JP2020523100A - 制御された濃度で送達を行うための気化システム - Google Patents

Abstract

濃度を制御した作用剤を送達するためのデバイスが提供される。デバイスは、作用剤用のリザーバと、このリザーバに動作可能に接続されている流量制御部と、を含む。デバイスはまた、流量制御部から作用剤を放出するための弁、並びに、空気を流して弁によって放出された作用剤と混合させるための及び作用剤と空気の混合物をデバイスから流出させるための、ポンプも含む。気化した作用剤を患者に送達する方法もまた提供される。方法は、デバイスのリザーバ内に液体状作用剤を収容することと、作用剤を流量制御チャンバ内に流して作用剤を気体に変えることと、を含む。方法はまた、気体形態の作用剤を空気と混合すること、及び、作用剤と空気の混合物をデバイスから流出させて患者に送達することも含む。
【選択図】 図１

Description

関連出願
本出願は、２０１７年６月８日に出願された米国仮出願第６２／５１６，９７３号の、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益及び優先権を主張し、この出願の内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明は、米国国防高等研究計画局が認可した連邦助成金第Ｎ６６００１−１０−Ｃ−２０１５号に基づく政府支援を受けて成された。政府は当該発明において一定の権利を有する。

本出願は、気化システムを使用して濃度を制御した物質を送達するためのデバイス及び方法に関し、特に、ニトロシル化剤を送達するための歩行用気化システムのためのデバイス及び方法に関する。

亜硝酸エチル（ＥＮＯ）ガスの投与は、現状では手間がかかり、歩行時のケアには適していない。通常は、ＥＮＯガスを患者に送達するために大型のＥＮＯガスタンクが必要であり、ＥＮＯガスを受ける患者がこのタンクを移動させるのは容易ではない。更に、患者に送達されるＥＮＯの濃度は、ＥＮＯ対ヘモグロビンの比が調整されるように制御されねばならない。

制御された濃度で物質を送達するためのシステム及び方法であって、濃度を制御した物質を受ける患者が歩行できるようなシステム及び方法が必要とされている。患者の移動を可能にするデバイスを使用する、約０．１〜１００ｐｐｍの範囲内の濃度でＥＮＯを送達するためのシステム及び方法が、必要とされている。

濃度を制御した作用剤を送達するためのデバイス及び方法が提供される。デバイスは、作用剤用のリザーバと、このリザーバに動作可能に接続されている流量制御部とを含む。デバイスはまた、流量制御部から作用剤を放出するための弁、並びに、空気を流して弁によって放出された作用剤と混合させるための及び作用剤と空気の混合物をデバイスから流出させるための、ポンプも含む。

別の態様では、気化した作用剤を患者に送達する方法が提供される。方法は、デバイスのリザーバ内に液体状作用剤を収容することと、作用剤を流量制御チャンバ内に流して作用剤を気体に変えることと、を含む。方法はまた、気体形態の作用剤を空気と混合すること、及び、作用剤と空気の混合物をデバイスから流出させて患者に送達することも含む。

別の態様では、本開示は、濃度を制御した作用剤を送達するためのデバイスであって、（ａ）作用剤用のリザーバと、（ｂ）リザーバに動作可能に接続されている流量制御部と、（ｃ）流量制御部から作用剤を放出するための弁と、（ｄ）空気を流して弁によって放出された作用剤と混合させるための及び作用剤と空気の混合物をデバイスから流出させるための、ポンプと、を含むデバイスに関する。

