(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に手術台を有する手術室に対して、手術台と対向する部分を含む天井面範囲に吹出口を設け、この吹出口から平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、室内の周縁下部でかつ手術台の下方位置にのみに、周方向に複数の吸込口を設け、これら吸込口の全てから吸込みを行うことによって、手術室内の気流制御を図る空調装置であって、
前記各吸込口に風量調節手段をそれぞれ設け、前記各吸込口の全てから吸込み可能であり、各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くなるように前記風量調節手段を調節して吸込み風量を調節し、前記手術台上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるように構成した、
ことを特徴とする偏吸込み式手術室空調装置。
【請求項２】
手術室内の中央に手術台を有し、かつその上方に無影灯を有する手術室に対して、手術台と対向する部分を含む天井面範囲に吹出口を設け、この吹出口から平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、室内の周縁下部でかつ手術台の下方位置にのみに、周方向に複数の吸込口を設け、これら吸込口の全てから吸込みを行うことによって、手術室内の気流制御を図る空調装置であって、
前記各吸込口に風量調節手段をそれぞれ設け、前記各吸込口の全てから吸込み可能であり、各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くなるように前記風量調節手段を調節して吸込み風量を調節し、前記手術台と無影灯との間の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるように構成した、
ことを特徴とする偏吸込み式手術室空調装置。
【請求項３】
前記手術室は平面視で実質的に矩形をなすものであり、前記吸込口は各壁面の下部に実質的に幅方向全体にわたるようにそれぞれ設けられており、
前記各吸込口の全てから吸込みを行うとともに、各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くし、吸込み風量を他の吸込口より多くした吸込口の全吸込み風量に対する吸込風量配分比率、ならびに天井面において吹出口が占める面積率である吹出口占有率が図１７の領域Ｚ１内にある、請求項２記載の偏吸込み式手術室空調装置。
【請求項４】
前記手術室は平面視で実質的に矩形をなすものであり、前記吸込口は各隅の下部に各一つ設けられており、
前記各吸込口の全てから吸込みを行うとともに、各吸込口群のうちを隣接する２つの吸込口の吸込み風量を他の吸込口の吸込み風量より多くし、前記２つの吸込口における全吸込み風量に対する吸込風量配分比率、ならびに天井面において吹出口が占める面積率である吹出口占有率が図１７の領域Ｚ２内にある、請求項２記載の偏吸込み式手術室空調装置。
【請求項５】
室内に手術台を有する手術室に対して、手術台と対向する部分を含む天井面範囲に吹出口を設け、この吹出口から平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、室内の周縁下部でかつ手術台の下方位置にのみに、周方向に複数の吸込口を設け、これら吸込口の全てから吸込みを行うことによって、手術室内の気流制御を図る空調方法であって、
前記各吸込口に風量調節手段をそれぞれ設け、前記各吸込口の全てから吸込みを行うとともに、前記風量調節手段を調節して吸込み風量を調節して各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くし、前記手術台上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流とする、
ことを特徴とする手術室の偏吸込み式空調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術室における空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の手術室では、中央に手術台が設置されかつその上方に無影灯が配置されているのが一般的であり、そのため垂直一方向流型の空調方式が採用されている場合が多い。かかる空調方式では、天井面の略全体にわたり、ＨＥＰＡフィルタ付吹出し口が設けられており、ＨＥＰＡフィルタを介して清浄空気が室内に導入される。この際、吹出口からは平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気が吹出される。室内に導入された清浄空気は、各壁面の下部または各隅の下部に設けられた吸込口からそれぞれ均等の風量で吸込まれる。
