專利名稱：可操縱管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種增強了控制并簡化了結構的可操縱管，其被用于高精度應用或者 醫(yī)療應用。
背景技術：
本發(fā)明涉及一種用于高精度機械應用或者具有微創(chuàng)性質的醫(yī)療應用(例如，外科 手術、血管內手術，或者用作內窺鏡)的器械，其包括中空的管件(1)，該管件具有形成控制 頭的近端可彎區(qū)段(4)；遠端可彎區(qū)段(5)，其形成效應器一即可操縱末端一并且響應于 控制端的運動而撓曲；以及位于上述兩區(qū)段(4、5)之間的抗彎區(qū)段(6)，它將控制端的運動 傳遞到效應器。該管件優(yōu)選由一個或者多個具有基本實心壁的管形成。高精度器械應用于 需要在受限空間內進行精確遙控運動的應用場合，比如醫(yī)療應用，以及諸如發(fā)動機、管路、 閥門以及其它機械系統之類封閉裝置的檢查和維修?，F有技術中已知一種具有可控末端的器械的概念。例如，W003/037416描述了一 種機構，它使諸如導管之類的撓性體的某些部分在一個平面內偏轉或者通過利用牽引線而 在多于一個的平面內沿多個方向偏轉。為了控制遠端的偏轉，許多設計都引入了操縱索線。 通常這些索線都是穿過位于管壁或其管腔中的導向套筒引入的。將操縱索線保持就位的這 些導向套筒笨重而且增大了壁的截面。例如，US-A-2006/0178556(參見圖IA和1C)，其記載了一種可操縱裝置，該裝置具 有一圈連接到頭部的縱向延伸的索線101，所述索線沿徑向方向牢固地固定。然而這種器械 的一個缺點是，索線穿過沿索線的縱向方向設置的導向套筒102引入，這增加了該器械的直徑。W002/13682中已經描述了一種省卻這些套筒的系統(參見圖IB和1D)，其披露了 一種也具有一圈索線103的可操縱裝置，包括連接于頭部的縱向延伸的索線，這些索線沿 徑向固定。和US-A-2006/0178556中索線穿過導向套筒引入不同的是，這里的索線是以并 排布置的方式填充了在其它情況下套筒所在的空間。這種系統的缺點是對于給定的外徑而 言要求使管腔徑最大化一即對于大部分應用而言要求管壁較薄一所帶來的高制造成本。 當增大內徑同時保持薄壁時可看到操縱線的數量急劇增加，例如，對于直徑為Imm的管腔 需要25條0.2mm的牽引線。另外，大量直徑較細的線的對齊和適當的預張緊提出了很大的 技術挑戰(zhàn)。而且，可以預見到直徑較細的線可能在套筒內周向滑動、絞纏或者摩擦。使頭部和末端充分附連也是很有難度的。標準的附連技術包括釬焊、夾持、卷邊、 使用小螺栓、膠合、打結、通過剛性終端盤的索線U型彎或者激光焊接。通常這些附連技術 都會產生笨重的接頭，其中某些技術甚至削弱索線。另外，在現有技術中采用壓縮彈簧對末端進行預擠壓，但是這減少了它的扭轉和 彎曲穩(wěn)定性，意味著末端很容易因受外力施加而從彎曲位置偏轉。而且，例如在外科工具手 術期間通過牽拉工具控制線產生的軸向壓縮會引起末端變直一即一種稱為串擾的現象， 這種現象是應該避免的。
可操縱管的一個具體的應用是神經外科領域。神經外科內窺腦室內手術通常用稱 為Caemaert內窺鏡的神經外科器械實施。這是一種具有 6mm的外徑和四個管腔的剛性 長軸。一個管腔用于光學元件，一個用于工作通道，還有兩個用于沖洗流體。這種內窺鏡穿 過頭骨中的鉆孔引入；該軸在非功能區(qū)刺入腦組織，然后進入充滿液體的腦室。為了到達最 中央的腦室一稱為第三腦室一需要穿過重要的環(huán)狀結構，孟氏孔。損傷該結構會導致健 忘癥。到達第三腦室使得能夠實施多種外科手術，比如腦膜開孔或者腦瘤摘除。后者是最 具挑戰(zhàn)性的手術，它要求依次地使用凝血、夾持和抽吸。采用現有的技術，尤其是當可操縱 管之一是可操縱抽吸導管時一其還要求適于排出組織碎塊的較大管腔，內窺鏡的軸內不 能具有多于一個的可操縱管。所以，本發(fā)明通過提供一種可靠且制造成本經濟、具有大直徑管腔且使外徑最小 化的可操縱管而解決了現有技術中的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個實施方式是一種可操縱管(100)，包括中空長形管件(1)，所述中空 長形管件(1)具有近端端部(2)；遠端端部(3)；位于所述近端端部(2)和所述遠端端部 (4)之間的壁面，所述壁具有基本均一的厚度；抗彎區(qū)段(6)，所述抗彎區(qū)段(6)的兩側有形 成控制器的近端可彎區(qū)段(4)和形成效應器的遠端可彎區(qū)段(5)，其中，-在所述抗彎區(qū)段(6)中，所述管件⑴的壁包括多個縱向狹縫(7)的結構，形成 多個縱向條帶(8、8')，-在所述近端可彎區(qū)段(4)和遠端可彎區(qū)段(5)中，所述管件(1)的壁包括多條縱 向線(9,9' UOUO')的結構，-至少一個條帶(8)與所述近端可彎區(qū)段(4)中的線(9)和所述遠端可彎區(qū)段(5) 中的線(10)相連接，使得所述控制器中的所述線(9)的平移通過所述條帶(8)傳遞到所述 效應器中的所述線(10)，-管件⑴的位于近端可彎區(qū)段⑷近端的近端環(huán)形區(qū)(11)在周向上是完整的，-管件(1)的位于遠端可彎區(qū)段(5)遠端的遠端環(huán)形區(qū)(12)在周向上是完整的。本發(fā)明的另一個實施方式是一種可操縱管(100)，包括中空長形管件(1)，所述中 空長形管件(1)具有近端端部(2)；遠端端部(3)；位于所述近端端部(2)和所述遠端端 部(4)之間的壁面；抗彎區(qū)段(6)，所述抗彎區(qū)段(6)的兩側有形成控制器的近端可彎區(qū)段 (4)和形成效應器的遠端可彎區(qū)段(5)，其中，-在所述抗彎區(qū)段(6)中，所述管件⑴的壁包括多個縱向狹縫(7)的結構，形成 多個縱向條帶(8、8')，-在所述近端可彎區(qū)段(4)和遠端可彎區(qū)段(5)中，所述管件(1)的壁包括多條縱 向線(9,9' UOUO')的結構，-至少一個條帶(8)與所述近端可彎區(qū)段(4)中的線(9)和所述遠端可彎區(qū)段(5) 中的線(10)相連接，使得所述控制器中的所述線(9)的平移通過所述條帶(8)傳遞到所述 效應器中的所述線(10)，-所述管件(1)的近端環(huán)形區(qū)(11)位于所述近端可彎區(qū)段(4)的近端，所述近端 線(9)錨固于所述近端環(huán)形區(qū)(11)，
-所述管件(1)的遠端環(huán)形區(qū)(12)位于所述遠端可彎區(qū)段(5)的遠端，所述遠端 線(10)錨固于所述遠端環(huán)形區(qū)(12)。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述縱向條帶 (8,8')中的一個或多個相對于所述中空長形管件(1)的縱向軸線(A，A')對齊或傾斜。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，所述縱向條帶(8、 8')中的一個或多個至少部分地呈直線形。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述縱向條 帶(8、8')中的一個或者多個設有互連結構、非徑向狹縫或螺旋形切口以將條帶保持在一 起。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，多個縱向線 (9,9' UOUO')由所述近端可彎區(qū)段⑷和/或所述遠端可彎區(qū)段(5)中的縱向孔(13、 13'、14、14')分開。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，可彎區(qū)段(4、 5)中的線(9、9' UOUO')比所述抗彎區(qū)段(6)中的條帶(8)更窄。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，線(9、9'、 10、10')的最窄周向寬度比條帶(8)的最窄周向寬度小0%到90%。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，線(9、9'、 10、10')的最窄周向寬度比條帶(8)的最窄周向寬度小0%到90%。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述線(9、 9' UOUO')中的一個或多個相對于所述中空長形管件(1)的縱向軸線(A，A')對齊或 傾斜。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述線(9、 9' UOUO')中的一個或多個至少部分地呈直線形。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述近端可彎 區(qū)段(4)和/或遠端可彎區(qū)段(5)基本由與所述抗彎區(qū)段(6)的材料不同的材料形成。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括外套(20)， 所述外套(20)至少部分地覆蓋所述中空長形管件(1)的外側表面，同時允許所述條帶(8、 8')和所述線(9、9' UOUO')在內部進行平移運動。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述外套 (20)在至少覆蓋所述可彎區(qū)段(4、5)的區(qū)域中是撓性的。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述外套 (20)在覆蓋所述抗彎區(qū)段(6)的區(qū)域中的撓性小于在至少覆蓋所述可彎區(qū)段(4、5)的區(qū)域 中的撓性。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括內襯(50)， 所述內襯(50)至少部分地襯在所述中空長形管件(1)的管腔(15)中，同時允許所述條帶 (8,8')和所述線(9、9' UOUO')在外部進行平移運動。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中位于所述線 (9,9' UOUO')之間的所述孔(13、13'、14、14')中的一個或者多個設有間隔部(16)。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括位于所述近端端部(2)的抓手(70)，所述抓手(70)構造成用于控制位于所述遠端端部(3)的一套鑷子 (80)。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括位于所述遠 端端部(3)的內窺鏡攝像機或者鏡頭。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括位于所述遠 端端部(3)的切割工具(剪刀、刀、鉆具，磨具，研磨機，切刀(knibbler))。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括位于所述遠 端端部(3)的傳感器(溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器、氣體傳感器、放射性傳感器)。