2020年3月11日にWHOが新型コロナウイルス感染症（COVID-19）を世界的な「パンデミック」と正式に宣言して以来、世界中の国が一致して、感染症の拡大を防ぐための防御の第一線は消毒であるとみなしている。ますます多くの科学研究機関が紫外線（UV）ランプ照射消毒に非常に関心を持つようになってきています。この消毒技術は手作業が最小限で済み、細菌の耐性も増加せず、人が立ち会わなくても遠隔で実行できます。インテリジェントな制御と使用は、群集密度が高く、滞在時間が長く、交差感染が最も起こりやすい閉鎖された公共の場所に特に適しています。防疫、滅菌、消毒の主流となっています。紫外線殺菌消毒ランプの起源を語るには、まず「紫外線」という光の発見からゆっくりと始めなければなりません。
紫外線は太陽光の750THz～30PHzの周波数の光で、真空中では400nm～10nmの波長に相当します。紫外線は可視光線よりも周波数が高く、肉眼では見ることができません。昔、人々はその存在を知りませんでした。
リッター（ヨハン・ヴィルヘルム・リッター，（1776～1810）
英国の物理学者ハーシェルが 1800 年に目に見えない熱線、赤外線を発見し、「物には 2 レベルの対称性がある」という物理学の概念を固守した後、ドイツの物理学者で化学者のヨハン ヴィルヘルム リッター (1776-1810) が 1801 年に発見しました。可視スペクトルの紫色の端を超えた目に見えない光が存在すること。彼は、太陽光スペクトルの紫端の外側の部分が臭化銀を含む写真フィルムを感光させる可能性があることを発見し、これにより紫外線の存在を発見した。したがって、リッターは紫外線の父としても知られています。
紫外線は、UVA（波長400nm～320nm、低周波・長波）、UVB（波長320nm～280nm、中周波・中波）、UVC（波長280nm～100nm、高周波・短波）、EUV（波長320nm～280nm、高周波・短波）に分けられます。 100nm～10nm、超短波）4種類。
1877 年に、ダウンズとブラントは、太陽光線が培地の細菌を殺すことができることを初めて報告し、これにより紫外線滅菌と消毒の研究と応用への扉も開かれました。1878年、人々は太陽光に含まれる紫外線に殺菌・消毒効果があることを発見しました。1901 年と 1906 年に、人類は人工紫外線光源である水銀アークと、より優れた紫外線透過特性を備えた石英ランプを発明しました。
1960年に初めて紫外線による殺菌・消毒の仕組みが確認されました。一方では、微生物が紫外光で照射されると、生物細胞内のデオキシリボ核酸 (DNA) が紫外光子エネルギーを吸収し、DNA 分子の同じ鎖にある 2 つの隣接するチミン基の間にシクロブチル環が二量体を形成します。（チミン二量体）。二量体が形成されると、DNA の二重らせん構造が影響を受け、RNA プライマーの合成が二量体で停止し、DNA の複製および転写機能が阻害されます。一方、紫外線照射下ではフリーラジカルが生成され、光イオン化を引き起こし、それによって微生物の複製と繁殖が妨げられることがあります。細胞は、220nm および 260nm 付近の波長帯域の紫外線光子に最も敏感であり、これら 2 つの帯域の光子エネルギーを効率的に吸収して、DNA 複製を防止します。波長200nm以下の紫外線は大部分が空気中に吸収されるため、遠くまで広がりにくいです。したがって、殺菌に使用される主な紫外線の波長は 200nm から 300nm の間に集中します。しかし、200nm以下で吸収される紫外線は空気中の酸素分子を分解してオゾンを生成し、これも殺菌・消毒の役割を果たします。
水銀蒸気の励起放電によるルミネッセンスのプロセスは、19 世紀初頭から知られています。水銀蒸気はガラス管に封入され、管の両端にある 2 つの金属電極に電圧が印加されて、 「光の弧」 」と蒸気が光ります。当時はガラスの紫外線透過率が極めて低かったため、人工紫外線光源は実現されていませんでした。