【０００３】
従来、かかる垂直一方向流の空調方式により手術室内の空気が気流制御され、特に手術台上の垂直気流が確保され、手術が行われる際に清浄度を確保すべき領域を通る清浄空気の置換作用により、手術台廻りで発生した粒子が除去されるものと考えられていた。そしてそれによって、室内で発生した粒子による患者への感染を防止するとともに、電気メスを使用する際に発生する粒子（煙）を抑え込み、術者等による吸引を防止しようとしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の空調では手術台上側の部分における清浄化作用が十分に発揮されないという問題点が発見された。
【０００５】
すなわち、本発明者らが鋭意研究したところ、手術の際に使用される無影灯や術者の姿勢の影響により、天井面に設置された吹出口からの気流が妨げられ、手術台上で効果的な気流が形成されず、無影灯下や前傾姿勢の術者の下に循環流が発生し、その内部では清浄機能が著しく低下することが判明した。また、特に電気メスを使用した時に発生する粒子は、同時に発生する熱と共に上昇するが、循環流の影響で術者の頭部あるいは、無影灯が設置された高さまで上昇し室内に拡散し、術者が粒子を吸込む危険性は非常に高いことも判明した。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、手術台上における空気清浄化機能を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
室内に手術台を有する手術室に対して、手術台と対向する部分を含む天井面範囲に吹出口を設け、この吹出口から平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、室内の周縁下部でかつ手術台の下方位置にのみに、周方向に複数の吸込口を設け、これら吸込口の全てから吸込みを行うことによって、手術室内の気流制御を図る空調装置であって、
前記各吸込口に風量調節手段をそれぞれ設け、前記各吸込口の全てから吸込み可能であり、各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くなるように前記風量調節手段を調節して吸込み風量を調節し、前記手術台上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるように構成した、
ことを特徴とする偏吸込み式手術室空調装置。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
手術室内の中央に手術台を有し、かつその上方に無影灯を有する手術室に対して、手術台と対向する部分を含む天井面範囲に吹出口を設け、この吹出口から平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、室内の周縁下部でかつ手術台の下方位置にのみに、周方向に複数の吸込口を設け、これら吸込口の全てから吸込みを行うことによって、手術室内の気流制御を図る空調装置であって、
前記各吸込口に風量調節手段をそれぞれ設け、前記各吸込口の全てから吸込み可能であり、各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くなるように前記風量調節手段を調節して吸込み風量を調節し、前記手術台と無影灯との間の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるように構成した、
ことを特徴とする偏吸込み式手術室空調装置。
【０００９】
＜請求項３記載の発明＞
前記手術室は平面視で実質的に矩形をなすものであり、前記吸込口は各壁面の下部に実質的に幅方向全体にわたるようにそれぞれ設けられており、
前記各吸込口の全てから吸込みを行うとともに、各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くし、吸込み風量を他の吸込口より多くした吸込口の全吸込み風量に対する吸込風量配分比率、ならびに天井面において吹出口が占める面積率である吹出口占有率が図１７の領域Ｚ１内にある、請求項２記載の偏吸込み式手術室空調装置。
【００１０】
＜請求項４記載の発明＞
前記手術室は平面視で実質的に矩形をなすものであり、前記吸込口は各隅の下部に各一つ設けられており、
前記各吸込口の全てから吸込みを行うとともに、各吸込口群のうちを隣接する２つの吸込口の吸込み風量を他の吸込口の吸込み風量より多くし、前記２つの吸込口における全吸込み風量に対する吸込風量配分比率、ならびに天井面において吹出口が占める面積率である吹出口占有率が図１７の領域Ｚ２内にある、請求項２記載の偏吸込み式手術室空調装置。
