コリメートビーム装置 BSH-03 CBD
BSH-03CBDは、液体試料の再現性が高く積算光量精度に優れたUV照射を実現するために精密に設計されたコリメートビーム照射チャンバーです。3本の150 W UVCアマルガムランプを搭載し、均一で高強度な254 nmの放射線源を確保します。本システムは、Bolton & Lindenによる技術文献「Standardization of Methods for Fluence "UV Dose Determination in Bench-Scale UV Experiments"」（2003年）に記載されたフルエンスおよび積算光量決定の標準的手法に基づいて開発されました。この手法は、科学的なUV消毒研究における基準として認識されています。
この手順はDIN 19294-1:2020-08にも採用されており、BSH-03CBDを用いて胞子懸濁液中の平均フルエンス率を求めることができます。
不活化は、DIN 19294-1:2020-08の附属書Dに従い、BSH-03CBD内で実施する必要があります。
アマルガムランプは実験中を通じて動作温度を維持し、照射時間は内部シャッターのみによって規定されます。このシャッターはUV-MATによって目標積算光量に達するよう制御されます。そのため、動作中にチャンバーを開けて試料の出し入れを行っても、ランプを冷却する必要はありません。安全監視機構により、その間のUV放射は一切排除されます。
したがって、BSH-03CBD照射チャンバーは、UV消毒の科学的研究および産業用途において信頼性と精度を兼ね備えたソリューションです。堅牢な構造、安全性、使いやすさにより、水処理および化学分析における不可欠なツールとなっています。
UVCコリメートビーム装置の主な特長：
- BSH-03CBDには、3本のオゾンレス型150 W UVCアマルガムランプが搭載されています。これらのランプは均一で高いUV照射を実現します。
- 密閉された保護筐体により、3本のアマルガムランプのUVC放射を完全に遮蔽します。
- 60 × 40 cmの照射エリアには、DIN 19294-1に準拠した胞子懸濁液用の磁気撹拌機とともに、お客様がご用意されるペトリ皿を設置できます。
- 積算光量管理運転のためのUV基準センサが内蔵されています。
- 2つ目のUVCセンサにより、システムの設定が容易になります。
- UV-MAT TouchはUVC基準センサを介して照射を制御し、目標積算光量に達すると自動的に停止します。
- 監視・インターロック式ドア：ドアが開いている場合、UV放射の放出を防止する安全機構が作動します。
- ねじ穴付きベースプレートにより、照射野を測定し、Bolton/LindenによるPetri係数を求めることができます。
- 空気圧式プレートシャッター：アマルガムランプは動作温度を維持したまま、照射時間はシャッターのみで規定されます。
- 運転時間カウンター搭載 – アマルガムランプは通常3,000～5,000 hの寿命を有します。
- 生データおよび簡易レポート（PDF）は、付属のPCソフトウェアにより保存され、管理者アカウントおよびオペレーターアカウントによるパスワード保護がなされています。
BSH-03 CBDかBSM-03 CBDか？
3本の150 W UVCアマルガムランプを搭載するBSH-03 CBDは、実質的に254 nmの単色光を放射します。これにより、Bolton and Lindenによるフルエンス計算から分光重み付けが不要となり、本チャンバーはDIN 19294-1に基づく平均フルエンス率の決定や、定められたUV積算光量での不活化実験に適したものとなります。230 Vで550 W、ランプ寿命3,000～5,000 hという点でも、より経済的なチャンバーです。中圧ランプの多色放射が必要な場合（光分解、AOP実験、分光作用関数など）には、1 kWの中圧水銀ランプを搭載したBSM-03 CBDが適した機種となります。
照射は254 nmのUVCランプによって行われます。単色光であるため、測定された放射照度を分光重み付けなしにフルエンスへ換算することができます。
背景と情報
James R. BoltonおよびKarl G. Lindenによる論文「Standardization of Methods for Fluence (UV Dose) Determination in Bench-Scale UV Experiments」（2003年）は、実験室でのUVフルエンス（UV積算光量）を求めるための基本的な標準手順を示しています。本論文の目的は、UV消毒に関する実験手法を標準化し、水処理分野における科学的結果の比較可能性を確保することです。
紫外線は、飲料水や排水中の病原性微生物を不活化する効率的な方法として確立されています。
そのメカニズムは、核酸によるUV放射の吸収に基づいており、これによりピリミジン塩基の二量体化が引き起こされ、DNAまたはRNAの複製が妨げられます。低圧水銀ランプから放射される254 nm付近の波長は特に効果的です。
UV実験の設計、校正、実施に関しては、文献間で大きな相違が見られます。ランプの種類、試料までの距離、放射の均一性、積算光量の算出方法などが異なっていました。この変動性により、線量反応曲線の比較が困難となり、規制上の適用やUV消毒システムの技術的実装において不確実性が生じていました。
