JP2015026585A - 照明システム - Google Patents

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泰典 山村
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Abstract

【課題】照明システムにおいて、昼夜の環境を作り出すことができ、しかも暗状態において適切な看視性や器材等の色の識別性を維持することができるようにする。
【解決手段】照明システム1は、照明装置2と、照明装置2の制御装置3と、を備える。照明装置2は、相関色温度が2000〜2500Kである低色温度光Lを出射する低色温度光源2Lを有し、低色温度光Lは、550〜700nmの波長域に放射強度のピーク波長を有し、440〜500nmの波長域の放射強度が上記ピーク波長の放射強度1/5以下であり、且つ平均演色評価数Raが60以上である。制御装置3は、低色温度光源2Lによって光が照射される被照射面における法線照度が1〜100lxとなるように照明装置2を点灯制御する。この構成によれば、2000〜2500Kで平均演色評価数Raが60以上の低色温度光Lにより、暗状態において看視性や色の識別性を維持することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、疾患のある新生児を治療及び保育する新生児特定集中治療室で用いられる照明装置とこれを点灯制御する制御装置とを備えた照明システムに関する。
従来から、出生体重が2500g以下の未熟児や、疾患のある新生児は、新生児特定集中治療室(NICU(Neonatal Intensive Care Unit))で一定期間、治療及び保育される。特に、出生体重が1000g未満の超未熟児や呼吸機能に生涯のある新生児は、比較的長期に亘ってNICU内で治療及び保育されることがある。
NICUでは、医師や看護師等が、常時、新生児の状態を観察することができ、必要に応じた処置を行えるように、NICU内の照明装置は終日点灯されていることが多い。しかし、昼夜の区別がない状態は、新生児の生物時計や睡眠覚醒リズムの健全な発達には望ましくない。特に、長期に亘ってNICU内で治療及び保育される新生児にとっては、その発育が阻害される虞がある。
そこで、夜間中には、NICU等の新生児室に設けられた保育器フードに、波長650nm以下の光を遮断できる樹脂製カバーを被せることで、新生児の生物時計や睡眠覚醒リズムを維持させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。新生児は、波長650nm以上の光を十分に認識することができないことから、保育器に上記のようなフードを被せることで、新生児には暗状態を与え、看護師等には新生児の状態を観察するための明状態を与えることができる。
また、上述した樹脂製カバーに換えて、保育器フードに波長620nm以下の光を遮断する液晶調色フィルタを設けることにより、容易に新生児に暗状態を与えることができるようにした技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特許第4463177号公報 特開2010−17857号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載された樹脂性カバーを用いた場合、看護師等が新生児の顔色を観察し難くなり、また、点滴や酸素吸入等の必要に応じた処置を行なう際に各種器材の物の色等を容易に識別することができない虞がある。また、例えば、NICU内に多数の新生児が収容されているときに、夫々の保育器フードに樹脂製カバーを手作業で着脱することは、看護師等に大きな負担となる。一方、上記特許文献2に記載された保育器フードに用いられる液晶調色フィルタは高価であり、簡易に導入することができない。しかも、新生児が一定の段階に成長した後は、保育器ではなく、NICU内に置かれたベビーベッド上で治療及び保育が行われることが多く、保育器が用いられないケースや短期間しか用いられないケースも少なくない。
本発明は、上記課題を解決するものであり、新生児の健全な発育に必要とされる昼夜の環境を作り出すことができ、しかも新生児にとっての暗状態において適切な看視性や器材等の色の識別性を維持することができる照明システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、照明装置と、前記照明装置を点灯制御する制御装置と、を備えた照明システムであって、前記照明装置は、相関色温度が2000〜2500Kである低色温度光を出射する低色温度光源を有し、前記低色温度光は、550〜700nmの波長域に放射強度のピーク波長を有し、440〜500nmの波長域の放射強度が前記ピーク波長の放射強度1/5以下であり、且つ平均演色評価数Raが60以上であり、前記制御装置は、前記低色温度光源によって光が照射される被照射面における法線照度が1〜100lxとなるように前記照明装置を点灯制御することを特徴とする照明システム。