一実施形態では、流量制御部は毛管システムを備える。一実施形態では、毛管システムの長さは約１ｍｍ〜約１０００ｍｍである。

別の実施形態では、デバイスの流量制御部は気体膨脹チャンバを備える。

更に別の実施形態では、デバイスは、流量制御部に動作可能に接続されているマニホールドを更に備える。

更に別の実施形態では、デバイスは温度制御ユニットを更に備える。

別の実施形態では、デバイスは、デバイスを通る作用剤の流量を制御するための制御装置を更に備える。一実施形態では、制御装置はポンプ及び／又は温度を制御する。

別の実施形態では、デバイスのリザーバは交換可能なカートリッジを備える。

更に別の実施形態では、デバイスのリザーバはステンレス鋼を含む。

別の実施形態では、デバイスは、リザーバの少なくとも一部に沿って共に延びているマニホールドの部分を更に備える。

別の実施形態では、デバイスはバッテリを更に備える。

別の実施形態では、デバイスは作用剤を更に含み、作用剤は液体状亜硝酸エチルを含む。

本開示の別の態様は、気化した作用剤を患者に送達する方法であって、（ａ）デバイスのリザーバ内に液体状作用剤を収容することと、（ｂ）作用剤を流量制御チャンバ内に流して作用剤を気体に変えることと、（ｃ）気体形態の作用剤を空気と混合することと、（ｄ）デバイスから作用剤と空気の混合物を流出させて患者に送達することと、を含む方法に関する。

一実施形態では、方法は、液体状作用剤を加熱することを更に含む。

別の実施形態では、方法は、作用剤を約０．１〜１００ｐｐｍの範囲で患者に送達することを含む。

更に別の実施形態では、本方法で使用される作用剤は、液体状亜硝酸エチルを含む。

別の実施形態では、方法は、デバイスの温度を制御することによって、患者に送達される作用剤の量を制御することを更に含む。

更に別の実施形態では、方法は、流量制御チャンバから出る流量を弁で制御することを更に含む。

別の実施形態では、患者に作用剤を送達するための方法で使用されるデバイスは、歩行用デバイスである。

歩行用デバイスの実施形態の概略図である。 歩行用デバイスの実施形態の上面図である。 ケーシングが開いた構成となっている、図２Ａに示すデバイスの上面図である。 ケーシングが閉じた構成となっている、図２Ａに示すデバイスの上面図である。 送達デバイスが歩行用デバイスに接続されている、歩行用デバイスの実施形態を示す図である。 図３Ａに示す歩行用デバイスの上面斜視図である。 図３Ａに示すデバイスの底面斜視図である。 歩行用デバイスの二つの実施形態を比較する上面図である。 歩行用デバイスの実施形態の交換可能なリザーバを示す図である。 歩行用デバイスの実施形態の断面図である。 ケーシングの無い状態で示されている、歩行用デバイスの実施形態の斜視図である。 歩行用デバイスの実施形態の概略図である。 歩行用デバイスの実施形態の概略図である。

以下で開示される実施形態では、網羅的であること、又は本開示の範囲を続く説明中の厳密な形態に限定することは、意図されてない。そうではなく、これらの実施形態は、当業者がその教示を利用し得るような例として、選択され記載されている。

具体的に述べられていない限り、本明細書で使用される場合、用語「約」は、指定された値の±１０％の値の範囲を指す。例えば、「約２００」という句は、２００±１０％、すなわち１８０から２２０までを含む。別様に述べられている場合、用語「約」は、±２０％、±１０％、又は±５％、等の値の範囲を指すことになる。

図１には、濃度を制御した物質の送達を行うための、歩行用デバイス１００の実施形態の概略図が示されている。いくつかの実施形態では、デバイスは、患者にニトロシル化剤を送達するために使用されてもよい。ニトロシル化剤は、限定するものではないが、以下を含む：亜硝酸エチル、亜硝酸アミル、亜硝酸ブチル、亜硝酸イソブチル、亜硝酸ｔｅｒｔ−ブチル、及びこれらの組み合わせ。いくつかの実施形態では、ニトロシル化剤は亜硝酸エチル（ＥＮＯ）である。図１に示すデバイス１００は、送達される作用剤がＥＮＯであるものとして記載されているが、他の作用剤を使用してもよい。例えば、患者に送達できるように気化され得る任意の液体状作用剤を、デバイス１００を使用して送達できる。温度、送達速度、及び制御装置は、送達される作用剤によって決まる。

デバイス１００は、作用剤を収容するためのリザーバ１０２を含む。リザーバ１０２は、図１に示すマニホールド１３０及び毛管システム１０７、又は（図８に示す）気体膨脹チャンバ２０９などの、流量制御部１０６に接続されてもよい。温度制御装置１１０は流量制御部１０６に接続されていてもよい。一つ以上の弁１１２が、流量制御部１０６から出る作用剤の流量を制御し、この作用剤が新鮮な空気と混合され患者に送達される。いくつかの実施形態では、ポンプ１１６を使用して、作用剤と混合された空気を圧送することができる。患者に送達される作用剤の量を監視又は制御するために、センサ１１８を含めてもよい。デバイス１００には、リザーバ１０２の温度、温度制御装置１１０、弁１１２、ポンプ１１６、及びセンサ１１８を監視及び調整するための、制御装置１１９を含めてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０２及び制御装置１１９には、サーミスタ１２１が接続されていてもよい。