【００１１】
＜請求項５記載の発明＞
室内に手術台を有する手術室に対して、手術台と対向する部分を含む天井面範囲に吹出口を設け、この吹出口から平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、室内の周縁下部でかつ手術台の下方位置にのみに、周方向に複数の吸込口を設け、これら吸込口の全てから吸込みを行うことによって、手術室内の気流制御を図る空調方法であって、
前記各吸込口に風量調節手段をそれぞれ設け、前記各吸込口の全てから吸込みを行うとともに、前記風量調節手段を調節して吸込み風量を調節して各吸込口群のうち一部の吸込口の吸込み風量を他の吸込口より多くし、前記手術台上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流とする、
ことを特徴とする手術室の偏吸込み式空調方法。
【００１２】
（作用効果）
本発明は、いわゆる垂直一方向流型に分類される手術室の空調方式を改良したものである。従来の垂直一方向流型の手術室空調では、手術台の周囲下部に周方向に複数の吸込口、例えば矩形手術室の各壁面下部もしくは四隅下部にそれぞれ設置されている吸込口から相互に均等な風量で吸込みを行う。この方式では無影灯や術者が存在しない場合には、術野における下降気流が確保され、術部での発生粒子をある程度は除去することが可能であるが、下降気流の阻害要因（無影灯や前傾姿勢の術者等）が存在する場合、図６ａ）および図８ａ）に示す気流解析結果からも明らかなように、手術台上側に循環流が発生し術野の気流は乱され、発生粒子の滞留を招く。
【００１３】
この問題点に対して、ガイドベーンを用いて気流を案内することも検討したが、ガイドベーンの下に循環流が発生する問題があり、また対象空間に対し確実に気流を向けなければ効果がないため、術者の移動等に応じてガイドを移動する必要があり、常に適切な方向に気流を案内することが困難である。
【００１４】
また、手術台の斜め上方から手術台上に向けて吹出しユニットを設けることを検討したが、図２０に示す気流解析結果からも判るように、局所的にしか循環流を消せず、またその吹出し気流に起因して別の循環流が発生する可能性が高くなる。しかも、患者の体温低下や術野の乾燥の問題が生じるおそれもある。なお、図２０中の符号１は手術台を示し、符号２は無影灯を示し、符号２０は吹出しユニットを示している。
【００１５】
さらに、手術台下側に排気装置を設けることも検討したが、図２１に示す気流解析の対比からも判るように、吸込み風速を５ｍ／ｓ程度まで上げないと手術台１上の気流制御に効果が現れないため、振動や騒音の問題をクリアし難い。
【００１６】
しかるに、本発明に従って、敢えて吸込み風量を一部の吸込口に偏らせ、手術台上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるようにすると、無影灯の下側にも清浄空気が回りこみ、手術台上側の循環量が抑制される。しかも、このように吸込み風量を偏らせるだけであると、手術台上の斜流気流は緩やかであるため、手術台の周囲に術者がいたとしても、吹出しユニットを設けた場合のように別の循環流が発生してしまうといった事態は殆ど発生しない。よって、電気メス使用時の発生粒子等を術野から速やかに排除することができる。
【００１７】
また上記検討例と対比すると、ガイドベーンを移動するような煩雑な作業が不要であること、上記循環流の抑制効果が吹出し風速に依存しないため、患者の体温低下や術野の乾燥の問題、振動・騒音の問題を容易に回避できること等の利点がある。
【００１８】
しかも、本発明は、従来複数の吸込口に均等であった吸込み風量を一部の吸込口に偏らせるだけで済むものであるため、既存設備への適用および既存空調技術への組み込みが非常に容易であるという利点もある。
【００１９】
他方、前述のとおり、手術台が矩形手術室の中央に設置され、吸込口が各壁面下部もしくは四隅に配置されるのが一般的であり、本発明は特にかかる場合に有利である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。
（第１の形態）
図１および図２は、第１の形態の空調装置を適用した手術室ＲＭ１の概要を示している。本形態における手術室ＲＭ１は、平面形状が実質的に正方形であり、中央に手術台１を有し、手術台１上に複数の無影灯２を有するものである。そして本形態では、天井３の略全体にチャンバ３Ｃが設けられ、チャンバ３Ｃ下部内の平面方向全体にわたり設置されたＨＥＰＡフィルタ付吹出口３Ｆにより天井面が形成されている。チャンバ３Ｃに対しては、吹出風量調節手段ＭＤ（図示例ではモータダンパであり、他の風量調節手段も同様にモータダンパを用いることができる。）を有する供給管路ｓ２を介して空調機ＡＨＵの出側が接続されている。
