KR20210064346A

KR20210064346A - 가스 전달 디바이스들

Info

Publication number: KR20210064346A
Application number: KR1020217012532A
Authority: KR
Inventors: 게르게리 로트너; 블레이크 스트링거; 엘리자베스 제이. 브리스보이스; 마크 이. 마이어호프; 스티븐 피. 슈벤데만
Original assignee: 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시건
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-06-02
Also published as: EP3856311A1; JP7442207B2; CN113195029A; JP2024026327A; JP2022502172A; EP3856311A4; US20220111173A1; WO2020069368A1

Abstract

본 발명은 가스 전달 디바이스에 관한 것이다.
가스 전달 디바이스는 산화질소(NO) 생성 시스템들의 다양한 실시예들을 포함한다. NO 생성 시스템의 각각의 실시예는, 고체의 광 민감성 NO 공여체, 및 NO 가스를 생성하기 위해 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동적으로 위치되는 광원을 구비한다.

Description

가스 전달 디바이스들

관련 출원에 대한 상호참조

본 출원은, 인용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 통합되는, 2018년 9월 27일에 출원된 미국 가출원 번호 62/737,484의 이익을 주장한다.

연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술

본 발명은 미국 국립 보건원(NIH)에 의해 부여된 EB024038 및 HL127981 하의 정부의 지원을 받아 만들어졌다. 정부는 본 발명에 대한 특정 권리를 가지고 있다.

산화질소(NO)는, 고유한 혈관확장(vasodilating) 특성, 상처 치유 특성, 혈관형성(angiogenesis) 촉진 특성, 항암 효능(cancer-fighting potency), 항혈소판 활성(anti-platelet activity), 및 항미생물/항바이러스 활성(anti-microbial/anti-viral activity)을 포함하는 몇 가지 중요한 생리적 기능들을 가진 것으로 밝혀진 내인성(endogenous) 가스 분자이다. 일부 경우들에서, NO는 감염을 제어하고, 생물막(biofilm) 형성을 방지하고, 염증과 섬유증(fibrosis)을 최소화시키는데 사용될 수 있다.

흡입(inhalation) 요법에서 NO의 사용도 연구되었다. 흡입된 산화질소는 폐 부전을 치료하는데 사용되었고, 폐 혈관 확장을 강화하고 폐 혈관 저항을 낮추는 것으로 나타났다. 흡입된 산화질소는 저산소성 호흡 부전(hypoxic respiratory failure)을 앓는 신생아들을 치료하는데도 사용되었고, 산소공급을 개선하고 체외 막 산소공급 치료의 필요성을 줄이는 것으로 나타났다. 흡입된 산화질소의 사용은 폐 이식 동안은 물론 폐 고혈압 치료를 위한 흡입 소독제 등과 같은 다른 영역들에서도 유익할 수도 있다.

본 발명은 개선된 가스 전달 디바이스들을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스 전달 디바이스들의 다양한 실시예들을 제공한다. 예시적인 디바이스들에서, 산화질소(NO) 가스는 특정 파장(들)의 광에 민감한 고상(solid phase)의 산화질소 공여체로부터 필요에 따라 광분해적으로(photolytically) 생성된다. 고상의 산화질소 공여체는 빛에 대한 광 노출에 반응하여 현장에서(in-situ) NO 가스를 생성할 수 있다. 현장에서 이러한 NO 공여체 분자들로부터 NO 가스를 생성하면, 산화질소 탱크들(즉, 압축된 가스 실린더들 내부에 NO를 저장하기 위한)이 필요하지 않으므로, 디바이스들을 단순화시키고 디바이스의 비용이 절감된다. 본 명세서에 개시된 가스 전달 디바이스들의 일부 실시예들은 임의의 가스 탱크들을 포함하지 않으므로, 휴대용 흡입 디바이스들로서 구성될 수 있다. 본 명세서에 개시된 가스 전달 디바이스들의 다른 실시예들은 적어도 하나의 질소 가스 탱크를 포함하고, 이러한 실시예는 휴대하기는 어렵지만, 예를 들어, 병원 환경에 매우 적합할 수 있다.

더욱이, 본 명세서에 개시된 예시적인 가스 전달 디바이스를 사용하면, 고상의 산화질소 공여체에 인가되는 광의 펄스 길이 및/또는 강도를 변화시킴으로써, 생성되는 NO의 양을 정밀하게 제어할 수 있다. 이것은 적절한 양의 NO를 생성함으로써특정 응용분야에서 원하는 효과를 얻을 수 있다. 하나의 예로서, 산화질소의 흡입 치료를 위해, NO의 꾸준한(steady) 치료 선량(예, 약 100ppbv(parts per billion by volume) 내지 약 100ppmv(parts per million by volume))가 생성될 수 있다. 또한, 출력 가스 스트림 내의 NO의 농도는 사용되는 가스(들)의 유속에 적어도 부분적으로 의존한다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 예시적인 가스 전달 디바이스를 사용하면, NO₂의 양을 임계 레벨 미만으로 제어할 수도 있다. 하나의 실시예에서, 출력 가스 내의 NO₂ 레벨은 1ppmv 미만이고, 경우에 따라, 0.1ppmv 미만이다.

본 명세서에 개시된 실시예들에서, 고체 형태(solid form)이고 광 민감성(light sensitive) 산화질소 공여체가 사용된다. "고체 형태"는 NO 공여체가 액체 또는 유체가 아니고, 단단하고 모양이 안정적인 것을 의미한다. 일부 실시예들에서, NO 공여체는 결정 형태 또는 분말 형태이다. "광 민감성"이란 NO 공여체가 광분해가능한 즉, 광의 특정 파장 또는 파장들에 노출될 때 광분해를 경험할 수 있음을 의미한다. 특히, NO 공여체는 광의 특정 파장 또는 파장들에 노출될 때 NO 가스 분자들을 방출할 수 있다. 고체의 광 민감성 NO 공여체의 예들은, 광 민감성 S-니트로소티올(nitrosothiol)들을 포함한다. 광 민감성 S-니트로소티올들의 일부 특정 예들은 S-니트로소(nitroso)-N-아세틸(acetyl)-페니실라민(penicillamine)(SNAP) 결정들, S-니트로소글루타티온(nitrosoglutathione)(GSNO) 결정들 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 명세서에 개시된 실시예들에서, 산화질소를 생성하기 위해 사용되는 광의 특정 파장 또는 파장들은 사용된 NO 공여체 및 NO 방출의 원하는 속도에, 부분적으로, 의존할 수 있다. 일 예에서, 광 파장들은 약 300nm 내지 약 600nm의 범위이다. 특정 파장이 NO 방출의 원하는 속도보다 더 낮으면, 이러한 결함은 더 높은 광 출력 표면 밀도(power surface density)를 사용하여 보완할 수 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예들에서, 고상의 광 민감성 산화질소 공여체는 기판 상에 또는 기판 내에 고정(immobilized)된다. "고정"은, 고체의 광 민감성 산화질소 공여체가 접착제를 사용하여 기판에 부착될 수 있거나, 폴리머 또는 기타 박막에 도핑되거나 공유적으로 부착될 수 있거나, 기판 상에 형성된 캐버티 내에 포함될 수 있음을 의미한다.

본 개시의 실시예들의 특징들은 이어지는 상세한 설명과 도면들을 참조하면 명백해질 것이다. 도면들에서, 동일하지는 않지만 유사한 구성 요소들에 대해 유사한 참조부호가 유사하게 부여되었다. 간결함을 위해, 이전에 설명된 기능을 가진 참조부호들 또는 특징들은 그들이 도시되는 다른 도면들과 관련하여 설명되거나 설명되지 않을 수 있다.
도 1a 내지 도 1e는 본 명세서에 개시된 산화질소(NO) 카트리지들의 상이한 실시예들을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 1f는 도 1d 및 도 1e에 도시된 산화질소(NO) 카트리지들의 일 실시예의 개략적인 평면도이다.
도 2는, 흡입 요법에 사용되는, 도 1a 또는 도 1d 또는 도 1e의 NO 카트리지를 포함하는 가스 전달 디바이스의 실시예의 개략도이다.
도 3은, 흡입 요법에 사용되는, 도 1a 또는 도 1c 또는 도 1d 또는 도 1e의 NO 카트리지를 포함하는 가스 전달 디바이스의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는, 흡입 요법에 사용되는, 도 1a 또는 도 1c 또는 도 1d 또는 도 1e의 NO 카트리지를 포함하는 가스 전달 디바이스의 또 다른 실시예의 개략도이다.
도 5는, 흡입 요법에 사용되는, 도 1b의 NO 카트리지를 포함하는 가스 전달 디바이스의 또 다른 실시예의 개략도이다.
도 6은, 흡입 요법에 사용되는, 도 1a 또는 도 1b 또는 도 1c 또는 도 1d 또는 도 1e의 NO 카트리지를 포함하는 가스 전달 디바이스의 또 다른 실시예의 개략도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 예시적인 가스 전달 디바이스의 실시예의 피드백 제어에 사용되는 전자 회로의 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 명세서에 개시된 예시적인 가스 전달 디바이스들의 실시예에 대한 휴대용 구성들을 각각 도시하는 사시도와 반-개략도이다.
도 9a 및 도 9b는, (a) 385nm, (b) 470nm, 및 (c) 565nm의 발광다이오드(LED) 광원들을 이용하여, 3mm 직경의 13wt% 폴리디메틸실록산(PDMS)-S-니트로소-N-아세틸-페니실라민(SNAP) 도핑된 필름들로부터의 기상(gas phase)의 NO 레벨들의 반응속도를 나타내는 그래프(도 9a)와 누적 NO 방출(release)을 나타내는 그래프(도 9b)이다(커브는 평균값을 나타내고 에러 바(bar)들은 3개의 병렬 측정값들의 평균의 표준 오차에 해당함).
도 10a 및 도 10b는, (a) 385 nm, (b) 470 nm, 및(c) 565nm의 LED 광원들을 사용하여, 3mm 직경의 13wt% 폴리디메틸실록산(PDMS)-S-니트로소글루타티온(GSNO) 도핑된 필름들로부터의 기상의 NO 레벨의 반응속도를 나타내는 그래프(도 10a)와 누적 NO 방출을 나타내는 그래프(도 10b)이다(커브는 평균값을 나타내고 에러 바들은 3개의 병렬 측정값들의 평균의 표준 오류에 해당함).
도 11a 및 도 11b는, (a) 385nm,(b) 470nm 및 (c) 565nm의 LED 광원들을 사용하여, 1000ppb의 타겟 NO 레벨을 가진, 6mm 직경의 PDMS-SNAP 도핑된 필름들로부터의 피드백 제어된 NO 방출 동안, 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨(더 두꺼운 라인들)과 누적 NO 방출(얇은 라이들) 모두를 나타내는 그래프(도 11a)와 펄스 폭 변조된 LED 강도에 대한 PWM 듀티 사이클을 나타내는 그래프(도 11b)이다.
도 12a 및 도 12b는, 385nm의 LED 광원을 사용하여, 1,000ppb, 2,500ppb, 및 5,000ppb의 타겟 NO 레벨들을 가진, 6mm 직경의 PDMS-SNAP 도핑된 필름들로부터 피드백 제어된 NO 방출 동안, 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨(더 두꺼운 라인들)과 누적 NO 방출(얄은 라인들) 모두를 나타내는 그래프(도 12a)와 펄스 폭 변조된 LED 강도에 대한 PWM 듀티 사이클을 나타내는 그래프(도 12b)이다.
도 13a 및 도 13b는, 385nm의 LED 광원을 사용하여, 500ppb, 1,000ppb, 1,500ppb, 2,000ppb, 2,500ppb 및 5,000ppb의 타겟 NO 레벨들을 단계적으로 변화시킨 후 역방향으로 다시 되돌리는, 6mm 직경의 PDMS-SNAP 도핑된 필름들로부터 피드백 제어된 NO 방출 동안, 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨을 나타내는 그래프(도 13a)와 펄스 폭 변조된 LED 강도에 대한 PWM 듀티 사이클을 나타내는 그래프(도 13b)이다.
도 14는 질소 수용 가스의 유속의 변화에 대한 시스템 응답을 나타내는 그래프들로서, 상단 그래프는 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨을 나타내고, 중간 그래프는 질소 유속의 변화들을 나타내고, 하단 그래프는 385nm의 LED 광원을 사용하여 2,500ppb의 타겟 NO 레벨로 6mm 직경의 PDMS-SNAP 도핑된 필름들로부터 피드백 제어된 NO 방출 동안, 펄스 폭 변조된 LED 강도에 대한 PWM 듀티 사이클을 나타낸다.
도 15a 및 도 15b는, 385nm의 LED 광원 및 상이한 수용 가스들, 즉 질소 가스(N₂) 또는 공기를 사용하여, 1,000ppb의 타겟 NO 레벨로 6mm 직경의 PDMS-SNAP 도핑된 필름들로부터 피드백 제어된 NO 방출 동안, 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨(더 두꺼운 라인들)과 누적 NO 방출(얇은 라인들) 모두를 나타내는 그래프(도 15a)와 펄스 폭 변조된 LED 강도에 대한 PWM 듀티 사이클을 나타내는 그래프(도 15b)이다.
도 16a 및 도 16b는, 385nm의 LED 광원 및 80%의 O₂ 스트림 내에 생성되는 NO 가스를 전달하기 위해 산소와 후속적으로 혼합된 질소 수용 가스 스트림(NO 농도는 가스 혼합후 측정됨)을 사용하여, 2,500ppb의 타겟 NO 레벨로 6mm 직경의 PDMS-SNAP 도핑된 필름들로부터 피드백 제어된 NO 방출 동안, 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨과 누적 NO 방출 모두를 나타내는 그래프(도 16a)와 펄스 폭 변조된 LED 강도에 대한 PWM 듀티 사이클을 나타내는 그래프(도 16b)이다.
도 17a 내지 17c는, 각각 질소(도 17a) 내, 조절된 실리카겔 NO₂ 스크러버를 가진 질소(도 17b) 내, 및 조절된 실리카겔 NO₂ 스크러버를 가진 공기(도 17c) 내의 PDMS-GSNO 도핑된 필름들로부터의 NO 및 NO₂를 나타내는 그래프들이다.
도 18a 내지 도 18d는, 미세다공성 GSNO 카트리지(도 1a 참조)를 사용하여, 4L/분 기류 속도의 NO 흡입 디바이스로부터 NO 및 NO₂ 방출을 각각 나타내는 그래프이다.
도 19는 패턴화된 접착제 조각과 패턴화된 접착제 조각의 캐버티들 내에 있는 SNAP를 각각 포함하는 4개의 NO 카트리지들을 구비하는 시스템의 경우, 시간(h)에 따른 NO 및 NO₂ 농도(ppb)를 나타내는 그래프이다.
도 20a는 도 19에 도시된 데이터를 생성하는데 사용되는 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 20b는 도 20a에 도시된 시스템의 일 예의 개략적인 단면도(시스템의 상부로부터 시스템의 하부까지의 선을 따라 취함)이다.
도 20c는 도 20a에 도시된 시스템의 다른 예의 개략적인 단면도(시스템의 상부로부터 시스템의 하부까지의 선을 따라 취함)이다.

NO 카트리지들

본 명세서에는 가스 전달 디바이스들의 다양한 실시예들이 개시된다. 각각의 가스 전달 디바이스는 산화질소 생성 시스템을 포함하고, 산화질소 생성 시스템 그 자체는 NO 카트리지를 포함한다. 도 1a 내지 도 1e는 NO 카트리지의 5개의 상이한 실시예들을 도시한다.

도 1a에서, NO 카트리지(10)는 기판(12), 기판(12)의 표면(S₁) 상에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치된 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 포함한다.

