WO2024024376A1

WO2024024376A1 - 不活化装置

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Publication number: WO2024024376A1
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Inventors: 英昭柳生
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Abstract

人体への影響が極めて小さい波長帯域の紫外光の強度を向上させつつ、人体へ影響が懸念される波長帯域の紫外光の強度を維持又は抑制した不活化装置を提供する。　貴ガス及びハロゲンガスを含む発光ガスが封入された発光管と、一対の電極とを有し、一対の電極の間に電圧が印加されると、発光管内において、主たる発光波長帯域が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を発生させるエキシマランプと、波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を透過するとともに、波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲内の紫外光を実質的に透過しない、エキシマランプで発生した紫外光が入射される光学フィルタとを備え、発光管内に封入された発光ガスにおける貴ガスに対するハロゲンガスの封入圧力比が、２％以上５％未満である。

Description

不活化装置

　本発明は、菌又はウイルスの不活化装置に関し、特に紫外光を利用する菌又はウイルスの不活化装置に関する。

　従来、紫外光を照射して菌やウイルスを不活化する技術が知られており、ＤＮＡが波長２６０ｎｍ付近に最も高い吸収特性を示すことから、多くの場合、低圧水銀ランプ等を光源とする波長が２５４ｎｍ付近の紫外光が利用されている。紫外光によって菌やウイルスを不活化する方法は、薬剤等を散布することなく、対象空間や対象物に紫外光を照射するだけで殺菌処理が行うことができるという利点がある。

　紫外光は、人体に影響を及ぼすリスクが大きい波長帯域と、人体に影響を及ぼすリスクが小さい波長帯域が存在する。そこで、人体に影響を及ぼすリスクが小さい波長帯域の紫外光によって、空間内に存在する菌やウイルスを不活化するための方法や装置が検討されている。例えば、下記特許文献１には、人体への影響が極めて小さい、波長が１９０ｎｍ～２３０ｎｍの紫外光を用いた殺菌装置（不活化装置）が記載されている。

特許第６０２５７５６号公報

　近年、紫外光の人体への影響に関する研究や検証が進んでおり、紫外光は、皮膚表層や角膜上皮で吸収されやすく、波長が短くなるほど安全性が高まることが確認されている。
特に、波長が２４０ｎｍ未満の紫外光は、人体に影響を及ぼすリスクが少ないことが確認されている。

　また、人体への影響が小さい波長帯域の紫外光を利用した不活化装置は、最近のコロナウイルス感染症の流行の影響により特に注目を集めており、人が頻繁に往来する空間等への導入のため、より安全で、かつ、より効率的に不活化処理できる装置が期待されている。

　本発明は、上記課題に鑑み、人体への影響が極めて小さい波長帯域の紫外光の強度を向上させつつ、人体へ影響が懸念される波長帯域の紫外光の強度を維持又は抑制した不活化装置を提供することを目的とする。

　本発明の不活化装置は、
　貴ガス及びハロゲンガスを含む発光ガスが封入された発光管と、一対の電極とを有し、前記一対の電極の間に電圧が印加されると、前記発光管内において、主たる発光波長帯域が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を発生させるエキシマランプと、
　波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を透過するとともに、波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲内の紫外光を実質的に透過しない、前記エキシマランプで発生した紫外光が入射される光学フィルタとを備え、
　前記発光管内に封入された前記発光ガスにおける貴ガスの封入圧力に対するハロゲンガスの封入圧力の比が、２％以上５％未満であることを特徴とする。

　本明細書において、「不活化」とは、菌やウイルスを死滅させる又は感染力や毒性を失わせることを包括する概念を指し、「菌」とは、細菌や真菌（カビ）等の微生物を指す。
以下において、「菌又はウイルス」を「菌等」と総称することがある。

　本明細書において、「主たる発光波長帯域」とは、エキシマランプの発光管内で発生する光の強度スペクトルにおいて、ピーク強度に対して１０％以上の光強度を示す波長帯域をいう。

