DE19830019A1 - Monitor to register the concentration of nitrous oxide gas present in an operating theater - Google Patents

Monitor to register the concentration of nitrous oxide gas present in an operating theater

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

Abstract

To monitor the concentration of nitrous oxide gas present in an operating theater, a tubular gas analyzer using infra red gas absorption is used, as a cycled cold light emitter (1). It has an inner porous tube and a pyroelectric double detector (4). The components are within a thin longitudinal tube as part of a tubular frame or fitting tube in the operating theater equipment. The monitor can be incorporated into the tubular frame containing the nitrous oxide gas bottles. The monitor measures the concentration of nitrous oxide gas present, and generates an alarm if the level is over a given threshold. The measured levels are displayed, and can be used for documentation. The patient is given a mask for the gas, and masks are envisaged with a suction system to extract released nitrous oxide gas. The monitor can be adapted to register concentrations of nitrogen monoxide in welding shops or for use by firefighters, using specific wavelengths for the substances to be detected. It can also monitor vapors escaping from fuel storage tanks or fuel pumps at petrol stations.

Description

1 Zielstellung und Aufgabengebiet der Anmeldung1 Purpose and area of responsibility of the registration

Lachgas wird vor allem in Krankenhäusern im Bereich der Anästhesie eingesetzt. Hier wird bei einer Operation Lachgas noch vor dem Einsatz anderer Narkosegase verabreicht.Nitrous oxide is mainly used in hospitals in the field of anesthesia. Here will In an operation, nitrous oxide is administered before other anesthetic gases are used.

Zur Einleitung der Narkose wird Lachgas mit einer Konzentration von 60 bis 70 Vol% verwendet. Da zum Beispiel Kinder vor der Narkose keine Beruhigungsspritzen bekommen, muß bereits während des Aufsetzens der Narkose-Maske Lachgas ausströmen. Dieses führt zu einem kurzzeitigen, örtlich starken Anstieg der Lachgaskonzentration und damit auch zu einem Anstieg der Konzentration im gesamten OP. Mit Ausnahme des Patienten, der eine einmalige Dosis bekommt, ist neben dem OP-Personal vor allem der Anästhesist täglich einer mehr oder weniger hohen Lachgaskonzentration ausgesetzt.To initiate anesthesia, nitrous oxide is used at a concentration of 60 to 70 vol% used. For example, since children do not receive sedatives before anesthesia, laughing gas must already flow out when the anesthetic mask is put on. This leads to a short-term, locally strong increase in the nitrous oxide concentration and thus also to an increase in concentration throughout the OR. With the exception of the patient, the one receives a single dose, the anesthesiologist is especially daily along with the operating room staff exposed to a more or less high concentration of nitrous oxide.

Das Einatmen höherer Konzentrationen von Lachgas kann bei längerer Belastung unter anderem zur Inaktivierung des Vitamins B12 und damit zur Veränderung des Knochenmarks führen.Inhaling higher concentrations of nitrous oxide may result in prolonged exposure to among other things to inactivate vitamin B12 and thus to change the bone marrow to lead.

Das Ziel der Anmeldung ist, eine Technik für die einfache und kostengünstige Erfassung der Lachgaskonzentration zu beschreiben, die es erlaubt, in jedem OP ein solches Gerät zu installieren. Somit erhöht sich die Sicherheit der Narkoseärzte und die Beschäftigung von schwangeren Frauen im OP-Bereich wird ebenfalls möglich.The aim of the registration is to create a technique for the simple and inexpensive registration of the Describe nitrous oxide concentration that allows such a device to be used in every operating room to install. This increases the safety of anesthetists and the employment of pregnant women in the operating room is also possible.