이 실시예에서, 기판(12)은 NO 공여체(14)를 위한 물리적 캐리어로서 작용한다. 이와 같이, 폴리머, 종이, 유리, 금속 등을 포함하는 임의의 기판(12)이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판(12)은 산화질소에 대해 불투과성이거나, 산화질소가 기판(12) 내에서 낮은 용해도를 갖도록 선택될 수 있다. 이것은 기판(12)이 이산화질소(NO₂) 생성을 위한 미세반응기(microreactor)로서 작용하는 것을 방지하는데 바람직할 수 있다.

고체의 광 민감성 NO 공여체(14)는 본 명세서에 제시된 임의의 예들일 수 있다. NO 공여체(14)는 도 1a에서 연속적인 층으로서 도시되어 있지만, NO 공여체(14)는 기판 표면(S₁)을 가로질러 확산하는 결정들 또는 분말 입자들일 수 있음을 이해해야 한다.

이 실시예에서, NO 공여체(14)는 접착제(18)를 사용하여 기판(12) 상에 고정될 수 있다. 적절한 접착제들(18)의 예들은 엘라스토머 단독 또는 점착 부여제(예, 로진 에스테르)로 컴파운드된 감압(pressure sensitive) 접착제를 포함한다. 엘라스토머는 아크릴일 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제(18)는 기판(12) 상에 도포되는 액체 또는 겔일 수 있다. 다른 실시예들에서, 접착제(18)는 기판(12) 상에 접착되는 양면 테이프일 수 있다.

NO 공여체(14)는 임의의 적절한 기술을 사용하여 접착제(18)에 부착될 수 있다. 부착시, NO 공여체(14)를 접착제(18)에 접착시키는 것을 돕기 위해 NO 공여체(14)에 압력이 인가될 수 있다. 접착제(18)는 기판(12)의 표면적에 걸쳐 NO 공여체(14)의 비교적 일관된 분포를 가능하게 한다.

또한, NO 카트리지(10)의 이러한 실시예는 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치된 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 포함한다. 이러한 예시적인 막(16)은 산화질소에 대해 투과성이다. 이와 같이, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO는 막(16)의 나노구멍(nanopore)들 또는 마이크로구멍들을 통과하여 수용 기체 스트림으로 들어갈 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 막(16)은 NO 공여체(14)로부터 산화질소를 방출시키기 위해 사용되는 광의 파장(들)에 투명하다. 따라서, 이러한 실시예에서, 바람직한 파장(들)의 광(hv)은 막(16)을 통과하여 NO 공여체(14)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 막(16)은 약 300nm 내지 약 600nm 범위의 광의 하나 이상의 파장들에 대해 투명할 수 있다.

NO 투과성 및 광 투명성 막(16)의 예는 폴리카보네이트 트랙 에칭 막과 같은 폴리카보네이트를 포함한다. 시판되는 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)은 WHATMAN® NUCLEPORE ™ 트랙 에칭 막(GE Healthcare) 및 TRAKETCH®(Sabeu)를 포함한다. 이들 막들(16)은 나노다공성(예, 약 1nm 내지 1,000nm 미만의 직경) 또는 미세다공성(예, 약 1㎛ 내지 1,000㎛ 미만의 직경)일 수 있다.

NO 투과성 및 광 투명성 막(16)은 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치되어 접착제(18)를 사용하여 기판(12)에 부착될 수 있다.

도 1a에 도시되지 않았지만, NO 카트리지(10)는 또한 대향 표면(S₂)에 부착된 제2 고체의 광 민감성 NO 공여체 및 제2 고체, 및 제2 고체의 광 민감성 NO 공여체 상에 위치된 제2 NO 투과성 및 광 투명성 막을 포함할 수 있다. 이 실시예는 NO 카트리지(10)의 양측으로부터 NO의 생성을 가능하게 한다. 이러한 실시예는 도 2에 도시되어 있다.

도 1b를 참조하면, NO 카트리지(10')의 다른 실시예는 광 투명(light transparent) 기판(12'), 광 투명 기판(12')의 표면(S₁)에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치된 다공성 막(16')을 포함한다.

이 실시예에서, 기판(12')은 NO 공여체(14)에 대한 물리적 캐리어로서 작용하고, 또한 광(hv)이 NO 공여체(14)로 전파될 수 있게 한다. 따라서, 이 실시예에서, 약 300nm 내지 약 600nm 범위의 하나 이상의 광 파장들에 투명인 임의의 기판(12')이 사용될 수 있다. 예를 들어, 광 투명 기판(12')은 투명한 폴리머(예, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리에틸렌테레프탈레이트 등) 또는 유리 재료이다. 일부 실시예들에서, 광 투명 기판(12')은 산화질소에 대해 불투과성일 수 있거나, 산화질소가 기판(12') 내에서 낮은 용해도를 갖도록 선택될 수 있다. 이는 기판(12')이 이산화질소(NO₂)의 생성을 위한 마이크로반응기로서 작용하는 것을 방지하는데 바람직할 수 있다.

고체의 광 민감성 NO 공여체(14)는 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다. NO 공여체(14)는 도 1b에서 연속적인 층으로 도시되어 있지만, NO 공여체(14)는 기판 표면(S₁)을 가로질러 확산하는 결정들 또는 분말 입자들일 수 있음을 이해해야 한다.

이 실시예에서, NO 공여체(14)는 광 투명 접착제(18')를 사용하여 기판(12') 상에 고정될 수 있다. 접착제(18')는 사용되는 광의 파장에 투명하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제(18')는 자외선 파장에 투명하다. 다른 실시예들에서, 접착제(18')는 약 300nm 내지 600nm 범위의 광 파장에 투명하다. NO 공여체(14)는 임의의 적절한 기술을 사용하여 접착제(18')에 부착될 수 있다. 부착시, NO 공여체(14)를 접착제(18')에 접착시키는 것을 돕기 위해 NO 공여체(14)에 압력이 인가될 수 있다. 접착제(18')는 기판(12')의 표면적에 걸쳐 NO 공여체(14)의 비교적 일관된 분포를 가능하게 한다. 또한, 접착제(18')는 매우 얇은 층이므로, 그렇지 않는 경우 발생할 수도 있는 흡광도(absorbance)가 낮다.

또한, NO 카트리지(10')의 이러한 실시예는 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치된 다공성 막(16')을 포함한다. 이러한 예시적인 막(16')은 NO 공여체(14)로부터 산화질소를 방출시키기 위해 사용되는 광의 파장(들)에 대해 투명할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 이러한 예시적인 막(16')은 다공성이므로 산화질소를 투과시킬 수 있다. 이와 같이, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO는 막(16')의 나노구멍들 또는 마이크로구멍들을 통과하여 수용 가스 스트림으로 들어갈 수 있다. 불투명 다공성 막들(16')의 예는 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리비닐리덴디플루오라이드 등을 포함한다. 투명 다공성 막들(16')의 예는 막(16)에 제공된 임의의 예들을 포함한다. 이들 막들(16')은 나노 다공성 또는 미세 다공성일 수 있다.

다공성 막(16')은 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치될 수 있고 접착제(18',18)를 사용하여 기판(12')에 접착될 수 있다.

NO 카트리지들(10,10')의 경우, 기판(12,12')과 막(16,16')의 치수 및 NO 공여체(14)의 양은, 카트리지(10,10')가 사용될 가스 전달 디바이스의 치수뿐만 아니라 바람직한 NO 방출 속도에 부분적으로 의존한다. 예를 들어, 300mg의 SNAP는 8시간 동안 최대 4L/min의 유속으로 10ppm의 NO를 생성하기에 충분한다. 이 실시예에서, 4 x 75mg의 SNAP는 4 x 40mm 직경의 원형 표면 상에 분포되어 47mm의 미세 다공성 막으로 덮일 수 있다. NO 방출 기간, 유속 또는 농도를 증가시키기 위해, NO 공여체(14)의 양도 증가되어야 한다. 시트(sheet) 필터 재료들(예, 막(16,16')을 위한)는 최대 304mm x 3.04m의 크기로 제공될 수 있으므로, 임의의 원하는 크기 및/또는 모양으로 절단될 수 있다.

도 1c를 참조하면, NO 카트리지(10")의 또 다른 실시예는 기판(12"), 및 기판(12")에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 포함한다.

이 실시예에서, 기판(12")은 NO 공여체(14)로 전파될 광(hv)에 투명할 수 있고, 생성되는 NO 가스를 투과할 수도 있다. 기판(12")의 예들은 실리콘 고무, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리우레탄 등을 포함한다.

도시되지는 않았지만, 내부에 NO 공여체(14)를 가진 기판(12")은 다른 물리적 캐리어 상에 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 경우들에서, 물리적 캐리어는 마이크로-구조 또는 다공성이거나, 내부에 NO 공여체(14)를 가진 기판(12")이 제한된 표면적을 가진 물리적 캐리어에 부착된다. 이러한 구성들은 물리적 캐리어를 향하고 내부에 NO 공여체(14)를 가진 기판(12")의 측면으로부터의 가스 전달을 용이하게 하고, NO 공여체(14)를 가진 기판(12")과 물리적 캐리어 사이에 가스 축적을 방지한다.

일 실시예에서, NO 공여체(14)는 용매 팽윤(swelling)법을 사용하여 기판(12") 내에 고정될 수 있다. 이 방법을 사용하면, 고체의 NO 공여체(14)는 기판(12") 내의 용해도 임계값을 초과하는 농도로 기판(12")의 팽윤 용매에 용해된다. 팽윤 용매는 기판(12")을 용해시키는 것이 아니라, 오히려 기판(12")이 팽윤 용매(및 그 안에 용해된 NO 공여체)를 흡수하여 팽윤된다. 용매가 증발할 때, NO 공여체(14)는 기판(12")의 벌크 내에서 결정 형태로 유지된다. 다른 실시예에서, NO 공여체(14)는, 고체의 NO 공여체(14)를 경화되지 않은 기판 재료와 혼합하여 혼합물을 형성하고, 혼합물의 필름을 캐스팅하고, 기판 재료를 경화시킴으로써, 기판(12")에 고정될 수 있다. 고체 NO 공여체(14)는 경화된 기판(12")에 매립된다.

고체의 광 민감성 NO 공여체(14)는 본 명세서에 제시된 임의의 예들일 수 있다.

NO 카트리지(10")의 경우, 기판(12")의 치수 및 NO 공여체(14)의 양은, 카트리지(10")가 사용될 가스 전달 디바이스의 치수뿐만 아니라 NO 방출의 바람직한 속도에 부분적으로 의존할 수 있다. 더욱이, NO 공여체(14)의 양은 또한 NO 공여체(14)를 기판(12")에 도입하는데 사용되는 방법에 의존할 수 있다.

도 1d 및 도 1e를 참조하면, NO 카트리지(10A,10B)의 또 다른 실시예들이 도시되어 있다. 이러한 실시예들에서, NO 공여체(14)는 기판(12,12') 상에 형성된 하나 이상의 캐버티들(21) 내에 도입되어 고정된다. 이러한 NO 카트리지들(10A,10B)로부터의 NO₂ 레벨은 매우 낮고(예, <1ppm), 따라서 이러한 NO 카트리지들(10A,10B)은 NO₂ 스크러버없이 사용될 수 있음이 밝혀졌다.

이러한 NO 카트리지들(10A,10B)은 기판(12) 및 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)(도 1a 참조) 또는 광 투명 기판(12') 및 다공성 막(16')(도 1b 참조)을 포함할 수 있다.

도 1d 및 도 1e의 일 실시예에서, 기판(12) 및 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)은 접착제(18")를 사용하여 부착된다. 이러한 예시적인 접착제는 코어 층(19)의 대향 측면들 상의 접착제 부분들(18)을 포함한다. 이 실시예에서, 광(hv)은 광 투명 막(16)을 통해 도입되기 때문에, 접착제(18)와 코어 층(19)은 투명하지 않을 수 있다. 본 명세서에 개시된 접착제(18)의 임의의 예들이 사용될 수 있고, 임의의 불투명 코어 층(19)이 사용될 수 있다.

도 1d 및 도 1e의 다른 실시예에서, 광 투명 기판(12') 및 다공성 막(16')은 접착제(18")를 사용하여 부착된다. 이러한 예시적인 접착제는 코어 층(19)의 대향 측면들 상의 접착 부분들(18')을 포함한다. 이러한 실시예에서, 광(hv)은 광 투명 기판(12')을 통해 도입되기 때문에, 접착제(18')와 코어 층(19)은 투명할 수 있다. 투명 접착제(18")의 일부 예들은 3M™ Optically Clear Adhesive CEF08XX(821X/818X) Series 및 3M™ Ultra-clean Laminating Adhesives 501FL 및 502FL을 포함한다.

도 1d에서, 단일 층의 접착제(18")가 포함되고, 단일 층(18")은 하나의 코어 층(19) 및 하나의 코어 층(19)의 반대측 상의 접착제(18,18')를 포함한다. 도 1e에서, 다층의 접착제(18")가 포함되고, 2개 이상의 코어 층들(19) 및 2개 이상의 코어 층들(19)의 각각의 대향면 상의 접착제(18,18')를 포함한다. 도 1e에서, 다층의 접착제(18")는 접착제(18,18')와 코어 층(19)이 교번하는 층을 포함하고, 최외각에 있는 접착제(18,18')는 기판(12)을 광 투명성 막(16)에 접착하거나 광 투명 기판(12')을 다공성 막(16')에 부착한다.

도 1d 및 도 1e 모두에 도시된 바와 같이, 캐버티(21)는 접착제(18") 내에 형성된다. 단일의 캐버티(21)가 도시되어 있지만, 임의의 수의 캐버티들이 포함될 수 있음을 이해해야 한다. 도 1f의 평면도에서, 다수의 캐버티들(21)이 포함된다.

일 실시예에서, 캐버티/캐버티들(21)은 절단 플로터를 사용하여 단층 또는 다층 접착제(18")로 형성된다. 캐버티/캐버티들(21)은 접착제(18")가 기판(12,12')에 고정되기 전에 접착제(18")에 형성될 수 있다. 라이너(liner)들은 캐버티/캐버티들(21)이 단층 또는 다층 접착제(18") 내에 구획될 때 최외곽 사이드들에서 접착제(18,18')에 분리가능하게 부착될 수 있다. 각각의 캐버티(21)의 측면 치수(예, 직경)는 제조 방법, NO 공여체(14)의 입자 크기 등에 부분적으로 의존할 수 있다. 일 실시예에서, 측면 치수는 약 0.5mm 내지 약 10mm의 범위이다. 다른 실시예에서, 캐버티(21)의 측면 치수는 약 1mm이다. 각각의 캐버티(21)의 깊이는 접착제(18")의 두께에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 캐버티의 깊이는 약 0.1mm 내지 약 1mm이다.

라이너들의 어느 하나는 기판(12,12')에 단층 또는 다층 접착제(18")(내부에 구획된 캐버티/캐버티(22)를 구비함)를 부착하기 위해 분리될 수 있다. 라이너들의 다른 하나는 NO 공여체(14)가 캐버티/캐버티들(21) 속으로 도입될 때 제자리에 남아 있을 수 있다.

NO 공여체(14)는 스크린 인쇄, 정전기 증착, 제로그래피(xerograhpy) 등과 같은 임의의 적절한 기술을 사용하여 캐비티/캐버티들(21) 속으로 증착될 수 있다. 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)는 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다.

NO 공여체(14)가 증착되면, 라이너들의 다른 하나는 분리될 수 있고, 광 투명 막(16) 또는 다공성 막(16')은 접착제(18")에 접착될 수 있다.