BoltonおよびLindenは、単色（低圧）および多色（中圧）のUV光源（BSM-03CBD）の両方に適用可能なフルエンス測定のための統一的な手法を開発し、照射チャンバーを提案しています。照射チャンバーの目的は、水面への均一で準平行な照射を実現し、均一なフルエンス分布を確保することです。
本プロトコルには以下が含まれます:
- 照射チャンバーの機械的構造
- 測定機器の校正
- 放射パラメータの数学的補正
- 微生物学的および安全上の側面に関するガイドライン
標準プロトコルの説明:
フルエンスは、フルエンスレート（E）と照射時間（t）の積として定義されます:
測定は、センサを水面の高さに配置した放射計を用いて行います。測定精度を高めるため、複数の補正係数が考慮されます:
- 反射係数：水面での反射による損失（約2.5%）
- ペトリ係数：試料領域全体の不均一性に対する補正（0.9より大きいことが望ましい）
- 水係数：Beer–Lambertの法則に従った水中でのUV吸収の考慮
- 発散係数：完全には平行でないビーム経路に対する補正
中圧ランプの場合には、センサ係数（検出器の分光感度）および殺菌係数（波長の重み付け）も考慮されます。
微生物学的試験手順
- 撹拌：渦を形成させずに懸濁液を均一に混合すること。
- 異なる積算光量値での照射
- 反復：各積算光量値につき少なくとも3回の反復を行い、線量反応曲線は少なくとも2回作成すること。
- ランダム化：系統誤差を最小化するため、照射順序をランダムにすること。
- 評価：積算光量に応じた微生物のlog10減少の算出、およびUV感受性を求めるための線形回帰。
本論文は、実験室規模でのUV消毒試験を標準化するための、国際的に認められた完全なプロトコルを定めています。
精密な補正方法、明確に定義された設計要件、および微生物学的ガイドラインにより、UVフルエンスと効果の関係を求める上で再現性があり比較可能な結果を得るための基盤を提供します。
Bolton & Linden（2003）法は、コリメートビームシステムを用いた実験室試験の基準規格であり続けており、DIN 19294などの規制上の適用、バリデーション試験、そして産業用UV消毒技術の開発において中心的な役割を果たしています。
フルエンス率の決定：平行光照射試験（コリメーテッドビーム試験）で分かること
コリメーテッドビーム試験は、プラントでの測定では答えられない問いに答えます。試料が実際に受けたフルエンスはどれだけか？という問いです。試料表面での放射照度を測定し、ペトリ係数、反射係数、発散係数、水係数の4つの係数で補正します。補正後のフルエンス率と照射時間の積のみが、文献値やリアクタの低減等価フルエンスと比較可能なフルエンスとなります。
Bolton and Lindenによる基礎となる方法は、標準プロトコルとともに以下の「背景と情報」で詳しく説明されています。この方法で決定されたフルエンスがリアクタの妥当性確認にどのように活用されるかは、UV水処理で説明されています。
BSH-03 CBDはこの試験のために作られています。254 nmでの単色照射、規定された照射面積、測定された放射照度、そして積算光量管理による照射により、試験がストップウォッチの読み値ではなくフルエンスとして設定されます。中圧ランプを用いた多色光試験には、BSM-03 CBDが並んで用意されています。
UV-MAT Touch 照射制御
UV-MAT Touchは高解像度の静電容量式タッチスクリーンで操作します。Cortex ARMプロセッサにより耐久性とアップデート機能を実現しており、新しい機能を現地でインストールすることができます。本機器とPCソフトウェアはWindows 10および11に対応しています。シングルチャンネルおよびマルチチャンネルの照射は、オシログラムや設定値とともに数値およびグラフィックで表示されます。パラメータは機器上で直接設定し、パスワードで保護されます。UVCリファレンスセンサにより照射を制御し、目標積算光量に達すると自動的にオフになります。
| ディスプレイ | 静電容量式タッチディスプレイ、5″ WVGA |
| ディスプレイ表示 | 放射照度と積算光量、オシロスコープ表示 |
| データ記録レート | 調整可能：1 s〜1 h |
| 記録期間 | > 24,000 h |
| ストレージインタフェース | USBメモリ×1（最大32 GB） |
注文番号、納品範囲、アクセサリおよびバージョン
| バージョン | 注文番号 |
|---|---|
| コリメートビーム装置 BSH-03CBD | 860915 |
コリメートビーム装置は、Bolton法によるフルエンス測定のために平行UVC光場を生成します。
| バージョン | 注文番号 |
|---|---|
| UV-MAT Touch | 820930CH |
チャンバーはUV-MAT Touchによって制御されます。UVC基準センサにより放射照度を測定し、目標積算光量に達すると自動的にオフになり、照射内容を記録します。
| 名称 | 注文番号 |
|---|---|
| 放射計センサ | 814412 |
チャンバーは内蔵のUV基準センサで動作し、2つ目のUVCセンサにより照射野の設定と測定が容易になります。その他の分光範囲については、放射計センサをご覧ください。
| 名称 | 注文番号 |
|---|---|
| 交換用ランプ | 860814H |
| サービス | 注文番号 |
|---|---|
| 校正 | CAL254 |
| 17025校正 | 17025 |
CAL254は254 nmにおける測定チャンネルの校正です。これに加え、ISO/IEC 17025に基づく認定校正も提供しております。