【００２１】
手術室ＲＭ１の各壁面Ｗ，Ｗ…の下部には、一方の隅部近傍から他方の隅部近傍までの範囲にわたる吸込口４，４…がそれぞれ設けられている。吸込口は壁面Ｗの周方向全体にわたり設けるのが望ましいが、現実的には、隅部の柱部分、出入り口や高さの低い窓の部分においては、吸込口を省略することができ、この場合にも本発明の効果は十分に奏せられる（後述実施例を参照）。また、壁面Ｗの幅が広い場合には、図示例のように一つの壁面Ｗにおける吸込口を複数４，４に分割することができる。反対に壁面Ｗの幅が狭い場合には一つの壁面Ｗに各一つの吸込口を設けることもできる（図示略）。
【００２２】
各吸込口４に対しては、吸込風量調節手段ＭＤを有する分岐管路ｒ１がそれぞれ接続されており、これらの分岐管路ｒ１は主還気管路ｒ２に合流接続されており、主還気管路ｒ２は空調機ＡＨＵの還気導入側に接続されている。また、空調機ＡＨＵの外気導入側には外気導入管路ｓ１が接続され、この外気導入管路ｓ１は送気ファンＦ１を介して屋外に連通されている。さらに、主還気管路ｒ２からは屋外排気管路ｅが分岐され、この屋外排気管路ｅは排気ファンＦ１を介して屋外排気口に接続されるとともに、当該分岐部の空調機側および排気口側に風量調節手段ＭＤ，ＭＤがそれぞれ設けられている。したがって、これらの風量調節手段ＭＤ，ＭＤ…の調節により、外気導入および室内循環の切換が可能なようになっている。
【００２３】
かくして、ＨＥＰＡフィルタ付吹出口３Ｆから平面方向に実質的に均等の風量をもって鉛直下方に清浄空気を吹出させる一方で、手術台１の周囲下部に周方向に均等に配置された複数の吸込口４，４…の全てから吸込みを行うことができるとともに、各吸込口４と対応する吸込風量調節手段ＭＤにより、各吸込口４による吸込風量を相互独立に調節できる。
【００２４】
そして特徴的には、吸込風量調節手段ＭＤによって吸込み風量を一部の吸込口４に偏らせ（すなわち全吸込風量は従来の垂直一方向流型空調方式と同じであるが、そのバランスを敢えて崩す）、手術台１上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるようにする。この偏風量吸込口４の位置は、手術室ＲＭ１の各種装置の配置や手術の形態等によって適宜変更することができるが、手術台１の幅方向両側には術者等が通常存在するため、図示のように長手方向一方側にある吸込口４とするのが望ましい。
【００２５】
また、偏風量吸込口４の数についても、手術室ＲＭ１の各種装置の配置や手術の形態等によって適宜変更することができるものである。具体的に本形態の場合、各壁面Ｗの複数の吸込口４，４を一体の吸込口として吸込風量を調節するのが望ましいが、吸込口４がさらに細かく分割配置されている場合等においては、各吸込口４の風量調節を独立的に行うこともできる。
【００２６】
さらに、風量の偏り度合いについても、手術室ＲＭ１の形状、広さ、各種装置の配置や手術の形態等によって適宜変更することができるものである。具体的に本第１の形態では、吸込み風量を一つの壁面の吸込口４，４（図示例では２つ）に偏らせた場合で、この吸込口４，４の全吸込み風量に対する吸込風量配分比率、ならびに天井面３における吹出口３Ｆの占有面積率が図１７の領域Ｚ１内にあるようにすることで、前述の斜流を形成することができる。全吹出風量および全吸込風量は、手術室ＲＭ１の空調として要求される諸要件、例えば手術室の大きさ等の物理的要件のほか、患者の体温低下や術野の乾燥の問題、振動・騒音の問題を考慮して適宜定める。なお後述する実施例からも明らかなように、本発明は吹出風速には依存しないため、吹出風速は適宜定めることができ、例えば一般的な吹出風速である０．３〜０．５ｍ／ｓ程度を採用することができる。
【００２７】
もっとも、これらの諸要件もしくは他の要件は本発明に係る斜流が形成される範囲内であれば如何なる変更でも可能である。他の要件およびその望ましい範囲については後述の実施例で明らかにする。
【００２８】
かくして本発明の斜流が形成されると、図中に矢印で示されるように、無影灯２，２の下側にも清浄空気が回りこみ、手術台１上側の循環流が抑制される。より詳細には、天井面３から鉛直下向きに吹出された清浄空気は、手術台１と偏風量吸込口４との間の範囲においては次第に偏風量吸込口４へ向って向きを変えながら通過し、特に手術台１と対応する範囲では手術台１と無影灯２，２との間を斜流となって通過する。一方、より風量の少ない吸込口４側では、天井面３から鉛直下向きに吹出された清浄空気は床面近傍において向きを変え、当該吸込風量の少ない吸込口４に吸い込まれる。かくして、電気メス使用時の発生粒子等は、図中に黒色範囲で示されるように、術野から偏風量吸込口４へ向って一方向に流れ、術野から速やかに排除されるようになる。
