JP5421530B2 - 二酸化窒素（ｎｏ２）の酸化窒素（ｎｏ）への変換 - Google Patents

二酸化窒素（ｎｏ２）の酸化窒素（ｎｏ）への変換 Download PDF

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Description

本明細書は、酸化窒素を制御可能に発生させることに関する。
(発明の背景)
ニトロシルラジカルとも呼ばれる酸化窒素（ＮＯ）は、肺静脈内の重要なシグナリング分子であるフリーラジカルである。酸化窒素（ＮＯ）は、肺動脈圧の上昇により生じる肺高血圧を緩和することができる。たとえば２０〜１００ｐｐｍの範囲の、低濃度の酸化窒素（ＮＯ）吸入は、肺血管の血管拡張によって哺乳動物の肺高血圧を迅速且つ安全に低減することができる。
いくつかの疾患又は生理学的状態は、酸化窒素（ＮＯ）の吸入によって媒介することができる。吸入される低濃度の酸化窒素（ＮＯ）の使用は、これらに限定されないが、急性肺血管収縮、外傷、吸引又は吸入傷害、肺内の脂肪塞栓、アシドーシス、肺炎、成人呼吸促進症候群、急性肺水腫、急性高山病、心臓手術後の急性肺高血圧、新生児の持続性肺高血圧、周産期吸引症候群、硝子膜病、急性肺血栓塞栓病、ヘパリン−プロタミン反応、敗血症、喘息及び喘息発作重積状態、又は低酸素症を含むことができる疾患の進行を、予防し、後退させ、又は制限することができる。酸化窒素（ＮＯ）はまた、慢性肺高血圧、気管支肺異形成、慢性肺血栓塞栓病、及び突発性又は原発性肺高血圧、或いは慢性低酸素症を治療するために使用することもできる。通常、ＮＯガスは、窒素ガス（Ｎ２）内に希釈されたボンベ入り気体の形態で供給される。ＮＯガスのタンク内に、微量であっても酸素（Ｏ２）が存在することを防ぐために、多大な注意が払われなくてはならない。というのもＮＯは、Ｏ２が存在すると酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）となるからである。ＮＯと異なり、ｐｐｍレベルのＮＯ２ガスは、吸入されると非常に有毒であり、肺の中に硝酸及び亜硝酸を形成する可能性がある。
二酸化窒素（ＮＯ２）の酸化窒素（ＮＯ）への変換を提供する。
(発明の要旨)
１つの全体的な態様において、二酸化窒素を酸化窒素に変換する装置は、容器を備える。容器は、入口、出口、及び、酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料を備える。入口は、ガス流を受け取り、このガス流を、ガス流中の二酸化窒素が酸化窒素に変換されるように、表面活性材料を通して出口へと流体連通させるように構成される。
実施態様は、以下の１つ又は複数の特徴を備えることができる。たとえば、酸化防止剤は、アスコルビン酸、αトコフェロール、又はγトコフェロールとすることができる。表面活性材料は、酸化防止剤の水溶液を浸透させることができる。表面活性材料は、シリカゲルなど、水分を保持する基質を含むことができる。シリカゲルは、サイズ３５から７０のメッシュとすることができる。容器は、カートリッジとすることができ、周囲温度とすることができる。
表面活性材料は、アスコルビン酸の水溶液を使用して調製することができる。この溶液は、たとえば、２０％のアスコルビン酸水溶液、２５％のアスコルビン酸水溶液、又は３０％のアスコルビン酸水溶液とすることができる。表面活性材料は、表面活性材料をアスコルビン酸の水溶液に浸し、表面活性材料を容器内に挿入する前に、表面活性材料を空気乾燥させ、又はガスを用いて表面活性材料を乾燥させることによって、調製することができる。
容器は、入口及び出口両方の付近にスクリーン及びグラスウールを備えることができる。スクリーン及びグラスウールは、容器に挿入する前に、酸化防止剤の水溶液に浸すことができる。
別の全体的な態様では、哺乳動物への治療用ガス送達に使用される、酸化窒素を含む治療用ガスを発生するための装置が、透過セル及び容器を備える。透過セルは、液体二酸化窒素を有し、気体状の二酸化窒素を空気流中に拡散させることができる。容器は、入口、出口、及び、酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料を備える。入口は、透過セルからの空気流を受け取り、その空気流を、気体状の二酸化窒素を周囲温度にて酸化窒素へと変換するように、酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料を通して出口へと流体連通させるように構成される。
実施態様は、上記特徴の１つ又は複数、及び以下の特徴の１つ又は複数を備えることができる。たとえば、空気流を発生することができる空気ポンプを備えることができ、透過セルは、空気ポンプによって発生された空気流を受け取るように構成することができる。空気ポンプは携帯可能とすることができる。空気流中に酸素を供給することができる酸素富化装置を含むことができ、透過セルは、酸素富化装置によって富化された空気流を受け取るように構成することができる。
容器は、第１の容器とすることができ、第２の容器が含まれることがある。第２の容器は、第２の入口、第２の出口、及び、酸化防止剤の水溶液によって被覆される第２の表面活性材料を備えることができる。第２の入口は、第１の容器からの空気流を受け取り、この空気流を、気体状の二酸化窒素を周囲温度にて酸化窒素に変換するために、酸化防止剤の水溶液によって被覆された第２の表面活性材料を通して第２の出口へと流体連通させるように構成される。哺乳動物が呼吸するとき膨張及び収縮操作可能である、可撓性バッグを備えることができ、第２の容器は、可撓性バッグと、酸化窒素を有する空気流が哺乳動物に送達される地点との間に配置することができる。
表面活性材料及び酸化防止剤の代わりに、第２の容器は、第２の入口、第２の出口、及び活性アルミナを備えることができる。第２の入口は、第１の容器からの空気流を受け取り、気体状の二酸化窒素を周囲温度にて捕獲するために、空気流を、活性アルミナを通して第２の出口へと流体連通させるように構成することができる。
その他の特徴が、添付の図面及び特許請求の範囲を含めた、以下の説明から明らかになるであろう。
(発明の詳細な説明)
酸化窒素（ＮＯ）を、治療的使用のために哺乳動物へと送達する場合、哺乳動物への二酸化窒素（ＮＯ２）の送達を回避することが重要となる可能性がある。二酸化窒素（ＮＯ２）は、酸素（Ｏ２）による酸化窒素（ＮＯ）の酸化によって形成することができる。二酸化窒素（ＮＯ２）形成の比率は、酸素（Ｏ２）濃度に酸化窒素（ＮＯ）濃度の二乗を乗算したもの、すなわち（Ｏ２）＊（ＮＯ）＊（ＮＯ）＝ＮＯ２に比例する。
