专利名称：基于电活性聚合物的腔穿越装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及手术装置，具体地说，涉及采用电活性聚合物穿越腔的方法和装置。
背景技术：
许多不同的医疗装置穿过管状身体部分的腔，以用于诊断和/或输送目的。例如，内窥镜是一种用于视觉检查身体管道或中空器官(例如结肠、膀胱、胃或肠)的内部的器械。在涉及使用内窥镜的手术期间，为了避免穿孔于身体部分的腔内壁，必须小心地使所述器械通过管状身体部分。
许多技术可以用于通过腔移动内窥镜。大多数内窥镜强行通过管状身体部分并且机械关节连接机构用于在转弯处操纵内窥镜。近来，内窥镜已发展成利用远侧、中间和近侧可扩张套囊，所述套囊被选择地扩张和收缩，以使器械的远端迁移通过管状身体部分的腔。固定在围绕光纤(用于获取和传输图像)的护套上的远侧套囊径向地扩张，而近侧和中间套囊分别固定在远侧套囊上并可在所述护套上轴向地滑动。近测套囊径向地扩张而中间套囊轴向地扩张。尽管可扩张套囊的使用可以是推动和牵引装置通过管状身体部分的有效推进机构，但在管状身体部分中通过急转弯时会遇到困难。可扩张套囊并不提供装置的成角度操纵。
因此，需要改进穿越管状身体部分的方法和装置。
发明内容
本发明总的提供穿越管状身体部分的腔的方法和装置。在一个示例性实施例中，提供了一种腔穿越医疗装置，其具有挠性细长构件，该构件具有联接到其近侧和远侧部分上的近侧和远侧致动器以及联接到其上并且位于所述近侧和远侧致动器之间的中间致动器，所述近侧和远侧致动器在被输送能量时适于径向地扩张以接合腔的内壁。当所述中间致动器在被输送能量时适于改变所述挠性细长构件的长度。在一个实施例中，所述中间致动器适于轴向地扩张和径向地收缩，以增加所述挠性细长构件的长度。作为另一选择，中间致动器适于径向地扩张和轴向地收缩，以减小所述挠性细长构件的长度。在使用中，每个致动器可以包括联接到其上的回流电极和有源能量输送电极，并且致动器可以由能量顺序地致动，以移动所述装置通过腔。所述挠性细长构件可以集成在医疗装置中，或者它可以在其中包含医疗装置以使所述装置通过腔运动。
尽管可以以各种构型将所述致动器联接到所述挠性细长构件上，在一个实施例中，近侧和远侧致动器可以布置在所述挠性细长构件的近侧和远侧部分周围，所述中间致动器可以布置在所述近侧和远侧致动器之间并且它可以沿着所述挠性细长构件的长度的至少一部分延伸。中间致动器例如可以是沿所述挠性细长构件的长度的至少一部分延伸的细长带。在一个示例性实施例中，所述细长带可以在所述挠性细长构件的圆周周围彼此基本等距地间隔开。
所述致动器也可以具有各种构型。例如，所述近侧、远侧和中间致动器均可以包括挠性导电外壳，所述外壳其中布置有电活性聚合物和离子流体。作为另一选择，每个致动器可以包括至少一个电活性聚合物复合层，所述复合层具有至少一个挠性导电层，电活性聚合物层和离子凝胶层。
根据预期用途，所述医疗装置也可以包括多种其它部件。例如，在一个示例性实施例中，所述医疗装置可以是内窥镜。所述挠性细长构件的远侧部分因此可以包括布置在其中用于观察腔的成像机构。
在另一个示例性实施例中，提供了一种用于穿越管状体部分的腔的医疗装置，其包括挠性细长构件，多个致动器联接该挠性细长构件上。所述致动器中的至少两个可以是腔接合致动器，当对其输送能量时所述腔接合致动器适于径向地扩张，以接合管状身体部分的腔，所述致动器中的至少另一个可以是腔穿越致动器，当对其输送能量时所述腔穿越致动器适于改变所述挠性细长构件的至少一部分的长度，以使所述挠性细长构件通过腔运动一段距离。在一个示例性实施例中，所述挠性细长构件包括彼此间隔一定距离布置的多个腔接合致动器和在所述腔接合致动器之间延伸的多个腔穿越致动器。在使用中，所述致动器优选地适于由能量顺序地致动，以使所述装置通过腔运动。
在其它方面，提供了一种穿越管状身体部分的腔的方法，包括将管状细长构件定位在管状身体部分的腔中以及顺序地电致动所述管状细长构件的各个部分，以使所述部分接合腔和改变所述管状细长构件的长度，以使所述管状细长构件通过所述管状身体部分的腔运动一段距离。所述管状细长构件的各个部分例如可以是联接到所述管状细长构件上的多个致动构件。例如，至少两个腔接合致动构件可以布置在所述管状细长构件周围，从而当被电致动时径向地扩张以接合腔，并且至少一个腔穿越致动构件可以沿着所述管状细长构件的长度的至少一部分轴向地延伸，从而改变所述管状细长构件的长度，以使所述管状细长构件通过腔运动一段距离。
