ES2733343T3 - Síntesis de óxido nítrico gaseoso para inhalación - Google Patents

Abstract

Un aparato que comprende: una cámara (202) que tiene una válvula de entrada (204) para recibir un gas reactivo y una válvula de salida (206) para suministrar un gas producto; un sensor para recoger información relacionada con una o más condiciones de un sistema respiratorio asociadas con un paciente; un controlador (914) para determinar uno o más parámetros de control en función de la información recogida; y uno o más pares de electrodos (210) colocados dentro de la cámara para el inicio de una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados, caracterizado por que, el controlador recibe información relacionada con el tiempo ventilatorio de inspiración, y puede determinar los parámetros de control en función de un volumen de una inspiración real o esperado.

Description

DESCRIPCIÓN

Síntesis de óxido nítrico gaseoso para inhalación

Campo técnico

La presente invención se refiere a la síntesis de óxido nítrico gaseoso para inhalación.

Antecedentes

El óxido nítrico (NO) es un mediador crucial de muchos sistemas biológicos, y se sabe que media el control de la presión sanguínea arterial sistémica y pulmonar, ayuda al sistema inmunitario a eliminar los parásitos invasores que entran en las células, inhibe la división de las células cancerosas, transmite señales entre células cerebrales, y contribuyen a la muerte de las células cerebrales que pueden debilitar a las personas con apoplejías o ataques cardiacos. El óxido nítrico también media en la relajación del músculo liso presente, por ejemplo, en las paredes de los vasos sanguíneos, bronquios, tracto gastrointestinal y tracto urogenital. Se ha demostrado que la administración de óxido nítrico gaseoso al pulmón por inhalación produce una relajación localizada del músculo liso para tratar la hipertensión pulmonar, neumonía, insuficiencia respiratoria hipoxémica del recién nacido, etc., sin producir efectos secundarios sistémicos.

El óxido nítrico inhalado es un potente vasodilatador pulmonar local que mejora la compatibilidad de la ventilación con la perfusión, aumentando de ese modo la eficacia del transporte de oxígeno a los pulmones lesionados y aumenta la tensión arterial de oxígeno. La respiración de óxido nítrico combina un rápido inicio de acción que se produce en segundos con la ausencia de vasodilatación sistémica. Una vez inhalado, el NO se difunde a través de la vasculatura pulmonar hacia el torrente sanguíneo, donde se inactiva rápidamente por combinación con la hemoglobina. Por lo tanto, los efectos vasodilatadores del óxido nítrico inhalado se limitan a la vasculatura pulmonar. La capacidad del óxido nítrico para dilatar los vasos pulmonares de manera selectiva proporciona ventajas terapéuticas en el tratamiento de la hipertensión pulmonar aguda y crónica. El NO inhalado también se ha usado para prevenir la lesión por reperfusión isquémica después de PCI en adultos con ataques cardiacos. El NO inhalado puede producir efectos sistémicos antiinflamatorios y antiplaquetarios al aumentar los niveles de biometabolitos circulantes del NO y otros mecanismos.

El documento de Patente de Estados Unidos N.° 5.396.882 de Zapol, que se incorpora en el presente documento por referencia, describe la generación eléctrica de óxido nítrico (NO) a partir de aire a presión ambiente para fines médicos. Como se describe en el documento de Patente de Estados Unidos N.° 5.396.882, se usa un puerto de entrada de aire del sistema para introducir continuamente aire en la región del arco eléctrico.

El documento de Patente de Estados Unidos N.° 8.030.849 B2 desvela un dispositivo y un método para generar un flujo de plasma verdaderamente pulsado. Para cada impulso, el plasma pasa por tres etapas: una descarga de chispa, una descarga de brillo y una descarga de arco. Durante la operación, se aplica una tensión entre el cátodo y el ánodo y se pasa una corriente a través del cátodo, el plasma y el ánodo. Los perfiles de voltaje y corriente se seleccionan para provocar el rápido desarrollo de un flujo de plasma con las características requeridas.

El documento de Patente de Estados Unidos N.° 5.573.733 desvela un electrodo para un generador de ozono, así como un método de uso del generador de ozono. Este nuevo electrodo permite obtener un generador de ozono en el que se reduce la tensión de descomposición del aire o el gas que contiene oxígeno, se minimiza el consumo de energía y la generación de calor y se maximiza la producción de ozono. Un flujo de oxígeno que contiene gas (tal como aire) circula en el hueco de una celda del reactor del generador de ozono, mientras que se aplica una diferencia de potencial entre las superficies internas y externas de los electrodos para que los arcos eléctricos puedan pasar desde la superficie interna del dieléctrico a las puntas de las protuberancias del electrodo interno a través del gas que contiene oxígeno para generar de ese modo un gas que contiene ozono enriquecido en la salida de la celda del reactor.

El documento de Patente de Estados Unidos N.° 7.744.812 B2 desvela métodos y aparatos para generar grandes impulsos de presión que se pueden incorporar en un sistema de prensa automático para fabricar piezas, y para producción de un solo disparo de materiales de muestra con fines de investigación y desarrollo y también para consolidación de polvos a densidades más altas que se peleen conseguir mediante prensado con troquel convencional. Los grandes impulsos de presión en las prensas de fabricación se producen por calentamiento rápido de gases presurizados confinados por una descarga eléctrica de alta potencia en un volumen confinado. La ignición de los gases combustibles o la creación de arcos entre los electrodos producen gases resultantes de alta presión que se expanden rápidamente para impulsar los pistones y las matrices móviles y la compresión rápida de las cavidades de la matriz.

Sumario

En algunos aspectos, un aparato incluye una cámara que tiene una válvula de entrada para recibir un gas reactivo y una válvula de salida para suministrar un gas producto. El aparato también incluye un sensor para recoger información relacionada con una o más condiciones de un sistema respiratorio asociado con un paciente. El aparato también incluye un controlador para determinar uno o más parámetros de control en función de la información recogida. En el aparato se incluyen uno o más pares de electrodos y se colocan dentro de la cámara para iniciar una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados.

La invención se define en la reivindicación adjunta 1.

Las realizaciones pueden incluir uno o más de los siguientes.

Las condiciones asociadas con el sistema respiratorio pueden incluir uno o más de la concentración de oxígeno del gas reactivo, un caudal del gas reactivo, un volumen y tiempo de una inspiración, la concentración de oxígeno del gas producto, la concentración de óxido nítrico del gas producto, la concentración de dióxido de nitrógeno del gas producto, la concentración de ozono del gas producto, la concentración de óxido nítrico de un gas inhalado, la concentración de dióxido de nitrógeno del gas inhalado, y la presión en la cámara.

El volumen y tiempo de una inspiración se puede recibir desde un ventilador.

Un tren de impulsos puede iniciar la serie de arcos eléctricos, y el tren de impulsos puede incluir grupos de impulsos que tienen impulsos con diferentes anchos de impulso.

El ancho de impulso de los cursos iniciales en uno de los grupos de impulsos puede ser más ancho que otros impulsos en el grupo de impulsos.

Las series de arcos eléctricos pueden generar un nivel reducido de dióxido de nitrógeno.

Las series de arcos eléctricos pueden generar un nivel reducido de ozono.

Las series de arcos eléctricos se pueden iniciar cuando la cámara tiene una presión superior a 1 ATA o inferior a 1 ATA.

El aparato también puede incluir un neutralizador para reducir adicionalmente el nivel reducido de dióxido de nitrógeno, y el neutralizador puede incluir uno o más de KaOH, CaOH, CaCO3, y NaOH.

El nivel reducido de dióxido de nitrógeno puede tener una concentración que es inferior a un 20 %, un 10 %, un 6 %, o un 5 % de una concentración del óxido nítrico generado.

Los electrodos pueden incluir un metal noble.

Los electrodos pueden incluir iridio.

Los electrodos pueden incluir níquel.

El aparato puede incluir una cámara que tiene una válvula de entrada para recibir un gas reactivo y una válvula de salida para suministrar un gas producto. El aparato también puede incluir un pistón colocado dentro de la cámara y configurado para moverse a lo largo de una longitud de la cámara para dar la presión en la cámara. El aparato también puede incluir un sensor para recoger información relacionada con una o más condiciones de un sistema respiratorio asociado con un paciente. El aparato puede incluir un controlador para determinar uno o más parámetros de control en función de la información recogida. Dentro de la cámara se puede incluir y colocar uno o más pares de electrodos para iniciar una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados.

En algunos aspectos, que no son parte de la invención que se reivindica, un método incluye la recogida de información relacionada con una o más condiciones de un sistema respiratorio asociado con un paciente. El método también incluye la determinación de uno o más parámetros de control en función de la información recogida. El método también incluye el inicio de una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados.

Los detalles de una o más realizaciones se presentan en las figuras adjuntas y en la descripción que sigue a continuación. Otras características, objetos, y ventajas serán evidentes a partir de la descripción y figuras, y a partir de las reivindicaciones.

Descripción de las figuras

La FIG. 1 es un diagrama de bloques de un sistema respiratorio para producir NO.

La FIG. 2 es un ejemplo de un generador de NO.

La FIG. 3 es un ejemplo de un generador de NO.

La FIG. 4 representa un dispositivo para concentración de oxígeno.

La FIG. 5 representa un dispositivo para enfriar un gas.

