特開 2022-82987 殺菌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022082987

(43)【公開日】2022-06-03

(54)【発明の名称】殺菌装置

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20220527BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020194194

(22)【出願日】2020-11-24

(71)【出願人】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲田 亜稀

(72)【発明者】

【氏名】山田 恭平

【テーマコード（参考）】

4C058

【Ｆターム（参考）】

4C058AA01

4C058BB06

4C058EE26

4C058KK02

4C058KK23

(57)【要約】

【課題】殺菌対象物に合わせて紫外線の照射領域を調整できる紫外線殺菌装置を提供すること。
【解決手段】殺菌装置は、殺菌対象物を収容するための容器と、前記容器の内面に着脱可能に固定され、前記殺菌対象物に紫外線を照射する紫外線照射部と、を有する。前記容器の内面は、紫外線の反射率が８０％以上である紫外線反射面を含む。前記紫外線照射部は、紫外線を出射する光源と、前記光源から出射された紫外線の配光を制御する光束制御部材とを含む紫外線発光部と、前記内面に着脱可能に固定される固定部と、前記固定部および前記紫外線発光部に接続され、前記固定部に対する前記紫外線発光部の位置または向きを変えることが可能な可動接続部と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

殺菌対象物を収容するための容器と、
前記容器の内面に着脱可能に固定され、前記殺菌対象物に紫外線を照射する紫外線照射部と、
を有し、
前記容器の内面は、紫外線の反射率が８０％以上である紫外線反射面を含み、
前記紫外線照射部は、
紫外線を出射する光源と、前記光源から出射された紫外線の配光を制御する光束制御部材とを含む紫外線発光部と、
前記内面に着脱可能に固定される固定部と、
前記固定部および前記紫外線発光部に接続され、前記固定部に対する前記紫外線発光部の位置または向きを変えることが可能な可動接続部と、
を有する、
殺菌装置。

【請求項2】

前記固定部は、前記内面に磁力により固定される、請求項１に記載の殺菌装置。

【請求項3】

前記容器を構成する壁は、強磁性体を含む、請求項２に記載の殺菌装置。

【請求項4】

前記強磁性体は、鉄、ニッケルまたはコバルトを含む、請求項３に記載の殺菌装置。

【請求項5】

前記固定部は、磁石を含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の殺菌装置。

【請求項6】

前記紫外線反射面は、アルミニウム材の表面である、請求項１～５のいずれか一項に記載の殺菌装置。

【請求項7】

前記可動接続部は、ボールジョイントを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の殺菌装置。

【請求項8】

前記光束制御部材は、拡散レンズまたは集光レンズである、請求項１～７のいずれか一項に記載の殺菌装置。

【請求項9】

前記拡散レンズを含む前記紫外線照射部と、前記集光レンズを含む前記紫外線照射部とを有する、請求項８に記載の殺菌装置。

【請求項10】

前記容器は、紫外線を実質的に透過させず可視光を透過させる窓を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の殺菌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、殺菌対象物に紫外線を照射する殺菌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、医療現場や介護現場などに限らず様々な現場において、様々な器具を殺菌することが好ましいことがある。このため、液体を用いずに簡便に様々な器具を殺菌できる殺菌装置が求められている。

【0003】

特許文献１では、上記要求に応える殺菌装置として、紫外線を吸収する材料で構成された箱体と、箱体内に配置された紫外線ＬＥＤとを有する殺菌装置が提案されている。この殺菌装置では、箱体の内壁の一部は、紫外線を反射しうる材料で構成されていてもよいとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１７５５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ＬＥＤは指向性が強いため、特許文献１に記載の殺菌装置では、紫外線を殺菌対象物に均一に照射することができない。また、特許文献１に記載の殺菌装置では、紫外線ＬＥＤが固定されているため、殺菌対象物に合わせて紫外線の照射領域を調整することもできない。

【0006】

本発明の目的は、殺菌対象物に合わせて紫外線の照射領域を調整できる殺菌装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施の形態に係る殺菌装置は、殺菌対象物を収容するための容器と、前記容器の内面に着脱可能に固定され、前記殺菌対象物に紫外線を照射する紫外線照射部と、を有し、前記容器の内面は、紫外線の反射率が８０％以上である紫外線反射面を含み、前記紫外線照射部は、紫外線を出射する光源と、前記光源から出射された紫外線の配光を制御する光束制御部材とを含む紫外線発光部と、前記内面に着脱可能に固定される固定部と、前記固定部および前記紫外線発光部に接続され、前記固定部に対する前記紫外線発光部の位置または向きを変えることが可能な可動接続部と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、殺菌対象物に合わせて紫外線の照射領域を調整できる殺菌装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態に係る殺菌装置の斜視図である。