　また、本明細書において、「紫外光を透過する」とは、入射角が０°で入射し、出射角が０°で出射される紫外光に関し、ピーク波長の強度に対して、１０％以上の強度が維持されることを意味する。なお、光学フィルタを透過させる波長帯域の紫外光の強度は、ピーク波長の強度に対して１０％以上の強度が維持されることが好ましく、２０％以上に維持されることがより好ましい。そして、「紫外光を実質的に透過しない」とは、入射角が０°で入射し、出射角が０°で出射される紫外光に関し、ピーク波長の強度に対して、５％以下の強度にまで抑制されていることを意味する。なお、光学フィルタによって抑制させる波長帯域の紫外光の強度は、ピーク波長の強度に対して２％以下にまで抑制されることが好ましく、１％以下にまで抑制されることがより好ましい。

　まず、貴ガス原子（Ｎｇ）とハロゲン原子（Ｘ）を含む発光ガスが封入された発光管を備えるエキシマランプの特徴について説明する。

　エキシマランプは、一対の電極の間に、所定の閾値以上の電圧が印加されると、発光管内において放電が発生する。そして、この放電によって発光ガスに含まれる貴ガス原子とハロゲン原子が電離又は励起されて、下記（１）式に示すように、発光管内において励起錯体が形成される。励起錯体は、極めて不安定な分子であり、形成された直後に、下記（２）式に示すように、貴ガス原子とハロゲン原子とに解離する。そして、この解離が起こる際に、解放されるエネルギーの大きさに応じた光（「エキシマ光」とも称される。）が発生する。下記式中の（＊）は、励起状態であることを示している。なお、下記に示す各反応式は、発光管内で種々発生する反応のうちの、エキシマ光の発生に関与する代表的な一部の反応を示す式である。
　Ｎｇ^* ＋Ｘ₂ → ＮｇＸ^* ＋Ｘ　　　（１）
　ＮｇＸ^* → Ｎｇ＋Ｘ＋ｈν　　　（２）

　上記（１）式及び（２）式に示す反応によって発生する光は、一般的に発光管内で発生する光のうちの主たる発光波長帯域に属する光である。

　発光管内においては、発光ガスに含まれる原子の組み合わせや封入圧力によって、上記（１）式及び（２）式で示す反応とともに、下記（３）式及び（４）式に示す反応が発生する場合がある。
　ＮｇＸ* ＋２Ｎｇ → Ｎｇ₂Ｘ^* ＋Ｎｇ　　　（３）
　Ｎｇ₂Ｘ^*→ ２Ｎｇ＋Ｘ＋ｈν　　　（４）

　上記（３）式及び（４）式に示す反応によって発生する光は、一般的に発光管内で発生する光のうちの主たる発光波長帯域の光よりもエネルギーが小さく、主たる発光波長帯域よりも長波長側の光となる。例えば、貴ガスがクリプトン（Ｋｒ）、ハロゲンガスが塩素（Ｃｌ）であるエキシマランプの場合は、上記（３）式及び（４）式に示す反応によって、２２２ｎｍ近傍の光が発生し、上記（３）式及び（４）式に示す反応によって、波長が３１５ｎｍ近傍の光が発生する。

　波長が３１５ｎｍ近傍の紫外光は、人体に照射すると日焼け等を生じさせる波長帯域の光である。しかしながら、当該構成のエキシマランプから出射される紫外光に関して、波長が３１５ｎｍ近傍の紫外光の強度は、主たる発光波長帯域に属する光の強度に対して非常に微弱である。

　また、エキシマランプは、主たる発光波長帯域が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する光を出射するように構成されていても、多くの場合、人体に対して特に有害な波長帯域である２４０ｎｍ以上２８０ｎｍの範囲内の紫外光が不可避的に発生する。このような波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍの範囲内の紫外光は、当該波長帯域の紫外光を実質的に透過しない光学フィルタを設けることで対策される場合が多い。

　ここで、紫外光を利用した不活化装置に関する実情や動向について説明する。上述したように、人体への影響が極めて小さい波長帯域の紫外光を利用する不活化装置は、物体表面を介した接触感染や、空間中に存在するエアロゾルを介した感染を抑制する効果が期待できることから、人が頻繁に往来する空間や、人が長時間作業を行う空間への導入が検討されている。

