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新技術調査レポート

建物内における空気の質に関する技術について（一財）建築コスト管理システム研究所・新技術調査検討会の検査機器等が入る場合があり、建物だけで、求められる清浄な空気を確保することは難しい。使
2019年末から今現在、新型コロナウイルスが流う側のニーズを設計する側が理解し、設計の意図行している。予防対策としてマスクが挙げられるどおりに操作することによって清浄機能が達成さが、一時的に不足したことは記憶に新しい。

れるものである。

医療用消耗品のサージカルマスク製造にはク

今回は室内における空気の質に関する技術につリーンルーム（以下、「CR」という）が求められ

い て、ISO、JIS、 病 院 設 備 設 計 ガ イ ド ラ イ ンる。CRとは、空気清浄度が確保された部屋のこ（HEAS）を参考としつつ、空気の質に関する設とで、家電メーカー等は液晶ディスプレイ製造用計の考え方について整理する。のCRに、マスク製造設備を設置し生産しているとのことである。CRは大きく分けると工業用CR（industrial clean room、以下、「ICR」）とバイオCR（biological clean room、以下、「BCR」）があ

一般的には、室内の最適な空気清浄度を確保する。液晶ディスプレイ用のICRは、医療用のBCRるために、汚染物質を「極力発生させない」「（対よりも数段高い性能を求められるため比較的短時象空間に）持ち込まない」「速やかに除去する」間で実現したものと考えられる。

「堆積させない」ことが原則とされている。

工場生産の現場のように、人と生産機械を分け高い空気清浄度を要求されるCRの空気清浄度ることができればCR環境の構築は可能である。

を維持する方法としては、CRの周囲をより清浄

しかし我々が日常的に使う建物ではそういう管理は難しい。人は、咳やくしゃみにより飛沫を発生させるほか、発声によってマイクロ飛沫が発生する。更に人体は代謝しているので角質化した皮膚も粉じんとして発生する。
ある程度大きな建物では建築物における衛生的外気フィルタ①

建物内+清浄環境の確保に関する法律（いわゆる建築物衛生+++法）の告示に具体的な基準が示されている（浮遊空気流れ

粉じん量0.15mg/㎥以下、CO2濃度0.1％以下等）。
なお、室内空気環境には清浄度のほかに、温度、湿度、ガスなどが含まれている。

フィルタ②

準清浄
++

空気流れ

フィルタ③
排気
差圧漏れ
差圧漏れ

病院ではBCRレベルのバイオクリーン手術室が必要とされる場合がある。手術によっては大型

54

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図１

CR周辺の空気流れ（＋は圧力高さ）

新技術調査レポート

度の低いCRで取り囲むことが多い。図１は文献

産業分野

１）にある図を参考に作成した概念図である。エ

ウェハー製造アフィルタによって清浄度の高い空気を送りこみ陽圧とし、目的空間の清浄度を維持している。

I

フィルタ②やフィルタ③には、HEPA 1 フィル

CR

2タやULPA フィルタが使われる。JIS Z 8122（コ半導体
液晶

清浄度クラス (ISO)1 2 3 4 5 6 7 8

前工程
後工程

ディスク
精密機器
フォトマスクンタミネーションコントロール用語）によれば、プリント基板HEPAフィルタは粒径が0.3µmの粒子に対して、医薬品99.97％以上の粒子捕集率を持っている。また
ULPAフィルタは、粒径が0.15µmの粒子に対しB 病院
Cて99.9995％以上の粒子捕集率を持つものとされR 食品ている。現在ではこれ以上の性能のものもある。

動物実験

次に、空気清浄度の異なる空間を分割するためにはいくつかの方法がある。

注射液充てん
製剤包装
無菌病室
無菌手術室
ロングライフ牛乳
弁当、総菜
無菌動物
SPF※動物※speciﬁc pathogen‐freeの略。特定の病原体、特に指定された微生物・寄生虫をもたず、特定環境下で維持生産される動物のこと