上記照明システムにおいて、前記照明装置は、相関色温度が2500K以上の白色光を出射する白色光源を更に有し、前記制御装置は、前記白色光源によって光が照射される被照射面における法線照度が100〜1000lxとなるように前記照明装置を点灯制御することが好ましい。
上記照明システムにおいて、前記制御装置は、前記照明装置の低色温度光源及び白色光源を切り替え点灯させるための切替部を有することが好ましい。
上記照明システムにおいて、前記制御装置は、前記照明装置の低色温度光源及び白色光源を予め設定された所定時間、点灯させるためのタイマを有することが好ましい。
上記照明システムにおいて、前記制御装置は、前記照明装置の低色温度光源及び白色光源を一日あたりの予め設定された時間に応じて、且つ予め設定された照度で切り替え点灯させるためのスケジュール設定部を有することが好ましい。
上記照明システムにおいて、前記白色光源は、相関色温度が4600〜7100Kである高色温度光を出射する高色温度光源を含み、前記高色温度光は、440〜480nmの波長域に放射強度のピーク波長を有し、480〜520nmの最大放射強度が前記ピーク波長の放射強度の0.4以上1.0未満であり、且つ平均演色評価数Raが80以上であることが好ましい。
上記照明システムにおいて、複数の照明装置を備え、前記複数の照明装置は、それらが配された空間を照明する間接照明装置と、前記被照射面を照明する直接照明装置と、を含み、前記低色温度光源は、少なくとも前記間接照明装置に設けられることが好ましい。
本発明によれば、相関色温度が2000〜2500Kで平均演色評価数Raが60以上の低色温度光を照度1〜100lxで照射するより、新生児に夜の状態を認識させ、且つ暗状態において看視性や色の識別性を維持することができる。
本発明の第1の実施形態に係る照明システムの構成を示す一点投影図。 同照明システムのブロック構成図。 同照明システムに用いられる照明装置から出射される光の分光分布を示す図。 照明光の色温度と生体作用量との関係を示す図。 同照明システムにおける各光源の点灯制御パターンを示すタイムチャート。 本発明の第2の実施形態に係る照明システムのブロック構成図。 同照明システムに用いられる照明装置から出射される光の分光分布を示す図。 (a)(b)は同照明システムにおける各光源の点灯制御パターンを示すタイムチャート。 (a)乃至(c)は、上記各照明システムの適用例と、その適用例における点灯パターンを示す側面図。 (a)乃至(c)は、上記各照明システムの上記とは別の適用例と、その適用例における点灯パターンを示す側面図。 (a)乃至(c)は、上記各照明システムの上記とは更に別の適用例と、その適用例における点灯パターンを示す側面図。
本発明の第1の実施形態に係る照明システムについて、図面を参照して説明する。図1に示すように、照明システム1は、複数の照明装置2と、照明装置2の点灯制御内容を設定するための制御装置3と、を備える。本実施形態においては、照明システム1が、新生児特定集中治療室(NICU(Neonatal Intensive Care Unit))の室内照明に用いられるものとして説明する。NICUには、新生児が治療及び育成されるベッド10や保育器(不図示)が置かれ、ベッド20の周囲には心拍や呼吸を検出する各種検査機器や点滴等の医療器具が置かれている。また、NICUの天井には、新生児に酸素等の医療ガスや各種検査機器への電源を供給するためのメディカルハンガ20が架設されている。本例において、このメディカルハンガ20に、複数の照明装置2が組み込まれる。また、制御装置3は、壁面に取り付けられたNICU内の照明装置のライトコントローラ30に組み込まれる。
複数の照明装置2は、それらが配された空間、本例では、NICU内の天井壁を照明する間接照明装置21と、照明装置2からの光が照射される被照射面、本例では、ベッド10や保育器(不図示)の周囲を照明する直接照明装置22と、を含む。間接照明装置21はメディカルハンガ20の上面に設けられ、直接照明装置22はメディカルハンガ20の下面に設けられる。
また、各照明装置2には、互いに出射光の特性が異なる少なくとも2種の光源が用いられる。本実施形態では、図2に示すように、照明装置2は、相関色温度が2000〜2500Kである光を出射する低色温度光源2Lと、相関色温度が2500K以上の光を出射する白色光源2Wと、を有する。一つの照明装置2に低色温度光源2L及び白色光源2Wの両方が組み込まれていて各光源が切り替えて点灯されてもよいし、一つの照明装置2に低色温度光源2L及び白色光源2Wの一方のみが組み込まれていて、2種の照明装置2が切り替えて点灯されてもよい。なお、低色温度光源2Lは、少なくとも上記メディカルハンガ20の上面に設けられた間接照明装置21(図1参照)に設けられ、NICU内全体に低色温度光を均一に照射し、新生児が治療及び育成されるベッド10の周囲の監視性を高める。
