CN107427680A - 静脉电刺激装置及其方法与应用 - Google Patents

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Abstract

一种静脉电刺激装置，包括被供电的信号发生器，所述信号发生器被配置为生成指定的电输出信号。所述装置也包含与信号发生器电通信的多个电极，并且被配置为被布置成与受试者电通信。发送至受试者的所述电输出信号包含输出电压、电流以及在预编程的重复周期中随时间变化的波形。所述输出电压、电流以及波形被配置为引发在受试者中刺激多个外周神经的生理响应，激活在受试者的一个或多个肢体中的静脉肌泵机制，以及非侵入性地改变目标静脉的生理机能，其中使得目标静脉在受试者的皮肤表面下方扩张。

Description

静脉电刺激装置及其方法与应用
技术领域
本公开涉及提供改进的静脉接入以辅助从患者的静脉采血、经由患者的静脉输送流体或药物、或者将外周静脉内套管插入患者的静脉中的医疗设备。
背景技术
在超过80年里，对于获得在医疗患者中的外周静脉接入的唯一标准一直实践没有显著改变。通常，标准实践包括将止血带应用于患者手臂的上部的使用。止血带的应用阻止血液流入心脏，并允许来自动脉和毛细血管的任意可用的压力来填充和扩张静脉。诸如医生、医师助理、护理人员或者护士的医疗人员可随后用针接入扩张的静脉来取血，或者将外周静脉内导管或其他这类导管插入扩张的静脉中来输送药物或其他流体。这是一个痛苦的、有时危险的、耗费时间的并且不准确的方法。
在大部分患者中，这种方法对于用于血液学分析的取血或者放置静脉内导管来输送流体是足够的，该流体包含但不限于容量扩充剂(例如，胶体(例如，血液、右旋糖酐、羟乙基淀粉、无基质血红蛋白)，晶体(例如，生理盐水、Ringer乳酸盐、葡萄糖/右旋糖、Hartmann溶液)，基于血液的产品(例如，血红细胞、血浆、血小板)，血液替代物(例如，载氧替代物)，缓冲溶液(例如，静脉内碳酸氢钠、Ringer乳酸盐)，营养配方(例如，外周注射营养)，或者包含但不限于进入患者血流的抗生素，镇痛药或者化疗物的药物。然而在大多数患者中(例如老年患者或癌症治疗患者)由于任意数量的原因获得静脉接入可能是困难的并且有问题的，这可导致医疗人员需要多次重复尝试来成功获得患者静脉的静脉内接入。重复的尝试以获得患者的静脉接入可能导致多个不良反应，包含血肿、流体渗入周边组织(与化疗剂一起可造成严重的局部反应)、疼痛、休克、不适、血管收缩，以及在紧急情况下，可能需要专业人员转换为中央静脉接入方法或者“切断”(打开组织)来获得静脉的接入。
在多种患者中可能发生上述问题。上年纪的或老年患者经常具有脆弱的静脉或者由于脱水而经外周静脉关闭。由于静脉小并且他们的身体显著未成熟，获得儿科和新生儿(newborn)患者的静脉接入尤其困难。通过创伤、休克或者脱水(诸如ER和护理患者、在道路交通事故或军事战斗中受伤的患者、挤压受害者、饥荒受害者，等)而损失血液容积的患者很可能发生经外周静脉关闭，使得定位或者抬高静脉困难，但他们通常是医疗人员最需要快速获得静脉接入的患者。肥胖患者是另一类医疗人员为了静脉接入来定位或抬高静脉时会遇到困难的患者群体。除了其他原因，由于静脉炎的癌症治疗患者对医疗人员为了获得静脉接入也表现出困难。
已经采用其他方法和设备来尝试定位静脉穿刺的目标静脉，或者确定何时已经实现了适当且成功的静脉穿刺。然而，这种设备和方法要么是被动式非侵入性的设备和技术，要么它们是实际上首先要求目标静脉的穿刺来确定针在静脉中的位置(否则不辅助定位目标静脉或增加将针插入目标静脉中的简易性)的侵入性的医疗设备和技术。被动式技术和设备的一个例子是使用靠着患者皮肤放置的可见或紫外强光源来尝试通过患者的皮肤读取患者目标静脉中的血红细胞下面的铁的反射特性。尽管这种被动式技术可能有助于定位目标静脉，它无法增加实现成功静脉穿刺的简易性。另外，在医疗人员试着插入针时，静脉通常会滚动远离针。使用需要穿刺腔来确定其中位置的主动式医疗设备的缺陷是：如果机器操作静脉穿刺太过用力并且推动针完全通过目标静脉的相对侧，后果是静脉的双层穿透，从而需要将针的尖端退回进入静脉的腔内。因此这种机械技术的缺陷在于它们允许双层穿透的可能性，这可能导致血液从第二次静脉穿刺中漏出，从而造成患者血肿。
因此，需要一种更快速、可靠、更少疼痛、更高效、更安全以及可重复的接入患者的手、手臂、足或腿部静脉的方法，从而允许来自医疗人员的更简易的静脉接入。另外，需要一种更快速、可靠以及可重复的横跨更广的患者范围的能够在患者的手、手臂、足或腿部使得静脉扩张或者膨胀的方法来辅助医疗人员获得静脉接入，患者范围包含老年、儿科、新生儿和创伤患者。
发明内容
概括而言，本公开针对静脉电刺激。在一种可能的配置中并且作为非限制性示例，静脉电刺激被用于在无需止血带或者其他收缩或压缩措施的情况下提供改进的静脉接入。本公开描述了多个方面，包含但不限于以下方面。
一个方面是一种静脉电刺激装置，用于使得受试者的目标静脉在受试者的皮肤表面下方扩张，包括：电源；由电源供电的信号发生器，所述信号发生器配置为产生指定的电输出信号；以及与信号发生器电通信并被配置为被布置成与受试者电通信的多个电极，其中电输出信号包含输出电压、电流、以及在预编程的重复循环中随时间变化的波形，所述输出电压、电流、以及波形被配置为引发生理响应，该生理响应刺激受试者的多个外周神经、激活在受试者的一个或多个肢体中的静脉肌泵机制、并且非侵入性地改变目标静脉的生理机能，其中使得目标静脉在受试者的皮肤表面下方扩张。
另一个方面是一种刺激外周目标静脉使得静脉在受试者的皮肤表面下方扩张以便于静脉穿刺，所述方法包括：用静脉电刺激装置生成可调节电输出信号，所述信号包含可调节输出电压、可调节电流、以及可调节输出电压波形，所述可调节输出电压、可调节电流、以及可调节输出电压波形被配置为在受试者中引发使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方突出的生理静脉反应，所述电刺激装置包含：被供电的信号发生器，被配置为生成可调节电信号；以及与信号发生器电通信并被配置为被布置成与受试者电通信的多个电极；并且经由所述多个电极发送输出信号到受试者。
再一个方面是一种抑制在受试者的静脉针刺位置处的疼痛信号的方法，所述方法包括：用静脉电刺激装置生成可调节电输出信号，所述信号包含可调节输出电压、可调节电流、以及可调节输出电压波形，所述可调节输出电压、可调节电流、以及可调节输出电压波形被配置为在受试者中引发使得受试者的目标静脉在受试者的皮肤表面下方扩张的生理静脉反应，所述电刺激装置包含：被供电的信号发生器，被配置为生成可调节电信号；以及与信号发生器电通信并被配置为被布置成与受试者电通信的多个电极；并且经由所述多个电极发送输出信号到受试者，以及由此刺激外周神经和在受试者的至少一个肢体中激活静脉泵机制。
再一个方面是一种人的接入静脉的方法，所述方法包括：将人的肢体的一部分接纳在容器中；向容器内提供液体电解质溶液，其中液体电解质溶液与肢体的一部分接触；用电信号发生器生成的至少一个信号电刺激肢体的一部分，所述电信号由与液体电解质溶液接触的至少一个电极提供给电解质溶液；使得人的肢体中的至少一条静脉响应于电刺激而突出；以及当静脉突出时将针的尖端插入到静脉中来接入静脉。