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括位于所述遠 端端部⑶的電極(刺激電極、記錄電極、凝血電極)。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述區(qū)段由所 述中空管件的基本實心的管壁在制造過程中形成，并且所述可彎區(qū)段通過從所述基本實心 的管壁上去除材料而形成。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中所述近端可彎 區(qū)段(4)中的線(9)和/或所述遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)設置有一個或者多個狹縫， 所述狹縫構造成增加所述線的撓性。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述近端環(huán)形 區(qū)(11)和/或遠端環(huán)形區(qū)(12)由一個或者多個周向互鎖元件形成。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述近端可彎 區(qū)段(4)中的線(9)和/或所述遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)通過焊接、膠合、釬焊或通 過互鎖而連接于所述條帶。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述遠端可彎 區(qū)段(5)中的線(10)和/或所述近端可彎區(qū)段⑷中的線(9)在其最薄區(qū)域中的厚度小 于相連的條帶(8)在其最薄區(qū)域中的厚度。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述近端可彎 區(qū)段⑷中的線(9)和/或所述遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)由比相連的條帶⑶中所 用的材料撓性更強的材料制成。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述長形管件 (1)包括由位于兩個相鄰條帶(8、8')之間的孔所形成的側口(40)。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中，所述長形管件 (1)包含限位機構(41)，所述限位機構(41)限制兩個條帶(8、8')之間可相對滑動的運動范圍。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，其中長形管件(1) 與所述外套(20)和所述內襯(50)之一是可同軸旋轉元件，所述可操縱管(100)還包括由 位于任一可同軸旋轉元件中的徑向凸起(45a、45' a)形成的旋轉限制機構(44，44')，所 述徑向凸起(45a、45' a)與位于所述可操縱管(100)的另一可同軸旋轉元件中的往復運動 槽(45b、45' b)以可縱向滑動的方式連接，用于減少或者防止所述長形管件(1)相對于所 述外套(20)或內襯(50)的旋轉。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括機電致動器，
8所述機電致動器構造成用于以可控的方式使所述近端可彎區(qū)段(4)在自身的運動范圍內 移動，以及可選地使所述可操縱管(100)繞自身的縱向軸線(A，A')旋轉。本發(fā)明的另一個實施方式是一種如上所述的可操縱管(100)，還包括制動機構，所 述制動機構構造成用于防止所述條帶(8、8')相對于所述外套(20)或者內襯(50)的滑動運動。本發(fā)明的另一個實施方式是一種操縱導件(119-圖17)，其包括長形縱向件 (122)，所述長形縱向件(122)具有近端端部(126)和遠端端部(128)，所述近端端部(126) 設有用于附接到身體的臂的一部分上的臂箍(123)，且所述遠端端部(128)設有構造成用 于附接于醫(yī)療器械(120)的內接口(160)，所述操縱導件構造成使所述器械的近端端部 (126)位于所述臂的手(138)的附近，并通過所述臂的所述部分的運動致動所述器械(120) 進行樞轉運動。本發(fā)明的另一個實施方式是一種可鎖定的鉸接臂(170-圖18)，其包括多個接續(xù) 布置的、由可鎖定接頭(180、182、184)連接的剛性連桿(172、174、176、178)，一端具有構造 成剛性附接于手術臺(171)的基部連桿(172)，另一端具有連接于可鎖定球窩接頭(152)的 效應器連桿(178)，所述球窩接頭構造成耦接于內接口裝置(160)，醫(yī)療器械(120)穿過所 述內部端部裝置(160)設置，所述可鎖定球窩接頭(152)還構造成用于使所述內接口裝置 (160)相對于所述效應器連桿(178)樞轉。本發(fā)明的另一個實施方式是一種用于可操縱管的旋轉限制機構，包括多個呈圓筒 狀布置的索線，所述索線的周向側部有內部管狀支撐件和外部管狀支撐件，其中所述呈圓 筒狀布置的索線與所述內部管狀支撐件和外部管狀支撐件之一是可同軸旋轉元件，所述旋 轉限制機構由位于任一可同軸旋轉元件中的徑向凸起形成，所述徑向凸起與位于所述可操 縱管的另一可同軸旋轉元件中的往復運動槽以可縱向滑動的方式連接，用于減少或者防止 所述呈圓筒狀布置的索線相對于所述內部管狀支撐件或外部管狀支撐件同軸旋轉。


圖IA和IB示出了現有技術中的裝置的剖切截面圖，該裝置包括穿過導向襯套 (圖1A)引入的或并排布置(圖1B)的多條索線。圖IC和ID分別示出了橫切圖IA和IB中所示裝置的截面圖，并指出了外管徑(OD) 和內管徑(ID)。圖2A示出了本發(fā)明的裝置的剖切截面圖，包括長形的管件1，其設有可選的外套 20和內管50。以下將介紹外套和內管并不是必要的，畫出它們是為了便于和現有技術做比較。圖2B示出了本發(fā)明裝置的軸視截面圖，并指出了外管徑(OD)和內管徑(ID)。和 現有技術中已知裝置的尺寸對比優(yōu)勢明顯。圖3A示出了本發(fā)明的可操縱管處于非彎曲狀態(tài)的立體圖。圖3B示出了本發(fā)明的可操縱管的立體圖，其中近端端部和遠端端部撓曲。圖4A示出了本發(fā)明的可操縱管的尺寸，圖4B到4D示出橫截面的尺寸。圖5示出了具有孔中間隔部的近端可彎區(qū)段的立體圖。圖6A到6C示出了用于穩(wěn)定線的間隔裝置的替代性構造。在圖6A中交替的線呈波形彎曲，在圖6B中線設有齒，在圖6C中線設有空心環(huán)。圖7示出了外套的立體圖。圖8A到8C示出了立體圖，其中，條帶設有另外的周向狹縫(圖8A)，徑向和非徑向 狹縫的示例(圖8B)或互連結構的示例(圖8C)。圖9A示出了通過在兩個相鄰條帶之間切出孔而形成的側口，該側口用于允許線、 電線或者抽吸管側向穿出。圖9B示出了限位機構，它控制兩個條帶的滑動范圍，該限位件由固定于一個條帶 的齒形成，該齒與相鄰條帶中的往復運動槽口滑動連接，例如用于限制器械的動作角度。圖IOA示出了由固定于內管的徑向凸起(龍骨突)形成的旋轉限制件的示例，它 與形成于長形管件的兩個條帶之間的往復運動槽滑動連接，該旋轉限制件減少可操縱管繞 中軸線相對于內管的扭轉。圖IOB示出了由固定于內管的徑向凸起(龍骨突)形成的旋轉限制件的另一個示 例，它與由長形管件上移除條帶所形成的往復運動槽滑動連接，該旋轉限制件減少可操縱 管繞中軸線相對于內管的扭轉。圖IlA和IlB示出了圖IOA和IOB中的龍骨突的詳圖。圖12示出了遠端可彎區(qū)段的立體圖，其中四個條帶設有壓電馬達。圖13A示出了同軸操縱管的立體圖。圖13B示出了一連串接續(xù)布置的可操縱管(由馬達驅動的)，形成了具有多個運動 自由度的蛇狀鉸接管。圖14A和14B示出了由幾個部分組裝形成用于錨固線的完整環(huán)形區(qū)的可操縱管。圖15A到15D提供了適配有抓手(圖15A和15B)和鑷子(圖15C和15D)的可操 縱管的立體圖。圖16A示出了近端可彎區(qū)段的立體圖，其中條帶連接于桿狀線，所述線由與條帶 (例如由不銹鋼制成)不同的材料(例如鎳鈦諾)制成。圖16B示出了近端可彎區(qū)段的立體圖，其中條帶通過接頭連接于線，所述線由與 條帶不同的材料制造。圖17示出了可控導件的示意圖，該可控導件用于將具有縱向軸線的侵入式醫(yī)療 器械支撐在人體腔內并使其在人體腔內可樞轉地移動。圖18示出了本發(fā)明的可鎖定鉸接臂的示意圖。圖19示出了球窩接頭和形成可鎖定鉸接臂的一部分的內接口的橫截面圖。
具體實施例方式除非另行限定，否則本文所使用的所有科技術語都具有本領域普通技術人員通常 所知曉的含義。本文所引用的所有公開文獻通過參引而并入本文。本文所引用的所有美國 專利和專利申請均通過參弓I而將其全文、包括附圖并入本文。本文所用的冠詞“一”是指一個或者多于一個，即至少一個該冠詞的語法對象。例 如，“一聯接裝置”表示一個聯接裝置或者一個以上聯接裝置。由端值給出的數值范圍包括所有的整數值，并且在適當的情況下，還包括該范圍 內所包含的分數(例如，1至5當用于表示例如物體數量時可以包括1個、2個、3個、4個，當用于例如測量值時還可以包括1.5、2、2.75和3.80)。舉出端點也包括端值本身(例如， 1. 0 至 5. 0 包括 1. 0 和 5. 0)。說明書中通篇所用的術語“近端”和“遠端”，在該領域中應當被一般性地理解為器 械的朝向(近端)或遠離(遠端)外科醫(yī)生側。所以，“近端”是指朝向外科醫(yī)生側，即遠離 患者側。反之，“遠端”就是指朝向患者側，即遠離外科醫(yī)生側。以下說明書中參考了附圖，附圖例示了本發(fā)明的具體實施方式
