JP4663212B2 - 酸化窒素によって体表面の感染を治療するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の分野は、感染した組織を治療するための装置及び方法に関する。より特別には、本発明は、局部的な酸化窒素への露呈によって体表面及び体表面下の感染を治療する装置及び方法に関する。

発明の背景

患者の感染した体表面又は体表面下の病変の治療としては、典型的には、患者への抗感染薬の局部的投与又は全身投与である。抗感染薬としては、感染した膿瘍、外傷、創傷等を治療するために一般的に使用される一つのこのような種類の抗感染薬である。不幸にも、バクテリアのような極めて多くの伝染性の病原体が従来の抗感染治療に対して対抗するようになった。実際に、医学界による抗感染薬の使用が増大することは、伝統的な又は新しい開発された抗バクテリア薬に対してさえも応答しないバクテリアの抵抗力のある菌株の比例する増加につながって来ている。新しい抗感染薬が開発されているときでさえ、これらの薬剤は、極めて高価であり且つほんの限られた患者人口だけが入手可能である。

従来の抗感染薬に関するもう一つの問題は、いくらかの患者は、彼らの感染の治療に必要なその化合物に対してアレルギ性であることである。これらの患者に対しては、ほんの数種類の薬剤が感染症の治療に対して利用可能であるかもしれない。患者が代用の治療に良好に応答しないバクテリアの菌株に感染している場合には、患者の生命が危機に晒され得る。

体表面又は体表面下の感染の従来の治療法に関する別個の問題は、感染性の病原体が感染した領域内での血液の循環と干渉することである。感染性の病原体が感染した領域内の毛細血管又はその他の細い血管の収縮を生じて、これが血流を低下させる場合がしばしばある。血流が低下すると、感染した領域に給送され得る抗感染薬剤がより低いレベルになる。更に、血流が感染した領域に限られている場合には、感染は直るのに１０倍よりも遙かに長い時間がかかり得る。これは、患者に投与されなければならない薬剤の全体量を増し、これによって、このような薬剤の使用コストを増大させる。局部的な薬剤は、ときどき、感染した領域を覆うように塗布されるかも知れない。しかしながら、局部的な抗感染薬剤は、バクテリアの大部分がしばしば残る皮膚内へと深く浸透しない。抗感染剤による局部的な治療は、抗感染薬剤の全身投与（すなわち、経口投与）よりも感染の排除に対して有効性がより少ない場合がしばしばである。

１９８０年代においては、人体の内皮組織が酸化窒素（ＮＯ）を生成し、ＮＯは、内生血管拡張薬、すなわち、血管の内径を広げる薬剤であることが研究者によって発見された。ＮＯは、燃焼の副産物として生成される環境汚染物質として最も一般的に知られている。ＮＯは、高濃度の場合に人間に有害である。研究者は、低濃度で吸入されたＮＯは、患者の体内の種々の肺病を治療するために使用できることを発見した。例えば、ＮＯは、気腫、慢性気管支炎、喘息、成人呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）及び慢性閉塞生肺疾患（ＣＯＤＤ）の結果として高い気管抵抗性を有する患者の治療のために研究されて来た。ＮＯは、生体外で成長したバクテリアの成長に影響を及ぼすか殺すことが発見されている。２０００年６月２日に公開されたＰＣＴ国際出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＣＡ９９／０１１２３には、ＮＯの吸入による呼吸性感染の治療のための方法及び装置が開示されている。ＮＯは、病原性細胞を抑制し及び／又は殺す作用を有することが発見されている。

ＮＯは、ある種の医療用途に関する見込みを示して来たけれども、供給方法及び装置は、ガス状のＮＯの供給に固有のある種の問題点を解決しなければならない。まず第一に、高濃度のＮＯ、特に、１０００ｐｐｍを超える濃度のＮＯに晒されることは有害である。しかしながら、より低いレベルのＮＯでさえも、晒される時間が比較的長い場合には有害となり得る。例えば、労働安全衛生局（ＯＳＨＡ）は、職場においてＮＯに晒される限度を、８時間に対して２５ｐｐｍの時間加重平均化によって設定して来ている。ＮＯを供給するためのあらゆる装置又はシステムが、包囲環境内へのＮＯの漏洩を防止する特徴を含むことは極めて大切である。装置が、病室又は家のような閉鎖空間内で使用される場合には、危険なくらい高いレベルのＮＯが短時間で増加し得る。

