(57)【要約】【課題】  外因性又はガス状一酸化窒素ガスを哺乳類に送出する方法及び装置を提供する。【解決手段】  高濃度及び低濃度の一酸化窒素ガスの間で循環する間欠的な高用量の一酸化窒素をある一定期間にわたって哺乳類に送出することによって微生物及び感染症と戦う方法及び対応する装置。高濃度の一酸化窒素は、好ましくは、一酸化窒素を送出しないか又は低濃度の一酸化窒素を有する期間を散在させた短期間にわたって間欠的に送出される。本方法は、高濃度では一酸化窒素ガスが哺乳類の身体を用いてそのチオール防御システムを補充する病原体の防御機構を圧倒するので有利である。高濃度一酸化窒素のバーストの間に送出されるより低い用量又は濃度の一酸化窒素ガスは、病原体に対するニトロ化ストレス圧力を維持し、一酸化窒素ガスの毒性の危険性も低減する。【選択図】      図１
2007537267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化窒素を哺乳類に送出（delivering）する方法であって、
一酸化窒素ガス（nitric oxide gas）の供給源を準備する段階と、
前記一酸化窒素ガスを希釈する段階と、
一酸化窒素ガスの約８０ｐｐｍから約４００ｐｐｍの範囲の第１の濃度で第１の期間にわたって及び該第１の濃度よりも低い一酸化窒素ガスの第２の濃度で第２の期間にわたっていくつかのサイクルで前記一酸化窒素ガスを前記哺乳類に交互に投与（administering）する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２の期間は、前記第１の期間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一酸化窒素ガスの前記第１の濃度は、約１６０ｐｐｍから約３００ｐｐｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
一酸化窒素の前記第２の濃度は、約２０ｐｐｍから約４０ｐｐｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の期間は、約３０分であり、前記第２の期間は、約３．５時間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記投与する段階は、前記一酸化窒素ガスの吸入(inhalation)によるものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記投与する段階は、前記一酸化窒素ガスの局所適用(topical application)であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
一酸化窒素を哺乳類に送出する方法であって、
間隔(intervals)を間に散在させた(interspersed)いくつかの期間にわたって第１の濃度の一酸化窒素ガスを哺乳類に投与する段階、
を含み、
第２の濃度の一酸化窒素が、前記間隔中に投与される、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
一酸化窒素ガスの前記第２の濃度(concentration)は、一酸化窒素ガスの前記第１の濃度よりも低いことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
一酸化窒素ガスの前記第２の濃度は、約８０ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
一酸化窒素ガスの前記第１の濃度は、微生物の増殖を死滅又は抑制するのに十分な濃度であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記微生物は、細菌、マイコバクテリア、ウイルス、及び菌類から成る群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記投与する段階は、前記一酸化窒素ガスの吸入によるものであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記投与する段階は、前記一酸化窒素ガスの局所適用であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
一酸化窒素ガスを送出するための装置であって、
一酸化窒素ガスの供給源と、
希釈ガスの供給源と、
前記一酸化窒素ガスを前記供給源から哺乳類まで送出するように適応可能な送出インタフェースと、
前記一酸化窒素ガスを前記希釈ガスと混合するためのガス混合器と、
