JP4461204B2 - 流体清浄 - Google Patents

Description

本発明は流体清浄装置及びそのような装置を使用する流体清浄方法に関するものである。

流体清浄、例えば紫外（ＵＶ）光による空気清浄は周知である。１００ｎｍ乃至２８０ｎｍの波長を有するＵＶ−Ｃ（短波長）光は一般的にそのような用途において使用される。特に、約２００ｎｍ乃至約２８８ｎｍの波長を有する殺菌ＵＶ−Ｃ光は空気中の微生物を殺すために使用される。

殺菌ＵＶ−Ｃ光で流体を照射することにより微生物の流体を清浄しようとする様々の流体清浄装置、特に空気清浄装置が市販されている。しかしながら、そのような装置の多くは流体をＵＶ−Ｃ光源の上を横方向に送り、従って流体がかなりの強度のＵＶ−Ｃ光に曝される期間が比較的短い。その結果、殺菌するのに充分な殺菌ＵＶ−Ｃ光量に曝される流体内微生物の比率が比較的低い。

殺菌される微生物の比率を増加する問題はいくつかの装置において解決が企てられてきた。例えば、装置内に存在するＵＶ放射のレベルを増すために装置内にＵＶ反射性内面を使用することが提案された。更に、流体が光源の長さ方向に流れて各流体ユニットにＵＶ放射へのより長い露出時間を与えるように細長いＵＶ光源が清浄装置において使用されてきた。

しかしながら、流体から、栄養形で１００００乃至１５０００μＷｓｃｍ^−２の致死ＵＶ−Ｃ量を有し、芽胞期にはこの量の３倍に達する炭疽病病原体である炭疽菌のような微生物を非常に高比率で効率的に除去できる流体清浄装置に対する必要性がまだある。

本発明は、入口と出口を有するチャンバと、流体移動装置と、４つの細長いＵＶ−Ｃ光源とを備える流体清浄装置であって、前記流体移動装置が入口からチャンバを通って出口に向って流体を通過させ、そのチャンバの容積と流体移動装置により生じる流体移動速度とにより、流体が１．０秒より長いチャンバ内滞留時間を有し、前記光源が、流体がその長さ方向に通過し、各光源が正方形プリズムの細長い稜を形成するように配置されてチャンバ内に設けられることを特徴とする流体清浄装置を提供する。

好ましくは、４つの細長いＵＶ−Ｃ光源は、チャンバ内のどの点においてもＵＶ−Ｃのエネルギーレベルが１５０００μＷｓｃｍ^−２以上になるようなワット数とチャンバ中心からの距離を有する。ＵＶ−Ｃ光源は１５Ｗ又は２５Ｗの入力ＵＶ−Ｃ光源でもよい。

１つの実施例において、ＵＶ−Ｃ光源は２５Ｗ入力のＵＶ−Ｃ光源であり、これらはチャンバの中心から５０ｍｍ以下の距離にあるように配置される。光源に関し適当なワット数とチャンバ中心からの距離を選択し、本発明に必要な４つの光源の特定の配置を使用することにより、すみずみまで一貫して高レベルのＵＶ−Ｃ放射を有し、２４時間以内で種々のチャレンジ微生物を９９．９９９％まで減少可能な清浄装置が得られる。チャンバ全体に渡り特定の最小エネルギーレベル、例えば１５０００μＷｓｃｍ^−２が達成されるように光源のワット数と、チャンバのサイズを選択することは、当業者なら難なくできるであろう。

好ましくは、細長いＵＶ−Ｃ光源はチャンバの内面に接近して配置される。ＵＶ−Ｃ光源は好ましくはチャンバ内壁から３０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下、例えば２０ｍｍ以下にある。従って、ＵＶ−Ｃ光源のワット数とチャンバのサイズは、例えばチャンバ内のどの点においてもＵＶ−Ｃのエネルギーレベルが１５０００μＷ以上になるようにＵＶ−Ｃ光源がチャンバ全体に適当なＵＶ放射を供給するようにチャンバの中心に十分接近して配置されると共に、チャンバの内壁に比較的接近して配置されるように選択されることが好ましい。これにより装置の微生物殺菌効率の改善がもたらされる。

４つの細長いＵＶ−Ｃ光源は同じでも違ってもよいが、それらは好ましくは同じである。流体がそれらの長さ方向に通過し、各光源が正方形プリズムの細長い稜を形成するように配置されたこれらの４つの細長いＵＶ−Ｃ光源以外のＵＶ−Ｃ光源が装置内、例えばチャンバ内に含まれてもよい。そのような付加的光源は４つのＵＶ−Ｃ光源と同じでも異なってもよい。好ましくはそのような付加的光源は４つの細長いＵＶ−Ｃ光源と同じである。