ＮＯの給送に関するもう一つの問題点は、ＮＯは、酸素の存在下で急速に酸化してＮＯ₂を生成し、これは低レベルでさえ極めて有害である。給送装置が漏れを含んでいる場合には、許容不可能な高レベルのＮＯ₂が発生し得る。更に、ＮＯが酸化してＮＯ₂を生成する程度まで、所望の治療作用のために利用できるＮＯは少ない。ＮＯからＮＯ₂へ酸化する速度は、ＮＯの濃度、Ｏ₂の濃度及び反応に利用できる時間を含む多くのファクタに依存する。ＮＯは、空気中の酸素と反応してＮＯ₂に変化するので、ＮＯガスと外部環境との間の最少の接触を有することが望ましい。

従って、ＮＯの局部的な適用によって体表面及び体表面下の感染の治療をするための装置及び方法が必要とされている。この装置は、危険な濃度のＮＯ及びＮＯ₂の生成を避けるために、可能な最大限まで漏れが少ないことが好ましい。更に、この装置は、別な方法でＮＯと反応してＮＯ₂を生成する空気の導入を許容することなく、患者の感染した部分にＮＯを供給すべきである。感染領域へのＮＯの適用によって、病原菌のレベルを低下させることによって、感染した領域を治療するのに必要とされる時間を短縮することが好ましい。この装置は、給送装置から空気を排出する前に、ＮＯ及びＮＯ₂を除去するか又は化学的に変化させるＮＯ及びＮＯ₂の吸収器又は集塵器を含んでいるのが好ましい。

発明の概要

本発明の第一の特徴においては、皮膚の感染した領域への酸化窒素ガスの局部的な供給のための装置は、酸化窒素ガスの発生源と、浴用ユニットと、流量制御弁と、真空ユニットと、を含んでいる。浴用ユニットは、酸化窒素ガス発生源と流体連通しており且つ感染した皮膚の領域を包囲し且つ皮膚面との間に実質的に気密シールを形成するようになされている。流量制御弁は、浴用ユニットに供給される酸化窒素ガスの量を制御するために、酸化窒素発生源の下流であって、浴用ユニットの上流に配置される。真空ユニットは、浴用ユニットからガスを抜き取るために、浴用ユニットの下流に配置される。

本発明の第二の特徴においては、本発明の第一の特徴による装置は、流量制御弁及び真空ユニットの動作を制御するための制御装置を含んでいる。
本発明の第三の特徴においては、本発明の第一の特徴による装置は、更に、希釈ガスの発生源とガス混合器とを含んでいる。希釈ガスと酸化窒素ガスとは、ガス混合器によって混合される。この装置はまた、真空ユニットの上流に配置される酸化窒素ガス吸収器ユニットをも含んでいる。この装置はまた、流量制御弁及び真空ユニットの動作を制御するための制御装置をも含んでいる。

本発明の第四の特徴においては、皮膚の感染した領域に有効な量の酸化窒素を供給するための方法は、皮膚の感染した領域の周辺に、皮膚との間に実質的に気密なシールを形成する浴用ユニットを提供するユニットを含んでいる。次いで、皮膚の感染した領域にガス状の酸化窒素を浴びさせるために、酸化窒素を含んでいるガスが、浴用ユニットへと送られる。最後に、酸化窒素の少なくとも一部分が浴用ユニットから排出される。

本発明の目的は、皮膚の感染した領域へのＮＯを含むガスの局部的な供給のための給送装置を提供することである。この装置の更なる目的は、ＮＯ−含有ガスが給送装置から漏れるのを防止することである。皮膚の感染した領域に対して有効量の酸化窒素ガスの供給方法は、バクテリア及びその他の病原菌を殺し且つ治療プロセスを促進する。

