JP6376571B2 - 吸入用一酸化窒素の合成 - Google Patents

Description

優先権の主張
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許第６１／７８９，１６１号明細書、および米国特許第６１／７９２，４７３号明細書の優先権を主張し、その内容の全体を本明細書に参照として組み込むものとする。

本発明は、吸入用一酸化窒素の合成に関する。

一酸化窒素（ＮＯ）は、多くの生物学的システムの重要な媒体であり、全身および肺動脈血圧の制御の媒体となり、免疫システムが細胞に入る侵入寄生菌を殺すことを助け、がん細胞の***を抑制し、脳の細胞間に信号を伝達し、卒中または心臓発作を患う人々を衰弱させ得る脳細胞の死滅に貢献することで知られている。一酸化窒素は、例えば、血管壁、消化管および尿生殖路の壁の中に存在する平滑筋の弛緩をもたらす。吸入による肺への一酸化窒素ガスの投与が、全身の副作用をもたらさずに、肺高血圧症、肺炎、新生児の低酸素血症呼吸不全などを治療するために局部的な平滑筋の弛緩を生成することが示されてきた。

吸入された一酸化窒素は、灌流による換気の適合を改善する効能のある局所的肺血管拡張薬であり、したがって、損傷した肺酸素運搬効率を上昇させ、動脈の酸素圧を高める。一酸化窒素を呼吸することによって、急速な作用の開始が数秒内に発生するが、全身性血管拡張は伴わない。一旦吸入されると、ＮＯは肺血管系を通って血流の中に拡散し、ヘモグロビンと結合することによって急速に不活性化される。したがって、吸引される一酸化窒素の血管拡張効果は、肺血管系に限定される。

一酸化窒素の肺血管を拡張する能力は、急性または慢性の肺高血圧症の治療上の利点を選択的に提供する。吸引されたＮＯは、心臓発作を有する成人に経皮的冠動脈形成術後に虚血再灌流損傷を防止するためにも使用されてきた。吸引されたＮＯは、循環するＮＯバイオ代謝物質および他の機構のレベルを上昇させることによって、全身の消炎性作用および抗血小板作用を生成することができる。

Ｚａｐｏｌの米国特許第５，３９６，８８２号は、医療目的のための、周囲圧力で空気から一酸化窒素（ＮＯ）の電気による生成を記載する。米国特許第５，３９６，８８２号に記載されるように、システムの空気入口が、電気アークの領域の中に空気を連続的に導入するために使用される。

米国特許第５，３９６，８８２号明細書

いくつかの態様では、方法が、患者に付随する呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関連する情報を収集することを含む。方法は、収集された情報に基づいて１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定することを更に含む。方法は、決定された制御パラメータに基づいて一酸化窒素を発生させるために、患者の外部に一連の電気アークを起動することを更に含む。

実施形態は、以下の１つまたはそれ以上を含むことができる。呼吸システムに付随する状態が、反応ガスの酸素濃度、反応ガスの流量、吸気の体積およびタイミング、製品ガスの酸素濃度、製品ガスの一酸化窒素濃度、製品ガスの二酸化窒素濃度、製品ガスのオゾン濃度、吸気ガスの一酸化窒素濃度、ならびに吸気ガスの二酸化窒素濃度の１つまたはそれ以上を含むことができる。吸気の体積およびタイミングが、換気装置から受信されることが可能である。パルス列が一連の電気アークを起動し、パルス列が、様々なパルス幅を含むパルスを含むパルス群を備えることができる。パルス群の１つの中の初期パルスのパルス幅が、パルス群の中の他のパルスよりも幅広い可能性がある。一連の電気アークが、低減したレベルの二酸化窒素を発生させることができる。一連の電気アークが、低減したレベルのオゾンを発生させることができる。低減したレベルの二酸化窒素が、ＫａＯＨ、ＣａＯＨ、ＣａＣＯ₃、およびＮａＯＨの１つまたはそれ以上を含む捕捉剤によって更に低減され得る。低減したレベルの二酸化窒素が、発生した一酸化窒素濃度の２０％、１０％、６％、または５％未満の濃度を含むことができる。一連の電気アークが、貴金属を含む電極によって生成され得る。一連の電気アークが、イリジウムを含む電極によって生成され得る。一連の電気アークが、ニッケルを含む電極によって生成され得る。

いくつかの追加の態様では、装置が、反応ガスを受けるための入口弁および製品ガスを搬送するための出口弁を備える室を備える。装置が、患者に付随する呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関連する情報を収集することためのセンサを更に備える。装置が、収集された情報に基づいて１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定するための制御装置を更に備える。１つまたはそれ以上の電極対が、装置の中に含まれ、決定された制御パラメータに基づいて一酸化窒素を発生させるために、患者の外部に一連の電気アークを起動するために室内部に配置されている。

実施形態は、以下の１つまたはそれ以上を含むことができる。呼吸システムに付随する状態が、反応ガスの酸素濃度、反応ガスの流量、吸気の体積およびタイミング、製品ガスの酸素濃度、製品ガスの一酸化窒素濃度、製品ガスの二酸化窒素濃度、製品ガスのオゾン濃度、吸気ガスの一酸化窒素濃度、吸気ガスの二酸化窒素濃度、ならびに室の圧力の１つまたはそれ以上を含むことができる。吸気の体積およびタイミングが、換気装置から受信されることが可能である。パルス列が一連の電気アークを起動し、パルス列が、様々なパルス幅を含むパルスを含むパルス群を備えることができる。パルス群の１つの中の初期パルスのパルス幅が、パルス群の中の他のパルスよりも幅広い可能性がある。一連の電気アークが、低減したレベルの二酸化窒素を発生させることができる。一連の電気アークが、低減したレベルのオゾンを発生させることができる。一連の電気アークが、室が１ＡＴＡより大きい、または１ＡＴＡ未満の圧力を含む場合に起動され得る。低減したレベルの二酸化窒素を更に低減するための捕捉剤を更に含むことができ、捕捉剤が、ＫａＯＨ、ＣａＯＨ、ＣａＣＯ₃、およびＮａＯＨの１つまたはそれ以上を含むことができる。低減したレベルの二酸化窒素が、発生した一酸化窒素濃度の２０％、１０％、６％、または５％未満の濃度を含むことができる。電極が、貴金属を含むことができる。電極が、イリジウムを含むことができる。電極が、ニッケルを含むことができる。

いくつかの追加の態様では、装置が、反応ガスを受けるための入口弁および製品ガスを搬送するための出口弁を備える室を備える。装置が、室内部に配置され、室内の圧力を調節するために室の長さに沿って移動するように構成されているピストンを更に備える。装置が、患者に付随する呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関連する情報を収集することためのセンサを更に備える。装置が、収集された情報に基づいて１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定するための制御装置を備える。１つまたはそれ以上の電極対が含まれ、決定された制御パラメータに基づいて一酸化窒素を発生させるために、患者の外部に一連の電気アークを起動するために室内部に配置されている。

実施形態は、以下の１つまたはそれ以上を含むことができる。呼吸システムに付随する状態が、反応ガスの酸素濃度、反応ガスの流量、吸気の体積およびタイミング、製品ガスの酸素濃度、製品ガスの一酸化窒素濃度、製品ガスの二酸化窒素濃度、製品ガスのオゾン濃度、吸気ガスの一酸化窒素濃度、吸気ガスの二酸化窒素濃度、ならびに室の圧力の１つまたはそれ以上を含むことができる。吸気の体積およびタイミングが、換気装置から受信されることが可能である。パルス列が一連の電気アークを起動し、パルス列が、様々なパルス幅を含むパルスを含むパルス群を備えることができる。パルス群の１つの中の初期パルスのパルス幅が、パルス群の中の他のパルスよりも幅広い可能性がある。一連の電気アークが、低減したレベルの二酸化窒素を発生させることができる。一連の電気アークが、低減したレベルのオゾンを発生させることができる。一連の電気アークが、室が１ＡＴＡより大きい、または１ＡＴＡ未満の圧力を含む場合に起動され得る。低減したレベルの二酸化窒素を更に低減するための捕捉剤を更に含むことができ、捕捉剤が、ＫａＯＨ、ＣａＯＨ、ＣａＣＯ₃、およびＮａＯＨの１つまたはそれ以上を含むことができる。低減したレベルの二酸化窒素が、発生した一酸化窒素濃度の２０％、１０％、６％、または５％未満の濃度を含むことができる。電極が、貴金属を含むことができる。電極が、イリジウムを含むことができる。電極が、ニッケルを含むことができる。

本発明の１つまたはそれ以上の実施形態の詳細を添付の図面および以下の説明の中で説明する。本発明の他の特徴、目的および利点が、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