本发明还涉及如下方面(1)一种腔穿越医疗装置，包括挠性细长构件，其具有联接到其近端和远端上的近侧和远侧致动器，所述近侧和远侧致动器在被输送能量时适于径向地扩张，以接合腔的内壁，以及与挠性细长构件联接并且位于所述近侧和远侧致动器之间的中间致动器，所述中间致动器在被输送能量时适于改变所述挠性细长构件的长度。
(2)根据第(1)项所述的装置，其中，所述近侧、中间和远侧致动器适于由能量致动，以使所述装置通过腔运动。
(3)根据第(1)项所述的装置，其中，所述近侧、中间和远侧致动器适于由能量顺序地致动，以使所述装置通过腔运动。
(4)根据第(1)项所述的装置，其中，所述近侧和远侧致动器布置在所述挠性细长构件的近侧和远侧部分周围，所述中间致动器布置在所述近侧和远侧致动器之间并且沿着所述挠性细长构件的长度的至少一部分延伸。
(5)根据第(4)项所述的装置，其中，所述中间致动器包括沿所述挠性细长构件的长度的至少一部分延伸的多个细长带。
(6)根据第(5)项所述的装置，其中，所述多个细长带在所述挠性细长构件的圆周周围彼此基本上等距地间隔开。
(7)根据第(4)项所述的装置，其中，所述近侧、远侧和中间致动器均包括挠性导电外壳，所述外壳具有布置在其中的电活性聚合物和离子流体。
(8)根据第(4)项所述的装置，其中，每个致动器包括至少一个电活性聚合物复合层，所述复合层具有至少一个挠性导电层、电活性聚合物层和离子凝胶层。
(9)根据第(7)项所述的装置，其中，所述近侧、远侧和中间致动器的每一个都包括与之联接并且适于将能量从外部能量源输送到所述致动器的输送电极，并且所述装置进一步包括与之联接的回流电极。
(10)根据第(1)项所述的装置，其中，所述中间致动器适于轴向地扩张和径向地收缩，以增加所述挠性细长构件的长度。
(11)根据第(1)项所述的装置，其中，所述中间致动器适于径向地扩张和轴向地收缩，以减小所述挠性细长构件的长度。
(12)根据第(1)项所述的装置，其中，所述挠性细长构件的远侧部分包括布置在其中用于观察腔的成像机构。
(13)一种用于穿越管状体部分的腔的医疗装置，包括挠性细长构件，该挠性细长构件具有与之联接的多个致动器，所述多个致动器中的至少两个是腔接合致动器，所述腔接合致动器在被输送能量时适于径向地扩张，以接合管状身体部分的腔，所述多个致动器中的至少另一个是腔穿越致动器，所述腔穿越致动器在被输送能量时适于改变所述挠性细长构件的至少一部分的长度，以使所述挠性细长构件通过腔运动一段距离。
(14)根据第(13)项所述的装置，其中，所述至少三个致动器适于由能量顺序地致动，以使所述装置通过腔运动。
(15)根据第(13)项所述的装置，其中，所述至少两个腔接合致动器径向地布置在所述挠性细长构件周围，所述至少一个腔穿越致动器沿着所述挠性细长构件的长度的至少一部分轴向地延伸。
(16)根据第(15)项所述的装置，其中，所述挠性细长构件包括彼此间隔一定距离布置的多个腔接合致动器和在所述腔接合致动器之间延伸的多个腔穿越致动器。
(17)根据第(15)项所述的装置，其中，每个腔穿越致动器包括沿所述挠性细长构件的长度的至少一部分轴向地延伸的多个细长带。
(18)根据第(17)项所述的装置，其中，所述多个细长带在所述挠性细长构件的圆周周围彼此基本上等距地间隔开。
(19)根据第(13)项所述的装置，其中，每个致动器包括挠性导电外壳，所述外壳具有布置在其中的电活性聚合物和离子流体。
(20)根据第(13)项所述的装置，其中，每个致动器包括至少一个电活性聚合物复合层，所述复合层具有至少一个挠性导电层、电活性聚合物层和离子凝胶层。
(21)根据第(13)项所述的装置，其中，每个致动器包括与之联接的回流电极和有源能量输送电极。
(22)一种穿越管状身体部分的腔的方法，包括将管状细长构件定位在管状身体部分的腔中；以及顺序地电致动所述管状细长构件的各个部分，以使所述部分接合腔和改变所述管状细长构件的长度，从而使所述管状细长构件通过所述管状身体部分的腔运动一段距离。
