WO2022024404A1 - 紫外光照射システム及び除染方法 - Google Patents

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隆 松井
和秀 中島
信智 半澤
悠途 寒河江
千里 深井
亜弥子 岩城
友宏 谷口
一貴 原
敦子 河北
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Definitions

  • the present disclosure relates to an ultraviolet light irradiation system and a decontamination method for sterilizing and inactivating viruses using ultraviolet light.
  • the mobile sterilization robot is an autonomous mobile robot that irradiates ultraviolet light (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the mobile sterilization robot can automatically decontaminate a wide range in a building such as a hospital room by irradiating it with ultraviolet light while moving in the room without human intervention.
  • Stationary Air Purifier A stationary air purifier is a device that is installed on the ceiling or in a predetermined place in a room and decontaminates while circulating the air in the room (see, for example, Non-Patent Document 2). ..
  • the stationary air purifier does not irradiate the outside with ultraviolet light and has no effect on the human body, so decontamination with high safety is possible.
  • the portable sterilizer is a portable device equipped with a fluorescent lamp, a mercury lamp, and an ultraviolet light source of an LED (see, for example, Non-Patent Document 3).
  • the user takes the portable sterilizer to the area where he / she wants to decontaminate and irradiates it with ultraviolet light.
  • the portable sterilizer can be used in various places.
  • the prior art further has the following difficulties. (1) Since the mobile sterilization robot irradiates high-power ultraviolet light, the device is large and expensive. Therefore, the mobile sterilization robot has a problem that it is difficult to realize economically. (2) Since the stationary air purifier is a method of sterilizing the circulated indoor air, there is a problem that it is difficult to decontaminate clothes and the like and to immediately decontaminate bacteria and viruses emitted from carriers. (3) The portable sterilizer has a problem that the irradiated ultraviolet rays are relatively weak and it is difficult to decontaminate in a short time. Even if high-power mercury lamps and fluorescent lamps are used, they are generally large and have a short life, and the light is diffused in proportion to the square of the distance to reduce the power, so they are portable sterilizers. It is difficult to apply to.
  • the ultraviolet light irradiation system incorporates an optical fiber or an optical waveguide that radiates ultraviolet light in the lateral direction and the optical fiber or the optical waveguide in a sheet shape, and exposes the ultraviolet light to a surface. I decided to irradiate it above.
  • the ultraviolet light irradiation system is An ultraviolet light source that outputs ultraviolet light, and A sheet in which an optical waveguide that radiates ultraviolet light sideways in the longitudinal direction is arranged, and To prepare for.
  • the decontamination method according to the present invention is Attaching a sheet on which an optical waveguide that radiates light laterally in the longitudinal direction is arranged to a desired object, and inputting ultraviolet light into the optical waveguide of the sheet. I do.
  • the target can be decontaminated by attaching the sheet to an object that is touched by an unspecified number of people and allowing ultraviolet light to leak from the sheet at all times or at a required timing.
  • this ultraviolet light irradiation system can perform decontamination easily and without the user being aware of it. Therefore, the present invention can provide an economical and easy-to-operate ultraviolet light irradiation system and a decontamination method that can be decontaminated without the user being aware of it.
  • the ultraviolet light irradiation system according to the present invention has a plurality of the sheets. Branching that the ultraviolet light output by the ultraviolet light source unit is branched and supplied to the optical waveguide of each sheet, or the ultraviolet light output by the ultraviolet light source unit is sequentially supplied to the optical waveguide of each sheet. It is characterized by further providing a switching unit. It is economical because one ultraviolet light source unit can decontaminate multiple locations.
  • the ultraviolet light irradiation system is Sensors that detect the approach of the human body and An irradiation control unit that controls output / non-output of the ultraviolet light to the ultraviolet light source unit based on the signal of the sensor. It is characterized by further preparing. The safety can be improved and the life of the equipment can be extended.
  • the ultraviolet light irradiation system is A visible light source that outputs visible light in synchronization with the output / non-output of the ultraviolet light of the ultraviolet light source unit, and A light combining unit that combines the visible light output by the visible light source with the ultraviolet light output by the ultraviolet light source unit, and a light combining unit. It is characterized by further preparing. It is possible to clearly indicate that it is in operation, improving safety.
  • the optical waveguide may be provided with a predetermined bending or microbend. Further, the optical waveguide may have a plurality of bubbles or gratings in the waveguide region of the ultraviolet light.
  • the optical waveguide includes a full-core optical fiber, a hole-assisted optical fiber, a hole-structured optical fiber, a hollow core optical fiber, a coupled core type optical fiber, a full-core type multi-core optical fiber, and a hole-assisted multi-core optical fiber. It is preferably one of a hole structure type multi-core optical fiber, a hollow core type multi-core optical fiber, and a coupled core type multi-core optical fiber.
  • the invention can provide an economical and easy-to-operate ultraviolet light irradiation system and a decontamination method that can be decontaminated without the user being aware of it.
  • the ultraviolet light irradiation system 301 includes an ultraviolet light source unit 11 that outputs ultraviolet light, and a sheet 12 on which an optical waveguide 15 that laterally radiates the ultraviolet light 11 in the longitudinal direction is arranged.
  • the ultraviolet light source unit 11 emits a light wave in a deep ultraviolet wavelength region having a wavelength of 200 to 300 nm. In particular, it is known that if the light wave has a wavelength of 222 nm, the effect on the human body is sufficiently small, which is preferable.
