JP2019088731A - 手術室システム - Google Patents

Abstract

【課題】患者が手術前にリラックスするよう促し、円滑に麻酔を行うことのできる手術室システムの提供。【解決手段】手術室１の天井裏に設けられ、手術室の天井に開口する天井吹出口から手術室内に清浄空気を給気する給気機構６と、天井吹出口に設けられ、通気可能なメッシュで構成されたメッシュスクリーン１１と、手術室内に設けられ、メッシュスクリーン１１に映像を投射する投射装置９とを備えた。手術前の麻酔時に、天井吹出口のメッシュスクリーン１１に映像を投影する。患者は、手術台２に仰向けに寝ているため、メッシュスクリーン１１に投影されたリラックスを促す映像を患者が見ることで、手術前の不安感を緩和して、麻酔を効き易くすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、手術室の天井吹出口に映像を投射するようにした天井吹出口メッシュスクリーンシステムに関する。

通常、手術室の手術台真上の天井には、清浄空気の吹出口（以下「天井吹出口」という。）が設けられており、天井吹出口からＨＥＰＡフィルタを通した清浄空気を手術台に向かって吹き出すことにより、手術台の周囲を高清浄度に保つように構成される。天井吹出口には、メッシュが設けられ、室内から天井吹出口に塵埃が侵入しないように対策が施されている。このような手術室天井吹出構造に関連する技術としては、例えば、特許文献１〜３が公知である。

特許文献１には、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、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）の周囲に設置され、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、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）の投影面が、手術台（２０５）が形成する手術台（２０５）の投影面を含む空調システムが記載されている（仝文献請求項１，図１）。ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）内には、パンチングメタルやメッシュなどの複数の細孔を有する制風部材（２１５）が設けられ、この制風部材（２１５）により、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた均一な一方向流となる（仝文献〔００３１〕，図３，図４）。

特許文献２には、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第１吹き出し口（２１０）と、天井部に取り付けられ、ＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１の無影灯（３００ａ）と、天井部に取り付けられ、空気を吸い込む第２の無影灯（３００ｂ）と、からなる、手術室の空調を行うための空調システムが記載されている（仝文献請求項１，図１）。ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）内には、パンチングメタルやメッシュなどの複数の細孔を有する制風部材（２１５）が設けられており、この制風部材（２１５）により、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）から吹き出される空気は鉛直下方に向けられた均一な一方向流となる（仝文献〔００３０〕，図３，図４）。

特許文献３には、頂板（１１）と、前後側板（１２，１３）および左右側板（１５，１４）と、それら板に囲繞されたスペース（１７）と、それら側板の下端縁に囲繞された開口（１８）と、それら側板（１２〜１５）のいずれかまたは頂板（１１）に作られて給気ダクトを接続するダクト接続部（２０）とを有し、手術室の天井に設置されて給気ダクトから供給された空気を天井から手術室に給気する給気ユニット（１０）であって、給気ユニット（１０）が、ダクト接続部（２０）の下方であってスペースに設置されたＨＥＰＡフィルタ（２３）と、ＨＥＰＡフィルタ（２３）と開口（１８）との間であって側板近傍のスペース（１７）に設置された照明器具（２４）と、照明器具（２４）の下方であって開口近傍に設置されたスクリーンメッシュ（２５）とを備えていることを特徴とする給気ユニット（１０）が記載されている（仝文献請求項１，図１〜１９）。

特開２０１１−２２６７７０号公報 特開２０１３−８５６７２号公報 特開２０１５−１００５５４号公報 国際公開２０１６／１５６５８１号公報

実際に手術を行う場合には、手術台の上に患者を仰向けに寝かせた状態で麻酔を行う。このとき、患者が子供の場合、手術前に相当な不安感を持つ場合が多く見られ、緊張により麻酔が非常に効きにくい場合が多い。

上述したような、従来の手術室システムにおいては、手術室の清浄度を上げ、又は専ら手術の際に必要とされる機能や利便性を追求するという観点から設計されており、手術前の患者の緊張を緩和するという観点に立って設計されたものは見られない。