另一个方面是用于使患者的肢体中的外周静脉暂时扩大和扩张，使得当采血或者将静脉内套管(诸如导管)插入静脉时在无需止血带或其他收缩或压缩措施的情况下医疗人员更简单地获得静脉接入的静脉电刺激装置。所述静脉电刺激装置被配置为刺激组成静脉解剖部分的一块或多块肌肉来扩大静脉的腔周长，因此使得目标静脉挤压皮肤，并且同时在目标静脉中创建有助于增加静脉内的总体血液容积的真空，这也有助于使操作静脉穿刺更简单和更安全。
又一个方面是一种装置，该装置包含：具有一对电输出端子的信号发生器、与信号发生器电通信的电源、在近处与信号发生器的输出端电通信的至少一对电引线、以及与引线近端电通信的至少一对电极，并且被配置为将电信号引入患者(或受试者)。所述患者或受试者可以是哺乳动物，更具体而言可以是人类。
在另一个方面，所述装置被配置为通过使用主动电信号而非使用传统应用的被动措施或者需要使用止血带或其他收缩或压缩措施非侵入性地改变外周静脉的生理机能，外周静脉是进行患者肢体的静脉穿刺的对象。在本公开的一方面，由该装置施加到患者的皮肤的主动信号引发生理响应以及目标静脉的状态/性能的变化，从而使得静脉充血并且变得扩张/扩大和变得更硬，因此增加了静脉的可视性。以此方式，使用这样的装置和方法，医疗人员实现成功且适当的静脉穿刺变得更简单。目前不存在能非侵入性地改变目标静脉内部和周边组织的生理机能，以辅助定位目标静脉以及无需多次尝试的情况下增加实现成功且适当的静脉穿刺的简易性的其他主动设备。
在又一个方面，所述电信号发生器包含多个电容器和电阻器，以及至少一个用于调节输出电压的电位计。所述电信号发生器进一步包含配置为调节输出信号的程序，输出信号可能包含输出电压、输出电流、输出电压波形，以及/或者随着时间施加给患者的信号频率中的一个或多个，以刺激患者肢体的运动肌中的静脉泵活动，从而导致患者外周静脉的扩张。在一个实施例中，所述电信号发生器被配置为改变输出电压和输出电压的波形形状。所述输出电压确定多少肌纤维是恢复和激发的(即，波形刺激肌肉部分)，以及多少能量被用于跨过突触连接以激发神经脉冲。所述输出电压的波形形状确定向大脑传达什么信息。
在另一个方面，所生成的电信号是小于1毫安的AC信号，并且电位计产生的输出电压在0到90伏范围内。
在另一个方面，所述电信号发生器生成施加到患者肢体的皮肤上的特定的预定义的输出电压波形。所生成的电波形的一部分被特定调谐到一定频率、占空比、脉冲宽度和电压，在该一定频率、占空比、脉冲宽度和电压下，在目标静脉周边的微小的不随意肌和附近的随意肌表现出生理响应，从而造成肌肉膨胀和收缩。该预定义的波形和导致的静脉中的响应使得静脉更加刚硬并且扩大了它们的周长。所述预定义的波形的另一部分刺激皮肤中的附近神经来超过(override)针刺导致的身体内的任何疼痛信号。该神经刺激减少了通常伴随静脉穿刺的疼痛和焦虑。电信号的又一部分刺激大脑向身体释放内啡肽，从而减少患者的焦虑。
在本公开的另一个方面是一种为医疗人员提供患者的外周静脉接入同时抑制在静脉针刺位置处的疼痛信号的方法，该方法通过使用外部电刺激装置刺激外周神经和激活在患者的肢体内的静脉泵机制，从而使得外周神经扩张。
在另一个方面，对于非急救患者，使用在此公开的某些实施例的一个益处是降低医疗人员获得静脉接入耗费的时间，以及降低在以前医疗人员获得静脉接入时存在困难的患者群体中尝试静脉接入的失败次数。此外，在紧急情况下并且对于急救患者，拥有获得快速静脉接入的能力能增加输送重要流体和/或药物的速度，从而潜在地节省重要时间以及挽救患者生命。
附图说明
附图仅用作说明，不一定按比例绘制。然而，结合附图参照其后的详细描述可更好地理解本公开，其中：
图1是本公开的静脉电刺激和膨胀装置的示例实施例的前顶部等距视图。
图2是图1的静脉电刺激和膨胀装置的顶部等距视图，示出了电信号发生器的盖子处于打开位置以暴露出示例电信号发生器的内部电路和电组件。
图3是图1的静脉电刺激和膨胀装置的另一个顶部等距视图。
图4是图1的静脉电刺激和膨胀装置的另一个前顶部等距视图，示出了装置准备就绪，其中患者将她的手指放置于与装置的信号发生器电连接的电解液容器中。
图5是图1的静脉电刺激和膨胀装置的另一个前顶部等距视图，示出了处于使用的装置，并且示出了患者静脉的扩张和突出。
图6是本公开的静脉电刺激和膨胀装置的信号发生器的一个实施例的电路示意图。
图7是对于输出信号的一个周期的输出电压对时间的波形图，输出信号诸如由图6示出的信号发生器生成。
图8是示出另一个示例波形的波形图。
图9是示出另一个示例波形的波形图。
图10是用于静脉电刺激的直接电极放置的示例实施例的俯视图。
图11是包括本公开的静脉电刺激和膨胀装置的工具包的示例实施例的俯视图。
图12是示出本公开的静脉电刺激和膨胀装置的示例输出的表格。
图13是示出另一个示例波形的波形图。
图14是本公开的静脉电刺激和膨胀装置的信号发生器的另一个实施例的电路示意图。
图15是示出另一个示例波形的波形图。
图16是示出另一个示例波形的波形图。
具体实施方式
将参照附图来详细描述各个实施例，其中相同的参照数字在若干视图中代表相同的部分和组件。对于各个实施例的参照不限制所附权利要求的范围。因此，本说明书中示出的任何示例并非旨在限制，而是仅示出所附权利要求的多个可能的实施例中的一些实施例。
尽管本公开能够以各种形式实施，然而附图中示出并且在下文中将描述一个或多个目前优选的实施例，应当理解，本公开应当被认为是本发明的范例，而不是为了将本发明限制于在此示出的具体的实施例。标题仅出于便利而提供，而不被解释为以任何方式限制本发明。在任何标题下示出的实施例可与其他任何标题下示出的实施例结合。
参照图1-图5，概括而言，在此公开的是静脉电刺激装置1的一个实施例，该静脉电刺激装置1被配置为通过患者的手臂或其它肢体传送电信号，从一个肢体向上通过该肢体，跨过脊椎并向下至其它躯体，并且使得患者的手、手臂、腿部或足部的静脉扩张或膨胀。通过这样做，该刺激装置使得患者的手臂、手、腿部或足部的外周静脉可视性更强，从而为医疗人员提供用于采血或者将套管插入外周静脉的静脉接入。该装置通常通过将设备连接到患者的手臂或足部的一对电极或其他方式措施来将预定义的电信号传送通过患者的电连接的肢体而被布置成与患者的手和/或手臂(或其它肢体)电通信。
当经受电刺激时，静脉因此变得充血，从而在无需止血带或者其他收缩或压缩措施的情况下增加了静脉内部压力。静脉内增加的压力使得它们更刚硬，从而增加了在其中插入针或者其他静脉内套管所需要的物理阻抗或阻力。目标静脉中增加的物理阻抗允许医疗人员对于针插入静脉有更好的物理感觉，并且更好地对何时针的尖端已经正确插入静脉的中央腔的实例与针已经穿刺透过静脉(可能造成严重的医疗并发症)的实例加以区分。
概括而言，静脉电刺激装置1包括电信号发生器10、与电信号发生器10电通信并且被配置为给信号发生器供电的电源12、在近端处连接到电信号发生器的多个电输出端子16的至少一对电引线14、以及连接到每一个电引线14的远端的至少一对电极18。
电源12可以是便携式电源，诸如9伏电池、其他电压电池、或者可充电电池。或者，电源可以利用插入墙上的典型电输出口的标准电源线。
图6示出电信号发生器10的一个示例，同时图14示出电信号发生器10的其他示例。图6的电信号发生器10包含电源12、电引线14、容器28，以及电解质溶液30。一些实施例包含耦接到一个或多个引线14、电极18以及容器28的两个或多个电信号发生器10。