【図2】図２は、実施の形態に係る殺菌装置の断面図である。

【図3】図３Ａ～Ｄは、拡散レンズを含む紫外線発光部の構成を示す図である。

【図4】図４Ａ～Ｄは、集光レンズを含む紫外線発光部の構成を示す図である。

【図5】図５Ａ～Ｄは、拡散レンズの構成を示す図である。

【図6】図６Ａ～Ｄは、集光レンズの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態に係る殺菌装置について説明する。本実施の形態に係る殺菌装置は、紫外線を照射することでマスクやモバイル端末などを殺菌するための装置である。ただし、殺菌対象物は、これらの物に限定されない。また、本明細書において、「殺菌」とは、菌やウイルスなど（以下まとめて「菌」ともいう）を不活化することを意味する。

【0011】

（殺菌装置の構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係る殺菌装置１００の斜視図である。図２は、殺菌装置１００の断面図である。なお、図２では、紫外線照射部１２０は断面を示さずに側面を示しており、また紫外線照射部１２０の配線を省略している。

【0012】

図１および図２に示されるように、殺菌装置１００は、殺菌対象物を収容するための容器１１０と、容器１１０の内面に着脱可能に固定される紫外線照射部１２０とを有する。

【0013】

容器１１０は、殺菌対象物（図示省略）および紫外線照射部１２０を収容する。容器１１０の構成は、殺菌対象物および紫外線照射部１２０を適切に収容することができれば特に限定されない。ユーザーを紫外線から守る観点からは、容器１１０は、紫外線を外部に漏れださないように構成されていることが好ましい。本実施の形態では、容器１１０は、収容部１１１、蓋１１２および取手１１３を有する。

【0014】

収容部１１１は、殺菌対象物および紫外線照射部１２０を収容する容器１１０の本体である。収容部１１１の形状および大きさは、特に限定されず、殺菌対象物に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、収容部１１１は、水平断面が正六角形の角筒の一方の端部（下側の端部）を平板で閉塞した形状を有している。また、本実施の形態では、収容部１１１の水平方向の最大長さは１５０～２５０ｍｍ程度で、垂直方向の高さも１５０～２５０ｍｍ程度である。収容部１１１の材料は、紫外線を透過させなければ特に限定されない。収容部１１１の材料の例には、鉄やアルミニウムなどの金属、樹脂、木材などが含まれる。本実施の形態では、収容部１１１の材料は、鉄である。収容部１１１は、塗装されていてもよい。

【0015】

容器１１０は、外部から内部を観察するための窓１１４を有していてもよい。この場合、窓１１４は、紫外線を実質的に透過させず可視光を透過させるように構成されていることが好ましい。窓１１４の数および位置は、特に限定されない。本実施の形態では、収容部１１１には、紫外線を実質的に透過させず可視光を透過させる２つの窓１１４が設けられている。これらの窓１１４は、収容部１１１の側壁に設けられた貫通孔に紫外線を遮断する機能を有する樹脂板またはガラス板（例えばＢＫ７）を配置することで構成されている。樹脂またはガラスそのものが紫外線を遮断する機能を有していてもよいし、紫外線を遮断する機能を有しない樹脂板またはガラス板に紫外線を遮断する機能を有する被膜を付加してもよい。樹脂の例には、ポリ塩化ビニルが含まれる。

【0016】

蓋１１２は、収容部１１１の開口部を塞ぐ。蓋１１２の形状および位置は、特に限定されず、収容部１１１の構成に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、蓋１１２は、水平断面が正六角形の角筒の一方の端部（上側の端部）を平板で閉塞した形状を有している。蓋１１２の内径は収容部１１１の外径よりわずかに長いため、蓋１１２は、収容部１１１の開口部側（上側）の端部に嵌合することができる。蓋１１２の材料は、紫外線を透過させなければ特に限定されない。蓋１１２の材料の例は、収容部１１１の材料の例と同じである。本実施の形態では、蓋１１２の材料は、鉄である。蓋１１２は、塗装されていてもよい。