  • the ultraviolet light source unit 11 may be composed of a light source having a wavelength longer than that of ultraviolet light and a harmonic generator.
  • the ultraviolet light source unit 11 may be composed of a high-output light source in the 1064 nm band and a quadruple wave or quintuple wave generator.
  • An optical waveguide 15 is arranged on the sheet 12.
  • the arrangement of the optical waveguide 15 may be zigzag as shown in FIGS. 1 and 3, or spiral as shown in FIG.
  • the optical waveguide 15 is, for example, an optical fiber.
  • the optical fiber transmits ultraviolet light input from the ultraviolet light source unit 11 to the near end while radiating it from the side surface of the optical fiber toward the far end.
  • the side radiation method of the optical fiber is a method of adding a material having a high scattering coefficient to the core, a method of forming a grating in the optical fiber, a method of giving the optical fiber a minute bend with a minute unevenness, and an arbitrary bending of the optical fiber.
  • An example is a method of giving (for example, a zigzag shape or a spiral shape). These methods will be described later.
  • the sheet 12 is formed by pasting the optical fiber on a sheet of an arbitrary material, incorporating the optical fiber in a sheet of an arbitrary material, or weaving an optical fiber.
  • examples include the form of cloth and paper.
  • the ultraviolet light irradiation system 301 of FIGS. 1 and 2 such a sheet 12 is attached to a decontamination place and ultraviolet light is incident from the ultraviolet light source unit 11.
  • the decontamination site can be constantly decontaminated by the ultraviolet light leaking from the optical waveguide 15.
  • an object is manufactured from a cloth or paper formed by weaving an optical fiber, and the object itself is decontaminated by injecting ultraviolet light from the ultraviolet light source unit 11.
  • the sheet 12 can also be exemplified in a form in which an optical waveguide 15 that radiates sideways is formed in a glass film or a plastic film.
  • the sheet 12 of FIG. 3 can be produced by a manufacturing technique of a planar lightwave circuit (PLC).
  • PLC planar lightwave circuit
  • an optical waveguide 15 can be formed inside a glass plate or a plastic plate by a laser processing technique.
  • glass having a high concentration of OH groups which is excellent in ultraviolet transmission characteristics, as the glass plate.
  • a sheet 12 is attached to a device operated by an unspecified number of people (such as an ATM operation panel), and ultraviolet light is incident from the ultraviolet light source unit 11. Even if the user touches the sheet 12, it can be constantly decontaminated by the ultraviolet light leaking from the optical waveguide 15.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the ultraviolet light irradiation system 302 of the present embodiment.
  • the ultraviolet light irradiation system 302 is based on the ultraviolet light irradiation system 301 of the first embodiment.
  • Sensor 30 that detects the approach of the human body and
  • An irradiation control unit 20 that controls the output / non-output of the ultraviolet light to the ultraviolet light source unit 12 based on the signal of the sensor 30. Further prepare.
  • the UV-C region having a wavelength of 100 to 280 nm has a high decontamination effect, but there is a concern that it may affect the human body.
  • the sensor 30 detects the presence of a person or an animal, and the irradiation control unit 20 detects the sensor signal to control the operation of the ultraviolet light source 11. Further, even when the ultraviolet light in the UV-C region is not used, the irradiation control unit 20 can irradiate / not irradiate the ultraviolet light at an arbitrary timing, which improves safety and lengths the ultraviolet light source unit 11. It is preferable to extend the service life.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an ultraviolet light irradiation system 303 of the present embodiment.
  • the ultraviolet light irradiation system 303 further includes means for displaying to the ultraviolet light irradiation system 301 of the first embodiment that the ultraviolet light source 11 is outputting ultraviolet light.
  • the operation control unit 25 detects that the ultraviolet light source 11 is outputting the ultraviolet light
  • the operation control unit 25 notifies the user as follows.
  • Notification by vibration The sheet 12 has a vibration means, and when the operation control unit 25 detects that the ultraviolet light source 11 is outputting ultraviolet light, the sheet 12 vibrates the vibration means and informs the user of ultraviolet light. Notifies that light is being output.
  • the display sheet 12 has a display means, and when the operation control unit 25 detects that the ultraviolet light source 11 is outputting ultraviolet light, the display means indicates that decontamination is in progress. And notify the user that ultraviolet light is being output.
  • the ultraviolet light source unit 11 or the like is provided with a lamp 13, and when the ultraviolet light is being output, the lamp 13 is turned on to notify the user that the ultraviolet light is being output.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an ultraviolet light irradiation system 304 of the present embodiment.
  • the ultraviolet light irradiation system 304 is based on the ultraviolet light irradiation system 301 of the first embodiment.
  • a visible light source 24 that outputs visible light in synchronization with the output / non-output of ultraviolet light of the ultraviolet light source unit 11.
  • An optical combining unit 16 that combines the visible light output by the visible light source 14 with the ultraviolet light output by the ultraviolet light source unit 11. Further prepare.
  • Visible light is also radiated from the side of the optical waveguide 15. Therefore, the user can see the visible light leaking from the optical waveguide 15 while being decontaminated by the ultraviolet light, and can grasp that the decontamination is in progress.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the ultraviolet light irradiation system 305 of the present embodiment.
  • the ultraviolet light irradiation system 305 has a plurality of sheets 12 with respect to the ultraviolet light irradiation system 301 of the first embodiment.
