WO2023073774A1

WO2023073774A1 - 紫外光照射システム

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Publication number: WO2023073774A1
Application number: PCT/JP2021/039340
Authority: WO
Inventors: 誉人桐原; 友宏谷口; 聖成川; 亜弥子岩城; 和秀中島; 隆松井; 裕之飯田; 千里深井; 悠途寒河江
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2023-05-04

Abstract

本発明は、各照射対象域で公平な殺菌等の効果が得られ、安全性を担保することができ、且つ作業効率を向上させることができる紫外光照射システムを提供することを目的とする。　本発明に係る紫外光照射システム３０１は、紫外光を発生させる紫外光源部１１と、前記紫外光源部に一端が接続され、一端から前記紫外光を伝搬する光ファイバ１６と、光ファイバ１６の長手方向の任意位置に設置され、所定の分岐比で光ファイバ１６を伝搬する前記紫外光の一部を取り出す１又は複数の光分岐部１２－５と、光ファイバ１６の他端に到達する前記紫外光及び光分岐部１２－５で取り出された前記紫外光をそれぞれの照射対象域ＡＲに照射する照射部１３と、を備える。

Description

紫外光照射システム

　本開示は、紫外光を用いて殺菌やウィルスの不活化を行う紫外光照射システムに関する。

　感染症予防などの目的から、紫外光を用いた殺菌やウィルスの不活化を行うシステムの需要が高まっている。当該システムには、大きく３つのカテゴリの製品がある。なお、本明細書では、「殺菌等」と記載する場合、殺菌とウィルスの不活化を意味するものとする。
（Ｉ）移動型殺菌ロボット
　非特許文献１の製品は、紫外光を照射する自律移動型のロボットである。当該ロボットは、病室などの建物内の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、自動で広い範囲の殺菌等を実現できる。
（ＩＩ）据え置き型空気清浄機
　非特許文献２の製品は、天井や室内の所定の場所に設置され、室内の空気を循環しながら殺菌等する装置である。当該装置は、直接紫外光を照射せず、人体への影響がないため、安全性の高い殺菌が可能である。
（ＩＩＩ）ポータブル型殺菌装置
　非特許文献３の製品は、紫外光源を搭載したポータブル型の装置である。ユーザが当該装置を所望のエリアに持って行って紫外光を照射できる。このため、当該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６月２２日検索岩崎電気株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｗａｓａｋｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｏｐｔｉｃｓ／ＡＲｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ／ａｉｒ／ａｉｒ０３．ｈｔｍｌ）、２０２０年６月２２日検索フナコシ株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｆｕｎａｋｏｓｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／６８１８２）、２０２０年６月２２日検索

　しかし、非特許文献に記載される装置には次のような課題がある。
（１）経済性
　非特許文献１の製品は、高出力の紫外光を照射するため、装置が大掛かりとなり高価となる。このため、非特許文献１の製品には経済的なシステムの実現が困難という課題がある。
（２）汎用性
　非特許文献１の製品は、紫外光照射箇所がロボットが移動／進入できる場所に限定されるため、細かい場所や奥まった場所などへの紫外光の照射が困難である。
　非特許文献２の製品は、循環させた室内の空気を殺菌するため、殺菌等をしたい場所に直接紫外光を照射することができない。
　非特許文献３の製品は、例えば、細い管路や人が入られないエリアについては紫外光を照射することができない。
　このように、非特許文献の製品には、任意の場所に紫外光を照射できるという汎用性に課題がある。
（３）操作性
　非特許文献３の製品は、可搬性であり様々な場所で紫外光の照射が可能である。しかし、対象箇所で十分な殺菌等の効果が得られるためには、ユーザにスキルや知識を要求しており、操作性に課題がある。

　これらの課題に対して、図１のような光ファイバを用いた紫外光照射システム３００が考えられる。この紫外光照射システムは、細くて曲げやすい光ファイバを用いて光源１１から紫外光を伝送し、光ファイバ１４の先端から出力される紫外光をピンポイントで殺菌等したい照射対象域ＡＲへ照射する。光ファイバ１４の先端の照射部１３を移動させるだけで任意の場所に紫外光を照射できるため上記課題（２）の汎用性を解消できる。また、紫外光光源の移動や設定が不要でユーザにスキルや知識を求めないため、上記課題（３）の操作性も解消できる。さらに、光スプリッタのような光分配部１２を光伝送路１６に設け、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）のようなＰ－ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ）のシステム構成とすることで、単一の光源をシェアすることで複数の箇所を殺菌等できる。このため、上記課題（１）の経済性も解消できる。