电信号发生器10包括可操作为生成电输出信号的电路20，电输出信号诸如具有参照图7示出和描述的波形或者诸如图8、图9、图13、图15和图16示出的波形的其他适当的波形。在一些实施例中，电路20包含电子器件，诸如电阻器、电容器、变压器以及相互电通信的微处理器中的一个或多个。在图6示出的示例中，电信号发生器10的电路20包含电源开关50、振荡器52、变量控制器54、以及输出电路56。在此示例中，振荡器52包含诸如微控制器62的集成电路。输出电路56包含第一级58以及第二级60，第一级58诸如包含运算放大器64和66以及电容器68，第二级60包含变压器70。第二级60的输出形成了输出端子16，输出端子16能够电耦接到引线14和电极18来向患者传送输出信号。
振荡器52操作来生成初始振荡信号。在此示例中，振荡器包含方波发生器。方波发生器的一个示例是微控制器，诸如8引脚、基于flash的8比特CMOS微控制器，其部件编号PIC12F675并且可从美国亚利桑那州Chandler的Microchip Technology Inc.获得。方波发生器的另一个示例是555定时器。该方波发生器产生在低和高电压之间(诸如在0到5伏之间)振荡的方波信号。在此示例中，方波具有在4Hz到12Hz范围内的频率。作为一个示例，频率为7.83Hz。已经发现在此范围内的频率比更高的频率更优选，这是因为在此范围内的频率在刺激之后和下一次刺激之前给予患者的神经重新极化的时间。对于神经能够更快重新极化的健康的人而言，该频率可以更高，但对于神经需要更多的时间来重新极化的不健康的人而言，该频率通常需要更低。
在一些实施例中，信号发生器10包含变量控制器54，诸如与信号发生器10电通信的一个或多个电位计22、24。一个或多个变量控制器54允许诸如医疗人员、患者，或者另一个人的操作人员提供输入来调节信号发生器10生成的信号的幅度，诸如来增加或减少信号的幅度。在此示例中，在信号发生器示出的每一个电位计22、24对应于具有它自己的引线14和电极18的一个独立的输出电压通道(每一个具有它自己的信号发生器10)，并且该独立的输出电压通道的电压由耦接到调节/设置该通道的输出电压的变量控制器54的它自己的强度调节旋钮调节，该输出电压由信号发生器10通过引线14和电极18发送至患者。调节患者体验的输出电压的能力允许患者将电压调低至舒适的水平，因此有助于降低使用设备时患者的焦虑，这继而减少会在目标静脉中减少血液量的任何焦虑或压力诱发的血管收缩的机会。
在一个实施例中，信号发生器10包含两个变量控制器(例如，电位计22、24)，并且因此可具有两个独立的输出电压通道，每一个输出电压通道具有对应于两个输出电压通道的每一个的其自己的信号发生器10，其中每个强度旋钮和变量控制器54分别调节将要沿着两组电极发送至患者的输出电压。两个电位计中的第一个电位计22和它自己的输出电压通道向患者施加输出电压，该输出电压被配置为使得目标静脉膨大或扩张。两个电位计中的第二个电位计24和它自己的输出电压通道向患者施加输出电压，该输出电压被配置为通过中断与疼痛相关联的神经信号来在针刺位置止痛。在本实施例中，两个输出电压通道是相同的，但是在替代实施例中，每一个电位计可以被配置为在不同范围内调节输出电压。拥有每一个能够调节输出电压的两个独立通道允许刺激装置1被配置为适应于足部、颈部、肘部或者其他类似目标静脉位置的目标静脉。
在此示例中，信号发生器10的电路20进一步包含输出电路56。输出电路操作来将振荡器52生成的方波信号转换为所期望的输出信号，诸如具有图7-图9、图13、图15或图16示出的波形。
该输出电路的第一级58包含电子器件，该电子器件含有运算放大器64和66以及电容器68。第一级58耦接到变量控制器54来接收来自用户的输入，以调节信号发生器10生成的信号的幅度。在此示例中，变量控制器54是提供可变电阻的电位计。变量控制器54电耦接到运算放大器64的输入。变量控制器54提供的信号的电压随着变量控制器被调节而改变。在此示例中，运算放大器64被配置为单位增益缓冲放大器。
振荡器52生成随后要提供给电容器68的方波输出(例如，引脚7)。电容器68将方波信号转换为具有尖锐电压转变的前沿接着是电压逐渐减少的后沿的一系列脉冲。
该信号随后被提供给第二级60，在第二级60处，该信号被进一步滤波和放大，诸如使用包含非反相配置的运算放大器66的放大器。
放大的信号随后被提供给第二级60，第二级60包含操作来放大和整流信号的变压器70。
在一些实施例中，变压器70具有不相等的绕阻。作为一个示例，变压器是10:1变压器，该变压器被安排为升压配置来增加输出处的电压。在其他可能的实施例中，变压器可以被安排为降压配置。其他实施例具有其他绕阻比例。在其他实施例中，输出也可以在无需使用的变压器的情况下在第二级生成。
在此示例中，变压器70是中心抽头变压器。第一级58生成的振荡信号被提供给初级绕组和中心抽头，并且与一对二极管一同整流输出信号。输出信号在次级绕阻处生成并且被提供给输出端16。初次绕阻与次级绕阻的比例确定了变压器70提供的放大率。
在一些实施例中，电路20进一步包含电子组件和/或程序，该电子组件和/或程序被配置为自动改变输出信号，这可包含在无需调节变量控制器(例如，电位计22、24)的情况下随着时间改变输出信号的输出电压、输出电流、输出电压波形和/或频率中的一个或多个。在一个实施例中，可以通过执行特定的计算机代码或者微处理器中的软件程序来随着时间改变输出信号。在另一个实施例中，可以通过在信号发生器10的电路内包含典型闪光发光二极管(LED)63来随机地改变输出信号。当被供电时，闪光LED自动闪烁，从而在“开”和“关”状态之间交替，其中在两个状态间闪烁的频率依赖于输出电压。在一个实施例中，闪光LED放置于处于微处理器的下游和并且处于通过电极附着到患者的输出引线相连接的放大器的上游的电路中。在“开”和“关”状态间振荡的闪光LED持续切换输出电流开和关，从而使得信号发生器10根据闪光LED的闪光频率随时间改变电输出信号和电压。以此方式，LED作为来自信号发生器的输出信号的重复定时器。并且由于LED的频率依赖于它的输入电压，调节来自电位计的电压会改变闪光LED的频率，以便提供给患者可无限变化的输出信号。
此外，用于制造闪光LED组件的质量越低(就像廉价的闪光LED一样)，给定的电压下闪光频率的一致性和稳定性中的变化和随机性将更多。因此，更低质量的闪光LED比更高质量的闪光LED提供更随机的闪光模式。因此，在一个实施例中，为了实现从信号发生器10发送至患者的电信号频率具有更多随机性，在如本公开中的电路中使用更低质量的闪光LED可能是有益处的。
在替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，这里考虑用其他方法来随时间改变输出信号和电压。通过本公开的方式改变输出信号，患者的身体持续地对变化的输出信号做出反应，而非可能变得习惯于恒定输出电压，否则静脉系统在短暂接触它以后不再响应。
信号发生器10可还包含诸如LED或其他发光的指示器的至少一个指示器32，以向使用电刺激装置1的医疗人员指示何时对于装置的电源打“开”。可包含其他的指示器来指示何时电信号正被发送至患者。在一个实施例中，指示器可以执行两种功能，然而在替代实施例中，独立的指示器可被用来传达两种功能中的每一个功能。
装置1可还包含程序和/或显示屏，该程序和/或显示屏被配置为为医疗人员实时传送和显示输出电压和信号、初始设置输出电压和信号、故障状况、刺激装置故障诊断信息、或者可能期望的任何其他这种设置、输出或反馈信息。在另一个实施例中，装置1可包含显示器，该显示器被配置为图形显示被发送至患者的实时电信息(例如电信号和/或电压对时间)。在又一实施例中，刺激装置1可包含数据输出程序和相关联的输出连接器，该输出程序和相关联的输出连接器被配置为允许装置连接独立的、单独的外部显示器来显示本公开的任何/全部信息。