(23)根据第(22)项所述的方法，其中，所述管状细长构件的各个部分包括联接到所述管状细长构件上的多个致动构件。
(24)根据第(23)项所述的方法，其中，所述管状细长构件包括布置在所述管状细长构件周围的至少两个腔接合致动构件和沿着所述管状细长构件的长度的至少一部分轴向地延伸的至少一个腔穿越致动构件，所述腔接合致动构件在被电致动时径向地扩张以接合腔，所述腔穿越致动构件改变所述管状细长构件的长度，以使所述管状细长构件通过腔运动一段距离。
(25)根据第(24)项所述的方法，其中，顺序地电致动所述管状细长构件的各个部分以使所述管状细长构件通过所述管状身体部分的腔运动一段距离包括如下步骤电致动第一腔接合致动构件，以使第一腔接合致动构件径向地扩张，从而接合腔；电致动第一腔穿越致动构件，以使第一腔穿越致动构件增加所述管状细长构件的长度，从而使第二腔接合致动构件远离第一腔接合致动构件运动；电致动第二腔接合致动构件，以使第二腔接合致动构件径向地扩张，从而接合腔；电退动第一腔接合致动构件，以使第一腔接合致动构件释放腔；以及电退动第一腔穿越致动构件，以使第一腔穿越致动构件减小所述挠性细长构件的长度，从而使第一腔接合致动构件朝着第二腔接合致动构件运动。
(26)根据第(24)项所述的方法，其中，顺序地电致动所述管状细长构件的各个部分以使所述管状细长构件通过所述管状身体部分的腔运动一段距离包括如下步骤电致动第一腔接合致动构件，以使第一腔接合致动构件径向地扩张，从而接合腔；电致动第一腔穿越致动构件，以使第一腔穿越致动构件减小所述管状细长构件的长度，从而使第二腔接合致动构件朝着第一腔接合致动构件运动；电致动第二腔接合致动构件，以使第二腔接合致动构件径向地扩张，从而接合腔；电退动第一腔接合致动构件，以使第一腔接合致动构件释放腔；以及电退动第一腔穿越致动构件，以使第一腔穿越致动构件增加所述挠性细长构件的长度，从而使第一腔接合致动构件远离第二腔接合致动构件运动。
从以下结合附图的详细描述将更全面地理解本发明，其中图1A是现有技术的纤维束型EAP致动器的横截面图；图1B是图1A所示的现有技术的致动器的径向横截面图；图2A是具有多个EAP复合层的现有技术的层压型EAP致动器的横截面图；图2B是图2A所示的现有技术的致动器的复合层中的一个的透视图；图3是具有多个EAP致动器的腔穿越装置的一个示例性实施例的透视图；图4是具有多个EAP致动器的腔穿越装置的另一个示例性实施例的透视图；图5A是显示布置在管状身体部分的腔内的腔穿越装置的示意图；图5B是显示图5A的腔穿越装置的示意图，其中远侧致动器被电致动以接合腔；图5C是显示图5B的腔穿越装置的示意图，其中中间致动器被电致动以增大装置的长度；图5D是显示图5C的腔穿越装置的示意图，其中近侧致动器被电致动以接合腔；图5E是显示图5A的腔穿越装置的示意图，其中远侧致动器被电退动以释放腔；图5F是显示图5B的腔穿越装置的示意图，其中中间致动器被电退动以减小装置的长度；以及图6是图3A所示的装置的轴向横截面图。
具体实施例方式
下面将描述一些示例性实施例，以提供对本发明公开的装置和方法的结构原理、功能、制造和使用的全面理解。附图中显示了这些实施例的一个或多个例子。本领域普通技术人员将理解，这里具体描述和附图中显示出的装置和方法是非限制性的示例性实施例，本发明的范围仅由权利要求限定。所描述的或者所显示出的与一个示例性实施例有关的特征可以与其它实施例的特征结合。这种修改和变型包括在本发明的范围中。
本发明总的提供穿越管状身体部分(例如大肠或小肠、结肠、膀胱、胃等)的腔的方法和装置。在一个示例性的实施例中，所述方法和装置利用电活性聚合物，所述电活性聚合物被选择地致动，以使装置通过腔运动。本领域的技术人员应当理解，在此公开的方法和装置可以具有各种构型，并且它们可以适合用于各种医疗手术。例如，所述方法和装置可以用于诊断目的(例如检查管状身体部分的腔内壁)，或者作为输送机构以用于输送空气、水、光、能量、药物、造影剂等。
