ОХЛАЖДАЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР NO, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ Российский патент 2020 года по МПК C01B21/32 A61M16/10 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка основывается и испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США №62/480320, поданной 31 марта 2017 г., и предварительной заявки на патент США №62/558882, поданной 15 сентября 2017 г. Каждая из них включается в настоящий документ путем ссылки.

ИЗВЕЩЕНИЕ ОБ ИССЛЕДОВАНИЯХ, ФИНАНСИРУЕМЫХ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА

[0002] Не применимо

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Настоящее изобретение относится, вообще, к плазменному синтезу оксида азота (NO) из газов, и, более конкретно, к системам и способам, связанным с генератором охлажденного NO, используемым в медицинских целях.

[0004] NO является важным медиатором для множества биологических систем и, как известно, помимо прочего, участвует в селективном регулировании давления легочных артерий и давления в целом, облегчает борьбу иммунной системы с паразитами, проникающими в клетки, препятствует делению раковых клеток, передает сигналы между клетками мозга и вносит вклад в гибель клеток мозга у пациентов с инсультом и инфарктом. NO является промежуточным звеном при расслаблении гладкой мускулатуры, например, в стенках кровеносных сосудов, бронхах, желудочно-кишечном тракте и мочеполовом тракте. Было показано, что введение газообразного NO в легкие путем ингаляции обеспечивает местное расслабление гладкой мускулатуры в кровеносных сосудах легких, что широко используется для лечения легочной гипертензии, пневмонии, гипоксемического нарушения дыхания новорожденных и т.п. без общих побочных эффектов, таких как общая вазодилатация и гипотензия.

[0005] Ингаляция NO может вызывать немедленную, сильную и эффективную легочную вазодилатацию, что улучшает согласованность вентиляции с перфузией, тем самым, повышая эффективность транспорта кислорода в поврежденных легких, и вдыхание NO может повысить напряжение кислорода в артериальной крови. Вдыхание NO оказывает на легкие быстрый сосудорасширяющий эффект, наступающий через считанные секунды после начала вдыхания, без общей вазодилатации. После вдыхания NO проникает через легочную сосудистую сеть в кровоток, где он быстро активируется в результате соединения с оксигемоглобином (реакция диоксигенирования NO). Следовательно, сосудорасширяющее воздействие NO, поступившего путем вдыхания, ограничивается легкими и используется при лечении острой и хронической легочной гипертензии. Вдыхание NO также может использоваться для предотвращения ишемической реперфузии после черезкожного коронарного хирургического вмешательства у взрослых пациентов с инфарктом. Кроме этого, поступивший с дыханием NO может оказывать общее противовоспалительное и антитромбоцитарное действие посредством повышения концентрации циркулирующих биометаболитов NO (включая циклический гуанозин монофосфат), а также других механизмов, таких как окисление гемоглобина с двухвалентным железом до гемоглобина с трехвалентным железом (метгемоглобина) в плазме. Кроме этого, известно антимикробное действие NO.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Одним из аспектов настоящего изобретения обеспечивается система генерации оксида азота, которая включает генератор оксида азота. Генератор оксида азота включает корпус, имеющий первый конец и, как правило, открытый второй конец, пару электродов, заключенных в корпус, и реакционную камеру, образующуюся между парой электродов и корпусом. Система генерации оксида азота дополнительно включает корпус поглотителя, в котором расположены поглотитель и фильтр. Корпус поглотителя сконструирован с возможностью съемного присоединения ко второму концу корпуса. Система генерации оксида азота дополнительно включает источник энергии, соединенный с парой электродов, и блок управления, соединенный с насосом и источником энергии. Блок управления предназначен для селективной подачи команд на источник энергии с целью снабжения энергией пары электродов, между которыми при этом генерируется один или несколько электрических разрядов, вызывающих образование в реакционной камере оксида азота. Система генерации оксида азота дополнительно включает насос, предназначенный для создания потока текучей среды, и проточную трубу, предназначенную для создания жидкостной связи между насосом и реакционной камерой. Поток текучей среды, обеспечиваемый насосом в реакционной камере, предназначен для охлаждения генератора оксида азота и для облегчения диффузии образовавшегося оксида азота из реакционной камеры.

[0007] Одним из аспектов настоящего изобретения обеспечивается устройство для генерации оксида азота, которое включает корпус, имеющий первый конец, как правило, открытый второй конец и полость, расположенную между первым концом и вторым концом, пару электродов, расположенных в полости корпуса, и реакционную камеру, образующуюся между парой электродов и корпусом. Пара электродов предназначена для генерации между ними одного или нескольких электрических разрядов с целью получения оксида азота в реакционной камере. Устройство дополнительно включает корпус поглотителя, в котором расположены поглотитель и фильтр. Корпус поглотителя сконструирован с возможностью съемного присоединения ко второму концу корпуса. Устройство дополнительно включает проточную трубу, проходящую сквозь корпус в реакционную камеру, предназначенную для создания жидкостной связи между насосом и реакционной камерой. Поток текучей среды, обеспечиваемый насосом в реакционной камере, предназначен для охлаждения генератора оксида азота и для облегчения диффузии образовавшегося оксида азота из реакционной камеры.

[0008] Одним из аспектов настоящего изобретения обеспечивается способ охлаждения генератора оксида азота, предназначенного для получения газообразного оксида азота электрическим способом посредством электрического плазменного разряда между парой электродов. Генератор оксида азота включает корпус, в котором находится пара электродов, и между парой электродов и корпусом образуется реакционная камера. Способ включает обеспечение насоса, предназначенного для создания потока текучей среды, подсоединение проточной трубы между насосом и реакционной камерой для создания между ними жидкостной связи, протекание текучей среды от насоса в реакционную камеру по проточной трубе и, тем самым, охлаждение генератора оксида азота.

[0009] Изложенные выше и другие аспекты и преимущества изобретения станут понятны из последующего описания. В этом описании дается ссылка на прилагаемые чертежи, которые являются частью описания, и на которых с целью пояснения приведена предпочтительная конфигурация осуществления настоящего изобретения. Однако, эта конфигурация не обязательно полностью отражает объем изобретения, следовательно, для интерпретации объема изобретения дается ссылка на прилагаемую формулу изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Изобретение может быть лучше понято, а его отличительные особенности, аспекты и преимущества, помимо описанных выше, станут более очевидны при рассмотрении последующего подробного описания. В этом подробном описании дается ссылка на следующие чертежи.

[0011] Фиг. 1 представляет собой схему системы генерации оксида азота, соответствующей одному из аспектов настоящего изобретения.

[0012] Фиг. 2 представляет собой подробную схему генератора оксида азота, входящего в систему генерации оксида азота, показанную на фиг. 1, и соответствующего одному из аспектов настоящего изобретения.

[0013] Фиг. 3 представляет собой подробную схему показанного на фиг. 2 генератора оксида азота, при этом, труба соединена с генератором радиально в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0014] Фиг. 4 представляет собой подробную схему показанного на фиг. 2 генератора оксида азота, при этом, труба соединена с генератором под некоторым углом в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0015] Фиг. 5 представляет собой технологическую схему стадий работы системы генерации азота, показанной на фиг. 1.

