JP2023001511A - 不活化システムおよび不活化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人や動物に対して安全な紫外線を一度に広範囲に照射して、広範囲に存在する微生物および／またはウイルスを不活化することができる不活化システムおよび不活化方法を提供する。【解決手段】不活化システム１０００は、空間内において紫外線を放射して、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１０００は、微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線を含む波長１９０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長域の紫外線を放射する紫外線光源と、紫外線光源を収容する筐体と、紫外線光源より放射された紫外線を筐体の外へ取り出す光放射面と、を備える紫外線照射装置を備える。また、不活化システム１０００は、光放射面に対向して配置されて光放射面から放射される紫外線を反射する、複数の反射面が立体的に構成された反射体を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、紫外線を照射して有害な微生物やウイルスを不活化する不活化システムおよび不活化方法に関する。

空間中または物体表面に存在する微生物（細菌、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。
従来、空間を浮遊する有害な微生物やウイルス、および床面、壁面等の表面に付着している有害な微生物やウイルスを、紫外線を照射して不活化させる技術が知られている。

特許文献１、２には、ヒト細胞を害することなく、殺菌対象生物であるバクテリアやウイルスを選択的に不活化する装置が開示されている。この装置においては、バクテリアやウイルスが典型的にはヒト細胞より物理的にはるかに小さいことを考慮して、照射する紫外線の波長が適切に選択される。具体的には、放出光の中心波長が２０７ｎｍのＫｒＢｒエキシマランプや放出光の中心波長が２２２ｎｍのＫｒＣｌエキシマランプなどの光源と、好ましい波長範囲（波長１９０ｎｍ～２３０ｎｍ）外の波長の紫外線の透過を阻止する光学フィルタとを用いることにより、ヒト細胞に対する危害を実質的に回避しながら、身体における殺菌対象部位に存在する殺菌対象生物やウイルスを不活化可能な紫外線を人間の身体に照射している。

特許第６０２５７５６号公報 特表２０１８－５１７４８８号公報

上記特許文献１、２に記載の紫外線照射装置は、光放射面を特定方向に向けて配置されるため、例えば当該紫外線照射装置を室内に配置した場合、室内の一定領域にしか紫外線が照射されない。
室内全体に紫外線を照射するために、紫外線照射装置を首振り型にすることも考えられるが、首振り型の紫外線照射装置の場合、首振り角度の機械的な制限によっては紫外線が照射されない空間領域が生じ得る。さらには、各瞬間には首振り方向にしか紫外線が照射されないため、首が振られることで紫外線が照射されない時間が生じる。

そこで、本発明は、紫外線を一度に広範囲に照射して、広範囲に存在する微生物および／またはウイルスを不活化することができる不活化システムおよび不活化方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る不活化システムの一態様は、空間内において紫外線を放射して、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、前記微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線を含む波長１９０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長域の紫外線を放射する紫外線光源と、前記紫外線光源を収容する筐体と、前記紫外線光源より放射された前記紫外線を前記筐体の外へ取り出す光放射面と、を備える紫外線照射装置と、前記光放射面に対向して配置されて前記光放射面から放射される紫外線を反射する、複数の反射面が立体的に構成された反射体と、を備える。
このように、紫外線照射装置の光放射面を複数の反射面が立体的に構成された反射体に対向させて配置し、光放射面から放射された紫外線を反射体によって反射させる。したがって、紫外線を空間全体に照射して、当該空間に存在する微生物やウイルスを適切に不活化することができる。

また、上記の不活化システムにおいて、前記反射体は、前記第一波長域の紫外線として波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線を反射し、波長２４０ｎｍ以上の第二波長域の紫外線を透過または吸収してもよい。
この場合、反射体は、人に対して悪影響の少ない紫外線を反射し、人に対して悪影響を及ぼし得る紫外線を反射しないようにすることができる。したがって、人が居る空間において使用可能な不活化システムとすることができる。

さらに、上記の不活化システムにおいて、前記反射体は、前記第二波長域の紫外線として、波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を透過または吸収してもよい。
例えば、中心波長２２２ｎｍの紫外線を放射するＫｒＣｌエキシマランプや、中心波長２０７ｎｍの紫外線を放射するＫｒＢｒエキシマランプは、人に対して悪影響のある波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線も僅かながら放射する。反射体は、この波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を反射させないようにすることができる。

また、上記の不活化システムにおいて、前記反射体は、板状の基材と、前記基材の前記光放射面に対向する側の表面に設けられた、前記第一波長域の紫外線を反射する紫外線反射膜と、を備えていてもよい。
この場合、比較的簡易に、第一波長域の紫外線を適切に反射する反射体を構成することができる。また、板状の基材の表面に紫外線反射膜を形成するので、設計通りの反射特性を実現しやすい。

さらに、上記の不活化システムにおいて、前記基材は、前記第二波長域を吸収する部材により構成されていてもよい。
また、上記の不活化システムにおいて、前記反射体は、前記基材の前記表面とは反対側の面に設けられた、前記第二波長域を吸収する紫外線吸収膜をさらに備えていてもよい。
さらにまた、上記の不活化システムにおいて、前記反射体は、前記基材の前記表面とは反対側の面に対して離隔して配置された、前記第二波長域を吸収する紫外線吸収体をさらに備えていてもよい。
上記のいずれの場合も、反射体は、人に対して悪影響を及ぼし得る第二波長域の紫外線を適切に吸収することができる。したがって、反射体に入射した第二波長域の紫外線は、再び空間に放射されない。そのため、より安全性の高い不活化システムとすることができる。