2 Stand der Technik2 State of the art

In der Bundesrepublik Deutschland wurde der MAK-Wert auf 100 ppm, in Hamburg auf 50 ppm festgelegt. Dieser Wert gibt die maximale Arbeitsplatzkonzentration an. Das heißt, daß ein Mensch dieser Konzentration 8 Stunden am Tag ausgesetzt sein darf, wobei für eine Zeitdauer von 30 Minuten der doppelte MAK-Wert zugelassen ist. Dieses darf sich bis zu viermal pro Schicht wiederholen /1/.The MAK value was 100 ppm in the Federal Republic of Germany and 50 in Hamburg ppm set. This value indicates the maximum workplace concentration. It means that a person may be exposed to this concentration for 8 hours a day, whereby for one Duration of 30 minutes twice the MAK value is permitted. This can go up to Repeat four times per shift / 1 /.

Desweiteren werden größere mobile Geräte von Zeit zu Zeit in den OP gefahren, um neben den Lachgasflaschen zu messen, da dort die Konzentration am höchsten ist. Dieses Verfahren sagt aber nichts über die tatsächliche tägliche Belastung des Arztes während der Operation aus. Erforderlich ist dazu ein stationäres Gerät in jedem OP, das während der einzelnen Schichten oder bei Bedarf ganztägig und kontinuierlich die Lachgaskonzentration überwacht und aufnimmt. Das Auslesen der gesammelten Daten nach einer Schicht muß möglich sein.Furthermore, larger mobile devices are driven from time to time to the operating room to measure the nitrous oxide bottles, since the concentration is highest there. This However, the procedure says nothing about the actual daily burden on the doctor during the procedure Surgery off. A stationary device is required for this in every operating room individual layers or, if necessary, all day and continuously the nitrous oxide concentration monitors and records. Reading out of the collected data after one shift must to be possible.

In letzter Zeit sind verstärkt Lachgas-Meßgeräte entwickelt worden, die z. B. auf dem Prinzip des photoakkustischen Effektes arbeiten /2/. Diese Geräte sind jedoch noch recht groß und kostspielig.Recently, nitrous oxide measuring devices have been developed which z. B. on the principle of photoacoustic effect work / 2 /. However, these devices are still quite large and expensive.

3 Darstellung des Lösungsweges3 Presentation of the solution

Das Meßprinzip des Lachgas-Analysegerätes basiert auf der Infrarot-Absorption. Verschiedene Gase absorbieren unterschiedliche Anteile des infraroten Lichts. Dabei weist jedes Gas ein charakteristisches Profil in diesem Bereich auf und ist damit von anderen Gasen gut zu unterscheiden.The measuring principle of the nitrous oxide analyzer is based on infrared absorption. Different gases absorb different proportions of infrared light. It points each gas has a characteristic profile in this area and is therefore different from others Differentiate gases well.

Die Größe der Absorption wird in zwei Wellenlängenbereichen bestimmt, in dem für Lachgas spezifischen Bereich und in einem Referenzbereich. Dadurch ist dieses Verfahren sehr unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, s. Fig. 1.The size of the absorption is determined in two wavelength ranges, in the range specific for laughing gas and in a reference range. As a result, this method is very insensitive to external influences, see Fig. 1.

Das besondere am Meßgerät ist die Einfachheit. Ein im Strahlengang (3) zentral sitzender Doppeldetektor (4) erfaßt zwei Wellenlängen, eine für die Meßbande (5) und eine im Referenzbandenbereich (6). Ein spezieller Kaltlichtstrahler (1) sorgt für breitbandige Strahlen. Die Küvette (2) ist lediglich ein hochpoliertes Edelstahlrohr, das durch eine innere Beschichtung neben der guten Reflexion auch sehr widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen ist.The special thing about the measuring device is its simplicity. A centrally seated in the beam path (3) dual detector (4) detects two wavelengths, one for the Meßbande (5) and a reference band in the region (6). A special cold light emitter ( 1 ) provides broadband beams. The cuvette ( 2 ) is just a highly polished stainless steel tube, which, thanks to an inner coating, is not only good reflection but also very resistant to external influences.

Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft des Gerätes ergibt sich aus deren speziellen Unterbringungsmöglichkeiten. Im OP befinden sich viele rohrähnliche Formteile. So besteht die Flaschenhalterung (7) meist aus verschiedenen länglichen Rohren. In anderen technischen Einrichtungsgegenständen gibt es auch viele Rohre, s. Fig. 2. Die Lachgasmeßvorrichtung besitzt die absolut gerade, dünne Form, die, wie ein Stahlrohr in jedem technischen Einrichtungsgegenstand im OP, problemlos untergebracht werden kann. Die wesentlichen Bauteile, wie der Strahler, die Küvette und der Detektor, bestimmen die Größe, d. h. die Länge und den Durchmesser des rohrförmigen Analysators (8). An der Größe der Küvette orientieren sich die Abmessungen der elektronischen Bauteile.A particularly advantageous feature of the device results from its special accommodation options. There are many pipe-like fittings in the operating room. The bottle holder ( 7 ) usually consists of various elongated tubes. In other technical furnishings there are also many pipes, see. Fig. 2. The nitrous oxide measuring device has the absolutely straight, thin shape, which, like a steel tube in any technical equipment in the operating room, can be accommodated without any problems. The essential components, such as the emitter, the cuvette and the detector, determine the size, ie the length and the diameter of the tubular analyzer ( 8 ). The dimensions of the electronic components are based on the size of the cuvette.

Das Gerät kann mit einer Warnmöglichkeit (9) bei Überschreitung der Höchstbelastung ausgestattet sein. Weiter ist eine Aufzeichnung der Werte mit der späteren Darstellung der Lachgasbelastungen über größere Zeiträume hinweg sehr wichtig, da bei Überschreitung der Grenzwerte die Ärzte den OP natürlich nicht einfach verlassen können. Vielmehr müssen die gemessenen Daten im nachhinein ausgewertet und analysiert werden. Mögliche Ursachen für das Auftreten erhöhter Lachgaskonzentrationen können so gefunden und beseitigt werden, damit größere Belastungen in Zukunft nicht mehr auftreten.The device can be equipped with a warning option ( 9 ) when the maximum load is exceeded. It is also very important to record the values with the later presentation of the nitrous oxide exposure over longer periods of time, because the physicians cannot simply leave the operating room if the limit values are exceeded. Rather, the measured data must be evaluated and analyzed afterwards. Possible causes for the occurrence of increased nitrous oxide concentrations can thus be found and eliminated so that larger loads will no longer occur in the future.

Für die persönliche Kontrolle können die gesammelten Daten aus dem Gerät (9) mittels MemoryCard abgeholt und in den eigenen PC eingelesen werden. Somit kann jeder Mitarbeiter eines Krankenhauses die eigene Belastungskurve aufstellen. Möglich ist auch die automatische Erstellung der Belastungskurven aller Mitarbeiter durch die Datenbank des Krankenhauses.For personal control, the data collected can be fetched from the device ( 9 ) using a MemoryCard and read into your own PC. This means that every hospital employee can set up their own stress curve. It is also possible to automatically create the load curves for all employees using the hospital database.

Besonders wichtig bei der kontinuierlichen Überwachung des OP-Raumes ist die Möglichkeit, Maßnahmen gegen die Kontamination der Luft mit Lachgas zu unternehmen. Als Möglichkeit stehen lüftungstechnische Maßnahmen (10) zur Verfügung, die selbstverständlich auch die Bedürfnisse der Patienten berücksichtigen müssen. Als weitere Maßnahme kann in Zukunft die Entwicklung solcher Masken (11) betrachtet werden, die eine Absaugvorrichtung (12) beinhalten, s. Fig. 3. Mit solchen Absaugvorrichtungen kann das ausströmende Lachgas zielgerichtet abgesaugt werden.The ability to take measures against the air being contaminated with nitrous oxide is particularly important in the continuous monitoring of the operating room. Ventilation measures ( 10 ) are available as a possibility, which of course must also take into account the needs of the patients. As a further measure, the development of such masks ( 11 ) which include a suction device ( 12 ) can be considered in the future, see FIG. Fig. 3. With such suction devices, the laughing gas flowing out can be sucked off in a targeted manner.

