JP2024043644A - 給気照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業エリアの清浄度をより確実に担保することのできる給気照明システムを提供する。【解決手段】給気照明システム１０は、手術台１２の直上に位置する天井部分に設けられた吹出口エリア２１から下方に清浄空気を供給し、手術台１２周辺に清浄空気の層流領域を形成する給気設備１７と、吹出口エリア２１の周囲に設けられた無影灯エリア２４に複数の光源２６を有し、術野を無影状態で照明する無影灯設備１８と、無影灯エリア２４の周囲に設けられた第１面発光材３１を有する面発光照明設備１９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、給気照明システムに関する。

従来から、手術室には、手術台周辺に清浄空気を供給する給気設備と、術野を無影状態で照明する無影灯設備と、が設けられている。例えば、特許文献１においては、給気設備は、天井に設けられており、手術台に対して上方から清浄空気を供給することで手術台周辺に層流領域（クリーン領域）を形成している。無影灯設備は、天井に連結された多関節アームと、多関節アームを介して天井に支持される照明装置とを有している。

特開２０１９－８８７３１号公報

しかしながら、特許文献１の無影灯設備においては、多関節アームを調整して、術野の近く、すなわち術者の近くに照明装置を配置する必要がある。このため、多関節アームや照明装置が清浄空気の流れを乱すことで術野の清浄度を担保することができないおそれがあった。なお、こうした問題は、術者が手術を行う場合に限らず、例えばクリーン領域に設置された作業台などにおいて作業者が作業する場合などにも共通する。

上記課題を解決する給気照明システムは、給気照明対象の直上に位置する天井部分に設けられた吹出口エリアから下方に清浄空気を供給し、前記給気照明対象周辺に前記清浄空気の層流領域を形成する給気設備と、前記吹出口エリアの周囲に設けられた無影灯エリアに複数の光源を有し、前記給気照明対象上の作業エリアを無影状態で照明する無影灯設備と、前記無影灯エリアの周囲に設けられた面発光材を有する面発光照明設備と、を備える。

本発明によれば、作業エリアの清浄度を確実に担保することができる。

給気照明システムの一実施形態の概略構成を示す図である。 給気照明システムの電気的構成の一例を示すブロック図である。 情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 複数人の術者がいる場合について、選択処理によってモニターに選択される第２面発光材の一例を模式的に示す図である。 変形例における給気照明システムの概略構成を示す図である。

図１～図４を参照して、給気照明システムの一実施形態について説明する。
図１に示すように、給気照明システム１０は、例えば手術室１１に設置される。給気照明システム１０は、手術室１１において、給気照明対象である手術台１２周辺に上方から下方に向かって流れる清浄空気の層流領域（クリーン領域）を形成するとともに、手術台１２周辺を照明するシステムである。手術室１１は、床１３、壁１４、天井１５を備える。壁１４は、床１３および天井１５に接続されている。壁１４には、現在時刻や手術時間、麻酔時間などを示すオペタイマーなどが設けられている。

給気照明システム１０は、給気設備１７、無影灯設備１８、および、面発光照明設備１９を備える。
給気設備１７は、天井１５から床１３に向かって流れる清浄空気の層流領域を手術台１２周辺に形成する。給気設備１７は、清浄空気供給装置２０と吹出口エリア２１とを有する。

清浄空気供給装置２０は、装置周辺の空気を取り込んで清浄化したのち、その清浄化した清浄空気を吹出口エリア２１に供給する。
吹出口エリア２１は、天井１５に設けられている。具体的には、吹出口エリア２１は、手術台１２の直上に位置する天井部分に設けられている。吹出口エリア２１は、上面視において、手術台１２、および、手術台１２の周辺領域に重なるように設けられている。吹出口エリア２１には、図示されない複数の吹出口が設けられている。吹出口エリア２１は、清浄空気供給装置２０から供給された清浄空気を各吹出口から下方に向かって吹き出す。

無影灯設備１８は、手術台１２上の作業エリアであって作業者である術者が処置を行っているエリアである術野を含む手術台１２周辺を無影状態で照明する。無影灯設備１８によって無影状態で照明される領域のことを光野という。無影灯設備１８は、無影灯エリア２４に設置された複数の埋込型照明器具２５で構成されている。無影灯エリア２４は、天井１５において吹出口エリア２１を取り囲むように設けられている。複数の埋込型照明器具２５は、無影灯エリア２４において格子配列状に設置されている。