装置内のＵＶ−Ｃ光源は好ましくは２４０乃至２８０ｎｍの範囲の殺菌ＵＶ−Ｃ光を発する。ＵＶ−Ｃ光源は２５０乃至２６０ｎｍの範囲内に発光ピークを有することが好ましい。より好ましくは、ＵＶ−Ｃ光源は約２５４ｎｍに放射ピークを有し、例えば、ＵＶ−Ｃ光源は２５３．７ｎｍの発光ピークを有してもよい。

また、ＵＶ−Ｃ光源は真空ＵＶ光源でないことが好ましい。好ましくは、ＵＶ−Ｃ光源は１７０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲で発光せず、より好ましくは１６０乃至２２０ｎｍの範囲において発光せず、最も好ましくは２４０ｎｍより小さい波長には如何なる放射も生じない。この領域でのＵＶ−Ｃ発光は単原子酸素を発生することになる。このことは、単原子酸素が大気中でＯ_２と結合してオゾンを生じるので望ましくない。

ＵＶ−Ｃ光源は水銀蒸気ランプでもよい。ＵＶ−Ｃ光源は細長ければどのような形でもよく、例えば、それらが細長く、実質的に円形断面をしていてもよい。

ＵＶ−Ｃ光源は実質的に細長いＵＶ−Ｃランプのような市販のＵＶ−Ｃ光源でもよい。例えば、ＵＶ−Ｃ光源はフィリップスＴＵＶシリーズの低圧水銀ランプ、フィリップスＨＴＱシリーズの中圧水銀ランプ、シルバニアＧシリーズのＵＶ−Ｃ光源又は適当な発光ダイオード配列から選択してもよい。

ＵＶ−Ｃ光源は、それぞれが何らかの適当な手段により正方形プリズムの細長い稜を形成するような位置に固定してもよい。例えば、各光源は所定位置にしっかりと留まるようにブラケットによりチャンバに取り付けられてもよい。

流体移動装置はチャンバを通って流体の移動を生じる適当なタイプの装置ならどんなものでもよい。流体移動装置は送風機又はポンプのようなチャンバを通って流体を引く装置でもよい。好ましくは、流体移動装置は送風機であり、例えば流体移動装置は遠心式の送風機でもよい。送風機は電動機により駆動してもよい。好ましくは、送風機は低ノイズレベルを有するように選択され、例えば、３５デシベル以下のノイズ出力を有してもよい。

好ましくは、流体移動装置により制御されるチャンバを通る流体の速度とチャンバの容積により、流体が１．０秒より長く、好ましくは１．１秒間より長くＵＶ−Ｃ放射により処理されるようになっている。これを達成するために流体移動装置、例えば送風機は流体を従来使用されているより遅い速度でチャンバに通す。更に、本発明の装置におけるＵＶ−Ｃ光源の配置は、流体が従来の装置より長期間ＵＶ−Ｃ放射に接するようにする。

所望のＵＶ−Ｃ処置時間を達成するために使用される速度はもちろんチャンバの容積に依存するが、０．３乃至０．４ｍｓ^−１のオーダを有してもよい。所望の処置時間を達成するようにチャンバ容積と、流体移動装置、例えば送風機の速度の適当な組み合わせを選択することは当業者なら難なく可能であることは明瞭である。

流体が１．２秒間以上、より好ましくは１．４秒間以上、最も好ましくは１．５秒間以上、例えば１．７秒間以上ＵＶ−Ｃ放射により処理されるような割合でチャンバを通ることが好ましい。チャンバがＵＶ−Ｃ反射性の内面を有することが好ましく、好ましくは、内面は殺菌ＵＶ−Ｃ光を反射する。より好ましくは、内面は殺菌ＵＶ−Ｃ波長に対して６０％以上、より好ましくは７０％以上、例えば８５％以上の反射率を有する。チャンバの内面がアルミ、例えば絞り出されたアルミ又はアルミ合金でもよい。チャンバの内面にはフライス仕上げ等の適当な仕上げが施されてもよい。

好ましくは、流体清浄装置は１つ以上のフィルタを含む。より好ましくは、フィルタは装置を通る流体流の開始位置又はその近くに設けられる。例えば、フィルタはチャンバの入口に、あるいはその直ぐ隣に設けてもよく、それにより入口を通って入る全ての流体が続いてフィルタを通過する。

そのようなフィルタは流体から流体内に存在する大部分又は全てのゴミや屑を除去してチャンバの汚染を減少し、従ってチャンバの発光及び反射がはなはだしく影響される可能性を減少する。特に、フィルタはＵＶ−Ｃ光源に付着したゴミと屑を防止し、あるいはその量を減少し、従ってＵＶ−Ｃ光源が効率を維持し、設計仕様、好ましくは流体清浄装置の寿命に関する設計仕様で動作することを保証する。

