Синтез газообразного оксида азота для ингаляции - RU2692953C2

Чертежи

Показать все 26 чертежа(ей)

Описание

Притязания на приоритет

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США с серийным №61/789161 и заявкой на выдачу патента США с серийным №61/792473, поданных 15 марта 2013 г., полное содержание которых таким образом включено ссылкой.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к синтезу газообразного оксида азота для ингаляции.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Оксид азота (NO) представляет собой важный медиатор многих биологических систем и, как известно, содействует контролю системного артериального давления и кровяного давления в легочной артерии, помогает иммунной системе уничтожать паразитов, которые внедряются в клетки, ингибировать деление раковых клеток, передавать сигналы между клетками мозга и вносит вклад в отмирание клеток мозга, которые могут ослаблять людей вследствие ударов или сердечных приступов. Оксид азота также содействует расслаблению гладких мышц, находящихся, например, в стенках кровеносных сосудов, бронхах, желудочно-кишечном тракте и мочеполовом тракте. Введение газообразного оксида азота в легкое путем ингаляции, как было показано, дает локализованное расслабление гладких мышц для лечения легочной гипертензии, пневмонии, гипоксемической дыхательной недостаточности у новорожденных и пр. без получения системных побочных эффектов.

Вдыхаемый оксид азота является сильным местным легочным вазодилататором, который улучшает соответствие вентиляции с перфузией, таким образом увеличивая эффективность переноса кислорода в пострадавшем легком и повышает напряжение кислорода в артериальной крови. Вдыхание оксида азота объединяет быстрое начало действия, возникающее в течение секунд, с отсутствием системной вазодилатации. При вдыхании NO диффундирует через сосудистую сеть легкого в кровоток, где он быстро дезактивируется путем объединения с гемоглобином. Таким образом, сосудорасширяющее действие вдыхаемого оксида азота ограничено сосудистой сетью легкого. Способность оксида азота селективно расширять сосуды легких обеспечивает терапевтические преимущества при лечении острой и хронической легочной гипертензии. Вдыхаемый NO также использовали для предупреждения ишемического реперфузионного поражения после PCI (ЧКВ, чрескожное коронарное вмешательство) у взрослых с сердечными приступами. Вдыхаемый NO может давать системные противовоспалительные и антитромбоцитарные эффекты путем увеличения уровней циркулирующих биометаболитов NO и других механизмов.

В патенте США №5396882, выданном Zapol, который включен ссылкой в настоящий документ, описывается генерация под воздействием электричества оксида азота (NO) из воздуха под давлением окружающей среды для медицинских целей. Как описано в патенте США №5396882, входное отверстие для воздуха системы используют для непрерывного введения воздуха в область электрической дуги.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Согласно некоторым аспектам способ предусматривает сбор информации, относящейся к одному или нескольким параметрам дыхательной системы, подсоединенной к пациенту. Способ также предусматривает определение одного или нескольких контрольных параметров на основании собранной информации. Способ также предусматривает возбуждение ряда электрических дуг во внешнем пространстве у пациента для генерации оксида азота на основании определенных контрольных параметров.

Варианты осуществления могут предусматривать одно или несколько из следующего.

Параметры, связанные с дыхательной системой, могут включать одно или несколько из концентрации кислорода в газообразном реагенте, расхода газообразного реагента, объема и времени вдыхания, концентрации кислорода полученного газа, концентрации оксида азота полученного газа, концентрации диоксида азота полученного газа, концентрации озона полученного газа, концентрации оксида азота вдыхаемого газа и концентрации диоксида азота вдыхаемого газа.

Объем и время вдыхания можно получать от аппарата искусственной вентиляции легких.

Ряд импульсов может возбуждать ряд электрических дуг, и ряд импульсов может содержать группы импульсов, характеризующиеся импульсами с различными длительностями импульсов.

Длительность импульса начальных импульсов в одной из групп импульсов может быть больше, чем других импульсов в группе импульсов.

Ряд электрических дуг может генерировать пониженный уровень диоксида азота.

Ряд электрических дуг может генерировать пониженный уровень озона.

Пониженный уровень диоксида азота можно дополнительно снижать при помощи поглотителя, включая один или несколько из KaOH, СаОН, СаСО₃ и NaOH.

Пониженный уровень диоксида азота может характеризоваться концентрацией, которая составляет менее 20%, 10%, 6% или 5% концентрации образованного оксида азота.

Ряд электрических дуг можно генерировать электродами, содержащими благородный металл.

Ряд электрических дуг можно генерировать электродами, содержащими иридий.

Ряд электрических дуг можно генерировать электродами, содержащими никель.

Согласно некоторым дополнительным аспектам аппарат содержит камеру с впускным клапаном для подачи газообразного реагента и выпускным клапаном для отвода полученного газа. Аппарат также содержит датчик для сбора информации, относящейся к одному или нескольким параметрам дыхательной системы, подсоединенной к пациенту. Аппарат также содержит контроллер для определения одного или нескольких контрольных параметров на основании собранной информации. Одна или несколько пар электродов содержатся в аппарате и расположены внутри камеры для возбуждения ряда электрических дуг во внешнем пространстве у пациента, чтобы генерировать оксид азота на основании определенных контрольных параметров.

Варианты осуществления могут предусматривать одно или несколько из следующего.

Параметры, связанные с дыхательной системой, могут включать одно или несколько из концентрации кислорода в газообразном реагенте, расхода газообразного реагента, объема и времени вдыхания, концентрации кислорода полученного газа, концентрации оксида азота полученного газа, концентрации диоксида азота полученного газа, концентрации озона полученного газа, концентрации оксида азота вдыхаемого газа, концентрации диоксида азота вдыхаемого газа и давления в камере.

Объем и время вдыхания можно получить от аппарата искусственной вентиляции легких.

Ряд импульсов может возбуждать ряд электрических дуг, и ряд импульсов может содержать группы импульсов, характеризующиеся импульсами с различными длительностями импульса.

Длительность импульса начальных импульсов в одной из групп импульсов может быть больше, чем другие импульсы в группе импульсов.

Ряд электрических дуг может генерировать пониженный уровень диоксида азота.

Ряд электрических дуг может генерировать пониженный уровень озона.

Ряд электрических дуг можно возбуждать, когда давление в камере составляет больше 1 ATA или меньше 1 ATA.

Аппарат может также содержать поглотитель для дополнительного снижения пониженного уровня диоксида азота, и поглотитель может содержать одно или несколько из KaOH, СаОН, CaCO₃ и NaOH.

Пониженный уровень диоксида азота может характеризоваться концентрацией, которая составляет менее 20%, 10%, 6% или 5% концентрации полученного оксида азота.

Электроды могут содержать благородный металл.

Электроды могут содержать иридий.

Электроды могут содержать никель.

Согласно некоторым дополнительным аспектам аппарат содержит камеру с впускным клапаном для подачи газообразного реагента и выпускным клапаном для отвода полученного газа. Аппарат также содержит поршень, расположенный внутри камеры и сконфигурированный для перемещения по длине камеры для регулирования давления в камере. Аппарат также содержит датчик для сбора информации, относящейся к одному или нескольким параметрам дыхательной системы, подсоединенной к пациенту. Аппарат содержит контроллер для определения одного или нескольких контрольных параметров на основании собранной информации. Одна или несколько пар электродов содержатся и расположены внутри камеры для возбуждения ряда электрических дуг во внешнем пространстве у пациента, чтобы генерировать оксид азота на основании определенных контрольных параметров.

Варианты осуществления могут предусматривать одно или несколько из следующего.

Параметры, связанные с дыхательной системой, могут включать одно или несколько из концентрации кислорода газообразного реагента, расхода газообразного реагента, объема и времени вдыхания, концентрации кислорода полученного газа, концентрации оксида азота полученного газа, концентрации диоксида азота полученного газа, концентрации озона полученного газа, концентрации оксида азота вдыхаемого газа, концентрации диоксида азота вдыхаемого газа и давления в камере.

Объем и время вдыхания можно получать от аппарата искусственной вентиляции легких.

Ряд импульсов может возбуждать ряд электрических дуг, и ряд импульсов может содержать группы импульсов, характеризующиеся импульсами с различными длительностями импульсов.

Длительность импульса начальных импульсов в одной из групп импульсов может быть больше, чем других импульсов в группе импульсов.

Ряд электрических дуг может генерировать пониженный уровень диоксида азота.

Ряд электрических дуг может генерировать пониженный уровень озона.

Ряд электрических дуг можно возбуждать, когда давление в камере составляет больше 1 ATA или меньше 1 ATA.

