(57)【要約】  血行動態を改善する方法は、オキシヘモグロビンによる一酸化窒素の除去に起因して血管内の一酸化窒素が欠乏している又はそのリスクがある哺乳動物を識別するステップ、並びに該哺乳動物の循環に一酸化窒素を導入するステップを含む。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血行動態を改善する方法であって
オキシヘモグロビンによる一酸化窒素の除去に起因して血管の一酸化窒素が欠乏している又はそのリスクのある哺乳動物を識別するステップ；
一酸化窒素処置のために哺乳動物を配置するステップ；
オキシヘモグロビンのメトヘモグロビンへの変換を助けるために一酸化窒素を投与するステップ；
オキシヘモグロビンの除去作用を防止するステップ；並びに
該一酸化窒素を該哺乳動物の循環に導入するステップを含む、前記方法。
【請求項２】
酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスをレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップであって、該レセプタクルが、入口、出口、及び還元剤を含む、該ステップ；並びに
該ガス混合物中の該一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
前記哺乳動物を鎮静するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項４】
鎮静するステップが、前記哺乳動物に麻酔をかけるステップを含む、請求項3記載の方法。
【請求項５】
酸素飽和度を監視するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項６】
前記一酸化窒素が吸入一酸化窒素である、請求項1記載の方法。
【請求項７】
前記一酸化窒素を投与するステップが、呼吸器の呼吸回路に一酸化窒素を導入するステップを含む、請求項1記載の方法。
【請求項８】
一酸化窒素が最大8 ppm投与される、請求項1記載の方法。
【請求項９】
一酸化窒素が最大0.8 ppm投与される、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
一酸化窒素が最大0.08 ppm投与される、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
一酸化窒素が第1の輸血後に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
前記一酸化窒素が交換輸血の間に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
水素ガスを送達するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項１４】
前記水素が、ペルオキシ亜硝酸を除去するように作用し、これにより一酸化窒素の悪影響を低減する、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
次の輸血を送達するステップをさらに含む、請求項12記載の方法。
【請求項１６】
輸血前に赤血球を培養して汚染を検出するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項１７】
一酸化窒素が、全身性血管収縮を予防するのに有効な量で投与される、請求項1記載の方法。
【請求項１８】
一酸化窒素が、肺血管収縮を予防するのに有効な量で投与される、請求項1記載の方法。
【請求項１９】
送達されるガス混合物中の一酸化窒素の濃度が少なくとも0.1 ppmである、請求項1記載の方法。
【請求項２０】
送達されるガス混合物中の一酸化窒素の濃度が最大5 ppmである、請求項1記載の方法。
【請求項２１】
2〜12時間の期間で65〜85％の血液量を交換するステップを含む、請求項1記載の方法。
【請求項２２】
前記循環が、満期児では80ml/kgの推定循環血液量を有する、請求項1記載の方法。
【請求項２３】
前記循環が、未熟児では100ml/kgの推定循環血液量を有する、請求項1記載の方法。
【請求項２４】
輸血において同じ期間で同じパーセントの血液量を交換するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項２５】
輸血中に前記哺乳動物のカルシウム（Ca）濃度を監視するステップ、並びにCa＜0.7 mEqの場合は、5〜10分間静脈内投与される50〜100mlのD5W中、10 mlのCaClで低カルシウム血症の緊急処置を行うステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項２６】
輸血の間、前記哺乳動物のカリウム濃度を監視するステップ、並びにK＞6.5の場合は、50mlのD50Wと一緒の10〜15単位のレギュラーインスリンの静脈内投与、噴霧による±10〜20mgのサルブタモールの投与、及び悪性の心不整脈の存在下でのカルシウムの投与を行うステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項２７】
前記循環が、急性溶血又は慢性溶血による循環無細胞ヘモグロビンの上昇を有する、請求項1記載の方法。
【請求項２８】
鎮痛剤を投与するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項２９】
麻酔のレベルが連続的に評価される、請求項4記載の方法。
【請求項３０】
前記輸血が、8日以上経過した保存血液を含む、請求項1記載の方法。
【請求項３１】
前記輸血が、7日以下しか経過していない新鮮な血液を含む、請求項1記載の方法。
【請求項３２】
水素ガスが、呼吸ガス中で前記一酸化窒素と混合される、請求項1記載の方法。
【請求項３３】
前記一酸化窒素が、急性腎障害を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３４】
前記一酸化窒素が、脳における神経保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３５】
前記一酸化窒素が、肺における保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３６】
前記一酸化窒素が、心臓における保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３７】
前記一酸化窒素が、肝臓における保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３８】
前記一酸化窒素が、心損傷、肝損傷、肺損傷、又はこのような損傷の組み合わせの間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３９】
前記一酸化窒素が、妊娠高血圧腎症及び溶血の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項４０】
前記一酸化窒素が、播種性血管内凝固症候群（DIC）の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項４１】
前記一酸化窒素が、移植又は臓器保存の間、機械的循環補助装置による補助の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項４２】
前記補助装置が、体外膜酸素供給（ECMO）及び心肺バイパス処置の間に左心室、右心室、又は両心室補助装置を含む、請求項41記載の方法。
【請求項４３】
前記一酸化窒素が、敗血症の間の溶血を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項４４】
血行動態を改善するためのシステムであって、
一酸化窒素処置を施すために哺乳動物を配置するための台；
酸素飽和度を検出するように構成されたモニタ；
該哺乳動物の循環中でオキシヘモグロビンをメトヘモグロビンに変換して、オキシヘモグロビンの除去作用を防止するのに有効な量及び頻度で一酸化窒素を投与するための装置であって、一酸化窒素放出剤をNOに変換するカートリッジを備え、該カートリッジが、入口、出口、及び還元剤を有する、該装置を含む、前記システム。
【請求項４５】
鎮静源をさらに含む、請求項44記載のシステム。
【請求項４６】
前記鎮静源が麻酔を含む、請求項45記載のシステム。
【請求項４７】
鎮痛源をさらに含む、請求項44記載のシステム。
【請求項４８】
前記カートリッジが、一酸化窒素放出剤をNOに変換する際に全表面積を利用するように構成されている、請求項44記載のシステム。
【請求項４９】
前記還元剤がアスコルビン酸である、請求項44記載のシステム。
【請求項５０】
輸血装置をさらに備える、請求項44記載のシステム。
【請求項５１】
外因性NOを投与してNOのホルメシス特性を調節するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項５２】
前記一酸化窒素が新生児に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項５３】
前記一酸化窒素が小児患者に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項５４】
前記一酸化窒素が成人に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項５５】
前記一酸化窒素が、移植及び臓器保存の間、機械的循環補助装置による補助の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項５６】
前記補助装置が、体外膜酸素添加（ECMO）及び心肺バイパス処置の間に左心室、右心室、及び両心室補助装置を含む、請求項41記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は、米国特許法第119条（e）の下、引用により全容が本明細書中に組み込まれている、2015年12月10日に出願された米国仮特許出願第62/265,923号の優先権を主張するものである。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、治療設定において一酸化窒素を投与することに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
