机器人动态刚性化复合医疗结构的控制的制作方法

机器人动态刚性化复合医疗结构的控制
1.优先权要求
2.本技术要求
2021
年3月
10
日提交的
、
标题为“control of robotic dynamically rigidizing composite medical structures(
机器人动态刚性化复合医疗结构的控制
)”的第
63/159,196
号美国临时申请的优先权，该美国临时申请通过引用以其整体并入本文
。
3.通过引用并入
4.本说明书中提及的所有出版物和专利申请均通过引用以其整体并入本文，其程度如同每个单独的出版物或专利申请被特别地和单独地指示通过引用并入
。
5.背景
6.穿过身体
(
包括通过天然体腔
)
插入医疗器械对于各种医疗程序可能是有用的，但是可能是具有挑战性的
。
在医疗程序中，介入性医疗器械可能在穿过解剖结构时弯曲或成环，使得医疗装置的推进变得困难
。
7.例如，当内窥镜由于胃肠道的过度弯曲或成环而不能再推进时引起的“胃肠成环
(gastrointestinal looping)”是内窥镜检查的特别众所周知的临床挑战
。
事实上，一项研究发现，在接受结肠镜检查的
100
名患者中，有
91
名出现成环现象
(shah
等人，“magnetic imaging of colonoscopy:an audit of looping,accuracy and ancillary maneuvers(
结肠镜检查的磁共振成像：成环
、
准确性和辅助动作的审核
)”，
gastrointest endosc(
消化内镜
)2000
；
52
：
1-8)。
胃肠成环延长了程序，并会给患者带来疼痛，因为它会拉伸血管壁和肠系膜
。
此外，胃肠成环导致穿孔发生率增加
。
在严重的胃肠成环的情况下，完全的结肠镜检查是不可能的，因为成环拉伸了结肠的长度，并且结肠镜不够长从而不能到达端部
。
胃肠成环是精确末端控制的障碍，使得用户无法在手柄和内窥镜末端之间实现渴望得到的一对一运动关系
。
这种问题通常发生在广泛的内窥镜程序中，包括结肠镜检查
、
食管胃十二指肠镜检查
(egd)、
小肠镜检查
、
内窥镜逆行胰胆管造影术
(ercp)、
介入性内窥镜检查程序
(
包括
esd(
内窥镜黏膜下剥离术
)
和
emr(
内窥镜黏膜切除术
))、
机器人柔性内窥镜检查
、
经口腔机器人手术
(tors)、
改变解剖病例
(
包括
roux-en-y)
，以及发生在
notes(
自然孔腔内内窥镜手术
)
程序过程中
。
因此，需要有助于防止胃肠成环的装置，以提供更成功地进入胃肠道的途径
。
8.例如，在肺
、
肾
、
脑
、
心脏间隙和其他解剖位置的介入性程序过程中，推进医疗器械会出现类似的困难
。
因此，需要一种能够提供安全
、
有效和精确地进入而不是难以到达某些解剖位置的装置
。
9.本公开的概述
10.本文描述了设备
(
例如，系统
、
装置等，包括嵌套系统
)
和用于在体内执行程序
(
例如医疗程序
)
的方法
。
例如，本文描述了用于使进入身体区域内可视化和提供进入身体区域内的途径的机器人控制进入系统，以及使用该系统的方法
。
这些设备和方法中的任何一种都可以包括嵌套的刚性化装置，该嵌套的刚性化装置可以替代地通过施加压力
(
正压和
/
或负压
)
来刚性化
。
例如，设备可以包括嵌套在第二
(
例如，外
)
刚性化构件内的第一
(
例如，内
)
刚性化构件，使得第二
(
例如，外
)
刚性化构件和第一
(
例如，内
)
刚性化构件可以相对于彼此
轴向滑动
。
这些设备通常可以包括用户激活的控制器
(
例如，用户输入
)
，该用户激活的控制器
(
例如，用户输入
)
包括用于引导设备的移动的一个或更多个输入，设备的移动包括推进和
/
或缩回设备，并且特别地，推进和
/
或缩回第一
(
例如，内
)
刚性化构件和第二
(
例如，外
)
刚性化构件
。
用户激活的控制器还可以包括用于使第一刚性化构件和第二刚性化构件中的一者或两者转向的一个或更多个控制器
。
11.通常，嵌套的刚性化构件可以通过施加压力
(
例如，通过施加正压或通过施加负压
)
来刚性化
。
12.通常，这些设备可以被配置成协调嵌套的第一
(
例如，内
)
刚性化构件和第二
(
例如，外
)
刚性化构件的移动
。
例如，这些设备中的任何一个都可以包括控制器，该控制器可以协调来自用户激活的控制器的输入，并且可以使第一刚性化构件和第二刚性化构件在刚性状态和非刚性
(
例如，柔性
)
状态之间自动切换
。
控制器可以包括一个或更多个处理器和控制电路，并且可以从一个或更多个传感器接收输入
。
传感器可以向控制器提供关于第一刚性化构件和
/
或第二刚性化构件的绝对或相对位置
、
和
/
或第一刚性化构件和
/
或第二刚性化构件的刚性
(
例如，压力
)
的输入
。
13.在第一刚性化构件和第二刚性化构件的刚性由压力控制的示例中，该设备可以包括一个或更多个压力调节器，以调节对第一刚性化装置和第二刚性化装置的压力施加
。
压力调节器可以与控制器集成或分离并耦合到控制器
。
压力调节器可以包括正压源和
/
或负压源，或可以被配置成耦合到正压源和
/
或负压源
。
压力调节器和
/
或控制器可以包括一个或更多个开关和
/
或阀，用于在第一刚性化构件和第二刚性化构件之间切换压力
。
压力调节器可以保持第一刚性化构件和
/
或第二刚性化构件的压力
(
因此保持刚性
)。
压力调节器可以被配置成使第一刚性化构件和
/
或第二刚性化构件在非刚性化
(
例如，柔性
)
状态和一个或更多个刚性
(
刚性化
)
状态之间快速切换
。
通常，控制器可以包括用于切换施加在第一刚性化构件和第二刚性化构件之间的压力以控制第一刚性化构件和第二刚性化构件的刚性的可执行指令
。
控制器可以被配置成自动或半自动地控制第一刚性化构件和第二刚性化构件的刚性，使得用户可以从用户激活的控制器输入用于操控
、
推进和
/
或缩回设备的控制，而不必在刚性化状态或非刚性化状态之间手动切换
。
14.例如，本文描述了嵌套机器人系统，该嵌套机器人系统包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；以及用户激活的控制器，控制器包括：至少一个致动器，该致动器被配置成能够使第二刚性化装置轴向移动或转向；以及至少一个致动器，该致动器被配置为在激活时顺序地：使第二刚性化装置刚性化；使第一刚性化装置非刚性化；使非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动；使第一刚性化装置刚性化；以及使第二刚性化装置非刚性化
。
15.至少一个致动器可被配置成将非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动到相对于第二刚性化装置的预设或传感器确定的位置
。
16.在这些设备中的任何一个
(
例如，嵌套机器人系统
)
中，第一刚性化装置和第二刚性化装置可以被配置成通过施加压力或真空而刚性化
。
17.例如，嵌套机器人系统可以包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；以及用户激活
的控制器，该控制器包括：至少一个致动器，致动器被配置成能够使第二刚性化装置轴向移动或转向；以及至少一个致动器，致动器被配置为在激活时顺序地：使第二刚性化装置刚性化；使第一刚性化装置非刚性化；使非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动，直到使用者停用致动器；使第一刚性化装置刚性化；以及使第二刚性化装置非刚性化
。
18.这些设备中的任何一个
(
例如，嵌套机器人系统
)
可以包括控制器，该控制器被配置成如果达到相对于第二刚性化装置的预设或传感器确定的位置，则自动终止非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上的移动
。
19.在一些示例中，嵌套机器人系统包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；以及用户激活的控制器，该控制器包括：至少一个第一致动器，第一致动器被配置成使得第一刚性化装置或第二刚性化装置能够轴向移动；以及至少一个第二致动器，第二致动器被配置成使至少一个第一致动器在多个模式之间切换，使得在第一模式中，至少一个第一致动器能够使第一刚性化装置轴向移动，并且在第二模式中，至少一个第一致动器能够使第二刚性化装置轴向移动；进一步地，其中用户激活第二致动器以从第一模式切换到第二模式，第一刚性化装置被自动刚性化并且第二刚性化装置被自动非刚性化，并且其中，用户激活第二致动器以从第二模式切换到第一模式，第二刚性化装置被自动刚性化并且第一刚性化装置被自动非刚性化
。
20.这些嵌套机器人系统中的任何一个都可以包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，并且包括被配置成使第二刚性化装置的远端转向的多根线缆，其中第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；以及控制器，其被配置成交替地平移第一刚性化装置和第二刚性化装置，并交替地刚性化第一刚性化装置和第二刚性化装置，其中控制器还被配置成调节线缆上的张力，以补偿由第一刚性化装置在远端上滑动所引起的远端的不期望的偏转
。
21.系统还可以包括张力传感器，张力传感器被配置为检测多根线缆中的一根或更多根线缆中的张力，其中控制器被配置为基于来自张力传感器的输出来调节张力
。
如权利要求8所述的嵌套机器人系统，其中第二刚性化装置包括位于其远端的相机，并且其中，控制器被配置为基于来自相机的图像来调节张力
。
22.这些嵌套机器人系统中的任何一个都可以包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，并且包括被配置成使第二刚性化装置的远端转向的多根线缆，其中第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；以及控制器，其被配置成交替地平移第一刚性化装置和第二刚性化装置，并交替地刚性化第一刚性化装置和第二刚性化装置，其中控制器还被配置成将线缆上的张力限制到小于阈值量，以减少当第二刚性化装置滑动通过第一刚性化装置时第一刚性化装置的不期望的偏转
。
23.例如，嵌套机器人系统可以包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，并且其中第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；以及控制器，其被配置为交替地平移第一刚性化装置和第二刚性化装置，并且交替地刚性化第一刚性化装置和第二刚性化装置，以在解剖腔内诱导形状复制序列，其中控制器还被配置为在形状复制序列之后松弛解剖腔内的系统的弯曲度
(curvature)。
24.在一些示例中，嵌套机器人系统包括：第一刚性化装置；和第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；其中第一刚性化装置和第二刚性化装置被配置为交替地平移和通过真空或压力交替地刚性化；进一步地，其中第一刚性化装置的直径从第一刚性化装置的近端处的较大直径渐缩到第一刚性化装置的远端处的较小直径
。
25.这些嵌套机器人系统中的任何一个都可以包括：第一刚性化装置，其包括包含内层和外层的环形壁；以及第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置包括包含内层和外层的环形壁，其中第二刚性化装置被配置为可相对于第一刚性化装置轴向滑动；其中第一刚性化装置和第二刚性化装置被配置成交替地平移和通过施加真空或压力交替地刚性化；进一步地，其中第一刚性化装置或第二刚性化装置的内层和外层之间的环形间隙从系统的近端处的较大直径渐缩到系统的远端处的较小直径
。
26.在一些示例中，嵌套机器人系统包括：第一刚性化装置；以及第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动；其中第一刚性化装置和第二刚性化装置被配置为交替地平移和通过真空或压力交替地刚性化；以及一组张紧元件，该组张紧元件被配置成在第一刚性化装置和第二刚性化装置被收回时保持第一刚性化装置和第二刚性化装置上的张力
。
27.在这些设备中的任何一个中，张紧元件是驱动轮
。
28.例如，嵌套机器人系统可以包括：第一刚性化装置；第二刚性化装置，其径向地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动，其中第一刚性化装置和第二刚性化装置被配置为通过施加压力或真空而刚性化；以及用户激活的控制器，控制器包括：至少一个第一致动器，第一致动器被配置为控制第二刚性化装置的远端的俯仰和滚转；以及至少一个第二致动器，第二致动器被配置为使至少一个致动器在多个模式之间切换，使得在第一模式中，至少一个第一致动器控制第二刚性化装置的远端的俯仰和滚转，并且在第二模式中，至少一个第一致动器控制装置的轴向扭转
。
29.例如，嵌套机器人系统可以包括：第一刚性化装置，其被配置成通过施加压力或真空而刚性化；第二刚性化装置，其同轴地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动，并且被配置成通过施加压力或真空而刚性化；至少一个致动器，致动器被配置成使第二刚性化装置能够轴向移动或转向；以及控制器，控制器包括：压力调节器，其被配置为调节对第一刚性化装置和第二刚性化装置的压力施加；其中，控制器被配置为控制第一刚性化装置和第二刚性化装置之间的压力施加，以顺序地：使第二刚性化装置刚性化；使第一刚性化装置非刚性化；使非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动或允许非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动；使第一刚性化装置刚性化；以及使第二刚性化装置非刚性化
