JP2006147482A - 無影灯 - Google Patents

Abstract

【課題】天井に大掛かりな工事を必要とせず、かつ照射領域の清浄度を高く維持することができる無影灯を提供する。
【解決手段】器具本体１において照射領域に臨む部位には吹出口９が開口し、器具本体１の吹出口９とは異なる面には吸込口８が開口する。吹出口９と吸込口８との間には空気の流路が形成されており、器具本体１には、吸込口８から吸気し吹出口９から吐出させるファン１０と、前記流路上に設けられ当該流路を通過する空気を除菌するＨＥＰＡフィルタ１１とが設けられる。ＨＥＰＡフィルタ１１が前記流路を通過する空気中の微粒子を捕集することによって、照射領域には清浄な空気が吐出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として手術時の照明として用いられ、陰影が生じないように照明する無影灯に関するものである。

一般に、この種の無影灯は、手術室等において手術が行われる手術台上を照明するように設置されている。無影灯は、光源からの光が手術台上の照射領域に多方向から照射されるように光源からの光の配光を制御することによって、手術台上に陰影が生じることを防止する。具体的な構成としては、たとえば、光源としてのランプを複数個備え、各ランプの光を手術台上の照射領域にそれぞれ異なる方向から照射させる所謂多灯形などがある。

また、手術室においては、天井における手術台の上方に相当する部位に吹出口を開口するとともに、壁面の下部に排気口を開口し、吹出口にＨＥＰＡフィルタなどの高性能フィルタを設けた構成が採用されることがある。ここで、吹出口から室内に清浄な空気を吐出して排気口から排気することにより、手術台上の術野およびその周囲に清浄な空気の流れを形成することができる。要するに、手術室は、術者や手術器具から発生する塵埃が患者に影響しないように、少なくとも手術台上および手術台の周囲に高い清浄度が確保された所謂クリーンルーム構造となっている。

ところで、無影灯は、手術台上の照射領域に多方向から光を照射しかつ照射領域の照度を比較的高くしながらも、術者の作業の邪魔にならないように、手術台の上方に配置されるものであって、たとえば天井に固定された支持部材などにより天井から吊下される形で保持される。ここで、無影灯は手術台の上方の天井に設けられた吹出口からの清浄な空気の流れに対して障害物となるので、無影灯により清浄な空気の流れが乱れ、循環気流が生じて照射領域の清浄度を高く維持することが困難になる。流線型に形成された無影灯も提案されているが、この無影灯を用いても無影灯が清浄な空気の流れを乱すことは回避できず、照射領域の清浄度を高く維持することは困難である。

ここにおいて、図３に示すように、無影灯１９が天井Ａから下方に突出しないように無影灯１９を天井Ａに埋め込むとともに、無影灯１９とは異なる部位に吹出口９を形成すれば、吹出口９と手術台Ｂとの間に無影灯１９は存在せず、無影灯１９が清浄な空気の流れを乱すことを防止できる（たとえば特許文献１参照）。
特開平１１−２０６７７２号公報（第３頁、図１）

しかし、吹出口９を天井Ａに設けると、図３に示すように天井裏の空間に、吹出口９から清浄な空気を吐出させるための構成（ＨＥＰＡフィルタ１１を含む）を配設する必要があり、天井Ａに大掛かりな工事を必要とするから、吹出口９の設置に要する費用が高くなる。また、無影灯１９を手術台Ｂの真上に配置すると、無影灯１９とは異なる部位に形成される吹出口９は手術台Ｂの真上からずれて形成されるので、吹出口９から吐出される清浄な空気は手術台Ｂの斜め上方から手術台Ｂに送り込まれることになり、手術台Ｂの周囲に立つ術者が障害物となって気流が乱れ、照射領域の清浄度を高く維持できなくなる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、天井に大掛かりな工事を必要とせず、かつ照射領域の清浄度を高く維持することができる無影灯を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、光源と、光源からの光を照射領域に多方向から照射させることにより照射領域に陰影が生じないように光源からの光の配光を制御する配光部材とを備え、かつ前記照射領域に臨む部位に開口する吹出口と吹出口とは異なる面に開口する吸込口との間に空気の流路が形成された器具本体を有し、吸込口から吸気し吹出口から吐出させるファンと、前記流路上に設けられ当該流路を通過する空気中の微粒子を捕集することにより当該空気を除菌して前記照射領域に吐出される空気を清浄な空気にするフィルタとが器具本体に設けられて成ることを特徴とする。

