Lucrari stiintifice oxigen

• Concentratoare de oxigen în practica anesteziei
• Comparaţie între echipamentele PSA şi echipamentul de producere de tip CRIOGENIC
• SR ISO 10083:2006
• Oxigenul pur dăunează creierului
• Oxigen 93% vs Oxigen 99%: Calitate egală garantată pentru îngrijirea pacientului

Concentratoare de oxigen în practica anesteziei

extras din Canadian Journal Of Anaesthesia 1992/39:5
de Robert M. Friesen MD FRCPC

Cu excepţia oxigenului folosit la domiciliu, majoritatea oxigenului folosit în clinici provine din lichefierea acestuia. Acest proces se referă la distilarea criogenică a aerului. Oxigenul este aprovizionat în acest caz fie în rezervoare de oxigen lichid, fie în tuburi de oxigen comprimat.

O sursă alternativă de oxigen, în special pentru o reţea de aprovizionare deja construită, a fost instalată în Manitoba/Canada în anul 1987. Producerea de oxigen „la faţa locului” a fost posibilă prin folosirea tehnologiei sitelor moleculare. Sitele moleculare permit absorbţia selectivă a componentelor aerului. Această lucrare va trece în revistă procesul de obţinere a oxigenului prin concentratoarele de oxigen, precum şi implicaţiile pe care le are oxigenul livrat de un concentrator de oxigen în anestezie şi terapia intensivă.

Adsorbţia selectivă a componentelor aerului prin substanţe ce se găsesc în natură – zeoliţi -este cunoscută de peste 60 de ani. În paralel cu zeoliţii găsiţi în mod natural şi prin cercetări deosebite s-au obţinut site moleculare sintetice cu o consistenţă mai uniformă. Zeoliţii au o afinitate naturală pentru apa, care este eliberată la încălzire. Derivaţia din limba greacă pentru zeoliţi este „piatra care fierbe”. Zeoliţii sintetici folosiţi pentru producerea oxigenului au o structură rigidă de siliciu şi aluminiu cu un cation suplimentar, pentru a putea compensa deficitul de sarcină pozitivă din structură.1 Sitele moleculare utilizează calciul sau sodiul ca un cation suplimentar. Sitele moleculare se prezintă din punct de vedere comercial sub formă de granule fixate cu un liant inert.

Proprietăţile fizice ale gazelor ce vin în contact cu zeoliţii (adsorbantul) determină adsorbţia lor relativă la suprafaţa zeoliţiilor. Componentele principale ale aerului au diametre moleculare ce sunt suficient de mici pentru a trece printre porii sitei moleculare, Tabela I.
Calciul (sau sodiul), ca un cation suplimentar, conferă o sarcină net pozitivă porului.

Proprietăţile electronice ale constituienţilor aerului ce intra în contact cu zeoliţii vor determina intensitatea procesului de adsorbţie. Aceste proprietăţi includ polarizabilitatea, mişcarea bipolară şi quadripolară. Energia de adsorbţie observată este descrisă în Tabela II. Gazul produs constă în principal din oxigen şi ceva argon.

Tabela I. Dimensiuni relative în sitele moleculare

Porul de zeolit 4,3 A
Diametrul molecular al oxigenului 3,4 A
Diametrul molecular al azotului 3,6 A
A = Angstrom = I x IO”8 cm
Tabela II. Calitatea de adsorbţie a zeoliţilor

Scala relativă
Apa (H20) +++++
Bioxid de carbon (C02) ++++
Azot (N2) +++
Oxigen (O2) ++=
Argon (Ar) =

Eficienţa adsorbţiei poate fi crescută printr-o mică creştere a presiunii de lucru. Majoritatea concentratoarelor de oxigen existente îşi măresc eficienţa folosind metoda PSA (Pressure Swing Adsorbtion). Dinamica adsorbţiei azot-oxigen se realizează prin existenţa a doi cilindri cu zeoliţi, ce operează secvenţial, dar al căror ciclu este defazat cu jumătate din durata totală a ciclului de funcţionare. Aceasta asigură o ieşire constantă a oxigenului din sistem. Regenerarea fiecărui cilindru cu zeoliţi se face prin eliminarea azotului absorbit de sita moleculară, la sfârşitul fiecărui ciclu, prin „suflarea” unei mici cantităţi de oxigen proaspăt generat. Alternativ, regenerarea cilindrului cu zeoliţi poate fi făcută prin aplicarea unei scurte depresurizări la sfârşitul fiecărui ciclu de funcţionare.

Componentele unui concentrator de oxigen includ o intrare de aer proaspăt (dimensionată corespunzător), o unitate de filtrare, un compresor cu un răcitor şi un recipient de stocare. Cuplate la acest recipient se află sitele moleculare cu aparatură de control aferentă, după care se poate opta pentru diferite moduri de manipulare ale oxigenului produs.

Farmacopeea Statelor Unite (USP) defineşte „oxigenul” ca având nu mai puţin de 99% oxigen în volumul total de gaz2. Gazul produs printr-un procedeu cu site moleculare a fost definit ca Oxigen 93%. El conţine nu mai puţin de 90% şi nu mai mult de 96% oxigen în volumul total de gaz. Restul constă în principal din argon şi azot. Oxigen 93% a fost definit în USP în baza limitelor tehnologiei cu site moleculare folosite până în 19842. O comparaţie între compoziţia oxigenului 99%3 şi oxigenului 93% ca şi limitele maxim admise pentru celelalte substanţe sunt afişate în Tabela III. Folosirea concentratoarelor de oxigen pentru a furniza oxigenul necesar, implică ca fiecare spital să adopte Oxigenul 93% (USP) în formularistica lui.