一酸化窒素ガスの少なくとも２つの異なる濃度を含む一酸化窒素送出プロフィールを設定し、かつ時限的に一酸化窒素ガスの該少なくとも２つの異なる濃度の間で自動的に切り換えるための論理を含み、前記ガス混合器と連通したコントローラと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記送出プロフィールは、一酸化窒素ガスの前記少なくとも２つの異なる濃度の各々にそれぞれ対応する少なくとも第１及び第２の期間を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の期間は、前記第２の期間よりも短いことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ガス混合器は、Ｔ又はＹ字形の配管接合部及び流量制御弁を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記ガス混合器は、ガス調合器を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記送出インタフェースは、一酸化窒素ガスを前記身体の表面に局所供給するための浴ユニットを含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記送出インタフェースは、顔用マスク、鼻インサート、及び気管内チューブから成る群から選択されたインタフェースを含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記送出インタフェースまで流れる一酸化窒素ガスの濃度を測定し、前記コントローラに信号を送信する一酸化窒素ガスアナライザを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
一酸化窒素ガスを送出するための装置であって、
第１の濃度での一酸化窒素ガスの供給源と、
呼吸可能ガス(breathable gas)の供給源と、
前記一酸化窒素ガスを前記供給源から哺乳類まで送出(delivery)するように適応可能な送出インタフェースと、
前記一酸化窒素ガスの供給源の下流かつ前記送出インタフェースの上流にあり、該供給源から該送出インタフェースへ一酸化窒素ガスの流れを向けるための切り換え弁と、
前記切り換え弁を制御し、かつ時限的に前記一酸化窒素ガスの供給源と前記呼吸可能ガスの供給源の間で切り換えるように該切り換え弁に指令するコントローラと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
前記呼吸可能ガスの供給源は、一酸化窒素ガスの前記第１の濃度よりも低い濃度で一酸化窒素ガスを含むことを特徴とする請求項２３に記載の送出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、外因性又はガス状一酸化窒素ガスを哺乳類に送出する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯは、燃焼の副産物として生成された環境汚染物質である。極度に高濃度（一般的に、１０００ｐｐｍ又はそれよりも多い）では、ＮＯは有毒である。更に、ＮＯは、呼吸器系の内皮組織によって生成される自然発生的ガスでもある。１９８０年代に、研究者により、人体の内皮組織がＮＯを生成し、かつＮＯが内因性血管拡張剤、すなわち、血管の内径を拡張する薬剤であることが見出された。
この発見を受けて、多くの研究者は、患者の様々な肺疾患を治療するために低濃度の体外から吸入されたＮＯを用いることを調査した。例えば、非特許文献１（Ｈｉｇｅｎｂｏｔｔａｍ他のＡｍ．Ｒｅｖ．Ｒｅｓｐ．Ｄｉｓ．Ｓｕｐｐｌ．１３７：１０７、１９８８年）を参照されたい。例えば、原発性肺高血圧（ＰＰＨ）は、低濃度のＮＯを吸入することによって治療することができると判断されている。肺高血圧に関しては、吸入されたＮＯは、肺動脈圧力（ＰＡＰ）、並びに肺血管抵抗（ＰＶＲ）を低減することが見出されている。ＰＰＨ患者にＮＯの吸入を用いることに続き、他の呼吸器疾患にもＮＯの吸入が用いられている。例えば、ＮＯは、気腫、慢性気管支炎、喘息、成人呼吸困難症候群（ＡＲＤＳ）、及び慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）によって気道抵抗が増大した患者の治療に関して調査されている。１９９９年に、ＦＤＡは、満期及び満期近くに出生した新生児の持続性肺高血圧に用いるための一酸化窒素ガスを販売することを認可した。肺高血圧患者の呼吸ガスから吸入一酸化窒素を抜き取ると、反跳効果」と呼ばれるＰＶＲが激しく危険に増大することが公知であるために、一酸化窒素は、これらの患者には連続的に送出することが必要である。
【０００３】
ＮＯはまた、その肺脈管構造に及ぼす影響に加えて、吸入又は局所適用によって病原体に対する抗菌薬剤として導入することができる。例えば、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている、特許文献１（ＷＯ００／３０６５９）、特許文献２（米国特許第６，４３２，０７７号）を参照されたい。病原体を阻害又は死滅させるためにガス状一酸化窒素を適用することは、多くの抗生物質耐性菌が発生したことを考えると有利であると考えられている。例えば、肺炎又は結核の患者は、これらの状態に伴う抗生物質耐性株の発生を考えると、抗生物質に反応しない場合がある。
【０００４】
