KR20230026426A

KR20230026426A - 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치

Info

Publication number: KR20230026426A
Application number: KR1020237001789A
Authority: KR
Inventors: 게이스케 나이토; 히데아키 야규; 다쓰시 이가라시; 히로유키 오하시
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2023-02-24
Also published as: US20220062473A1; EP3960214A1; WO2022049884A1; CN114099730A; TW202209968A

Abstract

벌레의 유인 작용을 억제하면서도, 균 또는 바이러스를 불활화할 수 있는, 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치는, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제된 자외광을 발하는 제1 광원과, 조명용의 백색광을 발하는 LED 소자로 구성된 제2 광원을 구비한다.

Description

균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치

본 발명은, 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치에 관한 것이다.

조리장 등의, 일상적으로 식품이 취급되는 장소의 이용에 제공하는 것을 목적으로 하여, 종래, 파장 254nm의 자외광을 발하는 살균 램프와, 조명용의 광을 발하는 형광 램프가 상자체 형상의 기구 본체에 매입(埋入)되어 이루어지는, 살균등 내장형 조명 기구가 제안되어 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).

일본국 실용신안공개 소63-187221호 공보 일본국 특허공개 2004-275070호 공보

다자와 신지, 「해충 행동을 제어하는 황색 램프」, 조명학회지, 제85권 제3호, 2001년

특허문헌 1에 기재되어 있는, 파장 254nm의 자외광을 발하는 살균 램프는, 종래, 살균의 목적으로 일반적으로 이용되고 있는 것이다. 그러나, 이 살균 램프로부터 발해지는 자외광은, 벌레를 끌어당기는 작용(「유충성(誘蟲性)」이라고도 칭해진다.)을 나타낸다. 이 때문에, 특히 야간에 특허문헌 1에 기재된 것과 같은 살균등 내장형 조명 기구를 점등시키면, 살균 램프로부터 발해지는 자외광에 감응하여, 벌레가 기구 측으로 유인되기 쉽다. 벌레의 유인은 위생적인 문제를 발생시킬 가능성이 있는 바, 특히 식품 등을 취급하는 장소에서는 회피하고 싶은 과제이다.

또한, 식품 등을 취급하는 장소 이외여도, 옥외에 있어서 근처를 사람이 통행하거나 멈춰 설 가능성이 있는 장소에서는, 위생적인 이유 이외에 외관적인 이유로도, 벌레의 유인을 회피하고 싶다는 사정이 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여, 벌레의 유인 작용을 억제하면서도, 균 또는 바이러스를 불활화할 수 있는, 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치는,

200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제된 자외광을 발하는 제1 광원과,

조명용의 백색광을 발하는 LED 소자로 구성된 제2 광원을 구비한 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 명세서에 있어서 이용되고 있는 각 용어에 대해서 정의한다.

<1> 「불활화」란 균이나 바이러스를 사멸시키는 것 또는 감염력이나 독성을 잃게 하는 것을 포괄하는 개념을 가리킨다.

<2> 「균」이란 세균이나 진균(곰팡이) 등의 미생물을 가리킨다.

<3> 「광 강도가 억제된」이란, 광 방사면에 있어서의 광 강도가 1mW/cm² 이하이고, 또한 피크 파장에 있어서의 광 강도에 대해서, 광 강도가 5% 미만인 것을 의미하며, 보다 바람직하게는 3% 미만이다.

<4> 「백색광」이란, 청색광, 녹색광, 적색광과 같은 단색광이 아니며, 청색광의 파장 영역(430nm 이상 500nm 미만)에 속하는 파장 성분과, 녹색광의 파장 영역(500nm 이상 600nm 미만)에 속하는 파장 성분과, 적색광(600nm 이상 800nm 미만)에 속하는 파장 성분을 포함하는 스펙트럼을 나타내는 광을 가리킨다. 또한, 백색광에 포함되는 이들 파장 성분은, 각각의 파장 성분의 경계가 명료해도 불명료해도 무방하다.

이하에 있어서, 「균 또는 바이러스」를 「균 등」이라고 총칭하는 경우가 있다.

특허문헌 1에 기재되어 있는 자외선 램프를 비롯한 일반적으로 살균 용도로 이용되는 파장 254nm의 자외광을 발하는 자외선 램프로서는, 저압 수은 램프가 이용된다. 도 1은, 저압 수은 램프의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 저압 수은 램프로부터는, 벌레의 시감도 범위에 포함되는 파장 254nm의 자외광이 강하게 출사됨과 더불어, 파장 254nm의 자외광 외에 300nm 이상 400nm 미만의 파장역의 자외광도 출사된다. 벌레 중에는, 이 300nm 이상 400nm 미만의 파장역의 자외광에 대한 시감도가 높은 것이 많이 존재한다. 도 2는, 이러한 벌레의 대표로서의, 초파리의 시감도를 나타내는 그래프이다(비특허문헌 1 참조). 도 2에 의하면, 초파리는 300nm 이상 400nm 미만의 파장역에 높은 시감도를 나타내는 것이 확인된다.

또, 특허문헌 2에 있어서도, 곤충의 대부분이 파장 340nm~380nm의 자외광에 강하게 유인되는 성질을 가진다는 취지의 기재가 되어 있다.

이것으로부터도, 「해결하려는 과제」의 항에서 상술한 바와 같이, 특허문헌 1에 기재되어 있는 살균등 내장형 조명 기구를 이용하면, 당해 조명 기구에 탑재되어 있는 살균 램프로부터 발해지는 250nm 이상 400nm 미만의 파장역에 속하는 자외광에 의해서 벌레를 유인하고, 또한 300nm 이상 400nm 미만의 파장역에 속하는 자외광에 의해서 벌레를 강하게 유인해 버리는 것을 알 수 있다.

이에 비해서, 본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치(이하, 단순히 「불활화 기능이 있는 조명 장치」라고 약기하는 경우가 있다.)는, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 250nm 이상 400nm 이하의 대역의 광 강도가 억제된, 불활화용의 자외광을 발하는 제1 광원을 구비하고 있다. 즉, 제1 광원으로부터 발해진 자외광은, 벌레를 유인하는 성질(유충성)을 나타내는 250nm 이상 400nm 미만의 파장역의 광 강도가 억제되어 있다. 구체적으로는, 제1 광원으로부터 발생되는 자외광이 방사되는 광 방사면에 있어서, 그 광 강도가 1mW/cm² 이하이고, 또한 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 있는 피크 파장에 대해서, 그 광 강도가 5% 미만으로 되어 있다. 이에 의해서, 유충성이 효과적으로 저감되어 있다.

도 3은, 제1 광원의 일례인 KrCl 엑시머 램프와, 도 1에 나타내는 저압 수은 램프 양자에 대해서, 동일한 전력을 공급했을 때의 광 방사면에 있어서의 조도의 스펙트럼을 서로 겹친 도면이다. 도 3에 의하면, 저압 수은 램프로부터 출사되는 자외광의 스펙트럼에는, 300nm 이상 400nm 미만의 파장역에 있어서, 1mW/cm²를 훨씬 초과하는 레벨의 광 강도 피크가 존재하는 것을 알 수 있다.

이에 비해서, KrCl 엑시머 램프의 경우, 250nm 이상 400nm 미만의 파장역의 광 강도는, 피크 파장에 있어서의 광 강도의 5% 미만이고, 또한 1mW/cm² 미만으로 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 3에 있어서, KrCl 엑시머 램프의 피크 파장에 있어서의 광 강도가, 저압 수은 램프의 피크 파장에 있어서의 광 강도보다 낮은 것은, 현상에서는 저압 수은 램프 쪽이 KrCl 엑시머 램프보다 높은 광 변환 효율을 나타내는 것에 기인한다.

도 3에서는, 설명의 편의를 위해, KrCl 엑시머 램프의 예를 들었는데, 제1 광원으로서는, 이 KrCl 엑시머 램프와 동일하게, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 가짐과 더불어, 250nm 이상 400nm 미만의 파장역의 광 강도가 피크 파장에 있어서의 광 강도의 5% 미만이고 또한 1mW/cm² 미만으로 억제되어 있는 광원을 적용할 수 있다.