Tabela III. Comparaţie între oxigenul criogenic şi cel PSA (compoziţii permise)

Oxigen 99 (USP) Oxigen 93 (PSA)

Oxigen • 99% >90% © • 96% ©
Monoxid de Carbon 5 ppm 5 ppm
Bioxid de Carbon 100 ppm 100 ppm
Metan (sau echivalent) 100 ppm © 25 ppm
N2O 5 ppm 5 ppm
Agenţi anestezici 0,1 ppm 0,1 ppm
Particule uleioase 1 mg/m³ 1 mg/m³
Dioxid de sulf 1 ppm 1 ppm
Total hidrocarburi halogenate 5 ppm 5 ppm
Altele 1/2 TLV 1/2 TLV

1. conf. CSA Z305.6 limita inferioară a purităţii la Oxigen 93 trebuie să fie 93% din volumul gazului
2. restul este argon şi azot
3. limita maximă admisă va fi redusă la 50 ppm în următorul standard
   ppm = părţi per milion
   TLV = valoarea limită admisă, definită de American Conference of Govemmental and Industrial Hygienesys (ACSH)

Standardele pentru reţelele de oxigen medical din spitale au fost pentru prima oară adoptate de Canadian Stamlards Association3. Se poate, de asemenea, prevedea, pentru cazurile de forţă majoră, o unitate de producţie secundară şi/sau o sursă de rezervă constituită din butelii de oxigen.

Dimensionarea instalaţiilor se face în funcţie de dimensiunea unităţii medicale (număr de paturi), acuitatea serviciului medical şi media estimată a vârfurilor de consum de oxigen. Sursa operativă de oxigen este compusă din sursa primară şi cea secundară. Cea primară este utilizată, în cele mai multe cazuri, acolo unde este necesară o aprovizionare centrală cu oxigen. În eventualitatea unui consum de vârf, poate fi nevoie şi de punerea în funcţiune a unei surse secundare de oxigen. Nu este însă normal să se pună baza pe o această a doua sursă de oxigen, pentru că ea nu se utilizează decât atunci când este o defecţiune la sursa principală.

În prezent, experienţa canadiană cu concentratoarele de oxigen se bazează pe folosirea sursei primare de aprovizionare cu oxigen, în cele mai multe cazuri, un concentrator de oxigen fiind conectat la o reţea de gaz deja existentă într-o unitate medicală. Acest lucru duce la creşterea disponibilităţii de oxigen a acestor unităţi. Standardele CSA actuale pentru reţelele de oxigen medical3 sunt comparate cu cele propuse4 pentru unităţile medicale ce utilizează concentratoare de oxigen ca sursă primară de aprovizionare în Tabela IV.

Tabela IV. Surse de aprovizionare cu oxigen în spitale

CSAZ305 CSAZ305.6
Sursa primară * 2 x media consumului
Sursa secundară * cant. medie neces. ptr. 2 zile
Rezerva cant. neces. în medie pentru 1 zi cant. medie neces. ptr. 1,5 zile

1. propunere preliminară
2. poziţionarea geografică şi situaţia locală pot impune cantităţi mai mari de oxigen la sursa secundară şi rezerva
3. sursa secundară şi rezerva sunt constituite din Oxigen 99

• mărimea corespunzătoare cu capacitatea unităţii medicale

Experienţa canadiană în folosirea concentratoarelor de oxigen pentru producerea de oxigen medical, este limitată, comparativ cu alte state 3 6 7 8 9. Experienţa internaţională şi localaă a arătat că, aceste concentratoare de oxigen pot fi o sursă extrem de sigură de aprovizionare cu oxigen. În Manitoba, concentratoarele de oxigen au demonstrat că pot livra fără întrerupere oxigen cu concentraţia > 95%. Restul de gaz rămas îl reprezintă argonul şi azotul în cantităşi foarte mici. Monitorul de oxigen ce controlează continuu concentraţia gazului la ieşire, va iniţia izolarea concentratorului de reţeaua de distribuţie a unităţii medicale, în cazul în care concentraţia oxigenului scade sub limitele admise. Modelul de monitor de oxigen SERVOMEX 571 folosit în Manitoba are o acurateţe de măsurare de ±0,3%.

Standardul CSA – Z305.13 se referă la reţelele de distribuţie a gazelor pentru uz medical. Oxigen 99 şi Oxigen 93 sunt considerate de către USP2 ca fiind substanţe obţinute în mod diferit. Când însă într-un sistem de aprovizionare cu oxigen, sursa primară este cu site moleculare iar cea secundară şi de rezervă cu butelii de Oxigen 99, cele două gaze sunt perfect compatibile la amestecare. Experienţa a arătat că amestecarea Oxigenului 93 cu Oxigen 99 nu are nici un efect clinic negativ semnificativ, Ministerul Sănătăţii şi Asistenţei Sociale din Canada susţinând de asemenea această practică. Ca şi mai sus, monitorizarea permanentă a concentraţiei oxigenului la ieşirea din generator este foarte importantă. Procedura de testare şi certificare trebuie să fie modificată pentru a fi compatibilă cu tehnologia concentratoarelor de oxigen. Majoritatea terapiilor cu oxigen ce se aplică astăzi în medicină sunt dictate de răspunsul pacientului şi nu de schimbările minore în concentraţia oxigenului inspirat. Colegiul American al Chirurgilor descrie ca fiind adecvat pentru întreţinerea vieţii în caz de traume majore, folosirea oxigenului la o concentraţie mai mare de 85%”.