【００２９】
（第２の形態）
他方、図３は本発明の空調装置の第２の形態を示している。本第２の形態では、壁面Ｗではなく手術室ＲＭ２の四隅部（角部）Ｃに、相互独立に風量調節可能な吸込口４，４…をそれぞれ設けた点で、第１の形態と異なるものである。他の機器構成および諸要件は基本的に第１の形態と同様であるため、同じ符号を用い説明は省略する。
【００３０】
そしてこの場合にも、各吸込口４と対応する吸込風量調節手段ＭＤによって吸込み風量を一部の吸込口４，４に偏らせ（すなわち全吸込風量は同じである）、手術台１上側の気流が吸込み風量の多い側へ向う斜め下向きの斜流となるようにする。この偏風量吸込口４，４は、一つの隅部の吸込口４のみとすることもできるが、例えば手術台１の長手方向一方側にある２つの吸込口４，４とするのが望ましい。もちろん、手術室ＲＭ２の形態等に応じて他の複数の吸込口４，４とすることもできる。
【００３１】
かくして、本第２の形態のように、吸込口４，４が手術室ＲＭ２の各隅部Ｃに配置されているような場合であっても、前述の斜流を形成することができる。そして、天井面３の吹出口３Ｆより吹出された清浄空気を無影灯２，２の下に廻り込ませ、無影灯２，２下の循環流を抑制することで、電気メス使用時の発生粒子を術野から速やかに排除することができる。
【００３２】
（その他）
本発明は、垂直一方向流型空調方式において従来用いられていた均等吸込を、敢えて一部の吸込口に吸込風量を偏らせ、少なくとも手術台上側に斜流を形成するものであり、その範囲内で種々の変形が可能である。
【００３３】
例えば、手術室の平面形状は上記例のように正方形のものに限られず、長方形、円形、その他の多角形であっても良い。
【００３４】
また吸込口は、手術台の周囲に周方向に実質的に均等な吸い込みが可能な配置、特に手術台を中心とする対称配置（例えば一般的な矩形手術室の場合、各壁に向かってそれぞれ吸込みが可能な配置）で４つ以上設けるのが望ましいが、上記本発明の斜流を形成しうる範囲において、手術室の形状的または構造的制約等に応じた任意の数・配置とすることができる。
【００３５】
また吸込口は、壁面だけでなく、床面、あるいは床面上の適所に設けることができ、高さ方向位置は特に手術台と同程度からそれ以下であるのが好ましい。
【００３６】
【実施例】
（１）気流解析
本発明の効果を予測するために、また特に本発明に係る斜流形成において吸込口の風量配分、ＨＥＰＡフィルタが天井面に占める面積割合であるフィルタ占有率（本実施例ではフィルタ面が吹出口をなすため、以下では「吹出口占有率」を「フィルタ占有率」と表記しているが、両者は同義である）、吹出風速が問題となると考えられたため、これを明確にするために、上記第１の形態および第２の形態の手術室を仮想的に設定し気流解析を行った。
【００３７】
解析に用いたモデル手術室ＲＭ１（第１の形態と対応するものであり、以下では周壁下部吸込という）、ＲＭ２（第２の形態と対応と対応するものであり、以下では四隅吸込みという）を図４に、解析条件を表１にそれぞれ示す。解析には市販の流体解析ソフトウェアSTREAM Ver3.12（ソフトウェアクレイドル社製）を用い、モデル手術室内を７１（Ｘ）×７１（Ｙ）×３０（Ｚ）＝１５１，２３０ セルに分割し、定常状態に達するまで繰り返し計算を行った。気流に影響を及ぼす発熱は電気メスによるもののみとし（局所的な高発熱のため、プルームが発生する）、術者Ｍおよび無影灯２については形状のみの模擬とし、発熱は与えていない（最近の無影灯は非常に性能が良く、気流に対し影響を及ぼすほどの発熱ではない）。また粒子発生条件として、手術台１中央部より一秒間に１０8個発生するものとした。天井のＨＥＰＡフィルタ付吹出口３Ｆについては、手術台１がカバーできるよう平面方向中央に配置した。その他の条件については表１に示す通りである。
【００３８】
【表１】
0003659641.tif 000002
【００３９】
（１−１）  吸込風量配分の検討
斜流効果の現れる吸込風量配分比率を探るため、図４に示すモデル手術室ＲＭ１，ＲＭ２の吸込風量配分比率を変え解析を行った。
【００４０】
（１−１−１）  第１の形態（周壁下部吸込み）の場合
図４ａ ）に示す４壁面Ｗ，Ｗ…に配置した吸込口４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの内、１壁面に配置した吸込口４Ａに吸込風量を偏らせた場合の斜流効果への影響を見た。表２に示す吸込風量配分比率における、吹出風速０．４５ｍ／ｓ、フィルタ占有率５０％の場合の解析結果ベクトルおよび粒子濃度分布（室中央断面）を図６に示す。濃度分布は１，０００個／ｆｔ3以上の領域を黒で示した。また、斜流効果を定量的に評価するため、術野（術者頭部付近）の粒子濃度を図５に示す。
【００４１】
【表２】
