JP2009508637A - 医薬品ガスを患者に投与するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】医薬品ガスを患者に送るための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】方法及びシステムは、患者の呼吸パターンと無関係に医薬品ガスの既知の所望量を患者に提供する。好ましい医薬品ガスは、一酸化炭素と酸化窒素であり、その両方は、キャリヤーガス中の濃度として供給される。ガス制御システムは、送られる医薬品ガスの（例えば、分子、ミリグラム或いは他の数量単位で）既知の所望量をもたらすために患者への医薬品ガスの送りを決定する。複数の呼吸にわたる医薬品ガスのその既知の所望量の完了時に、システムは、医薬品ガスの更なる送りを終えることができるか或いは既知の量が送られたことを使用者に注意喚起するためにアラームを始動することができるかのいずれかである。システムは、また、システムの可能な機能不全を使用者に注意喚起するアラーム機能を有する。

Description

本発明は、医薬品ガスを患者に投与するための方法及びシステムに関し、より具体的には、一酸化炭素（ＣＯ）又は酸化窒素（ＮＯ）の所定量を患者に導入するための方法及びシステムに関する。

医薬品を患者に与える普通の又は在来の方法は、患者の単位重量当り（例えば、ｍｇ／Ｋｇ）の薬の量（通常は重量）に基づいて投与量を処方することにあり、投与量がある期間にわたり与えられるように特定され或いは特定の時間間隔で繰り返される。これにより、使用者に薬の量を制御させ且つ送られる薬の量が患者の大きさに比例していることを保証する。これは、患者の大きさによる薬に応じて患者毎の変動を減らすことであり、即ち、７Ｋｇの赤ちゃんは、８０Ｋｇの大人と同じ量の薬を受けない。

近年、人間及び動物に医薬作用を有すると証明された多くのガスが存在している。例は、Zapol等による米国特許第５，４８５，８２７号の酸化窒素、そしてより最新ではOtterbein等による（米国特許公開第２００３／０２１９４９６号公報）の一酸化炭素を含む。Otterbein等による特許出願では、一酸化炭素が腸閉塞及び血管疾患を含む多くの健康状態で薬理作用を有していると記述されている。

これらの場合には、患者の肺胞に一酸化炭素ガスを送る必要があり、患者の肺胞で一酸化炭素が肺胞膜を横切って血流の中に移動することができ、その作用が血流に効力を生ずることができる。これらの場合に用いられる現在の投与は、患者が指定された時間の間ｐｐｍでの一酸化炭素の指定濃度で呼吸することにある。一酸化炭素が血液中のヘモグロビンと反応してカルボキシヘモグロビンを形成し、これはヘモグロビンがもはや酸素を身体の組織に運ぶことができないことを意味するので、これらの治療のための一酸化炭素の正確な投与は重要である。多過ぎる一酸化炭素が与えられた場合には、患者は、一酸化炭素の中毒作用を示すことがあり、それは、一酸化炭素について通常知られている。

治療レベルとカルボキシヘモグロビンを安全レベル以上に引き起すレベルとの間には一酸化炭素の送りについてきびしい領域がある。今迄、一酸化炭素は、指定された時間の間患者及び又は動物によって呼吸されるガスの一定濃度として送られていた。例えば、Otterbei刊行物の参考文献３（例２、１３頁）には、腸閉塞の治療のためにマウスに送られた治療的投与量は、１時間の間２５０ｐｐｍの一酸化炭素であった。

しかしながら、一酸化炭素を投与するこの方法は、動物及び又は人間肺胞に送られる実際の投与量の大きな変動と関連させることができる。この変動は、動物及び又は患者に送出される一酸化炭素の量が、患者の一回換気量、呼吸数、肺胞にわたる拡散速度及び換気／潅流（Ｖ／Ｑ）整合を含むがそれらに限定されない多数の変数に依存するからである。

患者の肺胞に送られる一酸化炭素の量は、以下の式で示すように理想気体の法則によって決定することができる：

Ｎ＝Ｐ．Ｖ／（Ｒｕ．Ｔ）_…（１）
ここで：
Ｎは、気体のモル数（モル）
Ｐは、気体の絶対圧力（ジュール／ｍ³）
Ｖは、特定の気体の体積（ｍ³）
Ｒｕは、一般気体定数、８．３１５（ジュール／gmole°Ｋ）
Ｔは、絶対温度（°Ｋ）
である。

大気圧（１０１，３１５ジュール／ｍ³）及び温度として２０℃（２９３°Ｋ）及び体積をｍＬ（×１０^-6ｍ³）で表すものと仮定すると、式（１）は、次のように換算する：