  • the ultraviolet light output by the ultraviolet light source unit 11 is branched and supplied to the optical waveguide 15 of each sheet 12, or the ultraviolet light output by the ultraviolet light source unit 11 is sequentially supplied to the optical waveguide 15 of each sheet 12. It is characterized by further including a switching unit 17.
  • the ultraviolet light irradiation system 305 transmits the ultraviolet light emitted from one ultraviolet light source 11 by the optical fiber 50, branches the ultraviolet light by the branch switching unit 17, and supplies the ultraviolet light to a plurality of sheets 12.
  • the ultraviolet light irradiation system 305 transmits the ultraviolet light emitted from one ultraviolet light source 11 by the optical fiber 50, switches the direction at an arbitrary timing or at a fixed interval by the branch switching unit 17, and switches the ultraviolet light at an arbitrary timing or at regular intervals. Is supplied to the sheet 12 in order. In this case, the decontamination target is changed at an arbitrary timing or at regular intervals.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a cross section of an optical fiber.
  • the optical fiber 50 an optical fiber having a cross-sectional structure as shown in FIG. 11 can be used.
  • Solid core optical fiber This optical fiber has one solid core 52 in the clad 60, which has a higher refractive index than the clad 60. "Fulfillment” means “not hollow”. The solid core can also be realized by forming an annular low refractive index region in the clad.
  • Pore Assisted Optical Fiber This optical fiber has a solid core 52 in the clad 60 and a plurality of holes 53 arranged on the outer periphery thereof.
  • the medium of the pores 53 is air, and the refractive index of the air is sufficiently smaller than that of quartz glass. Therefore, the pore-assisted optical fiber has a function of returning the light leaked from the core 52 to the core 52 due to bending or the like, and has a feature that the bending loss is small.
  • This optical fiber has a plurality of holes 53 in the clad 60 and has a group of holes 53a, and has a lower refractive index than a host material (glass or the like).
  • This structure is called a photonic crystal fiber.
  • a structure in which a high refractive index core having a changed refractive index does not exist can be adopted, and light can be confined by using the region 52a surrounded by the pores 53 as an effective core region.
  • photonic crystal fibers can reduce the effects of absorption and scattering loss due to core additives, as well as reduce bending loss and control non-linear effects. It is possible to realize optical characteristics that cannot be realized.
  • the core region is formed of air.
  • Light can be confined in the core region by adopting a photonic band gap structure with a plurality of pores in the clad region or an anti-resonant structure with fine glass wires.
  • This optical fiber has a small non-linear effect and is capable of high power or high energy laser supply.
  • Coupling Core Type Optical Fiber In this optical fiber, a plurality of solid cores 52 having a high refractive index are arranged in close proximity to each other in the clad 60. This optical fiber is guided by light wave coupling between the solid cores 52. Since the coupled core type optical fiber can disperse and send light by the number of cores, the power can be increased accordingly and efficient sterilization can be performed.
  • the coupled core type optical fiber alleviates fiber deterioration due to ultraviolet rays and has a long life. There is a merit that it can be converted.
  • (6) Solid core type multi-core optical fiber In this optical fiber, a plurality of solid cores 52 having a high refractive index are arranged apart from each other in the clad 60. This optical fiber guides light between the solid cores 52 in a state where the light wave coupling is sufficiently small and the influence of the light wave coupling can be ignored. Therefore, the full-core multi-core optical fiber has an advantage that each core can be treated as an independent waveguide.
  • Pore-assisted multi-core optical fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of the hole structure and the core region of the above (2) are arranged in the clad 60.
  • Pore structure type multi-core optical fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of the hole structures of the above (3) are arranged in a clad 60.
  • Hollow core type multi-core optical fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of the pore structures of the above (4) are arranged in a clad 60.
  • Coupling Core Type Multi-Core Optical Fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of the coupling core structures of the above (5) are arranged in a clad 60.
  • a plurality of ultraviolet light irradiation systems 301 described in the first embodiment may be prepared and arranged for each decontamination target, but in the case of the ultraviolet light irradiation system 305, the ultraviolet light emitted from one ultraviolet light source 11 is emitted. Since it is shared by a plurality of sheets 12, the number of ultraviolet light sources 11 can be reduced, which is preferable. In addition, by combining a plurality of sheets, the decontamination range can be expanded, and even if a part of the sheet has a defect, the other part can operate and the reliability can be improved.
  • the side radiation of ultraviolet light in the optical fiber can be realized by applying an external force to the optical fiber for ultraviolet light transmission at an arbitrary point.
  • radiation due to bending as shown in FIGS. 1 and 2 and radiation (microbend loss) due to the minute unevenness-imparting portion 31 as shown in FIG. 8 can be exemplified.
  • Side radiation by material, manufacturing method, and processing When the optical waveguide 15 is an optical fiber, side radiation can be realized by the material, manufacturing method, and processing of the optical fiber.
  • a glass material having a high scattering coefficient for the core intentionally generating bubbles (scatterer 37) in the core region 32 in the base material or the spinning process as shown in FIG. 9, or light as shown in FIG.
  • scatterer 37 intentionally generating bubbles (scatterer 37) in the core region 32 in the base material or the spinning process as shown in FIG. 9, or light as shown in FIG.
  • Reference numeral 33 is a clad region.
  • an optical fiber having a cross section as shown in FIG. 11 can be used.