[0016] На фиг. 6 показана установка, использованная для испытания системы генерации оксида азота, показанной на фиг. 1.

[0017] Фиг. 7 представляет собой схему испытательной установки фиг. 5.

[0018] На фиг. 8А показан прототип генератора оксида азота фиг. 3, в котором 0,8 г поглотителя съемным образом прикреплено к корпусу в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0019] На фиг. 8В показан прототип генератора оксида азота фиг. 3, в котором 1,6 г поглотителя съемным образом прикреплено к корпусу в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0020] На фиг. 9 приведен график колебаний подаваемых на электроды напряжения и тока как функции времени во время испытания прототипов фиг. 8А и 8В.

[0021] На фиг. 10 приведен график концентрации диоксида азота (NO₂), генерируемого прототипом генератором фиг. 8А, как функции времени в ходе трехдневного испытания с генерацией 40 частей на миллион оксида азота (NO).

[0022] На фиг. 11 приведен график температуры прототипного генератора фиг. 8А как функции времени в ходе трехдневного испытания с генерацией 40 частей на миллион оксида азота (NO).

[0023] На фиг. 12А приведен график концентрации озона (О₃), генерируемого прототипным генератором фиг. 8А, при наличии и отсутствии 0,8 г поглотителя как функции концентрации генерируемого оксида азота (NO).

[0024] На фиг. 12В приведен график концентрации озона (О₃), генерируемого прототипным генератором фиг. 8А, при наличии и отсутствии 0,8 г поглотителя как функции концентрации кислорода (О₂) на входе прототипного устройства.

[0025] На фиг. 12С приведен график концентрации озона (О₃), генерируемого прототипным генератором фиг. 8А, при наличии и отсутствии 0,8 г поглотителя для различных концентраций вдыхаемого кислорода (FiO₂).

[0026] На фиг. 13 представлена таблица, отражающая концентрацию никеля, иридия и платины на выходе прототипного генератора фиг. 8А при использовании различных сочетаний поглотителя и фильтра в ходе двадцатичетырехчасового испытания с генерацией 40 частей на миллион оксида азота (NO).

[0027] На фиг. 14 приведен график систолического давления правого желудочка (right ventricular systolic pressure - RVSP) как функции времени у анестезированных кроликов с острой легочной гипертензией в результате вливания U46619, вдыхающих различные концентрации оксида азота (NO), генерируемого прототипным генератором фиг. 8А, и вдыхающих 40 частей на миллион оксида азота (NO) из резервуара NO/N₂.

[0028] На фиг. 15 приведен график систолического давления правого желудочка (RVSP) как функции времени у анестезированных кроликов с острой легочной гипертензией в результате вливания U46619, вдыхающих 80 частей на миллион оксида азота (NO), генерируемого прототипным генератором фиг. 8А, запускаемого при каждом входе, при каждом втором вдохе и каждом третьем входе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0029] Использование в настоящем документе термина «текучая среда» относится к фазовому состоянию вещества и может относиться к жидкости, газу или двухфазной смеси жидкости и газа.

[0030] В настоящем документе термины «ниже по потоку» и «выше по потоку» указывают направление относительно потока текучей среды. Термин «ниже по потоку» соответствует направлению потока текучей среды, тогда как термин «выше по потоку» указывает на противоположное направление, или против направления потока текучей среды.

[0031] Как описано далее, настоящим изобретением обеспечивается система генерации оксида азота (NO), полностью портативная, легкая, способная надежным и безопасным образом генерировать NO в концентрациях, применяемых в медицинских целях, на месте оказания помощи. Вообще, в некоторых не имеющих ограничительного характера примерах настоящее изобретение представляет собой систему генерации NO, предусматривающую возможность охлаждения с целью поддержания температуры входящего в систему генератора NO на уровне или ниже уровня, безопасного для использования и контакта с пациентом. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах система генерации NO может включать насос, предназначенный для подачи текучей среды (например, газа) в генератор NO и/или через генератор NO с целью его охлаждения. Поток текучей среды, обеспечиваемый насосом, также может увеличивать эффективность генерации NO, облегчать диффузию вновь образовавшегося NO и способствовать предотвращению поступления в систему, по меньшей мере, части выдыхаемого диоксида углерода (СО₂).

[0032] На фиг. 1 показан не имеющий ограничительного характера пример системы 100 генерации NO, соответствующей настоящему изобретению. Система генерации NO включает блок управления 102, источник энергии 104, генератор 108 NO и/или фильтр/поглотитель 110. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах источник энергии 104 может представлять собой источник резонансной энергии. Блок управления 102 соединен с источником энергии 104 и насосом 106. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для селективной подачи команд на источник энергии 104 с целью снабжения энергией генератора 108 NO, что вызывает образование газообразного NO в заданной концентрации для вдыхания пациентом. Например, блок управления 102 может предназначаться для селективного запуска источника энергии 104 на основании одного или нескольких входных сигналов, таких как момент вдоха. Момент входа может определяться по одной или нескольким характеристикам дыхания пациента, например, расходу текучей среды, температуре, давлению, концентрации кислорода (О₂), концентрации СО₂, грудному объему и т.д. В качестве альтернативы или дополнительно, блок управления 102 может предназначаться для приема одного или нескольких входных сигналов от дыхательного аппарата с целью определения, когда следует запустить генератор 108 NO во время или до вдоха.

[0033] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для подачи команд на генератор 108 NO с целью получения заданной концентрации NO в течение заданного промежутка времени в течение или до каждого момента вдоха. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для подачи команд на генератор 108 NO с целью получения заданной концентрации NO в течении заданного периода во время или до каждого второго момента вдоха. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для подачи команд на генератор 108 NO с целью получения заданной концентрации NO в течении заданного периода во время или до каждого третьего момента вдоха или с большими промежутками между моментами входа (например, каждого четвертого, пятого или шестого момента вдоха и т.д.).

[0034] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах источник энергии 104 может предназначаться для подачи энергии на насос 106. В этих не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для селективной подачи команд на источник энергии 104 с целью подачи энергии на насос 106 для облегчения потока текучей среды в генератор 108 NO и/или через генератор 108 NO. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах насос 106 может составлять одно целое с собственным источником энергии или может получать энергию от другого внешнего источника энергии, отличного от источника энергии 104. В этих не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для селективной подачи команд на насос 106 с целью подачи потока текучей среды (от низкого до высокого расхода в мл/мин или наоборот) в генератор 108 NO и/или через генератор 108 NO.

[0035] Блок управления 102 может предназначаться для управления расходом потока текучей среды, подаваемого насосом 106 в генератор 108 NO. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может предназначаться для поддержания температуры генератора 108 NO в заданном диапазоне температуры путем управления расходом потока текучей среды, подаваемого насосом 106. Например, блок управления 102 может быть соединен с датчиком 112 температуры, который предназначен для измерения температуры генератора 108 NO, и может предназначаться для управления расходом потока текучей среды, подаваемого насосом 106, на основании температуры, измеренной датчиком 112 температуры. В качестве альтернативы или дополнительно, датчик 112 температуры может предназначаться для измерения температуры потока текучей среды, выходящего из фильтра/поглотителя 110 и поступающего пациенту; и блок управления 102 может предназначаться для управления расходом потока текучей среды, подаваемого насосом 106, с целью поддержания в заданном диапазоне температуры потока текучей среды, поступающего пациенту.

