特許 7489657 ウイルスの紫外線殺菌装置及び紫外線殺菌方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-16

(45)【発行日】2024-05-24

(54)【発明の名称】ウイルスの紫外線殺菌装置及び紫外線殺菌方法

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/10 20060101AFI20240517BHJP

【ＦＩ】

A61L2/10

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020094721

(22)【出願日】2020-05-29

(65)【公開番号】P2021186256

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】304020292

【氏名又は名称】国立大学法人徳島大学

(73)【特許権者】

【識別番号】391016886

【氏名又は名称】日本フネン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104949

【弁理士】

【氏名又は名称】豊栖 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100074354

【弁理士】

【氏名又は名称】豊栖 康弘

(74)【代理人】

【識別番号】100214145

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 尚恵

(72)【発明者】

【氏名】高橋 章

(72)【発明者】

【氏名】馬渡 一諭

(72)【発明者】

【氏名】下畑 隆明

(72)【発明者】

【氏名】芥川 正武

(72)【発明者】

【氏名】榎本 崇宏

(72)【発明者】

【氏名】児島 瑞基

(72)【発明者】

【氏名】和田 敬宏

【審査官】森 健一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１６１６６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５１６１９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｌ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外線で特定のウイルスを不活化するウイルスの紫外線殺菌装置であって、
第一主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第一ＵＶ－ＬＥＤと、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤと異なる第二主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第二ＵＶ－ＬＥＤと、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤを同時に発光させた合成発光スペクトルを、前記特定のウイルスの吸収スペクトルと近似させるように、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ駆動電流を供給して発光させるための電流制御部と、
を備えるウイルスの紫外線殺菌装置。

【請求項2】

請求項１に記載のウイルスの紫外線殺菌装置であって、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する、次式で定義される相関度Ｒ_oを、０．７０００以上とするウイルスの紫外線殺菌装置。

（上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。）

【請求項3】

請求項１に記載のウイルスの紫外線殺菌装置であって、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する、次式で定義される相関度Ｒを、０．７０００以上とするウイルスの紫外線殺菌装置。

（上式において、ｃｏｖは吸収スペクトルＡ（λ）と合成発光スペクトルＳ（λ）の共分散を、σ_Aは吸収スペクトルＡ（λ）の標準偏差を、σ_Sは合成発光スペクトルＳ（λ）の標準偏差を、それぞれ示している。）

【請求項4】

請求項１に記載のウイルスの紫外線殺菌装置であって、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する、次式で定義される相関度Ｒ_AEを、０．７０００以上とするウイルスの紫外線殺菌装置。

（上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。）

【請求項5】

請求項１に記載のウイルスの紫外線殺菌装置であって、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する相関度として、次式で定義されるコサイン類似度ｃｏｓθを、０．７０００以上とするウイルスの紫外線殺菌装置。

（上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。）

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、
前記第一主発光ピーク波長が、２８０ｎｍ以下であり、
前記第二主発光ピーク波長が、２８０ｎｍ以下であるウイルスの紫外線殺菌装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、
前記第一主発光ピーク波長が、２４５ｎｍ～２５７ｎｍに含まれており、
前記第二主発光ピーク波長が、２５７ｎｍ～２７０ｎｍに含まれてなるウイルスの紫外線殺菌装置。

【請求項8】

請求項２～５のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、さらに、
前記第一主発光ピーク波長及び第二主発光ピーク波長と異なる第三主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第三ＵＶ－ＬＥＤを備え、
前記電流制御部は、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、及び第三ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、駆動電流を供給して発光させて、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対し、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、及び第三ＵＶ－ＬＥＤの紫外線を組み合わせた合成発光スペクトルＳ（λ）の前記相関度を、０．７０００以上としてなるウイルスの紫外線殺菌装置。

【請求項9】

請求項８に記載のウイルスの紫外線殺菌装置であって、
前記第三主発光ピーク波長が、２７０ｎｍ～３８０ｎｍに含まれてなるウイルスの紫外線殺菌装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、
前記電流制御部が、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤに供給する駆動電流の値を可変としてなる紫外線殺菌装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、
前記電流制御部が、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤに供給する駆動電流の比を、１：０から０：１としてなる紫外線殺菌装置。

【請求項12】

請求項２～５のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、
前記電流制御部が、複数の異なるウイルスの吸収スペクトルに応じた、合成発光スペクトルとの前記相関度が０．７０００以上となる駆動電流の値を、それぞれ予め設定しておき、これら複数の駆動電流の値を切り替え可能としてなる紫外線殺菌装置。

【請求項13】

請求項２～５のいずれか一項に記載の紫外線殺菌装置であって、
前記相関度が０．８０００以上であるウイルスの紫外線殺菌装置。

【請求項14】

紫外線で特定のウイルスを不活化するウイルスの紫外線殺菌方法であって、
第一主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第一ＵＶ－ＬＥＤと、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと異なる第二主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第二ＵＶ－ＬＥＤとを準備する工程と、
前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤを同時に発光させて、その合成発光スペクトルを、前記特定のウイルスの吸収スペクトルと近似させるように、電流制御部で前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ駆動電流を供給して発光させる工程と、
を含むウイルスの紫外線殺菌方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ウイルスの紫外線殺菌装置及び紫外線殺菌方法に関する。

【背景技術】

【0002】

殺菌は、我々の日常生活のみならず産業上でも必要不可欠である。一般に殺菌方法としては塩素などによる薬剤殺菌、加熱殺菌、紫外線殺菌、オゾン殺菌などが知られているが、薬剤による弊害や環境意識の高まりから、殺菌する対象物が変質しないこと、不要な残留物がないこと、環境に優しいことなどの観点から、より質の高い殺菌技術が求められている。このような背景から、紫外線（ＵＶ）を用いた殺菌方法、すなわち紫外線殺菌が広く用いられるようになってきている。

【0003】

ＵＶによるウイルスの不活化は、薬剤のように残留するものがなく、安全性において優れている。また、紫外線はウイルスのＤＮＡ又はＲＮＡを破壊すると言われ、薬剤殺菌と違い耐性菌を作らないという利点もある。ＵＶによる殺菌機構については、一般に次の説明がされている。細菌をはじめ、生物の細胞内には遺伝情報をつかさどる核酸（ＤＮＡ又はＲＮＡ）が存在し、紫外線が照射されると核酸はその光を吸収し、一部の核酸に障害が起こり遺伝子からの転写制御が滞り新陳代謝に支障をきたし不活化される。

【0004】

図４８は現在、国際的に標準のものとして認められている紫外線殺菌作用の波長特性を示している（非特許文献１参照）。図４８から明らかな通り、殺菌作用の最大値を示す波長は２６０ｎｍ付近にあり、この波長に近い２５３．７ｎｍのＵＶ（殺菌線または殺菌放射と呼ばれる）を効率的に放射するランプが殺菌灯（又は殺菌ランプ）として常用されている。

【0005】

しかしながら、殺菌灯は、殺菌線を透過させる特殊ガラス管で作られており、小型化や軽量化がし難く、また、形状にも制約があり、ＬＥＤに比べ消費電力が大きい等の問題がある。また、管内にはアルゴンガスと環境汚染物質である水銀が封入されており、廃棄時に特別な制約があり、煩雑であるなどの問題点がある。また、近年の環境意識の高まりやＲＯＨＳ規制などの環境対策により、水銀を用いた殺菌灯である水銀灯は嫌忌される傾向にある。

【0006】

このように問題点のある殺菌灯に代わって、近年、紫外線を照射可能なＬＥＤ（ＵＶ－ＬＥＤ）を使用する紫外線殺菌装置の提案がなされている。本願発明者らは、長年ＵＶ－ＬＥＤを用いた殺菌装置の研究を行っており、特許出願も行ってきた（特許文献１～３参照）。

【0007】

一般にＬＥＤは、水銀灯に比べ使用時間が長く低消費電力とされている。しかしながら、水銀灯のような２５３．７ｎｍといった波長の短い紫外光（ＵＶＣ）を放射可能なＵＶ－ＬＥＤは技術的難易度が高く、実用化されていないのが実情である。またコストも他のＬＥＤと比べて極めて高価である。このため、これよりも波長が長いＵＶＡやＵＶＢの近紫外光を放射可能なＵＶ－ＬＥＤが代替的に用いられている。

【0008】

しかしながら、ＵＶＡやＵＶＢを照射可能なＵＶ－ＬＥＤは、ＵＶＣよりも波長が長いことから、殺菌能力が劣るとされてきた。

【0009】

一方で、近年のＣＯＶＩＤ－１９、いわゆる新型コロナウイルスの世界的流行によって、ウイルス対策が全世界的に求められている。このような状況下で、消耗品であるマスクや消毒液が世界的に入手困難なため、消耗品に頼らない永続的で簡便なウイルス対策として、紫外線殺菌装置が注目を集めている。

【0010】

しかしながら、上述の通りＵＶＡを放射可能なＵＶ－ＬＥＤを用いた殺菌装置ではウイルス除去性能が劣り、十分な殺菌力を発揮できないという懸念があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２００８－１６１０９５号公報

【文献】特開２００４－２７５３３５号公報

【文献】特許第４０６７４９６号公報

【非特許文献】

【0012】

【文献】Applications of Germicidal, Erythemal and Infrared Energy 1st.ed.1946, 111頁, 著者［Matthew Luckiesh］、出版社［D.Van Nostrand Company,Inc.］

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、ＵＶ－ＬＥＤを用いながらも欠点とされた殺菌能力を大幅に向上させたウイルスの紫外線殺菌装置及び紫外線殺菌方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段及び発明の効果】

【0014】

本発明の第１の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、紫外線で特定のウイルスを不活化するウイルスの紫外線殺菌装置であって、第一主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第一ＵＶ－ＬＥＤと、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと異なる第二主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第二ＵＶ－ＬＥＤと、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤを同時に発光させた合成発光スペクトルを、前記特定のウイルスの吸収スペクトルと近似させるように、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ駆動電流を供給して発光させるための電流制御部とを備える。上記構成により、低圧水銀ランプを使用せずとも、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、殺菌対象のウイルスに対して効果的に殺菌性能を発揮させることが可能となる。

