(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化窒素生成システムであって、
１つまたは複数のプラズマチャンバであって、前記１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して酸化窒素を含有する生成ガスを生成するように構成された１つまたは複数の電極を各々が含む、１つまたは複数のプラズマチャンバと、
１つまたは複数のパラメータを制御アルゴリズムへの入力として使用して、前記１つまたは複数のプラズマチャンバ内の前記１つまたは複数の電極によって前記生成ガス中に生成される酸化窒素の量を調節するように構成された制御装置であって、前記１つまたは複数のパラメータの少なくとも１つは、前記１つまたは複数のプラズマチャンバに入る前記反応ガスの流量に関係する、制御装置と、
前記１つまたは複数のプラズマチャンバに瞬間的な高圧反応ガスを提供するように構成される反応ガス源と、
前記反応ガス源と前記１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置され、前記生成ガスが流れ込む医療用ガスに関連する測定値に基づいて、前記反応ガス源から前記反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するように構成された流量制御装置と、
前記１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された前記生成ガスからＮＯ２を除去するように構成された１つまたは複数の捕集経路と、を備え、
前記生成ガスおよび前記医療用ガスの組合せの中のＮＯの濃度が目標値であり、
前記医療用ガスに関連する前記測定値は前記医療用ガスの流量であり、前記１つまたは複数のプラズマチャンバを通る前記反応ガスの空気流が前記医療用ガスの流量に比例する、酸化窒素生成システム。
【請求項２】
前記反応ガス源がリザーバの形態である、請求項１に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項３】
前記反応ガス源がポンプの形態である、請求項１に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項４】
前記流量制御装置が、１つまたは複数の比例弁、１つまたは複数のデジタル弁、および少なくとも１つの比例弁と少なくとも１つのデジタル弁との組合せから成る群から選択される、請求項１に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項５】
前記１つまたは複数の捕集経路からＮＯ濃縮空気を受け取るように配置され、前記ＮＯ濃縮空気をフィルタリングするように構成された、１つまたは複数のフィルタをさらに備える、請求項１に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項６】
高電圧回路への入力として継続的でカスタマイズ可能な制御ＡＣ波形を生成するデジタル信号プロセッサをさらに備える、請求項１に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項７】
前記デジタル信号プロセッサは、前記ＡＣ波形の周波数およびデューティサイクルを制御することによって前記ＡＣ波形の形状を制御するように構成される、請求項６に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項８】
酸化窒素生成システムであって、
１つまたは複数のプラズマチャンバであって、前記１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して酸化窒素を含有する生成ガスを生成するように構成された１つまたは複数の電極を各々が含む、１つまたは複数のプラズマチャンバと、
１つまたは複数のパラメータを制御アルゴリズムへの入力として使用して、前記１つまたは複数のプラズマチャンバ内の前記１つまたは複数の電極によって前記生成ガス中に生成される酸化窒素の量を調節するように構成された制御装置であって、前記１つまたは複数のパラメータの少なくとも１つは、前記１つまたは複数のプラズマチャンバに入る前記反応ガスの流量に関係する、制御装置と、
前記１つまたは複数のプラズマチャンバに瞬間的な高圧反応ガスを提供するように構成される反応ガス源と、
前記反応ガス源と前記１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置され、前記生成ガスが流れ込む医療用ガスに関連する測定値に基づいて、前記反応ガス源から前記反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するように構成された流量制御装置と、を備え、
前記生成ガスおよび前記医療用ガス中のＮＯの濃度が目標値であり、
前記医療用ガスに関連する前記測定値は前記医療用ガスの流量であり、前記１つまたは複数のプラズマチャンバを通る前記反応ガスの空気流が前記医療用ガスの流量に比例する、酸化窒素生成システム。
【請求項９】
前記１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された前記生成ガスからＮＯ２を除去するように構成された、１つまたは複数の捕集経路をさらに備える、請求項８に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１０】
前記反応ガス源がリザーバの形態である、請求項８に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１１】
前記反応ガス源がポンプの形態である、請求項８に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１２】
酸化窒素生成システムであって、
１つまたは複数のプラズマチャンバであって、前記１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して酸化窒素を含有する生成ガスを生成するように構成された１つまたは複数の電極を各々が含む、１つまたは複数のプラズマチャンバと、
１つまたは複数の入力パラメータを用いて、制御アルゴリズムに基づいて、前記１つまたは複数のプラズマチャンバに入る前記反応ガスの流量、および、前記１つまたは複数のプラズマチャンバにおけるプラズマ電力、のうちの少なくとも１つまたは複数を変動させることにより、前記１つまたは複数のプラズマチャンバ内の前記１つまたは複数の電極によって前記生成ガス中に生成される酸化窒素の量を調節するように構成された制御装置と、
前記１つまたは複数のプラズマチャンバに瞬間的な高圧反応ガスを提供するように構成される反応ガス源と、
前記反応ガス源と前記１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置され、前記生成ガスが流れ込む医療用ガスに関連する測定値に基づいて、前記反応ガス源から前記反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するように構成された流量制御装置と、を備え、
前記生成ガスおよび前記医療用ガスの組合せの中のＮＯの濃度が目標値であり、
前記医療用ガスに関連する前記測定値は前記医療用ガスの流量であり、前記１つまたは複数のプラズマチャンバを通る前記反応ガスの空気流が前記医療用ガスの流量に比例する、酸化窒素生成システム。
【請求項１３】
前記制御アルゴリズムの入力パラメータが、併用治療パラメータ、患者パラメータ、周囲環境パラメータ、装置パラメータ、およびＮＯ治療パラメータから成る群から選択される、請求項１２に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１４】
前記併用治療パラメータが、前記ＮＯ生成システムと共に使用されている１つまたは複数の装置に関係する、流量、圧力、ガス温度、またはガス湿度情報を含む、請求項１３に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１５】
前記患者パラメータが、吸気流量、ＳｐＯ２、呼吸検出、１回呼吸量、分時体積、または呼気ＮＯ２を含む、請求項１３に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１６】
前記周囲環境パラメータが、周囲温度、周囲圧力、周囲湿度、周囲ＮＯ、または周囲ＮＯ２を含む、請求項１３に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１７】
前記装置パラメータが、プラズマチャンバ圧力、プラズマチャンバ流量、プラズマチャンバ温度、プラズマチャンバ湿度、電極温度、電極タイプ、または電極間隙を含む、請求項１３に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１８】
前記ＮＯ治療パラメータが、目標ＮＯ濃度、表示ＮＯ濃度、または表示ＮＯ２濃度を含む、請求項１３に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項１９】
前記１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された前記生成ガスからＮＯ２を除去するように構成された１つまたは複数の捕集経路をさらに備える、請求項１２に記載の酸化窒素生成システム。
【請求項２０】
前記反応ガス源がリザーバの形態である、請求項１２に記載の酸化窒素生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１７年２月２７日に出願された米国仮出願第６２／４６３，９４３号、２０１７年２月２７日に出願された米国仮出願第６２／４６３，９５６号、２０１７年５月２２日に出願された米国仮出願第６２／５０９，３９４号、２０１７年９月１日に出願された米国仮出願第６２／５５３，５７２号、２０１７年１０月１８日に出願された米国仮出願第６２／５７４，１７３号、および２０１８年１月７日に出願された米国仮出願第６２／６１４，４９２号の利益およびそれらに対する優先権を主張するものであり、各出願の内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、換気装置と併用するための酸化窒素を生成するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
酸化窒素は、疾患、特に心臓および呼吸器系の病気を治療するために多数の方式で有用であることが判明している。ＮＯを生産し、そのＮＯガスを患者に送達するための従来のシステムには多数の不都合点がある。例えば、タンクを利用するシステムは、高濃度および高圧力にあるＮＯガスの大型のタンクを必要とした。このシステムを使用する治療が一時停止されると、回路中のＮＯが停滞してＮＯ２に変換し、ユーザが手動換気を再開する前に手動換気回路をパージすることが必要となる。ＮＯ２またはＮ２Ｏ４からＮＯを合成するには、有毒化学物質を扱う必要がある。これまでの電気生成システムは、患者に送達される、または送達チューブを通じて送り込まれることになる空気の主流中でプラズマを生成することを伴う。
【０００４】
また、現在のシステムの校正も、ユーザが校正用ガスを含有している高圧ガスキャニスタをシステムに接続する必要があるため、難しい可能性がある。校正用ガスは、典型的には、ＮＯ、ＮＯ２、およびＯ２を含む。一度に１つの濃度および１種類のガスごとに、ガスをセンサチャンバに流して既知の入力を得る。この手動の校正は、熟練者で略１５分以上の時間がかかる可能性がある。タンクを利用したシステムが流動するとき、システムは高濃度（およそ８００ｐｐｍ）のＮＯを換気システム中に放出する。タンクを利用したシステムによる治療が一時停止されると、手動回路（アンビュー（Ａｍｂｕ）バッグまたは同等のもの）内のＮＯが停滞してＮＯに変換し、ユーザが手動換気を再開する前に手動換気回路をパージすることが必要となる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、様々な換気装置と併用するための酸化窒素生成のシステム、方法、および装置を対象とする。いくつかの実施形態では、酸化窒素生成システムは、１つまたは複数のプラズマチャンバであって、該１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して酸化窒素を含有する生成ガスを生成するように構成された１つまたは複数の電極を各々が含む、１つまたは複数のプラズマチャンバを含む。制御装置が、１つまたは複数のパラメータを制御アルゴリズムへの入力として使用して、１つまたは複数のプラズマチャンバ内の１つまたは複数の電極によって生成ガス中に生成される酸化窒素の量を調節するように構成され、１つまたは複数のパラメータの少なくとも１つは、１つまたは複数のプラズマチャンバに入る反応ガスの流量に関係する。反応ガス源が、１つまたは複数のプラズマチャンバに瞬間的な高圧反応ガスを提供するように構成される。流量制御装置が、反応ガス源と１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置され、生成ガスが流れ込む医療用ガスに関連する測定値に基づいて、反応ガス源から反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するように構成される。１つまたは複数の捕集経路が、１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された生成ガスからＮＯ２を除去するように構成される。組み合わせられた生成ガスおよび医療用ガス中のＮＯの濃度が目標値である。
【０００６】
いくつかの実施形態では、医療用ガスに関連する測定値は、１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの空気流が医療用ガスの流量に比例するような、中間ガスの流量である。
【０００７】
いくつかの実施形態では、反応ガス源がリザーバの形態である。いくつかの実施形態では、反応ガス源がポンプの形態である。いくつかの実施形態では、流量制御装置が、１つまたは複数の比例弁、１つまたは複数のデジタル弁、および少なくとも１つの比例弁と少なくとも１つのデジタル弁との組合せから成る群から選択される。いくつかの実施形態では、システムは、１つまたは複数の捕集経路からＮＯ濃縮空気を受け取るように配置され、ＮＯ濃縮空気をフィルタリングするように構成された１つまたは複数のフィルタも含む。いくつかの実施形態では、システムは、高電圧回路への入力として継続的でカスタマイズ可能な制御ＡＣ波形を生成するデジタル信号プロセッサも含む。デジタル信号プロセッサは、ＡＣ波形の周波数およびデューティサイクルを制御することによってＡＣ波形の形状を制御するように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、酸化窒素生成システムが、１つまたは複数のプラズマチャンバであって、該１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して酸化窒素を含有する生成ガスを生成するように構成された１つまたは複数の電極を各々が含む、１つまたは複数のプラズマチャンバを備える。制御装置が、１つまたは複数のパラメータを制御アルゴリズムへの入力として使用して、１つまたは複数のプラズマチャンバ内の１つまたは複数の電極によって生成ガス中に生成される酸化窒素の量を調節するように構成され、１つまたは複数のパラメータの少なくとも１つは、１つまたは複数のプラズマチャンバに入る反応ガスの流量に関係する。反応ガス源が、１つまたは複数のプラズマチャンバに瞬間的な高圧反応ガスを提供するように構成される。流量制御装置が、反応ガス源と１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置され、生成ガスが流れ込む医療用ガスに関連する測定値に基づいて、反応ガス源から反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するように構成される。組み合わせられた生成ガスおよび医療用ガス中のＮＯの濃度が目標値である。
【０００９】
いくつかの実施形態では、システムは、１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された生成ガスからＮＯ２を除去するように構成された１つまたは複数の捕集経路も含む。いくつかの実施形態では、反応ガス源がリザーバの形態である。いくつかの実施形態では、反応ガス源がポンプの形態である。
【００１０】
いくつかの実施形態では、酸化窒素生成システムが、１つまたは複数のプラズマチャンバであって、該１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して酸化窒素を含有する生成ガスを生成するように構成された１つまたは複数の電極を各々が含む、１つまたは複数のプラズマチャンバを備える。制御装置が、１つまたは複数の入力パラメータを用いて、制御アルゴリズムに基づいて、１つまたは複数のプラズマチャンバに入る反応ガスの流量、および、１つまたは複数のプラズマチャンバにおけるプラズマ電力、のうちの少なくとも１つまたは複数を変動させることにより、１つまたは複数のプラズマチャンバ内の１つまたは複数の電極によって生成ガス中に生成される酸化窒素の量を調節するように構成される。反応ガス源が、１つまたは複数のプラズマチャンバに瞬間的な高圧反応ガスを提供するように構成される。流量制御装置が、反応ガス源と１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置され、生成ガスが流れ込む医療用ガスに関連する測定値に基づいて、反応ガス源から反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するように構成される。組み合わせられた生成ガスおよび医療用ガス中のＮＯの濃度が目標値である。
【００１１】
いくつかの実施形態では、制御アルゴリズムの入力パラメータは、併用治療パラメータ、患者パラメータ、周囲環境パラメータ、装置パラメータ、およびＮＯ治療パラメータから成る群から選択される。いくつかの実施形態では、併用治療パラメータが、ＮＯ生成システムと共に使用されている１つまたは複数の装置に関係する、流量、圧力、ガス温度、ガス湿度情報を含む。いくつかの実施形態では、患者パラメータが、吸気流量、ＳｐＯ２、呼吸検出、１回呼吸量、分時体積、または呼気ＮＯ２を含む。いくつかの実施形態では、周囲環境パラメータが、周囲温度、周囲圧力、周囲湿度、周囲ＮＯ、または周囲ＮＯ２を含む。いくつかの実施形態では、装置パラメータが、プラズマチャンバ圧力、プラズマチャンバ流量、プラズマチャンバ温度、プラズマチャンバ湿度、電極温度、電極タイプ、または電極間隙を含む。いくつかの実施形態では、ＮＯ治療パラメータが、目標ＮＯ濃度、表示ＮＯ濃度、または表示ＮＯ２濃度を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、システムは、１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された生成ガスからＮＯ２を除去するように構成された１つまたは複数の捕集経路も含む。いくつかの実施形態では、反応ガス源がリザーバの形態である。
【００１３】
生成ガス中でＮＯを生成する方法も提供され、この方法は、酸化窒素を含有している１つまたは複数の電極を各々が含む１つまたは複数のプラズマチャンバを使用し、この１つまたは複数のプラズマチャンバを通る反応ガスの流れを使用して、生成ガスを生成するステップと、生成ガス中で生成されるＮＯの量を、１つまたは複数のプラズマチャンバ内の１つまたは複数の電極と共に制御装置を使用して、１つまたは複数のパラメータを制御アルゴリズムへの入力として使用することによって調節するステップとを含む。１つまたは複数のパラメータの少なくとも１つは、１つまたは複数のプラズマチャンバに入る反応ガスの流量に関係する。また、方法は、反応ガス源から瞬間的な高圧反応ガスを１つまたは複数のプラズマチャンバに提供するステップも含む。また、方法は、反応ガス源と１つまたは複数のプラズマチャンバとの間に配置された流量制御装置を使用して、生成ガスが流入する医療用ガスに関連する測定値に基づいて、反応ガス源から反応ガスの制御された継続的な可変流を提供するステップも含む。１つまたは複数の捕集経路が、１つまたは複数のプラズマチャンバによって生成された生成ガスからＮＯ２を除去する。組み合わせられた生成ガスおよび医療用ガス中のＮＯの濃度が目標値である。
【００１４】
いくつかの実施形態では、呼吸ガス送達装置を通じて送達される酸化窒素を生産するように構成されたカートリッジを備えた、酸化窒素を生成するためのシステムが提供される。カートリッジは、反応ガスを受け取るための入口と、反応ガスから酸化窒素を生産するように構成された１つまたは複数のプラズマチャンバと、酸化窒素を呼吸ガス送達装置に送達するための出口とを含む。制御装置が、カートリッジからフィードバックを受け取るように構成され、それにより、制御装置は、プラズマチャンバガスの流量と、プラズマチャンバ内のプラズマ活動の継続時間または強度とを調整することにより、カートリッジによる酸化窒素の生産を調節することができる。いくつかの実施形態では、カートリッジはプラズマチャンバを含まない。
【００１５】
いくつかの実施形態では、カートリッジは、１つまたは複数のプラズマチャンバと出口との間に結合された１つまたは複数の捕集器も含むことができ、この１つまたは複数の捕集器（浄化器）は、生成された酸化窒素からＮＯ２を除去するように構成され得る。１つまたは複数の捕集器は、同じ長さまたは異なる長さにすることができる。異なる長さは、各捕集器の目的が異なる場合に望ましい可能性がある。異なる用途には、新生児の換気、成人の換気、フェイスマスク治療、バッグを用いた手動呼吸が含まれ得る。いくつかの実施形態では、カートリッジは、既知の量のＮＯおよびＮＯ２出力を１つまたは複数のセンサに誘導する校正カートリッジである。一実施形態では、反応ガスは大気である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、制御装置は、カートリッジおよび／または患者吸気回路内の酸化窒素濃度を検知するように構成された１つまたは複数のセンサも含むことができ、それにより、１つまたは複数のセンサからのフィードバックに基づいて酸化窒素生産が調整されることが可能となる。一実施形態では、制御装置は、第１のプラズマチャンバ内のプラズマ活動のデューティサイクルを、酸化窒素の送達を可能にする第１のデューティサイクルに制御し、第２のプラズマチャンバ内のプラズマ活動のデューティサイクルを第２のデューティサイクルに制御するように構成される。第２のデューティサイクルは第１のデューティサイクルよりも小さく、第１のプラズマチャンバに対するバックアッププラズマチャンバとしての第２のプラズマチャンバの可用性を調べるために、第２のプラズマチャンバ内のプラズマ活動が使用される。いくつかの実施形態では、第１のプラズマチャンバおよび第２のプラズマチャンバを交互に使用して、使用可能なバックアップを保持しつつも両チャンバの摩耗を均等にする。
【００１７】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプラズマチャンバは、１つまたは複数の換気装置への同時の酸化窒素の送達を可能にする。１つまたは複数の換気装置は、自動換気装置および手動換気装置を含むことができる。一実施形態では、１つまたは複数のプラズマチャンバは、１つまたは複数のプラズマチャンバの１つで障害が発生した場合に継続的な酸化窒素送達を可能にするための冗長性を可能にする。いくつかの実施形態では、両方のプラズマチャンバを連携的に使用して、最大投与量のＮＯを送達する。いくつかの実施形態では、一方のプラズマチャンバは、患者にＮＯを送達するために使用され、他方のプラズマチャンバは、機能性を確認するためにセンサバンクにＮＯを送達する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、呼吸ガス送達装置を通じて送達される酸化窒素を送達するように構成されたカートリッジを備えた、酸化窒素を生成するためのシステムが提供される。カートリッジは、反応ガスを受け取るための入口と、酸化窒素を呼吸ガス送達装置に送達するための出口とを含む。制御装置が、反応ガスから酸化窒素を生産するように構成された１つまたは複数のプラズマチャンバを含む。制御装置は、カートリッジから制御入力を受け取るように構成され、それにより、制御装置は、プラズマチャンバガスの流量と、プラズマチャンバ内のプラズマ活動の継続時間とを調整することによって、酸化窒素の生産を調節することができる。一実施形態では、制御入力は、カートリッジ内の吸気ガスの流量測定値の形態である。別の実施形態では、制御入力は、カートリッジ内の吸気ガスの圧力測定値の形態である。
【００１９】
いくつかの実施形態では、カートリッジは、プラズマチャンバからの流れを制御装置内のシステムガス分析センサに誘導するように構成された自己テスト（校正）カートリッジである。いくつかの実施形態では、カートリッジは、生成された酸化窒素からＮＯ２を除去するように構成された１つまたは複数の捕集器を含む捕集カートリッジである。１つまたは複数の捕集器は、２次元のスイッチバック状または迷路状の構成で垂直面に配向することができる。この手法は、生成ガスが捕集材のくぼみの中へ落ち込み、すべてのガスが捕集材と接触することを保証するという点で利益を提供する。
【００２０】
いくつかの実施形態では、制御装置はカートリッジと通信するように構成され、それにより、制御装置はカートリッジに関する情報にアクセスすることができ、この情報は、カートリッジの有効期限またはカートリッジタイプもしくは一意のＩＤである。制御装置は、カートリッジタイプに関するカートリッジからの情報を利用してＮＯ生産を制御することができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、プラズマチャンバを通る空気の流量を変動させることができる。一実施形態では、ＮＯ生成システムが、空気ポンプを使用して、ＮＯ２で汚染された空気を患者から離れる方へ引き抜いて、ラインを清浄にすることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが酸素濃縮器膜技術を使用してプラズマチャンバ内のガスのＯ２含有量を増大させ、それによりＮＯ生産効率を増大させる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、酸素濃縮器技術を使用して、ＮＯを含有しているプラズマ後ガスストリーム中のＯ２濃度を低減させることによりＮＯ２形成率を低減させる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、吸気流ＩＮおよび吸気流ＯＵＴ接続を有するが、吸気流内でのＮＯの生成は行わない。一実施形態では、ＮＯ生成システムが、２つ以上の独立したＮＯ治療、例えば人工呼吸器回路と手動換気装置を同時に支援することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは警報があってもＮＯ生成を続ける。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、プラズマ活動を監視し、プラズマ活動を１つのプラズマチャンバから別のプラズマチャンバに切り替えることができるウォッチドッグ回路を含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、２つの制御装置が、治療およびシステム情報を一方の制御装置から他方の制御装置に転送するために、例えば直接通信することを可能にする無線通信能力を含む。別の実施形態では、ＮＯ生成システムが、インターネットまたはクラウドネットワークを通じて間接的に通信して情報を転送することができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、吸気空気流量、吸気空気圧力、吸気空気湿度、周囲温度、周囲圧力、プラズマチャンバ圧力、および／または湿度、の１つまたは複数をプラズマ制御アルゴリズムへの入力として使用する。一実施形態では、ＮＯ生成システムが、共振回路のパルス幅変調を使用してＮＯ生産を変動させる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、プラズマチャンバから出るＮＯの一定の濃度を維持するために、空気流およびプラズマパラメータ（例えば、パルスデューティサイクル、パルス周波数、またはバーストデューティサイクル、バースト周波数、バースト継続時間、および／もしくはパルス電力）を変更する。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、患者への主空気流（例えば人工呼吸器気流）中でＮＯの一定の濃度を維持するために、空気流およびプラズマパラメータ（パルス幅、周波数、または電力）を変更する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、プラズマチャンバのガス出力を使用して、ＮＯおよびＮＯ２が生成されていることを自己チェックする。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが自己テスト（校正）カートリッジを含み、カートリッジは、挿入されると、ＮＯセンサおよびＮＯ２センサに対する自己校正プロセスを可能にする、または開始する。いくつかの実施形態では、校正カートリッジは、校正カートリッジからガスセンサへと流れを分流させることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、センサの自己校正のための一体化された校正経路を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、臨床使用を許可するのに先立ってカートリッジの有効期限（貯蔵寿命）をチェックする、またはカートリッジが予めシステムに挿入されているか否かをチェックすることができるモードを有する。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、起動されたとき、カートリッジが取り外されたとき、およびシステムがスリープモードから再開したときに、カートリッジチェックモードに入ることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ユーザが、同じシステムから一度に２つ以上の治療に、例えば同時の手動換気と自動換気に、ＮＯを誘導できることを望む。異なる流量およびＮＯ濃度を用いて両方のモードを同時に支援するために、いくつかの実施形態では、２つ以上の捕集経路を備えたＮＯ生成システム使い捨てカートリッジがある。冗長な捕集経路を含むシステムは、システムが複数の異なる治療方法を異なるＮＯ濃度で支援することを可能にする。
【００２８】
一実施形態では、ＮＯ２捕集器が、ソーダ石灰材料の粒子から構成される。この材料はもろく、運搬中に破砕する可能性があり、よって、気流から捕集器微粒子を除去するために物理的フィルタ（化学捕集器と混同すべきでない）が必要とされる。図８６に示す実施形態では、捕集経路は、ソーダ石灰粒子を捕捉するための、流路に沿って間隔を空けた複数の粒子フィルタを有する。この設計は、任意の１つのフィルタに溜まり得る粒子の量を制限する。
【００２９】
使い捨てカートリッジが収納されて顧客に配送される場合、運搬中の振動によって捕集材が沈下し、捕集材との接触を必要としないガス経路がカートリッジを通って生じる恐れがある。いくつかの実施形態では、振動の後および／またはカートリッジが垂直に対して傾けられたときに、ガスが捕集材と接触することができる。いくつかの実施形態では、ガスは、運搬による振動の後、捕集材を通って流れることができる。
【００３０】
一実施形態では、カートリッジは、ユーザが捕集材のみを交換することを可能にする再使用可能ハウジングを有することができる。一実施形態では、カートリッジは、患者の吸気流からカートリッジへの戻り流を防止するための１つまたは複数の出口弁を有することができる。
【００３１】
一実施形態では、ＮＯ生成システムが、貴金属／合金パッドに接続された低コスト材料から構成される複合電極を含む。一実施形態では、サービスとサービスの間の平均時間を延ばす目的で、一度に１つずつ使用される電極対の配列を含むＮＯ生成システムを使用することができる。一実施形態では、電極は、直列に消耗され得るか、または摩耗を均等にし、温度を低下させるために周期的パターンで使用され得る。
【００３２】
ＮＯ生産を制御するには様々な方式がある。いくつかの実施形態では、入力と共に参照テーブルを使用することによってプラズマパラメータを決定するＮＯ生成システムを使用することができ、入力は、目標吸息ＮＯ濃度、カートリッジタイプ、吸気空気流量、吸気空気温度、吸気空気湿度、吸気空気圧力、周囲温度、プラズマチャンバ圧力、プラズマチャンバガス流量、周囲圧力、周囲湿度、空気リザーバ圧力、測定された吸気Ｏ２、吸気Ｏ２限界、反応ガスＯ２レベル、および人工呼吸器吸気ライン内の測定ＮＯ値、のうちの１つまたは複数である。いくつかの実施形態では、周囲空気を引き込み、前記空気をプラズマ中に送り込み、前記空気を捕集およびフィルタリングしてから患者への２次空気流と合流させる、ＮＯ生産システムを使用することができる。一実施形態では、オフ時に流れを遮断して患者吸気流中に漏れを生じさせるのを防止するポンプを使用する、ＮＯ生成システムを使用することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成がオフであるときに流れを遮断して患者吸気流中に漏れを生じさせるのを防止するために弁を使用する、ＮＯ生成システムを使用することができる。
【００３３】
一実施形態では、ＮＯ生成システムは、周囲空気を引き込み、前記空気をプラズマに通して送り込み、前記空気を捕集およびフィルタリングしてから患者への２次空気流と合流させる。１つの実施形態では、ＮＯ含有空気は、捕集器の前および後にフィルタリングされる。
【００３４】
一実施形態では、ＮＯ生成システムは、患者の手動換気が完了するとプラズマをオフにするが、設定された時間またはポンプ回転数にわたってガスポンプを作動させ続けて、ＮＯおよびＮＯ２の一方または複数の手動換気装置をパージすることができる。別の実施形態では、システムは、ラインを吸引して、患者から離れる方へラインを清浄にする。上記時間および／またはポンプ回転数は、ＮＯの人工呼吸器回路を浄化するために移動される必要のある空気の体積に基づいて決定される。よって、空気はＮＯ生成を行わずに送り込むことができ、空気は、治療が停止または一時停止されたときにはいつでもポンプを停止する前に送り込むことができる。一実施形態では、ポンプは、それぞれのセンサによって示されるＮＯレベルおよびＮＯ２レベルの一方または複数が許容可能レベルになるまで作動し続けることができる。
【００３５】
一実施形態では、患者吸気気流内でプラズマを生成するＮＯ生成システムが提供される。装置は、吸気空気内のＯ２レベルを測定し、それに応じてプラズマパラメータを変動させて、吸気空気中で特定のＮＯ濃度プロファイルを維持する。一実施形態では、複数の患者に使用できる、交換可能な電極を備えたＮＯ生成システムが提供される。
【００３６】
一実施形態では、１つまたは複数の取外し可能カートリッジを備えたＮＯ生成システムが提供され、この取外し可能カートリッジは、以下の機能、すなわち、ハウジング、流入プラズマ空気フィルタ、人工呼吸器流入口、人工呼吸器流導管、人工呼吸器流出口、流入空気捕集材、筐体空気フィルタ、プラズマチャンバ、電極アセンブリ、空気ポンプ、人工呼吸器流測定、手動換気装置流入口、手動換気装置流出口、手動換気回路流測定、手動／バックアップセレクタ、サンプルライン接続、水トラップ、水トラップ排水路、二重ＮＯ２捕集経路、出口逆止弁、出口フィルタ、およびメモリデバイス、の１つまたは複数を含んでいる。
【００３７】
一実施形態では、バックアッププラズマ生成器の可用性を周期的にチェックする冗長なプラズマ生成を含むＮＯ生成システムが提供される。一実施形態では、ＮＯ生成システムは、電極対、ヒートシンク、およびガス通路から構成される電極アセンブリを備えている。電極アセンブリは、止まり孔（ガス導入および除去のための単一の開口）から成るガス通路を有することができる。いくつかの実施形態では、電極アセンブリは、ＨＶ電極アセンブリによって生成される広帯域放出を低減させるのに充分な空気流を備えたファラデーケージアセンブリとして構成される。
【００３８】
一実施形態では、２０ｍｌより大きい容積（例えば６０ｍｌ）の水トラップを備える、使い捨てカートリッジを備えたＮＯ生成システムが提供される。一実施形態では、排水のための注射器作動型弁を備えた使い捨て水トラップが提供される。
【００３９】
ＮＯ生産制御に関して、いくつかの実施形態では、反応ガス流量およびスパーク周波数が制御される。一実施形態では、反応ガス流量およびスパークデューティサイクルが制御される。一実施形態では、空気流量を、呼吸に伴う呼吸流量変動と共に線形に変動させる。一実施形態では、プラズマパルスレートも変動させて、呼吸周期全体を通じて一定のＮＯ濃度を維持することができる。一実施形態では、空気ポンプ速度は一定に保持され、プラズマ制御パラメータ（Ｂ＝１秒当たりのスパーク群、Ｐ＝放電と放電の間の時間、Ｎ＝群当たりの放電数、およびＨ＝パルス時間）のみを変動させて、患者吸気流に基づく必要ＮＯ濃度を生産する。
【００４０】
一実施形態では、ＮＯ生成システムが、治療を許可する前にカートリッジの適正な機能（スパーク、開存性）および有効期限を検査するモードを含む。一実施形態では、ＮＯ生成システムは、訓練用カートリッジが挿入されたときに実証モードに入ることができる。
【００４１】
一実施形態では、ＮＯ生成システムは、ＮＯセンサが故障した場合に、ＮＯ生産とＮＯ２生産との間の既知の関係に基づいて、ＮＯ測定の代替としてＮＯ２測定を使用する。例えば、ＮＯ濃度の１０％としてＮＯ２濃度を生成するシステムの場合、システムは、ＮＯ２のみを測定し、ＮＯレベルがおよそ１０倍またはそれ以上であると推測することができる。用語「以上」が使用される理由は、吸気ガスがサンプル収集の場所からガスセンサまで進むのに時間がかかるためである。その運搬時間中に、ＮＯは酸化してＮＯ２になる可能性があり、それにより、表示されるＮＯ２読取値がサンプル収集の場所におけるＮＯ２のレベルよりも高くなる。
【００４２】
ＮＯ送達システムが人工呼吸器回路または他の脈動的空気流にＮＯを送達しているとき、プラズマチャンバを通る空気流は変動し得る。しばしば、プラズマチャンバ流は、人工呼吸器回路流と比例して変動するように制御される。いくつかの人工呼吸器回路流はゼロのバイアス流を有し、すなわち、回路内の流れは、１回の吸気期の終わりとそれに続く吸気期の始まりとの間でゼロになる。この状況では、比例ＮＯ流は、呼息中にゼロ流量を有することになる。ゼロまたは非常に低い人工呼吸器流の期間中にプラズマ活動が停止された場合でも、プラズマチャンバ内およびその下流にある潜在的なＮＯが、患者の呼吸と呼吸の間にＮＯ２に変換する。このシナリオでは、プラズマチャンバを通るわずかな量の流れを維持して、残留ＮＯをシステムから人工呼吸器ストリーム中へ洗い流すことが有益である。低流量は、ポンプを低速度で作動させること、プラズマチャンバの前の弁にブリード孔を設けて、弁が流れを完全に閉塞させることが決してないようにすること、流量制御装置に並列に常に開いているサイドストリーム空気経路を設けること、閉じてゼロ開度になることが決してない流量比例弁を有すること、または他の手段によって生成されてよい。プラズマチャンバからの潜在的なＮＯを洗い流すためのこれらの緩和策の１つまたは複数を用いないと、人工呼吸器が流動してＮＯ送達が再開したときにＮＯ２濃度が主気流中で増大し得る。
【００４３】
一実施形態では、電極は、使い捨てカートリッジ内ではなく、装置の制御装置内に位置する。これにより、カートリッジのプラスチックを電極の熱から離して位置させることが可能となり、カートリッジのコストの低減、およびユーザ高電圧からの距離の増大が可能になる。また、電磁気干渉（ＥＭＩ）遮蔽を向上させることもでき、校正カートリッジを用いずに制御装置を使用して装置を自己校正する能力が可能となり、使い捨てカートリッジへの高電圧接続をなくすことができる。
【００４４】
本開示について、例示的実施形態の非制限例として引用される複数の図面を参照して、以下の詳細な説明でさらに説明する。図面中、同様の参照番号は、図面のいくつかの図すべてにわたって同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＮＯ濃縮生成ガスを生成するためのシステムの例示的実施形態の図である。
【図２】ＮＯ生成システムの例示的実施形態の図である。
【図３】ＮＯ生成システムの例示的実施形態の図である。
【図４Ａ】インライン酸化窒素生成システムの例示的実施形態の図である。
【図４Ｂ】サイドストリーム酸化窒素生成システムの例示的実施形態の図である。
【図４Ｃ】メインストリーム酸化窒素生成システムの例示的実施形態の図である。
【図５Ａ】インライン酸化窒素生成システムの例示的実施形態の図である。
【図５Ｂ】メインストリーム酸化窒素生成システムの例示的実施形態の図である。
【図６】２つ以上の流れ回路を含む酸化窒素生成システムの制御装置の例示的実施形態の図である。
【図７】主ガスストリームとは別個の周囲空気を調達するプラズマ生成の一実施形態のフローチャートである。
【図８】冗長なプラズマ生成器および捕集器を備えたプラズマ生成の一実施形態のフローチャートである。
【図９】サンプルラインの一実施形態の図である。
【図１０】サンプルラインの注入端の一実施形態の図である。
【図１１】手動換気装置と共に使用することができるメインストリームＮＯ生成システムの例示的実施形態の図である。
【図１２Ａ】ＮＯ生成装置と併用するための手動換気装置の一実施形態の図である。
【図１２Ｂ】ＮＯ生成装置と併用するための手動換気装置の一実施形態の図である。
【図１３Ａ】ＮＯ生成装置と併用するための手動換気装置の一実施形態の図である。
【図１３Ｂ】ＮＯ生成装置と併用するための手動換気装置の一実施形態の図である。
【図１４】ＮＯ生成装置と併用するための手動換気装置の一実施形態の図である。
【図１５】使い捨てカートリッジおよび制御装置を含むＮＯ生成システムの例示的実施形態の図である。
【図１６Ａ】正常な状態および故障状態における電極アセンブリに対する例示的なプラズマＮＯ生成パルスを説明する図である。
【図１６Ｂ】正常な状態および故障状態における電極アセンブリに対する例示的なプラズマＮＯ生成パルスを説明する図である。
【図１７Ａ】カートリッジ内に位置する１つまたは複数のプラズマチャンバを備えたＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図１７Ｂ】制御装置内に位置する１つまたは複数のプラズマチャンバを備えたＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図１８】ＮＯ生成システムの制御装置の概略の一実施形態の図である。
【図１９】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２０】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２１】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２２】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２３】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２４】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２５】脈動的空気流を作り出す機構の一実施形態の図である。
【図２６Ａ】流れ源およびプラズマチャンバの一実施形態の図である。
【図２６Ｂ】流れ源およびプラズマチャンバの一実施形態の図である。
【図２６Ｃ】流れ源およびプラズマチャンバの一実施形態の図である。
【図２７】波形制御回路および高電圧回路を含むプラズマ生成回路の図である。
【図２８】高電圧トリガ回路の例示的実施形態の図である。
【図２９】高電圧制御装置ＤＳＰプロセッサによって生成される例示的波形の図である。
【図３０】例示的な電極マニホールドの図である。
【図３１Ａ】独立した入口点および出口点を備える電極アセンブリの例示的実施形態の図である。
【図３１Ｂ】図３１Ａの電極アセンブリの断面図である。
【図３１Ｃ】図３１Ａの電極アセンブリの側面図である。
【図３２Ａ】ガス流のための止まり孔を備えた電極アセンブリの例示的実施形態の図である。
【図３２Ｂ】ガス流のための止まり孔を備えた電極アセンブリの例示的実施形態の図である。
【図３３】制御装置に装着された電極アセンブリの例示的実施形態の図である。
【図３４】ＮＯ生成システム内でＮＯを生成するための電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図３５】ＮＯ生成システム内でＮＯを生成するための電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図３６】ＮＯ生成システム内でＮＯを生成するための電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図３７】底打ちさせるための機能を備えた電極の様々な実施形態の図である。
【図３８】電極間隙をまたいだ空気流を可能にする電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図３９】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４０】高電圧回路の共振周波数を決定するためのスパーク周波数共振スキャンの例示的グラフである。
【図４１】プラズマを検出するために高電圧回路内のノイズを判定するための例示的グラフである。
【図４２】Ｏリングを有する電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４３】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４４Ａ】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４４Ｂ】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４４Ｃ】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４５】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４６Ａ】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４６Ｂ】電極アセンブリの一実施形態の図である。
【図４７Ａ】制御装置筐体の一実施形態の背面図である。
【図４７Ｂ】制御装置筐体の一実施形態の側面図である。
【図４８】経過時間対ＮＯ設定を描いた例示的グラフである。
【図４９】ＮＯ生成システムと共に使用するためのカートリッジの一実施形態の概略図である。
【図５０】視覚的警報状態構成要素を備えたＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図５１Ａ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５１Ｂ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５１Ｃ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５１Ｄ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５１Ｅ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５１Ｆ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５１Ｇ】ＮＯ生産に関する情報をユーザに表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５２】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５３】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５４】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５５】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５６】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５７】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５８】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図５９】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図６０】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図６１】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図６２】ＮＯ生成システムのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図６３】捕集経路の一実施形態の図である。
【図６４】捕集器チューブを管理するための複数のシリンダを内部に備えたカートリッジハウジングの一実施形態の図である。
【図６５】空気圧回路の一実施形態の図である。
【図６６】空気圧回路の一実施形態の図である。
【図６７】空気圧回路の一実施形態の図である。
【図６８】空気圧回路の一実施形態の図である。
【図６９】ＮＯの再循環の一実施形態の図である。
【図７０】貯蔵されたＮＯ含有ガスから継続的にＮＯ２を除去する再循環ループの一実施形態の図である。
【図７１】再循環させたガスがＮＯ生成器を通って流れて戻るシステムの一実施形態の図である。
【図７２】校正カートリッジの一実施形態の図である。
【図７３】水トラップを有するセンサパックの一実施形態の図である。
【図７４】ファラデーケージプラズマチャンバの一実施形態の図である。
【図７５】固体金属プラズマチャンバの一実施形態の図である。
【図７６】呼吸器カートリッジおよび捕集カートリッジを備えたＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図７７】呼吸器カートリッジの一実施形態の図である。
【図７８】呼吸器カートリッジの一実施形態の図である。
【図７９】捕集カートリッジの一実施形態の図である。
【図８０】ＮＯ生成システムのソフトウェアモードの例示的実施形態のフローチャートである。
【図８１】ＮＯ生成システムのソフトウェアモードの別の例示的実施形態のフローチャートである。
【図８２】警報履歴に関する情報を表示するためのユーザインターフェースの一実施形態の図である。
【図８３】視覚的警報状態構成要素を備えたＮＯ生成システムの別の実施形態の図である。
【図８４】ＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図８５】ピストン−ポンプ構成の一実施形態の図である。
【図８６】ピストン−ポンプ構成を使用する人工呼吸器流と注入流を比較した例示的グラフである。
【図８７】単動ピストンが使用されたときの時間に伴うＮＯ濃度の例示的グラフである。
【図８８】少なくとも１つのリザーバを使用するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図８９】人工呼吸器流、プラズマ空気流、およびＮＯレベルを比較した例示的グラフである。
【図９０】少なくとも１つのリザーバを使用するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９１】二重流路を有するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９２】単一のポンプおよび流路を有するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９３】ポンプおよび流れ誘導器を備えた流路を有するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９４】システムを通る空気流を変動させるＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９５】複数の制御装置を利用してシステムを通る流れを制御するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９６】２つ以上の空気源を利用するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９７】投与量制御装置を利用して複数の空気源を制御するＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図９８】ＮＯを生成するためのシステムの一実施形態の図である。
【図９９】水トラップおよびポンプを有するセンサパックの一実施形態の図である。
【図１００】ＮＯ生成システムと共に使用するための鼻カニューレプロング設計の一実施形態の図である。
【図１０１】穿孔された空気ルーメンを備えたカニューレおよび配管の一実施形態の図である。
【図１０２】穿孔された空気ルーメンを備えたカニューレおよび配管の一実施形態の図である。
【図１０３】移動式ＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１０４】穿孔された空気ルーメンおよび捕集器を備えたカニューレおよび配管の一実施形態の図である。