如上所述，在一个示例性实施例中，电活性聚合物可以用于使装置通过管状身体部分的腔运动。电活性聚合物(EAPs)，也称为人造肌，是响应于电场或机械场表现压电、热电或电致伸缩性质的材料。具体地说，EAPs是一组导电掺杂聚合物，当施加电压时所述导电掺杂聚合物改变形状。可以使用电极使所述导电聚合物与某种形式的离子流体或凝胶配对。一旦对电极施加电压电位，离子从流体/凝胶流入或流出导电聚合物，可以引起聚合物的形状变化。通常，可以根据使用的具体聚合物和离子流体或凝胶施加在大约1V-4kV范围内的电压电位。特别需要注意的是，EAPs在被供能时并不改变体积，而是它们仅仅在一个方向上扩张并且在横向方向上收缩。
EAPs的主要优点中的一个是能够电控制和微调它们的性能和特性。可以通过在EAP上施加外部电压重复变形EAPs，并且当倒转所施加的电压的极性时，它们可以快速回复到它们的初始构型。可以选择特定聚合物，以形成不同类型的运动结构，包括扩张、线性运动和弯曲结构。EAPs也可以与机械机构(例如弹簧或挠性板)配对，从而当电压施加到EAP时改变EAP对机械机构的影响。输送到EAP的电压的大小也可以与产生的运动量或尺寸变化量对应，因此可以控制能量输送，从而实现所需的变化量。
有两种基本类型的EAPs，每种类型有多种构型。第一种类型是纤维束，其可以包括捆在一起协同工作的许多纤维。所述纤维通常具有大约30-50微米的尺寸。这些纤维可以被编织成很像织物的束，并且它们常常被称为EAP纱线。在使用中，EAP的机械构型确定了EAP致动器和其运动能力。例如，EAP可以形成长股线并且缠绕单个中心电极。挠性外部外护套将形成用于致动器的另一电极并且包含实现装置的功能所必须的离子流体。当对其施加电压时，EAP将扩张，使所述股线收缩或缩短。可在商业上获得的纤维EAP材料的一个例子由Santa Fe Science and Technology公司制造并且作为PANIONTM纤维出售，其描述于美国专利No.6,667,825中，通过参考将该文献的全部内容并入本文。
图1A和1B示出了由纤维束形成的EAP致动器100的一个示例性实施例。如图所示，致动器100通常包括挠性导电外护套102，该外护套采用细长圆柱形构件的形式，其上形成有相对的绝缘端帽102a和102b。然而，导电外护套102可以根据预期用途具有各种其它形状和尺寸。如进一步所显示的，导电外护套102联接到回流电极108a上，能量输送电极108b通过绝缘端帽中的一个(例如端帽102a)延伸，通过导电外护套102的内腔，并且进入相对的绝缘端帽(例如端帽102b)中。能量输送电极108b例如可以是铂阴极线。导电外护套102也可以包括布置在其中的离子流体或凝胶106，以用于将能量从能量输送电极108b输送到布置在外护套102内的EAP纤维104。具体地说，一些EAP纤维104平行布置并且在每个端帽102a，102b之间和延伸，并延伸进入端帽102a和102b。如上所述，纤维104可以布置成各种方位，以提供预期结果，例如径向地扩张或收缩或者弯曲运动。在使用中，能量可以通过有源能量输送电极108b和导电外护套102(阳极)输送到致动器100。所述能量将使离子流体中的离子进入EAP纤维104，由此使纤维104在一个方向上扩张(例如径向地扩张，使得每个纤维104的外径增加)和在横向方向上收缩(例如轴向地收缩，使得所述纤维的长度减小)。因此，端帽102a，102b将被朝着彼此被牵引，从而收缩和减小挠性外护套102的长度。
另一种类型的EAP是层压结构，其包括一个或多个EAP层、布置在每个EAP层之间的离子凝胶或流体层和连接到所述结构上的一个或多个挠性导电板，例如正电极板和负电极板。当施加电压时，层压结构在一个方向上扩张并且在横向或垂直方向上收缩，从而使与之联接的一个或多个挠性板根据EAP相对于一个或多个挠性板的构型缩短或伸长，或者弯曲或挠曲。可在商业上获得的层压EAP材料的一个例子由SRI Laboratories的一个分部Artificial Muscle Inc制造。称为薄膜EAP的板状EAP材料也可从日本的EAMEX获得。
