灭活装置的制作方法
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2023-05-26 09:29:22
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该技术已申请专利。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。 灭活装置的制作方法

1.本发明涉及对有害的微生物、病毒进行灭活(失活)的灭活装置。


背景技术:

2.医疗设施、学校、政府机关、剧场、宾馆、饮食店等人频繁地聚集或人频繁地出入的设施处于如下环境中:细菌、霉等微生物易于繁殖,而且病毒易于蔓延。特别是,在上述设施中的狭窄空间(病房、洗手间、电梯内等封闭空间)、人密集这样的空间中,这样的倾向变得显著。
3.例如,就有害且感染性高的微生物、病毒而言,通过感染了该病毒等的人出入设施内的规定的空间,使得所述微生物、病毒在该空间中的地板、壁等的表面上繁殖,或者在该空间内浮游。因此,病毒等会感染进入到该空间内的下一个人,根据情况的不同,还有可能感染病在设施内蔓延。
4.为了改善以上那样的状况,在人(有时是动物)聚集或出入的设施中,要求对上述那样的有害的微生物(例如,感染性微生物)进行消毒、或对病毒进行灭活的措施。
5.对于地板、壁等的包围上述空间的表面,例如,由作业人员进行下述消杀作业:喷洒酒精等消毒剂、利用浸渍有消毒剂的布等进行擦拭、或者照射杀菌紫外线等。另外,对于在空间内浮游的微生物、病毒等,例如执行由紫外线照射进行的杀菌及灭活。
6.在专利文献1(日本特表2017-528258号公报)中公开了一种装置:其作为对密闭室进行消杀的消杀装置,从uvc灯泡中向消杀对象空间照射紫外线(uvc光)、并对该空间进行杀菌。
7.另外,在专利文献2(日本特开2018-69028号公报)中公开了一种装置:其从弧光灯、激光器、发光二极管(led)、微丝、光纤元件、灯泡等uv发光体中放射紫外线、并对被包围的空间内的表面进行消毒。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1:日本特表2017-528258号公报
11.专利文献2:日本特开2018-69028号公报


技术实现要素:

12.发明所要解决的课题
13.用于消杀(杀菌)用途的紫外线的波长范围在实用方面是200~320nm,对杀菌特别有效的波长是微生物、病毒所保有的核酸(dna、rna)的吸收较大的260nm附近。因而,作为杀菌用光源,大多使用发出波长为253.7nm的紫外线的低压汞灯。
14.不过,对于低压汞灯,存在如下特性:如果受到振动,则所发出的紫外线的照度变得不稳定。
15.例如,在将用于对微生物、病毒进行灭活的紫外线光源搭载到移动体的情况下,紫
外线光源在移动体的移动过程中受到振动。在紫外线光源是低压汞灯的情况下,由于该振动而使从低压汞灯发出的紫外线照度变得不稳定,根据情况的不同,会产生下述可能性:杀菌及灭活对象物的杀菌及灭活变得不充分。
16.另外,近年来,作为杀菌及灭活用的紫外线光源,也采用了峰值波长是例如275nm的紫外线led。然而,从上述的紫外线led发出的波长为275nm的紫外线、从上述的低压汞灯发出的波长为253.7nm的紫外线那样的波长为260nm附近的紫外线是下述紫外线:虽然杀菌及灭活效果较高,但有可能给人体带来不良影响。因此,无法如上述各专利文献所记载的技术那样在存在人的空间中进行消杀作业。
17.因此,本发明的课题是提供一种能够在存在人的空间内稳定地发出紫外线、并对有害的微生物、病毒适当地进行灭活的灭活装置。
18.用于解决课题的手段
19.为了解决上述课题,本发明的灭活装置的一个方案是在存在人的空间内放射紫外线、并对在该空间内存在的微生物和/或病毒进行灭活的灭活装置,其具备:移动体,其能够在所述空间内移动;驱动部,其驱动所述移动体;紫外线照射单元,其具备放射包含对所述微生物和/或病毒进行灭活的波长的紫外线在内的光的紫外线光源;以及控制部,其控制由所述紫外线光源进行的所述光的照射,所述紫外线光源是准分子灯和led中的任一者,从所述紫外线光源放射的所述光中所含的紫外线包含处于200nm~240nm的波长范围内的紫外线,所述紫外线照射单元被固定于所述移动体。
20.在该情况下,能够在例如无人驾驶飞机、扫除机器人等移动体可移动的空间中照射紫外线来进行灭活处理。此时,即使是当在移动体的移动过程中对紫外线照射单元(紫外线光源)施加了振动的情况下,也能够从紫外线光源中稳定地发出紫外线。
21.再者,在上述的灭活装置中,也可以是,所述驱动部按照使所述移动体在任意的二维方向上移动的方式来构成。在该情况下,例如能够将紫外线照射单元搭载于在地面移动的扫除机器人等来进行消杀作业。
