JP2519701B2 - 紫外線殺菌装置 - Google Patents
紫外線殺菌装置Info
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/08—Radiation
- A61L2/10—Ultraviolet radiation
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- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紫外線殺菌装置に関するもので、特に医療、
工業等の分野において用いられる。
工業等の分野において用いられる。
紫外線の殺菌作用は古くから知られている。そして、
化学的、熱的な殺菌に比べて短時間の処理で済み、処理
中や処理後に環境を汚染しないことから、医療のほか工
業等の分野で広く普及している。殺菌にあたっては、波
長が200〜300nmの遠紫外線を用いられることが多い。こ
れは、細菌の細胞中のDNAやタンパク質が260nm付近に吸
収波長を持つためで、低圧水銀ランプは254nmに輝線を
もつことから、殺菌燈として従来から広く用いられてい
る。
化学的、熱的な殺菌に比べて短時間の処理で済み、処理
中や処理後に環境を汚染しないことから、医療のほか工
業等の分野で広く普及している。殺菌にあたっては、波
長が200〜300nmの遠紫外線を用いられることが多い。こ
れは、細菌の細胞中のDNAやタンパク質が260nm付近に吸
収波長を持つためで、低圧水銀ランプは254nmに輝線を
もつことから、殺菌燈として従来から広く用いられてい
る。
第４図は従来装置による殺菌方法の一例を示す図であ
る。図示の通り、水平に配設された低圧水銀ランプ１の
下方には複数の瓶２が並べられ、この瓶２はライン３上
を矢印Ａ方向に移動するようになっている。このように
すれば、低圧水銀ランプ１からの紫外線は矢印Ｂの如く
瓶２の内側に入射されるので、内部の紫外線殺菌が行な
えることになる。
る。図示の通り、水平に配設された低圧水銀ランプ１の
下方には複数の瓶２が並べられ、この瓶２はライン３上
を矢印Ａ方向に移動するようになっている。このように
すれば、低圧水銀ランプ１からの紫外線は矢印Ｂの如く
瓶２の内側に入射されるので、内部の紫外線殺菌が行な
えることになる。
しかしながらこの方法では、瓶２の内部に入り込む紫
外線の量は少なく、また殺菌の効率も悪い。特に、瓶２
の開口が小さいときや内部に凹凸があるときには、紫外
線の照射されない部分が多くなる。
外線の量は少なく、また殺菌の効率も悪い。特に、瓶２
の開口が小さいときや内部に凹凸があるときには、紫外
線の照射されない部分が多くなる。
そこで、低圧水銀ランプの出力を大きくすることが従
来から考えられている。しかしながら、これではコスト
が上昇するという欠点がある。また、瓶２の内部には紫
外線の照射されない部分が残ってしまう。
来から考えられている。しかしながら、これではコスト
が上昇するという欠点がある。また、瓶２の内部には紫
外線の照射されない部分が残ってしまう。
これに対して、低圧水銀ランプを例えばペン型とし、
これを瓶２の開口から挿入して殺菌する方法が考えられ
ている。第５図はこれの説明図である。図示の如く、細
径のペン型低圧水銀ランプ11を用意し、コンセント12を
介してこれに電力を供給する。そして、瓶２の開口から
ランプ11を挿入する。このようにすると、ランプ11から
の紫外線は瓶２の内面に効率よく全面にわたって照射さ
れる。
これを瓶２の開口から挿入して殺菌する方法が考えられ
ている。第５図はこれの説明図である。図示の如く、細
径のペン型低圧水銀ランプ11を用意し、コンセント12を
介してこれに電力を供給する。そして、瓶２の開口から
ランプ11を挿入する。このようにすると、ランプ11から
の紫外線は瓶２の内面に効率よく全面にわたって照射さ
れる。
しかしながら、第５図に示す従来技術では、次のよう
な問題点がある。すなわち、低圧水銀ランプはペン型と
してもある程度の太さを伴うので、瓶２の開口が小さい
ときには挿入することが難しくなる。また、低圧水銀ラ
ンプが瓶等に接触して破損することがあり、水銀汚染の
如き事故を起こすこともあった。
な問題点がある。すなわち、低圧水銀ランプはペン型と
してもある程度の太さを伴うので、瓶２の開口が小さい
