ES2859483T3

ES2859483T3 - Dispositivo para difusión de NO de alta concentración con gas de terapia de inhalación

Info

Publication number: ES2859483T3
Application number: ES16778660T
Authority: ES
Inventors: John C Falligant; Craig R Tolmie
Original assignee: Mallinckrodt Hospital Products IP Unlimited Co
Current assignee: Mallinckrodt Hospital Products IP Unlimited Co
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2021-10-04
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: EP3355973A1; CN108136140B; EP3355973B1; CN108136140A; CN113577468A; EP3804793A1

Abstract

Un dispositivo de difusión (100) para inyectar un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal, comprendiendo el dispositivo de difusión: un cuerpo (110) que comprende una pared (115) que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior que rodea una región interna hueca (118); una proyección (195) que se extiende desde la superficie interior del cuerpo (110) y hacia la región interna hueca (118); y un canal de inyección (180) que pasa a través de la pared (115) y la proyección (195) a un puerto de inyección (185) de modo que el puerto de inyección (185) inyecta el gas de alta concentración en la corriente de gas transversal a una distancia de la superficie interior del cuerpo (110), donde el puerto de inyección (185) tiene una salida rebajada desde un centro de la región interna hueca (118).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para difusión de NO de alta concentración con gas de terapia de inhalación

CAMPO TÉCNICO

Los principios y realizaciones de la presente invención se refieren en general a un dispositivo para combinar óxido nítrico (NO) con otros gases que se administran a un paciente para terapia de inhalación.

ANTECEDENTES

Se ha demostrado que varios gases tienen acción farmacéutica en humanos y animales. Uno de tales gases es el óxido nítrico (NO) que, cuando se inhala, dilata los vasos sanguíneos de los pulmones, mejorando la oxigenación de la sangre y reduciendo la hipertensión pulmonar. En el campo de la terapia de inhalación para diversas afecciones pulmonares tales como la vasoconstricción pulmonar aguda, la hipertensión y el tromboembolismo, o la lesión por inhalación, el tratamiento ha incluido el uso del gas terapéutico NO suministrado desde un cilindro de gas. Más específicamente, este NO gaseoso para terapia de inhalación se suministra a un paciente desde un cilindro de gas a alta presión que contiene NO. Por ejemplo, tal estrategia se describe en el documento de patente de Estados Unidos N. ° 5.558.083 titulado "Sistema de administración de óxido nítrico", que se incorpora en esta invención como referencia en su totalidad.

La terapia con óxido nítrico inhalado (INO), en términos generales, implica la administración de una concentración de NO, en una dosis establecida, a pacientes con ventilación mecánica. Los sistemas de administración de NO de este tipo (estilo envolvente) pueden detectar el flujo de gas fresco en la rama inspiratoria del ventilador mecánico y administrar NO de forma proporcional desde los cilindros de la fuente a la rama inspiratoria del ventilador, a través de un módulo inyector, para lograr una dosis prescrita para el paciente.

Generalmente hablando, la concentración de la fuente de NO (por ejemplo, de los cilindros de la fuente) puede ser de aproximadamente 800 ppm de NO. Como se abordó anteriormente, este gas fuente de NO a 800 ppm puede administrarse proporcionalmente (por ejemplo, administrado de forma proporcional) en el flujo de gas fresco de manera que la concentración de NO en el flujo de gas fresco sea de aproximadamente 5 a 80 ppm.

Aunque la terapia con INO tiene muchos beneficios, se ha encontrado que cuando se administra NO en el flujo de gas fresco, se puede generar dióxido de nitrógeno (NO2), un gas tóxico, al reaccionar con O2 en flujo de gas fresco. Más específicamente, la formación de dióxido de nitrógeno es proporcional al cuadrado de la concentración de NO multiplicada por la concentración de O2.

La cinética y la ecuación de velocidad para la conversión de NO en NO2 viene dada por:

2 NO ^ N2 O2

N2 O2 O2^ 2 NO2

Por lo tanto, dando una tasa de formación de NO2 =k[NO]2 [O2 ], donde k está en unidades de L^mol-%-1, o en presiones parciales para los gases.

Por consiguiente, la cantidad de NO2 producida (ppm de NO2) está relacionada con el cuadrado de la concentración de NO y es lineal con la concentración de oxigenación y el tiempo.

A la luz de lo anterior, el NO administrado al circuito de respiración de ventilador desde una fuente de NO de baja concentración (por ejemplo, cilindros de NO de 100 ppm,400 ppm y 800 ppm) puede no resultar en cantidades indeseablemente altas de NO2, por ejemplo > 1 ppm; sin embargo, siguiendo la cinética anterior, se esperaría que el uso de NO administrado a un circuito de respiración de ventilador desde una fuente de alta concentración (por ejemplo, cilindros de NO de 2000 ppm,5000 ppm y 10.000 ppm) generara una cantidad inaceptable de NO2 tóxico, por ejemplo > 1 ppm NO2 generado cuando se proporciona una dosis de NO de 40 ppm con 60 % de O2. Teóricamente, para la misma dosis de terapia de NO, el NO2 de una fuente de gas de 5000 ppm puede tener una tasa de formación 39 veces mayor que una fuente de 800 ppm.

Algunos han intentado abordar este problema utilizando diversas técnicas; sin embargo, es posible que estas técnicas no funcionen en sistemas específicos, es posible que no funcionen cuando se administran concentraciones elevadas de NO, es posible que no funcionen en absoluto o que no aborden la causa real de la generación de NO 2 y/o los factores subyacentes en la generación de NO 2 no apreciados previamente. En consecuencia, existe la necesidad de sistemas y procedimientos para reducir la generación de NO2 que funcionen en sistemas específicos, aborden la causa real de la generación de NO 2 y/o los factores subyacentes no apreciados previamente.

El documento WO2004064907 (A1) describe un dispositivo de asistencia respiratoria (10) adaptado para uso de transporte. El dispositivo (10) incluye un medio venturi (16), un medio (36) para administrar gas a las vías respiratorias de un paciente y un absorbedor de dióxido de carbono (44) en un circuito de gas (12) que tiene al menos una mezcla de gas respirable de gas fresco y gas empobrecido en dióxido de carbono que se desplaza a través del mismo. Los medios venturi (16) están adaptados para recibir gas fresco de una fuente de gas fresco (18) y atraer el gas fresco a la mezcla de gases en el circuito (12), aumentando así la velocidad de la mezcla de gases en el circuito (12). El medio de administración (36) está aguas abajo del medio venturi (16) y también está adaptado para administrar la mezcla de gas desde el circuito (12) a las vías respiratorias de un paciente y devolver el gas exhalado por el paciente al circuito (12). El absorbedor de dióxido de carbono (44) está aguas abajo de los medios de administración (36) y aguas arriba de los medios venturi (16). El absorbedor (44) está adaptado para eliminar el Dióxido de Carbono de la mezcla de gases en el circuito (12).

RESUMEN

La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Los sistemas y procedimientos de la presente descripción se pueden usar para reducir el NO2 generado cuando, por ejemplo, se administra a un flujo de gas fresco en un circuito de respiración de ventilador. Además, los sistemas y procedimientos de la presente invención pueden permitir que se administre NO en alta concentración a los circuitos de respiración de ventilador, a través de un dispositivo de difusión, sin generar cantidades indeseablemente grandes de NO2, por ejemplo> 1 ppm de NO2 para una dosis de 40 ppm de NO con 100 % de O2. El uso de fuentes de NO de alta concentración (por ejemplo, cilindros de NO de 2000,4880,10.000 ppm) puede proporcionar beneficios tales como, entre otros, el uso de cilindros de gas de NO más pequeños, lo que permite una mayor portabilidad e introducir volúmenes más pequeños del gas de alta concentración en la corriente de gas de ventilador, y menos dilución del flujo de gas fresco (FGF) enriquecido con oxígeno por los gases de NO y N2 portador. Se ha descubierto sorprendentemente que la introducción de volúmenes de NO más pequeños con difusión a velocidades equivalentes o mayores puede generar menos NO2 engeneral con un tiempo de difusión más corto asociado con un volumen de gas más pequeño. Las cuestiones abordadas en esta invención se refieren a reducir al menos rápidamente la concentración de NO antes de que se puedan formar grandes concentraciones de NO 2.

Hay varias formas de abordar los problemas anteriores, incluida la reducción del tiempo en que existen altas concentraciones de NO dentro de la corriente de gas del ventilador, lo que puede lograrse aumentando la velocidad a la que el NO se difunde en los otros gases y/o disminuir el tiempo de residencia de la alta concentración de NO en el circuito de respiración de ventilador antes de que se difunda rápidamente. Esta reducción en el tiempo puede lograrse en el punto inmediato de la inyección de NO, mediante procedimientos que minimizan el tiempo de concentración transitoria de NO desde una concentración alta (fuente) a una concentración baja (dosis establecida). La reducción muy rápida de la concentración de NO desde la fuente hasta la dosis establecida en el punto inmediato de inyección reduce significativamente la generación de NO 2 y se puede lograr mediante una variedad de procedimientos, que incluyen, entre otros, procedimientos tales como la mezcla de gas, difusión de gas, efectos térmicos, intersección de orientaciones de la corriente de gas, intersección de velocidades de la corriente de gas o cualquier combinación de las mismas. El tiempo de concentración transitoria de NO, o el tiempo que NO reside en FGF sustancialmente por encima de la dosis establecida, es el tiempo que puede generarse NO 2 a una velocidad significativamente mayor en comparación con el tiempo que NO reside en FGF en la dosis establecida o cerca de ella. Dicho de otra manera, se reconoce que el NO2 continúa generándose incluso después de que se alcanza la concentración homogénea de NO. Sin embargo, la generación de NO2 en regiones donde la concentración de NO se acerca a la dosis establecida es lineal con la concentración de O2 y el tiempo y, por lo tanto, a una tasa significativamente menor en comparación con la generación de NO2 observada durante el tiempo de concentración transitoria de NO.

Los principios y realizaciones de la presente descripción se refieren generalmente a un dispositivo y procedimientos para tratar pacientes con terapia de inhalación de NO que implica una fuente de NO de alta concentración. Sin embargo, aunque los procedimientos, sistemas y dispositivos descritos en esta invención se analizan en el contexto de fuentes de NO de alta concentración, los procedimientos, sistemas y dispositivos descritos en esta invención también se pueden aplicar a fuentes de NO de concentración más baja, tales como aquellas en o por debajo de 800 ppm de NO.

Los aspectos de la presente invención se refieren a un dispositivo que combina una corriente de gas que comprende NO y una corriente de flujo de gas fresco que comprende oxígeno molecular (O2) para su administración a un paciente, donde la difusión de NO y O2 se produce con la suficiente rapidez como para minimizar la producción de NO 2, por lo que se administra menos de 1 ppm de NO2 a un paciente y/o se genera en el circuito de ventilador.

En varias realizaciones, la concentración de NO en el gas inspirado por el paciente está en el intervalo de aproximadamente 1 ppm a aproximadamente 80 ppm, o alternativamente de 5 ppm a aproximadamente 80 ppm, o de aproximadamente 20 ppm a aproximadamente 60 ppm. Otros ejemplos de concentraciones de NO para la dosis establecida incluyen aproximadamente 1 ppm, aproximadamente 2 ppm, aproximadamente 3 ppm, aproximadamente 4 ppm, aproximadamente 5 ppm, aproximadamente 10 ppm, aproximadamente 15 ppm, aproximadamente 20 ppm, aproximadamente 25 ppm, aproximadamente 30 ppm, aproximadamente 35 ppm, aproximadamente 40 ppm, aproximadamente 45 ppm, aproximadamente 50 ppm, aproximadamente 55 ppm, aproximadamente 60 ppm, aproximadamente 65 ppm, aproximadamente 70 ppm, aproximadamente 75 ppm o aproximadamente 80 ppm.

En varias realizaciones, la concentración de la fuente de NO está en el intervalo de aproximadamente 200 ppm a aproximadamente 10.000 ppm, o de aproximadamente 400 ppm a aproximadamente 10.000 ppm, o más de 800 ppm a aproximadamente 10.000 ppm, o de aproximadamente 1.000 ppm a aproximadamente 5.500 ppm. Otros ejemplos de concentraciones de NO de la fuente de NO incluyen aproximadamente 200 ppm, aproximadamente 300 ppm, aproximadamente 400 ppm, aproximadamente 500 ppm, aproximadamente 600 ppm, aproximadamente 700 ppm, aproximadamente 800 ppm, aproximadamente 1000 ppm, aproximadamente 1200 ppm, aproximadamente 1500 ppm, aproximadamente 2000 ppm, aproximadamente 22 00 ppm, aproximadamente 2400 ppm, aproximadamente 2440 ppm, aproximadamente 2500 ppm, aproximadamente 3000 ppm, aproximadamente 3500 ppm, aproximadamente 4000 ppm, aproximadamente 4500 ppm, aproximadamente 4800 ppm, aproximadamente 4880 ppm, aproximadamente 5000 ppm, aproximadamente 6000 ppm, aproximadamente 7000 ppm, aproximadamente 8000 ppm, aproximadamente 9000 ppm o aproximadamente 10.000 ppm.

En varias realizaciones, los niveles de NO 2 producidos usando una fuente de NO de alta concentración (tal como una fuente de NO de 4880 o 5000 ppm) pueden ser comparables o menores que los producidos con fuentes de NO de menor concentración (tal como una fuente de NO de 200 ppm o 800 ppm).

Los aspectos de la presente invención se refieren a un procedimiento de reducción rápida de la concentración de NO desde la concentración de la fuente hasta la dosis establecida, aumentando la eficacia de mezcla y/o difusión de NO dentro de un gas respiratorio, flujo de gas fresco, para el tratamiento de diversas afecciones pulmonares.

Los aspectos de la presente descripción se refieren a un dispositivo de difusión para inyectar un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal que comprende un cuerpo que comprende una pared que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior que rodea un región interna hueca, una proyección que se extiende desde la superficie interior del cuerpo, y un canal de inyección que pasa a través de la pared y una proyección a un puerto de inyección ubicado donde la velocidad del flujo de gas fresco es alta (por ejemplo, ubicado en el centro de la sección transversal del cuerpo, donde se dirige para que sea más alto, etc.). Como se usa en esta invención, una "alta velocidad" de flujo de gas es cualquier parte de un flujo de gas que tiene una velocidad mayor que la velocidad del flujo de gas que está en o cerca de un límite de borde (por ejemplo, las paredes de un tubo). Debido a la condición de no deslizamiento, el flujo de gas en el límite del borde tiene una velocidad de cero y, debido a la viscosidad del gas, el flujo de gas más cercano al gas de velocidad cero tiene una velocidad menor que el flujo de gas que está más lejos del límite del borde y el gas de velocidad cero.