22.另外,在上述的灭活装置中,也可以是,所述驱动部按照使所述移动体在任意的三维方向上移动的方式来构成。在该情况下,例如能够将紫外线照射单元搭载于在规定的三维空间中移动的无人驾驶飞机等来进行消杀作业。
23.进而,在上述的灭活装置中,也可以是,所述紫外线光源是准分子灯,该准分子灯具有:放电容器,其封入有准分子发光用气体;和一对电极,其使所述放电容器的内部产生介质阻挡放电,所述一对电极中的至少一个被印刷或蒸镀于所述放电容器的外表面。
24.在该情况下,即使是在对准分子灯施加了振动的情况下,也能够使配置于放电容器的外表面的电极(外部电极)与放电容器之间不产生间隙,能够抑制从准分子灯发出的紫外线照度的变动。
25.另外,在上述的灭活装置中,也可以是,所述紫外线光源是准分子灯,该准分子灯具有:放电容器,其封入有准分子发光用气体;和一对电极,其使所述放电容器的内部产生介质阻挡放电,且所述一对电极中的至少一个与所述放电容器抵接地配置,所述紫外线照射单元具备抑制所述准分子灯的振动的除振机构。
26.在该情况下,即使是在对准分子灯施加了振动的情况下,准分子灯也能够几乎不受振动的影响,能够抑制在放电容器与外部电极之间产生间隙。因而,能够稳定地照射紫外
线。
27.进而,在上述的灭活装置中,所述紫外线光源是准分子灯,所述紫外线照射单元具有箱体,该箱体收容所述准分子灯,且由导电性的金属形成。
28.在该情况下,能够抑制从准分子灯产生的高频噪声向箱体外部发送。由此,能够抑制对设置于箱体外部的控制系统的控制指令受到来自准分子灯的高频噪声的影响,能够抑制该控制指令的不良情况。
29.另外,在上述的灭活装置中,也可以是,所述紫外线光源是led,所述led是氮化铝镓(algan)系led和氮化铝(aln)系led中的任一者。另外,也可以是氧化镁锌(mgzno)系的led。
30.在该情况下,能够使用难以受到振动、气压变化、温度变化的影响的led来放射对人体的不良影响少的处于200nm~240nm的波长范围内的紫外线,对微生物、病毒适当地进行灭活。另外,无需采取用于抑制紫外线光源是准分子灯的情况那样的在放电容器与外部电极之间产生间隙的对策。
31.再者,在上述的灭活装置中,也可以是,所述紫外线光源是led,所述紫外线照射单元具有冷却所述led的冷却构件。
32.在该情况下,能够适当地抑制led的热上升,能够从led发出稳定的光。
33.另外,在上述的灭活装置中,也可以是,所述紫外线照射单元具备箱体,该箱体在内部收容所述紫外线光源,且具有使从所述紫外线光源发出的光的至少一部分射出的光射出窗,在所述光射出窗上设置有阻止比波长237nm更靠长波长侧的uv-c波的透过的光学滤波器。
34.在该情况下,能够仅照射对人体、动物的不良影响少的波长范围的光。
35.进而,在上述的灭活装置中,也可以是,所述紫外线光源放射中心波长为222nm的紫外线。
36.在该情况下,能够适当地抑制由紫外线照射导致的对人体的不良影响,与此同时对微生物、病毒有效地进行灭活。
37.发明效果
38.在本发明中,能够在存在人的空间内稳定地发出紫外线、并对有害的微生物、病毒适当地进行灭活。
39.只要是本领域技术人员,则通过参照附图和权利要求书的记载内容,能够从下述的具体实施方式(发明的详细说明)理解上述的本发明的目的、方案及效果以及上述未记载的本发明的目的、方案及效果。
附图说明
40.图1是表示在飞翔体上搭载有紫外线照射单元的灭活装置的构成例的示意图。
41.图2a是表示在移动体上搭载有紫外线照射单元的灭活装置的构成例的示意图。
42.图2b是表示在移动体上搭载有紫外线照射单元的灭活装置的构成例的示意图。
43.图3是表示紫外线照射单元的构成例的示意图。
44.图4a是表示准分子灯的构成例的示意图。
45.图4b是图4a的a-a剖视图。
46.图5a是表示准分子灯的另一个例子的示意图。
47.图5b是图5a的b-b剖视图。
48.图6a是表示准分子灯的另一个例子的示意图。
49.图6b是图6a的c-c剖视图。
50.图7是表示蛋白质的紫外线吸收光谱的图。
51.图8是表示紫外线照射单元的另一个例子的示意图。
52.图9是表示在飞翔体上搭载有紫外线照射单元的灭活装置的另一个例子的示意图。
具体实施方式
53.以下,基于附图说明本发明的实施方式。
54.在本实施方式中,对于在存在人的空间内进行紫外线照射、并对在该空间内存在的微生物、病毒进行灭活的灭活装置进行说明。
55.此外,“存在人的空间”并不限于实际上有人的空间,包括人出入的且没有人的空间。另外,本实施方式中的“灭活”是指使微生物、病毒灭绝(或使感染力、毒性丧失)。
56.其中,上述空间例如包括办公室、商业设施、医疗设施、车站设施、学校、政府机关、剧场、宾馆、饮食店等设施内的空间、设置于汽车、电车、公共汽车、出租车、飞机、船等移动工具中的空间。此外,上述空间既可以是病房、会议室、客舱、洗手间、电梯内等人可进入退出的封闭着的空间,也可以是未被封闭的空间。另外,上述移动工具只要是用于移送人、物的工具即可,并不限于交通工具。