また、上記の不活化システムは、前記反射体に対して前記紫外線照射装置が配置された側とは反対側に配置され、前記反射体に向けて可視光を放射する可視光光源をさらに備え、前記反射体は、可視光を透過してもよい。
この場合、反射体が可視光を放射するので、照明機能を有する不活化システムとすることができる。例えば反射体が中空構造を有する立体反射体である場合、可視光光源を反射体の内部に配置して、反射体を照明として用いることができる。

さらに、上記の不活化システムは、前記反射体に対して前記紫外線照射装置が配置された側に配置され、前記反射体に向けて可視光を放射する可視光光源をさらに備え、前記反射体は、可視光を反射してもよい。
この場合、反射体が可視光を放射するので、照明機能を有する不活化システムとすることができる。例えば、可視光光源を紫外線照射装置と並べてもしくは一体的に配置することもできる。

また、上記の不活化システムにおいて、前記反射体が回転可能、または、前記紫外線照射装置と前記反射体とが相対的に揺動可能に構成されていてもよい。
この場合、紫外線照射装置の光放射面と反射体の各反射面との向きを相対的に変化させ、反射体による光の反射方向を経時的に変化させることができる。

さらに、上記の不活化システムにおいて、前記紫外線照射装置と前記反射体とは、持ち運び可能な共通の支持部材に支持されていてもよい。
この場合、紫外線照射装置および反射体を所望の場所に設置することができる。また、上方からでは紫外線が照射されないような机の下などに設置し、不活化を行うこともできる。

また、本発明に係る不活化方法の一態様は、空間内において紫外線を放射して、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、前記微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線を含む波長１９０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長域の紫外線を放射する紫外線光源を備える紫外線照射装置から、複数の反射面が立体的に構成された反射体に向けて前記紫外線を放射するステップと、前記紫外線を前記反射体の前記複数の反射面によって反射させ、前記空間に広がりをもって放射するステップと、を含む。
これにより、紫外線を空間全体に照射して、当該空間に存在する微生物やウイルスを適切に不活化することができる。

本発明の一つの態様によれば、紫外線を一度に広範囲に照射して、広範囲に存在する微生物および／またはウイルスを不活化することができる。

本実施形態の不活化システムが備える紫外線照射装置の外観イメージ図である。 第一の実施形態における不活化システムの構成例である。 反射体の表面構造を説明する図である。 第一の実施形態における反射板の構成例である。 反射体を構成する複数の反射板の配置を説明する図である。 紫外線反射膜の反射特性を示す図である。 第一の実施形態における反射板の別の構成例である。 第一の実施形態における反射板の別の構成例である。 第二の実施形態における不活化システムの構成例である。 第二の実施形態における反射板の構成例である。 可視光透過膜の透過特性を示す図である。 第二の実施形態における不活化システムの変形例である。 第二の実施形態における反射板の変形例である。 可視光反射膜の反射特性を示す図である。 第三の実施形態における不活化システムの構成例である。 反射体の構造例である。 反射体の別の構造例である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、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、本実施形態では不活化システムについて説明するが、不活化装置や不活化方法として、以下に説明する紫外線照射を行うものであってもよい。
ここで、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、上記空間は、施設内の空間や乗物内の空間を含む。

本実施形態では、人や動物が存在する空間において、人や動物の細胞への悪影響が少ない波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線を照射して、空間中や空間内の物体表面に存在する有害な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。ここで、上記物体は、人体、動物、物を含む。
なお、「人や動物が存在する空間」とは、実際に人や動物がいる空間に限定されず、人や動物が出入りする空間であって人や動物がいない空間を含む。

紫外線は、波長によって細胞の貫通力が異なり、短波長ほど当該貫通力が小さい。例えば、約２００ｎｍといった短波長の紫外線は、非常に効率良く水を通過するものの、ヒト細胞の外側部分（細胞質）による吸収が大きく、紫外線に敏感なＤＮＡを含む細胞核に到達するのに十分なエネルギーを有さない場合がある。そのため、上記の短波長の紫外線は、ヒト細胞に対する悪影響が少ない。一方で、波長２４０ｎｍ以上の紫外線は、ヒト細胞の外側部分（細胞質）による吸収が小さく、細胞への貫通力が大きいため、細胞内部にまで紫外線が到達し、ヒトの細胞核中のＤＮＡにダメージを与えうる。また、波長１９０ｎｍ未満の紫外光が存在すると、大気中に存在する酸素分子が光分解されて酸素原子を多く生成し、酸素分子と酸素原子との結合反応によってオゾンを多く生成させてしまう。そのため、波長１９０ｎｍ未満の紫外光を大気中に照射させることは望ましくない。

したがって、波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内の紫外光は、人や動物に対する安全性が高い紫外光であるといえる。なお、人や動物に安全性をより高める観点から、空間内に照射される紫外光は、波長１９０ｎｍ以上２３７ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、波長１９０ｎｍ以上２３５ｎｍ以下の範囲内であることがより好ましく、波長１９０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内であることが特に好ましい。
さらに、大気中のオゾン発生をより効果的に抑制するためには、２００ｎｍ以上にピーク波長を有する紫外線を利用することが望ましく、空間内に照射される紫外線は、波長２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内であることが特に好ましい。

このように、波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線を用いることにより、人や動物の皮膚や目に紅斑や角膜炎を起こすことはなく、紫外光本来の殺菌、ウイルスの不活化能力を提供することができる。特に、従来の紫外光源とは異なり、有人環境で使用できるという特徴を生かし、屋内外の有人環境に設置することで、環境全体を照射することができ、空気と環境内設置部材表面のウイルス抑制・除菌を提供することができる。
このことは、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標３「あらゆる年齢の全ての人々が健康的な生活を確保し、福祉を促進する」に対応し、また、ターゲット３．３「２０３０年までに、エイズ、結核、マラリア及び顧みられない熱帯病といった伝染病を根絶すると共に、肝炎、水系感染症及びその他の感染症に対処する」に大きく貢献するものである。