Por consiguiente, en realizaciones ejemplares, el gas de alta concentración se inyecta en una parte de la corriente de gas transversal que está a una distancia del límite del borde (por ejemplo, la pared).

Los aspectos de la presente descripción se refieren a un dispositivo de difusión para inyectar un gas de alta concentración (por ejemplo, más de 800 a 10.000 ppm de NO) en una corriente de gas transversal, que comprende un cuerpo que comprende una pared que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior, una proyección que se extiende desde la superficie interior del cuerpo anular, una sección ahusada que comprende una pared que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior, un extremo de entrada que tiene un primer diámetro y un extremo de salida que tiene un segundo diámetro opuesto al extremo de entrada, donde el segundo diámetro es más pequeño que el primer diámetro, y donde la sección ahusada está conectada y suspendida de la proyección, de modo que la proyección forma un soporte para la sección ahusada, y un canal de inyección que pasa a través de la proyección a un puerto de inyección en la superficie interior de la sección ahusada. En realizaciones ejemplares, el flujo de gas desde el canal de inyección y, a su vez, fuera del puerto de inyección, puede dirigirse para fluir hacia la corriente de gas transversal donde existe la velocidad de gas más rápida.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión para inyectar un gas de alta concentración (por ejemplo, más de 800 a 10.000 ppm de NO) en una corriente de gas transversal no comprende una sección ahusada suspendida de la proyección. En varias realizaciones, la proyección se extiende radialmente desde la superficie interior del cuerpo anular hasta aproximadamente el centro del volumen abierto rodeado por la pared cilíndrica, y un canal de inyección pasa a través de la proyección hasta un puerto de inyección.

En varias realizaciones, el puerto de inyección tiene un diámetro interior en el intervalo de aproximadamente 0,58 mm (0,023 pulg.) a aproximadamente 4,75 mm (0,187 pulg.), o aproximadamente 0,8 mm (0,031 pulg.) a aproximadamente 2,4 mm (0,094 pulg.), o aproximadamente 1,12 mm (0,044 pulg.) a aproximadamente 2,29 mm (0,090 pulg.), o aproximadamente 1,83 mm (0,072 pulg.). Los límites inferiores ejemplares incluyen aproximadamente 0,58 mm, aproximadamente 0,6 mm, aproximadamente 0,7 mm, aproximadamente 0,8 mm, aproximadamente 0,9 mm, aproximadamente 1 mm, aproximadamente 1,1 mm, aproximadamente 1,2 mm, aproximadamente 1,3 mm, aproximadamente 1,4 mm, aproximadamente 1,5 mm, aproximadamente 1,6 mm, aproximadamente 1,7 mm y aproximadamente 1,8 mm. Los límites superiores ejemplares incluyen aproximadamente 4,75 mm mm, aproximadamente 4,5 mm, aproximadamente 4 mm, aproximadamente 3,5 mm, aproximadamente 3 mm, aproximadamente 2,5 mm, aproximadamente 2,4 mm, aproximadamente 2,29 mm, aproximadamente 2,2 mm, aproximadamente 2,1 mm, aproximadamente 2 mm y aproximadamente 1,9 mm.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión puede configurarse y dimensionarse para insertarse en y en comunicación fluida con un circuito de respiración escalado para un recién nacido, un paciente pediátrico o un adulto con un tamaño de tubo de ventilador correspondiente y apropiado. En varias realizaciones, el cuerpo anular tiene un diámetro exterior en el intervalo de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 25 mm, y un diámetro interior en el intervalo de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 25 mm, donde el diámetro interior es menor que el diámetro exterior en el espesor de la pared cilíndrica.

En varias realizaciones, el espesor de la pared cilíndrica "C" está en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 3,175 mm, o aproximadamente 1,5 mm.

En varias realizaciones, el dispositivo de difusión está configurado y dimensionado para su inserción en un tubo respiratorio, tal como para un circuito de respiración de ventilador.

En varias realizaciones, el primer diámetro está en el intervalo de aproximadamente 6 mm a aproximadamente 18 mm, y el segundo diámetro está en el intervalo de aproximadamente 3,17 mm a aproximadamente 9,5 mm, donde el primer diámetro es mayor que el segundo diámetro.

En varias realizaciones, la sección ahusada es simétrica alrededor de un eje, y el canal de inyección forma un ángulo en el intervalo de aproximadamente 60° a aproximadamente 120° con el eje de la sección ahusada.

En varias realizaciones, la sección ahusada tiene forma de embudo.

En varias realizaciones, la sección ahusada tiene forma de cono truncado.

En varias realizaciones, la sección ahusada tiene forma de campana.

Los aspectos de la presente descripción se refieren a un procedimiento para difundir un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal, que comprende pasar al menos una parte de un primer gas a través de una sección cónica que comprende una pared que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior, un extremo de entrada que tiene un primer diámetro y un extremo de salida que tiene un segundo diámetro opuesto al extremo de entrada, donde el segundo diámetro es menor que el primer diámetro y que pasa una segunda corriente de gas a través de un canal de inyección a un puerto de inyección en la superficie interior de la sección ahusada, donde la segunda corriente de gas entra y al menos se difunde parcialmente con la primera corriente de gas dentro de la sección ahusada.

En varias realizaciones, el procedimiento comprende además pasar al menos una parte del primer gas alrededor de al menos una parte de la superficie exterior de la sección ahusada, donde la sección ahusada está dentro de un cuerpo anular que tiene una superficie exterior y una superficie interior, y un diámetro interior que es mayor que el primer diámetro de la sección ahusada.

En varias realizaciones, un soporte conecta el cuerpo anular a la sección ahusada de la inyección, de modo que el segundo gas que pasa a través del canal de inyección pase a través del soporte al puerto de inyección.

En diversas realizaciones, la segunda corriente de gas entra inicialmente en la primera corriente de gas en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 60° a aproximadamente 120°.

En varias realizaciones, el primer gas es un gas respirable que comprende N2 molecular y O2 molecular, y el segundo gas comprende NO molecular y N2 molecular.

En varias realizaciones, la concentración de NO en el segundo gas está en el intervalo de más de 800 ppm a aproximadamente 5.500 ppm.

En varias realizaciones, el primer gas entra en el cuerpo anular a un caudal en el intervalo de aproximadamente 0 litros por minuto (SLPM) a aproximadamente 120 SLPM, o aproximadamente 0,5 SLPM a aproximadamente 60 SLPM, o aproximadamente 0,5 SLPM a aproximadamente 2 SLPm .

En varias realizaciones, el primer gas (por ejemplo, FGF) es un gas respirable que comprende N2 molecular y O2 molecular, y el segundo gas comprende NO molecular en una concentración en el intervalo de más de 1000 ppm a aproximadamente 5.500 ppm, y el segundo gas sale del puerto de inyección a un caudal en el intervalo de aproximadamente 0,05 mililitros por minuto (SMLPM) a aproximadamente 2 SLPM, o aproximadamente 0,1 SMLPM a aproximadamente 1 SLPM.

La concentración de oxígeno en los circuitos del ventilador del paciente se puede establecer en un valor sobre el intervalo continuo desde aire médico (21 % de O2) hasta oxígeno médico (100 % de O2), pero generalmente puede elevarse a un 60 % para pacientes que reciben terapia con INO.

En varias realizaciones, el caudal del segundo gas es linealmente proporcional al caudal del primer gas.

En varias realizaciones, la velocidad del primer gas es mayor en el segundo diámetro de la sección ahusada que la velocidad del primer gas en el primer diámetro de la sección ahusada, donde el segundo gas entra en el primer gas en un punto de mayor o igual velocidad.

Los aspectos de la descripción también se refieren a un procedimiento para difundir un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal, que comprende pasar al menos una parte de un primer gas a través de una región interna hueca de un cuerpo que tiene un superficie interior que rodea la región interna hueca; y hacer pasar una segunda corriente de gas a través de un canal de inyección a un puerto de inyección que se proyecta hacia la región interna hueca del cuerpo, donde la segunda corriente de gas entra y al menos se difunde parcialmente con la primera corriente de gas dentro de la región interna hueca

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Otras características de las realizaciones de la presente descripción, su naturaleza y diversas ventajas, se harán más evidentes al considerar la siguiente descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, que también son ilustrativos del mejor modo contemplado por los solicitantes, y en los que, los caracteres de referencia similares se refieren a partes similares en todo, donde:

Las figuras 1A-F muestran el NO2 generado después de inyectar NO en aire enriquecido con oxígeno en diversas condiciones;

La figura 1G muestra el NO2 generado en varios puntos aguas abajo desde el punto de inyección de NO;

Las figuras 2 A-C ilustran una realización ejemplar de un dispositivo mezclador que tiene una pluralidad de palas; Las figuras 3A-C ilustran una realización ejemplar de una sección ahusada que tiene una pluralidad de aletas en ángulo;

Las figuras 4A-C ilustran una realización ejemplar de un dispositivo mezclador que tiene una pluralidad de placas;

Las figuras 5A-C ilustran una realización ejemplar de un dispositivo mezclador que tiene una pluralidad de palas curvadas;

Las figuras 6A-C ilustran una realización ejemplar de un dispositivo mezclador que tiene una pluralidad de palas curvadas y un canal de inyección en una sección ahusada;

La figura 7 ilustra una distribución de velocidad ejemplar de un flujo de gas dentro de un tubo;

Las figuras 8A-B ilustran una realización ejemplar de un dispositivo para difundir una alta concentración de fuente de NO, un flujo de gas de bajo volumen y un flujo de gas de alto volumen;

Las figuras 8C-D ilustran otra realización ejemplar de un dispositivo para difundir una alta concentración de fuente de NO, un flujo de gas de bajo volumen y un flujo de gas de alto volumen;

La figura 9A ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada que tiene forma de embudo;

La figura 9B ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada que tiene forma de cono;

La figura 9C ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada que tiene forma de campana;

La figura 10 ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada bi-direccional;

La figura 11 ilustra una sección ahusada ejemplar que representa un contorno convexo de una superficie interior de una pared de sección ahusada;

La figura 12 ilustra una realización ejemplar de un segundo gas que pasa a través de un canal de inyección a un primer gas que pasa a través de una sección ahusada;

La figura 13 ilustra una realización ejemplar de un dispositivo de difusión insertado en un circuito de ventilador; La figura 14 muestra una comparación del NO2 generado durante la ventilación mecánica usando un difusor ejemplar descrito en esta invención y un módulo inyector de baja concentración de fuente convencional;

Las figuras 15A-F muestran una comparación del NO2 generado en condiciones de flujo de FGF de estado estacionario dentro de una tubería de calibre liso usando un difusor ejemplar descrito en esta invención, un acelerador ejemplar como se describe en esta invención, y un módulo inyector de baja concentración de fuente convencional;

La figura 16 muestra la reducción del NO2 generado al calentar un circuito de respiración de ventilador ejemplar; La figura 17 muestra el NO2 generado en la región inicial con varias concentraciones de cilindro de fuente de NO que van desde 800 ppm a 9760 ppm con una relación de velocidad del gas (FGF: NO) de aproximadamente 1: 1; Las figuras 18A-D muestran el NO2 generado en la región inicial con varias concentraciones de cilindro de fuente de NO que van desde 800 ppm a 9760 ppm con una relación de velocidad de gas variable (FGF: NO) y una dosis establecida de 10 ppm de NO;

La figura 19 muestra el NO2 generado en la región inicial con una concentración de cilindro de fuente de NO de 4880 ppm y una dosis establecida de 40 ppm, con una relación de velocidad de gas variable (FGF: NO);

Las figuras 20A-B muestran el NO2 generado en la región inicial con varias concentraciones de cilindro de fuente de NO que van desde 800 ppm a 9760 ppm con una relación de velocidad de gas variable (FGF: NO) y una dosis establecida de 10 ppm de NO;

La figura 21 muestra el NO2 generado en la región inicial con una concentración de cilindro de fuente de NO de 4880 ppm y una dosis establecida de 40 ppm, con una relación de velocidad de gas variable (FGF: NO); y NO2 generado durante la fase homogénea de 40 ppm igual a la dosis establecida; y

Las figuras 22 A-B muestran el NO2 generado en ppm y como un porcentaje de la dosis establecida con la simulación del cambio del período de tiempo espiratorio en relación con el período de tiempo inspiratorio con flujos más altos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente descripción, en términos generales, está dirigida a sistemas y procedimientos de inyección de NO en el flujo de gas fresco en la rama inspiratoria de un circuito de respiración del ventilador de manera que se minimice la generación de NO 2. La presente descripción se beneficia de factores previamente desconocidos que el solicitante encontró sorprendentemente que afectan a la generación de NO 2. Más específicamente, los sistemas y procedimientos de la presente descripción pueden usarse para administrar NO desde una fuente de NO de alta concentración (por ejemplo, fuente de NO de 5000 ppm) en el flujo de gas fresco en la rama inspiratoria de un circuito de respiración de ventilador de manera que la generación de NO 2 sea sustancialmente minimizada y/o el NO2 generado esté dentro de un intervalo deseado (por ejemplo, menos de 1 ppm de NO2 administrado al paciente, el mismo o menos NO2 generado por fuentes de NO de concentración sustancialmente más baja usando módulos inyectores convencionales, etc.) teniendo en cuenta variables tales como, entre otras, la ubicación de la inyección de NO en el flujo de gas fresco, la velocidad del flujo de gas fresco, la velocidad del flujo de NO y/o la relación entre la velocidad de impacto de NO y el flujo de gas fresco, por nombrar algunas.

Además, los sistemas y procedimientos de la presente descripción se pueden usar con un circuito de respiración de ventilador sin causar sustancialmente una pérdida de presión, por ejemplo, menos de 1,5 cm H2 O a 60 SLPM, minimizando los cambios en el perfil de flujo, minimizando el aumento en el volumen comprimible de flujo de gas fresco y/o habilitación de la respiración espontánea del paciente en el circuito de respiración de ventilador. Además, los sistemas y procedimientos de la presente descripción se pueden usar inmediatamente aguas abajo de los sensores de flujo que requieren que el flujo de gas fresco sea laminar y/o se pueden usar inmediatamente aguas arriba de al menos una línea de muestreo de gas.

"Volumen comprimible" significa el volumen de un conducto y todos los componentes en comunicación fluida y en línea con la trayectoria de flujo del conducto. Por ejemplo, el volumen comprimible del circuito de respiración es el volumen del circuito de respiración y todos los componentes que contiene (por ejemplo, humidificador, módulo inyector, T de muestra).

