WO2023084674A1

WO2023084674A1 - 紫外光照射システム及び制御方法

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Publication number: WO2023084674A1
Application number: PCT/JP2021/041486
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: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-05-19

Abstract

本発明は、短時間で殺菌等が可能であり、且つ回避対象の存否結果に応じて各照射エリアへの紫外光照射を制御できるＰ－ＭＰ構成の紫外光照射システム及びその制御方法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、前記紫外光をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の照射対象域ＡＲに照射するＮ個の照射部１３と、照射対象域ＡＲを含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象Ｈが存在するか否かを検知するセンサ部３１と、前記紫外光をそれぞれの照射部１３への方路１４へ分配する光分配部１２－６と、照射対象域ＡＲに回避対象Ｈが不在である場合に、照射部１３から照射対象域ＡＲへ前記紫外光を照射させる制御部１５－６と、を備える。

Description

紫外光照射システム及び制御方法

　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及びその制御方法に関する。

　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、安全性の高い殺菌等が可能である。
（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等するため、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。

　一方、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。
　紫外光を用いた殺菌等のシステムに使用される深紫外の光に関しては、人をはじめとする動物の目や皮膚に照射した場合、白内障や皮膚がんの原因となる。このため、居住空間等、常時人や動物などが滞在する空間においては、人や動物などの回避対象に対して紫外光を照射しない、あるいは回避対象に対して害のない程度の弱い照度の紫外光としておく、などの対策が求められる。

　しかし、Ｐ－ＭＰ構成の紫外光照射システムにおいて、回避対象を検知する仕組みや、検知結果に応じて各照射エリアへの紫外光照射を制御する仕組みが具体的にされていないという課題がある。また、照度が小さい紫外光の照射では短時間の殺菌等が困難という課題もある。

　そこで、本発明は、上記課題を解決するために、短時間で殺菌等が可能であり、且つ回避対象の存否結果に応じて各照射エリアへの紫外光照射を制御できるＰ－ＭＰ構成の紫外光照射システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

　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光量（単位Ｊ／ｍ^２又はＷ・ｓ／ｍ^２）として説明する。

　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、センサ部で紫外光の照射対象域毎に回避対象の存否を確認し、各照射対象域へ供給する紫外光のパワーを制御することとした。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、
　前記紫外光をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の照射対象域に照射するＮ個の照射部と、
　前記照射対象域を含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象が存在するか否かを検知するセンサ部と、
　前記紫外光をそれぞれの前記照射部への方路へ分配する光分配部と、
　前記照射対象域に前記回避対象が不在である場合に、前記照射部から前記照射対象域へ前記紫外光を照射させる制御部と、
を備える。

　また、本発明に係る制御方法は、
　紫外光を発生させる紫外光源部と、
　前記紫外光をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の照射対象域に照射するＮ個の照射部と、
　前記紫外光をそれぞれの前記照射部への方路へ分配する光分配部と、
を備える紫外光照射システムの制御方法であって、
　前記照射対象域を含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象が存在するか否かを検知すること、及び
　前記照射対象域に前記回避対象が不在である場合に、前記照射部から前記照射対象域へ前記紫外光を照射させること
を特徴とする。

　本紫外光照射システムは、照射対象域付近に設置したセンサ部で回避対象の存否を検知し、その結果をもって紫外光源部の出力のオン／オフ、あるいは光分配部（光スイッチ又は分岐比可変カプラ）の分岐比を制御する。回避対象が不在の照射対象域へは所望の紫外光量を供給して短時間の殺菌等を実現する。一方、回避対象が存在する、あるいは回避対象が進入しようとしている照射対象域へは紫外光量の供給を停止又は低減することで回避対象が紫外光を被ばくすることを回避する。

　従って、本発明は、短時間で殺菌等が可能であり、且つ回避対象の存否結果に応じて各照射エリアへの紫外光照射を制御できるＰ－ＭＰ構成の紫外光照射システム及びその制御方法を提供することができる。

　ここに次のような課題も存在する。
（Ａ）公平性の課題
　光分配部が光スイッチである場合、所定の周期で各照射対象域へ順に紫外光を供給しており、回避対象の検知があった照射対象域へは紫外光の供給を中断する。つまり、その照射対象域については次の周期まで紫外光が照射されず、他の照射対象域より紫外光量が少なくなる。また、光分配部が分岐比可変カプラである場合、それぞれの照射対象域が求める紫外光の照度となるように分岐比が設定されており、回避対象の検知があった照射対象域へは分岐比率を下げて紫外光の供給を中断あるいは照度を低下させる。つまり、その照射対象域については回避対象が存在していた期間だけ他の照射対象域より紫外光量が少なくなる。
　このように、回避対象の検知があった照射対象域へは紫外光量が低下し、各照射対象域の紫外光量の公平さが担保されず、殺菌等の効果の公平さが得られないという課題がある。