　しかしながら、波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外光は、低圧水銀ランプから出射される紫外光に比べると人体に対する影響が極めて小さいとはいえ、安全性を考慮して人体に対する積算照射量についての規制値が設けられている。本願出願時において、人体に照射される紫外光の積算照射量は、ＡＣＧＩＨ（American Conference of Governmental Industrial Hygienists：アメリカ合衆国産業衛生専門官会議）で定められている規制値（許容限界値）以内にすることが推奨されている。例えば、波長が２２２ｎｍの紫外光は、一日（８時間）あたりの積算照射量の許容限界値が２２ｍＪ／ｃｍ²と定められている。なお、本明細書における許容限界値の数値は、現行の数値であって、今後変更される可能性がある数値である。また、上記に限らず、人体に照射される紫外光の積算照射量は、所定の上限値を定めておくことが、安全な運用を行う上で望ましい。

　したがって、人が往来する空間等に対して紫外光を照射することが想定される不活化装置は、上述の紫外光の積算照射量の規制値を遵守しつつ、効率的に処理対象空間や処理対象物を不活化処理できることが求められる。

　上述したように、主たる発光波長帯域が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を出射するエキシマランプは、波長が３１５ｎｍ近傍の光は、主たる発光波長帯域に属する紫外光の強度に比べて非常に微弱である。そして、波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍの範囲内の紫外光は、光学フィルタによって強度が十分に低減される。

　このため、主たる発光波長帯域が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を出射するエキシマランプを使用し、現時点における許容限界値を遵守して不活化処理を行う場合、人体に対する影響はほとんど問題とならない。

　ところが、最近のコロナウイルス感染症の流行により、紫外光による菌等の不活化処理が注目されている実情や、様々な検証実験によって特定の波長帯域の紫外光に関する安全性が確認されている背景から、現在、一部の波長帯域の紫外光に関して、人に対する積算照射量の許容限界値の緩和が検討されている。

　上記のような実情に鑑みると、紫外光を利用した不活化装置は、対象空間や対象物をより効率的に不活化処理するために、より高い強度の紫外光を照射する、人が往来する空間内で常時点灯させる等の使用態様が、今後実施されると予想される。

　したがって、人が頻繁に往来する空間に導入される場合、人の健康被害へのリスクが現時点では問題となっていなくても、許容限界値の見直しによって今後問題となってくることが予想される。つまり、将来的に積算照射量の規制値が緩和される可能性があることに鑑みると、紫外光を利用する不活化装置は、人体への影響が小さい波長帯域の紫外光の強度を高めつつ、人体に影響を及ぼす波長帯域の紫外光の強度を維持又は低減する工夫が求められると予想される。

　波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲内の紫外光に関しては、他の波長範囲に属する紫外光と比べて人体に対する影響が特に大きいため、光学フィルタの構造や材料等を工夫することによって重点的に対策を施すことが考えられる。

　しかしながら、光学フィルタは、紫外光の波長帯域全域にわたって所望の透過率特性を満たすように構成することは非常に難しい。光学フィルタは、特定の波長帯域の透過率を低下させようとすると、他の波長帯域の光に対する透過率が不可避的に上昇してしまう場合がある。

　このため、従来の不活化装置では、エキシマランプから出射される光の強度を高め、かつ、波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の紫外光の透過率をできる限り低下させた場合、波長が２８０ｎｍ以上の紫外光、特に上述したような波長が３００ｎｍ近傍の紫外光を高い強度で出射してしまうおそれがある。

　そこで、本発明者は、エキシマランプの発光管内で発生する光が上記（１）式～（４）式に示す反応に基づいて発生することに着目し、発光管内に封入する発光ガスの貴ガス及びハロゲンガスの封入圧力を調整して紫外光のスペクトルを制御する方法を検討した。

　本発明者は、発光管内に封入する発光ガスの貴ガスとハロゲンガスの封入圧力の比の変化に対して、エキシマランプの発光管内で発生する光のスペクトルがどのように変化するかを確認する検証実験を行った。当該検証実験の詳細については、「発明を実施するための形態」の項目において後述される。

　当該検証実験の結果によれば、発光ガスにおける貴ガスの封入圧力に対するハロゲンガスの封入圧力の比（以下、「封入圧力比」とも称される）は、２％以上５％未満であることが好適であることが確認される。

　以上より、上記構成とすることで、光学フィルタを通して出射される紫外光のピーク強度に対する相対強度に関し、人体に有害な波長帯域である波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の波長域の紫外光の強度を大きく増大させることなく、主たる発光波長帯域よりも長波長側の紫外光の強度を低減させることができる。つまり、１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長帯域に属する主たる発光波長域の紫外光の光強度を高めつつも、人体に有害な波長帯域の紫外光の強度を維持又は低減することができる。