二酸化窒素（ＮＯ２）を酸化窒素（ＮＯ）に変換する、ＮＯ送達システムが提供される。このシステムは、変換を行うための単純且つ有効な機構として、酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料を用いる。より具体的には、希釈された気体状態のＮＯ２を、酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料上を通過させることによって、ＮＯ２をＮＯに変換することができる。水溶性酸化防止剤がアスコルビン酸（すなわちビタミンＣ）である場合、反応は、周囲温度で定量的となる。このシステムによって用いられる技法は、ＮＯ２をＮＯに変換するためのその他の技法と対比されるべきである。２つのそのような技法は、ＮＯ２を含有するガス流を、ステンレス鋼上で６５０℃より高く、又はモリブデン上で４５０℃より高く加熱することである。これら２つの技法はいずれも、空気中のＮＯ２をＮＯに変換し、次いでＮＯ濃度を化学発光によって測定する、大気汚染計器において使用される。説明された別の方法は、１６０℃から３００℃を超える温度にて、銀を触媒として使用するものである。
表面活性材料の一例は、シリカゲルである。使用することができる表面活性材料の別の例は、綿である。表面活性材料は、水を保持することができる基質とすることができ、又はそれを含むことができる。水分を吸収することができる大きな表面積を有する、別のタイプの表面活性材料を使用することもできる。
図１は、ＮＯ２をＮＯに変換することによってＮＯを発生させるカートリッジ１００を示す。ＮＯ発生カートリッジ、ＧＥＮＯカートリッジ、又はＧＥＮＯシリンダと呼ばれることがある、カートリッジ１００は、入口１０５及び出口１１０を備える。入口１０５及び出口１１０の両方に、スクリーン及びグラスウール１１５が配置され、カートリッジ１００の残りの部分は、表面活性材料を被覆するために、酸化防止剤の飽和水溶液に浸された表面活性材料１２０で充填される。スクリーン及びグラスウール１１５もまた、カートリッジ１００に挿入される前に酸化防止剤の飽和水溶液で浸される。図１の例では、酸化防止剤はアスコルビン酸である。
ＮＯ２をＮＯに変換するための一般的なプロセスでは、ＮＯ２を有する空気流が入口１０５を通して受け取られ、この空気流が、水溶性酸化防止剤によって被覆された表面活性材料１２０を通って出口１１０へと流体連通する。表面活性材料が湿潤したままであり、酸化防止剤が変換で使い果たされていない限り、一般的なプロセスは、周囲温度におけるＮＯ２のＮＯへの変換に有効である。
入口１０５は、図２のシステム２００などの、液体ＮＯ２を収容する透過管を通じて空気流を流体連通させる空気ポンプから、ＮＯ２を有する空気流を受け取ることができる。入口１０５はまた、例えばＮＯ２のタンクとも呼ばれることがあるＮＯ２の加圧ボンベから、ＮＯ２を有する空気流を受け取ることができる。入口１０５はまた、窒素（Ｎ２）、空気、又は酸素（Ｏ２）内にＮＯ２を含む、空気流を受け取ることができる。変換は広い濃度範囲にわたって生じる。実験は、空気中の濃度が約２ｐｐｍのＮＯ２から１００ｐｐｍのＮＯ２、及び１０００ｐｐｍを超えるＮＯ２でも行われてきた。１つの例では、長さが約６インチであり、１．５インチの直径を有するカートリッジが、アスコルビン酸の飽和水溶液中にまず浸されたシリカゲルで充填された。湿潤したシリカゲルは、Ａ．Ｃ．Ｓ．（米国化学会）試薬グレードとして指定された純度９９．１％の、Aldrich Chemical Companyによるアスコルビン酸（すなわちビタミンＣ）、及びFischer Scientific International, Inc.による、Ｓ８ ３２−１と指定された、グレード４０のサイズ３５から７０のメッシュのシリカゲルを用いて調製された。その他のサイズのシリカゲルもまた有効である。たとえば、８インチの直径を有するシリカゲルも機能する。
３５重量％のアスコルビン酸を水と混合し、攪拌し、シリカゲルを通して水／アスコルビン酸の混合物を濾過することによって調製された、アスコルビン酸の飽和溶液でシリカゲルを湿潤した後で脱水した。従来のＮＯ２からＮＯへの変換は、アスコルビン酸で被覆されたシリカゲルが湿潤しているときに上手く進行することが見出されている。ＮＯ２からＮＯへの変換は、アスコルビン酸の水溶液のみの中では上手く進行しない。
湿潤したシリカゲル／アスコルビン酸で充填されたカートリッジは、空気中の１０００ｐｐｍのＮＯ２を、毎分１５０ｍｌの流量で、定量的に、１２日間に渡り停止せずにＮＯに変換することができた。毎分わずか数ｍｌから毎分５０００ｍｌの流量までの範囲の、幅広い流量及びＮＯ２濃度の試験が成功してきた。反応はまた、ビタミンＥの異性体（たとえばαトコフェロール及びγトコフェロール）など、その他の一般的な酸化防止剤を使用して進行する。
酸化防止剤／表面活性材料のＧＥＮＯカートリッジは、吸入治療のために使用することができる。そのような例の１つでは、ＧＥＮＯカートリッジは、加圧ボンベ供給源からＮＯを送達する、ＮＯ吸入治療用のＮＯ２スクラバーとして使用することができる。ＧＥＮＯカートリッジは、吸入治療中に化学的に形成されるいかなるＮＯ２も除去するために使用することができる。このＧＥＮＯカートリッジは、有害なレベルのＮＯ２が患者によって不注意に吸入されないよう保障することを助けるために使用することができる。
第１に、ＧＥＮＯカートリッジは、従来のＮＯ吸入治療での吸入治療中に使用される、安全装置の一部又はすべてを補完又は置換するために使用することができる。たとえば、１つのタイプの安全装置は、ＮＯ２の濃度が、一般に１ｐｐｍ以上のＮＯ２である予め設定された又は所定の限界を超えると、空気中のＮＯ２の存在を警告する。ＧＥＮＯカートリッジが、ＮＯ送達システム内で患者がＮＯを多く含む空気を吸い込む直前のところに配置される場合、そのような安全装置は不必要となることがある。ＧＥＮＯカートリッジは、患者がＮＯを多く含む空気を吸い込む直前に、いかなるＮＯ２もＮＯに変換し、空気中のＮＯ２の存在を警告する装置を不必要にする。
さらに、吸入機器及び（管機構とも呼ばれることがある）ガス配管ラインの、出口付近に配置されるＧＥＮＯカートリッジはまた、これらの換気機器内の通過時間により生じるＮＯ２の形成に付随する問題を低減又は解消する。従って、ＧＥＮＯカートリッジの使用によって、従来の応用例で必要とされる、ガス配管ラインを通してガスを迅速に移動させるよう保証する必要が、低減され、又はなくなる。