　そこで、本発明に係る紫外光照射システムの前記制御部は、所定の期間に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分配部に対して前記紫外光を前記方路へ分配するスケジューリングを行うことを特徴とする。
　具体的には、回避対象の検知で紫外光の照射が中断あるいは照度低下した照射対象域においては、回避対象が未検知になった後に、光分配部が光スイッチであれば次の周期を待たずに照射時間を与え、光分配部が分岐比可変カプラであれば所定時間だけ分岐比率を上げて紫外光の照度を上げる。このように、スケジューリングを行うことで所定の期間では各照射対象域の紫外光量が均等になり公平性を担保できる。
　従って、前述の課題（Ａ）を解決することができる。

（Ｂ）安全性の課題
　人や動物のように回避対象の動きは定まったものではない。回避対象が突然照射対象域に進入した場合、紫外光が回避対象に照射する可能性もある。このように、回避対象の検知による照度低下までには一定の時間がかかり、突発的な紫外光の被ばくを回避することが困難という安全性の課題がある。

　そこで、本発明に係る紫外光照射システムの前記制御部は、前記センサ部が前記照射対象域を含む領域に前記回避対象を検知したときに前記光分配部に対して前記紫外光を前記方路へ分配するスケジューリングを見直すことを特徴とする。
　具体的には、センサ部は照射対象域だけでなく、その周囲の領域についても監視しており、制御部は回避対象の動きから回避対象が照射対象域に進入しようとしていることを判断し、光分配部が光スイッチである場合、切り替えタイミングを変更して当該照射対象域への紫外光照射を予め停止しておき、光分配部が分岐比可変カプラである場合、分岐比を変更して当該照射対象域への紫外光の照度を予め低下しておく。このように、回避対象の動きからスケジューリングを柔軟に行うことで安全性を高めることができる。
　従って、前述の課題（Ｂ）を解決することができる。

　また、本発明に係る紫外光照射システムは、前記回避対象が前記照射対象域へ進入することを防ぐ遮断機をさらに備え、
　前記制御部は、前記センサ部が前記照射対象域を含む領域に前記回避対象を検知したときに前記遮断機を作動させるとしてもよい。
　具体的には、制御部は回避対象の動きから回避対象が照射対象域に進入しようとしていることを判断し、照射対象域への入り口に設置した遮断機で回避対象の侵入を物理的に阻止する。このように、回避対象の動きに基づいて遮断機を動作させることで安全性を高めることができる。
　従って、前述の課題（Ｂ）を解決することができる。

（Ｃ）短時間化の課題
　照射対象域には、照度を上げて短時間で殺菌等を終わらせたい場所も存在する。しかし、回避対象の照射対象域への侵入により紫外光の照射が中断あるいは照度低下により殺菌等の処理時間が長くなる可能性もある。このように、回避対象の照射対象域への侵入により殺菌等の短時間化が困難という課題もある。

　そこで、本発明に係る紫外光照射システムの前記制御部は、前記センサ部が前記照射対象域に前記回避対象を検知した時間を記憶し、前記照射対象域に前記回避対象が進入する時間の予測を行い、前記予測に基づき、前記光分配部に対して前記紫外光を前記方路へ分配するスケジューリングを行うことを特徴とする。
　具体的には、制御部は照射対象域から回避対象が不在となる時間が短時間であることを予測して、その時間に、光分配部が光スイッチである場合、紫外光を供給する時間（タイムスロット）を長くする（タイムスロットの長さは回避対象が不在となる時間より短いものとする）、光分配部が分岐比可変カプラである場合、分岐比率を高くする。制御部が行う予測は、過去のスケジュールやセンサ部の監視状況からの予測あるいは学習からの予測などが挙げられる。このように、回避対象の動きの予測からスケジューリングを柔軟に行うことで短時間化を図ることができる。
　従って、前述の課題（Ｃ）を解決することができる。

