KR20190133172A - 산화 질소 발생 시스템 및 방법 - Google Patents

산화 질소 발생 시스템 및 방법 Download PDF

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데이비드 지. 자폴
그레고리 더블유. 홀
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써드 폴, 아이엔씨.
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Abstract

산화 질소 생성을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 2 개의 상이한 처리에 동시에 산화 질소를 제공할 수 있는 제어기 및 일회용 카트리지를 포함한다. 일회용 카트리지는 NO 생성 공정에 노출시키기 위해 유입 가스를 준비하고, 불필요한 물질을 위한 배기 가스를 세정하고, 환자의 흡기 흐름을 특성화하고, 수집된 샘플 가스로부터 수분을 제거하는 것을 포함하는 복수의 목적을 가지고 있다. 플라즈마 생성은 카트리지 또는 제어기 내에서 수행될 수 있다. 이 시스템은 캘리브레이션 가스를 사용하지 않고 NO 및 NO2 가스 분석 센서를 캘리브레이션할 수 있는 능력을 갖는다.

Description

산화 질소 발생 시스템 및 방법
본 출원은 2017년 2월 27일에 출원된 미국 가출원 제62/463,943호, 2017년 2월 27일에 출원된 미국 가출원 제62/463,956호, 2017년 5월 22일에 출원된 미국 가출원 제62/509,394호, 2017년 9월 1일에 출원된 미국 가출원 제62/553,572호, 2017년 10월 18일에 출원된 미국 가출원 제62/574,173호 및 2018년 1월 7일에 출원된 미국 가출원 제62/614,492호에 대한 이익 및 우선권을 주장하고, 이들 각각의 출원의 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 환기 장치(ventilation device)와 함께 사용하기 위해 산화 질소를 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
산화 질소는 질병, 특히 심장 및 호흡기 질환의 치료에 여러 가지 방식으로 유용한 것으로 밝혀졌다. NO를 생성하고 NO 가스를 환자에게 전달하는 종래의 시스템에는 많은 단점이 있다. 예를 들어, 탱크 기반 시스템에는 고농도 및 압력에서 큰 NO 가스 탱크가 필요했다. 이 시스템을 사용한 치료가 일시 중지되면, 회로의 NO가 멈추고, NO2로 변환되어, 수동 환기를 다시 시작하기 전에 수동 환기 회로를 퍼징해야 한다. NO2 또는 N2O4에서 NO를 합성하려면 독성 화학 물질을 취급해야 한다. 종래의 발전 시스템은 환자에게 전달되거나 또는 전달 튜브를 통해 펌핑될 주요 공기 흐름에서 플라즈마를 발생시키는 것을 포함한다.
사용자가 캘리브레이션 가스를 포함하는 고압 가스 캐니스터를 시스템에 연결해야 하므로, 현재 시스템의 캘리브레이션이 어려울 수 있다. 캘리브레이션 가스에는 일반적으로 NO, NO2 및 O2가 포함된다. 한 번에 하나의 농도와 하나의 가스에 대해, 가스는 센서 챔버를 통해 유동되어 알려진 입력을 제공한다. 이 수동 캘리브레이션에는 약 15 분 이상의 훈련된 직원 시간이 소요될 수 있다. 탱크 기반 시스템이 유입되면, 환기 시스템으로 고농도(약 800ppm)의 NO가 방출된다. 탱크 기반 시스템에 의한 처리가 일시 중지되면, 수동 회로(Ambu-백 또는 동급)의 NO가 정지되고, NO로 변환되어 수동 환기를 재개하기 전에 수동 환기 장치 회로를 퍼징해야 한다.
본 발명은 다양한 환기 장치와 함께 사용하기 위한 산화 질소 생성 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 산화 질소 생성 시스템은 하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 생성 가스를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 하나 이상의 플라즈마 챔버를 포함한다. 제어기는 제어 알고리즘에 대한 입력으로서 하나 이상의 파라미터를 사용하여 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극에 의해 생성 가스에서 생성된 산화 질소의 양을 조절하도록 구성되고, 하나 이상의 파라미터 중 적어도 하나는 하나 이상의 플라즈마 챔버로의 반응 가스의 유량과 관련된다. 반응 가스 공급원은 순간 고압 반응 가스를 하나 이상의 플라즈마 챔버에 제공하도록 구성된다. 흐름 제어기는 반응 가스 공급원과 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치되며, 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응물 가스 공급원으로부터 반응 가스의 제어된 연속 가변 흐름을 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저 경로가 제공된다. 결합된 생성 가스 및 의료 가스에서 NO의 농도는 목표 값이다.
일부 실시예에서, 의료 가스와 관련된 측정은 하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 공기 흐름이 의료 가스의 유량에 비례하도록 중간 가스의 유량이다.
일부 실시예에서, 반응 가스 공급원은 저장소의 형태이다. 일부 실시예에서, 반응 가스 공급원은 펌프 형태이다. 일부 실시예에서, 흐름 제어기는 하나 이상의 비례 밸브, 하나 이상의 디지털 밸브, 및 하나 이상의 비례 밸브 및 하나 이상의 디지털 밸브의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 시스템은 또한 하나 이상의 스캐빈저 경로로부터 NO 농후 공기를 수용하도록 배치되고 NO 농후 공기를 여과하도록 구성된 하나 이상의 필터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 시스템은 또한 고전압 회로에 대한 입력으로서 연속적이고 사용자 정의 가능한 제어 AC 파형을 생성하는 디지털 신호 프로세서를 포함한다. 디지털 신호 프로세서는 주파수 및 듀티 사이클을 제어하여 AC 파형의 모양을 제어하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 산화 질소 생성 시스템은 하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 생성 가스를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 하나 이상의 플라즈마 챔버를 포함한다. 제어기는 제어 알고리즘에 대한 입력으로서 하나 이상의 파라미터를 사용하여 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극에 의해 생성 가스에서 생성된 산화 질소의 양을 조절하도록 구성되며, 하나 이상의 파라미터 중 하나 이상은 하나 이상의 플라즈마 챔버 내로의 반응 가스의 유량과 관련된다. 반응 가스 공급원은 순간 고압 반응 가스를 하나 이상의 플라즈마 챔버에 제공하도록 구성된다. 흐름 제어기는 반응 가스 공급원과 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치하고, 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응 가스 소스로부터 반응 가스의 제어된 연속 가변 유동을 제공하도록 구성된다. 결합된 생성 가스 및 의료 가스에서 NO의 농도는 목표 값이다.
일부 실시예에서, 시스템은 또한 하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저 경로를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 가스 공급원은 저장소의 형태이다. 일부 실시예에서, 반응 가스 공급원은 펌프 형태이다.
일부 실시예에서, 산화 질소 생성 시스템은 하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 생성 가스를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 하나 이상의 플라즈마 챔버를 포함한다. 제어기는 하나 이상의 플라즈마 챔버 내로의 반응 가스의 유량 및 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 전력 중 적어도 하나 이상을 변화시킴으로써 하나 이상의 입력 파라미터를 갖는 제어 알고리즘에 기초하여 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극에 의해 생성 가스에서 생성된 산화 질소의 양을 제어하도록 구성된다. 반응 가스 공급원은 순간 고압 반응 가스를 하나 이상의 플라즈마 챔버에 제공하도록 구성된다. 흐름 제어기는 반응 가스 공급원과 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치하고, 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응 가스 소스로부터 반응 가스의 제어된 연속 가변 유동을 제공하도록 구성된다. 결합된 생성 가스 및 의료 가스에서 NO의 농도는 목표 값이다.
일부 실시예에서, 제어 알고리즘 입력 파라미터는 수반되는 치료 파라미터, 환자 파라미터, 주변 환경 파라미터, 장치 파라미터 및 NO 치료 파라미터로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 수반되는 처리 파라미터는 NO 생성 시스템과 함께 사용되는 하나 이상의 장치와 관련된 유량, 압력, 가스 온도, 가스 습도 정보를 포함한다. 일부 실시예에서, 환자 파라미터는 흡기 흐름, SpO2, 호흡 검출, 일호흡량, 일분 호흡 용적 또는 호기 NO2를 포함한다. 일부 실시예에서, 주변 환경 파라미터는 주변 온도, 주변 압력, 주변 습도, 주변 NO 또는 주변 NO2를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치 파라미터는 플라즈마 챔버 압력, 플라즈마 챔버 흐름, 플라즈마 챔버 온도, 플라즈마 챔버 습도, 전극 온도, 전극 유형 또는 전극 갭을 포함한다. 일부 실시예에서, NO 처리 파라미터는 목표 NO 농도, 지시된 NO 농도 또는 지시된 NO2 농도를 포함한다.
일부 실시예에서, 시스템은 또한 하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저 경로를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 가스 공급원은 저장소의 형태이다.
생성 가스에서 NO를 생성하는 방법이 또한 제공되며, 하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 하나 이상의 플라즈마 챔버를 사용하여 생성 가스를 생성하는 단계, 및 제어 알고리즘에 대한 입력으로서 하나 이상의 파라미터를 사용함으로써 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극과 관련하여 제어기를 사용하여 생성 가스에서 생성된 NO의 양을 조절하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 파라미터 중 하나 이상은 하나 이상의 플라즈마 챔버 내로의 반응 가스의 유량과 관련된다. 상기 방법은 또한 반응 가스 소스로부터 하나 이상의 플라즈마 챔버에 순간 고압 반응 가스를 순간적으로 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 반응 가스 소스와 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치되는 흐름 제어기를 사용하여 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응 가스 소스로부터 반응 가스의 제어된 연속 가변 가변 흐름을 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 스캐빈저 경로는 하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거한다. 결합된 생성 가스 및 의료 가스에서 NO의 농도는 목표 값이다.
일부 실시예에서, 호흡 가스 전달 장치를 통해 전달될 산화 질소를 생성하도록 구성된 카트리지를 포함하는 산화 질소 생성 시스템이 제공된다. 카트리지는 반응 가스를 수용하기 위한 유입구, 반응 가스로부터 산화 질소를 생성하도록 구성된 하나 이상의 플라즈마 챔버, 및 산화 질소를 호흡기 가스 전달 장치로 전달하기 위한 배출구를 포함한다. 제어기는 플라즈마 챔버 가스의 유량 및 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 활동의 지속 시간 또는 세기를 조정함으로써 카트리지에 의한 산화 질소의 생성을 제어기가 제어할 수 있도록 카트리지로부터 피드백을 수신하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 카트리지는 플라즈마 챔버를 포함하지 않는다.
일부 실시예에서, 카트리지는 또한 하나 이상의 플라즈마 챔버와 출구 사이에 연결된 하나 이상의 스캐빈저를 포함할 수 있고, 하나 이상의 스캐빈저(스크러버)는 생성된 산화 질소로부터 NO2를 제거하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 스캐빈저는 동일한 길이 또는 상이한 길이 일 수 있다. 각 스캐빈저의 목적이 다른 경우 다른 길이가 바람직할 수 있다. 신생아 환기, 성인 환기, 안면 마스크 치료 및 가방(bag)을 이용한 수동 호흡 등의 다양한 응용 분야에 적용할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지는 알려진 양의 NO 및 NO2 출력을 하나 이상의 센서로 보내는 캘리브레이션 카트리지이다. 일 실시예에서, 반응 가스는 대기압이다.
일부 실시예에서, 제어기는 카트리지 및/또는 환자 흡기 회로에서 산화 질소 농도를 감지하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 포함하여 산화 질소 생성이 하나 이상의 센서로부터의 피드백에 기초하여 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기는 제 1 듀티 사이클에서 제 1 플라즈마 챔버에서 플라즈마 활동의 듀티 사이클을 제어하여 산화 질소의 전달을 허용하고 제 2 듀티 사이클에서 제 2 플라즈마 챔버에서 플라즈마 활동의 듀티 사이클을 제어하도록 구성된다. 제 2 듀티 사이클은 제 1 듀티 사이클보다 작으므로, 제 2 플라즈마 챔버에서의 플라즈마 활동은 제 1 플라즈마 챔버에 대한 백업 플라즈마 챔버로서의 제 2 플라즈마 챔버의 생존력을 검사하는데 사용된다. 일부 실시예들에서, 제 1 플라즈마 챔버 및 제 2 플라즈마 챔버는 여전히 실행 가능한 백업을 유지하면서 양쪽 모두의 마모까지 교호적으로 사용된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 플라즈마 챔버는 산화 질소를 하나 이상의 환기 장치로 동시에 전달할 수 있게 한다. 하나 이상의 환기 장치는 자동 환기 장치 및 수동 환기 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 플라즈마 챔버는 하나 이상의 플라즈마 챔버 중 하나에서 결함이 발생하는 경우 연속적인 산화 질소 전달을 허용하기 위해 리던던시(redundancy)를 허용한다. 일부 실시예에서, 두 플라즈마 챔버는 최대 용량의 NO를 전달하기 위해 함께 사용된다. 일부 실시예들에서, 하나의 플라즈마 챔버는 환자에게 NO를 전달하기 위해 사용되고 다른 플라즈마 챔버는 기능을 확인하기 위해 센서 뱅크에 NO를 전달한다.
일부 실시예에서, 호흡 가스 전달 장치를 통해 전달될 산화 질소를 전달하도록 구성된 카트리지를 포함하는 산화 질소 생성 시스템이 제공된다. 카트리지는 반응 가스를 수용하기 위한 입구 및 호흡 가스 전달 장치로 산화 질소를 전달하기 위한 출구를 포함한다. 제어기는 반응 가스로부터 산화 질소를 생성하도록 구성된 하나 이상의 플라즈마 챔버를 포함한다. 제어기는 제어기가 플라즈마 챔버 가스의 유량 및 플라즈마 챔버에서 플라즈마 활동 기간을 조정함으로써 산화 질소의 생성을 조절할 수 있도록 카트리지로부터 제어 입력을 수신하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 입력은 카트리지 내의 흡기 가스의 유량 측정 형태이다. 다른 실시예에서, 제어 입력은 카트리지 내의 흡기 가스의 압력 측정의 형태이다.
일부 실시예에서, 카트리지는 플라즈마 챔버로부터 제어기 내의 시스템 가스 분석 센서로 흐름을 보내도록 구성된 자가 테스트(교정) 카트리지이다. 일부 실시예에서, 카트리지는 생성된 산화 질소로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저를 포함하는 스캐빈저 카트리지이다. 하나 이상의 스캐빈저는 2 차원 스위치 백 또는 미로 구성을 갖는 수직 평면으로 배향될 수 있다. 이 접근법은 생성 가스가 스캐빈저 재료의 포켓으로 흘러 들어가 모든 가스가 스캐빈저 재료와 접촉하는 이점을 제공한다.
일부 실시예에서, 제어기가 카트리지와 관련된 정보에 액세스할 수 있도록 제어기는 카트리지와 통신하도록 구성되며, 이 정보는 카트리지의 만료 날짜 또는 카트리지 유형 또는 고유 ID이다. 제어기는 카트리지 유형과 관련된 카트리지 정보를 사용하여 NO 생산을 제어할 수 있다.
일부 실시예들에서, NO 생성 시스템은 플라즈마 챔버를 통한 공기의 유량을 변화시킬 수 있다. 일 실시예에서, NO 발생 시스템은 공기 펌프를 사용하여 NO2 오염된 공기를 환자로부터 멀어지도록 당겨서 라인을 청소할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 산소 농축기 막 기술을 사용하여 플라즈마 챔버에서 가스의 O2 함량을 증가시켜 NO 생성 효율을 증가시킨다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 NO2 형성 속도를 감소시키기 위해 NO- 함유 플라즈마 후 가스 스트림에서 O2 농도를 감소시키기 위해 산소 농축기 기술을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 흡기 흐름 IN 및 흡기 흐름 OUT 연결을 갖지만, 흡기 흐름 내에서 NO를 생성하지는 않는다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 예를 들어 벤틸레이터 회로 및 수동 환기 장치와 같은 2 개 이상의 독립적인 NO 처리를 한 번에 지원할 수 있다.
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 임의의 경보에도 불구하고 NO 생성을 계속한다. 일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 플라즈마 활동을 모니터링하고 플라즈마 활동을 하나의 플라즈마 챔버에서 다른 플라즈마 챔버로 전환할 수 있는 워치독 회로를 포함한다.
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 치료 및 시스템 정보를 하나의 제어기에서 다른 제어기로 전달하기 위해 2 개의 제어기가 예를 들어 직접 통신할 수 있게 하는 무선 통신 능력을 포함한다. 다른 실시예에서, NO 생성 시스템은 정보를 전송하기 위해 인터넷 또는 클라우드 네트워크를 통해 간접적으로 통신할 수 있다.
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 플라즈마 제어 알고리즘으로의 입력으로서 흡기 흐름, 흡기 압력, 흡기 습도, 주위 온도, 대기압, 플라즈마 챔버 압력 및/또는 습도 중 하나 이상을 사용한다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 NO 생성을 변화시키기 위해 공진 회로의 펄스 폭 변조를 사용한다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 공기 흐름 및 플라즈마 파라미터(예를 들어, 펄스 듀티 사이클, 펄스 주파수 또는 버스트 듀티 사이클, 버스트 주파수, 버스트 지속 기간 및/또는 펄스 전력)를 변조하여 플라즈마 챔버를 떠나는 NO의 일정한 농도를 유지한다. 일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 환자(예를 들어, 벤틸레이터 공기 스트림)에 대한 주 기류에서 일정한 NO 농도를 유지하기 위해 기류 및 플라즈마 파라미터(펄스 폭, 주파수 또는 전력)를 조절한다.
일부 실시예들에서, NO 생성 시스템은 플라즈마 챔버의 가스 출력을 사용하여 NO 및 NO2가 생성되고 있는지 자체 점검한다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 삽입될 때 NO 및 NO2 센서에 대한 자체 교정 프로세스를 가능하게 하거나 개시하는 자체 테스트(교정) 카트리지를 포함한다. 일부 실시예에서, 캘리브레이션 카트리지는 캘리브레이션 카트리지에서 가스 센서로의 흐름을 분로할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 센서의 자기 교정을 위한 통합된 교정 경로를 포함한다.
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 임상 사용을 허용하기 전에 카트리지의 만료 날짜(저장 수명)를 확인하거나, 카트리지가 시스템에 미리 삽입되었는지 여부를 확인할 수 있는 모드를 갖는다. 일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 시동 시, 카트리지가 제거될 때, 및 시스템이 슬립 모드에서 깨어날 때 카트리지 검사 모드로 들어갈 수 있다.
일부 실시예에서, 사용자는 동일한 시스템으로부터 한 번에 하나 이상의 처리로 NO를 지시할 수 있기를 원하며, 예를 들어 동시 수동 및 자동 환기가 가능하다. 상이한 유량 및 NO 농도로 동시에 두 모드를 모두 지원하기 위해, 일부 실시예에서 하나 이상의 스캐빈저 경로를 갖는 NO 발생 시스템 일회용 카트리지가 있다. 중복 스캐빈저 경로를 포함하는 시스템은 시스템이 상이한 NO 농도에서 복수의 상이한 처리 방법을 지원할 수 있게 한다.
일 실시예에서, 소다 라임 물질의 입자로 구성된 NO2 스캐빈저가 제공된다. 이 물질은 부서지기 쉬우며 운송 중에 파열될 수 있으므로 공기 흐름에서 스캐빈저 미립자를 제거하려면 물리적 필터(화학 물질 스캐빈저와 혼동되지 않아야 함)가 필요하다. 도 86에 도시된 실시예에서 스캐빈저 경로는 소다 라임 입자를 포착하기 위해 유동 경로를 따라 이격된 다수의 입자 필터를 갖는다. 이 설계는 하나의 필터에서 수집할 수 있는 입자의 양을 제한한다.
일회용 카트리지가 포장되어 고객에게 배송될 때, 운송 중 진동이 스캐빈저 재료를 침전시켜 스캐빈저 재료와 접촉할 필요가 없는 카트리지를 통해 가스 경로를 생성할 수 있는 위험이 있다. 일부 실시예에서, 가스는 진동 후 및/또는 카트리지가 수직에 대해 기울어질 때 스캐빈저 재료와 접촉할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스는 운송으로부터의 진동 후에 스캐빈저 재료를 통해 유동할 수 있다.
일 실시예에서, 카트리지는 사용자가 스캐빈저 재료만을 교체할 수 있게 하는 재사용 가능한 하우징을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 카트리지는 환자 흡기 흐름으로부터 카트리지로의 역류를 방지하기 위해 하나 이상의 배출 밸브를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템은 귀금속/합금 패드에 연결된 저비용 재료로 구성된 복합 전극을 포함한다. 일 실시예에서, 서비스 사이의 평균 시간을 연장시키기 위해 한 번에 하나씩 사용되는 전극 쌍의 어레이를 포함하는 NO 생성 시스템이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 전극은 직렬로 배기될 수 있거나 온도를 마모 및 감소시키기 위해 주기적 패턴으로 사용될 수 있다.
NO 생성을 제어하는 다양한 방법이 있다. 일부 실시예에서, 다음 입력 중 하나 이상이 있는 조회 테이블을 사용하여 플라즈마 파라미터를 결정하는 NO 생성 시스템을 사용할 수 있다: 타겟 흡입 NO 농도, 카트리지 유형, 흡기 유량, 흡기 온도, 흡기 습도, 흡기 압력, 주변 온도, 플라즈마 챔버 압력, 플라즈마 챔버 가스 유량, 주변 압력, 주변 습도, 공기 저장소 압력, 흡기 O2 측정, 흡기 O2 한계, 반응 가스 O2 수준 및 벤틸레이터 흡기 라인에서 NO 값 측정. 일부 실시예에서, 대기로 공기를 끌어 당기고, 플라즈마를 통해 상기 공기를 펌핑하고, 공기를 환자에게 2 차 공기 흐름과 병합하기 전에 상기 공기를 청소하고 여과하는 NO 생산 시스템이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 환자 흡기 흐름에서 누출을 방지하기 위해 꺼져있을 때 흐름을 차단하는 펌프를 사용하는 NO 발생 시스템이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 흡기 흐름에서 누출을 방지하기 위해 NO 발생이 해제될 때 밸브를 사용하여 유동을 차단하는 NO 발생 시스템이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템은 주변 공기를 끌어 당기고, 플라즈마를 통해 상기 공기를 펌핑하고, 공기를 환자에게 2 차 공기 흐름과 병합하기 전에 상기 공기를 청소하고 여과한다. 일 실시예에서, NO- 함유 공기는 스캐빈저 전후의 필터이다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템은 환자의 수동 환기가 완료되면 플라즈마를 끄고 설정된 시간 동안 또는 펌프 회전으로 가스 펌프를 계속 작동시켜 NO 및 NO2 중 하나 이상의 수동 환기 장치를 제거할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템은 라인을 흡입하여 라인을 환자로부터 멀어지게 할 수 있다. 시간 및/또는 펌프 회전은 NO의 벤틸레이터 회로를 청소하기 위해 이동하는데 필요한 공기량에 따라 결정된다. 따라서, NO 발생 없이 공기를 펌핑할 수 있고, 치료가 중지되거나 일시 정지될 때마다 펌프를 정지시키기 전에 공기를 펌핑할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 센서에 의해 지시된 하나 이상의 NO 및 NO2 수준이 허용 가능한 수준에 도달할 때까지 펌프는 계속 작동할 수 있다.
일 실시예에서, 환자 흡기 기류 내에서 플라즈마를 발생시키는 NO 발생 시스템이 제공된다. 이 장치는 흡기 내에서 O2 수준을 측정하고 그에 따라 플라즈마 파라미터를 변경하여 흡기된 공기 내에서 특정 NO 농도 프로파일을 유지한다. 일 실시예에서, 다수의 환자에게 사용될 수 있는 교체 가능한 전극을 갖는 NO 발생 시스템이 제공된다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템에는 다음 기능 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 이동식 카트리지가 제공된다: 하우징, 유입 플라즈마 에어 필터, 송풍기 유량 유입구, 송풍기 유량 도관, 송풍기 유량 배출구, 유입 공기 스캐빈저 재료, 인클로저 에어 필터, 플라즈마 챔버, 전극 조립체, 공기 펌프, 송풍기 유량 측정, 수동 환기 장치 유량 입구, 수동 환기 장치 유량 출구, 수동 환기 회로 유량 측정, 수동/백업 선택기, 샘플 라인 연결, 워터 트랩, 워터 트랩 드레인, 이중 NO2 스캐빈저 경로, 출구 체크 밸브, 출구 필터 및 메모리 장치.
일 실시예에서, 백업 플라즈마 생성기의 생존성을 주기적으로 검사하는 리던던트 플라즈마 생성을 포함하는 NO 생성 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템에는 전극 쌍, 히트 싱크 및 가스 통로로 구성된 전극 조립체가 제공된다. 전극 조립체는 막힌 구멍(가스 도입 및 제거를 위한 단일 개구)으로 구성된 가스 통로를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 조립체는 HV 전극 조립체에 의해 생성된 광대역 방출을 감소시키기 위해 적절한 공기 흐름을 갖는 패러데이 케이지 조립체로서 구성된다.
일 실시예에서, 20ml(예를 들어, 60ml)보다 큰 부피의 물 트랩을 갖는 일회용 카트리지를 갖는 NO 발생 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 배출용 주사기 작동 밸브를 구비한 일회용 워터 트랩이 제공된다.
NO 생성 제어와 관련하여, 일부 실시예에서, 반응 가스 유량 및 스파크 주파수가 제어된다. 일 실시예에서, 반응 가스 유량 및 스파크 듀티 사이클이 제어된다. 일 실시예에서, 공기 유량은 호흡에 따른 호흡 유량 변화에 따라 선형 적으로 변화된다. 한 실시예에서, 호흡주기 전체에 걸쳐 일정한 NO 농도를 유지하기 위해 혈장 맥박수를 변화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 공기 펌프 속도는 일정하게 유지되고 환자의 흡기 흐름을 기준으로 하여 필요한 NO 농도를 생성하기 위해 플라즈마 제어 파라미터(B = 초당 스파크 그룹, P = 방전 사이의 시간, N = 그룹당 방전 수, 및 H = 펄스 시간)만이 변화된다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템은 카트리지가 치료를 허용하기 전에 적절한 기능(스파크, 개통 성) 및 만료 날짜를 검사하는 모드를 포함한다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 훈련 카트리지가 삽입될 때 데모 모드로 들어갈 수 있다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템은 NO와 NO2 생성 사이의 알려진 관계에 기초하여 NO 센서 고장이 발생하는 경우 NO 측정 대신 NO2 측정을 사용한다. 예를 들어, NO 농도의 10 %에서 NO2 농도를 생성하는 시스템의 경우, 시스템은 NO2만 측정하고 NO 수준이 대략 10 배 이상이라고 추론할 수 있다. "또는 그 이상"이라는 용어는 흡기 가스가 샘플 수집 위치에서 가스 센서로 이동하는데 시간이 걸리기 때문에 사용된다. 해당 운송 시간 동안 NO는 NO2로 산화되어 표시된 NO2 수치가 시료 수집 위치의 NO2 수준보다 높아진다.
NO 전달 시스템이 벤틸레이터 회로 또는 다른 맥동 공기 흐름으로 NO를 전달할 때, 플라즈마 챔버를 통한 공기의 흐름은 변할 수 있다. 종종, 플라즈마 챔버 흐름은 벤틸레이터 회로 흐름에 비례하여 변하도록 제어된다. 일부 벤틸레이터 회로 흐름에는 바이어스 흐름이 없고 즉, 회로의 흐름은 하나의 흡기 기간의 끝과 후속 흡기 기간의 시작 사이에서 0이다. 이 상황에서 비례 NO 유량은 호기 중 유량이 0이 된다. 벤틸레이터 유량이 없거나 매우 낮은 기간 동안 혈장 활동이 중단되더라도, 혈장 실의 내부 및 하류의 잠재 NO는 환자 호흡 사이에 NO2로 전환된다. 이 시나리오에서는 시스템으로부터 남아있는 NO를 벤틸레이터 스트림으로 플러시하기 위해 플라즈마 챔버를 통한 소량의 흐름을 유지하는 것이 유리하다. 저 유량은 펌프가 저속으로 작동함으로써 생성될 수 있고, 플라즈마 챔버 이전의 밸브에 블리드 구멍이 있어 유동이 완전히 차단되지 않고, 흐름 제어기와 항상 평행하게 개방된 측류 공기 통로를 갖고, 제로 개방에 결코 근접하지 않는 유량 비례 밸브를 갖거나, 또는 다른 수단을 갖는다. 플라즈마 챔버로부터 잠재 NO를 플러시하기 위한 하나 이상의 이러한 완화가 없다면, 벤틸레이터 유동 및 NO 전달이 재개될 때 주 기류에서 NO2 농도가 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 전극은 일회용 카트리지가 아니라 장치의 제어기에 위치된다. 이는 카트리지의 플라스틱이 전극의 열로부터 떨어진 거리, 카트리지의 비용 감소 및 사용자 고전압으로부터의 거리 증가를 허용한다. 또한 전자파 간섭(EMI) 차폐를 개선하고 교정 카트리지 없이 제어기를 사용하여 장치를 자체 교정할 수 있으며 일회용 카트리지에 대한 고전압 연결을 제거할 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예의 비 제한적인 예에 의해 언급된 복수의 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 추가로 설명되며, 도면에서 여러 도면에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 NO- 풍부 생성 가스를 생성하기 위한 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 2는 NO 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 3은 NO 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 4a는 인라인 산화 질소 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 4b는 사이드 스트림 산화 질소 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 4c는 주류 산화 질소 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 5a는 인라인 산화 질소 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 5b는 주류 산화 질소 생성 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 6은 하나 이상의 흐름 회로를 포함하는 산화 질소 생성 시스템의 제어기의 예시적인 실시예이다.
도 7은 주 가스 스트림으로부터 분리된 주변 공기를 공급하는 플라즈마 생성의 실시예의 흐름도이다.
도 8은 리던던트 플라즈마 생성기 및 스캐빈저를 이용한 플라즈마 생성의 실시예의 흐름도이다.
도 9는 샘플 라인의 실시예이다.
도 10은 샘플 라인의 주입 단부의 실시예이다.
도 11은 수동 환기 장치와 함께 사용될 수 있는 주류 NO 발생 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 12a 및 도 12b는 NO 생성 장치와 함께 사용하기 위한 수동 환기 장치의 실시예이다.
도 13a 및 도 13b는 NO 생성 장치와 함께 사용하기 위한 수동 환기 장치의 실시예이다.
도 3은 도 14는 NO 생성 장치와 함께 사용하기 위한 수동 환기 장치의 실시예이다.
도 15는 일회용 카트리지 및 제어기를 포함하는 NO 발생 시스템의 예시적인 실시예이다.
도 16a 및 도 16b는 정상 및 고장 상태에서 전극 조립체에 대한 예시적인 플라즈마 NO 발생 펄스를 도시한다.
도 17a는 카트리지 내에 위치된 하나 이상의 플라즈마 챔버를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 17b는 제어기 내에 위치된 하나 이상의 플라즈마 챔버를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 18은 NO 생성 시스템의 제어기의 개략도의 실시예를 도시한다.
도 19, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23, 도 24 및 도 25는 맥동 공기 흐름을 생성하기 위한 메커니즘의 실시예이다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c는 흐름 원 및 플라즈마 챔버의 실시예이다.
도 27은 파형 제어 회로 및 고전압 회로를 포함하는 플라즈마 생성 회로이다.
도 28은 고전압 트리거 회로의 예시적인 실시예이다.
도 29는 고전압 제어기 DSP 프로세서에 의해 생성된 예시적인 파형이다.
도 30은 예시적인 전극 매니폴드를 도시한다.
도 31a는 독립적인 진입 점 및 출구 점을 갖는 전극 조립체의 예시적인 실시예이다.
도 31b는 도 31a의 전극 조립체의 단면도이다.
도 31c는 도 31a의 전극 조립체의 측면도이다.
도 32a 및 도 32b는 가스 흐름을 위한 블라인드 홀을 갖는 전극 조립체의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 33은 제어기에 장착된 전극 조립체의 예시적인 실시예이다.
도 34는 NO 발생 시스템에서 NO를 발생시키기 위한 전극 조립체의 실시예이다
도 35는 NO 발생 시스템에서 NO를 발생시키기 위한 전극 조립체의 실시예이다.
도 36은 NO 생성 시스템에서 NO를 생성하기 위한 전극 조립체의 실시예이다.
도 37은 바닥을 내기 위한 특징부를 갖는 전극의 다양한 실시예를 도시한다.
도 38은 전극 간극을 가로 질러 공기 흐름을 허용하는 전극 조립체의 실시예이다.
도 39는 전극 조립체의 실시예이다;
도 40은 고전압 회로에 대한 공진 주파수를 결정하기 위한 스파크 주파수 공명 스캔의 예시적인 그래프이다.
도 41은 플라즈마를 검출하기 위해 고전압 회로에서 노이즈를 결정하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 42는 O- 링을 갖는 전극 조립체의 실시예이다;
도 43은 전극 조립체의 실시예이다.
도 44a, 도 44b 및 도 44c는 전극 조립체의 실시예이다.
도 45는 전극 조립체의 실시예이다;
도 46a는 전극 조립체의 실시예이다;
도 46b는 전극 조립체의 실시예이다;
도 47a 및 도 47b는 제어기 인클로저의 실시예의 후면 및 측면도를 도시한다.
도 48은 경과 시간 대 NO 설정을 도시한 예시적인 그래프이다.
도 49는 NO 생성 시스템과 함께 사용하기 위한 카트리지의 실시예의 개략도이다.
도 50은 시각 경보 상태 구성 요소를 갖는 NO 생성 시스템의 실시예이다.
도 51a, 도 51b, 도 51c, 도 51d, 도 51e, 도 51f 및 도 51g는 NO 생성과 관련된 정보를 사용자에게 디스플레이하기 위한 사용자 인터페이스의 실시예이다.
도 52, 도 53, 도 54, 도 55, 도 56, 도 57, 도 58, 도 59, 도 60, 도 61 및 도 62는 NO 생성 시스템의 사용자 인터페이스의 실시예이다.
도 63은 스캐빈저 경로의 실시예이다.
도 64는 스캐빈저 튜브를 관리하기 위해 내부에 다수의 실린더를 갖는 카트리지 하우징의 실시예이다.
도 65 내지 도 68은 공압 회로의 실시예이다.
도 69는 NO의 재순환의 실시예를 도시한다.
도 70은 저장 NO 함유 가스로부터 NO2를 연속적으로 제거하는 재순환 루프의 실시예이다.
도 71은 재순환된 가스가 NO 발생기를 통해 역류하는 시스템의 실시예이다.
도 72는 캘리브레이션 카트리지의 실시예이다.
도 73은 워터 트랩을 갖는 센서 팩의 실시예이다;
도 74는 패러데이 케이지 플라즈마 챔버의 실시예이다.
도 75는 고체 금속 플라즈마 챔버의 실시예이다.
도 76은 벤트 카트리지 및 스캐빈저 카트리지를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 77은 통기 카트리지의 실시예이다.
도 78은 통기 카트리지의 실시예이다.
도 79는 스캐빈저 카트리지의 실시예이다.
도 80은 NO 생성 시스템의 소프트웨어 모드의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 81은 NO 생성 시스템의 소프트웨어 모드의 다른 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 82는 알람 이력과 관련된 정보를 표시하기 위한 사용자 인터페이스의 실시예이다.
도 83은 시각 경보 상태 구성 요소를 갖는 NO 발생 시스템의 다른 실시예이다.
84는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 85는 피스톤 펌프 구성의 실시예이다.
도 86은 피스톤 펌프 구성을 이용한 벤틸레이터 흐름과 분사 흐름을 비교하는 예시적인 그래프이다.
도 87은 단일 작용 피스톤이 사용될 때 시간에 따른 NO 농도의 예시적인 그래프이다.
도 88은 하나 이상의 저장소를 사용하는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 89는 벤틸레이터 흐름, 플라즈마 공기 흐름 및 NO 레벨을 비교하는 예시적인 그래프이다.
도 90은 하나 이상의 저장소를 사용하는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 91은 이중 흐름 경로를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 92는 단일 펌프 및 유로를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 93은 펌프 및 유동 디렉터를 갖는 유동 경로를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 94는 시스템을 통한 공기 흐름을 변화시키는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 95는 시스템을 통한 흐름을 제어하기 위해 복수의 제어기를 이용하는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 96은 하나 이상의 공기 공급원을 이용하는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 97은 복수의 공기 공급원을 제어하기 위해 용량 제어기를 이용하는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 98은 NO를 발생시키기 위한 시스템의 실시예이다;
도 99는 워터 트랩 및 펌프를 갖는 센서 팩의 실시예이다.
도 100은 NO 생성 시스템과 함께 사용하기 위한 코 캐뉼라 프롱 디자인의 실시예이다.
도 101은 천공된 공기 루멘을 갖는 캐뉼라 및 튜브의 실시예이다.
도 102는 천공된 공기 루멘을 갖는 캐뉼라 및 튜브의 실시예이다.
도 103은 보행 NO 생성 장치의 실시예이다;
도 104는 천공된 공기 루멘 및 스캐빈저를 갖는 캐뉼라 및 튜브의 실시예이다.
도 105는 보행 NO 생성 장치의 실시예의 다중도이다.
도 106a 및 도 106b는 각각 장치의 측면 및 바닥에 위치된 스캐빈저 카트리지를 갖는 NO 발생 장치의 실시예를 도시한다.
도 107a 및 도 107b는 장치의 측면 상에 사용자 인터페이스 및 스캐빈저 카트리지를 갖는 NO 발생 장치의 실시예를 도시한다.
도 108은 보행 NO 생성 장치의 실시예이다;
도 109는 보행 NO 생성 장치의 실시예이다.
도 110은 보행 NO 생성 장치의 실시예이다.
도 111은 보행 NO 생성 시스템의 실시예이다;
도 112는 보행 NO 생성 시스템의 실시예이다;
도 113은 리던던시를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예이다.
도 114는 벤틸레이터와 함께 사용하기 위한 산화 질소 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 115는 호흡 장비에 제거 가능하게 결합되도록 구성된 NO 발생 모듈 및 센서 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 116은 NO를 생성하기 위한 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 117은 벤틸레이터에 제거 가능하게 연결된 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 118은 벤틸레이터에 내장된 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 119는 벤틸레이터에 제거 가능하게 결합된 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 120은 NO 생성을 위해 주변 공기를 이용하는 벤틸레이터 사전 환기에 연결된 NO 생성 모듈의 다른 예시적인 실시예이다.
도 121은 모듈로부터 벤틸레이터로 공기 배출구가 있는 벤틸레이터에 연결된 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 122는 벤틸레이터에 연결된 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 123은 마취 기계를 갖는 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 124는 지속적인 양의기도 압력(C-PAP) 기계를 갖는 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 125는 C-PAP 머신을 갖는 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 126은 O2 소스와 함께 사용되는 NO 생성 모듈의 다양한 실시예를 도시한다.
도 127은 NO 모듈이 내장된 예시적인 산소 농축기이다.
도 128은 체외 막 산소 공급기(ECMO) 시스템을 갖는 NO 발생 모듈의 예시적인 실시예이다.
129는 센서 모듈의 예시적인 실시예이다;
도 130은 센서 모듈 내부의 구성 요소의 사시도의 예시적인 실시예이다.
131은 압축 공기를 수용하는 예시적인 제거 가능한 NO 발생 모듈이다.
도 132는 예시적인 제거 가능한 조합 NO 모듈 및 가스 분석 모듈이다.
도 133은 NO 생성 모듈에 연결된 환자 모니터의 예시적인 실시예이다.
도 134는 NO 생성 모듈에 연결된 환자 모니터의 예시적인 실시예이다.
도 135는 카테터 삽입 실험실에서 사용하기 위한 환자 모니터 및 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예이다.
도 136은 전기 NO 발생 탱크 교체 장치의 예시적인 실시예이다.
도 137은 도 1의 장치의 내부 구성 요소의 예시적인 실시예이다.
도 138은 가압 가스 공급원을 갖는 전기 NO 발생 탱크 교체 장치의 예시적인 실시예이다.
도 139는 원격 출력을 갖는 전기 NO 발생 탱크 교체 장치의 예시적인 실시예이다.
도 140은 결합된 스캐빈저 및 에어 필터의 예시적인 실시예이다.
도 141은 단일 루멘 출력을 갖는 전기 NO 발생 탱크 교체 장치의 예시적인 실시예이다.
도 142는 원격 흐름 센서를 갖는 전기 NO 발생 탱크 교체 장치의 예시적인 실시예이다.
도 143은 리던던시를 갖는 NO 생성 및 전달 시스템의 하드웨어 아키텍처의 실시예를 도시한 도면이다.
도 144는 GDN(Generate and Delivery NO) 보드의 실시예이다.
상기 식별된 도면들은 현재 개시된 실시예들을 설명하지만, 논의에서 언급된 바와 같이 다른 실시예들도 고려된다. 본 개시는 예시적인 실시예들을 표현 방식으로 제시하지만 제한하지 않는다. 현재 개시된 실시예의 원리의 범위 및 사상에 속하는 다수의 다른 수정 및 실시예가 당업자에 의해 고안될 수 있다.
다음의 설명은 단지 예시적인 실시예들을 제공하며, 본 개시의 범위, 적용 성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 예시적인 실시예의 다음의 설명은 당업자에게 하나 이상의 예시적인 실시예를 구현하기 위한 가능한 설명을 제공할 것이다. 현재 개시된 실시예의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면 서 요소의 기능 및 배열에서 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 다음의 설명에서 특정 세부 사항이 제공된다. 그러나, 당업자는 실시예가 이러한 특정 세부 사항 없이도 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 현재 개시된 실시예들의 시스템들, 프로세스들 및 다른 요소들은 실시예들을 불필요하게 상세하게 모호하게 하지 않기 위해 블록도 형태의 컴포넌트로서 도시될 수 있다. 다른 경우에, 실시예를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 공지된 프로세스, 구조 및 기술이 불필요한 상세 없이 도시될 수 있다.
또한, 개별 실시예는 흐름도, 흐름도, 데이터 흐름도, 구조도 또는 블록도로서 도시된 프로세스로서 설명될 수 있음에 유의한다. 흐름도가 동작들을 순차적 프로세스로서 설명할 수 있지만, 많은 동작들이 병렬 적으로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작의 순서가 재 배열될 수 있다. 프로세스는 동작이 완료될 때 종료될 수 있지만, 논의되지 않거나 도면에 포함되지 않은 추가 단계를 가질 수 있다. 또한, 특히 설명된 프로세스에서의 모든 동작이 모든 실시예에서 발생하는 것은 아니다. 프로세스는 방법, 기능, 절차, 서브 루틴, 서브 프로그램 등에 해당할 수 있다. 프로세스가 함수에 해당하는 경우 종료는 함수를 호출 함수 또는 기본 함수로 반환하는 것에 해당한다.
이제 본 발명의 일부를 형성하고 본 개시의 특정 예시적인 양태 및 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 주제를 보다 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 주제는 다양한 다른 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 커버되거나 청구된 주제는 본 명세서에 제시된 임의의 예시적인 실시예에 제한되지 않는 것으로 해석되고; 예시적인 실시예는 단지 예시를 위해 제공된다. 그러므로, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해지지 않아야 한다.
일반적으로, 용어는 문맥 상 사용에서 적어도 부분적으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본원에 사용된 "및", "또는" 또는 "및/또는"과 같은 용어는 그러한 용어가 사용되는 문맥에 적어도 부분적으로 의존할 수 있는 다양한 의미를 포함할 수 있다. 일반적으로 "또는"은 A, B 또는 C와 같은 목록을 연결하는데 사용되는 경우 여기에서 포괄적 의미로 사용되는 A, B 및 C와 독점적 의미로 사용되는 A, B 또는 C를 의미한다. 게다가, 문맥에 적어도 부분적으로 의존하여 본원에 사용된 용어 "하나 이상"은 단수의 의미로 임의의 특징, 구조 또는 특성을 기술하는데 사용될 수 있거나 복수의 의미로 특징, 구조 또는 특성의 조합을 기술하는데 사용될 수 있다. 유사하게, "a", "an" 또는 "the"와 같은 용어는 문맥 상 적어도 부분적으로 의존하여 단일 사용을 전달하거나 복수 사용을 전달하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 용어 "기초로 하는"은 배타적 요인 세트를 전달하도록 의도된 것은 아니며, 문맥 상 적어도 부분적으로 다시 명시 적으로 설명되지 않는 추가 인자의 존재를 허용할 수 있다.
본 발명은 다양한 용도, 예를 들어 병원 환경에서 사용하기 위한 산화 질소(NO) 전달 시스템 및 방법에 관한 것이다. NO 생성 및/또는 전달 시스템은 여러 형태를 취할 수 있고, 제품 가스를 사용하는 기존 의료 기기, NO 시스템의 다양한 기능을 수행할 수 있는 하나 이상의 유형의 카트리지 및 전자식 NO 탱크와 병합될 수 있는 모듈과 통합될 수 있는 모듈을 사용하도록 구성된 기기를 포함하되 이에 국한되지 않는다. NO 발생 시스템은 주변 공기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 반응 가스를 사용하여 NO가 풍부한 생성 가스를 생성한다.
도 1은 반응 가스 흡입구(12) 및 플라즈마 챔버(22)로의 전달을 위한 구성 요소를 포함하는 NO 발생 시스템(10)의 예시적인 실시예를 도시한다. 플라즈마 챔버(22)는 고전압 회로(28)를 사용하여 반응 가스로부터 원하는 양의 NO를 함유하는 생성 가스(32)를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극(24)을 포함한다. 시스템은 고전압 회로(28) 및 전극(24)과 전기 통신하는 제어기(30)를 포함하고, 이는 시스템 내의 조건 및/또는 제품 가스를 환자에게 전달하기 위한 별도의 장치와 관련된 조건 및/또는 그와 관련된 조건을 사용하여 생성 가스(32)에서 NO의 농도를 제어하도록 구성된다. 제어기(30)는 또한 사용자가 시스템과 상호 작용하고, 시스템 및 NO 생성에 관한 정보를 보고, NO 생성과 관련된 파라미터를 제어할 수 있게 하는 사용자 인터페이스(26)와 통신한다.
대기의 밀도는 고도에 따라 크게 변한다. 고도가 높거나 주변 압력이 변할 때 일관된 작동을 지원하려면, 공압 경로는 하나 이상의 조정 가능한 부재(예를 들어, 니들 밸브, 디지털 밸브 어레이 또는 비례 밸브)를 포함할 수 있으며, 그 목적은 상류 압력 및 밀도를 높이기 위해 흐름 제한을 부과하는 것이다.
일부 실시예에서, NO 시스템 공압 경로는 매니폴드(36)를 통해 공기를 밀어내는 펌프를 포함한다. 매니폴드는 3 방향 밸브와 비례 오리피스로 구성된다. 고전압 제어 회로(28)는 펌프의 흐름, 플라즈마의 전력 및 전기 방전 후 가스 흐름의 방향을 제어한다. 밸브를 구성함으로써 고전압 제어 회로는 가스를 수동 호흡 경로, 벤틸레이터 경로 또는 가스 센서 챔버로 보내 제품 가스의 NO, NO2 및 O2 수준을 직접 측정할 수 있다.
플라즈마 챔버(24)에서 생성된 NO가 풍부한 생성 가스(32) 형태의 NO 발생 시스템으로부터의 출력은 호흡기 또는 환자에게 전달하기 위한 다른 장치로 보내질 수 있고, 또는 NO 발생 시스템의 자체 테스트 또는 교정을 위해 제공된 복수의 구성 요소에 관한 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 2 가지 방식으로 샘플링하기 위해 가스를 수집한다: 1) 환자 근처의 환자 흡기 회로로부터 가스가 수집되고 샘플 라인(48), 필터(50) 및 워터 트랩(52)을 통과하는 가스, 또는 2) 가스는 그들은 플라즈마 챔버를 빠져 나가면서 공압 회로에서 직접 분로했다. 다른 실시예에서, 생성 가스는 분로 밸브(44)를 사용하여 세정된 후 환자 공기 흐름으로 희석되기 전에 가스 센서로 분로된다. 다른 실시예에서, 생성 가스는 장치 근처 및/또는 희석 후 장치 내에서 흡기 흐름으로부터 수집된다. 장치의 가스 분석 부분 내에서, 생성 가스는 하나 이상의 센서를 통과하여 다양한 가스의 농도, 압력 및 유량을 측정한다.
NO 생성 시스템(60)의 다른 예시적인 실시예가 도 2에 도시되어 있고, 이는 스캐빈저 카트리지(62), 벤틸레이터 카트리지(64), 워터 트랩(66), 디스크 필터(68), 샘플 라인(70) 및 T 피팅(72)을 포함한다. NO 생성 시스템의 다른 예시적인 실시예가 도 3에 도시되어 있고, 이는 운반 손잡이(80), 인터페이스(82), 고전압 케이지(84), 제어 보드(86), 하나 이상의 냉각 팬(88) 및 워터 트랩 PCB(90)를 포함한다. 시스템은 또한 공기 펌프(96), 고전압 PCB(98), 상부 매니폴드(100), 비례 밸브(102), DC 전원 입구(104), HV 변압기(106), AC 전원 입구(108), 저장소(110), 및 유동 디렉터 밸브(112)를 포함한다.
전달 유형
기계적 환기
NO 발생 시스템에 의해 생성되는 생성 가스 중의 산화 질소는 예를 들어 기계적 기술을 사용하여 복수의 방식으로 전달될 수 있으며, 예를 들어 인라인(도 4A), 사이드 스트림(도 4b) 및 메인 스트림(도 4c) 가스 전달과 같다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, NO 발생 장치는 벤틸레이터 회로(122)에 결합되어 NO- 함유 가스를 벤틸레이터 회로에 도입한다. 인라인 전달은 환자에게 주 가스 흐름 내에서 플라즈마를 생성하는 것을 포함한다(흡기 기류 내의 녹색 상자로 표시). 부류 전달 부(130)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 소량의 가스 흐름에서 플라즈마를 발생시키고, 튜브를 통해 NO- 함유 가스를 환자에게 주된 가스 흐름의 피팅으로 펌핑하는 단계를 포함한다. 주류 전달 부(140)는 도 5b에 도시된 바와 같이 플라즈마 소스와 주 가스 흐름 사이에 튜브가 없는 부류 생산과 유사하다. NO의 인라인 생산 및 전달을 위해, 산화 질소는 벤틸레이터 회로의 흡입 팔다리 또는 흡입기의 주요 가스 흐름 내에서 생성된다. 그러나, 이 구성에서는, 흡입된 가스의 다양한 수준의 산소가 산소-질소 비율에 영향을 미치며, 주어진 지속 시간 및 플라즈마 세기 동안 생성된 산화 질소의 양에 직접 영향을 미치기 때문에 복잡성이 발생한다. 환자가 100 % 산소를 받는 경우, 질소 부족으로 인해 NO가 형성될 수 없다. 또한 NO 흐름에서 NO2를 청소하는 스캐빈저 재료도 CO2를 제거한다. 주요 공기 흐름을 제거하려면 NO2 외에도 환자의 전체 공기 흐름에서 CO2를 흡수할 수 있는 더 큰 스캐빈저가 필요하다. 인라인 생성의 또 다른 복잡성은 대부분의 구성에서 스캐빈저 재료를 대체하기 위해 벤틸레이터 회로를 개방해야 한다는 것이다.
일부 실시예에서, 전기 산화 질소 생성 시스템은 대기 기체를 반응 기체로서 사용하여 플라즈마를 생성할 수 있으며, 여기서 산소 조성은 부피에 의해 대기의 대략 21 %이다. 실내 공기에서 산화 질소를 생성할 때 측면 스트림(또는 오프라인)과 주류의 두 가지 전달 방식을 고려할 수 있다. 측류 생산의 일부 실시예에서, 플라즈마는 제어기 내에서 생성된 다음 튜브를 통해 벤틸레이터 회로의 흡기 또는 다른 사용 지점으로 펌핑된다. 주류 생산의 일부 실시예에서, 흡기 사지 유동은 제어기를 통해 부분적으로 또는 전체적으로 라우팅될 수 있으며, 이로써 제어기와 흡기 사지 사이의 튜브의 필요성이 제거된다.
제어기 내의 부류 및 주류 산화 질소 생산은 벤틸레이터 회로의 흡기 내에서 산화 질소를 생성하는 것보다 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 제어기 내에서의 생산은 제어기에서 플라즈마 챔버로의 고전압 커넥터 및 케이블의 필요성을 제거하여, 사용자가 플라즈마를 생성하는데 필요한 고전압 전기와 접촉할 가능성을 제거한다. 플라즈마 발생 동안 전자기 간섭을 방출할 수 있는 고전압 전기 케이블이 없기 때문에 전자기 방출을 줄일 수 있다. 대기 중 플라즈마 생성은 산소 농도가 벤틸레이터의 흡기에서 발견되는 것보다 낮기 때문에 전극 수명을 연장시킬 수 있으며, 산소 수준이 최대 100 %에 이를 수 있다. 연속 및/또는 간헐적 플라즈마 생성으로부터 발생된 음향 잡음은 제어기 및/또는 일회용 구성 요소에 의해 제공되는 바와 같이 인클로저 내에서 플라즈마가 생성될 때 더 양호하게 제어될 수 있다. 대기 중에서 플라즈마를 생성하는 시스템에는 산소 센서가 필요하지 않다. NO 생산 수준은 산소 수준에 따라 다르므로 제어 피드백이 없는 경우 특정 양의 NO를 생성하는 알고리즘이 필요하다. 스캐빈저가 환자에 대한 전체 가스 흐름을 청소하지 않기 때문에 흡기 가스 흐름과 혼합되기 전에 부류 NO 함유 가스 흐름을 청소하는 시스템에서 주어진 스캐빈저 수명에 대해 더 적은 스캐빈저 재료가 필요하다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 벤틸레이터 또는 마취 회로를 위한 다양한 구성의 산화 질소 생성 시스템을 도시한다. 도 4a는 인라인 뷰(120)의 실시예를 도시한다. 도 4b는 측면도(124)의 실시예를 도시하고, 도 4c는 메인 스트림 뷰(126)의 실시예를 도시한다. 일부 사이드 스트림 실시예에서, 스캐빈저/스크러버는 흡기 흐름 내로 NO를 주입하기 직전에 위치하며, NO 생성 장치로부터 가스를 세정하는 것만 가능하다. 일부 측면 류 실시예에서, 스캐빈저/스크러버는 NO 주입 부위로부터 하류에 위치하여 전체 흡기 흐름을 세정한다.
시스템은 또한 사이드 스트림 또는 메인 스트림 모드에서 산화 질소의 전달을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 사이드 스트림 또는 메인 스트림 카트리지를 수용할 수 있는 2 개 이상의 카트리지 슬롯을 갖는다. 제어기는 카트리지에서 동시에 플라즈마를 생성할 수 있어, 주류 및 측류 작업의 임의의 조합에서 한 번에 다수의 처리를 지원할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 단일 카트리지 슬롯을 가질 수 있고 카트리지는 사이드 스트림 또는 메인 스트림 모드로 사용될 수 있다.
사이드 스트림 및 메인 스트림 모드 사이의 전환은 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 선택기 스위치/밸브는 주류 경로와 측류 경로 사이, 또는 2 개의 주류 경로 사이에서 가스를 수동으로 재 라우팅할 수 있다. 일부 실시예에서, 소프트웨어를 사용하여 달성될 수 있어서, 사용자가 시스템과, 예를 들어 하나 이상의 버튼 또는 사용자 인터페이스의 터치 스크린과 상호 작용할 수 있어, 소프트웨어가 전자 기계 장치를 제어하여 가스 흐름을 재 라우팅할 수 있다. 일부 실시예들에서, 선택기 스위치 및 스위치 위치의 소프트웨어 검출에 의해 수동으로 달성될 수 있다. 소프트웨어가 스위치 위치의 변화를 감지하면 공기 펌프 속도, 공기 유량 또는 플라즈마 생성 파라미터를 변경하여 원하는 산화 질소 농도를 새로운 대상에 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 측류 튜브가 제어기 또는 카트리지에 연결될 때 가스는 측류 적용으로 수동적으로 재 라우팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 환경, 환자 또는 다른 소스로부터의 측정된 파라미터에 기초하여 가스가 측류 경로와 주류 경로 사이에서 자동으로 전환될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기는 각각 메인 흐름 입력 가스 연결부, 메인 흐름 출력 가스 연결부, 메인 흐름 측정 부, 및 독립적인 가스 공급원을 갖는 플라즈마 발생기를 갖는 하나 이상의 완전 중복 흐름 회로를 가질 수 있다. 중복 흐름 회로를 통해 제어기는 둘 이상의 주류 기능을 동시에 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 주류 환기 회로 및 주류 호흡 수동 환기 장치 회로를 지원할 수 있다. 하나 이상의 별도의 NO 애플리케이션을 지원할 필요가 없는 경우, 추가 회로는 첫 번째 회로의 백업 역할을 할 수 있다. 제 2 회로의 작동은 수동 입력(예 : 레버 위치) 또는 자동(예 : 솔레노이드 밸브 사용)을 기반으로 발생할 수 있다. 플라즈마 및 벤틸레이터 유동 가스 사이에 위치하거나 벤틸레이터 기체 유동과 직렬로 배치될 수 있는 시스템의 일부로서 필터/스캐빈저를 갖는 것이 일반적이다. 도 6을 참조하면, 제어기(150)는 벤틸레이터와 수동 인공 호흡 기능을 동시에 지원하기 위해 2 개의 독립적인 흐름 회로가 도시되어 있다. 각각의 흐름 회로는 공기 펌프(152, 160), 플라즈마 챔버(154, 162), 및 흐름 센서(158, 166)를 갖는 메인 흐름 라인에 결합되는 필터/스캐빈저(156, 164)를 포함한다.
일부 실시예에서, 제어기는 외부 가스 공급원으로부터 유동을 수용하고, 유동을 측정하고, 사용자가 요청한 산화 질소 농도와 일치하는 속도로 플라즈마 생성 NO로 유동하는 보충제를 보충한다. 가스 공급원은 환풍기, 압축 가스 실린더, 벽 가스 배출구, 가스 블렌더 또는 시스템에 반응 가스를 제공하도록 구성된 다른 유형의 가스 공급원일 수 있다.
도 7은 주 가스 스트림으로부터 분리된 플라즈마 생성을 위한 반응 가스로서 주변 공기를 공급하는 시스템의 실시예를 도시한다. 도 7의 시스템은 주변 공기 또는 가스를 흡입하는 플라즈마 발생기(170)를 포함한다. 플라즈마 발생기(170)의 출력은 선택적 필터/스캐빈저(172)를 통해 흐른다. 시스템은 또한 메인 가스를 수용하는 입력 가스 연결부(174)를 포함한다. 입력 가스 연결부(174)의 출력은 유량 측정 장치(176)로 흐른다. 필터/스캐빈저(172) 또는 유량 측정 장치(176)의 출력은 출력 가스 연결부(178)를 통해 그리고 메인 가스 배출구 밖으로 흐를 수 있다.
도 8은 안전을 위해 하나 이상의 리던던트 플라즈마 발생기 및 스캐빈저를 갖는 시스템의 실시예를 도시한다. 도 8의 시스템은 제 1 및 제 2 선택적인 필터/스캐빈저(182, 186)에 연결된 제 1 및 제 2 플라즈마 발생기(180, 184)를 포함한다. 필터/스캐빈저는 스캐빈저 이전, 스캐빈저 이후, 스캐빈저 전후에 필터를 갖거나 스캐빈저 흐름 경로를 따라 여러 필터를 분배할 수 있다. 시스템은 또한 메인 가스를 수용하는 입력 가스 연결부(188)를 포함한다. 입력 가스 연결부(188)의 출력은 유량 측정 장치(190)로 흐른다. 제 2 필터/스캐빈저(186) 또는 유량 측정 장치(190)의 출력은 출력 가스 연결부(192)를 통해 그리고 메인 가스 배출구 밖으로 흐를 수 있다.
일부 실시예에서 샘플 라인은 흡기 유로에 삽입되는 "T"-피팅에 연결된다. 일 실시예에서, "T"-피팅은 또한 흡기 사지 내의 가스 흐름을 측정하기 위해 사용된다. 가스 유량은 차압 방법을 위해 하나 이상의 루멘을 사용하여 측정될 수 있다. 유량은 전체 유량을 기준으로 또는 흡기 유량의 측면 스트림 내에서 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 유량 센서는 "T"-피팅 내에 존재한다. 일 실시예에서, NO 함유 가스는 샘플 라인 "T"-피팅 내에서 흡기 유동으로 도입된다(도 9). 일 실시예에서, 스캐빈저/스크러버 및/또는 필터는 "T"-피팅(도 9)의 구성 요소로서 포함된다. 일 실시예에서, NO 생성과 관련된 제어기/카트리지 내에 위치한 스캐빈저/스크러버 외에 "T"-피팅 스캐빈저/스크러버가 사용된다.
도 10은 어떤 흐름 경로가 활성인지를 선택하기 위해 흐름 전환기(202)와 같은 수단을 갖는 2 개의 평행한 흐름 경로(204, 206)를 갖는 측류 송달 라인(200)의 주입 단부의 일 실시예를 도시한다. 각각의 유동 경로는 제거 가능하게 연결된 스캐빈저 카트리지(208, 210)를 포함할 수 있다. NO 발생 장치로부터의 NO 생성 가스는 스캐빈저가 배기될 때까지 하나의 유로를 통해 이동한 다음, 생성 가스 유동이 다른 유로 및 스캐빈저로 재지향된다. 스캐빈저 카트리지는한 경로에서 교체할 수 있고 다른 경로는 제품 가스 흐름을 제거한다. 각각의 평행 경로의 끝에 있는 체크 밸브(212, 214)는 미사용 챔버로의 역류를 방지한다. "T"-피팅(216) 자체 내에서 유사한 이중 경로 설계가 이루어질 수 있어서, 환자 흡기 공기는 하나 또는 2 개의 스캐빈저 경로를 통해 흐른다.
스캐빈저 카트리지의 교체가 필요할 때 흡기 가스 전달이 중단되지 않도록 주류 실시예에서 유사한 이중 경로 설계가 이용될 수도 있다. 일 실시예에서, 제어 소프트웨어 충돌 및/또는 사용자 인터페이스 충돌의 경우에 치료를 계속할 수 있는 고전압(HV) 트리거 회로 또는 파형 발생기를 사용하는 NO 발생 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 불순물을 제거하고 배기 가스에서 NO 부분 압력을 증가시키기 위해 유입 가스를 여과, 소거 및 목탄 여과하는 NO 발생 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, NO 발생 시스템에는 여분의 HV 트리거 회로 및 에어 펌프, 전극 조립체, 배터리 및 필터 스캐빈저가 제공된다.
수동 환기
수동 환기 장치(예를 들어, 호흡 백)는 또한 NO 생성 특징을 포함할 수 있다. 수동 환기 장치의 NO 생성 부분은 수동 환기 장치의 액세서리이거나 수동 호흡 장치에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 부분은 일정한 NO 생성을 위해 최소한 제어 회로, HV 회로, 전극 조립체, 스캐빈저 및 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 호흡 속도/부피와 NO 생성을 일치시키기 위해 기류 및/또는 백 활성(압력, 편향, 변형)을 측정할 수 있다. 제어 회로는 다음 입력 중 하나 이상을 기반으로 HV 회로 및 관련 플라즈마 생성을 활성화할 수 있다. 사용자가 지시한 원하는 NO 농도, 주변 온도, 주변 압력, 플라즈마 챔버 압력, 가스 유량 및 가스의 O2 수준이다. 일부 실시예에서, 장치는 가스 내에서 호흡 백으로 유동하여이를 채우는 플라즈마를 생성한다. 장치는 백을 위한 가스 공급 전에 직렬로 위치될 수 있거나 병렬 경로에서 NO를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치는 플라즈마 챔버를 위한 대기를 공급하기 위해 사용하는 펌프를 포함한다. 일부 실시예들에서, NO 생성 부분은 수동 환기 백과 환자 사이에 위치될 수 있고 백으로부터 방출된 가스에서 NO를 생성한다. 일 실시예에서, 장치는 검출된 각각의 수동 흡기(예를 들어, 백의 각 압착) 동안 설정된 기간 동안 플라즈마를 생성할 수 있다. 수동 환기 장치의 백이 NO- 함유 가스로 충전될 때, 장치는 주어진 NO/NO2 분자가 백을 떠나는 시간이 제어되지 않기 때문에 백 후에 스캐빈저를 포함할 수 있다. 대기 중 공기가 NO 생성을 위해 공급될 때 펌프는 꺼졌을 때 역류가 역류하는 것을 방지해야 한다. 또는 밸브를 사용하여(예를 들어, 패시브 편도 또는 능동) 환자쪽으로의 흐름이 없고 공기 경로가 시스템에 누출을 일으키지 않도록 해야 한다. 백을 채우는 동일한 가스로 백에 평행하게 NO 생성이 발생하는 일부 실시예에서, 일회 밸브는 환자 호기 동안 가스가 NO 생성기를 통해 뒤로 흐르는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
도 11은 수동 환기 장치(224)의 주류 지원의 예를 도시한다. 제어기(220)는 가스 공급원(222)으로부터 가스를 수용하고, 가스 흐름을 측정하고, 수동 환기 장치(224)로 전달될 때 소정 레벨의 NO로 가스 흐름을 보충한다.
도 12a는 수동 백(232)과 직렬로 NO 발생기(230)의 실시예를 도시한다. 공기 공급원은 대기를 포함하거나 압축 가스 공급원으로부터의 임의의 반응 가스 일 수 있다. 백 전후의 체크 밸브는 마스크(236)를 사용하여 환자를 향한 흐름을 지시하는데 사용될 수 있다. 스캐빈저(234)는 백이 환자 전에 기도의 마지막 부분이기 때문에 백 뒤에 위치하며, 백이 호흡할 때마다 백을 완전히 비우지 않으면 백에 NO의 체류 시간이 제어되지 않는다.
도 12b는 NO가 대기 중에서 생성되고 백(242)에 들어가기 전에 다른 가스 스트림과 혼합되는 시스템의 실시예를 도시한다. 다른 가스 스트림과의 NO 흐름을 적정하기 위해 별도의 구성 요소(도시되지 않음)가 필요할 수 있다. 대안적으로, NO 유량은 펌프(240)의 속도 및 NO 발생기(238)에서의 플라즈마 활성으로 조절될 수 있다. 체크 밸브(도시되지 않음)는 마스크(246)를 사용하여 환자로부터 대기로 백(242) 및 스캐빈저(244)를 통해 환자에게 유동을 유도하기 위해 사용될 수 있다.
도 13a는 백(252)과 동일한 고압 가스 공급원으로부터 NO를 발생시키는 NO 발생기(250)의 실시예를 도시한다. NO 발생기는 일정한 속도 또는 맥동 속도로 환자의기도로 생성 가스(NO- 풍부 가스)를 블리딩할 수 있다. 일부 실시예들에서, 백 압축이 감지될 때 밸브(256)는 NO- 풍부 가스를 흡기 흐름 내로 유동 시켜서 생성 가스가 마스크(258)를 사용하여 환자에게 흐를 수 있도록 개방된다. 백 압축은 백 내부의 압력, 백 변형률, 백 변위 또는 백에서 배출 흐름으로 감지할 수 있다.
도 13b는 대기로부터 NO를 생성하고 NO- 주입된 공기를 수동 백(264)과 환자 사이의 흡기 트랙으로 펌핑하는 NO 발생 시스템(260)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 펌프(262)는 연속적으로 작동한다. 일부 실시예에서, 펌프는 백 압축과 동시에 간헐적으로 작동한다. 일부 실시예에서, 밸브는 스캐빈저(266)와 NO 흐름과 백 흐름 사이의 접합부 사이에 위치된다. 플라즈마 챔버를 통해 공기가 흐르면서 펌프가 계속 작동한다. NO- 주입 공기의 압력이 증가하도록 호기 단계 중에 밸브가 닫힌다. 백 압축이 감지되면 밸브가 열리고 가압된 NO 가스가기도로 방출된다. 일부 실시예에서, 축적 기(미도시)는 NO 발생기와 스캐빈저 사이에 위치하여 각각의 호흡에 대해 추가적인 부피의 NO- 함유 가스를 제공한다.
도 14는 수동 호흡 백(272)과 환자 사이에 위치된 NO 생성 장치(270)의 실시예를 도시한다. 호흡 백(272)은 압축 가스 공급원 또는 대기로부터 유입되는 공기를 수용한다. 호흡 백을 빠져 나가는 가스는 NO 생성 장치를 통해 흐르고, 여기서 NO가 보충된 다음 스캐빈저(274)를 통해 흐른다.