抗酸化物質は、他の分子の酸化を抑制する分子である。酸化は、電子の損失又は酸化状態の増加を伴う化学反応である。酸化反応はフリーラジカルを生成し得る。次に、これらのラジカルは、連鎖反応を開始し得る。連鎖反応が細胞内で起こると、細胞損傷又は細胞死を引き起こし得る。抗酸化物質は、フリーラジカル中間体を除去することによってこれらの連鎖反応を停止させ、そして他の酸化反応を抑制する。抗酸化物質は、それ自体が酸化することによってこれを行うため、抗酸化物質は、しばしば、チオール、アスコルビン酸（ビタミンC）、又はポリフェノールなどの還元剤である。
【０００４】
ニトロシルラジカルとしても知られる一酸化窒素は、フリーラジカルであり、重要なシグナル伝達分子である。例えば、NOは、血管の平滑筋を弛緩させ、これにより血管の拡張をもたらし、該血管の血流を増大させることができる。NOは極めて反応性が高く、僅か数秒の寿命であり、体内で急速に代謝され得るため、これらの効果は、狭い生物学的領域に限定され得る。
【０００５】
溶血性疾患において、無細胞ヘモグロビン（Hb）は、障害性内皮機能及び血管系の病原性異常の原因であると考えられている。提唱された機序は、オキシヘモグロビン（oxyHb）による一酸化窒素（NO）の除去、又はメトヘモグロビン（metHb）の酸化反応によって媒介されるプロセスに基づいている。しかしながら、Hbの遊離（ｄｅｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌｉｚａｔｉｏｎ）とNO消費との間の関係を取り巻く不確実性が存在する。実際、NO除去を媒介する際のHbの役割及びこのプロセスを制限における赤血球の役割に対して、概念上の根拠に基づいて異が唱えられている。加えて、無細胞Hbを用いる代用血液の血管反応性の主な機序は、議論の余地があり、かつ不確実であり、共に血管収縮を媒介するＮＯ除去及び酸素の全身細動脈への早すぎる送達の両方に起因している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（概要）
特許請求の範囲に記載の血行動態を改善する方法は、オキシヘモグロビンによる一酸化窒素の除去に起因して血管の一酸化窒素が欠乏している又はそのリスクのある哺乳動物を識別するステップ、一酸化窒素処置のために哺乳動物、例えば、患者を配置するステップ、オキシヘモグロビンのメトヘモグロビンへの変換を助けるために一酸化窒素を投与するステップ、オキシヘモグロビンの除去作用を防止するステップ、並びに該一酸化窒素を循環に導入するステップを含む。
【０００７】
このような状態の例としては、心損傷、肝損傷、肺損傷、妊娠高血圧腎症、及び溶血、又はこれらの損傷のいずれかの組み合わせを挙げることができる。患者は、新生児、小児患者、又は成人であり得る。
【０００８】
哺乳動物は、鎮静剤又は鎮痛剤、又はその両方で処置することができ、酸素飽和度を監視することができる。一酸化窒素は、呼吸器の呼吸回路に導入することによって投与することができる吸入一酸化窒素であり得る。
【０００９】
吸入一酸化窒素は、全身性血管収縮を予防するのに有効な量で投与することができる。
【００１０】
一酸化窒素は、状況に応じて最大80 ppm投与することができるが、より典型的には5〜20 ppmの範囲、時には0.1〜1.0 ppmもの低い量で投与することができる。
【００１１】
一酸化窒素は、最初の輸血の前、最中、及び/又は後に投与することができる。
【００１２】
この方法は輸血であり得、この輸血は交換輸血であり得る。
【００１３】
この方法は、水素ガスを送達するステップをさらに含み得る。
【００１４】
水素は、ペルオキシ亜硝酸を排除し、これにより一酸化窒素の悪影響を低減するように作用することができる。
【００１５】
この方法は、その後に輸血を送達することをさらに含み得る。
【００１６】
この方法は、輸血の前に赤血球を培養して汚染を検出するステップをさらに含み得る。
【００１７】
この方法は、最初の輸血の前、最中、及び/又は後に一酸化窒素を投与するステップを含み得る。
【００１８】
送達されるガス混合物中の一酸化窒素の濃度は、所望の効果のために少なくとも0.1 ppmであり、一部の実施態様では最大5 ppmある。特定の実施態様では、一酸化窒素は、より高い用量が必要とされる場合には、最大80 ppm滴定することもできる。
【００１９】
他の実施態様では、一酸化窒素は、最大0.08 ppm、最大0.8 ppm、又は最大8 ppm投与することができる。
【００２０】
特定の実施態様では、この方法は、未熟児及び満期児では、2〜12時間の期間にわたって65〜85パーセントの血液量を交換するステップを含むことができ、該方法は、推定循環血液量が、満期児で80ml/kgであり、満期児で100 ml/kgであると推測することができる。
【００２１】
輸血は、同じ期間の同じパーセントの血液量を交換するステップを含み得る。
【００２２】
一部の実施態様では、この方法は、輸血中に哺乳動物のカルシウム（Ca）濃度を監視するステップ、並びにCa＜0.7 mEqの場合は、5〜10分間静脈内投与される50〜100mlのD5W中、10 mlのCaClで低カルシウム血症の緊急処置を行うステップをさらに含み得る。
【００２３】
この方法は、輸血の間、哺乳動物のカリウム濃度を監視するステップ、並びにK＞6.5の場合は、50mlのD50Wと一緒の10〜15単位のレギュラーインスリンの静脈内投与、噴霧による±10〜20mgのサルブタモールの投与、及び悪性の心不整脈の存在下でのカルシウムの投与（以下の用量を参照）を行うステップをさらに含み得る。
【００２４】
この方法は、鎮痛剤を投与するステップをさらに含み得る。
【００２５】
特許請求の範囲に記載の方法では、麻酔のレベルを連続的に評価することができる。
【００２６】
輸血は、8日以上経過した保存血液を使用することを含み得る。
【００２７】
輸血は、7日以下しか経過していない新鮮な血液を使用することを含み得る。
【００２８】
特定の実施態様では、水素ガスは、呼吸ガス中の一酸化窒素と混合することができる。
【００２９】
他の実施態様では、一酸化窒素は、急性腎障害を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３０】
特定の実施態様では、一酸化窒素は、脳における神経保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３１】
一部の実施態様では、一酸化窒素は、肺における保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３２】
一部の例では、一酸化窒素は、心臓における保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３３】
一部の例では、一酸化窒素は、肝臓における保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３４】
特定の実施態様では、一酸化窒素は、心損傷、肝損傷、肺損傷、又はこれらの損傷のいずれかの組み合わせの間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３５】
さらに他の実施態様では、一酸化窒素は、妊娠高血圧腎症及び溶血の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３６】
さらに他の実施態様では、一酸化窒素は、敗血症の間の溶血を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３７】
他の例では、一酸化窒素は、播種性血管内凝固症（DIC）の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で提供される。
【００３８】
さらに他の例では、一酸化窒素は、移植、臓器保存の間、左心室、右心室、及び両心室補助装置を含む機械的循環補助装置による補助及び体外膜酸素供給（ECMO）の間、並びに心肺バイパス処置の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される。
【００３９】
一部の実施態様では、一酸化窒素は、新生児、小児患者、又は成人、又はそれぞれのいずれかの組み合わせに投与される。
【００４０】
さらに他の例では、一酸化窒素は、機械弁及び/又は機能不全の天然の弁の存在下での鎌状赤血球貧血の間の保護効果の低下を最小限にするのに有効な量で供給される、又は溶血性貧血を伴う新生児遷延性肺高血圧症（PPHN）の新生児に供給される。
【００４１】
この方法は、急性溶血又は慢性溶血による循環無細胞ヘモグロビンの上昇をもたらすあらゆる状態に適用することができる。溶血は、5mg/dlを超えている無細胞ヘモグロビン、及び/又は同時に起こる網状赤血球数の増加を伴う又は伴わないハプトグロビンの減少と定義される。
【００４２】
血行動態を改善するためのシステムは、一酸化窒素処置を施すために哺乳動物を配置するための台、酸素飽和度を検出するように構成されたモニタ、該哺乳動物の循環中でオキシヘモグロビンをメトヘモグロビンに変換して、オキシヘモグロビンの除去作用を防止するのに有効な量及び頻度で一酸化窒素を投与するための装置を含み得る。
【００４３】
このシステムは、鎮静源をさらに含み得る。この鎮静源は、麻酔を含み得る。
【００４４】
システムは、鎮痛源をさらに含み得る。
【００４５】
このシステムは、一酸化窒素放出剤をNOに変換するカートリッジを含み得る。このカートリッジは、入口、出口、及び還元剤を含み得る。このカートリッジは、一酸化窒素放出剤をNOに変換する際に全表面積を利用するように構成することができる。このカートリッジは、長さ、幅、及び厚さ、外面、及び内面を有することができ、かつ実質的に円筒形であり得る。カートリッジは、約2：1、3：1、又は4：1のアスペクト比を有し得る。この長さは、例えば、1インチ（2.54 cm）、2インチ（5.08 cm）、3インチ（7.62 cm）、4インチ（10.16 cm）、又は5インチ（12.7 cm）であり得る。この幅は、例えば、0.5インチ（1.27 cm）、1インチ（2.54 cm）、1.5インチ（3.81 cm）、2インチ（5.08 cm）、又は2.5インチ（6.35 cm）であり得る。このカートリッジは、円形、卵形、又は楕円形である断面を有し得る。特定の実施態様では、カートリッジの長さに沿った相反する面は平坦であり得る。内面と外面との間の厚さは、一定にすることができ、これにより還元剤への均一の曝露が提供される。この厚さは、例えば、約1 mm、約2 mm、約5 mm、約10 mm、約20 mm、約30 mm、又は約40 mmであり得る。
【００４６】
他の特徴、目的、及び利点は、以下の説明、添付の図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
（図面の簡単な説明）
【図１】図1は、特許請求の範囲に記載の方法の実施態様を示す概略図である。
