ2Ｏ3とＲ2ＯとＲＯとの合計の含有率（モル％）の、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との合計の含有率（モル％）に対する比は、最大０．４、最大０．３５、または最大０．３である。１つの実施態様において、この値は少なくとも０．１、少なくとも０．１５、または少なくとも０．２である。
前記ガラスはＬｉ2Ｏを１０．０モル％以下、または３．０モル％以下、または２．８モル％以下、または２．５モル％以下の割合で含有し得る。任意に、前記ガラスは少量のみのＬｉ2Ｏ、例えば最大３．０モル％、最大２．８モル％、最大２．５モル％、最大２．０モル％、または最大１．９モル％まで含有するか、または前記ガラスはＬｉ2Ｏ不含である。特定の実施態様において、Ｌｉ2Ｏ含有率は１モル％～２モル％である。
前記ガラスはＮａ2Ｏを１８モル％以下、１５モル％以下、１２モル％以下、１１モル％以下、または１０モル％以下の割合で含有し得る。Ｎａ2Ｏはガラスの可融性を高める。酸化ナトリウムはＵＶ透過率の低下および熱膨張係数（ＣＴＥ）の上昇ももたらす。前記ガラスはＮａ2Ｏを少なくとも１モル％、少なくとも２モル％、少なくとも４モル％、少なくとも５モル％、または少なくとも６モル％の割合で含有し得る。１つのバージョンにおいて、Ｎａ2Ｏ含有率は最大５モル％、または最大４モル％である。いくつかの実施態様において、ガラスはＮａ2Ｏ不含であってよい。
前記ガラスはＫ2Ｏを最大１５モル％の割合で含有し得る。その含有率は少なくとも１モル％、少なくとも２モル％、少なくとも４モル％、少なくとも５モル％、または少なくとも６モル％であってよい。この成分の含有率は、最大１５モル％、最大１２モル％、最大１０モル％、最大９モル％、または最大８モル％に制限され得る。いくつかの実施態様において、ガラスはＫ2Ｏ不含であってよい。
１つの実施態様において、モル％でのＮａ2Ｏ含有率のＫ2Ｏ含有率に対する比は、少なくとも１．０、特に少なくとも１．１であってよい。本発明の１つの実施態様において、前記の比は最大２、特に最大１．５である。両方の酸化物は、ガラスの可融性を改善するために役立つ。特定の実施態様において、前記の比は１．１～１．３である。
ガラス中のＲ2Ｏの量は、２５モル％以下、２２モル％以下、または２０モル％以下に制限され得る。前記ガラスはＲ2Ｏを少なくとも５モル％、少なくとも８モル％、または少なくとも１０モル％の量で含有し得る。特定の実施態様において、Ｒ2Ｏ含有率は１０モル％～２０モル％である。Ｒ2Ｏは２００ｎｍでの透過率を低下させるために寄与し得る。
前記ガラスはＭｇＯを１０モル％以下、６モル％以下、４モル％以下、または２モル％以下の割合で含有し得る。ＭｇＯは可融性のために有利であるが、高い割合では、所望のＵＶ透過率および相分離の傾向に関して問題があることが証明されている。好ましい設計はＭｇＯ不含である。
前記ガラスはＣａＯを１６モル％以下、６モル％以下、４モル％以下、または２モル％以下、または１モル％以下の割合で含有し得る。ＣａＯは可融性のために有利であるが、高い割合では、所望のＵＶ透過率に関して問題があることが証明されている。好ましい形態はＣａＯ不含であるか、または少しだけのＣａＯ、例えば少なくとも０．１モル％、少なくとも０．３モル％、または少なくとも０．５モル％を含有する。
前記ガラスはＳｒＯを４モル％以下、１モル％以下、または０．５モル％以下の割合で含有し得る。ＳｒＯは可融性のために有利であるが、高い割合では、所望のＵＶ透過率に関して問題があることが証明されている。好ましい設計はＳｒＯ不含である。