　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。
（Ｄ）コストの課題
　光分配部が光スイッチである場合、各照射対象域の殺菌等の必要性に関係なく、所定のタイミングで全出力ポートに切り替えて、万篇なく紫外光を供給する。また、光分配部が等分岐カプラや不等分岐カプラである場合も、各照射対象域の殺菌等の必要性に関係なく、所定の分岐比で全出力ポートに万篇なく紫外光を供給する。しかし、照射対象域によっては人の出入や接触が多く殺菌等の必要性が高い時間帯がある場所や、逆にあまり人の出入や接触がなく殺菌等の必要性が高くない時間帯がある場所もある。紫外光源部から出力できる紫外光のパワーには上限があり、ある時刻において殺菌等の必要性の低い照射対象域にも同じパワーの紫外光を供給するので、光分配部における分岐数が制限される。このため、Ｐ－ＭＰ構成の紫外光照射システムには、紫外光源部や光分配部のコストの割り勘効果を大きくすること（１つの照射対象域が負担する紫外光源部や光分配部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は、センサ部が照射対象域の回避対象の存否などを検知するため、制御部が当該照射対象域に対する殺菌等の必要性を判断できる。制御部は、センサ部の検知情報を基に各時刻で殺菌等の必要性が高い照射対象域に紫外光の供給を多くし、他の照射対象域への紫外光の供給を少なくするように光分配部の制御を行う。このように照射対象域に重みを付けて紫外光を供給することで、紫外光源部からの紫外光パワーを有効活用でき、光分配部での分岐数を増大できる。
　従って、本発明に係る紫外光照射システムは、紫外光源部や光分配部のコストの割り勘効果を大きくすることができ、システムコストを低減できる。つまり、前述の課題（Ｄ）を解決することができる。

（Ｅ）消費電力の課題
　前述のように、照射対象域によっては人の出入や接触が多く殺菌等の必要性が高い時間帯がある場所や、逆にあまり人の出入や接触がなく殺菌等の必要性が高くない時間帯がある場所もある。それにもかかわらず、光分配部で全出力ポートに万篇なく紫外光を供給した場合、紫外光源部から不要な紫外光パワーを出力することになり、紫外光源部の消費電力増大につながる。このため、Ｐ－ＭＰ構成の紫外光照射システムには、省電力化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は、センサ部が照射対象域の回避対象の存否などを検知するため、制御部が当該照射対象域に対する殺菌等の必要性を判断できる。このため、制御部は、前述のように照射対象域に重みを付けて紫外光を供給することで、紫外光源部からの紫外光パワーを有効活用でき、紫外光源部の消費電力を低減できる。
　従って、本発明に係る紫外光照射システムは、前述の課題（Ｅ）を解決することができる。

　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、短時間で殺菌等が可能であり、且つ回避対象の存否結果に応じて各照射エリアへの紫外光照射を制御できるＰ－ＭＰ構成の紫外光照射システム及びその制御方法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の制御部が行う制御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制御部が行う制御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制御部が行う制御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制御部が行う制御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制御部が行う制御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制御部が行う制御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配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、
　前記紫外光をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の照射対象域ＡＲに照射するＮ個の照射部１３と、
　照射対象域ＡＲを含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象Ｈが存在するか否かを検知するセンサ部３１と、
　前記紫外光をそれぞれの照射部１３への方路１４へ分配する光分配部１２－６と、
　照射対象域ＡＲに回避対象Ｈが不在である場合に、照射部１３から照射対象域ＡＲへ前記紫外光を照射させる制御部１５－６と、
を備える。
　なお、安全のため、センサ部３１は、照射対象域ＡＲより広い領域を検知対象としている。

　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と光分配部１２－６とは光ファイバ又は空間である光伝送路１６で接続される。

　光分配部１２－６は、光スイッチ又は分岐比可変カプラである。
　光スイッチである光分配部１２－６は、紫外光源部１１からの紫外光を制御部１５－６からの指示に従って、複数の出力ポートのうち、いずれかの方路１４に出力させる。ここで、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。出力ポート１～Ｎから出力された紫外光は方路１４及び照射部１３を介して、それぞれ照射対象域ＡＲ（１～Ｎ）に照射される。

　分岐比可変カプラである光分配部１２－６は、分岐比が制御部１５－６により設定される。分岐比可変カプラは、紫外光源部１１からの紫外光を分岐比に従ってパワー分岐し、複数の出力ポートに接続された方路１４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。出力ポート１～Ｎから出力された紫外光は方路１４及び照射部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

　方路１４は、光分配部１２－６で分配された紫外光をそれぞれの照射部１３まで伝搬する。方路１４は光ファイバである。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、光ファイバの光伝送路１６および方路１４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等ができる、また、結合コア型光ファイバは、紫外光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。

　照射部１３は、方路１４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。

　センサ部３１－ｎ（ｎは１からＮまでの整数）は、それぞれの照射対象域ＡＲｎとその周辺にある回避対象（人や動物など）Ｈの存否や動きを検知する。例えば、センサ部３１は、温度計による温度取得、赤外線センサによる赤外線取得、カメラによる画像取得、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）による光取得等を行い、情報処理（形、顔、指紋、静脈、虹彩など）を施し、回避対象の存否や動きを検知する。