在一些实施例中，电路20布置在一个或多个电路板上。电路板包含至少一个子状态层，以及通常有其上形成电气轨迹的至少一层来在电子组件之间进行电连接。在一些实施例中，电子信号发生器10形成于电路板上。
输出信号从信号发生器10通过两个电引线14发送至患者的身体，两个电引线14在近端处连接到信号发生器10并且在远端处连接到一对电极18。在本公开的一个实施例中，电极18可配置为一对杯子28或者容器，例如一对修甲浸泡碗或者其他这样类似的容器，该一对杯子28或者容器被配置为容纳浸没患者的手指和拇指尖端的液体电解质溶液。在一些实施例中，该容器包含一个或多个凹陷区域，其尺寸和形状被确定为至少能接纳手的手指或者脚趾的尖端于其中。使用电解质溶液的目的是提供导电液体介质，患者可放置他的手指到该导电液体介质中并且电信号可通过该导电液体介质传送至患者。在一个实施例中，电解质溶液可以是矿物质和水的混合物。然而，在替代实施例中，电解质溶液可以是用于增加电引线和患者皮肤之间的电导率的任何其他类型的溶液。
在本公开的另一个实施例中，电极可被配置一对导电电极垫，其中导电电极垫的一侧有一层导电凝胶或者粘合剂来帮助将电极垫粘附到患者皮肤，并且辅助形成在导电垫和患者皮肤之间的更好的电接触。这样的电极垫可以类似于那些用于经皮电神经刺激(TENS)设备或便携式除颤器的电极垫。此外，电极垫可以是一次性的。在一个实施例中，如图10所示，至少一对电极180、182被配置为其中的一侧为粘合剂背衬的导电电极垫，例如一对电极的第一电极180附着到患者一只手的手掌表面，并且一对电极的第二电极182附着到患者的手臂(优选为二头肌)。在图10的实施例中，第二电极182附着到与第一电极180附着的手相同的手臂上。或者，第二电极182可附着到患者的其他手臂。然而，在此情况下，为了实现有效的静脉扩张，很可能需要提供给患者更高强度电平的输出信号。如图10所示，一对电极180、182每一个连接到电引线140的远端，电引线140每一个在近端处连接到刺激装置的信号发生器(未示出)。在一个示例实施例中，附着到患者一只手的手掌表面的电极180将提供给患者正输出信号，而附着到患者手臂的另一电极182将提供给患者负输出信号。或者，该负输出信号可以由电极180提供，而正输出信号可以由电极182提供。
在将一对电极180、182附着至患者之后，可打开信号发生器来提供给患者输出信号，并且开始电刺激。如果未观察到物理响应(例如肌颤和/或静脉扩张)，则可增加输出信号强度。或者，如果患者正感到不适，可减少输出信号强度至可承受但仍然产生上述物理响应的水平。当输出信号从信号发生器经过在近端处连接到信号发生器(未示出)并且在远端处连接到一对电极180、182的电引线140发送至患者的身体时，患者手臂内的静脉开始扩张并且通常持续至少十(10)分钟，并且甚至可持续超过约十五(15)分钟。在一个示例实施例中，电刺激持续至少两(2)分钟，但是不超过十(10)分钟。特别的，一旦目标静脉可见和/或可触及，则可停止电刺激。一旦目标静脉变得扩张，则可关闭信号发生器，并且可以执行静脉穿刺或者任何其他需要静脉扩张的医疗过程。
在一个实施例中，如图11所示，本公开的电刺激装置可包括医疗人员使用的工具包。该工具包包含优选电池操作的信号发生器100、容纳电解质溶液的一对容器28、一瓶标记的提前装好的Epsom盐110、一瓶去离子水115、以及包含一对电极和连接一对电极至信号发生器100的一对电引线的一次性电极组件112。该工具包可通过如上述一个实施例中讨论的使用被电极附着并加有电解质溶液的容器28或如上述另一个实施例中讨论的直接连接电极至患者来用来电刺激患者。
在使用添加电解质溶液的容器28来电刺激患者的情况下，可通过添加提供的去离子水115至的一瓶提前装好的Epsom盐110来准备电解质溶液。在一个实施例中，Epsom盐浓度至少为约30克/升。电极此后连接至容器28，并且患者可随后在准备好的电解液被添加在容器28之前，将他的手放置于容器内。随后电极经由提供的电引线连接到信号发生器100，并且可以打开信号发生器100来向一对电极提供输出信号。可向一个电极提供负输出信号，而可向另一个电极提供正输出信号。如上所述，一旦目标静脉变得扩张，则可以关闭信号发生器，并且可执行静脉穿刺或者其他需要静脉扩张的医疗过程。然而，在执行静脉穿刺之前，可优选用水清洗患者的手，以便去除可能影响任何血液化学分析结果的盐溶液。
尽管以上公开的实施例中电极被配置为允许将指尖放置于电解质溶液中的小容器，或者导电电极垫，电极不应该被限于这些实施例，且在替代实施例中可以替换为期望的配置。例如，在替代实施例中，电极可以是替代性地尺寸被确定为允许患者的整个手、足部或者患者的任何身体部分(包含但不限于手臂和/或腿部)，进入与信号发生器电通信的电解质溶液的容器。在另外替代实施例中，电极可以是为接触式电极的金属引脚型探针或者金属板中的一个或多个。在另外替代实施例中，电极可以是具有用于测量脉搏血氧的类似机械结构的夹指型探针。在另外的实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，电极可以是导电服装，或者有替代物理配置的其他这样接触式电极。在另一个实施例中，电极可以配置为生成磁场的一个或多个电磁铁，患者可将他的手、足部或肢体放置于磁场中。该磁场被配置为通过改变磁场来在患者体内生成互补电信号。在这样的实施例中，患者不直接连接至信号发生器。
在一个实施例中，从信号发生器10通过电极发送到患者肢体的电信号输出包含作为交流信号(AC)的电信号。在一个实施例中，发送给患者的AC信号的频率为7.83Hz(或每秒7.83个完整交替周期)。这意味着输出电路每秒被中断7.83次。在一个实施例中选择7.83Hz这个频率来提供时间给患者的神经来在连续的输出信号之间重新极化，并且因此有时间为下一个相继的输出信号作准备。通过提供充足的时间来允许神经重新极化，信号发生器10生成的信号在电极附近的皮肤、神经和肌肉具有一致的作用。
在另一个示例实施例中，如图12所示，发送到患者的AC信号的频率为7.9Hz，该信号具有非对称电荷平衡双相波形。在1200欧姆、1600欧姆和950欧姆处的脉冲持续时间分别为68.8微秒、60.0微秒和77.0微秒。此外，在1200欧姆、1600欧姆和950欧姆处的最大幅度分别为80.4Vpeak、94.4Vpeak和70.5Vpeak。尽管图12显示了在纯电阻性负载在最大强度设置下的理论标准测量的一个实施例，但是输出可依赖于参数设置而改变。
然而，尽管上述实施例分别在7.83Hz和7.9Hz频率下操作，输出信号的频率不应被解读为仅限于这样特定的频率，并且在替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，AC或DC信号可具有不同的频率。在替代实施例中，依赖于信号发生器的特定电路设计，输出信号的频率可以是任何替代的频率。例如，在替代实施例中，不同的占空比周期或输出周期，或者甚至后续形成的不同的波形，可以使用不同的频率。此外，在替代实施例中，信号发生器10可被配置为基于感测反馈来调节输出信号的频率或者波形，该反馈涉及不同年龄的患者之间的生理差异、患者循环系统通畅性，以及患者身体的其他生物医学和/或生物电方面。在一个实施例中，信号发生器10中的微处理器可进一步含有针对老年患者相关联的变化(诸如更薄的皮肤、更敏感的皮肤、对出血敏感的皮肤等)来调节输出信号的程序。