，而并不意在限制 本發(fā)明。本領域技術人員應當理解，根據技術人員的常見實踐經驗可以對裝置進行適應性 修改并對部件和特征進行替換。本發(fā)明涉及一種薄壁可操縱管，該管具有能全方位運動且機械耦接的端部。參考 圖3A和3B，本發(fā)明的實施方式涉及可操縱管100，其包括中空長形管件1，該管件1具有近 端端部2、遠端端部3、位于所述近端端部2和遠端端部3之間的壁面、以及抗彎區(qū)段6，該 抗彎區(qū)段6側部具有形成控制器的近端可彎區(qū)段4和形成效應器的遠端可彎區(qū)段5的，其 中-在抗彎區(qū)段6中，該管件1的壁包括多個縱向狹縫7的結構，形成多個縱向條帶 8,8'，-在近端可彎區(qū)段4和遠端可彎區(qū)段5中，該管件1的壁包括多個縱向線9、9'、 10、10'的結構，-至少一個條帶8與近端可彎區(qū)段4中的線9和遠端可彎區(qū)段5中的線10相連 接，這樣控制器中的所述線9的運動通過條帶8平移到效應器中的所述線10，-管件1的近端環(huán)形區(qū)11位于近端可彎區(qū)段4的近端，-管件1的遠端環(huán)形區(qū)12位于遠端可彎區(qū)段5的遠端。本發(fā)明的另一個實施方式是一種具有近端端部2和遠端端部3的中空長形管件1， 包括-位于所述近端端部2和遠端端部3之間的壁面，-形成控制器的近端可彎區(qū)段4，-形成效應器并且響應于控制器的運動而撓曲的遠端可彎區(qū)段5，以及-位于上述區(qū)4、5之間的抗彎區(qū)段6，該抗彎區(qū)段6將控制器的運動傳遞到效應 器，其中-在抗彎區(qū)段6中，該管件的壁包括多個縱向狹縫7的結構，所述多個縱向狹縫7 位于多個縱向條帶8、8'的的側部，-在近端可彎區(qū)段4中，該管件的壁包括多個縱向近端線9、9'的結構，-在遠端可彎區(qū)段5中，該管件的壁包括多個縱向遠端線10、10'的結構，-至少一個條帶8與近端可彎區(qū)段4中的線9和遠端可彎區(qū)段5中的線10相連 接，這樣控制器中的所述線9的平移通過條帶8傳遞到效應器中的所述線10，-管件1的近端環(huán)形區(qū)11位于近端可彎區(qū)段4的近端，-管件1的遠端環(huán)形區(qū)12位于遠端可彎區(qū)段5的遠端。操縱技術形成于管件1本身的壁中，所以明顯地減小了壁的厚度，消除了對索線 的要求以及索線的連接、對齊、預張緊方面的相關技術困難?？刹倏v管100通常由單個的基本實心壁的中空長形管件1形成，所述管件1根據本發(fā)明受到切割，優(yōu)選地采用精確切割系 統來切割。不需要附著工藝，所以能夠避免通常傳統管所涉及的笨重接頭，同時又不會和狹 窄的輪廓相沖突。本發(fā)明為管的端部提供了流線形延續(xù)的操縱條帶，從而大大降低了破損 的風險。由于部件是可拆卸的，所以便于消毒?？商娲?，所述管件通過組裝一個或者多個分別形成的拼接件而形成。可彎區(qū)段可彎區(qū)段4、5是這樣的區(qū)域，中空長形管件1在該可彎區(qū)段4、5中能夠撓曲，即偏 離抗彎區(qū)段6的縱軸線(A，A')。優(yōu)選地，管件1能沿任何方向彎曲，為效應器提供前后左 右方向上的運動以及這些方向之間的運動?？商娲?，該裝置的結構可以允許受限的運動， 例如，比如當多條線9、9' UOUO'連接到同一個條帶8時，所述可彎區(qū)段4、5只能左右運動。根據本發(fā)明的一個方面，在近端可彎區(qū)段4中管件的壁包括由縱向孔13、13'分 開的多條縱向近端線9、9'的結構。此時，可彎區(qū)段4、5的撓性主要是通過長形管件1的 壁上的、成形為提供多條窄線9、9' UOUO'的縱向孔13、13'、14、14'來實現的。這些孔 和線優(yōu)選地繞長形管件的周向均勻地布置，從而形成能夠彎曲而不會扭折的管狀壁。線9、 9' UOUO'的數量優(yōu)選為1個，2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個或更多。孔13、13'、 14,14'的數量優(yōu)選為2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個或更多。本領域技術人員能夠理解，即使沒有縱向孔13、13'，可彎區(qū)段4、5也仍然具有必 需的彎曲性能。此時，線9、9' UOUO'將具有和條帶8同樣的周向寬度，并可以是條帶8 的延伸段。通常外套20有助于可彎區(qū)段4、5和抗彎區(qū)段6中的差異化可撓性，如下文介紹 的那樣。線9、9' UOUO'優(yōu)選地繞長形管件的周向均勻地布置，從而形成管壁。線9、9'、 IOUO'的數量優(yōu)選是1個，2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個，或者更多。可彎區(qū)段4、5中的線9、9' UOUO'可以比抗彎區(qū)段6中的條帶8更窄，所以能 夠呈現更大的撓性，這有助于所述區(qū)的彎曲性能。可替代地，可彎區(qū)段4、5中的線9、9'、 IOUO'與抗彎區(qū)段6中的條帶8具有相同寬度，如這里介紹的那樣。根據本發(fā)明的一方 面，線9、9' UOUO'在最窄處的周向寬度(WPW或WDW)比條帶8最窄處周向寬度(WS)要 小 0%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、 60%,65%,70%,75%,80%,90%,或者是上述任意兩個值之間的范圍內的數值。優(yōu)選地， WPW或WDW的值比WS的值小50 %到80 %，或者小0 %到80 %，然而在實踐中，確切的百分數 取決于長形管件的最終直徑以及所用的材料。根據本發(fā)明的一個方面，可操縱管具有構造成用于保持線之間的距離的一個或多 個間隔部。如果線9、9' UOUO'非常窄，例如，在僅采用3個條帶8時，在窄線9、9'、10、 10'之間的一個或者多個孔13、13'、14、14'中使用間隔部16 (參見圖5)可以通過減少線 的屈曲而提供更順暢的運動，然而這不是必要的。應當理解，間隔部可以是彎曲的以便與長 形管件1的圓筒形曲率相匹配。間隔部16可附接于環(huán)形區(qū)11、12。在激光切割過程中所遺留的部分壁可形成這些 固定間隔部?？商娲兀ㄟ^采用線9上的一個或者多個間隔部來保持線之間的間隔，所述間 隔部固定附接于線9，構造成用于與相鄰線9'滑動接觸從而保持距該線的距離。
根據本發(fā)明的一個方面，前述與線結合的間隔部由線9上的一個或者多個彎曲形 成。這樣彎曲的線17，17'可以呈圖示的波形，例如圖6所示。這些波紋具有凹部(上部) 和凸部(下部)，且這些波紋與兩側相鄰的直(非彎曲)線9、9'滑動接觸。彎線具有凸形 或者凹形波紋(未示出)、且這些波紋在一側與相鄰線的直線部分滑動接觸也在本發(fā)明的 范圍之內。在存在波紋的情況下，根據波紋的大小和線的長度，每條線的波紋數量可以是1 個，2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個，9個，10個，或者更多。例如，圖6A中所示的彎線 17,17'具有5個波紋?？商娲鼗蛘吒郊拥?，前述與線結合的間隔部由固定附接于線的齒狀凸起形成， 該齒狀凸起設計成和相鄰線滑動接觸。齒狀間隔部18、18'可附接成相對于線的縱向長度 成外凸或者內凹的關系，并且在一側與相鄰線的直線部分滑動接觸，如圖6B所示?？商娲?地，兩個或者多個齒狀間隔部可附接成其中一個相對于線的縱向長度成內凹關系而另一個 相對于線的縱向長度成外凸關系，并且在兩側都與相鄰線的直線部分滑動接觸(未示出)。 所述相鄰線可以是直的，或者可以設有一個或者多個齒。在存在齒狀部的情況下，根據波紋 的大小和所述線的長度，每條線的齒狀部的數量可以是1個，2個，3個，4個，5個，6個，7個， 8個，9個，10個，或者更多。例如，圖6B中所示的線9、9'設有2個波紋?？商娲鼗蛘吒郊拥?，前述與線結合的間隔部可由當在線上同一位置處疊加前述 凹凸波紋時出現的結構形成，即形成環(huán)形間隔部，它在兩側都和相鄰線的直線部分滑動接 觸。所述相鄰線可以是直的，也可以設有一個或者多個環(huán)形間隔部。所述環(huán)形間隔部19， 19'由圖6C中所示的空心環(huán)形成，或者由實心環(huán)形成(未示出)。所述環(huán)可以呈圓形或者 橢圓形。在存在環(huán)的情況下，根據環(huán)的大小和線的長度，每條線的環(huán)的數量可以是1個，2 個，3個，4個，5個，6個，7個，8個，9個，10個，或者更多。例如，圖6C中所示的線9、9 ‘設 有1個波紋。根據以上描述可以理解，用于保持線間間隔的任何其它切割圖案也包括在本發(fā)明 的范圍內。一種選擇是將可彎區(qū)段4、5中的一個或者多個線9、9' UOUO'減薄，即減小材 料的厚度(TP或者TD)以產生更大的撓性。減薄可以通過化學蝕刻或者其它公知手段來實 現。一種選擇是將可彎區(qū)段4、5中的一個或者多個線9、9' UOUO'進行圓化以消除銳角。 圓化可以通過電解拋光或者其它本領域公知手段實現。提供撓性的線9、9' UOUO'不需要如例如圖4A所示那樣呈直線形和在處于非 撓曲狀態(tài)時相對于縱向軸線(A，A')對齊。線9、9' UOUO'中的一個或者多個可以相對 于中空長形管件1的縱向軸線(A，A')對齊或傾斜。線9、9' UOUO'中的一個或者多個 可以至少部分呈直線形，但也可以設想其它圖案，如波狀線17(圖6A)或是弧形線，或者支 架產品中可見的其它任何適合圖案都在本發(fā)明的范圍內。如前面所述，一個或多個線可設 有齒狀間隔部18 (圖6B)，或者設有環(huán)形間隔部19 (圖6C)。根據本發(fā)明的一方面，線9是插入或者激光焊接到條帶8和環(huán)形區(qū)11中的小鉆孔 內的實心鎳鈦諾桿95、95'(圖16A)。根據本發(fā)明的另一方面，線9的制造材料不同于鄰 接的條帶8，并且線9通過接頭90附接于所述條帶(圖16B)。接頭90優(yōu)選是鳩尾形接頭 之類。
控制器當控制器(近端可彎區(qū)段4)撓曲時，它的運動就通過抗彎區(qū)段6傳遞到效應器 (遠端可彎區(qū)段5)，該效應器響應于控制器的運動發(fā)生撓曲?？刂破骺梢允謩硬倏v或者可 以被耦接于機械運動裝置(例如為機電式的)。當耦接到機械運動裝置時，可通過例如使用 遠程手術系統來伺服地致動控制器的運動。機電式運動也可以替代性地或附加地采用線性 馬達來實現，該馬達對管件1的條帶8產生影響，如下文描述的那樣。可以通過使得管件1的直徑朝近端端部2相比于長形管件的其余部分逐漸增加來 增大近端可彎區(qū)段4(控制器)的彎曲力偶或杠桿作用。根據本發(fā)明的一個方面，當將近 端可彎區(qū)段4的最大直徑和管的其余部分的最小直徑進行比較時，在近端可彎區(qū)段4中管 的直徑比其余部分中管的直徑要大5%、10%、15%、20%、25%、30%、50%、100%、200%、 300 %A00 %>500 %,600 %,700 800%,900%, 1000 %,2000 %、或者更多，或者是介于上 述任意兩個值之間的范圍中的值?？商娲兀硕瞬靠梢怨潭ㄓ谌f向板或者萬向球。該增加的彎曲力偶對于很長 的動脈內導管一其中在動脈結構中管路的彎曲路徑會導致更多的壓力損失一是有益的。如本文所述，近端可彎區(qū)段4 (控制器)可以耦接于機械運動裝置，特別是機電裝 置。本發(fā)明的一個實施方式是用于本發(fā)明的可操縱管100的機電控制器，其包括保持器和 機電致動器，該保持器構造成用于可拆卸地附接本發(fā)明的可操縱管，機電致動器構造成用 于使近端可彎區(qū)段4 (控制器)在其運動范圍內可控地移動，并且可選地使可操縱管繞其中 軸線旋轉。該保持器優(yōu)選地附接在抗彎區(qū)段6的區(qū)域中。所述的附接是可拆卸的，這意味 著能夠互換可操縱管而使用同一控制器；這樣做的優(yōu)點是在需要的時候能夠拆卸可操縱管 以進行消毒或者替換，而不需要改變機電控制器。機電致動器可包括兩個或者多個伺服馬 達，這些伺服馬達布置成繞近端可彎區(qū)段4的樞轉點進行兩軸或三軸控制。本領域技術人 員將能夠基于本文的指導而實施機電控制器的合適的工作配置。效應器效應器(遠端可彎區(qū)段5)通常以鏡像的方式響應于控制器的運動而運動。例如， 控制器向前運動會導致效應器向后運動，反之亦然。得益于幾個因素，本發(fā)明的效應器提供了優(yōu)異的操縱穩(wěn)定性。由于線的末端相對 于管的中線橫向偏移得較遠，所以能夠獲得大彎矩。另外，推和拉都被傳遞到效應器，這些 力協作提供了較大的機械合力和精確的控制。效應器具有高抗彎剛度以限制諸如S形彎曲 等不期望的偏斜，并具有高抗扭剛度。