JP4448071B2

JP4448071B2 - 無影灯

Info

Publication number: JP4448071B2
Application number: JP2005233071A
Authority: JP
Inventors: 正高野
Original assignee: Koito Industries Ltd
Current assignee: Koito Industries Ltd
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: JP2007044334A

Description

本発明は、衛生維持技術に関し、特に電子機器内の衛生状態を良好に維持する殺菌技術に関する。

近年、電子技術の発展に伴い、医療でも数多くの電子機器が利用され、高度な医療技術を支えている。例えば、患者の生体状態をモニタするモニタ装置や点滴を管理する自動点滴装置、さらには口腔内の照明（デンタルライト）や患部の照明に用いられる無影灯などの電子機器は、現代の医療現場においてなくてはならない存在となっている。

この種の電子機器は、患者のすぐ近くで利用されるため、電子機器自体の衛生維持が必要となる。例えば、電子機器に設けられているハンドルや操作スイッチなど、不特定多数の人が触る露出部分は細菌やウィルスなどの微生物が付着する可能性が高いため、このような箇所については定期的に殺菌処理する必要がある。

従来、このような電子機器の衛生維持としては、アルコールやオゾン水などの消毒剤を用いて電子機器を殺菌洗浄処理していた。例えば上記消毒剤を布に浸して電子機器の露出部分を拭うことにより、微生物を殺菌することができる。また、場合によっては電子機器を分解し、電子回路以外の洗浄可能な部品を上記消毒剤に浸すことにより、微生物を殺菌することができる（例えば、非特許文献１など参照）。

http://www.delta21.jp/panaozone/index.html、パナオゾン株式会社

しかしながら、このような従来技術では、主に液体の消毒剤を用いているため電子機器内部については容易に殺菌処理することができないという問題点があった。
電子機器はある程度の熱を発生させるため、例えば印刷回路基板の裏側など、電気機器内の特定箇所において雑菌が繁殖しやすい環境が形成される場合がある。また、電子機器内部で発生する熱を機器外部へ廃熱するため空冷ファンを用いる傾向があり、このような空冷ファンによる空気の流れにのって機器外部から埃が機器内部へ運ばれて特定箇所に集塵され、雑菌が繁殖しやすい環境が形成される場合がある。このような電子機器内の特定箇所については精密な電子部品が実装されているため、液体の消毒剤により電子部品が変性する可能性があり、消毒剤で容易に殺菌することはできない。

一方、医療用具については消毒剤のほか、水銀ランプなどの光源から照射される紫外光を用いた殺菌処理が実施されている。例えば、紫外光殺菌保管庫のように、紫外光が照射される密室内に医療用具を長時間保管することにより、医療用具に付着している微生物を殺菌することができ、医療用具と同様にして分解した電子機器の各部を紫外光殺菌保管庫に保管して殺菌処理する方法も考えられる。しかしながら、電子機器を分解して長時間紫外光殺菌保管庫に保管する必要があるため、膨大な作業と時間が必要となるとともに、小さく分解できない場合には効率よく紫外光を照射できず、電子機器内部を容易に殺菌処理することができない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電子機器内部を容易かつ効率よく殺菌処理できる電子機器、その殺菌処理方法、および無影灯を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる電子機器は、光源からの光を集光して患部に照射する医療用の無影灯であって、ケースの内側に取り付けられた印刷回路基板に実装されて、光源として用いられる白色光ＬＥＤと、ケースの内側に実装されて、白色光ＬＥＤから照射された白色光を集光して患部に照射するレンズと、ケースの内側に実装されて、印刷回路基板の白色光ＬＥＤの実装面とは反対側の基板面とケース内側面により形成される内室に紫外光を照射することにより、内室を形成する基板面およびケース内側面を殺菌処理する紫外光ＬＥＤと、電源回路から白色ＬＥＤへの電源供給とは独立した別系統で、電源回路から紫外光ＬＥＤへ駆動電源を供給する電源供給手段と、ケースの閉状態を検出した場合には白色光ＬＥＤの点灯状態にかかわらず紫外光ＬＥＤへ駆動電源を常時供給し、ケースの開状態を検出した場合には紫外光ＬＥＤへの駆動電源の供給を停止するスイッチとを備えるものである。

