CN112206407A - 电场发生装置及其用途以及应用其对活体进行麻醉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能对活体进行麻醉的电场发生装置及其用途以及应用其对活体进行麻醉的方法，其中的电场发生装置包括：用于形成电场的两极，其中，电场覆盖到活体的待麻醉部位以实现麻醉。

Description

电场发生装置及其用途以及应用其对活体进行麻醉的方法

技术领域

本发明涉及一种能对活体进行麻醉的电场发生装置及其用途以及应用其对活体进行麻醉的方法。

背景技术

麻醉的原意是使用药物或其他方法，使当事人全身或身体的一部分暂时失去知觉，以达到无痛的目的。

自古以来，医学前辈都试图寻找手术无痛的方法。例如使用冰冻麻醉技术，血管/神经压迫技术以达到局部感觉丧失，使当事人昏迷，然后进行手术，但效果不可靠的同时，缺乏安全性的考量。

古埃及，印度，希腊等国曾经采用大麻，鸦片酒，曼陀罗等镇痛，在这些药物的帮助下可引起长时间的睡眠或昏迷，但不容易控制使用剂量，易引发逾量中毒；我国伟大的医学家华佗发明了“麻沸散”，据“华拓列传”中记载：“疾发结于内，针药所不能及着，乃令先以酒服麻沸散，即醉无所觉，因剐破腹北，抽割积聚；若在肠胃，则断截湔洗，除去疾秽，继而缝合，敷以神膏，四，五日创愈，一月之间皆平复”。这是世界医学史上使用麻醉药的最早记录，但这些都不是现代意义的麻醉。

现代麻醉学历史开始于1846年，美国的莫顿医生在波士顿首次公开演示使用乙醚进行全身麻醉，取得了巨大成功。1846-1956年乙醚统治了麻醉界110年之久。尽管已经发现了吸入乙醚的三个缺点：1.易燃烧和爆炸，2.毒性作用，3.呼吸和循环的抑制作用。

到了现在，异氟醚、地氟醚以及七氟醚等相继问世，使麻醉诱导加快，苏醒迅速，安全性增加，成为临床麻醉的常用吸入麻醉药物。随着麻醉方法和检测技术的进步，各种辅助药物的配合应用，能够准确的掌握麻醉药的剂量和浓度，极大提高了麻醉的准确性和安全性。全身麻醉药发现之后，由于临床需要，科学家们又开始寻找不失去知觉，而又使局部感觉消失的局部麻醉药物。1884年科勒医师；1892年德国医师施莱希应用可卡因的皮下注射开场了局部麻醉法；1905年布劳恩发现使用肾上腺素可增强可卡因的麻醉效果并降低毒性，制成了奴夫卡因。各种化学麻醉剂的发明和麻醉方法的改进。使得外科手术日趋完善。

任何高水平的外科手术，都离不开麻醉。没有当事人的无痛，安静状态，任何手术都是空话。麻醉一般可分成局部麻醉、全身麻醉两种。

全身麻醉药物主要采取经呼吸道吸入或是注射到人体内，经血液循环方式快速扩散到大脑，从而造成中枢神经麻痹，此时病人知觉散失，达到全身麻醉的效果。这种方式的主要风险就是抑制了大脑功能，可能对呼吸系统、循环系统产生影响，造成缺氧，严重时心跳停止。局部麻醉就是在病人需要手术的某一部位应用局部麻醉药物，从而阻断该部位局部神经的传导作用，在手术过程中疼痛刺激不再传递到大脑，达到抑制手术疼痛的作用。这种麻醉方式作用在局部，但由于毒性偏大，也有可能造成呼吸、心跳停止。

从上述不难看出，临床上麻醉风险主要体现在抑制循环系统、呼吸系统方面。情况较为严重的可能就是导致死亡，不过这种风险的发生率极低。只要在临床的实际治疗过程中，病人能够准确告知医生自身合并其他疾病，不能耐受或不愿接受全身麻醉的，医护人员也会将患者意见和情况作为选择麻醉方式的标准之一，尽可能实施局部麻醉。对一部分患者而言，如果病情相对轻微，只需采取时间较短的小型手术治疗，并且患者自愿局部麻醉的情况下，也可以采取局部麻醉的方式。