前記ガラスはＢａＯを１２モル％以下、または８モル％以下、または６モル％以下、または５モル％以下、または４モル％以下の割合で含有し得る。ＢａＯは耐加水分解性の改善をもたらす。しかしながら、高すぎる酸化バリウム含有率は、相分離、ひいてはガラスの不安定性をもたらす。好ましい実施態様は、ＢａＯを少なくとも０．５モル％、少なくとも１．０モル％、または少なくとも１．５モル％の量で含有する。特定の実施態様において、ＢａＯ含有率は１．０モル％～４．０モル％である。いくつかの実施態様において、前記ガラスはＢａＯ不含であってよい。
アルカリ土類酸化物ＲＯは、相分離傾向に大きな影響を及ぼすことが示されている。従って、１つの設計形態において、それらの成分の含有率およびそれらの互いの関係に特別な注意が払われる。従って、モル％でのＢａＯの、ＭｇＯとＳｒＯとＣａＯとの合計のモル％での含有率に対する比は少なくとも２であってよい。任意に、この値は少なくとも５、または少なくとも１０、または少なくとも２０である。特に好ましい形態において、前記の値は少なくとも４０、またはさらには少なくとも５０であってよい。ＢａＯは、他のアルカリ土類金属酸化物に比して相分離および耐加水分解性の点で最大の利点をもたらす。しかしながら、前記の比は１２０または１００を超えてはならない。有利な形態において、前記ガラスは少なくとも少量のＣａＯおよびＢａＯを含有し、且つＭｇＯおよびＳｒＯ不含である。特定の実施態様において、前記の比は５０～１００である。
有利な特性は特に、ガラス中のＣａＯのＢａＯに対するモル％での割合の比が０．２未満である場合に得られる。特に、この比は０．１５未満、または０．１未満であってよい。いくつかの実施態様において、前記の比はさらに低く、特に０．０８未満、または０．０６未満であり、および好ましい設計においてこの比は少なくとも０．０３である。特定の実施態様において、前記の比は０～０．１である。
１つのバージョンにおいて、前記ガラスはＢ２Ｏ３のＢａＯに対するモル％での比、少なくとも０．１且つ最大２．０を有する。好ましくは、前記の比は少なくとも０．２、または少なくとも０．５であり、好ましい設計において前記の比は最大１．８または１．５または１．２に制限される。他の実施態様において、前記の比は最大１．０または０．８に制限され得る。特に、前記の比は０．２以上且つ２．０以下であるか、または他の実施態様においては０．５以上且つ１．８以下であり、特定の実施態様においては前記の比は０．２～１．０である。
本発明のガラス中のＲＯの割合は少なくとも０．３モル％であってよい。アルカリ土類金属酸化物は可融性のために有利であるが、高い割合では、それらは所望のＵＶ透過率に関して問題があることが証明されている。１つのバージョンにおいて、前記ガラスは最大５モル％のＲＯを含有する。１つの実施態様において、ＲＯの割合は１～５モル％である。
アルカリ土類金属酸化物とアルカリ金属酸化物とのモル％での合計の含有率ＲＯ＋Ｒ2Ｏは、最大３０モル％に制限され得る。有利な設計は、それらの成分を最大２５モル％の量で含有し得る。好ましくは、それらの酸化物の含有率は少なくとも５モル％、少なくとも１０モル％、または少なくとも１２モル％である。１つの実施態様において、ＲＯ＋Ｒ2Ｏの割合は１２～２０モル％である。それらの成分は、多すぎる割合では、相分離傾向を高め、且つガラスの耐加水分解性を下げる。
Ｂ2Ｏ3モル％での含有率の、Ｒ2ＯとＲＯとのモル％での合計の含有率に対する比は、少なくとも０．０１、少なくとも０．０２、または少なくとも０．０５であってよい。前記の比は最大１．５、最大１．０、または最大０．５に制限され得る。１つの実施態様において、Ｂ2Ｏ3／（ＲＯ＋Ｒ2Ｏ）の比は０．０５～０．２である。Ｂ2Ｏ3に対して多すぎるアルカリまたはアルカリ土類酸化物が存在すると、ガラスの相分離の間にアルカリまたはアルカリ土類ホウ酸塩が形成されることがある。上記の比を調整することが有利であることが証明されている。