図2に示すように、制御装置3は、看護師等が照明装置2の各光源の点灯状態を操作するための操作部31と、上記各光源の点灯状態を表示する表示部32と、入力された操作内容に応じて上記各光源の点灯状態を制御する制御部33と、を有する。また、制御装置3は、照明装置2の上記各光源へ所定の調光信号を出力する出力部34と、各光源の点灯時間を計時するタイマ35と、を備える。
操作部31は、操作対象となる照明装置2を選択するためのボタンやスイッチ、それらの調光量を調整するためのフェーダ、ダイヤル又はボタン等、及びタイマ設定ボタン等を有する。また、表示部32は、各照明装置2の点灯状態を発光色によって識別可能とする赤色LEDや緑色LED等を有する。なお、これら操作部31や表示部32には、タッチパネルを組み込んだ液晶画面が用いられてもよい。制御部33は、汎用のCPUやマイコン等から成り、出力部34を駆動して所定の調光信号を出力させる。タイマ35は、制御部33に組み込まれていてもよいし、汎用のクロック素子が用いられてもよい。出力部34には、所定の汎用のスイッチング素子等が組み込まれ、制御部33の指示に従って、照明装置2に所定の調光信号を出力する。
また、制御装置3の操作部31には、モード切替ボタンが設けられている。本実施形態では、照明システム1は、夜間モード及び昼間モードの2種のモードを切り替えて照明装置2を点灯させる。具体的には、夜間モードでは照明装置2の低色温度光源2Lを点灯させ、昼間モードでは白色光源2Wを点灯させる。
図3に示すように、低色温度光L(実線)が出射する低色温度光Lは、550〜700nmの波長域に分光放射のピーク波長を有し、440〜500nmの波長域の分光放射が上記ピーク波長の1/5以下である。また、好ましくは、低色温度光Lは、600〜700nmの波長域に分光放射のピーク波長を有し、440〜500nmの波長域の分光放射が上記ピーク波長の1/10以下である。このときの平均演色評価数Raは60以上となるように設定される。低色温度光源2Lは、青色LEDチップに青色光の波長を所定の波長に変換する蛍光体を被覆させたLED光源が好適に用いられるが、上述した分光特性が得られる光源であれば、電球、蛍光灯及び有機EL素子等であってもよい。
また、白色光源2Wが出射する白色光W(波線)は、図例に限られないが、平均演色評価数Raは60以上となるように設定される。白色光源2Wは、低色温度光源2Lよりも高色温度側の光色の光を出射するものである。ここで言う白色とは、JIS Z 9112において、蛍光ランプ・LEDの光源色及び演色性による区分の白色として定義されている範囲を含むことが望ましいが、それ以上の色温度帯を含むものであってもよい。白色光源2Wは、LED光源又上述した分光特性が得られるよう構成されたLED光源又は蛍光光が好ましいが、上記以外の光源であってもよい。
次に、照明システム1の動作について説明する。まず、看護師等のユーザが制御装置3を操作して、昼間モードで照明装置2を点灯させる。このとき、制御装置3は、白色光源2Wによって光が照射される被照射面における法線照度が100〜1000lxとなるように白色光源2Wを点灯制御する。100lux以上とは、JIS C 9110照明基準総則 表12.により規定される保健医療施設の病室の照度であり、昼間の環境としては最低限必要であると考えられる照度である。また、1000lx以下とは、上記照明基準総則における保健医療施設の処置室の照度であり、昼間の環境としては十分であると考えられる照度である。
そして、看護師等のユーザが制御装置3を操作して、夜間モードで照明装置2を点灯させる。このとき、制御装置3は、低色温度光源2Lによって光が照射される被照射面における法線照度が1〜100lxとなるように低色温度光源2Lを点灯制御する。1lux以上とは、建築基準法で非常用照明の最低照度として定められている照度であり、看視のためには最低限必要と考えられる照度である。100lux以下とは、日本医療福祉設備協会規格「病院設備設計ガイドライン」のNICUの全般照明の照度であり、看視のためには十分であると考えられる照度である。また、低色温度光源2Lの平均演色評価数Raは60以上であり、これは、JIS C 9110 照明基準総則 表5.基本的な照明要件その1(屋内作業)において、普通の視作業に必要とされている値であり、色の認識のためには最低限必要と考えられる値である。
また、上述したように、低色温度光源2Lは、相関色温度が2000〜2500Kである光を出射する。2000K以上とは、夕日の色温度に該当し、自然光の色温度の最低値である。また、2500K以下とは、看視に必要十分な照度である。図4に示すように、色温度2500Kは、照度100luxを確保した時の生体作用量が、白色光(色温度5000K)20luxの時のそれと同等となる色温度である。ここで言う、生体作用量とは、メラノプシン神経節細胞(ipRGC)への刺激量である。照明光は、同照度であっても、高色温度では相対的に生体作用量が多くなり、低色温度では相対的に生体作用量が少なくなる。なお、白色光20luxは、日本医療福祉設備協会規格「病院設備設計ガイドライン」のNICUの夜間巡回の照度であり、また、過去の研究事例で明暗周期を導入した施設において夜間の照度として設定された値から見ても、これ以下の照度であれば新生児への影響が少ないと考えられる(例えば、小澤美緒:NICUとGCUの光環境が早産児に及ぼす影響に関する文献的考察、日本新生児看護学会誌Vvol.13,No.3,2007参照)。