或いは又はさらに、さらに安全性を高め、微量の有毒なＮＯ２が全て除去されていることを保証することを助けるために、ＮＯ２除去カートリッジは、送達システムを患者へと取り付ける直前に挿入することができる。ＮＯ２除去カートリッジは、いかなる微量なＮＯ２をも除去するために使用されるＧＥＮＯカートリッジとすることができる。或いは、ＮＯ２除去カートリッジは、加熱活性化アルミナを含むことができる。Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．によって供給される、Ａ５０５−２１２と指定された８〜１４のメッシュサイズなど、加熱活性化アルミナを有するカートリッジは、空気又は酸素の流れから低レベルのＮＯ２を除去するのに有効であるが、依然、ＮＯガスを失わずに通過させる。活性化されたアルミナ、及びそれと同様のその他の高表面積材料は、ＮＯ吸入管からＮＯ２を洗浄するために使用することができる。
別の例では、ＧＥＮＯカートリッジは、治療用のガス送達のためにＮＯを発生させるために使用することができる。ＮＯ発生カートリッジは、有害なＮＯ２を周囲温度にてＮＯへと変換するのに有効であるので、液体ＮＯ２をＮＯの供給源として使用することができる。ＮＯの発生のための供給源として液体ＮＯ２が使用される場合、加圧ガスボンベによってＮＯガスを送達システムへと供給する必要がない。そのような送達システムの一例を、図２に関してより詳細に説明する。加圧ガスボンベによるＮＯ提供の必要をなくすことにより、ＮＯガスをＮＯガスの加圧ガスボンベから患者へと送達するために使用される従来の装置と比較して、送達システムを簡易化することができる。加圧ガスボンベを使用しないＮＯ送達システムは、加圧ガスボンベに依拠する従来のシステムよりも可搬性を高めることができる。
図２〜図１４は、ＧＥＮＯカートリッジ内で使用される表面活性材料として、シリカゲルを使用する技術を示す。上記で議論したように、シリカゲルは、ＮＯ発生システム又はカートリッジにおいて使用することができる表面活性材料の一例に過ぎない。
図２は、液体ＮＯ２を、次いでＮＯ吸入治療のために患者に送達することができるＮＯガスへと変換する、ＮＯ発生システム２００を示す。一般に、空気ポンプ２０５によって生み出される空気の流れは、液体ＮＯ２及びその二量体Ｎ２Ｏ４（集合的に２３６）を有する、気体透過セル２３５を通して進められる。ガス透過セル２３５を出る空気流は、気体状態のＮＯ２を含み、気体状態のＮＯ２は、ＮＯ発生カートリッジ２４０によってＮＯガスに変換される。ＮＯガス混合物は、吸入治療のために、たとえばマスク、カニューレ、又はベンチレータを使用して、患者へと送達することができる。患者へと送達されるＮＯガス混合物中のＮＯ濃度は、気体透過セル２３５の温度、又は流量計２２０を通る空気流量を制御することによって、制御することができる。
より具体的には、システム２００は、空気ポンプ２０５、調整器２１０、流れ転向装置２１５、及び流量計２２０を備える。このシステムは、空気ポンプ２０５からの空気流２０７が、１５０ｍｌ／分の第１の流れ２２５と、３０００ｍｌ／分の第２の流れ２３０とに分流されるように構成される。空気流２０７は、乾燥していても湿潤していてもよい。
流れ２２５は、液体ＮＯ２及びその二量体Ｎ２Ｏ４（集合的に２３６）と、ガス透過管２３７とを収容する、気体透過セル２３５を通して進められる。透過セル２３５はまた、透過発生器、透過装置、又は透過管ホルダと呼ぶこともできる。ＮＯ２は、気体透過セル２３５の気体多孔質膜を通って流れ２２５内へと拡散する。一例では、１５０ｍｌ／分の空気の流れ２２５は、テキサス州オースティンのＫｉｎＴｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって供給される透過管など、透過管２３７を通って流される。透過管２３７は、透過管２３７が４０℃のときに、流れ２２５内の透過管を離れるガス流が約８４０ｐｐｍのＮＯ２を含有するよう、ＮＯ２を定常的な速度で放出するように設計される。領域２３８は、約４０℃の温度を維持するように温度制御される。以下でより完全に議論されるように、透過セル２３５の温度を維持することは、患者に送達されるＮＯの濃度制御を助ける。
８４０ｐｐｍのＮＯ２を含有する１５０ｍｌの空気は次いで、ＮＯ発生カートリッジ２４０を通過する。この例では、ＮＯ発生カートリッジ２４０は、長さ６インチ、直径１．５インチであり、変換試薬として働く、シリカゲル上の湿潤したアスコルビン酸を収容する。ＮＯ発生カートリッジ２４０は、図１のカートリッジ１００の一実施態様とすることができる。ＮＯ発生カートリッジ２４０を出る空気流２２５は、８４０ｐｐｍのＮＯを含有し、全て又は基本的に全てのＮＯ２がＮＯに変換されている。
次いで、８４０ｐｐｍのＮＯを有する１５０ｍｌ／分の流れ２２５は、３０００ｍｌ／分の空気又は酸素の流れ２３０と混合されて、４０ｐｐｍのＮＯを含有する３１５０ｍｌ／分の流れ２４７を生成する。流れ２２５と２３０が混合された場合、ＮＯの希釈中に形成された可能性があるいかなるＮＯ２も除去するために、混合後、流れ２４７は第２のＮＯ発生カートリッジ２４５を通過する。ＮＯ発生カートリッジ２４０及び２４５は、同じサイズとすることができるが、必ずしもそうである必要はない。たとえば、ＮＯ発生カートリッジ２４５は、ＮＯ発生カートリッジ２４０よりも小さいＮＯ２変換能力を有するようにサイズ決めすることができる。結果的に得られる、ＮＯを有する空気流２５０はこうして、患者への送達準備完了となる。システム２００は、数時間の短時間、或いは１４日以上の長時間、ＮＯガスの定常的な流れを生成するように設計される。１つの試験において、システム２００は、４０ｐｐｍのＮＯガスを空気中に含む定常的な流れを、ＮＯ２を含まずに、１２日を超えて送達することが示された。ここでＮＯ及びＮＯ２の濃度は、化学発光ガス分析装置によって測定された。
システム２００の一代替形態として、ＮＯ発生システムは、透過管２３７よりも大きい流れ能力を有する透過管を備えることができる。そのような場合、より大きい透過管は、たとえば流れ２３０及び変換管２４５が不要となるように、患者への送達が必要とされる全ての吸気を処理することができる。
例えば空気の供給に使用される空気ポンプ２０５が、オイルレス簡易ポンプなど携帯空気ポンプである場合、システム２００は、携帯可能にすることができる。酸素富化空気が患者に必要とされる場合、空気ポンプ２０５によって供給される空気に加えて、又はその代わりに、酸素を供給することができる。酸素は、たとえば、酸素タンク又は市販の酸素発生装置から供給することができる。酸素はまた、Ｏ２と混合されたＮＯ２を有するタンクから供給することもできる。
いくつかの実施態様では、透過セル２３８並びに／又は２つの変換カートリッジ２４０及び２４５は、使い捨て可能な物品とすることができる。
