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公開番号2024160380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-13
出願番号2024141018,2023207773
出願日2024-08-22,2019-09-27
発明の名称ガス送達デバイス
出願人ザリージェンツオブザユニバーシティオブミシガン
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類A61M 16/10 20060101AFI20241106BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】感染症を制御し、バイオフィルム形成を予防し、かつ炎症及び線維症を最小化するために使用される、ガス送達デバイスを提供する。
【解決手段】NO生成システムの各例は、固体状光感性NOドナー、及び、NOガスを生成させるために固体状光感性NOドナーを光に選択的に曝露するために機能可能に配置された光源を含む。
【選択図】図1A-C
特許請求の範囲【請求項１】
ガス送達デバイスであって、
一酸化窒素（ＮＯ）生成システムであって、
チャンバー、
前記チャンバー内に含有されたＮＯカートリッジであって、
基材、
前記基材の表面上に固定化された固体状光感性ＮＯドナー、及び
前記固体状光感性ＮＯドナー上に配置されたＮＯ透過性かつ光透過性膜
を含む、前記ＮＯカートリッジ、及び
前記固体状光感性ＮＯドナーを光に選択的に曝露してＮＯガスを生成させるために機能可能に配置された光源
を含む、前記ＮＯ生成システム、
酸素含有ガスを導入し、かつ前記ＮＯガスを含む出力ガスを形成させるために前記チャンバーに機能可能に接続された吸気性ガス導管、ならびに
前記出力ガスのストリームを前記ＮＯ生成システムから輸送するための出口導管
を含む、前記ガス送達デバイス。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記ＮＯ透過性かつ光透過性膜が、ポリカーボネートを含むナノポーラス膜又はマイクロポーラス膜である、請求項１に記載のガス送達デバイス。
【請求項３】
前記固体状光感性ＮＯドナーが光感性Ｓ－ニトロソチオールである、請求項１に記載のガス送達デバイス。
【請求項４】
前記光感性Ｓ－ニトロソチオールが、Ｓ－ニトロソ－Ｎ－アセチル－ペニシラミン結晶、Ｓ－ニトロソグルタチオン結晶、及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３に記載のガス送達デバイス。
【請求項５】
前記固体状光感性ＮＯドナーが、感圧性粘着剤により前記基材上に固定化されている、請求項１に記載のガス送達デバイス。
【請求項６】
前記出力ガスストリームの一酸化窒素レベルをモニターするために前記出力ガスストリームと接触するセンサー、ならびに
前記センサー及び前記光源に機能可能に接続されたコントローラーであって、前記センサーからの前記一酸化窒素レベルに応答して前記光源のパラメータを調整するための、前記コントローラー
をさらに含む、請求項１に記載のガス送達デバイス。
【請求項７】
前記出口導管に機能可能に接続された送達導管、及び
送達導管に機能可能に接続された吸入ユニット
をさらに含む、請求項１に記載のガス送達デバイス。
【請求項８】
前記出力ガスストリームが前記吸入ユニットに送達される前に前記出力ガスストリームを受け入れるために前記送達導管中に配置された二酸化窒素フィルターをさらに含む、請求項７に記載のガス送達デバイス。
【請求項９】
前記固体状光感性ＮＯドナー及び前記ＮＯ透過性かつ光透過性膜が前記基材の第１の表面上に配置されており、
前記ＮＯカートリッジが、
前記基材の第２の表面上に固定化された第２の固体状光感性ＮＯドナー、及び
前記第２の固体状光感性ＮＯドナー上に配置された第２のＮＯ透過性かつ光透過性膜
をさらに含み、かつ
前記ＮＯ生成システムが、前記第２の固体状光感性ＮＯドナーを光に選択的に曝露して追加のＮＯガスを生成させるために機能可能に配置された第２の光源をさらに含む、
請求項１に記載のガス送達デバイス。
【請求項１０】
前記光源からの前記光が、前記固体状光感性ＮＯドナーの光分解を開始させるためのものである、請求項１に記載のガス送達デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年９月２７日に出願された米国仮出願第６２／７３７，４８４号の利益を主張し、該仮出願の内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 5,400 文字）【０００２】