各埋込型照明器具２５は、光源２６と方向調整機２７とを有する。
光源２６は、例えばレンズ付きのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ライトである。光源２６は、指向性を有する所定照度の照明光を手術台１２周辺に向けて発する。

方向調整機２７は、後述する制御装置３６によって制御されることで光源２６の照明方向を調整する。方向調整機２７は、例えば、複数のサーボモータと、サーボモータが駆動されることにより光源２６の照明方向を変更する機構と、で構成される。無影灯設備１８は、光源２６の照明方向の変更により、光野を調整可能に構成されている。

面発光照明設備１９は、図示されないスイッチのオン操作によって、全天空照度と同様の照度で手術室１１内を照明可能である。面発光照明設備１９は、照明器具として、複数の第１面発光材３１と複数の第２面発光材３２とを有する。

第１面発光材３１は、天井１５に設置されている。第１面発光材３１は、例えば、面発光ＬＥＤパネルである。第１面発光材３１は、無影灯エリア２４を取り囲むように天井１５全体に設置されている。第１面発光材３１は、パネル全体が白色系に発光することで手術室１１内を照明する。

第２面発光材３２は、壁１４に設置されている。第２面発光材３２は、手術室１１を取り囲むように壁１４の上部に設置されている。第２面発光材３２は、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルである。第２面発光材３２は、後述する制御装置３６によって発光態様が制御される。具体的には、第２面発光材３２は、パネル全体が白色系に発光することで手術室１１内を照明する。また、第２面発光材３２は、後述する制御装置３６からの映像信号に基づく映像を表示するモニターとして機能する。

図２に示すように、給気照明システム１０は、位置情報取得装置３５および制御装置３６を有する。
位置情報取得装置３５は、手術台１２の周辺における取得対象の位置情報を取得し、その取得した位置情報を制御装置３６に出力する。位置情報取得装置３５は、術者や医療機器３８などを取得対象として位置情報を取得する。位置情報は、埋込型照明器具２５の照明位置に関する情報のほか、埋込型照明器具２５による照明の障害物となる物体の位置や形状、術者と各第２面発光材３２との間にある物体の位置や形状に関する情報を位置情報として取得する。位置情報取得装置３５は、例えば図１に示すように、天井１５などに設置された複数の撮像機３７を有する。各撮像機３７は、手術台１２よりも上方に設置されているとともに撮像範囲に手術台１２周辺を含んでいる。位置情報取得装置３５は、各撮像機３７が撮像した手術台１２周辺の画像に対して画像認識処理を行うことで位置情報を取得する。このようにして取得される位置情報には、術者の立ち位置や姿勢、腕の位置、手元位置のほか、手術台１２周辺にある医療機器３８の位置や形状などが含まれている。医療機器３８の一例は、手術台１２を走査するように移動して患者の血管撮影を行うアンギオ装置である。

図３を参照して、制御装置３６として機能する情報処理装置Ｈ１０のハードウェア構成について説明する。
図３に示すように、情報処理装置Ｈ１０は、通信装置Ｈ１１、入力装置Ｈ１２、表示装置Ｈ１３、記憶装置Ｈ１４、プロセッサＨ１５を有する。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアを有していてもよい。

通信装置Ｈ１１は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースや無線インタフェース等である。

入力装置Ｈ１２は、ユーザ等からの入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード、タッチパネル等である。表示装置Ｈ１３は、各種情報を表示するディスプレイやタッチパネルディスプレイ等である。

記憶装置Ｈ１４は、各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する装置である。記憶装置Ｈ１４の一例は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等である。
プロセッサＨ１５は、記憶装置Ｈ１４に記憶されるプログラムやデータを用いて各処理を制御する。プロセッサＨ１５の一例としては、例えばＣＰＵやＭＰＵ等がある。このプロセッサＨ１５は、ＲＯＭ等に記憶されるプログラムをＲＡＭに展開して、各種処理に対応する各種プロセスを実行する。

プロセッサＨ１５は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行うものに限られない。例えば、プロセッサＨ１５は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行う専用のハードウェア回路（例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、プロセッサＨ１５は、（１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、（２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは（３）それらの組み合わせ、を含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