【図１０５】移動式ＮＯ生成装置の実施形態の複数図である。
【図１０６Ａ】装置の側部に捕集カートリッジが位置するＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１０６Ｂ】装置の底部に捕集カートリッジが位置するＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１０７Ａ】装置の側面にユーザインターフェースおよび捕集カートリッジを備えるＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１０７Ｂ】装置の側面にユーザインターフェースおよび捕集カートリッジを備えるＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１０８】移動式ＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１０９】移動式ＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１１０】移動式ＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１１１】移動式ＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１１２】移動式ＮＯ生成装置の一実施形態の図である。
【図１１３】冗長性を備えたＮＯ生成システムの一実施形態の図である。
【図１１４】人工呼吸器と共に使用するための酸化窒素生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１１５】取外し可能に呼吸機器に結合されるように構成されたＮＯ生成モジュールおよびセンサモジュールの例示的実施形態の図である。
【図１１６】ＮＯを生成するためのＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１１７】取外し可能に人工呼吸器に結合されたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１１８】人工呼吸器に埋め込まれたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１１９】取外し可能に人工呼吸器に結合されたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２０】ＮＯ生成に周囲空気を利用する人工呼吸器事前換気に結合されたＮＯ生成モジュールの別の例示的実施形態の図である。
【図１２１】モジュールから人工呼吸器への空気出口を備える人工呼吸器に結合されたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２２】人工呼吸器に結合されたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２３】麻酔機と併せたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２４】持続式陽圧呼吸（Ｃ−ＰＡＰ）機と併せたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２５】Ｃ−ＰＡＰ機と併せたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２６】Ｏ２源と共に使用されるＮＯ生成モジュールの様々な実施形態の図である。
【図１２７】埋め込まれたＮＯモジュールを備える例示的酸素濃縮器の図である。
【図１２８】体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ（ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅａｌ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ））システムと併せたＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１２９】センサモジュールの例示的実施形態の図である。
【図１３０】センサモジュールの内部の構成要素の斜視図の例示的実施形態の図である。
【図１３１】圧縮空気を受け入れる例示的な取外し可能ＮＯ生成モジュールの図である。
【図１３２】例示的な取外し可能組合せＮＯモジュールおよびガス分析モジュールの図である。
【図１３３】ＮＯ生成モジュールに結合された患者モニタの例示的実施形態の図である。
【図１３４】ＮＯ生成モジュールに結合された患者モニタの例示的実施形態の図である。
【図１３５】カテーテル検査室で使用するための患者モニタおよびＮＯ生成モジュールの例示的実施形態の図である。
【図１３６】電気ＮＯ生成タンク交換装置の例示的実施形態の図である。
【図１３７】図１３６の装置の内部構成要素の例示的実施形態の図である。
【図１３８】加圧ガス源を備えた電気ＮＯ生成タンク交換装置の例示的実施形態の図である。
【図１３９】遠隔出力を備えた電気ＮＯ生成タンク交換装置の例示的実施形態の図である。
【図１４０】組み合わせられた捕集器および空気フィルタの例示的実施形態の図である。
【図１４１】単一のルーメン出力を備えた電気ＮＯ生成タンク交換装置の例示的実施形態の図である。
【図１４２】遠隔流量センサを備えた電気ＮＯ生成タンク交換装置の例示的実施形態の図である。
【図１４３】冗長性を備えたＮＯ生成・送達システムのハードウェアアーキテクチャの一実施形態の図である。
【図１４４】ＮＯ生成・送達（ＧＤＮ）盤の一実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
上記で特定した図面はここに開示される実施形態を説明しているが、説明中で述べるように他の実施形態も企図される。本開示は、例示的実施形態を制限ではなく代表として提示する。ここに開示される実施形態の原理の範囲および主旨に該当する多数の他の変形例および実施形態が、当業者によって考案され得る。
【００４７】
以下の説明は、例示的実施形態のみを提供し、本開示の範囲、適用性、または構成を制限することは意図されない。むしろ、以下の例示的実施形態の説明は、１つまたは複数の例示的実施形態を実施することを可能にする説明を当業者に提供するものである。ここに開示される実施形態の主旨および範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置に様々な変更が加えられてよいことが理解されよう。
【００４８】
以下の説明では、実施形態についての完全な理解を提供するために具体的な詳細事項が与えられる。しかし、当業者には、実施形態はそれらの具体的な詳細事項を用いなくとも実施され得ることが理解されよう。例えば、ここに開示される実施形態におけるシステム、プロセス、および他の要素は、実施形態を不必要に詳細に示して不明瞭にしないために、ブロック図の形態の構成要素として図示されることがある。他の例では、よく知られたプロセス、構造、および技術は、実施形態を不明瞭にするのを回避するために、不必要な詳細事項なしで図示されることがある。
【００４９】
また、個々の実施形態は、フローチャート、流れ図、データ流れ図、構造図、またはブロック図として描かれるプロセスとして説明されることがあることに留意されたい。フローチャートは動作を逐次的プロセスとして説明する場合があるが、それら動作の多くは、並行して、または同時に行うことができる。加えて、動作の順序は並べ替えられてよい。プロセスは、その動作が完了したときに終了され得るが、図には解説されない、または含まれない追加的なステップを有し得る。さらに、任意の詳細に説明されるプロセスにおけるすべての動作が、すべての実施形態において発生するとは限らない。プロセスは、メソッド、関数、プロシージャ、サブルーチン、サブプログラム等に対応し得る。プロセスが関数に対応する場合、その終了は、呼び出し元の関数または主関数に当該関数が戻されることに対応する。
【００５０】
次いで、主題について添付図面を参照しながらより完全に説明する。添付図面は、本開示の具体的な例示的態様および実施形態の一部をなし、例示としてそれらを示す。しかし、主題は、各種の異なる形態で具現化されてよく、したがって、包含されるまたは特許権が請求される主題は、本明細書に述べられる任意の例示的実施形態に制限されると解釈すべきではなく、例示的実施形態は単に例示として提供される。以下の詳細な説明は、したがって、制限的な意味で解釈されることは意図されない。
【００５１】
一般に、用語は、少なくとも部分的には文脈における用法から理解されてよい。例えば、本明細書で使用される「および」、「または」、または「および／または」などの語は、それらの語が使用される文脈に少なくとも部分的に依存し得る様々な意味を含み得る。典型的には、Ａ、Ｂ、またはＣなど、列挙を関連付けるために使用される場合の「または」は、Ａ、Ｂ、およびＣ（ここでは包含的な意味で使用されている）、ならびにＡ、Ｂ、またはＣ（ここでは排他的な意味で使用されている）を意味することが意図される。加えて、本明細書で使用される「１つまたは複数の」という語は、少なくとも部分的には文脈に応じて、単数の意味における任意の特徴、構造、もしくは特性を記述するために使用される場合も、または複数の意味における特徴、構造、もしくは特性の組合せを記述するために使用される場合もある。同様に、「ａ」「ａｎ」または「ｔｈｅ」などの語も、少なくとも部分的には文脈に応じて、単数形の用法を表すものとも、複数形の用法を表すものとも理解され得る。加えて、「〜に基づいて」という語は、特徴の排他的な組を表すことを意図するとは限らず、代わりに、この場合も少なくとも部分的には文脈に応じて、必ずしも明示的に記載されない追加的な要素の存在を許し得る。
【００５２】
本開示は、様々な用途、例えば病院環境で使用するための酸化窒素（ＮＯ）送達のシステムおよび方法に関する。ＮＯ生成および／または送達システムは多くの形態をとることができ、それらには、これらに限定されないが、生成ガスを利用する既存の医療装置と共に動作するように構成された装置、スタンドアロン型の（移動式）装置、既存の医療装置と一体化することが可能なモジュール、ＮＯシステムの様々な機能を行うことができる１つまたは複数のタイプのカートリッジ、および電子ＮＯタンクが含まれる。ＮＯ生成システムは、これに限定されないが周囲空気を含む反応ガスを使用して、ＮＯが濃縮された生成ガスを生産する。
【００５３】
図１は、反応ガス取込１２とプラズマチャンバ２２への送達とのための構成要素を含むＮＯ生成システム１０の例示的実施形態を例示する。プラズマチャンバ２２は、内部に１つまたは複数の電極２４を含み、電極２４は、高電圧回路２８を使用して、所望量のＮＯを含有する生成ガス３２を反応ガスから生産するように構成される。システムは制御装置３０を含み、制御装置３０は、高電圧回路２８および電極２４と電気通信すると共に、システム内の条件、および／または患者に生成ガスを送達するための別個の装置に関係する条件、および／または生成ガスを受け取る患者に関係する条件に関係する１つまたは複数の制御パラメータを使用して、生成ガス３２中のＮＯの濃度を制御するように構成される。制御装置３０はユーザインターフェース２６とも通信し、ユーザインターフェース２６は、ユーザがシステムと対話し、システムおよびＮＯ生産に関する情報、ならびにＮＯ生産に関係する制御パラメータを見ることを可能にする。
【００５４】
周囲空気の密度は、高度と共に大幅に変動する。高い高度で、または変化する周囲圧力に伴って一貫した動作を支援するために、空気圧経路は、上流の圧力および密度を上げるために流量制限を課すことを目的とする１つまたは複数の調整可能部材（針弁、デジタル弁の配列、もしくは比例弁など）を含むことができる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ＮＯシステム空気圧経路は、マニホールド３６を通じて空気を押し込むポンプを含む。マニホールドは、３方向弁および比例オリフィスを備えて構成される。高電圧制御回路２８は、ポンプの流量、プラズマ中の電力、および放電後ガス流の方向を制御する。弁を構成することにより、高電圧制御回路は、ガスを、手動呼吸経路、人工呼吸器経路、または生成ガス中のＮＯ、ＮＯ２およびＯ２レベルを直接測定するためにガスセンサチャンバに誘導することができる。
【００５６】
プラズマチャンバ２４で生産されたＮＯの濃縮した生成ガス３２の形態である、ＮＯ生成システムからの出力は、患者に送達するために呼吸装置または他の装置に誘導されるか、またはＮＯ生成システムの自己テストもしくは校正のために設けられる複数の構成要素に誘導され得るかのいずれかである。いくつかの実施形態では、システムは、１）患者の近くにある患者吸気回路からガスが収集され、サンプルライン４８、フィルタ５０、および水トラップ５２を通る、または、２）ガスがプラズマチャンバを出るときに直接空気圧回路から分流される、の２つの方式で、サンプリングするガスを収集する。別の実施形態では、生成ガスは、浄化された後、ただし患者の気流中に希釈される前に、分流弁４４によってガスセンサへと分流される。別の実施形態では、生成ガスは、希釈後に装置近傍および／または装置内の吸気気流から収集される。装置のガス分析部分において、生成ガスは１つまたは複数のセンサを通って、ガスに含まれる様々なガスの濃度、圧力、および流量を測定する。
【００５７】
ＮＯ生成システム６０の別の例示的実施形態が図２に示され、これは、捕集カートリッジ６２、人工呼吸器カートリッジ６４、水トラップ６６、ディスクフィルタ６８、サンプルライン７０、およびＴ継手７２を含む。ＮＯ生成システムの別の例示的実施形態が図３に示され、これは、運搬ハンドル８０、インターフェース８２、高電圧ケージ８４、制御盤８６、１つまたは複数の冷却ファン８８、および水トラップＰＣＢ９０を含む。また、システムは、空気ポンプ９６、高電圧ＰＣＢ９８、上部マニホールド１００、比例弁１０２、ＤＣ電源入力１０４、ＨＶ変圧器１０６、ＡＣ電源入力１０８、リザーバ１１０、および流れ誘導弁１１２も含む。
【００５８】
送達タイプ
機械的換気
ＮＯ生成システムによって生産される生成ガス中の酸化窒素は、複数の方式で、例えば、インライン（図４Ａ）、サイドストリーム（図４Ｂ）、およびメインストリーム（図４Ｃ）のガス送達などの機械的技術を使用して送達され得る。図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃにおいて、ＮＯ生成装置は、ＮＯ含有ガスを人工呼吸器回路に導入するために人工呼吸器１２２に結合されている。インライン送達は、患者へのガスの主流中でプラズマを生成することを伴う（吸気気流中の緑色の枠として描いている）。サイドストリーム送達１３０は、図５Ａに例示するように、小さなガス流中でプラズマを生成し、そのＮＯ含有ガスを、患者へのガスの主流上でチューブを通じて継手に送り込むことを伴う。メインストリーム送達１４０は、サイドストリーム生産に類似するが、図５Ｂに例示するように、プラズマ源とガスの主流との間のチューブがない。ＮＯのインライン生産および送達の場合、酸化窒素は、人工呼吸器回路、または吸入器の吸気リムのガスの主流中で生成される。しかし、この構成では、吸気ガス中の変動する酸素レベルが酸素−窒素比に影響を与え、それが所与の継続時間およびプラズマの強度に対して生成される酸化窒素の量に直接影響するため、複雑性が生じる。患者が１００％酸素を受ける場合には、窒素がないためにＮＯが形成されることができない。さらに、ＮＯ流からＮＯ２を取り去る捕集材はＣＯ２も除去する。空気の主流を捕集するには、ＮＯ２に加えて、全患者空気流からＣＯ２を吸収することができる、より大きい捕集器が必要となる。インライン生成に伴う別の複雑性は、大半の構成は捕集材を交換するために人工呼吸器回路を開く必要があることである。
【００５９】
いくつかの実施形態では、電気酸化窒素生成システムが、大気を反応ガスとして使用してプラズマを生成することができ、酸素の組成は、体積比で大気のおよそ２１％である。室内空気から酸化窒素を生成する際には、サイドストリーム（またはオフライン）とメインストリームの２つの送達方式が考えられる。サイドストリーム生産のいくつかの実施形態では、プラズマは制御装置内で生成され、次いでチューブを介して人工呼吸器回路の吸気リムまたは他の使用箇所に送り込まれる。メインストリーム生産のいくつかの実施形態では、吸気リム流の一部またはすべてを制御装置を通じて搬送することができ、それにより制御装置と吸気リムとの間のチューブを不要にする。
【００６０】
制御装置内でのサイドストリームおよびメインストリームの酸化窒素生産は、両方とも、人工呼吸器回路の吸気リム内で酸化窒素を生産することを上回る利点を有することができる。例えば、制御装置内での生産は、制御装置からプラズマチャンバまでの高電圧コネクタおよびケーブルを不要にし、それにより、プラズマを生成するために必要とされる高電圧電気にユーザが接触する可能性をなくす。プラズマ生成中に電磁気干渉を放出し得る高電圧電気ケーブルがないため、電磁気放射を低減することができる。大気中でプラズマを生成すると、酸素濃度が、人工呼吸器の吸気リムで見られる濃度（酸素レベルは最大１００％に達することがある）よりも低くなるので、電極の寿命を延ばすことができる。制御装置および／または使い捨て構成要素によって提供される筐体内でプラズマが生成される場合には、継続的なおよび／または間断的なプラズマ生成によって発生する音響ノイズをより良好に制御することができる。大気中でプラズマを生成するシステムでは、酸素センサが必要とされない。ＮＯ生産レベルは酸素レベルと共に変動するため、制御フィードバックが存在しない場合に特定の量のＮＯを生成するためのアルゴリズムが必要となる。吸気ガス流と調合される前にサイドストリームＮＯ含有ガス流を捕集するシステムでは、所与の捕集器有効寿命に対して必要とされる捕集材がより少なくて済む。この理由は、捕集器は、患者への全ガス流を捕集するのではないためである。
【００６１】
図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、人工呼吸器または麻酔回路のための酸化窒素生成システムの様々な構成を例示する。図４Ａはインライン図１２０の一実施形態を描き、図４Ｂはサイドストリーム図１２４の一実施形態を描き、図４Ｃはメインストリーム図１２６の一実施形態を描いている。いくつかのサイドストリーム実施形態では、吸気流へのＮＯの注入点の直前に捕集器／浄化器が位置し、ＮＯ生成装置からのガスのみを浄化する。いくつかのサイドストリーム実施形態では、ＮＯ注入箇所よりも下流に捕集器／浄化器が位置し、全吸気流を浄化する。
【００６２】
システムはまた、サイドストリームモードまたはメインストリームモードのいずれでも酸化窒素の送達を可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、制御装置が、サイドストリームまたはメインストリームカートリッジのいずれをも受け入れることができる２つ以上のカートリッジスロットを有する。制御装置は、各カートリッジ内で同時にプラズマを生成することができ、それにより、メインストリーム動作とサイドストリーム動作との任意の組合せにおいて複数の治療を一度に支援する。いくつかの実施形態では、制御装置は、単一のカートリッジスロットを有することができ、このカートリッジは、サイドストリームモードまたはメインストリームモードのいずれにおいても使用することができる。
【００６３】
サイドストリームモードとメインストリームモード間の切替えは、各種の方式で実現され得る。いくつかの実施形態では、セレクタスイッチ／弁が、メインストリーム経路とサイドストリーム経路との間、または２つのメインストリーム経路の間で、手動でガスを経路変更することができる。いくつかの実施形態では、切替えはソフトウェアを使用して実現することができ、ユーザは、例えばユーザインターフェースの１つまたは複数のボタンまたはタッチ画面を用いてシステムと対話することができ、それにより、ソフトウェアがガスの流れを経路変更するように電気機械装置を制御することができる。いくつかの実施形態では、切替えは、セレクタスイッチと、スイッチ位置のソフトウェアによる検出とを用いて、手動で実現することができる。ソフトウェアがスイッチ位置の変化を検出すると、ソフトウェアは、新しい供給先に所望の酸化窒素濃度を提供するように、空気ポンプ速度、空気流量、またはプラズマ生成パラメータを変えることができる。いくつかの実施形態では、サイドストリーム配管が制御装置またはカートリッジに接続されたときに、ガスが受動的にサイドストリーム用途に経路変更され得る。いくつかの実施形態では、環境、患者、または別の供給源から得られる測定パラメータに基づいて、ガスがサイドストリーム経路とメインストリーム経路との間で自動的に切り替えられ得る。
【００６４】
いくつかの実施形態では、制御装置は、２つ以上の完全に冗長な流れ回路を有することができ、各々が主流入力ガス接続と、主流出力ガス接続と、主流測定と、独立したガス源を備えたプラズマ生成器とを備える。冗長な流れ回路は、制御装置が２つ以上のメインストリーム機能を同時に支援することを可能にする。例えば、制御装置は、メインストリーム換気回路とメインストリーム呼吸手動換気装置回路とを支援することができる。２つ以上の別個のＮＯ用途の支援が必要とされない場合、追加の回路は、第１の回路のバックアップとして働くことができる。第２の回路の作動は、手動入力（例えばレバー位置）に基づいて、または自動的に（例えばソレノイド弁を使用して）発生することができる。プラズマと人工呼吸器流ガスとの間に位置する、または人工呼吸器ガス流に直列に位置し得るフィルタ／捕集器をシステムの一部として有することは一般的である。図６を参照すると、人工呼吸器機能と手動換気機能を同時に支援するための２つの独立した流れ回路を備える制御装置１５０が例示されている。各流れ回路は、空気ポンプ１５２、１６０と、プラズマチャンバ１５４、１６２と、流量センサ１５８、１６６を有する主流ラインに結合するフィルタ／捕集器１５６、１６４とを含む。
【００６５】
いくつかの実施形態では、制御装置は、外部のガス源から流れを受け取り、その流れを測定し、ユーザが要求する酸化窒素濃度と整合するレートで、その流れにプラズマ生成されたＮＯを補う。ガス源は、人工呼吸器、圧縮ガスシリンダ、壁のガス出口、ガス混合器、またはシステムに反応ガスを提供するように構成された他のタイプのガス源とすることができる。
【００６６】
図７は、主ガスストリームとは別個である周囲空気をプラズマ生成のための反応ガスとして調達するシステムの一実施形態を描いている。図７のシステムは、周囲空気またはガスを取り込むプラズマ生成器１７０を含む。プラズマ生成器１７０の出力は、オプションのフィルタ／捕集器１７２を通って流れる。システムは、主ガスを取り込む入力ガス接続１７４も含む。入力ガス接続１７４の出力は、流量測定装置１７６へと流れる。フィルタ／捕集器１７２または流量測定装置１７６の出力は、出力ガス接続１７８を通って流れ、主ガス出口から出ることができる。
【００６７】
図８は、１つまたは複数の冗長なプラズマ生成器と安全のための捕集器とを備えたシステムの一実施形態を描いている。図８のシステムは、第１および第２のオプションのフィルタ／捕集器１８２、１８６に結合される、第１および第２のプラズマ生成器１８０、１８４を含む。フィルタ／捕集器は、捕集器の前、捕集器の後、捕集器の前後両方にフィルタを有するか、または捕集器流路に沿って分散された複数のフィルタを有し得ることに留意すべきである。システムは、主ガスを取り込む入力ガス接続１８８も含む。入力ガス接続１８８の出力は、流量測定装置１９０へと流れる。第２のフィルタ／捕集器１８６または流量測定装置１９０の出力は、出力ガス接続１９２を通って流れ、主ガス出口から出ることができる。
【００６８】
いくつかの実施形態では、サンプルラインは、吸気流路に挿入される「Ｔ」継手に接続する。１つの実施形態では、「Ｔ」継手は、吸気リム中のガス流を測定するためにも使用される。ガス流は、差圧法のための１つまたは複数のルーメンを使用して測定することができる。流れは、全流に基づいて、または吸気流のサイドストリーム中で、測定することができる。１つの実施形態では、「Ｔ」継手の中に流量センサが存在する。１つの実施形態では、ＮＯ含有ガスは、サンプルラインの「Ｔ」継手の中で吸気流に導入される（図９）。１つの実施形態では、捕集器／浄化器および／またはフィルタが、「Ｔ」継手の中に構成要素として含まれる（図９）。１つの実施形態では、ＮＯ生産に関連する制御装置／カートリッジの中に位置する捕集器／浄化器に加えて、「Ｔ」継手の捕集器／浄化器が使用される。
【００６９】
図１０は、どの流路をアクティブにするかを選択するための分流器２０２などの手段を備えた２つの並行した流路２０４、２０６を備える、サイドストリーム送達ライン２００の注入端の１つの実施形態を描いている。各流路は、取外し可能に接続される捕集カートリッジ２０８、２１０を含むことができる。ＮＯ生成装置からのＮＯ生成ガスは、捕集器が使い果たされるまで一方の流路を進み、その後、生成ガス流は、他方の流路および捕集器へと方向転換される。他方の経路が生成ガス流を浄化している間に、一方の経路内で捕集カートリッジを交換することができる。並行した経路の各々の端部にある逆止弁２１２、２１４は、使用されていないチャンバへの逆流を防止する。同様の二重経路設計を「Ｔ」継手２１６自体の中に作り出すことができ、それにより患者吸気空気が１つまたは２つの捕集経路を通って流れるようにする。
【００７０】
捕集カートリッジの交換が必要なときに吸気ガス送達が中断されないように、同様の二重経路設計がメインストリーム実施形態でも利用され得る。一実施形態では、制御ソフトウェアのクラッシュおよび／またはユーザインターフェースのクラッシュが発生した場合に治療を続けることができる高電圧（ＨＶ）トリガ回路または波形生成器を使用する、ＮＯ生成システムが提供される。一実施形態では、流入ガスをフィルタリング、捕集、および木炭フィルタにかけて不純物を除去し、排気ガス中のＮＯ分圧を増大させるＮＯ生成システムが提供される。一実施形態では、冗長なＨＶトリガ回路および空気ポンプ、電極アセンブリ、バッテリ、およびフィルタ捕集器を備えたＮＯ生成システムが提供される。
【００７１】
手動換気
手動換気装置（例えば呼吸バッグ）もＮＯ生成機能を含むことが可能である。手動換気装置のＮＯ生成部分は、手動換気装置の付属品であるか、または手動呼吸装置中に一体化することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成部分は、制御回路、ＨＶ回路、電極アセンブリ、捕集器およびフィルタを、一定のＮＯ生産のための最小限だけ含むことができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生産を呼吸数／体積と一致させるために、空気流および／またはバッグ活動（圧力、たわみ、ひずみ）を測定することができる。制御回路は、これらに限定されないが、以下の入力、すなわち、ユーザによって指示される所望のＮＯ濃度、周囲温度、周囲圧力、プラズマチャンバ圧力、ガス流量、およびガス中のＯ２レベル、の１つまたは複数に基づいて、ＨＶ回路および関連するプラズマ生成を起動することができる。いくつかの実施形態では、装置は、呼吸バッグに流れて呼吸バッグを満たすガス中でプラズマを生成する。装置は、バッグのためのガス供給の前に直列に位置してよく、または並行した経路内でＮＯを生成してもよい。いくつかの実施形態では、装置は、プラズマチャンバ用の大気を調達するために使用するポンプを含む。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成部分は、手動換気バッグと患者との間に位置することができ、バッグから放出されるガス中でＮＯを生成する。一実施形態では、装置は、検出された各手動吸気（例えばバッグが押しつぶされるたび）の間の設定継続時間にわたって、プラズマを生成することができる。手動換気装置のバッグがＮＯ含有ガスで満たされると、装置は、その時点から所与のＮＯ／ＮＯ２分子についてバッグの後に捕集器を含めて、バッグを制御されない状態に放置することができる。大気がＮＯ生成のために調達されるとき、ポンプは、ポンプのオフ時にポンプを通じた逆行流を防止すべきであり、または弁を使用して（例えば、受動型一方向、または能動型）、ＮＯが患者に向かって流れ、空気経路がシステムに対して漏れを呈さないことを保証すべきである。バッグを満たすのと同じガスを用いてバッグと並行にＮＯ生成が行われるいくつかの実施形態では、一方向弁を使用して、患者の呼気中にガスがＮＯ生成器を通って逆に流れるのを防止することができる。
【００７２】
図１１は、手動換気装置２２４のメインストリーム支援の一例を描いている。制御装置２２０が、ガス源２２２からガスを受け取り、ガス流を測定し、ガス流が手動換気装置２２４に移るときに処方レベルのＮＯでガス流を補う。
【００７３】
図１２Ａは、手動バッグ２３２と直列のＮＯ生成器２３０の一実施形態を示す。空気源は、大気または圧縮ガス源からを含む、任意の反応ガスとすることができる。バッグの前後にある逆止弁を使用して、マスク２３６を使用して流れを患者に向けて誘導することができる。捕集器２３４がバッグの後に位置している。この理由は、それが患者の前の気道の最後の部分であり、またバッグ内でのＮＯの滞留時間は、バッグが呼吸のたびに完全に空になるのでない限り制御されないためである。
【００７４】
図１２Ｂは、ＮＯが大気中で生成され、バッグ２４２に入る前に別のガスストリームと調合されるシステムの一実施形態を示す。ＮＯ流を他のガスストリームで滴定するために別個の構成要素（図示せず）が必要であり得る。代替として、ＮＯ流量は、ポンプ２４０の速度とＮＯ生成器２３８中のプラズマ活性とで変更することができる。逆止弁（図示せず）を使用して、マスク２４６を使用してバッグ２４２および捕集器２４４を通じて流れを患者へと誘導し、また患者から大気へと誘導することができる。
【００７５】
図１３Ａは、バッグ２５２と同じ高圧力ガス源からＮＯを生成するＮＯ生成器２５０の一実施形態を示す。ＮＯ生成器は、一定のレートで、または脈動的レートで、生成ガス（ＮＯ高濃度ガス）を患者気道中にブリードすることができる。いくつかの実施形態では、バッグの圧縮が検知されると弁２５６が開いてＮＯ高濃度ガスを吸気流中に流し、マスク２５８を使用して生成ガスが患者へと流れることができる。バッグの圧縮は、バッグ内の圧力、バッグのひずみ、バッグの変位、またはバッグからの流出流によって検知することができる。
【００７６】
図１３Ｂは、大気からＮＯを生成し、ＮＯが追加された空気を、手動バッグ２６４と患者との間の吸気トラックの中に送り込むＮＯ生成システム２６０の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、ポンプ２６２が継続的に作動する。いくつかの実施形態では、ポンプは、バッグの圧縮に合わせて間断的に作動する。いくつかの実施形態では、捕集器２６６と、ＮＯ流とバッグ流の間の接続部との間に弁が位置する。ポンプは継続的に作動して、プラズマチャンバを通じて空気を流す。弁は呼気相の間は閉じられ、それによりＮＯ付加空気中の圧力が増大する。バッグの圧縮が検出されると、弁が開き、加圧されたＮＯガスを気道中に放出する。いくつかの実施形態では、アキュムレータ（図示せず）がＮＯ生成器と捕集器との間に位置して、呼吸ごとに追加的な体積のＮＯ含有ガスを提供する。
【００７７】
図１４は、手動呼吸バッグ２７２と患者との間に配置されたＮＯ生成装置２７０の実施形態を示す。呼吸バッグ２７２は、圧縮ガス源または大気のいずれかから流入空気を受け取る。呼吸バッグを出たガスは、ＮＯ生成装置を通って流れ、そこでＮＯが補われ、その後捕集器２７４を通って流れる。
【００７８】
システムは、外部吸気流が存在しない場合に生成ガスを生成し、送達することができる。いくつかの実施形態では、バッグ接続のための入力にキャップをはめることができ、生成ガスは出力バッグ接続から流出する。生成ガスは、ユーザによって要求される流量および濃度で生産される。いくつかの実施形態では、装置は、流入サンプルガスを定量化可能な方式で希釈して、ガス分析センサが高濃度のサンプルガスで損傷されないようにし、また濃度がセンサの測定可能範囲内にあるようにする。
【００７９】
緊急ＮＯ生成システム
図１５は、例示的なＮＯ生成システム２８０を示す図を描いている。生産された酸化窒素の供給先は任意のタイプの換気装置とすることができ、それらには、これらに限定されないが、人工呼吸器回路、鼻カニューレ、手動換気装置、フェイスマスク、麻酔回路、ＣＰＡＰ機、ＥＣＭＯ機、酸素濃縮器、または任意の他の回路が含まれる。図の実施形態では、ＮＯ生成システム２８０は、反応ガスとして使用される周囲空気をシステム２８０に送り込む空気ポンプ２８４を含む。周囲空気は、システム内に、例えばカートリッジ２８２内に、そしてプラズマ生成器２８６内に送り込まれ、プラズマ生成器２８６はその内部に配置された１つまたは複数の電極を使用してＮＯを生成する。ＮＯ２フィルタ２８８は、プラズマ生成器２８６からのガスからＮＯ２をフィルタリング除去するために使用される。フィルタリングされたガスは、次いで、換気装置に送り出されて患者に送達される。カートリッジ２８２は、流量センサ２９０、空気フィルタ２９２、および水トラップ２９４を含む、追加的な機能を含む。システム２８０は、吸引ポンプ３００と１つまたは複数のセンサ３０２とを有する制御装置２９８も含む。図の実施形態では、センサは、ＮＯ、ＮＯ２、Ｏ２、およびセンサチャンバ圧力／流量を含む。
【００８０】
制御装置は、典型的には、酸化窒素治療に使用される再使用可能装置である。制御装置の構成要素の中には、摩耗し、システムの寿命の間に交換スケジュールを必要とするものがあり、それらにはセンサパック、電極アセンブリ、ポンプ、および弁が含まれる。より定期的に、捕集カートリッジは一定期間、例えば数日から数週間の後に交換される。人工呼吸器カートリッジも、センサの故障または汚染の場合に交換可能であり得る。
【００８１】
制御装置は、単一の障害で酸化窒素の生産が停止することがないように設計される。単一の障害が発生したときにユーザの介入を必要とする代わりに、システムは、ユーザに問題を通知しながら継続的なＮＯ生産を提供することができる。このレベルの堅牢性を達成するために、制御装置は、冗長な機能のうちの１つまたは複数を有することができる。例えば、制御装置は冗長なバッテリを含むことができ、単一のバッテリ障害が発生した場合に、バックアップバッテリがあるようにする。ユーザは、装置の後部パネルにＡＣ電力またはＤＣ電力を接続する選択肢も有する。冗長なＨＶ回路は、第２のＨＶ回路が人工呼吸器回路に対するバックアップとして働き、手動換気装置回路に酸化窒素を提供することができるように使用され得る。冗長な空気ポンプは、各高電圧回路に専用の空気ポンプから空気が供給されるように使用され得る。冗長な電極アセンブリは、各ＨＶ回路が専用の電極アセンブリを駆動するように使用され得る。よって、一方の電極アセンブリが故障したか、または動作を停止した場合、システムは、他方の電極アセンブリの使用に自動的に切り替えることができる。冗長なセンサおよびアクチュエータ（弁、ポンプ）も、ＮＯの生成および送達における単一の故障を防止するために用いられる。
【００８２】
いくつかの実施形態では、システムは、周期的にバックアップ回路をチェックしてそれが機能していることを保証する。図１６Ａは、システムがどのように周期的にチャネルＢをチェックするかを描いている。このチェックは、例えば、１０回のプラズマパルスごと、または１日１回のチェックであり得る。任意の測定時間またはプラズマパルスを使用して冗長な構成要素に対するシステムチェックを行えることが理解されよう。図１６Ｂは、チャネルＡにおける故障を描いている。システムは、チャネルＡの代わりとして、すべての酸化窒素生産にチャネルＢを使用し始める。いくつかの実施形態では、システムは、両方のチャネルが同時に故障することはないという前提で、両方のチャネルを均等に使用することができる。両方の捕集経路が酸化窒素生成に使用されていて、一方のチャネルが故障した場合は、第２のチャネルを使用して、それまでのＮＯ生産またはその最大生産制限のうち小さい方に一致させる。いくつかの実施形態では、システムは、電極間を定期的な間隔で交互に切り替えて、電極寿命を向上させることができる。いくつかの実施形態では、２つのチャネルは同時に使用される。これには、システムの総ＮＯ生産能力を増大させるという利点があり得る。また、同時の使用は、各チャネルの温度と摩耗率を低下させ、構成要素の熱劣化および電極スパッタリングを低減する。ガス流が１つのチャネルから別のチャネルに変更されたときには、それまでの流れチャネルを非ＮＯ含有ガスで洗い流して、生成されたＮＯ含有ガスを除去する。
【００８３】
システムは、捕集経路の摩耗および／または閉塞の可能性に対処するために、１つより多い、例えば２つの独立した捕集経路を有することもできる。最大酸化窒素生成の場合、システムは、両方のＨＶ回路および捕集経路を同時に使用して、酸化窒素の出力を倍増することができる。
【００８４】
図１７Ａは、下記で詳細に解説するように、二重電極アセンブリ（プラズマチャンバ）が使い捨てカートリッジの中に位置する一実施形態を描いている。ＮＯ２浄化機能は、図に示されていないが、電極に接続して、電極で生成されたプラズマを通った後のガスを浄化することができる。図１７Ａに示すカートリッジ３２０は筐体３２２を含み、筐体３２２は、制御盤３３０と、センサバンク３４６と、換気カートリッジ３７０の中に位置し、高電圧回路３６２、３６６と通信する二重電極アセンブリ３７２、３７４とを収容している。制御盤３３０は、ブザー３３２、充電回路３３４、電源回路３３６、および流れ／圧力回路３３８を含み、バッテリ３５８、３６０、ならびにＡＣ電力およびＤＣ電力３２４、３２６との接続を備える。制御盤３３０は、ユーザインターフェース３２８と、警報３４０およびブザー３４４を有するウォッチドッグ回路３４２と通信する。図１７Ｂは、二重電極アセンブリ３８４、３８６がカートリッジ３８０の筐体３８２内に位置するカートリッジ３８０の一実施形態を描いている。図１８は、制御盤３９４、電力管理回路３９２、および電極アセンブリ３９６を含む、ＮＯ装置３９０の一実施形態のすべての構成要素を示す模式図を描いている。下記で詳細に解説するように、プラズマチャンバが制御装置の一部またはカートリッジの一部となり得る。
【００８５】
反応ガス取込および流量制御装置
反応ガスをＮＯ生成システムの中に取り込むために様々な構成要素が使用され得る。いくつかの実施形態では、反応ガスは、図Ｘに示すように、ガスフィルタを通ることができる。いくつかの実施形態では、ガスフィルタは０．２２ミクロンの孔径を有する。このフィルタを使用して、空気をプラズマに曝露するのに先立って周囲空気から微粒子を除去することができる。いくつかの実施形態では、反応ガスフィルタをＮＯ２浄化器カートリッジと組み合わせて、使用ステップを減らすことにより装置の使用を簡略化する。
【００８６】
プラズマチャンバに供給する空気圧回路は、正確に制御された流れを有することができる。この理由は、プラズマチャンバを通る反応ガス流量はＮＯ生成に大きく影響するためである。空気圧回路は、多種の方式で構築され得る。
【００８７】
脈動的空気流機構
いくつかの事例では可変流を使用して脈動的な人工呼吸器空気流にＮＯを提供することができ、脈動的空気流を実現するには様々な機構が使用され得る。いくつかの実施形態では、ボールねじのねじと同心のモータを使用することができる。モータはボールねじのナットを回転させることができ、それによりねじおよびピストンを並進させる。これは非常にコンパクトであり、調整可能な量のストロークを提供することができる。いくつかの実施形態では、ダイヤフラムを使用することができ、ダイヤフラムを「テント状に張る（ｔｅｎｔ）」、または平坦化することによってチャンバの容積を変化させて、人工呼吸器回路に送達される前のＮＯを貯蔵する。ピストンは各種の機構で駆動することができ、それらには、プーリーおよび戻しばね、ラックおよびピニオン、リニアモータ、クラッチ付きモータ、およびプーリーが含まれる。
【００８８】
ピストン、ダイヤフラム、および他の機構を使用して脈動的空気流を実現するための技術の様々な実施形態を図１９〜図２５に示す。これらの実施形態は各々、目標ＮＯ投与量の送達を実現するように、空気圧システム（チャンバ圧力、プラズマチャンバ流量、リザーバ／アキュムレータ圧力等）と、患者（吸気流量、吸気圧等）とに必要とされるセンサ入力を使用して、電子制御システムによって制御され得る。図１９に描かれる実施形態では、ピストン４００がプラズマチャンバ４０４を通じて空気を引き込んで、アキュムレータ／シリンダ４０２を満たすことができる。ピストン４００は、患者の呼吸と同期されるように、フィルタ／捕集器４０６から出口４０８へとＮＯを押し出すことができる。ストロークおよび速度は、患者の肺容量および呼吸数に基づいて変動させることができる。図２０に描かれる実施形態では、ポンプ４１０を使用して一定の流れを人工呼吸器回路に送達してバイアス流を投与し、一方でピストンポンプ４１２を使用して吸息中に追加的なＮＯ生成のための空気の塊を提供する。図２１では、装置は、プラズマチャンバ４２０で生産されたＮＯをアキュムレータ４２２に蓄積し、患者の吸気に合わせて１つまたは複数の弁４２４を使用してそれを放出することができ、１つまたは複数の弁４２４は、例えば、単一の比例弁、または２値状態（開／閉）をもつ弁の配列とすることができる。図２２では、１つまたは複数の弁４３０がポンプ４３２の前に位置して、プラズマチャンバ４３４への流入空気流を変更する。変更は、比例弁のような調整可能な蓋やデジタル弁のパルス幅変調を含む、各種手段で行われ得る。いくつかの実施形態では、ポンプは、一定の速度で作動し、一方、弁はポンプを可変に絞るように調整され、それにより流量およびＮＯ生産を変更する。図２３は、ダイヤフラム４４０を使用する代替のアキュムレータの設計を描いている。ダイヤフラム４４０は、エラストマー材料または剛性／硬質材料のいずれであってもよい。いくつかの実施形態では、転動型ダイヤフラムが使用される。ダイヤフラム４４０の下流にある弁４４２が、吸気事象を投与するための必要に応じて、制御された形でダイヤフラムから圧力を放出する。図２４は、エラストマーまたは非エラストマーダイヤフラム／バルーン４５２を備えたチャンバとしてのアキュムレータ／リザーバを描いている。ダイヤフラムドライバ４５０（ソレノイド、ボールねじ、リニアモータ、ラックおよびピニオン、リニアアクチュエータ等）を使用して、ガスの塊を患者に送達するための必要に応じてダイヤフラム４５２を変位させる。図の実施形態では、プラズマチャンバ４５４は、システム中で最初の要素であるが、フィルタ／捕集器の上流である限り、他の場所に位置することができる。プラズマチャンバが下流にあるほど、空気圧システム構成要素のＮＯおよびＮＯ２への曝露が低くなる。いくつかの実施形態では、ＮＯは、可能な限り遅く、ただし捕集器よりも前で生成することができ、それにより、プラズマチャンバを出る高濃度のＮＯ／ＮＯ２混合物が、酸化してより高いＮＯ２レベルを生成する時間が最小になるようにする。図２５は、ピストン４６０を利用して反応ガスをチャンバ４６２に引き込むシステムを描いている。チャンバ４６２内の電極４６４が、１回または複数回アーク放電してＮＯを生成する。ピストン４６０は、療法の必要に応じて患者に向けてＮＯ混合物を押し出す。いくつかの実施形態では、ピストンは、患者の吸息と同時に発生するＮＯの塊を患者に向けて押し出す。いくつかの実施形態では、ピストンは、リザーバが空になるまで一定のレートでＮＯを押し出す。その後、ピストンはリザーバを再度満たし、ＮＯが生成され、患者へのＮＯの送達が再開する。ピストンは、上記で列挙したような多種のリニアアクチュエータによって駆動され得る。
【００８９】
圧縮ガスチャンバは、出口に可変絞り弁を含むことができる。いくつかの実施形態では、圧縮ガスチャンバは、システムの独立した構成要素の代わりに、マニホールド内の容積とすることができる。いくつかの実施形態では、ポンプが空気圧リザーバに供給する。いくつかの実施形態では、リザーバ内の圧力が検知される。いくつかの実施形態では、空気圧リザーバ圧力が、ポンプ速度を制御するための信号として使用されてよい。いくつかの実施形態では、リザーバからの流れが、比例弁または１つもしくは複数のデジタル弁によって制御される。いくつかの実施形態では、流量制御弁の上流および／または下流の空気圧力を検知して、空気流の制御または調節を向上させる。圧縮ガスチャンバ内の圧力は、チャンバ圧力を入力として使用して空気ポンプ活動を制御する閉ループ制御によって、調節することができる。可変絞り弁は、デジタル弁の代わりにアナログ弁のように動作することができる（「デジタル」とは、全開、全閉、および半閉など、離散した弁位置を実現できることを意味する）。可変絞り弁は、ＰＷＭ制御されてスパークチャンバを通る空気流を変動させるデジタル弁も含むことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の空気流センサを空気流制御システムの一部として使用して、流量制御弁よりも下流の空気流を測定してよい。
【００９０】
いくつかの実施形態では、様々な流路を独立したポンプと共に含めることができる。いくつかの実施形態では、１つのポンプがバイアス流にＮＯを投与するように作動することができ、別のポンプが空気のパルスを提供して、吸気活動に一致するように圧力を増大させることができる。いくつかの実施形態では、別の流路に故障が発生した場合に、単一の流路が、バイアス流と吸気投与の両方を提供することができる。より低いバイアス流の投与は、空気流を遅くするように、または間断的な空気流を生成するように、弁位置を変動させることによって実現することができる。
【００９１】
いくつかの実施形態では、単一のポンプが、二重経路流れ回路内に空気を移動させることができる。固定オリフィスおよびポンプレートが、バイアス流に合わせて適合される。ポンプは、固定オリフィスの後ろで高圧力を維持することができる。可変オリフィスが患者の吸気時に開いて、追加的な流れを追加することができる。いくつかの実施形態では、可変オリフィスの直径は、所与の患者治療の間一定に保持することができ、インラインＯＮ／ＯＦＦ弁が、可変オリフィスを通る流れを制御する。いくつかの実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦ弁が間断的に開閉して流れを変動させることができるので、可変オリフィスは必要とされない。
【００９２】
いくつかの実施形態では、ポンプは継続的に作動することができる。流れ誘導器が、固定オリフィス経路（すなわち、バイアス流）と可変オリフィス経路（すなわち、吸気流およびバイアス流）とを切り替えることができる。いくつかの場合には、より継続的に作動することができるより小型の空気ポンプによって、空気リザーバを満たすことができる。ポンプは、空気リザーバ内に一定の圧力を維持するために使用される。比例弁を通して空気を送達する加圧リザーバは、速度を速めることを必要とするポンプよりも反応性が高く、より瞬間的な流れを提供できる可能性がある。１つの実施形態では、空気リザーバは、別個の構成要素ではなく、ＮＯ生成器の筐体の中に構築された空隙から成る。これによってリザーバを閉じた形状にすることが可能となり、閉じた形状は、筐体内の使用されていない容積を占めることにより、装置サイズ／体積を最小にする。リザーバと筐体を組み合わせることも、装置全体の大きさを最小にする助けになる。
【００９３】
図２６Ａおよび図２６Ｂは、弁を通ってプラズマ源に至る流路を備えた、Ｎ２およびＯ２含有ガス源を示す。図２６Ａでは、比例弁４７０はそれ以上閉じず、そのため、プラズマチャンバ４７２を通るいくらかのレベルの流れが常にある。図２６Ｂは、いくらかのレベルの流れを常に通す恒久的な孔を備えたソレノイド弁４７４を示す。図２６Ｃは、プラズマチャンバに接続された流れ源４７８を示し、流れ源は、流量、圧力、または両者の組合せにおいて変動させることができる。流れ源は、回転ポンプ、ピストンポンプ、圧縮機、加圧容器、ファン等であり得る。図２６Ｃの流れ源は、吸気パルス間に流れてシステムからのＮＯ２を洗い流すように制御することができる。この洗い流しは、ある量の時間、空気体積の後に、または次の吸気パルスが検出されたときに中止することができる。
【００９４】
高電圧回路、プラズマ生成器、および電極
いくつかの実施形態では、プラズマ生成回路４８０は、図２７に示すように波形制御回路４８２および高電圧回路４８４を含むことができる。波形制御回路４８２は、継続的でカスタマイズ可能な制御波を生成する。制御波は、プラズマＡＣ電流周波数およびデューティサイクル、放電パルス周波数およびデューティサイクル、ならびに群周波数およびデューティサイクルを含む、複数の制御パラメータを含んでいる。いくつかの実施形態では、制御波は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって生成される。高電圧制御装置のＤＳＰプロセッサによって生成された例示的波形を図２９に示す。高電圧変圧器は、入力に従って、低電圧電流を、電極間隙でプラズマを生成するのに充分に高い電圧に変換する。２．５ｍｍの電極間隙を伴ういくつかの実施形態では、高電圧レベルは７ｋＶ程度である。
【００９５】
いくつかの実施形態では、システムは、交流（ＡＣ）電圧を電極に作用させることができる。ここで開示される実施形態は、直流（ＤＣ）電圧を電極に作用させることもできる。いくつかの実施形態では、追加的な構成要素をシステムに追加することにより、ＡＣシステムをＤＣシステムに変換することができる。いくつかの実施形態では、半波整流器ダイオードがシステムに含まれ得る。例えば、整流器ダイオードは低電圧側にあることができるか、または整流器ダイオードは高電圧側にあることができ、絶縁破壊電圧は１５〜２０ｋＶよりも大きい。いくつかの実施形態では、１５ｋＶの放電コンデンサが追加され、整流器の後に位置して、電圧極性が逆転しないことを保証することができる。変圧器の再設計は、はるかに大きい巻数比および電流容量を用いて実現することができる。一実施形態では、リッツ（Ｌｉｔｚ）線を使用することができる。ＤＣシステムは共振から利益を得ないので、高い電圧レベルが必要とされる。よって、変圧器で高い巻数比が必要とされ得る。ＡＣ用途のために、変圧器巻線の中間の適切な場所に電圧タップを置くことができる。電流が電圧タップから引き出されると（ＡＣ共振動作）、変圧器の二次巻線の使用されない部分がショートして過度に高い電圧の発生を防止する。
【００９６】
高電圧回路は各種構成要素から形成することができるが、いくつかの実施形態では、高電圧回路は、コマンドを受け取る制御装置、共振回路、および高電圧変圧器を含む。ＨＶ回路は、制御装置からコマンドを受け取り、そのコマンドをプラズマパラメータとして解釈し、共振回路に供給される電流のパルスを作成し、ＡＣ電圧を生成する。ＡＣ電圧は、電気効率を最大にするように高電圧変圧器の固有共振周波数に同調された周波数を有する。ＡＣ高電圧は、放電を起こすために電極に印加され、パルスが終了するまで継続する。
【００９７】
図２８は、ＨＶトリガ回路４９０の一実施形態を例示する。ＨＶトリガ回路４９０は、ＤＣ電力４９２および少なくとも１つの入力コマンド４９４を受け取る。プロセッサ４９６は、同調された共振器回路５００を励振させるためのＰＷＭ信号（可変継続時間）をスイッチング回路４９８に供給する。共振器回路５００は、ＨＶ変圧器５０２を固定された共振周波数で励振させて、ＨＶ出力５０４、例えば電極で、電圧を生成する。共振器への電流５０６の測定により、プロセッサ４９６にプラズマ機能のフィードバックを提供する。追加的なフィードバックが入力電流センサ５０８から提供され得る。
【００９８】
図２８に示すＨＶトリガ回路４９０はいくつかの利点を有することができ、それらには、共振の同調が酸化窒素生産効率を向上させ、それにより放電コンデンサが不要となり、それにより信頼性が向上し、構成要素の寿命が延びることが含まれる。ＨＶトリガ回路のＡＣ動作は、電極の寿命を延ばすことができ、金属粒子を気流中に飛散させる可能性を低減することができる。いくつかの実施形態では、フィルタを使用してガスストリーム中の金属粒子を捕捉する。いくつかの実施形態では、フィルタサイズは０．２２ミクロンである。いくつかの実施形態では、ガスを液体に通して泡状にして、プラズマチャンバの後で粒子を捕捉する。液体は、例えば、水、硝酸、酢酸、葉酸であり得る。
【００９９】
放電継続時間のＤＳＰ制御は、酸化窒素濃度をより精密に調節することができ、またＤＳＰ制御は、製造変動、変圧器特性、温度、および電極状態（間隙、摩耗、温度）を加味するように共振を自動的に「同調」することも可能にする。いくつかの実施形態では、システムは、変化する条件を加味するように、治療全体を通じて周期的に共振周波数を特定する。１つの実施形態では、システムは、電源投入時にのみ共振周波数を判定する。いくつかの実施形態では、システムは、起動時間を短縮するために、共振周波数を記憶しておき、この記憶された値を周期的に（例えば隔月に）更新する。いくつかの実施形態では、システムは、プラズマ電力を低下させて低い投与量のＮＯを生産するために、わずかに共振からずれて動作する。入力および／または出力電流フィードバックは、電極がスパークを起こさない場合にそのことを自動的に検知することができ、それにより自律的な緩和アルゴリズムを可能にすることができる。ＤＳＰは、ＡＣ波形の周波数およびデューティサイクルを制御することによってＡＣ波形の形状を制御することができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、ＨＶトリガ回路の変圧器は共振設計であり、その場合、変圧器の２次側内の電圧は、空気間隙を絶縁破壊するために充分な電圧が電極に存在するまで増大する。空気間隙を絶縁破壊するのに必要とされる電圧は、湿度、圧力、間隙距離、電極形状、電極条件、および他の因子と共に変動する。設定された高電圧レベルのない共振設計を有することにより、電極および環境の変動性が存在する場合にプラズマ生成の信頼性が向上する。いくつかの実施形態では、絶縁破壊のための電圧は、典型的には８ｋＶ〜２０ｋＶの範囲であるが、Ｘ線生成に関係する安全規格を適用できるように電圧を１４ｋＶ未満に保つことが望ましい。
【０１０１】