また、紫外光ＬＥＤから照射された紫外光をケース室内へ反射させる反射部を設けてもよい。

本発明によれば、光源からの光を集光して患部に照射する医療用の無影灯であって、ケースの内側に取り付けられた印刷回路基板に実装されて、光源として用いられる白色光ＬＥＤと、ケースの内側に実装されて、白色光ＬＥＤから照射された白色光を集光して患部に照射するレンズと、ケースの内側に実装されて、印刷回路基板の白色光ＬＥＤの実装面とは反対側の基板面とケース内側面により形成される内室に紫外光を照射することにより、内室を形成する基板面およびケース内側面を殺菌処理する紫外光ＬＥＤと、電源回路から白色ＬＥＤへの電源供給とは独立した別系統で、電源回路から紫外光ＬＥＤへ駆動電源を供給する電源供給手段と、ケースの閉状態を検出した場合には白色光ＬＥＤの点灯状態にかかわらず紫外光ＬＥＤへ駆動電源を常時供給し、ケースの開状態を検出した場合には紫外光ＬＥＤへの駆動電源の供給を停止するスイッチとを設けたので、液体の消毒剤を用いる場合や無影灯を分解して紫外光を照射する場合と比較して、無影灯内部を容易かつ効率よく殺菌処理することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１−３を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯の外観図である。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯灯体の横断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯灯体の縦断面図である。なお、図２の破断位置を図３においてII−II線で示し、図３の破断位置を図２においてIII−III線で示す。

以下では、本発明にかかる電子機器として、歯科医療において口腔内の照明に用いられる無影灯（デンタルライト）など、各種医療で必要となる特定部位の照明に用いられる無影灯を例に説明する。

一般に、無影灯は、治療や検査時に口腔内や患部などの特定部位を照射する目的で用いられるため、無影光の光通路内に、医師の手などの遮光物が侵入して部分的に遮光されても、高い無影度と照明均等度を確保する必要がある。なお、「無影度」とは、所定の照明域を有する光通路内に遮光物が侵入しても照明域に遮光物による影像が発生しない度合いをいい、「照明均等度」とは、その照明域内において無影光のビームが均一かつ拡散される度合いをいう。

本実施の形態にかかる無影灯は、このような無影光を照射するため、複数の白色光ＬＥＤを光源として、これら白色光ＬＥＤからの白色光をレンズにより集光し、これらを無影光として所定の照明域へ照射する構成をとっている。
図１に示すように、この無影灯は、無影光１０を照射する灯体１と、この灯体１の右側部および左側部に固定されたハンドル１Ａと、このハンドル１Ａの操作に応じて灯体１を任意の位置および向きとなるよう遊動自在に支持するアーム１Ｂとから構成されている。アーム１Ｂには無影灯からの無影光１０の照射をオン／オフ制御するスイッチ１Ｃが設けられている。

図２および図３に示すように、灯体１のケース２は、金属やプラスチック樹脂からなり、左側方向に開口部３を有する長方体をなしており、背面板２Ｂ、右側板２Ｒ、上板２Ｕ、および下板２Ｄから構成されている。灯体１の左側板２Ｌは、金属やプラスチック樹脂からなり、ケース２の開口部３に勘合される。

ケース２の内側には、左端が左側板２Ｌに取り付けられた印刷回路基板４と、右端、上端、および下端がそれぞれ右側板２Ｒ、上板２Ｕ、および下板２Ｄに取り付けられたフィルタ７、レンズ８、およびカバー９とが配置されている。組み立て時には、ケース２の開口部３から印刷回路基板４がケース２内側に挿入されて、左側板２Ｌが開口部３に勘合され、背面板２Ｂの開口端側に設けられた取付部３Ａにねじ３Ｂで固定される。また、印刷回路基板４から左側板２Ｌを貫通して配線コード４Ｃがアーム１Ｂへ配線されている。