具体的には、

図２①差圧によるバリア

産業分野と要求清浄度の例

隣接する異なる空気清浄度のCR、またはクリーンゾーン間の差圧は、扉を開けることができ、かつ空気のかく乱による意図しない「交差流れ」が生じないよう、一般的には５Pa 3 ～20Paにすることが望ましいとされている。
②気流制御によるバリア
空気清浄度の高いゾーンから低いゾーンへの病院では、図２で示した室のほか、「無菌○○室」が多く求められる。ISO ３) ４)やJIS ５) ６)などの規格もあるが、病院では「人が入って活動する」ことが前提であるため、清浄度を「粉じん「置換気流」の速度は、一般に0.2m/s 以上であ数」によって表現することは難しい。

ることが望ましいとされている。

（一社）日本医療福祉設備協会発行「病院設備③物理的なバリア隔壁、アイソレーター、ミニエンバイロメン
トなどの物理的に分離する方法などである。

設計ガイドライン（空調設備編）」（2013年版）では、各室をⅠ（高度清潔区域）からⅤ（汚染管理区域・拡散防止区域）の五段階を設定しており、ミニエンバイロメントとは、例えばCR室内

表１はその抜粋である。表にはこのほか最小風量に、より高度なCR空間を設けるための隔壁をの目安として外気量（回/h ）、室内循環風量（回指している。

/h ）が示され、室内圧が、Ｐ（陽圧）、Ｅ（等図２は文献１）を参考に作図したもので、産圧）、Ｎ（陰圧）で示されている。

業分野から求められる空気清浄度の例である。

まず、清浄度クラスは給気側最終フィルタの効分野によってはこれを上回る性能が求められ率で差が付けられている。なお、清浄度クラスⅤる。の上段は目的毎に異なる排気用フィルタが必要と実際の要求性能は設計者が「目的物（粉じなる場合がある。

ん）の大きさ」と「許容粉じん数」等を示す必要がある。

室内循環風量について、例えばⅢの準清潔区域に 設 定 さ れ て い る「 膀 胱 鏡・ 血 管 造 影 室 」 と「NICU 4 、ICU、CCU 5 」は、同じクラスに位置づけ

12
3High Efficiency Particulate Airの略
Ultra Low Penetration Airの略
１Pa＝１㎡当たり１N（ニュートン）が掛かる圧力

45

Neonatal Intensive Care Unitの略
Coronary Care Unitの略

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表１清浄度クラスと換気条件（抜粋・一部改変）

清浄度クラス

該当室（代表例）
バイオクリーン手術室
易感染患者用病室
一般的な手術室

Ⅰ

名称

摘要

高度清潔区域

層流方式による高度な清浄度が要求される区域層流方式でなくてもよいがⅠに次いで高度な清浄度が要求される区域
Ⅱより清浄度を下げてもよいが一般
区域より高度な清浄度が求められる
区域
原則として、開創状態でない患者等が在室する一般的な区域
有害物質を扱ったり、感染性物質が発生する室で、陰圧を維持する区域
臭気や粉塵などが発生する室で、室外への拡散を防止するため陰圧を維持する区域