【0017】

殺菌対象物の表面全面に紫外線を照射する観点からは、容器１１０の内面は、紫外線の反射率が８０％以上である紫外線反射面を含むことが好ましい。容器１１０の内面における紫外線反射面の割合は、高いほど好ましく、例えば５０％以上であり、７５％以上である。本実施の形態では、窓１１４を除いては容器１１０の内面の実質的に全面が紫外線反射面である。

【0018】

紫外線反射面の構成は、特に限定されない。たとえば、紫外線反射面は、アルミニウム材の表面である。収容部１１１および蓋１１２の材料がアルミニウムである場合、収容部１１１の内面および蓋１１２の内面は、紫外線反射面として機能する。収容部１１１および蓋１１２の材料がアルミニウムではない場合は、収容部１１１の壁の内側および蓋１１２の壁の内側に例えばアルミニウム板が配置されている。この場合は、アルミニウム板の表面が紫外線反射面として機能する。本実施の形態では、収容部１１１の壁の内側および蓋１１２の壁の内側にアルミニウム板が配置されている。

【0019】

この後説明するように、紫外線照射部１２０の固定部１２２は、磁力により容器１１０の内面に固定されてもよい。たとえば、紫外線照射部１２０の固定部１２２が磁石を含む場合は、容器１１０を構成する壁は、強磁性体を含むことが好ましい。このようにすることで、紫外線照射部１２０の固定部１２２を容器１１０の内面に容易に固定することができる。強磁性体の例には、鉄、ニッケルおよびコバルトが含まれる。

【0020】

取手１１３は、蓋１１２に固定されている。蓋１１２に取手１１３を固定することで、収容部１１１から蓋１１２を外したり、収容部１１１に蓋１１２を嵌めたりすることを容易にすることができるようになる。取手１１３の形状、数および位置は、特に限定されない。取手１１３は、無くてもよい。

【0021】

紫外線照射部１２０は、容器１１０の内面に着脱可能に固定され、殺菌対象物に紫外線を照射する。図２に示されるように、紫外線照射部１２０は、紫外線を出射する紫外線発光部１２１と、容器１１０の内面に着脱可能に固定される固定部１２２と、固定部１２２に対する紫外線発光部１２１の位置または向きを変える可動接続部１２３と、を有する。

【0022】

図３Ａ～Ｄおよび図４Ａ～Ｄは、紫外線発光部１２１の構成を示す図である。図３Ａ～Ｄは、光束制御部材１２５として、広い範囲に紫外線を照射することができる拡散レンズ１２５ａを含む紫外線発光部１２１の構成を示す図である。図３Ａは斜視図であり、図３Ｂは平面図であり、図３Ｃは正面図であり、図３Ｄは断面図である。図４Ａ～Ｄは、光束制御部材１２５として、狭い範囲に紫外線を集中的に照射することができる集光レンズ１２５ｂを含む紫外線発光部１２１の構成を示す図である。図４Ａは斜視図であり、図４Ｂは平面図であり、図４Ｃは正面図であり、図４Ｄは断面図である。なお、図３Ｄおよび図４Ｄの断面図では、ハッチングを省略している。

【0023】

殺菌装置１００は、拡散レンズ１２５ａを含む紫外線発光部１２１（図３Ａ～Ｄ）および集光レンズ１２５ｂを含む紫外線発光部１２１（図４Ａ～Ｄ）のいずれか一方のみを有していてもよいし、両方を有していてもよい。また、殺菌装置１００は、拡散レンズ１２５ａを含む紫外線発光部１２１を複数有していてもよいし、集光レンズ１２５ｂを含む紫外線発光部１２１を複数有していてもよい。これらの紫外線発光部１２１の種類、数および位置を適宜調整することで、殺菌対象物に紫外線を適切に照射することができる。

【0024】

図３Ａ～Ｄおよび図４Ａ～Ｄに示されるように、紫外線発光部１２１は、紫外線を出射する光源１２４と、光源１２４から出射された紫外線の配光を制御する光束制御部材１２５とを含む。本実施の形態では、紫外線発光部１２１は、さらにヒートシンク１２６も含む。紫外線発光部１２１の大きさは、特に限定されず、容器１１０の大きさなどに応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、紫外線発光部１２１の幅（図３Ａおよび図４Ａにおいて横方向の長さ）は２０～３０ｍｍ程度、高さ（図３Ａおよび図４Ａにおいて縦方向の長さ）は２０～４０ｍｍ程度である。