또, 파장 240nm 이상 300nm 미만의 파장역의 자외광은, 인간에게 조사되면, 인체에 영향을 미치는 리스크가 있는 것이 알려져 있다. 피부는 표면에 가까운 부분으로부터 표피, 진피, 그 심부의 피하 조직의 3개의 부분으로 나누어지며, 표피는, 더 표면에 가까운 부분으로부터 순서대로, 각질층, 과립층, 유극층, 기저층의 4층으로 나누어진다. 살균선으로서의 파장 254nm 등, 240nm 이상 300nm 미만의 파장역의 자외광이 인체에 조사되면, 각질층을 투과하여, 과립층이나 유극층, 경우에 따라서는 기저층에 이르고, 이들 층 내에 존재하는 세포의 DNA에 흡수된다. 이 결과, 피부암의 리스크가 발생한다.

한편, 파장 200nm 이상 240nm 미만의 파장역의 자외광(보다 바람직하게는 파장 200nm 이상 235nm 미만의 파장역의 자외광)은, 인체에 조사되어도 피부의 각질층에서 흡수되고, 그것보다 내측(기저층 측)에는 진행하지 않는다. 각질층에 포함되는 각질 세포는 세포핵을 가지지 않는 세포이기 때문에, 예를 들면 유극 세포와 같이 DNA가 존재하지 않는다. 이 때문에, 240nm 이상 300nm 미만의 파장역의 자외광이 조사되는 경우와 같이, 세포에 흡수되어 DNA가 파괴된다는 리스크가 낮다. 또한, 파장 235nm 이상 240nm 미만의 대역의 광 강도도 억제됨으로써, 자외광이 세포에 흡수되어 DNA가 파괴된다는 리스크를 확실히 저감할 수 있다. 즉, 제1 광원으로부터 발해지는 불활화용의 자외광은, 200nm 이상 235nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 또한 240nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제되어 있는 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같이, 제1 광원으로부터 발해진 자외광은, 파장 300nm 이상 400nm 미만의 파장역에 더하여, 파장 250nm 이상 300nm 미만의 파장역에 있어서도 광 강도가 억제되어 있다. 이에 의해서, 유충성이 효과적으로 저감됨과 더불어, 조명 장치의 근처에 인간이 존재하는 시간대에 제1 광원이 점등되었다고 해도, 인체에 대한 영향을 저감할 수 있다.

상기 자외광은, 240nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제됨으로써, 인체에 대한 영향을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 상기 자외광은, 235nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제됨으로써, 유충성을 효과적으로 저감하면서, 인체에 대한 영향을 보다 확실하게 저감할 수 있다.

그리고, 제1 광원으로부터 발해지는, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내의 자외광이 조사됨으로써, 당해 조사 영역 내에 존재하는 균 등을 불활화할 수 있다. 보다 바람직하게는, 200nm 이상 235nm 미만의 파장역 내의 자외광이 조사됨으로써, 인체에 대한 영향을 확실히 저감하면서, 당해 조사 영역 내에 존재하는 균 등을 불활화할 수 있다. 이러한 파장 대역의 억제는, 예를 들면, 적응할 수 있는 광원을 선택하거나, 당해 대역을 억제 가능한 광학 필터를 이용함으로써 실현할 수 있다.

그런데, 조명용의 광을 발하는 형광 램프에는, 가시역의 광에 더하여 자외역의 광이 포함되는 것이 알려져 있다. 도 4는, 일반적인 형광등의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 4의 예에서는, 발광색으로서는 형광등으로서 일반적으로 널리 이용되고 있는, 주백색의 것이 채용되어 있다.

도 4의 스펙트럼에 의하면, 형광등으로부터 발해지는 광에는, 파장 300nm 이상 400nm 미만의 파장역의 자외광도 포함되는 것이 확인된다. 이 때문에, 형광등으로부터 발해지는 광에 포함되는 당해 자외광이 벌레를 끌어들일 우려가 있다.

이에 비해서, 본원 발명에 따른 불활화 기능이 있는 조명 장치는, 조명용의 백색광을 발하는 LED 소자로 구성된 제2 광원을 구비하고 있다. LED 소자는, 형광 램프와 비교해서 원리적으로 파장 300nm 이상 400nm 미만의 파장역의 자외광의 강도를 저하시킬 수 있다.

즉, 본원 발명에 따른 불활화 기능이 있는 조명 장치에 의하면, 제1 광원으로부터 발해지는 불활화용의 자외광이, 유충성이 낮고 또한 균 등의 불활화 작용을 발휘하는 파장역의 광이며, 또한, 제2 광원으로부터 발해지는 조명용의 광이, 유충성이 낮은 LED 소자로부터의 백색광이다. 이에 의해, 종래의 살균등 내장형 조명 기구와 비교하여, 유충성을 큰 폭으로 저하시킨, 균 등의 불활화 기능이 있는 조명 장치를 실현할 수 있다.

이러한 균 등의 불활화 기능이 있는 조명 장치는, 인간이 근처에 존재하고 있어 높은 위생 관리가 요구되는 장소(식품 공장이나 식당 등)나, 외기를 맞기 쉽고 또한 불특정의 인간이 접근할 가능성이 있는 장소에서의 이용이 상정된다. 후자의 일례로서는, 역, 옥외 광장, 옥외 스타디움, 옥외 테마 파크, 탈것(택시, 전철, 버스), 시설의 현관이나 접수처, 자동 판매기 등을 들 수 있다.

본원 발명에 따른 불활화 기능이 있는 조명 장치는, 사람이나 동물의 피부나 눈에 홍반이나 각막염을 일으키지 않고, 자외광 본래의 살균, 바이러스의 불활화 능력을 제공할 수 있다. 특히, 종래의 자외광원과는 달리, 유인(有人) 환경에서 사용할 수 있다는 특징을 살려, 옥내외의 유인 환경에 설치함으로써, 환경 전체를 조사할 수 있고, 공기와 환경 내 설치 부재 표면의 바이러스의 불활화·살균을 제공할 수 있다.

이것은, 국제 연합이 주도하는 지속 가능한 개발 목표(SDGs)의 목표 3 「모든 연령의 모든 사람들이 건강한 생활을 확보하고, 복지를 촉진한다」에 대응하고, 또, 타겟 3.3 「2030년까지, 에이즈, 결핵, 말라리아 및 소외 열대병과 같은 전염병을 근절함과 더불어, 간염, 수계 감염증 및 그 외의 감염증에 대처한다」에 크게 공헌하는 것이다.

상기 제1 광원은, 상기 제2 광원에 의해서 조명되는 영역에 대해서 상기 자외광을 조사하는 것으로 해도 무방하다.

이에 의해, 제2 광원으로부터의 백색광을 받아 인간이 작업하는 공간 내에 있어서, 당해 공간의 조명과 균 등의 불활화 양쪽 모두를 실시할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 광원으로부터의 자외광은, 인체에 대한 영향이 극력 억제되어 있다. 이에 의해, 제1 광원 및 제2 광원 쌍방이 점등되어 있는 시간대에, 백색광의 조명을 이용하는 인간이 근처에 존재하고 있어도, 당해 인간의 인체에 대한 악영향을 억제하면서 균 등의 불활화를 행할 수 있다. 또, 벌레의 유인 작용이 억제되어 있기 때문에, 이러한 인간에 대해서, 많은 벌레를 시인시키는 것에 의한 혐오감이 일어나기 어렵다.

상기 제2 광원은, 사람에 의해서 조작되는 대상물에 대해서, 상기 백색광을 조사함으로써 조명하고, 상기 제1 광원은, 상기 대상물에 대해서 상기 자외광을 조사하여 상기 대상물에 부착된 균 또는 바이러스를 불활화하는 것으로 해도 무방하다.

상기 대상물의 예로서는, 입장권, 승차권, 식권 등의 매표기, 자동 판매기 등의 조작 버튼이나 터치 패널(이하, 「조작부」라고 총칭하는 경우가 있다.)을 들 수 있다. 예를 들면, 이러한 인간의 손가락에 의한 조작이 예정되어 있는 대상물은, 사람의 손가락에 존재하는 표피 포도 구균이나 마이크로코쿠스를 비롯한 상주균이나 그 외의 균 등이 부착되기 쉽다. 상기 불활화 기능이 있는 조명 장치에 의하면, 이 대상물에 대해서 제1 광원으로부터의 불활화용의 자외광이 조사되기 때문에, 대상물에 균 등이 부착되어 있는 경우에 이들의 불활화를 행할 수 있다.