吸入に対して一酸化窒素を臨床的に使用する場合は、毒性の可能性を考えて従来低濃度の一酸化窒素に限定されている。毒性は、一酸化窒素がヘモグロビンに結合し、これがメトヘモグロビンを発生させることから生じる場合があり、又は一酸化窒素ガスが二酸化窒素（ＮＯ2）に転換することから生じる場合もある。しかし、一酸化窒素に対する病原体の防御機構を圧倒するためには、従来臨床的に吸入に用いられてきた濃度よりも高濃度（例えば、１５０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍ、更には４００ｐｐｍまでの間）で一酸化窒素を送出することが望ましい。すなわち、病原体と戦い、毒性の危険性を最小にするのに有効な送出方法が必要とされている。
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ００／３０６５９
【特許文献２】米国特許第６，４３２，０７７号
【特許文献３】米国特許第６，５８１，５９９号
【特許文献４】米国特許出願出願番号第１０／６５８，６６５号
【非特許文献１】Ｈｉｇｅｎｂｏｔｔａｍ他、Ａｍ．Ｒｅｖ．Ｒｅｓｐ．Ｄｉｓ．Ｓｕｐｐｌ．１３７：１０７、１９８８年
【非特許文献２】Ｇｈａｆａｒｒｉ、Ａ．他著「細菌及び哺乳類細胞培養のための直接一酸化窒素ガス送出システム」、一酸化窒素、１２（３）：１２９〜４０（２００５年５月）
【発明の開示】
【０００６】
間欠的に高用量の一酸化窒素をある一定期間送出し、一酸化窒素が高濃度と低濃度の間を循環する方法及び装置が望ましくて有用であり、毒性の問題を克服すると考えられている。高濃度の一酸化窒素は、一酸化窒素が送出されないか又は低濃度の一酸化窒素が送出されるかのいずれかの期間を散在させた短期間にわたって間欠的に送出することが好ましい。それにより、病原体の一酸化窒素防御機構を圧倒するのに必要な高濃度の一酸化窒素への露出は、ヒトが吸入しても安全な平均レベルに維持される。
【０００７】
好ましい実施形態では、高濃度の一酸化窒素は、８０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍの間、好ましくは１５０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの間、より好ましくは１６０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍの間の濃度で送出することができる。低濃度の一酸化窒素は、好ましくは、ゼロ（０）ｐｐｍ〜８０ｐｐｍの間の濃度、好ましくは２０ｐｐｍ〜４０ｐｐｍの濃度で送出される。
これらの期間は、変化させることができ、好ましくは、６００〜１０００ｐｐｍｈｒｓ／日の用量ｘ時間を送出することになる広い範囲である。例えば、本方法では、１６０ｐｐｍを３０分間４時間毎に送出し、高濃度送出の間に２０ｐｐｍを３．５時間にわたって送出するであろう。高濃度はまた、１０分〜４５分の間の期間にわたって送出することができ、低濃度は、好ましくは、高濃度が送出される期間よりも長い期間にわたって送出される。しかし、それはまた、高濃度の一酸化窒素と同じ長さの時間にわたってサイクル数を少なくして送出し、実質的に同じ量の一酸化窒素ｐｐｍｈｒｓ／日を達成することができる。従って、高濃度及び低濃度が交互に送出され、送出の循環は、１日間、２日間、３日間、又は医師が処方したあらゆる他の時間とすることができる。
【０００８】
一酸化窒素を送出（delivery）するための装置は、市販されており、これは、連続流装置、流量適合装置、又はパルス投薬装置を含むことができる。例えば、ＦＤＡは、米国において３つの異なる一酸化窒素送出システム、すなわち、「ＡｅｒｏＮＯｘ（登録商標）送出システム」及び「ＶｉａＮＯｘ  ＤＳシステム」（カナダ、Ｐｕｌｍｏｎｏｘ製）及び「ＩＮＯｖｅｎｔ（登録商標）送出システム」（ウィスコンシン州、Ｄａｔｅｘ−Ｏｈｍｅｄａ製）を既に認可している。他の装置も、文献及び様々な論文及び特許（例えば、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている米国特許第６，５８１，５９９号）に説明されている。
【０００９】
本発明の別の態様では、間欠的に高用量の一酸化窒素を送出するのに用いるための装置は、一酸化窒素ガス供給源（例えば、高圧ガス容器に入れた一酸化窒素ガス）、コントローラ（例えば、電子コントローラ又はマイクロプロセッサ）、一酸化窒素アナライザ、及び送出される一酸化窒素の濃度がオペレータによって設定された濃度に時限的にかつオペレータによって定められた設定期間にわたって自動的に変化するタイマを含むことができる。装置は、各濃度の送出に対して別々の時間設定を有する２つの異なる一酸化窒素濃度の設定を考慮する論理（例えば、ソフトウエア又はファームウエア）を含むと考えられる。装置はまた、ガス混合器（ガス調合器、又は流量制御弁及びＴ又はＹ字形管継手の組合せのような）、配管、希釈ガス供給源（例えば、室内空気、酸素、又は不活性ガス）、及び一酸化窒素ガス又は希釈ガス又はその両方の放出を制御するための電子調節ニードル弁又は他の弁機構を含むことができる。