ＮＯを生成するための呼吸システムのブロック図である。 ＮＯ発生器の例である。 ＮＯ発生器の例である。 酸素を濃縮するための装置を示す。 ガスを冷却するための装置を示す。 ＮＯ発生器の例である。 ＮＯ発生器の例である。 ＮＯ発生器の例である。 ＮＯを生成するための呼吸システムの例を示す写真である。 ＮＯ発生器の写真である。 パルス列およびパルス群を表示を示す。 毎秒のスパークの関数としての平均電流および平均電圧を示す。 毎秒のスパークの関数としての平均電力を示す。 １スパーク／秒放電の２スパーク中の電圧および電流のトレースを示す。 １スパーク／秒放電の２スパーク中の電圧および電流のトレースを示す。 様々な電極材料を使用するＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度を示す。 様々な反応ガス酸素濃度で、ＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度を示す。 様々な反応ガス酸素濃度で、ＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度を示す。 様々な反応ガス酸素濃度で、ＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度を示す。 様々な酸素濃度でオゾンレベルを示す。 様々な酸素濃度でオゾンレベルを示す。 様々な酸素濃度でオゾンレベルを示す。 様々な酸素濃度でオゾンレベルを示す。 様々な反応ガス酸素濃度で、ＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度を示す。 様々な大気圧で低圧室の中のＮＯレベルおよびＮＯ₂レベルを測定するためのテスト設定を示す。 様々な大気圧でＮＯレベルおよびＮＯ₂レベルを示す。 流れ図である。 本明細書に説明する操作および技術を実施するために使用され得るコンピュータデバイスおよびモバイルコンピュータデバイスの例を示す。

様々な図面の中の同じ符号は、同じ要素を示す。

吸入向けＮＯの合成は、Ｎ₂およびＯ₂を含む反応ガス（例えば、空気）を電気的にスパークすることによって達成され、それによって、電気的に合成されたＮＯを含む製品ガスを形成する。合成は、低圧状態または高圧状態下で達成され得る。本明細書で使用する場合、「低圧」は、一般的に１ＡＴＡ（絶対気圧）未満の圧力に言及し、「高圧」は、１ＡＴＡより大きい圧力に言及する。製品ガスは、医療上受容できるレベルのＮＯ₂（例えば、通常は５ｐｐｍ未満、時には１〜２ｐｐｍ未満）を含むことができる。製品ガスは、製品ガス中のＮＯ₂の濃度を低減して、または低減せずに吸入され得る。本明細書に記載する、一酸化窒素の合成向け装置は、携帯型、軽量、自己発電式であることができ、０．５ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲のＮＯの濃度、およびＮＯ濃度の１％未満のＮＯ₂濃度、または捕捉剤として使用後に更に低い（例えば、１％未満）ＮＯ₂濃度を含む、治療上使用するための製品ガスを提供するために使用され得る。

図１は、ＮＯを生成するための呼吸システム１００の例を示す。反応ガス（例えば、空気、または窒素内に１０〜９０％酸素混合気）が、ＮＯ発生器１０２の中に入り、製品ガス（ＮＯを含む）が、ＮＯ発生器１０２を出る。ＮＯ発生器１０２は、電極１０６および制御装置１１０を含む。反応ガスが空気ではないガスである場合、ＮＯ発生器１０２は、酸素レベルセンサ１１２を含むことができる。ＮＯ生成は、酸素および窒素濃度に比例し、大気圧（１ＡＴＡ）で約５０％の酸素において最大になる。以下により詳細に説明するように、酸素レベルセンサ１１２は、反応ガス内の酸素濃度を検出するように構成されている電極であることができる。本明細書に説明するように、電極１０６は、反応ガスの存在の中でスパークを発生して、ＮＯ１０４を生成する。

図２は、ＮＯ発生器２００の例を示す。ＮＯ発生器２００は、入口弁２０４および出口弁２０６を含む室２０２を備える。いくつかの場合、フィルタ２０８が、ＮＯ発生器２００に結合されて、入口弁２０４を通って室に入るＮ₂およびＯ₂を含む混合ガスがろ過されて、粒子状物質（例えば、ほこり）または水蒸気を除去する。室２０２は、電極２１０を含む。電極２１０は、空隙によって分離されており、一方の電極は電圧源２１２に結合されている。電圧源２１２は、電極２１０の間に、Ｎ₂およびＯ₂からＮＯを生成することができるスパーク放電またはコロナ放電を生成するために適している。電圧源２１２の例は、限定しないが、圧電結晶、電池（例えば、モータサイクルバッテリ）、太陽電池、風発電機、あるいはナノアンペア、またはミリアンペア程度の電流および１〜２５ｋＶの電圧（例えば、１〜１００ワットの電力）、または１〜１０ｋＶ、または１〜５ｋＶの電力を生成するために適する他の供給源を含む。

ＮＯ発生器２００がＮＯの低圧合成または高圧合成のために使用される場合、室２０２は容積式ポンプの中の空所であることができる。図２に示すように、室２０２は、ピストンポンプの中の空所であることができ、筒２１６の中のピストン２１４の位置によって画定される可変容積を有する。ピストン２１４は、アクチュエータ２１８に結合されている。一例では、アクチュエータ２１８は、ロッドまたはシャフトによって駆動される偏心機構を含む。

アクチュエータ２１８は、原動機１２０によって往復運動する様式で駆動される。原動機２２０は、例えば、アクチュエータ２１８によって筒２１６に関してピストン２１４を並進させるように配置されるモータまたはエンジンであることができる（例えば、電気、ガソリンまたはディーゼルによって駆動されるエンジン）。シール２２２は、ピストン２１４と筒２１６との間で室２０２に入り、または出る空気流を防止する。したがって、入口弁２０４および出口弁２０６が両方とも閉鎖される場合、アクチュエータ２１８によってピストン２１４が電極２１０から離れる並進運動によって、室２０２の容積が増加し、それによって、室２０２内の圧力を大気圧より小さい圧力に低減し、室内に存在する反応ガス中のガス（例えば、Ｎ₂およびＯ₂）の濃度を減少させる。逆に、アクチュエータ２１８による電極２１０に向かうピストン２１４の並進運動が、室２０２の容積を減少させ、それによって、室２０２内の圧力を大気圧を超える圧力に増加させ、室内に存在する反応ガス中のガスの圧力および濃度を増加させる。ＮＯ生成量は酸素濃度に比例するので、室２０２の圧力がＮＯの生成に影響を与える可能性がある。例えば、室２０２が相対的に高い圧力（例えば、２ＡＴＡ）を有する場合、ＮＯ生成量は増加する。

入口弁２０４は、環境に露出される可能性があるので、入口弁が開くとともに、周囲空気（またはＮ₂およびＯ₂を含有する他の反応ガス）が室２０２に入るようになる。室２０２内の空気と共に、入口弁が閉鎖され、ピストン２１４が電極２１０から離れて並進し、それによって、室２０２の容積を増加させ、室２０２内部の圧力を大気圧未満に減少させる。室２０２の容積が増加するにつれて、室内のＯ₂濃度が、大気圧での空気のＯ₂濃度よりも低くなる（例えば、２１体積％未満に低下する）。アクチュエータ２１８は、２、３、４倍などに室２０２の容積を増加させるように制御可能であり、それによって、室２０２内の圧力を大気圧よりも低減する（例えば、１／２、１／３、１／４など）。室２０２内の圧力が大気圧未満である間、電圧源２１２は、電極２１０を跨いでスパーク放電またはコロナ放電を起動し、それによって電気的にＮＯを発生させる。スパーク放電またはコロナ放電に続いて、アクチュエータ２１８は、その往復運動サイクルを継続し、出口弁２０６は開かれて、電気的に生成されるＮＯを含む製品ガスを放出する。したがって、入口弁２０４および出口弁２０６は、互いに位相を異にして作動して、入口弁１０４が開いているときに出口弁２０６は閉じ、出口弁２０６が開いているときに入口弁２０４は閉じている。

逆に、室２０２内の空気と共に、入口弁が閉鎖され、ピストン２１４が電極２１０に向かって並進し、それによって室２０２の容積を減少させ、室２０２内部の圧力を大気圧より高く増加させる。室２０２の容積が減少するにつれて、室内のＯ₂の圧力（濃度）が、大気圧での空気のＯ₂圧力（濃度）よりも高く上昇する（例えば、２１体積％を超えて上昇する）。アクチュエータ２１８は、室２０２の容積を減少させる（例えば１／２、１／３、１／４など）ように制御可能であり、それによって、室２０２内の圧力を大気圧の２、３、４倍などに増加させる。室２０２内の圧力が大気圧を超えている間、電圧源２１２は、電極２１０を跨いでスパーク放電またはコロナ放電を起動し、それによって電気的にＮＯを発生させる。