電極間の交流電流の周波数は、ハードウェア設計の結果であり、一実施形態では、典型的には５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲である。一例示的実施形態では、ＡＣ電流周波数は１３５ｋＨｚである。別の例示的実施形態では、ＡＣ電流周波数は１００ｋＨｚである。パルスは、ある治療に対して固定された周波数とすることができ、略１００〜２００Ｈｚである。このレートは用途に応じて変動してよい。例えば、新生児の用途であれば、必要とされるＮＯの量が低いため、より遅い周波数を必要とする。パルスの継続時間も、所望のＮＯの量に基づいて変動させることができる。例えば、典型的な成人の場合、継続時間は略２５０マイクロ秒（およそ２５％デューティサイクル）である。
【０１０２】
一次巻線の漏れインダクタンスが、共振周波数を決定する。一次巻線と二次巻線との間の相互インダクタンスが、変圧器の共振を決定する。高電圧回路は、５５５タイマ、複雑プログラム可能論理装置（ＣＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、または任意のアナログ回路によって制御されてよい。制御ソフトウェアおよび制御回路から高電圧回路への通信は、シリアルバス、Ｉ２Ｃバスなどの有線接続、または光、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉなどの無線手段、または他の手段を使用して行われ得る。
【０１０３】
高電圧トリガ回路は、プラズマ生産を修正するか、停止するかのいずれかの命令を受け取るまで、命令に従ってプラズマを生成し続けることができる。システムは、制御ソフトウェアの故障、ユーザインターフェースの故障、および／または制御回路の故障が発生した場合に、酸化窒素の生成を続けることができる。
【０１０４】
システムは、これらに限定されないが、病院の患者データシステム、および他の制御装置を含む、様々な追加的構成要素と通信するための無線通信モジュールを含むことができる。例えば、カートリッジが移送のために制御装置間を転送されているときに、１つのシステムが患者治療事例の状態を第２のシステムに通信することができる。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、人工呼吸器カートリッジは、移送中に１つの制御装置から別の制御装置に転送される。これらに限定されないが、通し番号、ロット番号、システム構成情報、治療データ履歴、警報ログ、患者ログ、ガス分析データ履歴、治療設定ログ、有効期限、流量センサ校正情報、および他の情報を含む治療情報を、呼吸器カートリッジ中のメモリデバイスを介して１つの制御装置から別の制御装置に転送することができる。メモリデバイスは、有線接続またはワイヤレス手段（ＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅ−ｔｏｏｔｈ等）を介して通信され得る。データは、治療全体にわたって、周期的なレートで、人工呼吸器カートリッジ内でリフレッシュすることができる。このようにして、受信側のシステムは、呼吸器カートリッジを読み取り、前のシステムが停止した箇所から患者の治療を再び始めることができる。この種の転送は、病院から救急車、ヘリコプターから病院への患者の転送中に、またはシステムが故障した場合に行われ得る。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、水トラップがメモリデバイスを有し、このメモリデバイスは、これらに限定されないが、通し番号、ロット番号、システム構成情報、治療データ履歴、警報ログ、患者ログ、ガス分析データ履歴、治療設定ログ、有効期限、流量センサ校正情報、および他の情報を含む情報を記憶するために使用される。課金は、ＮＯ治療の分数、ＮＯ治療のモル数、治療回数等を単位とすることができる。
【０１０７】
また、ファン動作を確認するためのエンコーダを備えて、または備えずに、筐体冷却ファンが含まれ得る。ファン動作も、光学的に、またはファン流とインラインである流量センサを用いて検出され得る。ファンは、ファン速度を変更するための温度入力に基づく独自の閉ループ制御を有してもよい。ファン速度は、筐体温度、プラズマ生成レベル、筐体排気温度、周囲温度、熱交換器温度、および／または他の入力に基づいて変更されてもよい。ファンは、冷却空気を、カートリッジから、または筐体内の別のフィルタ付き入口から調達してよい。いくつかの実施形態では、２つのファンが使い捨てフィルタカートリッジを通じて空気を引き込む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のファンが、装置筐体内から空気を調達し、それを吹き出す。いくつかの実施形態では、排気ガスを装置の底部から吹き出させて、液体侵入の懸念に対処する。
【０１０８】
プラズマ生成レベルを制御するために様々な入力が使用され得る。一実施形態では、周囲圧力センサを使用して所与の酸化窒素出力濃度に対するプラズマ生成レベルを決定する際に、周囲圧力が制御アルゴリズムへの入力として働く。プラズマチャンバ圧力をプラズマチャンバ内で測定して、存在するＮ２およびＯ２の量を判定することができる。筐体温度センサを使用して筐体内の過熱を検出することができる。過熱が発生した場合、システムは、筐体ファン速度を増大させる、酸化窒素ガスの流量を増大させる、ユーザに警告することにより、および／または別の他のタイプの通知により、応答することができる。冷たい空気ほど密度が高いため、酸化窒素システムによって生じる熱から隔離された場所に周囲温度センサを位置させることができ、そのセンサからの測定をプラズマ生成アルゴリズムへの入力として使用することができる。その結果、ＮＯ生成効率が向上する。湿度センサを使用して周囲空気条件を測定して、酸化窒素生成制御アルゴリズムへの入力および推定値を提供することができる。湿度センサは、ガス分析センサチャンバ内の湿度を監視するためにも使用することができ、それにより、センサが許容可能な湿度条件に維持されることを保証することができ、またはサンプルの温度を制御するための入力として使用して、サンプルライン内の凝縮を防止することができる。ガス分析センサは、個々に制御装置に装着することができ、または１つの動作ですべてのセンサをカバーできるようにセンサパックに組み入れることができる。ガスサンプルの湿度によっては、サンプルガスを取り扱うガスラインは、水分の凝縮を防止し、過度に乾燥しているガスからセンサを保護するために、ナフィオンまたは同等物の配管から作製されてよい。分析センサのためのガスサンプルは、プラズマチャンバから直接、捕集器の出口から、捕集カートリッジから、人工呼吸器カートリッジから、または患者吸気リム内の場所から調達され得る。一実施形態では、ガスは、患者のＹ継手の直前で患者吸気リムから採取され、そのため、回路に追加的なデッドスペースを加えることなく、患者に入る直前にガスが分析される。これは、採取がＹと患者との間で行われる場合にそうである。別の実施形態では、ガスは呼吸器カートリッジの出口で採取される。これは、患者濃度に合わせて希釈されているもののまだ換気回路の乾燥部分にある間にガスを採取し、よって、湿度、噴霧薬剤、および他の潜在的な汚染物によって汚染されないという利点をもたらす。この選択肢は、人工呼吸器回路の乾燥部分にあるため水トラップおよびフィルタを必要としないと共に、外部のサンプルラインがないためにシステムを設定するための使用ステップを減らすという利益を提供し得る。当業者には、任意の数および任意の組合せの本明細書に記載されるセンサがシステムと共に使用され得ることが理解されよう。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、システムは、ＮＯセンサを使用して、患者の吸気直前にガス中の酸化窒素レベルを検出することができる。ＮＯセンサを患者の近くに位置させることは、患者に入る前の追加的なＮＯからＮＯ２への変換の影響を最小にするために望ましい。１つまたは複数のＮＯセンサが、冗長性および／またはＮＯ出力に基づくプラズマ生成の閉ループ制御のために使用されてよい。一実施形態では、範囲外のＮＯレベルの検出、および制限された閉ループフィードバックのために、単一のＮＯセンサが使用される。例えば、測定されたＮＯセンサレベルは、１０％などの制限された量だけプラズマ活動を増減させて、装置出力を調整することができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、システムは、１つまたは複数のＮＯ２センサを使用して患者に入る前の吸気ガスを分析することができる。ＮＯ２警報閾値は変動することが可能であるが、一実施形態では、治療の用途および継続時間に応じて、典型的には１ｐｐｍ〜３ｐｐｍの間のＮＯ２である。いくつかの実施形態では、ＮＯ２警報閾値レベルでは肺の損傷よりも急な呼吸事象の方が可能性が高いので、システムは、ＮＯ２警報が発生した場合に動作を続けることができる。
【０１１１】
また、Ｏ２レベルをシステムによって測定することもできる。プラズマチャンバに流す周囲空気を調達するシステムが、人工呼吸器の吸気リム内でガスを希釈する可能性がある。これは、特に患者が１００％酸素を処方されているときに関係し得る。よって、患者が酸化窒素導入後に呼吸している実際のＯ２レベルをユーザに知らせることが望ましい。例えば、処方されたＯ２レベルと実際のＯ２レベルとの間のＯ２レベルのずれは、１００％Ｏ２の場合には８％にもなり得る。Ｏ２測定は、吸気ガス中で直接プラズマを生成するシステムでは、制御アルゴリズムへの入力として使用されてもよい。Ｏ２レベルおよびＮ２レベルが５０／５０の化学量論比に近づくにつれて、ＮＯ生産レベルが向上する。よって、所与の量のＮＯを生成するために次第に低下する電力量で済むようになる。プラズマ生成アルゴリズムにおいてＯ２レベルを考慮しないと、患者は、処方よりも多いＮＯまたは少ないＮＯを受け取る恐れがある。一実施形態では、酸素濃縮器で使用されるような膜を使用して、プラズマチャンバに入る前に空気中の酸素レベルを増大させ、それによりＮＯ生産効率を増大させることができる。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、システム内にサンプルガスポンプが位置して、ガス分析センサおよび大気へ向かう人工呼吸器回路内の吸気流リムからサンプルガスを引き抜くことができる。一般に使用されるガス分析センサは、電気化学的プロセスに依拠する。それらのセンサは、典型的には３０〜６０秒の間隔である、遅い測定周波数を有する。市販のＮＯ送達システムは、ガスサンプルを一定の流量で引き抜く。これにより、ＮＯ濃度を時間に対して平均する。一方、人工呼吸器流では、流量および濃度は時間と共に変動し得る。例えば、患者が吸気中に１００ｐｐｍのＮＯを受け取り、吸気が呼吸期の１０％に相当し、呼気が呼吸周期の残りの９０％で起こった場合、患者は平均１００ｐｐｍのＮＯを受け取っていることになる。しかし、ガス分析センサは、呼吸周期全体にわたって検知されたガスの濃度を平均し、１０ｐｐｍの濃度を報告することになる。よって、サンプルポンプの一定の流量は、不正確なガス濃度読取値を生じさせ得る。
【０１１３】
ガス分析読取値の精度を向上させる１つの方式は、患者の吸気数の関数としてサンプルラインのポンプレートを変動させるものである。これのための妥当な推測値は人工呼吸器回路の吸気流量であるが、人工呼吸器バイアス流に関する追加的な考慮事項が必要となり得る。上記の例では、サンプルポンプは患者が吸気していたときにのみサンプルを引き込むことになり、よって、分析されるガスは、患者が吸気した濃度と同じ濃度、すなわち１００ｐｐｍのＮＯとなる。サンプルポンプ流を変動させる方式の１つは、患者の呼息の間はポンプをオフにし（ゼロ流量）、患者の吸息の間にのみポンプをオンにするものである。
【０１１４】
バイアス流を用いた人工呼吸器治療は、吸息ＮＯの測定精度にも影響することがある。呼息の間に（バイアス流が呼気リムに分流しており、患者に入っていないときに）サンプルポンプが停止された場合、バイアス流の濃度は測定されず、それにより吸気ＮＯ濃度の測定の精度を向上させる。
【０１１５】
ガス分析センサが一定のガス流を必要とする場合、システムは、患者の呼息の間に人工呼吸器回路以外の供給源からサンプルガスを引き出し得る。別の供給源の一例は周囲空気である。制御装置は、吸気リムからの既知のサンプル時間に対する代替供給源からのサンプル時間と、検知された濃度とに基づいて、測定がどのようになるべきかを計算し得る。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、患者が吸気しているガスをより代表するガスをガス分析センサに提供するための手法は、人工呼吸器の吸気リムと並列にサイドストリームアキュムレータ／混合チャンバを有するものである。典型的には、混合チャンバの容積は、１回の呼吸周期にサンプルポンプによって引き込まれるガスの体積と少なくとも等しく、そのため、採取されたガスは、患者が吸気するものの平均を表す。上記の例では、装置は１０％のＮＯを測定することになる。しかし、呼吸器流情報と合わせられると、制御装置は、患者が時間のうち１０％しか吸気していないことも知ることになる。よって、装置は、表示するＮＯ濃度＝測定ＮＯ値／％吸気時間、のように測定されたデータに係数を適用し得、ここで、測定ＮＯ値は、ＮＯレベルを全呼吸周期にわたって平均した、電気化学セルから示される値であり、％吸気は、患者が吸気している呼吸周期時間の％単位の割合である。
【０１１７】
サンプルガス流量センサも設けられ得る。人工呼吸器回路ガスの代表測定のためには、ガス分析センサ上を通るサンプルガスの流れが必要とされ得る。サンプルラインが閉塞される、またはねじれることがあり得る。システムは、サンプルラインの閉塞と、ガスサンプルポンプの適正な機能とを検出するためのセンサを有する。センサは、センサチャンバ内の圧力／真空レベルを測定する圧力センサ、もしくはポンプと直列の実際の流量センサとすることができ、またはセンサはサンプルライン内の流量センサとすることができる。サンプルラインが遮断された場合、ポンプを逆に作動させることによってサンプルラインをパージすることができる。
【０１１８】
電極アセンブリ、またはプラズマアセンブリもしくはチャンバは、制御装置の一部、またはカートリッジなど、使い捨て構成要素の一部とすることができる。
【０１１９】
一般に、プラズマを生成する際に伴う温度は、大半の金属の融点またはその近傍にある。自動車への用途において、また現在までのＮＯ送達システムの記述では、電極に印加される電圧はＤＣであり、すなわち陰極および陽極がある。電子は陽極から陰極に進んで、時間と共に陽極を侵食する。そのため、自動車および他の用途では、高融点温度の材料は陽極にのみ使用されることになる。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、ＡＣ電流が電極に印加される。これは、時間のうち一定割合だけ両方の電極を陰極にすることを可能にすることにより、電極の摩耗を均等にする。両方の電極が陰極として働くと、両方の電極が、これらに限定されないが、イリジウム、白金、焼結酸化イリジウムまたはイリジウム−白金合金などの、高融点温度の材料から構成され得る。電極は、単一材料の一体構造である必要はなく、合金または適切な材料の組合せとすることができる。いくつかの実施形態では、イリジウムもしくは他の貴金属または合金パッドが、金属製の円筒形基板の端部に溶接される。円筒形以外の各種の形状も電極を形成するために使用され得ることが理解されよう。基板材料は、銅、ニッケル、炭素鋼、鉄など、より安価な材料とすることができる。この複合手法は、コストを低下させるだけでなく、電極の追加的な装着方法も可能にする。例えば、炭素鋼または鉄は、これらの材料が非毒性であるため使用することができ、よって、基板と接触するアーク放電はいずれも安全なままとなる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、イリジウム電極パッドの質量は０．１５ｇであり、これは、典型的な自動車型イリジウムパッド０．５ｍｇの３６０倍である。この追加の質量は、熱質量がより大きくなり、電極基板材料との接触パッチが大きくなるため、プラズマ生成中の温度上昇を低下させる。大きなイリジウム電極パッドを有することにより、電極は、例えば、電極対上で１カ月、２カ月、３カ月、４カ月、またはそれ以上など、より長い期間にわたって動作することができる。
【０１２２】
様々な電極形状およびサイズがプラズマチャンバ内で使用され得る。いくつかの実施形態では、針電極を使用することができる。針電極は急速に摩耗することがあり、それにより電極間隙が増大し、ＮＯ生産レベルが変わる。いくつかの実施形態では、平坦な電極表面を使用することができる。これは、アークが２つ以上の場所から開始することになるので、球面の幾何学形状に近似する電極幾何学形状は、よりゆっくりと侵食するためである。
【０１２３】
また、複数ペアの電極をシステム内で使用することもできる。制御装置（またはプラズマチャンバ、もしくは電極を装着できる任意の他の場所）は、サービスとサービスの間の作動時間を増大させるために、１つまたは複数の電極ペアを含むこともできる。いくつかの実施形態では、これらの電極は、１つのユニットとして交換されるようにマニホールドに装着することができる。複数の電極アセンブリを有するシステムでは、システムは、過熱を最小にするために電極間を循環することができる。代替として、システムは、それらの電極を順に使用することができる。各電極が専用の高電圧変圧器を有し得、または、各電極を１つのＨＶ変圧器から通電するために分配器のような切替えユニットが使用され得る。図３０は、電極マニホールド５２０がどのようにヒートシンクを兼用し、冷却フィンを有することができるかの例示的実施形態を描いている。
【０１２４】
電極は摩耗する可能性があるため、交換のしやすさを増大させるように電極をシステム内に配置することが可能である。いくつかの実施形態では、電極は、容易に交換できるように各自のプラズマチャンバと共に個々に収納することができる。アセンブリは、ヒートシンクなどの他のオプションの機能を含むことができる。電極活動は、プラズマチャンバ壁部上への飛散材料の被覆を生じさせることもある。プラズマチャンバを電極アセンブリで交換可能にすることにより、飛散材料を介した電気短絡に起因する性能の低下を防止することができる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバは、プラズマ活動からの放射放出を最小にするためのＥＭＩ遮蔽材料を含む。ＥＭＩ遮蔽材料は、典型的には、電極への高電圧導体を通じて遮蔽に電気的に結合され、電極は、高電圧変圧器を覆う電気遮蔽に電気的に結合される。いくつかの実施形態では、ＥＭＩ遮蔽はＤＣ電源接地に接続される。いくつかの実施形態では、電極アセンブリは、ガス経路の他の構成要素への接続を容易にするための空気圧接続（チューブ、継手など）を含む。電極へのガス流は、図３１Ａ、図３１Ｂ、および図３１Ｃに示すように、独立した入口点および出口点を備えるスパークチャンバを通り得る。図３１Ａ、図３１Ｂ、および図３１Ｃは、ポッティング材料５３２、ヒートシンク５３４、および複数の自動車型スパークプラグを備える交差流の二重電極アセンブリ５３０の一実施形態の様々な図を描いている。熱交換器およびガス経路は、押出し金属から作製され得る。図３２Ａおよび図３２Ｂは、単一電極アセンブリ５４０の一実施形態の様々な図を描いており、ここでは、ガスが電極アセンブリ５４０の止まり孔に入って同じ入口点から出て戻るように、ガス流の入口点と出口点とを同じ開口部にし得る。いくつかの実施形態では、プラズマの生成から生成される広帯域ＥＭＩは、電極をファラデーケージの中に覆い隠すことで電極アセンブリを遮蔽することにより、緩和することができる。
【０１２５】
非導電性ガス通路がプラズマチャンバ（例えばプラスチックチューブ）に接続する実施形態では、ＥＭＩは、ガス通路が曲がるまで通路の長さに沿って進み、ガス通路の曲がる所でＥＭＩは通路の側部から出る。遮蔽は、ＥＭＩが通路から出るときにＥＭＩを吸収するように、通路の周りに置くことができる。いくつかの実施形態では、接地に接続された導電性のばねがガス通路の外側周辺に置かれて、プラズマチャンバから放出されるＥＭＩを吸収する。いくつかの実施形態では、管状織り構造の電気遮蔽がガス通路の周りに置かれ、接地に接続される。いくつかの実施形態では、導電性テープがガス通路の周りに巻き付けられる。いくつかの実施形態では、通路自体が導電性材料（例えばステンレス鋼）から作製される。通路のうち遮蔽される部分の最小長さは、プラズマチャンバから、ＥＭＩを完全に吸収するのに充分な角度を有する通路中の最初の屈曲部までとすることができる。そのため、通路内のＥＭＩをすべて吸収するのに充分な屈曲の大きさは、通路の直径の関数であることになる（丸い開口部の場合）。通路断面のアスペクト比を変える（例えば楕円形にする）ことで、導電性遮蔽でＥＭＩを吸収するのに必要な屈曲量を低下させながら、同様の断面を維持し得る。
【０１２６】
図３３は、制御装置５５０に装着された電極アセンブリ５５２の一例を描いている。図の実施形態では、送り込まれた空気およびＮＯ含有空気が、二重ルーメンコネクタによって電極アセンブリ５５２に結合される。アセンブリは、Ｏリングまたはリップシール５５４を含む。アセンブリ５５２からのプラズマは、フィルタ５５６および捕集器５５８内へ送り込まれる。
【０１２７】
様々な電極設計がＮＯ生成に使用され得る。いくつかの実施形態では、自動車型プラグをＮＯ生成に使用することができるが、自動車型プラグは、抵抗器、ならびに必要とされるよりも多い質量および強度を含み得る。自動車型スパークプラグは、セラミック絶縁体および重金属の接地電極を用いて、強度のために設計される。コストおよび質量の点からは、カスタムの高電圧電極が望ましい。図３４は、容易に製造および設置できる高電圧電極を示す。図３４は、止まり孔５６２（下部の破線）を備えた電極アセンブリ５６０の一実施形態を例示する。複合電極５６４、５６６を端部（右および左）に挿入することができる。いくつかの実施形態では、図３４の電極アセンブリ５６０は、イリジウム（もしくは他の貴金属または合金）パッドを金属製シャフト（例えば銅）に融合させることによって複合電極を作成することにより、製造することができる。Ｏリング５６８、５７０をスリーブの各端部に挿入することができる。スリーブ５７２は、ＰＥＥＫ、ガラス、セラミック、または別の不活性の非導電性材料から構築され得る。電極は、いずれかの側からＯリングを通してスリーブに挿入される。間隙ツールが空気接続のために孔に挿入される。エンドプレート５７４、５７６は、各シャフト上にスライドされる。電極は、いずれかの側からギャッピングツールに軽く押し付けられる。エンドプレートをシャフトにはんだ付けして間隙を封じ込める。電極は、これらに限定されないが、締まりばめ、接着剤、ねじ締結具、および他の手段を含む各種技術を使用して適所に保持することができる。いくつかの実施形態では、エンドプレートは、図３５に示すように、ガラススリーブの端部に機械的にスナップ嵌めすることができ、図３５は、スリーブ５８６にクリップ接続して電極５８２、５８４にはんだ付けされるエンドプレート５８８を備えた電極アセンブリ５８０の一実施形態を例示している。
【０１２８】
空気接続のための孔を単一にすることにより、ユーザが１回の動作で一方の側から電極アセンブリを挿入することが可能となる。電極アセンブリを制御装置内の適所に保つために、これらに限定されないが、戻り止め、スナップ、締め金および他の手段を含む、様々なタイプの保持機能が使用され得る。
【０１２９】
カスタムの電極アセンブリが、電極を制御装置内の電気接点と位置合わせすることにより、制御装置とのインターフェースを取ることができる。制御装置からの二重ルーメンニップルを電極アセンブリの側部の孔に挿入して、空気を送達し、ＮＯ含有空気を除去することができる。
【０１３０】
図３６は、スリーブ５９６、複合電極５９２（イリジウムパッドを備えた銅製シャフト）、Ｏリングシール５９８、６００、およびエンドプレート６０２、６０４を備える電極アセンブリ５９０の一実施形態を例示している。電極アセンブリ５９０は、高電圧電気接点が電極アセンブリ５９０の各端部に接触し、二重ルーメンニップル６０６が空気接続孔に挿入された状態で、制御装置に挿入することができる。複合電極は、特定の深さの孔で電極を底打ちさせるための、直径、フランジ、または他の機能における段差を有してよい。図３７は、底打ちための機能を備えた電極の実施形態を例示する。電極アセンブリの製造中に、個々の電極が作製される。図示される実施形態では、高融点金属の先端が、より安価な基板材料に接続される。この複合手法は、コストを低減し、多くの場合にプラズマから離れる方への熱伝達を向上させることができる。電極アセンブリを組み立てるために、１つの実施形態では、各電極がフレーム中に押し込まれる。各電極の外側プロファイルに棚部またはポジティブストップを設けることにより、電極が底打ちするまで電極を押し入れることができる。他の実施形態では、電極は、プラズマチャンバ、マニホールド、またはシステムの他の空気圧構成要素の中に押し込まれる。他の実施形態では、電極は、目標電極間隙が実現されるまでフレーム中に押し込まれる。１つの実施形態では、電極は、圧入によってプラズマチャンバハウジング内の適所に置かれ、保持される。１つの実施形態では、プラズマチャンバは、電極上にオーバーモールドされる。１つの実施形態では、電極は、止めねじで適所に保持される。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、電極アセンブリを通る空気の流れは、電極間隙を越えて行く。図３８は、空気入口（左下および右上）を示した、電極アセンブリ６１０の一実施形態を例示する。空気は、一方の側で電極アセンブリに流入し、反対側から出る。図３９は、エンドプレートの幾何学形状を示した、交差流電極アセンブリ６２０の一実施形態を例示する。エンドプレートの隅にある孔は、ワイヤをエンドプレートにはんだ付けするため、またはエンドプレートをねじ締結具でスリーブに締結するために使用することができる。エンドプレートの隅は、エンドプレートからの放電の可能性を低減するために丸めることができる。
【０１３２】
電極アセンブリ内の空気流は、図３９に示すように、一方の側から他方の側に向かうものであり得る。いくつかの実施形態では、流れは、一方の側から隣接する側へと向かうものであり得る。いくつかの実施形態では、空気は一方の側から入り、電極と平行に軸方向に進み、その後同じ側から出る。この設計は、１回の動作で挿入されるという利益ももたらす。例えば、電極を設置する者は、単に電極アセンブリを嵌め合わされる空気圧接続上へと押せばよく、同時に電気接続を確立する。
【０１３３】
プラズマ制御を達成するには様々な方式がある。いくつかの実施形態では、プラズマエネルギーレベルは、高電圧回路内の一次コイルへの入力電圧を変動させることによって制御される。システムが最初に電源投入されたときにＨＶ回路の共振周波数を検出する、探索アルゴリズムまたは走査アルゴリズムが使用され得る。これにより、変圧器の製造分散および電極分散（例えば、間隙、摩耗、腐食）に対処する。
【０１３４】
図４０は、高電圧回路の共振周波数を決定する手法の例示的グラフを例示する。交流周波数（スパーク周波数ではなく）に対して使用して電極摩耗に対処するための共振周波数を見つけるために走査アルゴリズムを使用することができ、走査アルゴリズムは、高い方から低い方へ、または低い方から高い方へ走査することができる。より低いＮＯ生産が望まれるときに共振から離調することが可能であり得る。これによりプラズマ中のエネルギー量を低減させ、その結果、ＮＯ生産が低減する。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、圧力センサを使用してプラズマ生成を検出することができる。プラズマが空気を暖め、空気を膨張させるため、圧力が増大する。いくつかの実施形態では、マイクロフォンを使用してプラズマ発生を検出することができる。いくつかの実施形態では、ＨＶ回路の一次巻線中の電流のノイズを使用してプラズマを検出することができる。図４１は、プラズマを検出するためのノイズの使用を示す例示的グラフを例示する。
【０１３６】
プラズマの開始は、追加的なエネルギーを必要とし、ＲＦＩノイズを増大させ、電極侵食を増大させ得る。よって、いくつかの実施形態では、プラズマは、継続的に生成することができ、Ｎ２およびＯ２含有ガス流量および／またはプラズマ強度のみを変動させる。加えて、継続的なプラズマ生成は、患者を治療するために必要とされるよりも多くのＮＯを作り出し得る。これを防止するために、システムは、２つ以上の電極アセンブリを有することができ、各電極アセンブリが、異なる電極間隙を有する。より小さい間隙を使用すると、新生児の用途に必要とされるような、より低いレベルのＮＯを生成することができる。より大きい間隙（例えば２〜３ｍｍ）を使用すると、より高い投与量のＮＯを生成することができる。
【０１３７】
電極アセンブリは、上述のように、各種の構成を有することができる。いくつかの実施形態では、複数の短間隙スパークプラグを使用して、電磁気干渉（ＥＭＩ）を低減し、高電圧要件を低減することができる。２電極設計を、プラズマに対する遮蔽を提供する第３の物体と共に使用することができる。スパークプラグからの戻り電流は、イリジウムパッドの欠損や性能が衰えつつあることの検知など、電極の状態の指示として使用され得る。スパークの色／光学的性質の使用も、電極条件の指示として使用され得る。
【０１３８】
空気流に対する自動車型電極アセンブリ内の接地電極の位置が、ＮＯ生成に１０〜１２％の影響を及ぼし得る可能性がある。接地電極を電極間隙の上流に位置させることにより、次の２つの大きな利益がある。Ａ）かなり大きい流れが存在するときに「曲げ」を起こしやすいプラズマアークの遮蔽。接地電極を流れの閉塞物として使用することにより、より乱流の少ない領域でプラズマアークを生産することができ、これがＮＯの安定した生産を助け得る。Ｂ）電極表面から飛散し得る任意の粒子、具体的には酸化イリジウムが、接地電極への短くなったクリーページ／クリアランス経路を作り出すことなく、下流のセラミック中央電極絶縁体上に堆積し得る。よって、電極アセンブリは、一貫した性能を保証するために位置出し（すなわちガス流に対する特定の向き）を必要とし得る。いくつかの実施形態では、ドロップイン電極アセンブリを位置出し機能と共に使用することができる。これが機能する理由は、ＮＯ生成は高い圧力および温度を伴わず、そのためねじ山が必要とされないからである。例えば、位置出し機能は、１つの隅を削り取った六角形状、プラグ（接地電極、接地電極シェル、絶縁体、中央電極）から突き出たくぎ、接地電極シェルの溝、接地電極シェルにおける独自のスプライン設計、および／または従来の電極アセンブリ上への独自のオーバーモールド形状を含み得る。ユーザが電極アセンブリを正確に配向するのを支援するために視覚的インジケータが使用され得る。例えば、電極アセンブリ上の色つきドットが、マニホールド上の色つきドットと位置が合うことが可能である。
【０１３９】
自動車型または園芸具用スパークプラグなどの既製のスパークプラグの使用は、適切な量のＮＯを生成しないこと、および／または有毒材料を気流中に導入することにより、患者にリスクを呈し得る。いくつかの実施形態では、独自の電極アセンブリインターフェースをマニホールドと共に使用することができる。例えば、図３７に示すように、六角ナットの隅のうち１つまたは複数を除去した、ねじ山のない接地電極シェルを使用することができる。ねじ山のない区間の外側直径は、ねじ山付きスパークプラグの直径よりも小さくすることができ、それにより挿入を防止する。電極アセンブリは、マニホールドに締結して電極アセンブリに締付け力を加える保持プレートによって保持することができる。電極アセンブリシェルは、Ｏリングをマニホールドに接触させて圧縮する封止表面を有することができる。
【０１４０】
電極アセンブリは、各種の機構を用いてマニホールドに封止され得る。いくつかの実施形態では、図４２に示すように、電極アセンブリ６３０と共にＯリング（ビトン、またはフッ化材料が好ましい）を使用することができる。いくつかの実施形態では、Ｏリングシールは、図４２に示すように軸方向の圧縮であり、ここでは締付け力がシールを維持する。圧縮は、マニホールドに締結する保持プレートによって加えることができる。Ｏリングの圧縮は、プレート、プラグ、またはマニホールド内の圧縮制限機能によって制御され得る。いくつかの実施形態では、保持プレートを使用することができ、プラスチックマニホールド（例えばテフロン）の場合には保持プレートを導電性とすることができる。導電性マニホールドの場合、保持プレートは、プラスチックなど非導電性であり得る。いくつかの実施形態では、Ｏリングは、径方向にプラズマチャンバの孔に接触して封止する。
【０１４１】
電極材料が電極から飛散して人工呼吸器気流に入る可能性があり、これは電極材料が有毒である場合には患者にとって有害であり得る。いくつかの実施形態では、電極アセンブリ接地電極シェルは、非毒性である鋼および／または鉄から作製することができる。鉄および鋼は磁気性でもあり、よって、磁石をシステム内の電極アセンブリの下流に配置して、飛散した磁気電極粒子を収集し得る。
【０１４２】
図４３は、改良されたＮＯガス純度のために設計された電極アセンブリ６４０の一例を描いている。貴金属の電極パッドは、電極のみがプラズマに呈されるように、裏面のみに取り付けられる。貴金属は、白金、イリジウム、別の高融点金属、またはそれらの合金であり得る。金属パッドは、それらの裏側で導電性基板に接続される。基板は、電極パッドを正しい場所に保持し、パッドに電気を伝導する。図４３に示す基板はシート金属から作製されており、それによりタブコネクタを介したアセンブリへの電気接続を容易にする。タブコネクタ周辺のボスは、コネクタの周辺の絶縁ブートを封止して電気クリーページを防止するための手段を提供する。底面上の電極間の隆起部は、電極間の表面距離を増大させて、電気クリーページの可能性をさらに最小にする。アセンブリの本体（オレンジ色で示す）は、プラスチックまたはセラミックなどの非導電性材料から作製される。本体にある１つまたは複数の孔は、ねじを介して本体をシステムの残りの部分に固定することを可能にする。１つの実施形態では、システムへの係合のために本体自体にねじ山が付けられる。
【０１４３】
図４４Ａは、電極基板６５２への溶接部などの取付部６５４を備えた電極パッド６５０の図を提示する。プラズマ生成で発生し得る問題の１つは、アークと材料との近さ、熱電子仕事関数、および幾何学形状によっては、電極パッドに隣接する材料からプラズマアークが放出され得ることである。プラズマを介したＮＯ生成の間には、プラズマが電極パッドからのみ放出されるようにプラズマを制御することが望ましい。図４４Ａの設計は、プラズマに向かってより大きいエリアを備え（画像中の右）、基板に向かってより小さい端部を備える電極パッド６５０を描いている。小さい方の端部は、溶接、はんだ付け、かしめ、圧入、または何らかの他の手段を介して基板に取り付けられる。電極パッドは、旋盤上での回転、ワイヤＥＤＭ、鋳造、または別のプロセスによって作成することができる。
【０１４４】
図４３および図４４Ａに示す電極アセンブリの基板材料は、典型的には金属製である。ニッケル被覆を有する典型的なスパークプラグと異なり、医療用途にはより不活性な材料が必要とされる。いくつかの実施形態では、生体適合性および貴金属への溶接性のためにステンレス鋼が使用される。いくつかの実施形態では、チタンまたはチタン合金が使用され、熱伝導性、生体適合性、溶接性（高い融解温度）、ならびにニッケルおよびクロム（有毒材料）の不在の点で利益をもたらす。
【０１４５】
図４４Ａは、電極パッドの周囲にシリンダを備える電極アセンブリを描いている。シリンダは、電極に交換され得る電極からの飛散材料を捕捉するための表面を提供する。飛散材料を捕捉するための表面がないと、プラズマチャンバの壁部は、導電性をもつのに充分な飛散材料を蓄積し、それにより電気の短絡を呈し、ＮＯ生成を低下させ得る。図４５に示すような電極パッド６７２とアセンブリ本体６７４の間の平坦表面６７０を含む他の形状も飛散材料の収集器として働くことができるが、チューブまたは矩形押出しのような閉じた形状が、電極間の短絡を低下させるための最も大きな可能性である。同じく図４５には、冷却機能として働く電極からの延長部が示される。これらの冷却機能は、絶縁材料の摩耗および損傷の増加につながり得る、電極の過熱を防止する助けとなる。
【０１４６】
図４４Ｂは、先端を除く電極の全長にわたって絶縁６５６を備えた図４４Ａの電極アセンブリを描いている。いくつかの実施形態では、先端は、イリジウムまたは白金などの貴金属から作製される。電極の周囲の絶縁６５６は、電極が通電されたときにプラズマアークが電極の側面に接触するのを防止し、それにより電極外に飛散し得る材料のタイプを制御する。さらに、電極は、１つの電極から別の電極までの電気クリーページ距離を増大させ、よって短絡の可能性を低下させる。
【０１４７】
図４４Ｃは、ＮＯ生成装置で使用するための電極アセンブリ６６０を描いている。アセンブリ６６０は、シート金属から作製された２つの電極６６２、６６４を含む。一方の端部において、電極は、電気接続のためのタブコネクタのような形状になっている。絶縁フレーム６６６は、電極６６２、６６４間の電気絶縁を提供し、電極間隙を維持する。電極タブコネクタの周囲のボスは、電気接続がなされるときに封止するブートのための表面を提供する。上面の２つのボス間の隆起部は、２つの電極間に追加的なクリーページ距離を提供する。図の下部には、電極間隙の周囲の管状構造６６８がある。この管状構造は、飛散した電極材料を受ける表面を提供する。飛散材料のための犠牲表面を設けることにより、飛散材料がプラズマチャンバ壁部に蓄積して、クリーページまたはアーク放電に起因するプラズマチャンバ壁部への直接的な電気短絡の可能性を増大させることがなくなる。管状構造６６８は、電気絶縁性材料から作製されても、または適正なクリアランスが維持されれば導電性材料から作製されてもよい。電極の底縁部は、電極６６２、６６４から熱を放散させ、スパッタリングを最小にするために冷却フィン６６９のように働く追加的な材料を備える。
【０１４８】
プラズマ生成は、相当な電磁気放射を生成し得る。放出の最大の発生源は、高電圧回路およびプラズマ活動である。電子回路、電極、およびプラズマチャンバの遮蔽は、放出を最小にする助けとなる。加えて、高電圧回路中の配線の長さを短くすると、放出を低減することができる。そのためには、アンテナとして働き得る電極と高電圧変圧器との間の配線の長さがなくなるように、電極と高電圧変圧器を組み合わせることが有益である。図４６Ａは、電極アセンブリと高電圧変圧器の組合せを描いている。鉄芯変圧器６８０が描かれているが、放出を低減するために他のタイプの変圧器が電極６８２と組み合わせられ得る。１つの実施形態では、すべてのシャーシ遮蔽要素同士を接続し、それらを単一の点でＤＣ接地に結びつける中央接地方式で、ＥＭＩ放射の大半を吸収し、それを再放射されることなく接地に伝導させる。
【０１４９】
図４６Ｂは、クリーページおよびクリアランス距離を最大にすることに着目した例示的な電極アセンブリ６９０を描いている。この実施形態では、接地電極パッド６９２は、アーク放電がパッドのみに対して発生することを保証するために、中央電極パッドよりも背が高い。いくつかの実施形態では、接地電極６９６は、直径２ｍｍおよび高さ２ｍｍの寸法である。接地電極パッド６９２は、溶接、はんだ付け、または別の手段を介して接地電極６９６に締結される。いくつかの実施形態では、接地電極は、生成ガスにニッケル粒子が入る可能性を最小にするためにステンレス鋼から作製されるが、炭素鋼、チタン、および他の高融点材料が検討されている。電極パッドは両方とも、イリジウム、白金、または類似のものなどの高融点材料から作製される。中央電極パッドは、基板材料へのアーク放電を防止するセラミック絶縁６９８がその周囲にあることから、１ｍｍなど、より短くすることができる。
【０１５０】
図４６Ｂに描かれる電極アセンブリのシェルは、電極間隙から遠くにあるように設計されている。これは、サイドスパーキングの傾向を最小にするためである。図の例では、中央電極からシェルまでの距離は、電極間隙の距離の３倍より大きく、そのため、セラミック絶縁体６９８上に酸化イリジウム堆積が存在していても、中央電極から直接シェルへのアーク放電が起こりにくい。Ｏリング７００が、プラズマチャンバまたは電極ブロックの嵌め合い表面に対する封止を提供する。
【０１５１】
接地電極は、長さ寸法がシェルに正接する非対称形の断面を有し、それにより、電極間隙から離れる方への距離を最大にする。接地電極は、最も外側の場所で電極シェルに締結され、電極間隙からの距離をさらに最大にする。接地電極中の屈曲は、電極間隙からの距離を最大にするための急な屈曲である。いくつかの実施形態では（図示せず）、ポリマーまたはセラミックなどの電気的絶縁材料が、電極間隙と接地電極との間に配置される。いくつかの実施形態では、絶縁材料は、接地電極の長さを覆うチューブまたはコーティングである。
【０１５２】
埋め込まれた変圧器を備える、または備えない電極アセンブリの性能は、生産時に、電極間隙、変圧器巻線の分散、導電性の分散、および他の因子に起因して変動し得る。製造分散に対処する１つの解決法は、ＲＦＩＤまたは他のメモリデバイスを介して電極アセンブリの中に校正情報を埋め込むものである。この校正情報は、共振周波数から成り得る。
【０１５３】
ＮＯ生成装置内での空気圧マニホールドの性能も変動し得る。１つの実施形態では、マニホールドの校正情報が、マニホールドの中に埋め込まれ、ＮＯ生成パラメータを計算するための入力としてシステムソフトウェアによって使用される。情報は、ＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを備えたプロセッサ、バーコード、有線メモリデバイス、および他の手段により、マニホールド中に埋め込むことができる。校正情報は、次のタイプの情報、すなわち、流量制限値、圧力センサ校正情報、流量センサ校正情報、可変オリフィスの伝達関数、の１つまたは複数から成り得る。マニホールドは、通し番号、ロット番号、有効期限、最初の使用日、合計作動時間量、合計ＮＯ曝露量等の製造および使用データが埋め込まれている、ならびに／または書き込まれていてもよい。
【０１５４】
マニホールドの目的は、ガスの流れを漏れなしにシステム内で誘導することである。１つの実施形態では、マニホールドは、マニホールドがヒートシンクおよびＥＭＩ遮蔽として機能することができるように、アルミニウム、ステンレス、またはチタンなどの金属で作製される。別の実施形態では、マニホールドは、ＮＯ、ＮＯ２、および空気と接触して不活性材料を提供するために、ＰＥＥＫまたはテフロンなどのポリマー材料から作製される。ポリマーマニホールドは、ＥＭＩ遮蔽の目的で、めっき加工されるか、またはその他の方法で導電性材料の中に封入されてよい。１つの実施形態では、マニホールドは分割設計であり、２つの半体の間にガスケットを挟んでねじ締結具で保持される。ガスケットは、シリコーン、タイゴン、フルオロカーボン（ＦＫＭ）、またはＮＯと適合性のある他のエラストマー材料から作製される。ガスケット圧縮は、ガスケット圧縮のレベルを制御するポジティブストップにより、過度に締まりすぎないように保護される。ガスケットの圧縮は、ガスケットにかかる締結力を最小にし、均等なガスケット圧縮を提供するために、狭い壁に対して行われる。別の実施形態では、マニホールドは、互いに超音波溶接された２つ以上の構成要素から構築される。他のマニホールド組立て方法は、選択される材料に応じて、熱板溶接、レーザ溶接、溶剤接着、ＲＦ溶接、およびＵＶ接着剤を含み得る。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、サイドスパーキングが発生し得る。サイドスパーキングは、電極と非電極表面との間のアーク放電について使用される用語である。サイドスパーキングは、非電極表面へのスパークの電気経路が電極への経路よりも低インピーダンスになるときに発生する。これが起こると、放電電流および電流放電に関連する波形に変化がある。サイドスパーキングは、電極の構築の不完全性を示し得る。サイドスパーキングは、電極がその耐用寿命の終わりに摩耗するときにも発生し得る。サイドスパーキングは、次のいくつかの理由から望ましくない。１）電極間隙中以外での放電は非確定的である。すなわち、放電のエネルギーは予想されるもの以外となり、よってＮＯおよびＮＯ２生産が予測不可能なものになる。２）電極以外の箇所への放電が、他の非電極金属を気流中に飛散させる。材料によっては、飛散した粒子は有毒である可能性があり得る。３）制御されない放電は、制御回路内に安全でない電流レベルの生成を引き起こすことがあり、それが回路を損傷し得る。
【０１５６】
サイドスパーキング（または無スパーク）の発生を検出することにより、バックアップラインに切り替えることによって望ましくないおよび／または危険な条件が回避され得る。１つの実施形態では、サイドスパーキングは、高電圧変圧器への入力電流の周波数成分を分析することによって検出される。プラズマは、本テキストの他箇所で述べた電極位置出しの場合のように、直接の空気流から隔離されるときには、より安定しており、高周波数構造を欠いている。それに対して、サイドスパーキングは、検出可能な高周波数成分をより多く有し得る。別の実施形態では、高域通過フィルタが入力電流信号に適用される。高域通過フィルタ後の信号は、半波整流され、既知の信号と比較される。予測されるものからの逸脱が、サイドスパーキングの指示となる。別の実施形態では、高電圧変圧器への平均入力電流が、予想される値の範囲と比較される。プラズマはより抵抗の低い経路を見つけているので、この範囲を下回る電流はサイドスパーキングを示し得る。この範囲より上の電流は、スパーキングが存在しないことを示す。この理由は、制御回路によって生成されたエネルギーがプラズマに送達されていないためであり、そのため、制御装置は電流を増大させて、強制的に絶縁破壊させることを試みる。別の実施形態では、サイドスパーキングは、ＮＯおよび／またはＮＯ２ガスセンサによって示されるＮＯ生産の急な低下によって検出される。いくつかの実施形態では、制御装置は、サイドスパーキングを検出すると、スパークをリセットすることを試みてスパークをオフにする。プラズマ放電のリセットが成功しない場合、制御装置は、バックアップＮＯ生成回路に切り替える。
【０１５７】
電極設計
いくつかの実施形態では、システムは、第１および第２の個々の電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、ユーザにより交換可能な電極を含むことができる。電極の交換を容易にするために、電極は電極アセンブリとして構成され得る。このことにより、ユーザが設定または調節する必要のない、予め設定された電極間隙を可能にする。いくつかの実施形態では、電極アセンブリは、反応ガスの入口および生成ガスの出口を備えたプラズマチャンバを含む。
【０１５８】
電極が摩耗するのに伴い、電極材料は、近傍の表面に飛散し得る。例えば、酸化イリジウムを用いる場合、飛散材料は導電性である。これにより、空気間隙を通る代わりにプラズマチャンバおよび／または電極アセンブリの表面に沿って電気を伝導する短絡が生じ得る。いくつかの実施形態では、電極アセンブリは、飛散した電極材料を収集するための表面を含むことができる。この表面は、電極アセンブリが交換されるときに新しくされる。いくつかの実施形態では、必要に応じて取り替えることができる交換可能な表面がマニホールド内にある。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバは交換可能である。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバは、電極アセンブリ中に一体化される。
【０１５９】
空気間隙を通る代わりに表面に沿ってショートが発生した場合、制御システムは、高電圧生成器のフロントエンドでスイッチング回路に提供されるアナログＤＣ電流信号の完全性を分析することにより、このタイプの電気クリーページを検出することができる。異常なスパーキングの間、電流は、電極の側面に沿ってより低い抵抗の経路を見つける。いくつかの実施形態では、システムは、異常なスパーキング事象を検出するために電流ピークのレベルの推移を監視する。
【０１６０】
選択される電極パッド材料および電極基板材料によっては、電極基板が電極パッド材料よりも低い仕事関数（すなわち電気を伝導する性向）を持ち得る可能性がある。この場合、２つの電極パッド間の間隙をまたぐ電気アークがより長い距離を進んで、電極パッド材料の代わりに電極基板材料に直接着陸する可能性がある。いくつかの実施形態では、電極パッド長さは、アークが電極基板材料に到達しないように充分に長くすることができる。いくつかの実施形態では、電極パッドは、電極間隙に対向する大きい頭部をもつキノコのような形状にして、それにより電極パッド材料のみをアークに呈することができる。いくつかの実施形態では、接地電極と電極パッドとの間にスペーサが配置され、スペースは、電極パッドよりも小さい直径を有する（図４２）。図４２に示す電極設計は、電極先端と電極基板との間の溶接界面をアーク放電から遮蔽する。スペーサは、レーザ溶接、はんだ付け、または別の手段で電極パッドに接続されて材料同士を接合する。この設計では、アークが溶接部および接地電極基板材料に接触しにくくなり、電極先端材料以外の材料を気流中に導入する可能性を低下させる。
【０１６１】
いくつかの実施形態では、貴金属は融解温度が高く、より高いＮＯ／ＮＯ２比を生成するため、貴金属を電極パッド材料に使用することができる。いくつかの実施形態では、貴金属を使用し、他の基板材料に接続して、複合電極を作製することができる。これらに限定されないが、アークが接触した場合の安全性、生体適合性、溶接性、およびコストを含む様々な因子を考慮に入れて、各種の基板材料を選択することができる。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、基板材料はチタンから作製され、これは、より一般的な基板材料を上回る生体適合性および溶接性（高い融解温度）の利点をもたらす。いくつかの実施形態では、ステンレス鋼が基板材料として使用され、これは、ニッケル含有量が最小限からゼロであるという利点をもたらす。
【０１６３】
電極の有効寿命
電極は、過度の摩耗を含む各種の形で故障する可能性があり、過度の摩耗は、使用可能な距離を超えて間隙を増大させると共に、隣接表面への導電性材料の堆積を増大させて、それがショートの経路をもたらし得る。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、故障した電極／電極セットを検出し、適正に機能していない電極の使用を停止する能力を有する。
【０１６４】
システムが電極故障を検出するには各種の方式がある。例えば、電極の故障は、高電圧回路を通って進む電流を分析することによって検出することができる。高電圧回路を通る電流は、典型的には、正常な放電中は非常にノイズが多い（複数の周波数が存在する）。それに対して、表面に沿って進む放電（ショート）は、よりクリーンな信号を有する（周波数成分がより少ない）。これは検出可能な事象であり、電極の使用をやめるための基準として使用することができる。放電電流の波形状は、放電がどこに着地したかのインジケータである。いくつかの実施形態では、電流波形状は、電極交換またはメンテナンスを予定するためのトリガとして使用することができる。いくつかの実施形態では、システムは、所定回数の失敗した放電または電極間隙を越えて進まなかった放電の後に、特定の電極の使用を停止する。
【０１６５】
高電圧回路
いくつかの実施形態では、電極における交流（ＡＣ）が使用される。これは電気効率を向上させ、重量を低減し、電極の摩耗を均等にする。さらに、ＡＣ電圧での放電に必要とされるピーク電圧は、必要とされる同等のＤＣ高電圧の大きさの半分であるため、ＡＣ電圧を用いるとユーザの電気保護（Ｍｅａｎｓ  ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｏｒ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＭＯＯＰ）が低減する。この理由は、ＡＣ電圧は正のピークおよび負のピークを有するからである。いくつかの実施形態では、低電圧（〜１６ＶＡＣ）交流が変圧器の一次巻線に印加され、二次巻線が略７ｋＶＡＣの出力を作り出す。他の実施形態では、入力電圧は６ＶＡＣ〜１００ＶＡＣまで変動し得る。
【０１６６】
ＡＣ電圧の周波数は、システムによって制御され得る追加的な変数である。最適な電気効率のために、ＮＯ生成装置は、多くの周波数を走査して高電圧回路の共振周波数を決定することができる。この手法の利点は、電極摩耗だけでなく、変圧器、電極、配線等の製造分散を加味できることである。１つの実施形態では、ＡＣ電圧の周波数は、放電が電極間で発生する前に回路中の最大（共振）量の電流に関連する周波数を選択することによって決定される。実際の共振周波数は、電気設計、および高電圧回路内の摩耗のレベルと共に変動する。
【０１６７】
１つの実施形態では、共振周波数は、８０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの範囲内で発生する。１つの実施形態では、共振周波数走査を行うための時間量を低減するために、より狭い範囲、例えば１１５ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの周波数が探索される。高電圧回路の共振の探索は、ＮＯ生成システムに電源が投入されている任意のときに行うことができる。１つの実施形態では、共振周波数は、電源投入時にのみ決定される。別の実施形態では、共振周波数は、患者治療の開始時に決定される。１つの実施形態では、共振周波数は、患者の吸気ごとに決定される。１つの実施形態では、システムは、第１の調波周波数を探索する。いくつかの実施形態では、システムは、調波周波数を探索する。いくつかの実施形態では、共振周波数が測定され、メモリに記憶される。共振周波数は、１回の使用から別の使用の間に大幅に変化することはない。次回の電源投入時、周波数は、再設定されるのではなくメモリから読み出され、より迅速な起動を可能にする。いくつかの実施形態では、共振周波数は、周期的に再設定され、更新される。
【０１６８】
制御装置