即使處于彎曲位置，效應器也能承受很大的側向負載 并允許軸向旋轉(轉矩傳遞)。例如當需要將垂直于血管的剪刀的鉗口收攏時，這點尤其重 要。本發(fā)明的長形管件1是中空的，所以它可以用作管腔，提供從長形管件的近端端 部2到其遠端端部3的末端的通道。所以，效應器設有管腔，用于容納操作線，或者當該管 腔中布有不透水物質時用于容納流體。另外，效應器可適用于支撐一個或者多個用于遠程 操作的附加器械，如夾鉗、抓鉗、剪刀、吻合器、抽吸導管、激光光纖和持針器。效應器的上述 適用對于本領域技術人員是易于明白的，下面還將繼續(xù)介紹。抗彎區(qū)段抗彎區(qū)段6連接近端可彎區(qū)段4和遠端可彎區(qū)段5，并且將控制器的運動傳遞到效應器。在抗彎區(qū)段6中管件的壁包括多個縱向狹縫7的結構，這些縱向狹縫位于多個縱向 條帶8、8'側部。所述狹縫沿縱向(A-A')方向貫穿抗彎區(qū)段6，使每個條帶能夠獨立于相 鄰條帶地滑動。在傳遞力的過程中，條帶呈現出可忽略的柔性，所以對幾乎整個壁結構都實 現了有效利用。很明顯，當所述條帶相鄰地對齊以形成中空長形管件1時，降低了抗彎區(qū)段 6的撓性?？箯潊^(qū)段6的撓性比可彎區(qū)段4、5低得多。所述撓性可歸因為例如不存在孔或 者孔比較少，而在相反情況下，孔將提供撓性?？商娲兀诳箯潊^(qū)段中內襯或外套的撓性 比可彎區(qū)段小?？v向狹縫7以及縱向條帶8、8'優(yōu)選地繞長形管件的周向均勻地布置?？v 向條帶8、8'的數量優(yōu)選是2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個，或更多。縱向狹縫7的數 量優(yōu)選是2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個，或更多。同時，抗彎區(qū)段6中的可彎曲程度也比可彎區(qū)段4、5小，取決于縱向條帶8、8'或 狹縫7的數量、用于形成長形管件1的材料及其厚度。如前所述，至少一個條帶8與近端可彎區(qū)段4中的線9機械連接，并與遠端可彎區(qū) 段5中的線10機械連接，使得將控制器中的所述線9的平移經由條帶8傳遞到效應器中的 所述線10。所述連接通常是剛性的。連接到單個條帶的線的數量通常是2條一 一條近端 線9、9'和一條遠端線10、10'，但是，不是必須局限于這個數量?？梢栽O想，連接到單個條 帶8的線可以多于兩條，以便提供例如受限的運動，在全范圍運動可能會導致檢查對象或 手術對象損傷的應用中需要受限的運動。如前所述，可彎區(qū)段的線9、9' UOUO'在最窄處的周向寬度(WPW或WDW)比抗彎 區(qū)段6中的條帶8在最窄處的周向寬度(WS)要小0%、1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、 20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、90%，或者是 上述任意兩個值之間的范圍內的值。優(yōu)選地，WPW或WDW的值比WS的值小50%到80%，或 者小0%到80%，然而在實踐中，確切的百分數取決于長形管件的最終直徑以及所用的材 料。縱向狹縫7以及縱向條帶8、8'不需要如例如圖4A所示那樣呈直線形和相對于縱 向軸線(A，A')對齊。縱向條帶8、8'中的一個或者多個可以相對于中空長形管件1的縱 向軸線(A，A')對齊或傾斜。縱向條帶8、8'中的一個或者多個可以至少部分呈線形，但 也可以設想其它圖案，如螺旋帶形或者例如支架產品中可見的任何合適的圖案。根據本發(fā)明的一個方面，抗彎區(qū)段包括制動機構，該制動機構構造成當它被致動 時能阻止條帶8、8'的滑動運動。當實施制動時，遠端可彎區(qū)段5的位置被固定；也就是， 遠端可彎區(qū)段5變得抵抗施加于其上的力。制動可以采取任何形式，例如，內徑可根據受壓 縮程度而變化的可壓縮環(huán)形環(huán)。當所述環(huán)被沿著它的中線壓縮的時候，環(huán)的內圓周對長形 管件1的條帶8、8'施加壓力。根據本發(fā)明的一個方面，長形管件1包括通過在兩個相鄰條帶8、8'之間切出孔 而形成的側口 40，如例如圖9A所示。所述孔的尺寸設計成保持條帶在縱向方向上的完整 性。形成所述孔的條帶相關區(qū)域的寬度可小于條帶的寬度WS(圖4C)。側口 40允許從側面 接觸可操縱管100或者內襯50的中空部。側口 40可允許線、電線或抽吸管道從中空長形 管件1或內襯50的中空部穿出?？商娲鼗蛘吒郊拥?，側口 40可以與可操縱管100的遠 端端部3的末端流體連通，允許從遠端端部3的末端附近引入流體(例如藥劑、清洗溶液、 造影劑)和/或抽吸。本領域技術人員能夠理解，任何內襯50或外套20均設有與長形管
15件1中形成的孔對齊的對應孔。根據本發(fā)明的一個方面，長形管件1包含限位機構41，該限位機構41控制兩個條 帶8、8'之間的相對滑動運動范圍。在優(yōu)選實施方式中，如圖9B所示，限位件41由固定在 一個條帶8的邊緣上的齒42a形成，該齒與相鄰條帶8 ‘的邊緣中的往復運動槽口或鋸齒狀 部42b滑動連接。當所述齒42a在極限運動范圍處接觸到遠端或近端槽口 42b邊緣時，該 齒42a在槽口 42b內的運動受到限制。限位機構41優(yōu)選位于抗彎區(qū)段6內。限位件的作 用是約束例如器械撓曲的范圍，即最大撓曲角度。根據本發(fā)明的一個方面，可操縱管100還包括旋轉限制機構44，44'(圖IOA 和10B)，它由位于一個可同軸旋轉元件(例如長形管件1)上的徑向凸起(公知的龍骨 突)45a、45' a形成，該龍骨突45a、45' a與位于可操縱管100的另一個可同軸旋轉元件 (例如外套20或內襯50)中的往復運動槽45b、45' b以能夠縱向滑動的方式連接，它被構 造成用于減少或者防止長形管件1相對于外套20或者內襯50的不必要的旋轉運動。雖然 在上述示例中龍骨突45a、45' a位于長形管件1上而槽位于外套20或者內襯50上，但是 槽可位于長形管件1上而龍骨突位于外套20或者內襯50上也在本發(fā)明的范圍之內。所述 旋轉限制機構44，44'優(yōu)選位于在抗彎區(qū)段6內。在向處于彎曲位置的器械的末端施加側 向力的情況下，旋轉限制機構44，44'是很重要的，否則該側向力會導致末端移動并使其定 位不當。根據在遠端端部3處所需的運動，槽45b、45' b可以是任何形狀，但所述槽45b、 45' b應當較窄并且與所述龍骨突45a、45' a充分嚙合以防止當向遠端可彎區(qū)段5施加轉 矩時所導致的遠端可彎區(qū)段5的自由轉動。優(yōu)選地，槽45b、45' b是直的，并且和抗彎區(qū)段 的縱向軸線(A，A')平行。根據本發(fā)明的一個方面，槽沿著條帶8、8'的至少部分長度設 置。根據本發(fā)明的另一個方面，槽沿著相鄰條帶8、8'之間的至少部分長度設置。根據本發(fā) 明的另一個方面，槽由長形管件1的、與線或環(huán)形區(qū)域斷開的條帶形成，如圖IOB所示。如果期望在遠端可彎區(qū)段5處進行旋轉運動，那么槽可以呈螺旋形。螺旋形可允 許在遠端可彎區(qū)段5撓曲的同時發(fā)生逆時針或者順時針旋轉。龍骨突可以一但不是必 須一比條帶的長度短得多。圖IOA和IOB描繪了設有旋轉限位件44，44'的可操縱管100， 其中龍骨突45a、45' a位于內襯50上而槽45b、45' b位于長形管件1上。圖IlA和IlB 分別詳細示出了圖IOA和IOB中所示的長形管件1內所設有的內襯50中的龍骨突45a。優(yōu) 選地，根據龍骨突和可操縱管1的長度，沿著同一直線路徑有1個，2個，3個，4個，5個，6 個，7個，8個，9個或10個、或更多對的龍骨突和槽。優(yōu)選地每20，30，45，60，72，90，120或 者180度設置至少一個龍骨突。以下情況也包括在本發(fā)明的范圍內將上述旋轉限位件44，44'應用于其它裝 置，根據相似的原理來操作，從而用覆有可獨立旋轉的內襯或外套的傳遞裝置(例如，條 帶、桿或索線)來傳遞作用力。例如，圖ID中的一條或者多條線可設有龍骨突，龍骨突與可 操縱管的外套或內襯中的往復運動槽以能夠縱向滑動的方式連接，這種布置用于減少或者 防止索線的圓柱體的不必要的旋轉運動。本發(fā)明的一個實施方式是用于可操縱管的旋轉限 制機構，其包括呈中空圓筒狀布置的多條索線，所述索線周向側部有內/外管狀支撐件從 而使索線呈圓筒狀布置，并且內外管狀支撐件之一是可同軸旋轉元件，該旋轉限制機構由 位于任一個可同軸旋轉元件中的徑向凸起形成，該徑向凸起與位于可操縱管的另一個可同軸旋轉元件中的往復運動槽以能夠縱向滑動的方式連接，該旋轉限制機構構造成用于減少 或者防止圓筒狀布置的索線相對于內管狀支撐件或外管狀支撐件的同軸旋轉。根據本發(fā)明的一個方面，控制器可以通過使用諸如壓電馬達(例如 Piezo LEGS )之類的線性馬達來操作。該壓電馬達60可以繞管件1(圖8)的條帶(之 內或者之外，平行或依次)徑向布置。壓電馬達60可以繞著管件1(圖8)的內側或者外側 布置。每個條帶8可以有一個或者多個壓電馬達60 (例如1個，2個，3個，4個，5個，6個， 7個，8個，9個，10個或更多)。壓電馬達60的運動部分與條帶8機械接觸，而壓電馬達60 的框架可以附接于可操縱管上的靜止元件，如外套20(未示出)。根據本發(fā)明的一個方面， 條帶可以用Flexinol 來致動。Flexinol 致動器以類似于肌肉的方式收縮，收縮量為縮 短或延長大約4-5%；因此，當它們“開”的時候收縮，“關”的時候松弛。條帶的運動可以通 過在中空管件1的致動條帶8之間設置隔離條帶的方式來實現。有利地，使用線性馬達使 得能夠以端對端的方式連接多個由馬達驅動的可操縱管，從而提供在效應器端具有較寬活 動范圍的蛇狀管(圖13B)。近端可彎區(qū)段4采用上述構造不是必須的。當通過由馬達驅動 的旋轉接頭連接可操縱管100時，進一步擴大了活動范圍。本發(fā)明的一個實施方式是一種 由兩個或者多個(例如2個，3個，4個，5個，6個，7個，8個，10個或更多個)由馬達驅動的 可操縱管形成的組合可操縱管，這些由馬達驅動的可操縱管接續(xù)布置并通過剛性或旋轉接 頭連接。本發(fā)明的一個實施方式是一種由兩個或者多個(例如2個，3個，4個，5個，6個，7 個，8個，10個或更多個)沒有近端可彎區(qū)段4和近端環(huán)形區(qū)11的由馬達驅動的可操縱管 形成的組合可操縱管，這些馬達驅動的可操縱管接續(xù)布置并通過剛性或者旋轉接頭連接。采用更復雜的切割圖案的條帶8、8'也在本發(fā)明的范圍內，其中縱向條帶8、8' 中的一個或者多個通過互連機構(圖8C)、非縱向狹縫(圖8A)、非徑向狹縫(圖8B)或縱 向螺旋形切槽保持在一起(互鎖)。在該情況下，可以一但不是必須地一省去內外覆層。 通過這種方式，能夠解決關于蒸汽到達所有區(qū)域和管的消毒問題。注意另一種解決消毒問 題的方式是使可操縱管以及所有覆蓋物或襯套是開孔的和/或可拆卸的。在采用非徑向狹縫(圖8B)的情況下，狹縫偏離長形管件的徑向。圖8B描繪了沿 抗彎區(qū)段的橫向(C-C')截面截取的狹縫的斷面形狀。注意，各條帶之間的距離被夸大了 ； 實際上，這些條帶滑動接觸。一般情況下，狹縫7，7'會聚于半徑。