JPS63174658A - 紫外線殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔従来の技術〕

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２６
０ｎｍ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、殺菌盤として従来か
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
矢印六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。

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１〜
が上昇するという欠点がおる。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１
１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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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
てもめ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めった。

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
。

〔問題点を解決するための手段〕

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、紫外線ランプと、この紫外線ランプから
の紫外線のうち所定の波長のものを反射してライトガイ
ドの光入射端面に集光する反射ミラーとを備え、このラ
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。

〔作用〕

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動く。

（実施例） 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。なあ、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
でめる。図示の通り、水銀キセノンラップ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（ブられる。

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。

ライトガイド２４に入射された紫外線はその内部を伝帳
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
を照射ざぜることができる。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１８０
〜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．
５７７　ｎ　７１’Ｌ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おる
。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。

なお、紫外線ランプとして上記の低圧水銀ランプを用い
ることも可能である。但し、低圧水銀ランプは表面積が
大きく、放射強度も低い（但し、放射エネルギーは高い
。）ので、ライトガイドに効率よく集束させることが難
しいという問題点がおる。

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。また、マイクロ波放電ランプ
には棒状のランプが必るが、このようなものには横断面
が楕円状で、縦断面が略直線状になった柱状のミラーを
用いることができ、この場合には上記雨樋の如きミラー
の軸方向と棒状ランプの軸方向を平行にする。

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、Ａ１□０３イング
によってもよい。選択的に反射させる波長域は２５４ｎ
ｍ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１−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、−１ｉｔ
ｕ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（ＭＳ。

８３シリーズ）を用いれば、１ｍの長さであっても２５
４ｎｍ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１〜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。

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、２５Ａｎｍ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
さの光ハンドルファイバを用怠し、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１０＃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、２
５４ｎｍ用の反射ミラーを用いた実験では７００ＴｒＬ
Ｗ／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にれば約１００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１０ｍ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１ＴｒＬ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１ＴｒＬ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、０．１ＴｒＬ　Ｗ　／
　ｃｍ　”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７００７ｎ、Ｗ／　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１ｑ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必る。

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３
１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（ｍ）＠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（ｓ）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１ｑられるこ
とがわかる。

（発明の効果〕 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。

特に、光ハ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ざるだＣ
ブでなく、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。

【図面の簡単な説明】

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。 （Ａ） （Ｂ） （ｍｗ／ｃｍ２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバを有するライトガイドと、紫外線ランプ
   と、この紫外線ランプからの紫外線のうち所定の波長の
   ものを反射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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 ８、前記反射ミラーは波長が２５４ｎｍの紫外線を選択
   的に反射させる特許請求の範囲第１項記載の紫外線殺菌
   装置。 ９、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。