CN108601926A

CN108601926A - 可操纵的管腔内医疗装置

Info

Publication number: CN108601926A
Application number: CN201780007564.XA
Authority: CN
Inventors: D·H·金; 申东石; V·帕梅尔
Original assignee: University of Texas System
Current assignee: University of Texas System
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2037-02-03
Also published as: KR20180103853A; AU2020203478A1; EP3274041A4; JP2022023893A; JP7126535B2; US20190192822A1; CA3004201C; CN112138264A; AU2020203523B2; MX2023008961A; KR102708262B1; JP7126597B2; US10960182B2; KR20230008221A; US20200179654A1; MX2023008960A; AU2020203523A1; BR112018009258B1; HK1249740A1; KR102436601B1

Abstract

本公开提供了一种柔性狭窄的医疗装置(诸如微导管或导丝)，该医疗装置被可控地移动和操纵而通过身体的管腔。该医疗装置可以包括：位于远端的可电致动的可弯曲部分，该可弯曲部分可通过聚合物电解质层来提供；围绕所述聚合物电解质层分布的电极；和联接至所述电极的电管道，从而使得所述聚合物电解质响应于通过一个或多个管道的电信号而不对称地变形。本公开进一步包括一种用于将所述装置移进和移出身体的管腔并施加用于操纵所述装置的电信号的控制器。所述装置进一步包括一种制备管状形状的聚合物电解质层的方法。

Description

可操纵的管腔内医疗装置

相关申请的交叉参考

本申请从属于2016年2月7日提交的美国临时申请No.62/292,064并要求该申请优先权，通过参照将该申请整体完全地结合在本文中。

关于联邦资助研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明涉及一种可操纵的管腔内医疗装置，更具体地说，本发明涉及一种被引入身体的管腔内并可控地移动通过该管腔的柔性狭窄的医疗装置(例如微导管或导丝)。该医疗装置可以包括位于远端即前端的电致动式可弯曲部分，该可弯曲部分能够被选择性地操控以将该医疗装置操纵至身体内的目标解剖位置。

背景技术

管腔内医疗装置具有各种结构，这取决于身体内的位置和使用这些装置的治疗方法。管腔内装置通常包括非常细长的柔性管，该柔性管可以被插入并引导通过管腔(如动脉或静脉)或身体通道(如咽喉、尿道、体腔孔口或其他解剖通路)。这类医疗装置的示例包括注射器、内窥镜、导管和微导管、导丝和其他手术器械。

一些医疗装置具有用于引入身体内的部分，该部分通常包括通过施加外力而容易弯曲的柔性材料。在一些医疗装置中，(通常首先插入的)远端即前端可以通过用户对操纵机构进行操控而选择性地向期望方向弯曲。医疗装置可以插入到目标管腔或身体通道中，并且移动以将医疗装置的远端布置在身体中的期望位置。

响应于对微创手术技术需求的增长，已经提出了用于将医疗装置插入身体中的管腔或通道中和/或引到该医疗装置通过身体中的管腔或通道的手术技术。许多手术技术提供了很差方向控制或复杂的操作部件。

发明内容

可操纵的管腔内医疗装置的实施方式提供了医疗装置的致动部件(例如，微导管或导丝)的改进的操纵控制和体内定位，其中所述致动部件适合于引入身体的管腔或身体通道内，并且在为了运动到所述管腔和/或身体通道内并通过所述管腔和/或身体通道而伸出的同时进行操控，以将所述医疗装置的致动部件的远端布置在身体的期望解剖位置。所述医疗装置的实施方式提供了对布置在医疗装置的致动部件的远端即前端处的一个或多个可操控微外科手术部件的运动和定位的精确控制，以在身体内的期望位置进行外科手术或其他医疗操作。