시스템은 외부 흡기 흐름 없이 생성 가스를 생성 및 전달할 수 있다. 일부 실시예들에서, 백 연결을 위한 입력 위에 캡이 배치될 수 있고 생성 가스가 출력 백 연결을 통해 흐른다. 제품 가스는 사용자가 요청한 유량 및 농도로 생성된다. 일부 실시예에서, 장치는 정량 가능한 방식으로 유입되는 샘플 가스를 희석하여 가스 분석 센서가 고농도 샘플 가스에 의해 손상되지 않고 농도가 센서의 측정 가능한 범위 내에 있도록 한다.
급성 NO 생성 시스템
도 15는 예시적인 NO 생성 시스템(280)을 도시한 도면을 도시한다. 산화 질소의 목적지는 모든 유형의 환기 장치가 될 수 있다. 벤틸레이터 회로, 비강 캐뉼라, 수동 환기 장치, 안면 마스크, 마취 회로, CPAP 기계, ECMO 기계, 산소 농축기 또는 기타 회로를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 도시된 실시예에서, NO 생성 시스템(280)은 반응 가스로서 사용되도록 주변 공기를 시스템(280) 내로 펌핑하는 공기 펌프(284)를 포함한다. 주변 공기는 시스템, 예를 들어 카트리지(282) 및 그 안에 위치된 하나 이상의 전극을 사용하여 NO를 발생시키는 플라즈마 발생기(286)로 펌핑된다. NO2 필터(288)는 플라즈마 발생기(286)로부터 가스로부터 NO2를 여과하는데 사용된다. 그런 다음 여과된 가스는 환자에게 전달되도록 환기 장치로 펌핑된다. 카트리지(282)는 유량 센서(290), 에어 필터(292) 및 워터 트랩(294)을 포함하는 추가 특징부를 포함한다. 시스템(280)은 또한 흡입 펌프(300) 및 하나 이상의 센서(302)를 갖는 제어기(298)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 센서는 NO, NO2, O2 및 센서 챔버 압력/유량을 포함한다.
제어기는 전형적으로 산화 질소 처리에 사용되는 재사용 가능한 장치이다. 제어기의 일부 구성 요소는 센서 팩, 전극 조립체, 펌프 및 밸브를 포함하여 시스템 수명 동안 마모될 수 있으며 교체 일정이 필요할 수 있다. 보다 정기적으로 스캐빈저 카트리지는 일정 기간(예 : 며칠에서 몇 주) 후에 교체된다. 센서 고장 또는 오염이 발생하는 경우 벤틸레이터 카트리지를 교체할 수도 있다.
제어기는 단일 결함이 산화 질소의 생성을 중단시키지 않도록 설계된다. 단일 결함이 발생할 때 사용자의 개입이 필요하지 않고 시스템은 사용자에게 문제를 알리면서 지속적인 NO 생산을 제공할 수 있다. 이 수준의 견고성을 달성하기 위해 제어기에는 하나 이상의 중복 기능이 있을 수 있다. 예를 들어, 제어기는 예비 배터리를 포함하여 단일 배터리 장애 시 백업 배터리가 있을 수 있다. 사용자는 장치의 후면 패널에 AC 전원 또는 DC 전원을 연결할 수도 있다. 이중 HV 회로는 두 번째 HV 회로가 벤틸레이터 회로의 백업 역할을 하고 수동 환기 장치 회로에 산화 질소를 제공할 수 있도록 사용될 수 있다. 이중화 공기 펌프를 사용하여 각 고압 회로에 전용 공기 펌프에서 공기를 공급할 수 있다. 각 HV 회로가 전용 전극 조립체를 구동하도록 중복 전극 조립체를 사용할 수 있다. 따라서 한 전극 조립체가 고장 나거나 작동이 중지되면 시스템은 다른 전극 조립체를 사용하도록 자동 전환할 수 있다. NO 생성 및 전달에서 단일 장애를 방지하기 위해 중복 센서 및 액추에이터(밸브, 펌프)도 사용된다.
일부 실시예들에서, 시스템은 주기적으로 백업 회로를 점검하여 그것이 기능적임을 보장한다. 도 16a는 시스템이 채널 B를 주기적으로 점검하는 방법을 도시한다. 이 검사는 예를 들어 매 10 번째 플라즈마 펄스 또는 하루에 한 번의 검사일 수 있다. 여분의 구성 요소들에 대한 시스템 점검을 수행하기 위해 임의의 시간 또는 플라즈마 펄스 측정이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 16b는 채널 A에서의 고장을 도시한다. 시스템은 채널 A를 대체하기 위해 모든 산화 질소 생산에 채널 B를 사용하기 시작한다. 일부 실시예에서, 시스템은 두 채널이 동시에 실패하지 않을 것이라는 가정과 함께 두 채널을 모두 사용할 수 있다. 두 스캐빈저 경로가 산화 질소 생성에 사용되고 하나의 채널이 고장난 경우, 두 번째 채널은 이전 NO 생산 또는 최대 생산한계 중 작은 쪽을 맞추기 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 시스템은 전극 수명을 개선시키기 위해 전극 사이에서 규칙적인 간격으로 교번할 수 있다. 일부 실시예에서, 2 개의 채널이 동시에 사용된다. 이는 시스템의 총 NO 생산 능력을 증가시키는 이점을 가질 수 있다. 동시에 사용하면 각 채널의 온도와 마모율이 감소하여 부품의 열적 열화와 전극 스퍼터링이 줄어든다. 가스 흐름이한 채널에서 다른 채널로 변경될 때마다, 이전의 흐름 채널은 비 -NO- 함유 가스로 플러싱되어 생성된 NO- 함유 가스를 제거한다.
시스템은 또한 스캐빈저 경로 마모 및/또는 방해의 가능성을 해결하기 위해 둘 이상의 독립적인 스캐빈저 경로를 가질 수 있다. 최대 산화 질소 생성의 경우, 시스템은 HV 회로와 스캐빈저 경로를 동시에 사용하여 산화 질소 출력을 두 배로 늘릴 수 있다.
도 3은 도 17a는 이중 전극 조립체(플라즈마 챔버)가 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 일회용 카트리지 내에 위치되는 실시예를 도시한다. NO2 세정 특징은 도면에 도시되어 있지 않지만 전극에서 생성된 플라즈마를 통과한 후 가스를 세정하기 위해 전극에 연결될 수 있다.
도 17a에 도시된 카트리지(320)는 제어 보드(330), 센서 뱅크(346), 및 환기 카트리지(370) 내에 위치되고 고전압 회로(362, 366)와 통신하는 이중 전극 조립체(372, 374)를 수용하는 인클로저(322)를 포함한다. 제어 보드(330)는 배터리(358, 360) 및 AC 및 DC 전력(324, 326)과 연결되는 버저(332), 충전 회로(334), 전력 회로(336) 및 흐름/압력 회로(338)를 포함한다. 제어 보드(330)는 사용자 인터페이스(328) 및 알람(340) 및 버저(344)를 갖는 워치독 회로(342)와 통신한다. 도 17b는 이중 전극 조립체(384, 386)가 카트리지(380)의 인클로저(382) 내에 위치되는 카트리지(380)의 실시예를 도시한다. 도 18은 제어 보드(394), 전력 관리 회로(392) 및 전극 조립체(396)를 포함하는 NO 장치(390)의 실시예의 모든 구성 요소를 도시하는 개략도를 도시한다. 플라즈마 챔버는 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 제어기의 일부 또는 카트리지의 일부일 수 있다.
반응 가스 유입 및 유량 조절기
반응 가스를 NO 발생 시스템으로 도입하기 위해 다양한 성분들이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 가스는 도 X에 도시된 바와 같이 가스 필터를 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 필터는 0.22 미크론 공극 크기를 갖는다. 필터는 공기를 플라즈마에 노출시키기 전에 대기로부터 미립자를 제거하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 가스 필터는 사용 단계를 감소시킴으로써 장치의 사용을 단순화하기 위해 NO2 세정기 카트리지와 결합된다.
플라즈마 챔버를 공급하는 공압 회로는 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스 유량이 NO 생성에 크게 영향을 미치기 때문에 정확하게 제어된 흐름을 가질 수 있다. 공압 회로는 여러 가지 방법으로 구성할 수 있다.
맥동 기류 메커니즘
어떤 경우에는 가변 흐름을 사용하여 맥동 통풍기 공기 흐름에 NO를 제공할 수 있고, 다양한 메커니즘을 사용하여 맥동 공기 흐름을 달성할 수 있다. 일부 실시예에서, 볼 스크류의 스크류와 동심인 모터가 사용될 수 있다. 모터는 볼 나사 너트를 돌리면 나사와 피스톤이 변환된다. 이것은 매우 콤팩트하며 조절 가능한 스트로크 양을 제공한다. 일부 실시예에서, 다이어프램이 사용될 수 있으며, 벤틸레이터 회로로 전달하기 전에 NO를 저장하기 위해 챔버의 체적을 변경하기 위해 "텐트(tented)"또는 평탄할 수 있다. 피스톤은 풀리 및 리턴 스프링, 랙 및 피니언, 선형 모터, 클러치가 있는 모터 및 풀리를 포함한 다양한 메커니즘으로 구동할 수 있다.
피스톤, 다이어프램 및 다른 메커니즘을 사용하여 맥동 공기 흐름을 달성하기 위한 기술의 다양한 실시예가 도 19 내지 도 25에 도시되어 있다. 이들 실시예 각각은 목표 NO 용량 전달을 달성하기 위해 공압 시스템 및 환자로부터(흡기 유량, 흡기 압력 등)요구되는 센서 입력(챔버 압력, 플라즈마 챔버 유량, 저장소/축적 기 압력 등)을 사용하는 전자 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 피스톤(400)은 어큐뮬레이터/실린더(402)를 채우기 위해 플라즈마 챔버(404)를 통해 공기를 흡입할 수 있다. 피스톤(400)은 환자의 호흡과 동기화되도록 필터/스캐빈저(406)를 통해 배출구(408)로 NO를 밀어 낼 수 있다. 뇌졸중과 속도는 환자의 폐량과 호흡 속도에 따라 달라질 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 펌프(410)는 일정한 흐름을 벤틸레이터 회로에 전달하여 바이어스 흐름을 분배하고 피스톤 펌프(412)는 흡입 동안 추가적인 NO 발생을 위한 공기의 볼 루스를 제공하기 위해 사용된다. 도 21에서, 장치는 어큐뮬레이터(422) 내의 플라즈마 챔버(420)에서 생성된 NO를 축적할 수 있고, 예를 들어 단일 비례 밸브 또는 이진 상태(OPEN)를 갖는 밸브의 어레이 일 수 있는 하나 이상의 밸브(424)를 사용하여 환자에게 흡기하여 방출한다(개방/폐쇄). 도 22에서, 하나 이상의 밸브(430)는 펌프(432) 앞에 위치되어 플라즈마 챔버(434) 로의 유입 공기 흐름을 조절한다. 디지털 밸브의 비례 밸브 또는 펄스 폭 변조와 같이 조절 가능한 폐쇄를 포함하여 다양한 방법으로 변조를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 가변 속도로 굶어 지도록 밸브가 조정되는 동안 일정한 속도로 펌프가 작동하여 유량 및 NO 생성을 조절한다. 도 23은 다이어프램(440)을 사용하는 대안적인 누산기 설계를 도시한다. 다이어프램(440)은 엘라스토머 또는 강성/강성 재료일 수 있다. 일부 실시예에서, 롤링 다이어프램이 사용된다. 다이어프램(440)의 하류에 있는 밸브(442)는 흡기 이벤트를 투여하기 위해 필요에 따라 제어된 방식으로 다이어프램으로부터 압력을 방출한다. 도 24는 축합 기/저장소를 탄성 중합체 또는 비탄성 다이어프램/풍선(452)을 갖는 챔버로서 도시한다. 다이어프램 드라이버(450)(솔레노이드, 볼-스크류, 리니어 모터, 랙 및 피니언, 리니어 액츄에이터 등)는 환자에게 가스 덩어리를 전달하기 위해 필요에 따라 다이어프램(452)을 변위시키기 위해 사용된다. 도시된 실시예에서, 플라즈마 챔버(454)는 시스템에서 제 1 요소이며, 그러나 필터/스캐빈저의 상류에 있는한 다른 위치에 위치할 수 있다. 플라즈마 챔버의 하류가 멀수록 공압 시스템 구성 요소의 NO 및 NO2 노출이 줄어든다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버를 빠져 나가는 고농도의 NO/NO2 혼합물이 산화되고 더 높은 NO2 수준을 생성하기 위해 최소의 시간을 갖도록 가능한 한 늦게 그러나 스캐빈저 전에 NO가 생성될 수 있다. 도 25는 반응 가스를 챔버(462) 내로 끌어 들이기 위해 피스톤(460)을 이용하는 시스템을 도시한다. 챔버(462) 내의 전극(464)은 NO를 생성하기 위해 1 회 이상 아크한다. 피스톤(460)은 NO 혼합물을 요법에 필요한 환자에게 밀어 낸다. 일부 실시예에서, 피스톤은 환자의 흡입과 일치하는 NO의 볼 루스를 환자에게 푸시한다. 일부 실시예에서, 피스톤은 저장소가 비워질 때까지 일정한 속도로 NO를 밀어 낸다. 그런 다음 피스톤이 저장소를 채우고 NO가 생성되고 환자에게 NO 전달이 재개된다. 피스톤은 상기 열거된 바와 같은 많은 종류의 선형 액추에이터에 의해 구동될 수 있다.
압축 가스 챔버는 출구에 가변 제한기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 압축 가스 챔버는 시스템의 독립적인 구성 요소 대신 매니폴드 내의 체적일 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 공압 저장소를 공급한다. 일부 실시예에서, 저장조 내의 압력이 감지된다. 일부 실시예에서, 공압 저장소 압력은 펌프 속도를 제어하기 위한 신호로 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 저장소로부터의 흐름은 비례 밸브 또는 하나 이상의 디지털 밸브에 의해 제어된다. 일부 실시예에서, 흐름 제어 밸브의 상류 및/또는 하류의 기압은 공기 흐름의 제어 또는 조절을 개선하도록 감지된다. 압축된 가스 챔버 내의 압력은 공기 펌프 활동을 제어하기 위한 입력으로서 챔버 압력을 사용하는 폐쇄 루프 제어에 의해 조절될 수 있다. 가변 제한기는 디지털 밸브 대신 아날로그 밸브처럼 작동할 수 있다("디지털"은 완전 개방, 완전 폐쇄 및 반 폐쇄와 같은 개별 밸브 위치가 달성될 수 있음을 의미함). 가변 제한기는 또한 스파크 챔버를 통한 공기 흐름을 변화시키기 위해 PWM 제어되는 디지털 밸브를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 기류 센서는 기류 제어 시스템의 일부로서 유동 제어 밸브로부터 하류의 기류를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 다양한 유동 경로가 독립적인 펌프에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나의 펌프는 NO로 바이어스 흐름을 투여하기 위해 작동할 수 있고, 다른 펌프는 흡기 활동과 일치하도록 압력을 증가시키기 위해 공기 펄스를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 유동 경로는 다른 유동 경로에서 장애가 발생하는 경우 바이어스 유동 및 흡기 투여를 모두 제공할 수 있다. 공기 흐름을 느리게 하거나 간헐적인 공기 흐름을 생성하기 위해 밸브 위치를 변경하여 바이어스 흐름을 더 적게 분배할 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 펌프는 공기를 이중 경로 흐름 회로로 이동할 수 있다. 고정 오리피스 및 펌프 속도는 바이어스 흐름에 맞게 조정된다. 펌프는 고정 오리피스 뒤에 고압을 유지할 수 있다. 추가 흡입을 위해 환자 흡입 중에 가변 오리피스가 열릴 수 있다. 일부 실시예에서, 가변 오리피스 직경은 주어진 환자 치료에 대해 일정하게 유지될 수 있고 인라인 ON/OFF 밸브 제어는 가변 오리피스를 통한 유동을 제어한다. 일부 실시예에서, 유량을 변화시키기 위해 ON/OFF 밸브가 간헐적으로 개방 및 폐쇄될 수 있기 때문에 고정 오리피스가 필요하지 않다.
일부 실시예에서, 펌프는 연속적으로 작동할 수 있다. 흐름 디렉터는 고정 오리피스 경로(즉, 바이어스 흐름)와 가변 오리피스 경로(예 : 흡기 흐름 및 바이어스 흐름) 사이를 전환할 수 있다. 경우에 따라 공기 저장소는 더 작은 공기 펌프로 채워져 더 연속적으로 작동할 수 있다. 펌프는 공기 저장소에서 일정한 압력을 유지하는데 사용된다. 비례 밸브를 통해 공기를 전달하는 가압식 저장소는 속도를 가속화해야하는 펌프보다 반응 속도가 빠르고 즉각적인 흐름을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 공기 저장소는 별도의 구성 요소가 아닌 NO 발생기의 외함에 내장된 공극으로 구성된다. 이를 통해 저장소는 밀폐된 형태가 되어 인클로저 내에서 사용되지 않은 볼륨을 차지하므로 장치 크기/볼륨이 최소화된다. 저장소와 인클로저를 결합하면 전체 장치의 질량을 최소화하는데 도움이 된다.
도 26a 및 도 26b는 밸브를 통해 플라즈마 소스로의 유로를 갖는 N2 및 O2 함유 가스 소스를 도시한다. 도 26a에 도시된 바와 같이, 비례 밸브(470)는 플라즈마 챔버(472)를 통한 일정 수준의 흐름이 항상 존재하도록 더 이상 폐쇄되지 않는다. 도 26b는 항상 일정 수준의 흐름을 허용하는 영구 홀을 갖는 솔레노이드 밸브(474)를 도시한다. 도 26c는 유량, 압력 또는이 둘의 조합이 변할 수 있는 플라즈마 챔버에 연결된 유량 소스(478)를 도시한다. 유동원은 회전식 펌프, 피스톤 펌프, 송풍기, 가압 용기, 팬 등일 수 있다. 도 26C의 흐름 원은 흡기 펄스 사이의 시스템에서 NO2를 플러시하기 위해 흐르는 방식으로 제어할 수 있다. 이 플러싱은 일정 시간, 공기량 또는 다음 흡기 펄스가 감지된 후에 중단될 수 있다.
고전압 회로, 플라즈마 발생기 및 전극
일부 실시예에서, 플라즈마 생성 회로(480)는 도 27에 도시된 바와 같이 파형 제어 회로(482) 및 고전압 회로(484)를 포함할 수 있다. 파형 제어 회로(482)는 연속적이고 사용자 정의 가능한 제어 파형을 생성한다. 제어 파에는 플라즈마 AC 전류 주파수 및 듀티 사이클, 방전 펄스 주파수 및 듀티 사이클, 그룹 주파수 및 듀티 사이클을 포함한 여러 제어 파라미터가 포함된다. 일부 실시예에서, 제어 파는 디지털 신호 프로세서(DSP)에 의해 생성된다. 고전압 제어기 DSP 프로세서에 의해 생성된 예시적인 파형이 도 29에 도시되어 있다. 고전압 변압기는 저전압 전류를 입력에 따라 전극 갭에서 플라즈마를 생성하기에 충분히 높은 전압으로 변환한다. 2.5 mm의 전극 갭을 포함하는 일부 실시예에서, 고전압 레벨은 약 7kV이다.
일부 실시예에서, 시스템은 전극에 교류(AC) 전압으로 작동할 수 있다. 현재 개시된 실시예는 또한 전극에 대한 직류(DC) 전압을 작동시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, AC 시스템은 시스템에 추가적인 구성 요소들을 추가함으로써 DC 시스템으로 변환될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반파 정류기 다이오드가 시스템에 포함될 수 있다. 예를 들어, 정류기 다이오드는 저전압 측에 있을 수 있거나 정류기 다이오드는 15-20kV보다 큰 항복 전압으로 고전압 측에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 15kV 방전 커패시터가 추가되고 정류기 뒤에 위치되어 전압 극성이 반전되지 않도록 보장할 수 있다. 변압기의 재 설계는 훨씬 더 큰 권선비와 전류 용량으로 달성할 수 있다. 일 실시예에서, 리츠 와이어가 사용될 수 있다. DC 시스템은 공진의 이점을 얻지 않으므로 높은 전압 레벨이 필요하다. 따라서 변압기에서 높은 권선비가 필요할 수 있다. AC 애플리케이션을 위해 변압기 회전 중간에 적절한 위치에 전압 탭을 배치할 수 있다. 전압 탭에서 전류가 흐르면(AC 공진 동작) 과도하게 높은 전압이 발생하지 않도록 변압기의 2 차 권선에서 사용되지 않은 부분이 단락된다.
고전압 회로는 다양한 구성 요소로 형성될 수 있지만, 일부 실시예에서 고전압 회로는 명령을 수신하는 제어기, 공진 회로 및 고전압 변압기를 포함한다. HV 회로는 제어기로부터 명령을 수신하고 명령을 플라즈마 파라미터로 해석하고 공진 회로에 공급되는 AC 전류를 생성하여 AC 전압을 생성한다. AC 전압은 전기 효율을 최대화하기 위해 고전압 변압기의 자연 공진에 맞춰진 주파수를 갖는다. AC 고전압은 방전을 위해 전극에 인가되며 펄스가 끝날 때까지 지속된다.
도 28은 HV 트리거 회로(490)의 실시예를 도시한다. HV 트리거 회로(490)는 DC 전력(492) 및 적어도 하나의 입력 명령(494)을 수신한다. 프로세서(496)는 튜닝된 공진기 회로(500)를 여기시키기 위해 PWM 신호(가변 지속 시간)를 스위칭 회로(498)에 공급한다. 공진기 회로(500)는 고정 공진 주파수에서 HV 변압기(502)를 여기시켜 HV 출력(504), 예를 들어 전극에서 전압을 발생시킨다. 공진기로의 전류(506)의 측정은 프로세서(496)에 플라즈마 기능의 피드백을 제공한다. 입력 전류 센서(508)로부터 추가적인 피드백이 제공될 수 있다.
도 28에 도시된 HV 트리거 회로(490)는 공진 튜닝이 산화 질소 생산 효율을 향상시킨다는 것을 포함하여 많은 장점을 가질 수 있다. 신뢰성을 향상시키고 구성품 수명을 연장시키는 방전 커패시터가 필요하지 않다. HV 트리거 회로의 AC 동작은 전극의 수명을 연장시킬 수 있고 금속 입자를 공기 흐름으로 스퍼터링하는 가능성을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 스트림 내에서 금속 입자를 포획하기 위해 필터가 사용된다. 일부 실시예에서, 필터 크기는 0.22 미크론이다. 일부 실시예들에서, 가스는 플라즈마 챔버 이후 입자들을 포획하기 위해 액체를 통해 버블링된다. 액체는 예를 들어 물, 질산, 아세트산, 엽산일 수 있다.
방전 지속 시간의 DSP 제어는 산화 질소 농도를 보다 정확하게 조절할 수 있으며, DSP 제어는 또한 제조 변동, 변압기 특성, 온도 및 전극 상태를 설명하기 위해 공진의 자동 "튜닝"을 허용한다(갭, 마모, 온도). 일부 실시예에서, 시스템은 변화하는 조건을 설명하기 위해 치료 전반에 걸쳐 공진 주파수를 주기적으로 식별한다. 일 실시예에서, 시스템은 파워 업 동안에 만 공진 주파수를 결정한다. 일부 실시예에서, 시스템은 공진 주파수를 저장하고 시동 시간을 감소시키기 위해 이 저장된 값을 주기적으로(예를 들어, 격월로) 업데이트한다. 일부 실시예에서, 시스템은 저용량의 NO를 생성하기 위해 플라즈마 전력을 낮추기 위해 약간 공명 상태로 작동할 것이다. 입력 및/또는 출력 전류 피드백은 전극의 스파크에 실패하면 자동 감지하여 자율 완화 알고리즘을 사용할 수 있다. DSP는 주파수 및 듀티 사이클을 제어하여 AC 파형의 모양을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, HV 트리거 회로의 변압기는 공극 설계로, 변압기의 2 차 측 내의 전압이 충분한 전압이 전극에 존재하여 에어 갭을 파괴할 때까지 증가한다. 에어 갭을 분해하는데 필요한 전압은 습도, 압력, 갭 거리, 전극 모양, 전극 상태 및 기타 요인에 따라 달라질 수 있다. 고전압 레벨이 설정되지 않은 공진 설계는 전극이 있을 때 플라즈마 생성의 신뢰성과 환경 변동성을 향상시킨다. 일부 실시예에서, 항복 전압은 전형적으로 8kV 내지 20kV 범위에 있지만, X 선 발생과 관련된 안전 표준이 적용될 수 있도록 전압을 14kV 미만으로 유지하는 것이 바람직하다.
전극들 사이의 교류 주파수는 하드웨어 설계의 결과이며, 일 실시예에서, 전형적으로 50kHz 내지 200kHz의 범위이다. 예시적인 실시예에서, AC 전류 주파수는 135kHz이다. 다른 예시적인 실시예에서, AC 전류 주파수는 100kHz이다. 맥박은 대략 100 내지 200Hz에서 치료를 위한 고정 주파수일 수 있다. 이 비율은 응용 프로그램에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 신생아 적용은 적은 양의 NO가 필요하기 때문에 더 느린 주파수를 요구할 것이다. 펄스의 지속 시간은 또한 원하는 NO의 양에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 성인의 경우 지속 시간은 약 250 마이크로 초(0.25 % 듀티 사이클)이다.
1 차측의 누설 인덕턴스는 공진 주파수를 결정한다. 1 차와 2 차 사이의 상호 인덕턴스는 변압기의 공진을 결정한다. 고전압 회로는 555 타이머, 복합 프로그램 가능 논리 장치(CPLD), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 마이크로 프로세서 또는 임의의 아날로그 회로에 의해 제어될 수 있다. 제어 소프트웨어 및 제어 회로에서 고전압 회로로의 통신은 직렬 버스, I2C 버스와 같은 유선 연결 또는 광학, Bluetooth, WiFi 또는 기타 수단과 같은 무선 수단을 사용하여 수행할 수 있다.
고전압 트리거 회로는 플라즈마 생성을 변경 또는 중지하라는 명령을 수신할 때까지 명령에 따라 플라즈마를 계속 생성할 수 있다. 시스템은 제어 소프트웨어 장애, 사용자 인터페이스 장애 및/또는 제어 회로 장애 시에도 산화 질소를 계속 생성할 수 있다.
시스템은 병원 환자 데이터 시스템 및 다른 제어기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 추가 구성 요소와 통신하기 위한 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 시스템은 카트리지가 운송을 위해 제어기들 사이에서 이송될 때 환자 치료 케이스의 상태를 제 2 시스템에 전달할 수 있다.
일부 실시예에서, 송풍기 카트리지는 운반 동안 하나의 제어기에서 다른 제어기로 전달된다. 일련 번호, 로트 번호, 시스템 구성 정보, 치료 데이터 기록, 경보 로그, 환자 로그, 가스 분석 데이터 기록, 치료 설정 로그, 만료 날짜, 유량 센서 교정 정보 및 기타 정보를 포함한 치료 정보는 벤트 카트리지 내의 메모리 장치를 통해한 제어기에서 다른 제어기로 전송될 수 있다. 메모리 장치는 유선 연결 또는 무선 수단(RFID, Blue-tooth 등)을 통해 통신할 수 있다. 치료 전반에 걸쳐 벤틸레이터 카트리지 내에서 정기적으로 데이터를 새로 고칠 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템을 받는 것은 배출 카트리지를 읽고 이전 시스템이 중지된 환자 치료를 받을 수 있다. 이러한 종류의 이송은 병원에서 구급차로, 헬리콥터에서 병원으로 환자를 이송하거나 시스템이 고장난 경우에 발생할 수 있다.
일부 실시예에서, 워터 트랩에는 정보를 저장하는데 사용되는 메모리 장치가 있고, 이는 일련 번호, 로트 번호, 시스템 구성 정보, 치료 데이터 기록, 경보 로그, 환자 로그, 가스 분석 데이터 기록, 치료 설정 로그, 만료 날짜, 유량 센서 교정 정보 및 기타 정보를 포함하되 이에 국한되지 않는다. 청구는 NO 처리 분, NO 처리 몰 수, 처리 횟수 등의 단위로 표시될 수 있다.
인클로저 냉각 팬은 또한 팬 작동을 확인하기 위해 인코더와 함께 또는 인코더 없이 포함될 수 있다. 팬 작동은 광학적으로 또는 팬 흐름과 일치하는 유량 센서로 감지할 수도 있다. 팬에는 팬 속도를 조절하기 위한 온도 입력을 기반으로 자체 폐쇄 루프 제어 기능이 있을 수도 있다. 팬 속도는 인클로저 온도, 플라즈마 생성 레벨, 인클로저 배기 온도, 주변 온도, 열 교환기 온도 및/또는 다른 입력에 기초하여 조절될 수도 있다. 팬은 카트리지 또는 인클로저의 다른 여과된 흡입구에서 냉각 공기를 공급할 수 있다. 일부 실시예에서, 2 개의 팬은 일회용 필터 카트리지를 통해 공기를 흡입한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 팬은 장치 인클로저 내에서 공기를 공급하여 송풍한다. 일부 실시예에서, 배기 가스는 장치의 바닥으로 배출되어 유체 유입 문제를 해결한다.
플라즈마 생성 레벨을 제어하기 위해 다양한 입력이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 주변 압력은 주변 압력 센서를 사용하여 주어진 산화 질소 출력 농도에 대한 플라즈마 생성 레벨을 결정하는데 제어 알고리즘에 대한 입력으로서 작용할 수 있다. 존재하는 N2 및 O2의 양을 결정하기 위해 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마 챔버 압력이 측정될 수 있다. 인클로저 온도 센서를 사용하여 인클로저의 과열을 감지할 수 있다. 과열 시 시스템은 인클로저 팬 속도를 높이고 산화 질소 가스 유량을 증가시키며 사용자에게 경고하거나 다른 유형의 알림으로 응답할 수 있다. 주변 온도 센서는 산화 질소 시스템에서 생성된 열과 격리된 위치에 있을 수 있다. 더 차가운 공기가 더 조밀하여 NO 생성 효율이 향상되기 때문에 센서로부터의 측정은 플라즈마 생성 알고리즘에 대한 입력으로 사용될 수 있다. 습도 센서를 사용하여 주변 공기 조건을 측정하여 산화 질소 생성 제어 알고리즘 및 추정값에 입력할 수 있다. 습도 센서를 사용하여 가스 분석 센서 챔버의 습도를 모니터링하여 센서가 허용 가능한 습도 조건에서 유지되도록 하거나 온도에서 샘플을 제어하여 샘플 라인 내 응결을 방지하는 입력으로 사용할 수 있다. 가스 분석 센서는 제어기에 개별적으로 장착하거나 센서 팩에 조립하여 한 번의 작업으로 모든 센서를 처리할 수 있다. 샘플 가스를 처리하는 가스 라인은 가스 샘플의 습도에 따라 수분 응축을 방지하고 너무 건조한 가스로부터 센서를 보호하기 위해 Nafion 또는 이와 동등한 튜브로 만들 수 있다. 분석 센서 용 가스 샘플은 플라즈마 챔버, 스캐빈저의 출구, 스캐빈저 카트리지, 벤틸레이터 카트리지 또는 환자 흡기 사지 내의 위치에서 직접 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 가스는 환자 흡기 팔다리에서 환자 Y 피팅 직전에 샘플링되어 Y와 환자 사이에서 샘플링이 이루어진 경우와 같이 회로에 추가 공간을 추가하지 않고 가스가 환자에 들어가기 직전에 분석된다. 다른 실시예에서, 가스는 통기 카트리지의 출구에서 샘플링된다. 이는 인공 호흡 회로의 건조한 부분에 있는 동안 환자 농도로 희석된 샘플링 가스의 장점을 나타내므로 습도, 분무식 약물 및 기타 잠재적 오염 물질에 의해 오염되지 않는다. 이 옵션은 워터 트랩 및 필터가 벤틸레이터 회로의 건조한 부분에 있기 때문에 외부 샘플 라인이 없기 때문에 시스템 설정을 위한 사용 단계를 줄일 수 있으므로 이점이 있다. 당업자는 여기에 설명된 센서의 임의의 수 및 임의의 조합이 시스템과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 시스템은 환자 흡기 직전에 가스 중의 산화 질소 수준을 검출하기 위해 NO 센서를 사용할 수 있다. 환자 근처에 NO 센서를 배치하는 것은 환자로 들어가기 전에 추가적인 NO 대 NO2 전환의 영향이 최소가 되도록 바람직하다. NO 출력에 기초한 플라즈마 생성의 리던던시 및/또는 폐 루프 제어를 위해 하나 이상의 NO 센서가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 단일 NO 센서는 범위 밖의 NO 레벨을 검출하고 제한된 폐 루프 피드백을 위해 사용된다. 예를 들어, 측정된 NO 센서 레벨은 플라즈마 출력을 10 %와 같은 제한된 양만큼 증가 또는 감소시켜 장치 출력을 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 환자로 들어가기 전에 흡기 가스를 분석하기 위해 하나 이상의 NO2 센서를 사용할 수 있다. NO2 경보 임계 값은 변할 수 있지만, 한 실시예에서 적용 및 치료 기간에 따라 전형적으로 1 ppm 내지 3 ppm의 NO2이다. 일부 실시예에서, 갑작스런 호흡기 사건이 NO2 경보 역치 수준에서 폐 손상보다 더 많기 때문에 시스템은 NO2 경보의 경우에 작동을 계속할 수 있다.
O2 수준은 또한 시스템에 의해 측정될 수 있다. 플라즈마 챔버를 통해 주변 공기를 공급하는 시스템은 벤틸레이터의 흡기 내 가스를 희석할 수 있다. 이것은 환자에게 100 % 산소를 처방했을 때 특히 중요하다. 따라서, 환자가 산화 질소 도입 후 호흡하고 있다는 실제 O2 수준을 사용자에게 알리는 것이 바람직하다. 예를 들어, 처방된 것과 실제의 O2 수준의 불일치는 100 % O2의 경우 8 %만큼 높을 수 있다. O2 측정은 흡기 가스 내에서 직접 플라즈마를 생성하는 시스템에서 제어 알고리즘의 입력으로 사용될 수도 있다. O2 및 N2 수준이 50/50의 화학 양 론적 비율에 근접함에 따라 NO 생산 수준이 향상된다. 따라서, 주어진 양의 NO를 생성하기 위해 감소하는 전력량이 필요할 수 있다. 혈장 생성 알고리즘에서 O2 수준을 고려하지 않으면 서 환자는 처방된 것보다 많거나 적은 NO를 받을 위험이 있다. 일 실시예에서, 산소 농축기에서 사용되는 것과 같은 막을 사용하여 플라즈마 챔버로 들어가기 전에 공기 중의 산소 수준을 증가시켜 NO 생성 효율을 증가시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플 가스 펌프는 벤틸레이터 회로의 흡기 유동 림으로부터 가스 분석 센서로 그리고 대기로 샘플 가스를 끌어 당기도록 시스템 내에 위치될 수 있다. 일반적으로 사용되는 가스 분석 센서는 전기 화학 공정에 의존한다. 센서는 일반적으로 30 초에서 60 초 간격으로 측정 주파수가 느리다. 상업적으로 이용 가능한 NO 전달 시스템은 가스 샘플을 일정한 유량으로 끌어 당긴다. 이것은 시간에 대한 NO 농도의 평균이다. 그러나 벤틸레이터 유량을 사용하면 유량과 농도가 시간에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 환자가 흡기 및 흡기 동안 100ppm NO를 받고 호흡주기의 10 %를 나타내고 호흡이 호흡주기의 나머지 90 %를 차지하면 환자는 평균 100ppm NO를 받는다. 그러나 가스 분석 센서는 전체 호흡주기에서 감지된 가스의 농도를 평균하고 10ppm의 농도를 보고한다. 따라서, 샘플 펌프의 일정한 유량은 부정확한 가스 농도 판독 값을 생성할 수 있다.
가스 분석 판독의 정확도를 향상시키는 한 가지 방법은 환자 흡기 속도의 함수로서 샘플 라인 펌프 속도를 변화시키는 것이다. 이에 대한 합리적인 추정치는 벤틸레이터 회로 흡기 유량이지만 벤틸레이터 바이어스 흐름에 대한 추가 고려 사항이 필요할 수 있다. 위의 예에서 샘플 펌프는 환자가 흡기 중일 때만 샘플을 끌어당기므로 분석된 가스는 환자에게 흡입된 것과 동일한 농도, 즉 100 ppm NO이다. 샘플 펌프 유량을 변경하는 한 가지 방법은 환자 호기 중에 펌프를 끄고(유량 없음) 환자 흡입 중에만 펌프를 켜는 것이다.
바이어스 흐름에 의한 벤틸레이터 처리는 흡입된 NO의 측정된 정확도에도 영향을 줄 수 있다. 호기 중에 샘플 펌프가 중지되면(바이어스 흐름이 호기 사지로 분로하고 환자에게 들어 가지 않을 때), 바이어스 흐름의 농도가 측정되지 않아 흡인된 NO 농도의 측정 정확도가 향상된다.
가스 분석 센서가 일정한 가스 흐름을 필요로 하는 경우, 시스템은 환자 호기 동안 벤틸레이터 회로 이외의 소스로부터 샘플 가스를 끌어 당길 수 있다. 다른 소스의 예로는 주변 공기가 있다. 제어기는 흡기 사지의 알려진 샘플 시간과 대체 소스 및 감지된 농도를 기준으로 측정 대상을 계산할 수 있다.
일부 실시예에서, 환자가 흡기하는 기체를 보다 대표하는 기체를 기체 분석 센서에 제공하는 방법은 벤틸레이터의 흡기와 평행한 측류 축 압기/혼합 챔버를 갖는 것이다. 전형적으로, 혼합 챔버의 부피는 하나의 호흡주기에서 샘플 펌프에 의해 끌어 당겨지는 가스의 부피와 적어도 동일하므로, 샘플링된 가스는 환자가 흡입한 것의 평균을 나타낸다. 위의 예에서 장치는 10 % NO를 측정한다. 그러나 환기 흐름 정보와 함께 제어기는 환자가 10 %의 시간만을 자극한다는 것을 알 수 있다. 따라서 장치는 다음과 같이 측정된 데이터에 요소를 적용할 수 있다. 표시할 NO 농도 = 측정된 NO 값/흡기 시간 %, 여기서 측정된 NO 값은 전체 호흡주기에 걸쳐 NO 수준을 평균화한 전기 화학 전지로부터 지시된 값이고 흡기 %는 환자가 흡기하고 있는 호흡 단위 시간의 %(단위 : %)이다.
샘플 가스 유량 센서가 또한 제공될 수 있다. 벤틸레이터 회로 가스의 대목표인 측정을 위해 가스 분석 센서를 통한 샘플 가스의 흐름이 필요할 수 있다. 샘플 라인이 막히거나 꼬일 수 있다. 이 시스템에는 샘플 라인 막힘과 가스 샘플 펌프의 적절한 기능을 감지하는 센서가 있다. 센서는 센서 챔버의 압력/진공 수준을 측정하는 압력 센서 또는 펌프와 직렬로 연결된 실제 유량 센서일 수 있다. 또는 센서는 샘플 라인 내의 유량 센서일 수 있다. 샘플 라인이 막힌 경우 펌프를 역으로 실행하여 샘플 라인을 퍼지할 수 있다.
전극 조립체, 또는 플라즈마 조립체 또는 챔버는 제어기의 일부이거나 카트리지와 같은 일회용 구성 요소의 일부일 수 있다.
일반적으로, 플라즈마 생성에 수반되는 온도는 대부분의 금속의 융점이거나 그 근처에 있다. 현재까지 자동차 애플리케이션 및 NO 전달 시스템 설명에서 전극에 적용되는 전압은 DC, 즉, 캐소드 및 애노드가 존재한다. 전자는 양극에서 음극으로 이동하여 시간이 지남에 따라 양극을 침식시킨다. 자동차 및 기타 응용 분야에서 용융 온도가 높은 재료는 양극에만 사용된다.
일부 실시예에서, AC 전류가 전극에 인가된다. 이것은 두 전극이 짧은 시간 동안 음극이 되도록 하여 전극 마모를 균일하게 한다. 양 전극이 캐소드로서 기능하는 경우, 양 전극은 이리듐, 백금, 소결 이리듐 산화물 또는 이리듐-백금 합금과 같은 고 융점 온도 재료로 구성될 수 있다. 전극은 단일 재료의 모 놀리 식 구조 일 필요는 없지만 적절한 재료의 합금 또는 조합 일 수 있다. 일부 실시예에서, 이리듐 또는 다른 귀금속 또는 합금 패드는 금속 원통형 기판의 단부에 용접된다. 실린더 이외의 다양한 형상이 또한 전극으로부터 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 기판 재료는 구리, 니켈, 탄소강 또는 철과 같은 저렴한 재료일 수 있다. 이 복합 접근 방식은 비용을 절감할 뿐만 아니라 전극에 대한 추가 장착 방법을 가능하게 한다. 예를 들어, 이들 재료는 무독성이므로 탄소강 또는 철이 사용될 수 있으므로, 기판과 접촉하는 임의의 아크는 안전하게 유지될 것이다.
일부 실시예에서, 이리듐 전극 패드의 질량 0.15g, 이는 전형적인 자동차 이리듐 패드 0.5 mg보다 360 배 더 크다. 이 첨가된 질량은 전극 기판 재료에 대한 더 큰 열적 질량 및 접촉 패치로 인해 플라즈마 생 성 동안 온도 상승을 감소시킨다. 큰 이리듐 전극 패드를 가짐으로써, 전극은한 쌍의 전극 상에서, 예를 들어 1 개월, 2 개월, 3 개월, 4 개월 또는 그 이상의 연장된 기간 동안 작동할 수 있다.
플라즈마 챔버에는 다양한 전극 형상 및 크기가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 바늘 전극이 사용될 수 있다. 바늘 전극은 때때로 빠르게 마모되어 전극 간격을 증가시키고 NO 생산 수준을 변경한다. 일부 실시예들에서, 아크가 하나 이상의 위치로부터 개시되기 때문에 더 느리게 침식될 구의 형상에 접근하는 전극 기하 구조로서 편평한 전극 표면이 사용될 수 있다.
복수의 전극 쌍이 또한 시스템에 사용될 수 있다. 제어기(또는 플라즈마 챔버, 또는 전극이 장착될 수 있는 임의의 다른 위치)는 또한 서비스 사이의 실행 시간을 증가시키기 위해 하나 이상의 전극 쌍을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 전극은 매니폴드에 장착되어 하나의 유닛으로 교체될 수 있다. 여러 개의 전극 조립체가 있는 시스템에서 시스템은 전극을 순환하여 과열을 최소화할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 전극을 순차적으로 사용할 수 있다. 각 전극에는 전용 고전압 변압기가 있거나 분배기와 같은 스위칭 장치를 사용하여 하나의 HV 변압기에서 각 전극에 전원을 공급할 수 있다. 도 30은 전극 매니폴드(520)가 히트 싱크로서 2 배가 되고 냉각 핀을 가질 수 있는 방법의 예시적인 실시예를 도시한다.
전극이 마모될 수 있으므로, 교체 용이성을 증가시키기 위해 시스템 내에 전극을 위치시키는 것이 가능하다. 일부 실시예에서, 전극은 용이한 교체를 위해 자신의 플라즈마 챔버와 개별적으로 패키징될 수 있다. 조립체는 방열판과 같은 다른 선택적 기능을 포함할 수 있다. 전극 활성은 또한 플라즈마 챔버 벽 상에 스퍼터링된 물질의 코팅을 생성할 수 있다. 플라즈마 챔버를 전극 조립체로 교체할 수 있게 함으로써, 스퍼터링된 재료에 걸친 전기적 단락으로 인한 성능 저하가 방지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 챔버는 플라즈마 활동으로부터의 방사 방출을 최소화하기 위해 EMI 차폐 재료를 포함한다. EMI 차폐 물질은 전형적으로 고전압 도체를 통해 전극으로의 차폐에 전기적으로 결합되며, 이는 차례로 고압 변압기를 덮는 전기 차폐에 전기적으로 결합된다. 일부 실시예에서, EMI 차폐는 DC 전원 접지에 연결된다. 일부 실시예에서, 전극 조립체는 가스 경로의 다른 구성 요소에 대한 연결을 용이하게 하기 위해 공압 연결부(튜브, 피팅 등)를 포함한다. 전극으로의 가스 흐름은 도 31a, 도 31b 및 도 31에 도시된 바와 같이 독립적인 진입 및 배출 지점을 갖는 스파크 챔버를 통과할 수 있다. 도 31a, 도 31b 및 도 31c는 포팅 재료(532), 히트 싱크(534) 및 복수의 자동차 스타일 스파크 플러그를 갖는 직 교류를 갖는 이중 전극 조립체(530)의 실시예의 다양한 도면을 도시한다. 열 교환기와 가스 경로는 압출 금속으로 만들 수 있다. 도 32a 및 도 32 도 32b는 가스 흐름을 위한 입구 및 출구가 동일한 개구 일 수 있어서 가스가 전극 조립체(540)의 블라인드 홀에 들어가서 동일한 진입 점으로 다시 이동하는 단일 전극 조립체(540)의 실시예의 다양한 도면을 도시한다.
일부 실시예에서, 플라즈마 생성으로부터 생성된 광대역 EMI는 패러데이 케이지(Faraday Cage)에 전극을 가림으로써 전극 조립체를 차폐함으로써 완화될 수 있다.
비 전기성 가스 통로가 플라즈마 챔버(예를 들어, 플라스틱 튜브)에 연결되는 실시예에서, EMI는 통로가 구부러질 때까지 가스 통로의 길이를 따라 이동하며, 이 시점에서 EMI는 통로의 측면을 빠져 나간다. 통로를 빠져 나갈 때 EMI를 흡수하기 위해 통로 주위에 차폐를 배치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 챔버로부터 방출된 EMI를 흡수하기 위해 접지에 연결된 전기 전도성 스프링이 가스 통로의 외부 주위에 배치된다. 일부 실시예에서, 전기 차폐의 튜브형 직조 구조는 가스 통로 주위에 배치되고 접지에 연결된다. 일부 실시예에서, 전기 전도성 테이프는 가스 통로 주위에 랩핑된다. 일부 실시예에서, 통로 자체는 전도성 재료(예를 들어 스테인레스 스틸)로 만들어진다. 통로의 차폐 부의 최소 길이는 EMI를 완전히 흡수하기에 충분한 각도를 갖는 통로의 플라즈마 챔버로부터 제 1 굴곡까지의 길이일 수 있다. 통로 내의 모든 EMI를 흡수하기에 충분한 굽힘의 크기는 통로의 직경의 함수(둥근 개구부의 경우)에 따른다. 통로 단면의 종횡비를 변경하면(예 : 배란) 비슷한 단면을 유지하면서 전기 전도성 차폐로 EMI를 흡수하는데 필요한 굽힘 양을 줄일 수 있다.
도 33은 제어기(550)에 장착된 전극 조립체(552)의 예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 펌핑된 공기 및 NO- 함유 공기는 이중-루멘 커넥터로 전극 조립체(552)에 연결된다. 조립체는 O- 링 또는 립 시일(554)을 포함한다. 조립체(552)로부터의 플라즈마는 필터(556) 및 스캐빈저(558)로 펌핑된다.
NO 생성을 위해 다양한 전극 설계가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 자동차 스타일 플러그는 NO 생성을 위해 사용될 수 있지만, 저항 및 필요한 것보다 더 많은 질량 및 강도를 포함할 수 있다. 자동차 점화 플러그는 세라믹 절연체와 중금속 접지 전극으로 강도를 높이도록 설계되었다. 비용 및 질량의 관점에서, 맞춤형 고전압 전극이 바람직하다. 도 34는 제조 및 설치가 용이한 고전압 전극을 도시한다. 도 34는 블라인드 홀(562)(하단에 점선)을 갖는 전극 조립체(560)의 실시예를 도시한다. 복합 전극(564, 566)은 단부(우측 및 좌측)에 삽입될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 34의 전극 조립체(560)는 이리듐(또는 다른 귀금속 또는 합금) 패드를 금속 샤프트(예를 들어, 구리)에 융합시킴으로써 복합 전극을 생성하여 제조될 수 있다. O- 링(568, 570)은 슬리브의 각 단부에 삽입될 수 있다. 슬리브(572)는 PEEK, 유리, 세라믹 또는 다른 불활성의 비전 도성 재료로 구성될 수 있다. 전극은 양쪽 끝에서 슬리브로 O- 링을 통해 삽입된다. 공기 연결을 위해 틈 도구가 구멍에 삽입된다. 엔드 플레이트(574, 576)는 각각의 샤프트 상으로 슬라이딩된다. 간극 공구에 대해 전극이 양쪽에서 가볍게 눌려 있다. 엔드 플레이트는 샤프트에 납땜되어 간격을 고정시킨다. 전극은 간섭 끼워 맞춤, 접착제, 나사 체결 구 및 기타 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 기술을 사용하여 제자리에 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 엔드 플레이트는 도 35에 도시된 바와 같이 유리 슬리브의 단부에 기계적으로 스냅될 수 있다. 이는 슬리브(586)에 클립되고 전극(582, 584)에 납땜되는 엔드 플레이트(588)를 갖는 전극 조립체(580)의 실시예를 도시한다.
공기 연결을 위한 단일 구멍을 갖는 것은 사용자가 단일 동작으로 한 쪽으로부터 전극 조립체를 삽입할 수 있게 한다. 멈춤쇠, 스냅, 클램프 및 다른 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유형의 유지 특징부를 사용하여 전극 조립체를 제어기 내에 제 위치에 유지할 수 있다.
커스텀 전극 조립체는 전극을 제어기의 전기 접점에 등록함으로써 제어기와 인터페이스할 수 있다. 제어기의 이중 루멘 니플을 전극 조립체 측면의 구멍에 삽입하여 공기를 공급하고 NO 함유 공기를 제거할 수 있다.
도 36은 슬리브(596), 복합 전극(592)(이리듐 패드를 갖는 구리 샤프트), O- 링 시일(598, 600) 및 엔드 플레이트(602, 604)를 포함하는 전극 조립체(590)의 실시예를 도시한다. 전극 조립체(590)는 전극 조립체(590)의 각 단부에 접촉하는 고전압 전기 접점과 공기 연결 구멍에 삽입된 이중 루멘 니플(606)을 갖는 제어기에 삽입될 수 있다. 복합 전극은 직경, 플랜지 또는 전극 하부를 특정 깊이의 구멍으로 만드는 다른 특징부에서 단차를 가질 수 있다. 도 37은 바닥을 내기 위한 특징부를 갖는 전극의 실시예를 도시한다. 전극 조립체의 제조 동안, 개별 전극이 제조된다. 도시된 실시예에서, 고 융점 금속 팁은보다 저렴한 기판 재료에 연결된다. 이 복합 접근 방식은 비용을 줄이고 플라즈마에서 열 전달을 향상시키는 경우가 많다. 전극 조립체를 조립하기 위해, 일 실시예에서, 각각의 전극은 프레임으로 가압된다. 각각의 전극의 외부 프로파일에 선반 또는 포지티브 스톱을 제공함으로써, 전극은 바닥이 나올 때까지 가압될 수 있다. 다른 실시예에서, 전극은 시스템의 플라즈마 챔버, 매니폴드 또는 다른 공압 구성 요소 내로 가압된다. 다른 실시예에서, 전극은 목표 전극 갭이 달성될 때까지 프레임 내로 가압된다. 일 실시예에서, 전극들은 압입에 의해 플라즈마 챔버 하우징 내에 위치되고 제자리에 유지된다. 일 실시예에서, 플라즈마 챔버는 전극들 위에 오버 몰딩된다. 일 실시예에서, 전극은 고정 나사로 제자리에 유지된다.
일부 실시예에서, 전극 조립체를 통한 공기의 흐름은 전극 간극을 가로질러 간다. 도 38은 공기 유입구(왼쪽 및 오른쪽 위)를 보여주는 전극 조립체(610)의 실시예를 도시한다. 공기는 한쪽에서 전극 조립체로 그리고 반대쪽으로 흐른다. 도 39는 단부 판 형상을 도시한 직 교류 전극 조립체(620)의 실시예를 도시한다. 엔드 플레이트의 모서리에 있는 구멍은 와이어를 납땜하거나 엔드 패스너를 스레드 패스너로 슬리브에 고정하는데 사용할 수 있다. 엔드 플레이트의 모서리는 둥글게 되어 엔드 플레이트에서 방전될 가능성이 줄어든다.
전극 조립체 내의 공기 흐름은 도 39에 도시된 바와 같이한 측면에서 다른 측면으로 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 흐름은 한쪽에서 인접한 쪽으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 공기는 일 측면으로부터 들어가고, 전극과 평행하게 축 방향으로 이동한 다음 동일한 측면으로부터 빠져 나간다. 이 디자인은 단일 작업으로 삽입되는 이점을 공유한다. 예를 들어, 전극을 설치하는 사람은 단순히 전극 조립체를 결합 공압 연결부로 밀고 전기 연결을 설정한다.
플라즈마 제어를 달성하는 다양한 방법이 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 에너지 레벨은 고전압 회로에서 1 차 코일에 대한 입력 전압을 변화시킴으로써 제어된다. 시스템을 처음 켤 때 HV 회로의 공진 주파수를 감지하는 헌팅 알고리즘 또는 스위핑 알고리즘을 사용할 수 있다. 이는 변압기 및 전극 편차(예 : 간격, 마모, 부식)의 제조 편차를 수용한다.
도 40은 고전압 회로에 대한 공진 주파수를 결정하기 위한 접근법의 예시적인 그래프를 도시한다. 스위핑 알고리즘을 사용하여 전극 주파수를 수용할 공진 주파수를 찾기 위해 교류 주파수(스파크 주파수 아님)를 사용할 수 있다. 고에서 저 또는 저에서 고로 스윕할 수 있다. 더 낮은 NO 생성이 요구될 때 공명을 디튜닝할 수 있다. 이는 플라즈마에서 에너지의 양을 감소시켜 NO 생성을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 압력 센서는 플라즈마 발생을 검출하는데 사용될 수 있다. 플라즈마가 공기를 가열하고 공기가 팽창하기 때문에 압력이 증가한다. 일부 실시예들에서, 마이크로폰은 플라즈마 발생을 검출하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, HV 회로의 1 차 권선에서 전류의 노이즈는 플라즈마를 검출하는데 사용될 수 있다. 도 41은 플라즈마를 검출하기 위해 잡음의 사용을 도시하는 예시적인 그래프를 도시한다.
플라즈마의 개시는 추가 에너지를 필요로 하고, RFI 노이즈를 증가시키며, 전극 침식을 증가시킬 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 플라즈마는 연속적으로 생성될 수 있고 N2 및 O2- 함유 가스 유량 및/또는 플라즈마 세기만을 변화시킬 수 있다. 또한, 지속적인 혈장 생성은 환자를 치료하는데 필요한 것보다 많은 NO를 생성할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 시스템은 하나 이상의 전극 조립체를 가질 수 있으며, 각각의 전극 조립체는 상이한 전극 갭을 갖는다. 신생아 적용에 필요한 경우 더 작은 간격을 사용하여 더 낮은 수준의 NO를 생성할 수 있다. 더 큰 간격(예 : 2-3mm)을 사용하여 더 많은 양의 NO를 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전극 조립체는 다양한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 전자기 간섭(EMI)을 감소시키고 고전압 요건을 감소시키기 위해 복수의 쇼트 갭 스파크 플러그가 사용될 수 있다. 2 전극 설계는 플라즈마를 위한 차폐물을 제공하는 제 3 몸체와 함께 사용될 수 있다. 스파크 플러그로부터의 복귀 전류는 이리듐 패드의 손실 또는 성능 저하를 감지하는 것과 같은 전극의 상태를 나타내는 것으로 사용될 수 있다. 스파크의 색상/광학 특성의 사용은 전극 상태의 표시로 사용될 수도 있다.
공기 흐름에 대한 자동차형 전극 조립체에서 접지 전극의 위치는 NO 생성에 10-12 %의 영향을 미칠 수 있다. 접지 전극을 전극 갭의 상류에 위치시킴으로써, 두 가지 중요한 이점이 있다. A) 실질적인 흐름이 있을 때 "굽힘"에 취약한 플라즈마 아크의 차폐. 접지 전극을 유동 방해물로서 사용함으로써, 플라즈마 아크는 덜 난류 영역에서 생성될 수 있으며, 이는 NO의 안정적인 생성을 도울 수 있다. B) 전극 표면으로부터 스퍼터링될 수 있는 임의의 입자, 구체적으로 이리듐 산화물은 접지 전극으로의 연면/간극 경로를 단축시키지 않으면 서 세라믹 중심 전극 절연체 하류에 증착될 수 있다. 따라서, 전극 조립체는 일관된 성능을 보장하기 위해 인덱싱(즉, 가스 흐름에 대한 특정 배향)을 요구할 수 있다. 일부 실시예에서, 드롭 인 전극 조립체는 색인 특징부와 함께 사용될 수 있다. NO 생성에는 고압과 온도가 필요하지 않기 때문에 작동할 수 있으므로 나사산이 필요하지 않는다. 예를 들어 인덱싱 특징부는 접지 코너를 갖는 육각형 형상, 플러그(접지 전극, 접지 전극 쉘, 절연체, 중심 전극)로부터 나오는 페그, 접지 전극 쉘의 홈, 접지 전극 쉘의 고유한 스플라인 설계 및/또는 기존 전극 조립체에 비해 고유한 오버 몰드 형태를 포함할 수 있다. 시각적 표시기를 사용하여 사용자가 전극 조립체의 방향을 올바르게 조정할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체상의 착색된 도트는 매니폴드상의 착색된 도트와 정렬될 수 있다.
자동차 또는 야드 도구 스파크 플러그와 같은 상용 스파크 플러그의 사용은 적절한 양의 NO를 생성하지 않거나 및/또는 독성 물질을 기류 내로 도입함으로써 환자에게 위험을 제시할 수 있다. 일부 실시예에서, 고유 전극 조립체 인터페이스가 매니폴드와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 육각형 너트 코너가 제거된 나사가 없는 접지 전극 쉘이 도 37에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 무 나사 섹션의 외부 직경은 나 사형 스파크 플러그의 직경보다 작을 수 있어, 삽입을 방지한다. 전극 조립체는 매니폴드에 고정되고 전극 조립체에 클램핑력을 가하는 유지 플레이트에 의해 유지될 수 있다. 전극 조립체 쉘은 매니폴드에 대해 O- 링을 압축하는 밀봉 표면을 가질 수 있다.
전극 조립체는 다양한 메커니즘으로 매니폴드에 밀봉될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 42에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(630)와 함께 O- 링이 사용될 수 있다(Viton, 또는 플루오르 화된 재료가 바람직하다). 일부 실시예에서, O- 링 시일은 도 42에 도시된 바와 같은 축 방향 압축이다. 클램핑 력은 밀봉을 유지한다. 매니폴드에 고정되는 리테 이닝 플레이트로 압축을 적용할 수 있다. 플레이트, 플러그 또는 매니폴드의 압축 제한 기능으로 O- 링의 압축을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 유지 플레이트가 사용될 수 있고 플라스틱 매니폴드(예를 들어 테플론)의 경우 전기 전도성일 수 있다. 전기 전도성 매니폴드의 경우, 유지 플레이트는 플라스틱과 같은 비 전도성일 수 있다. 일부 실시예에서, O- 링은 플라즈마 챔버의 보어에 대해 방사상으로 밀봉된다.
전극 물질은 전극으로부터 스퍼터링되고 벤틸레이터 기류로 유입될 수 있으며, 이는 전극 물질이 독성인 경우 환자에게 해로울 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 조립체 접지 전극 쉘은 비 독성 강철 및/또는 철로 제조될 수 있다. 철 및 강철도 자성이므로, 스퍼터링된 자성 전극 입자를 수집하기 위해 자석이 전극 조립체로부터 하류에 시스템에 배치될 수 있다.
도 43은 개선된 NO 가스 순도를 위해 설계된 전극 조립체(640)의 예를 도시한다. 귀금속 전극 패드는 전극에만 플라즈마에 제공되도록 후면에만 부착된다. 귀금속은 백금, 이리듐, 다른 고 융점 금속 또는 이들의 합금 일 수 있다. 금속 패드는 후면에서 전기 전도성 기판에 연결된다. 기판은 전극 패드를 정확한 위치에 유지하고 패드로 전기를 전도시킨다. 도 43에 도시된 기판은 판금으로 만들어지며, 이는 탭 커넥터를 통해 조립체에 대한 전기적 연결을 용이하게 한다. 탭 커넥터 주위의 보스는 전기 연면을 방지하기 위해 커넥터 주위에 절연 부트를 밀봉하는 수단을 제공한다. 바닥 표면상의 전극들 사이의 릿지는 전기 연면 전위를 추가로 최소화하기 위해 전극들 사이의 표면 거리를 증가시킨다. 조립체 본체(주황색으로 표시)는 플라스틱 또는 세라믹과 같은 비전 도성 재료로 만들어진다. 본체에 하나 이상의 구멍이 있어 본체를 나사를 통해 나머지 시스템에 고정할 수 있다. 일 실시예에서, 본체 자체는 시스템에 맞물리도록 나사산이 형성된다.
도 44a는 용접과 같은 부착물(654)을 갖는 전극 패드(650)를 전극 기판(652)에 도시한다. 플라즈마 발생에서 발생할 수 있는 한 가지 문제점은 아크에 대한 근접성, 열적 일 함수 및 기하학적 구조에 따라 전극 패드에 인접한 물질로부터 플라즈마 아크가 방출될 수 있다는 것이다. 플라즈마를 통한 NO 발생 동안, 전극 패드로부터 만 방출되도록 플라즈마를 제어하는 것이 바람직하다. 도 도 44a의 디자인은 플라즈마를 향한 더 넓은 면적(이미지에서 오른쪽) 및 기판을 향한 더 작은 단부를 갖는 전극 패드(650)를 도시한다. 더 작은 단부는 용접, 납땜, 크림 핑, 프레스 핏 또는 다른 수단을 통해 기판에 부착된다. 전극 패드는 선반, 와이어 EDM, 주조 또는 다른 프로세스를 켜서 만들 수 있다.
도 43 및 도 44A에 도시된 전극 조립체용 기판 재료는 일반적으로 금속이다. 니켈 코팅이 되어 있는 일반적인 점화 플러그와 달리 의료 응용 분야에는 더 불활성인 재료가 필요하다. 일부 실시예에서, 생체 적합성 및 귀금속에 대한 용접성으로 인해 스테인레스 스틸이 사용된다. 일부 실시예에서, 열 전도성, 생체 적합성, 용접성(고 융점) 및 니켈 및 크롬(독성 물질)의 부재에 이점을 제공하는 티타늄 또는 티타늄 합금이 사용된다.
도 44a는 전극 패드 주위에 실린더를 갖는 전극 조립체를 도시한다. 실린더는 전극으로 교체될 수 있는 전극으로부터 스퍼터링된 물질을 포착하기 위한 표면을 제공한다. 스퍼터링된 재료를 포획할 표면이 없으면, 플라즈마 챔버의 벽은 전기적으로 전도성이 있는 충분한 스퍼터링된 재료를 형성할 수 있고, 이에 의해 전기 단락을 발생시키고 NO 생성을 감소시킬 수 있다. 도 45에 도시된 바와 같이 전극 패드(672)와 조립체 바디(674) 사이의 평평한 표면(670)을 포함하는 다른 형상도 스퍼터링된 재료의 컬렉터로서 기능할 수 있다. 그러나 튜브 또는 정사각형 압출과 같은 닫힌 형태는 전극 사이의 단락을 감소시킬 수 있는 가장 큰 잠재력이다. 또한 도 45에 도시되어 있는 것은 냉각 특징부 역할을 하는 전극으로부터의 연장부이다. 이러한 냉각 기능은 전극의 과열을 방지하여 마모를 증가시키고 절연체 재료를 손상시킬 수 있다.
도 44b는 팁을 제외한 전극의 전체 길이 주위에 절연체(656)를 갖는 도 44a의 전극 조립체를 도시한다. 일부 실시예에서, 팁은 이리듐 또는 백금과 같은 귀금속으로 만들어진다. 전극 주위의 절연체(656)는 통전될 때 플라즈마 아크가 전극의 측면에 접촉하는 것을 방지하여, 전극으로부터 스퍼터링될 수 있는 재료의 유형을 제어한다. 또한, 전극은 하나의 전극에서 다른 전극으로의 전기 연면 거리를 증가시켜 단락 가능성을 감소시킨다.
도 44C는 NO 생성 장치에 사용하기 위한 전극 조립체(660)를 도시한다. 조립체(660)는 판금으로 제조된 2 개의 전극(662, 664)을 포함한다. 한쪽 끝에서 전극은 전기 연결을 위한 탭 커넥터 모양이다. 절연 프레임(666)은 전극(662, 664) 사이에 전기 절연을 제공하고 전극 간극을 유지한다. 전극 탭 커넥터 주위의 보스는 전기 연결시 부트가 밀봉되는 표면을 제공한다. 상단 표면에 있는 두 보스 사이의 융기 부분은 두 전극 사이에 추가적인 연면 거리를 제공한다. 도면의 하단에는 전극 간극 주위에 관형 구조(668)가 있다. 이 관형 구조는 스퍼터링된 전극 재료를 수용하기 위한 표면을 제공한다. 스퍼터링된 재료를 위한 희생 표면을 제공함으로써, 스퍼터링된 재료는 플라즈마 챔버 벽에 축적되지 않아서 플라즈마 챔버 벽으로의 연면 또는 아크로 인한 전기적 단락 가능성을 증가시킨다. 튜브형 구조물(668)은 적절한 간극이 유지된다면 전기 절연 재료 또는 전기 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 전극의 하부 가장자리는 반응 가스 공기 흐름에서 냉각 핀(696)과 같이 작용하여 전극(662, 664)으로부터 열을 소산시키고 스퍼터링을 최소화하는 추가 재료를 특징으로 한다.
플라즈마 생성은 상당한 전자기 방사선을 생성할 수 있다. 가장 큰 배출원은 고전압 회로와 플라즈마 활동이다. 전자 회로, 전극 및 플라즈마 챔버를 차폐하면 방출을 최소화하는데 도움이 된다. 또한 고전압 회로에서 전선 길이를 단축하면 방출을 줄일 수 있다. 이를 위해 전극과 고압 변압기를 결합하여 안테나 역할을 할 수 있는 두 와이어 사이의 길이가 없도록 하는 것이 좋다. 도 46a는 전극 조립체 및 고전압 변압기의 조합을 도시한다. 철심 변압기(680)가 도시되어 있지만, 방출을 감소시키기 위해 다른 유형의 변압기가 전극(682)과 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 모든 섀시 차폐 요소를 연결하고 단일 지점에서 DC 접지에 연결하는 중앙 접지 방식은 대부분의 EMI 방사를 흡수하여 재 방사하지 않고 접지로 유도한다.
도 46b는 연면 거리 및 이격 거리를 최대화하는 것에 초점을 둔 예시적인 전극 조립체(690)를 도시한다. 이 실시예에서, 접지 전극 패드(692)는 중심 전극 패드보다 높이가 크므로, 아크가 패드에만 발생하는 것을 보장한다. 일부 실시예에서, 접지 전극(696)은 직경이 2mm이고 높이가 2mm이다. 접지 전극 패드(692)는 용접, 납땜 또는 다른 수단을 통해 접지 전극(696)에 고정된다. 일부 실시예에서, 접지 전극은 니켈 입자가 생성 가스로 유입될 가능성을 최소화하기 위해 스테인레스 스틸로 만들어 지지만, 탄소강, 티타늄 및 다른 고 융점 재료가 고려되었다. 두 전극 패드 모두 이리듐, 백금 또는 이와 유사한 고 융점 재료로 만들어진다. 중앙 전극 패드는 기판 재료로의 아킹을 방지하는 세라믹 절연체(698)가 그 주위에 있기 때문에 1mm와 같이 더 짧을 수 있다.
도 46b에 도시된 전극 조립체의 쉘은 전극 간극으로부터 멀어지도록 설계된다. 이것은 측면 스파크에 대한 경향을 최소화하기 위한 것이다. 도시된 예에서, 중심 전극으로부터 쉘까지의 거리는 전극 간극 거리의 3 배 이상이므로 중심 전극으로부터 쉘로 직접 아크하는 것은 세라믹 절연체(696) 상에 이리듐-옥사이드 증착이 존재하지 않을 가능성이 없다. O- 링(700)은 플라즈마 챔버 또는 전극 블록에서 정합 표면에 대한 밀봉을 제공한다.
접지 전극은 쉘에 접하는 긴 치수를 갖는 비대칭 단면을 가지므로, 전극 간극으로부터 멀어지는 거리를 최대화한다. 접지 전극은 최 외곽 위치에서 전극 쉘에 고정되어 전극 간극으로부터의 거리를 추가로 최대화한다. 접지 전극의 굴곡은 전극 간극으로부터의 거리를 최대화하기 위해 예리한 굴곡이다. 일부 실시예(도시되지 않음)에서, 폴리머 또는 세라믹과 같은 전기 절연 재료는 전극 간극과 접지 전극 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 절연 재료는 접지 전극의 길이를 덮는 튜브 또는 코팅이다.
내장된 변압기를 갖거나 갖지 않는 전극 조립체의 성능은 전극 간극, 변압기 권선 분산, 전도도 분산 및 다른 요인에 따라 생산이 달라질 수 있다. 제조 편차를 해결하기 위한한 가지 해결책은 RFID 또는 기타 메모리 장치를 통해 전극 조립체 내에 교정 정보를 포함시키는 것이다. 이 교정 정보는 공진 주파수로 구성될 수 있다.
NO 발생 장치 내의 공압 매니폴드의 성능 또한 변할 수 있다. 일 실시예에서, 매니폴드에 대한 캘리브레이션 정보는 매니폴드 내에 내장되고 NO 생성 파라미터를 계산하기 위한 입력으로서 시스템 소프트웨어에 의해 사용된다. 정보는 RFID, 블루투스 프로세서, 바코드, 유선 메모리 장치 및 기타 수단을 통해 매니폴드에 내장될 수 있다. 교정 정보는 유량 제한 값, 압력 센서 교정 정보, 유량 센서 교정 정보, 가변 오리피스 전달 기능 중 하나 이상의 정보로 구성될 수 있다. 매니폴드는 또한 일련 번호, 로트 번호, 만료 날짜, 최초 사용 날짜, 총 작동 시간, 총 NO 노출량 등과 같은 제조 및 사용된 데이터를 내장 및/또는 기록할 수 있다.
매니폴드의 목적은 누출없이 시스템을 통한 가스 흐름을 지향시키는 것이다. 일 실시예에서, 매니폴드는 알루미늄, 스테인레스 또는 티타늄과 같은 금속으로 만들어 져서 매니폴드가 히트 싱크 및 EMI 차폐물로서 작용할 수 있다. 다른 실시예에서, 매니폴드는 NO, NO2 및 공기와 접촉하는 불활성 재료를 제공하기 위해 PEEK 또는 테플론과 같은 중합체 재료로 만들어진다. 폴리머 매니폴드는 EMI 차폐 목적을 위해 전도성 재료로 도금되거나 달리 캡슐화될 수 있다. 일 실시예에서, 매니폴드는 2 개의 반부 사이에 개스킷을 갖는 나 사형 패스너와 함께 유지되는 스플릿 설계이다. 개스킷은 실리콘, 타이곤, 플루오로 카본(FKM) 또는 기타 NO 호환 엘라스토머 재료로 만들어진다. 개스킷 압축 수준은 개스킷 압축 수준을 제어하는 포지티브 스톱으로 과도한 조임으로부터 보호된다. 가스켓의 압축은 가스켓의 체결력을 최소화하고 가스켓 압축을 균일하게 하기 위해 좁은 벽으로 이루어진다. 다른 실시예에서, 매니폴드는 함께 초음파 용접되는 둘 이상의 구성 요소로 구성된다. 다른 매니폴드 조립 방법은 선택된 재료에 따라 열판 용접, 레이저 용접, 용매 결합, RF 용접 및 UV 접착제를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 측면 스파크가 발생할 수 있다. 측면 스파크 란 전극과 비전 극 표면 사이의 아크를 만드는데 사용되는 용어이다. 비 스파크 표면으로의 스파크의 전기 경로가 전극으로 가는 경로보다 낮은 임피던스가 되면 사이드 스파크가 발생한다. 이 경우 방전 전류와 전류 방전과 관련된 파형이 변경된다. 측면 스파크는 전극 구성의 결함을 나타낼 수 있다. 전극의 수명이 다하면 마모될 수 있다. 사이드 스파크는 여러 가지 이유로 바람직하지 않는다. 1) 전극 간극 이외의 방전은 비 결정적이다. 즉, 방전 에너지가 예상과 다르므로 NO 및 NO2 생성을 예측할 수 없다. 2) 전극 이외의 지점으로의 방전은 다른 비전 극 금속을 공기 흐름으로 스퍼터링한다. 재료에 따라 스퍼터링 입자는 잠재적으로 독성이 있을 수 있다. 3) 방전이 제어되지 않으면 제어 회로에서 안전하지 않은 전류가 발생하여 회로가 손상될 수 있다.
측면 스파크(또는 스파크가 발생하지 않음)의 발생을 검출함으로써, 백업 라인으로 전환함으로써 바람직하지 않은 및/또는 위험한 조건을 피할 수 있다. 일 실시예에서, 측면 스파크는 고전압 변압기에 대한 입력 전류의 주파수 함량을 분석함으로써 검출된다. 본 명세서의 다른 곳에서 언급된 전극 인덱싱의 경우와 같이 직접 공기 흐름으로부터 보호되는 플라즈마는 보다 안정적이고 고주파 구조가 부족하다. 반대로, 측면 스파크(spark-sparking)는 감지할 수 있는 더 많은 고주파수 함량을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고역 통과 필터가 입력 전류 신호에 적용된다. 고역 통과 필터링된 신호는 반파 정류되어 알려진 신호와 비교된다. 예상되는 편차는 측면 스파크를 나타낸다. 다른 실시예에서, 고전압 변압기로의 평균 입력 전류는 예상된 값 범위와 비교된다. 플라즈마가 더 낮은 저항 경로를 찾았기 때문에 이 범위 미만의 전류는 측면 스파크를 나타낼 수 있다. 이 범위를 넘는 전류는 스파크가 없음을 나타낸다. 제어 회로에 의해 생성된 에너지가 플라즈마로 전달되지 않기 때문에 제어기는 전류를 증가시켜 고장을 강제로 시도한다. 다른 실시예에서, 측면 스파크는 NO 및/또는 NO2 가스 센서에 의해 지시된 바와 같이 NO 생성의 급격한 감소에 의해 검출된다. 일부 실시예들에서, 제어기는 측면 스파크를 검출할 때 스파크를 리셋하기 위해 스파크를 끄게 된다. 플라즈마 방전 재설정에 실패하면 제어기가 백업 NO 생성 회로로 전환한다.
전극 디자인
일부 실시예에서, 시스템은 제 1 및 제 2 개별 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 사용자 교체 가능 전극을 포함할 수 있다. 전극 교체를 용이하게 하기 위해, 전극은 전극 조립체 내에 구성될 수 있다. 이것은 사용자가 설정하거나 조정할 필요가 없는 미리 설정된 전극 간격을 허용한다. 일부 실시예에서, 전극 조립체는 반응 가스를 위한 입구 및 생성 가스를 위한 출구를 갖는 플라즈마 챔버를 포함한다.
전극이 마모됨에 따라, 전극 재료는 근처 표면에 스퍼터링될 수 있다. 예를 들어, 이리듐 산화물의 경우, 스퍼터링된 재료는 전기 전도성이다. 이는 공극을 통하지 않고 플라즈마 챔버 및/또는 전극 조립체의 표면을 따라 전기를 전도하는 단락을 야기할 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 조립체는 스퍼터링된 전극 재료를 수집하기 위한 표면을 포함할 수 있다. 이 표면은 전극 조립체를 교체할 때 새로 고쳐진다. 일부 실시예에서, 매니폴드 내에 필요에 따라 교체될 수 있는 교체 가능한 표면이 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버는 교체 가능하다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버는 전극 조립체에 통합된다.
에어 갭을 통하지 않고 표면을 따라 단락이 있는 경우, 제어 시스템은 고전압 발생기의 전단에서 스위칭 회로에 제공된 아날로그 DC 전류 신호의 무결성을 분석함으로써 이러한 유형의 전기적 연면을 감지할 수 있다. 비정상적인 스파크 동안 전류는 전극 측면을 따라 낮은 저항 경로를 찾는다. 일부 실시예에서, 시스템은 비정상적인 스파크 이벤트를 검출하기 위해 전류 피크 레벨의 시프트를 모니터링한다.
선택된 전극 패드 재료 및 전극 기판 재료에 따라, 전극 기판은 전극 패드 재료보다 낮은 일 함수(즉, 전기 전도 경향)를 가질 수 있다. 이 경우, 2 개의 전극 패드 사이의 갭에 걸친 전기 아크는 전극 패드 재료 대신 전극 기판 재료 상에 직접 도달하기 위해 더 긴 거리를 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 패드 길이는 아크가 전극 기판 재료에 도달하지 않을 정도로 충분히 길 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 패드는 전극 간극을 향하는 큰 헤드를 갖는 버섯 모양으로 될 수 있으며, 이에 의해 전극 패드 재료만이 아크에 제공된다. 일부 실시예에서, 공간은 전극 패드보다 공간이 더 작은 직경을 갖는 접지 전극과 전극 패드 사이에 배치된다(도 42). 도 42에 도시된 전극 설계는 전극 팁과 전극 기판 사이의 용접된 인터페이스를 아크로부터 보호한다. 스페이서는 레이저 용접, 납땜 또는 재료를 결합시키기 위한 다른 수단으로 전극 패드에 연결된다. 이러한 설계에 의해, 아크는 용접 및 접지 전극 기판 재료와 접촉할 가능성이 적어, 전극 팁 재료 이외의 기류 내로 재료를 도입할 가능성을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 귀금속은 높은 용융 온도를 갖고 더 높은 NO/NO2 비를 생성하기 때문에 전극 패드 재료에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 귀금속이 사용되고 다른 기판 재료에 연결되어 복합 전극을 제조할 수 있다. 아크가 접촉할 때의 안전성, 생체 적합성, 용접성 및 비용을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 인자를 고려하여 다양한 기판 재료가 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 기판 재료는 보다 일반적인 기판 재료에 비해 생체 적합성 및 용접성(높은 용융 온도)에서 이점을 제공하는 티타늄으로 제조된다. 일부 실시예에서, 스테인레스 강은 니켈 함량이 최소이거나 없는 유리한 이점을 제공하는 기판 재료로서 사용된다.
전극 수명
전극은 사용 가능한 거리를 넘어 갭을 증가시키는 과도한 마모 및 단락을 위한 경로를 제공할 수 있는 인접한 표면 상에 전기 전도성 물질의 증착을 포함하는 다양한 방식으로 고장날 수 있다. 일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 고장난 전극/전극 세트를 검출하고 올바르게 기능하지 않는 전극의 사용을 중지시키는 능력을 갖는다.