  • the optical fiber having a pore structure shown in FIGS. 11 (2) to 11 (4), FIGS. 11 (5), ( The multi-core optical fiber having a plurality of core regions described in 6) or the optical fiber having a structure in which they are combined (FIGS. 11 (7) to (10)) may be used.
  • a multi-core optical fiber it is preferable because the radiation direction can be controlled by the core arrangement and high input and high output can be achieved by dispersing the transmitted light.
  • the scatterer 37 in the core region 32 is unevenly arranged in a certain direction, or the position of the scratch 38 due to processing is unevenly arranged in a part in the circumferential direction.
  • strong radiation can be obtained from the center of the core in the direction of the scatterer 37 or the scratch 38, which is preferable because the decontamination effect on a specific surface such as the sheet 12 can be enhanced.
  • Arbitrary arrangement of the scatterer 37 of the core includes, for example, a method of pumping up a rod of a high scatterer glass and a normal glass to produce a base material, a method of generating bubbles at a predetermined position in a fiber by laser processing or the like.
  • a sheet 12 on which an optical waveguide 15 that radiates light laterally in the longitudinal direction is arranged is attached to a desired object, and ultraviolet light is input to the optical waveguide 15 of the sheet 12. Decontaminate with.
  • the first specific embodiment is an example in which the optical waveguide 15 is woven into the cloth (seat 12) of a seat of a train or the like.
  • the ultraviolet light source 11 is arranged in an area other than the area used by humans (for example, under a seat), and the ultraviolet light is propagated by the optical fiber 15 and supplied to the optical waveguide 15 woven into the seat 12.
  • Seats can be decontaminated with ultraviolet light before or after train operation and when there are no passengers.
  • the optical waveguide 15 is woven, wrapped or pasted on a part that is touched by an unspecified number of people, such as a strap / handrail part of a train or the handrail part of an escalator, to decontaminate the part and use it.
  • ultraviolet light having a wavelength having a small influence on the human body can be constantly supplied from the ultraviolet light source 11, and the seat can be constantly decontaminated.
  • the second specific embodiment is an example in which the sheet 12 is arranged on the surface of the touch panel of an ATM, an automatic ticket vending machine, or the like.
  • the ultraviolet light source 11 supplies ultraviolet light in the UV-C region (for example, a wavelength of 254 nm) to the optical waveguide 15 of the sheet 12.
  • the sensor 30 is used, and the ultraviolet light source 11 supplies ultraviolet light only at the timing when the person is not operating the touch panel to decontaminate the touch panel.