當采用非徑向狹縫時，條 帶8-1兩側的狹縫7-1、7-2都可偏離半徑，形成了具有朝外的錐形邊緣的條帶8-1?？商娲?地，當采用非徑向狹縫時，條帶8-2兩側的狹縫7-3、7-4都偏離半徑，形成了具有朝內的錐 形邊緣的條帶8-2。環(huán)形區(qū)近端可彎區(qū)段4的近端有中空長形管件1的近端環(huán)形區(qū)11。近端環(huán)形區(qū)11與近 端可彎區(qū)段4鄰接并位于近端可彎區(qū)段4的近端。近端線9、9'可以錨固于近端環(huán)形區(qū)11。 近端環(huán)形區(qū)在周向上可以是完整的。換句話說，中空長形管件1的完整區(qū)可以是未受切割 的，沒有允許在近端環(huán)形區(qū)11內發(fā)生滑動運動的狹縫或孔。根據本發(fā)明的另一個方面，近 端環(huán)形區(qū)11由一個互鎖部件形成，該互鎖部件呈圓筒狀合攏從而形成具有固定周向形狀 的區(qū)域。根據本發(fā)明的另一個方面，所述近端環(huán)形區(qū)11由兩個或者更多個互鎖子部件46、 46'(圖14)形成，所述互鎖子部件46、46'呈圓筒狀地裝配在一起從而形成具有固定周 向形狀的區(qū)域。該互鎖結構防止了子部件之間的相對滑動。得益于該特性，遠端環(huán)形區(qū)12可具有恒定的寬度；在近端可彎區(qū)段4撓曲時該寬度基本不變。該區(qū)域可以呈環(huán)形。從近 端可彎區(qū)段4延伸的線9、9'被剛性地附接于近端環(huán)形區(qū)11。通常線9、9'繞近端環(huán)形區(qū) 11的周向均勻地布置。類似地，遠端可彎區(qū)段5的遠端有中空長形管件1的遠端環(huán)形區(qū)12。遠端環(huán)形區(qū) 12與遠端可彎區(qū)段5鄰接并位于遠端可彎區(qū)段5的遠端。遠端線10、10'可以錨固于遠端 環(huán)形區(qū)12。遠端環(huán)形區(qū)在周向上可以是完整的。換句話說，中空長形管件1的完整區(qū)可以 是未受切割的，沒有允許在遠端環(huán)形區(qū)12內發(fā)生滑動運動的狹縫或孔。根據本發(fā)明的另一 個方面，遠端環(huán)形區(qū)12由一個互鎖部件形成，該互鎖部件呈圓筒狀合攏從而形成具有固定 周向形狀的區(qū)域。根據本發(fā)明的另一個方面，遠端環(huán)形區(qū)12由兩個或者更多個互鎖子部件 (圖14)形成，所述互鎖子部件呈圓筒狀地裝配在一起從而形成具有固定周向形狀的區(qū)域。 該互鎖結構防止了子部件之間的相對滑動。得益于該特性，遠端環(huán)形區(qū)12可具有恒定的寬 度；在遠端可彎區(qū)段5撓曲時該寬度基本不變。該區(qū)域可以呈環(huán)形。從遠端可彎區(qū)段5延 伸的線10、10'被剛性地附接于遠端環(huán)形區(qū)12。通常線10、10'繞遠端環(huán)形區(qū)12的周向均 勻地布置。采用一個或多個互鎖部件來形成遠端環(huán)形區(qū)12和近端環(huán)形區(qū)11能夠提供由一 個、兩個或者多個切割部件或者模制部件(圖14)來形成長形管件的高效結構，也就是，不 需要切割完整的管。例如，長形管件可以以以下方式形成將含有合適元素的平板材料合攏 成圓筒狀，然后在端部借助遠端環(huán)形區(qū)12和近端環(huán)形區(qū)11中的互鎖周向接頭進行連接，從 而形成可用長形管件?？商娲兀山柚h端環(huán)形區(qū)12和近端環(huán)形區(qū)11中的互鎖周向接 頭將在可彎區(qū)段可選地減薄的單獨條帶、線和環(huán)形扇段組裝起來。根據實際應用，環(huán)形區(qū)11、12可以具有任意的縱向長度。然而該長度應當足夠長 以提供足夠的強度，以避免因線9、9' UOUO'中的張力導致的環(huán)形區(qū)11、12扭曲。有利 地，可以在近端端部2處進行延長以提供更大的杠桿作用?；蛘?，可以在遠端端部2處進行 延長以提供更大的活動。較短的遠端環(huán)形區(qū)12能提供更精確的角度控制。長形管件的材質所述長形管件1可以用能提供所需拉伸和彎曲性能的任何材料制成。合適的材料 包括不銹鋼、鈷鉻合金、諸如Nitinol 等形狀記憶合金、塑料、聚合材料、復合材料或者其 它可切割材料。根據本發(fā)明的一個方面，長形管件ι通體由相同材料制成，例如不銹鋼或鎳 鈦諾。根據本發(fā)明的一個方面，長形管件ι由兩種或者更多種不同材料制成，例如抗彎區(qū)段 6用一種材料(例如不銹鋼)制成，可彎區(qū)段4、5用另外一種材料(例如鎳鈦諾)制成。圖 16A和16B中給出了上述構造的一個例子，后面將另行描述?？商娲?，可在同一管內使用 不同材料，例如用兩種不同的材料擠壓成型。長形管件的形狀和尺寸長形管件1優(yōu)選在非撓曲狀態(tài)下呈圓筒形(圖4A)，具有縱向軸線(A，A')。下 面所討論的尺寸指的是長形管件1在非撓曲狀態(tài)下的尺寸，并且指的是最大點處的測量值 而不是平均值。長形管件1從近端端部2末端到遠端端部3末端的總長度L取決于長形管件所使 用的材料，考慮其延伸性和推送性、厚度和直徑。理論上，任何長形管件長度都是可行的，只 要近端可彎區(qū)段能夠提供足夠杠桿作用即可，例如通過延長近端環(huán)形區(qū)的長度而實現這一點。在醫(yī)療應用中，總長度達到150cm是理想的(例如血管內導管)，并且可以設想在大部 分需要精確控制的應用中(例如手術和內窺檢查)，其總長度在IOcm到40cm之間。近端可彎區(qū)段的長度LP取決于前述長形管件所使用的材料，以及所需的運動程 度、力和精度。一般來說，LP值越高，傳遞到效應器的力越大，然而需要的動作越大。期望LP 值是 L 值的 1%,1. 25%, 2%, 2. 5%, 3%, 3. 5%,4%,4. 5%, 5%,6%, 7%,8%,9%, 10%, 15%或20%?？梢栽O想在大部分需要精確控制的應用中，對于40cm長的長形管件1而言， LP為0. 5、2或3cm,優(yōu)選地介于0. 5cm和3cm之間。遠端可彎區(qū)段的長度LD取決于前述長形管件所使用的材料，以及所需的運動程 度、力和精度。一般來說，LD值越高，端部能夠施加的力越小，然而動作越大。期望LD值 是 L 值的 1%,1. 25%, 2%, 2. 5%, 3%, 3. 5%,4,4. 5%, 5%,6%, 7%,8%,9%, 10%, 15% 或20%?？梢栽O想在大部分需要精確控制的應用中，對于40cm長的長形管件1而言，LD為 0. 5、2或3cm,優(yōu)選地介于0. 5cm和3cm之間。近端環(huán)形區(qū)的長度UR將取決于前述長形管件所使用的材料，以及線所施加的張 力(拉伸)和壓力(推壓)，以便不使近端環(huán)形區(qū)發(fā)生扭曲。一般來說，UR值越高，近端 環(huán)形區(qū)的強度就越好。另外，較高的UR值將提供較大的杠桿作用，從而將更大的力傳遞到 效應器。期望 LPR 值是 L 值的 0. 25%，0· 5%，0· 625%，0· 75%，1%，1. 25，2%，2· 5%，3%， 3. 5 %，4，4. 5 %，5 %，10 %?？梢栽O想在大部分近端環(huán)形區(qū)將提供支撐、并且沒有額外杠桿 作用的應用中，對于40cm長的長形管件1而言LPR值介于0. 5cm和5cm之間。遠端環(huán)形區(qū)的長度LDR取決于前述長形管件所使用的材料，以及線所施加的張力 (拉伸)和壓力(推壓)，以便不使遠端環(huán)形區(qū)發(fā)生扭曲。一般來說，LDR值越小，近端環(huán) 形區(qū)的撓性就越大。期望LDR值是L值的0. 25%,0. 5%,0. 625%,0. 75%,1%,1. 25,2%, 2. 5 %，3 %，3. 5 %，4，4. 5 %，5 %，10 %?？梢栽O想在大部分遠端環(huán)形區(qū)將提供支撐的應用 中，對于40cm長的長形管件1而言LDR值在0. 5cm到Icm之間。抗彎區(qū)段的內徑IDS由用戶根據需要穿過管腔的索線或其它元件的尺寸來決定。 對于外科應用而言，IDS值在Imm到8mm之間、對于血管內應用來說則是0. 5mm到3mm之間 將滿足大部分需要通過限制性的開口進行精確控制的應用。例如在對機械結構進行探查以 及開口的尺寸不是很重要的情況下，也可以使用更大的內徑。近、遠端可彎區(qū)段的各自的內 徑IDP和IDD可以等于IDS。如前所述，近端可彎區(qū)段的直徑可以朝近端端部逐漸增加以增 大彎曲力偶，即杠桿作用。根據本發(fā)明的一個方面，IDP在其最寬點處可以比IDS或IDD要 大 5%,10%,15%,20%,25%,30%,40%, 50%,100%,200%,300%,400%,500%,600%, 700 %、800 %、900 %、1000 %、2000 %或者更多，或者是前述任意兩值之間的范圍內的值?？箯潊^(qū)段的外徑ODS由內徑的尺寸和可用開口決定。對于外科應用而言，ODS值 在Imm到8mm之間滿足大部分需要通過限制性的開口進行精確控制的應用。例如在對機械 結構進行探查以及開口的尺寸不是很重要的情況下，也可以使用更大的外徑。近、遠端可彎 區(qū)段的外徑ODP和ODD可以等于0DS。如前所述，近端可彎區(qū)段的直徑可以朝近端端部逐漸 增大以增大撓性。根據本發(fā)明的一個方面，ODP在其最寬點處可以比ODS或ODD要大5%、 10% ,15%,20%,25%,30%,40%, 50% ,100%,200%,300%,400%, 500%,600%,700%, 800 %、900 %、1000 %、2000 %，或者是前述任意兩值之間的范圍內的值。長形管件1的厚度通常是通體相同的，也就是TP值(近端可彎區(qū)段中的線的厚