La FIG. 6 es un ejemplo de un generador de NO.

La FIG. 7 es un ejemplo de un generador de NO.

La FIG. 8 es un ejemplo de un generador de NO.

La FIG. 9A es una fotografía que muestra un ejemplo de un sistema respiratorio para producir NO.

La FIG. 9B es una fotografía de un generador de NO.

La FIG. 10 presenta una representación de un tren de impulsos y un grupo de impulsos.

La FIG. 11A muestra el promedio de corriente y voltaje con una función de chispas por segundo.

La FIG. 11B muestra el promedio de potencia con una función de chispas por segundo.

FIGS. 12A-B muestra ráfagas de voltaje y corriente durante dos chispas de una descarga de 1 chispa/segundo.

La FIG. 13 muestra concentraciones de No y NO2 usando diversos materiales de electrodo.

La FIG. 14 muestra concentraciones de NO y NO2 a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactiv La FIG. 15 muestra concentraciones de NO y NO2 a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactiv La FIG. 16 muestra concentraciones de NO y NO2 a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactiv La FIG. 17 muestra niveles de ozono a diversas concentraciones de oxígeno.

La FIG. 18 muestra niveles de ozono a diversas concentraciones de oxígeno.

La FIG. 19 muestra niveles de ozono a diversas concentraciones de oxígeno.

La FIG. 20 muestra niveles de ozono a diversas concentraciones de oxígeno.

La FIG. 21 muestra concentraciones de NO y NO2 a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactivo. La

FIG. 22 muestra una configuración de prueba para medir niveles de NO y NO2 en una cámara hipobárica a

diversas presiones atmosféricas.

La FIG. 23 muestra niveles de NO y NO2 a diversas presiones atmosféricas.

La FIG. 24 es un diagrama de flujo.

La FIG. 25 ilustra un ejemplo de un dispositivo informático y de un dispositivo informático móvil que se pueden

usar para implementar las operaciones y técnicas que se describen en el presente documento.

Los mismos símbolos de referencia en las diversas figuras indican los mismos elementos.

Descripción detallada

La síntesis de NO para inhalación se consigue mediante el encendido eléctrico de un gas reactivo que incluye N2 y

O2 (por ejemplo, aire), formando de ese modo un gas producto que incluye el NO sintetizado eléctricamente. La

síntesis se puede conseguir en condiciones hipobáricas o hiperbáricas. Como se usa en el presente documento,

"hipobárico" generalmente se refiere a una presión inferior a 1 ATA (atmósfera absoluta), e "hiperbárico" a una

presión superior a 1 ATA. El gas del producto puede incluir un nivel médicamente aceptable de NO2 (por ejemplo,

normalmente menos de 5 ppm y, a veces, menos de 1-2 ppm). El gas del producto se puede inhalar con o sin reducir

la concentración de NO2 en el gas del producto. Los aparatos que se describen en el presente documento para

síntesis de óxido nítrico pueden ser portátiles, ligeros, autoalimentados y se pueden usar para proporcionar un gas

producto para uso terapéutico, con una concentración de NO en el intervalo de 0,5 ppm a 500 ppm y una

concentración de NO2 de menos de un 1 % de la concentración de NO, o incluso inferior (por ejemplo, inferior a un

1 %) después de usar un neutralizador.

La FIG.1 muestra un ejemplo de un sistema respiratorio 100 para producir NO. Un gas reactivo (por ejemplo, aire, o

una mezcla de oxígeno al 10-90 % en nitrógeno) entra en un generador de NO 102, y un gas producto (e incluye

NO) sale del generador de NO 102. El generador de NO 102 incluye electrodos 106 y un controlador 110. Si el gas

reactivo es un gas distinto al aire, el generador de NO 102 puede incluir un sensor de nivel de oxígeno 112. La

producción de NO es proporcional a la concentración de oxígeno y nitrógeno y máxima a aproximadamente un 50 %

de oxígeno a presión atmosférica (1 ATA). El sensor de nivel de oxígeno 112 puede ser un electrodo configurado

para detectar una concentración de oxígeno en el gas reactivo, como se describe con más detalle a continuación.

Los electrodos 106 generan chispas en presencia del gas reactivo para producir NO 104, como se describe en el

presente documento.

La FIG. 2 muestra un ejemplo de un generador de NO 200. El generador de NO 200 incluye una cámara 202 que

tiene una válvula de entrada 204 y una válvula de salida 206. En algunos casos, el filtro 208 se acopla al generador

de NO 200, de modo que una mezcla gaseosa que incluye N2 y O2 que entra en la cámara a través de la válvula de

entrada 204 se filtra para eliminar las partículas de materia (por ejemplo, polvo) ojo de agua. La cámara 202 incluye

electrodos 210. Los electrodos 210 están separados por un espacio, y uno de los electrodos se acopla a la fuente de

voltaje 212. La fuente de voltaje 212 es adecuada para crear una chispa o descarga de corona capaz de formar NO

a partir de N2 y O2 entre los electrodos 210. Los ejemplos de fuente de voltaje 212 incluyen, pero no se limitan a, un

cristal piezoeléctrico, una batería (por ejemplo, una batería de motocicleta), una celda solar, un generador de viento,

u otra fuente adecuada para producir una corriente del orden de nanoamperios o miliamperios y un voltaje de 1 a 25

kV (por ejemplo, una potencia de 1 a 100 vatios), o un voltaje de 1 a 10 kV o de 1 a 5 kV.

Cuando el generador de NO 200 se usa para síntesis hipobárica o hiperbárica de NO, la cámara 202 puede ser una cavidad en una bomba de desplazamiento positivo. Como se muestra en la FIG. 2, la cámara 202 puede ser una cavidad en una bomba de pistón y tiene un volumen variable definido por la posición del pistón 214 en el cuerpo cilíndrico 216. El pistón 214 se acopla al impulsor 218. En un ejemplo, el impulsor 218 incluye un mecanismo excéntrico dirigido por una varilla o un eje. El impulsor 218 está dirigido por la fuerza motriz 120 de una manera recíproca. La fuerza motriz 220 puede ser, por ejemplo, un motor eléctrico o motor de combustión (por ejemplo, un motor que funciona con electricidad o gasolina o diesel) colocado para desplazar el pistón 214 con respecto al cuerpo cilíndrico 216 mediante el impulsor 218. El sellado 222 inhibe el flujo de aire dentro o fuera de la cámara 202 entre el pistón 214 y el cuerpo cilíndrico 216. Por lo tanto, cuando tanto la válvula de entrada 204 como la válvula de salida 206 están cerradas, el desplazamiento del pistón 214 alejado de los electrodos 210 por el impulsor 218 aumenta el volumen de la cámara 202, reduciendo de este modo la presión en la cámara 202 a una presión inferior a la presión atmosférica y reduciendo una concentración de gases (por ejemplo, N² y O²) en un gas reactivo presente en la cámara. Por el contrario, el desplazamiento del pistón 214 hacia los electrodos 210 con el impulsor 218 disminuye el volumen de la cámara 202, aumentando de ese modo la presión en la cámara 202 a una presión por encima de la presión atmosférica y aumentando la presión y concentración de gases en un gas reactivo presente en la cámara. Dado que la producción de NO es proporcionar a la concentración de oxígeno, la presión de la cámara 202 puede tener un efecto en la producción de NO. Por ejemplo, cuando la cámara 202 tiene una presión relativamente elevada (por ejemplo, 2 ATA), la producción de NO aumenta.

La válvula de entrada 204 se puede exponer al entorno de modo que, con la válvula de entrada abierta, el aire ambiental (u otro gas reactivo que contenga N² y O²) entra en la cámara 202. Con aire en la cámara 202, la válvula de entrada se cierra y el pistón 214 se desplaza alejándose de los electrodos 210, aumentando de ese modo el volumen de la cámara 202 y disminuyendo la presión dentro de la cámara 202 a una presión inferior a la presión atmosférica. A medida que el volumen de la cámara 202 aumenta, la concentración de O² en la cámara disminuye por debajo de la concentración de O² en aire a presión atmosférica (por ejemplo, disminuye por debajo de un 21 % en vol). El impulsor 218 se controla para aumentar un volumen de la cámara 202 en un factor de 2, 3, 4, etc., reduciendo de este modo una presión en la cámara 202 a una fracción (por ejemplo, 1/2, 1/3, 1/4, etc.) depresión atmosférica. Cuando la presión en la cámara 202 es inferior a la presionamos perica, la fuente de voltaje 212 inicia la descarga de chispas o de corona a través de los electrodos 210, generando de ese modo NO por vía eléctrica. Después de la descarga de chispas o de corona, el impulsor 218 continúa su ciclo recíproco, y la válvula de salida 206 se abre para liberar el gas producto que contiene el de NO generado eléctricamente. Por lo tanto, la válvula de entrada 204 y la válvula de salida 206 funcionan fuera de fase entre sí, de modo que la válvula de salida 206 está cerrada cuando la válvula de entrada 104 está abierta, y la válvula de entrada 204 está cerrada cuando la válvula de salida 206 está abierta.