【図２】図2は、より新しい血液と比較した古い血液の輸血に関連する死亡率を示している。
【図３】図3は、平均動脈圧（MAP）に対する溶血及び吸入NOの影響を示している。
【図４】図4は、総無細胞血漿Hbと溶血及び吸入NOの生理学的効果との間の関係を示している。
【図５】図5は、腎機能に対する溶血及び吸入NOの影響を示している。
【図６】図6は、血漿NO消費及び血漿Hb濃度を示している。
【図７】図7は、吸入NOを用いた及び用いない溶血の間のニトロプルシドナトリウムの影響を示している。
【図８】図8は、吸入NOを用いた及び用いないHb注入の影響を示している。
【図９】図9は、血行動態値の変化を示している。
【図１０】図10は、NO消費能力を示している。
【図１１】図11は、Hb種及びオキシHB注入の間のMAPの変化率を示している。
【図１２】図12は、特許請求の範囲に記載の方法に適用することができるカートリッジを示している。
【図１３】図13は、カートリッジと共に使用される様々な構成要素を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
（詳細な説明）
一酸化窒素は、肺血管における重要なシグナル伝達分子である。一酸化窒素は、肺動脈圧の上昇によって引き起こされる肺高血圧を緩和することができる。例えば、0.1〜80 ppmの範囲の低濃度の一酸化窒素を吸入することにより、肺血管の血管拡張による哺乳動物の肺高血圧を迅速かつ安全に低下させることができる。
【００４９】
NOは、溶血モデルにおいて同様の濃度（例えば、200μM）のオキシヘモグロビンで観察される血管収縮を防止することが示されている。出願人のデータは、血管収縮を防止するNOの能力が、NOがオキシヘモグロビンのメトヘモグロビンへの変換を助けることによるものであり、これにより肺高血圧及び組織損傷を生じさせるオキシヘモグロビンの除去作用が防止され、これにより重病の哺乳動物、例えば、肺炎又は腎不全のイヌにおける古い保存血液の交換輸血に関連した生存率が向上することが裏付けている。標準的な血行力学的補助で処置された肺炎性敗血症の、十分に確立された鎮静状態の人工呼吸が装着されたイヌモデルにおいて、本発明者らは、吸入NOが投与された又は投与されていない全ての動物及び無作為に割り付けた動物で、より古い（42日経過した）保存血液及び新鮮な（7日経過した）血液の大量の交換輸血を行って、96時間後の生存率を含む結果を比較することを推奨した。
【００５０】
図1を参照すると、特許請求の範囲に記載の血行動態を改善する方法は、オキシヘモグロビンによる一酸化窒素の除去に起因して血管の一酸化窒素が欠乏している又はそのリスクがある哺乳動物を識別するステップ（1000）、一酸化窒素処置のために哺乳動物を配置するステップ（1001）、オキシヘモグロビンのメトヘモグロビンへの変換を助けるために一酸化窒素を投与するステップ（1002）、オキシヘモグロビンの除去作用を防止するステップ（1003）、及び輸血を行うステップ（1004）を含み得る。オキシヘモグロビンによる一酸化窒素の除去に起因して血管の一酸化窒素が欠乏している又はそのリスクがあるこのような哺乳動物を識別するステップは、典型的には、バイタルサイン、臨床試験（例えば、血液検査、完全血液測定（CBC）、並びにカリウム濃度及びカルシウム濃度を含む代謝パネル）、及び補助検査（例えば、画像研究など）を含む身体検査に基づいて診断するステップを含む。この方法は、典型的には、処置過程の計画、診断及び処置計画の伝達、並びに処置用哺乳動物の準備をさらに含む。
【００５１】
哺乳動物は、鎮静剤又は鎮痛剤、又はその両方で処置することができ、そして酸素飽和度を監視することができる。一酸化窒素は、呼吸器の呼吸回路に導入することによって投与することができる吸入一酸化窒素であり得る。一酸化窒素は、急性腎損傷を最小限にするのに有効な量及び方法で供給することができる。一酸化窒素は、全身性血管収縮を防止するのに有効な量及び方法で投与することができる。
【００５２】
図2を参照すると、重病の患者を含む輸血研究のメタ分析において、「古い」輸血保存血液を与えると、「より新しい」保存血液と比較して死亡率が有意に高いことが示されている。データは、肺炎のイヌにおける42日経過した交換輸血（イヌとヒトのFDAに承認された保存期間の限度）に関連する死亡率が、7日経過した保存血液に対して有意に増加していることを示している。この死亡率の増加は、輸血後数日にわたる血管作動性無細胞オキシヘモグロビンの放出を伴うin vivo溶血に起因するものと考えられる。オキシヘモグロビンは、内因性血管拡張剤である一酸化窒素（NO）を除去し、その結果、急性肺動脈高血圧、心機能の障害、及び感染部位における肺組織の損傷（壊死及び出血）を引き起こす。
【００５３】
1つの試験では、以下の表1に示されているように、血管内溶血及び吸入NOの影響を試験するために完全実施要因計画（full-factorial study design）を行った。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Minneciらの文献「遊離オキシヘモグロビンによるNO不活性化の加速によって媒介される溶血関連内皮機能不全（Hemolysis-associated endothelial dysfunction mediated by accelerated NO inactivation by decompartmentalized oxyhemoglobin）」（J. Clin. Investigation, Dec. 2005）を参照されたい。変動を最小限に抑え、これらの試験を行うために必要な動物の数を制限するために、各動物にベースライン実験及び介入実験を行った。第1の週に、各動物に、輸液負荷（fluid challenge）の影響を制御するためにD5Wを注入して6時間のベースライン試験を行った。第2の週に、動物が4つの処置（D5W；D5W＋吸入NO；自由水；又は自由水＋吸入NO）のうちの1つを無作為に受ける6時間の介入試験を該動物に行った。この設計により、各処置群における動物内の計算された差異（ベースラインから介入まで）を減算することによって処置群間の差異の比較が可能になった。これらの違いの差異を比較することにより、溶血の影響及び吸入NOの影響の分析、並びに2つの介入間の全ての相互作用の検出が可能になった。
【００５４】
【表１】
2019505569.tif 000003
【００５５】
図3を参照すると、このグラフは、溶血及び吸入NOのMAPに対する影響を示している。対の実験では、全ての動物に、ベースライン試験の間にD5Wを6時間注入し、1週間後にD5W、D5W＋NO、自由水、又は自由水＋NOのいずれかの6時間の介入試験に無作為に割り付けた。6時間のベースライン試験（黒丸）及び介入試験（白丸）の過程にわたるMAPの変化が示されている。4群の全ての動物において、6時間のベースラインD5W注入の間にMAPに統計学的に同様の小さい増加があった。NOを用いるD5Wの注入とNOを用いないD5Wの等しい注入（非溶血対照群）とを比較すると、自由水誘発血管内溶血が、MAPの有意な上昇を引き起こし、これは、NOガスの同時吸入によって減弱された（NOと溶血の相互作用について、P＝0.0003）。Minneciの文献（2005）を参照されたい。
【００５６】
図4を参照すると、これは、全無細胞血漿Hbと溶血及び吸入NOの生理学的効果との間の関係を示している。上側のパネルでは、これは、4つの各処置群のベースライン試験と介入試験との間の0から6時間の応答の差が、MAP及びSVRIで示されていることを示している。D5W（非溶血対照群）が投与された動物では、吸入NOは、MAP及びSVRIに対して正味の影響を有していなかった。これらの非溶血対照と比較すると、自由水誘発血管内溶血は、MAP及びSVRIの有意な上昇を引き起こし、これは、NOガスの同時吸入によって減弱された（両方の変数に対するNOと溶血の相互作用について、P＝0.0003）。下側のパネルでは：これは、溶血群（自由水群及び自由水＋NO群）における介入試験の間のMAP及びSVRIの変化と全血漿Hb濃度（ヘム基の濃度）との間の関係を示している。これらの2つの群における同様の全血漿Hb濃度にもかかわらず、MAP及びSVRIの変化と全血漿Hb濃度との間の関係は有意に異なっていた（それぞれ、P＝0.003及びP＝0.001）。全血漿Hb濃度が上昇すると、MAP及びSVRIは、自由水＋NO群よりも自由水群で上昇した。同一文献を参照されたい。
【００５７】
図5を参照すると、これは、腎機能に対する溶血及び吸入NOの影響を示している。（A）4つの各処置群のベースライン試験と介入試験との間の0から6時間の応答の差異が、血清ナトリウム濃度で示されている。NOを用いるD5Wの注入とNOを用いないD5Wの注入とを比較すると、自由水誘発血管内溶血は、低ナトリウム血症を補償する腎臓の能力に著しい障害をもたらし、これは、NOの同時吸入によって減弱された（P＝0.04）。（B）4つの各処置群の介入試験の間の6時間のクレアチニンクリアランス値が示されている。先験的仮説に基づいて、クレアチニンクリアランス値は、予想通りの順序であり、自由水群が最も低いクリアランスを有し、D5W群及びD5W＋NO群が最も高いクリアランスを有し、そして自由水＋NO群が、D5W群及びD5W＋NO群に近い中間クリアランスを有する（P＝0.01）。同一文献を参照されたい。
【００５８】
図6を参照すると、これは、血漿NO消費及び血漿Hb濃度を示している。図6（A）は、自由水群及び自由水＋NO群における血漿NO消費と全血漿Hb濃度（ヘム基の濃度）との間に有意に異なる関係が存在することを示している（P＜0.0001）。挿入図は、測定されたHb濃度の全範囲にわたる関係を実証しているが、主なグラフは、ヒト疾患状態における溶血の生理学的範囲に焦点を当てている。図6（B）は、血漿Hb種のスペクトルデコンボリューションを示している。上側のスペクトルは、イヌのオキシヘモグロビン及びメトヘモグロビンの基準トレースを表している。中央及び下側のスペクトルはそれぞれ、自由水群及び自由水＋NO処置群の特徴的な試料を表している。図6（C）は、自由水群及び自由水＋NO群における全血漿Hb成分が、6時間で有意に異なっていたことを示している（P＝0.03）。自由水群では、血漿は、主にオキシヘモグロビンを含んでいた。対照的に、自由水＋NO群では、血漿は、主にメトヘモグロビンを含んでいた。同一文献を参照されたい。
【００５９】