。
30.控制器可被配置成自动协调第一刚性化装置和第二刚性化装置之间的压力施加
。
在一些示例中，控制器被配置成将压力调节器耦合到压力源
。
控制器可以包括一个或更多个处理器和耦合到一个或更多个处理器的存储器，存储器被配置为存储计算机程序指令，计算机程序指令在由一个或更多个处理器执行时，执行计算机实现的方法，该方法包括：使第二刚性化装置刚性化；使第一刚性化装置非刚性化；使非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动或允许非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化
装置上移动；使第一刚性化装置刚性化；以及使第二刚性化装置非刚性化
。
31.在一些示例中，控制器被配置成将非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上移动到相对于第二刚性化装置的预设或传感器确定的位置
。
控制器可被配置成如果达到相对于第二刚性化装置的预设或传感器确定的位置，则终止非刚性化的第一刚性化装置在刚性化的第二刚性化装置上的移动
。
控制器可以被配置成通过使第一刚性化装置完全非刚性化来使第一刚性化装置非刚性化
。
控制器可被配置成使至少一个致动器运作以使第二刚性化装置移动和
/
或转向
。
32.在一些示例中，第一刚性化装置和第二刚性化装置可被配置为通过施加压力而刚性化
。
33.至少一个致动器可以包括至少一根线缆
(
或筋束
(tendon))
，并且控制器还可以被配置成调节所述至少一根线缆上的张力，以补偿由第一刚性化装置在远端上滑动所引起的远端的不期望的偏转
。
这些设备中的任何一个都可以包括被配置成检测至少一根线缆中的张力的张力传感器，其中控制器被配置成基于来自张力传感器的输出来调节张力
。
在一些示例中，第二刚性化装置包括位于其远端的相机，并且其中，控制器被配置成基于来自相机的图像来调节张力
。
34.控制器还可以被配置成将至少一根线缆上的张力限制到小于阈值量，以减少当第二刚性化装置滑动通过第一刚性化装置时第一刚性化装置的不期望的偏转
。
在一些示例中，第一刚性化装置的直径从第一刚性化装置的近端处的较大直径渐缩到第一刚性化装置的远端处的较小直径
。
35.例如，嵌套机器人系统可以包括：第一刚性化装置，其被配置成通过施加压力或真空而刚性化；第二刚性化装置，其同轴地位于第一刚性化装置内，第二刚性化装置可相对于第一刚性化装置轴向滑动，并且被配置成通过施加压力或真空而刚性化；至少一个致动器，致动器被配置成使第二刚性化装置能够轴向移动或转向；用户激活的控制器，其被配置为接收用于推进或缩回第一刚性化装置的第一用户输入和用于推进或缩回第二刚性化装置的第二用户输入；控制器，该控制器包括：压力调节器，其被配置成调节对第一刚性化装置和第二刚性化装置的压力施加；其中，控制器被配置为控制第一刚性化装置和第二刚性化装置之间的压力施加，以在选择第一用户输入时使第一刚性化装置非刚性化并使第二刚性化装置刚性化，并且在选择第二用户输入时使第一刚性化装置刚性化并使第二刚性化装置非刚性化
。
36.本文还描述了使用这些设备中的任何一个来推进通过体腔的方法
。
例如，方法可以包括：当第一刚性化装置处于柔性构造时，将第一刚性化装置插入到体腔中；向第一刚性化装置供应真空或压力，以将第一刚性化装置转变成刚性构造；在第一刚性化装置处于刚性构造时，将处于柔性构造的第二刚性化装置插入通过第一刚性化装置，使得第二刚性化装置呈现处于刚性构造的第一刚性化装置的形状；向第二刚性化装置供应真空或压力，以将第二刚性化装置从柔性构造转变为刚性构造；相对于体腔固定第一刚性化装置的远端或第二刚性化装置的远端；将第一刚性化装置和第二刚性化装置两者都转变为柔性构造；以及向近侧拉动第一刚性化装置和第二刚性化装置以使体腔变直
。
37.本文所描述的所有方法和设备的任意组合，在本文中都是设想的，并且可以被用于实现本文描述的益处
。
38.附图简述
39.通过参照以下阐述说明性实施例的详细描述以及附图，将获得对本文描述的方法和装置的特征和优点的更好的理解：
40.图1示出了刚性化装置
。
41.图
2a
至图
2b
示出了刚性化装置的示例性刚性形状
。
42.图
3a
至图
3d
示出了示例性真空刚性化装置
。
43.图
4a
至图
4b
示出了示例性压力刚性化装置
。
44.图5示出了具有远端区部的刚性化装置
。
45.图6示出了具有远端区部的刚性化装置，该远端区部具有多个主动控制链接件
。
46.图7示出了嵌套刚性化系统
。
47.图8示出了嵌套刚性化系统，该嵌套刚性化系统在内刚性化装置和外刚性化装置之间具有覆盖物
(cover)。
48.图
9a
至图
9b
示出了嵌套刚性化系统，其中外刚性化装置包括转向设备和成像设备
。
49.图
10a
至图
10h
示出了嵌套刚性化系统的示例性使用
。
50.图
11a
至图
11d
示出了机器人控制刚性化系统
。
51.图
12a
至图
12b
示出了致动机器人控制刚性化系统的机构
。
52.图
13
示出了用于机器人控制刚性化系统的驱动单元
。
53.图
14
示出了用于与机器人控制刚性化系统一起使用的滑动件
(slide)。
54.图
15a
至图
15b
示出了机器人控制刚性化系统
。
55.图
16
示出了用于机器人控制刚性化系统的枢转臂
。
56.图
17
示出了用于机器人控制刚性化系统的示例性用户激活的控制器
。
57.图
18a
示出了在柔性构造下垂
(flexible configuration sagging)
中的刚性化系统
。
58.图
18b
示出了带有防止下垂的驱动轮的刚性化系统
。
59.图
19a
至图
19c
示出了结肠中的扭转操作
。
60.详细描述
61.一般而言，本文描述了包括一个或更多个刚性化装置
(
包括但不限于外套管
)
和刚性化装置的组合
(
包括嵌套刚性化装置
)
的设备，该设备被配置成有助于使观察仪器
(
例如内窥镜
)
或其他医疗器械运送穿过身体的弯曲或成环部分
(
例如，血管
)。
具体而言，本文描述了具有嵌套刚性化装置的设备
(
系统
、
方法等，包括机器人系统
)
，该嵌套刚性化装置可以通过在刚性化构造和非刚性化构造之间交替来以受控方式推进到身体的区域中
。
本文描述的设备可以被配置成以提供这些设备的更容易
、
更准确和
/
或更直观操作的方式自动化和协调嵌套可刚性化装置中的两者的刚性化状态，同时允许甚至高度扭曲的身体区域中的导航
。
62.刚性化装置可以是长的
、
薄的且中空的，并且可以从柔性构造
(
即，松弛的
、
柔软的或松软的构造
)
快速转变到刚性构造
(
即，硬的和
/
或保持其在刚性化时的形状的构造
)。
这些刚性化装置在本文中可称为刚性化构件
。
多个层
(
例如，盘绕或增强层
、
滑动层
、
编织层
、
囊层和
/
或密封护套
)
可以一起形成刚性化装置的壁
。
例如，通过向刚性化装置的壁或在刚
structures(
动态刚性化复合医疗结构
)”的以
wo 2020/018934
公布的国际专利申请第
pct/us2019/042650
号；以及于
2020
年1月
16
日提交的标题为“dynamically rigidizing composite medical structures(
动态刚性化复合医疗结构
)”的国际专利申请第
pct/us2020/013937
号，这些国际专利申请的全部内容通过引用并入本文
。
68.本文描述的刚性化装置可以以多种构造
(
包括不同的长度和直径
)
来提供
。
在一些示例中，刚性化装置可以包括工作通道
(
例如，用于允许典型的内窥镜工具在刚性化装置的主体内通过
)、
球囊
、
嵌套元件和
/
或侧装载特征
。
69.参考图
3a
至图
3d
，在一个示例中，管状刚性化装置
100
可以包括壁，该壁具有围绕腔
120(
例如，用于放置器械或穿过其中的内窥镜
)
定位的多个层
。
可以在各层之间供应真空以使刚性化装置
100
刚性化
。
70.最内层
115
可以构造成提供内表面，例如，当在刚性化装置
100
的壁内施加真空时，剩余的层可以抵靠该内表面固结
。
该结构可以被构造成在非真空条件下最小化弯曲力
/
最大化柔性
。
在一些示例中，最内层
115
可以包括增强元件
150z
或在基质内的线圈，如上所述
。
71.在最内层
115
之上
(
即，径向之外
)
的层
113
可以是滑动层
。
72.层
111
可以是径向间隙
(
即，空间
)。
间隙层
111
可以为其上的编织层提供在其中移动的空间
(
当没有施加真空时
)
，以及编织层或织造层可以在其中径向地向内移动的空间
(
当施加真空时
)。
73.层
109
可以是包括编织股
133
的第一编织层，类似于本文其他地方所描述的
。
编织层可以是例如
0.001
英寸至
0.040
英寸厚
。
例如，编织层可以是
0.001
英寸
、0.003
英寸
、0.005
英寸
、0.010
英寸
、0.015
英寸
、0.020
英寸
、0.025
英寸或
0.030
英寸厚
。
74.在一些示例中，如图
3b
所示，编织物可以具有拉伸纤维或环向纤维
(hoop fibers)137。
环向纤维
137
可以是螺旋形的和
/
或被织造成编织层
。
此外，环向纤维
137
可以以每英寸
2-50
个环箍
(
例如
20-40
个环箍
)
定位
。
环向纤维
137
可以有利地在径向方向上提供高压缩刚度
(
以抵抗屈曲或弯曲
)
，但是可以在刚性化装置
100
的纵向轴线
135
的方向上保持柔顺
。
也就是说，如果对刚性化装置
100
施加压缩，编织层
109
将试图在其压缩时在直径上扩展
。
环向纤维
137
可以抵抗这种直径式扩展，从而抵抗压缩
。
因此，环向纤维
137
可以提供在弯曲方面是柔性的但仍然抵抗拉伸和压缩两者的系统
。
75.层
107
可以是类似于层
111
的另一个径向间隙层
。
76.在一些示例中，本文描述的刚性化装置可以具有多于一个编织层
。
例如，刚性化装置可以包括两个
、
三个或四个编织层
。
参考图
3c
，层
105
可以是第二编织层
105。
第二编织层
105
可以具有关于第一编织层
109
所描述的任何特性
。
在一些示例中，第二编织层
105
的编织可以与第一编织层
109
的编织相同
。
在其他示例中，第二编织层
105
的编织可以不同于第一编织层
109
的编织
。
例如，与第一编织层
109
的编织物相比，第二编织层
105
的编织物可以包括更少的股并且具有更大的编织角度
α
。
具有更少的股可以帮助增加刚性化装置
100
的柔性
(
相对于具有相同数量股或更多数量股的第二股
)
，并且更大的编织角度
α
可以帮助缩窄第一编织层
109
的直径
(
例如，如果第一编织层被压缩
)
，同时增加
/
保持刚性化装置
100
的柔性
。
作为另一个示例，第二编织层
105
的编织物相比于第一编织层
109
的编织物可以包括更多的股并且具有更大的编织角度
α
。
具有更多的股可以导致相对坚韧且光滑的层，而具有更大的编织角度
α
可以帮助缩窄第一编织层
109
的直径
。
77.层
103
可以是类似于层
111
的另一个径向间隙层
。
间隙层
103
可以具有
0.0002
英寸至
0.04
英寸的厚度，例如大约
0.03
英寸
。
在该范围内的厚度可以确保编织层的股
133
可以容易地相对于彼此滑动和
/
或凸出，以确保刚性化装置
100
弯曲期间的柔性
。
78.最外层
101
可以构造成当施加真空时径向地向内移动，以抵靠编织层
105、109
向下拉动并贴合到编织层
105、109
的表面上
。
最外层
101
可以是柔软的且防创伤的，并且可以在两端密封以与层
115
生成真空密封室
。
最外层
101
可以是弹性体的，例如由氨基甲酸乙酯制成
。
最外层
101
的硬度可以是例如
30a
至
80a。
此外，最外层
101
可以具有
0.0001
”‑
0.01”的厚度，例如大约
0.001”、0.002”、0.003”或
0.004”的厚度
。
替代地，最外层可以是塑料，包括例如
ldpe、
尼龙或
peek。
79.在一些示例中，最外层
101
可以例如具有穿过其延伸的拉伸纤维或环向纤维
137。
环向纤维
137
可以由例如芳族聚酰胺
(
例如
technora、
尼龙
、kevlar)、vectran、dyneema、
碳纤维
、
玻璃纤维或塑料制成
。
此外，环向纤维
137
可以以每英寸
2-50
个环箍
(
例如
20-40
个环箍
)
定位
。
在一些示例中，环向纤维
137
可以层压在弹性体护套内
。
与另一个方向相比，环向纤维可以有利地在一个方向上提供更高的刚度
(
例如，在环箍方向上可以非常硬，但是在刚性化装置的纵向轴线方向上非常柔顺
)。
此外，环向纤维可以有利地提供低环箍刚度，直到纤维被置于拉伸负载下，此时环向纤维可以突然表现出高环箍刚度
。
80.在一些示例中，最外层
101
可以在其外表面上包括润滑剂
、
涂层和
/
或粉末
(
例如滑石粉末
)
，以改善刚性化装置穿过解剖结构的滑动
。
涂层可以是亲水性的
(
例如，涂层或涂层
)
或疏水性的
(
例如，含氟聚合物
)。
例如，可以通过浸渍
、
涂装或在其上喷涂涂层来施加涂层
。
81.最内层
115
可以类似地包括其内表面上的润滑剂
、
涂层
(
例如，亲水性或疏水性涂层
)
和
/
或粉末
(
例如，滑石粉末
)
，其构造成允许毗邻层更容易相对于彼此剪切，特别是当没有真空施加到刚性化装置