好ましい実施形態の詳細な説明

図１を参照すると、患者４に接続された状態のＮＯ給送装置２が示されている。最も一般的な意味において、ＮＯ給送装置２は、ＮＯガス供給源８に流体的に接続されている浴用ユニット６と、流量制御弁２２と、真空ユニット１０とを含んでいる。図１は、本発明の一つの好ましい実施形態を示している。

図１において、ＮＯガス供給源８は、ＮＯガスを含んでいる加圧されたシリンダである。加圧されたシリンダの使用は、ＮＯ−含有ガス供給源８を貯蔵する好ましい方法であるけれども、専用の給送ライン（壁に付けられた供給装置：ｗａｌｌ ｓｕｐｐｌｙ）のようなその他の貯蔵及び給送手段を使用することもできる。典型的には、ＮＯガス供給源８は、Ｎ₂とＮＯとの混合物である。Ｎ₂は、典型的には、加圧されたシリンダ内のＮＯの濃度を希釈するために使用されるけれども、あらゆる不活性ガスを使用することもできる。ＮＯガス供給源８が加圧されたシリンダ内に貯蔵されている場合には、加圧されたシリンダ内のＮＯの濃度は、約８００ｐｐｍないし約１２００ｐｐｍの範囲内であるのが好ましい。市販の酸化窒素製造者は、典型的には、約１０００ｐｐｍの範囲で医療用途のための酸化窒素混合物を製造する。極めて高濃度のＮＯは、ＮＯガスが偶発的に漏れると、より有害であり、ＮＯの高い部分的圧力は、窒素へのＮＯの自然に起こる分解を惹起するので、望ましくない。低濃度のＮＯ（すなわち、１００ｐｐｍ未満のＮＯ）を含む加圧されたシリンダもまた、ここに開示された装置及び方法に従って使用することができる。もちろん、使用されるＮＯの濃度が低ければ低いほど、加圧されたシリンダはより頻繁に交換を必要とするであろう。

図１はまた、ＮＯの濃度を希釈するために使用されるＮＯ給送装置２の一部分としての希釈ガスの発生源１４をも示している。希釈ガスの発生源１４は、Ｎ₂、Ｏ₂、空気、不活性ガス又はこれらのガスの混合物を含むことができる。Ｎ₂又は不活性ガスは、Ｏ₂又は空気のようにＮＯを酸化してＮＯ₂とさせないので、ＮＯ濃度を希釈するためにこのようなガスを使用することは好ましい。希釈ガス発生源１４は、加圧されたシリンダ内に貯蔵されるものとして示されている。図１には、希釈ガスの発生源１４を貯蔵するための手段として加圧されたシリンダの使用が示されているけれども、専用のライン（壁に付けられた供給装置）のようなその他の貯蔵及び給送手段もまた使用することもできる。

ＮＯガス発生源８からのＮＯガス及び希釈ガス発生源１４からの希釈ガスは、ＮＯ給送装置２に入れられるガスの圧力を低下させるために圧力レギュレータ１６の中を通過するのが好ましい。各々のガスの流れは、管１８を通って任意のガス混合器２０へと通過する。ガス混合器２０は、ＮＯガスと希釈ガスとを混合して、低い濃度のＮＯを有するＮＯ−含有ガスを生成する。ガス混合器２０から出力されるＮＯ−含有ガスは、約２００ｐｐｍ未満の濃度を有している。ガス混合器２０から出力されるＮＯ−含有ガスの濃度は、約１００ｐｐｍ未満であるのが更に好ましくい。