또, 조작 버튼이나 터치 패널 등의 조작부는 인간에 의해서 조작될 필요가 있기 때문에, 조명광이 조사되는 것이 보통이다. 상기 불활화 기능이 있는 조명 장치에 의하면, 조작 버튼이나 터치 패널 등의 조작부에 대해서 제2 광원으로부터의 조명용의 백색광이 조사되기 때문에, 이 광을 조작할 때의 조명으로서 이용할 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같이, 제1 광원으로부터의 불활화용의 자외광과, 제2 광원으로부터의 조명용의 백색광은, 모두 유충성이 억제된 광이기 때문에, 균 등의 불활화 중이나 조명 중에 대상물에 대해서 벌레를 유인하는 부작용이 억제된다.

또한, 「사람에 의해서 조작되는 대상물」로서는, 사람이 소정의 개소에 발을 얹음으로써 기능하는 체중계나, 소정의 개소에 턱을 얹고 들여다봄으로써 기능하는 시력 측정계 등도 포함된다. 즉, 상기 대상물로서는, 손가락 이외의 개소가 닿는 경우도 포함된다.

상기 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치는, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 점등 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 제2 광원의 소등 기간 내에 있어서, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것으로 해도 무방하다.

조명용의 백색광을 발하는 제2 광원을 소등하고 있는 시간대에 있어서도, 균 등의 불활화 처리를 지속시키고 싶은 경우가 있다. 예를 들면, 무인 환경 하에서도, 곰팡이나 세균 등의 미생물이 증식할 가능성이나, 외기가 출입하는 환경이면 외계의 미생물이나 바이러스가 침입할 가능성은 생각할 수 있다. 또, 다른 예로서, 상술한 매표기의 경우, 당해 매표기의 가동 시간 외(즉 영업 시간 외)에는 이제 매표기를 조명할 필요는 없기는 하지만, 매표기에 부착된 균 등의 불활화 처리는 계속시키고 싶은 경우가 상정된다.

제2 광원의 소등 중에는, 제2 광원의 점등 중에 비하여, 본 발명에 따른 균 등의 불활화 기능이 있는 조명 장치가 설치되어 있는 개소의 조도가 상대적으로 저하한다. 공간의 조도가 상대적으로 낮은 상태(예를 들면 공간 조도가 50[lx] 이하)에서 제1 광원이 점등된 경우를 검토한다. 이 경우, 공간의 조도가 상대적으로 높은 상태에서 제1 광원이 점등된 상태에 비해서, 유충성이 억제된 제1 광원으로부터의 자외광을 이용한 경우여도, 벌레를 유인하는 작용이 발생할 수 있다. 이 이유는 이하와 같이 추측된다.

벌레의 대부분은 주광성을 가지고 있어, 상대적으로 밝으면 시감되는 광원에 대해서 끌어들여지는 경향이 있다. 예를 들면, 광원이 250nm~400nm의 파장대의 자외선이나, 400nm~550nm의 파장대의 가시광역에 있어서, 약간이라도 발광 강도를 갖는 경우, 암환경 하일수록 당해 광원의 광이 상대적으로 밝으면 벌레에게 시감되기 때문에, 미약한 광이어도 눈에 띄는 경우가 있다.

제1 광원으로부터의 자외광은, 벌레를 유인하는 작용을 나타내는 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제되는 것인데, 완전히 0은 아니고 미약한 광 강도를 갖는 경우가 있다. 또 제1 광원이 방전등인 경우는, 방전 현상에 의해서 미약하게 가시광이 발생하고, 이 가시광이 암흑 하에서는 상대적으로 눈에 띄기 때문에, 그 미약한 광에 벌레가 유인되는 경우가 있는 것으로 생각된다.

이에 비해서, 상기 구성에 의하면, 제2 광원의 소등 기간 내에 제1 광원에 대해서 점등과 소등을 반복하는 제어가 행해진다. 이 결과, 주위의 조도가 상대적으로 저하함으로써, 제1 광원이 점등 중에 벌레를 유인하는 작용이 발생했다고 해도, 제1 광원이 소등됨으로써 벌레는 자외광의 발생원(목표)을 잃어, 조명 장치 측으로 끌어들여지기 어려워진다.

또한, 균 등을 불활화할 수 있는 정도는, 불활화의 대상이 되는 영역에 대한 자외광의 도즈량(적산 조사량)에 의존한다. 이 때문에, 제1 광원에 대해서 점등과 소등을 반복하는 제어가 행해졌다고 해도, 점등이 반복되는 한에 있어서 균 등의 불활화는 행해진다.

상기 제어부는, 상기 제1 광원의 점등 기간을 60초 이하로 하고, 상기 제1 광원의 소등 기간을 점등 기간보다 긴 시간으로 설정한 상태에서, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것으로 해도 무방하다.

상기의 구성으로 함으로써, 벌레에 대해서 자외광의 발생원을 잃게 하는 효과를 더욱 높일 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 광원의 점등 기간을, 상기 제1 광원의 소등 기간의 50% 이하로 설정한 상태에서, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것으로 해도 무방하다.

상기의 구성으로 함으로써, 벌레에 대해서 자외광의 발생원을 잃게 하는 효과를 더욱 높일 수 있다. 또한, 제1 광원의 점등 기간이, 제1 광원의 소등 기간의 25% 이하로 설정되는 것이 보다 바람직하다.

상기 제어부는, 상기 제2 광원의 점등 기간 내에 있어서, 상기 제1 광원에 대한 소등 기간을 설정하도록 상기 제1 광원의 제어를 행하는 것으로 해도 무방하다.

상기 제1 광원은, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖는 불활화용의 자외광을 발하는 광원이다. 따라서, 제2 광원으로부터의 조명용의 백색광이 조사되고 있는 환경 하(조명 환경 하)에 있어서, 이 자외광이 광 회복 기능을 갖는 균에 대해서 조사된 경우여도, 광 회복 기능을 저해할 수 있다. 따라서, 제1 광원을 연속적으로 점등하지 않아도, 불활화의 효과를 계속시킬 수 있다. 이 점은, 「발명을 실시하기 위한 구체적인 내용」의 항에서 후술된다.

이 경우에, 상기 제어부는, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것으로 해도 무방하다.

상기 제1 광원은, Kr 및 Cl을 발광 가스로서 포함하는 엑시머 램프로 구성되어 있는 것으로 해도 무방하다. 이에 의해, 제1 광원으로부터는, 피크 파장이 222nm 근방이고, 반치폭이 15nm 정도인 스펙트럼을 나타내는 자외광이 발해진다.

상기 제1 광원은, Kr 및 Br을 발광 가스로서 포함하는 엑시머 램프로 구성되어 있는 것으로 해도 무방하다. 이에 의해, 제1 광원으로부터는, 피크 파장이 207nm 근방이고, 반치폭이 15nm 정도인 스펙트럼을 나타내는 자외광이 발해진다.

또한, 제1 광원에서 생성되는 자외광이, 250nm 이상 400nm 미만의 파장역의 광 강도를 일정 정도 포함하는 경우에는, 제1 광원이, 당해 파장역에 속하는 파장역의 광의 진행을 차단하는 필터를 구비하는 것으로 해도 무방하다.

본 발명의 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치에 의하면, 벌레를 유인하는 작용을 종래보다 억제하면서도, 가시광의 조명과 균 등의 불활화 양자를 실현할 수 있다.