フィルタは先行技術において知られた適当なフィルタなら何でもよい。好ましくは、フィルタは流体に存在するゴミや屑の大部分を補足するようなメッシュサイズを有する。しかしながら、フィルタは好ましくは微生物の流れが妨げられないようなメッシュサイズを有する。例えば、フィルタは１３．８ｐｏｒｅｓ／ｃｍのメッシュサイズを有してもよい。フィルタは取り外せるフィルタであっても、恒久的に装置に取り付けられてもよい。好ましくはフィルタが洗浄を容易にするために取り外せる。

好ましくは、流体清浄装置は中にチャンバが配置される外側容器を含む。外側容器は金属又はプラスチック材料で出来ているのが好ましい。

装置は装置から逃げるＵＶ−Ｃ光のレベルを減少する既知技術手段を含んでもよく、例えば装置は隔壁を含んでもよい。

装置はあらゆる流体を清浄化するために使用できる。好ましくは、装置は空気等の気体、又は水等の液体を清浄化するために使用される。

本発明は又、流体内の微生物汚染のレベルを低下する方法であって、流体がＵＶ−Ｃ光源からの殺菌ＵＶ−Ｃ光で照射されるように、装置の送風機が流体を、装置を通過させることにより流体を本発明による装置に通すステップを含む方法を提供する。

明確にするために、明細書全体に渡り、「正方形プリズムの細長い稜」という用語はプリズムの１つの正方形面の角を、反対のプリズムの正方形面の対応する角に接続するプリズムの稜のことを指す。

本発明の実施例を、図面を参照して以下に述べる。

流体清浄装置１は空気を清浄化するのに適した装置である。装置１は清浄化されるべき空気が通される清浄化チャンバ２を含む。清浄化チャンバ２は細長くて截頭の正方形断面を有し、５１６．０ｍｍの長さと、１５１．４ｍｍの幅と、１５１．４ｍｍの高さと、２１７ｃｍ^２の断面積と、１１１９８ｃｍ^３の容積を有する。清浄化チャンバはチャンバ２ａの第１の端部にある空気入口３と、第１の端部の正反対にあるチャンバ２ｂの第２の端部にある空気出口４とを備え、それにより使用時に、空気がチャンバ２の長さ方向に入口３を通ってチャンバ２に流入し、出口４を通ってチャンバ２から流出する。

清浄化チャンバ２はＵＶ−Ｃ光を反射するアルミから作られた内面５を有する。清浄化チャンバ２の中には、２５Ｗ入力と２５３．７ｎｍの放射ピークを有し、２４０ｎｍより短い放射が生じないような発光スペクトルを有する４つの細長いＵＶ−Ｃランプ６が配置される。各ランプ６は直径２６．０ｍｍの円形断面と４１６．０ｍｍの長さを有し、端部取り付け部を含むランプの長さは４５０ｍｍである。

ランプ６は第１の端部２ａから第２の端部２ｂまでチャンバ２の長さ方向に伸び、従って使用時に、チャンバを通る空気がランプ６の長さ方向に流れる。ランプ６は、各ランプが正方形プリズムの４つの細長い稜の１つを形成するようにチャンバ２内に配列される。ランプ６はそれぞれの表面がチャンバ２の中心からおよそ５０ｍｍにあり、内面５からおよそ２５ｍｍにあるように配置される。ランプ６はそれぞれチャンバ２の内壁に取り付けられたブラケット９により所定位置に保持される。動作時には、ＵＶ−Ｃランプ６はチャンバ２全体に渡り１５０００μＷｓｃｍ^−２の最小エネルギーを供給する。

清浄化チャンバ２の第１の端部２ａには、空気入口３に隣接して送風機７が設けられる。送風機７は電動機（図示せず）により動力を得、使用時に空気を第１の端部２ａから清浄化チャンバ２を通って第２の端部２ｂまで移動させ、空気は空気入口３を介して入り、空気出口４を介して出る。送風機７は空気を０．３ｍｓ^−１の速度でチャンバ２の長さ方向に移動するように動作する。

清浄化チャンバ２にはチャンバの第１の端部２ａにフィルタ１０が設けられる。フィルタ１０は１３．８ｐｏｒｅｓ／ｃｍのメッシュサイズを有し、チャンバ２に入る全ての空気がフィルタ１０を通過するように入口３と送風機７の間に配置される。フィルタ１０は空気中の粒子を捕らえ、従ってチャンバ２に入る空気中のゴミや屑の量を最小にし、そうして装置１の効率を維持する。

チャンバ２は外側容器８内に入れられる。外側容器は金属で出来ており、装置１を壁等の表面に固定する手段１１を含む。装置１内の空気流は外側容器８が使用時に熱くならず、従って装置１の外部に触れないように工夫される。
［実施例］