ガス混合器２０から出力されるＮＯ−含有ガスは、管１８を通って流量制御弁２２へと流れる。流量制御弁２２は、例えば、徐々に増加する（又は閉じる場合には減少する）方法で開く（又は閉じる）比例制御弁を含むことができる。もう一つ別の例として、流量制御弁２２は、流量制御装置を含むことができる。流量制御弁２２は、浴用ユニット６へ入力されるＮＯ−含有ガスの流量を制御する。ＮＯ−含有ガスは、可繞性の管２４を介して、流量制御弁２２から出て行く。可繞性の管２４は、浴用ユニット６内の入口２６に取り付けられている。入口２６は、管２４内へのガスの逆流を防止する任意の一方向弁６４（図３参照）を含んでいても良い。

更に図１を参照すると、患者４の皮膚表面に対してシールされた浴用ユニット６が示されている。膿瘍、外傷、創傷等であり得る感染した領域３０は、浴用ユニット６によって包囲されている。浴用ユニット６は、患者４の皮膚に対して実質的に気密なシールを形成しているシール部分３２を含んでいるのが好ましい。「実質的に気密」とは、ＮＯ−含有ガスが浴用ユニット６から著しい量（すなわち、浴用ユニット６に給送されるＮＯ−含有ガスの約５％以下）漏れることがないことを示している。シール部分３２は、図２及び３に示されているもののような膨張可能なシール６１を含んでいてもよく、又は別の方法として、シール部分３２は、患者４の体表面に適合する可繞性のスカート部等を含んでいても良い。シール部分３２はまた、患者４の皮膚面に付着する付着部分をも含んでいても良い。他の構想による実施形態においては、シール部分３２は、単に、患者４の皮膚面と浴用ユニット６との境界を含んでいても良い。

浴用ユニット６は、意図された用途に応じた事実上は制限されない数の形状及び材料によって作ることができる。浴用ユニット６は、感染した領域３０を覆うように配置される図１に示されたもののような堅牢な構造として形成されても良い。別の方法として、浴用ユニット６は、感染した領域３０を覆うように膨張可能な可繞性のバッグ状の材料によって作ることができる。図２は、患者４の足部を覆うように配置されているブーツ形状の構造を示している。図３は、患者４の手を覆うように装着されているミット又はグローブの形状に作られた別の膨張可能な浴用ユニット６を示している。

本発明の一つの好ましい実施形態においては、浴用ユニット６は、浴用ユニット６内のＮＯガスの濃度を測定するＮＯセンサ３４を含んでいる。ＮＯセンサ３４は、情報を信号ライン３８を介して制御装置３６に伝えるのが好ましい。浴用ユニット６内には、任意のＮＯ₂センサ４０もまた含むことができる。ＮＯ₂センサ４０は、ＮＯ₂の濃度を信号ライン４２を介して制御装置３６に伝えるのが好ましい。センサ４０、４２は、化学ルミネッセンス−タイプ、電気化学セルタイプ又は分光光学計タイプのセンサとすることができる。

浴用ユニット６はまた、同浴用ユニット６からガスを除去するために使用される出口４４をも含んでいる。出口４４は、ＮＯガスが浴用ユニット６へと急速に入り且つ出ることがないように、ガス入口２６から離れて配置されるのが好ましい。入口２６及び出口４４は、ＮＯガスが比較的長い滞留時間を有するような浴用ユニット６の領域内に配置されるのが好ましい。可繞性の管４６が出口４４に接続されて、浴用ユニット６からのガスの除去のための導管を提供している。

本発明の一つの好ましい実施形態においては、可繞性の管４６は吸収器ユニット４８と流体連通している。吸収器ユニット４８は、浴用ユニット６から排出されるガスの流れからＮＯを吸収するか又は取り除くのが好ましい。吸収器ユニット４８はまた、浴用ユニット６から排出されるガスの流れからＮＯ₂を吸収するか又は取り除くのが好ましい。これらのガスは高レベルでは有害であるので、これらの成分は、ガスが雰囲気へと廃棄される前に、給送装置２から除去されるのが好ましい。更に、これらのガスは、真空ユニット１０の内部構成要素と反応することができ且つ給送装置２の動作と干渉する。