도 1은, 저압 수은 램프의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2는, 초파리의 시감도를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 제1 광원으로서의 일례인 KrCl 엑시머 램프와, 저압 수은 램프에 대해서 동일 전력을 공급했을 때의 방사면에 있어서의 조도 스펙트럼을 대비한 그래프이다.
도 4는, 일반적인 형광등의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치의 일 이용 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 상기 불활화 기능이 있는 조명 장치의 일 실시형태에 있어서의 외관 사시도이다.
도 7은, 상기 불활화 기능이 있는 조명 장치의 내부 구성을 모식적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 8은, 제1 광원의 외관의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8에 나타내는 제1 광원의 모식적인 분해 사시도이다.
도 10은, 도 8에 나타내는 제1 광원에 있어서, 엑시머 램프와 전극 블록의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 11은, 제1 광원으로부터 출사되는 자외광의 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12a는, 제1 광원으로부터 출사되는 자외광이, 균을 불활화하는 작용을 발휘하는 것을 설명하기 위한 검증 결과이다.
도 12b는, 제1 광원으로부터 출사되는 자외광이, 바이러스를 불활화하는 작용을 발휘하는 것을 설명하기 위한 검증 결과이다.
도 13은, 제2 광원으로부터 출사되는 백색광의 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는, 본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치의 다른 이용 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 15는, 제1 광원을 간헐 점등시켰을 경우에, 균을 불활화하는 작용을 발휘하는 것을 설명하기 위한 검증 결과이다.
도 16은, FAD(플라빈 아데닌 디뉴클레오타이드)와 리보플라빈의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 17a는, 저압 수은 램프로부터의 자외광이 조사된 균의, 가시광의 광에 의한 광 회복의 정도를 평가한 그래프이다.
도 17b는, KrCl 엑시머 램프로부터의 자외광이 조사된 균의, 가시광의 광에 의한 광 회복의 정도를 평가한 그래프이다.
도 18a는, KrBr 엑시머 램프로부터의 자외광이 조사된 균의, 가시광의 광에 의한 광 회복의 정도를 평가한 그래프이다.
도 18b는, KrBr 엑시머 램프의 발광 스펙트럼이다.
도 19는, 자외광의 파장 영역에 있어서의, 단백질의 평균 흡광 계수의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 20은, 대장균(E.Coli)의 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치의 실시형태에 대해서, 적절히 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각 도면은 모식적으로 도시된 것이며, 도면 상의 치수비와 실제의 치수비는 반드시 일치하고 있지 않다. 또, 각 도면 간에 있어서도 치수비는 반드시 일치하고 있지 않다.

도 5는, 본 발명에 따른 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치의 일 이용 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 제1 광원(10)과 제2 광원(20)을 구비한다. 후술하는 바와 같이, 제1 광원(10)은 불활화용의 자외광(L10)을 발하며, 제2 광원(20)은 조명용의 백색광(L20)을 발한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)로부터, 자외광(L10) 및 백색광(L20) 쌍방이 조사 대상 영역(40)에 대해서 조사되는 모습이 모식적으로 도시되어 있다.

도 6은, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)의 일 실시형태에 있어서의 외관 사시도이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 제1 광원(10)과 제2 광원(20)을 수용하는 케이싱(2)을 구비하고 있다. 그리고, 케이싱(2)의 일부의 면이, 제1 광원(10)으로부터의 자외광(L10)의 광 취출면(取出面)(10a)과, 제2 광원(20)으로부터의 백색광(L20)의 광 취출면(20a)을 형성하고 있다.

도 7은, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)의 내부 구성을 모식적으로 나타내는 기능 블록도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 제1 광원(10) 및 제2 광원(20)의 점등 제어를 행하는 제어부(3)와, 제1 광원(10) 및 제2 광원(20)에 대한 점등용의 전력을 공급하기 위한 전원부(4)를 구비한다. 전원부(4)는, 도시 생략된 전력원으로부터 공급되는 전압을, 점등에 필요한 전압으로 변환하기 위한 전원 회로를 포함한다. 제어부(3)는, 전원부(4)에서 생성된 전압을, 제1 광원(10)이나 제2 광원(20)에 대해서 공급하는/공급하지 않는 제어를 행한다.

또한, 도 7에서는, 전원부(4)와 제어부(3)가 한 개의 라인으로 접속되어 있는데, 이것은 어디까지나 모식적으로 나타내어져 있다. 실제로는, 전원부(4)는, 제1 광원(10)의 점등에 필요한 전압 신호와, 제2 광원(20)의 점등에 필요한 전압 신호를 각각 생성하고, 각각의 전압 신호가 독립적으로, 제어부(3)를 통해 각 광원(10, 20)에 공급되는 것으로 해도 무방하다.

제어부(3)는, 제1 광원(10)에 대한 점등 제어와, 제2 광원(20)에 대한 점등 제어를 각각 독립적으로 실행한다. 제어부(3)에 의해서 행해지는 제어 내용의 일례에 대해서는 후술된다.

도 8은, 제1 광원(10)의 외관의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 9는, 도 8로부터, 제1 광원(10)의 램프 하우스(12)의 본체 케이싱부(12a)와 덮개부(12b)를 분해한 사시도이다.

이하의 도 8~도 10에서는, 자외광(L10)의 취출 방향을 X 방향으로 하고, X 방향에 직교하는 평면을 YZ 평면으로 한, X-Y-Z 좌표계를 참조하여 설명된다. 보다 상세하게는, 도 9 및 도 10을 참조하여 후술되는 바와 같이, 엑시머 램프(13)의 관축 방향을 Y 방향으로 하고, X 방향 및 Y 방향에 직교하는 방향을 Z 방향으로 한다.

도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 광원(10)은, 한쪽의 면에 광 취출면(10a)이 형성된 램프 하우스(12)를 구비한다. 램프 하우스(12)는, 본체 케이싱부(12a)와 덮개부(12b)를 구비하고, 본체 케이싱부(12a) 내에는, 엑시머 램프(13)와 전극 블록(15, 16)이 수용되어 있다. 도 9에서는, 일례로서, 램프 하우스(12) 내에 4개의 엑시머 램프(13)가 수용되어 있는 경우가 도시되어 있다. 전극 블록(15, 16)은, 급전선(18)과 전기적으로 접속되어 있으며, 각 엑시머 램프(13)에 대해서 급전하기 위한 전극을 구성한다. 이 급전선(18)은 전원부(4)(도 7 참조)와 접속되어 있다.

도 10은, 엑시머 램프(13)와 전극 블록(15, 16)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 8~도 10에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서의 제1 광원(10)은, 각각의 엑시머 램프(13)의 발광관의 외표면에 접촉하도록, 2개의 전극 블록(15, 16)이 배치되어 있다. 전극 블록(15, 16)은, Y 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있다. 전극 블록(15, 16)은, 도전성의 재료로 이루어져 있고, 바람직하게는 엑시머 램프(13)로부터 출사되는 자외광(L10)에 대한 반사성을 나타내는 재료로 이루어진다. 일례로서, 전극 블록(15, 16)은, 모두, Al, Al 합금, 스테인리스 등으로 구성된다. 이 실시형태에서는, 전극 블록(15, 16)은, 모두 각 엑시머 램프(13)의 발광관의 외표면에 접촉하면서, Z 방향에 관해서 각 엑시머 램프(13)에 걸쳐지도록 배치되어 있다.

엑시머 램프(13)는 Y 방향을 관축 방향으로 한 발광관을 갖고, Y 방향으로 이격된 위치에 있어서, 엑시머 램프(13)의 발광관의 외표면이 각 전극 블록(15, 16)에 대해서 접촉하고 있다. 엑시머 램프(13)의 발광관에는, 발광 가스(G13)가 봉입되어 있다. 제어부(3)(도 7 참조)로부터의 제어에 의거하여, 각 전극 블록(15, 16)의 사이에 전원부(4)로부터 급전선(18)(도 8 참조)을 통해서 예를 들면 수 kHz~5MHz 정도의 고주파의 교류 전압이 인가되면, 엑시머 램프(13)의 발광관을 통해 발광 가스(G13)에 대해서 상기 전압이 인가된다. 이 때, 발광 가스(G13)가 봉입되어 있는 방전 공간 내에서 방전 플라스마가 발생하여 발광 가스(G13)의 원자가 여기되어 엑시머 상태가 되고, 이 원자가 기저 상태로 이행할 때에 엑시머 발광을 발생시킨다.

발광 가스(G13)는, 엑시머 발광 시에, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제된, 자외광(L10)을 출사하는 재료로 이루어진다. 일례로서, 발광 가스(G13)로서는, KrCl, KrBr이 포함된다.

