BRPI0616155A2 - sistema e método de administração de um gás farmacêutico a um paciente - Google Patents

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Duncan P L Bathe
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Ino Therapeutics Llc
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Abstract

SISTEMA E MéTODO DE ADMINISTRAçãO DE UM GáS FARMACêUTICO A UM PACIENTE. A presente invenção refere-se a um método e sistema para o envio de um gás farmacêutico a um paciente. O método e sistema propor- cionam uma quantidade desejada de um gás farmacêutico a um paciente independente do padrão respiratório do paciente. Os gases farmacêuticos preferidos são CO e NO, ambos os quais são proporcionados como uma concentração em um gás veículo. O sistema de controle de gás determina o envio de um gás farmacêutico ao paciente para resultar na quantidade desejada conhecida (por exemplo, em moléculas, miligramas ou outras unidades quantificadas) do gás farmacêutico sendo enviado. Com a conclusão da re- ferida quantidade desejada conhecida de gás farmacêutico em uma plurali- dade de respirações, o sistema pode ou terminar qualquer envio adicional de gás farmacêutico ou pode ativar um alarme para alertar ao usuário de que a quantidade conhecida foi enviada. O sistema é também dotado de funções de alarme para alertar o usuário de possíveis maus funcionamentos do sistema.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EMÉTODO DE ADMINISTRAÇÃO DE UM GÁS FARMACÊUTICO A UMPACIENTE".
Antecedentes
A presente invenção refere-se a um método e sistema para aadministração de um gás farmacêutico a um paciente e, mais particularmen-te, a um método e sistema para introduzir monóxido de carbono CO ou oxidonítrico NO a um paciente em uma quantidade predeterminada.
Antecedentes da Invenção
A forma normal ou convencional de proporcionar um fármacofarmacêutico a um paciente é de prescrever a dose com base na quantidadedo fármaco (em geral em peso) por unidade de peso do paciente (por exem-plo, mg/kg) com a dose sendo especificada para ser enviada por um períodode tempo ou sendo repetida em intervalos de tempo especificados. Isto per-mite que o usuário controle a quantidade de fármaco e garante que a quanti-dade de fármaco sendo enviada esteja na proporção ao tamanho do pacien-te. Isto é para evitar a variabilidade de paciente a paciente em resposta aofármaco em virtude do tamanho do paciente, isto é, um corpo de 7 kg nãoobterá a mesma quantidade de fármaco de um adulto de 80 kg.
Recentemente, houve uma série de gases que foram mostradosa apresentar uma ação farmacêutica em seres humanos e em animais. E-xemplos incluem oxido nítrico (NO) Zapol et al., no documento de PatenteU.S. N°. 5.485.827 e mais recentemente, monóxido de carbono (CO) Otther-bein et al., (pedido de patente publicada U.S. N°. 2003/0219496). No pedidode patente de Otterbein, CO é descrito como dotado de uma ação farmaco-lógica em uma série de condições médicas que incluem doença de obstru-ção total do intestino e vascular.
Nos referidos casos, o gás monóxido precisa ser enviado aosalvéolos do paciente onde o mesmo pode se mover através da membranaalveolar e para dentro da corrente sangüínea onde a sua ação pode ocorrer.
A dosagem da corrente usada nos referidos casos é para o paciente pararespirar uma concentração especificada de CO em ppm por um período detempo especificado. A dosagem apurada de CO para os referidos tratamentosé importante na medida em que OC reage com a hemoglobina no sangue paraformar carboxihemoglobina, o que significa que a hemoglobina não é mais ca-paz de portar oxigênio aos tecidos do corpo. Se muito CO for dado, o pacientepode exibir efeitos tóxicos de CO os quais são em geral conhecidos.
Há uma janela bastante estreita de envio de CO entre o nívelterapêutico e o nível que ocasiona carboxihemoglobina acima dos níveis se-guros. Até o presente, CO foi enviado como uma concentração constante nogás respirado pelo paciente/animal por um período de tempo especificado.Por exemplo, na referência 3 da publicação de Otterbein, (exemplo 2 pg 13)a dose terapêutica enviada a camundongos para o tratamento da obstruçãototal do intestino foi de 250 ppm de CO por 1 hora.
Entretanto, o referido método de dosagem de CO pode ser as-sociado com uma grande variabilidade na dose atual sendo enviada aos al-véolos de animais/seres humanos. A referida variabilidade ocorre em funçãode que a quantidade de CO sendo enviado ao animal/paciente depende donúmero de variáveis incluindo, mas não são limitados a, o volume periódicodo paciente, o coeficiente respiratório, o coeficiente de difusão através dacorrespondência de ventilação/perfusão e alveolar (V/Q).