上記で説明したように、ＮＯ生成システムは、例えばプラズマチャンバ内の１つまたは複数の電極のスパーキングを制御することにより、１つまたは複数のプラズマチャンバによるＮＯ生産を制御するように構成された制御装置を含む。
【０１６９】
制御装置は、様々な構成要素を収容する筐体から構成される。当業者には、これらの構成要素の様々な組合せが制御装置内に存在し得ることが理解されよう。また、継続的なＮＯ生産への構成要素の枢要性によっては、構成要素のいくつかのうち２つ以上が筐体内にあってもよい。
【０１７０】
筐体は、制御装置の内部構成要素を収容し、それらを落下から保護すると共に、機械的および液体の侵入から保護する。システムが１つまたは複数のカートリッジを含むいくつかの実施形態（下記でより詳細に説明される）では、筐体は、カートリッジを係合させる機能も含むことができる。いくつかの実施形態では、筐体は、少なくとも１つのカートリッジスロットを含み、このカートリッジスロットは、カートリッジが取外し可能であり、制御装置に対して正しい位置にあることを保証し、カートリッジが、例えば上下逆さまや横向きなど不適切に挿入されるのを防止するように、カートリッジと機械的にインターフェースを取るように構成される。筐体およびカートリッジスロットは、カートリッジおよびカートリッジスロットを保護する機能を含むことができる。例えば、カートリッジスロットは、カートリッジスロットを覆って制御装置の内部部分への機械的なおよび／または液体アクセスを防止する、受動型または能動型のドアを含むことができる。ドアは、ドアを閉位置に付勢することができるようなばねまたは他の付勢機構を含むことができる。一実施形態では、ドアは、カートリッジが完全にカートリッジスロットの中に挿入されると完全に閉じるように構成され得る。
【０１７１】
図４７Ａおよび図４７Ｂは、制御装置筐体７１０およびその内容物の一実施形態を描いている。筐体を通る空気流は、カートリッジ７１４から空気を調達するファン７１２を介して移動される。制御装置筐体は、１つまたは複数のセンサ７１６、排気７１８および通気孔７３２、電源スイッチ７２２、ヒューズ７２４、ならびに電力制御装置７２６を含む。バッテリ７３６も追加的な電源として含まれる。１つまたは複数の高電圧回路７２８および接地７２０も、制御装置筐体７１０に含まれる。筐体７１０は、ＮＯ生産に関する情報および患者情報をユーザに通信し、表示するように構成されたディスプレイ７１５も含む。
【０１７２】
制御装置は、すべてのＡＣ電源からのＡＣ電力を受け入れ、標準的な変圧器を使用してその電力をＤＣ電圧に変換する。制御装置は、飛行機、救急車、またはヘリコプター内で動作するときに充分な電力を保証するために１２Ｖまたは２４Ｖを受け入れることができるＤＣ電源口を含む。ＤＣ電源口は、長時間にわたる患者移送のために外部バッテリ装置から電力を受け取るためにも使用することができる。外部バッテリは、移送を容易にするように制御装置筐体に接続することができる。
【０１７３】
制御装置は、壁面コンセントが存在しない場合のＮＯ生成のために１つまたは複数のバッテリも含むことができる。冗長性のために、複数のバッテリ、例えば２つのバッテリが使用され得る。例えば、各バッテリの動作継続時間は３０分であり得る。
【０１７４】
制御装置は、ＮＯ生成システム（例えば、カートリッジが使用される場合にはカートリッジから）およびＮＯで治療されている患者に関する情報を受け取って処理する制御回路を含む。制御装置は、この情報を使用して、プラズマチャンバで生産される生成ガス中のＮＯ濃度を制御するためにプラズマチャンバに通信され得る１つまたは複数の制御パラメータを決定する。いくつかの実施形態では、制御回路は、センサ情報に関する情報を受け取り、および／または処理し、またユーザ入力を受け取る。制御装置回路は、ユーザインターフェースとの間で情報を送信および／または受信することもでき、またプラズマチャンバのガス流量、および／または波形制御回路ＡＣの周波数、および／または波形制御回路ＡＣのデューティサイクル、および／または放電パルス周波数、および／またはプラズマ活動のパルスデューティサイクル、および／またはバースト回数、および／またはバースト周期、および／またはバーストデューティサイクルを決定することにより、ＮＯの生産を制御することができる。
【０１７５】
図４８に示すように、ＮＯ生成・送達装置が、一定濃度７３７のパルスまたは動的濃度７３８をもつパルスを使用して、吸気中にＮＯを提供することができる。動的濃度７３８を使用する１つの実施形態では、初期体積のＮＯパルス中のガスの濃度は、ＮＯパルス中の当該体積の残りの中での濃度よりも高い。パルス中の濃度を変動させることにより、送達される投与量が患者の解剖学的構造（肺、気道等）内で変動することができる。この手法の１つの利点は、通常は吸気中に最初に満たされる、空気交換がより多い肺の領域が、より多くのＮＯを優先的に受け取ることである。１つの実施形態では、パルス中の濃度は、プラズマチャンバを通る脈動的な流れでプラズマパラメータ（電力、周波数、デューティサイクル等）を変えることによって変動させる。別の実施形態では、プラズマパラメータは、一定のままであり、プラズマチャンバを通る流れを変動させて生成ガスストリーム中に濃度の変動を生成する。別の実施形態では、プラズマパラメータと流れパラメータの両方を変動させて送達されるＮＯパルス中に濃度の変動を生じさせる。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、ウォッチドッグ回路も制御装置に含めることができ、制御ソフトウェアおよび高電圧回路の機能を監視するために使用することができる。ウォッチドッグ回路は、警報事象または警報条件が発生した場合に警報を作成することができる。治療の一時停止は患者に害を与える可能性があるため、警報の作成が患者への治療を停止させることはない。制御回路の故障が発生した場合の安全対策が含まれ得る。例えば、制御ソフトウェアの故障が発生した場合、専用のバッテリを備えた圧電ブザーを鳴動させてユーザの注意を促す。いくつかの実施形態では、装置を通る流れが検出され、ＮＯが開始されていない場合に、システムがユーザに警告することができる。これは、人工呼吸器回路およびバッグ回路の両方に該当する。
【０１７７】
いくつかの実施形態では、カートリッジがメモリデバイスを含むことができる。メモリデバイスは各種の使用法を有し得る。例えば、メモリデバイスは、使用エラーを減らすためにカートリッジのタイプを識別する情報を含むことができる。メモリデバイスへの通信は、カートリッジとの直接の電気接触により、またはＲＦＩＤなどのワイヤレス手段を通じ得る。いくつかの実施形態では、メモリデバイス上の情報、およびメモリデバイスとの間の通信は、データセキュリティを保証し、偽造を防止するために暗号化される。いくつかの実施形態では、実際のマイクロプロセッサ、センサ、および／またはメモリがカートリッジ上に配置され得る。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサ、センサ、および／またはメモリは、カートリッジとは別個であり、無線でまたは有線接続を通じてカートリッジと通信することができる。
【０１７８】
カートリッジを利用するいくつかの実施形態では、メモリを使用して様々なカートリッジオプションに関する情報を記憶することができる。例えば、どの種類のカートリッジが挿入されたかを知ることにより、制御装置は、メモリに記憶された情報を使用して、人工呼吸器流測定、カートリッジ寿命、ＮＯ設定限界、電極寿命、およびカートリッジに関連する他のパラメータについての対応する校正要件を検索することができる。メモリデバイスは、例えば移送のために、１つの制御装置から別の第２の制御装置に転送され得る。メモリデバイスは、例えば、治療設定、流されたＮＯ分子の数、流されたＮＯ２分子の数、警報ログ、治療ログ、および患者履歴を捕捉することができる。捕集カートリッジを通して流されたＮＯおよび／またはＮＯ２分子の数を理解することの利益は、時間に基づく方法よりも有効寿命を正確に判定でき、捕集カートリッジが処分される前により完全に使用されることが可能になることである。１つの実施形態では、カートリッジを通して流されたＮＯ含有ガスの体積がメモリデバイスに書き込まれる。いくつかの実施形態では、捕集器が挿入されていた時間の間に発生したプラズマ放電の回数がカートリッジに書き込まれる。２つ以上の捕集経路を備える捕集カートリッジでは、各経路の使用量が独立にカートリッジメモリデバイスに記憶される。１つの実施形態では、メモリデバイスは、カートリッジが制御装置に挿入されたか否かをマークするために使用される。
【０１７９】
製造過程中に様々なタイプの情報がメモリデバイスに書き込まれ得る。例えば、カートリッジの製造中にメモリデバイスに書き込まれる情報には、これらに限定されないが、部品番号、製造者ＩＤ、製造日、有効期限、通し番号、ロット番号、および流量測定、圧力測定、またはカートリッジの他の検知能力に対応する校正定数に関する情報が含まれ得る。治療中にメモリデバイスに読み書きされる情報には、これらに限定されないが、第１の電極アセンブリ（Ａ）に対応するスパーク回数、第２の電極アセンブリ（Ｂ）に対応するスパーク回数、最初の使用日、累積使用時間、Ｎｅｏ（新生児）、Ｐｅｄ（小児）、またはＡｄｔ（成人）であるユーザグループ情報、カートリッジがその中で使用された最初の制御装置の通し番号、およびカートリッジがその中で使用された最後の制御装置の通し番号が含まれ得る。カートリッジＲＦＩＤが情報を記憶することができ、それらには、これらに限定されないが、使用済み／新品の状態、所望ＮＯｐｐｍ、プラズマ放電率、および／またはプラズマデューティサイクルなどの最後に使用された制御装置設定（移送のために別の制御装置に転送するため）、患者治療の警報履歴、ＦＩＯ２、ＳｐＯ２に関する患者トレンドデータ、ＮＯレベル設定、測定されたＮＯレベル、測定されたＯ２レベル、測定されたＮＯ２レベル、ユーザ事例メモ、および注釈（移送のために別の制御装置に転送するため）が含まれる。カートリッジリサイクルプログラムを実装して、カートリッジを確実に処分することができるだけでなく、カートリッジが現場でどのように使用されるかについてのデータも得ることができる。
【０１８０】
図１４３は、冗長性を備えたＮＯ生成・送達システムのハードウェアアーキテクチャを描いている。主制御盤（ＭＣＢ）１７７０は、は、ユーザ制御およびモニタリング（ＵＣＭ）１７７２ならびに電力制御およびウォッチドッグ（ＰＣＷ）１７７４の形態の２つのサブシステムを有する。ＵＣＭ１７７２は、右上から半時計周りに、タッチパネルディスプレイアセンブリ１７７６、システムポンプ１７７８、ならびにＲＦＩＤサブシステムおよびＷＩＦＩサブシステムのためのアンテナ１７８０に接続する。システム制御装置を横断してガスセンサパック１７８４に至るＩ２Ｃバス１７８２がある。これにより、ＵＣＭがセンサデータ、水トラップデータ、センサパック圧力および流量を収集することが可能になり、サンプルラインポンプの制御が可能となる。
【０１８１】
システム内には、ＭＣＢ／ＵＣＭの外部にあるＧＳＭモジュールおよびＵＳＢモジュール、ナースコール機能、および複数の速度制御冷却ファンがある。ＭＣＢの外部では、筐体温度が測定され、スピーカが警報音のために使用される。ＭＣＢの底部には、最大で２つのＧＤＮ盤１７８６、１７８８のための接続がある。図の左側は、ＰＣＷへの接続性とＰＣＷの機能性を描いている。サービスドア開状態の指示がある。冗長性のために２つのバッテリが設けられ、同時にまたは順次、充電し、消耗させることができる。一方のバッテリが故障した場合には、システムは、第２のバッテリから充分な電力を引き出して治療を続けることができる。ＤＣ電源ｉｎおよびＡＣ電源ｉｎがあり、スイッチ位置の指示がある。ＰＣＷモジュールの内部には、システム異変時に音声警報を可能にするための圧電ブザーがある。状態インジケータ、電力の利用可能性、および警報のためのＬＥＤがある。ＬＥＤ（図示せず）を含んでいるフレックス回路がＭＣＢに接続し、ハンドルの内部表面の上部および周囲まで延在して、システム状態を伝達するためにハンドル内の照明バーを点灯させる。
【０１８２】
ＵＣＭの内部センサは、周囲光、周囲湿度、向き、内部温度、および内部湿度を測定する。ＭＭＣフラッシュストレージおよびＤＲＡＭがある。高速ＵＳＢ４ポートハブも備えられる。
【０１８３】
図１４４は、生成・送達ＮＯ（ＧＤＮ）盤１７９０の一実施形態である。左から右へと、ＧＤＮは、治療設定などのコマンドをＵＣＭから受け取る。ＧＤＮは、システムの反応ガスポンプを制御する。ＧＤＮは、オフボードセンサおよびシステム構成要素のための追加的な電力コンディショニングを提供する。共振一次回路は変圧器に接続し、変圧器はプラズマ電極に接続する。オフボードセンサおよびシステム構成要素は、様々なガスの流れを適正に制御するためにマニホールド１７９２に接続する。システムおよび／またはＮＯの作成から汚染物を除去する、マニホールド１７９２に接続された捕集器／フィルタカートリッジ１７９４がある。人工呼吸器および手動呼吸（バギング（ｂａｇｇｉｎｇ））に関連する流れを測定するために、人工呼吸器カートリッジ１７９６内にセンサがある。
【０１８４】
制御パラメータ
上記で説明したように、生成ガス、反応ガス、および患者に関する情報を含む、システムに関係する様々な情報を、ＮＯ生成システムによるＮＯ生産を制御するための制御パラメータとして制御装置によって使用することができる。
【０１８５】
ＮＯ生成の様々な側面に影響する可能性があり、制御パラメータによって制御されるプラズマパラメータには、これらに限定されないが以下が含まれる。
・波形制御回路ＡＣ周波数  −  これはプラズマのＡＣ電流を生成するために使用される制御信号の周波数である。高電圧回路の共振を同調させるために使用される。
・波形制御回路ＡＣデューティサイクル  −  これはプラズマのＡＣ電流を生成するために使用される制御信号のデューティサイクルである。これは、高電圧回路の高調波のエネルギー成分を制御するためのＡＣ電流の形状を定義するために使用される。
・放電パルス  −  プラズマ事象。「パルス」とも呼ばれる。
・放電パルス周波数  −  放電と放電の間の時間の逆数（１／パルス周期）
・パルス周期  −  １つのプラズマ事象の開始から次のプラズマ事象の開始までの時間の長さ。
・パルスデューティサイクル  −  放電期間のうち放電がオンである部分。
・プラズマ遅延  −  高電圧の起動と実際のプラズマ生成との間の時間の継続時間。これは、電極間のガスがイオン化して絶縁破壊するのに必要とされる時間である。このパラメータは、電極温度と共に変動する。電極を高温に保つための放電のバーストを生成することにより、プラズマ遅延を最小にすることができる。
・放電電力  −  放電中の電極間の電位差（Ｖ）と電流（Ａ）との積。
・バースト  −  密集したパルスの群。
・バースト回数  −  一回のバースト中のパルス数。
・バースト周期  −  バースト事象の開始と開始の間の経過時間。
・バーストデューティサイクル  −  バースト周期中のパルスを発生させる時間の百分率。１つの実施形態では、このパラメータを使用してデューティサイクルを低下させる（すなわちバーストの間隔をさらに空ける）ことにより、極めて低いレベルのＮＯを生成する。
・バースト周波数  −  発生する１秒当たりのバースト数。
【０１８６】
ＮＯ生成アルゴリズム
ＮＯ生成システムは、１つまたは複数の入力制御パラメータに基づいてＮＯ分子のレート／時間を変動させることができる。ＮＯ生成アルゴリズムへの入力は、１つまたは複数のプラズマチャンバで生産される生成ガス中のＮＯ生成／濃度を制御するために使用され得る、以下のパラメータの１つまたは複数とすることができる。
・併用治療（人工呼吸器、ＣＰＡＰ、ＥＣＭＯ、麻酔、手動呼吸等）パラメータ：流量、圧力、ガス温度、ガス湿度。これらのパラメータは、ＮＯ生成装置によって測定されるか、またはアナログもしくはデジタル通信によってＮＯ生成装置に送信されてよい。
・患者パラメータ：吸気流量、ＳｐＯ２、呼吸検出、一回換気量、分時体積、呼気ＮＯ２、ｅｔＣＯ２、
・周囲環境パラメータ：周囲温度、周囲圧力、周囲湿度、周囲ＮＯ、周囲ＮＯ２
・装置パラメータ：プラズマチャンバ圧力、プラズマチャンバ流量、プラズマチャンバ温度、プラズマチャンバ湿度、電極温度、電極タイプ、電極間隙。
・ＮＯ治療パラメータ：目標ＮＯ濃度、表示ＮＯ濃度、表示ＮＯ２濃度。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成アルゴリズムは、反応ガスの湿度およびガス組成の検知を使用して、反応ガスおよび／または吸気ガスのモル流量計算を向上させることができる。
【０１８７】
ＮＯ生成アルゴリズムへの出力
いくつかの実施形態では、システムはプラズマチャンバを通る反応ガス流を制御し、プラズマ周波数、プラズマ継続時間、プラズマデューティサイクル、プラズマエネルギー、バースト回数等のすべての他の設定は一定である。
【０１８８】
下表（表１）は、いくつかのプラズマ制御アルゴリズムを示す。可変とは、パラメータを治療中の任意の時点にリアルタイムで調整できることを意味する。制御パラメータのすべての可能な組合せが表に示されているのではないことが理解されよう。
【表１】
0006704094.tif 000002
【０１８９】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、ＮＯ２出力を最小にするようにプラズマ制御パラメータを選択する。ＮＯ２出力が等しいパラメータの範囲がある場合、パラメータは、電気エネルギー消費を最小にすることに基づいて選択される。いくつかの実施形態では、プラズマ制御および／またはガス流パラメータは、ＮＯ生成装置の出力が一定したＮＯ濃度となり、性能が一定のＮＯ濃度のＮＯ取込の性能に近くなるように選択される。いくつかの実施形態では、プラズマ制御および／またはガス流パラメータは、ＮＯ生成装置の出力ＮＯ濃度が時間と共に所定の濃度プロファイルに従うように選択される。
【０１９０】
吸気流
いくつかの実施形態では、制御装置は、処方されたＮＯ濃度を実現するために必要とされる酸化窒素の量を計算するために、吸気空気の流量を測定する。これは、各種技術を使用して、例えば吸気空気流センサの使用により実現することができる。他の実施形態では、この流量は、吸気リム内の圧力を流量の代替として測定し、ユーザに吸気流量を制御装置に入力させ、当該流れを生成している／測定している人工呼吸器または他の装置からの有線または無線接続を通じて流量情報を受け取ることにより、測定することができる。
【０１９１】
流量は各種方式で測定されてよい。いくつかの実施形態では、流量は、制御装置内に位置する圧力センサにより、空気流中の流量制限を越えた圧力低下の測定によって測定される。いくつかの実施形態では、流量は、使い捨てカートリッジ内に位置する圧力センサにより、空気流中の流量制限を越えた圧力低下の測定によって測定される。いくつかの実施形態では、流量は、加熱される配線を介した測定によって測定される。いくつかの実施形態では、流量は、加熱されたサーミスタを介した測定によって測定される。いくつかの実施形態では、流量は、熱電対や抵抗温度検出器（ＲＴＤ）などの温度センサの対を使用する熱質量流量計によって測定される。
【０１９２】
システムは、１つまたは複数の治療空気ポンプも含むことができる。治療空気は、サイドストリームまたはメインストリームの用途でＮＯ生成に充分な空気の流れから成る。治療空気は、患者が呼吸する空気の部分集合とすることができ、患者による吸気に先立って空気の主流と混合される。
【０１９３】
空気ポンプは、大気を調達し、それをプラズマチャンバに誘導するために必要とされる。プラズマチャンバへの空気流の測定は、空気ポンプが機能していることを保証する。いくつかの実施形態では、この測定は加温されたサーミスタで行われるが、流れ抵抗を介した差圧などの他の流量測定技術が同等に有効であり得る。目標空気ポンプ速度は、処方されたＮＯレベル、吸気空気流量、空気温度、空気圧力、空気湿度、および／または他の因子の関数であってよい。一実施形態では、所望されるＮＯモル数／毎分ならびに上記で列挙した変数に基づいて、設定ガス流量が１つまたは複数の参照テーブルに記載される。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、人工呼吸器回路内で測定されるガス流量は、ＮＯ生成のための空気ポンプ速度および／または反応ガス流量を決定するための入力を提供する。この手法の利点の１つは、自発呼吸する患者に対して良好に機能し、システムが各呼吸に合わせてＮＯ生産を増大させることを保証することである。
【０１９５】
空気流量の範囲は、プラズマチャンバを通る空気流をメインストリーム吸気空気流の１０％以下に保つことを目的として、例えば０〜１５ｌｐｍまで変動し得る。空気ポンプは、これらに限定されないが、ダイヤフラム、遠心、ファン、圧縮機、往復、ギア、および他の設計を含む、ほぼあらゆるタイプであってよい。いくつかの実施形態では、ポンプは、ポンプがオフのときにポンプを通る受動空気流を防止することができ、これにより、酸化窒素生成システムが人工呼吸器回路に漏れを呈することがなくなる。この基準を満たすポンプの一例はダイヤフラムポンプである。いくつかの実施形態では、ポンプを使用して、０〜６ｌｐｍまで変動する流量でリザーバを満たし、一方、リザーバを出る流れは０〜１５ｌｐｍまで変動する。リザーバを出る高流量は、リザーバの容積によっては短い継続時間であり得る。
【０１９６】
ポンプがオフになっているときに受動ガス流を防止しない場合は、呼吸器回路から大気への受動空気流を遮断するために弁がポンプと直列に配置されてよい。いくつかの実施形態では、弁は、弁の故障によって患者への酸化窒素の送達が妨げられることがないように、閉じる（オフ時には開く）ために電力を必要とする。これらに限定されないが、逆止弁、ダックビル（ｄｕｃｋ−ｂｉｌｌ）弁、およびクロススリット弁を含む受動弁も、一部の用途では機能し得る。
【０１９７】
鼻カニューレを通じたＮＯの送達などのいくつかの実施形態では、治療の一時停止は、鼻カニューレチューブ内の残余ＮＯをＮＯ２に変換させ得る。治療が再開されると、残余ＮＯ２が患者に押し込まれることになる。これの解決法の１つは、治療が再開されたときに空気ポンプが短時間逆方向に作動して、ＮＯ２を含有している可能性のある空気を鼻カニューレから捕集器中に引き込むものである。空気ポンプは、鼻カニューレ中の空気の体積が空気に交換されるのに充分な時間にわたって逆方向に作動することになる。その時点で、空気ポンプは順方向流に切り替わり、患者にＮＯを送達するためのプラズマ活動になる。
【０１９８】
ダイヤフラムポンプなど一部のタイプのポンプは脈動性であり、それにより空気流に脈動性を導入することに留意すべきである。ＮＯ生産が空気密度の関数であるとすると、より高い圧力の反応ガスはプラズマ中でより多くのＮ２およびＯ２を供給し、それにより所与のプラズマ放電に対してより多くのＮＯを生成することになる。ダイヤフラムポンプの直後などでそうであるように、反応ガス圧力が変動すると、ＮＯ生産レベルも圧力と共に変動する。そのため、より高レベルのＮＯ生産の一貫性は、反応ガスストリームの脈動性が最小にされたときに得ることができる。臨界流量オリフィス、ダイヤフラム、アキュムレータ、またはエラストマーチューブなどの柔軟壁面チューブを使用するなど、ポンプの下流で圧力の脈動性を軽減するための空気圧手段がある。
【０１９９】
１つの実施形態では、ポンプの脈動性または反応ガス中の他のタイプの圧力揺らぎが、圧力センサ、マイクロフォン、力センサ、ひずみゲージ、マノメータ、または他のタイプの圧力センサで検知され、プラズマ活動のタイミングを決定するために使用される。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、ポンプパルス周期と同時にプラズマを生成して、ＮＯ生産をより一貫性のあるものにする。
【０２００】
システムは、１つまたは複数のガスサンプル弁も含むことができる。制御装置は、手動弁またはソフトウェア制御弁を使用して、サンプルラインからと大気からとの間でガスの調達を選択して、校正の目的で清浄な空気を調達するのを容易にする。いくつかの実施形態では、ソレノイド弁を使用してガスの供給源を選択するが、この機能を行うために他のタイプの弁が使用され得ることが理解されよう。いくつかの実施形態では、制御装置は、カートリッジからガスを調達するかまたはプラズマチャンバから直接調達するかを選択するために、弁を使用することができる。プラズマチャンバから直接調達されるガスは、校正の目的で既知の量だけＮＯおよびＮＯ２をその中に有することができる。
【０２０１】
システムは、周囲圧力測定および／またはスパークチャンバ圧力測定を使用して、これらに限定されないが、湿度、標高、圧力、および温度を含む様々な周囲条件の分散を補償することもできる。例えば、湿気の多い空気は乾燥した空気よりも密度が低い。しかし、湿気の多い空気中では、イオン化させ、アークを放電させることがより難しい。これら因子の正味の結果は感度係数に変換され得る。制御装置は、各周囲条件についての感度係数を使用して、公称校正条件と比較した現在の周囲条件に応じてＮＯ生産を調整することができる。
【０２０２】
電極前捕集器を使用して、プラズマおよびＮＯ生成のために空気をより一貫性のあるものにすることができる。いくつかの実施形態では、電極前捕集器は、使い捨ての空気フィルタカートリッジの中に位置し、ポンプに入る前の空気を浄化する（図４９）。いくつかの実施形態では、電極前捕集器は、ポンプの後、ただしプラズマチャンバの前に位置する。１つの実施形態では、電極前捕集材は、ポンプとプラズマチャンバとの間でアキュムレータとして働く空気リザーバの中にある。
【０２０３】
いくつかの実施形態では、システムは、一定のスパークレートを維持しながら、スパークチャンバを通る空気流を変動させることができる。プラズマ活動は、一定（すなわち継続的）、周期的、または可変とすることができる。患者流の中で所望のＮＯ濃度プロファイルを実現することは、スパーク活動の存在下で１つまたは複数の空気流を変動させることを含む各種方式で行うことができる。スパーク活動は、継続的、間断的、または可変とすることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ濃度プロファイルは、全吸気量にわたって一定とすることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ濃度プロファイルは、ｎ回の呼吸おきに一定とし、残りの呼吸に対してはゼロまたはより小さい大きさとすることができる。
【０２０４】
システムは、患者治療パラメータを入力として使用して、スパークチャンバを通る空気流を増減することができる。例えば、人工呼吸器回路内の吸気流が使用され得る。１つの実施形態では、反応ガス流は、人工呼吸器流の１／１２である。別の実施形態では、反応ガス流は、人工呼吸器流の１／２０から１／１０まで変動する。空気流は人工呼吸器回路内の酸素濃度を希釈する可能性があり、よって、最も少ない量の反応ガス流／換気の希釈が望ましい。呼吸器流に対する空気流の比がより小さいほど、酸素の希釈が低減する。代替として、酸素濃縮器または混合器からのガス流を、患者治療パラメータ入力として使用することができる。
【０２０５】
スパークチャンバを通る流れが正確になるように、空気流の閉ループ制御を使用することができる。様々なタイプの制御を使用することができ、それらには、これらに限定されないが、リザーバ内の圧力の制御、ポンプからの流れの制御、圧力ヘッドの存在下での可変オリフィスの制御、および圧力ヘッドの存在下での既知のオリフィス／流量制限による弁のアナログまたはデジタル変調（例えばＰＷＭ）が含まれる。
【０２０６】
いくつかの実施形態では、ユーザによって定義された最小Ｏ２閾値を強制するために人工呼吸器ガス流の希釈が制限されるシステムが提供され得る。例えば、人工呼吸器が１００％酸素を送達している場合、大気が希釈剤であるときには、９２％の目標患者Ｏ２濃度には人工呼吸器流の１０％未満の希釈流が必要となる。
【０２０７】
呼吸器流に随伴してスパークチャンバを通る空気流を増大させるために、システムは、人工呼吸器回路内の吸気パルスを可能な限り早く検出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、人工呼吸器接続端に流量センサを備えた人工呼吸器チューブ（例えば約１８インチの長さ）を使用して、システムが吸気パルスをより早く検出できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、人工呼吸器吸気リム内の圧力を呼吸器カートリッジ内で測定して、自発呼吸を検出することにより、ＮＯ検出システムが人工呼吸器より前で呼吸を検出できるようにする。それにより、システムが、予測アルゴリズムの必要なしに、吸気塊の先頭にＮＯを送達することを可能にする。いくつかの実施形態では、システムは、呼吸器流測定をＮＯ流測定と比較して、同時のＮＯ流タイミングを確定することができる。比較は、ＮＯピーク流から呼吸器ピーク流の時間を引いて位相オフセットを計算することにより、行うことができる。いくつかの実施形態では、目標差分がオフセットされ、いくつかの実施形態では、定義されたオフセットが正の値になるようにＮＯパルスが吸気パルスよりも先行することが望ましい。いくつかの実施形態では、システムは、以前の吸気パルスのサンプルのタイミング（典型的には３回）を使用して、特定の吸気パルスのタイミングを予測する。
【０２０８】
他の制御およびプラズマパラメータの考慮事項
いくつかの実施形態では、ユーザによって指示された処方ＮＯ濃度に基づく参照テーブルを用いた開ループが、以下のパラメータ、カートリッジタイプ、人工呼吸器流量、周囲温度、周囲圧力、周囲湿度、人工呼吸器吸気ライン内での測定ＮＯ値、およびＮＯ生産に影響する任意の他の因子、の１つまたは複数と共に使用される。
【０２０９】
ＮＯ生産の制御には様々なセンサも使用され得る。いくつかの実施形態では、警報を生成することも可能な単一のＮＯセンサからの部分フィードバック制御が使用される。治療は、センサ入力に基づいて、１０％などの制限された量だけ調整する（すなわちトリミングする）ことができる。いくつかの実施形態では、二重ＮＯセンサを使用することができ、一方のセンサが閉ループ制御に使用され、他方のセンサが警報条件に使用される。２つのセンサを互いと比較してセンサ故障を検出することができる。いくつかの実施形態では、三重ＮＯセンサシステムを閉ループ制御に使用することができる。１つのセンサが他の２つと異なる場合には、そのセンサを無視することができ、治療は２つの残りのセンサを用いて継続することができる。いくつかの実施形態では、新しいＮＯ設定が選択されたときにＮＯ濃度警報閾値が自動的に調整される。いくつかの実施形態では、ＮＯ警報設定は、目標値より上の百分率と目標値より下の百分率に基づく許容差によって決定される。いくつかの実施形態では、ＮＯ警報設定は、ＮＯ目標濃度に基づく参照テーブルから決定される。
【０２１０】
様々なＮＯ生産制御方式がシステムによって用いられ得る。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバガス流量および１つまたは複数の制御パラメータを使用して、ＮＯ生産を制御する。プラズマチャンバガス流量は、ポンプ速度、リザーバチャンバ圧力、比例弁設定、または他の手段によって制御され得る。プラズマパラメータは、レート、デューティサイクル、一次変圧器巻線における切替え電圧、またはエネルギーであり得る。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバガス流量およびプラズマデューティサイクルが制御される。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバガス流量およびスパークエネルギーが制御される。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバガス流量およびプラズマ周波数が制御される。いくつかの実施形態では、呼吸に伴う呼吸流量変動の関数となるようにプラズマガス流量を変動させる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバガス流量は、吸気流量の一定の比例割合（１０％）である。一実施形態では、呼吸周期全体にわたって一定のＮＯ濃度を維持するようにプラズマパルスレートを変動させることができる。一実施形態では、空気ポンプ速度が一定に保持され、プラズマ制御パラメータのみを、患者吸気流に基づく必要ＮＯ濃度を生産するように変動させる。１つの実施形態では、プラズマパラメータが一定に保持され、プラズマガス流量のみを変動させる。１つの実施形態では、プラズマパラメータが一定に保持され、プラズマガス流量が吸気流量の一定割合となるように制御される。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバガス流量が一定に保持され、プラズマエネルギーを変動させる。これらのＮＯ生産方式の任意の組合せが使用され得ることが理解されよう。
【０２１１】
所与のレベルのＮＯ分子を生成する、プラズマチャンバガス流量と、他のプラズマパラメータ（例えば、パルスレート、パルス幅、パルスエネルギー）との複数の組合せがあり得る。いくつかの実施形態では、所与のＮＯ生産レベルのためのプラズマパラメータが、排ガス中のＮＯ２レベルを最小にすることに基づいて選択される。いくつかの実施形態では、所与の量のＮＯ生産のためのプラズマチャンバガス流量が、排ガス中のＮＯ２レベルを最小にすることに基づいて選択される。いくつかの実施形態では、プラズマガス流量とプラズマパラメータ（レート、デューティサイクル、またはエネルギー）の組合せが、生成ガス中のＮＯ２レベルを最小にすることに基づいて選択される。
【０２１２】
スパークエネルギー
いくつかの実施形態では、スパークエネルギーを使用してＮＯ生産を制御することができる。スパークエネルギーが増大すると、結果としてＮＯ出力が増大する。スパークエネルギーは、電極間隙における高電圧回路電圧および高電圧回路電流の関数である。放電パルス周波数を増大させること、および／またはパルスデューティサイクルを短くすることには、放電時に変圧器内の利用可能な電流を増大させる効果がある。スパークエネルギーに影響を与える設計要素には、変圧器漏洩電流（最小にされる）、変圧器静電容量（リッツ線を使用し、線を寸法的に磁気コアの近くに保つことによって最小にされる）、共振交流（ＡＣ）を変圧器に送達するように適合された力率補正ユニットを有すること、配線インピーダンス（リッツ線）を低下させることによって変圧器温度を些少にすることが含まれる。システムは、継続的なＮＯ生産があるように動作することもできる。いくつかの実施形態では、酸化窒素生成システムは、酸化窒素生成を優先して動作することができる。よって、システムは、単一の故障が発生した場合でも酸化窒素を生成し続けることができる。警報条件があるときでも、システムは、ユーザに問題を通知しながらＮＯ生成を続けることができる。システムは、枢要なシステム要素のいくつかに冗長性を備えて設計され得る。次のシステム要素、すなわち、電極、捕集器回路、空気ポンプ、高電圧回路、プラズマタイミング回路、酸化窒素センサ、およびバッテリ、の各２つ以上が存在して継続的な動作を保証してよい。
【０２１３】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成装置が、ＮＯ含有ガスを継続的に循環させ、送達に利用可能となるようにそのガスを浄化する空気圧ループを含むことができる。プラズマチャンバの後、酸素および窒素濃度は、それぞれ体積比でおよそ２１％および７８％である、各自の大気濃度から実質的に変化していない。したがって、プラズマ中でＮＯが生成される瞬間からＮＯ２が形成している。このＮＯ２の一部は、電気ＮＯ生成器の後、ＮＯ高濃度ガスが吸気流に混合される前に、化学的に除去することができる。空気圧回路の詳細な設計ならびに吸気流量およびＮＯ療法の詳細によっては、化学的なＮＯ２除去の後、ただし注入前の体積中でのＮＯ高濃度、Ｏ２高濃度ガスの滞留時間が、過度になり得る。過度な滞留時間は、より多いＮＯ２形成につながる。この設計は、ＮＯ高濃度ガスの再循環ループを考慮する。ガスは常に循環しており、一部分のみが吸気リムに分路される。再循環によって滞留時間を制限し、よってＮＯ２形成が制限され得る。さらに、図９３〜図９５に関してより詳細に説明するように、ＮＯ源に戻るガスを「再浄化」してＮＯ２の蓄積を制限することができる。
【０２１４】
酸化窒素を受け取る患者は、突然の停止ではなく徐々にウィーニングしていくことを必要とし、システムは、患者のウィーニングをいくつかの方式で支援することができる。いくつかの実施形態では、システムは、患者がユーザによって選択された時間量にわたって特定の投与量にあったことをユーザに通知するためのウィーニングリマインダを提供することができる。一実施形態では、システムは、これに限定されないがＳｐＯ２レベルを含む生理学的入力に基づいてウィーニングを自動化することができる。このモードでは、システムは、ＮＯ投与量を下げ、患者反応を監視することになる。低下させたＮＯ投与量に対して患者が良好に反応しない（例えばＳｐＯ２レベルが低下する）場合、ＮＯレベルを再び増大させ得る。一実施形態では、システムは、ウィーニングに対する患者の反応ならびに一般的な患者履歴を示すためのトレンド画面を提供することができる。トレンド画面は患者および治療に関する様々な情報を表示することができ、それらには、これらに限定されないが、規定のＮＯ投与量、測定ＮＯレベル、ＳｐＯ２レベル、ＦＩＯ２レベル、および治療または一般的な患者状態に固有の他のパラメータが含まれる。
【０２１５】
いくつかの実施形態では、酸化窒素送達および生成システムが、ＮＯ、ＮＯ２、Ｏ２、および他のガスの測定を時折行う。ガスセンサを周期的に校正して、充分な測定精度を保証することができる。
【０２１６】
高度補償
高い標高における空気の密度は、より低い標高よりも小さい。そのため、より高い標高では電極間隙間にあるＯ２およびＮ２分子がより少なく、よってＮＯ分子が海水位よりも遅い率で生産されることになる。高い標高における電極間のあらゆる種類の分子の減少は、放電が発生するための絶縁破壊電圧も低下させる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成器が、周囲圧力を、プラズマチャンバ内のガスの状態の指示として測定することができる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバ内の圧力が測定される。制御装置は、プラズマチャンバ圧力の関数として放電活動を変えて、正確な量のＮＯが生成されることを保証することができる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバよりも下流の可変流量制限を使用してプラズマチャンバ内の圧力を制御する。例えば、より高い標高では、流れを制限し、プラズマチャンバ中の圧力を増大させるように比例弁を調整し、それによってＮＯ出力を増大させることができる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバ内の圧力が一定のレベルに維持されるので、高電圧パラメータの変更が高い標高において必要とされない。
【０２１７】
周囲条件の分散
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが、周囲条件（湿度、標高、圧力、温度）の分散に対する補償の手段を含む。この理由は、これらの条件は、所与の放電に対して生成されるＮＯ分子数に影響し得るためである。補償は、以下のパラメータ、すなわち、放電の継続時間、放電の周波数、放電の電圧、放電のデューティサイクル、プラズマチャンバ内の圧力、プラズマチャンバを通る流量、放電バースト回数、またはＮＯ生産率に影響することが知られている他のパラメータ、の１つまたは複数を変える形態とすることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、以下のパラメータ、すなわち、周囲圧力、プラズマチャンバ圧力、周囲温度、プラズマチャンバ温度、周囲湿度、プラズマチャンバ湿度、の１つまたは複数を測定する。
【０２１８】
流れの継続的変動
患者呼吸は、随意呼吸である場合も、機械によって誘発される場合もある。どちらの場合も、流量は患者が吸気するのに伴って動的である。これは、ＮＯ生成装置が一定の濃度のＮＯを患者に提供することに対する課題を呈する。
【０２１９】
プラズマが吸気ガス中で発生するインライン（メインストリーム）構成では、プラズマパラメータのみをリアルタイムで変動させて、吸気ガスを適切に投与することができる。いくつかの実施形態では、制御装置は、制御入力として働く圧力および／または流量測定値を検知する。
【０２２０】
サイドストリーム構成では、プラズマは、患者吸気ガスとは独立したＮ２およびＯ２含有ガス源内で生成される。例えば、サイドストリームＮＯ生成装置は、外部の供給源からＮ２およびＯ２含有ガスを調達し、そのガスの一部分をＮＯに変換し、そのＮＯ含有ガスを人工呼吸器回路に導入する。この例では、ＮＯ生成装置は、吸気ガス中で一定のＮＯ濃度を実現するために、人工呼吸器流量に比例して可変量のＮＯを生成しなければならない。１つの実施形態では、ＮＯ生成装置は、一定流量のＮＯ含有ガスを人工呼吸器回路に送達し、１つまたは複数のプラズマ制御パラメータのみを変動させる。
【０２２１】
人工呼吸器回路内の圧力分散は、人工呼吸器ストリーム中へのＮＯ含有ガスの導入に対して抵抗を呈する。いくつかの実施形態では、ポンプを一定レートで作動させると、結果として、吸気パルスの間に発生する高い圧力のために、吸気時に人工呼吸器内にＮＯが導入されないという状況となり得る。いくつかの実施形態では、小型のオリフィスをＮＯ注入の場所で使用して、生成ガス圧力を人工呼吸器回路内の圧力よりも高く保つことができ、それにより、常に人工呼吸器回路に入るＮＯ流があることを保証する。
【０２２２】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成装置を通る反応ガス流を、人工呼吸器流量の関数として変動させる。１つの実施形態では、ＮＯ生成装置を通る空気量を、患者吸気流の流量に対する線形比例として変動させる。１つの実施形態では、線形比例は１〜１０％であるが、２０％もの高さの比が企図されている。
【０２２３】
入力パラメータの関数としてＮＯ生成器を通じて継続的にリアルタイムで反応ガス流を変動させることは、以下の利点をもたらす。１）プラズマを通る流れが増大するのに伴ってＮＯ分子の量が増大し、それにより、必要とされるときにＮＯ生成を増大させる。２）ＮＯ生成システム内の圧力が、吸気流圧力が増大するのに伴って増大し、それにより、生成ガスが吸気流中に流れ続けることを保証する。３）一定のＮＯ濃度を患者に送達するためにプラズマ制御パラメータの変化が必要とされない。４）高い反応ガス流量が、運搬遅延と、制御装置内でのＮＯ高濃度ガスの滞留時間を最小にする。
【０２２４】
入力パラメータは、患者吸気周期タイミングおよび／または流量の指示であり得る。検知されるパラメータは、圧力、流量、温度、ひずみ、音響、超音波、光学、または他の手段、のうちの１つまたは複数であり得る。パラメータは、ＮＯ生成装置によって直接検知されるか、または別の装置によって測定されて、有線、無線、光学、または他の手段を介してＮＯ生成装置に通信され得る。１つの実施形態では、吸気流量がＮＯ生成システムによって測定される。１つの実施形態では、人工呼吸器流量がＮＯ生成システムによって測定される。１つの実施形態では、トリガ事象が人工呼吸器によってマークされ、ＮＯ生成装置に通信される。１つの実施形態では、患者の胸壁のひずみおよび／または横隔膜のＥＭＧ活動がＮＯ生成装置に通信される。１つの実施形態では、ＮＯ生成は、患者吸気音（マイクロフォン測定）、吸気回路圧力、吸気流温度（呼息ガスは暖かい）の入力の１つまたは複数に基づいて制御される。
【０２２５】
生成時のＮＯ／ＮＯ２比の最適化  −  オゾン
放電中に生成されるＮＯに対するＮＯ２の比は変動し得る。ＮＯ２を形成する仕組みの１つは、Ｏ３がＮＯと組み合わされるときである。Ｏ３は、放電に先立って電極中に電位が蓄積するのに伴って発生し得る電気コロナから形成される。ＮＯの生産は、高電圧制御回路からの制御信号によって維持される。１つの実施形態では、これは、ＡＣパルスから構成される波から成る。用語「波」は、高電圧変圧器の一次コイルを駆動する回路に行く制御信号を指す。波が高いとき（パルスの高い部分の間）、一次回路はＡＣ電流で変圧器を駆動する。波が低いとき（パルスがオフ）、一次回路は非アクティブになる。一般に、生成されるＮＯの量は、この波の中のパルスがＡＣＴＩＶＥである（すなわちＮＯを生成している）時間の百分率に比例する。パルスの開始時、電圧は、電極を介したプラズマ絶縁破壊が発生するまで蓄積する。このわずかな遅延が、パルスのうちパルスがアクティブである時間を短縮する。パルスが比較的短い場合、電圧の蓄積はパルスのうち大きな部分となり得、よって有効なＯＮ時間を大幅に短縮し、よってＮＯの生産を低減させ得る。高温の電極は、それらの間にあるガスをイオン化させる。よって、パルスとパルスの間の時間が減らされると、電極はパルスとパルスの間で大幅に冷却する時間を持たないため、絶縁破壊遅延が低下する。１つの実施形態では、絶縁破壊遅延を低減するためにパルスは互いと密集化される。１つの実施形態では、パルスの群間に空白を導入して、ＮＯ生産が過度に高く上昇しないようにすると共に、波がアクティブである平均有効時間を維持する。
【０２２６】
いくつかの実施形態では、最初のプラズマ絶縁破壊の後、制御波電圧を低減させて、パルスが終了するまでスパークをより低いエネルギーに維持することができる。例えば、２．５ｍｍの間隙では、間隙を絶縁破壊してプラズマを作り出すために６〜１２ｋＶを必要とする可能性があり、それを維持するためには５００〜１０００ボルトしか必要としない。制御電圧を低減させると、プラズマ中の電流、およびしたがってエネルギーが低減し、低投与量のＮＯの生産を可能にする低エネルギープラズマの形成が可能になる。また、プラズマエネルギーの低減は、制御装置の電気効率を向上させる。
【０２２７】
いくつかの実施形態では、システムは、放電のバースト（高速に連続する一連の放電）を使用して電極を高温に保ち、それにより、１回目の放電の後の後続の放電におけるプラズマ遅延を低減させる。１つの実施形態では、システムは、バースト間の一時停止を変動させてＮＯ出力レベルを制御する。バースト間の一時停止は、電極が反応ガス流を冷却させるための時間も提供する。１つの方法では、アンチコロナ絶縁体材料を電極上およびその周囲で使用して、コロナからのＯ３形成を低下させる。
【０２２８】
ワット当たりのＮＯの生産は最適な制御パラメータを有することがある。ＮＯ生成装置の開発中に、最適なプラズマパラメータが決定され、商用設計のためのデフォルトとして使用される。１つの実施形態では、装置は、治療の前または治療の早期段階中にスパークパラメータの一部またはすべてを走査して、最適な設定を決定する。静電容量高電圧記憶装置は、信頼性の理由から選択されなかった。
【０２２９】
エネルギーの最適化とＮＯ２の最小化はしばしば一致しない。いくつかの実施形態では、プラズマ制御パラメータは電気効率を最適化するように選択される。いくつかの実施形態では、プラズマ制御パラメータはＮＯ２生産を最小にするように選択される。いくつかの実施形態では、プラズマ制御パラメータは、どちらのパラメータも最適化されないことを認識して、ＮＯ２レベルと電気効率の組合せを最適化するように選択される。
【０２３０】
ＮＯ２管理
ＮＯは、酸素の存在下で酸化し、充分な時間を与えられると完全に酸化してＮＯ２になる。ＮＯ２は、肺の内面に見られるような水分を含有しているときに硝酸を形成するため、呼吸にとって有害である。そのため、ＮＯ生成システムは、患者に送達されるＮＯ２の量を最小にすべきであることになる。ＮＯ２レベルは浄化器を含めることによって低減させるが、追加的なアルゴリズム的手法がＮＯ２送達をさらに低減させることができる。
【０２３１】
１つの実施形態では、ＮＯ生成システムは、プラズマ活動が中止した後、一定の時間にわたって反応ガスポンプを作動させ続ける。これにより、装置の空気圧経路および捕集器をパージする。プラズマ活動の中止は、治療が終了されるときであり得る。プラズマ活動の中止は、呼吸と呼吸の間でもあり得る。１つの実施形態では、ＮＯ生成システムは、捕集器を通る流れの方向を逆転して、ＮＯ２を患者ではなくシステム排気口へと誘導することができる。１つの実施形態では、生成ガスを、３００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の周波数のＵＶ光に曝露して、吸気ストリーム中に注入されるのに先立ってＮＯ２をＮＯに変換する。１つの実施形態では、吸気ストリームは、ＮＯ注入後に、３００ｎｍ〜４２０ｎｍの間の周波数のＵＶ光に曝露される。
【０２３２】
投与量管理
トリム調整
ＮＯ送達のための治療設定は、患者サイズ（呼吸器配管直径）、加湿器タイプ、患者配管長さ、補助的な随伴治療（例えば噴霧器）、および他の変数と共に変動する。そのため、ＮＯ生成から患者までの運搬時間が変動することになり、それがＮＯからＮＯ２への変換量に分散を引き起こし得る。サンプルガスが吸気リム内のガス採取の場所からガス分析センサまで進むときに、追加的な運搬時間が発生する。その結果、ガスセンサによって示されるＮＯの量が、要求されるＮＯの量と異なり得る（典型的にはより低くなる）。１つの実施形態では、ＮＯ生成装置が、ガスセンサにおけるＮＯ測定値が目標ＮＯレベルと一致するようにＮＯ生産の微調整を行うことを可能にするトリム機能を有する。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成装置がトリム機能を有し、このトリム機能は、ガスセンサにおける測定値が、目標ＮＯ濃度＋サンプル収集点からセンサまでの運搬のために失われたＮＯ量、に等しくなるようにＮＯ生産の微調整を行うことを可能にする。
【０２３３】
手動トリム調整
手動トリム機能は、ユーザが、患者に送達されるＮＯの量を変えてしまう患者設定の分散を克服することを可能にする。トリム機能を使用してＮＯ生産を増大させると、ＮＯおよびＮＯ２両方の生産が増大する。トリム機能はＮＯおよびＮＯ２警報レベルを変えることはなく、そのため安全機能は変化しない。１つの実施形態では、トリム機能は、タッチ画面インターフェース上に提示される。１つの実施形態では、トリム機能は、物理的なつまみである。
【０２３４】
自動的なトリム調整
１つの実施形態では、システムは、ガスセンサデータを使用して、目標ＮＯ送達レベルと一致するように、ＮＯ生産を閉ループ式に自動的に増減させる。１つの実施形態では、自動的なトリム調整は、特定の大きさの調整に制限される。１つの実施形態では、トリム調整のレベルは、設定されたＮＯのｐｐｍ数に制限される。１つの実施形態では、トリム調整のレベルは、目標ＮＯレベルの一定百分率（例えば１０％）に制限される。いくつかの実施形態では、自動的なトリム機能が、サンプルライン内の運搬中に発生するＮＯ損失を補償して、ＮＯ濃度をサンプル収集点で制御するようにする。
【０２３５】
複数のＮＯ投与量
いくつかの実施形態では、複数のＮＯ投与量を使用して複数段階のＮＯ療法を提供することが可能である。例えば、第１の投与量のＮＯを使用して肺血管または気道を拡張させることができ、第２の投与量のＮＯを使用して拡張を持続することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成・送達装置が、設定された時間量（例えば１〜２分）にわたって高投与量を送達した後に、自動的に投与量を目標投与量に下げる。別の実施形態では、高投与量が一定の呼吸数（例えば１０回）にわたって送達された後に、目標投与量に変わる。高投与量から目標投与量への移行は、ステップ関数または連続的な低下（線形、対数等）とすることができる。いくつかの実施形態では、高投与量は、すべての患者に対して１つの設定値である。いくつかの実施形態では、高投与量は、目標投与量の関数である（例えば目標投与量の２倍）。
【０２３６】
ユーザインターフェース
いくつかの実施形態では、システムは、制御装置と通信し、ＮＯ生産、治療設定、警報、注釈、ガス濃度、および患者状態に関する情報を表示するように構成されたユーザインターフェース（ＵＩ）を含むことができる。ユーザインターフェースは、トレンドデータを表示するように構成することができ、トレンドデータは、生成されたＮＯの時間履歴、測定ＮＯ、ＳｐＯ２、Ｏ２、呼吸数、心拍数、およびＥＫＧ、またはカプノグラフである。１つの実施形態では、ライトバーが装置ハンドルにはめこまれ、見やすいように筐体の高い所に警報光を位置させる。１つの実施形態では、ハンドルの側部にある窓により、警報点灯がハンドルの側部からも投射されることを可能にする。図５０は、高レベルの警報に対して点灯し、赤色に点滅する警報ライトバー７６２の一例を示す。ライトバーは、警告を表す点滅する黄色、自己テスト完了を表す連続した緑色、ＮＯ送達アクティブを表す連続した青色、およびバッグモードアクティブを表す点滅する白色など、他の色で照明され得る。１つの実施形態では、ライトバーを照明するためのＬＥＤが、ＵＣＭ盤の縁部に位置する。１つの実施形態では、ＰＣＢがハンドルの上部部分に位置して、ライトバーに入るように下方に光を発する。
【０２３７】
様々なタイプの情報がグラフィカルユーザインターフェース上でユーザに提示され得る。いくつかの実施形態では、ＮＯ送達システムが、処方されたＮＯ、測定されたＮＯ、ＳｐＯ２、Ｏ２、ＥＫＧ、呼吸数、心拍数、カプノグラフィ、ＮＯ２、のうちの１つまたは複数の時間履歴を示すトレンドグラフまたはテーブルを提供することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ送達システムが、８０、４０、２０、１０、５、４、３、２、１などのクイックＮＯ設定を有することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ送達システムが、治療が進行中であることを示す動画の肺を表示することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ送達システムが、患者吸気リム内の測定流から呼吸数または１回呼吸量などの患者呼吸パラメータを判定し、その情報をインターフェース上に提示することができる。いくつかの実施形態では、ＵＩの背景色を変えて、療法が実行中であることを示すことができる。加えて、画面の縁が、治療が実行中でありＮＯが患者に送達されている状態で点灯する、「ｅＮＯ」を知らせるインジケータを有する。