Ｎ＝４．１６×１０^-5．Ｖ（モル）_…（２）

式（２）は、以下の式を用いることによって指定濃度が与えれた場合ある時間の間患者の肺胞容積に送られたガスのモル数を算出するために用いることができる：

Ｎ_CO＝ＲＲ．ｔ．Ｃ_CO．１０^-6・４．１６×１０^-5．Ｖ_a （３）
ここで；
Ｃ_COは、ＣＯの濃度（ｐｐｍ）
Ｖ_aは、肺胞容積（ｍＬ）
ＲＲは、（ＢＰＭ）での呼吸数
ｔは、分での時間（分）
である。

例えば、人間の腸閉塞のための一酸化炭素投与量が、１時間（６０分）の間２５０ｐｐｍの一酸化炭素、肺胞容積が３００ｍＬ、且つ患者の呼吸数が１分当りの１２回の呼吸（ｂｐｍ）である場合には、その期間にわたって患者の肺胞に送られたモルでの一酸化炭素ガスの量は、
Ｎ_CO＝１２．６０．２５０．１０^-6・４．１６×１０^-5．３００＝２．２５×１０^-3（モル）
である。

これは、一酸化炭素のグラム分子量を用いて、送られた薬の質量（Ｍ_CO）に変換することができ、それは以下の式に示すように２８である：

Ｍ_CO＝Ｎ_CO．２８＝６３×１０^-3（ｇ）＝６３（ｍｇ） （４）

しかしながら、これは所定組の仮定のために働くが、患者の自発呼吸数は、状況により１分当りの８回から２０回の呼吸まで広く変化することがあり、一呼吸当りの患者の肺胞容積も、代謝要求により例えば２００から４００ＭＬまでかなり変化することがある。これらの変数は、同じ時間にわたって患者に送られるガス状の薬の量に劇的な影響を及ぼすことがある。例えば、患者の呼吸数が８ｂｐｍで、肺胞容積が２００ｍＬであった場合には、患者の肺胞に送られた一酸化炭素投与量は、２７．８（ｍｇ）であった。同様に、患者の呼吸数が２０ｂｐｍで、肺胞容積が４００ｍＬであった場合には、患者の肺胞に送られた投与量は、１３９．２（ｍｇ）であって、かくして送られる薬の量が５倍の差を示している。

これは、一酸化炭素の例では、グラムで測ると、患者が受けるガス状の薬の量は、患者の換気パターンにより実質的に変化することがあるということを意味する。一定の濃度及び時間に基づく投与量について、これらの変数の影響は、個々の患者が、グラムでの一酸化炭素のかなり高い又は低い投与量を受けることがあり、これがカルボキシヘモグロビンの高い危険レベル又は低すぎて有効でない投与量をもたらすことがあるということを意味することがある。肺胞に送られたガス状の薬の全てが（心送血量及びガスの拡散係数のような変数により）身体血流によって吸収されないが、肺胞に送られる量を制御することは、変動の主な原因を取り除く。

更に、“無細胞ヘモグロビンは、鎌状血球症における酸化窒素生理学的利用能を制限する（Cell-free hemoglobin limits nitric oxide bioavailability in sickle-cell disease）”, Nature Medicine, 第８巻, １２号, ２００２年12月、１３８３頁以下参照、に記述されたように酸化窒素を所定量だけ酸化窒素患者に投与する必要がある。この論文は、プラズマメテモグロビンを形成して内因的に生成された酸化窒素を吸収するためにプラズマ中の無細胞ヘモグロビンの能力を減らすために無細胞ヘモグロビンと反応するための吸入酸化窒素の使用を記述している（図５、１３８６頁）。患者の血液に送られた酸化窒素の量は、患者のプラズマの中にある無細胞ヘモグロビンの量と同等である必要がある。鎌状赤血球患者のサンプルに送られた酸化窒素の量は、１．５時間の間酸化窒素の８０ｐｐｍ酸化窒素であった。しかしながら、図４ｂのエラーバーによって示されたように個々の患者に生成されたメトヘモグロビンの量に変動があった。そこで、一酸化炭素の例と同様な方法で、既知の量の酸化窒素を、所望の治療効果をもたらすために患者に送る必要があり、個々の患者の呼吸パタ−ンの差のために送りのいかなる変動をも除去することが再び重要である。

従って、患者の肺胞に送られるべき医薬品ガスの既知の量の正確な制御を考慮に入れ且つ患者の呼吸パターンに基づいて変化を受けない、（一酸化炭素及び酸化窒素のような）医薬品ガスを導入するシステム及び方法を有することは有利である。