[0036] Генератор 108 NO предназначен для получения газообразного NO в заданной концентрации при снабжении его энергией от источника энергии 104, из атмосферных газов, присутствующих в генераторе 108 NO, и/или газа, подаваемого насосом 106. Например, генератор 108 NO может включать одну или несколько пар электродов, которые предназначены для создания плазмы посредством электрического разряда между ними. Газообразный NO может быть синтезирован из О₂ и азота (N₂), присутствующих в атмосфере, или газов с повышенным давлением в плазме, генерируемой при электрическом разряде между электродами. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах концентрацией получаемого NO можно управлять посредством формы колебаний (например, прямоугольное колебание и т.д.), подаваемых на генератор 108 NO источником энергии 104. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах возможно измерение концентрации NO, генерируемой генератором 108 NO, и блок управления 102 может управлять источником энергии 104 с целью поддержания концентрации NO в заданном диапазоне.

[0037] Вообще, фильтр/поглотитель 110 может включать, по меньшей мере, один фильтр, предназначенный для удаления/фильтрации частиц до поступления содержащего NO газа в воздуховод пациента, и поглотитель, предназначенный для управления (или ограничения) концентрацией нежелательных побочных продуктов (например, NO₂ и О₃), образующихся в генераторе 108 NO. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах фильтр/поглотитель 110 может представлять собой интегрированный единый компонент, который может быть съемным образом присоединен к генератору 108 NO. Например, фильтр/поглотитель 110 может представлять собой сменный компонент, предназначенный для установки на генератор 108 NO и снятия после того, как поглотитель будет истощен. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах фильтр/поглотитель 110 может быть съемным образом присоединен к генератору 108 NO при помощи винтов, быстроразъемного соединения (защелки), шпоночного соединения, удаляемого клея и/или резьбового соединения.

[0038] Система 100 генерации NO может быть интегрирована в легкое переносное устройство, предназначенное для оказания помощи на месте, например, гипоксическим новорожденным. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах генератор 108 NO может быть установлен внутри или вблизи эндотрахеальной трубки, вводимой в дыхательные пути пациента. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах генератор 108 NO может быть непосредственно введен в воздуховод пациента как можно ближе к мундштуку в патрубке вдоха. Однако, система 100 может быть использована в отношении любого из множества объектов, которые могут включать людей или других млекопитающих или других животных, либо может быть использована в других вариантах применения, не включающих объект.

[0039] Как показано на фиг. 2, в одном из не имеющих ограничительного характера примерах генератор 108 NO включать пару электродом 202, расположенных в корпусе 204. Электроды 202 могут быть изготовлены из или покрыты карбидом вольфрама, углеродом, иридием, титаном, платиной, рением или сплавом указанных материалов или другими благородными инертными металлами. В одном не имеющем ограничительного характера примере электроды 202 изготовлены из или покрыты иридием, характеризующимся меньшим отношением NO₂ к NO в образующемся газе по сравнению с другими металлами, как описано в международной заявке на патент № РСТ/US2015/056443 (международная заявка *443), включаемой в настоящий документ путем ссылки. В других не имеющих ограничительного характера примерах генератор 108 NO может включать две или более пар электродов 202. Электроды 202 предназначены для создания между ними плазмы при электрическом разряде. В плазме, образуемой электродами 202, генерируется газообразный NO, если в атмосфере, в которой находится генератор 108 NO, присутствуют азот и кислород.

[0040] Корпус 204 имеет первый конец 206 и второй конец 208, противоположный первому в продольном направлении. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах корпус 204 может быть изготовлен из металлического материала (например, алюминия). В первом конце 206 имеется отверстие 210, обеспечивающее доступ в полость 211, образующуюся во внутреннем пространстве корпуса 204. Отверстие 210 может иметь размер, позволяющий установить изолятор 212 электродов. Пара высоковольтных проводов 213 проходит сквозь изолятор 212 электродов и обеспечивает соединение электродов 202 с источником энергии 104. Высоковольтные провода 213 могут включать изоляцию 215 проводов, за исключение случая, когда они находятся в изоляторе 212 электродов (например, керамическом материале), обеспечивающую электрическую изоляцию и предотвращающую замыкание накоротко. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах изоляция 215 проводов может представлять собой литое изделие с отверстиями для проводов 213 и проточной трубы 224. В этих не имеющих ограничительного характера примерах изоляция 215 проводов может быть изготовлена из электроизолирующего материала и может предусматривать прикрепление к первому концу 206 корпуса 204.

[0041] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах второй конец 208 может представлять собой, вообще, открытый конец, предусматривающих присоединение с возможностью снятия корпуса 214 поглотителя. В этих не имеющих ограничительного характера примерах корпус 214 поглотителя может включать первый фильтр 216, второй фильтр 218 и поглотитель 220, расположенный между первым фильтром 216 и вторым фильтром 218. В собранном виде, как показано на фиг. 2, первый фильтр 216 может находиться в зацеплении со вторым концом 208 корпуса 204. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах корпус 214 поглотителя может быть прикреплен с возможностью снятия к корпусу 204 при помощи винтов, быстроразъемного соединения (защелки), шпоночного соединения, удаляемого клея и/или резьбового соединения.

[0042] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах первый фильтр 216 может быть интегрирован в корпус 204 и прикреплен к его второму концу 208. В этих не имеющих ограничительного характера примерах корпус 214 поглотителя включает второй фильтр 218 и поглотитель 220.

[0043] Первый и второй фильтры 216 и 218 могут предназначаться для фильтрации частиц перед тем, как газ из корпуса 204 поступит в воздуховод пациента. Например, первый и второй фильтры 216 и 218 могут предотвращать попадание в воздуховод пациента фрагментов поглотителя 220 и/или частиц/паров, выделяемых электродами 202 под действием высокой температуры по время разряда. В показанном не имеющем ограничительного характера примере генератор 108 NO включает один фильтр, расположенный по потоку выше поглотителя 220, и другой фильтр, расположенный по потоку ниже поглотителя 220. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах первый и второй фильтры 216 и 218 могут предназначаться для фильтрации частиц, диаметр которых больше, приблизительно, 0,22 микрометра (мкм). В одной из конфигураций, первый и второй фильтры 216 и 218 могут представлять собой фильтры высокоэффективной абсорбции частиц (high-efficiency particulate absorption - HEPA). Как описано в международной заявке *443, фильтра частиц 0,22 мкм, расположенного по потоку выше пациента, достаточно для удаления фрагментов электродов, эродирующих и испаряющихся в процессе работы. Должно быть известно, что размер частиц, фильтруемых первым и вторым фильтрами 216 и 218, не является ограничением, и в объем настоящего изобретения входят альтернативные фильтры частиц, обеспечивающие фильтрацию частиц другого размера. Однако, размер частиц, отделяемых первым и вторым фильтрами 216 и 218, должен быть достаточно малым для обеспечения безопасности и охраны здоровья пациента.