0003659641.tif 000003
【００４２】
ベクトルおよび濃度分布を表す図６を見ると、ａ ）均一吸込の場合には無影灯下に循環流が形成され、発生粒子はこの循環流内に入り込み術者の頭部を越え、無影灯の高さまで上昇し、室内に広く拡散しているのがわかる。これに対し、ｂ）〜ｈ）に示すように、吸込風量を偏らせていくと、これに従い、天井からの吹出気流が斜流となり無影灯下に廻り込み、無影灯下の循環流形成が抑制されるようになる。この条件下では、吸込風量配分比率が７０％を超える辺りから斜流効果が現れ、発生粒子を術野から速やかに除去しているのがわかる。斜流効果を定量的に評価すると、図５に示すように、吸込配分比率が６０％以下の場合、術野の粒子濃度は１０6〜１０7個／ｆｔ3であり術者が高濃度の雰囲気にさらされているが、７０％以上にすると術野の粒子濃度は１０3個／ｆｔ3程度あるいはそれ以下となり、術野環境が改善されている。
【００４３】
（１−１−２）  第２の形態（四隅吸込み）の場合
図４ｂ）に示す室四隅下部に配置した吸込口４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの内、手術台１の長手方向一方側の２箇所の吸込口４ａ，４ｂに風量を偏らせた場合の斜流効果への影響を見た。表３に示す吸込風量配分比率における、吹出風速０．４５ｍ／ｓ、フィルタ占有率６０％の場合の解析結果ベクトルおよび粒子濃度分布（室中央断面）を図８に示す。濃度分布は１，０００個／ｆｔ3以上の領域を黒で示した。また、術野（術者頭部付近）の粒子濃度を図７に示す。図８を見ると、周壁下部吸込み同様、ａ）均一吸込の場合には無影灯下に循環流が形成され、発生粒子は室内に広く拡散しているのがわかる。一方、ｂ）〜ｈ）に示すように、吸込風量を偏らせていくと、斜流が生じ、無影灯下の循環流形成が抑制されるようになる。吸込風量配分比率が８０％を超える辺りから斜流効果が現れ、発生粒子を術野から速やかに除去しているのがわかる。斜流効果の定量評価では、図７に示すように、吸込配分比率が７０％以下の場合、術野の粒子濃度は１０4 〜１０7個／ｆｔ3であり術者が高濃度の雰囲気にさらされているが、８０％以上にすると術野の粒子濃度は１０個／ｆｔ3程度となり、術野環境が改善される。
【００４４】
【表３】
0003659641.tif 000004
【００４５】
（１−２）  フィルタ占有率の検討
フィルタ占有率の斜流効果への影響を見るため、占有率を変え解析を行った。
【００４６】
（１−２−１）  第１の形態（周壁下部吸込み）の場合
前述の（１−１−１）と同様の周壁下部吸込みにおいて、吹出風速を０．４５ｍ／ｓとし、吸込風量配分比率は斜流効果が期待できる７０％として、フィルタ占有率を３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％と変えた場合についての解析を行った。
【００４７】
術野（術者頭部付近）の粒子濃度を図９に、解析結果ベクトルおよび粒子濃度分布（室中央断面）を図１０に示す。図１０を見ると、フィルタ占有率を小さくしていくに従い、吹出気流が斜流になりにくくなり、偏風量吸込口における吸込風速を０．４５ｍ／ｓ 、吸込風量配分比率を７０％とした条件では、フィルタ占有率が５０％を下回ると斜流が弱まり無影灯下に循環流が発生し、術野の環境が悪化するのかわかる。
【００４８】
術野環境を粒子濃度で評価すると、図９に示すように、フィルタ占有率が４０％以下では１０7個／ｆｔ3と濃度が高く、５０％を超えるあたりから濃度は低くなり、ＨＥＰＡフィルタ付吹出口３Ｆからの清浄空気が術野に到達していることがわかる。
【００４９】
（１−２−２）  第２の形態（四隅吸込み）の場合
前述の（１−１−２）と同様の四隅吸込みについて、吹出風速を０．４５ｍ／ｓ、吸込風量配分比率は斜流効果が期待できる８０％として、フィルタ占有率を３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％と変えた場合についての解析を行った。
【００５０】
術野（術者頭部付近）の粒子濃度を図１１に、解析結果ベクトルおよび粒子濃度分布（室中央断面）を図１２に示す。図１２を見ると、周壁下部吸込みの場合と同様、フィルタ占有率を小さくしていくに従い、吹出気流が斜流になりにくくなり、この条件下では、フィルタ占有率が６０％を下回ると斜流が弱まり無影灯下に循環流が発生し、術野の環境が悪化するのがわかる。
【００５１】
術野環境を粒子濃度で評価すると、図１１に示すように、フィルタ占有率が５０％以下では１０7個／ｆｔ3と濃度が高く、６０％を超えると濃度は低くなり、術野の環境が改善される。また、天井面にフィルタが無い部分に大きな循環流が発生しており、フィルタ占有率が小さくなるに従い、この循環流は大きくなる。術野から排除された粒子はこの循環流内に入り込み滞留しており、フィルタ占有率を小さくすると、この清浄度の低下した領域は増大する。