57.本实施方式中的灭活装置如下:在存在人的空间内,照射对人、动物的细胞的不良影响少的波长为200nm~240nm的紫外线来对在物体表面、空间中存在的有害的微生物、病毒进行灭活。其中,上述物体包括人体、动物、物品。
58.另外,本实施方式中的灭活装置被使用于受到振动的环境中。
59.图1是表示在移动体(飞翔体)110上搭载有紫外线照射单元10的灭活装置100a的构成例的示意图。飞翔体110是在存在人的空间内可在任意的三维方向上移动的移动体,例如是无人驾驶飞机(多旋翼直升机)。
60.该灭活装置100a具备紫外线照射单元10和飞翔体110。紫外线照射单元10具备放射包含处于200~240nm的波长范围内的紫外线在内作为杀菌及灭活用的紫外线的光的紫外线光源。紫外线照射单元10由设置于飞翔体110的支承部(在此是主体部111)来支承。
61.飞翔体110具备主体部111和从主体部111伸出的多个(在本实施方式中是4根)框架部112。此外,飞翔体110具备分别设置于框架部112的顶端部(不是主体部111侧的端部)的驱动部113。
62.驱动部113是产生用于机身飞行的升力和推力的推进驱动部,具备马达114和利用马达114旋转的旋转翼(也称为螺旋桨、转子)115。其中,马达114可以设定为可变速马达或单一速度马达。另外,各马达114可分别独立地驱动。
63.此外,在本实施方式中,使用了基于马达114进行的螺旋桨驱动作为驱动飞翔体110的驱动部,但并不限于此,例如也可以使用气体喷射(gas jet)等驱动机构。
64.主体部111具备省略了图示的控制系统、供电部,控制系统具有下述功能:驱动马
达114而使旋转翼115旋转、控制飞翔体110的升力和推力。
65.对控制系统的控制指令能够通过控制飞翔体110的动作的外部控制系统以有线通信或无线通信来进行。例如,作业人员操作手头的控制器(外部控制系统),利用无线通信使飞翔体110在规定空间的任意的三维方向上移动。
66.此外,飞翔体110也可以具有照相机、传感器等。
67.其中,照相机例如拍摄飞翔体110的行进方向前方,能够使用数码照相机、摄像机等。为了获取图像、摄像机记录以及其他数据,可使用照相机。
68.另外,传感器例如探测飞翔体110周围的障碍物,可以是压力传感器、加速度计、指南针、运动传感器、接近传感器或它们的任意组合,或者可包含它们。
69.在该情况下,控制系统也可以基于由照相机、传感器等所取得的数据进行飞翔体110的位置控制。
70.紫外线照射单元10被支承于飞翔体110的主体部111的下部,一边与飞翔体110一起在空间内飞行,一边对该空间和包围该空间的表面放射紫外线。由紫外线照射单元10进行的紫外线照射和非照射、从紫外线照射单元10发出的紫外线的光量等由上述的控制系统来控制。
71.此外,紫外线照射单元10也可以按照由上述的外部控制系统直接控制的方式来构成。
72.如此,灭活装置100a一边在存在人的空间内在任意的三维方向上移动一边放射处于200nm~240nm的波长范围内的紫外线。因而,能够对紫外线所照射的空间、包围该空间的表面上的有害的微生物、病毒适当地进行灭活。
73.图2a是表示在移动体120上搭载有紫外线照射单元10的灭活装置100b的构成例的示意图。移动体120是在存在人的空间内可在任意的二维方向上移动的移动体,例如是可在地面移动的扫除机器人等。
74.该灭活装置100b具备紫外线照射单元10和移动体120。紫外线照射单元10具有与上述的图1的灭活装置100a所具备的紫外线照射单元10同样的结构。紫外线照射单元10由设置于移动体120上的支承部(在此是支承体123)来支承。
75.移动体120具备主体部121和以可旋转的方式支承在主体部121上的车轮122。虽然未特别图示出,但在主体部121上搭载有:作为驱动移动体120的驱动部的旋转驱动车轮122的马达、和调整车轮122的朝向的车轮调整机构。此外,主体部121具备省略了图示的控制系统、供电部,控制系统具有如下功能:驱动上述马达来旋转驱动车轮122,或者调整上述车轮调整机构来调整控制车轮122的朝向。
76.对控制系统的控制指令能够通过控制移动体120的动作的外部控制系统以有线通信或无线通信来进行。例如,作业人员操作手头的控制器(外部控制系统),利用无线通信使移动体120在规定空间的任意的二维方向上移动。
77.此外,移动体120也可以具有照相机、传感器等。
78.其中,照相机例如拍摄移动体120的行进方向前方,能够使用数码照相机、摄像机等。为了获取图像、摄像机记录以及其他数据,可使用照相机。
79.另外,传感器例如探测移动体120周围的障碍物,可以是压力传感器、加速度计、指南针、运动传感器、接近传感器或它们的任意组合,或者可包含它们。