印刷回路基板４には、複数の白色光ＬＥＤ５Ａが例えば縦横マトリクス状に実装されており、その前面にフィルタ７、レンズ８、およびカバー９の順で配置されている。フィルタ７は、ガラスやアクリル樹脂どの透光部材からなり、白色光ＬＥＤ５Ａとレンズ８との間に配置されて、白色光ＬＥＤ５Ａから照射された白色光の色を調整する機能を有している。レンズ８は、ガラスやアクリル樹脂などの透光部材からなり、各白色光ＬＥＤ５Ａと対向する位置に凸部８Ａを有し、各白色光ＬＥＤ５Ａからの白色光を集光する機能を有している。カバー９は、ガラスやアクリル樹脂どの透光部材からなり、レンズ８への汚れ付着を防止する機能を有している。

したがって、スイッチ１Ｃの操作に応じて、各白色光ＬＥＤ５Ａへ電源が供給されて点灯し、各白色光ＬＥＤ５Ａからの白色光が、フィルタ７を介してレンズ８の凸部８Ａで集光され、カバー９を介して所定の照射範囲を持ってケース外部へ照射される。これにより、配置位置の異なる各白色光ＬＥＤ５Ａからの白色光がそれぞれの凸部８Ａで所定の照明域へ照射され、所望の無影光１０が形成される。

本実施の形態では、このような無影灯などの電子機器のケースの内側に紫外光ＬＥＤを設け、ケース内側に紫外光を連続して照射することにより、ケース内側を殺菌処理するようにしたものである。
具体的には、図２および図３に示すように、白色光ＬＥＤ５Ａが実装されてい印刷回路基板４の実装面４Ａとは反対側の基板面４Ｂに紫外光ＬＥＤ５Ｂを設け、基板面４Ｂと背面板２Ｂ、右側板２Ｒ、上板２Ｕ、下板２Ｄ、および左側板２Ｌの内側面により形成される内室２Ｉに紫外光を連続して照射するようにしたものである。

図４は、紫外光ＬＥＤの配置を示す説明図である。
紫外光ＬＥＤ５Ｂで内室２Ｉ内を殺菌処理する場合、内室２Ｉの隅部から内室２Ｉの中央領域２Ｊに向けて紫外光を照射することにより、紫外光が内室２Ｉの隅々まで照射され、効率よく殺菌処理を行うことができる。
具体的には、図４に示すように、紫外光ＬＥＤ５Ｂを印刷回路基板４の基板面４Ｂの周部に配置し、その照射方向を内室２Ｉの中央領域２Ｊに向けて実装する。

太陽光線に含まれている紫外線には、微生物に対して強い殺菌作用があることは、M.Luckieshらの実験により確認されており、シャーレ中の大腸菌を真夏の太陽光にさらすと、約64分後に99.99%殺菌されたという結果が得られている。
任意の菌を殺菌するのに要する殺菌線の強さは、測光量における照度に相当する殺菌線放射照度で表され、一般的には、この放射照度に照射時間をかけ合わせた殺菌線量(mW・sec/cm²)が使用される。例えば、大腸菌の殺菌線量は5.4であり、インフルエンザの殺菌線量は6.6である。

生物の遺伝情報をつかさどるＤＮＡ（デオキシリボ核酸)は、260nm波長付近に光を吸収する帯域を有しており、この帯域の紫外光を細菌やウィルスなどの微生物に照射すると死滅することが確認されており、これはＤＮＡのコピー機能が影響を受けて増殖できなくなるためと考えられている（例えば、http://www.iwasaki.co.jp/chishiki/uv/など参照）。
図５は、光の波長と殺菌能力の関係を示すグラフであり、横軸は光の波長[nm]を示し、縦軸は300nmの波長による殺菌能力に対する殺菌能力相対値を示している。