100
时，以最大化柔性
。
82.在一些示例中，最外层
101
可以松散地位于径向地向内的层上
。
例如，层
101(
假设它构成管
)
的内径与径向地向内的下一层
(
例如，与编织层
)
可以具有0英寸至
0.200
英寸的直径间隙
。
这可以使真空刚性化系统在不处于真空下时具有更大的柔性，同时仍然保持高刚性化倍数
。
在其他示例中，最外层
101
可以在径向地向内的下一层
(
例如编织层
)
上拉伸一些
。
例如，管构成层
101
的零应变直径可以比径向地向内的下一层的直径小0至
0.200
英寸，然后在其上拉伸
。
当不处于真空下时，该系统相比于具有较松散的外层
101
的系统具有更小的柔性
。
然而，该系统也可能具有更光滑的外观，并且在使用过程中不太可能撕裂
。
83.在一些示例中，最外层
101
可以松散地位于径向地向内的层上
。
可以在层
101
下方施加小的正压，以便轻柔地扩展层
101
并允许刚性化装置在柔性构造更自由地弯曲
。
在该示例中，最外层
101
可以是弹性体的，并且可以在编织物上保持压缩力，从而赋予刚度
。
一旦供应正压
(
足以名义上使护套从编织物上展开，例如
2psi)
，最外层
101
就不再是刚度的促成因素，这可以增强基线柔性
。
一旦需要刚性化，正压可以被负压
(
真空
)
代替以提供刚度
。
84.在刚性化装置
100
内能达到的真空可以从最小到全大气压真空
(
例如大约
14.7psi)。
在一些示例中，可以存在放泄阀
、
调节器或泵控制器，使得真空向下放泄到任何中间水平，以提供可变刚度能力
。
真空压力可以有利地用于通过将编织套筒的层压靠相邻层来使刚性化装置结构刚性化
。
编织物在弯曲时
(
即，当垂直于其纵向轴线弯曲时
)
是自然
柔性的，并且由交织股线形成的网格结构随着套筒弯曲而变形，以便在编织物置于内层上时编织物顺应该弯曲形状
。
这导致了网格几何形状，其中每个网格元件的拐角角度随着编织套筒的弯曲而改变
。
当在适形材料
(conformal materials)(
例如本文所述的层
)
之间压缩时，网格元件被锁定在它们的当前角度，并且在施加真空时具有增强的抵抗变形的能力，从而在施加真空时使整个结构在弯曲中刚性化
。
此外，在一些示例中，穿过编织物的或在编织物上方的环向纤维可以承载拉伸负载，这有助于防止编织物在施加的高弯曲负载下的局部屈曲
。
85.当从柔性构造转变到刚性构造时，刚性化装置
100
的刚度可以从2倍增加到超过
30
倍，例如
10
倍
、15
倍或
20
倍
。
在一个具体示例中，类似于刚性化装置
100
的刚性化装置的刚度被测试
。
试验刚性化装置的壁厚为
1.0mm
，外径为
17mm
，并且在刚性化装置的
9.5cm
长的悬臂部分的端部处施加力，直到刚性化装置偏转
10
度
。
当处于柔性模式这样做所需的压力仅为
30
克，而当处于刚性
(
真空
)
模式这样做所需的压力为
350
克
。
86.在真空刚性化装置
100
的一些示例中，可以仅有一个编织层
。
在真空刚性化装置
100
的其他示例中，可以有两个
、
三个或更多个编织层
。
在一些示例中，刚性化装置
100
的径向间隙层或滑动层中的一者或更多者可以被移除
。
在一些示例中，刚性化装置
100
的滑动层中的一些或全部可以被移除
。
87.本文描述的编织层可以充当可变刚度层
。
可变刚度层可以包括一个或更多个可变刚度元件或结构，当激活时
(
例如，当施加真空时
)
，弯曲刚度和
/
或抗剪切性增加，导致更高的刚度
。
除了编织层之外或代替编织层，还可以使用其他可变刚度元件
。
在一些示例中，接合件可以用作可变刚度元件，如
2018
年7月
19
日提交的题为“dynamically rigidizing overtube(
动态刚性化外套管
)”的第
pct/us2018/042946
号国际专利申请中所述，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文
。
替代地或附加地，可变刚度元件可以包括颗粒或细粒
、
堵塞层
、
标尺
(scale)、
刚性化轴向构件
、
刚性化件
、
纵向构件或基本上纵向的构件
。
88.在一些示例中，本文描述的刚性化装置可以通过施加压力而不是真空来刚性化
。
例如，参考图
4a
至图
4b
，刚性化装置
2100
可以类似于刚性化装置
100
，不同之处在于，刚性化装置
2100
可以被构造成在其中保持用于刚性化的压力
(
例如，大于
1atm)
，而不是真空
。
因此，刚性化装置
2100
可以包括围绕腔
2120
定位的多个层
(
例如，用于穿过腔
2120
放置器械或内窥镜
)。
刚性化装置
2100
可以包括最内层
2115(
类似于最内层
115)、
滑动层
2113(
类似于滑动层
113)、
压力间隙
2112、
囊层
2121、
间隙层
2111(
类似于间隙层
111)、
编织层
2109(
类似于编织层
109)
或本文所述的其他可变刚度层
、
间隙层
2107(
类似于层
107)
和最外容纳层
2101。
89.压力间隙
2112
可以是密封室，其提供用于向刚性化装置
2100
的层施加压力的间隙
。
可以使用流体或气体充注
/
压力介质将压力供应到压力间隙
2112。
充注
/
压力介质可以是水或盐水，或者例如润滑流体，例如土壤或甘油
。
在柔性构造中，润滑流体可以例如帮助刚性化装置
2100
的各层彼此流动
。
充注
/
压力介质可以在刚性化装置
2100
的刚性化期间供应到间隙
2112
，并且可以部分地或完全地从间隙
2112
排出，以将刚性化装置
2100
变换回柔性构造
。
在一些示例中，刚性化装置
2100
的压力间隙
2112
可以连接到预填充的压力源，例如预填充的注射器或预填充的吹入器，从而减少医师所需的设置时间
。
90.囊层
2121
可以由例如低硬度弹性体
(
例如肖氏
20a
至
70a)
或薄的塑料片材制成
。
囊层
2121
可以由已经纵长密封以形成管的薄的塑料或橡胶片材形成
。
纵长密封可以是例如对
接或搭接接头
。
例如，搭接接头可以通过在搭接接头处熔化橡胶或通过使用粘合剂用橡胶片材以纵长方式来形成
。
在一些示例中，囊层
2121
可以是
0.0002”至
0.020”厚，例如大约
0.005”厚
。
囊层
2121
可以是柔软的
、
高摩擦的
、
有弹力的和
/
或能够容易起皱的
。
在一些示例中，囊层
2121
是聚烯烃或
pet。
囊
2121
可以例如通过使用用于形成热收缩管的方法来形成，例如挤压基材，然后用热
、
压力和
/
或辐射使壁变薄来形成
。
当穿过压力间隙
2112
供应压力时，囊层
2121
可以扩展经过间隙层
2111
以推动编织层
2109
抵靠最外容纳层
2101
，从而减小编织股的相对运动
。
91.最外容纳层
2101
可以是管，例如挤压管
。
可替代地，最外容纳层
2101
可以是管，其中增强构件
(
例如，金属线材，包括圆形或矩形横截面
)
被封装在弹性体基质内，类似于关于本文描述的其他示例的最内层所描述的
。
在一些示例中，最外容纳层
2101
可以包括
(
例如，由圆形或扁平线材制成的
)
螺旋弹簧，和
/
或
(
例如由圆形或扁平线材制成的
)
管状编织物以及薄的弹性体片材，该薄的弹性体片材不结合到该层中的其他元件
。
最外容纳层
2101
可以是具有连续且光滑表面的管状结构
。
这可以便于外构件抵靠其非常接近地滑动，并且具有局部高接触负载
(
例如，如本文进一步描述的嵌套构造
)。
此外，外层
2101
可以被构造成支撑压缩负载，例如夹捏
。
此外，外层
2101(
例如，其中具有增强元件
)
可以被构造成即使在施加压力时也防止刚性化装置
2100
改变直径
。
92.因为外层
2101
和内层
2115
两者在其中都包括增强元件，所以编织层
2109
可以合理地抑制直径收缩
(
在拉伸负载下
)
和直径增长
(
在压缩负载下
)。
93.通过使用压力而不是真空来从柔性状态转变到刚性状态，刚性化装置
2100
的刚性可以增加
。
例如，在一些示例中，被提供到压力间隙
2112
的压力可以在1至
40
个大气压之间，例如在2至
40
个大气压之间，例如在4至
20
个大气压之间，例如在5至
10
个大气压之间
。
在一些示例中，提供的压力为大约
2atm、
大约4个大气压
、
大约5个大气压
、
大约
10
个大气压
、
大约
20
个大气压
。
在一些示例中，刚性化装置
2100
从柔性构造到刚性构造的相对弯曲刚度
(
如在简单悬臂构造中测量的
)
可以表现出
2-100
倍
、
例如
10-80
倍
、
例如
20-50
倍的变化
。
例如，刚性化装置
2100
从柔性构造到刚性构造的相对弯曲刚度可以具有大约
10
倍
、15
倍
、20
倍或
25
倍
、30
倍
、40
倍
、50
倍或超过
100
倍的变化
。
94.本文描述的任何刚性化装置都可以具有一个远端区部或多个远端区部，远端区部具有与刚性化装置的长形主体不同的设计
。
如图5所示，例如，刚性化装置
5500
可以具有长形主体
5503z
和远端区部
5502z。
仅远端区部
5502z、
仅长形主体
5503z、
或远端区部
5502z
和长形主体
5503z
两者可以如本文所述刚性化
(
例如，通过真空和
/
或压力
)。
在一些示例中，一个区部
5502z、5503z
由压力激活，而另一个区部
5502z、5503z
由真空激活
。
在其他示例中，两个区部
5502z、5503z
分别由压力或真空激活
。
95.参考图6，在其他示例中，远端区部
7602z
可以包括多个链接件
7604z
，这些链接件
7604z
例如经由线缆
7624
被主动地控制，用于刚性化装置
7600
的转向
。
装置
7600
类似于装置
5800
，不同之处在于，装置
7600
包括线缆
7624
，线缆
7624
构造成控制装置的运动
。
虽然在图
26
中未示出线缆
7624
穿过刚性化长形主体
7603z(
即，具有外壁
7601、
编织层
7609
和内层
7615)
，但是线缆
7624
可以以如本文其他地方所述的任何方式延伸穿过该刚性化长形主体
7603z。
在一些示例中，刚性化长形主体
7603z
中的一层或更多层可以延续到远端区部
7602z
中
。
例如，并且如图
26
所示，内层
7615
可以延续到远端区部
7602z
中，例如，可以位于链接件
7604z
的径向内侧
。
类似地，来自刚性化近侧区部的任何附加层
(
例如，编织层
7609
或外层
7601
可以延续到远侧区部
7602z
中和
/
或位于链接件
7604z
的径向内侧
)。
在其他示例中，刚性化长形主体
7603z
的层中没有一层延续到远侧区部
7602z
中
。
链接件
7604z(
以及本文描述的任何链接件
)
可以包括位于其上的覆盖物
7627z。
覆盖物
7627z
可以有利地使远侧区部
7602z
防创伤和
/
或光滑
。
覆盖物
7627z
可以是膜，例如扩展的
ptfe。
扩展的
ptfe
可以有利地提供光滑
、
低摩擦的表面，具有低抗弯曲性但具有高抗屈曲性
。
96.在一些示例中，本文描述的刚性化装置可以与本文描述的一个或更多个其他刚性化装置结合使用
。
例如，内窥镜可以包括本文描述的刚性化机构，并且刚性化装置可以包括本文描述的刚性化机构
。
当一起使用时，它们可以创建嵌套系统，该嵌套系统可以一个接一个地推进，允许其中一个元件总是保持加强，从而减少或消除成环
(
即，它们可以创建顺序推进的嵌套系统
)。
97.图7中示出了示例性嵌套系统
2300z。
系统
2300z
可以包括外刚性化装置
2300
和内刚性化装置
2310(
这里，构造成刚性化观察仪器
)
，外刚性化装置
2300
和内刚性化装置
2310
可相对于彼此同心地或非同心地轴向移动
。
外刚性化装置
2300
和内刚性化装置
2310
可以包括本文所述的任何刚性化特征
。
例如，外刚性化装置
2300
可以包括最外层
2301a、
编织层
2309a
和内层
2315a
，内层
2315a
包括穿过其卷绕的线圈
。
外刚性化装置
2300
可以例如构造成在最外层
2301a
和内层
2315a
之间接纳真空以提供刚性化
。
类似地，内观察仪器
2310
可以包括外层
2301b(
例如，具有穿过其卷绕的线圈
)、
编织层
2309b、
囊层
2321b
和内层
2315b(
例如，具有穿过其卷绕的线圈
)。
内观察仪器
2310
可以例如构造成在囊
2321b
和内层
2315b
之间接纳压力以提供刚性化
。
此外，空气
/
水通道
2336z
和工作通道
2355
可以延伸穿过内刚性化装置
2310。
此外，内刚性化观察仪器
2310
可以包括远侧区部
2302z
，该远侧区部
2302z
具有相机
2334z、
灯
2335z
和可转向链接件
2304z。
覆盖物
2327z
可以在远侧区部
2302z
上延伸
。
在另一个示例中，相机和
/
或照明装置可以在单独的组件中递送
(
例如，相机和照明装置可以在导管中捆绑在一起，并沿着工作通道
2355
和
/
或附加工作通道向下递送到最远端
2333z)。
98.界面
2337z
可以位于内刚性化装置
2310
和外刚性化装置
2300
之间
。
界面
2337z
可以是间隙，例如，具有的尺寸
d(
见图
5)
是
0.001
英寸-0.050
英寸，例如
0.0020
英寸
、0.005
英寸或
0.020
英寸厚
。
在一些示例中，界面
2337z
可以是低摩擦的，并且包括例如粉末
、
涂层或层压部以减少摩擦
。
在一些示例中，在内刚性化装置
2310
和外刚性化装置
2300
之间可以存在密封件，并且可以例如用流体或水对中间空间加压，以产生液体静压支承
。
在其他示例中，在内刚性化装置