　センサ部３１－ｎは、照射対象域ＡＲｎ内に回避対象Ｈが存在するか否かだけでなく、照射対象域ＡＲｎの周辺についても監視している。このため、センサ部３１－ｎは、回避対象Ｈの動きから、この後、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲｎ内に進入するのか、それとも進入しないのか、あるいは回避対象Ｈが照射対象域ＡＲｎから離れていくのか、を検知することができる。
　そして、センサ部３１は、その検知結果を制御部１５－６へ通知する。制御部１５－６への通知は有線でも無線でもよい。

　制御部１５－６は、センサ部３１－ｎからの検知結果を受け取り、光分配部１２－６を動作させる。

［基本制御］
　図４は、制御部１５－６が行う基本制御を説明している。
　制御部１５－６は、センサ部３１－ｎが照射対象域ＡＲｎを含む領域に回避対象Ｈを検知したときに光分配部１２－６に対して前記紫外光を方路１４へ分配するスケジューリングを見直す。

（ａ）光分配部１２－６が分岐比可変カプラである場合、制御部１５－６は、紫外光が回避対象Ｈに当たりそうであること（回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに進入しようとしていること）、又は当たったこと（回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに存在していること）を判断し、アクティブに分岐比可変カプラの分岐特性を変える。
　例えば、図２のように照射対象域ＡＲ１に回避対象Ｈが進入したとする（時刻ｔ_１）。センサ部３１は、当該検知結果を制御部１５－６へ通知する。制御部１５－６は、分岐比可変カプラの分岐比を変更し、照射対象域ＡＲ１への出力ポート１の分岐比率を下げる。ここで、出力ポート１の分岐比率を下げると、出力ポート１への紫外光パワーが下がり、他の出力ポートへの紫外光パワーが上がる（例えば、Ｎ＝２であるならば、分岐比を５０：５０から５：９５（回避対象Ｈが存在する方を５とする）となる。）。
　一方、照射対象域ＡＲ１から回避対象Ｈが退出する（時刻ｔ_２）と、センサ部３１は、当該検知結果を制御部１５－６へ通知する。制御部１５－６は、分岐比可変カプラの分岐比を元に戻す。その結果、光分配部１２－６は、図４（ａ）のような紫外光パワーの分配を行う。

（ｂ）光分配部１２－６が光スイッチである場合、制御部１５－６は、紫外光が回避対象Ｈに当たりそうであること（回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに進入しようとしていること）、又は当たったこと（回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに存在していること）を判断し、アクティブに光スイッチのオン／オフを切り替える。
　例えば、図２のように照射対象域ＡＲ１に回避対象Ｈが進入したとする（時刻ｔ_１）。センサ部３１は、当該検知結果を制御部１５－６へ通知する。制御部１５－６は、光スイッチの動作スケジュールを変更し、照射対象域ＡＲ１への出力ポート１の、紫外光を供給する時間（タイムスロット）において光スイッチをオフのままとする（図４（ｂ）のＴ’）。
　一方、照射対象域ＡＲ１から回避対象Ｈが退出する（時刻ｔ_２）と、センサ部３１は、当該検知結果を制御部１５－６へ通知する。制御部１５－６は、光スイッチの動作スケジュールを元に戻す。その結果、光分配部１２－６は、図４（ｂ）のような紫外光パワーの分配を行う。

（ｃ）制御部１５－６は、センサ部３１－ｎからの検知結果を受け取り、紫外光源部１１の出力を制御してもよい。制御部１５－６は、紫外光が回避対象Ｈに当たりそうであること（回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに進入しようとしていること）、又は当たったこと（回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに存在していること）を判断し、紫外光源部１１の紫外光出力を停止する。一方、制御部１５－６は、照射対象域ＡＲから回避対象Ｈが退出すると、紫外光源部１１の紫外光出力を開始する。なお、この場合、紫外光源部１１の紫外光出力が停止している期間、いずれの照射対象域ＡＲにも紫外光は照射されない。

（ｄ）制御部１５－６は、紫外光の照射時に回避対象Ｈが照射対象域ＡＲに入らないように制御してもよい。具体的には、各照射対象域ＡＲにブザーや遮断機を設けておき、制御部１５－６は、照射対象域ＡＲに紫外光を照射している期間、ブザーを鳴らす、あるいは遮断機で回避対象Ｈの進入を防ぐ。

　上記のように制御部１５－６が光分配部１２－６、紫外光源部１１又はブザーや遮断機を制御することで、回避対象Ｈへ紫外光が照射されることを回避でき、且つ紫外光を照射しない時間をできるだけ減らし、短時間での殺菌等が可能である。

［公平性重視の制御］
　図４のように、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に進入すると、光分配部１２－６はポート１へ分配する紫外光量を減らすので，その分照射対象域ＡＲ１に照射される紫外光量が減り、他の照射対象域ＡＲに対して殺菌等の効果が少なくなることがある（不公平の発生）。
　そこで、制御部１５－６は、所定の期間に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分配部１２－６に対して前記紫外光を方路１４へ分配するスケジューリングを行う。