図２に示すように、制御装置３６は、位置情報取得装置３５からの位置情報に基づいて、各埋込型照明器具２５の照明方向を制御する方向制御処理を実行する。
方向制御処理において、制御装置３６は、例えば、取得した位置情報に基づいて、術者の手元位置のほか、その手元位置と各埋込型照明器具２５との間にある医療機器３８を特定する。そして、制御装置３６は、その手元位置、すなわち術野が無影状態で照明されるように各埋込型照明器具２５の方向調整機２７を制御する。また、方向制御において、制御装置３６は、術者が複数人である場合、各術者の手元位置のほか、各手元位置と各埋込型照明器具２５との間にある医療機器３８を特定する。そして、制御装置３６は、その各術者の手元位置が無影状態で照明されるように各埋込型照明器具２５の方向調整機２７を制御する。

なお、方向制御において、制御装置３６は、全ての埋込型照明器具２５の照明方向を変更してもよい。また、制御装置３６は、手元位置に応じて選択した一部の埋込型照明器具２５について照明方向を変更し、残りの埋込型照明器具２５で術野を照明したままにしてもよい。

制御装置３６には、各種の医療機器３８から、患者の生体情報のほか、Ｘ線画像や内視鏡カメラの撮像画像などの画像情報が入力される。制御装置３６は、入力装置Ｈ１２への指示操作により、情報を表示する第２面発光材３２をその情報ごとに選択可能に構成されている。

制御装置３６は、位置情報に基づいて、情報を表示する第２面発光材３２（情報表示装置）を自動的に選択する選択処理を実行するように構成されていてもよい。具体的には、制御装置３６は、位置情報に基づいて、術者の立ち位置や姿勢のほか、手術台１２周辺の医療機器３８の位置や形状を取得し、その術者が見やすい位置に位置している第２面発光材３２に情報を表示する。

また、選択処理において、制御装置３６は、複数人の術者によって手術が行われている場合、各術者の立ち位置や姿勢のほか、手術台１２周辺の医療機器３８の位置や形状を取得したうえで、各術者と第２面発光材３２との位置関係を特定する。そして、制御装置３６は、術者ごとに、その術者が見やすい位置に位置している第２面発光材３２に情報を表示する。

こうした指示操作や選択処理により、制御装置３６は、例えば図１に示すように、生体情報については第２面発光材３２ａ、画像情報については第２面発光材３２ｂに表示する。これにより、術者の見やすい位置に各種情報を表示させることができる。

また、図４に示すように、複数人の術者４０ｃ、４０ｄによって手術が行われている場合、制御装置３６は、位置情報に基づいて、各術者４０ｃ、４０ｄの立ち位置や姿勢のほか、手術台１２周辺の医療機器３８の位置や形状を取得し、術者４０ｃ、４０ｄ、医療機器３８、および、第２面発光材３２の位置関係を特定する。そして、制御装置３６は、選択処理を通じて、術者４０ｃが見やすい第２面発光材３２ｃに情報を表示するとともに術者４０ｄが見やすい第２面発光材３２ｄに情報を表示する。

（作用）
上述した給気照明システム１０においては、無影灯設備１８によって無影状態で手術台１２周辺を照明することができるとともに、面発光照明設備１９によって手術室１１全体が全天空照度と同様の照度で照明することができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）給気照明システム１０においては、無影灯設備１８が吹出口エリア２１の周囲に設置された複数の埋込型照明器具２５で構成されている。これにより、手術台１２の斜め上方向から複数の埋込型照明器具２５が照明することで手術台１２周辺を無影状態とすることができる。また、全天空照度と同様の照度で手術室１１内を照明可能な面発光照明設備１９が天井１５や壁１４に設置された面発光材３１，３２によって構成されている。これにより、術野を含めた手術室１１内の照度を確保することができる。すなわち、給気照明システム１０においては、手術台１２周辺の無影状態の照明と手術室１１内の照度の確保とを手術台１２周辺に多関節アームや照明装置を配置することなく実現することができる。その結果、手術台１２周辺において清浄空気の流れが乱れにくくなることから、術野の清浄度をより確実に担保することができる。

（２）熱源となる各種照明器具が天井１５や壁１４に設置されていることから、照明に起因して術者の周辺温度が上昇することが抑えられる。これにより、手術室１１内における温度分布の均一化を図ることができる。その結果、術者と術者以外のスタッフとの間における体感温度差を小さくすることができる。