いくつかの例では、ＮＯ発生器の中の電極（例えば、電極２１０）は、スペアを提供するという安全上の目的から二重にすることが可能である。電極２１０は、増加した電力、および大きい一回呼吸量を含むＮＯ生成のために、二重または三重にすることができる。図１３を簡潔に参照すると、電極２１０は、ほんの数例を挙げれば、イリジウム、タングステン、ステンレス鋼、またはニッケルを含むことができる。いくつかの例では、貴金属（例えば、イリジウム）を含む電極２１０は、最も小さいＮＯ₂／ＮＯ比率を生成する。

図３は、ＮＯ発生器３００の例を示す。ＮＯ発生器３００は、図２に関して説明するように、ＮＯ発生器２００の構成要素を含み、入口弁２０４に結合され、反応ガスを室２０２に提供するように配置されている供給源３０２を備える。いくつかの例では、供給源３０２は、２１体積％未満、または２０体積％未満のＯ₂濃度を含む反応ガスを提供するように配置される装置である。いくつかの例では、供給源３０２は、２１体積％以上、しかし９０体積％以下のＯ₂濃度を含む反応ガスを提供するように配置される装置である。例えば、供給源３０２は、Ｎ₂または不活性ガス（例えば、アルゴンまたはヘリウム）のボンベ、およびＮ₂または不活性ガスを空気または供給源を含む濃縮酸素と選択された比率で混合する機構を備えることができ、室２０２に供給される反応ガスの中のＯ₂、Ｎ₂、および／または他の構成要素の所望の濃度を達成する。いくつかの例では、酸素ボンベ、酸素濃度、または酸素発生器が、反応ガスの中の酸素濃度を上昇させるために使用される。反応ガスは、通常は、１ＡＴＡ（絶対気圧）で、または１ＡＴＡ（絶対気圧）を超える圧力で（例えば、わずかに上昇して、３ＡＴＡまで）室２０２に提供されて、反応ガスと空気との混合を回避する。室２０２に入る前に、供給源３０２からの反応ガスは、均衡バッグ３０４を通過することができ、大気圧よりわずかに高く保たれる。反応ガスの圧力を大気圧近くに保たれることを可能にするために、吹き出し弁３０６を設けることができる。

いくつかの例では、供給源３０２は、酸素濃縮器、酸素発生器または酸素ボンベを含むことができる。図４は、酸素濃縮器４００を図示しており、圧縮空気が、入口４０２を通って酸素濃縮器４００に入り、分子ふるい４０４を通過して、酸素富化ガス（例えば、少なくとも３０体積％または５０体積％のＯ₂を含む）を生成する。周囲空気のＯ₂濃度未満のＯ₂濃度を含み、周囲空気のＮ₂濃度を超えるＮ₂濃度を有する排気が、弁４０６を通って酸素濃縮器４００を出て、入口弁２０４に供給される。

いくつかの例では、供給源３０２は、空気を冷却するための装置（例えば、銅管熱交換器）を備えて、室温未満の温度の空気（例えば、０°Ｋに近い温度）が、弁２０４を通って室２０２に提供され、室温未満の温度を含む冷却された反応ガスの中でスパーク放電またはコロナ放電が発生するようにする。供給源３０２は、当分野で公知の冷却または熱交換方法によって空気を冷却するように作動することができる。図５は、冷却装置５００の一例を示しており、空気または他の反応ガス（例えば、空気およびＮ₂、またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスの混合気）が、コイル５０２を通って流れ、冷却剤５０４によって冷却され、入口５０８を通って室５０６に入り、出口５１０を通って室を出る。コイル５０２は、例えば銅管など、熱伝導性管であることができる。冷却剤５０４は、例えば、液体Ｎ₂または循環冷却剤（例えば、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン）であることができる。

ある例では、図３に関して前述する供給源３０２の１つまたはそれ以上の実施が組み合わされて、混合気を形成する。例えば、供給源３０２は、Ｎ₂または不活性ガス（例えば、アルゴンまたはヘリウム）のボンベ、およびＮ₂または不活性ガスを空気と選択された比率で混合する機構を備えて、例えば電極を含むセンサ、ならびに反応ガスが室２０２に供給される前に反応ガスを冷却するための装置を用いて測定されるＯ₂の所望の濃度を達成する。反応ガスを冷却するための装置は、２つ以上の箇所で（例えば、ガスボンベの調節器またはシリンダヘッドで、弁２０４でなど）反応ガスを冷却することができる。

別の実施形態では、図６に示すように、ＮＯ発生器６００が、一定容積室６０２を含む。いくつかの場合、入口弁２０４は環境に露出されるので、入口弁が開くとともに、周囲空気が室６０２に入るようになる（例えば、フィルタ２０８を通って）。入口弁２０４および出口弁２０６は、同期されることができ、混合気が入口弁２０４を通って室６０２の中に流入し、スパーク放電またはコロナ放電が起動される前に入口弁は閉鎖されるようにする。出口弁２０６は、入口弁２０４が開いている間に、通常は閉じており、スパーク放電またはコロナ放電の起動前、起動中、または起動後に開くことができる。ある場合には、一定容積室６０２は、供給源３０２に結合され、反応ガスは供給源３０２によって室６０２に供給される。フィルタ２０８は、供給源３０２と室６０２との間に配置され得る（例えば、図示のように供給源３０２と均衡バッグ３０４との間、または図３に示すように吹き出し弁３０６と入口弁２０４との間）。酸素濃縮器の排気は、減少したＯ₂含有量を含む反応ガスを室６０２に提供するために使用され得る。ＮＯ発生器６００は、１ＡＴＡ未満の大気圧を含む環境で（例えば、高緯度で）作動され得る。別法として、一定容積６０２室は、弁６０６を通ってポンプ６０４に結合される。ポンプ６０４は、室６０２内のガス圧力を減少させるように配置される、例えば、ローブポンプまたはベーンポンプなどの容積式ポンプであることができ、それによって、室６０２内の反応ガス内のＯ₂およびＮ₂濃度を減少させる。同様に、ポンプ６０４は、室６０２内のガス圧力を上昇させるために配置可能であり、それによって、室６０２内の反応ガス内のＯ₂およびＮ₂濃度を上昇させて、より高いレベルのＮＯ生成を達成することができる。

図７は、ＮＯ発生器７００の例を示す。ＮＯ発生器７００は、図６に関して説明するように、ＮＯ発生器５００の構成要素を含み、図３に関して説明するように、入口弁２０４に結合され、反応ガスを室６０２に提供するように配置されている供給源３０２を備える。図６に関して注記するように、大気圧で、ポンプ６０４を用いて達成される減少した圧力で、または上昇した圧力で、室６０２内で選択的に合成され得る。

ＮＯ発生器２００、３００、６００および７００の出口弁２０６を通って室２０２または６０２を出る製品ガスは、電気的に発生されたＮＯを含み、低いレベルのＮＯ₂およびＯ₃を含むことができる。いくつかの場合、製品ガスまたは流出ガスは、換気装置の中に注入するために製造されたガスの圧力を上昇させるようにピストンに規格標準を合わせることが可能であり、あるいは連続的注入、または吸気に結合され、気道流に比例する注入のために気管内チューブに連結されることが可能である。製品ガスは、一時的に大気圧で貯蔵されることができる（例えば、マスクを通して患者によって直接吸入される前、換気のための空気流の中に注入される前、または換気装置を駆動するために製品ガスを使用する前の数秒間貯蔵される）。製品ガスは、換気ガスの中に混合されることができる。ある場合には、製品ガスは、ガス中の１つまたはそれ以上の構成要素の濃度を低減するように処理され得る。一例では、製品ガスは、周囲または圧縮空気または酸素と混合されて、より有効性の低い濃度のＮＯを生成する。いくつかの例では、製品ガスを捕捉剤（例えば、捕捉剤２２６）と接触させることによって、１つまたはそれ以上の望ましくない副産物（例えば、ＮＯ₂およびＯ₃）を除去するために処理される。いくつかの例では、捕捉剤２２６は、ＫａＯＨ、ＣａＯＨ、ＣａＣＯ₃およびＮａＯＨの１つまたはそれ以上を含む。

図２を参照すると、捕捉剤２２６は、出口弁２０６を出る製造されたガスを加工するためにカートリッジ２２８の中に配置され得る。カートリッジ２２８、捕捉剤２２６、またはその両方は、捕捉材料の吸収能力に限界があるので、交換可能である。捕捉剤２２６は、その吸収の程度（すなわち、捕捉剤が最大吸収に近づいている度合い）を色の変化によって示すことができる。いくつかの例では、製品ガスの中の８０ｐｐｍのＮＯ濃度で、１００ｍｌの体積を有する捕捉剤２２６が、ＮＯ₂の濃度を約０ｐｐｍまで低減することができる。