ときには挿入することが難しくなる。また、低圧水銀ラ
ンプが瓶等に接触して破損することがあり、水銀汚染の
如き事故を起こすこともあった。
そこで本発明は、瓶等の殺菌を確実かつ安全に行なう
ことのできる紫外線殺菌装置を提供することを目的とす
る。
ことのできる紫外線殺菌装置を提供することを目的とす
る。
本発明に係る紫外線殺菌装置は、光ファイバを有する
ライトガイドと、点光源に近似して形成された紫外線ラ
ンプと、回転楕円型に形成され、波長254nmの紫外線を
反射するコーティングを有し、紫外線ランプからの紫外
線を波長選択してライトガイドの光入射端面に集光する
反射ミラーとを備え、ライトガイドの光出射端面からの
出射光を殺菌対象物に照射することを特徴とする。
ライトガイドと、点光源に近似して形成された紫外線ラ
ンプと、回転楕円型に形成され、波長254nmの紫外線を
反射するコーティングを有し、紫外線ランプからの紫外
線を波長選択してライトガイドの光入射端面に集光する
反射ミラーとを備え、ライトガイドの光出射端面からの
出射光を殺菌対象物に照射することを特徴とする。
本発明に係る紫外線殺菌装置は、以上の通りに構成さ
れるので、反射ミラーは紫外線ランプからの紫外線をラ
イトガイドの光入射端面に集光して入射するように働
き、ライトガイドは入射された紫外線を光出射端面に導
き、殺菌対象物に向けて出射するように働く。
れるので、反射ミラーは紫外線ランプからの紫外線をラ
イトガイドの光入射端面に集光して入射するように働
き、ライトガイドは入射された紫外線を光出射端面に導
き、殺菌対象物に向けて出射するように働く。
以下、添付図面の第１図ないし第３図参照して、本発
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
第１図は本発明の実施例に係る紫外線殺菌装置の構成
図である。図示の通り、水銀キセノンラノプ21は電源回
路22に接続され、これから発光用の電力が供給されるよ
うになっている。水銀キセノンランプ21は略楕円面形状
の内面を有する反射ミラー23に囲まれ、その前方にはラ
イトガイド24が配置される。そして、ライトガイド24の
一方の端面は光入射端面25として反射ミラー23に対向さ
せられ、他方の端面は光出射端面26として殺菌対象物
（図示しない。）に向けられる。
図である。図示の通り、水銀キセノンラノプ21は電源回
路22に接続され、これから発光用の電力が供給されるよ
うになっている。水銀キセノンランプ21は略楕円面形状
の内面を有する反射ミラー23に囲まれ、その前方にはラ
イトガイド24が配置される。そして、ライトガイド24の
一方の端面は光入射端面25として反射ミラー23に対向さ
せられ、他方の端面は光出射端面26として殺菌対象物
（図示しない。）に向けられる。
次に、上記実施例の作用を説明する。
まず、水銀キセノンランプ21からの紫外線は反射ミラ
ー23で反射され、ライトガイド24の光入射端面25に集光
される。このとき、反射ミラー23のミラー面に例えば誘
電体多層膜コーティングを施しておけば、所望の波長
（例えば254nmの波長）の紫外線のみが選択的に反射さ
れる。
ー23で反射され、ライトガイド24の光入射端面25に集光
される。このとき、反射ミラー23のミラー面に例えば誘
電体多層膜コーティングを施しておけば、所望の波長
（例えば254nmの波長）の紫外線のみが選択的に反射さ
れる。
ライトガイド24に入射された紫外線はその内部を伝幡
し、光出射端面26から出射される。このとき、ライトガ
イド24は例えば複数の光ファイバを束ねた光バンドルフ
ァイバで構成されているので、所望の位置に紫外線を照
射させることができる。また、ライトガイド24は細径に
することができるだけでなく丈夫なものでもあるので、
取り扱いやすい。
し、光出射端面26から出射される。このとき、ライトガ
イド24は例えば複数の光ファイバを束ねた光バンドルフ
ァイバで構成されているので、所望の位置に紫外線を照
射させることができる。また、ライトガイド24は細径に
することができるだけでなく丈夫なものでもあるので、
取り扱いやすい。
本実施例については種々の変形が可能である。
例えば、紫外線ランプとしては高圧水銀ランプ、水銀
キセノンランプの他、種々のものを用いることができ