Аппарат может также содержать поглотитель для дополнительного снижения пониженного уровня диоксида азота, и поглотитель может содержать одно или несколько из KaOH, СаОН, CaCO₃ и NaOH.

Пониженный уровень диоксида азота может характеризоваться концентрацией, которая составляет менее 20%, 10%, 6% или 5% концентрации полученного оксида азота.

Электроды могут содержать благородный металл.

Электроды могут содержать иридий.

Электроды могут содержать никель.

Подробности одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения изложены в сопутствующих графических материалах и описании ниже. Другие признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из описания и графических материалов, а также из формулы изобретения.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 представлена блок-схема дыхательной системы для получения NO.

На фиг. 2 представлен пример генератора NO.

На фиг. 3 представлен пример генератора NO.

На фиг. 4 изображено устройство для концентрирования кислорода.

На фиг. 5 изображено устройство для охлаждения газа.

На фиг. 6 представлен пример генератора NO.

На фиг. 7 представлен пример генератора NO.

На фиг. 8 представлен пример генератора NO.

На фиг. 9А представлена фотография, показывающая пример дыхательной системы для получения NO.

На фиг. 9В представлена фотография генератора NO.

На фиг. 10 показано изображение ряда импульсов и группы импульсов.

На фиг. 11А показан средний ток и напряжение в зависимости от количества искровых разрядов за секунду.

На фиг. 11В показана средняя мощность в зависимости от количества искровых разрядов за секунду.

На фиг. 12А-В показаны осциллограммы напряжения и тока во время двух искровых разрядов при разряде 1 искра/секунду.

На фиг. 13 показаны концентрации NO и NO₂ при использовании различных материалов электродов.

На фиг. 14 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте.

На фиг. 15 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте.

На фиг. 16 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте.

На фиг. 17 показаны уровни озона при различных концентрациях кислорода.

На фиг. 18 показаны уровни озона при различных концентрациях кислорода.

На фиг. 19 показаны уровни озона при различных концентрациях кислорода.

На фиг. 20 показаны уровни озона при различных концентрациях кислорода.

На фиг. 21 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте.

На фиг. 22 показана испытательная установка для измерения уровней NO и NO₂ в гипобарической камере при различных атмосферных давлениях.

На фиг. 23 показаны уровни NO и NO₂ при различных атмосферных давлениях. На фиг. 24 представлена принципиальная схема.

На фиг. 25 показан пример вычислительного устройства и мобильного вычислительного устройства, которые можно использовать для осуществления операций и техник, описанных в настоящем документе.

Подобные обозначения ссылок на различных фигурах показывают подобные элементы.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Синтез NO для ингаляции обеспечивается генерацией под воздействием электричества зарядов в газообразном реагенте, содержащем N₂ и О₂ (например, воздухе), таким образом образуя газообразный продукт, содержащий электрически синтезированный NO. Синтез можно обеспечивать при гипобарических или гипербарических условиях. При использовании в настоящем документе «гипобарический» обычно относится к давлению менее 1 ATA (абсолютная атмосфера), а «гипербарический» - к давлению более 1 ATA. Газообразный продукт может содержать медицински приемлемый уровень NO₂ (например, обычно менее 5 ppm, а иногда менее 1-2 ppm). Газообразный продукт можно вдыхать или с, или без уменьшения концентрации NO₂ в газообразном продукте. Аппараты, описанные в настоящем документе, для синтеза оксида азота могут быть портативными, легкими, с автономным источником питания, и их можно использовать для обеспечения газообразного продукта для терапевтического использования с концентрацией NO в диапазоне от 0,5 ppm до 500 ppm и концентрацией NO₂ менее 1% концентрации NO или даже ниже (например, менее 1%) после применения поглотителя.

На фиг. 1 показан пример дыхательной системы 100 для получения NO. Газообразный реагент (например, воздух или смесь 10-90% кислорода в азоте) входит в генератор 102 NO, а газообразный продукт (содержащий NO) выходит из генератора 102 NO. Генератор 102 NO содержит электроды 106 и контроллер 110. Если газообразный реагент представляет собой газ, отличный от воздуха, генератор 102 NO может содержать датчик 112 кислорода. Выход NO пропорционален концентрации кислорода и азота и максимален при приблизительно 50% кислорода при атмосферном давлении (1 ΑΤΑ). Датчик 112 кислорода может представлять собой электрод, сконфигурированный для определения концентрации кислорода в газообразном реагенте, как описано более подробно ниже. Электроды 106 создают искровые разряды в присутствии газообразного реагента с получением NO 104, как описано в настоящем документе.

На фиг. 2 показан пример генератора 200 NO. Генератор 200 NO содержит камеру 202 с впускным клапаном 204 и выпускным клапаном 206. В некоторых случаях фильтр 208 соединен с генератором 200 NO так, чтобы газообразная смесь, содержащая N₂ и О₂, входящая в камеру через впускной клапан 204, отфильтровывалась для удаления твердых частиц (например, пыли) или водяного пара. Камера 202 содержит электроды 210. Электроды 210 разделены зазором, и один из электродов соединен с источником 212 напряжения. Источник 212 напряжения подходит для создания искрового или коронного разряда, способного образовать NO из N₂ и О₂ между электродами 210. Примеры источника 212 напряжения включают, помимо прочего, пьезоэлектрический кристалл, батарею (например, батарею мотоцикла), солнечную батарею, ветровой генератор или другой источник, подходящий для получения тока порядка наноампер или миллиампер и напряжения от 1 до 25 кВ (например, мощностью от 1 до 100 Ватт) или напряжения от 1 до 10 кВ или от 1 до 5 кВ.

Когда генератор 200 NO используют для гипобарического или гипербарического синтеза NO, камера 202 может представлять собой полость в поршневом насосе прямого вытеснения. Как показано на фиг. 2, камера 202 может представлять собой полость возвратно-поступательного насоса и характеризоваться переменным объемом, определяемым положением поршня 214 в цилиндре 216. Поршень 214 соединен с приводом 218. В одном примере привод 218 содержит эксцентричный механизм, приводимый в движение штоком или валом. Привод 218 приводится в движение первичным приводом 120 возвратно-поступательным образом. Первичный привод 220 может представлять собой, например, мотор или двигатель (например, электрический, или бензиновый, или дизельный двигатель), установленный для перемещения поршня 214 относительно цилиндра 216 посредством привода 218. Уплотнение 222 препятствует течению воздуха в или из камеры 202 между поршнем 214 и цилиндром 216. Таким образом, когда как впускной клапан 204, так и выпускной клапан 206 закрыты, перемещение поршня 214 от электродов 210 приводом 218 увеличивает объем камеры 202, таким образом снижая давление в камере 202 до давления ниже атмосферного давления и снижая концентрацию газов (например, N₂ и О₂) в газообразном реагенте, находящемся в камере. Напротив, перемещение поршня 214 в направлении электродов 210 приводом 218 уменьшает объем камеры 202, таким образом повышая давление в камере 202 до давления выше атмосферного давления и увеличивая давление и концентрацию газов в газообразном реагенте, находящемся в камере. Поскольку выход NO пропорционален концентрации кислорода, давление в камере 202 может иметь влияние на выход NO. Например, когда в камере 202 относительно высокое давление (например, 2 ATA), выход NO увеличивается.

Впускной клапан 204 может быть подвержен воздействию окружающей среды так, что когда впускной клапан открыт, окружающий воздух (или другой газообразный реагент, содержащий N₂ и О₂) поступает в камеру 202. Когда воздух находится в камере 202, впускной клапан закрывается, и поршень 214 перемещается от электродов 210, таким образом увеличивая объем камеры 202 и снижая давление внутри камеры 202 до давления ниже атмосферного давления. Как только объем камеры 202 увеличивается, концентрация О₂ в камере снижается ниже концентрации О₂ в воздухе при атмосферном давлении (например, снижается ниже 21 об. %). Привод 218 можно регулировать для увеличения объема камеры 202 в 2, 3, 4 раза и т.д., таким образом снижая давление в камере 202 до доли (например, 1/2, 1/3, 1/4 и т.д.) атмосферного давления. Хотя давление в камере 202 ниже атмосферного давления, источник 212 напряжения возбуждает искровые или коронные разряды между электродами 210, таким образом генерируя NO под воздействием электричества. После искровых или коронных разрядов привод 218 продолжает свой возвратно-поступательный цикл, и выпускной клапан 206 открывается для отвода газообразного продукта, содержащего электрически сгенерированный NO. Таким образом, впускной клапан 204 и выпускной клапан 206 работают в разных фазах друг относительно друга так, что выпускной клапан 206 закрыт, когда впускной клапан 104 открыт, а впускной клапан 204 закрыт, когда выпускной клапан 206 открыт.