在一个实施例中，至少由电位计22、24中的一个进行设置的来自信号发生器10的输出电压初始设置为在0伏到90伏之间的范围内。在另一个实施例中，两个输出电压通道的每一个可设置为在0伏到90伏之间的范围内。然而，在替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，电位计22、24可具有比本公开更大或更小的输出电压范围，并且在这样更大或更小的电压范围内将每一个选择性地设置为初始输出电压值或者调节到新的输出电压值。
反馈系统
信号发生器10可进一步包含集成反馈系统，该集成反馈系统被配置为在输出电压的每一个连续周期之间测量患者身体的电阻和电容。在一个实施例中，为了调节发送至患者的输出信号，反馈系统利用十比一(10:1)音频变压器对患者身体的电性和容性阻抗(即，电背压)以及随附的任何变化做出响应。每一个人的身体表现为一个电阻。此电阻随着身体的重量、含水量等改变。此电阻也在诊断期间改变。信号发生器10使用音频变压器来测量患者身体的电阻，以及作为响应适当地改变作为信号的一部分发送至患者的输出电压和/或电流。这样做时，即使患者对于治疗的身体响应正在变化(即，患者的电背压，或者身体电阻和/或电容的变化)，可基于来自反馈系统的反馈改变信号，以保证信号发生器10正在患者体内引发相同的临床和生理响应。
简单变压器执行简单且便宜地检测患者身体电背压的工作。当微处理器经由与患者电通信的变压器检测到患者体内有非常高的电阻时，对于从信号发生器到患者的给定的恒定输出电压随后从信号发生器将有非常小的电流流向患者。如果来自信号发生器的输入电流很小(当由小电池供电时)，并且如果输出电压引线不具有大电阻，则随后电池电量降低且电流显著降低。测量的患者身体电阻相当恒定，但是人体电容可变化很大。这是一个关注点，因为从人体类似电容部件中的电能或电荷的突然释放可以导致身体接收疼痛的一股电流，该电流可能造成患者的神经或心脏系统的损伤，并且以其他方式中断治疗引起的患者体内的预期的临床响应。
反馈系统的变压器对信号发生器的输出电压进行滤波，其电压根据预编程的电压波形随时间波动，从而允许对于引发期望的静脉扩张响应最有效的电压波形的特定部分通过以到达患者。患者的电背压造成患者体内的反应，该反应创建来自患者身体的能被信号发生器捕捉和读取的所得电信号，该电信号随后可用于输入来调节来自信号发生器的下一个周期的输出信号的输出电压。
在替代实施例中，反馈机制可以是信号发生器的微处理器内的特定的程序，该程序被配置为监测患者电阻和电容的反馈，并且继而基于监测到的反馈调节发送至患者的输出信号。在替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，反馈系统可使用被配置为测量患者电阻和电容的多个传感器，或者可使用被配置为测量患者电阻和电容的任何其他这样的电组件或计算机代码。
在一个实施例中，装置1可配置为停止来自信号发生器10的所有输出信号，并且等待患者的身体对最后的输出信号做出反应。当患者身体对最后的信号做出反应时，患者身体产生可被信号发生器10捕捉的所得电信号，该电信号经被分析并且用于改变来自信号发生器10的发送至患者的下一个输出信号。这可用适当的微处理器和软件实时完成。在替代实施例中，如果信号发生器的反馈机制测量到在连续输出周期之间患者的生物电阻和电容的变化超过10％，则信号发生器被配置为关闭或者进入故障模式，这是由于大于10％的变化指示患者身体正在经历应激响应并且不再对输出信号做出响应。在一个实施例中，信号发生器会根据个体患者的特定的生理机能和相关生物电特性来自动调节输出信号波形、电压和电流。
在进一步实施例中，信号发生器包含使用刺激装置收集来自患者的生理数据(包含患者的生理响应数据)的软件。该数据随后由信号发生器储存和分析，并且用于实时改变输出电压，以优化输出信号和针对特定患者获得的静脉响应。
包含于信号发生器内的可以是其中有程序的微处理器，该程序被配置为控制经由电极发送至患者的电流和电压量以及发送至患者的输出电压波形的形状、检测从患者处接收的电反馈(即，患者的体内电阻和电容)、以及实时自动调节发送至患者的输出电压、输出电流，或电压波形形状中的任何一个。在不脱离本公开的范围的情况下，该微处理器可以是具有任何速度或内部存储大小的任何可编程处理器。在一个实施例中，微处理器可包含比较器电路，该比较器电路被配置为比较从信号发生器发送至患者的原始输出信号以及来自患者的返回信号。随后比较结果被微处理器用于按比例改变输出信号来平衡发送至患者的下一个输出信号。在这样的实施例中，微处理器可具有存储于存储器的波形基线，该波形基线与第一个信号一起发送至患者。随后响应/反射信号通过反馈系统从患者发送回微处理器，该响应/反射信号也存储于微处理器中。此后，微处理器基于之前存储的传入信号调节下一个传出信号，来引导患者神经运载产生静脉最佳可见呈现所必需的最佳波形、电压和电流。该比较过程保证了每次设置到患者的输出信号会在患者的外周静脉继续引发期望的生理和临床响应，从而阻止患者身体变得习惯于被发送的信号。
此外，处理器包含被配置为保持预定义信号频率的程序。例如，在一个实施例中，微处理器被编程为保持预编程的信号频率7.83Hz。然而，在替代实施例中，可在不脱离本公开的范围的情况下选择替代频率。例如，在诸如肥胖患者、老年患者或新生儿患者的一些患者群体或子群体中，可能需要替代的信号频率来辅助引发最佳静脉呈现结果。此外，在一个实施例中，例如当电源为随着时间和继续使用而缓慢耗尽电量的电池时，微处理器可被编程和配置为在不断下降的电压下继续正常操作。
波形图
图7示出了一个实施例的单个信号周期的活动部分的示例图。该图示出了输出信号的输出电压(Y轴)对毫秒级时间(X轴)，该输出电压能够引发患者中预期的静脉扩张和疼痛抑制响应。信号的形状(包含其中各个波峰和波谷的位置和幅度)是能够引发目标外周静脉的活动的基于信号的扩大的示例波形，这一扩大例如辅助医疗人员执行静脉穿刺。图8、图9、图13、图15、图和16示出了单个信号周期的活动部分的额外示例图。
进一步参照图7，在波形图中标识出多个点1-9，从而示出了输出信号的输出电压对时间。图中点1对应于重复的输出信号的新周期的开始，并且指示来自信号发生器的初始输出电压，它被选择来警报或刺激患者的感觉神经(经由皮肤表面的树突)来改变状况。该初始输出电压在患者的体内启动具有独特电压、电流和波形的微小的电信号，该电信号要被发送至中央神经系统，从而大脑能监测四肢。作为响应，大脑将修复信号发送回原始信号至大脑所起源的特定的神经树突。
图中的点2对应于神经刺激信号的主要有效部分。该点是输出信号的神经刺激部分中的主要输出电压，该主要输出电压使得患者肢体内的外周静脉过度反应并且同时使得目标外周静脉周边附近的肌肉抽搐或痉挛。它是经由信号发生器上电位计22、24中的一个的旋钮调节的波形部分。在超重患者中，点2的电压电平被皮肤中的一层脂肪自动抑制。因此，对于超重患者，为了获得到达患者神经并且克服脂肪层的阻抗的信号，需要发送更高的输出电压至患者。这可以通过在信号发生器中使用十比一(10:1)音频变压器或者其他这样的变压器来放大发送至患者的输出电压信号来完成。或者，也可以通过微处理器中含有的程序实现来完成增加电压来克服脂肪层的阻抗从而信号可到达神经。