Por el contrario, con aire en la cámara 202, la válvula de entrada está cerrada y el pistón 214 se desplaza hacia los electrodos 210, disminuyendo de ese modo el volumen de la cámara 202 y aumentando la presión dentro de la cámara 202 a una presión superior a la presión atmosférica. A medida que el volumen de la Cámara 202 disminuye, la presión (concentración) de O² en la cámara aumenta por encima de la presión (concentración) de O² en aire a presión atmosférica (por ejemplo, aumenta por encima de un 21 % en vol). El impulsor 218 se puede controlar para disminuir un volumen de la cámara 202 a una fracción de 1/2, 1/3, 1/4, etc., aumentando de ese modo una presión en la cámara 202 a 2, 3, 4, etc., a veces la presión atmosférica. Cuando la presión en la cámara 202 es superior a la presión atmosférica, la fuente de voltaje 212 inicia las descargas de chispas o de corona a través de los electrodos 210, generando de ese modo NO por vía eléctrica.

En algunos ejemplos, los electrodos en un generador de NO (por ejemplo, los electrodos 210) se pueden duplicar para fines de seguridad para proporcionar un repuesto. Los electrodos 210 se pueden duplicar o triplicar para aumentar la potencia y la producción de NO con volúmenes tidales grandes. Haciendo referencia brevemente a la FIG. 13, los electrodos 210 pueden contener iridio, tungsteno, acero inoxidable, o níquel, por nombrar algunos. En algunos ejemplos, los electrodos 210 que contienen un metal noble (por ejemplo, iridio) producen una proporción más pequeña de NO²/NO.

La FIG. 3 muestra un ejemplo de un generador de NO 300. El generador de NO 300 incluye componentes del generador de NO 200, como se describe con respecto a la FIG. 2, con la fuente 302 acoplada a la válvula de entrada 204 y colocará para proporcionar un gas reactivo a la cámara 202. En algunos casos, la fuente 302 es un aparato colocado para proporcionar un gas reactivo con una concentración de O² inferior a un 21 % en vol o inferior a un 20 % en vol. En algunos casos, la fuente 302 es un aparato colocado para proporcionar un gas reactivo con una concentración de O² superior a un 21 % en vol pero no superior a un 90 % en vol. Por ejemplo, la fuente 302 puede incluir un cilindro de N² o un gas inerte (por ejemplo, argón o helio) y un mecanismo para mezclar el N² o gas inerte con aire o una fuente que contiene oxígeno enriquecido a una proporción seleccionada para conseguir una concentración de O² , N², deseada y/u otros componentes en el gas reactivo se proporcionan a la cámara 202. En algunos ejemplos, un cilindro de oxígeno, una concentración de oxígeno, o un generador de oxígeno se usa para aumentar la concentración de oxígeno en el gas reactivo. El gas reactivo generalmente se proporciona a la cámara 202 a una presión de 1 ATA (atmósfera absoluta) o superior (por ejemplo, ligeramente superior, a 3 ATA) para evitar la combinación del gas reactivo con aire. Antes de entrar en la cámara 202, el gas reactivo de la fuente 302 puede pasar a través de la bolsa de equilibrio 304, mantenida ligeramente por encima de la presión atmosférica. La válvula de alivio 306 puede estar presente para permitir que la presión del gas reactivo se mantenga cerca de la presión atmosférica.

En algunos casos, la fuente 302 incluye un concentrador de oxígeno, generador de oxígeno, o cilindro de oxígeno. La FIG. 4 representa un concentrador de oxígeno 400, en el que el aire presurizado entra en el concentrador de oxígeno 400 a través de la entrada 402 y pasa a través del tamiz molecular 404, proporcionando casi enriquecido en oxígeno (por ejemplo, que tiene al menos un 30 % en vol o un 50 % en vol de O²). El gas de escape, que tiene una concentración de O² inferior a la del aire ambiental y una concentración de N² superior a la del aire ambiental, sale del concentrador de oxígeno 400 a través de la válvula 406, y se proporciona a la válvula de entrada 204.

En algunos casos, la fuente 302 incluye un aparato para enfriar aire (por ejemplo, por intercambiador de calor de tubo de cobre), de modo que el aire a una temperatura inferior a la temperatura ambiente (por ejemplo, la temperatura que se aproxima a -273,15 °C (0 °K)) se proporciona a la cámara 202 a través de la válvula 204, y la chispa o descarga de corona se produce en un gas reactivo enfriado que tiene una temperatura inferior a la temperatura ambiente. La fuente 302 puede funcionar para enfriar aire mediante métodos de refrigeración o intercambio de calor conocidos generalmente en la técnica. La FIG. 5 representa un ejemplo de un dispositivo de enfriamiento 500, en el que aire u otro gas reactivo (por ejemplo, una mezcla de aire y N² o un gas inerte, tal como argón, helio, o similar) fluye a través de la bobina 502 y se enfría con el refrigerante 504, que entra en la Cámara 506 a través de la entrada 508 y sale de la cámara a través de la salida 510. La bobina 502 puede ser un tubo conductor del calor, por ejemplo, tubo de cobre. El refrigerante 504 puede ser, por ejemplo, N² líquido o un refrigerante en circulación (por ejemplo, clorofluorocarbono o hidroclorofluorocarbono).

En ciertos casos, una o más implementaciones de fuente 302 como se ha descrito anteriormente con respecto a la FIG. 3 se combinan para formar una mezcla gaseosa. Por ejemplo, la fuente 302 puede incluir un cilindro de N² o un gas inerte (por ejemplo, argón o helio) y un mecanismo para mezclar el N² o gas inerte con aire a una proporción seleccionada para conseguir una concentración de O² deseada tal como se mide, por ejemplo, con un sensor que incluye un electrodo, así como un aparato para enfriar el gas reactivo antes de proporcionar el gas reactivo a la cámara 202. Un aparato para enfriar el gas reactivo puede enfriar el gas reactivo en más de un sitio (por ejemplo, en el regulador o la cabeza del cilindro de un cilindro de gas, en la válvula 204, y similares).

En otras realizaciones, como se muestra en la FIG. 6, un generador de NO 600 incluye una cámara de volumen constante 602. En algunos casos, la válvula de entrada 204 se expone al entorno de modo que, cuando la válvula entrada está abierta, el aire ambiental entra en la cámara 602 (por ejemplo, a través del filtro 208). La válvula de entrada 204 y la válvula de salida 206 se pueden sincronizar de modo que una mezcla gaseosa fluya hacia la cámara 602 a través de la válvula de entrada 204, y la válvula de entrada se cierra antes de que las chispas o descargas de corona se inicien. La válvula de salida 206 generalmente está cerrada cuando la válvula de entrada 204 está abierta, y se puede abrir antes de, durante, o después del inicio de las chispas o descargas de corona. En ciertos casos, la cámara de volumen constante 602 se acopla a la fuente 302, y el gas reactivo se proporciona a la cámara 602 mediante la fuente 302. El filtro 208 se puede colocar entre la fuente 302 y la cámara 602 (por ejemplo, entre la fuente 302 y la bolsa de equilibrio 304, como se ilustra, o entre la válvula de descarga 306 y la válvula de entrada 204, como se muestra en la FIG. 3). El gas de escape de un concentrador de oxígeno se puede usar para proporcionar un gas reactivo que tiene una disminución del contenido de O² a la cámara 602. El generador de NO 600 se puede operar en un entorno que tenga una presión ambiental inferior a 1 ATA (por ejemplo, a altitud elevada). Como alternativa, una cámara de volumen constante 602 se acopla a la bomba 604 a través de la válvula 606. La bomba 604 puede ser, por ejemplo, una bomba de desplazamiento positivo tal como una bomba de lóbulo o una bomba de paletas, colocada para disminuir la presión del gas en la cámara 602, disminuyendo de ese modo la concentración de O² y N² en el gas reactivo en la cámara 602. Del mismo modo, la bomba 604 se puede colocar para aumentar la presión del gas en la cámara 602, aumentando de ese modo la concentración de O² y N² en el gas reactivo en la cámara 602 para conseguir niveles más elevados de generación de NO.

La FIG. 7 muestra un ejemplo de un generador de NO 700. El generador de NO 700 incluye componentes del generador de NO 500, como se describe con respecto a la FIG. 6, con la fuente 302, como se describe con respecto a la FIG. 3, acoplada a la válvula de entrada 204 y colocada para proporcionar un gas reactivo a la cámara 602. Como se indica con respecto a la FIG. 6, el NO se puede sintetizar de forma selectiva en la cámara 602 a presión ambiente, a una presión reducida, o a un aumento de presión conseguido con la bomba 604.

El gas producto que sale de la cámara 202 o 602 a través de la válvula de salida 206 del generador de NO 200, 300, 600, y 700 incluye el NO generado eléctricamente, y puede incluir bajos niveles de NO² y O³. En algunos casos, el gas producto o efluentes se pueden mezclar en un pistón para aumentar la presión del gas producido para inyección en un ventilador, o se pueden acoplar a un tubo endotraqueal para una inyección continua o inyección acoplada con inspiración y proporcional al flujo de las vías respiratorias. El gas producto se puede almacenar brevemente a presión atmosférica (por ejemplo, se puede almacenar durante segundos antes de la inhalación directa por un paciente a través de una máscara, antes de inyección en una corriente de aire para ventilación, o antes de usó para dirigirse a un ventilador). El gas producto se puede combinar con gases de ventilador. En ciertos casos, los productos se pueden tratar para reducir una concentración de uno o más componentes del gas. En un ejemplo, el gas producto se combina con aire ambiental o presurizado u oxígeno para proporcionar una concentración eficaz más baja de NO. En algunos ejemplos con el gasoducto se trata para eliminar uno o más productos secundarios no deseados (por ejemplo, NO² y O³) poniendo en contacto las producto con un neutralizador (por ejemplo, el neutralizador 226). En algunos ejemplos, el neutralizador 226 incluye uno o más de KaOH, CaOH, CaCO3, y NaOH.

