Jak to jest zrobione: przenośny koncentrator tlenu

Dzisiaj będzie nietypowo. Nie będzie o kolejnym urządzeniu typu CPAP ale przyjrzymy się bliżej urządzeniu wykorzystywanym przy tlenoterapii- koncentratorowi tlenu.
Tlenoterapia jest wykorzystywana przede wszystkim w przypadku niewydolności oddechowej. Ta może być ostra (np. z powodu infekcji lub urazu) lub przewlekła (np. w przebiegu POChP). Powody niewydolności najczęściej leżą w zmianach miąższowych płuc (np. zwłóknienie), związane są z wentylacją (np. w bezdechu) lub układem krwionośnym (np. w niewydolności serca). Wskazaniem są niekiedy również m.in. klasterowe bóle głowy- podanie tlenu może u takich osób przerwać atak choroby.

Złączka tlenu do CPAP

Bywa tak, że o niewydolności oddechowej dowiadujemy się podczas diagnostyki bezdechu sennego, gdy podczas badania polisomnograficznego stwierdzona zostaje niska saturacja (z zasady powyżej 5 minut przy saturacji ≦ 88%). Pisałem o tym już w moich poprzednich artykułach na temat kontroli saturacji tutaj i tutaj. Lekarz w takim przypadku może zalecić stosowanie tlenoterapii w warunkach domowych. Terapia tlenem może być łączona z terapią CPAP- tlen jest wtedy podawany w czasie snu do węża łączącego aparat z maską, z wykorzystaniem specjalnej złączki lub zdecydowanie  rzadziej bezpośrednio do maski. W ciągu dnia tlen jest podawany najczęściej za pomocą specjalnej kaniuli (tzw. wąsów) bezpośrednio do nosa pacjenta.

Na amerykańskich filmach często widujemy pacjentów, którzy korzystają z tlenu zgromadzonego w w butlach. Niektórzy nawet przemieszczają się po mieście z butlą na specjalnym wózku. W praktyce rozwiązanie to jest już niezmiernie rzadko stosowane. Wynika to z ograniczonej objętości takiej butli, dużej wadze i przede wszystkim z niebezpieczeństw związanych z jej stosowaniem. Ratownicy medyczni nadal je stosują, ponieważ butle są mimo tych wad niezawodne i nie wymagają stosowania zewnętrznego zasilania.

Koncentrator tlenu

W praktyce w praktyce tlenoterapii domowej wykorzystujemy dzisiaj najczęściej koncentratory tlenu. Urządzenia te są bardzo proste w zastosowaniu, relatywnie tanie i umożliwiają "wytworzenie" tlenu w dowolnym miejscu, gdzie mamy dostęp do zasilania. Zazwyczaj są to maszyny wyposażone w kółeczka, wielkości podróżnej lodówki i ważące około 10-20kg. Na obudowie znajdziemy zazwyczaj regulator przepływu i nawilżacz podawanego tlenu.

W przypadku koncentratorów ważne są dwa parametry: po pierwsze jak czysty tlen są w stanie wygenerować (zazwyczaj 90-95,6%) oraz ilość tlenu  na minutę pracy (zazwyczaj 0,5-5 l/min, ale są nawet takie 10 l/min). Znajomość tych parametrów jest bardzo istotna ponieważ na rynku pojawiło się sporo kiepskiej jakości koncentratorów bliskowschodniej produkcji, które nie są w stanie sprostać wymaganiom większości osób z niewydolnością oddechową, generując mieszankę o zawartości poniżej 50% tlenu. Koncentrator koncentratorowi nierówny.