【００１０】
代替的に、装置はまた、一方の供給源が高濃度の一酸化窒素を供給し、他方の供給源が低濃度の一酸化窒素を供給する２つの一酸化窒素ガスの供給源を含むことができる。次に、切り換え弁（電子制御されることが好ましい）を設け、所定の時間に基づいて一酸化窒素ガスの流れを高濃度から低濃度へ、又はその逆に切り換える。一酸化窒素ガスを希釈するために、希釈ガスの第３の供給源を設けることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
一酸化窒素ガスは、高濃度では、哺乳類の身体を用いてチオール防御システムを補充する病原体の防御機構を圧倒すると現在考えられている。チオール防御システムには、例えば、マイコバクテリアに対するマイコチオール又は他の細菌に対するグルタチオンを含むことができる。この防御機構が枯渇した状態で、病原体は、一酸化窒素の死滅影響に対して無防御になる。高濃度一酸化窒素のバースト間に送出されるより低い用量又は濃度の一酸化窒素ガスにより、病原体にニトロ化ストレス圧力が維持され、防御システムが適切なレベルまで再構築されないようにする。従って、病原体と戦うための好ましい治療又は送出プロフィールは、間に間隔を散在させたいくつかの期間にわたる第１の濃度の一酸化窒素ガスの送出と、その間隔中の第２の濃度の一酸化窒素の投与とを含むことができる。第１の濃度は、微生物の増殖を死滅させるか又は阻害するのに十分な高濃度であることが好ましい。例えば、第１の濃度は、約８０ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、より好ましくは１５０〜２５０ｐｐｍの間、最も好ましくは１６０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍの間の範囲とすることができる。
第２の濃度は、２０〜８０ｐｐｍの範囲のような低濃度の一酸化窒素ガスであることが好ましい。代替的に、一酸化窒素ガスの量を追跡するために、第２の濃度は、ゼロｐｐｍ又はその近くとすることができることも理解すべきである。
【００１２】
今度は図面を参照すると、図１〜図３は、本発明に用いる一酸化窒素送出装置の様々な実施形態を示している。図１は、最も一般的な意味で、ＮＯガスを送出インタフェース６を通して哺乳類に送出するようになった一酸化窒素ガス供給源８を含むＮＯ送出装置２を示している。図１は、本発明の好ましい一実施形態を示している。
図１では、ＮＯガス供給源８は、ＮＯガスを収容する加圧容器である。加圧容器を用いることは、ＮＯ含有ガス供給源８を格納する好ましい方法であるが、専用供給ライン（壁面供給）のような他の格納及び送出手段を用いることもできる。一般的に、ＮＯガス供給源８は、Ｎ2及びＮＯの混合物である。Ｎ2は、一般的に加圧容器内のＮＯの濃度を希釈するのに用いられるが、あらゆる不活性ガスを用いることができる。ＮＯガス供給源８は、加圧容器に格納されるが、加圧容器内のＮＯの濃度は、約８００ｐｐｍ〜約１０，０００ｐｐｍの範囲に含まれることが好ましい。市販の一酸化窒素製造業者は、一般的に、医療用にほぼ１０００ｐｐｍ範囲の一酸化窒素混合物を生産している。更に、低濃度のＮＯ（例えば、１００ｐｐｍ未満のＮＯ）を含む加圧容器を本明細書に開示した装置及び方法に従って用いることができる。勿論、用いるＮＯの濃度が低くなると、頻繁に加圧容器を置換することが必要になる。
【００１３】
図１はまた、ＮＯの濃度を希釈するのに用いられるＮＯ送出装置２の一部としての希釈ガスの供給源１４も示している。希釈ガスの供給源１４は、Ｎ2、Ｏ2、空気、不活性ガス、又はこれらのガスの混合物を収容することができる。Ｎ2又は不活性ガスのようなガスは、Ｏ2又は空気のようにＮＯをＮＯ2に酸化しないので、これらのガスを用いてＮＯ濃度を低濃度に希釈することが好ましい。それにも関わらず、それよりも高濃度の窒素が既に存在している可能性があるところに高濃度のＮＯを送出するための吸入用途では、ＮＯ流は、酸素を補足するか又はそれで希釈され、酸素が窒素で置換されることによって窒息を引き起こす可能性を防ぐことができる。特に、高濃度のＮＯガスを送出する場合には、注入部位又はガス調合器の下流の送出ラインを最小にし、ＮＯ2が形成される危険性を低減することが好ましい。
【００１４】
希釈ガスの供給源１４は、加圧容器内に格納されて示されている。加圧容器の使用法は、図１には希釈ガスの供給源１４を格納するための手段として示されているが、専用供給ライン（壁面供給）のような他の格納及び送出手段を用いることができる。更に、希釈ガスの供給源は、換気装置、空気ポンプ、送風機、又は呼吸可能な空気を移動させる他の機械的装置とすることができる。