Haciendo referencia a la FIG. 2, el neutralizador 226 se puede colocar en un cartucho 228 para procesar el gas producido que sale de la válvula de salida 206. El cartucho 228, el neutralizador 226, o ambos se pueden sustituir debido a las capacidades de absorción limitadas del material neutralizador. El neutralizador 226 puede indicar su alcance de absorción (es decir, lo cerca que el neutralizador está de su absorción máxima) cambiando el color. En algunos ejemplos, a una concentración de 80 ppm de NO en el gas producto, un neutralizador 226 que tiene un volumen de 100 ml puede reducir la concentración de NO² a aproximadamente 0 ppm.

En ciertos casos, incluyendo las implementaciones del generador de NO 300 y 700 en el que se usa gas de escape de un concentrador de oxígeno para síntesis hipobárica de NO, el gas producto que sale de la cámara 202 o 602 a través de la válvula de salida 206 se puede combinar con aire enriquecido en O² desde el concentrador de oxígeno u O² puro de una fuente para formar una mezcla gaseosa que incluye un nivel médicamente eficaz de NO en aire enriquecido en O², con bajos niveles de NO². Uno o más métodos para tratar el gas producto se pueden combinar cualquier orden de modo que, por ejemplo, el NO² se elimina de un gas producto que sale de la cámara 202 o 602 a través de la válvula de salida 206 para proporcionar una mezcla gaseosa, y esta mezcla gaseosa a continuación se combina con aire enriquecido en O² desde un concentrador de oxígeno, un gas producto que sale de la cámara 202 o 602 a través de la válvula de salida 206 se combina con aire enriquecido en O² desde un concentrador de oxígeno para formar una mezcla gaseosa, y el NO² a continuación se retira de la mezcla gaseosa. La mezcla final se puede someter de nuevo a neutralización para eliminar NO².

En algunos casos, la concentración de uno o más componentes en el gas producto se puede ajustar variando el flujo de gas a través de la válvula de entrada, variando la frecuencia de chispa o descarga, variando el voltaje o corriente suministrada a los electrodos, como se describe con más detalle a continuación, o añadiendo múltiples series de electrodos de chispa.

La FIG. 8 representa un sistema respiratorio 800 a la síntesis eléctrica de NO en el que el gas producto desde la válvula de salida 206 del generador de NO 802 se proporciona al monitor 804. El monitor 804 condiciones asociadas con el sistema respiratorio. El generador de NO 802 puede ser cualquier generador de NO que se describe en el presente documento. El monitor 804 puede incluir uno o más sensores para evaluar una concentración de uno o más componentes en el gas producto. En algunos ejemplos, los sensores usan electrodos, quimioluminiscencia, o medios de absorción de UV para medir la concentración de NO, NO², O³, O², o cualquier combinación de los mismos. En algunos casos, el monitor 804 proporciona retroalimentación al generador de NO 802 o fuente 302 para ajustar la producción de NO, disminuir la producción de NO² u O³, etc. Por ejemplo, una concentración evaluada de NO se usa para ajustar el flujo o concentración de gas reactivo o un gas que se va a mezclar con el gas reactivo (por ejemplo, N² , un gas inerte, aire, u O²) en la cámara (por ejemplo, la cámara 202 o 602), el tamaño del electrodo, separación, o temperatura, la frecuencia de chispa, o voltaje, corriente máxima, o corriente limitante de un generador de NO. En un ejemplo, si una concentración evaluada de N^o es más elevada de lo deseado, el flujo de gas en la cámara se puede aumentar en consecuencia, reduciendo de ese modo la concentración de NO en el gas producto. En algunos ejemplos, una bomba de gas hace que el gas fluya a la cámara. El monitor 804 puede incluir un sensor de flujo de gas para medir el caudal del gas que entra en la cámara.

Como se describe en el presente documento, un generador de NO produce gas para respiración con una concentración de NO entre 0,5 ppm y 500 ppm (por ejemplo, al menos 0,5 ppm y hasta 1 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm, 40 ppm, 80 ppm, o 500 ppm). El gas producido se puede diluir antes de su inhalación. El gas se puede usar para oxidar la hemoglobina ex vivo (por ejemplo, en una transfusión de sangre almacenada) o puede ser inhalado por adultos, niños, o recién nacidos para tratar por vía terapéutica trastornos respiratorios mediante vasodilatación pulmonar selectiva, incluyendo fibrosis pulmonar, infección, malaria, infarto de miocardio, apoplejía, hipertensión pulmonar, recién nacidos con hipertensión pulmonar persistente, y otras condiciones en las que es valiosa la respiración de NO para oxidar la hemoglobina o para administrar metabolitos de NO en la circulación. En algunos casos, el generador de NO se puede usar para suministrar gas para respiración de seres humanos que experimentan hipertensión pulmonar e hipoxia como resultado de descompresión explosiva de una aeronave o nave espacial, para tratar el edema pulmonar de altitud elevada, y/o para tratar cualquier afección médica a altitud elevada mediante descarga de chispa o de corona de aire en un entorno hipobárico, con ventajas incluyen síntesis hipobárica rápida de gas terapéutico respirable que incluye NO en ausencia de cilindros de gas.

En algunas realizaciones, por ejemplo cuando se usa un generador de NO para proporcionar entrada a un ventilador, el funcionamiento del generador de NO (por ejemplo, el tiempo y la frecuencia de la descarga de chispa o de corona, la apertura y el cierre de la válvula la entrada y la válvula de salida, y similares), se sincroniza con la presurización inspiratoria o el flujo de gas en la vía respiratoria (por ejemplo, tal como se mire con un anemómetro de alambre caliente o neumotacógrafo), de modo que la cantidad necesaria de gas suplementado NO para la respiración se produce y se inyecta cuando es necesario. Esta producción coordinada de NO para usos médicos proporciona la ventaja adicional de que el NO se respira, ya que se produce en una mezcla de gases que contiene oxígeno, lo que permite menos tiempo para que el NO se oxide a NO² antes de la inhalación. Cuando se produce NO, solo dura un corto periodo de tiempo. Después del corto periodo de tiempo, comienza a oxidarse en NO² que, cuando se disuelve en agua, forma ácido nítrico y sales de nitrato. Si se produce NO mucho antes de que un usuario esté listo para inhalarlo, el NO puede oxidarse en estos productos tóxicos en el momento de la inspiración. El ácido nítrico y las sales de nitrato pueden dañar los componentes del generador de NO y los pulmones. En combinación con la ventilación espontánea, la inhalación se puede rastrear por la EMG del diafragma, o un cinturón de impedancia torácica o abdominal, o diversos sensores de flujo de las vías respiratorias o se puede tomar directamente del programa de activación del software del ventilador, y el NO generado eléctricamente se puede inyectar el gas respiratorio en el inicio de la inspiración a través de la nariz o tráquea con un tubo o máscara.

La FIG. 9A muestra un ejemplo de un sistema respiratorio 900 para producir NO. En algunas realizaciones, el NO se produce eléctricamente en condiciones ambientales, o condiciones hipobáricas o hiperbáricas. El sistema respiratorio 900 incluye la fuente de alimentación 902 y la cámara 904. Diversos componentes (por ejemplo, an un osciloscopio) pueden realizar mediciones eléctricas del sistema respiratorio 900. En algunas realizaciones, la fuente de alimentación 902 es una batería, y el sistema respiratorio 900 es portátil y ponible. La FIG. 9B muestra un ejemplo de un generador de NO 916 del sistema respiratorio 900. El gas reactivo se proporciona a la cámara 904 a través de la entrada 908, y el producto de gas sale de la cámara 904 a través de la salida 910. La fuente de alimentación 902 se acopla a los electrodos 906 en la cámara 904 para generar chispas entre ellos. La fuente de alimentación 902 se puede acoplar de forma operativa al generador de impulsos 912. Las chispas a través de los electrodos 906 forman NO en la cámara 904 como se describe en el presente documento. Para un generador de NO tal como el generador de NO 916, una chispa de 1 kV a 10 kV a través de los electrodos 906 durante 10-30 milisegundos que tiene una corriente de microamperios, que requiere menos de 20 W o menos de 10 W, en función del promedio de la longitud de la duración del impulso. El promedio del consumo de energía durante un tiempo más largo (por ejemplo, un segundo) podría producir un consumo de energía promedio más bajo (por ejemplo, un orden de magnitud o dos más bajo, o de aproximadamente 0,1 W a 1 W).

