JP2016095098A - 手術室における空調システムおよび空調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランニングコストおよびドラフト感を小さく抑え、且つスタッフおよび患者の双方にとって快適な温熱環境を実現することのできる空調システム。
【解決手段】 手術室（１）における空調システムは、天井（３）から手術台（３１）上の患者（３２）の術野（３３）に向かって第１温度の清浄空気を第１速度で吹き出す第１空調部（１１〜１５）と、天井から手術台の周囲に向かって第１温度よりも低い第２温度の清浄空気を第１速度よりも小さい第２速度で吹き出す第２空調部（２１〜２３）とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、手術室における空調システムおよび空調方法に関する。

従来、手術室では、手術台の上方に設置された層流吹出口からの給気だけで空調を行っている。すなわち、清浄な状態で手術を行うために、手術台を含むほぼ全域に向かって清浄な空気を高速で（ひいては大量に）且つ均一に吹き出している。

その結果、従来技術では、空調機において大きなファン動力（ひいては多大な消費電力）が必要になり、空調のランニングコストが高い。また、天井から高速に流下する低温度の空気が、手術台の周囲で作業するスタッフ（術者、麻酔医、アシスタントなど）に対して、とりわけ術者（手術者；執刀医）に対して不快感を与える現象（ドラフト感）が起こり易い。さらに、術者にとって快適な温度の空気を吹き出しているため、患者が低体温に陥り易い。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、ランニングコストおよびドラフト感を小さく抑え、且つスタッフおよび患者の双方にとって快適な温熱環境を実現することのできる空調システムおよび空調方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、手術室における空調システムであって、
天井から手術台上の患者の術野に向かって第１温度の清浄空気を第１速度で吹き出す第１空調部と、
前記天井から前記手術台の周囲に向かって前記第１温度よりも低い第２温度の清浄空気を前記第１速度よりも小さい第２速度で吹き出す第２空調部とを備えていることを特徴とする空調システムを提供する。

本発明の第２形態では、手術室における空調方法であって、
天井から手術台上の患者の術野に向かって、前記患者に適した温度の清浄空気を第１速度で吹き出すことと、
前記天井から前記手術台の周囲で作業するスタッフに向かって、該スタッフに適した温度の清浄空気を前記第１速度よりも小さい第２速度で吹き出すこととを含むことを特徴とする空調方法を提供する。

本発明では、患者に適した温度の清浄空気を患者の術野に向かって比較的高速で吹き出し、スタッフに適した温度の清浄空気を手術台の周囲（ひいてはスタッフ）に向かって比較的低速で吹き出す。したがって、患者の術野を含む局所領域では所要の清浄状態を維持しつつ、スタッフ用の空調機における消費電力およびスタッフに向かって流下する空気の速度を小さく抑えることができる。その結果、本発明では、ランニングコストおよびドラフト感を小さく抑え、且つスタッフおよび患者の双方にとって快適な温熱環境を実現することができる。

本発明の実施形態にかかる空調システムの構成を概略的に示す系統図である。 図１の線Ａ−Ａに沿った断面からの透視図である。 本実施形態にかかる吹出口モジュールの構成を概略的に示す図である。 本実施形態にかかる吹出口モジュールの駆動機構を概略的に示す図である。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる空調システムの構成を概略的に示す系統図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面からの透視図である。図１および図２を参照すると、本実施形態にかかる空調システム、すなわち手術室１における空調システムは、一対の術野用空調機１１と、一対のスタッフ用空調機２１とを備えている。

一対の術野用空調機１１は、主として手術台３１上の患者３２の術野３３に必要な清浄な状態、および患者３２にとって快適な温熱環境を実現するために用いられる。一対のスタッフ用空調機２１は、手術台３１の周囲で作業するスタッフ、例えば手術者３４、アシスタント３５、麻酔医（不図示）などにとって快適な温熱環境を実現するために用いられる。一例として、一対の術野用空調機１１および一対のスタッフ用空調機２１は、手術室１のほぼ矩形状の床２の対角線上においてそれぞれ対向するように配置されている。

術野用空調機１１から供給された空気、すなわち外部から取り込まれて所定の温度および湿度に調節された新鮮な空気は、ダクト１２およびその経路の途中に配設されたＨＥＰＡフィルタ１３を介して清浄化された後、手術台３１の上方に配置されたプレナムチャンバ１４に達する。プレナムチャンバ１４は、例えば箱型（直方体状）の形態を有し、その底面がほぼ天井３の高さ位置にある。