　しかし、紫外光照射システムとしてのＰ－ＭＰ構成の実現には次のような課題がある。
　光ファイバ１４の長さ、照射対象域ＡＲの面積、及び照射対象域ＡＲで求められる照度（殺菌等に必要な照度）はそれぞれ異なる。しかし、図１のような紫外光照射システム３００が備える光分配部１２は光の分岐比が等しく、紫外光源部１１から出力された紫外光は、複数の方路１４（例えば単一コアの光ファイバ）に等しくパワー分岐される。なお、本明細書では、各方路へ供給する時間を考慮した紫外光のエネルギー及び照射対象域ＡＲに照射する時間を考慮した紫外光のエネルギーを積算光量（単位Ｊ）とし、それら紫外光の単位時間あたりのエネルギーをパワー（単位Ｗ）とし、照射対象域ＡＲに照射する紫外光の単位面積当たりのパワーを照度（Ｗ／ｍ^２）として説明する。また、照射対象域ＡＲにおける単位面積当たりのエネルギーを紫外線量（単位Ｊ／ｍ^２又はＷ・ｓ／ｍ^２）として説明する。
（Ａ）公平性
　それぞれの方路１４は光ファイバの長さや照射部から照射対象域までの距離により伝送損失が異なり、照射対象域ＡＲの面積も異なる。しかし、紫外光照射システム３００の光分配部１２が等しい分岐比で紫外光をパワー分岐するため、照射対象域ＡＲそれぞれは均等な照度を得ることが難しい。つまり、紫外光照射システム３００には各照射対象域ＡＲで公平な殺菌等の効果が得られ難いという課題がある。
（Ｂ）安全性
　光ファイバ１４の長さにより伝送損失が変わり、照射対象域ＡＲの面積によって照度が変わる。しかし、紫外光照射システム３００の光分配部１２が等しい分岐比で紫外光をパワー分岐するため、過剰な照度の紫外光が照射対象域ＡＲに照射されるケースがある。つまり、紫外光照射システム３００には構成によって過剰な照度の紫外光が照射されることもあり、安全性を担保することが困難という課題がある。
（Ｃ）効率性
　さらに、照射対象域ＡＲには、照度を上げて短時間で殺菌等を終わらせたい場所や照度を下げた紫外光で長時間殺菌等を行う場所も存在する。しかし、紫外光照射システム３００の光分配部１２が等しい分岐比で紫外光をパワー分岐するため、それぞれの照射対象域ＡＲが所望する照度の紫外光を供給することが難しい。つまり、紫外光照射システム３００には照射対象域ＡＲに応じた方法で殺菌等を行えず、作業効率を向上させることが困難という課題がある。

　本発明は、これらの課題を解決するために、各照射対象域で公平な殺菌等の効果が得られ、安全性を担保することができ、且つ作業効率を向上させることができる紫外光照射システム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、光ファイバで伝搬される紫外光を光ファイバに取り付けた光分岐部で取り出すバス型とし、当該光分岐部の分岐比（光ファイバから取り出す紫外光のエネルギー比）で調整することとした。なお、本明細書において「分岐比」とは、カプラのようにパワー分岐するときのパワー比である場合と、光スイッチの方路切り替えによる時間比である場合がある。

　具体的には、本発明に係る紫外光照射システムは、
　紫外光を発生させる紫外光源部と、
　前記紫外光源部に一端が接続され、一端から前記紫外光を伝搬する光ファイバと、
　前記光ファイバの長手方向の任意位置に設置され、所定の分岐比で前記光ファイバを伝搬する前記紫外光の一部を取り出す１又は複数の光分岐部と、
　前記光ファイバの他端に到達する前記紫外光及び前記光分岐部で取り出された前記紫外光をそれぞれの照射対象域に照射する照射部と、
を備える。

　本紫外光照射システムは、光ファイバで伝送される紫外光を照射対象域近傍の光分岐部で取り出し、照射対象域に紫外光を照射する。照射対象域の条件に応じてそれぞれの分岐部の分岐比を設定する。具体的な分岐比の調整手法としては以下のようなものが考えられる。