Zastanawialiście się jak działa taki koncentrator? Ja tak. Okazuje się, że jest to wbrew pozorom bardzo proste urządzenie. Jego głównym elementem jest komora wypełniona mieszanką zeolitu (tzw. sito molekularne), które pochłania z powietrza atmosferycznego azot i tym samym zostaje we wprowadzonej do kolumny mieszanki gazów głównie tlen. W powietrzu którym oddychamy jest aż 78% azotu i 21% tlenu. Oczywiście takie złoże nie jest w stanie pochłaniać azotu w nieskończoność, tak więc trzeba je regularnie regenerować zmieniając ciśnienie w układzie. I w taki sposób urządzenie oddaje w kolejnych cyklach mieszankę o zwiększonej zawartości tlenu albo azotu. Tlen jest podawany pacjentowi, a azot usuwany do atmosfery. Ponieważ zależy nam na tym aby tlen był generowany w sposób ciągły, dlatego zazwyczaj koncentrator ma 2 takie złoża i zawsze jedno generuje tlen, a drugie w tym czasie oddaje azot w cyklu regeneracji. Ładnie to widać na załączonym schemacie:

Zasada działania koncentratora tlenu

Jak już pisałem korzystanie z takiego koncentratora jest bardzo proste, a urządzenie takie może nam służyć wiele lat, o ile tylko będziemy pamiętać o regularnym czyszczeniu filtrów, serwisowaniu i uzupełnieniu nawilżacza o destylowaną wodę (w procesie generowania tlenu usuwana jest wszelka wilgoć z powietrza). Niestety urządzenia tego typu są dość duże i uzależnione od dostępu do zasilania z gniazdka- nie nadają się do zastosowania w podróży, czy zabrania ze sobą na wakacje. Jak sobie z tym radzić?

Producencie znaleźli i na to rozwiazanie. Udało się im zmniejszyć koncentrator do tak niewielkich rozmiarów, że można go nosić ze sobą przy pasku. Koncentrator taki jest wielkości radia CB i jest wyposażony w baterię, która może wystarczyć nawet na 8-9 godzin aktywności poza domem. Jak im się ta sztuczka udała?

Okazuje się, że zasada działania pozostała niezmieniona. Zastosowano bardziej efektywne złoże zeolitu, zmniejszono cała elektronikę i jej zapotrzebowanie na prąd… no ale fizyki oszukać się nie da. Urządzenie, które bez problemu mieści się w kieszeni płaszcza nigdy nie będzie tak samo wydajne jak maszyna wielkości przenośnej lodówki. Konieczne było więc zastosowanie pewnej sztuczki.

Inżynierowie doszli do- skądinąd słusznego- wniosku, że nie ma sensu podawać tlenu przez cały czas. Wystarczy go podawać tylko w fazie wdechu, a w zasadzie nawet tylko na jej początku, ponieważ tylko wtedy mieszanka tlenowa dostaje się do płuc. Urządzenie nieco się skomplikowało, ponieważ konieczne było zastosowanie specjalnego układu, który będzie precyzyjnie określał w jakiej fazie oddechu jesteśmy. Ale równocześnie mocno ograniczono zapotrzebowanie na tlen i energię, z utrzymaniem parametru efektywności terapii. Ograniczono przy okazji niektóre skutki uboczne terapii. Wadą tego typu urządzeń jest nieco obniżony komfort terapii.

Pretekstem do napisania tego artykułu było przekazanie mi do testów koncentratora przenośnego produkcji USA- Inogen One G4. Miałem co prawda już wcześniej do czynienia z koncentratorami tlenu ale wyłącznie w tym klasycznym wydaniu. Ludzka ciekawość i gen gadżeciarza nie pozwoliły mi nie skorzystać z tej okazji aby "pobawić" się wersją przenośną.

Z tego co mi powiedziano jest to jedno z najmniejszych urządzeń tego typu na rynku. Z podstawową baterią waży jedynie 1,3 kg i nie sprawi trudności w noszeniu nawet starszej osobie. A nie jest to bez znaczenia mając na uwadze, że osoby z niewydolnością oddechową nie powinny narażać się na wysiłek. Mniejsza bateria pozwala na 3 godzinną wycieczkę, a większa na aż 6. Dodatkowo można podłączyć urządzenie bezpośrednio do gniazdka samochodowego lub lub nawet szybko podładować gdzieś na mieście. Osoba taka zyskuje praktycznie pełną samodzielność dzięki temu maleństwu.