連邦政府により支援された研究又は開発に関する声明
本発明は、ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｓｏｆＨｅａｌｔｈ（ＮＩＨ）により授与されたＥＢ０２４０３８及びＨＬ１２７９８１の下の政府の支援と共に為された。政府は本発明においてある特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
一酸化窒素（ＮＯ）は、その独特の血管拡張特性、創傷治癒特性、血管新生促進特性、抗がん効力、抗血小板活性、及び抗微生物／抗ウイルス活性を含む、いくつかの重要な生理学的機能を有することが示されている内因性ガス分子である。一部の事例において、ＮＯは、感染症を制御し、バイオフィルム形成を予防し、かつ炎症及び線維症を最小化するために使用され得る。
【０００４】
吸入療法におけるＮＯの使用もまた研究されている。吸入される一酸化窒素は、肺不全を治療するために使用されており、肺血管拡張を増強し、かつ肺血管抵抗性を低下させることが示されている。吸入される一酸化窒素はまた、低酸素性呼吸不全を有する新生児を治療するために使用されており、酸素投与を向上させ、かつ体外膜酸素療法の必要性を低減することが示されている。吸入される一酸化窒素の使用は、肺移植の間、肺高血圧症の治療のため、吸入される消毒剤としてなど、他の領域においても有益であることが判明し得る。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の例の特徴は、以下の詳細な説明及び図面を参照することにより明らかとなり、これらにおいて同様の参照数字は、同一でないかもしれないが、類似した構成要素に対応する。簡潔性のために、以前に記載された機能を有する参照数字又は特徴は、それらが登場する他の図面との繋がりで記載されることもあるし、記載されないこともある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１Ａ～１Ｅは、本明細書に開示される一酸化窒素（ＮＯ）カートリッジの異なる例の概略的な断面図である。
図１Ａ～１Ｅは、本明細書に開示される一酸化窒素（ＮＯ）カートリッジの異なる例の概略的な断面図である。図１Ｆは、図１Ｄ及び図１Ｅに示される一酸化窒素（ＮＯ）カートリッジの１つの例の概略的な上面図である。
図２は、吸入療法のために使用されている、図１Ａ又は図１Ｄ又は図１ＥのＮＯカートリッジを含むガス送達デバイスの例の概略図である。
図３は、吸入療法のために使用されている、図１Ａ又は図１Ｃ又は図１Ｄ又は図１ＥのＮＯカートリッジを含むガス送達デバイスの別の例の概略図である。
図４は、吸入療法のために使用されている、図１Ａ又は図１Ｃ又は図１Ｄ又は図１ＥのＮＯカートリッジを含むガス送達デバイスのさらに別の例の概略図である。
図５は、吸入療法のために使用されている、図１ＢのＮＯカートリッジを含むガス送達デバイスのさらに別の例の概略図である。
図６は、吸入療法のために使用されている、図１Ａ又は図１Ｂ又は図１Ｃ又は図１Ｄ又は図１ＥのＮＯカートリッジを含むガス送達デバイスのさらに別の例の概略図である。
図７は、本明細書に開示される例示的なガス送達デバイスにおいてフィードバック制御のために使用される電子回路の概略的な実例である。
図８Ａ及びＢは、本明細書に開示される例示的なガス送達デバイス用の携帯式構成の遠近法での半概略的な実例である。
図９Ａ及び図９Ｂは、（ａ）３８５ｎｍ、（ｂ）４７０ｎｍ、及び（ｃ）５６５ｎｍの発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を使用した、３ｍｍの直径の１３重量％ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）－Ｓ－ニトロソ－Ｎ－アセチル－ペニシラミン（ＳＮＡＰ）ドーピングフィルムからの９Ａ）気相ＮＯレベルの速度論及び９Ｂ）累積ＮＯ放出を示すグラフである（曲線は平均値を示し、エラーバーは３つの並列測定の平均の標準誤差に対応する）。