【０２３８】
いくつかの実施形態では、図５２および図５３に示すように、ＮＯ生成システムが、患者がＮＯレベルを低下させる次回のウィーニングステップを行える状態になっているときに、そのリマインダをユーザに提供することができる。タイマは、患者が療法に反応しているかどうかをチェックするために、療法の開始後しばらく経ってから、すなわち１０分〜２４時間後に患者をチェックすることをユーザに思い出させるためにも使用することができる。リマインダは、病院の規定に基づいて、ディスクフィルタのような使い捨ての付属品を周期的に交換するためのリマインダとしても使用することができる。設定時間になると、装置は、視覚的および／または可聴の信号を使用して、警報または通知としてユーザに思い出させることができる。リマインダは、時間、ＳｐＯ２、または他の生理学的変数に基づき得る。
【０２３９】
図５１Ａは、ユーザインターフェースの例示的実施形態を描いている。図５１Ａに示すように、臨床画面のユーザインターフェースは、状態パネル、通知センター、治療パネル、ガス分析センター、および制御パネル、の５つの主要な領域に分割され得る。通知センターは、患者、システム状態、ならびにユーザ命令に関するメッセージおよび情報を提示することができる。通知センターの下にある下向きの山形（ｃｈｅｖｒｏｎ）は、押して下方にドラッグすることにより、追加的な情報を表示することができる。正確に山形の上を押す代わりに、人工呼吸器治療パネル内の任意の箇所における下方スワイプのジェスチャでも、追加的な情報を表示することができる。追加的な情報は、すべてのアクティブな警報と、各アクティブな警報に関するトラブル解決命令とを含み得る。ユーザインターフェースは、上方および下方へのスワイプジェスチャによりスクロール可能な画面を可能にする。新しい警報がアクティブになると、ＵＩがすべてのポップアップおよびサブメニューを閉じ、図５４および図５５に示すように、ユーザをメインの臨床ホーム画面に戻す。状態バーは、タイマ状態、累積治療時間、患者情報、バッテリ状態および百分率のバッテリ残量、ＡＣ電力状態、無線接続状態、日付および時刻などの、リアルタイム情報を表示する。いくつかの実施形態では、治療の開始からの経過時間も示される。累積治療時間は、装置がオンにされてから治療が患者に与えられた合計時間であるのに対し、経過時間は、最後に治療が開始されてからの合計時間である。様々な他のタイプの情報が状態バーおよび通知センターでユーザに表示され得ることが理解されよう。
【０２４０】
図５１Ｂは、ユーザインターフェースの人工呼吸器治療パネルの一実施形態を例示している。図５１Ｂに示すように、人工呼吸器治療パネルは、システム活動を示す動画（例えば肺の画像）、処方ＮＯ量（２０）、手動モードに入るための手段、捕集カートリッジの残りの耐用寿命メータ（左下隅）、測定ガス値、警報限界（１５、２５）、および治療設定調整（右下隅の３つのボタン）を示す。プラスの記号は、処方量を、その値に比例する増分単位で増分する。例えば、１から１０までは１ｐｐｍの増分単位で増分することができるが、１０を超えると増分単位は５ｐｐｍとなる。マイナスボタンは、処方量を同様の減分単位で減分する。いくつかの実施形態では、ＮＯ目標は、ＮＯ目標値にタッチし、ＮＯ目標値が所望の値に変更されるまで指を上または下にスライドすることにより、変更することができる。図５１Ｃは、中にキーパッドを備えた中央ボタンが、ユーザが所望のＮＯ濃度を迅速に選択することを可能にするクイック設定メニューをポップアップさせる様子を描いている。ＮＯ目標または警報設定のためのキーパッドがポップアップすると、人工呼吸器治療エリアは半透明かつアクティブになって、ユーザがいつでも現在の治療状態を常に見られるようになる。いくつかの実施形態では、図５６および図５７に示すように、大きいＮＯ目標数にタッチすることによっても、クイック設定メニューを開くことができる。
【０２４１】
治療パネル上の円弧、または放射状または直線状のゲージは、可能なＮＯ濃度の範囲を示し、現在の動作範囲を強調表示する。いくつかの実施形態では、円弧によって表される目盛りは、例えば新生児は０〜４０、成人は０〜８０など、患者タイプによって調整することができる。開始ボタンが円弧の中央に位置することができ、治療がアクティブであるときには一時停止ボタンに切り替わることができる。インターフェースは、手動モードに入るためのボタンも含むことができる。円弧上の強調表示される領域は、設定濃度前後の警報限界／許容可能許容差を表す。ＮＯ濃度がこの区域を上回る、または下回った場合には、警報が生成される。１つの実施形態では、ユーザインターフェースは、ユーザが円弧のうち所望の警報限界の場所にタッチすることを可能にするタッチ画面である。１つの実施形態では、ユーザは、画面にタッチし、警報限界を円弧に沿って所望レベルまでドラッグすることができる。
【０２４２】
ガス分析パネルは、警報限界に加えて、ＮＯ、ＮＯ２、およびＯ２の現在の測定値を提示することができる。ガスパネルを押すことにより、それぞれのガスの警報範囲設定メニューをポップアップすることができ、ユーザが警報範囲を所望の値に迅速に変更することを可能にする。クイック設定は、ユーザが、各ガス測定の警報状態を、アクティブ、非アクティブ、または音声を無期限に一時停止に変更することも可能にする。いくつかの実施形態では、表示されるＮＯレベルは、ガス分析センサによって測定されたＮＯレベルと、ガス採取点からセンサまでの運搬中に失われたＮＯの量とを足した値に等しい。失われたＮＯの量は、ＮＯ濃度、Ｏ２濃度、および運搬時間の関数として計算される。運搬時間は、サンプルラインの内部容積（長さ、内径等）およびサンプルポンプ流量の関数である。いくつかの実施形態では、表示されるＮＯ２レベルは、測定されたＮＯ２レベルから、ガス採取点からセンサまでの運搬中に失われたＮＯの量を引いた値に等しい。制御パネルは、静的であり、ユーザインターフェースのすべてのページに存在し、メニュー、患者情報、画面ロック、および警報消音を含むことができる。メニューは、ユーザがメニューホームページに戻り、より深いメニューを見て、事例データを点検することを可能にする。ロックボタンは、偶発的なタッチを防止するために画面をロックおよびアンロックする。画面がロックされているとき、画面の任意の場所を押すと、アンロック動画が、画面をアンロックする必要があることをユーザに警告することが可能になる。サブメニューのいずれにもあるホームボタンで、ユーザは任意の画面からメインの臨床ホーム画面に戻ることが可能となる。例示的ユーザインターフェース画面を図５８に示す。
【０２４３】
図５１Ｄは、システムが手動モードを開始していることをユーザに表示する手動モード画面の一実施形態を例示している。所望のＮＯ濃度が表示されている。プラスおよびマイナスボタンは、図５９に示すように、ユーザが所望の設定を手動入力することを可能にするクイック設定をキーパッドボタンがポップアップしている間に、ユーザがＮＯ濃度を迅速に調整することを可能にする。
【０２４４】
図５１Ｅは、過去のＮＯ設定、実際のＮＯ測定値、ＮＯ２測定値、Ｏ２測定値、ＳＰＯ２測定値、ユーザ入力／注釈、ＣＯ２（カプノグラフィ）、呼吸数、ＥＫＧ、パルスレート、ならびに他の生理学的および環境的測定値を表示することができる、トレンド画面の一実施形態を描いている。トレンドグラフに表示される時間量は変動し得るが、一実施形態では、グラフは７２時間を表示する。いくつかの実施形態では、図６０に示すように、トレンドグラフは、左にスワイプして、ｘ軸に表された時間を越えて、現在の治療に関して収集された過去のデータを表示することができる。ユーザは、Ｘ軸を７２時間の部分集合に変更することができる。トレンド画面は、医師が、ある期間、例えば週末に患者に起こったことを見ることを可能にする。図２１Ｆは、トレンドデータを表形式で表示したトレンド画面の一実施形態を描いており、これを上にスワイプすることにより、図６１に示すように過去のデータを表示することができる。
【０２４５】
図５１Ｇは、メニュー画面の一実施形態を描いている。メニューボタンが押されると、ユーザは、手動換気モードボタン表示設定、手動高値校正、手動低値校正、自動校正、設定およびデフォルトにアクセスすることができる。ＦＡＱがある場合にはヘルプ機能も利用可能とされ得る。検索可能なＩＦＵもヘルプ内で利用可能とされ得る。臨床および生物医学設定への入力は、制限されるようにパスワード保護することができ、または個人もしくはユーザＩＤのグループにアクセス権を与えるようにプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、設定は、ユーザが、警報、タイマ、警報限界、ＮＯ目標デフォルト等に関する事前設定を、患者タイプまたは患者の疾患状態または部門に基づいて生成し、カスタマイズする能力を含み得る。例示的ユーザインターフェース画面を図６２に示す。
【０２４６】
通常の使用中、ユーザインターフェースは、静的または動画とすることができる。画面上の動画は、システムが適正に機能していることをユーザに知らせることができる。一実施形態では、動画は肺の画像の形態であり、矢印または点が肺に入るＮＯガスを表す。肺から出るＮＯガスも表示され得る。いくつかの実施形態では、肺の動画は、ｂｐｍをリアルタイムで正確に表し得る。手動モードでは、画面上のバッグ動画が、システムが手動モードであり、システムが適正に機能していることをユーザに知らせることができる。バッグ動画は、バッグがガスで満たされていることを表す色つきのバッグと、空になったバッグを表す色なしのバッグとの間で切り替わる点滅動画、またはバッグの徐々の膨張および収縮を示す動画であり得る。
【０２４７】
ユーザインターフェースは、人工呼吸器流路内のガス流測定値を積算することによって測定された、患者の１回呼吸量も表示することができる。１回呼吸量の計算精度を向上させるために、システムは、患者の呼息中の吸気ライン内の測定流量を、人工呼吸器バイアス流の指示として使用することができる。
【０２４８】
ユーザインターフェースは、様々なディスプレイおよび機能を含み得る。いくつかの実施形態では、肺の動画を、肺に入り、肺から出て戻る薬剤と共に使用することができる。例えば、表示される肺は、最初は内部を黒色とすることができる。薬剤が肺に入るのにつれて、表示された肺の陰影付けが上から下へと変化して、肺をカラー（ピンクなど）にすることができる。患者が呼息すると、ピンク色の陰影付けが後退し、表示された肺が再び黒になることができる。ディスプレイは、バッグへのＮＯ送達を示すための、バッグを通って流れるＮＯの動画も含むことができる。例えば、バッグ画像の一方の端から他方の端へと移動するグラデーションが示され得る。バッグは、空っぽに（黒く）なり、または薬剤の存在を示す色つきとなり得る。
【０２４９】
患者が自動人工呼吸器を用いた呼吸補助から外されて手動換気（すなわち、バギング）に移行されるときには、送達されるＮＯ濃度が第１のモードから次のモードに変化する恐れがある。これは、患者にとって悪影響につながり得る。送達されるＮＯ濃度の急速な変化を防止する概念の１つは、ＮＯ生成システムが手動呼吸のＮＯ濃度を、人工呼吸器での呼吸時と同じレベルに自動的に設定するものである。これと反対のことが、ＮＯ送達がバッグから人工呼吸器送達に変化するときにも該当する。システムは、所望のモード中に流れが検出されない場合にユーザがモード間を切り替えることも許容しない。
【０２５０】
捕集器
捕集経路は、サイズ、形状、および設計が異なり得る。いくつかの実施形態では、約０．２５インチの内径を有する丸型プロファイルの捕集経路が使用され得る。ガス流量に応じて、他の小さい断面積も使用され得ることが理解されよう。一例として、標準的な市販の捕集器（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｐ／Ｎ  ＤＩＡ−ＢＮＭＢ）は、内径２ｃｍ、長さ３ｃｍの寸法であり、６ｇの捕集材を有する。捕集器は、ガスの出入りのために各端部に０．２５インチのタケノコ継手を有する。断面積を減らすことにより、低流量においてもすべての捕集材がガスによって接触されたことを保証することができる。これにより、捕集器効力の著しい向上が可能となり、既存の流れにおいてＮＯ２のｐｐｍを低減し、または捕集器の寿命を増大させた。捕集器の寿命は、ＮＯ２レベルが臨床的に妥当な閾値、例えば５ｐｐｍに達するまで、捕集器を模擬的な臨床シナリオにかけることによって判定することができる。いくつかの実施形態では、捕集器の断面積は小さいままに保たれ、これは、ガスが進む経路長に対するより大きい制御を提供し、捕集器効力を向上させる。断面が比較的小さいことの利益は、ガスがより高い速度で通過して、より活発に捕集材と混合し、接触することである。
【０２５１】
いくつかの実施形態では、システムは、２つの独立した捕集経路を有する。第１の捕集経路は、人工呼吸器のＮＯ送達のためであり、第２の捕集経路は、人工呼吸器送達のバックアップまたは手動換気装置のためである。
【０２５２】
捕集器は、捕集材を通る１つまたは複数の経路を含むことができる。ガスは最も短い経路を取るので、大きい断面積をもつ短い経路よりも、小さい断面積をもつ長い捕集経路が使用される。長い捕集経路をよりコンパクトな空間に収納するために、捕集経路は、迷路を模したスイッチバック設計を有することができる。これに限定されないが、コンパクトな収納のためのチューブの螺旋化を含む、多くの構成の捕集経路が使用され得る。
【０２５３】
捕集器は各種材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、捕集材はソーダ石灰であり、ソーダ石灰は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化カルシウムの組合せである。ソーダ石灰は、円筒形および半球形を含む、複数の物理形状因子のものが入手可能である。
【０２５４】
ソーダ石灰はもろく、取り扱いの間に破砕し得る。ソーダ石灰が破砕すると、ソーダ石灰の粒子が捕集経路を進んで、出口でフィルタを詰まらせる可能性がある。図６３に示す１つの実施形態では、捕集経路７７０は、ソーダ石灰微粒子を捕捉するための、流路に沿って間隔を空けた複数の粒子フィルタ７７２を有する。この設計は、任意の１つのフィルタ内に溜まり得る微粒子物質の量を制限する。
【０２５５】
いくつかの実施形態では、ソーダ石灰は、ＮＯ２の吸収を維持しながらソーダ石灰の靱性を増大させる材料と合成または混合される。いくつかの実施形態では、ソーダ石灰は、靱性を増大させるために砂糖と調合される。いくつかの実施形態では、ＮＯ２に対して浸透性の柔軟なポリマーシェルが、１つまたは複数のソーダ石灰粒子の周囲に置かれる。いくつかの実施形態では、ソーダ石灰の破砕を防止するために、柔軟な基板がソーダ石灰で被覆される。いくつかの実施形態では、柔軟な基板は、ソーダ石灰で内部壁を被覆したチューブである。いくつかの実施形態では、ソーダ石灰粒子が、多孔構造（連続気泡フォーム）に埋め込まれる。フォームは、開いたガス経路および粒子を収集する能力を維持しながら、ソーダ石灰を圧縮およびせん断から保護する。いくつかの実施形態では、ソーダ石灰を剛性壁のチューブに収納して、粒状材料を粉砕から保護する。いくつかの実施形態では、ソーダ石灰ペレットを、ある体積内のエラストマーまたは比較的柔らかいペレットと混合して、変位および／または振動が加えられたときに柔らかいペレットがソーダ石灰ペレットを保護するようにする。いくつかの実施形態では、ソーダ石灰粒子の層を通るガス流は重力に対して垂直であり、そのため、ガス流量が充分に低いかまたは存在しないときに粒子がチャンバの底部に沈積する。
【０２５６】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成装置内の生成ガス流路は、微粒子がフィルタを詰まらせるのを防止するためにソーダ石灰微粒子を隔絶するように設計される。いくつかの実施形態では、捕集器内の１つまたは複数の場所における空気流路が、典型的には９０度以上である急な曲がり目を有する。空気がこの屈曲部の周囲を流れるとき、高質量粒子が、遠心力のために曲がり目の外側へと進み、そこに溜まる。いくつかの実施形態では、粒子は、空気経路に空気圧接続されたくぼみまたはチャンバ内に溜まる。別の実施形態では、粒子は、接着表面上に溜まる。いくつかの実施形態では、粒子は連続気泡フォームの中にはまり込む。
【０２５７】
捕集経路を捕集材で満たし、捕集材による経路の継続的な充満を維持することが重要であり得る。例えば、２Ｄ経路が使用され、その経路が水平面の向きに配向されている場合、捕集材は、経路の底部に沈積し、捕集材の上方に閉塞されないガス経路を残し得る。一実施形態では、ガスが捕集材を回避するのを防止するために、迷路状経路の最上部の空気空間が、独立気泡フォームまたはＮＯと適合性のある他の圧縮可能充填材料で満たされる。一実施形態では、ガス進行面が垂直の向きに配向された２Ｄ経路が使用され、それにより、ガスがガス経路内の閉塞部の下を進む際に強制的に捕集材を通らせる。この手法の利益は、重力および運搬からの振動による捕集材の沈積が捕集器の効力に影響しないことである。一実施形態では、捕集経路は、捕集材の沈積によって捕集材を通る進行を回避するガス流路が生じないように、３つ以上の方向に進む。一実施形態では、チューブを捕集材で満たすことによって、長く細い捕集経路を作り出すこともできる。チューブは、らせん状にするか、包むか、折り曲げるか、またはその他の方法で使い捨て装置の一部として配線することができる。モールド成形されたシリンダまたは他の形状をカートリッジに追加して、捕集器チューブをねじることなく、捕集器チューブを包んで狭い空間にそれらを収納するための構造を提供することができる。図６４を参照すると、捕集器チューブを包むための５つのシリンダ７８２を備えたカートリッジハウジング７８０が例示されている。チューブは、タイゴンなどのエラストマー材料、またはステンレス鋼やテフロンなどのより剛性の高い材料を含む、各種の材料から形成されてよい。
【０２５８】
いくつかの実施形態では、捕集経路が、捕集器とのガス接触を保証するために垂直面の向きに配向された２Ｄスイッチバック経路または迷路を備える。一実施形態では、捕集経路が、水平面の向きに配向された２Ｄの蛇行経路を備え、ガスが捕集材を通って流れないようにするための不浸透性の充填材料を最上部に備える。一実施形態では、カートリッジの向きにかかわらずガスが捕集器を通って流れることを保証するために、捕集経路が、３つの直交する方向（または追加的な方向）に流れる経路を備える。一実施形態では、捕集経路が、カートリッジハウジング内に位置するチューブ（例えば剛性チューブまたはエラストマーチューブ）を備える。いくつかの実施形態では、捕集経路が、０．５ｃｍ２未満の断面積を有し、これにより、ガスが捕集器のすべてと接触することを保証することによって捕集器寿命を増大させることができる。いくつかの実施形態では、カートリッジが、１つの捕集経路を流れるガスを別の捕集経路に方向転換する能力を有することができる。いくつかの実施形態では、捕集材がばねによって圧縮され、それにより、捕集材が、衝撃、取り扱い、および／または振動による破砕および沈積に遭遇した後にも固まった状態を保つ。いくつかの実施形態では、２つ以上の独立したプラズマからＮＯを生成し、ＮＯを２つ以上の独立した捕集経路に送り、ＮＯ流を合流して１つの患者気流にすることが可能なシステムを使用することができる。
【０２５９】
いくつかの実施形態では、捕集器は、ユーザが捕集材を除去し、新しい捕集材を追加することを可能にする、再使用可能な捕集器ハウジングを含むことができる。捕集材を除去して交換することにより、捕集材のみが治療の最後に処分される一方で、残りの構成要素が適所に留まることを可能にする。
【０２６０】
酸化窒素は化学的な反応性が非常に高く、よって、カートリッジおよびＮＯに曝露されるシステムの他の部品の材料選択は重要である。いくつかの実施形態では、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリマーが使用される。代替のポリマーが使用されてもよい。ポリマーを保護する方式の１つは、ポリマー表面を金属、セラミック、ガラス、または捕集材で保護被覆して、ＮＯ反応を防止するものである。いくつかの実施形態では、壁部が捕集材から構築された捕集経路。
【０２６１】
捕集経路の長さを決定するために様々なパラメータが使用される。いくつかの実施形態では、ＮＯ２濃度を低減させるために必要とされる捕集経路長は、初期ＮＯ２濃度、流量、捕集経路長、捕集器サイズ、捕集器断面積、並行した捕集経路の数、温度、および／または圧力に依存する。例えば、フェイスマスクを用いて治療を受け、４０ｐｐｍのＮＯと共に６０ｌｐｍの空気を受け取っている成人であれば、１週間持たせるためには、３００ｐｐｍのＮＯと共に２ｌｐｍで流れる、内径１／４インチ、略７０ｃｍの長さの２つの捕集経路を必要とする。対して、０．５ｌｐｍで２０ｐｐｍを呼吸している新生児患者は、少なくとも１週間持つ捕集器に、６ｃｍの長さの内径１／４インチの配管しか必要としない。よって、ユーザの流量、ＮＯ濃度、および継続時間要件に一致する捕集器の配列を作成することができる。
【０２６２】
いくつかの実施形態では、単一のカートリッジが、異なる長さの複数の捕集経路を有することができる。例えば、カートリッジは、主要な成人用途のための長い経路を備えた捕集経路と、患者を手動換気するためおよび主要ＮＯ生成回路のバックアップのための、より短い経路を備えた捕集経路とを含むことができる。バックアップ経路は、手動換気にも適用され得る。
【０２６３】
いくつかの実施形態では、カートリッジが、複数の捕集経路を含むことができ、各経路が、その経路に出入りする空気流を遮断するモールド成形されたゲートを有する。カートリッジが対象とする用途に応じて、製造中に射出成形部分のタブを壊して、ガスが特定の捕集経路を流れられるようにする。
【０２６４】
人工呼吸器ＮＯ回路のいずれかの部分に故障があった場合に、手動換気のための捕集経路が、人工呼吸器ＮＯ送達のためのバックアップ回路として働くこともできる。セレクタ弁は、ユーザが第２の回路に対して手動モードと人工呼吸器モードとの間で選ぶことを可能にする。弁の作動は、手動、自動、またはソフトウェア制御とすることができる。手動の動作には、レバー、回転ノブ、プッシュプル弁、スライドコントロール、または任意の他の手動機構が使用され得る。ソフトウェア制御のオプションは、物理的に機構をカートリッジ上に係合させるか、またはカートリッジ弁機構内の鉄製スラグに電磁気力を印加するかのいずれかである、弁のソレノイド作動を伴う。いくつかの実施形態では、手動／人工呼吸器セレクタを人工呼吸器支援に向かう方へバイアスすることができる。例えば、セレクタは、実際の手動換気装置がシステムに接続されているときにのみ手動位置に留まることができる。一実施形態では、制御装置の中の光学センサが、セレクタの位置を検出し、手動モードが可能にされたことを画面またはディスプレイ上でユーザに表示することができる。手動換気装置回路が人工呼吸器機能も支援できるようにすることで、冗長な人工呼吸器支援と手動機能の両方を提供するための第３の捕集経路を不要にする。
【０２６５】
カートリッジは、人工呼吸器回路の内容物が捕集器に入るのを防止するために、捕集経路の出口点に１つまたは複数の弁を含むことができる。弁は、能動型（ソレノイド作動弁など）、または受動型（ダックビル弁など）とすることができる。カートリッジに接続された人工呼吸器回路からの戻り流を防止するために、任意タイプの弁または他の接続が捕集経路の出口点で使用され得ることが理解されよう。
【０２６６】
１つまたは複数の出口フィルタを捕集材とスパークチャンバとの間に位置させて、スパークチャンバ内への捕集材の移動を防止することができる。また、フィルタを捕集器と人工呼吸器回路との間に位置させて、人工呼吸器回路内への捕集材の移動を防止することができる。
【０２６７】
特定の条件下では、ＮＯ２を変換してＮＯに戻すことが可能であり得る。１つの実施形態では、ＮＯ生成装置は、ＮＯ＋空気を、ＮＯ２からＮＯへの変換に触媒作用を及ぼす加熱されたモリブデン機能に曝露する。別の実施形態では、ＮＯ２含有ガスが、ＮＯ２を変換してＮＯに戻す加熱された金属炭化物表面に曝露される。別の実施形態では、ガスストリーム中のＮＯ２を変換してＮＯに戻すために、およそ３８０ｎｍの波長をもつＵＶ光源が使用される。別の実施形態では、プラズマ強度および曝露長は、空気サンプル中のすべての酸素をＮＯに変換するのに充分であり、それにより、ＮＯを酸化させるごく微量の酸素だけを残す。利用可能な酸素のうち高い比率を変換するいくつかの実施形態では、初期ＮＯ２生成レベルが充分に低ければ、ＮＯ２を除去する捕集器が必要とされ得ない可能性がある。
【０２６８】
空気圧設計
ＮＯ生成システムは、反応ガスおよび生成ガスをシステム内で搬送するための様々なチューブおよびマニホールドを含む。１つの実施形態では、単一のマニホールドが、以下の空気圧機能、すなわち、空気リザーバ、リザーバ圧力測定、比例弁（すなわち、流量制御装置）、反応ガス流測定、プラズマチャンバ、電極アセンブリ装着インターフェース、プラズマチャンバ圧力センサ装着、流れ誘導器装着、ブリード弁装着、プラズマ経路からガス分析センサへの搬送、生成ガスから捕集経路への生成ガスの搬送、バッグと人工呼吸器との間の選択を行う流れ誘導器を通る生成ガスの搬送、生成ガスから人工呼吸器カートリッジ等への生成ガスの搬送、のための空気圧搬送を提供する。
【０２６９】
いくつかの実施形態では、空気圧経路は、２つ以上のマニホールドによって取り扱われる。１つの実施形態では、冗長な経路ごとに１つのマニホールドがある。
【０２７０】
いくつかの実施形態では、第１の人工呼吸器経路、第２の人工呼吸器経路、および手動換気（バッグ回路）経路、の３つの捕集経路がある。
【０２７１】
いくつかの実施形態では、空気圧経路は順次分割され、長さが縮小された小型のマニホールドが、反応ガスおよび生成ガスを直列に処理する。１つの実施形態では、１つのマニホールドが、反応ガスリザーバ圧力、比例オリフィス装着、反応ガス流量測定、プラズマチャンバ圧力、のうちの１つまたは複数を取り扱う。いくつかの実施形態では、マニホールドが空気リザーバハウジングの一部として機能し、例えば、エンドキャップ、プラグ、または空気リザーバハウジング自体として機能する。
【０２７２】
１つの実施形態では、電極アセンブリは、反応ガス入口および生成ガス出口を備えたマニホールドを含む。１つの実施形態では、マニホールドは、電磁気遮蔽を提供するために金属製である。電極アセンブリ／マニホールドは、日常サービスの一部としてユーザによって１つのユニットとして交換することができる。１つの設計原理は、電気を電極に搬送するのではなく、ガスを電極に搬送するものである。この理由は、ガスは配管を使用してシステム内で容易に搬送できるためである。電気も配線を使用して容易に搬送することができるが、プラズマ生成に必要とされる高電圧がＥＭＩを生成する。よって、電気導体の長さは最小にすべきである。１つの実施形態では、プラズマチャンバは、ファラデーケージ内に位置し、ファラデーケージに出入りするガス経路を伴う。１つの実施形態では、電極アセンブリ／マニホールドは、高電圧回路および高電圧回路から電極アセンブリへの電気導体と同じファラデーケージ内に存在する。
【０２７３】
１つの実施形態では、単一のマニホールドが、以下の機能、すなわち、プラズマチャンバ圧力測定、高度補償のための比例弁、ガス分析センサに流れを分流させるためのブリード弁、生成ガスをセンサに誘導するための流れ誘導器、特定の治療経路（例えば人工呼吸器治療と手動バッグ換気）に生成ガスを搬送するための流れ誘導器、捕集経路へのガスの搬送、捕集経路からのＮＯ注入経路へのガスの搬送、ＮＯ注入器へのガスの搬送、呼吸器カートリッジへのガスの搬送等、のための空気圧通路および接続を取り扱う。
【０２７４】
図６５〜図６８は、空気圧回路の様々な実施形態を例示している。
【０２７５】
図６５は、ＮＯ生成・送達システムのための例示的空気圧設計７９０を描いている。図の左上で、治療回路（図の右下「Ａ」の表記）で発生したサンプルガス７９２が、フィルタ７９４を通ってシステムに入り、水トラップ７９６を通って進む。いくつかの実施形態では、このフィルタ７９４は、詰まったときにユーザが必要に応じて交換できるように使い捨てである。水トラップ７９６の後にある追加的なフィルタ７９８が、ガス分析センサを汚染物に関して保護する。サンプルガスは次いでポンプ８００を通り、次いで固定オリフィス８０２を通って流れ、固定オリフィス８０２は、センサを通るガス流量を制限し、サンプルガス流の脈動性を低下させる。ガスは次いでナフィオン配管８０４を通って流れて、大気からのサンプルが非常に乾燥している場合にはサンプルに湿度を与える。次に、サンプルガスは、１つまたは複数のガス分析センサを通って流れる。ＮＯ、ＮＯ２、およびＯ２のセンサ８０６、８０８、８１０が示される。センサマニホールドブロックの左側に示される差圧センサは、ガスセンサマニホールド８１２を通る流量を測定するために使用される。この流量を使用して、サンプルポンプが機能していることを保証することができる。センサマニホールドの端部（底部）の近くにある絶対圧力センサは、大気圧力を測定するために使用される。ガスは、センサマニホールドを出てＴ継手を通って流れ、ここで一方のレグは大気圧力に接続され、他方のレグは装置内の外部口に接続されている。第１のレグは、病院内真空がガスセンサマニホールドを通る流量に影響し、場合によっては患者治療に影響するのを防止するために、大気に接続される。外部口は、病院内真空に接続されるか、または単に大気に通気させることができる。
【０２７６】
図６５を右に進むと、図の一番上に、システムに入る反応ガスを受け取る入口８１４がある。いくつかの実施形態では、これは２２ｍｍ医療空気接続である。流入反応ガスはフィルタ８１６を通って流れて微粒子を除去し、次いで２つの並列なＮＯ生成経路に分岐する。各経路は、ポンプ８１８ａ、８１８ｂ、リザーバ８２０ａ、８２０ｂ、リザーバ圧力センサ８２２ａ、８２２ｂ、比例流量弁８２４ａ、８２４ｂ、固定オリフィス、プラズマチャンバ圧力センサ８２６ａ、８２６ｂ、およびプラズマチャンバ８２８ａ、８２８ｂから成る。プラズマチャンバ８２８ａ、８２８ｂの後、各流路は、ガスをガスセンサマニホールド８１２または患者吸気空気に向けて誘導することができる流れ誘導器８３０ａ、８３０ｂを有する。ガスセンサマニホールド８１２へのこれらの副次経路は、システムが、生成されたガスを評価する、および／またはプラズマチャンバ内のガスを患者から離れる方へ方向転換することを可能にする。ガス分析副次経路の後、ガス経路の一方は、流れ誘導器８３２を利用して、生成ガスが人工呼吸器回路（図中Ｂ）に流れるか、それとも手動バッグ出口（図中Ｃ）に流れるかを選択する。ガスは次いで、使い捨てカートリッジ８３３の３つの並列な浄化器通路を通って流れる。浄化器通路は、フィルタ、浄化器材料、第２のフィルタ、および一方向弁から成る。一方向弁は、システム外部の圧力および材料がカートリッジおよび制御装置に入らないことを保証する。
【０２７７】
図６５の右下隅に、治療設定が描かれている。人工呼吸器回路８３４内で、吸気ガスは、人工呼吸器を出て人工呼吸器カートリッジ８３６に入る。ガスは、２つの流量センサ８３８、８４０を通って流れる。いくつかの実施形態では、流量センサは、流量に加えて、圧力、湿度、および温度を測定する。ＮＯ含有生成ガスは、流量センサの後、吸気流と合流される。吸気流は、ＨＥＰＡフィルタ８４２、加湿器８４４を通り、「Ｔ」継手８４６へと進み、そこでサンプルガスが引き抜かれ、次いで患者へと進む。
【０２７８】
同じく図６５の右下隅には、手動バギング回路８４８が示されている。吸気ガスは、混合器／壁取込口／シリンダ８５０から調達され、人工呼吸器カートリッジ８３６に入る。流れは、ＮＯ含有ガスの追加に先立って人工呼吸器カートリッジ８３６内で測定される。ガスは、オプションの加湿器８５２を通って「Ｔ」継手８５４へと流れ、そこでサンプルガスが引き抜かれ、次いで患者へと流れる。
【０２７９】
図６６に描かれるシステムは、図６５に描かれたシステムと同様であるが、二次ＮＯ生産ライン内の第１の流れ誘導器８６０が、吸気リムへの流れと手動呼吸／ガスセンサへの流れとの間で選択し、次いで第２の流れ誘導器８６２が、手動バギング回路への流れとガスセンサマニホールドとの間で選択する点が異なる。この構成の利点の１つは、一次ＮＯ生成ラインと二次ＮＯ生成ラインの流量制限が全く同じであることである。このシステムの別の特徴は、分流ラインからのガスセンサマニホールドの入口にある弁を、流れ誘導弁と組み合わせて作動させて、システムの自己テスト中に漏れを試験できる閉じた体積を作り出せることである。この閉じた体積は、プラズマチャンバを含む、ポンプとガスセンサマニホールドとの間の空気圧経路を含む。
【０２８０】
図６６は、システムの再使用可能部分の一実施形態も描いており、ここでは、マニホールドが、上部マニホールド８６４、下部マニホールド８６６、および交換可能プラズマチャンバ８６８ａ、８６８ｂに分割されている。マニホールドの機能を複数のマニホールドに分けることにより、マニホールドの作製が容易になり、また、システム内で漏れを呈し得るガスケットやプラグの必要性がなくなるか、または最小になる。上部マニホールド８６４は、リザーバの近くにあるか、またはリザーバの一部である。１つの実施形態では、マニホールドは、管状リザーバへのエンドキャップとして働く。別の実施形態では、リザーバは、上部マニホールド内の一定体積である。下部マニホールド８６６は、取外し可能プラズマチャンバを収容し、ガスを捕集カートリッジ８３３に誘導する。この実施形態では、捕集カートリッジが人工呼吸器カートリッジに直接、空気圧接続して、ＮＯ運搬時間を短縮し、空気圧接続を低減させる。図６６は、ＮＯ生成システムの出口にＨＥＰＡフィルタがないシステムを描いている。
【０２８１】
図６７は、図６５および図６６に描かれるシステムと大部分が類似するシステム実施形態を描いている。１つの違いは、センサ分析用のガスがどのように方向転換されるかである。一次経路からのサンプルガスは、流れ誘導器で方向転換され、一方、二次経路からのガスはガスセンサ経路内の弁を通って流れる。この設計は、一次流路および二次流路の流量制限が全く同じになり、それにより冗長なＮＯ生成経路間の性能の分散を低下させるという利益をもたらす。このシステムの別の特有の特徴は、リザーバを持たず、ポンプと比例弁との間のライン内で生成される圧力のみに依拠することである。一般に、これは小さい体積であり、そのためこの設計は新生児および低いＮＯ脈動性を用いる患者に最も適用可能になる。
【０２８２】
図６８は、下部マニホールドの追加的な詳細を提供する。反応ガスは、最上部のガス入口８８２を通ってマニホールドに入る。ガスは、電極マニホールド８８４の壁部を通過し、電極ブロック８８６の外部にある溝に入る。溝は、Ｏリング８８８を使用して電極マニホールド内の穿孔に封止されている。溝は、電極ブロックの外周部の周りから出て、ＮＯ２になり得る停滞ガス流を保持し得る行き止まりの通路を防止する。ガスは溝から流れて、プラズマチャンバとして働く電極ブロック内の空隙に入る。電極アセンブリが電極ブロックと嵌合して、Ｏリングシールでチャンバを封止する。電極ブロックは、１つの向きでしか電極ブロックに入らないように位置出しされている。プラズマを通過した後、生成ガスは、電極ブロックの壁の孔を通って出て、第２の外周溝に入る。ガスは、溝を出て電極マニホールドに入り、次いで分流器マニホールドに入り、そこで上記のように流れ分流路を通過する。電極マニホールドは、各空気圧続に封止を提供するために、ねじ締結具およびＯリングで分流器マニホールドに締結される。
【０２８３】
前述のように、電極ブロックは、３つのＯリングで電極マニホールドに封止される。電極ブロックは、ポリマーまたは金属のいずれから作製されてもよい。１つの実施形態では、電極ブロックは、冷却を助ける高い熱伝導性のためにアルミニウムから作製される。電極ブロックの閉じた端部にある冷却フィンは、プラズマチャンバから装置筐体内の対流冷却空気への熱の除去を助ける追加的な表面積を提供する。電極ブロックの端部にある除去機構は、指でつかんで引っ張ることで電極マニホールドから電極ブロックを除去することができるワイヤ形態から成る。この設計の利益の１つは、使用中に電極ブロックが損傷した、または電極活動が影響されるだけの飛散材料を受けた場合に、電極ブロックが交換可能であることである。電極ブロックは、ねじ、締め金、または何らかの他の機能で電極マニホールドに締結される。１つの実施形態では、電極ブロックを除去するために道具が必要とされない。図９２に描かれる実施形態の利益の１つは、電極ブロックを除去し、電極アセンブリを交換し、電極ブロックを再挿入することにより、ＮＯ生成装置の背面のアクセスパネルから電極アセンブリを除去できることである。
【０２８４】
図６８の奥側に、異物が電極アセンブリをショートさせるのを防止する絶縁ブート８９６が示されている。電気接点を用いて電極アセンブリの中央電極に高電圧が印加される。電極戻り接続８９８が電極アセンブリの接地シェルに接触して、高電圧回路を完全なものにする。
【０２８５】
吸気流へのＮＯ流の導入
吸気ストリームへのＮＯ注入
ＮＯ生成システムは、吸気流を検知し、ＮＯ生成パラメータを調整し、ＮＯを生成し、ＮＯ２について浄化し、ＮＯを吸気ストリームに送達するために、ある時間を必要とする。この反応時間遅延は、ＮＯ需要とＮＯ送達との間に位相ずれを生じさせる。ＮＯ送達が需要に遅れる場合、吸気ストリーム中の濃度は、吸気パルスの始まりに低くなり、吸気パルスの終わりに高くなり得る。
【０２８６】
いくつかの実施形態では、支配的な吸気流よりも高い速度をもつジェットとして、ＮＯが吸気流に導入される。これにより、吸気流に入るＮＯが位相遅延を相殺して、吸気流に「追いつく」ことを可能にする。
【０２８７】
例えば、吸気空気の塊を投与するためのＮＯの塊が、吸気塊がＮＯ注入器を過ぎた後に入力されることがあるが、より高い率の速度を有することにより、吸気塊に追いつくことができる。
【０２８８】
いくつかの実施形態では、ＮＯ流は、吸気流を伝達するチューブと同心の小径チューブを通じて注入される。小さい面積は、吸気流に入るときのＮＯ高濃度生成ガスの速度を増大させる。いくつかの実施形態では、選択されるＮＯ流量は、システムの遅れ時間に基づく。比例弁は、ＮＯ流量を調整する１つの方式である。いくつかの実施形態では、よく混合された、制御された濃度を作り出す目的で、送達チューブよりも大幅に小さい軸合わせされたジェットを使用して、システムの遅れを埋め合わせるためのＮＯのジェットを作り出す。
【０２８９】
ＮＯ注入
吸気回路内の圧力は変動する。ＮＯ生成装置は、ＮＯ生成装置から吸気回路への流れがあるように、吸気回路内の圧力よりも大きい圧力で生成ガスを生成する。１つの実施形態では、大きく反応性のよいポンプを使用して必要に応じてガス圧力および流量を変動させることで、吸気ストリームに入るＮＯの順方向流を保証する。別の実施形態では、小型のポンプを使用して、空気リザーバを吸気回路内よりも高い圧力に満たす。リザーバの容積は、必要とされる吸気回路最大圧力および最大ＮＯ塊体積に基づいて選択される。このリザーバ手法では、システムは、吸気ガスの塊にＮＯを投与するのに充分な短い時間量だけ高い流量および高い圧力を送達することができる。呼吸と呼吸の間に、空気リザーバは、後続の吸気塊を投与できる状態となるように再充填される。
【０２９０】
ＮＯは一回の呼吸よりも長く持続する生理学的半減期を有するため、所望の生理学的反応を維持するためにすべての呼吸に投与する必要はない。１つの実施形態では、ＮＯ生成装置は、吸気の部分集合を投与する。１つの実施形態では、ＮＯ送達は、１回おきの呼吸に設定される。１つの実施形態では、ＮＯ送達は、単位時間当たりに設定されたＮＯ分子数を送達することに基づく。
【０２９１】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムは、ＮＯ注入器の上流のガス圧力を増大させ、吸気周期中の特定のときにガスのパルスを放出する。１つの実施形態では、高圧ガスは、放出に先立ってプラズマチャンバ内に貯蔵される。
【０２９２】
いくつかの実施形態では、高圧反応ガスは、プラズマチャンバの前に位置するリザーバ内に貯蔵される。１つの実施形態では、流量制御の手段が空気リザーバとプラズマチャンバとの間に位置して、プラズマチャンバを通るガスの流量を変動させる。別の実施形態では、プラズマチャンバが空気リザーバと同じ圧力になるように、流量制御の手段がプラズマチャンバの後に位置する。
【０２９３】
１つの実施形態では、生成ガスを含有しているガスリザーバが、プラズマチャンバの後に位置する。流量制御の手段（例えば比例弁）が、ガスリザーバとＮＯ注入器との間に位置する。
【０２９４】
圧力の放出は、検知された吸気事象に応答する、先行する事象のタイミングに基づいて吸気事象を予期する、生理学的パラメータの測定に基づく、周辺装置（例えば人工呼吸器）からのトリガ信号に基づく、周辺装置からのデータストリームに基づき得る。
【０２９５】
ＮＯ注入器の上流で圧力を調整することにより、システムは、吸気ストリームに入るＮＯガスの流量を変更することができる。
【０２９６】
ＮＯ再循環
吸入酸化窒素療法システムのいくつかの実施形態では、空気圧経路は、ガスをＮＯ源（すなわち、タンクまたは生成ユニット）から、ＮＯ高濃度ガスが吸気回路内の流れに注入される点まで単一の方向に導く（図６９）。
【０２９７】
いくつかの実施形態では、ＮＯ源９００と注入点９０２との間のガスの再循環を実現することができる（図６９）。これは、移動式システムおよび救急用途を含む、本明細書に記載されるすべてのタイプのＮＯ生成システムに、例えば遠隔ＮＯ注入器に使用することができる。
【０２９８】
標準的な温度および圧力では、酸化窒素は酸素と反応して二酸化窒素（ＮＯ２）を形成する。ＮＯ２は、ヒトの曝露を制限すべき有毒汚染物質である。ＮＯの酸化率は、ＮＯ２の形成率である。反応率は、ＮＯ濃度がより高いとき、または酸素濃度がより高いときに増大する。反応は、標準的な温度に近い温度および圧力にはそれほど影響されない。吸入ＮＯ治療中には、吸気流を最小限に希釈しながら、吸息されるＮＯの一定の濃度を維持する必要がある。したがって、ＮＯ源は、典型的にはかなり高い濃度（〜５００から１０００ｐｐｍ）である。ＮＯ源が圧縮ガスのタンクであり、バランスガスが窒素などの不活性種である場合、唯一の有意なＮＯ２形成は、所望の投与濃度を実現するようにＮＯ高濃度ガスが正しい比率で吸気流と混合された後に、吸気回路内で発生する。
【０２９９】
いくつかの実施形態では、電気アークを使用して周囲空気から酸化窒素を生成する。酸化窒素（ＮＯ）は、所望の投与量および吸気流量に応じて、５０〜５０００ｐｐｍ程度の濃度で存在する。しかし、残りの酸素および窒素は、それぞれおよそ２１％および７８％である各自の大気濃度から実質的に変化しないままである。したがって、ＮＯ２は、ＮＯがアーク中で生成される瞬間から形成している。このＮＯ２の一部は、電気ＮＯ生成器の後、ＮＯ高濃度ガスが吸気流に混合される前に、化学的に除去することができる。
【０３００】
空気圧回路の詳細な設計ならびに吸気流量およびＮＯ療法の詳細によっては、化学的なＮＯ２除去の後、ただし注入前の体積中でのＮＯ高濃度、Ｏ２高濃度ガスの滞留時間が過剰になり得る。過剰な滞留時間は、より多いＮＯ２形成につながる。
【０３０１】
いくつかの実施形態では、ＮＯ高濃度ガスの再循環ループがある。ガスは、常に循環し、一部分のみが吸気リムに分路される。再循環は滞留時間を制限し、そのためＮＯ２形成が制限されることが可能である。さらに、ＮＯ源に戻るガスは、ＮＯ２の蓄積を制限するように「再浄化」することができる。
【０３０２】
図７０は、貯蔵されたＮＯ含有ガスから継続的にＮＯ２を除去する再循環ループ９１０の一実施形態を例示する。弁が開いて、ＮＯ生成器９１２によって指令されるようにＮＯ含有ガスを注入する。いくつかの実施形態では、弁は、患者の吸気時に開く。
【０３０３】
図７１は、再循環させたガス９２０がＮＯ生成器９２２を流れて戻るシステムの一実施形態を例示する。これが許容可能であるのは、Ｎ２およびＯ２のごく一部のみがプラズマチャンバ内でＮＯに変換されるためである。よって、追加的なＮＯを同じ空気から生成することができる。
【０３０４】
ＮＯ高濃度ガスの流れは、戻りレグの注入弁を閉じることによって吸気リムに誘導することができ、それ以外の場合、ＮＯ高濃度ガスはループを継続的に再循環する。
【０３０５】
自己テスト（校正）
ＮＯ生成システムが予想通り機能していることを保証し、ガスセンサが予想通り機能していることを保証し、および／またはシステムを校正するために使用され得る様々な手法がある。校正と自己テストは交換可能であり、いくつかの実施形態ではＮＯ生産およびセンサ反応の試験を指すことが理解されよう。これらの手法のいくつかは、校正の時間および複雑度を大幅に低下させることができる。いくつかの実施形態では、校正カートリッジが使用され、いくつかの実施形態では、療法制御装置の内部にある校正ガス分流が使用される。両方の実施形態とも、制御されたプラズマが既知の量のＮＯを生成することを利用する。プラズマは、周囲空気圧力、周囲温度、湿度、スパークレート、スパークデューティサイクル、空気流量、の１つまたは複数を考慮することによって制御される。プラズマを制御し、システムを校正する際には、他の因子も考慮され得ることが理解されよう。本明細書に記載される校正手法は、ユーザ介入の減少と、ガス生産に加えてＮＯおよびＮＯ２センサ機能を同時にチェックできる能力とのために、最大で７０％の時間節減を提供することができる。
【０３０６】
図７２に示すいくつかの実施形態では、校正カートリッジ９３０が、プラズマチャンバ９３６からの出力ＮＯ／ＮＯ２含有ガス流を、ＮＯ２の捕集に先立って、分流９３４を通して、センサチャンバ入力に誘導する。環境条件ならびに所望のＮＯおよびＮＯ２濃度レベルに従ってプラズマ活動を制御することにより、センサを、センサ校正のための既知の高い値または低い値に曝露させることができる。この手法の精度は追跡可能な校正ガスを用いる校正と同じレベルではないが、このテストは、最小のユーザ労力でシステム性能問題を検出することができる。図７２は、校正カートリッジ９３０の一実施形態を例示する。校正カートリッジ９３０は、ＲＦＩＤチップ９３２、バーコード、および独自の機械的インターフェース、または制御装置による自動的な識別が可能な他の手段を含むことができる。システムは、校正カートリッジ９３０が挿入されて検出されると、自動的に校正モードに入ることができる。ＲＦＩＤチップ９３２は、カートリッジ間の分散がこのレベルの制御の理由になるほどである場合には、特定のカートリッジのための校正定数も含むことができる。これに限定されないが２Ｄバーコードを含む他の識別機構が、ＲＦＩＤチップの代わりに、またはそれと併せて使用され得ることが理解されよう。
【０３０７】
いくつかの実施形態では、校正カートリッジは、周囲空気からＮＯを除去する炭素フィルタなどの追加的な機能も含み、それにより、低い校正に対応するゼロレベルに、環境ＮＯレベルに起因するオフセットがないことを確実にすることができる。校正カートリッジはガス接続を含み、一実施形態では、校正ガスの外部源を用いて手動校正するためにＯ２、ＮＯ、またはＮＯ２ガスを追加するためのガス接続を前部面に有する。ガス接続は、弁、活栓、ソレノイド、または他の手段によって制御される。いくつかの実施形態では、ガス接続弁は、より使用しやすいように、標準的なカートリッジ上の手動／人工呼吸器セレクタと同じ場所にあることができる。
【０３０８】
いくつかの実施形態では、電極が制御装置内に位置するシステム内で、プラズマチャンバからの出力ガスを、カートリッジを通るのではなく、全体が制御装置の中にある経路を通して、サンプルチャンバに誘導することができる（図６５、図６６、図６７、図６８）。これは、校正カートリッジまたは圧縮ガスシリンダの形態の追加的な機器を必要とせずに、いつでも高い値または低い値の校正を可能にする。プラズマチャンバのプラズマチャンバ出力からガスセンサチャンバへの１つまたは複数の分流は、ソフトウェア制御弁、手動弁、ポンプ、または任意の他の流量制御の手段によって制御され得る。いくつかの実施形態では、ガスセンサの反応および１つのＮＯ生成経路のＮＯ生産を、別のＮＯ生成経路が患者にＮＯを送達している間に同時にチェックすることができる。
【０３０９】
既知の量のＮＯおよびＮＯ２を生産するレートでプラズマを生成することにより、センサ反応テスト（高い校正）を行うことができる。低い校正は、プラズマ生成を停止し、センサを周囲空気に曝露することによって行うことができる。代替として、ＮＯおよびＮＯ２についての低い校正は、Ｏ２についての高い校正と同時に行うことができる。これは、Ｏ２校正ガスはＮＯもＮＯ２も含有していないためである。
【０３１０】
サンプルライン
システムは、１つまたは複数のサンプルラインも含む。サンプルラインは、人工呼吸器吸気リムからガス分析センサにガスサンプルを伝達するために使用される使い捨て構成要素とすることができる。いくつかの実施形態では、サンプルラインは、１つまたは複数のルーメンを備えたチューブである。サンプルラインは、使用を容易にし、湿度の影響を予め対策し、サンプルラインに入り得る粘性材料に対処するために設計に組み込まれ得る、追加的な機能を含むことができる。一実施形態では、サンプルラインは、サンプルラインを人工呼吸器回路内に設置するための継手を含む。例えば、サンプルラインは、人工呼吸器回路内への迅速な設置を容易にするために患者端に「Ｔ」継手を含むことができる。「Ｔ」継手は、成人には２２ｍｍなど、予想される人工呼吸器配管サイズに合わせたサイズとすることができる。一実施形態では、ガスサンプルは、「Ｔ」継手の壁部の代わりに人工呼吸器流の中央から引き込まれ、それにより、人工呼吸器ライン内の水分または他の物質がサンプルラインに入る可能性を低下させる。
【０３１１】
「Ｔ」継手とカートリッジ／制御装置との間にサンプルラインチューブが延びる。サンプルラインチューブは、各種の形状およびサイズを有し得る。一実施形態では、チューブは長さ１０’（３ｍ）の寸法であるが、他の長さが使用され得る。一般に、サンプルライン内でのＮＯからＮＯ２への変換を最小にし、ガス分析センサに適時のサンプルを提供するために、チューブの最も短い可能な長さが最良である。
【０３１２】
サンプルラインチューブは、サンプルラインフィルタに接続する。サンプルラインフィルタは、各種の形状およびサイズを有し得る。一実施形態では、サンプルラインフィルタは、両端部にルアーコネクタを備えた、０．２μｍ、親水性の５０ｍｍ直径フィルタである。フィルタは、サンプルライン内の水分が水トラップを通るようにするために親水性である。他の直径が可能であり、直径は、フィルタが詰まって交換を必要とするまでにどの位長くフィルタを使用できるかに直接的に関係する。気密封止をなす限り、これらに限定されないが、他の小孔径プッシュ／プルコネクタおよびねじコネクタを含む任意のタイプのコネクタが、ルアー接続に代えて使用され得る。
【０３１３】
いくつかの実施形態では、サンプルラインは、多くの形態をとり得る除湿部を含むことができる。例えば、除湿部は、ガスサンプルからの湿度を周囲環境に伝達するのを助ける、ある長さのナフィオン配管とすることができる。一実施形態では、サンプルラインは三重ルーメンチューブを有することができ、１つのルーメンが患者からサンプルガスを引き込むために使用される。他の２つのルーメンは、患者吸気流量を測定するために使用することができる。３つのルーメンを備えたサンプルラインは、ガスサンプルおよび流量がサンプル箇所で測定されることを可能にし、時間が同期されたガスサンプルおよび流量データを提供する。この手法は、カートリッジ内の複雑性を低下させることもできる。
【０３１４】
水トラップ
水トラップは、上記で述べたように、吸気ラインからの凝縮物および他の物質で満たされる。いくつかの実施形態では、水トラップを通る流れがなくなる前に、水トラップがほぼ一杯になっていることをユーザに通知することができる。水トラップ内の液体水位は、これらに限定されないが、光学、超音波、導電性、および静電容量を含む、各種の方式で検出され得る。水トラップは１つまたは複数のセンサに関連付けることができ、水トラップ９４２は、センサパック９４０内（図７３に示すように）または制御装置内に位置することができる。いくつかの実施形態では、水トラップは、リザーバから出る水トラップ内容物の蒸発を助けるために、熱源の近くに位置することができる。いくつかの実施形態では、水トラップに染料を付加して水トラップ内に溜まる液体の不透明度を増大させることができ、光学的に検出するのをより容易にする。
【０３１５】
水トラップは、重力に対して運動から生じる横方向の加速度および／または横方向の向きを経験し得る、携帯型ＮＯ生成器と共に使用され得る。１つの実施形態では、液体の液飛びまたは移動を防止するために、連続気泡フォームまたはスポンジが水トラップの底部に置かれる。別の実施形態では、水トラップリザーバからの液体の移動を抑えるために、高吸着性ポリマー（ポリアクリル酸ナトリウム）がリザーバ内に置かれる。１つの実施形態では、高吸着性ポリマーは、移動を防止するためにパッケージ内に収容される。１つの実施形態では、パッケージはゲルパックである。別の実施形態では、パッケージは穿孔されたパウチである。
【０３１６】
いくつかの実施形態では、水トラップは、１ミクロン親水性フィルタ、水分離器、リザーバ、および０．２２ミクロンのセンサ保護フィルタから成る。１つの実施形態では、リザーバは、空にしやすいように水分離器から分離可能である。１つの実施形態では、リザーバを排水するために、注射器操作型の小孔径継手がリザーバにある。別の実施形態では、排水しやすいように、活栓または他の手動作動弁が水リザーバに接続される。１つの実施形態では、水分離器は合体フィルタから成る。合体フィルタは、リザーバからの液体の液飛びから保護するために疎水性のフィルタ材料で巻かれてよい。別の実施形態では、水分離器は、向心加速度を使用して、流路内の曲がり目の周りに空気を流すことによって空気から水滴を分離する。１つの実施形態では、液体の液飛びが合体フィルタに接触するのを防止するために、リザーバ内に邪魔板がある。いずれかのフィルタの閉塞は、サンプルライン圧力および／またはサンプルライン流量によって検出することができる。
【０３１７】