る。高圧水銀ランプや水銀キセノンランプは、通常は18
0〜2000nmの発光波長を有するが、放射強度（μW/cm2）
の点では365、405、436、546、577nmなどに強い放射ス
ペクトルを有している。このため、一般には近紫外線光
源用のランプとして用いられている。ところが、波長が
254nmを中心とする遠紫外域にも相対強度の低い放射ス
ペクトルを持っている。しかも、この254nmの放射強度
は絶対値としては、通常の低圧水銀ランプより高いもの
がある。そこで、この波長が254nmの紫外線を反射ミラ
ー23で選択的に反射させれば、本実施例に有効に用いる
ことができる。
キセノンランプの他、種々のものを用いることができ
る。高圧水銀ランプや水銀キセノンランプは、通常は18
0〜2000nmの発光波長を有するが、放射強度（μW/cm2）
の点では365、405、436、546、577nmなどに強い放射ス
ペクトルを有している。このため、一般には近紫外線光
源用のランプとして用いられている。ところが、波長が
254nmを中心とする遠紫外域にも相対強度の低い放射ス
ペクトルを持っている。しかも、この254nmの放射強度
は絶対値としては、通常の低圧水銀ランプより高いもの
がある。そこで、この波長が254nmの紫外線を反射ミラ
ー23で選択的に反射させれば、本実施例に有効に用いる
ことができる。
反射ミラー23としては、高圧水銀ランプや水銀ランプ
のような点光源に近いものについては、回転楕円型のも
のを用いることができる。
のような点光源に近いものについては、回転楕円型のも
のを用いることができる。
反射ミラー23で特定波長の紫外線を選択的に反射させ
るためには、例えば誘電体を４分の１の波長の厚さで数
10層コーティングすればよい。誘電体コーティングの材
料としては、Al2O3/NaF、Sc2O3/MgF2、ThF4/Na3AlF6、H
fO2/SiO2、PbF2/Na3AlF6などがある。さらに、誘電体多
層膜コーティングに限らず、アルミニウムコーティング
によってもよい。選択的に反射させる波長域は254nmの
ものに限られるものではなく、紫外線ランプの放射スペ
クトルや殺菌対象の吸収スペクトルに応じて、種々の波
長域に変更することができる。
るためには、例えば誘電体を４分の１の波長の厚さで数
10層コーティングすればよい。誘電体コーティングの材
料としては、Al2O3/NaF、Sc2O3/MgF2、ThF4/Na3AlF6、H
fO2/SiO2、PbF2/Na3AlF6などがある。さらに、誘電体多
層膜コーティングに限らず、アルミニウムコーティング
によってもよい。選択的に反射させる波長域は254nmの
ものに限られるものではなく、紫外線ランプの放射スペ
クトルや殺菌対象の吸収スペクトルに応じて、種々の波
長域に変更することができる。
ライトガイドを構成する光ファイバとしては、例えば
純粋石英系のコアを有するものを用いればよい。ゲルマ
ニウム酸化物を含むコアを有する通常の光ファイバで
は、400nm以下の波長の伝送損失が高いため、一般的に
は本実施例に用いることができない。しかしながら、例
えば住友電気工業株式会社製の紫外線用光ファイバ（M
S,BSシリーズ）を用いれば、1mの長さであっても254nm
の波長域の紫外線を85％以上透過させることができるの
で、実用に供することができる。
純粋石英系のコアを有するものを用いればよい。ゲルマ
ニウム酸化物を含むコアを有する通常の光ファイバで
は、400nm以下の波長の伝送損失が高いため、一般的に
は本実施例に用いることができない。しかしながら、例
えば住友電気工業株式会社製の紫外線用光ファイバ（M
S,BSシリーズ）を用いれば、1mの長さであっても254nm
の波長域の紫外線を85％以上透過させることができるの
で、実用に供することができる。
ライトガイドとしては、例えばコア径が180μｍの素
線を473本だけ束ね、光ハンドルファイバとして構成し
たものを用いることができる。また、例えばコア径が0.
8mmの光ファイバを１本だけ用いて、微少部分への集光
に用いてもよい。本実施例によれば、紫外線の照射部の
寸法はライトガイドの寸法により定まるため、照射対象
物に応じて適宜に変更することが可能である。
線を473本だけ束ね、光ハンドルファイバとして構成し
たものを用いることができる。また、例えばコア径が0.