図面を参照して上に説明した装置はその空気清浄能力を示すために試験された。採用された微生物は特に指定しない限り以下であった。
バチルス・メガテリウム ＮＣＴＣ １０３４２
バチルス・グロビギイ ＡＴＣＣ ４９８２２
バチルス・サブチリス ＡＴＣＣ １９６５９
バチルス・セレウス ＮＣＴＣ ２５９９
サルモネラ菌 ＮＣＴＣ ７４
イーコリ ０１５７ Ｈ7 ＮＣＴＣ １２０７９（弱毒：例えばPUBLIC HEALTH SERVICE培養菌）
黄色ブドウ球菌 ＮＣＴＣ ８５３２
アスペルギルス・ニゲル ＮＣＰＦ ２２７５

バチルス・メガテリウム、バチルス・グロビギイ及びバチルス・サブチリスは炭疽菌のＵＶ−Ｃ感受性に似たＵＶ−Ｃ感受性を有する、適当な炭疽菌代用物であることが知られている。

［体積測定的抗菌性能］
試験は同じ寸法の２つのチャンバから成る微生物学的に密封されたＰＶＣ構造内で行われた。これらのチャンバは上に詳述した本発明の装置により水平に接続された。しかしながら、微生物を均一に分散させ、ＵＶ−Ｃ照射量がないときの微生物の動きを検討し易くするために、回路外ランプを用いて送風機を可動できるように装置が変形された。大気が装置に組み込まれた送風機により第１チャンバＡから第２チャンバＢに送られた。直径１５ｃｍの大気帰還チューブもチャンバＡ及びＢに接続され、５４ｍ^３の全動作体積をもたらした。

各チャンバには微生物の分散を助けるために４つの床付け送風機と、過度の湿気が溜まらないようにシリカゲルユニットも入れた。全ての表面（本発明の装置の内面を除く）は静電気防止処理剤がスプレーされた。０．２ミクロン膜フィルタにより閉じられた４つの開口を介して圧力の等化が生じた。微生物エアゾールの導入（チャンバＡを介する）のため、及び適当な希釈培地体積中の大気の体積測定的回収（チャンバＢを介する）のための構造が共に設けられた。

試験微生物の導入に先立ち、システム内に滞留する空気中の汚染を除去するためにランプ集合体が回路内で４時間稼動された。コントロールプレートは、全ての場合、この調整殺菌作用が内部汚染を＜１０ｃｆｕ／ｍ^３に減少したことを示した。

試験微生物であるバチルス・グロビギイ、バチルス・メガテリウム及びバチルス・サブチリスは計量された乾燥芽胞懸濁剤（粉末）として、あるいは栄養培養菌として得られた。芽胞懸濁剤は１％のでんぷんを含有した脳・心臓浸出液中での指数増殖中の培養液の熱処理（６３．５℃で３５分）により得られた。熱処理された培養液は次に凍結真空乾燥され、分析された。分析は生存率（確認のためＴＳＡ上で数え上げることによる生存滴定量）と生長力（インピーダンス曲線；指数増殖と曲線傾斜の始まり）を確かめるために芽胞株に対して毎日行われた。

芽胞の形の試験微生物は正圧空気ジェットによりチャンバＡに導入及び分散され、一方、栄養培養菌の場合、分散は５〜１５ミクロンの範囲の粒子サイズを供給する霧化装置を使用して達成された。全ての場合の接種の目標レベルは１０ｅ７ｃｆｕ／ｃｍ^３の範囲にあった。

全ての検討は８時間に亘り行われ、各検討は連日に亘り９回繰り返された。全ての微生物は単一培養で検討された。更に芽胞沈殿が重力又は静電引力により生じると予測されたので、回路外のＵＶ−Ｃランプを用いて監視演習が行われた。こうして、システム人工物によるバックグラウンド致死率の数値が得られ、このデータがＵＶ−Ｃランプが動作されたときに得られた致死率を補正するために採用された。

サンプリングは最初の試験希釈を形成した１００ｍｌの希釈液（ペプトン生理食塩水回収培養液）に体積１ｍ^３の大気を吸気することにより達成された。株の回収は一連の希釈と適当な寒天培地への塗布により得られた。全ての分析は適当な制御装置を用いて二重に行われた。

得られた全ての株は所定の生物化学的及び形態学的特性により確認された。

［結果］
表１〜５及び関連する図３〜５は各試験微生物に対して８時間の一連の試験で得られた平均データをまとめたものである。各表は、微生物の、純粋に沈殿又は他のシステムの人工物による減少結果と、沈殿に対して補正されたＵＶ−Ｃ照射による減少結果を示す。