电压波形图中的点3对应于触发患者感觉神经“关闭”的输出电压。在这方面，点3是触发神经处于静息并且复位为其待机电压，从而等待在下一个输出信号周期中被使用或者再一次触发“打开”的电压。电压波形图中的点4是取消信号的正部分并且平衡刺激装置的神经信号来允许神经有时间复位自身或重新极化的输出电压。
波形图中的点5对应于输出信号的肌肉刺激部分，并且是使得运动肌刺激反过来使得静脉扩张和充血的静脉肌泵的输出电压。在图7所示的波形图中，信号的此部分为活动的时间长度短，然而在一些患者中，输出信号中输出电压的此部分为活动的时间长度将被调节，以实现适当量的随意肌刺激来激活静脉肌泵。信号的此部分为活动的时间越长，则越多的肌肉被刺激。此外，与较大肌肉相比，静脉周边的小的随意平滑肌需要不同量的活动刺激时间来激活静脉肌泵作用。波形的此部分也可以从患者到患者进行调节，以在每一个患者中实现最优静脉肌泵作用。
波形图中的点6是运动肌刺激关闭以允许它们复位和为下一个信号周期做准备的点。波形图中的点7对应于来自患者外周神经系统的反射信号背压，其指示神经系统在尝试控制神经和肌肉并且使得患者的肌肉和神经活动稳定。波形图中的点8对应于到达患者的零输出电压的时段，并且是集成反馈回路的一部分，该回路被外周神经系统用来将患者的基线电势平缓还原至原始静息电势或内部电压。在舒适的、放松的患者中，他们的静息电势或测量电压可以为约20毫伏。然而，在一些焦虑的患者中，他们的测量静息电势可以为零伏或者正测量电压，其是比典型放松患者更高的电势或电压。该初始静息电势测量被用于设置来自信号发生器的第一个和每一个后续治疗输出信号的基本参数。
波形图中的点9对应于患者的基线状况，由此没有活动输出信号或电压发送至患者身体，患者没有受到来自刺激装置的任何输出信号的影响。它也对应于信号发生器监测患者内部电势和准备启动新信号周期，以及基于从患者监测的反馈来调节输出信号的活动部分的时段。
装置操作和刺激作用
在操作时，刺激装置如下操作。电极被放置成与患者的手指、手和/或肢体进行电接触。在一个实施例中，这包含患者放置每一个手的指尖到独立的电解质溶液容器中。每一个容器的电解质溶液被放置成通过独立的电引线与信号发生器电通信，该电引线一端处在电解质溶液里终止，在相对端处在信号发生器的输出触点终止。在替代实施例中，电极可以是直接粘贴在患者皮肤上的粘合剂背衬垫。
电源供电给信号发生器。医疗人员通过旋转至少一个电位计的调节旋钮来调节到患者的输出电压。信号发生器被打“开”并且预编程的电输出信号通过引线和电极发送到患者的指尖、手、和/或手臂。预编程的输出信号包含对于每一个周期各个特定时间点处的预编程的波动输出电压的重复周期。在一个实施例中，初始输出电压可设置为0到90伏之间，并且传送的信号小于一毫安。然而，在替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，输出电压的范围可能更大或更小，或者覆盖与本公开实施例不同的电压范围，并且输出信号可能大于1毫安。
输出电信号的每一个周期包含活动输出电压时段和静息时段，静息时段内不向患者肢体施加输出信号。预编程输出电压可包含几个阶段，这几个阶段包含下列中的一个或多个：向患者的感觉神经警报输出电压的出现的初始阶段；使得外周神经迫使外周目标静脉周边的运动肌收缩的神经刺激初级阶段；关“闭”感觉神经的神经刺激结束阶段；取消本来要发送至神经的刺激信号来允许神经复位的平衡阶段；激活静脉肌泵的肌肉刺激阶段；结束运动肌的激活的关闭阶段；电背压阶段；电反馈阶段；以及不伴随活动电压输出来允许患者系统有时间在下一个周期开始前复位的静息阶段。本实施例中的波形的该循环部分不排除其他可能的波形。可以设想的是如下波形：造成在本应用中描述的所有活动，并且可相对于患者的生理机能、电路的设计和限制和/或向患者传送信号的方法而改变。
施加给患者的输出信号中的重复电循环的结果是患者的如下生理响应。生成的电信号的一部分刺激电极附近的随意平滑肌收缩和放松。这些肌肉本质上是圆的，并且当它们收缩时他们形成管状物。此管状物比普通管大并且创建真空，该真空具有经由毛细血管和附近动脉采取可用的任何血液的效果。此外，波形的一部分刺激附近作为静脉肌泵的肌肉，以增加静脉中的局部血压，从而添加更多血液到现在视觉上明显的和扩张的静脉中。此静脉肌泵是身体从动脉和毛细血管把血液移回心脏的方式。静脉中出现的多个真空管(valve)阻止了逆向血液流动，从而辅助目标静脉内部容积的扩大以用于静脉穿刺的更简便接入。对于诸如老年患者的一些患者群体，通过使用在目标静脉和心脏之间应用的止血带，可进一步结合本公开的静脉电刺激装置辅助此静脉肌泵活动。然而，本公开的静脉电刺激装置可在无需止血带或其它收缩或压缩措施的情况下激活静脉肌泵活动。
静脉电刺激装置在手背部、足顶部和前臂工作时可最佳呈现静脉。在一个实施例中，静脉电刺激装置进一步作为TENS设备操作，由于输出电压波形的一部分被配置为使得电极附近的组织(因此使目标静脉位置)一直到前臂的内侧部麻木。此包括的麻木功能使得当使用静脉电刺激装置时将针插入目标静脉的过程中当针刺实际发生时患者的痛苦少一些。在具有两个电位计的实施例中，第二电位计控制创建了TENS设备功能的输出电压通道。第二输出通道可被配置为直接附着到投影的针刺位置附近的患者皮肤以将麻木效果集中在特定局部区域。第二通道可被配置为特定地执行此神经阻隔功能。因此在一个实施例中，一个输出电压通道被用于实现显示扩大的、肿胀的静脉，并且另一输出电压通道被用于麻木针刺区域。
本公开所述的装置被配置为使用主动电信号而非使用传统应用的被动措施或者需要使用止血带或其他收缩或压缩措施非侵入性地改变外周静脉的生理机能，该外周静脉是进行患者肢体的静脉穿刺的对象。在本公开的一方面，由装置施加到患者的皮肤的主动信号引发生理响应以及目标静脉的状态/性能的变化，从而使得静脉充血并且变得扩张/扩大和变得更硬，从而增加了静脉的可视性，如图5所示。以此方式，使用本公开这样的装置和方法，医疗人员实现成功且适当的静脉穿刺变得更简单。目前不存在非侵入性地改变目标静脉内部和周边组织的生理机能，来辅助定位目标静脉以及无需多次尝试的情况下增加实现成功且适当的静脉穿刺的简易性的其他主动设备。
如本文所述，一个实施例是一种接入人的静脉的方法，该方法包括：将人的肢体的一部分接纳在容器中；向容器内提供液体电解质溶液，其中液体电解质溶液与肢体的一部分接触；用电信号发生器生成的至少一个信号电刺激肢体的一部分，所述电信号由与液体电解质溶液接触的至少一个电极提供给电解质溶液；使得人的肢体中的至少一条静脉响应于电刺激而突出；以及当静脉突出时将针的尖端插入到静脉中来接入静脉。
上述各个实施例仅作为说明提供，而不应该被解释为限制所附权利要求。本领域的技术人员将认识到在不脱离下列权利要求的实质精神和范围的情况下，可以不遵循本文所示和所述的示例实施例和应用而做出各种修改和变化。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种静脉电刺激装置，用于在不借助压缩的情况下，使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张，所述装置包括：
电源；
由电源供电的信号发生器，所述信号发生器被配置为生成指定的电输出信号；
至少两个电极，所述至少两个电极与信号发生器电通信并且被配置为被布置成与受试者电通信；以及