（３）無影灯設備が多関節アームを介して天井１５に支持される構成においては、無影灯設備と他の医療機器３８との干渉が回避できるような動作領域が多関節アームに必要とされる。このため、その動作領域が確保されるように天井１５を高くする必要がある。

この点、給気照明システム１０においては、多関節アームが不要なことから、天井１５の必要高を低くすることができる。これにより、手術室１１の気積が小さくなることから、手術室１１の空調設備に要求される能力を小さくすることができる。その結果、手術室１１のランニングコストを低減することができる。

（４）また、天井１５の必要高が低くなることで、手術室１１の設置階に必要となる階高が低くなる。その結果、手術室１１の設置に関する自由度が向上するとともに手術室１１を有する建築物の建設費用を低減することができる。

（５）面発光照明設備１９が壁１４に設置される第２面発光材３２を有することにより、手術室１１内の照度が確保されやすくなる。
（６）第２面発光材３２の一部がモニターとして機能する。これにより、生体情報などを表示するモニターを天井１５に連結する多関節アームが不要となる。その結果、術野の清浄度をさらに確実に担保することができる。

（７）無影灯設備１８は、埋込型照明器具２５による照明領域が変更可能である。これにより、適切な領域を無影状態で照明することができる。
（８）給気照明システム１０においては、位置情報取得装置３５が取得した位置情報に基づいて、制御装置３６が埋込型照明器具２５の照明領域を変更する。これにより、術者の動きや医療機器３８の位置に合わせた適切な領域を無影状態で照明することができる。

（９）制御装置３６は、各種情報を表示する第２面発光材３２を選択可能に構成されている。これにより、術者の見やすい位置に各種情報を表示させることができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・位置情報取得装置３５は、発信器を用いて位置情報を取得してもよい。例えば、位置情報取得装置３５は、術者の携帯する発信器や術者の手首につけた発信器によって術者に関する位置情報を取得してもよい。また、位置情報取得装置３５は、医療機器に取り付けた発信器によって医療機器に関する位置情報を取得してもよい。医療機器に取り付けられる発信器は、医療機器の形状を含む情報を発信することが好ましい。

・給気照明システム１０は、術者の手元が光野に含まれるように無影灯設備１８が制御されればよい。したがって、給気照明システム１０は、位置情報取得装置３５が手術室１１内における術者の手元位置や医療機器の座標を位置情報として制御装置３６に出力し、制御装置３６がその座標に基づいて各埋込型照明器具２５の方向調整機２７を制御する構成であってもよい。こうした構成においては、制御装置３６は、手術室１１内における各位置の座標に加え、その座標ごとに方向調整機２７の制御態様を記憶していることが好ましい。また、給気照明システム１０は、術者の手元位置を赤外線により探知・識別して、その手元位置を追尾する赤外線捜索追尾システムによって、術者の手元が光野に含まれるように無影灯設備１８が制御されてもよい。

・給気照明システム１０は、無影灯設備１８が術野を含む手術台１２周辺を無影状態で照明できればよい。したがって、給気照明システム１０は、位置情報取得装置３５と追尾制御に関するプログラムを記憶する制御装置３６とを備えていなくともよい。

・また、無影灯設備１８は、光源２６がレンズ付きのＬＥＤライトである場合、各光源２６に複数のレンズが設けられてもよい。こうした構成においては、各埋込型照明器具２５の方向調整機２７によって光野が調整されてもよいし、各光源２６における複数のレンズの向きによって光野が調整されてもよい。また、複数のレンズを照明光が通る構成においては、複数のレンズ間における相対位置を変更することにより、光野が調整されてもよい。さらには、無影灯設備１８は、光野が手動で変更可能であってもよいし、光野が固定されていてもよい。

・モニターとして機能する第２面発光材３２は、その位置が予め決められていてもよい。
・オペタイマーは、モニターとして機能する第２面発光材３２によって表示される構成であってもよい。

・第２面発光材３２は、モニターとしての機能を備えていなくともよい。こうした構成においては、第２面発光材３２は、面発光ＬＥＤパネルで構成することができる。
・面発光照明設備１９は、天井１５に設置される第１面発光材３１のみで構成されていてもよい。