80.在该情况下,控制系统也可以基于由照相机、传感器等所取得的数据进行移动体120的位置控制。
81.紫外线照射单元10由支承体123被支承于移动体120的主体部121上,一边与移动体120一起在空间内移动,一边对该空间和包围该空间的表面放射紫外线。由紫外线照射单元10进行的紫外线照射和非照射、从紫外线照射单元10发出的紫外线的光量等由上述的控制系统来控制。
82.此外,紫外线照射单元10也可以按照由上述的外部控制系统直接控制的方式来构成。
83.其中,从紫外线照射单元10发出的紫外线(uv)既可以如图2a所示那样从紫外线照射单元10向所有方向发出,也可以如图2b所示的灭活装置100c那样仅向规定的方向发出。
84.此外,图2b所示的灭活装置100c也可以具有照射方向调整机构124,其用于调整向规定的方向发出紫外线的紫外线照射单元10的朝向。照射方向调整机构124例如是与紫外线照射单元10连接的马达,通过使紫外线照射单元10旋转规定角度,从而能够调整从紫外线照射单元10发出的紫外线的方向。
85.如此,灭活装置100b和100c在存在人的空间内,一边在任意的二维方向上移动一边放射处于200nm~240nm的波长范围内的紫外线。因而,能够对紫外线所照射的空间、包围该空间的表面上的有害的微生物、病毒适当地进行灭活。
86.图3是表示灭活装置100a~100c分别具备的紫外线照射单元10的构成例的示意图。此外,在本实施方式中,对灭活装置100a~100c所具备的紫外线照射单元10具有同一构成的情况进行说明。
87.紫外线照射单元10具备:箱体11,其由导电性的金属形成;和紫外线光源12,其被收容于箱体11内部。
88.紫外线光源12例如可以设定为发出中心波长为222nm的紫外线的krcl准分子灯。此外,紫外线光源12并不限于krcl准分子灯,只要是放射处于200nm~240nm的波长范围内的紫外线的光源即可。
89.另外,紫外线照射单元10具备:供电部16,其向准分子灯12供电;和控制部17,其控制准分子灯12的照射和非照射、从准分子灯12发出的紫外线的光量等。准分子灯12在箱体11内由除振构件18来支承。
90.在箱体11形成有作为光射出窗的开口部11a。在该开口部11a设置有窗构件11b。窗构件11b例如可以包含由石英玻璃形成的紫外线透过构件、阻断不需要的光的光学滤波器等。
91.此外,在箱体11内,也可以配置多根准分子灯12。准分子灯12的数量并没有特别限定。
92.作为上述光学滤波器,例如可以使用下述波长选择滤波器:使波长范围为200nm~237nm的光透过、将除此之外的uv-c波长范围(200~280nm)的光阻断。
93.其中,作为波长选择滤波器,例如可以使用由hfo2层和sio2层形成的电介质多层膜的滤波器。
94.如此,通过将光学滤波器设置于光射出窗,从而即使是在从准分子灯12稍微放射出对人有害的光的情况下,也能够更可靠地抑制该光向箱体11外泄漏。
95.此外,作为波长选择滤波器,也可以使用具有由sio2层和al2o3层形成的电介质多层膜的光学滤波器。
96.然而,在使用了具有由hfo2层和sio2层形成的电介质多层膜的光学滤波器作为波长选择滤波器的情况下,与使用了具有由sio2层和al2o3层形成的电介质多层膜的光学滤波器的情况相比较,能够减少层的总数。因此,能够提高入射角为0
°
时的紫外线的透射率。
97.以下,具体地说明紫外线照射单元10中的用作紫外线光源的准分子灯12的构成例。
98.图4a是准分子灯12的管轴方向上的截面的示意图,图4b是图4a的a-a剖视图。
99.如该图4a和图4b所示,准分子灯12具备两端被气密密封的纵长的直圆管状的放电容器13。放电容器13例如由合成石英玻璃、熔融石英玻璃等具有使紫外线透过的透光性的电介质材料形成。在放电容器13的内部形成有放电空间,在该放电空间内,封入有稀有气体和卤素气体作为产生紫外线的阻挡放电用气体(以下也称为“放电气体”)。在本实施方式中,使用氪(kr)作为稀有气体,使用氯气(cl2)作为卤素气体。
100.此外,作为放电气体,也可以使用氪(kr)与溴(br2)的混合气体。在该情况下,准分子灯(krbr准分子灯)发出中心波长为207nm的紫外线。
101.另外,在放电容器13内部的放电空间中配设有第一电极(内部电极)14。内部电极14是螺旋状(线圈状)的电极,该螺旋状的电极例如是由钨等具有导电性和耐热性的金属形成的金属线材以比放电容器13的内径小的螺旋直径(线圈直径)被卷绕成螺旋状而形成的。该内部电极14按照沿着放电容器13的中心轴(管轴)延伸、且不与放电容器13的内周面相接触的方式来配设。
102.另外,在内部电极14的两端分别电连接有内部电极用引线构件14a的一端。内部电极用引线构件14a的另一端侧部分分别从放电容器13的外端面向外侧突出。