Los sistemas para producir NO que se describen en el presente documento, incluyendo el sistema respiratorio 900 y otros, también puede incluir un controlador 914. El controlador 914 coordina el desencadenamiento de una fuente de voltaje para entregar una serie de impulsos eléctricos a los electrodos (por ejemplo, los electrodos 806), generando de ese modo NO. Los electrodos pueden estar formados por o revestidos con un material que sea capaz de producir NO de manera óptima con un mínimo de productos secundarios tóxicos no deseados. En algunos ejemplos, los electrodos incluyen un metal noble tal como iridio. El controlador 914 se puede acoplar al generador de impulsos 912 y al menos a una parte del generador de NO 916 (por ejemplo, los electrodos 906) y puede controlar parámetros tales como la frecuencia de la chispa, la duración de la chispa y similares para generar la cantidad necesaria de NO y la cantidad mínima de productos secundarios tóxicos no deseados (por ejemplo, NO², O³).

El controlador 914 se puede configurar para recibir información de uno o más sensores en el sistema respiratorio 900. El controlador 914 puede usar la información recibida de los sensores para determinar uno o más parámetros de control para el sistema respiratorio 900. Por ejemplo, las lecturas desde el sensor de nivel de oxígeno 112 pueden ser usadas por el controlador 914 para determinar uno o más parámetros de control. El sistema respiratorio 900 puede incluir un sensor de volumen tidal o de flujo de gas respiratorio (por ejemplo, un termistor, un anemómetro de cable caliente) para medir el volumen, el tiempo y la concentración de oxígeno del gas inspirado. El controlador puede recibir información del ventilador relacionada con el tiempo ventilatorio de inspiración o concentraciones de oxígeno inspirado. En algunos ejemplos, el controlador 914 puede determinar parámetros de control basados en uno o más de: i) información recibida desde un monitor (por ejemplo, el monitor 804 de la FIG. 8 para evaluar la concentración de componentes en el gas producto o ventilado, tal como la concentración de NO y NO²; ii) concentración de componentes en el gas reactivo (por ejemplo, concentración de oxigeno); iii) parámetros de funcionamiento del generador de NO 900; iv) presión en la cámara 202 (por ejemplo, especialmente para realizaciones en las que el generador de NO 200, 300 incluyen un pistón 214 para ajustar la presión en la cámara 202); v) caudal del gas reactivo; vi) volumen real o esperado de una inspiración, y vii) si el NO producido se diluirá con otros gases respiratorios (por ejemplo, oxígeno), por nombrar algunos.

El generador de NO 900 puede proporcionar todo o parte del producto de gas a la frecuencia de respiración extremadamente elevada de un Ventilador de Oscilación de Alta Frecuencia (HFOV). El generador de NO 900 puede proporcionar todo o una parte del producto de gas a un ventilador de presión positiva, una máquina de anestesia, un aparato de presión positiva continua en las vías respiratorias o un reanimador manual, por nombrar algunos.

Los seres humanos adultos normalmente respiran de 10-20 veces por minuto, cada respiración tiene una duración de 3-6 segundos. Por lo general, alrededor de de la mitad a un tercio de la duración de la respiración es la inspiración. Como promedio, cada respiración tiene un volumen tidal de aproximadamente 500 ml. En los niños, cada respiración suele tener menos volumen, pero la respiración se produce a un ritmo mayor. Por lo tanto, en el adulto promedio, aproximadamente 10-20 respiraciones por minuto con inspiraciones de 1 segundo permiten intervalos para la generación de chispas de aproximadamente 10 segundos por minuto.

El volumen esperado de una inspiración se puede calcular usando las mediciones de volumen tidal previas. Por ejemplo, el controlador 914 puede determinar que el volumen tidal esperado de una inspiración posterior será el mismo que la medición del volumen tidal para la inspiración más reciente. El controlador 914 también puede hacer un promedio de los volúmenes tidales de varias inspiraciones previas para determinar el volumen tidal esperado de una inspiración posterior. En algunos ejemplos, el controlador 914 puede obtener un valor de volumen tidal esperado del ventilador.

Las implementaciones del controlador 914 pueden incluir circuitos electrónicos digitales, o software informático, firmware o hardware, incluyendo las estructuras que se desvelan en la presente memoria descriptiva y sus equivalentes estructurales, o combinaciones de uno o más de ellos. En el dispositivo se puede incorporar un sensor óptico o eléctrico para observar e informar de la producción de la chispa o chispas, y dar una alarma si la chispa no se está produciendo. Por ejemplo, el controlador 914 puede ser un controlador basado en microprocesador (o sistema de control) así como un controlador basado en electromecánica (o sistema de control). Las instrucciones y/o la lógica en el controlador se pueden implementar como uno o más programas informáticos, es decir, uno o más módulos de instrucciones de programas informáticos, codificados en un medio de almacenamiento informático para su ejecución o para controlar el funcionamiento del aparato de procesamiento de datos. Como alternativa o además, las instrucciones del programa se pueden codificar en una señal no transitoria propagada generada artificialmente, por ejemplo, una señal eléctrica, óptica o electromagnética generada por máquina que se genera para codificar información para su transmisión a un receptor adecuado para su ejecución por un aparato de procesamiento de datos.

El controlador 914 puede incluir clientes y servidores y/o controladores maestros y esclavos. Un cliente y un servidor generalmente están alejados entre sí y generalmente interactúan a través de una red de comunicación. La relación del cliente y el servidor surge en virtud de los programas informáticos que se ejecutan en los ordenadores respectivos y que tienen una relación cliente-servidor entre sí. En algunos aspectos, el controlador 914 representa un controlador principal (por ejemplo, maestro) acoplado de forma comunicativa a través de elementos de comunicación (por ejemplo, cableados o inalámbricos) con cada uno de los componentes de un generador de NO. El controlador 914 se puede configurar para ajustar los parámetros relacionados con la duración y la frecuencia de la chispa en función, basándose al menos en parte, en la composición del gas producto producido en la cámara.

La FIG. 10 muestra una representación de un tren de impulsos 1000 que se activa mediante el controlador 914. El controlador 914 puede determinar uno o más parámetros de control para crear un tren de impulsos. La FIG. 10 también muestra una ampliación de la vista de uno de los grupos de impulsos 1002 del tren de impulsos 1000. Los impulsos eléctricos se suministran a los electrodos (por ejemplo, los electrodos 906), y los electrodos 906 generan una serie de chispas (a veces denominadas arcos eléctricos). La sincronización de los impulsos (y de las chispas resultantes) está controlada por el controlador 914, y se de optimizar para producir la cantidad necesaria de NO a la vez que se produce una cantidad mínima de NO² y O³. En algunos ejemplos, el controlador 914 hace que se produzca una cantidad más elevada de NO si el NO se diluye posteriormente con otros gases respiratorios (por ejemplo, oxígeno). Múltiples chispas forman un grupo de impulsos, y múltiples grupos de impulsos forman el tren de impulsos. Por lo tanto, el tren de impulsos 1000 inicia la serie de arcos eléctricos.

Las variables B y N controlan la energía total que se crea con los electrodos 906. La variable N establece el número de chispas por grupo de impulsos, y la variable B establece el número de grupos de impulsos por segundo. Los valores para B y N influyen en la cantidad de NO, NO², y O³ que se crea. Los valores de B y N también influyen en la cantidad de calor que se produce con los electrodos 806. Los valores más elevados de B o N crean más NO y hacen que los electrodos 906 produzcan más calor.

Las variables E, F, H y P controlan el tiempo de las chispas producidas en cada grupo de impulsos. La variable H es el tiempo elevado de un impulso (por ejemplo, el periodo de tiempo que se activa la fuente de voltaje para cada impulso eléctrico). El tiempo elevado se refiere a veces como el ancho de impulsó. El tiempo elevado y el ancho del impulso se pueden representar visualmente en un gráfico de un voltaje de un impulsó durante un periodo de tiempo. El tiempo elevado y el ancho del impulso se miden desde el momento en que el voltaje del impulso supera un umbral de voltaje hasta el momento en que el voltaje del impulso cae por debajo del umbral de voltaje, y generalmente están en el orden de los microsegundos. Cuanto más tiempo se active la fuente de voltaje para un impulso eléctrico en particular, mayor será la representación visual del ancho del impulso eléctrico en particular.

P es el periodo de tiempo entre impulsos. Por lo tanto, P menos H representa un periodo de tiempo en el que no se producen impulsos (por ejemplo, la fuente de voltaje no está activa). Los valores más elevados de H y los valores más bajos de P dan como resultado que los electrodos 906 produzcan más energía. Cuando los electrodos 906 crean una chispa, se establece el plasma. La temperatura del plasma es proporcional a la cantidad de energía producida por los electrodos 906. En algunos ejemplos, para la producción de plasma, el gas reactivo tiene contenido tanto de nitrógeno como de oxígeno.

B está generalmente en el intervalo de 5-80 grupos de impulsos por segundo, N está generalmente en el intervalo de 1-50 chispas por grupo de impulsos, P está generalmente en el intervalo de 10-800 microsegundos, y H está generalmente en el intervalo de 5-600 microsegundos.