【0025】

光源１２４は、殺菌対象物に向けて紫外線を出射する。光源１２４の種類は、紫外線を出射できれば特に限定されない。光源１２４の例には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、レーザーダイオード（ＬＤ）が含まれる。本実施の形態では、光源１２４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源１２４は、回路部（図示省略）と電気的に接続されている。回路部は、容器１１０に設けられた貫通孔などを介して外部電源に接続されている。

【0026】

光源１２４が出射する紫外線の波長は、特に限定されない。光源１２４が出射する紫外線の波長は、殺菌対象物を効果的に殺菌する観点から、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下がより好ましい。すなわち、光源１２４から出射される紫外線は、紫外線Ｃ波（ＵＶＣ）が好ましい。殺菌対象物の表面における光源１２４から出射される紫外線の放射照度は、例えば０．２３ｍＷ／ｃｍ^２程度である。たとえば、新型コロナウイルス感染症（ＣＯＶＩＤ－１９）の原因となるＳＡＲＳコロナウイルス２（ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２）を９９．９％以上不活化させるためには、０．２３ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線Ｃ波を８分間程度照射すればよい。また、大腸菌を９９．９％以上不活化させるためには、０．２３ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線Ｃ波を１分間程度照射すればよい。本実施の形態に係る殺菌装置１００では、殺菌対象物に合わせて紫外線照射部１２０の種類、数および位置を変えられるため、殺菌を要する領域に効率的に紫外線を照射でき、殺菌対象物を短時間で十分に殺菌できる。このため、光源１２４の寿命を延ばすことができる。

【0027】

紫外線の照射時間を短くしたい場合には、光源１２４（紫外線照射部１２０）の数を多くすればよいし、光源１２４（紫外線照射部１２０）の数を少なくする場合には、紫外線の照射時間を長くすればよい。他にも、光源１２４と殺菌対象物との距離を調整することでも、殺菌に必要なエネルギー量を調整することができる。それらの条件に応じて、最適なエネルギー量が殺菌対象物に照射できるように設計された光束制御部材１２５を用いることが好ましい。

【0028】

市販されている光源１２４の例には、ピーク波長が２８０ｎｍの紫外線発光ダイオードであるＮＣＳＵ３３４Ａ（日亜化学工業株式会社）が含まれる。また、ピーク波長が２８０ｎｍの紫外線発光ダイオードの他の例には、ＫＬＡＲＡＮ（旭化成株式会社）、ＺＥＵ１１０ＢＥＡＥ（スタンレー電気株式会社）が含まれる。

【0029】

光束制御部材１２５は、光源１２４から出射された紫外線の配光を制御する。光束制御部材１２５は、一体成形により形成されている。光束制御部材１２５の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１２５の材料は、シリコーン、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。光源１２４から出射される紫外線が紫外線Ｃ波の場合、光束制御部材１２５の材料は、シリコーンが好ましい。

【0030】

図５Ａ～Ｄは、広い範囲に紫外線を照射することができる光束制御部材１２５（拡散レンズ１２５ａ）の構成を示す図である。図５Ａは上からの斜視図であり、図５Ｂは下からの斜視図であり、図５Ｃは平面図であり、図５Ｄは正面図である。図５Ａ～Ｄに示されるように、拡散レンズ１２５ａは、裏側（光源１２４側）に配置された入射面１２７と、表側（殺菌対象物側）に配置された出射面１２８とを有する（図３Ｄも参照）。入射面１２７は、裏側に形成された凹部の内面であり、光源１２４から出射された紫外線を拡げつつ拡散レンズ１２５ａ内に入射させる。出射面１２８は、表側に形成された凸部の外面であり、入射面１２７で入射した紫外線を略矩形に拡げつつ出射させる。