図7を参照すると、これは、吸入NOを用いた及び用いない溶血の間のニトロプルシドナトリウムの生理学的作用を示している。4つの各処置群の介入試験の間のニトロプルシドナトリウムの用量の増加に応答したSVRI（A）及びCI（B）の変化率。D5W及びD5W＋NOと比較すると、自由水誘発性溶血は、ニトロプルシドナトリウムの用量増加の鈍い血行力学的効果をもたらし、これは、吸入NO療法及び血漿Hbの酸化で回復した（SVRI及びCIについてそれぞれ、P＝0.005及びP=0.02）。4つの処置群におけるニトロプルシドナトリウムの用量増加に対する、同様であるが統計的に有意でない応答のパターンが、MAP（C）、PAP（D）、心拍数、CVP、及びPCWPについても実証された。実際には、7つ全ての血行力学的変数が、ニトロプルシドに対する予想された順序の応答を実証した（同じ応答パターンを有する7/7変数について、P＝0.008）。同一文献を参照されたい。
【００６０】
図8を参照すると、これは、吸入NOを用いた及び用いないHb注入の影響を示している。無細胞Hb注入は、吸入NOによって減弱されるSVRI及び肺血管抵抗指数（A及びB）の増加をもたらした。空気を呼吸する動物（n＝2）では、無細胞Hbは、主にオキシヘモグロビンのままであった（C）。対照的に、NOを呼吸する動物（n＝2）では、無細胞Hbは、メトヘモグロビンに変換された（D）。同一文献を参照されたい。
【００６１】
図9を参照すると、これは、MAP及びSVRIの変化を示している。oxyHb（n＝5）、metHb（n＝5）、アルブミン（n＝5）、又は生理食塩水（n＝5）が投与された動物における（A）MAP及び（B）SVRIの系列平均値（SE：serial mean）の変化がプロットされている。血行動態値は、時間0における全ての動物の平均値を表す共通の起点からプロットされている。右上の挿入図は、他の2つの処置群と比較した、アルブミン対照及び生理食塩水対照のそれぞれの系列変化を示している。p値は、組み合わせた対照と比較した経時変化を表している。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Wang, D.らの文献「無細胞メトヘモグロビンのオキシヘモグロビンへのin vivoでの還元はイヌの血管収縮をもたらす（In vivo reduction of cell-free methemoglobin to oxyhemoglobin results in vasoconstriction in canines）」（Transfusion 53, p. 3149-3163 (Dec. 2013)）を参照されたい。図9は、4つの試験群の血管圧の経時変化を示している。アルブミン群と生理食塩水群は類似していたため、組み合わせた。無細胞oxyHb（Fe2＋-O2）の注入が完了した後（0〜1時間）、実験の終了（1-3時間）まで、対照（アルブミン及び生理食塩水）と比較して平均MAP（p＜0.0001）及び平均SVRI（p＜0.0001）の有意な上昇があった。意外なことに、無細胞第二鉄metHb（Fe3＋）の注入後、この期間にわたっても、対照動物と比較してMAP（p＝0.05）及び平均SVRI（p＝0.04）の上昇があった。しかしながら、1時間にわたる同様の濃度のHb溶液の注入にもかかわらず、metHb注入では、oxyHb注入と比較して、MAP及びSVRIの増加が有意に少なかった（それぞれ、p＝0.006及びp＝0.04）。
【００６２】
図10を参照すると、これはNO消費を示している。図10（A）は、様々なHb種又はアルブミンの注入の1時間後に動物から得られた血漿NO消費能力を示している。図10（B）は、血漿の平均（＋/−SE）log NO消費能力がプロットされている（―、oxyHb群；・・・、metHb群；‐‐‐、アルブミン群）ことを除いて、図9と同様のフォーマットを示している。このアッセイは、oxyHbが非常に強力なNOスカベンジャーであり、血漿中のいかなる微量のoxyHbの存在も血漿NOの減少をもたらすという事実を利用している。実際に、化学発光NO検出器を用いて、NO供与体が存在する浴中の定常状態NOの変化を測定する。血漿の添加によりNOが除去されると、NOの定常状態レベルが低下し、これが、NO分析計の検出器の電圧低下として観察される（図10A）。この電圧低下は、血漿中の無細胞oxyHb（又はセルロプラスミンなどの潜在的な他のNO除去種）の存在を示している。アルブミン及び生理食塩水が注入された対照と比較した、oxyHb及びmetHb注入後に回収された試料中の血漿NO消費能力の上昇（両方とも、p＜0.0001；図10B）。血漿のNO消費能力の増加はoxyHbで最も高かった。意外なことに、metHb注入の血漿は、注入oxyHb含有血漿よりも10倍低い濃度であったが（p＝0.009；図10B）、NOを消費することもでき、metHb注入に関連した血管収縮特性の低下と一致していた。
【００６３】
図11を参照すると、これは、Hb種及びoxyHb注入の間のMAPの変化率を示している。図11（A）は、oxyHb濃度の系列平均（＋/−SE）値を示している。図11（B）は、in vivoでoxyHb注入の一部を酸化することによって生成された系列平均（＋/−SE）metHb濃度を示している。図11（C）は、oxyHb注入の間のMAPの平均（＋/−SE）増加率を示している。全てのp値は、区切りで示された期間の変化を比較している。
【００６４】
図11Aは、時間の関数としての血漿中のoxyHb濃度を示し、濃度は、1時間の注入の間に漸進的に上昇し（勾配について、p＜0.0001）、その後、注入停止から2時間にわたって単調に低下した（勾配について、p＜0.0001）。血漿中でmetHbに酸化された無細胞oxyHbの濃度が図11Bにプロットされ、1時間のoxyHb注入の間にmetHbの濃度が漸進的に上昇し（勾配について、p＝0.002）、実験終了から2時間の間、上昇したまま変化しなかった。図11Cは、3時間の実験の間中、同様に上昇するMAPを示している（0から3時間で27％の上昇、p＜0.0001）。
【００６５】
試験により、注入の間に、oxyHb濃度の上昇とMAPの上昇との間に全体として有意な正の関係が存在することが見出された（勾配について、p＝0.03；図4A、左側）。さらに、注入の間、どの時点の試験でも、MAPの上昇とoxyHb血漿濃度の上昇との間に同様の正の相関が存在した（0.25時間、0.50時間、0.75時間、及び1.0時間；r＝＋0.79〜＋0.91；図4A、右側）。注入の間のこの強い正の相関は、広範囲のoxyHb値にわたって起きた；注入の開始付近（0.25時間）では、試験した5匹の動物の血漿濃度は約40〜90 mmol/Lの範囲であり、注入の終了まで（1時間）は、この値は約90〜250 mmol/Lであった。しかしながら、oxyHb注入が終了してoxyHb濃度が低下すると、測定された各時点でのoxyHb血漿濃度とMAPの上昇との間の相関は弱くなった（r＝＋0.80〜-0.06）。要約すると、oxyHb血漿濃度とMAPとの間の関係は、広範囲の血漿濃度にわたってoxyHb注入の間は非常に強かった。注入が終了して濃度が低下した後は、恐らくある程度は、血漿からのoxyHbの除去がより顕著になったことにより、相関は徐々に弱まり、全体として有意でなくなった。対照的に、注入oxyHbから変換されたmetHb（血漿中でのoxyHbの酸化の生成物）濃度は、実験を通してMAPの変化と相関していなかった。
【００６６】
脳におけるNOの神経保護特性
循環NOは、低酸素及び酸化ストレスの間に脳内で神経保護効果を誘導するシグナル伝達分子として機能する。同様に、吸入NOは、ヘモグロビンに結合し、脳に輸送される。これは、酸化ストレスの間に同じ神経保護を提供することを示している。内因性NOの減少は、この保護の低下を誘発することになる。内因性NOを除去することによる無細胞ヘモグロビンの上昇の悪影響は、外因性NOの追加的な送達によって補償することができる。補償の程度は、未処置対照と比較した、溶血の誘導後に外因性NOが供給されたときの認知の改善によって実証される。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。
【００６７】
肺におけるNOの保護特性
循環NOは、低酸素及び酸化ストレスの間に肺に保護効果を誘導する分子として機能する。同様に、吸入NOは、肺を介して送達される場合はヘモグロビンに結合する。これは、酸化ストレスの間に保護を提供することを示している。内因性NOの減少は、この保護の低下を誘発することになる。内因性NOの除去による無細胞ヘモグロビンの上昇の悪影響は、外因性NOの追加的な送達によって補償することができる。補償の程度は、未処置対照と比較した、溶血の誘導後に外因性NOが供給されたときの血管収縮の減少によって実証される。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。
【００６８】
肝臓におけるNOの保護特性
肺に関して上述されたように、循環NOは、低酸素及び酸化ストレスの間に肝臓に保護効果を誘導する分子として機能する。同様に、吸入NOはヘモグロビンに結合し、肝臓に輸送される。これは、酸化ストレスの間に保護を提供することを示している。内因性NOの減少は、この保護の低下を誘発することになる。内因性NOの除去による無細胞ヘモグロビン上昇の悪影響は、外因性NOの追加的な送達によって補償することができる。補償の程度は、未処置対照と比較した、溶血誘導後に外因性NOが供給されたときの肝臓における血管収縮の減少によって実証される。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。
【００６９】
心臓におけるNOの保護特性
肺及び肝臓に関して上述されたように、循環NOは、低酸素及び酸化ストレスの間に心臓に保護効果を誘導する分子として機能する。同様に、吸入NOはヘモグロビンに結合し、心臓に輸送される。これは、酸化ストレスの間に保護を提供することを示している。内因性NOの減少は、この保護の低下を誘発することになる。内因性NOの除去による無細胞ヘモグロビンの上昇の悪影響は、外因性NOの追加的な送達によって補償することができる。補償の程度は、未処置対照と比較した、溶血の誘導後に外因性NOが供給されたときの血管収縮の減少によって実証される。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。
【００７０】
移植におけるNOの保護特性
NOは、酸化ストレスの発症を最小限にすることによって臓器移植の前、最中、及び後に保護を提供することができる。内因性NOの減少は、この保護の低下を誘発することになる。内因性NOの除去による無細胞ヘモグロビン上昇の悪影響は、外因性NOの追加的な送達によって補償することができる。このため、NOは、移植時にドナーの臓器を保護することができる。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。移植の際は、補助装置は、体外膜酸素供給（ECMO）及び心肺バイパス処置の間に左心室、右心室、又は両心室補助装置、又はこのような装置の任意の組み合わせを含む。