ＴgおよびＴ4を含む溶解特性が所望の範囲内であることを確実にするために、Ｂ2Ｏ3の含有率の、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル％での合計の含有率に対する比を狭い範囲内に設定することが有利であり得る。有利な設計において、この比は少なくとも０．０１５且つ／または最大０．０４である。１つの実施態様において、Ｂ2Ｏ3／（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）の比は０．０１７～０．０３である。
アルカリ金属酸化物Ｒ2Ｏの合計の、アルカリ土類金属酸化物ＲＯの合計に対するモル％での割合の比は、好ましくは＞１、特に＞２または＞４である。前記設計形態において、この比は最大１５、最大１０または最大７．５である。１つの実施態様において、前記の比は４～１０である。
前記ガラスはＦ-を０～６モル％の含有率で含有し得る。好ましくは、Ｆ-含有率は最大４モル％、または最大２モル％である。１つの設計形態において、少なくとも０．５モル％、または少なくとも１モル％のこの成分が使用される。成分Ｆ-はガラスの可融性を改善し、且つより短い波長に向かってＵＶ端に影響を及ぼす。
前記ガラスはＣｌ-を１モル％未満、特に０．９モル％未満、または０．８モル％未満の含有率で含有し得る。適した下限は０．１モル％または０．２モル％である。
前記ガラスはＺｎＯを５モル％未満、特に２．５モル％未満、または１モル％未満の含有率で含有し得る。適した下限は０．０１モル％または０．０５モル％である。いくつかの実施態様において、ガラスはＺｎＯ不含であってよい。
前記ガラスはＺｒＯ2を５モル％未満、２．５モル％未満、または特に１モル％未満の含有率で含有し得る。適した下限は０．０１モル％または０．０５モル％である。いくつかの実施態様において、ガラスはＺｒＯ2不含であってよい。
前記ガラスはＳｎＯ2を３モル％未満、特に２モル％未満、または１モル％未満の含有率で含有し得る。適した下限は０．０１モル％または０．０５モル％である。いくつかの実施態様において、前記ガラスはＳｎＯ2不含であってよい。
本願明細書が、ガラスはある成分不含である、または特定の成分を含有しないと述べる場合、それは、この成分は最大で不純物として存在し得ることを意味する。これは、顕著な量では添加されないことを意味する。顕著ではない量とは、０．５ｐｐｍ未満、好ましくは０．２５ｐｐｍ未満、好ましくは０．１２５ｐｐｍ未満、且つ最も好ましくは０．０５ｐｐｍ未満の量である。
１つの実施態様において、前記ガラスは１０ｐｐｍ未満、特に５ｐｐｍ未満、または４ｐｐｍ未満のＦｅ2Ｏ3を有する。１つの実施態様において、前記ガラスは１０ｐｐｍ未満、特に５ｐｐｍ未満、または４ｐｐｍ未満のＴｉＯ2を有する。１つの実施態様において、前記ガラスは３．５ｐｐｍ未満、特に２．５ｐｐｍ未満、または１．０ｐｐｍ未満のヒ素を有する。３．５ｐｐｍ未満のアンチモン、２．５ｐｐｍ未満のアンチモン、または１．０ｐｐｍ未満のアンチモンを含有するガラスが好ましい。ＵＶ透過率およびソラリゼーションに及ぼす悪影響以外に、特にヒ素とアンチモンは環境に毒性があり且つ危険であり、回避すべきである。
任意に、前記ガラスは以下の成分を含む（酸化物に基づくモル％）：
成分 含有率［モル％］
ＳｉＯ2 ６８～８２
Ａｌ2Ｏ3 ０．１～７
Ｂ2Ｏ3 １．０～３．０
Ｌｉ2Ｏ ０～３．０
Ｎａ2Ｏ １～１２
Ｋ2Ｏ １～１０
ＣａＯ ０～４
ＳｒＯ ０～１
ＢａＯ ０．５～６
Ｆ- ０～６。
他の態様において、前記ガラスは以下の成分を含む（モル％）：
成分 含有率［モル％］
ＳｉＯ2 ６９～８１
Ａｌ2Ｏ3 ０．２～５
Ｂ2Ｏ3 １．２～２．５
Ｌｉ2Ｏ ０～２．５
Ｎａ2Ｏ ２～１１
Ｋ2Ｏ ２～９
ＣａＯ ０～２
ＳｒＯ ０～０．５
ＢａＯ １．０～５
Ｆ- ０．５～４。
さらに他の実施態様において、前記ガラスは以下の成分を含む（モル％）：
成分 含有率［モル％］
ＳｉＯ2 ７０～８０
Ａｌ2Ｏ3 ０．５～４．５
Ｂ2Ｏ3 １．５～２．０