８時間での全体の殺菌百分率＝９９．９９９９％
平均個体沈殿率＝時間当たり１０．８％
マン−ホイットニー検定：バチルス・グロビギイ
生存したバチルス・グロビギイの中央値はＵＶ−Ｃ照射の有無により有意差あり。
両側Ｐ値は０．０４００であり、これは有意と考えられる。
Ｐ値は正確である。
マン−ホイットニーＵ−統計量＝１７．０００
Ｕ’＝６４．０００
コラムＡにおける順位合計＝１０９．００、コラムＢにおける順位合計＝６２．０００

スピアマン順位相関：
点数＝１８
スピアマンｒ＝−０．６４７０（タイ（ｔｉｅ）に対して補正済）
９５％信頼区間：−０．８５９４〜−０．２４３９
ｒはゼロとは有意差あり。両側Ｐ値は０．００３７であり、非常に有意であると考えられる。

８時間での全体の％殺菌率＝９９．９９９９％
平均個体沈殿率＝時間当たり９．２％
マン−ホイットニー検定：バチルス・サブチリス
生存したバチルス・サブチリスの中央値はＵＶ−Ｃ照射の有無により有意差あり。
両側Ｐ値は０．０４００であり、これは有意と考えられる。
Ｐ値は正確である。
マン−ホイットニーＵ−統計量＝１７．０００
Ｕ’＝６４．０００
コラムＡにおける順位合計＝１０９．００、コラムＢにおける順位合計＝６２．０００

点数＝１８
スピアマンｒ＝−０．６４７０（ｔｉｅに対して補正済）
９５％信頼区間：−０．８５９４〜−０．２４３９
ｒはゼロとは有意差あり。両側Ｐ値は０．００３７であり、非常に有意であると考えられる。

８時間での全体の殺菌百分率＝９９．９９９９％
平均個体沈殿率＝時間当たり１０．２％
マン−ホイットニー検定：バチルス・メガテリウス
生存したバチルス・メガテリウスの中央値はＵＶ−Ｃ照射の有無により有意差あり。
両側Ｐ値は０．０４００であり、これは有意と考えられる。
Ｐ値は正確である。
マン−ホイットニーＵ−統計量＝１７．０００
Ｕ’＝６４．０００
コラムＡにおける順位合計＝１０９．００、コラムＢにおける順位合計＝６２．０００
点数＝１８
スピアマンｒ＝−０．６４７０（ｔｉｅに対して補正済）
９５％信頼区間：−０．８５９４〜−０．２４３９
ｒはゼロとは有意差あり。
両側Ｐ値は０．００３７であり、非常に有意であると考えられる。
Ｐ値は近似である（正確な計算には非常に時間がかかったであろう）

得られたデータにより、またＵＶ−Ｃ照射によらない微生物の消失を考慮して、試験された全ての微生物に対し８時間水準のＵＶ−Ｃ照射により９９．９９９％より大きい殺菌率が得られた。初期芽胞チャレンジレベルは１．０×１０^７ｃｆｕ／ｍ^３を超えているので、これは８時間に渡る５対数の汚染の減少を表している。更に、各代用物の場合、ＵＶ−Ｃ照射により得られる微生物の減少は純粋に他の因子により得られる減少レベルに対し統計的に有意であった。

［ゴミ処理施設における空中微生物汚染の減少における本発明の装置の性能］
２１６ｍ^３の稼動容積を有する研究所ゴミ処理施設により与えられた空間を採用して試験が行われた。この領域はクラスＩＩの生物学的ゴミの閉じ込めと熱的汚染除去に対して採用され、エアゾールの導入と、上記のようなサンプル希釈における大気の体積測定的回収の両方のための施設を有している。

この空間から空中微生物汚染を除去することにおける、図１と２に関連して述べた装置の性能が評価された。

全ての試験生物は計量された乾燥芽胞懸濁剤（凍結真空乾燥された粉末）として、あるいは脳・心臓浸出液中での指数増殖中の培養液として得られた。芽胞は正圧空気ジェットにより導入及び分散され、一方、栄養培養菌の場合、分散は５〜１５ミクロンの範囲の粒子サイズを供給する霧化装置を使用して達成された。例１の通りに、試験培養菌の導入に先立ち試験雰囲気は４時間調整された。

試験中ずっと、試験微生物の連続した均一な大気分散が一連の床に取り付けた工業用送風機により維持された。接種目標レベルは全ての場合、１０ｅ６／ｃｆｕ／ｍ^３であった。負荷量体積を求めるために照射試験が行われた。

全ての試験は単一培養菌を採用して行われ、各微生物についてのユニットの性能が３回別個に評価された。平均データが提供される。この例では、沈殿による大気からの培養菌の損失を求める試みは行われなかった。これは装置の致死率が、純粋に雰囲気における沈殿又は付着効果による空中微生物の除去と比較して著しく大きかったことを例１が既に示していたからであった。