A quantidade de CO enviada aos alvéolos do paciente pode serdeterminada pela lei de gás ideal como mostrado na equação a seguir:
N = P.W(Ru.T) (1)
Onde:
N é o número de mois de gás (mol)
P é a pressão absoluta do gás (joule/m3)
V é o volume do gás particular (m3)
Ru é a constante de gás universal, 8,315 (joule/(gmol.°K)
T é a temperatura absoluta (0K)
Se for assumido que a pressão atmosférica (101,315 joule/m3) e20°C (293°K) como a temperatura e expressa-se o volume em mL (χ 10'6
m3) então a equação (1) se reduz a:
N =4,16 χ 10-5.V (mois) (2)A equação (2) pode ser usada para calcular o número de moisde gás enviado a um volume alveolar do paciente por um período de tempoquando se dá uma concentração especificada ao se usar a equação a se-guir:
Nco = RR.t. Cc0 ■ 10 -6 4,16 χ 105. Va (3)
Onde:
Cco é a concentração de CO (ppm)Va é o volume alveolar (mL)RR é o coeficiente respiratório em (BPM)t é o tempo em minutos (min)
Por exemplo, se a dose de CO para obstrução total do intestinoem seres humanos for de 250 ppm de CO por 1 hora (60 minutos), o volumealveolar é de 300 mL e o coeficiente respiratório do paciente é de 12 respira-ções por minuto (bpm) então a quantidade de gás CO em mois enviados aosalvéolos do paciente sobre o referido período seria:
Nco = 12.60.250.10"6 4.16 χ 10 5. 300 = 2.25 χ 10 3 (mois)O referido pode ser convertido na massa de fármaco enviado(Meo) usando o peso molecular de grama de CO que é 28 como mostradona equação a seguir:
Mco = Neo. 28 = 63x10'3 (g) = 63 (mg) (4)
Entretanto, embora isto funcione para determinadas suposições,um coeficiente respiratório espontâneo de um paciente pode variar ampla-mente de talvez 8 a 20 respirações por minuto dependendo das circunstân-cias e o volume alveolar do paciente por respiração pode também variar sig-nificativamente a partir, por exemplo, de 200 mL a 400 mL, dependendo danecessidade metabólica. As referidas variáveis podem ter um efeito dramáti-co na quantidade de fármaco gasoso sendo enviado ao paciente por ummesmo período de tempo. Por exemplo, se o coeficiente respiratório do pa-ciente for de 8 bpm e o volume alveolar for 200 mL, a dose de CO enviadaaos alvéolos do paciente deve ser 27,8 (mg). Da mesma forma, se o coefici-ente respiratório do paciente for de 20 bpm e o volume alveolar for 400 mL, adose de CO enviada aos alvéolos do paciente deve ser 139,2 (mg), repre-sentando assim uma diferença de cinco vezes na quantidade de fármacosendo enviada.
Isto significa, no exemplo de CO, que a quantidade de fármacogasoso que o paciente obtém medida em gramas pode variar substancial-mente dependendo do padrão ventilatório do paciente. Para uma dose combase na concentração e tempo constantes, o efeito das referidas variáveispode significar que um paciente individual pode obter doses significativa-mente mais altas ou mais baixas de CO em gramas e isto pode resultar ouem níveis elevados inseguros de carboxihemoglobina ou doses muito baixaspara serem eficazes. Embora nem toda o fármaco gasoso enviado aos alvé-olos seja captado pelos corpúsculos na corrente sangüínea (em virtude dasvariáveis tais como debito cardíaco e o coeficiente de difusão do gás) o con-trole da quantidade enviada aos alvéolos leva em conta uma grande fonte devariabilidade.
Ademais, há uma necessidade de administrar NO a um pacienteem uma quantidade predeterminada como descrito em "Cell-free hemoglobinIimits nitric oxide bioavaillability in sickle-cell disease", Nature Medicine, Volume8, Número 12, Dezembro de 2002, páginas 1383 e seq. O referido documentodescreve o uso de NO inalado para reagir com a hemoglobina livre na célulapara formar metemoglobina plasmática e assim reduzir a capacidade da hemo-globina livre na célula no plasma para consumir o NO produzido endogenamen-te (figura 5, página 1386). A quantidade de NO enviada ao sangue do pacienteprecisa ser equivalente à quantidade de hemoglobina livre na célula que estáno plasma do paciente. A quantidade de NO enviada à amostra de pacientes com célula falciforme foi de 80 ppm de NO por 1,5 hora. Entretanto, houve vari-abilidade na quantidade de metemoglobina produzida em pacientes individuaiscomo mostrada pelas barras de erro na figura 4b. Assim, de modo similar aoexemplo de CO, uma quantidade conhecida de NO precisa ser enviada ao pa-ciente para proporcionar o efeito terapêutico desejado e mais uma vez é impor-tante remover qualquer variabilidade de envio em virtude das diferenças no pa-drão respiratório individual do paciente.
Assim, seria vantajoso se obter um sistema e método de intro-duzir gases farmacêuticos (tais como monóxido de carbono e oxido nítrico)que permita um controle preciso de uma quantidade conhecida do gás far-macêutico a ser enviado aos alvéolos do paciente e que não seja submetidoa mudanças com base nos padrões respiratórios dos pacientes.
Sumário da Invenção
Assim, a presente invenção refere-se a um sistema e métodopara a administração de um gás farmacêutico, tal como monóxido de carbo-no e óxido nítrico, que permita que o médico determine e controle a quanti-dade desejada do gás a ser enviado ao paciente. O método determina aquantidade desejada do gás farmacêutico a ser administrado ao paciente eentão administra a quantidade desejada do gás farmacêutico, independentedos padrões respiratórios do paciente. Caso a prescrição seja for especifica-da como uma quantidade total de fármaco, então o método determina a ad-ministração do gás farmacêutico quando a quantidade total desejada foi ad-ministrada ao paciente.
Assim, pelo método da presente invenção, a quantidade de gásfarmacêutico é enviada ao paciente como uma quantidade desejada e a re-ferida quantidade desejada pode ser expressa em diversas unidades de me-dida, tais como, mas não são limitados a, o peso do fármaco em microgra-mas (pg), miligramas (mg), gramas(g) etc., os mois do fármaco em nanomols(nM), micromols (μΜ), milimols (mM), mols (M), etc., ou o volume do fárma-co, em uma concentração conhecida ou pressão parcial, em microlitros (μΙ_),mililitros (ml_), litros (L), etc. A quantidade desejada do gás farmacêutico po-de também ser expressão como a quantidade por unidade de tempo por umperíodo de tempo tal como mg/hora por 2 horas.