  • an unspecified number of people such as a button of an elevator or a vending machine, decontamination of the button or the like can be completed without the user being aware of it. can.
  • Ultraviolet light source 12 Sheet 13: Lamp 14: Visible light source 15: Optical waveguide 16: Optical wave guide 17: Branch switching unit 20: Irradiation control unit 25: Operation control unit 30: Sensor 31: Concavo-convexity imparting unit 32: Core region 33: Clad region 37: Scatterer 38: Scratch 50: Optical fiber 52: Full core 52a: Region 53: Pore 53a: Pore group 60: Clad 301 to 305: Ultraviolet light irradiation system

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Abstract

本発明は、経済的、且つユーザが意識せずに除染が行える運用容易な紫外光照射システム及び除染方法を提供することを目的とする。　本発明は、側面方向に紫外光を放射する光ファイバもしくは光導波路と、前記光ファイバもしくは光導波路をシート状に内蔵し、紫外光を面上に照射する。具体的には、光ファイバに高い散乱係数の材料を添加した材料を使用する、光ファイバ中にグレーティングを作製する、光ファイバに微小な凹凸で微小な曲げを与える、光ファイバに任意の曲げを与える、などにより側面放射を実現する。このような特徴により、不特定多数が触れるものに対して、常時もしくは必要なタイミングで紫外光除染ができる、といった効果を奏する。

Description

紫外光照射システム及び除染方法
　本開示は、紫外光を用いて殺菌およびウィルスの不活性化を行う紫外光照射システム及び除染方法に関する。
　感染症予防などの目的から、紫外光を用いた紫外光を用いて殺菌およびウィルスの不活性化を行うシステムの需要が高まっている。なお、本実施形態では、「除染」の記載には、殺菌およびウィルスの不活性化が含まれるものとする。
　除染のシステムには、大きく３つのカテゴリの製品がある。
（１）移動型殺菌ロボット
　移動型殺菌ロボットは、紫外光を照射する自律移動型のロボットである（例えば、非特許文献１を参照。）。移動型殺菌ロボットは、病室などの建物内において、部屋の中を移動しながら紫外光を照射することで、人手を介さず、自動で広い範囲の除染ができる。
（２）据え置き型空気清浄機
　据え置き型空気清浄機は、天井や室内の所定の場所に設置し、室内の空気を循環させながら除染する装置である（例えば、非特許文献２を参照。）。据え置き型空気清浄機は、外部へ紫外光を照射せず、人体への影響がないため、安全性の高い除染が可能である。
（３）ポータブル型殺菌装置
　ポータブル型殺菌装置は、蛍光灯や水銀ランプ、ＬＥＤの紫外光源を搭載したポータブル型の装置である（例えば、非特許文献３を参照。）。ユーザは、ポータブル型殺菌装置を除染を行いたいエリアに持って行き、紫外光を照射する。このように、ポータブル型殺菌装置は、様々な場所で使用可能である。
カンタム・ウシカタ株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋａｎｔｕｍ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｓａｋｋｉｎ＿ｒｏｂｏｔ／ｓａｋｋｉｎｎ＿ｒｏｂｏｔ／ＵＶＤ＿ｒｏｂｏｔ）、２０２０年７月３日検索 岩崎電気株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｗａｓａｋｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｏｐｔｉｃｓ／ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ／ａｉｒ／ａｉｒ０３．ｈｔｍｌ）、２０２０年７月３日検索 フナコシ株式会社ウエブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｆｕｎａｋｏｓｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／６８１８２）、２０２０年７月３日検索
　これまで開示されている技術は、対象や範囲を特定し、それらに限定して除染を行うことを目的としている。このため、開示されている技術は、不特定多数の人が利用する電車や機械等に対して人が利用する度に除染する必要があり運用が煩雑である。
　従来技術には、さらに、次のような困難性がある。
（１）移動型殺菌ロボットは、高出力の紫外光を照射するため、装置が大掛かりとなりで高価である。このため、移動型殺菌ロボットには、経済的に実現することが困難という課題がある。
（２）据え置き型空気清浄機は、循環させた室内の空気を殺菌する方法のため、衣類等の除染や保菌者から発せられる菌やウィルスの即時除染が困難という課題がある。
（３）ポータブル型殺菌装置は、照射される紫外線が比較的弱く、短時間の除染が困難という課題がある。また高出力な水銀ランプや蛍光灯を使用したとしても、これらは一般的に大型かつ短寿命であり、かつ距離の２乗に比例して光が拡散しパワーが低減するため、ポータブル型殺菌装置に適用することは難しい。
　これらの課題を解決する殺菌システムおよび方法の実現が期待されるが、具体的な手段は明らかにされていない。従って、本発明は、上記課題を解決するために、経済的、且つユーザが意識せずに除染が行える運用容易な紫外光照射システム及び除染方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る紫外光照射システムは、側面方向に紫外光を放射する光ファイバもしくは光導波路と、前記光ファイバもしくは光導波路をシート状に内蔵し、紫外光を面上に照射することとした。
　具体的には、本発明に係る紫外光照射システムは、
　紫外光を出力する紫外光源部と、
　前記紫外光を長手方向にわたって側面放射する光導波路が配置されるシートと、
を備える。
　また、本発明に係る除染方法は、
　光を長手方向にわたって側面放射する光導波路が配置されるシートを所望の物体に貼り付けること、及び
　前記シートの前記光導波路に紫外光を入力すること、
を行う。