充填後、雰囲気はサンプリングされ、そのあと、４時間ごとに２４時間に渡りサンプリングされた。

動作目標は各目標微生物について９９．９９９％の減少を得ることである。

以下の表６及び関連する図６は微生物の範囲と、装置の雰囲気評価中に採用された各微生物に対する初期大気負荷量の詳細を示す。更に、６時間に渡って増進された大気汚染の平均累積減少百分率が与えられている。表は又微生物の致死率が≧９９．９９９％に達したサンプリング間隔を示す。

大気汚染が１．０×１０^６ｃｆｕ／ｍ^３を超えるレベルで始まる雰囲気における２４時間に渡る稼動の範囲内で、このＵＶ−Ｃの照射量は２４時間水準で炭疽菌を含む全てのチャレンジ微生物の９９．９９９％の減少をもたらすのに十分であった。

データは本発明の装置が大気処理において著しい進歩を示すことを図解している。データは、環境バイオハザード防護システムに有効かつ効率的に組み入れるべきシステムとして空気流量とＵＶ−Ｃ照射量との顕著かつ効率的な組み合わせが考案されたことを示唆している。

［閉鎖系内の空中微生物汚染の減少における本発明の装置の性能］
この空間から空中微生物学的汚染を除去することにおける図１と２に関連して上で述べた装置の性能が評価された。

以下の微生物が採用された。即ち、黄色ブドウ球菌；ＮＣＴＣ１１９３９（ゲンタマイシン及びクロラムフェニコール・プラスミド／流行性メチシリン耐性株を持つ）、黄色ブドウ球菌；ＮＣＴＣ１１９４０（流行性メシチリン耐性株）、黄色ブドウ球菌；ＮＣＴＣ１１９６２（術後中毒性ショックに関連する）である。

指数増殖中の細胞培養菌の部分標本を用いてトリプトン大豆寒天培地プレートの表面に接種することにより試験管内試験が行われた。全ての接種済みプレートはＵＶ−Ｃ処理に先立ち３０℃で２時間調整された。

露光される寒天プレートは、プレートの表面がＵＶ−Ｃ光源から５０mmになるように配置された。接種済みプレートの露光は６０秒水準まで（６０秒を含む）逐次１５秒ずつ増やしながら行われた。５ｃｍ^２断面の寒天を５ｍｍの深さまで得られる穴をあけることにより細胞密度が推定された。得られたコアは一連の希釈を受けた後、適当な寒天培地上で株が回収された。

次いで大気体積測定試験が５４ｍ^３の稼動容積を有するチャンバから成る微生物学的に密封されたＰＶＡ構造体内で行われた。微生物の分散を助けるために４つの床に取り付けられた送風機が採用され、また過剰な湿気が蓄積されないようにシリカゲルユニットが採用された。０．２ミクロン膜フィルタにより閉じられた４つの開口を介して圧力等化が生じた。この施設は微生物エアゾールの導入と、適当な希釈培地の体積中の大気の体積測定的回収の両方のために設備された。

全ての試験微生物は計量された指数増殖中の培養菌として得られた。

試験微生物の導入に先立って、システム内に滞留する空中汚染を除去するために装置が回路内で４時間稼動された。全ての場合、この調整殺菌作用が内部汚染をまさに＜１０ｃｆｕ／ｍ^３に減らしたことをコントロールプレートは示した。

全ての検討は８時間に渡り行われ、各検討は連日２回繰り返された。

サンプリングは初期試験希釈を形成した１００ｍｌの希釈液（ペプトン生理食塩水回収培養液）に体積１ｍ^３の大気を吸気することにより達成された。株の回収は一連の希釈と適当な寒天培地への塗布により得られた。全ての分析は適当な制御装置を用いて二重に行われた。

［結果］

本発明の装置による処理は１分以内でブドウ球菌数の約９９．９９９％より大きい減少をもたらすことができることを明瞭に示している。これは中高度治療医療環境に通常存在するものよりずっと多い微生物数を以って達成された。

装置はまた８時間に渡り６．６乃至７．２対数殺菌サイクルを達成可能である。やはりこれは大気分散における非常に多数の微生物を採用することにより示された。

［病室内の空中微生物汚染の減少における本発明の装置の性能］
現場試験はロンドン病院の４床の高度保護室において行われた。２４８ｍ^３の病室容積には４つのベッドと診療受付領域が入っていた。この部屋はＥＵ４一次及びＥＵ８二次フィルタリングを有する外部ダクトから供給される空気処理ユニットで温度制御された。