【００５２】
（１−３）  吹出風速の検討
吹出風速を変えた場合の斜流効果への影響を見るための気流解析を行った。
【００５３】
（１−３−１）  第１の形態（周壁下部吸込み）の場合
前述の（１−１−１）と同様の周壁下部吸込みにおいて、フィルタ占有率６０％、吸込風量配分比率を７０％とし、吹出風速を０．２５ｍ／ｓ、０．３０ｍ／ｓ、０．３５ｍ／ｓ、０．４０ｍ／ｓ、０．４５ｍ／ｓと変えた場合についての解析を行った。術野（術者頭部付近）の粒子濃度を図１３に、解析結果ベクトルおよび粒子濃度分布（室中央断面）を図１４に示す。
【００５４】
図１４を見ると、吹出風速を変えても斜流は形成されており、吹出気流が無影灯下に廻り込み発生粒子を術野から排除していることがわかる。粒子の拡散範囲もほとんど変わらず、術野の環境は保たれている。周壁下部吸込み、フィルタ占有率６０％、吸込風量配分比率７０％の条件では、術野の粒子濃度は、どの風速においても１０2個／ｆｔ3程度であり（図１０参照）、斜流効果は吹出風速に影響を受けないことがわかる。
【００５５】
（１−３−２）  第２の形態（四隅吸込み）の場合
前述の（１−１−２）と同様の四隅吸込みの場合についても吹出風速を変えた場合の検討を行った。フィルタ占有率を７０％、吸込風量配分比率を７０％とし、吹出風速を０．２５ｍ／ｓ、０．３０ｍ／ｓ、０．３５ｍ／ｓ、０．４０ｍ／ｓ、０．４５ｍ／ｓと変えた場合について解析を行った。術野（術者頭部付近）の粒子濃度を図１５に、解析結果ベクトルおよび粒子濃度分布（室中央断面）を図１６に示す。
【００５６】
図１６を見ると、周壁下部吸込みの場合と同様に、吹出風速を変えても斜流は形成されており、粒子の拡散範囲もほとんど変わらず、斜流効果が現れている。術野の粒子濃度は、どの風速においてもこの条件下では１０2 個／ｆｔ3程度であり（図１５参照）、斜流効果は吹出風速に影響を受けないことがわかる。また、天井面のフィルタが無い領域に生じる循環流の大きさについても大きな変化は無く、この循環流内に入り込んだ粒子の拡散範囲も吹出風速に影響を受けない。
【００５７】
（２）  気流解析のまとめ
気流数値解析を用いた検討で、偏吸込みによる斜流効果によって術野の粒子濃度環境を改善することができることがわかった。その際、斜流効果に影響を及ぼすのは吸込風量配分比率とフィルタ占有率（吹出口占有率）であり、吹出風速は影響を及ぼさないことがわかった。
【００５８】
解析結果より、フィルタ占有率と吸込風量配分比率の関係をまとめたものを図１７に示す。図１７は、「ａ）周壁下部吸込み」の場合と「ｂ）四隅吸込み」の場合について斜流効果の認められる範囲を示したものである。また、吹出風速による影響が無いことを示すため、吹出風速０．４５ｍ／ｓ、０．２５ｍ／ｓの値をプロットした。図中、フィルタ占有率と吸込風量配分比率の関係が、曲線よりも上に位置する範囲Ｚ１，Ｚ２内においてそれぞれ斜流効果を期待することができる。ただし、吸込風量配分比率が高すぎると、室内における吸込風量の少ない吸込口を有する側に大きな循環流が形成されるため、ａ）の周壁下部吸込みの場合にしても、ｂ）の四隅部吸込みの場合にしても、吸込風量配分比率は５５〜９５％、特に６０〜９０％の範囲内とするのが好ましい。
【００５９】
（３）  実際の手術室を利用した効果確認実験
本発明の効果を確認するため、実際の手術室において、電気メスによる発生する粒子の移動を可視化し、従来の「均一吸込み（従来例）」による空調方式の場合と、本発明に係る「偏吸込み（本発明例）」による空調方式の場合とを比較した。
【００６０】
（３−１）  実験方法
図１８に実験に供した手術室ＲＥの平面図、可視化断面位置、偏吸込みの設定状況を示す。手術室ＲＥは７．７ｍ×８．４ｍ×３．０ｍの室内寸法を有し、天井面３にＨＥＰＡフィルタ付吹出口３Ｆを有し、その天井面積に対する占有率は４８％であり、吹出風速は０．４５ｍ／ｓである。吸込口４Ａ〜４Ｂは室出入口以外の各壁面下部（高さ２５０ｍｍ）に配置されている。手術室ＲＥ中央部に手術台１を設置し（台上高さ１，１００ｍｍ）、その真上に無影灯２が三灯配置されていた（高さ２，０００ｍｍ）。室内にはＭＥ機器等が配置されていたが、その詳細は省略する。
【００６１】
実験では、手術台１上の畜肉ａｍを電気メスで切断することにより粒子を発生させ、室中央の縦断面位置にシート状のレーザ光からなるレーザーライトシート１０を照射することにより、粒子の拡散状況を可視化し、これを高感度カメラ１１で撮影することにより行った。
【００６２】
偏吸込みの設定は、三壁面に設置されている吸込口４Ｂ〜４Ｄを板で塞ぎ、約９０％の風量を一つの壁面の吸込口４Ａから吸込む設定とした。
【００６３】