【0015】

また、本発明の第２の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記構成に加えて、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する、次式で定義される相関度Ｒ_oを、０．７０００以上とする。

【0016】

上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。上記構成により、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、優れた殺菌性能を発揮させることが可能となる。

【0017】

さらに、本発明の第３の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記構成に加えて、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する、次式で定義される相関度Ｒを、０．７０００以上とする。

【0018】

上式において、ｃｏｖは吸収スペクトルＡ（λ）と合成発光スペクトルＳ（λ）の共分散を、σ_Aは吸収スペクトルＡ（λ）の標準偏差を、σ_Sは合成発光スペクトルＳ（λ）の標準偏差を、それぞれ示している。

【0019】

さらにまた、本発明の第４の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する、次式で定義される相関度Ｒ_AEを、０．７０００以上とする。

【0020】

上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。

【0021】

さらにまた、本発明の第５の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、前記電流制御部で駆動電流を供給して同時に発光させた合成発光スペクトルＳ（λ）の、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対する相関度として、次式で定義されるコサイン類似度ｃｏｓθを、０．７０００以上とする。

【0022】

上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。

【0023】

さらにまた、本発明の第６の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記第一主発光ピークが、２８０ｎｍ以下であり、前記第二主発光ピークが、２８０ｎｍ以下である。

【0024】

さらにまた、本発明の第７の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記第一主発光ピーク波長が、２４５ｎｍ～２５７ｎｍに含まれており、前記第二主発光ピーク波長が、２５７ｎｍ～２７０ｎｍに含まれている。

【0025】

さらにまた、本発明の第８の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、さらに、前記第一主発光ピーク波長及び第二主発光ピーク波長と異なる第三主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第三ＵＶ－ＬＥＤを備え、前記電流制御部は、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、及び第三ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ、駆動電流を供給して発光させて、前記特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対し、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、及び第三ＵＶ－ＬＥＤの紫外線を組み合わせた合成発光スペクトルＳ（λ）の前記相関度を、０．７０００以上とすることができる。上記構成により、波長の異なる三種類以上のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、さらに優れた殺菌性能を発揮させることが可能となる。

【0026】

さらにまた、本発明の第９の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記第三主発光ピーク波長を、２７０ｎｍ～３８０ｎｍに含まれるように構成できる。

【0027】

さらにまた、本発明の第１０の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記電流制御部を、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤに供給する駆動電流の値を可変とすることができる。

【0028】

さらにまた、本発明の第１１の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記電流制御部が、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤに供給する駆動電流の比を、１：０から０：１とすることができる。

【0029】

さらにまた、本発明の第１２の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記電流制御部が、複数の異なるウイルスの吸収スペクトルに応じた、合成発光スペクトルとの前記相関度が０．７０００以上となる駆動電流の値を、それぞれ予め設定しておき、これら複数の駆動電流の値を切り替え可能とすることができる。

【0030】

さらにまた、本発明の第１３の側面に係るウイルスの紫外線殺菌装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、相関度を０．８０００以上とすることができる。

【0031】

さらにまた、本発明の第１４の側面に係るウイルスの紫外線殺菌方法によれば、紫外線で特定のウイルスを不活化するウイルスの紫外線殺菌方法であって、第一主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第一ＵＶ－ＬＥＤと、前記第一ＵＶ－ＬＥＤと異なる第二主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第二ＵＶ－ＬＥＤとを準備する工程と、前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤを同時に発光させて、その合成発光スペクトルを、前記特定のウイルスの吸収スペクトルと近似させるように、電流制御部で前記第一ＵＶ－ＬＥＤ及び第二ＵＶ－ＬＥＤにそれぞれ駆動電流を供給して発光させる工程とを含むことができる。これにより、低圧水銀ランプを使用せずとも、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、殺菌対象のウイルスに対して効果的に殺菌性能を発揮させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施形態１に係るウイルスの紫外線殺菌装置を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態２に係るウイルスの紫外線殺菌装置を示すブロック図である。

【図3】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射の照射時間毎の不活化効果を示すグラフである。

【図4】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射のフルエンス毎の不活化効果を示す要部拡大図付きグラフである。

【図5】参考例７、５、３のＵＶ－ＬＥＤによる不活性化の度合いを示すグラフである。

【図6】参考例７、５、３のＵＶ－ＬＥＤによるＲＮＡ損傷の度合いを示すグラフである。

【図7】ＵＶＣによるウイルスの不活性化機構を示す模式図である。

【図8】ＵＶＡ、ＵＶＢによるウイルスの不活性化機構を示す模式図である。

【図9】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｖＲＮＡ量を示すグラフである。

【図10】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｃＲＮＡ量を示すグラフである。

【図11】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｍＲＮＡ量を示すグラフである。

【図12】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｖＲＮＡの変動量を示すグラフである。

【図13】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｃＲＮＡの変動量を示すグラフである。

【図14】Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｍＲＮＡの変動量を示すグラフである。

【図15】ウイルス亜種に対しＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣをそれぞれ照射してウイルス不活化比を測定した結果を示すグラフである。

【図16】ＵＶ照射がｖＲＮＰの複製と転写を抑制する様子を示す模式図である。

【図17】Ｈ１Ｎ１亜型に対する異なるピーク波長のＵＶＣ照射の不活化効果を示すグラフである。

【図18】Ｈ１Ｎ１に異なる光源からＵＶ光を照射した場合の感染比を示すグラフである。

【図19】発育鶏卵に異なる光源からＵＶ光を照射した場合の感染比を示すグラフである。

【図20】Ｈ１Ｎ１にＵＶ光を照射した場合の波長毎のウイルス不活化比を示すグラフである。

【図21】発育鶏卵にＵＶ光を照射した場合の波長毎のウイルス不活化比を示すグラフである。

【図22】ＨＡタイター実験後の顕微鏡写真である。

【図23】波長毎のウイルスｖＲＮＡセグメント６を示すグラフである。

【図24】ウイルスｖＲＮＡセグメント６とウイルス不活化比の関係性を示すグラフである。

【図25】波長毎のＲＮＡ傷害比を示すグラフである。

【図26】ウイルスＲＮＡの吸収曲線を示すグラフである。

【図27】図２７Ａは２５４ｎｍの低圧水銀ランプ、図２７Ｂは２６０ｎｍ、図２７Ｂは２６０ｎｍ、図２７Ｃは２７０ｎｍ、図２７Ｄは２８０ｎｍ、図２７Ｅは２９０ｎｍ、図２７Ｆは３１０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤの発光スペクトルを、それぞれ示すグラフである。

【図28】合成発光スペクトルとウイルスＲＮＡの吸収スペクトルを重ねたグラフである。

【図29】実施例１の合成発光スペクトルと、参考例１、２、３のＵＶ－ＬＥＤ、比較例１の低圧水銀ランプの発光スペクトルを重ねたグラフである。

【図30】Ｈ１Ｎ１に対する実施例１、参考例１～３及び比較例１の不活化効果を示すグラフである。

【図31】Ｈ６Ｎ２に対する実施例１、参考例１～３及び比較例１の不活化効果を示すグラフである。

【図32】発育鶏卵に対しＨ１Ｎ１ウイルスを適用した場合の不活化効果を示すグラフである。

【図33】発育鶏卵に対しＨ６Ｎ２ウイルスを適用した場合の不活化効果を示すグラフである。

【図34】ＭＤＣＫに対する相関度と不活性化の関係を示すグラフである。

【図35】発育鶏卵に対する相関度と不活性化の関係を示すグラフである。

【図36】不活化比と波長の相関、及び不活化と相関度Ｒ_AEを、宿主がＭＤＣＫ、発育鶏卵についてまとめた表である。

【図37】ＵＶ照射によるウイルスの不活化効果を示すグラフである。

【図38】ＵＶＡの照射によるウイルスの不活化効果を示すグラフである。

【図39】ＵＶＢの照射によるウイルスの不活化効果を示すグラフである。

【図40】ＵＶ照射後のＲＴ－ｑＰＣＲプロダクト及びＦＣＶの相関関係を示すグラフである。

【図41】実施例２に係るウイルスの紫外線殺菌装置のＵＶ－ＬＥＤの組み合わせを決定する手順を示すフローチャートである。

【図42】実施例２に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図43】実施例３に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図44】実施例４に係るウイルスの紫外線殺菌装置のＵＶ－ＬＥＤの組み合わせを決定する手順を示すフローチャートである。

【図45】実施例４に係る実測ＬＥＤ発光スペクトルと、推定ＬＥＤ発光スペクトルを示すグラフである。

【図46】実施例４に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図47】実施例５に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図48】紫外線殺菌作用の波長特性を示すグラフである。

【図49】実施例６に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図50】実施例７に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図51】実施例８に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図52】実施例９に係る合成発光スペクトルとウイルスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施形態を、必要に応じて図面を参照して説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
［実施形態１］

【0034】

本発明の実施形態１に係るウイルスの紫外線殺菌装置１００を、図１のブロック図に示す。この図に示すウイルスの紫外線殺菌装置１００は、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と、第二ＵＶ－ＬＥＤ２と、電流制御部５を備える。このウイルスの紫外線殺菌装置１００は、電流制御部５が第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２にそれぞれ駆動電流を供給して、これら第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２を点灯させて紫外線を照射させる。このようなウイルスの紫外線殺菌装置１００で、例えば殺菌対象物ＷＫに対して紫外線を照射させて、殺菌対象物ＷＫに付着したウイルスを殺菌する。なお本明細書においてウイルスの殺菌とは、ウイルスの不活性化や不活化を含む意味で使用する。

【0035】

第一ＵＶ－ＬＥＤ１は、第一主発光ピーク波長を有する紫外線を発光する発光ダイオードである。第一主発光ピーク波長は、２８０ｎｍ以下、好ましくは２４５ｎｍ～２６０ｎｍ、より好ましくは２４５ｎｍ～２５７ｎｍの範囲に含まれる。好適な第一主発光ピークは、２５０．３ｎｍ、又は２５６ｎｍ、あるいは２４７．４ｎｍとする。