下記でより詳細に説明するように、カートリッジは、サンプルガスが通過する疎水性のバリアを有する水トラップを含むことができる。蒸気を含んだサンプルガスが通過する間に、液体水が水トラップの底部に溜まることができる。水トラップは、様々な体積の液体を保持し得る。一実施形態では、水トラップは容積が略１０ｍｌであり得るが、この容積は、治療の間に複数回の排水および／または交換を必要とする可能性がある。一実施形態では、水トラップは、水トラップを排水する必要がないようにするのに充分な液体を保持する容積の寸法とすることができる。例えば、水トラップは、通常の状況下で水トラップが排水を必要としないように、容積６０ｍｌの寸法とすることができる。
【０３１８】
いくつかの実施形態では、水トラップは、電極アセンブリの高電圧電源など、制御装置の暖かいエリアの近くに位置する。制御装置からの熱が、水トラップ内容物を暖めることができ、水トラップの液体内容物を蒸気の形態にすることができ、蒸気はガスセンサチャンバを通って制御装置を出ることができる。
【０３１９】
いくつかの実施形態では、水トラップ内の液体の水位は、例えば制御装置の正面から見たときに、ユーザに視認可能にすることができる。水トラップ内容物の視認性は、例えばガス分析センサによって空気流警報を生成するなど、水トラップに関連する警報が生成されたときに、トラブル解決を容易にすることができる。水トラップ内の液体水位は、光学、超音波、導電性、および他の手段を用いることを含む、各種方式で検出され得る。いくつかの実施形態では、水トラップ内の液体水位の検出は、ガスセンサチャンバ内の圧力の低下を検出することによって実現される。
【０３２０】
水トラップが一杯になった、または排水する必要がある場合、ユーザは、水トラップに接続された弁で水トラップを排水することができる。一実施形態では、注射器作動型のルアー継手を使用することができるが、水トラップを排水するために任意種類の活栓、流れ口、または弁が使用され得ることが理解できる。いくつかの実施形態では、制御装置は、液体ポンプを介して自動的に水トラップを空にすることができる。ポンプは、水トラップ内容物を排水路またはより大きいリザーバに転送することができる。
【０３２１】
水トラップは治療の間に満たされる。いくつかの実施形態では、水トラップは、リザーバから水を排水できるように取外し可能である。いくつかの実施形態では、システムからリザーバを取り外すことなく水トラップの排水を可能にするために、リザーバに出口がある。出口は、ルアー継手またはタケノコ継手のような小孔径コネクタを有してよい。出口を通る液体流は、活栓、チューブクランプ、注射器作動型弁等によって制御され得る。いくつかの実施形態では、水トラップ内の液体の水位は、システムによって測定される。これにより、システムが、水トラップが完全に一杯になる前に、迫りつつある水トラップ満杯状態をユーザに警告することが可能となる。システムは、センサベンチを通るガス流を測定することもできる。ガス流が低下した場合、システムは、ユーザに水トラップをチェックさせるための警報を生成する。
【０３２２】
ガスセンサ
システム内のガスの濃度を測定するには様々な機構が使用され得る。酸素センサは、多くの場合、ＮＯセンサおよびＮＯ２センサよりも長持ちする可能性がある。加えて、人工呼吸器回路内のＯ２の量は、ガスがＮＯ装置を出たときから患者に達するまでの間に大幅には変化しない。よって、いくつかの実施形態では、Ｏ２センサを、センサパックの代わりにカートリッジまたは制御装置内に位置させることができる。これにより、Ｏ２センサへのサンプルガスを乾燥した状態に保ち、また、Ｏ２センサの寿命に影響し得る炭化水素および硫黄化合物が噴霧薬物中に存在しなくなる。Ｏ２希釈は、カートリッジの後には変化しない。
【０３２３】
空気圧接続は、腐食性のＮＯ２を装置内に送り込み得る漏れの発生源となる可能性がある。いくつかの実施形態では、空気圧接続は、水トラップ／フィルタアセンブリを一方の端部の中に受け入れ、他方の端部からガスを通す、救急装置のためのセンサパックを使用することによって減らすことができる。センサパックは、システムの正面から内部にスライドさせることによって設置することができる。いくつかの実施形態では、サンプルラインは、水トラップを含むことができる。
【０３２４】
場合によって、ガスセンサは分解能が非常に低い。いくつかの実施形態では、最後の桁が高い値と低い値とで揺れた時間の割合を測定することにより、もう一桁分の分解能を得ることができる。加えて、ＮＯ２は腐食性であることがあり、よってセンサラインポンプは腐食から通常よりも早く摩耗し得る。いくつかの実施形態では、ガス分析センサと同じスケジュールでポンプが交換されるように、ポンプをセンサパックに含めることができる。いくつかの実施形態では、センサパックは、採取されているガスが乾燥している場合に大気中の湿度がガスサンプルに入れるようにするために、ある長さのナフィオン配管を含む。これにより、ガス分析センサを完全に乾燥してしまうことから保護する。一例では、ナフィオン配管は３０ｃｍの長さである。
【０３２５】
ＮＯ生成カートリッジ
システムの消耗品要素の交換を容易にするために、カートリッジがＮＯ生成・送達システムで使用される。１つの実施形態では、すべての消耗品要素が１つのＮＯ生成カートリッジに組み込まれる。「複数カートリッジ実施形態」と呼ぶ他の実施形態では、捕集材、水トラップ、吸気流路、吸気流量センサ、電極アセンブリ、およびスパークチャンバなどの消耗品要素は、それぞれが独立したスケジュールで交換できるように独立している。
【０３２６】
ＮＯ生成カートリッジが、ＮＯ生産のための各種機能を含むことができる。酸化窒素の電気生成は、電極材料および捕集材を消費すると共に、フィルタ材料を閉塞させ得る。よって、捕集器、電極、および空気フィルタの清掃／改修／交換の手段を設ける必要がある。
【０３２７】
いくつかの実施形態では、使い捨てカートリッジが、ハウジング、流入プラズマ空気フィルタ、人工呼吸器流入口、人工呼吸器流導管、人工呼吸器流出口、流入空気捕集材、筐体空気フィルタ、プラズマチャンバ、電極アセンブリ、空気ポンプ、人工呼吸器流測定、手動換気装置流入口、手動換気装置流出口、手動換気装置回路流測定、手動／バックアップセレクタ、サンプルライン接続、水トラップ、水トラップ排水路、二重ＮＯ２捕集経路、水トラップ排水路、出口逆止弁、出口フィルタ、およびメモリデバイスを含むことができる。他の実施形態は、これらの要素の１つもしくは複数、またはこれらの要素の部分集合を含んでよい。
【０３２８】
図４９は、カートリッジ７４０の一実施形態を例示しており、これは、空気入口フィルタ７４２、空気捕集器７４４、呼吸器流測定（Ｐ１、Ｐ２）、プラズマチャンバ７４６内への空気入口７４８、二重捕集経路７５０、メモリデバイス７５２、手動モードセレクタ７５４、水トラップ７５６、およびサンプルライン接続７５８を含む。バッグ出口７６０も含まれ、人工呼吸器バッグをカートリッジに結合することを可能にする。
【０３２９】
カートリッジは、カートリッジの様々な機能を封入するように構成されたハウジングを含み、システムの取り扱いおよび設定を容易にする。カートリッジハウジングは、システムの制御装置内にカートリッジを適正に配置するのを容易にするための機能、例えば上下逆さまや横向きの挿入を防止するための特有の断面および／またはマークを備えて設計される。いくつかの実施形態では、ハウジングは、電磁気放出がシステムから出るのを防止するために、導電性および／またはＥＭＩ遮蔽材料でめっきまたは塗布することができる。ハウジングは、使い捨てであっても再使用可能であってもよい。再使用可能設計では、カートリッジハウジングは、次回の治療に先立って電極、フィルタ、および／または捕集材を交換できるように、開くことができる。
【０３３０】
いくつかの実施形態では、システムのユーザインターフェース上で提示される機能は、カートリッジの機械的接続と位置が合う。例えば、人工呼吸器回路の目標ＮＯ値および測定ＮＯ値は、人工呼吸器接続の上に位置させることができる。同じことを手動換気装置測定に対しても行うことができ、コントロールが手動換気装置接続の近傍に位置し、ガス分析測定値がサンプルライン接続の近くにある。
【０３３１】
いくつかの実施形態では、流入プラズマ空気フィルタは、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を含む洗浄液が空気流路に侵入するのを防止するために疎水性である。フィルタは各種サイズを有することができるが、一実施形態では、流入フィルタは、感染性物質が入るのを防止するために典型的には０．３μｍ以下である。
【０３３２】
いくつかの実施形態では、流入プラズマ空気捕集器は、望ましくない副産物の可能性を最小にするために、プラズマ生成に先立って空気からＮＯ２、ＣＯ２および／または他の汚染物を除去するためのソーダ石灰を含むことができる。環境レベルのＮＯは、５〜８ｐｐｍに達する可能性があり、場合によってはシステム出力のＮＯ濃度にオフセットを生じさせる。向上したＮＯ出力精度を提供するために、流入捕集器は、ＮＯおよびプラズマ生成物を変え得る他の有機化合物を除去するための、木炭フィルタなどのフィルタを含むことができる。
【０３３３】
制御装置のための筐体空気フィルタを使用して、筐体を冷却するために使用される空気から糸くずおよび他の大きい粒子を除去することができる。これは、制御装置内の高電圧表面に材料が堆積して、それが有効電気クリーページ距離を低下させ得るのを防止する。これは、また、冷却の目的で制御装置筐体を通る充分な空気流も保証する。筐体空気フィルタを使い捨てカートリッジ内に含めることにより、ユーザステップ数を減らすことができ、清浄な空気フィルタの存在が保証される。一実施形態では、プラズマ生成のための空気は、流入プラズマ空気フィルタが大きい粒子で詰まることが少なくなるように、すでに筐体空気フィルタを通過した空気から調達される。電極アセンブリを含むカートリッジ内では、電極に熱接続されたヒートシンクの上を通って筐体冷却空気を誘導することが有益である。
【０３３４】
人工呼吸器流導管、または人工呼吸器配管は、標準的な２２ｍｍ接続など様々な接続を使用してカートリッジに接続され得る。他の例示的接続には、これらに限定されないが、１０ｍｍ円錐、１５ｍｍ円錐、および１／４インチタケノコが含まれる。人工呼吸器配管はカートリッジの代わりに制御装置に接続され得ることが理解されよう。人工呼吸器流導管も、様々な形状およびサイズを有し得る。一実施形態では、人工呼吸器流導管は滑らかなＵ字形状であり、導管が呼吸器ガスの層流を維持することを可能にし、人工呼吸器流測定の精度を向上させる。一実施形態では、導管はＴ字形状を有することができ、その場合ＮＯはＴの縦軸部分を通って送達される。
【０３３５】
いくつかの実施形態では、人工呼吸器流導管は、人工呼吸器回路を開くことなくカートリッジ交換を可能にするために、カートリッジから取外し可能とすることができる。導管は、カートリッジの正面、側部、または底部を含む各種の場所でカートリッジに接続することができるが、例示的実施形態では、導管は、使いやすさのため、および周辺機器への干渉を低下させるためにカートリッジの正面に接続することができる。
【０３３６】
プラズマチャンバは、１つまたは複数の電極を収容し、空気の導管として働く。プラズマチャンバは各種材料から形成され得るが、一実施形態では、プラズマチャンバは、電極アセンブリへの対流冷却ならびに電磁気遮蔽を提供するために金属製である。チャンバは、固体金属から作製されるか、金属で覆うことができ、またはその一部がファラデーケージのように作用するように単に網目状にされてもよい。いくつかの実施形態では、金属は、鉄系金属またはＭｕ金属など、電磁気放射を遮断する。可能性は低いが可燃性材料がプラズマチャンバに入った場合、プラズマチャンバは、熱質量を通る充分な冷却と、網目またはメッシュを介して炎への空気供給を減らすための制限された空気流とを提供することによって、防炎器として作用することができる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバは、接地電極およびシャーシ接地に電気接続される。プラズマチャンバは、対流冷却のための内蔵冷却フィンも含むことができる。図７４は、ファラデーケージプラズマチャンバ９５０の一実施形態を描き、図７５は、固体金属プラズマチャンバ９５２の一実施形態を描いている。
【０３３７】
プラズマチャンバの幾何学形状を使用してＮＯの生産効率を増大させることができる。例えば、プラズマ内の圧力の増大は、影響されるＮ２およびＯ２分子の数を増やし、それにより、印加されるエネルギーのジュール当たりのＮＯ生産を増大させる。一実施形態では、プラズマチャンバの出口に流量制限を作成することで、プラズマチャンバ内の圧力を増大させることができ、それがＮＯ生産効率を増大させることができる。一実施形態では、プラズマチャンバ内の圧力は、最適な方式でプラズマ活動と同時に発生するようにタイミングを合わせて、プラズマチャンバの出口にある弁または空気流量の急増で、間断的に増大させることができる。
【０３３８】
プラズマチャンバ内の電極の傍を通るガス流路の断面積も、ＮＯ生産に影響を与え得る。ガスのより多くの部分がプラズマに接触するようにプラズマにおける断面積を狭めることにより、ＮＯ生産効率を増大させることができる。
【０３３９】
自動車型電極が使用されるときには、空気流に対する接地電極の向きがＮＯ生産および効率に影響を及ぼし得る。一実施形態では、接地電極を、再現可能な様式でスパークチャンバ内に配向することが望ましい。これは、電極アセンブリの製造中にねじ山に対する接地電極の向きを制御することによって行うことができる。一実施形態では、プラズマチャンバに対する電極アセンブリの向きは、薄ナット、高摩擦界面（例えば管用ねじ）、または締付け機構で制御され得る。
【０３４０】
電極アセンブリは、１つまたは複数の電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、２つの独立した電極対が２つの独立したガス流路内に存在する。
【０３４１】
いくつかの実施形態では、電極対は、電極から離れる方に熱を熱伝導する働きをし、電磁気遮蔽を提供する金属製ハウジング内に装着される。金属製ハウジングは、筐体冷却空気またはプラズマ空気のいずれかへの熱の対流伝達を増大させるために、その表面に冷却フィンを有することができる。金属製ハウジングは、各種材料から作製され得る。一実施形態では、金属製ハウジングは、電磁気遮蔽のために鉄系材料またはＭｕ金属から作製される。一実施形態では、金属製ハウジングは、高い熱伝導性のためにアルミニウムから作製され、電磁気遮蔽は、被覆、塗料、または電極アセンブリを包囲するファラデーケージなどの、別の構成要素によって実現される。被覆、塗料、またはファラデーケージは、使い捨てカートリッジの一部、または制御装置の一部であり得る。
【０３４２】
カートリッジは、制御装置内のソレノイドによって加圧される、ダイヤフラムポンプなどの空気送り込み機構を含むことができる。この構成は、患者に向けられた空気が使い捨てカートリッジ内に留まることを可能にする。
【０３４３】
カートリッジは、人工呼吸器および／または手動換気装置回路からの供給ガスの流量を測定する手段を提供することができる。アダプタを用いることにより、カートリッジ上の同じ接続から、フェイスマスクへのＮＯ送達、鼻カニューレ、麻酔回路、高周波人工呼吸器、酸素生成器、および他の治療など、他の療法に対応することができる。
【０３４４】
いくつかの実施形態では、制御装置内の再使用可能な差圧センサなどのセンサによって流量が測定される。カートリッジは、対象ガス流に流量制限を課し、圧力低下を測定するために制限のどちらかの側に圧力管を提供する。圧力信号を圧力センサに伝達するために、カートリッジと制御装置との間に空気圧接続がなされる。いくつかの実施形態では、電気圧力センサがカートリッジ内に置かれ、圧力信号を制御装置マイクロプロセッサに伝達するためにカートリッジと制御装置との間に電気接続がなされる。これは、漏れる可能性のある空気圧接続を減らすことを可能にするが、使い捨てカートリッジに追加的なコストを生じさせる。
【０３４５】
サンプルラインは、サンプルライン接続でカートリッジに接続する。一実施形態では、サンプルライン接続は、取外し可能な気密接続とすることができる。この接続は、ルアー、タケノコ、プッシュプル接続、または任意の他の接続であり得る。いくつかの実施形態では、サンプルライン接続およびサンプルラインフィルタをカートリッジの面から離れる方へ移動するために、「ピッグテール」または短い長さの配管が、カートリッジとサンプルライン接続との間に置かれる。これは、カートリッジの面の実際の面積を増大させずに、カートリッジへの接続をなすための追加的な作業空間を提供することができる。
【０３４６】
いくつかの実施形態では、ＨＥＰＡフィルタがカートリッジのガス出口に置かれて（図８９）、ＮＯ生成器または吸気空気源のいずれかから気流に導入される潜在的な微粒子を捕捉するための冗長な粒子フィルタとして働くと共に、カートリッジを患者および／または下流の構成要素からの潜在的な汚染から保護する。いくつかの実施形態では、ＨＥＰＡフィルタはカートリッジ内に組み込まれるが、他の実施形態では、ＨＥＰＡフィルタは個別に交換可能である。いくつかの実施形態では、ＨＥＰＡフィルタとカートリッジとの間のインターフェースは、ユーザがＨＥＰＡフィルタを使用しなければ人工呼吸器回路を接続することができないように、独自仕様である。
【０３４７】
複数のカートリッジ
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成システムが２つ以上のカートリッジを含むことができる。例えば、図７６に示すように、別個の人工呼吸器および捕集カートリッジ９６０、９６２があり得る。別個の各カートリッジはシステム内の空気圧接続を減らすために使用することができ、これは、挿入力に伴う問題、必要とされる許容差、および流量センサの問題の助けとなり得ると共に、空気圧漏れの可能性を最小にする。捕集材は通常、交換を必要とする最も一般的な構成要素であり、そのため、別個の捕集カートリッジを有することは、ユーザがシステムの他の構成要素よりも頻繁に捕集材を交換できるようにすることにより、ＮＯ療法のコストを下げることになる。例示的な人工呼吸器カートリッジ９７０、９９０が図７７および図７８に示され、例示的な捕集カートリッジが図７９に示されている。別個の人工呼吸器カートリッジおよび捕集カートリッジを有することの最も大きい利益の１つは、呼吸器カートリッジが定位置に留まることができるため、人工呼吸器回路が捕集カートリッジの交換中に開かれないことである。
【０３４８】
人工呼吸器カートリッジ
人工呼吸器カートリッジは、図７７に示すように、人工呼吸器流入口９７２、人工呼吸器流出口９７４、バッグ流入口９７８、バッグ流出口９８０、人工呼吸器へのＮＯ流入口９７２、バッグへのＮＯ流入口、人工呼吸器へのＮＯ注入器９７６、バッグへのＮＯ注入器、人工呼吸器流を測定する手段、およびバッグ流を測定するまたは測定を支援する手段、の１つまたは複数を含むことができる。人工呼吸器カートリッジを有することには様々な根拠があり得る。いくつかの実施形態では、人工呼吸器カートリッジは、時折故障し得る流量センサを収容することができる。流量センサの故障は、より侵襲的な修理よりは人工呼吸器カートリッジの交換のきっかけとなる。流量センサは、人工呼吸器カートリッジ内の電子センサ、または主装置内の差圧センサに接続する人工呼吸器カートリッジ内の空気圧チューブであり得る。いくつかの実施形態では、圧力および湿度を検知する１つまたは複数の電子流量センサが、呼吸器カートリッジ内に位置する。いくつかの実施形態では、二重流の圧力センサおよび湿度センサが、人工呼吸器カートリッジ内に装着される１つのアセンブリの中に製造される。一般に、人工呼吸器カートリッジへの電子接続は、空気圧接続よりも好ましい。この理由は、電子接続は、システム自己テスト時に試験するのがより簡単であり、より信頼性が高く、空気圧接続ほど接続力を必要としないためである。いくつかの実施形態では、２つ以上のサイズの人工呼吸器カートリッジをユーザに提供することができる。これにより、異なるサイズの人工呼吸器接続、異なる治療動作範囲（流量、圧力等）、および／または異なる内部容積要件に合わせて調整する。いくつかの実施形態では、センサ技術が発展するのに伴って、システム全体ではなく、人工呼吸器カートリッジ設計を繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、広い測定範囲をもつ流量センサを実装できるため（高流量および低流量ではなく）、システムは１つの人工呼吸器カートリッジしか必要としない。いくつかの実施形態では、ユーザおよび救急車は両方のカートリッジを有する必要がない。いくつかの実施形態では、人工呼吸器ラインからの汚染が制御装置に入る可能性が少なくなり得る。いくつかの実施形態では、広い流量範囲の流量センサが使用されるとき、ユーザが特定サイズの人工呼吸器カートリッジ（例えば、新生児用、小児用、成人用）を選択する必要がなければ、装置を設定するためのユーザステップが減る。
【０３４９】
人工呼吸器カートリッジは、典型的には、人工呼吸器回路の乾燥部分（すなわち加湿器の上流）で使用される。加湿器が呼吸器カートリッジの上流で使用された場合には、湿度が人工呼吸器カートリッジ内で凝縮する可能性があり、それが患者への湿度を低下させ、ＮＯ生成・送達装置内または人工呼吸器カートリッジ内の電子構成要素を損傷させる可能性がある。いくつかの実施形態では、凝縮の発生を防止するために人工呼吸器カートリッジが加熱される。いくつかの実施形態では、人工呼吸器カートリッジ内の湿度センサが、加湿されたガスがシステムに入るのを検出し、警報を生成することができる。
【０３５０】
いくつかの人工呼吸器カートリッジ実施形態では、呼吸バッグまたはフェイスマスクに接続するためのタケノコ継手のみがあり、これは、患者がＮＯを用いて簡単に評価を受け、人工呼吸器に接続されないカテーテル検査室の用途で該当し得る。カートリッジは、２２ｍｍ呼吸器チューブ接続を有さない。そのため、制御装置はカテーテル検査室用途のための特別なソフトウェアモードを有し得ることになる。１つの実施形態では、カテーテル検査室モードは、ユーザに、現在のＮＯ値、例えば２０、４０、および６０ｐｐｍ、に対応するボタンを提示する。
【０３５１】
呼吸器カートリッジは、患者吸気流と直列である。多くの病院は、患者の治療後、人工呼吸器と患者との間のすべての配管を交換および／または消毒する。これは呼吸器カートリッジを含み得る。１つの実施形態では、吸気リム内の逆流による呼吸器カートリッジの汚染を防止するために、ＨＥＰＡフィルタが呼吸器カートリッジの出口に置かれる。いくつかの実施形態では、ＨＥＰＡフィルタは、呼吸器カートリッジから別個のユニットとして取外し可能である。いくつかの実施形態では、ＨＥＰＡフィルタは、ＨＥＰＡフィルタなしでシステムを使用するのを防止するために、独自仕様の接続で呼吸器カートリッジの出力に接続する。別の実施形態では、呼吸器カートリッジは、エチレンオキシド（ＥｔＯ）、オートクレーブ、アルコール浸漬、乾熱、拭き取り、または他の手段で消毒され得る。呼吸器カートリッジ内の電子センサを保護するために、浸漬は、呼吸器カートリッジを完全に沈めるのではなく、呼吸器カートリッジ内の空気流路を消毒剤で満たすことから成り得る。浸漬後、乾燥プロセスを促進するために乾燥設備が使用されてもよい。１つの実施形態では、乾燥設備は、真空下で呼吸器カートリッジを通じて空気を引き込む。真空の使用により呼吸器カートリッジ内の圧力を低減させて、アルコール液滴が蒸発する可能性を増大させる。液滴を取り除くために、流れの方向を逆転させることも使用することができる。１つの実施形態では、呼吸器カートリッジを加熱して蒸発を促進する。別の実施形態では、乾燥プロセス中に暖かい空気が呼吸器カートリッジに流される。呼吸器カートリッジを浸漬させ、呼吸器カートリッジを乾燥させるために、または両方のステップを１つの自動化プロセスで行うために、設備を使用することができる。いくつかの実施形態では、電子センサは、装置内に設置され、人工呼吸器カートリッジの一部ではない。これにより、電子センサを損傷させる恐れなく、人工呼吸器カートリッジを徹底的に消毒または殺菌することが可能となる。
【０３５２】
人工呼吸器カートリッジが空気流路の外側で液体に曝露された場合には、液体が呼吸器カートリッジ内の電子構成要素を損傷し得る。いくつかの実施形態では、インクの付いた紙タグが呼吸器カートリッジハウジング内に置かれる。液体がインクに接触した場合には、インクが拡散して液体曝露の記録を残す。
【０３５３】
いくつかの実施形態では、人工呼吸器カートリッジおよび捕集カートリッジの機能が、単一のカートリッジに組み合わせられる。いくつかの実施形態では、捕集カートリッジが人工呼吸器カートリッジに直接接続することで、空気圧接続を減らし、ＮＯ運搬時間を短縮し、一方で患者の吸気回路を開くことなく捕集カートリッジを交換する能力を維持する。
【０３５４】
ＮＯからＮＯ２への変換率はＮＯのレベルが高いほど速くなることから、吸気流路に入るＮＯ含有ガスを可能な限り早く希釈することが有利であり得る。１つの実施形態では、ＮＯ含有ガスは、ガスをＮＯ２について浄化するのに先立って吸気経路に追加される。１つの実施形態では、呼吸器カートリッジの吸気空気出口に捕集器／ＨＥＰＡフィルタインサートがある。捕集器／ＨＥＰＡフィルタインサートは、従来の人工呼吸器チューブを接続できないように独自の接続を有することができ、結果として捕集器／フィルタインサートが不在になり得るシステムの組立ての間違いを防止する。
【０３５５】
捕集カートリッジ
ＮＯ生成・送達システム内の捕集材は、システムの他の構成要素と比べて急速に消費される。このことから、捕集材は、ユーザが交換しやすいように容器に収納することができる。捕集カートリッジは、以下の要素、すなわち、ハウジング、１つまたは複数の生成ガス入口、１つまたは複数の生成ガス出口、１つまたは複数の生成ガス流路、捕集材の前の１つまたは複数のフィルタ、捕集材の後の１つまたは複数のフィルタ、および捕集材内の１つまたは複数のフィルタ中間経路、のうち１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、捕集カートリッジは、プラズマ生成のための流入空気を清浄にする、および／または全システムを冷却するフィルタも含んでいる。いくつかの実施形態では、ハウジング、捕集経路、および接続のような大半の要素は再使用可能であり、捕集材のみが使用と使用の間に交換される。
【０３５６】
図７９は、捕集カートリッジ１０００の一実施形態を描いている。カートリッジ１０００は、押出し部１０１２およびエンドキャップ１０１４から構築される。押出し部は８つのルーメンを具備する。エンドキャップと接続するルーメンの対は、第１の換気回路１００２、第２の換気回路１００４、およびバッグ回路１００６の生成ガスを浄化するための捕集材で満たされた、「Ｕ」字型の経路を作り出す。第７のルーメン１００８は、システムの外部からの流入空気をフィルタリングおよび／または浄化するために使用される。第８のルーメン１０１０は、一端に格子１０１６を有し、その内部にろ過材料を有する。システムの外部からの空気は、第８のルーメンを通って引き込まれ、システム筐体を冷却するために使用される。エンドキャップは、接着されるか、その他の方法で気密シールと共に押出し部に固着される。カートリッジの他方の端部の接続は、カートリッジが挿入されたときに制御装置内の空気圧継手と位置合わせする孔から成る。Ｏリング、リップシール、または同様の手法が、システムの再使用可能部分とカートリッジとの間を封止する。いくつかの実施形態では、カートリッジハウジングおよび経路は、ＡＢＳ、テフロン、ポリプロピレン、ナイロン、および／またはポリエチレンなどのポリマーから作製される。捕集材は、６つの捕集経路の各々の中に押し込まれるフィルタプラグで、カートリッジハウジング内の経路内に保持される。フィルタプラグは、捕集材の移動を防止し、捕集材の破砕から生じ得る粒子をフィルタリング除去するという二重の目的を有する。１つの実施形態では、フィルタプラグはいくらかの弾性を有し、また、捕集器媒体を圧縮して相対運動を防止し、捕集材を通るのではなく捕集材の周りに通路を開き得る沈積を防止するような形で挿入される。
【０３５７】
ソフトウェアモード
システムは、各種のソフトウェアモードを有し得る。いくつかの実施形態では、システムソフトウェアは、システムが立ち上がって自己テストを行う起動モードを含むことができる。カートリッジチェックモードは、システムがカートリッジの挿入を待機し、次いでカートリッジの可用性をチェックし、カートリッジのタイプに基づいて次の状態またはモードに進むことを可能にする。トレーニングモードには、トレーニングカートリッジが挿入されたとき、またはタッチ画面入力に基づくかのどちらかによって入ることができる。トレーニングモードにおいて、システムは、ユーザがすべての画面およびディスプレイに入ることを許すが、プラズマは生成されない。校正モードには、校正カートリッジが挿入されたとき、またはタッチ画面入力に基づくかのどちらかによって入ることができる。システムは、プラズマ生成に基づいて自動的に校正を行うか、またはどのように手動校正を行うかをユーザに指示するかのいずれかである。サービスモードには、サービスカートリッジが挿入されたとき、または例えばサービス技術者からの独自仕様のタッチ画面入力に基づくかのいずれかによって入ることができる。サービスモードは、ソフトウェア、ハードウェア、およびシステムの内部設定に調整を加えるために使用される。待機モードには、使用可能な治療カートリッジが挿入されたときに入ることができる。システムは、待機モードに入ると高電圧回路を試験して、すべてのシステムが適正に動作していることを確認する。治療モードには、ユーザがユーザインターフェース上で治療を開始するときに入ることができる。スリープには、待機モードにおいて設定時間にわたってユーザ活動がなかった後に自動的に入ることができる。システムは、スリープモードの後にカートリッジチェックモードに入って、カートリッジがまだ挿入されており、期限切れになっていないことを保証する。２つ以上のカートリッジを含むシステムには、各カートリッジの挿入および／または有効期限状態が、カートリッジチェックモード中にチェックされる。患者退院モードには、患者治療が完了した旨のユーザ指示があったときに入ることができる。システムは、どのように患者データファイルを最終処理し、カートリッジを処分するかをユーザに指示する。図８０は、ソフトウェアモードの一実施形態、およびシステム使用中にシステムがモード間を移動する方式のフローチャートを例示している。起動１０２０の後、カートリッジチェック１０２２が行われる。カートリッジに使用するための治療モード１０３０、ならびに待機モード１０３２およびスリープモード１０３４がある。また、トレーニングモード１０２４、校正モード１０２６、およびサービスモード１０２８もある。図８１は、ソフトウェアモードの別の実施形態、およびシステム使用中にシステムがモード間を移動する方式のフローチャートを例示している。起動１０４０の後、カートリッジチェック１０４２が行われる。カートリッジに使用するための治療モード１０５０、ならびに待機モード１０５６、アイドルモード１０４８、患者退院モード１０５４、およびスリープモード１０５８がある。また、トレーニングモード１０４４、校正モード１０５０、およびサービスモード１０４６もある。
【０３５８】
いくつかの実施形態では、手動モードには、ユーザが手動ＯＮボタンを押すこと、または例えば光学センサもしくは接触センサなどのセンサによるカートリッジ内の手動セレクタの位置の検出によって入る。手動モードは、ユーザインターフェースのメニューから選択することができ、または手動オン／オフは、ユーザがＮＯ生成システムに行う接触の量を減らすために音声起動によって制御することができる。システムが手動モードに入ると、制御装置は、手動換気装置回路を有効にし、人工呼吸器流を手動換気装置に向かうように方向転換する。
【０３５９】
ここに開示される実施形態は、空気またはＮＯを含んだ空気のいずれかを流すことができる。よって、手動換気治療が一時停止されると、システムは、システムを通る空気を流し続けて、空気ポンプを停止するのに先立ってシステムからＮＯをパージする。これにより、手動換気に先立ってユーザがシステムをパージする必要をなくし、時間を節減し、治療の複雑性を低減させる。
【０３６０】
いくつかの実施形態では、システムは、どのような単一の障害が発生した場合でも患者への継続的なＮＯ送達を提供することができる。ＮＯセンサの故障が発生した場合、システムは、ＮＯ入力の代替としてＮＯ２測定を使用することによって治療を続けることができる。ＮＯ２が存在すれば、システムは、ＮＯがなお生産されていることを認識することができる。システムは、治療全体を通じてユーザに提示されるすべての情報、警告、および警報をログに記録することもできる。図８２は、ＧＵＩ上で画面として見られ得る警報ログの一実施形態を描いている。ログに表示される情報は、特定の治療のためのデータファイルにも含めることができる。
【０３６１】
表２は、システム設置の一実施形態を例示する。
【表２】
0006704094.tif 000003
【０３６２】
表３は、柱またはレールへの装着の一実施形態を例示する。
【表３】
0006704094.tif 000004
【０３６３】
表４は、治療を開始する一実施形態を例示する。
【表４】
0006704094.tif 000005
【０３６４】
表５は、治療の途中に設定を調整する一実施形態を例示する。
【表５】
0006704094.tif 000006
【０３６５】
表６は、治療後のシステム解体の一実施形態を例示する。
【表６】
0006704094.tif 000007
【０３６６】
表７は、校正カートリッジを用いたシステム校正の一実施形態を例示する。
【表７】
0006704094.tif 000008
【０３６７】
表８は、過去のデータを点検する一実施形態を例示する。
【表８】
0006704094.tif 000009
【０３６８】
表９は、警報条件に応答する一実施形態を例示する。
【表９】
0006704094.tif 000010
【０３６９】
表１０は、患者移送の使用事例の一実施形態を例示する。
【表１０】
0006704094.tif 000011
【０３７０】
表１１は、制御装置清掃の使用事例の一実施形態を例示する。
【表１１】
0006704094.tif 000012
【０３７１】
表１２は、手動モードを開始するための使用事例の一実施形態を例示する。
【表１２】
0006704094.tif 000013
【０３７２】
表１３は、手動モードを停止するための使用事例の一実施形態を例示する。
【表１３】
0006704094.tif 000014
【０３７３】
システムは、室内の３６０度にわたって警報状態を伝達することができる。これにより、離れた所から治療状態を評価することを容易にし、ユーザが装置の所まで歩いて行く手間を省く。一実施形態では、これは、治療状態に応じて、ＯＫを表す緑色、警告を表す黄色、エラーを表す赤色など、色を変えることができるライトバーでハンドルを照明することを伴う。
【０３７４】
図５０および図８３は、警報状態インジケータを備えたＮＯ生成システムの実施形態を描いている。一実施形態では、警報状態インジケータは、システム状態を表示するための装置のハンドルにあるライトポンプまたは他の照明要素の形態とすることができる。ライトバーは、ドッキングステーション内、および／または生成器上のユーザディスプレイの周りに配置され得る。様々な色の光を使用してシステムの状態を示すことができる。例えば、青色は警報がないことを示すことができ、点滅する青色の光はバッテリ充電が進行中であることを示すことができる。点滅する黄色の光（時に周期的なビープ音を伴う）は、低バッテリ残量または寿命の終わりに近づいたカートリッジなど、警告状況を示すことができる。赤色の点滅する光（時に継続的な可聴音を伴う）は、ＮＯ送達の中止など、重大な警報状態が存在することを示す。警報音は、視覚的な警報状態のいずれをも伴うことができ、および／または警報音は視覚的な警報状態を全く伴わずに使用され得ることが理解されよう。また、装置の様々な状態を示すために任意の色体系の光またはパターンの光点滅が使用され得ることも理解されよう。
【０３７５】
カートリッジ設計
上記で説明したように、カートリッジは捕集材を含むことができる。いくつかの実施形態では、捕集器流路は、両端部の中に押し込まれた捕集材およびフィルタで満たされたテフロン配管から構築することができる。湿度は、ソーダ石灰捕集器の効力を略２０％増大させる。いくつかの実施形態では、スパーク前またはスパーク後および捕集器前に、空気を水に通して泡立たせることにより湿度を加える。この手法を使用すると、湿度が４０％の相対湿度だけ増大することができ、結果としてＮＯ２吸収が略２０％向上する。一部の乾燥した環境では、患者の安全性のために、充分なＮＯ２捕集を行うように湿度を流入空気に加える必要があり得ることに留意すべきである。加えて、電気化学ガス分析センサは乾燥した空気に悪影響を受けることがあり、よってそれらが正確に機能するために湿度を加える必要があり得る。
【０３７６】
流量測定
患者吸気流の測定に関して、人工呼吸器回路内の流量の範囲は大幅に変動し得る。この範囲は、個々の流量センサの範囲を超え得る。いくつかの実施形態では、同じ差圧を測定する並列構成の２つ以上の差圧センサと共に、流路内で流量制限を使用することができる。圧力センサは、高い人工呼吸器流量と低い人工呼吸器流量とに対して異なる範囲を有することができる。いくつかの実施形態では、エラストマー領域が呼吸器流路に存在することができ、流量が低いときにそれを外部から変形させて追加的な流量制限を作り出すことができる。これにより、圧力センサが流れを正確に測定できるように圧力低下を増大させることができる。いくつかの実施形態では、シリンダまたは呼吸器流に対する他の閉塞物を導入して、低流量中の圧力低下を増大させることができる。例えば、ソレノイドによって並進されるシリンダが使用され得る。
【０３７７】
システム構成
図８４は、ＮＯを生成するためのシステムの例示的実施形態である。制御ソフトウェア障害が発生した場合に完全に冗長な動作を有するように、ＨＶ回路１０７０、１０７２は、呼吸器流測定およびスパークチャンバ圧力測定を可能にする追加的な機能性を有する。図８４に示されるような電源回路は、制御盤が両面型となり得るように制御盤から分離することができ、制御盤をより小型にし、制御装置筐体内に位置させることをより容易にする。システムは、モニタおよび制御盤１０６１と通信するナースコール機能１０６０と、サンプルライン１０６３からサンプルガスを受け取るポンプを備えたセンサバンク１０６２と、救急車／自動車／飛行機からの追加の外部ＤＣ電力とを含むことができる。システムは、冗長なプラズマアセンブリと、マニホールド１０６８に接続する別個の捕集カートリッジ１０６６および人工呼吸器カートリッジ１０６４とを利用することができる。ウォッチドッグ構成要素１０７０は、制御ソフトウェアおよび高電圧回路ソフトウェアの活動を監視する。ソフトウェアが故障した場合、ウォッチドッグ回路はソフトウェアをリセットすることができる。複数回の試行後、ウォッチドッグ回路は、警報（可聴および視覚）を開始して、システムが危険にさらされたことをユーザに通知することができる。ウォッチドッグ回路およびその警報は、停電が発生した場合でも動作を保証するために独立したバッテリによって電力供給される。
【０３７８】
電磁気干渉（ＥＭＩ）は、デジタル通信エラーおよび誤ったセンサ読取りを生じさせ得る。１つの実施形態では、システムは、センサ読取りを、プラズマ活動がないときに発生するようにタイミング調節する。いくつかの実施形態では、システムは、システム内のデジタル通信を、プラズマ活動がないときに発生するようにタイミング調節する。
【０３７９】
ユーザインターフェースの故障または制御ソフトウェアの故障が発生した場合にシステムがＮＯ送達を続けることができるとすると、ディスプレイがフリーズしているまたは空白になっていても、ＮＯがなお送達されていることをユーザに通知することが重要である。いくつかの実施形態では、青色ＬＥＤなど、ＮＯ送達を意味する別個のインジケータを設けることができる。いくつかの実施形態では、別個の青色ＬＥＤを使用して２つのプラズマチャンバの各々におけるＮＯ生成を表す。ウォッチドッグ警報がトリガされた場合、視覚的警報は、赤色（警報を示す）および青色（ＮＯが送達されていることを示す）に点滅することができる。さらに、音声警報が、該当する言語の音声録音を再生することにより、ＮＯが送達されていることをユーザに通知することができる。
【０３８０】
システムに使用されている１つまたは複数のカートリッジは、構成要素の様々な構成および組合せを有し得る。いくつかの実施形態では、捕集器および水トラップのみを備えたカートリッジを使用することができる。呼吸器流は制御装置のみを通ることができ、これにより、向上した流量測定、より安価で、使い捨ての、より少ないガス接続を可能にする。いくつかの実施形態では、捕集器と水トラップは分離することができる。水トラップは、サンプルラインの一部とし、センサパックに直接接続することができる。これにより、システムを設定するためのユーザステップを全く加えることなく、システム内の空気圧接続の数を減らすことができる。
【０３８１】
空気が人工呼吸器によって患者に押されたときに人工呼吸器回路内の圧力が増加し得る可能性がある。この増大した圧力は、ＮＯ送達装置を通る流れを停滞させる可能性がある。いくつかの実施形態では、気化器がガスを吸引するのと同じように、ベンチュリが呼吸器流中にＮＯを吸引する。よって、増大した呼吸器流がＮＯ流を増大させる。いくつかの実施形態では、プラズマの後に流量制限を含めて、ＮＯ含有ガス圧力をスパークチャンバ内で高く保ち、ＮＯ出力を増大させることができる。この流量制限は、高度補償に有用であり得る。いくつかの実施形態では、流量制限を捕集器の最後に含めることができ、それにより、ＮＯ含有ガスが換気回路の吸気リムよりも高い圧力となり、呼吸器流が高圧力であるときを含む、すべての時に呼吸器流に流入することができる。いくつかの実施形態では、ポンプに対するフィードバック制御を使用してスパークチャンバ内で一定の圧力を維持することができる。これにより、周囲圧力および捕集器前抵抗の分散を加味することができる。スパークチャンバ圧力も、ＮＯ生成制御アルゴリズムへの入力として使用され得る。いくつかの実施形態では、可変オリフィスをプラズマチャンバの下流に含めて圧力の高まりを可能にすることができ、オリフィスは吸気パルス中に開いてＮＯ流を増大させることができる。いくつかの実施形態では、システムは、２つのピストン／チャンバを含むことができる。一方のチャンバは、患者の吸息中に満たされ、患者の呼息時に人工呼吸器回路内のバイアス流にガスを送達することができる。他方のチャンバは、患者の呼息時に満たされ、患者の吸息時に人工呼吸器回路にガスを送達することができる。いくつかの実施形態では、両側にチャンバを備えた単一のピストンを使用することができる。ピストンが一方の方向に動くとき、ピストンはバイアス流のための空気を送達する。ピストンが他方の方向に動くとき、ピストンは吸気流のための空気を送達する。いくつかの実施形態では、ピストンは、バイアス流および吸気パルスガスの両方を一方の方向に送達した後に、方向を逆転し、バイアス流および吸気パルスガスを送達する。
【０３８２】
図８５は、ピストン−ポンプ構成の一実施形態を例示し、図８６は、図８５のピストン−ポンプ構成を使用した、人工呼吸器流および注入流における吸気事象の同期を実証するグラフを例示している。空気はフィルタ１０８０を通ってシステム内に引き込まれ、ピストンシリンダ１０８４またはポンプ１０８２のいずれかに流れる。ＦＳ１  １０９１は、患者吸気リム内の流れを測定して、投与制御装置１０８６にタイミング情報を提供する。ＦＳ２  １０９２は、ＮＯ含有ガス流の閉ループフィードバックのために、システムから出る流量を測定する。ＦＤ２は、ＮＯ流路に沿った、ポンプとピストン−シリンダ流の交差点と、ＮＯ生成装置流と患者吸気流の交差点との間の任意の場所に位置することができる。ポンプは、人工呼吸器１０８８のバイアス流と一致する一定の流量を作り出すために使用することができ、ピストン１０８４は、人工呼吸器１０８８の吸気塊と一致する塊を作り出すために使用することができる。ピストンの機能は人工呼吸器とタイミングが合わせられる。図８５に示すピストンは、ＮＯを生成するスパークの前で流れを調整するように配置されているが、ピストンは、ＮＯの生成の後を含む、システム内の他の場所に位置することもできる。図８７は、図８６に描かれた実験中のＮＯ濃度対時間のグラフを例示し、一定のＮＯ濃度を患者に送達できることを示している。
【０３８３】
図８８は、リザーバ構成の一実施形態を例示し、図８９は、人工呼吸器流１１２０、プラズマ空気流１１２２、およびＮＯレベル１１２４を比較したグラフを例示している。この構成は、２つの冗長な流路１１００、１１０２を伴う。各流路は、リザーバ（ＲＥＳ）１１０４、１１０６を満たすポンプと、リザーバ内の圧力を検知する第１の圧力センサＰ１、Ｐ３とを含む。ポンプが各自のリザーバの圧力に基づいて制御されるようにフィードバックループが存在する。可変流量絞り弁ＦＲ１、ＦＲ２は、人工呼吸器吸気リム流量センサ１１０８内で測定された流量に基づいてスパークチャンバを通るリザーバからのガスの流量を調整するために使用される。流量センサＦＳ１、ＦＳ２は、可変流絞り弁の設定を調整するための制御システムへのフィードバックに使用される。流量は、例えば、０〜４ｌｐｍまで変動する。追加的な圧力センサ（Ｐ２およびＰ４）が、ＮＯ生成制御アルゴリズム全体への入力としてプラズマチャンバ１１１０、１１１２内の圧力を測定する。空気は、図示されるように、制御装置の再使用可能部分であるマニホールド内に位置するプラズマチャンバから、捕集カートリッジへと流れ、そこでフィルタ／捕集器／フィルタ（ＦＳＦ）を通って流れる。各経路内の逆止弁が、人工呼吸器吸気リム内の圧力過渡現象がＮＯ生成経路内の流れを逆転させないことを保証する。
【０３８４】
図９０は、図８８に示す実施形態に類似するシステムの一実施形態を描いており、以下の違いがある。流れ誘導器が流路Ａに示されている。第１の（上部の）流れ誘導器は、流れを、校正の目的でガス分析センサに、または呼吸器流のいずれかに誘導することができる。第２の（下部の）流れ誘導器は、呼吸器流またはバッグ流のいずれかに流れを誘導することができる。捕集カートリッジ内の機能は、図の緑色の四角形の中に位置する。青色の線は、使い捨ての経路および機能を表し、赤は、制御装置内の再使用可能構成要素を示す。人工呼吸器およびバッグ流は、図の右側の縦の青色の線として示している。いくつかの実施形態では、流れは、赤で示す制御装置内の２つの圧力センサによって測定される。２つの圧力センサは、冗長性のために全く同じであってよく、またはシステムがより広い範囲の換気流を測定するのを可能にするためにそれぞれ異なる範囲の精度を有してもよい。紫色の陰をつけた領域は、制御装置マニホールドに接続される構成要素を識別する。黄色の陰をつけた領域は、呼吸器カートリッジ内にある構成要素を識別する。緑色の陰をつけた領域は、捕集カートリッジ内にある構成要素を識別する。センサパックは青色の陰をつけている。
【０３８５】
図９１は、二重流路１１３０、１１３２を備えるシステムの一実施形態を例示している。通常の人工呼吸器治療下では、「Ｂ」と表記された１つのチャネルが、人工呼吸器バイアス流に基づいて一定量のＮＯを送達するように適合される。「Ｉ」と表記された他方のチャネルは、人工呼吸器からの吸気塊に比例してＮＯを送達するための脈動的な流れを提供する。各経路内の弁１１３４、１１３６は、流路がアクティブでないときに空気流を止めることができる。各経路を通る流れは、ポンプレートと各弁が開いている時間量とによって変動させることができる。流れチャネル内のプラズマ活動は典型的には、空気が流入しているときには一定であり、そのため、ＮＯ生産制御における唯一の変量は空気流である。各流路の端部にある逆止弁１１３８、１１４０は、高い吸気圧の瞬間に人工呼吸器流がシステム内に逆流しないことを保証する。グラフ１１４２は、弁が、吸気流の間の時間の１００％にわたって開き、バイアス流の間は間断的に開くことができる様子を例示しており、そのため、単一の流路で治療のためのすべてのＮＯを提供することができる。別の動作モードでは、各流路の摩耗を均等にするために、一方の流路がバイアス流に使用され、他方の流路が吸気流に使用され得る。５０％のデューティサイクルで長さ０．４秒のパルスは、ＮＯが患者加湿器および呼吸器配管を通って流れる際に吸気リムの長さに沿って発生する混合のため、患者Ｙの箇所では検出不可能である。
【０３８６】
図９２は、空気流を提供する単一のポンプ１１５０を備えたサンプル流路を例示している。流路は、システム内の圧力を上昇させ、バイアス流時にＮＯを提供するために使用される単一の固定オリフィスを用いて分岐する。可変オリフィス１１５２は、人工呼吸器回路内で吸気パルスの時に所望流量を提供するように適合される。可変オリフィスの下流にある弁が、いつ流れが吸気流路を通って進むかを制御する。可変オリフィス１１５２は、ゼロ流量または低流量まで閉じることができる。図の一番下にはプラズマチャンバがある。いくつかの実施形態では、弁１１５４は、システムが吸気流を高速にオンオフすることを可能にする。いくつかの実施形態では、非常に多大に作動する可変オリフィスがあるため、弁は必要とされない。図９２に示す流路全体は、冗長性のため、または人工呼吸器回路、校正、および／もしくはバッグ回路に同時に投与するために、装置内で二重化され得る。
【０３８７】
図９３は、ポンプ１１６０および流れ誘導器１１６２から成る流路の一実施形態を例示している。流れ誘導器１１６２は、バイアス流に対して設定されたオリフィス１１６４と、吸気流とバイアス流の合計に対して設定された可変オリフィス１１６６との間で流れを切り替える。可変オリフィスは、必要に応じて、空気流をさらに適合するために吸気の途中で調整され得る。プラズマチャンバ１１６８は、画像の一番下に示されている。
【０３８８】
図９４は、プラズマチャンバ１１７２を通る空気流を変動させて、患者に正確な投与量のＮＯを提供するシステムの一実施形態を例示している。目標投与量がユーザまたは医師によって選択される。患者パラメータが検知され、患者吸気のタイミングおよび／または大きさを示すために投与量制御装置１１７０によって使用され得る。患者パラメータの例には、これらに限定されないが、患者吸気検出、人工呼吸器回路圧力、人工呼吸器回路流量、鼻カニューレ圧力、胸壁のひずみ、横隔膜のＥＭＧ、酸素生成器圧力、および酸素生成器流が含まれる。空気または別のＮ２およびＯ２含有ガスが、ポンプまたは圧縮ガス源から調達される。投与量制御装置１１７０は、加圧ガスの流れを制御することができる。これは、オリフィスのサイズまたは弁のデューティサイクルを変動させることを含む各種方式で行われ得る。
【０３８９】
患者投与量は多くの方式で定められ得る。最も一般的な手段は、患者に常に特定濃度のＮＯを提供するものである。より洗練された手法は、患者の肺のサイズ（典型的には理想体重が代用として使用される）に基づいて、単位時間当たりに送達されるべき目標ＮＯ分子数を計算する。この手法を用いると、システムは、肺の内面に適切に投与し続けるのに充分なだけのＮＯを生成し、送達する。ＮＯ送達は、分当たりの目標分子数を実現するために間断的であってよい。システムは、患者の理想体重に基づく分当たりの理想分子数でプログラムされる。システムは、単位時間当たりに送達される分子の移動平均が正確になるように、呼吸当たりのＮＯ濃度を呼吸ごとにゼロから最大値（典型的には８０ｐｐｍ）まで変動させることができる。この手法は、活動レベルおよび呼吸数に基づいて発生し得る呼吸の変動にも関わらず、肺の内面に適切な量のＮＯ分子を提供する。
【０３９０】
投与量の変化は、プラズマ活動および／または空気流量を変動させることによって制御することができる。１つの実施形態では、これら２つのパラメータを変動させて、患者気流中に希釈される前に一定の濃度のＮＯ含有ガスを実現する。別の実施形態では、空気流を患者吸気活動（例えば、吸気空気流量、人工呼吸器流信号、呼吸検出）に比例して変動させ、一方、プラズマ活動（パルス幅またはパルス周波数またはパルス電力）を変動させてＮＯ含有ガス中に目標ＮＯ濃度を生成する。
【０３９１】
いくつかの実施形態では、図９４に示す加圧ガスの供給源が、流量制御装置に加えて、投与量制御装置によって制御される。別の実施形態では、投与量制御装置は、加圧ガスの供給源のみを制御する。
【０３９２】
図９５は、患者パラメータおよび治療設定に基づいて治療を変動させる投与量制御装置１１８０の一実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、加圧空気源１１８２が２つ以上の流量制御装置１１８４、１１８６に接続される。投与量制御装置１１８０は、各流量制御装置の状態、すなわちオリフィスサイズおよび流量（０から全開まで）を制御することができる。１つの加圧空気源が複数の流量制御に対応すると、各流量制御装置が比較的一定した設定点に留まる（動的な応答がそれほど重要でなくなる）ので、遅い動的応答の流量制御要素を使用できるようになる。この場合でも、単一の加圧空気源は、急速に変動する空気需要に対処しなければならない。
【０３９３】
図９６は、患者パラメータおよび治療設定に基づいて治療を変動させる投与量制御装置１１９０の一実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、２つ以上の加圧空気源１１９２、１１９４が、２つ以上の流路を通して空気を送るために使用される。加圧空気源の例には、これらに限定されないが、圧縮ガスリザーバ、空気ポンプ、および屋内空気サービスが含まれる。複数の流量制御装置１１９６、１１９８に対応する複数の加圧空気源（ポンプ等）の使用により、各空気源および流量制御装置が比較的一定した動作レベルで動作することが可能となる。よって、急速に変化する要求に対処するために加圧空気源が必要とされない。
【０３９４】
図９７は、図９６に類似する実施形態を例示しており、ここでは投与量制御装置１２００が圧力源に対する追加的な制御を有する。各加圧空気源は、各自の流路に必要とされる流れに合わせて適合され得る。例えば、ガスリザーバ内の圧力を調節器で制御することができ、またはポンプ速度が調整され得る。
【０３９５】
