2026; 9(1): 1-22

DOI: 10.32114/CCI.2026.9.1.1.22
Published online: 2026-03-31 (first online 2026-03-15)

A silent cloud of CO2 in the safe space of the crib - understanding SIDS: a model simulation.

Łukasz Derkacz [1] , Łukasz Styś [1] , Krystian Lech [1] , Ireneusz Barziej [1] .

[1] National Academy of Applied Sciences in Nysa, Health Care Unit, Nysa, Poland

    Abstract:

Abstract [EN]   - INTRODUCTION: Sudden Infant Death Syndrome (SIDS) is a disease syndrome with an as yet unexplained cause, resulting in the sudden death of an infant commonly considered healthy/healthy developing, occurring during sleep. Due to the lack of detection of a direct cause of sudden infant death syndrome in infants, many theories, suspicions, and risk factors have emerged, but no research method has confirmed an absolute cause of this syndrome. The purpose of this study was to assess the dynamics of CO₂ accumulation in crib volume under model conditions, taking into account the influence of crib design, season, and environmental parameters. MATERIALS AND METHODS: The study was carried out in a room replicating the conditions of a child’s bedroom, using two types of cribs (home and medical) and infant mannequins heated to 37 ° C. Ventilation of a 4-month-old infant (VE < 2 l/min) was simulated by introducing technical CO₂ (1 l/min) in 15-minute cycles. The gas concentration was monitored with sensors placed around the head, chest, and lower extremities. Furthermore, the effects of atmospheric pressure, humidity, and temperature were analysed. RESULTS: In the home crib, significant CO₂ accumulation was observed in the head and chest zone, with peak values of >2000 ppm, particularly in the evening. In the medical crib, no significant increases in concentrations were observed. A positive correlation between humidity and CO₂ concentration was observed, as well as destabilisation of the gas cloud at atmospheric pressure >990 hPa. Fluorescence visualisation confirmed the presence of a stable CO₂ layer over the chest and neck. CONCLUSIONS: The accumulation in the CO2 crib space is not uniform – the gas forms a local cloud in the respiratory zone, which can lead to hypercapnia and ventilation disorders. Crib design and environmental conditions play a key role in modulating the risk of SIDS. The results obtained highlight the importance of environmental factors in the pathogenesis of SIDS and suggest directions for further research on the prevention of this phenomenon.

Streszczenie [PL]   - WSTĘP: Zespół nagłej śmierci łóżeczkowej (SIDS) to zespół chorobowy o niewyjaśnionej dotąd przyczynie, powodujący nagłą śmierć niemowlęcia powszechnie uważanego za zdrowe/zdrowo rozwijające się, występującą podczas snu. Z powodu braku wykrycia bezpośredniej przyczyny zespołu nagłej śmierci łóżeczkowej u niemowląt pojawiło się wiele teorii, podejrzeń i czynników ryzyka, ale żadna metoda badawcza nie potwierdziła bezwzględnej przyczyny tego zespołu. Celem niniejszego badania była ocena dynamiki akumulacji CO₂ w objętości łóżeczka dziecięcego w warunkach modelowych, z uwzględnieniem wpływu konstrukcji łóżeczka, pory roku i parametrów środowiskowych. MATERIAŁY I METODY: Badanie przeprowadzono w pomieszczeniu odzwierciedlającym warunki sypialni dziecka, z wykorzystaniem dwóch typów łóżeczek (domowego i medycznego) oraz manekinów niemowlęcych ogrzanych do temperatury 37°C. Wentylację 4-miesięcznego niemowlęcia (VE < 2 l/min) symulowano poprzez wprowadzanie technicznego CO₂ (1 l/min) w cyklach 15-minutowych. Stężenie gazu monitorowano za pomocą czujników umieszczonych wokół głowy, klatki piersiowej i kończyn dolnych. Ponadto analizowano wpływ ciśnienia atmosferycznego, wilgotności i temperatury. WYNIKI: W łóżeczku domowym zaobserwowano znaczną akumulację CO₂ w okolicy głowy i klatki piersiowej, ze szczytowymi wartościami >2000 ppm, szczególnie wieczorem. W łóżeczku medycznym nie zaobserwowano istotnego wzrostu stężeń. Zaobserwowano dodatnią korelację między wilgotnością a stężeniem CO₂, a także destabilizację chmury gazowej przy ciśnieniu atmosferycznym >990 hPa. Wizualizacja fluorescencyjna potwierdziła obecność stabilnej warstwy CO₂ nad klatką piersiową i szyją. WNIOSKI: Akumulacja CO₂ w przestrzeni łóżeczka nie jest jednorodna – gaz tworzy lokalną chmurę w strefie oddechowej, co może prowadzić do hiperkapnii i zaburzeń wentylacji. Konstrukcja łóżeczka i warunki środowiskowe odgrywają kluczową rolę w modulacji ryzyka SIDS. Uzyskane wyniki podkreślają znaczenie czynników środowiskowych w patogenezie SIDS i sugerują kierunki dalszych badań nad zapobieganiem temu zjawisku.