（第一の実施形態）
図１は、本実施形態における不活化システムが備える紫外線照射装置１００の外観イメージ図である。
図１に示すように、紫外線照射装置１００は、筐体１１を備える。筐体１１には開口部１１ａが形成されており、開口部１１ａには、紫外線を放射する光放射面１２が設けられている。光放射面１２は、例えば石英ガラスからなる窓部材により構成されている。
筐体１１内部には、紫外線光源として、エキシマランプ２０が収容されている。エキシマランプ２０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、紫外線光源は、ＫｒＣｌエキシマランプに限定されるものではなく、微生物および／またはウイルスを不活化することができる第一波長域にある紫外線を含む１９０ｎｍ～４００ｎｍの波長域の紫外線を放射する光源であればよい。本実施形態では、上記第一波長域は、人や動物に対して安全性の高い波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長域とする。

エキシマランプ２０は、両端が気密に封止された直管状の放電容器２１を備える。放電容器２１は、例えば石英ガラスにより構成することができる。また、放電容器２１の内部には、発光ガスとして希ガスとハロゲンとが封入されている。本実施形態では、発光ガスとして、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）ガスを用いる。この場合、得られる放射光のピーク波長は２２２ｎｍである。
なお、発光ガスは上記に限定されない。例えば、発光ガスとして臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）ガス等を用いることもできる。ＫｒＢｒエキシマランプの場合、得られる放射光のピーク波長は２０７ｎｍである。
また、図１では、紫外線照射装置１００が複数（３本）の放電容器２１を備えているが、放電容器２１の数は特に限定されない。

放電容器２１の外表面には、一対の電極（第一電極２２、第二電極２３）が当接するように配置されている。第一電極２２および第二電極２３は、放電容器２１における光取出し面とは反対側の側面（－Ｚ方向の面）に、放電容器２１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２１は、これら２つの電極２２、２２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２２、２３には凹溝が形成されており、放電容器２１は、電極２２、２３の凹溝に嵌め込まれている。

この一対の電極のうち、一方の電極（例えば第一電極２２）が高圧側電極であり、他方の電極（例えば第二電極２３）が低圧側電極（接地電極）である。第一電極２２および第二電極２３の間に高周波電圧を印加することで、ランプが点灯される。

エキシマランプ２０の光取出し面は、光放射面１２に対向して配置される。そのため、エキシマランプ２０から放射された光は、光放射面１２を介して紫外線照射装置１００から出射される。
ここで、電極２２、２３は、エキシマランプ２１から放射される光に対して反射性を有する金属部材により構成されていてもよい。この場合、放電容器２１から－Ｚ方向に放射された光を反射して＋Ｚ方向に進行させることができる。

エキシマランプ２０がＫｒＣｌエキシマランプである場合、エキシマランプ２０から放射される光は、中心波長が２２２ｎｍであって、波長が２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長域にある光を含む。つまり、光放射面１２からは、微生物および／またはウイルスを不活化することができ、人や動物に対する安全性が高い波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線と、人や動物に対して悪影響を及ぼし得る波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線とが放射される。

また、紫外線照射装置１００は、図１に示すように、電源部１５と、制御部１６と、を備える。
電源部１５は、電源からの電力が供給されるインバータ等の電源部材や、電源部材を冷却するためのヒートシンク等の冷却部材を含む。また、制御部１６は、光源部を構成するエキシマランプ２０の点灯を制御する。

さらに、紫外線照射装置１００は、人感センサ３１や近接センサ３２を備えていてもよい。人感センサ３１および近接センサ３２は、例えば、筐体１１における光放射面１２の近傍に配置することができる。
人感センサ３１は、光放射面１２から放射される紫外線が照射される領域（照射領域）内に存在する人を検知する。人感センサ３１は、例えば、人体などから発する熱（赤外線）の変化を検知する焦電型赤外線センサとすることができる。人感センサ３１は、人の所在を検知している場合、検知信号を制御部１６に発信する。

近接センサ３２は、光放射面１２から所定の近接距離以内の領域である検知範囲に存在する物体を検知する。ここで、当該物体は、人、動物、物を含む。近接センサ３２は、光放射面１２に対して直交する方向における光放射面１２から対象物体までの離間距離を検知することができる。
近接センサ３２は、例えば、赤外ＬＥＤなどの赤外線発光素子とフォトダイオードなどの受光素子とを有し、赤外線発光素子から放射され対象物によって反射された赤外線を受光素子により受光することで対象物までの距離を検知する赤外線近接センサとすることができる。近接センサ３２は、検知範囲内において物体を検知している場合、検知信号を制御部１６に発信する。
なお、近接センサ３２は、対象物が検知範囲に存在しているか否かを検知できればよく、上記の赤外線型に限定されるものではない。近接センサ３２は、例えば、超音波型や電波型などであってもよい。

制御部１６は、人感センサ３１および近接センサ３２からの信号に基づき、エキシマランプ２０から放射される紫外線量を制御することができる。例えば、制御部１６は、人感センサ３１から照射領域内に人の所在を検知していることを示す検知信号を受信しており、且つ、近接センサ３２から検知範囲内に存在する物体を検知していることを示す検知信号を受信した場合に、検知範囲内に人が存在していると判定して、エキシマランプ２０からの紫外線量を低減もしくは紫外線照射を停止するように制御してもよい。