　具体的には、制御部１５－６は、次のような制御を行う。
　センサ部３１が回避対象Ｈを検知していない場合、制御部１５－６は、定常通り、それぞれの照射対象域ＡＲへ照射される紫外光量が公平になるような制御（光分配部１２－６が分岐比可変カプラであれば分岐比、光スイッチであれば切り替えタイミング）を行う。

　一方、センサ部３１が回避対象Ｈを検知した場合、制御部１５－６は、回避対象Ｈが存在する、あるいは進入しようとする照射対象域ＡＲへ照射される紫外光量が少なくなるような制御を行う。光分配部１２－６が光スイッチである場合、図５のように他の照射対象域ＡＲへの出力ポートに紫外光を前倒しで供給する制御を行ってもよい。時刻ｔ_１で照射対象域ＡＲ１において回避対象Ｈが検知され、時刻ｔ_２で照射対象域ＡＲ１において回避対象Ｈが検知されなくなったとする。この場合、制御部１５－６は、出力ポート１へ紫外光を供給するタイミングＴ’に紫外光を供給しないように光スイッチを制御する。この時間を放置するのは無駄であるので、制御部１５－６は、他の出力ポートへ紫外光を供給するタイミングを前倒しする。このように制御することで、繰り返し期間τが定常時より短くなり、回避対象Ｈが検知されなくなった後、速やかに出力ポート１へ紫外光を供給することができる。

　その後、センサ部３１が回避対象Ｈを検知しなくなった場合、各照射対象域ＡＲでの不公平が小さくなるように次のような制御を行う。

（１）パターン１
　図６は、制御部１５－６が行う本パターンの制御を説明している。本パターンの制御は、一定期間（時刻ｔ_１以前から現時点までの期間）にそれぞれの出力ポートに供給した紫外光量を比較して、即時的に紫外光量が均等になるように紫外光を分配する制御である。

　図６（ａ）は、光分配部１２－６が分岐比可変カプラである場合の制御例である。図４（ａ）の説明のように、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在している時刻ｔ_１からｔ_２までは出力ポート１への紫外光パワーを小さくする。このため他の出力ポートへの紫外光パワーは大きくなる。時刻ｔ_２で回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在しなくなると、制御部１５－６は時刻ｔ_２において出力ポート毎に過去の一定期間の紫外光量を算出する（出力ポート１の紫外光量が少なくなっている。）。そして、制御部１５－６は紫外光量が少ない出力ポート１に対する分岐比率を大きくし、出力ポート１への紫外光パワーを大きくする（他の出力ポートへの紫外光量は少なくなる。）。制御部１５－６は、各出力ポートの紫外光量が均等になる時刻ｔ_３までこの状態を続ける。

　図６（ｂ）は、光分配部１２－６が光スイッチである場合の制御例である。図４（ｂ）の説明のように、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在している時刻ｔ_１からｔ_２までは光スイッチの出力ポート１をオンとせず、紫外光パワーを出力させない。時刻ｔ_２で回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在しなくなると、制御部１５－６は時刻ｔ_２において出力ポート毎に過去の一定期間の紫外光量を算出する（出力ポート１の紫外光量が少なくなっている。）。そして、制御部１５－６は紫外光量が少ない出力ポート１に対し、優先的に光スイッチをオンとし、出力ポート１へ紫外光を供給する時間（タイムスロット）を増加する（図６（ｂ）のＴ_α）。この間、他の出力ポートへのタイムスロットはない。制御部１５－６は、各出力ポートの紫外光量が均等になる時刻ｔ_３までこの状態を続ける。
　なお、図６（ｂ）の説明では、繰り返し期間τ以外にタイムスロットＴ_αを割り込ませたが、予め繰り返し期間τに予備のタイムスロットを用意しておき、回避対象Ｈの検知時にこの予備のタイムスロットをＴ_αとして使用してもよい。

　パターン１の制御は、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在しなくなると、即時的に紫外光量の公平性を回復する。

（２）パターン２
　図７は、制御部１５－６が行う本パターンの制御を説明している。本パターンの制御は、一定期間（時刻ｔ_１以前から現時点までの期間）にそれぞれの出力ポートに供給した紫外光量を比較して、任意の時間をかけて紫外光量が均等になるように紫外光を分配する制御である。