Ｌｉ2Ｏ ０～２
Ｎａ2Ｏ ４～１０
Ｋ2Ｏ ４～８
ＣａＯ ０～１
ＳｒＯ ０～０．５
ＢａＯ １．５～４
Ｆ- １～２。
本発明は本願内に記載されるガラス製のガラス物品も含む。前記ガラス物品は、ガラス管およびロッドについて公知の引抜法によって製造され得る。所望の形状に依存して、当業者は適した製造方法、例えばバーについてはインゴットキャスティング、板ガラスを製造するためにはフローティングまたはダウンドローを選択する。好ましくは、前記方法におけるガラスの冷却を、所望の特性が達成されるように調整する。
１つの実施態様において、前記ガラス物品はダンナー法またはベロ－法を使用して製造される。ベロ－法においては、ガラス溶融物は垂直に下向きに（重力の方向に）、出口リングおよびニードルで作られる成形器具を通じて流れる。成形器具は、ガラス管またはガラスロッドの生成される断面のネガ型（マトリックス）を形成する。ガラス管の製造において、ニードルは成形器具の中心で成形部品として配置される。
ベロ－法とダウンドロー法との間の違いは、第１に、ベロ－法におけるガラス溶解物はそれが成形器具を離れた後に水平に偏向されること、第２に、ベロ－法においては前記ニードルが空気の流れを吹き付ける通路を有することである。ダンナー法では、吹き付けられる空気は得られるガラス管が崩壊しないことを確実にする。ダウンドロー法においては、凝固したガラス溶解物が先に方向を変えることなく分離される。方向を変えないので、ガラス管の製造の間に吹き付けられる空気の使用を控えることもできる。
１つの実施態様において、本発明は本願内で開示されるガラス製のガラス物品に関する。ガラス物品の厚さ、特にガラス管の場合、壁厚は、少なくとも０．１ｍｍ、または少なくとも０．３ｍｍであってよい。前記の厚さは３ｍｍ以下、または２ｍｍ以下に制限され得る。前記ガラス物品の外径、例えばガラス管またはガラスロッドの外径は、５０ｍｍ以下、４０ｍｍ以下、または３０ｍｍ以下であってよい。前記外径は特に、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、または少なくとも３ｍｍであってよい。
従って、本発明は以下の実施態様にも関する：
１つの態様において、本発明は、病原体の根絶方法であって、病原体を波長約２２０ｎｍを有する殺菌性ＵＶ光に曝露することを含み、前記ＵＶ光はガラス製のランプカバーを有するＵＶランプによって照射され、前記ガラスは３．５ｐｐｍ未満の全白金含有率を有する、前記方法に関する。
他の態様において、殺菌性ＵＶ光に曝露される前記病原体は、２２２ｎｍを上回るＵＶ放射に対して敏感な、ＵＶに敏感な材料上に存在する。さらに他の態様において、前記ＵＶに敏感な材料は、生体組織表面、例えば動物の目または皮膚であり、前記動物は昆虫、無脊椎動物、脊椎動物、ほ乳類および／またはヒトから選択される。
さらに他の態様において、処理後の前記病原体の根絶は、ＢＳ ＩＳＯ ２２１９６：２０１１－０８－３１に準拠して＞９９％である。
さらに他の態様において、前記病原体のＵＶ曝露は少なくとも、１平方センチメートルあたり２，０００～８，０００マイクロワット・秒（μＷｓ／ｃｍ2）の範囲である。
さらに他の態様において、前記ＵＶランプのカバーの全部または一部はレンズの形状に成形される。
他の態様において、本発明は波長２２０ｎｍで少なくとも３０％の透過率を有するガラスに関し、前記ガラスは全白金含有率３．５ｐｐｍ以下、いくつかの実施態様においては３ｐｐｍ以下、２．５ｐｐｍ以下、２ｐｐｍ以下を有する。
多くの用途のために、前記ＵＶ範囲における特定の透過率が望ましい。前記ガラスは、２２０ｎｍでの透過率の２００ｎｍでの透過率に対する比、少なくとも２０．００または少なくとも３０．００、特に最大１００．００または最大８０．００を有し得る。