　上記不活化装置において、
　前記光学フィルタは、波長が２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の範囲内の少なくとも一部に、紫外光を透過する帯域を有していても構わない。

　誘電体多層膜フィルタは、膜厚や層数を調整することで、透過させる紫外光の波長帯域を調整することができる。このため、誘電体多層膜フィルタは、紫外光に対するバンドパスフィルタとして用いられることが多い。しかしながら、誘電体多層膜フィルタは、透過させる波長帯域、及び実質的に透過させない波長帯域のいずれをも所望の仕様通りに設計することが難しい場合がある。例えば、１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長帯域に属する紫外光を透過し、２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の波長帯域の紫外光を実質的に透過しないように構成すると、多くの場合、波長２８０ｎｍ以上の帯域において、光を透過する帯域が現れる（図６Ａ参照）。

　誘電体多層膜フィルタは、実質的に透過しない波長帯域の帯域幅を大きくしようとすると、透過させる必要がある波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外光に対する透過率が低下してしまうという特徴がある。特に、波長２８０ｎｍ以上の紫外光領域に属する帯域全体の光を実質的に透過しないように構成することは、波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外光に対する透過率が大幅に低下してしまうため現実的ではない。

　そこで、上記構成の不活化装置とすることで、人に対する２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の波長帯域の紫外光の照射を抑制するとともに、上記（３）式及び（４）式の反応によって発生する、人体への影響が懸念される紫外光の照射も抑制させることができる。なお、より安全性を高める観点から、光学フィルタは、波長が２８０ｎｍ以上３５０ｎｍ未満の範囲内の紫外光を実質的に透過しない、誘電体多層膜フィルタであることが好ましい。

　上記不活化装置は、
　前記発光ガスは、クリプトン（Ｋｒ）と塩素（Ｃｌ）とを含む混合ガスであっても構わない。

　また、上記不活化装置は、
　前記発光ガスは、クリプトン（Ｋｒ）と臭素（Ｂｒ）とを含む混合ガスであっても構わない。

　なお、本発明の対象製品は、人や動物の皮膚や目に紅斑や角膜炎を起こすことはなく、紫外光本来の殺菌、ウイルスの不活化能力を提供することができる。特に、従来の紫外光源とは異なり、有人環境で使用できるという特徴を生かし、屋内外の有人環境に設置することで、環境全体を照射することができ、空気と環境内設置部材表面のウイルス抑制・除菌を提供することができる。

　このことは、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標３「あらゆる年齢の全ての人々が健康的な生活を確保し、福祉を促進する」に対応し、また、ターゲット３．３「２０３０年までに、エイズ、結核、マラリア及び顧みられない熱帯病といった伝染病を根絶するとともに、肝炎、水系感染症及びその他の感染症に対処する」に大きく貢献するものである。

　本発明によれば、人体への影響が極めて小さい波長帯域の紫外光の強度を向上させつつ、人体へ影響が懸念される波長帯域の紫外光の強度を維持又は抑制した不活化装置が実現される。

不活化装置の一実施形態の外観を模式的に示す図面である。図１の不活化装置をＸ方向に見たときの断面図である。図２のエキシマランプ周辺の拡大図である。図２のエキシマランプの拡大図である。エキシマランプの発光管内で発生する紫外光のスペクトルの一例を示すグラフである。一実施形態における光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。エキシマランプから出射されて光学フィルタを通過した光のスペクトルの一例を示すグラフである。実験サンプルのエキシマランプごとの、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長範囲の相対強度をプロットしたグラフである。実験サンプルのエキシマランプから出射された紫外光の２３０ｎｍ～２８０ｎｍの波長範囲における相対強度スペクトルである。実験サンプルのエキシマランプから出射された紫外光の２５０ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲における相対強度スペクトルである。不活化装置の一実施形態の外観を模式的に示す図面である。図９の不活化装置を＋Ｚ側から見たときの図面である。図９の不活化装置をＸ方向に見たときの断面図である。図１１のエキシマランプ周辺の拡大図である。