发明内容

本发明提供一种能对活体进行麻醉的电场发生装置及其用途以及应用其对活体进行麻醉的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一个目的是提供一种电场发生装置，用于对活体进行麻醉，其特征在于，包括：用于形成电场的两极，其中，电场覆盖到活体的待麻醉部位以实现麻醉。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，两极中一极为与活体接触的接触电极，另一极为覆盖到活体的待麻醉部位附近的麻醉电极，仅接触电极与活体接触。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，麻醉电极多个。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，多个麻醉电极的排布方式选自点阵排布，为2^m点阵，其中m为非0自然数。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，各个麻醉电极的底部涂有绝缘材料或是由绝缘材料构成，用于防止邻近麻醉电极之间的相互干扰。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，电场的工作电压大小范围为1-1000V，电场的工作距离大小范围为0.1-100cm。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，工作距离为0.1cm和10cm中的任意一个。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，电场发生装置还包括供电电源。

于本发明的电场发生装置的一示例中：其中，电场发生装置还包括调控单元，用于对电场的电场强度进行调控。

本发明还提供一种电场发生装置在使待透皮物质进入目标对象中的用途，其中，电场发生装置为上述的电场发生装置。

本发明还提供一种对活体进行麻醉的方法，采用电场发生装置产生的电场对活体进行麻醉，其中，电场发生装置为上述的电场发生装置。

于本发明的方法的一示例中：包括以下步骤：步骤1，将电场发生装置中的接触电极与活体接触；步骤2，让接触电极和电场发生装置中的麻醉电极产生的电场覆盖到活体的待麻醉部位以实现麻醉。于本发明的方法的一示例中：其中，麻醉电极多个。

于本发明的方法的一示例中：其中，多个麻醉电极的排布方式选自点阵排布，为2^m点阵，其中m为非0自然数。

于本发明的方法的一示例中：其中，各个麻醉电极的底部涂有绝缘材料或是由绝缘材料构成，用于防止邻近麻醉电极之间的相互干扰。

于本发明的方法的一示例中：其中，电场的工作电压大小范围为1-1000V，电场的工作距离大小范围为0.1-100cm。

于本发明的方法的一示例中：其中，工作距离为0.1cm和10cm中的任意一个。

于本发明的方法的一示例中：其中，电场发生装置还包括供电电源。

于本发明的方法的一示例中：其中，电场发生装置还包括调控单元，用于对电场的电场强度进行调控。

本发明提供的电场发生装置及其用途以及使待透皮物质进入目标对象的方法，经试验验证，通过电场可以实现对活体的麻醉，通过将电场覆盖到活体的待麻醉部位，突破角质层和毛细血管，调节与屏蔽靶向部位(待麻醉部位)的痛觉神经信号的传达，实现非侵袭性的局部麻醉的功能。通过调节电场的输出功率(电压，距离)，产生一种低强度的又可选择性的屏蔽痛觉神经的电场，适用性更强，360°无死角，效果更佳，安全性能更高；利用电场透实施麻醉技术是一种将不采用任何药物辅助，仅仅利用电场干预或屏蔽当事人疾患周边部位的痛感神经向神经中枢的信号反馈，与麻醉药物进行全身麻醉或和局部麻醉等临床模式相比较，不需要担心由于麻醉药物的耐受性，药毒性能引起的不良反应，使用过程无痛感、能够重复实施、且不需要专业培训等优点，是一种便于当事人接受的麻醉方式，特别适应于局部麻醉。

而且，本发明提供的电场装置，由于两极中一个为接触电极、另一个为麻醉电极以形成电场，且由于仅接触电极与活体接触，所以通过接触电极与活体接触形成等电位，相比其他形式的电场(产生电场的两极均接触活体或都不接触活体)，更容易定位到麻醉部位，并且更安全可靠。