【００７１】
臓器保存におけるNOの保護特性
移植の理由と同様に、NOは、保存の間にドナーの臓器を保護することができる。これは、移植の状況で、又は臓器の一部が臨床検査又は組織病理学的検査のために切除される場合などの他の状況であり得る。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。移植の際は、補助装置は、体外膜酸素供給（ECMO）及び心肺バイパス処置の間に左心室、右心室、又は両心室補助装置、又はこのような装置の任意の組み合わせを含む。
【００７２】
敗血症の間のNOの保護特性
敗血症の間の溶血レベルの低下は、敗血症の間及び敗血症後に実証される。酸化ストレスのバイオマーカーも測定され、吸入NOの添加で減少することが示される。
【００７３】
血漿亜硝酸塩濃度
（注入又は変換された）oxyHbによるNOの血管内除去がMAPの上昇が原因であるかどうかを判定するために、研究者らは、いくつかの時点で動物の血漿亜硝酸塩濃度を測定した。亜硝酸塩は、NOに変換することができ、内皮NO合成酵素（eNOS）によるNO産生のバイオマーカーでもある。平均亜硝酸塩濃度は、対照と比較すると、oxyHb及びmetHbが注入された動物では類似していた。さらに、4つ全ての処置群において、亜硝酸塩濃度は、実験を通して有意には変化しなかった；血漿中の濃度は、実験を通して平均で約120〜250 nmol/Lの範囲であった（全て、p＞0.05）。Wang, D.らの文献、p. 3159。
【００７４】
血管構造の管腔内のNOの欠乏が、MAPの上昇を引き起こしている場合は、これらの2つの変数は強く相関しているはずである。予想通り、研究者らは、血漿濃度が90から250 mmol/Lに徐々に増加している広範囲にわたって15分ごとに測定された、1時間のoxyHb注入の間の血漿中のoxyHb濃度とMAPレベルとの間に強い相関があることを見出した（図4A、上側のパネル）。意外なことに、無細胞oxyHb注入が終了し、血漿oxyHb濃度がその後2時間にわたって低下した（それでも同じ範囲内、90〜250 mmol/L）後は、MAPとの相関は有意ではなくなった。注入が終了した後にこの相関がなくなったにもかかわらず、MAPは、注入の間と同じレートで次の2時間に亘って着実に増加し続けた（図11C）。時間経過により相関がなくなっても継続するMAPの上昇は、注入が停止すると体循環からのoxyHbの排除がより顕著になり、この時点以降のNOとoxyHbとの間の関係がより複雑になるという事実によってある程度説明することができる。しかしながら、oxyHbの濃度は、血管又は血管周囲で十分に高く維持されてMAPが上昇し続ける。in vitro実験に基づくと、oxyHbのNOとの反応速度は、拡散によってのみ制限されるため、血漿中の全ての遊離NOが、無細胞oxyHbの存在下で迅速に除去される。
【００７５】
以前の研究は、Hbの濃度が十分に高いレベルに上昇すると、平滑筋におけるNOの濃度に対する血管内oxyHbの影響の程度が減少することを示唆している。除去できる血漿NOを超えている、oxyHbが注入された動物及びmetHbが注入された動物の両方において、たとえ血漿oxyHb濃度が非常に高くても血管圧が著しく異なるという事実は、無細胞Hbの影響が、管腔に限定されず、血管周囲でより生じる可能性がある場合にのみ説明することができる。
【００７６】
以前の実験（Minneci、2005）において、全身血圧に対してそれ自体が極僅か又は測定不能な影響を有する吸入NO（イヌでは80 ppm）が、血管内自由水によって誘発される溶血及び無細胞oxyHbの放出に関連する血圧上昇効果を、oxyHbを酸化させることによって完全に排除することが示された。Yuらは、野生型動物と比較して血圧が高い、eNOS（NOを産生する酵素）のないノックアウトマウスで実験を行った。注目すべきことに、HBOCは、野生型マウスの血管圧を上昇させるが、この能力は、これらのeNOSノックアウトマウスでは完全に消失する。
【００７７】
この研究は、無細胞metHb注入が、oxyHbに還元された後に血管圧を上昇させることを示している。無細胞metHbが、in vivoで、血漿中でoxyHbに還元され、その後血管圧が上昇するため、これらの血圧上昇効果が、ex vivo無細胞Hbの生成過程におけるRBC膜又はその他の不純物が原因であるとするのは困難である。全体として、上記のデータは、最小限でのoxyHb分子のNO除去能力が、少なくとも、いくつかの血管血圧上昇効果によるものであり、かつ様々な疾患状態における無細胞Hbに関連する血管障害によるものである可能性があることを示している。
【００７８】
また、無細胞metHbは、血漿中の無細胞oxyHbよりも速く除去され、かつ/又は安定性が低いことが強調されるべきである。これは、Hbクリアランスの古典的機序が、ハプトグロビンへの結合、及びこれに続くCD163受容体による内部移行、及びマクロファージ又は肝臓の肝細胞のいずれかによる血漿からのクリアランスによるものであるため、予想外の発見である。このクリアランスの機序は、oxyHbとmetHbとを区別するかは分かっていない。これは、クリアランスは、増加しないが、二量体の形成に都合よくより迅速に解離するmetHb及び二量体からより迅速に解離するヘムに起因し得ることを示唆している。これは、存在する二量体のパーセンテージが高いほど、ハプトグロビンによるクリアランスを増加させる可能性がある。
【００７９】
あるいは、ヘムは、metHbとは異なる吸収スペクトルを有するため、これは、血漿中のmetHbを測定する分光法を使用すると、より迅速なクリアランスに見え得る。
【００８０】
水素補給
水素ガスは、抗酸化物質の役割を果たすことができ、かつフリーラジカルスカベンジャーである。水素は、宇宙で最も豊富な化学元素であるが、殆ど治療薬としては見なされていない。最近のエビデンスによれば、水素は、強力な抗酸化剤、抗アポトーシス剤、及び抗炎症剤であるため、細胞、組織、及び器官において潜在的な医療用途を有し得ることが示されている。
【００８１】
NOと水素ガスの混合物の吸入での使用は、例えば、計画された冠動脈介入の間、又は虚血−再灌流（I/R）傷害の処置に有用であり得る。要するに、吸入NOは、I/R組織の炎症を抑制し、水素ガスは、NO曝露の有害な副産物、ペルオキシ亜硝酸を排除する。
【００８２】
しかしながら、出願人の発見までは、特許請求の範囲に記載の装置及び方法を使用した水素ガスと呼吸ガスとの組み合わせに成功していない。吸入NOガスにH2を添加することにより、抗酸化物質としてのNOの効果が、ペルオキシ亜硝酸などのNO吸入の高反応性副産物を排除することによって高められ得る。具体的には、（1）LPSが気管内投与されたマウスが著しい肺傷害を示したが、この肺傷害が、LPS投与の5分後又は3時間後から開始された3時間の2％H2及び/又は20 ppm NO処置により有意に改善される；（2）H2及び/又はNO処置が、LPS誘発性の肺の初期及び後期NF-κB活性化を阻害する；（3）H2及び/又はNO処置が、肺炎症及び細胞アポトーシスを下方制御する；（4）H2及び/又はNO処置がまた、複数菌による敗血症における肺傷害を有意に軽減する；並びに（5）H2及びNOの閾値以下の濃度での併用療法が、LPS誘発性及び複数菌による敗血症誘発性の肺傷害を相乗的に軽減することができる。結論として、これらの結果は、H2及びNOとの併用療法が、恐らく、NF-κB活性の低下に関連し得る肺炎症及びアポトーシスの軽減により、LPS誘発性及び複数菌による敗血症誘発性のALIをより有意に改善することができることを実証している。研究により、水素ガスが、細胞保護効果を示し、転写を変化させ、そしてヒドロキシルラジカル及びペルオキシ亜硝酸の生成を選択的に低減することができ、これにより細胞を酸化的損傷から保護することが示された。Yokotaの文献「分子水素は、軟骨細胞（chrondrocyte）を酸化ストレスから保護し、かつ一酸化窒素由来のペルオキシ亜硝酸を減少させることによって間接的に遺伝子発現を変化させる（Molecular hydrogen protects chrondrocytes from oxidative stress and indirectly alters gene expressions through reducing peroxynitrite derived from nitric oxide）」（Medical Gas Research 2011）。
【００８３】
局所的なFiO虚血−再灌流（I/R）によって脳に酸化ストレスが誘導された急性ラットモデルでは、吸入水素ガスが、関連する脳損傷を著しく抑制した。従って、吸入による水素ガスの投与が、虚血−再灌流の有効な治療として役立つ可能性があり、水素ガスが膜を通って迅速に拡散する能力に基づいて、虚血組織を酸化損傷から保護さえできることが示唆された。Ohsawa Iらの文献「水素は、細胞毒酸素ラジカルを選択的に減少させることによって治療用抗酸化物質として作用する（Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals）」（Nat Med 13: 688-694, 2007）。また、NOと水素ガスを吸い込むことにより、NO吸入のみによって生成されるニトロチロシンの排除によって、心外傷が減少し、左心室機能の回復が早まることも判明した。例えば、Shinboらの文献「一酸化窒素と水素を吸い込むことにより、マウスの心臓における虚血−再灌流傷害及びニトロチロシン産生が減少した（Breathing nitric oxide plus hydrogen has reduced ischemia-reperfusion injury and nitrotyrosine production in murine heart）」（Am J. Physiol Heart Circ Physiol., 305: H542-H550, 2013）を参照されたい。加えて、データは、水素ガス及びNOとの併用療法が、マウスにおけるLPS誘発性の肺の炎症及び傷害を効果的に軽減し得ることを示している。Liuらの文献「ALIでのNO及びH2との併用療法（Combination therapy with NO and H2 in ALI）」。
【００８４】