　それぞれの前記光分岐部は、それぞれの前記照射対象域へ照射される紫外光量が等しくなるように前記光ファイバから前記紫外光を分岐する前記分岐比を有することを特徴とする。前述の課題（Ａ）を解決することができる。

　それぞれの前記光分岐部は、それぞれの前記照射対象域へ照射される紫外光量が所定の基準値以下となるように前記光ファイバから前記紫外光を分岐する前記分岐比を有することを特徴とする。前述の課題（Ｂ）を解決することができる。

　それぞれの前記光分岐部は、それぞれの前記照射対象域が要求する紫外光量を満たすように前記光ファイバから前記紫外光を分岐する前記分岐比を有することを特徴とする。前述の課題（Ｃ）を解決することができる。

　それぞれの前記光分岐部の前記分岐比を変化させる制御部をさらに備えることを特徴とする。

　従って、本発明は、各照射対象域で公平な殺菌等の効果が得られ、安全性を担保することができ、且つ作業効率を向上させることができる紫外光照射システムを提供することができる。

　また、紫外光照射システム３００のように１つの光分配部を使う場合、次のような課題も生じる。
課題（Ｄ）：紫外光照射システム３００では、紫外光源部１１と光分配部１２を同一の場所（同じ筐体内）に配置する。そうすると、各照射対象域までの距離が長くなるため、システム全体として光ファイバの総長が長くなり、資材費や施工費などのコストを低減することが困難という課題がある。

　本発明に係る紫外光照射システムであれば、バス型であるから１本の光ファイバを各照射対象域を通るように（一筆書きルートで）配置し、各照射対象域にて光分岐部で紫外光をＤｒｏｐできる。このため、紫外光照射システム３００に比べ、システム全体として光ファイバの総長が短くなり、資材費や施工費などのコストを低減することができる。
　従って、本紫外光照射システムは、上記の課題（Ｄ）を解決することができる。

　さらに、本発明に係る紫外光照射システムは、分岐比可変の光分岐部を採用すれば、照射対象域の数、位置、面積、あるいは殺菌等の条件（短時間で殺菌等を行う、あるいは長時間かけて殺菌等を行う等）が事後的に変化した場合でも、変化後の条件に応じて分岐比を調整することができるというメリットもある。

　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。

　本発明は、各照射対象域で公平な殺菌等の効果が得られ、安全性を担保することができ、且つ作業効率を向上させることができる紫外光照射システムを提供することができる。

本発明の課題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。光ファイバの断面構造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効果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効果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分岐部に設定する分岐比を設計するフローチャートである。

　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２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、
　紫外光を発生させる紫外光源部１１と、
　前記紫外光源部に一端が接続され、一端から前記紫外光を伝搬する光ファイバ１６と、
　光ファイバ１６の長手方向の任意位置に設置され、所定の分岐比で光ファイバ１６を伝搬する前記紫外光の一部を取り出す１又は複数の光分岐部１２－５と、
　光ファイバ１６の他端に到達する前記紫外光及び光分岐部１２－５で取り出された前記紫外光をそれぞれの照射対象域ＡＲに照射する照射部１３と、
を備える。

　紫外光源部１１は、殺菌等に有効である紫外領域の光（紫外光）を出力する。紫外光源部１１が出力する紫外光のパワーをＰ［Ｗ］とする。紫外光源部１１と照射部１３－Ｎ＋１とは光ファイバ１６で接続される。

　光ファイバ１６は、紫外光源部１１が出力した紫外光を遠端の照射部１３－Ｎ＋１まで伝搬する。光ファイバなので従来技術のロボットや装置が入り込めない細かい場所などにも敷設することができる。図３は、光ファイバ１６に使用可能な光ファイバの断面を説明する図である。
（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。

　光分岐部１２－５は、紫外光源部１１から照射部１３－Ｎ＋１の間の光ファイバ１６に１又は複数設置され、光ファイバ１６から紫外光の一部をドロップする。光分岐部１２－５は、例えば、不等分岐カプラ、分岐比可変カプラ、又は光スイッチである。

　光分岐部１２－５が不等分岐カプラである場合、後述する手法によりそれぞれに分岐比が予め設定されている。不等分岐カプラは、光ファイバ１６から紫外光を設定された分岐比でパワー分岐し、照射部１３側のＤｒｏｐポートに出力する。Ｄｒｏｐポートから出力された紫外光は照射部１３を介して、それぞれ照射対象域ＡＲ（１～Ｎ）に照射される。