［第一実施形態］
　図１は、不活化装置１の第一実施形態の外観を模式的に示す図面であり、図２は、不活化装置１をＸ方向に見たときの断面図である。図３は、図２のエキシマランプ３０周辺の拡大図であり、図４は、図２のエキシマランプ３０の拡大図である。第一実施形態の不活化装置１は、図１に示すように、筐体１０と、透光窓２０とを備え、図２に示すように、筐体１０内にエキシマランプ３０が収容されている。

　不活化装置１の第一実施形態は、人の皮膚に対して紫外光を照射して局所的に殺菌処理を行う使用態様が想定された形状を呈している。なお、不活化装置１の実施態様は、当該態様に限られず、区画された所定の空間内において、天井や壁面、又はポール等に固定されて、空間内を殺菌処理する態様等も当然に想定されている。そして、不活化装置１の形状や各部材の配置位置等は、使用対応に応じて任意の形状に設計される。

　以下の説明においては、図２に示すように、エキシマランプ３０が延伸する方向をＹ方向、透光窓２０とエキシマランプ３０とが対向する方向をＺ方向とし、Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向をＸ方向として説明する。

　また、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｚ方向」、「－Ｚ方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｚ方向」と記載される。第一実施形態における不活化装置１においては、図３に示すように、紫外光が取り出される方向が「＋Ｚ方向」に対応する。

　第一実施形態のエキシマランプ３０は、図３に示すように、発光管３０ａと、発光管３０ａを介して径方向に対向する、一対の電極３０ｂとを備えるエキシマランプである。なお、第一実施形態におけるエキシマランプ３０は、発光管３０ａが円筒形状を呈しており、二重管形状とも称されるエキシマランプである。当該形状のエキシマランプ３０は、発光管３０ａの内側で発生する紫外光を外側へと取り出すために、外側の電極３０ｂが、メッシュ状に加工された金属線によって構成されている。

　図５は、エキシマランプ３０の発光管３０ａ内で発生する紫外光のスペクトルの一例を示すグラフである。図５に示すグラフは、縦軸がピーク強度（波長２２２ｎｍにおける光強度）を１００％としたときの相対強度を示し、横軸が波長を示している。第一実施形態のエキシマランプ３０は、発光管３０ａ内にクリプトン（Ｋｒ）ガスと塩素（Ｃｌ）ガスの混合ガスを含む発光ガスＧ１が封入されており、電極（３０ｂ，３０ｂ）間に電圧が印加されることによって、図５に示すようなスペクトルの紫外光が発光管３０ａ内で発生する。図５に示すグラフは、分光放射照度計（具体的には、ウシオ電機社製「ＵＳＲ－４５ＤＡ」）を用いて測定されたグラフである。

　なお、発光管３０ａ内に封入される発光ガスＧ１は、全体の封入圧力が２００ｔｏｒｒとなるように、クリプトンガス及び塩素ガスとともに、緩衝ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスが含まれている。

　第一実施形態におけるエキシマランプ３０の主たる発光波長帯域は、図５に示すように、２１６ｎｍ～２２３ｎｍである。エキシマランプ３０の主たる発光波長帯域は、人体への影響が小さく、不活化処理の効果が認められる、１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長範囲内に属することが好ましく、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の波長範囲内に属することがより好ましい。

　本実施系形態において、発光管３０ａ内に封入されている発光ガスＧ１は、クリプトンガスの封入圧力（Ｐ_Kr）に対する塩素ガスの封入圧力（Ｐ_Cl）の比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）が、３．３３％となるように調整されている。

　発光管３０ａ内に封入されている発光ガスＧ１に含まれる各ガスの封入圧力（Ｐ_Kr，Ｐ_Cl）は、真空容器内に収容した状態の発光管３０ａを破壊し、ガスクロマトグラフィを用いて測定される。

　透光窓２０は、エキシマランプ３０から出射された紫外光を、筐体１０の外側に取り出すための光出射窓である。第一実施形態の透光窓２０は、主面２０ａ上に誘電体多層膜からなる光学フィルタ２０ｂが形成されている。

　不活化装置１は、図５に示すスペクトルの紫外光が、図３を参照して後述する光学フィルタ２０ｂを通過した後に、透光窓２０から筐体１０の外側に取り出される。なお、図４では、エキシマランプ３０で生成される紫外光を「紫外光Ｌｘ」と表記し、透光窓２０を通過して不活化装置１の外部に取り出される紫外光を「紫外光Ｌ１」と表記することで、両者が区別されている。以下においても、適宜同様の表現が用いられる。