19度)、TS值(抗彎區(qū)段中的條帶的厚度)、TD值(遠端可彎區(qū)段中的線的厚度)基本相等。 所述壁可具有基本均一的厚度。對于大部分的應用而言，內徑要相比于外徑做到最大。但 是，在某些應用中，所述壁可相對于內徑而言比較厚，形成的內部管腔較小，例如，僅僅能容 納控制索線。所述壁的厚度可以是0. 1mm，1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，或6mm，優(yōu)選在0. 1到 0. 6mm之間，但是本領域技術人員應當明白該厚度可根據材料的性能而改變。如前所述，可 以在兩個可彎區(qū)段中的任一個中、或者在兩個可彎區(qū)段中將所述壁減薄，通常是要薄1%， 2%，3%，4%，5%，6%，7%，8%，9%，或 10%。這里所提及的上述尺寸僅用于指導。本領域技術人員應當明白可在本發(fā)明的教導 內對長形管件的尺寸進行適應性修改，所以在本發(fā)明范圍內的其它尺寸也是可行的。管的制造所述長形管件的傳遞和彎曲性能可以通過切口提供，例如抗彎區(qū)段6 (傳遞部)中 的縱向切口?？赏ㄟ^在可彎區(qū)段4、5中切出孔來提供額外的撓性。構造本發(fā)明的長形管件 的標準技術是激光切割技術(圖3A)，它能夠例如通過計算機數控(CNC)切割來自動生產該 器械。通過實施自動計算和修改的切割狀態(tài)能夠就管件1的不同長度或直徑對切割進行調 整。其它方法也可能是合適的，包括水射流切割、電化學蝕刻、電火花加工、金剛石切割、簡 單的刀具切割，或者其它任何合適的技術，優(yōu)選地在此之后進行適當的表面處理，如蝕刻或 者電解拋光，從而去除毛刺和/或圓化銳邊。如本文所述，長形管件可以以以下方式形成將適當切割、模制或者沖壓形成的材 料制成的平薄板彎曲成圓筒狀，并在相鄰邊緣借助于遠端環(huán)形區(qū)12和近端環(huán)形區(qū)11中的 互鎖周向接頭連接起來，以形成可用長形管件。長形管件1的每個條帶8都單獨形成也在本發(fā)明的范圍之內。該形成可以用許多 技術來實現，例如通過模制或者沖壓工藝。模制工藝是本領域公知的；一般是將處于液態(tài)的 聚合物注入與期望形狀相對應的模具中，然后聚合物在模具中硬化。硬化后的產品可經過 諸如拋光等適當的表面處理來去除毛刺和/或圓化銳邊。沖壓技術也是本領域公知的；一 般是將具有對應于期望產品形狀的輪廓的沖切模施加于諸如聚合物或者金屬等板狀材料 上。這樣形成的產品可通過經過輥子或者通過在彎曲表面上模制而進行彎曲。這樣形成的 多個條帶8被用于組裝長形管件1。應當明白，上述技術可以被用于形成長形管件的部段。 部段包括條帶8、固定線9、10以及近端環(huán)形區(qū)11和遠端環(huán)形區(qū)12的部段，近端環(huán)形區(qū)11 和遠端環(huán)形區(qū)12的部段具有將相鄰的環(huán)形區(qū)部段沿周向保持在一起的互鎖切除部或者互 連結構(如鳩尾連接等)。具體地，圖14A中所示的長形管件1可以以這種方式形成。當長形管件1由兩種或更多種不同材料形成時，例如，當抗彎區(qū)段6由不銹鋼材料 制成而可彎區(qū)段4、5由鎳鈦諾制成時，可在切割之前將所述材料通過例如焊接或膠合在一 起形成完整的管，然后切割這樣形成的復合管?？商娲?，可根據本發(fā)明切割由不同材料形 成的單獨的管，然后通過用切割過程產生的接頭連接在一起，如圖16B所示?？商娲?，可 單獨地形成長形管件的單獨元件(例如，條帶9，線9、10，近端環(huán)形區(qū)11和遠端環(huán)形區(qū)12) 可以獨立形成，然后通過例如焊接、膠合或釬焊連接在一起。外套在本發(fā)明的可操縱管中還可以設有外套20 (圖2A和2B，圖7)，所述外套20至少部 分地覆蓋中空長形管件1的外側表面。優(yōu)選地，外套20至少覆蓋抗彎區(qū)段6和可彎區(qū)段4、5。外套20保護中空長形管件1免于污垢和阻塞，同時允許條帶8、8'和線9、9' UOUO' 在其中進行平移運動。出于這種考慮，條帶8、8'和線9、9' UOUO'的外表面可以涂有潤 滑物，如特氟綸(Teflon)或硅脂。另外，外套20的表面(例如，內表面和/或外表面)也 可以涂有潤滑物，比如特氟綸或硅脂。外套可以起到防止條帶8、8'和線9、9' UOUO'朝 外彎曲的約束作用。所以，為了約束條帶8、8'和線9、9' UOUO'的徑向力，所述外套要 具有必要的拉伸性能，不表現出彈性或彈性很小。外套20可以是不透水和不透氣的。外套 20優(yōu)選地具有薄壁，并且構造成在可彎區(qū)段4、5表現出撓性。外套優(yōu)選呈圓筒形。在本發(fā)明優(yōu)選的方面，參見圖7，外套20由中空管21制成，所述中空管21具有近 端端部22 ；遠端端部23 ；位于所述近端22和遠端端部23之間的壁面，所述壁具有基本均一 的厚度；抗撓區(qū)26，其兩側為近端撓性區(qū)24和遠端撓性區(qū)25，其中中空管21的內徑大于長 形管件1的外徑。中空管21優(yōu)選設置成包裹住管件1并與之同軸對齊，使得抗撓區(qū)26覆 蓋抗彎區(qū)段6，近端撓性區(qū)24和遠端撓性區(qū)25分別覆蓋長形管件1的近端可彎區(qū)段4和遠 端可彎區(qū)段5。在抗撓區(qū)26中所述中空管21的壁是基本完整的，優(yōu)選地沒有狹縫和孔?？箵蠀^(qū) 26的撓性小于外套的撓性區(qū)24。在近端撓性區(qū)24和遠端撓性區(qū)中所述中空管21的壁可 以包括由應變消除孔29隔開的多個聯接裝置28的結構，所述聯接裝置28和孔29允許第 二管件撓曲。如圖7所示，管體的相反側或者不同側可以彼此相鄰地形成分開的兩列或者 多列這種孔29，以允許管體繞其縱向軸線(F-F')在多個方向上偏斜或彎曲。使剛性管更 加可撓的其它已知技術是使用螺旋形切割、鉸鏈切割、鳩尾切割和心形切割?？梢杂帽疚奶?到的方法、特別是用激光切割技術切出所述孔和圖案。為了更好地控制彎曲半徑，例如使近 端彎曲區(qū)段的遠端部分彎曲較小，孔(或聯接裝置)可具有不同尺寸。中空管21可以由能 提供所需彈性和撓曲性能的任何生物相容性材料制成。合適的材料包括不銹鋼、鈷鉻合金、 諸如如Nitinol 等形狀記憶合金、塑料、聚合材料、復合材料或者其它可切割材料。圖7示出外套20示例的立體圖。所示套21的壁在抗撓區(qū)26不具有孔。這種基 本連續(xù)的壁結構降低了抗撓區(qū)26的撓性。外套20由本身具有撓性的管形成也在本發(fā)明的范圍內，該管例如由PTFE、聚丙 烯、或者其它硅樹脂或橡膠聚合物等材料形成，當外套同軸地覆蓋長形管件1時這些材料 在近端可彎區(qū)段4和遠端可彎區(qū)段5中表現出撓性?？梢岳绮捎镁幙椢飦碓鰪姼采w抗彎 區(qū)段6的區(qū)域，以抵抗徑向膨脹或提高抗扭強度。為了防止物質通過應變消除孔滲透，還可 以另外使用液體不能透過的覆蓋部(PTFE、硅樹脂、熱收縮封裝)。根據本發(fā)明的一個方面，外套20含有制動機構，該制動機構構造成當它被致動時 能防止長形管件1的條帶8、8'發(fā)生滑動運動。當實施制動時，遠端可彎區(qū)段5的位置被固 定；也就是，遠端可彎區(qū)段5變得抵抗施加在它上面的力。所述制動可以采取任何形式，例 如，內徑可根據受壓縮程度而改變的可壓縮環(huán)形環(huán)。當該環(huán)被沿著它的中線壓縮時，環(huán)的內 圓周對長形管件1的條帶8、8'施加壓力。如前面所述，而通過采用更復雜的切割圖案而省略外套；條帶8、8'設計成通過 互連結構(圖8C)、非縱向狹縫(圖8A)、非徑向狹縫(圖8B)或者縱向螺旋形狹縫保持在 一起(互鎖)。在這種情況下，可以一但不是必須一省略內外覆層。通過這種方式，能夠 解決關于蒸汽或血漿到達所有區(qū)域和管的消毒問題。
21
內襯內襯50 (圖2A和2B)可至少部分地襯在中空長形管件1的管腔15中。內襯50 保護中空長形管件1的內側免于污垢和阻塞，同時允許條帶8、8'和線9、9' UOUO'在其 外部進行平移運動。出于這種考慮，條帶8、8'和線9、9' UOUO'的內表面可以涂有潤滑 物，比如特氟綸或硅脂。另外，內襯50的表面(例如，外表面和/或內表面)也可以涂有潤 滑物，如特氟綸或硅脂。內襯可以起到防止條帶8、8'和線9、9' UOUO'朝內彎曲的約束 作用。所以，為了約束條帶8、8'和線9、9' UOUO'的徑向力，內襯要具有必要的壓縮性 能，不表現出彈性或彈性很小。內襯50可以是不透水和不透氣的。內襯50優(yōu)選地具有薄 壁，并且構造成在可彎區(qū)段4、5中表現出撓性。內襯優(yōu)選地呈圓筒形。優(yōu)選地，內襯50由本身具有撓性的管形成，采用諸如PTFE、聚丙烯、或者其它硅樹 脂或橡膠聚合物之類的材料。內襯50可以由本身不具有撓性的管形成，通過如本文所述那 樣另外在管壁上切出孔來使其具有撓性。優(yōu)選地，中空管在其整個長度上都具有撓性。并非必須使用內襯50。中空長形管件1的管腔15可以填塞有例如激光光纖、用于 抓緊鑷子或剪刀的控制索線、抽吸導管、玻璃光纖束、電力線或數據線、具有用于容納電線 的管腔的撓性桿等。根據本發(fā)明的一個方面，內襯50由中空管制成，中空管具有近端端部；遠端端 部；位于所述近端端部和遠端端部之間的壁面，所述壁具有基本均一的厚度；抗撓區(qū)段，其 兩側有近端撓性區(qū)和遠端撓性區(qū)，其中中空管的外徑小于長形管件1的內徑。中空管優(yōu)選 包置在管件1中并與之同軸對齊，使得抗撓區(qū)覆蓋抗彎區(qū)段，近端可彎區(qū)段和遠端可彎區(qū) 段分別覆蓋近端可彎區(qū)4和遠端可彎區(qū)5。圖2B描繪了在近端可彎區(qū)段內的內襯50，它具 有帶有孔和聯接裝置的壁，類似于形成外套20的中空管21。描述了圖5中的外套20的上 述實施方式可以很容易地被改造成制造具有上述性能的內襯。另外的同軸操縱管使圖13A中的整個管的不同部分能夠具有無差別的撓曲。這使 得外科醫(yī)生能使兩個或者更多個器械通過一個切口。在進入腹部以后第一接頭將器械帶到 側部，而第二接頭能夠從中間朝手術區(qū)返回。這個原理使得能夠通過一個切口進行手術同 時保持對手術區(qū)的視線不受遮擋。適配如前所述，器械的近端端部和遠端端部可以適配有能夠附接于管件、和/或可選 外套、和/或可選內襯的特殊工具或部件。根據一個實施方式，近端端部2可以適配有控制 位于遠端端部3的一套鑷子80的抓手70，所述鑷子80由穿過管腔并連接于抓手70的控制 索線75來控制(圖15A到15D)。抓手70可以用本文所描述的技術來切割基本為實心壁的 薄管而形成。圖15A和15B示出了這種這種抓手。抓手70的兩個手柄71、72由一對縱向 切口形成，并且一個鉸接手柄72由周向切口形成，該周向切口在這個鉸接手柄72的角部產 生兩個旋轉接頭76。用于控制索線75的支撐柱73可以從手柄71，72上切割得到。可替代 地，也可以采用額外的激光切割環(huán)狀結構來取代所述支撐柱，在手柄被壓縮時該環(huán)狀結構 變成橢圓形。通過該方式，將手柄72的樞轉轉動轉換成線75的直線運動。類似地，鑷子80可以用本文所描述的技術切割基本為實心壁的薄管而形成。圖 15C和15D示出了這種鑷子80。鑷子80的兩個爪81、82由一對縱向切口形成，并且一個鉸 接手柄72由周向切口形成，該周向切口在這個鉸接手柄72的角部產生兩個旋轉接頭76。用于控制索線75的支撐柱83可以從兩爪81、82上切割得到。通過該方式，將控制索線75 的直線運動轉換成爪82的樞轉運動。根據本發(fā)明的另一個實施方式，中空長形管件1的條帶8、8'由一種材料制成，而 線9、9'由另一種材料制成。線和條帶8、8'通過互連接頭連接(圖16A)。在使用昂貴材 料比如鎳鈦諾時，采用上述混合結構可以降低成本；此時，鎳鈦諾用于形成線9、9'和環(huán)形 區(qū)11、12，而較便宜的合金用于形成條帶8、8'?？商娲兀捎貌迦氲江h(huán)形區(qū)和條帶中的 鎳鈦諾細桿取代所述線(圖16B)。對于難以看到和/或難以接觸到的地方，遠端端部3有利地設有內窺攝像機或鏡 頭，這可通過纖維鏡或者桿上芯片(chip-on-a-stick)來實施。根據本發(fā)明的一個方面，可操縱管100還包括位于遠端端部3的切割工具。所 述切割工具可以是任何切割工具，包括而不限于剪刀、刀、鉆具，磨具，研磨機，鋸或切刀 (knibbler)。根據本發(fā)明的另一個方面，可操縱管100還包括位于遠端端部3的傳感器。所述 傳感器優(yōu)選是電子傳感器，并將所感測到的現象轉換成電信號。所述傳感器可以是以下任 何一種傳感器，包括但不限于溫度傳感器、濕度傳感器、光(波長和/或亮度)傳感器、氣 體傳感器、放射性傳感器、聲音傳感器和壓力傳感器。