　図４は、光分岐部１２－５が分岐比可変カプラである場合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、それぞれの光分岐部１２－５の分岐比を変化させる制御部１５－５をさらに備えることが図３の紫外光照射システム３０１との相違点である。制御部１５－５を光ファイバ１６の一端側（紫外光源部１１側）に備えれば、各光分岐部の分岐比を紫外光源部側から遠隔調整することができる。

　分岐比可変カプラのそれぞれは、分岐比が制御部１５－５により設定される。それぞれの分岐比は、後述する手法により決定される。分岐比可変カプラは、光ファイバ１６を伝搬する紫外光を設定された分岐比でパワー分岐し、照射部１３側のＤｒｏｐポートに出力する。分岐比可変カプラは、例えば、参考文献１に開示されるような、ヒーターで分岐比を変化させるマッハツェンダ干渉計を備える構成である。Ｄｒｏｐポートから出力された紫外光は照射部１３を介して、それぞれ照射対象域ＡＲ（１～Ｎ）に照射される。
（参考文献１）ＮＴＴ技術ジャーナル（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｔｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｏｕｒｎａｌ／０５０５／ｆｉｌｅｓ／ｊｎ２００５０５０１２．ｐｄｆ）、２００５年５月発行

　光分岐部１２－５が光スイッチである場合も、図４の紫外光照射システム３０２の構造となる。光スイッチは、光ファイバ１６を伝搬する紫外光を制御部１５－５からの指示された切り替えタイミングに従ってＤｒｏｐポートに出力する。切り替えタイミングは、後述する手法により決定される。Ｄｒｏｐポートから出力された紫外光は照射部１３を介して、それぞれ照射対象域ＡＲ（１～Ｎ）に照射される。なお、本明細書では、「光分岐部１２－５の分岐比」には、光分岐部１２－５が光スイッチである場合の切り替えタイミング及びそのタイミングによりＤｒｏｐポートに切り替えている時間比が含まれるものとする。

　照射部１３は、光分岐部１２－５で伝送された紫外光を、殺菌等を行う所定の対象箇所（照射対象域ＡＲ）に照射する。照射部１３は、紫外光の波長に対して設計されたレンズなどの光学系で構成されている。

　例えば、本実施形態の光分岐部１２－５は、それぞれの照射対象域ＡＲへ照射される紫外光量が等しくなるように光ファイバ１６から前記紫外光を分岐する前記分岐比を有する。具体的には、不等分岐カプラであれば、以下のように得られた分岐比の不等分岐カプラを光分岐部１２－５として設置する。分岐比可変カプラであれば、以下のように得られた分岐比を制御部１５－５から光分岐部１２－５に設定する。光スイッチであれば、以下のように得られた分岐比（切り替えタイミング）を制御部１５－５から光分岐部１２－５に設定する。

（ａ０）基本的に、光ファイバ１６を伝搬する距離が長いほど伝送損失は大きくなる。つまり、図２や図４のように、各照射対象域ＡＲの面積が等しく、照射部１３から照射対象域ＡＲまでの距離が等しい場合、それぞれの照射対象域ＡＲへ照射される紫外光量を等しくするためには、各光分岐部１２－５の分岐比（Ｄｒｏｐポートの分岐比率）を伝搬損失に応じて決定する。各照射対象域ＡＲへの紫外光量が均一となり公平な殺菌等の効果が得られる。
（ａ１）図５のようにそれぞれの照射対象域ＡＲの面積が異なる場合、上記の伝送損失に加え、次の点を考慮して光分岐部１２－５の分岐比を決定する。
　例えば、面積が大きい照射対象域（例えばＡＲ１）へ紫外光をＤｒｏｐする光分岐部１２－５のＤｒｏｐポートへの分岐比率を大きく、面積が小さい照射対象域（例えばＡＲ２）へ紫外光をＤｒｏｐする光分岐部１２－５のＤｒｏｐポートへの分岐比率を小さくする。各照射対象域ＡＲへの紫外光量が均一となり公平な殺菌等の効果が得られる。
（ａ２）図６のように照射部１３から照射対象域ＡＲまでの距離がそれぞれ異なる場合、上記の伝送損失に加え、次の点を考慮して光分岐部１２－５の分岐比を決定する。
　例えば、照射部１３から照射対象域ＡＲまでの距離が長い照射対象域（例えばＡＲ１）へ紫外光をＤｒｏｐする光分岐部１２－５のＤｒｏｐポートへの分岐比率を大きく、照射部１３から照射対象域ＡＲまでの距離が短い照射対象域（例えばＡＲ２）へ紫外光をＤｒｏｐする光分岐部１２－５のＤｒｏｐポートへの分岐比率を小さくする。各照射対象域ＡＲへの紫外光量が均一となり公平な殺菌等の効果が得られる。
（ａ３）また、上記の伝送損失に加え、次の点を考慮して光分岐部１２－５の分岐比を決定する。
　例えば、殺菌等に大きな紫外光量を要求する照射対象域ＡＲへ紫外光をＤｒｏｐする光分岐部１２－５のＤｒｏｐポートへの分岐比率を大きく、小さな紫外光量でよい照射対象域ＡＲへ紫外光をＤｒｏｐする光分岐部１２－５のＤｒｏｐポートへの分岐比率を小さくする。各照射対象域ＡＲの要求を公平に満たすことができ、公平な殺菌等の効果が得られる。