103.在放电容器13的外周面上设置有第二电极(外部电极)15。外部电极15例如是由以钨等具有导电性和耐热性的金属形成的金属线材构成的网状的电极。该外部电极15按照沿着放电容器13的外周面在放电容器13的中心轴方向上延伸的方式来设置。在图4a和图4b所示的准分子灯12中,作为网状电极的外部电极15具有筒状的外形,以与放电容器13的外周面紧密接触的状态设置。
104.根据这样的结构,在放电空间内,在内部电极14与外部电极15隔着放电容器13的管壁(电介质材料壁)相对向的区域中形成放电区域。
105.此外,在外部电极15的一端和一侧的内部电极用引线构件14a的另一端分别介由供电线16b连接有供电部16(参照图3)所具备的高频电源16a。高频电源16a是能够对内部电极14与外部电极15之间施加高频电压的电源。
106.另外,在外部电极15的另一端电连接有引线16c的一端,该引线16c的另一端接地。即,外部电极15介由引线16c接地。此外,在该图4a和图4b所示的准分子灯12中,一侧的内部电极用引线构件14a与供电线16b被制成一体。
107.如果对内部电极14与外部电极15之间施加高频电力,则在放电空间中产生介质阻挡放电。由于该介质阻挡放电,被封入放电空间内的放电气体(阻挡放电用气体)的原子被激励,生成激发二聚物(激基复合物)。在该激发二聚物恢复成原来的状态(基底状态)时,产生固有的发光(准分子发光)。即,上述放电气体是准分子发光用气体。
108.此外,准分子灯的构成并不限于图4a和图4b所示的构成。例如,也可以如图5a和图5b所示的准分子灯12a那样是具备双层管构造的放电容器13a的构成。图5b是图5a的b-b剖视图。
109.该准分子灯12a所具备的放电容器13a具有:圆筒状的外侧管;和圆筒状的内侧管,其在外侧管的内侧与外侧管配置于同轴上,内径比该外侧管小。外侧管与内侧管在图5a的左右方向的端部处被密封,在两者之间形成有圆环状的内部空间。而且,在该内部空间内封入有放电气体。
110.在内侧管的内壁面13a上设置有膜状的第一电极(内侧电极)14a,在外侧管的外壁面13b上设置有网状或网格状的第二电极(外侧电极)15a。而且,内侧电极14a和外侧电极15a分别介由供电线16b与高频电源16a电连接。
111.利用高频电源16a对内侧电极14a与外侧电极15a之间施加高频的交流电压,从而隔着外侧管与内侧管的管体对放电气体施加电压,在封入有放电气体的放电空间内产生介质阻挡放电。由此,放电气体的原子被激励而生成激发二聚物,在该原子迁移至基底状态时产生准分子发光。
112.另外,准分子灯的构成例如也可以如图6a和图6b所示的准分子灯12b那样是在放电容器13b的一侧的侧面配置有一对电极(第一电极14b、第二电极15b)的构成。在此,作为一个例子,设定为在图6a的z方向上排列配置有两根放电容器13b。图6b是图6a的c-c剖视图。
113.如图6a所示,第一电极14b和第二电极15b在放电容器13b中的与光取出面相反的一侧的侧面(-x方向的面)上,相互分开地被配置在放电容器13b的管轴方向(y方向)上。
114.而且,放电容器13b按照与这两个电极14b、15b一边接触一边跨越的方式来配置。具体而言,在两个电极14b、15b中分别形成有在y方向上延伸的凹槽,放电容器13b被嵌入电极14b、15b的凹槽。
115.第一电极14b和第二电极15b分别介由供电线16b与高频电源16a电连接。通过对第一电极14b与第二电极15b之间施加高频的交流电压,从而在放电容器13b的内部空间生成激发二聚物,准分子光从准分子灯12b的光取出面(+x方向的面)放射。
116.在此,电极14b、15b也可以由对从准分子灯12b放射的光具有反射性的金属材料来形成。在该情况下,能够使从放电容器13b向-x方向放射的光发生反射而向+x方向行进。电极14b、15b例如可以由铝(al)、不锈钢等形成。
117.此外,准分子灯如上所述被施加高频电力从而进行高频亮灯,因此产生高频噪声。然而,通过如上述那样由导电性的金属来构成收容准分子灯的箱体11,从而能够抑制来自准分子灯的高频噪声向箱体11外部发送。由此,能够抑制对设置于紫外线照射单元10附近的控制系统的控制指令受到由该高频噪声带来的干扰,能够使该控制指令不产生不良情况。
118.例如,在上述的灭活装置100a~100c中,对控制系统的控制指令由驱动移动体(飞翔体110、移动体120)的动作的外部控制系统以无线通信发送。此时,如果来自准分子灯的高频噪声向箱体11外部发送,则有可能由于由该高频噪声带来的干扰而使对控制系统的控制指令产生不良情况。
119.通过如本实施方式那样由导电性的金属来构成收容准分子灯的箱体11,从而能够
不产生上述那样的对控制系统的控制指令的不良情况,能够适当地驱动控制移动体的动作。