【0036】

第二ＵＶ－ＬＥＤ２は、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と異なる第二主発光ピーク波長を有する紫外線を発光する発光ダイオードである。第二主発光ピーク波長は、２８０ｎｍ以下、好ましくは２５６．５ｎｍ～２７０ｎｍ、より好ましくは２５７ｎｍ～２７０ｎｍ、さらに好ましくは２６０ｎｍ～２７０ｎｍの範囲に含まれる。好適な第二主発光ピークは、２６２．７ｎｍ、又は２７０ｎｍ、あるいは２５７．６ｎｍとする。

【0037】

好ましくは、ウイルスの吸収スペクトルのピークが１となるように正規化された状態で、第一ＵＶ－ＬＥＤ１の発光スペクトルの最大振幅を、０．９５～０．９９とする。また第二ＵＶ－ＬＥＤ２の発光スペクトルの最大振幅を、０．９２～０．９５とする。

【0038】

第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２は、それぞれ一個としてもよいし、複数の第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ２を、それぞれ直列又は並列に接続してもよい。ＵＶ－ＬＥＤの数を増やすことで、紫外線の照射量を大きくすることができる。また、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２は、物理的に分離したパッケージとして構成される他、例えば共通のパッケージ内に２つのＬＥＤチップを含めて構成してもよい。

【0039】

このような紫外線発光ダイオードには、窒化ガリウム系の半導体発光ダイオードが好適に利用できる。例えば、組成がＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で表される窒化物系半導体を用いた半導体発光素子を用いることができる。これによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した紫外線殺菌装置１００が得られる。
（電流制御部５）

【0040】

電流制御部５は、直流電源６に接続されている。直流電源６は、例えば交流５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用電源を整流して直流に変換する電流変換器や直流安定化電源が利用できる。また、電流制御部５に、このような電流変換機能を持たせてもよい。この場合は、電流制御部５を直接商用電源に接続して利用できる。

【0041】

電流制御部５は、第一ＵＶ－ＬＥＤ１及び第二ＵＶ－ＬＥＤ２にそれぞれ、駆動電流を供給して同時に発光させて、これらの発光を組み合わせた合成発光スペクトルＳ（λ）の光ＭＳを照射する。なお、本明細書において光とは可視光を意味するものでなく、典型的には紫外光のような光又は電磁波を意味する。

【0042】

ここで、ウイルスの紫外線殺菌装置１００で殺菌対象とする特定のウイルスの、吸収スペクトルＡ（λ）を予め取得しておく。そして、この吸収スペクトルＡ（λ）に対し、第一ＵＶ－ＬＥＤ１及び第二ＵＶ－ＬＥＤ２を同時に発光させた際の合成発光スペクトルを、ウイルスの吸収スペクトルと近似させるように電流制御部で発光させる。これにより、低圧水銀ランプを使用せずとも、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、殺菌対象のウイルスに対して効果的に殺菌性能を発揮させることが可能となる。

【0043】

具体的には、吸収スペクトルＡ（λ）に対し、第一ＵＶ－ＬＥＤ１及び第二ＵＶ－ＬＥＤ２の紫外線を組み合わせた合成発光スペクトルＳ（λ）の相関度Ｒ_oを、次式数１に基づいて計算する。

【0044】

【数1】

【0045】

上式において上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。この相関度Ｒ_oが、０．７０００以上となるように、電流制御部５で第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２の駆動電流を調整する。これによって、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、優れた殺菌性能を発揮させることが可能となる。

【0046】

また、ウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）と合成発光スペクトルＳ（λ）の相関度を求める式は、上式以外にも利用できる。例えば、次式数２を利用できる。

【0047】

【数2】

【0048】

上式において、ｃｏｖは吸収スペクトルＡ（λ）と合成発光スペクトルＳ（λ）の共分散を、σ_Aは吸収スペクトルＡ（λ）の標準偏差を、σ_Sは合成発光スペクトルＳ（λ）の標準偏差を、それぞれ示している。

【0049】

相関度Ｒは、ウイルスの吸収スペクトルのエネルギー値で割ることにより、正規化することができる。このような例として、数１のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）と合成発光スペクトルＳ（λ）の相関度を求める式を変形した次式数３を用いてもよい。

【0050】

【数3】

【0051】

上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。

【0052】

あるいはまた、ウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）と合成発光スペクトルＳ（λ）の相関度を求める式として、次式数４で定義されるコサイン類似度ｃｏｓθを用いてもよい。

【0053】

【数4】

【0054】

上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。

【0055】

これらの相関度は、高いほど好ましい。好ましくは０．８０００以上となるように、電流制御部５で駆動電流を制御する。

【0056】

電流制御部は、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２に供給する駆動電流の値を可変としてもよい。また電流制御部が、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と第二ＵＶ－ＬＥＤ２に供給する駆動電流の比を、１：０から０：１とすることができる。

【0057】

さらにウイルスの紫外線殺菌装置１００は、殺菌対象となる特定のウイルスを一種類に限定した構成とする他、複数の異なるウイルスの殺菌を効果的に行えるようにしてもよい。この場合は、殺菌対象のウイルスの吸収スペクトルと合成発光スペクトルとの相関度Ｒが高くなるように、複数のＵＶ－ＬＥＤの駆動電流を調整可能とすることが好ましい。例えば、複数の異なるウイルスの吸収スペクトルに応じた、合成発光スペクトルとの相関度が０．７０００以上となる駆動電流の値をそれぞれ、電流制御部に予め設定しておく。そして、殺菌対象のウイルスに応じて、これら複数の駆動電流の値を切り替え可能としてもよい。また、このような駆動電流の切り替えは、自動で行わせてもよい。例えば殺菌対象のウイルスを４種類として、各ウイルスの吸収スペクトルに応じた駆動電流の組み合わせを、周期的に変更する。例えば、３０秒間ずつ、各ウイルスの吸収スペクトルに応じて相関度Ｒが０．７０００以上となる駆動電流を供給して、順次自動で切り替えていくことにより、４種類のウイルスを同時に殺菌することが可能となる。
（ウイルスの紫外線殺菌方法）

【0058】

以上のウイルスの紫外線殺菌装置１００を用いて、紫外線で特定のウイルスを不活化するウイルスの紫外線殺菌方法を説明する。まず、第一主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第一ＵＶ－ＬＥＤ１と、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と異なる第二主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する第二ＵＶ－ＬＥＤ２とを準備する。次に、これら第一ＵＶ－ＬＥＤ１及び第二ＵＶ－ＬＥＤ２にそれぞれ、電流制御部５で駆動電流を供給して発光させて、特定のウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）に対し、第一ＵＶ－ＬＥＤ１及び第二ＵＶ－ＬＥＤ２の紫外線を組み合わせた合成発光スペクトルＳ（λ）の、次式で定義される相関度Ｒを、０．７０００以上とする。これにより、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、優れた殺菌性能を発揮させることが可能となる。
［実施形態２］

【0059】

上記の例では、ＵＶ－ＬＥＤとして、主発光ピーク波長の異なる第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤの２種類を使用しているが、さらに主発光ピーク波長の異なるＵＶ－ＬＥＤを組み合わせてもよい。このような例として、実施形態２に係るウイルスの紫外線殺菌装置２００を、図２のブロック図に示す。この図において、上述した図１と同様の部材について、同じ符号を付して詳細説明を適宜省略する。

【0060】

図２のウイルスの紫外線殺菌装置２００は、第一ＵＶ－ＬＥＤ１と、第二ＵＶ－ＬＥＤ２と、第三ＵＶ－ＬＥＤ３と、電流制御部５を備えている。第三ＵＶ－ＬＥＤ３は、第一主発光ピーク波長及び第二主発光ピーク波長と異なる第三主発光ピーク波長を有する紫外線を放射する。第三主発光ピーク波長は、２７０ｎｍ～３８０ｎｍ、好ましくは２７２ｎｍ～２９０ｎｍの範囲に含まれている。

【0061】

電流制御部５は、これら第一ＵＶ－ＬＥＤ１、第二ＵＶ－ＬＥＤ２、第三ＵＶ－ＬＥＤ３にそれぞれ、駆動電流を供給して発光させる。そして、これら第一ＵＶ－ＬＥＤ１、第二ＵＶ－ＬＥＤ２、第三ＵＶ－ＬＥＤ３の紫外線を組み合わせた合成発光スペクトルＳ（λ）と、ウイルスの吸収スペクトルＡ（λ）との、数１で定義される相関度Ｒを、０．７０００以上とする。
（特定のウイルス）

【0062】

近年のＣＯＶＩＤ－１９、いわゆる新型コロナウイルスの世界的流行により、新型コロナウイルスを含めた有害なウイルスの殺菌の重要性が叫ばれている。

【0063】

従来の殺菌方法としては、塩素等の薬剤を用いた殺菌、オゾン殺菌、加熱殺菌、紫外線殺菌等が知られている。この内、塩素などによる薬剤殺菌では、殺菌後に残留する塩素が人体に有害であるという問題がある。また、薬剤耐性菌の出現も懸念されている。一方、オゾン殺菌では殺菌効果持続が困難であり、また人体に有害という問題がある。さらに加熱殺菌は、加熱のためのエネルギー消費量が大きい上、加熱に手間がかかるため利便性に欠けるという問題がある。

【0064】

これに対し、紫外線発光ダイオードを用いた殺菌では、薬剤殺菌と比べ、残留物質が発生せず、また広く普及している低圧水銀ランプと異なり、水銀性廃棄物も発生しない。さらに連続使用が可能であり、比較的低消費電力で、しかも装置の小型化が可能であるなどの利点を有する。

【0065】

しかしながら、低圧水銀ランプで用いられている波長２５３．７ｎｍ（約２５４ｎｍ）の紫外線を、発光ダイオードで実現することは困難であり、未だ実用化には至っていない。特に、窒化ガリウム（ＧａＮ）は３６０ｎｍ以下の波長を吸収してしまうため、発光ダイオードの活性層にＡｌＧａＮを利用するところ、波長の短い領域ではＡｌＧａＮでは発光効率が悪いという問題があった。