ある場合には、酸素濃縮器からの排気がＮＯの低圧合成のために使用されるＮＯ発生器３００および７００の実施を含めて、出口弁２０６を通って室２０２または６０２を出る製品ガスは、酸素濃縮器からのＯ₂富化空気、または供給源からの純粋Ｏ₂と化合されて、低レベルのＮＯ₂を含むＯ₂を多く含む空気中に医療的に有効なレベルのＮＯを含む混合気を形成することができる。製品ガスを処理する１つまたはそれ以上の方法は、任意の順番で組み合わせることが可能であり、例えば、出口弁２０６を通って室２０２または６０２を出る製品ガスからＮＯ₂が除去されて、混合気を生成し、次いでこの混合気が酸素濃縮器からのＯ₂富化空気と化合される、あるいは出口弁２０６を通って室２０２または６０２を出る製品ガスが、酸素濃縮器からのＯ₂富化空気と化合されて、混合気を形成し、次いでＮＯ₂が混合気から除去されるようにする。最終的な混合気は、再びＮＯ₂を除去するように掃気することを受けることができる。

いくつかの例では、製品ガス中の１つまたはそれ以上の構成要素の濃度が、入口弁を通るガス流を変化させること、スパークまたは放電周期を変化させること、以下により詳細に説明するように、電極に供給される電圧または電流を変化させること、あるいは複数の一連のスパーク電極を加えることによって調節可能である。

図８は、ＮＯの電気的合成のための呼吸システム８００を図示しており、ＮＯ発生器８０２の出口弁２０６から製品ガスが、モニタ８０４に供給される。モニタ８０４は、呼吸システムに関連する１つまたはそれ以上の状態に関する情報を収集することができる。ＮＯ発生器８０２は、本明細書に説明する任意のＮＯ発生器であってよい。

モニタ８０４は、製品ガス中の１つまたはそれ以上の構成要素の濃度を評価するための１つまたはそれ以上のセンサを含むことができる。いくつかの例では、センサは、ＮＯ、ＮＯ₂、Ｏ₃、Ｏ₂またはその任意の組合せの濃度を測定するために、電極、化学発光手段または紫外線吸収手段を使用する。いくつかの場合、モニタ８０４は、ＮＯの製造を調節し、ＮＯ₂またはＯ₃などの製造を減少させるために、ＮＯ発生器８０２または供給源３０２にフィードバックを提供する。例えば、評価されたＮＯ濃度が、室（例えば、室２０２または６０２）の中に、反応ガスまたは反応ガス（例えば、Ｎ₂、不活性ガス、空気またはＯ₂）と混合される反応ガスまたはガスの流れまたは濃度、電極の寸法、間隔または温度、スパーク周期、または電圧、ピーク電流、またはＮＯ発生器の制限電流を調節するために使用される。一例では、評価されたＮＯ濃度が所望よりも高い場合、したがって室内へのガス流は増加され、それによって、製品ガス中のＮＯ濃度を低減する。いくつかの例では、ガスポンプによって、ガスが室内に流れ込む。モニタ８０４は、室に入るガスの流量を測定するためのガス流センサを含むことができる。

本明細書に説明するように、ＮＯ発生器は、０．５ｐｐｍから５００ｐｐｍ（例えば、少なくとも０．５ｐｐｍから１ｐｐｍ、５ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、８０ｐｐｍ、または５００ｐｐｍまで）のＮＯ濃度を含む呼吸のためのガスを生成する。製造ガスは、吸入前に希釈され得る。ガスは、体外でヘモグロビンを酸化する（例えば、貯蔵された輸血の中で）ために使用可能であり、または成人、小児または新生児によって吸入されて、肺線維症、感染症、マラリア、心筋梗塞、卒中、肺高血圧症、新生児遷延性肺高血圧症、およびヘモグロビンを酸化し、またはＮＯ代謝物質を循環の中に搬送するためにＮＯを呼吸することが有用である他の症状を含む、選択的肺血管拡張による呼吸器障害を治療的に処理することができる。いくつかの場合、ＮＯ発生器は、航空機または宇宙船の爆発的減圧の結果として、肺高血圧症および低酸素症を経験する人間に呼吸用ガスを供給するために、高高度肺水腫を治療するために、および／またはガスボンベなしに、ＮＯを含む呼吸に適した治療用ガスの急速な低圧合成を含む利点を用いて、低圧環境で空気のスパーク放電またはコロナ放電による高緯度での任意の医療上の状態を治療するために使用され得る。

いくつかの実施形態では、例えば、ＮＯ発生器が換気装置に入力を提供するために使用される場合、ＮＯ発生器の作動（例えば、タイミング、スパーク放電またはコロナ放電の周期、入口弁および出口弁の開放および閉鎖など）は、吸気加圧、または気道内のガス流（例えば、熱線風力計または呼吸気流計によって測定される）と同期して、呼吸のために必要な量のＮＯが補完されるガスが、製造され、必要な場合に注入されるようにする。医療用途向けＮＯのこのような協調的製造が、ＮＯが酸素含有混合気内で製造されるにつれて、ＮＯが呼吸されるという追加の利点を提供し、吸入前にＮＯがＮＯ₂に酸化する時間をより減らすことができる。ＮＯが製造されるとき、短い時間しかＮＯは存続しない。短い時間の後、ＮＯはＮＯ₂に酸化し始め、ＮＯ₂は水の中に溶解するとき、硝酸および硝酸塩を形成する。ユーザが吸気の用意ができる前にＮＯが製造される場合、ＮＯは、吸入時にこれらの有害な製品に酸化される可能性がある。硝酸および硝酸塩は、ＮＯ発生器の構成要素ならびに肺を損傷する可能性がある。自然換気と組み合わせて、吸入が、横隔膜のＥＭＧ（筋電図）、あるいは胸部または腹部インピーダンスベルト、または様々な気道流センサによって追跡され、換気装置ソフトウェア起動プログラムから直接取り入れられることが可能であり、電気的に生成されたＮＯが、チューブまたはマスクを用いて鼻または気管を経て、吸気の開始時に呼吸ガスの中に注入され得る。

図９Ａは、ＮＯを生成するための呼吸システム９００の例を示す。いくつかの実施形態では、ＮＯは周囲状態下で、あるいは低圧状態または高圧状態下で製造される。呼吸システム９００は、電源９０２および室９０４を含む。様々な構成要素（例えば、オシロスコープ）が、呼吸システム９００の電気的測定を行うことができる。いくつかの実施形態では、電源９０２はバッテリであり、呼吸システム９００は携帯型または装着型である。図９Ｂは、呼吸システム９００のＮＯ発生器９１６の例を示す。反応ガスが入口９０８を通って室９０４に提供され、製品ガスが出口９１０を経て室９０４を出る。電源９０２は、室９０４内の電極９０６に結合されて、電極間にスパークを発生させる。電源９０２は、パルスを発するように発生器９１２に作動可能に接続され得る。本明細書に説明するように、電極９０６を跨ぐスパークが、室９０４内にＮＯを形成する。ＮＯ発生器９１６などのＮＯ発生器について、１ｋＶ〜１０ｋＶで電極９０６間が１０〜３０ミリ秒間スパークし、ＮＯ発生器９１６は、マイクロアンペアの電流を有し、パルス持続時間の長さ全体の平均に基づいて、２０Ｗ未満または１０Ｗ未満を必要とする。より長い時間（例えば、１秒）に亘って電力消費を平均化することによって、より低い平均電力消費を生み出す（例えば、１桁低いまたは２桁低い、あるいは約０．１Ｗ〜１Ｗ）。

本明細書に説明する、呼吸システム９００およびその他を含むＮＯを製造するためのシステムは、制御装置９１４を更に含むことができる。制御装置９１４は、電圧源の起動を調整して、一連の電気パルスを電極（例えば、電極８０６）に搬送し、それによって、ＮＯを生成する。電極は、望ましくない有毒な副産物を最小限度含む、ＮＯを最適に製造することができる材料から構成されていてもよく、またはその材料でメッキされていてもよい。いくつかの例では、電極は、イリジウムなどの貴金属を含む。制御装置９１４は、パルス発生器９１２およびＮＯ発生器９１６の少なくとも一部分（例えば、電極９０６）に接続されていてもよく、スパーク周期、スパーク持続時間などの制御パラメータを制御することができ、必要な量のＮＯおよび最低限の望ましくない有害な副産物（例えば、ＮＯ₂、Ｏ₃）を生成することができる。