Campbell14 şi Leigh15 au descris cerinţele pentru oxigenoterapia cu ajutorul concentratoarelor de oxigen. Tabelul V arată efectele utilizării surselor de oxigen, altele decât Oxigen 99 asupra produsului gazos final administrat pacientului. Variaţia în concentraţie a oxigenului administrat se încadrează în limita de 1% propusă de Campbell14.

Tabela V. Efectul utilizării surselor de oxigen asupra oxigenului administrat prin masca de oxigen Ventimask-3

Cantitatea de 02 inspirată în % din volumul total

Cant. O2 prescrisă în % din vol. Debit 02 Debit total 02(99) O2(95) 02(93)
24 3 78 24 23,8 23,8
28 6 66 28 27,7 27,6
35 12 67 35 34,2 33,9
® cantitatea corespunde specificaţiilor măştii de oxigen Ventimask-3
® debit total = 02 + aer
© cantitate de O2 inspirată = conţinutul de O2 din vol. total / vol. total
® se presupune o saturaţie a aerului FiO2 = 0.21

Echipamentele moderne de anesteziei (conform standardelor CSA16) nu sunt afectate în nici un fel, atunci când sunt alimentate de un concentrator de oxigen.

Ohmeda, Drager şi Penlon au fost avizaţi de folosirea concentratoarelor de oxigen în Manitoba înainte de licitaţia – care a avut loc pentru Manitoba Anaesthetic Upgrade Program17. Aparatele de anestezie pot utiliza un mecanism de mixare a N2O-O2 pentru a preveni administrarea accidentală a amestecului de gaz hipoxic către pacient. Furnizarea de Oxigen 93 în loc de Oxigen 99 fie prin monitorul de oxigen Drager (ORMC) sau prin Ohmeda link-25, nu a avut ca rezultat inspirarea unui oxigen hipoxic. Sistemul Ohmeda link-25 chiar creşte debitul de oxigen, dacă debitul de N20 creşte nejustificat, pentru a menţine un raport minim de debit de 3:1 N20:02.

Vâscozitatea argonului este similară cu cea a oxigenului, densitatea lui fiind însă mai mare (1,78 kg/m h faţă de 1,43 kg/m h)18. Prezenţa argonului (mai puţin de 7%) în oxigen nu îi alterează acestuia caracteristicile de curgere. Tehnologiile de monitorizare cu infraroşii, celule galvanice şi paramagnetice nu sunt afectate negativ de prezenţa argonului. Analiza spectrometrică a gazelor anestezice ar putea necesita o „programare” pentru concentraţii mai ridicate de argon. Aceasta este similară cu experimentele făcute anterior de Williams şi Benson cu heliu.

Argonul este un anestezic între 15,2 -16,9 atmosfere absolute, în comparaţie, oxigenul este un potenţial convulsant la 3 atmosfere absolute şi un anestezic la 15 atmosfere absolute. Nu se cunosc efecte fiziologice în cazul expunerii fie de lungă sau scurtă durată la concentraţii scăzute de argon. Tehnicile anestezice la debite mici sau în circuit închis reprezintă o problemă specială la folosirea oxigenului provenit din tehnologia cu site moleculare. Acumularea de argon apare ca o consecinţă inevitabilă preluării selective a oxigenului. Elementele determinante ale acumulării de argon sunt debitul de gaz din circuit şi consumul de oxigen al pacientului. Administrarea concomitentă cu N20 complică şi mai mult acest proces. Iată deci, încă o dată, că monitorizarea concentraţiei de oxigen din circuit este extrem de importantă.

Atât date nepublicate despre instalaţii montate în spitale din Anglia şi Armata SUA, cât şi date publicate, demonstrează că sitele moleculare cu zeoliţi sunt filtre extrem de eficiente pentru cei mai mulţi poluanţi din aer. Posibili poluanăi ai aerului sau surse de contaminare testate sunt gaze de eşapament, oxid de etil, bioxid de sulf, numeroase hidrocarburi cât şi agenţi folosiţi de obicei în arsenalul de război chimic (gaze lacrimogene, sarin şi multe alte gaze de luptă extrem de toxice). Sita moleculară nu a permis nici unuia din agenţii de mai sus să treacă şi deci să contamineze gazul produs. O contaminare puternică a sitelor moleculare prin agenţi care aderă ireversibil la zeoliţi, duce la reducerea eficienţei sitelor, lucru care este sesizat imediat de monitorul de oxigen încorporat în instalaţie.

Cel mai mare avantaj al utilizării concentratoarelor de oxigen este lipsa dependenţei de un anumit furnizor de oxigen şi costurile extrem de reduse pentru producerea oxigenului. Concentratoarele de oxigen sunt utilizate în prezent pentru a furniza oxigen medical într-un spectru larg de aplicaţii. Câteva dintre acestea includ aplicaţii militare-spitale mobile, avioane de luptă, vapoare – precum şi unităţi medicale, disparat situate, în toată lumea şi în special în America de Nord. Economia adusă de concentratoarele de oxigen este extrem de semnificativă.