そこで、本発明の目的は、不安感を持つ患者が手術前の麻酔時にリラックスするように促し、円滑に麻酔を行うことのできる手術室システムを提供することにある。

本発明に係る手術室システムの第１の構成は、手術室の天井裏に設けられ、手術室の天井に開口する天井吹出口から手術室内に清浄空気を給気する給気機構と、
前記天井吹出口に設けられ、通気可能なメッシュで構成されたメッシュスクリーンと、
前記手術室内に設けられ、前記メッシュスクリーンに映像を投射する投射装置と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、手術前の麻酔時に、天井吹出口に設けられたメッシュスクリーンに映像を投影する。患者は、手術台に仰向けに寝ているため、メッシュスクリーンに投影されたリラックスを促す映像を患者が視ることで、手術前の不安感を緩和して、麻酔を効き易くすることができる。また、映像を投射するスクリーンとして、天井吹出口に設けられたメッシュスクリーンを用いるため、映像投射用のスクリーンやディスプレイを別途設ける必要が無く、麻酔が効いた時点で、素早く手術に移行することが可能である。

本発明に係る手術室システムの第１の構成は、前記第１の構成に於いて、前記メッシュスクリーンを通して手術室内を照明する照射方向となるように設置された照明装置、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、メッシュスクリーンに映像を投射する際には照明装置を消灯し、患者に麻酔が効いた後は、照明装置を点灯することで、手術台周りの照度が上がり、手術に適した照明環境とすることができる。

以上のように、本発明によれば、天井吹出口に設けられ、通気可能なメッシュで構成されたメッシュスクリーンと、手術室内に設けられ、メッシュスクリーンに映像を投射する投射装置とを備えたことで、麻酔の際に、手術台の患者にリラックスを促す映像をみせて不安感を緩和して、麻酔を効き易くすることができる。また、映像投射用のスクリーンやディスプレイを別途設ける必要が無いため、麻酔が効いた時点で、素早く手術に移行することが可能となる。

本発明の実施例１に係る手術室システムの構成を表す図である。 投射装置９と原像及び投影像の位置関係を表した図である。 投射装置９の構成を表す図である。（ａ）投射装置９の側面図、（ｂ）投射装置９の機能構成を示すブロック図。 本発明の実施例２に係る手術室システムの構成を表す図である。 図４の各投射装置９，９がメッシュスクリーン１１上に投射する投射領域を表す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る手術室システムの構成を表す図である。図１において、手術室１の床面には手術台２が設置されている。手術室１の側壁３には、床面の近傍と天井５の近傍に、それぞれ、換気口４が設けられている。換気口４から、手術室１内の空気が換気される。天井５の天井裏の手術台２の真上に位置する部分には、吹出口を天井５の天井面から室内へ向けた状態で、給気ユニット６（給気機構）が設けられている。給気ユニット６の下面（即ち、手術室１内へ面した面）は天井吹出口となっている。換気口４から吸い出された空気は、外部の調温機構（図示せず）で調温され給気ユニット６で清浄化された後、給気ユニット６下面の天井吹出口から手術室１内へ還気される。また、天井５には、給気ユニット６の周囲にシーリング・アーム７が取り付けられている。シーリング・アーム７は、手術用の各種器材を天井５から吊した状態で設置するための支持材である。シーリング・アーム７は、複数のリンクから構成されており、各リンクの接続部が水平に回動自在である。図１の例では、２つのシーリング・アーム７，７に、それぞれ無影灯８，８が取り付けられている。また、一方のシーリング・アーム７には、プロジェクタ等の投射装置９が取り付けられている。投射装置９は、映像信号として入力される映像を投影する装置である。

給気ユニット６は、上部が吸気ダクトに接続されており、内部にＨＥＰＡフィルタ１０が設けられている。また、給気ユニット６の下面には、天井吹出口が開口形成されている。この天井吹出口を覆うように、通気可能な目の細かいメッシュで構成されたメッシュスクリーン１１が設けられている。シーリング・アーム７を回動させて位置調整することで、投射装置９の投射方向を、給気ユニット６の下面のメッシュスクリーン１１に向けることができる。また、給気ユニット６内のＨＥＰＡフィルタ１０とメッシュスクリーン１１との間の空間には、メッシュスクリーン１１を通して手術室１の室内を照明する照明装置１２が設けられている。照明装置１２は、例えば、ライン状に配列されたＬＥＤ照明が用いられる。また、照明装置１２は、ＨＥＰＡフィルタ１０の吐出側からメッシュスクリーン１１を透して手術室１の室内へ吐出される清浄空気の気流の妨げとならないように、図１に示したように給気ユニット６の筐体内の内側面に設けることが好ましい。