예를 들면, 발광 가스(G13)에 KrCl이 포함되는 경우에는, 엑시머 램프(13)로부터 피크 파장이 222nm 근방인 자외광(L10)이 출사된다. 발광 가스(G13)에 KrBr이 포함되는 경우에는, 엑시머 램프(13)로부터는, 피크 파장이 207nm 근방인 자외광(L10)이 출사된다. 발광 가스(G13)를 이들 가스종으로 했을 경우, 자외광(L10)은 250nm 이상 400nm 미만의 대역에 실질적인 광 강도를 포함하지 않는다. 또한, 여기서 「222nm 근방」이라고 기재한 것은 엑시머 램프(13)의 제품 상의 개체차를 포함하는 의도이며, 222.0nm는 물론, 222nm를 기준으로 하여 ±3nm 이내에서의 범위 내에 있어서의 파장의 차이를 허용하는 의도이다.

도 11은, 제1 광원(10)이 KrCl을 포함하는 발광 가스(G13)가 발광관에 봉입된 엑시머 램프(13)를 구비하는 경우에 있어서, 이 제1 광원(10)으로부터 출사되는 자외광(L10)의 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, KrCl을 포함하는 발광 가스(G13)가 발광관에 봉입된 엑시머 램프(13)의 경우, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제되어 있다. 즉, 제1 광원(10)으로부터 출사되는 자외광(L10)에 포함되는, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도는, 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 1mW/cm² 이하이며, 또한 피크 파장(여기에서는 222nm 근방)의 광 강도에 대해서 5% 미만이다.

또한, 파장 240nm 이상 300nm 미만의 광은, 인간에게 조사되면, 인체에 영향을 미친다는 리스크가 있기 때문에, 보다 적절히 광 강도를 억제하는 것이 보다 바람직하다. 이 때문에, 제1 광원(10)은, 예를 들면, 240nm 이상 300nm 미만의 대역의 자외광을 차광하면서, 200nm 이상 240nm 미만의 대역의 자외광(보다 바람직하게는, 200nm 이상 235nm 이하의 대역의 자외광)을 투과하는 광학 필터를 설치하고 있어도 된다. 광학 필터로서는, 예를 들면, HfO₂층 및 SiO₂층에 의한 유전체 다층막을 갖는 광학 필터를 이용할 수 있다. 제1 광원(10)에 탑재되는 엑시머 램프(13)가, KrCl 이외의 발광 가스(G13)(KrBr 등)가 봉입된 발광관을 갖는 경우도 동일하다.

제1 광원(10)으로부터 출사되는 자외광(L10)은, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제되어 있고, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 가짐으로써, 균이나 바이러스를 불활화하는 작용이 확인된다. 이 점에 대해서 검증 결과를 참조하여 설명한다.

φ35mm의 샬레에, 농도 10⁶/mL 정도의 황색 포도 구균을 1mL 넣고, 샬레의 상방으로부터, 도 11에 나타내는 스펙트럼을 갖는 자외광(L10)을, 상이한 조도 조건 하에서 조사했다. 그 후, 자외광(L10)의 조사 후의 샬레 내의 용액을 생리 식염수로 소정의 배율로 희석하고, 희석 후의 용액 0.1mL를 표준 한천 배지에 파종했다. 그리고, 온도 37℃, 습도 70%의 배양 환경 하에서 24시간 배양하고, 콜로니 수를 카운트했다.

도 12a는, 상기 실험 결과를 그래프화한 것이며, 가로축이 자외광(L10)의 조사량, 세로축이 황색 포도 구균의 생존율에 대응한다. 또한, 세로축은, 자외광(L10)의 조사 전의 시점에 있어서의 황색 포도 구균의 콜로니 수를 기준으로 했을 때의, 조사 후의 황색 포도 구균의 콜로니 수의 비율의 Log값에 대응한다.

도 12a에 의하면, 자외광(L10)의 조도가 0.001mW/cm²로 극히 낮은 경우여도, 황색 포도 구균의 불활화를 실현할 수 있는 것이 확인된다. 또한, 자외광(L10)에 의해서, 세레우스균이나 고초균 등, 다른 균에 대해서도 불활화의 작용이 있는 것이 확인되어 있다.

또한, 다른 검증으로서, 인플루엔자 바이러스에 대해서 동일한 검증을 행한 결과를 도 12b에 나타낸다. 도 12b에 의하면, 자외광(L10)에 의해서 인플루엔자 바이러스의 불활화를 행할 수 있는 것도 확인된다. 또한, 예를 들면, 자외광(L10)의 조사량을 3mJ/cm²로 하려면, 조도 0.001mW/cm²의 경우에는 50분간의 조사에 의해서 실현되고, 조도 0.01mW/cm²의 경우에는 5분간의 조사에 의해서 실현된다. 또한, 자외광(L10)에 의해서, 고양이 코로나 바이러스 등의 다른 바이러스에 대해서도 불활화의 작용이 있는 것이 확인되어 있다. 즉, 자외광(L10)에 의하면, 균뿐만 아니라 바이러스에 대해서도 불활화의 효과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한, 이러한 균이나 바이러스의 불활화 효과의 대소는, 조사되는 자외광(L10)의 적산 조사량(도즈량)에 의존한다.

제2 광원(20)은, 조명용의 백색광(L20)을 발하는 LED 소자를 포함한다. 도 13은, 이러한 LED 소자로부터 출사되는 백색광(L20)의 스펙트럼의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 제2 광원(20)은, 파장 450nm 근방을 피크 파장으로 하는 청색 LED 소자와, 이 청색 LED 소자로부터 출사되는 청색광에 의해서 여기되어 황색 대역을 포함하는 장파장의 형광을 발하는 형광체를 포함하는 구성이다. 도 13에 나타내는 예에서는, 백색광(L20)에는 파장 300nm 이상 400nm 미만의 파장역의 광 강도가 억제되어 있다.

즉, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)에 의하면, 조사 대상 영역(40)에 대해서 불활화용의 자외광(L10)을 조사함으로써, 조사 대상 영역(40) 내에 존재하는 균이나 바이러스의 불활화를 행할 수 있다. 그리고, 이 자외광(L10)은, 벌레의 시감도가 비교적 높다고 여겨지고 있는 300nm 이상 400nm 미만의 파장역의 광 강도가 억제되어 있다. 이 결과, 불활화 처리를 위해서 제1 광원(10)을 점등한 경우여도, 이 제1 광원(10)으로부터 출사되는 자외광(L10)이 벌레를 유인하는 작용이 억제되어 있다.

또한, 이 자외광(L10)은, 파장 240nm 이상 300nm 미만의 파장역의 광 강도가 억제되어 있다. 따라서, 조사 대상 영역(40)의 근방에 인간이 존재하는 시간대에 있어서도, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)에 의해서 불활화 처리를 행할 수 있다.

또한, 이 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 제2 광원(20)을 구성하는 LED 소자로부터 출사되는 백색광(L20)에 의해서, 조사 대상 영역(40)을 조명한다. 도 13에 예시한 바와 같이, 이 백색광(L20)은, 도 4를 참조하여 상술한 형광등으로부터의 백색광에 비해, 300nm 이상 400nm 미만의 파장역에 속하는 광이 억제되어 있다. 이 결과, 조명용으로서 제2 광원(20)을 점등한 경우여도, 제2 광원(20)으로부터 출사되는 백색광(L20)에 의한 벌레의 유인 작용이 억제된다.

즉, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)에 의하면, 특히, 조명하는 대상이 되는 영역과 불활화하는 대상이 되는 영역에 겹침이 존재하는 경우, 환언하면, 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 조사 대상 영역(40)에 대해서 자외광(L10)과 백색광(L20) 쌍방을 조사하는 경우에 있어서, 벌레를 유인하는 작용을 억제하면서, 균이나 바이러스의 불활화를 행할 수 있다.

예를 들면, 도 6에 나타내어지는 형상의 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 옥내의 천정이나 벽에 설치됨으로써, 실내의 공간이나, 책상이나 의자 등의 설치물에 대해서 균이나 바이러스의 불활화를 행하면서, 조명등으로서 이용할 수 있다.

다른 예로서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)를 사람의 손가락에 의해서 조작되는 대상물에 대한 조사 용도로 이용할 수 있다. 도 14에서는, 대상물의 예로서의 매표기(30)에 대해서, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)가 탑재되어 있는 상태가 모식적으로 도시되어 있다.