ＮＯガス供給源８からのＮＯガス及び希釈ガス供給源１４からの希釈ガスは、圧力調節装置１６を通過し、ＮＯ送出装置２に入るガスの圧力を低減することが好ましい。それぞれのガス流は、配管１８を通じてガス調合器２０に流入する。ガス調合器２０は、ＮＯガス及び希釈ガスを混合し、供給源８に含まれるＮＯガスよりもＮＯ濃度が減少したＮＯ含有ガスを生成する。好ましくは、コントローラ３６は、ガス調合器を望ましいＮＯ濃度（例えば、高濃度期間には１６０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ、低濃度期間には２０〜４０ｐｐｍ）までガスを混合し、配管２４を通じて流出させるように設定することができるように電気接続線４２を通してガス調合器を制御する。
【００１５】
任意的な流量制御弁２２をガス調合器２０の下流に位置決めし、ＮＯガスの送出インタフェース６までの流れを制御することができる。流量制御弁２２には、例えば、徐々に増大（閉鎖する場合は徐々に減少）するように開放（又は閉鎖）する比例制御弁を含むことができる。別の例では、流量制御弁２２には、質量流コントローラを含むことができる。流量制御弁２２は、送出装置６に流入するＮＯ含有ガスの流量を制御する。
【００１６】
送出インタフェース６は、ガスを哺乳類に送出するのに適応可能なあらゆる種類のインタフェースとすることができる。例えば、ＮＯガスが哺乳類の気道又は肺に送出される場合には、送出インタフェース６には、哺乳類の呼吸器系と界面を接する顔用マスク、鼻インサート、又は気管内チューブを含むことができる。送出インタフェース６の種類は、限定的ではなく、ガス送出のための特定の用途及び位置に依存することを理解すべきである。別の例では、ＮＯガスが、皮膚又は眼のような身体表面、心臓、胃のような臓器の表面等に局所的に送出される場合には、本発明者の一人に付与された米国特許第６，４３２，０７７号に説明するような浴ユニットを用いることができる。米国特許第６，４３２，０７７号は、あたかも本明細書で完全に示されているように本明細書において引用により組み込まれている。送出インタフェース６の更に別の例は、血液又は体液をＮＯガスに露出するためにＮＯガスを血液又は体液に直接送出する透析回路又は体外回路網へのインタフェースとすることができる。このような送出インタフェースは、例えば、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている、２００３年９月９日出願の米国特許出願出願番号第１０／６５８，６６５号に説明されている。
【００１７】
依然として図１を参照すると、送出装置２は、流量制御弁２２及びガス調合器２０を制御することができるコントローラ３６を含むことが好ましい。コントローラ３６は、入力装置（図示せず）に接続したマイクロプロセッサに基づくコントローラ３６であることが好ましい。オペレータは、入力装置を用いて、ＮＯ濃度及び治療／露出期間のような送出装置の様々なパラメータを調節することができる。更に、任意的なディスプレイをコントローラ３６と接続し、設定ＮＯ濃度値、送出インタフェース６に流れるＮＯの濃度、ＮＯ2の濃度、送出インタフェース６へのガス流量、治療／送出の総時間、及び／又は高濃度及び低濃度ＮＯガスを交互に切り換えるサイクル数のような測定パラメータ及び設定を表示することができる。
【００１８】
コントローラは、異なる濃度でＮＯガスを送出する期間を秒読みするためのタイマを含むことが好ましい。更に、コントローラは、事前設定又はユーザプログラマブル期間で高濃度及び低濃度のＮＯガスの交互送出を実行するためのファームウエア又はソフトウエアプログラムのような論理を含むことが好ましい。このような論理によって実行するための処理は、図４及び図５に示している。
コントローラ３６はまた、送出装置２にガス濃度に関するＮＯアナライザ４０が存在する場合には、このようなアナライザ４０から信号ライン４８を通して信号を受け取ることが好ましい。信号ライン４２及び４４は、制御信号の送出及び受信のためにガス調合器２０及び流量制御弁２２にそれぞれ接続される。
【００１９】
一酸化窒素送出装置の別の実施形態では、コントローラ３６は、完全に削除することができ、ガス調合器２０は、望ましい高濃度又は低濃度の一酸化窒素ガスに手動で設定することができる。期間はまた、手動で適切な設定期間追跡することができ、ガス調合器は、高濃度ＮＯガスまで増大させるか又は低濃度ＮＯガスまで低減するかのいずれかに調節される。送出インタフェース６に入るガスの流量は、手動で事前設定又は調節することができる。
【００２０】
図２は、ＮＯガス供給源８から流れるＮＯガス及び希釈ガス供給源７４から流れる希釈ガスの流量に基づいてＴ又はＹ字形の接続部７０を用いて混合することによって望ましい濃度のＮＯガスにされる一酸化窒素送出装置５２の別の実施形態を示している。それぞれの流量は、流量制御弁７２及び７５を通じて制御される。ガスの混合は、Ｔ又はＹ字形の接続点７０で開始され、送出ライン７８を通って続く。ＮＯアナライザ８０は、送出インタフェース付近の交点でガス混合物をサンプリングし、送出インタフェース７６に流れるガス混合物のＮＯ濃度を測定する。測定したＮＯ濃度は、次に、信号ライン８８を通してコントローラ８６に戻し、従って、次に測定したＮＯ濃度を設定した望ましいＮＯガス濃度と比較することによってデータを処理する。コントローラ８６は、次に、適切ならば、制御信号をライン８２及び８４を通して送信することによって流量制御弁７２及び７５を調節し、送出インタフェース７６に流れるＮＯガスの望ましい濃度を達成するために流量を調節することを可能にする。コントローラ８６は、同様に、図１のコントローラ３６に関して上述した特徴の全てを含むことができることを理解すべきである。同様に、送出インタフェース７６は、図１に関して説明したように、送出インタフェース６に同様に適応させることができる。