さらに、手術室１の天井５には、投射装置９により投射される映像に合わせて音声を出力するためのスピーカ１３が設けられている。

以上のように構成された本実施例の手術室システムにおいて、以下その使用法について説明する。

手術の際に、患者を手術台２に仰向けに寝かせた状態とし、投射装置９の向きを、図１のように、投射方向がメッシュスクリーン１１の方向に向くように位置と向きを調節する。このとき、他のシーリング・アーム７は、患者からメッシュスクリーン１１が見えるように、無影灯８がメッシュスクリーン１１の下とならないように回動退避させておく。そして、照明装置１２を消灯して、投射装置９によりメッシュスクリーン１１に映像を投影する。このとき、投影する映像は、患者の緊張を緩和し不安感を和らげるような映像を投射する。また、映像と合わせて、スピーカ１３により音楽などの音声を出力する。患者は、手術台２に仰向けに寝ているため、メッシュスクリーン１１に投影されたリラックスを促す映像を視ることができ、これにより手術前の不安感が緩和され、麻酔が効き易くなる。患者に麻酔を施し、麻酔が完全に効いた状態となると、投射装置９及びスピーカ１３による映像及び音声の出力をＯＦＦとし、シーリング・アーム７を回転させて投射装置９を退避させ、照明装置１２を点灯して、手術へと移行する。

このように、手術前の麻酔時に、給気ユニット６の天井吹出口に設けられたメッシュスクリーン１１に映像を投影することで、手術前の患者の不安感を緩和し、麻酔を効き易くすることができる。また、映像を投射するスクリーンとして、天井吹出口に設けられたメッシュスクリーン１１を兼用するため、映像投射用のスクリーンやディスプレイを別途設ける必要が無く、麻酔が効いた時点で、素早く手術に移行することが可能である。

実施例１では、図１の投射装置９によりメッシュスクリーン１１に映像を投射する例を示した。ここで、図１のように、患者がメッシュスクリーン１１を視る際の視界の妨げとならないよう、投射装置９は、メッシュスクリーン１１に対し斜め下方向から映像を投射する。メッシュスクリーン１１は水平であるため、投射装置９からメッシュスクリーン１１への投影は、傾斜投影となり、映像の歪みが生じる。多少の歪みが生じても視認性に対する影響が軽微であるような映像の場合や、投射装置９と天井５との距離が大きく映像の歪みが軽微な場合には、実施例１の手術室システムで特に問題はない。然し乍ら、傾斜投影による歪みが視認性に比較的大きく影響するような映像を投影する場合や、投射装置９と天井５との距離が小さく、投影傾斜角が大きいような場合には、手術台２上の患者が映像を視る際に、視聴しづらい感覚を覚えるため、患者の不安感の緩和効果が弱まることが考えられる。そこで、本実施例では投射装置９からメッシュスクリーン１１への傾斜投影による歪みの影響を抑えた手術室システムの例について説明する。尚、本実施例の手術室システムの全体的な構成については、図１と同様であるものとする。

（１）画像の歪み補正
図２は、投射装置９と原像及び投影像の位置関係を表した図である。今、投射装置９の光源の焦点をＦとし、投射装置９の光軸Ｌと天井面Ｓ_１とが垂直であるとする。このときの天井面Ｓ_１と光軸Ｌとの交点を点Ｏとし、天井面Ｓ１の平面上に、図２のように、点Ｏを原点とする（ｘ，ｙ）座標軸を設定し、ベクトルＯＦの方向にｚ軸を設定する。天井面Ｓ_１から光源Ｆまでの距離をｄとすると、焦点Ｆの位置ベクトルｆはｆ＝（０，０，ｄ）である。

投射装置９は、光源Ｆから距離ｄ_０に置かれた原像画面（Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０，Ｄ_０）を投射するものであるとする。原像画面（Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０，Ｄ_０）を天井面Ｓ_１に投射した投射像画面を（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１，Ｄ_１）とする。投射像画面（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１，Ｄ_１）内の点Ｐ_１（ｘ_１，ｙ_１，０）が、原像画面（Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０，Ｄ_０）内の点Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０，ｄ−ｄ_０）の像であるとし、点Ｐ_０，Ｐ_１の位置ベクトルを、其々、ｐ_０，ｐ_１とすると、