ＡＣＧＩＨ（American Conference of Governmental Industrial Hygienists：米国産業衛生専門家会議）やＪＩＳ Ｚ ８８１２（有害紫外放射の測定方法）によれば、人体への１日（８時間）あたりの紫外線照射量は、波長ごとに許容限界値（ＴＬＶ：Threshold Limit Value）が定められている。この許容限界値は、今後は改定されてゆく可能性もあるが、紫外線の照射量が所定の許容限界値を超えないようにすることが適切である。
したがって、制御部１６は、上記許容限界値を考慮してエキシマランプ２０における紫外線照射を制御してもよい。

図２は、本実施形態における不活化システム１０００の構成例である。
不活化システム１０００は、空間２００内に、図１に示す複数の紫外線照射装置１００と反射体１１０とを備え、空間２００内において紫外線を放射して、当該空間２００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。
紫外線照射装置１００は、光放射面１２を反射体１１０に対向させて配置されており、反射体１１０に対して紫外線を放射する。複数の紫外線照射装置１００は、それぞれ異なる方向から反射体１１０に向けて紫外線を放射してよい。この紫外線照射装置１００の光放射面１２から放射される紫外線は、上述したように、微生物および／またはウイルスを不活化することができ、人や動物に対する安全性が高い波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線と、人や動物に対して悪影響を及ぼし得る波長２４０ｎｍ以上、具体的には波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線とを含む。

反射体１１０は、紫外線照射装置１００から放射された紫外線のうち、微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線を反射し、当該第一波長域とは異なる第二波長域の紫外線は反射しない。本実施形態において、第一波長域は、波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長域であり、第二波長域は、波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長域である。
また、紫外線照射装置１００から放射される紫外線は、平行光でなく発散光である。つまり、紫外線照射装置１００が備える紫外線光源は、発散光源である。つまり、紫外線照射装置１００から放射される発散光は、反射体１１０によって上記の第一波長域の紫外線のみが乱反射され、空間２００内に広がりをもって放射される。

なお、紫外線照射装置１００および反射体１１０の配置位置は、空間２００内のいずれであってもよい。例えば、紫外線照射装置１００および反射体１１０は、天井や壁に取り付けられていてもよいし、アーム等により支持されていてもよい。
ただし、紫外線照射装置１００から放射される紫外線は、すべて反射体１１０に照射されるように構成されていることが好ましい。例えば、紫外線照射装置１００と反射体１１０との位置関係や離間距離、紫外線照射装置１００の光放射面１２からの紫外線の配光角、反射体の大きさ等を適宜設定することで、紫外線照射装置１００から放射される紫外線が、すべて反射体１１０に照射されるように構成することができる。
また、紫外線照射装置１００および反射体１１０の数は、図２に示す数に限定されない。例えば、紫外線照射装置１００は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

以下、反射体１１０の構成について具体的に説明する。
反射体１１０は、複数の反射面が立体的に構成された乱反射体であり、図３にその表面の部分拡大図を示すように、複数の四角形状の反射板１１０ａが組み合わされて構成されている。
本実施形態では、これら複数の反射板１１０ａは、反射面を外側にして組み合わされることで球体状の反射体１１０を構成している。つまり、反射体１１０は、内部に空間を有する中空構造となっている。

図４は、反射板１１０ａの構成例を示す図である。
この図４に示すように、反射板１１０ａは、板状の基材１１１と、基材１１１の表面に設けられた紫外線反射膜１１２と、を有する。ここで、基材１１１は、例えば石英ガラスよりなる平面状のガラス板である。また、基材１１１の表面とは、基材１１１の紫外線照射装置１００の光放射面１２に対向する側の面であり、本実施形態では、球体状の反射体１１０の外面側の面である。
複数の反射板１１０ａは、図５に示すように、各反射板１１０ａの法線Ｌが交差するように組み立てられている。各法線Ｌの交点は、反射体１１０の中心であってよい。
このような構成により、紫外線照射装置１００から反射体１１０に向けて放射され、反射体１１０によって反射された紫外線は、広がりを持って空間２００に放射される。

紫外線反射膜１１２は、第一波長域である波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線を反射する誘電体多層膜である。この紫外線反射膜１１２は、例えばＡｌ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２、ＨｆＯ_２／ＳｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２等の酸化膜や、ＡｌＦ_３／ＳｉＯ_２、ＢａＦ_２／ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_２／ＭｇＦ_２等のフッ化膜とすることができる。
図６は、紫外線反射膜１１２の反射特性を示す図である。この図６において、横軸は波長、縦軸は反射率（Ｒ）である。
図６に示すように、紫外線反射膜１１２は、波長２４０ｎｍ未満、特に波長２２２ｎｍ以下の紫外線を良好に反射し、波長２４０ｎｍ以上の紫外線はほぼ反射しない。

したがって、図４に示す反射板１１０ａにより構成された反射体１１０は、基材１１１として石英ガラスを用いた場合、人や動物に対して悪影響の少ない第一波長域の紫外線を反射し、人や動物に対して悪影響を及ぼしうる第二波長域の紫外線を透過することになる。
このように、当該反射体１１０は、波長２４０ｎｍ以上の有害波長の紫外線を透過し、空間２００に反射させない。そのため、紫外線照射装置１００から放射される紫外線に有害波長の紫外線が含まれる場合であっても、空間２００全体には当該有害波長の紫外線は広がらない。したがって、紫外線照射装置１００の例えば光放射面１２等に、有害波長の紫外線をカットするフィルタを設けずとも、空間２００全体に有害波長の紫外線が放射されることを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態における不活化システム１０００は、紫外線照射装置１００と、紫外線照射装置１００の光放射面１２に対向して配置され、当該光放射面から放射される紫外線を反射する反射体１１０と、を備える。ここで、反射体１１０は、複数の反射面が立体的に構成された反射体である。
このように、反射体１１０は、一定方向にのみ光を反射する一枚の平板状の反射体ではなく、例えば球体状のような立体的な反射体である。そのため、紫外線照射装置１００から放射された紫外線は反射体１１０によって乱反射され、広がりをもって放射される。これにより、空間２００全体に一度に紫外線を照射することができ、空間２００に存在する微生物やウイルスを適切に不活化することができる。