至少两个电引线，所述至少两个电引线被配置为向至少两个电极提供由信号发生器生成的电输出信号，所述至少两个电引线中的每一个将所述至少两个电极的相应的一个连接至信号发生器，
其中所述电输出信号包含输出电压、电流以及在预编程的重复周期中随时间变化的波形，所述输出电压、电流以及波形被配置为在不借助压缩的情况下引发刺激在受试者中的多个外周神经的生理响应、在不借助压缩的情况下激活在受试者的一个或多个肢体中的静脉肌泵机制、以及在不借助压缩的情况下非侵入性地改变目标静脉的生理机能，其中使得所述目标静脉在受试者的皮肤表面下方扩张。
2.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，进一步包括至少两个容器，其中所述至少两个电极中的第一电极物理连接至所述至少两个容器中的第一容器，以及所述至少两个电极中的第二电极物理连接至所述至少两个容器中的第二容器。
3.如权利要求2所述的静脉电刺激装置，其中所述至少两个容器中的每一个包含一个或多个凹陷区域，所述一个或多个凹陷区域的大小被确定成并且被布置成用来在所述凹陷中接纳所述受试者的手指，以及所述一个或多个凹陷区域被配置为容纳液体电解质溶液。
4.如权利要求3所述的静脉电刺激装置，其中所述至少两个容器中的每一个进一步包括电连接至所述至少两个电极的相应的一个的液体电解质溶液，以通过液体电解质溶液传送电输出信号至受试者。
5.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，其中所述至少两个电极包括一对导电电极垫，在导电电极垫一侧设置有粘合剂层。
6.如权利要求5所述的静脉电刺激装置，其中所述一对电极垫的一个电极垫附着到受试者的一只手的手掌表面，并且所述至少一对电极垫的另一个电极垫附着到受试者的手臂。
7.如权利要求6所述的静脉电刺激装置，其中正输出信号被提供给附着到受试者的一只手的手掌表面的电极垫，并且负输出信号被提供给附着到受试者的手臂的电极垫。
8.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，进一步包括变量控制器，所述变量控制器被配置为调节输出电压的幅度。
9.如权利要求8所述的静脉电刺激装置，其中所述输出电压的幅度是从约0伏到约40伏的变量。
10.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，其中所述受试者是人类。
11.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，其中信号发生器进一步包括：
电源开关；
包含集成电路的振荡器；
变量控制器，被配置为响应于输入调节输出电压的幅度；以及
输出电路，包括：
第一级，包含电容器和至少两个运算放大器；以及
第二级，包含中心抽头变压器。
12.一种在不借助压缩的情况下刺激在受试者中的外周目标静脉，使得静脉从受试者的皮肤表面下方扩张以便于静脉穿刺的方法，所述方法包括：
利用静脉电刺激装置生成可调节电输出信号，所述可调节电输出信号包含可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形，所述可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形被配置为在不借助压缩的情况下引发受试者中的静脉生理响应，所述静脉生理响应使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张，所述电刺激装置包括：
(i)被供电的信号发生器，被配置为生成可调节电输出信号，以及
(ii)与信号发生器电通信的至少两个电极，所述至少两个电极被配置为被布置成与受试者电通信；
电连接所述至少两个电极与所述受试者；以及
经由所述至少两个电极发送输出信号至受试者，以在不借助压缩的情况下引发受试者中的静脉生理响应，所述静脉生理响应使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
由信号发生器中的电反馈系统监测来自受试者的以受试者的生物电阻抗和容抗的形式的生物电反馈；
使用集成在信号发生器中的微处理器将来自受试者的电反馈与发送的输出信号进行比较；以及
基于发送的输出信号和电反馈之间的比较，自动调节后续将发送至受试者的输出信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述受试者是人类。
15.一种抑制在受试者的静脉针刺位置处的疼痛信号的方法，所述方法包括：
用静脉电刺激装置生成可调节电输出信号，所述可调节电输出信号包含可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形，所述可调节电输出信号包含可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形被配置为在不借助压缩的情况下引发受试者中的静脉生理响应，所述静脉生理响应使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张，所述电刺激装置包括:
(i)被供电的信号发生器，被配置为生成可调节电输出信号，以及
(ii)与信号发生器电通信的至少两个电极，所述至少两个电极被配置为被布置成与受试者电通信；
电连接所述至少两个电极与所述受试者；以及
经由所述至少两个电极发送输出信号至受试者，以刺激受试者的外周神经并且激活在受试者的至少一个肢体中的静脉泵机制，以此抑制在患者的静脉针刺位置处的疼痛信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述受试者是人类。
17.一种接入人的静脉的方法，所述方法包括：
将人的第一肢体的一部分接纳到物理连接至第一电极的第一容器中；
将人的第二肢体的一部分接纳到物理连接至第二电极的第二容器中；
向第一容器和第二容器中提供液体电解质溶液，其中(i)所述第一容器的液体电解质溶液与所述第一肢体的一部分接触，并且电连接至所述第一电极，以及(ii)所述第二容器的液体电解质溶液与所述第二肢体的一部分接触，并且电连接至所述第二电极；
用由电信号发生器生成的至少一个电信号电刺激所述第一肢体的一部分和所述第二肢体的一部分，所述电信号由与液体电解质溶液接触的相应的电极提供给所述第一容器和第二容器中的每一个的液体电解质溶液；
使得人的至少一个肢体中的至少一条静脉响应于电刺激而扩张；以及
当静脉扩张时将针的尖端插入静脉中以接入静脉。
18.如权利要求17所述的方法，其中与电刺激之前相比，电刺激之后静脉的可视性更佳。
19.如权利要求18所述的方法，其中由于静脉扩张，与电刺激之前相比，电刺激之后静脉附近的皮肤表面高度较高。
20.一种接入人的静脉的方法，所述方法包括：
将第一电极附着到人的手上；
将第二电极附着到人的手臂上；
用电信号发生器生成的至少一个信号电刺激人的肢体的一部分，所述电信号被提供给所述第一电极和所述第二电极；
使得人的肢体中的至少一条静脉响应于电刺激而扩张；以及
当静脉扩张时将针的尖端插入静脉中以接入静脉。

Claims (21)

1.一种静脉电刺激装置，用于在不借助压缩的情况下，使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张，所述装置包括：
电源；
由电源供电的信号发生器，所述信号发生器被配置为生成指定的电输出信号；
