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Nov 06, 2023

La emergencia de oxígeno de la India es más logística

Hay una escasez aguda de oxígeno para satisfacer las necesidades médicas de COVID-19

Hay una escasez aguda de oxígeno para satisfacer las necesidades médicas de los pacientes con COVID-19 en la India. Pero parece que la declaración del problema debe ser más clara para resolverlo.

Oxígeno medicinal: según la farmacopea india, el oxígeno necesario para fines médicos (en lo sucesivo denominado oxígeno medicinal) debe tener una pureza del 99 %. Los estándares son diferentes en diferentes lugares, y la pureza del Oxígeno Medicinal aceptada es del 93%±3% según la farmacopea de EE. UU. Se mezcla con aire en diferentes proporciones según los requisitos de suplemento de oxígeno del paciente.

¿De dónde viene? Un hospital típico satisface sus necesidades de oxígeno medicinal de 3 maneras.

Redirigir el Oxígeno Industrial: Al ver la situación de emergencia por la falta de Oxígeno Médico, el Gobierno también ha dirigido el Oxígeno Industrial, que es ultra puro para uso Médico. Esto intenta llenar los vacíos en las categorías 1, 2 mencionadas anteriormente. A pesar de esto, el desafío en los hospitales continúa.

Problema de logística: Después de hablar con varios fabricantes industriales de oxígeno, parece que el desafío no está en la producción de oxígeno. Más bien se trata de llevar oxígeno en forma consumible a los hospitales.

Solo hay un número finito de tanques y cilindros de oxígeno alrededor. Por lo tanto, la logística de volver a llenarlos y llevarlos al destino es un cuello de botella grave.

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Varios equipos de ingenieros, científicos y MIPYMES están a la altura de las circunstancias y construyen concentradores de oxígeno para uso doméstico o para hospitales más pequeños. Varios de ellos incluso están poniendo los diseños a disposición del público con buenas intenciones. La idea es evitar los cuellos de botella logísticos en las fuentes 1 y 2 mencionadas anteriormente y pasar a la 3 (concentradores de oxígeno), que puede no ser la más económica a largo plazo debido a los altos costos operativos.

Aclarando el mecanismo del concentrador de oxígeno. De hecho, resulta que los problemas logísticos continúan. Los diferentes dibujos de diseños de bricolaje que encontramos en YouTube o diseños novedosos de científicos/ingenieros son todas muchas variantes del ciclo clásico de Skarstron. que tiene décadas. Por complicados que sean los ciclos, la lógica es simple:

Las zeolitas específicas absorben nitrógeno como una esponja absorbe agua. Una vez que la esponja esté empapada con agua, apriétala bien y comienza el ciclo nuevamente. Esta es responsabilidad de la electrónica que hará funcionar el ciclo del concentrador de oxígeno.

Problemas de logística, una vez más. Hacer un prototipo o hacer un diseño no soluciona el problema en cuestión. El diseño debe basarse en los recursos disponibles. El problema de logística comienza, incluso en esta parte del concentrador de oxígeno.

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Idealmente, si se puede trabajar con material LithiumX (LiX), el material adsorbe nitrógeno a presión ambiental y lo libera al vacío. Las operaciones son más simples, la construcción del sistema será simple, elegante. Sin embargo, LithiumX no se puede obtener fácilmente en India. Por lo tanto, las imágenes engañosamente lindas de los concentradores de oxígeno comerciales para uso doméstico son modelos a los que apuntamos, pero no se pueden construir prácticamente sin una fuente confiable y escalable de LithiumX. Esto también significa que la tecnología debe basarse en la zeolita de tamiz molecular 13X más fácilmente disponible.

Un desafío adicional que trae la sustitución de LiX con 13X es que las operaciones cambian de una basada en vacío a una basada en presión (tecnología VPSA a PSA).

Prácticamente requiere más cantidad de Zeolita y compresores más grandes.

Los compresores utilizados para aplicaciones médicas deben estar libres de aceite. Eso los convierte en otra cosa difícil de obtener. Incluso considerando los diseños de concentradores de oxígeno de uso doméstico personal, encontrar una fuente de compresores sin aceite con un tiempo de entrega de 4 semanas o menos es extremadamente difícil. No hace falta decir que estos también son muy caros.