Creşterea excesivă a costurilor de aprovizionare cu oxigen de la mijlocul anilor ’80, a fost un stimulent pentru provincia Manitoba, pentru a-şi găsi surse alternative de oxigen. Cu sprijinul unui producător local de tehnologie PSA, a fost preluat un proiect de către Manitoba Health Service Comission. În prezent sunt 22 de spitale în provincia Manitoba a căror sursă primară de oxigen este concentratorul de oxigen. Perioada medie de amortizare a acestor instalaţii a fost de 3,6 ani iar economiile cumulate pe o perioadă de 10 ani vor fi de circa 6 milioane de dolari. Şase spitale ce au între 40 şi 250 de paturi au calculat economii anuale de aproape 200.000 dolari. Unităţile medicale din mediul urban au realizat o reducere a costurilor de aprovizionare cu oxigen cu 34 – 41%, în timp ce unităţile din mediul rural cu peste 50%.

În concluzie, concentratoarele de oxigen utilizând tehnologia sitelor moleculare oferă o sursă foarte ieftină, sigură şi fiabilă de oxigen pentru reţelele existente în unităţile medicale.

Referinţe:

Penny M. Physical and chemical properties of molecular sieves – the pressure adsorbtion cycle. Health Service Estate (HSE) 1987:61:44-9.

The United States Pharmacopeia, The National Formulary. Rockvilie Md. United States Pharmacopeial Convention Inc. 1989 USP XXH NF XVH 1990:991-2.

Nonflammable Medical Gas Piping Systems. CSA Standaids Z305.1-M84. Rexdale: Canadian Standards Association 1984.

Medical Oxigen Concentrator Central Supply System: For Use with Nonflammable Medical Gas Piping Systems proposed CSA Standard Z305.6M. Rexdale: Canadian Standards Association 1991.

Erai-Ashi TI, Popworth DP, Nunn JF. Inhalational anaesthesia. in developing countries Part H: Anaesthesia 1983:38:736-47.

Harris CE. Simpson PJ. The „Mini 02” and „Heathdyne” oxygen concentrators. Their performance and potential application. Anaesthesia 1985:40:1206-9.

Fenton PM. The Malawi Anaesthetic Machine. Experience with a new type of anaesthetic apparatus for developing countries. Anaesthesia 1989:44:498-503.

8Donald S. Use of the Haloxair Apparatus with an oxygen concentrator (letter) Can. J. Anaesth. 1987:34:538-9

9SwanBB. Oxygen Concentrators (letter). Can. L Anaesth. 1987:34:538-9.

10Arrowsmith LWM. Oxygen Concentrators for Medical Gas Pipeline Systems. Health Service Estate (HSE) 1985:57:50-1.

Barnes JW. Quality Assurance and the Oxygen Concentrator. Keaith Service Estate (HSE) 1987:61:55-61.

Henke I. New Tehnology for Oxygen Supply. Hospital Engineering Connection 1991:13:11-15.

Advanced Trauma Lifs Suppon Student Manual. Chicago: American College of Surgeons. 1989:14.

Campbell EJM. A method of controlled oxygen administration which reduces the risk of carbon dioxide retention, – Lancet 1960:2:12-4.

Leigh JM Variation in performance of oxygen therapy devices. Towards the rational employment of the dephlogisticated air described by Priestley. Arin Roy Coil Surg. Engl. 1973:52:234-53.

Continous-Flow Inhalational Anaesthetic Apparatus (Anaesthetic Machines) for Medical Use. CSA Standard Can-Z168.3-M84. Rexdale: Canadian Standards Association 1984.

Friesen RM, Hulton G, Bjornson J. The upgrading and replacement of anaesthetic equipment: a provincial approach. Can. J. Anaesth. 1990:37:889-95.

Parker CJR. The anaesthetist’s experience of PSA oxygen: the problem of argon accumulation in low flow anaesthesia. Health Service Estate (HSE) 1987:61:65-70.

19 Williams EL, Benson DM. Helium – induced errors in clinical mass spectrometry. Anaesth. Analg. 1988:67:83-5.

Halsey MJ. The physiology of argon, nitrogen and oxygen mixtures and the safety of PSA gas. Health Service Estate (HSE) 1987:61:53-5.

Cotes JE, Douglas-Jones AG, Saunders M J. A 60% oxygen supply for medical use. BMI 1969:4:143-6.

Parker CJR. Snowdon ÅžL. Predicted and measured oxygen concentrations in the circle system using low fresh gas flows with oxygen supplied by an oxygen concentrator. Br. J. Anaesth. 1988:61:397-402.

Dobson MB. Oxygen Concentrator; ofîer cost savings for developing countries. A study based on Papua New Guinea. Anaesthesia 1991:46:217-9.

COMPARAŢIE ÎNTRE ECHIPAMENTELE PSA ŞI ECHIPAMENTUL DE PRODUCERE DE TIP CRIOGENIC

Unitate de tip PSA
Concentraţia O2: 95%
Controlată de un inginer electromecanic
Training gratuit în 2 zile la faţa locului
Pornire imediată
Fără pierderi în depozitul de oxigen
Cost redus de piese de schimb
Componente standard în comerţul internaţional
Capacitate adaptată la un complex spitalier
Întreaga instalaţie livrată într-un container
Unitate de tip CRIOGENIC
Concentraţia O2: 99,9%
Controlată de ingineri specializaţi
Cost mare pentru training de 3 luni în Europa
Pornire în 24 de ore înainte de a începe să producă
Aprovizionat cu aer lichid în evaporare constantă
Cost ridicat de piese de schimb
Componente exclusive livrate de producător
Capacitate pentru un oraş întreg cu industrii
Aparatura cere o asamblare şi întreţinere de către un specialist

REMARCI

Marele avantaj al sistemului PSA este acela că lucrează numai în faza de gaz şi permite o filtrare şi o abolire completă a gazelor cum ar fi CO-CO2-H2S, etc. În gazele produse există 95% oxigen, 4% argon (gaz neutru) şi 1% gaze rare. Poate fi produs la cerere şi capacitatea este adaptată la nevoile clientului.