시스템이 전극 고장을 검출하는 다양한 방법이 있다. 예를 들어, 전극의 고장은 고전압 회로를 통과하는 전류를 분석함으로써 검출될 수 있다. 고전압 회로를 통한 전류는 일반적으로 정상적인 방전 중에 매우 시끄럽다(여러 주파수가 존재함). 반대로, 표면을 따라 이동하는 방전(단락)은 더 깨끗한 신호(주파수 성분이 적음)를 갖는다. 이는 감지 가능한 이벤트이며 서비스에서 전극을 폐기하기 위한 기준으로 사용할 수 있다. 방전 전류의 파형은 방전이 착륙한 곳의 지표이다. 일부 실시예에서, 전류 파형은 전극 교체 또는 스케쥴링 유지 보수를 위한 트리거로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 전극 갭을 가로 질러 이동하지 않은 미리 결정된 수의 누락된 방전 또는 방전 후에 특정 전극의 사용을 중지한다.
고전압 회로
일부 실시예에서, 전극에서의 교류(AC)가 사용된다. 이것은 전기 효율을 높이고 무게를 줄이며 전극 마모를 균일하게 한다. 또한, AC 전압으로 방전에 필요한 피크 전압이 동등한 DC 고전압 크기의 절반이기 때문에, 사용자의 전기 보호(MOOP)가 AC 전압에 의해 감소된다. 이것은 AC 전압이 양의 피크와 음의 피크를 갖기 때문이다. 일부 실시예들에서, 저전압(~ 16 VAC) 교류가 변압기의 1 차 권선에 공급되고 2 차 권선은 대략 7kVAC의 출력을 생성한다. 다른 실시예들에서, 입력 전압은 6VAC 내지 100VAC로 변할 수 있다.
AC 전압의 주파수는 시스템에 의해 제어될 수 있는 추가 변수이다. 최적의 전기 효율을 위해 NO 생성 장치는 많은 주파수를 스윕하여 고전압 회로의 공진 주파수를 결정할 수 있다. 이 접근 방식의 장점은 변압기, 전극, 배선 등의 전극과 마모의 제조 편차를 설명할 수 있다는 것이다. 일 실시예에서, AC 전압의 주파수는 방전이 전극을 가로 질러 발생하기 전에 회로에서 최대(공진) 전류량과 관련된 주파수를 선택함으로써 결정된다. 실제 공진 주파수는 전기 설계 및 고전압 회로의 마모 수준에 따라 다르다.
일 실시예에서, 공진 주파수는 80kHz 내지 150kHz의 범위에서 발생한다. 일 실시예에서, 공진 주파수 스위프를 수행하는 시간의 양을 감소시키기 위해 더 좁은 범위의 주파수, 예를 들어 115kHz 내지 130Khz가 검색된다. NO 생성 시스템의 전원이 켜질 때 언제든지 고전압 회로의 공명을 검색할 수 있다. 일 실시예에서, 공진 주파수는 파워-업에서만 결정된다. 다른 실시예에서, 공진 주파수는 환자 치료의 시작에서 결정된다. 일 실시예에서, 공진 주파수는 각 환자의 흡기에 의해 결정된다. 일 실시예에서, 시스템은 제 1 고조파 주파수를 검색한다. 일부 실시예에서, 시스템은 고조파 주파수를 검색한다. 일부 실시예에서, 공진 주파수는 측정되고 메모리에 저장된다. 공진 주파수는 한 사용에서 다른 사용으로 크게 변하지 않는다. 다음에 전원을 켜면 주파수를 다시 설정하지 않고 메모리에서 읽으므로 더 빨리 시작할 수 있다. 일부 실시예에서, 공진 주파수는 주기적으로 재설정되고 업데이트된다.
제어기
전술한 바와 같이, NO 생성 시스템은, 예를 들어 플라즈마 챔버에서 하나 이상의 전극의 스파크를 제어함으로써 하나 이상의 플라즈마 챔버에 의한 NO 생성을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
제어기는 다양한 구성 요소를 수용하는 인클로저로 구성된다. 당업자는 이들 구성 요소의 다양한 조합이 제어기에 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 또한 지속적인 NO 생산에 대한 중요성에 따라 인클로저 내에 일부 구성 요소가 둘 이상 있을 수 있다.
인클로저는 제어기의 내부 구성 요소를 수용하고 기계적 및 유체 유입뿐만 아니라 낙하를 보호한다. 시스템이 하나 이상의 카트리지를 포함하는 일부 실시예에서(아래에 더 상세히 설명될 바와 같이), 인클로저는 또한 카트리지와 맞물리는 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 격납 장치에는 카트리지가 제어기와 관련하여 올바르게 제거 가능하고 위치 설정되고 카트리지가 예를 들어 거꾸로 또는 측면으로 잘못 삽입되는 것을 방지하는 방식으로 카트리지와 기계적으로 인터페이스하도록 구성된 하나 이상의 카트리지 슬롯이 포함된다. 인클로저와 카트리지 슬롯에는 카트리지와 카트리지 슬롯을 보호하는 기능이 포함될 수 있다. 예를 들어, 카트리지 슬롯은 제어기의 내부로의 기계적 및/또는 유체 접근을 방지하기 위해 카트리지 슬롯을 덮는 수동 또는 능동 도어를 포함할 수 있다. 도어는 스프링 또는 다른 바이어 싱 메커니즘을 포함하여 도어가 닫힌 위치에 있도록 바이어싱될 수 있다. 일 실시예에서, 카트리지가 카트리지 슬롯에 완전히 삽입될 때 도어가 완전히 닫히도록 구성될 수 있다.
도 47a 및 도 47b는 제어기 인클로저(710) 및 그 내용의 실시예를 도시한다. 인클로저를 통한 공기 흐름은 카트리지(714)로부터 공기를 공급하는 팬(712)을 통해 이동된다. 제어기 인클로저는 하나 이상의 센서(716), 배기구(718) 및 배기구(732), 전력 스위치(722), 퓨즈(724) 및 전력 제어기(726)를 포함한다. 배터리(736)는 추가 전원으로서 포함된다. 제어기 인클로저(710)에는 하나 이상의 고전압 회로(728) 및 접지(720)가 또한 포함된다. 인클로저(710)는 또한 NO 생산 및 환자 정보에 관한 정보를 사용자에게 전달하고 디스플레이하도록 구성된 디스플레이(715)를 포함한다.
제어기는 모든 AC 전원으로부터 AC 전력을 수용하고 표준 변압기를 사용하여 전력을 DC 전압으로 변환한다. 제어기에는 비행기, 구급차 또는 헬리콥터에서 작동할 때 적절한 전원을 보장하기 위해 12V 또는 24V를 수용할 수 있는 DC 전원 입력 부가 포함되어 있다. DC 전원 유입구는 환자의 장기 수송을 위해 외부 배터리 장치로부터 전원을 공급받을 때도 사용할 수 있다. 운반을 용이하게 하기 위해 외부 배터리를 제어기 인클로저에 연결할 수 있다.
제어기는 또한 벽 전력이 없는 상태에서 NO 생성을 위한 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 중복성을 위해 여러 개의 배터리(예 : 2 개의 배터리)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 각 배터리의 작동 시간은 30 분이다.
제어기는 NO 생성 시스템(예를 들어, 카트리지가 사용되는 경우 카트리지로부터) 및 NO로 치료되는 환자와 관련된 정보를 수신하고 처리하는 제어 회로를 포함한다. 제어기는 이 정보를 사용하여 플라즈마 챔버에서 생성된 생성 가스의 NO 농도를 제어하기 위해 플라즈마 챔버에 전달될 수 있는 하나 이상의 제어 파라미터를 결정 하였다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 센서 정보 및 수신된 사용자 입력과 관련된 정보를 수신 및/또는 처리한다. 제어기 회로는 또한 플라즈마 챔버 가스 유량, 및/또는 파형 제어 회로 AC의 주파수, 및/또는 파형 제어 회로 AC의 듀티 사이클, 및/또는 방전 펄스 주파수 및/또는 펄스 듀티 사이클, 플라즈마 활동, 및/또는 버스트 카운트 및/또는 버스트주기 및/또는 버스트 듀티 사이클을 결정함으로써 사용자 인터페이스와 정보를 주고 받을 수 있다. 그리고 NO의 생산을 통제할 수 있다.
도 48에 도시된 바와 같이, NO 생성 및 전달 장치는 일정한 농도의 펄스(737) 또는 동적 농도의 펄스(738)를 사용하여 흡기 동안 NO를 제공할 수 있다. 동적 농도(738)를 사용하는 일 실시예에서, NO 펄스의 초기 부피에서의 가스 농도는 NO 펄스에서의 부피 균형의 농도보다 높다. 맥박 내에서 농도를 변화시킴으로써, 전달되는 용량은 환자의 해부학적 구조(폐, 기도 등) 내에서 변할 수 있다. 이 접근법의 한 가지 장점은 흡기 중 일반적으로 먼저 채워지는 더 큰 공기 교환을 갖는 폐 영역이 우선적으로 더 많은 NO를 받을 것이라는 점이다. 일 실시예에서, 펄스 내의 농도는 플라즈마 챔버를 통한 펄스 형 유동으로 플라즈마 파라미터(전력, 주파수, 듀티 사이클 등)를 변경함으로써 변경된다. 다른 실시예에서, 플라즈마 파라미터는 일정하게 유지되고 플라즈마 챔버를 통한 흐름은 생성 가스 스트림 내에서 농도 변화를 생성하도록 변화된다. 다른 실시예에서, 플라즈마 파라미터 및 흐름 파라미터는 전달된 NO 펄스 내에서 변동 농도를 생성하도록 변화된다.
일부 실시예들에서, 워치독 회로가 또한 제어기에 포함될 수 있고 제어 소프트웨어 및 고전압 회로의 기능을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 워치독 회로는 알람 이벤트 또는 조건 발생 시 알람을 생성할 수 있다. 치료 일시 정지가 환자에게 해를 끼칠 수 있으므로 알람을 생성해도 환자에 대한 치료가 중단되지 않는다. 제어 회로 고장 시 보호 장치가 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어 소프트웨어 오류가 발생하면 전용 배터리가 장착된 압전 버저가 울려 사용자에게 주의를 기울인다. 일부 실시예들에서, 시스템은 장치를 통한 흐름이 감지되고 NO가 시작되지 않은 경우 사용자에게 경고할 수 있다. 이는 벤틸레이터 회로와 백 회로 모두에 적용된다.
일부 실시예에서, 카트리지는 메모리 장치를 포함할 수 있다. 메모리 장치는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치는 사용 오류를 줄이기 위해 카트리지 유형을 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 메모리 장치와의 통신은 카트리지에 직접 전기적으로 접촉하거나 RFID와 같은 무선 수단을 통해 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리 장치상의 정보 및 메모리 장치와의 통신은 데이터 보안을 보장하고 위조를 방지하기 위해 암호화된다. 일부 실시예에서, 실제 마이크로 프로세서, 센서 및/또는 메모리가 카트리지 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로 프로세서, 센서 및/또는 메모리는 카트리지와 별개이며 무선으로 또는 유선 연결을 통해 카트리지와 통신할 수 있다.
카트리지를 이용하는 일부 실시예에서, 메모리는 다양한 카트리지 옵션에 관한 정보를 저장하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 종류의 카트리지가 삽입되었는지 알면 제어기는 메모리에 저장된 정보를 사용하여 벤틸레이터 유량 측정, 카트리지 수명, NO 설정 제한, 전극 수명 및 카트리지와 관련된 기타 파라미터에 대한 해당 교정 요구 사항을 조회할 수 있다. 메모리 장치는 예를 들어 운송을 위해 하나의 제어기에서 다른 제 2 제어기로 전달될 수 있다. 메모리 장치는 예를 들어 치료 설정, 흐르는 NO 분자의 수, 흐르는 NO2 분자의 수, 알람 로그, 치료 로그 및 환자 이력을 캡처할 수 있다. 스캐빈저 카트리지를 통해 흐르는 NO 및/또는 NO2 분자의 수를 이해하면 시간 기반 방법보다 서비스 수명을 보다 정확하게 결정할 수 있어 폐기 전에 스캐빈저 카트리지를 보다 완벽하게 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 카트리지를 통해 유동된 NO- 함유 가스의 부피는 메모리 장치에 기록된다. 일부 실시예에서, 스캐빈저가 삽입된 시간 동안 발생된 플라즈마 방전의 수는 카트리지에 기록된다. 스캐빈저 경로가 2 개 이상인 스캐빈저 카트리지의 경우 각 경로의 사용량은 카트리지 메모리 장치에 독립적으로 저장된다. 일 실시예에서, 메모리 장치는 카트리지가 제어기에 삽입되었는지 여부를 표시하는데 사용된다.
제조 프로세스 동안 다양한 유형의 정보가 메모리 장치에 기록될 수 있다. 예를 들어 카트리지 제조 동안 메모리 장치에 기록되는 정보는 부품 번호와 관련된 정보를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않으며, 카트리지의 유량 측정, 압력 측정 또는 기타 감지 기능에 대한 제조업체 ID, 제조 날짜, 만료 날짜, 일련 번호, 로트 번호 및 교정 상수 등이 있다. 치료 동안 메모리 장치에 기록되고 판독되는 정보는 제 1 전극 조립체(A)에 대한 스파크의 횟수를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않으며, 제 2 전극 조립체의 스파크 횟수(B), 첫 번째 사용 날짜, 누적 사용 시간, 네오(신생아), Ped(소아과) 또는 Adt(성인)와 같은 사용자 그룹 정보, 첫 번째 제어기 카트리지의 일련 번호가 사용되고, 마지막 제어기 카트리지의 일련 번호가 사용된다. 카트리지 RFID는 정보를 저장할 수 있고, 이 정보는 사용/신규 상태를 포함하지만 이에 국한되지 않으며, 원하는 NO ppm, 플라즈마 방전 속도 및/또는 플라즈마 듀티 사이클(운송을 위해 다른 제어기로 전송), 환자 치료에 대한 알람 기록, FIO2, SpO2에 대한 환자 추세 데이터, NO 레벨 설정과 같은 마지막으로 사용한 제어기 설정 , NO 레벨 측정, O2 레벨 측정, NO2 레벨 측정, 사용자 사례 노트 및 주석(운송을 위해 다른 제어기로 전송) 등이다. 카트리지 재활용 프로그램은 책임감 있게 카트리지를 폐기하고 카트리지가 현장에서 어떻게 사용되는지에 대한 데이터를 제공하기 위해 구현될 수 있다.
도 143은 리던던시를 갖는 NO 생성 및 전달 시스템의 하드웨어 아키텍처를 도시한다. 메인 제어 보드(MCB)(1770)는 UCM(User Control and Monitoring)(1772)와 PCW(Power Control and Watchdog)(1774)의 형태로 2 개의 서브 시스템을 가지고 있다. 우측 상단 카운터 클록으로부터의 UCM(1772)은 RFID 서브 시스템 및 WIFI 서브 시스템을 위한 터치 패널 디스플레이 조립체(1777), 시스템 펌프(1778) 및 안테나(1780)에 현명하게 연결된다. 시스템 제어기를 가스 센서 팩(1784)으로 가로 지르는 I2C 버스(1782)가 있다. 이를 통해 UCM은 센서 데이터, 워터 트랩 데이터, 센서 팩 압력 및 유량을 수집하고 샘플 라인 펌프를 제어할 수 있다.
MCB/UCM 외부에 GSM 모듈 및 USB 모듈, 간호사 호출 기능 및 시스템 내에 다수의 속도 제어 냉각 팬이 있다. MCB 외부에서 인클로저 온도가 측정되고 가청 경보에 스피커가 사용된다. MCB 하단에는 최대 2 개의 GDN 보드(1786, 1788)에 연결할 수 있다. 도면의 왼쪽은 PCW와의 연결 및 기능을 보여준다. 서비스 도어 열림 표시가 있다. 이중화를 위해 2 개의 배터리가 제공되어 동시에 또는 순차적으로 충전 및 방전할 수 있다. 하나의 배터리가 고장 나면 시스템은 두 번째 배터리에서 충분한 전력을 끌어와 치료를 계속할 수 있다. DC 전원이 공급되고 AC 전원이 공급되고 스위치 위치가 표시된다. PCW 모듈 내부에는 시스템 재난 발생시 오디오 경보를 활성화하는 압전 버저가 있다. 상태 표시기, 전원 가용성 및 경보에 대한 LED가 있다. LED(도시되지 않음)를 포함하는 플렉스 회로는 MCB에 연결되고 시스템 상태를 전달하기 위해 핸들 내의 라이트 바를 조명하기 위해 핸들의 내부 표면 주위로 연장된다.
UCM의 내부 센서는 주변 광, 주변 습도, 배향, 내부 온도 및 내부 습도를 측정한다. MMC 플래시 스토리지 및 DRAM이 있다. 고속 USB 4 포트 허브도 특징이다.
도 144는 GDN(Generate and Delivery NO) 보드(1790)의 실시예이다. 왼쪽에서 오른쪽으로 GDN은 치료 설정과 같은 UCM으로부터 명령을 받는다. GDN은 시스템 반응 가스 펌프를 제어한다. GDN은 오프 보드 센서 및 시스템 구성 요소를 위한 추가 전원 조정 기능을 제공한다. 공진 1 차 회로는 플라즈마 전극에 차례로 연결되는 변압기에 연결된다. 오프 보드 센서 및 시스템 구성 요소는 매니폴드 1792에 연결되어 다양한 가스의 흐름을 올바르게 제어한다. 매니폴드(1792)에 연결된 스캐빈저/필터 카트리지(1714)가 시스템 및/또는 NO 생성으로부터 오염 물질을 제거한다. 벤틸레이터 카트리지(1796)에는 벤틸레이터와의 흐름 및 수동 호흡(포장)을 측정하는 센서가 있다.
제어 파라미터
전술한 바와 같이, 생성 가스, 반응 가스 및 환자에 관한 정보를 포함하는 시스템에 관한 다양한 정보는 제어기에 의해 NO 생성 시스템에 의한 NO 생성을 제어하기 위한 제어 파라미터로서 사용될 수 있다.
NO 생성의 다양한 측면에 영향을 줄 수 있고 제어 파라미터에 의해 제어되는 플라즈마 파라미터는 다음을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다:
· 파형 제어 회로 AC 주파수 - 플라즈마의 AC 전류를 생성하는데 사용되는 제어 신호의 주파수이다. 고전압 회로의 공명을 조정하는데 사용된다.
· 파형 제어 회로 AC 듀티 사이클 - 플라즈마의 AC 전류를 생성하는데 사용되는 제어 신호의 듀티 사이클이다. 이것은 고전압 회로의 고조파의 에너지 함량을 제어하기 위해 AC 전류의 모양을 정의하는데 사용된다.
· 방전 펄스 - "펄스"라고도 하는 플라즈마 이벤트
· 방전 펄스 주파수 - 방전 시간의 역수(1/펄스주기)
· 펄스 주기 - 한 플라즈마 이벤트 시작에서 다음 플라즈마 시작까지의 시간.
· 펄스 듀티 사이클 - 방전이 켜져 있는 방전 기간의 일부.
· 플라즈마 지연 - 고전압 활성화와 실제 플라즈마 생성 사이의 시간. 전극 사이의 가스가 이온화되고 분해되는데 필요한 시간이다. 이 파라미터는 전극 온도에 따라 다르다. 전극을 고온으로 유지하기 위해 방전 버스트를 발생시킴으로써, 플라즈마 지연이 최소화될 수 있다.
· 방전 전력 - 방전 중 전극 간의 전위차(V)와 전류(A)의 곱이다.
· 버스트 - 근접한 펄스 그룹.
· 버스트 카운트 - 버스트의 펄스 수이다.
· 버스트주기 - 버스트 이벤트 시작 사이의 경과 시간.
· 버스트 듀티 사이클 - 버스트 기간 동안 펄스가 발생할 수 있는 시간의 백분율이다. 일 실시예에서, 이 파라미터는 듀티 사이클을 감소시킴으로써 극히 낮은 레벨의 NO를 생성하는데 사용된다(즉, 간격이 더 멀어짐).
· 버스트 주파수 - 발생하는 초당 버스트 수.
NO 생성 알고리즘
NO 생성 시스템은 하나 이상의 입력 제어 파라미터에 기초하여 NO 분자/시간의 속도를 변화시킬 수 있다. NO 생성 알고리즘에 대한 입력은 하나 이상의 플라즈마 챔버에서 생성된 생성 가스에서 NO 생성/농도를 제어하는데 사용될 수 있는 다음 파라미터 중 하나 이상일 수 있다:
· 병용 치료(환기, CPAP, ECMO, 마취, 수동 호흡 등) 파라미터 : 유량, 압력, 가스 온도, 가스 습도. 이들 파라미터는 NO 생성 장치에 의해 측정되거나 아날로그 또는 디지털 통신에 의해 NO 생성 장치로 전송될 수 있다.
· 환자 파라미터 : 흡기 흐름, SpO2, 호흡 감지, 일호흡량, 일분 호흡 용적, 호기 NO2, etCO2,
· 주변 환경 파라미터 : 주변 온도, 주변 압력, 주변 습도, 주변 NO, 주변 NO2
· 장치 파라미터 : 플라즈마 챔버 압력, 플라즈마 챔버 흐름, 플라즈마 챔버 온도, 플라즈마 챔버 습도, 전극 온도, 전극 유형, 전극 간격.
· NO 처리 파라미터 : 목표 NO 농도, 지시된 NO 농도, 지시된 NO2 농도. 일부 실시예에서, NO 생성 알고리즘은 반응 가스 및/또는 흡기 가스의 몰 유량 계산을 향상시키기 위해 반응 가스의 습도 및 가스 조성 감지를 사용할 수 있다.
NO 생성 알고리즘으로의 출력
일부 실시예에서, 시스템은 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스 흐름을 제어하고, 플라즈마 주파수, 플라즈마 지속 시간, 플라즈마 듀티 사이클, 플라즈마 에너지, 버스트 카운트 등과 같은 다른 모든 설정은 일정하다. 아래 표(표 1)는 일부 플라즈마 제어 알고리즘을 보여준다. 변수는 치료 중 언제든지 파라미터를 실시간으로 조정할 수 있음을 의미한다. 제어 파라미터의 모든 가능한 조합이 표에 도시된 것은 아님을 이해할 것이다.
파라미터 Alg1 Alg2 Alg3 Alg4 Alg5 Alg6
반응 가스 유동 가변 가변 가변 가변 일정 일정
배출 주파수 일정 일정 가변 일정 일정 일정
배출 듀티 사이클 일정 가변 일정 가변 가변
배출 파워 일정 가변 가변 가변 가변 가변
펄스 듀티 사이클 일정 가변 가변 가변 가변 일정
버스트 카운트 일정 가변 가변
버스트 지속 일정 일정 가변
버스트 주파수 일정 가변 일정
버스트 듀티 사이클 일정 가변 가변
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 NO2 출력을 최소화하기 위해 플라즈마 제어 파라미터를 선택한다. NO2 출력이 동일한 파라미터 범위가 있으면 전기 에너지 소비 최소화를 기준으로 파라미터가 선택된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 제어 및/또는 가스 흐름 파라미터는 NO 생성 장치의 출력이 일정한 NO 농도가 되도록 하여 NO 성능이 일정한 NO 농도를 갖는 NO의 것과 유사하도록 선택된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 제어 및/또는 가스 흐름 파라미터는 NO 생성 장치의 출력 NO 농도가 시간에 따라 소정의 농도 프로파일을 따르도록 선택된다.
흡기 흐름
일부 실시예에서, 제어기는 규정된 NO 농도를 달성하는데 필요한 산화 질소의 양을 계산하기 위해 흡기된 공기의 흐름을 측정한다. 이는 다양한 기술, 예를 들어 흡기 류 센서를 사용하여 달성할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 흐름은 흐름의 대리로서 흡기 내 압력을 측정하여 측정할 수 있다. 사용자가 흡기 유량을 제어기에 입력하게 하고, 및 송풍기 또는 흐름을 생성/측정하는 다른 장치로부터 유선 또는 무선 연결을 통해 유량 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
유량은 다양한 방식으로 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 유량은 제어기 내에 위치된 압력 센서에 의해 공기 흐름 내의 유량 제한에 걸친 압력 강하의 측정에 의해 측정된다. 일부 실시예에서, 흐름은 일회용 카트리지 내에 위치한 압력 센서에 의해 공기 흐름 내의 흐름 제한에 걸친 압력 강하의 측정에 의해 측정된다. 일부 실시예에서, 흐름은 가열된 와이어를 통한 측정에 의해 측정된다. 일부 실시예에서, 흐름은 가열된 서미스터를 통한 측정에 의해 측정된다. 일부 실시예에서, 유량은 열전대와 같은 한 쌍의 온도 센서 또는 저항 온도 검출기(RTD)를 사용하는 열 질량 유량계에 의해 측정된다.
시스템은 또한 하나 이상의 처리 공기 펌프를 포함할 수 있다. 처리 공기는 부류 또는 주류 용도에서 NO 생성에 충분한 공기 흐름으로 구성된다. 치료 공기는 환자가 호흡하는 공기의 부분 집합일 수 있으며 환자의 흡기 전에 공기의 주요 흐름과 혼합된다.
대기 펌프는 대기를 공급하여 플라즈마 챔버로 보내는데 필요하다. 플라즈마 챔버로의 공기 흐름을 측정하면 공기 펌프가 작동한다. 일부 실시예에서, 이 측정은 데워진 서미스터를 사용하여 이루어지지만, 유동 저항을 통한 차압과 같은 다른 유량 측정 기술도 동일하게 효과적이다. 목표 공기 펌프 속도는 규정된 NO 수준, 흡기 공기 유량, 공기 온도, 기압, 공기 습도 및/또는 기타 요인의 함수일 수 있다. 일 실시예에서, 설정된 가스 유량은 원하는 NO 몰/분 및 상기 열거된 변수에 기초하여 하나 이상의 룩업 테이블에 나타난다.
일부 실시예에서, 송풍기 회로에서 측정된 가스 유량은 NO 생성을 위한 공기 펌프 속도 및/또는 반응 가스 유량을 결정하기 위한 입력을 제공한다. 이 접근법의한 가지 장점은 자발적으로 호흡하는 환자와 잘 작동하여 시스템이 각 호흡에 맞게 NO 생성을 증가시킨다는 것이다.
기류 속도의 범위는 예를 들어 플라즈마 챔버를 통한 기류를 주류 흡기 기류의 10 % 이하로 유지하기 위해 0 내지 15 lpm으로 변할 수 있다. 공기 펌프는 다이어프램, 원심 분리기, 팬, 송풍기, 왕복 운동, 기어 및 기타 설계를 포함하여 거의 모든 유형이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 펌프가 꺼져있을 때 펌프를 통한 수동 공기 흐름을 방지할 수 있으며, 이는 벤틸레이터 회로에 누출을 나타내는 산화 질소 생성 시스템을 제거할 것이다. 이 기준을 만족시키는 펌프의 예는 다이어프램 펌프이다. 일부 실시예에서, 펌프는 0 내지 6 lpm의 유량으로 저장소를 채우는데 사용되는 반면, 저장소를 나가는 흐름은 0 내지 15 lpm의 범위에서 변화한다. 저장소의 배출량은 저장소의 부피에 따라 지속 시간이 짧을 수 있다.
펌프가 꺼졌을 때 수동 가스 흐름을 방지하지 않는 경우, 밸브는 펌프와 직렬로 배치되어 배기 회로에서 대기로의 수동 공기 흐름을 차단할 수 있다. 일부 실시예에서, 밸브의 폐쇄가 환자에게 산화 질소의 전달을 방해하지 않도록 밸브는 폐쇄될 때(꺼질 때 개방) 전력을 필요로 할 것이다. 체크 밸브, 덕빌 밸브 및 교차 슬릿 밸브를 포함하지만 이에 제한되지 않는 수동 밸브도 일부 응용 분야에서 작동할 수 있다.
비강 캐뉼라를 통한 NO의 전달과 같은 일부 실시예에서, 치료 정지는 비강 캐뉼라 튜브 내의 잔류 NO가 NO2로 전환되게 할 수 있다. 치료가 재개되면 잔여 NO2가 환자에게 전달된다. 이에 대한한 가지 해결책은 치료가 재개될 때 공기 펌프가 잠시 역순으로 작동하여 잠재적으로 NO2 함유 공기를 비강 캐뉼라에서 스캐빈저로 끌어 당기는 것이다. 공기 펌프는 비강 캐뉼라 내의 공기량이 공기와 교환되기에 충분한 시간 동안 역으로 작동한다. 이 시점에서 공기 펌프는 환자에게 NO를 전달하기 위해 순방향 흐름 및 플라즈마 활동으로 전환될 수 있다.
다이어프램 펌프와 같은 일부 유형의 펌프는 박동성이어서 공기 흐름으로 박동을 유발한다는 점에 유의해야 한다. NO 생성이 공기 밀도의 함수 인 것을 고려하면, 고압 반응 가스는 플라즈마 내에서 더 많은 N2 및 O2를 공급하여 주어진 플라즈마 방전에 대해 더 많은 NO를 생성한다는 것을 따른다. 다이어프램 펌프 직후의 경우와 같이 반응 가스 압력이 변하면 압력에 따라 생산 수준도 달라지지 않는다. 반응 가스 스트림의 펄스 성이 최소화될 때 더 높은 수준의 NO 생성 일관성이 얻어 질 수 있다. 임계 유동 오리피스, 다이어프램, 어큐뮬레이터 또는 엘라스토머 튜브와 같은 가요성 벽 튜브를 사용하는 등 펌프의 다운 스트림에서 압력 맥동을 감소시키는 공압 수단이 있다.
일 구현예에서, 반응 가스 내의 펌프 맥동 또는 다른 유형의 압력 변동은 압력 센서, 마이크로폰, 힘 센서, 스트레인 게이지, 압력계 또는 다른 유형의 압력 센서로 감지되고 플라즈마 활동의 타이밍을 결정하는데 사용된다. 일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 펌프 펄스 사이클에서 동시에 플라즈마를 생성하여 NO 생성을 보다 일관성 있게 만든다.
시스템은 또한 하나 이상의 가스 샘플 밸브를 포함할 수 있다. 제어기는 수동 또는 소프트웨어 제어 밸브를 사용하여 샘플 라인과 대기에서 소싱 가스를 선택하여 교정 목적으로 깨끗한 공기를 소싱할 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 공급원을 선택하기 위해 솔레노이드 밸브가 사용되지만, 이 기능을 수행하기 위해 다른 유형의 밸브가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 제어기는 밸브를 사용하여 카트리지로부터의 소싱 가스 또는 플라즈마 챔버로부터 직접 소싱 가스를 선택할 수 있다. 플라즈마 챔버로부터 직접 공급된 가스는 보정 목적으로 알려진 양으로 NO 및 NO2를 가질 수 있다.
시스템은 또한 주변 압력 측정 및/또는 스파크 챔버 압력 측정을 사용하여 습도, 상승, 압력 및 온도를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 주변 조건에서의 변화를 보상할 수 있다. 예를 들어 습한 공기는 건조한 공기보다 밀도가 낮다. 그러나 습한 공기에서 아크를 이온화하고 방출하는 것이 더 어렵다. 이러한 요소의 최종 결과는 민감도 요소로 변환된다. 제어기는 각 주변 조건에 대한 감도 계수를 사용하여 공칭 교정 조건과 비교하여 현재 주변 조건에 따라 NO 생성을 조정할 수 있다.
플라즈마 및 NO 생성에 대해 공기를 보다 일관성 있게 만들기 위해 사전 전극 스캐빈저가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 사전 전극 스캐빈저는 일회용 공기 필터 카트리지 내에 위치하고 공기가 펌프로 들어가기 전에 공기를 세정한다(도 49). 일부 실시예들에서, 사전 전극 스캐빈저는 펌프 뒤에 그러나 플라즈마 챔버 앞에 위치된다. 일 실시예에서, 사전 전극 스캐빈저 재료는 펌프와 플라즈마 챔버 사이의 어큐뮬레이터 역할을 하는 공기 저장소 내에 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 일정한 스파크 속도를 유지하면서 스파크 챔버를 통한 공기 흐름을 변화시킬 수 있다. 혈장 활성은 일정하거나(즉, 연속적), 주기적 또는 가변적일 수 있다. 환자 흐름에서 원하는 NO 농도 프로파일을 달성하는 것은 스파크 활동의 존재 하에 하나 이상의 공기 흐름을 변화시키는 것을 포함하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 스파크 활동은 연속적이거나 간헐적이거나 가변적일 수 있다. 일부 실시예에서, NO 농도 프로파일은 전체 흡기 부피에 대해 일정할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 농도 프로파일은 매 n 번째 호흡에 대해 일정하고 나머지 호흡에 대해 0 이하의 크기일 수 있다.
시스템은 스파크 챔버를 통한 공기 흐름을 스케일링하기 위한 입력으로서 환자 치료 파라미터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 벤틸레이터 회로의 흡기 공기 흐름을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 반응 가스 흐름은 벤틸레이터 흐름의 1/12이다. 다른 실시예에서, 반응 가스 흐름은 벤틸레이터 흐름의 1/20 내지 1/10로 변한다. 공기 흐름은 벤틸레이터 회로에서 산소 농도를 희석시킬 수 있으므로, 가장 적은 양의 반응 가스 흐름/환기 희석이 바람직하다. 공기 흐름 대 배기 흐름의 비율이 작을수록 산소 희석이 줄어든다. 대안적으로, 산소 농축기 또는 블렌더로부터의 가스 흐름은 환자 치료 파라미터 입력으로서 사용될 수 있다.
스파크 챔버를 통한 흐름이 정확하도록 공기 흐름의 폐 루프 제어가 사용될 수 있다. 저장소 내의 압력 제어를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유형의 제어가 사용될 수 있으며, 펌프로부터의 흐름 제어, 압력 헤드 존재시 가변 오리피스 제어, 압력 헤드 존재 시 알려진 오리피스/흐름 제한이 있는 밸브의 아날로그 또는 디지털 변조(예 : PWM).
일부 실시예에서, 벤틸레이터 가스 흐름의 희석이 사용자 정의 최소 O2 임계 값을 시행하도록 제한되는 시스템이 제공될 수 있다. 예를 들어, 벤틸레이터가 100 % 산소를 전달하는 경우 목표 환자 O2 농도 92 %는 대기가 희석제일 때 벤틸레이터 흐름의 10 % 미만의 희석제 흐름이 필요하다.
벤트 흐름과 함께 스파크 챔버를 통한 공기 흐름을 증가시키기 위해, 시스템은 가능한 한 빨리 벤틸레이터 회로에서 흡기 펄스를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 연결 단부에 유량 센서를 갖는 벤틸레이터 튜브(예를 들어, 대략 18 "길이)가 시스템이 흡기 펄스를 조기에 검출할 수 있도록 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 흡기의 압력을 벤틸레이터 내에서 측정하여 자발적인 호흡을 감지할 수 있다. 따라서 NO 검출 시스템은 벤틸레이터 전에 호흡을 감지할 수 있으므로 시스템이 예측 알고리즘 없이 흡기 볼 루스의 앞쪽 가장자리에 NO를 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 벤트 흐름 측정치를 NO 흐름 측정과 비교하여 동기식 NO 흐름 타이밍을 확인할 수 있다. NO 피크 흐름으로부터 벤트 피크 흐름의 시간을 빼서 위상 오프셋을 계산함으로써 비교가 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 목표 델타는 오프셋이고, 일부 실시예에서는 NO 펄스가 흡기 펄스를 이끄는 것이 바람직하므로, 정의된 오프셋은 양의 값이 될 것이다. 일부 실시예에서, 시스템은 특정 흡기 펄스의 타이밍을 예측하기 위해 이전 흡기 펄스의 샘플(일반적으로 3의 카운트)의 타이밍을 사용한다.
다른 제어 및 플라즈마 파라미터 고려 사항
일부 실시예에서, 사용자에 의해 지시된 규정된 NO 농도에 기초한 룩업 테이블을 갖는 개방 루프는 다음 파라미터 중 하나 이상과 함께 사용된다: 카트리지 유형, 벤틸레이터 유량, 주변 온도, 주변 압력, 주변 습도, 벤틸레이터 흡기 라인의 측정된 NO 값 및 생산에 영향을 미치는 기타 요인.
NO 생성의 제어에 다양한 센서가 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 경보를 생성할 수 있는 단일 NO 센서로부터의 부분 피드백 제어가 사용된다. 센서 입력을 기준으로 10 %와 같은 제한된 양만 처리를 조정할 수 있다(예 : 트리밍). 일부 실시예에서, 이중 NO 센서가 사용될 수 있으며, 하나의 센서는 폐 루프 제어에 사용되고 다른 센서는 경보 조건에 사용된다. 센서 고장을 감지하기 위해 두 센서를 서로 비교할 수 있다. 일부 실시예에서, 트리플 NO 센서 시스템은 폐 루프 제어를 위해 사용될 수 있다. 한 센서가 다른 센서와 다른 경우 해당 센서를 무시하고 나머지 두 센서로 치료를 계속할 수 있다. 일부 실시예들에서, 새로운 NO 설정이 선택될 때 NO 농도 경보 임계 값이 자동으로 조정된다. 일부 실시예에서, NO 경보 설정은 목표 값보다 높은 백분율 및 백분율 이하의 백분율에 기초한 공차에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, NO 경보 설정은 NO 목표 농도에 기초하여 룩업 테이블로부터 결정된다.
각종 NO 생산 제어 방식이 시스템에 의해 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 가스 유량 및 하나 이상의 제어 파라미터에서 NO 생산을 제어하는데 사용된다. 플라즈마 챔버 가스 유량은 펌프 속도, 저장실 챔버 압력, 비례 밸브 설정 또는 기타 수단으로 제어할 수 있다. 플라즈마 파라미터는 속도, 듀티 사이클 스위칭 전압 차 변압기의 권선이나 에너지 일 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 가스 유량 플라즈마 듀티 사이클이 제어된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 가스 유량 및 스파크 에너지가 제어된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 가스 유량 플라즈마 주파수가 제어된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 가스 유량은 호흡에 따른 호흡 유량 변화의 함수로 변경된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 가스 유량은 흡기 유량의 일정한 비례 분율(10 %)이다. 일 실시예에서, 플라즈마 맥박수는 호흡주기에 걸쳐 일정한 NO의 농도를 유지하기 위해 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 공기 펌프 속도는 일정하게 유지되고 혈장 제어 파라미터 만이 환자 흡기 흐름에 기초하여 제품 요구 NO 농도로 변화된다. 일 실시예에서, 플라즈마 파라미터 상수 만 플라즈마 가스 유량을 변화 유지된다. 일 실시예에서, 플라즈마 파라미터는 일정하게 유지되고 플라즈마 가스 유량은 흡기 유량의 일부가 되도록 제어된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 가스 유량은 일정하게 유지되고, 플라즈마 에너지가 변화된다. 이들 NO 생성 방식의 임의의 조합이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
주어진 레벨의 NO 분자를 발생시키는 플라즈마 챔버 가스 유량 및 다른 플라즈마 파라미터(예를 들어, 펄스 속도, 펄스 폭, 펄스 에너지)의 다수의 조합이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 주어진 NO 생성 레벨에 대한 플라즈마 파라미터는 배출 가스에서 NO2 레벨의 최소화에 기초하여 선택된다. 일부 실시예들에서, 주어진 양의 NO 생성에 대한 플라즈마 챔버 가스 유량은 배출 가스에서 NO2 레벨을 최소화하는 것에 기초하여 선택된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 가스 유량 및 플라즈마 파라미터(레이트, 듀티 사이클 또는 에너지)의 조합은 생성 가스에서 NO2 레벨을 최소화하는 것에 기초하여 선택된다.
스파크 에너지
일부 실시예에서, 스파크 에너지는 NO 생성을 제어하는데 사용될 수 있다. 스파크 에너지가 증가하면 NO 출력이 증가할 수 있다. 스파크 에너지는 전극 갭에서의 고전압 회로 전압 및 고전압 회로 전류의 함수이다. 방전 펄스 주파수를 높이거나 펄스 듀티 사이클을 단축하면 방전시 변압기에서 가용 전류를 증가시키는 효과가 있다. 스파크 에너지에 영향을 미치는 설계 요소에는 변압기 누설 전류(최소화), 변압기 커패시턴스(Litz 와이어를 사용하여 최소화하고 와이어를 자기 코어에 치수에 가깝게 유지), 역률 보정 장치가 공진 교류(AC)를 변압기에 전달하도록 조정되어 와이어 임피던스(Litz 와이어)를 줄임으로써 변압기 온도를 최소화 등이 있다. 시스템은 또한 지속적인 NO 생산이 있도록 작동될 수 있다. 일부 실시예에서, 산화 질소 생성 시스템은 산화 질소 생성에 우선 순위를 두고 작동할 수 있다. 따라서 단일 장애 발생시 시스템은 계속 산화 질소를 생성한다. 경보 조건이 있는 경우에도 시스템은 사용자에게 문제를 알리면서 NO 생성을 계속할 수 있다. 이 시스템은 몇 가지 중요한 시스템 요소에 중복성을 갖도록 설계될 수 있다. 전극, 스캐빈저 회로, 에어 펌프, 고전압 회로, 플라즈마 타이밍 회로, 산화 질소 센서 및 배터리와 같은 연속 작동을 보장하기 위해 다음 시스템 요소 중 둘 이상이 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, NO 발생 장치는 NO 함유 가스를 연속적으로 순환시키고 그것을 스크러빙하여 공 급 가능하게 하는 공압 루프를 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버 후에, 산소 및 질소 농도는 각각 약 21 부피 % 및 78 부피 %의 대기 농도와 실질적으로 변하지 않고 유지된다. 따라서, 플라즈마에 NO가 발생하는 순간부터 NO2가 형성되고 있다. 이 NO2의 일부는 NO- 풍부 가스가 흡기 흐름에 혼합되기 전에 전기 NO 발생기 후에 화학적으로 제거될 수 있다. 공압 회로의 상세 설계, 흡기 유량 및 NO- 요법의 세부 사항에 따라, 화학적 NO2 제거 후 그러나 주입 전의 부피에서 NO- 풍부, O2- 풍부 가스의 체류 시간이 과도할 수 있다. 과도한 체류 시간은 더 큰 NO2 형성을 초래한다. 이 설계는 NO가 풍부한 가스의 순환 루프를 고려한다. 가스는 지속적으로 순환하며 일부는 흡기 사지로 전환된다. 재순환은 체류 시간을 제한하므로 NO2 형성이 제한될 수 있다. 더욱이, NO 소스로 되돌아오는 가스는 "재 스크러빙(re-scrubbed)"되어 NO2 축적을 제한할 수 있는데, 이는 도 93 내지 도 95에 대해 더 상세히 설명된다.
산화 질소를 받는 환자는 갑작스런 정지보다는 점진적인 이유를 요구하고, 시스템은 여러 가지 방법으로 환자의 이유를 지원할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 환자가 사용자가 선택한 시간 동안 특정 투여량에 있었다는 것을 사용자에게 알리는 이유 알림을 제공할 수 있다. 한 실시예에서, 시스템은 SpO2 수준을 포함하지만 이에 제한되지 않는 생리학적 입력에 기초하여 이유를 자동화할 수 있다. 이 모드에서 시스템은 NO 선량을 낮추고 환자 반응을 모니터링한다. NO의 감소된 투여량에 대해 환자가 잘 반응하지 않으면(예를 들어 SpO2 수준 감소), NO 수준이 다시 증가 될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 이유에 대한 환자의 반응 및 일반적인 환자 이력을 보여주는 트렌드 스크린을 제공할 수 있다. 트렌딩 스크린은 처방된 NO 용량, 측정된 NO 수준, SpO2 수준, FIO2 수준 및 치료 또는 일반적인 환자 상태에 특정한 다른 파라미터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 환자 및 치료에 대한 다양한 정보를 디스플레이할 수 있다.
일부 실시예에서, 산화 질소 전달 및 생성 시스템은 때때로 NO, NO2, O2 및 다른 가스의 측정을 수행한다. 가스 센서는 적절한 측정 정확도를 보장하기 위해 주기적으로 교정할 수 있다.
고도 보상
높은 고도에서 공기의 밀도는 낮은 고도에서보다 작다. 더 높은 고도에서 전극 간극 사이에 더 적은 O2 및 N2 분자가 존재하여, NO 분자는 해수면보다 느린 속도로 생성된다. 높은 고도에서 전극들 사이의 모든 종류의 분자의 감소는 또한 방전이 발생하는 항복 전압을 감소시킨다. 일부 실시예들에서, NO 발생기는 플라즈마 챔버 내의 가스 상태의 표시로서 대기압을 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 내의 압력이 측정된다. 제어기는 정확한 양의 NO가 생성되도록 플라즈마 챔버 압력의 함수로서 방전 활동을 변경할 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버의 하류에 가변 흐름 제한이 사용되어 플라즈마 챔버 내의 압력을 제어한다. 예를 들어, 더 높은 고도에서, 비례 밸브는 유량을 제한하고 플라즈마 챔버 내의 압력을 증가시켜 NO 출력을 증가시키도록 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 챔버 내의 압력이 일정한 레벨로 유지되기 때문에 고전압 파라미터에 대한 변경은 높은 고도에서 요구되지 않는다.
주변 조건의 변화
일부 실시예에서, NO 발생 시스템은 주위 조건(습도, 상승, 압력, 온도)의 변화에 대한 보상 수단을 포함하는데, 이러한 조건은 주어진 방전에 대해 생성된 NO 분자의 수에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 보상은 다음 파라미터 중 하나 이상을 변경하는 형태일 수 있다: 방전 지속 시간, 방전 빈도, 방전 전압, 방전 듀티 사이클, 플라즈마 챔버 내의 압력, 플라즈마 챔버를 통한 유량, 방전 버스트 카운트 또는 NO 생산에 영향을 미치는 것으로 알려진 기타 파라미터. 일부 실시예들에서, NO 발생 시스템은 다음의 파라미터들 중 하나 이상을 측정한다: 주위 압력, 플라즈마 챔버 압력, 주위 온도, 플라즈마 챔버 온도, 주위 습도, 플라즈마 챔버 습도.
흐름의 연속 변화
환자 호흡은 자발적이거나 기계에 의해 유도될 수 있다. 두 경우 모두, 환자가 흡입하는 대로 유량이 동적이다. 이는 환자에게 일정한 농도의 NO를 제공하기 위해 NO 생성 장치에 도전을 제공한다.
플라즈마가 흡기 가스 내에서 발생하는 인라인(주류) 구성에서, 흡기 가스를 적절하게 투여하기 위해 플라즈마 파라미터 만 실시간으로 변화될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 제어 입력으로서 작용하는 압력 및/또는 유량 측정을 감지한다.
부류 구성에서, 환자 흡입 가스와 무관한 N2 및 O2 함유 가스 공급원에서 플라즈마가 생성된다. 예를 들어, 외부 스트림으로부터 N2 및 O2- 함유 가스를 공급하는 측류 NO 발생 장치는 가스의 일부를 NO로 변환하고 그 NO- 함유 가스를 벤틸레이터 회로에 도입한다. 이 예에서, NO 생성 장치는 흡기 가스에서 일정한 NO 농도를 달성하기 위해 송풍기 흐름에 비례하여 가변 량 NO를 생성해야 한다. 일 실시예에서, NO 발생 장치는 일정한 NO- 함유 가스 흐름을 벤틸레이터 회로에 전달하고 하나 이상의 플라즈마 제어 파라미터만을 변화시킨다.
벤틸레이터 회로 내의 압력 변화는 벤틸레이터 스트림 내로 NO- 함유 가스의 유입에 대한 저항을 나타낸다. 일부 실시예에서, 일정한 속도로 펌프를 작동시키면 흡기 펄스 동안 발생하는 고압으로 인해 흡기 동안 벤틸레이터에 NO가 도입되지 않는 상황이 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 작은 오리피스는 NO 주입 위치에서 벤틸레이터 회로 내의 압력보다 제품 가스 압력을 더 높게 유지하여 벤틸레이터 회로로의 NO 흐름이 항상 존재하는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, NO 생성 장치를 통한 반응 가스 흐름은 벤틸레이터 흐름의 함수로서 변화된다. 일 실시예에서, NO 생성 장치를 통한 공기 흐름은 환자 흡기 흐름의 유량에 선형 비율로 변화된다. 일 실시예에서, 선형 비율은 1-10 %이지만, 20 %만큼 높은 비율이 고려되었다.
입력 파라미터의 함수로서 NO 발생기를 통해 실시간으로 반응 가스 흐름을 변화시키는 것이 장점을 제공한다: 1) 플라즈마를 통한 흐름이 증가함에 따라 NO 분자의 양이 증가하여 필요할 때 NO 생성이 증가한다. 2) 흡기 흐름 압력이 증가함에 따라 NO 발생 시스템 내의 압력이 증가하여 제품 가스가 흡기 흐름으로 계속 흐르도록 한다. 3) 환자에게 일정한 NO 농도를 전달하기 위해 혈장 조절 변수의 변경 또는 불필요하다. 4) 반응 가스 유량이 높으면 제어기에서 NO 리치 가스의 운송 지연 및 체류 시간이 최소화된다.
입력 파라미터는 환자 흡기주기 타이밍 및/또는 유량의 표시일 수 있다. 감지된 파라미터는 압력, 흐름, 온도, 변형, 음향, 초음파, 광학 또는 다른 수단 중 하나 이상일 수 있다. 파라미터는 NO 생성 장치에 의해 직접 감지되거나 다른 장치에 의해 측정될 수 있고 유선, 무선, 광학 또는 다른 수단을 통해 NO 생성 장치와 통신될 수 있다. 일 실시예에서, 흡기 유량은 NO 생성 시스템에 의해 측정된다. 일 실시예에서, 송풍기 유량은 NO 발생 시스템에 의해 측정된다. 일 실시예에서, 트리거 이벤트는 벤틸레이터에 의해 표시되고 NO 생성 장치와 통신된다. 일 구현예에서, 환자 흉벽 변형 및/또는 다이어프램 EMG 활성은 NO 생성 장치에 전달된다. 일 실시예에서, NO 생성은 환자 흡기 음향(마이크 측정), 흡기 회로 압력, 흡기 유동 온도(흡기 가스가 따뜻하다) 중 하나 이상의 입력에 기초하여 제어된다.
생성 동안 NO/NO2 비율 최적화 - 오존
방전 동안 발생된 NO2 대 NO의 비는 변할 수 있다. NO2를 형성하는 메커니즘 중 하나는 O3가 NO와 결합할 때이다. O3는 방전 전에 전극에 전위가 축적될 때 발생할 수 있는 전기 코로나로 형성된다. NO의 생성은 고전압 제어 회로로부터의 제어 신호에 의해 유지된다. 일 실시예에서, 이것은 AC 펄스로 구성된 웨이브로 구성된다. "파"라는 용어는 고전압 변압기의 1 차 코일을 구동하는 회로로가는 제어 신호를 의미한다. 파동이 높을 때(펄스의 대부분 동안) 1 차 회로는 변압기를 AC 전류로 구동한다. 웨이브가 낮 으면(펄스 오프) 기본 회로가 비활성화된다. 일반적으로, 생성된 NO의 양은이 파의 펄스가 ACTIVE 인 시간의 백분율에 비례한다(즉, NO 생성). 펄스가 시작될 때 전압은 전극을 가로 질러 플라즈마 고장이 발생할 때까지 축적된다. 이 약간의 지연은 펄스 내에서 펄스가 활성화되는 시간을 줄인다. 펄스가 비교적 짧은 경우, 전압 축적은 펄스의 상당 부분이될 수 있고, 따라서 유효 ON 시간을 상당히 감소 시켜서 NO 생성을 감소시킨다. 뜨거운 전극은 그들 사이의 가스를 이온화한다. 따라서, 전극들이 펄스들 사이에서 상당히 냉각될 시간이 없기 때문에 펄스들 사이의 시간이 감소되면 파괴 지연이 감소된다. 일 실시예에서, 펄스는 브레이크 다운 지연을 감소시키기 위해 서로 가깝게 그룹화된다. 일 실시예에서, NO 생성이 너무 높아지지 않도록 하고 파가 활성화되는 평균 유효 시간을 유지하기 위해 펄스 그룹 사이에 공간이 도입된다.
일부 실시예들에서, 초기 플라즈마 고장 후, 펄스가 종료될 때까지 스파크를 더 낮은 에너지로 유지하기 위해 제어 파 전압이 감소될 수 있다. 예를 들어, 2.5mm 갭의 경우 갭을 분해하고 플라즈마를 생성하기 위해 6-12kV가 필요할 수 있으며,이를 유지하려면 500-1000V만 필요하다. 제어 전압을 감소시키면 플라즈마의 전류 및 에너지가 감소하여 저용량 플라즈마 생성이 가능하여 저용량의 NO를 생성할 수 있다. 플라즈마 에너지의 감소는 또한 제어기의 전기 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 시스템은 방전 버스트(일련의 연속적인 방전)를 사용하여 전극을 고온으로 유지함으로써, 제 1 방전 후 후속 방전에서의 플라즈마 지연을 감소시킨다. 일 실시예에서, 시스템은 NO 출력 레벨을 제어하기 위해 버스트 사이의 일시 정지를 변경한다. 버스트 사이의 정지는 또한 전극이 반응 가스 흐름을 냉각시키는 시간을 제공한다. 하나의 방법에서, 코로나로부터 O3 형성을 감소시키기 위해 안티-코로나 절연체 재료가 전극 위와 주변에 사용된다.
와트 당 NO의 생성은 최적의 제어 파라미터를 가질 수 있다. NO 생성 장치를 개발하는 동안 최적의 플라즈마 파라미터가 결정되어 상용 설계의 기본값으로 사용된다. 일 실시예에서, 장치는 스파크 파라미터의 일부 또는 전부를 스위핑하여 치료의 초기 단계 또는 이전 단계에서 최적의 설정을 결정한다. 용량성 고전압 저장 장치는 신뢰성을 위해 선택되지 않았다.
에너지 최적화 및 NO2 최소화는 종종 일치하지 않는다. 일부 실시예에서, 플라즈마 제어 파라미터는 전기 효율을 최적화하도록 선택된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 제어 파라미터는 NO2 생성을 최소화하도록 선택된다. 일부 실시예에서, 플라즈마 제어 파라미터는 NO2 레벨과 전기적 효율의 조합을 최적화하도록 선택되어, 어느 파라미터도 최적화되지 않음을 인식한다.
NO2 관리
산소의 존재 하에서 NO 산화물은 충분한 시간이 주어지면 NO2로 완전히 산화될 것이다. NO2는 폐 안감에서 볼 수 있듯이 수분을 함유할 때 질산을 형성하기 때문에 건강에 좋지 않는다. NO 생성 시스템은 환자에게 전달되는 NO2의 양을 최소화해야 한다. 세정기를 포함함으로써 NO2 수준이 감소되지만, 추가적인 알고리즘 접근법은 NO2 전달을 추가로 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템은 플라즈마 활성이 중단된 후 일정 시간 동안 반응 가스 펌프를 계속 작동시킨다. 이것은 장치의 공압 경로와 청소부를 제거한다. 혈장 활성의 중단은 치료가 종료되었을 때일 수 있다. 혈장 활동의 중단은 또한 숨을 쉬는 것일 수 있다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 스캐빈저를 통한 흐름 방향을 반대로 하여 NO2를 환자 대신 시스템 배기 포트로 향하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 생성 가스는 흡기 스트림으로의 주입 전에 NO2를 NO로 변환하기 위해 300nm 내지 420nm 범위의 주파수를 갖는 UV 광에 노출된다. 일 실시예에서, 흡기 스트림은 NO- 주입 후 300nm 내지 420nm의 주파수로 UV 광에 노출된다.
용량 관리
트림 조정
NO 전달을 위한 치료 설정은 환자 크기(통기 튜브 직경), 가습기 유형, 환자 튜브 길이, 보조 병용 치료(예를 들어 분무기) 및 다른 변수에 따라 다양하다. 이어서, NO 생성에서 환자로의 운송 시간이 차례로 변화하여 NO2 로의 NO 전환 량의 변동을 유발할 수 있다. 샘플 가스가 흡기의 가스 샘플링 위치에서 가스 분석 센서로 이동함에 따라 추가적인 통과 시간이 발생한다. 결과적으로, 가스 센서에 의해 지시된 NO의 양은 요청된 NO의 양과 상이할 수 있다(전형적으로 더 낮다). 일 실시예에서, NO 생성 장치는 가스 센서에서의 NO 측정이 목표 NO 레벨과 일치하도록 NO 생성에서의 미세 조정이 가능하게 하는 트림 특징부를 갖는다. 일부 실시예에서, NO 생성 장치는 가스 센서에서의 측정이 목표 NO 농도 + 시료 수집 지점에서 센서로의 이동으로 인해 손실된 NO 양과 동일하도록 NO 생산에서 미세 조정을 수행할 수 있는 트림 기능을 가지고 있다.
수동 트림 조정
수동 트림 특징은 사용자가 환자에게 전달되는 NO의 양을 변경시키는 환자 셋업의 편차를 극복할 수 있게 한다. 트림 기능을 사용하여 NO 생산을 늘리면 NO 및 NO2 생산이 모두 증가한다. 트림 기능은 NO 및 NO2 알람 레벨을 변경하지 않으므로 안전 기능이 변경되지 않는다. 일 실시예에서, 트림 특징은 터치 스크린 인터페이스 상에 제시된다. 일 실시예에서, 트림 특징부는 물리적 노브이다.
자동 트림 조정
일 실시예에서, 시스템은 가스 센서 데이터를 사용하여 폐쇄 루프 방식으로 목표 NO 전달 레벨에 일치하도록 NO 생성을 자동으로 증가 또는 감소시킨다. 일 실시예에서, 자동 트림 조정은 특정 크기의 조정으로 제한된다. 일 실시예에서, 트림 조정 레벨은 NO의 설정 ppm으로 제한된다. 일 실시예에서, 트림 조정 레벨은 목표 NO 레벨의 백분율(예를 들어, 10 %)로 제한된다. 일부 실시예에서, 자동 트림 특징부는 샘플 수집 지점에서 NO 농도를 제어하도록 샘플 라인 내에서 운송 중에 발생하는 NO 손실을 보상한다.
NO의 다중 투여량
일부 실시예에서, 다단계 NO 요법을 제공하기 위해 다회 용량의 NO를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제 1 용량의 NO는 폐 용기 또는 기도를 확장시키는데 사용될 수 있고, 제 2 용량의 NO는 팽창을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 및 전달 장치는 용량을 목표 용량으로 자동으로 낮추기 전에 설정된 시간 동안(예를 들어 1 내지 2 분) 높은 용량을 전달한다. 다른 실시예에서, 목표 용량으로 변경하기 전에 일정 횟수의 호흡(예를 들어 10) 동안 고용량이 전달된다. 고용량에서 목표 용량으로의 전이는 단계 함수 또는 연속 감소(선형, 대수 등)일 수 있다. 일부 실시예에서, 고용량은 모든 환자에 대한 설정 값이다. 일부 실시예에서, 고용량은 목표 용량의 함수이다(예를 들어, 목표 용량의 2 배).
사용자 인터페이스
일부 실시예에서, 시스템은 제어기와 통신하는 사용자 인터페이스(UI)를 포함할 수 있고 NO 생성, 치료 설정, 경보, 주석, 가스 농도 및 환자 상태와 관련된 정보를 표시하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스는 트렌딩 데이터를 디스플레이하도록 구성될 수 있으며, 트렌딩 데이터는 생성된 NO의 시간 이력, 측정된 NO, SpO2, O2, 호흡 속도, 심박수 및 EKG, 또는 카프노 그래프이다. 일 실시예에서, 라이트 바는 장치 핸들 내에 삽입되고, 가시성을 위해 인클로저 상에 알람 라이트를 위치시킨다. 일 실시예에서, 핸들 측면의 창은 알람 조명이 핸들 측면을 돌출시킬 수 있게 한다. 도 50은 고수준 경보를 위해 적색으로 깜박이는 경보 표시 등 막대(762)의 예를 도시한다. 라이트 바는 경고 용 노란색, 자체 테스트 완료를 위한 녹색, 전달이 활성화되지 않은 파란색, 백 모드 활성을 위한 흰색으로 깜박임과 같은 다른 색상으로 조명될 수 있다. 일 실시예에서, 라이트 바를 조명하기 위한 LED는 UCM 보드의 가장자리에 위치된다. 일 실시예에서, PCB는 핸들의 상부에 위치되어 라이트 바에 빛을 비춘다.
다양한 유형의 정보가 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 제시될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 전달 시스템은 규정된 NO, 측정된 NO, SpO2, O2, EKG, 호흡 수, 심박수, 카프노 그래피, NO2 중 하나 이상의 시간 이력을 나타내는 경향 그래프 또는 표를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 전달 시스템은 80, 40, 20, 10, 5, 4, 3, 2, 1과 같은 빠른 NO 설정을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, NO 전달 시스템은 치료가 진행 중임을 나타내는 애니메이션 폐를 표시할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 전달 시스템은 환자 흡기 사지에서의 측정된 흐름으로부터 호흡률 또는 일호흡량과 같은 환자 호흡 파라미터를 결정하고 인터페이스에 정보를 제시할 수 있다. 일부 실시예에서, UI의 배경색은 요법이 실행 중임을 나타내도록 변경될 수 있다. 또한, 화면의 베젤에는 치료가 시작되고 환자에게 NO가 전달되고 있는 'eNO'를 나타내는 표시기가 있다.
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 도 52 내지 도 53에 도시된 바와 같이 환자가 NO 레벨을 감소시키기 위해 다음 이유 단계에 대한 준비가 되었을 때를 상기시키는 것을 사용자에게 제공할 수 있다. 타이머는 또한 환자가 요법에 반응하는지 여부를 확인하기 위해 요법을 시작한 직후(즉, 10 분 내지 24 시간) 환자를 점검하도록 상기시키는데 사용될 수 있다. 미리 알림은 병원 프로토콜에 따라 정기적으로 디스크 필터와 같은 일회용 액세서리를 교체하기 위한 미리 알림으로 사용할 수도 있다. 설정된 시간이 되면 장치는 시각 및/또는 음성 신호를 사용하여 사용자에게 경보 또는 알림으로 알려줄 수 있다. 알림은 시간, SpO2 또는 기타 생리적 변수를 기반으로 할 수 있다.
도 51a는 사용자 인터페이스의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 51a에 도시된 바와 같이, 임상 스크린의 사용자 인터페이스는 상태 패널, 알림 센터, 치료 패널, 가스 분석 센터 및 제어판의 5 가지 주요 영역으로 나눌 수 있다. 알림 센터는 환자, 시스템 상태 및 사용자 지침과 관련된 메시징 및 정보를 제공할 수 있다. 알림 센터 아래의 아래쪽을 가리키는 쉐브론을 누르고 아래로 끌어서 추가 정보를 표시할 수 있다. 쉐브론을 정확하게 누르는 대신 벤틸레이터 치료 패널의 아무 곳이나 스와이프 다운 제스처로 추가 정보를 노출할 수 있다. 추가 정보에는 모든 활성 경보 및 각 활성 경보에 대한 문제 해결 지침이 포함될 수 있다. 사용자 인터페이스는 위아래로 스와이프하여 스크롤 가능한 화면을 허용한다. 도 54 및 도 55에 도시된 바와 같이, 새로운 경보가 활성화될 때마다 UI는 모든 팝업 및 하위 메뉴를 닫고 사용자를 기본 임상 홈 화면으로 되돌린다. 상태 표시 줄에는 타이머 상태, 누적 치료 시간, 환자 정보, 배터리 상태 및 남은 배터리 비율, AC 전원 상태, 무선 연결 상태, 날짜 및 시간과 같은 실시간 정보가 표시된다. 일부 실시예에서, 치료 개시로부터의 경과 시간도 또한 도시된다. 누적 치료 시간은 경과 시간이 마지막 치료가 시작된 이후의 총 시간인 장치의 전원이 켜진 이후 환자에게 치료가 제공된 총 시간이다. 다양한 다른 유형의 정보가 상태 표시 줄 및 알림 센터에서 사용자에게 표시될 수 있음을 이해할 것이다.
도 51b는 사용자 인터페이스의 벤틸레이터 처리 패널의 실시예를 도시한다. 도 51b에 도시된 바와 같이, 벤틸레이터 치료 패널에는 시스템 활동(예 : 폐 이미지), 규정된 양의 NO(20), 수동 모드로 들어가는 수단, 남아있는 유효 수명 측정기(왼쪽 아래 모서리), 측정 가스 값, 경보 한계(15, 25), 치료 설정 조정(오른쪽 아래 모서리에 있는 3 개의 버튼)을 보여주는 애니메이션이 표시된다. 더하기 부호는 규정된 양을 값에 비례하여 증가시킨다. 예를 들어 1에서 10까지는 1ppm 단위로 증가할 수 있지만 10을 초과하면 5ppm이 된다. 빼기 버튼은 유사한 감소로 규정된 양을 감소시킨다. 일부 실시예들에서, NO 타겟 값이 원하는 값으로 변경될 때까지 NO 타겟 값을 터치하고 손가락을 위 또는 아래로 미끄러짐으로써 NO 타겟이 변경될 수 있다. 도 51c는 키패드가 있는 중앙 버튼이 사용자가 원하는 NO 농도를 신속하게 선택할 수 있도록 빠른 설정 메뉴를 팝업하는 방법을 도시한다. NO 타겟 또는 경보 설정 용 키패드가 팝업되면 벤틸레이터 치료 영역을 반투명하고 활성화하여 사용자가 항상 현재 치료 상태를 볼 수 있다. 일부 실시예들에서, 큰 NO 목표 번호를 터치하는 것은 또한 도 56 및 도 57에 도시된 바와 같이 빠른 설정 메뉴를 열 수 있다.
처리 패널상의 아크, 또는 방사형 또는 선형 게이지는 가능한 NO 농도의 범위를 나타내며, 현재 작동 범위를 강조한다. 일부 실시예에서, 아크로 표시되는 척도는 환자 유형, 예를 들어 신생아의 경우 0 내지 40, 및 성인의 경우 0 내지 80으로 조정될 수 있다. 시작 버튼은 호의 중앙에 위치하고 치료가 활성화될 때 일시 정지 버튼으로 전환할 수 있다. 인터페이스에는 수동 모드로 들어가는 버튼이 포함될 수도 있다. 호에서 강조 표시된 영역은 설정된 농도 주변의 경보한계/허용 오차를 나타낸다. 농도가 이 브래킷 위나 아래로 떨어지지 않으면 알람이 생성된다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스는 사용자가 원하는 알람 한계의 위치에서 아크를 터치할 수 있게 하는 터치 스크린이다. 일 실시예에서, 사용자는 스크린을 터치하고 호를 따라 알람 한계를 원하는 레벨로 드래그할 수 있다.
가스 분석 패널은 설정된 경보한계뿐만 아니라 NO, NO2 및 O2에 대한 전류 측정 값을 제시할 수 있다. 가스 패널을 누르면 각 가스에 대한 경보 범위 설정 메뉴가 팝업되어 사용자가 경보 범위를 원하는 값으로 빠르게 변경할 수 있다. 빠른 설정을 통해 사용자는 각 가스 측정의 경보 상태를 활성, 비활성 또는 오디오가 무한정 일시 정지되도록 변경할 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이된 NO 레벨은 가스 분석 센서에 의해 측정된 NO 레벨과 가스 샘플링 포인트로부터 센서로의 운송에서 손실된 NO의 양을 더한 것과 동일하다. NO 손실량, NO 농도, O2 농도 및 통과 시간의 함수로 계산된다. 운송 시간은 샘플 라인 내부 체적(길이, ID 등) 및 샘플 펌프 유량의 함수이다. 일부 실시예들에서, 디스플레이된 NO2 레벨은 측정된 NO2 레벨에서 가스 샘플링 포인트로부터 센서로의 이동에서 손실된 NO의 양을 뺀 값과 동일하다. 제어판은 정적이며 사용자 인터페이스의 모든 페이지에 있으며 메뉴, 환자 정보, 화면 잠금 및 알람 소리를 포함할 수 있다. 메뉴를 통해 사용자는 메뉴 홈 페이지로 돌아가서 더 깊은 메뉴를 보고 사례 데이터를 검토할 수 있다. 잠금 버튼은 실수로 건드리지 않도록 화면을 잠 그거나 잠금 해제한다. 화면이 잠겨 있으면 화면의 아무 곳이나 누르면 잠금 해제 애니메이션이 활성화되어 화면 잠금을 해제해야 한다는 것을 사용자에게 알린다. 하위 메뉴 중 하나에 있는 홈 버튼을 사용하면 모든 화면에서 기본 임상 홈 화면으로 돌아갈 수 있다. 예시적인 사용자 인터페이스 화면이 도 58에 도시되어 있다.
도 51d는 시스템이 수동 모드가 시작되었음을 사용자에게 표시하는 수동 모드 스크린의 실시예를 도시한다. 원하는 NO 농도가 표시된다. 도 59에 도시된 바와 같이, 플러스 및 마이너스 버튼을 사용하면 NO 농도를 빠르게 조정할 수 있으며 키패드 버튼은 빠른 설정을 팝업하여 원하는 설정을 수동으로 입력할 수 있다.
도 51E는 이력 NO 설정, 실제 NO 측정, NO2 측정, O2 측정, SPO2 측정, 사용자 입력/주석, CO2(capnography), 호흡 속도, EKG, 맥박수, 다른 생리적 및 환경 적 측정을 표시할 수 있는 트렌딩 스크린의 실시예를 도시한다. 트렌딩 그래프에 디스플레이되는 시간은 변할 수 있지만, 일 실시예에서 그래프는 72 시간을 표시한다. 일부 실시예에서, 경향 그래프는 도 60에 도시된 바와 같이 x- 축으로 나타낸 시간을 넘어 현재 요법에 대해 수집된 이력 데이터를 표시하도록 왼쪽으로 스와이프될 수 있다. 사용자는 72 시간의 하위 집합에 대해 X 축을 변경할 수 있다. 추세 화면을 통해 의사는 주말과 같이 일정 기간 동안 환자에게 발생한 상황을 확인할 수 있다. 도 21f는 도 61에 도시된 바와 같이, 히스토리 데이터를 디스플레이하기 위해 스와이프될 수 있는 트렌딩 데이터를 테이블 형태로 표시하는 트렌딩 스크린의 실시예를 도시한다.
도 51G는 메뉴 스크린의 실시예를 도시한다. 메뉴 버튼을 누르면 사용자는 수동 환기 모드 버튼 디스플레이 설정, 수동 HI 교정, 수동 저 교정, 자동 교정, 설정 및 기본값에 액세스할 수 있다. FAQ가 있는 경우 도움말 기능을 사용할 수도 있다. 도움말에서 검색 가능한 IFU를 사용할 수도 있다. 임상 및 생체 설정에 대한 입력은 암호로 제한되어 보호되거나 개인 또는 그룹의 사용자 ID에 대한 액세스를 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 일부 실시예에서, 설정은 사용자가 환자 유형 또는 환자 질병 상태 또는 부서에 기초하여 알람, 타이머, 알람 한계, NO 목표 기본값 등에 대한 프리셋을 생성하고 커스터마이즈하는 능력을 포함할 수 있다. 도 62에 도시된 예시적인 사용자 인터페이스 화면이 제공된다.
정상적인 사용 동안, 사용자 인터페이스는 정적이거나 애니메이트될 수 있다. 화면의 애니메이션은 시스템이 제대로 작동하고 있음을 사용자에게 경고할 수 있다. 일 실시예에서, 애니메이션은 폐로 들어가는 NO 가스를 나타내는 화살표 또는 점을 갖는 폐 이미지의 형태이다. 폐에 존재하는 가스도 표시될 수 없다. 일부 실시예에서, 폐 애니메이션은 실시간으로 bpm을 정확하게 나타낼 수 있다. 수동 모드에서 화면의 백 애니메이션은 시스템이 수동 모드에 있고 시스템이 올바르게 작동한다는 사실을 사용자에게 경고할 수 있다. 백 애니메이션은 빈 백을 나타내는 무색 백으로 가스로 채워진 백을 나타내는 컬러 백 또는 백의 점진적 팽창 및 수축을 나타내는 애니메이션 사이에서 토글링하는 번쩍이는 애니메이션 일 수 있다.
사용자 인터페이스는 또한 벤틸레이터 유동 경로에서 가스 유량 측정을 통합함으로써 측정된 환자의 일호흡량을 표시할 수 있다. 일호흡량 계산의 정확성을 높이기 위해, 시스템은 환자 호기 중 흡기 라인 내에서 측정된 유량을 벤틸레이터 바이어스 흐름의 지표로 사용할 수 있다.
사용자 인터페이스는 다양한 디스플레이 및 특징을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 폐 애니메이션은 폐로 내려 가서 밖으로 나가는 약물과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 표시된 폐는 내부에서 처음 검은 색으로 표시될 수 있다. 약물이 폐에 들어가면 표시된 폐의 음영이 위에서 아래로 바뀌어 폐를 색(예 : 분홍색)으로 만들 수 있다. 환자가 숨을 내쉴 때 분홍색 음영이 사라지고 폐가 다시 검게 변할 수 있다. 디스플레이는 또한 백으로의 NO 전달을 나타 내기 위해 백을 통해 흐르는 NO의 애니메이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그라디언트는 백 이미지의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하는 것으로 표시될 수 있다. 백은 비어 있거나(검은 색) 약물의 존재를 나타 내기 위해 채색될 수 있다.
환자가 자동 벤틸레이터로 호흡 보조제를 빼고 수동 인공 호흡(즉, 배깅)으로 전환하면, 전달된 NO 농도가 제 1 모드에서 다음 모드로 변경될 위험이 있다. 이로 인해 환자에게 부작용이 발생할 수 있다. NO 생성 시스템의 급격한 변화를 막기 위한한 가지 개념은 NO 생성 시스템이 수동 호흡을 위한 NO 농도를 벤틸레이터 호흡에서와 동일한 수준으로 자동 설정하는 것이다. 가방에서 벤틸레이터 전달로의 전달이 변경되지 않은 경우 반대도 적용 가능하다. 또한 원하는 모드에서 유량이 감지되지 않으면 사용자가 모드를 전환할 수 없다.
스캐빈저
스캐빈저 경로는 크기, 모양 및 디자인이 다양할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 0.25 인치 내경을 갖는 둥근 프로파일을 갖는 스캐빈저 경로가 사용될 수 있다. 가스 유량에 따라 다른 작은 횡단면도 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 표준 시판되는 스캐빈저(United Filtration P/N DIA-BNMB)는 ID가 2cm, 길이가 3cm이고 6g의 스캐빈저 재료를 가지고 있다. 가스 유입 및 배출을 위해 각 끝에 0.25 인치 바브 피팅이 있다. 단면적을 감소시킴으로써, 낮은 유속에서도 모든 스캐빈저 재료가 가스에 의해 접촉되는 것이 보장될 수 있다. 이는 소거 효능의 현저한 개선을 가능하게 하여, 배출 흐름에서 NO2 ppm을 감소시키고, 소거제의 수명을 증가시켰다. NO2 수준이 임상 적으로 관련된 역치, 예를 들어 5 ppm에 도달할 때까지 스캐빈저를 모의 임상 시나리오에 적용함으로써 스캐빈저의 수명을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저의 단면적은 작게 유지되며, 이는 가스가 이동하는 경로 길이에 대한 더 큰 제어를 제공하고 스캐빈저 효능을 향상시킨다. 비교적 작은 단면을 갖는 이점은 가스가 더 빠른 속도로 통과하고, 보다 적극적으로 스캐빈저 재료를 혼합 및 접촉한다는 것이다.
일부 실시예에서, 시스템은 2 개의 독립적인 스캐빈저 경로를 갖는다. 제 1 스캐빈저 경로는 벤틸레이터 NO 전달을 위한 것이고 제 2 스캐빈저 경로는 벤틸레이터 전달을 위한 백업 또는 수동 환기 장치이다.
스캐빈저는 스캐빈저 재료를 통한 하나 이상의 경로를 포함할 수 있다. 가스는 최단 경로를 사용하기 때문에 단면적이 큰 짧은 경로보다는 단면적이 작은 긴 스캐빈저 경로가 사용된다. 긴 스캐빈저 경로를 보다 컴팩트한 공간에 패키징하기 위해 스캐빈저 경로는 미로와 유사한 스위치 백 디자인을 가질 수 있다. 소형 패키징을 위해 튜브에 대한 나선형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 스캐빈저 경로 구성을 사용할 수 있다.
스캐빈저는 다양한 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 물질은 소다 라임이며, 이는 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 및 칼슘 하이드록사이드의 조합이다. 소다 석회는 실린더 및 반구를 포함하여 여러 물리적 폼 팩터로 제공된다.
소다 라임은 부서지기 쉬우 며 취급 중에 파열될 수 있다. 소다 라임이 파열되면 소다 라임 입자가 스캐빈저 경로를 통과하여 출구에서 필터를 막을 수 있다. 도 63에 도시된 일 실시예에서, 스캐빈저 경로(770)는 소다 라임 미립자를 포획하기 위해 유로를 따라 이격된 다수의 입자 필터(772)를 갖는다. 이 설계는 하나의 필터에서 수집할 수 있는 입자상 물질의 양을 제한한다.
일부 실시예에서, 소다 라임은 NO2 흡수를 유지하면서 인성을 증가시키는 물질과 배합되거나 혼합된다. 일부 실시예에서, 소다 라임은 당과 혼합되어 인성을 증가시킨다. 일부 실시예에서, NO2에 투과성인 가요성 중합체 쉘은 하나 이상의 소다 라임 입자 주위에 배치된다. 일부 실시예에서, 가요성 기판은 소다 석회 파쇄를 방지하기 위해 소다 석회로 코팅된다. 일부 실시예에서, 가요성 기판은 내벽을 코팅하는 소다 라임을 갖는 튜브이다. 일부 실시예에서, 소다 라임 입자는 다공성 구조(개방형 셀 폼)에 내장된다. 발포체는 소다 석회를 압축 및 전단으로부터 보호하면서 개방 가스 경로 및 입자 수집 능력을 유지한다. 일부 실시예에서, 소다 석회는 과립 물질이 분쇄되는 것을 방지하기 위해 단단한 벽의 튜브로 포장된다. 일부 실시예에서, 소다 석회 펠릿은 부피 내에서 엘라스토머 또는 비교적 부드러운 펠릿과 혼합되어 변위 및/또는 진동이 적용될 때 연질 펠렛이 소다 석회 펠릿을 보호한다. 일부 실시예에서, 소다 석회 입자의 베드를 통한 가스 흐름은 중력에 대해 수직이므로 가스 흐름 속도가 충분히 낮거나 존재하지 않을 때 입자가 챔버의 바닥으로 침전된다.