制御装置９１４は、呼吸システム９００内の１つまたはそれ以上のセンサから情報を受信するように構成され得る。制御装置９１４は、センサから受信した情報を使用して、呼吸システム９００のための１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定することができる。例えば、酸素レベルセンサ１１２の示度が制御装置９１４によって使用されて、１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定することができる。呼吸システム９００は、吸気ガスの体積、タイミングおよび酸素濃度を測定するために、一回呼吸量または吸気ガス流センサ（例えば、サーミスタ、熱線式風速計）を含むことができる。制御装置は、吸気の換気時間または吸入された酸素濃度に関連する換気装置からの情報を受信することができる。いくつかの例では、制御装置９１４は、以下の１つまたはそれ以上に基づいて制御パラメータを決定することができ、数例を挙げれば、ｉ）モニタから受信された情報（例えば、ＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度など、製品ガスまたは換気装置内の構成要素の濃度を評価するための図８のモニタ８０４）、ｉｉ）反応ガス中の構成要素の濃度（例えば、酸素濃度）、ｉｉｉ）ＮＯ発生器９００の作動パラメータ、ｉｖ）室２０２内の圧力（例えば、特に、ＮＯ発生器２００、３００が室２０２内の圧力を調節するためのピストン２１４を含む実施形態について）、ｖ）反応ガスの流量、ｖｉ）吸気の実際の、または期待される体積、およびｖｉｉ）製造されたＮＯが他の呼吸ガス（例えば、酸素）によって希釈されるかどうかである。

ＮＯ発生器９００は、高頻度振動換気法（ＨＦＯＶ）の極めて高い呼吸周波で製品ガスのすべてまたは一部分を提供することができる。ＮＯ発生器９００は、数例を挙げれば、陽圧換気装置、麻酔機械、連続的気道陽圧デバイスまたは手動蘇生器に製品ガスのすべてまたは一部分を提供することができる。

成人は、通常毎分１０〜２０回呼吸し、各呼吸は３〜６秒の持続時間を有する。典型的には、呼吸の持続時間の約１／２〜１／３は、吸気である。平均して、各呼吸は、約５００ｍｌの一回呼吸量を有する。小児では、各呼吸は典型的にはより少ない体積を有するが、しかし呼吸がより高い割合で発生する。したがって、平均的な成人では、１秒間の吸気で毎分約１０〜２０回の呼吸が、毎分約１０秒のスパーク発生のための間隔を可能にする。

吸気の期待される体積は、前の一回呼吸量測定を使用して計算され得る。例えば、制御装置９１４は、次の吸気の期待される一回呼吸量が、直近の吸気の一回呼吸量の測定と同じになるように決定することができる。制御装置９１４は、次の吸気の期待される一回呼吸量を決定するために、いくつかの前の吸気の一回呼吸量を平均することもできる。いくつかの例では、制御装置９１４は、換気装置から期待される一回呼吸量を得ることができる。

制御装置９１４の実施は、デジタル電子回路、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェアまたはハードウェアを含んでもよく、本明細書に開示する構造、およびその構造的均等物、またはそれらの１つまたはそれ以上の組合せを含んでもよい。スパークの発生を観察し、報告し、スパークが発生していない場合は警告を与えるために、光センサまたは電気センサを装置の中に組み込むことが可能である。例えば、制御装置９１４は、コントローラ（またはコントロールシステム）に基づくマイクロプロセッサ、ならびにコントローラ（またはコントロールシステム）に基づく電子機械であることができる。制御装置の中の命令および／または論理は、１つまたはそれ以上のコンピュータプログラムとして実施可能であり、すなわちデータ処理装置によって実施するため、またはデータ処理装置の作動を制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化されている、コンピュータプログラム命令の１つまたはそれ以上のモジュールとして実施可能である。別法として、または追加的に、プログラム命令は、データ処理装置によって実行するために適切な受信装置に伝送するための情報を符号化するために生成される、人工的に生成された伝播される非一時的信号、例えば、機械生成される電気信号、光信号、または電磁信号などの上に符号化され得る。

制御装置９１４は、クライアントおよびサーバおよび／またはマスタコントローラおよびスレーブコントローラを含むことができる。クライアントおよびサーバは、一般に互いから離れており、典型的には通信ネットワークを通って相互に作用する。クライアントおよびサーバの関係は、各コンピュータ上に走り、互いにクライアントーサーバ関係を有するコンピュータプログラムによって発生する。いくつかの態様では、制御装置９１４は、通信要素（例えば、有線または無線）を通ってＮＯ発生器の各構成要素と通信可能に接続される主コンピュータ（例えば、マスタ）を代表する。制御装置９１４は、室内で製造される製品ガスの成分に少なくとも部分的に基づいて、スパークの持続時間および周期に関するパラメータを調節するように構成され得る。

図１０は、制御装置９１４によって引き起こされるパルス列１０００の表示を示す。制御装置９１４は、パルス列を生成するために１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定することができる。図１０は、パルス列１０００のパルス群１００２の１つの拡大図を更に示す。電気パルスが電極（例えば、電極９０６）に搬送され、電極９０６は、一連のスパーク（電気アークと呼ばれることもある）を生成する。パルスのタイミング（およびその結果のスパーク）は、制御装置９１４によって制御され、必要な量のＮＯを製造する一方で、最小のＮＯ₂およびＯ₃を製造するように最適化され得る。いくつかの例では、ＮＯが他の呼吸ガス（例えば、酸素）でその後希釈される場合、制御装置９１４はより多くの量のＮＯを製造させる。複数のスパークがパルス群を形成し、複数のパルス群がパルス列を形成する。したがって、パルス列１０００が、一連の電気アークを起動する。

変数ＢおよびＮが、電極９０６によって生成されるエネルギー全体を制御する。変数Ｎがパルス群毎のスパーク数を定め、変数Ｂが毎秒のパルス群の数を定める。ＢおよびＮの値が、生成されるＮＯ、ＮＯ₂およびＯ₃の量に影響を及ぼす。ＢおよびＮの値は、電極８０６によって製造される熱の量にも影響を及ぼす。ＢまたはＮのどちらかのより大きい値が、より多くのＮＯを生成し、電極９０６により多くの熱を生成させる。

変数Ｅ、Ｆ、ＨおよびＰが、各パルス群の中で製造されるスパークのタイミングを制御する。変数Ｈは、パルスの高時間である（例えば、電圧源が各電気パルスに対して起動される時間の量）。高時間は、パルス幅と呼ばれることがある。高時間およびパルス幅は、一定時間パルスの電圧のグラフの中に視覚的に表示され得る。高時間およびパルス幅は、パルスの電圧が電圧閾値を超える時間から、パルスの電圧が電圧閾値未満に低下する時間まで測定され、一般に約マイクロ秒程度である。

特定の電気パルスに対して電圧源が活性化される時間が長いほど、特定の電気パルスの幅の視覚的表示がより大きくなる。

Ｐは、パルス間の時間量である。したがって、Ｐ−Ｈは、パルスが全く発生しない時間を表す（例えば、電圧源が起動していない）。Ｈの値が大きいほど、かつＰの値が小さいほど、電極９０６はより多くのエネルギーを生成する。電極９０６がスパークを生成する場合、プラズマが確立される。プラズマの温度は、電極９０６によって生成されるエネルギーの量に比例する。いくつかの例では、プラズマが生成されるために、反応ガスは窒素および酸素の両方を含有する。

Ｂは、典型的には毎秒５〜８０パルス群の範囲にあり、Ｎは、典型的にはパルス群毎１〜５０スパークの範囲にあり、Ｐは、典型的には１０〜８００マイクロ秒の範囲にあり、Ｈは、典型的には５〜６００マイクロ秒の範囲にある。

ＮＯおよびＮＯ₂が製造される化学反応は、プラズマ温度の作用である。すなわち、より高いプラズマ温度によって、より多くのＮＯおよびＮＯ₂が製造される。しかし、製造されるＮＯおよびＮＯ₂の相対的比率は、様々なプラズマ温度に亘って変化する。いくつかの例では、パルス群の中の最初の２つのパルスによって生成されるスパークが、プラズマを確立する。最初の２つのスパークが、パルス群の中の残りのパルスによって製造されるスパークよりも長い高時間を有することができる。最初の２つのパルスが延長される時間量が、変数ＥおよびＦによってそれぞれ示されている。最初の２つのパルスを過ぎて、パルスによって生成されるスパークは、プラズマを維持するためにより少ないエネルギーを必要とし、その結果、その後に続くパルス（変数Ｈによって示される）の高時間がより短くなって、プラズマ温度が高くなり過ぎることを防止することができる。例えば、相対的に高いプラズマ温度によって、製造されるＮＯおよびＮＯ₂がより多くなる結果をもたらすが、相対的に高いプラズマ温度は、所望の比率のＮＯおよびＮＯ₂を製造するために理想的ではない場合がある。電極９０６の材料は、特定のスパークを生成するために必要なエネルギーの量を決定する際に重要な役割を果たす可能性があり、したがって製造されるＮＯ₂／ＮＯ比率に影響を及ぼす。いくつかの例では、図１３に示すように、タングステン電極が相対的に高いＮＯ₂／ＮＯ比率を製造し、ニッケル電極がより低いＮＯ₂／ＮＯ比率を製造し、イリジウム電極が更により低いＮＯ₂／ＮＯ比率を製造する。

生成される各スパークは、特定の量のＮＯを生成する。ＮＯは、製造されるガスの体積の中で希釈される。吸気ガス内のＮＯ濃度が期待されるレベルであることを保証するために、制御装置９１４は、前述の一回呼吸量センサから情報を受信して、適切な吸気ＮＯ濃度を保つために制御パラメータを決定する。