Las reacciones químicas que hacen que se produzca de NO y NO² son una función de la temperatura del plasma. Es decir, las temperaturas del plasma más elevadas dan como resultado que se produzca más NO y NO². Sin embargo, las proporciones relativas de NO y NO² producidos varían a través de diferentes temperaturas de plasma. En algunos ejemplos, las chispas generadas por los dos primeros impulsos en un grupo de impulsos establecen el plasma. Las dos primeras chispas pueden tener un tiempo elevado que es mayor que el de las chispas producidas por el resto de los impulsos en el grupo de impulsos. El periodo de tiempo que se extienden los primeros dos impulsos se representa con las variables E y F, respectivamente. Las chispas generadas por los impulsos más allá de los dos primeros impulsos requieren menos energía para mantener el plasma, por lo que el tiempo elevado de impulsos posteriores (representados con la variable H) puede ser más corto para evitar que la temperatura del plasma sea demasiado elevada. Por ejemplo, aunque una temperatura de plasma relativamente elevada puede hace que se produzca más NO y NO², la temperatura del plasma relativamente elevada puede no ser ideal para producir las proporciones deseadas de NO y NO². El material de los electrodos 906 puede desempeñar un papel importante para determinar la cantidad de energía necesaria para generar una chispa particular, influyendo de ese modo en la proporción de NO²/NO producido. En algunos ejemplos, los electrodos de tungsteno producen una relación relativamente elevada de NO²/NO, los electrodos de níquel producen una proporción más baja de NO²/NO, y los electrodos de iridio producen una proporción incluso más baja de NO²/NO, como se muestra en la FIG. 13.

Cada chispa que se genera crea una cantidad particular de NO. El NO se diluye en el volumen de gas que se produce. Para garantizar que la concentración de NO en el gas inspirado se encuentre en el nivel esperado, el controlador 914 recibe información del sensor de volumen corriente que se ha mencionado anteriormente para determinar los parámetros de control para mantener una concentración apropiada de NO inspirado.

El controlador 914 se puede configurar para comunicarse con el generador de NO de forma inalámbrica (por ejemplo, a través de Bluetooth). El controlador 914 también se puede configurar para comunicarse con dispositivos externos (por ejemplo, un ordenador, tablet, teléfono inteligente, o similar). Los dispositivos externos se pueden usar para realizar funciones del controlador 914 o para ayudar al controlador 914 en la realización de funciones.

En algunos ejemplos, el controlador 914 puede deshabilitar ciertos componentes del generador de NO durante, antes o después de que se genere una serie de chispas. En algunos ejemplos, el controlador 914 también puede incluir características para: i) detectar y detener chispas involuntarias; ii) confirmar que una serie de chispas es segura antes de desencadenar la serie de chispas; iii) verificar que los valores de tiempo se comprueban con las copias de respaldo de los valores de tiempo después de que se genere cada serie de chispas para detectar la corrupción de la variable de tiempo; y iv) determinar si las copias de respaldo de las variables de tiempo están dañadas.

Los resultados conseguidos con un generador de NO (por ejemplo, generador de NO 916) se describen con respecto a las FIGS. 11 a 13.

La FIG. 11A es un diagrama del promedio de corriente voltaje 1100 que muestra por el promedio de corriente y voltaje con respecto a chispas/segundo para el generador de N^o 916. La FIG. 11B es un diagrama de promedio de potencia 1102 que muestra el promedio de potencia con respecto a chispas/segundo para el generador de NO 916. El promedio de corriente y potencia máxima entre 0,5 y 2 chispas/segundo, y el promedio de voltaje disminuyen con respecto al mismo intervalo. La FIG. 12A muestra trazas con osciloscopio 1200 para voltaje (traza superior) y corriente (traza inferior) para 2 chispas de una descarga de 1 chispa/segundo. La FIG. 12B muestra trazas con osciloscopio 1202 para voltaje (traza superior) y corriente (traza inferior) para una descarga de 1 chispa/segundo con una duración de chispa (chispa individual) de 27 ms.

La FIG. 13 muestra concentraciones de NO y NO² de un generador de NO (por ejemplo, generador de NO 916 de la FIG. 9B) usando diversos materiales de electrodo. Las condiciones de ensayo incluyeron el uso de una varilla de %", un espacio de electrodo de 2,0 mm, flujo de aire constante a 5 l/min, y un FO² de 0,21. Para el electrodo de tungsteno, B = 40 grupos de impulsos por segundo, N = 30 chispas por grupo de impulsos, P = 100 microsegundos, and H = 20 microsegundos. Para los electrodos de níquel, B = 35 grupos de impulsos por segundo, N = 40 chispas por grupo de impulsos, H = 180 microsegundos, y P = 70 microsegundos. Para los electrodos de iridio, B = 35 grupos de impulsos por segundo, N = 40 chispas por grupo de impulsos, H = 180 microsegundos, y P = 80 microsegundos.

La FIG. 14 muestra concentraciones de NO y NO² a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactivo desde el generador de NO usando mini bujía (Micro Viper Z3 con 6 con HEX y 10-40 THRD, Rimfire, Benton City, WA) está produciendo chispa continuamente.

La FIG. 15 muestra concentraciones de NO y NO² a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactivo desde el generador de NO usando bujías de iridio (ACDelco 41-101, Waltham, MA) que están produciendo chispa continuamente.

La FIG. 16 muestra concentraciones de NO y NO² a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactivo desde el generador de NO usando bujía de iridio con producción de chispa intermitente.

El ozono (O³) es un oxidante potente que tiene muchas aplicaciones industriales y de consumo relacionadas con la oxidación. Sin embargo, su alto poder oxidante y produce daño a las membranas mucosas y tejidos respiratorios en animales. Esto hace que el ozono sea un peligro respiratorio potente y un contaminante casi a nivel del suelo. El ozono se forma a partir de descargas eléctricas atmosféricas, y reacciona con NO para formar de óxido nítrico (NO²) y O² o reacciona con N² para producir NO y O². En algunos ejemplos, los niveles de ozono son superiores con producción de chispa continua que con la producción de chispa intermitente, y también aumentan con el aumento de las concentraciones de O².

La FIG. 17 muestra niveles de O³ a diversas concentraciones de O² usando una mini bujía y bujía de iridio con producción de chispa continua. En este ejemplo, B = 60 grupos de impulsos por segundo, N = 50 chispas por grupo de impulsos, P = 140 microsegundos, H = 40 microsegundos, y el caudal de aire es de 5 l/min.

La FIG. 18 muestra niveles de O³ a diversas concentraciones de O² usando una mini bujía y bujía de iridio con producción de chispa intermitente desencadenada en cada respiración que comienza con inspiración, o poco antes de que comience la inspiración. En este ejemplo, B = 60 grupos de impulsos por segundo, N = 50 chispas por grupo de impulsos, P = 140 microsegundos, H = 40 microsegundos, y el caudal de aire es de 5 l/min.

La FIG. 19 muestra niveles de O³ a diversas concentraciones de O² usando una mini bujía y bujía de iridio con producción de chispa continua. En este ejemplo, B = 35 grupos de impulsos por segundo, N = 25 chispas por grupo de impulsos, P = 240 microsegundos, H = 100 microsegundos, y el caudal de aire es de 5 l/min.

La FIG. 20 muestra niveles de O³ a diversas concentraciones de O² usando una mini bujía y bujía de iridio con producción de chispa intermitente desencadenada en cada respiración que comienza con inspiración, o poco antes de que comience la inspiración. En este ejemplo, B = 35 grupos de impulsos por segundo, N = 25 chispas por grupo de impulsos, P = 240 microsegundos, H = 100 microsegundos, y el caudal de aire es de 5 l/min.

La FIG. 21 muestra concentraciones de NO y NO² a diversas concentraciones de oxígeno gaseoso reactivo usando un concentrador de oxígeno. En este ejemplo, B = 5 grupos de impulsos por segundo, N = 25 chispas por grupo de impulsos, P = 200 microsegundos, H = 60 microsegundos, y el caudal de aire es de 5 l/min.

La FIG. 22 muestra una configuración de prueba para medir los niveles de NO y NO² en una configuración de prueba 2200 a diversas presiones atmosféricas. Los resultados del ensayo se muestran en la FIG. 23. Para crear una presión negativa (por ejemplo, A ATA, 1/3 ATA) dentro de la configuración de prueba 2200, las válvulas de entrada y de salida se cerraron y un pistón se trasladó alejándose de la bujía. La bujía a continuación se activó durante 30 segundos. En este ejemplo, B = 100 grupos de impulsos por segundo, N = 10 chispas por grupo de impulsos, P= 140 microsegundos, and H = 10 microsegundos. El pistón a continuación se trasladó hacia la bujía para llevar la presión en la cámara hipobárica 2200 de nuevo a 1 ATA. La válvula de salida se abrió, y las muestras de gas se recogieron en una bolsa respiratoria de 3 l trasladando adicionalmente el pistón hacia la bujía. Las muestras de gas recogido se analizaron con Sievers NOA i280 inmediatamente después de la recogida.

Haciendo referencia a la FIG. 24, un diagrama de flujo 2400 presenta una disposición de operaciones del controlador (por ejemplo, el controlador 914, como se muestra en la FIG. 9A). Generalmente, las operaciones son ejecutadas por un procesador presente en el controlador. Sin embargo, las operaciones también se pueden ejecutar mediante múltiples procesadores presentes en el controlador. Aunque generalmente se ejecuta mediante un solo controlado, en algunas disposiciones, la ejecución de la operación se puede distribuir entre dos o más controladores.