2310
和外刚性化装置
2300
之间可以存在密封件，并且该中间空间可以用小球体填充以减少摩擦
。
99.内刚性化装置
2310
和外刚性化装置
2300
可以相对于彼此移动并且交替地刚性化，以便沿着嵌套系统
2300z
的长度向下传递弯曲或形状
。
例如，内装置
2310
可以插入腔中，并被弯曲或转向成期望的形状
。
可以向内刚性化装置
2310
施加压力，以使编织元件在这种构造中接合并锁定内刚性化装置
2310。
刚性化装置
(
例如，在柔性状态下
)2300
然后可以在刚性内装置
2310
上推进
。
当外刚性化装置
2300
到达内装置
2310
的末端时，可以向刚性化装置
2300
施加真空以使各层接合和锁定从而固定刚性化装置的形状
。
内装置
2310
可以转变到柔性状态
、
推进，并且重复该过程
。
尽管系统
2300z
被描述为包括刚性化装置和构造成观察仪器的内装置，但是应该理解，其他构造是可能的
。
例如，该系统可以包括两个外套管
、
两个导
管
、
或外套管
、
导管和观察仪器的组合
。
100.图8示出了另一示例性嵌套系统
2700z。
系统
2700z
类似于系统
2300z
，不同之处在于，系统
2700z
包括附接到内刚性化装置
2710
和外刚性化装置
2700
的覆盖物
2738z。
例如，覆盖物
2738z
可以是低硬度且薄壁的，以允许弹性和拉伸
。
覆盖物
2738z
可以是橡胶，例如氨基甲酸乙酯
、
乳胶或硅树脂
。
覆盖物
2738z
可以保护内装置
2710
和外装置
2700
之间的界面
/
径向间隙
。
覆盖物
2738z
可以防止污染物进入内管和外管之间的空间
。
覆盖物
2738z
可以进一步防止组织和其他物质被滞留在内管和外管之间的空间中
。
覆盖物
2738z
可以拉伸以允许内装置
2710
和外装置
2700
在材料的弹性极限内彼此独立地行进
。
覆盖物
2738z
可以以使得覆盖物
2738z
总是被至少轻微拉伸的方式结合或附接到刚性化装置
2710、2700。
该示例可以从外部擦拭以进行清洁
。
在一些示例中，覆盖物
2738z
可以被构造成“滚转”密封件，例如在
us6447491
中公开的，
us6447491
的全部公开内容通过引用并入本文
。
101.图
9a
至图
9b
示出了另一示例性嵌套系统
9400z。
在该系统
9400z
中，外刚性化装置
9400
包括转向设备和成像设备
(
例如，类似于观察仪器
)
，而内装置仅包括刚性化设备
(
然而内装置可以包括如本文别处所述的附加转向元件
)。
因此，外装置
9400
包括本文公开的链接件或其他转向装置
9404z、
相机
9434z
和照明装置
9435z。
外装置
9400
还可以包括用于接近内装置
9410
的中心通路
9439z(
例如，诸如其中的工作通道的腔
)。
在一些示例中，波纹管或管环可以将通路
9439z
连接到内装置
9410
的腔
。
类似于其他嵌套系统，装置
9410、9400
中的至少一者可以一次刚性化，而装置
9410、9400
中的另一者可以符合该刚性化和
/
或移动通过解剖结构
。
本文，外装置
9400
可以引导内装置
9410(
在图
9a
中示出了内装置
9410
相对于外装置
9400
缩回，并且在图
7b
中示出了基本上延伸成与外装置
9400
平齐
)。
有利地，系统
9400z
可以提供光滑的外部表面，以避免夹捏解剖结构和
/
或内装置
9410
和外装置
9400
之间的流体入口
。
对外装置
9400
进行转向还可以为末端的转向提供附加杠杆作用
。
此外，由于外装置
9400
具有的更大直径及其适应更大相机的能力，外装置可以促进更好的成像能力
。
102.图
10a
至图
10h
示出了本文所述的嵌套系统
2400z
的示例性使用
。
在图
10a
，可转向的内刚性化装置
2410
定位在外刚性化装置
2400
内，使得内刚性化装置
2410
的远端延伸到外刚性化装置
2400
的外侧
。
在图
10b
，内刚性化装置
2410
的远端在期望的方向
/
定向上弯曲
(
例如，经由转向线缆，例如线缆
7624)
，然后刚性化
(
例如，使用如本文所述的真空或压力
)。
在图
10c
中，外刚性化装置
2400(
处于柔性构造
)
在刚性化的内刚性化装置
2410
上
(
包括在弯曲远侧段上
)
被推进
。
一旦外刚性化装置
2400
的远端在内刚性化装置
2410
的远端上充分推进，则外刚性化装置
2400
可以被刚性化
(
例如，使用如本文所述的真空或压力
)。
在图
10d
中，内刚性化装置
2410
然后可以
(
例如，通过移除如本文所描述的真空或压力，并且通过允许转向线缆松弛以使得末端可以容易地移动
)
转变到柔性状态，并且可以根据需要被推进和引导
/
定向
/
转向
。
可替代地，在图
10d
中，当内刚性化装置
2410
显现时，内刚性化装置
2410
可以被主动地转向
(
手动地或经由计算控制
)
，从而使刚性化的外管上的负载最小化
。
使外刚性化装置
2400
上的负载最小化使得该管更容易保持刚性化形状
。
一旦内刚性化装置
2410
被刚性化，则外刚性化装置
2400
可以被转变到柔性状态并在内刚性化装置
2410
上被推进
(
如图
10e
所示
)。
然后可以重复该过程，如图
10f
至图
10h
所示
。
重复的过程可以导致“形状复制”，由此处于柔性构造的内刚性化装置
2410
和外刚性化装置
2400
连续地顺应
(
或复制
)
处于刚性构造的任何装置
2410、2400
的形状
。
103.在一些示例中，在完成图
10a
至图
10h
中所示的序列时，第三刚性化装置可以在前两个刚性化装置
(2400、2410)
上滑动并被刚性化
。
然后可以收回刚性化装置
2400
和
2410。
最后，可以通过第三管的内腔插入第四刚性化装置
。
该第四刚性化装置可以具有比刚性化装置
2410
更大的直径和更多的特征
。
例如，可以具有更大的工作通道
、
更多的工作通道
、
更好的相机或其组合
。
这种技术可以允许两个较小的管
(
较小的管往往更柔性且可操纵
)
深入到身体中，同时最终仍然递送较大的管用于治疗目的
。
替代地，在上述示例中，第四刚性化装置可以是本领域已知的常规内窥镜
。
104.在一些示例中，在完成图
10a
至图
10h
所示的序列时，外刚性化装置
2400
可以被刚性化，然后内刚性化装置
2410
可以被移除
。
例如，刚性化装置
2410
可以是包括相机
、
照明装置和远侧转向区部的“导航”装置
。“导航”装置
2410
可以被很好地密封，使得易于在程序之间进行清洁
。
然后，第二内装置可以被放置在刚性化的外装置
2400
内，并推进通过外装置
2400
的远端
。
第二内装置可以是“治疗”管，包括诸如相机
、
灯
、
水
、
抽吸和各种工具的元件
。“治疗”装置可以不具有转向区部或刚性化能力，从而在治疗管的主体中提供附加空间以包括其他特征，例如用于执行治疗的工具
。
一旦就位，“治疗”管上的工具可以用于在体内执行治疗，例如，诸如在人类胃肠道
(gi tract)
中执行黏膜切除术或剥离术
。
105.在另一个示例中，在完成图
10a
至图
10h
所示的序列之后或期间，可以将第三装置插入内管
2410
内
。
第三装置可以是刚性化的和
/
或是内窥镜
。
106.在一些示例中，在图
10a
至
10h
所示的序列完成并且在系统
2400z
处于适当位置的情况下进行的任何治疗完成之后，可以从解剖结构移除整个系统
2400z。
在一种示例性收回方法中，系统
2400z
可以转变到柔性构造
(
即，内装置
2410
和外装置
2400
都可以转变到柔性构造
)
，并且柔性系统
2400z
可以向近侧拉动
。
在该方法中，患者的身体
(
例如，肛门
)
和机械臂
(
例如，下文描述的臂
1023y)
之间的张力可以防止系统
2400z
在其被移除时从身体掉出
(
例如，由于柔性系统
2400z
的更多部分位于身体外部而不是身体内部所导致的
)。
107.作为另一示例性收回方法，形状复制可以类似于关于图
10a
至图
10h
所描述的
、
但是相反地执行
。
在该示例中，例如，内刚性化装置
2410
可以被刚性化，并且外刚性化装置
2400
可以在内刚性化装置
2410
上被向近侧收回
(
当处于柔性构造时
)。
然后，外刚性化装置
2400
可被刚性化，并且内刚性化装置
2410
可被松弛并在外刚性化装置
2400
内向近侧移动
(
例如，直到内刚性化装置
2410
的远端与外刚性化装置
2400
的远端齐平
)。
在该示例中，当内刚性化装置
2410
被收回到外刚性化装置
2400
中时，转向线缆上的张力可以保持恒定
(
例如，保持在低值，例如
1/4lb
或更小
)
，以确保可转向的远端区部将移动到外刚性化装置
2400
的形状中，而不干扰外刚性化装置
2400
的固定形状
。
替代地或附加地，如果外刚性化装置
2400
被刚性化成直线形状，那么内刚性化装置
2410
可以被拉入外刚性化装置
2400
中，并且每个转向线缆上的张力可以相等
(
即，为相同的值，从而使子体形状顺应母体的内部形状
)。
108.作为另一示例性收回方法，当远侧末端缩回到外刚性化装置
2410
中时或之后，内刚性化装置
2410
的可转向的远侧末端可以主动地向近端转向到外刚性化装置
2400
的已知
、
假定或测量的形状中
。
也就是说，内刚性化装置
2410
的远侧末端可以被转向以匹配外刚性化装置
2400
的紧邻内刚性化装置
2410
的远侧末端的区部的形状
。
在一个具体示例中，内刚性化装置
2410
可以从外刚性化装置
2400
突出4英寸，并且外刚性化装置
2400
的最后4英寸可以围绕
2.5
英寸的曲率半径形成
90
度曲线
。
在该示例中，内刚性化装置
2410
可以被转向成围
绕
2.5
英寸的曲率半径的
90
度曲线，然后被收回
(
以该形状
)
到外刚性化装置
2400
中
。
这可以有利地确保内刚性化装置
2410
容易地拉入外刚性化装置
2400
中
(
即，因为内刚性化装置
2410
和外刚性化装置
2400
的形状匹配
)。
109.在一些示例中，本文描述的刚性化装置
(
例如，诸如系统
2400z
的嵌套系统
)
可以是机器人控制的
。
图
11a
至图
11d
示出了嵌套系统
9300z
的示例性使用，与图
10a
至图
10h
所示的类似，其可以是机器人控制或操作的
(
例如，用于刚性化
、
转向
、
运动等
)。
如图
11a
至图
11d
所示，外刚性化装置
9300
和内刚性化装置
9310
可以一起终止于公共结构，例如盒
9357。
外刚性化装置
9300
可以通过安装到盒
9357
上的盘形件
9389
的旋转而相对于内刚性化装置
9310
移动
。
例如，盘形件
9389
可以是小齿轮，并且外刚性化装置
9300
可以具有齿条
9382
，齿条
9382
在其外侧包括多个小齿
。
抵靠齿
9382
旋转盘形件
9389
可以导致外刚性化装置
9300
相对于内刚性化装置
9310
向前或向后推进
。
在一些示例中，刚性化装置
9300、9310
的可能运动或平移受到盒
9357
的尺寸或设计的限制
。
110.盒
9357
还可以包括附加的盘形件
9371a、9371b
，该附加的盘形件
9371a、9371b
可以分别连接到线缆
9363a、9363b
以转向
(
例如，弯曲或偏转
)
内刚性化装置
9310(
和
/
或外刚性化装置
9300)
的末端
。
其他转向机构
(
例如，气动装置
、
液压装置
、
形状记忆合金
、eap(
电活性聚合物
)、
或马达
)
也是可能的
。
同样，在具有不同转向机构的示例中，盒
9357
中的一个或更多个盘形件
(
例如，盘形件
9371a、9371b)
可以用于致动该转向
。
111.盒
9357
还可以包括波纹管
9303a、9303b
，波纹管
9303a、9303b
可以分别连接到内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300
的压力间隙
。
压缩波纹管
9303a、9303b
可以驱动流体通过压力管线
9305z
，导致内刚性化装置
9310、9300
的压力间隙中的压力上升，导致刚性化装置
9310、9300
变得刚性
。
波纹管
9303a、9303b
的激活可以顺序地和
/
或同时地施加
。
如图
9a
至图
9d
所示，盒
9357
可以包括偏心凸轮
9374a、9374b
以控制波纹管
9303a、9303b。
替代地，如图
12a
所示，一个或更多个线性致动器
9316y(
例如，在盒
9357
上或在驱动单元
9517y
上
)
可以被构造成致动波纹管
9303a、9303b。
作为另一替代方案，装置
9300、9310
可以通过一个或更多个贮槽
(
如本文所述
)
或压力源
9306z(
例如，经由压力管线
9305z)
而刚性化和去刚性化，如图
12b
所示
。
导致内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300
的刚性化的其他机构也是可能的
。
例如，在一些示例中，盒
9357
可以包括注射器或其他包含流体的容器，该流体可以被输送到内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300
，以增加压力来进行刚性化
。
在一些示例中，注射器或其他容器可以用于抽取盒
9357
内的流体，产生可以施加到内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300
的真空
。
112.再次参考图
11a
至图
11d
，盒
9357
可以包括连接器