上記条件下で、均一吸込み、偏吸込み両方において、術者なし、術者１ 名（前傾姿勢）、術者３ 名（前傾姿勢）の場合の手術台上から発生する粒子の拡散状況を可視化した。
【００６４】
（３−２）  可視化実験結果
均一吸込み、偏吸込みの場合の術野の様子が比較できるよう、可視化結果をまとめて図１９に示す。
【００６５】
「無影灯３灯、術者なし」の状態を比較すると、均一吸込みでは発生した粒子が無影灯の高さまで立ち昇っているのに対し、偏吸込みの場合には吸込風量を偏らせた方向に粒子が流れ、術野に拡散していないのがわかる。なお、均一吸込みの写真において、幅方向の略中央において下部からゆらゆらと立ち上っているのが煙粒子であり、右上の傾斜した楕円形状のものが無影灯である。また、偏吸込みの写真において、左下側の領域内で左方向に向かいゆらゆらと流れているものが煙粒子である。
【００６６】
「無影灯３灯、術者１名」の状態では、均一吸込みの場合、術者はクラウド状の粒子に覆われる状況となっており、良好ではない環境下にあることが伺われる。これに対し、偏吸込み方式では発生粒子は術野から速やかに排除されており、良好な環境であることがわかる。なお、均一吸込みの写真において、幅方向の略中央において下部からゆらゆらと立ち上っているのが煙粒子であり、その奥に術者の左腕部分が写っている。また、偏吸込みの写真において、左下側の領域内で左方向に向かいゆらゆらと流れているものが煙粒子であり、略中央に術者の上半身が写っている。
【００６７】
「無影灯３灯、術者３名」では、均一吸込みの場合、手術台上の無影灯と術者に囲まれた空間に粒子が滞留しており、やはり環境は良好ではない。これに対し偏吸込みの場合には、この状況下でも術野から粒子は排除されており、良好な環境が保たれていることがわかる。なお、均一吸込みの写真において、幅方向の略中央において下部からゆらゆらと立ち上り、無影灯下側で幅方向に拡がっているのが煙粒子であり、これを取り囲むように術者が３名写っている。また、偏吸込みの写真において、左下側の領域内で、左側の術者の奥側を左方向に向かいゆらゆらと流れているものが煙粒子である。
【００６８】
（４）  可視化実験のまとめ
可視化実験の結果から、実際の手術室においても偏吸込み方式により発生粒子が速やかに排除され、良好な術野環境が保たれていることがわかった。
【００６９】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、手術台上側に斜流気流を形成し、天井面に設置されたＨＥＰＡ からの清浄空気を無影灯および術者の下に廻り込ませることができ、無影灯や術者の姿勢に影響されること無く、術部に対する清浄空気の供給、および電気メス使用による発生粒子の上昇拡散を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る空調装置の第１の形態を示す概要縦断面図である。
【図２】  第１の形態の概要平面図である。
【図３】  第２の形態の概要平面図である。
【図４】  気流解析で用いたモデル手術室を示す平面図および縦断面図である。
【図５】  吸込風量配分比率を変えた場合の粒子濃度を示すグラフである。
【図６】  吸込風量配分比率を変えた場合のベクトルおよび濃度分布図である。
【図７】  吸込風量配分比率を変えた場合の粒子濃度を示すグラフである。
【図８】  吸込風量配分比率を変えた場合のベクトルおよび濃度分布図である。
【図９】  フィルタ占有率を変えた場合の粒子濃度を示すグラフである。
【図１０】  フィルタ占有率を変えた場合のベクトルおよび濃度分布図である。
【図１１】  フィルタ占有率を変えた場合の粒子濃度を示すグラフである。
【図１２】  フィルタ占有率を変えた場合のベクトルおよび濃度分布図である。
【図１３】  吹出風速を変えた場合の粒子濃度を示すグラフである。
【図１４】  吹出風速を変えた場合のベクトルおよび濃度分布図である。
【図１５】  吹出風速を変えた場合の粒子濃度を示すグラフである。
【図１６】  吹出風速を変えた場合のベクトルおよび濃度分布図である。
【図１７】  フィルタ占有率（吹出口占有率）と吸込風量配分比率との関係、ならびに本発明の斜流効果が認められる範囲を示すグラフである。
【図１８】  実験に供した手術室の概要平面図である。
【図１９】  撮影写真の対比表である。
【図２０】  検討比較例の気流解析図である。
【図２１】  検討比較例の気流解析図である。
【符号の説明】
１…手術台、２…無影灯、３Ｆ…ＨＥＰＡフィルタ付吹出口、４，４Ａ〜４Ｄ，４ａ〜４ｄ…吸込口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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