Напротив, когда воздух находится в камере 202, впускной клапан закрыт и поршень 214 перемещается в направлении электродов 210, таким образом снижая объем камеры 202 и повышая давление внутри камеры 202 до давления выше атмосферного давления. Как только объем камеры 202 снижается, давление (концентрация) О₂ в камере увеличивается выше давления (концентрации) О₂ в воздухе при атмосферном давлении (например, повышается свыше 21 об. %). Привод 218 можно регулировать для снижения объема камеры 202 до доли 1/2, 1/3, 1/4 и пр., таким образом повышая давление в камере 202 в 2, 3, 4 и пр. раз относительно атмосферного давления. Хотя давление в камере 202 выше атмосферного давления, источник 212 напряжения возбуждает искровые или коронные разряды между электродами 210, таким образом электрически генерируя NO.

В некоторых примерах электроды в генераторе NO (например, электроды 210) можно дублировать с целями безопасности для обеспечения резерва. Электроды 210 можно удваивать или утраивать для увеличения мощности и выхода NO при больших дыхательных объемах. Ссылаясь кратко на фиг. 13, электроды 210 могут содержать иридий, вольфрам, нержавеющую сталь или никель, среди прочего. В некоторых примерах электроды 210, которые содержат благородный металл (например, иридий), дают наименьшее соотношение NO₂/NO.

На фиг. 3 показан пример генератора 300 NO. Генератор 300 NO содержит компоненты генератора 200 NO, как описано относительно фиг. 2, причем источник 302 соединен с впускным клапаном 204 и скомпонован для подачи газообразного реагента в камеру 202. В некоторых случаях источник 302 представляет собой аппарат, скомпонованный для подачи газообразного реагента с концентрацией О₂ менее 21 об. % или менее 20 об. %. В некоторых случаях источник 302 представляет собой аппарат, скомпонованный для подачи газообразного реагента с концентрацией О₂ более 21 об. %, но не более 90 об. %. Например, источник 302 может содержать баллон с N₂ или инертным газом (например, аргоном или гелием) и механизм для смешивания N₂ или инертного газа с воздухом или обогащенным кислородсодержащим источником с выбранным соотношением для обеспечения желаемой концентрации О₂, N₂ и/или других компонентов в газообразном реагенте, подаваемом в камеру 202. В некоторых примерах баллон с кислородом, концентратор кислорода или генератор кислорода используют для повышения концентрации кислорода в газообразном реагенте. Газообразный реагент обычно подают в камеру 202 под давлением 1 ATA (абсолютная атмосфера) или выше (например, незначительно выше, до 3 ATA) для того, чтобы избежать смешивания газообразного реагента с воздухом. Перед введением в камеру 202 газообразный реагент из источника 302 может проходить через уравновешивающий резервуар 304, в котором поддерживают давление, незначительно выше атмосферного. Клапан 306 сброса давления может присутствовать для обеспечения поддержания давления газообразного реагента близким к атмосферному давлению.

В некоторых случаях источник 302 содержит концентратор кислорода, генератор кислорода или баллон с кислородом. На фиг. 4 показан концентратор 400 кислорода, в котором сжатый воздух входит в концентратор 400 кислорода через впускное отверстие 402 и проходит через молекулярное сито 404, давая обогащенный кислородом газ (например, содержащий по меньшей мере 30 об. % или 50 об. % О₂). Отходящий газ, который характеризуется концентрацией О₂ меньшей, чем у окружающего воздуха, и концентрацией N₂ большей, чем у окружающего воздуха, выходит из концентратора 400 кислорода через клапан 406 и подается во впускной клапан 204.

В некоторых случаях источник 302 содержит аппарат для охлаждения воздуха (например, теплообменник с медными трубками), чтобы воздух при температуре меньше комнатной температуры (например, температуре приближающейся к 0°K) подавали в камеру 202 через клапан 204, и искровой или коронный разряд возникал в охлажденном газообразном реагенте с температурой меньше комнатной температуры. Источник 302 может работать для охлаждения воздуха путем охлаждения или теплообменными способами, общеизвестными в данной области. На фиг. 5 показан один пример охлаждающего устройства 500, в котором воздух или другой газообразный реагент (например, смесь воздуха и N₂ или инертного газа, такого как аргон, гелий и подобное) протекает через змеевик 502 и охлаждается хладагентом 504, который входит в камеру 506 через впускное отверстие 508 и выходит из камеры через выпускное отверстие 510. Змеевик 502 может представлять собой теплопроводную трубку, такую как, например, медная трубка. Хладагент 504 может представлять собой, например, жидкий N₂ или циркулирующее охлаждающее средство (например, хлорфторуглерод или гидрохлорофлороуглерод).

В некоторых случаях одну или несколько реализаций источника 302, как описано выше относительно фиг. 3, объединяют для образования газообразной смеси. Например, источник 302 может содержать баллон с N₂ или инертным газом (например, аргоном или гелием) и механизм для смешивания N₂ или инертного газа с воздухом с выбранным соотношением для обеспечения желаемой концентрации О₂, что измерено, например, датчиком, содержащим электрод, а также аппарат для охлаждения газообразного реагента перед тем, как газообразный реагент подают в камеру 202. Аппарат для охлаждения газообразного реагента может охлаждать газообразный реагент в более чем одном месте (например, на регуляторе или в верхней части газового баллона, на клапане 204 и подобное).

Согласно другим вариантам осуществления, как показано на фиг. 6, генератор 600 NO содержит камеру 602 с постоянным объемом. В некоторых случаях впускной клапан 204 подвержен воздействию окружающей среды так, что, когда впускной клапан открыт, окружающий воздух входит в камеру 602 (например, через фильтр 208). Впускной клапан 204 и выпускной клапан 206 могут быть синхронизированы так, что газообразная смесь втекает в камеру 602 через впускной клапан 204, и впускной клапан закрыт перед тем, как возбуждаются искровые или коронные разряды. Выпускной клапан 206 обычно закрыт, когда впускной клапан 204 открыт, и может открываться перед, во время или после возбуждения искровых или коронных разрядов. В некоторых случаях камера 602 с постоянным объемом соединена с источником 302, и газообразный реагент подается в камеру 602 источником 302. Фильтр 208 может располагаться между источником 302 и камерой 602 (например, между источником 302 и уравновешивающим резервуаром 304, как показано, или между клапаном 306 сброса давления и впускным клапаном 204, как показано на фиг. 3). Выхлоп концентратора кислорода можно использовать для подачи газообразного реагента с уменьшенным содержанием О₂ в камеру 602. Генератор 600 NO может работать в среде с давлением окружающей среды менее 1 ATA (например, на большой высоте). Альтернативно, камера 602 с постоянным объемом соединена с насосом 604 через клапан 606. Насос 604 может представлять собой, например, поршневой насос прямого вытеснения, такой как лопастной насос или крыльчатый насос, скомпонованный для снижения давления газа в камере 602, таким образом снижая концентрацию О₂ и N₂ в газообразном реагенте в камере 602. Аналогично, насос 604 можно скомпоновать для повышения давления газа в камере 602, таким образом увеличивая концентрацию О₂ и N₂ в газообразном реагенте в камере 602 для обеспечения более высоких уровней генерирования NO.

На фиг. 7 показан пример генератора 700 NO. Генератор 700 NO содержит компоненты генератора 500 NO, как описано относительно фиг. 6, причем источник 302, как описано относительно фиг. 3, соединен с впускным клапаном 204 и скомпонован для подачи газообразного реагента в камеру 602. Как отмечалось относительно фиг. 6, NO можно селективно синтезировать в камере 602 при давлении окружающей среды, при пониженном давлении или при повышенном давлении, обеспечиваемом насосом 604.