至少两个电极，所述至少两个电极与信号发生器电通信并且被配置为被布置成与受试者电通信；以及
至少两个电引线，所述至少两个电引线被配置为向至少两个电极提供由信号发生器生成的电输出信号，所述至少两个电引线中的每一个将所述至少两个电极的相应的一个连接至信号发生器，
其中所述电输出信号包含输出电压、电流以及在预编程的重复周期中随时间变化的波形，所述输出电压、电流以及波形被配置为在不借助压缩的情况下引发刺激在受试者中的多个外周神经的生理响应、在不借助压缩的情况下激活在受试者的一个或多个肢体中的静脉肌泵机制、以及在不借助压缩的情况下非侵入性地改变目标静脉的生理机能，其中使得所述目标静脉在受试者的皮肤表面下方扩张。
2.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，进一步包括至少两个容器，其中所述至少两个电极中的第一电极物理连接至所述至少两个容器中的第一容器，以及所述至少两个电极中的第二电极物理连接至所述至少两个容器中的第二容器。
3.如权利要求2所述的静脉电刺激装置，其中所述至少两个容器中的每一个包含一个或多个凹陷区域，所述一个或多个凹陷区域的大小被确定成并且被布置成用来在所述凹陷中接纳所述受试者的手指，以及所述一个或多个凹陷区域被配置为容纳液体电解质溶液。
4.如权利要求3所述的静脉电刺激装置，其中所述至少两个容器中的每一个进一步包括电连接至所述至少两个电极的相应的一个的液体电解质溶液，以通过液体电解质溶液传送电输出信号至受试者。
5.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，其中所述至少两个电极包括一对导电电极垫，在导电电极垫一侧设置有粘合剂层。
6.如权利要求5所述的静脉电刺激装置，其中所述一对电极垫的一个电极垫附着到受试者的一只手的手掌表面，并且所述至少一对电极垫的另一个电极垫附着到受试者的手臂。
7.如权利要求6所述的静脉电刺激装置，其中正输出信号被提供给附着到受试者的一只手的手掌表面的电极垫，并且负输出信号被提供给附着到受试者的手臂的电极垫。
8.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，进一步包括变量控制器，所述变量控制器被配置为调节输出电压的幅度。
9.如权利要求8所述的静脉电刺激装置，其中所述输出电压的幅度是从约0伏到约40伏的变量。
10.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，其中所述受试者是人类。
11.如权利要求1所述的静脉电刺激装置，其中信号发生器进一步包括：
电源开关；
包含集成电路的振荡器；
变量控制器，被配置为响应于输入调节输出电压的幅度；以及
输出电路，包括：
第一级，包含电容器和至少两个运算放大器；以及
第二级，包含中心抽头变压器。
12.一种在不借助压缩的情况下刺激在受试者中的外周目标静脉，使得静脉从受试者的皮肤表面下方扩张以便于静脉穿刺的方法，所述方法包括：
利用静脉电刺激装置生成可调节电输出信号，所述可调节电输出信号包含可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形，所述可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形被配置为在不借助压缩的情况下引发受试者中的静脉生理响应，所述静脉生理响应使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张，所述电刺激装置包括：
(i)被供电的信号发生器，被配置为生成可调节电输出信号，以及
(ii)与信号发生器电通信的至少两个电极，所述至少两个电极被配置为被布置成与受试者电通信；
电连接所述至少两个电极与所述受试者；以及
经由所述至少两个电极发送输出信号至受试者，以在不借助压缩的情况下引发受试者中的静脉生理响应，所述静脉生理响应使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
由信号发生器中的电反馈系统监测来自受试者的以受试者的生物电阻抗和容抗的形式的生物电反馈；
使用集成在信号发生器中的微处理器将来自受试者的电反馈与发送的输出信号进行比较；以及
基于发送的输出信号和电反馈之间的比较，自动调节后续将发送至受试者的输出信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述受试者是人类。
15.一种抑制在受试者的静脉针刺位置处的疼痛信号的方法，所述方法包括：
用静脉电刺激装置生成可调节电输出信号，所述可调节电输出信号包含可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形，所述可调节电输出信号包含可调节输出电压、可调节电流以及可调节输出电压波形被配置为在不借助压缩的情况下引发受试者中的静脉生理响应，所述静脉生理响应使得受试者的目标静脉从受试者的皮肤表面下方扩张，所述电刺激装置包括:
(i)被供电的信号发生器，被配置为生成可调节电输出信号，以及
(ii)与信号发生器电通信的至少两个电极，所述至少两个电极被配置为被布置成与受试者电通信；
电连接所述至少两个电极与所述受试者；以及
经由所述至少两个电极发送输出信号至受试者，以刺激受试者的外周神经并且激活在受试者的至少一个肢体中的静脉泵机制，以此抑制在患者的静脉针刺位置处的疼痛信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述受试者是人类。
17.一种接入人的静脉的方法，所述方法包括：
将人的第一肢体的一部分接纳到物理连接至第一电极的第一容器中；
将人的第二肢体的一部分接纳到物理连接至第二电极的第二容器中；
向第一容器和第二容器中提供液体电解质溶液，其中(i)所述第一容器的液体电解质溶液与所述第一肢体的一部分接触，并且电连接至所述第一电极，以及(ii)所述第二容器的液体电解质溶液与所述第二肢体的一部分接触，并且电连接至所述第二电极；
用由电信号发生器生成的至少一个电信号电刺激所述第一肢体的一部分和所述第二肢体的一部分，所述电信号由与液体电解质溶液接触的相应的电极提供给所述第一容器和第二容器中的每一个的液体电解质溶液；
使得人的至少一个肢体中的至少一条静脉响应于电刺激而扩张；以及
当静脉扩张时将针的尖端插入静脉中以接入静脉。
18.如权利要求17所述的方法，其中与电刺激之前相比，电刺激之后静脉的可视性更佳。
19.如权利要求18所述的方法，其中由于静脉扩张，与电刺激之前相比，电刺激之后静脉附近的皮肤表面高度较高。
20.一种接入人的静脉的方法，所述方法包括：
将第一电极附着到人的手上；
将第二电极附着到人的手臂上；
用电信号发生器生成的至少一个信号电刺激人的肢体的一部分，所述电信号被提供给所述第一电极和所述第二电极；
使得人的肢体中的至少一条静脉响应于电刺激而扩张；以及
当静脉扩张时将针的尖端插入静脉中以接入静脉。
21.一种与信号发生器一起使用的工具包，所述工具包包括：
容纳电解质溶液的至少两个容器；
一瓶提前装好的Epsom盐；
一瓶去离子水；
至少两个电极；以及
连接电极至信号发生器的至少两个电引线。
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