8mmの光ファイバを１本だけ用いて、微少部分への集光
に用いてもよい。本実施例によれば、紫外線の照射部の
寸法はライトガイドの寸法により定まるため、照射対象
物に応じて適宜に変更することが可能である。
本発明者は、上記実施例の有効性を確認するため、次
のような３通りの実験を行なった。
のような３通りの実験を行なった。
第１の実験は、反射ミラーによる選択反射の有効性の
ためのものである。まず、254nm用の誘電体多層膜コー
ティングを施した反射ミラーを用意する。また、純粋石
英コアを有する473芯のファイバからなる1mの長さの光
バンドルファイバを用意し、反射ミラーからの光をこれ
に集光させる。そして、光出射端面から10mmだけ離れた
ところで254nm波長光の強度を測定した。一方、通常の
反射ミラーも別途に用意し、同様の測定を行なった。な
お、紫外線ランプとしては100Wの水銀キセノンランプを
用いた。
ためのものである。まず、254nm用の誘電体多層膜コー
ティングを施した反射ミラーを用意する。また、純粋石
英コアを有する473芯のファイバからなる1mの長さの光
バンドルファイバを用意し、反射ミラーからの光をこれ
に集光させる。そして、光出射端面から10mmだけ離れた
ところで254nm波長光の強度を測定した。一方、通常の
反射ミラーも別途に用意し、同様の測定を行なった。な
お、紫外線ランプとしては100Wの水銀キセノンランプを
用いた。
その結果、測定値としては、通常の反射ミラーを用い
た実験では7.5mW/cm2の出射光強度が得られ、254nm用の
反射ミラーを用いた実験では700mW/cm2の出射光強度が
得られた。これにより、選択的反射ミラーによれば約10
0倍の強度が得られることがわかる。
た実験では7.5mW/cm2の出射光強度が得られ、254nm用の
反射ミラーを用いた実験では700mW/cm2の出射光強度が
得られた。これにより、選択的反射ミラーによれば約10
0倍の強度が得られることがわかる。
第２の実験は、ライトガイドの伝送損失の影響を確認
するためのものである。まず、100Wの水銀キセノンラン
プに254nm用の反射ミラーを取り付け、これからの反射
光をライトガイドに集光した。そして、出射光強度をラ
イトガイドの出射端面から10mmだけ離れたところで測定
した。ここで、ライトガイドとしては純粋石英コアを有
する光ファイバを473芯だけ束ねた1mの長さのものと、
ゲルマニウム酸化物含有コアを有する光ファイバ（通信
用）を473芯だけ束ねた1mの長さのものとの２種類を用
いた。
するためのものである。まず、100Wの水銀キセノンラン
プに254nm用の反射ミラーを取り付け、これからの反射
光をライトガイドに集光した。そして、出射光強度をラ
イトガイドの出射端面から10mmだけ離れたところで測定
した。ここで、ライトガイドとしては純粋石英コアを有
する光ファイバを473芯だけ束ねた1mの長さのものと、
ゲルマニウム酸化物含有コアを有する光ファイバ（通信
用）を473芯だけ束ねた1mの長さのものとの２種類を用
いた。
その結果、測定値として、ゲルマニウム酸化物含有コ
アの光ファイバを用いた実験では、0.1mW/cm2の出射光
強度が得られ、純粋石英コアのものを用いた実験では70
0mW/cm2の出射光強度が得られた。これにより、純粋石
英コアのものによれば、約7000倍の強度が得られること
がわかる。
アの光ファイバを用いた実験では、0.1mW/cm2の出射光
強度が得られ、純粋石英コアのものを用いた実験では70
0mW/cm2の出射光強度が得られた。これにより、純粋石
英コアのものによれば、約7000倍の強度が得られること
がわかる。
第３の実験は、従来のペン型低圧水銀ランプを用いて
紫外線を照射したときの効果と、本発明装置により紫外
線を照射したときの効果とを比較するためのものであ
る。第２図はこの測定方式を示すものである。まず、本
発明に係るものとしては、100Wの水銀キセノンランプ
と、254nm用の反射ミラーとを第２図（Ａ）の光源31に
用い、ライトガイド32としては純粋石英系コアファイバ
よる光バンドルファイバを用いた。そして、ライトガイ
ド32からｒ（mm）離れた位置に254nm用のセンサ33を配
置し、その出力を測定回路34で測定した。
紫外線を照射したときの効果と、本発明装置により紫外
線を照射したときの効果とを比較するためのものであ
る。第２図はこの測定方式を示すものである。まず、本
発明に係るものとしては、100Wの水銀キセノンランプ
と、254nm用の反射ミラーとを第２図（Ａ）の光源31に