Como se usa en esta invención, "difusión", "que difunde" y términos relacionados se refieren al transporte general de moléculas de un gas (por ejemplo, NO) en y a lo largo de una corriente de otro gas (por ejemplo, aire enriquecido con oxígeno). El uso de los términos "difusión", "que difunde" y términos relacionados no excluye la contribución del movimiento del fluido a granel u otros fenómenos de transporte a la mezcla y homogeneización de dos o más corrientes de gas.

Como se señaló anteriormente, antes de la investigación del solicitante, se creía que la formación de NO 2 se basaba en la concentración de NO y O2 (por ejemplo, partes por millón de NO, porcentaje de O2 (también conocida como FiO2)), así como la distancia/tiempo de permanencia entre la mezcla de gas y el paciente. Siguiendo esta creencia, la administración de NO de una fuente de alta concentración (por ejemplo, cilindro de NO de 5000 ppm,10.000 ppm) resultaría en niveles sustancialmente altos de NO2. Por ejemplo, una concentración de cilindro de NO de 4880 ppm reducida a una dosis establecida de 10 ppm es un índice de rechazo de 488: 1, mientras que una concentración de cilindro de 800 ppm reducida a una dosis establecida de 10 ppm tiene un índice de rechazo de 80: 1, teóricamente NO2 se genera a una velocidad aproximadamente 37 veces mayor con un suministro de NO de 4880 ppm que con un cilindro de suministro de NO de 800 ppm para una dosis de 10 ppm. Sin un medio para superar este problema, las fuentes de altas concentraciones de NO no pueden usarse para la terapia con INO, ya que esto daría como resultado la administración de niveles indeseablemente altos de NO2 a un paciente, y muchos beneficios asociados con el uso de fuentes de alta concentración de NO para la terapia con INO (por ejemplo, cilindros de suministro de NO más pequeños, mayor portabilidad de los dispositivos de terapia INO, volúmenes más pequeños de gas que contiene NO (por ejemplo, nitrógeno y mezclas de gas NO) en el circuito de respiración, menor dilución de oxígeno inspirado debido a volúmenes más reducidos de gas que contiene NO inyectado, etc.) no se realizarían.

En realizaciones ejemplares, el uso de gas fuente de mayor concentración puede reducir una parte del NO2 administrado a un paciente. Por ejemplo, cuanto mayor sea la concentración de NO del gas fuente, menor será el volumen de gas fuente necesario para obtener la dosis de NO establecida deseada. Incluso con la misma concentración de NO 2 en el gas fuente (por ejemplo, la misma concentración de NO 2 en un cilindro de gas), al usar este volumen más bajo de gas fuente, se administraría menos volumen de NO 2 del gas fuente y, por lo tanto, el paciente recibe menos NO2 de la fuente de NO (por ejemplo, cilindro).

A la luz de al menos estos beneficios no realizados, el solicitante llevó a cabo una extensa investigación y pruebas sobre la generación de NO 2 al inyectar NO en la rama inspiratoria de un circuito de respiración de ventilador.

A partir de esta investigación y pruebas, se encontró sorprendentemente que la formación de NO 2 era mayor durante la fase espiratoria de la ventilación, en la que el flujo de gas fresco en la rama inspiratoria de un ventilador es sustancialmente más lento, laminar (no turbulento) que durante la fase inspiratoria no laminar (turbulenta) de la ventilación. Con este conocimiento, se llevaron a cabo más investigaciones y pruebas para determinar la relación entre la salida de NO 2 y variables tales como la velocidad de impacto del gas que contiene NO, el caudal del FGF y la dosis de NO. En cada uno de estos experimentos, el gas fresco se enriqueció con oxígeno (por ejemplo,60 % de O2 /aire), la concentración de NO 2 se midió a una distancia más allá del punto de inyección de NO (por ejemplo, 1.000 mm) y la concentración de la fuente de NO fue una concentración baja (por ejemplo,800 ppm de NO) o una concentración alta (por ejemplo,4880 ppm de NO). Se inyectó el NO y se mezclaron los gases utilizando un módulo inyector convencional. Los resultados de las pruebas de desempeño se muestran en las Tablas 1-2 y las figuras 1A-F.

Tabla 1 - NO2 enerado con una fuente de NO de baa concentración

Tabla 2 - NO2 enerado con fuente de NO de alta concentración

Las figuras 1A y 1B muestran que la velocidad de impacto del NO con el flujo de gas fresco en el circuito de respiración puede afectar sustancialmente a la cantidad de NO2 generado. Además, como puede verse comparando la figura 1A (baja concentración) y la figura 1B (alta concentración), el aumento de la concentración de NO generalmente aumentó la cantidad de NO2 producido.

Las figuras 1C-1F muestran las cantidades respectivas de NO2 generadas para diferentes dosis de NO establecidas cuando el NO se inyecta en el FGF que tiene diferentes velocidades de flujo. Como puede verse comparando la figura 1C (baja concentración) y la figura ID (alta concentración), el aumento de la concentración de NO generalmente aumentó la cantidad de NO2 producido, particularmente a los menores caudales de FGF. Esto también se muestra comparando la figura IE (baja concentración) y la figura IF (alta concentración), ya que la curva de salida de NO2 para 0,5 SLPM fue drásticamente diferente entre la baja concentración de la fuente de NO y la alta concentración de la fuente de NO.

Aunque lo anterior es beneficioso para comprender la generación de NO 2, complica sustancialmente la minimización de la generación de NO2 cuando se inyecta NO (por ejemplo, de una fuente de NO de alta concentración) en la rama inspiratoria del circuito de respiración de ventilador. Por ejemplo, la velocidad del flujo de gas fresco puede variar (por ejemplo, la velocidad del flujo de gas fresco puede variar en el transcurso del ciclo respiratorio del paciente, etc.); la velocidad de NO inyectada en el flujo de gas fresco puede variar (por ejemplo, el caudal de NO puede variar dependiendo de la presión en la línea de administración de NO, las dimensiones del puerto de inyección de NO en el dispositivo de difusión, las dimensiones del conducto de administración de NO en el sistema de administración de NO, por nombrar algunos); y la administración de proporción métrica, como puede ser necesario para la terapia con INO, por ejemplo, para lograr una concentración de NO inspirada constante, puede requerir variar el NO administrado en proporción al flujo de gas fresco. Durante la fase espiratoria, algunos ventiladores utilizan flujo de polarización bajo (0,5 SLPM) y tienen FGF más lento en un circuito de respiración de ventilador, lo que puede generar más NO2 que durante la fase inspiratoria (FGF más rápido en el circuito de respiración de ventilador). Por ejemplo, los datos anteriores muestran que se pueden generar de 10 a 20 veces más NO2 con 4880 ppm de NO que con 800 ppm de NO a un FGF bajo asociado con los flujos de polarización de exhalación del ventilador durante el mismo período de tiempo, donde la difusión insuficiente puede ocurrir con un módulo inyector convencional.

En consecuencia, en realizaciones ejemplares, se puede diseñar un dispositivo de difusión para minimizar la generación de NO 2 controlando la velocidad de impacto del NO y el flujo de gas fresco y la ubicación de inyección del NO en el FGF. En varias realizaciones, la velocidad de la corriente de flujo de NO puede ser lo suficientemente alta en relación con el FGF en el lugar donde se inyecta el NO para minimizar el NO2 generado. Sin estar ligado a la teoría, se piensa que la corriente de flujo de NO puede penetrar en la corriente de FGF perpendicularmente y con velocidades proporcionales. Con una velocidad de NO muy baja en relación con la velocidad de FGF, sin estar ligado a la teoría, se cree que el NO permanece en la pared exterior de la corriente de FGF dando como resultado un mezclado deficiente. Por el contrario, si solo la velocidad del NO es alta y el FGF no lo es, el tiempo de mezclado también se puede extender dando como resultado un NO2 alto.

Aunque no se desea ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que la velocidad de difusión por contacto inicial de las dos corrientes de gas de mezcla puede ser controlada principalmente por la energía cinética molecular. En un procedimiento de mezcla de impacto de gas de este tipo, el intercambio disipativo del momento del gas puede proporcionar una mezcla de acción directa. Esta rápida difusión puede tener lugar inmediatamente en las proximidades de la salida de la boquilla o directamente en el punto de impacto del gas. La energía cinética molecular se define como 1/2 veces la masa molar por el cuadrado de la velocidad y, por lo tanto, la velocidad es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molar. Los volúmenes equivalentes de diferentes gases contienen el mismo número de partículas y el número de moles por litro a una temperatura y presión determinadas es constante. Esto indica que la densidad del gas es directamente proporcional a su masa molar. En consecuencia, esto indica que existiría la misma energía de mezcla (es decir, la misma energía cinética) a velocidades aproximadamente iguales o en una proporción de 1:1, debido a los pesos moleculares similares de NO, N2, aire y O2, que van desde 28 a 32 gramos por mol. Sin embargo, dado el ligero desequilibrio de peso molecular entre las mezclas de aire/O 2 y las mezclas de NO/N2, la mayor difusión del intercambio de energía disipativa puede darse en relaciones de velocidad inferiores a 1:1 (FGF: NO), tal como 0,85:1,0,9:1 o 0,95:1, dependiendo de las proporciones relativas de N2, NO, O2 y aire.

En varias realizaciones, la velocidad de las dos corrientes de gas puede ser proporcional entre sí para minimizar el NO2 generado. La velocidad de NO se puede controlar cambiando las dimensiones del puerto de inyección de NO, por ejemplo, ya que se pueden fijar otros factores (por ejemplo, presión en la línea de administración de NO, dimensiones del canal de inyección de NO, etc.). Se apreciará que se puede utilizar cualquier medio para controlar la velocidad de NO. Sin embargo, controlar la velocidad del flujo de gas fresco puede ser un desafío sustancial, ya que la velocidad del flujo de gas fresco es controlada típicamente por el ventilador. Además, como se indicó anteriormente, la velocidad del flujo de gas fresco durante la fase espiratoria puede ser sustancialmente lenta. En al menos algunos casos, la velocidad de impacto del flujo de gas fresco durante al menos la fase espiratoria puede ser demasiado lenta para minimizar la generación de NO 2. Por consiguiente, en realizaciones ejemplares, el dispositivo de difusión puede incluir al menos un acelerador capaz de acelerar el flujo de gas fresco a una velocidad de impacto deseada, por ejemplo, que puede dirigirse a un punto de intersección con el gas que contiene NO.

En una o más realizaciones, el diámetro del orificio en el punto de impacto del gas NO al tubo de flujo de gas fresco se puede dimensionar apropiadamente para mantener un área de salida de relación de aspecto fija entre el diámetro del tubo del módulo de difusión 100 (es decir, el diámetro del tubo FGF) al área del diámetro de salida de la boquilla NO (es decir, el diámetro del orificio del puerto de inyección). Esta relación en el área de salida del tubo puede ser proporcional a la concentración del cilindro de NO sobre la dosis establecida de NO. Por ejemplo, para una concentración de cilindro de 800 ppm a una dosis fija de 20 ppm, existe una relación de reducción de 40 a 1 en el caudal de NO. Para mantener una relación de velocidad de gas de impacto 1:1, el área del tubo de flujo del módulo del inyector al área de salida de la boquilla de inyección puede tener un tamaño de 40:1 con el caudal de gas fresco más bajo esperado (por ejemplo,0,5 SLPM). Como otro ejemplo, para una concentración de cilindro de 4880 ppm a una dosis establecida de 10 ppm, existe una relación de reducción de 488 a 1 en el caudal de NO. Para mantener una relación de velocidad del gas de impacto 1:1, el área del tubo del módulo del inyector al área de salida de la boquilla de inyección puede tener un tamaño de 488:1

En una o más realizaciones, las dimensiones del canal de inyección y el puerto de inyección se pueden ajustar de modo que la relación entre la velocidad de NO y la velocidad del fGf sea menor que aproximadamente 2 :1, tal como aproximadamente 1,5:1,1:1,0,95:1,0,9:1,0,85:1,0,8:1,0,7:1,0,6:0,5:1,0,4:1,0,3:1,0,2 :1,0,1:1 o 0,05:1.

En realizaciones ejemplares, al menos un acelerador puede ser cualquier dispositivo o componente capaz de acelerar todo o una parte del flujo de gas fresco. Por ejemplo, el acelerador puede ser una estructura cónica con una superficie ahusada, una sección ahusada, una estructura cónica bi-direccional y/o cualquier forma o superficie capaz de acelerar el flujo de gas fresco. Otros ejemplos incluyen estructuras con superficies similares a un ala, ya que el gas que fluye sobre la parte superior de un ala (superficie curva) tiene una velocidad más rápida que el gas que fluye debajo de la parte inferior del ala (superficie relativamente plana). Estas estructuras de acelerador son solo ejemplares, y otras estructuras capaces de acelerar al menos una parte de un flujo de gas también están dentro del alcance de esta invención.

Notablemente, cuando se inyecta NO en el flujo de gas fresco, la configuración y las dimensiones del dispositivo pueden ajustarse para reducir la concentración de NO de la fuente lo más rápidamente posible. En varias realizaciones, se pueden agregar características de mezcla al dispositivo aguas abajo del punto de inyección de NO. En varias realizaciones, la mezcla se puede pensar en 2 fases. La primera fase en la que se puede generar la mayor parte de NO 2 es el tiempo desde la inyección de NO hasta que la concentración de NO alcanza la dosis establecida (por ejemplo, un estado homogéneo igual a la dosis establecida). La segunda fase de la generación de NO 2 se debe al tiempo de residencia en la rama inspiratoria a la dosis establecida. La mayoría del NO2 puede generarse en, o cerca, del primer punto de contacto entre el NO y el flujo de gas fresco (por ejemplo, O2). Estas dos fases de generación de NO se pueden ver en la figura 1G, que muestra la concentración de NO 2 en varios puntos aguas abajo del punto de inyección. Como puede verse en la figura 1G, la mayoría del NO2 se genera poco después de la inyección del NO (Fase 1), y solo una pequeña parte del NO2 se genera después de la inyección inicial y la mezcla del NO (Fase 2). El NO2 que se genera durante la primera fase sigue la cinética de generación de NO 2 anterior, ya que en la primera fase de la inyección de NO la concentración local de NO es más alta (por ejemplo, ya que el NO aún no se ha difundido en el flujo de gas fresco para proporcionar la dosis de NO establecida homogénea). A modo de ejemplo, al inyectar 5000 ppm de NO en el circuito de respiración, en el punto de inyección la concentración de NO es más alta (por ejemplo, aproximadamente 5000 ppm de NO) ya que el NO aún no se ha difundido con el flujo de gas fresco. Después de este punto de inyección, el NO inyectado y el flujo de gas fresco se difunden juntos provocando que la concentración de NO disminuya a una concentración más baja (por ejemplo, de 5000 ppm de NO a una dosis deseada de 20 ppm de NO).