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、（ａ）３８５ｎｍ、（ｂ）４７０ｎｍ、及び（ｃ）５６５ｎｍのＬＥＤ光源を使用した、３ｍｍの直径の１３重量％ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）－Ｓ－ニトロソグルタチオン（ＧＳＮＯ）ドーピングフィルムからの１０Ａ）気相ＮＯレベルの速度論及び１０Ｂ）累積ＮＯ放出を示すグラフである（曲線は平均値を示し、エラーバーは３つの並列測定の平均の標準誤差に対応する）。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、（ａ）３８５ｎｍ、（ｂ）４７０ｎｍ、及び（ｃ）５６５ｎｍのＬＥＤ光源を使用した、１０００ｐｐｂの標的ＮＯレベルを用いた６ｍｍの直径のＰＤＭＳ－ＳＮＡＰドーピングフィルムからのフィードバック制御ＮＯ放出の間の１１Ａ）送達されたガスストリーム中のＮＯレベル（太線）及び累積ＮＯ放出（細線）の両方ならびに１１Ｂ）パルス幅変調ＬＥＤ強度についてのＰＷＭデューティサイクルを示すグラフである。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、３８５ｎｍのＬＥＤ光源を使用した、１０００ｐｐｂ、２５００ｐｐｂ、及び５０００ｐｐｂの標的ＮＯレベルを用いた６ｍｍの直径のＰＤＭＳ－ＳＮＡＰドーピングフィルムからのフィードバック制御ＮＯ放出の間の１２Ａ）送達されたガスストリーム中のＮＯレベル（太線）及び累積ＮＯ放出（細線）の両方ならびに１２Ｂ）パルス幅変調ＬＥＤ強度についてのＰＷＭデューティサイクルを示すグラフである。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、３８５ｎｍのＬＥＤ光源を使用した、５００ｐｐｂ、１０００ｐｐｂ、１５００ｐｐｂ、２０００ｐｐｂ、２５００ｐｐｂ、及び５０００ｐｐｂに段階的に変化させ、次に逆方向に戻した標的ＮＯレベルを用いた６ｍｍの直径のＰＤＭＳ－ＳＮＡＰドーピングフィルムからのフィードバック制御ＮＯ放出の間の１３Ａ）送達されたガスストリーム中のＮＯレベル及び１３Ｂ）パルス幅変調ＬＥＤ強度についてのＰＷＭデューティサイクルを示すグラフである。
図１４は、３８５ｎｍのＬＥＤ光源を使用した、２５００ｐｐｂの標的ＮＯレベルを用いた６ｍｍの直径のＰＤＭＳ－ＳＮＡＰドーピングフィルムからのフィードバック制御ＮＯ放出の間の、窒素受容者ガスの流速の乱れに対するシステム応答を示すグラフであり、上のグラフは、送達されたガスストリーム中のＮＯレベルを示し、中央のグラフは窒素流速における変化を示し、下のグラフは、パルス幅変調ＬＥＤ強度についてのＰＷＭデューティサイクルを示す。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、３８５ｎｍのＬＥＤ光源及び異なる受容者ガス、すなわち窒素ガス（Ｎ
2
）又は空気を使用した、１０００ｐｐｂの標的ＮＯレベルを用いた６ｍｍの直径のＰＤＭＳ－ＳＮＡＰドーピングフィルムからのフィードバック制御ＮＯ放出の間の１５Ａ）送達されたガスストリーム中のＮＯレベル（太線）及び累積ＮＯ放出（細線）の両方ならびに１５Ｂ）パルス幅変調ＬＥＤ強度についてのＰＷＭデューティサイクルを示すグラフである。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、３８５ｎｍのＬＥＤ光源、及び、８０％のＯ
2
ストリーム中の生成されたＮＯガスを送達するためにその後に酸素と混合した窒素受容者ガスストリームを使用した、２５００ｐｐｂの標的ＮＯレベルを用いた６ｍｍの直径のＰＤＭＳ－ＳＮＡＰドーピングフィルムからのフィードバック制御ＮＯ放出の間の１６Ａ）送達されたガスストリーム中のＮＯレベル及び累積ＮＯ放出の両方ならびに１６Ｂ）パルス幅変調ＬＥＤ強度についてのＰＷＭデューティサイクルを示すグラフである（ＮＯ濃度はガス混合後に測定した）。
図１７Ａ、図１７Ｂ及び図１７Ｃは、１７Ａ）窒素中、１７Ｂ）コンディショニングされたシリカゲルＮＯ
2
スクラッバーを用いた窒素中、及び１７Ｃ）コンディショニングされたシリカゲルＮＯ
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スクラッバーを用いた空気中の、ＰＤＭＳ－ＧＳＮＯドーピングフィルムからのＮＯ及びＮＯ
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放出を描写するグラフである。
図１８Ａ～１８Ｄは、（例えば、図１Ａに示されるような）マイクロポーラスＧＳＮＯカートリッジを使用した、４Ｌ／分の空気流速でのＮＯ吸入デバイスからのＮＯ及びＮＯ
2
放出を描写するグラフである。