A presente invenção inclui também um sistema para a administra-ção de um gás farmacêutico, tal como monóxido de carbono ou óxido nítrico, eo sistema inclui um dispositivo de entrada que pode ser conectado à fonte dogás farmacêutico e envia o gás ao paciente por meio de um dispositivo de paci-ente. O dispositivo de paciente pode ser um dispositivo que de fato introduz ogás farmacêutico no paciente tal como uma cânula nasal, um tubo endotraque-al, máscara facial ou semelhante. Há também um sistema de controle de gásque controla a introdução da quantidade de gás farmacêutico a partir da fontede gás através do dispositivo de paciente. Mais uma vez, portanto, o sistemaproporciona uma quantidade de gás conhecida ao paciente.
Como tal, a presente invenção permite ao usuário ajustar aquantidade desejada de fármaco gasoso a ser enviado aos alvéolos do paci-ente e para o sistema para então enviar o fármaco gasoso em múltiplas res-pirações até que a quantidade prescrita tenha sido enviada.
Como uma modalidade adicional, o sistema e método pode sim-plesmente proporcionar um alarme, visual e/ou audível, para alertar ao usuá-rio quando a quantidade total predeterminada de gás farmacêutico foi admi-nistrada ao paciente e não apenas termine a administração. Como tal, o u-suário é alertado de que a quantidade predeterminada total desejada admi-nistrada em uma pluralidade de respirações foi agora enviada ao paciente demodo que o usuário pode tomar a ação apropriada, incluindo o monitora-mento mais próximo do paciente.
As referidas e outras características e vantagens da presenteinvenção se tornarão mais prontamente aparentes durante a descrição deta-lhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos.
Breve Descrição dos Desenhos
As figuras 1 e 2 são vistas de um painel dianteiro de um apare-lho para realizar a presente invenção mostrando as diferentes opções deusuário.
A figura 3 é uma vista esquemática da presente invenção usadacom um paciente com respiração espontânea; e
A figura 4 é uma vista esquemática da presente invenção usadacom um paciente que respira por meio de um ventilador.
Descrição Detalhada da Invenção
Na descrição detalhada a seguir, CO é usado como o gás far-macêutico mas a descrição pode ainda ser válida para NO. Com referênciaagora à figura 1, é mostrada uma vista dianteira de um aparelho que podeser usado na realização da presente invenção. Como pode ser visto, há umpainel dianteiro 10 que pode ser uma parte do aparelho e no referido painelhá botões de ajuste de entrada e tela que permitem ao usuário ajustar e mo-nitorar a quantidade de CO que é enviada ao paciente.
O meio de determinar a quantidade desejada de CO a ser envi-ada é por meio do botão de ajuste de entrada 12 com uma quantidade deajuste sendo mostrada na tela de ajuste 8. As unidades mostradas na figura1 são em miligramas por quilo, ou seja, as unidades são medidas em umadose por quilograma do peso corporal ideal do paciente. Junto com a referi-da entrada, há uma entrada adicional 14 com a qual o usuário pode dar en-trada ao peso corporal ideal do paciente em quilogramas com a quantidade ainda exibida na tela 8. Com as referidas entradas, o usuário pode ajustar aquantidade de gás farmacêutico a ser administrado ao paciente em propor-ção ao tamanho do paciente e o que reduz a variabilidade de paciente a pa-ciente em resposta ao gás farmacêutico em virtude do tamanho do paciente,isto é, um corpo de 7 quilos não será administrado com a mesma quantidadede gás farmacêutico que um adulto de 80 quilos.
O painel dianteiro 10 ainda apresenta uma tela de monitor 6 quepode exibir a dose total de CO (mg) a ser enviada (mostrada em 16) comocalculada para a manipulação da dosagem/kg pelo peso corporal do pacien-te em kg.
Uma vez que a quantidade desejada de fármaco gasoso foi ajus-tado no dispositivo, o sistema então determina a quantidade de gás farma-cêutico que deve ser enviada em cada respiração e a quantidade de tempoe/ou o número de respirações que levará para enviar a quantidade desejadatotal de fármaco. A tela monitor 6 pode também exibir uma rodada total dedose enviada de CO (mg) (mostrada em 17) na medida em que é enviada aopaciente de modo que o usuário pode monitorar o progresso do tratamento.Isto pode ser atualizado a cada respiração na medida em que mais gás far-macêutico é enviado.
Como determinado, as unidades ilustradas na figura 1, são emunidades métricas, entretanto, pode ser visto que outras unidades de massae volume podem também ser usadas na realização da presente invenção,isto é, onças e polegadas cúbicas e outras configurações do painel frontalpodem ser usadas, como será posteriormente entendido.
Com referência agora à figura 2, foi mostrado um painel dianteirosimilar 10 para o aparelho mostrado na figura 1 mas ilustrando uma opçãode ajuste de usuário diferente. A quantidade desejada de CO a ser enviadaao paciente é prescrita como o coeficiente de envio por meio do botão deajuste de entrada 13 e é em unidade de mg/hr de CO a ser enviado. Na refe-rida opção, o dispositivo ainda permite a duração de tempo (em horas) detratamento a ser ajustada por meio de um botão de ajuste de entrada 15. Senecessário, o ajuste de entrada pelo botão de ajuste de entrada 15 deve serajustado em contínuo onde a dose por hora funcionaria continuamente atéque o usuário mude o ajuste. Com os referidos ajustes de entrada, o apare-lho pode calcular e exibir a quantidade desejada de gás farmacêutico a seradministrada ao paciente.