　図７（ａ）は、光分配部１２－６が分岐比可変カプラである場合の制御例である。本制御は、図６（ａ）で説明した制御と類似する。相違点は、図７（ａ）の制御の場合、出力ポート１への紫外光パワーが図６（ａ）で説明した出力ポート１への紫外光パワーより小さく、他の出力ポートへの紫外光パワーが図６（ａ）で説明した他の出力ポートへの紫外光パワーより大きくしていることである。図７（ａ）の制御の場合、時間をかけられるため各出力ポートの紫外光量が均等になるまで他の出力ポートとの出力差分が小さくなる。具体的には、図６（ａ）の場合、時刻ｔ_３で各出力ポートの紫外光量が均等になるが、本制御の場合、時刻ｔ_４（ただし、ｔ_４＞ｔ_３である。）で各出力ポートの紫外光量が均等になる。

　図７（ｂ）は、光分配部１２－６が光スイッチである場合の制御例である。本制御は、図６（ｂ）で説明した制御と類似する。相違点は、図６（ｂ）の制御の場合、即時的に各出力ポートの紫外光量を均等にするために出力ポート１へ重点的にタイムスロットＴ_αを割り当てたが、本制御の場合、複数の繰り返し期間τに分けて出力ポート１へタイムスロットＴ_αを割り当てている点である。本制御の場合、時刻ｔ_４で各出力ポートの紫外光量が均等になる。

　パターン２の制御は、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在しなくなった後、徐々に紫外光量の公平性を回復する。照射対象域ＡＲ１に回避対象Ｈが長時間存在していた場合、パターン１の制御であると照射対象域ＡＲ１への紫外光量を回復させるために他の照射対象域ＡＲに紫外光が照射されない時間が長くなる。パターン２の制御であれば、照射対象域ＡＲ１への紫外光量を徐々に回復させるため、他の照射対象域ＡＲにも紫外光が照射される。

（３）パターン３
　図８は、制御部１５－６が行う本パターンの制御を説明している。本パターンの制御は、一定期間（時刻ｔ_１以前から現時点までの期間）にそれぞれの出力ポートに供給した紫外光量を比較して、図６の制御よりも即時的に紫外光量が均等になるように紫外光を分配する制御である。

　本制御は、図６（ｂ）で説明した制御と類似する。相違点は、図６（ｂ）の制御の場合、即時的に各出力ポートの紫外光量を均等にするために繰り返し期間τの開始前に出力ポート１へ重点的にタイムスロットＴ_αを割り当てたが、本制御の場合、繰り返し期間τの途中であっても割り込むように出力ポート１へタイムスロットＴ_αを割り当てている点である。このとき、他の出力ポートのタイムスロットについては待機させ、出力ポート１へのタイムスロットＴ_α割り当て完了後に他の出力ポートにタイムスロットＴ_βを割り当てる。

　パターン３の制御は、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在しなくなると、パターン１の制御より早く紫外光量の公平性を回復することができる。

（４）パターン４
　図９は、制御部１５－６が行う本パターンの制御を説明している。本制御は、図８で説明した制御と類似する。相違点は、図８の制御の場合、即時的に各出力ポートの紫外光量を均等にするために出力ポート１へ重点的にタイムスロットＴ_αを割り当てたが、本制御の場合、複数の繰り返し期間τに分けて出力ポート１へタイムスロットＴ_αを割り当てている点である。本制御の場合、時刻ｔ_４で各出力ポートの紫外光量が均等になる。

　パターン４の制御は、回避対象Ｈが照射対象域ＡＲ１に存在しなくなった後、徐々に紫外光量の公平性を回復する。照射対象域ＡＲ１に回避対象Ｈが長時間存在していた場合、パターン３の制御であると照射対象域ＡＲ１への紫外光量を回復させるために他の照射対象域ＡＲに紫外光が照射されない時間が長くなる。パターン４の制御であれば、照射対象域ＡＲ１への紫外光量を徐々に回復させるため、他の照射対象域ＡＲにも紫外光が照射される。

［短時間化の制御］
　紫外光照射システム３０１の制御部１５－６は、センサ部３１が照射対象域ＡＲに回避対象Ｈを検知した時間を記憶し、照射対象域ＡＲに回避対象Ｈが進入する時間の予測を行い、前記予測に基づき、光分配部１２－６に対して前記紫外光を方路１４へ分配するスケジューリングを行うことを特徴とする。

　具体的には、制御部１５－６は照射対象域ＡＲから回避対象Ｈが不在となる時間が短時間であることを予測して、その時間に、光分配部１２－６が光スイッチである場合、紫外光を供給する時間（タイムスロット）を長くする（タイムスロットの長さは回避対象が不在となる時間より短いものとする）、光分配部１２－６が分岐比可変カプラである場合、分岐比率を高くする。制御部１５－６が行う予測は、過去のスケジュールやセンサ部３１の監視状況からの予測あるいは学習からの予測などが挙げられる。このように、回避対象Ｈの動きの予測からスケジューリングを柔軟に行うことで短時間化を図ることができる。