Inconvenienţele sistemului criogenic sunt: costul capital, costul de întreţinere, calificarea personalului. Aceasta implică training costisitor care este dificil de asigurat în ţările în curs de dezvoltare şi, în acest fel producătorul depinde de acest personal specializat (reclamaţii – puncte de plecare – nevoia de a învăţa câţiva oameni, …).

Mai mult, menţinerea performanţelor instrumentelor este foarte dificilă în condiţii de temperaturi înalte, considerând că separarea oxigenului şi a altor gaze este bazată pe o întreţinere riguroasă a temperaturii în turnul de distilare. Variaţia cea mai mică poate cauza o alimentare cu nitrogen a oxigenului. S-a demonstrat suficient slăbiciunea acestui sistem în ţările calde. Echipamentul complet adaptat trebuie în acest fel instalat, ceea ce implică o investiţie semnificativă, un cost de producţie ridicat şi o cerere de clienţi mulţi ca şi o producţie regulată.

Sistemul criogenic nu are niciun interes în oxigenul medicinal, cum oxigenul este livrat la pacienţi în formă de amestec oxigen + aer sau protoxid de nitrogen. Oxigenul pur nu este niciodată livrat direct.

CONTEXT EUROPEAN

Farmacopeea Franceză face referiri numai la oxigenul medicinal produs de sisteme industriale criogenice. Este specificat că oxigenul este medicament şi trebuie să aibă o concentraţie minimă de 99,5%.

Pentru a proteja industria sa tradiţională, Franţa a catalogat oxigenul medicinal ca fiind un medicament a cărui concentraţie trebuie să fie de minim 99,5%. Acest lucru se datorează şi faptului că trebuie luate măsuri speciale, industria de producere fiind în general aşezată în zone industriale cu un grad înalt de poluare a aerului de către fumul industriilor compacte.

Oricum, multe alte ţări cum ar fi USA şi Canada autorizează oxigenul medicinal cu o concentraţie de 93% (variază între 90% şi 96%). Standardul ISO 10083 referitor la “materialul pentru anestezie şi reanimarea respiratorie, sisteme de gaz medical” merge în această direcţie din momentul în care a acceptat o concentraţie a oxigenului de 93%.

ISO/DIS 10083 (03/2005) ANULEAZĂ VERSIUNEA VECHE DIN 1992

Are legătură cu toate concentratoarele de oxigen cu o puritate mai mare sau egală cu 90%. În final, tindem să considerăm că centralele noastre nu sunt centrale de producere a oxigenului pur (99,5%) dar centralele de producere a aerului îmbogăţit cu oxigen sunt concentratoare de oxigen.

Oricum, standardul se referă la produsele noastre ca fiind o alternativă la sistemele de alimentare cu oxigen pur, oxigen lichid.

Decizia de a folosi unul din tipurile de oxigen revine instituţiei care îl va folosi pe baza legislaţiei naţionale sau regionale.

Standardul dovedeşte că echipamentele noastre sunt adaptate pentru uz medical şi că sunt valide, în comparaţie cu alte sisteme. Dar decizia finală o ia numai autorităţile locale care decid să folosească Farmacopeea Franceză (99,5%) sau pe cea Americană (93%) sau să găsească propriile reguli.

În Africa putem cerceta adaptarea echipamentelor noastre la condiţiile de mediu ţi sensibilitatea acestora. Putem insista de asemenea asupra consumului scăzut de energie, costului de întreţinere scăzut şi a autonomiei oferită în comparaţie cu sistemele grele sau cu filtrarea moleculară dublă, sau cu echipamentele criogenice etc, în timp ce ISO/DIS 10083 arată că centralele noastre sunt complet adaptate la aplicaţiile medicale.

USP DI 2000 şi CAN/CSA – Z305

Farmacopeea Statelor Unite (USP DI 2000), Canadiană (CAN/CSA – Z305.6 – 92) şi alte ţări au stabilit un consens general asupra interschimbării totale între oxigenul 93% (aer îmbunătăţit cu oxigen) şi oxigenul pur. Aceste ţări le consideră ca echivalente. Producătorii de echipamente PSA propun unităţi oferind o puritate de 93%.

Staţiile centrale PSA oferă o puritate de 94% (1%) cu o tendinţă generală spre 95%.

CRITERII VARIATE

Este de preferat să se studieze termenii şi criteriile acestor standarde şi să se compare cu performanţele şi caracteristicile echipamentelor PSA (capacitate maximă, materiale, sisteme de avertizare, condiţii de utilizare, etc).

Standardele US, Europene, etc. au aceleaşi criterii generale.