Газообразный продукт, который выходит из камеры 202 или 602 через выпускной клапан 206 генератора 200, 300, 600 и 700 NO, содержит электрически сгенерированный NO и может содержать низкие уровни NO₂ и О₃. В некоторых случаях газообразный продукт или отходящий газ можно ограничивать поршнем для повышения давления газообразного продукта для ввода в аппарат искусственной вентиляции легких или соединять с эндотрахеальной трубкой для непрерывного впрыска или впрыска в сочетании с вдыханием и пропорционального потоку в дыхательных путях. Газообразный продукт можно хранить недолго при атмосферном давлении (например, хранить в течение секунд перед непосредственным вдыханием пациентом через маску, перед впрыском в воздушный поток для вентилирования или перед его использованием для приведения в действие аппарата искусственной вентиляции легких). Газообразный продукт можно смешивать с газами аппарата искусственной вентиляции легких. В некоторых случаях газообразный продукт можно обрабатывать для снижения концентрации одного или нескольких компонентов газа. В одном примере газообразный продукт объединяют с воздухом или кислородом при условиях окружающей среды или сжатым для получения более низкой эффективной концентрации NO. В некоторых примерах газообразный продукт обрабатывают для удаления одного или нескольких нежелательных побочных продуктов (например, NO₂ и О₃) путем контакта газообразного продукта с поглотителем (например, поглотителем 226). В некоторых примерах поглотитель 226 содержит одно или несколько из KaOH, СаОН, CaCO₃ и NaOH.

Ссылаясь на фиг. 2, поглотитель 226 может быть помещен в картридж 228 для обработки газообразного продукта, выходящего из выпускного клапана 206. Картридж 228, поглотитель 226 или оба могут быть заменяемыми из-за ограниченных абсорбционных способностей материала поглотителя. Поглотитель 226 может показывать свою степень абсорбции (т.е. как близко поглотитель находится к максимальной абсорбции) путем изменения цвета. В некоторых примерах при концентрации 80 ppm NO в газообразном продукте поглотитель 226 с объемом 100 мл может снижать концентрацию NO₂ до приблизительно 0 ppm.

В некоторых случаях, включая реализации генератора 300 и 700 NO, в которых выхлопной газ из концентратора кислорода используют для гипобарического синтеза NO, газообразный продукт, который выходит из камеры 202 или 602 через выпускной клапан 206, можно объединять с обогащенным О₂ воздухом из концентратора кислорода или чистым О₂ из источника с образованием газообразной смеси, содержащей медицински эффективный уровень NO в обогащенном О₂ воздухе с низкими уровнями NO₂. Один или несколько способов обработки газообразного продукта можно объединять в любом порядке, так, например, чтобы NO₂ удаляли из газообразного продукта, который выходит из камеры 202 или 602 через выпускной клапан 206, с получением газообразной смеси, и эту газообразную смесь затем объединяли с обогащенным О₂ воздухом из концентратора кислорода, или газообразный продукт, который выходит из камеры 202 или 602 через выпускной клапан 206, объединяли с обогащенным О₂ воздухом из концентратора кислорода с образованием газообразной смеси, a NO₂ затем удаляли из газообразной смеси. Готовую смесь можно снова подвергать очистке для удаления NO₂.

В некоторых случаях концентрацию одного или нескольких компонентов в газообразном продукте можно регулировать изменением расхода газа через впускной клапан, изменением частоты искрения или разряда, изменением напряжения или тока, подаваемого на электроды, как описано более подробно ниже, или добавлением параллельно-последовательных соединений искрящих электродов.

На фиг. 8 показана дыхательная система 800 для синтеза NO под воздействием электричества, в котором газообразный продукт из выпускного клапана 206 генератора 802 NO подают на регистрирующее устройство 804. Регистрирующее устройство 804 может собирать информацию, относящуюся к одному или нескольким параметрам, связанным с дыхательной системой. Генератор 802 NO может представлять собой любой генератор NO, описанный в настоящем документе. Регистрирующее устройство 804 может содержать один или несколько датчиков для оценки концентрации одного или нескольких компонентов в газообразном продукте. В некоторых примерах в датчиках используют электроды, хемилюминесцентные средства или средства поглощения УФ-лучей для измерения концентрации NO, NO₂, О₃, О₂ или любой их комбинации. В некоторых случаях регистрирующее устройство 804 обеспечивает обратную связь с генератором 802 NO или источником 302 для регулирования получения NO, снижения получения NO₂ или О₃ и пр. Например, оцененную концентрацию NO используют для регулирования потока или концентрации газообразного реагента или газа, который следует смешивать с газообразным реагентом (например, N₂, инертный газ, воздух или О₂), в камеру (например, камеру 202 или 602), размера электродов, расстояния или температуры, частоты искрообразования или напряжения, пикового значения тока, или предельного тока генератора NO. В одном примере, если оцененная концентрация NO выше, чем следует, поток газа в камеру можно соответственно увеличить, таким образом снижая концентрацию NO в газообразном продукте. В некоторых примерах насос для газа вызывает течение газа в камеру. Регистрирующее устройство 804 может содержать датчик расхода газа для измерения расхода газа, входящего в камеру.

Как описано в настоящем документе, генератор NO дает газ для дыхания с концентрацией NO от 0,5 ppm до 500 ppm (например, по меньшей мере 0,5 ppm и до 1 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm, 40 ppm, 80 ppm или 500 ppm). Газообразный продукт можно разбавлять перед ингаляцией. Газ можно использовать для окисления гемоглобина ex vivo (например, в консервированной крови для переливания) или вдыхания взрослыми, детьми или новорожденными для терапевтического лечения респираторных расстройств путем селективного расширения сосудов легких, включая фиброз легких, инфекции, малярию, инфаркт миокарда, удар, легочную гипертензию, стабильную легочную гипертензию новорожденных и другие состояния, в которых вдыхание NO для окисления гемоглобина или для доставки метаболитов NO в кровоток является полезным. В некоторых случаях генератор NO можно использовать для подачи газа для дыхания людям, подверженным легочной гипертензии и гипоксии в результате внезапной разгерметизации самолета или космического аппарата, для лечения высотного отека легких и/или для лечения любого медицинского состояния на большой высоте путем создания искрового или коронного разряда в воздухе в гипобарической среде, причем преимущества включают быстрый гипобарический синтез пригодного для дыхания терапевтического газа, содержащего NO, в отсутствие газовых баллонов.

Согласно некоторым вариантам осуществления, например, когда генератор NO используют для подачи входящего потока в аппарат искусственной вентиляции легких, работу генератора NO (например, время и частоту искрового или коронного разряда, открытие и закрытие впускного клапана и выпускного клапана и подобное) синхронизируют с давлением при вдохе или потоком газа в дыхательных путях (например, как измерено термоанемометром или пневмотахографом) так, что необходимое количество обогащенного NO газа для дыхания производится и впрыскивается при необходимости. Это скоординированное производство NO для медицинских целей обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что NO вдыхается, как только он производится в кислородсодержащей газовой смеси, обеспечивая меньшее время для окисления NO до NO₂ перед ингаляцией. Когда NO производится, он сохраняется только в течение короткого периода времени. Через короткий период времени он начинает окисляться в NO₂, который при растворении в воде образует азотную кислоту и нитратные соли. Если NO производится задолго до того, как потребитель готов его вдыхать, NO может окислиться в эти токсичные продукты во время вдоха. Азотная кислота и нитратные соли могут повреждать компоненты генератора NO, а также легкие. В комбинации с самопроизвольной вентиляцией ингаляцию можно отслеживать при помощи ЭМГ диафрагмы, или торакального или абдоминального фиксирующего бандажа, или различных датчиков расхода для дыхательных путей, или можно взять непосредственно из пусковой программы программного обеспечения для аппарата искусственной вентиляции легких, и электрически сгенерированный NO можно вводить в дыхательную смесь вначале вдоха через нос или трахею посредством трубки или маски.

На фиг. 9А показан пример дыхательной системы 900 для получения NO. Согласно некоторым вариантам осуществления NO получают под действием электричества при условиях окружающей среды или гипобарических или гипербарических условиях. Дыхательная система 900 содержит источник 902 питания и камеру 904. Различные компоненты (например, осциллограф) могут осуществлять электрические измерения дыхательной системы 900. Согласно некоторым вариантам осуществления источник 902 питания представляет собой батарейку, а дыхательная система 900 является портативной и переносной. На фиг. 9В показан пример генератора 916 NO дыхательной системы 900. Газообразный реагент подают в камеру 904 через впускное отверстие 908, а газообразный продукт выходит из камеры 904 через выпускное отверстие 910. Источник 902 питания соединен с электродами 906 в камере 904 для создания искровых разрядов между ними. Источник 902 питания может быть функционально соединен с генератором 912 импульсов. Искровые разряды между электродами 906 образуют NO в камере 904, как описано в настоящем документе. Для генератора NO, такого как генератор 916 NO, искровой разряд от 1 кВ до 10 кВ между электродами 906 в течение 10-30 миллисекунд, который имеет микроамперный ток, требует менее 20 Вт или менее 10 Вт на основании усреднения относительно длительности импульса. Усреднение потребляемой мощности в течение более длительного времени (например, секунды) будет давать более низкую среднюю потребляемую мощность (например, порядка величины или вдвое меньше, или от приблизительно 0,1 Вт до 1 Вт).