である。

次に、投射装置９を、原点Ｏを中心として回転させた場合を考える。この場合、投射装置９を固定して、天井面Ｓ_１を、原点Ｏを中心として逆方向に回転させた場合と等価である。そこで、この天井面Ｓ_１の回転を表すオイラー回転行列をＥ（θ，φ，ψ）とする。ここでは、オイラー回転行列Ｅ（θ，φ，ψ）は、ｚ軸周りの回転ψ→ｘ軸周りの回転θ→ｙ軸周りの回転φ、の順序で合成した回転行列であると定義する。

ここで、Ｒ_ｘ（θ），Ｒ_ｙ（φ），Ｒ_ｚ（ψ）は、其々、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸周りの回転行列である。

天井面Ｓ_１は、オイラー回転Ｅ（θ，φ，ψ）によって、天井面Ｓ_２に写像されるとし、天井面Ｓ_１内の画面（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１，Ｄ_１）内の点Ｐ_１（ｘ_１，ｙ_１，０）は、オイラー回転Ｅ（θ，φ，ψ）によって、天井面Ｓ_２内の画面（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２，Ｄ_２）内の点Ｐ_２（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）に写像されるとする。ここで、画面（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２，Ｄ_２）は画面（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１，Ｄ_１）のオイラー回転Ｅ（θ，φ，ψ）による写像である（図２参照）。このとき、

である。直線ＦＰ_２と原像画面（Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０，Ｄ_０）との交点をＰ_０’（ｘ_０’，ｙ_０’，ｄ−ｄ_０）とし、点Ｐ_０’の位置ベクトルをｐ_０’と記すと、

である。一方、ｚ軸方向の単位ベクトルをｕ_ｚとすると、

である。従って、式（１），（３），（４），（５）より、

が得られる。即ち、原像画面（Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０，Ｄ_０）内の各点ｐ_０を、式（６ｂ），（６ａ）の変換によって点ｐ_０’に変換した変換原像画面（Ａ_０’，Ｂ_０’，Ｃ_０’，Ｄ_０’）を天井面Ｓ_２に投射すれば、天井面Ｓ_２には歪みのない映像が投射されることが分かる。

（２）傾斜角が固定されている場合
傾斜角（θ，φ，ψ）（ここでいう「傾斜角」は、上述のオイラー回転角を指す。）が一定の値に固定されている場合には、投射する映像データを、予め式（６ｂ），（６ａ）により変換しておいて、変換済みの映像を再生し投射装置９により手術室１の天井面に設置されたメッシュスクリーン１１に投射する。これにより、メッシュスクリーン１１に投射される映像の歪みは解消される。

（３）傾斜角が可変の場合
投射装置９の位置と向きが可変であり、傾斜角（θ，φ，ψ）が予め決まっていない場合には、映像データの再生時に、デコード（再生）された映像を式（６ｂ），（６ａ）による変換フィルタを通して変換した後に、投射装置９により手術室１の天井面に設置されたメッシュスクリーン１１に投射する。これにより、メッシュスクリーン１１に投射される映像の歪みは解消される。

図３は、投射装置９の構成を表すブロック図である。図３（ａ）は投射装置９の側面図、図３（ｂ）は投射装置９の機能構成を示すブロック図である。図３において、図１と同様の構成部分には同符号が附されている。投射装置９は、ランプ２１、液晶パネル２２、レンズ２３、傾斜センサ２４、距離センサ２５、レシーバ２６、映像処理部２７、映像補正部２８、液晶パネル駆動部２９、ランプ制御部３０、ランプ駆動部３１、及び投射装置制御部３２を備えている。ランプ２１から照射される光線は、液晶パネル２２及びレンズ２３を通過してメッシュスクリーン１１に照射される。このとき、液晶パネル２２が原像画面（Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０，Ｄ_０）、メッシュスクリーン１１が変換原像画面（Ａ_０’，Ｂ_０’，Ｃ_０’，Ｄ_０’）に相当する。尚、図３（ｂ）では、液晶パネル２２を通過した光線はレンズ２３で一旦収束して、メッシュスクリーン１１上で結像するので、焦点Ｆはレンズ２３の中心点となり、距離ｄ，ｄ_０は図３（ｂ）に示した通りとなる。