具有用于移动到和/或通过管腔或身体通道的致动部件(例如，微导管或导丝)的医疗装置的一个实施方式包括具有远端和近端的纤细、细长柔性部分和离子电活性聚合物致动器，该致动器包括与所述细长柔性部分的远端相邻地布置的聚合物电解质层。如下面将更详细地讨论的那样，所述离子电活性聚合物致动器是包括聚合物电解质层的致动器，其中阳离子响应于所施加的电场而自由迁移。通过对布置在所述聚合物电解质层上的多个成角度地分布的电极通电来提供所述电场。所述多个成角度地分布的电极为嵌入在、沉积在和固定于所述聚合物电解质层的外壁的至少一部分上的电极。所述多个电极中的每个可以通过一个或多个导电管道(诸如例如金属导线)而连接至电流源，所述导电管道被外部构件包围并且具有联接至所述电流源的近端和联接至所述电极的远端。所述多个电极中的一个或多个的选择性通电致使所述聚合物电解质层由于沿着所述聚合物电解质层的一侧或一部分收缩和/或沿着所述聚合物电解质层的一侧或一部分的膨胀而变形。应理解的是，所述聚合物电解质层中的阳离子将朝向通电的阳极迁移，并且远离通电的阴极，同时保持位于聚合物电解质层的基质中。这致使相邻于通电阳极的部分膨胀，并致使相邻于通电的阴极的部分收缩，由此致使所述聚合物电解质层弯曲。应理解，通过对经过导电管道输送至所述电极的电信号进行协同控制能够在预期方向上产生弯曲。在一些实施方式中，所述多个电极可以进一步电连接至感测构件以感测所述多个电极中的每个电极处的电信号的变化。因此，所述感测构件可以检测所述离子电活性聚合物致动器是否变形。

在所述医疗装置的一个实施方式中，所述离子电活性聚合物致动器可以包括围绕所述聚合物电解质层的外壁等角度地分布的多个成角度地分布的电极。在所述医疗装置的一个实施方式中，所述离子电活性聚合物致动器可以被包括在位于所述医疗装置的致动部件(例如，微导管或导丝)的远端处的可弯曲部分中。例如但不是以限制方式，在一个实施方式中，所述医疗装置的可弯曲部分可以包括三个成角度地分布的电极，所述电极在它们的中心线处彼此分开大约120°(2.094弧度)。作为另一个示例(但是不是以限制方式)，所述医疗装置的可弯曲部分可以包括八个成角度地分布的电极，所述电极在它们的中心处分开大约45°(0.785弧度)。应理解的是，所述多个电极中的每个占据围绕所述聚合物电解质层的外壁的圆周跨度，并且因此“角间隔”可以就电极的中心线来说而不是就电极的相邻边缘来说，电极的相邻边缘将更接近于相邻电极的相邻边缘。在所述医疗装置的一些实施方式中，所述电极以在相邻电极中间提供实质间隙的方式间隔开。

在位于所述医疗装置的另一个实施方式的致动部件的远端处的可弯曲部分中，设置所述离子电活性聚合物致动器，其中围绕聚合物电解质层的外壁周向分布的多个电极与所述细长柔性部分的相邻内部构件的至少一部分一起被具有孔的外部构件、涂层、护套或其他屏障包围，所述多个电极的至少一部分和被所述电极包围的聚合物电解质层的至少一部分一起布置在所述孔中。所述外部构件或所述外部构件的外壁可以包括促进所述医疗装置的细长柔性部分与管腔或身体通道的内壁之间顺畅滑动接合的低摩擦、亲水和/或润滑材料，所述医疗装置的致动部件被引入所述管腔或身体通道内，并且所述医疗装置的细长柔性部分延伸穿过所述管腔或身体通道，以将所述医疗装置的致动部件的远端定位在身体内的目标位置。所述外部构件可以包括一种或多个材料，这些材料包括但不限于尼龙、聚氨酯和/或热塑性弹性体，诸如例如聚醚嵌段酰胺材料(可从法国的科隆布的Arkema法国公司获得)。

在所述医疗装置的一个实施方式中，将电信号从电源传导至所述多个电极中的一个或多个以影响所述聚合物电解质层的弯曲的的多个导电管道为了优异化学稳定性和抗腐蚀而包括贵金属。例如(但不是以限制性方式)，将电流输送至选定电极以致动所述聚合物电解质层的所述导电管道可以包括高导电性的铂、铂合金、银或银合金，或者它们可以包括金或金合金，金或金合金除了化学稳定和抗腐蚀之外还具有可延展性，并且能够有利地形成为对弯曲具有非常低阻力的非常纤细的导电管道。