Las operaciones incluyen la recogida 2402 de información relacionada con una o más condiciones de un sistema respiratorio asociado con un paciente. Por ejemplo, uno o más sensores del monitor 804 de la FIG. 8 pueden recoger la información relacionada con una o más condiciones del sistema respiratorio. En algunos ejemplos, otros sensores en el sistema respiratorio recogen información relacionada con una o más condiciones del sistema respiratorio. Las condiciones asociadas con el sistema respiratorio incluyen una o más de la concentración de oxígeno de un gas de entrada (por ejemplo, gas reactivo), un caudal de entrada del gas reactivo, un volumen de gas y frecuencia de una inspiración, la presión en una cámara el sistema respiratorio, y la concentración de oxígeno de un gas producto antes y después de mezclarse en el sistema respiratorio. Las operaciones también pueden incluir la determinación 2404 de uno o más parámetros de control en función de la información recogida. Por ejemplo, el controlador 914 de la FIG. 9A puede determinar uno o más parámetros de control. Los parámetros de control pueden crear un tren de impulsos. Las operaciones también pueden incluir el inicio 2406 de una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados. Por ejemplo, los electrodos 906 de la FIG. 9B pueden iniciar una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados. Los parámetros de control pueden controlar los momentos de las series de arcos eléctricos. En algunos ejemplos, las condiciones asociadas con el sistema resida también incluyen las cantidades de NO y NO² generadas por las series de arcos eléctricos (por ejemplo, las cantidades de NO y NO² generadas previamente).

La FIG. 25 muestra un ejemplo de dispositivo informático 2500 a modo de ejemplo y un dispositivo informático móvil 2550 a modo de ejemplo, que se puede usar para implementar las operaciones y técnicas que se describen en el presente documento. Por ejemplo, una parte o todas las operaciones de un controlador (por ejemplo, el controlador 914 de la FIG. 9A) se pueden ejecutar con el dispositivo informático 2500 y/o el dispositivo informático móvil 2550. El dispositivo informático 2500 está destinado a representar diversas formas de ordenadores digitales, que incluyen, por ejemplo, ordenadores portátiles, ordenadores de escritorio, estaciones de trabajo, asistentes digitales personales, servidores, servidores blade, mainframes y otros ordenadores apropiados. El dispositivo informático 2550 está diseñado para representar diversas formas de dispositivos móviles, incluyendo, por ejemplo, asistentes personales digitales, dispositivos de tablet, teléfonos móviles, teléfonos inteligentes y otros dispositivos informáticos similares. Los componentes que se muestran en el presente documento, sus conexiones y relaciones, y sus funciones, pretenden ser solo ejemplos, y no pretenden limitar las implementaciones de las técnicas que se describen y/o se reivindican en el presente documento.

El dispositivo informático 2500 incluye el procesador 2502, la memoria 2504, el dispositivo de almacenamiento 2506, la interfaz de alta velocidad 2508 que se conecta a la memoria 2504 y los puertos de expansión de alta velocidad 2510, y la interfaz de baja velocidad 2512 que se conecta al bus de baja velocidad 2514 y al dispositivo de almacenamiento 2506. Cada uno de los componentes 2502, 2504, 2506, 2508, 2510 y 2512, están interconectados mediante varios buses, y se pueden montar en una placa base común o de otras maneras, según corresponda. El procesador 2502 puede procesar instrucciones para la ejecución dentro del dispositivo informático 2500, incluyendo las instrucciones almacenadas en la memoria 2504 o en el dispositivo de almacenamiento 2506 para mostrar datos gráficos para una GUI en un dispositivo externo de entrada/salida, incluyendo, por ejemplo, la pantalla 2516 acoplada a la interfaz de alta velocidad 2508. En otras implementaciones, se pueden usar múltiples procesadores y/o múltiples buses, según sea apropiado, junto con múltiples memorias y tipos de memoria. Además, se pueden conectar múltiples dispositivos informáticos 2500, y cada dispositivo proporciona partes de las operaciones necesarias (por ejemplo, como un banco de servidores, un grupo de servidores blade o un sistema de múltiples procesadores).

La memoria 2504 almacena datos dentro del dispositivo informático 2500. En una implementación, la memoria 2504 es una unidad o unidades de memoria volátil. En otra implementación, la memoria 2504 es una unidad o unidades de memoria no volátil. La memoria 2504 también puede ser otra forma de medio legible con ordenador, incluyendo, por ejemplo, un disco magnético u óptico.

El dispositivo de almacenamiento 2506 es capaz de proporcionar almacenamiento masivo para el dispositivo informático 2500. En una implementación, el dispositivo de almacenamiento 2506 puede ser o contener un medio de lectura con ordenador, incluyendo, por ejemplo, un dispositivo de disquete, un dispositivo de disco duro, un dispositivo de disco óptico, o un dispositivo de cinta, una memoria flash u otro dispositivo de memoria de estado sólido similar, o una serie de dispositivos, incluyendo los dispositivos en una red de área de almacenamiento u otras configuraciones. Un producto de programa informático se puede incorporar de forma tangible en un soporte de datos. El producto de programa informático también puede contener instrucciones que, cuando se ejecutan, realizan uno o más métodos, incluidos, por ejemplo, los que se han descrito anteriormente. El soporte de datos es un medio legible con ordenador o máquina, que incluye, por ejemplo, la memoria 2504, el dispositivo de almacenamiento 2506, la memoria en el procesador 2502, y similares.

El controlador de alta velocidad 2508 gestiona las operaciones de uso intensivo de ancho de banda para el dispositivo informático 2500, mientras que el controlador de baja velocidad 2512 gestiona las operaciones de menor uso de ancho de banda. Dicha asignación de funciones es solo un ejemplo. En una implementación, el controlador de alta velocidad 2508 está acoplado a la memoria 2504, la pantalla 2516 (por ejemplo, a través de un procesador de gráficos o acelerador), y a los puertos de expansión de alta velocidad 2510, que pueden aceptar diversas tarjetas de expansión (no mostradas). En la implementación, el controlador de baja velocidad 2512 está acoplado al dispositivo de almacenamiento 2506 y al puerto de expansión de baja velocidad 2514. El puerto de expansión de baja velocidad, que puede incluir varios puertos de comunicación (por ejemplo, USB, Bluetooth®, Ethernet, Ethernet inalámbrica), se puede acoplar a uno o más dispositivos de entrada/salida, incluyendo, por ejemplo, un teclado, un dispositivo de señalización, un escáner o un dispositivo de red que incluye, por ejemplo, un conmutador o enrutador, por ejemplo, a través de un adaptador de red.

El dispositivo informático 2500 se puede implementar de diferentes formas, como se muestra en la figura. Por ejemplo, se puede implementar como servidor convencional 2520, o múltiples veces en un grupo de servidores de ese tipo. También se puede implementar como parte del sistema de servidor en rack 2524. Además, o como alternativa, se puede implementar en un ordenador personal que incluye, por ejemplo, un ordenador portátil 2522. En algunos ejemplos, los componentes del dispositivo informático 2500 se pueden combinar con otros componentes en un dispositivo móvil (no se muestra), incluyendo, por ejemplo, el dispositivo 2550. Cada uno de estos dispositivos puede contener uno o más de los dispositivos informáticos 2500, 2550, y todo el sistema puede estar compuesto por múltiples dispositivos informáticos 2500, 2550 comunicándose unos con otros.

El dispositivo informático 2550 incluye el procesador 2552, la memoria 2564, un dispositivo de entrada/salida que incluye, por ejemplo, la pantalla 2554, la interfaz de comunicación 2566 y el transceptor 2568, entre otros componentes. El dispositivo 2550 también se puede proporcionar con un dispositivo de almacenamiento, que incluye, por ejemplo, un microdrive u otro dispositivo, para proporcionar almacenamiento adicional. Cada uno de los componentes 2550, 2552, 2564, 2554, 2566 y 2568, están interconectados usando diversos buses, y varios de los componentes se pueden montar en una placa base común o de otras maneras, según sea apropiado.

El procesador 2552 puede ejecutar instrucciones dentro del dispositivo informático 2550, incluyendo las instrucciones almacenadas en la memoria 2564. El procesador se puede incrementar como un conjunto de chips de chips que incluyen procesadores analógicos y digitales separados y múltiples. El procesador puede proporcionar, por ejemplo, la coordinación de los otros componentes del dispositivo 2550, incluyendo, por ejemplo, el control de las interfaces de usuario, las aplicaciones ejecutadas por el dispositivo 2550 y la comunicación inalámbrica con el dispositivo 2550.

El procesador 2552 se puede comunicar con un usuario a través de la interfaz de control 2558 y la interfaz de presentación 2556 acopladas a la pantalla 2554. La pantalla 2554 puede ser, por ejemplo, una pantalla TFT LCD (Pantalla de Cristal Líquido con Transistor de Película Fina) o una pantalla OLED (Diodo Orgánico Emisor de Luz), u otra tecnología de pantalla adecuada. La interfaz de pantalla 2556 puede comprender circuitos apropiados para activar la pantalla 2554 para presentar datos gráficos y otros datos a un usuario. La interfaz de control 2558 puede recibir instrucciones de un usuario y convertirlos para enviarlos al procesador 2552. Además, la interfaz externa 2562 se puede comunicar con el procesador 2542, para permitir la comunicación del dispositivo 2550 en el área cercana con otros dispositivos. La interfaz externa 2562 puede proporcionar, por ejemplo, comunicación por cable en algunas implementaciones, o comunicación inalámbrica en otras implementaciones, y también se pueden usar múltiples interfaces.