　ここで、光分岐部１２－５が不等分岐カプラ又は分岐比率可変カプラである場合の分岐比の設定例を説明する。
光分岐部１２－５－１から各照射部１３－ｎまでの損失（光分岐部１２－５の通過損失含む）をＬ_{ｆｉｂｅｒ－ｎ}［ａ．ｕ．］とし、照射部１３－ｎから照射対象域ＡＲｎまでのそれぞれの損失をＬ_{ａｉｒ－ｎ}［ａ．ｕ．］とする。また、照射対象域ＡＲｎに照射される紫外光のスポットの面積をＳ_ｎ［ｍ^２］とする。上記（ａ０）、（ａ１）及び（ａ２）の場合、光分岐部１２－５－ｎのＤｒｏｐポートの分岐比率ε_ｎは次のように設定する。なお、ｎは１からＮ（Ｎは２以上の整数）までの整数である。ただし、Ｓ_Ｎ＋１［ｍ^２］は照射対象域ＡＲＮ＋１に照射される紫外光のスポットの面積である。

　一方、光分岐部１２－５が光スイッチである場合の分岐比（切り替えタイミング）の設定例を説明する。
　紫外光源部１１が出力する紫外光のパワーをＰ［Ｗ］とする。光スイッチで経路切り替えに要する時間をＴ_ｓｗ［ｓ］とする。紫外光源部１１から各照射部１３－ｉまでの損失（光スイッチの通過損失含む）をＬ_{ｆｉｂｅｒ－ｉ}［ａ．ｕ．］とし、照射部１３－ｉから照射対象域ＡＲまでのそれぞれの損失をＬ_{ａｉｒ－ｉ}［ａ．ｕ．］とする。なお、ｉは１からＮ＋１までの整数である。

　図７は、各光スイッチの切り替えタイミングを説明する図である。本制御は、照射対象域ＡＲへの紫外光の伝送損失と照射面積が異なる場合の動作である。
　制御部１５－５は、各光分岐部１２－５－ｉである光スイッチに対し、Ｄｒｏｐポートにそれぞれ時間Ｔ_ｉだけ紫外光を供給できる機会を与える動作をするよう制御する。Ｔ_ｉは式（３）で求められる時間とする。

　ここで、Ｅ［Ｗ・ｓ／ｍ^２］は殺菌等に必要な紫外光量である。
　ただし、Ｔ_Ｎ＋１は光分岐部１２－５－ＮのＤｒｏｐポートではないポート（光ファイバ１６の紫外光が光スイッチを通過して照射部１３－Ｎ＋１へ伝搬するポート）

　光スイッチをこのように動作させ、前記機会に紫外光を供給することで、すべての照射対象域ＡＲに対して最短周期で殺菌等に必要な紫外線量Ｅ［Ｗ・ｓ／ｍ^２］が照射できる。つまり、紫外光照射システム３０２は、各照射対象域ＡＲに対し、式（４）の時間Ｔ_{ｉｎａｃｔ}［ｓ］おきに殺菌等の効果を担保することができる。