在放松或未通电状态下，所述离子电活性聚合物致动器的聚合物电解质层保持在其初始形式。

所述医疗装置的细长柔性部分的一个实施方式包括：细长柔性内部构件，该内部构件具有远端、近端、具有轴线的径向内孔以及径向外壁；包括具有孔的聚合物电解质层的至少一个离子电活性聚合物致动器，所述聚合物电解质层与在所述内部构件的远端邻近地固定，并且所述聚合物电解质层的孔与所述内部构件的孔对齐；围绕所述至少一个聚合物电解质周向分布的多个电极；以及多个导电管道，每个导电管道都具有近端和联接至所述多个电极中的至少一个电极的远端；以及细长柔性中心丝线，该中心丝线具有近端、远端和位于近端和远端之间的直径，该直径小于所述内部构件的孔的直径，以便使得所述中心丝线的远端能够被引入所述内部构件的孔内，并且然后能够被推动通过所述内部构件的孔，以将所述中心丝线远端定位成与所述内部构件的远端邻近；联接至所述中心丝线的远端的径向压缩的弹性弹簧构件，该压缩弹簧构件的尺寸被设置成在未压缩或膨胀构造下超过处于膨胀构造的所述内部构件的孔的直径，并且该压缩弹簧构件的尺寸被设置成在压缩构造下通过所述中心丝线装配并定位在所述内部构件的孔中，其中所述离子电活性聚合物致动器的所述聚合物电解质层响应于通过所述多个导电管道中的至少一个从电流源(该电流源可以进一步联接至每个导电管道的近端)传导至与所述多个导电管道中的至少一个的远端联接的所述多个电极的至少一个电极的一个或多个电信号的施加而不对称地变形，并且其中所述中心丝线可以用来将所述弹簧构件紧邻所述内部构件的远端定位，其中所述内部构件布置在引入所述内部构件的管腔中的阻塞物内或紧邻所述阻塞物布置，并且其中所述弹簧构件能够——通过在保持所述中心丝线相对于所述内部构件静止不动的同时使所述内部构件后退，以使得压缩的弹簧构件从所述内部构件的孔去除并在所述阻塞物内从径向压缩构造释放至膨胀构造以使得所述阻塞物被膨胀的弹簧构件抓住——从所述压缩构造膨胀至所述膨胀构造，从而接合并抓住所述管腔内的阻塞物，由此允许通过将所述中心丝线和所述内部构件一起从所长管腔取出而取出所述阻塞物。在一个实施方式中，所述弹簧构件为具有一串联排列的多个线圈。在另一个实施方式中，所述弹簧构件包括多个波纹状或正弦状丝线，每个丝线在波形的顶点或波峰处连接至相邻丝线的波形的顶点或波峰，以形成大体管状或圆筒状弹簧组件。应理解的是，这种类型的可膨胀弹簧元件一般是细长的，因为它们从径向压缩构造径向膨胀至径向膨胀构造。

所述医疗装置的一个实施方式包括布置在所述医疗装置的可弯曲部分内的电绝缘层。该绝缘层提供了柔性绝缘分界层，该柔性绝缘分界层容纳所述聚合物电解质层，并且在所述聚合物电解质层响应于由传导至周围电极的电信号施加的电场而变形时与所述聚合物电解质层相符合，以在将所述医疗装置定位在管腔或身体通道内时提供所述医疗装置的有利操纵。

所述聚合物电解质层包括电解质(例如，离子液体，但是不限于此)和从由含氟聚合物和本质导电聚合物组成的组的聚合物。一种制备管状聚合物电解质层(该管状聚合物电解质层用于在医疗装置的可弯曲部分中提供离子电活性聚合物致动器)的方法的一个实施方式包括：提供基础材料的液体分散液，该基础材料选自由含氟聚合物和本质导电聚合物构成的组；将所述液体分散液布置在基板上；使所选基础材料的液体分散液固化而在所述基板上形成聚合物膜；提供心轴；将所述聚合物膜卷绕在所述心轴上；以及提供热缩管；利用所述热缩管覆盖卷绕在所述聚合物膜中的心轴的一部分；并且加热所述热缩管以使所述聚合物膜回流而形成管状聚合物电解质层。

所述聚合物电解质层可以包括例如但不限于含有电解质(例如，溶剂如水或离子液体)的聚合物薄膜。另选地，所述聚合物电解质可以包含多孔聚偏二氟乙烯或聚偏氟乙烯、通过偏二氟乙烯的聚合作用并含有离子液体或盐水的高度非反应性热塑性含氟聚合物。另选地，所述聚合物电解质可以包括由聚偏二氟乙烯或聚偏氟乙烯、碳酸丙烯酯和离子液体形成的凝胶。