일부 실시예에서, NO 발생 장치 내의 생성 가스 유로는 미립자가 필터를 막는 것을 방지하기 위해 소다 라임 미립자를 격리시키도록 설계된다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 내의 하나 이상의 위치에서의 공기 유동 경로는 급격한 회전을 가지며, 전형적으로 90도 이상을 측정한다. 공기가 벤드 주위로 흐를 때, 대량의 입자는 원심력으로 인해 회전 외부로 이동한다. 일부 실시예에서, 입자는 공기 경로에 공압식으로 연결된 포켓 또는 챔버 내에 수집된다. 다른 실시예에서, 입자는 접착제 표면 상에 수집된다. 일부 실시예에서, 입자는 개방 셀 폼에 내장된다.
스캐빈저 경로를 채우고 스캐빈저 재료로 경로를 연속적으로 채우는 것이 중요할 수 있다. 예를 들어, 2-D 경로가 사용되고 수평 평면으로 배향된 경우, 스캐빈저 재료는 경로의 바닥으로 가라 앉아 스캐빈저 재료 위에 가스 경로가 그대로 남을 수 있다. 일 실시예에서, 미로 경로의 상단에 있는 공기 공간은 가스가 스캐빈저 물질을 피하는 것을 방지하기 위해 NO와 호환되는 폐쇄 셀 폼 또는 다른 압축성 필러 물질로 채워진다. 일 실시예에서, 가스가 가스 경로의 장애물 아래로 이동함에 따라 가스가 스캐빈저 재료를 통해 이동하도록 수직 방향으로 배향된 가스 이동 평면과 함께 2-D 경로가 사용된다. 이 접근법의 이점은 중력 및 운송으로 인한 진동으로 인해 스캐빈저 재료의 침전이 스캐빈저의 효능에 영향을 미치지 않는다는 것이다. 일 실시예에서, 스캐빈저 경로는 스캐빈저 재료의 침강이 스캐빈저 재료를 통한 이동을 피하는 가스 유동 경로를 도입하지 않도록 3 개 이상의 방향으로 진행한다. 일 실시예에서, 튜브를 스캐빈저 재료로 충전함으로써 길고 가느다란 스캐빈저 경로가 생성될 수도 있다. 튜브는 나선형, 랩핑, 접힘 또는 다른 방법으로 일회용 장치의 일부로 라우팅될 수 있다. 몰딩된 실린더 또는 다른 형태가 카트리지에 추가되어 스캐빈저 튜브를 감싸서 튜브를 꼬이지 않고 좁은 공간에 포장하기 위한 구조를 제공할 수 있다. 도 64를 참조하면, 카트리지 하우징(780)은 스캐빈저 튜브를 감싸기 위한 5 개의 실린더(782)와 함께 도시되어 있다. 튜브는 타이곤(Tygon)과 같은 엘라스토머 재료, 또는 스테인리스 스틸 또는 테플론(Teflon)과 같은 보다 단단한 재료를 포함하는 다양한 재료로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 스캐빈저 경로는 스캐빈저와 가스 접촉을 보장하기 위해 수직 평면으로 배향된 2D 스위치 백 경로 또는 미로를 포함한다. 일 실시예에서, 스캐빈저 경로는 가스가 스캐빈저 재료를 통해 흐르지 않도록 상단에 불 침투성 필러 재료를 갖는 수평 평면으로 배향된 2D 구불구불한 경로를 포함한다. 일 실시예에서, 스캐빈저 경로는 가스가 카트리지 방향에 관계없이 스캐빈저를 통해 흐르도록 3 개의 직교 방향(또는 가산 방향)으로 흐르는 경로를 포함한다. 일 실시예에서, 스캐빈저 경로는 카트리지 하우징 내에 위치된 튜브(예를 들어, 강성 튜브 또는 엘라스토머 튜브)를 포함한다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 경로는 0.5 cm2 미만의 단면적을 가지며, 이는 가스가 모든 스캐빈저와 접촉하는 것을 보장함으로써 스캐빈저 수명을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지는 하나의 스캐빈저 경로를 통해 흐르는 가스를 다른 스캐빈저 경로로 재지 정하는 능력을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 재료는 스프링에 의해 압축되어, 스캐빈저 재료는 충격, 취급 및/또는 진동으로 인한 파단 및 침강을 겪은 후에 패킹된 상태로 유지된다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 독립적인 혈장으로부터 NO를 생성하고, 둘 이상의 독립적인 스캐빈저 경로로 NO를 보내며 NO 흐름을 하나의 환자 기류로 병합할 수 있는 시스템이 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 스캐빈저는 사용자가 스캐빈저 재료를 제거하고 새로운 스캐빈저 재료를 추가할 수 있게 하는 재사용 가능한 스캐빈저 하우징을 포함할 수 있다. 스캐빈저 재료를 제거하고 교체함으로써, 처리 종료 시에 스캐빈저 재료 만 폐기되는 동안 나머지 구성 요소는 그대로 유지될 수 있다.
산화 질소는 매우 화학적으로 반응성이므로, NO에 노출된 카트리지 및 시스템의 다른 부분에 대한 물질 선택이 중요하다. 일부 실시예에서, 폴리에틸렌 및 폴리 프로필렌과 같은 중합체가 사용된다. 대안적인 중합체가 또한 사용될 수 있다. 중합체를 보호하는 한 가지 방법은 금속, 세라믹, 유리 또는 스캐빈저 재료로 중합체 표면을 보호 코팅하여 NO 반응을 방지하는 것이다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 재료로 구성된 벽이 있는 스캐빈저 경로가 제공된다.
스캐빈저 경로의 길이를 결정하기 위해 다양한 파라미터가 사용된다. 일부 실시예에서, NO2 농도를 허용 가능한 수준으로 감소시키는데 필요한 스캐빈저 경로 길이는 초기 NO2 농도, 유량, 스캐빈저 경로 길이, 스캐빈저 크기, 스캐빈저 단면적, 병렬 스캐빈저 패트 수, 온도 및/또는 압력에 따라 달라진다. 예를 들어 안면 마스크로 치료를 받고 40 ppm NO로 60 lpm의 공기를 받는 성인은 1 주일 동안 지속되기 위해 2 ppm에서 300 ppm NO로 흐르는 70cm 길이의 약한 청소 경로가 필요하다. 반면, 0.5 lpm에서 20 ppm을 호흡하는 신생아 환자는 최소 1 주일 동안 지속되는 폐품에 대해 6cm 길이의 1/4”ID 튜빙만 필요하다. 따라서, 사용자의 유속, NO 농도 및 지속 시간 요건에 부합하는 스캐빈저 어레이가 생성될 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 카트리지는 다양한 길이를 갖는 다중 스캐빈저 경로를 가질 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 1 차 성인용 경로가 긴 스캐빈저 경로와 환자를 수동으로 환기시키기 위한 경로가 더 짧은 스캐빈저 경로 및 1 차 NO 생성 회로를 위한 백업을 포함할 수 있다. 백업 경로는 수동 환기에도 적용할 수 있다.
일부 실시예에서, 카트리지는 각각의 경로가 성형된 게이트를 갖는 복수의 스캐빈저 경로를 포함할 수 있으며, 이들의 내부 및 외부로의 공기 흐름을 차단한다. 카트리지의 용도에 따라 사출 성형 부품의 탭이 가스가 특정 스캐빈저 경로를 통해 흐르도록 제조 과정에서 파손된다.
수동 환기를 위한 스캐빈저 경로는 또한 벤틸레이터 NO 회로의 임의의 부분에 고장이 있는 경우 벤틸레이터 NO 전달을 위한 백업 회로로서 작용할 수 있다. 선택기 밸브를 사용하면 두 번째 회로에 대해 수동 모드와 벤틸레이터 모드 중에서 선택할 수 있다. 밸브의 작동은 수동, 자동 또는 소프트웨어 제어가 가능하다. 수동 작업의 경우 레버, 회전 노브, 푸시 풀 밸브, 슬라이딩 컨트롤 또는 기타 수동 메커니즘을 사용할 수 있다. 소프트웨어 제어 옵션은 카트리지의 메커니즘에 물리적으로 결합하거나 카트리지 밸브 메커니즘 내의 철 슬러그에 전자기력을 가하는 밸브의 솔레노이드 작동을 포함한다. 일부 실시예에서, 수동/환기 선택기는 송풍기 지지부를 향해 편향될 수 있다. 예를 들어, 실제 수동 환기 장치가 시스템에 연결된 경우에만 선택기가 수동 위치에 남아있을 수 있다. 일 실시예에서, 제어기 내의 광학 센서는 선택기의 위치를 검출하고 수동 모드가 스크린 또는 디스플레이상에서 가능하다는 것을 사용자에게 디스플레이할 수 있다. 벤틸레이터 기능도 지원하도록 수동 인공 호흡 장치 회로를 활성화하면 중복 벤틸레이터 지원과 수동 기능을 모두 제공하기 위해 제 3 스캐빈저 경로가 필요하지 않는다.
카트리지는 벤틸레이터 회로 내용물이 스캐빈저로 들어가는 것을 방지하기 위해 스캐빈저 경로의 출구 지점에 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 밸브는 활성(예 : 솔레노이드 작동 식 밸브) 또는 수동(예 : 덕빌 밸브)일 수 있다. 카트리지에 연결된 벤틸레이터 회로로부터의 역류를 방지하기 위해 임의의 유형의 밸브 또는 다른 연결부가 스캐빈저 경로의 출구 지점에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
스캐빈저 재료가 스파크 챔버로 이동하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 출구 필터가 스캐빈저 재료와 스파크 챔버 사이에 위치될 수 있다. 스캐빈저 재료가 벤틸레이터 회로로 이동하는 것을 방지하기 위해 스캐빈저와 벤틸레이터 회로 사이에 필터를 배치할 수도 있다.
특정 조건 하에서, NO2는 다시 NO로 전환될 수 있다. 일 실시예에서, NO 생성 장치는 NO + 공기를 NO 2 대 NO 전환을 촉매하는 가열된 몰리브덴 피처에 노출시킨다. 다른 실시예에서, NO2 함유 가스는 NO2를 다시 NO로 전환시키는 가열된 금속 카바이드 표면에 노출된다. 다른 실시예에서, 대략 380nm 파장을 갖는 UV 광원이 가스 스트림의 NO2를 다시 NO로 변환하는데 사용된다. 다른 실시예에서, 플라즈마 강도 및 노출 길이는 공기 샘플의 모든 산소를 NO로 전환시키기에 충분하여, 미량의 산소를 남겨 NO를 산화시킨다. 고 비율의 가용 산소를 NO로 전환시키는 일부 실시예에서, 초기 NO2 생성 수준이 충분히 낮은 경우 NO2를 제거하는 스캐빈저가 필요하지 않을 수 있다.
공압 설계
NO 발생 시스템은 시스템을 통해 반응물 및 생성 가스를 라우팅하기 위한 다양한 튜브 및 매니폴드를 포함한다. 일 실시예에서, 단일 매니폴드는 다음 공압 특징 중 하나 이상을 위한 공압 라우팅을 제공한다: 공기 저장소, 저장소 압력 측정, 비례 밸브(예 : 유량 제어기), 반응 가스 유량 측정, 플라즈마 챔버, 전극 조립체 장착 인터페이스, 플라즈마 챔버 압력 센서 장착, 플로우 디렉터 장착, 블리드 밸브 장착, 플라즈마 경로에서 가스 분석 센서로 라우팅, 제품 가스를 스캐빈저 경로로 라우팅, 백과 벤틸레이터 사이에서 선택하는 흐름 디렉터를 통한 제품 가스 라우팅, 벤틸레이터 카트리지로 제품 가스 라우팅 등
일부 실시예에서, 공압 경로는 하나 이상의 매니폴드에 의해 처리된다. 일 구현예에서, 각각의 여분의 경로에 대한 매니폴드가 존재한다.
일부 실시예에서, 3 개의 스캐빈저 경로가 있다: 제 1 벤틸레이터 경로, 제 2 벤틸레이터 경로 및 수동 인공 호흡(백 회로) 경로.
일부 실시예에서, 공압 경로는 순차적으로 분할되며, 감소된 범위의 더 작은 매니폴드가 반응물 및 생성 가스를 연속적으로 취급한다. 일 실시예에서, 하나의 매니폴드는 다음 중 하나 이상을 처리한다: 반응 가스 저장소 압력, 비례 오리피스 장착, 반응 가스 유량 측정, 플라즈마 챔버 압력. 일부 실시예에서, 매니폴드는 공기 저장소 하우징의 일부로서 기능하고; 예를 들어 엔드 캡, 플러그 또는 공기 저장소 하우징 자체로서 기능한다.
일 실시예에서, 전극 조립체는 반응 가스 유입구 및 생성 가스 배출구가 있는 매니폴드를 포함한다. 일 실시예에서, 매니폴드는 전자기 차폐를 제공하기 위해 금속성이다. 전극 조립체/매니폴드는 일상적인 서비스의 일부로 사용자가 장치로 교체할 수 있다. 하나의 설계 철학은 전기를 전극으로 라우팅하는 대신 가스를 전극으로 라우팅하는 것이다. 가스가 튜브를 사용하여 시스템 내에서 쉽게 라우팅되기 때문이다. 전선으로도 전기를 쉽게 라우팅할 수 있지만 플라즈마 생성에 필요한 고전압으로 인해 EMI가 발생한다. 따라서 전기 도체 길이를 최소화해야 한다. 일 실시예에서, 플라즈마 챔버는 패러데이 케이지 내외로 가스 경로가 흐르는 패러데이 케이지 내에 위치된다. 일 실시예에서, 전극 조립체/매니폴드는 고전압 회로 및 고전압 회로에서 전극 조립체까지의 전기 전도체와 동일한 패러데이 케이지에 존재한다.
일 실시예에서, 단일 매니폴드는 다음 특징에 대한 공압 통로 및 연결부를 처리한다: 플라즈마 챔버 압력 측정, 고도 보정용 비례 밸브, 가스 분석 센서로의 흐름을 분류하기 위한 블리드 밸브, 제품 가스를 센서로 보내기 위한 플로우 디렉터, 제품 가스를 특정 처리 경로로 라우팅하기 위한 플로우 디렉터(환기 처리 대 예를 들어 수동 백 환기), 스캐빈저 경로로 가스 라우팅, 스캐빈저 경로에서 NO 주입 경로로 가스 라우팅, NO 인젝터로 가스 라우팅, 벤트 카트리지로 가스 라우팅 등
도 65 내지 도 68은 공압 회로의 다양한 실시예를 도시한다.
도 65는 NO 생성 및 전달 시스템을 위한 예시적인 공압 설계(790)를 도시한다. 도면의 좌측 상단에서, 처리 회로( 'A'로 표시된 도면의 우측 하단)에서 발생하는 샘플 가스(792)는 필터(794)를 통해 시스템으로 유입되고 워터 트랩(796)을 통해 이동한다. 일부 실시예들에서, 이 필터(794)는 사용자가 막힐 때 필요에 따라 교체할 수 있도록 일회용이다. 워터 트랩(796) 이후의 추가 필터(798)는 오염물에 대한 가스 분석 센서를 보호한다. 그 후 샘플 가스는 펌프(800)를 통과한 다음 센서를 통한 가스 유량을 제한하고 샘플 가스 유량의 맥동을 감소시키는 고정 오리피스(802)를 통해 흐른다. 그런 다음 가스는 Nafion 튜빙(804)을 통해 유동하여 샘플 가스가 매우 건조한 경우 대기로부터 샘플에 습도를 추가한다. 다음으로, 샘플 가스는 하나 이상의 가스 분석 센서를 통해 흐른다. NO, NO2 및 O2에 대한 센서(806, 808, 810)가 도시되어 있다. 센서 매니폴드 블록의 좌측에 도시된 차압 센서는 가스 센서 매니폴드(812)를 통한 유량을 측정하는데 사용된다. 이 유량을 사용하여 샘플 펌프가 작동하는지 확인할 수 있다. 센서 매니폴드의 끝(아래) 근처의 절대 압력 센서가 대기압을 측정하는데 사용된다. 가스는 센서 매니폴드를 빠져 나가 T- 피팅을 통해 흐르며, 여기서 한쪽 다리는 대기압에 연결되고 다른 다리는 장치의 외부 포트에 연결된다. 제 1 레그는 병원 진공이 가스 센서 매니폴드를 통한 유량에 영향을 미치고 환자 치료에 잠재적으로 영향을 미치지 않도록 대기에 연결된다. 외부 포트는 병원 진공에 연결하거나 대기로 배출할 수 있다.
도 65의 우측으로 이동하면, 다이어그램의 상단에는 반응 가스를 시스템 내로 수용하기 위한 입구(814)가 있다. 일부 실시예에서, 이것은 22mm 의료용 공기 연결부이다. 유입되는 반응 가스는 미립자를 제거하기 위해 필터(816)를 통해 흐른 다음 2 개의 병렬 NO 생성 경로로 분기된다. 각 경로는 펌프(818a, 818b), 저장조(820a, 820b), 저장조 압력 센서(822a, 822b), 비례 유량 밸브(824a, 824b), 고정 오리피스, 플라즈마 챔버 압력 센서(826a, 826b) 및 플라즈마 챔버(828a)로 구성된다. 플라즈마 챔버(828a, 828b) 이후에, 각각의 유동 경로는 가스를 가스 센서 매니폴드(812) 또는 환자 흡기 공기쪽으로 지향시킬 수 있는 유동 디렉터(830a, 830b)를 갖는다. 가스 센서 매니폴드(812) 로의 이들 측면 경로는 시스템이 플라즈마 챔버 내에서 생성된 가스를 평가 및/또는 가스를 환자로부터 멀어지게 하는 것을 가능하게 한다. 가스 분석 측면 경로 후, 가스 경로 중 하나는 흐름 디렉터(832)를 이용하여 생성 가스가 벤틸레이터 회로(도면의 B) 또는 수동 백 배출구(도면의 C)로 흐를 지 여부를 선택한다. 이어서, 가스는 일회용 카트리지(833)에서 3 개의 평행 세정기 통로를 통해 흐른다. 세정기 통로는 필터, 세정기 재료, 제 2 필터 및 일방향 밸브로 구성된다. 단방향 밸브는 시스템 외부의 압력 및 재료가 카트리지 및 제어기에 들어가지 않도록 한다.
도 65의 우측 하단에서, 치료 설정이 도시되어 있다. 벤틸레이터 회로(834)에서, 흡기 가스는 벤틸레이터를 빠져 나와 벤틸레이터 카트리지(836)로 들어간다. 가스는 2 개의 유량 센서(838, 840)를 통해 흐른다. 일부 실시예에서, 유량 센서는 유량 이외에 압력, 습도 및 온도를 측정한다. 유량 센서 후 NO 함유 생성 가스가 흡기 유량과 합쳐진다. 흡기 흐름은 HEPA 필터(842), 가습기(844)를 통해 "T"피팅(846)으로 계속되며, 여기서 샘플 가스는 환자에게 끌어 당겨진다.
또한 도 65의 우측 하단에 도시되어 있는 것은 수동 배깅 회로(848)이다. 흡기 가스는 블렌더/벽 출구/실린더(850)로부터 공급되어 벤틸레이터 카트리지(836)로 유입된다. NO- 함유 가스를 첨가하기 전에 송풍기 카트리지(836) 내에서 유량이 측정된다. 가스는 선택적인 가습기(852)를 통해 샘플 가스가 당겨진 다음 환자에게 "T"피팅(854)으로 흐른다.
도 66에 도시된 시스템은 도 65에 도시된 시스템과 유사하지만, 2 차 NO 생산 라인 내의 제 1 흐름 디렉터(860)는 흡기 림으로의 흐름과 수동 호흡/가스 센서로의 흐름 사이를 선택하고, 제 2 흐름 디렉터(862)는 수동 배깅 회로로의 흐름과 가스 센서 매니폴드 사이에서 선택하는 것을 제외한다. 이 구성의 한 가지 장점은 1 차 및 2 차 NO 생성 라인의 흐름 제한이 동일하다는 것이다. 이 시스템의 또 다른 특징은 션트 라인에서 가스 센서 매니폴드의 입구에 있는 밸브가 유량 디렉터 밸브와 함께 작동하여 시스템 자체 테스트 중에 누출을 테스트할 수 있는 닫힌 볼륨을 생성할 수 있다는 것이다. 폐쇄 체적은 플라즈마 챔버를 포함하여 펌프와 가스 센서 매니폴드 사이의 공압 경로를 포함한다.
도 66은 또한 매니폴드가 상부 매니폴드(864), 하부 매니폴드(866) 및 교체 가능한 플라즈마 챔버(868a, 868b)로 분할되는 시스템의 재사용 가능한 부분의 실시예를 도시한다. 매니폴드의 기능을 여러 매니폴드로 분리하면 매니폴드 제작이 쉬워지고 시스템에 누출이 발생할 수 있는 개스킷 및 플러그의 필요성이 제거되거나 최소화된다. 상부 매니폴드(864)는 저장소 근처 또는 일부이다. 일 실시예에서, 매니폴드는 관형 저장소에 대한 엔드 캡(end-cap)으로서 기능한다. 다른 실시예에서, 저장소는 상부 매니폴드 내의 부피이다. 하부 매니폴드(866)는 제거 가능한 플라즈마 챔버를 수용하고 가스를 스캐빈저 카트리지(833)로 보낸다. 이 실시예에서, 스캐빈저 카트리지는 감소된 NO 통과 시간 및 감소된 공압 연결을 위해 벤틸레이터 카트리지에 직접 공압식으로 연결된다. 도 66은 NO 생성 시스템의 출구에서 HEPA 필터가 없는 시스템을 도시한다.
도 67은 도 65 및 도 66에 도시된 시스템과 대체로 유사한 시스템 실시예를 도시한다. 한 가지 차이점은 센서 분석을 위한 가스가 어떻게 방향 전환되는지에 있다. 1 차 경로의 샘플 가스는 유량 디렉터로 리디렉션되는 반면 2 차 경로의 가스는 가스 센서 경로 내의 밸브를 통해 흐른다. 이 설계는 1 차 및 2 차 유동 경로에 대한 흐름 제한이 동일하여 중복 NO 생성 경로 사이의 성능 변화를 줄인다는 이점을 제공한다. 이 시스템의 또 다른 독특한 특징은 저장조가 없고 펌프와 비례 밸브 사이의 라인에서 생성된 압력에만 의존한다는 것이다. 일반적으로 이것은 소량이므로 이 디자인이 신생아 나 NO 맥동이 낮은 환자에게 가장 적합하다.
도 68은 하부 매니폴드의 추가 세부 사항을 제공한다. 반응 가스는 상부의 가스 유입구(882)를 통해 매니폴드로 유입된다. 가스는 전극 매니폴드(884)의 벽을 통과하여 전극 블록(886) 외부의 홈 내로 통과한다. 홈은 O- 링(888)을 사용하여 전극 매니폴드 내의 보어에 밀봉된다. 홈은 NO2로 변할 수 있는 정체된 가스 흐름을 유지할 수 있는 블라인드 통로를 방지하기 위해 전극 블록의 둘레 주위에 존재한다. 가스는 플라즈마 챔버로서 기능하는 전극 블록 내에서 홈으로부터 공극으로 흐른다. 전극 조립체는 챔버를 O- 링 시일로 밀봉하기 위해 전극 블록과 정합된다. 전극 블록은한 방향으로 만 전극 블록에 들어가도록 인덱싱된다. 플라즈마를 통과한 후, 생성 가스는 전극 블록의 벽의 구멍을 통해 제 2 원주 홈으로 빠져 나간다. 가스는 그루브를 전극 매니폴드 내로 그리고이어서 다이버터 매니폴드 내로 빠져 나가서 전술한 바와 같이 흐름 전환기를 통과한다. 전극 매니폴드는 나사식 패스너로 다이버터 매니폴드에 고정되며 O- 링은 각 공압 연결부를 밀봉한다.
전술한 바와 같이, 전극 블록은 3 개의 O- 링으로 전극 매니폴드에 밀봉된다. 전극 블록은 중합체 또는 금속으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 냉각을 돕기 위해 높은 열 전도성으로 인해 알루미늄으로 만들어진다. 전극 블록의 폐쇄 단부에 있는 냉각 핀은 장치 챔버 내의 대류 냉각 공기에 대한 플라즈마 챔버로부터 열을 제거하는 것을 돕는 추가적인 표면적을 제공한다. 전극 블록의 끝에 있는 제거 기능은 손가락으로 잡고 전극 매니폴드에서 전극 블록을 제거하기 위해 잡아 당길 수 있는 와이어 형태로 구성된다. 이 설계의 한 가지 이점은 사용 중 손상되었거나 전극 활동에 영향을 주는 충분한 스퍼터링 재료를 받는 경우 전극 블록을 교체할 수 있다는 것이다. 전극 블록은 나사, 클램프 또는 다른 특징으로 전극 매니폴드에 고정된다. 일 실시예에서, 전극 블록을 제거하기 위한 툴이 필요하지 않다. 도 92에 도시된 실시예의 하나의 이점은 전극 조립체는 전극 블록을 제거하고, 전극 조립체를 교체하고 전극 블록을 재 삽입함으로써 NO 발생 장치의 후면에 있는 액세스 패널로부터 제거될 수 있다는 것이다.
도 68의 반대쪽에서, 절연 부트(896)는 이물질이 전극 조립체를 단락시키는 것을 방지하기 위해 도시되어 있다. 전기 접점에 의해 전극 조립체의 중심 전극에 고전압이 인가된다. 전극 복귀 연결부(898)는 전극 조립체의 접지 쉘과 접촉하여 고전압 회로를 완성한다.
흡기 흐름에 대한 NO 흐름의 소개
흡기 스트림으로의 NO 주입
NO 발생 시스템은 흡기 흐름을 감지하고, NO 발생 파라미터를 조정하고, NO를 생성하고, NO2를 스크러빙하고, 흡기 스트림으로 NO를 전달하는 시간을 필요로 한다. 이 반응 시간 지연은 NO 요구와 NO 전달 사이의 위상 오프셋을 만든다. 전달이 수요를 지연시키지 않으면, 흡기 맥박의 시작에서 흡기 스트림 내의 농도가 낮을 수 있고 흡기 맥박의 끝에서 높을 수 있다.
일부 실시예에서, NO는 일반적인 흡기 흐름보다 더 빠른 속도의 제트로서 흡기 흐름에 도입된다. 이를 통해 흡기 흐름으로 유입되는 NO는 위상 지연을 상쇄하고 흡기 흐름을 "잡을"수 있다.
예를 들어, 흡기 볼러스가 NO 인젝터를 통과한 후에 흡기의 볼러스를 투여하도록 의도된 NO의 볼 루스가 진입될 수 있지만, 더 빠른 속도를 가짐으로써 흡기 볼러스를 따라 잡을 수 있다.
일부 실시예에서, 흡기 기류를 수행하는 관과 동심인 작은 직경의 관을 통해 NO 흐름이 주입된다. 작은 면적은 흡기 흐름으로 유입될 때 NO가 풍부한 생성 가스의 속도를 증가시킨다. 일부 실시예에서, 선택된 NO 유량은 시스템의 지연 시간에 기초한다. 비례 밸브는 NO 흐름을 조정하는 한 가지 방법이다. 일부 실시예에서, 전달 튜브보다 상당히 작은 축 정렬 제트는 잘 혼합된 제어 농도를 생성하기 위해 시스템 지연을 보완하기 위해 NO 제트를 생성한다.
NO 주입
흡기 회로 내의 압력은 다양하다. NO 생성 장치는 NO 생성 장치로부터 흡기 회로로 유동하기 위해 흡기 회로 내의 압력보다 큰 압력에서 생성 가스를 생성한다. 일 실시예에서, 흡기 스트림 내로 NO의 순방향 흐름을 보장하기 위해 필요에 따라 가스 압력 및 흐름을 변화시키기 위해 크고 반응적인 펌프가 사용된다. 다른 실시예에서, 흡기 회로 내보다 높은 압력으로 공기 저장소를 채우는데 더 작은 펌프가 사용된다. 저장소의 체적은 흡기 회로 최대 압력 및 최대 NO 볼 루스 체적을 기준으로 선택된다. 이 저장소 접근 방식에서, 시스템은 NO로 흡기 가스의 일시 투여에 충분한 짧은 시간 동안 높은 유량과 고압을 전달할 수 있다. 호흡 사이에 공기 저장소가 재충전되어 후속 흡기 볼 루스를 투여할 준비가 된다.
NO가 호흡보다 오래 지속되는 생리학 내에서 반감기를 갖는다는 사실 때문에, 원하는 생리학적 반응을 유지하기 위해 모든 호흡을 투여할 필요는 없다. 일 실시예에서, NO 생성 장치는 흡기의 서브 세트를 투여한다. 일 실시예에서, NO 전달은 모든 다른 호흡으로 설정된다. 한 실시예에서, NO 전달은 단위 시간당 정해진 수의 NO 분자를 전달하는 것에 기초한다.
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 NO 인젝터의 상류에서 가스 압력을 증가시키고 흡기 사이클에서 특정 시간에 가스 펄스를 방출한다. 일 실시예에서, 고압 가스는 방출 전에 플라즈마 챔버 내에 저장된다.
일부 실시예들에서, 고압 반응 가스는 플라즈마 챔버 앞에 위치된 저장소 내에 저장된다. 일 실시예에서, 흐름 제어 수단은 플라즈마 챔버를 통한 가스의 흐름을 변화시키기 위해 공기 저장소와 플라즈마 챔버 사이에 위치된다. 다른 실시예에서, 유동 제어 수단은 플라즈마 챔버가 공기 저장소와 동일한 압력을 갖도록 플라즈마 챔버 뒤에 위치된다.
일 실시예에서, 생성 가스를 포함하는 가스 저장소는 플라즈마 챔버 뒤에 위치된다. 흐름 제어 수단(예를 들어 비례 밸브)은 가스 저장소와 NO 인젝터 사이에 있다.
압력의 방출은 이전 사건의 타이밍에 기초한 흡기 사건을 예상하여 감지된 흡기 사건에 대한 응답 일 수 있다. 주변 장치로부터의 데이터 스트림에 기초하여, 주변 장치(예를 들어, 벤틸레이터)로부터의 트리거 신호에 기초하여 생리학적 파라미터의 측정에 기초한다.
NO 인젝터의 상류 압력을 조절함으로써, 시스템은 흡기 스트림으로 유입되는 NO 가스의 유량을 조절할 수 있다.
NO 재순환
흡입된 산화 질소 치료 시스템의 일부 실시예에서, 공압 통로는 NO 공급원(즉, 탱크 또는 생성 유닛)으로부터 NO- 풍부 가스가 흡기 회로의 흐름으로 주입되는 지점까지 단일 방향으로 가스를 전도한다(도 69).
일부 실시예에서, NO 소스(900)와 주입 지점(902) 사이의 가스 재순환이 달성될 수 있다(도 69). 이것은 외래 시스템 및 예를 들어 원격 NO- 인젝터와의 급성 적용을 포함하여 본원에 기술된 모든 유형의 NO 발생 시스템과 함께 사용될 수 있다.
표준 온도 및 압력에서, 산화 질소는 산소와 반응하여 이산화질소(NO2)를 형성한다. NO2는 인체 노출을 제한해야하는 독성 오염 물질이다. NO의 산화 속도는 NO2의 형성 속도이다. NO 농도가 높거나 산소 농도가 높으면 반응 속도가 증가한다. 반응은 표준 온도 및 압력 근처의 온도에 매우 민감하지 않는다. 흡입 NO 처리 동안 흡기 흐름을 최소로 줄이면서 일정한 농도의 흡입 NO를 유지해야 한다. 따라서, NO 공급원은 일반적으로 상당히 높은 농도(~ 500-1000 ppm)이다. NO 소스가 압축 가스 탱크이고 밸런스 가스가 질소와 같은 불활성 종인 경우, NO- 리치 가스가 흡기 흐름과 정확한 비율로 혼합되어 원하는 용량 농도를 달성한 후에 흡기 회로에서 유일한 유의한 NO2 형성이 일어난다.
일부 실시예에서, 전기 아크는 주위 공기로부터 산화 질소를 생성하는데 사용된다. 산화 질소(NO)는 원하는 용량 및 흡기 흐름에 따라 50-5000 ppm 정도의 농도로 존재한다. 그러나 남은 산소와 질소는 대기 농도가 각각 약 21 %와 78 %에서 거의 변하지 않는다. 따라서, 아크에 NO가 발생하는 순간부터 NO2가 형성되고 있다. 이 NO2의 일부는 NO- 풍부 가스가 흡기 흐름에 혼합되기 전에 전기 NO 발생기 후에 화학적으로 제거될 수 있다.
공압 회로의 상세한 설계 및 흡기 유량 및 NO- 요법의 세부 사항에 따라, 화학적 NO2 제거 후 그러나 주입 전의 부피에서 NO- 풍부, O2- 풍부 가스의 체류 시간은 과도한다. 과도한 체류 시간은 더 큰 NO2 형성을 초래한다.
일부 실시예에서, NO- 풍부 가스의 재순환 루프가 존재한다. 가스는 지속적으로 순환하며 일부는 흡기 사지로 전환된다. 재순환은 체류 시간을 제한하므로 NO2 형성이 제한될 수 있다. 또한, NO 공급원으로 복귀하는 가스는 "재 스크럽(s-crubbing)"되어 NO2 축적을 제한할 수 있다.
도 70은 저장 NO 함유 가스로부터 NO2를 연속적으로 제거하는 재순환 루프(910)의 실시예를 도시한다. NO 발생기(912)에 의해 지시된 바와 같이 NO 함유 가스를 주입하기 위해 밸브가 개방된다. 일부 실시예에서, 밸브는 개방된 환자 흡기를 개방한다.
도 71은 재순환 가스(920)가 NO 발생기(922)를 통해 역류하는 시스템의 실시예를 도시한다. 이는 플라즈마 챔버에서 N2 및 O2의 일부만이 NO로 변환되기 때문에 수용 가능하다. 따라서, 동일한 공기로부터 추가적인 NO가 생성될 수 있다.
NO- 리치 가스의 흐름은 리턴 레그의 분사 밸브를 닫음으로써 흡기 사지로 향할 수 있으며, 그렇지 않으면 NO- 리치 가스는 루프 내에서 계속 재순환된다.
자가 테스트(캘리브레이션)
NO 발생 시스템이 예상한대로 기능하고, 가스 센서가 예상한대로 기능하는지, 및/또는 시스템을 교정하기 위해 사용될 수 있는 다양한 접근법이 있다. 캘리브레이션과자가 테스트는 상호 교환 가능하며, 일부 실시예에서는 NO 생산 및 센서 반응 테스트를 참조한다. 이러한 접근 방식 중 일부는 교정 시간과 복잡성을 크게 줄일 수 있다. 일부 실시예에서, 교정 카트리지가 사용되고, 일부 실시예에서, 요법 제어기 장치 내부의 캘리브레이션 가스 분로가 사용된다. 두 실시예 모두 제어된 플라즈마가 알려진 양의 NO를 생성한다는 사실을 이용한다. 플라즈마는 주변 공기 압력, 주변 온도, 습도, 스파크 속도, 스파크 듀티 사이클, 공기 유량 중 하나 이상을 고려하여 제어된다. 플라즈마를 제어하고 시스템을 캘리브레이션할 때 다른 요소들도 고려될 수 있음을 이해할 것이다. 여기에 설명된 캘리브레이션 접근법은 사용자 참여 감소와 NO 및 NO2 센서 기능 및 가스 생산을 동시에 확인하는 기능으로 인해 최대 70 %의 시간 절약을 제공할 수 있다.
도 72에 도시된 일부 실시예에서, 캘리브레이션 카트리지(930)는 NO2를 청소하기 전에 션트(934)를 통해 플라즈마 챔버(936)로부터 센서 챔버 입력으로 출력 NO/NO2- 함유 가스 흐름을 보낸다. 환경 조건 및 원하는 NO 및 NO2 농도 수준에 따라 플라즈마 활동을 제어함으로써 센서를 센서 보정을 위해 알려진 높거나 낮은 값에 노출시킬 수 있다. 이 방법의 정확도는 추적 가능한 캘리브레이션 가스를 사용한 교정과 같은 수준은 아니지만 이 테스트는 최소한의 노력으로 시스템 성능 문제를 감지할 수 있다. 도 72는 캘리브레이션 카트리지(930)의 실시예를 도시한다. 캘리브레이션 카트리지(930)는 RFID 칩(932), 바코드, 및 고유한 기계적 인터페이스 또는 제어기에 의한 자동 식별 수단을 포함할 수 있다. 교정 카트리지(930)가 삽입 및 검출되면 시스템은 자동으로 교정 모드로 진입할 수 있다. 카트리지 대 카트리지 분산이이 수준의 제어를 보증하기에 충분한 경우, RFID 칩(932)은 특정 카트리지에 대한 교정 상수를 또한 포함할 수 있다. 2D 바코드를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 식별 메커니즘이 RFID 칩 대신에 또는 RFID 칩과 함께 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예에서, 캘리브레이션 카트리지는 또한 주변 공기로부터 NO를 제거하기 위한 카본 필터와 같은 추가 특징을 포함하며, 이는 낮은 캘리브레이션을 위한 제로 레벨이 환경 NO 레벨로 인해 오프셋을 갖지 않도록 보장할 수 있다. 캘리브레이션 카트리지는 가스 연결부를 포함하고, 일 실시예에서 외부 캘리브레이션 가스 공급원과의 수동 캘리브레이션을 위해 O2, NO 또는 NO2 가스의 첨가를 위해 전면에 가스 연결을 갖는다. 가스 연결은 밸브, 스톱 콕, 솔레노이드 또는 기타 수단으로 제어된다. 일부 실시예들에서, 가스 연결 밸브는 사용의 용이성을 증가시키기 위해 표준 카트리지 상의 수동/환기 선택기와 동일한 위치에 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기 내에 위치된 전극을 갖는 시스템에서, 플라즈마 챔버로부터의 출력 가스는 카트리지를 통하지 않고 제어기 내에서 전적으로 경로를 통해 샘플 챔버로 보내질 수 있다(도 65, 도 66, 도 67, 도 68). 이를 통해 보정 카트리지 또는 압축 가스 실린더 형태의 추가 장비 없이 언제든지 높은 값 또는 낮은 값을 보정할 수 있다. 플라즈마 챔버의 플라즈마 챔버 출력으로부터 가스 센서 챔버로의 하나 이상의 션트는 소프트웨어 제어 밸브, 수동 밸브, 펌프, 또는 임의의 다른 흐름 제어 수단에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 센서의 반응 및 하나의 NO 발생 경로의 NO 생성은 동시에 확인될 수 있는 반면, 다른 NO 발생 경로는 환자에게 전달 NO이다.
알려진 양의 NO 및 NO2를 생성하는 속도로 플라즈마를 생성함으로써 센서 응답 테스트(높은 교정)가 수행될 수 있다. 플라즈마 생성을 중지하고 센서를 주변 공기에 노출시켜 낮은 교정을 수행할 수 있다. 대안적으로, O2 캘리브레이션 가스는 NO 또는 NO2를 함유하지 않기 때문에, NO 및 NO2에 대한 낮은 교정은 O2에 대한 높은 교정과 동시에 수행될 수 있다.
샘플 라인
시스템은 또한 하나 이상의 샘플 라인을 포함한다. 샘플 라인은 벤틸레이터 흡기의 사지에서 가스 분석 센서로 가스 샘플을 전달하는데 사용되는 일회용 구성 요소일 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 라인은 하나 이상의 루멘을 갖는 튜브이다. 샘플 라인에는 사용을 용이하게 하고 습도 효과를 계획하며 샘플 라인에 들어갈 수 있는 점성 물질을 수용하기 위해 디자인에 통합할 수 있는 추가 기능이 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 샘플 라인은 샘플 라인을 벤틸레이터 회로에 설치하기 위한 피팅을 포함한다. 예를 들어, 샘플 라인은 벤틸레이터 회로에 신속하게 설치하기 위해 환자쪽에 "T" 피팅을 포함할 수 있다. 성인의 경우 22mm와 같이 예상되는 벤틸레이터 튜브 크기에 맞게 "T" 피팅의 크기를 지정할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 샘플은 "T" 피팅의 벽 대신에 벤틸레이터 유동의 중심으로부터 끌어 당겨져, 벤틸레이터 라인 내의 수분 또는 다른 물질이 샘플 라인으로 들어가는 가능성을 감소시킨다.
"T"피팅과 카트리지/제어기 사이에서 샘플 라인 튜브를 작동시킨다. 샘플 라인 튜브는 다양한 모양 및 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 튜브의 길이는 10 '(3m)이지만 다른 길이도 사용될 수 있다. 일반적으로, 튜브의 가장 짧은 길이는 샘플 라인에서 NO에서 NO2 로의 변환을 최소화하고 가스 분석 센서에시기 적절한 샘플을 제공하는 것이 가장 좋다.
샘플 라인 튜브는 샘플 라인 필터에 연결된다. 샘플 라인 필터는 다양한 모양과 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 샘플 라인 필터는 양단에 루어 커넥터를 갖는 0.2μm, 친수성, 50mm 직경의 필터이다. 필터는 친수성이어서 샘플 라인의 수분이 워터 트랩으로 통과한다. 다른 직경도 가능하며 필터가 막히기 전에 필터를 사용할 수 있는 시간과 직접 관련되며 교체가 필요하다. 기밀 밀봉을 만드는 한 다른 소형 보어 푸시/풀 및 스레드 커넥터를 포함하여 Luer 연결 대신 모든 유형의 커넥터를 사용할 수 있다.
일부 실시예에서 샘플 라인은 다양한 형태를 가질 수 있는 제습 섹션을 포함할 수 있다. 예를 들어 가스 샘플에서 주변 환경으로 습도를 전달하는데 도움이 되는 Nafion 튜빙의 길이 일 수 있다. 일 실시예에서, 샘플 라인은 삼중 루멘 튜브를 가질 수 있으며, 여기서 하나의 루멘은 환자로부터 샘플 가스를 끌어 당기는데 사용된다. 다른 2 개의 루멘을 사용하여 환자의 흡기 유량을 측정할 수 있다. 3 개의 루멘이 있는 샘플 라인을 통해 샘플 위치에서 가스 샘플 및 유량을 측정할 수 있어 시간에 동기화된 가스 샘플 및 유량 데이터를 제공한다. 이 접근 방식은 카트리지 내의 복잡성을 줄일 수도 있다.
물 트랩
전술한 바와 같이 워터 트랩은 흡기 라인으로부터 응축 물 및 다른 물질로 채워진다. 일부 실시예에서, 사용자는 워터 트랩을 통한 흐름이 없기 전에 워터 트랩이 거의 꽉 찼다는 통지를 받을 수 있다. 워터 트랩의 유체 수위는 광학적, 초음파 적, 전도성 및 용량성 등 다양한 방법으로 감지할 수 있다. 워터 트랩은 하나 이상의 센서와 관련될 수 있고, 워터 트랩(942)은 센서 팩(940)(도 73에 도시된 바와 같은) 내에 또는 제어기 내에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 트랩은 저장소에서 워터 트랩 내용물을 증발시키는 것을 돕기 위해 열원 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 물 트랩 내에 수집되는 유체의 불투명도를 증가시키기 위해 염료가 워터 트랩에 첨가될 수 있어, 광학적으로보다 쉽게 검출할 수 있다.
워터 트랩은 중력에 대한 운동 및/또는 배향으로부터 측면 가속을 경험할 수 있는 휴대용 NO 발생기와 함께 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 개방 셀 발포체 또는 스펀지는 유체의 비말 또는 이동을 방지하기 위해 워터 트랩의 바닥에 배치된다. 다른 실시예에서, 수착 제 저장소로부터 유체의 이동을 제어하기 위해 초 흡수성 중합체(나트륨 폴리 아크릴 레이트)가 저장소에 배치된다. 일 실시예에서, 초 흡수성 중합체는 이동을 방지하기 위해 패키지 내에 수용된다. 일 실시예에서, 패키지는 겔 팩이다. 다른 실시예에서, 패키지는 천공된 파우치이다.
일부 실시예에서, 워터 트랩은 1 마이크론 친수성 필터, 물 분리기, 저장소 및 0.22 마이크론 센서 보호 필터로 구성된다. 일 실시예에서, 저장소는 비움을 쉽게 하기 위해 물 분리기로부터 분리 가능하다. 일 실시예에서, 저장소를 배수하기 위해 저장소에 주사기-활성화 작은 구멍 피팅이 있다. 다른 실시예에서, 스톱 콕 또는 다른 수동 활성화 밸브는 배수를 용이하게 하기 위해 물통에 연결된다. 일 실시예에서, 수분 분리기는 유착 필터로 구성된다. 유착 필터는 저장소로부터의 유체 비말로부터 보호하기 위해 소수성 필터 재료로 싸여질 수 있다. 다른 실시예에서, 수분 분리기는 구심 가속을 사용하여 유동 경로에서 턴 주위로 공기를 유동시킴으로써 공기로부터 물방울을 분리한다. 일 실시예에서, 유체 스플래쉬가 유착 필터와 접촉하는 것을 방지하기 위해 저장소 내에 배플이 있다. 필터의 막힘은 샘플 라인 압력 및/또는 샘플 라인 흐름에 의해 감지될 수 있다.
아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 카트리지는 샘플 가스가 통과하는 소수성 장벽을 갖는 워터 트랩을 포함할 수 있다. 수증기가 있는 샘플 가스가 통과하는 동안 액체 트랩이 워터 트랩의 바닥에 모일 수 있다. 워터 트랩은 다양한 양의 액체를 담을 수 있다. 일 실시예에서, 워터 트랩은 대략 10ml의 부피를 측정할 수 있지만,이 부피는 처리 내에서 배수 및/또는 교체를 여러 번 요구할 수 있다. 일 실시예에서, 워터 트랩은 워터 트랩이 배수될 필요가 없도록 충분한 액체를 보유하는 부피를 측정할 수 있다. 예를 들어, 워터 트랩은 60ml의 부피를 측정할 수 있으므로 워터 트랩은 정상적인 환경에서 배수가 필요하지 않는다.
일부 실시예에서, 워터 트랩은 전극 조립체의 고전압 전원과 같은 제어기의 따뜻한 영역 근처에 위치된다. 제어기로부터의 열은 워터 트랩 내용물을 데우고 워터 트랩의 액체 내용물을 증기 형태로 구동시켜 증기가 가스 센서 챔버를 통해 제어기를 빠져 나갈 수 있다.
일부 실시예에서, 워터 트랩 내의 액체 레벨은 예를 들어 제어기의 정면에서 볼 때 사용자에게 보일 수 있다. 워터 트랩 내용물의 가시성은 워터 트랩과 관련된 알람이 예를 들어 기류 알람을 생성하는 가스 분석 센서에 의해 생성될 때 문제 해결을 용이하게 할 수 있다. 워터 트랩 내의 유체 레벨은 광학적, 초음파 적, 전도성 및 기타 수단을 포함하여 다양한 방식으로 감지될 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 트랩에서 유체 레벨을 검출하는 것은 가스 센서 챔버 내의 압력 강하를 검출함으로써 달성된다.
워터 트랩이 가득 찼거나 배수가 필요한 경우, 사용자는 워터 트랩에 연결된 밸브로 워터 트랩을 배수할 수 있다. 일 실시예에서, 시린지 활성화된 루어 피팅이 사용될 수 있지만, 워터 트랩을 배출하기 위해 임의의 종류의 스톱 콕, 스파우트 또는 밸브가 사용될 수 있음을 이해할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 액체 펌프를 통해 워터 트랩을 자동으로 비울 수 있다. 펌프는 워터 트랩 내용물을 배수구 또는 더 큰 저장소로 옮길 수 있다.
워터 트랩은 처리 동안 채워진다. 일부 실시예에서, 워터 트랩은 리저버가 물을 배출할 수 있도록 제거 가능하다. 일부 실시예에서, 시스템으로부터 저장소를 제거하지 않고 워터 트랩의 배수를 가능하게 하기 위해 저장소에 출구가 있다. 배출구에는 루어 피팅 또는 바브 피팅과 같은 작은 구멍 커넥터가 있을 수 있다. 출구를 통한 유체 흐름은 스톱 콕, 튜빙 클램프, 시린지 활성화 밸브 등으로 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 트랩 내의 유체 레벨은 시스템에 의해 측정된다. 이를 통해 시스템은 워터 트랩이 완전히 가득 차기 전에 임박한 전체 워터 트랩 상태를 사용자에게 경고할 수 있다. 시스템은 센서 벤치를 통한 가스 흐름을 측정할 수도 있다. 가스 흐름이 감소하는 경우, 시스템은 사용자가 워터 트랩을 확인하도록 알람을 생성한다.
가스 센서
시스템에서 가스의 농도를 측정하기 위해 다양한 메커니즘이 사용될 수 있다. 산소 센서는 종종 NO 및 NO2 센서보다 오래 지속될 수 있다. 또한 벤틸레이터 회로의 O2 양은 가스가 NO 장치를 떠나 환자에게 도달하는 시간 사이에 크게 변하지 않는다. 따라서, 일부 실시예들에서, O2 센서는 센서 팩 대신 카트리지 또는 제어기 내에 위치될 수 있다. 이를 통해 O2 센서 용 샘플 가스를 건조한 상태로 유지하고 수명에 영향을 줄 수 있는 분무식 약물에 탄화수소 및 황 화합물이 없다. 카트리지 후에 O2 희석은 변하지 않는다.
공압 연결부는 부식성 NO2를 장치 내로 보낼 수 있는 누출원일 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 트랩/필터 조립체를 일단으로 수용하고 가스를 타단으로 통과시키는 급성 장치용 센서 팩을 사용하여 공압 연결부를 감소시킬 수 있다. 센서 팩은 시스템 전면에서 밀어서 설치할 수 있다. 일부 실시예에서 샘플 라인은 워터 트랩을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 가스 센서는 매우 열악한 해상도를 갖는다. 일부 실시예들에서, 다른 디지트 디지트 해상도는 최종 디지트가 하이 vs. 플리커되는 시간의 백분율을 측정함으로써 얻어질 수 있다. 또한 NO2는 부식성이 있으므로 센서 라인 펌프는 부식으로 인해 조기에 마모될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 가스 분석 센서와 동일한 스케줄로 교체되도록 펌프가 센서 팩에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 팩은 샘플링되는 가스가 건조할 때 대기 중의 습도가 가스 샘플로 들어가도록 하는 길이의 Nafion 튜브를 포함한다. 이것은 가스 분석 센서가 건조되는 것을 방지한다. 일례에서, 나피온 튜빙의 길이는 30 cm이다.
NO 생성 카트리지
카트리지는 시스템의 소모품 요소의 교체를 용이하게 하기 위해 NO 생성 및 전달 시스템에서 사용된다. 일 실시예에서, 모든 소모품 요소는 하나의 NO 생성 카트리지에 통합된다. "다중 카트리지 실시예"로 지칭되는 다른 실시예에서, 스캐빈저 재료, 워터 트랩, 흡기 유로, 흡기 유량 센서, 전극 조립체 및 스파크 챔버와 같은 소모품 요소는 독립적이며, 이는 독립적인 스케쥴로 교체될 수 있다.
NO 생성 카트리지는 NO 생성을 위한 다양한 특징을 포함할 수 있다. 산화 질소의 발전은 전극 재료 및 스캐빈저 재료를 소비할 뿐만 아니라 필터 재료를 방해할 수 있다. 따라서, 스캐빈저, 전극 및 에어 필터 세척/정비/교체 수단을 제공할 필요가 있다.
일부 실시예에서, 일회용 카트리지는 하우징, 유입 플라즈마 에어 필터, 벤틸레이터 유동 입구, 벤틸레이터 유동 도관, 벤틸레이터 유동 출구, 유입 공기 제거제 재료, 인클로저 에어 필터, 플라즈마 챔버, 전극 조립체, 에어 펌프, 벤틸레이터 유량 측정, 수동 환기 장치 흐름 입구, 수동 환기 장치 흐름 출구, 수동 환기 장치 회로 흐름 측정, 수동/백업 선택기, 샘플 라인 연결, 워터 트랩, 워터 트랩 드레인, 이중 NO2 스캐빈저 경로, 워터 트랩 드레인, 출구 체크 밸브 , 출구 필터 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 이들 요소 중 하나 이상 또는 이들 요소의 서브 세트를 포함할 수 있다.
도 49는 공기 입구 필터(742), 공기 스캐빈저(744), 벤트 유량 측정(P1, P2), 플라즈마 챔버(746) 내로의 공기 입구(748), 이중 스캐빈저 경로(750), 메모리 장치(752), 수동 모드 선택기(754), 워터 트랩(756) 및 샘플 라인 연결부(758)를 포함하는 카트리지(740)의 실시예를 도시한다. 백 배출구(760)가 또한 포함되며 송풍기 백이 카트리지에 결합될 수 있게 한다.
카트리지는 카트리지의 다양한 특징을 캡슐화하도록 구성되어 시스템의 취급 및 셋업을 용이하게 하는 하우징을 포함한다. 카트리지 하우징은 카트리지를 시스템의 제어기에 올바르게 배치할 수 있는 기능, 예를 들어 뒤집거나 옆으로 삽입하는 것을 방지하기 위한 고유한 단면 및/또는 표시로 설계되었다. 일부 실시예에서, 하우징은 전자기 방출이 시스템을 떠나는 것을 방지하기 위해 전도성 및/또는 EMI 차폐 재료로 도금되거나 도장될 수 있다. 하우징은 일회용 또는 재사용 가능할 수 있다. 재사용 가능한 설계에서, 다음 처리 전에 전극, 필터 및/또는 스캐빈저 재료를 교체할 수 있도록 카트리지 하우징을 열 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템의 사용자 인터페이스 상에 제시된 특징은 카트리지에 대한 기계적 연결과 정렬된다. 예를 들어, 벤틸레이터 회로의 목표 및 측정된 NO 값은 벤틸레이터 연결 위에 위치할 수 있다. 수동 환기 장치 측정 및 제어는 수동 환기 장치 연결부 근처에 있으며 가스 분석 측정은 샘플 라인 연결부 근처에 있다.
일부 실시예에서, 유입 플라즈마 공기 필터는 이소 프로필 알코올(IPA)을 포함하는 세정 용액이 공기 유동 경로로 유입되는 것을 방지하기 위해 소수성이다. 필터는 다양한 크기를 가질 수 있지만, 일 실시예에서, 유입 필터는 감염 물질의 유입을 방지하기 위해 전형적으로 0.3μm 이하이다.
일부 실시예에서, 유입 플라즈마 공기 제거제는 원하지 않는 부산물의 가능성을 최소화하기 위해 플라즈마 생성 전에 공기로부터 NO2, CO2 및/또는 다른 오염물을 제거하기 위한 소다 라임을 포함할 수 있다. NO의 환경 수준은 5-8ppm에 도달할 수 있으며 시스템 출력에서 NO 농도의 오프셋을 생성할 수 있다. 개선된 NO 출력 정확도를 제공하기 위해, 들어오는 스캐빈저는 플라즈마 생성 제품을 변경할 수 있는 NO 및 다른 유기 화합물을 제거하기 위한 숯 필터와 같은 필터를 포함할 수 있다.
제어기를 위한 인클로저 공기 필터는 인클로저를 냉각시키기 위해 사용되는 공기로부터 린트 및 다른 큰 입자를 제거하는데 사용될 수 있다. 이렇게 하면 제어기 내의 고전압 표면에 재료가 쌓이지 않아 효과적인 전기 연면 거리가 줄어들 수 있다. 또한 냉각 목적으로 제어기 인클로저를 통해 적절한 공기 흐름을 보장한다. 일회용 카트리지 내에 인클로저 에어 필터를 포함시킴으로써, 사용자 단계의 수를 줄이고 깨끗한 에어 필터의 존재가 보장된다. 일 실시예에서, 플라즈마 생성을 위한 공기는 인클로저 공기 필터를 이미 통과한 공기로부터 공급되어 들어오는 플라즈마 공기 필터가 큰 입자로 막힐 가능성이 적다. 전극 조립체를 포함하는 카트리지에서, 인클로저 냉각 공기를 전극에 열적으로 연결된 히트 싱크 위로 향하게 하는 것이 유리하다.
벤틸레이터 흐름 도관 또는 벤틸레이터 튜브는 표준 22mm 연결과 같은 다양한 연결을 사용하여 카트리지에 연결될 수 있다. 다른 예시적인 연결부는 10mm 원뿔형, 15mm 원뿔형 및 1/4 인치 바브를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 벤틸레이터 튜브는 카트리지 대신 제어기에 연결될 수 있음을 이해해야 한다. 벤틸레이터 흐름 도관은 다양한 모양과 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 송풍기 유동 도관은 매끄러운 U 자 형상을 가지며, 이는 도관이 배기 가스의 층류를 유지하고 송풍기 유량 측정의 정확도를 향상시킨다. 일 실시예에서, 도관은 T 자 형상을 가질 수 있으며, 여기서 NO는 T의 줄기를 통해 전달된다.
일부 실시예에서, 벤틸레이터 흐름 도관은 벤틸레이터 회로를 개방하지 않고 카트리지 교체를 가능하게 하기 위해 카트리지로부터 제거될 수 있다. 도관은 카트리지의 전면, 측면 또는 하단을 포함한 다양한 위치에서 카트리지에 연결할 수 있다. 그러나 예시적인 실시예에서, 도관은 사용의 용이성을 위해 그리고 주변 장치와의 간섭을 감소시키기 위해 카트리지의 전방에 연결될 수 있다.
플라즈마 챔버는 하나 이상의 전극을 수용하고 공기를 위한 도관으로서 기능한다. 플라즈마 챔버는 다양한 재료로 형성될 수 있지만, 일 실시예에서 플라즈마 챔버는 전자기 차폐뿐만 아니라 전극 조립체에 전도성 냉각을 제공하기 위해 금속성이다. 챔버는 고체 금속으로 만들어 지거나, 금속으로 덮여 있거나, 그 일부는 단순히 패러데이 케이지처럼 작동하기 위해 스크린 일 수도 있다. 일부 실시예에서, 금속은 철 금속 또는 Mu 금속과 같은 전자기 방사선을 차단한다. 가연성 물질이 플라즈마 챔버에 유입되는 경우는 드물지만, 플라즈마 챔버는 스크린 또는 메쉬를 통해 불꽃을 질식시키기 위해 열 질량 및 제한된 공기 흐름을 통해 충분한 냉각을 제공함으로써 화염 방지기로서 작용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 챔버는 접지 전극 및 섀시 접지에 전기적으로 연결된다. 플라즈마 챔버는 또한 대류 냉각을 위한 통합 냉각 핀을 포함할 수 있다. 도 74는 패러데이 케이지 플라즈마 챔버(950)의 실시예를 도시하고, 도 75는 고체 금속 플라즈마 챔버(952)의 실시예를 도시한다.
플라즈마 챔버의 기하학적 구조는 NO의 생산 효율을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 내에서 증가된 압력은 영향을 받을 N2 및 O2 분자의 수를 증가시켜, 적용된 에너지 주울 당 NO 생성을 증가시킨다. 일 실시예에서, 플라즈마 챔버의 출구에서 흐름 제한의 생성은 플라즈마 챔버 내의 압력을 증가시켜 NO 생성 효율을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 챔버 내의 압력은 플라즈마 챔버의 출구에서 밸브와 함께 간헐적으로 증가 될 수 있거나, 최적의 방식으로 플라즈마 활동과 일치하도록 시간이 정해진 공기 유량으로 서지될 수 있다.
플라즈마 챔버 내의 전극들에 의한 가스 유동 경로의 단면적은 또한 NO 생성에 영향을 줄 수 있다. 플라즈마에서 단면적을 넥킹하여 가스의 많은 부분이 플라즈마와 접촉하여 NO 생산 효율을 증가시킬 수 있다.
자동차 스타일 전극이 사용될 때, 공기 흐름에 대한 접지 전극의 배향은 NO 생성 및 효율에 영향을 줄 수 있다. 일 실시예에서, 스파크 챔버 내에서 접지 전극을 반복 가능한 방식으로 배향시키는 것이 바람직하다. 이는 전극 조립체의 제조 동안 접지 전극의 나사산 방향을 제어함으로써 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 챔버에 대한 전극 조립체의 배향은 잼-너트, 높은 마찰 계면(예를 들어 파이프 스레드), 또는 클램핑 메커니즘으로 제어될 수 있다.
전극 조립체는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 2 개의 독립적인 전극 쌍이 2 개의 독립적인 가스 유동 경로 내에 존재한다.
일부 실시예에서, 전극 쌍은 전극으로부터 열을 전도시키고 전자기 차폐를 제공하는 금속 하우징 내에 장착된다. 금속 하우징은 인클로저 냉각 공기 또는 플라즈마 공기로의 열의 대류 전달을 증가시키기 위해 표면에 냉각 핀을 가질 수 있다. 금속 하우징은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 하우징은 전자기 차폐를 위해 철 재료 또는 뮤 금속으로 만들어진다. 일 실시예에서, 금속 하우징은 높은 열 전도성을 위해 알루미늄으로 제조되고 전자기 차폐는 전극 조립체를 둘러싸는 코팅, 페인트 또는 패러데이 케이지와 같은 다른 구성 요소에 의해 달성된다. 코팅, 페인트 또는 패러데이 케이지는 일회용 카트리지 또는 제어기의 일부일 수 있다.
카트리지는 제어기 내의 솔레노이드에 의해 가압되는 다이어프램 펌프와 같은 공기 펌핑 메커니즘을 포함할 수 있다. 이 구성은 환자를 위한 공기가 일회용 카트리지 내에 유지되도록 한다.
카트리지는 벤틸레이터 및/또는 수동 환기 장치 회로로부터 공급된 가스의 유량을 측정하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 어댑터에 의해, 얼굴 마스크, 비강 캐뉼라, 마취 회로, 고주파 벤틸레이터, 산소 발생기 및 다른 치료법으로의 NO 전달과 같은 다른 요법이 카트리지 상의 동일한 연결부에서 해결될 수 있다.
일부 실시예에서, 유량은 제어기 내의 재사용 가능한 차압 센서와 같은 센서에 의해 측정된다. 카트리지는 대상 가스 흐름에 대한 흐름 제한을 제공하고 제한의 양쪽에 압력 강하를 제공하여 압력 강하를 측정한다. 압력 신호를 압력 센서로 전달하기 위해 카트리지와 제어기 사이에 공압 연결이 이루어진다. 일부 실시예에서, 전기 압력 센서가 카트리지 내에 배치되고, 압력 신호를 제어기 마이크로 프로세서에 전달하기 위해 카트리지와 제어기 사이에 전기 연결이 이루어진다. 이로 인해 누출이 발생할 수 있는 공압 연결이 줄어들 수 있지만 일회용 카트리지에 추가 비용이 발생한다.
샘플 라인은 샘플 라인 연결로 카트리지에 연결된다. 일 실시예에서, 샘플 라인 연결은 분리 가능한 기밀 연결일 수 있다. 이 연결은 Luer, 바브, 푸시 풀 연결 또는 기타 연결 일 수 있다. 일부 실시예에서, "피그 테일"또는 짧은 길이의 튜브가 카트리지와 샘플 라인 연결부 사이에 배치되어 샘플 라인 연결부와 샘플 라인 필터를 카트리지 면으로부터 멀어지게 이동시킨다. 이는 카트리지 면의 실제 영역을 늘리지 않고 카트리지에 연결하기 위한 추가 작업 공간을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, HEPA 필터는 카트리지의 가스 배출구에 위치되어(도 89), NO 발생기 또는 흡기 공기 공급원으로부터 기류로 유입되는 잠재적인 미립자를 포집하고 환자 및/또는 하류 구성 요소로부터의 잠재적인 오염으로부터 카트리지를 보호하기 위한 여분의 입자 필터 역할을 한다. 일부 실시예에서, HEPA 필터는 카트리지에 통합되지만, 다른 실시예에서, HEPA 필터는 개별적으로 교체 가능하다. 일부 실시예들에서, HEPA 필터와 카트리지 사이의 인터페이스는 독점적이어서 사용자는 HEPA 필터를 사용하지 않고 벤틸레이터 회로를 연결할 수 없다.
다수의 카트리지
일부 실시예에서, NO 생성 시스템은 하나 이상의 카트리지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 76에 도시된 바와 같이 별도의 벤틸레이터 및 스캐빈저 카트리지(960, 962)가 있을 수 있다. 시스템 내의 공압 연결을 줄이기 위해 별도의 카트리지를 사용할 수 있으며, 이로 인해 공압 누출 가능성을 최소화할 뿐만 아니라 삽입 력, 공차 및 유량 센서 문제와 관련된 문제를 해결할 수 있다. 스캐빈저 재료는 일반적으로 교체가 필요한 가장 일반적인 구성 요소이므로 별도의 스캐빈저 카트리지를 사용하면 사용자가 시스템의 다른 구성 요소보다 더 자주 스캐빈저 재료를 교체할 수 있으므로 NO 치료 비용이 절감된다. 예시적인 벤틸레이터 카트리지(970, 990)가 도 77 및 도 78에 도시되어 있고, 예시적인 스캐빈저 카트리지가 도 79에 도시되어 있다. 별도의 벤틸레이터 카트리지와 스캐빈저 카트리지를 사용하면 얻을 수 있는 가장 큰 이점 중 하나는 배기 카트리지가 제자리에 남아있을 수 있기 때문에 스캐빈저 카트리지를 교체하는 동안 벤틸레이터 회로가 열리지 않는다는 것이다.
벤틸레이터 카트리지
벤틸레이터 카트리지는 도 77에 도시된 바와 같이, 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 송풍기 유입구(972), 송풍기 유출구(974), 백류 유입구(9797), 백류 유출구(980), 송풍기(972) 용 유량 유입구, 백용 유량 유입구, 송풍기 용 NO 인젝터, 송풍기(976) 용 NO 인젝터, 백용 NO 인젝터, 수단 벤틸레이터 흐름 측정 및 백 흐름 측정을 지원하거나 지원하기 위한 수단. 벤틸레이터 카트리지를 사용하는데에는 여러 가지 근거가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 카트리지는 때때로 고장날 수 있는 흐름 센서를 수용할 수 있다. 유량 센서 고장은보다 침습적인 수리보다는 벤틸레이터 카트리지 교체를 유발한다. 유량 센서는 벤틸레이터 카트리지 내의 전자 센서이거나 주 장치 내의 차압 센서와 연결된 벤틸레이터 카트리지 내의 공압 튜브 일 수 있다. 일부 실시예에서, 압력 및 습도 감지를 갖는 하나 이상의 전자식 유량 센서가 통기 카트리지 내에 위치된다. 일부 실시예에서, 이중 흐름, 압력 및 습도 센서는 벤틸레이터 카트리지 내에 장착된 하나의 조립체로 제조된다. 일반적으로 공압식 연결보다 벤틸레이터 카트리지에 대한 전자식 연결이 선호된다. 시스템 자체 테스트 중에 테스트하기가 더 간단하기 때문에 보다 안정적이며 공압식 연결만큼 많은 연결력이 필요하지 않는다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 크기의 벤틸레이터 카트리지가 사용자에게 제공될 수 있다. 이는 다른 크기의 벤틸레이터 연결, 다른 처리 작동 범위(유량, 압력 등) 및/또는 다른 내부 용적 요구 사항에 맞게 조정된다. 일부 실시예에서, 센서 기술이 발전함에 따라, 벤틸레이터 카트리지 설계는 전체 시스템이 아닌 반복될 수 있다. 일부 실시예에서, 넓은 측정 범위를 갖는 유량 센서(높은 유량 및 낮은 유량이 아님)가 구현될 수 있기 때문에 시스템은 하나의 벤틸레이터 카트리지만을 필요로 한다. 일부 실시예에서, 사용자 및 구급차는 두 카트리지를 모두 가질 필요는 없다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 라인으로부터 제어기로의 오염 가능성이 더 적을 수 있다. 일부 실시예에서, 넓은 유량 범위의 유량 센서를 사용하는 경우, 사용자가 특정 크기의 벤틸레이터 카트리지(예 : 신생아, 소아, 성인)를 선택하지 않은 경우 장치 설정 단계가 줄어든다.
송풍기 카트리지는 전형적으로 송풍기 회로의 건조 부분(즉, 가습기 상류)에 사용된다. 벤틸레이터의 상류에 가습기가 사용되는 경우 벤틸레이터 카트리지 내에서 습기가 응축되어 환자의 습도가 감소하여 NO 생성 및 전달 장치 내 또는 벤틸레이터 카트리지 내의 전자 부품이 손상될 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 카트리지는 응축이 발생하지 않도록 가열된다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 카트리지 내의 습도 센서는 시스템으로 유입되는 가습 가스를 검출하고 경보를 생성할 수 있다.
일부 벤틸레이터 카트리지 실시예에서, 환자가 NO로 간단히 평가되고 벤틸레이터에 연결되지 않은 카테터 실험실 적용에 적용될 수 있는 바와 같이, 호흡 백 또는 안면 마스크에 연결하기 위한 미늘 이음쇠만이 존재한다. 카트리지에 22mm 벤트 튜브 연결부가 없다. 제어기는 카테터 랩 어플리케이션을 위한 특정 소프트웨어 모드를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 카테터 랩 모드는 예를 들어 NO, 20, 40 및 60 ppm을 나타내는 버튼을 사용자에게 제공한다.
통기 카트리지는 환자 흡기 흐름과 직렬로 연결되어 있다. 많은 병원은 환자 치료 후 벤틸레이터와 환자 사이의 모든 튜브를 교체 및/또는 소독한다. 벤트 카트리지도 포함된다. 일 실시예에서, HEPA 필터는 벤트 카트리지의 배출구에 배치되어, 벤트 카트리지의 오염이 흡기 내로 역류하는 것을 방지한다. 일부 실시예에서, HEPA 필터는 통기 카트리지로부터 별도의 유닛으로서 제거 가능하다. 일부 실시예에서, HEPA 필터는 HEPA 필터가 없는 시스템의 사용을 방지하기 위해 독점 연결로 벤트 카트리지의 출력에 연결된다. 다른 실시예에서, 통기 카트리지는 에틸렌 옥사이드(EtO), 오토 클레이브, 알코올 침지, 건열, 와이프 또는 다른 수단을 통해 소독될 수 있다. 벤트 카트리지 내의 전자 센서를 보호하기 위해, 담금은 벤트 카트리지를 완전히 담그지 않고 벤트 카트리지 내의 공기 흐름 경로를 소독제로 채우는 것으로 구성될 수 있다. 침지 후 건조 설비를 사용하여 건조 공정을 가속화할 수 있다. 일 실시예에서, 건조 고정구는 진공 하에서 통기 카트리지를 통해 공기를 흡입한다. 진공을 사용하면 벤트 카트리지 내의 압력이 감소하여 알코올 방울이 증발할 가능성이 높아진다. 흐름 방향을 반대로 하여 액 적을 제거할 수도 있다. 일 실시예에서, 통기 카트리지는 증발을 촉진하기 위해 가열된다. 다른 실시예에서, 건조 공정 동안 따뜻한 공기가 통기 카트리지를 통해 흐른다. 고정 장치를 사용하여 벤트 카트리지를 담 그거나 벤트 카트리지를 건조시키거나 두 단계를 모두 한 번의 자동 프로세스로 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 센서는 벤틸레이터 카트리지의 일부가 아닌 장치에 설치된다. 이를 통해 전자 센서가 손상될 위험없이 벤틸레이터 카트리지를 철저히 소독하거나 멸균할 수 있다.
벤틸레이터 카트리지가 공기 유동 경로 외부의 유체에 노출되는 경우, 유체는 배기 카트리지 내의 전자 부품을 손상시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 잉크가 부착된 종이 태그는 통기 카트리지 하우징 내에 배치된다. 유체가 잉크에 닿으면 잉크가 퍼져서 유체 노출이 기록된다.
일부 실시예에서, 벤틸레이터 카트리지 및 스캐빈저 카트리지의 기능은 단일 카트리지로 결합된다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 카트리지는 환자의 흡기 회로를 개방하지 않고 스캐빈저 카트리지를 교체하는 능력을 유지하면서 공압식 연결을 줄이고 통과 시간을 감소시키기 위해 벤틸레이터 카트리지에 직접 연결된다.
NO 대 NO2 전환율이 더 높은 수준의 NO에 의해 빠르다는 사실로 인해, NO 함유 가스를 가능한 빨리 흡기 유로 내로 희석시키는 것이 유리할 수 있다. 일 실시예에서, NO 함유 가스는 NO2를 위해 가스를 세정하기 전에 흡기 경로에 첨가된다. 일 실시예에서, 통기 카트리지의 흡기 출구에 스캐빈저/HEPA 필터 삽입물이 있다. 스캐빈저/HEPA 필터 인서트는 고유한 연결을 갖기 때문에 스캐빈저/필터 인서트가 없을 수 있는 시스템 조립 오류를 방지하기 위해 기존의 벤틸레이터 튜브를 연결할 수 없다.
스캐빈저 카트리지
NO 생성 및 전달 시스템에서 스캐빈저 재료는 시스템의 다른 구성 요소와 비교하여 빠르게 소비된다. 이 경우, 스캐빈저 재료는 사용자가 쉽게 교체할 수 있도록 용기에 포장될 수 있다. 스캐빈저 카트리지에는 다음 요소 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 하우징, 하나 이상의 생성 가스 유입구, 하나 이상의 생성 가스 배출구, 하나 이상의 생성 가스 유동 경로, 스캐빈저 재료 전의 하나 이상의 필터, 스캐빈저 재료 후의 하나 이상의 필터, 및 폐품 내 경로. 일부 실시예에서, 스캐빈저 카트리지는 또한 플라즈마 생성을 위해 유입 공기를 세정하고/하거나 전체 시스템을 냉각시키는 필터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하우징, 스캐빈저 경로 및 연결부와 같은 대부분의 요소는 재사용 가능하고 스캐빈저 재료만이 사용 간에 교체된다.
도 79는 스캐빈저 카트리지(1000)의 실시예를 도시한다. 카트리지(1000)는 압출 부(1012) 및 엔드 캡(1014)으로 구성된다. 압출에는 8 개의 루멘이 있다. 엔드 캡과 관련된 루멘 쌍은 제 1 환기 회로(1002), 제 2 환기 회로(1004) 및 백 회로(1006)를 위한 생성 가스를 세정하기 위해 스캐빈저 재료로 채워진 "U"자형 경로를 생성한다. 제 7 루멘(1008)은 시스템 외부로부터 유입되는 공기를 여과 및/또는 세정하는데 사용된다. 여덟 번째 루멘(1010)은 일 단부에 그릴(1016)을 갖고 그 안에 여과 물질이 있다. 시스템 외부의 공기가 여덟 번째 루멘을 통과하여 시스템 인클로저를 식히는데 사용된다. 엔드 캡은 기밀 밀봉으로 압출에 접착되거나 부착된다. 카트리지의 다른 쪽 끝에 있는 연결부는 카트리지를 삽입할 때 제어기 내의 공압 피팅에 등록되는 구멍으로 구성된다. 시스템의 재사용 가능한 부분과 카트리지 사이의 O- 링, 립씰 또는 이와 유사한 접근 방식. 일부 실시예에서, 카트리지 하우징 및 경로는 중합체, 예컨대 ABS, 테프론, 폴리 프로필렌, 나일론 및/또는 폴리에틸렌으로 제조된다. 스캐빈저 재료는 6 개의 스캐빈저 경로 각각에 눌려지는 필터 플러그를 사용하여 카트리지 하우징 내의 경로 안에 고정된다. 필터 플러그는 스캐빈저 물질의 이동을 방지하고 스캐빈저 물질의 파열로 인해 발생할 수 있는 입자를 걸러내는 이중 목적을 가지고 있다. 일 실시예에서, 필터 플러그는 약간의 탄성을 가지며, 스캐빈저 매체를 압축하는 방식으로 삽입되어 상대 운동을 방지하고 스캐빈저 재료를 통하지 않고 주변을 통과할 수 있는 침강을 방지한다.
소프트웨어 모드
시스템은 다양한 소프트웨어 모드를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템 소프트웨어는 시스템이 부팅하고 자체 테스트를 수행하는 시작 모드를 포함할 수 있다. 카트리지 점검 모드를 사용하면 시스템이 카트리지가 삽입될 때까지 기다린 다음 카트리지의 실행 가능성을 점검하고 카트리지 유형에 따라 다음 상태 또는 모드로 진행할 수 있다. 교육 카트리지를 삽입하거나 터치 스크린 입력을 기반으로 교육 모드를 시작할 수 있다. 훈련 모드에서, 시스템은 사용자가 모든 스크린 및 디스플레이에 들어갈 수 있게 하지만 플라즈마는 생성되지 않는다. 캘리브레이션 모드는 캘리브레이션 카트리지를 삽입하거나 터치 스크린 입력에 따라 입력된다. 시스템은 플라즈마 생성에 따라 자동으로 교정을 수행하거나 수동 교정을 수행하는 방법을 사용자에게 지시한다. 서비스 카트리지를 삽입하거나 서비스 기술자의 독점 터치 스크린 입력을 기반으로 서비스 모드가 시작된다. 서비스 모드는 시스템의 소프트웨어, 하드웨어 및 내부 설정을 조정하는데 사용된다. 실행 가능한 처리 카트리지가 삽입되면 대기 모드로 들어갈 수 있다. 시스템은 대기 모드로 진입할 때 고전압 회로를 테스트하여 모든 시스템이 올바르게 작동하는지 확인한다. 사용자가 사용자 인터페이스에서 치료를 시작할 때 치료 모드를 시작할 수 있다. 대기 모드에서 사용자 활동이없는 설정된 시간이 지나면 절전 모드가 자동으로 시작된다. 카트리지가 여전히 삽입되어 있고 만료되지 않았는지 확인하기 위해 시스템은 절전 모드 후 카트리지 검사 모드로 들어간다. 둘 이상의 카트리지를 포함하는 시스템의 경우 카트리지 검사 모드에서 각 카트리지의 삽입 및/또는 만료 상태를 확인한다. 환자 치료 모드가 완료되었다는 사용자 지시에 따라 환자 퇴원 모드가 시작될 수 있다. 시스템은 환자 데이터 파일을 닫고 카트리지를 폐기하는 방법을 사용자에게 지시한다. 도 80은 소프트웨어 모드의 실시예 및 시스템 사용 중에 시스템이 모드 사이에서 이동하는 방식의 흐름도를 도시한다. 시동(1020) 후에, 카트리지 검사(1022)가 수행된다. 카트리지와 함께 사용하기 위한 처리 모드(1030) 및 대기 및 슬립 모드(1032, 1034)가 있다. 교육, 교정 및 서비스 모드(1024, 1026, 1028)도 있다. 도 81은 소프트웨어 모드의 다른 실시예 및 시스템 사용 동안 시스템이 모드 사이에서 이동하는 방식의 흐름도를 도시한다. 시동(1040) 후에, 카트리지 검사(1042)가 수행된다. 카트리지와 함께 사용하기 위한 치료 모드(1050) 및 대기, 유휴, 환자 퇴원 및 수면 모드(1056, 1048, 1054, 1058)가 있다. 훈련, 교정 및 서비스 모드(1044, 1050, 1046)도 있다.
일부 실시예에서, 수동 모드는 사용자가 수동 ON 버튼을 누르거나 센서, 예를 들어 광학 센서 또는 접촉 센서를 갖는 카트리지에서 수동 선택기의 위치를 검출함으로써 시작된다. 사용자 인터페이스의 메뉴에서 수동 모드를 선택하거나, 음성 활성화로 수동 켜기/끄기를 제어하여 NO 생성 시스템과의 사용자 접촉을 줄일 수 있다. 시스템이 수동 모드로 전환되면 제어기는 수동 환기 장치 회로를 활성화하고 벤틸레이터 흐름을 수동 환기 장치로 리디렉션한다.
현재 개시된 실시예는 공기 또는 공기를 NO로 유동시킬 수 있다. 따라서 수동 환기 처리가 일시 중지된 경우, 시스템은 공기 펌프를 정지하기 전에 시스템을 통해 공기를 계속 흘려서 NO의 시스템을 제거할 수 있다. 따라서 수동 환기 전에 사용자가 시스템을 퍼지할 필요가 없어 시간이 절약되고 치료 복잡성이 줄어든다.
일부 실시예에서, 시스템은 임의의 단일 결함이 있는 경우 환자에게 지속적인 NO 전달을 제공할 수 있다. NO 센서 고장시 시스템은 NO2 측정을 NO 입력의 대용으로 사용하여 치료를 계속할 수 있다. NO2가 존재하면 시스템은 NO가 여전히 생성되고 있음을 확신할 수 있다. 시스템은 또한 치료 전반에 걸쳐 사용자에게 제공되는 모든 정보, 경고 및 경보를 기록할 수 있다. 도 82는 GUI에서 스크린으로 볼 수 있는 알람 로그의 실시예를 도시한다. 로그에 표시된 정보는 특정 치료를 위해 데이터 파일에 포함될 수도 있다.
표 2는 시스템 설치의 실시예를 도시한다.
단계 디스크립션
1 박스에서 컨트롤러 제거
2 가방에서 전원 케이블을 제거
3 "찰칵"소리가 날 때까지 컨트롤러 뒷면에 전원 케이블을 삽입
4 벽면 콘센트에 컨트롤러 플러그
5 주전원 스위치를 켠다
6 시스템 부팅을 기다린다
7 TBD를 눌러 BME 모드로 들어간다
8 병원 이름을 입력
9 NO 허용 오차, 경보 수준, 프라이버시 모드 및 보안 코드에 대한 기본 설정을 입력
10 TBD를 눌러 저장하고 종료
11 파우치에서 교정 카트리지를 꺼내다
12 찰칵 소리가 날 때까지 캘리브레이션 카트리지를 카트리지 슬롯에 삽입
13 시스템이 자동으로 교정 모드로 들어가고 NO 및 N02 교정을 확인한다
14 시스템이 보정을 완료하고 "삐"소리가 나면,카트리지 분리 버튼을 눌러 카트리지를 꺼낸다
15 카트리지를 서늘하고 건조한 장소에 보관
16 시스템을 켜고 내부 배터리가 완전히 충전될 때까지 TBD 시간 동안 AC 전원에 연결
17 AC 전원 케이블을 뽑고 장치 뒷면의 전원 코드를 감는다
표 3은 폴 또는 레일에 장착하는 실시예를 도시한다.
단계 디스크립션
1 박스에서 컨트롤러 제거
2 가방에서 전원 케이블을 제거
3 "찰칵"소리가 날 때까지 컨트롤러 뒷면에 전원 케이블을 삽입
4 벽면 콘센트에 컨트롤러 플러그
5 주전원 스위치를 켠다
6 시스템 부팅을 기다린다
7 TBD를 눌러 BME 모드로 들어간다
8 병원 이름을 입력
9 NO 허용 오차, 경보 수준, 프라이버시 모드 및 보안 코드에 대한 기본 설정을 입력
10 TBD를 눌러 저장하고 종료
11 파우치에서 교정 카트리지를 꺼내다
12 찰칵 소리가 날 때까지 캘리브레이션 카트리지를 카트리지 슬롯에 삽입
13 시스템이 자동으로 교정 모드로 들어가고 NO 및 N02 교정을 확인한다
14 시스템이 보정을 완료하고 "삐"소리가 나면, 카트리지 분리 버튼을 눌러 카트리지를 꺼낸다
15 카트리지를 서늘하고 건조한 장소에 보관
16 시스템을 켜고 내부 배터리가 완전히 충전될 때까지 TBD 시간 동안 AC 전원에 연결
17 AC 전원 케이블을 뽑고 장치 뒷면의 전원 코드를 감는다
표 4는 치료 개시의 실시예를 예시한다.
사용 사례