傾斜センサ２４は、投射装置９の傾斜角を検出するセンサである。ここで、投射装置９は、図３（ａ）に示したように、天井面に平行な（水平な）支承軸Ｃを中心として回転可能に設置される。傾斜センサ２４は、水平面に対する投射装置９の傾斜角η＝π／２−θを検出する。ここで、θは、投射装置９の光軸Ｌに対するメッシュスクリーン１１の傾斜角である（図３（ｂ）参照）。ここで、投射装置９の光軸Ｌとメッシュスクリーン１１との交点を原点Ｏとする。距離センサ２５は、投射装置９のレンズ２３の中心の焦点Ｆからメッシュスクリーン１１上の原点Ｏまでの距離を計測するセンサである。レシーバ２６は、外部から入力される映像信号を受信するインタフェース回路である。映像処理部２７は、受信される映像信号から液晶パネル２２に出力するための画素信号を生成する。映像補正部２８は、映像処理部２７が出力する画素信号に対し、傾斜センサ２４が検出する傾斜角θ及び距離センサ２５が検出する距離ｄに基づき、式（６ａ），（６ｂ）の変換を行うことによって歪み補正用の原像信号に補正する。液晶パネル駆動部２９は、映像補正部２８が出力する原像信号に基づき、液晶パネル２２を駆動する。ランプ制御部３０は、ランプ２１の照度・冷却等の制御を行う。ランプ駆動部３１はランプ制御部３０の制御に従ってランプ２１及び冷却ファン（図示せず）等の駆動を行う。投射装置制御部３２は、投射装置９全体の動作制御を行う。

図３の投射装置９においては、上述した画像の歪み補正は、映像補正部２８において行われる。このとき、オイラー変換行列は、Ｅ（θ，φ＝０，ψ＝０）となる。尚、この投射装置９はレンズ２３を通してメッシュスクリーン１１上に投射するので、傾斜角θがあまり大きくなると、画面の端部近傍が暈けるため、傾斜角θはあまり大きくしないほうが好ましい。

図４は、本発明の実施例２に係る手術室システムの構成を表す図である。図４において、図１と同様の部分は同符号を附して説明は省略する。本実施例の手術室システムでは、左右２つの投射装置９，９を備えており、各投射装置９は、支持体９ａによって手術室１の天井面５に直接取り付けられている。また、各投射装置９は、実施例２の場合と同様に、支持体９ａに対して水平回動軸によって回動自在に軸支されている。

図４の各投射装置９，９がメッシュスクリーン１１上に投射する投射領域を表す図である。本実施例では、左右の投射装置９，９は、ぞれぞれ、メッシュスクリーン１１上の左側，右側の半領域に映像を投射する。従って、それぞれの投射装置９，９の原像画面には、左半分，右半分の映像が出力され、メッシュスクリーン１１上で両映像が合体されることになる。このように、複数の投射装置９を用いて、全体の投射領域を分割することで、投射装置９の光軸Ｌのメッシュスクリーン１１に対する傾斜角θを小さくし、画像周辺のピントズレによる暈けを軽減することができる。

尚、本実施例では、メッシュスクリーン１１上の投射領域を２分割した例を示したが、本発明は２分割に限らず、例えば、左右前後で４分割して、各分割領域に対して投射装置９を設けて分割映像を投射するように構成することも可能である。

１ 手術室
２ 手術台
３ 側壁
４ 換気口
５ 天井
６ 給気ユニット
７ シーリング・アーム
８ 無影灯
９ 投射装置
９ａ 支持体
１０ ＨＥＰＡフィルタ
１１ メッシュスクリーン
１２ 照明装置
１３ スピーカ
２１ ランプ
２２ 液晶パネル
２３ レンズ
２４ 傾斜センサ
２５ 距離センサ
２６ レシーバ
２７ 映像処理部
２８ 映像補正部
２９ 液晶パネル駆動部
３０ ランプ制御部
３１ ランプ駆動部
３２ 投射装置制御部

Claims (2)

1. 手術室の天井裏に設けられ、手術室の天井に開口する天井吹出口から手術室内に清浄空気を給気する給気機構と、
   前記天井吹出口に設けられ、通気可能なメッシュで構成されたメッシュスクリーンと、
   前記手術室内に設けられ、前記メッシュスクリーンに映像を投射する投射装置と、を備えた手術室システム。
2. 前記天井吹出口内に設けられ、前記メッシュスクリーンを通して手術室内を照明する照射方向となるように設置された照明装置、を備えた請求１記載の手術室システム。