　前記シートを不特定多数が触れる対象に前記シートを貼り付け、常時もしくは必要なタイミングで紫外光を前記シートから漏出させることで当該対象を除染することができる。このように、本紫外光照射システムは、簡易かつ利用者が意識せずに除染を行うことができる。従って、本発明は、経済的、且つユーザが意識せずに除染が行える運用容易な紫外光照射システム及び除染方法を提供することができる。
　本発明に係る紫外光照射システムは、前記シートが複数であり、
　前記紫外光源部が出力した前記紫外光を分岐してそれぞれの前記シートの前記光導波路に供給する、もしくは前記紫外光源部が出力した紫外光を順にそれぞれの前記シートの前記光導波路に供給する分岐切替部をさらに備えることを特徴とする。
　１つの紫外光源部で複数箇所を除染でき、経済的である。
　本発明に係る紫外光照射システムは、
　人体の接近を検出するセンサと、
　前記センサの信号に基づいて前記紫外光源部に対して前記紫外光を出力する／出力しないを制御する照射制御部と、
をさらに備えることを特徴とする。
　安全性の向上や機器の長寿命化が図れる。
　本発明に係る紫外光照射システムは、
　前記紫外光源部の紫外光を出力する／出力しないと同期して可視光を出力する可視光源と、
　前記可視光源が出力する前記可視光を前記紫外光源部が出力した前記紫外光に合波する光合波部と、
をさらに備えることを特徴とする。
　動作中であることを明示でき、安全性が向上する。
　例えば、前記光導波路は、所定の曲げもしくはマイクロベンドが付与されていてもよい。また、前記光導波路は、前記紫外光の導波領域に複数の気泡、もしくはグレーティングを有してもよい。
　また、前記光導波路は、充実コア光ファイバ、空孔アシスト光ファイバ、空孔構造光ファイバ、中空コア光ファイバ、結合コア型光ファイバ、充実コア型マルチコア光ファイバ、空孔アシスト型マルチコア光ファイバ、空孔構造型マルチコア光ファイバ、中空コア型マルチコア光ファイバ、及び結合コア型マルチコア光ファイバのいずれかであることが好ましい。
　なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　発明は、経済的、且つユーザが意識せずに除染が行える運用容易な紫外光照射システム及び除染方法を提供することができる。
本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムを説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムの光導波路を説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムの光導波路を説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムの光導波路を説明する図である。 本発明に係る紫外光照射システムの光導波路を説明する図である。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
　図１から図３は、本実施形態の紫外光照射システム３０１を説明する図である。紫外光照射システム３０１は、紫外光を出力する紫外光源部１１と、紫外光１１を長手方向にわたって側面放射する光導波路１５が配置されるシート１２と、を備える。
　紫外光源部１１は、波長が２００～３００ｎｍの深紫外波長領域の光波を出射する。特に、光波が波長２２２ｎｍであれば人体への影響が十分小さいことが知られており好ましい。なお、紫外光源部１１は、紫外光より長波長の光源と高調波発生器で構成されていてもよい。例えば、紫外光源部１１は、高出力な１０６４ｎｍ帯の光源と４倍波もしくは５倍波発生器で構成されていてもよい。
　シート１２は、光導波路１５が配置される。光導波路１５の配置形態は、図１や図３のようにジグザク状でもよいし、図２のように渦巻状でもよい。光導波路１５は、例えば、光ファイバである。当該光ファイバは、紫外光源部１１から近端に入力された紫外光を光ファイバ側面から放射しながら遠端に向けて伝送する。
　光ファイバの側面放射手法は、高い散乱係数の材料をコアに添加する手法、光ファイバ中にグレーティングを形成する手法、光ファイバに微小な凹凸で微小な曲げを与える手法、光ファイバに任意の曲げ（例えばジグザク状や渦巻状）を与える手法、などが例示できる。これらの手法については後述する。
　図１や図２のように、シート１２は、任意の材質のシート上に当該光ファイバを貼り付ける形態、任意の材質のシート内に当該光ファイバを内蔵する形態、あるいは光ファイバを織り込んで形成した布や紙などの形態が例示できる。
　図１や図２の紫外光照射システム３０１の使用方法としては、このようなシート１２を除染場所に貼り付けて紫外光源部１１から紫外光を入射する。光導波路１５から漏洩する紫外光で除染場所を定常的に除染することができる。あるいは、光ファイバを織り込んで形成した布や紙などで物を製造し、紫外光源部１１から紫外光を入射することでこの物自体を除染する。
　また、図３のように、シート１２は、ガラスフィルム内もしくはプラスチックフィルム内に側面放射する光導波路１５が形成された形態も例示できる。図３のシート１２は、平面光波回路（ＰＬＣ）の製造技術で作成することができる。また、図３のシート１２は、レーザー加工技術でガラス板ないしプラスチック板の内部に光導波路１５を形成することもできる。例えば、ガラス板は、紫外線透過特性に優れるＯＨ基濃度の高いガラスを用いることが好ましい。また、光導波路１５から側面放射させるために、散乱係数の高いガラス材料を用いること、もしくは光の閉じ込めが弱い低ＮＡの光導波路を形成することが好ましい。
　図３の紫外光照射システム３０１の使用方法としては、例えば不特定多数の人が操作するもの（ＡＴＭの操作盤等）にシート１２を張り付けて紫外光源部１１から紫外光を入射する。利用者がシート１２を触ったとしても光導波路１５から漏洩する紫外光で定常的に除染することができる。
（実施形態２）
　図４は、本実施形態の紫外光照射システム３０２を説明する図である。紫外光照射システム３０２は、実施形態１の紫外光照射システム３０１に対し、
　人体の接近を検出するセンサ３０と、
　センサ３０の信号に基づいて紫外光源部１２に対して前記紫外光を出力する／出力しないを制御する照射制御部２０と、
をさらに備える。
　波長が１００～２８０ｎｍのＵＶ－Ｃ領域は、除染の効果が高いが人体への影響が懸念される。ＵＶ－Ｃ領域を紫外光として利用する場合、センサ３０で人や動物の存在を検出し、照射制御部２０でそのセンサ信号を検出し紫外光源１１の動作を制御することが好ましい。
　また、ＵＶ－Ｃ領域の紫外光を利用しない場合であっても、照射制御部２０で任意のタイミングで紫外光を照射する／照射しないが可能となり、安全性の向上や紫外光源部１１の長寿命化が図れ好ましい。
（実施形態３）
　図５は、本実施形態の紫外光照射システム３０３を説明する図である。紫外光照射システム３０３は、実施形態１の紫外光照射システム３０１に対し、紫外光源１１が紫外光を出力中である旨を表示する手段をさらに備える。