さらに他の態様において、前記ガラスはロジウム、鉛、カドミウム、水銀、六価クロム、鉄、チタンおよびそれらの任意の組み合わせから選択される、１つ以上のＵＶ遮断不純物を含む。さらに他の態様において、前記ガラスは１．０ｐｐｍ未満の全白金含有率を有する。
波面偏差は±０．１ｍｍ未満、±０．０８ｍｍ未満、さらなる実施態様において±０．０３５ｍｍ未満、±２５μｍ未満、±１５μｍ未満、±５μｍ未満であってよい。任意に、波面偏差は０．１μｍ～２５０μｍ、または１μｍ～１００μｍ、または２μｍ～８５μｍであってよい。さらに他の態様において、前記ガラスは以下の成分を示された量で含む（モル％）：
成分 含有率［モル％］
ＳｉＯ2 ４０～８５
Ａｌ2Ｏ3 ０～２５
Ｎａ2Ｏ ０～１８
Ｋ2Ｏ ０～１５
ＭｇＯ ０～１０
Ｂ2Ｏ3 ０．１～４
Ｌｉ2Ｏ ０～１０
ＺｎＯ ０～５
ＣａＯ ０～１６
ＢａＯ ０～１２
ＺｒＯ2 ０～５
ＳｎＯ2 ０～３
ＳｒＯ ０～４
Ｆ- ０～６
Ｃｌ- ０～１。
他の態様において、本発明は、例えば、水の消毒、分析装置（ＨＰＬＣ、分光計、水のモニタリングセンサ）、空気の浄化、空気の消毒、表面の消毒（例えばキーボードの消毒、エスカレーターの手すりのＵＶ滅菌装置）、サイトメトリー、分子の同定、タンパク質分析、バイオフィルム処理、キュアリング、リソグラフィー、植物の成長、皮膚の治療（乾癬、白斑、痒み、神経皮膚炎、ざ瘡、光線性皮膚炎、光線療法、バラ色ひこう疹）、微生物の検出、創薬、タンパク質分析、皮膚のビタミンＤ３産生の誘導、および／または滅菌の群から選択される用途のための、ＵＶ－ＬＥＤモジュール用の気密封止レンズキャップとしての前記ガラスの使用に関する。
１つの態様において、本発明は、本願内に記載されるガラスを含むか、または前記ガラスからなるガラス物品に関する。１つの実施態様において、前記ガラス物品は少なくとも１つの研磨表面を有する。任意に、前記ガラス物品は少なくとも１つの面取りされた端部を有する。前記の研磨表面は、１０ｎｍ未満、または５ｎｍ未満の表面粗さＲａを有し得る。面取りされた端部は、面取りされていない端部よりも衝撃耐性があり、特に欠けに対してより耐性がある。
熱強化および／または化学強化
任意に、前記製造方法は、ガラス物品を化学強化および／または熱強化する段階を含む。前記「強化(tempering)」は、「硬化」または「強化(toughening)」とも称される。
好ましくは、前記ガラス物品は少なくとも１つの表面で強化され、特に熱的および／または化学的に強化される。例えば、イオン交換によってガラス物品を化学的に強化することが可能である。この方法においては通常、物品中の小さなアルカリイオンがより大きなアルカリイオンによって置き換えられる。多くの場合、より小さなナトリウムがカリウムによって置き換えられる。しかしながら、非常に小さなリチウムをナトリウムおよび／またはカリウムによって置き換えることも可能である。任意に、アルカリイオンを銀イオンで置き換えることが可能である。他の可能性は、アルカリ土類イオンを互いに、アルカリイオンと同じ原理に従って交換することである。好ましくは、イオン交換は溶融塩の浴中で、物品表面と塩浴との間で行われる。純粋な溶融塩、例えば溶融ＫＮＯ3を交換のために使用できる。しかしながら、塩混合物、または塩と他の成分との混合物も使用できる。物品内で選択的に調整された圧縮応力プロファイルが構築される場合、物品の機械的耐性をさらに高めることができる。これは一段階または多段階のイオン交換工程によって達成できる。
小さなイオンを大きなイオンで置き換えることにより、または熱強化により、相応の領域において圧縮応力が作り出され、それはガラス物品の表面から中央に向かって低下する。最大の圧縮応力はガラス表面のすぐ下であり、ＣＳ（圧縮応力）とも称される。ＣＳは応力であり、ＭＰａの単位で表される。圧縮応力層の深さは「ＤｏＬ」と略記され、μｍの単位で与えられる。好ましくは、ＣＳおよびＤｏＬは折原製作所のＦＳＭ－６０ＬＥ装置を使用して測定される。