단계		 3 : 간호사/RT의 인공 호흡기 사용 설정
초기 상태: 슬립 모드에서 레일/폴에 설치된 컨트롤러를 설치
디스크립션
1 컨트롤러의 전면 패널에있는 전원 버튼을 눌러 시스템을 "깨운다".
2 상자에서 파우치 형 카트리지를 꺼낸다
3 진공 밀봉된 파우치를 찢어 카트리지를 파우치에서 꺼낸다
4 환기 튜브가 있는 카트리지 방향과 공기 필터를 왼쪽으로 향하게 한다.
5 카트리지를 컨트롤러 카트리지 슬롯에 삽입
6 카트리지 끝이 슬롯으로 이동하면 컨트롤러 인클로저의 측면을 잡고 "찰칵"소리가 날 때까지 두 엄지 손가락으로 카트리지를 누른다
7 컨트롤러가 카트리지를 인식하는지 확인
8 제공된 짧은 인공 호흡기 튜브를 사용하여 인공 호흡기 흡기 라인을 카트리지 흡입구에 연결 (왼쪽)
9 인공 호흡기 호기 라인 / 가습기 라인을 카트리지 배출구에 연결 (오른쪽)
10 흡기 라인 T 피팅을 환자 Y 옆에있는 환자 흡입 라인에 연결
11 샘플 라인의 필터를 카트리지에 연결하고 손으로 조인다.
12 기본 설정인 20ppm을 원하지 않으면 위 / 아래 버튼을 눌러 규정된 NO 레벨을 변경
13 환자 데이터를 입력하려면 사례 데이터 키를 누르십시오. 참고: 시간이 충분하지 않으면 치료가 시작된 후에 이 단계를 수행할 수 있다.
14 시작 버튼을 눌러 NO 전달을 시작
표 5는 치료 중 설정을 조정하는 실시예를 도시한다.
사용 사례