図２Ａは、ケーシング１２０内で一つに組み付けられたデバイス１００を示す。図２Ｂは、ケーシング１２０内に組み付けられたデバイス１００の開いた図を示す。絶縁材が設けられる場合もあるが、図示はされていないことに注意されたい。図２Ｃは、ケーシング１２０内に封入されたデバイス１００の上面図を示す。図２Ａに示すように、デバイス１００は、混合層（液体及び飽和ガス）収容カートリッジ内にＥＮＯを収容するリザーバ１０２を含んでもよく、液体形態で収容することにより、デバイス１００内に使用の割合に対して多量の作用剤を含むことが可能になる。収容カートリッジは、ステンレス鋼などの鋼、又はポリカーボネートなどのポリマーで製作されてもよい。いくつかの実施形態では、温度制御装置１１０とリザーバ１０２との間の熱伝導を改善するために、ステンレス鋼製リザーバ１０２を使用してもよい。ＥＮＯの沸点は６３°Ｆであるので、この結果、この沸点を超える温度で生じる蒸気圧により、ＥＮＯはシステム内を自己推進して移動する。更に、ＥＮＯの蒸気圧は温度に比例するので、デバイス１００の温度によってＥＮＯ流量を制御することができる。図２Ａに示すように、デバイス１００は、交換可能なカートリッジ、例えば交換可能なＥＮＯカートリッジ１０２を含んでもよい。交換可能なカートリッジ１０２の例が、図５に示されている。交換可能なカートリッジ１０２は、迅速な再充填／再投与のために、２重遮断システム１２４の使用を介して交換されてもよい。２重遮断システム１２４はＥＮＯの漏れを防止する役割を果たすと同時に、バイアルの交換中に嵌合部が半ば閉じて、システムに異物が入らないようにする。交換可能なリザーバ１０２が含まれる場合、ケーシング１２０からリザーバを解放するために、解除機構１２６を含めてもよい。交換可能なカートリッジ１０２は、約２０ｍｌの内部容積を有してもよく、約１０ｍｌの液体状ＥＮＯを保持するように設計されてもよい。残りの１０ｍｌのデッドスペースにより、流量制御部１０６内に放出される飽和蒸気が比較的大量に発生するのを可能にする、十分な容積が確保される。更に、このデッドスペースにより、液体が流量制御部１０６内に注入される可能性が低減する。

いくつかの実施形態では、交換可能なカートリッジは、約１ｍｌ〜約１０００ｍｌの内部容積を有し得る。他の実施形態では、交換可能なカートリッジは、約１〜約９００ｍｌ、約１〜約８００ｍｌ、約１〜約７００ｍｌ、約１〜約６００ｍｌ、約１〜約５００ｍｌ、約１〜約４００ｍｌ、約１〜約３００ｍｌ、約１〜約２００ｍｌ、約１〜約１００ｍｌ、約１〜約５０ｍｌ、又は約１〜約２０ｍｌの内部容積を有し得る。他の実施形態では、交換可能なカートリッジは、約１〜約１００ｍｌ、約１００〜約２００ｍｌ、約３００〜約４００ｍｌ、約４００〜約５００ｍｌ、約５００〜約６００ｍｌ、約７００〜約８００ｍｌ、約８００〜約９００ｍｌ、又は約９００〜約１０００ｍｌの内部容積を有し得る。他の実施形態では、交換可能なカートリッジは、約１〜約１００ｍｌ、約１０〜約１００ｍｌ、約１０〜約５０ｍｌ、約１０〜約４０ｍｌ、約１０〜約３０ｍｌ、又は約１０〜約２０ｍｌの内部容積を有し得る。