[0044] Когда корпус 214 поглотителя прикреплен к корпусу 204, поглотитель 220 должен находиться по потоку ниже электродов 202. В ходе функционирования поглотитель 220 может предназначаться для регулирования концентрации нежелательных побочных продуктов (например, NO₂ и О₃), образующихся в системе 100. В одном не имеющем ограничительного характера примере поглотитель 220 может быть изготовлен из гидроксида кальция (Са(ОН)₂). В другом не имеющем ограничительного характера примере поглотитель 220 может представлять собой поглотитель-восстановитель, образованный из любого восстановителя (например, аскорбиновой кислоты). В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах система 100 генерации NO может предназначаться для эффективной генерации газообразного NO для вдыхания пациентом с запуском от вдоха пациента; в таком случае могут быть снижены требования к энергоснабжению системы 100 и применен поглотитель 220 меньшего размера. Например, поглотитель 220 может весить менее, приблизительно, 2 граммов (г). В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах поглотитель 220 может весить от, примерно, 1 г до, примерно, 2 г. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах поглотитель 220 может весить, примерно, 1,6 г. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах поглотитель 220 может весить менее, примерно, 1 г. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах поглотитель 220 может весить от, примерно, 0,1 г до, примерно, 1 г. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах поглотитель 220 может весить, примерно, 0,8 г.

[0045] В собранном состоянии в генераторе 108 NO может иметь место траектория потока, облегчающая подачу образовавшегося содержащего NO газа пациенту. Траектория потока может проходить от реакционной камеры 222, вниз по потоку через первый фильтр 216, поглотитель 220 и второй фильтр 218. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах второй фильтр 218 может находиться на выходе траектории потока. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах корпус 214 поглотителя может включать перфорированную выходную стенку, предназначенную для закрепления второго фильтра 218 внутри устройства, но проницаемую для потока текучей среды.

[0046] Реакционная камера 222 может представлять собой часть полости 211 в радиальном зазоре между изолятором 212 электродов и внутренней поверхностью корпуса 204. В реакционной камере 222 в атмосферных газах может проходить химическая реакция вследствие электрического разряда между электродами 202, и, в присутствии азота и кислорода, может образовываться газообразный NO, подлежащий подаче пациенту в заданной концентрации. Как описано в настоящем документе, система 100 генерации NO может быть запущена и генерировать NO только во время или до определенного момента вдоха пациента, чтобы, таким образом, снизить энергопотребление и уменьшить размер поглотителя 220. Однако, при генерирующем плазму электрическом разряде между электродами 202 выделяется тепло, из-за чего генератор 108 NO в ходе функционирования может нагреваться. Для уменьшения эффекта нагревания и управления температурой генератора 108 NO предусмотрено наличие проточной трубы 224, обеспечивающей жидкостную связь между реакционной камерой 222 и насосом 106. В показанном не имеющем ограничительного характера примере проточная труба 224 входит, по существу, в осевом направлении в первый конец 206 корпуса 204 радиально между изолятором 212 электродов и внутренней поверхностью корпуса 204.

[0047] Следует понимать, что ориентация проточной трубы 224 относительно корпуса 204 и реакционной камеры 222 может быть выбрана так, чтобы обеспечивать в реакционной камере 222 заданную структуру потока и/или параметры турбулентного движения. Например, как показано на фиг. 3 и 4, проточная труба 224 может проходить сквозь корпус 204 и в реакционную камеру 222 радиально (фиг. 3), либо проточная труба 224 может проходить сквозь корпус 204 и в реакционную камеру 222 под некоторым углом (фиг. 4). В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах угол, образующийся между проточной трубой 224 и наружной поверхностью корпуса 204, может составлять, примерно, от ноля градусов до девяноста градусов.

[0048] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах насос 106 может предназначаться для подачи воздуха из окружающего пространства при повышенном давлении в генератор 108 NO через проточную трубу 224. Поток воздуха, подаваемый насосом 106 в реакционную камеру 222, может производить конвективное охлаждение генератора 108 NO с целью поддержания температуры генератора 108 NO ниже величин, безопасных для использования и контакта с пациентом. Кроме этого, поток воздуха, подаваемый насосом 106, может служить источником свежего воздуха в реакционной камере для облегчения генерации газообразного NO из азота и кислорода, присутствующих в окружающем воздухе. Кроме этого, поток воздуха, подаваемый насосом 106, может облегчать диффузию образовавшегося газообразного NO к выходу из генератора 108 NO и, тем самым, к пациенту. Кроме этого, поток воздуха, подаваемый насосом 106, может способствовать предотвращению поступления, по меньшей мере, части выдыхаемого СО₂ в поглотитель 220. Так, может оказаться желательным затруднение или предотвращение поступления в генератор 108 NO выдыхаемого СО₂. Система 100 генерации NO предусматривает ограничение снижения работоспособности поглотителя 220 выдыхаемым СО₂ путем запуска генерации во время или перед вдохом, а не постоянно во время дыхательного цикла, путем подачи дополнительного потока воздуха в реакционную камеру 222 при помощи насоса 108 и проточной трубы 224. Дополнительный поток воздуха, подаваемый насосом 106, может создавать внутри реакционной камеры 222 небольшое избыточное давление (по сравнению с окружающим давлением) и препятствовать обратному притоку в генератор 108 NO, тем самым, предотвращая поступление в поглотитель 220, по меньшей мере, части выдыхаемого СО₂.

[0049] Как описано в настоящем документе, система 100 генерации NO может быть использована для генерации надежным и безопасным образом газообразного NO на месте оказания помощи, например, новорожденным с гипоксией. Один из не имеющих ограничительного характера примеров функционирования системы 100 генерации NO описан далее со ссылкой на фиг. 1-5. Сначала, как показано на фиг. 5, генератор 108 NO может быть соединен с воздуховодом пациента на стадии 300. Например, может быть произведена сборка генератора 108 NO путем соединения корпуса 214 поглотителя с корпусом 204, выход генератора 108 может быть соединен жидкостной связью с воздуховодом пациента. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах выход генератора 108 NO может быть соединен с дыхательным аппаратом. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах выход генератора 108 NO может быть соединен с дыхательной трубкой, помещенной в дыхательные пути пациента.

[0050] После того, как генератор 108 NO на стадии 300 соединен с воздуховодом пациента, на стадии 302 для генератора 108 NO могут быть заданы параметры генерации. Например, задают концентрацию NO, которую нужно получить, длительность генерации NO после вдоха, грудной объем, вес тела, частоту дыхания, температуру окружающей среды, давление окружающей среды и другие параметры, которые могут быть введены извне и/или определены блоком управления 102. На основе этих рабочих параметров блок управления 102, например, может определить параметры генерации NO, необходимые для получения заданного количества газообразного NO за заданный промежуток времени. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может определять необходимое число групп разрядов в секунду, число разрядов в группе, время (например, в микросекундах) между последовательными разрядами в группе, длительность импульсов (например, в микросекундах) для каждого отдельного разряда, подаваемых на электроды 202 источником энергии 104. Параметры, определенные блоком управления 102, могут регулироваться во время работы, например, для приведения в соответствие с концентрацией NO на выходе, концентрацией NO₂ на выходе, концентрацией О₃ на выходе, температурой окружающей среды, давлением окружающей среды, температурой генератора 108 NO и/или измеренными биологическими параметрами пациента (например, систолическим давлением желудочка, давлением в легочной артерии и т.д.)