この構成によれば、器具本体から照射領域に清浄な空気を送り込んで照射領域に清浄度が高い空間を生成するものであって、天井に吹出口を設ける必要がないから、天井に大掛かりな工事は不要であって、しかも、照射領域に臨む部位に開口する吹出口から清浄な空気を吐出するから、器具本体が当該空気の流れに対する障害物となることはなく、照射領域の清浄度を高く維持することができるのである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、多数の通気孔が穿孔されており前記吹出口から吐出される空気が通気孔を通過することにより当該空気の流れが層流になるように吹出口を包囲するスクリーンが前記器具本体に取り付けられ、スクリーンは吹出口から空気が吐出される向きに凸となる滑らかな曲面状に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、清浄な空気の流れが層流になるので、照射領域の清浄度をより高くすることができる。また、スクリーンは空気が吐出される向きに凸となる滑らかな曲面状に形成されているので、器具本体の周囲からの誘引気流を防止できる。しかも、清浄な空気は照射領域を中心として広がるように流れることになるので、照射領域上の空気を外方に押し退けて照射領域に流れ込むことによって、外方から照射領域に汚染された空気が流れ込むことを防止できる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記照射領域に吐出される空気を加湿する加湿器が前記流路上に設けられて成ることを特徴とする。

この構成によれば、照射領域に吐出される空気が加湿されるので、照射領域に存在する物質が光源からの熱や吹出口から吐出される空気の流れにより乾燥することが防止される。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記フィルタが、付着した微生物を死滅させる殺菌手段を有することを特徴とする１項に記載の無影灯。

この構成によれば、フィルタに付着した微生物を死滅させることができるので、フィルタに付着した微生物の繁殖を防止することができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、少なくとも底面の一部を地面に接触させた状態で地上に自立する接地部材と、接地部材から上方に延設され前記器具本体を前記照射領域の上方に支持する支持部材とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、無影灯を任意の場所に移動させて設置することができる。したがって、たとえば災害時等で手術室が足りない場合に一般の診療室に無影灯を設置すれば、この診療室に陰影が生じないように照明する機能を備えるとともに、照射領域に清浄度が高い空間を生成することができる。なお、地面は室内においては床面に相当し、地上は室内においては床面上に相当する。

本発明は、器具本体から照射領域に清浄な空気を送り込んで照射領域に清浄度が高い空間を生成するものであって、天井に吹出口を設ける必要がないから、天井に大掛かりな工事は不要であって、しかも、照射領域に臨む部位に開口する吹出口から清浄な空気を吐出するから、器具本体が当該空気の流れに対する障害物となることはなく、照射領域の清浄度を高く維持することができるという利点がある。

本実施形態の無影灯は、図１に示すように、光源としてのランプ２を保持する器具本体１を備える。図１（ａ）は器具本体１を下方から見た平面図であって、以下では、図１（ａ）の上下を前後、左右を左右として説明する。器具本体１は、中空の円盤状に形成され水平面に沿う断面が円弧状となるように配置されたハウジング３を有する。ハウジング３の上端部においては、ハウジング３の周面が上方に向かって徐々に径を狭めるように湾曲されており、ハウジング３の周面と上面とは連続している。