    Citation:

VANCOUVER FORMAT

Derkacz Ł, Styś Ł, Lech K, Barziej I. A silent cloud of CO2 in the safe space of the crib - understanding SIDS: a model simulation. Crit Care Innov. 2026; 9(1): 1-22.
DOI: 10.32114/CCI.2026.9.1.1.22

    Download article (PDF file): click here

    Read article:

    Additional materials:

No files

    References:

[1]	Hennessey Ian AM, Japp Alan G. Gazometria krwi tętniczej i równowaga kwasowo-zasadowa. Wrocław: Edra Urban & Partner; 2016 |
[2]	Rak M. Czy pacjent ma pH? Gazometria tętnicza. Podejście kliniczne. Warszawa: PZWL; 2024. |
[3]	Świetliński J. Neonatologia. Warszawa: PZWL; 2021. |
[4]	Habich M, Zielenkiewicz P, Paczek L, Szczesny P. Correlation of gestational age and age at death in sudden infant death syndrome: another pointer to the role of critical developmental period? BMC Pediatr. 2024; 24(1): 259. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[5]	Opdal SH, Stray-Pedersen A, Lundesgaard Eidahl JM, Vege A, Ferrante L, Rognum TO. The vicious spiral in Sudden Infant Death Syndrome. Front Pediatr. 2025; 13: 1487000. | Digital Object Identifier (DOI) | Scholar Google |
[6]	Habich M, Pawlinski B, Sady M, Siewruk K, Zielenkiewicz P, Gajewski Z, et al.. Stress-Induced Phosphaturia in Weaned Piglets. Animals (Basel). 2020; 10(12): 2220. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[7]	Habich M, Pawlinski B, Lorenc K, Sady M, Siewruk K, Zielenkiewicz P, et al.. The relationship between EMG high frequency and low frequency band amplitude changes correlates with tissue inorganic phosphate levels. Acta Biochim Pol. 2023; 70(4): 951-954. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[8]	Dengler B, Wolanin M, Stawikowski C, Zielonka B, , Osińska A, Wolanin I, et al.. Sudden infant death syndrome (SIDS) - How to reduce the risk? J Edu Health Sport. 2023; 27(1): 19-26. | Digital Object Identifier (DOI) | Scholar Google |
[9]	Cummings KJ, Leiter JC, Trachtenberg FL, Okaty BW, Darnall RA, Haas EA, et al.. Altered 5-HT2A/C receptor binding in the medulla oblongata in the sudden infant death syndrome (SIDS): Part II. Age-associated alterations in serotonin receptor binding profiles within medullary nuclei supporting cardiorespiratory homeostasis. J Neuropathol Exp Neurol. 2024; 83(3): 144-160. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[10]	Dibenedetto A, Nocito F. The future of carbon dioxide chemistry. ChemSusChem 2020; 13(23): 6219-6228. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[11]	Alahmadi TS, Sobaihi M, Banjari MA, Bakheet KMA, Modan Alghamdi SA, Alharbi AS. Are Safe Sleep Practice Recommendations For Infants Being Applied Among Caregivers? Cureus. 2020; 12(12): e12133. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[12]	Murphy DJ. Biological Carbon Sequestration: From Deep History to the Present Day. Earth 2024; 5(2): 195-213. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[13]	Clerbaux Th, Gustin P, Detry B, Cao ML, Frans A. Comparative study of the oxyhaemoglobin dissociation curve of four mammals: Man, dog, horse and cattle. Comparat Biochem Physiol Part A: Physiology. 1993; 106(4): 687-694. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[14]	Geor R, McCutheon L, Ecker G, Lindinger M. Thermal and cardiorespiratory responses of horses to submaximal exercise under hot and humid conditions. Equin Vet J Suppl. l995; 20: 125-132. | Digital Object Identifier (DOI) | PubMed (NCBI) | Scholar Google |
[15]	Avery RA, Bettger WJ. Effect of dietetary Zn cleficiency on 2,3-diphosphogllcerate and adenosine triphosphate concentrations in the rat erythrocyte. J Nutr Bioch. l99l; 2(7): 395–398. | Digital Object Identifier (DOI) | Scholar Google |
[16]	Lewandowska A, Stokłosa A, Lewandowski T, Laskowska B. The analysis of Sudden Infant Death Syndrome in Poland. J Edu Health Sport. 2017; 7(5): 115-128. | Digital Object Identifier (DOI) | Scholar Google |