COMPOZIŢIA OXIGENULUI PRODUS

O2: 93% O2: 95%
CO2<300 ppm(g/m3) CO2<2 ppm
CO<5 ppm CO<1 ppm
H2O<67 ppm H2O<0,003 ppm (sub 1 atm)
Hidrocarburi: 5 ppm Hidrocarburi<1 ppm
(o singură filtrare) – filtrare la intrarea particulelor de ulei, impurităţi sub 0,01 (filtrare triplă)

• separatoarele de apă/ulei sunt uscate automat la fiecare 5’ de valvele solenoide.
  Punct de rouă – 46,5 C sub 1 atmosferă Punct de rouă – 58 C la nivelul generatorului şi – 70 C la nivelul oxigenului produs

COMPRIMARE

Standarde Unităţi PSA
Compresor tip piston: este necesar să se aducă la cunoştinţă că mutarea pistonului creează un praf care poate contamina gazul pentru mult timp. Compresor tip diafragmă: din oşel inoxidabil. Niciun fel de contact între O2 şi o parte mobilă, fără lubrifiant. Contaminare zero.

MATERIALE

Standarde Unităţi PSA
Rezervoare din oţel inoxidabil Generatorul este în întregime făcut din oţel inoxidabil, nu din oţel obişnuit. Toate conductele şi rezervele în contact cu oxigenul sunt din oţel inoxidabil, nu din PVC sau cupru.

ALARME

Standarde Unităţi PSA
Alarmă unică de controlul calităţii O2 – multe dispozitive de avertizare şi securitate controlate de un sistem automat de reglare. Toţi parametrii de producţie şi de umplere sunt verificaţi (presiunea de intrare/de ieşire la toate nivelele, temperatura, puncte de rouă, întreruperile de circuit). Sunt uşor de identificat datorită unui afişaj digital pe panoul de control.

• verificarea purităţii oxigenului
• sistem rapid de diagnosticare a întreruperilor sau anomaliilor
• dispozitiv de oprire de urgenţă şi un sistem ce previne toate pornirile unităţii în caz de schimbare la reţeaua de alimentare cu energie electrică
• securitate dublă la drenare: echilibru mecanic dublat cu o valvă solenoidă.

CONDIŢII DE UTILIZARE*

Standarde Unităţi PSA
Unitatea trebuie să fie capabilă să lucreze în condiţii atmosferice extreme: Unităţile PSA au fost studiate special pentru zone extreme:

• umiditate relativă de 100% – temperatura până la 45C
• temperatura până la 40C – umiditate relativa de 100%
• voltaj instabil – voltaj instabil şi protecţie împotriva schimbărilor de faze
• mediu prăfuit – mediu prăfuit
  Trebuie să reziste la şocuri şi vibraţii, să fie protejată împotriva coroziunii şi să fie capabilă să furnizeze oxigen cu o puritate
  < 70%. Făcută pentru a fi uşor de transportat unitatea este confecţionată pentru a reduce vibraţiile la maxim.

În final, un dispozitiv specific opreşte automat unitatea când puritatea oxigenului este mai mică de 90%.

• Aceşti termeni sunt emişi în mod special de Organizaţia Mondială a Sănătăţii (WHO), care stabileşte o performanţă a standardului bazată în special pe criteriul standardului ISO 10083. Aceste criterii se aplică pe unităţile presupuse fiind operate în ţările în care apar.

Putem nota că, pentru toate capitolele, unităţile PSA oferă mai multe specificaţii decât standardele şi criteriile fixate. Oxigenul produs prin metoda PSA este de o calitate inegalabilă depăşind toate criteriile internaţionale pentru uz medical.

SR ISO 10083:2006

Introducere

Scopul acestui standard internaţional este de a stabili cerinţe minime de securitate şi performanţă pentru sistemele de alimentare cu concentratoare de oxigen utilizate pentru a furniza aer îmbogăţit cu oxigen într-un sistem de distribuţie de gaze medicale. Este specificată concentraţia minimă de oxigen produsă de concentratoarele de oxigen. Reglementările naţionale, regionale sau locale pot totuşi să stipuleze concentraţia minimă de oxigen care este produsă de către sistemele de alimentare cu concentratoare de oxigen sau domeniul concentraţiilor pe care acestea trebuie să le producă.
Concentratoarele de oxigen pot fi utilizate pentru a furniza aer îmbogăţit cu oxigen printr-un sistem de conducte de gaz medical ca un înlocuitor pentru oxigenul medical. Concentratoarele de oxigen pot fi combinate cu surse de alimentare conţinând 100% oxigen medical (adică butelii sau recipiente criogenice).
Concentratoarele de oxigen pot furniza un produs gazos cu o concentraţie variabilă de oxigen într-un domeniu specificat, depinzând de caracteristicile concentratorului şi de debitul furnizat.
Decizia de utilizare a aerului îmbogăţit cu oxigen va fi luată în prealabil de către spital, în conformitate cu normele regionale sau naţionale şi este în afara scopului acestui standard internaţional. Este, de asemenea, o decizie a spitalului, posibilitatea utilizării unui amestec de aer îmbogăţit cu oxigen şi oxigen. Utilizarea unui sistem de alimentare care include concentrator (concentratoare) de oxigen poate necesita aprobarea autorităţilor regionale sau naţionale.
Acest standard internaţional nu trebuie privit ca o aprobare sau recomandare a unei concentraţii de
oxigen faţă de alta.
Pot exista reglementări regionale sau naţionale care necesită utilizarea de unităţi terminale, specifice de gaz pentru aerul îmbogăţit cu oxigen.
Sistemul de alimentare cu concentratoare de oxigen poate fi montat odată cu instalarea sistemului de distribuţie prin conducte sau ca o înlocuire sau suplimentare a sistemului de alimentare existent. Sistemul de alimentare cu concentratoare de oxigen poate fi livrat ca un pachet şi poate fi montat de o terţă parte, în acest caz producătorul concentratorului de oxigen trebuie să ofere instalatorului informaţii corespunzătoare pentru montaj şi testare înainte de conectarea la sistemul de distribuţie prin conducte şi înainte de utilizare.