水素を投与するいくつかの方法、例えば、水素ガスの吸入、水素リッチ溶液のエアロゾル吸入、水に溶解した水素の経口摂取、水素リッチな生理食塩水（HRS）の注入、及び水素浴が存在する。水素溶液（生理食塩水/純水/水素で飽和した他の溶液）の経口摂取は、日常生活においてより実用的であり、毎日の摂取により適し得る。Shenらの文献「救急及び救命医療における新しい治療薬としての水素の実験的研究のレビュー（A review of experimental studies of hydrogen as a new therapeutic agent in emergency and critical care medicine.）」（Medical Gas Research, 2014.）。水素分子は、細胞膜を通過して迅速に拡散し、ヒドロキシルラジカル及びペルオキシ亜硝酸を含む活性酸素種を減少させ、そしていくつかの臓器における酸化ストレス誘発性傷害を抑制するが、毒性は知られていない。Fuらの文献「水素分子は、パーキンソン病のラットモデルにおける6-ヒドロキシドーパミン誘発性黒質線条体変性から保護する（Molecular hydrogen is protective against 6-hydroxydopamine-induced nigrostriatal degeneration in a rat model of Parkinson’s disease.）」。
【００８５】
NOの投与
NOは、滴定によって投与することができる。滴定は、可視又は検出可能な変化が達成されるまで所定用量の化合物、例えば、NOを投与する方法又はプロセスである。
【００８６】
あらゆる適切なシステムを用いてNOを送達することができる。NOは、滴定によって投与することができる。既に論じたように、滴定は、既知量の試験溶液との反応で所与の効果をもたらすために必要な最少量の既知濃度の試薬についての溶解物質の濃度を決定する方法又はプロセスである。
【００８７】
ホルメシスの調節
治療設定でNOを提供する方法は、外因性NOを投与してNOのホルメシス特性を調節することを含み得る。この場合のホルメシスは、NOに対する刺激反応対抑制反応に関連する時間及び用量依存性を指す。例えば、NOは、低酸素中に低用量でHIFを30分間刺激する。NOは、高用量で30分後に抑制性となる。これは、例えば、高用量の連続送達ではなく間隔を空けた繰り返しで最大15〜30分間、用量を0.1〜5 ppmに下げると有効であろうことを示唆している。外因性NOでの処置は、抑制性となることがあり、従って、30分を超えると効果が弱くなる。これは、NOの連続的な送達が、所定の間隔、例えば、6時間、12時間、又は24時間の期間にわたる1時間に1回の繰り返し投与よりも効果が弱い可能性があることを示唆している。
【００８８】
一実施態様では、一酸化窒素送達システムは、カートリッジを含み得る。カートリッジは、入口及び出口を備えることができる。カートリッジは、一酸化窒素放出剤を一酸化窒素（NO）に変換することができる。一酸化窒素放出剤は、二酸化窒素（NO2）、四酸化二窒素（N2O4）、又は亜硝酸イオン（NO2-）の1種以上を含み得る。亜硝酸イオンは、亜硝酸塩、例えば、亜硝酸ナトリウムの形態で導入することができる。
【００８９】
カートリッジは、還元剤又は還元剤の組み合わせを含み得る。多数の還元剤を、当業者によって決定される活性及び特性によって使用することができる。一部の実施態様では、還元剤は、ヒドロキノン、グルタチオン、及び/又は1種以上の還元金属塩、例えば、Fe(II)、Mo(VI)、NaI、Ti(III)、もしくはCr(III)、チオール、又はNO2-を含み得る。還元剤は、3,4ジヒドロキシ−シクロブテン−ジオン、マレイン酸、クロコン酸、ジヒドロキシ−フマル酸、テトラ−ヒドロキシ−キノン、p−トルエン−スルホン酸、トリクロロ酢酸（tricholor-acetic acid）、マンデル酸、2−フルオロ−マンデル酸、又は2,3,5,6−テトラフルオロ−マンデル酸を含み得る。還元剤は、哺乳動物、例えば、ヒトが吸入しても安全であり得る（即ち、非毒性及び/又は非苛性）。還元剤は、抗酸化物質であり得る。抗酸化物質は、アスコルビン酸、αトコフェロール、及び/又はγトコフェロールを含む任意の数の一般的な抗酸化物質を含み得る。還元剤は、上記の任意の還元剤の塩、エステル、無水物、結晶形態、又は非晶質形態を含み得る。還元剤は、水素などのガスであり得る。還元剤は、乾燥又は湿潤状態で使用することができる。例えば、還元剤は溶液に溶解することができる。還元剤は、溶液中で様々な濃度であり得る。還元剤の溶液は、飽和溶液でも不飽和溶液でも良い。有機溶液中の還元剤を使用できるが、水溶液中の還元剤が好ましい。還元剤及びアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなど）を含む溶液も使用することができる。
【００９０】
カートリッジは担体を含み得る。担体は、少なくとも1つの固体又は非流体表面を有する任意の材料であり得る（例えば、ゲル）。少なくとも1つの表面の表面積が大きい担体を有することが有利であり得る。好ましい実施態様では、担体は多孔質又は浸透性であり得る。担体の一例として、表面活性材料、例えば、水を保持できる又は水分を吸収できる表面積の大きい材料を挙げることができる。表面活性材料の特定の例として、シリカゲル又は綿を挙げることができる。「表面活性材料」という語は、その表面に活性剤を保持する材料を意味する。
【００９１】
担体は還元剤を含み得る。前述の別の方法では、還元剤は担体の一部であり得る。例えば、還元剤は、担体の表面に存在することができる。これを達成できる1つの方法では、担体の少なくとも一部を還元剤で被覆することができる。場合によっては、システムは、還元剤を含む溶液で被覆することができる。好ましくは、システムは、変換を行う単純かつ有効な機構として、抗酸化物質の水溶液で被覆された表面活性材料を利用することができる。還元剤を含む担体を用いて行われる一酸化窒素放出剤からのNOの生成は、最も効果的な方法であり得るが、還元剤のみを使用して一酸化窒素放出剤をNOに変換することもできる。
【００９２】
状況によっては、担体は、マトリックス又はポリマー、より具体的には親水性ポリマーであり得る。担体は、還元剤の溶液と混合することができる。還元剤の溶液は、撹拌して、担体でろ過し、次いで脱水することができる。湿潤担体−還元剤混合物を乾燥させて、適切なレベルの水分を達成することができる。乾燥後、担体−還元剤混合物は、湿潤状態のままにしても良いし、完全に乾燥させても良い。乾燥は、加熱装置、例えば、オーブン又はオートクレーブで行っても良いし、又は空気乾燥によって行っても良い。
【００９３】
一般に、一酸化窒素放出剤は、該一酸化窒素放出剤を含むガスを還元剤に接触させることによってNOに変換することができる。一例では、一酸化窒素放出剤を含むガスを、還元剤を含む担体上を通過させる、又は担体に通すことができる。還元剤がアスコルビン酸（即ち、ビタミンC）である場合、二酸化窒素の一酸化窒素への変換は、周囲温度で定量的であり得る。
【００９４】
生成される一酸化窒素は、ヒトであり得る哺乳動物に送達することができる。一酸化窒素の送達を容易にするために、システムは患者インターフェイスを含み得る。患者インターフェイスの例として、マウスピース、鼻カニューレ、フェイスマスク、完全密封型フェイスマスク、又は気管内チューブを挙げることができる。患者インターフェイスは、送達導管に接続することができる。送達導管は、人工呼吸器又は麻酔器を含み得る。
【００９５】
あるいは、又はこれに加えて、NO2除去レセプタクルを、送達システムの患者への取り付け具の直前に挿入して、さらに安全性を高め、微量の有毒なNO2も全て除去されるようにすることができる。NO2除去レセプタクルは、微量のNO2を全て除去するために使用されるレセプタクルであり得る。一例は、GeNOによって開発された技術であり、シリカゲル上のアスコルビン酸、発癌性ではないニトロソアミン用の特定の第2級及び第3級アミン、並びに他の薬剤の使用を含む。あるいは、NO2除去レセプタクルは、加熱活性化アルミナを含み得る。サイズが8〜14メッシュであるASOS-212と指定された、例えば、Fisher Scientific International社から供給される加熱活性化アルミナを含むレセプタクルは、空気流又は酸素気流からの低濃度のNO2の除去で有効であり得、しかもNOガスを損失なく輸送することができる。活性化アルミナ、及び活性化アルミナのように表面積の大きい他の材料を使用してNO2をNO吸入ラインから除去することができる。
【００９６】
別の例では、カートリッジを使用して、治療ガスの送達のためにNOを生成することができる。一酸化窒素放出剤をNOに変換するカートリッジの有効性により、二酸化窒素（気体もしくは液体）又は四酸化二窒素をNOの供給源として使用することができる。二酸化窒素又は四酸化二窒素が、NOを生成するための供給源として使用される場合は、NOガスを送達システムに供給するための加圧ガス容器がなくても良い。NOを供給するための加圧ガス容器の必要性をなくすことにより、送達システムは、NOガスの加圧ガス容器からNOガスを患者に送達するために使用される従来の装置と比較して単純化することができる。加圧ガス容器を使用しないNO送達システムは、加圧ガス容器に依存する従来のシステムよりも持ち運びが容易であろう。
【００９７】
一部の送達システムでは、ガス中の一酸化窒素放出剤の量は、患者に送達されるべき一酸化窒素の量にほぼ等しくすることができる。例えば、治療量の20 ppmの一酸化窒素が患者に送達される場合は、20 ppmの一酸化窒素放出剤（例えば、NO2）を含むガスをガス容器又は拡散管から放出させることができる。患者に送達するために、20 ppmの一酸化窒素放出剤を含むガスを1つ以上のカートリッジを通過させて20 ppmの一酸化窒素放出剤を20 ppmの一酸化窒素に変換することができる。しかしながら、他の送達システムでは、ガス中の一酸化窒素放出剤の量は、患者に送達されるべき一酸化窒素の量よりも多くすることもできる。例えば、800 ppmの一酸化窒素放出剤を含むガスを、ガス容器又は拡散管から放出させることができる。800 ppmの一酸化窒素放出剤を含むガスを1つ以上のカートリッジに通して、800 ppmの一酸化窒素放出剤を800 ppmの一酸化窒素に変換することができる。次いで、患者に送達するために、800 ppmの一酸化窒素を含むガスを酸素（例えば、空気）を含むガスで希釈して、20 ppmの一酸化窒素を含むガス混合物を得ることができる。従来、送達システムのライン又は管で、一酸化窒素を含むガスと酸素を含むガスとを混合して一酸化窒素の濃度を希釈する。一酸化窒素を含むガスと酸素を含むガスとの混合は、二酸化窒素が生成し得るため問題が起こり得る。この問題を回避するために、2つのアプローチが使用されている。第1に、一酸化窒素が酸素に曝露される時間を最小限にして二酸化窒素の生成を低減するために、ガスの混合を患者インターフェイスの直前のライン又は管で行うことができる。第2に、生成する全ての二酸化窒素を一酸化窒素に戻すために、カートリッジを、ガスの混合が行われるライン又は管の地点の下流の位置に配置することができる。