Системы получения NO, описанные в настоящем документе, содержащие дыхательную систему 900 и другое, могут также содержать контроллер 914. Контроллер 914 координирует включение источника напряжения для подачи ряда электрических импульсов на электроды (например, электроды 806), таким образом генерируя NO. Электроды могут состоять из или быть покрыты материалом, который способен оптимально производить NO с минимальным количеством нежелательных токсичных побочных продуктов. В некоторых примерах электроды содержат благородный металл, такой как иридий. Контроллер 914 может быть соединен с генератором 912 импульсов и, по меньшей мере, частью генератора 916 NO (например, электродами 906) и может контролировать параметры, такие как частота искрообразования, длительность искрового разряда и подобное, для генерирования необходимого количества NO и минимального количества нежелательных токсичных побочных продуктов (например, NO₂, О₃).

Контроллер 914 может быть сконфигурирован для получения информации от одного или нескольких датчиков в дыхательной системе 900. Контроллер 914 может использовать информацию, полученную от датчиков, для определения одного или нескольких контрольных параметров для дыхательной системы 900. Например, показания с датчика 112 уровня кислорода могут использоваться контроллером 914 для определения одного или нескольких контрольных параметров. Дыхательная система 900 может содержать датчик дыхательного объема или расхода дыхательной смеси (например, терморезистор, термоанемометр) для измерения объема, регулировки времени и концентрации кислорода вдыхаемого газа. Контроллер может получать информацию от аппарата искусственной вентиляции легких, связанную с вентиляционным временем вдоха или концентрациями вдыхаемого кислорода. В некоторых примерах контроллер 914 может определять контрольные параметры на основании одного или нескольких из: i) информации, полученной с регистрирующего устройства (например, регистрирующего устройства 804 фиг. 8 для оценки концентрации компонентов в газообразном продукте или аппарате искусственной вентиляции легких, например, концентрации NO и NO₂); ii) концентрации компонентов в газообразном реагенте (например, концентрации кислорода); iii) рабочих параметров генератора 900 NO; iv) давления в камере 202 (например, в частности для вариантов осуществления, где генератор 200, 300 NO содержит поршень 214 для регулирования давления в камере 202); v) расхода газообразного реагента; vi) фактического или предполагаемого объема вдоха, и vii) того, будет ли полученный NO разбавляться другими дыхательными смесями (например, кислородом), среди прочего.

Генератор 900 NO может обеспечивать весь или часть газообразного продукта при чрезвычайно высокой частоте дыхания для высокочастотного осцилляторного аппарата искусственной вентиляции легких (HFOV). Генератор 900 NO может обеспечивать весь или часть газообразного продукта для аппарата искусственной вентиляции легких с положительным давлением, аппарата для ингаляционного наркоза, аппарата искусственной вентиляции легких постоянным положительным давлением или ручного респиратора, среди прочего.

Взрослые люди обычно вдыхают-выдыхают 10-20 раз в минуту, каждый вдох длится 3-6 секунды. Обычно от приблизительно половины до одной трети длительности вдоха-выдоха представляет собой вдох. В среднем, каждый вход характеризуется дыхательным объемом приблизительно 500 мл. У детей каждый вдох обычно имеет меньший объем, но дыхание происходит с большей частотой. Таким образом, у среднего взрослого приблизительно 10-20 вдохов-выдохов в минуту с 1-секундными вдохами обеспечивают интервалы для искрообразования приблизительно 10 секунд в минуту.

Ожидаемый объем вдоха можно рассчитать, используя предыдущие измерения дыхательного объема. Например, контроллер 914 может определять, что ожидаемый дыхательный объем последующего вдоха предполагается таким же, как измерение дыхательного объема для большинства последних вдохов. Контроллер 914 может также усреднять дыхательные объемы нескольких предыдущих вдохов для определения ожидаемого дыхательного объема последующего вдоха. В некоторых примерах контроллер 914 может получать ожидаемое значение дыхательного объема от аппарата искусственной вентиляции легких.

Реализации контроллера 914 могут включать цифровую электронную схему, или компьютерное программное обеспечение, программно-аппаратные средства или аппаратные средства, включая структуры, раскрытые в настоящем описании, и их структурные эквиваленты, или комбинации одного или нескольких из них. Оптический или электрический датчик может быть включен в устройство для отслеживания и записи частоты возникновения искрового разряда(разрядов) и подачи сигнала, если искровые разряды не возникали. Например, контроллер 914 может представлять собой имеющий в основе микропроцессор контроллер (или систему контроля), а также электромеханический контроллер (или систему контроля). Команды и/или логическое устройство в контроллере можно реализовывать в виде одной или нескольких компьютерных программ, т.е. одного или нескольких модулей команд для компьютерных программ, закодированных на запоминающем устройстве вычислительной машины для выполнения или для контроля работы устройства обработки данных. Альтернативно или в дополнение, программные команды могут быть закодированы искусственно сгенерированным распространяющимся постоянным сигналом, например, генерируемым машиной электрическим, оптическим или электромагнитным сигналом, который генерируется для кодирования информации для передачи подходящему приемному аппарату для выполнения устройством обработки данных.

Контроллер 914 может содержать клиентов и серверы и/или контроллеры управления и ведомые контроллеры. Клиент и сервер обычно удалены друг от друга и обычно взаимодействую через сеть передачи данных. Взаимосвязь клиента и сервера происходит посредством компьютерных программ, работающих на соответствующих компьютерах и имеющих взаимосвязь клиент-сервер друг с другом. Согласно некоторым аспектам контроллер 914 представляет основной контроллер (например, управления), коммуникационно соединенный посредством элементов связи (например, проводных или беспроводных) с каждым из компонентов генератора NO. Контроллер 914 может быть сконфигурирован для регулирования параметров, связанных с длительностью и частотой искрения на основании, по меньшей мере, частично состава газообразного продукта, полученного в камере.

На фиг. 10 показано изображение ряда 1000 импульсов, который инициируется контроллером 914. Контроллер 914 может определять один или несколько контрольных параметров для создания ряда импульсов. На фиг. 10 также показан увеличенный вид одной из групп 1002 импульсов ряда 1000 импульсов. Электрические импульсы подаются на электроды (например, электроды 906), и электроды 906 генерируют ряд искровых разрядов (иногда называемых электрическими дугами). Время возникновения импульсов (и полученных искровых разрядов) регулируется контроллером 914 и может быть оптимизировано для получения необходимого количества NO, в то же время давая минимальное количество NO₂ и О₃. В некоторых примерах контроллер 914 вызывает образование большего количества NO, если NO будет затем разбавляться другими дыхательными смесями (например, кислородом). Множество искровых разрядов составляют группу импульсов, а множество групп импульсов составляют ряд импульсов. Таким образом, ряд 1000 импульсов возбуждает ряд электрических дуг.

Переменные В и N регулируют общую энергию, которая создается электродами 906. Переменная N устанавливает число искровых разрядов в группе импульсов, а переменная В устанавливает число групп импульсов в секунду. Значения В и N влияют на количество NO, NO₂ и О₃, которые образуются. Значения В и N также влияют на то, сколько тепла выделяется электродами 806. Большие значения или В, или N создают больше NO и вызывают выделение электродами 906 большего количества тепла.

Переменные Е, F, H и Ρ регулируют время возникновения искровых разрядов, полученных в каждой группе импульсов. Переменная H представляет собой точное время импульса (например, промежуток времени, в течение которого источник напряжения активируется для каждого электрического импульса). Точное время иногда называют длительностью импульса. Точное время и длительность импульса можно визуально представить на графике напряжения импульса относительно периода времени. Точное время и длительность импульса измеряют от момента времени, в который напряжение импульса превысило пороговое напряжение, до момента времени, в который напряжение импульса падает ниже порогового напряжения, и обычно составляет порядка микросекунд. Чем дольше источник напряжения активируется для конкретного электрического импульса, тем больше визуальное представление длительности конкретного электрического импульса.

Ρ представляет промежуток времени между импульсами. Таким образом, Ρ минус Η представляет период времени, когда импульсы не возникают (например, источник напряжения неактивен). Большие значения Η и меньшие значения Ρ приводят к генерированию большего количества энергии электродами 906. Когда электроды 906 создают искровой разряд, образуется плазма. Температура плазмы пропорциональна количеству энергии, генерируемой электродами 906. В некоторых примерах для того, чтобы получить плазму, газообразный реагент содержит как азот, так и кислород.