9315y
，用于连接到内刚性化装置
9310
中的附加腔和
/
或布线
。
连接器
9315y
可以包括连接部，用于将抽吸和水两者提供到内刚性化装置
9310
的末端
。
连接器
9315y
可以包括电连接器，以连接到安装到内刚性化装置
9310
的末端的相机，连接到外部监测器和
/
或视频处理单元
。
连接器
9315y
可以包括机械连接器，其连接到一直通向内刚性化装置
9310
的末端的空心管
(
例如，工作通道
)。
通过包括连接器
9315y
，系统
9300z
的所有部件的控制可以通过盒
9357
来执行
。
113.盘形件
9389、9371a、9371b
和凸轮
9374a、9374b(
或相应的波纹管
)
可以从盒
9357
的底部接近，如图
93b
的侧面透视图中最佳示出的
。
盘形件
9389、9371a、9371b
和
/
或凸轮
9374a、9374b
可以具有诸如花键
、
销或齿的特征以传递扭矩
。
这些特征可以允许操作盘形件
9389、9371a、9371b
和
/
或凸轮
9374a、9374b(
例如，通过驱动单元
)
被操作
。
114.图
13
示出了可以用于驱动盘形件
9389、9371a、9371b
和
/
或凸轮
9374a、9374b
的示例性驱动单元
9517y。
例如，驱动单元
9517y
可以包括驱动桨叶
9519y
，驱动桨叶
9519y
可以与盒
9357
的盘形件
9389、9371a、9371b
和
/
或凸轮
9374a、9374b
对准
。
驱动桨叶
9519y
可以由驱动单元
9517y
的一个或更多个马达驱动
(
即旋转
)
，以便将扭矩传递到盒
9357
的盘形件
9389、9371a、9371b
和
/
或凸轮
9374a、9374b。
驱动桨叶
9519y
可以包括特征
9518y(
例如花键
、
销
、
齿或类似物
)
，以将扭矩传递到盒
9357
的盘形件
9389、9371a、9371b
和
/
或凸轮
9374a、9374b。
驱动单元
9517y
可以例如用夹子
、
螺钉或磁铁附接到盒
9357。
115.参考图
14
并返回参考图
11a
至图
11d
，在一些示例中，机器人系统
(
例如，包括内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300
以及盒
9357
的系统
9300z)
可以定位在线性滑动件
10020y
上
。
线性滑动件
10020y
还可以包括驱动单元
10017y(
类似于驱动单元
9517y)
，该驱动单元被构造成控制内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300。
滑动件
10020y
可以允许内刚性化装置
9310
和外刚性化装置
9300
一起平移
(
即，同时平移
)。
在一些示例中，为了实现内刚性化装置
9310
相对于外刚性化装置
9300
之间的相对运动，系统
9300z
可以在第一方向上平移
(
沿着滑动件
10020y
向前或向后
)
，而同时地使用外刚性化装置
9300
上的盘形件
9389
和齿条
9382
从而在与第一方向相反的第二方向上移动外刚性化装置
9300。
也就是说，为了使内刚性化装置
9310
相对于外刚性化装置
9300
推进，包括两个刚性化装置
9300、9310
的系统
9300z
沿着滑动件
10020y
推进，而同时使用盘形件
9389
和齿条
9382
缩回外刚性化装置
9300。
相反，为了相对于外刚性化装置
9300
缩回内刚性化装置
9310
，包括两个刚性化装置
9300、9310
的系统
9300z
可以沿着滑动件
10020y
缩回，而同时地推进外刚性化装置
9300。
116.在一些示例中，驱动单元
1017y、
齿条
9382
和
/
或盘形件
9389
可以在其上包括测力计
。
测力计可以被配置成测量插入或收回内刚性化装置
9310
和
/
或外刚性化装置
9300
所需的力的量
。
例如，如果力的量已经超过阈值
(
例如，如果超过就可能会对解剖结构造成伤害的力的阈值量
)
，可以使用测力计来触发一个或更多个警报
。
在一些示例中，一个或更多个警报可以是升级警报
。
例如，第一警报可以指示小心，并且第二警报可以指示可能的伤害危险
。
在一些示例中，用于警报的阈值可以根据系统
9300z
的状态或模式而变化
。
例如，当通过交替内构件
9310
和外构件
9300
的刚性而向前以英寸蠕动
(inch-worming forward)
时，警报可以具有第一组阈值
。
相反，当收回和向后移动时
(
例如，其中内构件
9310
和外构件
9300
都是柔性的
)
，警报可以具有第二组阈值
。
警报可以例如通过屏幕上图像的变化
(
例如，虚拟光或颜色变化
)、
来自一个或更多个物理光的光
(
例如，亮度或颜色
)
的变化
、
控制器中的振动或隆隆声
、
和
/
或某些运动或功能的阻塞来表示
。
尽管描述为位于驱动单元
1017y、
齿条
9382
和
/
或盘形件
9389
上，但是应该理解，测力计可以放置在系统
9300z
内的其他地方，同时仍然能够测量插入和
/
或收回的力
。
117.参考图
14
，线性滑动件
10020y
还可以包括第二驱动单元
10030y
，第二驱动单元
10030y
被构造成控制与内刚性化装置和外刚性化装置一起使用的一个或更多个工具
(
例如，工具
9980)。
在一些示例中，第一驱动单元
10017y
和第二驱动单元
10030y
可以独立地沿着线性滑动件
10020y
平移
。
一个
、
两个或更多个工具
9980
可以附接到驱动单元
10030y。
线性滑动件
10020y
可以有利地确保与嵌套刚性化系统一起使用的工具保持在外刚性化装置的远端处的适当位置，不管外刚性化装置进行了任何平移
。
例如，工具驱动单元
10030y
可以被
构造成当外刚性化装置相对于滑动件
10020y
推进时向前平移工具
。
类似地，工具驱动单元
10030y
可以被构造成当外刚性化装置相对于滑动件
10020y
缩回时缩回该工具
。
这可以确保例如工具保持锁定到配件
(
例如，配件
9823y)
中
。
118.图
15a
和图
15b
分别示出了定位在滑动件
10120y
上的示例性机器人系统
10100z
的顶部透视图和顶部视图，其中盒
10157
附接到驱动单元
10117y
，用于控制嵌套刚性化装置
10100、10110。
用于控制两个不同工具
10180
的两个盒
10125y
安装到驱动单元
10130y。
工具
10180
通过引导件
10121y
插入并在端口
10124y
处锁定在配件
10123y
中
。
119.图
16
示出了示例性枢转臂
10231y
，该枢转臂
10231y
可以连接到线性滑动件
10120y
，从而相对于患者定向该滑动件
10120y
以及机器人系统的其余部分
(
包括嵌套刚性化装置
10100、10110
和
/
或工具
10180)。
因此，线性滑动件
10120y
可以竖直地
、
水平地或以介于竖直和水平之间的角度定位
。
120.系统
10100z
可以以下示例性方式使用
。
盒
10157
附接到内刚性化装置
10110
和外刚性化装置
10100
，并且内刚性化装置
10110
和外刚性化装置
10100
推进到患者身体中
(
例如，如图
65a
至图
65h
中所详述的
)。
在一些示例中，将内刚性化装置
10110
和外刚性化装置
10100
推进到患者的结肠或上胃肠道中
。
内刚性化装置
10110
和外刚性化装置
10100
的往复运动由在盒
10157
内的盘形件的运动和刚性化装置
10110、10100
沿着滑动件
10120y
的平移来提供
。
通过压缩盒
10157
中的波纹管来提供刚性化
。
由盒
10157
中的盘形件提供转向
。
当执业医师已经到达身体中要执行程序的地方时，工具可以通过引导件
10121y
插入并锁定到端口
10124y。
然后将盒
10125y
附接到驱动单元
10130y
以控制工具
。
121.本文描述的驱动单元可以连接到计算机
(
例如，计算机
、
平板电脑
、
膝上型电脑等
)
以进行控制
。
与驱动单元通信的计算机可以包括软件，该软件提供用户界面，用户界面供临床医生交互以控制系统和正在使用的任何工具
。
自动化
(
例如通过本文描述的盒和
/
或驱动单元的计算机控制器
)
可以用于使重复性任务更容易执行
。
例如，可以开发一个程序，在放水的同时自动地以弧形移动刚性化装置的远端
。
然后可以形成第二弧形来从胃肠道中抽吸水和物质
。
这可能是有用的，例如，在清洁胃肠道中是有用的
。
可以开发一个程序来按顺序执行本文概述的刚性化步骤，使得操作者只需要提供输入
(
例如使用操纵杆
)
来引导装置的远端
。
122.参考图
17
，在一些示例中，系统
2400z
或
9300z
的使用
(
例如，关于图
10a
至图
10h
描述的序列
)
可以使用连接
(
例如，经由板载电子设备
1744x
无线连接
)
到计算装置
1737x(
即，控制器或计算机
)
的控制器
1736x
来执行
。
控制器
1736x
可以是手持控制器
1736x
，其包括被配置成使能够实现内刚性化装置
2410/9310
的转向
(
例如，上
/
下和左
/
右
)
的转向致动器
1738x(
例如，切换器
(toggle))。
控制器
1736x
还可以包括移动致动器
1739x(
例如，切换器
)
，该移动致动器
1739x
被配置成使内刚性化装置
2410/9310
能够向前
/
向后运动
。
123.在一些示例中，控制器
1736x
还可以包括致动器
1740x(
例如，按钮
)
，该致动器
1740x
被配置成使外刚性化装置
2400/9300
能够自动进行形状复制内刚性化装置
2410/9310。
也就是说，在激活致动器
1740x(
例如，按下按钮
)
时，内刚性化装置
2410/9310
可以从柔性构造转变为刚性构造，然后外刚性化装置
2400/9300
可以从刚性构造转变为柔性构造，并且外刚性化装置
2400/9300
可以在内刚性化装置
2410/9310
上推进
。
在一些示例中，当外刚性化装置
2400/9300
相对于内刚性化装置
9410/9310
到达预设位置时
(
例如，当外刚性化
装置
2400/9300
的远端与内刚性化装置
2410/9310
的远端对齐时
)
，外刚性化装置
2400/9300
的推进可以终止
。
在其他示例中，外刚性化装置
2400/9300
的推进可以通过传感器读数自动终止推进
。
例如，传感器读数可以是来自内刚性化装置
2410/9310
的相机的输出
(
例如，当相机看到外刚性化装置
2400/9300
出现在相机图像中时
)。
作为另一个示例，传感器读数可以是推进外刚性化装置
2400/9300
所需的力的量
(
即，当所需的力满足预设的阈值时
)。
当外刚性化装置
2400/9300
已经完成其形状复制序列时，那么外刚性化装置
2400/9300
可以自动刚性化，并且内刚性化装置
2410/9310
可以自动非刚性化，以完成自动形状复制序列
。
在一些示例中，当执行外刚性化装置
2400/9300
的自动形状复制序列
(
经由致动器
1740x
的激活
)
时，致动器
1738x、1739x
可以被停用
(
即，以防止内刚性化装置
2410/9310
的移动
)。
124.尽管转向致动器
1738x
和运动致动器
1739x
在图
17
中被示为切换器，而自动形状复制致动器
1740x
被示为按钮，但是应该理解，任何致动器都可以被替代的致动器
(
例如，切换器
、
按钮
、
操纵杆
、
滑块或轨迹球
)
所替代
。
致动器
1738x、1739x、1740x
中的任何一个都可以包括触觉反馈
。
例如，运动致动器
1739x
的激活可以包括与向前或向后移动内刚性化装置
2410/9310
所需的力的量成比例的运动阻力
。
125.在一些示例中，除了致动器
1740x
之外或代替致动器
1740x
，控制器
1736x
可以包括致动器
1742x(
例如，按钮
)。
致动器
1742x
可以被配置成使得外刚性化装置
2400/9300
能够自动进行形状复制内刚性化装置
2410/9310。
致动器
1742x
可以类似于按钮
1740x
，不同之处是按钮
1742x
可以被配置为由用户按住，直到已经达到外刚性化装置
2400/9300
的期望推进为止
。
在释放致动器
1742x
时，外刚性化装置
2400/9300
可以自动刚性化，而内刚性化装置
2410/9310
可以自动非刚性化
。
当致动器
1742x
被致动时，如果用户在系统
2400z/9300z
检测到终止推进的信号之前没有释放致动器
1742x(
例如，经由内刚性化装置
2410/9310
的远端和外刚性化装置
2400、9300
的远端的对准，经由相机读数或经由力传感器
)
，则形状复制序列可以自动停止
(
例如，如关于按钮
1740x
所描述的
)。
因此，与致动器
1740x
相比，致动器
1742x
能够提供具有用户对外刚性化装置
2400/9300
的移动的更多控制的自动形状复制序列
。
126.在一些示例中，除了致动器
1740x、1742x
之外或代替致动器
1740x、1742x
，控制器
1736x
可以包括致动器
1745x(
例如，杠杆
)。
致动器
1745x
可被配置为当被致动时切换致动器
1739x
的模式，使得致动器
1739x
在实现内刚性化装置
2410/9310
的向前
/
向后运动和外刚性化装置
2400/9300
的向前
/
向后运动之间切换
。
在该示例中，当用户在模式之间切换时，计算装置
1737x
和
/
或板载电子设备
1744x