Ainda, como na figura 1, o painel dianteiro 10 apresenta aindaum monitor de tela 6 que pode exibir a dose total de CO (mg) a ser enviada(mostrado em 16) como calculado por multiplicação da dose/hora pela dura-ção de tempo total (hr). Uma vez que a quantidade desejada de gás farma-cêutico tenha sido ajustada no dispositivo, o sistema então determina aquantidade de gás farmacêutico a ser enviado em cada respiração e a quan-tidade de tempo e/ou o número de respirações que levará para enviar aquantidade de fármaco total desejado. Como antes, o monitor de tela 6 podeexibir um total de dose enviada de CO (mg) (mostrado em 17) na medida emque a mesma é enviada ao paciente de modo que o usuário pode monitoraro progresso do tratamento. Isto pode ser atualizado em cada respiração namedida em que mais gás farmacêutico é enviado.
Como pode ser observado, as figuras 1 e 2 ilustram duas dasdiversas opções para o ajuste da quantidade e duração desejada da terapiade gás farmacêutico. As referidas opções não pretendem ser exclusivas e háoutras opções de ajuste descritas ou que podem ser entendidas a partir dadescrição a seguir.
Uma vez que a quantidade desejada de fármaco gasoso tenhasido ajustado no dispositivo, o sistema de controle de gás pode então deter-minar a quantidade de gás farmacêutico a ser enviada em cada respiração ea quantidade de tempo e/ou o número de respirações que levará para enviara quantidade desejada do gás farmacêutico.
Há uma série de abordagens diferentes que o sistema de controlede gás pode usar para determinar a quantidade por respiração e a duraçãopara o envio da referida dose de modo que a quantidade desejada de gásfarmacêutico seja enviada independente do padrão respiratório do paciente:
a) o usuário pode ajustar a quantidade do gás farmacêutico a serenviada durante cada respiração (MCo respiração) e o sistema de controle degás calcula o número de respirações (nrespirações) que será necessário paraenviar a quantidade total de gás farmacêutico (MCo), isto é, nrespirações =
Mco/Mco respiração (5)
Uma vez que o número total de respirações (nrespirações) necessá-rio tenha sido determinado, o valor pode ser exibido no painel dianteiro 12por meio da tela 16 para informar ao usuário o número de respirações.
(b) o usuário pode ajustar o número de respirações (nreSpirações)que irá administrar a quantidade total do gás farmacêutico e o sistema calcu-la a quantidade por respiração (Mco respiração) a ser enviada.
Mco respiração = MCO/Πrespirações (mg) (6)
Uma vez que a quantidade por respiração (MCo respiração) a serenviado tenha sido determinado, o valor pode ser exibido no painel dianteiro10 para informar ao usuário a quantidade.
(c) o usuário pode ajustar a duração do tempo para o qual o tra-tamento deve ser enviado. A quantidade por respiração seria então determi-nada ao se calcular a quantidade por minuto e então, ao se monitorar o coe-ficiente de respiração dos pacientes nas respirações por minuto, a quantida-de de respiração pode ser calculada. O referido cálculo pode ser repetidoapós cada respiração de modo que quaisquer mudanças no coeficiente res-piratório dos pacientes não afetem a quantidade total de fármaco gasososendo enviado.
d) se a quantidade desejada de gás farmacêutico foi ingressadacomo uma dose por Kg do peso corporal ideal do paciente (Mg/kg) junto como peso corporal ideal do paciente (kg) então a quantidade por respiração(Mco respiração) pode ser determinada como uma função do peso corporal idealdo paciente (IBW)1 da dose ajustada por quilograma (Mkp) e do coeficienterespiratório monitorado do paciente (RR) ou combinações dos mesmos;
Mco respiração = f (IBW, Mkg, RR) e o número de respirações podeentão ser calculado como:
'respirações = Mco/Mco respiração (7)
Uma vez que a quantidade por respiração (MCo respiração) e o nú-mero de respirações (nreSpirações) necessários a serem enviados foi determi-nado, os valores podem ser exibidos no painel dianteiro 10 para informar aousuário as quantidades que o dispositivo selecionou.
e) Em vez do peso corporal ideal (IBW) do paciente, a altura e osexo do paciente podem ser ingressados (que é como o IBW é determinado).
f) Se a quantidade desejada de gás farmacêutico por unidade detempo é ingressada no dispositivo, então o dispositivo pode calcular a quan-tidade por respiração a ser enviada ao paciente, com base no coeficienterespiratório monitorado atual (como determinado pelo sensor de gatilho derespiração). A referida quantidade por respiração pode ser recalculada apóscada respiração quando uma nova informação relativa ao coeficiente respira-tório está disponível para garantir a quantidade por unidade de tempo sejamantida mesmo se o padrão respiratório do paciente muda com o tempo.
g) Há ainda outras formas de variar a quantidade de gás farmacêu-tico enviada por respiração para garantir que a quantidade por unidade de tem-po seja mantida mesmo se o coeficiente respiratório do paciente mudar. Outroexemplo é onde o dispositivo apresenta duas quantidades diferentes de enviopor respiração, uma quantidade alta e uma quantidade baixa. O dispositivo es-colhe qual deve ser usada com base na quantidade calculada por unidade detempo sendo enviada no número anterior de respirações. Se a quantidade porunidade de tempo for superior do que a necessária, o mesmo utiliza a quanti-dade baixa por respiração até que a situação se corrija a si mesma; da mesmaforma, se a quantidade por unidade de tempo estiver funcionando a menor, en-tão a unidade muda para uma quantidade mais alta por respiração.A informação acima mencionada é suficiente para o sistema dapresente invenção enviar a dose ao paciente e para determinar a quantidadepor respiração, tempo de administração ou outro parâmetro de modo a iniciar aadministração de CO e para terminar a referida administração quando a quanti-dade ajustada ao usuário de gás farmacêutico tiver sido enviada ao paciente.