図１の無影灯は複数個のランプ２を有する所謂多灯形を採用しており、ここでは７個のランプ２が設けられている。１個のランプ２はハウジングの下面の中央部に設けられたコールドミラー（配光部材）４に包囲された部位に配置され、その他のランプ２はハウジング３の下面の前後両端部において、３個ずつ左右方向に並んで設けられたコールドミラー４に包囲された部位にそれぞれ配置されている。コールドミラー４は、それぞれ下方に開口する椀状に形成されており、ランプ２からの可視光を下方に反射して配光を制御するとともに、ランプ２からの赤外線を透過することによりランプ２からの熱を上方に逃がしている。コールドミラー４の中央部には、ランプ２を保持するソケット５が配置されている。図１においては、中央部のコールドミラー４は他のコールドミラー４より大きく形成されている。ここで、各ランプ２は、無影灯としての照射領域にそれぞれ異なる方向から照射し、１つのランプ２からの光によって生じる陰影を他のランプ２からの光が相殺することによって、無影灯全体として照射領域に陰影が生じないように配光が制御される。本実施形態の無影灯は、従来構成（照射領域が直径１００〜３００ｍｍ程度の円形状で、照射領域の照度が２００００〜２０００００ｌｘ程度で、色温度が３５００〜６０００Ｋ程度）と比較して同等以上の特性を有する。

また、ハウジング３の下端部においては、ハウジング３の周面の全周にわたって外方に延長された鍔部６が設けられており、鍔部６の左右両端部からは円柱状のハンドル７が下方に突設されている。このハンドル７の機能については後述する。図１では、鍔部６を含むハウジング７の直径を７６０ｍｍに設定している。

ところで、本実施形態の無影灯は、上述したように照明するだけではなく、器具本体１から照射領域に清浄な空気を吐出することによって、照射領域に清浄度が高い空間を生成するものである。図１（ｂ）では、空気の流れを矢印で示している。

本実施形態では、ハウジング３の上面に開口する吸込口８と照射領域に臨むようにハウジング３の下面に開口する吹出口９との間におけるハウジング３の内部空間に、吸込口８と吹出口９とを結ぶ空気の流路が形成されている。吸込口８はハウジング３の中央部に配置されたランプ２の上方に開口しており、吹出口９はこのランプ２を囲む部位に開口している。吸込口８と吹出口９とを結ぶ空気の流路は、吸込口８および吹出口９以外からはハウジング３の外部に通じることのない構造が望ましい。

吸込口８においては、器具本体１の外側の空気をハウジング３の内部空間に流通させるように、下方に向けて送風するファン１０がハウジング３に固定されている。要するに、ファン１０はハウジング３の内部空間に空気を送り込むものであって、このようにして吸込口８からハウジング３の内部空間に送り込まれた空気は、吹出口９から下方に吐出される。

一方、吹出口９においては、吹出口９を通過する空気を浄化するＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ１１がハウジング３に取り付けられている。すなわち、ＨＥＰＡフィルタ１１によって空気中の微粒子や菌を捕集することにより、吹出口９からは除菌された清浄な空気が吐出されることになる。図１の無影灯においては、正方形の板状に形成されたＨＥＰＡフィルタ１１が８枚用いられており、ＨＥＰＡフィルタ１１は、ランプ２を囲む形で左右方向および前後方向にそれぞれ３枚ずつ並べられている。

上述した構成により、無影灯は、吸込口８から吸気し清浄な空気にして吹出口９から下方に吐出することができる。すなわち、無影灯から照射領域に清浄な空気が吐出されることになり、照射領域に清浄度が高い空間を生成することができるのである。

ここで、本実施形態の無影灯は、手術室において手術用の照明として用いられるものであって、手術台（図示せず）上を照射領域として上方から照明するように器具本体１が手術台の上方に配置される。したがって、術者や手術器具の陰影が生じないように手術台上を照明することができるとともに、手術台上および手術台の周囲に清浄度の高い空間を生成することによって、たとえば術者や手術器具等から発生する塵誇りが患者に影響することを防止することができる。本実施形態では、手術台上および手術台の周囲の清浄度を集中して高く確保しているので、手術室全体の清浄度を比較的低くすることが可能であって、手術室の空調システム全体のエネルギーコストを比較的小さく抑えることができるという利点もある。