可以自动使前装置
(
即，不再由致动器
1739x
控制的装置
)
刚性化并使当前装置
(
即，由致动器
1739x
控制的装置
)
非刚性化
。
127.在一些示例中，外刚性化装置
2400/9300
的推进可以被自动致动，例如当内刚性化装置
2410/9310
停止移动超过设定的时间间隔时，或者当内刚性化装置
2410/9310
的盒相对于外刚性化装置
2400/9300
到达预设行程端时
。
128.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可以包括机构，该机构被设计成确保当外刚性化装置
2400/9300
在内刚性化装置
2410/9310
上推进时，外刚性化装置
2400/9300
不干扰内刚性化装置
2410/9310
的设定形状
(
例如，可转向的远端区部的形状和
/
或主体的刚性化形状
)。
在一个示例中，当外刚性化装置
2400/9300
推进时，计算装置
1737x
可以使用张力传感器来实现调节内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部的位置
/
定向
。
在示例性的使用
方法中，可以首先测量转向线缆
(
例如，类似于线缆
7624)
上的张力
(
即，在内刚性化装置
2410/9310
已经刚性化之后并且在外刚性化装置
2400/9300
推进之前
)。
然后，外刚性化装置
2400/9300
可以在内刚性化装置
2410/9310
上推进，并且可以测量线缆上的张力
。
线缆张力的变化可用于
(
例如，结合线缆的刚度
)
确定内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部的不期望的位移量
。
在确定了不期望的位移之后，可以由线缆致动反向位移，以将内刚性化装置
2410/9310
的远端区部的位置调整到另一位置
。
例如，回到其起始位置
。
在一些示例中，诸如光纤传感器的传感器可以代替张力传感器或除了张力传感器之外还用于感测内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部的形状
。
129.在另一示例中，当外刚性化装置
2400/9300
在内刚性化装置
2410/9310
上推进时，内刚性化装置
2410/9310
的远侧末端上的相机可以与除张力传感器之外还使用或代替张力传感器使用，以控制内刚性化装置
2410/9310
的移动
(
例如，径向移动
)。
也就是说，当外刚性化装置
2400/9300
在内刚性化装置
2410/9310
上推进时，内刚性化装置
2410/9310
上的相机可以被视觉地伺服到位以保持固定位置
(
即，来自内刚性化装置
2410/9310
的相机的视觉图像可以被用作反馈以防止外刚性化装置
2400/9300
使内刚性化装置
2410/9310
的形状变形
)。
在一些示例中，如果图像位移已经达到某个阈值，则计算装置
1737x
可以防止外刚性化装置
2400/9300
推进，从而防止外刚性化装置
2400/9300
对内刚性化装置
2410/9310
的固定形状产生太大的影响
。
在其他示例中，计算装置
1373x
可以基于图像的移动来计算矢量，并命令远侧末端移动回原始位置
(
例如，通过调整转向线缆
)。
有利地，使用相机来保持内刚性化装置
2410/9310
的远端末端的固定位置也可以帮助确保用户能够在解剖结构内保持固定的视觉位置
。
130.类似地，在一些示例中，系统
2400z/9300z
可以包括机构，该机构被设计成确保当内刚性化装置
2410/9310
推进穿过外刚性化装置
2400/9300
时，内刚性化装置
2410/9310
不干扰外刚性化装置
2400/9300
的设定形状
(
即，刚性化形状
)。
例如，计算装置
1737x
可以确保当内刚性化装置
2410/9310
推进时，内刚性化装置
2410/9310
的转向线缆上的张力均匀地保持在小于阈值
(
例如小于
1/4lb
的低值
)
处，从而确保内刚性化装置
2410/9310
不会对外刚性化装置
2400/9300
施加太大的力
。
在一些示例中，仅在内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部完全远离外刚性化装置
2400/9300
的远端之前，线缆中的张力可以被限制到某个
(
低
)
阈值
。
在一些示例中，转向线缆可以在保持它们在外刚性化装置
2400/9300
被刚性化之后立即具有的张力的同时被推进
。
131.在一些示例中，形状复制曲线可以随着它们沿着系统
2400z/9300z
向近侧传播而逐渐变直，因为较高的弯曲刚度可能导致形状复制精确度下降
。
这种逐渐变直
(
或“松弛”)
可能有利于帮助导航通过曲折的解剖结构
(
例如，减少绞盘阻力
)。
在一个示例中，为了促进近端处的这种变直，系统
2400z/9300z
可以在外装置
2400/9300
的直径中包括渐进锥形部
(gradual taper)
，使得装置
2400/9300(
和系统
2400z/9300z)
在近端处包括较大的直径并且在远端处包括较小的直径
。
通过增加近端处的直径，系统
2400z/9300z
在近端处可以比在远端处更硬挺，从而促进松弛
。
在另一个示例中，为了促进近端处的这种变直，内刚性化装置
2410/9310
或外刚性化装置
2400/9300
中的一者或两者可以在最内层
115
和最外层
101
之间的装置壁中包括锥形空间或间隙
(
参见图
3c
中的示例性壁布局
)。
间隙可以在相应装置
2410/9310、2400/9300
的近端处较大，而在装置
2410/9310、2400/9300
的远端处较小
。
近端
处的较小间隙可能导致近端柔性较差，并且因此更可能变直
。
132.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可以被配置成当系统
2400z/9300z
在解剖结构内时，能够实现对形状复制形成的弯曲度的受控的松弛
(commanded relaxation)。
例如，可能希望使弯曲度松弛，即使两个装置
2410/9310、2400/9300
的刚性化状态部分地变直，以便在装置
2410/9310、2400/9300
相对于彼此滑动和
/
或当第三装置通过系统
2400z/9300z
时减少绞盘阻力
。
有利地，弯曲度松弛可以被配置成：在不对该解剖结构造成伤害的情况下，轻微拉动系统
2400z/9300z
所在的解剖结构
(
例如结肠
)
或使其变直
。
133.在受控的弯曲度松弛的一个示例中，内刚性化装置
2410/9310
和外刚性化装置
2400/9300
两者可以同时松弛，使得整个系统
2400z/9300z
能够趋向于直线
(
尽管部分受到解剖结构的约束
)。
在该示例中，处于柔性构造的内刚性化装置
2410/9310
和外刚性化装置
2400/9300
的组合刚度可以被设计成小于已知在解剖学中是安全的装置的刚度
。
例如，为了在结肠中使用，系统
2400z/9300z
可以具有小于例如标准成人结肠镜的组合刚度，从而确保系统
2400z/9300z
在弯曲度松弛期间将不会比已知安全的装置在结肠上施加更多的力
。
134.在受控的弯曲度松弛的另一示例中，可以在不平移任何一个装置
2410/9310、2400/9300
的情况下使内刚性化装置
2410/9310
和外刚性化装置
2400/9300
交替刚性化和非刚性化，从而导致曲线的逐渐松弛
(
因为每个复制周期可能不可避免地允许系统
2400z/9300z
稍微变直
)。
例如，两个装置
2410/9310、2400/9300
可以首先被刚性化
。
然后，内刚性化装置
2410/9310
或外刚性化装置
2400/9300
中的第一个可以松弛并随后刚性化
。
然后，内刚性化装置
2410/9310
或外刚性化装置
2400/9300
中的第二个可以松弛并随后刚性化
。
可以重复刚性化
/
松弛循环，直到系统
2400z/9300z
的形状被平滑
(
即，弯曲度松弛
)
到期望的形状
。
135.在受控的弯曲度松弛的另一个示例中，可以使用上述两种机制的组合，以阶段性地变换在刚性化状态和非刚性化状态之间的转换
。
也就是说，系统
2400z/9300z
可以在使两个装置
2410/9310、2400/9300
刚性化
、
到只有一个装置
2410/9310、2400/9300
刚性化
、
到没有一个装置
2410/9310、2400/9300
刚性化
、
到只有一个装置
2410/9310、2400/9300
刚性化
、
到使两个装置
2410/9310、2400/9300
刚性化等之间波动
。
136.本文描述的任何受控的弯曲度松弛方法都可以被修改以调节所需的松弛量
。
例如，
(
刚性化和非刚性化的
)
循环次数可以变化以改变松弛量
。
作为另一个示例，循环的频率和
/
或占空比可以变化
(
例如，非刚性化构造保持多长时间
)。
作为另一个示例，可以修改在刚性化相和非刚性化相期间施加的压力和
/
或真空
(
例如，不是释放非刚性化相中的所有真空
/
压力，而是可以进行部分释放以允许编织物仅在最高弯曲度区域中滑动
)。
137.在受控的弯曲度松弛的一些示例中，松弛可以应用直到达到特定的阈值
。
例如，可以执行松弛序列，直到仅松弛比设定半径
(
例如，2英寸的半径
)
更紧的弯曲部
。
138.在受控的弯曲度松弛的一些示例中，内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部可用于选择性地修改外刚性化装置
2400/9300
的形状
(
例如，以在特定位置松弛弯曲度
)。
139.在一些示例中，受控的弯曲度松弛可用于帮助工作工具通过系统
2400z/9300z。
例如，可以松弛系统
9300z
，直到工作工具穿过系统
2400z/9300z
，以减少工具暴露的曲折度
。
140.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可用于在解剖结构内执行复位操作
(
即，使解剖结构内
(
例如结肠内
)
的曲折路径变直
)。
在复位操作期间，系统
2400z/9300z
的远端可以被锚定
(
例如，通过围绕结肠中的弯曲部
(
例如脾曲
)
成角度
)
，然后整个系统
2400z/9300z(
即，
内刚性化装置
2410/9310
和外刚性化装置
2400/9300
两者
)
可以在柔性构造中被向近端拉动
。
当远端被锚定时，向近侧拉动系统
2400z/9300z
可以使锚定点远侧的腔变直，从而使曲折的路径变直
。
141.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可用于在插入期间展开或解开解剖结构
。
例如，系统
2400z/9300z
可用于进入患者右侧的患者结肠，并形成
α
环以打开折叠的乙状结肠
。
142.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可用于执行类似于从近端扭转整个系统
2400z/9300z
的操作
(
例如，帮助展开或解开解剖结构
)。
也就是说，该操作能够使系统
2400z/9300z
模拟在系统
2400z/9300z
以固定角度弯曲然后整个系统从近端旋转
(
例如，
90-180
度
)
同时保持弯曲部的固定角度时会发生的移动
。
例如，参照图
19a
至图
19c
，这种扭转操作能够展开弯曲环，例如n环
。
也就是说，如图
19a
所示，系统
2400z/9300z
可以推进到结肠中，直到n环的第一个曲线部
。
在图
19b
，系统
2400z/9300z
可以激活扭转操作
(
即，模拟扭转
)
并进一步推进到结肠中，从而拉动结肠并使结肠在自身上成环，并且能够导航通过更大的曲率半径而不是n环中的紧的曲率半径
。
然后，系统
2400z/9300z
可以通过大的半径曲线进一步推进到结肠中
。
尽管示出为在结肠中用于使n环变直，但是应该理解这种扭转操作可以在其他解剖位置中使用
。
143.在一个具体示例中，扭转操作可以通过同时激活内刚性化装置
2410/9310
上的多根线缆来执行
。
例如，在一些示例中，内刚性化装置
2410/9310
可以包括可转向的远端，该可转向的远端通过致动四根线缆来控制
(
两根线缆用于控制“x
平面”中的致动，并且两根线缆用于控制“y
平面”中的致动
)。“x
平面”(
或滚转
)
可以通过左右移动致动器
1738x
来控制，而“y
平面”(
或俯仰
)
可以通过上下移动致动器
1738x
来控制
。
向上移动致动器
1738x
可以沿y正方向拉紧线缆，并使内刚性化装置
2410/9310“向北”倾斜
。
当扭转操作被致动时
(
例如，通过按下控制器
1736x
上的致动器，例如按钮
)
，致动器
1738x
的运动和
x、y
输出可能不再以相同的方式相关
。
而是，当形成弯曲部并且致动扭转操作时，计算装置
1737x
可以使用下面的等式来计算极坐标半径r和角度
θ
：
144.并且
θ
＝
atan2(x,y)
，
145.一旦计算出这些值，就可以计算出唯一的余弦和正弦曲线，该曲线将作为计算器输出新的
x
和y坐标，其中r作为y轴的振幅，并且
θ
是间隔
(-180
°
，
180
°
]
之间沿
x
轴的初始位置
。
在该扭转操作中，致动器
1738x
可以简单地需要一个轴
(
θ
)
来输出致动弯曲区部所需的
x
值和y值两者
。
计算装置
1737x
可以循环通过范围
(-180
，
180]
并使用下面的等式输出
x
和y：
146.x
＝
rcos(
θ
)
，并且y＝
rsin(
θ
)。
147.在该示例中，致动器
1738x