불활화 기능이 있는 조명 장치(1)가 구비하는 제2 광원(20)으로부터의 백색광(L20)이, 광 취출면(20a)으로부터 터치 패널(31)에 대해서 조명됨으로써, 조작자(32)가 터치 패널(31)을 조작할 때의 조명광으로 이용된다. 또, 터치 패널(31)은 복수의 조작자(32)에 의해서 조작되기 때문에, 균이나 바이러스가 부착되기 쉽다. 이에 대해서, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)가 구비하는 제1 광원(10)으로부터의 자외광(L10)이, 광 취출면(10a)으로부터 터치 패널(31)에 대해서 조명됨으로써, 이 터치 패널(31)에 부착된 균이나 바이러스의 불활화를 행할 수 있다.

상술한 바와 같이 자외광(L10)은, 파장 240nm 이상 300nm 미만의 파장역에 실질적인 광 강도를 나타내지 않기 때문에, 터치 패널(31)의 근처에 조작자(32)가 존재하는 시간대에 자외광(L10)이 조사되었다고 해도, 조작자(32)의 인체에 대한 영향이 억제된다.

또, 야간 등의 주위가 어두운 상황 하에서 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)를 가동하여, 터치 패널(31)에 대해서 불활화용의 자외광(L10)과 조명용의 백색광(L20)을 조사시켜도, 터치 패널(31)을 포함하는 매표기(30)의 근처에 벌레를 유인시키기 어렵다.

또한, 벌레를 유인시키지 않는 효과를 더 높인다는 관점에서는, 제1 광원(10)을 간헐적으로 점등하는 것이 적절하다. 구체적으로는, 제어부(3)에 의해서, 제1 광원(10)이 점등과 소등을 반복하도록 제어되는 것으로 해도 무방하다. 주위가 어두운 경우에 있어서, 제1 광원(10)으로부터 출사되는 자외광(L10)에, 250nm 이상 400nm 미만의 파장역에 속하는 광이 미약하게 포함되는 경우, 상대적으로 이 미약한 광이 눈에 띔으로써 주광성이 극히 높은 벌레의 경우에는 이 광에 반응하여 끌어들여질 가능성을 생각할 수 있다. 그러나, 제1 광원(10)이 일시적으로 소등됨으로써, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1) 측으로 일단 끌어들여진 벌레는, 그 발광원의 장소(목표)를 잃어, 다른 장소를 향하여 진행하는 경향을 나타낸다. 이 결과, 벌레를 유인하는 작용을 더 저하시킬 수 있다.

벌레로 하여금 목표를 잃게 하는 효과를 높인다는 관점에서는, 제1 광원(10)의 점등 기간을 60초 이하로 한 후, 소등 기간을 점등 기간보다 길게 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 제어 내용은, 제어부(3)에 있어서 미리 기억되어 있는 것으로 해도 무방하다.

제1 광원(10)에 대한 간헐적인 점등 제어는, 제2 광원(20)이 소등되어 있으며, 특히 조명용의 백색광(L20)이 조사되어 있지 않은 상황 하에서 행해지는 경우에 효과적이다. 제2 광원(20)이 점등되어 있는 경우는, 주위가 밝은 환경이 되기 때문에, 상대적으로 미약한 광은 눈에 띄기 어려워지기 때문이다. 즉, 제어부(3)는, 제2 광원(20)이 소등되어 있는 것을 검지하면, 제1 광원(10)에 대한 간헐 점등 제어를 행하는 것으로 해도 무방하다.

그리고, 상술한 바와 같이, 균이나 바이러스의 불활화 효과의 대소는, 조사되는 자외광(L10)의 적산 조사량(도즈량)에 의존한다. 이 때문에, 제1 광원(10)을 간헐적으로 점등했다고 해도, 조사 대상 영역(40)에 대해서 조사되는 제1 광원(10)으로부터의 자외광(L10)의 적산 조사량이 확보되어 있으면, 조사 대상 영역(40) 내에 존재하는 균이나 바이러스를 불활화하는 효과를 얻을 수 있다. 환언하면, 제1 광원(10)을 간헐적으로 점등했다고 해서, 균이나 바이러스를 불활화하는 효과를 얻을 수 없는 것은 아니다.

도 15는, 자외광(L10)을 간헐 점등시킨 점을 제외하면, 도 12a와 동일한 방법으로 황색 포도 구균에 대한 불활화의 검증을 행한 결과를 나타내는 그래프이다. 조사 조건으로서는, 점등 시의 조도를 0.01mW/cm²로 하고, 듀티비 50%(8.3분간 점등/8.3분간 소등)으로 간헐 점등을 행하는 방법이 채용되었다.

도 15의 결과에 의하면, 자외광(L10)이 간헐적으로 조사된 경우여도 균 등의 불활화 작용을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한, 유충성이 효과적으로 저감되는 200nm 이상 240nm 미만의 파장역에 있어서, 특히 200nm 이상 235nm 이하, 보다 바람직하게는 200nm 이상 230nm 이하의 파장역의 자외광은, 인체에 조사되어도, 피부의 각질층에서 흡수되고, 그것보다 내측(기저층 측)에는 진행하지 않아, 인체에 대한 영향이 거의 발생하지 않는다. 이 때문에, 사람이 왕래하는 공간이나 물체 표면에 대한 균 또는 바이러스의 불활화에 효과적이다.

균 등의 세포 내에는, 유전 정보를 관장하는 핵산(DNA, RNA)이 존재한다. 균 등에 대해서 자외광이 조사되면, 당해 균 등에 포함되는 핵산이 그 자외광을 흡수하여, DNA나 RNA의 결합에 대해서 손상이 발생한다. 이에 의해, 유전자로부터의 전사 제어가 정체되어, 신진대사에 지장을 초래하여 죽음에 이른다고 상정된다. 즉, 균 등에 자외광이 조사됨으로써, 당해 자외광에 의해 균 등에 포함되는 DNA나 RNA가 손상을 입어, 대사 능력이나 증식 능력이 없어진 상태가 되어, 균 등이 사멸한다.

그러나, 균 등의 안에는, 예를 들면 파장 254nm의 자외광이 조사됨으로써 불활화된 후, 300nm 이상 500nm 이하의 파장역의 광이 조사되면, DNA의 손상을 수복시키는 작용을 일으키는 것이 있다. 이것은, 균이 보유하는 광 회복 효소(예를 들면, FAD(플라빈 아데닌 디뉴클레오타이드))의 작용에 의한 것이며, 이 현상을 이하에서는 「균의 광 회복」이라고 부른다. 300nm 이상 500nm 이하의 파장 범위에는, 태양광이나 백색 조명의 가시광도 포함되어 있으며, 밝은 환경에 있어서 균의 광 회복이 진행되는 것이 알려져 있다. 이러한 사정의 존재에 의해, 조명 환경 하에서 자외광을 조사함으로써 균 등의 불활화를 행한 경우에는, 이 불활화된 상태를 유지하는 것이 곤란해지기 쉽다.

그런데, 200nm 이상 235nm 이하의 파장역의 자외광(특히 피크 파장이 222nm 근방인 자외광)을 조사함으로써 균 등을 불활화한 경우, 자외광의 조사 후에 상기 가시광이 조사되어도 「균의 광 회복」이 행해지지 않는 것, 환언하면, 「균의 광 회복」이 저해되는 것이 확인되었다.

광 회복 효소인 FAD는, 광 회복에 작용하는 리보플라빈과, ADP(아데닌 뉴클레오타이드)로 나누어진다. ADP는 또한 아데노신과 인산으로 분류된다. 도 16은, FAD와 리보플라빈의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 16에 의하면, FAD의 흡광도에 대해서 보면, 파장 222nm의 자외광에 대한 흡광도와 파장 254nm의 자외광에 대한 흡광도가 거의 동등하다. 한편, 광 회복에 작용하는 리보플라빈의 흡광도에 대해서 보면, 파장 215nm~230nm의 자외광에 대한 흡광도가, 파장 254nm의 자외광에 대한 흡광도보다 높다.

즉, 215nm~230nm의 파장역의 자외광이 균 등에 조사되면, 이 자외광이 균 등이 보유하는 FAD에 포함되는 리보플라빈에 대해서 효과적으로 작용한 결과, 광 회복의 기능을 저해시키는 효과를 발휘한 것으로 추측된다. 또한, 도 16에 의하면, 리보플라빈의 흡광도의 피크치가 222nm 부근에 존재하고 있기 때문에, 피크 파장이 222nm 근방인 자외광이 조사됨으로써 「균의 광 회복」을 크게 저해할 수 있었던 것으로 추측된다.