在制备管状聚合物电解质层(该管状聚合物电解质层用于在医疗装置的可弯曲部分中提供离子电活性聚合物致动器)的方法的一个实施方式中，被选择用来形成所述基础材料的材料包括含氟聚合物和/或本质导电聚合物。例如，所述材料可以是作为全氟化离聚物的和中的一种。在该方法的另一个实施方式中，被选择用来形成所述基础材料的材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或其共聚物中的一种，例如，作为含氟共聚物的聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物(P(VDF-CTFE))或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF)-HFP)中的一种。在该方法的又一个实施方式中，被选择用来形成所述基础材料的材料包含本质导电聚合物(ICP)，例如，聚苯胺(PANI)、聚吡咯(Ppy)、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚苯硫醚(PPS)中的一种。在制备管状聚合物电解质层的方法的再一个实施方式中，被选择用来形成所述基础材料的材料包括以上所列并描述的基础材料中的两种或更多种的组合。

制备管状聚合物电解质层的方法的一个实施方式包括将所述基础材料溶解在挥发性溶剂中以形成液体分散液的步骤。可用于该步骤的所述挥发性溶剂包括但不限于醋酸盐、乙醇、三氯甲烷、乙醚、脂肪族烃、芳香烃、氯化烃类和酮类。

制备管状聚合物电解质层的方法的一个实施方式包括将所选基础材料的液体分散液布置在固体基板上的步骤，该固体基板包括聚四氟乙烯(PTFE)或玻璃中的一种。然而，可以用具有非粘结表面的其他固体基板代替。

制备管状聚合物电解质层的方法的实施方式的第一示例包括：在10至20wt.％的乙醇中制备的液体分散液；使用刮刀片方法将所述液体分散液布置在平坦PTFE基板上以形成15至25μm的厚度；以68℉(20℃)的温度将所述基板上的液体分散液固化；通过以176至248℉(80到120℃)进行热处理来将挥发性溶剂去除；通过在使不锈钢心轴杆横跨所述基板平移的同时手动转动外径为0.025”(0.635mm)的所述心轴而围绕该心轴卷绕所得的膜，以将膜卷绕成具有内径和壁厚的管状形状。

所得到的聚合物管件的最终内径和壁厚取决于心轴尺寸、膜的厚度以及在卷绕步骤过程中用膜包裹心轴的次数。将卷有膜的心轴装配到氟化乙烯丙烯(FEP)热缩套筒中，然后以所述热缩材料的恢复温度392至446℉(200至230℃)加热。在加热过程中，卷绕的膜的层回流成单个均质聚合物层。在冷却并去除热缩管和心轴之后，得到了具有均质形状并且没有卷绕层痕迹的管。所制备的Nafion管的壁厚的公差类似于商业上挤出的Nafion管件(+/-10％)，但是在无需需要大量空间和设备的商业挤出设备的情况下被制备。

所述方法的实施方式的第二示例是制备PVDF管，包括如下步骤：提供多个聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物(P(VDF-CTFE))球丸；以大约122°F(50℃)加热并搅拌丙酮中的球丸四个小时而将球丸溶解在丙酮中。使用刮刀片将所制备的分散液布置在平坦PTFE基板上。将该基板和布置在该基板上的分散液以68℉(20℃)固化30分钟，然后将所得到的膜从PTFE基板剥离。以172℉(80℃)真空干燥所制备的P(VDF-CTFE)膜以去除残留溶剂。通过手动转动外径为0.025英寸(0.635mm)的不锈钢心轴杆并横跨所形成的厚度为15至25μm的PVDF膜平移该心轴而将所述膜围绕该心轴杆卷绕。将卷有PVDF膜的心轴装配在热缩聚合物管(例如，氟化乙烯丙烯(FEP))内并且以热缩材料的恢复温度392至446℉(200至230℃)加热。加热致使卷起的PVDF膜的层回流成单个均质聚合物管壁。在冷却之后将热缩管从心轴去除以去除PVDF管。

为了进一步制备离子电活性聚合物致动器，可以对所制备的Nafion管或PVDF管进行进一步处理以使用传统方法如电化学过程在上面沉积金属电极(例如，铂电极或金电极)。然后，使用导电膏或激光焊接将导线(例如，金导线)进一步集成并嵌入在所制备的金属电极中，以用作导电管道。另选地，在一个实施方式中，可以对所制备的Nafion管或PVDF管进行进一步处理以使用在提供管状离子电活性聚合物致动器中使用的下面更详细地提供和描述的新回流方法沉积碳基电极。然后，可以在该回流方法过程中将导线(例如，金导线)进一步集成并嵌入在所制备的碳基电极中以用作导电管道。