Die Schaffung neuer gesetzlicher Bestimmungen, die die langanhaltende oder häufige Belastung des Personals auch unterhalb des vorgeschriebenen Grenzwertes berücksichtigt, ist möglich. In solchen Fällen empfiehlt sich, die belastete Person durch schonende Maßnahmen vorübergehend von der Gefahrenzone fernzuhalten. The creation of new legal provisions that are long-lasting or frequent Personnel load below the prescribed limit is taken into account, is possible. In such cases it is advisable to take care of the burdened person Keep measures temporarily away from the danger zone.  

4 Weitere Einsatzmöglichkeiten4 Other uses

Durch den Einbau anderer Sensoren und u. U. Strahler kann man so ein Meßgerät, z. B. im Bereich der Brandbekämpfung, als Warngerät für brennbare Gase, einsetzen.By installing other sensors and u. U. You can use such a measuring device, z. B. in Use fire fighting area as a warning device for flammable gases.

In der Schweißtechnik treten gesundheitsschädliche Gase, wie Stickstoffmonoxid, auf. Hier wäre ein einfaches, leicht installierbares, kostengünstiges Meßgerät ebenfalls praktisch. Natürlich muß die Küvettenlänge den jeweiligen Konzentrationen und die bauliche Ausführung den gegebenen, äußeren Bedingungen angepaßt werden.Gases that are harmful to health, such as nitrogen monoxide, occur in welding technology. Here a simple, easy to install, inexpensive measuring device would also be practical. Of course, the cuvette length must match the respective concentrations and the structural Execution can be adapted to the given external conditions.

Die Überwachung von Tankstellen gegen Ausdampfung von giftigen Stoffen, wie Benzol aus der Zapfsäule beim Tanken, kann mit ähnlichen, einfachen Geräten geschehen. Tanklastwagen müßten mit dem gleichen Gerät, ausgelegt für die transportierte Substanz, ausgestattet sein. Monitoring petrol stations against evaporation of toxic substances, such as benzene the petrol pump when refueling can be done with similar, simple devices. Tanker trucks would have to use the same device, designed for the transported substance, be equipped.  

Literaturliterature

/1/ Pothmann W.: Narkosebelastung am Arbeitsplatz. Manuskript. Universitäts- Krankenhaus Eppendorf, 1995
/2/ WS+S Wenger Systeme+Service GmbH. M.A.C 2045-System. Firmeneigenes Prospekt / 1 / Pothmann W .: Anesthesia at the workplace. Manuscript. University Hospital Eppendorf, 1995
/ 2 / WS + S Wenger Systeme + Service GmbH. MAC 2045 system. Company brochure

Figurencharacters

Fig. 1 Bauelemente des rohrförmigen Lachgasanalysators
1 Strahler
2 Küvette
3 Strahlengang
4 Detektor
5 infraroter Meßfilter
6 infraroter Referenzfilter Fig. 1 components of the tubular laughing gas analyzer
1 spotlight
2 cuvette
3 beam path
4 detector
5 infrared measuring filters
6 infrared reference filters

Fig. 2 Unterbringung des Rohranalysators im OP-Raum
7 Flaschenhalterung für Narkosegase
8 Rohranalysator für Lachgas
9 Warn- und Datensammelgerät
10 Lüftung Fig. 2 housing the pipe analyzer in the operating room
7 bottle holder for anesthetic gases
8 Pipe analyzer for nitrous oxide
9 Warning and data collection device
10 ventilation

Fig. 3 Maske mit Absaugvorrichtung
11 Maske
12 Absaugvorrichtung Fig. 3 mask with suction device
11 mask
12 suction device