従って、本発明は、医師に、患者に送られるべきガスの所望量を決定させ且つ制御させる、一酸化炭素及び酸化窒素のような、医薬品ガスを投与するためのシステム及び方法に関する。方法は、患者に投与されるべき医薬品ガスの所望量を決定し、次いで患者の呼吸パターンに関係なく所望量の医薬品ガスを投与する。処方が薬の全量として指定されているならば、方法は、所望全量が患者に投与されたときに、医薬品ガスの投与を終了する。

かくして、本発明の方法によって、医薬品ガスの量が既知の所望量として患者に送られ、その既知の所望量は、マイクログラム（μｇ）、ミリグラム（ｍｇ）、グラム（ｇ）、等での薬の重量、ナノモル（ｎＭ）、マイクロモル（μＭ）、ミリモル（ｍＭ）、モル（Ｍ）、等での薬のモル、或いは、マイクロリットル（μＬ）、ミリリットル（ｍＬ）、リットル（Ｌ）、等で、の既知の濃度又は分圧で薬の容積、のような、いろいろな測定の単位で表すことができるがこれに限定されない。また、医薬品ガスの所望量は、２時間の間てｍｇ／時間のような、一定時間の間一単位時間当りの量で表すことができる。

本発明は、また、一酸化炭素及び酸化窒素のような、医薬品ガスを投与するためのシステムを含み、システムは、医薬品ガスの源に連結することができ且つ患者デバイスによりガスを患者に送ることができる入口手段を含む。その患者デバイスは、鼻カニューレ、気管内チューブ、顔面マスク、等のような、医薬品ガスを患者に実際に導入するいかなるデバイスであってもよい。また、ガス源から患者デバイスを通して医薬品ガスの量の導入を制御するガス制御システムがある。再び、従って、システムは、既知の量のガスを患者に提供する。

そのように、本発明は、使用者に、患者の肺胞に送られるべきガス状薬品の所望量を設定させ、次いでシステムに、処方量が送られるまで多呼吸の間そのガス状薬品を送らせる。

更なる実施形態として、システム及び方法は、医薬品ガスの所定全量が患者に投与され且つその投与を実際に終了しない場合に使用者に注意を喚起する可視及び又は可聴のアラームを単に提供してもよい。そのように、複数の呼吸の間投与された所定の所望量がいま患者に送られていることを使用者に警告するから、使用者が、患者のより厳密な監視を含む、適当な行動を取ることができる。

本発明のこれら及び他の特徴及び効果は、ここでの図面と関連してなされた以下の詳細な説明中でより容易に明らかになるであろう。

以下の詳細な説明では、医薬品ガスとして一酸化炭素を用いるが、説明は、また、酸化窒素についても有効である。今図１を参照すると、本発明を実施する際に用いることができる装置の正面図が示されている。図で分かるように、装置の一部であってもよいフロントパネル１０があり、そのパネル１０には、使用者に、患者に送られるべき一酸化炭素の量を設定させる入力設定用ノブ及びディスプレイがある。

送られるべき一酸化炭素の所望量を決定するための手段は、入力設定用ノブ１２によってであり、設定量は設定用ディスプレイ８に示される。図１に示された単位は、ミリグラム／キログラムである、即ち、単位は、患者の理想体重のキログラム当りの投与量で測定される。その入力と一緒に、更なる入力１４があり、それによって使用者が患者の理想体重をキログラムで入力することができ、量がまた設定用ディスプレイ８に表示される。これらの入力により、使用者は、患者の大きさに比例して患者に投与されるべき医薬品ガスの量を設定することができ、且つ患者の大きさにより医薬品ガスに応じて患者毎の変動を減らす、即ち、７キログラムの赤ちゃんには、８０キログラムの大人と同じ、医薬品ガスの量が投与されない。

フロントパネル１０は、また、投与量／ｋｇにｋｇでの患者の理想体重を掛け算して計算されたように（１６で示す）送られるべき一酸化炭素の全投与量（ｍｇ）を表示することができるモニターディスプレイ６を含む。

一旦、ガス状の薬品の所望量が装置に設定されたならば、システムは、次いで、呼吸毎に送られるべき医薬品ガスの量、薬品の全所望量を送るのに要する時間の量及び又は呼吸数を決定する。モニターディスプレイ６は、また、一酸化炭素が患者に送られるときの（１７で示す）一酸化炭素の送出投与量（ｍｇ）の現在の全量を表示することができるので、使用者は、治療の進行を監視することができる。これは、もっと多くの医薬品ガスが送られるので呼吸の毎に更新することができる。

記述したように、図１に示した単位は、メートル法による単位であるが、例えば、オンス、立方インチのような、質量及び体積の他の単位を、本発明を実施するために用いることができ、且つ後で理解されるようにフロントパネルの他の設計を用いることができることが分かるであろう。