図２Ａに示すように、デバイス１００はまた、マニホールド１３０も含む。マニホールド１３０は、ステンレス鋼などの金属の小さいブロックであり得る。リザーバ１０２は、迅速接続解除継ぎ手１３２を介してマニホールド１３０に給送を行う。継ぎ手１３２からは、マニホールド１３０は、リザーバ１０２からの作用剤を毛管システム１０７内へと給送し、その後再び取り出す。最終的にマニホールド１３０はソレノイド弁の入口及び出口１１２と接合されており、この時点で気体状である作用剤は細いテフロン（登録商標）管を通して外に出て、出口継ぎ手１３３において新鮮な空気と合流する。図３Ａを参照して以下で記載するように、出口コネクタ１３５は、送達デバイスを患者に取り付けるためにケーシング１２０の外部へと延びていてもよい。図７は、ケーシングの無い状態の、一つに組付けられたデバイス１００を示す。

上で検討したように、デバイス１００のいくつかの実施形態は、リザーバ１０２から気体状の作用剤を受け入れる毛管システム１０７を含んでもよい。毛管システム１０７は、取り扱い及び接続を支援するために、ポリマー被覆された溶融石英ガラスで製作されてもよい。内径（ＩＤ）及び長さの両方を変化させることで、作用剤送達において大規模な変化をもたらすことができる（すなわち、ある管組立体を別のものと取り替える）。毛管システムの内径（ＩＤ）は、約１０ミクロン〜約５００ミクロンであってもよい。いくつかの実施形態では、ＩＤは１０から２０ミクロンの間である。この直径により気体流量が厳密に制約されて、作用剤の所望の用量範囲が達成される。例えば、ＥＮＯが作用剤として使用されるとき、用量範囲は約０．１〜１００ｐｐｍである。任意の所与の管に関して、リザーバ１０２及び毛管システム１０７の温度を精密に制御することにより、システム圧力及びしたがって流量の、厳密な調整が可能になる。いくつかの実施形態では、毛管システム１０７の長さを変化させることで、作用剤の送達を制御することができる。毛管システムの長さは約１ｍｍ〜約１０００ｍｍである。いくつかの実施形態では、毛管システムはコイルとして提供されてもよい。開始剤としてＥＮＯの液体を使用する例としての実施形態では、長さ９５ｍｍ、ＩＤ２０ミクロンの毛管により、内部システムの加熱時に約２０ｐｐｍ〜約４５ｐｐｍのＥＮＯが送達された。例としての別の実施形態では、長さ１３５ｍｍ、ＩＤ２０ミクロンの毛管により、７５°Ｆ〜８７°Ｆの温度範囲の間で約３．８〜１０．５ｐｐｍのＥＮＯが送達された。

いくつかの実施形態では、用量範囲は、約０．１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、又は約５０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。他の実施形態では、用量範囲は、約０．１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約０．１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。他の実施形態では、用量範囲は、約０．１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約７０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約８０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。

いくつかの実施形態では、用量範囲は、約０．１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約７０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。

いくつかの実施形態では、毛管システムの内径（ＩＤ）は、約１０ミクロン〜約２０ミクロン、約２０ミクロン〜約３０ミクロン、約３０ミクロン〜約４０ミクロン、約４０ミクロン〜約５０ミクロン、約５０ミクロン〜約６０ミクロン、約６０ミクロン〜約７０ミクロン、約７０ミクロン〜約８０ミクロン、約８０ミクロン〜約９０ミクロン、約９０ミクロン〜約１００ミクロン、約１００ミクロン〜約１１０ミクロン、約１１０ミクロン〜約１２０ミクロン、約１２０ミクロン〜約１３０ミクロン、約１３０ミクロン〜約１４０ミクロン、約１４０ミクロン〜約１５０ミクロン、約１５０ミクロン〜約１６０ミクロン、約１６０ミクロン〜約１７０ミクロン、約１７０ミクロン〜約１８０ミクロン、約１８０ミクロン〜約１９０ミクロン、約１９０ミクロン〜約２００ミクロン、約２００ミクロン〜約２１０ミクロン、約２１０ミクロン〜約２２０ミクロン、約２２０ミクロン〜約２３０ミクロン、約２３０ミクロン〜約２４０ミクロン、約２４０ミクロン〜約２５０ミクロン、約１５０ミクロン〜約２６０ミクロン、約２６０ミクロン〜約２７０ミクロン、約２７０ミクロン〜約２８０ミクロン、約２８０ミクロン〜約２９０ミクロン、約２９０ミクロン〜約３００ミクロン、約３００ミクロン〜約３１０ミクロン、約３１０ミクロン〜約３２０ミクロン、約３２０ミクロン〜約３３０ミクロン、約３３０ミクロン〜約３４０ミクロン、約３４０ミクロン〜約３５０ミクロン、約３５０ミクロン〜約３６０ミクロン、約３６０ミクロン〜約３７０ミクロン、約３７０ミクロン〜約３８０ミクロン、約３８０ミクロン〜約３９０ミクロン、約３９０ミクロン〜約４００ミクロン、約４００ミクロン〜約４１０ミクロン、約４１０ミクロン〜約４２０ミクロン、約４２０ミクロン〜約４３０ミクロン、約４３０ミクロン〜約４４０ミクロン、約４４０ミクロン〜約４５０ミクロン、約４５０ミクロン〜約４６０ミクロン、約４６０ミクロン〜約４７０ミクロン、約４７０ミクロン〜約４８０ミクロン、約４８０ミクロン〜約４９０ミクロン、又は約４９０ミクロン〜約５００ミクロンである。