　透光窓２０は、波長１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長帯域に属する紫外光を透過させることができる材料で構成される。透光窓２０の具体的な材料としては、例えば、石英ガラスや、ホウケイ酸ガラス、サファイア、フッ化マグネシウム材、フッ化カルシウム材、フッ化リチウム材、フッ化バリウム材等のセラミックス系材料や、シリコン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂系材料を採用し得る。

　また、第一実施形態の光学フィルタ２０ｂは、図３に示すように、透光窓２０の主面２０ａに形成されているが、透光窓２０の主面２０ａとは反対側の主面２０ｃに形成されていても構わない。さらに、光学フィルタ２０ｂがガラス板などを要することなく単体で搭載できるような構成の場合には、透光窓２０が光学フィルタ２０ｂのみで形成されていても構わない。

　第一実施形態では、エキシマランプ３０の発光管３０ａの管軸方向（Ｙ方向）の長さが１２０ｍｍ、エキシマランプ３０と光学フィルタ２０ｂとの離間距離が４０ｍｍ、光学フィルタ２０ｂのサイズが（Ｘ，Ｙ）＝（５０ｍｍ，５０ｍｍ）となっている。なお、ここに記載されているそれぞれのサイズ構成は、単なる一例であって、それぞれのサイズは任意である。

　図６Ａは、第一実施形態における光学フィルタ２０ｂの透過率特性を示すグラフである。図６Ａに示すグラフは、縦軸が光学フィルタ２０ｂの透過率、横軸が波長を示す。なお、図６Ａのグラフは、光学フィルタ２０ｂに対して入射角０°で入射する光線の分光スペクトルと、光学フィルタ２０ｂから出射角０°で出射された光線の分光スペクトルとを、分光光度計（具体的には、日本分光社製「Ｖ－７２００」）を用いて測定して得られたグラフである。

　第一実施形態における光学フィルタ２０ｂは、誘電体多層膜により形成されており、図６Ａに示すように、波長が２１０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外光を透過し、波長２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の紫外光を実質的に透過しないように構成されている。また、図６Ａに示すように、光学フィルタ２０ｂは、波長が２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の紫外光を透過する。

　図６Ｂは、エキシマランプ３０から出射されて光学フィルタ２０ｂを通過した光のスペクトルの一例を示すグラフである。図６Ｂに示すスペクトルは、光学フィルタ２０ｂにより、図５に示すグラフと比較して、波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲の強度が低減されていることが確認される。なお、図６Ｂに示すグラフは、図５と同様に、分光放射照度計（具体的には、ウシオ電機社製「ＵＳＲ－４５ＤＡ」）を用いて測定されたグラフである。

　誘電体多層膜で構成された光学フィルタ２０ｂは、誘電体多層膜を構成する各膜の膜厚を微調整することで、透過させる波長帯域と、実質的に透過しない波長帯域とを調整することができる。誘電体多層膜の各層を構成する材料としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ₂）、ハフニア（ＨｆＯ₂）、アルミナ（Ａｉ₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等が挙げられる。

　［検証実験］
　ここで、エキシマランプ３０から出射される紫外光Ｌｘの強度スペクトルと、エキシマランプ３０の発光管３０ａに封入される発光ガスＧ１に含まれる、貴ガスとハロゲンガスとの封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）との関係を確認する検証実験を行ったので、当該実験について説明する。

　（検証方法）
　エキシマランプ３０の発光管３０ａ内に封入された発光ガスＧ１に含まれる、クリプトン（Ｋｒ）ガスの封入圧力（Ｐ_Kr）及び塩素（Ｃｌ）ガスの封入圧力（Ｐ_Cl）と、封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）は、下記表１のように設定した。なお、上述したように、発光管３０ａ内に封入される発光ガスＧ１は、緩衝ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスが含まれており、いずれのサンプルにおいても、全体の封入圧力が２００ｔｏｒｒに調整されている。

　光強度の測定は、エキシマランプ３０の発光管３０ａから５０ｍｍ離間した位置で行った。なお、本検証は、封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）と、エキシマランプ３０から出射される紫外光のスペクトルとの相関特性を確認することを目的としているため、光学フィルタ２０ｂ無しの状態で行った。