向左或向右的移动可以导致计算装置
1737x
如上所述在
(-180
和
180]
的范围之间向上或向下循环通过值
θ
，这可以导致计算线缆移动的
x
值和y值
。
因此，左右移动致动器
1738x
可以导致弯曲区部旋转或扭转
(
即，顺时针或逆时针旋转
/
扭转
)。
148.在一些示例中，在扭转操作之前，外刚性化装置
2400/9300
的末端可以向内刚性化装置
2410/9310
的末端的远侧推进，以延伸所产生的弧的长度
。
149.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可以被配置成操纵进入比内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部自身能够实现的更紧的曲线
。
例如，内刚性化装置
2410
的可转向的远端区部可以被定位成使得其仅部分被外刚性化装置
2400/9310
覆盖
。
如果刚性化装置
2400/9300
被放置成处于刚性构造
(
其中内刚性化装置
2410
的可转向的远端区部被部分覆盖
)
，则外刚性化装置
2400/9300
的高刚度可以防止内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部的被覆盖部分弯曲
。
结果，只有远端区部的暴露部分将弯曲，使得能够在远端区部中形成紧的
(
即，低曲率半径
)
和小的弯曲部或曲线部
。
150.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可用于映射系统
2400z/9300z
穿过的解剖结构
(
例如，结肠
)
的形状
。
例如，在外刚性化装置
2400/9300
的放置和刚性化之后，内刚性化装置
2410/9310
可以以柔性状态收回到外刚性化装置
2400/9300
中
。
当装置
2410/9310
被收回
(
和
/
或当装置
2410/9310
在收回后被再次插入
)
在外刚性装置
2400/9300
内时，可以监测转向线缆上的张力
(
例如，如本文所述，利用张力传感器和计算装置
1737x)
以映射外刚性装置
2400/9300
的形状
(
因此，相应地，映射解剖结构的形状
)。
作为另一个示例，外刚性化装置
2400/9300
可以被收回，并且然后重新插入
。
当装置
2400/9300(
处于柔性构造
)
被重新插入到内刚性装置
2410/9310
上时，力传感器可被用于测量外刚性化装置
2400/9300
的插入力，以测量内刚性化装置
2410/9310
的弯曲的严重程度
(
并且因此相应地测量解剖结构的形状
)。
151.类似地，在一些示例中，通过已知的内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端的受控的远侧运作和随后的形状复制序列
(
包括内装置
2410/9310
和外装置
2400/9300
的轴向运动
)
，可以生成系统
2400z/9300z
的累积整体形状的估计，并用于控制
、
可视化和
/
或一般性的情况感知
。
此外，形状复制的效率和
/
或准确性可以根据经验或分析来建模，并应用于整体形状估计
。
152.在一些示例中，内刚性化装置
2410/9310
的远端区部上的相机可以用作计算机视觉算法的一部分
(
例如，通过计算装置
1737x)
，以用于系统
2400z/9300z
的转向和
/
或控制
。
例如，计算装置
1737x
可以使用计算机视觉算法来确定内刚性化装置
2410/9310
的可转向的远端区部何时移动
。
然后，计算装置
1737x
可以根据相机视图中的元件在已知或近似范围内的运动来计算相机的净旋转和线性运动
。
例如，这可用于检测转向线缆的运动如何影响可转向的远端区部的转向，以确保对转向进行校准
。
作为另一个示例，计算装置
1737x
可以使用计算机视觉算法来实现自动腔跟随模式
(
即，经由用计算机视觉算法检测腔
)。
在该示例中，例如，用户
(
例如，医生
)
可以控制系统
2400z/9300z
的插入轴，并且系统
2400z/9300z
可以跟随所控制的路径自动运作
。
在另一个示例中，系统
2400z/9300z
可以向用户提供视觉引导，该视觉引导建议在哪里驱动内刚性化装置
2410/9310
以获得最佳的腔跟随
。
在该示例中，视觉引导可以呈现在内窥镜视图上，作为医生瞄准相机的目标
。
在另一个示例中，系统
2400z/9300z
可以向用户提供转向引导手段
(
例如，势场
)
，该引导手段将内刚性化装置
2410/9310
的驱动命令朝向最佳轨迹偏置，同时仍然允许医生在需要时“强行穿过”(
即，忽略
)
该引导手段
。
153.在一些示例中，系统
2400z/9300z
可以被配置为经历诊断模式
。
例如，在诊断模式中，内刚性化装置
2410/9310
可以部分地或完全地收回到外刚性化装置
2400/9310
中
(
和
/
或外刚性化装置
2400/9300
可以部分地在内刚性化装置
2410/9310
上移动
)。
如果怀疑内刚性化装置
2410/9310
上的转向线缆断裂，那么可以对转向线缆及其各自的致动器进行诊断测试
。
例如，控制内刚性化装置
2410/9310
的转向线缆的马达可以被致动，使得内刚性化装置
2410/9310
的远侧弯曲区部压在外刚性化装置
2400/9300
的内部
。
在此操作期间，应该可以
看到转向线缆上的张力相应增加
。
如果张力没有增加，那么可以确定相应的转向线缆可能断裂
。
154.参考图
18a
，在一些示例中，当系统
2400z/9300z
以完全柔性构造被收回时
(
例如，用于移除或用于复位操作
)
，系统
2400z/9300z
可以下垂到患者的身体
1846x
之外
。
为了补偿这种下垂，可以使用支撑装置和
/
或防屈曲装置将系统
2400z/9300z
支撑在身体外部
。
在其他示例中，参考图
18b
，为了补偿下垂，系统
2400z/9300z
可以在系统
2400z/9300z
操纵通过的体腔的入口点
(
例如，嘴或肛门
)
处包括多个驱动轮
1847x
或其他夹持机构
。
当系统
2400z/9300z
被收回时，驱动轮
1847x
可以有利地保持系统
2400z/9300z
上的张力，从而保持系统
2400z/9300z
在身体
1846x
外部的部分相对直，并且从身体
1846x
到近侧终止点
(
例如，盒
1837)
自支撑
。
在其他示例中，系统
2400z/9300z
可以在没有防屈曲装置和
/
或其他机构的情况下使用，以通过不将系统
9400z
转变到完全柔性构造来将系统
2400z
支撑在身体外部
。
也就是说，系统
2400z
可以被使用和配置成使得至少一个装置
2400、2410
总是刚性化
(
即，当装置
2410、2400
交替地推进和刚性化时
)。
因此，系统
2400z
的大部分长度在使用期间总体可以是刚性的
。
由于其刚性状态，系统
2400z
可以在身体外部保持稳定
(
即，在插入期间
)
，而无需外部的防屈曲装置和
/
或支撑机构
。
155.在一些示例中，每当内刚性化装置
2410/9310
向前移动时，可以精确控制转向线缆的位置
。
相反，每当内刚性化装置
2410/2400
向后移动或外刚性化装置
2400
向前移动时，可以精确控制线缆上的张力
。
156.应该理解，在本文描述关于转向线缆的“张力”(
例如，监测张力
)
的情况下，用于致动线缆的其他机构也是可能的
(
例如，液压压力
)。
157.在一些示例中，内刚性化装置和外刚性化装置可以由本文描述的机器人系统使用小步幅
(
例如，小于1英寸的步幅
)
来推进
。
小步幅可以有利地允许更精确地控制刚性化装置的放置和定向
。
例如，用户可以使内管在期望的方向上转向，并且当内管推进到外管前方少量
(
例如，
1/2
英寸，
3/4
英寸或略低于1英寸
)
时，外管的刚性化的序列以及推进或缩回可以被自动触发
。
在一些示例中，当需要时，可以超控
(override)
当前的小步幅顺序
。
在一些示例中，内刚性化装置和外刚性化装置可以由机器人系统使用中等步幅
(
例如，
1-3
英寸的步幅
)
或大步幅
(
例如，大于3英寸的步幅
)
来推进
。
158.本文描述的盒和
/
或工具可以是一次性的或可重复使用的，或者有限循环次数地使用和清洁
。
159.在一些示例中，本文描述的线性滑动件可以是u形的，具有相应的u形道
(tract)。
可选地，在一些示例中，线性滑动件可以是圆形的，具有相应的圆形形状道
。
160.在一些示例中，外刚性化装置的末端可以包括一个或更多个相机，以观察与机器人系统一起使用的工具的末端执行器
。
这可以允许机器人系统的控制器计算控制输入和执行器输出之间的关系，并相应地进行调节以给出相同的执行器运动，而不管齿的路径如何
(
例如，不管在弯曲期间施加在工具控制线缆上的阻力如何
)。
161.尽管本文描述的用于嵌套系统的外刚性化装置通常被称为经由真空来刚性化并且内观察仪器刚性化装置被称为经由压力来刚性化，但是其相反的情况也是正确的
(
即，外刚性化装置可以经由压力来刚性化，并且内刚性化装置可以经由真空来刚性化
)
和
/
或两者可以具有相同的刚性化源
(
压力和
/
或真空
)。
162.尽管嵌套系统的内元件和外元件一般被描述为包括集成的刚性元件，但是刚性元件可以是分离的
(
例如，以便允许成像观察仪器元件和刚性元件之间的相对滑动
)。
163.本文所述的嵌套系统的刚性化装置可以被设计成使得当它们被组装时，内刚性化装置基本上不能在外刚性化装置内旋转
。
例如，内刚性化装置的外表面可以具有形成花键的纵向脊和凹槽
。
外刚性化装置的内表面可以具有与外刚性化装置中的相同特征配合的相应脊和凹槽
。
164.本文描述的嵌套系统的刚性化装置中的一个或两个可以是可转向的
。
如果两个刚性化装置都是可转向的，则可以实施算法来使任何一个刚性化装置转向，使之是柔性的且纵向移动
。
该算法可以使柔性刚性化装置转向以预测刚性化装置的形状，从而使移动的柔性刚性化装置使刚性装置变直的倾向被最小化
。
165.如果本文描述的嵌套系统的一个刚性化装置需要真空并且另一个刚性化装置需要压力，则可以构造用户控制器，其中一个装置相对于另一个装置
(
外和内
)
的移动涉及拨动开关，其中开关在第一条件和第二条件之间转换，在第一条件下，例如，当另一个装置为了柔性而排放时，一个装置为了刚性而加压，在第二条件下，一个装置为了柔性而排放，并且另一个装置为了刚性而抽真空
。
例如，这可以是脚踏板或手动开关
。
166.在一些示例中，本文描述的嵌套系统的交替运动可以手动控制
。
在其他示例中，可以经由计算机和
/
或利用机动运动控制系统自动控制该交替运动
。
167.本文描述的嵌套系统可以有利地具有类似的刚度
。
这样可以保证嵌套系统的总刚度是相对连续的
。
本文描述的嵌套系统可以是小的，以便适合各种不同的解剖结构
。
例如，对于神经病学应用，系统的外径可以在
0.05
英寸至
0.15
英寸之间，例如大约
0.1
英寸
。
对于心脏病学应用，系统的外径可以在
0.1
英寸至
0.3
英寸之间，例如大约
0.2
英寸
。
对于胃肠应用，系统的外径可以在
0.3
英寸至
1.0
英寸之间，例如
0.8
英寸
。
此外，本文描述的嵌套系统即使在小轮廓下也能保持高刚度
。
例如，从柔性构造到刚性构造的相对刚度的变化可以是
10
倍
、20
倍
、30
倍的倍数，甚至更大
。
此外，本文描述的嵌套系统可以有利地相对于彼此平滑地移动
。
168.本文描述的嵌套系统可以有利地导航任意路径，或开放
、
复杂或曲折的空间，并创建一系列独立的复杂形状
。
嵌套系统可以进一步有利地提供形状传播，允许形状记忆从一个元件传递到另一个元件
。
在一些示例中，两个管可以周期性地置于部分地或完全地柔性状态，使得例如系统的半径或曲率增加，并且周围的解剖结构为系统提供支撑
。
用于使管刚性化的压力或真空可以降低或停止，以将管置于部分或完全柔性状态
。
这种短暂的松弛
(
例如，
1-10
秒
)
可以允许系统找到一个形状以更紧密地匹配其正在通过的解剖结构
。
例如，在结肠中，这种松弛可以轻轻地打开解剖结构中的急转弯
。
169.在一些示例中，内刚性化装置或外刚性化装置的刚性能力可以被设计成使得由内刚性化装置在其末端形成的急转弯，在被外刚性化装置复制时，随着形状沿着外管向近侧传播而逐渐打开
(
使得具有更大的半径
)。
例如，外刚性化装置可以被设计成在刚性化时具有更高的最小曲率半径
。
170.嵌套系统是连续的
(
即，非分段的
)
，因此提供了通过身体
(
例如，肠道
)
的平滑且连续的运动
。
嵌套系统可以是一次性的且低成本的
。
171.在一些示例中，外刚性化装置可以是动态刚性化外套管
(
例如，如
pct/us18/42946
中所述，
pct/us18/42946
的全部内容通过引用并入本文
)。
在一些示例中，内刚性化装置可以是刚性化系统或市售观察仪器，例如直径为
5mm
的鼻镜
。
与十二指肠镜相比，利用刚性化和嵌套系统使得能够利用更小的观察仪器，如果需要能够提供更大的柔性，如果需要能够提供更大的刚度，增强的可操纵性，以及以小得多的曲率半径运作的能力
。
172.在一些示例中，在到达目标目的地时，嵌套系统的内刚性化装置可以被收回
。
外刚性化装置可以保持刚性化，并且可以通过内部元件的空间注入造影剂以进行荧光成像
。
173.rf
线圈可以用在本文描述的任何嵌套系统中，以提供嵌套系统采取的任何形状的三维表示
。
该表示可以用于重新创建形状或返回到给定点
(
例如，在自动结肠镜检查后由医生重新检查
)。
174.在一些示例中，本文描述的嵌套系统可以用作完整的内窥镜，其内部结构承载工作通道
、
加压管线
、
真空管线
、
末端清洗和用于照明和成像的电子装置
(
视觉系统
、
