技術資料

生物への光応用技術 光の殺菌・滅菌への利用

光応用事業部　光応用開発部

4．光源について

上述した殺菌に有効な光は，地球上には太陽光線がオゾン層で吸収されるため自然にはほとんど存在しないが，われわれはランプとしてその光を人工的に得ることができる。一般的に殺菌用のランプとして前述した通り，殺菌作用の大きい260nm付近(正確には253.7nmの輝線)を発光する低圧水銀ランプが使用されている(表1)。しかし，この低圧水銀ランプから得られる殺菌作用に必要なUV照度は限界があるため，工業利用するスピードでは照射時間が不足することから，必要なUV光量が得られず，殺菌効果も不足してしまうことになる。そのため，工業利用のスピードに対応可能なランプ負荷を上げた高出力タイプの低圧水銀ランプから，さらにランプの電力の利用効率は悪いが入力を多く入れられる高圧水銀ランプが使用されている。また，滅菌効果の評価として高濃度の指標菌(例えば10の6乗オーダの菌数)を使用し，エネルギーと生菌数との関係(サバイバルカーブ)を確認することが行なわれる。この場合，ご存知の通り光の透過はランベルト-ベールの法則によるので，高濃度の指標菌の表層のUV光量より内部のUV光量が不足することになる。その後，光による殺菌は滅菌レベルまでの効果を得られないので，工業利用では保険的に考えられていることが多い。

しかし，近年，パルス的に高照度を出せるキセノンランプが滅菌レベルまで達成できることから，そのランプを搭載した光滅菌装置が製薬分野で利用されてきている。

表1　各種光源と特徴²⁾

ランプ名	特徴	分光分布
低圧水銀ランプ	254nmを主波長として発光していることから殺菌ランプとも呼ばれている。低圧ということから，入力(W)に限度があり，4W～1kW程度のランプとなる。つまり，殺菌に作用する放射照度も限度がある。また，高入力にするとランプ長が長くなり，全長を短くするU字型のランプもある。
パルス発光キセノンランプ	UV領域からIR(赤外線)領域まで連続発光。1回の発光が150μsくらいでパルス発光するので，瞬間的な照度は低圧水銀ランプの1000倍以上となる。パルス発光であるので基材温度上昇が少ないが，高速処理では未照射になる可能性がある。
高圧水銀ランプ	365nmの主波長と，254，303，313nmのUVを効率良く発光する。低圧水銀ランプより，入力(W)から殺菌に作用するUVへの変換効率が悪い(1/5～1/10程度)。ただし，入力(W)が多くとれ，30kW程度のランプもあり，放射照度が多くとれ，ランプ長も短くできる。しかし，高温となるので基材などに注意が必要。

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