Los concentradores de oxígeno (o generadores de oxígeno) son dispositivos que concentran el oxígeno procedente de una fuente particular proporcionando una mezcla de gas enriquecida con oxígeno. Generalmente un concentrador de oxígeno hace uso de la tecnología conocida como «absorción por oscilación de presión», un proceso físico para la separación de mezclas de gases por absorción bajo presión.
Este tipo de dispositivo médico se utiliza ampliamente para el suministro de oxígeno en aplicaciones sanitarias, en particular cuando el oxígeno líquido o bajo presión es demasiado peligroso o incómodo de usar, como por ejemplo en casa o en otros contextos. Esto porque los concentradores de oxígeno no necesitan ningún tipo de almacenamiento, visto que producen al momento el oxígeno que el usuario necesita. Por este mismo motivo los concentradores de oxígeno, sobre todo los concentradores portátiles (POC), resultan una solución mucho más ligera, compacta y cómoda de usar, respecto a otras opciones usadas para proporcionar oxigenoterapia.
¿Cómo funcionan los concentradores de oxígeno?
Los concentradores de oxígeno trabajan sobre la base del principio de la absorción por oscilación de presión (PSA) del nitrógeno sobre un tamiz molecular de zeolita. Como sabemos el aire que respiramos está constituido por el 78% de nitrógeno, el 21% de oxígeno y el 1% restante de gases como el dióxido de carbono y vapor de agua. Lo que hace el concentrador es retener y eliminar el nitrógeno para que el gas resultante sea una mezcla con un 90 – 95% de oxígeno, del todo similar al oxígeno medicinal proporcionado por medio del clásico cilindro o bombona.
La zeolita porosa empleada en el proceso es una substancia que, a altas presiones, absorbe grandes cantidades de nitrógeno, debido a su gran superficie de contacto. En un segundo paso, después de la separación del oxígeno y de otros gases que no son absorbidos, el nitrógeno atrapado en la zeolita viene eliminado del tamiz molecular para permitir a la zeolita de recuperar su funcionalidad para el siguiente ciclo de absorción.
La tecnología PSA es una técnica fiable, rápida, práctica y económica para la generación de oxígeno en cantidades pequeñas o medianas como las que se usan en oxigenoterapia, mientras que la separación criogénica usada para producir el oxígeno en botella, es más adecuada para la producción de mayores volúmenes. Lamentablemente en pasado esta técnica era poco usada en oxigenoterapia y los pacientes venían tratados proporcionando como única fuente el oxígeno líquido, lo que limitaba mucho la movilidad del usuario.
Los concentradores de oxígeno que usan el sistema de PSA representan una fuente rentable de oxígeno. Son más seguros, menos costoso, y tienden a ser más convenientes en comparación con los tanques de oxígeno criogénicos o las clásicas bombonas de oxígeno líquido. Encuentran aplicación en diferentes campos e industrias a parte que la medica, por ejemplo en el campo farmacéutico, del tratamiento de aguas y en la producción de vidrio.
El proceso de concentración del oxígeno
Un concentrador de oxígeno está simplemente constituido por un compresor de aire, dos cilindros llenos de pellets de zeolita, un tanque de igualación de la presión, y algunas válvulas y tubos. En la primera mitad del ciclo un primer cilindro recibe el aire del compresor, para un tiempo de aproximadamente 3 segundos. Durante este tiempo la presión en el primer cilindro aumenta hasta una presión igual a aproximadamente dos veces la presión atmosférica normal y la zeolita se satura con nitrógeno.
Una vez que en el primer cilindro, al final de la primera mitad del ciclo, se alcanza una concentración cercana a la de oxígeno puro, una válvula se abre y el gas enriquecido en oxígeno fluye al tanque de compensación de presión, que está conectado al tubo de oxígeno al paciente. Al final de la primera mitad del ciclo, se produce otro cambio de posición de la válvula, de manera que el aire del compresor se dirige hacia el segundo cilindro. Una vez que el oxígeno enriquecido ha sido trasladado al tanque, la presión en el primer cilindro desciende, lo que permite que el nitrógeno sea liberado por la zeolita.
Durante la segunda mitad del ciclo se produce otra variación de posición de la válvula, que permite que el gas presente en el primer cilindro sea liberado y vuelva a dispersarse en el aire. Al mismo tiempo se mantiene la concentración de oxígeno en el depósito de compensación que no desciende por debajo de aproximadamente el 90%. La presión en el tubo que transporta el oxígeno desde el depósito de compensación al paciente se mantiene constante gracias a la presencia de un reductor de presión.