清潔区域
ⅡⅢ

Ⅳ

準清潔区
域

一般清潔区域
汚染管理
区域

Ⅴ

拡散防止
区域

で考えれば、幅が９mなら循環回数は180回/hと給気最終フィルタ効率
PAO計数法99.97%
高性能フィルタ
JIS比色法98%以上

未熟児室
膀胱鏡・血管造影室
手術手洗いコーナー
NICU、ICU、CCU

高性能フィルタ
JIS比色法
95%以上

一般病室
診察室、待合室
調剤室

中性能フィルタ
JIS比色法90%以上

RI管理区域諸室
細菌検査室
感染症用隔離病室
内視鏡室（気管支）患者用トイレ
リネン室
汚物処理室

中性能フィルタ
JIS比色法90%以上なる。これを実現するためには静圧が高い巨大な送風機が必要であるが、現実的ではない。更に実際の手術では様々な機材や人が携わるため安定した層流に対して邪魔をすることもあるので注意が必要である。
クラスⅣは、我々が日常的に使っている部屋と同等の清浄度となっている（一般病室、待合室等）。
クラスⅤは有害物質や汚物系のものとして汚染管理区域と拡散防止区域の二つがあり、居室に有害物質や臭気が漏れないよう陰圧としている。
汚染管理区域については、RI管理区域諸室や－感染性物質が発生する室とされており、内視鏡室（気管支）は施術室ではあるもののクラスⅤに例示られているものの、室内循環させる最小風量の目されている。また感染症用隔離病室もクラスⅣで

安は前者が15回/h に対して、後者は６回/h とさチャンバれている。

FAN

室内の圧力について、いくつか例外はあるもののクラスⅠからⅢは陽圧、Ⅳは通常空間と同圧、Ⅴは陰圧とされている。

HEPAフィルタULPAフィルタ等

CRと同様に、清浄度クラスが高い方から低い方に空気が流れるように設計するのであれば室内

ダンパ

0.35m/s

空気圧は、Ⅰ ＞ Ⅱ ＞ Ⅲ ＞ Ⅳ ＞ Ⅴ と考えられる。なお、区域の境界に扉等がない場合、圧力差

ガラリ

ではなく区域を分割するライン上における平均風ガラリ

速として0.2m/s を採用することも考えられる。
病室はクラスⅢ準清潔区域の「NICU、ICU、図３CCU」 の 陽 圧 か ら、 ク ラ ス Ⅴ 汚 染 管 理 区 域 の層流の手術室（垂直）「感染症用隔離室」の陰圧まで三つのクラスにまたがっている。これは代表的な例であって、患者の病状によって様々な対応が必要となるものと考えられる。

FAN

クラスⅠに例示されたバイオクリーン手術室は室内循環風量（回/h で表される換気回数）ではHEPAフィルタ
ULPAフィルタ等なく、層流換気方式が求められている。層流換気ダンパ方式は垂直方向（図３）と水平方向（図４）が示

ガラリ

0.45m/s

されている。風速は垂直方向では0.35m/s 程度、水平方向では0.45m/s 程度、外気量は５回/h 程度とされている。なお手術室の場合、麻酔ガスの排気や臭気対策として外気量を増やす要望もある。
室全体として層流とする場合、例えば図４の室56

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図４

層流の手術室（水平）新技術調査レポートはなくクラスⅤに分類されている。なお有害物質

うに対面壁に設けた吹出口から壁に沿って吹き出は必要なフィルタを通した排気が求められている。

し空気を旋回させた（温度センサーは壁面設置）。

拡散防止区域には、患者用便所や霊安室等があ

これにより、上下温度差を解消するとともに清浄る。10回/h 程度の全排気が例示されている。
次に、手術室における空気の質を改善した２事度回復性能（浮遊粒子の除去効率）が上がり清浄度が向上した。
設計上は、下降流が23℃程度、周辺旋回流部分例と新型コロナ対応の仮設緊急病棟の事例を紹介

は26℃程度となるよう設定されている。

する。

実証実験により、下降流の吹出風速は0.3 ～0.45m/s 程度で術野全体をカバーでき、水平旋回流は約１m/s 程度の吹出風速で術野の下降流を乱手術室内の温熱環境と清浄度を向上させるすことなくその周囲を大きく旋回することを確認



している。

新型空調システム／清水建設㈱７）

高度急性期医療対応の医療機関の手術室は、収費 用 に つ い て は、 標 準 的 な 手 術 室（ ク ラ ス

容する医療行為者や先端医療機器の数が増え大型10000、室面積60㎡、床面約８m×８m、天井高化する傾向にある。一方、空調方式は天井中央部３m）の施工費用は約2,000万円である。これまから術野に向けて空調空気を吹出し、壁面下部にでに４病院39室で同方式の手術室空調を採用した