図２を参照すると、図１に示すように、装置のための同様なフロントパネル１０が示されるが、しかし異なる使用者設定オプションを示す。患者に送られるべき一酸化炭素の所望量は、入力設定ノブ１３によって送りの量として処方され且つ送られるべき一酸化炭素のｍｇ／時の単位である。このオプションでは、また、デバイスにより、治療の継続時間（時間単位）を入力設定ノブ１５によって設定させる。必要ならば、使用者が設定を変えるまで時間当りの投与量が連続的に実行される場合には、入力設定ノブ１５による入力設定は、連続に設定することができる。これらの入力設定により、装置は、患者に投与されるべき医薬品ガスの所望量を計算しかつ表示することができる。

また、図１におけるように、フロントパネル１０は、また、投与量／時に全継続時間（時間単位）を掛け算することによって算出するように（１６に示された）送られるべき一酸化炭素の全投与量（ｍｇ）を表示することができるモニターディスプレイ６を含む。一旦、医薬品ガスの所望量がデバイスに設定されたならば、システムは、次いで、呼吸毎に送られるべき医薬品ガスの量及び時間の量及び又は薬品の全所望量を送るために要する呼吸数を決定する。前のように、モニターディスプレイ６は、一酸化炭素が患者に送られるときに（１７に示された）一酸化炭素の送られた投与量（ｍｇ）の現在全量を表示することができるので、使用者は、治療の進行を監視することができる。これは、もっと多くの医薬品ガスが送られるときに呼吸の毎に更新することができる。

理解できるように、図１及び図２は、医薬品ガス治療の所望量及び継続時間を設定するための多くのオプションのうちの二つを示す。これらのオプションは、完全であることを意味しないし、記述され又は以下の詳細な説明から理解できる他の設定オプションが存在する。

一旦ガス状薬品の所望量がデバイスに設定されたならば、ガス制御システムは、次いで、呼吸毎に送られるべき医薬品ガスの量、医薬品ガスの所望量を送るために要する時間の量及び又は呼吸数を決定することができる。

一呼吸当りの量及びその投与量をどの位長く送るかを決定するためにガス制御システムが用いることができ、従って、医薬品ガスの所望量が患者の呼吸パターンに無関係に送られる多くの異なるアプローチがある：

ａ）使用者は、呼吸毎の間送られるべき医薬品ガスの量（Ｍ_{CO breath}）を設定することができ且つガス制御システムは、医薬品ガスの全量（Ｍ_CO）を送るのに必要とされる呼吸数（ｎ_breaths）を計算する、即ち、

ｎ_breaths＝Ｍ_CO／Ｍ_{CO breath} （５）

一旦、必要とされる呼吸の全数（ｎ_breaths）が決定されたならば、その値は、使用者に呼吸数を知らせるためにディスプレイ１６によってフロントパネル１２に表示することができる。

ｂ）使用者は、医薬品ガスの全量を投与する呼吸数（ｎ_breaths）を設定することができ且つシステムは、送られるべき一呼吸当りの量（Ｍ_{CO breath}）を計算する。

Ｍ_{CO breath}＝Ｍ_CO／ｎ_breaths（ｍｇ） （６）

一旦、送られるべき一呼吸当りの量（Ｍ_{CO breath}）が決定されたならば、その値は、使用者にその量を知らせるためにフロントパネル１０に表示することができる。

（ｃ）使用者は、治療を終えることになる継続時間を設定することができる。一呼吸当りの量は、次いで、一分当りの量を計算することによって決定され、そして患者の呼吸数を一分当りの呼吸で監視ーすることによって、呼吸の量を計算することができる。この計算は、一呼吸置きに繰り返すことができるので、患者の呼吸数のいかなる変化も、送られている間ガス状薬品の全体的な量に影響を及ぼさない。

（ｄ）医薬品ガスの所望量が、患者の理想体重（Ｋｇ）と共に患者の理想体重の１Ｋｇ当りの投与量（μｇ／ｋｇ）として入力された場合には、一呼吸当りの量（Ｍ_{CO breath}）を、患者の理想体重（ＩＢＷ）、設定された１キログラム当りの投与量（Ｍ_kg）及び患者のモニターされた呼吸数（ＲＲ）又はそれらの組合せの関数として決定することができる；

Ｍ_{CO breath}＝ｆ（ＩＢＷ，Ｍ_kg，ＲＲ）及び呼吸数は、次いで；

ｎ_breaths＝Ｍ_CO／Ｍ_{CO breath} （７）
として計算することができる。

一旦、一呼吸当りの量（Ｍ_{CO breath}）及び送るのに要する呼吸数（ｎ_breaths）が決定されたならば、それらの値は、使用者にデバイスが選択した量を知らせるためにフロントパネル１０に表示することができる。

