[发明专利]给予患者药用气体的系统和方法

说明书

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.°K)

T为绝对温度(°K)

如果我们假定大气压力为101,315焦耳/m³，温度为20℃(293°K)， 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：

C_CO为CO浓度     (ppm)

V_a为肺泡体积    (mL)

RR为呼吸率      (BPM)

t为时间(分钟)(min)

例如，如果人肠梗阻所用CO剂量为250ppm CO 1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：