Retornando agora à figura 3, é mostrado um esquema de umsistema que pode ser usado para realizar a presente invenção quando o pa-ciente está respirando espontaneamente. Como pode ser visto, há um dis-positivo de paciente 18 que envia a dosagem do gás farmacêutico a partir dosistema de envio de gás 22 ao paciente 41 por meio do conduto de condu-ção de gás 19. Como indicado, o dispositivo de paciente 18 pode ser qual-quer um de uma variedade de dispositivos que de fato orientam o gás far-macêutico para dentro do paciente e pode ser uma cânula nasal, uma más-cara, um tubo endotraqueal e semelhante.
Com a modalidade da figura 3, há uma fonte de gás farmacêuti-co por meio de um tanque de fornecimento de gás 20 contendo o gás farma-cêutico em geral em um veículo de gás. Quando o gás farmacêutico for mo-nóxido de carbono, por exemplo, o gás veículo convencional comercialmenteoferecido é o ar. O fornecimento de monóxido de carbono e o ar são propor-cionados em concentrações de 3.000 ppm, entretanto, as concentrações nafaixa de 1.000 ppm a 5.000 ppm de CO em ar são também alternativas dis-poníveis. No caso de NO como o gás farmacêutico, o gás veículo é conven-cionalmente nitrogênio e a faixa de concentração típica disponível varia de100 ppm a 1600 ppm.
Assim, a partir do tanque de fornecimento 20, há um calibre depressão de tanque 21 e um regulador 23 para trazer a pressão do tanquepara baixo a uma pressão de trabalho do sistema de envio de gás 22. O gásfarmacêutico entra no sistema de envio de gás 22 através da entrada 24 quepode proporcionar uma conexão pronta entre o sistema de envio de gás 22 eo tanque de fornecimento 20 por meio do conduto. O sistema de envio degás 22 apresenta um filtro 25 para garantir que nenhum contaminante interfi-ra com a operação segura do sistema e que o sensor de pressão 27 detectese o fornecimento de pressão é adequado e após, inclua uma válvula de se-gurança de gás 26 como um controle do gás farmacêutico que entra no sis-tema de envio de gás 22 e para proporcionar um controle de segurança nocaso do sistema de envio de gás 22 estiver enviando em demasia o gás far-macêutico aó paciente. No caso do referido envio em demasia, a válvula desegurança 26 pode ser imediatamente fechada e um alarme 42 emitido paraalertar o usuário de que o sistema de envio de gás 22 foi desabilitado. Comotal, a válvula de segurança 26 pode ser uma válvula operada a solenóideque é operada a partir de sinais direcionados a partir de uma central de uni-dade de processamento que inclui um microprocessador.
A jusante à válvula de segurança 26, está um sistema de controlede fluxo que controla o fluxo do gás farmacêutico ao paciente através do dispo-sitivo de paciente 18. Na modalidade mostrada, o sistema de controle de fluxocompreende uma válvula de controle de alto fluxo 28 e uma válvula de controlede baixo fluxo 30 e bem a jusante das válvulas de controle de alto e baixo fluxo28, 30, respectivamente, está um orifício de alto fluxo 32 e um orifício de baixofluxo 34 e o objetivo e o uso das válvulas de alto e baixo fluxos 28, 30 e dosorifícios de alto e baixo fluxos 32, 34 será explicado posteriormente. O sensorde fluxo de gás 36 é também localizado no fluxo do gás farmacêutico ao dispo-sitivo de paciente 18, e como mostrado, se encontra a jusante ao sistema decontrole de fluxo, entretanto, o sensor de fluxo de gás 36 pode alternativamenteser localizado a montante ao sistema de controle de fluxo.
Em seguida, há o sensor de gatilho de paciente 38. Quando opaciente respira durante a inspiração, o mesmo cria uma pequena pressãosubatmosférica no nariz ou em outra área onde o dispositivo de paciente 18está localizado, e conseqüentemente, no dispositivo de paciente 18 em si. Osensor de gatilho de paciente 38 detecta a referida queda de pressão e pro-porciona um sinal indicador do início da inspiração do paciente. De modosimilar, quando o paciente expira, há uma pressão positiva no dispositivo depaciente 18 e o sensor de gatilho de paciente 38 detecta que a pressão posi-tiva e proporciona um sinal indicador do início da expiração. Isto permite comque o sensor de gatilho de paciente 38 determina não só o coeficiente respi-ratório do paciente mas também os tempos de inspiração e de expiração.
Finalmente, há uma CPU 40 que se comunica com o sensor degatilho de paciente 38, com as válvulas de alto e baixo fluxo 28, 30, com aválvula de segurança de gás 26, e com outros componentes de modo a rea-lizar o objetivo pretendido da presente invenção. A CPU 40 pode incluir umcomponente de processamento tal como um microprocessador para imple-mentar todas as soluções das equações que são usadas pelo sistema deenvio de gás 22 para enviar uma quantidade predeterminada de gás farma-cêutico ao paciente. A CPU 40 é conectada ao painel dianteiro 10 onde ousuário pode ingressar com os ajustes e monitorar a terapia.