また、反射体１１０は、第一波長域の紫外線を反射し、第二波長域の紫外線を透過する特性を有することができる。ここで、上記第一波長域は、微生物および／またはウイルスを不活化することができ、人や動物に対して安全な波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長域とすることができる。また、上記第二波長域は、人や動物に対して悪影響を及ぼし得る波長２４０ｎｍ以上の波長域とすることができる。
この場合、反射体１１０は有害波長である第二波長域の紫外線を反射しないため、人が居る空間において、人に対しても反射体１１０の反射光を照射して殺菌、不活化を行うことができる。また、反射体１１０において反射させる紫外線の波長を選択し、有害波長の紫外線を反射させないようにすることができるので、紫外線照射装置１００に有害波長の紫外線をカットするフィルタを設ける必要がない。そのため、その分のコストを削減することができる。

さらに、反射体１１０は、板状の基材１１１と、基材１１１の光放射面１２に対向する側の表面に設けられた第一波長域の紫外線を反射する紫外線反射膜１１２と、を備える構成とすることができる。したがって、紫外線照射装置１００の光放射面１２から放射された紫外線に含まれる第一波長域の紫外線を、紫外線反射膜１１２によって適切に反射することができる。
また、基材１１１を平面状の板状部材とすれば、基材１１１の表面に、紫外線反射膜１１２を設計通りに形成することができる。なお、紫外線反射膜１１２の特性を設計通りに実現可能であれば、基材１１１表面は曲面であってもよい。

また、反射体１１０は、例えば球体の中心軸を回転軸とする回転体であってもよい。この場合、回転軸の方向は問わない。反射体１１０が回転することにより、反射体１１０を構成する反射面の各々の向きを変化させることができ、紫外線の反射方向を経時的に変化させることができる。この場合、空間２００全体に、より適切に紫外線を照射することができる。
また、紫外線照射装置１００と反射体１１０とが相対的に揺動可能な構成であってもよい。この場合、紫外線照射装置１００が反射体１１０に対して揺動してもよく、反射体１１０が紫外線照射装置１００に対して揺動してもよく、紫外線照射装置１００と反射体１１０とが共に揺動してもよい。この場合にも、反射体１１０が回転体である場合と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態では、基材１１１が石英ガラスにより構成される場合について説明したが、基材１１１の材料は上記に限定されるものではない。例えば基材１１１は、波長４００ｎｍ以上の可視光は透過するが波長２４０ｎｍ以上の紫外線は吸収する部材、例えばホウケイ酸ガラスにより構成されていてもよい。
この場合、反射体１１０は、紫外線照射装置１００から放射された紫外線のうち、人に対して安全な第一波長域の紫外線を紫外線反射膜１１２によって反射し、紫外線反射膜１１２を透過した有害波長である第二波長域の紫外線を基材１１１によって吸収することができる。これにより、反射体１１０から第二波長域の紫外線が空間２００に放射されることを適切に抑制することができる。

また、基材１１１として有害波長を透過する石英ガラス等を用いた場合には、図７に示すように、基材１１１の裏面（紫外線反射膜１１２が設けられた面とは反対側の面）に、有害波長の紫外線を吸収する紫外線吸収膜１１３を設けてもよい。
この場合、反射体１１０は、紫外線照射装置１００から放射された紫外線のうち、人に対して安全な第一波長域の紫外線を紫外線反射膜１１２によって反射し、紫外線反射膜１１２を透過した有害波長である第二波長域の紫外線を紫外線吸収膜１１３によって吸収することができる。したがって、この場合にも、反射体１１０から第二波長域の紫外線が空間２００に放射されることを適切に抑制することができる。
ここで、紫外線吸収膜１１３は、波長２４０ｎｍ以上の紫外線を吸収する単層膜とすることができる。この紫外線吸収膜１１３は、例えばＣｅＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２などにより構成することができる。

なお、図７では、基材１１１の裏面に紫外線吸収膜１１３を設ける例を示しているが、例えば図８に示すように、基材１１１の裏面側に、基材１１１に対して離隔して、紫外線吸収膜１１３と同等の吸収特性を有する紫外線吸収体１１３ａを配置してもよい。この紫外線吸収体１１３ａは、例えば反射体１１０の内部の空間に配置することができる。この場合にも、反射体１１０から第二波長域の紫外線が空間２００に放射されることを適切に抑制することができる。
上記した基材１１１自体を紫外線吸収体とする構成、基材１１１の裏面に紫外線吸収膜１１３を設ける構成、および、基材１１１の裏面側に紫外線吸収体１１３ａを配置する構成のいずれにおいても、より人に対して安全性の高い不活化システム１０００とすることができる。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
この第二の実施形態では、照明機能を有する不活化システムについて説明する。
図９は、本実施形態における不活化システム１０００Ａの構成例である。
この図９に示すように、不活化システム１０００Ａは、複数の紫外線照射装置１００と、反射体１１０と、波長４００ｎｍ以上の可視光を放射する可視光光源１２０と、を備える。ここで、紫外線照射装置１００の構成は、上述した第一の実施形態と同様である。また、反射体１１０は、上述した第一の実施形態における反射体１１０と同様に、複数の反射面（反射板１１０ａ）が立体的に構成された乱反射体である。ただし、各反射板１１０ａの構成は上述した第一の実施形態とは異なる。