Características de los concentradores de oxígeno
Los últimos concentradores son dispositivos técnicamente diseñado para proporcionar aire enriquecido con oxígeno de hasta 90 a 95%, con variaciones no mayores a ± 3% dependiendo del flujo. Se dividen en concentradores estacionarios, más grandes y pesados, cuya fuente de energía es únicamente la toma eléctrica, y concentradores portátiles, compactos, ligeros y que se pueden alimentar por medio de la toma eléctrica o de baterías.
El peso y el tamaño de estos dispositivos son bastante bajos: las unidades actualmente en el mercado difícilmente van más allá de los 25 Kg para los estacionarios y de 6 kg para los portátiles. Estas características representan un cierto límite en alcanzar flujos y concentraciones particularmente altas. Sin embargo, incluso en presencia de estas limitaciones, estas unidades aseguran un excelente rendimiento para una amplia gama de necesidades. En particular, en los pacientes que presentan una reducida capacidad de movilidad y con ciertas características clínicas, el uso de concentradores estacionarios es indicado y es particularmente favorable, ya sea en el hogar, como en algunos centro de atención médica como en hospitales o en algunos centros de rehabilitación para ancianos. Por otro lado los concentradores portátiles son adecuados a esos pacientes que se encuentran en una etapa temprana de la enfermedad, que no quieren renunciar a llevar a cabo una vida normal fuera del hogar.
Diferencias entre concentrador y oxígeno liquido
Como ya se mencionó anteriormente, el tratamiento con un concentrador de oxígeno debe ser considerado un tratamiento con aire enriquecido en oxígeno. En otras palabras, el porcentaje de oxígeno se diferencia del que se obtiene con oxígeno líquido (concentración de O2 de no menos de 99,5%) y, en general, con algunas variaciones de un fabricante a otro, alcanza de 90 a 95% y de todas formas nunca es inferior al 82%.
Más allá de las pequeñas variaciones de un modelo a otro, se debe recordar que la concentración de oxígeno proporcionado por este tipo de dispositivos, también puede variar en función del flujo que se quiere hacer llegar al usuario. Por ejemplo, si un flujo de 1 litro/minuto es compatible con una concentración de O2 igual al 95%, aumentando el flujo hasta 5 litros/minuto, la concentración de O2 puede disminuir hasta un 90%. Normalmente, esta disminución de la concentración de oxígeno no causa ningún efecto clínico, sin embargo, siempre es una buena idea volver a evaluar la saturación de oxígeno (SpO2) después de un período adecuado, de aproximadamente media hora, de respiración con el flujo prescrito por el médico y dispensado por el concentrador.
La concentración de oxígeno ha de reducirse también debido a otros factores, entre ellos principalmente defectos de funcionamiento o problemas debidos a los filtros, especialmente a los de zeolita que con el tiempo pierden eficiencia. Por esta razón es adecuado llevar a cabo un mantenimiento periódico del aparato por lo menos una vez al año. Por razones de seguridad, estos dispositivos también están equipados con un sistema de alarma que se activa cuando, por cualquier razón, la concentración del oxígeno cae por debajo del 82%. Pensando en esta posibilidad, siempre se recomienda al paciente que usa el aparato en el hogar, fuera de todo control sanitario, que tenga disponible una bombona de oxígeno líquido de emergencia y a requerir ayuda calificada para el control y el mantenimiento del concentrador.
El uso del concentrador de oxígeno obviamente implica también un costo por el consumo de electricidad. Este costo, calculado para una unidad de 400 vatios que funciona 20 horas al día, es de alrededor de 25/30 euros por mes. En algunos países europeos, este costo es reembolsado por el servicio público de salud.
De acuerdo con algunas directrices para la terapia de oxígeno a largo plazo no se recomienda recurrir al uso del concentrador de oxígeno en caso de que se necesitaran flujos superiores a 5 litros por minuto. Por debajo de este límite es ciertamente posible el uso del concentrador de oxígeno aunque siempre se deben evaluar las características clínicas peculiares del paciente. Según algunos estudios, los mejores resultados con este tipo de dispositivo se obtienen con flujos de oxígeno alrededor de 2 litros por minuto, o sea en flujos que permiten concentraciones de O2 al rededor del 95%.
Sin duda alguna, el concentrador tiene la gran ventaja de independizar el paciente, que ya no depende de la necesidad de tener que recargar el oxígeno. A parte esto, en el caso de los concentradores portátiles, el paciente es nuevamente libre de retomar sus costumbres y su vida fuera y dentro de casa, por lo tanto es una gran ayuda a nivel psicológico.