가스 전달 디바이스들

NO 카트리지들(10,10',10",10A,10B)은 하나 이상의 가스 전달 디바이스들 내에서 사용될 수 있다. 도 2 내지 도 6은 본 명세서에 개시된 가스 전달 디바이스들의 상이한 실시예들을 도시한다. 각각의 가스 전달 디바이스는 흡입 요법을 위해 산화질소를 생성하는데 사용될 수 있다. 각각의 디바이스와 함께, 이들 실시예들의 방법은, 일반적으로 고체의 광 민감성 NO 공여체에 광을 선택적으로 발산시켜 산화질소 가스를 생성하는 단계; 산화질소 가스를 산소 함유 가스와 혼합하여 출력 가스 스트림을 형성하는 단계; 및 적어도 흡입 유닛으로 전달되기 전에 출력 가스 스트림의 산화질소 레벨과 이산화질소 레벨을 모니터링하는 단계를 포함한다. 방법들은 사용되는 디바이스에 따라 다소 다를 수 있다. 이와 같이, 각각의 방법은 상응하는 가스 전달 디바이스와 함께 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 2를 참조하면, 가스 전달 디바이스(20A)의 일 실시예가 도시되어 있다. 가스 전달 디바이스(20A)는 도 1a에 도시된 NO 카트리지(10) 또는 도 1d 및 도 1e에 도시된 NO 카트리지(10A,10B)와 함께 사용하기에 적합하다. 이 실시예에서, 가스 전달 디바이스(20A)는 다음을 포함한다.

i) 그 내부에 NO 카트리지(10,10A,10B)(NO 카트리지(10,10A,10B)는 기판(12), 기판(12)의 표면(S₁) 상에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14) 상에 위치된 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 구비함)가 포함된 챔버(24), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 광(hv)에 선택적으로 노출시켜 NO 가스를 생성하도록 작동가능하게 위치된 광원(26)을 구비하는 산화질소(NO) 생성 시스템(22A);

ⅱ) 산소 함유 가스(OC)를 도입하여 NO 가스를 포함하는 출력 가스(OG)를 형성하기 위해 챔버(24)에 작동가능하게 연결된 흡기(insriatory) 가스 도관(28); 및

ⅲ) NO 생성 시스템(22A)으로부터 출력 가스(OG)의 스트림을 전송하기 위한 출구 도관(30).

도 2에 구체적으로 도시되어 있지는 않지만, 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)는 접착제(18)를 사용(도 1a 참조)하거나 캐버티/캐버티들(21)을 사용(예, 도 1d 및 도 1e 참조)하여 기판(12)의 표면(S₁) 상에 고정될 수 있음을 이해해야 한다

가스 전달 디바이스(20A)와 함께, 본 실시예의 방법은, NO 공여체(14) 상에 광을 발산시키는 광원(26)을 작동시켜 챔버(24) 내부의 공여체(14)로부터 NO를 광분해적으로 방출하는 단계; 산소 함유 가스(OC)를 챔버(24) 속으로 도입시키고 NO와 산소 함유 가스(OC)를 혼합시켜 출력 가스(OG)를 형성하는 단계; 및 출력 가스(OG)를 챔버(24)로부터 원하는 목적지로 이송시키는 단계를 포함한다. 이하, 본 방법 및 가스 전달 디바이스(20A)를 상세히 설명한다.

디바이스(20A)의 NO 생성 시스템(22A)은 광분해가 일어나는 챔버(24)(즉, 광분해 챔버)를 포함한다. 챔버(24)는 카트리지(10)를 포함할 수 있고, 산소 함유 가스(OC) 또는 산화질소(NO)를 투과하지 않는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 광원(26)이 챔버(24) 외부에 위치되면(도 2에 도시된 바와 같이), 챔버(24)는 광원(26)에 의해 발산되는 광(hv)의 파장(들)에 투명한 재료로 형성되어야 한다. 이 실시예에서, 챔버는 유리, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 등으로 형성될 수 있다. 광원(26)이 챔버(24) 내부에 위치되면, 챔버(24)는 광원(26)에 의해 발산되는 광(hv)의 파장(들)에 대해 불투명한 재료로 형성되어야 한다. 이 실시예에서, 챔버(24)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 스테인리스 강 등으로 형성될 수 있다.

챔버(24)는, 산소 함유 가스(OC)를 도입하는데 사용되는 도관(28)에 연결되는 입구(32), 및 출력 가스(OG)의 스트림을 이송하는데 사용되는 도관(30)에 연결되는 출구(34) 주위에 밀봉될 수 있다. 또한, 챔버(24)는 일회용일 수 있으므로, 전체 NO 생성 시스템(22A)은 그 유효 수명이 종료될 때 폐기될 수 있거나, 챔버(24)는 NO 카트리지(10,10A,10B)가 교체될 수 있는 개구를 포함할 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22A)은 카트리지(10,10A,10B)를 포함한다. NO 카트리지(10)는 도 1a를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, NO 카트리지(10A,10B)는 기판(12)과 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 포함하는 도 1d 또는 도 1e를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, NO 카트리지(10,10A,10B)는 NO 공여체(14), 및 기판(12)의 양면들(S₁,S₂) 상에 위치된 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 포함하기 때문에, NO는 별도의 광원(26)을 사용하여 NO 카트리지(10)의 양면들로부터 생성될 수 있다. 도 2에 상세히 도시되지는 않았지만, NO 공여체(14)는 접착제(18)와 함께 기판 표면들(S₁,S₂) 상에 또는 캐버티/캐버티들(21) 내부에 위치될 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22A)은 광원(26)을 포함한다. 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)의 광분해를 개시하기 위해 광을 발산할 수 있는 임의의 광원(26)이 사용될 수 있다. 다시 말해서, 산화질소가 NO 공여체(14)로부터 방출되게 하는 광의 특정 파장 또는 파장들을 발산할 수 있는 임의의 광원(26)이 사용될 수 있다. 따라서, 광원(26)은 사용되는 NO 공여체(14) 및 NO의 원하는 방출 속도에 부분적으로 의존할 수 있다. 예를 들어, 광원(26)은 고강도 발광다이오드(LED), 레이저 다이오드, 램프 등일 수 있다. 적합한 LED들은 340nm, 385nm, 470nm 또는 565nm와 같이, 약 340nm 내지 약 600nm의 범위의 공칭 파장을 가질 수 있다.

하나 이상의 광원들(26)은 단일 표면(S₁,S₂) 상에 위치된 NO 공여체(14)로부터 NO를 방출하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 광원을 사용하면 NO 방출을 더 제어할 수 있다. 예를 들어, 더 높은 레벨의 NO가 바람직하면, 표면(S₁)을 향하는 모든 광원들(26)이 표면(S₁) 상의 NO 공여체(14)를 향해 광을 발산하도록 작동될 수 있고, 더 낮은 레벨의 NO가 바람직하면, 일부 광원들(26)이 작동될 수 있다.

광원(26)은 NO 공여체(14)를 광(hv)에 선택적으로 노출시키도록 위치된다. 광원(26)은 광 투명 챔버(24)의 외부에 위치될 수 있고, 또는 불투명한 챔버(24) 내부에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(26)은 챔버(24)(예, 내부 또는 외부)에 부착될 수 있다. 챔버(24)가 일회용인 실시예에서, 광원(26)은 챔버(24)와 함께 배치될 수 있다. 챔버(24)가 일회용이 아인 실시예에서(그러나 일회용 카트리지(10)를 수용할 때), 광원(26)은 NO 카트리지들(10)과 함께 재사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 광원(26)은 또한 챔버(24)의 내부 또는 외부로부터 분리될 수 있으므로, 그것의 유효 수명이 종료될 때 교체될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 광원(26)은 챔버(24)를 수용하는 디바이스 하우징(미도시)에 부착될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 광원(26)은 챔버(24)에 직접 부착되지 않을 수 있지만, 작동될 때, NO 공여체(14)로 광(hv)을 직접 유도시키도록 위치된다. 이러한 실시예들에서, 광원(26)은 디바이스 하우징으로부터 분리될 수 있으므로, 그것의 유효 수명이 종료될 때 교체될 수 있다.

광원(26)이 챔버(24)의 내부에 부착될 때, 임의의 접착제 또는 다른 적절한 고정 메커니즘은 내부 챔버 벽에 광원(26)을 부착하기 위해 사용될 수 있다. 광원(26)이 챔버(24)의 외부에 부착될 때(도 2에 도시된 바와 같이), 임의의 광 투명 접착제(36) 또는 광원(26)으로부터의 광을 차단하지 않는 임의의 다른 적절한 고정 메커니즘은 광원(26)을 외부 챔버 벽에 광원(26)을 부착시키는데 사용될 수 있다. 또한, 광원(26)은 챔버(24) 외부에 작동가능하게 위치될 수 있지만, 챔버(24)에 부착되지 않을 수 있다.

전자 회로는 광원(26)에 작동가능하게 연결되어 광원(26)의 온/오프 시기, 온 사이클의 지속 시간, 강도, 출력 표면 밀도(power surface density) 등을 제어할 수 있다. 전자 회로는 감지 및 피드백 시스템의 일부일 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.

광원(26)은 예를 들어, 카트리지(10) 당 최대 8시간까지 임의의 시간 간격 동안 온될 수 있으므로, 이러한 시간 간격 동안 NO를 광분해적으로 방출할 수 있다. 카트리지(10) 내의 NO 공여체(14)의 양에 따라 더 긴 시간 간격들이 가능할 수 있다. NO 생성을 중지하고자 할 때, 광원(26)이 오프되고 따라서 광(hv)은 더 이상 NO 공여체(14) 상에 발산되지 않는다. 더 큰 기판들(12)이 사용될 때 및/또는 더 많은 양의 NO 공여체(14)가 사용될 때 NO 방출 수명은 더 길어질 수 있다.

이러한 실시예에서, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO 가스는 막(16)을 통해 챔버(24) 속으로 침투한다. NO 공여체(14)의 광분해는 에어로졸 방울(droplet)들과 NO 가스를 생성할 수 있다. 에어로졸 방울들은 다양한 의료 응용 분야들에 바람직하지 않다. 막(16)은 에어로졸 방울들이 NO 가스와 함께 챔버(14) 속으로 들어가는 것을 방지한다는 것을 이해해야 한다.

또한, 도 2에 도시된 가스 전달 디바이스(20A)는 산소 함유 가스(OC)를 챔버(24) 속으로 도입하기 위해 챔버(24)(예, 입구(32))에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28)을 포함한다. 산소 함유 가스(OC)는 적어도 실질적으로 순수 산소 가스(O₂), 또는 공기, 또는 산소를 포함하는 저산소성(hypoxic) 가스일 수 있다. 이러한 실시예에서, 산소 함유 가스(OC)는, 산소 함유 가스(OC)의 흐름을 조절할 수 있거나, 입구(32)로 향하는 산소 함유 가스(OC)의 흐름을 조절하기 위한 유동 컨트롤러에 커플링될 수 있는 임의의 적절한 가스 공급원(예, 압축 가스 실린더(미도시), 주변 공기를 전달하는 가스 펌프(38) 등)으로부터 전달될 수 있다. 임의의 적절한 가스 유속이 사용될 수 있다. 예를 들어, 산소 함유 가스(OC)의 유속은 약 50mL/분 내지 약 5L/분의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 가스 공급원 또는 유동 컨트롤러는 출력 가스(OG) 스트림이 약 20%의 산소 내지 약 99.99%의 산소를 포함하도록 산소 함유 가스(OC)의 흐름을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 100%의 포화 공기가 산소 함유 가스(OC)로 사용될 수 있고, 이것은 출력 가스(OG) 스트림 내에서 약 10mg/L(ppm)의 O₂에 상응한다.

흡기 가스 도관(28)은 적어도 산소 함유 가스(OC) 및 산화질소에 대한 투과성이 낮거나 전혀 없는 튜브일 수 있다. 적합한 튜브 재료의 예들은 폴리(비닐 클로라이드)(PVC), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 플루오르화 폴리머들 등을 포함한다.

챔버(24)에서, 산소 함유 가스(OC)는 광분해적으로 방출되는 NO 가스와 혼합되어 출력 가스(OG) 스트림을 형성한다. 출력 가스(OG)의 스트림은 출구(34)를 통해 출구 도관(30)으로 NO 생성 시스템(22A)을 빠져나갈 수 있다. 출구 도관(30)은 출력 가스(OG) 내의 적어도 산소 함유 가스(OC) 및 산화질소에 대한 투과성이 낮거나 없는 튜브일 수 있다. 또한, 스트림이 바람직한 목적지(예, 수용자(40))로 전달되기 전에 이산화질소(NO₂)의 형성을 방지하기 위해 출구 도관(30)의 길이는 비교적 짧을 수 있다. 산소 함유 가스(OC)는 수용자(40)에게 전달되기 직전에 도입되기 때문에, NO와 산소 함유 가스(OC) 사이의 짧은 접촉 시간으로 인해 NO 농도에 대한 영향은 최소화되거나 전혀 없다.

일부 실시예들에서, 출력 가스(OG) 스트림은 유속을 제어하기 위한 조절기를 포함할 수 있는 가스 공급원으로부터의 압력의 결과로 이송될 수 있다. 다른 실시예들에서, 출력 가스(OG) 스트림은 하류에 위치된 진공으로부터의 압력의 결과로서 이송될 수 있다.

출구 도관(30)은 전달 도관(46)일 수 있거나, 전달 도관(46)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 전달 도관(46)은 출력 가스(OG) 스트림을 수용자/환자(40)에게 이송시킬 수 있는 흡입 유닛(48)에 작동가능하게 연결된다. 전달 도관(46)은 출력 가스(OG) 스트림에 대해 불투과성인 임의의 적합한 폴리머 또는 다른 튜브일 수 있다. 일 실시예에서, 전달 도관(46)은 또한 출력 가스(OG) 스트림이 NO 생성 시스템(22A)으로 역류하지 않도록 일방향 밸브를 가질 수 있다. 흡입 유닛(48)은 인공 호흡기, 안면 마스크, 코(nasal) 캐뉼라, 또는 출력 가스(OG) 스트림을 환자(40)의 기도(airways)로 전달하기 위한 다른 적절한 장치일 수 있다.

가스 전달 디바이스(20A)는 감지 및 피드백 시스템을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 및 피드백 시스템은 출력 가스(OG)의 산화질소 레벨(즉, NO 농도)을 모니터링하기 위해 출력 가스(OG) 스트림과 접촉하는 센서(42), 및 센서(42)와 광원(26)에 작동가능하게 연결된 컨트롤러(44)를 포함하고, 컨트롤러(44)는 센서(42)로부터의 산화질소 레벨에 응답하여 광원(26)의 파라미터를 조정할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 감지 및 피드백 시스템은 또한 NO₂ 농도를 모니터링하기 위한 별도의 센서를 포함할 수 있음을 이해해야 한다.

센서(들)(42)는 출력 가스(OG) 스트림과 접촉되게 위치될 수 있다. 센서(들)(42)는 출력 도관(30) 내에, 또는 전달 도관(46) 내에, 또는 출력 도관(30) 또는 전달 도관(46)으로부터 분리되거나 분기된 다른 도관 내에 위치될 수 있다. 다른 도관이 사용될 때, 그것은 출력 가스(OG) 스트림의 일부를 수용하여 이를 센서(42)로 이송한다. 센서(들)(42)는 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 피드백 제어를 위해, NO 레벨과 NO₂ 레벨을 모니터링하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 피드백 제어는, O₂와 NO의 반응에 의해 생성될 수 있고 수용자/환자(40)에게 유독할 수 있는 NO₂(이산화질소)의 형성을 방지하는데 도움이 된다.