システム２００を出る流れ２５０内のＮＯの濃度は、流れ２２５が毎分数ミリリットルを上回る限り、透過セル２３５を通る流れ２２５に左右されない。流れ２５０内のＮＯの濃度は、透過セル２３５の温度によって変わり、より低い程度で空気流量２３０によって変わる。たとえば、空気流量２３０が一定の状態で、システム２００は、４０℃の温度で４０ｐｐｍのＮＯを送達するように設計されるが、ＮＯの濃度は、３０℃で２０ｐｐｍのＮＯに低減することができ、５０℃で８０ｐｐｍに増加することができる。従って、温度制御装置を、送達されるＮＯガスの濃度を調整するために使用することができる。所望のＮＯ濃度が選択され、温度制御装置が、所望の濃度を送達するために特定の温度を維持するように設定されると、所望の濃度でのＮＯガスの送達速度は、一定に保たれる。温度制御装置の一例は、ＫｉｎＴｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なオーブンなどのオーブンであり、その中に透過管を配置することができる。温度制御装置の別の例は、ホットプレート上に配置された脱イオン水のビーカであり、ビーカ内に透過管を配置することができる。水温を監視するために、温度計をビーカ内に配置することができる。
ＮＯ発生システムは、カニューレと共に使用するためのＮＯガス混合物の定常的な流れを送達するために使用することができ、過剰なガスは環境へと通気される。ＮＯ発生システムは、ベンチレータと共に使用することができ、そのような場合、ＮＯ発生器からの送達は定常的に維持されなければならず、ＮＯを受け取る患者を危険にさらさずに遮断することはできない。吸気中の患者への流れ増大の必要に対処するために、ＮＯガス混合物を使用して、可撓性バッグを膨張させ次いで収縮させることができる。患者への空気流が少しでも遅らされる場合、そのような遅延中のＮＯとＯ２の反応によって形成されることがあるいかなるＮＯ２も除去するために、ＮＯ発生カートリッジを、吸入直前の地点でＮＯ発生システム内に挿入することができる。これは、非常に少量であっても、遅延中にバッグ内で形成されることがあるＮＯ２が、患者によって吸入される治療用ガス流より前に除去されることを確実にするのに役立つ。
治療用ガス流内のＮＯ濃度を検出するために、検出器を治療用ガス送達システム２００内に備えることができる。検出器は、必要に応じて、治療用ガス内のＮＯ２濃度も検出することができ、ＮＯ濃度が所定の範囲外である場合、又はＮＯ２濃度が閾値を超えている場合に、警告を提供することができる。監視技術の例は、化学発光及び電気化学的技術を含む。酸化窒素の存在は、たとえば、化学発光検出器によって検出することができる。
図３は、液体ＮＯ２を、ＮＯ吸入治療のために次いで患者に送達することができるＮＯガスへと変換する、ＮＯ発生システム３００を示す。図２のＮＯ発生システム２００とは対照的に、ＮＯ発生システム３００は、活性アルミナカートリッジ３４５を備える。活性アルミナカートリッジ３４５は、遅延中に形成されるいかなるＮＯ２も除去する。ＮＯ２をＮＯに変換することによってＮＯ２を除去しそれによってＮＯ２を定量的に再生する、ＮＯ発生カートリッジ２４０とは対照的に、活性アルミナカートリッジ３４５は、ＮＯを発生せずにプロセスガス流からＮＯ２を除去する。
図４は、図１のＮＯ発生カートリッジ１００の一実施態様とすることができるＮＯ発生カートリッジ４４０を使用する、治療用ガス送達システム４００を示す。システム４００は、管機構を通して流れ４２０中の気体ＮＯを提供するために、ＮＯ供給源４１０を使用する。一例では、ＮＯ供給源４１０は、ＮＯの加圧ボンベとすることができる。管機構を通る空気４３０の流れは、空気ポンプ４３５によって発生され、流れ４２０と混合される。ＮＯ発生カートリッジ４４０へと入る空気流は、気体ＮＯを含む。流れ４２０内で形成してきたＮＯ２ガスはすべて、ＮＯ発生カートリッジ４４０によって除去される。ＮＯ発生カートリッジ４４０を出る空気流４５０は、治療用ＮＯガスを含むが、有毒なレベルのＮＯ２をもたない。次いで空気流４５０は、ＮＯ吸入治療のために、患者へと送達することができる。
図５は、図１のＮＯ発生カートリッジ１００の一実施態様とすることができるＮＯ発生カートリッジ５４０を使用する、治療用ガス送達システム５００を示す。図４の治療用ガス送達システム４００とは対照的に、システム５００は、ＮＯ２供給源５１０からＮＯを発生する。ＮＯ２供給源５１０は、ＮＯ２供給源５１０を出る流れ５２５が気体ＮＯ２を含むように、空気ポンプ５２０によって生み出される空気流５１５中の拡散液体ＮＯ２を使用することができる。いくつかの実施態様では、ＮＯ２供給源５１０は、ＮＯ２の加圧ボンベとすることができる。
いずれにしても、ＮＯ発生カートリッジ４４０へと入る空気流５２５は、気体ＮＯ２を含む。ＮＯ発生カートリッジ４４０は、流れ５２５内のＮＯ２ガスをＮＯへと変換する。ＮＯ発生カートリッジ５４０を出る空気流５５０は、治療用ＮＯガスを含むが、ＮＯ２をもたず、又は基本的にもたない。次いで空気流５５０は、ＮＯ吸入治療のために患者に送達することができる。
図６は、治療用ガスを送達するための、ＧＥＮＯ加圧タンクシステム６００を示す。システム６００は、空気中に４０ｐｐｍのＮＯ２を有する、市販のタンク６２０と、流れ制御装置６２２とを備える。タンク６２０の一例では、３００立方フィートのタンクが、５Ｌ／分の空気流で１．２日間持続する。
空気中にＮＯ２を含む空気流６２５は、流れ制御装置６２２を出て、ＧＥＮＯカートリッジ６４０に入る。ＧＥＮＯカートリッジ６４０は、ＮＯ２を前駆物質として使用し、ＮＯ２をＮＯに変換する。ＧＥＮＯカートリッジ６４０を出る空気流６２５ｂは、治療用ＮＯガスを含む。空気流６２５ｂは、空気流６２５ｂ中のいかなるＮＯ２をも除去するために、活性アルミナカートリッジ６６０に入る。活性アルミナカートリッジ６６０を出る空気流６２５ｃは、ＮＯ吸入治療のために患者に送達される。
システム６００は、ＮＯｘサンプル弁６６５、及び、ＮＯ２を検出するように動作可能なＮＯ−ＮＯ２センサ６７０を備える。ＮＯ−ＮＯ２センサはまた、ＮＯ−ＮＯ２検出器と呼ばれることがある。Ｎｏｘサンプル弁６６５は、空気流６６７ａ及び６６７ｂからＮＯ−ＮＯ２センサ６７０へと、空気サンプルを提供するように動作可能である。空気流６６７ａ内のいかなるＮＯ２の存在も検出するために、ＮＯ−ＮＯ２検出器６７０を使用することによって、ＧＥＮＯカートリッジ６４０の不具合の表示を提供することができ、従って、患者に有毒なＮＯ２が送達されていないことを保証するための慎重な安全装置を提供する。
いくつかの実施態様では、活性アルミナカートリッジ６６０を、ＧＥＮＯカートリッジで置換することができる。