制御装置９１４は、ＮＯ発生器と無線で（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介して）通信するように構成され得る。制御装置９１４は、外部装置（例えば、コンピュータ、タブレット、スマートフォンなど）と通信するようにも構成され得る。次いで、外部装置は、制御装置９１４の機能を実施するために、または制御装置９１４が機能を実施するのを助けるために使用され得る。

いくつかの例では、制御装置９１４は、一連のスパークが生成される間、前または後で、ＮＯ発生器の特定の構成要素を無効にすることができる。いくつかの例では、制御装置９１４は、ｉ）意図しないスパークを検出し、停止する、ｉｉ）一連のスパークを引き起こす前に一連のスパークが安全であることを確認する、ｉｉｉ）可変タイミングの破損を検出するために、各一連のスパークが生成される後、タイミング値のバックアップ・コピーに対してタイミング値が点検されることを確認する、ｉｖ）可変タイミングのバックアップ・コピーが破損しているかどうかを決定する、という特徴を更に含むことができる。

ＮＯ発生器（例えば、ＮＯ発生器９１６）を用いて実施された結果を図１１〜図１３に関して説明する。

図１１Ａは、ＮＯ発生器９１６について、平均電流および平均電圧対スパーク／秒を示す平均電流および平均電圧のグラフ１１００である。図１１Ｂは、ＮＯ発生器９１６について、平均電力対スパーク／秒を示す平均電力のグラフ１１０２である。平均電流および平均電力は、０．５〜２スパーク／秒でピークに達し、平均電圧は、同じ範囲に亘って一時的に低下する。図１２Ａは、１スパーク／秒放電の２スパーク間の電圧（上方のトレース）および電流（下方のトレース）についてのオシロスコープトレース１２００を示す。図１２Ｂは、２７ミリ秒のスパーク持続時間（単一のスパーク）による、１スパーク／秒放電についての電圧（上方のトレース）および電流（下方のトレース）についてのオシロスコープトレース１２０２を示す。

図１３は、様々な電極材料を使用して、ＮＯ発生器（例えば、図９ＢのＮＯ発生器９１６）からのＮＯおよびＮＯ₂濃度を示す。試験状態には、１／４インチのロッド、２．０ｍｍの電極空隙、５Ｌ／分の一定空気流量、および０．２１の吸入酸素濃度（ＦｉＯ₂）が含まれた。タングステン電極について、Ｂ＝４０毎秒パルス群、Ｎ＝３０パルス群毎のスパーク、Ｐ＝１００マイクロ秒、およびＨ＝２０マイクロ秒である。ニッケル電極について、Ｂ＝３５毎秒パルス群、Ｎ＝４０パルス群毎のスパーク、Ｈ＝１８０マイクロ秒、およびＰ＝７０マイクロ秒である。イリジウム電極について、Ｂ＝３５毎秒パルス群、Ｎ＝４０パルス群毎のスパーク、Ｈ＝１８０マイクロ秒、およびＰ＝８０マイクロ秒である。

図１４は、連続的にスパークしているミニスパークプラグ（ワシントン州、Ｂｅｎｔｏｎ Ｃｉｔｙ、Ｒｉｍｆｉｒｅの６ｍｍＨＥＸを含むＭｉｃｒｏ Ｖｉｐｅｒ Ｚ３および１０−４０ＴＨＲＤ）を使用して、ＮＯ発生器から、様々な反応ガス酸素濃度でのＮＯおよびＮＯ₂濃度を示す。

図１５は、連続的にスパークしているイリジウムスパークプラグ（マサチューセッツ州、Ｗａｌｔｈａｍ、ＡＣＤｅｌｃｏ ４１−１０１）を使用して、ＮＯ発生器から、様々な反応ガス酸素濃度でのＮＯおよびＮＯ₂濃度を示す。

図１６は、断続的にスパークするイリジウムスパークプラグを使用して、ＮＯ発生器から、様々な反応ガス酸素濃度でのＮＯおよびＮＯ₂濃度を示す。

オゾン（Ｏ₃）は、酸化に関して多くの工業用途および民生用途を有する強力な酸化剤である。しかし、その高い酸化潜在力が、動物内の生体粘膜および呼吸組織を損傷する原因になる。このことによってオゾンは、呼吸器有害性、および地表レベル付近の潜在的な汚染物質となる。オゾンは、大気放電から形成され、ＮＯと反応して二酸化窒素（ＮＯ₂）およびＯ₂を形成し、またはＮ₂と反応してＮＯおよびＯ₂を生成する。いくつかの例では、オゾンレベルは、連続的スパークの方が断続的スパークよりもより大きく、Ｏ₂濃度の上昇と共にやはり増加する。

図１７は、連続的スパークによって、ミニスパークプラグおよびイリジウムプラグを使用して、様々なＯ₂濃度でのＯ₃レベルを示す。この例では、Ｂ＝６０毎秒パルス群、Ｎ＝５０パルス群毎のスパーク、Ｐ＝１４０マイクロ秒、およびＨ＝４０マイクロ秒、および空気流量５Ｌ／分である。

図１８は、吸気から開始する、または吸気が開始した直前に各呼吸で引き起こされる断続的スパークを含むミニスパークプラグおよびイリジウムスパークプラグを使用して、様々なＯ₂濃度でのＯ₃レベルを示す。この例では、Ｂ＝６０毎秒パルス群、Ｎ＝５０パルス群毎のスパーク、Ｐ＝１４０マイクロ秒、およびＨ＝４０マイクロ秒、および空気流量５Ｌ／分である。

図１９は、連続的スパークによって、ミニスパークプラグおよびイリジウムプラグを使用して、様々なＯ₂濃度でのＯ₃レベルを示す。この例では、Ｂ＝３５毎秒パルス群、Ｎ＝２５パルス群毎のスパーク、Ｐ＝２４０マイクロ秒、およびＨ＝１００マイクロ秒、および空気流量は５Ｌ／分である。

図２０は、吸気から開始する、または吸気が開始した直前に各呼吸で引き起こされる断続的スパークを含むミニスパークプラグおよびイリジウムスパークプラグを使用して、様々なＯ₂濃度でのＯ₃レベルを示す。この例では、Ｂ＝３５毎秒パルス群、Ｎ＝２５パルス群毎のスパーク、Ｐ＝２４０マイクロ秒、およびＨ＝１００マイクロ秒、および空気流量は５Ｌ／分である。

図２１は、酸素濃縮器を使用して、様々な反応ガス酸素濃度で、ＮＯ濃度およびＮＯ₂濃度を示す。この例では、Ｂ＝５毎秒パルス群、Ｎ＝２５パルス群毎のスパーク、Ｐ＝２００マイクロ秒、およびＨ＝６０マイクロ秒、および空気流量は５Ｌ／分である。

図２２は、様々な大気圧で低圧室２２００の中のＮＯレベルおよびＮＯ₂レベルを測定するためのテスト設定を示す。試験の結果は、図２３に示されている。低圧室２２００内部に負圧を生成するために（例えば、１／２ＡＴＡ、１／３ＡＴＡ）、入口弁および出口弁が閉鎖され、ピストンがスパークプラグから離れて並進した。次いで、スパークプラグは、３０秒間点火された。この例では、Ｂ＝１００毎秒パルス群、Ｎ＝１０パルス群毎のスパーク、Ｐ＝１４０マイクロ秒、およびＨ＝１０マイクロ秒である。次いで、ピストンはスパークプラグに向かって並進されて、低圧室２２００内の圧力を１ＡＴＡに戻した。出口弁が開かれ、ピストンをスパークプラグに向かって更に並進することによって、ガス試料が３Ｌの呼吸バッグ内に収集された。収集されたガス試料は、収集後に直ちにＳｉｅｖｅｒｓ ＮＯＡ ｉ２８０を用いて分析された。

図２４を参照すると、流れ図２４００が、制御装置（例えば、図９Ａに示す制御装置９１４）の作動の配置を示す。典型的には、作動は制御装置内に存在するプロセッサによって実行される。典型的には、作動は制御装置内に存在する複数のプロセッサによって実行される可能性もある。典型的には単一の制御装置によって実行されるが、いくつかの配置では、作動の実施が２つ以上の制御装置の間で分配されることが可能である。

作動が、患者に付随する呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関連する情報を収集すること２４０２を含む。例えば、図８のモニタ８０４の１つまたはそれ以上のセンサは、呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関する情報を収集することができる。いくつかの例では、呼吸システムの中の他のセンサが、呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関する情報を収集する。呼吸システムに付随する状態は、入力ガス（例えば、反応ガス）の酸素濃度、反応ガスの入力流量、吸気のガス体積および周期、呼吸システムの室内の圧力、呼吸システム内で予混合の前後の製品ガスの酸素濃度の１つまたはそれ以上を含む。作動は、収集された情報に基づいて１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定すること２４０４を更に含む。例えば、図９Ａの制御装置９１４は、１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定することができる。制御パラメータは、パルス列を生成することができる。