ｅ）患者の理想体重（ＩＢＷ）の代わりに、患者の身長及び性別を入力してもよい（それがＩＢＷを決定する方法である）。

ｆ）一単位時間当りの医薬品ガスの所望量をデバイスに入力した場合には、デバイスは、（呼吸トリガセンサによって決定されたような）現行モニター呼吸数に基づき患者に送られるべき一呼吸当りの量を計算することができる。この一呼吸当りの量は、患者の呼吸パターンが時間が経つにつれて変化しても、一単位時間当りの量を確実に維持するために呼吸数に関する新しい情報が利用できるときに一呼吸置きに再計算することができる。

ｇ）また、患者の呼吸数が変化しても一単位時間当りの量を確実に維持するために一呼吸当りに送られる医薬品ガスの量を変化させる他の方法がある。他の例は、デバイスが二つの異なる一呼吸当りの送りの量、即ち、高量及び低量を有する場合である。デバイスは、過去の呼吸数にわたって送られる一単位時間当りの計算量に基づきどちらを用いるかを選ぶ。一単位時間当りの量が必要量よりも多いならば、状況がそれ自体を修正するまで一呼吸当りの低量を用いる；同様に、一単位時間当りの量が低くなっていくならば、単位は、一呼吸当りの高量に切り換わる。

デバイスは、また、Ｍ_{CO breath}について選ぶことができる最大値及び最小値を規制するプログラム限度を有することができ、その結果、システムは、不適切に高すぎる値又は低すぎる値を選ばない。これらの限度は、患者の理想体重、又は患者の身長のような患者の大きさの他の指標、又は患者の呼吸数に基づき変化するように設定することができる。

上述した情報は、一酸化炭素の投与を開始し且つ医薬品ガスの使用者設定量が患者に送られたときにその投与を終了するために、本発明のシステムが投与量を患者に送り且つ一呼吸当りの量、投与の時間或いは他のパラメータを決定するのに十分である。

図３を今参照すると、患者が自発的に呼吸しているときに本発明を実施するために用いることができるシステムの概略図を示す。図に示すように、医薬品ガスの投与量をガス送りシステム２２からガス導管１９を経て患者４１に送る患者デバイス１８がある。指示されたように、患者デバイス１８は、医薬品ガスを患者に実際に差し向けるいろいろなデバイスのいずれか一つでよく、鼻カニューレ、マスク、気管内チューブ、等であってもよい。

図３の実施形態では、一般にはキャリヤーガスに医薬品ガスを含有するガス供給タンク２０による医薬品ガス源がある。例えば、医薬品ガスが一酸化炭素である場合、在来の、商業的に入手できるキャリヤーガスは、空気である。一酸化炭素と空気の供給は、３０００ｐｐｍの濃度で提供される、しかしながら、また、空気中の一酸化炭素の１０００乃至５０００ｐｐｍの範囲内の濃度も可能な変形例である。医薬品ガスとしての酸化窒素の場合には、キャリヤーガスは、普通、窒素であり且つ１００ｐｐｍから１６００ｐｐｍまでの典型的な利用可能な濃度範囲である。

従って、供給タンク２０から、タンク圧力ゲージ２１及びタンク圧力をガス送りシステム２２の作動圧力まで下げる調圧弁（レギュレータ）２３がある。医薬品ガスは、導管を介して送りシステム２２と供給タンク２０との間に即時接続をなすことができる入口２４を通ってガス送りシステム２２に入る。ガス送りシステム２２は、汚染物がシステムの安全操作を確実に害さないようにするフィルタ２５と、供給圧力が適切であるかどうかを検出するための圧力センサ２７とを有し、その後に送りシステム２２に入る医薬品ガスの制御装置として且つ送りシステム２２が医薬品ガスを患者に送り過ぎる場合に安全制御を提供するガス遮断弁２６を含む。係る送り過ぎの場合には、ガス遮断弁２６を直ちに閉めることができ且つ使用者にガス送りシステム２２が停止されたことを警告するためにアラーム４２を鳴らす。そのようなものとして、ガス遮断弁２６は、マイクロプロセッサを含む中央処理装置から差し向けられた信号で作動される電磁（ソレノイド）弁であるのがよい。

ガス遮断弁２６の下流には、患者デバイス１８を通して患者へ医薬品ガスの流量を制御する流量制御システムがある。図示した実施形態では、流量制御システムは、高流量制御弁２８と低流量制御弁３０とを含み、高流量制御弁２８及び低流量制御弁３０のすこし下流には、それぞれ、高流量オリフィス３２及び低流量オリフィス３４があり、高流量制御弁２８及び低流量制御弁３０並びに高流量オリフィス３２及び低流量オリフィス３４の目的及び使用は、後述する。また、図示したように、ガス流量センサ３６が、患者デバイス１８への医薬品ガスの流の中に配置され、且つ図示したように、流量制御システムの下流にある、しかしながら、変形例として、ガス流量センサ３６を流量制御システムの上流に配置してもよい。