いくつかの実施形態では、毛管システムの内径（ＩＤ）は、約１０ミクロン〜約５０ミクロン、約５０ミクロン〜約１００ミクロン、約１００ミクロン〜約１５０ミクロン、約１５０ミクロン〜約２００ミクロン、約２００ミクロン〜約２５０ミクロン、約２５０ミクロン〜約３００ミクロン、約３００ミクロン〜約３５０ミクロン、約３５０ミクロン〜約４００ミクロン、約４００ミクロン〜約４５０ミクロン、又は約４５０ミクロン〜約５００ミクロンである。他の実施形態では、毛管システムの内径（ＩＤ）は、約１０ミクロン〜約１００ミクロン、約１００ミクロン〜約２００ミクロン、約２００ミクロン〜約３００ミクロン、約３００ミクロン〜約４００ミクロン、又は約４００ミクロン〜約５００ミクロンである。

いくつかの実施形態では、毛管システムの長さは、約１ｍｍ〜約５００ｍｍ、約１ｍｍ〜約４００ｍｍ、約１ｍｍ〜約３００ｍｍ、約１ｍｍ〜約２００ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約１００ｍｍである。他の実施形態では、毛管システムの長さは、約１ｍｍ〜約１００ｍｍ、約１００ｍｍ〜約２００ｍｍ、約２００ｍｍ〜約３００ｍｍ、約３００ｍｍ〜約４００ｍｍ、又は約４００ｍｍ〜約５００ｍｍである。

温度制御装置１１０及びサーミスタ１２１を使用して、デバイス１００の内部温度を制御することができる。温度制御装置１１０は、固体状態の能動的な熱ポンプである、熱電冷却器（ＴＥＣ）であり得る。ＴＥＣに電流を流すことによって、二つの側の間に温度差がもたらされる。ＴＥＣは両方向性を有し、このことにより、周囲条件に応じてデバイス１００を加熱又は冷却することが可能になる。更に、デバイス１００は、毛管システム１０７の温度が（毛管システム１０７の方がＴＥＣにより近接していることに起因して）リザーバ１０２よりも僅かに高くなるように構成されている。この勾配によって毛管システム１０７の下流側の圧力の方が僅かに高くなり、このことにより、どのような凝縮液も、毛管システム１０７を遡り流れるガスの背後のリザーバ１０２に向かって押しやられる。このことは安全機構としても役立つ。すなわち、何らかの液体状作用剤が毛管システム内に吐出されたとしても、この液体状作用剤は依然として、液体状作用剤が毛管システム１０７から流出する時間までには気化するであろう。

毛管システム１０７から出た後で、作用剤はソレノイド駆動式制御弁１１２を通過する、すなわちこれは、作用剤送達を制御するための二次的手段である。弁１１２は主としてそのＯＮ／ＯＦＦ動作で使用されるが、オン−デマンド機能（例えば患者の吸気を感知すると開に切り替えられる）の組み込みを含む、追加の流量制御のためのパルス幅変調で使用することができる。使用していないとき、弁１１２は閉じられている。これは、電源の不具合が生じた場合には作用剤を全く放出できないという点で、第２の安全機構である。蒸気形態の作用剤はその後接合部へと流入し、ここにおいて蒸気状の作用剤は、ポンプ１１６の往復動ダイヤフラムによって供給される新鮮な空気と混合される。ポンプ速度を変化させて、デバイス１００から出る作用剤／空気混合物の濃度及び合計流量を調整することができる。次いで気体混合物が送達デバイス１４０内へと移動して、患者に投与される。図３Ａに示すように、送達デバイス１４０は鼻カニューレであってもよい。デバイス１００と共に、当技術分野で知られている、患者に気体を送達するための任意の種類の送達デバイス１４０を使用できる。非限定的な例として、ＥＮＯが使用されるとき、送達される気体は、空気中の約０．１〜１００ｐｐｍのＥＮＯである。