作動は、決定された制御パラメータに基づいて一酸化窒素を発生するために、患者の外部に一連の電気アークを起動すること２４０６を更に含む。例えば、図９Ｂの電極９０６は、決定された制御パラメータに基づいて一酸化窒素を発生するために、患者の外部に一連の電気アークを起動することができる。制御パラメータは、一連の電気アークのタイミングを制御することができる。いくつかの例では、呼吸システムに付随する状態は、一連の電気アークによって生成されるＮＯおよびＮＯ₂の量を更に含む（例えば、以前に生成されたＮＯおよびＮＯ₂の量）。

図２５は、本明細書に説明する操作および技術を実施するために使用され得る例のコンピュータデバイス２５００および例のモバイルコンピュータデバイス２５５０の例を示す。例えば、制御装置（例えば、図９Ａの制御装置９１４）の作動の一部分またはすべてが、コンピュータデバイス２５００および／またはモバイルコンピュータデバイス２５５０によって実行され得る。コンピュータデバイス２５００は、デジタルコンピュータの様々な形態を代表すると意図され、例えば、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、パーソナルデジタルアシスタント、サーバ、ブレードサーバ、メインフレームおよび他の適切なコンピュータを含む。

コンピュータデバイス２５５０は、モバイルデバイスの様々な形態を代表すると意図され、例えば、パーソナルデジタルアシスタント、タブレットコンピュータデバイス、携帯電話、スマートフォンおよび他の類似のコンピュータデバイスを含む。本明細書に示す構成要素は、それらの接続および関係、ならびにそれらの機能は、例に過ぎないであると意図され、本文献の中で説明され、および／または特許請求される技術の実施を限定するようには意図されるのではない。

コンピュータデバイス２５００は、プロセッサ２５０２、メモリ２５０４、記憶装置２５０６、メモリ２５０４および高速拡張ポート２５１０に接続されている高速インターフェース２５０８、ならびに低速バス２５１４および記憶装置２５０６に接続されている低速インターフェース２５１２を含む。各構成要素２５０２、２５０４、２５０６、２５０８、２５１０および２５１２は、様々なバスを使用して相互接続され、共通のマザーボード上に、または適切な他の様式で実装され得る。プロセッサ２５０２は、メモリ２５０４内または記憶装置２５０６上に記憶されている命令を含む、コンピュータデバイス２５００内部で実行するための命令を処理することができ、例えば、高速インターフェース２５０８に接続されているディスプレイ２５１６を含む外部入力／出力装置上のＧＵＩのためのグラフィカルデータを表示することができる。別の実施では、必要に応じて、複数のメモリおよび複数の種類のメモリと共に、複数のプロセッサおよび／または複数のバスが使用可能である。更に、複数のコンピュータデバイス２５００が、必要な操作の一部分を提供する各装置（例えば、サーババンクの１つ、ブレードサーバの１グループ、またはマルチプロセッサシステムの１つとして）に接続され得る。

メモリ２５０４は、コンピュータデバイス２５００内のデータを記憶する。一実施では、メモリ２５０４は、１つまたはそれ以上の揮発性メモリユニットである。別の実施では、メモリ２５０４は、１つまたはそれ以上の不揮発性メモリユニットである。メモリ２５０４は、例えば、磁気ディスクまたは光ディスクを含む、コンピュータ可読媒体の別の形態であることも可能である。

記憶装置２５０６は、コンピュータデバイス２５００のための大容量記憶装置を提供することができる。一実施では、記憶装置２５０６は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク装置、ハードディスク装置、光ディスク装置またはテープ装置、フラッシュメモリまたは他の類似の固体記憶装置、あるいはストレージエリアネットワークまたは他の構成の中の装置を含む装置の列を備えるコンピュータ可読媒体であり、コンピュータ可読媒体を包含することができる。コンピュータプログラム製品は、データ担体の中で明白に具体化され得る。コンピュータプログラム製品は、実行される場合、例えば前述のものを含む、１つまたはそれ以上の方法を実行する命令を更に含むことができる。データ担体は、コンピュータ可読媒体または機械可読媒体であり、例えば、メモリ２５０４、記憶装置２５０６、プロセッサ２５０２上のメモリなどを含む。

高速制御装置２５０８は、コンピュータデバイス２５００のためのバンド幅集約的操作を処理し、一方、低速制御装置２５１２は、低い方のバンド幅集約的操作を処理する。機能のそのような割り当ては、例に過ぎない。一実施では、高速制御装置２５０８は、メモリ２５０４、ディスプレイ２５１６（例えば、グラフィックプロセッサまたはアクセラレータ）、および様々な拡張カード（図示せず）を受け取ることができる高速拡張ポート２５１０に接続される。実施では、低速制御装置２５１２が、記憶装置２５０６および低速拡張ポート２５１４に接続される。様々な通信ポート（例えば、ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、無線Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））を含むことができる低速拡張ポートが、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、スキャナ、または、例えばネットワークアダプタを通って、例えばスイッチまたはルータを含むネットワークデバイスを含む１つまたはそれ以上の入力／出力装置に接続され得る。

コンピュータデバイス２５００は、図面に示すように、複数の様々な形態で実施可能である。例えば、コンピュータデバイス２５００は、標準的サーバ２５２０として実施可能であり、またはそのようなサーバ群の中で複数回実施可能である。コンピュータデバイス２５００は、ラックサーバシステム２５２４の一部として実施可能である。追加的に、または別法として、コンピュータデバイス２５００は、例えば、ラップトップコンピュータ２５２２を含むパーソナルコンピュータの中で実施可能である。いくつかの例では、コンピュータデバイス２５００からの構成要素は、例えばデバイス２５５０を含むモバイルデバイス（図示せず）の中の他の構成要素と組み合わせることができる。そのようなデバイスのそれぞれは、１つまたはそれ以上のコンピュータデバイス２５００、２５５０を含むことができ、全体のシステムは、互いに通信する複数のコンピュータデバイス２５００、２５５０から構成され得る。

コンピュータデバイス２５５０は、いくつかある構成要素の中で特に、プロセッサ２５５２、メモリ２５６４、例えばディスプレイ２５５４を含む入力／出力デバイス、通信インターフェース２５６６、およびトランシーバ２５６８を含む。デバイス２５５０は、更に記憶容量を増やすために、例えば、マイクロドライブまたは他の装置を含む記憶装置を更に備え付けることができる。各構成要素２５５０、２５５２、２５６４、２５５４、２５６６および２５６８は、様々なバスおよびいくつかの構成要素を使用して相互接続され、共通のマザーボード上に、または適切な他の様式で実装され得る。

プロセッサ２５５２は、メモリ２５６４内に記憶されている命令を含む、コンピュータデバイス２５５０内部の命令を実行することができる。プロセッサは、別個の複数のアナログプロセッサおよびデジタルプロセッサを含むチップのチップセットとして実施可能である。プロセッサは、例えば、デバイス２５５０の他の構成要素の協調を提供することができ、その協調には、例えば、ユーザインターフェースの制御、デバイス２５５０によって実行されるアプリケーションおよびデバイス２５５０による無線通信が含まれる。

プロセッサ２５５２は、制御インターフェース２５５８、およびディスプレイ２５５４に接続されているディスプレイインターフェース２５５６を通してユーザと通信することができる。ディスプレイ２５５４は、例えば、ＴＦＴ ＬＣＤ（薄膜トランジスタ液晶）またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ、または他の適切なディスプレイ技術であることができる。ディスプレイインターフェース２５５６は、グラフィカルデータまたは他のデータをユーザに提示するために、ディスプレイ２５５４を駆動するための適切な回路を備えることができる。制御インターフェース２５５８は、ユーザから命令を受信し、プロセッサ２５５２に投入するためにそれらを変換することができる。加えて、外部インターフェース２５６２は、プロセッサ２５４２と通信して、デバイス２５５０が他のデバイスと近接領域で通信できるようにする。外部インターフェース２５６２は、例えば、いくつかの実施の中で有線通信を提供し、または他の実施では無線通信を提供することができ、更に複数のインターフェースも使用され得る。