В обычно находится в диапазоне 5-80 групп импульсов в секунду, N обычно находится в диапазоне 1-50 искровых разрядов на группу импульсов, Ρ обычно находится в диапазоне 10-800 микросекунд, а Η обычно находится в диапазоне 5-600 микросекунд.

Химические реакции, которые вызывают получение NO и NO₂, зависят от температуры плазмы. А именно, более высокие температуры плазмы дают больший выход NO и NO₂. Однако, относительные соотношения полученных NO и NO₂ изменяются в зависимости от различных температур плазмы. В некоторых примерах искровые разряды, образованные первыми двумя импульсами в группе импульсов, создают плазму. Первые два искровых разряда могут иметь точное время, которое дольше чем искровые разряды, полученные остальными импульсами в группе импульсов. Промежуток времени, в течение которого длятся первые два импульса, представлен переменными Ε и F, соответственно. Искровые разряды, образованные импульсами после первых двух импульсов, требуют меньше энергии для поддержания плазмы, поэтому точное время последующих импульсов (представленных переменной Н) может быть меньше для предотвращения слишком сильного увеличения температуры плазмы. Например, хотя относительно высокая температура плазмы может давать большое количество получаемых NO и NO₂, относительно высокая температура плазмы может быть неидеальной для получения желаемых соотношений NO и NO₂. Материал электродов 906 может играть важную роль при определении количества энергии, требуемой для создания конкретного искрового разряда, таким образом влияя на получаемое соотношение NO₂/NO. В некоторых примерах вольфрамовые электроды давали относительно высокое соотношение NO₂/NO, никелевые электроды давали более низкое соотношение NO₂/NO, а иридиевые электроды давали еще более низкое соотношение NO₂/NO, как показано на фиг. 13.

Каждый искровой разряд, который генерируется, образует конкретное количество NO. NO растворяется в объеме газа, который получают. Чтобы убедиться, что концентрация NO во вдыхаемом газе находится на предполагаемом уровне, контроллер 914 получает информацию от датчика дыхательного объема, указанного выше, для определения контрольных параметров для поддержания соответствующей концентрации вдыхаемого NO.

Контроллер 914 может быть сконфигурирован для поддержания связи с генератором NO беспроводным образом (например, посредством Bluetooth). Контроллер 914 может также быть сконфигурирован для поддержания связи с внешними устройствами (например, компьютером, планшетом, смартфоном или подобным). Внешние устройства можно затем использовать для выполнения функций контроллера 914 или для помощи контроллеру 914 в выполнении функций.

В некоторых примерах контроллер 914 может отключать некоторые компоненты генератора NO во время, перед или после того, как генерируется ряд искровых разрядов. В некоторых примерах контроллер 914 может также содержать средства для: i) обнаружения и прерывания непредусмотренных искровых разрядов; ii) подтверждения того, что ряд искровых разрядов безопасен, перед инициацией ряда искровых разрядов; iii) проверки того, что временные значения проверены относительно резервных копий временных значений после того, как генерируется каждый ряд искровых разрядов, для обнаружения повреждения временной переменной; и iv) определения, были ли повреждены резервные копии временных переменных.

Результаты, достигнутые при помощи генератора NO (например, генератора 916 NO), описаны относительно фиг. 11-13.

На фиг. 11А представлен график 1100 среднего тока и напряжения, который показывает средний ток и напряжение относительно количества искровых разрядов/секунду для генератора 916 NO. На фиг. 11В представлен график 1102 средней мощности, который показывает среднюю мощность относительно количества искровых разрядов/секунду для генератора 916 NO. Средний ток и пик мощности соответствуют от 0,5 до 2 искровых разрядов/секунду, а среднее напряжение падает в том же диапазоне. На фиг. 12А показана осциллограмма 1200 для напряжения (верхняя осциллограмма) и тока (нижняя осциллограмма) во время 2 искровых разрядов при разряде 1 искра/секунду. На фиг. 12В показаны осциллограммы 1202 для напряжения (верхняя осциллограмма) и тока (нижняя осциллограмма) для разряда 1 искра/секунду при длительности искрового разряда (одной искрового разряда) 27 мс.

На фиг. 13 показаны концентрации NO и NO₂ от генератора NO (например, генератора 916 NO фиг. 9В) при использовании различных материалов электродов. Условия тестирования включали использование ¼-дюймового стержня, зазора между электродами 2,0 мм, постоянного расхода воздуха 5 л/мин и FiO₂ 0,21. Для вольфрамового электрода В=40 групп импульсов в секунду, N=30 искровых разрядов на группу импульсов, Р=100 микросекунд, а Н=20 микросекунд. Для никелевых электродов В=35 групп импульсов в секунду, N=40 искровых разрядов на группу импульсов, Н=180 микросекунд, а Р=70 микросекунд. Для иридиевых электродов В=35 групп импульсов в секунду, N=40 искровых разрядов на группу импульсов, Н=180 микросекунд, а Р=80 микросекунд.

На фиг. 14 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте от генератора NO при использовании маленькой свечи зажигания (Micro Viper Z3 с 6 мм HEX и 10-40 THRD, Rimfire, Бентон, Вашингтон), которая непрерывно искрит.

На фиг. 15 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте от генератора NO при использовании иридиевой свечи зажигания (ACDelco 41-101, Уолтем, Массачусетс), которая непрерывно искрит.

На фиг. 16 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте от генератора NO при использовании иридиевой свечи зажигания с прерывистым искрением.

Озон (О₃) является сильным окислителем, который имеет множество промышленных и потребительских применений, связанных с окислением. Однако, его высокий окислительный потенциал вызывает повреждения слизистых оболочек и тканей дыхательного тракта у животных. Это делает озон очень опасным для дыхания и загрязняющим веществом на предельно малых высотах. Озон образуется при атмосферных электрических разрядах и реагирует с NO с образованием диоксида азота (NO₂) и О₂ или реагирует с N₂ с получением NO и О₂. В некоторых примерах уровни озона больше при непрерывном искрении, чем при прерывистом искрении, а также увеличиваются при увеличении концентраций О₂.

На фиг. 17 показаны уровни О₃ при различных концентрациях О₂ при использовании маленькой свечи зажигания и иридиевой свечи зажигания при непрерывном искрении. В этом примере В=60 групп импульсов в секунду, N=50 искровых разрядов на группу импульсов, Р=140 микросекунд, Н=40 микросекунд, а расход воздуха составляет 5 л/мин.

На фиг. 18 показаны уровни О₃ при различных концентрациях О₂ при использовании маленькой свечи зажигания и иридиевой свечи зажигания при прерывистом искрении, инициирующемся на каждый вдох-выдох, начинающийся вдохом, или сразу перед началом вдоха. В этом примере В=60 групп импульсов в секунду, N=50 искровых разрядов на группу импульсов, Р=140 микросекунд, Н=40 микросекунд, а расход воздуха составляет 5 л/мин.

На фиг. 19 показаны уровни О₃ при различных концентрациях О₂ при использовании маленькой свечи зажигания и иридиевой свечи зажигания при непрерывном искрении. В этом примере В=35 групп импульсов в секунду, N=25 искр на группу импульсов, Р=240 микросекунд, Н=100 микросекунд, а расход воздуха составляет 5 л/мин.

На фиг. 20 показаны уровни О₃ при различных концентрациях О₂ при использовании маленькой свечи зажигания и иридиевой свечи зажигания при прерывистом искрении, инициирующемся на каждый вдох-выдох, начинающийся вдохом, или сразу перед началом вдоха. В этом примере В=35 групп импульсов в секунду, N=25 искровых разрядов на группу импульсов, Р=240 микросекунд, Н=100 микросекунд, а расход воздуха составляет 5 л/мин.

На фиг. 21 показаны концентрации NO и NO₂ при различных концентрациях кислорода в газообразном реагенте при использовании концентратора кислорода. В этом примере В=5 групп импульсов в секунду, N=25 искровых разрядов на группу импульсов, Р=200 микросекунд, Н=60 микросекунд, а расход воздуха составляет 5 л/мин.