　また、切り替え制御部１５－２が、光スイッチ１２－２に対し、各出力ポートに紫外光を供給する機会の時間をＴ_ｉ／Ｍ［ｓ］（Ｍは２以上の自然数）になるように制御しても、同様の効果が得られる。

　照射対象域ＡＲへ人間や動物の出入りがある場合、安全性を担保する必要がある。その場合、光分岐部１２－５は、それぞれの照射対象域ＡＲへ照射される紫外光量が所定の基準値以下となるように光ファイバ１６から前記紫外光を分岐する分岐比を有する。具体的には、次のように分岐比を設定する。
（ｂ１）紫外光の照度には、人間への暴露量を小さくして安全に除菌等を行うため、例えば、１日あたり８時間以内で６．０ｍＪ／ｃｍ^２以下（単位時間あたり０．２μＷ／ｃｍ^２）という基準値（ＪＩＳＺ８８１２）がある。このため、光ファイバ１６を伝搬する距離が長いほど伝送損失は大きくことを考慮した上で、紫外光源部１１が出力する紫外光パワー、損失Ｌ_{ｆｉｂｅｒ－ｎ}［ａ．ｕ．］、損失Ｌ_{ａｉｒ－ｎ}［ａ．ｕ．］、及び面積Ｓ_ｎ［ｍ^２］に基づき、それぞれの照射対象域ＡＲへ照射される紫外光量が基準値以下となるような分岐比とする。

　このように光分岐部１２－５の分岐比を設定することで、過剰な紫外光量が照射対象域ＡＲへ照射されることを防止し、紫外光照射システム３０１の安全性を担保することができる。

　また、光分岐部１２－５は、それぞれの照射対象域ＡＲが要求する紫外光量を満たすように光ファイバ１６から前記紫外光を分岐する分岐比を有する。具体的には、次のように分岐比を設定する。
（ｃ１）光ファイバ１６を伝搬する距離が長いほど伝送損失は大きいことを考慮した上で、図８のように短時間での殺菌等が必要な照射対象域ＡＲ１を担当する光分岐部１２－５－１のＤｒｏｐポートへの分岐比率を大きく（又は供給時間Ｔ_１を長く）、時間をかけて殺菌等を行う照射対象域ＡＲ２を担当する光分岐部１２－５－２のＤｒｏｐポートへの分岐比率を小さく（又は供給時間Ｔ_２を短く）する。所望の照射対象域ＡＲに大きな紫外光量を分配でき、短時間での殺菌等が可能となる。一方、時間をかけて殺菌等を行う照射対象域ＡＲには小さな紫外光量とする。つまり、不活化要求時間に基づいて光分岐部１２－５の分岐比を設定する。ここで、不活化要求時間とは、所望の不活化率（照射前の状態と照射後の状態の菌の比率、あるいは照射前の状態と照射後の状態のウィルスの比率）を満たすために要する時間を意味する。

　このように光分岐部１２－５の分岐比を設定することで、照射対象域ＡＲの殺菌等の要望（不活化要求時間）に応じることができ、紫外光照射システム３０１の効率性を向上させることができる。
　なお、長時間かけて殺菌等を行う照射対象域ＡＲとしては、高い照度の紫外光の暴露を回避したい部屋（人や動物の出入りがある場所）や空調設備の吸気口／吹出口などが例示できる。短時間で殺菌等を行う照射対象域ＡＲとしては、ＵＶ除菌ボックスなど、人や動物が中に入らないような閉空間を構成するものが例示できる。

　また、上述した分岐比の設定手法（ａ０）、（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）、（ｂ１）及び（ｃ１）を組み合わせて光分岐部１２－５の分岐比を設定してもよい。

（効果）
　図１と図２を比較して本発明の効果を説明する。
　図１の紫外光照射システム３００は、前述のように光分配部１２で紫外光を各方路１４へ分配し、各照射対象域ＡＲまで伝搬している。そして、紫外光源部１１と光分岐部１２とは同一場所（例えば１つの筐体内）に配置されている。このため、それぞれの照射対象域ＡＲまで方路１４である光ファイバを敷設しなければならず、照射対象域ＡＲの数に応じて光ファイバの総延長が長くなり、システムの部材や施工のコストが高くなる。