図１と２に関連する上記の２つの装置の性能が病棟にそれを設置し、カッサーラの空気サンプリングユニットを用いて１日当たり数回空気をサンプリングすることにより評価された。このサンプリングユニットは空気の既知量（２００Ｌ）を殺菌回転寒天プレートの表面に、プレートの表面の上に空中微生物を均一に分布するようにぶつけるという技術を採用している。

この試験に採用された寒天培地は空中のクラスＩＩ病原体を含む広範囲の好気性空中バクテリア及び芽胞の回収が出来るように配分された。非選択的、待機的及び選択的固体培地の組み合わせが採用されたが、それらにはティプトン大豆寒天培地、バイオレット・レッド・胆汁寒天培地、バイオレット・レッド・ブドウ糖寒天培地、ブルセラ培地、ロゴサ寒天培地、Ｃ．Ｌ．Ｅ．Ｄ寒天培地、ＭＲＳ寒天培地、ベアードパーカー寒天培地、ＤＮＡ分解酵素寒天培地、及びこれらの寒天培地の変形が含まれる。

７日間の制御期間が装置のスイッチを切って実施され（期間Ａ）、その後に、それらにスイッチが入れられる７日間の試験期間が続いた（期間Ｂ）。カッサーラユニットから試験プレートが取り外され、目に見える群体の回収ができる最適条件の下で培養され、群体形成ユニットの形跡を試験した。全ての株はグラム染色及び一連の形態学的、微生物学的及び血清学的反応が係わる方式に従って分類及び同定された。

更に、空気入力と、建物のフィルタシステムとの間の相関を求めるために建物の屋根の上にある空気処理ユニットへの空気入力をサンプリングすることにより汚染のバックグラウンドレベルが測定された。

［結果］
母平均が適用可能な場合、有意性を検定するために統計的手段としてマン−ホイットニーのノンパラメトリックＴ検定が使用された。

毎日２００Ｌの病棟大気内の平均全好気性生菌数（ＴＶＣ）に対して回収されたデータはＡ及びＢの両期間に対して表９に提示されている。同じ表には全グラム＋ｖｅ及びグラム−ｖｅ株に対するそれぞれの毎日の平均菌数が提示されている。

これから分かるように、全生菌数データに関して９５％の確率水準で高い有意差が存在し、期間Ｂの空気の毎日の平均ＴＶＣｃｆｕ／２００Ｌが期間Ａより少ないことを示している。全グラム＋ｖｅとグラム−ｖｅ株に対して得られたデータを考慮すれば、装置が動作していた期間（Ｂ）の間、両方の母集団に対する平均菌数がより少ないという高い有意差が９５％の確率水準でやはり存在する。

外部吸気微生物学的性質の効果を考慮して、全生菌数に対するデータと全グラム＋ｖｅ及びグラム−ｖｅ株汚染のレベルに対して得られたデータが表１０に与えられる。全ての種類の菌数はＵＶ−Ｃ装置が動作していたかどうかに関係なく病棟内で得られたものより９５％の確率で著しく大きい。

必然的に、装置の効率が２つの期間（ＡとＢ）に渡り測定された。期間Ａの間（ＵＶ−Ｃオフ）、期間Ｂの間より外部吸気からの微生物学的入力の水準は低かった。しかしながら、外部空気入力からのチャレンジがより大きいのに、期間Ｂ（ＵＶ−Ｃオン）の間、微生物負荷量の著しい減少がやはり病棟において示された。

期間Ａの間に観測された微生物レベル内に黄色ブドウ球菌の存在が含まれていた。機械のスイッチが入れられた第２の期間である期間Ａの間、黄色ブドウ球菌は検出されなかった。

２つの期間に渡り、より大きい外部入力負荷量からチャレンジされるときにもバイオバーデンにおける著しい減少（５９％）があった。

本発明による装置の幅を横切る断面図である。 図１の装置の長さ方向の断面図である。 システムが本発明による装置を用いて処理されるときに８時間に渡る閉鎖系におけるバチリス・グロビギイ芽胞の数を示すグラフであり、表１に示す情報に対応する。 システムが本発明による装置を用いて処理されるときに８時間に渡り閉じられた系におけるバチリス・サブチリス芽胞の数を示すグラフであり、表３に示す情報に対応する。 システムが本発明による装置を用いて処理されるときに８時間に渡り閉じられた系におけるバチリス・メガテリウム芽胞の数を示すグラフであり、表５に示す情報に対応する。 チャンバ空間が本発明による装置を用いて処理されるときに２４時間に渡り閉じられた部屋空間における空気中病原体の減少百分率を示すグラフであり、表６に示す情報に対応する。

符号の説明

１ 清浄装置
２ チャンバ
３ 入口
４ 出口
５ 内面
６ ＵＶ−Ｃ光源
７ 流体移動装置
８ 外側容器
９ ブラケット
１０ フィルタ

Claims (26)