단계		 3 :간호사 / RT에 의한 치료 중 설정 조정
초기 상태 : 시스템이 환자를 적극적으로 치료하고 있음
디스크립션
1 참고 : 치료 설정 변경을 위해 치료를 중단할 필요는 없다.
2 원하는 치료 변경에 해당하는 위 / 아래 버튼을 누른다. 참 : 사전 설정 버튼을 더 큰 변화르 위해 누를 수 있다
표 6은 처리 후 시스템 분해의 실시예를 도시한다.
사용 사례

단계		 4 : 시스템 분해-간호사 / RT에 의한 후치료
초기 상태: 시스템이 환자를 적극적으로 치료한다
1 사용자 인터페이스에서 "치료 중지"를 누른다
2 환자 흡기 라인의 T- 피팅에서 샘플 라인을 분리
3 계속 사용하려면 샘플 라인 연결을 연결. 참고 : T- 피팅은 환자 Y 및 흡기 라인과 함께 폐기
4 벤틸레이터에서 인공 호흡기 튜브 분리
5 카트리지 출구에서 인공 호흡기 튜브를 분리
6 카트리지 꺼내기 버튼을 누른다
7 카트리지 폐기 (TBD)
8 컨트롤러는 입력없이 15 분 후에 자동으로 휴면 상태가 된다.
표 7은 캘리브레이션 카트리지를 이용한 시스템 캘리브레이션의 실시예를 도시한다.
사용 사례

단계		 5: 생물 의학 엔지니어에 의한 시스템 교정
초기 조건 : 시스템이 켜져 있고 유휴 모드이다.
디스크립션
1 보정 카트리지를 컨트롤러에 삽입
2 컨트롤러가 NO 및 N02에 대한 자동 센서 보정 프로세스를 수행할 때까지 기다린다.
3 교정 프로세스가 완료되면 컨트롤러에서 소리가 나고 사용자 인터페이스에 교정 상태가 표시된다
4 카트리지 꺼내기 버튼을 눌러 보정 카트리지를 제거한다.
표 8은 이력 데이터를 검토하는 실시예를 도시한다.
사용 사례

단계		 6: 간호사 / RT의 과거 데이터 검토
초기 상태: 시스템이 유휴 모드이거나 환자를 적극적으로 치료 중이다.
디스크립션
1 GUI에서 트렌드 버튼을 누른다.
2 필요에 따라 X- 조정 버튼을 눌러 시간 범위를 변경.
3 완료 버튼을 눌러 기본 화면으로 돌아간다.
표 9는 알람 조건에 응답하는 실시예를 도시 한 것이다.
사용 사례


단계		 7: 낮은 NO의 경보 조건에 응답
초기 상태 : 시스템이 경보 상태를 감지했지만 환자 치료를 중단하지 않았다.
디스크립션
1 "침묵 경보"버튼을 누른다. 참고 : 알람은 21 분 동안 침묵된다.
2 사용자 인터페이스에서 알람 메시지를 읽는다.
3 장치 지침에 따라 경보 상태를 해결.
4 참고: 대부분의 경보 조건에서 시스템은 계속 NO를 전달
표 10은 환자 수송의 사용 사례의 실시예를 도시한다.
사용 사례

단계		 8: 환자 수송
초기 상태 : 시스템이 인공 호흡기에 장착되고 운송될 환자 치료
디스크립션
1 AC 전원 코드를 꽂는다
2 AC 전원 코드를 랩핑 기능을 통해 컨트롤러 인클로저에 감싼다.
3 운반할 인공 호흡기 및 기타 주변 장치를 준비
4 환자를 운송. 참고: 운송 기간이 길어지면 배터리 충전을 유지하기 위해 보조 전원 입력 장치를 사용
5 새 장소에 도착하면 AC 전원 코드를 월렛에 꽂는다
표 11은 제어기 클리닝의 사용 사례의 실시예를 도시한다.
사용 사례

단계		 9: 컨트롤러 청소
초기 조건 : 컨트롤러가 AC 전원 및 유휴 상태에 연결.
디스크립션
1 참고: 환자를 취급하는 동안 컨트롤러를 청소하지 않는다
2 AC 전원에서 컨트롤러 분리
3 젖은 천으로 컨트롤러의 외부 표면을 닦아낸다.
참고: 컨트롤러 인클로저에 유체를 뿌리지 않는다
참고: 컨트롤러 인클로저에 유체를 뿌리지 않는다
4 AC 파워 플러그인
표 12는 수동 모드를 개시하기위한 사용 사례의 실시예를 도시한다.
사용 사례



단계		 10: 수동/가방 모드 시작
초기 상태: 환기 모드에서 환자를 적극적으로 치료하는 시스템.
가정: 시스템에는 백 공기 흡입구와 백 공기 배출구가 있으며 흐름을 측정한다.
디스크립션
1 백 공기 공급원을 카트리지 백 입구에 연결
2 백을 카트리지 백 출구에 연결
3 카트리지 상의 백 선택 노브를 "백" 모드로 회전
4 터치 스크린에서 "Bag"를 눌러 NO의 흐름을 시작
5 참고 : 기본 백 NO 농도는 20ppm이다. 이 수준은 설정 페이지에서 조
정한다
6 참고 : 시스템은 배기 회로에서 유입 유량이 감지될 때까지 배기 회로에 계속 NO를 전달한다.
표 13은 수동 모드를 중지하기위한 사용 사례의 실시예를 도시한다.
사용 사례