次に、患者トリガセンサ３８がある。患者が吸気の間に呼吸するときに患者トリガセンサ３８は、大気中より小さい圧力を、鼻或いは患者デバイス１８が配置される他の領域に、それ故に患者デバイス１８自体の中に引き起す。患者トリガセンサ３８は、この圧力降下を検出し且つ患者の吸気の開始を示す信号を出す。同様に、患者が息を出すときに、患者デバイス１８に正圧があり且つ患者トリガセンサ３８は、その正圧を検出し、呼気の開始を示す信号を出す。これは、患者トリガセンサ３８に患者の呼吸数だけでなく吸気時間及び呼気時間も決定させる。

最後に、本発明の目的及び意図を実行するために患者トリガセンサ３８、高流量弁２８、低流量弁３０、ガス遮断弁２６、及び他の構成部分と通信する中央処理装置（ＣＰＵ）４０がある。中央処理装置４０は、所定量の医薬品ガスを患者に送るためにガス送りシステム２２によって用いられる式に対する解の全てを実行するためにマイクロプロセッサのような処理構成部品を含むのがよい。中央処理装置４０は、使用者が設定を入力し且つ治療を監視することができるフロントパネル１０に接続される。

自発呼吸のための本発明の送りシステム２２の使用を今説明する。送りシステム２２が、患者トリガセンサ３８により、吸気が開始されたことを検出するときには、好ましくは吸気サイクルの最初の半分（１／２）の間、医薬品ガスの投与量（Ｍ_{CO breath}）を患者の吸気ガス流量に送り込むために中央処理装置４０に出される信号がある。一呼吸当りのこの量は、システムに設定された医薬品ガスの所望量と、先に説明したａ）乃至ｇ）で行なわれた計算と、に基づいて決定される。

呼吸中に送られたガスの実際の体積は、供給タンク２０によって供給されるキャリヤーガス中の医薬品ガスの濃度に依存する。一酸化炭素の典型的な源濃度（Ｃ_CO）は、３０００ｐｐｍ（５００乃至５０００の範囲）である。一酸化炭素源が３０００ｐｐｍであるときに一呼吸当りの投与量（Ｍ_{CO breath}）を提供する一呼吸当りの源ガスの体積（Ｖ_d）は、式２、３、４、及び６を組合せて、以下の式によって与えられる；

Ｖ_d＝Ｍ_{CO breath}／（２８．Ｃ_CO・４．１６×１０^-11） （８）
Ｍ_CO＝６０×１０^-3（ｇ）
Ｃ_CO＝３０００（ｐｐｍ）
ｎ_breaths＝６００
とすれば、Ｖ_d＝２８．６（ｍＬ）である

一呼吸当りの源ガス、即ち、医薬品ガス及びキャリヤーガスの体積（Ｖ_d）を送るために、送りシステム２２は、高流量弁２８又は低流量弁３０のような、流量制御弁を開いて、一呼吸当りの体積（Ｖ_d）が送られるまでガスを患者に流す。高流量オリフィス３２及び低流量オリフィス３６の存在は、高流量弁２８又は低流量弁３０が開いている間中ガスの流量を一定の設定レベルに制限し、送りシステム２２が、必要な呼吸当りの体積（Ｖ_d）を送るために高流量弁２８又は低流量弁３０が開くべきである時間を決定することができる。また、他のオプションとして、患者デバイス１８、かくして患者へのガス流量をモニターするためにガス流量センサ３６によって流量を決定することができ、且つ所望の所定量の医薬品ガス投与量が患者に送られたときに適切な高流量制御弁２８又は低流量制御弁３０を遮断することができる。

図示されたように、全ての可能な投与量を網羅するのに十分な範囲を提供するために、対応する複数のオリフィス、即ち高流量オリフィス３２及び低流量オリフィス３４と一緒に、複数の流量弁、即ち高流量弁２８及び低流量弁３０の使用は、高範囲及び低範囲のガス流量を提供するように並行して用いることができる。例えば、低流量弁３０を通る低流量ガス流量は、１Ｌ／分に設定することができ且つ高流量弁２８を通る高流量ガス流量は、６Ｌ／分に設定することができる。特定のガス流量弁の流量範囲は、一呼吸当りのガスの体積（Ｖ_d）を吸気時間の少なくとも半分（１／２）で患者に確実に送ることができるように選択される。