En consecuencia, una estrategia para mezclar rápidamente el NO y FGF es el uso de un dispositivo de mezcla colocado inmediatamente aguas abajo o cerca del punto de inyección de NO para asegurar que la corriente de gas combinado tiene una concentración de NO homogénea tan pronto como sea posible. Por ejemplo, se puede colocar una pluralidad de palas, placas y/o aletas aguas abajo del punto de inyección de NO para asegurar una rápida mezcla de las dos corrientes de gas. Se pueden utilizar 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 o más palas, placas y/o aletas. Las figuras 2 A-C proporcionan varias vistas de una configuración ejemplar de un dispositivo de mezcla que tiene cuatro palas. Las figuras 3A-C proporcionan varias vistas de una configuración ejemplar de un dispositivo de mezcla que tiene tres aletas en ángulo. Las figuras 4A-C proporcionan varias vistas de una configuración ejemplar de un dispositivo de mezcla que tiene ocho placas. Las figuras 5A-C proporcionan varias vistas de una configuración ejemplar de un dispositivo de mezcla que tiene cuatro palas curvas. Las figuras 6A-C proporcionan varias vistas de una configuración ejemplar de un dispositivo de mezcla que tiene cuatro hojas curvas y un canal de inyección en una sección ahusada.

Cuando se utilizan una pluralidad de palas, placas y/o aletas en un dispositivo de mezcla, las palas, placas y/o aletas se pueden colocar en paralelo a la misma distancia aguas abajo del punto de inyección de NO y/o pueden colocarse en serie a varias distancias aguas abajo del punto de inyección de NO. Por ejemplo, cada pala, placa o aleta se puede colocar 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25,30,35,40,50,60,70,80,90 o 100 cm aguas abajo del punto de inyección de NO.

La presencia de un dispositivo de mezcla también puede usarse para acortar la distancia entre el punto de inyección de NO y uno o más puntos de muestreo para monitorear la composición del gas combinado, tal como O2, NO y concentraciones de NO2. Por ejemplo, el primer punto de muestreo puede estar ubicado 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25,30,35,40,50,60,70,80,90 o 100 cm aguas abajo del dispositivo de mezcla. Además, se puede utilizar una pluralidad de puntos de muestreo, tales como puntos de muestreo ubicados a varias distancias del punto de inyección de NO. Podrán utilizarse 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25,30 o más puntos de muestreo. La distancia entre los puntos de muestreo puede ser de 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25 o 30 cm. La pluralidad de puntos de muestreo se puede utilizar para analizar por separado la corriente de gas combinada en función de la longitud del circuito de respiración, o se pueden combinar dos o más muestreos para proporcionar un promedio de la composición del gas.

Además, la ubicación del punto de inyección de NO en el flujo de gas fresco puede influir en la reducción de la generación de NO2. En realizaciones ejemplares, el punto de inyección de NO se puede ubicar donde se minimiza el tiempo de residencia de la alta concentración inicial y/o se dispersa rápidamente el NO de alta concentración inicial. Por ejemplo, el punto de inyección de NO (por ejemplo, No de alta concentración,5000 ppm de NO) puede estar ubicado en el centro del cuerpo anular o como parte de la sección ahusada, para reducir la cantidad de tiempo que el NO permanece en la alta concentración inicial. Por consiguiente, el punto de inyección de NO se puede ubicar donde el NO se entremezclará rápidamente con el flujo de gas fresco, minimizando así el tiempo de residencia del NO de alta concentración y reduciendo a su vez el NO2 generado. Aunque no se desea ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que inyectar el NO en un punto en el que el flujo de gas fresco tiene una alta velocidad generará menos NO2 que otras técnicas tradicionales de inyección de NO en el borde (es decir, pared) del tubo donde el flujo de gas fresco tendrá una velocidad baja.

La figura 7 ilustra una distribución de velocidad ejemplar de un flujo de gas a través de un tubo. Como puede verse en la figura 7, el flujo de gas tiene la velocidad más baja más cercana al límite del borde (por ejemplo, la pared del tubo) y tiene la velocidad más alta más alejada del límite del borde. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el NO se inyecta a una distancia del límite del borde donde la velocidad del gas es mayor que la velocidad del gas en o cerca del límite del borde.

En realizaciones ejemplares, para reducir la generación de NO2, el punto de inyección de NO en el flujo de gas fresco puede ubicarse donde el flujo de gas fresco se acelera a la velocidad deseada. El acelerador puede actuar para aumentar la velocidad del flujo de gas fresco desde un extremo de entrada hasta el extremo de salida, y el puerto de inyección se encuentra a una distancia de la entrada a la que el flujo de gas fresco ha aumentado hasta una velocidad prevista. El aumento de velocidad se puede crear mediante la conversión de la energía potencial del gas en energía cinética. A modo de ejemplo, la velocidad puede aumentarse reduciendo la sección transversal de la sección ahusada, a medida que el gas fluye desde una región de mayor presión a una región de menor presión. La velocidad del gas es proporcional al cambio en el área de la sección transversal y al cambio en la densidad del gas. Por supuesto, se prevén otras técnicas para aumentar la velocidad.

Para complicar aún más las posibles soluciones para minimizar la generación de NO2 al inyectar NO en el circuito de respiración de ventilador, los ventiladores requieren que cualquier elemento (por ejemplo, módulo inyector, dispositivo de minimización de NO2, etc.) utilizado con el circuito de respiración de ventilador no cause un cambio sustancial en el perfil de flujo inspiratorio del ventilador (por medio de una mayor resistencia al flujo o un aumento del volumen comprimible). En términos generales, la caída de presión permitida en todo el circuito de respiración puede ser de 6 cm H2 O a 30 SLPM para adultos,6 cm H2 O a 15 SlPM para pediatría y 6 cm H2 O a 2,5 SlPm para recién nacidos, incluida la resistencia de salida del ventilador. A la luz de esto, la caída de presión permitida a través del difusor debe minimizarse. Por ejemplo, el módulo de inyector INOmax DS actual está calculado en 1,5 cm H2 O a 60 SLPM. Por consiguiente, los sistemas y procedimientos de la presente invención minimizan el NO2 sin afectar al rendimiento del ventilador y/o causar caídas de presión sustanciales, cambios en el perfil de flujo e introducir volúmenes comprimibles sustanciales, por ejemplo, que pueden afectar al intercambio de gases de ventilación del paciente.

En consecuencia, en realizaciones ejemplares, el dispositivo de difusión se puede configurar y dimensionar de modo que al menos el acelerador aumente la velocidad de impacto del flujo de gas fresco al menor caudal de gas fresco esperado aunque no causa una caída de presión sustancial en el pico de flujo de gas fresco más alto, no causa cambios sustanciales en el perfil de flujo del flujo de gas fresco inspiratorio y no crea un volumen comprimible sustancial en el circuito de respiración. Por ejemplo, el diámetro de la boca y la garganta puede seleccionarse para aumentar la velocidad de FGF mientras se minimiza el retraso en los cambios de presión y el flujo de gas a un paciente. Para minimizar los cambios de presión, flujo y volumen comprimible, el dispositivo de difusión puede incluir una región para que el flujo de gas fresco pase por alto el acelerador. Por ejemplo, el difusor puede incluir un espacio de derivación que puede estar ubicado alrededor de la periferia del difusor y/o acelerador.

Después de usar las técnicas descritas en esta invención para minimizar la generación de NO2 en la primera fase (por ejemplo, difundir rápidamente el flujo de gas fresco y NO en el punto de inyección, etc.), el NO puede continuar atravesando la región restante del circuito de respiración en, o muy cerca, de la dosis deseada establecida (por ejemplo,1 a 80 ppm de NO). A medida que esta dosis de NO, o muy próxima a la dosis establecida deseada, atraviesa la región restante del circuito de respiración, se puede generar NO 2 (segunda fase); sin embargo, como se describió anteriormente, utilizando las técnicas descritas en esta invención, la mayoría del NO2 que se habría producido se minimizará sustancialmente, reduciendo así sustancialmente la cantidad total de NO2 generado (por ejemplo, NO2 generado inmediato y generación latente de NO2).

Para mitigar aún más la generación de NO2, se puede introducir NO (por ejemplo, en el circuito de respiración del ventilador) tan cerca del paciente como sea técnicamente posible para reducir el tiempo de contacto reduciendo el tiempo que el NO y el O2 están en tránsito juntos, reduciendo así parcialmente la formación de NO2. El tiempo de conversión de NO2 es el tiempo transcurrido que el NO y el oxígeno residen en combinación antes de llegar al paciente. Por lo tanto, el tiempo de conversión de NO2 es una función de los caudales del ventilador (inspiratorio y espiratorio), la relación I:E del ventilador y el volumen del circuito de respiración desde el punto de inyección de NO hasta el extremo de la vía aérea del paciente.

Sin embargo, como se explicó anteriormente, en realizaciones ejemplares, la generación de NO2 aguas abajo (es decir Fase 2) es mucho menor que la generación de NO2 tras la inyección (Fase 1). Por consiguiente, en algunas realizaciones, el gas que contiene NO se inyecta en una posición que está significativamente aguas arriba del paciente, tal como a varios pies del paciente, pero el NO2 puede estar en un nivel aceptable (por ejemplo, menos de 1 ppm). Los puntos de inyección de NO a modo de ejemplo incluyen aquellos al menos 1,2,3,4,5,6,7,8,9 o 10 pies aguas arriba del paciente. Tales ubicaciones pueden estar aguas arriba de una pieza en "Y" del paciente, aguas arriba de un humidificador, aguas arriba de un nebulizador u otras ubicaciones aguas arriba del paciente en el circuito de respiración de ventilador.

En varias realizaciones, la segunda corriente de gas puede inyectarse en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 60° a aproximadamente 120°, o en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 75° a aproximadamente 105°, o de aproximadamente 80° a aproximadamente 100°, o de aproximadamente 85° a aproximadamente 95°, o aproximadamente a 90° con respecto al eje de la primera corriente de gas.

Un aspecto de la presente descripción se refiere a un dispositivo de inyección para inyectar un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal.

En una o más realizaciones, el dispositivo comprende un puerto de inyección que inyecta la segunda corriente de gas perpendicularmente a la primera corriente de gas.

[0079]En varias realizaciones, un gas que contiene NO de alta concentración puede estar en el intervalo de más de 800 ppm de NO a aproximadamente 5000 ppm de NO, o de aproximadamente 2000 ppm de NO a aproximadamente 4880 ppm de NO, o a aproximadamente 4880 ppm de NO. Los límites inferiores ejemplares incluyen aproximadamente 800 ppm, aproximadamente 1.000 ppm, aproximadamente 1.200 ppm, aproximadamente 1.400 ppm, aproximadamente 1.600 ppm, aproximadamente 1.800 ppm, aproximadamente 2.000 ppm, aproximadamente 2.200 ppm, aproximadamente 2.400 ppm, aproximadamente 2.600 ppm, aproximadamente 2.800 ppm, aproximadamente 3.000 ppm, aproximadamente 3.200 ppm, aproximadamente 3.400 ppm, aproximadamente 3.600 ppm, aproximadamente 3.800 ppm, aproximadamente 4.000 ppm, aproximadamente 4.200 ppm, aproximadamente 4.400 ppm, aproximadamente 4.600 ppm y aproximadamente 4.800 ppm. Los límites superiores ejemplares incluyen aproximadamente 10.000 pm, aproximadamente 9.000 ppm, aproximadamente 8.000 ppm, aproximadamente 7.000 ppm, aproximadamente 6.500 ppm, aproximadamente 6.000 ppm, aproximadamente 5.500 ppm, aproximadamente 5.200 ppm, aproximadamente 5.000 ppm y aproximadamente 4.900 ppm. El gas que contiene NO de alta concentración puede estar contenido en un cilindro presurizado a una presión en el intervalo de aproximadamente 200 psig y aproximadamente 3000 psig, o en el intervalo de aproximadamente 2000 psig y aproximadamente 2400 psig, o aproximadamente 2200 psig y aproximadamente 2400 psig. Por supuesto, se prevén otras fuentes de NO de alta concentración.

Las figuras 8A-B ilustran un dispositivo ejemplar para difundir un flujo de gas de volumen bajo de alta concentración y un flujo de gas de volumen alto usando las técnicas descritas anteriormente.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión 100 comprende un cuerpo 110 que puede ser un cuerpo anular formado por un cilindro que tiene una pared 115 y una región interna hueca (también denominada abierta) 118. El cuerpo 110 puede configurarse y dimensionarse para conectarse a un tubo en un circuito de respiración de ventilador (por ejemplo, 10,15 y 22 mm), encajar en el tubo del ventilador o tener un tubo del ventilador instalado en el cuerpo. En varias realizaciones, el extremo de entrada del dispositivo comprende una conexión macho configurada y dimensionada para unirse a un tubo del ventilador, y el extremo de salida comprende una conexión hembra configurada y dimensionada para unirse a una entrada de tubo del ventilador o cámara humidificadora. En un ejemplo no limitativo, el extremo de entrada del dispositivo comprende una conexión macho de 22 mm (DE) y el extremo de salida comprende una conexión hembra de 22 mm (DI). Además, en diversas realizaciones, el dispositivo de difusión 100 puede ser un componente o parte de un módulo inyector que se acopla a un componente o circuito de respiración de ventilador, tal como una cámara humidificadora, como se conoce en la técnica.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión 100 comprende un cuerpo 110 que puede ser rectangular, cúbico u otras formas geométricas que están configuradas y dimensionadas para conectarse a un tubo en un circuito de respiración de ventilador (por ejemplo, 10,15 y 22 mm) y con una región interna hueca. Por conveniencia, en las realizaciones en las que el cuerpo comprende una pared cilíndrica, el cuerpo se denomina cuerpo anular en la especificación.