단계		 11: 수동 모드 중지
초기 조건 : 시스템은 백 회로에서 NO를 적극적으로 생성
가정: 시스템에는 백 공기 흡입구와 백 공기 배출구가 있으며 흐름을 측정
1 화면에서 "백"버튼을 눌러 가방 모드를 비활성화한다
2 카트리지에서 가방을 분리
3 카트리지에서 공기 공급원을 분리
4 Bag 선택 노브를 "Vent"설정으로 돌린다
시스템은 방 주위에 360 도의 경보 상태를 전달할 수 있다. 이를 통해 사용자가 장치까지 걸어 가지 않도록 거리에서 치료 상태를 평가할 수 있다. 일 실시예에서, 이것은 치료 상태에 따라 색상을 변경할 수 있는 라이트 바(light bar)로 핸들을 조명하는 것을 포함한다.
도 50 및 도 83은 경보 상태 표시기를 갖는 NO 발생 시스템의 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 경보 상태 표시기는 시스템 상태를 표시하기 위해 장치의 핸들에 다른 조명 요소의 광 펌프 형태일 수 있다. 라이트 바 인은 도킹 스테이션 및/또는 발전기의 사용자 디스플레이 주변에 위치할 수 있다. 시스템의 상태를 나타 내기 위해 다양한 색상의 빛을 사용할 수 있다. 예를 들어, 파란색은 경보가 없음을 나타내고 파란색 표시등이 깜박이면 배터리 충전 중임을 나타낸다. 깜박이는 노란색 표시 등(때로는 주기적으로 경고음이 울림)은 배터리 부족 또는 수명이 거의 다한 카트리지와 같은 경고 상황을 나타낼 수 있다. 빨간색으로 깜박이는 표시 등(때로는 계속 들리는 소리가 들림)은 배송 중단과 같은 심각한 경보 상태가 있음을 나타낸다. 가청 경보는 임의의 시각적 경보 상태에 수반될 수 있거나, 또는 시각적 경보 상태없이 가청 경보가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 광의 임의의 색 구성표 또는 광 플래시 패턴은 장치의 다양한 상태를 나타내는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
카트리지 설계
전술한 바와 같이, 카트리지는 스캐빈저 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 유동 경로는 테플론 튜빙으로 구성될 수 있고, 스캐빈저 재료로 채워지고 필터는 단부로 압축된다. 습도는 소다 라임 스캐빈저의 효능을 약 20 % 증가시킨다. 일부 실시예에서, 공기는 수중 스파크 전 또는 스파크 후 및 스캐빈저를 통해 버블링되어 습도를 추가한다. 이 방법을 사용하면 습도가 40 %의 상대 습도로 증가하여 NO2 흡수가 약 20 % 향상된다. 일부 건조한 환경에서는 환자의 안전을 위해 충분한 NO2 청소를 위해 습도를 유입 공기에 추가해야할 수도 있다. 또한 전기 화학 가스 분석 센서는 건조한 공기에 의해 악영향을 받을 수 있으므로 정확한 기능을 위해 습도를 추가해야할 수도 있다.
유량 측정
환자 흡기 흐름의 측정과 관련하여, 벤틸레이터 회로 내의 유속 범위는 상당히 달라질 수 있다. 이 범위는 개별 유량 센서의 범위를 초과할 수 있다. 일부 실시예에서, 흐름 제한은 동일한 차압을 측정하는 병렬 구성에서 2 개 이상의 차압 센서와 함께 유로 내에서 사용될 수 있다. 압력 센서는 높고 낮은 벤틸레이터 유량에 대해 서로 다른 범위를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 유동이 적을 때 추가적인 유동 제한을 생성하기 위해 외부로부터 변형될 수 있는 엘라스토머 영역이 통기 유로에 존재할 수 있다. 이는 압력 센서가 유량을 정확하게 측정할 수 있도록 압력 강하를 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 저 유량 동안 압력 강하를 증가시키기 위해 통 기류에 대한 실린더 또는 다른 방해물이 도입될 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드로 번역된 실린더를 사용할 수 있다.
시스템 구성
도 84는 NO를 발생시키기 위한 시스템의 예시적인 실시예이다. HV 회로 1070, 1072는 제어 소프트웨어 오류 발생시 완전 중복 작동을 위해 통풍 흐름 측정 및 스파크 챔버 압력 측정을 가능하게 하는 추가 기능을 갖추고 있다. 도 84에 도시된 전력 회로는 제어 보드에서 분리하여 양면으로 만들 수 있어 제어기 인클로저 내에서 더 작고 쉽게 찾을 수 있다. 시스템은 모니터 및 제어 보드(1061)와 통신하는 간호사 호출 특징(1060), 샘플 라인(1063)으로부터 샘플 가스를 수용하는 펌프를 갖는 센서 뱅크(1062) 및 구급차/자동차/항공기로부터 추가된 외부 DC 전력을 포함할 수 있다. 시스템은 매니폴드(1068)에 연결된 여분의 플라즈마 조립체 및 분리된 스캐빈저 및 송풍기 카트리지(1066, 1064)를 이용할 수 있다. 워치독 컴포넌트(1070)는 제어 소프트웨어 및 고전압 회로 소프트웨어 활동을 모니터링한다. 소프트웨어가 실패하는 경우 워치독 회로가 소프트웨어를 재설정할 수 있다. 여러 번의 시도 후 워치독 회로는 경보(가청 및 시각)를 시작하여 시스템이 손상되었음을 사용자에게 알릴 수 있다. 워치독 회로와 경보는 독립 배터리로 작동하므로 정전 시에도 작동한다.
전자기 간섭(EMI)은 디지털 통신 에러 및 잘못된 센서 판독을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 플라즈마 활동이 없을 때 센서 판독 값이 발생하도록 시간을 계산한다. 일부 실시예들에서, 시스템은 플라즈마 활동이 없을 때 발생하는 시스템 내에서 디지털 통신의 시간을 계산한다.
사용자 인터페이스 장애 또는 제어 소프트웨어 장애의 경우에 시스템이 NO 전달을 계속할 수 있다고 가정하면, 디스플레이가 정지되거나 공백 일지라도 NO가 여전히 전달되고 있음을 사용자에게 통지하는 것이 중요하다. 일부 실시예들에서, 청색 LED와 같은 NO 전달을 나타내는 별도의 표시기가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 2 개의 플라즈마 챔버 각각에서 NO 생성을 나타 내기 위해 별도의 청색 LED가 사용된다. 워치독 알람이 트리거되는 경우 시각 알람이 빨간색(알람 표시)과 파란색(NO가 전달됨을 나타냄)으로 깜박일 수 있다. 또한 음성 경보는 적절한 언어로 음성 녹음을 재생하여 NO가 전달되고 있음을 사용자에게 알릴 수 있다.
시스템과 함께 사용되는 카트리지는 다양한 구성 및 구성 요소의 조합을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 및 워터 트랩 만있는 카트리지가 사용될 수 있다. 벤트 흐름은 제어기를 통해서만 통과할 수 있으며, 이는 더 나은 흐름 측정, 저렴한 일회용 및 가스 연결을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 스캐빈저 및 워터 트랩은 분리될 수 있다. 워터 트랩은 샘플 라인의 일부일 수 있으며 센서 팩에 직접 연결할 수 있다. 이렇게 하면 시스템을 설정하기 위한 사용자 단계를 추가하지 않고도 시스템의 공압 연결 수를 줄일 수 있다.
벤틸레이터에 의해 환자에게 공기가 공급될 때 벤틸레이터 회로의 압력이 증가할 수 있다. 이 증가된 압력은 NO 전달 장치를 통해 흐름을 멈출 수 있다. 일부 실시예에서, 벤츄리는 기화기가 가스를 흡입하는 것처럼 벤트 흐름으로 NO를 흡입할 수 있다. 따라서 증가된 벤트 흐름은 NO 흐름을 증가시킨다. 일부 실시예들에서, 스파크 챔버에서 NO- 함유 가스 압력을 높게 유지하고 NO 출력을 증가시키기 위해 유동 제한이 플라즈마 후에 포함될 수 있다. 이 흐름 제한은 고도 보정에 유용할 수 있다. 일부 실시예들에서, NO- 함유 가스가 환기 회로의 흡기 사지보다 더 높은 압력에 있고 배기 흐름이 포함되는 경우를 포함하여 항상 환기 흐름으로 흐를 수 있도록 흐름 제한이 스캐빈저의 끝에 포함될 수 있다 고압이다. 일부 실시예에서, 펌프상의 피드백 제어는 스파크 챔버에서 일정한 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 주변 압력과 프리 스캐빈저 저항의 변화를 설명할 수 있다. 스파크 챔버 압력은 또한 NO 생성 제어 알고리즘의 입력으로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가변 오리피스가 압력이 상승하도록 플라즈마 챔버의 하류에 포함될 수 있고, 오리피스는 흡기 펄스 동안 NO 흐름을 증가시키기 위해 개방될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 2 개의 피스톤/챔버를 포함할 수 있다. 하나의 챔버는 환자 흡입 중에 채워질 수 있고 환자 호기 중에 벤틸레이터 회로 내의 바이어스 흐름으로 가스를 전달할 수 있다. 다른 챔버는 환자의 호기 중에 채우고 환자의 흡입 중에 벤틸레이터 회로로 가스를 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, 양쪽에 챔버를 갖는 단일 피스톤이 사용될 수 있다. 피스톤이한 방향으로 움직일 때 바이어스 흐름을 위해 공기를 전달한다. 피스톤이 다른 방향으로 움직일 때 흡기 흐름을 위해 공기를 전달한다. 일부 실시예에서, 피스톤은 방향을 반전시키기 전에 바이어스 흐름 및 흡기 펄스 가스를 한 방향으로 전달하고 바이어스 흐름 및 흡기 펄스 가스를 전달할 수 있다.
도 85는 피스톤 펌프 구성의 실시예를 도시하고, 도 86은 도 88의 피스톤 펌프 구성을 사용하여 벤틸레이터 흐름 및 주입 흐름에서 흡기 이벤트의 동기화를 나타내는 그래프를 도시한다. 공기는 필터(1080)를 통해 시스템으로 유입되어 피스톤 실린더(1084) 또는 펌프(1082)로 흐른다. FS1 1091은 환자 흡기 사지 내의 흐름을 측정하여 용량 제어기(1086)에 타이밍 정보를 제공한다. FS2 1092는 NO 함유 가스 흐름의 폐 루프 피드백을 위해 시스템 외부의 유량을 측정한다. FD2는 펌프와 피스톤 실린더 흐름의 교차점과 NO 생성 장치 흐름과 환자 흡기 흐름 사이의 교차점 사이의 NO 흐름 경로를 따라 어디에나 위치할 수 있다. 펌프는 송풍기(1088)의 바이어스 흐름과 일치하는 일정한 유량을 생성하는데 사용될 수 있고, 피스톤(1084)은 송풍기(1088)의 흡기 볼러스와 일치하도록 볼러스를 생성하는데 사용될 수 있다. 피스톤의 기능은 벤틸레이터를 사용하여 시간을 정한다. 도 85에 도시된 피스톤이 NO를 발생시키는 스파크 이전의 흐름을 조정하도록 배치되며, 피스톤은 또한 NO 발생 후를 포함하여 시스템의 다른 위치에 위치될 수 있다. 도 87은 도 86에 도시된 실험 동안 NO 농도 대 시간의 그래프를 도시하고, 일정한 NO 농도가 환자에게 전달될 수 있음을 나타낸다.
도 88은 저장소 구성의 실시예를 도시하고, 도 89는 송풍기 흐름(1120), 플라즈마 공기 흐름(1122) 및 NO 레벨(1124)을 비교한 그래프를 도시한다. 이 구성은 2 개의 중복 유동 경로(1100, 1102)를 포함한다. 각각의 유로는 저장조(RES)(1104, 1106) 및 제 1 압력 센서(P1, P3)를 채워 저장조 내의 압력을 감지하는 펌프를 포함한다. 피드백 루프가 존재하여 펌프가 각 저장소의 압력에 따라 제어된다. 가변 유량 제한 기(FR1, FR2)는 벤틸레이터 흡기 유량 센서(1108)에서 측정된 유량에 기초하여 저장실로부터 스파크 챔버를 통한 가스의 유량을 조정하는데 사용된다. 유량 센서 FS1, FS2는 가변 유량 제한 기 설정을 조정하기 위해 제어 시스템에 피드백하는데 사용된다. 유속은 예를 들어 0 내지 4 lpm으로 변할 수 있다. 추가 압력 센서(P2 및 P4)는 전체 NO 발생 제어 알고리즘에 대한 입력으로서 플라즈마 챔버(1110, 1112) 내의 압력을 측정한다. 공기는 제어기의 재사용 가능한 부분 인 매니폴드에 위치한 플라즈마 챔버에서 스캐빈저 카트리지로 흐르며 여기에서 스캐빈저 카트리지는 필터/스캐빈저/필터(FSF)를 통해 흐른다. 각 경로의 체크 밸브는 벤틸레이터 흡입구의 과도 압력이 NO 발생 경로의 흐름을 역전시키지 않도록 한다.
도 90은 도 88에 도시된 실시예와 유사한 시스템의 실시예를 도시하며, 다음과 같은 예외가 있다. 흐름 디렉터는 흐름 경로 A에 표시된다. 제 1(위쪽) 흐름 디렉터는 교정을 위해 가스 분석 센서 또는 배출 흐름으로 흐름을 전달할 수 있다. 제 2(더 낮은) 흐름 디렉터는 흐름을 통기 흐름 또는 백 흐름으로 유도할 수 있다. 스캐빈저 카트리지 내의 기능은 표시된 녹색 사각형 안에 있다. 파란색 선은 일회용 경로와 기능을 나타내고 빨간색 선은 제어기 내의 재사용 가능한 구성 요소를 나타낸다. 벤틸레이터와 백 흐름은 도면 오른쪽에 파란색 세로줄로 표시된다. 일부 실시예에서, 유량은 제어기 내에 2 개의 압력 센서(빨간색으로 표시됨)에 의해 측정된다. 두 압력 센서는 중복성을 위해 동일할 수 있다. 또는 시스템이 더 넓은 범위의 환기 흐름을 측정할 수 있도록 서로 다른 정확도 범위를 가질 수 있다. 자주색 음영 영역은 제어기 매니폴드에 연결된 구성 요소를 식별한다. 노란색 음영 영역은 벤트 카트리지 내의 구성 요소를 식별한다. 녹색 음영 영역은 스캐빈저 카트리지 내의 구성 요소를 식별한다. 센서 팩은 파란색으로 표시된다.
도 91은 이중 유동 경로(1130, 1132)를 갖는 시스템의 실시예를 도시한다. 정상 벤틸레이터 치료에서 벤틸레이터 바이어스 흐름을 기준으로 일정량의 NO를 전달하도록 "B"라고 표시된 하나의 채널을 조정한다. "I"로 표시된 다른 채널은 벤틸레이터에서 흡기 볼러스에 비례하여 NO를 전달하기 위해 맥동 흐름을 제공한다. 각 경로의 밸브(1134, 1136)는 유로가 활성화되지 않은 경우 공기 흐름을 차단할 수 있다. 각 경로를 통한 유량은 펌프 속도와 각 밸브가 열리는 시간에 따라 달라질 수 있다. 흐름 채널의 플라즈마 활동은 일반적으로 공기가 흐를 때 일정하므로 NO 생산 제어의 유일한 변수는 공기 흐름이다. 각 유로 끝의 체크 밸브 1138, 1140은 흡입 압력이 높은 순간에 벤틸레이터 흐름이 시스템으로 다시 유입되지 않도록 한다. 그래프(1142)는 단일 유동 경로가 치료를 위해 모든 NO를 제공할 수 있도록 흡기 흐름 동안 및 간헐적으로 밸브가 100 % 시간 개방될 수 있는 방법을 도시한다. 다른 작동 모드에서, 하나의 유동 경로는 바이어스 유동에 사용될 수 있고 다른 유동 경로는 각 유동 경로의 마모까지의 흡기 유동에 사용된다. NO가 환자 가습기 및 벤트 튜브를 통해 흐르기 때문에 흡기의 길이를 따라 발생하는 혼합으로 인해 듀티 사이클이 50 % 인 0.4 초 길이의 펄스가 환자 Y에서 감지되지 않는다.
도 92는 공기 흐름을 제공하는 단일 펌프(1150)를 갖는 샘플 흐름 경로를 도시한다. 유로는 시스템 내에서 압력을 높이고 바이어스 흐름 동안 NO를 제공하는데 사용되는 단일 고정 오리피스로 분기된다. 가변 오리피스(1152)는 벤틸레이터 회로 내에서 흡기 펄스 동안 원하는 유량을 제공하도록 조정된다. 가변 오리피스의 다운 스트림 밸브는 흐름이 흡기 흐름 경로를 통과할 때 제어한다. 가변 오리피스(1152)는 제로 유량 또는 낮은 유량으로 폐쇄될 수 있다. 도면 하단에는 플라즈마 챔버가 있다. 일부 실시예에서, 밸브(1154)는 시스템이 흡기 흐름을 빠르게 켜고 끌 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 밸브는 매우 광범위한 작동 가변 오리피스로 인해 필요하지 않다. 도 92에 도시된 전체 유로는 이중화를 위해 또는 벤틸레이터 회로, 교정 및/또는 백 회로를 동시에 투여하기 위해 장치 내에 복제될 수 있다.
도 93은 펌프(1160) 및 유동 디렉터(1162)로 구성된 유동 경로의 실시예를 도시한다. 흐름 디렉터(1162)는 바이어스 흐름을 위해 설정된 오리피스(1164)와 흡기 흐름 및 바이어스 흐름의 합을 위해 설정된 가변 오리피스(1166) 사이에서 흐름을 전환한다. 가변 오리피스는 필요에 따라 공기 흐름을 추가로 조정하기 위해 흡기 도중 조정될 수 있다. 플라즈마 챔버(1168)는 이미지의 하단에 도시되어 있다.
도 94는 환자에게 정확한 용량의 NO를 제공하기 위해 플라즈마 챔버(1162)를 통한 공기 흐름을 변화시키는 시스템의 실시예를 도시한다. 목표 선량은 사용자 또는 의사에 의해 선택된다. 환자 파라미터는 환자 흡기의 타이밍 및/또는 크기를 나타 내기 위해 용량 제어기(1170)에 의해 감지되고 사용될 수 있다. 환자 파라미터의 예는 환자 흡기 검출, 벤틸레이터 회로 압력, 벤틸레이터 회로 흐름, 코 캐뉼라 압력, 흉벽 변형, 다이어프램 EMG, 산소 발생기 압력 및 산소 발생기 흐름을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 공기 또는 다른 N2 및 O2 함유 가스는 펌프 또는 압축 가스 소스에서 공급된다. 용량 제어기(1170)는 가압 가스의 흐름을 제어할 수 있다. 이는 오리피스의 크기 또는 밸브의 듀티 사이클을 변경하는 것을 포함하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
환자 용량은 많은 방식으로 정의될 수 있다. 가장 통상적인 수단은 환자에게 항상 특정 농도의 NO를 제공하는 것이다. 보다 정교한 접근법은 환자의 폐 크기에 따라 단위 시간당 전달될 NO 분자의 목표 수를 계산한다(일반적으로 이상적인 체중은 대용으로 사용됨). 이 접근 방식을 통해 시스템은 폐 내벽을 적절하게 투여할 수 있을 정도로만 NO를 생성하고 전달한다. 분당 목표 분자 수를 달성하기 위해 전달이 간헐적이지 않을 수 있다. 이 시스템은 환자의 이상적인 체중을 기준으로 분당 이상적인 분자 수로 프로그래밍된다. 시스템은 각 호흡마다 호흡 당 NO 농도를 0에서 최대 값(일반적으로 80ppm)으로 변경하여 단위 시간당 전달되는 분자의 이동 평균이 정확하다. 이 접근법은 활동 수준과 호흡 속도에 따라 발생할 수 있는 호흡의 변화에도 불구하고 폐의 안감에 적절한 양의 NO 분자를 제공한다.
용량 변화는 다양한 혈장 활성 및/또는 기류 속도에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 이들 두 파라미터는 환자 기류로 희석하기 전에 일정한 농도의 NO 함유 가스를 달성하도록 변화된다. 다른 실시예에서, 공기 흐름은 환자의 흡기 활동에 비례하여 변하고(예 : 흡기 공기 유량, 벤틸레이터 흐름 신호, 호흡 감지), 플라즈마 활성(펄스 폭 또는 펄스 주파수 또는 펄스 전력)은 NO 함유 가스에서 목표 NO 농도를 생성하도록 변화된다.
일부 실시예에서, 도 94에 도시된 가압 가스의 공급원. 흐름 제어기에 더하여 용량 제어기에 의해 제어된다. 다른 실시예에서, 용량 제어기는 가압 가스의 소스만을 제어한다.
도 95는 환자 파라미터 및 치료 설정에 기초하여 치료를 변화시키는 용량 제어기(1180)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 가압 공기 공급원(1182)은 둘 이상의 흐름 제어기(1184, 1186)에 연결된다. 용량 조절기(1180)는 각각의 유량 조절기의 상태, 즉 오리피스 크기 및 유량(0 내지 개방)을 제어할 수 있다. 복수의 유동 제어를 서비스하는 하나의 가압 공기 공급원은 각각의 유동 제어기가 비교적 일정한 설정 점을 유지하기 때문에(동적 응답이 덜 중요하기 때문에) 느린 동적 응답 유동 제어 요소의 사용을 허용한다. 이 경우, 단일 가압 공기 공급원은 여전히 급변하는 공기 수요를 해결해야 한다.
도 96은 환자 파라미터 및 치료 설정에 기초하여 치료를 변화시키는 용량 제어기(1190)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 가압된 공기 공급원(1922, 1194)은 하나 이상의 유동 경로를 통해 공기를 보내는데 사용된다. 가압 공기 공급원의 예는 압축 가스 저장소, 공기 펌프 및 주택 공기 서비스를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 복수의 유동 제어기(1196, 1198)를 서비스하는 복수의 가압 공기 공급원(펌프 등)을 사용하면 각각의 공기 공급원 및 유동 제어기가 비교적 일정한 작동 수준으로 작동할 수 있다. 따라서 급변하는 수요를 해결하기 위해 가압 공기 공급원이 필요하지 않는다.
도 97은 도 96과 유사한 실시예를 도시하고, 여기서 용량 제어기(1200)는 압력 원에 대한 추가적인 제어를 갖는다. 각각의 가압된 공기 공급원은 그 흐름 경로에 필요한 흐름에 맞춰질 수 있다. 예를 들어 가스 저장소의 압력은 조절기로 조절하거나 펌프 속도를 조절할 수 있다.
도 98은 NO를 생성하기 위한 시스템의 실시예를 도시한다. 시스템은 터치 스크린 인터페이스(1210), 메인 회로 및 전력 보드(1212), 고전압 및 처리 제어 회로 보드(1214), 샘플 라인으로부터의 워터 트랩(1216), 스캐빈저 카트리지(1218), 매니폴드(1220), 전극 조립체(1222), 전력 입력 모듈(1224), 플로우 디렉터(1226) 공기 펌프(1228), AC/DC 전력 변압기(1230) 및 배터리(1322)를 포함할 수 있다.
시스템은 유량 지시기를 사용하여 유량을 플라즈마 챔버 중 하나로부터 가스 분석 센서로 재조정하기 위해 리디렉션할 수 있다. 이 시스템은 유량 지시기를 사용하여 수동 환기 중 전달을 위해 플라즈마 챔버 중 하나에서 백 흐름 회로로 흐름을 리디렉션할 수 있다.
시스템은 통기 유로 및 백 유로를 포함하는 통기 카트리지를 사용할 수 있다. 통풍구 흐름은 통풍구 카트리지를 통해 흐를 때 측정할 수 있다. 이는 벤트 카트리지 내의 센서 또는 감지된 위치 사이의 적절한 흐름 제한으로 벤트 흐름에 공압식으로 연결된 제어기 내의 하나 이상의 압력 센서에 의해 수행될 수 있다. 센서가 포함된 벤트 카트리지의 경우 센서에 대한 교정 정보를 벤트 카트리지 내의 메모리 장치에 기록할 수 있다. 배기 카트리지에 기록된 추가 데이터에는 다음 중 하나가 포함될 수 있다. 일련 번호, 로트 번호, 설치 여부, 치료 데이터, 설정 로그, 경보 로그 및 사용자 입력 표기법. 벤트 카트리지가 흡기 유로에 통합되어 있다고 가정하면, 시스템 오작동이 발생하는 경우 제어기에서 다른 카트리지로 벤트 카트리지를 옮기거나한 시설에서 다른 시설로 환자를 옮기는 것이 바람직하다. 치료 기록 및 설정을 벤트 카트리지에 쓰면 다음 제어기에서 치료를 계속할 수 있다. 이 시스템은 두 종류 이상의 벤트 카트리지와도 작동할 수 있다. 벤트 카트리지는 튜브 연결, 튜브 지름 및/또는 흐름 제한(유량 측정)에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 통기 카트리지는 전극 조립체를 포함할 수 있다. 저 유량 벤트 카트리지는 NO 생성을 줄이기 위해 작은 전극 간격을 가질 수 있다. 고 유량 배출 카트리지는 더 높은 NO 생성을 위해 더 큰 전극 갭(예를 들어, 2-3 mm)을 가질 수 있다.
NO 생성 시스템은 측정된 유량 수준에 기초하여 NO 전달을 위한 선량을 신속하게 계산하고, 그 선량을 생성하여 주 기류로 전달할 필요가 있다. 시스템이 신속하게 응답할 수 있게 하는 일부 측면은 룩업 테이블, 빠른 프로세서, 하나 이상의 빠른 작동 비례 밸브, 저 유량 제한 스캐빈저, 짧은 공압 경로 및 고압 가스 공급원(저장소, 펌프)을 사용하는 것이다. 신속하게 대응하려는 이러한 노력에도 불구하고, 시스템은 여전히 특정 볼러스(bolus)가 의도된 가스 볼 루스 뒤의 가스 흐름에 도입될 수 있을 정도로 충분히 지연될 수 있다. 주류 가스 흐름의 중심에 그리고 주류 가스 흐름보다 더 빠른 속도로 NO- 함유 흐름을 도입함으로써, NO- 함유 흐름의 볼 루스가 의도된 가스 볼 루스를 실제로 따라 잡을 수 있다. 배출되는 NO 유량의 속도는 인젝터의 오리피스 크기, 가스 압력 및 가스 유량에 따라 달라진다.
환자 가스의 일시를 충분히 투여하기 위한 다른 접근법은 전달할 용량을 오버 슈팅함으로써 시스템 지연을 설명하는 것이다. 예를 들어, 20 ppm NO를 필요로 하는 주류 흐름의 일시가 검출되면, 시스템은 플라즈마 및/또는 흐름 파라미터가 짧은 시간 동안 40 ppm을 생성하도록 시스템이 요구에보다 신속하게 응답하도록 설정할 수 있다. 전달된 실제 선량이 20ppm 임계 값을 초과하면 시스템에서 설정을 변경하여 20ppm을 전달할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 3 개의 전극 조립체 및 NO 경로 및 3 개의 스캐빈저를 포함할 수 있으며, 2 개는 배출 NO 전달 용 및 하나는 백 NO 전달용이다.
샘플 센서는 환자 흡기 림, 샘플 라인 연결부에 연결된 캘리브레이션 가스 실린더 또는 캘리브레이션을 위한 NO 생성 장치로부터 흐름을 수용할 수 있고, NO의 소스가 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 99에 도시된 바와 같이, 센서 팩(1242) 내의 펌프(1240)는 샘플 경로 연결과 센서 경로와 자기 캘리브레이션 가스 소스(1244) 사이의 교차점 사이에 위치될 수 있다. 재사용 가능한 유량 센서(FS)(1246)는 센서 팩의 오른쪽에 도시되어 있으며 전체 NO 발생 장치의 일부이다. 센서 팩(1242)으로부터의 가스는 매니폴드를 통해 유동 센서로 그리고 출구 포트로 흐른다. 다른 실시예(미도시)에서, ON/OFF 밸브는 도 1의 펌프 위치에 있다. 제어기에서 펌핑된 흐름이 샘플 센서를 통과할 수 있도록 샘플 라인 연결에서 흐름을 차단한다. 일부 실시예에서, 도 73에 도시된 바와 같이, 흐름 선택기는 샘플 라인과 자기 캘리브레이션 가스 소스 경로 중에서 선택할 수 있는 센서 팩 내에 있을 수 있다.
안전성
다양한 안전 특징이 시스템에 통합되어 다양한 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 긴 흡기 회로 또는 높은 O2 수준으로 인해 형성된 NO2를 흡수하도록 구성된 샘플 수집 전 환자 Y에서 스캐빈저를 가질 수 있다.
응급 상황에서 환자에게의 전달을 수행할 수 없으므로, 전달에 대한 시간이 중요할 수 있다. 장치가 공압 경로를 프라이밍하는데 많은 시간이 필요한 경우 환자 치료가 지연될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 카트리지 교체 후 통기 회로에 연결하기 전에 NO로 카트리지를 신속하게 프라이밍하는 모드를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템은 흐름을 가스 분석 센서로 보내기 전에 플라즈마 챔버 및 스캐빈저 카트리지 내의 플라즈마를 통해 공기를 빠른 속도로 펌핑함으로써 스스로 프라이밍된다. 이 프라이밍은 설정된 시간 동안 또는 NO 센서에서 NO가 감지될 때까지 발생할 수 있다. 그런 다음 시스템은 펌프 속도를 낮추고 흐름을 배출 카트리지로 보내 치료할 수 있다. 이로 인해 시스템을 프라이밍하는데 필요한 시간이 줄어들어 NO가 없는 환자의 시간이 줄어든다.
병원 장치의 작동을 장비 작동을 위해 승인되고 훈련된 사람들로 제한하는 것이 중요할 수 있다. 일부 실시예들에서, RFID 라벨은 사용자의 ID 카드에 연관되거나 부착될 수 있으며, RFID는 그 안에 사용자를 식별하는데 사용되는 고유 번호를 갖는다. 일부 실시예에서, 제어기 내의 동일한 RFID 판독기는 일회용 구성 요소(예를 들어 벤트 카트리지, 스캐빈저 카트리지 및/또는 샘플 라인)를 사용자 ID 배지로서 식별하는데 사용될 수 있다. RFID 리더는 다양한 위치에 배치할 수 있다. 그러나 일부 실시예들에서, RFID 판독기는 제어기의 측면에 있을 수 있어서, 판독기의 외부면에 있는 병원 측 ID 및 일측 카트리지에 RFID 태그를 판독할 수 있다. RFID 태그는 RFID 판독기의 시야 내에서 제어기에 부착될 수도 있다. 따라서 시야에 항상 RFID 태그가 있어야하기 때문에 소프트웨어가 RFID 리더를 테스트할 수 있다. 또한 소프트웨어가 처리중인 제어기를 알 수 있다. 다른 정보는 제어기 RFID 태그에 배치할 수 있다. 예를 들어 제어기 일련 번호, 마지막 서비스 날짜, 제조 날짜, 오류 코드, 시스템 런타임, 다양한 구성 요소의 런타임, 서비스 로그 및 환자 치료, 진단 및/또는 서비스를 지원할 수 있는 기타 정보 수리 등이다.
때때로, 임상 직원은 NO 약물 표시를 그들의 기록에 직접 기록해야 한다. 정확성 및 안전성을 향상시키기 위해, 일부 실시예에서, 시스템은 병원 시스템으로 스캔될 수 있는 사용자 인터페이스 상에 바코드를 보여줄 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 병원 공기 공급원 또는 압축 가스 실린더와 같은 외부 공급원으로부터 압축 공기를 수용할 수 있다. 이 접근 방식은 내부 펌프/송풍기 고장시 백업 공기 공급 장치로도 사용될 수 있다.
감염 제어
벤틸레이터 회로와 함께 사용될 때, NO 발생기는 전형적으로 벤틸레이터와 가습기, 즉 회로의 건조 부분 사이에 위치된다. 감염성 물질이 환자에서 NO 발생기로 이동하여 NO 발생기의 구성 요소를 오염시킬 가능성은 여전히 작다. 이는 NO 발생기가 다른 환자를 치료하는데 사용될 때 교차 오염의 위험이 있다.
일부 실시예에서, HEPA 필터는 NO 생성 장치의 출구에 위치된다. 벤트 카트리지를 사용하는 시스템에서 HEPA 필터는 벤트 카트리지 출구에 있다. 오염을 방지하기 위해 필터는 NO 발생기와 환자 사이에 직렬로 위치해야 한다. 일부 실시예에서, 필터는 가습기에 연결되며 NO 발생기와 직접 접촉하지 않는다. 환기 회로에서 NO 생성 장치로 감염 물질이 전달되는 것을 방지할 뿐만 아니라, NO 발생 장치와 환자 사이의 HEPA 필터는 NO 발생기에 의해 공기 스트림에 도입된 금속성 입자 또는 스캐빈저 재료 입자를 포획하는 역할을 한다.
서비스 수명
NO 생성 시스템의 각 구성 요소는 서비스 수명을 갖는다. 예를 들어 인클로저는 10 년 이상 지속되도록 설계되었다. 대안적으로, 밸브는 특정 횟수의 사이클을 위해 설계되었다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 밸브가 겪은 사이클 수를 카운트한다. 허용 가능한 사이클 수를 기준으로 NO 생성 시스템은 수명을 초과하기 전에 밸브 교체를 권장할 수 있다. 펌프 가동 시간, 비례 밸브 사이클, 방전 횟수 및 구성품을 마모시키는 작업에 대해서도 유사한 로깅을 수행할 수 있다.
구성 요소가 서비스 종료에 가까워 질 때, NO 생성 시스템은 백업 NO 생성 시스템을 사용할 수 있으며, 마모된 구성 요소를 기본이 아닌 백업으로 남겨두고 기능적인 백업으로 시스템의 사용을 연장한다. 일 실시예에서, 시스템은 서비스 수명 전반에 걸쳐 하나 이상의 리던던트 시스템을 균등하게 사용하여 컴포넌트가 하나 이상의 유로를 가로 질러 유사한 속도로 마모되도록 한다.
일 실시예에서, NO 생성 시스템을 갖는 가속도계는 시스템의 진동을 검출하는데 사용된다. 진동은 구성 요소가 올바르게 작동하고 있음을 나타내는 표시기로 사용된다. 또한 구성 요소가 마모되었거나 제대로 작동하지 않음을 나타내는 표시기이다. 일 실시예에서, 시스템은 마모된 펌프를 나타내는 진동을 검출하기 위해 가속도계를 사용한다.
일 실시예에서, 시스템 내의 마이크로폰은 다양한 구성 요소의 사운드를 검출함으로써 다양한 구성 요소가 적절하게 기능하고 있는지 검증하기 위해 사용된다. 전원 자체 테스트 중에 각 구성 요소에 전원을 공급하거나 작동할 때 구성 요소를 순차적으로 감지할 수 있다.
가스 분석
일 실시예에서, 생성 가스 내의 NO 및/또는 NO2 함량은 분광법을 사용하여 측정된다. 일 구현예에서, 분광법은 적외선 흡수에 기초한다.
시스템 파워 업자가 테스트
일 실시예에서, 시스템은 파워 업 자체 테스트 동안 플라즈마 챔버로부터 가스 분석 센서로 생성 가스를 보내 가스 센서가 기능하고 NO 발생 시스템이 기능하고 있음을 확인한다. 일 실시예에서, 파워-온 자체 테스트 동안 NO 생산의 정확도는 가스 센서가 교정될 수 있을 정도로 정확하다. 일 실시예에서, NO 또는 NO2 지시 레벨이 자체 테스트 NO 생산 동안 NO/NO2 생산 설정과 일치하지 않을 때 경보 프롬프트 가스 센서 교체가 발생된다.
일부 실시예에서, 시스템은 시스템의 공압 무결성을 감지하기 위해 내부 압력 테스트를 수행하기 위해 압력 센서 및 밸브로 구성될 수 있다. 이러한 자체 테스트에서 밸브는 공기 흐름을 차단하도록 구성된다. 펌프는 공압 경로의 전부 또는 일부를 가압한다. 일 실시예에서, 펌프는 정지하고 누출 테스트는 시간이 지남에 따라 시스템 내의 압력 강하를 모니터링함으로써 수행된다. 다른 실시예에서, 펌프는 계속 작동하고 시스템을 통한 흐름이 측정되며, 특정 임계 값 이상의 흐름은 누출을 나타낸다.
디지털 통신
방전 이벤트 및 고전압은 전기 신호를 방해하는 전자기 방출을 방출할 수 있다. 이는 디지털 통신뿐만 아니라 아날로그 센서 판독에 영향을 줄 수 있다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 센서를 판독하고 플라즈마 이벤트 사이에서 디지털 통신을 수행한다. 일 실시예에서, NO 시스템의 일부는 방전이 일어나려고 한다는 신호를 발생시킨다. 일 실시예에서, 고전압 제어 회로는 방전이 일어나려고 한다는 신호를 전송한다. 일 실시예에서, NO 생성 장치는 차동 통신 신호를 사용하여 EMI로부터의 면역 레벨을 제공한다.
전력 관리
방전 이벤트는 높은 수준의 순간 전력을 끌어 당길 수 있다. 이로 인해 전류가 급등하여 배터리 구동 장치에 문제가 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 전류 스파이크는 홀드 업 커패시터에 의해 해결된다. 다른 실시예에서, 전류 스파이크는 사전 조정기에 의해 해결된다. 일부 실시예에서, 중간 역률 보정 단계는 NO 발생 부하가 공급원이 전달할 수 있는 부하와 같이 배터리를 보이게 하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 역률 보정(PFC)은 하나 이상의 배터리에 대한 부하를 허용 가능한 수준으로 관리하는데 사용된다.
대안적 응용
산소 발생 및 심장 재개 또는 정상 리듬 회복 가능성을 개선하기 위해 제세동이 필요한 환자와 함께 사용하는 것을 포함하여 NO 발생 시스템의 사용을 위한 다양한 응용이 있다. 또한, 천식 발작을 경험하여 산소 공급을 개선하거나 사이클링, 축구, 스노우 스키, 높은 고도 보상 및 항공 등 다양한 분야에서 스포츠 성능 향상을 위해 NO를 적용한다.
클라우드 연결
NO 생성 장치는 인터넷에 연결함으로써 이익을 얻을 수 있다. GSM, WiFi, 이더넷 케이블 또는 다른 수단으로 연결할 수 있다. 연결되면 시스템은 기술 지원, 치료 지원, 청구 및 기타 데이터 교환 목적으로 서버와 정보를 교환할 수 있다. 클라우드는 또한 치료 데이터, 설정, 알람 로그, 사용자 설명, 서비스 로그, 스캐빈저 카트리지 상태 및 기타 정보를 한 제어기에서 다른 제어기로 전송하는데 사용될 수 있다.
앰블레이터 장치
다른 치료 장치에 내장되거나 단독으로 사용될 수 있는 휴대용 및 소형 산화 질소(NO) 생성을 위한 시스템 및 방법이 또한 존재할 수 있다. 휴대용 NO 발생 장치는 이동이 가능하고 환자의 가정 또는 여행 중에 어디에서나 사용할 수 있을 정도로 작아서 NO를 생성하여 임의의 위치 또는 환경에서 환자에게 전달할 수 있게 한다. 외래 NO 생성 시스템의 크기와 휴대 성은 환자가 병원 밖에서 이동 중에도 시스템을 사용할 수 있게 하며 호흡 가스 전달 장치를 통한 NO 전달의 이점을 갖는다. 병원, 진료소 또는 기타 의료 환경에 있지 않아도 된다. 일부 실시예에서, 보행 NO 생성 시스템은 제어기와 일회용 카트리지로 구성될 수 있다. 카트리지는 NO 생성에 사용되는 가스를 준비하고 환자 흡입 전에 출력 가스를 세정하기 위한 필터 및 스캐빈저를 포함할 수 있다. 이 시스템은 산소 농축기를 사용하여 산화 질소 생성을 증가시키고 독립적인 장치로서 산소 발생기 활동을 보완할 수 있다.
생성된 NO는 다양한 방식으로 환자에게 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, NO는 비강 캐뉼라를 통해 전달된다. 가스는 환자의 코 주변에 있는 구멍의 배열을 빠져 나와 캐뉼라와 코 사이의 공간에서 혼합된다. 캐뉼라는 다양한 구성을 포함할 수 있다.
환자가 비강 캐뉼라로부터 가스를 흡입할 때, 환경으로부터의 공기가 유입되어 흐름에 추가되어, 전달된 가스를 희석시킨다. 일부 실시예에서, 주위에 스커트를 갖는 독특한 코 갈래를 갖는 코 캐뉼라가 전달된 가스의 희석을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 스커트는 체크 밸브와 같은 역할을 하여 갈래 주변으로 호기 흐름을 허용하지만 콧 구멍 벽을 밀봉하여 주변 공기의 혼입을 방지한다. 전달된 가스의 희석을 방지하는 특징을 갖는 예시적인 코 캐뉼라(1250)가 도 100에 도시되어 있다.
코 캐뉼라는 또한 장치의 식별을 가능하게 하는 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비강 캐뉼라는 캐뉼라가 식별될 수 있도록 고유 식별자를 포함할 수 있다. 고유한 식별은 비강 캐뉼라의 커넥터를 포함하여 다양한 위치에 위치될 수 있다. 식별자는 무선 용 RFID, 직접 전기 연결을 위한 스마트 칩, 광학적으로 판독되는 스마트 바코드, 또는 식별을 가능하게 하는 임의의 다른 메커니즘을 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 제어기는 캐뉼라의 사용 시간을 모니터링하고 캐뉼라 내의 메모리 장치에 쓸 수 있어 사용 및 교체 또는 수리가 필요함을 표시할 수 있다. 이것은 또한 NO2 수준이 높아질 수 있는 비 호환 캐뉼라의 사용을 막을 수 있다. 캐뉼라 메모리 장치에 기록될 수 있는 다른 유형의 정보는 다음과 같다. 부품 번호, 로트 번호, 제조 날짜, 만료 날짜, 최초 사용 날짜, 신규/사용 상태, 환자 치료 정보, 장치 설정 로그, 장치 경보 로그, 환자 로그 항목, 환자 파라미터 데이터(호흡 속도, 심박수, 체온, SpO2 수준, EtCO2, 활동 수준).
일부 실시예에서, 환자 호흡을 모니터링하기 위해 환자에게 센서가 배치될 수 있다. 센서는 마이크, 압력 센서, 스트레인 센서, 가속도계 또는 환자 호흡을 감지하는 다른 유형의 센서 일 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로폰은 환자 목에 배치된다. 다른 실시예에서, 스트레인 센서는 환자 몸통의 피부에 배치된다. NO 생성 시스템은 호흡 속도, 호흡 깊이, 호흡 펄스 형태와 같은 환자 호흡 활동을 감지함으로써 NO 전달을 최적화할 수 있다. 환자 장착 센서는 캐뉼라에 연결되거나 NO 발생기에 직접 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 센서는 무선이며 WiFi, 블루투스, 적외선, RF 또는 다른 수단을 통해 제어기와 통신한다.
NO 발생 시스템이 적절하게 기능하기에 충분한 양의 주변 공기를 갖는 것이 중요하다. 보행 시스템은 가방에 넣거나 옷을 입는 것을 포함하여 다양한 위치에서 사용자에 의해 위치되거나 착용될 수 있기 때문에, 장치가 치료량의 NO를 발생시키기에 충분한 공기를 공급할 수 없을 수 있다. 캐뉼라가 추가 공기가 장치로 유입될 수 있도록 하는 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 캐뉼라는 공기를 소싱하기 위한 하나 이상의 추가 루멘을 포함할 수 있다. 공기 루멘은 공기가 캐뉼라의 길이를 따라 어디에서나 루멘으로 들어갈 수 있도록 하나 이상의 개구(천공과 같은)를 가질 수 있다. 천공은 장치가 캐뉼라 길이를 따라 어딘가에서 공기를 끌어 당길 수 있도록 한다. 추가 루멘(2622)을 갖는 캐뉼라(1260)의 실시예가 도 101에 도시되어 있다.
일부 실시예에서, 비강 캐뉼라는 도 102에 도시된 예시적인 캐뉼라(1270)에 도시된 바와 같이 O2가 더 큰 유량 및 압력으로 인해 NO 흐름을 억제하지 않도록 각각의 갈래를 통과하는 하나 이상의 작은 NO 튜브를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 코 캐뉼라는 벤투리 또는 제트 구성을 사용하여 NO를 O2 흐름으로 끌어들일 수 있다.
캐뉼라를 따라 가스가 환자에게 도달하기 전에 O2와 NO가 혼합될 수 있는 상이한 지점이 있다. 일부 실시예에서, NO2 형성을 감소시키기 위해 환자의 코에 들어갈 때까지 NO 및 O2를 가능한 한 분리하여 유지할 수 있다. 높은 NO 농도로 인한 NO2 형성이 주된 효과이다. 일부 실시예에서, 환자로의 통과 시간이 감소되도록 가능한 빨리 NO2와 O2 흐름을 혼합하는 것이 가능하다. 따라서, 보행 장치 내의 O2 흐름에 고농도 NO를 도입하는 보행 장치는 도 103에 도시된 NO 생성 장치(1280)의 실시예에 도시된 바와 같이 환자에서 감소된 NO2 수준을 제공할 수 있다.
보행 NO 생성 시스템에서 스캐빈저 재료를 이용하는 다양한 방법이 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 부분적으로 또는 완전히 길이를 따라 스캐빈저 재료로 채워진(두껍고 꼬임 방지 버전과 반대로) 얇은 벽 캐뉼라 튜브가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐빈저와 함께 예비-스캐빈저를 갖는 코 캐뉼라가 사용될 수 있다. 제어기는 카트리지를 전혀 갖지 않으므로, 시스템은 도 104에 도시된 바와 같이 캐뉼라 및 스캐빈저 카트리지 대신에 하나의 일회용 구성 요소(캐뉼라(1290))를 갖는다. 일부 실시예에서, 코 캐뉼라(1290)는 흡인 점 근처(즉, 코에 가까운) 스캐빈저를 포함할 수 있다.
도 105는 보행 NO 생성 장치(1300)의 실시예의 다중도이다. 일부 실시예들에서, 디바이스의 상단은 버튼 및 디스플레이 정보를 포함하지만 이에 제한되지 않는 사용자 인터페이스를 위해 예약될 수 있다. 캐뉼라 및 산소 연결은 인클로저 측면의 범프 상단 가장자리에서 이루어질 수 있다. 스캐빈저 카트리지(1312)는 장치(1310)의 측면(도 106a에 도시된 바와 같은) 및 바닥(도 106b에 도시된 바와 같은)을 포함하는 몇몇 위치에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 캐뉼라 및 O2 연결부는 장치의 상부에 있다. 사용자 인터페이스(1314)는 도 107a에 도시된 바와 같이 측면에 있다. 스캐빈저(1316)는 도 107b에 도시된 바와 같이 측면 상에 또는 장치의 하단에 있을 수 있다.
호흡 검출을 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 와이어는 하나의 튜브를 위로 그리고 비강 캐뉼라의 다른 튜브를 아래로 연장시킨다. 콧 구멍 사이에는 스퍼터링 알루미늄(서미스터와 같은)이 있는 마일 라 조각이 있다. 호흡은 서미스터의 저항 변화를 살펴보면 흡입 냉각의 호기가 따뜻함을 나타낸다. 하나의 튜브에 2 개의 와이어가 연결될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 온도 감지 영역에서 와이어를 더 얇게 신장시킴으로써 감지가 또한 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 코 캐뉼라의 미늘은 서미스터 회로의 일부가 되도록 금속성 및 전도성일 수 있다. 이것은 2 개의 루멘에 와이어가 있고 제어기에 2 개의 바브 연결이 있을 때 가장 효과적이다. 일부 실시예에서, 코 아래에 열전대가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 전달 장치는 제어기에 도달함에 따라 분기되는 캐뉼라 NO 루멘을 포함할 수 있다. 하나의 루멘은 스캐빈저에 연결되고 다른 루멘은 호흡을 감지하기 위한 압력 센서로 막힌 구멍에 연결된다. 일부 실시예에서, 환자의 호흡이 압력을 통해 감지될 수 있도록 캐뉼라 연결점 근처의 제어기 내에서 NO 라인 압력이 감지되는 NO 전달 장치가 제공된다.
O2 농축기의 활동과 관련된 호흡 검출을 위해 다양한 메커니즘이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, NO 전달 장치(1320)에는 O2 공급원(1322)으로부터 O2를 수신하고,(캐뉼라를 통해) 환자(1324)에게 O2를 전송하는 T- 피팅이 제공되고, 도 108에 도시된 바와 같이 블라인드 홀의 바닥에서 제어기 내에 압력 센서(1326)를 구비한다.
일부 실시예들에서, NO 전달 장치(1330)는 도 109에 도시된 바와 같이 O2 입력 연결(1332) 및 개별 O2 출력 연결(1334)이 제공된다. 두 연결부 사이에서 시스템은 압력 및/또는 흐름을 감지하여 산소 집중 장치 활동을 감지한다. NO와 O2에는 별도의 출력 연결이 있다. NO와 O2가 결합된 단일 출구 지점이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, NO 전달 장치(1340)는 도 110에 도시된 바와 같이 NO 전달 장치와 통신하기 위해 RFID 판독기(1342)와 같은 메커니즘을 포함하는 O2 집중기와 함께 작동하는 NO 전달 장치(1340)가 제공된다.
NO는 환자의 흡기에 관한 다양한 기술을 사용하여 환자에게 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 분자 체는 스파크 후 가스 중의 O2 함량을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. O2의 제거는 NO2 로의 전환 속도를 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 모드에서 작동할 수 있는 NO 장치는 O2 전달과 함께 전달된 펄스 NO 전달을 가진 동기화 모드, 환자 호흡과 동기화되어 전달된 펄스 NO 전달을 가진 독립 모드 및 일정한 NO 유속 및 농도를 갖는 일정한 모드를 포함한다. 일 실시예에서, NO 전달 펄스는 흡기 검출 후 50 msec에서 시작하여 200 msec 동안 지속된다. 다른 실시예에서, NO 전달 펄스는 흡기 지속 시간을 지속시킨다.
환자의 호흡 수는 노력에 따라 달라질 수 있다. NO 생성 시스템이 매 호흡마다 NO를 전달하는 경우 더 빠른 호흡 속도로 과도한 NO 전달이 발생할 수 있다. 또한 호흡 깊이는 다양할 수 있으며 일반적으로 호흡 속도와 무관하다. NO 치료가 효과적이기 위해서는, 환자 폐에서 NO의 농도는 지속적이지 않은 경우 주기적으로 치료 수준이어야 한다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 호흡 속도, 일호흡량 및 NO 반감기를 사용하여 어느 흡기량을 투여할지 결정한다. 다른 실시예에서, NO는 각각의 호흡과 함께 전달되지만, 폐 내의 목표 NO 농도를 달성하기 위해 호흡 속도, 일호흡량, 동반 분획 및 NO 반감기에 기초하여 맥박 파라미터가 변한다. 일 실시예에서, NO 생성 시스템은 단위 시간당 투여할 최대 호흡 수를 갖는다. 이동 평균을 기준으로, 단위 시간당 투여된 호흡 수가 임계 값을 초과하면, 이동 평균이 임계 값 아래로 떨어질 때까지 디바이스는 NO 전달을 중지한다.
호흡 이벤트는 빠르게 발생하며, NO 펄스를 전달하기 위해 빠른 시스템 응답을 필요로 한다. 경우에 따라 흡기 감지 후 50msec의 펄스가 전달되는데, 이는 펌프가 속도를 높이고(즉, 스핀 업) NO 함유 가스 덩어리를 코로 밀어 넣을 수 있는 것보다 빠르다. 일 실시예에서, 외래 장치는 환자 만료 동안 저장소에서 NO- 함유 공기의 일시를 준비한다. 흡기가 감지되면 압축된 소스의 공기가 방출되어 캐 뉼러를 통해 NO 볼 루스를 환자에게 밀어 넣는다. 일 실시예에서, 스테이징 저장소는 캐뉼라 내의 루멘이다. 일 실시예에서, 캐뉼라 내의 루멘은 전용 NO- 전달 루멘이다. NO- 함유 가스는 저장소 내에서, 저장소 이후에, 캐뉼라 내의 환자 근처의 위치에서, 또는 NO2 수준이 충분히 낮은 경우 스크러버를 통과할 수 있다.
외래 장치는 O2 발전기 트롤리 또는 배터리 충전기(예를 들어, 안정성 및 디스플레이 판독 용이성을 위해 45도 각도로 위치)를 포함하여 다양한 위치에 배치될 수 있거나 환자에 의해 착용될 수 있기 때문에 예를 들어 벨트, 가방 또는 코트 아래에 착용하면 장치가 과열될 수 있다. 일부 실시예에서, NO를 발생시키는데 사용되는 공기는 전자 기기를 냉각시키기 위해 열교환기를 통해 흐를 수 있다. 일 실시예에서, NO 발생기는 O2 농축기의 공기 유입구에 위치된다.
일부 사용자는 집에 있을 때 고정식 O2 농축기에 연결하고 O2를 받기 위해 50 피트(15m) 라인과 같은 라인을 사용하는 것을 선호할 수 있다. 50' 라인에서 NO의 운송 시간은 안전하지 않은 수준의 NO2가 형성될 수 있을 정도로 길 수 있다. 일부 실시예에서, 50' 라인과 같은 라인에는 환자 가까이에 NO2를 제거하기 위해 환자 말단에 NO2 스캐빈저를 갖는 독점 커넥터가 제공될 수 있다. 예를 들어 연결에는 사용자 지정 스레드, RFID, 바코드 또는 기타 기능이 포함될 수 있다.
보행 NO 생성 장치에는 다양한 안전 특징이 포함될 수 있다. 사용자는 적절한 시간에 NO2 스캐빈저 구성 요소를 교체하는 것을 잊어버릴 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 사용자가 아침에 충전기로부터 디바이스를 제거할 때 스캐빈저를 교체하도록 프롬프트할 수 있다. 일부 실시예에서, 외래 장치는 환자 활동을 검출하기 위해 내장된 가속도계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 외래 장치는 환자의 노력을 탐지하고 경고를 제공하는 특징을 포함할 수 있다. 경고는 가속도계 데이터 및/또는 호흡률을 포함한 다양한 측정 및 데이터를 기반으로 할 수 있다.
작동 중에 전달 튜브가 꼬이지 않아서 환자에 대한 전달이 느려지거나 정지될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 NO 인라인 압력, O2 라인 압력, NO 펌프 전류, NO 라인 흐름, O2 라인 흐름, 호흡 신호 충실도, 스파크 활동(고압에 의해 억제됨)을 포함하지만 이에 국한되지 않는 다양한 표시기를 사용하여 꼬인 라인을 감지할 수 있다.
입을 통해 호흡하는 환자는 비강 캐뉼라를 착용할 때 코를 통해 호흡할 때와 동일한 용량을 받지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 부적절한 코 호흡 및/또는 구강 호흡을 검출할 수 있고, 사용자를 수용 및/또는 경고하기 위해 NO 전달을 증가시킴으로써 반응할 수 있다. 시스템이 환자에게 NO를 전달할 수 있는 경우(펌프 전류는 정상이고 NO 흐름은 정상 임) 시스템이 코에서 호흡을 감지할 수없는 경우 환자는 입을 통해 호흡하는 것이다.
도 111 및 도 112는 보행 NO 생성 시스템의 실시예를 도시한다. 도 111은 필터/스캐빈저를 포함하는 NO를 함유하는 생성 가스를 환자에게 전달하기 위한 캐뉼라와 같은 전달 장치를 포함하는 휴대용 외래 NO 생성 시스템의 실시예를 도시한다. 제어기는 다양한 센서를 사용하여 플라즈마 챔버에 의한 NO 생성을 제어하도록 구성된다. 제어기는 사용자에 의한 통신을 위한 LED 및 버튼을 갖는 CPU, 고전압 회로, 전원, 유도 충전기 및 펌프 제어기를 포함한다. 도 112는 캐뉼라(32)와 같은 전달 장치 및 내부에 스캐빈저를 포함하는 일회용 교체 가능 카트리지(34)를 포함하는 휴대용 외래 NO 생성 시스템의 실시예를 도시한다.
도 113은 리던던시를 갖는 NO 생성 시스템의 실시예를 도시한다. 도면의 좌측 상단에서, 흡기 유동으로부터의 샘플 가스는 샘플 라인(1350)으로 들어가서 필터(1352) 및 나피온 튜브(1354)를 통해 이동하여 가습 샘플로부터 습도를 제거하고 건조 샘플에 습도를 추가한다. 이어서 가스는 가스 센서 회로로부터의 내용물이 환자기도로 들어가는 것을 방지하는 일방향 밸브(1356)를 통해 흐른다. 가스는 수분을 제거한 워터 트랩(1358)을 통과하여 습기를 제거한 후 소수성 필터(1360) 및 샘플 가스 펌프로 유입된다. 펌프 너머는 센서 매니폴드(1371)를 통한 가스의 흐름을 제어하고 펌프로부터의 흐름의 맥동을 감소시키는 중요한 오리피스이다. 교정 중에 사용될 건조 가스가 센서 팩을 통해 전달되는 경우 가스는 센서를 보호하는 제 2 나피온 튜브(1362)를 통과한다. 압력 센서는 샘플 팩을 통한 유량과 압력을 모니터링한다. 그런 다음 가스는 가스 분석 센서를 지나 압력 센서와 일방향 체크 밸브를 지나간다. 샘플 가스는 한쪽 다리가 대기압에 개방되고 다른 다리에 바브 또는 작은 보어 커넥터를 제공하여 병원 진공에 연결되는 T 피팅을 통해 배출된다. 열린 다리 대 대기는 진공 압력이 센서 팩을 통한 유량을 증가시키거나 환자 흡기 흐름에서 필요한 것보다 많은 가스를 끌어 당기는 것을 방지한다.
도면의 중간 상단에서, 2 개의 독립적인 유로(1366, 1368)는 2 개의 펌프에 반응 가스를 제공한다. 펌프는 2 개의 독립적인 저장소(1370, 1372)를 목표 압력으로 가압한다. 일 실시예에서, 목표 압력은 2 기압이다. 각각의 회로에서, 저장조를 지나서 저장통 압력에서 폐쇄 루프 피드백을 위한 압력 센서(1372, 1374)가 존재한다. 이 센서는 또한 저장소와 유체 연통하는 한 저장소 앞 또는 저장소 내에 있을 수 있다. 비례 밸브(1376, 1378)는 각 저장소로부터의 배출 흐름을 조절한다. 유량 센서는 비례 밸브에 대한 폐쇄 루프 피드백에 사용된다. 가스는 플라즈마 챔버(1380, 1382)를 통과한다. 도시된 플라즈마 챔버는 챔버 벽에 온도 센서(1338, 1386)를 포함하며, 이는 장치 인클로저 팬에 대한 NO 알고리즘 튜닝 및 폐 루프 피드백에 사용될 수 있다. 플라즈마 챔버와 유체 소통하는 압력 센서는 NO 생성을 계산하기 위해 제어 알고리즘에 입력으로 사용된다.
플라즈마 챔버 및 압력 센서 이외에, 유로는 분기된다. 밸브가 있는 분로 경로는 분석을 위해 제품 가스를 가스 센서 팩으로 유도하는 수단을 제공한다. 분기 후의 비례 밸브는 플라즈마 챔버 내에 배압을 제공하여 상승 효과 및 낮은 주변 압력을 보상하는데 사용될 수 있다. 밸브는 플라즈마 챔버 내에서 배압을 증가시키고 NO 생성을 증가시키기 위해 더 높은 고도에서 더 작은 오리피스를 사용한다. 비례 밸브 후, 생성 가스는 두 경로 각각에 대해 필터, 스캐빈저 및 필터(FSF)를 포함하는 스캐빈저 카트리지를 통해 흐른다. 첫 번째 경로는 벤틸레이터 응용 분야에 사용되는 반면, 두 번째 경로는 두 번째 경로의 흐름 디렉터 위치에 따라 벤틸레이터 또는 수동 백 회로용 가스를 제거할 수 있다. 첫 번째(도면 왼쪽) 흐름 경로에서 FSF 뒤에 위치한 비례 밸브는 측면 사이의 흐름 제한뿐만 아니라 FSF 이후 가스를 샘플링하는 수단을 제공한다.
생성 가스는 수동 배깅을 위한 채널 C의 송풍기 적용을 위해 채널 B를 통해 송풍기 카트리지(1390)로 흐른다. 벤틸레이터의 흡기 가스는 2 개의 유량 센서를 통과하기 전에 표준 22mm 연결을 통해 벤틸레이터 카트리지로 들어간다. 각 유량 센서는 전체 중복성을 위해 장치 내 별도의 NO 발생기에 보고한다. 유량 센서에서 압력 및/또는 습도도 측정된다. 유량 측정 후 그리고 가스가 두 번째 22mm 피팅을 통해 벤트 카트리지를 빠져 나가기 전에 환자 기류에 주입된 NO. 벤트 튜브 피팅은 신생아 회로의 경우 10mm에서 소아용의 경우 15mm까지 적용 분야에 따라 달라질 수 있다. 유량 센서는 역류를 감지하여 벤틸레이터 회로 튜브가 반대로 연결된 경우 시스템에서 경보를 보고할 수 있다.
백 흐름은 산소 실린더, 블렌더, 벽 공기, 벽 O2, 산소 농축기 또는 다른 공급원 일 수 있는 외부 공급원으로부터 나온다. 흐름은 작은 보어 또는 미늘 피팅과 같은 공압 연결로 벤틸레이터 카트리지에 연결된다. 유량은 유량 센서에 의해 측정된다. 도시된 실시예에서, 유량은 NO 함유 생성 가스의 주입 전에 차압 센서에 의해 측정된다. 그런 다음 흐름은 유사한 작은 보어 또는 미늘 커넥터를 통해 수동 호흡기 도로 통풍 카트리지를 빠져 나간다.
시판되는 NO 요법 수익 화의 현재 방법은 가스 실린더상의 메모리 장치를 판독하거나 제어기로부터 휴대용 메모리 장치로 사용 데이터를 다운로드하거나 정보 스크린으로부터 사용 데이터를 기록하는 것을 포함한다. 무선 통신 장치는 청구 목적으로 NO 생성 장치에 통합될 수 있다. 원격 지원, 모니터링 및 진단에도 동일한 기능을 사용할 수 있다. 이 개념의 장점은 여러 가지이다. 청구 정보 획득에 수반되는 노동력 감소(클라우드에 자동으로 업로드 됨), 청구 정보 처리에 수반되는 노동량 감소(하나 이상의 서버에서 자동으로 계산 됨), 서비스 요청을 위한 장치의 추적 사용 개선, 사이트 내 장치 찾기.
전자기 간섭(EMI)
반응물 및 생성 가스는 각각 플라즈마 챔버 내외로 라우팅된다. 플라즈마 챔버는 전자기 방출 원이다. 반응 가스를 운반하는 플라스틱 튜브는 플라즈마 챔버에 연결되는 전자기 방출 포털을 제공한다.
일부 실시예에서, 플라스틱 튜브는 플라즈마 챔버로부터 적어도 제 1 90도 굽힘까지의 길이를 따라 전기 전도성 메시로 덮여있다. 일부 실시예에서, 금속성 튜브는 반응물 및 생성 가스를 플라즈마 챔버로 그리고 플라즈마 챔버로 전달하여 EMI를 흡수하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 매니폴드는 금속으로 제조되거나 금속 코팅을 갖는다. 매니폴드는 EMI가 빠져 나갈 수 있는 도관을 제공할 매니폴드 외부에서 플라즈마 챔버로의 직선 경로가 없도록 설계되었다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 챔버의 상류 및/또는 하류의 가스 경로에서 하나 이상의 접지된 화염 방지기는 방전에 의해 발생된 EMI를 흡수하는데 사용될 수 있다.
모듈
다양한 응용에 사용하기 위한 산화 질소 생성 및/또는 전달 시스템 및 방법은 다양한 환기 및 호흡 장치와 같은 다양한 유형의 의료 장비 및 기계와 함께 사용하기 위한 모듈의 형태일 수 있다.
일부 실시예에서, 산화 질소 생성 및/또는 가스 감지 모듈은 자원을 공유하고/하거나 그 안에 완전히 내장됨으로써 호흡 장치와 통합될 수 있다. 다양한 NO 생성 모듈 또는 NO 생성 장치는 다양한 방식으로 NO 생성을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 장치 또는 모듈은 예를 들어 벤틸레이터 흐름과 일치하도록 플라즈마를 통한 공기 흐름을 변화시킴으로써 NO 생성을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, NO 모듈은 환자 모니터의 모듈 베이에 제거 가능하게 삽입되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 모듈은 환자 모니터에 물리적으로 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 모듈은 인라인 센서에 대한 폐활량 측정 인터페이스 및 NO 피더 조립체를 포함할 수 있다. 폐활량 측정 센서는 서미스터 기반, 초음파 기반, 열선 풍속계 기반, 음향, 마이크 기반, 델타 압력 기반, 단일 압력 기반 또는 기타 수단 일 수 있다. NO 모듈은 별도의 유입 공기 필터와 NO 스캐빈저 구성 요소를 포함하거나 결합된 공기 필터와 NO 스캐빈저를 포함할 수 있다.
환자 모니터는 NO 생성 모듈을 수용하기 위한 도크를 포함할 수 있다. 환자 모니터에는 NO 생성 기능(임베디드 또는 탈착식)과 교체 가능한 에어 필터 및 NO2 스캐빈저가 없다. 일부 실시예에서, NO 생성 능력을 갖는 환자 모니터는 벤틸레이터에 연결될 수 있고 유선 또는 무선 연결을 사용하여 벤틸레이터로부터 환자 폐활량 측정 데이터를 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 능력을 갖는 환자 벤틸레이터는 유선 또는 무선 연결을 사용하여 환자 모니터로부터 환자 SpO2 데이터를 수신하는 환자 모니터에 결합될 수 있다.
산화 질소를 사용하여 환자를 치료하기 위해 다양한 장비를 포함하는 수많은 의학적 절차가 사용될 수 있다. 벤틸레이터, 마취기 및 C-PAP 기기를 포함하여 다양한 유형의 장비를 사용하여 환자에게 공기를 전달할 수 있다. 공기/기체 혼합물에 산화 질소를 첨가할 수 있는 ECMO 시스템을 포함하여 환자 혈액을 산소 처리하는데 사용되는 다양한 유형의 장비도 있다. 일부 실시예에서, 산화 질소 생성 모듈은 다양한 유형의 장비에 통합되어 이러한 장비의 다수의 공급 업체로부터의 기계/장비가 산화 질소 공급원에 접근할 수 있다. NO 생성 모듈은 기본 장비 내에서 다양한 리소스를 활용할 수 있다. 전력, 가스 공급 또는 산소 및/또는 압축 공기, 처리 파라미터(예를 들어, 유량, 부피 및/또는 압력), 사용자 인터페이스 및/또는 경보 하드웨어를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
의료 기계/장비에 결합되거나 내장된 NO 생성 모듈은 사용자 확립 공압 연결을 감소시킬 수 있다. 공압 연결에는 확립하는데 시간이 걸릴 수 있고, 누출될 수 있으며, 기존 머신/제어기에 NO 생성기를 내장하면 사용자가 항공 운송 장비를 외부 NO 생성기에 연결할 필요가 없으므로 머신에 대한 연결 수가 줄어든다. 벤틸레이터와 같은 장비와 장비 사이의 공유 하드웨어는 일부 중복성을 제거하고 전력 소비를 줄이고 주어진 치료의 전력 효율을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.
NO 생성 모듈을 사용할 때 개선된 처리 파라미터의 정확도가 달성될 수 있다. 경우에 따라 외부 NO 발생기는 유량 센서 및/또는 압력 센서와 같은 센서로 벤틸레이터 활동을 감지한다. NO 생성 모듈과 같은 내장 NO 생성기는 유량, 유량 압력, 벤틸레이터 모드(압력 제어, 볼륨 제어, 고주파수) 및 호흡 타이밍을 포함하여 벤틸레이터 유량 정보를 직접 수신할 수 있다. 이를 통해 센서 및 알고리즘 부정확성을 제거하고 센서 판독 값을 감지, 처리 및 반응하는데 필요한 지연 시간을 줄임으로써 치료 정확도를 향상시킬 수 있다.
환자에게 전달되는 산소 농도에 대한 사용자 혼동이 또한 감소될 수 있다. 외부 NO 생성 장치는 벤틸레이터에서 배출되는 가스의 산소 농도를 희석할 수 있으므로 NO 생성 장치에는 벤틸레이터와 다른 판독 값을 가질 수 있는 자체 O2 센서가 있어야 한다. 이것은 사용자 불확실성을 초래할 수 있다. NO 발생기 모듈을 사용하는 통합된 접근 방식에서 벤틸레이터는 벤틸레이터 출구에서 O2를 측정하여 NO 생성 모듈의 영향과 잠재적인 O2 희석을 포함하는 단일 위치에서 O2를 측정할 수 있다.
NO 생성 모듈은 또한 연관된 기계 또는 의료 장치상의 디스플레이를 이용할 수 있다. 예를 들어, 벤틸레이터에 연결될 때, 복수의 인공 호흡 파라미터와 함께 목표 NO 농도 및 실제 NO 농도를 포함하지만 이에 제한되지 않는 NO 생성 관련 정보가 벤틸레이터 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 이를 통해 중복 및/또는 상충되는 정보가 있는 2 개의 화면이 아닌 단일 디스플레이에서 정보를 사용자에게 표시할 수 있다. 알람 정보는 단일 우선 순위 목록으로 통합되어 여러 소스(예 : 호흡기 및 NO 생성 장치/모듈)의 여러 알람이 사용자에게 경고하지 않고 알람 우선 순위 및 중요도에 대한 혼동을 일으키지 않도록 할 수 있다.
NO 생성 모듈은 벤틸레이터와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 벤틸레이터 인클로저의 도킹 위치에 제거 가능하게 삽입될 수 있고 필요할 때 사용자에 의해 교체될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 벤틸레이터 인클로저 내에 완전히 또는 부분적으로 둘러싸 일 수 있으며, 스캐빈저 재료, 전극 및/또는 기타 소모품과 같은 모듈의 특정 부분을 교체할 수 있도록 모듈에 대한 사용자 액세스 기능이 있는 한 영구적인 특징이 될 수 있다. 두 경우 모두 NO 생성 모듈은 벤틸레이터의 대상 NO 설정과 같은 전원 및 입력 파라미터를 소싱할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성을 위한 여과된 공기는 벤틸레이터 또는 처리 부위의 압축 가스 공급원으로부터 공급될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 실내 펌프를 사용하여 실내로부터 주변 공기를 공급할 수 있다. NO 생성 모듈은 NO 생산 상태, 경보 조건 및/또는 NO 및 NO2 농도(모듈에 가스 센서가 포함된 경우)를 벤틸레이터로 보낼 수 있다. 두 경우 모두, NO 생성 공정에 의해 NO2 제거 용 스캐빈저 재료가 소비될 수 있다. 스캐빈저 재료는 제거 가능하고 교체 가능한 카트리지 형태로 모듈 또는 벤틸레이터에 삽입할 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터는 인공 호흡 가스의 유로 내에 스캐빈저 챔버를 가질 수 있다. 챔버 내의 느슨한 스캐빈저 재료는 흡수된 NO2의 양, 치료 시간, 단일 환자 사용 또는 다른 근거에 기초하여 주기적으로 교체될 수 있다. 본원에 기술된 임의의 NO 발생 모듈은 가스로부터 NO2를 제거하기 위해 사용될 수 있는 스캐빈저 재료를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 벤틸레이터와 NO 모듈 간의 시너지 효과는 벤틸레이터 회로에 NO를 생성하는데 필요한 구성 요소의 수를 줄일 수 있다. 이것은 병용 기기의 무게와 부피를 절약할 수 있으며, 병원 내 또는 병원 간 운송에 중요할 수 있다. 일부 실시예에서, 일부 송풍기는 가습 특징을 가질 수 있다. 가습 전후에 벤틸레이터 흐름에 NO를 첨가할 수 있다.
도 114는 벤틸레이터(1402)와 함께 사용하기 위한 NO 생성 모듈(1400)의 예시적인 실시예를 도시한다. NO 생성 모듈은 가스 측정을 위한 다양한 입력 및 출력을 포함하며, 이는 다양한 가스 레벨이 측정되는 방법에 따라 달라질 수 있다. 도 114에 도시된 바와 같이, NO 생성 모듈은 NO/공기의 출력(1404) 및 전력, 벤틸레이터 흐름 신호 및/또는 설정과 같은 벤틸레이터로부터의 입력(1406), 목표 NO 농도와 같은 하나 이상의 치료 파라미터 및 벤틸레이터 압력 신호 및/또는 흡입 유발을 포함한다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 샘플 가스 측정을 수행할 수 있고, 샘플 가스에 대한 입력(1408) 및 하나 이상의 가스 측정 판독 및/또는 경보의 형태로 벤틸레이터에 대한 출력(1410)을 포함할 수 있다. 샘플 가스는 벤틸레이터 또는 벤틸레이터 회로에서 가져올 수 있다. 샘플 가스는 환자의 흡기 전에 시스템의 어느 곳에서나 있을 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시예에서, 샘플 가스는 환자 흡기 전에 환자에 가능한 한 가깝게 벤틸레이터 회로로부터 취해진다. 일부 실시예에서, 샘플 가스는 환자와 떨어진 위치에서 채취할 수 있으며, 시스템은 회로 길이, 회로 단면적, 회로 체적, 통과 시간, NO 농도, O2 농도 및 환자와의 거리를 보상하는 기타 파라미터를 포함 하나 이에 제한되지 않는 요인에 기초하여 NO2 수준을 계산할 수 있다. 일부 실시예에서, NO2 스캐빈저는 NO2가 허용 가능한 수준으로 유지되도록 돕기 위해 환자 가까이에 위치될 수 있다.
일부 실시예에서 샘플 가스 측정은 벤틸레이터 내에서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 호흡 회로 가스를 분석하기 위해 샘플 가스 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어 NO 생성 모듈은 가스 분석 센서를 포함할 수 있거나 또는 도 115에 도시된 모듈(1420, 1422)과 같은 NO 생성 모듈과 함께 사용되는 별도의 가스 분석 모듈이 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플 가스는 환자에게 도달하기 전에 가능한 한 가깝게 흡기 림으로부터 배출된다. 예를 들어, 배기 가스로부터의 간섭을 피하기 위해 송풍기 회로의 와이 조각으로부터 대략 6 인치 상류에서 샘플 가스를 채취할 수 있다. 일부 실시예에서, NO는 NO2로 산화되고 센서 팩에서 생성된 잉여 NO2는 환자에 의해 흡입된 NO2 농도를 나타내지 않기 때문에 NO2 수준이 시간이 지남에 따라 증가하기 때문에 가스는 NO2 센서를 먼저 통과할 수 있다.
높은 수준의 NO2는 경보를 발생시킬 수 있다. 따라서, 샘플 가스는 가스 분석 기능이 있는 NO 생성 모듈을 통과할 수 있으며, 모듈은 필요한 경우 추가 분석을 위해 샘플 가스를 벤틸레이터로 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, 가스는 모듈이 도크에 연결되는 내부 공압 연결부 또는 외부 연결부에 의해 통과될 수 있다(즉, NO 생성 모듈에서 벤틸레이터의 샘플 가스 흡입구로 흐르는 튜브).
시스템의 다른 부분에 의해 다양한 측정이 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 가스 센서는 벤틸레이터 내의 별도의 모듈 또는 센서 모듈과 같은 다른 장치 일 수 있으며, 이는 아래에보다 상세히 설명된다. NO 및 NO2 센서는 etCO2 장치 또는 기타 환자 모니터, 가스 모니터 또는 혈액 가스 모니터와 결합될 수 있다. NO 전달의 자발적인 중단을 방지하기 위해 NO 모듈은 NO 발생기, 스캐빈저, 전극 조립체, 제어 회로, 유량 센서 등과 같은 중복 구성 요소를 가질 수 있다. 유량 측정은 다양한 구성 요소로 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 흐름은 벤틸레이터에 의해 측정되고, 측정된 결과는 유선(아날로그, I2C 또는 RS232) 또는 무선 연결에 의해 전달될 수 있다. NO 생성 모듈은 또한 벤틸레이터 배출구의 유량을 측정하고 같은 위치의 벤틸레이터 유량으로 NO를 유입시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 및 NO 생성 모듈은 RS232, I2C, 아날로그 신호, 광학, 무선(예 : 블루투스) 또는 다른 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 허용 가능한 접근에 의해 통신할 수 있다.
추가 전력이 필요한 경우, NO 생성 모듈은 벤틸레이터로부터 2 개의 전원 연결부(즉, 2 개의 모듈 베이)로부터 끌어 내기 위해 2 배 폭일 수 있다. 이중 폭 NO 생성 모듈에는 센서 팩이 포함되거나 센서는 별도의 모듈 또는 벤틸레이터에 있을 수 있다. 이중화 NO 생성은 이중화를 향상시키기 위해 2 개의 독립적인 전원 연결에서 끌어 올 수 있다.
NO 생성 모듈은 다양한 소스로부터 공기 및 O2에 접근할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 대기를 사용한다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 전극을 통해 그리고 벤틸레이터 회로로 공기를 이동시키기 위한 자체 공기 펌프를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 벤틸레이터로부터의 공기를 사용할 수 있다. 예를 들어, NO 생성 모듈은 NO 가스를 벤틸레이터로 다시 보내 벤틸레이터 내의 환기 흐름에 추가할 수 있다.
도 115는 시스템에서 가스 농도와 관련된 정보를 측정하기 위해 센서 모듈과 함께 호흡 장치에 의해 사용될 NO를 생성하기 위한 NO 생성 모듈의 예시적인 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈 및 센서 모듈은 다양한 연결 및/또는 포트를 통해 벤틸레이터와 같은 장치에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈이 벤틸레이터에 탈착 가능하게 연결되도록 모듈은 각 모듈에 대한 적절한 연결/포트를 포함하는 벤틸레이터의 해당 포트/베이에 삽입될 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈은 호흡 장치에 내장될 수 있고, 그 안에 제거 가능하거나 영구적으로 고정될 수 있다.
도 116은 NO 생성 모듈(1430)의 예시적인 실시예를 도시한다. NO 생성 모듈(1430)은 NO 오리피스로의 공기의 흐름을 제어하기 위해 가변 오리피스(1443) 또는 다른 흐름 제어 장치에 결합된 공기 유입구(1432)를 포함할 수 있다. NO 생성 모듈은 도 116에 도시된 바와 같이 유량 센서(1444), 온도 센서(1438) 및 압력 센서(1440)를 포함하는 다양한 센서를 포함할 수 있다. 공기는 그 내부에 NO를 생성하기 위해 복수의 전극을 포함하는 플라즈마 챔버(1442)로 흐른다. 플라즈마 챔버(1442)를 빠져 나가는 NO/공기는 세정기 또는 스캐빈저(1444)를 통해 출구로 통과할 수 있다. 스캐빈저 또는 스크러버라는 용어는 서로 바꾸어 사용될 수 있다. NO 생성 모듈은 전력(1446), 경보(1448) 및 처리 설정(1450)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 다른 입력 및 출력을 포함할 수 있다. NO 생성 모듈은 또한 고전압 회로(1452)를 포함할 수 있다. 고전압 회로는 다양한 구성 요소로 구성될 수 있다. 그러나 일부 실시예에서, 고전압 회로는 명령, 공진 회로 및 고전압 변압기를 수신하는 제어기를 포함한다. HV 회로는 제어기로부터 명령을 수신하고 명령을 플라즈마 파라미터로 해석하고 공진 회로에 공급되는 AC 전류를 생성하여 AC 전압을 생성한다. AC 전압은 전기 효율을 최대화하기 위해 고전압 변압기의 자연 공진에 맞춰진 주파수를 갖는다. AC 고전압은 방전을 위해 플라즈마 챔버 내의 전극에 인가될 수 있고 펄스가 끝날 때까지 연속적이다.
일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 호흡 장치 또는 다른 의료 장치/장비로 전달될 산화 질소를 생성하도록 구성된 카트리지를 포함할 수 있다. 카트리지는 반응 가스를 수용하기 위한 유입구, 하나 이상의 전극을 사용하여 반응 가스로부터 산화 질소를 생성하도록 구성된 하나 이상의 플라즈마 챔버, 및 산화 질소를 호흡 장치로 전달하기 위한 배출구를 포함할 수 있다. 제어기는 플라즈마 챔버 가스의 유량 및 플라즈마 챔버에서 플라즈마 활동의 지속 기간을 조정함으로써 카트리지에 의한 산화 질소의 생성을 제어기가 제어할 수 있도록 카트리지로부터 피드백을 수신하도록 구성된다. NO 생성 모듈의 카트리지는 또한 하나 이상의 플라즈마 챔버와 출구 사이에 연결된 하나 이상의 스캐빈저를 포함할 수 있고, 하나 이상의 스캐빈저는 생성된 산화 질소로부터 NO2 및/또는 오존을 제거하도록 구성될 수 있다. 카트리지는 분리 및 교체가 가능하거나 필요할 때 전체 모듈을 교체할 수 있다.
NO 생성 모듈에서 NO 생성을 제어하는 다양한 방법이 있다. 일부 실시예에서, 공기 유량 및 스파크 속도는 NO 생성 모듈에서 NO의 생성을 제어하도록 제어된다. 일부 실시예에서, 공기 유량 및 스파크 듀티 사이클이 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 유량은 호흡 유량 변화에 응답하여 변화된다. 공기 유량과 호흡 유량 사이의 관계는 선형, 비선형, 대수 또는 기타 반복 가능한 관계 일 수 있다. 일부 실시예에서, 호흡주기 전체에 걸쳐 일정한 NO 농도를 유지하기 위해 혈장 맥박수를 변화시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 에어 펌프 속도는 일정하게 유지되며 혈장 조절 파라미터(B = 초당 스파크 그룹, P = 방전 시간, N = 그룹당 방전 횟수 및 H = 펄스 시간) 만 환자 흡기 흐름에 따라 필요한 NO 농도를 생성하도록 변경된다. 일부 실시예들에서, 공기 흐름은 플라즈마 챔버를 통해 공기를 이동시키는 공기 펌프에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 저장소를 가압된 공기로 채울 수 있고, 저장소로부터 플라즈마 챔버를 통한 공기 유량을 제어하기 위해 가변 흐름 제한이 사용될 수 있다. 가압된 공기 공급원으로부터 공기를 공급하는 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버를 통한 공기 흐름은 가변 흐름 제한에 의해 제어될 수 있다. 가변 흐름 제한에서 다운 스트림 흐름 센서를 사용하여 정확한 공기 흐름을 보장하기 위해 가변 흐름 제한으로의 루프 루프 피드백을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, NO는 가압 저장소에서 생성되고 축적될 수 있으며, 이로부터 저장소는 벤틸레이터 흐름으로 보내진다. 일부 실시예에서, 공기는 가압 공기 공급원으로부터 공급될 수 있고, 그 압력 및 흐름은 플라즈마 챔버 내의 흐름 및 압력을 제어하도록 조절된다.
NO 생성에 영향을 미치는 다른 요인은 비 제한적으로 다음을 포함한다. 유량, 주변 온도, 플라즈마 챔버 압력(즉, NO를 생성하기 위해 스파크하는 전극 챔버 내부 압력), 주변 압력, 주변 습도 및 흡기 라인에서 측정된 NO 값. 일부 실시예들에서, 송풍기(또는 다른 장치)에 의해 공기가 환자에게 푸시될 때 송풍기(또는 다른 장치) 회로의 압력이 증가할 수 있다. 이 증가된 압력은 NO 전달 장치 내에서 흐름을 멈출 수 있다. 일부 실시예에서, 벤투리는 벤틸레이터 회로에 삽입될 수 있다. 벤투리의 높은 유속은 벤투리 스로트의 저압으로 이어질 수 있으며, 이는 기화기가 액체/가스를 흡입 공기 흐름으로 올바른 비율로 끌어들이는 것처럼 벤트 흐름으로 NO를 끌어들일 수 있다. 따라서 증가된 벤트 흐름은 NO 흐름을 비례 적으로 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 블러 프 바디 방해물은 벤틸레이터 회로 내로 삽입될 수 있고, 방해물을 가로 지르는 흐름은 NO를 발생시키는 저압 웨이크를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스파크 챔버에서 압력을 높게 유지하고 NO 출력을 증가시키기 위해 플라즈마 후에 흐름 제한이 포함될 수 있다. 이 흐름 제한은 고도 보정에 유용할 수 있다. 일부 실시예들에서, NO 제한 가스가 더 높은 압력에 있고 벤트 흐름이 고압 일 때를 포함하여 항상 벤트 흐름으로 흐를 수 있도록 흐름 제한이 스캐빈저의 말미에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프상의 피드백 제어는 스파크 챔버에서 일정한 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 주변 압력과 프리 스캐빈저 저항의 변화를 설명할 수 있다. 스파크 챔버 압력은 또한 NO 생성 제어 알고리즘의 입력으로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스파크 챔버 내에서 압력을 증가시키기 위해 플라즈마 후에 가변 오리피스가 포함될 수 있고, 오리피스는 흡기 펄스 동안 NO 흐름을 제어할 수 있다.
고도가 높을수록 주변 압력이 낮고 공기 밀도가 낮다. 낮은 공기 밀도는 전극들 사이의 전기 저항을 감소시킬 수 있고 전극 간극을 가로 지르는 플라즈마 파괴는 더 낮은 전압에서 발생할 수 있다. 공기가 적고 전압이 적을수록 고지대에서는 18,000 피트 고도에서 약 20 % 감소한 NO 생산량이 감소한다. 일부 실시예에서, 플라즈마 챔버 내에서 배압을 생성하여 플라즈마 챔버 내의 절대 기압 및 NO 생성 효율을 증가시키기 위해 가변 흐름 제한이 플라즈마의 하류에 배치될 수 있다. 오리피스는 입력으로서 플라즈마 챔버 압력 및 해수면에서 대기압의 목표 압력으로 폐 루프 방식으로 제어될 수 있다.
일부 실시예들에서, 모듈이 환자를 환기시키기 위해 호흡 백 또는 다른 수동 환기 메커니즘의 사용을 지원할 수 있게 하는 수동 환기 모드(백 모드)를 포함하는 NO 생성 모듈이 제공될 수 있다. 벤틸레이터가 항상 환자 포장을 지원하지는 않는다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터 사용자 인터페이스는 사용자에게 백 모드 작동으로 토글할 수 있는 백 버튼을 제공할 수 있고, 벤틸레이터는 NO 생성 모듈과 통신하고 사용자가 백 모드를 선택했음을 NO 생성 모듈에 통지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 백 버튼은 NO 생성 모듈 상에 위치될 수 있다. 백 버튼을 누르면 시스템은 벤틸레이터 회로에서 수동 백깅 회로로 제품 가스를 자동으로 리디렉션할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 모듈은 백 모듈이 NO 모듈을 통해 입구에서 출구로 흐를 때 백 가스의 흐름을 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 벤틸레이터는 백(bag) 흐름을 위한 공기를 NO 모듈로 제공할 수 있고, NO와 공기의 조합은 NO 모듈의 배출구를 통해 백으로 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 적어도 2 개의 배출구를 가질 수 있다 : 1은 벤틸레이터 회로 용 및 1 개는 백 출력용이다. 일부 실시예들에서, 백을 위한 공기/가스 공급원은 실린더 또는 벽 콘센트로부터 나올 수 있고 모듈 인클로저의 입구를 통해 흐를 수 있다. 모듈 내에서, 소스 공기의 흐름이 측정될 수 있고 백 흐름 출구를 통해 배출되기 전에 비례량의 NO가 흐름에 추가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 백을 위한 소스 공기/가스가 벤틸레이터로부터 모듈로 전달될 수 있다.
도 117은 벤틸레이터(1462)에 제거 가능하게 결합되고 삽입된 NO 생성 모듈(1460)을 포함하는 예시적인 NO 전달 시스템을 도시한다. NO 생성 모듈은 백이 부착될 수 있도록 니플(1464)을 포함하고, 공기/O2는 벤틸레이터로부터 공급된다. NO 생성 모듈은 NO를 생성하고 NO- 주입된 공기를 백 니플 또는 벤틸레이터 출력(1466)으로 펌핑하도록 구성된다.
벤틸레이터는 다양한 추가 특징을 가질 수 있다. 이유는 벤틸레이터 이유 또는 벤틸레이터로 측정할 수 있는 SpO2를 기준으로 할 수 없다. 벤틸레이터는 NO 생성 모듈을 통합하여 NO를 추가하여 O2 농도가 얼마나 많이 희석되는지 알 수 있으며 그에 따라 정보를 표시할 수 있다. 따라서 흡기 사지에서 샘플링되는 중복 센서가 필요하지 않는다. 벤틸레이터는 NO 도입 후 흡기 가스의 O2 수준을 측정하거나 알고리즘 또는 조회 테이블을 사용하여 NO 볼륨 추가 및 초기 O2 수준을 기준으로 O2 수준을 결정하는 등 다양한 기술을 사용하여 최종 농도를 결정할 수 있다. 이를 통해 업스트림 및 다운 스트림 측정이 아닌 단일 O2 측정을 제공함으로써 사용자 혼동을 제거할 수 있다.
etCO2, O2, NO 및 NO2를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 가스 수준을 측정할 수 있는 시스템과 함께 다중 가스 모니터 또는 모듈이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 가스 샘플 라인은 적은 양이 벤틸레이터 회로로부터 제거되도록 사용될 수 있다. 동일한 샘플링 가스 흐름 회로(펌프, 필터, 워터 트랩) 및 공통 프로세서, 전원 공급 장치 및/또는 사용자 인터페이스를 활용할 수 있다. 가스 모니터는 독립형 모니터 장치(예 : 아래에 자세히 설명된 센서 모듈)이거나 벤틸레이터의 일부일 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은 벤틸레이터 내에 내장되거나 벤틸레이터 외부의 슬롯에 설치 및 제거될 수 있는 모듈일 수 있다. 탈착식 모듈로서 전원, 경보, 사용자 입력, 치료 설정 및 기타 기능을 벤틸레이터와 같은 기본 장비와 공유할 수 있다.
도 118은 벤틸레이터(1472) 내에 내장된 NO 생성 모듈(1470)의 예시적인 실시예를 도시한다. 모듈은 벤틸레이터에서 분리할 수 있거나 영구적으로 내장할 수 있다. NO 생성 모듈은 NO를 생성하고 NO- 주입된 공기를 벤틸레이터 출력으로 전달하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, O2 레벨은 가스가 O2 가스와 같은 필요한 가스 레벨을 포함 하는지를 결정하기 위해 벤틸레이터의 출력에서 측정될 수 있다.
도 119는 벤틸레이터(1452)에 제거 가능하게 결합된 NO 생성 모듈(1480)의 예시적인 실시예를 도시한다. 외부 NO 생성 모듈은 벤틸레이터로 유입되는 공기에 NO를 추가한다. 벤틸레이터는 NO 생성 모듈에 목표 NO 농도를 제공한다. NO 생성 모듈은 주변/대기 공기와 같은 공기 공급원(1484)을 사용하여 생성 가스에서 NO를 생성하고 NO- 주입된 생성 가스를 벤틸레이터로 펌핑한다.
도 120은 송풍기(1492)에 제거 가능하게 결합된 외부 NO 생성 모듈(1490)의 예시적인 실시예를 도시한다. NO 생성 모듈은 NO 전달을 위해 벤틸레이터에 공압 연결되어 클리닉의 벽에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 벤틸레이터는 NO 생성 모듈에 목표 NO 농도를 제공한다. NO 생성 모듈은 NO를 생성하고 도 120에 도시된 바와 같이 자체 공기 공급원(1494) 및 O2 공급원(1496)을 갖는 벤틸레이터로 NO를 전달하도록 구성된다.
도 121은 벤틸레이터(1502), 예를 들어 모듈 도크 또는 베이에 제거 가능하게 삽입된 NO 생성 모듈(1500)의 예시적인 실시예를 도시한다. NO 생성 모듈은 반응 가스로서 주변 공기를 사용하여 NO를 생성하고 내부 공압 피팅 및 튜브 또는 벤틸레이터 내부의 다른 메커니즘을 사용하여 NO를 벤틸레이터로 전달한다.
도 122는 벤틸레이터(1512), 예를 들어 모듈 도크 또는 베이로 제거 가능하게 삽입된 NO 발생기(1510)의 예시적인 실시예를 도시한다. NO 생성 모듈은 주변 압축 공기를 사용하여 NO를 생성하고 NO 생성 모듈 및 벤틸레이터 외부의 튜브(1516) 또는 다른 메커니즘을 사용하여 NO를 벤틸레이터(1512)의 출력(1514)으로 전달한다. 따라서 NO 생성 모듈과 벤틸레이터 사이의 내부 연결 대신 외부 연결을 사용하여 NO를 모듈에서 벤틸레이터로 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈 및 벤틸레이터는 별도의 공기 공급원을 갖는다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈은 NO2 스캐빈저를 포함한다.
NO 생성 모듈은 또한 마취 기계와 함께 사용될 수 있다. 마취 회로 내의 NO는 축적될 수 있으며 가스 분석 센서 데이터는 NO 생산을 제어하는데 사용될 수 있다. 가스 분석 센서 측정은 흡기 사지 및/또는 호기 사지에 있을 수 있다. 환기 회로의 하나 이상의 위치에서 NO 레벨을 피드백 또는 모니터링하여 NO 생산을 수정하는 경우, 일부 실시예에서, 제어 시스템에 대한 중복성 및/또는 내결함성을 제공하기 위해 2 개 이상의 NO 센서가 사용될 수 있다. 마취 회로의 기존의 스캐빈저 재료를 사용하여 NO2를 제거할 수 있다. 호기 NO는 환자 내에 얼마나 많은 NO가 있는지를 지시할 수 있기 때문에 NO 생산은 호기 NO 수준에 기초하여 제어될 수 있다. 따라서, NO 생성은 호기된 NO의 수준을 제어하기 위해 조절될 수 있다.
도 123은 마취 기계(1522)를 갖는 NO 생성 모듈(1520)의 예시적인 실시예를 도시한다. 마취기(1522)는 NO 생성 모듈(제거 가능하게 결합되거나 머신 내에 내장 됨) 및 NO 생성 모듈과 일체형이거나 필요에 따라 스캐빈저가 제거 및 교체될 수 있는한 분리될 수 있는 스캐빈저(1524)를 포함한다. 마취기(1522) 및 NO 생성 모듈(1520)은 NO 및 마취를 포함하는 공기를 환자에게 제공한다. 환자로부터의 배출된 가스는 스캐빈저 저장소(1526)로 전달될 수 있고, 그 출력은 마취 기계로 되돌아갈 수 있다. 샘플 가스(1528)는 가스가 환자에게 도달하기 전에 흡기 림으로부터 샘플링될 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 가스는 다양한 가스의 농도를 측정하기 위해 마취 기계에 의해 사용된다. 일부 실시예에서, 상기 샘플 가스는 센서 모듈 또는 NO 생성 모듈의 센서에 의해 테스트될 수 있다. NO 수준을 설정하기 위한 제어 입력으로서 마취 기계에 대한 선택적인 혈액 산소 포화 레벨(SpO2) 입력 및 폐동맥 압력(PaP) 입력(1529)이 또한 도시되어 있다.
마취 기계와 함께 NO 생성 모듈을 사용하는 것은 NO 생성 모듈이 전력, 공기 공급원, 사용자 디스플레이, 경보 하드웨어, 처리 제어 소프트웨어 및 기타 특징을 공유할 수 있는 벤틸레이터와 유사한 접근법으로 달성된다. 마취 기계는 일반적으로 폐쇄 루프에서 작동하여 마취 가스가 보존되고 실내로 분산되지 않는다. 마취기의 스캐빈저 재료는 회로에서 환자가 배출한 CO2를 흡수하는데 사용될 수 있다. 동일한 물질, 예를 들어 소다 라임은 회로에서 NO2를 제거하는데 사용될 수 있지만 NO 수준은 증가한다. 일부 실시예에서, NO 축적을 방지하기 위해, 배기 가스가 외부로 배출되거나, 집 진공으로 배출되거나, 숯 필터 또는 다른 수단으로 비활성화되는 개방형 루프 형태로 마취가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, NO 축적을 방지하기 위해, 모듈 및/또는 마취 기계는 폐쇄 회로에서 NO 수준을 측정하고 이에 따라 NO 처리 수준을 조정하여 목표 치료 수준을 달성할 수 있다. 마취과 전문의는 표준 가스 모니터 장비에 NO 및 NO2 수준이 있다는 이점을 얻을 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 모니터는 CO2, O2, NO2, 할로테인, 이소플루란, 세보플루란, 데스플루란 및 엔플루란을 포함하는 기체를 측정한다. 가스 모니터는 마취기의 처리 제어 소프트웨어 또는 NO 생성 모듈과 통신하여 NO 생산 수준을 제어한다.
C-PAP 기계와 함께 어떠한 생성 모듈도 사용될 수 없다. 수면 무호흡을 방지하기 위해 야간에 C-PAP 기계를 사용한다. 일부 실시예에서, NO의 첨가는 산소 및 C-PAP 단독보다 혈액 산소화를 개선시킬 수 있다. NO 생성 모듈은 C-PAP 기계의 인클로저에 통합될 수 있거나, 선택적으로 C-PAP 기계에 제거 가능하게 삽입되거나 제거 가능하게 결합되는 모듈일 수 있다. 전원, 사용자 인터페이스, 공기 소스, 경보 하드웨어와 같은 C-PAP 시스템과 유사한 시너지 효과가 있다.
도 124는 통합된 NO 생성 모듈(1322)을 갖는 C-PAP 머신(1530)의 예시적인 실시예를 도시한다. NO 생성 모듈은 공기 공급 장치, 제어기(1534), 전원 및 인클로저를 C-PAP 기계 하드웨어와 공유할 수 있다. 일부 실시예에서, NO 생성 모듈(132)은 자체 공기 펌프(1536)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 펌프는 C-PAP 기계와 NO 생성 모듈 사이에서 공유될 수 있다. 도 125는 모든 C-PAP 흐름이 NO 생성 모듈을 통해 이동하는 NO- 생성 모듈(1540) 및 NO 생성 모듈(1542)의 예시적인 실시예를 도시하며, 이는 NO 농도의 희석이 NO2 생성을 감소시킬 수 있게 한다. 일부 실시예에서, C-PAP 장치는 NO 생성 및 C-PAP을 위한 공유 공기 펌프(1544)와 함께 작동한다. NO2 스캐빈저(1546)는 제거 가능한 스캐빈저 카트리지 또는 스캐빈저 재료 교체를 지원할 수 있는 저장소의 형태일 수 있다. C-PAP 기계는 사용자가 기계를 제어할 수 있도록 사용자 인터페이스(1550)와 통신할 수 있는 처리 제어기(1548)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 제어기는 NO 발생 모듈을 사용하여 에어 펌프 및 NO의 발생을 제어하도록 구성된다.
혈액 발생을 개선하기 위해 어떠한 생성 모듈도 산소 탱크 또는 농축기와 함께 사용되거나 결합될 수 없다. 126은 NO 모듈이 O2 소스와 직렬로 연결되거나 O2 소스와 병렬로 사용되거나 O2 소스에 임베드되는 방법을 보여준다. 도 126은 환자에게가는 별도의 NO 및 O2 라인을 도시한다. NO 농도, 통과 시간 및 산소 수준에 따라 단일 루멘을 사용하여 O2 및 NO도 전달할 수 있다.
환자에게 O2 전달은 일정한 흐름 또는 펄스될 수 있다. O2 유량이 NO 모듈을 통과할 때, NO 유량이 적절하게 스케일링되도록 NO 모듈에 의해 O2의 유량이 감지될 수 있다. 펄스 O2 전달 동안 NO 모듈은 NO 전달을 O2 펄스와 동기화하기 위해 O2 흐름의 압력, 흐름 또는 사운드 변화를 감지할 수 있다. 대안적으로, NO 농도 장치는 유선 또는 무선 수단을 통해 O2 소스로부터 직접 흐름 및 타이밍 데이터를 수신할 수 있다.
O2 소스와 직렬로 NO 생성 모듈을 사용하는 것의 한 가지 이점은 NO 생성 모듈이 비 산소 흐름 조건 및 소리 및 경보를 검출할 수 있다는 것이다.
다른 실시예에서, NO 생성 모듈은 "피기 백(piggy-back)"구성에서 O2 집광기와 리소스를 공유한다. 이 실시예에서, NO 장치는 이동 집중 장치 또는 정지된 중앙 산소 전달 시스템과 인터페이스하여 산소 시스템으로부터 배터리 전력 및 AC 전력 공급 전력을 공유하여 복제 및 전송된 충전 및 방전 동작을 피한다. 이 구성에서 O2 소스에서 NO 생성 장치로 유선 또는 무선 신호를 사용하여 호흡 동기화를 수행할 수 있다. 상기 신호는 호흡 감지, 유량, 압력 신호, 트리거 신호, 음향 신호, 온도 신호 또는 호흡과 관련된 다른 유형의 신호와 관련될 수 있다.
NO2 로의 NO 전환율은 O2 농도, NO 농도 및 시간이 증가함에 따라 증가한다. 일부 실시예에서, O2 공급원은 환자로부터 최대 50 피트이다. NO가 O2 공급원에 첨가되면, 통과 시간이 길어질 수 있고, 이에 따라 환자 흡기 전에 NO에서 NO2 로의 전환 량이 증가된다. 증가된 NO2 수준에 대한 이러한 가능성을 해결하기 위해, 환자 근처의 근위 청소부가 사용될 수 있다. 근위 제거제는 환자 근처에 위치한 화학적 제거제(일반적으로 소다 라임)로 구성된다. 스캐빈저는 캐뉼라가 분기되는 환자의 목 기저에 펜던트 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 스캐빈저 재료 펠릿 및/또는 코팅은 캐뉼라 튜브의 루멘 내에 있다.
도 127은 일체형 NO 모듈을 갖는 산소 농축기(1560)를 도시한다. 주변 공기는 NO 발생 장치 및 분 자체 층 모두로 향하기 전에 산소 농축기에 의해 압축된다. 고농도 O2는 환자에게 전달하기 전에 제품 탱크 내에 저장된다. NO 발생 장치는 O2 농축기로부터 처리 설정 정보 및 O2 유량 정보를 수신한다. NO는 대기(20 % O2)에서 발생하지만 NO 생산 효율을 높이기 위해 더 높은 농도의 O2를 가진 공기를 NO 모듈로 보낼 수 있다(O2 대 N2의 50/50 비율이 최적이다).
NO 생성 모듈은 체외 막 산 소화기(ECMO)와 함께 사용될 수도 있다. NO 생성 모듈은 완전히 내장된 서브 컴포넌트 또는 제거 가능하게 삽입 또는 제거 가능하게 결합될 수 있는 선택적 모듈로서 ECMO 기계에 추가될 수 있다. 일부 실시예에서, ECMO와 함께 NO를 사용하면 신장을 보호함으로써 장기 생존율을 향상시킬 수 있다. NO 모듈은 ECMO 기계로부터 전원 및/또는 치료 설정을 받을 수 있다. 그 결과, NO 생성 모듈은 NO 및 알람을 제공할 수 있다. 두 시스템은 경보 하드웨어, 사용자 디스플레이, 전원 공급 장치 및 인클로저를 포함하여 다양한 기능을 공유할 수 있다.
도 128은 NO 생성 모듈(1572)이 내장된 ECMO 시스템(1570)의 예시적인 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 공기는 NO 발생 및 가스 혼합을 위해 주택 공급원으로부터 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, NO 생성을 위한 공기는 NO 발생기로부터 스캐빈저(1558)를 통해 가스 블렌더(1576)로 그리고 혈액 산소 공급기(1578)로 통과하는 대기의 NO 함유 공기로부터 공급될 수 있다. 도 128에 도시된 바와 같이, NO 생성 모듈은 사용자 디스플레이(1580), 전원(1582), 처리 제어기(1584), 인클로저, 경보 시스템(도시되지 않음) 및 공기 공급원을 포함하여 ECMO 시스템과 다양한 구성 요소를 공유할 수 있다. 도 128에 도시된 바와 같이, NO 생성 모듈은 NO2를 제거하기 위해 스캐빈저를 통과할 수 있는 NO를 생성할 수 있다. 스캐빈저는 별도의 구성 요소일 수 있거나 NO 생성 모듈 내에 수용되어 필요할 때 스캐빈저를 교체할 수 있다. 가스 블렌더에는 대기, O2, CO2 및 NO 생성 모듈 및 스캐빈저의 출력을 포함한 다양한 입력이 있다. 가스 블렌더로부터의 출력 가스는 이 가스를 환자에게 보낼 수 있는 혈액 산소 공급기로 전달될 수 있다. ECMO 시스템은 또한 사용자가 환자에게 전달된 가스를 제어할 수 있게 하는 치료 제어기를 포함할 수 있다.
NO 생성 장치를 벤틸레이터와 같은 자본 장비에 통합하기 위해, NO 및 NO2를 포함한 다양한 가스 레벨의 측정이 필요할 수 있다. 다양한 호흡기 또는 산소 농도 관련 장치를 사용하는 경우 다양한 가스 또는 기타 물질의 농도를 측정하기 위해 수많은 센서를 사용할 수 있다. 센서 모듈은 단독으로 또는 NO 생성 모듈과 함께 사용되어 NO 생성 모듈, 의료 기계 및/또는 환자와 관련된 다양한 수준의 물질을 측정할 수 있다. 예를 들어, 전기 화학 센서와 같은 가스 분석 센서가 사용될 수 있고 유한한 서비스 수명을 가질 수 있으며 주기적으로 교체될 수 있다.
일부 실시예에서, 센서 모듈은 하나 이상의 표준 입력(예를 들어, 샘플 가스, 전력, 샘플 가스 펌프 명령, 모드 명령)을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 출력을 반환할 수 있다(예 : 하나 이상의 가스의 가스 농도, 워터 트랩 수준, 샘플 가스 유량 및/또는 경보 조건). 경보 조건은 비틀림 샘플 라인과 같은 샘플 라인의 문제를 나타내는 NO2 높음, 워터 트랩 가득 참, 샘플 가스 흐름 제로를 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 일부 실시예에서, 센서 모듈은 펌프, 센서 및/또는 마이크로 프로세서에 전력을 공급하기 위해 12VDC와 같은 단일 전력 입력을 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서는 디지털화되어 I2C 통신을 통한 출력으로서 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 모듈은 또한 가스 샘플로부터 수분을 수집하기 위해 사용되는 워터 트랩에서 수위를 모니터링할 수 있다. 워터 트랩은 센서 모듈의 일부로 포함될 수 있다. 샘플 가스의 건조는 유착 필터, 구심 와류, 소수성 막, 화학적 건조제 또는 다른 수단을 사용하여 달성될 수 있다. 센서 방법에 따라 지나치게 건조한 샘플 가스는 센서 성능에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예에서, 습도가 불충분한 샘플 가스로부터 샘플 센서를 보호하기 위해 주변 공기에서 샘플로 습도를 끌어 오기 위해 센서에 길이의 Nafion 튜빙을 포함시킬 수 있다.
센서 모듈로부터의 하나 이상의 센서 출력은 디지털화되어 I2C 버스 또는 이와 동등한 것(USB, RS232 등)을 통해 전달될 수 있다. 센서 모듈에 대한 입력 및 출력을 표준화함으로써, 내부 구성 요소(예 : 펌프, 하나 이상의 가스 센서, 하나 이상의 수위 센서 및 하나 이상의 밸브)는 나머지 수도 장비(예 : 벤틸레이터)에 영향을 주지 않고 업그레이드할 수 있다. 센서 모듈을 사용하면 센서 모듈을 업그레이드된 구성 요소로 교체하여 감지 기술의 개선을 활용할 수도 있다.
NO 생성 장치는 일반적으로 NO, NO2 및 O2를 포함한 다양한 가스를 측정한다. 복수의 센서를 교체 가능한 센서 모듈에 결합함으로써 교정 및 측정 정확도가 손상되지 않도록 센서가 적절한 위치에 설치되도록 한다. 센서 대신 매니폴드로의 공압 연결은 사용자가 아닌 모듈을 제조하는 동안 이루어질 수 있어, 부분적으로 설치된 센서가 시스템에 누출을 유발할 가능성을 제거한다. 누출은 신호 레벨을 줄임으로써 센서 판독 값에 영향을 줄 수 있고 센서 모듈 및/또는 NO 생성 장비 내부에 부식성 NO 및 NO2를 도입하여 전기 고장을 일으킬 수 있으므로 문제가 될 수 있다. 교체할 개별 센서 대신 하나의 교체 품목(전체 센서 모듈)이 있기 때문에 교체 일정을 사용자가 쉽게 관리할 수 있다.
센서 모듈과 자본 장비 사이에 표준 인터페이스(예를 들어, I2C 통신)를 확립함으로써, 주요 자본 장비에 영향을 미치지 않고 새로운 센서 및/또는 펌프 기술을 활용하도록 센서 팩 내부를 업그레이드할 수 있다.
일부 실시예에서, 센서로 샘플 가스 흐름을 유도하는 펌프가 센서 모듈 내에 위치될 수 있다. 이를 통해 NO 및 NO2에 장기간 노출될 수 있는 장기 펌프가 필요하지 않고 센서로 교체할 수 있는 저렴한 펌프를 사용할 수 있다. 센서 모듈 내에 샘플 펌프를 포함하면 펌프가 모듈의 센서에 대해 올바른 속도로 작동하도록 프로그래밍할 수 있다. 더욱이, 센서 팩 내의 샘플 가스 펌프는 센서 앞에 위치될 수 있고, 이에 의해 센서를 진공 압력에 노출시키지 않고 양압으로 공기를 센서로 가압할 수 있다. 이는 센서의 위치에서 샘플 압력을 대기 수준에 가깝게 유지하는데 도움이 되므로 센서 케이스와 감지 요소 사이의 과도한 압력 차이를 방지할 수 있다. 또한 누출이 있을 때 주변 가스가 샘플에 유입되는 것을 방지하여 샘플 농도를 희석할 수 있다.
일부 실시예에서, 센서 모듈은 샘플 가스 워터 트랩 내의 수위를 결정하기 위한 워터 트랩 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 워터 트랩은 유체 높이를 측정하기 위해 용량성 수단을 사용할 수 있다. 초음파, 광학, 부유 자석 및 전도성 기술을 포함하지만 이에 제한되지 않는 워터 트랩의 유체 높이를 결정하기 위해 다른 접근법이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
센서 모듈(1590)의 예시적인 실시예가 도 129에 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 센서 모듈(1590)은 NO, NO2, O2 및/또는 CO2를 측정하기 위한 하나 이상의 센서(1592)를 포함한다. 샘플 가스는 입구(1594)를 통해 센서 모듈(1590) 내로 흐를 수 있고 트랩에 물이 수집될 수 있는 워터 트랩(1596)을 통해 전달될 수 있고 샘플 가스는 통과할 수 있다. 샘플 가스는 센서 모듈을 통한 샘플 가스의 일정한 흐름을 달성하도록 구성될 수 있는 가스 펌프(1598) 및 흐름 제한 장치(1600)로 보내질 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 모듈은 또한 워터 트랩 및 센서 모듈 내의 습도를 제어하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 샘플에서 주변 환경으로 또는 주변에서 샘플로 습도를 전달하여 가스 센서에 대한 습도 수준이 수용 가능한지 확인하는 것은 Nafion 튜브(1602)의 길이일 수 있다.
추가 센서가 또한 센서 모듈에 포함될 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈은 습도, 압력 및 유량 측정 센서를 포함할 수 있다. 샘플 가스가 흐르고 펌프가 작동하는지 확인하기 위해 하나 이상의 유량 측정 센서를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 유량 측정 센서 및/또는 하나 이상의 압력 센서를 사용하여 일반적인 유동 저항을 알려진 특성 유동 저항과 비교함으로써 샘플 라인이 꼬임이나 방해 없이 흡기 회로에 올바르게 연결되어 있는지 확인할 수 있다. 가스가 흐르는 지 확인하는 다른 방법은 펌프 전류, 펌프 진동, 샘플 라인 압력/진공 및/또는 펌프 모터 인코더를 보는 것이다. 샘플 가스는 센서 모듈을 통과하거나 센서 모듈을 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈과 동일한 주파수로 교체될 수 있는 저비용 펌프가 센서 모듈에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 센서 내부 또는 모듈 내의 센서 뒤에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프는 센서 모듈이 아닌 자본 설비 내에 위치될 수 있다.
도 130은 샘플 가스가 센서 모듈을 통해 끌어 당겨지는 센서 모듈(1610)의 내부 구성 요소의 예시적인 실시예를 도시한다. 센서 모듈은 좌측에 통합된 워터 트랩(1612)을 포함할 수 있다(도 130에 검은 점선 사변형으로 도시 됨). 샘플 가스는 워터 트랩(1612) 내로 유동할 수 있고 건조 공기 유입구(1614)를 통과하여 나피온 튜브 내로 건조되기 전에 건조될 수 있다. Nafion 튜브는 드라이 캘리브레이션 가스가 센서 팩에 유입될 경우 주변 환경에서 습도를 추가한다. Nafion 튜브는 매니폴드에 연결된다. 샘플 가스는 3 개의 센서(1616)(NO2, NO 및 O2)에 의해 센서 매니폴드(1615)를 통해 가스 출구(1618)로 흐른다. 일부 실시예에서, 샘플 가스 펌프(1620)는 가스 출구의 하류에 있는 모듈 외부에 위치하고, 모듈을 통해 샘플 가스를 끌어 당긴다.
도 131은 예시적인 제거 가능한 NO 생성 모듈(1630)을 도시한다. 압축 공기가 상단 피팅에서 모듈로 들어간다. 탈착식 스캐빈저 카트리지(1632)는 바닥의 모듈의 NO 출구에 삽입된다. 모듈은 모듈이 삽입된 장비로부터 전원 및 치료 설정을 받는다.
도 132는 NO 생성 및 센서 가스 분석 모듈(1640)의 조합을 도시한다. 모듈은 상부 연결부(1642)를 통해 공급된 압축 공기를 사용한다. 모듈이 삽입된 장비로 전원이 공급되지 않는다. NO 함유 가스는 교체 가능한 NO2 제거제 성분(1644)을 통해 바닥 피팅을 빠져 나간다. 샘플 가스는 우측 상부 피팅(1646)으로 들어가고, 여기서 샘플 가스는 워터 트랩(1648)에서 건조된다. 워터 트랩의 저장소는 배수를 위해 분리 가능하다. 이 모듈에는 NO 및 NO2 센서가 포함되어 있지만 동일한 샘플 가스를 분석하기 위해 추가 센서가 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이, NO 생성은 환자 모니터와 관련될 수 있다. NO 생성 기능을 환자 모니터에 통합할 수 있다. 또는 환자 모니터는 상술한 바와 같이 NO 생성 모듈과 함께 사용될 수 있다.
환자 모니터 또는 벤틸레이터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 유형의 장치와 NO 생성 모듈 또는 NO 생성 능력의 통합은 사용자 디스플레이, 알람 표시 등, 스피커, 백업 배터리, 전원 공급 장치, 간호사 호출 하드웨어, 하드웨어 감시 장치, 주변 온도 및 압력 센서 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 공유 하드웨어로 인한 비용 절감을 포함하여 사용자에게 혜택을 제공할 수 있다. 결합된 디스플레이를 통해 사용자는 현재 환자 활력 징후, 인공 호흡 및 혈역학을 한 위치에서 볼 수 있다. 이를 통해 시간을 절약하고 데이터 간의 관계를 평가하는 사용자의 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 알람 및 알람 설정에 대한 일관되고 동일한 사용자 인터페이스와 추세 분석 및 환자 데이터 간의 관계를 표시하는 기능은 통합 솔루션의 이점 중 일부에 불과하다. NO는 심폐 시스템의 혈역학적 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 임상의는 NO 선량을 조절하고 한 장비의 영향을 보는 것이 유리할 수 있다. 환자 상태에 따라 NO 전달의 폐쇄 루프 제어가 촉진될 수 있다. SpO2, ETCO2, 호흡 수, 심박수 및 기타 요인을 포함하지만 이에 국한되지 않는 환자 모니터 값은 NO 생성 알고리즘에 대한 입력으로 작용할 수 있다.
일부 실시예에서, 환자 모니터는 원격 시청 및 경보를 위해 중앙 스테이션에 그리고 병원 정보 시스템에 연결될 수 있어서, 환자의 법적 기록에서 원활한 데이터 통합을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 환자 모니터는 벤틸레이터의 수출 데이터 스트림에 연결되어 벤틸레이터 설정, 흐름 및기도 압력 곡선을 NO 치료 알고리즘 및/또는 환자 치료 기록에 통합할 수 있다.
데이터 통합의 이점 외에, 통합된 장치는 임상 환경에서 매우 바람직한 공간 및 풋 프린트를 줄일 수 있다. 치명적인 환자 주변의 공간은 최대 16 개의 주입 펌프를 포함한 모니터링 및 환기 장비로 채워지므로 발자국을 줄이면 케이블 및 튜브가 줄어들어 임상 설정을 보다 쉽고 안전하게 수행할 수 있다.
도 133은 NO 모듈(1652)을 포함하는 다양한 모듈과 함께 사용하기 위한 확장 슬롯을 갖는 환자 모니터(1650)의 실시예를 도시한다. 환자 모니터는 벽으로부터 AC 전력(1654) 또는 DC 전력을 수신하도록 구성된다. 환자 모니터는 심박수, 혈압, 호흡 속도, SpO2, etCO2, 환기 압력, 환기 흐름, NO 가스 농도, NO2 가스 농도 및 O2 가스 농도를 포함하지만 이에 제한되지 않는 내장 모니터링 기능(1656)을 포함할 수 있다. EKG 및 SpO2와 같은 표준 기능을 위해 환자에 대한 다양한 연결이 포함될 수 있다(이 연결은 표시되지 않음). 모니터(1650)는 모든 데이터, 경향 및 파라미터 사이의 관계를 관찰하기 위한 디스플레이(1658)를 포함할 수 있다. 환자 파라미터의 시간 이력이 또한 디스플레이 상에 보여질 수 있는 한편, NO, NO2 및 O2에 대한 게이지가 보여질 수 있다(일부 실시예에서, 디스플레이의 하단에). NO, NO2 및 O2 가스 분석 센서는 환자 모니터에 내장되거나, 별도의 가스 분석 장치 내에 수용되거나, 확장 도크 내의 모듈 내에 있을 수 있다(예를 들어, 도 134에 도시됨). 모니터는 하나 이상의 환자 파라미터에 대해 일관된 경보 및 디스플레이 형식을 제공하여 잠재적인 문제에서 경보 우선 순위 및 가독성을 보다 일관되게 만든다. 가스 샘플은 일반적으로 환자 와이 커넥터 직전에 환자의 흡기 사지에서 채취될 수 있다. 일부 실시예에서, 환자 모니터는 샘플 가스를 인출하기 위한 펌프 및 가스 샘플을 제조하기 위해 워터 트랩 및/또는 Nafion 튜브를 포함할 수 있다. 배기 샘플 가스는 실내로 방출되거나 병원 진공에 연결된다.
도 134는 NO 모듈(1664) 및 하나 이상의 가스 분석 모듈(1672)을 갖는 환자 모니터(1660)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 흡기 가스 샘플은 가스 분석 모듈로 끌어들일 수 있다. 가스 분석 모듈은 워터 트랩, Nafion 튜브 길이, NO 센서, O2 센서, NO2, 센서, 압력 센서 및 온도 센서 및 가스 펌프를 포함할 수 있다. 도 134에 도시된 모듈 박스는 도면과 같이 별도의 하우징에 있거나 환자 모니터의 기본 하우징에 통합될 수 있다.
일부 실시예에서, NO 모듈 솔루션이 통합된 환자 모니터를 카테터 검사 실험실에서 사용할 수 있다. 환자가 다가오는 열린 심장 수술을 위해 사전 검사를 받아 환자가 산화 질소에 반응하는지 여부를 판단하고 ICU에서 수술 중 그리고 수술 후 NO 치료의 혜택을 누릴 수 있다. 카테터 삽입 검사실 구현의 일부 실시예에서, 벤틸레이터가 없으며 혈역학적 모니터만 있다.
도 135는 NO 생성이 통합된 환자 모니터(1670)를 이용하는 카테터 삽입 검사실의 예시적인 실시예를 도시한다. 환자 모니터는 etCO2, 호흡률, EKG 및/또는 온도와 같은 환자 파라미터를 수신할 수 있다. 환자 모니터는 환자에게 직접 전달되는 NO 출력을 가질 수 있다. 분비물은 비강 캐뉼라, ET 튜브, 안면 마스크 또는 다른 수단을 포함한 다양한 수단을 통해 발생할 수 있다. 전달 및 환자 응답 데이터는 동 기적으로 수집될 수 없으며 환자 모니터 내에서 보고 저장될 수 있다. 이를 통해 NO에 대한 환자의 반응을 평가할 수 있다.
전자식 NO TANK
전자식 NO 발생 탱크 교체 장치를 사용하여 NO 발생이 달성될 수도 있다. 이 탱크 교체 장치는 벤틸레이터, CPAP 기계, 마취 장치 및 환자 모니터를 포함하지만 이에 국한되지 않는 NO를 사용할 수 있는 모든 장치와 함께 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 탱크 교체 장치는 의료 가스 스트림에 첨가 또는 혼합되거나 희석되지 않은 형태로 환자에게 직접 전달되도록 NO를 생성할 수 있는 독립형 장치의 형태일 수 있다(예를 들어, cath lab에서 테스트하는 경우). 일부 실시예에서, 탱크 교체 장치는 일정한 유량으로 일정한 양의 NO를 생성할 수 있다. 탱크 교체 장치에는 다양한 기능이 포함될 수 있지만, 일부 실시예에서 장치는 공기 흐름(펌프 속도, 공기 압력, 흐름 제어기 오리피스 직경, 유량 밸브 듀티 사이클) 및/또는 플라즈마 활동을 자동으로 조정하도록 구성할 수 있어(펄스 폭, 펄스 주파수, 전류 주파수, 전류 레벨, 플라즈마 에너지, 1 차 스위칭 전압 및/또는 전력을 포함하지만 이에 제한되지 않음) 장치의 출력 내에서 목표 NO 농도를 유지한다. NO 선량 제어는 소프트웨어 제어, 전기 하드웨어 제어 또는 기계 제어를 포함한 다양한 메커니즘을 사용하여 달성할 수 있다.
일부 실시예에서, NO 생성 탱크 교체 장치는 생성될 NO의 양을 아는 수단을 포함할 수 있다. NO 선량은 의료 가스 공기 흐름의 유량 센서 데이터를 기반으로 계산할 수 있다. 또는 터치 스크린 인터페이스, 업다운 버튼, 회전 노브, 선형 전위차계 또는 기타 수단과 같은 다양한 메커니즘을 통해 NO 발생기에 제공되는 사용자 설정에서 비롯될 수 있다. NO 선량은 또한 환자 모니터, 벤틸레이터, CPAP 기계 또는 NO를 이용하는 다른 장치와 같은 제 2 장치로부터의 흐름 데이터로부터 계산될 수 있다.
NO 발생 탱크 교체 장치는 공기 흐름을 발생시키는 수단을 포함할 수 있다. 송풍기, 팬, 벨로우즈 또는 다이어프램 펌프와 같은 장치에서 공기 흐름이 생성될 수 있다. 공기 흐름은 압축 가스 공급원에서 나올 수 있으며, 여기서 NO 생성 장치는 유량 조절기, 비례 밸브 등으로 공기 흐름을 자동으로 변화시킨다. 공기 흐름은 압축 가스 공급원에서 나올 수 있으며 용량을 설정하는 과정에서 사용자가 조절하는 밸브로 기계적으로 제어할 수 있다. 비례 밸브는 NO 생성 장치의 일부이거나 NO 생성 장치 이전의 공기 공급 장치에 있을 수 있다.
NO 생성 탱크 교체 장치의 다양한 다른 구성 요소는 NO 형성을 위한 플라즈마를 생성하기 위해 하나 이상의 스파크 갭을 포함할 수 있다. 스파크 갭은 연속 또는 간헐적 아크를 포함할 수 있다. 스파크 갭에서 공기를 분해하기에 충분한 전압을 생성하기 위해 고전압 회로가 사용될 수 있다. NO 흐름으로부터 NO2를 제거하기 위해 NO2- 흡수 물질을 갖는 스캐빈저가 제공될 수 있다. 스캐빈저는 메인 흐름으로 유입되기 전에 NO 흐름 일 수 있거나, 스캐빈저는 메인 흐름으로 유입된 후에 NO 흐름일 수 있다.
일부 실시예에서, O2 요법은 일정한 유속으로 환자에게 투여될 수 있다. 의료 가스(공기, O2 등)의 일정한 흐름에 NO가 추가되면 NO 전달도 일정할 수 있다. 이 처리 시나리오는 빠른 반응 유량 센서와 고성능 펌프 및 NO 생성 탱크 교체 장치와 같은 유량 제어기로 인한 부담이 없는 매우 간단한 NO 생성 장치로 해결할 수 있다.
도 136은 전기 NO 발생 탱크(1680)의 예시적인 실시예를 도시한다. 전력 1682는 AC 또는 DC 소스로부터 공급될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기는 하우징 내의 공기 유입구(1684)를 통해 주변 공기로부터 공급될 수 있다. NO는 유닛 내에서 생성될 수 있고 장치 배출구(1688)에서 착탈식 NO2 스캐빈저(1668)를 통과할 수 있다. 다양한 사용자 조정 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 NO 발생 탱크의 설정을 조정하기 위해 공기 흐름 레벨(1690) 및 NO 용량 조정(1692)이 제공될 수 있다.
도 137은 도 136의 전기 NO 생성 탱크(1680)의 내부 구조의 예시적인 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 공기는 환경으로부터 공급될 수 있고 필터(1694) 및 펌프(1718)를 통과한다.
공기는 펌프를 떠나 플라즈마 챔버(1698)를 통해 흐른다. 플라즈마 발생기는 제어기(1700), 예를 들어 CPU에 의해 제어되며, 이는 사용자 용량 및 흐름 설정을 수신하고 이를 플라즈마 발생기로 전송한다. 플라즈마 발생기는 전극을 갖는 고전압 회로로 구성될 수 있다. 공기는 플라즈마 발생기를 통과하며 공기의 N2와 O2의 일부는 NO와 NO2로 변환된다. 이어서, 공기는 스캐빈저(1702)를 통과하며, 여기서 NO2는 흡수되지만 NO 레벨은 크게 손상되지 않는다. NO와 공기의 조합은 공기 탱크에서 배출된다.
도 138은 가압 가스 공급원(1712)에 연결될 수 있는 전기 NO 생성 탱크(1710)의 예시적인 실시예를 도시한다. 일반적으로 유입 가스는 공기 또는 N2와 O2의 다른 조합이다. 일부 실시예에서, 가압된 공기는 필터(1714)를 통과할 수 있지만(공기 원의 순도에 따라 선택적일 수 있지만) 가변 오리피스(1716)를 통과할 수 있다. 가변 오리피스는 제어기 CPU와 같은 제어기(1718)에 의해 제어될 수 있지만, 오리피스의 수동 제어도 달성될 수 있다. 가변 오리피스는 플라즈마 발생기(1722)를 통해 유동하는 공기의 양을 제어하여 생성된 NO의 양을 제어하는데 사용될 수 있다. 플라즈마 활동(에너지, 펄스 폭, 전류 주파수, 전류, 1 차 스위칭 전압 등)을 변화시키는 것을 포함하여 추가적인 NO 생성 제어가 또한 사용될 수 있다. NO 발생기로부터의 출력은 NO2를 포함한다(예를 들어, 이리듐 전극이 사용될 때 NO 수준의 6 % 내지 10 %). NO2는 탱크에서 나오는 스캐빈저(예 : 소다 라임)를 사용하여 세척할 수 있다. 소다 라임과 같은 스캐빈저(1720)는 유한 수명을 가지므로 주기적으로 교체할 수 있는 탈착식 하우징에 포장된다.
일부 실시예에서, 시스템은 고전압 회로 내에서 공진 주파수를 주기적으로 검색할 수 있다. 이는 환자 치료 시작 시, 매일 또는 기타 빈도로 시스템 전원을 켤 때 수행할 수 있다. 회로의 공진 주파수를 결정하면 제조, 전극 갭(마모 및 제조의 차이) 및 변압기 편차가 발생한다. 공진 주파수에서 작동함으로써 시스템은 더 많은 에너지로 스파크를 생성하여 NO 생성을 증가시킬 수 있다.
도 139는 원격 출력을 갖는 전기 NO 생성 탱크(1730)의 예시적인 실시예를 도시한다. 공기는 그릴(1732) 또는 탱크 인클로저의 다른 개구부를 통해 환경으로부터 공급될 수 있다. HEPA 필터를 통해 공기를 더 처리할 수 있다. HEPA 필터는 NO2 스캐빈저 카트리지(1734)에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, NO는 NO 생성 탱크(예를 들어, 벤틸레이터 회로)에 먼 가스 흐름에 도입될 수 있다. 다수의 루멘 튜브(1736), 예를 들어 3- 루멘 튜브는 원격 가스 흐름에 NO를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 나머지 2 개의 루멘은 차압 방법을 사용하여 원격 가스 흐름의 흐름을 측정하는데 사용되고, 여기서 압력 센서가 NO 발생 탱크 장치 내에 위치한다. NO 전달 튜브의 끝에 있는 원격 센서로 원격 유량 측정을 수행할 수 있으며, NO 생성 탱크에서 공압 및 전기 연결이 필요하다.
도 140은 도 139에서 설명된 것과 같은 결합된 스캐빈저 및 주변 공기 필터(1740)(CSAAF)의 예시적인 실시예를 도시한다. 결합된 스캐빈저 및 주변 필터(1740)는 사용자의 교체를 용이하게 한다. CSAAF는 세 가지 공압 연결을 통해 NO 생성 장치에 연결할 수 있다: 1742에서 NO + NO2 + 공기, 1744에서 NO + 공기 배출, 1746에서 여과된 주변 공기. 주변 공기는 CSAFF의 삽입된 끝에서 HEPA 필터를 통해 내부 직경으로 통과할 수 있고, 여기서 내부 펌프로 들어간다. 외부를 향한 단부는 스캐빈저 재료로 채워져 있다. NO2 함유 공기는 스캐빈저 하우징의 한쪽 면에 공압 피팅으로 들어간다. 하우징 내의 격벽(1748)은 가스가 허용되는 양의 NO2를 흡수하기에 충분한 경로 길이를 통과하도록 보장한다. NO와 공기의 조합은 반대쪽 공압 피팅을 빠져 나와 NO 출구로 전달한다.
도 141은 단일 루멘 출력을 갖는 NO 생성 탱크 장치(1750)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 장치는 무선 또는 임의의 다른 수단에 의해 환자 모니터 또는 벤틸레이터와 같은 다른 병원 장비로부터 치료 파라미터를 수신할 수 있다. 치료 파라미터의 예는 환자 호흡 속도, 환자 갯벌 부피, 환자 일분 호흡 용적, 환자 공기 유량, 벤틸레이터 설정, 벤틸레이터 유량, 벤틸레이터 유량 트리거, SpO2, 폐동맥 압력 및 목표 NO 용량을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 장치는 이 정보를 사용하여 NO 생성 설정을 결정한다. NO 생성은 일정한 속도 일 수 있거나 환자 치료 데이터(예를 들어 호흡 속도 또는 환기 속도)에 따라 달라질 수 있다. NO 출력은 다른 의료 가스 스트림을 통해 환자에게 직접 또는 간접적으로 튜브(1752)로 펌핑된다.
도 142는 원격 흐름 센서를 갖는 NO 발생기(1760)의 예시적인 실시예를 도시한다. 유량은 NO 발생기 외부에 있는 유량 센서(1776)에 의해 측정될 수 있다. 유량 센서 입력은 환자 흡기 팔다리 내에 위치한 전용 유량 센서에서 가져 오거나 벤틸레이터, 마취기, CPAP 기기 또는 공기 흐름을 측정하는 기타 의료 기기에서 올 수 있다. NO와 공기의 조합은 스캐빈저 구성 요소(1642)를 통해 장치를 빠져 나간다. 공기는 환경으로부터의 공기, 별도의 압축 공기 공급원 또는 다른 O2 및 N2 함유 가스 혼합물과 같은 다양한 공급원으로부터 공급될 수 있다.
NO 요법 동안, 환자로부터 배출된 가스는 NO 및 NO2를 함유할 수 있다. 이러한 호기 가스는 주변 환경으로 방출되어 NO2 수준을 높이고 환자, 치료 요원 및 기타 주변 사람들의 건강을 위협할 수 있다. 일 실시예에서, 환자의 호기 가스는 환경으로 방출되기 전에 NOx에 대해 세정된다. NOx 세정은 탄소, 소다 라임 및 기타 재료로 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 스크러버 카트리지는 벤틸레이터의 배기 포트에 부착되어 환자의 호기 가스로부터 NOx를 제거한다. 일 실시예에서, 벤틸레이터 배기 스크러버 카트리지는 카트리지 사용 수명이 다되었을 때 사용자에게 경고하는 경보 특징을 갖는다. 일 실시예에서, NO 생성 및 전달 장치는 벤틸레이터 배기 스크러버의 사용을 추적하고 교체가 보증될 때 사용자에게 경고한다. 일부 실시예들에서, 교체 스케줄은 다음 파라미터들 중 하나 이상에 기초한다: 스크러버 정격 수명, 스크러버 설치 후 경과 시간, 스크러버 설치 후 환자에게 전달된 NOx 분자의 양 또는 스크러버 재료의 사용 가능한 수명과 관련된 기타 파라미터.
벤틸레이터 치료는 지속적으로 흐르는 편향 흐름에 추가하여 호흡과 관련된 흡기 펄스를 환자에게 전달하는 것을 포함한다. 일부 벤틸레이터는 바이어스 흐름 정보를 쉽게 제시하지 않으므로 NO의 약물 투약 및 흡기기도로 전달되는 다른 약물에 영향을 줄 수 있다. 일 실시예에서, NO 생성 및 전달 시스템은 다음 중 하나 이상을 포함하는 NO 생성 및 전달 장치에 의해 검출되는 바와 같이 벤틸레이터 흐름에 관한 정보를 사용자에게 제공한다: 벤틸레이터 바이어스 흐름, 최대기도 압력, 미세 체적, 조석 체적, 흡기 만료 비율, 벤틸레이터 모드(볼륨 제어 및 압력 제어) 및 인공 호흡 치료와 관련된 기타 파라미터. 일 실시예에서, NO 생성 및 전달 시스템은 벤틸레이터 흐름이 허용 가능한 범위를 벗어난 경우 경보를 제공한다.
일 구현예에서, NO 전달 시스템은 환자기도로 주입되기 전에 생성 가스에서 NO 및/또는 NO2 농도를 측정한다.
본원에 인용된 모든 특허, 특허 출원 및 공개된 참고 문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 상기 개시되고 다른 특징들 및 기능들 중 몇몇 및 그 대안들은 많은 다른 시스템들 또는 애플리케이션으로 바람직하게 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그 안에 다양한 대안, 수정, 변형 또는 개선이 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (21)