一方、近年、紫外光を照射するＬＥＤが開発され、特に、太陽光に含まれうる300〜400nmの波長の近紫外光ＬＥＤは、例えば産業用として蛍光物質や蛍光マークなどの検出を行うセンサとして実用化されており、比較的安価に入手でき、太陽光と同様の殺菌作用が得られる。
本実施の形態では、このような殺菌能力のある紫外光を照射する紫外光ＬＥＤ５Ｂを用いて、灯体１の内室２Ｉを殺菌処理している。

このような紫外光は、微生物だけでなく人体にも影響がある。したがって、紫外光が照射される内室２Ｉが密閉されている場合には、紫外光が外部に照射されず安全であるものの、メンテナンスなどにより灯体１を開ける場合には、紫外光が外部に照射される。
本実施の形態では、左側板２Ｌとケース２との勘合状態を検出するスイッチ６を開口部３に設け、左側板２Ｌがケース２に勘合されたことがスイッチ６で検出されている状態でのみ、紫外光ＬＥＤ５Ｂが発光する仕組みを有している。

図６は、勘合状態を検出するスイッチの構成例である。ここでは、スイッチ６が、印刷回路基板４の基板面４Ｂのうち、そのレバー６Ａが左側板２Ｌの取付用ねじ３Ｂの先端に当接する位置に配置されている。
図６（ａ）に示すように、ねじ３Ｂの締め付けが完全であり、ねじ３Ｂが奥まで達している状態では、ケース２と左側板２Ｌとの勘合が完了している。このような場合は、レバー６Ａがねじ３Ｂで作動してスイッチ６がオン状態へ移行するため、紫外光ＬＥＤ５Ｂへ駆動用電源が供給され、紫外光が照射される。

一方、図６（ｂ）に示すように、ねじ３Ｂの締め付けが不完全であり、ねじ３Ｂが奥まで到達していない状態では、ケース２と左側板２Ｌとの勘合が完了していない。このような場合は、レバー６Ａがねじ３Ｂで作動せずスイッチ６がオフ状態となるため、紫外光ＬＥＤ５Ｂへの電源供給が遮断され、紫外光は照射されない。
したがって、メンテナンスなどによりねじ３Ｂが緩められて左側板２Ｌの抜脱作業が開始された時点で、自動的に紫外光の照射が停止されるため、紫外光による人体への影響を抑止できる。

図７は、本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯の回路図である。
電源回路５は、例えばＡＣ１００Ｖ商用電源などの動作電源を入力とし、これを直流安定化して、白色光ＬＥＤ５Ａ用の駆動電源Ｖｗと、紫外光ＬＥＤ５Ｂ用の駆動電源Ｖｕｖを出力する。駆動電源Ｖｗと白色光ＬＥＤ５Ａとの間には、白色光の照射を制御するためのスイッチ１Ｃが直列接続されている。なお、電源回路５については、アーム１Ｂやこれを支えるアーム台に設けてもよく、印刷回路基板４上に実装してもよい。

白色光ＬＥＤ５Ａについては複数のＬＥＤと電流調整用の抵抗Ｒ１との直列接続回路が並列接続されている。紫外光ＬＥＤ５Ｂは複数のＬＥＤと電流調整用の抵抗Ｒ２が直列接続されている。これら白色光ＬＥＤ５Ａや紫外光ＬＥＤ５Ｂの接続形態についてこれに限定されず公知の接続形態を用いればよい。

また、駆動電源Ｖｕｖと紫外光ＬＥＤ５Ｂとの間には、前述のスイッチ６が直列接続されており、左側板２Ｌの抜脱作業に応じてスイッチがオフ状態となり、紫外光ＬＥＤ５Ｂに対する駆動電源Ｖｕｖの供給が遮断されて紫外光の照射が停止される。
この際、スイッチ１Ｃを白色光ＬＥＤ５Ａの点灯制御のみに用い、紫外光ＬＥＤ５Ｂには別系統で駆動電源Ｖｕｖを供給する。