En una o más realizaciones, un cuerpo anular 110 puede tener un diámetro exterior "A" en un extremo de entrada y/o un extremo de salida. El diámetro exterior "A" puede estar en el intervalo de aproximadamente 10 mm (0,394 pulg.) a aproximadamente 25 mm (1,0 pulg.), o aproximadamente 22 mm (0,866 pulg.), donde el tubo del ventilador puede colocarse alrededor del exterior del DE del extremo de entrada y dentro del DI del extremo de salida. En diversas realizaciones, un tubo de ventilador puede estar conectado a un extremo de entrada y/o un extremo de salida de un dispositivo de difusión utilizando una conexión de ajuste por fricción, como se conoce en la técnica. En varias realizaciones, el DE en el extremo de entrada puede ser el mismo o diferente del DE del extremo de salida. En una o más realizaciones, el cuerpo anular puede tener un diámetro interior "B" en un extremo de salida y/o un extremo de entrada. El diámetro interior "B" puede estar en el intervalo de aproximadamente 10 mm (0,394 pulg.) a aproximadamente 25 mm (1,0 pulg.), o aproximadamente 22 mm (0,866 pulg.), donde el tubo del ventilador puede colocarse en el interior del DI del extremo de entrada. En varias realizaciones, un tubo del ventilador puede estar conectado a un extremo de entrada y/o un extremo de salida de un dispositivo de difusión utilizando una conexión de ajuste por fricción, como se conoce en la técnica. En varias realizaciones, el DI en el extremo de entrada puede ser el mismo o diferente del DI del extremo de salida.

En una o más realizaciones, el (los) gas (es) puede (n) entrar por el extremo de entrada del dispositivo de difusión 100 y salir por el extremo de salida del dispositivo de difusión, donde el (los) gas (es)) puede (n) comprender una mezcla de gases respirables. En varias realizaciones, los gases respirables pueden comprender aire o aire y oxígeno adicional.

En varias realizaciones, el espesor de pared "C" de una pared cilíndrica 115 puede estar en el intervalo de aproximadamente 1 mm (0,040 pulg.) a aproximadamente 3,175 mm (0,125 pulg.), o en el intervalo de aproximadamente 1 mm (0,040 pulg.) a aproximadamente 2 mm (0,079 pulg.), o en el intervalo de aproximadamente 1,588 mm (0,0625 pulg.) a aproximadamente 2,388 mm (0,094 pulg.).

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión puede tener una longitud "D" en el intervalo de aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulg.) a aproximadamente 41,3 mm (1,625 pulg.), o en el intervalo de aproximadamente 22,22 5 mm (0,875 pulg.) a aproximadamente 41,275 mm (1,625 pulg.), o en el intervalo de aproximadamente 25,4 mm (1,00 pulg.) a aproximadamente 38,1 mm (1,50 pulg.).

En una o más realizaciones, una boquilla 190 para unir un tubo de suministro al dispositivo de difusión puede sobresalir de la superficie exterior de la pared cilíndrica 115. En varias realizaciones, la boquilla puede tener un diámetro "M" de 4,5 mm de diámetro (0,177") y sobresalir de la superficie exterior de la pared cilíndrica 115 una altura "N" 8,7 mm (0,34 pulg.). En varias realizaciones, la boquilla puede comprender púas de manguera para fijar un tubo de suministro.

En una o más realizaciones, el dispositivo comprende además una proyección 195 que se extiende desde la superficie interior de la pared cilíndrica 115. En varias realizaciones, la proyección 195 puede extenderse una distancia radial "P" en la región interna hueca 118. En varias realizaciones, la proyección 195 puede extenderse hasta o cerca del centro de la región interna hueca 118, que sería la mitad del DI de la pared 115. En varias realizaciones, la distancia "P" es ligeramente inferior a la mitad del DI, de modo que el gas que contiene NO se proyectará hacia delante desde el orificio de la boquilla hasta el centro, donde la velocidad del gas FGF es mayor que en la superficie interior de la pared cilíndrica. Por consiguiente, en diversas realizaciones, la diferencia entre "P" y "B"/2 está en el intervalo de aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 5 mm, o de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 3 mm. En realizaciones ejemplares, la diferencia entre "P" y "B"/2 es de aproximadamente 1,5 mm, es decir, la proyección 195 termina aproximadamente a 1,5 mm del centro de la región interna hueca 118. Las diferencias ejemplares entre "P" y "B"/2 pueden tener un límite inferior de aproximadamente 0,1 mm, aproximadamente 0,2 mm, aproximadamente 0,3 mm, aproximadamente 0,4 mm, aproximadamente 0,5 mm, aproximadamente 0,6 mm, aproximadamente 0,7 mm, aproximadamente 0,8 mm, aproximadamente 0,9 mm, aproximadamente 1 mm, aproximadamente 1,1 mm, aproximadamente 1,2 mm, aproximadamente 1,3 y aproximadamente 1,4 mm, y los límites superiores ejemplares pueden ser de aproximadamente 5 mm, aproximadamente 4,5 mm, aproximadamente 4 mm, aproximadamente 3,5 mm, aproximadamente 3 mm, aproximadamente 2,5 mm, aproximadamente 2,4 mm, aproximadamente 2,3 mm, aproximadamente 2,2 mm, aproximadamente 2,1 mm, aproximadamente 2 mm, aproximadamente 1,9 mm, aproximadamente 1,8 mm, aproximadamente 1,7 mm y aproximadamente 1,6 mm.

En algunas realizaciones, "P" se proporciona como un cierto porcentaje de "B", tal como aproximadamente el 50 %, aproximadamente el 49 %, aproximadamente el 48 %, aproximadamente el 47 %, aproximadamente el 46 %, aproximadamente el 45 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 35 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 10 % o aproximadamente el 5 % de "B". En realizaciones ejemplares, "P" está entre aproximadamente el 40 % y aproximadamente el 45 % de "B".

En una o más realizaciones, las dimensiones "B", "P", "L", etc. pueden seleccionarse para lograr las relaciones deseadas entre las dimensiones y/o las relaciones deseadas entre las propiedades del gas en ciertas condiciones. Por ejemplo, "B" y "L" pueden seleccionarse de manera que para una concentración de gas fuente dada y una dosis de NO deseada dada (por ejemplo,20 ppm), la velocidad del gas al FGF más bajo esperado será aproximadamente igual a la velocidad del gas del gas que contiene NO. Como otro ejemplo, "B" y "L" pueden seleccionarse de manera que para una concentración de gas fuente dada, la velocidad del gas del FGF sea similar a la velocidad del gas que contiene NO en un intervalo de dosis de NO deseadas (por ejemplo, de 5 ppm a 80 ppm). Como otro ejemplo, "B" y "P" pueden seleccionarse de manera que el gas que contiene NO se proyecte hacia delante desde el orificio de la boquilla hasta una distancia de la superficie interna de la pared cilíndrica, tal como en o cerca del centro de la región interna hueca 118. Como un ejemplo adicional, "B" y "P" pueden seleccionarse de modo que el gas que contiene NO se proyecte hacia delante desde el orificio de la boquilla a una parte del FGF que tiene un cierto porcentaje de la velocidad máxima del FGF, tal como 99 %,98 %,95 %,90 %,85 %,80 %,75 %,70 %,65 %,60 %,55 %,50 %,45 %,40 %,35 %,30 %,25 %,20 % o 10 % de la velocidad máxima del FGF.

En varias realizaciones, un canal de inyección 180 que conduce a un puerto de inyección 185 puede formarse en la boquilla, donde el canal de inyección 180 tiene un diámetro interior de "L". En varias realizaciones, el diámetro interior "L" puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,8 mm (0,03125 pulg.) a aproximadamente 2,4 mm (0,094 pulg.), o aproximadamente 1,6 mm (0,0625 pulg.). Los límites inferiores ejemplares incluyen aproximadamente 0,5 mm, aproximadamente 0,6 mm, aproximadamente 0,7 mm, aproximadamente 0,8 mm, aproximadamente 0,9 mm, aproximadamente 1 mm, aproximadamente 1,1 mm, aproximadamente 1,2 mm, aproximadamente 1,3 mm, aproximadamente 1,4 mm, aproximadamente 1,5 mm y aproximadamente 1,6 mm. Los límites superiores ejemplares incluyen aproximadamente 4,75 mm, aproximadamente 4,5 mm, aproximadamente 4 mm, aproximadamente 3,5 mm, aproximadamente 3 mm, aproximadamente 2,5 mm, aproximadamente 2,4 mm, aproximadamente 2,29 mm, aproximadamente 2,2 mm, aproximadamente 2,1 mm, aproximadamente 2 mm, aproximadamente 1,9 mm, aproximadamente 1,8 mm, aproximadamente 1,7 mm y aproximadamente 1,6 mm. El canal de inyección proporciona una ruta de flujo para la administración de un gas (por ejemplo, NO) a la región interna hueca 118 del dispositivo de difusión 100.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión 100 no comprende una boquilla 190 que sobresale del cuerpo 110, pero tiene un conector hembra en el que se puede enchufar un tubo de suministro, donde el conector hembra permite que el tubo de suministro se conecte a y en comunicación fluida con el canal de inyección 180. En varias realizaciones, el DI del tubo de suministro y el DI del canal de inyección son los mismos y/o tienen un área de sección transversal uniforme.

En una o más realizaciones, el puerto de inyección 185 puede ser un orificio que permite que un gas que fluye a través del canal de inyección 180 entre en la región interna hueca 118 a una velocidad prevista y/o velocidad. En varias realizaciones, el puerto de inyección puede ser una apertura de dimensión fija que puede ser igual o diferente del diámetro del canal de inyección, lo que proporciona una velocidad de flujo prevista relacionada con el caudal. En varias realizaciones, se puede usar más de un puerto de inyección 185, por ejemplo, que tiene múltiples puertos de inyección 185 a lo largo de la proyección 195 y/o que tiene múltiples proyecciones 195, teniendo cada proyección 195 uno o múltiples puertos de inyección 185. Como se estableció anteriormente, los puertos de inyección pueden inyectar el gas que contiene NO en una porción del FGF que está a una distancia del límite del borde de modo que el gas que contiene NO se inyecte en FGF que tiene una alta velocidad, no una porción del FGF que tiene velocidad cero o baja. En algunas realizaciones, cuando se usan más de un puerto de inyección 185, los diámetros de los puertos de inyección 185 tienen diámetros más pequeños que los que se usarían para un solo puerto de inyección 185 para asegurar que la velocidad del gas que contiene NO no se reduzca y sea mantenido en proporción a la velocidad de FGF.

En algunas realizaciones que utilizan múltiples puertos de inyección 185, solo uno o algunos de los puertos de inyección 185 pueden usarse a la vez, con la selección dependiente de la dosis establecida de NO. Por ejemplo, los múltiples puertos de inyección 185 pueden tener diámetros de orificio variables, utilizándose un diámetro de orificio más pequeño para dosis de NO establecidas más bajas y un diámetro de orificio más grande para dosis de NO establecidas más altas. De esta manera, la relación de las velocidades del gas que contiene NO y el FGF se puede mantener en una relación constante, incluso con diferentes dosis establecidas de NO. En algunas realizaciones, se utilizan más puertos 185 a dosis establecidas más altas de NO y menos puertos de inyección 185 se usan a dosis establecidas más bajas de NO, para adaptar las velocidades del gas que contiene NO y el FGF a la relación deseada. En otras realizaciones, todos los múltiples puertos de inyección 185 se pueden usar al mismo tiempo. En varias realizaciones, múltiples puertos de inyección 185 pueden ser múltiples válvulas de control proporcionales como parte del módulo inyector.

En una o más realizaciones, una válvula (no mostrada) y/o un orificio variable puede estar en comunicación fluida con el puerto de inyección 185 y/o puede estar ubicado en el puerto de inyección 185. La válvula proporcional y/o el orificio variable se pueden ajustar para controlar la velocidad del gas que se inyecta desde el canal de inyección 180 en la región interna hueca 118. En varias realizaciones, el tamaño de un orificio de válvula y/o un orificio variable y la velocidad del gas que se inyecta a través del puerto de inyección 185 pueden ajustarse en relación con la velocidad de FGF, donde la válvula y la velocidad del gas pueden controlarse mediante un circuito de retroalimentación. En varias realizaciones, el circuito de retroalimentación puede comprender un sensor de flujo capaz de medir el flujo de gas fresco en el circuito de respiración, donde el sensor de flujo puede estar en comunicación eléctrica con un módulo de control que controla la dosis de NO suministrada al módulo de difusión 100 a través del canal de inyección 180 y la válvula y/o el orificio variable mediante el ajuste de la válvula y/o el orificio variable. En una o más realizaciones, el difusor y el sensor de flujo capaces de medir el flujo de gas fresco se incorporan en una sola pieza, como si estuvieran integrados en un módulo inyector.

En una o más realizaciones, el módulo de difusión 100 comprende una válvula de control proporcional, un sensor de flujo de NO y un sensor de flujo de FGF para medir el flujo de gas fresco en el circuito de respiración y administrar un flujo de gas que contiene NO que es proporcional al FGF para proporcionar la dosis deseada de NO. En tales realizaciones, la válvula de control proporcional y/o el sensor de flujo se pueden eliminar del módulo de control. Tal configuración puede eliminar un volumen de gas comprimido entre el módulo de control y el difusor, ya que la válvula proporcional dentro del módulo de difusión 100 se usa como la válvula primaria para regular el flujo del gas que contiene NO en el circuito de respiración. Aunque no se desea ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que tener una válvula proporcional en el módulo de difusión 100 y una válvula proporcional en el módulo de control puede dar como resultado que el gas comprimido se almacene dentro del canal de inyección y el tubo de suministro de NO en el final de cada ciclo inspiratorio, y que este gas comprimido puede descomprimirse entonces, permitiendo que una cantidad de gas que contenga NO entre en el circuito de respiración y provoque un suministro excesivo de N^o. Este problema potencial se puede magnificar con una concentración alta de NO, debido al volumen de suministro reducido. Por consiguiente, la sustitución de una válvula de control proporcional en el módulo de difusión 100 por la válvula de control proporcional en el módulo de control puede reducir o eliminar el impacto de este problema potencial.

En una o más realizaciones, el gas que contiene NO se inyecta en el FGF como una pluralidad de pulsos desde uno o más puertos de inyección 185. La pluralidad de pulsos se puede utilizar para proporcionar una mayor velocidad del gas que contiene NO que si el flujo del gas que contiene NO fuera constante. Mediante el suministro de pulsos (por ejemplo, flujo de NO APAGADO-ENCENDIDO-APAGADO-ENCENDIDO), se puede proporcionar un caudal volumétrico instantáneo de NO más alto con un aumento correspondiente en la velocidad de NO instantánea, sin proporcionar un caudal volumétrico promedio más alto que el necesario para proporcionar la concentración de NO deseada en la corriente de gas combinado. Como ejemplo, si el sistema detectara un flujo de polarización de FGF bajo (por ejemplo,0,5 SLPM), el NO puede suministrarse como una pluralidad de pulsos de alta velocidad para mantener la cantidad correcta de volumen de gas que contiene NO durante esta fase. De esta manera, el sistema de suministro de NO puede utilizar la modulación de ancho de pulso del flujo de NO (por ejemplo, durante el flujo de polarización espiratoria) para mantener una velocidad de gas de NO más alta en proporción a la velocidad del gas de FGF, mientras se mantiene el caudal de NO promedio deseado o la concentración de dosis establecida.