1. 入口（３）と出口（４）を有するチャンバと（２）、流体移動装置（７）と、４つの細長いＵＶ−Ｃ光源（６）とを備える流体清浄装置（１）において、前記流体移動装置が前記入口から前記チャンバを通って前記出口に向って流体を通過させ、前記チャンバの容積と、前記流体移動装置により生じる流体移動速度とにより、流体が１．０秒より長い前記チャンバ内滞留時間を有し、前記光源が、流体がその長さ方向に通過し、各光源が正方形プリズムの細長い稜を形成するように配置されて前記チャンバ内に設けられ、前記ＵＶ−Ｃ光源が１７０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲の放射を発光しないことを特徴とする流体清浄装置。
2. 前記４つの細長いＵＶ−Ｃ光源が前記チャンバ内のどの点においてもＵＶ−Ｃのエネルギーレベルが１５０００μＷｓｃｍ^−２以上になるようなワット数と前記チャンバ中心からの距離を有することを特徴とする請求項１記載の流体清浄装置。
3. 前記ＵＶ−Ｃ光源が２５Ｗ入力のＵＶ−Ｃ光源であり、前記チャンバの中心から５０ｍｍ以下の距離にあるように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の流体清浄装置。
4. 前記細長いＵＶ−Ｃ光源が前記チャンバの内壁から３０ｍｍ以下に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の流体清浄装置。
5. 前記ＵＶ−Ｃ光源が２４０乃至２８０ｎｍの範囲の殺菌ＵＶ−Ｃ光を発することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の流体清浄装置。
6. 前記ＵＶ−Ｃ光源が２５０乃至２６０ｎｍの範囲内に発光ピークを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の流体清浄装置。
7. 前記ＵＶ−Ｃ光源が２５３．７ｎｍに発光ピークを有することを特徴とする請求項６記載の流体清浄装置。
8. 前記ＵＶ−Ｃ光源が２４０ｎｍより小さい波長には如何なる放射も生じないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の流体清浄装置。
9. 前記流体移動装置が送風機であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の流体清浄装置。
10. 前記チャンバの容積と前記流体移動装置が、前記装置を通る流体が１．０秒より長くＵＶ−Ｃ放射により処理されるようになっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の流体清浄装置。
11. 前記チャンバの容積と前記流体移動装置が、前記装置を通る流体がＵＶ−Ｃ放射により１．２秒以上処理されることを特徴とする請求項１０記載の流体清浄装置。
12. 前記チャンバの容積と前記流体移動装置が、前記装置を通る流体がＵＶ−Ｃ放射により１．４秒以上処理されることを特徴とする請求項１１記載の流体清浄装置。
13. 前記チャンバの容積と前記流体移動装置が、前記装置を通る流体がＵＶ−Ｃ放射により１．７秒以上処理されることを特徴とする請求項１２記載の流体清浄装置。
14. 前記チャンバがＵＶ−Ｃ反射性である内面（５）を有することを特徴とする請求項１３記載の流体清浄装置。
15. 前記チャンバの前記内壁が殺菌ＵＶ−Ｃ波長に対して６０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１４記載の流体清浄装置。
16. 前記チャンバの前記内壁が殺菌ＵＶ−Ｃ波長に対して７０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１５記載の流体清浄装置。
17. 前記チャンバの前記内面がアルミであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項記載の流体清浄装置。
18. 前記流体清浄装置が１つ以上のフィルタ（１０）を含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の流体清浄装置。
19. フィルタが前記装置を通る流体流の開始位置又はその近くに設けられることを特徴とする請求項１８記載の流体清浄装置。
20. フィルタが前記チャンバの前記入口に、あるいはその直ぐ隣に設けられ、それにより前記入口を通って入る全ての流体が続いて前記フィルタを通過することを特徴とする請求項１９記載の流体清浄装置。
21. 前記フィルタが１３．８ｐｏｒｅｓ／ｃｍのメッシュサイズを有することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項記載の流体清浄装置。
22. 前記流体清浄装置が中に前記チャンバが配置される外側容器（８）を含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項記載の流体清浄装置。
23. 前記装置が隔壁を含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項記載の流体清浄装置。
24. 流体内の微生物汚染のレベルを低下する方法であって、流体が前記ＵＶ−Ｃ光源からの殺菌ＵＶ−Ｃ光で照射されるように、前記流体移動装置が流体を、前記チャンバを通過させることにより流体を請求項１〜２３のいずれか１項記載の装置に通す工程を含むことを特徴とする方法。
25. 流体が空気であることを特徴とする請求項２４記載の方法。
26. 流体が前記ＵＶ−Ｃ光源からの殺菌ＵＶ−Ｃ光を用いて１．０秒より長く照射されることを特徴とする請求項２４又は２５記載の方法。

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