図９８は、ＮＯを生成するシステムの一実施形態を例示している。システムは、タッチ画面インターフェース１２１０、主回路および電源盤１２１２、高電圧および治療制御回路盤１２１４、サンプルラインからの水トラップ１２１６、捕集カートリッジ１２１８、マニホールド１２２０、電極アセンブリ１２２２、電源入力モジュール１２２４、流れ誘導器１２２６、空気ポンプ１２２８、ＡＣ／ＤＣ電力変圧器１２３０、およびバッテリ１２３２を含むことができる。
【０３９６】
システムは、流れ誘導器を使用して、プラズマチャンバの１つから、校正のためにガス分析センサへと流れを方向転換することができる。システムは、手動換気時に、流れ誘導器を使用して、プラズマチャンバの１つから、ＮＯ送達のためにバッグ流回路へと流れを方向転換することができる。
【０３９７】
システムは、呼吸器流路およびバッグ流路を含む呼吸器カートリッジを使用することができる。呼吸器流は、呼吸器カートリッジを通って流れるときに測定することができる。これは、呼吸器カートリッジ内のセンサにより、または、検知される場所の間に適切な流量制限を備えて呼吸器流と空気圧接続された制御装置内の１つまたは複数の圧力センサにより行われ得る。センサを含んでいる呼吸器カートリッジには、センサのための校正情報が呼吸器カートリッジ内のメモリデバイスに書き込まれ得る。呼吸器カートリッジに書き込まれる追加的なデータには、通し番号、ロット番号、呼吸器カートリッジが設置されているか否か、治療データ、設定ログ、警報ログ、およびユーザが入力した注釈、のうち任意のものが含まれ得る。呼吸器カートリッジが吸気流路と一体であるとすると、システムの誤動作の場合または患者を１つの施設から別の施設に転送する場合に呼吸器カートリッジを１つの制御装置から別の制御装置に転送することが望ましい。治療履歴および設定を呼吸器カートリッジに書き込むことにより、治療が次の制御装置でシームレスに継続することができる。システムは、２つ以上のタイプの呼吸器カートリッジと共に機能することもできる。呼吸器カートリッジは、配管接続、配管直径、および／または流量制限（流れ測定のため）によって異なり得る。いくつかの実施形態では、呼吸器カートリッジは、電極アセンブリを含むことができる。低流量呼吸器カートリッジは、低いＮＯ生産用の小さい電極間隙を有することができる。高流量呼吸器カートリッジは、高いＮＯ生産用のより大きい電極間隙（例えば２〜３ｍｍ）を有することができる。
【０３９８】
ＮＯ生成システムは、測定された流れレベルに基づいてＮＯ送達のための投与量を迅速に計算し、その投与量を生成し、それを主気流に送達する必要がある。システムが迅速に応答できることに寄与するいくつかの態様は、参照テーブル、高速プロセッサ、１つまたは複数の速動比例弁、低流量制限捕集器、短い空気圧経路、および高圧ガス源（リザーバ、ポンプ）を使用することである。迅速に応答するためのこれらの努力にも関わらず、システムは、依然として、特定のＮＯの塊がそれが意図されたガスの塊よりも遅れてガス流に導入され得るほど遅れる可能性がある。メインストリームガス流の中央に、かつメインストリームガス流よりも高い速度でＮＯ含有流を導入することにより、流れのＮＯ含有塊が、それが意図されたガス塊に実際に追いつくことが可能となる。流出するＮＯ流の速度は、注入器内でのオリフィスサイズ、ガス圧力、およびガス流量によって変動させる。
【０３９９】
患者ガスの塊を充分に投与するための別の手法は、送達する投与量を超過することによってシステムの遅れを加味するものである。例えば、２０ｐｐｍのＮＯを必要とするメインストリーム流の塊が検出された場合、システムは、システムがより迅速に需要に応答するように、短い時間量にわたって４０ｐｐｍを生成するようにプラズマおよび／または流れパラメータを設定してよい。送達される実際の投与量が２０ｐｐｍの閾値を越えると、システムは、２０ｐｐｍを送達するようにその設定を変更し得る。
【０４００】
いくつかの実施形態では、システムは３つの電極アセンブリおよびＮＯ経路ならびに３つの捕集器を含むことができ、２つが呼吸器ＮＯ送達のためであり、１つがバッグＮＯ送達のためである。
【０４０１】
サンプルセンサが、患者吸気リム、サンプルライン接続に接続された校正ガスシリンダ、またはＮＯ生成装置のいずれかから、校正のために流れを受け取ることができ、ＮＯの供給源が選択され得る。いくつかの実施形態では、図９９に示すように、センサパック１２４２内のポンプ１２４０が、サンプルライン接続と、センサ経路と自己校正ガス源１２４４の間の交差点との間に配置され得る。再使用可能流量センサ（ＦＳ）１２４６がセンサパックの右に示され、ＮＯ生成装置全体の一部となっている。センサパック１２４２からのガスはマニホールドを通って、流量センサに、そして出口へと流れる。別の実施形態（図示せず）では、サンプルライン接続からの流れを遮断するためにＯＮ／ＯＦＦ弁が図６５のポンプの場所にあり、そのため制御装置から送り込まれた流れはサンプルセンサを通ることができる。いくつかの実施形態では、図７３に示すように、サンプルラインと自己校正ガス源経路との間を選択できる流れセレクタがセンサパック内にあってよい。
【０４０２】
安全性
各種の問題を解決するために様々な安全性機能がシステムに組み込まれ得る。例えば、システムは、サンプル収集前の患者Ｙの箇所に捕集器を有することができ、この捕集器は、長い吸気回路または高いＯ２レベルに起因して形成されたＮＯ２があればそれを吸収するように構成される。
【０４０３】
患者へのＮＯ送達は、緊急状況で行われることがあり、よってＮＯ送達までの時間が重要であり得る。装置が空気圧経路をプライミングするために多大な時間を必要とする場合、これは患者治療に遅延を呈し得る。いくつかの実施形態では、システムは、カートリッジ交換の後にカートリッジを呼吸器回路に接続する前にカートリッジをＮＯで迅速にプライミングするモードを有することができる。いくつかの実施形態では、システムは、流れをガス分析センサに誘導する前に、プラズマチャンバ内のプラズマと捕集カートリッジとを通して高速レートで空気を送り込むことによってシステムをプライミングする。このプライミングは、設定された時間量にわたって、またはＮＯがＮＯセンサで検出されるまで行うことができる。システムは、ポンプ速度を低下させ、治療のために流れを呼吸器カートリッジに誘導することができる。この結果、システムをプライミングするために必要とされる時間量を短縮することができ、それにより患者にＮＯがなくなる時間を短縮する。
【０４０４】
病院装置の操作を、その機器を操作するための権限があり、訓練を受けた者に制限することが重要であり得る。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤラベルをユーザのＩＤカードに関連付ける、または取り付けることができ、ＲＦＩＤは、当該ユーザを識別するために使用される、そのＲＦＩＤの中で一意の番号を有する。いくつかの実施形態では、制御装置内の同じＲＦＩＤリーダを使用して、使い捨て構成要素（例えば、呼吸器カートリッジ、捕集カートリッジ、および／またはサンプルライン）をユーザＩＤバッジとして識別することができる。ＲＦＩＤリーダは様々な場所に配置することができるが、いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤリーダは制御装置の側面にあることができ、そのため、一方の側でカートリッジ上のＲＦＩＤタグを読み取り、リーダの外向きの側で病院ＩＤを読み取ることができる。ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤリーダの視野内で制御装置に取り付けられることも可能である。これにより、ＲＦＩＤタグが常に視野内にあることになるので、ソフトウェアがＲＦＩＤリーダを試験することが可能になる。また、ソフトウェアが、どの制御装置が治療を行っているかを知ることも可能になる。他の情報が制御装置のＲＦＩＤタグに入れられることが可能であり、それらには、制御装置通し番号、最後の稼働日、製造日、エラーコード、システムの作動時間、様々な構成要素の作動時間、稼働ログ、および患者治療を支援し得る他の情報、診断、ならびに／または整備および修理などがある。
【０４０５】
時に、臨床関係者がＮＯ薬剤の指示を自身の記録に手書きしなければならないことがある。精度と安全性を向上させるために、いくつかの実施形態では、システムは、病院システムに読み込むことができるバーコードをユーザインターフェース上に示すことができる。
【０４０６】
いくつかの実施形態では、システムは、病院空気供給、または圧縮ガスシリンダなどの外部源から圧縮空気を受け取ることができる。この手法は、内部ポンプ／圧縮機が故障した場合にバックアップの空気供給として働くこともできる。
【０４０７】
感染制御
人工呼吸器回路と併用されるとき、ＮＯ生成器は典型的には、人工呼吸器と加湿器との間、すなわち回路の乾燥部分に位置する。それでも、感染性物質が患者からＮＯ生成器に進んで、ＮＯ生成器の構成要素を汚染する可能性が、小さいとは言えある。これは、ＮＯ生成器が異なる患者を治療するために使用されるときに二次汚染の恐れを呈する。
【０４０８】
いくつかの実施形態では、ＨＥＰＡフィルタがＮＯ生成装置の出口に位置する。呼吸器カートリッジを利用するシステムであれば、ＨＥＰＡフィルタは呼吸器カートリッジの出口に位置する。汚染を防止する目的のために、フィルタは、ＮＯ生成器と患者の間に直列で位置しなければならない。いくつかの実施形態では、フィルタは、加湿器に接続され、ＮＯ生成器に直接接触することはない。換気回路からＮＯ生成装置への感染性物質の転送を防止するのに加えて、ＮＯ生成装置と患者との間のＨＥＰＡフィルタは、ＮＯ生成器によって気流に導入される金属粒子または捕集材粒子があればそれを捕捉する働きをする。
【０４０９】
有効寿命
ＮＯ生成システムの各構成要素は有効寿命を有する。例えば、筐体は１０年またはそれ以上持つように設計される。代替として、弁は、ある繰返し数に合わせて設計される。１つの実施形態では、ＮＯ生成システムは、弁が経た繰返し数を計数する。許容可能な繰返し数に基づいて、ＮＯ生成システムは、有効寿命を超過する前に弁の交換を推奨することができる。同様の記録が、ポンプ作動時間、比例弁の繰返し数、放電回数、および構成要素を摩耗させる作用について行われ得る。
【０４１０】
構成要素がサービスの終わりに近づきつつあるとき、ＮＯ生成システムは、バックアップＮＯ生成システムを使用することができ、摩耗した構成要素を主要なものではなくバックアップとして残しておき、それにより機能バックアップを用いてシステムの使用を延ばす。１つの実施形態では、システムは、システムの１つまたは複数の冗長なシステムを有効寿命全体にわたって均等に使用し、構成要素が１つまたは複数の流路にまたがって同じような率で摩耗するようにする。
【０４１１】
１つの実施形態では、ＮＯ生成システム内の加速度計を使用してシステム内の振動を検出する。振動は、構成要素が適正に機能していることのインジケータとして使用される。振動は、構成要素が摩耗した、および／または適正に機能していないことのインジケータでもある。１つの実施形態では、システムは加速度計を使用して摩耗したポンプを示す振動を検出する。
【０４１２】
１つの実施形態では、システム内のマイクロフォンを使用して様々な構成要素の音を検出することによって、様々な構成要素が適正に機能していることを検証する。構成要素の検出は、電源投入自己テスト中に各構成要素が電力供給される、または各構成要素が作動されるのに伴って順次行われ得る。
【０４１３】
ガス分析
１つの実施形態では、生成ガス内のＮＯおよび／またはＮＯ２含有量が、分光法を使用して測定される。１つの実施形態では、分光法は赤外線吸収に基づく。
【０４１４】
システム起動自己テスト
１つの実施形態では、システムは、起動自己テスト中にプラズマチャンバからガス分析センサに生成ガスを誘導して、ガスセンサが機能しており、ＮＯ生成システムが機能していることを確認する。１つの実施形態では、起動自己テスト中のＮＯ生産の精度は、ガスセンサが校正可能であるのに充分に正確である。１つの実施形態では、ＮＯまたはＮＯ２いずれかの表示レベルが自己テストのＮＯ生産中のＮＯ／ＮＯ２生産設定と整合しないときに、ガスセンサ交換を促す警報が生成される。
【０４１５】
いくつかの実施形態では、システムは、システムの空気圧の完全性を検知する内部圧力テストを行うために圧力センサおよび弁を備えて構成され得る。そのような自己テストでは、弁が空気流を止めるように構成される。ポンプは、空気圧経路のすべてまたは一部を加圧する。１つの実施形態では、ポンプが停止し、時間に伴うシステム内の圧力の低下を監視することによってリークダウンテストが実行される。別の実施形態では、ポンプは動作を続け、システムを通る流量が測定され、一定の閾値を上回る流量は漏れを示す。
【０４１６】
デジタル通信
放電事象および高電圧は、電気信号と干渉する電磁気放出を放出する可能性がある。これは、アナログセンサの読取値ならびにデジタル通信に影響する可能性がある。１つの実施形態では、ＮＯ生成システムがセンサを読み取り、プラズマ事象とプラズマ事象の間にデジタル通信を行う。１つの実施形態では、ＮＯシステムのある部分が、放電が発生しようとしているという信号を生成する。１つの実施形態では、高電圧制御回路が、放電が発生しようとしているという信号を送る。１つの実施形態では、ＮＯ生成装置は、差分通信信号を使用して、ＥＭＩからのあるレベルの耐性を提供する。
【０４１７】
電力管理
放電事象は、高レベルの瞬時電力を消費し得る。これは、バッテリを電源とする装置に課題を呈する電流スパイクを生じさせ得る。１つの実施形態では、電流スパイクは、ホールドアップコンデンサによって対処される。別の実施形態では、電流スパイクは、プレレギュレータによって対処される。いくつかの実施形態では、中間の力率補正段階を使用して、ＮＯ生成負荷を、バッテリにとって、当該供給が送達できる負荷のように見せる。いくつかの実施形態では、力率補正（ＰＦＣ）を使用して、１つまたは複数のバッテリにかかる負荷を許容可能なレベルに管理する。
【０４１８】
代替用途
ＮＯ生成システムの使用には各種の用途があり、それらには、酸素供給と、心臓が再開するまたは正常なリズムを回復する見込みとを向上させるために除細動を必要とする患者への使用が含まれる。加えて、喘息発作を経験している患者が酸素供給を向上させるため、または、サイクリング、フットボール、雪上スキー、高高度補償、および航空を含む、様々な分野におけるスポーツ能力の強化のためのＮＯの用途がある。
【０４１９】
クラウド接続性
ＮＯ生成装置は、インターネットに接続することから利益を得る可能性がある。接続は、ＧＳＭ、ＷｉＦｉ、イーサネットケーブル、または他の手段によってなされ得る。接続されると、システムは、技術支援、治療支援、課金、および他のデータ交換の目的のために、サーバと情報を交換することができる。治療データ、設定、警報ログ、ユーザコメント、サービスログ、捕集カートリッジ状態、および他の情報をある制御装置から別の制御装置に転送するために、クラウドも使用され得る。
【０４２０】
移動式装置
他の治療用装置の中に埋め込まれる、または単独で使用されることが可能な、携帯型かつコンパクトな酸化窒素（ＮＯ）生成のためのシステムおよび方法もあり得る。携帯型ＮＯ生成装置は、装置が移動可能で、患者の自宅または旅行中を含むあらゆる場所で使用できるほど小さいため、ＮＯが任意の場所または状況で生成され、患者に送達されることを可能にする。移動式ＮＯ生成システムのサイズおよび携帯性により、患者は、病院、医院、または他の医療環境にいる必要なく、病院外の外出先でシステムを使用することができ、呼吸ガス送達装置を通じたＮＯ送達の利益を得ることができる。いくつかの実施形態では、移動式ＮＯ生成システムは、制御装置および使い捨てカートリッジから構成され得る。カートリッジは、ＮＯ生成に使用されるガスを用意するため、および患者の吸息に先立って出力ガスを浄化するために、フィルタおよび捕集器を含むことができる。システムは、酸素濃縮器を利用して酸化窒素生産を増大させ、独立した装置として酸素生成器活動を補完することができる。
【０４２１】
生成されたＮＯは、各種方式で患者に送達され得る。いくつかの実施形態では、ＮＯは鼻カニューレを通じて送達される。ガスは、患者の鼻近傍の孔の配列から出て、カニューレと鼻との間の空間内で混合する。カニューレは各種の構成を含み得る。
【０４２２】
患者が鼻カニューレからガスを吸うと、環境からの空気が連行して流れに追加され、それにより送達されるガスを希釈する。いくつかの実施形態では、鼻プロングの周りにスカートを有する独自の鼻プロングを備えた鼻カニューレを使用して、送達されるガスの希釈を低下させることができる。スカートは逆止弁のように作用して、プロングの周りに呼息流を通すが、鼻孔壁に封止して周囲空気の連行を防止する。送達されるガスの希釈を防止する機能を備えた例示的鼻カニューレ１２５０を図１００に示す。
【０４２３】
鼻カニューレが、装置の識別を可能にする機能を含むこともできる。いくつかの実施形態では、鼻カニューレが、そのカニューレが識別されることを可能にする一意の識別子を含むことができる。一意の識別子は、鼻カニューレのコネクタ内を含む、様々な場所に配置され得る。識別子は、無線用のＲＦＩＤ、直接の電気接続のためのスマートチップ、光学的に読み取られるスマートバーコード、または識別を可能にする任意の他の機構を含む様々な形態を有し得る。制御装置が、カニューレがどれほど長く使用されているかを監視し、カニューレ内のメモリデバイスに書き込んで、カニューレが使い尽くされ、交換または修理を必要とすることを示すことができる。これは、結果としてＮＯ２レベルを上昇させ得る、互換性のないカニューレの使用も防止することができる。カニューレのメモリデバイスに書き込まれ得る他のタイプの情報は、部品番号、ロット番号、製造日、有効期限、最初の使用日、新品／使用済みの状態、患者治療情報、装置設定ログ、装置警報ログ、患者ログ項目、患者パラメータデータ（呼吸数、心拍数、体温、ＳｐＯ２レベル、ＥｔＣＯ２、活動レベル）である。
【０４２４】
いくつかの実施形態では、センサを患者上に置いて患者の呼吸を監視することができる。センサは、マイクロフォン、圧力センサ、ひずみセンサ、加速度計、または患者の呼吸を検出する他のタイプのセンサとすることができる。１つの実施形態では、マイクロフォンが患者の首に置かれる。別の実施形態では、ひずみセンサが患者の胴体の皮膚に置かれる。呼吸数、呼吸深さ、呼吸パルス形状などの患者呼吸活動を検出することにより、ＮＯ生成システムはＮＯ送達を最適化することができる。患者に装着されるセンサは、カニューレまで、または直接ＮＯ生成器まで有線接続されてよい。他の実施形態では、センサは無線であり、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線、ＲＦ、または何らかの他の手段を介して制御装置と通信する。
【０４２５】
ＮＯ生成システムが適正に機能するのに充分な量の周囲空気を有することが重要である。移動式システムは、バッグの中に入れられることや衣類の下に装着されることを含め、様々な場所に位置する、または様々な場所でユーザによって装着され得るので、装置が治療用の量のＮＯを生成するのに充分な空気を調達できないことがあり得る。カニューレが、追加的な空気が装置に入れるようにする機能を含むことが可能である。いくつかの実施形態では、カニューレは、空気を調達するための１つまたは複数の追加のルーメンを含むことができる。空気ルーメンは、空気がカニューレの長さに沿った任意の場所からルーメンに入ることができるように、１つまたは複数の開口（穿孔など）を有することができる。穿孔は、装置がカニューレの長さに沿ったいずれかの箇所から空気を引き込めることを保証する助けとなる。追加的なルーメン１２６２を備えたカニューレ１２６０の一実施形態を図１０１に示す。
【０４２６】
いくつかの実施形態では、図１０２に示す例示的カニューレ１２７０に示すように、鼻カニューレが、各プロングを通る１つまたは複数の小さいＮＯチューブを含むことができ、それにより、ＮＯ流の流量および圧力がより大きくなるため、Ｏ２がＮＯ流を抑制しなくなる。いくつかの実施形態では、鼻カニューレが、ベンチュリまたはジェット構成を使用して、Ｏ２流の中にＮＯを引き込むことができる。
【０４２７】
ガスが患者に到達する前にＯ２とＮＯが混合されることが可能ないくつかの異なる点が、カニューレに沿ってある。いくつかの実施形態では、ＮＯ２形成を低減するために、ＮＯおよびＯ２を患者の鼻に入るまでできる限り長く分離しておくことが可能である。高いＮＯ濃度に起因するＮＯ２形成が、最も優勢な結果である。いくつかの実施形態では、患者までの運搬時間が短縮されるように、できるだけ早くＮＯをＯ２流と混合することが可能である。よって、当該移動式装置内で高濃度のＮＯをＯ２流に導入する移動式装置は、図１０３に示すＮＯ生成装置１２８０の実施形態に示すように、患者において低減したＮＯ２レベルをもたらすことができる。
【０４２８】
移動式ＮＯ生成システム内で捕集材を利用する様々な方式があり得る。いくつかの実施形態では、壁が薄く（厚いねじれ防止バージョンと対照的に）、その長さに沿って部分的または全体に捕集材が充填されたカニューレチューブを使用することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ捕集器に加えて事前捕集器を備えた鼻カニューレを使用することができる。図１０４に示すように、制御装置がカートリッジを全く有さずに、システムが、カニューレおよび捕集カートリッジの代わりに１つの使い捨て構成要素（カニューレ１２９０）を有する。いくつかの実施形態では、鼻カニューレ１２９０は、吸気点の近くに（すなわち、鼻の近くに）捕集器を含むことができる。
【０４２９】
図１０５は、移動式ＮＯ生成装置１３００の一実施形態の複数の図である。いくつかの実施形態では、装置の最上部が、これらに限定されないがボタンを含むユーザインターフェースのために確保され、情報を表示することができる。カニューレおよび酸素の接続は、筐体側部にある出っ張りの上縁部で行うことができる。捕集カートリッジ１３１２は、装置１３１０の側部（図１０６Ａに示すように）および底部（図１０６Ｂに示すように）を含む、いくつかの場所に位置し得る。いくつかの実施形態では、カニューレとＯ２の接続は、装置の最上部にある。ユーザインターフェース１３１４は、図１０７Ａに示すように側部にある。捕集器１３１６は、図１０７Ｂに示すように装置の側部、または底部にあり得る。
【０４３０】
呼吸検出には様々な方法が使用され得る。いくつかの実施形態では、ワイヤが鼻カニューレの一方のチューブで上に延び、他方のチューブで下に延びる。鼻孔の間に、アルミニウムがスパッタリングされたマイラー片がある（サーミスタのように）。呼吸は、サーミスタの抵抗の変化を見ることによって検出され、変化は、呼息の暖かさと吸息の冷たさを示す。２本のワイヤが１本のチューブの中を延びることも可能である。いくつかの実施形態では、温度検知のエリアでより薄くなるようにワイヤを伸張することによって、検知も行うことができる。いくつかの実施形態では、鼻カニューレのバーブは、サーミスタ回路の一部となるように金属製かつ導電性とすることができる。これが最もうまく働くのは、制御装置への２つのルーメンおよび２つのバーブ接続の中にワイヤがあるときである。いくつかの実施形態では、鼻の下方の熱電対を提供することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ送達装置が、制御装置に到達するときに分岐するカニューレＮＯルーメンを含むことができる。一方のルーメンは捕集器に接続し、他方のルーメンが、呼吸を検出するための圧力センサを備えた止まり孔に接続する。いくつかの実施形態では、ＮＯライン圧力が制御装置内のカニューレ接続点の近くで検知され、そのため、圧力を介して患者呼吸を検知できるＮＯ送達装置が提供される。
【０４３１】
Ｏ２濃縮器の活動に関係する呼吸検出には様々な機構が使用され得る。１つの実施形態では、図１０８に示すように、ＮＯ送達装置１３２０が、Ｏ２源１３２２からＯ２を受け取って、Ｏ２を（カニューレを介して）患者１３２４に送るＴ継手を備え、制御装置内の止まり孔の底部に圧力センサ１３２６を有する。
【０４３２】
いくつかの実施形態では、図１０９に示すように、ＮＯ送達装置１３３０が、Ｏ２入力接続１３３２および別個のＯ２出力接続１３３４を備える。２つの接続の間で、システムは、圧力および／または流量を検知して酸素濃縮器の活動を検出する。ＮＯとＯ２は、それぞれ別個の出力接続を有する。ＮＯとＯ２が組み合わせられた単一の出口点があり得る。いくつかの実施形態では、図１１０に示すように、ＮＯ送達装置と通信するためのＲＦＩＤリーダ１３４２などの機構を含むＯ２濃縮器と共に機能するＮＯ送達装置１３４０が提供される。
【０４３３】
ＮＯは、患者の吸気に関して様々な技術を使用して患者に送達され得る。いくつかの実施形態では、分子シーブを使用して、スパーキング後のガス中のＯ２含有量を低下させることができる。Ｏ２の除去は、ＮＯ２への変換率を低下させることができる。
【０４３４】
いくつかの実施形態では、パルス状のＮＯ送達がＯ２送達と同期して送達される同期モード、パルス状のＮＯ送達が患者呼吸と同期して送達される独立モード、およびＮＯ流量および濃度が一定である一定モードを含む、１つまたは複数のモードで動作することができるＮＯ装置。１つの実施形態では、ＮＯ送達パルスは、吸気検出から５０ｍｓｅｃ後に開始し、２００ｍｓｅｃ持続する。別の実施形態では、ＮＯ送達パルスは、吸気の継続時間にわたって持続する。
【０４３５】
患者の呼吸数は労作と共に変動し得る。より速い呼吸数は、ＮＯ生成システムがあらゆる呼吸ごとにＮＯを送達した場合には過度のＮＯ送達につながり得る。また、呼吸深さも変動する可能性があり、一般には呼吸数とは独立していることにも留意すべきである。ＮＯ治療が有効であるためには、患者の肺におけるＮＯの濃度が、継続的にではなくとも、周期的に治療レベルでなければならない。１つの実施形態では、ＮＯ生成システムは、呼吸数、１回呼吸量、およびＮＯ半減期を使用して、どの吸気に投与するかを決定する。別の実施形態では、ＮＯは呼吸ごとに送達されるが、呼吸数、１回呼吸量、連行率、およびＮＯ半減期に基づいてパルスパラメータを変動させて、肺の中で目標ＮＯ濃度を実現する。１つの実施形態では、ＮＯ生成システムは、単位時間当たりに投与する呼吸の最大数を有する。移動平均に基づいて、単位時間当たりの投与呼吸数が閾値を超えた場合、装置は、移動平均が閾値を下回るまでＮＯ送達を停止する。
【０４３６】
呼吸事象は急速に発生し、ＮＯパルスを送達するために高速のシステム応答を必要とする。場合によっては、パルスは、呼吸検出から５０ｍｓｅｃ後に送達され、これは、ポンプが速度を増大させ（すなわち回転数を上げ）、ＮＯ含有ガスの塊を鼻に押し入れることができるよりも速い。１つの実施形態では、移動式装置が、患者呼気の間にリザーバ内にＮＯ含有空気の塊を用意しておく。吸気が検出されると、圧縮源からの空気が放出されて、カニューレを通じてＮＯ塊を患者に押し入れる。１つの実施形態では、段階分けリザーバは、カニューレ内のルーメンである。１つの実施形態では、カニューレ内のルーメンは、専用のＮＯ送達ルーメンである。ＮＯ含有ガスは、リザーバでの段階分けの前、もしくはリザーバの後、もしくはカニューレ内の患者に近い場所で浄化器を通るか、またはＮＯ２レベルが充分に低ければ全く通らない。
【０４３７】
移動式装置は、Ｏ２生成器トロリーもしくはバッテリ充電器上（例えば、安定性とディスプレイの読みやすさのために４５度の角度で配置される）を含む様々な場所に置かれる、またはベルト上、バッグの中、コートの下に着用されるなど、患者に着用されることがあるため、装置が過熱することがあり得る。いくつかの実施形態では、ＮＯを生成するために使用される空気を熱交換器の上方に通して、電子部品を冷却することができる。１つの実施形態では、ＮＯ生成器は、Ｏ２濃縮器のための空気入口に位置する。
【０４３８】
一部のユーザは、在宅時には据置き型のＯ２濃縮器を接続して、５０フィート（１５ｍ）ラインなどのラインを使用してＯ２を受け取るのを好むことがある。５０’ライン内のＮＯの運搬時間は、安全でないレベルのＮＯ２が形成できるだけの長さになり得る。いくつかの実施形態では、５０’ラインなどのラインに、患者の近くでＮＯ２を除去するために患者端にＮＯ２捕集器を有する独自仕様のコネクタを設けることができる。例えば、接続は、カスタムのねじ山、ＲＦＩＤ、バーコード、または他の機能を要し得る。
【０４３９】
様々な安全性機能が移動式ＮＯ生成装置と共に含まれ得る。ユーザがＮＯ２捕集器の構成要素を適切な時に交換するのを忘れることがあり得る。いくつかの実施形態では、ユーザが朝に充電器から装置を取り外すときに、装置が、捕集器を交換するようにユーザを促すことができる。いくつかの実施形態では、移動式装置が、患者の活動を検出するための内蔵加速度計を含むことができる。いくつかの実施形態では、移動式装置が、患者の運動を検出して警告を提供する機能を含むことができる。警告は、加速度計データおよび／または呼吸数を含む様々な測定値ならびにデータに基づき得る。
【０４４０】
ＮＯ送達配管は、動作中にねじれて、場合によっては患者へのＮＯ送達を遅くする、または停止させる可能性がある。いくつかの実施形態では、システムは、ねじれたラインを検出するために様々なインジケータを使用することができ、それらには、これらに限定されないが、ＮＯライン圧力、Ｏ２ライン圧力、ＮＯポンプ電流、ＮＯライン流量、Ｏ２ライン流量、呼吸器信号の忠実度、スパーク活動（高圧によって抑制される）が含まれる。
【０４４１】
口から呼吸する患者が、鼻カニューレを装着しているときに、鼻から呼吸するときと同じ投与量を受け取らないということがあり得る。いくつかの実施形態では、システムは、不十分な鼻呼吸および／または口呼吸を検出し、それに対処するためにＮＯ送達を増大させることによって応答する、および／またはユーザに警告することができる。システムが患者にＮＯを送達することが可能である（ポンプ電流が正常で、ＮＯ流が正常）が、システムが鼻で呼吸を検出できない場合には、患者は恐らく口から呼吸している。
【０４４２】
図１１１および図１１２は、移動式ＮＯ生成システムの実施形態を例示している。図１１１１は、フィルタ／捕集器を含んでいる、ＮＯを含有する生成ガスを患者に送達するためのカニューレなどの送達装置を含む、携帯型移動式ＮＯ生成システムの一実施形態を例示している。制御装置が、各種センサを使用してプラズマチャンバによるＮＯの生産を制御するように構成される。制御装置は、ユーザによる通信のためのＬＥＤおよびボタンを伴うＣＰＵ、高電圧回路、電源、誘導充電器、およびポンプ制御装置を含む。図１１２は、カニューレ３２などの送達装置と、内部に捕集器を含む使い捨ての交換可能カートリッジ３４とを含む携帯型移動式ＮＯ生成システムの一実施形態を例示している。
【０４４３】
図１１３は、冗長性を備えるＮＯ生成システムの一実施形態を例示している。図の左上で、吸気流からのサンプルガスがサンプルライン１３５０に入り、フィルタ１３５２およびナフィオン配管１３５４を通って進み、加湿されたサンプルから湿度を除去し、乾燥しているサンプルに湿度を加える。ガスは次いで、ガスセンサ回路からの内容物が患者気道に入るのを防止する一方向弁１３５６を通って流れる。ガスは、湿度を除去する水トラップ１３５８を通って流れ、続いて疎水性フィルタ１３６０に流れ、サンプルガスポンプに入る。ポンプの後ろには臨界オリフィスがあり、この臨界オリフィスは、センサマニホールド１３６１を通るガスの流れを支配し、ポンプからの流れの脈動性を軽減する。ガスは、校正中に使用されるような乾燥したガスがセンサパックを通じて送られた場合にセンサを保護する第２のナフィオンチューブ１３６２を通る。圧力センサは、サンプルパックを通る流量および圧力を監視する。ガスは次いでガス分析センサの傍を流れ、圧力センサおよび一方向逆止弁を通過して進む。サンプルガスはＴ継手を通って出る。Ｔ継手は、一方のレグが大気圧力に開口し、他方のレグに病院真空に接続するためのバーブまたは小口径コネクタを設けている。大気に開口したレグは、真空圧力がセンサパックを通る流量を増大させること、および／または必要よりも多くのガスを患者吸気流から引き込むことを防止する。
【０４４４】
図の上部中央では、２つの独立した流路１３６６、１３６８が反応ガスを２つのポンプに提供する。ポンプは、２つの独立したリザーバ１３７０、１３７２を目標圧力に加圧する。１つの実施形態では、目標圧力は２ａｔｍである。各回路において、リザーバを過ぎると、リザーバ圧力に関する閉ループフィードバックのための圧力センサ１３７２、１３７４がある。このセンサは、リザーバと流体連通している限り、リザーバの前またはリザーバの中にあることも可能である。比例弁１３７６、１３７８が、各リザーバからの出口流を調節する。比例弁への閉ループフィードバックには流量センサが使用される。ガスはプラズマチャンバ１３８０、１３８２を通る。図のプラズマチャンバは、ＮＯアルゴリズムの適合および装置筐体ファンへの閉ループフィードバックに使用することができる、チャンバ壁上の温度センサ１３８４、１３８６を含む。プラズマチャンバと流体連通している圧力センサが、ＮＯ生産を計算するために制御アルゴリズムへの入力として使用される。
【０４４５】
プラズマチャンバおよび圧力センサを過ぎると、流路は分岐する。弁を備えた分流経路が、生成ガスを分析のためにガスセンサパックに向かわせる手段を提供する。分岐後の比例弁は、標高の影響および低い周囲圧力を補償するためにプラズマチャンバ内に背圧を提供するのに使用することができる。これらの弁は、高い標高ほど小さいオリフィスを使用して、プラズマチャンバ内の背圧を増大させ、ＮＯ生産を増大させる。比例弁の後、生成ガスは、２つの経路の各々に対してフィルタ、捕集器およびフィルタ（ＦＳＦ）を含んでいる捕集カートリッジを通って流れる。第１の経路は人工呼吸器の用途に専用であり、一方、第２の経路は、第２の経路内での流れ誘導器の位置に応じて人工呼吸器または手動バッグ回路のためのガスを浄化することができる。第１の（図中左の）流路内でＦＳＦの後に位置する比例弁は、ＦＳＦ後にガスを採取する手段を提供すると共に、両側間で流量制限を均等にする。
【０４４６】
生成ガスは、人工呼吸器用途ではチャネルＢを通って、または手動バギングではチャネルＣを通って、人工呼吸器カートリッジ１３９０に流れる。人工呼吸器からの吸気ガスは、２つの流量センサを通って流れるのに先立って、標準的な２２ｍｍ接続を通って人工呼吸器カートリッジに入る。各流量センサは、完全な冗長性のために装置内でそれぞれ別個のＮＯ生成器に報告する。圧力および／または湿度も流量センサで測定される。ＮＯは、流れ測定の後、かつガスが第２の２２ｍｍ継手を通って呼吸器カートリッジを出る前に、患者気流に注入される。呼吸器チューブ継手は、新生児用回路のための１０ｍｍから小児用用途のための１５ｍｍまで、用途によって異なり得る。流量センサは、人工呼吸器回路チューブが逆に接続された場合にシステムが警報を報告することができるように、逆流を検出することができる。
【０４４７】
バッグ流は、酸素シリンダ、混合器、壁面からの空気、壁面からのＯ２、酸素濃縮器、または別の供給源であり得る外部源から来る。流れは、小さい穴またはバーブ継手などの空気圧接続で人工呼吸器カートリッジに接続する。流量は流量センサによって測定される。図の実施形態では、流れは、ＮＯ含有生成ガスの注入に先立って差圧センサによって測定される。流れは次いで、同様の小さい穴またはバーブコネクタを通って呼吸器カートリッジを出て、手動呼吸気道へと進む。
【０４４８】
市場に出ている現在のＮＯ療法収益化方法は、ガスシリンダに付いているメモリデバイスを読み取ること、または使用データを制御装置から携帯型メモリデバイスにダウンロードすること、または使用データを情報画面から書き留めることを伴う。課金の目的で無線通信装置がＮＯ生成装置に組み込まれ得る。これと同じ能力を遠隔サポート、監視、および診断にも使用することができる。この概念の利益は、次のようにいくつかある。課金情報を取得するのに伴う労力を軽減し（課金情報が自動的にクラウドにアップロードされる）、課金情報を処理するのに伴う労力を軽減し（課金情報が自動的に１つまたは複数のサーバで計算される）、サービス呼び出しに対する装置の使用の追跡を向上させ、現場内で装置を発見する。
【０４４９】
電磁気干渉（ＥＭＩ）
反応ガスおよび生成ガスは、それぞれプラズマチャンバ内に搬送され、プラズマチャンバから搬送される。プラズマチャンバは、電磁気放出の発生源である。反応ガスを搬送するプラスチック配管は、それがプラズマチャンバに接続する箇所で電磁気放出の入口を生じる。
【０４５０】
いくつかの実施形態では、プラスチック配管は、プラズマチャンバから少なくとも最初の９０度の屈曲部まで、その長さに沿って導電性メッシュで覆われる。いくつかの実施形態では、ＥＭＩを吸収するために金属製配管を使用してプラズマチャンバに反応ガスを伝達し、プラズマチャンバから生成ガスを伝達する。いくつかの実施形態では、マニホールドは、金属から作製され、金属製の被覆を有する。マニホールドは、マニホールドの外側からプラズマチャンバまで、ＥＭＩが逃げるための導管となり得る真っ直ぐな経路がないように設計される。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバの上流および／または下流のガス経路内の１つまたは複数の接地された防炎器を使用して、放電によって生成されるＥＭＩを吸収することができる。
【０４５１】
モジュール
様々な用途で使用するための酸化窒素生成および／または送達のシステムおよび方法は、様々な換気および呼吸装置など、様々なタイプの医療機器および機械と併用するモジュールの形態とすることもできる。
【０４５２】
いくつかの実施形態では、酸化窒素生成および／またはガス検知モジュールが、リソースを共有することにより、および／またはその中に完全に埋め込まれることにより、呼吸装置と一体化することができる。様々なＮＯ生成モジュールまたはＮＯ生成装置は、ＮＯの生成を各種方式で制御し得る。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成装置またはモジュールが、例えば、人工呼吸器流に合わせて、プラズマを通る空気流を変動させることによってＮＯ生成を制御することができる。
【０４５３】
いくつかの実施形態では、ＮＯモジュールが、患者モニタのモジュールベイに取外し可能に挿入されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ＮＯモジュールが、患者モニタに物理的に組み込まれ得る。いくつかの実施形態では、ＮＯモジュールが、インラインセンサおよびＮＯフィーダアセンブリへのスパイロメトリーインターフェースを含むことができる。スパイロメトリーセンサは、サーミスタに基づく、超音波に基づく、熱線流速計に基づく、音響、マイクロフォンに基づく、差分圧力に基づく、単圧に基づく、または他の手段によることができる。ＮＯモジュールは、別個の流入空気フィルタおよびＮＯ捕集器構成要素を含むことができ、または組み合わせられた空気フィルタおよびＮＯ捕集器を含むことができる。
【０４５４】
患者モニタが、ＮＯ生成モジュールを受け入れるドックを含むことができる。患者モニタは、ＮＯ生成能力（埋め込まれるかまたは取外し可能）ならびに交換可能空気フィルタおよびＮＯ２捕集器を有することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成能力を備える患者モニタを人工呼吸器に結合することができ、この患者モニタが、有線接続または無線接続のいずれかを使用して人工呼吸器から患者のスパイロメトリーデータを受け取ることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成能力を備えた患者人工呼吸器を患者モニタに結合して、有線接続または無線接続を使用して患者モニタから患者ＳｐＯ２データを受け取ることができる。
【０４５５】
酸化窒素を使用して患者を治療するためには、各種の機器を伴う多数の医療手順が使用され得る。患者に空気を送達するには、人工呼吸器、麻酔機、およびＣ−ＰＡＰ機を含む様々なタイプの機器が使用され得る。また、患者血液に酸素供給するためには、酸化窒素を空気／ガス混合物に追加するＥＣＭＯシステムを含む、様々なタイプの機器がある。いくつかの実施形態では、酸化窒素生成モジュールを様々なタイプの機器の中に一体化して、そのような機器の複数の供給者からの機械／機器が、酸化窒素の供給源へのアクセスを得られるようにする。ＮＯ生成モジュールは、主要機器内で様々なリソースを活用することができ、それらには、これらに限定されないが、電力、ガス供給または酸素および／または圧縮空気、治療パラメータ（例えば、流量、体積、および／または圧力）、ユーザインターフェース、および／または警報ハードウェアが含まれる。
【０４５６】
医療機械／機器に結合された、またはその中に埋め込まれたＮＯ生成モジュールは、ユーザによって確立される空気圧接続を減らすことができる。空気圧接続は、確立するのに時間がかかり、漏れる可能性があり、ＮＯ生成器を既存の機械／制御装置に埋め込むことは、ユーザが空気送達機器を外部ＮＯ生成器に接続することを不要にし、よって機械への接続の数を減らす。モジュールと、人工呼吸器などの機器との間の共有ハードウェアは、いくらかの冗長性を解消することができ、電力消費を低減させ、所与の治療の電力効率を向上させるのを助けることができる。
【０４５７】
治療パラメータの向上した精度は、ＮＯ生成モジュールを使用するときに実現することができる。場合によっては、外部ＮＯ生成器が、流量センサおよび／または圧力センサなどのセンサで人工呼吸器活動を検知する。ＮＯ生成モジュールなどの埋め込まれたＮＯ生成器が、流量、流れ圧力、人工呼吸器モード（圧力制御、体積制御、高い周波数）、および呼吸タイミングを含む人工呼吸器流情報を直接受け取ることができる。これは、センサおよびアルゴリズムの不正確さをなくすことによって治療の精度を向上させることができ、またセンサ読取値を検知し、処理し、それに対して反応するために必要とされる遅れ時間を短縮する。
【０４５８】
患者に送達されている酸素濃度に関するユーザの混乱も低減され得る。外部ＮＯ生成装置は、人工呼吸器を出るガス中の酸素濃度を希釈することがあり、よって、ＮＯ生成装置は、人工呼吸器とは異なる読取値を有し得る専有のＯ２センサを有さなければならない。これはユーザの疑念を生じさせる可能性がある。ＮＯ生成器モジュールを使用する一体化手法では、人工呼吸器は人工呼吸器出口でＯ２を測定することができ、それにより、ＮＯ生成モジュールおよびその潜在的なＯ２希釈の影響を含む単一の場所でＯ２を測定する。
【０４５９】
ＮＯ生成モジュールは、関連付けられた機械または医療装置上のディスプレイを利用することもできる。例えば、人工呼吸器に結合された場合、これらに限定されないが目標ＮＯ濃度および実際ＮＯ濃度を含むＮＯ生成に関連する情報が、複数の換気パラメータと共に人工呼吸器ディスプレイに表示され得る。これにより、冗長なおよび／または矛盾する情報を伴う２つの画面を有するのではなく、単一のディスプレイでユーザに情報を表示することが可能になる。警報情報は単一の優先順位リストとしてまとめることもでき、複数の供給源（すなわち、呼吸機およびＮＯ生成装置／モジュール）からの複数の警報がユーザに警告して、警報の優先順位および重要度に関して混乱を生じさせないようにする。
【０４６０】
ＮＯ生成モジュールは人工呼吸器と併用され得る。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールを人工呼吸器筐体のドッキング箇所に取外し可能に挿入することができ、必要時にユーザにより交換可能とすることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールを完全にまたは部分的に人工呼吸器筐体内に包み込むことができ、捕集材、電極、および／または他の消耗品などのモジュールの特定部分の交換を可能にするためにユーザがモジュールにアクセスする能力がある限り、恒久的な機能とすることができる。両方の場合とも、ＮＯ生成モジュールは、電力および目標ＮＯ設定などの入力パラメータを人工呼吸器から調達することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成のためのフィルタリング後の空気を、人工呼吸器または治療現場の圧縮ガス供給から調達することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、内部ポンプを使用して室内から周囲空気を調達することができる。ＮＯ生成モジュールは、ＮＯ生産の状態、存在する場合には警報条件、ならびに／またはＮＯおよびＮＯ２濃度（モジュールがガスセンサを含む場合）を人工呼吸器に送ることができる。両方の場合とも、ＮＯ２の除去のための捕集材は、ＮＯ生成プロセスによって消費され得る。捕集材は、取外し可能かつ交換可能であるカートリッジの形態でモジュールまたは人工呼吸器に挿入され得る。いくつかの実施形態では、人工呼吸器は、換気ガスの流路内に捕集器チャンバを有することができる。チャンバ内のばらばらになった捕集材は、吸収されたＮＯ２の量、治療時間、一人のみの患者への使用、または他の根拠に基づいて周期的に交換することができる。本明細書に記載されるＮＯ生成モジュールはいずれも、ガスからのＮＯ２の除去に使用され得る捕集材を含み得ることが理解されよう。人工呼吸器とＮＯモジュールの間の相乗作用は、人工呼吸器回路用のＮＯを生成するために必要とされる構成要素の数を減らすことができる。これにより、組み合わせられた装置の重量および体積を節減することができ、これは病院内または病院間の移送に重要であり得る。いくつかの実施形態では、いくつかの人工呼吸器が加湿機能を有することができる。ＮＯは加湿の前または後に人工呼吸器流に追加され得る。
【０４６１】
図１１４は、人工呼吸器１４０２と併用するためのＮＯ生成モジュール１４００の例示的実施形態を例示している。ＮＯ生成モジュールは、ガス測定のための様々な入力および出力を含み、これらは様々なガスレベルがどのように測定されるかに応じて異なり得る。図１１４に示すように、ＮＯ生成モジュールは、ＮＯ／空気の出力１４０４と、人工呼吸器からの入力１４０６とを含み、入力は、電力、人工呼吸器流信号および／または設定、目標ＮＯ濃度などの１つまたは複数の治療パラメータ、および人工呼吸器圧力信号および／または吸気トリガなどである。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、サンプルガス測定を行うことができ、サンプルガスのための入力１４０８と、１つまたは複数のガス測定読取値および／または警報の形態である人工呼吸器への出力１４１０とを含むことができる。サンプルガスは、人工呼吸器または人工呼吸器回路のいずれかから取られ得る。サンプルガスは、患者吸気より前であればシステム内の任意の場所からのものでよいことが理解されよう。いくつかの実施形態では、サンプルガスは、患者吸気より前の可能な限り患者に近い所で人工呼吸器回路から取られる。いくつかの実施形態では、サンプルガスは、患者から離れた場所で取ることができ、システムは、これらに限定されないが、回路長さ、回路断面積、回路容積、運搬時間、ＮＯ濃度、Ｏ２濃度、および患者からの距離を補償する他のパラメータを含む因子に基づいて、ＮＯ２レベルを計算することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ２が許容可能レベルに留まることを保証するのを助けるために、ＮＯ２捕集器が患者の近くに位置し得る。
【０４６２】
いくつかの実施形態では、サンプルガス測定は人工呼吸器内で行うことができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、サンプルガス測定を行って、呼吸回路ガスを分析することができる。例えば、ＮＯ生成モジュールがガス分析センサを含むことができるか、または、図１１５に示すモジュール１４２０、１４２２などのＮＯ生成モジュールと共に使用される別個のガス分析モジュールがあり得る。
【０４６３】
いくつかの実施形態では、サンプルガスは、患者に到達する前のできるだけ近い所で吸気リムから引き込まれる。例えば、サンプルガスは、呼息ガスからの干渉を回避するために、人工呼吸器回路のＹピースから略６インチ上流で取られ得る。いくつかの実施形態では、ガスはＮＯ２センサを最初に通ることができる。この理由は、ＮＯ２レベルは、ＮＯが酸化してＮＯ２になるのに伴って時間と共に増大し、センサパック内で生成された余剰ＮＯ２は、患者によって吸われるＮＯ２濃度を表さないためである。高レベルのＮＯ２は警報を生成させる可能性がある。よって、サンプルガスは、ガス分析能力を備えたＮＯ生成モジュールを通ることができ、モジュールは、サンプルガスを必要であればさらに分析するためにそこから人工呼吸器に渡すことができる。いくつかの実施形態では、ガスは、モジュールがドックに接続する内部空気圧接続、または外部接続（すなわち、ＮＯ生成モジュールから人工呼吸器のサンプルガス入口まで延びるチューブ）によって通され得る。
【０４６４】
様々な測定値がシステムの種々の部分によって取られ得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガスセンサが、人工呼吸器内の別個のモジュール、またはセンサモジュールなどの他の装置であり得る。これについては下記で詳細に説明する。ＮＯセンサおよびＮＯ２センサは、ｅｔＣＯ２装置または他の患者モニタ、ガスモニタ、または血液ガスモニタと組み合わせられ得る。ＮＯ送達の自然発生的な中止を防止するために、ＮＯモジュールは、ＮＯ生成器、捕集器、電極アセンブリ、制御回路、流量センサ等の冗長な構成要素を有することができる。流れの測定は、様々な構成要素によって行われ得る。いくつかの実施形態では、流れは人工呼吸器によって測定され、測定結果は、有線（アナログ、Ｉ２Ｃ、もしくはＲＳ２３２）または無線接続によって送達され得る。ＮＯ生成モジュールが、人工呼吸器出口で流れを測定し、それと同じ場所で人工呼吸器流にＮＯを導入することもできる。いくつかの実施形態では、人工呼吸器およびＮＯ生成モジュールは、これらに限定されないが、ＲＳ２３２、Ｉ２Ｃ、アナログ信号、光学、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線、または他の手段を含む、任意の許容可能な手法で通信することができる。
【０４６５】
追加的な電力が必要とされる場合、ＮＯ生成モジュールを２倍幅として、人工呼吸器からの２つの電力接続（すなわち２つのモジュールベイ）から取り込むことができる。２倍幅のＮＯ生成モジュールはセンサパックを含むことができ、またはセンサが別個のモジュール内または人工呼吸器内にあり得る。冗長なＮＯ生成は、冗長性を高めるために２つの独立した電力接続から取り込むことができる。
【０４６６】
ＮＯ生成モジュールは、各種供給源からの空気およびＯ２にアクセスし得る。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは周囲空気を使用する。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、電極を通して人工呼吸器回路まで空気を移動させるために専有の空気ポンプを有することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、人工呼吸器からの空気を使用することができる。例えば、ＮＯ生成モジュールは、ＮＯガスを人工呼吸器に送り返し、それが人工呼吸器内で呼吸器流に追加される。
【０４６７】
図１１５は、システム内のガス濃度に関連する情報を測定するセンサモジュールと共に、呼吸装置によって使用するためのＮＯを生成するＮＯ生成モジュールの例示的実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールおよびセンサモジュールは、様々な接続および／またはポートを通じて人工呼吸器などの装置に結合され得る。いくつかの実施形態では、モジュールは、モジュールが取外し可能に人工呼吸器に結合されるように各モジュールのための適正な接続／ポートを含む人工呼吸器の対応するポート／ベイに挿入され得る。いくつかの実施形態では、モジュールは、呼吸装置に埋め込むことができ、取外し可能、または呼吸装置内に恒久的に固定されるかのいずれかであり得る。
【０４６８】
図１１６は、ＮＯ生成モジュール１４３０の例示的実施形態を例示している。ＮＯ生成モジュール１４３０は、ＮＯ生成モジュールに入る空気の流れを制御するための可変オリフィス１４３４または他の流量制御装置に結合された空気入口１４３２を含むことができる。ＮＯ生成モジュールは、図１１６に示すように、流量センサ１４３６、温度センサ１４３８、および圧力センサ１４４０を含む様々なセンサを含むことができる。空気は、ＮＯを生成するために内部に複数の電極を含むプラズマチャンバ１４４２に流入する。プラズマチャンバ１４４２を出たＮＯ／空気は、浄化器または捕集器１４４４を通って出口に至ることができる。捕集器および浄化器という用語は交換可能に使用されることがある。ＮＯ生成モジュールは、これらに限定されないが、電力１４４６、警報１４４８、ならびに治療設定１４５０を含む、様々な他の入力および出力を含み得る。ＮＯ生成モジュールは、高電圧回路１４５２も含み得る。高電圧回路は各種の構成要素から形成され得るが、いくつかの実施形態では、高電圧回路は、コマンドを受け取るための制御装置、共振回路、および高電圧変圧器を含む。ＨＶ回路は、制御装置からコマンドを受け取り、コマンドをプラズマパラメータとして解釈し、共振回路に供給される電流のパルスを作成し、ＡＣ電圧を生成する。ＡＣ電圧は、電気効率を最大にするように高電圧変圧器の自然共振に合わせて同調された周波数を有する。このＡＣ高電圧は、放電を起こさせるためにプラズマチャンバ内の電極に適用することができ、パルスが終了するまで継続する。
【０４６９】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、呼吸装置または他の医療装置／機器に送達される酸化窒素を生産するように構成されたカートリッジを含むことができる。カートリッジは、反応ガスを受け取るための入口と、１つまたは複数の電極を使用して反応ガスから酸化窒素を生産するように構成された１つまたは複数のプラズマチャンバと、その酸化窒素を呼吸装置に送達するための出口とを含むことができる。制御装置が、カートリッジからフィードバックを受け取るように構成され、それにより制御装置は、プラズマチャンバガスの流量と、プラズマチャンバ内のプラズマ活動の継続時間とを調整することにより、カートリッジによる酸化窒素の生産を調節することができる。ＮＯ生成モジュール内のカートリッジは、１つまたは複数のプラズマチャンバと出口との間に結合された１つまたは複数の捕集器も含むことができ、この１つまたは複数の捕集器は、生成された酸化窒素からＮＯ２および／またはオゾンを除去するように構成され得る。カートリッジは、取外し可能かつ交換可能とすることができ、またはモジュール全体が必要なときに交換され得る。
