[发明专利]给予患者药用气体的系统和方法

说明书

本申请是申请号为200680043340.6(国际申请号为PCT/US2006/035450)、申请日为2006年9月13日、发明名称为“给予患者药用气体的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

背景

本发明涉及一种给予患者药用气体的方法和系统，更详细地讲，涉及一种将预定量一氧化碳CO或一氧化氮NO导入患者的方法和系统。

发明背景

给予患者药物的常规或传统方法是：以患者每单位体重所用药物量(通常为重量)计(如mg/Kg)处方剂量，并且在一段时间内释放特定的剂量，或者在特定的时间间隔内重复。这使得使用者控制药物用量并确保被释放的药物量与患者体重成比例。减少由于患者体重不同患者对药物响应的患者间差异，即7Kg婴儿不会接受与80Kg成人相同的药物用量。

近来，已有许多气体被证实在人体和动物中具有药理活性。实例包括一氧化氮(NO)Zapol等US 5,485,827和最近的一氧化碳(CO)Otterbein等(US公开的专利申请第2003/0219496号)。在Otterbein专利申请中，CO被描述为在包括肠梗阻和血管疾病的许多医学病症中具有药理活性。

在这些情况中，需要释放一氧化碳气体至患者肺泡中，在肺泡中气体能够穿越肺泡膜进入血流中，从而使其作用见效。在这些情况中对患者而言，使用的当前剂量为在特定的时间段内以特定浓度的CO(ppm)呼吸。CO精确剂量对这些治疗非常重要，因为CO与血中的血红蛋白反应形成碳氧血红蛋白，这意味着血红蛋白不能再携带氧至身体组织。如果给予过多CO，患者可能显示出通常已知的CO毒性作用。

至于CO的释放量，在治疗水平和引起碳氧血红蛋白超过安全水平的水平之间有个窄治疗窗(tight window)。迄今为止，CO在特定时间段内以患者/动物呼吸的气体中的恒定浓度形式被释放。例如，在Otterbein公布的参考文献3中，(实施例2，第13页)为治疗肠梗阻释放给小鼠的治疗剂量为250ppm CO 1小时。

然而，给予CO的方法可与被释放至动物/人肺泡中的实际剂量的较大差异有关。这种差异是因为被释放给动物/患者的CO量取决于许多变量，包括但不限于患者潮气量、呼吸率、穿过肺泡的扩散速率和换气/灌流(V/Q)比。

释放至患者肺胞的CO量可由理想气体定律确定，如以下方程式所示：

N＝P.V/(Ru.T)      (1)

其中：

N为气体的摩尔数(摩尔)

P为气体的绝对压力(焦耳/m³)

V为特殊气体的体积(m³)

Ru为通用气体常数，8.315(焦耳/(g摩尔.⁰K)

T为绝对温度(⁰K)

如果我们假定大气压力为101,315焦耳/m³，温度为20℃(293⁰K)，体积以mL(×10^-6m³)表示，那么方程式(1)简化为：

N＝4.16×10^-5.V(摩尔)     (2)

方程式(2)可用于计算一段时间内释放至患者肺泡体积的气体摩尔数，当给定特定浓度时，使用如下方程式：

N_CO＝RR.t.C_CO.10^-6.4.16×10^-5.V_a   (3)

其中：

例如，如果人肠梗阻所用CO剂量为250ppm CO1小时(60分钟)，肺泡体积为300mL，患者呼吸率为12次呼吸/分钟(bpm)，那么那段时间内释放至患者肺泡中的CO气体(摩尔)量为：

N_CO＝12.60.250.10^-6·4.16×10^-5.300＝2.25×10^-3   (摩尔)

使用28的CO克分子量，该式可转换成被释放药物的质量(M_CO)，如以下方程式所示：

M_CO＝N_CO·28＝63×10^-3(g)＝63(mg)    (4)