【0066】

そこで本願発明者らは、現状得られている紫外線発光ダイオードを用いつつ、効果的なウイルスの殺菌を実現する方法を鋭意検討し、本願発明を成すに至ったものである。ここでは、ウイルスに対する紫外線発光ダイオードの照射による不活化効果の検討し、不活化機構の解明を試みた。具体的には、ウイルスとして鳥インフルエンザウイルスを用いて、紫外線発光ダイオードとして実用化されている、ＵＶＡ－ＬＥＤ、ＵＶＢ－ＬＥＤ及びＵＶＣ－ＬＥＤの、主発光ピーク波長の違いによる不活性効果を比較した。また、ウイルス亜型を用いたＵＶ照射不活化機構を検討した。さらに、ウイルス亜型の違いによる不活化効果を比較した。ここでは、Ａ型インフルエンザウイルス亜型として、以下の２種類を用いた。
・Ｈ１Ｎ１（Ａ／Puerto Rico／８／１９３４）：ヒトから分離した季節性インフルエンザウイルス
・Ｈ５Ｎ１（Ａ／Ｄｕｃｋ／Hong Kong／９６０／１９８０）：高病原性鳥インフルエンザウイルス（ＨＰＡＩ）。東南アジアをはじめ、世界各国で発生した。ヒトへ感染すると５０％以上の高い致死率を示す。
（１：ＵＶ－ＬＥＤの主発光ピーク波長の違いによる不活性効果）

【0067】

まず、ＵＶＡ－ＬＥＤ、ＵＶＢ－ＬＥＤ、ＵＶＣ－ＬＥＤを、それぞれ発光させて、ウイルスに照射して不活性効果を比較した。ここでは、Ｈ１Ｎ１ウイルスを、ステンレス製容器に入れて、上部よりＵＶ－ＬＥＤを照射した。容器は、高さ１５ｍｍ、深さ１０ｍｍ、直径１０ｍｍの、上端を開口した円筒状とした。このステンレス製容器に、ウイルス溶液をそれぞれ０．３ｍＬ入れて、容器の上部から紫外線を照射させた。

【0068】

一般に近紫外線は、ＵＶＡ（４００～３１５ｎｍ）、ＵＶＢ（３１５～２８０ｎｍ）、ＵＶＣ（２８０ｎｍ未満）に分けられている。ここでは、実用化されているＵＶＡ－ＬＥＤとして、日亜化学工業株式会社製ＮＶＳＵ２３３Ａ（主発光ピーク波長３６５ｎｍ、パワー１０６ｍＷ／ｃｍ²、ＵＶＢ－ＬＥＤとして、同ＮＣＳＵ２３４Ａ（３１０ｎｍ、４．４ｍＷ／ｃｍ²）、ＵＶＣ－ＬＥＤとして同ＮＣＳＵ２３４Ａ（２８０ｎｍ、５．５ｍＷ／ｃｍ²）を用いた。各ＵＶ－ＬＥＤは、それぞれ定格最大順電流で照射した。なお、３６５ｎｍのＵＶＡ－ＬＥＤを参考例７、３１０ｎｍのＵＶＢ－ＬＥＤを参考例６、２８０ｎｍのＵＶＣ－ＬＥＤを参考例３とする。

【0069】

ウイルス力価は１０⁶ＰＦＵ／ｍＬであった。その後、プラークアッセイ（ＰＦＵ）によりＨ１Ｎ１亜型の不活化比を評価した。この結果を、図３及び図４のグラフに示す。これらの図において、図３は照射時間に対するＵＶ照射の不活化効果を示している。また図４は、フルエンス（単位面積を通過する放射束の時間的積分値）に対するＵＶ照射の不活化効果を示している。図４においては、一部を拡大したグラフを付記している。これらの図に示すように、Ｈ１Ｎ１亜型に対してＵＶ－ＬＥＤの照射によって不活化効果が認められた。不活性化効果は波長の短さに比例し、２８０ｎｍが最も不活化効率が高かった。

【0070】

次に、ウイルスの不活性化機構を調べるべく、参考例７に係るＵＶＡ－ＬＥＤ、参考例６に係るＵＶＢ－ＬＥＤ、参考例３に係るＵＶＣ－ＬＥＤのそれぞれについて、ウイルスを同程度、ここでは図５に示すようにウイルス不活化比［log 10 ratio］が－１～－１．５程度に不活化させる照射量の紫外線を照射した。この状態でＲＮＡの傷害を調べた。ここでは、ＲＴ－ｑＰＣＲで処理して、Ｓｅｇｍｅｎｔ６ｖＲＮＡの量を調べた。この結果を図６のグラフに示す。この図に示すように、ＵＶＣの照射にのみＲＮＡ傷害が認められた。このことから、ＵＶＣとＵＶＡとでは殺菌作用が異なることが判明した。すなわち、ＵＶＣでは、図７に示すように、核酸のチニジンに作用する物理的な力で二重螺旋を切断してＲＮＡの能力を損なわせている。これに対し、ＵＶＡやＵＶＢでは、図８に示すようにウイルスの不活性化機構は酸化作用によるものと推測される。

【0071】

さらに、Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の感染初期の宿主細胞内のｖＲＮＡ、ｃＲＮＡ、ｍＲＮＡ量を調べた。この結果を、図９、図１０、図１１のグラフにそれぞれ示す。これらの図において、図９はＨ１Ｎ１亜型に対し、ＵＶ－ＬＥＤを照射しない例、参考例７に係るＵＶＡ－ＬＥＤを照射する例、参考例６に係るＵＶＢ－ＬＥＤを照射する例、参考例３に係るＵＶＣ－ＬＥＤを照射する例のそれぞれについて、照射から２時間後の宿主細胞内のｖＲＮＡ量、図１０はｃＲＮＡ量、図１１はｍＲＮＡ量を、それぞれ示している。なおこれらの図において、ｖＲＮＡ、ｃＲＮＡ、ｍＲＮＡは特異的に増加していることを確認済みである。これらの図から、ＵＶ－ＬＥＤ照射はｖＲＮＡには影響を与えないことが判明した。このことから、ＵＶ照射はＨ１Ｎ１亜型の細胞内への接着、侵入には影響を与えないことが推測される。

【0072】

さらにまた、Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ照射後の宿主細胞内のｖＲＮＡ、ｃＲＮＡ、ｍＲＮＡの変動について測定した。この結果を、図１２、図１３、図１４のグラフにそれぞれ示す。これらの図において、図１２は、Ｈ１Ｎ１亜型に対し、ＵＶ－ＬＥＤを照射しない例、参考例７に係るＵＶＡ－ＬＥＤを照射する例、参考例６に係るＵＶＢ－ＬＥＤを照射する例、参考例３に係るＵＶＣ－ＬＥＤを照射する例のそれぞれについて、ＵＶ照射後の宿主細胞内のｖＲＮＡ量の時間変動、図１３はｃＲＮＡ量の時間変動、図１４はｍＲＮＡ量の時間変動を、それぞれ示している。また図１２のｖＲＮＡと図１３のｃＲＮＡは宿主細胞内での複製抑制効果を、図１４のｍＲＮＡは転写抑制効果を、それぞれ表す。これらの図から、ＵＶ照射は図１６に示すように、ＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣのいずれも、ｖＲＮＰの複製と転写の両方を抑制することが判明した。

【0073】

以上から、（１）ＵＶ照射によるウイルスの不活化効率は、波長によって異なることが判明した。具体的には主発光ピーク波長により、２８０ｎｍ＞３１０ｎｍ＞３６５ｎｍとなり、波長の短いほど不活性化効率が高かった。また（２）ＵＶ照射によるウイルスの不活化機構も、波長によって異なることが判明した。具体的は、ＵＶＡとＵＶＢは、宿主細胞内での転写・複製抑制を示すこと、ＵＶＣはウイルスＲＮＡ傷害と、宿主細胞内での転写・複製抑制効果を示すことが確認された。さらに、（３）ＵＶ照射による不活化効果は、ウイルス亜型によって異なった。具体的には、Ｈ５Ｎ１のＵＶ照射による不活化効果は、ＵＶＢ、ＵＶＣ照射の場合、Ｈ１Ｎ１よりも多かった。ここで、ウイルス亜種に対しＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣをそれぞれ照射してウイルス不活化比を測定した結果を図１５に示す。この図において、ＵＶＡはＵＶＡ－ＬＥＤ（主発光ピーク波長３６５ｎｍの参考例７）を、ＵＶＢについてはＵＶＢ－ＬＥＤ（３１０ｎｍの参考例６）を、それぞれ用いて５分間照射した。前者はエネルギー密度３１．８Ｊ／ｃｍ²、後者は１．３２Ｊ／ｃｍ²であった。またＵＶＣはＵＶＣ－ＬＥＤ（２８０ｎｍの参考例３）を１０秒間し、エネルギー密度は０．０５５Ｊ／ｃｍ²であった。またウイルス亜種はＨ１Ｎ１、Ｈ５Ｎ１を用いて、ウイルス不活化比［log 10 ratio］を測定して縦軸に示した。以下、これらの詳細について検討する。
（１：波長による不活化効率の違い）

【0074】

まず、波長による不活化効率の違いについて、ＵＶ照射による不活化効率は波長によって異なる。ここで、現状の殺菌用途に多用されている主発光ピーク波長が２５３．７ｎｍの水銀ランプを含めて検討すると、２５４ｎｍ＜２７０ｎｍ＞２８０ｎｍ＞３１０ｎｍ＞３６５ｎｍとなり、２７０ｎｍが最も不活性効率が高かった。このことから、単に波長が短いだけではなく、不活性効率の高い波長域、あるいはピーク波長の存在が推測される。Kim SJらによるバクテリア殺菌効果の報告（Kim S.J. et al. Appl. Environ. Microbiol. 2015, 18;82(1):11-7）では、水銀ランプの２５４ｎｍよりも、ＵＶ－ＬＥＤの２６６ｎｍの方が不活性化効率が高いとされている。この理由は、ＤＮＡ最大吸収波長は細胞内では異なるため、又は長い波長の方が吸収され易いためと考えられる。波長２６０ｎｍ付近はＤＮＡの最大吸収波長（細胞外）である。以上から、バクテリア殺菌やウイルス不活化に関して、より効果的な波長は２６０ｎｍ～２７０ｎｍ付近である可能性が示唆された。以上から、従来考えられてきた、波長の短い方がウイルスの不活性化効果が高い、または水銀ランプの２５４ｎｍが殺菌に適しているとの認識とは、異なる知見が得られた。
（２：波長による不活化機構の違い）

