Concentrador de oxígeno
Un concentrador de oxígeno es un equipo médico que por medio de la electricidad logra administrar a un paciente una mayor relación de dioxígeno por volumen,[1] para compensar alguna deficiencia (debido a una lesión o enfermedad, por ejemplo) en la captación de este gas y aumentar la eficiencia de la respiración.
Dos métodos comunes son la absorción por oscilación de presión y la separación de gas por membrana.
Historia
A principios de 1970 se inventaron los concentradores de oxígeno médicos domiciliarios y su producción aumentó a finales de esta década. Union Carbide Corporation y Bendix Corporation fueron los dos primeros fabricantes. Previamente, la oxigenoterapia médica domiciliaria requería el uso de botellas pesadas de oxígeno de alta presión o pequeños sistemas de oxígeno líquido criogénico. Ambos sistemas de suministro requerían frecuentes visitas domiciliarias de los proveedores para reponer los suministros de oxígeno. En los Estados Unidos, Medicare cambió de pago por servicio a una tarifa fija mensual para la terapia domiciliaria de oxígeno a mediados de 1980, lo que provocó que la industria de equipos médicos duraderos (DME) adoptase rápidamente a los concentradores como una manera de controlar los costes. Este cambio en el reembolso disminuyó drásticamente el número de sistemas primarios de alta presión y de reparto de oxígeno líquido domiciliarios en los Estados Unidos en ese momento. Los concentradores de oxígeno se convirtieron en los medios preferidos y más comunes para suministrar oxígeno en casa. El número de fabricantes en el mercado de concentradores de oxígeno aumentó exponencialmente como resultado de este cambio. La Union Carbide Corporation inventó el tamiz molecular en la década de 1950. También inventó los primeros sistemas médicos de oxígeno líquido criogénico domiciliarios en la década de 1960.
Funcionamiento
El aparato, a través de varios filtros (para partículas en suspensión, antibacteriano), por medio de una bomba neumática capta el aire circundante, y lo almacena en una cámara de retención. Electrónicamente se configura la relación de concentración de dioxígeno y se gradúa el volumen (en litros) por unidad de tiempo a ser administrado al paciente por medio de una cánula nasal.
De un aproximado 20 % de promedio presente en la atmósfera, provee una concentración de hasta el 95 %.
No requiere de ningún procedimiento especial para su funcionamiento, más allá de una regulación apropiada según las necesidades de cada paciente.
Los "portátiles" son los más comunes, alimentados con una batería recargable con una autonomía de entre 3 y 8 horas (dependiendo del modelo), que permiten al paciente salir de casa llevándolo como bolso o mochila.[2]
También existen otras versiones de más potencia y por tanto más voluminosos que son "fijos". Se conectan directamente a la red eléctrica. Son de uso extendido en hospitales y clínicas.
Los concentradores de oxígeno que usan la tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA) se utilizan para el suministro de oxígeno en aplicaciones sanitarias, sobre todo cuando el oxígeno líquido o presurizado es demasiado peligroso o inconveniente, como en las casas o clínicas portátiles. También hay concentradores que se basan en la tecnología de membrana de separación de nitrógeno para otros usos.
Un concentrador de oxígeno toma aire y elimina el nitrógeno, lo que deja un gas enriquecido en oxígeno para que lo usen personas que necesitan oxígeno médico debido a sus bajos niveles de oxígeno en sangre. Los concentradores de oxígeno proporcionan una fuente económica de oxígeno en procesos industriales donde también se les conoce como generadores de oxígeno o plantas generadoras de oxígeno.
Absorción por oscilación de presión
Estos concentradores de oxígeno utilizan un tamiz molecular para absorber gases y operan sobre el principio de absorción rápida de presión por oscilación de nitrógeno atmosférico en minerales de zeolita y luego purga del nitrógeno. Este tipo de sistema de absorción es, pues, un depurador de nitrógeno que deja pasar los otros gases atmosféricos y deja el oxígeno como el gas primario restante. La tecnología PSA es una técnica fiable y económica para la generación de oxígeno a pequeña y mediana escala. La separación criogénica es más adecuada para volúmenes mayores, y la entrega externa, para los pequeños. A alta presión, la zeolita porosa absorbe grandes cantidades de nitrógeno debido a su gran superficie y características químicas. Una vez recogido el oxígeno y otros componentes libres, la presión desciende, lo que permite la desorción del nitrógeno, tras lo que este se puede ventilar.