图2A和2B示出了由层压材料形成的EAP致动器200的一个示例性构型。首先参照图2A，致动器200可以包括层压EAP复合层的多个层(例如显示了五个层210、210a、210b、210c、210d)，所述层由布置在它们之间的粘合剂层103a、103b、103c、103d彼此粘合。在图2B中更详细地显示了所述层中的一个，即层210，如图所示，层210包括第一挠性导电板212a、EAP层214、离子凝胶层216和第二挠性导电板212b，所有这些层都彼此连接，以形成层压复合层。如图2B中进一步所示，所述复合层也可以包括联接到挠性导电板212a，212b上的能量输送电极218a和回流电极218b。在使用中，能量可以通过有源能量输送电极218a输送到致动器200。所述能量使离子凝胶层216中的离子进入EAP层214，从而使层214在一个方向上扩张并且在横向方向上收缩。因此，将迫使挠性板212a，212b挠曲或弯曲，或者以其它方式随EAP层214改变形状。
如前所述，在一个示例性实施例中，一个或多个EAP致动器可以被结合到医疗装置中，以使所述装置通过管状身体部分运动。图3示出了这种装置300的一个示例性实施例。如图所示，装置300通常包括挠性细长构件302，该挠性细长构件302具有在其近端302a和远端302b之间延伸通过其中的内腔(未示出)。尽管示出的细长构件302基本上为圆柱形，该形状、尺寸和构型可以根据预期用途变化。例如，挠性细长构件302可以适于在其中包含各种部件。在一个示例性实施例中，如图6中所示，装置300可以包括布置在内腔中邻近其远端302b的成像机构320，以用于观察管状身体部分或身体器官的内部。成像机构在本领域中是公知的，基本上任何成像机构可以与装置300联用。如图6中进一步所示，信号引线322可以联接到成像装置320上并且从其上延伸，以将信号传送到外部显示器。作为另一选择，装置300可以适于包含或匹配一个或多个医疗装置，例如内窥镜。在其它实施例中，所述内腔可以被构型成输送载体，以用于将流体或其它材料或装置输送到身体。本领域的技术人员应当理解，装置300可以被结合到各种医疗装置中或与它们组合。如下面将更具体描述的，根据装置300的预期用途和构型，装置300可以被构型成通过腔推动、牵引或移动某物。
挠性细长构件302也可以由各种材料形成以为其提供挠性和/或弹性。在某些示例性实施例中，细长构件302优选地优选由生物相容性聚合物(例如硅树脂或者胶乳)制成。作为非限制性的例子，其它适合的生物相容性弹性体包括异戊橡胶、氯丁二烯、氟橡胶、腈和氟硅氧烷。本领域的技术人员将理解的是，可以选择材料，以获得所需的机械性能。
如图3中进一步所示，挠性细长构件302还包括一些布置在其上或与之联接的EAP致动器304、306、308。致动器304、306、308均联接到有源能量输送电极和回流电极上。电极318可以延伸通过或嵌入挠性细长构件302的外部或沿着它延伸，可以使用本领域中已知的各种技术将电极联接到致动器304、306、308上。在使用中，致动器304、306、308可以被构型成当被选择地输送能量时，使挠性细长构件302通过腔迁移。例如，可以以预定的次序顺序地电致动致动器304、306、308，以接合管状身体部分的内腔和改变(即增加或减小)挠性细长构件302的长度，从而使细长构件302通过腔运动，这将在下面更具体地进行说明。
尽管各种技术可以用于实现运动，EAP致动器304、306、308可以具有各种构型、形状和尺寸，在图3所示的示例性实施例中，挠性细长构件302包括近侧致动器304、远侧致动器306和布置在它们之间的中间致动器308。可以使用层压或纤维束型EAP形成致动器304、306、308，但是在一个示例性实施例中，致动器304、306、308可以由层压EAPs形成。由于致动器304、306、308均在一个方向上扩张并且在横向方向上收缩，致动器304、306、308相对于挠性细长构件302的方位可以确定每个致动器304、306、308的运动方向。同样，一个EAP致动器相对于另一个EAP致动器的差胀可以确定EAP的方向。在一个示例性实施例中，近侧和远侧致动器304，306是腔接合致动器，其被构型成径向地扩张，以接合管状身体部分的内腔，中间致动器308是腔穿越致动器，其被构型成轴向地扩张，以增加挠性细长构件302的长度。