【0075】

また、ＵＶ照射による不活化機構は波長によって異なった。具体的には、上述の通りＵＶＡ、ＵＶＢでは宿主細胞内での転写・複製抑制が、一方ＵＶＣではウイルスＲＮＡ傷害と宿主細胞内での転写・複製抑制が、それぞれ作用していると考えられる。特に、ＵＶＡ、ＵＶＢ照射による不活化機構では、核酸への傷害が認められなかったことから、ポリメラーゼ活性への傷害による転写・複製抑制が推測される。
（３：ウイルス種による不活化効果の違い）

【0076】

さらに、ウイルス種による不活化効果の違いについて、ウイルス種による感受性の違いが報告されている。例えばKim D.K. et al., Food. Res. Int. 2017, 91:115-123）の報告によれば、主発光ピーク波長２８０ｎｍのＵＶＣ－ＬＥＤ照射は、コリファージ（Coliphage）を不活化させたとある。このことから、ＵＶＣ－ＬＥＤに対する感受性は、Ｈ１Ｎ１よりもＣｏｌｉｐｈａｇｅの方が高いと考えられる。また、Beck S.E. et al., Water. Res. 2016, 109:207-216.によれば、主発光ピーク波長２８０ｎｍのＵＶＣ－ＬＥＤ照射によるＵＶ抵抗性を持つヒトアデノウイルスセロタイプ２（ＨＡｄＶ２）の不活化には、ＩＡＶよりも、より多くの照射エネルギー量が必要であったとある。これらから、ＵＶ照射による感受性はウイルス種によって異なると推測される。

【0077】

以上をまとめると、ＵＶ－ＬＥＤ照射は鳥インフルエンザウイルスを含むＡ型インフルエンザウイルスを不活化させたこと、また不活化効率はウイルス亜型、ＵＶ波長によって異なることから、不活化に最適な亜型、波長の組み合わせの探索が必要であることが判明した。
（波長による感受性の違い）

【0078】

次に、ウイルス種の波長による感受性の違いについて、検討する。まず、Ｈ１Ｎ１亜型に対する異なるピーク波長のＵＶＣ照射の不活化効果を比較した。ここでは、２種類のＵＶ－ＬＥＤとして、従前の主発光ピーク波長が２８０ｎｍのものと、より波長の短い２７０ｎｍを用いた。また比較例として２５４ｎｍの水銀ランプを用いた。この結果を図１７のグラフに示す。グラフの横軸は照射エネルギー量、縦軸は不活化効果を示している。このグラフから、Ｈ１Ｎ１亜型に対するＵＶ－ＬＥＤ、水銀ランプのそれぞれの照射によって不活化効果が認められたところ、その不活化効率は、波長の短さに比例せず、２７０ｎｍが最も不活化効率が高いことが示された。

【0079】

ここで、一般に使用されている低圧水銀ランプとＵＶ－ＬＥＤの、インフルエンザウイルスに対する不活化効果の違いは不明である。またインフルエンザウイルスに対する各波長域での不活化効果も不明である。そこで、様々な波長領域の紫外線発光ダイオード（ＵＶ－ＬＥＤ）照射による鳥インフルエンザウイルスの不活化効果の検討を行った。具体的には、
（１）低圧水銀ランプとＵＶ－ＬＥＤの比較
（２）どの波長のＵＶ－ＬＥＤが効果的か
（３）高い不活性化が期待できる照射条件の検討
を行った。

【0080】

まず、低圧水銀ランプとＵＶ－ＬＥＤの比較を行う。ここでは、ウイルスとして上述したＨ１Ｎ１亜型へ照射を行い、宿主となるＭＤＣＫ細胞と発育鶏卵（Embryonated Chicken egg）を用いた。これらに対して、主発光ピーク波長２５４ｎｍの低圧水銀ランプ（比較例１）、主発光ピーク波長２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤ（参考例１）、同じくＵＶ－ＬＥＤとして主発光ピーク波長が２７０ｎｍ（参考例２）、２８０ｎｍ（参考例３）、２９０ｎｍ（参考例４）、３００ｎｍ（参考例５）、３１０ｎｍ（参考例６）、３６５ｎｍ（参考例７）のものを用いて、紫外線を照射した。これらの結果を、図１８～図２１に示す。これらの図において、図１８、図１９は紫外光光源毎の感染比［ｌｏｇ］を示すグラフ、図２０、図２１は波長［ｎｍ］毎の感染比［ｌｏｇ］を示すグラフを、それぞれ示している。また図１８、図２０はＭＤＣＫ細胞、図１９、図２１は発育鶏卵に感染した結果を示している。これらの図から、２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤが他の波長に比べ、優位にウイルスを不活性化できることが確認された。

【0081】

また、各ウイルスに対してＨＡタイター実験を行った結果を、図２２の写真に示す。ＨＡタイターの実験の結果、いずれの光源においてもＨＡタイターを変化させなかった。すなわちウイルスＨＡには変化が見られなかった。このことからＵＶ照射は細胞への侵入活性に変化を及ぼさないと考えられる。

【0082】

次に、不活化は何に起因するものかを検討する。ここでは、ＲＴ－ｑＰＣＲを使用してウイルスｖＲＮＡセグメント６の傷害性を確認した。この結果を、主発光ピーク波長毎のＳｅｇｍｅｎｔ６ｖＲＮＡ［log 10 ratio］をプロットしたグラフである図２３に示す。またＳｅｇｍｅｎｔ６ｖＲＮＡ［log 10 ratio］を横軸に取り、感染比［ｌｏｇ］を縦軸に取ったグラフを、図２４に示す。図２４においては、宿主として、発育鶏卵（Embryonated chicken eggs：Ｒ＝０．９１０２７；Ｐ＝１．６９×１０^-3, 図２４の●）と、ＭＤＣＫ細胞（Ｒ＝０．９５２４；Ｐ＝２．６×１０^-4, 図２４の□））を用いた。さらに、横軸にＵＶ－ＬＥＤによるウイルスＲＮＡ傷害性、縦軸にＲＮＡ傷害比［ｌｏｇ］を取ったグラフを図２５に示す。各ＵＶ－ＬＥＤの照射は、エネルギー密度４．８ｍＪ／ｃｍ²とした。これら図から、２６０ｎｍで優位な傷害が得られることが確認された。ここではウイルスｖＲＮＡに傷害性が見られた。このように、傷害性と不活性化比の間で強い相関が確認できることから、ウイルスの不活性化はウイルスＲＮＡの傷害によるものであると考えられる。

【0083】

以上から、低圧水銀ランプとＵＶ－ＬＥＤとの比較においては、主発光ピーク波長２７０ｎｍ、２８０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤと同程度のウイルス不活化効果を示しており、特に２６０ｎｍで最も効果的に不活化されることが確認された。また、不活性化に効果的な波長として、上述の通り２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤが最も効果的であり、ピーク波長が短いほど効果的という訳ではないことが判明した。さらにウイルスを不活化できた要因として、ウイルス構成するＨＡへの影響は見られなかった一方で、ＲＮＡの傷害性を確認したところ、感染後細胞内での増殖が抑制された可能性があることが判明した。このことからウイルスの不活性化の要因はＨＡではなく、ウイルスＲＮＡの傷害性によるものであると考えられる。よって、最大吸収波長よりも吸収曲線に波形が近いことが重要である可能性があるとの考えに至り、次にＲＮＡ吸収曲線と発光スペクトルを比較した。
（ウイルスＲＮＡ吸収曲線とＬＥＤの関係性）

【0084】

ウイルスＲＮＡの吸収曲線を図２６に、また各紫外光源の発光スペクトルを図２７Ａ～図２７Ｆに、それぞれ示す。ここで、図２７Ａは主発光ピーク波長２５４ｎｍの低圧水銀ランプ、図２７Ｂは主発光ピーク波長２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤ、図２７Ｃは２７０ｎｍ、図２７Ｄは２８０ｎｍ、図２７Ｅは２９０ｎｍ、図２７Ｆは３１０ｎｍの発光スペクトルを、それぞれ示している。

【0085】

ここで、両者の関係性を示す指標として、相関度Ｒ_oを次式数５で規定した。

【0086】

【数5】

【0087】

上式において、Ｎは測定波長の数、λ₁、．．．λ_Nは測定波長であり、Ａ（λ_i）とＳ（λ_i）の値は０から１に規格化されている。

【0088】

図２６のＲＮＡの相関度Ｒ_Aを１００とした場合の、図２７Ａ～図２７Ｆの相関度Ｒ_AEを計算したところ、それぞれ１１．１、６８．６、４２．２、２１．４、８．８、０．３であった。以上から、インフルエンザウイルスＲＮＡの吸収波長スペクトルと最も相関の高い波長は、相関度Ｒ_AE＝６８．６の２６０ｎｍであることが確認された。そして上記試験結果から、２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤのウイルスの不活性化効果が最も高いことから、この相関度がウイルスの不活化を示す指標となり得ると考えられる。次に、この２６０ｎｍよりも高いＲ_AEのＵＶ－ＬＥＤの作成を検討した。
［実施例１：３波長合体型ＬＥＤ（ＨＹＢＲＩＤ－ＬＥＤ）］