Obiectivele acestui standard internaţional urmează să asigure următoarele:

Standardul este destinat pentru utilizarea de către persoane implicate în proiectarea, construcţia, inspecţia sau funcţionarea unităţii spitaliceşti. De asemenea, pot fi în cunoştinţă de cauză de conţinutul acestui document, acele persoane implicate în proiectarea, fabricarea, calibrarea sau testarea echipamentului destinat să fie conectat la un sistem de alimentare cu concentrator de oxigen.

introducerea corespunzătoare a sistemului de alimentare cu concentratoare de oxigen într-o unitate
spitalicească
calitatea aerului îmbogăţit cu oxigen furnizat de sistemul de alimentare;
alimentarea continuă a aerului îmbogăţit cu oxigen;
utilizarea de materiale adecvate;
starea de curăţenie a componentelor;
instalare corectă
pregătirea sistemelor corespunzătoare de comandă, monitorizare şi alarmă pentru sistemul de
alimentare;
testarea, instruirea şi certificarea.

Această reproducere a fost făcută cu acordul Asociaţiei de Standardizare din România – ASRO nr, LUC/08/129 din 18.07.2008.

Oxigenul pur dăunează creierului

Un doctor pune o mască de oxigen pe faţa unei persoane care se chinuie să respire şi îi furnizează oxigen pur.

Înca de la începutul cercetării, se sugerează că inhalarea directă de oxigen pur poate dăuna creierului. Pentru prima dată, studii imagistice ale creierului efectuate de UCLA au arătat motivul. Ediţia din 22 mai 2007 publicată de Public Library of Science(PLoS) Medicine, recomandă o schimbare prin introducerea dioxidului de carbon la amestecul gazos pentru a conserva funcţiile cerebrale ale pacienţilor.

“Timp de decenii, comunitatea medicală a promovat oxigenul cu puritate 100% ca standard de aur pentru resuscitare. Dar, nimeni nu a raportat ce se întampla în interiorul creierului nostru când inhalăm oxigen pur”, a explicat Ronald Harper, profesor distins de neurobiologie din cadrul şcolii de Medicină, David Geffen din cadrul UCLA. “ Ceea ce am descoperit, adaugă fără urmă de îndoială, că trebuie modificat ghidul de practică medicală în USA”.

Echipa domnului Harper a folosit rezonanţa magnetică nucleară funcţională pentru a capta imagini cu ceea ce se întâmplă în interiorul creierului uman în timpul a două scenarii diferite de respiraţii. Tehnica detectează creşterea subtilă a fluxului sangvin declanşată de activarea diferitelor părţi ale creierului, făcând ca aceste regiuni să lumineze pe scanarea color.

Cercetătorii au scanat creierele a 14 copii sănătoşi, cu vârste cuprinse între 8 şi 15 ani, în timp ce inhalau oxigen cu concentraţie 100% printr-o piesă bucală, fiind monitorizate respiraţia şi frecvenţa cardiacă. Dupa ce au aşteptat 8 minute pentru ca respiraţia copiilor să revină la normal, echipa a adăugat 5% dioxid de carbon la amestecul gazos şi a repetat scanarea.

Compararea celor 2 scanări a dezvăluit diferenţe semnificative.

“Când copiii au inhalat oxigen pur, ei au devenit tahipneici, rezultând o eliminare rapidă a dioxidului de carbon din organism”, a spus coautorul lucrării, Paul Macey, cercetător asociat în neurobiologie. “Scăderea dioxidului de carbon a determinat vasoconstricţie, care a împiedicat oxigenul să ajungă la ţesuturile din creier şi inimă.”

Atunci, s-a întâmplat ceva surprinzător pe scanarea MRI.

Cele trei structuri ale creierului s-au luminat: hipocâmpul, care reglează presiunea sangvină cortexul cingular, care reglează percepţia durerii şi presiunea sangvină şi insula care monitorizează stresul fizic şi emoţional.

Toată această activitate trezeşte hipotalamusul, care reglează frecvenţa cardiacă şi fluxul hormonal. Activarea hipotalamusului declanşează o cascadă de reacţii dăunătoare şi eliberează mediatori care pot leza creierul şi inima.

“Câteva arii ale creierului răspund la administrarea de oxigen 100% prin suprasolicitarea hipotalamusului“, a explicat Harper. “Hipotalamusul a reacţionat prin descărcarea masivă în fluxul sangvin de hormoni şi neurotransmiţători. Aceşti mediatori interferează cu capacitatea cordului de a pompa sânge şi a livra oxigen, exact efectul opus care este dorit când dorim să resuscităm pe cineva”

Când copiii au inhalat amestec de dioxid de carbon şi oxigen, hiperactivitatea hipotalamusului a dispărut de pe scanarea MRI.

“Adăugarea dioxidului de carbon în oxigen duce la vasodilataţie, permiţând oxigenului să ajungă la inimă şi creier, calmând hipotalamusul şi încetinând eliberarea mediatorilor”, a spus Macey.

“Oxigenul pur este chibritul care aprinde focul în pădure fiind dăunător organismului”, a spus Harper. “Dar puţin dioxid de carbon face ca acest pericol să dispară”.