設けた吸込口から吸い込む図３のような方式が主実績があり、ユーザーからも高い評価を受けてい流である。この場合、施術者や他のスタッフでる。現在４病院34室が施工中もしくは計画中であは、運動量や体感温度が異なるため、温度についる。
なお、クラス10000は清浄度の規格で、ISOのて改善要望が多かった。
「クリーンコンポ デュアルエアー 」（図５）

クラス７に相当する。HEASのガイドライン上では、中央部分の下降流に加えて壁面からの水平旋は清浄度クラスⅡの清潔区域にあたる。コストに回流によりこれらの温熱環境の課題を解決し、清ついては既存手術室の状態によるため、個別に相浄度も向上させた。

談していただきたいとのことである。

®

まず、下降流の温度について、従来は壁に取り付けた室代表の温度センサーによって制御（定風除湿による手術室内の作業環境の向上

量、送風温度調整）しており、吹出温度は一定で

低温・高湿度時の除湿対策８）／㈱ダイダンはない。これを吹出口近傍に温度センサーを設置

一般的に手術室の夏期湿度条件は50％が目標値し一定温度で吹き出すことで、術野エリアの温度とされている。これを満足するには、外気処理空は要求温度一定に維持できる。

調機を備えた高度な空調システムの導入が望まれ術野以外の部分は、足元は寒く頭は暑いなど上る。しかし中小規模の病院においてはイニシャル下温度差があった。それを解決するため図５のよコスト、ランニングコストの観点から、除湿機能を持たない空調システム（外気処理エアコンなど）を採用する例が見受けられる。この場合、梅雨時期のように外気条件が低温・高湿度となると冷却による除湿がされず、手術室の相対湿度が上昇し、結露によるカビの発生や医療従事者の不快感による集中力低下などが懸念される。
このような湿度トラブルを解決する場合、手術室内での除湿空調システムが検討される。

図５

クリーンコンポ デュアルエアー®

新開発された「からっとオペ（図６）」は、ビ

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ル用マルチエアコンの室外機＋ダブルコイルユ種類が追加されシリーズ化された。表２はそのラニット方式による温度調節に、除湿機能を加えたインアップである。
originalタイプ（図７）は、隔離が優先されるシステムとしている。
壁コイルユニットに冷却／加熱コイルを搭載すウイルス疾患に対応することを目的とし、面会廊ることにより、手術室内で除湿（冷却除湿／加下を外周に設け、面会者や医療スタッフと患者の熱）を行うことが可能となり、外気処理が不十分で交差感染の防止に配慮したものである。

あっても手術室内の湿度環境の改善が見込める。

quickタイプは、originalタイプと同じ平面では構成機器には冷暖房兼用のビル用マルチエアコあるが部材を既製品にすることで、より短期間のンを使い、冷却時の排熱を加熱側に利用しているため、省エネルギー性が高い。また工事を行う場合、手術室単位で完結できるため、新築時の導入だけでなく改修工事でも比較的導入しやすいメ工期で設置を可能としたものである。
Ⅱタイプ（図８）は、酸素吸入が必須で人工呼表２

シリーズ一覧タイプ
名称

リットもある。

対象患者
軽症中等症

重症病床数

費用について、手術室（ISOクラス７、室面積

original〇〇×10床50㎡程度）のシステム費用として約1,500万円。

quick〇〇×10床

なお、設置工事、ダクト・冷媒配管・制御配線等

Ⅱ〇

〇

×30床

ICU－－〇

10床

発熱患者専用外来

1室の設備工事は別途必要とのことである。
なお清潔区域を維持するためにHEPAフィルタ

発熱外来

規模（㎡）

8週間500（基本）

これは従前と変わらない。

図６

originalタイプ／quickタイプ

からっとオペ

新型コロナ対応の仮設緊急病棟を開発
求められる機能別にユニット化９）／㈱大林組
2008年に新型インフルエンザが流行した際に、医療病床不足に対応するため「新型インフルエンザ対応緊急病棟（パンデミックエマージェンシーセンター）」が開発されていた。
当初は、originalと発熱外来の２種類だったが、これにquickタイプ、Ⅱタイプ、ICUタイプの３58