NO 방출의 더 양호한 피드백 제어를 위해, 센서(들)(42)를 광분해 챔버(24,24',52)에 가깝게 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 센서(들)(42)를 흡입 유닛(48)에 가깝게(예, 흡입 유닛(48)으로부터 약 3피트 이내) 위치시키는 것이 또한 바람직할 수 있다. 이러한 위치결정은 피드백 제어를 지연시킬 수도 있지만, 환자(40)로 들어가는 가스 스트림이 더 높은 NO 레벨들과 더 낮은 NO₂ 레벨들을 갖도록 보장하기 위해 바람직할 수 있다.

임의의 적절한 NO 센서(42)가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(42)는 전류측정(amperometric) NO 센서이다. 전류측정 센서의 하나의 유형은 가스 투과성 막 뒤의 내부 백금(Pt) 전극 위치에서 NO의 질산염(NO₃-)으로의 산화를 기반으로 하는 Shibuki-스타일 센서(미도시)이다. 다른 실시예에서, 센서(42)는 화학발광(chemiluminescence) 센서이다.

다른 예시적인 전류측정 NO 센서는 폴리머 전해질(즉, 이오노머 필름)의 표면 상에 직접 증착(예어, 화학적 환원에 의해)되는 작동 전극(들)(예, 백금, 금 등)을 포함한다. 센서(42)의 이러한 예는 또한 이오노머(ionomer) 상(phase)을 적시는 내부 전해질 용액 내에 침지된 기준 전극과 카운터 전극을 포함한다. 이러한 센서에서, 출력 가스(OG) 스트림의 일부는 작동 전극(들)의 표면 위로 유동한다. 양(positive) 전위가 인가되고(예, Ag/AgCl에 대해 약 1V), 전기화학적 반응이 작동 전극(들)과 이오노머 필름의 계면에서 발생한다. 일 실시예에서, 작동 전극(들)에 인가되는 양 전위는 약 0.2V 내지 약 1.1V의 범위이다. 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO는 전기화학적으로 아질산염/질산염으로 산화되어 NO(g) 레벨에 비례하는 전류 신호들을 출력한다.

다른 실시예들에서, 전류측정 NO 센서는 작동 전극(들)과 동일한 이오노머 필름의 표면 상에 다른 작동 전극을 포함할 수 있고, NO₂ 만(NO가 아님)이 산화되어 감지되도록(측정된 전류를 통해) 더 적은 양의 전위가 다른 작동 전극에 인가될 수 있다. NO 센서 신호는 이중 전위기(bipotentiostat)를 사용하여 존재하는 임의의 NO₂에 대해 수정될 수 있다. 이러한 전류측정 NO 센서들은 상대적으로 신속한 응답 시간을 나타내고, 작동 전극의 더 넓은 표면적은 Shibuki 구성보다 더 큰 전류를 생성한다.

본 명세서에 언급된 바와 같이, 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO₂ 레벨을 모니터링하기 위해 또 다른 센서가 포함될 수도 있음을 이해해야 한다.

센서 데이터(즉, 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO 농도 및/또는 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO₂ 농도)는 컨트롤러(44)로 전송된다. 일 실시예에서, 컨트롤러(44)는 PID 컨트롤러(비례-적분-미분 컨트롤러)이다. 도 7은, 다른 열거된 컴포넌트들과 함께, 센서들(42), 컨트롤러(44) 및 광원들(26)을 포함하는, 감지 및 피드백 시스템 내의 전자 회로의 개략도를 도시한다. ISB는 개별 센서 보드로서, 작동 전극 대 기준 전극을 일정한 전위로 유지하고 전류를 측정하는 전위기이다. 또한, ISB는 측정된 전류를 아날로그(예, 0V-3V 또는 0V-5V 전압 신호 또는 4mA-20mA 전류) 신호로 변환하고, 이러한 아날로그 신호는 디지털 신호로 쉽게 변환(아날로그 디지털(A/D) 컨버터를 사용하여)될 수 있고 컨트롤러 유닛(44) 내부에서 처리될 수 있다. 센서(42)로부터의 피드백은 전달의 끝단에서 적어도 실질적으로 일정한 농도의 NO를 얻기 위해 광원(들)(26)의 하나 이상의 파라미터들을 서보(servo)-조절하는데 사용될 수 있다. 또한, 데이터는 출력 가스(OG) 스트림의 흐름을 조절하는데 사용될 수 있다.

센서 데이터가 NO 레벨이 너무 높거나 너무 낮다는 것을 나타낼 때, 광원(26)은 온되나 오프될 수 있고, 광의 강도 및/또는 출력 표면 밀도가 조정될 수 있고 및/또는 가스들의 하나 이상의 유속이 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(42)는 출력 가스(OG) 스트림의 산화질소 레벨을 모니터링하고, 출력 가스(OG) 스트림의 산화질소 레벨에 기반하여, 컨트롤러(44)는, 광원(들)(26)의 현재 상태를 유지(예, NO가 원하는 레벨에 있을 때)하거나; 또는 NO 생성을 증가시키기 위해 광원(들)(26)을 조정(예, 출력 가스(OG) 스트림 내의 산화질소 레벨이 타겟 레벨 미만일 때)하거나; 또는 NO 생성을 감소시키기 위해 광원(들)(26)을 조정(예, 출력 가스(OG) 스트림 내의 산화질소 레벨이 타겟 레벨보다 높을 때)한다. 감지된 NO 레벨이 너무 낮으면, 하나 이상의 광원(들)(26)은 온되거나 그 휘도를 높일 수 있다. 예를 들어, 다수의 광원들(26)이 포함되어 있고 로우(low) 레벨이 감지될 때 하나가 온인 경우, 부가적인 광원(26)을 온시켜 NO 방출 속도를 높일 수 있다. 감지된 NO 레벨이 너무 높으면, 광원(들)(26)의 하나 이상이 오프되거나 그 휘도를 낮출 수 있다. 예를 들어, NO의 방출 속도를 각각 증가 또는 감소시키기 위해 광의 강도 및/또는 출력 표면 밀도는 증가 또는 감소되도록 조정될 수 있으므로, NO의 플럭스는 NO 생성 디바이스(22A)로부터 스윕(sweep)되어 출력 가스(OG) 스트림 내에 존재한다.

타겟(target) NO 레벨은 NO가 사용되는 주어진 응용에 기반할 수 있다. 타겟 레벨은 환자(40) 및 응용에 따라 매우 낮거나 매우 높을 수 있다. 예를 들어, 흡입 요법에서 신생아에 대한 NO의 타겟 레벨은 약 10ppm 내지 약 70ppm의 범위일 수 있고, 바이패스(bypass) 수술 도중에 혈소판과 기타 세포들의 활성화를 방지하기 위해 산소공급기 내에서 생성될 NO의 타겟 레벨은 약 190ppm 내지 약 210ppm의 범위일 수 있다. 또한, 폐 감염과 같은 항균 응용들의 경우, 예를 들어, 약 500ppb 내지 약 10ppm의 범위의 낮은 레벨의 NO는 흡입 요법에 유용할 수 있다.

또한, 센서 데이터는 바람직하지 않은 양의 NO₂가 출력 가스(OG) 스트림 내에 존재하는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 바람직하지 않은 양의 NO₂가 존재하는 경우, 디바이스(20A)에 대한 경보(alarm)이 발령될 수 있고 및/또는 시스템(20A)으로부터의 출력 가스(OG) 전달을 감소시키기 위해 유속이 조정될 수 있고 및/또는 그에 따라 NO 레벨이 조정될 수 있다.

또한, 가스 전달 디바이스(20A)는 이산화질소(NO₂) 필터(50)를 포함할 수 있다. NO₂ 필터(50)는 흡입 유닛(48)으로 전달되기 전에 출력 가스(OG) 스트림을 수용하기 위해 전달 도관(46) 내에 위치될 수 있다. NO₂ 필터(50)의 일부 예들은 출력 가스(OG) 스트림으로부터 이산화질소의 적어도 일부를 제거한다. 예를 들어, 실리카겔 필터(사전-조절된 실리카 입자들을 가진) 또는 소다 석회 스크러버가 있다. 이들 필터들(50)은 생리학적으로 관련이 없는 레벨로 NO₂를 감소시킬 수 있다. NO₂ 필터(50)의 다른 예들은 이산화질소를 다시 산화질소로 변환시킨다. 이러한 변환은 NO의 페이로드(payload)가 소거된(흡수된) NO₂의 형태로 손실되지 않고 오히려 NO로 다시 환원되기 때문에 바람직하다. 이러한 유형의 NO₂ 필터(50)의 예는 아스코르브산(ascorbic acid) 함침 실리카 입자들을 포함한다.

도 3을 참조하면, 가스 전달 디바이스(20B)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 가스 전달 디바이스(20B)는 도 1a에 도시된 NO 카트리지(10) 또는 도 1c에 도시된 NO 카트리지(10") 또는 도 1d 및 도 1e에 도시된 NO 카트리지(10A,10B)와 함께 사용하기에 적합하다. 이 실시예에서, 가스 전달 디바이스(20B)는, i) 내부에 NO 카트리지(10,10",10A,10B)(NO 카트리지(10,10")는 적어도 기판(12,12") 및 기판(12) 상에 또는 기판(12") 내에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 구비함)가 포함된 진공 환경(52), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 광(hv)에 선택적으로 노출시켜 NO 가스를 생성하는 광원(26)을 구비하는 산화질소(NO) 생성 시스템(22B); ⅱ) NO 생성 시스템(22B)으로부터의 NO 가스 스트림을 이송하기 위한 출구 도관(30'); 및 ⅲ) 산소 함유 가스(OC)를 도입하여 출력 가스(OG) 스트림을 형성하기 위해 출구 도관(30')에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28')을 구비한다.

가스 전달 디바이스(20B)와 함께, 본 실시예의 방법은, NO 공여체(14) 상에 광을 발산하도록 광원(26)을 작동시켜, 진공 환경(52) 내부에서 공여체(14)로부터 NO 가스를 광분해적으로 방출하는 단계; 출구 도관(30')을 통해 진공 환경(52)으로부터 NO 가스를 이송시키는 단계; 산소 함유 가스(OC)를 NO 가스에 도입하여 출력 가스(OG)를 형성하는 단계; 및 출력 가스(OG)를 원하는 목적지로 이송하는 단계를 포함한다.

진공 환경(52) 내에서, NO 가스는 산소가 없는 상태에서 생성되어, NO₂의 형성을 방지한다. 이와 같이, 진공 환경(52)은, NO 및 O₂ 모두를 투과할 수 있으므로 NO₂ 생성을 위한 마이크로반응기로서 작용할 수 있는 기판(12")(예, 실리콘 고무)을 포함할 수 있는 NO 카트리지(10")에 특히 바람직할 수 있다. 진공 환경(52)에는 산소가 없기 때문에, 진공 환경 내에 사용되는 NO 카트리지(10")는 NO₂를 생성하지 않으면서 효과적으로 NO를 광분해할 수 있다. 또한, 카트리지(10)(NO₂ 생성을 위한 마이크로반응기로서 작용하지 않음)는 진공 환경(52) 내에서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

이하, 본 실시예의 방법과 가스 전달 디바이스(20B)의 세부 내용이 설명될 것이다.

가스 전달 디바이스(20B)의 NO 생성 시스템(22B)은 광분해가 발생하는 진공 환경(52)(즉, 광분해 챔버)을 포함한다. 진공 환경(52)은, 카트리지(10,10")를 포함할 수 있고 진공 펌프에 의해 제거되는 공기 및 다른 가스를 가질 수 있는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있는 진공 챔버일 수 있다. 진공 환경(52)을 위한 예시적인 재료들은 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 고밀도 세라믹, 유리 또는 아크릴을 포함한다. 진공 환경(52)을 위해 불투명한 재료가 사용되는 경우, 진공 환경(52)은 광원(26)에 의해 발산되는 광(hv)의 파장(들)에 투명한 재료로 형성된 윈도우(54)를 포함할 수 있다.

진공 환경(52)은 NO 카트리지(10,10",10A,10B)가 그 사용 수명이 종료될 때 교체될 수 있는 개구를 포함할 수 있다.

또한, 진공 환경(52)은 NO 가스를 진공 환경(52) 밖으로 출구 도관(30')으로 펌핑할 수 있는 진공 펌프(56)에 작동가능하게 연결된 출구(34)를 가진다.

또한, NO 생성 시스템(22B)은 카트리지(10,10",10A,10B)를 포함한다. NO 카트리지(10)는 도 1a를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, 또는 NO 카트리지(10")는 도 1c를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, 또는 NO 카트리지(10A,10B)는 도 1d 또는 도 1e를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, NO 카트리지(10A,10B)는 기판(12) 및 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 포함하는 도 1d 또는 도 1e를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있다. 카트리지(10,10",10A,10B)는 NO 공여체(14)가 광원(26)을 직접 향하도록 진공 환경 내부에 위치될 수 있음을 이해해야 한다.

또한, NO 생성 시스템(22B)은 광원(26)을 포함한다. 광원(26)은 도 2를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있다. 광원(26)은 NO 공여체(14)를 광(hv)에 선택적으로 노출시키도록 위치될 수 있다. 디바이스(22B)에서, 광원(26)을 진공 환경(52) 외부에 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 일부 예들에서, 광원(26)은 임의의 광 투명 접착제 또는 광원(26)으로부터의 광을 차단하지 않는 다른 적절한 고정 메커니즘를 통해 진공 환경(52)의 외부에 직접적으로 부착될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 광원(26)은 진공 환경(52)의 외부에 부착되지 않을 수 있지만, 오히려 윈도우(54)을 통해 광(hv)을 발산하도록 작동가능하게 배치될 수 있다(도 3 참조).

전자 회로는 광원들(26)의 온/오프 시기, 온 사이클의 지속 시간, 광의 강도, 출력 표면 밀도 등을 제어하기 위해 광원(26)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예시적인 디바이스(20B)에서, 광원(26)은 예를 들어, 카트리지(10,10",10A,10B) 당 최대 8시간까지, 임의의 시간 간격 동안 온될 수 있으므로, 이러한 시간 간격 동안 NO를 광분해적으로 방출할 수 있다. 카트리지(10,10',10A,10B) 내의 NO 공여체(14)의 양에 따라 더 긴 시간 간격들이 가능할 수 있다. NO 생성을 중지하고 싶을 때, 광원(26)이 오프되어 광(hv)은 더 이상 NO 공여체(14) 상에 발산되지 않는다. 더 큰 기판(12,12")이 사용될 때 및/또는 더 높은 농도의 NO 공여체(14)가 사용될 때, NO 방출 수명이 더 길어질 수 있다.

이 실시예에서, NO 공여체(14)의 광분해는 순수한 NO 가스(즉, 다른 가스가 없음)를 생성한다. 형성되는 임의의 에어로졸 방울들은, i) NO 카트리지(10,10A,10B)의 막(16)에 의해 진공 환경(52)으로 들어가는 것이 방지될 수 있고, 또는 ⅱ) NO 카트리지(10",10A,10B)의 기판(12") 내부에 갇힌 채로 남아 있을 수 있다.

이와 같이, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO 가스는 진공 환경(52) 내에 존재하는 유일한 가스이다. 순수한 NO 가스는 진공 펌프(56)로부터의 압력의 결과로서 진공 환경(52) 밖으로 이송될 수 있다. NO 가스는 출구 도관(30')(도 2를 참조하여 설명된 출구 도관(30)과 동일한 재료로 형성될 수 있음)을 통해 이송될 수 있다.

도 3에 도시된 가스 전달 디바이스(20B)는 또한 산소 함유 가스(OC)를 도관(30') 내부의 NO 가스에 도입하기 위해 출구 도관(30')에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28')을 포함한다. 흡기 가스 도관(28')은, 전술한 실시예의 흡기 가스 도관(28)에 대해 설명된 임의의 재료일 수 있다. 또한, 산소 함유 가스(OC)는 도 2를 참조하여 언급된 임의의 예들(예, 순수 산소(O₂) 가스, 또는 공기 또는 산소를 포함하는 저산소성 가스)일 수 있고, 도 2를 참조하여 언급된 임의의 가스 공급원들로부터 전달될 수 있다. 산소 함유 가스 공급원은, 흡기 가스 도관(28') 속으로 들어가는 산소-함유 가스(OC)의 유동을 조절하기 위한 유량 컨트롤러를 포함할 수 있고, 또는 유량 컨트롤러에 커플링될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 임의의 적절한 가스 유속이 사용될 수 있다.