反射体１１０は、内部に空間を有する中空構造となっており、可視光光源１２０は、反射体１１０の内部に配置されて、反射体１１０の内面に向けて可視光を放射する。反射体１１０は、可視光光源１２０から放射される可視光を透過し、空間２００内に放射する。
可視光光源１２０は、例えばハロゲンランプ、希ガス蛍光ランプ、ＬＥＤなどの固体発光光源とすることができる。可視光光源１２０は、必要に応じてリフレクタを取り付けるなど、効率良く反射体１１０の内面に可視光を照射できるように構成されていてもよい。

図１０は、本実施形態における反射板１１０ａの構成例を示す図である。
この図１０に示すように、反射板１１０ａは、板状の基材１１１と、基材１１１の表面に設けられた第一の実施形態と同様の紫外線反射膜１１２と、基材１１の裏面に設けられた可視光透過膜１１４と、を有する。
ここで、基材１１１の表面とは、基材１１１の紫外線照射装置１００の光放射面１２に対向する側の面であり、球体状の反射体１１０の外面側の面である。また、基材１１１の裏面とは、基材１１１の可視光光源１２０に対向する側の面であり、球体状の反射体１１０の内面側の面である。

基材１１１は、例えば石英ガラスよりなるガラス板など、可視光を透過する材料により構成されている。
可視光透過膜１１４は、例えばＣｅＯ_２／ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２／ＳｉＯ_２などの誘電体多層膜とすることができる。
図１１は、可視光透過膜１１４の透過特性を示す図である。この図１１において、横軸は波長、縦軸は透過率（Ｔ）である。
図１１に示すように、可視光透過膜１１４は、波長４００ｎｍ以上の可視光を透過し、波長４００ｎｍ未満の紫外線を吸収する特性を有する透過吸収膜である。

このような構成により、反射体１１０は、当該反射体１１０の外部に配置された紫外線照射装置１００から放射された紫外線のうち、人に対して安全な第一波長域の紫外線を紫外線反射膜１１２によって反射し、紫外線反射膜１１２を透過した有害波長である第二波長域の紫外線を可視光透過膜１１４によって吸収することができる。また、反射体１１０は、反射体１１０の内部に配置された可視光光源１２０から放射された可視光を透過し、反射体１１０の外部に放射することができる。

以上説明したように、本実施形態における不活化システム１０００Ａは、紫外線照射装置１００と、紫外線照射装置１００の光放射面１２に対向して配置された反射体１１０と、反射体１１０に対して紫外線照射装置１００が配置された側とは反対側に配置された可視光光源１２０と、を備える。ここで、反射体１１０は、可視光を透過する特性を有する。また、反射体１１０は、有害波長である第二波長域の紫外線を吸収する特性を有していてもよい。

上記の構成により、本実施形態では、上述した第一の実施形態における反射体１１０と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、反射体１１０から空間２００に可視光を放射することができるので、反射体１１０を室内照明として用いることができる。
ここで、反射板１１０ａの基材１１１は、表面にすりガラス加工が施されていてもよい。この場合、基材１１１を透過した可視光を発散させることができ、空間２００に広がりを持って可視光を放射することができる。

なお、本実施形態では、反射体１１０が、可視光を透過して第二波長域の紫外線を吸収する可視光透過膜１１４を有する場合について説明したが、可視光透過膜１１４に替えて、反射体１１０の内部に、可視光を透過して第二波長域の紫外線を吸収する紫外線吸収体を配置してもよく、可視光光源のバルブ自体を、可視光を透過して第二波長域の紫外線を吸収する部材により構成してもよい。
また、反射板１１０ａの基材１１１が、可視光を透過して第二波長域の紫外線を吸収する特性を有していてもよい。この場合、基材１１１は、例えば、ショット社製のネクストリーマ（登録商標）や日本電気硝子株式会社製のネオセラム（登録商標）などの珪酸、アルミナ、酸化リチウムなどを主成分とする結晶化ガラスにより構成することができる。このような結晶化ガラスは、概ね３００ｎｍ以下の紫外線を吸収し、可視光を透過することができる。

また、図９に示す不活化システム１０００Ａでは、反射体１１０の内部に可視光光源１２０を配置する場合について説明したが、可視光光源１２０の配置位置は上記に限定されない。
例えば図１２に示す不活化システム１０００Ｂのように、反射体１１０の外部に複数の可視光光源１２０を配置して、複数の可視光光源１２０から反射体１１０に向けて可視光を照射してもよい。複数の可視光光源１２０は、それぞれ異なる方向から反射体１１０に対して可視光を放射してよい。この場合、反射体１１０は、可視光を反射する特性を有する。
可視光光源１２０は、ハロゲンランプ、希ガス蛍光ランプ、ＬＥＤなどの固体発光光源であって、リフレクタを取り付けるなど、効率良く反射体１１０に可視光を照射できるように構成することが好ましい。
なお、可視光光源１２０の数は、図１２に示す数に限定されるものではない。可視光光源１２０は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

図１３は、不活化システム１０００Ｂが備える反射体１１０を構成する反射板１１０ａの構成例を示す図である。
この図１３に示すように、反射板１１０ａは、板状の基材１１１と、基材１１１の表面に設けられた紫外線反射膜１１２と、基材１１１の裏面に設けられた可視光反射膜１１５と、を有する。
ここで、基材１１１は、例えば石英ガラスよりなるガラス板など、可視光を透過する材料により構成されている。

可視光反射膜１１５は、例えばＣｅＯ_２／ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２／ＳｉＯ_２などの誘電体多層膜とすることができる。
図１４は、可視光反射膜１１５の反射特性を示す図である。この図１４において、横軸は波長、縦軸は反射率（Ｒ）である。
図１４に示すように、可視光反射膜１１５は、波長４００ｎｍ以上の可視光を反射し、波長４００ｎｍ未満の紫外線を吸収する特性を有する反射吸収膜である。