［効率化の制御１］
　図１０は、本発明の効果を説明する図である。図１０はある時刻における状態を示している。この時刻において、照射対象域ＡＲ１、ＡＲ３及びＡＲ５は殺菌等の必要性が高く、照射対象域ＡＲ２及びＡＲ４は殺菌等の必要性が低くなっている。

　図１０（Ａ）は、上述した制御部１５－６を備えない紫外光照射システムを説明する図である。
　光分配部１２が光スイッチである場合、各照射対象域ＡＲの殺菌等の必要性に関係なく、所定のタイミングで全出力ポートに切り替えて、万篇なく紫外光を供給する。また、光分配部１２が等分岐カプラや不等分岐カプラである場合も、各照射対象域ＡＲの殺菌等の必要性に関係なく、所定の分岐比で全出力ポートに万篇なく紫外光を供給する。しかし、照射対象域ＡＲによっては人の出入や接触が多く殺菌等の必要性が高い時間帯がある場所（ＡＲ１、ＡＲ３）や、逆にあまり人の出入や接触がなく殺菌等の必要性が高くない時間帯がある場所（ＡＲ２）もある。紫外光源部１１から出力できる紫外光のパワーには上限があり、ある時刻において殺菌等の必要性の低い照射対象域ＡＲ２にも同じパワーの紫外光を供給するので、光分配部１２における分岐数が制限される（図１０（Ａ）の例であれば分岐数は３に限定される。）。このため、図１０（Ａ）の紫外光照射システムには、紫外光源部や光分配部のコストの割り勘効果を大きくすることが困難である。

　図１０（Ｂ）は、本発明に係る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、センサ部３１が照射対象域ＡＲの回避対象の存否などを検知するため、制御部１５－６が当該照射対象域ＡＲに対する殺菌等の必要性を判断できる（図１０（Ｂ）であれば、照射対象域ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５が殺菌等の必要性が高い。）。制御部１５－６は、センサ部３１の検知情報を基に各時刻で殺菌等の必要性が高い照射対象域に紫外光の供給を多くし（光分配部１２－６が光スイッチであればタイムスロットを増やし、分岐比可変カプラであれば分岐比率を上げる。）、他の照射対象域への紫外光の供給を少なくする（光分配部１２－６が光スイッチであればタイムスロットを減らし、分岐比可変カプラであれば分岐比率を下げる。）ように光分配部１２－６の制御を行う。このように照射対象域ＡＲに重みを付けて紫外光を供給することで、紫外光源部１１からの紫外光パワーを有効活用でき、光分配部１２－６での分岐数を増大できる。
　従って、紫外光照射システム３０１は、図１０（Ａ）の紫外照射システムより紫外光源部１１や光分配部１２－６のコストの割り勘効果を大きくすることができ、システムコストを低減できる。

［効率化の制御２］
　図１１は、本発明の効果を説明する図である。図１１はある時刻における状態を示している。この時刻において、照射対象域ＡＲ１及びＡＲ３殺菌等の必要性が高く、照射対象域ＡＲ２は殺菌等の必要性が低くなっている。

　図１１（Ａ）は、上述した制御部１５－６を備えない紫外光照射システムを説明する図である。
　前述のように、照射対象域によっては人の出入や接触が多く殺菌等の必要性が高い時間帯がある場所や、逆にあまり人の出入や接触がなく殺菌等の必要性が高くない時間帯がある場所もある。それにもかかわらず、図１１（Ａ）の紫外光照射システムのように光分配部１２で全出力ポートに万篇なく紫外光を供給する場合、紫外光源部１１から不要な紫外光パワーを出力することになり、紫外光源部１１の消費電力増大につながる。このため、図１１（Ａ）の紫外光照射システムには、省電力化が困難である。

　図１１（Ｂ）は、本発明に係る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、センサ部３１が照射対象域ＡＲの回避対象の存否などを検知するため、制御部１５－６が当該照射対象域ＡＲに対する殺菌等の必要性を判断できる（図１１（Ｂ）であれば、照射対象域ＡＲ１、ＡＲ３が殺菌等の必要性が高い。）。このため、制御部１５－６は、前述のように照射対象域に重みを付けて紫外光を供給することで、紫外光源部１１からの紫外光パワーを有効活用でき、紫外光源部１１の消費電力を低減できる。
　従って、紫外光照射システム３０１は、図１１（Ａ）の紫外照射システムより紫外光源部１１の消費電力を低減できるので運用コストを低減できる。