　（検証結果）
　図７は、上記表１に示すサンプルごとの、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長範囲の相対強度をプロットしたグラフである。なお、図７に示される相対強度は、波長２２２ｎｍ±５ｎｍの波長範囲の光強度積分値を１として規格化したときの、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長範囲の光強度積分値である。図８Ａは、上記表１に示す実施例１及び比較例１のサンプルから出射された紫外光Ｌｘの２３０ｎｍ～２８０ｎｍの波長範囲の相対強度スペクトルであって、図８Ｂは、上記表１に示す実施例１及び比較例１のサンプルから出射された紫外光Ｌｘの２５０ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲の相対強度スペクトルである。なお、実施例１のエキシマランプ３０から出射された紫外光の２００ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲の相対強度スペクトルは、図５に示すスペクトルである。

　図７に示すように、封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）が２％以上の範囲では、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長範囲の光強度積分が０．０１を下回り、封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）の変化に対してほとんど変化しなくなる。つまり、図７によれば、封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）が１．５％付近において相対強度が０．０１を下回ることになるが、製造バラつき等により相対強度が０．０１を超えてしまうおそれがある。これに対し、封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）が２．０％以上では、製造バラつき等を考慮しても相対強度が０．０１を超えてしまうおそれが極めて少ない。

　図８Ａ及び図８Ｂに示すように、実施例１のエキシマランプ３０の強度スペクトルは、比較例１のエキシマランプ３０の強度スペクトルと比較すると、波長２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲において相対強度が高く、波長２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の範囲において相対強度が低くなっている。

　上記の結果は、発光管３０ａ内に封入される発光ガスＧ１の封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）が大きくなるほど、発光管３０ａ内で発生する紫外光Ｌｘは、波長２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲内の相対強度が増大し、波長２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の範囲内の相対強度が減少することを示している。

　つまり、発光管３０ａ内に封入される発光ガスＧ１の封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）を調整することで、発光管３０ａ内で発生する紫外光Ｌｘの、波長２４０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の範囲内における相対強度を制御できることが確認される。

　ここで、上述したように、エキシマランプの多くは、人体に対して有害な波長帯域の紫外光が人に照射されることを防止するため、当該波長帯域の光を実質的に透過しない光学フィルタが組み合わせられる。

　また、図６Ａに示すような透過率特性を示す誘電体多層膜フィルタでは、波長２８０ｎｍ付近から長波長側に向かって透過率の上昇が確認される。このような誘電体多層膜フィルタが用いられる場合、波長２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の相対強度よりも、波長３００ｎｍよりも長波長側の紫外光が問題となる可能性が高い。

　したがって、発光ガスＧ１に含まれるクリプトンガスと塩素ガスとの封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）は、波長が３００ｎｍよりも長波長側の紫外光の相対強度を低下させるように調整することが好ましいと考えられる。

　また、本検証実験を実施する中で、エキシマランプ３０の発光管３０ａに封入する発光ガスＧ１の封入圧力比を高くしていくと、封入圧力比が５％を超えたところでエキシマランプが点灯しにくくなる現象が確認された。塩素等のハロゲンガスは、電気陰性度が高く、電子付着性が高い。このため、発光管３０ａ内における塩素ガスの圧力比が高くなると、発光管３０ａ内の電子が塩素に付着しやすくなり、放電に必要な電子が減少する。上述した現象は、このようにして発光管３０ａ内の電子が減少したことによって発生したものと推察される。このことから、発光ガスＧ１に含まれるクリプトンガスと塩素ガスとの封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）は、５％未満であることが望ましい。

　なお、塩素ガスの電子付着性は、発光管３０ａ内における放電柱の安定性や、ランプに与える電気的な負荷にも寄与するため、塩素ガスがクリプトンガスに対して少なすぎると、発光管３０ａ内で発生する放電の不安定化やランプの短寿命化に繋がる。これらの観点と、図７の結果から総合的に判断すると、発光ガスＧ１に含まれるクリプトンガスと塩素ガスとの封入圧力比（Ｐ_Cl／Ｐ_Kr）は、２％以上５％未満であることが好ましいことがわかる。

　上記構成によれば、光学フィルタ２０ｂを通して出射される紫外光のピーク強度に対する相対強度に関し、人体に有害な波長帯域である波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の波長域の紫外光の強度を大きく増大させることなく、主たる発光波長帯域よりも長波長側の紫外光の強度を低減させることができる。つまり、１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長帯域に属する主たる発光波長帯域の紫外光の光強度を高めつつも、人体に有害な波長帯域の紫外光の強度を維持又は低減することができる。