デバイス１００は、様々なサブシステムの全てを運用する制御装置１１９を含んでもよい。制御装置１１９は適正な温度（サーミスタのフィードバック）を維持し、ソレノイド弁１１２及び空気ポンプ１１６を動作させる。デバイス１００はまた、バッテリなどの電源１３８も含む。非限定的な例として、電源１３８は、２セル式のリチウムポリマー電池（公称電圧７．４Ｖ）であってもよい。バッテリ１３８はここでは、デバイス１００の内部容積の約半分を占める。リチウムポリマーは二次（充電式）電池用の高い電力密度をもたらす。５０００ｍＡｈのバッテリであればデバイス１００は８時間以上稼働されるが、周囲温度による。ソフトウェアは、様々なサブシステムを駆動するメニューベースの簡単な制御装置である。ＡＲＭ（登録商標） Ｃｏｒｔｅｘ（登録商標） Ｍ３プロセッサ、ＳＴＭ３２Ｌ１５１が使用されるが、その理由は、これが小型、低電力であり、デジタル−アナログ出力機能並びに高性能なタイマーを有するからである。ソースコードは、Ｒｏｗｌｅｙ社のＣｒｏｓｓｗｏｒｋｓ ｆｏｒ ＡＲＭのソフトウェアを使用して、ＧＣＣを用いてコンパイルした。

図３Ｂ及び３Ｃは、デバイス１００の実施形態の外観図を示す。図３Ｂは、ディスプレイ１５０及び制御ボタン１５２を含み得る、デバイス１００の上面図を示す。ディスプレイ１５０は、患者にデバイス１００からのフィードバックを与えるために、及び／又は設定を確認するために使用することができる。いくつかの実施形態では、制御ボタン１５２は、デバイス１００をプログラムするために、様々な事前設定されたプログラムを選択するために、ディスプレイ１５０を変更するために、などで使用することができる。非限定的な例として、デバイス１００からの流量は、リザーバ１０２の温度、弁１１２、及びポンプ１１６によって制御することができ、制御装置１３０を使用して、作用剤を指定された量で送達するように構成要素の各々を調整することができる。図３Ｂに示すように、デバイス１００はまた、デバイス１００を通して送達される作用剤の温度の制御を容易にするための、ヒートシンク１５４も含む。図３Ｂ及び３Ｃはまた、例えば上記したように作用剤を供給するために交換可能なカートリッジが使用されるときに、リザーバ１０２へのアクセスを可能にする、ドア１５６も示す。図３Ｃにはまた、バッテリカバー１６０も示されている。図６は、ケーシング１２０を含むデバイス１００の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ケーシング１２０内に絶縁材が含まれてもよい。

図４は、マニホールド１３０に関して二つの異なる構成を有するデバイス１００を示す。右側のデバイス１００には、リザーバ１０２の一部に沿って共に延びているマニホールド延長部１３０ａが示されている。いくつかの実施形態では、マニホールド延長部１３０ａは、リザーバ１０２における熱伝導及び均等な温度分布制御に寄与する、並びに毛管システム１０７を通る流量を制御する目的で含まれている。

いくつかの実施形態では、デバイス１００は約０．１〜１００ｐｐｍの量で作用剤を送達することができる。いくつかの実施形態では、送達される作用剤の量は、約０．１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、又は約０．１ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍである。他の実施形態では、送達される作用剤の量は、約１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。

他の実施形態では、送達される作用剤の量は、約０．１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約５ｐｐｍ〜約２５ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約３５ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約４５ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約３５ｐｐｍ〜約５５ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約４５ｐｐｍ〜約６５ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約５５ｐｐｍ〜約７５ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約６５ｐｐｍ〜約８５ｐｐｍ、約７０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ〜約９５ｐｐｍ、又は約８０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。他の実施形態では、送達される作用剤の量は、約０．１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約７０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。他の実施形態では、送達される作用剤の量は、約０．１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約６０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。