図１８Ａ～１８Ｄは、（例えば、図１Ａに示されるような）マイクロポーラスＧＳＮＯカートリッジを使用した、４Ｌ／分の空気流速でのＮＯ吸入デバイスからのＮＯ及びＮＯ
2
放出を描写するグラフである。
図１９は、パターン形成した粘着片及びパターン形成した粘着片のキャビティ中のＳＮＡＰをそれぞれが含んでいた４つのＮＯカートリッジを含むシステムについての経時的（ｈ、時間）なＮＯ及びＮＯ
2
濃度（ｐｐｂ）を描写するグラフである。
図２０Ａは、図１９に示されるデータを生成するために使用されたシステムの上面概略図である。図２０Ｂは、図２０Ａに示されるシステムの１つの例の概略的な断面図（システムの上部からシステムの下部への線に沿ったもの）である。図２０Ｃは、図２０Ａに示されるシステムの別の例の概略的な断面図（システムの上部からシステムの下部への線に沿ったもの）である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ガス送達デバイスのいくつかの例が本明細書に開示される。例示的なデバイスにおいて、一酸化窒素（ＮＯ）ガスは、特定の波長の光に対して感受性の固相一酸化窒素ドナーからオンデマンドで光分解により生成される。固相一酸化窒素ドナーは、光への光暴露に応答してインサイチューでＮＯガスを生成させることができる。これらのＮＯドナー分子からのインサイチューのＮＯガス生成は、一酸化窒素タンク（すなわち、圧縮ガスシリンダー中のＮＯ）の必要性を排除し、これはデバイスを単純化し、デバイスのコストを低減する。本明細書に開示されるガス送達デバイスの一部の例は、いかなるガスタンクも含まず、そのため、携帯式吸入デバイスとして構成され得る。本明細書に開示されるガス送達デバイスの他の例は少なくとも窒素ガスタンクを含み、これによりこれらの例は、携帯性はより低くなるが、例えば病院での状況において、非常に好適となる。
【０００８】
さらに、本明細書に開示される例示的なガス送達デバイスを用いることで、固相一酸化窒素ドナーに適用される光のパルス長及び／又は強度を変動させることにより、生成されるＮＯの量を精密に制御することができる。これにより、特定の応用において所望される効果を得るために好適な量のＮＯが生成されることが可能となる。１つの例として、安定した治療用量（例えば、約１００ｐｐｂｖ（ｐａｒｔｓｐｅｒｂｉｌｌｉｏｎｂｙｖｏｌｕｍｅ；体積十億分率）～約１００ｐｐｍｖ（ｐａｒｔｓｐｅｒｍｉｌｌｉｏｎｂｙｖｏｌｕｍｅ；体積百万分率））のＮＯが吸入一酸化窒素治療のために生成され得る。出力ガスストリーム中のＮＯの濃度はまた、少なくとも部分的に、利用されるガスの流速に依存する。さらに、本明細書に開示される例示的なガス送達デバイスを用いることで、ＮＯ
2
の量は、閾値レベルより低くなるように制御され得る。例において、出力ガス中のＮＯ
2
レベルは１体積百万分率（ｐｐｍｖ）未満であり、一部の事例において、０．１ｐｐｍｖ未満である。
【０００９】
本明細書に開示される例において、固体形態であり、かつ光感性の一酸化窒素ドナーが使用される。「固体形態」により、ＮＯドナーは液体でも流体でもなく、堅くかつ安定な形状であることが意味される。一部の例において、ＮＯドナーは結晶性又は粉末形態である。「光感性」により、ＮＯドナーは光分解可能、すなわち、特定の１つ又は複数の光の波長に曝露された時に光分解を起こすことができることが意味される。特に、ＮＯドナーは、特定の１つ又は複数の光の波長に曝露された時にＮＯガス分子を放出することができる。固体状光感性ＮＯドナーの例としては光感性Ｓ－ニトロソチオールが挙げられる。光感性Ｓ－ニトロソチオールの一部の特有の例は、Ｓ－ニトロソ－Ｎ－アセチル－ペニシラミン（ＳＮＡＰ）結晶、Ｓ－ニトロソグルタチオン（ＧＳＮＯ）結晶、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【００１０】
本明細書に開示される例において、一酸化窒素を生成させるために使用される特定の１つ又は複数の光の波長は、部分的に、使用されるＮＯドナー及びＮＯ放出の所望される速度に依存してもよい。例において、光の波長は約３００ｎｍ～約６００ｎｍの範囲内である。特定の波長がＮＯ放出の所望される速度より低い速度を結果としてもたらす場合、この欠乏は、より高い光パワー表面密度を使用することにより補償されてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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