ところで、手術室において、室内の湿度は５０〜６０％ＲＨ程度に調節されていることが一般的であって、手術が行われておらず無影灯による空気の浄化が行われていない期間には、室内に多くの微生物が浮遊する可能性がある。無影灯の動作を開始すれば殆どの微生物をＨＥＰＡフィルタ１１に捕集することができ、手術室の壁や手術台、手術器具などの表面に付着した微生物に関してはアルコール等の消毒剤を用いて払拭殺菌することができるが、ＨＥＰＡフィルタ１１の下面（つまり空気が吐出される面）に付着した微生物およびＨＥＰＡフィルタ１１に捕集された微生物を払拭殺菌することは困難である。そこで、本実施形態のＨＥＰＡフィルタ１１には、図２に示すように、ヒータ１２（たとえばニクロム線やカーボンヒータなど）が組み込まれたものを採用しており、ヒータ１２に通電することにより下面に付着した微生物および捕集した微生物を加熱殺菌（たとえば、１６０〜１７０℃では２時間、１８０〜１９０℃では３０分行う）できるようにしている。図２では、ＨＥＰＡフィルタ１１を構成し空気中の微粒子や微生物を捕集する濾材１３（たとえばガラス繊維からなる）が、空気の流れる方向に直交する平面に沿って配置され、図の左右方向においてＨＥＰＡフィルタ１１の厚み方向（空気が流れる方向）に蛇行する所謂ヒダ状に形成されている。ヒータ１２は、濾材１３の隣接するヒダの間にそれぞれ配設されている。

また、手術中はランプ２からの熱や吹出口９から吐出される空気の流れによって照射領域内の患部が乾燥し易い状態にあるが、手術室全体の湿度を上述した５０〜６０％ＲＨよりさらに高めると室内の機器や壁の表面に結露が生じたり術者に不快感を与えたりすることになるので、照射領域を局所的に加湿することが望ましい。そこで、本実施形態においてはハウジング３内における左右両端部にそれぞれ加湿器１４を収納し、ハウジング３の内部空間を通過する空気を加湿することによって吹出口９から加湿された空気が吐出されるようにしている。要するに、器具本体１から清浄な空気が送り込まれる照射領域が局所的に加湿される。ここで採用される加湿器１４は、気化式や超音波式やスプレー式や電極式などの一般的な方式の加湿器１４であって、ＨＥＰＡフィルタ１１を通過する大きさの水粒子を発生する。

図１に示す加湿器１４は、水を充填した容器（カートリッジ）１５から水が供給されるものであって、各加湿器１４の上方にそれぞれ開閉可能に形成された容器交換扉１６を開いた状態で容器１５を交換することができる。ただし、容器交換扉１６を閉じた状態では容器交換扉１６からハウジング３内に空気が流通しないように、容器交換扉１６は気密な構造となっている。容器１５から水が供給される方式に代えて、加湿器１４を給水管（図示せず）に接続して給水管から水が供給される方式を採用してもよい。さらに、図１では図示しないが、加湿器１４は、外部に設けた湿度センサの出力を受けて自動で駆動されるものや、器具本体１に一体あるいは別体に設けられ手術台上の湿度を調整するように操作される操作部の操作によって駆動されるものであってもよい。

一方、本実施形態では吹出口９から吐出される清浄な気流を層流にする（つまり整流する）ために、吹出口９を包囲するスクリーン１７がハウジング３の下面に取り付けられている。スクリーン１７は、ポリエステル製であって、通気孔１８としての細かい繊維状の穴が多数形成されている。ここにおいて、吹出口９から吐出された空気が吹出口９の直下だけでなくスクリーン１７の全面から通気孔１８を通って略一様に流れ出すことによって、照射領域に向かう空気の流れが層流（一方向流）になる。さらに、スクリーン１７は、図１では図示しないがアルミ等からなるフレームに一定のテンションで貼り付けられることによって、ハウジング３の下面の全面を覆うとともに吹出口９から空気が吐出される向きに凸となる滑らかな曲面状に維持されている。このようにスクリーン１７を滑らかな曲面状に形成することによって、器具本体１の周囲からの誘引気流を防止できる。しかも、スクリーン１７から流れ出す清浄な空気は、水平面上において照射領域を中心として広がるように流れるので、照射領域上の空気を外方に押し退けて照射領域に流れ込むことによって、外方から照射領域に汚染された空気が流れ込むことを防止でき、照射領域の清浄度をより高く維持することができる。スクリーン１７は、洗浄や滅菌を容易に行えるように、器具本体１に対して着脱可能に取り付けられる。