[0051] После определения на стадии 302 параметров генерации NO, на стадии 304 может быть определен момент вдоха пациента. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах момент вдоха может быть определен путем наблюдения за одним или несколькими параметрами дыхания пациента, такими как расход потока текучей среды, температура, давление, концентрация кислород (О₂), концентрация СО₂, грудной объем и/или рабочие параметры дыхательного аппарата. Если на стадии 304 определен момент вдоха пациента, на стадии 306 может быть запущена генерация генератором 108 NO газообразного NO в заданной концентрации в течении заданного количества времени после определения момента вдоха пациента.

[0052] На стадии 308 может проводиться наблюдение за одним или несколькими выходными параметрами системы 100 генерации NO; на стадии 310 может проводиться определение того, нужно ли изменение параметров генерации NO на основании измеренных выходных параметров. Например, могут подлежать наблюдению и/или вводу в блок управления 102 концентрация NO на выходе, концентрация NO₂ на выходе, концентрация О₃ на выходе, температура генератора 108 NO и/или измеренные биологические параметры пациента (например, систолическое давление желудочка, давление в легочной артерии и т.д.). В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах блок управления 102 может производить наблюдение за одним или несколькими выходными параметрами на стадии 308 и определять, выходит ли один из выходных параметров за границы заданного рабочего диапазона, и нужны ли изменения на стадии 310. Например, блок управления 102 может предназначаться для определения того, что получаемая концентрация газообразного NO находится вне заданного диапазона надлежащей концентрации, и, в ответ на это, изменения одного или нескольких параметров генерации, определенных на стадии 302. В качестве альтернативы или дополнительно, может осуществляться наблюдение за концентрацией на выходе NO₂ и/или О₃ с целью определения того, нужна ли замена поглотителя 220. Например, может быть установлен предварительно заданный максимум концентрации NO₂ и/или О₃, безопасный для пациента, и когда этот заданный максимум концентрации достигнут, может быть определено, что поглотитель 220 должен быть заменен. Благодаря разъемному соединению между корпусом 214 поглотителя и корпусом 204, поглотитель 220 может быть легко заменен путем удаления действующего корпуса 214 поглотителя и установки нового корпуса 214 поглотителя с находящимся в нем новым поглотителем 220.

[0053] В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах может осуществляться наблюдение за температурой генератора 108 NO, и на стадии 310 может быть определено, достаточен ли подаваемый в него насосом 106 поток воздуха. Например, если температура генератора 108 NO приближается к заданной максимальной величине, блок управления 102 может подать команду на насос 106 с целью увеличения расхода воздуха, подаваемого в реакционную камеру 222, с целью поддержания температуры генератора 108 NO равной или меньшей температуры, безопасной для использования и контакта с пациентом. В качестве альтернативы или дополнительно, на стадии 310 может быть определено, генерируется ли газообразный NO в течении заданного времени. Если так, генератор 108 NO может прекратить генерацию газообразного NO на стадии 312 и ожидать следующего или другого момента вдоха. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах система 100 генерации NO может предусматривать подачу команды на генератор 108 NO с целью прекращения генерации газообразного NO до окончания или во время вдоха пациента.

[0054] Описанные выше стадии 302-312 могут быть повторены для каждого вдоха с целью непрерывной надежной подачи пациенту безопасного содержащего NO газа и поддержания температуры генератора 108 NO, безопасной для использования и контакта с пациентом. Вообще, настоящим изобретением обеспечивается система 100 генерации NO, в которой используется небольшой поток текучей среды (например, газа) для охлаждения генератора 108 NO и, более конкретно, реакционной камеры 222. Поскольку небольшой поток текучей среды также облегчает диффузию образовавшегося NO, потребность в большом количестве энергии для образования заданного количества NO исключается. Таким образом, данная система 100 генерации NO характеризуется сниженным энергопотреблением и обеспечивает ограничение роста температуры генератора 108 NO без необходимости большого количества энергии.

ПРИМЕРЫ

[0055] В нижеследующих примерах подробно показано, как система 100 генерации NO и/или генератор 108 NO могут быть использованы или реализованы; и специалисты в данной области смогут без труда понять заложенные в них принципы. Эти примеры приведены для пояснения и не подразумевают какого-либо ограничения.

[0056] Испытательная установка для прототипов генератора NO

[0057] На фиг. 6 и 7 показана испытательная установка, использованная для проведения испытаний прототипов генератора NO (фиг. 8А и 8В). Как показано на фиг. 6 и 7, прототип генератора 400 NO (например, прототип генератора 108 NO, описанного в настоящем документе) соединили жидкостной связью с прибором 402 искусственного дыхания, находящимся по потоку ниже прототипа генератора 400 NO. Между прототипом генератора 400 NO и прибором 402 искусственного дыхания подключен газоанализатор 403, предназначенный для измерения концентрации NO (Sievers 280i Nitric Oxide Analyzer, GE Analytical Instruments, Boulder, CO), NO₂ (CAPS NO₂ monitor, Aerodyne Research Inc., Billerica, MA) и O₃ (EC 9810 Ozone Analyzer, American Ecotech, Warren, RI) поступающих в прибор искусственного дыхания. По потоку выше прототипа генератора 400 NO подключены анализатор 404 кислорода (MiniOX I, Ohio Medical Corporation, Gurnee, IL), измеряющий концентрацию O₂ на входе, педиатрический дыхательный аппарат 406 (Inspira asv, Harvard Apparatus, Holliston, MA), моделирующий вдохи для прибора 402 искусственного дыхания, и расходомер 408 (NICO2, Respironics), измеряющий расход потока текучей среды на входе в прототип генератора 400 NO.

[0058] Прототипы генераторов, показанные на фиг. 8А и 8В, собраны с использованием изоляции 215 проводов, прикрепленной к первому концу 206 корпуса 204, корпус 214 поглотителя прикреплен с возможностью снятия ко второму концу 208 корпуса 204 при помощи множества крепежных элементов 410 (например, винтов или болтов). Прототип генератора NO, показанный на фиг. 8А, включает 0,8 г поглотителя и весит, приблизительно, 14 г. Прототип генератора NO, показанный на фиг. 8В, включает 1,6 г поглотителя и весит, приблизительно, 20 г. Таким образом, эти прототипы генератора очень легкие, благодаря чему более мобильны и лучше подходят для обеспечения содержащего NO газа на месте оказания помощи.