清浄になったガスは、吸収器ユニット４８から管５０を介して真空ユニット１０へと進む。真空ユニット１０は、浴用ユニット６からガスを取り出すために、管５０内に負圧を提供する。真空ユニット１０は、管５０と浴用ユニット６とに供給される真空又は吸収のレベルに関して制御可能であるのが好ましい。この点において、流量制御弁２２と関連して、浴用ユニット６内のＮＯガスの量は調整することができる。真空ユニット１０は、信号ライン５２を介して制御装置３６に結合されているのが好ましくい。以下に説明するように、制御装置３６は、真空ユニット１０の出力レベルを制御するのが好ましい。次いで、ガスは、真空ユニット１０から大気に対して開口している排気装置５４へと通過する。

吸収器ユニット４８は、給送装置２の任意の構成要素である。ＮＯ及びＮＯ₂によるガスが負荷された状態は、ＮＯ及びＮＯ₂の局部的なレベルと関係がない場合には、ガスの流れから除去されなければならない。例えば、ガスは、高濃度のＮＯ及びＮＯ₂へと発展しない外部環境へと排出することができる。別の方法として、再循環装置（図示せず）を、浴用ユニット６によってＮＯを再循環させるために使用されても良い。

依然として図１を参照すると、給送装置２は、流量制御弁２２と真空ユニット１０とを制御することができる制御装置３６を含んでいるのが好ましい。制御装置３６は、入力装置５６に接続されているマイクロプロセッサに基づく制御装置３６であるのが好ましい。入力装置５６は、ＮＯの濃度、ＮＯの滞留時間、浴用ユニット６内の圧力等のような給送装置の種々のパラメータを調整するために、オペレータによって使用される。任意のディスプレイ５８もまた、設定ＮＯ濃度、浴用ユニット６内のＮＯの濃度、浴用ユニット６内のＮＯ₂の濃度、浴用ユニット６内へのガスの流速、給送のトータル時間等のような測定されたパラメータ及び設定を表示するために、制御装置３６と接続することもできる。

制御装置３６は、センサ３４，４０が給送装置２内に存在する場合には、センサ３４，４０からガスの濃度に関する信号を受け取るのが好ましい。信号ライン６０，５２は、制御信号の給送及び受け取りのために、各々、流量弁２２及び真空ユニット１０に接続されている。

本発明のもう一つ別の実施形態においては、制御装置３６全体が排除される。この点において、浴用ユニット６内へのガスの流速及び浴用ユニット６からのガスの流速は、手動によって予め設定されるか又は調整される。例えば、オペレータは、流量制御弁２２を介して浴用ユニット６に給送されるガスの流速に実質的に等しい真空出力を設定することができる。このようにして、ＮＯガスは、給送装置２からのＮＯ又はＮＯ₂の高まり又は漏れがなく、感染した領域３０を覆うことができるであろう。

図２は、患者４の脚部上に配置された感染した領域３０を治療するために使用されるブーツ形状の浴用ユニット６を示している。浴用ユニット６は、患者４の皮膚との間に実質的に気密なシール部分を形成するために脚部を包囲する膨張可能なシール６１を含んでいる。この実施形態は、浴用ユニット６の入口２６の近くに固定されているノズル６２を示している。ノズル６２は、ＮＯガスの噴流を感染した領域３０へ導く。ガス状のＮＯの噴流は、病原菌の成長を殺すか又は抑制するために、感染した領域３０にＮＯをしみ込ませる助けとなる。図３は、ミット又はグローブの形状の浴用ユニット６のもう一つ別の実施形態を示している。浴用ユニット６もまた、膨張可能であり且つ患者４の皮膚の周囲に実質的に気密なシールを形成する膨張可能なシール６１を含んでいる。図３はまた、入口２６内に配置された任意の一方向弁６４をも示している。図３及び４に見られるように、入口２６及び出口４４は、互いに離れて配置され且つ新しく給送されるＮＯガスが浴用ユニット６から時期尚早に抜き取られないように、治療された領域の両側にあるのが好ましい。