また、ファン１０においてはインバータ回路（図示せず）を内蔵しており、インバータ回路の制御により回転速度を調整することによって、送風量を調整することができる。したがって、たとえばスクリーン１７の直下の風が比較的弱く（風速０．３５ｍ／ｓ程度）なるようにファン１０の送風量を設定しておいても、手術室内の空気が汚れたときには、ファン１０の送風量を上げて無影灯の浄化効率を上げることにより迅速に空気を浄化することができる。インバータ回路はファン１０に外付されていてもよい。

ところで、本実施形態の無影灯は、底面の一部を手術台の床面に接触させた状態で床面上に自立する接地部材（図示せず）と、接地部材から上方に延設され器具本体１を手術台の上方に支持する支持部材（図示せず）とを備えた所謂自立スタンド形であるが、本発明は自立スタンド形のものに限らず、たとえば天井に埋め込まれる天井埋込形のものや、天井に吊下される天井吊下形のものにも採用することもできる。ただし、自立スタンド形とすることによって、たとえば災害時等で手術室が足りない場合に一般の診療室に容易に設置することができ、その結果、この診療室に無影灯として照射領域を陰影が生じないように照明する機能を備えることができるとともに、照射領域およびその周囲に清浄度が高い空間を生成することができるという利点がある。さらに、バッテリを電源とする仕様とし、バッテリを内蔵したり、外付けのバッテリから電力供給されるようにすれば、たとえば大規模災害時において屋外などでも使用することができる。屋外で使用する場合には、接地部材を床面ではなく地面に接触させた状態で地上に自立させる。

また、支持部材は、器具本体１の位置や向きを調整できるように、接地部材に対して器具本体１を可動に支持するものであって、上述したハンドル７を用いて器具本体１を移動させれば器具本体１を容易に移動させることができ、器具本体１の位置や向きを容易に調整することができるのである。

なお、照射領域を陰影が生じないように照明するための構成に関しては、上述したようにランプ２を複数個備える多灯形のものに限らずランプ２が１個だけの単灯形の構成を採用していもよく、反射形や皿形の構成を採用してもよい。また、本実施形態のＨＥＰＡフィルタ１１には、加熱殺菌を行うためのヒータ１２が組み込まれているが、殺菌の方法は加熱に限らず、たとえばヒータ１２に代えて紫外線を用いた殺菌手段が組み込まれていてもよい。さらに、フィルタとしてＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルタなどを用いてもよい。

本発明の実施形態１の構成を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 同上のＨＥＰＡフィルタを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 従来例の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 器具本体
２ ランプ（光源）
４ コールドミラー（配光部材）
８ 吸込口
９ 吹出口
１０ ファン
１１ （ＨＥＰＡ）フィルタ
１２ ヒータ（殺菌手段）
１４ 加湿器
１７ スクリーン
１８ 通気孔

Claims (5)

1. 光源と、光源からの光を照射領域に多方向から照射させることにより照射領域に陰影が生じないように光源からの光の配光を制御する配光部材とを備え、かつ前記照射領域に臨む部位に開口する吹出口と吹出口とは異なる面に開口する吸込口との間に空気の流路が形成された器具本体を有し、吸込口から吸気し吹出口から吐出させるファンと、前記流路上に設けられ当該流路を通過する空気中の微粒子を捕集することにより当該空気を除菌して前記照射領域に吐出される空気を清浄な空気にするフィルタとが器具本体に設けられて成ることを特徴とする無影灯。
2. 多数の通気孔が穿孔されており前記吹出口から吐出される空気が通気孔を通過することにより当該空気の流れが層流になるように吹出口を包囲するスクリーンが前記器具本体に取り付けられ、スクリーンは吹出口から空気が吐出される向きに凸となる滑らかな曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の無影灯。
3. 前記照射領域に吐出される空気を加湿する加湿器が前記流路上に設けられて成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無影灯。
4. 前記フィルタは、付着した微生物を死滅させる殺菌手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の無影灯。
5. 少なくとも底面の一部を地面に接触させた状態で地上に自立する接地部材と、接地部材から上方に延設され前記器具本体を前記照射領域の上方に支持する支持部材とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の無影灯。

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