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung der Lachgaskonzentration im Operationsraum mit einem Rohranalysator auf der Basis der infraroten Gasabsorption dadurch gekennzeichnet, daß der Rohranalysator lediglich aus einem getakteten Kaltlichtstrahler, aus einem innen polierten Rohr und aus einem pyroelektrischen Doppeldetektor besteht, sowie diese Einheiten in einem langgezogenen, dünnen Rohr in der Form untergebracht werden, daß es möglich ist, das gesamte Gerat als Rohrgestell oder als Armaturenrohr in den Einrichtungsgegenständen des OP-Raumes unterzubringen.1. A method for determining the nitrous oxide concentration in the operating room with a tube analyzer based on infrared gas absorption, characterized in that the tube analyzer consists only of a clocked cold light emitter, an internally polished tube and a pyroelectric double detector, and these units in a long, thin Pipe can be accommodated in such a way that it is possible to accommodate the entire device as a pipe frame or as a fitting pipe in the furnishings of the operating room. 2. Ausbildungsvariante nach Hauptanspruchspunkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Meßgerät vorteilhafterweise in die Flaschenhalterung der Lachgas- Druckgasflaschen als Rohr eingebaut werden kann.2. Training variant according to main claim 1, characterized in that the tubular measuring device advantageously in the bottle holder of the nitrous oxide Pressurized gas cylinders can be installed as a pipe. 3. Option nach Hauptanspruchspunkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Analysator die Konzentration an Lachgas nicht nur mißt und beim Überschreiten der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte eine Warnung abgibt, sondern die Meßwerte aufzeichnet und sie beim Auslesen mit entsprechenden Auslesevorrichtungen für Dokumentationszwecke zur Verfügung stellt.3. Option according to main claim 1 characterized in that the tubular Analyzer not only measures the concentration of nitrous oxide and when it is exceeded gives a warning, but the measured values records and when reading them with appropriate readout devices for Provides documentation purposes. 4. Verfahren für die kontinuierliche Bestimmung der Lachgaskonzentration im OP-Raum während der Operation dadurch gekennzeichnet, daß eine angepaßte, auch die Bedürfnisse der Patienten berücksichtigende Lüftung vom Lachgasanalysator eingeschaltet und geregelt wird, sowie in Zukunft solche Masken eingesetzt werden, die über eine Absaugvorrichtung verfügen, die das freiwerdende Lachgas absaugen kann.4. Procedure for the continuous determination of the nitrous oxide concentration in the operating room characterized during the operation that a customized, even the needs the patient's ventilation switched on and regulated by the nitrous oxide analyzer will be used, as well as in the future such masks that have a suction device have that can suck off the released nitrous oxide. 5. Verfahren für die Bestimmung weiterer Gase, wie Stickstoffmonoxid oder brennbare Gase nach dem Grundprinzip der infraroten Gasabsorption in Form eines Rohranalysators dadurch gekennzeichnet, daß es für den Einsatz in der Schweißtechnik oder bei der Feuerwehr geeignet ist, wobei alle Bauelemente ständig in der gleichen Weise wie im Hauptanspruchspunkt 1 ausgelegt sind, jedoch den speziellen Wellenlängen der zu erfassenden Substanzen angepaßt sind.5. Methods for the determination of other gases, such as nitrogen monoxide or flammable gases according to the basic principle of infrared gas absorption in the form of a tube analyzer characterized in that it is for use in welding or in the Fire brigade is suitable, with all components constantly in the same way as in Main claim 1 are designed, however, the special wavelengths of the detecting substances are adapted. 6. Verfahren für die Messung verschiedener Gaskonzentrationen mit Hilfe des in einem der vorangegangenen Punkte beschriebenen Meßgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät bei der Überwachung der Ausdampfung von giftigen Stoffen aus Tanklastern, aus Zapfsäulen von Tankstellen, und bei vielen weiteren Applikationen möglich ist.6. Procedure for the measurement of different gas concentrations using the in one of the measuring device described above, characterized in that the Measuring device for monitoring the evaporation of toxic substances from tankers Petrol pumps from petrol stations, and is possible in many other applications. 7. Verfahren für die kontinuierliche Erfassung der Lachgaskonzentration in OP-Räumen mit der Schlußfolgerung, daß die gesetzliche Regelung bei häufiger oder anhaltender Belastung des Personals dadurch verfeinert werden kann, daß die während der Operation belasteten Personen für eine Erholungsphase vorübergehend von der Gefahrenzone ferngehalten werden.7. Procedure for the continuous recording of the nitrous oxide concentration in the operating room the conclusion that the legal regulation with frequent or persistent stress of the staff can be refined by the fact that the burdened during the operation Temporarily keep people away from the danger zone for a recovery phase become.
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