このような構成により、反射体１１０は、当該反射体１１０の外部に配置された紫外線照射装置１００から放射された紫外線のうち、人に対して安全な第一波長域の紫外線を紫外線反射膜１１２によって反射し、反射体１１０の外部に配置された可視光光源１２０から放射された可視光を、可視光反射膜１１５によって反射することができる。また、反射体１１０は、反射体１１０の外部に配置された紫外線照射装置１００から放射された紫外線のうち、紫外線反射膜１１２および基材１１１を透過した有害波長である第二波長域の紫外線を、可視光反射膜１１５によって吸収することができる。
したがって、上述した不活化システム１０００Ａと同様の効果が得られる。

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
この第三の実施形態では、可搬式の不活化システム（不活化装置）について説明する。
図１５は、本実施形態における不活化システム（不活化装置）１０００Ｃの構成例である。
不活化装置１０００Ｃは、紫外線照射装置１００と反射体１１０とを共通のフレーム部材（支持部材）１３０によって支持した構成を有する。

ここで、紫外線照射装置１００および反射体１１０は、上述した第一の実施形態や第二の実施形態と同様の構成であってよい。反射体１１０の内部には、図９に示す不活化システム１０００Ａの反射体１１０と同様に可視光光源１２０が配置されていてもよい。また、図１２に示す不活化システム１０００Ｂと同様に、反射体１１０の外部に可視光光源１２０が配置されていてもよく、この場合、当該可視光光源１２０は、フレーム部材１３０によって支持されていてもよい。

フレーム部材１３０間は開口となっており、この開口を通して反射体１１０の反射面からの反射光が外部空間に広がりをもって放射される。
なお、フレーム部材１３０間は開口に限定されるものではなく、当該フレーム部材１３０間には、反射体１１０により反射された紫外線（波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線）や、反射体１１０を透過もしくは反射体１１０により反射された可視光が透過可能な部材が設けられていてもよい。

また、図１５に示すように、反射体１１０は、回転機構１４０により回転可能に構成されていてもよい。例えば図１５に示す例の場合、反射体１１０は、鉛直方向を軸に回転機構１４０により回転される。これにより、反射体１１０を構成する反射面の各々の向きを変化させることができ、紫外線の反射方向を経時的に変化させることができる。したがって、空間２００全体に、より適切に紫外線を照射することができる。
なお、ここでは反射体１１０を回転可能に構成する場合について説明したが、紫外線照射装置１００と反射体１１０とが相対的に揺動可能な構成であってもよい。

さらに、フレーム部材１３０は、人が持ち運び可能な程度の大きさであってよい。このように、紫外線照射装置１００と反射体１１０とを持ち運び可能なフレーム部材１３０によって支持することで、不活化装置１０００Ｃを所望の場所に設置することができる。例えば、机の下や椅子の下などに不活化装置１０００Ｃを設置すれば、上方からでは紫外線が照射されない空間を不活化することができる。

（変形例）
上記各実施形態においては、反射体１１０が、複数の反射面を球体状に組み合わせた構成を有する場合について説明したが、反射体１１０の外形は上記に限定されるものではない。
つまり、反射体１１０は、図１６（ａ）に示すように、四角形状の反射板１１０ａを球体状に組み合わせた球面拡散鏡に限定されるものではなく、図１６（ｂ）に示すように、四角形状の反射板１１０ａを半球体状に組み合わせた半球面拡散鏡であってもよい。また、反射板１１０ａの形状は四角形に限定されるものではない。反射体１１０は、例えば図１６（ｃ）に示すように、正五角形と正六角形との反射板１１０ａをサッカーボール形状に組み合わせた切頂二十面体拡散鏡であってもよいし、図１６（ｄ）に示すように、正三角形と正方形との反射板１１０ａをスネークキューブ形状に組み合わせた斜方立法八面体拡散鏡であってもよいし、図１６（ｅ）に示すように、正三角形と正方形とを組み合わせた変形立方体拡散鏡であってもよい。

さらに、反射体１１０の外形は、図１６（ａ）～図１６（ｅ）に示すような多面体に限定されるものではない。反射体１１０のそれぞれの反射板１１０ａは、平面板に限定されるものではなく、若干曲面状であってもよい。
また、反射体１１０は、立体に限定されるものではなく、複数の反射板１１０ａにより立体的な面が形成されていればよい。
また、反射体１１０は、紫外線照射装置１００の光放射面１２に対向する面が、当該光放射面１２が配置された側とは反対側に凹んだ凹面鏡であってもよい。例えば図１７に示すように、紫外線照射装置１００と、当該紫外線照射装置１００に対向する面が凹面状である反射体１１０とを対向配置させた不活化装置１０００Ｄとすることもできる。このような不活化装置１０００Ｄは、デンタル照明として使用することもできる。なお、照明機能を有する不活化システム（不活化装置）の場合、当該照明は無影灯であってもよい。

また、上記実施形態においては、紫外線光源であるエキシマランプ２０は、図１に示すように放電容器２１の一方の側面に一対の電極２２、２３を配置した構成である場合について説明した。しかしながら、エキシマランプの構成は上記に限定されるものではない。
例えば、長尺な放電容器の両端部に、一対の環状の電極（第一電極、第二電極）が配置された構成であってもよい。また、長尺な放電容器の内部に内側電極（第一電極）を有し、放電容器の外壁面にメッシュ状（網目形状）または線形状の外側電極（第二電極）を有する構成であってもよい。さらに、別の例として、扁平状の放電容器の向かい合う２つの外側面上に、それぞれ第一電極および第二電極を有してなる、いわゆる「扁平管構造」を採用してもよい。また、円筒状の外側管と円筒状の内側管とからなる、いわゆる「二重管構造」を採用してもよい。この場合、外側管の外側面および内側管の内側面に、それぞれ網状の第一電極（外部電極）および膜状の第二電極（内部電極）が配置された構成とすることができる。