  1. 산화 질소 생성 시스템으로서,
    하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 생성 가스를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 상기 하나 이상의 플라즈마 챔버;
    제어 알고리즘에 대한 입력으로서 하나 이상의 파라미터를 사용하여 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극에 의해 생성 가스에서 생성된 산화 질소의 양을 조절하도록 구성된 제어기 - 상기 하나 이상의 파라미터 중 적어도 하나는 하나 이상의 플라즈마 챔버 내로의 반응 가스의 유량과 관련됨 - ;
    순간 고압 반응 가스를 하나 이상의 플라즈마 챔버에 제공하도록 구성된 반응 가스 소스;
    반응 가스 소스와 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치되고, 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응 가스 소스로부터의 반응 가스의 제어된 연속 가변 가변 흐름을 제공하도록 구성된 흐름 제어기; 및
    하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저 경로
    를 포함하고,
    생성 가스와 의료 가스의 조합에서 NO의 농도는 목표 값인, 산화 질소 생성 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    의료 가스와 관련된 측정은 의료 가스의 유량이고, 이에 따라 하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 공기 흐름이 의료 가스의 유량에 비례하는, 산화 질소 생성 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 가스 소스는 저장소의 형태인, 산화 질소 생성 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 가스 소스는 펌프의 형태인, 산화 질소 생성 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흐름 제어기는 하나 이상의 비례 밸브, 하나 이상의 디지털 밸브, 및 적어도 하나의 비례 밸브 및 적어도 하나의 디지털 밸브의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 산화 질소 생성 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스캐빈저 경로로부터 NO 농후 공기를 수용하도록 위치되고 NO 농후 공기를 여과하도록 구성된 하나 이상의 필터를 더 포함하는, 산화 질소 생성 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    고전압 회로에 대한 입력으로서 연속적인 맞춤형 제어 AC 파형을 생성하는 디지털 신호 프로세서를 더 포함하는, 산화 질소 생성 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 프로세서는 주파수 및 듀티 사이클을 제어함으로써 AC 파형의 형태를 제어하도록 구성되는, 산화 질소 생성 시스템.
  9. 산화 질소 생성 시스템으로서,
    하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 생성 가스를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 하나 이상의 플라즈마 챔버;
    제어 알고리즘에 대한 입력으로서 하나 이상의 파라미터를 사용하여 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극에 의해 생성 가스에서 생성된 산화 질소의 양을 조절하도록 구성된 제어기;
    하나 이상의 파라미터들 중 하나 이상은 하나 이상의 플라즈마 챔버 내로의 반응 가스의 유량과 관련되고;
    순간 고압 반응 가스를 하나 이상의 플라즈마 챔버에 제공하도록 구성된 반응 가스 소스; 과
    반응 가스 소스와 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치되고 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응 가스 소스로부터 반응 가스의 제어된 연속 가변 가변 흐름을 제공하도록 구성된 흐름 제어기;
    여기서 생성 가스와 의료 가스의 조합에서 NO의 농도는 목표 값이다.
  10. 제 9 항에 있어서, 하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저 경로를 추가로 포함하는 산화 질소 생성 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 반응 가스 소스가 저장소 형태 인 산화 질소 생성 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서, 반응 가스 소스가 펌프 형태 인 산화 질소 생성 시스템.
  13. 산화 질소 생성 시스템으로서,
    하나 이상의 플라즈마 챔버를 통한 반응 가스의 흐름을 사용하여 산화 질소를 함유하는 생성 가스를 생성하도록 구성된 하나 이상의 전극을 각각 포함하는 하나 이상의 플라즈마 챔버;
    상기 하나 이상의 플라즈마 챔버 내로의 반응 가스의 유량 및 상기 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 전력 중 적어도 하나 이상을 변화시킴으로써, 하나 이상의 입력 파라미터를 갖는 제어 알고리즘에 기초하여 상기 하나 이상의 플라즈마 챔버 내의 하나 이상의 전극에 의해 생성 가스에서 생성된 산화 질소의 양을 제어하도록 구성된 제어기;
    순간 고압 반응 가스를 하나 이상의 플라즈마 챔버에 제공하도록 구성된 반응 가스 소스;
    반응 가스 소스와 하나 이상의 플라즈마 챔버 사이에 위치되고, 생성 가스가 유입되는 의료 가스와 관련된 측정에 기초하여 반응 가스 소스로부터 반응 가스의 제어된 연속 가변 흐름을 제공하도록 구성된 흐름 제어기
    를 포함하고,
    생성 가스와 의료 가스의 조합에서 NO의 농도는 목표 값인, 산화 질소 생성 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 알고리즘 입력 파라미터는 수반되는 치료 파라미터, 환자 파라미터, 주변 환경 파라미터, 장치 파라미터 및 NO 치료 파라미터로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 산화 질소 생성 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수반되는 처리 파라미터는 NO 생성 시스템과 함께 사용되는 하나 이상의 장치와 관련된 유량, 압력, 가스 온도, 가스 습도 정보를 포함하는, 산화 질소 생성 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 환자 파라미터에는 흡기 흐름, SpO2, 호흡 감지, 일호흡량, 일분 호흡 용적 또는 호기 NO2가 포함되는, 산화 질소 생성 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 주변 환경 파라미터에는 주변 온도, 주변 압력, 주변 습도, 주변 NO 또는 주변 NO2가 포함되는, 산화 질소 생성 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 장치 파라미터는 플라즈마 챔버 압력, 플라즈마 챔버 흐름, 플라즈마 챔버 온도, 플라즈마 챔버 습도, 전극 온도, 전극 유형 또는 전극 갭을 포함하는, 산화 질소 생성 시스템.
  19. 제 14 항에 있어서,
    NO 처리 파라미터는 목표 NO 농도, 지시된 NO 농도 또는 지시된 NO2 농도를 포함하는, 산화 질소 생성 시스템.
  20. 제 13 항에 있어서,
    하나 이상의 플라즈마 챔버에 의해 생성된 생성 가스로부터 NO2를 제거하도록 구성된 하나 이상의 스캐빈저 경로를 더 포함하는, 산화 질소 생성 시스템.
  21. 제 13 항에 있어서,
    반응 가스 소스는 저장소의 형태인, 산화 질소 생성 시스템.
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