具体的には、図７に示したように、電源回路５から駆動電源Ｖｗとは別系統で駆動電源Ｖｕｖを供給してもよく、スイッチ１Ｃの入力側の駆動電源Ｖｗを駆動電源ｕｖとして用いてもよい（電源供給手段）。これにより、スイッチ１Ｃによる白色光ＬＥＤ５Ａの点灯／消灯にかかわらず、商用電源などの動作電源が供給されており、かつケース２と左側板２Ｌとが完全に勘合している期間では、常に紫外光ＬＥＤ５Ｂを点灯させることができ、紫外光を連続照射できる。

したがって、紫外光の殺菌線放射照度が低くても、放射照度に照射時間をかけ合わせた殺菌線量を大きくすることができ、十分な殺菌効果を得ることができる。このため、紫外光ＬＥＤ５Ｂとして低輝度タイプを用いることができ、無影灯自体のコストを削減できるとともに、紫外光ＬＥＤ５Ｂの長寿命化を図ることができる。

このように、本実施の形態は、無影灯などの電子機器のケースの内側に紫外光ＬＥＤ５Ｂを設け、ケース内側に紫外光を照射することにより、ケース内側を殺菌処理するようにしたので、液体の消毒剤を用いる場合や電子機器を分解して紫外光を照射する場合と比較して、電子機器内部を容易かつ効率よく殺菌処理することができる。
この際、紫外光ＬＥＤ５Ｂとして、紫外光のうち太陽光に含まれる近紫外光を照射するＬＥＤを用いてもよく、比較的安価に入手でき、太陽光と同様の殺菌作用が得られる。

また、電子機器のケース開閉、例えばケース２と左側板２Ｌの勘合状態をスイッチ６で検出して紫外光ＬＥＤ５Ｂへの電源供給を制御するようにしたので、例えばメンテナンス時に左側板２Ｌが抜脱された場合でも、紫外光の照射を自動的に停止でき、人体への影響を抑止できる。

また、電子機器への動作電源の供給に応じて紫外光ＬＥＤへ駆動電源を常時供給するようにしたので、紫外光の殺菌線放射照度が低くても、放射照度に照射時間をかけ合わせた殺菌線量を大きくすることができ、十分な殺菌効果を得ることができる。このため、紫外光ＬＥＤ５Ｂとして低輝度タイプを用いることができ、無影灯自体のコストを削減できるとともに、紫外光ＬＥＤ５Ｂの長寿命化を図ることができる。

また、紫外光ＬＥＤ５Ｂにより、ケース２内側のうち、当該電子機器の電子回路を形成する印刷回路基板４の基板面４Ｂとケース２内側面とで形成される内室２Ｉへ紫外光を照射するようにしたので、ある程度の熱を発生させるため雑菌が繁殖しやすい環境が形成されやすい印刷回路基板の裏側を重点的に殺菌処理することができ、効率よく電子機器内部を殺菌処理できる。
この際、電子機器に空冷ファンが設けられている場合は、その空冷ファンにより埃が集塵される箇所へ紫外光を照射するようにしてもよく、空冷ファンによる空気の流れにのって機器外部から埃が機器内部へ運ばれて特定箇所に集塵され、雑菌が繁殖しやすい環境が形成される場合でも、その特定箇所を重点的に殺菌処理することができ、効率よく電子機器内部を殺菌処理できる。

また、紫外光ＬＥＤ５Ｂをケース２内側の隅部に配置し、ケース内側空間、具体的には内室２Ｉの中央領域２Ｊに向けて紫外光を照射するようにしたので、紫外光が内室２Ｉの隅々まで照射され、効率よく殺菌処理を行うことができる。

［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる無影灯について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる無影灯の横断面図である。
第１の実施の形態では、図２に示すように、ケース２の背面板２Ｂが平板形状をなしている場合を例として説明した。本実施の形態では、この背面板２Ｂの内側面２Ｆが凹部（反射部）を有し、背面板２Ｂ全体としてケース２外部に向けて膨らむドーム形状をなしている。

