L'ospedale attualmente è diventato Azienda ospedaliero-universitaria Pisana.

Stanze di osservazione per dementi
Gli Spedali riuniti, almeno dal XVIII secolo, come è stato accertato nel corso di ricerche storiche e nell'ambito del progetto di censimento dei luoghi e degli archivi della salute mentale Fuori dal manicomio - condotto dal Dipartimento SAGAS in convenzione con la DGA e in collaborazione con la SAT -, accolsero anche malati di mente.
Già nel Nuovo Regolamento del Regio Spedale di Santa Chiara e Trovatelli di Pisa, del 27 febbraio 1784, erano previste stanze di deposito all'interno dell'ospedale, funzionali all'ingresso dei malati e alla loro successiva destinazione. Tra queste si faceva riferimento ad un "luogo appartato" dove tenere i "deliranti e idrofobi". Risale al 1836 il primo progetto organico per la costruzione di due stanze rivolte specificatamente a deposito di dementi e carcerati, costruite dall'ospedale a proprie spese.
Nel 1845 furono approvate dettagliate regole per l'osservazione nelle stanze, che prevedevano la presa in carico del paziente da parte del medico astante e successivamente l'intervento del professore curante, del professore di fisiologia e patologia e del primo infermiere come coordinatore e moderatore. La diagnosi e il percorso terapeutico dovevano essere approvate all'unanimità o a maggioranza, altrimenti si procedeva con una nuova visita.
Nello stesso periodo fu presentato un ampio programma per la ristrutturazione complessiva dell'ospedale, dove si faceva riferimento alla costruzione di nuove camere separate per dementi. Il progetto venne abbandonato per mancanza di fondi. Riproposto nel 1851 con alcune varianti, venne approvato l'anno successivo dal governo. Lo spazio destinato all'osservazione dei malati di mente, edificato in tale occasione, fu oggetto di continue lamentele da parte dei medici a causa delle pessime condizioni di degenza degli assistiti, limitanti anche per il lavoro degli specialisti.
Nel 1864 a dirigere le stanze di osservazione fu chiamato Beniamino Sadun, che ricoprì tale ruolo per oltre trentacinque anni. Già professore di igiene a Siena e all'Istituto di studi superiori di Firenze tra il 1859 e il 1863, aveva accettato di trasferirsi presso la Facoltà medica di Pisa perché, come da lui proposto, all'insegnamento di medicina legale vi era stato aggiunto quello di propedeutica freniatrica.
In questo periodo, la permanenza nelle stanze di osservazione era prevista per 15 giorni, tempo considerato utile per formulare una diagnosi e decidere se il paziente dovesse tornare a casa come guarito, essere affidato alla custodia domestica oppure internato in manicomio. I tempi certi avevano ragioni economiche, ma anche nosologiche e di tutela dei diritti di libertà civile e personale dei pazienti. Le stanze erano concepite non come un'anticamera al ricovero manicomiale, ma come un'opportunità di assistenza, cura e studio clinico, per un personale specializzato e pazienti alternativi rispetto a quelli asilari. Esse
Le stanze svolgevano un ruolo più vasto rispetto a quello attribuito loro dai regolamenti, facendosi carico di un ampio spettro di patologie: dalla fatuità alla mania, fino alla demenza. Le persone vi arrivavano spontaneamente, inviati da parenti, conoscenti o segnalati dalle autorità giudiziarie. Il provvedimento di ricovero emanato dal Tribunale collegiale di prima istanza - organi istituiti con la riforma dei Tribunali del Granducato del 2 agosto 1838 -, si basava su certificazioni emesse dai medici condotti e fiscali, accompagnate da testimonianze di parenti, di vicini e, raramente, del parroco. Ulteriore certificazione era poi eseguita dal medico curante del Santa Chiara e dal suo infermiere maggiore, con la descrizione della prima visita dove si rilevavano i sintomi e si faceva una diagnosi sommaria.
Dalle stanze passavano annualmente più di 200 pazienti, che vi rimanevano anche oltre i tempi previsti. In un periodo dove ancora non esistevano strutture dedicate specificatamente ai minori con problemi psicomotori, tali sezioni si facevano anche carico dei bambini al di sotto dei 12 anni, per i quali la legge non prevedeva il ricovero in manicomio.
All'interno delle Stanze nacque, nel 1886, il Gabinetto di medicina legale e psichiatria, successivamente Clinica delle malattie nervose e mentali dell'Università di Pisa, la cui direzione fu affidata allo stesso Sadun. Il reparto continuò a funzionare con varie denominazioni anche successivamente, almeno fino agli anni Venti del XX secolo, diretto dallo stesso clinico universitario.