흡기 가스 도관(28')에서, 산소 함유 가스(OC)는 광분해적으로 방출되는 NO 가스와 혼합되어 디바이스(20B)의 출력 가스(OG) 스트림을 형성한다.

가스 전달 디바이스(20B)에서, 출구 도관(30')과 흡기 가스 도관(28')은 전달 도관(46)에 작동가능하게 연결되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 전달 도관(46)은, 출력 가스(OG) 스트림을 수용자/환자(40)에게 전달할 수 있는 흡입 유닛(48)에 작동가능하게 연결된다. 전달 도관(46)과 흡입 유닛(48)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다.

이 실시예에서, 흡기 가스 도관(28')과 전달 도관(46)의 길이는, 스트림이 바람직한 목적지(예, 수용자(40))로 전달되기 전에 NO₂의 형성을 방지하기 위해 상대적으로 짧을 수 있다. 산소 함유 가스(OC)는 수용자(40)에게 전달되기 직전에 도입되기 때문에, NO와 산소 함유 가스(OC) 사이의 짧은 접촉 시간으로 인해, NO 농도에 대한 영향은 최소화되거나 전혀 없다.

가스 전달 디바이스(20B)는 감지 및 피드백 시스템을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 및 피드백 시스템은 출력 가스(OG)의 산화질소 레벨(즉, NO 농도)을 모니터링하기 위해 출력 가스(OG) 스트림과 접촉하는 센서(42), 및 센서(42)와 광원(26)에 작동가능하게 연결된 컨트롤러(44)를 포함하고, 컨트롤러(44)는 센서(42)로부터의 산화질소 레벨에 응답하여 광원(26)의 파라미터를 조정할 수 있다.이 실시예의 센서(들)는 또한 출력 가스(OG)의 이산화질소 레벨을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 감지 및 피드백 시스템(센서(42), 컨트롤러(44), 및 전자 회로를 구비함)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다. 센서 데이터(즉, 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO의 농도 및/또는 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO₂의 농도)는, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 예컨대, NO 생성 시스템(22B)으로부터의 NO 방출을 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

또한, 가스 전달 디바이스(20B)는 이산화질소(NO₂) 필터(50)를 포함할 수 있다. NO₂ 필터는 흡입 유닛(48)으로 전달되기 전에 출력 가스(OG) 스트림을 수용하기 위해 전달 도관(46) 내에 위치될 수 있다. 본 명세서에 기술된 NO₂ 필터(50)의 임의의 예들은 가스 전달 디바이스(20B)에 사용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 가스 전달 디바이스(20C)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 가스 전달 디바이스(20C)는 도 1a에 도시된 NO 카트리지(10), 또는 도 1c에 도시된 NO 카트리지(10"), 또는 도 1d 및 도 1e에 도시된 NO 카트리지(10A,10B)와 함께 사용하기에 적합하다. 이 실시예에서, 가스 전달 디바이스(20C)는, i) 내부에 NO 카트리지(10,10")(NO 카트리지(10,10",10A,10B)는 적어도 기판(12,12") 및 기판(12) 상에 또는 기판(12") 내에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 구비함)가 포함된 챔버(24), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 광(hv)에 노출시켜 NO 가스를 생성하도록 작동가능하게 위치된 광원(26)을 포함하는 산화질소(NO) 생성 시스템(22C); ⅱ) 질소 가스(N₂)를 챔버(24')로 전달하기 위한 입구 도관(58); ⅲ) 챔버(24')로부터 질소 가스와 NO 가스의 스트림을 이송하기 위한 출구 도관(30"); 및 iv) 산소 함유 가스(OC)를 도입하여 디바이스(20C)의 출력 가스(OG) 스트림을 형성하기 위해 출구 도관(30")에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28")을 구비한다.

가스 전달 디바이스(20C)와 함께, 본 실시예의 방법은, 광원(26)을 작동시켜 NO 공여체(14) 상에 광을 발산하여 챔버(24') 내부의 공여체(14)로부터 NO 가스를 광분해적으로 방출하는 단계; 질소 가스를 챔버(24')로 도입하여 챔버(24')로부터의 NO 가스를 스윕시키는 단계; 출구 도관(30")을 통해 챔버(24)로부터 N₂/NO 가스 혼합물을 이송시키는 단계; 산소 함유 가스(OC)를 N₂/NO 가스 혼합물에 도입하여 출력 가스(OG)를 형성하는 단계; 및 출력 가스(OG)를 원하는 목적지로 이송하는 단계를 포함한다.

이 실시예에서, N₂는 스윕(sweep) 가스로 사용되므로, 챔버(24') 내에는 산소가 거의 또는 전혀 존재하지 않는다. 이것은 NO와 O₂ 모두를 투과할 수 있는 기판(12")(예, 실리콘 고무)을 포함할 수 있으므로, NO₂ 생성을 위한 마이크로반응기로서 작용할 수 있는 NO 카트리지(10")와 함께 디바이스(20C)를 사용하기에 적합하게 한다. N₂ 스윕 가스는 산소의 존재를 최소화하므로, NO 카트리지(10")는 챔버(24') 내에 너무 많은(있는 경우) NO₂를 생성하지 않으면서도 효과적으로 NO를 광분해적으로 방출하는데 사용될 수 있다. N₂ 스윕 가스는 환자에게 전달되기 전에 산소 함유 가스와 혼합될 수 있다. 또한, 카트리지(10)(NO₂ 생성을 위한 마이크로반응기로서 작용하지 않음)는 이 실시예에 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

본 실시예의 방법과 가스 전달 디바이스(20C)의 세부 내용이 이하 설명될 것이다.

디바이스(20C)의 NO 생성 시스템(22C)은 챔버(24')를 포함한다. 이 실시예에서, 챔버(24')는 전술한 실시예들의 챔버(24)에 대해 설명된 임의의 예들일 수 있거나 진공 환경(52)일 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22C)은 카트리지(10,10",10A,10B)를 포함한다. NO 카트리지(10)는 도 1a를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, NO 카트리지(10")는 도 1c를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, NO 카트리지(10A,10B)는 기판(12) 및 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 포함하는 도 1d 및 도 1e를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있다. NO 공여체(14)가 광원(26)을 직접 향하도록 카트리지(10,10",10A,10B)는 챔버(24') 내부에 위치될 수 있음을 이해해야 한다.

이 실시예에서, 광원(26)은 챔버(24') 내부에 도시된다. 광원(26)은 대안적으로 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 임의의 예들에 따라 챔버(24')의 외부에 위치될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 광원(26)은 도 2를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, 광원(26)이 챔버(24') 내부에서 NO 공여체(14)를 조명하도록 위치되는 한, 본 명세서에 개시된 전자 회로와 전기적으로 통신할 수 있다.

챔버(24')는 질소 가스를 챔버(24')로 전달하는 입구 도관(58)에 부착된 입구(32)를 포함한다. 질소(N₂) 가스는 압축 가스 탱크(60) 또는 산소 스크러버와 같은 가스 공급원로부터 입구 도관(58)으로 공급될 수 있다. 압축 가스 탱크(60)는 압축된 질소(N₂) 가스를 포함할 수 있고, 조절기는 입구 도관(58)으로 들어가는 질소(N₂) 가스의 유량을 제어한다. 산소 스크러버(미도시)는 주변 공기를 산소 스크러버 속으로 유입시키는 펌프에 작동가능하게 연결될 수 있다. 주변 공기는 산소 스크러버의 용액 또는 입자층으로 향하고, 산소 스크러버는 주변 공기로부터 산소를 제거하여 입구 도관(58)으로 전달되는 질소(N₂) 가스를 생성할 수 있다. 질소(N₂) 가스는 주변 공기로부터 파생되는 혼합 가스일 수 있고, 혼합 가스는 질소 가스, 아르곤 가스, 이산화탄소 및 잠재적으로 소량의 기타 비-산소 가스를 포함한다. 일 실시예에서, 산소 스크러버는 공기로부터 산소의 적어도 50%를 제거하므로, 혼합 가스는 10% 미만의 산소 가스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 산소 스크러버는 혼합 가스가 5% 이하의 산소 가스를 포함하도록 공기로부터 충분한 산소를 제거한다.

디바이스(20C)의 이러한 실시예에서, 입구 도관(58)은 질소(N₂) 가스를 산화질소 생성 시스템(22C)으로 전달하고, 시스템(22C)에서, NO는 광분해적으로 생성되거나 광원(26)을 사용하여 본 명세서에 설명된 방식으로 광분해적으로 생성될 것이다. 질소(N₂) 퍼지 가스는 챔버(24')로 직접 도입될 수 있고, 또는 질소(N₂) 퍼지 가스의 선형, 비선형, 질량 또는 체적 유량을 측정하고 제어하는 유량계(62)를 먼저 통과할 수도 있다.

시스템(22C)에 도입되는 질소(N₂) 퍼지 가스는 생성되는 산화질소를 픽업한다. 질소(N₂) 가스와 산화질소의 결과적인 스트림(N₂/NO)은 출구(34)를 통해 시스템(22C) 밖으로 이송된다. 형성된 임의의 에어로졸 방울들은, i) NO 카트리지(10,10A,10B)의 막(16)에 의해 챔버(24') 속으로 들어가는 것이 방지될 수 있고, 또는 ⅱ) NO 카트리지(10",10A,10B)의 기판(12") 내부에 갇혀서 머물게 된다. N₂/NO 가스 스트림은 출구 도관(30")을 통해 이송된다.

또한, 도 4에 도시된 가스 전달 디바이스(20C)는 산소 함유 가스(OC)를 N₂/NO 가스 스트림에 도입하여 본 디바이스(20C)의 출력 가스(OG)를 형성하기 위해 출구 도관(30")에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28')을 포함한다. 흡기 가스 도관(28')은 전술한 바와 같은 흡기 가스 도관(28)에 대해 설명된 임의의 재료일 수 있다. 더욱이, 산소 함유 가스(OC)는 도 2를 참조하여 언급된 임의의 예들(예, 순수 산소 가스(O₂), 또는 공기 또는 산소를 포함하는 저산소성 가스)일 수 있고, 도 2를 참조하여 언급된 임의의 가스 공급원으로부터 전달될 수 있다. 가스 공급원의 예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 산소 탱크(64)이다. 예컨대, 탱크(64)와 같은 산소 함유 가스 공급원은, 흡기 가스 도관(28')으로의 산소 함유 가스(OC)의 흐름을 조절하기 위한 유동 컨트롤러를 포함하거나 이에 결합될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 임의의 적절한 가스 유속이 사용될 수 있다. 산소 함유 가스(OC)의 유속은 연속적이거나 간헐적일 수 있고, 산소 함유 가스(OC)의 조성 및 흡기 산소의 원하는 분율(즉, FiO₂)에 의존할 수 있다.

가스 전달 디바이스(20C)에서, 출구 도관(30")과 흡기 가스 도관(28')은 전달 도관(46)에 작동가능하게 연결되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 전달 도관(46)에서, 산소 함유 가스(OC)는 N₂/NO 가스 스트림과 혼합되어 디바이스(20C)의 출력 가스(OG) 스트림를 형성한다.

전달 도관(46)은 출력 가스(OG) 스트림을 수용자/환자(40)에게 전달할 수 있는 흡입 유닛(48)에 작동가능하게 연결된다. 전달 도관(46)과 흡입 유닛(48)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다.

이 실시예에서, 전달 도관(46)의 길이는 스트림이 바람직한 목적지(예, 수용자(40))로 전달되기 전에 가스 손실을 피하기 위해 비교적 짧을 수 있다. 산소 함유 가스(OC)는 수용자(40)에게 전달되기 직전에 도입되기 때문에, NO와 산소 함유 가스(OC) 사이의 짧은 접촉 시간으로 인해 NO 농도에 대한 영향은 최소화되거나 전혀 없다.

가스 전달 디바이스(20C)는 감지 및 피드백 시스템을 더 포함할 수 있다. 실시예에서, 감지 및 피드백 시스템은 출력 가스(OG)의 산화질소 레벨(즉, NO 농도)을 모니터링하기 위해 출력 가스(OG) 스트림과 접촉하는 센서(42), 및 센서(42)와 광원(26)에 작동가능하게 연결된 컨트롤러(44)를 포함하고, 컨트롤러(44)는 센서(42)로부터의 산화질소 레벨에 응답하여 광원(26)의 파라미터를 조정할 수 있다.이 실시예의 센서(들)는 출력 가스(OG)의 이산화질소 레벨을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 감지 및 피드백 시스템(센서(42), 컨트롤러(44), 및 전자 회로를 구비함)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다. 센서 데이터(즉, 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO의 농도 및/또는 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO₂의 농도)는, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 예컨대, NO 생성 시스템(22C)으로부터의 NO 방출을 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

또한, 가스 전달 디바이스(20C)는 이산화질소(NO₂) 필터(50)를 포함할 수 있다. NO₂ 필터는 흡입 유닛(48)으로 전달되기 전에 출력 가스(OG) 스트림을 수용하기 위해 전달 도관(46) 내에 위치될 수 있다. 본 명세서에 설명된 NO₂ 필터(50)의 예들은 가스 전달 디바이스(20C) 내에서 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 가스 전달 디바이스(20D)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 가스 전달 디바이스(20D)는 도 1b에 도시된 NO 카트리지(10')와 함께 또는 NO 카트리지(10A,10B)의 일부 예들과 함께 사용하기에 적합하다. 이 실시예에서, 가스 전달 디바이스(20D)는, i) 그 내부에 NO 카트리지(10',10A,10B)(NO 카트리지(10',10A,10B)는 광 투명 기판(12'), 광 투명 기판(12')의 표면(S₁) 상에 고정된 고체의 광 민감성 NO 공여체(14), 및 고체의 광 감응성 NO 공여체(14) 상에 위치된 다공성 막(16')을 구비함)가 포함된 챔버(24), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 광 투명 기판(12')을 통해 광(hv)에 선택적으로 노출시켜 NO 가스를 생성하도록 작동가능하게 위치된 광원(26)을 구비하는 산화질소(NO) 생성 시스템(22C); ⅱ) 산소 함유 가스(OC)를 도입하고 NO 가스를 포함하는 출력 가스(OG)를 형성하기 위해 챔버(24)에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28); 및 ⅲ) NO 생성 시스템(22D)으로부터 출력 가스(OG)의 스트림을 이송하기 위한 출구 도관(30)을 구비한다. 도 5에 구체적으로 도시되지는 않았지만, 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)는 접착제(18)를 사용하여(예, 도 1b 참조) 또는 캐버티/캐버티들(21)을 이용하여(예, 도 1d 및 도 1e 참조) 기판(12')의 표면(S₁) 상에 고정될 수 있음을 이해해야 한다.

가스 전달 디바이스(20D)와 함께, 본 실시예의 방법은, 광원(26)을 작동시켜 광 투명 기판(12')을 통해 NO 공여체(14) 상에 광을 발산하여, 챔버(24) 내부의 공여체(14)로부터 NO를 광분해적으로 방출하는 단계; 산소 함유 가스(OC)를 챔버(24) 속으로 도입하여, NO와 산소 함유 가스(OC)를 혼합하여 출력 가스(OG)를 형성하는 단계; 및 출력 가스(OG)를 챔버(24)로부터 원하는 목적지로 이송하는 단계를 포함한다. 본 실시예의 방법과 가스 전달 디바이스(20D)의 세부 내용은 아래에서 설명될 것이다.