【００９８】
これらのアプローチは、患者に送達されるガス中の二酸化窒素濃度を最小限にすることができるが、これらのアプローチにはいくつかの欠点がある。重要なことに、これらのアプローチは両方とも、システムのライン又は管で一酸化窒素を含むガスと酸素を含むガスとを混合する。1つの問題は、ガス送達システムのライン及び管が、混合のレベルを制約し得る限定された容積を有し得ることであり得る。さらに、ガス送達システムのライン及び管内のガスが、圧力及び流量の変化を受け得る。圧力及び流量の変化により、送達システム全体における混合物中の各ガスの分布量が不均等になり得る。さらに、圧力及び流量の変化により、一酸化窒素がガス混合物中の酸素に曝露される時間が変動し得る。この1つの顕著な例は、送達システムを流れるガスをパルス送達する人工呼吸器の使用時に起こる。圧力の変化、流量の変化、及び/又はガスが混合されるラインもしくは管の限定された容積により、ガスの混合が不規則であり得、送達システムの任意の2点間で一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化窒素放出剤、及び/又は酸素の量が異なることになる。
【００９９】
これらの問題に対処するために、混合チャンバを使用して第1のガスと第2のガスを混合することができる。第1のガスは、酸素を含むことができる；より具体的には、第1のガスは空気であり得る。第2のガスは、一酸化窒素放出剤及び/又は一酸化窒素を含み得る。第1のガスと第2のガスを混合チャンバ内で混合してガス混合物を生成することができる。この混合は、チャンバ内のミキサによって行われる能動的な混合であり得る。例えば、ミキサは、可動支持体であり得る。混合チャンバ内での混合はまた、受動混合、例えば、拡散の結果であり得る。
【０１００】
図12を参照すると、これは、一酸化窒素放出剤をNOに変換することによってNOを生成するためのカートリッジの一実施態様を例示している。カートリッジ100は、入口105及び出口110を備え得る。カートリッジは、入口、出口、及び還元剤を含み得る。このカートリッジは、一酸化窒素放出剤をNOに変換する際に全表面積を利用するように構成することができる。このカートリッジは、長さ、幅、及び厚さ、外面、及び内面を有することができ、かつ実質的に円筒形であり得る。このカートリッジは、約2：1、3：1、4：1、又は5：1のアスペクト比を有し得る。この長さは、例えば、1インチ（2.54 cm）、2インチ（5.08 cm）、3インチ（7.62 cm）、4インチ（10.16 cm）、5インチ（12.7 cm）、又は6インチ（15.24 cm）であり得る。この幅は、例えば、0.5インチ（1.27 cm）、1インチ（2.54 cm）、1.5インチ（3.81 cm）、2インチ（5.08 cm）、2.5インチ（6.35 cm）、又は3インチ（7.62 cm）であり得る。このカートリッジは、円形、卵形、又は楕円形である断面を有し得る。特定の実施態様では、カートリッジの長さに沿った相反する面は平坦であり得る。内面と外面との間の厚さは、一定にすることができ、これにより還元剤への均一の曝露が提供される。この厚さは、例えば、約1 mm、約2 mm、約5 mm、約10 mm、約20 mm、約30 mm、又は約40 mmであり得る。
【０１０１】
カートリッジは、装置、プラットフォーム、又はシステムに挿入することができ、かつこれらから取り外すことができる。好ましくは、カートリッジは、装置、プラットフォーム、又はシステムにおいて交換可能であり、より好ましくは、カートリッジは使い捨てとすることができる。スクリーン及びガラスウール115を、入口105及び出口110の一方又は両方に配置することができる。カートリッジ100の残りの部分は担体を含み得る。好ましい一実施態様では、カートリッジ100は、表面活性材料120で満たすことができる。表面活性材料120は、抗酸化物質の飽和水溶液に浸漬して表面活性材料を被覆することができる。スクリーン及びガラスウール115はまた、カートリッジ100に挿入する前に抗酸化物質の飽和水溶液に浸漬することもできる。
【０１０２】
一般に、一酸化窒素放出剤をNOに変換するプロセスは、一酸化窒素放出剤を含むガスを入口105に送るステップを含み得る。ガスは、出口110に連通し、還元剤に接触することができる。好ましい一実施態様では、ガスは、還元剤で被覆された表面活性材料120を通って出口110に流体連通することができる。表面活性材料が水分を維持し、還元剤が変換で使い尽くされない限り、一般的なプロセスは、周囲温度での一酸化窒素放出剤のNOへの変換において効果的であり得る。
【０１０３】
入口105は、一酸化窒素放出剤を含むガスを、該ガスを拡散管又は透過セルに流体連通させるガスポンプから受け取ることができる。入口105は、一酸化窒素放出剤を含むガスを、例えば、一酸化窒素放出剤の加圧容器から受け取ることができる。加圧容器は、タンクと呼ばれることもある。入口105は、窒素（N2）中、空気中、又は酸素（O2）中のNO2ガスであり得る一酸化窒素放出剤を含むガスを受け取ることができる。僅か数ml/分〜最大5,000 ml/分の流量の範囲の様々な流量及びNO2濃度で試験に成功した。
【０１０４】
一酸化窒素放出剤のNOへの変換は、広範囲の濃度の一酸化窒素放出剤で起こり得る。例えば、実験は、空気中濃度が約2 ppm〜100 ppmのNO2、さらには1000 ppmを超えるNO2で行った。一例では、長さが約6インチ（約15.24 cm）、直径が1.5インチ（3.81 cm）のカートリッジに、最初にアスコルビン酸の飽和水溶液に浸漬したシリカゲルを充填した。湿潤シリカゲルを、Aldrich Chemical社のA.C.S（米国化学会）試薬グレード99.1％純度と指定されたアスコルビン酸及びS8 32-1、グレード40のサイズが35〜70メッシュと指定されたFischer Scientific International社のシリカゲルを用いて調製した。他のサイズのシリカゲルも有効であり得る。例えば、直径が8インチ（20.32 cm）のシリカゲルも機能し得る。
【０１０５】
別の例では、35重量％のアスコルビン酸を水中で混合し、撹拌し、水/アスコルビン酸混合物をシリカゲルに通してろ過することによって調製したアスコルビン酸の飽和水溶液でシリカゲルを湿潤させ、次いで脱水した。NO2のNOへの変換は、還元剤、例えば、アスコルビン酸で被覆されたシリカゲルを含む担体が湿潤している場合は十分に進行し得る。特定の例では、湿潤シリカゲル/アスコルビン酸が充填されたカートリッジでは、12日間連続で、150 ml/分の流量で空気中1000 ppmのNO2をNOに定量的に変換することができた。
【０１０６】
カートリッジは、吸入治療に使用することができる。一酸化窒素放出剤を、吸入治療中に送達される一酸化窒素に変換するのに加えて、カートリッジは、吸入治療中に化学的に生じる全てのNO2を除去することができる（例えば、一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素が生じる）。このような一例では、カートリッジは、加圧容器供給源からNOを送達するNO吸入治療のためのNO2スクラバとして使用することができる。カートリッジは、有害レベルのNO2が誤って患者に吸入されないようにするために使用することができる。
【０１０７】
加えて、カートリッジを使用して、従来のNO吸入治療で吸入治療中に使用される安全装置の一部又は全てを補完又は置換することができる。例えば、あるタイプの安全装置は、NO2の濃度が、通常は1 ppm以上のNO2であるプリセット範囲又は設定範囲を超えたときにガス中のNO2の存在を警告することができる。このような安全装置は、NOを含んだガスを呼吸する患者の直前のNO送達システムにカートリッジが配置されている場合は不要であろう。カートリッジは、NOを含んだガスを呼吸する患者の直前で全てのNO2をNOに変換することができ、これにより、装置がガス中のNO2の存在を警告する必要がない。
【０１０８】
さらに、吸入機器、ガスライン、又はガス管の出口の近傍に配置されたカートリッジは、該吸入機器、該ガスライン、又は該ガス管の通過時に起こるNO2の生成に関連した問題を軽減又は排除することもできる。従って、カートリッジの使用は、従来の適用例では必要であるガス配管を通るガスの迅速な輸送を保障する必要性を低減又は排除することができる。また、カートリッジは、NOガスをガスバルーンと共に使用して患者に供給される全てのガスを制御することができる。
【０１０９】
図13A〜図13Cに示されているように、カートリッジ200は、ガス導管225に接続することができる。酸素を含む第1のガス230は、ガス導管225を介してカートリッジ200に連通させることができる。第1のガスのガス導管を介した連通は、連続的でも良いし、又は間欠的でも良い。例えば、第1のガスの間欠的な連通は、1回以上のパルスでの第1のガスのガス導管を介した連通を含み得る。第1のガスのガス導管を介した間欠的な連通は、ガスバッグ、ポンプ、手動ポンプ、麻酔器、又は人工呼吸器を用いて行うことができる。
【０１１０】
ガス導管はガス供給源を含み得る。ガス供給源は、ガス容器、ガスタンク、透過セル、又は拡散管を含み得る。ガス容器、ガスタンク、透過セル、又は拡散管を含む一酸化窒素送達システムは、例えば、それぞれ引用により全容が本明細書中に組み込まれている米国特許第7,560,076号及び同第7,618,594号に記載されている。あるいは、ガス供給源は、それぞれ引用により全容が本明細書中に組み込まれている米国特許出願第12/951,811号、同第13/017,768号、及び同第13/094,535号に記載されているようにリザーバ及びリストリクタを含み得る。ガス供給源は、引用により全容が本明細書中に組み込まれている米国特許出願第13/492,154号に記載されているように圧力容器を含み得る。ガス導管は、1つ以上の追加のカートリッジも含み得る。一酸化窒素濃度を検出する1つ以上のセンサ、二酸化窒素濃度を検出する1つ以上のセンサ、酸素濃度を検出する1つ以上のセンサ、1つ以上の加湿器、弁、管もしくはライン、圧力制御装置、流量制御装置、較正システム、及び/又はフィルタを含む追加の構成要素もガス導管に含めることができる。
【０１１１】
第2のガス240も、カートリッジ200に連通させることができる。第2のガスは、図2b及び図2cに示されているようにガス導管に供給することができる。好ましくは、第2のガス240は、図2bに示されているように、カートリッジ200の直前でガス導管225に供給することができる。第2のガス240は、ガス導管225に接合又は接続することができる第2のガス導管235を介して該ガス導管225に供給することができる。第2のガス240がガス導管225に供給されると、第1のガス230及び第2のガス240の両方が、混合用のカートリッジ200の入口205に連通することができる。あるいは、第2のガス240を、図2aに示されているようにカートリッジ200に供給することができる。例えば、第2のガス240を、カートリッジ200の入口205に直接供給することができる。