プレナムチャンバ１４内の空気は、プレナムチャンバ１４と連通する複数の吹出口モジュール１５から室内へ吹き出される。吹出口モジュール１５の具体的な構成および作用については後述する。一例として、図１に示すように、６つの吹出口モジュール１５が、プレナムチャンバ１４の矩形状の底面領域内で整列配置されている。６つの吹出口モジュール１５に共通に設けられたプレナムチャンバ１４には、一対の術野用空調機１１からの空気、すなわち図１中左上側の術野用空調機１１および図１中右下側の術野用空調機１１からの空気が供給される。

後に詳述するように、６つの吹出口モジュール１５から所要の速度で吹き出された清浄空気は、手術台３１上の患者３２の術野３３に向かって集中的に供給される。患者３２の術野３３を経て床２の近傍に達した空気は、壁４の下端に設けられた開口部（不図示）を介して術野用空調機１１へ還流する。吹出口モジュール１５から室内へ吹き出される空気の速度は、術野３３を含む局所領域において維持すべき比較的高い清浄度を実現するために必要な速度である。

また、吹出口モジュール１５から術野３３に向かって吹き出される空気は、主として手術台３１上の患者３２に作用し、手術台３１の周囲のスタッフ３４，３５にはあまり影響を及ぼさない。したがって、吹出口モジュール１５から室内へ吹き出される空気は、患者３２にとって快適な温熱環境を実現するための所要の温度を有する。

図２を参照すると、手術室１において、天井３と壁４との間の隅角部には照明器具５が設置され、天井３から延びるアーム６によって支持された無影灯７が設置されている。なお、すべての吹出口モジュール１５に対して共通な１つのプレナムチャンバ１４を設ける必要はなく、複数のプレナムチャンバ１４を設けることもできる。すなわち、プレナムチャンバ１４の数およびその配置、吹出口モジュール１５の数およびその配置、術野用空調機１１の数およびその配置などについては、様々な変形例が可能である。

スタッフ用空調機２１から供給された空気、すなわち外部から取り込まれて所定の温度および湿度に調節された新鮮な空気は、ダクト２２を介して、ほぼ天井３の高さ位置において手術台３１の周囲の上方に配置された複数のＨＥＰＡフィルタ２３に達する。一例として、図１に示すように、１８個の矩形状のＨＥＰＡフィルタ２３が、プレナムチャンバ１４の矩形状の底面の周囲に整列配置されている。換言すれば、複数のＨＥＰＡフィルタ２３は、複数の吹出口モジュール１５の周囲に配設されている。

図１中左側の５つのＨＥＰＡフィルタ２３および下側の４つのＨＥＰＡフィルタ２３には、図１中左下側のスタッフ用空調機２１からの空気が供給される。図１中右側の５つのＨＥＰＡフィルタ２３および上側の４つのＨＥＰＡフィルタ２３には、図１中右上側のスタッフ用空調機２１からの空気が供給される。ＨＥＰＡフィルタ２３を経て清浄化された空気は、天井３の位置から手術台３１の周囲に向かって鉛直方向に吹き出される。

さらに詳細には、ＨＥＰＡフィルタ２３を経た清浄空気は、いわゆる層流を形成しつつ、手術台３１の周囲で作業するスタッフ３４，３５に向かって供給される。層流を形成した清浄空気は、スタッフ３４，３５を経て床２の近傍に達した後、壁４の下端に設けられた開口部（不図示）を介してスタッフ用空調機２１へ還流する。

ＨＥＰＡフィルタ２３から室内へ吹き出される空気の速度は、患者３２の術野３３を含む局所領域において維持すべき清浄度よりも実質的に低い清浄度を実現するために必要な速度である。したがって、ＨＥＰＡフィルタ２３から室内へ吹き出される空気の速度（第２速度）は、吹出口モジュール１５から術野３３に向かって吹き出される空気の速度（第１速度）よりも実質的に小さい。

また、ＨＥＰＡフィルタ２３から手術台３１の周囲に向かって吹き出される空気は、主として手術台３１の周囲のスタッフ３４，３５に作用し、手術台３１上の患者３２にはあまり影響を及ぼさない。したがって、ＨＥＰＡフィルタ２３から室内へ吹き出される空気は、スタッフ３４，３５にとって快適な温熱環境を実現するための所要の温度を有する。