感染した領域３０の治療のためには、浴用ユニット６は、感染した領域３０を覆うように配置される。次いで、患者４の皮膚と浴用ユニット６との間に気密シールが形成される。浴用ユニット６が膨張可能な構造を有する場合には、浴用ユニット６はガスによって膨張せしめられなければならない。好ましくは、浴用ユニット６は、最初は、装置２からのＮＯ及びＮＯ₂の漏れを防止するために、希釈ガスのみによって膨張せしめられる。適当な気密シールが達成されると、装置のオペレータは、ＮＯガス発生源８から浴用ユニット６へのＮＯの流れを開始させる。上記したように、これは、手動によるか又は制御装置３６によってなされても良い。

浴用ユニット６がＮＯガスによって充填され始めると、真空ユニット１０がオンされ且つ適当な出力レベルに調整される。膨張可能な浴用ユニット６のためには、真空ユニット１０の出力レベル（すなわち、流速）は、浴用ユニット６がしぼむのを避けるために、浴用ユニット６に入るＮＯガスの流速よりも少ないか等しくなければならない。浴用ユニット６が堅固である装置の実施形態においては、真空ユニット１０は、浴用ユニット４内に部分的な真空を形成するように設定することができる。この点に関して、部分的な真空は、患者４の皮膚と浴用ユニット６との間に気密シールを形成する助けとなる。もちろん、真空ユニット１０はまた、ガスが浴用ユニット６に給送されるときに実質的に等しい速度でガスを抜き取るように設定することもできる。病原菌を殺し及び／又は感染領域３０内の病原菌の成長速度を遅くするために有効な量のＮＯが浴用ユニット６に給送される。病原菌としては、バクテリア、ウイルス及び真菌がある。

図４は、浴用ユニット６の内側に攪乱状態を形成するために使用される攪拌機６６を含んでいる本発明のもう一つ別の実施形態を示している。攪拌機６６は、ファン型の機構であるのが好ましいが、浴用ユニット６の内側に攪乱状態を形成する他の手段を含むことができる。攪拌機６６は、ＮＯガスの新鮮な供給によって、感染した領域３０を回復させる助けとなる。

以上、本発明の実施形態を示し且つ説明したけれども、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形を施しても良い。従って、本発明は、特許請求の範囲及びその等価物以外に限定されるべきではない。

図１は、本発明の一つの特徴によるＮＯ給送装置の概略構成図である。 図２は、患者の足部を包囲している浴用ユニットを示す構成図である。 図３は、患者の手を包囲している浴用ユニットの構成図である。 図４は、その中に攪拌機が配置されている浴用ユニットの構成図である。

Claims (6)

1. 皮膚の感染した領域への酸化窒素の局部的な給送のための装置であって、
   酸化窒素ガスの発生源と、
   同酸化窒素ガスを含む加圧されたシリンダと流体連通している浴用ユニットであって、感染した皮膚の領域を包囲し且つ皮膚面との実質的に気密なシールを形成するようになされた、浴用ユニットと、
   浴用ユニットに給送される酸化窒素の量を制御するために、前記加圧されたシリンダの下流であって、浴用ユニットの上流に配置された流量制御弁と、
   浴用ユニットからガスを抜き取るために、前記浴用ユニットと流体連通しており且つ浴用ユニットの下流に配置された真空ユニットと、を含む装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   ガス流から酸化窒素を除去するために真空ユニットの上流に配置された吸収器ユニットを更に含んでいる装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、
   前記吸収器ユニットがまた、ガス流から酸化窒素を除去する装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、
   前記浴用ユニットの内側に配置されたガス攪拌機を更に含んでいる装置。
5. 請求項１に記載の装置であって、
   皮膚の感染した領域に酸化窒素ガスを導くために、浴用ユニットの内側に配置されたガスノズルを更に含んでいる装置。
6. 請求項１に記載の装置であって、
   浴用ユニット内に配置された二酸化窒素センサを更に含んでいる装置。

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