Având ca bazţ descoperirile lor, cercetătorii încurajează puternic să fie adăugat dioxid de carbon în oxigen, în special când se resuscitează copii sau când se administrează oxigen pentru mai multe minute. Noua direcţie poate împiedica în cazul pacienţilor, situaţii cum ar fi infarctul, atacul cerebral, otrăviri cu monoxid de carbon.

“Când aveţi dubii asupra unui caz, abordarea medicală curentă este de creştere a concentraţiei de oxigen şi să aşteptaţi îmbunătăţirea situaţiei pacientului”, a explicat Harper. “ Dar nimeni nu a scanat creierul pacientului pentru a examina cum răspunde la terapia cu oxigen”.

Ultimele informaţii despre efectele dăunătoare ale concentraţiei de oxigen mari au produs deja schimbări de politică în lume. În locul utilizării oxigenului pur, în multe spitale din Europa resuscitarea se face acum cu aer din atmosferă, care conţine un amestec de oxigen, nitrogen şi dioxid de carbon; sau cu un amestec din oxigen şi dioxid de carbon.

Oxigen 93% vs Oxigen 99%: Calitate egală garantată pentru îngrijirea pacientului

Oxigenul 93% (O293) asigură aceeaşi calitate pentru îngrijirea pacientului ca oxigenul 99%(O299). Studii clinice şi ştiinţifice din Marea Britanie, Canada şi Statele Unite ale Americii au demonstrat că, indiferent că alimentarea cu oxigen este cu O293 din concentratoarele de oxigen sau O299 din cilindrii sau dispozitive de stocat lichid, standardul îngrijirii clinice rămâne acelaşi. Câteva studii fiziologice au avut ca scop oxigenul inspirat (FiO2) la pacienţi. Într-un studiu care a examinat eficacitatea diferitelor sisteme de alimentare cu oxigen, pacienţilor le-a fost administrat oxigen O293 dar şi O299 la 2 L/min, 3 L/min şi 5 L/min. Rezultatele au demonstrat că FiO2 ul s-a modificat, dar această diferenţă a fost datorată debitelor diferite. La fiecare debit, statistic nu a fost nici o diferenţă a FiO2 ului între diferitele concentraţii a oxigenului. Alte studii au avut în vedere starea generală de sănătate a pacientului. În Canada, 48 de spitale au fost intervievate cu privire la experienţa lor de 10 ani în folosirea concentratoarelor de oxigen ca principală sursă de alimentare cu oxigen. Nu au fost înregistrate consecinţe adverse ca rezultat a surselor de oxigen şi autorii au concluzionat că aceste concentratoare de oxigen care îndeplinesc standardele Canadiene sunt sigure, de încredere şi eficiente din punct de vedere al costului. Probabil, cel mai relevant, multe spitale au raportat îmbunătăţirea actului medical şi creşterea consumului după trecerea la concentratoarele de oxigen; furnizarea oxigenului din concentratoarele de oxigen fiind fiabilă şi cu costuri reduse, le-a permis spitalelor să prescrie oxigen mai frecvent.

Multe organizaţii de sănătate internaţionale recomandă concentratoarele de oxigen în aceeaşi măsură ca cilindrii pentru alimentrarea cu oxigen. WHO încadrează concentratoarele de oxigen ca mijloace eficace pentru alimentarea cu oxigen. Într-o comparaţie între cilindrii şi concentratoare, Asociaţia Anesteziştilor din Marea Britanie şi Irlanda s-a bazat pe cost, întreţinere, fiabilitate şi probleme similare, nu pe nivelul concentraţiei oxigenului, pentru alegerea celei mai bune surse de alimentare cu oxigen. După ani de folosire a O293 în teren, Armata Americană a declarat O293 acceptabil în orice aplicaţie clinică. Dincolo de consideraţiile clinice, trecerea la O293 nu necesită echipament adiţional pentru sistemele de livrare. ISO a emis reglementări identice privind sistemele de livrare O293 şi O299, iar Asociaţia de Standardizare Canadiană şi Armata Americană nu face nici o deosebire între cele două sisteme. În studiile din Canada menţionate anterior, toate cele 48 de spitale folosesc concentratoare care furnizează O293 prin conducte existente pentru O299.

1 Mitchell, Brent E., Baker, Raymond, Gardner, Stephanie M., Holloway, I. Aron F., Todd, Larry. Un studiu descriptiv a procentului de oxigen livrat folosind Circuitul de respirat Tub-Valvă-Masc&259 la 2 L/min, Centru Ştiinţific Pentru Sănătate al Universităţii din Texas, Centrul de informare pentru tehnica apărării, 2002.

2 Friesen, R.M., Raber, M.B., Reimer, D.H.. Concentratoarele de oxigen: o sursă primară de alimentare cu oxigen, Can J Anesth 1999; 46:1189.

3 Deparatmentul de Vaccinuri şi Produse Biologice, Concentratoarele de oxigen, în informaţiile despre produs ale WHO / UNICEF 2000, Organizaţia internaţională pentru sănătate, Geneva, 2000, p. 235.

4 Asociaţia Anesteziştilor din Marea Britanie şi Irlanda, Oxigen, Alimentarea cu gaze, echipament şi întreţinere, Resurse pentru anestezie Vol.1, 2004.

5 Janny Enterprises, Utilizarea clinică a Oxigenului 93% în Pieţele Comerciale civile, 2005, p.7.