すなわち、ＨＥＰＡフィルタ２３から室内へ吹き出される空気の温度（第２温度）は、患者３２からの感染防止のための防護服を着用した状態で、無影灯７やモニター（不図示）などからの熱の影響を受け易い位置で作業を行うスタッフ３４，３５に作用するため、吹出口モジュール１５から患者３２の術野３３に向かって吹き出される空気の温度（第１温度）よりも低い。なお、ＨＥＰＡフィルタ２３の数およびその配置については、様々な変形例が可能である。また、スタッフ用空調機２１の数およびその配置、ダクト２２とＨＥＰＡフィルタ２３との接続形態などについても、様々な変形例が可能である。

図３は、本実施形態にかかる吹出口モジュールの構成を概略的に示す図である。図４は、本実施形態にかかる吹出口モジュールの駆動機構を概略的に示す図である。図３を参照すると、吹出口モジュール１５は、ほぼ天井３の高さ位置に設けられた球殻状の支持部１５ａと、支持部１５ａの内側に滑動自在に収容された球殻状の可動部１５ｂと、可動部１５ｂから外側（図３では下側）へ突出した円筒状のノズル部１５ｃと、可動部１５ｃを回転移動させる駆動部１５ｄとを有する。

駆動部１５ｄは、例えば複数の吹出口モジュール１５に共通の制御部１６（あるいは各駆動部１５ｄに対して個別に設けられた制御部１６）からの指令にしたがって、可動部１５ｃの回転移動を制御する。吹出口モジュール１５の駆動部１５ｄは、図４に示すように、例えばゴム製の第１ローラー４１ａをその軸線廻りに回転駆動する第１モーター４１ｂと、同じくゴム製の第２ローラー４２ａをその軸線廻りに回転駆動する第２モーター４２ｂとを有する。第１モーター４１ｂおよび第２モーター４２ｂは、制御部１６からの指令にしたがって、第１ローラー４１ａおよび第２ローラー４２ａをそれぞれ回転駆動する。

第１ローラー４１ａおよび第２ローラー４２ａは、それぞれ可動部１５ｂの外側面に当接自在に構成されている。そして、可動部１５ｂの外側面に当接した第１ローラー４１ａが回転することにより、可動部１５ｂはノズル部１５ｃの回転軸（中心軸）を含む円４３（図４中波線で示す）の円周方向に沿って回転移動する。また、可動部１５ｂの外側面に当接した第２ローラー４２ａが回転することにより、可動部１５ｂはノズル部１５ｃの回転軸を中心とした円４４（図４中波線で示す）の円周方向に沿って回転移動する。

本実施形態では、スタッフ３４，３５が、手術の開始に先立って、例えば光学式のポインタ１７を操作して患者３２の術野３３の中心位置を検知する。ポインタ１７により検知された術野３３の位置情報は、制御部１６に供給される。制御部１６は、ポインタ１７から供給された術野３３の位置情報に基づいて、６つの吹出口モジュール１５から吹き出される空気が術野３３に向かうように、６つの吹出口モジュール１５から吹き出される空気の向きを個別に制御する。その結果、６つの吹出口モジュール１５から所要の速度で吹き出された清浄空気は、手術台３１上の患者３２の術野３３に向かって集中的に供給される。

このように、術野用空調機１１、ダクト１２、ＨＥＰＡフィルタ１３、プレナムチャンバ１４、吹出口モジュール１５、および制御部１６は、天井３から手術台３１上の患者３２の術野３３に向かって、患者３２に適した温度（第１温度）の清浄空気を、比較的高速な第１速度で吹き出す第１空調部を構成している。また、スタッフ用空調機２１、ダクト２２、およびＨＥＰＡフィルタ２３は、天井３から手術台３１の周囲（ひいてはスタッフ３４，３５）に向かって、スタッフ３４，３５に適した温度（第１温度よりも低い第２温度）の清浄空気を、第１速度よりも小さい比較的低速な第２速度で吹き出す第２空調部を構成している。

以上のように、本実施形態では、患者３２に適した温度の清浄空気を患者３２の術野３３に向かって比較的高速で吹き出すとともに、スタッフ３４，３５に適した温度の清浄空気を手術台３１の周囲（（ひいてはスタッフ３４，３５）に向かって比較的低速で吹き出す。したがって、患者３２の術野３３を含む局所領域では所要の清浄状態を維持しつつ、スタッフ用空調機２１における消費電力およびスタッフ３４，３５に向かって流下する空気の速度を小さく抑えることができる。