１つの実施態様において、ＣＳは１００ＭＰａを上回る。さらに好ましくは、ＣＳは少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも２５０ＭＰａ、または少なくとも３００ＭＰａである。より好ましくは、ＣＳは最大１，０００ＭＰａ、最大８００ＭＰａ、最大６００ＭＰａ、または最大５００ＭＰａである。好ましくは、ＣＳは＞１００ＭＰａ～１，０００ＭＰａ、２００ＭＰａ～８００ＭＰａ、２５０ＭＰａ～６００ＭＰａ、または３００ＭＰａ～５００ＭＰａの範囲である。
１つの実施態様において、前記ガラス物品は熱強化される。熱強化は典型的には熱いガラス表面を急冷することによって達成される。熱強化は、圧縮応力層を化学強化よりも深く形成できる（より大きなＤｏＬ）という利点を有する。これにより、ガラスは引っかき傷が付きにくくなり、なぜなら、その圧縮応力層は、より薄い圧縮応力層の場合のように容易に引っかき傷で貫通され得ないからである。
前記ガラスまたはガラス物品を、例えば、溶解、成形、徐冷／冷却工程および冷間の後処理段階の後に、熱強化工程に供することができる。この工程において、ガラス本体（例えば、先述のガラス物品または予備的な製品）、例えば板ガラスを好ましくは水平に供給するか、または装置内に吊して、転移温度ＴGの最高１５０℃上までの温度へと急速に加熱する。次に、そのガラス本体の表面を、例えばノズルシステムを通じて冷たい空気を吹き付けることによって急冷する。ガラス表面の急冷の結果、それらは広がったネットワークで凍結される一方で、ガラス本体の内部はゆっくりと冷却され、より収縮する時間を有する。これが、表面層における圧縮応力および内部における引っ張り応力を作り出す。圧縮応力の量は、様々なガラスのパラメータ、例えばＣＴＥガラス（Ｔgより下での平均線熱膨張係数）、ＣＴＥ液体（Ｔgより上での平均線熱膨張係数）、歪み点、軟化点、ヤング率に依存し、および冷却媒体とガラス表面との間の熱伝導の量、並びにガラス本体の厚さにも依存する。
好ましくは、少なくとも５０ＭＰａの圧縮応力が生成される。その結果、ガラス本体の曲げ強さは、強化されていないガラスに比して２倍～３倍になることができる。１つの実施態様において、前記ガラスを７５０～８００℃の温度に加熱して、冷たい空気流の中で速やかに強化する。任意に、吹き付ける圧力は１～１６ｋＰａであってよい。本願内で記載されるガラスまたはガラス物品で、例えば５０～２５０ＭＰａ、特に７５～２００ＭＰａの圧縮応力の値が、市販のシステムにおいて達成される。
１つの実施態様において、前記ガラス物品は、少なくとも５０ＭＰａ、特に少なくとも７５ＭＰａ、少なくとも８５ＭＰａ、または少なくとも１００ＭＰａの圧縮応力を有する圧縮応力層を有する。前記ガラス物品は、その表面の１つ、２つ、または全ての上で圧縮応力層を有し得る。圧縮応力層の圧縮応力は最大２５０ＭＰａ、最大２００ＭＰａ、最大１６０ＭＰａ、または最大１４０ＭＰａに制限され得る。それらの圧縮応力値は、特に熱強化されたガラス物品において存在し得る。
１つの実施態様において、前記ガラス物品の圧縮応力層の深さは、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも３０μｍ、または少なくとも５０μｍである。特定の実施態様において、この層はさらに、少なくとも８０μｍ、少なくとも１００μｍ、または少なくとも１５０μｍであってよい。任意に、前記ＤｏＬは最大２，０００μｍ、最大１，５００μｍ、最大１，２５０μｍ、または最大１，０００μｍに制限される。特に、前記ＤｏＬは１０μｍ～２，０００μｍ、２０μｍ～１，５００μｍ、または３０μｍ～１，２５０μｍであってよい。１つの実施態様において、前記ガラス物品は、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、または少なくとも５００μｍのＤｏＬで熱強化される。任意に、前記ＤｏＬは最大２，０００μｍ、最大１，５００μｍ、または最大１，２５０μｍであってよい。１つの実施態様において、前記ＤｏＬは３００μｍ～２，０００μｍ、４００μｍ～１，５００μｍ、または５００μｍ～１，２５０μｍである。