Un concentrador de oxígeno tiene un compresor de aire, dos bombonas llenas de gránulos de zeolita, un depósito ecualizador de presión y algunas válvulas y tubos. En la primera mitad del ciclo, el primer cilindro recibe aire del compresor, que dura unos 3 segundos. Durante ese tiempo, la presión en el primer cilindro aumenta de atmosférica a unas 2,5 veces la presión atmosférica normal (normalmente 20 psi/138 kPa o 2,36 atmósferas absolutas) y la zeolita se satura con nitrógeno. Conforme el primer cilindro casi alcance el oxígeno puro (hay pequeñas cantidades de argón, CO2, vapor de agua, radón y otros componentes atmosféricos menores) en la primera mitad del ciclo, una válvula se abre y el gas enriquecido de oxígeno fluye hacia el depósito de ecualización de presión, que conecta con la manguera de oxígeno del paciente. Al final de la primera mitad del ciclo, hay otro cambio de posición de válvula para que el aire del compresor se dirija al segundo cilindro. La presión en el primer cilindro cae a medida que el oxígeno enriquecido entra en el depósito, permitiendo que el nitrógeno se transforme de nuevo en gas. Durante la segunda mitad del ciclo, hay otro cambio de posición de válvula para expulsar el gas del primer cilindro de vuelta a la atmósfera ambiental, lo que mantiene la concentración de oxígeno en el depósito de compensación de presión para que no caiga por debajo del 90%. La presión en la manguera que suministra oxígeno del depósito de compensación se mantiene constante mediante una válvula de reducción de presión.
Los ciclos de unidades más antiguas duraban alrededor de 20 segundos y suministraban hasta 5 litros por minuto de oxígeno 90+%. Desde 1999 se dispone de unidades capaces de suministrar hasta 10 lpm.
Existen tradicionalmente tamices moleculares de concentradores de oxígeno de dos camas, así como tamizadores moleculares de concentradores de oxígeno de múltiples camas. La ventaja de la tecnología del tamiz molecular de múltiples camas es el aumento de la disponibilidad y repetición, ya que los tamices moleculares de 10 lpm se escalonan y multiplican en distintas plataformas. Con esto, se pueden alcanzar valores de hasta 960 lpm o más. El tiempo de arranque (lo que tarda el condensador en empezar a producir oxígeno >90% tras encenderse) de los tamices moleculares múltiples de concentradores de oxígeno suele ser menos de 2 minutos o más corto en comparación con los tamices moleculares de concentradores de oxígeno de dos camas. Esto suele ser necesario en aplicaciones móviles de emergencia. La opción: llenar cilindros estándar de oxígeno (p.ej. 50 l a 200 bares = 10 000 l cada uno) con bombas de alta presión para garantizar que los cilindros de reserva no se llenen automáticamente y asegurar la cadena de suministro de oxígeno; por ejemplo, en caso de fallo de potencia, se administra con estos sistemas.
Separación por membrana
En la separación de gas por membrana, esta actúa como una barrera permeable que los diferentes compuestos mueven a diferentes velocidades o no cruzan en absoluto.
Aplicaciones
Los concentradores de oxígeno médico se utilizan en hospitales o en casa para producir oxígeno para los pacientes. Los generadores PSA proporcionan una fuente de oxígeno económica. Son una alternativa segura, menos costosa y más conveniente que los tanques de oxígeno criogénico o cilindros presurizados. Pueden usarse en diversas industrias incluyendo medicina, producción farmacéutica, tratamiento de agua y fabricación de vidrio.
Los generadores PSA son particularmente útiles en las partes remotas o inaccesibles del mundo o en instalaciones médicas móviles (hospitales militares, instalaciones para catástrofes).
Los concentradores portátiles de oxígeno
Desde principios del año 2000, varias empresas producen concentradores portátiles de oxígeno. Por lo general, estos dispositivos producen el equivalente de uno a cinco litros por minuto de flujo continuo de oxígeno y utilizan alguna versión de flujo pulsado o "flujo por demanda" para suministrar oxígeno solo cuando el paciente esté inhalando. También pueden proporcionar impulsos de oxígeno para proporcionar flujos intermitentes más altos o reducir el consumo de energía.
La investigación sobre la concentración de oxígeno está en curso y las técnicas modernas sugieren que la cantidad de absorbente que necesita un concentrador de oxígeno médico puede ser potencialmente "reducida por un factor de tres, mientras que ofrece una recuperación de oxígeno del 10–20% superior en comparación con una unidad comercial típica". Estos concentradores portátiles normalmente se enchufan en una salida eléctrica y pueden tener una batería interna o un paquete de baterías externo para operar lejos de casa y durante los ajustes de potencia. Los concentradores portátiles de oxígeno generalmente pueden enchufarse a la fuente CC de un vehículo y la mayoría de estos dispositivos son adecuados para uso ambulatorio.
