JP2011226770A - 空調システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、手術台205が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台205の天井部に設置され、第1の風速でHEPAフィルタによって浄化された空気を吹き出すHEPAフィルタ内蔵吹き出し口210と、前記HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210の周囲に設置され、前記第1の風速より遅い第2の風速で空気を吹き出すHEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210が形成するHEPAフィルタ内蔵吹き出し口210投影面が、前記手術台205が形成する手術台205投影面を含むことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
特徴とする。
ム100においては、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210を従来の1/3程度として、小風量でも効率よく術野の清浄度を保つことにより、手術室全体のエネルギー消費量を削減するようにしている。
積を含む程度であればよく、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口を天井面ほぼ全面に相当する面積とする必要はない。したがって、本発明に係る空調システム100によれば、エネルギー効率が向上し、メンテナンスコストが安価となるのである。
いる。これにより、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220から吹き出される空気は、図3に示すように、手術台205がない方向に向けられた一方向流となる。
積は2.56m2とした。また、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210から吹き出す空
気の風速は0.35m/sとし、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220から吹き出す空気の風速は0.77m/sとした。
積は2.56m2とした。また、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210から吹き出す空
気の風速は0.45m/sとし、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220から吹き出す空気の風速は0.3m/sとした。
手術室面積:72m2
(1)手術室内設置物による発熱条件
LED無影灯(大) 70W
LED無影灯(小) 60W
監視モニター(17インチ) 400W
電子カルテ用モニター(42インチ) 330W
モニター(42インチ) 330W
(2)手術室内人員による発熱条件
7人×78W/人 546W
(3)発塵量
3人(400,000個/min・人)
図5は以上のような条件でCFD解析を行った結果を示す図であり、図5(A)は(従来例)の条件に基づく結果であり、図5(B)は(比較例)の条件に基づく結果であり、図5(C)は(本発明)の条件に基づく結果である。
<θ2<θ3<θ4・・・となるようにフィン225の配置が決められている。このような
フィン225の配置によっても、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220から吹き出される空気は、図3に示すように、手術台205がない方向に向けられた一方向流となり、さらに、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向となり、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。なお、フィンの枚数は図示されるものに限定されるものではない。
き出される空気の風速をV3としている。なお、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210
の構成は、これまでの実施形態と同様であり、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210から吹き出される空気の風速はV1であり、V1>V2、V1>V3の関係が維持されている。
ルタ内蔵吹き出し口210の第2の区画に対応する吹き出し口を「第2吹き出し口」、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220を「第3吹き出し口」として表現している。
れる空気の風速V2と、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220から吹き
出される空気の風速V3との間にV1>V2>V3の関係が成立するように風速が設定されている。
図9は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおける手術台205、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220の配置関係を示す図である。図9に示すように、鉛直方向の投影を行ったとき、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210の第1区画が形成するHEPAフィルタ内蔵吹き出し口投影面は、手術台205が形成する手術台投影面を含むようにされている。本発明に係る空調システム100においては、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210の第1区画の吹き出し面積としては、手術台の面積を含む程度であればよく、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口を天井面ほぼ全面に相当する面積とする必要はない。したがって、本発明に係る空調システム100によれば、エネルギー効率が向上し、メンテナンスコストが安価となるのである。
図10に示す実施形態に係る空調システムが適用された手術室のモックアップを実際に作製し、測定を行った。なお、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口220については、図4に示す構造のものを採用した。
にHEPAフィルタ内蔵吹き出し口(210)、HEPAフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口(220)が、また、壁面下部に下部排気口230aが設けられている。吹出口はユニットであり、「術野上部(中央部)」(手術台205の上部)と「術野外側(周辺部)」とで別系統になっており、別々の風量(吹出風速)を設定することができるようになっている。「術野上部」吹出口は術野の清浄化を目的としており、吹出口には整流及び外観上のためパンチングパネルが設置されている。一方、「術野外側」吹出口は、エアーカーテンを形成することによって外部から内部清浄エリアへの気流の侵入、すなわち、微粒子の侵入を防止することを目的としており、その効果を高めるためのルーバーが設置されている。
●内部発塵負荷時の清浄度