O uso do sistema de envio de gás 22 da presente invenção paraa respiração espontânea pode agora ser explicado. Quando o sistema deenvio de gás 22 detecta por meio do sensor de gatilho de paciente 38 que ainspiração se iniciou, há um sinal que é proporcionado à CPU 40 para enviaruma dose de um gás farmacêutico (MCo respiração) para dentro do fluxo degás inspiratório do paciente, preferivelmente durante a primeira metade dociclo inspiratório. A referida quantidade por respiração foi determinada combase na quantidade desejada de gás farmacêutico que foi ajustada no sis-tema, e os cálculos realizados em a) a g) descritos anteriormente.
O volume atual de gás enviado durante a respiração depende daconcentração do gás farmacêutico em um gás veículo que é fornecido pelotanque de fornecimento 20. Uma concentração fonte típica (CCo) para COdeve ser de 3.000 ppm (faixa entre 500 a 5.000). O volume de gás de fonte(Vd) por respiração para proporcionar a dose por respiração (MCo respiração)quando a fonte de CO é 3.000 ppm é dada pela equação a seguir, combi-nando as equações 2, 3, 4 e 6:
Vd = Mco respiração/(28. Cco 4,16 χ 10"11) (8)Considerando que
Moc = 60 χ 10"3(g)
Ceo = 3.000 (ppm)
Nrespirações = 600
Então Vd = 28,6 (mL)Para enviar o volume de fonte de gás por respiração (Vd), ouseja, o gás farmacêutico e o gás veículo, o sistema de envio de gás 22 abrea válvula de controle de fluxo, de modo que a válvula de alto fluxo 28 ou aválvula de baixo fluxo 30 permite que o gás flua para o paciente até que ovolume por respiração (Vd) tenha sido enviado. A presença do orifício de altofluxo e do orifício de baixo fluxo 36 limita o fluxo de gás a um nível de ajustefixo durante o período que as válvulas de alto ou de baixo fluxos 28, 30 sãoabertas de modo que o sistema de envio de gás 22 pode determinar o perío-do de tempo que as válvulas de alto ou de baixo fluxos 28, 30 devem serabertas para enviar o volume por respiração (Vd) necessário. Ainda, comouma outra opção, o fluxo pode ser determinado pelo sensor de fluxo de gás36 para monitorar o fluxo de gás ao dispositivo de paciente 18 e assim aopaciente e pode fechar a válvulas de alto ou de baixo fluxos 28, 30 apropria-da quando a quantidade predeterminada desejada de gás farmacêutico te-nha sido enviada ao paciente.
Como pode ser visto, para proporcionar uma faixa suficiente pa-ra cobrir todas as doses possíveis, o uso de válvulas de múltiplos fluxos, ouseja, a válvula de alto fluxo 28 e a válvula de baixo fluxo 30 junto com osorifícios de múltiplos fluxos correspondentes, o orifício de alto fluxo 32 e oorifício de baixo fluxo 34, podem ser usados em paralelo, de modo a propor-cionar faixas altas e baixas de fluxo de gás. Por exemplo, o fluxo de gás bai-xo fluxo através da válvula de baixo fluxo 30 pode ser ajustado em 1Uminuto e o fluxo de gás de alto fluxo através da válvula de controle de altofluxo 28 pode ser ajustada em 6 L/minuto. A faixa de fluxo de uma válvula defluxo de gás particular é selecionada para garantir que o volume de gás porrespiração (Vd) possa ser enviado ao paciente em pelo menos metade dotempo de inspiração.
Como um exemplo, se o paciente estiver respirando com umritmo de 12 respirações por minuto e apresentar uma proporção de l:E de1:2 então o tempo inspiratório será de 1,66 segundo e metade deste seria de0,83 segundo.
O tempo (t) decorrido para enviar Vd de 28 mL pode ser calcula-do como a seguir.
t = Vd.60/(Q. 1000) (segundos) (9)
Quando Q (o fluxo de gás quando a válvula de alto fluxo 28 estáaberta) = 6 LVminutost = 0,28 (segundo)
O referido tempo se encontra, portanto, bem dentro de 1/2 tem-po inspiratório permitido de 0,83 segundo.
O sistema de envio 22 pode ainda incluir o monitoramento e ca-racterísticas de alarme para alertar o usuário se o sistema de envio 22 nãoestiver funcionando corretamente. As referidas condições de alarme podemser determinadas pela CPU 40 e o alarme 42 ativado para alertar o usuáriode uma condição de falha particular. O alarme 42 pode ser audível, visual ouambos e as condições de alarme podem ser quaisquer umas das a seguir:
Nenhuma respiração detectadaBaixa pressão de fonte de gásEnvio inadequado de volume por respiração (Vd)Envio acima do volume por respiração (Vd)Envio abaixo do volume por respiração (Vd)Sob determinadas condições, tal como quando o sistema de en-vio 22 está enviando em demasia o gás farmacêutico, a COU 40 pode sinali-zar a válvula de fechamento de gás 26 e imediatamente cessar qualquerenvio adicional do gás farmacêutico e o alarme 42 ainda ser ativado.