附图说明

图1为实施例1涉及的电场发生装置的结构图；

图2为实施例1涉及的电场发生装置的麻醉电极排布方式示意图。

具体实施方式

以下具体说明本发明的具体实施方式。

以下实施例中所使用的方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例

以下实施例是为了对本发明涉及的电场发生装置及其用途以及应用其对活体进行麻醉的方法进行具体说明。

图1为实施例涉及的电场发生装置的结构图。

图1中的活体仅显示了部分。

如图1所示，本实施例提供的电场发生装置100，用于对活体进行麻醉，特别是对活体1的局部实现麻醉，该电场发生装置100包括：用于形成电场的两极10和20，也即其中一个作为阴极，一个作为阳极，该两极产生的电场覆盖到待麻醉部位以实现麻醉。本实施例中，两极中一极为与活体接触的接触电极10，另一极为覆盖到活体的待麻醉部位附近的麻醉电极20，其中，仅接触电极10与活体接触，形成等电位，而麻醉电极20不与活体接触，通过调整麻醉电极20的位置，让电场覆盖到活体的待麻醉部位以能实现麻醉。另外，接触电极10和麻醉电极20中，根据实际情况，再确定其中一个阳性或阴性，相应另一个就为阴性或阳性。另外，接触电极10还可以接地，这样相比其他形式的电场，更安全。

通过调整电场强度和作用距离的方式，实现屏蔽痛觉神经的效果，就可以实现麻醉目的，本实施例中，电场的工作电压大小范围为1-1000V，电场的工作距离大小范围为0.1-100cm，从而不至于活体受到的电场强度太大而对活体造成伤害，也不至于活体受到的电场强度太小而不能实现麻醉目的，优先地，电场的电压为1V、3V、10V、30V、100V，300V以及1000V的一个；工作距离为0.1cm和10cm中的任意一个。这里的工作距离是指麻醉电极20到待麻醉部位的距离。

本实施例中，麻醉电极20为多个，方便能将电场定位到待麻醉部位。

图2为实施例涉及的空间电场发生装置的第一极排布方式示意图。

如图2所示，多个麻醉电极20的排布方式选自点阵排布，为2^m点阵，其中m为非0自然数，具体的64点阵、4096点阵、16777216点阵等，如图2所示。点阵密集程度取决于电场作用精确度。利用精确作用电场提高对皮肤基底层的作用效率、减少对正常组织作用影响。但受输出电场电源体积限制，点阵密集而电源体积庞大。其中a\b\c一直到xx的任意一或多条经线，和1\2\3一直到nn任意一或多条纬线激活一个或多个点阵麻醉电极20，这里激活的意思即指接通电源。激活的麻醉电极20和接触电极10组成作用电场，电场覆盖范围是激活的点阵极决定的。这个范围可以来自医学诊断影像数字信号。确认了这个电场范围，可以精确作用神经细胞，减少对其他组织影响。一般64点阵只能区分64个电场位置，4096点阵可以区分4096个电场位置，16777216点阵可以分辨16777216个电场位置，这个点阵作用就相对精确，对周围正常组织影响就较小。可以根据每次拿到的医学诊断影像进行调整，以能与医学诊断影像的点阵对应，从而能快速精准定位到要作用的位置(待麻醉部位)。图1中示例了定位到待麻醉部位的几个麻醉电极20的位置，分别为：nx、c3和a1。

本实施例中，电场发生装置100还包括：供电电源30和调控单元。

供电电源30，用于给发生电场发生装置100提供电能，电压为可调的1V-1000V，电流输出为可调的0.001mA-1mA。

调控单元，用于调节控制电场的性能，电场性能相关参数主要包括电场类型、电场方向、电场强度、电压、电流、电压波形、频率，电源的频率、波形、幅度中的一种或多种。本质上，电场的性能根据待麻醉部位与电场场强确认。