種々のＬＥＤパッケージａ）～ｆ）におけるＵＶ透過性ガラスの使用を示す図である。 本発明のＵＶ透過性ガラスのケーシングへの取り付けを示す図である。 本開示によるガラスのいくつかについての透過率スペクトルを示す図である。 ＨＯＫ ４ランプの発光スペクトルを示す図である。
本開示に記載されるガラス組成によるアルカリ含有シリケートガラスを還元性溶融条件下で得た。厚さ０．７１ｍｍを有する試料を、２００ｎｍ～３００ｎｍの波長範囲における透過性について、ＨＯＫ ４ランプでの照射前後で試験した。結果を図３に示す。
特に、λ＝２００ｎｍおよびλ＝２２０ｎｍの特に関連する波長に関し、得られた結果を以下の表にまとめる。
Figure 2022089195000002
前記ガラスは２００ｎｍで低い透過率、および２２０ｎｍで高い透過率を有する。２００ｎｍと２２０ｎｍとの両方での透過率は、ＨＯＫ ４ランプでの１４４時間の照射後に、実質的に変化しないままである。
図面の詳細な説明
図１ 種々のＬＥＤパッケージａ）～ｆ）におけるＵＶ透過性ガラスの、可能性のある使用。ガラスレンズ［１］の形状は、特定の用途に応じてＵＶ光の集束または分散を可能にする。さらには、カバーガラス［１］は、ＵＶ光が横方向にも放出されるように、ＵＶ源（例えばＵＶ－ＬＥＤ）［４］を取り囲むことができる（図１、ｃ）～ｆ）参照）。ケーシング［３］の背面の反射要素は、発光効率を改善できる。ケーシング［３］として、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウムセラミック（ＡｌＮセラミック）を使用できる。ＬＥＤ［４］およびガラスカバー［１］は、ケーシング［３］に金属ろう付け［２］され得る。
図２ ガラスをケーシング［３］に金属ろう付け［２］する代わりに（図２、ａ）参照）、本発明のＵＶ透過性ガラス［１］をレーザーフリットシーリング［６］を介してケーシングに取り付けることもできる（図２、ｂ）～ｅ）参照）。ＬＥＤ［４］は、ケーシング［３］に金属ろう付け［２］されることができ、さらに透明な封止材料［５］内で完全に封入されることができる。そのような封止材料は、メチルメタクリレートおよびアシルオキシミノメタクリレートエステルのコポリマーであってよい。前記例においては、ポリ（メチルメタクリレート－ｃｏ－３－メタクリロイル－オキシミノ－２－ブタノン）が使用された。レーザーフリットシーリング［６］に基づき、ＬＥＤ要素は環境の影響に対して完全に保護されるので、この設定は過酷な環境条件、特に強い酸性洗浄剤および／または消毒薬が定期的に使用される場合に最も適している。ここでもまた、ケーシング［３］として、高い熱伝導性を有する窒化アルミニウムセラミック（ＡｌＮセラミック）を使用できる。ここでもまた、ケーシング［３］の背面の反射要素は、発光効率を改善できる。
図３は、本開示によるガラスのいくつかについての透過率スペクトルを示す。
図４は、ＨＯＫ ４ランプの発光スペクトルを示す。

Claims (16)

  1. 病原体の根絶方法であって、病原体を波長２２０ｎｍでの殺菌性ＵＶ光に曝露することを含み、前記ＵＶ光はガラス製のランプカバーを有するＵＶランプによって照射され、前記ガラスは波長２２０ｎｍで少なくとも３０％、および波長２００ｎｍで４％未満の透過率を有し、前記ガラスは３．５ｐｐｍ未満の全白金含有率を有する、前記方法。