根據本發(fā)明的一個方面，可操縱管100還包括位于遠端端部3的一個或者多個電 極。所述電極可以是以下任何一種，包括但不限于刺激電極、記錄電極，凝血電極，參比電 極。根據本發(fā)明的另一個實施方式是一種具有多個管腔的內窺鏡，其中至少一個管腔 (例如，1個，2個，3個或更多)設有本發(fā)明的可操縱管。注意可操縱管的狹窄輪廓使得能 夠構造包括兩個可操縱管一每個管腔內有一個一的標準直徑(例如6. 2mm)內窺鏡。特 有地，具有兩個可操縱管使得能夠在末端進行協同操作，例如一個管設有遙控爪用于抓握 目標，另一個管設有遙控刀具用于切割目標。在此之前從來沒有通過這種窄管內窺鏡實現 過這種水平的器械間的控制和協同操作。另外，可操縱管的大內徑有利于抽吸，這樣切除的 組織能通過所述可操縱管移除而不會堵塞?？梢灶A見，尤其是在身體侵入過程中，本發(fā)明能 夠實現更安全和更快速的操作同時降低了感染的風險。操縱導件本發(fā)明的另一個實施方式是一種操縱導件119，如圖17所示，其構造成用于附接 于使用者身體臂的一部分，并通過附接的內接口裝置160(后面描述)支撐具有縱向軸線的 侵入式醫(yī)療器械120-包括但不必限于本發(fā)明的可操縱管100，并且允許器械120的樞轉運 動，所述樞轉運動由臂的所述部分致動。這里樞轉運動指的是繞以支點為中心的圓錐頂點 在圓錐空間內運動。所以，附接于操縱導件的內接口裝置160的樞轉運動繞支點136進行。 內接口裝置160的支點136和該裝置本體的靠在切口上的點重合。操縱裝置將器械120的 近端端部定位在使用者的手138的可達范圍內，使得者的手與由臂實現的器械樞轉位置的 調整相獨立地接觸器械并對其實施控制。使用者的腕關節(jié)能有效地隔離手138的運動和臂 部的運動。這種隔離的運動有利于操縱導件119在對醫(yī)療器械實施任何近端控制的同時調 整其在可用工作空間中的位置。操縱導件119可包括具有近端端部126和遠端端部128的長形縱向件122，近端端部126設有用于附接于身體臂一部分的臂箍123，遠端端部128設有構造成用于附接于醫(yī)療 器械120的內接口裝置160。長形縱向件122基本是剛性的，至少在臂箍123和位于使用者的手138遠端(以 遠)的位置之間的一段是剛性的。其優(yōu)選地用輕質材料制成，如鋁、鈦、聚合材料(例如聚 碳酸酯)或者復合材料。可以由實心桿、中空桿或者具有橫向開口的桿形成。用于形成長 形縱向件122的材料不必本身就具有桿的形式所要求的剛度，這種情況下可以用一個或者 多個十字支撐來加強該結構。長形縱向件122至少部分是直的。遠端端部126的形狀可設 計成(例如弧形)用以產生一個容納手138運動范圍的空間。遠端端部126的形狀還可設 計成(例如弧形)使得內接口裝置160-尤其是穿過該內接口裝置160的通道一與下臂 128的縱向軸線同軸對齊。臂箍123將長形縱向件122附接于使用者身體臂的一部分。臂箍123可適用于附 接到臂的任何部分，如上臂130、下臂131或肘132。臂箍123可以通過固定裝置134附接 于長形縱向件122的近端端部126，所述固定裝置允許長形縱向件122相對于臂箍123滑動 運動。所述固定裝置134還可以構造成用于限制或者允許長形縱向件122相對于臂箍123 的樞轉運動。圖17例示的固定結構134包括突起的剛性眼孔，長形縱向件122穿過該眼孔， 并能相對于該眼孔樞轉和滑動。臂箍123可構造成用于將縱向件122基本平行于下臂131 定位。臂箍123可構造成用于將內接口裝置160定位在位于使用者手部138遠端(以遠) 的位置處。臂一如上臂130、下臂131或肘132-的運動沿長形縱向件122直接傳遞到內 接口裝置160，所述運動體現為樞轉運動。臂箍123可以由具有中央通道的圓筒環(huán)形成，臂位于該中央通道中。其優(yōu)選地由 無彈性織物袖帶形成，該袖帶構造成用于纏繞臂的部分，并設有諸如一個或多個Velcro 條帶之類的固定裝置。內接口裝置160附接于長形縱向件122的遠端端部128。內接口裝置160構造成 與醫(yī)療器械120的縱向軸線相合。內接口裝置160可允許醫(yī)療器械相對于該裝置本身進行 滑動和樞轉運動，這些運動都可以被鎖定。通常內接口裝置160包括圓筒形通道，器械120 放置在該通道中；以及可選的鎖定機構，其用于保持器械120相對于內接口裝置160的固定 位置。鎖定機構包括與器械本體摩擦接觸并向器械本體施加鎖定壓力的螺母或銷。內接口 裝置160的圓筒形通道的中軸線優(yōu)選與下臂的縱向軸線大致同軸對齊。內接口裝置160可 以通過可調節(jié)接頭附接于長形縱向件122，該可調節(jié)接頭構造成用于以可鎖定的方式調節(jié) 圓筒形通道的中軸線相對于下臂縱向軸線的定位。該可調節(jié)接頭可允許內接口裝置160在 兩個或三個維度上進行旋轉運動。長形縱向件122可以剛性地附接于開式運動鏈上，該開式運動鏈包括多個(例如2 個，3個，4個，5個，6個或更多個)接續(xù)布置、由可鎖定接頭(例如旋轉接頭和/或球窩接 頭)連接的剛性連桿，當所述接頭沒有鎖定時，該運動鏈允許長形縱向件122運動，當所述 接頭鎖定時，該運動鏈阻止長形縱向件122運動。所述開式運動鏈通常具有在一端剛性地 附接于手術臺的基部連桿，以及附接于長形縱向件122的效應器連桿?；窟B桿和效應器 連桿之間可以設置一個或者多個連桿。應當明白，根據運動學的原理，采用的接頭越多，附 接于效應器連桿的縱向件122所允許的運動自由度就越大。通常所述接頭的總量是3個， 4個，5個，6個，7個，或更多。6個接頭的形式運動鏈在其工作空間內提供6個自由度。旋轉接頭的鎖定機構可以是以下任何一種，包括機械式、電磁式、氣動式或液壓制動式鎖定機 構，優(yōu)選由腳踏開關或者操縱桿來致動。所述操縱導件適用于能夠通過設定其樞轉定位而獲益的任何醫(yī)療器械，如本發(fā)明 的可操縱管、其它可操縱管或者腹腔鏡。一般地，該醫(yī)療器械具有縱向軸線，以及能夠由內 接口裝置160保持的本體。醫(yī)療器械120的樞轉運動由人體臂的一部分致動，例如由上臂130、下臂131或肘 132致動，而使手保持自由以用于操作器械，例如位于器械近端端部的操縱桿、按鈕、控制器 等。當所述器械是本發(fā)明的可操縱管100時，手能操作位于近端端部的控制器來改變管的 遠端端部的位置，還可以操作任何手柄，如遠端切割器或抓手的手柄，而不會干擾所述器械 的樞轉位置，所述器械的樞轉位置由單獨的身體部位一即臂部一控制，并由可鎖定運動鏈 任選地鎖定?？涉i定的鉸接臂本發(fā)明的另一個實施方式是可鎖定鉸接臂，其包括多個(例如2個，3個，4個， 5個，6個或更多)接續(xù)布置、通過可鎖定接頭連接的剛性連桿，一端具有構造成剛性地附 接于手術臺的基部連桿，另一端具有構造成連接于可鎖定球窩接頭的效應器連桿，球窩接 頭構造成耦接于內接口裝置，具有縱向軸線的醫(yī)療器械一包括但不限于本發(fā)明的可操縱 管一穿過該內接口裝置設置，該可鎖定球接頭還構造成使內接口裝置相對于效應器連桿 樞轉。可鎖定鉸接臂允許使用者將效應器連桿定位在工作空間內并設定期望位置。由于已 經在三維空間內設定期望位置，所以位于效應器連桿上的醫(yī)療器械可以繞球窩接頭獨立地 樞轉，并鎖定期望的樞轉位置。根據本發(fā)明的一個方面，如圖18所示，可鎖定鉸接臂包括多個接續(xù)布置的、由可 鎖定接頭180、182、184連接的剛性連桿172、174、176、178，當接頭180、182、184未被鎖定 時，臂170允許連桿172、174、176、178運動，而當接頭180、182、184被鎖定時，臂170阻止連 桿172、174、176、178運動。鉸接臂170通常具在一端剛性地附接于手術臺171的基部連桿 172，以及在一端連接于球窩接頭152的效應器連桿178，內接口裝置160附接于該球窩接頭 152，并且具有縱向軸線的侵入式醫(yī)療器械120-包括但不限于本發(fā)明的可操縱管100-設 置在該內接口裝置內?；窟B桿172和效應器連桿178之間設有一個或者多個連桿174、 176。應當明白，在所述臂中采用的接頭越多，運動自由度越大，即效應器連桿178的終端以 及連接在上面的醫(yī)療器械120的所允許的工作空間就越大。通常接頭的總數是3個，4個， 5個，6個，7個，或更多。一對連桿優(yōu)選由一個接頭連接。還應當明白，連桿172、174、176、178之間所采用 的接頭180、182、184的類型，無論是旋轉式、球窩式還是混合式的，也會影響效應器連桿 178末端的工作空間的大小。在圖18中，位于基部連桿172和第一連桿174之間的第一接 頭是旋轉接頭；位于第一連桿174和第二連桿176之間的第二接頭182是球窩接頭；位于第 二連桿176和第三連桿178之間的第三接頭184是旋轉接頭。接頭180、182、184的鎖定機構可以是以下任意一種，包括由操縱桿185致動的手 動機械機構，如圖18所示，或者是電磁式、氣動式或液壓制動式鎖定機構，優(yōu)選由腳踏開關 致動。優(yōu)選這些接頭同時鎖定。球接頭端口 152也是可鎖定的(圖19)，意味著內接口裝置160的樞轉位置可以設定并鎖定在球接頭可能的運動范圍內的某個位置。該鎖定機構可以是以下任意一種，包括 例如當朝球154前進時與所述球154摩擦接觸的銷、螺釘或項圈，或者可收縮的凹窩156。如前所述，效應器連桿178附接于球窩接頭的一個部件(比如凹窩)，而該接頭的 另一部件(例如球)附接于內接口裝置。根據圖19中的實施方式，具有球形表面的球154 設有完全貫穿球體的直徑孔158，適用于支撐內接口裝置160。所述孔158可以構造成不允 許或限制內接口裝置160相對于球154的滑動或軸向轉動。球154可結合有鎖定機構，該 鎖定機構處于非鎖定模式時允許內接口裝置160滑動，而處于鎖定模式時基本不允許所述 器械相對于球152的滑動或者軸向轉動。內接口裝置160既可用于操縱導件119也可用于可鎖定鉸接臂170是外科領域 已知的。作為指導，下面簡述一下。內接口裝置160包括構造成用于插入目標(例如患 者)中的切口的中空管件162，一端開口，而另一端附接于頭部166，所述頭部包括用于加壓 氣一比如二氧化碳一源的連接頭164。該連接頭164可以是優(yōu)選地設有螺紋的小型快速 連接頭(Luer fitting)。通過該連接頭164的氣體被引到中空管件162，從而當所述裝置 就位時能夠以外科方式實現為腔充氣。中空管件162可以設有一個或多個側口(未示出) 用作氣體出口。頭部163還包括和中空管件162的中軸線同軸對齊的直線通道，該通道和管 件162的中空部流體連通。這樣所形成的跨過頭部和管件的組合圓筒形通道適于接收具有 縱向軸線的侵入式醫(yī)療器械120，所述醫(yī)療器械120包括但不限于本發(fā)明的可操縱管100。 當結合本發(fā)明的可鎖定鉸接臂170使用時，中空管件162的內接口裝置160部分附接于球 窩152。如圖18和19所示，中空管件162穿過球153的孔158，并且和頭部166接觸。所述鉸接臂170適用于能夠通過設定空間位置和樞轉位置而獲益的任何醫(yī)療器 械，如本發(fā)明的可操縱管、其它可操縱管或者腹腔鏡。一般地，醫(yī)療器械具有縱向軸線和能 保持在球154的孔158內的本體。本文所描述和示出的部件的具體結合僅意在表示本發(fā)明的一個實施方式，而并不 用于限制本發(fā)明范圍和精神內的其它替代性裝置。