디바이스(20D)의 NO 생성 시스템(22D)은 광분해가 일어나는 챔버(24)(즉, 광분해 챔버)를 구비한다. 챔버(24)는 도 2를 참조하여 설명된 챔버의 임의의 예일 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22D)은 카트리지(10',10Al,10B)를 포함한다. NO 카트리지(10')는 도 1b를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있고, NO 카트리지(10A,10B)는 광 투명 기판(12')과 다공성 막(16')을 포함하는 도 1d 및 도 1e를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22D)은 광원(26)을 포함한다. 카트리지(10')의 기판(12')을 통해 투과될 수 있고 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)의 광분해를 개시하는 광을 발산할 수 있는 임의의 광원(26)이 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 임의의 광원들(26)이 사용될 수 있다.

도 5에 도시된 실시예에서, 광원(26)은 광 투명 기판(12')을 통해 광(hv)에 NO 공여체(14)를 선택적으로 노출시키도록 위치된다. NO 카트리지(10',10A,10B)의이러한 예에서, 막(16')은 투명하거나 불투명하다. 이와 같이, 불투명한 막(16')이 사용될 때, 도 2에 도시된 실시예와 달리, 디바이스(22D) 내의 광원(26)은 광이 막(16')을 향하도록 위치되지 않고, 오히려 광 투명 기판(12')쪽으로 광을 유도하도록 위치된다. 발산되는 광이 광 투명 기판(12)을 통해 NO 공여체(14)에 도달할 수 있는 한, 디바이스(22D) 내의 광원(25)은 본 명세서에 개시된 임의의 예들을 사용하여 챔버(24)에 부착되거나 그렇지 않으면 챔버의 내부 또는 외부에 작동가능하게 위치될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 광원(26)은 광 투명 접착제(36)로 챔버(24)에 부착된다. 다른 실시예들에서, 챔버(24)는 광원(26)과 광 투명 기판(12') 사이에서 윈도우(도 3의 윈도우(54)와 유사)를 포함할 수 있다.

전자 회로는 광원(26)에 작동가능하게 연결되어 광원(26)의 온/오프 시기, 온 사이클의 지속 시간, 강도, 출력 표면 밀도 등을 제어할 수 있다. 전자 회로는 본 명세서에 설명된 감지 및 피드백 시스템의 일부일 수 있다.

광원(26)은 예를 들어, 카트리지(10') 당 최대 8시간까지, 임의의 시간 간격 동안 온될 수 있으므로, 이러한 시간 간격 동안 광분해적으로 NO를 방출할 수 있다. 카트리지(10') 내의 NO 공여체(14)의 양에 따라 더 긴 시간 간격이 가능할 수 있다. NO 생성을 중지하고 싶은 경우, 광원(26)을 오프시켜 광 투명 기판(12')을 통해 NO 공여체(14)에 광(hv)이 더 이상 발산되지 않도록 한다. NO 방출 수명은 더 큰 기판(12')이 사용될 때 및/또는 더 많은 양의 NO 공여체(14)가 사용될 때 더 길 수 있다.

이러한 실시예에서, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO 가스는 막(16')을 통해 챔버(24) 속으로 침투한다. 막(16')은 임의의 에어로졸 방울들의 생성을 방지한다.

또한, 도 5에 도시된 가스 전달 디바이스(20D)는 챔버(24) 속으로 산소 함유 가스(OC)를 도입하기 위해 챔버(24)에 작동가능하게 연결된(예, 입구(32)에서) 흡기 가스 도관(28)을 포함한다. 흡기 가스 도관(28), 산소 함유 가스(OC), 및 가스 공급원은 도 2를 참조하여 언급된 임의의 예들일 수 있다. 또한, 산소 함유 가스 공급원은 흡기 가스 도관(28)으로 들어가는 산소 함유 가스(OC)의 유동을 조절하기 위한 유량 컨트롤러를 포함하거나 이에 커플링될 수 있다. 임의의 적절한 가스 유속은 본 명세서에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

챔버(24)에서, 산소 함유 가스(OC)는 광분해적으로 방출되는 NO 가스와 혼합되어 출력 가스(OG) 스트림을 형성한다. 출력 가스(OG)의 스트림은 NO 생성 시스템(22D)으로부터 출구(34)를 통해 출구 도관(30)으로 빠져나갈 수 있다. 출구 도관(30)은 출력 가스(OG) 내의 적어도 산소 함유 가스(OC)와 산화질소에 대한 투과성이 낮거나 전혀 없는 튜브일 수 있다. 또한, 출구 도관(30)의 길이는 스트림이 바람직한 목적지(예, 수용자(40))로 전달되기 전에 NO₂의 형성을 피하기 위해 비교적 짧을 수 있다. 산소 함유 가스(OC)는 수용자(40)에게 전달되기 직전에 도입되기 때문에, NO와 산소 함유 가스(OC) 사이의 짧은 접촉 시간으로 인해 NO 농도에 대한 영향은 최소화되거나 전혀 없다.

일부 실시예들예에서, 출력 가스(OG) 스트림은 유량을 제어하기 위한 조절기를 포함할 수 있는 가스 공급원으로부터의 압력의 결과로 이송될 수 있다. 다른 실시예에서, 출력 가스(OG) 스트림은 하류에 위치된 진공으로부터의 압력의 결과로 이송될 수 있다.

가스 전달 디바이스(20D)에서, 출구 도관(30)은 전달 도관(46)일 수 있거나 이것에 작동가능하게 연결될 수 있다. 전달 도관(46)은 출력 가스를 수용자/환자(40)에게 이송할 수 있는 흡입 유닛(48)에 작동가능하게 연결된다. 전달 도관(46)과 흡입 유닛(48)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다.

가스 전달 디바이스(20D)는 감지 및 피드백 시스템을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 및 피드백 시스템은 출력 가스(OG)의 산화질소 레벨(즉, NO 농도)을 모니터링하기 위해 출력 가스(OG) 스트림과 접촉하는 센서(42), 및 센서(42)와 광원(26)에 작동가능하게 연결된 컨트롤러(44)를 구비하고, 컨트롤러(44)는 센서(42)로부터의 산화질소 레벨에 응답하여 광원(26)의 파라미터를 조정할 수 있다.이 실시예의 센서(들)는 출력 가스(OG)의 이산화질소 레벨을 모니터링하는데도 사용될 수 있다. 감지 및 피드백 시스템(센서(42), 컨트롤러(44), 및 전자 회로를 구비함)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다. 센서 데이터(즉, 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO의 농도 및/또는 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO₂의 농도)는, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 예컨대, NO 생성 시스템(22B)으로부터의 NO 방출을 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

또한, 가스 전달 디바이스(20D)는 이산화질소(NO₂) 필터(50)를 포함할 수 있다. NO₂ 필터는 흡입 유닛(48)으로 전달되기 전에 출력 가스(OG) 스트림를 수용하기 위해 전달 도관(46) 내에 위치될 수 있다. 본 명세서에 기술된 NO₂ 필터(50)의 임의의 예들은 가스 전달 디바이스(20D) 내에서 사용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 가스 전달 디바이스(20E)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 가스 전달 디바이스(20E)는, 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e에 각각 도시된 NO 카트리지(10,10',10",10A,10B)와 함께 사용하기에 적합하다. 이 실시예에서, 가스 전달 디바이스(20E)는, i) 내부에 NO 카트리지(10,10',10",10A,10B)가 포함된 챔버(24), 및 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)를 광(hv)에 선택적으로 노출(예, 직접적으로 또는 광 투명 기판(12')을 통해)시켜 NO 가스를 생성하도록 작동가능하게 위치된 광원(26)을 구비하는 산화질소(NO) 생성 시스템(22E); ⅱ) 산소 함유 가스(OC)를 챔버(24)에 도입하기 위해 챔버(24)에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관(28); ⅲ) 챔버(24)로부터 적어도 산소 함유 가스(OC)와 NO 가스의 스트림을 전달 도관(46)으로 이송하기 위한 출구 도관(30); 및 iv) 전달 도관(46)으로 전달되기 전에 스트림(OG)을 수용하도록 위치된 이산화질소 필터(50)를 구비한다.

가스 전달 디바이스(20E)와 함께, 본 실시예의 방법은, 광원(26)을 작동시켜 NO 공여체(14) 상에 광을 발산하여 챔버(24) 내부에서 공여체(14)로부터 NO를 광분해적으로 방출하는 단계; 산소 함유 가스(OC)를 챔버(24)에 도입시켜, NO와 산소 함유 가스(OC)를 이용하여 가스 혼합물을 형성하는 단계; 챔버(24)로부터 가스 혼합물을 이산화질소 필터로 이송하고, NO₂가 감소되거나 제거되어 출력 가스(OG)가 형성되는 단계; 및 출력 가스(OG)를 전달 도관(46)으로 이송하는 단계를 포함한다.

가스 전달 디바이스(20E)는 임의의 카트리지(10,10',10",10A,10B)와 함께 사용될 수 있지만, 카트리지(10,10',10A,10B)는 NO₂를 거의 또는 전혀 생성하지 않을 수 있다. 디바이스(20E)는 카트리지(10")와 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, NO 카트리지(10")는 NO와 O₂ 모두를 투과할 수 있는 기판(12")(예, 실리콘 고무)을 포함할 수 있으므로, NO₂ 생성을 위한 마이크로반응기 역할을 할 수 있다. 이 실시예에서, 챔버(24)는 산소를 포함할 수 있고 산소 함유 가스(OC)가 거기로 도입될 수 있기 때문에, NO 카트리지(10")는 NO 가스를 광분해적으로 방출하는 것 외에도 NO₂를 생성할 수 있다. 이산화질소 필터(50)는 가스 스트림을 수용자(40)로 전달하기 전에 NO₂를 제거하기 위해 사용될 수 있다.

본 실시예의 방법과 가스 전달 디바이스(20E)의 상세한 내용은 아래에서 설명될 것이다.

디바이스(20E)의 NO 생성 시스템(22E)은 광분해가 발생하는 챔버(24)(즉, 광분해 챔버)를 포함한다. 챔버(24)는 도 2를 참조하여 설명된 챔버의 임의의 예일 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22E)은 카트리지(10,10',10",10A,10B)를 포함한다. NO 카트리지(10,10',10",10A,10B)는 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 및 도 1e를 참조하여 설명된 임의의 예들일 수 있다.

또한, NO 생성 시스템(22E)은 광원(26)을 포함한다. 고체의 광 민감성 NO 공여체(14)의 광분해를 개시하는 광을 발산할 수 있는 임의의 광원(26)이 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 임의의 광원들(26)이 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 광원(26)의 위치결정은 사용되는 NO 카트리지(10,10',10",10A,10B)에 의존할 것이다. 예를 들어, 광원(26)은 NO 카트리지(10,10A,10B)의 NO 투과성 및 광 투명성 막(16)을 향해, 또는 NO 카트리지(10',10A,10B)의 광 투명 기판(12')을 향해, 또는 NO 카트리지(10") 카트리지(10")의 기판(12") 내에 고정된 NO 공여체를 향해 광을 발산하도록 위치될 수 있다..

전자 회로는 광원(26)에 작동가능하게 연결되어, 광원(26)의 온/오프 시기, 온 사이클의 지속 시간, 강도, 출력 표면 밀도 등을 제어할 수 있다. 전자 회로는 본 명세서에 설명된 감지 및 피드백 시스템의 일부일 수 있다.

광원(26)은 예를 들어, 카트리지(10,10',10",10A,10B) 당 최대 8시간까지, 임의의 시간 간격 동안 온될 수 있으므로, 이 시간 간격 동안 NO를 광분해적으로 방출할 수 있다. 카트리지(10,10',10",10A,10B) 내의 NO 공여체(14)의 양에 따라 더 긴 시간 간격이 가능할 수 있다. NO 생성을 중지하고 싶은 경우, 광원(26)을 오프시켜 광 투명 기판(12')을 통해 NO 공여체(14) 상에 광(hv)이 더 이상 발산되지 않도록 한다. NO 방출 수명은 더 큰 기판(12, 12', 12")이 사용될 때 및/또는 더 많은 양의 NO 공여체(14)가 사용될 때 더 길 수 있다.

이 실시예에서, NO 카트리지(10) 또는 NO 카트리지(10A,10B)의 일부 예들이 사용될 때, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO 가스는 막(16)을 통해 챔버(24)로 침투한다. 이 실시예에서, NO 카트리지(10') 또는 NO 카트리지(10A,10B)의 일부 예들이 사용되면, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO 가스는 막(16')을 통해 챔버(24)로 침투한다. 이 실시예에서, NO 카트리지(10")가 사용될 때, NO 공여체(14)로부터 방출되는 NO 가스는 기판(12")을 통해 챔버(24)로 침투한다.

또한, 도 6에 도시된 가스 전달 디바이스(20E)는 챔버(24) 속으로 산소 함유 가스(OC)를 도입하기 위해 챔버(24)에 작동가능하게 연결된(예, 입구(32)에서) 흡기 가스 도관(28)을 포함한다. 흡기 가스 도관(28), 산소 함유 가스(OC), 및 가스 공급원은 도 2를 참조하여 언급된 임의의 예들일 수 있다. 또한, 산소 함유 가스 공급원은 흡기 가스 도관(28) 속으로 유입되는 산소 함유 가스(OC)의 유량을 조절하기 위한 유동 컨트롤러를 포함하거나 이에 결합될 수 있다. 임의의 적절한 가스 유속은 본 명세서에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

챔버(24)에서, 산소 함유 가스(OC)는 광분해적으로 방출되는 NO 가스와 혼합된다. NO 카트리지(10")가 사용될 때, 기판(12")은 NO와 산소 가스를 위한 마이크로반응기 역할을 할 수 있으므로, 챔버(24) 내에 일부 이산화질소가 형성될 수 있다. 이와 같이, NO 생성 시스템(22E)의 일부 예들에서, 챔버(24) 내의 가스 혼합물은 NO 가스, 산소 함유 가스(OC), 및 NO₂를 포함한다.

이러한 디바이스(20E)에서, 챔버(24) 내의 가스 혼합물은 출구(34)를 통해 출구 도관(30)으로 이송된다. 출구 도관(30)은 출력 가스(OG) 내의 적어도 산소 함유 가스(OC)와 산화질소에 대한 투과성이 낮거나 없는 튜브일 수 있다.

일부 실시예들에서, 가스 혼합물은 유량을 제어하는 조절기를 포함할 수 있는 가스 공급원으로부터의 압력의 결과로 이송될 수 있다. 다른 실시예들에서, 가스 혼합물은 하류에 위치된 진공으로부터의 압력의 결과로 이송될 수 있다.

가스 전달 디바이스(20E)에서, 출구 도관(30)은 전달 도관(46)일 수 있거나 이에 작동가능하게 연결될 수 있다. 그러나, 이 예시적인 디바이스(20E)에서, 이산화질소(NO₂) 필터(50)는 2개의 도관들(30,46) 사이에 위치된다. NO₂ 필터(50)는, 임의의 NO₂를 제거하거나 NO₂의 양을 감소시키고 디바이스(20E)의 출력 가스(OG) 스트림을 형성하기 위해, 가스 혼합물을 수용한다. 본 명세서에 기술된 NO₂ 필터(50)의 임의의 예들은 가스 전달 디바이스(20E)에서 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 출력 가스(OG) 스트림은 NO₂ 필터(50)로부터, 전달 도관(46)을 통해, 출력 가스(OG) 스트림을 수용자/환자(40)에게 전달할 수 있는 흡입 유닛(48)으로 이송될 수 있다. 전달 도관(46)과 흡입 유닛(48)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다.