これにより、紫外光ＬＥＤ５Ｂから照射された紫外光が内側面２Ｆの凹部で反射して、内室２Ｉの隅々まで照射され、効率よく殺菌処理を行うことができる。
この際、内側面２Ｆの反射部については、凹部に限定されるものではなく、紫外光の反射効率のよい公知の反射板や反射膜を内側面２Ｆに設けてもよい。これにより、背面板２Ｂとして平板形状であっても、紫外光を内室２Ｉの隅々まで照射でき、効率よく殺菌処理を行うことができる。

［第３の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる無影灯について説明する。図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる無影灯の横断面図である。
第１の実施の形態では、白色光ＬＥＤ５Ａが実装されている印刷回路基板４の基板面４Ｂに紫外光ＬＥＤ５Ｂを実装した場合を例として説明した。本実施の形態では、印刷回路基板４とは別個の印刷回路基板４Ｇに紫外光ＬＥＤ５Ｂを実装し、この印刷回路基板４Ｇを背面板２Ｂの内側面２Ｆに取り付けてある。

これにより、白色光ＬＥＤ５Ａの実装作業行程とは別個に紫外光ＬＥＤ５Ｂの実装作業工程を行うことができ、作業工程の簡素化を実現できる。
なお、印刷回路基板４Ｇへの電源供給については、例えば、印刷回路基板４との間に回路コネクタを設け、印刷回路基板４から回路コネクタを介して印刷回路基板４Ｇへ電源を供給すればよい。

以上の各実施の形態では、電子機器として無影灯を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、患者の生体状態をモニタするモニタ装置や点滴を管理する自動点滴装置など、医療で使用される数多くの電子機器に対しても、本発明を適用でき同様の作用効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯の外観図である。本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯灯体の横断面図である。本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯灯体の縦断面図である。紫外光ＬＥＤの配置を示す説明図である。光の波長と殺菌能力の関係を示すグラフである。勘合状態を検出するスイッチの構成例である。本発明の第１の実施の形態にかかる無影灯の回路図である。本発明の第２の実施の形態にかかる無影灯の横断面図である。本発明の第３の実施の形態にかかる無影灯の横断面図である。

符号の説明

１…灯体、１Ａ…ハンドル、１Ｂ…アーム、１Ｃ…スイッチ、２…ケース、２Ｂ…背面板、２Ｆ…内側面、２Ｒ…右側板、２Ｌ…左側板、２Ｕ…上板、２Ｄ…下板、２Ｉ…内室、２Ｊ…中央領域、３…開口部、３Ａ…取付部、３Ｂ…ねじ、４…印刷回路基板、４Ａ…実装面、４Ｂ…基板面、４Ｃ…配線コード、５…電源回路、５Ａ…白色光ＬＥＤ、５Ｂ…紫外光ＬＥＤ、６…スイッチ、６Ａ…レバー、７…フィルタ、８…レンズ、８Ａ…凸部、９…カバー。

Claims

光源からの光を集光して患部に照射する医療用の無影灯であって、
ケースの内側に取り付けられた印刷回路基板に実装されて、前記光源として用いられる白色光ＬＥＤと、
前記ケースの内側に実装されて、前記白色光ＬＥＤから照射された白色光を集光して前記患部に照射するレンズと、
前記ケースの内側に実装されて、前記印刷回路基板の前記白色光ＬＥＤの実装面とは反対側の基板面と前記ケース内側面により形成される内室に紫外光を照射することにより、前記内室を形成する前記基板面および前記ケース内側面を殺菌処理する紫外光ＬＥＤと、
電源回路から前記白色ＬＥＤへの電源供給とは独立した別系統で、前記電源回路から前記紫外光ＬＥＤへ駆動電源を供給する電源供給手段と、
前記ケースの閉状態を検出した場合には前記白色光ＬＥＤの点灯状態にかかわらず前記紫外光ＬＥＤへ前記駆動電源を常時供給し、前記ケースの開状態を検出した場合には前記紫外光ＬＥＤへの前記駆動電源の供給を停止するスイッチと
を備えることを特徴とする無影灯。
請求項１に記載の無影灯において、
前記紫外光ＬＥＤから照射された紫外光を前記ケース室内へ反射させる反射部をさらに備えることを特徴とする無影灯。