Durante la fase espiratoria, solo se administra un flujo máximo pulsátil alto para aumentar la velocidad de salida de NO. Para mantener la cantidad correcta de volumen de gas durante esta fase. El flujo pulsátil sería Apagado-Encendido-Apagado-Encendido para cumplir con el caudal promedio requerido para alcanzar la Dosis establecida. Modulación por ancho de pulso del flujo de NO.

Los aspectos de la descripción se refieren también al procedimiento de difusión de un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal que comprende el paso al menos de una porción de un primer gas longitudinalmente a través de una región interna hueca de un cuerpo que tiene una superficie interna que rodea la región interna hueca, y el paso de una segunda corriente de gas a través de un canal de inyección a un puerto de inyección que se proyecta en la región interna hueca del cuerpo, donde la segunda corriente de gas entra y al menos se difunde parcialmente con la primera corriente de gas dentro de la región interna hueca.

Las figuras 8C-D ilustran otro dispositivo ejemplar para difundir un flujo de gas de volumen bajo de alta concentración y un flujo de gas de volumen alto usando las técnicas descritas anteriormente. Por supuesto, se prevén otras configuraciones capaces de difundir un flujo de gas de volumen bajo de alta concentración y un flujo de gas de volumen alto usando las técnicas anteriores. Las dimensiones son ejemplares para un difusor nominal de 22 mm para uso con circuitos/accesorios de respiración para adultos. Cabe señalar que los ejemplos no limitativos de dimensiones y/o configuraciones están pensados para circuitos de respiración estándar para adultos, y las dimensiones y proporciones del dispositivo pueden ajustarse para aplicaciones que involucren circuitos de respiración estándar para recién nacidos, circuitos de respiración estándar pediátricos u otros circuitos de respiración de tamaño no estándar sin experimentación indebida.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión 100 comprende un cuerpo anular 110 que puede ser un cilindro que tiene una pared y una región interna hueca. El cuerpo puede configurarse y dimensionarse para conectarse a un tubo en un circuito de respiración de ventilador (10,15 y 22 mm), encajar en el tubo del ventilador o tener un tubo del ventilador instalado en el cuerpo. En varias realizaciones, el extremo de entrada del dispositivo comprende una conexión macho configurada y dimensionada para unirse a un tubo del ventilador, y el extremo de salida comprende una conexión hembra configurada y dimensionada para unirse a una entrada de tubo del ventilador o cámara humidificadora. En un ejemplo no limitativo, el extremo de entrada del dispositivo comprende una conexión macho de 22 mm (DE) y el extremo de salida comprende una conexión hembra de 22 mm (DI). Además, el dispositivo de difusión 100 puede ser un componente o parte de un módulo inyector que se acopla a un circuito de respiración de ventilador, como se conoce en la técnica.

En una o más realizaciones, el cuerpo anular 110 puede tener un diámetro exterior "A" en un extremo de entrada y/o un extremo de salida. El diámetro exterior "A" puede estar en el intervalo de aproximadamente 10 mm (0,394 pulg.) a aproximadamente 25 mm (1,0 pulg.), o aproximadamente 22 mm (0,866 pulg.), donde el tubo del ventilador puede colocarse alrededor del exterior del DE del extremo de entrada y dentro del DI del extremo de salida. En diversas realizaciones, un tubo del ventilador puede conectarse a un extremo de entrada y/o un extremo de salida de un dispositivo de difusión utilizando una conexión de ajuste por fricción, como se conoce en la técnica.

En una o más realizaciones, el cuerpo anular puede tener un diámetro interior "B" en un extremo de salida y/o un extremo de entrada. El diámetro interior "B" puede estar en el intervalo de aproximadamente 10 mm (0,394 pulg.) a aproximadamente 25 mm (1,0 pulg.), o aproximadamente 22 mm (0,866 pulg.), donde el tubo del ventilador puede colocarse en el dentro del DI del extremo de entrada. En varias realizaciones, un tubo del ventilador puede estar conectado a un extremo de entrada y/o un extremo de salida de un dispositivo de difusión utilizando una conexión de ajuste por fricción, como se conoce en la técnica.

En una o más realizaciones, el (los) gas (es) puede (n) entrar en el extremo de entrada del dispositivo de difusión 100 y salir del extremo de salida del dispositivo de difusión, donde el (los) gas (es) puede (n) comprender una mezcla de gases respirables. En varias realizaciones, los gases respirables pueden comprender aire o aire y oxígeno adicional.

En varias realizaciones, el espesor de pared "C" del dispositivo de difusión 100 puede estar en el intervalo de aproximadamente 1 mm (0,040 pulg.) a aproximadamente 3,175 mm (0,125 pulg.), o en el intervalo de aproximadamente 1 mm (0,040 pulg.) a aproximadamente 2 mm (0,079 pulg.), o en el intervalo de aproximadamente 0,0625 a aproximadamente 0,094.

En una o más realizaciones, el dispositivo comprende además una sección ahusada 150 que comprende una pared, que puede tener un cono truncado, un embudo o una forma de campana, donde la sección ahusada 150 se estrecha desde un diámetro interior "E" en un primer extremo (entrada) hasta un diámetro interior "F" en un segundo extremo (salida) opuesto al primer extremo, donde la apertura en el primer extremo (entrada) tiene un diámetro mayor que la abertura en el segundo extremo (salida). En varias realizaciones, el primer extremo que tiene un diámetro mayor es una boca 152, y el segundo extremo que tiene el diámetro más pequeño es una garganta 158.

En una o más realizaciones, un acelerador puede comprender una sección ahusada o una sección ahusada bidireccional.

En varias realizaciones, el diámetro interior "E" en la boca 152 puede estar en el intervalo de aproximadamente 14 mm (0,511 pulg.) a aproximadamente 18 mm (0,709 pulg.), o aproximadamente 16,03 mm (0,631 pulg.).

En varias realizaciones, el diámetro interior "F" en la garganta 158 puede estar en el intervalo de aproximadamente 3,17 mm (0,125 pulg.) a aproximadamente 9,5 mm (0,375 pulg.), o aproximadamente 6,35 mm (0,250 pulg.).

En una o más realizaciones, la sección ahusada 150 puede tener una longitud "I" desde el borde delantero de la boca 152 hasta el borde trasero de la garganta 158. En varias realizaciones, la longitud "I" de la sección ahusada 150 puede estar en el intervalo de aproximadamente 8 mm (0,315 pulg.) a aproximadamente 13 mm (0,519 pulg.), o aproximadamente 10,3 mm (0,405 pulg.).

En una o más realizaciones, la superficie interior de la sección ahusada forma una esquina afilada en el borde delantero de la boca 150, por lo que no hay superficies planas perpendiculares al eje de la sección ahusada. En varias realizaciones, la pared de la sección ahusada puede tener un espesor en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 2 mm o aproximadamente 1,5 mm.

En una o más realizaciones, la sección ahusada 150 puede estar ubicada dentro del cuerpo 110 del dispositivo de difusión 100. En varias realizaciones, la sección ahusada puede estar suspendida de una pared cilíndrica 115 del cuerpo anular 110 mediante un soporte 160, donde el soporte 160 puede extenderse desde una superficie interior de la pared cilíndrica 115 hacia la región interna abierta 118. En diversas realizaciones, el cuerpo anular 110, la sección ahusada 150 y el soporte que une la sección ahusada 150 al cuerpo anular pueden ser una pieza integral, donde el cuerpo anular 110, la sección ahusada 150 y el soporte 160 están moldeados como una sola pieza, por lo que los componentes comprenden una sola construcción unitaria. En varias formas de realización, la sección ahusada 150 y el cuerpo anular 110 son coaxiales. En una o más realizaciones, la proyección 195 puede formar el soporte 160 interconectando el cuerpo 110 y la sección ahusada 150.

En una o más realizaciones, puede haber un espacio 151 entre el borde de la boca 152 y la superficie interior de la pared cilíndrica 115, donde el espacio 151 tiene un tamaño "G" en el intervalo de aproximadamente 0,5 mm (0,02 pulg.) a aproximadamente 3 mm (0,118 pulg.), que proporciona una apertura alrededor del borde de la boca 152. En varias realizaciones, la apertura permite que al menos una parte del gas o gases entrantes desvíen la sección ahusada 150 fluyendo a lo largo de la periferia de la región interna y alrededor de la sección ahusada 150.

En una o más realizaciones, la apertura tiene un área de sección transversal en el intervalo de aproximadamente el 9,5 % a aproximadamente el 19,0 % del área de sección transversal de la región interna.

En una o más realizaciones, el espacio 151 tiene un área de sección transversal en el intervalo de aproximadamente el 15 % a aproximadamente el 35 % del área de sección transversal de la región interna donde la región interna definida como diámetro B es de 20 mm.

En una o más realizaciones, la sección ahusada 150 puede estar a una distancia "H" del borde delantero del cuerpo anular 110. En varias realizaciones, la distancia "H" desde el borde delantero del cuerpo anular 110 puede estar en el intervalo de 3,175 mm (0,125 pulg.) a aproximadamente 12,7 mm (0,50 pulg.). En varias realizaciones, la dimensión H puede reducirse para minimizar así el tamaño y el peso del dispositivo.

En una o más realizaciones, la sección ahusada 150 puede estar a una distancia "J" del borde trasero del cuerpo anular 110. En varias realizaciones, la distancia "J" desde el borde trasero del cuerpo anular 110 puede estar en el intervalo de 3,175 mm (0,125 pulg.) a aproximadamente 12,7 mm (0,50 pulg.). En varias realizaciones, la dimensión J puede reducirse para minimizar así el tamaño y el peso del dispositivo.

En una o más realizaciones, una boquilla 190 para unir un tubo de suministro al dispositivo de difusión puede sobresalir de la superficie exterior de la pared cilíndrica 115. En diversas realizaciones, la boquilla puede tener un diámetro "M" de aproximadamente 4,5 mm de diámetro (0,177 pulg.) y sobresalir de la superficie exterior de la pared cilíndrica 115 una altura "N" de aproximadamente 8,7 mm (0,34 pulg.).

En varias realizaciones, un canal de inyección 180 que conduce a un puerto de inyección puede formarse en la boquilla, donde el canal de inyección 180 tiene un diámetro interior de "L". En varias realizaciones, el diámetro interior "L" puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,8 mm (0,03125 pulg.) a aproximadamente 2,4 mm (0,094 pulg.), o aproximadamente 1,6 mm (0,0625 pulg.).

En una o más realizaciones, la apertura que forma el puerto de inyección 185 en el extremo interno del canal de inyección 180 puede ubicarse proximal a la región donde la velocidad del gas fresco se maximiza en el dispositivo difusor (por ejemplo, una distancia "K" desde el extremo de salida de la sección ahusada 150. En varias realizaciones, la distancia "K" puede estar en el intervalo de aproximadamente 2 mm (0,787 pulg.) a aproximadamente 5 mm (0,197 pulg.), o aproximadamente 3 mm (0,118 pulg.) desde el extremo de salida de la sección ahusada 150).

En una o más realizaciones, el puerto de inyección de NO puede terminar en la pared de la garganta, o un tubo de extensión puede sobresalir en la garganta desde la superficie interna de la sección ahusada. En varias realizaciones, el tubo de extensión puede proyectarse hacia el centro de la garganta.

En una o más realizaciones, el puerto de inyección puede estar a 6,81 mm del borde delantero de la sección ahusada.

En una o más realizaciones, la sección ahusada puede estar suspendida dentro de una parte cilíndrica hueca de una carcasa, donde la carcasa está adaptada para conectarse a la tubería del ventilador. En varias realizaciones, la carcasa puede tener una forma distinta a la cilíndrica o anular, mientras que tiene una entrada y una salida configuradas y una dimensión para conectarse a un tubo del ventilador adecuado. Por ejemplo, una carcasa rectangular de un dispositivo de difusión puede tener aperturas de entrada y salida cilíndricas con un DI para conectarse a la tubería.

En una o más realizaciones, se puede utilizar un dispositivo de difusión en un circuito del ventilador, con una cánula nasal o con una mascarilla.

La figura 9A ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada 300 que tiene forma de embudo.

En una o más realizaciones, la sección ahusada en forma de embudo 300 tiene una superficie interna que es convexa y dirige el (los) gas (es) que entra (n) por la boca 320 hacia la garganta 310. En varias realizaciones, el contorno convexo de la superficie interna puede tener una curvatura constante o una curvatura cambiante.

La figura 9B ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada 340 que tiene forma de cono.

En una o más realizaciones, la sección ahusada en forma de cono 340 tiene una superficie interna que es recta desde la boca 320 de la sección ahusada 340 hasta la garganta 310, y dirige el (los) gas (es) que entran en la boca 320 hacia la garganta 310.

La figura 9C ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada 370 que tiene forma de campana, donde la forma de campana puede tener una curvatura constante o una curvatura cambiante.

En varias realizaciones, una sección ahusada, como se muestra en 300,340 y 370, puede estar unida garganta a garganta para proporcionar una sección ahusada bi-direccional para permitir su inserción y uso en un circuito de ventilación en cualquier orientación. La figura 10 ilustra una realización ejemplar de una sección ahusada bidireccional. Una sección ahusada bi-direccional 700 puede comprender dos secciones ahusadas 150 acopladas en sus gargantas, donde la válvula de inyección proporciona la inyección de un gas en la parte más estrecha de la sección ahusada bi-direccional 700. En varias realizaciones, las dos secciones ahusadas pueden acoplarse en una garganta que comprende una sección cilíndrica 740. En varias realizaciones, el puerto de inyección estaría ubicado donde se unen las dos secciones ahusadas, y la velocidad de FGF debería ser máxima a la tasa de FGF más baja esperada. En algunas realizaciones, se utiliza una sección ahusada en entornos en los que se espera que la tasa de fGf sea baja, por ejemplo, menos de 2 SLPM.

En una o más realizaciones, la sección ahusada en forma de campana 370 tiene una superficie interna que es cóncava y dirige el (los) gas (es) que entra (n) en la boca 320 hacia la garganta 310.

La figura 11 ilustra una sección ahusada ejemplar 400 que representa un contorno de una superficie interior de una pared de sección ahusada 415.