调控单元能调控产生第一信号和第二信号，第一信号用于产生局部麻醉的电场方向信号，控制相对产生电场方向为待麻醉部位方向；第二信号用于使电场产生能够促进电场形成。

另外，在一种实施方式中，第一信号控制电极极性相对，第二信号调节麻醉电极20产生1V/cm至1000V/cm的电场场强。

根据本实施例的电场发生装置100可以在对活体进行麻醉中应用。

另外，麻醉电极20底部还可以涂有绝缘材料或是由绝缘材料构成，用于防止邻近麻醉电极20之间的相互干扰。

根据上述，本实施例还提供一种对活体进行麻醉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将电场发生装置100中的接触电极10与活体接触；

步骤2，让接触电极10和电场发生装置100中的麻醉电极产生的电场覆盖到活体的待麻醉部位以实现麻醉。

试验例

本试验中，小动物试验麻醉程度标准如下：

A.浅度麻醉：由电场麻醉开始或阳性对照注射药物自然倒地腹卧为止的时间在10分钟以上。动物呼吸，心率，体温略见下降，针刺动物头，颈，躯干，四肢上部痛觉消失，眼睑反射敏感。

B.中度麻醉：由电场麻醉开始或阳性对照注射药物自然倒地腹卧为止的时间在5-10分钟之间。动物呼吸频率在10-20次/分钟，心率在50次以上，体温降低1-2°，针刺动物头，颈，躯干，四肢上部痛觉消失，眼睑反射消失。

C.深度麻醉：由电场麻醉开始或阳性对照注射药物自然倒地腹卧为止的时间在4分钟以下。动物呼吸频率在10次以下/分钟，心率在40次以上，体温降低至36°以下，针刺动物头，颈，躯干，四肢上部痛觉消失，眼睑反射消失，眼球向下反转，仅见部分角膜。

D.麻醉过度：由电场麻醉开始或阳性对照注射药物自然倒地腹卧为止的时间在4分钟以下。动物呼吸频率在10次以下/分钟，心率节奏不齐，在40次以下，体温降低至36°以下，针刺动物头，颈，躯干，四肢上部痛觉消失，眼睑反射消失，角膜反射消失。

1、实验动物筛选

实验用4-6周龄Balbc mouse(体重20g,健康、皮毛光泽)，作为候选，适应环境1周后实施局部麻醉对比验证试验。

2、动物模型的建立

(1)阳性对照(H组)

取1％戊巴比妥钠/PBS(pH 6.8-7.0)溶液0.1ml，腹下注射小鼠(n＝5)组作为阳性对照；记录阳性对照组注射药物自然倒地腹卧为止的时间，通过动物呼吸，心率，体温，眼睑反射敏感等判断麻醉效果

(2)阴性对照(I组)

取正常小鼠(n＝5)组作为阴性对照；记录阴性对照组动物的呼吸，心率，体温，眼睑反射敏感等作为判断麻醉效果的基准。

(3)电场麻醉实验组

将符合标准的小鼠35只，随机分为不同的电场局部麻醉组(按产生的电场电压分为：A组(1V)；B组(3V)；C组(10V)；D组(30V)；E组(100V)；F组(300V)及G组(1000V)，每组5只。采用实施例提供的电场发生装置，对每只小鼠连续刺激10分钟，试验结束后，记录自然倒地腹卧为止的时间，通过动物呼吸，心率，体温，眼睑反射敏感等判断麻醉效果。

3、治疗效果评估

3-1：电场的工作距离为10cm

将电场的工作距离调整到10cm后，采用不同的工作电压产生的电场，分别对电场麻醉实验组中的小鼠实施10分钟的电场局部麻醉实验。记录实验中小鼠自然倒地腹卧为止的时间，根据上述小动物试验麻醉程度标准，通过动物呼吸，心率，体温，眼睑反射敏感等判断麻醉效果，实验效果见表1。

根据表1，麻醉用电场的电压低于10V时，几乎没有麻醉效果。当电场强度达到30-300V时，开始出现浅度麻醉效果。继续调整电场强度到1000V时，麻醉效果持续提高，与1％戊巴比妥钠/PBS的麻醉效果几乎一致。未出现深度与麻醉过度现象。