【0089】

ここでは、複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせたハイブリッドＬＥＤを検討した。具体的には、ＵＶ－ＬＥＤ単体で相関度Ｒ_AE＝６８．６を達成していることから、これよりも高い相関度Ｒ_AE＝７０以上を目標とした。まず、図２に示すように３つのＵＶ－ＬＥＤを用いて、各主発光ピーク波長をそれぞれ２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２７０ｎｍとしたウイルスの紫外線殺菌装置を実施例１として作成した。ここでは、各ＵＶ－ＬＥＤを各波長０．８ｍＷ／ｃｍ²（合計２．４ｍＷ／ｃｍ²）で照射した。各光源はいずれも放射照度２．４ｍＷ／ｃｍ²であった。この紫外線殺菌装置の合成発光スペクトルを、ウイルスＲＮＡの吸収スペクトルと重ねたグラフを図２８に示す。また、実施例１の合成発光スペクトル（Ｒ_AE＝８６．３）に加えて、上述した２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤを参考例１（Ｒ_AE＝６８．６）、２７０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤを参考例２（Ｒ_AE＝４２．２）、２８０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤを参考例３（Ｒ_AE＝２１．４）、及び低圧水銀ランプを比較例１（Ｒ_AE＝１１．１）として、それぞれ発光スペクトルを重ねて表示させたグラフを図２９に示す。

【0090】

図２８において、ウイルスＲＮＡの吸収スペクトルとの相関度Ｒ_AEは８６．３であり、上述した２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤよりも高い相関を確認した。
（３波長合体型ＬＥＤ（ＨＹＢＲＩＤ－ＬＥＤ）の不活化効果）

【0091】

次に、実施例１に係るウイルスの紫外線殺菌装置で、複数のウイルスに対する不活性効果を確認した。ここではウイルスとして、Ｈ１Ｎ１とＨ６Ｎ２を用いた。Ｈ１Ｎ１は季節性インフルエンザであり、スペイン型（１９１８年）や、ソ連型（１９７７年）が知られている。一方、Ｈ６Ｎ２は低病原性鳥インフルエンザウイルス（ＬＰＡＩ）であり、ヒトへの感染事例はない。これらを用いた結果を、図３０～図３３に示す。これらの図において、図３０はＨ１Ｎ１に対する実施例１、参考例１～３及び比較例１の紫外線光源を用いて、各４．８ｍＪ／ｃｍ²で照射し、ＭＤＣＫ細胞に感染したときの感染比［ｌｏｇ］、図３１は同じくＨ６Ｎ２に対する不活化比を、それぞれ示している。また図３２は宿主となる発育鶏卵に対しＨ１Ｎ１ウイルスを適用した場合の不活化比、図３３は同じく発育鶏卵に対しＨ６Ｎ２ウイルスを適用した場合の不活化比を、それぞれ示している。これらの図に示すように、ＲＮＡの吸収スペクトルとの相関度の高い実施例１に係るウイルスの紫外線殺菌装置で、効果的に不活化できることが確認された。
（実施例１のＲＮＡ傷害性）

【0092】

さらに、実施例１に係るウイルスの紫外線殺菌装置のＲＮＡ傷害性を調べた。ここでは、不活性化を示すｌｏｇ生存比を縦軸に、ＲＮＡとの相関を示す相関度Ｒ_AEを横軸に散布図にプロットした。この結果を図３４～図３５に示す。これらの図において、図３４は宿主がＭＤＣＫ、図３５は発育鶏卵の例を示している。このように、ウイルスＲＮＡの吸収スペクトルと高い相関のある波長の紫外線を照射すると、効果的に不活化できることが確認された。すなわち、ウイルスＲＮＡ吸収スペクトルと紫外線発光スペクトルとの間で強い相関を確認した。さらに、不活化比と波長の相関、及び不活化と相関度Ｒ_AEを、宿主がＭＤＣＫ、発育鶏卵のそれぞれについてまとめた結果を、図３６に示す。この図に示すように、不活化と相関度Ｒ_AEにおいて高い相関があることが確認された。またウイルスの不活化には波長ではなく、ＲＮＡ吸収曲線によりフィットした波形の発光スペクトルであることが重要であることが確認された。

【0093】

以上の通り、ウイルスＲＮＡとの相関の高い実施例１に係るウイルスの紫外線殺菌装置で効果的に不活化できることが確認された。すなわち、波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせた合成発光スペクトルを、吸収曲線と近似させることにより、ウイルスを効果的に不活化できることが確認された。

【0094】

また、ウイルスの亜型と宿主との関係について、２つのウイルスの亜型間においては、感受性に違いがあることが確認されたものの、不活化傾向は変わらなかった。また宿主が変わった場合には、感染力は変化した。ただしこの場合も、不活化の傾向は変わらず示された。

【0095】

さらに不活化の要因として、ウイルスの最大吸収波長ではなく、吸収曲線全体によりフィットする形の波長を照射することが重要であることが判明した。特に、相関度Ｒ_AEが効果的な不活化を導く指標となり得ることが確認された。
（亜型・宿主の違い）

【0096】

図３０～図３３で示した通り、ウイルスの亜型の違いによって、ＵＶに対する感受性が異なった。具体的には、Ｈ１Ｎ１、Ｈ６Ｎ２で比較すると、Ｈ１Ｎ１の方がｌｏｇ（－０．５）～ｌｏｇ（－１）程度、不活化された。なお、インフルエンザは亜型によって感染時の特徴が異なることが報告されている（Park J.E., et al., Infect. Genet. Evol.65:288-292.）。このように、Ｈ１Ｎ１の方がより不活化されるという結果は、亜型の違いによって感染時の特徴が異なるという報告例とも合致する。

【0097】

また宿主の違いによって、ウイルスの感染力が異なった。具体的には、宿主としてＭＤＣＫと発育鶏卵を使用して比較すると、両亜型ともＭＤＣＫの方が、発育鶏卵に比べて感染し難かった。なお、宿主の違いが感染状況に影響を与えるとの報告例もある（Kash J.C., et. al., Am. J. Pathol. 2015, 185(6):1528-36）。よって、ＭＤＣＫと発育鶏卵の２つの宿主細胞を比較すると、発育鶏卵の方が感染し易く、宿主の違いが感染状況に影響を与えるという報告例とも合致する。

【0098】

ただ、実施例１に係るウイルスの紫外線殺菌装置を用いることで最も不活化されるという傾向はいずれも同じであった。これらのことから、上記実施例で未検討の他のウイルス亜型においてもＵＶ照射は同様に効果的であると思われる。
（有効な波長域）

【0099】

さらに、ＵＶ－ＬＥＤ、低圧水銀ランプによる不活化効果は、波長によって異なった。上述の通り、主発光ピーク波長が２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤが最も高かった。また、比較例１に係る２５４ｎｍの低圧水銀ランプは、主発光ピーク波長２７０ｎｍや２８０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤと同程度の不活化を示した。さらに、これより波長の長いＵＶ－ＬＥＤについては、波長が長くなるにつれて不活化効率が低下した。参考例に係るＵＶ－ＬＥＤでは、２９０ｎｍ＞３００ｎｍ＞３１０ｎｍ＞３６５ｎｍとなった。

【0100】

なお、ウイルスＨＡには変化が見られず、一方でウイルスｖＲＮＡには傷害性が見られた。このことから、ウイルスを構成するＲＮＡが傷害され、宿主細胞内で増殖できなくなったと考えられる。

【0101】

また、実施例１に係るウイルスの紫外線殺菌装置と他の６種類の光源を比較すると、実施例１に係る２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤが他の光源に比べ、最も効果的に不活化できた。また、広く利用されている低圧水銀ランプよりも効果的であり、ウイルスＲＮＡに傷害を与えたことに起因するものと考えられる。特に実施例１によれば、３つの異なる波長のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせて、合計４．８ｍＷ／ｃｍ²を照射した効果は、図３０に示すようにＦＦＵ（focus forming unit）でｌｏｇ（－３）であった。なお、インフルエンザウイルスでは無いものの、複数の波長を組み合わせた場合、より殺菌効果が高いという報告例もある（Nyangaresi P.O., et al. Water. Res. 2018, 147:331-341.）。これによれば、２６７ｎｍ、２７５ｎｍを組み合わせた他の報告よりも約半分のエネルギーで同等の効果が得られたとされており、当該報告例にも沿う結果が得られた。なお、３種類以上の波長を組み合わせて照射した報告例は、本願発明者の知る限り存在しない。また、相関の高い波長の紫外線は、ウイルスＲＮＡに対し高い傷害性があることも確認している。さらに大腸菌に対しＵＶＣ／ＵＶＢとＵＶＡを組み合わせることで効果的に不活化できる報告例（Song K., et al. Sci. Total. Environ. 2019, 665:1103-1110.）や、腸炎ビブリオに対してＵＶＡ－ＬＥＤと低圧水銀ランプの組み合わせが相乗的に殺菌効果を発揮する報告例（Nakahashi M., et al. Photochem. Photobiol. 2014, 90(6):1397-1403.）もある。

【0102】

これらから、効果的に不活化するためには、ウイルスＲＮＡの最大吸収波長に、ピーク波長（２６０ｎｍ）を合わせることが重要なのか、あるいはウイルスＲＮＡの吸収曲線に光源の発光スペクトル波形全体を合わせることが重要であるのかを検証したところ、ウイルスＲＮＡに発光波長をフィットさせることが重要と考えられ、これによって最もウイルスを不活化できると思われる。また、上述の通り定義した相関度Ｒ_AEによって、効果的な照射曲線を求めることができ、インフルエンザウイルスの不活化において新たな指標として利用できる。

【0103】

以上の通り、ＵＶ－ＬＥＤの中では２６０ｎｍがインフルエンザウイルスを効果的に不活化させることが可能であり、この２６０ｎｍに加えて、３つのＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることでさらに２５６ｎｍ、２７０ｎｍを組み合わせることで、さらに不活性化効率を向上することに成功した。また、ウイルスＲＮＡから不活化に最適な波長を、相関度Ｒ_AEを指標に導出できる。
（他のウイルス）

【0104】

次に、他のウイルスついても検討する。ウイルスは、国際ウイルス分類委員会の分類体系によれば、以下のように分類される。
・第１群（ＧｒｏｕｐＩ）－２本鎖ＤＮＡ
・第２群（ＧｒｏｕｐＩＩ）－１本鎖ＤＮＡ
・第７群（ＧｒｏｕｐＶＩＩ）－２本鎖ＤＮＡ逆転写
・第３群（ＧｒｏｕｐＩＩＩ）－２本鎖ＲＮＡ
・第４群（ＧｒｏｕｐＩＶ）－１本鎖ＲＮＡ＋鎖（ｍＲＮＡとして作用）
・第５群（ＧｒｏｕｐＶ）－１本鎖ＲＮＡ－鎖
・第６群（ＧｒｏｕｐＶＩ）－１本鎖ＲＮＡ＋鎖逆転写