その結果、本実施形態では、手術室１におけるランニングコストおよびドラフト感を小さく抑え、且つスタッフ３４，３５および患者３２の双方にとって快適な温熱環境を実現することができる。このように、本実施形態は、手術室の内部空間のほぼ全体に亘って高い清浄度が均一的に求められないような手術、すなわち患者の術野を含む局所領域では高い清浄度が求められるが、その周囲では術野に比して実質的に低い清浄度しか求められないような手術を行う手術室に対して特に有効に適用することができる。

なお、上述の実施形態では、吹出口モジュール１５において、球殻状の可動部１５ｂが球殻状の支持部１５ａの内側に滑動自在に収容され、円筒状のノズル部１５ｃが可動部１５ｂから外側へ突出している。しかしながら、これに限定されることなく、吹出口モジュールの具体的な構成については、様々な変形例が可能である。

また、上述の実施形態では、光学式のポインタ１７を操作して患者３２の術野３３の位置を検知している。しかしながら、これに限定されることなく、患者の術野の位置を検知する検知手段の具体的な構成については様々な変形例が可能である。また、術野の位置が既知である場合には、所要のインターフェースを介して制御部に位置情報を入力しても良い。さらに、術野の位置が固定的である場合には、吹出口から吹き出される空気の向きを制御する必要はない。

１ 手術室
３ 天井
５ 照明器具
６ アーム
７ 無影灯
１１，２１ 空調機
１２，２２ ダクト
１３，２３ ＨＥＰＡフィルタ
１４ プレナムチャンバ
１５ 吹出口モジュール
１６ 制御部
１７ ポインタ
３１ 手術台
３２ 患者
３３ 術野
３４，３５ スタッフ

Claims (10)

1. 手術室における空調システムであって、
   天井から手術台上の患者の術野に向かって第１温度の清浄空気を第１速度で吹き出す第１空調部と、
   前記天井から前記手術台の周囲に向かって前記第１温度よりも低い第２温度の清浄空気を前記第１速度よりも小さい第２速度で吹き出す第２空調部とを備えていることを特徴とする空調システム。
2. 前記第１温度は前記患者に適した温度であり、前記第２温度は前記手術台の周囲で作業するスタッフに適した温度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。
3. 前記第１空調部は、第１空調機と、該第１空調機から供給されて清浄化された空気を吹き出す複数の吹出口モジュールとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。
4. 前記第１空調部は、前記術野の位置情報に基づいて、前記複数の吹出口モジュールから吹き出される空気が前記術野に向かうように、前記複数の吹出口モジュールから吹き出される空気の向きを制御する制御部を有することを特徴とする請求項３に記載の空調システム。
5. 前記吹出口モジュールは、天井の高さ位置に設けられた球殻状の支持部と、該支持部の内側に滑動自在に収容された球殻状の可動部と、該可動部から外側へ突出した筒状のノズル部と、前記制御部からの指令にしたがって前記可動部を回転移動させる駆動部とを有することを特徴とする請求項４に記載の空調システム。
6. 前記第２空調部は、第２空調機と、前記複数の吹出口モジュールの周囲に設けられて前記第２空調機から供給された空気を清浄化して吹き出す複数のＨＥＰＡフィルタとを有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の空調システム。
7. 手術室における空調方法であって、
   天井から手術台上の患者の術野に向かって、前記患者に適した温度の清浄空気を第１速度で吹き出すことと、
   前記天井から前記手術台の周囲で作業するスタッフに向かって、該スタッフに適した温度の清浄空気を前記第１速度よりも小さい第２速度で吹き出すこととを含むことを特徴とする空調方法。
8. 前記清浄空気を第１速度で吹き出すことは、第１空調機から供給された空気をＨＥＰＡフィルタにより清浄化することと、該ＨＥＰＡフィルタにより清浄化された空気を複数の吹出口モジュールから吹き出すこととを含むことを特徴とする請求項７に記載の空調方法。
9. 前記複数の吹出口モジュールから吹き出すことは、前記術野の位置を検知することと、検知した前記術野の位置情報に基づいて、前記複数の吹出口モジュールから吹き出される空気が前記術野に向かうように、前記複数の吹出口モジュールから吹き出される空気の向きを制御することとを含むことを特徴とする請求項８に記載の空調方法。
10. 前記清浄空気を第２速度で吹き出すことは、前記複数の吹出口モジュールの周囲に設けられた複数のＨＥＰＡフィルタにより第２空調機から供給された空気を清浄化して吹き出すことを含むことを特徴とする請求項９に記載の空調方法。

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