【００２１】
図３は、本発明の１つの態様による一酸化窒素送出装置の更に別の実施形態を示している。この送出装置１０２では、ガス混合器（例えば、ガス調合器又はＴ又はＹ字形接続部）を有する代わりに、切り換え弁１０４を用い、高濃度ＮＯガス供給源１０６と低濃度ＮＯガス供給源１０８との間を切り換える。切り換え弁１０４は、本発明によって高濃度及び低濃度のＮＯガスの間を適切な時間に切り換えるコントローラ１１６で制御される。低濃度ＮＯガス供給源１０８は、望ましい期間の低ＮＯ濃度がゼロｐｐｍのＮＯガスである場合には、空気のような非ＮＯガス供給源で置換することができる。
【００２２】
今度は図４及び図５を参照すると、コントローラ３６、８６、及び１１６にプログラムされて入れた論理（ファームウエア又はソフトウエア）によって実行することができる処理の流れが例示されている。図４は、段階４００「開始」から開始されるＮＯガス送出に望ましい濃度及び期間を設定するための処理の流れを示している。段階４０５では、論理は、望ましいＮＯ濃度及び期間を設定するための設定サブルーチンを入力する。段階４１０では、論理は、ＮＯ送出プロフィールに対して設定された濃度値が存在するか否かを検証する。値が既に設定されている場合には、処理は、段階４１５に進み、送出の期間に対して設定された値を検証する。ＮＯ濃度に対してまだ値が設定されていない場合には、論理は、段階４１２及び段階４１４を含むサブプロセスを呼び出し、送出する治療プロフィールのための第１及び第２のＮＯ濃度を設定する。例えば、第１のＮＯ濃度は、送出されるＮＯガスを約１６０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍに設定することができ、第２の濃度は、送出されるＮＯガスを０ｐｐｍ〜８０ｐｐｍに設定することができる。次に、設定されたＮＯ濃度値がコントローラによって用いられ、図５に示す処理のガス調合器又は流量制御弁が設定される。
【００２３】
ＮＯ濃度値が設定された後、論理は、次に、段階４１５のＮＯガスを送出するための期間を設定する段階に進む。期間がまだ設定されていない場合には、段階４１７及び段階１４９を含むサブプロセスが呼び出され、ここで、第１のＮＯ濃度に対応する第１の期間及びＮＯ濃度に対応する第２の期間が設定される。
ＮＯ濃度及び期間が設定された後、論理は、次に、送出される第１の及び第２の濃度のＮＯガスを交互に切り換えるサイクルの数を設定する段階に進む。代替的に、総治療時間の終わりにＮＯガスの送出を止めることになる総治療時間を設定することもできる。総治療時間又はサイクル数がまだ設定されていない場合には、段階４２２を含むサブプロセスを呼び出し、これらの値を設定する。その後、設定処理が終了し、装置は、治療のためにＮＯガスを送出する準備ができる。
【００２４】
図５は、高濃度及び低濃度のＮＯガスの送出を交互に切り換えるためにコントローラ３６、５６、及び１１６の論理によって実行される処理の流れを示している。段階５００の「治療開始」は、図４のＮＯガス送出値が入力されると開始することができる。段階５０５では、コントローラ３６（図１）は、次に、ライン４２を通してガス調合器に制御信号を送信し、第１の濃度のＮＯガスを達成する適切なガス調合器設定値を設定することができ、この値は、図４の設定処理において設定されている。更に、この処理は、ＮＯアナライザ４０（図１）からコントローラ３６までのフィードバック制御も含み、送出インタフェース６に送出されている実際のＮＯガス濃度が設定ＮＯガス濃度に適合するという点で、ガス調合器の制御を微調整することを可能にする。
【００２５】
代替的に、段階５０５のコントローラは、制御信号を流量制御弁７２及び７５（図２）に送信し、ガスを混合して図４の設定処理で設定した第１の濃度にするのに適切な流量を設定することができる。同様に、この処理は、ＮＯアナライザ８０（図２）からコントローラ５６までのフィードバック制御を含むことができる。更に別の実施形態では、段階５０５のコントローラは、図４の設定処理で設定されたＮＯガスの第１の濃度に応じて供給源からのＮＯガスの送出を選択するように切り換え弁１０４（図３）を設定することができる。
【００２６】
ＮＯガスの送出は、段階５０５の設定に応じて進行する。段階５１０では、コントローラ３６、５６、又は１１６に含まれたタイマにより、図４で設定された第１の期間の値を実際の時間の秒読みと比較する。この期間が経過していなければ、ガス調合器、流量制御弁、又は切り換え弁設定は、段階５１２と同じままである。第１の期間が経過すると、段階５１５により、図４の処理で設定された値であるＮＯガスの第２の濃度に対応するガス調合器、流量、又は切り換え弁設定が設定される。次に、ＮＯガスの送出は、第２の期間が経過するまで第２の濃度で進行する。
