Máquina concentradora de oxígeno – Tecnología informática

La máquina concentradora de oxígeno proporciona oxígeno suplementario a pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).

Proporciona oxígeno en concentraciones más altas, para hipoxemia crónica grave y edema pulmonar.

Este dispositivo médico se puede utilizar como tratamiento complementario para la apnea del sueño grave en combinación con una unidad de presión positiva continua en las vías respiratorias.

Los concentradores de oxígeno se utilizan normalmente como fuentes estacionarias para proporcionar oxigenoterapia a largo plazo.
(LTOT) a pacientes en casa.

En una situación como la de Covid-19, en la que los pulmones necesitan oxígeno concentrado a un alto flujo de forma continua durante mucho tiempo, la máquina es muy útil.

Las versiones portátiles se pueden utilizar como electrodomésticos con poco mantenimiento y pueden funcionar con energía doméstica o con batería.

Concentradores de oxígeno Principios de funcionamiento.

Los concentradores de oxígeno son dispositivos que aumentan el oxígeno en el aire a una tasa de pureza del 90% al 97%. El aire que respiramos se compone aproximadamente de un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 1% de otros gases.

La forma más sencilla de separar el oxígeno de la mezcla de aire es utilizar la tecnología de absorción por cambio de presión desarrollada por la NASA.

El proceso de obtención de oxígeno mediante tecnología de absorción por cambio de presión se basa en la filtración del aire a través de minerales de aluminosilicato conocidos como zeolita.

Para ello, los minerales se colocan en un recipiente conocido como lecho molecular o zeolita. Cuando se aplica aire ambiente a esta estructura a una presión específica.

El oxígeno pasa a través de él en la salida con la presión aplicada mientras que las moléculas de nitrógeno en el aire son absorbidas por los minerales en el lecho.

Tecnología de absorción por cambio de presión

El dispositivo concentrador consta de un filtro de aire, un compresor, una válvula solenoide de cuatro vías, un tamiz molecular, un tanque de producto, un regulador de presión, un recipiente de agua y un componente de escape.

En este sistema, el aire extraído de la atmósfera pasa a través del filtro de aire, para luego ser enviado al primer tamiz molecular con la presión que le proporciona el compresor.

Mientras el nitrógeno presurizado que ingresa al tamiz molecular se mantiene en el lecho de zeolita, se permite que el oxígeno fluya sin restricciones hacia el tanque de producto.

Cuando la presión en el tanque de producto alcanza los 23 PSI, la zeolita en el primer tamiz molecular está completamente saturada con nitrógeno.

Por tanto, el aire comprimido pasa al segundo tamiz cambiando la posición de la válvula para que pueda continuar la producción de oxígeno.

Mientras tanto, el primer tamiz molecular se despresuriza y se regenera eliminando el nitrógeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua absorbidos.

Cuando la zeolita del segundo tamiz se satura con nitrógeno, el aire presurizado regresa al primer tamiz y el nitrógeno del segundo tamiz comienza a ser expulsado del sistema de escape.

El ciclo de presurización y despresurización se desarrolla alternativamente durante el funcionamiento del sistema. El oxígeno se lleva a una presión adecuada y una pureza del 90 al 95%.

En el tanque de producto se pasa al regulador de presión y al medidor de flujo respectivamente. Luego, se administra al paciente mediante una cánula nasal o una mascarilla de oxígeno.

Tamiz molecular

Los tamices moleculares que contienen una sustancia química llamada «tamiz molecular 5A» son uno de los componentes más importantes que afectan el rendimiento del dispositivo.

Se utilizan dos tamices moleculares para garantizar la continuidad del oxígeno en el sistema diseñado, porque este químico se satura rápidamente con nitrógeno.

El diseño de cada tamiz molecular depende de parámetros básicos como la longitud del lecho, el diámetro del lecho, el tipo de paquete del lecho y la presión del aire alimentada al lecho.

En la producción de tamices moleculares se utilizan dos tipos de empaquetaduras:

Embalaje convencional

El convencional es un tipo de empaque uniforme elaborado utilizando un solo tipo de tamiz molecular.

En otras palabras, un tipo de tamiz molecular con el mismo diámetro se distribuye uniformemente en la columna de adsorción.

Uno de los problemas más importantes a los que se enfrenta este tipo de envases es que la velocidad del flujo en su interior
El núcleo central de la columna es mucho mayor que la velocidad en el exterior del núcleo central.

Como resultado, mientras que el tamiz molecular en el núcleo central se satura primero absorbiendo suficiente nitrógeno, el lado exterior del núcleo central todavía no está saturado.

Por lo tanto, los tamices moleculares en toda la columna no se utilizan lo suficiente en este tipo de envases. Las desventajas del embalaje convencional se pueden eliminar reduciendo la velocidad del flujo en el núcleo central.