120.另外,在如上述的灭活装置100a~100c那样将紫外线照射单元10搭载到飞翔体110、移动体120的情况下,在飞翔体110的飞行过程中、移动体120的移动过程中紫外线照射单元10受到振动。
121.在此,以往,使用了发出波长为253.7nm的紫外线的低压汞灯作为紫外线光源。低压汞灯具有下述构成:在由紫外线透过性玻璃形成的真空管内封入有氩(ar)等稀有气体和汞(hg)或其汞合金。通过在真空管内产生放电来进行汞的激励。该真空管内的放电产生通过向配置于真空管内的一对电极供电、或在真空管内不配置电极地施加高频来进行。被封入真空管内的汞量比一般发光所需要的汞量多。因而,在灯的亮灯过程中,液体状的汞也位于真空管的最冷点。
122.因此,如果低压汞灯受到振动,则由于该振动而使真空管内的汞移动。此时,如果汞向放电区域移动,则发生蒸发,放电变得不稳定。即,如果低压汞灯受到振动,则所发出的紫外线照度变得不稳定。因此,在使用了低压汞灯作为搭载到移动体的灭活装置的紫外线光源的情况下,会产生无法适当地进行杀菌及灭活的可能性。
123.相对于此,本实施方式中的灭活装置100a~100c使用了准分子灯作为紫外线光源。就准分子灯而言,放电用气体是稀有气体和卤素气体且在常温下也不会成为汞那样的液体状,因此难以受到振动的影响,即使受到振动,紫外线照度也难以变得不稳定。因此,能够适当地进行杀菌及灭活。
124.不过,在准分子灯中,在放电容器的外周面以紧密接触的状态设置有电极(外部电极)。在此,如果准分子灯受到上述振动,则有可能在外部电极与放电容器之间产生起因于振动的间隙。然后,该间隙由于振动而发生变动。因此,存在如下可能性:在对一对电极之间施加高频电力而在放电空间内产生介质阻挡放电时,起因于该间隙的变动,介质阻挡放电发生变动,从准分子灯发出的紫外线的照度发生变动。
125.另外,也存在产生如下不良情况的可能性:由于在上述间隙中也产生放电,因此空气中的氧被激励而产生臭氧,所产生的臭氧使紫外线照射单元内的电气部件氧化。
126.因此,为了抑制由于振动而在外部电极与放电容器之间产生间隙,也可以如图3所示那样利用除振构件18来保持准分子灯12。如此,通过利用除振构件18来保持准分子灯12,从而准分子灯12几乎不受上述振动的影响,可抑制上述的间隙的产生。
127.由此,能够抑制从准分子灯发出的紫外线照度的变动,稳定地照射紫外线。
128.此外,用于抑制准分子灯的振动的除振机构并不限于上述的除振构件18,也可以采用其他构成。
129.另外,如上述那样,在本实施方式中的灭活装置100a~100c中,对于作为紫外线光源的准分子灯,优选使用发出在波长为222nm处具有峰的紫外线的krcl准分子灯、或者发出在波长为207nm处具有峰的紫外线的krbr准分子灯。
130.在实用上,用于消杀(杀菌)用途的紫外线的波长范围是200~320nm,特别是,一般使用微生物、病毒所保有的核酸(dna、rna)的吸收较大的260nm附近的紫外线。然而,这样的260nm附近的波长范围的紫外线给人、动物带来不良影响。例如,引起由红斑、皮肤的dna损伤导致的癌的诱发、眼疾(眼痛、充血、角膜的炎症等)。
131.因此,在如上述那样使用260nm附近的紫外线来进行消杀(杀菌)的紫外线照射系统中,考虑人、动物的安全性,按照下述方式来构成:在不存在人、动物时进行紫外线照射,在人存在于照射区域中的情况下停止紫外线的发出。
132.不过,关于有害的微生物在空间内繁殖、或微生物、病毒在空间内浮游、附着于包围空间的表面上,大多起因于具有有害的微生物、病毒的人(感染者)、动物出入上述空间。因而,本来,在消杀(杀菌)用途的紫外线照射系统中,不仅空间和包围空间的表面进行消杀,而且存在于该区域中的人、动物表面也进行消杀变得高效。
133.本发明的发明者们进行了深入研究,结果发现了如下内容:波长为200~240nm的波长范围的光对人、动物是安全的,且可进行微生物的杀菌、病毒的灭活。
134.图7是表示蛋白质的紫外线吸收光谱的图。
135.如该图7所示,可知:蛋白质在波长为200nm处具有吸光峰,在波长为240nm以上时,紫外线难以被吸收。也就是说,波长为240nm以上的紫外线容易透过人的皮肤,渗透到皮肤内部。因此,人的皮肤内部的细胞容易受到损伤。相对于此,波长为200nm附近的紫外线在人的皮肤表面(例如角质层)被吸收,不会渗透到皮肤内部。因此,对皮肤是安全的。
136.另一方面,波长小于200nm的紫外线能产生臭氧(o3)。这是因为:如果波长小于200nm的紫外线向含氧的气氛中照射,则氧分子被光分解而生成氧原子,通过氧分子与氧原子的结合反应而生成臭氧。
137.因而,波长为200~240nm的波长范围可以说是对人、动物安全的波长范围。此外,对人、动物安全的波长范围优选波长为200~237nm、更优选波长为200~235nm,进一步优选为200~230nm。