第２の期間が終了すると、論理は、段階５２５に進み、設定サイクル数の総治療時間が経過したか否かを照会する。設定サイクル数又は総治療時間に到達すれば、段階５３０で治療が終了する。そうでなければ、処理は、段階５０５、５１０、５１５、及び５２５を繰り返す。
【００２７】
送出方法の別の例
高用量ＮＯガスの間欠的送出の実施は、多くの手段によることができる。例えば、吸入によるか又は呼吸気道への送出は、自然呼吸の哺乳類にも機械的換気で管理される哺乳類にも行うことができる。自然呼吸の哺乳類に関しては、送出は、マスク又は鼻カニューレのような多くの上述のガス送出システムを通じて行うことができる。このような哺乳類に対するための装置には、哺乳類が吸気する時だけに一酸化窒素ガスが送出されることになるように、呼吸（例えば、呼気に対する吸気）の開始を検出する流量計又は流量センサを含むことができる。機械的に換気する哺乳類では、一酸化窒素は換気装置回路の吸気肢に送出されることになり、同様に、呼吸を哺乳類に循環する時にのみ換気装置をトリガすることができる。
【００２８】
これらの双方の実施の際に、一酸化窒素送出のパターンは、哺乳類の肺のターゲット感染部位と送出回路内の一酸化窒素残留物を最低濃度にするという要求とに応じて様々とすることができる。例えば、感染が肺の気嚢にある場合には、一酸化窒素は、ガスが気道だけに送出される呼吸の終了時近くで切断することができる。代替的に、感染が気道だけに存在する場合には、開始ガスは、低濃度の一酸化窒素とすることができる。
【００２９】
更に、ＮＯガス送出の注入部位は、高濃度のＮＯガスを用いる場合には、ＮＯ2に変換する時間を低減するために患者の気道に近いことが好ましい。それにより、吸入前にＮＯガスが送出ラインに存在する停滞時間が最短になる。代替的に、送出システムは、呼吸中のある時点で高濃度のボーラス注入を用い、肺の中でＮＯの希釈が起こるようにすることができる。
本発明の実施形態を示して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができる。従って、本発明は、特許請求の範囲及びその均等物以外には限定されるべきではない。
【００３０】
実験結果
微生物と戦う際に一酸化窒素ガスを間欠的に高用量で送出することの有効性を試験して検証した。簡単には、実験方法は以下のようであった。様々な細菌の接種材料を２．５×１０8ｃｆｕ／ｍｌの懸濁液にして調製し、無菌の通常の生理食塩水で１：１０００に希釈した。無菌の培養位置で３ミリリットル／ウェルの接種材料を用いた。接種材料の露出は、例えば、あたかも本明細書で完全に示されているように本明細書において引用により組み込まれている、Ｇｈａｆａｒｒｉ、Ａ．他著「細菌及び哺乳類細胞培養のための直接一酸化窒素ガス送出システム」、一酸化窒素、１２（３）：１２９〜４０（２００５年５月）に説明する露出チャンバで行われた。接種材料は、流量２．５リットル／分で３０分間１６０ｐｐｍのＮＯガスに露出し、その後２０ｐｐｍのＮＯガスに３．５時間露出した。高濃度及び低濃度のＮＯガスへの露出は、４時間毎に２４時間にわたって繰返し循環させた。様々な時間（例えば、０、４、８、及び１２時間）でサンプルを取って蒔き、ｃｆｕ／ｍｌを計数することによって判断される細菌の生存力を判断した。
【００３１】
図６〜図９は、対照として空気への露出と比較したＮＯガスの実験に用いた様々な細菌の生存を示している。これらの図に見られるように、高濃度及び低濃度の一酸化窒素に循環して露出することは、細菌を死滅させる有効な方法である。長期間にわたって高濃度及び低濃度に循環して露出することの有効性は、連続的に高濃度に露出する場合と同様であることが観察されたが、循環して露出すると、メトヘモグロビンが形成される危険性が最低になり、安全性が改善する。
【００３２】
微生物を死滅させるＮＯガスの影響がチオール官能基に関するという仮定を試験するために付加的な研究が行われた。様々な微生物を用いた研究に基づいて、マイコバクテリアは、ＮＯガスの害に感受性が低いことが観察された。これは、マイコバクテリアが、細胞内の酸化還元平衡を維持し、細胞をニトロ化及び酸化ストレスから保護する例外的なチオール、マイコチオールを有することによるものである可能性がある。この仮定を試験するために、マイコチオール欠損マイコバクテリアスメグマチス「変異体ＭｓｈＡ」とその野生型対応菌「ｍｃ2１５５」を２００ｐｐｍのＮＯガスに露出することにより、両株のＮＯガスに対する感受性を比較した。「ＭｓｈＡ」は、マイコチオール生合成に必要な酵素である。
【００３３】
図１０は、マイコチオール欠損「ＭｓｈＡ」変異体が、その野生型対応菌よりもＮＯガスに対する感受性が高く、その野生型対応菌よりも短い時間で死滅したことを示している。
野生型「Ｍ．スメグマチス」を４００ｐｐｍＮＯガスに露出した後にＨＰＬＣを用いてマイコチオールレベルを定量して測定するために更に実験を行い、空気に露出した後のマイコチオールレベルと比較した。図１１は、４００ｐｐｍのＮＯガスに露出すると、空気に露出した時に比べてマイコバクテリア中のマイコチオールのレベルが減少したことを示している。