図７は、治療用ガスを送達するための、ＧＥＮＯ高濃度ＮＯ２加圧システム７００を示す。図６のシステム６００とは対照的に、システム７００は、２つのＧＥＮＯカートリッジ７４０及び７５０、並びに、ＧＥＮＯカートリッジ７４０又は７５０のどちらを使用するかを制御するための切換弁７４５を備える。ＮＯ−ＮＯ２検出器７７０が、使用されているＧＥＮＯカートリッジを出る空気流７２５ｄ内にＮＯ２の存在を検出すると、切換弁７４５を操作して、空気流７２５ｃがもう一方のＧＥＮＯカートリッジ７４０又は７５０を通って進むよう切り替えることができる。第１のＧＥＮＯカートリッジが故障した場合に第２のＧＥＮＯカートリッジへと切り替える能力によって、治療用ガスが送達されている患者のためのさらなる安全層を提供することができる。
より具体的には、システム７００は、空気中に１０００ｐｐｍのＮＯ２を有するタンク７２０、及び流量制御装置７２２を備える。この例では、タンク７２０は、２２５０ポンド／平方インチにて１５０立方フィートであるタンクであり、１２５ｃｃ／分の空気流を提供する。患者に送達される５Ｌ／分で流れる４０ｐｐｍの空気流で、タンク７２０は、約２３日間持続する。タンク７２０は、各ＧＥＮＯカートリッジ７４０及び７５０の予想される耐用期間よりも長い期間、空気流を供給することができ、この例で使用されるカートリッジでは２週間未満である。従って、１つのＧＥＮＯカートリッジから別のＧＥＮＯカートリッジへと切り替える能力は、タンクの内容物が使用され、又は実質的に使用されることを確実にするのに役立つ。
ＮＯ２を空気中に有する空気流７２５ａは、流量制御装置７２２を出て、空気ポンプなど空気供給源７３０によって生み出される、５Ｌ／分の空気流７２５ｂと混合される。結果的に得られる空気流７２５ｃは、切換弁７４５へと入る。切換弁７４５は、ＧＥＮＯカートリッジ７４０又は７５０のどちらが空気流７２５ｃを受け取るかを制御する。図示のように、切換弁７４５は、空気流７２５ｃがＧＥＮＯカートリッジ７５０へと供給されるように設定される。ＧＥＮＯカートリッジ７５０は、空気流７２５ｃ中のＮＯ２をＮＯへと変換する。ＧＥＮＯカートリッジ７２５ｄを出る空気流７２５ｄは、治療用ＮＯガスを含む。空気流７２５ｄは、空気流７２５ｄ内のいかなるＮＯ２も除去するために、活性アルミナカートリッジ７６０に入る。活性アルミナカートリッジ７６０を出る空気流７２５ｅは、ＮＯ吸入治療のために患者へと送達される。
システム７００は、ＮＯｘサンプル弁７６５、及びＮＯ２を検出するように動作可能なＮＯ−ＮＯ２センサ７７０を備える。ＮＯｘサンプル弁７６５は、空気流７６７ａ及び７６７ｂからの空気サンプルを、ＮＯ−ＮＯ２センサ７７０へと提供するように動作可能である。空気流７６７ａ内のいかなるＮＯ２の存在も検出するために、ＮＯ−ＮＯ２センサ７７０を使用することによって、使用されているＧＥＮＯカートリッジの故障の表示を提供することができ、それにより、第２のＧＥＮＯカートリッジを使用することができる。いくつかの実施態様では、活性アルミナカートリッジ７６０を、ＧＥＮＯカートリッジで置換することができる。
図８は、治療用ガスを送達するための、ＧＥＮＯ高濃度ＮＯ２カートリッジシステム８００を示す。図６及び図７のそれぞれのシステム６００又は７００とは対照的に、システム８００は、ＮＯを発生するために使用されるＮＯ２の供給源として、高濃度ＮＯ２カートリッジを備える。より詳細には、システム８００は、小型のブタンタンク又はＣＯ２を送達するために従来使用されていたカートリッジなど、ＮＯ２カートリッジ８００を備える。システム８００の一例では、１インチ×６インチの寸法を有し、ＣＯ２中の５％のＮＯ２で充填されたＮＯ２カートリッジが、１４日間ＮＯ２を送達することができた。
ＮＯ２遮断弁８２１は、カートリッジ８００からのＮＯ２の送達を遮断するために、カートリッジ８００に隣接する。システム８００はまた、流量制御装置８２２を出る、ほぼ一定流量の流れ８２５ａを確実にするために、流量制御装置８２２を備える。流量制御装置８２２は、ガス流８２５ａがそこを通過する小さい穴を有する、ガラス管である。システム８００の様々な実施態様では、流量制御装置８２２は、１から１０ｃｃ／分の一定流量を保証することができる。
ＮＯ２を有するガス流８２５ａは、流れ制御装置８２２を出て、空気供給源８３０によって生み出される約５Ｌ／分の空気流８２５ｂと混合される。ガスミキサ８３５は、空気流８２５ａ及び８２５ｂが完全に（又は基本的に完全に）混合されることを確実にする。結果的に得られるＮＯ２を有する空気流８２５ｃは、ＮＯを発生するＧＥＮＯカートリッジ８４０に入る。
システム８００はまた、ＮＯを含む治療用ガスが約５Ｌ／分の速度で患者へと送達される前に、いかなるＮＯ２も除去するために、活性アルミナカートリッジ８６０を備える。システム８００は、ＮＯｘサンプル弁８６５、及び、ＮＯ２を検出するように動作可能なＮＯ−ＮＯ２センサ８７０を備える。いくつかの実施態様では、活性アルミナカートリッジ８６０を、ＧＥＮＯカートリッジで置換することができる。
図９は、治療ガスを送達するための、ＧＥＮＯ透過システム９００を示す。システム９００は、空気を加湿するように作用するＧＥＮＯカートリッジ９４０内へと流れる、約５Ｌ／分の空気流９５２ａを含む。ＧＥＮＯカートリッジ９４０を出た後、空気流９２５ａは、空気流９２５ｂが透過装置９３５を通過し空気流９２５ｃが通過しないように、分岐する。透過装置９３５は、透過管機構９３７、及び、空気流９２５ａが始まるときに約１０ｃｃの液体ＮＯ２９３６を備える。透過装置９３５は、図２の透過セル２３５の一実施態様とすることができる。透過装置９３５は、所望の濃度のＮＯ２が空気流９２５ｂ内へと拡散されることを確実にするために、一定又は基本的に一定の温度を維持するように、透過オーブン９３９内にある。空気流９２５ｂ及び空気流９２５ｃは、ＧＥＮＯカートリッジ９５０に入る前に、流れ９２５ｄを形成するように混合される。ＧＥＮＯカートリッジ９５０はＮＯ２をＮＯに変換する。
システム９００はまた、活性アルミナカートリッジ９６０を備え、このカートリッジは、空気流９２５ｅを受け取り、ＮＯを含む治療用ガスが約５Ｌ／分の速度で患者へと送達される前にいかなるＮＯ２をも除去する。活性アルミナカートリッジを出る空気流９２５ｆは、ＮＯ吸入治療のために、患者へと送達される。システム９００は、ＮＯｘサンプル弁９６５、及びＮＯ２を検出するように動作可能なＮＯ−ＮＯ２センサ９７０を備える。
図１０は、治療用ガスを送達するためのＧＥＮＯ透過システム１０００を示す。図９のシステムとは対照的に、システム１０００は、ＧＥＮＯカートリッジ１０４０及び１０５０のどちらが最初に空気流を受け取るかを制御するための、弁１０１０及び１０１５を備える。システム１０００は、透過装置１０３５内の液体ＮＯ２を、ＮＯに変換するためのＮＯ２源として使用する。システム１０００はまた、ＮＯを含む治療用ガスが約５Ｌ／分の速度で患者へと送達される前に、いかなるＮＯ２をも除去するための活性化アルミナカートリッジ１０６０を備える。システム１０００はまた、ＮＯｘサンプル弁１０６５、及びＮＯ２を検出するように動作可能なＮＯ−ＮＯ２センサ１０７０を備える。