3-2：电极间距离设定为0.1cm

将电场的工作距离调整到0.1cm后，采用不同的工作电压产生的电场，分别对电场麻醉实验组中的小鼠同样实施10分钟的电场局部麻醉实验。记录实验中小鼠自然倒地腹卧为止的时间，根据上述小动物试验麻醉程度标准，通过动物呼吸，心率，体温，眼睑反射敏感等判断麻醉效果，实验效果见表1。

根据表2，麻醉用电场的电压低于30V时，出现浅度麻醉，而当电压在30-100V时，呈现中度麻醉的效果。当电场强度达到300V时，出现重度麻醉效果，达到1000V时，开始出现麻醉过度现象。

提议处于避免麻醉过度现象的目的，应按照实验对象的耐受能力，需通过预备实验逐渐提高电压，以保持最佳的麻醉效果。

小动物试验中常用局部麻醉药物阻滞周围神经末梢或神经干，通过神经节和神经丛的信号传导，产生局部性的麻醉区，其特点是动物保持清醒，对重要器官功能干扰轻微，麻醉并发症少。临床麻醉效果监测与麻醉深度的判断标准，大多根据动物麻醉过程中的各种反射活动及体温，呼吸，脉搏等生命体征，综合判断麻醉深度。临床中，根据临床需要，尽量保持浅度或中度麻醉状态。尽量避免深度麻醉，坚决杜绝麻醉过度，以防麻醉意外的发生。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

上述实施例中，电场发生装置形成电场的两极中，仅一个与活体接触(接触电极)，实际中，形成电场的两极可以都与活体接触，或都不与活体接触。

Claims (19)

1.一种电场发生装置，用于对活体进行麻醉，其特征在于，包括：

用于形成电场的两极，

其中，所述电场覆盖到所述活体的待麻醉部位以实现所述麻醉。

2.根据权利要求1所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述两极中一极为与所述活体接触的接触电极，另一极为覆盖到活体的待麻醉部位附近的麻醉电极，

仅所述接触电极与所述活体接触。

3.根据权利要求1或2所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述麻醉电极多个。

4.根据权利要求3所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，多个所述麻醉电极的排布方式选自点阵排布，为2^m点阵，其中m为非0自然数。

5.根据权利要求3或4所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，各个所述麻醉电极的底部涂有绝缘材料或是由绝缘材料构成，用于防止邻近麻醉电极之间的相互干扰。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述电场的工作电压大小范围为1-1000V，

所述电场的工作距离大小范围为0.1-100cm。

7.根据权利要求6所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述工作距离为0.1cm和10cm中的任意一个。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述电场发生装置还包括供电电源。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述电场发生装置还包括调控单元，用于对电场的电场强度进行调控。

10.一种电场发生装置在对活体进行麻醉中的用途，其特征在于：

通过电场发生装置产生的电场对所述活体进行麻醉。

其中，所述电场发生装置为权利要求1-9任意一项所述的电场发生装置。

11.一种对活体进行麻醉的方法，其特征在于：

采用电场发生装置产生的电场对活体进行麻醉。

其中，所述电场发生装置为权利要求1-9所述的电场发生装置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将所述电场发生装置中的接触电极与活体接触；

步骤2，让所述接触电极和电场发生装置中的麻醉电极产生的电场覆盖到所述活体的待麻醉部位以实现所述麻醉。

13.根据权利要求12所述的电场发生装置，其特征在于：

其中，所述麻醉电极多个。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：

其中，多个所述麻醉电极的排布方式选自点阵排布，为2^m点阵，其中m为非0自然数。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于：

其中，各个所述麻醉电极的底部涂有绝缘材料或是由绝缘材料构成，用于防止邻近麻醉电极之间的相互干扰。

16.根据权利要求11-15任意一项所述的方法，其特征在于：

其中，所述电场的工作电压大小范围为1-1000V，

所述电场的工作距离大小范围为0.1-100cm。

17.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

其中，所述工作距离为0.1cm和10cm中的任意一个。

18.根据权利要求12-19任意一项所述的方法，其特征在于：

其中，所述电场发生装置还包括供电电源。

19.根据权利要求12-18任意一项所述的方法，其特征在于：

其中，所述电场发生装置还包括调控单元，用于对电场的电场强度进行调控。

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