　動作制御部２５は、紫外光源１１が紫外光を出力中であることを検知すると、次のようにしてユーザに通知する。
（１）振動で通知
　シート１２は、振動手段を有しており、動作制御部２５は、紫外光源１１が紫外光を出力中であることを検知すると、当該振動手段を振動させ、ユーザに紫外光を出力中であることを通知する。
（２）表示
　シート１２は、表示手段を有しており、動作制御部２５は、紫外光源１１が紫外光を出力中であることを検知すると、当該表示手段に除染中である旨を表示させ、ユーザに紫外光を出力中であることを通知する。
　また、紫外光源部１１などにランプ１３を備え、紫外光を出力中であるときにランプ１３を点灯させてユーザに紫外光を出力中であることを通知する。
（実施形態４）
　図６は、本実施形態の紫外光照射システム３０４を説明する図である。紫外光照射システム３０４は、実施形態１の紫外光照射システム３０１に対し、
　紫外光源部１１の紫外光を出力する／出力しないと同期して可視光を出力する可視光源２４と、
　可視光源１４が出力する前記可視光を紫外光源部１１が出力した前記紫外光に合波する光合波部１６と、
をさらに備える。
　可視光も光導波路１５から側面放射される。このため、ユーザは、紫外光により除染中の間、光導波路１５から漏洩する可視光を見ることができ、除染中であることを把握できる。
（実施形態５）
　図７は、本実施形態の紫外光照射システム３０５を説明する図である。紫外光照射システム３０５は、実施形態１の紫外光照射システム３０１に対し、シート１２が複数であり、
　紫外光源部１１が出力した前記紫外光を分岐してそれぞれのシート１２の光導波路１５に供給する、もしくは紫外光源部１１が出力した紫外光を順にそれぞれのシート１２の光導波路１５に供給する分岐切替部１７をさらに備えることを特徴とする。
　紫外光照射システム３０５は、１つの紫外光源１１から出射される紫外光を光ファイバ５０で伝送し、分岐切替部１７で当該紫外光を分岐して複数のシート１２へ供給する。あるいは、紫外光照射システム３０５は、１つの紫外光源１１から出射される紫外光を光ファイバ５０で伝送し、分岐切替部１７で方路を任意のタイミング又は一定間隔で切り替え、当該紫外光をそれぞれのシート１２へ順に供給する。この場合、除染対象が任意のタイミングもしくは一定間隔で変更される。
　なお、シート１２へ紫外光を供給する光ファイバ５０は、図１１に示すような断面を持つ光ファイバを使用することができる。図１１（１）のような一般的な添加物を用いた充実型光ファイバの他、図１１（２）～（４）に記載した空孔構造を有する光ファイバ、図１１（５）、（６）に記載した複数のコア領域を有するマルチコア光ファイバ、もしくはそれらを組み合わせた構造を有する光ファイバ（図１１（７）～（１０））であっても良い。
　図１１は、光ファイバの断面を説明する図である。光ファイバ５０には、図１１のような断面構造の光ファイバを用いることができる。
（１）充実コア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中にクラッド６０より高屈折率である１つの充実コア５２を有する。「充実」とは「空洞ではない」という意味である。尚、充実コアは、クラッド内に円環状の低屈折率領域を形成することでも実現できる。
（２）空孔アシスト光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に充実コア５２とその外周に配置された複数の空孔５３を有する。空孔５３の媒質は空気であり、空気の屈折率は石英系ガラスに比べ十分小さい。このため、空孔アシスト光ファイバは、曲げなどでコア５２から漏れた光を再びコア５２に戻す機能があり、曲げ損失が小さいという特徴がある。
（３）空孔構造光ファイバ
この光ファイバは、クラッド６０の中に複数の空孔５３の空孔群５３ａを有し、ホスト材料(ガラス等)よりも実効的に屈折率が低い。本構造は、フォトニック結晶ファイバと呼ばれる。本構造には、屈折率を変化させた高屈折率コアが存在しない構造をとることができ、空孔５３に取り囲まれた領域５２ａを実効的なコア領域として、光を閉じ込めることができる。充実コアを有する光ファイバに比べ、フォトニック結晶ファイバは、コアの添加剤による吸収や散乱損失の影響を低減することができるとともに、曲げ損失の低減や非線形効果の制御等、充実型光ファイバでは実現し得ない光学特性を実現できる。
（４）中空コア光ファイバ
この光ファイバは、コア領域が空気で形成される。クラッド領域に複数の空孔によるフォトニックバンドギャップ構造もしくはガラス細線によるアンチレゾナント構造をとることによって光をコア領域に閉じ込めることができる。この光ファイバは、非線形効果が小さく、高出力または高エネルギーレーザ供給が可能である。
（５）結合コア型光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に複数の高屈折率である充実コア５２が近接して配置される。この光ファイバは、充実コア５２間で光波結合で光を導波する。結合コア型光ファイバは、コア数分だけ光を分散して送れるので、その分ハイパワー化して効率的な殺菌ができる、また、結合コア型光ファイバは、紫外線によるファイバ劣化を緩和し長寿命化できるというメリットがある。
（６）充実コア型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に複数の高屈折率である充実コア５２が離れて配置される。この光ファイバは、充実コア５２間で光波結合を十分小さくして光波結合の影響が無視できる状態で光を導波する。このため、充実コア型マルチコア光ファイバは、各コアを独立な導波路として扱えるというメリットがある。
（７）空孔アシスト型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（２）の空孔構造およびコア領域が複数配置された構造である。
（８）空孔構造型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（３）の空孔構造が複数配置された構造である。
（９）中空コア型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（４）の空孔構造が複数配置された構造である。
（１０）結合コア型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（５）の結合コア構造が複数配置された構造である。
　実施形態１で説明した紫外光照射システム３０１を複数台用意して除染対象毎に配置してもよいが、紫外光照射システム３０５であれば、１つの紫外光源１１から出射される紫外光を複数のシート１２で共用するので、紫外光源１１の台数を削減でき、好ましい。