【0105】

ここでは、ウイルスとして、Ｆｅｌｉｎｅ ｃａｌｃｉ ｖｉｒｕｓ、ＨＳＶ－１、Ａｄｅｎｏｖｉｒｕｓの３種類を用いた。これらのウイルスにＵＶ照射した際の不活化の結果を、図３７のグラフに示す。ここでは、比較例１に係る低圧水銀ランプ、参考例１に係る主発光ピーク波長２６０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤ、参考例２に係る主発光ピーク波長２７０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤ、参考例３に係る主発光ピーク波長２８０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤ、参考例６に係る主発光ピーク波長３１０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤ、参考例７に係る主発光ピーク波長３６５ｎｍのＵＶ－ＬＥＤを用いて、それぞれ４．８Ｊ／ｃｍ²で紫外線を照射した。

【0106】

また、参考のためＵＶＡ－ＬＥＤ、ＵＶＢ－ＬＥＤを用いたＵＶ照射による不活化の結果を、図３８、図３９のグラフにそれぞれ示す。これらの図において、横軸はＵＶ－ＬＥＤのエネルギー［Ｊ／ｃｍ²］、縦軸は細胞変性単位（Ｌｏｇ ＴＣＩＤ５０（Tissue Culture Infectious Dose 50））としている。また用いたウイルスは、ＦＣＶ、Herpes simplex virus-1（ＨＳＶ－１）、Ａｄｅｎｏｖｉｒｕｓ、Ｈ１Ｎ１とした。

【0107】

図４０は、ＦＣＶへ４．８ｍＪ／ｃｍ²でＵＶ照射後の、ＲＴ－ｑＰＣＲプロダクト及びＦＣＶの感染比の相関関係を示している。このグラフは、横軸にＬｏｇ ＣＦＵ、縦軸にＲＴ－ｑＰＣＲ（reverse transcription qPCR）を取っている。これらの図から、ＵＶ照射によるＲＴ－ｑＰＣＲプロダクトの減少（ウイルスＲＮＡの傷害度）と不活化効果には高い相関があることが判る。

【0108】

以上から、ウイルスのよりＵＶの感受性が異なること、ウイルスゲノムの損傷と不活化はよく相関することが確認された。

【0109】

以上の実施例１では、主発光ピーク波長の異なる３種類のＵＶ－ＬＥＤとして、主発光ピーク波長が２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２７０ｎｍのものを用いてウイルスの紫外線殺菌を構成した例を説明したが、各ＵＶ－ＬＥＤの主発光ピーク波長は上記に限定されるものでないことは、いうまでもない。例えば第一ＵＶ－ＬＥＤの第一主発光ピークを２４５ｎｍ～２６０ｎｍに、第二ＵＶ－ＬＥＤの第二主発光ピークを２６０ｎｍ～２７０ｎｍに、第三ＵＶ－ＬＥＤの第三主発光ピークを２７０ｎｍ～２９０ｎｍに、それぞれ設定することができる。
［実施例２］

【0110】

また実施例１では、予め選択された第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、第三ＵＶ－ＬＥＤに対して、これらのＵＶ－ＬＥＤを発光させた紫外線の合成発光スペクトルＳ（λ）の相関度Ｒを演算する例を説明した。逆に、相関度Ｒから、これら第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、第三ＵＶ－ＬＥＤの最適な組み合わせをシミュレーションで求めることもできる。このような例を実施例２に係るウイルスの紫外線殺菌装置として、以下説明する。

【0111】

実施例２では、３つのＬＥＤを使用して、ウイルス不活化に最適なＬＥＤの組み合わせを検討する。ここでは、図４１のフローチャートに示す手順により、コンピュータシミュレーションを実行する。

【0112】

まずステップＳ１として、組み合わせの候補となるＵＶ－ＬＥＤの発光スペクトルを取得する。ここでは、組み合わせの候補となる候補ＵＶ－ＬＥＤを準備して、各ＵＶ－ＬＥＤの発光スペクトルを計測する。ここでは、候補ＵＶ－ＬＥＤとして、主発光ピーク波長が、２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２７０ｎｍ、２８０ｎｍ、２９０ｎｍ、３００ｎｍ、３１０ｎｍ、３６５ｎｍの８つを準備する。またＬＥＤ発光スペクトルは、必要に応じて補間する。例えばスプライン補間により、２４５ｎｍから４００ｎｍの範囲で、０．１ｎｍの間隔で補間する。

【0113】

次にステップＳ２で、ウイルスＲＮＡ吸収スペクトルＡ（λ）を得る。ここで対象となるウイルスとして、Ｈ１Ｎ１のＲＮＡを測定する。ここでもＬＥＤ発光スペクトルと同様、必要に応じて補間する。例えばスプライン補間により、２４５ｎｍから４００ｎｍの範囲で、０．１ｎｍの間隔で補間する。ここでは、ウイルスＲＮＡ吸収スペクトルは０から１の範囲となるように正規化されている。

【0114】

さらにステップＳ３で、ＬＥＤ発光スペクトルから３つのＬＥＤ発光スペクトルを抽出し、合成発光スペクトルＳ（λ）を取得する。ここでは、ステップＳ１で得られた８つのＬＥＤ発光スペクトルＳ_i（λ），ｉ＝１，２，．．．，８から、３つのＬＥＤ発光スペクトルを選ぶ。その組み合わせは、₈Ｃ₃＝５６通りであり、各組み合わせについて重ね合わせを行う。例えば、１つ目のＬＥＤ発光スペクトルと、２つ目のＬＥＤ発光スペクトルと、３つ目のＬＥＤ発光スペクトルを重ね合わせて、合成発光スペクトルＳ（λ）＝Ｓ₁（λ）＋Ｓ₂（λ）＋Ｓ₃（λ）を生成する。また３つのＬＥＤを組み合わせた混合型ＬＥＤの合成発光スペクトルＳ（λ）は、ウイルスＲＮＡ吸収スペクトルと同様に、０から１の範囲となるように正規化される。

【0115】

最後にステップＳ４で、上述した数１の相関度Ｒ_oが最大となる組み合わせを算出する。ここでは、５６通りのＵＶ－ＬＥＤの組み合わせをすべて実行し、相関度Ｒ_oが最大となる組み合わせを導き出す。

【0116】

このようなシミュレーションを実行した結果、３つのＵＶ－ＬＥＤとして、主発光ピーク波長が２５６ｎｍ、２７０ｎｍ、２８０ｎｍのＵＶ－ＬＥＤを用いて得られる混合型ＬＥＤ合成発光スペクトルを使用した場合、相関度Ｒ_oが最大となることが確認された。この実施例２に係るウイルスの紫外線殺菌装置で、第一ＵＶ－ＬＥＤとして２５６ｎｍ、第二ＵＶ－ＬＥＤとして２７０ｎｍ、第三ＵＶ－ＬＥＤとして２８０ｎｍの主発光ピーク波長を用いた場合の、合成発光スペクトルと、除菌対象ウイルスであるＨ１Ｎ１の吸収スペクトルを、図４２のグラフに示す。この例では、相関度Ｒ_oは１１９．３９４８という高い値を示した。
［実施例３］

【0117】

以上の例では、主発光ピーク波長の異なる３種類のＵＶ－ＬＥＤを用いてウイルスの紫外線殺菌装置を構成した例を説明した。ただ本発明は、用いるＬＥＤの数を３個に特定するものでなく、４個以上としてもよいし、逆に２個としてもよい。このように本発明においては、複数のＵＶ－ＬＥＤを使用すれば足りる。

【0118】

ここで、実施例３に係るウイルスの紫外線殺菌装置として、図１に示すようにＵＶ－ＬＥＤを２個用いる例を説明する。実施例３でも、実施例２と同じくシミュレーションによって、８つのＵＶ－ＬＥＤの中から、２つのＬＥＤを抽出して、ウイルス不活化に最適なＬＥＤの組み合わせを検討した。シミュレーションの結果、２５６ｎｍと２７０ｎｍの２つのＵＶ－ＬＥＤから得られる混合型ＬＥＤ合成発光スペクトルを使用した場合、相関度Ｒ_oが最大となることが確認された。この合成発光スペクトルと、ウイルスＲＮＡの吸収スペクトルを、図４３のグラフに示す。この例では、相関度Ｒ_oは１０７．６４０４であった。

【0119】

以上の結果から、数１の相関度Ｒ_oは、２つのＵＶ－ＬＥＤを組み合わせた場合よりも、３つのＵＶ－ＬＥＤを組み合わせた場合の方が大きくなることが示唆された。
［実施例４］

【0120】

以上の実施例２、３では、シミュレーションにより、相関度Ｒから第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤ、選択的に第三ＵＶ－ＬＥＤを加えた最適な組み合わせを求める例を説明した。ただ本発明は相関度Ｒから選択する対象を候補ＵＶ－ＬＥＤに限らず、その主発光ピーク波長の組み合わせをシミュレーションで演算することもできる。このような例を実施例４に係るウイルスの紫外線殺菌装置及び方法として、以下図４４のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、ＬＥＤの発光スペクトルが製品や個体差により異なることが考えられるため、スペクトル半値幅を推定して、相関度Ｒ_oが最大となるＵＶ－ＬＥＤの組み合わせを探索する。

【0121】

まず、２つのＵＶ－ＬＥＤを使用して、相関度Ｒ_oが最大となる最適なＵＶ－ＬＥＤの組み合わせを検討する。ここでは、以下の手順により、モンテカルロ・シミュレーションを実行する。