La memoria 2564 almacena datos dentro del dispositivo informático 2550. La memoria 2564 se puede implementar como uno o más de un medio o medio legible con ordenador, una unidad o unidades de memoria volátil, o una unidad o unidades de memoria no volátil. La memoria de expansión 2574 también se puede proporcionar y conectar al dispositivo 2550 a través de la interfaz de expansión 2572, que puede incluir, por ejemplo, una interfaz de tarjeta SIMM (módulo de memoria de línea única). Dicha memoria de expansión 2574 puede proporcionar espacio de almacenamiento adicional para el dispositivo 2550, o también puede almacenar aplicaciones u otros datos para el dispositivo 2550. De forma específica, la memoria de expansión 2574 puede incluir instrucciones para llevar a cabo o complementar los procesos que se han descrito anteriormente, y también puede incluir datos seguros. Por lo tanto, por ejemplo, la memoria de expansión 2574 se puede proporcionar como un módulo de seguridad para el dispositivo 2550, y se puede programar con instrucciones que permitan el uso seguro del dispositivo 2550. Además, las aplicaciones seguras se pueden proporcionar a través de las tarjetas SIMM, junto con datos adicionales, incluyen, por ejemplo, la colocación de datos identificativos en la tarjeta SIMM de una manera no hackeable.

La memoria puede incluir, por ejemplo, memoria flash y/o memoria NVRAM, como se explica a continuación. En una implementación, un producto de programa informático está incluido de forma tangible en un soporte de datos. El producto de programa informático contiene instrucciones que, cuando se ejecutan, realizan uno o más métodos, incluyendo, por ejemplo, los que se han descrito anteriormente. El soporte de datos es un medio legible con ordenador o máquina, incluyendo, por ejemplo, la memoria 2564, la memoria de expansión 2574 y/o la memoria en el procesador 2552, que se puede recibir, por ejemplo, a través del transceptor 2568 o la interfaz externa 2562. El dispositivo 2550 se puede comunicar de forma inalámbrica a través de la interfaz de comunicación 2566, que puede incluir circuitos de procesamiento de señal digital cuando sea necesario. La interfaz de comunicación 2566 puede proporcionar comunicaciones bajo varios modos o protocolos, incluyendo, por ejemplo, llamadas de voz GSM, mensajería SMS, EMS o MMS, CDMA, TDMA, PDC, WCDMA, CDMA2000 o GPRS, entre otros. Una comunicación de ese tipo se puede producir, por ejemplo, a través del transceptor de radiofrecuencia 2568. Además, se puede producir una comunicación de corto alcance, que incluye, por ejemplo, el uso de un Bluetooth®, WiFi u otro tipo de transceptor (no mostrado). Además, el módulo receptor 2570 de GPS (sistema de posicionamiento global) puede proporcionar datos inalámbricos adicionales relacionados con la navegación al dispositivo 2550, que se pueden usar según sea apropiado por las aplicaciones que se ejecutan en el dispositivo 2550. En el dispositivo se pueden incluir sensores y módulos tales como cámaras, micrófonos, brújulas, aceleradores (para detección de orientación), etc. El dispositivo 2550 también se puede comunicar de forma audible utilizando el códec de audio 2560, que puede recibir datos hablados de un usuario y convertirlos en datos digitales que se pueden usar. El códec de audio 2560 también puede generar un sonido audible para un usuario, incluyendo, por ejemplo, a través de un altavoz, por ejemplo, en un auricular del dispositivo 2550. Un sonido de ese tipo puede incluir sonido de llamadas telefónicas de voz, puede incluir sonido grabado (por ejemplo, voz mensajes, archivos de música, etc., y también puede incluir el sonido generado por las aplicaciones que operan en el dispositivo 2550.

El dispositivo informático 2550 se puede implementar de diferentes formas, como se muestra en la figura. Por ejemplo, se puede implementar como teléfono móvil 2580. También se puede incrementar como parte de un teléfono inteligente 2582, asistente digital personal u otro dispositivo móvil similar.

Diversas implementaciones de los sistemas y técnicas que se describen en el presente documento se pueden realizar en circuitos electrónicos digitales, circuitos integrados, ASIC diseñados especialmente (circuitos integrados específicos de la aplicación), hardware, firmware, software informáticos y/o combinaciones de los mismos. Estas diversas implementaciones pueden incluir la implementación en uno o más programas informáticos que se pueden ejecutar y/o interpretar en un sistema programare que incluye al menos un procesador programare, que puede ser de finalidad especial o general, acoplado para recibir datos e instrucciones de, y para transmitir datos e instrucciones a, un sistema de almacenamiento, al menos un dispositivo de entrada y al menos un dispositivo de salida.

Estos programas informáticos (también conocidos como programas, software, aplicaciones de software o código) incluyen instrucciones de la máquina para un procesador programable, y se pueden implementar en un lenguaje de programación de alto nivel de procedimiento y/u orientado a objetos, y/o en lenguaje de ensamblaje/máquina. Como se usa en el presente documento, los términos medio legible con máquina y medio legible con ordenador se refieren a un producto, aparato y/o dispositivo informático (por ejemplo, discos magnéticos, discos ópticos, memoria, dispositivos lógicos programables (PLD)) usados para proporcionar instrucciones a la máquina y/o datos a un procesador programable, incluyendo un medio legible con máquina que recibe instrucciones de la máquina.

Para proporcionar interacción con un usuario, los sistemas y técnicas que se describen en el presente documento se pueden implementar en un ordenador que tenga un dispositivo de presentación (por ejemplo, un monitor CRT (tubo de rayos catódicos) o LCD (pantalla de cristal líquido)) para mostrar datos al usuario y un teclado y un dispositivo señalador (por ejemplo, un ratón o una bola de desplazamiento) mediante los cuales el usuario puede proporcionar información al ordenador. También se pueden usar otros tipos de dispositivos para proporcionar interacción con un usuario; por ejemplo, la retroalimentación proporcionada al usuario puede ser una forma de retroalimentación sensorial (por ejemplo, retroalimentación visual, retroalimentación auditiva o retroalimentación táctil); y la entrada del usuario se puede recibir en una forma, que incluye entrada acústica, de voz o táctil.

Los sistemas y técnicas que se describen en el presente documento se pueden implementar en un sistema informático que incluye un componente de soporte (por ejemplo, como un servidor de datos), o que incluye un componente de middleware (por ejemplo, un servidor de aplicaciones), o que incluye un componente de interfaz de usuario (por ejemplo, un ordenador cliente que tiene una interfaz de usuario o un navegador web a través del cual un usuario puede interactuar con una implementación de los sistemas y técnicas que se describen en el presente documento), o una combinación de dichos componentes de respaldo, middleware o interfaz de usuario. Los componentes del sistema se pueden interconectar mediante una forma o medio de comunicación de datos digitales (por ejemplo, una red de comunicación). Los ejemplos de redes de comunicación incluyen una red de área local (LAN), una red de área amplia (WAN) e Internet.

El sistema informático puede incluir clientes y servidores. Un cliente y un servidor generalmente están alejados entre sí y generalmente interactúan a través de una red de comunicación. La relación del cliente y el servidor surge en virtud de los programas informáticos que se ejecutan en los ordenadores respectivos y que tienen una relación cliente-servidor entre sí.

En algunas implementaciones, los motores descritos en el presente documento se pueden separar, combinar o incorporar en un motor único o combinado. Los motores que se muestran en las figuras no pretenden limitar los sistemas que se describen en el presente documento a las arquitecturas de software que se muestran en las figuras.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato que comprende: una cámara (202) que tiene una válvula de entrada (204) para recibir un gas reactivo y una válvula de salida (206) para suministrar un gas producto; un sensor para recoger información relacionada con una o más condiciones de un sistema respiratorio asociadas con un paciente; un controlador (914) para determinar uno o más parámetros de control en función de la información recogida; y uno o más pares de electrodos (210) colocados dentro de la cámara para el inicio de una serie de arcos eléctricos externos al paciente para generar óxido nítrico en función de los parámetros de control determinados, caracterizado por que, el controlador recibe información relacionada con el tiempo ventilatorio de inspiración, y puede determinar los parámetros de control en función de un volumen de una inspiración real o esperado.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que las condiciones asociadas con el sistema respiratorio incluyen adicionalmente uno o más de la concentración de oxígeno del gas reactivo, un caudal del gas reactivo, un volumen y tiempo de la inspiración, la concentración de oxígeno del gas producto, la concentración de óxido nítrico del gas producto, la concentración de dióxido de nitrógeno del gas producto, la concentración de ozono del gas producto, la concentración de óxido nítrico de un gas inhalado, la concentración de dióxido de nitrógeno del gas inhalado, y la presión en la cámara.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que el volumen y tiempo de la inspiración se reciben desde un ventilador.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que un tren de impulsos inicia la serie de arcos eléctricos, el tren de impulsos incluyendo grupos de impulsos que tienen impulsos con diferentes anchos de impulso.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el que la serie de arcos eléctricos genera un nivel reducido de al menos uno de dióxido de nitrógeno u ozono.

6. El aparato de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente un pistón colocado dentro de la cámara y configurado para moverse a lo largo de una longitud de la cámara para ajustar la presión en la cámara.