システム１０００は、弁１０１０内への約５Ｌ／分の空気流１０２５ａを受け取り、弁１０１０は、弁１０１５と共に、空気流１０２５ａがＧＥＮＯカートリッジ１０４０及び１０５０のどちらを最初に通過するかを制御する。より具体的には、弁１０１０及び１０１５の位置を制御することによって、空気流１０２５ａを、患者へと送達する前に、ＧＥＮＯカートリッジ１０４０、透過装置１０２５、ＧＥＮＯカートリッジ１０５０、次いで活性化アルミナカートリッジ１０６０を通過させることができる。弁１０１０及び１０１５の位置を操作することによって、空気流１０２５ａをまた、患者へと送達する前に、ＧＥＮＯカートリッジ１０５０、透過装置１０２５、ＧＥＮＯカートリッジ１０４０、次いで活性化アルミナカートリッジ１０６０を通過させることができる。
たとえば、ＮＯ−ＮＯ２センサ１０７０が空気流１０２５ｂ内にＮＯ２の存在を検出すると、センサは、ＧＥＮＯカートリッジ１０４０及び１０５０を使用して切り替える命令を生じさせるために、弁１０１０及び１０１５を操作する必要があるという信号を送る。すなわち、たとえば空気流１０２５ａが、ＧＥＮＯカートリッジ１０５０を通って流れる前にＧＥＮＯカートリッジ１０４０を通って流れている場合、空気流１０２５ａを、ＧＥＮＯカートリッジ１０４０を通して流す前にＧＥＮＯカートリッジ１０５０を通して流すように、弁１０１０及び１０１５が操作される。
図１１は、ＮＯ２をＮＯに変換する、ＧＥＮＯカートリッジ１１００の概念設計を示す。ＧＥＮＯカートリッジ１１００は、図１のカートリッジ１００の一実施態様とすることができる。ＧＥＮＯカートリッジ１１００は、長さ約６インチ、直径１インチである。ＧＥＮＯカートリッジ１１００は、アスコルビン酸の水溶液で飽和されたシリカゲルを備え、ＮＯ２を含有する空気又は酸素ガスボンベから空気流を受け取る。カートリッジ１１００を通る空気流は、ＮＯ２をＮＯに変換し、カートリッジ１１００を出る。ＧＥＮＯカートリッジ１１００は、５ｐｐｍから５０００ｐｐｍのＮＯ２濃度で有効に機能する。ＧＥＮＯカートリッジ１１００を用いるＮＯ２からＮＯへの変換は、熱源を必要とせず、周囲空気温度にて使用することができる。ＧＥＮＯカートリッジ１１００を用いたＮＯ２からＮＯへの変換は、ＧＥＮＯカートリッジ１１００を通る空気流の流量とほぼ無関係に生じる。
図１２は、治療用ガス送達システム１２００を示し、この送達システム１２００は、ＮＯ２を含むガスボンベ１２２０、及びＧＥＮＯカートリッジ１２１０を備え、ＧＥＮＯカートリッジ１２１０は、ガスボンベ１２２０からのＮＯ２をＮＯ吸入治療のために患者へと送達するＮＯへと変換するための、図１１のＧＥＮＯカートリッジ１１００の一実施態様とすることができる。システム１２００は、携帯可能となるように設計される。いくつかの実施態様では、システム１２００は、電子機器又はセンサを使用せずに動作するよう設計することができる。ガスボンベ１２２０の容量に応じて、システム１２００は一般に、治療用ＮＯガスを１から１６時間送達する能力を有する。
システム１２００は、治療用ＮＯガスを患者へと緊急体制で送達するために用いることができる。そのような状況の例は、救急医療士、衛生兵又は野戦病院、及び、病院の救急治療室又は外傷センターによる使用を含む。
図１３Ａは、液体ＮＯ２供給源を備える治療用ガス送達システムの外観１３００Ａを示す。図１３Ｂは、図１３Ａに示す治療用ガス送達システムの内部図１３００Ｂを示す。治療用ガス送達システムは、液体ＮＯ２供給源を有する透過管１３１０を備え、この透過管１３１０は、たとえば、図９の透過装置９３５の一実施態様とすることができる。治療用ガス送達システムはまた、ＧＥＮＯカートリッジ１３４０及び１３５０を備える。ＧＥＮＯカートリッジ１３４０は、空気又は酸素供給源からの空気流１３２５ａを受け取る。ＧＥＮＯカートリッジ１３４０を出た後、空気流は、約１０％の空気流が透過管１３１０を通って流れるように分流され、透過管１３１０によって気体状態のＮＯ２が空気流中に拡散される。透過管１３１０を出る空気流、及び透過管１３１０を通らなかったその他の空気流は、ＮＯ２をＮＯに変換するＧＥＮＯカートリッジ１３５０を通って流れる。ＧＥＮＯカートリッジ１３５０を出る空気流１３２５ｂ及び１３２５ｃは、ＮＯ吸入治療のために患者へと送達される。透過管１３１０、並びにＧＥＮＯカートリッジ１３４０及び１３５０は、使い捨てとすることができる。
透過管１３１０の容量に応じて、図１３Ａ及び図１３Ｂの治療用ガス送達システムは、１から３０日間治療用ＮＯガスを送達する能力を有することができる。
図１３Ａ及び図１３Ｂに示す治療用ガス送達システムは、ベンチレータと接続(interface)することができる。図１３Ａ及び図１３Ｂに示す治療用ガス送達システムはまた、カニューレを使用して患者へと治療用ＮＯガスを送達するために、用いることができる。治療用ガス送達システムをカニューレと共に使用することによって、病院環境以外でＮＯ治療を行うことが可能になる。そのような例の１つは、患者の自宅で行われる長期のＮＯ治療のために、治療用ガス送達システムを使用することである。
図１３Ｃは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す治療用ガス送達システムの外観１３００Ａを、炭酸飲料の缶１３５０と比較して示す。図示のように、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す治療用ガス送達システムの実施態様は、従来のＮＯ吸入治療システムに比べて小型の装置であり、炭酸飲料の缶よりもわずかに大きい。
図１４は、ＮＯ２をＮＯ吸入治療で使用するためのＮＯに変換するためにＧＥＮＯカートリッジを使用する、治療用ガス送達システム１４００の外観を示す。システム１４００は、ＧＥＮＯカートリッジポート１４１０及び１４１５を備え、それを通してＧＥＮＯカートリッジを挿入し又はアクセスさせることができる。システム１４００は、空気又は酸素がそれを通ってシステム１４００へと流入する入口ポート１４２０と、付属の計器１４２５とを備える。システム１４００は、空気流を制御するための、フローバルブ１４３０及び表示器１４３５を備える。システム１４００は、ＧＥＮＯカートリッジフローポート１４４０を備える。