Esta función se puede lograr mediante el uso de una disposición de múltiples capas llamada empaquetamiento de múltiples capas en lugar de usar un tamiz molecular de tipo único en toda la columna.

Embalaje multicapa

El diámetro pequeño del tamiz molecular está empaquetado en el núcleo central, mientras que el diámetro mayor del tamiz está en el exterior del núcleo central.

25 En este estudio se utilizan envases de dos capas que contienen el núcleo central y el núcleo exterior. Las dimensiones del tamiz molecular en el central y exterior son 1,6 mm y 2,1 mm, respectivamente.

El diámetro de cada cilindro es de 82 mm, con una altura de 650 mm cada uno.

Compresor

El compresor utilizado para proporcionar la presión necesaria al tamiz molecular es un compresor de aire seco.

que comprende un motor eléctrico y dos mecanismos de pistón alternativo accionados desde extremos opuestos del eje del motor.

Cada mecanismo contiene un pistón que el motor hace oscilar en un cilindro.

Los dos cilindros están conectados entre sí para proporcionar el flujo de aire y la presión necesarios para producir oxígeno con la pureza deseada.

Los estudios experimentales muestran que un motor eléctrico de 330 W/1,5 A puede alcanzar una presión de 3 bar,

que proporciona oxígeno con una pureza de aproximadamente 95-82 % desde la salida del concentrador de oxígeno a un caudal de 1-5 L/min.

Volumen del tanque de producto

Otro factor que afecta la pureza del oxígeno en la salida del sistema es el volumen del tanque de producto utilizado para almacenar el oxígeno del tamiz molecular.

El uso de un tanque de gran volumen en el concentrador de oxígeno provoca la reducción de la pureza del oxígeno en la salida del dispositivo, mientras que un tanque de pequeño volumen aumenta las variaciones en el flujo de oxígeno.

Por lo tanto, el volumen del tanque en el diseño del concentrador de oxígeno se determina según la dimensión del tamiz molecular y la potencia del compresor.

En la entrada del concentrador se utiliza un filtro de aire, que filtra todas las partículas, incluidas las sustancias nocivas como el polvo, la humedad y el polen causados ​​por las condiciones ambientales, hasta un mínimo de 0,3 micrones.

Un regulador de presión que reduce la presión de aproximadamente 23 PSI en el tanque de producto a 5-10 PSI está conectado a la salida del tanque para minimizar los desequilibrios de flujo en la entrada del medidor de flujo.

Luego, se le administra oxígeno al paciente en el recipiente de agua con una válvula de seguridad de 9 PSI configurando
°medidor de flujo al caudal deseado.

Descripción de concentradores de oxígeno como producto.

El concentrador extrae aire de la habitación y lo pasa a través de una serie de filtros que eliminan el polvo, las bacterias y otras partículas.

En el primer paso del proceso de concentración, un compresor fuerza el aire hacia uno de los dos cilindros que contienen material de tamiz.

Cuando se adsorbe nitrógeno, deja oxígeno concentrado y un pequeño porcentaje de otros gases que se encuentran en el aire ambiente.

Al mismo tiempo, en el otro cilindro, el nitrógeno se desorbe y se expulsa a la atmósfera.

En el segundo paso, la función de los cilindros se invierte en un ciclo de tiempo, proporcionando un flujo continuo de oxígeno al paciente.

Pasos operativos

El concentrador está correctamente configurado por un experto.

• La unidad se conecta a una fuente de alimentación, se enciende y el flujo de oxígeno se ajusta según lo prescrito por un médico.
• Se aplica al paciente una cánula o mascarilla nasal.
• El concentrador se utiliza durante el tiempo prescrito, normalmente de forma continua durante días o semanas seguidas.

Problemas reportados

Los concentradores de oxígeno pueden no producir niveles terapéuticos de oxígeno debido a problemas comunes que involucran el sistema de entrada de aire, válvulas de control de filtro que funcionan mal y materiales de tamiz contaminados.

El vapor de agua en el aire ambiente puede comprometer la absorción de nitrógeno en los lechos de tamiz al entrar a través de pequeñas fugas en los tubos internos.

Si una cantidad suficiente de vapor de agua vuelve a contaminar los lechos de tamiz, el gas suministrado será aire ambiental. Los pacientes pueden sufrir irritación por las cánulas nasales.

Debido a que el exceso de oxígeno mejora y acelera la combustión, se debe tener mucho cuidado para evitar el uso del concentrador cerca de materiales combustibles y fuentes de ignición.

Siempre debe estar disponible un tanque de reserva de oxígeno comprimido y un regulador en caso de corte de energía.

También desea obtener información sobre el dispositivo de monitoreo del nivel de oxígeno, haga clic en Oxímetro de pulso. Para equipos de cuidados críticos, lea Ventilador.

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