超声波
、x
射线
、mri)
的有效负载
。
175.本文描述的嵌套系统可以用于例如结肠镜检查
。
这种结肠镜检查嵌套系统可以减少或消除成环
。
其可以消除内窥镜复位的需要
。
在没有成环的情况下，程序可以将乙状结肠镜检查的速度和低成本与结肠镜检查的功效结合起来
。
此外，结肠镜检查嵌套系统可以消除清醒镇静及其相关成本
、
时间
、
风险和设施要求
。
此外，通过使用本文描述的嵌套系统，可以显著减少这种结肠镜检查程序的程序培训
。
此外，在一些示例中，本文描述的嵌套系统可以提供自动化结肠镜检查，其中视觉系统在寻找息肉的同时沿着结肠中心自动地驱动嵌套系统
。
这样的自动化系统将有利地不需要镇静，也不需要医生进行基本检查，同时允许医生在需要时进行进一步检查
。
176.应当理解，本文中关于一个示例描述的任何特征可以与本文中关于另一个示例描述的任何特征相结合或替代
。
例如，本文描述的刚性化装置的各种层和
/
或特征可以相对于其他层进行组合
、
替代和
/
或重新排列
。
177.应理解的是，前述构思和下面更详细讨论的另外的构思
(
假定这样的构思不相互矛盾
)
的所有组合被设想为本文所公开的发明主题的一部分，并且可以用于实现本文描述的益处
。
178.本文描述和
/
或示出的步骤的工艺参数和顺序仅作为示例给出，并且可以根据需要变化
。
例如，虽然本文所示和
/
或描述的步骤可能是以特定顺序示出或讨论的，但这些步骤不一定需要以所示或讨论的顺序执行
。
本文描述和
/
或示出的各种示例方法还可以省略本文描述或示出的步骤中的一个或更多个，或者包括除了公开的这些步骤之外的附加步骤
。
179.本文描述的任意一种方法
(
包括使用者界面
)
可以被实现为软件
、
硬件或固件，并且可以被描述为存储能够由处理器
(
例如，计算机
、
平板电脑
、
智能手机等
)
执行的一组指令的非暂时性计算机可读存储介质，当由处理器执行时，使处理器控制执行任何步骤，包括但不限于：显示
、
与使用者通信
、
分析
、
修改参数
(
包括定时
、
频率
、
强度等
)、
确定
、
发出提醒等
。
例如，本文描述的任何方法都可以至少部分地由包括一个或更多个处理器的装置来执行，处理器具有存储非暂时性计算机可读存储介质的存储器，该非暂时性计算机可读存储介质存储用于方法的过程的一组指令
。
180.尽管本文已经在全功能计算系统的上下文中描述和
/
或示出了多种示例，但是这
些示例性示例中的一个或更多个可以以各种形式作为程序产品来分发，而不管用于实际执行分发的计算机可读介质的特定类型
。
本文公开的示例也可以使用执行某些任务的软件模块来实现
。
这些软件模块可包括可以被存储在计算机可读存储介质上或在计算系统中的脚本文件
、
批处理文件或其他可执行文件
。
在一些示例中，这些软件模块可以将计算系统配置成执行本文公开的一个或更多个示例性示例
。
181.如本文所述，本文所描述和
/
或示出的计算设备和系统广义地表示能够执行计算机可读指令
(
诸如被包含在本文所述模块中的那些
)
的任何类型或形式的计算设备或系统
。
在其最基本构造中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器
。
182.本文使用的术语“存储器”或“存储器设备”通常表示能够存储数据和
/
或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质
。
在一个示例中，存储器设备可以存储
、
装载和
/
或维护本文描述的一个或更多个模块
。
存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器
(ram)、
只读存储器
(rom)、
闪存
、
硬盘驱动器
(hdd)、
固态驱动器
(ssd)、
光盘驱动器
、
高速缓存器
、
其中的一个或更多个的变型或组合，或任何其他合适的存储用的存储器
。
183.此外，本文使用的术语“处理器”或“物理处理器”通常指能够解释和
/
或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元
。
在一个示例中，物理处理器可以访问和
/
或修改被存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块
。
物理处理器的示例包括但不限于微处理器
、
微控制器
、
中央处理单元
(cpu)、
实现软核处理器的现场可编程门阵列
(fpga)、
专用集成电路
(asic)、
其中的一个或更多个的部分
、
其中的一个或更多个的变型或组合
、
或任何其他合适的物理处理器
。
184.尽管作为单独的要素示出，但本文描述和
/
或示出的方法步骤可以表示单个应用的部分
。
此外，在一些示例中，这些步骤中的一个或更多个可以表示或对应于一个或更多个软件应用或程序，当由计算设备执行时，这些软件应用或程序可以使计算设备执行一个或更多个任务，比如方法步骤
。
185.此外，本文描述的一个或更多个设备可以将数据
、
物理设备和
/
或物理设备的表示从一种形式变换为另一种形式
。
附加地或可替代地，本文所描述的一个或更多个模块可通过在计算设备上执行
、
在计算设备上存储数据和
/
或以其他方式与计算设备交互，将处理器
、
易失性存储器
、
非易失性存储器和
/
或物理计算设备的任何其他部分从一种形式的计算设备变换为另一种形式的计算设备
。
186.本文使用的术语“计算机可读介质”通常指能够存储或承载计算机可读指令的任何形式的设备
、
载体或介质
。
计算机可读介质的示例包括但不限于，诸如载波的传输型介质和诸如磁存储介质
(
例如，硬盘驱动器
、
磁带驱动器和软盘
)、
光学存储介质
(
例如，光盘
(cd)、
数字视频磁盘
(dvd)
和
blu-ray
磁盘
)、
电子存储介质
(
例如，固态驱动器和闪存介质
)
和其他分配系统的非瞬态型介质
。
187.本领域普通技术人员将认识到，本文公开的任何过程或方法可以以多种方式修改
。
本文描述和
/
或示出的步骤的工艺参数和顺序仅作为示例给出，并且可以根据需要变化
。
例如，虽然本文所示和
/
或描述的步骤可能是以特定顺序示出或讨论的，但这些步骤不一定需要以所示或讨论的顺序执行
。
188.本文描述和
/
或示出的各种示例性方法还可以省略本文描述或示出的步骤中的一个或更多个，或者包括除了公开的那些步骤之外的附加步骤
。
此外，本文公开的任何方法的步骤可以与本文公开的任何其他方法的任何一个或更多个步骤组合
。
189.如本文所述的处理器可以被配置成执行本文所公开的任何方法的一个或更多个步骤
。
可选择地或组合地，处理器可以被配置成组合如本文所公开的一种或更多种方法的一个或更多个步骤
。
190.当一个特征或元件在本文被描述为“在另一特征或元件上”时，它可以直接在其他特征或元件上，或也可能存在中间的特征或元件
。
相反，当一个特征或元件被描述为“直接在另一特征或元件上”时，则没有中间的特征或元件存在
。
应当理解，当一个特征或元件被描述为“连接”、“附接”或“耦合”到另一特征或元件上时，它可直接连接
、
附接或耦合到其他特征或元件，或可能存在中间的特征或元件
。
相反，当一个特征或元件被描述为“直接连接”、“直接附接”或“直接耦合”到另一特征或元件时，则没有中间的特征或元件存在
。
虽然相对于一个示例进行了描述或示出，但是这样描述或示出的特征和元件可以应用于其他示例
。
本领域技术人员应当理解，提到“邻近”另一特征设置的结构或特征可具有与相邻特征重叠或在相邻特征下方的部分
。
191.本文使用的术语仅用于描述特定示例的目的，并且不意图限制本发明
。
例如，除上下文另外明确说明之外，如本文所用的，单数形式“a(
一
)”、“an(
一
)”和“所述
(the)”旨在同样包括复数形式
。
还应当理解的是，术语“包括
(comprises)”和
/
或“包括
(comprising)”当在本说明书中使用时，指定所陈述的特征
、
步骤
、
操作
、
元件和
/
或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征
、
步骤
、
操作
、
元件
、
部件和
/
或它们的组
。
如本文所用的，术语“和
/
或”包括一种或更多种相关的所列项目中的任一组合和所有组合，并且可缩写为“/”。
192.空间相关的术语，诸如“在
...
下方
(under)”、“在
...
下
(below)”、“低于
(lower)”、“在
...
上方
(over)”、“上部
(upper)”等，可能在本文中被使用，以便于描述如附图所示的一个元件或特征与另外的一个或更多个元件或特征的关系
。
将理解的是，空间相关的术语旨在包括除了附图中描绘的定向之外器件在使用或操作中的不同定向
。
例如，如果附图中的设备被反向，如元件被描述为“在其它元件或特征下方”、“在其它元素或特征下面
(beneath)”，则该元件将被定向成“在其它元件或特征上方
(over)”。
因此，示例性术语“在
...
下方”可涵盖在
...
上方和在
...
下方的两种定向
。
该器件可以被另外地定向
(
旋转
90
度或以其他定向
)
，并且本文使用的空间相管的描述词据此被解释
。
类似地，除另外特别说明之外，术语“向上
(upwardly)”、“向下
(downwardly)”、“竖直
(vertical)”、“水平
(horizontal)”等在本文中仅用于说明的目的
。
193.虽然术语“第一”和“第二”在本文中可以用于描述各种特征
/
元件
(
包括步骤
)
，但是这些特征
/
元件不应该受这些术语的限制，除非上下文另有说明
。
这些术语可以用于将一个特征
/
元件与另一个特征
/
元件区分开
。
因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征
/
元件可以被称为第二特征
/
元件，并且类似地，下面讨论的第二特征
/
元件可以被称为第一特征
/
元件
。
194.在整个本说明书和所附权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语“包括
(comprise)”及其诸如“包括
(comprises)”和“包括
(comprising)”的变型意味着可以在方
法和制品
(
例如，组成和设备，包括装置和方法
)
中共同使用各种部件
。
例如，术语“包括
(comprising)”将被理解为暗示包含任何所述的元件或步骤，但不排除任何其他元件或步骤
。
195.通常，本文描述的装置和方法中的任何一种应被理解为包容性的，但是部件和
/
或步骤的全部或子集可以可选地是排他的，并且可以表示为“由”或可选地“基本上由”各种部件，步骤，子部件或子步骤“组成”。
196.如本文在说明书和权利要求书中所用的，包括在示例中所用的，并且除非另有明确说明，所有数字可以被读作如同以单词“约
(about)”或“大约
(approximately)”开头，即使该术语没有明确出现
。
可以在描述幅度和
/
或位置时使用短语“约”或“大约”，以指示所描述的值和
/
或位置在值和
/
或位置的合理预期范围内
。
例如，数值可以具有为所陈述的值
(
或值的范围
)
的
+/-0.1
％
、
所陈述的值
(
或值的范围
)
的
+/-1
％
、
所陈述的值
(
或值的范围
)
的
+/-2
％
、
所陈述的值
(
或值的范围
)
的
+/-5
％
、
所陈述的值
(
或值的范围
)
的
+/-10
％等的值
。
本文给出的任何数值还应当理解为包括约或大约该值，除非上下文另有说明
。
例如，如果公开了值“10”，那么“约
10”也被公开
。
本文列举的任何数值范围旨在包括包含在其中的所有子范围
。
还应理解，如本领域技术人员恰当地理解的，当公开了一个值时，则“小于或等于”该值
、“大于或等于该值”且值之间的可能范围也被公开
。
例如，如果公开了值“x”，那么“小于或等于
x”以及“大于或等于
x”(
例如，其中
x
为数值
)
也被公开
。
还应当理解，在整个申请中，以多种不同的格式提供数据，并且该数据表示数据点的任何组合的端点和起始点以及范围
。
例如，如果公开了特定数据点“10”和特定数据点“15”，则应当理解，大于
、
大于或等于
、
小于
、
小于或等于
、
和等于
10
和
15
以及在
10
和
15
之间被认为是公开的
。
还应当理解，还公开了两个特定单位之间的每个单位
。
例如，如果公开了
10
和
15
，则也公开了
11、12、13
以及
14。
197.虽然上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行若干改变中的任一个
。
例如，在替代实施例中，通常可以改变执行各种所描述的方法步骤的顺序，并且在其他替代实施例中，可以一起跳过一个或更多个方法步骤
。
各种装置和系统实施例的可选特征可以被包括在一些实施例中而不被包括在其他实施例中
。
因此，前面的描述主要被提供用于示例性目的，并且不应被解释为限制如在权利要求中阐述的本发明的范围
。
198.本文所包括的示例和说明通过说明而非限制的方式示出其中可以实践主题的具体实施例
。
如所提到的，可以利用和从其推导出其他实施例，使得可以做出结构和逻辑替换和改变而不脱离本公开的范围
。
仅为了方便，本发明性主题的这样的实施例在本文中可单独地或共同地由术语“发明”来指代，并且如果实际上多于一个被公开的话，不意图将本技术的范围主动地限制为任何单个发明或发明概念
。
因此，虽然本文已经说明和描述了特定实施例，但是被认为实现相同目的的任何布置可以替代所示的特定实施例
。
本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变型
。
在阅读以上描述后，本领域的技术人员将明白以上实施例的组合以及本文非具体描述的其他实施例
。