　なお、上述の検証において示されたエキシマランプ３０から出射される紫外光Ｌｘの特徴は、理論上、発光管内に貴ガスとハロゲンガスを含む発光ガスが封入されたエキシマランプにおいて同様に現れると考えられる。特に、クリプトンガスと臭素（Ｂｒ）ガスとが含まれる発光ガスＧ１が発光管３０ａ内に封入された、主たる発光波長が２０７ｎｍ付近の紫外光を出射するエキシマランプにおいて同様な特徴が確認される。

　つまり、本発明の不活化装置１は、貴ガスとハロゲンガスを含む発光ガスＧ１が発光管３０ａ内に封入されたエキシマランプが搭載されていてもよく、具体例としては、クリプトンガスと臭素ガスとが含まれる発光ガスＧ１が発光管３０ａ内にエキシマランプ３０を採用し得る。

　また、エキシマランプ３０の発光管３０ａ内に封入される発光ガスＧ１の調整によって、波長が２８０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の紫外光がそのまま出射されても問題が無い程度にまで強度が十分に低減されている場合は、波長２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の範囲内に紫外光を透過する帯域を有する光学フィルタが採用されていても構わない。

　［第二実施形態］
　本発明の不活化装置１の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

　図９は、不活化装置１の第二実施形態の外観を模式的に示す図面であり、図１０は、図９の不活化装置１を＋Ｚ側から見たときの図面である。図１１は、図９の不活化装置１をＸ方向に見たときの断面図であり、図１２は、図１１のエキシマランプ３０周辺の拡大図である。

　不活化装置１の第二実施形態は、テーブル等に載置して、区画された所定の空間内に向かって紫外光を照射する使用態様が想定されている。

　第二実施形態のエキシマランプ３０は、図９に示すように、複数の発光管３０ａと、一対の電極３０ｂとを備えるエキシマランプである。複数の発光管３０ａは、図１０に示すように、一対の電極３０ｂに載置されている。

　第二実施形態の光学フィルタ２０ｂは、図１１に示すように、透光窓２０の主面２０ａに形成されている。当該構成は、第一実施形態と同じであるが、第二実施形態においては、エキシマランプ３０の発光管３０ａの管軸方向（Ｙ方向）の長さが７０ｍｍ、エキシマランプ３０と光学フィルタ２０ｂとの離間距離が８ｍｍ、光学フィルタ２０ｂのサイズが（Ｘ，Ｙ）＝（６０ｍｍ，４５ｍｍ）となっている。

　上述した不活化装置１が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。

　　　　１　　　　：　　不活化装置
　　　１０　　　　：　　筐体
　　　２０　　　　：　　透光窓
　　　２０ａ　　　：　　主面
　　　２０ｂ　　　：　　光学フィルタ
　　　２０ｃ　　　：　　主面
　　　３０　　　　：　　エキシマランプ
　　　３０ａ　　　：　　発光管
　　　３０ｂ　　　：　　電極
　　　　Ｇ１　　　：　　発光ガス
　　　　Ｌ１，Ｌｘ　　　：　　紫外光

Claims

　貴ガス及びハロゲンガスを含む発光ガスが封入された発光管と、一対の電極とを有し、前記一対の電極の間に電圧が印加されると、前記発光管内において、主たる発光波長帯域が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を発生させるエキシマランプと、
　波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の範囲内に属する紫外光を透過するとともに、波長が２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ未満の範囲内の紫外光を実質的に透過しない、前記エキシマランプで発生した紫外光が入射される光学フィルタとを備え、
　前記発光管内に封入された前記発光ガスにおける貴ガスの封入圧力に対するハロゲンガスの封入圧力の比が、２％以上５％未満であることを特徴とする不活化装置。
　前記光学フィルタは、波長が２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の範囲内の少なくとも一部に、紫外光を透過する帯域を有することを特徴とする請求項１に記載の不活化装置。
　前記発光ガスは、クリプトン（Ｋｒ）と塩素（Ｃｌ）とを含む混合ガスであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の不活化装置。
　前記発光ガスは、クリプトン（Ｋｒ）と臭素（Ｂｒ）とを含む混合ガスであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の不活化装置。