  2. 曝露される病原体が、２２２ｎｍを上回るＵＶ放射に対して敏感であるＵＶ敏感な材料の上に存在する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ＵＶに敏感な材料が、生体組織表面、例えば動物の目または皮膚であり、前記動物は昆虫、無脊椎動物、脊椎動物、ほ乳類および／またはヒトから選択される、請求項１または２に記載の方法。
  4. 処理後の病原体の根絶が、ＢＳ ＩＳＯ ２２１９６：２０１１－０８－３１に準拠して９９％を上回る、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記病原体のＵＶ曝露が少なくとも、１平方センチメートルあたり２，０００～８，０００マイクロワット・秒（μＷｓ／ｃｍ2）の範囲である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記ＵＶランプのカバーの全部または一部がレンズの形状に成形されている、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
  7. 波長２２０ｎｍで少なくとも３０％の透過率、および波長２００ｎｍで４．０％未満の透過率を有し、３．５ｐｐｍ未満の全白金含有率を有するガラス。
  8. ２２０ｎｍで少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、または少なくとも６０％、および／または波長［λ］２６０ｎｍ、２８０ｎｍおよび／または３１０ｎｍで少なくとも７５％の透過率を有する、請求項７に記載のガラス。
  9. Ｆｅ2Ｏ3の全含有率が０．５～１０ｐｐｍ、好ましくは１～１０ｐｐｍである、請求項７または８に記載のガラス。
  10. １ｐｐｍ～１０ｐｐｍのＦｅ2Ｏ3含有率、２ｐｐｍ～３０ｐｐｍのＴｉＯ2の量を有し、且つ２００ｎｍでの透過率が３％未満である、請求項９に記載のガラス。
  11. 全白金含有率が１．０ｐｐｍ未満である、請求項７から１０までのいずれか１項に記載のガラス。
  12. ±０．１ｍｍ未満の波面偏差（ピーク・バレー）を有する、請求項７から１１までのいずれか１項に記載のガラス。
  13. 前記ガラスが１．４５０～１．５８０の屈折率ｎdを有する、請求項７から１２までのいずれか１項に記載のガラス。
  14. 前記ガラスが以下の成分を示された量（モル％）で含む、請求項７から１３までのいずれか１項に記載のガラス物品：
    成分 含有率［モル％］
    ＳｉＯ2 ４０～８５
    Ａｌ2Ｏ3 ０～２５
    Ｎａ2Ｏ ０～１８
    Ｋ2Ｏ ０～１５
    ＭｇＯ ０～１０
    Ｂ2Ｏ3 ０．１～４
    Ｌｉ2Ｏ ０～１０
    ＺｎＯ ０～５
    ＣａＯ ０～１６
    ＢａＯ ０～１２
    ＺｒＯ2 ０～５
    ＳｎＯ2 ０～３
    ＳｒＯ ０～４
    Ｆ- ０～６
    Ｃｌ- ０～１
  15. 請求項７から１４までのいずれか１項に記載のガラス製のガラス物品であって、前記物品が熱強化または化学強化されており、特に少なくとも１つの表面上で少なくとも５０ＭＰａの圧縮応力を有する、前記物品。
  16. 例えば、水の消毒、分析装置（ＨＰＬＣ、分光計、水のモニタリングセンサ）、空気の浄化、空気の消毒、表面の消毒（例えばキーボードの消毒、エスカレーターの手すりのＵＶ滅菌装置）、サイトメトリー、分子の同定、タンパク質分析、バイオフィルム処理、キュアリング、リソグラフィー、植物の成長、皮膚の治療（乾癬、白斑、痒み、神経皮膚炎、ざ瘡、光線性皮膚炎、光線療法、バラ色ひこう疹）、微生物の検出、創薬、タンパク質分析、皮膚のビタミンＤ３産生の誘導、および／または滅菌の群から選択される用途のための、ＵＶ－ＬＥＤモジュール用の気密封止レンズキャップとしての請求項７から１４までのいずれか１項に記載のガラスの使用。
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