На фиг. 22 показана испытательная установка для измерения уровней NO и NO₂ в гипобарической камере 2200 при различных атмосферных давлениях. Результаты теста показаны на фиг. 23. Для создания вакуумметрического давления (например, 1/2 ATA, 1/3 ATA) внутри гипобарической камеры 2200 впускной и выпускной клапаны закрывали, а поршень перемещали от свечи зажигания. Свечу зажигания затем зажигали на 30 секунд. В этом примере В=100 групп импульсов в секунду, N=10 искровых разрядов на группу импульсов, Р=140 микросекунд, а Н=10 микросекунд. Поршень затем перемещали в направлении свечи зажигания для получения давления в гипобарической камере 2200 снова 1 ATA. Выпускной клапан открывали, а образцы газа отбирали в 3 л дыхательный резервуар путем дополнительного перемещения поршня в направлении свечи зажигания. Отобранные образцы газа анализировали при помощи Sievers NOA i280 сразу после отбора.

Ссылаясь на фиг. 24, принципиальная схема 2400 представляет порядок операций контроллера (например, контроллера 914, показанного на фиг. 9А). Обычно операции выполняются процессором, находящимся в контроллере. Однако, операции могут также выполняться несколькими процессорами, находящимися в контроллере. Хотя обычно выполняются одним контроллером, в некоторых компоновках выполнение операций можно распределить между двумя или более контроллерами.

Операции включают сбор 2402 информации, связанной с одним или несколькими параметрами дыхательной системы, подсоединенной к пациенту. Например, один или несколько датчиков регистрирующего устройства 804 фиг. 8 могут собирать информацию, связанную с одним или несколькими параметрами дыхательной системы. В некоторых примерах другие датчики в дыхательной системе собирают информацию, связанную с одним или несколькими параметрами дыхательной системы. Параметры, связанные с дыхательной системой, включают одно или несколько из концентрации кислорода входящего газа (например, газообразного реагента), расхода на входе газообразного реагента, объема и частоты газа на вдохе, давления в камере дыхательной системы и концентрации кислорода газообразного продукта перед и после смешивания в дыхательной системе. Операции также включают определение 2404 одного или нескольких контрольных параметров на основании собранной информации. Например, контроллер 914 фиг. 9А может определять один или несколько контрольных параметров. Контрольные параметры могут создавать ряд импульсов. Операции также включают возбуждение 2406 ряда электрических дуг во внешнем пространстве у пациента для получения оксида азота на основании определенных контрольных параметров. Например, электроды 906 фиг. 9В могут возбуждать ряд электрических дуг во внешнем пространстве у пациента для генерации оксида азота на основании определенных контрольных параметров. Контрольные параметры могут регулировать время возникновения ряда электрических дуг. В некоторых примерах параметры, связанные с дыхательной системой, также включают количества NO и NO₂, генерируемые рядом электрических дуг (например, количества NO и NO₂, ранее сгенерированные).

На фиг. 25 показан пример вычислительного устройства 2500 и пример мобильного вычислительного устройства 2550, которые можно использовать для осуществления операций и техник, описанных в настоящем документе. Например, часть или все операции контроллера (например, контроллера 914 фиг. 9А) могут выполняться вычислительным устройством 2500 и/или мобильным вычислительным устройством 2550. Вычислительное устройство 2500 предназначено для представления различных форм цифровых вычислительных машин, включая, например, ноутбуки, настольные компьютеры, рабочие станции, «электронные помощники», серверы, blade-серверы, универсальные вычислительные машины и другие подходящие компьютеры. Вычислительное устройство 2550 предназначено для представления различных форм мобильных устройств, включая, например, «электронные помощники», планшетные вычислительные устройства, сотовые телефоны, смартфоны и другие подобные вычислительные устройства. Компоненты, показанные здесь, их соединения и взаимосвязи и их функции предназначены быть только примерами, а не направлены на ограничение реализаций техник, описанных и/или заявленных в настоящем документе.

Вычислительное устройство 2500 содержит процессор 2502, память 2504, запоминающее устройство 2506, высокоскоростной интерфейс 2508, подключенный к памяти 2504 и высокоскоростным портам 2510 расширения, и низкоскоростной интерфейс 2512, подключенный к низкоскоростной шине 2514 и запоминающему устройству 2506. Каждый из компонентов 2502, 2504, 2506, 2508, 2510 и 2512 взаимосоединен при помощи различных шин и может быть установлен на общей материнской плате или другими образами при необходимости. Процессор 2502 может обрабатывать команды для выполнения в вычислительном устройстве 2500, включая команды, хранящиеся в памяти 2504 или на запоминающем устройстве 2506, для отображения графических данных для GUI на внешнем устройстве ввода/вывода, включая, например, дисплей 2516, соединенный с высокоскоростным интерфейсом 2508. В других реализациях множество процессоров и/или множество шин можно использовать, при необходимости, вместе с множеством памятей и типов памяти. Также множество вычислительных устройств 2500 можно соединять, причем каждое устройство обеспечивает части необходимых операций (например, в виде группы серверов, группы blade-серверов или многопроцессорной системы).

Память 2504 хранит данные в вычислительном устройстве 2500. В одной реализации память 2504 представляет собой блок или блоки энергозависимой памяти. Согласно другой реализации память 2504 представляет собой блок или блоки энергонезависимой памяти. Память 2504 также может представлять собой другую форму машиночитаемого носителя, включая, например, магнитный или оптический диск.

Запоминающее устройство 2506 способно обеспечивать запоминающее устройство большой емкости для вычислительного устройства 2500. Согласно одному воплощению запоминающее устройство 2506 может представлять собой или содержать машиночитаемый носитель, включая, например, дискетное устройство, жесткий диск, оптический диск или запоминающее устройство на ленте, флэш-память или другую подобную твердотельную память, или ряд устройств, включая устройства в сети хранения данных или другие конфигурации. Компьютерный программный продукт можно практически включать в носитель данных. Компьютерный программный продукт также может содержать команды, которые при выполнении осуществляют один или несколько способов, включая, например, описанные выше. Носитель данных представляет собой считываемый компьютером или машиночитаемый носитель, включая, например, память 2504, запоминающее устройство 2506, память на процессоре 2502 и подобное.

Высокоскоростной контроллер 2508 управляет высокопроизводительными операциями для вычислительного устройства 2500, тогда как низкоскоростной контроллер 2512 управляет более низкопроизводительными операциями. Такое распределение функций является только примером. В одной реализации высокоскоростной контроллер 2508 соединен с памятью 2504, дисплеем 2516 (например, через графический процессор или акселератор) и с высокоскоростными портами 2510 расширения, которые могут принимать различные платы расширения (не показаны). В одной реализации низкоскоростной контроллер 2512 соединен с запоминающим устройством 2506 и низкоскоростным портом 2514 расширения. Низкоскоростной порт расширения, который может содержать различные коммуникационные порты (например, USB, Bluetooth®, интернет, беспроводной интернет), может быть соединен с одним или несколькими устройствами ввода/вывода, включая, например, клавиатуру, указательное устройство, сканнер или устройство для работы с сетью, включая, например, переключатель или роутер, например, через сетевой адаптер.

Вычислительное устройство 2500 может быть реализовано рядом различных форм, как показано на фигуре. Например, его можно реализовать в виде стандартного сервера 2520 или множества их в группе таких серверов. Его также можно реализовать в виде части системы 2524 серверных шкафов. В дополнение или в качестве альтернативы, его можно реализовать в персональном компьютере, включая, например, портативный компьютер 2522. В некоторых примерах, компоненты из вычислительного устройства 2500 можно объединять с другими компонентами в мобильном устройстве (не показано), включая, например, устройство 2550. Каждое из таких устройств может содержать одно или несколько из вычислительных устройств 2500, 2550, и вся система может состоять из множества вычислительных устройств 2500, 2550, имеющих связь друг с другом.

Вычислительное устройство 2550 содержит процессор 2552, память 2564, устройство ввода/вывода, включая, например, дисплей 2554, интерфейс 2566 связи и приемопередающее устройство 2568, среди других компонентов. Устройство 2550 также можно обеспечить запоминающим устройством, включая, например, микронакопитель или другое устройство, для обеспечения дополнительной памяти. Каждый из компонентов 2550, 2552, 2564, 2554, 2566 и 2568 взаимосоединен при помощи различных шин, и несколько компонентов могут быть установлены на общей материнской плате или другими образами при необходимости.

Процессор 2552 может выполнять команды в вычислительном устройстве 2550, включая команды, хранящиеся в памяти 2564. Процессор может быть реализован в виде набора микросхем из микросхем, которые содержат отдельные и множественные аналоговые или цифровые процессоры. Процессор может обеспечивать, например, координацию других компонентов устройства 2550, включая, например, контроль пользовательских интерфейсов (GUI), приложений, выполняемых устройством 2550, и беспроводного соединения с устройством 2550.