手術台205近傍で発塵が生じた場合の清浄度を評価した。発塵負荷としては、術者3人分を想定した。発塵量は、一人当たり40万個/min(0.5μm以上)とした。術者3人分の発塵負荷は、外気を室内へ導入して与えた。発塵点は、術者の立つ位置を想定し、高さは1.5mとした。発塵点では、穴が空けられたアルミ缶から外気が放出される。術野における清浄度の判定は、所定の鉛直面における術野上部の測定点、すなわち、床からの高さ1.0m〜2.0m、手術台中心から長手方向0.5m幅の範囲内の計9点の測定値を対象にして行なった。なお、各測定点の粒子濃度は、測定値を正規化したものとした。
●立ち上がり清浄度
手術室の清浄度回復性能を、「回復性能特性値」と「1/100回復時間」の双方で評価した。「回復性能特性値」は、所定清浄度の10倍程度の濃度から、所定清浄度に至る濃度変化を測定し、所定清浄度における濃度変化の傾き(粒子濃度変化率)を利用して評価するものである。一方、「1/100回復時間」は、所定の清浄度からの100倍以上の濃度を初期レベルとして、100倍の値から所定清浄度まで下がるのに要する時間である。
本実験では、室内粒子濃度が約10万個/cf(0.5μm以上)の初期状態から空調システムの運転を開始し、濃度減衰の経時変化を測定した。術野(床から高さ1m)と室内排出口(室内の平均粒子濃度に相当)の2点を測定した。試験前に室内粒子濃度を高めることは、室内へ外気を導入し、室内に設置した扇風機2台で室内空気を攪拌することによって行なった。
●内部発塵負荷時の清浄度
図12に、術野上部の断面風速分布を示す。2つの無影灯間を抜ける風速は0.7m/sになっており、高速化されているのが確認できる。術野(手術台上部近傍)の風速は0.2〜0.52m/sになっており、清浄気流が到達している。
図13に清浄度の測定結果を示す。個数濃度は0〜72個/cfとなっており、クラス100が達成されている。
0の第2の区画から吹き出される空気の風速V2=0.4m/sであり、HEPAフィル
タ内蔵エアーカーテン吹き出し口220から吹き出される空気の風速V3と=0.3m/
sである。
●立ち上がり清浄度
図14に下部排気口230aと上部排気口230bの寸法と排気風量を示す。初期のモックアップ手術室では、下部排気口230aにおおよそ245mm×225mmの開口を複数個設けるようしていた。しかしながら、下部排気口230aのみでは、壁近傍上部に汚染空気(粒子濃度の高い空気)が滞留することがわかった。そこで、壁近傍上部に滞留する汚染空気を効率良く室外へ排出するため、上部排気口230bに開口を設けた実施例に係る空調システムが適用された手術室を作製した。なお、本例では開口を壁上部四隅に開けたが、設ける開口は壁上部のうち必ずしも四隅とする必要はなく、開口を天井部に開けるようにしてもよい。
理論値よりも高く、排気口の回復性能は理論値よりも低い。術野の回復性能が高い理由としては、HEPAフィルタ内蔵吹き出し口210から術野へ到達した清浄気流が、術野に元々あった汚染空気を下流へ押出したためと考えられる。一方、排気口230aの回復性能が低い理由としては、完全混合を仮定した理論値よりも低いことから、高濃度域と低濃度域が偏在し、高濃度域から低濃度域への微粒子の侵入が定常的に起こっていたと推測される。例えば、排気口230aにおける粒子濃度は、減衰速度(傾き)が理論値より遅く、1時間以上経っても10個/cfであり、ゼロにならない。室内壁際上部に滞留していると推測される高濃度空気(気流可視化から推測される)が影響していると考えられる。「1/100回復時間」(10000個/cfから100個/cfになるまでに要する時間)を比較すると、「術野」では約2分、「理論値」では約3分、「排気口」では約6分である。
Claims (13)
- 手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、
前記手術台の天井部に設置され、第1の風速でHEPAフィルタによって浄化された空気を吹き出す第1吹き出し口と、
前記第1吹き出し口の周囲に設置され、前記第1の風速より遅い第2の風速で空気を吹き出す第2吹き出し口と、を有し、
鉛直方向の投影を行ったとき、前記第1吹き出し口が形成する第1吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする空調システム。 - 前記第1吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項1に記載の空調システム。
- 前記第2吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空調システム。
- 前記第2吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の空調システム。
- 前記第2吹き出し口に設けられるフィンは、前記第1吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の空調システム。
- 前記第2吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第1吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の空調システム。
- 手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、
前記手術台の天井部に設置され、第1の風速でHEPAフィルタによって浄化された空気を吹き出す第1吹き出し口と、
前記第1吹き出し口の周囲に設置され、前記第1の風速より遅い第2の風速でHEPAフィルタによって浄化された空気を吹き出す第2吹き出し口と、
前記第2吹き出し口の周囲に設置され、前記第2の風速より遅い第3の風速で空気を吹き出す第3吹き出し口と、を有し、
鉛直方向の投影を行ったとき、前記第1吹き出し口が形成する第1吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする空調システム。 - 前記第1吹き出し口及び前記第2吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項7に記載の空調システム。
- 前記第3吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の空調システム。
- 前記第3吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれかに記載の空調システム。
- 前記第3吹き出し口に設けられるフィンは、前記第1吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれかに記載の空調システム。
- 前記第3吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第1吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする請求項7乃至請求項11のいずれかに記載の空調システム。
- 前記手術台の天面より下方に配される下部排気口と、前記手術台の天面より上方に配される上部排気口と、を有することを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の空調システム。
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