为了实现该效果，近侧和远侧致动器304和306可以径向地布置在细长构件302的近侧和远侧部分周围，中间致动器308可以沿着细长构件302的长度在近侧和远侧致动器304，306之间轴向地延伸。尽管中间致动器308在近侧和远侧致动器304，306之间延伸，中间致动器308优选地在近侧和远侧致动器304，306附近终止，使得致动器304、306、308不彼此接触，所以可以被单独地电致动。作为另一选择，致动器304、306、308可以均具有围绕其布置的导电聚合物涂层，以允许致动器彼此接触，而不允许它们之间的能量转移。另外，尽管所描述的中间致动器308被构型成轴向地扩张，以使细长构件302增加长度l，作为另一选择，中间致动器38可以被构型成径向地扩张和轴向地收缩，以使细长构件302减小长度l。
在层压EAP复合层用于形成致动器304、306、308的情况下，层压EAP复合层可以被成形(例如卷绕)，以形成环状或圆形近侧和远侧致动器304，306，并且一个或多个层压EAP复合层的细长板或带可以用于形成中间致动器308。在一个示例性实施例中，如图3中所示，中间致动器308可以由多个致动器或层压EAP复合层的带形成。所述带可以沿着细长构件302的各个部分布置，以引起预期运动，但是在一个示例性实施例中，它们优选地在细长构件302的圆周周围基本等距地彼此间隔开。作为另一选择，中间致动器308可以布置在挠性细长构件302的整个圆周周围。
本领域的技术人员应当理解，尽管图3A示出了仅具有三个致动器304、306、308的装置300，装置300可以包括任意数量的致动器，以便于所述装置在转弯和弯曲部分周围运动。作为非限定性例子，图4示出了具有挠性细长构件402的装置400的另一实施例，所述挠性细长构件402具有三个腔接合致动器302、304、306，和分别在所述腔接合致动器302、304、306之间延伸的两个腔穿越致动器308、310。所述致动器也可以具有各种其它构型、形状和尺寸，以改变装置的用途。例如，腔穿越致动器可以改变轴向长度以改变装置的“冲程”，腔接合致动器均可以由多个环形构件形成，以允许致动器自身在转弯周围弯曲。所述致动器也可以形成于管状构件的内侧上，使得它们适于接触延伸通过其中的结构，例如导丝、导管或其它装置。本领域的技术人员应当理解，可能有多种构型，以提供一种适于使用电活性聚合物穿过腔的装置。
仍参照图3，在使用中，当能量通过电极318被输送到近侧和远侧致动器304，306时，致动器304，306径向地扩张和轴向地收缩，以使每个致动器304，306的直径d1，d2增加。因此，近侧和远侧致动器304，306可以接合包含装置300的管状身体部分的内腔。相反，由于中间致动器308在与近侧和远侧致动器304，306的方向垂直的方向上延伸，因此当对其输送能量时中间致动器308将轴向地扩张和径向地收缩。因此，当中间致动器308轴向地扩张时，联接到中间致动器308上的挠性细长构件302将增加长度，由此使细长构件302的近端和远端302a，302b，以及与之联接的近侧和远侧致动器304、306彼此远离。
在一些示例性实施例中，腔穿越装置300可以用于检查和/或处理胃肠(GI)道。由于装置300的尺寸可以较小，并且由于从装置300延伸的引线极少，装置300可以比标准内窥镜和其它腔内装置更深地插入。对于上部GI，装置300可以通过患者的口插入，对于下部GI，装置300可以通过患者的肛门插入。不管怎样，装置300的尺寸优选地允许装置300接合所述壁和通过GI道运动。通常，GI道的最大直径在下部GI中大约为30mm，在上部GI道中大约为16mm。因此，在一些示例性实施例中近侧和远侧致动器304，306的直径可以在从未扩张状态下的大约16mm到扩张状态下的大约33mm的范围变化，并且中间致动器308的长度可以在未扩张状态下的大约4英寸和在扩张状态下大约5英寸的范围变化。当然，所述形状和尺寸可以根据预期用途而变化。