用い、ライトガイド32としては純粋石英系コアファイバ
よる光バンドルファイバを用いた。そして、ライトガイ
ド32からｒ（mm）離れた位置に254nm用のセンサ33を配
置し、その出力を測定回路34で測定した。
これに対し、従来技術に係るものとしては、第２図
（Ｂ）の如く発光回路41により発光させられるペン型低
圧水銀ランプ11を用意する。そして、このランプ11から
ｒ（mm）離れた位置に254nm用のセンサを配置し、その
出力を測定回路34で測定した。
（Ｂ）の如く発光回路41により発光させられるペン型低
圧水銀ランプ11を用意する。そして、このランプ11から
ｒ（mm）離れた位置に254nm用のセンサを配置し、その
出力を測定回路34で測定した。
上記の測定結果を第３図に示す。図から明らかなよう
に、本発明によれば極めて高い出射光強度を得られるこ
とがわかる。
に、本発明によれば極めて高い出射光強度を得られるこ
とがわかる。
以上、詳細に説明した通り本発明によれば、反射ミラ
ーは紫外線ランプからの紫外線をライトガイドの光入射
端面に集光し、ライトガイドは入射された紫外線を光出
射端面に導いて出射するように働くので、瓶、体腔内、
その他微小な部分等の殺菌を確実かつ安全に行なえると
いう効果がある。
ーは紫外線ランプからの紫外線をライトガイドの光入射
端面に集光し、ライトガイドは入射された紫外線を光出
射端面に導いて出射するように働くので、瓶、体腔内、
その他微小な部分等の殺菌を確実かつ安全に行なえると
いう効果がある。
特に、光バンドルファイバなどをライトガイドに用い
れば、被殺菌物体に対して紫外線を適確に照射できるだ
けでなく、防爆等が必要な環境においても用いることが
できる。本発明装置は医療分野だけでなく、食品、化粧
品、薬品等の分野にも用いることができる。
れば、被殺菌物体に対して紫外線を適確に照射できるだ
けでなく、防爆等が必要な環境においても用いることが
できる。本発明装置は医療分野だけでなく、食品、化粧
品、薬品等の分野にも用いることができる。
第１図は本発明の実施例に係る紫外線殺菌装置の構成
図、第２図は本発明装置の効果を確認するための実験例
の説明図、第３図は第２図に示す実験の結果を示す図、
第４図および第５図は従来技術の説明図である。 21……水銀キセノンランプ、23……反射ミラー、24……
ライトガイド。
図、第２図は本発明装置の効果を確認するための実験例
の説明図、第３図は第２図に示す実験の結果を示す図、
第４図および第５図は従来技術の説明図である。 21……水銀キセノンランプ、23……反射ミラー、24……
ライトガイド。
Claims (8)
- 【請求項１】光ファイバを有するライトガイドと、 点光源に近似して形成された紫外線ランプと、 回転楕円型に形成され、波長254nmの紫外線を反射する
コーティングを有し、前記紫外線ランプからの紫外線を
波長選択して前記ライトガイドの光入射端面に集光する
反射ミラーと を備え、 前記ライトガイドの光出射端面からの出射光を殺菌対象
物に照射するようにした紫外線殺菌装置。 - 【請求項２】前記紫外線ランプは高圧水銀ランプである
特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺菌装置。 - 【請求項３】前記紫外線ランプは水銀キセノンランプで
ある特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺菌装置。 - 【請求項４】前記紫外線ランプは超高圧水銀ランプであ
る特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺菌装置。 - 【請求項５】前記紫外線ランプはマイクロ波放電ランプ
である特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺菌装置。 - 【請求項６】前記反射ミラーは誘電体多層膜コーティン
グが施されている特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺
菌装置。 - 【請求項７】前記反射ミラーはアルミニウムコーティン
グが施されている特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺
菌装置。 - 【請求項８】前記ライトガイドを構成する光ファイバは
純粋石英をコアとして有する特許請求の範囲第１項記載
の紫外線殺菌装置。
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