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図８Ⅱタイプ

2週間
8週間
10週間

69の交換やFANを常時ONにしておく必要があるが

図７

工期（準備除）10日

新技術調査レポート

せればどの程度コストがかかるのか、ランニングコストはどの程度見込む必要があるのか等を整理することにより、施主が判断しやすいメニューを用意することが相互理解にも繋がっていくと考えられる。病院側の維持管理者や改修工事の担当者など、雑談でも構わないので幅広い意見を集めればそこからニーズを拾える可能性もある。
今回、建物内における空気の質（清浄度や温湿度等）について、多様なニーズから生まれた技術の一部を紹介した。今後も医療従事者や患者が快
図９

ICUタイプ

適に過ごせる空間を目指し、更なる技術開発を期待したい。

吸器の装着もあり得る新型コロナウイルスの中等症患者収容を想定したもので、医療ガスの酸素と謝辞：本稿の執筆にあたり、資料の提供及びご助

空気をセントラル配管で供給するシステムとして言等をいただきました（公社）日本空気清浄協会

いる。基本プランは500㎡で30床としているが必会長、藤井修二様（東京工業大学名誉教授）にお要に合わせて増減可能とされている。

かれては心より感謝申し上げます。

ICUタイプ（図９）は重症患者治療に対応できまた技術的な資料等を提供いただきました清水

るよう人工呼吸器又は人工心肺装置（ECMO）

建設、ダイダン、大林組の各社に対して心より感を装着することを前提とし、床荷重は重量機器対謝申し上げます。

応としており、ICU（集中治療室）の施設基準である１床当たり20m²を確保している。なお一般
的にICUは陽圧とされているが、ほかのタイプと同様に陰圧としている。
これらは、表１のクラスⅤにある感染症用隔離病室相当である。

病院は清潔であることが前提である。しかし、感染症のように患者自体がハザードとなる場合もある。ICUは清浄度クラスⅢで一般的には陽圧だが、新型コロナのような感染症対策としては陰圧にする必要が出てくる。
また、手術室は各人の運動量の差が大きいため、単一的に空調すると寒さがストレスとなることもある。導入される屋外の条件によるところも大きく、条件によっては不都合も起こる。
設計においては、ユーザーからの要望を吸い上げ、様々な提案を通して設計に反映させることが求められている。その要望を踏まえ、何を実現さ（参考文献）
１）（公社）日本空気清浄協会『クリーンルーム環境の計画と設計（改訂３版）』オーム社
２）（一社）日本医療福祉設備協会「病院設備設計ガイドライン（空調設備編）HEAS-02-2013」３）ISO 14644-1 Clean rooms and associated controlledenvironments- Part 1 : Airborne particulate cleanlinessclasses,2015４）ISO 14644-2 Cleanrooms and associated controlledenvironments- Part 2 : Monitoring to provide evidence ofcleanroom performance related to air cleanliness by particle
concentration, 2015５）JIS B 9920-1 : 2019クリーンルーム及び関連する制御環境―第１部：浮遊粒子濃度による空気清浄度の分類
６）JIS B 9920-2 : 2019クリーンルーム及び関連する制御環境―第２部：粒子数濃度による清浄度に関するクリーンルーム性能を根拠付けるためのモニタリング
７ ）h t t p s : / / w w w . s h i m z . c o . j p / c o m p a n y / a b o u t / n e w s release/2019/2019024.html
８）https : //www.daidan.co.jp/news/up_pdf/20190701.pdf
問い合わせ窓口：セラボヘルスケアサービス㈱https : //cellabhs.co.jp/products/84/９）https : //www.obayashi.co.jp/news/detail/news20200929_1.
html

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