가스 전달 디바이스(20E)는 감지 및 피드백 시스템을 더 포함할 수 있다. 실시예에서, 감지 및 피드백 시스템은, NO₂ 필터(50)를 통과한 후의 출력 가스(OG)의 산화질소 레벨(즉, NO 농도)과 출력 가스(OG)의 이산화질소 레벨(즉, NO₂ 농도)을 모니터링하기 위해 출력 가스(OG) 스트림과 접촉하는 센서(42)를 포함한다. 감지 및 피드백 시스템은 센서(들)(42)과 광원(26)에 작동가능하게 연결된 컨트롤러(44)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(44)는 센서(들)(42)로부터의 산화질소 레벨 및/또는 이산화질소에 반응하여 광원(26)의 파라미터를 조정할 수 있다.

감지 및 피드백 시스템(센서(42), 컨트롤러(44), 및 전자 회로를 구비함)은 도 2를 참조하여 본 명세서에 설명된 임의의 예들일 수 있다. 센서 데이터(즉, 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO의 농도 출력 가스(OG) 스트림 내의 NO₂의 농도)는 예컨대, NO 생성 시스템(22E)으로부터의 NO 방출을 증가 또는 감소시키기 위해 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

임의의 가스 전달 디바이스(20A,20B)로부터 NO 방출을 증가시키기 위해 예시적인 NO 카트리지들(10,10',10",10A,10B)이 병렬 배치로 구성될 수 있음을 이해해야 한다.

도 2 내지 도 6에는 도시되지는 않았지만, 가스 생성 디바이스(20A 내지 20E)는 전자 회로, 사용자 인터페이스 패널들, 센서들, 필터들, 가스 펌프들 등을 포함할 수도 있는 휴대용 또는 고정식 하우징들에 통합될 수 있음을 이해해야 한다. 2개의 예시적인 휴대용 디바이스 구성들은 도 8a 및 도 8b에 도시되어 있다.

본 개시를 더 설명하기 위해, 본 명세서에 Example들이 마련된다. 이러한 Example들은 예시적인 목적으로 제공되며 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.

EXAMPLES

Example 1

이 실시예에서, 2개의 상이한 NO 공여체들, 즉 S-니트로소-N-아세틸페니실라민(SNAP) 결정들 또는 고체 S-니트로소글루타티온(GSNO)은 각각 폴리디메틸실록산(PDMS) 필름들에 도핑되었다. 이들 실시예는 도 1c에 도시된 NO 카트리지(10")를 나타낸다.

각각의 결정들 또는 고체 분말들은 경화되지 않은 실리콘 고무와 혼합(blended)되고, 혼합물(blend)은 필름으로 캐스팅된 후 경화되었다. 필름 내의 SNAP 결정 농도 또는 고체 GSNO 농도는 13 wt%이었고 필름의 직경은 3mm이었다.

광분해를 개시하고 NO 가스를 생성하기 위해 385nm, 470nm 및 565nm의 공칭 파장들을 가진 LED 광원들을 사용하여 필름들에 광을 노출시켰다. 광 출력 표면 밀도는 각각의 광원에 대해 51mW/cm²로 설정되었다. 전류측정 센서를 사용하여 NO 레벨들을 탐지하였다.

도 9a는, a) 385nm, b) 470nm 및 c) 565nm에 노출될 때, 기상(gas phase)의 NO 레벨의 반응속도를 도시하고, 도 9b는, a) 385nm, b) 470nm 및 c) 565nm에 노출될 때, PDMS-SNAP 필름에 대한 누적 NO 방출을 도시한다. 도 10a는, a) 385nm, b) 470nm, 및 c) 565nm에 노출될 때, 기상의 NO 레벨의 반응속도를 도시하고, 도 10b는, a) 385nm, b) 470nm, 및 c) 565nm에 노출될 때, PDMS-GSNO 필름에 대한 누적 NO 방출을 도시한다.

도 9a 내지 도 10b는 평균값들, 및 3개의 병렬 측정값들의 평균의 표준 오차에 상응하는 에러 바(bar)들을 도시한다. 도 9a 내지 10b의 결과들은 NO 가스를 생성하기 위한 SNAP 및 GSNO의 광분해는 여러가지 상이한 광원들로 달성될 수 있음을 보여준다. 또한, 결과들은 385nm 공칭 파장을 가진 LED가 2개의 NO 공여체들 모두에 대해 가장 효과적일 수 있음을 나타낸다.

Example 2

도 9a 내지 도 10b의 결과들은 PDMS-SNAP 필름들과 PDMS-GSNO 필름들이 일정한 광 출력 표면 밀도로 조명될 때, 그러한 필름들로부터의 NO 방출이 꾸준(steady)하지 않음을 보여준다. 이와 같이, 부가적인 필름들이 준비되어 도 7에 도시된 것과 유사한 피드백 시스템으로 테스트되었다.

이 실시예에서, S-니트로소-N-아세틸페니실라민(SNAP)은 폴리디메틸실록산(PDMS) 필름들에 도핑되었다. 이들 실시예들은 도 1c에 도시된 NO 카트리지(10")를 나타낸다.

SNAP 결정들은 경화되지 않은 실리콘 고무와 혼합되었고, 그 혼합물은 필름들로 캐스팅된 후 경화되었다. 필름들 내의 SNAP 결정 농도는 13 wt%이었고 필름들의 직경은 6mm이었다.

385nm, 470nm 및 565nm의 공칭 파장들을 가진 LED 광원들이 사용되어 필름들에 광을 노출시켜 광분해를 개시하고 NO 가스를 생성하였다. 광 출력 표면 밀도는 각각의 광원에 대해 51mW/cm²로 설정되었다. 스윕 가스(수용 가스)는 200 SCCM 유속의 질소가 사용되었다. 이 실시예에서, 전류측정 NO 센서를 사용하여 전달되는 가스 내의 NO 레벨을 지속적으로 모니터링하였다. 표적 NO 레벨은 1000ppb이었고, 필요한 경우 센서 피드백을 기반으로 광 출력 표면 밀도가 조정되었다.

도 11a는, 385nm, 470nm 및 565nm에 노출된 PDMS-SNAP 필름들의 경우 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨들(더 두꺼운 라인들)과 누적 NO 방출(얇은 라인들)을 보여준다. 도 11b는 385nm LED 광원, 470nm LED 광원, 및 565nm LED 광원의 펄스 폭 변조(PWM)에 대한 듀티 사이클을 보여준다.

부가적인 PDMS-SNAP 필름들은 1,000ppb, 2,500ppb, 및 5,000ppb로 설정된 타겟 NO 레벨들로 테스트되었다. 이 테스트에서, 공칭 파장이 385nm인 광원이 사용되었고, 스윕 가스(수용 가스)는 200 SCCM 유속의 질소가 사용되었다. 전류측정 NO 센서를 사용하여 전달되는 가스 내의 NO 레벨을 지속적으로 모니터링하였고, 필요한 경우 센서 피드백을 기반으로 광 출력 표면 밀도가 조정되었다.

도 12a는 385nm에 노출된 PDMS-SNAP 필름의 경우 전달되는 가스 스트림 내의 NO 레벨(더 두꺼운 라인들)과 누적 NO 방출(얇은 라인들)을 보여준다. 도 12b는 다양한 타겟 NO 레벨들에서 385nm LED 광원의 펄스 폭 변조를 위한 듀티 사이클을 보여준다.

이러한 결과들은 본 명세서에 개시된 피드백 시스템을 사용하여 비교적 일관되고 꾸준한 NO 방출이 달성될 수 있음을 보여준다.

또 다른 PDMS-SNAP 필름들은 타겟 NO 레벨들을 500ppb, 1,000ppb, 1,500ppb, 2,000ppb, 2,500ppb 및 5,000ppb로 단계적으로 변경한 후 역방향으로 다시 변경하면서 테스트하였다. 이러한 테스트에서, 공칭 파장이 385nm인 광원이 사용되었고 스윕 가스(수용 가스)는 200SCCM 유속의 질소가 사용되었다. 전류측정 NO 센서를 사용하여 전달되는 가스 내의 NO 레벨들을 지속적으로 모니터링하였고, 필요한 경우 센서 피드백을 기반으로 광 출력 표면 밀도가 조정되었다.

도 13a는 385nm에 노출된 PDMS-SNAP 필름들에 대해 NO 설정점과 측정된 실제 NO 레벨을 도시한다. 도 13b는 다양한 타겟 NO 레벨들에서 385nm LED 광원의 펄스 폭 변조를 위한 듀티 사이클을 보여준다.

또 다른 PDMS-SNAP 필름들은 타겟 NO 레벨을 2500ppb로 설정하여 테스트하였다. 이러한 테스트의 경우, 공칭 파장이 385nm인 광원이 사용되었고, 스윕 가스(수용 가스)는 다양한 유속의 질소가 사용되었다. 전류측정 NO 센서를 사용하여 전달되는 가스 내의 NO 레벨을 지속적으로 모니터링하였고, 필요한 경우 센서 피드백을 기반으로 광 출력 표면 밀도가 조정되었다.

도 14는 질소 가스의 유속 변동에 대한 시스템 응답을 보여준다. 질소 가스 유속 변화들은 중앙에, NO 방출에 대한 영향은 상단에, 385nm LED 광원의 펄스 폭 변조에 대한 듀티 사이클에 대한 영향은 하단에 도시된다.

Example 3

PDMS-SNAP 필름들은 이산화질소가 생성되는 시기를 결정하기 위해 질소 가스와 공기를 이용하여 테스트되었다.

SNAP 결정들은 경화되지 않은 실리콘 고무와 혼합되었고, 혼합물은 필름으로 캐스팅된 후 경화되었다. 필름들 내의 SNAP 결정 농도는 13 wt%이었고 필름의 직경은 6mm이었다.

385nm의 공칭 파장을 가진 LED 광원이 사용되어 필름들에 관을 노출시켜 광분해를 개시하고 NO 가스를 생성하였다. 광 출력 표면 밀도는 51mW/cm²로 설정되었다. 일부 테스트들에서, 스윕 가스(수용 가스)는 200 SCCM 유속의 질소가 사용되었다. 다른 테스트들에서, 스윕 가스(수용 가스)는 200 SCCM 유속의 공기가 사용되었다. 이러한 실시예에서, 전달되는 가스 내의 NO 레벨을 지속적으로 모니터링하기 위해 전류측정 NO 센서가 사용되었다. 타겟 NO 레벨은 1,000ppb이었고, 필요한 경우 센서 피드백을 기반으로 광 출력 표면 밀도가 조정되었다.

도 15a는 385nm에 노출된 PDMS-SNAP 필름들의 경우 전달되는 N₂ 또는 공기 가스 스트림(더 두꺼운 라인들) 내의 NO 레벨과 누적 NO 방출(얇은 라인들)을 보여준다. 도 15b는 N₂ 가스 스트림 또는 공기 가스 스트림과 함께 사용될 때 385nm LED 광원의 펄스 폭 변조를 위한 듀티 사이클을 보여준다.

도 15a 및 도 15b의 결과들은 공기 가스 스트림이 사용될 때 이산화질소가 형성되는 것을 나타낸다. NO₂ 형성은, 산소와 NO 모두에 대해 용해성이 높기 때문에, PDMS 필름 내에서 발생할 수 있다. 따라서, NO₂ 필터 또는 진공 챔버는 본 명세서에 개시된 NO 공여체 도핑된 필름과 함께 사용될 수 있다.

Example 4

Example 3의 결과에 기반하여, 다음 테스트를 수행하였다. 이 실시예에서, S-니트로소-N-아세틸페니실라민(SNAP)은 폴리디메틸실로산(PDMS) 필름들에 도핑되었다. 이들 실시예들은 도 1c에 도시된 NO 카트리지(10")를 나타낸다.

SNAP 결정들은 경화되지 않은 실리콘 고무와 혼합되었고, 그 혼합물을 필름으로 캐스팅된 후 경화되었다. 필름들 내의 SNAP 결정 농도는 31.1mg이었고, 필름의 직경은 6mm이었다.

385nm의 공칭 파장을 가진 LED 광원을 사용하여 필름에 광을 노출시켜 광분해를 개시하여 NO 가스를 생성하였다. 광 출력 표면 밀도는 51mW/cm²로 설정되었다. 이 테스트에서, 스윕 가스(수용 가스)는 40 SCCM 유속의 질소가 사용되었다. NO와 혼합된 후, 80%의 O₂ 스트림 내에서 2,500ppb의 NO 가스를 전달하기 위해, 스윕 가스는 산소 가스(160 SCCM 유속)와 혼합되었다. 2개의 가스 스트림들을 혼합한 후 NO 농도가 측정되었다.

도 16a는 385nm에 노출된 PDMS-SNAP 필름들의 경우 결합된(combined) 스트림(실선) 내의 NO 레벨과 누적 NO 방출(점선)을 보여준다. 도 16b는 결합된 스트림과 함께 사용될 때 385nm LED 광원의 펄스 폭 변조를 위한 듀티 사이클을 보여준다.

도 16a 및 도 16b의 결과들은 질소가 적합한 스윕 가스이고 산소의 첨가가 후속적으로 NO₂ 형성을 감소시키는데 도움이 된다는 것을 보여준다.

Example 5

Example 3의 결과들에 기반하여, 다음의 테스트를 수행하였다. 이 실시예에서, 고체 S-니트로소글루타티온(GSNO)은 폴리디메틸실록산(PDMS) 필름들에 도핑되었다. 이들 실시예들은 도 1c에 도시된 NO 카트리지(10")를 나타낸다.

고체 GSNO는 경화되지 않은 실리콘 고무와 혼합되었고, 혼합물은 필름으로 캐스팅된 후 경화되었다. 필름들 내의 고체 GSNO 농도는 13wt%이었고 필름의 직경은 6mm이었다.

470nm의 공칭 파장을 가진 LED 광원을 이용하여 필름에 광을 노출시켜 광분해를 시작하고 NO 가스를 생성하였다. 광 출력 표면 밀도는 51mW/cm²로 설정되었다. 이러한 테스트에서, 스윕 가스(수용 가스)는 200 SCCM 유속의 질소 또는 200 SCCM 유속의 공기가 사용되었다. 하나의 질소 스트림은 그대로 테스트되었고, 또 다른 질소 스트림은 조절된 실리카겔 NO₂ 스크러버를 통과시킨 후 테스트되었고, 공기 스트림은 조절된 실리카겔 NO₂ 스크러버를 통과시킨 후 테스트되었다.

도 17a는 질소 스트림 내의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 도시하고, 도 17b는 조절된 실리카겔 NO₂ 스크러버를 통과시킨 후 질소 스트림의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 도시하고, 도 17c는 조절된 실리카겔 NO₂ 스크러버를 통과시킨 후 공기 스트림 내의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 도시한다. NO₂ 스크러버는 필름으로부터 사용가능한 NO 수율을 변경하지 않았지만, 산소의 존재 하에서 생성된 NO₂를 제거하였다. 방출된 로딩(loading)들은 이 모든 테스트들에서 0에 가까웠으므로, 도 17a 내지 도 17c에서 볼 수 없다.

Example 6

접착제(crystal clear GORILLA® tape)가 기판의 반대쪽 표면들에 도포되고, S-니트로소글루타티온(GSNO) 고체들은 양쪽 표면들 상의 접착제 위에 도포되었다. 트랙 에칭 폴리카보네이트 필름들은 고체들 위에 배치되어 기판 표면들에 부착되었다. 이 실시예는 도 1a 및 도 2에 도시된 NO 카트리지(10)를 나타낸다.