すなわち、夜間モードにおいて、例えば、相関色温度2300K、照度100luxにすれば、照明装置2の被照射面に居る新生児自身は、照明装置2(低色温度光源2L)の点灯には気付かず、夜間であると認識する。一方、このとき、必要な監視性が確保されているので、看護師等は、新生児の顔色等を監視することができる。また、低色温度光源2Lの平均演色評価数Raは60以上なので、例えば、看護師等は点滴のチューブといった器材の色を見分ける等、必要な処置を安全に行うことができる。また、昼間モードでは、白色光源2Wを100lux以上で点灯させれば、新生児は昼間であると認識し、また、看護師等にとっても十分な監視性が得られる。このように、本実施形態の照明システム1によれば、新生児の健全な発育に必要とされる昼夜の環境を作り出すことができ、しかも新生児にとっての暗状態において適切な看視性や器材等の色の識別性を維持することができる。
上記の夜間モード及び昼間モードの切り替えは、看護師等が必要に応じて制御装置3を操作して切り替えてもよいが、制御装置3のタイマを利用することもできる。例えば、図5に示すように、一定時間経過すると白色光源(例えば、4000K、500lux)と低色温度光源(例えば2300K、100lux)とが自動的に切り替わるように設定されてもよい。こうすれば、看護師等の手間を少なくすることができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る照明システムについて、図6を参照して説明する。図6に示すように、本実施形態の照明システム1は、照明装置2が、相関色温度が4600〜7100Kである光を出射する高色温度光源2Hを更に有する。また、照明装置2は、低色温度光源2Lと高色温度光源2Hとの中間温度帯である相関色温度が2500〜4600Kである光を出射する中色温度光源2Mを有する。これら高色温度光源2H及び中色温度光源2Mによって、上記実施形態における白色光源2Wの出射光の色温度帯がカバーされる。また、制御装置3は、各光源を一日あたりの予め設定された時間に応じて、且つ予め設定された照度で切り替え点灯させるためのスケジュール設定部を有する。このスケジュール設定部は、主として各光源の設定データを記憶するメモリ36から成る。メモリ36は、汎用のEEPROM等が用いられ、制御部33に組み込まれていてもよい。
図7に示すように、高色温度光源2Hが出射する高色温度光(1点鎖線)は、440〜480nmの波長域に分光放射のピーク波長を有し、480〜520nmの最大強度が上記ピーク波長の0.4以上1.0未満以下である。また、このときの平均演色評価数Raは80以上となるように設定される。高色温度光源2Hは、青色LEDチップに青色光の波長を所定の波長に変換する蛍光体を被覆させたLED光源が好適に用いられるが、上述した分光特性が得られる光源であれば、蛍光灯及び有機EL素子等であってもよい。
相関色温度4600〜7100Kは、JIS Z 9112において、蛍光ランプ・LEDの光源色及び演色性による区分の昼光色及び昼白光として定義されている範囲であり、昼間の窓から入射する昼光に最も近い色温度である。また、平均演色評価数Ra80以上は、上記の照明基準総則 表12.保健医療施設の病室のRaであり、昼間の環境としては最低限必要であると考えられる値である。なお、中色温度光源2Mは、図3で示した白色光源と同様に、温白色、白色及び昼白色として定義される範囲の光色の光を出射する。
本実施形態の照明システム1では、図8(a)に示すように、例えば、人が最も多く活動する午前9〜12の時間帯に、高色温度光源2Hの照度を高くし、その後、中色温度光源2M、及び低色温度光源2Lを順次点灯させる。高色温度光源2Hが出射する、440〜480nmの波長域に分光放射のピーク波長を有し、480〜520nmの最大強度が上記ピーク波長の0.4以上1.0未満以下である光は、人の目覚めや活動性を向上させる効果があり、新生児に対して、昼間であることをより強く認識させることができる。
また、スケジュール設定により、ある色温度の光源による照度を段階的に変化させてもよい。例えば、図8(b)に示すように、低色温度光源2Lの照度を段階的に低下させてもよい。例えば、夕方以降であっても、看護師等の作業が多くなると見込まれる時間帯は、低色温度光源2Lの照度を比較的高くし、作業が稀である深夜は低色温度光源2Lの照度を、監視性を保持できる最低限の値とし、常夜灯として使用することができる。