いくつかの実施形態では、デバイス１００は、患者によって事前設定又は制御され得る、二つ以上の送達用の範囲を有するように設計され得る。例えば、デバイス１００は、約０．１〜１０ｐｐｍの第１の範囲、及び約１〜１００ｐｐｍの第２の範囲で、作用剤を送達してもよい。

デバイス１００から出るＥＮＯの量は、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）を用いて定量化され得る。デバイス１００は、温度の上昇に応答してＥＮＯを増量させて送達した。毛管作用により、ＥＮＯが毛管システム１０７の中で、固定されているが温度に依存する割合で引き動かされる。デバイス１００においてＥＮＯの温度を制御することによって、患者に送達されるＥＮＯの量が制御される。

図８及び９は、歩行用デバイス２００の代替の実施形態の概略図を示す。上記したデバイス１００と同様に、デバイス２００を使用して、患者にニトロシル化剤を送達することができる。ニトロシル化剤は、限定するものではないが、以下を含む：亜硝酸エチル、亜硝酸アミル、亜硝酸ブチル、亜硝酸イソブチル、亜硝酸ｔｅｒｔ−ブチル、及びこれらの組み合わせ。いくつかの実施形態では、ニトロシル化剤は亜硝酸エチル（ＥＮＯ）である。ただし、患者に送達できるように気化され得る任意の液体状作用剤を、デバイス２００を使用して送達できる。温度、送達速度、及び制御装置は、送達される作用剤によって決まる。

デバイス２００は、送達される作用剤を収容するためのリザーバ２０２を含む。作用剤はリザーバ２０２内で液体形態であり得る。リザーバ２０２は流量制御部２０６、例えば気体膨脹チャンバ２０９に接続されていてもよい。デバイス２００は、上記したデバイス１００の全ての特徴を含み得るが、例外として、流量制御部２０６が、上記した毛管システムではなく気体膨脹チャンバである。リザーバ２０２及び／又は気体膨脹チャンバ２０９の温度を制御するために、温度制御装置２１０を含めてもよい。いくつかの実施形態では、温度制御機能は含まれない。リザーバ２０２内の圧力を監視するために圧力計２１１を含めてもよく、リザーバ２０２から気体膨脹チャンバ２０９へと至る作用剤の流量を制御するために圧力調整器２１３を使用してもよい。一つ以上の弁２１２が、流量制御部２０６から出て患者に送達される作用剤の流量を制御する。いくつかの実施形態では、ポンプ２１６を使用して、作用剤と混合された空気を圧送することができる。患者に送達される作用剤の量を監視又は制御するために、センサ２１８を含めてもよい。デバイス２００には、リザーバ２０２の温度、温度制御装置２１０、弁２１２、ポンプ２１６、及びセンサ２１８を監視及び調整するための、制御装置２１９（マイクロコントローラを含むがこれに限定されない）を含めてもよい。

デバイス２００は、混合層（液体及び飽和ガス）収容カートリッジ内にＥＮＯを収容するリザーバ２０２を含んでもよく、液体形態で収容することにより、デバイス２００内に使用の割合に対して多量の作用剤を含むことが可能になる。収容カートリッジは、ステンレス鋼などの鋼、又はポリカーボネートなどのポリマーで製作されてもよい。いくつかの実施形態では、温度制御装置２１０とリザーバ２０２との間の熱伝導を改善するために、ステンレス鋼製リザーバ２０２を使用してもよい。デバイス１００と同様、デバイス２００の温度によってＥＮＯ流量が制御され得る。デバイス２００は、交換可能なカートリッジ、例えば交換可能なＥＮＯカートリッジ２０２を含んでもよい。