さらに、上記実施形態においては、紫外線光源としてエキシマランプを用いる場合について説明したが、紫外線光源としてＬＥＤを用いることもできる。
ＬＥＤとしては、例えば窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系ＬＥＤ、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）系ＬＥＤ等を採用することができる。
ここで、ＡｌＧａＮ系ＬＥＤとしては、中心波長が１９０～２３５ｎｍの範囲内となるようにＡｌの組成を調整することが好ましい。また、ＭｇＺｎＯ系ＬＥＤは、Ｍｇの組成を調整することで、中心波長が２２２ｎｍである紫外線を放出することができる。
中心波長２２２ｎｍの紫外線を放出するように調整したＡｌＧａＮ系ＬＥＤおよびＭｇＺｎＯ系ＬＥＤは、中心波長２２２ｎｍからある程度広がりを有する波長範囲の紫外線を放出し、当該ＬＥＤから放出される光には、僅かながら人や動物に安全ではない波長の紫外線（有害波長の紫外線）も含まれる。そのため、紫外線光源がエキシマランプである場合と同様に、反射体１１０とともに使用されることで、紫外線照射装置としては有害波長の紫外線をカットする誘電体多層膜フィルタ（光学フィルタ）を用いることなく、人や動物に安全な紫外線を空間内に照射する不活化システムとすることができる。

なお、上記実施形態においては、微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線として、人や動物に対して安全な１９０ｎｍ～２４０ｎｍの波長範囲の紫外線を用いる場合について説明したが、波長１９０ｎｍ～２８０ｎｍの紫外線であれば不活化用途として用いることができる。すなわち、紫外線光源は、上述したエキシマランプやＬＥＤに限定されるものではなく、例えば波長２５３．７ｎｍの紫外線を放出する低圧水銀ランプであってもよい。この場合にも、反射体によって上記紫外線を空間に広がりをもって反射させることで、空間全体に紫外線を照射し、空間全体を不活化することができるという効果が得られる。ただし、波長２５３．７ｎｍの紫外線は人に悪影響を及ぼす光であるため、この場合には、反射体によって反射された紫外線が人に照射されないように、人を検知したら紫外線照射を停止または紫外線が照射されないように遮光することが好ましい。

１１…筐体、１２…光放射面、１５…電源部、１６…制御部、２０…紫外線光源、３１…人感センサ、３２…近接センサ、１００…紫外線照射装置、１１０…反射体、１１０ａ…反射板、１１１…基材、１１２…紫外線反射膜、１１３…紫外線吸収膜、１１３ａ…紫外線吸収体、１１４…可視光透過膜、１１５…可視光反射膜、１２０…可視光光源、１３０…フレーム部材（支持部材）、１４０…回転機構、１０００…不活化システム

Claims (12)

1. 空間内において紫外線を放射して、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、
   前記微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線を含む波長１９０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長域の紫外線を放射する紫外線光源と、前記紫外線光源を収容する筐体と、前記紫外線光源より放射された前記紫外線を前記筐体の外へ取り出す光放射面と、を備える紫外線照射装置と、
   前記光放射面に対向して配置されて前記光放射面から放射される紫外線を反射する、複数の反射面が立体的に構成された反射体と、を備えることを特徴とする不活化システム。
2. 前記反射体は、前記第一波長域の紫外線として波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外線を反射し、波長２４０ｎｍ以上の第二波長域の紫外線を透過または吸収することを特徴とする請求項１に記載の不活化システム。
3. 前記反射体は、前記第二波長域の紫外線として、波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を透過または吸収することを特徴とする請求項２に記載の不活化システム。
4. 前記反射体は、板状の基材と、前記基材の前記光放射面に対向する側の表面に設けられた、前記第一波長域の紫外線を反射する紫外線反射膜と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の不活化システム。
5. 前記基材は、前記第二波長域を吸収する部材により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の不活化システム。
6. 前記反射体は、前記基材の前記表面とは反対側の面に設けられた、前記第二波長域を吸収する紫外線吸収膜をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の不活化システム。
7. 前記反射体は、前記基材の前記表面とは反対側の面に対して離隔して配置された、前記第二波長域を吸収する紫外線吸収体をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の不活化システム。
8. 前記反射体に対して前記紫外線照射装置が配置された側とは反対側に配置され、前記反射体に向けて可視光を放射する可視光光源をさらに備え、
   前記反射体は、可視光を透過することを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の不活化システム。
9. 前記反射体に対して前記紫外線照射装置が配置された側に配置され、前記反射体に向けて可視光を放射する可視光光源をさらに備え、
   前記反射体は、可視光を反射することを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の不活化システム。
10. 前記反射体が回転可能、または、前記紫外線照射装置と前記反射体とが相対的に揺動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の不活化システム。
11. 前記紫外線照射装置と前記反射体とは、持ち運び可能な共通の支持部材に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の不活化システム。
12. 空間内において紫外線を放射して、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、
    前記微生物および／またはウイルスを不活化する第一波長域の紫外線を含む波長１９０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長域の紫外線を放射する紫外線光源を備える紫外線照射装置から、複数の反射面が立体的に構成された反射体に向けて前記紫外線を放射するステップと、
    前記紫外線を前記反射体の前記複数の反射面によって反射させ、前記空間に広がりをもって放射するステップと、を含むことを特徴とする不活化方法。

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