（実施形態２）
　図１２は、紫外光照射システム３０１の制御部１５－６の動作を説明するフローチャートである。制御部１５－６は、
　照射対象域ＡＲを含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象Ｈが存在するか否かを検知すること（ステップＳ０２）、及び
　照射対象域ＡＲに回避対象ＡＲが不在である場合に、照射部１３から照射対象域ＡＲへ前記紫外光を照射させること（ステップＳ０３以降）
を特徴とする。

　紫外光照射システム３０１は、図１２のフローチャートのようにセンサ部３１と連携し、回避対象Ｈの検知情報に基づき、制御部１５－６が光分配部１２－６に対して前述したような制御アルゴリズムに基づいて紫外光の照射のフィードバック制御を行う。

　具体的には、次のように設計する。
　ステップＳ０１：照射対象域ＡＲとその周辺について回避対象Ｈの存否及び動きの検知情報を入手する。
　ステップＳ０２：検知情報が無ければ、検知情報を入手するまでステップＳ０１を繰り返す。検知情報を入手した場合、以下のようにいずれの制御アルゴリズムで制御するかを決定する。
　ステップＳ０３：検知情報に基づき、前述した基本制御を行うか否かを判断する。その判断基準は、例えば、回避対象Ｈの数（閾値より少なければ基本制御を行う）、回避対象Ｈの種類（特定の回避対象を検知しなければ基本制御を行う）、時間帯（設定された時間帯以外は基本制御を行う）等であり、予め設定しておく。
　ステップＳ０３ａ：基本制御で殺菌等を行う。
　ステップＳ０４：検知情報に基づき、前述した公平性制御を行うか否かを判断する。どのような場合に公平性制御を行うかの判断基準は予め設定しておく。判断基準は、例えば、照射対象域の回避対象Ｈの数や種類の偏りである。
　ステップＳ０４ａ：公平性制御で殺菌等を行う。本ステップでは、図６から図９で説明した割込照射を行う。
　ステップＳ０５：検知情報に基づき、前述した短時間化制御を行うか否かを判断する。どのような場合に短時間化制御を行うかの判断基準は予め設定しておく。判断基準は、例えば、照射対象域の回避対象Ｈの数や種類の変動（時間推移）である。
　ステップＳ０５ａ：短時間化制御で殺菌等を行う。本ステップでは、例えば、照射対象域毎に回避対象Ｈが不在となりそうな時間を予測しておき、その時間に対象の照射対象域に図６から図９で説明したような割込照射を行う。
　ステップＳ０５ｂ：上記のいずれの制御でもない場合、前述した効率化制御で殺菌等を行う。
　ステップＳ０６：これらのステップを繰り返す。

１１：紫外光源部
１２：光分配部（等分岐）
１２－６：光分配部
１３、１３－１、・・・、１３－Ｎ：照射部
１４：方路（光ファイバ）
１５－６：制御部
１６：光伝送路（光ファイバ）
３１、３１－１、・・・、３１－Ｎ：センサ部
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：紫外光照射システム
ＡＲ１、ＡＲ２、・・・、ＡＲＮ：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、
　前記紫外光をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の照射対象域に照射するＮ個の照射部と、
　前記照射対象域を含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象が存在するか否かを検知するセンサ部と、
　前記紫外光をそれぞれの前記照射部への方路へ分配する光分配部と、
　前記照射対象域に前記回避対象が不在である場合に、前記照射部から前記照射対象域へ前記紫外光を照射させる制御部と、
を備える紫外光照射システム。
　前記制御部は、所定の期間に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分配部に対して前記紫外光を前記方路へ分配するスケジューリングを行う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。
　前記制御部は、前記センサ部が前記照射対象域を含む領域に前記回避対象を検知したときに前記光分配部に対して前記紫外光を前記方路へ分配するスケジューリングを見直す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。
　前記回避対象が前記照射対象域へ進入することを防ぐ遮断機をさらに備え、
　前記制御部は、前記センサ部が前記照射対象域を含む領域に前記回避対象を検知したときに前記遮断機を作動させ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。
　前記制御部は、前記センサ部が前記照射対象域に前記回避対象を検知した時間を記憶し、前記照射対象域に前記回避対象が進入する時間の予測を行い、前記予測に基づき、前記光分配部に対して前記紫外光を前記方路へ分配するスケジューリングを行う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。
　紫外光を発生させる紫外光源部と、
　前記紫外光をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の照射対象域に照射するＮ個の照射部と、
　前記紫外光をそれぞれの前記照射部への方路へ分配する光分配部と、
を備える紫外光照射システムの制御方法であって、
　前記照射対象域を含む領域に前記紫外光の被爆を回避すべき回避対象が存在するか否かを検知すること、及び
　前記照射対象域に前記回避対象が不在である場合に、前記照射部から前記照射対象域へ前記紫外光を照射させること
を特徴とする制御方法。