例として、患者が１分当り１２回の呼吸で呼吸し且つ１：２のＩ：Ｅ比を有するならば、吸気時間は、１．６６秒でありその半分は、０．８３秒である。

２８ｍＬのＶ_dを送るのに要する時間（ｔ）は、以下のように計算することができる。

ｔ＝Ｖ_d．６０／（Ｑ．１０００） （秒） （９）

Ｑ（高流量弁２８が開いているときのガスの流量）＝６Ｌ／分のとき、
ｔ＝０．２８秒である

従って、時間は、十分、０．８３秒の許容された吸気時間の半分（１／２）以内である。

また、送りシステム２２は、送りシステム２２が正しく稼動していない場合に使用者に警告する監視及びアラーム機能を含んでもよい。これらのアラーム条件を、中央処置装置４０及び特定の故障状態について使用者に注意を喚起するように作動されるアラーム４２によって決定することができる。アラーム４２は、可聴、可視、或いは両方であるのがよいし、アラーム条件は、以下のいずれか一つ又は全てであってもよい：
呼吸が検出されない
低い源ガス圧
一呼吸当りの体積（Ｖ_d）の不正確な送り
一呼吸当りの体積（Ｖ_d）の過剰送り
一呼吸当りの体積（Ｖ_d）の過少送り

送りシステム２２が医薬品ガスを過剰送りしているときのような、或る状態下では、中央処理装置４０は、ガス遮断弁２６に信号を送り、医薬品ガスの更なる送りを直ちにやめてアラーム４２をまた作動させるのがよい。

アラーム４２の使用は、また、医薬品ガスの所望量が患者に完全に送られたときに患者への医薬品ガスの供給を実際に止めることに対する変形例であることがある。係る場合には、患者への医薬品ガスの更なる供給をやめるための変形例として、送りシステム２２は、中央処理装置４０により、医薬品ガスの全所定の所望量が送られたことを使用者に注意換気するためにアラーム４２を作動する。使用者は、次いで、送りシステム２２を手動で作動停止するか又は患者の状態の注意深い制御下で医薬品ガスの送りを続けるかを決定することができる。

いま、図４を参照すると、人工呼吸器４６によって呼吸されている患者と連動して用いられるガス送りシステム４４の概略図を示す。図４の実施形態では、再び、ガス送りシステム４４の入口２４にキャリヤーガスと一緒に医薬品ガスを供給するために調圧弁２３及び圧力ゲージ２１を含む供給タンク２０がある。図４の実施形態の構成部品を簡略に纏めると、それらは、基本的には図３の実施形態に関して記述した構成部品と同じものなので、ガス送りシステム４４にフィルタ２５及び圧力センサ２７があってもよい。再び、ガス送りシステム４４の中を通る医薬品ガスの全流量を制御するために遮断弁２６がある。

高流量制御弁２８及び低流量制御弁３０は、ガス送りシステム４４を通る医薬品ガスの流量を制御し、且つ高流量制御弁２８及び低流量制御弁３０は、高流量オリフィス３２及び低流量オリフィス３４が流量制御弁の下流に位置決めされた図３の実施形態に関して説明したように動作する。

再び、両方が中央処理装置４０と通信する、ガス流センサ３６及び患者トリガセンサ６６が存在する。しかしながら、この実施形態では、医薬品ガスは、流出導管７０を通して、人工呼吸器４６から呼吸ガスを受け入れる患者装置７２に運ばれる。そのように、人工呼吸器４６は、吸気肢７４を通してガス流を送り、ガスが呼気肢７６を通して人工呼吸器４６に戻される。

かくして、人工呼吸器４６からのガスの流量は、ガス送りシステム４４からの医薬品ガスの流量によって補充され、ガス送りシステム４４ではそのガス（医薬品ガス）が、患者７８への導入のために患者装置７２で又はそれに隣接して混合される。医薬品ガスの全てが複数の呼吸にわたり患者に、依然として、送られるので、基本的には中央処理装置４０は、図３の実施形態に関して説明したものと同じ流量の決定、等を実行することができる。この図４の実施形態と、図３に示した実施形態との主な違いは、患者トリガセンサ６６が人工呼吸器４６と連動する方法で動作するように設計されていることである。

例えば、人工呼吸器４６が吸気中ガス流を患者に提供する場合、それは正圧を呼吸回路に引き起す。正圧は、流出導管７０を通して導かれ、患者トリガセンサ６６によって検出されて吸気の開始と認識される。これは、患者が自発的に呼吸し且つ負圧を吸気の間患者装置１８に発生させるような図３の実施形態とは逆である；この負圧は、図３の患者トリガセンサに導かれ且つ吸気の開始と認識される。理解できるように、図３の患者トリガセンサ３８及び図４の患者トリガセンサは、同じ圧力センサであってもよいし、ガス送りシステム４４は、人工呼吸器又は自発的に呼吸する患者と連動するように設定してもよい。