流量制御部２０６から出た後で、作用剤はソレノイド駆動式制御弁２１２を通過する。デバイス２００内にはまた、流量制御部２０６と制御弁２１２との間に流量絞り弁２１５も含めることができる。弁２１２は主としてそのＯＮ／ＯＦＦ動作で使用されるが、オン−デマンド機能（例えば患者の吸気を感知すると開に切り替えられる）の組み込みを含む、追加の流量制御のためのパルス幅変調で使用することができる。使用していないとき、弁２１２は閉じられている。蒸気形態の作用剤はその後接合部へと流入し、そこで蒸気状の作用剤は、ポンプ２１６によって供給される新鮮な空気２１７と混合される。ポンプ速度を変化させて、デバイス２００から出る作用剤／空気混合物の濃度及び合計流量を調整することができる。次いで気体混合物が送達デバイス２４０内へと移動して、患者に投与される。デバイス２００と共に、当技術分野で知られている、患者に気体を送達するための任意の種類の送達デバイス２４０を使用できる。非限定的な例として、ＥＮＯが使用されるとき、送達される気体は、空気中の約０．１〜１００ｐｐｍのＥＮＯである。いくつかの実施形態では、送達される気体は、約０．１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、又は約０．１ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍである。他の実施形態では、送達される気体は、約１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。

他の実施形態では、送達される気体は、約０．１ｐｐｍ〜約２０ｐｐｍ、約５ｐｐｍ〜約２５ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１５ｐｐｍ〜約３５ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ〜約４５ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約３５ｐｐｍ〜約５５ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約４５ｐｐｍ〜約６５ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約５５ｐｐｍ〜約７５ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約６５ｐｐｍ〜約８５ｐｐｍ、約７０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ〜約９５ｐｐｍ、又は約８０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。他の実施形態では、送達される気体は、約０．１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約３０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約６０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約７０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。他の実施形態では、送達される気体は、約０．１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ〜約４０ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍ、約３０ｐｐｍ〜約７０ｐｐｍ、約４０ｐｐｍ〜約８０ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍ、又は約６０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍである。

デバイス２００は、様々なサブシステムの全てを運用する制御装置２１９を含んでもよい。制御装置２１９は適正な温度（サーミスタのフィードバック）を維持し、ソレノイド弁２１２及び空気ポンプ２１６を動作させる。デバイス２００はまた、上記したバッテリと同様のバッテリなどの、電源２３８も含む。

表１は、デバイスの一般的特徴の例を示す。

ここで、上記した詳細の説明は限定的なものではなく例示的なものと見なされること、並びに、本発明の精神及び範囲を規定するように意図されているのは、あらゆる等価物を含めた以下の特許請求の範囲であると理解されることが、意図されている。

Claims (20)

1. 濃度を制御した作用剤を送達するためのデバイスであって、
   前記作用剤用のリザーバと、
   前記リザーバに動作可能に接続されている流量制御部と、
   前記流量制御部から前記作用剤を放出するための弁と、
   空気を流して前記弁によって放出された前記作用剤と混合させるための、及び前記作用剤と空気の混合物を前記デバイスから流出させるための、ポンプと、を備える、デバイス。
2. 前記流量制御部は毛管システムを備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記毛管システムの長さは約１ｍｍから約１０００ｍｍである、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記流量制御部は気体膨脹チャンバを備える、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記流量制御部に動作可能に接続されているマニホールドを更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 温度制御ユニットを更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記デバイスを通る前記作用剤の流量を制御するための制御装置を更に備える、請求項１から６からのいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記制御装置は前記ポンプ及び／又は前記温度を制御する、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記リザーバは交換可能なカートリッジを備える、請求項１から８からのいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記リザーバはステンレス鋼を含む、請求項１から９からのいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記リザーバの少なくとも一部に沿って共に延びているマニホールドの部分を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
12. バッテリを更に備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 作用剤を更に含み、前記作用剤は液体状亜硝酸エチルを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 気化した作用剤を患者に送達する方法であって、
    液体状作用剤をデバイスのリザーバ内に収容することと、
    前記作用剤を流量制御チャンバ内へと流して前記作用剤を気体に変えることと、
    気体形態の前記作用剤を空気と混合することと、
    前記作用剤と空気の混合物を前記デバイスから流出させて患者に送達することと、を含む、方法。
15. 前記液体状作用剤を加熱することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記作用剤を約０．１〜１００ｐｐｍの範囲で前記患者に送達することを含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 前記作用剤は液体状亜硝酸エチルを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記デバイスの温度を制御することによって、前記患者に送達される前記作用剤の量を制御することを更に含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記流量制御チャンバから出る流量を弁で制御することを更に含む、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記作用剤を前記患者に送達するためのデバイスは歩行用デバイスである、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の方法。

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