1904 年、ドイツのヘレウス社のリチャード・キュッヒ博士は、気泡のない高純度石英ガラスを使用して、最初の石英紫外線水銀ランプ、オリジナル ハナウ® ホーエンゾンネを作成しました。したがって、キュッヒは紫外線水銀ランプの発明者であり、医療光療法における人間への照射に人工光源を使用する先駆者であると考えられています。
1904 年に最初の石英紫外線水銀ランプが登場して以来、殺菌分野での応用が研究され始めました。1907 年、改良された石英紫外線ランプが医療用光源として広く販売されました。1910 年、フランスのマルセイユで、1 日あたり 200 m3/日の処理能力を持つ紫外線消毒システムが都市給水処理の生産実践に初めて使用されました。1920 年頃、人々は空気消毒の分野で紫外線を研究し始めました。1936 年に、人々は病院の手術室で紫外線滅菌技術を使用し始めました。1937 年、風疹の蔓延を抑制するために学校で紫外線殺菌システムが初めて使用されました。
1960 年代半ば、人類は紫外線消毒技術を都市の下水処理に応用し始めました。1965 年から 1969 年にかけて、カナダのオンタリオ水資源委員会は、都市下水処理における紫外線消毒技術の応用と、受け入れ水域へのその影響に関する研究と評価を実施しました。1975 年、ノルウェーは紫外線消毒を導入し、塩素消毒の代わりに副産物を使用しました。都市下水処理における紫外線消毒の適用について、初期の多くの研究が行われました。
これは主に、当時の科学者たちが、広く使用されている塩素消毒プロセスの残留塩素が、受け入れ水域の魚やその他の生物にとって有毒であることに気づいていたという事実によるものです。、塩素消毒などの化学消毒方法では、トリハロメタン（THM）などの発がん性や遺伝的異常の副産物が生成される可能性があることが発見され、確認されました。これらの発見により、人類はより良い消毒方法を模索するようになりました。1982 年、カナダの会社が世界初のオープンチャネル紫外線消毒システムを発明しました。
1998 年、ボルトンは原生動物を破壊する紫外線の有効性を証明し、一部の大規模な都市給水処理における紫外線消毒技術の適用を推進しました。たとえば、1998 年から 1999 年にかけて、フィンランドのヘルシンキにあるヴァンハカウプンキ給水所とピトカコスキ給水所はそれぞれ改修され、紫外線消毒システムが追加され、総処理能力は約 12,000 m3/h になりました。カナダのエドモントンにある EL のスミス給水施設も 2002 年頃に紫外線消毒施設を設置し、1 日の処理能力は 15,000 m3/h でした。
2023年7月25日、中国は国家規格「紫外線殺菌灯標準番号 GB 19258-2003」を公布した。英語の規格名は「Ultraviolet germicidal Lamp」です。2012 年 11 月 5 日、中国は国家規格「冷陰極紫外線殺菌灯標準番号 GB/T 28795-2012」を公布しました。英語の規格名は冷陰極紫外線殺菌ランプです。2022 年 12 月 29 日、中国は「一般照明用ガス放電ランプの安定器のエネルギー効率限界値およびエネルギー効率レベル標準数: GB 17896-2022」国家規格、英語規格名: Minimum allowed value of Energy Efficiency and Energy を公布しました。一般照明用ガス放電ランプ用安定器の効率グレードは、2024 年 1 月 1 日から施行されます。
現在、紫外線殺菌技術は、安全で信頼性が高く、効率的で環境に優しい殺菌技術に発展しました。紫外線滅菌技術は徐々に従来の化学消毒法に取って代わり、乾式消毒技術の主流となっています。排ガス処理、水処理、表面殺菌、空気殺菌など、国内外のさまざまな分野で広く使用されています。
投稿日時: 2023 年 12 月 8 日