또한, 아데노신에 대해서 검토하면, 파장 254nm의 자외광에 대한 흡광도가, 218nm~245nm의 파장 범위의 자외광에 대한 흡광도보다 높다. 즉, 파장 254nm의 자외광은, 아데노신에 대해서도 흡수되기 쉽고, 이 결과, 아데노신이 방호벽이 되어 리보플라빈에 효과적으로 작용되기 어려운 것으로 추측된다. 반대로, 파장 218nm~245nm의 범위의 자외광은, 리보플라빈에 효과적으로 작용하기 쉬운 것으로 추측된다. 이상의 점으로부터, 파장 222nm 근방의 자외광은, 상기의 어느 유효 범위나 만족시키는 광이며, 유효하게 균 등의 광 회복 효과를 저해할 수 있다고 생각된다.

이하에 있어서, 조사하는 자외광의 파장의 상위가 균 등의 광 회복의 작용에 영향을 미치는 것에 대해서, 실험 결과를 참조하여 설명한다.

(실험 방법)

불활화 대상으로서의 황색 포도 구균에 대해서, 파장 300nm~500nm의 파장역의 성분을 포함하는 가시광이 조사되는 환경 하(조명 환경 하)에 있어서, 불활화용의 자외광을 일정 시간만큼(여기에서는 30분으로 했다) 조사한 후, 자외광의 조사를 정지했다. 그 후, 후술하는 시간만큼 가시광의 조사를 계속한 후에 황색 포도 구균의 배양을 행하여, 균의 생존율의 변화를 확인했다. 불활화용의 자외광으로서는, 도 1에 나타내는, 피크 파장이 254nm 근방인 저압 수은 램프로부터의 자외광(비교예 1)과, 도 11에 나타내는 것과 같은, 피크 파장이 222nm 근방인 KrCl 엑시머 램프로부터의 자외광(실시예 1)이 이용되었다.

(결과 분석)

도 17a는, 비교예 1의 경우의 균의 생존율의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 17b는, 실시예 1의 경우의 균의 생존율의 변화를 나타내는 그래프이다. 또한, 어느 경우에 있어서도, 자외광의 조도를, 5mJ/cm², 10mJ/cm², 15mJ/cm²로 한 경우의 균의 생존율의 변화를 나타내고 있다. 즉, 비교예 1과 실시예 1 쌍방에 대해서, 상이한 3종류의 조도로 동일 시간에 걸쳐서 자외광을 조사한 후, 조사를 정지시킨 후로부터의 경과 시간(가시광의 조사 시간)을 상이하게 한 상태로 실험이 행해졌다. 또한, 도 17a 및 도 17b에 있어서, 세로축은, 자외광의 조사 전의 시점에 있어서의 황색 포도 구균의 콜로니 수(C0)를 기준으로 했을 때의, 조사 후의 황색 포도 구균의 콜로니 수(Ct)의 비율의 Log값에 대응한다.

도 17a의 결과에 의하면, 균의 불활화를 위해서 저압 수은 램프로부터 자외광을 조사한 경우, 조사를 정지시킨 후로부터의 시간의 경과와 함께 균의 생존율이 상승 경향을 나타내고 있다는 것을 알 수 있다. 이 결과는, 가시광이 조사되는 환경 하에 있어서, 피크 파장 254nm 근방의 자외광의 조사를 행한 후, 자외광의 조사가 정지하고 있는 동안에 균의 광 회복이 행해지고 있다는 것을 시사하는 것이다. 구체적으로는, 자외선의 조사가 정지된 후, 가시광의 조사에 의해서 균의 생존수가 상승하고 있으며, 자외선의 조사가 정지되고 나서 1~2시간 정도의 경과로 균의 생존 수가 극적으로 회복되어 있다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 17b의 결과에 의하면, 균의 불활화를 위해서 KrCl 엑시머 램프로부터 자외광을 조사한 경우, 조사를 정지하고 나서 시간이 경과해도 균의 생존율이 거의 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 이 결과는, 가시광이 조사되는 환경 하여도, 피크 파장 222nm 근방의 자외광이 조사됨으로써, 균의 광 회복이 저해된 것을 시사하는 것이다.

광 회복이 저해된 균은, DNA의 손상이 남은 채가 되기 때문에, DNA가 수복되지 않고 사멸(불활화)된다. 그 때문에, 파장 222nm 근방의 자외광이 조사됨으로써, 균의 회복 및 증식이 유효하게 저감된다. 따라서, 파장 222nm 근방의 자외광을 불활화용의 자외광으로서 사용하는 장치나 시스템은, 특히, 균의 광 회복이 되기 쉬운 환경, 구체적으로는 파장 300nm~500nm의 광을 포함하는 가시광이 조사되는 환경에서 이용되는 경우에 효과적이라고 할 수 있다.

파장 254nm의 자외광을 조사함으로써 균 등의 불활화를 행하는 장치나 시스템에 의하면, 광 회복하지 않는 균 또는 바이러스(예를 들면, 고초균(이른바 납두균), 인플루엔자 등)에 대해서는 효과적으로 불활화할 수 있지만, 광 회복하는 균(예를 들면, 대장균이나 살모넬라균 등)에 대해서는, 가시광이 조사되는 환경 하에서는 계속적인 불활화가 어렵다. 따라서, 이러한 장치나 시스템을 이용하여 균 등의 불활화를 행한 경우, 광 회복 효소를 갖는 특정 균만이 생존하기 쉬운 환경을 만들어 내기 쉬워, 당해 균에 의한 감염 리스크를 높인다는 염려도 생각된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 200nm~230nm의 파장 범위에 속하는 자외광, 특히, 파장 222nm 근방의 자외광을 조사함으로써, 광 회복 효소를 갖는 유해한 균에 대해서도 광 회복 기능을 저해할 수 있기 때문에, 당해 균에 의한 감염 리스크를 저감할 수 있다.

또, 균의 광 회복을 저해할 수 있으면, 당해 균을 매개로 한 바이러스의 증식도 억제할 수 있다. 예를 들면, 세균을 감염시키는 바이러스(박테리오파지)는, 세균을 매개로 하여 증식하는 것이 알려져 있다. 이 박테리오파지는, 세균을 감염시키는 바이러스의 총칭이지만, 사람에 대해서 유해가 되는 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 용원성 파지는, 드물게, 자신의 게놈 중에 독성 또는 약제 내성 유전자를 갖고, 이들 유전자가 박테리아를 통해 간접적으로 사람에게 해를 초래할 가능성이 지적되어 있다. 예로서, 콜레라 및 디프테리아의 독소가 있다. 균의 광 회복을 저해하는 것은, 파지 등의 바이러스의 증식을 미연에 방지하는 것으로도 연결된다.

이상과 같이, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 있어서, 특히, 200nm 이상 230nm 이하의 파장 대역의 자외광(L10)을 발하는 제1 광원(10)을 구비한 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 제2 광원(20)으로부터 조명용의 백색광(L20)을 조사하는 경우에 있어서도, 공간 중이나 대상물 표면에 존재하는 유해한 균이나 바이러스를 불활화함과 더불어, 자외광 조사 후의 균의 광 회복을 효과적으로 억제할 수 있다. 이것은, 조명 장치에 부가된 불활화 기능으로서, 극히 우위성이 높은 효과이다.

또 파장 200nm~230nm의 자외광, 특히, 파장 222nm 근방의 자외광의 조사에 의해 균의 광 회복을 저해할 수 있으므로, 제2 광원(20)으로부터 조명용의 백색광(L20)이 조사되고 있는 경우에, 제1 광원(10)으로부터의 자외광(L10)이 조사되지 않는 시간(휴지 시간)을 설정한 경우도, 불활화의 효과가 유지되기 쉽다.