すなわち、これらの結果は、ＮＯガスが、恐らく、マイコバクテリアが酸化ストレスに対して自分自体を保護するための機構であるマイコチオールを枯渇させる働きをする可能性があることを示している。
【００３４】
他の細菌では、マイコバクテリア中のマイコチオールに類似の分子は、グルタチオンであると考えられている。グルタチオン貯蔵は、通常は、病原体に対してマクロファージによって放出される内因性ＮＯ及びＨ2Ｏ2から細菌を保護する働きをすることができる。従って、外因性ＮＯガスを送出すると、グルタチオン貯蔵を圧倒する働きをし、Ｈ2Ｏ2からの細菌の保護を除いて鉄をベースとした酵素を結合し、それによってＯ2消費を停止して電子運搬中心を破壊し、金属イオンを細菌のサイトゾル内に遊離することができる。遊離酸素、金属イオン、ＮＯ、及び過酸化水素は、反応性窒素及び酸素種、並びに脱アミノ化によって細菌のＤＮＡを損傷する金属イオンを更に生成する。従って、一定期間のグルタチオン防御機構を圧倒するのに十分な濃度のＮＯガス及び低濃度のＮＯガスを循環又は交互送出することは、細菌、マイコバクテリア、及び菌類のような微生物との戦いに有効とすることができ、同時に安全性を改善することができると考えられている。
【００３５】
微生物はまた、ウイルスを含むことができる。ウイルスは、独力ではチオールに基づく解毒経路を有さず、依然として本質的にニトロ化ストレスを受け易い可能性がある。ＮＯは、ウイルスのＤＮＡ合成に必要な成分の酵素であるウイルスリボヌクレオチド還元酵素を阻害し、それによってウイルスの複製を阻害することができる。一酸化窒素はまた、ウイルスタンパク質をコード化するｖＲＮＡ及びｍＲＮＡの合成を含む複製サイクルの初期にウイルスの複製を阻害することができる。ウイルスはまた、身体の防御経路を解毒化するための宿主細胞にも依存するために、宿主細胞に入るＮＯの直接的な細胞毒機構及びそれによって生じる細胞内変化はまた、ウイルスＤＮＡの脱アミノ化による殺ウイルス効果を説明することができるであろう。すなわち、ＮＯガスの高濃度及び低濃度の循環又は交互送出は、ウイルスに対しても有効な場合があると考えられている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１つの態様による一酸化窒素送出装置の様々な実施形態の１つを示す概略図である。
【図２】本発明の１つの態様による一酸化窒素送出装置の様々な実施形態の１つを示す概略図である。
【図３】本発明の１つの態様による一酸化窒素送出装置の様々な実施形態の１つを示す概略図である。
【図４】高濃度及び低濃度の一酸化窒素ガスの交互送出プロフィールを設定するための論理を示す図である。
【図５】高濃度及び低濃度の一酸化窒素ガスを交互に送出するための論理を示す図である。
【図６】１６０ｐｐｍ一酸化窒素ガスに３０分間及び２０ｐｐｍに３．５時間の露出の総露出時間２４時間でＮＯガス（ｇＮＯ）に交互に露出する時の「Ｓ．ａｕｒｅｕｓ」（ＡＴＣＣ番号２５９２３）の生存に及ぼす影響を示す図である。
【図７】１６０ｐｐｍ一酸化窒素ガスに３０分間及び２０ｐｐｍに３．５時間の露出の総露出時間２４時間でＮＯガス（ｇＮＯ）に交互に露出する時の「Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ」（ＡＴＣＣ番号２７８５３）の生存に及ぼす影響を示す図である。
【図８】１６０ｐｐｍ一酸化窒素ガスに３０分間及び２０ｐｐｍに３．５時間の露出の総露出時間２４時間でＮＯガス（ｇＮＯ）に交互に露出する時の「Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ」（嚢胞性繊維症からの臨床株）の生存に及ぼす影響を示す図である。
【図９】１６０ｐｐｍ一酸化窒素ガスに３０分間及び２０ｐｐｍに３．５時間の露出の総露出時間２４時間でＮＯガス（ｇＮＯ）に交互に露出する時の「Ｅ．ｃｏｌｉ」の生存に及ぼす影響を示す図である。
【図１０】２００ｐｐｍＮＯガス（ｇＮＯ）に露出する時の「ＭｓｈＡ」マイコチオール欠損変異マイコバクテリアスメグマチス及びその野生型対応菌の生存に及ぼす影響を示す図である。
【図１１】空気に露出した時に比較して４００ｐｐｍＮＯガス（ｇＮＯ）に露出した時の野生型マイコバクテリアスメグマチス内のマイコチオールのレベルを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
２  ＮＯ送出装置
８  ＮＯガス供給源
１４  希釈ガス供給源
１６  圧力調節装置
２０  ガス調合器
【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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【国際調査報告】
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