在一个实施方式中，提供了一种通过使用回流过程利用热缩管将碳基电极布置在聚合物电解质层上来制备医疗装置的管状离子电活性聚合物致动器的方法。该方法可以包括：提供具有径向外壁的聚合物电解质层；提供挥发性溶剂和碳基导电粉末的混合物；提供多个导电管道，每个导电管道都具有近端和远端；将所述混合物布置在所述聚合物电解质层的外壁上以在其上形成碳电极层；使每个导电管道的远端接触所述碳电极层；提供热缩管；利用所述热缩管覆盖所述聚合物电解质层和其上的所述碳电极层；以及加热所述热缩管以使所述聚合物电解质层回流而形成所述离子电活性聚合物致动器。在制备医疗装置的管状离子电活性聚合物致动器的方法的另一个实施方式中，可以进一步利用电解质浸渍所述聚合物电解质层。例如，所述电解质可以是离子液体，该离子液体包括但不限于1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMI-BF4)、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺(EMI-TFSI)或它们的组合。在制备医疗装置的管状离子电活性聚合物致动器的方法的再一个实施方式中，利用一个或多个金属层进一步覆盖所述碳电极层的一部分以增加所获得的碳基电极的导电性。这里，所述金属层例如可以是金层、铂层或它们的组合，但是不限于此。

在制备医疗装置的管状离子电活性聚合物致动器的方法的其他实施方式中，所述碳基导电粉末可以是碳化物衍生碳、碳纳米管、碳凝胶、石墨烯或它们的组合。在一些实施方式中，所述碳基导电粉末可以可选地包括填料，诸如过渡金属氧化物粉末、金属粉末或它们的组合。在一些实施方式中，使用刷涂或喷涂将碳基导电粉末的混合物布置在所述聚合物电解质层的外表面上。在其他实施方式中，在加热所述热缩管之后，对所述碳电极层进一步进行微机加工以形成多个电极。

在所述医疗装置的一个实施方式中，设置电控制器，以通过向所述可弯曲部分中的离子电活性聚合物致动器施加电信号来控制所述可弯曲部分的弯曲。所述电控制器可是设置在所述细长柔性部分的近端处，并且电连接至所述导电管道，以选择性地控制由所述导电管道承载并且给予所述多个电极的电荷，以操控所述医疗装置的至少一个离子电活性聚合物致动器。在另一个实施方式中，所述电控制器可是进一步由主控制器指示。所述主控制器可以包括可操控控制构件，该可操控控制构件用于向所述至少一个离子电活性聚合物输入弯曲控制信号，以通过所述电控制器提供两个弯曲自由度。

为了可操控地控制所述医疗装置，在一些实施方式中，所述医疗装置进一步包括用于纵向地移动所述医疗装置(例如，柔性细长构件部分)的驱动组件。所述驱动组件包括：具有夹持表面的第一旋转驱动构件；相邻的第二旋转驱动构件，该第二旋转驱动构件具有接近所述第一旋转驱动构件的夹持表面布置的夹持表面；至少一个电动马达，所述至少一个电动马达被联接成使所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件中的至少一个可控地旋转；并且其中所述医疗装置布置在所述第一旋转驱动构件的夹持表面和相邻的第二旋转驱动构件的夹持表面的中间并与所述夹持表面接合，从而所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件中的一个的旋转使所述医疗装置轴向地移动。在可操纵地控制所述医疗装置的一个实施方式中，所述第一旋转驱动构件的顺时针旋转和所述第二旋转驱动构件的逆时针旋转使所述医疗装置在第一方向上移动；并且所述第一旋转驱动构件的逆时针旋转和所述相邻的第二旋转驱动构件的顺时针旋转使所述医疗装置在与所述第一方向相反的第二方向上旋转。在另一个实施方式中，所述驱动组件可以还由所述主控制器进一步指示，该主控制器包括可操控控制构件，该可操控控制构件向所述驱动组件输入前进和后退控制信号以提供一个平移自由度。在一些实施方式中，所述主控制器可以提供弯曲控制信号以及前进和后退信号。