【0122】

ステップＳ１’において、ＵＶ－ＬＥＤの発光スペクトルを取得する。具体的にはＵＶ－ＬＥＤ発光スペクトルは、正規分布ｆ（ｍ，σ）を基に推定する。ここでｍはＬＥＤ発光スペクトルの中心波長、σはスペクトルの半値幅とする。σは、計測したＬＥＤ発光スペクトルから推定することができる。このようにして実測したＬＥＤ発光スペクトル（中心波長：３１０ｎｍ）と、推定されたＬＥＤ発光スペクトル（正規分布ｆ（６５０，５０））を、図４５に示す。実施例４では、図４５のようにフィッティング処理を行い、σ＝５０と推定された。また上述した実施例２、３と同様、スプライン補間により２４５ｎｍから４００ｎｍの範囲で、０．１ｎｍの間隔で補間した。さらに振幅は、０から１の範囲になるよう正規化した。

【0123】

次にステップＳ２’において、合成発光スペクトルを取得する。ここでは、正規分布ｆ（ｍ，５０）を基に、ＬＥＤ発光スペクトルを２つ推定する。ｍは２４５ｎｍから３１０ｎｍの範囲でランダムに選定することができる。同様に合成発光スペクトルＳ（λ）の振幅は、α、βを使用して、０から１の範囲でランダムに選択することができる。例えば、Ｓ（λ）＝αＳ₁（λ）＋βＳ₂（λ）として表現される

【0124】

このようにｍとスペクトルの振幅α、βを選定した後、２つのＬＥＤ発光スペクトルを重ね合わせる。この合成発光スペクトルＳ（λ）＝αＳ₁（λ）＋βＳ₂（λ）も、ウイルスＲＮＡ吸収スペクトルと同様に、０から１の範囲となるように正規化される。

【0125】

最後にステップＳ３’において、相関度Ｒ_oが最大となる組み合わせを演算する。ここでは、試行回数をＮ回、ｍとスペクトル振幅α、βをランダムに選定して、相関度Ｒ_oが最大となる組み合わせを導き出す。この結果、Ｎ＝１０００回、モンテカルロ・シミュレーションを実行した結果、２つの推定されたＬＥＤ発光スペクトルを使用した場合、２５０．３ｎｍと２６２．７ｎｍから得られる合成発光スペクトルを用いた場合、相関度Ｒ_oが最大となることが確認された。このような合成発光スペクトルを図４６に示す。ここでは、相関度Ｒ_oは１５２．６３８０を示した。また、このときの第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤの発光スペクトルの最大振幅は、ウイルスの吸収スペクトルのピークが１となるように正規化された状態で、それぞれ０．９８１２、０．９３５３であった。
［実施例５］

【0126】

以上の実施例４では、２つのＵＶ－ＬＥＤを用いた場合の合成発光スペクトルから、相関度Ｒ_oが最大となる主発光ピーク波長の組み合わせをシミュレーションで演算する例を説明した。同様にして、３つのＵＶ－ＬＥＤを用いた場合の合成発光スペクトルから、相関度Ｒ_oが最大となる主発光ピーク波長の組み合わせをシミュレーションで演算する例を、実施例５に係るウイルスの紫外線殺菌装置として、以下説明する。

【0127】

ここでは、３つの推定されたＬＥＤ発光スペクトルを使用して、図４１と同様の手順でＮ＝１０００回、モンテカルロ・シミュレーションを実行した。この結果、第一主発光ピーク波長が２４７．４ｎｍ、第二主発光ピーク波長が２５７．６ｎｍ、第三種発光ピーク波長が２６８．１ｎｍの第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、第三ＵＶ－ＬＥＤから得られる合成発光スペクトルを使用した場合、相関度Ｒ_oが最大となる。この合成発光スペクトルとウイルスＲＮＡの吸収スペクトルを、図４７のグラフに示す。このときの相関度Ｒ_oは、１８１．９６７５となった。また、そのときの第一ＵＶ－ＬＥＤ、第二ＵＶ－ＬＥＤ、第三ＵＶ－ＬＥＤの発光スペクトルの最大振幅は、ウイルスの吸収スペクトルのピークが１となるように正規化された状態で、それぞれ０．９８１４、０．７３１２、０．９２９３であった。
［実施例６］

【0128】

以上の実施例２～５では、ウイルスの吸収スペクトルと合成発光スペクトルの相関度を、数１を用いて演算した。ただ本発明は、相関度の演算を数１に限定するものでなく、他の式、例えば数２～数４を用いてもよい。ここでＵＶ－ＬＥＤを３つ用いる実施例２の例において、数１に変えて数２を用いて相関度Ｒを演算した場合を、実施例６として説明する。ここでは、図４１のフローチャートに示す手順により、コンピュータシミュレーションを実行した。組み合わせの候補となる候補ＵＶ－ＬＥＤとして、主発光ピーク波長が２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２７０ｎｍ、２８０ｎｍ、２９０ｎｍ、３００ｎｍ、３１０ｎｍ、３６５ｎｍの８つを準備して演算したところ、図４９のグラフに示すように、３つのＵＶ－ＬＥＤ、すなわち主発光ピーク波長２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２７０ｎｍから得られる合成発光スペクトルを使用した場合、数２のＲが最大（Ｒ＝０．８２６６）となることが確認された。このときの各ＵＶ－ＬＥＤの駆動電流の比率は、主発光ピーク波長２５６ｎｍの第一ＵＶ－ＬＥＤと、２６０ｎｍの第二ＵＶ－ＬＥＤと、２７０ｎｍの第三ＵＶ－ＬＥＤで、０．１：１：０．６８であった。
［実施例７］

【0129】

同様に、ＵＶ－ＬＥＤを２つ用いる実施例３の例において、数１に変えて数２を用いて相関度Ｒを演算した場合を、実施例７として説明する。ここでも、図４１のフローチャートに示す手順でコンピュータシミュレーションを実行するに際し、組み合わせの候補となる候補ＵＶ－ＬＥＤとして、主発光ピーク波長が２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２７０ｎｍ、２８０ｎｍ、２９０ｎｍ、３００ｎｍ、３１０ｎｍ、３６５ｎｍの８つを準備して演算したところ、図５０のグラフに示すように、２つのＵＶ－ＬＥＤ、すなわち主発光ピーク波長２５６ｎｍと２７０ｎｍから得られる合成発光スペクトルを使用した場合、数２のＲが最大（Ｒ＝０．８２８７）となることが確認された。このときの各ＵＶ－ＬＥＤの駆動電流の比率は、主発光ピーク波長２５６ｎｍの第一ＵＶ－ＬＥＤと、２７０ｎｍの第二ＵＶ－ＬＥＤで、０．９：１であった。

【0130】

このように、数２の相関度に基づけば、８つの候補ＵＶ－ＬＥＤからＬＥＤの組み合わせを検討する場合においては、数２の相関度Ｒは、３つの候補ＵＶ－ＬＥＤを組み合わせた場合よりも、２つの候補ＵＶ－ＬＥＤを組み合わせた場合の方が、若干ではあるが、大きくなることが示唆された。
［実施例８］

【0131】

以上の実施例６、７では、実施例２、３と同様、シミュレーションにより、相関度Ｒから第一ＵＶ－ＬＥＤと第二ＵＶ－ＬＥＤ、選択的に第三ＵＶ－ＬＥＤを加えた最適な組み合わせを求める例を説明した。ただ本発明は上述の通り、相関度Ｒ_oから選択する対象を候補ＵＶ－ＬＥＤに限らず、実施例４のように主発光ピーク波長の組み合わせをシミュレーションで演算することもできる。この場合においても、相関度として数１に限らず、他の相関度を用いてもよい。ここで、図４４のフローチャートに基づきスペクトル半値幅を推定して、数２の相関度Ｒが最大となるＵＶ－ＬＥＤの組み合わせを探索する例を、実施例８として説明する。この実施例８において、Ｎ＝５０００回、モンテカルロ・シミュレーションを実行した結果、２つの推定されたＬＥＤ発光スペクトルを使用した場合、２５４．１ｎｍ、２６８．５ｎｍから得られる混合型ＬＥＤ発光スペクトルを使用した場合に、Ｒが最大となることが確認された。この結果、図５１に示すように相関度Ｒ＝０．９１８４であった。また、このときのスペクトルの最大振幅は、それぞれ、０．８０６６、０．６７１１であった。
［実施例９］

【0132】

以上の実施例８では、２つのＵＶ－ＬＥＤを用いた場合の合成発光スペクトルから、相関度Ｒが最大となる主発光ピーク波長の組み合わせをシミュレーションで演算する例を説明した。同様にして、３つのＵＶ－ＬＥＤを用いた場合の合成発光スペクトルから、数２で規定した相関度Ｒが最大となる主発光ピーク波長の組み合わせをシミュレーションで演算する例を、実施例９として以下説明する。

【0133】

ここでも、３つの推定されたＬＥＤ発光スペクトルを使用して、図４１と同様の手順でＮ＝５０００回、モンテカルロ・シミュレーションを実行した。その結果、２４９．７ｎｍ、２６１．４ｎｍ、２７４．２ｎｍから得られる混合型ＬＥＤ発光スペクトルを使用した場合に、相関度Ｒが最大となることが確認された。このときの相関度Ｒは、図５２に示すようにＲ＝０．９６９４であった。またこのときのスペクトルの最大振幅は、それぞれ、０．８５４２、０．８６８７、０．８８２２であった。

【0134】

以上のように、主発光ピーク波長の異なる複数のＵＶ－ＬＥＤを組み合わせることで、殺菌対象のウイルスＲＮＡの吸収スペクトルとの相関度をより高めて、不活性効果を向上させたウイルスの紫外線殺菌装置を得ることが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0135】

本開示に係るウイルスの紫外線殺菌装置及び紫外線殺菌方法は、工場の入口や天井に設置する殺菌灯、トイレなどに設置する殺菌灯、車内や電車内に設置する殺菌灯、ドアやカウンターなど不特定多数の人が使用する場所への殺菌灯等として好適に利用できる。

【符号の説明】

【0136】

１００、２００…紫外線殺菌装置
１…第一ＵＶ－ＬＥＤ
２…第二ＵＶ－ＬＥＤ
３…第三ＵＶ－ＬＥＤ
５…電流制御部
６…直流電源
ＷＫ…殺菌対象物
ＭＳ…合成発光スペクトルの光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】