如前所述，致动器304、306、308可以以预定模式被电致动，所述预定模式将使装置300穿过管状身体部分的腔。图5A-5F示出了使用装置10穿越管状身体部分的腔的一种示例性方法，所述装置10被布置在管状身体部分的腔L内并且具有近侧致动器12、中间致动器14和远侧致动器16。如图5A中所示，装置10首先被定位在腔L内，并且致动器12、14、16均被退动，即处于不对其输送能量的静止构型。近侧致动器12然后被电致动，以使致动器12径向地扩张，由此接合腔L的壁，如图5B中所示。在近侧致动器12保持在致动构型的情况下，中间致动器14然后被电致动以使它轴向地扩张，由此增加装置10的长度和使远侧致动器16朝远侧方向运动，如图5C中所示。在近侧和中间致动器12，14处于致动构型的情况下，远侧致动器16然后被电致动，以径向地扩张，由此接合腔L的壁，如图5D中所示。近侧致动器12然后被电退动，以使近侧致动器12轴向地扩张和径向地收缩，以释放腔L的壁，如图5E中所示。一旦被释放，中间致动器14可以被电退动，以使它轴向地收缩和径向地扩张，以减小装置10的长度和朝着远侧致动器16使近侧致动器12运动一段距离，如图5F中所示。可以重复该过程，以继续使装置10通过腔L运动，直到根据需要定位。
基于上述实施例，本领域的技术人员将会理解本发明的进一步特征和优点。因此，除了由后附权利要求指出之外，本发明并不限于具体显示和描述的内容。在此引用的所有出版物和参考文献全部内容通过参考清楚地并入本文。
权利要求
1.一种腔穿越医疗装置，包括挠性细长构件，其具有联接到其近端和远端上的近侧和远侧致动器，所述近侧和远侧致动器在被输送能量时适于径向地扩张，以接合腔的内壁，以及与挠性细长构件联接并且位于所述近侧和远侧致动器之间的中间致动器，所述中间致动器在被输送能量时适于改变所述挠性细长构件的长度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述近侧、中间和远侧致动器适于由能量致动，以使所述装置通过腔运动。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述近侧、中间和远侧致动器适于由能量顺序地致动，以使所述装置通过腔运动。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述近侧和远侧致动器布置在所述挠性细长构件的近侧和远侧部分周围，所述中间致动器布置在所述近侧和远侧致动器之间并且沿着所述挠性细长构件的长度的至少一部分延伸。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述中间致动器包括沿所述挠性细长构件的长度的至少一部分延伸的多个细长带。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个细长带在所述挠性细长构件的圆周周围彼此基本上等距地间隔开。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述近侧、远侧和中间致动器均包括挠性导电外壳，所述外壳具有布置在其中的电活性聚合物和离子流体。
8.根据权利要求4所述的装置，其中，每个致动器包括至少一个电活性聚合物复合层，所述复合层具有至少一个挠性导电层、电活性聚合物层和离子凝胶层。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述近侧、远侧和中间致动器的每一个都包括与之联接并且适于将能量从外部能量源输送到所述致动器的输送电极，并且所述装置进一步包括与之联接的回流电极。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述中间致动器适于轴向地扩张和径向地收缩，以增加所述挠性细长构件的长度。
全文摘要
本发明提供了穿越管状身体部分(例如大肠或小肠、结肠、膀胱、胃等)的腔的方法和装置。在一个示例性实施例中，所述方法和装置利用电活性聚合物，所述电活性聚合物被选择地致动，以使装置通过腔运动。
文档编号A61M25/00GK1915160SQ20061010891
公开日2007年2月21日 申请日期2006年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者马克·S·奥尔蒂斯, 杰弗里·S·斯韦兹 申请人:伊西康内外科公司