또한, 본 발명자들의 예의 연구의 결과, 피크 파장이 207nm인 자외광이 조사된 경우여도, 파장 254nm의 자외광이 조사된 경우와는 달리, 광 회복 기능을 저해할 수 있는 것이 확인되었다. 도 18a는, 불활화용의 자외광으로서 피크 파장이 207nm 근방인 KrBr 엑시머 램프로부터의 자외광(실시예 2)이 이용된 경우에 있어서의 균의 생존율의 변화를 나타내는 그래프이다. 또한, 데이터의 측정 방법 및 그래프의 표시 방법은, 실시예 1과 비교예 1이 공통이다. 또한, 도 18b는, 실시예 2에서 이용된 KrBr 엑시머 램프의 발광 스펙트럼이다.

도 18a의 결과에 의하면, 피크 파장이 207nm인 자외광이 조사된 경우여도, 도 17b에 나타내는 피크 파장 222nm의 자외선이 조사된 경우와 동일하게, 균의 광 회복을 억제하는 효과가 얻어져 있는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 파장 240nm 미만의 자외선에 의하면, 균이나 바이러스를 구성하는 세포 조직에 대해서 보다 효과적으로 작용하고 있는 것으로 생각된다.

도 19는, 자외광의 파장 영역에 있어서의, 단백질의 평균 흡광 계수의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 단백질은, 파장 250nm 이상의 자외광은 흡수되기 어렵지만, 파장이 240nm 미만의 대역에서 급격하게 흡수되기 쉬워지는 것을 알 수 있다. 그 때문에, KrCl 엑시머 램프나 KrBr 엑시머 램프로부터의 자외광과 같은, 파장 240nm 미만의 자외광이 조사되면, 세균이나 바이러스가 갖는 세포막이나 효소의 성분인 단백질에 효과적으로 흡수된다. 이 대역의 자외광은, 사람의 피부 표면(예를 들면 각질층)에서 흡수되어 피부 내부까지 침투하기 어려워, 피부에 대해서 안전성이 높다. 한편, 세균이나 바이러스는 사람 세포보다 물리적으로 훨씬 작기 때문에, 240nm보다 짧은 파장 대역이어도 자외광이 내부까지 도달하기 쉽다. 그 때문에, 파장 240nm 미만의 자외광은, 균이나 바이러스를 구성하는 세포, 특히, 단백질 성분을 포함하는 세포막이나 효소 등에 대해서 효과적으로 작용하여, 균의 광 회복 등의 기능을 억제하는 효과가 높아진다고 생각된다.

또한, 215nm~230nm의 파장역의 자외광의 경우에는, 균 등이 보유하는 FAD에 포함되는 리보플라빈에 대해서 효과적으로 작용하는 효과도 얻을 수 있기 때문에, 복합적인 이유에 의해서, 균의 광 회복이 억제되어 있는 것으로 추측된다.

여기서, 단백질에 대한 흡광 특성을 확인하기 위해서, 조정한 대장균 원액의 흡광도를 측정했다. 흡광도의 측정 방법과 대장균 원액의 조정 방법은 다음과 같다.

대장균(NBRC.106373 동결건조품)을 LB 배지에 현탁시켜 37℃에서 24시간의 진탕 배양을 행했다. 또한, 상기 현탁액을 LB 배지에서 1/10⁵~1/10⁷로 희석하여, 표준 한천 배지에 0.1mL 도말하고, 37℃에서 24시간 배양했다. 또한, 30~300CFU/Plate로 된 표준 한천 배지로부터 콜로니를 1개 백금이로 조균(釣菌)하여, 5mL의 LB 배지에 현탁시키고, 37℃에서 4시간 진탕 배양을 행했다. 상기 현탁액을 멸균 생리 식염수로 원심 세정한 것을 대장균 원액으로 했다. 상기 작업으로 얻어진 원액 농도는 10⁹CFU/mL이다. 흡광도의 측정은, 원액을 1/100으로 희석한, 농도가 10⁷CFU/mL인 시액을 이용하여, 서모 피셔 사이언스의 나노 드롭으로 행했다.

도 20은, 대장균(E.Coli)의 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 단백질에 대한 평균 흡광 계수의 경향과 동일하게, 240nm보다 짧은 파장 대역의 광에 대해서 대장균(E.Coli)의 흡광도가 상승하는 것을 알 수 있다. 이것은, 240nm보다 짧은 파장 대역의 광이, 세균이나 바이러스 등을 구성하는 세포 조직에 효과적으로 작용하는 것을 나타내고 있다.

이 때문에, 종래의 자외광을 이용한 불활화 장치와 비교하여, 240nm 미만의 파장 대역에 속하는 자외광은, 균의 광 회복을 억제함으로써, 단속적인 자외광의 조사여도 양호한 불활화 효과를 발휘한다. 즉, 자외광의 조사 위치를 변동시켜 불활화를 행하는 경우여도, 효율적으로 불활화 처리를 진행시킬 수 있다. 또한, 균의 광 회복을 보다 효과적으로 억제한다는 관점에서, 광원부로부터 출사되는 자외광의 피크 파장은, 200nm~235nm인 것이 보다 바람직하다.

[별도 실시형태]

이하, 별도 실시형태에 대해서 설명한다.

<1> 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)는, 제1 광원(10)과 제2 광원(20) 쌍방에 대해서, 단순한 온 오프 제어만을 행하는 구성이어도 무방하다.

<2> 도 8~도 10을 참조하여 상술한 제1 광원(10)의 구조는 어디까지나 일례이다. 본 발명은, 불활화 기능이 있는 조명 장치(1)가 구비하는 제1 광원(10)의 형상이나 엑시머 램프(13)의 개수에는 한정되지 않는다.

<3> 상기 실시형태에서는, 제1 광원(10)이 엑시머 램프(13)를 구비하는 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 제1 광원(10)은, 얻어지는 자외광(L10)이, 200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제되어 있는 한에 있어서, 그 구성에는 한정되지 않는다. 단, 제1 광원(10)으로부터 발해지는 자외광(L10)으로서는, 협대역의 스펙트럼을 나타내는 광원인 것이 바람직하며, 엑시머 램프, LED 소자, LD 소자 등을 적절하게 이용할 수 있다. 또, 제1 광원(10)으로서, 아랫부분이 넓은 발광 스펙트럼 형상을 나타내는 자외광(L10)을 발하는 광원을 이용하는 경우에는, 억제하고 싶은 파장역의 광을 차광하기 위한 필터 등을 설치함으로써 실현이 가능하다.

1 : 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치
2 : 케이싱
3 : 제어부
4 : 전원부
10 : 제1 광원
10a : 제1 광원의 광 취출면( 取出面)
12 : 램프 하우스
12a : 본체 케이싱부
12b : 덮개부
13 : 엑시머 램프
18 : 급전선
20 : 제2 광원
20a : 제2 광원의 광 취출면
30 : 매표기
31 : 터치 패널
32 : 조작자
40 : 조사 대상 영역
G13 : 발광 가스
L10 : 자외광
L20 : 백색광

Claims

200nm 이상 240nm 미만의 파장역 내에 피크 파장을 갖고, 250nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제된 자외광을 발하는 제1 광원과,
조명용의 백색광을 발하는 LED 소자로 구성된 제2 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 광원은, 상기 제2 광원에 의해서 조명되는 영역에 대해서 상기 자외광을 조사하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제2 광원은, 사람에 의해서 조작되는 대상물에 대해서, 상기 백색광을 조사함으로써 조명하고,
상기 제1 광원은, 상기 대상물에 대해서 상기 자외광을 조사하여 상기 대상물에 부착된 균 또는 바이러스를 불활화하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광원으로부터 발해지는 상기 자외광은, 240nm 이상 400nm 미만의 대역의 광 강도가 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 점등 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 제2 광원의 소등 기간 내에 있어서, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 광원의 점등 기간을 60초 이하로 하고, 상기 제1 광원의 소등 기간을 점등 기간보다 긴 시간으로 설정한 상태에서, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 광원의 점등 기간을, 상기 제1 광원의 소등 기간의 50% 이하로 설정한 상태에서, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 점등 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 제2 광원의 점등 기간 내에 있어서, 상기 제1 광원에 대한 소등 기간을 설정하도록 상기 제1 광원의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 광원의 점등과 소등을 반복하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광원은, Kr 및 Cl을 발광 가스로서 포함하는 엑시머 램프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광원은, Kr 및 Br을 발광 가스로서 포함하는 엑시머 램프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 균 또는 바이러스의 불활화 기능이 있는 조명 장치.