470nm의 공칭 파장을 가진 LED 광원을 사용하여 NO 공여체들에 광을 노출시켜 광분해를 개시하고 폴리카보네이트 막을 투과하는 NO 가스를 생성하였다. 광 출력 표면 밀도는 각각의 광원에 대해 51mW/cm²로 설정되었다. 이러한 테스트에서, 스윕 가스(수용 가스)는 4L/min 유속의 공기가 사용되었다. NO 레벨과 NO₂ 레벨은 전달되는 가스 내에서 측정되었다. 테스트들은 1,000ppb, 2,000ppb, 4,000ppb 및 8,000ppb의 타겟 NO 레벨들에서 수행되었고, 센서 피드백을 기반으로 광도가 제어되었다.

도 18a 내지 도 18d는 다양한 타겟 레벨들에서 공기 스트림 내의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 보여준다. NO 레벨들은 타겟 레벨들과 일치하고, NO₂ 레벨들은 존재하더라도 최소 레벨(도 18d)이었다.

Example 7

4개의 NO 카트리지들을 포함하는 시스템이 생성되었다.

각각의 NO 카트리지에 대해, 캐버티들을 포함하도록 다른 패턴화된 접착제가 생성되었다. 각각의 패턴화된 접착제의 경우, 절단 플로터를 사용하여 6.25mm² 면적의 육각형 캐버티들은 3M™ Optically Clear Adhesive의 200μm 두께와 47mm 직경을 가진 원형 조각으로 절단되었다. 패턴화된 접착제와 개별 캐비티의 형상은 도 1f에 도시된 것과 유사하였다. 라이너들의 어느 하나는 패턴화된 접착제들의 각각으로부터 분리되었고, 2개의 패턴화된 접착제들은 하나의 유리 기판에 부착되었고 다른 2개의 패턴화된 접착제들은 다른 유리 기판에 부착되었다. 280mg의 SNAP는 각 패턴화된 접착제의 캐버티들에 스크린 인쇄되었다. 라이너들의 다른 하나는 패턴화된 접착제들의 각각으로부터 분리되었고, 트랙 에칭 폴리카보네이트 필름/막은 각각의 패턴화된 접착제 위에 배치되어 접착되었다.

시스템을 형성하기 위해, 유리 기판들(각각 2개의 NO 카트리지들을 구비함)은 상단과 하단에서 함께 밀봉되어 각각의 카트리지의 막(16,16')이 서로 마주하게 됨으로써, 막들 사이로 공기를 유동시켰다. 시스템의 평면도는 도 20a(2개의 NO 카트리지들을 도시함)에 개략적으로 도시되고, 시스템의 상단으로부터 시스템의 하단까지 취한 시스템의 단면도는 도 20b에 도시된다. 도 20b에서, 캐비티들(21)과 NO 공여체(14)로 부여된 단면의 일부가 개략적으로 도시되고, 이러한 도면은 다수의 개별 캐비티들과 그 안에 위치된 NO 공여체를 실제로 포함할 수 있음을 이해해야 한다.

이러한 특정의 실시예에서는 사용되지 않지만, 도 20c는 다수의 NO 카트리지들을 포함하는 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 하나의 유리 기판(12,12')이 사용되고, 패턴화된 접착제는 유리 기판의 반대쪽 사이드들에 부착된다. 각각의 패턴화된 접착제의 캐버티들은 NO 공여체로 채워지고 막(16,16')은 캐버티들의 내부에 위치된 NO 공여체를 가진 패턴화된 접착제 위에 위치된다.

이러한 실시예에서, 공칭 파장이 470nm인 LED 광원을 사용하여 NO 공여체에 광을 노출시켜 광분해를 개시하고 폴리카보네이트 막을 투과하는 NO 가스를 생성하였다. 이 테스트에서, 스윕 가스(수용 가스)는 4L/min 유속의 공기가 사용되었다. 전류측정 가스 센서를 사용하여 전달되는 가스 내의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 측정하였다(도 19에서 iNO로 표시된 데이터). 광 출력은 전류측정 NO 가스 센서의 신호와 기준 신호로서 타겟 NO 레벨을 기반으로 피드백 제어되었다. 출력 가스 스트림의 NO 레벨과 NO₂ 레벨은 오존 화학발광 NO 및 NOx 분석기를 이용하여 검증되었다(도 19에서 NOA로 표시된 데이터).

도 19는 공기 스트림 내의 NO 레벨과 NO₂ 레벨을 보여준다. NO 레벨은 타겟 레벨과 대략 일치하고 NO₂ 레벨은 존재하더라고 최소 레벨이었다. 이러한 결과들은, 저-선량(low-dose) NO(10ppm) 전달의 경우, 도 1d 및 도 1e에 도시된 산화질소 카트리지가 NO₂ 스크러버없이 사용될 수 있음을 보여준다.

본 명세서에 제공된 범위들은 명시된 범위 및 명시된 범위 내의 임의의 값 또는 하위-범위를 포함하고, 이것은 명시된 범위 내의 값(들) 또는 하위-범위(들)가 명시적으로 언급된 것처럼 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 300nm 내지 약 600nm의 범위는 명시적으로 언급된 약 300nm 내지 약 600nm의 한계를 포함할뿐만 아니라 약 375nm, 약 520.5nm, 450nm, 599nm 등과 같은 개별 값, 및 약 395nm 내지 약 595nm와 같은 하위-범위도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한 "약"이 값을 설명하는데 사용되는 경우, 이것은 명시된 값으로부터의 사소한 변동(최대 +/-10%)을 포함하는 것을 의미한다.

명세서 전체에서 "하나의 실시예", "다른 실시예", "일 실시예" 등의 언급은 그 실시예와 관련하여 설명된 특정 요소(예, 특징, 구조 및/또는 특성)를 의미한다. 본 명세서에 설명된 적어도 하나의 실시예에 포함되고, 다른 실시예에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 부가적으로, 임의의 실시예에 대해 설명된 요소는 문맥이 달리 명확하게 지시하지 않는 한 다양한 다른 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야 한다.

본 명세서에 개시된 실시예들을 설명하고 청구함에 있어서, 단수로 표현된 요소는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수로 표현된 요소를 포함한다.

여러가지 실시예들이 상세하게 설명되었지만, 개시된 실시예들은 수정될 수 있으므로, 전술한 설명은 비-제한적인 것으로 간주되어야 한다.

10...NO 카트리지 12...기판
14...NO 공여체 16...막
18...접착제 19...코어 층
20...가스 전달 디바이스 22...산화질소 생성 시스템
24...챔버 26...광원
28...흡기 가스 도관 30...출구 도관
32...입구 36...접착제
34...출구 40...수용자/환자
42...센서 44...컨트롤러
46...전달 도관 48...흡입 유닛
50...NO₂ 필터 52...진공 환경
54...윈도우 58...입구 도관
60...압축 가스 탱크 62...유량계
64...산소 탱크

Claims

가스 전달 디바이스로서,
기판, 상기 기판의 표면 상에 고정된(immobolized) 고체의 광 민감성 산화질소(NO) 공여체(donor), 및 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체 상에 위치된 NO 투과성 및 광 투명성 막을 포함하는, NO 카트리지, 상기 NO 카트리지가 내부에 수용되는 챔버, 및 NO 가스를 생성하기 위해 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동가능하게 위치된 광원을 포함하는, NO 생성 시스템;
산소 함유 가스를 상기 챔버로 도입하고 상기 NO 가스를 포함하는 출력 가스를 형성하기 위해 상기 챔버에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관; 및
상기 NO 생성 시스템으로부터 출력 가스 스트림을 이송하기 위한 출구 도관을 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 NO 투과성 및 광 투명성 막은 나노(nano)다공성 막 또는 폴리카보네이트를 포함하는 마이크로다공성 막인, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 광 민감성 S-니트로소티올(nitrosothiol)인, 가스 전달 디바이스.
청구항 3에서,
상기 광 민감성 S-니트로소티올은, S-니트로소-N-아세틸-페니실라민 결정들, S-니트로소글루타티온 결정들, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 감압(pressure sensitive) 접착제에 의해 상기 기판 상에 고정되는, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 출력 가스 스트림의 산화질소 레벨을 모니터링하기 위해 상기 출력 가스 스트림과 접촉하는 센서; 및
상기 센서와 상기 광원에 작동가능하게 연결되고, 상기 센서로부터의 산화질소 레벨에 응답하여 상기 광원의 파라미터를 조정하는 컨트롤러를 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 출구 도관에 작동가능하게 연결된 전달 도관; 및
상기 전달 도관에 작동가능하게 연결된 흡입 유닛을 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 7에서,
상기 흡입 유닛으로 전달되기 전에 상기 출력 가스 스트림을 수용하기 위해 상기 전달 도관 내에 위치된 이산화질소 필터를 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체와 상기 NO 투과성 및 광 투명성 막은 상기 기판의 제1 표면 상에 위치되고;
상기 NO 카트리지는, 상기 기판의 제2 표면 상에 고정된 제2 고체의 광 민감성 NO 공여체, 및 상기 제2 고체의 광 민감성 NO 공여체 상에 위치되는 제2 NO 투과성 및 광 투명성 막을 더 포함하고;
상기 NO 생성 시스템은, 부가적인 NO 가스를 생성하기 위해 상기 제2 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동가능하게 위치된 제2 광원을 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 광원으로부터 나오는 광은 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체의 광분해를 개시하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 10에서,
상기 광원은 약 300nm 내지 약 600nm 범위의 공칭 파장을 가진, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 출력 가스 내의 NO₂ 레벨은 1ppmv(parts per million by volume) 미만인, 가스 전달 디바이스.
청구항 1에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 상기 기판 상에 형성된 캐버티 내에 고정되는, 가스 전달 디바이스.
가스 전달 디바이스로서,
광 투명(light transparent) 기판, 상기 광 투명 기판의 표면 상에 고정된 고체의 광 민감성 산화질소(NO) 공여체, 및 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체 상에 위치된 다공성 막을 포함하는, NO 카트리지, 상기 NO 카트리지가 내부에 수용되는 챔버, 및 NO 가스를 생성하기 위해 상기 광 투명 기판을 통해 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동가능하게 위치된 광원을 포함하는, NO 생성 시스템;
산소 함유 가스를 상기 챔버 내부로 도입하여 상기 NO 가스를 포함하는 출력 가스를 형성하기 위해 상기 챔버에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관; 및
상기 NO 생성 시스템으로부터 출력 가스 스트림을 수송하기 위한 출구 도관을 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 14에서,
상기 출력 가스 내의 NO₂ 레벨이 1ppmv 미만인, 가스 전달 디바이스.
가스 전달 디바이스로서,
기판, 및 상기 기판의 표면 상에 또는 기판 내에 고정된 고체의 광 민감성 산화질소(NO) 공여체를 포함하는, NO 카트리지, 상기 NO 카트리지가 내부에 수용되는 진공 환경, 및 NO 가스를 생성하기 위해 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동가능하게 위치된 광원을 포함하는, NO 생성 시스템;
상기 NO 생성 시스템으로부터 출력 가스 스트림을 수송하기 위한 출구 도관; 및
산소 함유 가스를 도입하여 출력 가스 스트림을 형성하기 위해 상기 출구 도관에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관을 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 접착제를 이용하여 상기 기재 상에 고정되고,
상기 NO 카트리지는 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체 상에 위치된 막을 더 구비하고,
상기 막은 NO 침투성이고 광에 투명한, 가스 전달 디바이스.
청구항 17에서,
상기 막은 나노다공성 또는 마이크로다공성인, 가스 전달 디바이스.
청구항 18에서,
상기 막은 폴리카보네이트 막인, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 상기 기판 상에 형성된 캐버티 내에 고정되는, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 출력 가스 스트림의 산화질소 레벨을 모니터링하기 위해 상기 출력 가스 스트림과 접촉하는 센서; 및
상기 센서와 상기 광원에 작동가능하게 연결되고, 상기 센서로부터의 산화질소 레벨에 응답하여 상기 광원의 파라미터를 조정하는 컨트롤러를 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 출구 도관과 상기 흡기 가스 도관에 작동가능하게 연결된 전달 도관; 및
상기 전달 도관에 작동가능하게 연결된 흡입 유닛을 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 22에서,
상기 흡입 유닛으로 전달되기 전에 상기 출력 가스 스트림을 수용하기 위해 상기 전달 도관 내에 위치된 이산화질소 필터를 더 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 광 민감성 S-니트로소티올인, 가스 전달 디바이스.
청구항 24에서,
상기 광 민감성 S-니트로소티올은, S-니트로소-N-아세틸-페니실라민 결정들, S-니트로소글루타티온 결정들, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 상기 기판 내에 고정되고,
상기 기판은 실리콘 고무인, 가스 전달 디바이스.
청구항 16에서,
상기 출력 가스 스트림 내의 NO₂ 레벨은 1ppmv 미만인, 가스 전달 디바이스.
가스 전달 디바이스로서,
기판, 및 상기 기판 상에 또는 기판 내에 고정되는 고체의 광 민감성 산화질소(NO) 공여체를 포함하는, NO 카트리지, 상기 NO 카트리지가 내부에 수용되는 챔버, 및 NO 가스를 생성하기 위해 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동가능하게 위치된 광원을 포함하는, NO 생성 시스템;
질소 가스를 상기 챔버로 전달하기 위한 입구 도관;
상기 챔버로부터 질소 가스와 NO 가스의 스트림을 이송하기 위한 출구 도관; 및
산소 함유 가스를 도입하고 출력 가스 스트림을 형성하기 위해 상기 출구 도관에 작동가능하게 연결된 흡기 가스 도관을 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 28에서,
상기 챔버는 진공 챔버인, 가스 전달 디바이스.
청구항 28에서,
상기 출력 가스 스트림 내의 NO₂ 레벨은 1ppmv 미만인, 가스 전달 디바이스.
가스 전달 디바이스로서,
기판; 및 상기 기판 상에 또는 기판 내에 고정되는 고체의 광 민감성 산화질소(NO) 공여체를 포함하는, NO 카트리지, 상기 NO 카트리지가 내부에 수용되는 챔버, 및 NO 가스를 생성하기 위해 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체를 광에 선택적으로 노출시키도록 작동가능하게 위치된 광원을 포함하는, NO 생성 시스템;
산소 함유 가스를 상기 챔버로 전달하기 위한 입구 도관;
적어도 상기 산소 함유 가스와 상기 NO 가스의 스트림을 상기 챔버로부터 상기 전달 도관으로 이송하기 위한 출구 도관; 및
상기 전달 도관으로 전달되기 전에 상기 스트림을 수용하도록 위치된 이산화질소 필터를 구비하는, 가스 전달 디바이스.
청구항 31에서,
상기 스트림 내의 NO₂ 레벨이 1ppmv 미만인, 가스 전달 디바이스.
고체의 광 민감성 산화질소(NO) 공여체에 선택적으로 광을 인가하여 NO 가스를 생성하는 단계;
상기 NO 가스를 산소 함유 가스와 혼합시켜 출력 가스 스트림을 형성하는 단계; 및
적어도 흡입 유닛으로 전달되기 전에 상기 출력 가스 스트림의 산화질소 레벨과 이산화질소 레벨을 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 33에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 상기 기판 상에 또는 기판 내에 고정되고,
진공 챔버 내에서 상기 산화질소 가스를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 33에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 상기 기판 상에 또는 기판 내에 고정되고,
상기 산소 함유 가스와 혼합하기 전에, 상기 산화질소 가스를 질소 가스로 스윕(sweeping)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 33에서,
전달 전에 상기 출력 가스 스트림을 이산화질소 필터를 통해 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 33에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 기판 상에 고정되고,
NO 투과성 및 광 투명성 막은 상기 고체의 광 민감성 NO 공여체 상에 위치되고,
상기 산소 함유 가스는 공기인, 방법.
청구항 33에서,
상기 고체의 광 민감성 NO 공여체는 광 투명 기판의 표면 상에 고정되고;
상기 광은 상기 광 투명 기판을 통해 선택적으로 인가되는, 방법.