La FAA (Administración Federal de Aviación de EE.UU.) ha aprobado el uso de concentradores portátiles de oxígeno en líneas comerciales. Sin embargo, los usuarios de estos dispositivos deben comprobar con antelación si una marca o modelo en particular están permitidos en una aerolínea particular. A diferencia de las líneas aéreas comerciales, los usuarios de aeronave sin presurización de cabina necesitan concentradores de oxígeno que puedan suministrar suficiente flujo incluso a grandes alturas.
Por lo general, los pacientes no utilizan concentradores de oxígeno "por demanda" o flujo continuo mientras duermen. Los concentradores de oxígeno que no pueden detectar cuándo está inhalando el paciente que duerme han dado problemas. Algunos concentradores portátiles de oxígeno más grandes están diseñados para operar en modo de flujo continuo además del modo de flujo de pulso. El modo de flujo continuo se considera seguro para uso nocturno cuando se combina con una máquina CPAP.
Precios de venta al por menor de modelos comunes alrededor de 600 $. Se pueden acordar arrendamientos a través de varias compañías de suministro médico y/o agencias de seguros.
Aplicaciones alternativas
Los concentradores de oxígeno médico reconvertidos o los industriales especializados se pueden utilizar, junto con oxiacetileno u otro gas combustible, para realizar pequeños cortes, soldaduras, o como sopletes para fundir vidrio.
Seguridad
Tanto en situaciones clínicas como de emergencia, los concentradores de oxígeno tienen la ventaja de no ser tan peligrosos como los cilindros de oxígeno, que pueden, si se rompen o tienen una fuga, aumentar considerablemente la velocidad de combustión de un fuego. Como tal, los concentradores de oxígeno son particularmente ventajosos en situaciones militares o de emergencia, donde los tanques de oxígeno pueden ser peligrosos o inviables.
Los concentradores de oxígeno se consideran suficientemente infalibles para prescribirlos a pacientes para su uso domiciliario. Por lo general se utilizan como complemento al tratamiento CPAP de la apnea del sueño severa. Los concentradores de oxígeno también tienen otros usos médicos como el EPOC u otras enfermedades respiratorias.
Las unidades utilizadas y renovadas deben comprarse a través de un distribuidor de confianza. Las unidades temperamentales no tienen valor para la comunidad médica, ya que la salud de una persona suele basarse en el funcionamiento prolongado constante de la unidad. Sin embargo, dichas unidades son valiosas para los aficionados al metal y vidrio. El oxígeno es un "gas permanente" (no puede ser licuado a ninguna presión a temperatura ambiente), por lo que es costoso obtenerlo en botella.
Concentradores industriales de oxígeno
Los procesos industriales pueden utilizar presiones y flujos mucho más altos que las unidades médicas. Para satisfacer esa necesidad, Air Products ha desarrollado otro proceso llamado adsorción por oscilación al vacío (VSA). Este proceso utiliza un solo soplador de baja presión y una válvula que revierte el flujo a través del soplador para que la fase de regeneración se produzca al vacío. Los generadores que utilizan este proceso se comercializan para la acuicultura. Los concentradores industriales de oxígeno a menudo están disponibles en una gama mucho más amplia de capacidades que los concentradores médicos.
Estos concentradores a veces se denominan generadores de oxígeno dentro de las industrias de oxígeno y ozono para distinguirlos de los concentradores de oxígeno médico. La distinción es un intento de aclarar que los concentradores industriales de oxígeno no son dispositivos médicos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y no son adecuados como concentradores médicos a pie de cama. Sin embargo, aplicar la nomenclatura de generador de oxígeno puede crear confusión. El término generador de oxígeno es poco apropiado porque el oxígeno no se genera como con un generador químico, sino que se concentra desde el aire.
Los concentradores de oxígeno no médicos pueden usarse como un gas de alimentación de un sistema de oxígeno médico, como el sistema de oxígeno en un hospital, aunque se requiere aprobación gubernamental, por ejemplo de la FDA, y generalmente se requiere un filtrado adicional.
Ver también
Membrana de separación de nitrógeno
Oxigenoterapia: uso de oxígeno como tratamiento médico
Concentrador portátil de oxígeno: dispositivo utilizado para proporcionar oxigenoterapia
Membrana de separación de gases; tecnología para la separación de gases específicos
Ejemplo de concentradores de oxígeno de tamices moleculares múltiples móviles y fijos
Notas y referencias
- «¿Qué es un concentrador de oxígeno?». Consultado el 31 de enero de 2012.
- «Concentradores de Oxígeno».