[0059] Каждый из прототипов генератора NO включал два иридиевых электрода, поглотитель, содержащий Са(ОН)₂, два фильтра НЕРА 0,22 мкм, расположенные по обеим сторонам от поглотителя, и проточную трубу, облегчающую охлаждение и подачу NO. Эти компоненты были окружены керамическим изолятором, заключенным в алюминиевый корпус. Питание на электроды подводили через цепь микропроцессорного устройства, хранение и подача энергии осуществлялась при помощи автотрансформатора, искровой промежуток для создания плазмы составлял 2 мм. Количество образующегося NO регулировали посредством четырех переменных последовательности импульсов, включающих число групп разрядов в секунду, число разрядов в группе, время (в микросекундах, мксек) между двумя разрядами и длительность импульсов (в мксек). Во время испытания искровые разряды в прототипе генератора NO производились либо непрерывно, либо запускались в течение 0,5 с с начала каждого вдоха в соответствии с измерениями расходомера 408.

[0060] Измерение колебаний напряжения и тока

[0061] Во время генерации NO колебания напряжения в искровом промежутке и ток через иридиевые электроды измеряли и записывали при помощи цифрового люминесцентный осциллографа (Tektronix DPO 2012B, Beaverton, OR), оборудованного 1000× зондом высокого напряжения (Tektronix p6015A, Beaverton, OR) и токовым зондом (I-prober 520, Aim & Thurlby Thandar Instruments Ltd, Cambridgeshire, UK). Колебания напряжения и тока измеряли и сопоставляли для прототипа генератора NO фиг. 8А при грудном объеме 19 мл, частоте дыхания 40 толчков/мин, концентрации О₂ в воздуховоде 50%, концентрации NO 40 частей на миллион, производящего 40 имп/с с длительностью искрового разряда 0,5 с. Электроды непрерывно охлаждали воздухом с расходом 70 мл/мин, который смешивали с 50% О₂ газом в воздуховоде по потоку выше прототипа генератора NO.

[0062] Обычно, напряжение и ток, необходимые для создания электрической дуги, выше для первой дуги, чем для последующих. Как показано на фиг. 9, начальное напряжение составляло, примерно, 3 кВ для каждого 0,5-секундного искрового разряда, затем экспоненциально снижалось по мере возникновения плазмы и нагревания электродов. Точно так же, начальный ток составлял, примерно, 200 мА, затем постепенно снижался. Энергопотребление составляло, примерно, от 2 до 3 Вт в случае генерации 40 частей на миллион NO при грудном объеме 18 мл, частоте дыхания 40 толчков/мин, концентрации О₂ в воздуховоде 50%. Другие компоненты системы генерации NO, включая воздушный насос, высоковольтную контактную сеть и источник энергии, потребляли около 1,5 Вт энергии. Таким образом, описываемая в настоящем документе система 100 генерации NO характеризуется низким энергопотреблением, благодаря чему она более мобильна и лучше подходит для обеспечения содержащего NO газа на месте оказания помощи.

[0063] Поглотительная способность поглотителя Са(ОН)₂

[0064] Провели испытания поглотительной способности 0,8 г поглотителя Са(ОН)₂ на прототипе генератора NO, показанном на фиг. 8А. Во время испытания педиатрический дыхательный аппарат 406 использовали для создания грудного объема 18 мл и частоты дыхания 40 толчков/мин. Концентрацию О₂ в воздуховоде установили равной 50%, заданная концентрация NO составляла 40 частей на миллион. Расходомер осуществлял контроль потока в воздуховоде и запуск прототипа генератора NO. Доля вдыхаемого кислорода (FiO₂) составляла 0,48 благодаря введению 70 мл/мин воздуха через дыхательную трубку (внутр. диаметр = 1,6 мм). Концентрацию NO₂ измеряли и записывали каждый час в течение первых 12 часов и один раз через 24, 28 и 72 часа. Изменение температуры алюминиевого корпуса прототипа генератора NO измеряли при помощи инфракрасного термометра (Cole-Parmer, Vernon Hills, IL) каждый час в течение первых 12 часов и один раз через 24, 28 и 72 часа.

[0065] Как показано на фиг. 10 и 11, концентрация NO₂ составляла менее 1 части на миллион 48 часов, температура составляла 30,6±0,5°C в течение всего испытания по генерации NO. Эти данные позволяют предположить, что при генерации NO, запускаемой при вдохе, 0,8 г поглотителя достаточно для снижения концентрации NO₂, по меньшей мере, на 2 дня, а температура искровой камеры остается равной, приблизительно, 31°С в течение 3 дней.

[0066] Концентрация озона (О₃) в отходящем газе с поглотителем и без него

[0067] При электрическом разряде в О₂ в качестве потенциального опасного побочного продукта может образовываться О₃. Концентрацию О₃, образующегося в прототипе генератора NO фиг. 8А, измеряли при различных концентрациях NO и концентрациях О₂, и проводили оценку способности 0,8 г поглотителя Са(ОН)₂ удалять О₃. Как показано на фиг. 12А, при расходе воздушного потока 1 л/мин концентрация О₃ увеличивалась с увеличением количества образующегося NO. Однако, после прохождения через поглотитель концентрация О₃ уменьшалась до 3 частей на миллиард при концентрации NO 80 частей на миллион. При изменении концентрации О₂ с 21% до 80%, как показано на фиг. 12В, концентрация О₃ составляла 5,5 частей на миллиард до поглотителя и 1,5 части на миллиард после поглотителя. Кроме того, как показано на фиг. 12С, концентрация О₃ оставалась ниже 1,5 частей на миллиард при любой концентрации О₂ в диапазоне от 21% до 100% при расходе газа 1 л/мин и концентрации NO 40 частей на миллион. Эти данные указывают на то, что прототип электрического генератора NO производит минимальное количество О₃ при всех прошедших испытания концентрациях О₂, 0,8 г поглотителя достаточно для эффективного удаления О₃ до концентрации, лежащей ниже пределов концентрации О₃, установленных Агентством по охране окружающей среды США (U.S. Environmental Protection Agency – EPA), составляющих воздействие 80 частей на миллиард в течение 8 часов в день.

[0068] Следовые количества металлов в отходящем газе прототипа генератора NO

[0069] Для измерения следовых количеств металлов в отходящем потоке прототипа генератора NO, показанного на фиг. 8А, изучили 5 следующих групп: (1) без поглотителя и фильтра НЕРА, (2) с поглотителем и 1 фильтром НЕРА, (3) с поглотителем и 2 последовательными фильтрами НЕРА, (4) только с поглотителем, (5) только с 1 фильтром НЕРА. NO генерировали в количестве 40 частей на миллион при расходе воздуха 1 л/мин в течение 24 часов. Отходящий газ непрерывно барботировали через 15 мл 5% азотной кислоты (Optima Grade, Fisher Scientific, Cambridge, MA). Все пробы отбирали по истечении 24 часов и подвергали анализу методом квадрупольной индуктивно-связанной масс-спектрометрии (inductively-coupled mass spectrometry - ICP-MS) в University of Massachusetts Mass Spectrometry Center (Amherst, MA).