【０４７０】
ＮＯ生成モジュールにおけるＮＯ生成を制御するには各種の方式がある。いくつかの実施形態では、空気流量およびスパークレートを制御してＮＯ生成モジュールにおけるＮＯの生成を制御する。いくつかの実施形態では、空気流量およびスパークデューティサイクルを制御することができる。いくつかの実施形態では、呼吸流量の変動に応答して空気流量を変動させる。空気流量と呼吸流量との間の関係は、線形、非線形、対数、または他の再現可能な関係であり得る。いくつかの実施形態では、呼吸周期全体を通じて一定のＮＯ濃度を維持するためにプラズマパルスレートも変動させることができる。いくつかの実施形態では、空気ポンプ速度は一定に保持され、プラズマ制御パラメータ（Ｂ＝１秒当たりのスパーク群、Ｐ＝放電と放電の間の時間、Ｎ＝群当たりの放電数、およびＨ＝パルス時間）のみを変動させて、患者吸気流に基づく必要ＮＯ濃度を生産する。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバを通じて空気を移動させる空気ポンプによって、空気流を生成することができる。いくつかの実施形態では、ポンプが、加圧空気でリザーバを満たすことができ、リザーバからプラズマチャンバを通る空気流量を制御するために可変流量制限が使用され得る。加圧空気源から空気を調達するいくつかの実施形態では、プラズマチャンバを通る空気流は、可変流量制限によって制御することができる。可変流量制限よりも下流にある流量センサを可変流量制限への閉ループフィードバックに使用して、正確な空気流が実現されることを保証することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯは加圧リザーバ内で生成および蓄積することができ、そこからＮＯが人工呼吸器流の中に送り出される。いくつかの実施形態では、空気は加圧空気源から調達することができ、その圧力および流量を調節して、プラズマチャンバを通る流量およびプラズマチャンバ内の圧力を制御する。
【０４７１】
ＮＯ生成に影響する他の因子には、これらに限定されないが、流量、周囲温度、プラズマチャンバ圧力（すなわち、スパークを起こしてＮＯを生産する電極チャンバ内部の圧力）、周囲圧力、周囲湿度、および吸気ライン内での測定ＮＯ値が含まれる。いくつかの実施形態では、空気が人工呼吸器（または他の装置）によって患者へと押されたときに人工呼吸器（または他の装置）回路内の圧力が増大することがあり得る。この増大した圧力は、ＮＯ送達装置内で流れを停滞させる可能性がある。いくつかの実施形態では、ベンチュリが人工呼吸器回路内に挿入され得る。ベンチュリ内の高い流量は、ベンチュリ絞り部での低い圧力につながることができ、それにより、気化器が液体／ガスを正しい比率で吸気流に引き込むのと同じにように、ＮＯを呼吸器流内に引き込むことができる。よって、増大した呼吸器流がそれに比例してＮＯ流を増大させることができる。いくつかの実施形態では、鈍頭物体の閉塞物を人工呼吸器回路に挿入することができ、その閉塞物を挟んだ流れが低圧の後流を作り出し、それがＮＯを引き込む。いくつかの実施形態では、流量制限をプラズマの後に含めて、スパークチャンバ内の圧力を高く保ち、ＮＯ出力を増大させることができる。この流量制限は、高度補償に有用であり得る。いくつかの実施形態では、流量制限を捕集器の最後に含めることができ、ＮＯ含有ガスがより高い圧力となり、流れが、呼吸器流が高い圧力であるときを含む、あらゆる時に呼吸器流に流入できるようにする。いくつかの実施形態では、ポンプに対するフィードバック制御を使用して、スパークチャンバ内で一定の圧力を維持することができる。これは、周囲圧力の分散および捕集器前の抵抗を加味することができる。スパークチャンバ圧力は、ＮＯ生成制御アルゴリズムへの入力としても使用され得る。いくつかの実施形態では、スパークチャンバ内の圧力を増大させるために可変オリフィスをプラズマの後に含めることができ、オリフィスが吸気パルス中にＮＯ流を制御することができる。
【０４７２】
標高が高いほど、周囲圧力がより低く、空気密度がより低くなる。より低い空気密度は、電極の間の電気抵抗を低下させ、電極間隙を介したプラズマ絶縁破壊がより低い電圧で発生できるようになる。存在する空気がより少なく、電圧がより小さいため、より高い標高でのＮＯ生産は低下し、１８，０００フィートの標高では略２０％少なくなる。いくつかの実施形態では、可変流量制限をプラズマの下流に置いてプラズマチャンバ内に背圧を作り出し、プラズマチャンバ内の絶対空気圧力およびＮＯ生産効率を増大させることができる。オリフィスは、プラズマチャンバ圧力を入力とし、海水位における大気圧力を目標圧力として、閉ループ式に制御され得る。
【０４７３】
いくつかの実施形態では、手動換気モード（バッグモード）を含むＮＯ生成モジュールを提供することができ、手動換気モードは、モジュールが呼吸バッグまたは患者を換気するための他の手動換気機構の使用を支援することを可能にする。人工呼吸器は、必ずしも患者バギングを支援するとは限らない。いくつかの実施形態では、人工呼吸器ユーザインターフェースが、バッグモード動作に切り替えることができるバッグボタンをユーザに提供することができ、人工呼吸器は、ＮＯ生成モジュールと通信し、ユーザがバッグモードを選択したことをＮＯ生成モジュールに通知することができる。いくつかの実施形態では、バッグボタンがＮＯ生成モジュール上に位置し得る。バッグボタンが押されると、システムは自動的に生成ガスを人工呼吸器回路から手動バギング回路へと方向転換することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯモジュールは、入口からＮＯモジュールを通って出口に流れるときのバッグガスの流れを測定することができる。いくつかの実施形態では、人工呼吸器は、バッグ流のための空気をＮＯモジュールに提供することができ、ＮＯと空気の組合せは、ＮＯモジュールの出口を通って進み、バッグに入ることができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールは、少なくとも２つの出口を有することができ、１つが人工呼吸器回路用で、１つがバッグ出力用である。いくつかの実施形態では、バッグのための空気／ガスの供給源は、シリンダまたは壁取込口から来ることができ、モジュール筐体の入口を通って流れることができる。モジュール内で、供給源空気の流れを測定することができ、比例する量のＮＯを、バッグ流出口を通って出る前に流れに追加することができる。いくつかの実施形態では、バッグのための供給源空気／ガスは、人工呼吸器からモジュールに送達され得る。
【０４７４】
図１１７は、人工呼吸器１４６２に取外し可能に結合され、その中に挿入されているＮＯ生成モジュール１４６０を含む例示的ＮＯ送達システムを例示している。ＮＯ生成モジュールは、バッグをそこに取り付けることを可能にするニップル１４６４を含み、空気／Ｏ２は人工呼吸器から調達される。ＮＯ生成モジュールは、ＮＯを生成するように構成され、ＮＯが付加された空気をバッグニップルまたは人工呼吸器出力１４６６のいずれかに送り込む。
【０４７５】
人工呼吸器は、様々な追加的機能を有し得る。ＮＯウィーニングは、人工呼吸器ウィーニングまたはＳｐＯ２に基づくことができ、ＳｐＯ２は人工呼吸器によって測定され得る。ＮＯ生成モジュールを一体化することにより、人工呼吸器は、Ｏ２濃度がＮＯの追加によってどれほど希釈されるかを知り、それに応じて情報を表示することができる。これにより、吸気リムからサンプル採取する重複したセンサを不要にすることができる。人工呼吸器は、ＮＯ導入後の吸気ガスのＯ２レベルを測定すること、またはアルゴリズムもしくは参照テーブルを使用して、追加されたＮＯ体積および初期Ｏ２レベルに基づいてＯ２レベルを決定することを含む各種の技術を使用して、最終的な濃度を決定することができる。これにより、上流および下流での測定値ではなく、単一のＯ２測定値を提供することにより、ユーザの混乱をいくらか解消することができる。
【０４７６】
これらに限定されないがｅｔＣＯ２、Ｏ２、ＮＯ、およびＮＯ２を含む様々なガスレベルを測定することができる複数のガスモニタまたはモジュールも、本システムと共に使用され得る。いくつかの実施形態では、人工呼吸器回路から除去される体積がより少なくなるように、単一のガスサンプルラインを使用することができる。ガスサンプルラインは、同じサンプリングガス流回路（ポンプ、フィルタ、水トラップ）、ならびに共通のプロセッサ、電源、および／またはユーザインターフェースを利用することができる。ガスモニタは、スタンドアロンのモニタ装置（下記で詳細に説明するセンサモジュールなど）とすることも、または人工呼吸器の一部とすることもできる。いくつかの実施形態では、これは、人工呼吸器内に内蔵されているか、または人工呼吸器の外部のスロット内に設置し、取り外すことができるモジュールであり得る。取外し可能モジュールとして、それは、電力、警報、ユーザ入力、治療設定、および他の機能を、人工呼吸器などの主要機器と共有することができる。
【０４７７】
図１１８は、人工呼吸器１４７２の内部に埋め込まれたＮＯ生成モジュール１４７０の例示的実施形態を例示している。モジュールは、人工呼吸器から取外し可能とすることも、人工呼吸器内に恒久的に埋め込まれることもできる。ＮＯ生成モジュールは、ＮＯを生成し、ＮＯが付加された空気を人工呼吸器出力に送達するように構成される。いくつかの実施形態では、Ｏ２レベルを人工呼吸器の出力で測定して、ガスが、Ｏ２ガスなどの必要とされる適正なガスレベルを含んでいるかどうかを判定することができる。
【０４７８】
図１１９は、取外し可能に人工呼吸器１４８２に結合されたＮＯ生成モジュール１４８０の例示的実施形態を例示している。外部ＮＯ生成モジュールは、人工呼吸器に入る空気にＮＯを追加する。人工呼吸器は、ＮＯ生成モジュールに目標ＮＯ濃度を提供する。ＮＯ生成モジュールは、周囲空気／大気空気などの空気源１４８４を使用して生成ガス中にＮＯを生成し、ＮＯが付加された生成ガスを人工呼吸器に送り込む。
【０４７９】
図１２０は、取外し可能に人工呼吸器１４９２に結合された外部ＮＯ生成モジュール１４９０の例示的実施形態を例示している。ＮＯ生成モジュールは、ＮＯ送達のための人工呼吸器への空気圧接続で、医院の壁に取外し可能に取り付けられ得る。人工呼吸器は、ＮＯ生成モジュールに目標ＮＯ濃度を提供する。ＮＯ生成モジュールは、ＮＯを生成し、ＮＯを人工呼吸器に送達するように構成され、人工呼吸器も、図１２０に示すように、専有の空気源１４９４およびＯ２源１４９６を有する。
【０４８０】
図１２１は、人工呼吸器１５０２内に、例えばモジュールドックまたはベイ内に、取外し可能に挿入されたＮＯ生成モジュール１５００の例示的実施形態を例示している。ＮＯ生成モジュールは、周囲空気を反応ガスとして使用してＮＯを生成し、そのＮＯを、内部空気圧継手およびチューブまたは人工呼吸器の内部にある他の機構を使用して、人工呼吸器に送達する。
【０４８１】
図１２２は、人工呼吸器１５１２内に、例えばモジュールドックまたはベイ内に、取外し可能に挿入されたＮＯ生成器１５１０の例示的実施形態を例示している。ＮＯ生成モジュールは、周囲圧縮空気を使用してＮＯを生成し、そのＮＯを、チューブ１５１６またはＮＯ生成モジュールおよび人工呼吸器の外部にある他の機構を使用して、人工呼吸器１５１２の出力１５１４に送達する。よって、ＮＯ生成モジュールと人工呼吸器との間の内部接続ではなく、外部接続を使用してモジュールから人工呼吸器にＮＯを送達することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールおよび人工呼吸器は、それぞれ別個の空気源を有する。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュールはＮＯ２捕集器を含む。
【０４８２】
ＮＯ生成モジュールは麻酔機とも併用され得る。麻酔回路内のＮＯは蓄積する可能性があり、ガス分析センサデータを使用してＮＯ生産を制御することができる。ガス分析センサ測定値は、吸気リムおよび／または呼気リム内のものとすることができる。ＮＯ生産がフィードバックまたは換気回路内の１つまたは複数の場所におけるＮＯレベルの監視によって変更される場合、いくつかの実施形態では、２つ以上のＮＯセンサを使用して制御システムに冗長性および／または耐故障性を提供することができる。ＮＯ２を除去するために麻酔回路内の既存の捕集材が使用され得る。呼息ＮＯはどれ位のＮＯが患者体内にあるかの指示となり得るため、ＮＯ生産は、呼息ＮＯレベルに基づいて制御され得る。よって、ＮＯ生産を変更して呼息ＮＯのレベルを制御し得る。
【０４８３】
図１２３は、麻酔機１５２２と併せたＮＯ生成モジュール１５２０の例示的実施形態を例示している。麻酔機１５２２は、ＮＯ生成モジュール（取外し可能に麻酔機に結合されるか、または麻酔機内に埋め込まれるかのいずれか）と、必要時に捕集器を取り外して交換することができる限り、ＮＯ生成モジュールと一体であるかまたは別個であり得る捕集器１５２４とを含む。麻酔機１５２２およびＮＯ生成モジュール１５２０は、ＮＯおよび麻酔を含む空気を患者に提供する。患者からの呼息ガスは、捕集器リザーバ１５２６に渡されることができ、その出力が麻酔機に戻ることができる。サンプルガス１５２８は、そのガスが患者に到達する前に吸気リムから採取することができる。いくつかの実施形態では、サンプルガスは、様々なガスの濃度を測定するために麻酔機によって使用される。いくつかの実施形態では、そのサンプルガスを、センサモジュールまたはＮＯ生成モジュール内のセンサによって試験することができる。図には、ＮＯレベルを設定するための制御入力としての、麻酔機へのオプションの血液酸素飽和レベル（ＳｐＯ２）入力、および肺動脈圧力（ＰａＰ）入力１５２９も示されている。
【０４８４】
麻酔機と併せたＮＯ生成モジュールの使用は、電力、空気源、ユーザディスプレイ、警報ハードウェア、治療制御ソフトウェア、および他の機能を共有することが可能なＮＯ生成モジュールを備えた人工呼吸器と同様の手法を用いて実現される。麻酔機は典型的には、麻酔ガスが節約され、室内に放散されないように、閉ループで操作される。麻酔機の捕集材を使用して、回路内の患者が吐いたＣＯ２を吸収し得る。例えばソーダ石灰などの同じ材料を回路からＮＯ２を捕集するためにも使用することができるが、ＮＯレベルが高まることになる。いくつかの実施形態では、ＮＯの高まりを防止するために、麻酔は開ループ形式で提供することができ、その場合、排気ガスは外部に、もしくは屋内真空に通気されるか、または炭素フィルタもしくは他の手段で不活性化される。いくつかの実施形態では、ＮＯの高まりを防止するために、モジュールおよび／または麻酔機が閉回路内のＮＯレベルを測定し、それに応じてＮＯ生産レベルを調整して目標治療レベルを実現することができる。麻酔医は、ＮＯおよびＮＯ２レベルが自身の標準的なガスモニタ機器に存在することから利益を得ることができる。いくつかの実施形態では、これらのモニタは、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＯ２、ハロタン、イソフルラン、セボフルラン、デスフルラン、およびエンフルランを含むガスを測定する。ガスモニタは、麻酔機内の治療制御ソフトウェア、またはＮＯ生成モジュールのいずれかと通信して、ＮＯ生産レベルを制御する。
【０４８５】
ＮＯ生成モジュールは、Ｃ−ＰＡＰ機とも併用され得る。Ｃ−ＰＡＰ機は、睡眠時無呼吸を防止するために夜間に使用される。いくつかの実施形態では、ＮＯの追加により、酸素およびＣ−ＰＡＰ単独よりも血液酸素供給を向上させることができる。ＮＯ生成モジュールは、Ｃ−ＰＡＰ機の筐体内に一体化することができ、または任意選択で取外し可能にＣ−ＰＡＰ機に挿入されるか、もしくは取外し可能にＣ−ＰＡＰ機に結合するモジュールであり得る。Ｃ−ＰＡＰ機との間にも同様の相乗作用、すなわち、電力、ユーザインターフェース、空気源、警報ハードウェアが存在する。
【０４８６】
図１２４は、ＮＯ生成モジュール１５３２が一体化されたＣ−ＰＡＰ機１５３０の例示的実施形態を例示している。ＮＯ生成モジュールは、空気供給、制御装置１５３４、電力、および筐体をＣ−ＰＡＰ機ハードウェアと共有することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成モジュール１３２は、専有の空気ポンプ１５３６を含むことができる。いくつかの実施形態では、空気ポンプは、Ｃ−ＰＡＰ機とＮＯ生成モジュールとの間で共有され得る。図１２５は、Ｃ−ＰＡＰ１５４０およびＮＯ生成モジュール１５４２の例示的実施形態を例示しており、ここでは、すべてのＣ−ＰＡＰ流がＮＯ生成モジュールを通って流れ、それにより、ＮＯ２生産を低減するためのＮＯ濃度の希釈を可能にする。いくつかの実施形態では、Ｃ−ＰＡＰ装置は、ＮＯ生成およびＣ−ＰＡＰに共有される空気ポンプ１５４４を用いて動作する。ＮＯ２捕集器１５４６は、取外し可能捕集カートリッジ、または捕集材の交換を支援するリザーバの形態とすることができる。Ｃ−ＰＡＰ機は、ユーザが機械を制御するのを可能にするためにユーザインターフェース１５５０と通信し得る治療制御装置１５４８を含むことができる。いくつかの実施形態では、治療制御装置は、ＮＯ生成モジュールを使用して空気ポンプおよびＮＯの生産を制御するように構成される。
【０４８７】
ＮＯ生成モジュールは、血液酸素供給を向上させるために酸素タンクまたは濃縮器と共に使用されるか、またはそれらと組み合わせられ得る。図１２６は、どのようにＮＯモジュールがＯ２源と直列に、もしくはＯ２源と並列に使用される、またはＯ２源に埋め込まれ得るかを示している。図１２６は、患者に向かう別個のＮＯラインおよびＯ２ラインを示している。ＮＯ濃度、運搬時間、および酸素レベルによっては、Ｏ２およびＮＯを送達するために単一のルーメンも使用され得る。
【０４８８】
患者へのＯ２送達は、一定の流れであっても、またはパルス状であってもよい。Ｏ２流がＮＯモジュールを通るとき、ＮＯ流が適切に増減されるようにＯ２の流量をＮＯモジュールによって検知することができる。パルス状のＯ２送達の間、ＮＯモジュールは、ＮＯ送達をＯ２パルスと同期させるために、圧力、流量、またはＯ２流の音の変動を検知することができる。代替として、ＮＯ濃度装置が有線または無線手段を介してＯ２源から流れおよびタイミングデータを直接受け取ることができる。
【０４８９】
ＮＯ生成モジュールをＯ２源と直列に使用することの利益の１つは、ＮＯ生成モジュールが無酸素流条件ならびに音および警報を検出できることである。
【０４９０】
別の実施形態では、ＮＯ生成モジュールがＯ２濃縮器と「ピギーバック」構成でリソースを共有する。この実施形態では、ＮＯ装置は、モバイル濃縮器または据置き型の中央酸素送達システムとインターフェースを取って、酸素システムからのバッテリ電力およびＡＣ電源電力を共有することにより、重複、ならびに監視された充電および放電の挙動を回避する。この構成では、呼吸同期は、Ｏ２源からＮＯ生成装置への有線または無線信号を用いて行うことができる。信号は、呼吸検出、流量、圧力信号、トリガ信号、音響信号、温度信号、または呼吸に関連する他のタイプの信号に関連し得る。
【０４９１】
ＮＯからＮＯ２への変換率は、Ｏ２濃度、ＮＯ濃度、および時間の増大と共に増大する。いくつかの実施形態では、Ｏ２源は患者から最大５０フィートである。ＮＯがＯ２源で追加される場合、運搬時間が長くなり、それにより患者の吸気に先立つＮＯからＮＯ２への変換量を増大させる可能性がある。この上昇したＮＯ２レベルの可能性に対処するために、患者に近い近接捕集器ユニットが使用され得る。近接捕集器は、患者の近くに位置する化学捕集器（典型的にはソーダ石灰）から成る。捕集器は、カニューレが分岐する患者の首の根元にあるペンダントの形態であってよい。１つの実施形態では、捕集材ペレットおよび／または被覆は、カニューレ配管のルーメンの中にある。
【０４９２】
図１２７は、一体型のＮＯモジュールを備える酸素濃縮器１５６０を描いている。周囲空気は、ＮＯ生成装置および分子シーブベッドの両方に誘導されるのに先立って酸素濃縮器によって圧縮される。高濃度のＯ２は、患者への送達に先立って生成タンクに貯蔵される。ＮＯ生成装置は、Ｏ２濃縮器から治療設定情報およびＯ２流量情報を受け取る。ＮＯは大気（２０％Ｏ２）内で生成されるが、ＮＯ生産効率の向上のために（Ｏ２対Ｎ２の５０／５０の比が最適である）より高い濃度のＯ２と共に空気をＮＯモジュールに送ることが可能である。
【０４９３】
ＮＯ生成モジュールは、体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ）と併用されることも可能である。ＮＯ生成モジュールは、完全に埋め込まれた下位構成要素として、または取外し可能に挿入するかもしくは取外し可能に結合することができるオプションのモジュールとして、ＥＣＭＯ機に追加され得る。いくつかの実施形態では、ＥＣＭＯと共にＮＯを使用することで、腎臓を保護することによって長期生存率を向上させることができる。ＮＯモジュールが、電力および／または治療設定をＥＣＭＯ機から受け取ることができる。それと引き換えに、ＮＯ生成モジュールは、ＮＯおよび警報を提供することができる。この２つのシステムは、これらに限定されないが、警報ハードウェア、ユーザディスプレイ、電源、および筐体を含む様々な機能を共有することができる。
【０４９４】
図１２８は、ＮＯ生成モジュール１５７２が埋め込まれたＥＣＭＯシステム１５７０の例示的実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、空気は、ＮＯ生成およびガス調合のために屋内供給から調達することができる。いくつかの実施形態では、ＮＯ生成のための空気は、ＮＯ生成器から捕集器１５７４を通ってガス混合器１５７６に至り、そして血液酸素供給器１５７８に至る周囲のＮＯ含有空気から調達することができる。図１２８に示すように、ＮＯ生成モジュールは、ユーザディスプレイ１５８０、電源１５８２、治療制御装置１５８４、筐体、警報システム（図示せず）、および空気源を含む様々な構成要素をＥＣＭＯシステムと共有することができる。図１２８に示すように、ＮＯ生成モジュールは、ＮＯ２を除去するために捕集器に通され得るＮＯを生成することができる。捕集器は、別個の構成要素とするか、または必要時に捕集器を交換できるようにＮＯ生成モジュール内に収容され得る。ガス混合器は、周囲空気、Ｏ２、ＣＯ２、ならびにＮＯ生成モジュールおよび捕集器からの出力を含む各種の入力を有する。ガス混合器からの出力ガスは、血液酸素供給器に渡されることができ、血液酸素供給器はこのガスを患者に送ることができる。ＥＣＭＯシステムは、患者に送られるガスをユーザが制御することを可能にする治療制御装置も含むことができる。
【０４９５】
ＮＯ生成装置を人工呼吸器などの最重要機器に一体化するためには、ＮＯおよびＮＯ２を含む様々なガスレベルの測定が必要とされ得る。様々な呼吸または酸素濃度に関連する装置を使用する際には、各種ガスまたは他の物質の濃度を測定するために多数のセンサが使用され得る。センサモジュールを単独で、またはＮＯ生成モジュールと組合せと使用して、ＮＯ生成モジュール、医療機械、および／または患者に関連する様々なレベルの物質を測定することができる。例えば、電気化学センサなどのガス分析センサが使用されることがあり、これらは有限の有効寿命を有することがあり、周期的に取り替えられることがある。
【０４９６】
いくつかの実施形態では、センサモジュールは、１つまたは複数の標準的な入力（例えば、サンプルガス、電力、サンプルガスポンプコマンド、モードコマンド）を含むことができ、１つまたは複数の出力（例えば、１つまたは複数のガスのガス濃度、水トラップ水位、サンプルガス流量、および／または警報条件）を戻すことができる。警報条件には、これらに限定されないが、高ＮＯ２、水トラップ満杯、ねじれたサンプルラインなどのサンプルラインの問題を示すサンプルガス流ゼロが含まれ得る。いくつかの実施形態では、センサモジュールは、ポンプ、センサ、および／またはマイクロプロセッサに電力供給するために、１２ＶＤＣなどの単一の電力入力を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、センサは、デジタル化され、Ｉ２Ｃ通信を介して出力として提供され得る。いくつかの実施形態では、センサモジュールは、ガスサンプルからの水分を収集するために使用される水トラップ内の水位を監視することもできる。水トラップは、センサモジュールの一部として含まれ得る。サンプルガスの乾燥は、合体フィルタ、求心渦、疎水性の膜、化学乾燥剤、または他の手段を使用して達成され得る。センサの技法によっては、過度に乾燥したサンプルガスがセンサ性能に影響する可能性がある。いくつかの実施形態では、サンプルセンサを不適切な湿度のサンプルガスから保護するために、ある長さのナフィオン配管をセンサの前に含めて、周囲空気からの湿度をサンプル中に引き込むことができる。
【０４９７】
センサモジュールからのセンサ出力の１つまたは複数は、デジタル化され、Ｉ２Ｃバスまたは同等のもの（ＵＳＢ、ＲＳ２３２等）を通じて送達され得る。センサモジュールへの入力および出力を標準化することにより、最重要機器（すなわち、人工呼吸器）の残りの部分に影響を与えることなく、内部構成要素（例えば、ポンプ、１つまたは複数のガスセンサ、１つまたは複数の水位センサ、および１つまたは複数の弁）をアップグレードすることができる。センサモジュールを利用することにより、ユーザが、センサモジュールをアップロードグレードされた構成要素に交換することで検知技術の向上を利用することもできる。
【０４９８】
ＮＯ生成装置は、典型的にはＮＯ、ＮＯ２およびＯ２を含む様々なガスを測定する。複数のセンサを組み合わせて１つの交換可能なセンサモジュールにすることにより、センサが適正な場所に設置されて校正および測定の精度が損なわれないことを保証する。センサからマニホールドへの空気圧接続は、ユーザに代わってモジュールの製造中に行うことができ、それにより、部分的に設置されたセンサがシステムに漏れを導入する可能性をなくす。漏れは、信号レベルを低下させることによってセンサ読取値に影響し得るため問題となる可能性があり、また腐食性のＮＯおよびＮＯ２をセンサモジュールおよび／またはＮＯ生成機器の内部に導入する可能性があり、それが電気故障につながり得る。交換すべき個々のセンサの代わりに１つの交換品（センサモジュール全体）があるので、交換スケジュールがユーザによってより容易に管理できるようになり得る。
【０４９９】
センサモジュールと最重要機器との間に標準的なインターフェース（例えばＩ２Ｃ通信）を確立することにより、主要な最重要機器に影響を与えることなく、センサパックの内部をアップグレードして、新しいセンサおよび／またはポンプ技術を利用することができる。
【０５００】
いくつかの実施形態では、サンプルガス流をセンサに引き込むポンプは、センサモジュール内に位置し得る。これにより、ＮＯおよびＮＯ２への長期間の曝露に適合性のある長期用ポンプを必要とするのではなく、センサに交換できるより低コストのポンプの使用が可能になる。サンプルポンプをセンサモジュールの中に含めることにより、ポンプが、モジュール内のセンサに対して正しい速度で作動するようにプログラムされることが可能になる。さらに、センサパック内のサンプルガスポンプはセンサの前に配置することができ、それにより、センサを真空圧力にさらすのではなく、陽圧で空気をセンサへと押し込む。これは、センサの場所でサンプル圧力を大気レベル近くに維持するのを助けることができ、それによりセンサケースと検知要素との間の過度な圧力差分を防止する。また、漏れが存在するときにサンプルに周囲ガスが導入して、それによりサンプル濃度を希釈するのを防止することができる。
【０５０１】
いくつかの実施形態では、センサモジュールは、サンプルガス水トラップ内の水位を判定するための水トラップセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、水トラップは、静電容量手段を使用して液体高さを測定することができる。これらに限定されないが、超音波、光学、浮き磁石、導電技術を含む他の手法が、水トラップ内の液体高さを判定するために使用され得ることが理解されよう。
【０５０２】
センサモジュール１５９０の例示的実施形態を図１２９に示す。いくつかの実施形態では、センサモジュール１５９０は、ＮＯ、ＮＯ２、Ｏ２、および／またはＣＯ２を測定するための１つまたは複数のセンサ１５９２を含む。サンプルガスは、入口１５９４を通ってセンサモジュール１５９０に流入することができ、水トラップ１５９６を通じて誘導されることができ、それにより水がトラップに溜まることができ、サンプルガスがそこを通過できるようにする。サンプルガスは、ガスポンプ１５９８と、センサモジュールを通る一定の流れのサンプルガスを実現するように構成され得る流量制限装置１６００とに誘導されることができる。いくつかの実施形態では、センサモジュールは、水トラップ、およびセンサモジュール内の湿度を制御する機構も含むことができる。例えば、それは、湿度レベルがガスセンサにとって許容可能なものであることを保証するのを助けるために、ガスサンプルから周囲環境に、または環境からサンプル内に湿度を伝達するのを助ける、ある長さのナフィオン配管１６０２とすることができる。
【０５０３】
追加的なセンサがセンサモジュールに含められることも可能である。例えば、センサモジュールが、湿度、圧力、および流量測定センサも含み得る。サンプルガスが流れており、ポンプが機能していることを確認するために、１つまたは複数の流量測定センサが使用され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の流量測定センサ、および／または１つまたは複数の圧力センサを使用して、支配的な流れ抵抗を既知の特徴的な流れ抵抗と比較することにより、サンプルラインがねじれや閉塞なしに適正に吸気回路に接続されていることを確認することができる。ガスが流れていることを保証する他の方式は、ポンプ電流、ポンプ振動、サンプルライン圧力／真空、および／またはポンプモータエンコーダを調べるものである。サンプルガスは、センサモジュールを通じて押し込まれる、またはセンサモジュールを通じて引き抜かれ得る。いくつかの実施形態では、センサモジュールと同じ頻度で交換され得る低コストポンプをセンサモジュールに含めることができる。いくつかの実施形態では、ポンプは、モジュール内でセンサの前またはセンサの後に位置し得る。いくつかの実施形態では、ポンプは、センサモジュールではなく最重要機器内に位置し得る。
【０５０４】
図１３０は、サンプルガスがセンサモジュールを通して引き抜かれる、センサモジュール１６１０の内部構成要素の例示的実施形態を例示している。センサモジュールは、左側に一体化された水トラップ１６１２を含むことができる（図１３０で黒い破線の四辺形によって示すように）。サンプルガスは、水トラップ１６１２に流入することができ、乾燥した空気入口１６１４を通ってナフィオン配管に入る前に乾燥され得る。ナフィオン配管は、乾燥した校正ガスがセンサパックに導入された場合に周囲環境からの湿度を追加する。ナフィオン配管は、マニホールドに接続する。サンプルガスは、センサマニホールド１６１５を通って、３つのセンサ１６１６（ＮＯ２、ＮＯ、およびＯ２）の傍を流れ、ガス出口１６１８へと流れる。いくつかの実施形態では、サンプルガスポンプ１６２０は、モジュール外部のガス出口の下流に位置し、モジュールを通じてサンプルガスを引き抜く。
【０５０５】
図１３１は、例示的な取外し可能ＮＯ生成モジュール１６３０を描いている。圧縮空気は、上部継手からモジュールに入る。取外し可能捕集カートリッジ１６３２が、底部のモジュールのＮＯ出口に挿入される。モジュールは、そのモジュールが挿入されている機器から電力および治療設定を受け取る。
【０５０６】
図１３２は、組み合わせたＮＯ生成およびセンサガス分析モジュール１６４０を描いている。モジュールは、上部接続１６４２を通じて調達された圧縮空気を使用する。ＮＯ生成は、モジュールが挿入されている機器によって電力供給される。ＮＯ含有ガスは、交換可能なＮＯ２捕集器構成要素１６４４を通って底部継手から出る。サンプルガスは、右上の継手１６４６に入り、そこでサンプルガスが水トラップ１６４８内で乾燥される。水トラップのリザーバは、排水のために取外し可能である。このモジュールは、ＮＯセンサおよびＮＯ２センサを含んでいるが、同じサンプルガスを分析するために追加的なセンサが含まれ得る。
【０５０７】
上記で説明したように、ＮＯ生成は患者モニタに関連付けられ得る。ＮＯ生成能力は、患者モニタに一体化されるか、または上記のように患者モニタはＮＯ生成モジュールと共に使用され得る。
【０５０８】
ＮＯ生成モジュールまたはＮＯ生成能力を、これらに限定されないが患者モニタまたは人工呼吸器を含む任意タイプの装置と一体化することは、ユーザの利益をもたらすことができ、それらには、これらに限定されないが、ユーザディスプレイ、警報光、スピーカ、バックアップバッテリ、電源、ナースコールハードウェア、ハードウェアウォッチドッグ、周囲温度、および圧力センサ等を含む共有ハードウェアに起因するコストの低減が含まれる。組み合わせられたディスプレイは、ユーザが現在の患者の生命兆候、換気、および血行動態を１つの場所で見ることを可能にする。これにより、時間を節減することができ、ユーザがデータ間の関係を評価する能力を向上させる。さらに、警報および警報設定ならびにトレンド分析のための一貫性のある全く同じユーザインターフェースがあり、患者データ間の関係をプロットする能力は、一体化型解決法の利益のいくつかに過ぎない。ＮＯは心肺系の血行動態機能に直接的な影響を及ぼすため、臨床医がＮＯ投与量を制御し、ある１つの機器からの影響を見ることが有益であり得る。患者状態に基づくＮＯ送達の閉ループ制御が容易にされ得る。これらに限定されないが、ＳｐＯ２、ＥＴＣＯ２、呼吸数、心拍数および他の因子が、ＮＯ生成アルゴリズムへの入力として働き得る。
【０５０９】
いくつかの実施形態では、患者モニタを、遠隔からの閲覧および警報のために中央ステーションに、および病院情報システムに接続することができ、患者の法的記録のシームレスなデータ統合を提供する。いくつかの実施形態では、患者モニタを人工呼吸器のエクスポートデータストリームにも接続して、人工呼吸器設定、ＮＯ治療アルゴリズムへの流量および気道圧力曲線、ならびに／または患者治療記録を統合することができる
【０５１０】
データ統合の利益の他に、一体化された装置は、空間および設置面積を低減することができ、これは臨床環境において非常に望ましい。危篤状態の患者の周りの空間は、最大で１６個の輸液ポンプを含む、監視および換気機器によって占められ、そのため、設置面積を低減できれば、ケーブルおよびチューブが減少するため、臨床環境を働きやすく、かつより安全にすることができる。
【０５１１】
図１３３は、ＮＯモジュール１６５２を含む様々なモジュールと共に使用するための拡張スロットを備えた患者モニタ１６５０の一実施形態を例示している。患者モニタは、ＡＣ電力１６５４またはＤＣ電力を壁から受け取るように構成される。患者モニタは、これらに限定されないが、心拍数、血圧、呼吸数、ＳｐＯ２、ｅｔＣＯ２、換気圧力、換気流量、ＮＯガス濃度、ＮＯ２ガス濃度、およびＯ２ガス濃度を含む、内蔵監視能力１６５６を含むことができる。ＥＫＧおよびＳｐＯ２などの標準的な機能に関する患者への様々な接続が含まれ得る（これらの接続は図示していない）。モニタ１６５０は、すべてのデータ、トレンド、およびパラメータ間の関係を観察するためのディスプレイ１６５８を含むことができる。患者パラメータの時間履歴もディスプレイに示されることが可能であり、一方、ＮＯ、ＮＯ２、およびＯ２のゲージが示され得る（いくつかの実施形態ではディスプレイの一番下に）。ＮＯ、ＮＯ２、およびＯ２ガス分析センサは、患者モニタに埋め込まれる、または別個のガス分析装置内に収容される、または拡張ドック内のモジュールの中にあり得る（例えば図１３４に示すように）。モニタは、１つまたは複数の患者パラメータについて一貫性のある警報および表示形式も提供することができ、警報の優先順位および識別性を、起こり得る問題間でより一貫性のあるものにする。ガスサンプルは、患者吸気リムから、典型的には患者Ｙコネクタの直前で引き込まれ得る。いくつかの実施形態では、患者モニタは、サンプルガスを引き込むためのポンプ、ならびに水トラップおよび／またはガスサンプルを用意するためのナフィオン配管を含むことができる。排気サンプルガスは、室内に放出されるか、または病院真空に接続されるかのいずれかである。
【０５１２】
図１３４は、ＮＯモジュール１６６４および１つまたは複数のガス分析モジュール１６６２を備える患者モニタ１６６０の一実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、吸気ガスサンプルは、ガス分析モジュール内に引き込まれ得る。ガス分析モジュールは、水トラップ、ある長さのナフィオン配管、ＮＯセンサ、Ｏ２センサ、ＮＯ２、センサ、圧力センサおよび温度センサ、ならびにガスポンプを含むことができる。図１３４に示すモジュールボックスは、図示されるように別個のハウジング内に位置することができ、または患者モニタの主要ハウジングに一体化され得る。
【０５１３】
いくつかの実施形態では、一体化されたＮＯモジュールの解決法を用いる患者モニタをカテーテル検査室で使用することができ、患者は、患者が酸化窒素に反応するかどうか、また手術およびＩＣＵ内での術後中にＮＯ療法から利益を受けることができるかどうかを判定するために、近く行われる心臓切開手術の事前検査を受ける。カテーテル検査室実装のいくつかの実施形態では、人工呼吸器は伴わず、血行動態モニタのみがある。
【０５１４】
図１３５は、一体化されたＮＯ生成と共に患者モニタ１６７０を利用するカテーテル検査室設定の例示的実施形態を例示している。患者モニタは、ｅｔＣＯ２、呼吸数、ＥＫＧ、および／または温度などの患者パラメータを受け取ることができる。患者モニタは、患者に直接送達されるＮＯの出力を有することができる。送達は、鼻カニューレ、ＥＴチューブ、フェイスマスク、または他の手段を含む、様々な手段を通じて行われ得る。ＮＯ送達および患者反応データは、同期して収集することができ、患者モニタ内で閲覧し、記憶することができる。これにより、患者のＮＯへの反応を評価する能力を容易にすることができる。
【０５１５】
電子ＮＯタンク
ＮＯ生成が電子ＮＯ生成タンク交換装置を使用して実現されることも可能である。このタンク交換装置は、これらに限定されないが人工呼吸器、ＣＰＡＰ機、麻酔装置、および患者モニタを含む、ＮＯを利用する任意の装置と共に使用され得る。いくつかの実施形態では、タンク交換装置は、医療用ガスストリームに追加もしくは調合される、または非希釈形態で直接患者に送達される（例えばカテーテル検査室でのテストの場合）ＮＯを生成することができる、スタンドアロン装置の形態とすることができる。いくつかの実施形態では、タンク交換装置は、一定の量のＮＯを一定の流量で生産することができる。タンク交換装置は様々な機能を含むことができるが、いくつかの実施形態では、装置は、装置の出力内で目標ＮＯ濃度を維持するために、空気流（ポンプ速度、空気圧力、流量制御装置のオリフィス直径、流量弁のデューティサイクル）、および／またはプラズマ活動（これらに限定されないが、パルス幅、パルス周波数、電気電流周波数、電流レベル、プラズマエネルギー、主要スイッチング電圧、および／または電力を含む）を自動的に調整するように構成され得る。ＮＯ投与量制御は、ソフトウェアコントロール、電気ハードウェアコントロール、または機械的コントロールを含む、各種の機構を使用して実現され得る。
【０５１６】
いくつかの実施形態では、ＮＯ生成タンク交換装置が、生成すべきＮＯの量を知る手段を含むことができる。ＮＯ投与量は、医療用ガス気流内の流量センサからのデータに基づいて計算することができ、または、タッチ画面インターフェース、上下ボタン、回転つまみ、線形ポテンショメータ、または他の手段などの様々な機構を通じてＮＯ生成器に提供されるユーザ設定から計算することができる。ＮＯ投与量は、患者モニタ、人工呼吸器、ＣＰＡＰ機、またはＮＯを利用する他の装置などの第２の装置からの流れデータから計算することもできる。
【０５１７】
ＮＯ生成タンク交換装置は、空気流を生成する手段を含むことができる。空気流は、圧縮機、ファン、ベローズ、またはダイヤフラムポンプなどの装置から生成され得る。空気流は圧縮ガス源から来ることがあり、その場合、ＮＯ生成装置は、流量制御装置、比例弁などを用いて自動的に空気流を変動させる。空気流は、圧縮ガス源から来て、投与量の設定の一部としてユーザによって調整される弁で機械的に制御され得る。比例弁は、ＮＯ生成装置の一部とするか、またはＮＯ生成装置よりも前の空気供給内に位置し得る。
【０５１８】
ＮＯ生成タンク交換装置の様々な他の構成要素は、ＮＯの形成のためのプラズマを生成する１つまたは複数のスパーク間隙を含むことができる。スパーク間隙は、継続的なアーク発生を含むことも、間断的なアーク発生を含むこともできる。高電圧回路を使用して、スパーク間隙で空気を絶縁破壊するのに充分な電圧を生成することができる。ＮＯ２吸収材を備えた捕集器を設けて、ＮＯ流からＮＯ２を除去することができる。捕集器はＮＯ流内の主流への導入より前にあることができ、または捕集器はＮＯ流内の主流への導入の後にあり得る。
【０５１９】
いくつかの実施形態では、Ｏ２療法が一定流量で患者に投与されることがある。ＮＯが医療用ガス（空気、Ｏ２、その他）の一定の流れに追加されるときには、ＮＯ送達も一定となり得る。この治療シナリオは、高速に応答する流量センサならびに高性能ポンプおよび流量制御装置による負荷がない、ＮＯ生成タンク交換装置などの非常に単純なＮＯ生成装置によって対処され得る。
【０５２０】
図１３６は、電気ＮＯ生成タンク１６８０の例示的実施形態を例示している。電力１６８２はＡＣ源またはＤＣ源のいずれかから供給され得る。いくつかの実施形態では、空気は、ハウジングの空気入口１６８４を通じて周囲空気から調達することができる。ＮＯはユニット内で生成されることができ、装置出口１６８８にある取外し可能ＮＯ２捕集器１６８６に通すことができる。様々なユーザ調整装置が設けられ得る。例えば、空気流レベル１６９０およびＮＯ投与量調整１６９２は、ユーザがＮＯ生成タンクの設定を調整するために提供され得る。
【０５２１】
図１３７は、図１３６の電気ＮＯ生成タンク１６８０の内部構造の例示的実施形態を例示している。いくつかの実施形態では、空気は、環境から調達することができ、フィルタ１６９４およびポンプ１６９６を通る。空気はポンプを出、プラズマチャンバ１６９８を通って流れる。プラズマ生成器は、制御装置１７００、例えばＣＰＵによって制御され、制御装置は、ユーザ投与量および流れ設定を受け取り、それらをプラズマ生成器に送信する。プラズマ生成器は、電極を備えた高電圧回路から構成され得る。空気はプラズマ生成器を通り、そこで空気中のＮ２およびＯ２の一部がＮＯおよびＮＯ２に変換される。空気は次いで捕集器１７０２を通り、そこでＮＯ２が吸収されるが、ＮＯレベルはほぼ元のままとされる。ＮＯと空気の組合せが空気タンクを出る。
【０５２２】
図１３８は、加圧ガス源１７１２に接続されることが可能な電気ＮＯ生成タンク１７１０の例示的実施形態を例示している。典型的には、流入ガスは、空気またはＮ２とＯ２と別の組合せである。いくつかの実施形態では、加圧空気は、フィルタ１７１４を通り（ただしこれは空気源の純度によってはオプションとすることができる）、可変オリフィス１７１６を通ることができる。可変オリフィスは、制御装置のＣＰＵなどの制御装置１７１８によって制御され得るが、オリフィスの手動制御も実現され得る。可変オリフィスを使用して、プラズマ生成器１７２２を通って流れる空気の量を制御し、それにより生成されるＮＯの量を制御することができる。プラズマ活動（エネルギー、パルス幅、電流周波数、電流、主要スイッチング電圧等）を変動させることによるものを含む、追加的なＮＯ生成制御も使用され得る。ＮＯ生成器からの出力は、ＮＯ２（例えば、イリジウム電極が使用されるときはＮＯレベルの６％〜１０％）を含有している。ＮＯ２は、タンクを出るときに捕集器（例えばソーダ石灰）を使用して浄化され得る。ソーダ石灰などの捕集器１７２０は有限の寿命を有し、そのため周期的に交換することが可能な取外し可能ハウジングにパックされる。
【０５２３】
いくつかの実施形態では、システムは、高電圧回路内の共振周波数を周期的に探索することができる。これは、システムが電源投入されたとき、患者治療の開始時、毎日、または何らかの他の頻度で行われ得る。回路の共振周波数を決定することで、製造、電極間隙（摩耗および製造による）の変動、ならびに変圧器の分散を加味する。共振周波数で動作することにより、システムは、より多くのエネルギーをもつスパークを生成することができ、それによりＮＯ生産を増大させる。
【０５２４】
図１３９は、遠隔出力を備える電気ＮＯ生成タンク１７３０の例示的実施形態を例示している。空気は、格子１７３２またはタンクの筐体にある他の開口を通じて環境から調達することができる。空気は、ＨＥＰＡフィルタに通されることによってさらに処理され得る。ＨＥＰＡフィルタは、ＮＯ２捕集カートリッジ１７３４内に含まれ得る。いくつかの実施形態では、ＮＯを、ＮＯ生成タンクから遠隔でガスの流れに導入することができる（例えば人工呼吸器回路）。遠隔ガス流にＮＯを送達するために、多ルーメンチューブ１７３６、例えば３ルーメンチューブが使用され得る。２つの残りのルーメンは、差圧法を使用して遠隔ガス流内の流れを測定するために使用され、圧力センサがＮＯ生成タンク装置内に位置する。遠隔流量測定は、ＮＯ送達チューブの端部にある遠隔センサで行うことも可能であり、これは空気圧接続と電気接続の両方がＮＯ生成タンクでなされることを必要とする。
【０５２５】
図１４０は、図１３９で説明したものなどの、組み合わされた捕集器および周囲空気フィルタ１７４０（ＣＳＡＡＦ）の例示的実施形態を例示している。組み合わされた捕集器および周囲フィルタ１７４０は、ユーザにとって交換を容易にする。ＣＳＡＡＦは、ＮＯ＋ＮＯ２＋空気ｉｎ  １７４２、ＮＯ＋空気ｏｕｔ  １７４４、およびフィルタリング後の周囲空気ｉｎ  １７４６、の３つの空気圧接続を通じてＮＯ生成装置に接続することができる。周囲空気は、ＣＳＡＦＦの挿入端の中のＨＥＰＡフィルタを通り、内径に入ることができ、そこで内部ポンプに入る。外側を向いた端部には捕集材が充填されている。ＮＯ２含有空気が、捕集器ハウジングの一方の側部の空気圧継手に入る。ハウジング内のパーティション１７４８は、ガスが、許容可能な量のＮＯ２を吸収するのに充分な経路長さを通ることを保証する。ＮＯと空気の組合せが反対側の空気圧継手から出て、ＮＯ出口へと進む。
【０５２６】
図１４１は、単一のルーメン出力を有するＮＯ生成タンク装置１７５０の例示的実施形態を例示している。図の装置は、患者モニタや人工呼吸器などの他の病院機器から、無線または任意の他の手段により、治療パラメータを受け取ることができる。例示的な治療パラメータには、これらに限定されないが、患者呼吸数、患者１回呼吸量、患者分時体積、患者空気流量、人工呼吸器設定、人工呼吸器流量、人工呼吸器流トリガ、ＳｐＯ２、肺動脈圧力、および目標ＮＯ投与量が含まれる。装置は、この情報を使用してＮＯ生成設定を決定する。ＮＯ生成は、一定レートであっても、患者治療データ（例えば呼吸数または換気率）と共に変動してもよい。ＮＯ出力は、チューブ１７５２で、直接患者に、または別の医療用ガスストリームを介して間接的に送り出される。
【０５２７】
図１４２は、遠隔流量センサを備えたＮＯ生成器１７６０の例示的実施形態を例示している。流れは、ＮＯ生成器の外部にある流量センサ１７６２によって測定することができる。流量センサ入力は、患者吸気リム内に位置する専用の流量センサから来ることがあり、または人工呼吸器、麻酔機、ＣＰＡＰ機、もしくは空気流を測定する他の医療装置から来ることがある。ＮＯと空気の組合せが、捕集器構成要素１７６４を通って装置を出る。空気は、環境からの空気、別個の圧縮空気源、または他のＯ２およびＮ２含有ガス混合物などの各種の供給源から調達され得る。
【０５２８】
ＮＯ療法の間、患者からの呼息ガスはＮＯおよびＮＯ２を含有している可能性がある。これらの呼息ガスは、周辺環境に放出されて、ＮＯ２レベルを上昇させ、場合によっては患者、介護関係者、および他の近くにいる人々の健康に危険を及ぼす可能性がある。１つの実施形態では、患者の呼気ガスは、環境への放出に先立ってＮＯｘが捕集される。ＮＯｘの捕集は、炭素、ソーダ石灰、および他の物質によって行われ得る。１つの実施形態では、浄化器カートリッジを人工呼吸器の排気口に取り付けて、患者呼気ガスからＮＯｘを除去する。１つの実施形態では、人工呼吸器排気浄化器カートリッジが、カートリッジの耐用寿命が使い果たされたときにユーザに警告する警報機能を有する。１つの実施形態では、ＮＯ生成・送達装置が、人工呼吸器排気浄化器の使用を追跡し、交換を行う理由があるときにユーザに警告する。いくつかの実施形態では、交換スケジュールは、浄化器に関係する有効寿命、浄化器が設置されてからの経過時間、浄化器が設置されてから患者に送達されたＮＯｘ分子の量、または浄化材の耐用寿命に関係する他のパラメータ、のパラメータのうち１つまたは複数に基づく。
【０５２９】
人工呼吸器治療は、常に流れるバイアス流に加えて、呼吸に関連する吸気パルスを患者に送達することを伴う。人工呼吸器の中には、バイアス流情報を即座に提示しないものがあり、そのことが、吸気気道で送達されるＮＯおよび他の薬剤の薬剤投与量に影響し得る。１つの実施形態では、ＮＯ生成・送達システムが、ＮＯ生成・送達装置によって検出された人工呼吸器流に関する情報をユーザに提示し、この情報には、人工呼吸器バイアス流、ピーク気道圧力、分時体積、１回呼吸量、吸気対呼気比、人工呼吸器モード（体積制御対圧力制御）、および換気療法に関連する他のパラメータ、の１つまたは複数が含まれる。１つの実施形態では、ＮＯ生成・送達システムが、人工呼吸器流が許容可能範囲の外側にある場合に警報を提供する。
【０５３０】
１つの実施形態では、ＮＯ送達システムが、生成ガス中のＮＯおよび／またはＮＯ２濃度を、生成ガスが患者気道に注入される前に測定する。
【０５３１】
本明細書において引用されるすべての特許、特許出願、および公開文献は、全体が参照によって本明細書に組み込まれる。上記で開示されたおよびその他の特徴および機能、またはそれらの代替物は、多くの他の種々のシステムまたは用途に望ましいように組み合わせられ得ることが理解されよう。本開示への様々な代替、変更、変形、または改良が後に当業者によって行われ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４４Ｃ】
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【図４５】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５１Ｃ】
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【図５１Ｄ】
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【図５１Ｅ】
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【図５１Ｆ】
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【図５１Ｇ】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６Ａ】
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【図１０６Ｂ】
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【図１０７Ａ】
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【図１０７Ｂ】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
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【図１２７】
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【図１２８】
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【図１２９】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１３４】
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【図１３５】
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【図１３６】
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【図１３７】
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【図１３８】
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【図１３９】
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【図１４０】
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【図１４１】
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【図１４２】
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【図１４３】
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【図１４４】
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