Процессор 2552 может связываться с пользователем посредством интерфейса 2558 управления и дисплейного интерфейса 2556, соединенного с дисплеем 2554. Дисплей 2554 может представлять собой, например, TFT LCD (жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах) или дисплей на OLED (органических люминесцентных диодах), или другую подходящую технологию отображения. Дисплейный интерфейс 2556 может содержать соответствующую электрическую схему для приведения в действие дисплея 2554, чтобы представлять графические и другие данные пользователю. Интерфейс 2558 управления может получать команды от пользователя и превращать их для передачи процессору 2552. Кроме того, внешний интерфейс 2562 может сообщаться с процессором 2542 с тем, чтобы облегчать близкую связь устройства 2550 с другими устройствами. Внешний интерфейс 2562 можно обеспечивать, например, для проводной связи в некоторых реализациях или для беспроводной связи в других реализациях, и множество интерфейсов также можно использовать.

Память 2564 хранит данные в вычислительном устройстве 2550. Память 2564 можно реализовать в виде одного или нескольких машиночитаемых носителей, блока или блоков энергозависимой памяти или блока или блоков энергонезависимой памяти. Дополнительную память 2574 можно также обеспечивать и подсоединять к устройству 2550 посредством интерфейса 2572 расширения, который может содержать, например, интерфейс платы SIMM (модуль памяти с однорядным расположением выводов). Такая дополнительная память 2574 может обеспечивать дополнительный объем памяти для устройства 2550 или также может хранить приложения или другие данные для устройства 2550. В частности, дополнительная память 2574 может содержать команды для выполнения или дополнения процессов, описанных выше, и может содержать также защиту данных. Таким образом, например, дополнительную память 2574 можно обеспечивать в качестве защитного модуля для устройства 2550 и можно запрограммировать командами, которые обеспечивают безопасное использование устройства 2550. Кроме того, защитные применения можно обеспечить посредством SIMM-плат вместе с дополнительными данными, включая, например, помещение идентификационных данных на SIMM-плату невзламываемым образом.

Память может содержать, например, флэш-память и/или NVRAM-память, как обсуждается ниже. В одной реализации компьютерный программный продукт практически включен в носитель данных. Компьютерный программный продукт содержит команды, которые при выполнении осуществляют один или несколько способов, включая, например, описанные выше. Носитель данных представляет собой считываемый компьютером или машиночитаемый носитель, включая, например, память 2564, дополнительную память 2574 и/или память на процессоре 2552, которую можно воспринимать, например, через приемопередающее устройство 2568 или внешний интерфейс 2562.

Устройство 2550 может беспроводно связываться посредством интерфейса 2566 связи, который может содержать блок цифровой обработки сигналов при необходимости. Интерфейс 2566 связи можно обеспечивать для связи различными образами или протоколами, включая, например, голосовые звонки GSM, SMS, EMS или передачу сообщений MMS, CDMA, TDMA, PDC, WCDMA, CDMA2000 или GPRS, среди прочего. Такая связь может происходить, например, посредством радиочастотного приемопередающего устройства 2568. Кроме того, ближняя связь может происходить, включая, например, использование Bluetooth®, WiFi или другого такого приемопередающего устройства (не показано). Кроме того, приемный модуль 2570 GPS (система глобального позиционирования) может обеспечивать дополнительные навигационные и локационные беспроводные данные устройству 2550, которые можно использовать при необходимости приложениями, работающими на устройстве 2550. Датчики и модули, такие как камеры, микрофоны, компасы, оперативные клавиши (для определения положения) и пр., могут быть включены в устройство.

Устройство 2550 также может связываться акустически, используя аудиокодек 2560, который может получать устные данные от пользователя и превращать их в пригодные цифровые данные. Аудиокодек 2560 может также генерировать слышимый звук для пользователя, включая, например, посредством микрофона, например, в мобильной трубке устройства 2550. Такой звук может включать звук от голосовых телефонных звонков, может включать записанный звук (например, голосовые сообщения, музыкальные файлы и подобное), а также может включать звук, генерируемый приложениями, работающими на устройстве 2550.

Вычислительное устройство 2550 можно реализовать рядом различных форм, как показано на фигуре. Например, его можно воплотить в виде сотового телефона 2580. Его можно также воплотить как часть смартфона 2582, «электронного помощника» или другого подобного мобильного устройства.

Различные реализации систем и техник, описанных в настоящем документе, можно реализовать в цифровой электронной схеме, интегральной электронной схеме, специально разработанных ASIC (специализированных интегральных схемах), компьютерном аппаратном обеспечении, программно-аппаратных средствах, программном обеспечении и/или их комбинациях. Эти различные реализации могут включать реализацию в одной или нескольких компьютерных программах, которые выполняются и/или интерпретируются программируемой системой, содержащей по меньшей мере один программируемый процессор, который может быть специальным или для общих целей, соединенный для получения данных и команд от и для передачи данных и команд системе хранения данных, по меньшей мере одному устройству ввода и по меньшей мере одному устройству вывода.

Эти компьютерные программы (также известные как программы, программное обеспечение, приложения или код) включают машинные команды для программируемого процессора и могут быть реализованы на высокоуровневом процедурном и/или объектно-ориентированном языке программирования, и/или на языке ассемблера/машинном языке. При использовании в настоящем документе выражения машиночитаемый носитель и считываемый компьютером носитель относятся к компьютерному программному продукту, аппарату и/или устройству (например, магнитным дискам, оптическим дискам, памяти, программируемым логическим устройствам (PLD)), используемым для обеспечения машинных команд и/или данных для программируемого процессора, включая машиночитаемый носитель, который получает машинные команды.

Для обеспечения взаимосвязи с пользователем системы и техники, описанные в настоящем документе, могут быть воплощены на компьютере с устройством отображения (например, регистрирующим устройством с CRT (электронно-лучевой трубкой) или LCD (жидкокристаллическим дисплеем)) для отображения данных для пользователя и клавиатурой и указательным устройством (например, мышью или трекболом), при помощи которого пользователь может вводить вводные данные в компьютер. Другие виды устройств также можно использовать для обеспечения взаимодействия с пользователем; например, обратная связь, обеспеченная для пользователя, может быть в виде сенсорной обратной связи (например, визуальной обратной связи, слуховой обратной связи или тактильной обратной связи); и входные данные от пользователя можно получать в виде, включая акустический, речевой или тактильный ввод.

Системы и техники, описанные в настоящем документе, можно осуществлять в вычислительной системе, которая содержит back-end-компонент (например, такой как сервер базы данных), или которая содержит компонент промежуточных программных средств (например, сервер приложений), или которая содержит front-end-компонент (например, клиентский компьютер с пользовательским интерфейсом или Web-браузером, посредством которого пользователь может взаимодействовать с аппаратурным оформлением систем и техник, описанных в настоящем документе), или комбинацию таких back-end-компонентов, компонентов промежуточных программных средств или front-end-компонентов. Компоненты системы могут быть взаимосвязаны формой или средой цифровой передачи данных (например, сетью передачи данных). Примеры сетей передачи данных включают локальную сеть передачи данных (LAN), глобальную сеть передачи данных (WAN) и интернет.

Вычислительная система может содержать клиентов и серверы. Клиент и сервер обычно удалены друг от друга и обычно взаимодействуют через сеть передачи данных. Взаимосвязь клиента и сервера происходит посредством компьютерных программ, работающих на соответствующих компьютерах и имеющих взаимосвязь клиент-сервер друг с другом.

Согласно некоторым вариантам осуществления процессоры, описанные в настоящем документе, могут быть разделены, объединены или включены в один или объединенный процессор. Процессоры, показанные на фигурах, не предназначены для ограничения систем, описанных в настоящем документе, архитектурами программного обеспечения, показанными на фигурах.

Реферат

Группа изобретений относится к медицинской технике. Способ синтеза газообразного оксида азота для ингаляций предусматривает сбор информации, относящейся к одному или более параметрам дыхательной системы, подсоединенной к пациенту, где один или более параметров включают один или более параметров, связанных с дыхательной системой при акте вдоха пациента и определение одного или более контрольных параметров на основании собранной информации. Контрольные параметры определяют на основании вентиляционного времени вдоха и фактического или предполагаемого объема вдоха. Проводят возбуждения ряда электрических дуг во внешнем пространстве по отношению к пациенту для генерации оксида азота на основании определенных контрольных параметров. Раскрыты альтернативные варианты аппарата для синтеза газообразного оксида азота для ингаляций. Технический результат состоит в обеспечении синтеза газообразного оксида азота для ингаляций с регулируемой концентрацией. 3 н. и 35 з.п. ф-лы. 25 ил.

Формула