システム１４００はまた、温度制御装置１４４５、及びＮＯｘ検出器アクセス１４５５によりアクセス可能なＮＯｘ検出器１４５０を備える。システム１４００はまた、ＧＥＮＯカートリッジ１４６０を備え、このカートリッジ１４６０は、ＮＯを有する空気流が出口１４６５を通りシステム１４００を出る基本的には直前で、ＮＯ２をＮＯに変換するために使用される。ＧＥＮＯカートリッジ１４６０は、安全スクラバーと呼ばれることがある。ＧＥＮＯカートリッジ１４６０は、システム１４００内のどこかで使用されるＧＥＮＯカートリッジよりも小さくすることができる。システム１４００はまた、バックアップ入口ポート１４７０、及び排気ファン１４７５を備える。
（実施例１）
長さ６インチ、直径１．５インチのカートリッジを、ＮＯ発生カートリッジとして使用した。約９０ｇのメッシュサイズ３５〜７０のシリカゲルを、２５％のアスコルビン酸溶液で浸し、カートリッジ内に配置する前に室温で２時間空気乾燥させた。ＮＯ２の供給源ガスとして、ＮＯ２透過管を使用した。空気ポンプから１５０ｃｃ／分の速度で、空気を透過管に流入させ、この空気がカートリッジを出た後に、（同様に空気ポンプからの）３Ｌ／分の周囲空気と混合させた。透過管を、３２℃に温度設定されたオーブン内に配置して、カートリッジのために２０ｐｐｍのＮＯ２の定常的な流れを提供した。カートリッジは、１００％のＮＯ２をＮＯに変換することを止めるまで２６９時間持続し、破過点に到達した。
（実施例２）
２つのカートリッジをそれぞれ、メッシュサイズ３５〜７０のシリカゲル、及び約４０ｇのシリカゲルを用いて充填した。シリカゲルを、２５％のアスコルビン酸溶液が完全に浸透するまで浸すことによって調製し、次いでオーブン内で１時間、２４０°Ｆ（約１１５．６℃）で乾燥させた。アスコルビン酸溶液は、２５ｇのアスコルビン酸を１００ｍｌの脱イオン水中に混合することによって調整した。
１０００ｐｐｍのＮＯ２タンクを使用して、ＮＯ２を、２つのＧＥＮＯカートリッジを通して１５０ｃｃ／分の速度で流した。２つのカートリッジを直列に配置した。ＮＯ２が第１のカートリッジを通過し、ＮＯに変換された後に、空気タンクからの周囲空気を混入させた。次いでＮＯを含有する空気を、直列の第２のカートリッジを通過させた。空気を３Ｌ／分の速度でカートリッジを通過させて、全体で空気内に４０ｐｐｍのＮＯを有し、ＮＯ２の逆反応が起こらない混合物を作り出した。
２つのカートリッジは、１００％のＮＯ２を、１０４時間にわたり変換した。１０４時間が経過したとき、ＮＯ２タンクが空になったため実験を停止した。２つのカートリッジは、１０４時間後も破過点に到達していなかった。
シリカゲルからの水／アスコルビン酸溶液の滴下をなくすために、シリカゲルを窒素ガスなどのガスを用いて乾燥させることによって、実験結果を改善することができる。
（実施例３）
長さ６インチ直径１．５インチのプラスチックＰＶＣカートリッジを、ＮＯ発生カートリッジとして使用した。カートリッジの内側に、アスコルビン酸−シリカ混合物を充填した。アスコルビン酸とシリカの混合物を作り出すために、メッシュサイズ３５〜７０を約１０８ｇ使用した。シリカゲルを２５％のアスコルビン酸溶液に浸し、次いでオーブン内で１時間を超えて２４０°Ｆ（約１１５．６℃）で焼成した。２５ｇのアスコルビン酸を１００ｍｌの脱イオン水に溶解させることによって、アスコルビン酸溶液を調製した。
１０００ｐｐｍのＮＯ２が１５０ｃｃ／分の速度でカートリッジを通って流れるように、１０００ｐｐｍのＮＯ２タンクを、カートリッジの一端に取り付けた。次いでカートリッジのガスアウトプットを、３Ｌ／分の速度で流される空気ポンプを用いて空気と混合させて、全体で空気中に４０ｐｐｍのＮＯを含む混合物を作り出した。このカートリッジは、破過点に到達する前に、合計で１２２時間持続した。
ＮＯｘ検出器は、０．１５ｐｐｍから０．２５ｐｐｍの間で変わるわずかなＮＯ２濃度を検出した。このＮＯ２濃度は、破過点まで定常的であり続け、検出されたＮＯ２濃度は、カートリッジの効率性が１００％に満たないことによるものではなく、むしろカートリッジ以後に管機構内で再び生み出されたＮＯ２であるという可能性が高まった。少量のＮＯ２の逆反応をなくすために、第２のより小さいカートリッジを、検出器より前に配置することができる。
（実施例４）
メッシュサイズ３５〜７０のシリカゲルを２５％のアスコルビン酸に浸すことによってカートリッジを調製し、約１時間自然乾燥させた。透過管をＮＯ２の供給源とし、ＫｉｎＴｅｋオーブンを使用して、必要とされるＮＯ２のレベルを４０ｐｐｍへと上昇させた。この濃度を達成するために、オーブンを４５℃に設定した。空気ポンプを使用して、空気を２００ｃｃ／分の速度で透過管へと送達した。また空気ポンプを使用して、希釈空気を３Ｌ／分の速度で提供した。ＮＯ２の供給に湿度を加えるために、水で満たした２つのジャーを、空気が透過管に入るより前に２００ｃｃ／分の空気に取り付けた。これは、ＮＯ２供給源に入る空気が水分を多く含み、従ってカートリッジに入るＮＯ２もまた水分を多く含むことを確実にするのに役立った。ほぼ５日間ごとに、第１のジャー内の水が管機構の端部より下に低下し、水位を管端部の底部より上とするように補充が必要となった。第２のジャーは、実験の間ずっと操作されることがなかった。カートリッジは、１００％のＮＯ２をＮＯに変換することを止めるまで４０９時間持続し、破過点に到達した。
（実施例５）
長さ６インチ及び直径１．５インチのカートリッジを、メッシュサイズ３５〜７０ののシリカゲル１０８ｇを用いて調製した。シリカゲルを、２５％のアスコルビン酸溶液に浸し、室温（約７０°Ｆ（約２１℃））で約２時間乾燥させた。空気乾燥されたシリカゲルを、カートリッジの内側に配置した。
４０ｐｐｍのＮＯ２の流れを、３．２Ｌ／分の速度でシリカ−アスコルビン酸カートリッジを通して送った。カートリッジは、１００％のＮＯ２をＮＯに変換することを止めるまで２９９時間持続し、破過点に到達した。空気乾燥されたシリカゲルで充填されたカートリッジは、オーブン乾燥されたシリカゲルで充填された比較できるカートリッジと比べてより長く持続した。これは、空気が存在するところでアスコルビン酸を加熱することによる、酸化損失を示す。
（実施例６）
メッシュサイズ３５〜７０のシリカゲル４０ｇを、３３％のアスコルビン酸溶液に浸し、カートリッジ内に配置する前に、オーブン内で２４０°Ｆ（約１１５．６℃）で乾燥させた。空気ポンプを通る流量３Ｌ／分の周囲空気を、タンクから流量２００ｃｃ／分の１０００ｐｐｍのＮＯ２と混合させ、それによって、３．２Ｌ／分の総流量、及び全体で６０ｐｐｍのＮＯ２を含むＮＯ２／空気混合物を作り出した。カートリッジは、その１００％の変換能力を失うまで、２５時間持続した。これは、カートリッジ内で使用するシリカゲル／アスコルビン酸を少なくすると、カートリッジが同じ時間は持続しないことを示す。