138.也就是说,从krcl准分子灯发出的波长为222nm的紫外线、从krbr准分子灯发出的波长为207nm的紫外线都是下述光:对人、动物安全、且能够进行微生物的杀菌、病毒的灭活。因而,即使人、动物存在于空间内的杀菌及灭活区域中,也能够通过紫外线照射来进行杀菌及灭活作业。
139.此外,根据acgih(american conference of governmental industrial hygienists:美国产业卫生专家会议)、jis z 8812(有害紫外放射的测定方法),按照波长针对每1日(8小时)对人体的紫外线照射量规定了容许极限值(阈限值;tlv:threshold limit value)。
140.因而,在上述的灭活装置100a~100c中,优选按照使1日的紫外线照射量(累计光量)处于上述的容许极限值以下的方式来设定紫外线的照度和照射时间。
141.如以上说明的那样,本实施方式中的灭活装置具备由伴随振动的支承部来支承的紫外线照射单元10。具体而言,灭活装置具备:移动体(飞翔体110、移动体120),其可在存在人的空间内移动;和驱动部,其驱动该移动体,紫外线照射单元10由设置于上述移动体上的支承部来支承。
142.并且,本实施方式中的灭活装置使用难以受到振动影响的准分子灯作为放射包含对微生物、病毒进行灭活的波长的紫外线在内的光的紫外线光源。因此,即使是当在飞翔体110的飞行过程中或移动体120的移动过程中对紫外线光源施加了振动的情况下,也能够从紫外线光源中稳定地发出紫外线。因而,能够一边使紫外线照射单元10与飞翔体110或移动体120一起在任意的三维方向或二维方向上移动,一边对空间中、包围空间的表面上的有害
的微生物、病毒适当地进行灭活。
143.另外,由于放射处于对人、动物的细胞的不良影响少的200nm~240nm的波长范围内的紫外线,因此在有人的空间中,也能够对人照射紫外线来进行杀菌、灭活。
144.进而,在本实施方式的灭活装置中,将从紫外线光源发出的紫外线的波长设定为200~237nm的波长范围内,能够设置阻止比波长237nm更靠长波长侧的uv-c波的透过的光学滤波器。由此,即使对人照射了紫外线,也能够不对被照射紫外线的人造成损伤。
145.此外,病毒由于附着于漂浮在空气中的粒子上来进行扩散,因此对引起米氏散射(mie散射)那样的粒子照射紫外线是有效的。因而,在本实施方式的灭活装置中,控制部17也可以控制紫外线光源来对引起mie散射的粒子照射紫外线。由此,能够有效地抑制病毒等附着于漂浮在空气中的粒子上而被扩散。
146.另外,在该情况下,也可以在利用检测米氏散射的光学传感器检测粒子的存在之后照射紫外线。
147.(变形例)
148.此外,在具有图4a、图5a所示的构成的准分子灯12、12a中,也可以通过使用含有以金、银、铜、镍、铬等具有耐腐蚀性的金属材料为主成分的导电性粉末和玻璃粉末的导电性糊剂,例如在利用丝网印刷涂布到放电容器的外表面之后,进行干燥、烧成,从而形成外部电极(图4a的外部电极15、图5a的外侧电极15a),或者通过将上述金属材料进行真空蒸镀来形成外部电极。
149.通过如此形成外部电极,也能够防止由于振动而在外部电极与放电容器之间产生间隙。
150.另外,在上述实施方式中,对使用准分子灯作为紫外线光源的情况进行了说明,但也可以使用led作为紫外线光源。在紫外线光源为led的情况下,也与准分子灯同样地难以受到振动的影响。
151.图8是使用了led19作为紫外线光源的紫外线照射单元10的一个例子。在该图8中,紫外线照射单元10具备多个led19。
152.如上述那样,用于消杀(杀菌)用途的紫外线的波长范围是200~320nm,特别有效的波长是核酸(dna、rna)的吸收较大的260nm附近。
153.因而,作为搭载于紫外线照射单元10的紫外线光源的led19也可采用发出波长为200~320nm的紫外线的led。具体而言,例如可以采用氮化铝镓(algan)系led、氮化铝(aln)系led等。algan系led通过使铝(al)的组成发生变化从而在200~350nm的波长范围的深紫外区域(deep uv:duv)发光。另外,aln系led发出峰值波长为210nm的紫外线。
154.其中,作为algan系led,优选按照使中心波长处于200~237nm的范围内的方式来调整al的组成。如上述那样,只要是该波长范围的紫外线,则对人、动物是安全的,并且可适当地进行微生物的杀菌、病毒的灭活。例如,也可通过调整al的组成来制成所发出的紫外线的中心波长为222nm的algan系led。
155.另外,也可以采用氧化镁锌(mgzno)系led作为led。mgzno系led通过使镁(mg)的组成变化从而在190~380nm的波长范围的深紫外区域(deepuv:duv)发光。
156.在此,作为mgzno系led,优选按照使中心波长处于200~237nm的范围内的方式来调整mg的组成。