Los principios y realizaciones de la presente invención también se refieren al dispositivo de difusión que comprende una sección ahusada 400 que comprende un área de sección transversal decreciente que aumenta la velocidad del flujo de gas que pasa por el puerto de inyección y sale por la garganta, por lo que un gas de alta concentración se dispersa y difunde rápidamente con el gas del ventilador.

En una o más realizaciones, la sección ahusada 400 puede ser un tubo axialmente simétrico con un área de sección transversal variable, donde el área disminuye desde el área de la boca hasta el área de la garganta. En varias realizaciones, la pared 415 puede tener un contorno recto, parabólico, hiperbólico, catenoidal o de embudo.

En una o más realizaciones, la sección ahusada 400 puede comprender una sección cilindrica 440 con un diámetro constante y un área de sección transversal que se extiende una longitud "P" desde el punto en que el área de la sección transversal está en un mínimo, y/o la pendiente de la sección ahusada se vuelve 0 (cero) (es decir, horizontal).

En varias realizaciones, la sección ahusada crea un gradiente de presión creciente, por lo que el flujo o la separación de los límites no pueden ocurrir debido al gradiente de presión favorable. La evitación de la separación de los límites también evita las regiones de flujo inverso y los vórtices que pueden agotar la energía del flujo de gas y aumentar la resistencia al flujo. La caída de presión para un caudal volumétrico de 60 SLPM puede ser de aproximadamente 0,65 cm H2 O, y a 30 SLPM puede ser de aproximadamente 0,16 cm H2O.

En una o más realizaciones, el contorno de la pared de sección ahusada 430 tiene una curvatura constante con un radio R1, donde R1 puede estar en el intervalo de 7,5 mm (0,296 pulg.) a aproximadamente 8,3 mm (0,328 pulg ), o aproximadamente 7,6 mm (0,299 pulg.).

Un aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para difundir un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal.

La figura 12 ilustra una realización ejemplar de un segundo gas que pasa a través de un canal de inyección 180 hacia un primer gas que pasa a través de una sección ahusada 150. (Los flujos de gas se indican mediante flechas rectas y curvas).

En una o más realizaciones, al menos una porción de un primer gas entra en un dispositivo de difusión 100 y pasa a través de una sección ahusada 150 que comprende una pared 155 que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior, un extremo de entrada que tiene un primer diámetro y un extremo de salida que tiene un segundo diámetro opuesto al extremo de entrada, donde el segundo diámetro es de menor tamaño que el primer diámetro; y que hace pasar una segunda corriente de gas a través de un canal de inyección 180 a un puerto de inyección 185 en la superficie interior de la sección ahusada 150. En varias realizaciones, la segunda corriente de gas entra y se difunde al menos parcialmente con la primera corriente de gas dentro de la sección ahusada 150. En varias realizaciones, la inyección del segundo gas a un caudal y velocidad previstos en la corriente del primer gas crea suficiente difusión en el punto de contacto o confluencia de las dos corrientes de gas. En varias realizaciones, el caudal volumétrico previsto del segundo gas (NO a una dosis de 1-80 ppm) puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,1 SMLPM a aproximadamente 33,3 SMLPM para 4880 ppm de NO, donde el caudal volumétrico del segundo gas (NO) es proporcional al caudal volumétrico del primer gas (FGF) cuando el caudal del primer gas está en el intervalo de aproximadamente 0,5 SLPM a aproximadamente 2,0 SLPM.

En una o más realizaciones, al menos una porción del primer gas pasa alrededor de al menos una porción de la superficie exterior de la sección ahusada, donde la sección ahusada 150 está dentro de un cuerpo anular 110 que tiene una superficie exterior y una superficie interior, y un diámetro interior que es mayor que el primer diámetro de la sección ahusada. En diversas realizaciones, al menos una parte del primer gas pasa a través del espacio 151 entre el borde 153 de la boca 152 y la superficie interior de la pared cilíndrica 115.

En una o más realizaciones, el primer gas es un gas respirable que comprende N2 molecular y O2 molecular, y el segundo gas comprende NO molecular y N2 molecular.

En una o más realizaciones, el primer gas lo proporciona un ventilador a un caudal en el intervalo de aproximadamente 0 litros por minuto (SLPM) a aproximadamente 120 litros por minuto (SLPM). En algunos casos, como se describe en esta invención, durante el flujo espiratorio puede haber flujos en el intervalo de 0,5 SLPM a 2 SLPM que pueden dar como resultado que se genere NO2 más alto. Por consiguiente, en al menos algunos casos, las técnicas descritas pueden estar dirigidas hacia estos caudales más bajos.

En diversas realizaciones, la concentración de NO en el segundo gas está en el intervalo de más de 800 ppm a aproximadamente 5000 ppm, o aproximadamente 2000 ppm a aproximadamente 4880 ppm, o aproximadamente 4800 ppm.

En una o más realizaciones, el caudal del segundo gas es linealmente proporcional al caudal del primer gas.

En una o más realizaciones, la segunda corriente de gas entra inicialmente en la primera corriente de gas en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 60° a aproximadamente 120°, o en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 75° a aproximadamente 105°, o aproximadamente 80°, a aproximadamente 100°, o de aproximadamente 85° a aproximadamente 95°, o aproximadamente a 90° con respecto al eje de la primera corriente de gas. En varias realizaciones, el segundo gas puede inyectarse perpendicularmente a la primera corriente de gas, donde las dos corrientes de gas perpendiculares actúan para impartir turbulencia en el punto de contacto, para reducir los niveles de NO 2 a un valor igual o menor que la cantidad generada por la terapia actual de 800ppm.

Sin estar limitado por la teoría, se cree que se produce una difusión suficiente cuando el FGF es afectado por el flujo de NO de intersección, donde el NO y el FGF tienen suficiente velocidad en los flujos de polarización del ventilador. Además, una salida anular corta justo después del punto de inyección de NO puede permitir una divergencia rápida del gas FGF una vez comprimido dentro de la sección ahusada, ahora combinado con NO, para salir abruptamente y difundirse libremente con flujo de derivación alrededor de la sección ahusada.

En una o más realizaciones, el segundo gas sale del puerto de inyección 185 a un caudal en el intervalo de aproximadamente 0,1 mililitros por minuto (SMLPM) a aproximadamente 6,3 SLPM, o aproximadamente 0,05 mililitros por minuto (SMLPM). a aproximadamente 2 SLPM, o aproximadamente 1,0 mililitros por minuto (SMLPM) a aproximadamente 1 SLPM. Un caudal de gas de 2 SLPM tiene una velocidad de aproximadamente 0,42 metros/s a través de un canal de inyección y un puerto de inyección con un D.I. de 0,16 cm. Un gas con esta velocidad no experimentaría una compresión notable a esta velocidad al pasar a través del dispositivo de difusión, que es menos de 0,2 x la velocidad del sonido (es decir, Número de Mach < 0,2). Un caudal de gas de 0,5 SLP^mtiene una velocidad de aproximadamente 0,10 metros/s a través de un canal de inyección y un puerto de inyección con un D.I. de 0,16 cm. Puede ser útil controlar la conversión de NO2 durante períodos de caudales del ventilador muy bajos (por ejemplo, flujo de polarización durante la exhalación <2 SLPM), concentraciones aumentadas de oxígeno (FiO2 > 60 %), y dosis más altas de NO establecido (>20 ppm).

En una o más realizaciones, la velocidad del primer gas es mayor en el segundo diámetro de la sección ahusada 150 que la velocidad del primer gas en el primer diámetro de la sección ahusada 150.

En una o más realizaciones, la velocidad del primer gas es mayor en el segundo diámetro de la sección ahusada que la velocidad del primer gas en el primer diámetro de la sección ahusada, donde el segundo gas entra en el primer gas en un punto de mayor velocidad. En varias realizaciones, la sección ahusada genera un aumento de la velocidad del gas y un gradiente de presión hacia el centro del cuerpo anular, de manera que la velocidad más alta del gas se encuentra a lo largo del eje de la sección ahusada 150. Por ejemplo, una reducción del D.I. de la sección ahusada 150 de 1,6 cm en la boca a 0,635 cm en la garganta daría lugar a un aumento de la velocidad del primer gas. En algunos casos, la relación entre las velocidades del gas de entrada y salida es proporcional a la relación entre las áreas de entrada y salida.

Como puede verse en la figura 12, el segundo gas entra en el primer gas en el puerto de inyección 185, que está más cerca de la garganta de la sección ahusada 150, y donde la velocidad del primer flujo de gas ha aumentado en comparación con la primera velocidad del gas en la boca de la sección ahusada.

La figura 13 ilustra una realización ejemplar de un dispositivo de difusión 100 insertado en un circuito de ventilador 600. En varias realizaciones, el sistema de ventilador puede proporcionar concentraciones elevadas (> 21 %) de oxígeno inspirado fraccional (FiO2) junto con dosis de NO a pacientes ventilados mecánicamente. La concentración de oxígeno en los circuitos del ventilador del paciente puede variar desde aire medicinal (21 % O2) hasta oxígeno medicinal (100 % O2), pero generalmente se eleva al 60 % para los pacientes que reciben terapia con INO. El NO en una fuente de gas NO de alta concentración 610 puede diluirse con nitrógeno N2.

En una o más realizaciones, un dispositivo de difusión 100 (por ejemplo, como un componente en un módulo inyector 605, aguas abajo de un sensor de flujo 615 capaz de medir el flujo de gas fresco en el circuito de respiración, etc.) pueden estar conectados y en comunicación fluida con los tubos del ventilador que provienen de un ventilador 630. El ventilador puede estar conectado y en comunicación fluida con una fuente de gas fresco 620. El módulo de difusión 100 puede estar conectado también y en comunicación fluida con un módulo de control 640 que controla la dosificación de NO suministrado al módulo de difusión 100. El módulo de control 640 puede estar conectado y en comunicación fluida con una fuente de gas NO 610. En varias realizaciones, la fuente de gas fresco 620 y la fuente de gas NO 610 pueden tener reguladores para controlar la presión de los cilindros. En varias realizaciones, el dispositivo de difusión puede estar conectado y en comunicación fluida con un humidificador 650 que añade contenido de vapor de agua al flujo de gas inspiratorio al paciente. En varias realizaciones, la distancia desde el dispositivo de difusión 100 al paciente puede ser de aproximadamente 1 metro. En varias realizaciones, el humidificador puede tener un volumen comprimible de aproximadamente 280 ml. En diversas realizaciones, el dispositivo de difusión 100 y el sensor de flujo 615 están integrados en el módulo inyector 605.

En una o más realizaciones, el dispositivo de difusión difunde el flujo de gas fresco entrante desde el ventilador 630 y la fuente de gas fresco 620 con el gas que contiene NO entrante desde la fuente de gas NO 610 fluyendo a través del módulo de control 640. El flujo de gas que se administra al paciente se puede muestrear en una T de muestreo 660 insertada corriente abajo desde el humidificador 650 y/o el dispositivo de difusión 100. En varias realizaciones, las concentraciones de NO, NO2 y/u O2 pueden monitorizarse antes de llegar al paciente. La T de muestreo 600 se puede colocar en varias posiciones en el circuito de respiración, dependiendo de la rapidez con que el gas que contiene NO y el FGF se combinen para proporcionar una corriente de gas homogénea a la dosis establecida. Además, se puede utilizar una pluralidad de puntos de muestreo, tales como puntos de muestreo ubicados a varias distancias del punto de inyección de NO. Podrán utilizarse 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25,30 o más puntos de muestreo. La distancia entre los puntos de muestreo puede ser de 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25 o 30 cm. La pluralidad de puntos de muestreo se puede utilizar para analizar por separado la corriente de gas combinada en función de la longitud del circuito de respiración, o se pueden combinar dos o más muestreos para proporcionar un promedio de la composición del gas.

Como se explica en los ejemplos siguientes, se ha descubierto sorprendentemente que un aumento de temperatura disminuye la cantidad de NO2 que se genera en condiciones similares de otro modo. Por consiguiente, las realizaciones de la presente invención se refieren también a minimizar la generación de NO 2 calentando una o más partes del sistema de suministro de NO y/o circuito del ventilador. Aunque no se desea ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que un aumento en la temperatura del gas puede aumentar la energía cinética disponible con las moléculas del gas, lo que puede promover la mezcla inicial dando como resultado una reducción adicional de NO 2. Por ejemplo, se puede agregar un elemento de calentamiento al sistema de suministro de NO, el tubo del sistema de suministro de NO al módulo del inyector, el módulo del inyector y/o el tubo de la rama inspiratoria del circuito del ventilador, y/o puede colocarse en cualquier otro lugar aguas arriba, aguas abajo o en el punto de inyección. El elemento de calentamiento puede ser un humidificador calentado o puede ser un componente de calentamiento dedicado. Los elementos de calentamiento ejemplares incluyen, pero no se limitan a, un dispositivo de enfriamiento termoeléctrico o un elemento de calentamiento resistivo. Un elemento de calentamiento en el sistema de suministro de NO puede ayudar a minimizar el NO2 generado internamente dentro del sistema de suministro de NO. Asimismo, los elementos de calentamiento colocados en y/o en comunicación térmica con la tubería que administra el NO al módulo del inyector y desde el módulo del inyector al paciente pueden ayudar a minimizar la generación de NO2 en esos puntos.

En varias realizaciones, el elemento de calentamiento puede calentar el gas fuente de NO y/o el NO y FGF combinados a una temperatura deseada. Las temperaturas de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, aproximadamente 25 °C, aproximadamente 26 °C, aproximadamente 27 °C, aproximadamente 28 °C, aproximadamente 29 °C, aproximadamente 30 °C, aproximadamente 31 °C, aproximadamente 32 °C, aproximadamente 33 °C, aproximadamente 34 °C, aproximadamente 35 °C, aproximadamente 36 °C, aproximadamente 37 °C, aproximadamente 38 °C, aproximadamente 39 °C, aproximadamente 40 °C, aproximadamente 45 °C o aproximadamente 50 °C.

EJEMPLOS

La presente descripción se describe adicionalmente por medio de los ejemplos, presentados a continuación. El uso de tales ejemplos es solo ilustrativo y de ninguna manera limita el alcance y significado de la invención o de cualquier término ejemplificado. Asimismo, la invención no se limita a ninguna realización preferida particular descrita en esta invención. De hecho, muchas modificaciones y variaciones de la invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica al leer esta especificación.