　また、複数のシートを組み合わせることで、除染範囲を拡張できるほか、一部に不具合がでても他の部分が動作するなど信頼性を向上できる。
［光導波路の例］
（１）外力で側面放射させる
　光導波路１５が光ファイバである場合、光ファイバにおける紫外光の側面放射は、任意の点で紫外光伝送用光ファイバに外力を与えることで実現できる。たとえば図１や図２のような曲げによる放射、図８のような微小な凹凸付与部３１による放射（マイクロベンド損失）が例示できる。
（２）材料、製造方法、加工で側面放射させる
　光導波路１５が光ファイバである場合、光ファイバの材料、製造方法、加工によっても側面放射を実現できる。例えば、コアに散乱係数の高いガラス材料を用いること、図９のように母材もしくは紡糸工程でコア領域３２に意図的に気泡（散乱体３７）を発生させること、あるいは図１０のように光ファイバの内部にレーザー加工によって傷３８（グレーティング）を入れること、という方法がある。なお、符号３３はクラッド領域である。
　なお、光導波路１５の光ファイバは、図１１に示すような断面を持つ光ファイバを使用することができる。図１１（１）のような一般的な添加物を用いた充実型光ファイバの他、図１１（２）～（４）に記載した空孔構造を有する光ファイバ、図１１（５）、（６）に記載した複数のコア領域を有するマルチコア光ファイバ、もしくはそれらを組み合わせた構造を有する光ファイバ（図１１（７）～（１０））であっても良い。特にマルチコア光ファイバを用いる場合、コア配置によって放射方向を制御したり、伝送光の分散により高入力・高出力化が図ることができ、好ましい。
　上記（２）の手法で側面放射を実現する場合、コア領域３２内の散乱体３７をある方向に偏って配置する、もしくは加工による傷３８の位置を円周方向の一部に偏って配置することで、コア中心から散乱体３７もしくは傷３８がある方向に強い放射が得られるため、シート１２等の特定面における除染効果を高められ好ましい。コアの散乱体３７の任意配置は、例えば高散乱体ガラスと通常ガラスのロッドをくみ上げて母材を作製する、ファイバ内にレーザー加工等で所定の位置に気泡を発生させる方法などがある。
　具体的な実施例を以下に示す。
　本実施例の紫外光照射システムは、光を長手方向にわたって側面放射する光導波路１５が配置されるシート１２を所望の物体に貼り付けること、及びシート１２の光導波路１５に紫外光を入力することで除染を行う。
　１つ目の具体的な実施例は、列車等の座席の布（シート１２）に光導波路１５を織り込んだ例である。紫外光源１１は、人が利用するエリア以外（例えば、座席の下等）に配置しておき、光ファイバ１５で紫外光を伝搬し、シート１２に織り込んだ光導波路１５に供給する。列車運行前あるいは列車運行後、乗客がいない時間に、紫外光で座席の除染を行うことができる。同様に、列車等のつり革・手すり部分やエスカレータの手すり部分等、不特定多数の人が触れる部分に、光導波路１５を織り込む、巻き付けるもしくは貼り付けることで、当該部分の除染を行い、利用者は除染されていることを意識せずに利用できる。
　また、人体に影響の小さい波長（例えば、波長２２２ｎｍ）の紫外光であれば紫外光源１１から常時供給でき、座席の除染を常時行うことができる。
　２つ目の具体的な実施例は、ＡＴＭや自動券売機等が有するタッチパネルの面にシート１２を配置した例である。実施形態２で説明したように、本例では、紫外光源１１は、ＵＶ－Ｃ領域の紫外光（例えば、波長２５４ｎｍ）をシート１２の光導波路１５に供給する。実施形態２で説明したように、センサ３０を用い、紫外光源１１は、人がタッチパネルを操作していないタイミングのみ紫外光を供給し、タッチパネルの除染を行う。同様に、エレベータや自動販売機のボタン等、不特定多数の人が触れて使用する部分にシート１２を貼り付けることで、当該ボタン等の除染を利用者が意識することなく完了することができる。
１１：紫外光源
１２：シート
１３：ランプ
１４：可視光源
１５：光導波路
１６：光合波部
１７：分岐切替部
２０：照射制御部
２５：動作制御部
３０：センサ
３１：凹凸付与部
３２：コア領域
３３：クラッド領域
３７：散乱体
３８：傷
５０：光ファイバ
５２：充実コア
５２ａ：領域
５３：空孔
５３ａ：空孔群
６０：クラッド
３０１～３０５：紫外光照射システム

Claims (8)

  1. 　紫外光を出力する紫外光源部と、
    　前記紫外光を長手方向にわたって側面放射する光導波路が配置されるシートと、
    を備える紫外光照射システム。
  2. 　前記シートは複数であり、
    　前記紫外光源部が出力した前記紫外光を分岐してそれぞれの前記シートの前記光導波路に供給する、もしくは前記紫外光源部が出力した前記紫外光を順にそれぞれの前記シートの前記光導波路に供給する分岐切替部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射システム。
  3. 　人体の接近を検出するセンサと、
    　前記センサの信号に基づいて前記紫外光源部に対して前記紫外光を出力する／出力しないを制御する照射制御部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外光照射システム。
  4. 　前記紫外光源部の紫外光を出力する／出力しないと同期して可視光を出力する可視光源と、
    　前記可視光源が出力する前記可視光を前記紫外光源部が出力した前記紫外光に合波する光合波部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の紫外光照射システム。
  5. 　前記光導波路は、所定の曲げもしくはマイクロベンドが付与されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の紫外光照射システム。
  6. 　前記光導波路は、前記紫外光の導波領域に複数の気泡、屈折率不均質点、もしくはグレーティングを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の紫外光照射システム。
  7. 　前記光導波路は、充実コア光ファイバ、空孔アシスト光ファイバ、空孔構造光ファイバ、中空コア光ファイバ、結合コア型光ファイバ、充実コア型マルチコア光ファイバ、空孔アシスト型マルチコア光ファイバ、空孔構造型マルチコア光ファイバ、中空コア型マルチコア光ファイバ、及び結合コア型マルチコア光ファイバのいずれかであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の紫外光照射システム。
  8. 　光を長手方向にわたって側面放射する光導波路が配置されるシートを所望の物体に貼り付けること、及び
    　前記シートの前記光導波路に紫外光を入力すること、
    を行う除染方法。
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