当業者は、医薬品ガスの既知の所望量を患者に導入するための改善された方法及びシステムをもたらす、本発明の医薬品ガスを送る医薬品ガス送りシステム及び方法に成すことができ、そして全てが特許請求の範囲に規定されたように本発明の範囲及び精神内に入る、多くの適応及び変更を容易に認識するであろう。

異なるユーザオプションを示す本発明を実施するための装置のフロントパネルの図である。 異なるユーザオプションを示す本発明を実施するための装置のフロントパネルの別の図である 自発的に呼吸している患者に用いられる本発明の概略図である。 人工呼吸器によって呼吸している患者に用いられる本発明の概略図である。

符号の説明

６ モニターディスプレイ
８ 設定ディスプレイ
１０ フロントパネル
１２ 入力設定ノブ
１４ 入力
１６ ディスプレイ
１７ 投与量の現在高

Claims (8)

1. 一酸化炭素又は酸化窒素ガスを患者に投与するためのシステムであって、
   一酸化炭素又は酸化窒素ガスの源に連結するための入口手段と、
   ガスを患者の肺に導入するための患者デバイスに連結するための出口手段と、
   複数の呼吸にわたって患者に送るべき一酸化炭素又は酸化窒素ガスの所望量を決定するための手段と、
   患者の呼吸パターンとは無関係に一酸化炭素又は酸化窒素ガスの所望量を患者に送るためのガス制御システムと、
   を含むことを特徴とするシステム。
2. ガス制御システムは、中央処理装置（ＣＰＵ）を含み、中央処理装置は、ガスの所望量が送られるまでキャリヤーガスの中の一酸化炭素又は酸化窒素ガスの既知濃度に基づいて一つ又はそれ以上の患者の呼吸中に送られるガスの量を制御する、請求項１に記載のシステム。
3. ガスの所望量を決定するための手段は、一単位時間当りの質量、質量の単位、一単位時間当りの理想体重又は体重の単位当りの質量の少なくとも一つの単位での設定制御装置である、請求項１に記載のシステム。
4. ガス制御システムは、患者の呼吸数を決定する患者センサを含み、
   ガス制御システムは、ガスの所望量、キャリヤーガスの中の一酸化炭素又は酸化窒素ガスの既知濃度、及び患者の呼吸数及び治療の継続時間の少なくとも一つに基づいて一呼吸当りに送られるべきガスの量を計算する中央処理装置（ＣＰＵ）を含む、請求項１に記載のシステム。
5. ガス制御システムは、患者の呼吸サイクルの開始を感知する患者トリガセンサを含み、上記システムは、患者トリガセンサが呼吸サイクルの開始を指示するときに呼吸時間の前半分のうちに一呼吸当りに送られるべきガスの量を送る、請求項１に記載のシステム。
6. アラームデバイスを更に含み、上記ガス制御システムは、一酸化炭素又は酸化窒素ガスの所望量が患者に送られたときに上記アラームデバイスを動作する、請求項１に記載のシステム。
7. 投与が患者の呼吸パターンに無関係であるように吸入を介してキャリヤーガスの中の組成物として患者に投与すべき一酸化炭素又は酸化窒素ガスの所望量を決定するための方法であって、
   理想体重及び患者の理想体重当りの質量の単位で、又は理想体重及び患者の理想体重当りの一単位時間当りの質量の単位で、所望量を決定することによって患者に投与されるべき一酸化炭素又は酸化窒素ガスの所望量を決定する段階と、
   患者の呼吸数を測定し且つ一呼吸当りに送られるべきガス組成物の体積を決定する段階と、
   呼吸中患者へのガス流量を測定し、その呼吸のための所望量が送られたときに患者への測定したガス流量に基づいてガス組成物の投与を終わらせる段階と、
   キャリヤーガスの中の一酸化炭素又は酸化窒素の濃度、一呼吸当りに投与された量及び患者の呼吸パターンから、一酸化炭素又は酸化窒素の所望体積が投与される時間の終了点を決定して投与を終わらせる段階と、
   を含む方法。
8. 患者に投与されるべき一酸化炭素又は酸化窒素ガスの量は、標準体重及び患者の理想体重当りの質量の単位、標準体重及び患者の理想体重当りの一単位時間当りの質量の単位、質量の単位、一単位時間当りの質量の単位、モルの単位、又は一単位時間当りのモルの単位、の所望量によって計算される、請求項７に記載の方法。

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