W materiałach producenta opisywane jest jako bardzo ciche- głośność na drugim z trzech trybów to 40 dB. Urządzenie jest zdecydowanie głośniejsze od naszych CPAP'ów. Dźwięk nie jest jednostajny, wyraźnie słychać poszczególne cykle pracy zeolitowego złoża. Hałas nie sprawia problemy w trakcie rozmowy czy oglądania telewizji. Absolutnie wyobrażam sobie wizytę w restauracji ale już nie jestem przekonany, czy chciałbym spać z nim każdej nocy. Z ciekawości sprawdziłem jednak jak głośne są inne urządzenia w tej kategorii z tego co widzę jest to 45-50 dB. Tak więc producent ma rację- jest to urządzenie w swojej klasie bardzo ciche!

Ważną cechą w tego typu sprzęcie jest to jak dobrze urządzenie reaguje na oddech. Tutaj synchronizacja przez większość czasu jest bardzo dobra. Zdarzały mu się co prawda chwilowe wpadki w momencie gdy świadomie zaburzyłem na chwilę cykl- ale za każdym razem szybko wracał do prawidłowego działania.

Obsługa Inogen One jest bajecznie prosta. Na ekranie widzimy tylko podstawowe informacje jak tryb działania i ilość prądu w baterii. Sterować możemy ilością podawanego tlenu (1-3), alarmem oddechu i oczywiście włączeniem i wyłączeniem urządzenia. Zastosowany filtr nadaje się do mycia pod bieżącą wodą. Bateria jest bardzo prosta w podłączeniu i ma swój własny wskaźnik naładowania. Ewidentnie producent przewidział możliwość posiadania przez pacjenta kilku baterii i możliwość ich zmiany w ciągu dnia. To się ceni.

Wydajność urządzenia podawana jest w bolusach, czyli innymi słowy "shotach" tlenu podawanych w kolejnych cyklach oddechowych. Ilośc tlenu jest różna w zależności od trybu działania urządzenia i częstotliwości oddechu i waha się od 8,4 do 63 ml przy jednym podaniu. Urządzenie może wygenerować do 630 ml tlenu na minutę. Przestrzegam jednak przed porównywaniem tej wartości do tego co oferują urządzenia stacjonarne- tutaj cały ten tlen trafia bezpośrednio do płuc i jest to wartość wystarczająca dla znakomitej większości osób.

Spory problem miałem z wymyśleniem w jaki sposób mogę przetestować to urządzenie. Nie mam problemów z niewydolnością oddechową. Miałem objawy obniżonej saturacji w terapii CPAP… ale koncentrator pulsacyjny nie nadaje się do podłączenia do tego typu maszyny (musi być taki z ciągłym przepływem). Początkowo myślałem aby sprawdzić czy dzięki tej maszynie będę w stanie wejść na 18 piętro… ale szybko się zorientowałem, że w ten spoosób niczego nie udowodnię. Inogen to nie jest maszyna zabieraną przez alpinistów w wysokie góry. Tak więc koniec końców ograniczyłem się do krótkich 20 minutowych sesji każdego dnia, pod wieczór, gdy odczuwałem pierwsze znużenie. Tlen ewidentnie dodawał mi energii do końca dnia i raz skutecznie przerwał narastający ból głowy.


Od razu zrobię tu jednak zastrzeżenie, że jestem przeciwnikiem stosowania tlenu w celach tzw. "rozrywkowych", w popularnych swego czasu barach tlenowych. Tlen jest lekiem, stężony jest toksyczny dla tkanek i powinien być stosowany wyłącznie pod nadzorem lekarza. Dlatego jeżeli po moim tekście przyszedł wam do głowy pomysł aby sobie kupić taką "zabawkę", to szczerze odradzam. Porozmawiajcie jednak z lekarzem czy nie jest to coś mogącego pomóc waszemu dziadkowi czy babci odzyskać aktywność. W Polsce przyjęło się uważać, że starość należy spędzać w zamknięciu czterech ścian. A na świecie na prawdę widać wiele starszych osób, które z podobnymi pomocami są jeszcze w stanie zwiedzać świat i do końca cieszyć się aktywnym życiem. I tego nam wszystkim życzę!

Dziękuje firmie Brandvital za użyczenie Inogen One G4 na potrzeby napisania niniejszego artykułu.