權利要求
一種可操縱管(100)，包括中空長形管件(1)，所述中空長形管件(1)具有近端端部(2)；遠端端部(3)；位于所述近端端部(2)和所述遠端端部(4)之間的壁面；抗彎區(qū)段(6)，所述抗彎區(qū)段(6)的兩側有形成控制器的近端可彎區(qū)段(4)和形成效應器的遠端可彎區(qū)段(5)，所述效應器響應于所述控制器的運動而運動，其中， 在所述抗彎區(qū)段(6)中，所述管件(1)的壁包括多個縱向狹縫(7)的結構，形成多個縱向條帶(8、8′)， 在所述近端可彎區(qū)段(4)和遠端可彎區(qū)段(5)中，所述管件(1)的壁包括多條縱向線(9、9′、10、10′)的結構， 至少一個條帶(8)與所述近端可彎區(qū)段(4)中的線(9)和所述遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)相連接，使得所述控制器中的所述線(9)的平移通過所述條帶(8)傳遞到所述效應器中的所述線(10)， 所述管件(1)的近端環(huán)形區(qū)(11)位于所述近端可彎區(qū)段(4)的近端，所述近端線(9)錨固于所述近端環(huán)形區(qū)(11)， 所述管件(1)的遠端環(huán)形區(qū)(12)位于所述遠端可彎區(qū)段(5)的遠端，所述遠端線(10)錨固于所述遠端環(huán)形區(qū)(12)。
2.根據以上權利要求所述的可操縱管(100)，其中，所述縱向條帶(8、8')中的一個或 多個相對于所述中空長形管件(1)的縱向軸線(A，A')對齊或傾斜。
3.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述縱向條帶(8、8')中 的一個或者多個設有互連結構、非徑向狹縫或螺旋形切口以將所述條帶保持在一起。
4.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，可彎區(qū)段(4、5)中的線 (9,9' UOUO')與所述抗彎區(qū)段(6)中的條帶(8)寬度相等或者所述可彎區(qū)段(4、5)中 的所述線(9、9' UOUO')比所述抗彎區(qū)段(6)中的條帶(8)更窄。
5.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，線(9、9'UOUO')的最 窄周向寬度比條帶(8)的最窄周向寬度小0%到90%。
6.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述線(9、9'UOUO') 中的一個或多個至少部分地呈直線形。
7.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述近端可彎區(qū)段(4)和 /或遠端可彎區(qū)段(5)基本由與所述抗彎區(qū)段(6)的材料不同的材料形成。
8.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，還包括外套(20)，所述外套 (20)至少部分地覆蓋所述中空長形管件(1)的外側表面，同時允許所述條帶(8、8')和所 述線(9、9' UOUO')在內部進行平移運動。
9.根據權利要求8所述的可操縱管(100)，其中，所述外套(20)在至少覆蓋所述可彎 區(qū)段(4、5)的區(qū)域中是撓性的。
10.根據權利要求8或9所述的可操縱管(100)，其中，所述外套(20)在覆蓋所述抗彎 區(qū)段(6)的區(qū)域中的撓性小于在至少覆蓋所述可彎區(qū)段(4、5)的區(qū)域中的撓性。
11.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，還包括內襯(50)，所述內襯 (50)至少部分地襯在所述中空長形管件(1)的管腔(15)中，同時允許所述條帶(8、8') 和所述線(9、9' UOUO')在外部進行平移運動。
12.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，具有一個或者多個構造成保持所述線之間的距離的間隔部。
13.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，還包括位于所述近端端部(2) 的抓手(70)，所述抓手(70)構造成用于控制位于所述遠端端部(3)的一套鑷子(80)。
14.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，還包括位于所述遠端端部(3) 的內窺鏡攝像機或者鏡頭。
15.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述區(qū)段由所述中空管 件的基本實心的管壁在制造過程中形成，并且所述可彎區(qū)段通過從所述基本實心的管壁上 去除材料而形成。
16.根據權利要求1至14中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述近端環(huán)形區(qū)(11) 和/或遠端環(huán)形區(qū)(12)由一個或多個周向互鎖元件形成。
17.根據權利要求1至14中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述近端可彎區(qū)段 (4)中的線(9)和/或所述遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)通過焊接、膠合、釬焊或通過互鎖 而連接于所述條帶。
18.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述遠端可彎區(qū)段(5) 中的線(10)和/或所述近端可彎區(qū)段(4)中的線(9)在其最薄區(qū)域中的厚度小于相連的 條帶(8)在其最薄區(qū)域中的厚度。
19.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述近端可彎區(qū)段(4) 中的線(9)和/或所述遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)由比相連的條帶⑶中所用的材料 撓性更強的材料制成。
20.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述長形管件(1)包括 由位于兩個相鄰條帶(8、8')之間的孔所形成的側口(40)。
21.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述長形管件(1)包含 限位機構(41)，所述限位機構(41)限制兩個條帶(8、8')之間可相對滑動的運動范圍。
22.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，其中，所述可操縱管(100)由 權利要求8或權利要求11中的特征限定，其中長形管件(1)與所述外套(20)和所述內襯 (50)之一是可同軸旋轉元件，所述可操縱管(100)還包括由位于任一可同軸旋轉元件中的 徑向凸起(45a、45' a)形成的旋轉限制機構(44，44')，所述徑向凸起(45a、45‘ a)與位 于所述可操縱管(100)的另一可同軸旋轉元件中的往復運動槽(45b、45' b)以可縱向滑動 的方式連接，用于減少或者防止所述長形管件(1)相對于所述外套(20)或內襯(50)的旋 轉。
23.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，還包括機電致動器，所述機電 致動器構造成用于以可控的方式使所述近端可彎區(qū)段(4)在自身的運動范圍內移動，以及 可選地使所述可操縱管(100)繞自身的縱向軸線(A，A')旋轉。
24.根據以上權利要求中任一項所述的可操縱管(100)，還包括制動機構，所述制動機 構構造成用于防止所述條帶(8、8')相對于所述外套(20)或者內襯(50)的滑動運動。
25.一種操縱導件(119-圖17)，其包括具有近端端部(126)和遠端端部(128)的長形 縱向件(122)，所述近端端部(126)設有用于附接到身體的臂的一部分上的臂箍(123)，且 所述遠端端部(128)設有構造成用于附接到醫(yī)療器械(120)上的內接口(160)，所述操縱導 件構造成使所述器械的近端端部(126)位于所述臂的手(138)的附近，并通過所述臂的所述部分的運動致動所述器械(120)進行樞轉運動。
26.—種可鎖定的鉸接臂(170-圖18)，其包括多個接續(xù)布置的、由可鎖定接頭(180、 182、184)連接的剛性連桿(172、174、176、178)，一端具有構造成剛性附接于手術臺(171) 的基部連桿(172)，另一端具有連接于可鎖定球窩接頭(152)的效應器連桿(178)，所述球 窩接頭構造成耦接于內接口裝置(160)，醫(yī)療器械(120)穿過所述內部端部裝置(160)設 置，所述可鎖定球窩接頭(152)還構造成用于使所述內接口裝置(160)相對于所述效應器 連桿(178)樞轉。
27.一種用于可操縱管的旋轉限制機構，包括多個呈圓筒狀布置的索線，所述索線的周 向側部有內部管狀支撐件和外部管狀支撐件，其中所述呈圓筒狀布置的索線與所述內部管 狀支撐件和外部管狀支撐件之一是可同軸旋轉元件，所述旋轉限制機構由位于任一可同軸 旋轉元件中的徑向凸起形成，所述徑向凸起與位于所述可操縱管的另一可同軸旋轉元件中 的往復運動槽以可縱向滑動的方式連接，用于減少或者防止所述呈圓筒狀布置的索線相對 于所述內部管狀支撐件或外部管狀支撐件同軸旋轉。
全文摘要
一種可操縱管(100)包括中空長形管件(1)，所述中空長形管件(1)具有近端端部(2)；遠端端部(3)；位于所述近端(2)和遠端(4)之間的壁面；抗彎區(qū)段(6)，其兩側有形成控制器的近端可彎區(qū)段(4)和形成效應器的遠端可彎區(qū)段(5)，該效應器響應于控制器的運動而運動，其中，在抗彎區(qū)段(6)中，管件(1)的壁包括多個縱向狹縫(7)的結構，形成多個縱向條帶(8、8′)，在近端可彎區(qū)段(4)和遠端可彎區(qū)段(5)中，管件(1)的壁包括多個縱向線(9、9′、10、10′)的結構，至少一個條帶(8)與近端可彎區(qū)段(4)中的線(9)和遠端可彎區(qū)段(5)中的線(10)相連接，使控制器中的所述線(9)的運動通過條帶(8)傳遞到效應器中的所述線(10)，管件(1)的近端環(huán)形區(qū)(11)位于近端可彎區(qū)段(4)的近端，近端線(9)錨固于近端環(huán)形區(qū)，管件(1)的遠端環(huán)形區(qū)(12)位于遠端可彎區(qū)段(5)的遠端，遠端線錨固于遠端環(huán)形區(qū)。
文檔編號A61M25/01GK101938933SQ200980104002
公開日2011年1月5日 申請日期2009年2月5日 優(yōu)先權日2008年2月5日
發(fā)明者巴爾特·布朗卡特, 弗蘭克·德瓦勒, 西里爾·馬比爾德 申請人:弗蘭克·德瓦勒;西里爾·馬比爾德;巴爾特·布朗卡特