　一方、図２の本発明の紫外光照射システム３０１は、１本の光ファイバ１６を敷設し、各照射対象域ＡＲの近傍に光分岐部１２－５を配置して、光ファイバ１６から紫外光をドロップするバス型の構成である。この構成では、敷設する光ファイバは１本の光ファイバ１６及び光分岐部１２－５と照射部１３との間の短い光ファイバだけである。このため、照射対象域ＡＲの数に関わらず光ファイバの総延長がほぼ同じであり、システムの部材や施工のコストが照射対象域ＡＲの数に応じて高くなることを回避できる。
　なお、図４の紫外光照射システム３０２の構成であれば、光分岐部１２－５である分岐比可変カプラの分岐比や光スイッチの切り替えタイミングを紫外光源部１１側から遠隔操作をすることができる。

　このように、バス型の紫外光照射システム３０１は、従来のスター型の紫外光照射システム３００に対し、照射対象域ＡＲの数の増加による光ファイバの総延長が伸びることを回避し、コスト低減を図ることができる。

（実施形態２）
　図９は、紫外光照射システム（３０１、３０２）の光分岐部１２－５の分岐比を決定する方法を説明するフローチャートである。

　具体的には、次のように設計する。
　ステップＳ０１：紫外光源１１の紫外光出力パワーＰ［Ｗ］、損失Ｌ_{ｆｉｂｅｒ－ｎ}［ａ．ｕ．］、損失Ｌ_{ａｉｒ－ｎ}［ａ．ｕ．］、面積Ｓ_ｎ［ｍ^２］、及び各照射対象域ＡＲが要求する紫外光量［Ｊ／ｍ^２］又は不活化要求時間の情報を入手する。
　ステップＳ０２：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果は公平性であるかを判断する。
　ステップＳ０３：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果は公平性である場合（ステップＳ０２で“Ｙｅｓ”）、前述の（ａ０）、（ａ１）、（ａ２）又は（ａ３）によってそれぞれの光分岐部１２－５の分岐比を決定する。
　ステップＳ０４：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果は安全性であるかを判断する。
　ステップＳ０５：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果は安全性である場合（ステップＳ０４で“Ｙｅｓ”）、前述の（ｂ１）によってそれぞれの光分岐部１２－５の分岐比を決定する。
　ステップＳ０６：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果は効率性であるかを判断する。
　ステップＳ０７：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果は効率性である場合（ステップＳ０６で“Ｙｅｓ”）、前述の（ｃ１）によってそれぞれの光分岐部１２－５の分岐比を決定する。
　ステップＳ０８：紫外光照射システム３０１で担保させたい効果が公平性、安全性及び効率性のいずれでもない場合、分岐比の設定を中止する。

１１：紫外光源部
１２：光分配部（等分岐）
１２－５、１２－５－１、・・・、１２－５－Ｎ：光分岐部
１３、１３－１、・・・、１３－Ｎ、１３－Ｎ＋１：照射部
１４：方路（光ファイバ）
１６：光ファイバ
１５－５：制御部
５２：充実コア
５２ａ：領域
５３：空孔
５３ａ：空孔群
５３ｃ：空孔
６０：クラッド
３００、３０１、３０２：紫外光照射システム
ＡＲ１、ＡＲ２、・・・、ＡＲＮ、ＡＲＮ＋１：照射対象域（紫外光を照射しようとする領域）

Claims

　紫外光を発生させる紫外光源部と、
　前記紫外光源部に一端が接続され、一端から前記紫外光を伝搬する光ファイバと、
　前記光ファイバの長手方向の任意位置に設置され、所定の分岐比で前記光ファイバを伝搬する前記紫外光の一部を取り出す１又は複数の光分岐部と、
　前記光ファイバの他端に到達する前記紫外光及び前記光分岐部で取り出された前記紫外光をそれぞれの照射対象域に照射する照射部と、
を備える紫外光照射システム。
　それぞれの前記光分岐部は、それぞれの前記照射対象域へ照射される紫外光量が等しくなるように前記光ファイバから前記紫外光を分岐する前記分岐比を有す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。
　それぞれの前記光分岐部は、それぞれの前記照射対象域へ照射される紫外光量が所定の基準値以下となるように前記光ファイバから前記紫外光を分岐する前記分岐比を有す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。
　それぞれの前記光分岐部は、それぞれの前記照射対象域が要求する紫外光量を満たすように前記光ファイバから前記紫外光を分岐する前記分岐比を有す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。
　それぞれの前記光分岐部の前記分岐比を変化させる制御部をさらに備え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。