・図５に示すように、給気設備１７は、導光板４１と導光板用光源４２とで構成された照明器４３を有していてもよい。導光板４１は、複数の吹出口４４を有して吹出口エリア２１に設置される。導光板用光源４２は、例えば導光板４１の側面から照明光が入射するように設置される。照明器４３は、導光板４１に入射した照明光が吹出口４４の内周面を出射面として手術台１２周辺を照明する。吹出口４４は、手術台１２の周辺に清浄空気が均一に供給されるように、また、手術台１２周辺における照度が均一となるように向きや配列、大きさが設計される。なお、図５においては、吹出口４４について、導光板４１に形成された吹出口４４の一部を示している。

・上述した給気照明システム１０においては、給気照明対象を手術台１２とした。これに限らず、給気照明システム１０は、例えば、集中治療室などに設置された処置台のほか、各種実験が行われる実験台、製薬工場などにおいて製品の目視監査を行われる作業台、電子機器の組立作業が行われる作業台などを給気照明対象としてもよい。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（付記１）
給気照明システムは、給気照明対象の上方に位置する天井部分に設けられて照明方向を変更可能に構成された複数の光源を有し、前記給気照明対象上の作業エリアを無影状態で照明する無影灯設備と、前記給気照明対象の周辺における物体の位置情報を取得する位置情報取得装置と、前記位置情報に応じて、前記照明方向を変更する処理を実行する制御装置と、を備える。

（付記２）
前記位置情報取得装置は、作業者の位置情報を取得し、前記制御装置は、前記作業者の位置情報に応じて前記照明方向を変更する。

（付記３）
前記制御装置は、前記位置情報取得装置が複数の作業者の位置情報を取得した場合、前記複数の作業者の位置情報に応じて前記照明方向を変更する。

（付記４）
前記位置情報取得装置は、前記給気照明対象の周辺にある機器の位置情報を取得し、前記制御装置は、前記作業者の位置情報と前記機器の位置情報とに応じて前記照明方向を変更する。

（付記５）
給気照明システムは、前記無影灯設備の周囲に設けられて照明状態とモニタ状態とに切替可能に構成された面発光材を有する面発光照明設備をさらに備え、前記位置情報取得装置は、前記作業者の位置情報を取得し、前記制御装置は、前記作業者の位置情報に応じて前記面発光材を選択し、前記選択した面発光材を前記モニタ状態に制御する処理を実行する。

Ｈ１０…情報処理装置、Ｈ１１…通信装置、Ｈ１２…入力装置、Ｈ１３…表示装置、Ｈ１４…記憶装置、Ｈ１５…プロセッサ、１０…給気照明システム、１１…手術室、１２…手術台、１３…床、１４…壁、１５…天井、１７…給気設備、１８…無影灯設備、１９…面発光照明設備、２０…清浄空気供給装置、２１…吹出口エリア、２４…無影灯エリア、２５…埋込型照明器具、２６…光源、２７…方向調整機、３１…第１面発光材、３２…第２面発光材、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…モニターとして機能する第２面発光材、３５…位置情報取得装置、３６…制御装置、３７…撮像機、３８…医療機器、４０ｃ，４０ｄ…術者、４１…導光板、４２…導光板用光源、４３…照明器、４４…吹出口。

Claims (4)

1. 給気照明対象の直上に位置する天井部分に設けられた吹出口エリアから下方に清浄空気を供給し、前記給気照明対象周辺に前記清浄空気の層流領域を形成する給気設備と、
   前記吹出口エリアの周囲に設けられた無影灯エリアに複数の光源を有し、前記給気照明対象上の作業エリアを無影状態で照明する無影灯設備と、
   前記無影灯エリアの周囲に設けられた面発光材を有する面発光照明設備と、を備える
   給気照明システム。
2. 前記面発光照明設備は、
   前記面発光材である第１面発光材と、
   天井に接続する壁に設けられた面発光材である第２面発光材と、を備える
   請求項１に記載の給気照明システム。
3. 前記面発光照明設備は、前記第２面発光材を複数有し、
   前記複数の第２面発光材の一部が、モニターとして機能する
   請求項２に記載の給気照明システム。
4. 前記給気照明対象が手術台であり、
   前記作業エリアが術野である
   請求項１～３のいずれか一項に記載の給気照明システム。

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