EJEMPLO 1 - COMPARACIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN DE NO2

Se utilizó un sistema de suministro de NO que utiliza una alta concentración de fuente de NO (por ejemplo,4880 ppm) y un módulo inyector con un difusor ejemplar como se describe en esta invención (por ejemplo, un difusor como se muestra en las figuras 8A-B) en comparación con un sistema de suministro de NO convencional que utiliza una concentración de fuente de NO baja (por ejemplo,800 ppm) y un módulo inyector convencional. El FGF fue proporcionado por un ventilador neonatal con parámetros de ventilación ejemplares (por ejemplo, frecuencia respiratoria de 40, volumen corriente de 30 ml, FiO2 del 60 %, flujo de polarización de 0,5 SLPM, etc.). Como puede verse en la figura 14, el sistema de alta concentración de fuente de NO que utiliza un difusor (Sistema 2) produjo una cantidad comparable de NO2 a la del sistema convencional de suministro de NO a una concentración de fuente de NO más baja (Sistema 1), a pesar de una concentración de fuente de NO significativamente más alta.

El sistema 1 y el sistema 2 se compararon también con un sistema de suministro de NO que utiliza una alta concentración de fuente de NO (por ejemplo,4880 ppm) y un módulo inyector con un acelerador ejemplar como se describe en esta invención (por ejemplo, un acelerador como se muestra en las figuras 8C-D), que se designa como Sistema 3. Las figuras 15A-F muestran el NO2 producido para cada sistema a varias dosis establecidas de NO y caudales de FGF. Como puede verse en las figuras 15A-F, ambos Sistemas 2 y 3 a la alta concentración de fuente de NO produjeron una cantidad comparable o menor de NO2 a una dosis establecida de 40 ppm como el sistema de suministro de NO convencional a una concentración de fuente de NO más baja. Aunque no se desea ceñirse a ninguna teoría en particular, se cree que los valores relativamente bajos de NO2 para los Sistemas 2 y 3 a 40 ppm son el resultado de que los gases que contienen FGF y NO tienen velocidades similares. Como puede verse en la Tabla 3 a continuación, la velocidad del gas que contiene NO fue muy similar a la velocidad del FGF a 40 ppm para las configuraciones particulares probadas como Sistemas 2 y 3.

T l - V l i l ni n N r l i m 2

EJEMPLO 2 - GENERACIÓN DE NO2 CON SISTEMA DE CALENTAMIENTO

El sistema de suministro de NO usado en el Sistema 2 del Ejemplo 1 se usó a continuación con un circuito de respiración de ventilador calentado (por ejemplo, aproximadamente 38 °C). Como puede verse en la figura 16, calentar el circuito de respiración de ventilador redujo los niveles de NO2 en todas las afecciones probadas.

Aunque la invención en esta solicitud se ha descrito con referencia a realizaciones particulares, deberá entenderse que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios y aplicaciones de la presente invención. Será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones a los dispositivos, sistemas y procedimientos de la presente invención sin apartarse del alcance o espíritu de la invención. Por lo tanto, se pretende que la presente invención incluya modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

EJEMPLO 3 - MINIMIZACIÓN DE NO2 UTILIZANDO LA RELACIÓN DE VELOCIDAD DEL GAS

El sistema de suministro de NO usado en el Sistema 2 del Ejemplo 1 se modificó para tener varias concentraciones de fuente de NO y para proporcionar varias relaciones de la velocidad del FGF a la velocidad del gas que contiene NO. Se utilizó una pluralidad de puntos de muestreo de gas para las mediciones de concentración de NO y NO2, que se promedió para tener en cuenta cualquier distribución no homogénea de los gases dentro de la sección transversal del tubo. La concentración de NO2 se midió en tres puntos diferentes aguas abajo del punto de inyección de NO T0: T1 (203 mm aguas abajo del punto de inyección de NO), T2 (673 mm aguas abajo del punto de inyección de NO) y T3 (22 68 mm aguas abajo del punto de inyección de NO). Para los experimentos descritos a continuación, se consideró que la región de T0 a T1 tenía una distribución de gas no homogénea y que la región de T2 a T3 tenía una distribución de gas homogénea. La tasa de conversión de NO2 se determinó restando la contribución de NO 2 del cilindro de la fuente de NO de la concentración de NO2 medida y dividiendo la ganancia neta en la concentración de NO2 por el tiempo de residencia entre los puntos de muestra (caudal volumétrico dividido por el volumen del segmento).

La figura 17 muestra el NO2 generado en la región inicial TO-T1 con varias concentraciones de cilindro de fuente de NO que van desde 800 ppm a 9760 ppm con una relación de velocidad del gas (FGF: NO) de aproximadamente 1:1. Como puede verse en la figura 17, al tener una relación de velocidad de gas de aproximadamente 1:1, la tasa de generación de NO2 es comparable entre varias concentraciones de cilindros a la misma dosis establecida (20 ppm) y el mismo caudal de FGF (0,5 o 2 SLPM).

Las figuras 18A-D muestran el NO2 generado en la región inicial TO-T1 con varias concentraciones de cilindro de fuente de NO que van desde 800 ppm a 9760 ppm con una relación de velocidad de gas variable (FGF:NO) y una dosis establecida de 10 ppm de NO. Como puede verse en cada una de las figuras 18A-D, las relaciones de velocidad del gas por debajo de 2 :1 proporcionan una tasa de generación de NO2 más baja que las relaciones de velocidad del gas por encima de 2 :1, incluso cuando la concentración de la fuente de NO, el caudal de FGF y la dosis establecida de NO son las mismas.

La figura 19 muestra el NO2 generado en la región inicial de TO-T1 con una concentración de cilindro de fuente de NO de 4880 ppm y una dosis establecida de 40 ppm, con una relación de velocidad de gas variable (FGF:NO). Como puede verse comparando la figura 19 y la figura 18C, la relación entre la tasa de generación de NO2 y la relación de velocidad del gas también se observa en otras concentraciones de dosis establecidas.

Las figuras 20A-B muestran el NO2 generado en la región inicial TO-T1 con varias concentraciones de cilindro de fuente de NO que van desde 800 ppm a 9760 ppm con una relación de velocidad de gas variable (FGF:NO) y una dosis establecida de 10 ppm de NO. Como puede verse en las figuras 20A-B, las relaciones de velocidad del gas por debajo de 2 :1 proporcionan una tasa de generación de NO2 más baja que las relaciones de velocidad del gas por encima de 2 :1, incluso cuando la concentración de la fuente de NO, el caudal de FGF y la dosis establecida de NO son las mismas. Como las figuras 20A-B se trazan en una escala de base logarítmica 10 para los ejes x e y, esto demuestra que la generación instantánea de NO2 no es lineal.

La figura 21 muestra el NO2 generado en la región inicial de TO-T1 con una concentración de cilindro de fuente de NO de 4880 ppm y una dosis establecida de 40 ppm, con una relación de velocidad de gas variable (FGF:NO). La figura 21 muestra también la tasa promedio de generación de NO2 de T2 a T3. Como puede verse en la figura 21, la tasa de generación de NO2 de TO-T1 es significativamente más alta que la tasa de generación de NO2 de T2 a T3. Además, la tasa de generación de NO2 de T2 a T3 (mostrada en triángulos) no varía con la relación de velocidad del gas, lo que muestra que se logra una tasa constante de tasa de generación de NO2 después de que la corriente de gas combinada alcanza una fase homogénea en T2. La figura 21 proporciona además el tamaño del diámetro interior de la tubería FGF para cada configuración: 0,942 pulg.,0,669 pulg. o 0,335 pulg. Como se puede ver, la disminución del diámetro de la tubería FGF no redujo la generación de NO2, sino que resultó en mayores tasas de generación de NO2. Esto es coherente con el fenómeno observado de que la generación de NO2 se minimiza con relaciones de velocidad de FGF:NO más bajas, particularmente aquellas por debajo de 2 :1.

EJEMPLO 4 - GENERACIÓN DE NO2 DURANTE FLUJO DE CICLO

El sistema de suministro de NO del Ejemplo 3 se modificó para simular un ventilador con caudales variables. Se utilizó un flujo de onda cuadrada con un flujo mínimo de 0,5 SLPM y un flujo máximo de 5 SLPM, con una relación inspiratoria a espiratoria variable (relación de flujo alto a bajo) que varía de 2 :2 a 1:3. Las figuras 22 A-B muestran el NO2 generado en ppm y como porcentaje de la dosis establecida de NO. Como puede verse en las figuras 22 A-B, la mayor cantidad de NO2 se generó con una relación espiratoria (flujo bajo) más alta. Como puede verse en la figura 22 B, un alto porcentaje del NO se convirtió en NO2 en las dosis bajas establecidas, con casi el 25 % del NO convirtiéndose en NO2 cuando la relación inspiratoria: espiratoria fue 1:3 y la dosis establecida de NO fue 1 ppm.

EJEMPLO 5: COMPARACIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN DE NO2

La tasa de generación de NO2 de un sistema de suministro de NO que utiliza un embudo suspendido (Sistema 3 del Ejemplo 1) y el sistema de suministro de NO del Ejemplo 3 se comparó de T0 a T1 a una dosis establecida de 10 ppm de NO y una concentración de cilindro de 4880 ppm de NO. Los resultados de esta comparación se muestran en la Tabla 4 a continuación.

T l 4 - n r i n N 2 r l i m l m l 1 l i m l m l

Como puede verse en la Tabla 4, el diseño del embudo suspendido se comportó de manera comparable a un difusor con una relación de velocidad del gas de aproximadamente 2:1. Sin embargo, los difusores con relaciones de velocidad por debajo de 2:1 (1:1 o 0,5:1) proporcionaron tasas de generación de NO2 más bajas que el diseño de embudo suspendido.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de difusión (100) para inyectar un gas de alta concentración en una corriente de gas transversal, comprendiendo el dispositivo de difusión:

un cuerpo (110) que comprende una pared (115) que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior que rodea una región interna hueca (118);

una proyección (195) que se extiende desde la superficie interior del cuerpo (110) y hacia la región interna hueca (118); y

un canal de inyección (180) que pasa a través de la pared (115) y la proyección (195) a un puerto de inyección (185) de modo que el puerto de inyección (185) inyecta el gas de alta concentración en la corriente de gas transversal a una distancia de la superficie interior del cuerpo (110),

donde el puerto de inyección (185) tiene una salida rebajada desde un centro de la región interna hueca (118).

2. El dispositivo de difusión (100) de la reivindicación 1, donde la región interna hueca (118) tiene un diámetro, y una longitud de la proyección (195) desde la superficie interna hasta la salida del puerto de inyección está en el intervalo de aproximadamente el 30 % hasta aproximadamente el 45 % del diámetro de la región interna hueca (118).

3. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde el puerto de inyección (185) tiene un diámetro interior en el intervalo de aproximadamente 0,7 mm a aproximadamente 2,4 mm.

4. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el cuerpo (110) es un cuerpo anular que comprende una pared cilíndrica (115) que tiene un diámetro exterior en el intervalo de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 25 mm, y un diámetro interior en el intervalo de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 25 mm, donde el diámetro interior es de menor tamaño que el diámetro exterior por el espesor de la pared cilíndrica (115).

5. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde el espesor de la pared cilíndrica (115) está en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 3,175 mm, y el canal de inyección (180) forma un ángulo en el intervalo de aproximadamente 60° a aproximadamente 120° con un eje longitudinal de la región interna hueca (118).

6. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde el dispositivo de difusión (100) está configurado y dimensionado para su inserción en el tubo respiratorio.

7. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde el dispositivo de difusión (100) está integrado en un módulo inyector (605) que comprende un sensor de flujo (615).

8. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que además comprende una sección ahusada (150) que comprende una pared que tiene un espesor, una superficie exterior y una superficie interior, un extremo de entrada que tiene un primer diámetro y un extremo de salida que tiene un segundo diámetro opuesto al extremo de entrada, donde el primer diámetro está en el intervalo de aproximadamente 6 mm a aproximadamente 18 mm, y el segundo diámetro está en el intervalo de aproximadamente 3,17 mm a aproximadamente 9,5 mm, donde el segundo diámetro es de menor tamaño que el primer diámetro, y donde la sección ahusada (150) está conectada y suspendida de la proyección (195).

9. El dispositivo de difusión (100) de la reivindicación 8, donde la sección ahusada (150) es simétrica alrededor de un eje, y el canal de inyección (180) forma un ángulo en el intervalo de aproximadamente 60° a aproximadamente 120° con el eje de la sección ahusada (150).

10. El dispositivo de difusión (100) de la reivindicación 8, donde la sección ahusada (150) tiene forma de embudo, de cono truncado o de campana.

11. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el dispositivo de difusión (100) comprende una pluralidad de puertos de inyección (185).

12. El dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, donde uno o más del canal de inyección (180) y el puerto de inyección (185) tienen una válvula proporcional o un orificio variable.

13. Un sistema de suministro de óxido nítrico que comprende el dispositivo de difusión (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-12.

14. El sistema de suministro de óxido nítrico de la reivindicación 13, donde una primera corriente de gas que comprende N2 molecular y O2 molecular se mezcla con una segunda corriente de gas que comprende NO molecular y N2 molecular.

15. El sistema de suministro de óxido nítrico de la reivindicación 13 o 14, que comprende además un elemento de calentamiento.

16. El sistema de suministro de óxido nítrico de cualquiera de las reivindicaciones 13-15, donde la segunda corriente de gas entra y al menos se difunde parcialmente con la primera corriente de gas dentro de la región interna hueca (118), donde la primera corriente de gas tiene una primera velocidad y la segunda corriente de gas tiene una segunda velocidad, y la relación entre la primera velocidad y la segunda velocidad es menor que 2 :1.

17. El sistema de suministro de óxido nítrico de cualquiera de las reivindicaciones 14-16, donde la concentración de NO en el segundo gas está en el intervalo de más de 400 ppm a aproximadamente 10.000 ppm.

18. El sistema de suministro de óxido nítrico de cualquiera de las reivindicaciones 14-17, donde el caudal del segundo gas es linealmente proporcional al caudal del primer gas.

19. El sistema de suministro de óxido nítrico de cualquiera de las reivindicaciones 16-18, donde la relación entre la primera velocidad y la segunda velocidad es menor o igual a aproximadamente 1:1.

20. El sistema de suministro de óxido nítrico de la reivindicación 19, donde se proporciona una relación menor o igual a aproximadamente 1:1 cuando la primera corriente de gas tiene un caudal volumétrico de menos de 2 SLPM.

21. El sistema de suministro de óxido nítrico de cualquiera de las reivindicaciones 14-20, donde la segunda corriente de gas se inyecta en la primera corriente de gas como una pluralidad de pulsos.