En la actualidad, la India está en pleno verano. Los niveles de humedad relativa en muchos lugares pueden llegar al 90%. Lo que significa que no importa cuánto intente absorber la humedad el lecho de gel de sílice, se saturará con agua muy pronto. Una regeneración calentando el gel de sílice a 150C o cambiando el cartucho es otro problema.

Nuestros propios diseños tuvieron que ser modificados varias veces la semana pasada, mientras buscábamos frenéticamente los diferentes componentes, desde compresores hasta zeolitas, y nos topamos con obstáculos. Haciéndonos dar cuenta de que el diseño debe estar en el contexto de los recursos disponibles.

Desafortunadamente, las soluciones conceptuales o un prototipo creado con los recursos de reutilización disponibles en el laboratorio no ofrecen una solución escalable si los componentes no pueden obtenerse en las próximas semanas.

Curiosamente, la mayoría de los hospitales tienen una planta de aire ultrapuro en el sitio del hospital. Este diseño de planta de aire ultrapuro está diseñado para separar la humedad, el polvo y el aceite, y funciona con un compresor sin aceite (en lo sucesivo, Aire medicinal). El aire médico se necesita en el hospital por varias razones, para administrar anestesia y mantener limpias las salas de cirugía. Suele haber también una vía central que lleva este Aire Medicinal a cada cama. Por lo general, Medical Air está disponible a una presión de 4 a 7 bares.

La disponibilidad de aire médico en el sitio del hospital a una presión de 4 a 7 bares elimina varios de los problemas de abastecimiento: compresor sin aceite, eliminación de la humedad que, de otro modo, contaminaría la zeolita.

En los próximos 2 meses en la India, la conversión de aire médico en oxígeno médico (93 % de pureza) con el 13X fácilmente disponible parece ser una solución muy práctica para hacer frente a la emergencia extrema.

Además, las cirugías electivas (como las cirugías ortopédicas que pueden programarse más adelante) para las que se necesitará Medical Air son mínimas en este período, ya que la mayoría de los hospitales están totalmente comprometidos a satisfacer las necesidades de COVID-19. Por lo tanto, la situación de COVID-19 libera hasta cierto punto el aire medicinal.

Hospitales más pequeños: Pero, ¿qué pasa si los hospitales más pequeños no tienen Medical Air en el lugar? Con suerte, los hospitales más grandes que utilizan esta conversión liberarán recursos como cilindros de oxígeno para hospitales más pequeños.

Aritmética de la producción de oxígeno medicinal: una "recuperación" razonable a la que se puede aspirar es del 50 %, lo que significa que se absorberá el 50 % del oxígeno que hay en el aire. Y el porcentaje de Oxígeno en el aire, ya sea el ambiente o el Aire Medicinal, es de alrededor del 21%. Por lo tanto, la tasa de producción general de oxígeno medicinal que se puede esperar es del 10 % del aire medicinal que se utiliza.

Por cada 1000 litros de Aire Medicinal que se puedan dedicar a este fin, se obtendrán cerca de 100 litros de Oxígeno en el recinto hospitalario.

Solución parcial: La complejidad del diseño, el costo y el abastecimiento se reduce entre un 60 y un 70 %. Dado que el diseño es modular, si es necesario, se puede agregar un compresor adicional más tarde para convertirlo en una unidad independiente. Está claro que convertir aire médico en oxígeno médico no reemplaza los cilindros u otras fuentes alternativas de oxígeno. Más bien, puede ser una solución ad hoc de despliegue rápido. Y deben buscarse todas las vías para resolver la crisis.

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Un compresor sin aceite para aplicaciones médicas resulta ser el componente más duro y también el más caro de toda la solución. Fácilmente puede costar más del 50% del precio total del concentrador de oxígeno. Los recursos construidos bien pueden seguir siendo una infraestructura en ciudades grandes o incluso de 2 o 3 niveles que actualmente carecen de dicha infraestructura. Las consideraciones de diseño y la economía también deben tener en cuenta si se trata de un proyecto destinado a permanecer como una emergencia de infraestructura posterior a COVID-19 o no, justificando los costos, el abastecimiento y los plazos.