【0031】

図６Ａ～Ｄは、狭い範囲に紫外線を集中的に照射することができる光束制御部材１２５（集光レンズ１２５ｂ）の構成を示す図である。図６Ａは上からの斜視図であり、図６Ｂは下からの斜視図であり、図６Ｃは平面図であり、図６Ｄは正面図である。図６Ａ～Ｄに示されるように、集光レンズ１２５ｂは、裏側（光源１２４側）に配置された入射面１２７と、表側（殺菌対象物側）に配置された出射面１２８と、側方に配置された全反射面１２９とを有する（図４Ｄも参照）。入射面１２７は、裏側に形成された凹部の内面であり、光源１２４から出射された紫外線を集光レンズ１２５ｂ内に入射させる。全反射面１２９は、入射面１２７で入射した紫外線のうち出射角度が大きい紫外線を出射面１２８に向けて反射させる。これにより、光源１２４から出射された紫外線が集光される。出射面１２８は、表側に配置された面であり、入射面１２７で入射して直接到達した紫外線および全反射面１２９で反射した紫外線を出射させる。

【0032】

ヒートシンク１２６は、光源１２４からの熱を紫外線発光部１２１の外部に放出する。ヒートシンク１２６は、紫外線発光部１２１のベースとしても機能しており、光源１２４および光束制御部材１２５は、直接または間接的にヒートシンク１２６に固定されている。この後説明する可動接続部１２３も、ヒートシンク１２６に接続されている。

【0033】

固定部１２２は、容器１１０の内面に着脱可能に固定され、可動接続部１２３を介して紫外線発光部１２１を支持する（図２参照）。固定部１２２の構成は、容器１１０の内面に着脱可能に固定されることができれば特に限定されない。たとえば、容器１１０の内面に設けられた凸部または凹部に固定部１２２を係合させることで、固定部１２２を容器１１０の内面に着脱可能に固定してもよい。

【0034】

また、固定部１２２は、容器１１０の内面に磁力により固定されてもよい。この場合、固定部１２２および容器１１０を構成する壁のいずれか一方が磁石を含み、他方が磁石または強磁性体を含んでいてもよい。強磁性体の例には、鉄、ニッケルおよびコバルトが含まれる。また、磁石を含む固定部１２２と容器１１０の外側に配置された磁石または強磁性体とで容器１１０を構成する壁を挟み込むことで、固定部１２２を固定してもよい。本実施の形態では、容器１１０を構成する壁が鉄を含み、固定部１２２は磁石を含んでいる。

【0035】

可動接続部１２３は、固定部１２２および紫外線発光部１２１に接続され、固定部１２２に対する紫外線発光部１２１の位置または向きを変える（図２参照）。可動接続部１２３の構成は、固定部１２２に対する紫外線発光部１２１の位置または向きを変えることが可能であれば特に限定されない。可動接続部１２３の例には、ボールジョイントおよびフレキシブルアームが含まれる。本実施の形態では、可動接続部１２３は、ボールジョイントを含んでいる。

【0036】

（殺菌装置の使用方法）
殺菌装置１００の使用方法について説明する。まず、収容部１１１内に殺菌対象物を設置するとともに、殺菌対象物に合わせた種類および数の紫外線照射部１２０を収容部１１１内の適切な位置に固定し、蓋１１２を閉める。次いで、紫外線照射部１２０に接続された外部電源のスイッチをオンにすることで、紫外線照射部１２０から紫外線を出射させて、殺菌対象物を必要な時間殺菌処理する。殺菌処理を終えた後、蓋１１２を開けて、殺菌対象物を取り出す。

【0037】

（効果）
本実施の形態に係る殺菌装置によれば、殺菌対象物に合わせて紫外線照射部１２０の種類、数および位置を変えられるため、殺菌を要する領域に効率的に紫外線を照射でき、殺菌対象物を短時間で十分に殺菌できる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本実施の形態に係る殺菌装置は、医療現場や介護現場などに限らず様々な現場において様々な器具を簡便に殺菌することができる。たとえば、本実施の形態に係る殺菌装置は、市販の使い捨てマスクの殺菌やモバイル端末などの殺菌に有用である。

【符号の説明】

【0039】

１００ 殺菌装置
１１０ 容器
１１１ 収容部
１１２ 蓋
１１３ 取手
１１４ 窓
１２０ 紫外線照射部
１２１ 紫外線発光部
１２２ 固定部
１２３ 可動接続部
１２４ 光源
１２５ 光束制御部材
１２５ａ 拡散レンズ
１２５ｂ 集光レンズ
１２６ ヒートシンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】