157.如上述那样,只要是该波长范围的紫外线,则对人、动物是安全的,并且可适当地进行微生物的杀菌、病毒的灭活。例如,也可通过调整mg的组成来制成所发出的紫外线的中心波长为222nm的mgzno系led。
158.其中,发出上述那样的紫外线(特别是深紫外区域的紫外线)的led的发光效率低达几%以下,led的发热大。另外,如果led的发热变大,则从该led发出的光的强度变小,另外也产生发出光的波长偏移。因此,为了抑制led的热上升,优选如图8所示那样将led19设置于冷却构件(例如,散热的散热片)20上。
159.此时,如图8所示,也可以使冷却构件20的一部分从紫外线照射单元10的箱体11突出。
160.在将该图8所示的紫外线照射单元10搭载到飞翔体(例如无人驾驶飞机)的情况下,如图9所示的灭活装置100d那样,冷却构件20的一部分能够暴露在来自旋转翼115的排气气流中。如此,通过排气气流碰到冷却构件20的一部分,从而效率良好地进行冷却构件20的散热,其结果是,能够适当地抑制led19的热上升。
161.此外,就发出上述的中心波长为222nm的紫外线的algan系led和mgzno系led而言,会发出相对于中心波长222nm具有一定程度扩散的波长范围的紫外线,在从该led发出的光中也包含微量的对人、动物不安全的波长的紫外线。因此,与紫外线光源为准分子灯的情况同样,优选使用将具有波长范围为200~237nm以外的波长的uv-c波长范围的光阻断的电介质多层膜滤波器(光学滤波器)。
162.此外,作为上述光学滤波器,也可以更优选将具有波长为200~235nm以外的波长的uv-c波长范围的光阻断的光学滤波器,进一步优选将具有200~230nm以外的波长的uv-c波长范围的光阻断的光学滤波器。这在光源是准分子灯的情况下也是同样的。
163.不过,发出上述的中心波长为210nm的紫外线的aln-led无需上述光学滤波器。
164.另外,紫外线光源无论是准分子灯还是led,都存在如下情况:根据该紫外线光源的光放射面处的照度、从紫外线光源到紫外线的被照射面为止的距离等不同,被照射面处的对人、动物不安全的波长的紫外线的照度成为容许值以下。因而,在这样的情况下,无需设置上述光学滤波器。
165.此外,在上述实施方式中,对如下情况进行了说明:将紫外线照射单元10搭载于图1的飞翔体110、图2a、图2b的移动体120这样的可在存在人的空间内移动的移动体,在上述空间内使紫外线照射单元10与移动体一起移动地向该空间内照射紫外线。然而,灭活装置的构成并不限于上述内容。例如,紫外线照射单元10也可以安装于在用于移送人、物的移动工具中所设置的存在人的空间内。
166.其中,上述移动工具例如可以设定为航空器、新干线等列车、公共汽车、出租车等交通工具,在上述移动工具中所设置的存在人的空间可以设定为航空器或列车内的客舱、洗手间、公共汽车或出租车内的空间。
167.在该情况下,在移动工具的移动过程中紫外线照射单元10也受到振动,但从紫外线光源中能够稳定地放射紫外线。于是,通过将安装紫外线照射单元10的空间设定为客舱、洗手间这样的多人出入的空间,从而能够有效地抑制病毒等对进入到该空间的其他人的感染。
168.此外,准分子灯、led具有如下特征:不仅难以受到上述的振动的影响,也难以受到
压力变化、温度变化的影响。急剧的压力变化、温度变化通过空气压力、物质的热膨胀而以物理冲击的形式传递至灯等,因此引起与上述的振动相同的现象。
169.因此,通过将紫外线光源设定为准分子灯或led,从而即使是在灭活装置被使用在受到振动、气压变化、温度变化的环境中的情况下,也能够稳定地发出紫外线。也就是说,即使受到由航空器的飞行过程中的机内的气压变化、飞翔体的高度变化导致的气压变化、新干线等以高速移动的列车在通过隧道时所产生的气压变化,也能够抑制从紫外线光源发出的紫外线的照度发生变动。
170.需要说明的是,在上述内容中说明了特定的实施方式,但该实施方式是单纯的例示,没有限定本发明的范围的意图。本说明书中所记载的装置和方法能够以除上述以外的形态具体化。另外,在不脱离本发明的范围的情况下,也能够对上述的实施方式适当进行省略、置换以及变更。这样的进行省略、置换以及变更而成的形态包含于权利要求书所记载的范畴和它们的等同物的范畴内,属于本发明的保护范围。
171.符号的说明
172.10紫外线照射单元、11箱体、12准分子灯、13放电容器、14第一电极、15第二电极、16供电部、17控制部、18除振构件、19led、20冷却构件、100a~100c灭活装置、110飞翔体(无人驾驶飞机)、111主体部、112框架部、113驱动部、114马达、115旋转翼、120移动体、121主体部、122车轮、123支承体、124照射方向调整机构。

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