ＮＯ２がその中でＮＯへと定量的に変換されるＮＯ発生カートリッジを使用することは、治療用ガス送達に限定されず、多くの分野に適用することができる。たとえば、ＮＯ発生カートリッジは、空気汚染監視装置内に含めることができる。より具体的には、ＮＯ発生カートリッジはまた、空気汚染計器での空気中のＮＯ２ガス測定において今日広く使用される高温触媒変換装置から切り替えるために、使用することができる。従来の触媒変換装置は、かなりの電力を消費し、触媒変換装置を、ＮＯ発生カートリッジを使用する装置に交換することによって、空気汚染計器を単純化することができ、また、コストの低減、重量の低減、携帯式空気汚染監視機器を可能にすることができる。
その他の実施態様は、添付の特許請求の範囲の範囲内に包含される。
ＮＯ２をＮＯに変換するカートリッジを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 図１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示すブロック図である。 ＮＯ２をＮＯに変換する別のカートリッジを示す図である。 図１１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示す図である。 図１１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示す図である。 図１１のカートリッジを使用するＮＯ送達システムを示す図である。

Claims (26)

  1. 二酸化窒素を酸化窒素に変換するための装置であって、入口と、出口と、酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料とを有する容器を備え、前記入口がガス流を受け取り、前記ガス流を前記表面活性材料を通して前記出口へと流体連通させ、その結果前記ガス流中の二酸化窒素が酸化窒素へと変換されるように構成されており、該酸化防止剤が、アスコルビン酸、αトコフェロール、又はγトコフェロールである、前記装置。
  2. 前記表面活性材料が、前記酸化防止剤の前記水溶液で浸透される、請求項１記載の装置。
  3. 前記表面活性材料が、水分を保持する基質を含む、請求項１記載の装置。
  4. 前記表面活性材料が、シリカゲルを含む、請求項１記載の装置。
  5. 前記シリカゲルが、３５から７０のメッシュサイズである、請求項４記載の装置。
  6. 前記容器が、カートリッジを含む、請求項１記載の装置。
  7. 前記容器が、周囲温度にある、請求項１記載の装置。
  8. 前記表面活性材料が、アスコルビン酸の水溶液を用いて調製される、請求項１記載の装置。
  9. 前記表面活性材料が、２０％のアスコルビン酸水溶液を使用して調製される、請求項８記載の装置。
  10. 前記表面活性材料が、２５％のアスコルビン酸水溶液を使用して調製される、請求項８記載の装置。
  11. 前記表面活性材料が、３０％のアスコルビン酸水溶液を使用して調製される、請求項８記載の装置。
  12. 前記表面活性材料が、前記表面活性材料をアスコルビン酸の水溶液に浸し、前記表面活性材料を前記容器内に挿入する前に前記表面活性材料を空気乾燥させることによって調製される、請求項１記載の装置。
  13. 前記表面活性材料が、前記表面活性材料をアスコルビン酸の水溶液に浸し、前記表面活性材料を容器内に挿入する前に、ガスを用いて前記表面活性材料を乾燥させることによって調製される、請求項１記載の装置。
  14. 前記容器が、前記入口及び前記出口の両方に隣接する、スクリーン及びグラスウールを備える、請求項１記載の装置。
  15. 前記スクリーン及びグラスウールが、前記容器に挿入される前に前記酸化防止剤の前記水溶液に浸される、請求項１４記載の装置。
  16. 哺乳動物への治療用ガスの送達に使用される、酸化窒素を含む前記治療用ガスを発生するための装置であって、
    液体二酸化窒素を有し、気体状の二酸化窒素を空気流中へと拡散することができる透過セルと、
    入口、出口、及び酸化防止剤の水溶液で被覆された表面活性材料を備える容器であって、前記入口が、前記透過セルからの前記空気流を受け取り、前記空気流を、前記表面活性材料を通して前記出口へと流体連通させて、前記気体状の二酸化窒素を周囲温度にて酸化窒素に変換するように構成される前記容器とを備え、
    該酸化防止剤が、アスコルビン酸、αトコフェロール、又はγトコフェロールである、前記装置。
  17. 前記表面活性材料が、前記酸化防止剤の前記水溶液で浸透される、請求項１６記載の装置。
  18. 前記表面活性材料が、水分を保持する基質を含む、請求項１６記載の装置。
  19. 前記表面活性材料が、シリカゲルを含む、請求項１６記載の装置。
  20. 空気流を生み出すことができる空気ポンプをさらに備え、前記透過セルが、前記空気ポンプによって生み出される前記空気流を受け取るように構成される、請求項１６記載の装置。
  21. 前記空気ポンプが携帯可能である、請求項２０記載の装置。
  22. 空気流中に酸素を供給することができる酸素富化装置をさらに備え、
    前記透過セルが、前記酸素富化装置によって富化された前記空気流を受け取るように構成される、請求項１６記載の装置。
  23. 前記容器が、カートリッジを含む、請求項１６記載の装置。
  24. 前記容器が第１の容器であり、前記装置が、第２の入口と、第２の出口と、酸化防止剤の水溶液で被覆された第２の表面活性材料とを備える第２の容器をさらに備え、このとき前記第２の入口が前記第１の容器からの前記空気流を受け取り、前記空気流を前記第２の表面活性材料を通して前記第２の出口へと流体連通させて、前記気体状の二酸化窒素を周囲温度にて酸化窒素に変換するように構成される、請求項１６記載の装置。
  25. 前記哺乳動物が呼吸をするとき膨張及び収縮するように動作可能な、可撓性バッグをさらに備え、
    このとき前記第２の容器が、前記可撓性バッグと、前記酸化窒素を有する前記空気流が前記哺乳動物へと送達される地点との間に配置される、請求項２４記載の装置。
  26. 前記容器が、第１の容器であり、前記装置がさらに、第２の入口と、第２の出口と、活性アルミナとを備える第２の容器を備え、前記第２の入口は、前記第１の容器からの前記空気流を受け取り、前記空気流を前記活性アルミナを通して前記第２の出口へと流体連通させて、前記気体状の二酸化窒素を周囲温度にて捕獲するように構成された、請求項１６記載の装置。
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