図1で示したように、上記実施形態の照明装置2では、メディカルハンガ20の下面に設けられ直接照明装置22は、昼間や診察時に、新生児に向けて光を照射する。一方、間接照明装置21は、夜間に用いられることが想定されるので、低色温度光源2Lは、少なくとも間接照明装置21に用いられるが、直接照明装置22に用いられてもよい。なお、低色温度光源2Lが直接照明装置22に用いられる場合、新生児が眩しさを感じ難いように、間接照明装置21の場合よりも、発光出力が低く設定される。
また、照明装置2は、メディカルハンガ20に組み込まれる構成に限らず、個別の照明装置としても用いられる。例えば、照明装置2は、図9に示す天井吊り下げ式照明器具2aであってもよい。この照明器具2aは、上記メディカルハンガ20と同様に、上面に間接照明、下面に直接照明が組み込まれている。この照明器具2aの具体的な使用例としては、図9(a)に示すように、間接照明で、夜間のNICUを新生児に適した光で均一に照射し、まぶしさを軽減することができる。また、図9(b)に示すように、直接照明で空間を照射して、ベッド10(保育器)周囲に適正な明るさを提供すると共に、間接照明で均斉度を向上させることができる。また、図9(c)に示すように、昼間や診察の時は、直接照明のみを用いることもできる。なお、図10(a)乃至(c)に示すように、直接照明が天井付け器具2bであり、間接照明が吊り下げ又は壁面付け器具2cといったように、直接照明と間接照明とが別体であってもよい。また、照明装置2は、図11(a)乃至(c)に示すように、可搬型のスタンド照明器具2dであってもよい。
なお、本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。上述した実施形態では、NICU用の照明システムとして説明したが、昼夜の光環境を再現することは、大人の患者等にとっても、その生体リズムを維持する上で必要である。従って、上記図11に示したような可搬型のスタンド照明器具2dを、例えば、太陽光(紫外線)が忌避される一般病室や集中治療室に好適に用いることができる。
1 照明システム
2 照明装置
21 間接照明装置
22 直接照明装置
2H 高色温度光源
2L 低色温度光源
2W 白色光源
3 制御装置
31 操作部(切替部)
35 タイマ
36 メモリ(スケジュール設定部)
H 高色温度光
L 低色温度光
W 白色光

Claims (7)

  1. 照明装置と、前記照明装置を点灯制御する制御装置と、を備えた照明システムであって、
    前記照明装置は、相関色温度が2000〜2500Kである低色温度光を出射する低色温度光源を有し、
    前記低色温度光は、550〜700nmの波長域に放射強度のピーク波長を有し、440〜500nmの波長域の放射強度が前記ピーク波長の放射強度1/5以下であり、且つ平均演色評価数Raが60以上であり、
    前記制御装置は、前記低色温度光源によって光が照射される被照射面における法線照度が1〜100lxとなるように前記照明装置を点灯制御することを特徴とする照明システム。
  2. 前記照明装置は、相関色温度が2500K以上の白色光を出射する白色光源を更に有し、
    前記制御装置は、前記白色光源によって光が照射される被照射面における法線照度が100〜1000lxとなるように前記照明装置を点灯制御することを特徴とする請求項1に記載の照明システム。
  3. 前記制御装置は、前記照明装置の低色温度光源及び白色光源を切り替え点灯させるための切替部を有することを特徴とする請求項2に記載の照明システム。
  4. 前記制御装置は、前記照明装置の低色温度光源及び白色光源を予め設定された所定時間、点灯させるためのタイマを有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の照明システム。
  5. 前記制御装置は、前記照明装置の低色温度光源及び白色光源を一日あたりの予め設定された時間に応じて、且つ予め設定された照度で切り替え点灯させるためのスケジュール設定部を有することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の照明システム。
  6. 前記白色光源は、相関色温度が4600〜7100Kである高色温度光を出射する高色温度光源を含み、
    前記高色温度光は、440〜480nmの波長域に放射強度のピーク波長を有し、480〜520nmの最大放射強度が前記ピーク波長の放射強度の0.4以上1.0未満であり、且つ平均演色評価数Raが80以上であることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか一項に記載の照明システム。
  7. 複数の照明装置を備え、
    前記複数の照明装置は、それらが配された空間を照明する間接照明装置と、前記被照射面を照明する直接照明装置と、を含み、
    前記低色温度光源は、少なくとも前記間接照明装置に設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の照明システム。
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