O uso do alarme 42 pode também ser uma alternativa ao fecha-mento do fornecimento de gás farmacêutico ao paciente quando uma quan-tidade desejada predeterminada de gás farmacêutico tenha sido completa-mente enviada ao paciente. No referido caso, como uma alternativa à inter-rupção do fornecimento adicional do gás farmacêutico ao paciente, o siste-ma de envio 22, pode por meio da CPU 40, ativar o alarme 42 para alertar ousuário de que a quantidade predeterminada total desejada de gás farma-cêutico foi enviada. O usuário pode então desativar manualmente o sistemade envio 22 ou continuar a enviar o gás farmacêutico sob um controle maisestrito do estado do paciente.Com relação agora à figura 4, é mostrada uma vista esquemáticado sistema de envio de gás 44 usado em conjunto com um paciente que estárespirando por meio do ventilador 46. Na modalidade da figura 4, mais uma vezhá um tanque de fornecimento 20 que inclui um regulador de gás convencional23 e um calibre de pressão 21 para fornecer o gás farmacêutico junto com ogás de veículo à entrada 24 no sistema de envio de gás 44. Resumindo breve-mente os componentes da modalidade da figura 4, uma vez que eles são basi-camente os mesmos que os descritos com relação à modalidade da figura 3,pode haver um filtro 25 e um sensor de pressão 27 no sistema de envio de gás44. Mais uma vez, há uma válvula de segurança 26 para controlar o excesso degás farmacêutico através do sistema de envio de gás 44.
As válvulas de alto e baixo fluxo 28 e 30 controlam o fluxo dogás farmacêutico através do sistema de envio de gás 44, as válvulas de altoe baixo fluxo 28, 30 operam como descrito com relação à modalidade dafigura 3 com os orifícios de alto e baixo fluxo 32, 34 localizados a jusante àsválvulas de controle de fluxo.
Mais uma vez, há um sensor de fluxo de gás 36 e um sensor degatilho de paciente 66, ambos os quais se comunicam com a CPU 40. Nareferida modalidade, entretanto, o gás farmacêutico é portado através de umconduto de saída 70 ao dispositivo de paciente 72 que também recebe o gásde ventilação do ventilador 46. Como tal, o ventilador 46 envia o fluxo de gásatravés do membro inspiratório 74 e o gás é retornado ao ventilador 46 atra-vés do membro expiratório 76.
O fluxo de gás a partir do ventilador 46 é então suplementadopelo fluxo de gás farmacêutico a partir do sistema de envio de gás 44 onde ogás é misturado em ou próximo do dispositivo de paciente 72 para introduzirno paciente 78. Uma vez que todo o gás farmacêutico é enviado ao pacienteem uma pluralidade de respirações, basicamente a Cpu 40 pode realizar amesma determinação de fluxos e semelhante como explicado com relação àmodalidade da figura 3. A diferença principal entre a referida modalidademostrada na figura 4 e aquela apresentada na figura 3 é que o sensor degatilho de paciente 66 é projetado para operar em uma forma que funcionecom o ventilador 46.
Por exemplo, quando o ventilador 46 proporciona fluxo de gásao paciente durante a inspiração, o mesmo ocasiona uma pressão positivano circuito de respiração. A pressão positiva é conduzida através do condutode saída 70 e é detectado pelo sensor de gatilho de paciente 66 e é reco-nhecido como o início da inspiração. Isto é oposto à modalidade da figura 3onde o paciente respira espontaneamente e uma pressão negativa é geradadurante a inspiração no dispositivo de paciente 18; a referida pressão nega-tiva é conduzida ao sensor de gatilho de paciente 38 da figura 3 e o sensorde gatilho de paciente da figura 4 pode ser o mesmo sensor de pressão e osistema de envio de gás 44 pode ser ajustado para funcionar com o ventila-dor ou com o paciente respirando espontaneamente.
Aqueles versados na técnica prontamente reconhecerão nume-rosas adaptações e modificações que podem ser realizadas ao sistema deenvio de gás farmacêutico e método de envio de gás farmacêutico da pre-sente invenção que resultará em um método e sistema aprimorados para aintrodução de uma quantidade desejada conhecida de um gás farmacêuticoem um paciente; ainda todos se encontrarão inseridos no espírito e âmbitoda presente invenção como definido nas reivindicações a seguir. Assim, apresente invenção deve ser limitada apenas às reivindicações a seguir e àssuas equivalentes.

Claims (30)

1. Método de administração de gás de monóxido de carbono(CO) ou de oxido nítrico (NO) a um paciente compreendendo as etapas de:determinar a quantidade desejada de gás de CO ou NO a seradministrada ao paciente;administrar o gás de CO ou NO ao paciente de modo que aquantidade desejada de CO ou NO enviada é independente do padrão respi-ratório do paciente.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa deadministrar o gás a um paciente compreende administrar CO ou NO em umgás veículo ao paciente.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa deadministrar gás ao paciente inclui a etapa de medir e de usar o coeficienterespiratório do paciente.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa deadministrar a quantidade de gás inclui a etapa de determinar o volume de gás aser enviado por respiração e então enviar o referido volume para uma plurali-dade de respirações até que a quantidade desejada de gás tenha sido enviada.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa deadministrar a quantidade de gás compreende medir o fluxo de gás ao paci-ente durante a respiração e terminar a administração do gás com o fluxomedido de gás ao paciente quando a quantidade desejada para a respiraçãotiver sido enviada.
6. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a etapa deadministrar a quantidade de gás desejada compreende determinar a concen-tração de gás de CO ou de NO no gás veículo sendo administrado e calcu-lando o tempo necessário na concentração calculada para administrar aquantidade desejada de gás para aquela respiração e a etapa de terminar aadministração do gás compreende terminar o gás quando o tempo calculadotenha decorrido.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa dedeterminar a quantidade de gás desejada a ser administrada ao pacientecompreende determinar a quantidade desejada em unidades de massa ouunidades de massa por unidade de tempo.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa dedeterminar a quantidade de gás desejada a ser administrada ao pacientecompreende determinar a quantidade desejada em unidades de mois oumois por unidade de tempo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa dedeterminar a quantidade de gás desejada a ser administrada ao pacientecompreende determinar a quantidade desejada em unidades de massa porpeso corporal ideal e o peso corporal ideal do paciente ou em unidades demassa por unidade de tempo por peso corporal ideal e o peso corporal idealdo paciente.
10. Sistema para a administração de gás de monóxido de carbo-no (CO) ou de oxido nítrico (NO) ao paciente, o sistema compreendendo:um meio de entrada para conectar a uma fonte de gás de CO ou NO;um meio de saída para conectar ao dispositivo do paciente paraintrodução do gás nos pulmões do paciente;meio para determinar a quantidade desejada de gás de CO ouNO a ser enviada ao paciente em uma pluralidade de respirações;um sistema de controle de gás para enviar a quantidade deseja-da de gás de CO ou NO independente do padrão respiratório do paciente.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o meiode determinar a quantidade desejada de gás de CO ou NO compreende umcontrole de ajuste de entrada.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que a fontede gás de CO ou NO compreende um gás de CO ou NO em uma concentra-ção conhecida em um gás veículo.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, em que o sistemade controle de gás inclui uma unidade de processamento central (CPU) e emque a CPU controla a quantidade de gás enviada durante a respiração do paci-ente com base na concentração de gás de CO ou NO no gás de veículo.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, em que a CPUutiliza a concentração de gás de CO ou NO no gás veículo para enviar o gásde CO ou NO e o gás veículo em uma pluralidade de respirações até que aquantidade desejada de gás tenha sido enviada.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o siste-ma de controle de gás inclui um meio sensor que determina o volume de gássendo enviado por respiração do paciente.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o siste-ma de controle de gás inclui um sensor de fluxo que determina o fluxo degás ao paciente.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o siste-ma de controle de gás inclui um sensor de gatilho de paciente que percebe oinicio e o final do ciclo inspiratório de um paciente.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o siste-ma de controle de gás compreende pelo menos uma válvula de fluxo de gásque é operável pela CPU para proporcionar o gás em um fluxo conhecidopor um período de tempo.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que o siste-ma de controle de gás compreende uma pluralidade de válvulas de controlede fluxo de gás em paralelo entre si dotadas de diferentes faixas de fluxopermitidas através das válvulas de controle de fluxo de gás.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que o siste-ma de controle de gás inclui adicionalmente um orifício a jusante a partir depelo menos uma válvula de controle de gás para limitar o fluxo de gás atra-vés da referida pelo menos uma válvula de controle de gás.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o meiopra determinar a quantidade desejada de gás é um controle de ajuste emunidades de massa por unidade de tempo.
22. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o meiopara determinar a quantidade desejada de gás é um controle de ajuste emunidades de massa.
23. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o meiodeterminar a quantidade de gás desejada é um controle de ajuste com uni-dades de massa por unidade de peso corporal ideal por unidade de tempo eum controle de ajuste para dar entrada ao peso corporal ideal do paciente.
24. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o meiodeterminar a quantidade de gás desejada é um controle de ajuste com uni-dades de massa por unidade de peso corporal ideal e um controle de ajustepara dar entrada ao peso corporal ideal do paciente.
25. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o meiodeterminar a quantidade de gás desejada é um controle de ajuste com uni-dades de massa por unidade de tempo e um controle de ajuste para dar en-trada ao tempo de duração do tratamento.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que o sistemade controle de gás inclui um sensor de gatilho de paciente que percebe o iniciodo ciclo inspiratório de um paciente ventilado ou que inspire espontaneamente.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, em que o siste-ma de controle de gás inclui uma unidade de processamento central (CPU) eem que a CPU calcula a quantidade de gás enviada durante a respiração dopaciente com base na quantidade de gás desejada, a concentração do gásde CO,ou NO no gás veículo e o coeficiente respiratório do paciente comodeterminado a partir do sensor de gatilho de paciente.
28. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, em que o siste-ma de controle de gás inclui uma unidade de processamento central (CPU) eem que a CPU calcula a quantidade de gás a ser enviada por respiraçãocom base na quantidade de gás desejada, a concentração do gás de CO ouNO no gás veículo, a duração de tempo do tratamento e o coeficiente respi-ratório do paciente.
29. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, em que o siste-ma de controle de gás envia a quantidade de gás a ser enviada por respira-ção na primeira metade do tempo inspiratório quando o sensor de gatilho depaciente indica o início do ciclo inspiratório.
30. Sistema para administrar gás monóxido de carbono (CO) ouóxido nítrico (NO) a um paciente, o sistema compreendendo:um meio de entrada para conectar a uma fonte de gás de CO ouNO;um meio de saída para conectar ao dispositivo do paciente paraintrodução do gás nos pulmões do paciente;meio para determinar a quantidade desejada de gás de CO ouNO a ser enviada ao paciente;um sistema de controle de gás para enviar a quantidade deseja-da de gás de CO ou NO para dentro do paciente por sobre uma pluralidadede respirações;um dispositivo de alarme, o referido sistema de controle de gásativando o referido alarme quando a referida quantidade desejada de gás deCO ou NO tenha sido enviada ao paciente.
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