Desafíos regulatorios: Según la farmacopea india, Medical Air tiene una pureza del 99 %. Sin embargo, el 93% es un estándar aceptable en todo el mundo. El proceso regulatorio para permitir dicha conversión de aire médico a oxígeno médico debe seguir el truco de la ingeniería.

El artículo apareció originalmente en medium.com

Meher K Prakash, Santosh Ansumali, SV Diwakar, Centro Jawaharlal Nehru de Investigación Científica Avanzada. Arvind Rajendran, Universidad de Alberta. Las vistas son personales.

Agradecimientos. Agradecemos a los numerosos médicos, técnicos del hospital y personal de operaciones que tuvieron la amabilidad de dedicar tiempo para explicar cómo se configuran y utilizan el oxígeno y las líneas aéreas.

Este trabajo es parte de la respuesta de la JNCASR a la situación del COVID-19, donde estamos tratando de desarrollar Concentradores de Oxígeno de manera urgente.

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De hecho, a principios del año pasado, cuando la pandemia se desató por primera vez en todo el mundo, le sugerí encarecidamente a Modi ji que aprovechara esta oportunidad como una bendición disfrazada y creara una infraestructura médica de clase mundial. Esto no solo habría abordado la necesidad de contrarrestar Covid, sino que habría generado muchos empleos, pero ¡Ay! se perdió la oportunidad. En cambio, los asesores del gobierno de Modi ayudaron y engañaron a Modi para invertir miles de millones para comprar armas para matar a la humanidad en lugar de invertir miles de millones para crear una infraestructura de clase mundial. Una carrera armamentística inútil se publica como la fuerza del país que se olvida deliberadamente de comprender que la fuerza radica en la clase de instalaciones creadas por él mismo en lugar de comprárselas a otros invirtiendo miles de millones en cosas que tienen una vida útil de solo 20 años. El gobierno debe pensar qué tipo de asesor necesita para llevar a este país a la gloria real y generar miles de millones convirtiéndose en un centro de infraestructura médica o al menos autosuficiente en este campo.Adv. Shakil AkhtarCorte Suprema de India#9717214471

De hecho, a principios del año pasado, cuando la pandemia se desató por primera vez en todo el mundo, le sugerí encarecidamente a Modi ji que aprovechara esta oportunidad como una bendición disfrazada y creara una infraestructura médica de clase mundial. Esto no solo habría abordado la necesidad de contrarrestar Covid, sino que habría generado muchos empleos, pero ¡Ay! se perdió la oportunidad. Pero los asesores del gobierno de Modi ayudaron y engañaron a Modi para invertir miles de millones para comprar armas para matar a la humanidad en lugar de invertir miles de millones para crear una infraestructura de clase mundial. Una carrera armamentística inútil se publica como la fuerza del país que se olvida deliberadamente de comprender que la fuerza radica en la clase de instalaciones creadas por él mismo en lugar de comprárselas a otros invirtiendo miles de millones en cosas que tienen una vida útil de solo 20 años. El gobierno debe pensar qué tipo de asesor necesita para llevar a este país a la gloria real y generar miles de millones convirtiéndose en un centro de infraestructura médica y al menos autosuficiente en este campo.Adv. Shakil AkhtarCorte Suprema de India#9717214471

La emergencia de oxígeno de la India no es solo logística, obviamente si el país produce 100.000 toneladas por día simplemente no puede haber escasez. La logística termina con la entrega al hospital. El problema real es la adecuación del almacenamiento suficiente. En el ejercicio de reducción de costes, los hospitales han tratado el oxígeno como un componente justo a tiempo sin provisión de existencias de reserva. Las capacidades de suministro se pueden aumentar, pero las instalaciones de almacenamiento adicionales no se pueden crear de la noche a la mañana. Son los planificadores y reguladores de hospitales los que deben rendir cuentas.

¿Está tratando de enseñar la ciencia del oxígeno a personas que no necesitan saber o personas de ciencia que ya saben? Escrito sin valor.

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