[0070] Как показано на фиг. 13, без фильтра и поглотителя через 24 часа генерации NO при расходе воздуха 1 л/мин под действием плазмы образовывались частицы никеля в количестве 40 частей не миллиард. При наличии в линии поглотителя Са(ОН)₂ (0,8 г), но без фильтра НЕРА, содержание никеля снижалось до 1,7 частей на миллиард. При наличии только одного фильтра НЕРА содержание никеля составляло 0,3 части на миллиард. Если после генератора NO имелось 0,8 г поглотителя Са(ОН)₂ и один или два фильтра НЕРА, содержание составляло менее 1 части на миллиард, что ниже предела, установленного Управлением США по охране труда и промышленной гигиене, составляющего 1,0 мг/м³ (мг/м³=1 часть на миллиард) для металлического никеля и соединений никеля в воздухе рабочих помещений для охраны здоровья рабочих во время 8-часовой смены при 40-часовой рабочей неделе. Следовые количества других металлов, иридия и платины, составляли менее 0,03 части на миллиард при наличии или отсутствии поглотителя или фильтра НЕРА, и в получаемом в электрическом разряде газообразном NO ими можно пренебречь. Эти данные позволяют утверждать, что при генерации NO могут появляться следовые количества никеля, которые эффективным образом удаляются поглотителем и фильтром НЕРА.

[0071] Опыты на анестезированных кроликах с легочной гипертензией

[0072] Опыты на кроликах были санкционированы Massachusetts General Hospital Institutional Animal Care and Use Committee (Boston, MA). Использовали пять здоровых самцов и самок белых новозеландских кроликов в возрасте 6 месяцев весом 3,4±0,4 кг (среднее ± стандартное отклонение) (Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME). Кроликов анестезировали (кетамин и фентанил внутривенно), парализовали (rocuronium) и обеспечили искусственное дыхание посредством трахеотомии при грудном объеме 6 мл/кг, частоте дыхания 40-50 толчков/мин, доля вдыхаемого кислорода (FiO₂) составляла 0,5, время вдоха 0,5 с, PEEP (положительное давление в конце выдоха) 1-2 см Н₂О. Систолическое давление правого желудочка (RVSP) измеряли непрерывно при помощи катетера 4-Fr (Swan-Ganz, Edwards Lifesciences, Irvine, CA) введенного через яремную вену. Легочную гипертензию создавали путем повышения RVSP на 60 мин в результате вливания мощного легочного сосудосуживающего средства U46619 (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI). Среднее артериальное давление и частоту сердечных сокращений регистрировали в исходном состоянии, во время вливания U46619 и до и после вдыхания NO. Прототип генератора NO, показанный на фиг. 8А, помещали на наружном конце трахеотомической трубки (внутр. диаметр 3,5 мм), генерация NO осуществлялась в течение 0,5 с после вдоха по сигналу расходомера 408.

[0073] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах применения прототип генератора NO может предназначаться для проведения искусственного дыхания у детей с легочной гипертензией. NO, генерируемый прототипом генератора NO, сравнили со стандартным NO из резервуара NO/N₂, чтобы установить, может ли NO, генерируемый прототипом, вызывать вазодилатацию у кроликов с острой легочной гипертензией. Как показано на фиг. 14 и 15, анестезированные кролики получали непрерывное вливание в течение 60 мин аналога тромбоксана U46619, который увеличивал RVSP с 14±2 мм Hg до 28-30 мм Hg. NO генерировали в плазме во время соответствующего вдоху разряда, после чего подавали с расходом 70 мл/мил в эндотрахеальную трубку. Для дыхания кролики получали 50% О₂ и 20, 40 или 80 частей на миллион NO, производимого при вдохе прототипом генератора NO, в течение четырех минут, затем генерацию и подачу NO прекращали и измеряли RVSP еще пять минут. Как показано на фиг. 14, вдыхание полученного при помощи электрического разряда NO быстро приводит к снижение RVSP с 30 мм Hg до вдыхания NO до 24 мм Hg через одну минуту после вдыхания NO. Для контроля кроликам давали вдыхать 40 частей на миллион NO, взятого из резервуара (500 частей на миллион NO в N₂, Airgas, Cinnaminson, NJ) и разбавленного в 50% О₂. Эти данные указывают на то, что полученный при помощи электрического разряда NO также эффективен в отношении снижения RVSP, как и разбавленный NO, взятый из обычного баллона NO/N₂.

[0074] Для экономии энергии и уменьшения расходования поглотителя выяснили, будет ли запуск дугового разряда на каждый второй или третий вдох приводить к снижению RVSP у кроликов с легочной гипертензией. Как показано на фиг. 15, NO, генерируемый на каждом втором или третьем вдохе, приводит к снижению RVSP у кроликов с 30 мм Hg до 26 мм Hg (Р< 0,05 отличается от давления до вдыхания), чем подтверждается, что запуск разряда на каждом втором или третьем вдохе может быть эффективен в отношении лечения легочной гипертензии, снижения энергопотребления системой 100 генерации NO и увеличения срока службы поглотителя 220.

[0075] В данном документе варианты осуществления изобретения описаны с целью представления ясного и сжатого описания, однако, подразумевается, как станет понятно, что варианты осуществления изобретения могут быть по-разному объединены или разделены без отступления от сущности изобретения. Например, понятно, что все описанные предпочтительные отличительные особенности применимы ко всем описанным аспектам настоящего изобретения.

[0076] Таким образом, хотя выше изобретение описано в связи с определенными вариантами его осуществления и на конкретных примерах, изобретение необязательно ими ограничивается; подразумевается, что многочисленные другие варианты осуществления изобретения, примеры, варианты применения, модификации и отступления от описанных вариантов осуществления изобретения, примеров и вариантов применения охватываются прилагаемой формулой изобретения. Описание каждого цитируемого патента и публикации во всей полноте включается в настоящий документ путем ссылки, как если бы такой патент или публикация были индивидуально включены путем ссылки.

Изобретение относится к системе для получения оксида азота, связанной с генератором охлажденного оксида азота, используемым в медицинских целях. Система генерации оксида азота включает генератор оксида азота, включающий корпус, имеющий первый конец и открытый второй конец, пару электродов, заключенных в корпус, и реакционную камеру, образующуюся между парой электродов и корпусом, корпус поглотителя, в котором расположены поглотитель и фильтр, при этом корпус поглотителя сконструирован с возможностью съемного присоединения ко второму концу корпуса, источник энергии, соединенный с парой электродов, насос, предназначенный для создания потока текучей среды, блок управления, соединенный с насосом и источником энергии, при этом блок управления предназначен для селективной подачи команд на источник энергии с целью снабжения энергией пары электродов, между которыми при этом генерируется один или несколько электрических разрядов, вызывающих образование в реакционной камере оксида азота, и проточную трубу, предназначенную для создания жидкостной связи между насосом и реакционной камерой, при этом поток текучей среды, обеспечиваемый насосом в реакционной камере, предназначен для охлаждения генератора оксида азота и для облегчения диффузии образовавшегося оксида азота из реакционной камеры. Изобретение обеспечивает портативную и легкую систему генерации оксида азота, способную надежным и безопасным образом генерировать оксид азота в концентрациях, применяемых в медицинских целях, на месте оказания помощи. 2 н. и 42 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Система генерации оксида азота (NO), включающая:

генератор оксида азота, включающий

корпус, имеющий первый конец и, как правило, открытый второй конец;

пару электродов, заключенных в корпус, и

реакционную камеру, образующуюся между парой электродов и корпусом;

корпус поглотителя, в котором расположены поглотитель и фильтр, при этом корпус поглотителя сконструирован с возможностью съемного присоединения ко второму концу корпуса;

источник энергии, соединенный с парой электродов;

насос, предназначенный для создания потока текучей среды;

блок управления, соединенный с насосом и источником энергии, при этом блок управления предназначен для селективной подачи команд на источник энергии с целью снабжения энергией пары электродов, между которыми при этом генерируется один или несколько электрических разрядов, вызывающих образование в реакционной камере оксида азота; и

проточную трубу, предназначенную для создания жидкостной связи между насосом и реакционной камерой, при этом поток текучей среды, обеспечиваемый насосом в реакционной камере, предназначен для охлаждения генератора оксида азота и для облегчения диффузии образовавшегося оксида азота из реакционной камеры.

2. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой пара электродов включает, по меньшей мере, одно из: карбид вольфрама, углерод, иридий, титан, рений и платину.

3. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой пара электродов включает иридий.

4. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой поглотитель изготовлен из гидроксида кальция.

5. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой поглотитель предназначен для управления количеством нежелательных побочных продуктов, образующихся при одном или нескольких электрических разрядах между парой электродов.

6. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой источник энергии включает источник резонансной энергии.

7. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой корпус поглотителя дополнительно включает второй фильтр и в которой поглотитель расположен между фильтром и вторым фильтром.

8. Система генерации оксида азота по п. 7, в которой фильтр и второй фильтр, каждый, предназначены для фильтрации частиц диаметром более приблизительно 0,22 мкм.

9. Система генерации оксида азота по п. 7, в которой фильтр и второй фильтр, каждый, включают фильтр НЕРА.

10. Система генерации оксида азота по п. 7, в которой фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента и предотвращения попадания гранул поглотителя в реакционную камеру, а второй фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента.

11. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой второй конец корпуса включает присоединенный к нему фильтр.

12. Система генерации оксида азота по п. 11, в которой фильтр и второй фильтр, каждый, предназначены для фильтрации частиц диаметром более приблизительно 0,22 мкм.

13. Система генерации оксида азота по п. 11, в которой фильтр и второй фильтр, каждый, включают фильтр НЕРА.

14. Система генерации оксида азота по п. 11, в которой фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента и предотвращения попадания гранул поглотителя в реакционную камеру, а второй фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента.

15. Система генерации оксида азота по п. 1, дополнительно включающая датчик температуры, предназначенный для измерения, по меньшей мере, одного из: температуры генератора оксида азота и температуры содержащего NO газа на выходе из корпуса поглотителя.

16. Система генерации оксида азота по п. 15, в которой блок управления дополнительно предназначен для селективного управления расходом потока текучей среды, обеспечиваемого насосом, в соответствии с температурой, измеренной датчиком температуры.

17. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой блок управления предназначен для определения момента вдоха.

18. Система генерации оксида азота по п. 17, в которой блок управления дополнительно предназначен для подачи команды на источник энергии с целью подачи энергии на пару электродов для генерации между ними одного или нескольких электрических разрядов в соответствии с определенным моментом вдоха.

19. Система генерации оксида азота по п. 18, в которой блок управления дополнительно предназначен для подачи команды на источник энергии с целью подачи энергии на пару электродов в течение заданного периода времени.

20. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой поглотитель весит менее примерно 2 г.

21. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой поглотитель весит менее 1 г.

22. Система генерации оксида азота по п. 1, в которой поглотитель весит примерно 0,8 г.

23. Устройство для генерации оксида азота (NO), включающее:

корпус, имеющий первый конец, как правило, открытый второй конец и полость, расположенную между первым концом и вторым концом;

пару электродов, расположенных в полости корпуса;

реакционную камеру, образующуюся между парой электродов и корпусом, при этом пара электродов предназначена для генерации между ними одного или нескольких электрических разрядов с целью получения оксида азота в реакционной камере;

корпус поглотителя, в котором расположены поглотитель и фильтр, при этом корпус поглотителя сконструирован с возможностью съемного присоединения ко второму концу корпуса; и

проточную трубу, проходящую сквозь корпус в реакционную камеру, предназначенную для создания жидкостной связи между насосом и реакционной камерой, при этом поток текучей среды, обеспечиваемый насосом в реакционной камере, предназначен для охлаждения генератора оксида азота и для облегчения диффузии образовавшегося оксида азота из реакционной камеры.

24. Устройство по п. 23, в котором пара электродов включает, по меньшей мере, одно из: карбид вольфрама, углерод, иридий, титан, рений и платину.

25. Устройство по п. 23, в котором пара электродов включает иридий.

26. Устройство по п. 23, в котором поглотитель изготовлен из гидроксида кальция.

27. Устройство по п. 23, в котором поглотитель предназначен для управления количеством нежелательных побочных продуктов, образующихся при одном или нескольких электрических разрядах между парой электродов.

28. Устройство по п. 23, в котором источник энергии включает источник резонансной энергии.

29. Устройство по п. 23, в котором корпус поглотителя дополнительно включает второй фильтр и в котором поглотитель расположен между фильтром и вторым фильтром.

30. Устройство по п. 29, в котором фильтр и второй фильтр, каждый, предназначены для фильтрации частиц диаметром более приблизительно 0,22 мкм.

31. Устройство по п. 29, в котором фильтр и второй фильтр, каждый, включают фильтр НЕРА.

32. Устройство по п. 29, в котором фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента и предотвращения попадания гранул поглотителя в реакционную камеру, а второй фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента.

33. Устройство по п. 23, в котором второй конец корпуса включает присоединенный к нему второй фильтр.

34. Устройство по п. 33, в котором фильтр и второй фильтр, каждый, предназначены для фильтрации частиц диаметром более приблизительно 0,22 мкм.

35. Устройство по п. 33, в котором фильтр и второй фильтр, каждый, включают фильтр НЕРА.

36. Устройство по п. 33, в котором фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента и предотвращения попадания гранул поглотителя в реакционную камеру, а второй фильтр предназначен для фильтрации частиц электрода по потоку выше воздуховода пациента.

37. Устройство по п. 23, дополнительно включающее датчик температуры, предназначенный для измерения, по меньшей мере, одного из: температуры генератора оксида азота и температуры содержащего NO газа на выходе из корпуса поглотителя.

38. Устройство по п. 23, в котором блок управления предназначен для селективного управления расходом потока текучей среды, обеспечиваемого насосом, в соответствии с температурой, измеренной датчиком температуры.

39. Устройство по п. 23, в котором блок управления предназначен для определения момента вдоха.

40. Устройство по п. 39, в котором блок управления дополнительно предназначен для подачи команды на источник энергии с целью подачи энергии на пару электродов для генерации между ними одного или нескольких электрических разрядов в соответствии с определенным моментом вдоха.

41. Устройство по п. 40, в котором блок управления дополнительно предназначен для подачи команды на источник энергии с целью подачи энергии на пару электродов в течение заданного периода времени.

42. Устройство по п. 23, в котором поглотитель весит менее примерно 2 г.

43. Устройство по п. 23, в котором поглотитель весит менее 1 г.

44. Устройство по п. 23, в котором поглотитель весит примерно 0,8 г.