【０１１２】
第1のガス230及び第2のガス240がカートリッジ200内に進入すると、該第1のガス230と該第2のガス240が混合して、酸素と、一酸化窒素、一酸化窒素放出剤（二酸化窒素であり得る）、及び二酸化窒素の1つ以上とを含むガス混合物242を生成し得る。ガス混合物242は、カートリッジ内の担体220上に存在し得る還元剤に接触することができる。還元剤は、ガス混合物中の一酸化窒素放出剤及び/又は二酸化窒素を一酸化窒素に変換することができる。
【０１１３】
次いで、一酸化窒素を含むガス混合物245を哺乳動物、最も好ましくはヒト患者に送達することができる。ガス混合物中の一酸化窒素の濃度は、少なくとも0.01 ppm、少なくとも0.05 ppm、少なくとも0.1 ppm、少なくとも0.5 ppm、少なくとも1 ppm、少なくとも1.5 ppm、少なくとも2 ppm、又は少なくとも5 ppmであり得る。ガス混合物中の一酸化窒素の濃度は、最大100 ppm、最大80 ppm、最大60 ppm、最大40 ppm、最大25 ppm、最大20 ppm、最大10 ppm、最大5 ppm、又は最大2 ppmであり得る。
【０１１４】
一酸化窒素を含むガス混合物のカートリッジ200から哺乳動物への送達は、該ガス混合物を送達導管に通すことを含み得る。送達導管255は、カートリッジ200と患者インターフェイス250との間に配置することができる。一部の実施態様では、送達導管255は、カートリッジ200の出口210及び/又は患者インターフェイス250に接続することができる。図2a、図2b、及び図2cに点線で示されているように、送達導管は、追加の構成要素、例えば、加湿器又は1つ以上の追加のカートリッジを含み得る。
【０１１５】
ガス混合物の送達は、ガス混合物を哺乳動物に連続的に供給することを含み得る。ガス混合物の送達が、ガス混合物を哺乳動物に連続的に供給することを含む場合は、カートリッジの容積を、送達導管の容積よりも大きくすることができる。相対的に大きいカートリッジの容積により、送達の前にガス混合物が完全に混合されるようにすることができる。一般に、カートリッジの容積の送達導管の容積に対する比率が増加するにつれて、より完全な混合が起こり得る。好ましい混合のレベルは、カートリッジの容積が送達導管の容積の少なくとも2倍であるときに達成され得る。カートリッジの容積は、送達導管の容積の少なくとも1.5倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、又は少なくとも5倍であり得る。
【０１１６】
カートリッジの容積が、送達導管の容積又は該送達導管内のガス混合物の体積よりも大きい場合は、該ガス混合物を該カートリッジから哺乳動物に直接供給しなくても良く、レセプタクル又は該送達導管で遅延させることができる。この遅延が、ガスの混合に必要な時間を与えることができ、NO濃度が呼吸中に一定に維持される。
【０１１７】
この遅延により、レセプタクル内にガス混合物が保持されることになり得る。ガス混合物は、設定時間の間、レセプタクル内に保持することができる。この設定時間は、少なくとも1秒間、少なくとも2秒間、少なくとも6秒間、少なくとも10秒間、少なくとも20秒間、少なくとも30秒間、又は少なくとも1分間であり得る。
【０１１８】
ガス混合物の遅延（即ち、ガス混合物のレセプタクル内での保持）によって起こる混合は有効であり得るため、呼吸内変動が、予め混合されたガスが供給される理想的な条件下で達成され得る呼吸内変動と同一であり得る。これは、「完全混合」と呼ばれることもある。連続的な送達では、これは、哺乳動物に送達されるガス混合物中の一酸化窒素の濃度が、一定時間（例えば、少なくとも1分間、少なくとも2分間、少なくとも5分間、少なくとも10分間、又は少なくとも30分間）一定に維持されることを意味し得る。濃度を一定に維持する場合、この濃度は、送達に望ましい濃度の最大±10％、最大±5％、又は最大±2％の範囲に維持することができる。
【０１１９】
ガス混合物の送達は、ガス混合物を哺乳動物に間欠的に供給することを含み得る。ガス混合物の間欠的な送達は、第1のガス又は第2のガスのシステムへの間欠的な連通の結果であり得る。前記別の方法では、第1のガス又は第2のガスのガス導管を介した間欠的な連通は、圧力のかかる領域を増大することになり得、この領域がレセプタクルに及んで、ガス混合物の間欠的な連通をもたらし得る。間欠的な送達は、ガスバッグ、ポンプ、手動ポンプ、麻酔器、又は人工呼吸器を用いて行うことができる。
【０１２０】
間欠的な送達は、ガス混合物が患者に送達されるオン時間、及びガス混合物が患者に送達されないオフ時間を含み得る。間欠的な送達は、ガス混合物の1回以上のパルスを送達することを含み得る。
【０１２１】
オン時間又はパルスは、数秒から最大数分もの間持続し得る。一実施態様では、オン時間又はパルスは、1秒間、5秒間、10秒間、15秒間、20秒間、25秒間、30秒間、35秒間、40秒間、45秒間、50秒間、55秒間、又は60秒間持続し得る。別の実施態様では、オン時間又はパルスは、1分間、2分間、3分間、4分間、又は5分間持続し得る。好ましい一実施態様では、オン時間又はパルスは、0.5〜10秒間、最も好ましくは1〜6秒間持続し得る。
【０１２２】
間欠的な送達は、複数のオン時間又はパルスを含み得る。例えば、間欠的な送達は、少なくとも1回、少なくとも2回、少なくとも5回、少なくとも10回、少なくとも50回、少なくとも100回、又は少なくとも1000回のオン時間又はパルスを含み得る。
【０１２３】
ガス混合物の各オン時間又はパルスのタイミング及び継続時間は予め設定することができる。前記別の方法では、ガス混合物を、1回以上のオン時間又はパルスの予め設定された送達順序で患者に送達することができる。これは、例えば、麻酔器又は人工呼吸器を用いて達成することができる。
【０１２４】
ガス混合物の送達が、ガス混合物を哺乳動物に間欠的に供給することを含む場合は、レセプタクルの容積は、1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積よりも大きくすることができる。相対的に大きいレセプタクルの容積により、ガス混合物が送達の前に完全に混合されるようにすることができる。一般に、哺乳動物に送達される1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積に対するレセプタクルの容積の比率が増加するにつれて、より完全な混合が起こり得る。好ましい混合のレベルは、レセプタクルの容積が1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積の少なくとも2倍であるときに達成され得る。レセプタクルの容積は、1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積の少なくとも1.5倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、又は少なくとも5倍であり得る。
【０１２５】
レセプタクルの容積が、1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積よりも大きい場合は、該ガス混合物を該レセプタクルから哺乳動物に直接送達しなくても良く、1回以上のパルス又はオン時間を該レセプタクル又は送達導管内で遅延させることができる。この遅延が、ガスの混合に必要な時間を与えることができ、NO濃度が、送達されるパルス間又はオン時間間、一定に維持される。
【０１２６】
オフ時間の結果としての保持に加えて、体積又は容積の相違によって生じる遅延により、ガス混合物がレセプタクル内に保持されることになり得る。ガス混合物は、レセプタクル内に設定時間保持することができる。設定時間は、パルスもしくはオン時間の間、又はパルス間もしくはオン時間間であり得る。設定時間は、少なくとも1秒間、少なくとも2秒間、少なくとも6秒間、少なくとも10秒間、少なくとも20秒間、少なくとも30秒間、又は少なくとも1分間であり得る。
【０１２７】
ガス混合物の遅延（即ち、ガス混合物のレセプタクル内での保持）によって起こる混合は有効であり得るため、呼吸内変動が、予め混合されたガスが供給される理想的な条件下で達成され得る呼吸内変動と同一であり得る。間欠的な送達は、2回以上のパルス又はオン時間でガス混合物を供給することを含む。間欠的な送達を使用すると、各パルス又はオン時間の一酸化窒素の濃度の変動は、10％未満、5％未満、又は2％未満であり得る。言い換えれば、第1のパルスの一酸化窒素の濃度と第2のパルスの一酸化窒素の濃度との間の変動は、第1のパルスの一酸化窒素の濃度の10％未満（又は5％もしくは2％未満）である。別の実施態様では、間欠的な送達を使用すると、各パルス又はオン時間の一酸化窒素の濃度の変動は、10 ppm未満、5 ppm未満、2 ppm未満、又は1 ppm未満であり得る。前記別の方法では、第1のパルスの一酸化窒素の濃度と第2のパルスの一酸化窒素の濃度との間の差異は、10 ppm未満、5 ppm未満、2 ppm未満、又は1 ppm未満である。
【０１２８】
1つ以上の実施態様の詳細が、添付の図面及び詳細な説明に記載されている。他の特徴、目的、及び利点は、詳細な説明、添付の図面、及び特許請求の範囲から明らかであろう。本発明の多数の実施態様が説明されてきたが、本発明の概念及び範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であることを理解されたい。また、添付の図面は、必ずしも縮尺通りである必要はなく、本発明の様々な特徴及び基本原理のやや簡易な表現を示していることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ）】
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【図１３ｂ）】
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【図１３ｃ）】
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【国際調査報告】
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2019505569.tif 000020