メモリ２５６４は、コンピュータデバイス２５５０内のデータを記憶する。メモリ２５６４は、１つまたはそれ以上のコンピュータ可読媒体、１つまたはそれ以上の揮発性メモリユニット、あるいは１つまたはそれ以上の不揮発性メモリユニットとして実施可能である。拡張メモリ２５７４が、更に提供されることができ、例えばＳＩＭＭ（シングル・インライン・メモリ・モジュール）カードインターフェースを含むことができる拡張インターフェース２５７２を通してデバイス２５５０に接続され得る。そのような拡張メモリ２５７４は、デバイス２５５０のための追加の記憶空間を提供することができ、あるいはデバイス２５５０のためのアプリケーションまたは他のデータを更に記憶することができる。特に、拡張メモリ２５７４は、前述の処理を実行し、補足するための命令を含むことができ、またはセキュアデータを更に含むことができる。したがって、例えば、拡張メモリ２５７４は、デバイス２５５０のためのセキュリティモジュールとして提供されてもよく、デバイス２５５０の安全な使用を許可する命令をプログラムされてもよい。加えて、例えば、不正侵入できない様式でＳＩＭＭカード上に識別データを配置することなどを含む追加のデータと共に、ＳＩＭＭカードを通して、安全なアプリケーションを提供することができる。

メモリは、以下に考察するように、例えばフラッシュメモリおよび／または不揮発性ＲＡＭメモリを含むことができる。一実施では、コンピュータプログラム製品は、データ担体の中で明白に具体化される。コンピュータプログラム製品は、実行される場合、例えば前述のものを含む、１つまたはそれ以上の方法を実行する命令を含むことができる。データ担体は、コンピュータ可読媒体または機械可読媒体であり、例えば、メモリ２５６４、拡張メモリ２５７４、および／またはプロセッサ２５５２上のメモリを含み、それらは例、えば、トランシーバ２５６８または外部インターフェース２５６２を通して受信され得る。

デバイス２５５０は、通信インターフェース２５６６を通って無線で通信することができ、通信インターフェース２５６６は、必要である場合、デジタル信号処理回路を含むことができる。通信インターフェース２５６６は、特に、例えば、ＧＳＭ（登録商標）ボイスコール、ＳＭＳ、ＥＭＳ、またはＭＭＳメッセージ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＰＤＣ、ＷＣＤＭＡ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００またはＧＰＲＳを含む様々なモードまたはプロトコルの下で通信を提供することができる。そのような通信は、例えば、無線周波トランシーバ２５６８を通して発生することができる。加えて、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ、または他のそのようなトランシーバ（図示せず）を含む、短距離通信が発生することができる。加えて、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機モジュール２５７０が、追加のナビゲーションおよび位置に関連する無線データをデバイス２５５０に提供することができ、そのデータはデバイス２５５０上で実行するアプリケーションによって適切に使用され得る。カメラ、マイクロフォン、コンパス、アクセラレータ（オリエンテーション検知のための）などのセンサおよびモジュールは、デバイスの中に含まれることができる。

デバイス２５５０は、ユーザからの会話データを受信し、それを利用可能なデジタルデータに変換することができるオーディオコーデック２５６０を使用して音声で通信することもできる。オーディオコーデック２５６０は、同様に、例えば、デバイス２５５０のハンドセットの中の、例えばスピーカを通してなどを含む、ユーザ向け可聴音を生成することができる。そのような音は、音声通話からの音を含むことができ、記録された音（例えば、音声メッセージ、音楽、ファイルなど）を含むことができ、更に、デバイス２５５０上で操作するアプリケーションによって生成される音を含むことができる。

コンピュータデバイス２５５０は、図面に示すように、複数の様々な形態で実施可能である。例えば、コンピュータデバイス２５５０は、携帯電話２５８０として実施可能である。コンピュータデバイス２５５０は、スマートフォン２５８２の一部分、パーソナルデジタルアシスタント、または他の類似のモバイルデバイスとして実施可能である。

本明細書に説明するシステムおよび技術の様々な実施は、デジタル電子回路、集積回路、特定用途ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアおよび／またはその組合せの中で実現可能である。これらの様々な実施は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステム上の実行可能および／または解釈可能である１つまたはそれ以上のコンピュータプログラムの中で実施することを含むことができるが、プログラム可能なプロセッサは、特定目的または多目的であることができ、記憶システム、少なくとも１つの入力装置および少なくとも１つの出力装置からデータおよび命令を受信するために、かつ記憶システム、少なくとも１つの入力装置および少なくとも１つの出力装置へデータおよび命令を送信するために接続されることが可能である。

これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーションまたはコードとしても知られている）は、プログラム可能プロセッサ向けの機械命令を含み、高レベル手順、および／またはオブジェクト指向のプログラミング言語、および／またはアセンブリ／機械言語で実施可能である。本明細書に使用する場合、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体という用語は、プログラム可能なプロセッサに機械命令および／または命令を提供するために使用されるコンピュータプログラム製品、装置および／またはデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ））を指し、機械命令を受信する機械可読媒体を含む。

ユーザとのやりとりのために、本明細書に説明するシステムおよび技術は、ユーザにデータを表示するためのディスプレイデバイス（例えば、ＣＲＴ（ブラウン管）またはＬＣＤ（液晶表示）モニタ）、ならびにユーザがコンピュータに入力を提供することができるキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）を有するコンピュータ上で実施可能である。他の種類のデバイスもまた、ユーザとのやりとりのために使用可能であり、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、知覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバックまたは触覚フィードバック）の形態であることができ、ユーザからの入力は、聴覚、音声または触覚入力を含む形態で受信され得る。

本明細書で説明されるシステムおよび技術は、バックエンド構成要素（例えば、データサーバ）を含む、またはミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）を含む、またはフロントエンド構成要素（例えば、ユーザが本明細書に説明するシステムおよび技術の実施とやりとりができるユーザインターフェースまたはＷｅｂブラウザを有するクライアントコンピュータ）またはそのようなバックエンド構成要素、ミドルウェア構成要素またはフロントエンド構成要素の組合せを含むコンピュータシステムの中で実施可能である。システムの構成要素は、デジタルデータ通信（例えば、通信ネットワーク）の形態または媒体によって相互接続され得る。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）およびインターネットが含まれる。

コンピュータデバイスは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、一般に互いから離れており、典型的には通信ネットワークを通してやりとりを行う。クライアントおよびサーバの関係は、各コンピュータ上に走り、互いにクライアントーサーバ関係を有するコンピュータプログラムによって発生する。

いくつかの実施では、本明細書に説明するエンジンが、分離され、組み合わされ、あるいは単一のエンジンまたは組み合わされたエンジンの中に組み込まれることが可能である。図面に示すエンジンは、本明細書に説明するシステムを図面の中に示すソフトウェアアーキテクチャに限定するように意図するものではない。

Claims (13)

1. 反応ガスを受けるための入口弁および製品ガスを搬送するための出口弁を備える室と、
   前記室内部に配置され、前記室内の圧力を調節するために前記室の長さに沿って移動するように構成されているピストンと、
   患者に付随する呼吸システムの１つまたはそれ以上の状態に関連する情報を収集するためのセンサと、
   前記収集された情報に基づいて１つまたはそれ以上の制御パラメータを決定するための制御装置と、
   前記決定された制御パラメータに基づいて一酸化窒素を発生させるために、前記患者の外部に一連の電気アークを起動するための前記室内部に配置されている１つまたはそれ以上の電極対と
   を備える装置。
2. 前記呼吸システムに付随する前記状態が、前記反応ガスの酸素濃度、前記反応ガスの流量、吸気の体積およびタイミング、前記製品ガスの酸素濃度、前記製品ガスの一酸化窒素濃度、前記製品ガスの二酸化窒素濃度、前記製品ガスのオゾン濃度、吸気ガスの一酸化窒素濃度、前記吸気ガスの二酸化窒素濃度、ならびに前記室の圧力の１つまたはそれ以上を含む、請求項１に記載の装置。
3. 吸気の前記体積およびタイミングが、換気装置から受信される、請求項２に記載の装置。
4. パルス列が前記一連の電気アークを起動し、前記パルス列が、様々なパルス幅を含むパルスを含むパルス群を備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記パルス群の１つの中の初期パルスのパルス幅が、前記パルス群の中の他のパルスよりも幅広い、請求項４に記載の装置。
6. 前記一連の電気アークが、低減したレベルの二酸化窒素を発生させる、請求項４に記載の装置。
7. 前記一連の電気アークが、低減したレベルのオゾンを発生させる、請求項４に記載の装置。
8. 前記一連の電気アークが、前記室が１ＡＴＡより大きい、または１ＡＴＡ未満の圧力を含む場合に起動される、請求項４に記載の装置。
9. 前記低減したレベルの二酸化窒素を更に低減するための捕捉剤を更に備え、前記捕捉剤が、ＫａＯＨ、ＣａＯＨ、ＣａＣＯ₃、およびＮａＯＨの１つまたはそれ以上を含む、請求項６に記載の装置。
10. 前記低減したレベルの二酸化窒素の濃度が、前記発生した一酸化窒素濃度の２０％未満である、請求項６に記載の装置。
11. 前記電極が、貴金属を含む、請求項１に記載の装置。
12. 前記電極が、イリジウムを含む、請求項１に記載の装置。
13. 前記電極が、ニッケルを含む、請求項１に記載の装置。