在可操纵地控制所述医疗装置的一个实施方式中，所述医疗装置可以进一步包括壳体，该壳体包括：第一部分，该第一部分具有容纳所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件的密封内部、供所述医疗装置穿过的近端端口、供所述医疗装置穿过的远端端口以及用于存储所述医疗装置的线圈的内部空腔，并且其中所述壳体进一步包括支撑所述马达的第二部分。在另一个实施方式中，所述壳体的第二部分和所述壳体的第一部分适合于联接至彼此以将所述马达与所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件中的至少一个操作地接合。在其他实施方式中，所述第一部分在例如使用并且被所述医疗装置接触的身体流体污染之后可以丢弃(即可以是一次性的)。

在一个实施方式中，为了在引入人体管腔内并移动通过所述管腔时远程地控制/定位所述医疗装置，所述医疗装置可以进一步包括：发射器，该发射器联接至所述主控制器以发射对应于所述主控制器的操控的信号；和接收器，该接收器电连接至所述驱动组件和所述电控制器，以接收由所述发射器发射至所述驱动组件和/或所述电控制器的与所述控制器的操控对应的信号。

附图说明

所附说明性附图提供了对实施方式的进一步理解，并且被结合在本申请中而构成本申请的一部分，并与书面描述一起用来说明本发明。附图简要描述如下：

图1是示出了用于容纳部件的壳体的一个实施方式的立体图，所述部件用于可控地伸出和收回医疗装置的可伸出致动部件。

图2是图1的医疗装置的实施方式的致动部件的细长柔性部分和布置在远端处的可弯曲部分的立体图。

图3是位于图2的致动部件的远端的远端可弯曲部分的立体图，示出了弯曲模式。

图4A是图2和图3的可弯曲部分的远端的剖视图，示出了施加至围绕聚合物电解质层布置的四个成角度分布电极的第一选择组的四个电信号。箭头表示通过向四个独立电极施加所示组的电信号而产生弯曲的方向。

图4B是图4A的可弯曲部分的远端的剖视图，揭示了施加至围绕聚合物电解质层布置的成角度分布电极的第二选择组的四个电信号。箭头表示通过向四个独立电极施加所示电信号而产生弯曲的方向。

图5是一个实施方式的医疗装置的致动部件的可弯曲部分和细长柔性部分的另选实施方式的立体图，该另选实施方式具有在纵向上和周向上都分开的多个独立电极。每个独立电极连接至向该电极提供电信号的导电导体。

图6是示意性地示出了用来使用和控制图1至图4B的医疗装置的实施方式的系统和部件的框图。

图7是医疗装置的实施方式的可伸出且可操纵的致动部件的远端的纵向剖视图，该执行机构包括远端可弯曲部分和细长柔性部分。

图8A是图1的医疗装置的实施方式的壳体的上壳体部分的立体图，其中该壳体的上壳体部分以虚线示出以更好地揭示布置在其中的部件。

图8B是图1的医疗装置的实施方式的壳体的下壳体部分的立体图，其中壳体的下壳体部分以虚线示出以更好地揭示布置在其中的部件。

图9是通过将图8A和图8B的上壳体部分和下壳体部分组装在一起而提供的医疗装置的实施方式的立面剖视图。该医疗装置与主控制器无线通信。

图10是示出了通过使用图7A、图7B和图8所示的医疗装置的实施方式进行手术的方法步骤的流程图。

图11是示出了给予位于医疗装置的实施方式的致动部件的远端处的可弯曲部分弯曲的方法的流程图。

图12是图6的框图的修改，示出了用于包括致动部件和壳体的医疗装置的另选实施方式的控制系统结构。

图13是示出了在施加至与其他电极一起围绕医疗装置的实施方式的致动部件的可弯曲部分的聚合物电解质层布置的电极的电信号随着时间变化的曲线图。

图14是示出了各个电极在形成在医疗装置的实施方式的致动部件的可弯曲部分的聚合物电解质层内的凹部中的另选分布的剖视图。

图15是用于医疗装置的致动部件的可弯曲部分的另选构造的剖视图。

图16是示出了使用感测构件监测医疗装置的实施方式的性能并且确定外力对医疗装置的实施方式的性能的影响的方法的流程图。

图17示出了医疗装置的壳体部分的另选实施方式，该壳体部分用于可控地使医疗装置的致动部件前进和后退。

图18是另选壳体的立体图，其中引导圆筒被去除以揭示壳体中的部件的位置。

图19是医疗装置的致动部件的细长柔性部分的立体图，其中外部构件的一部分被去除以揭示医疗装置的该实施方式的致动部件的组成部分的细节。

图20是医疗装置的致动部件的细长柔性部分的实施方式的剖视图。该细长柔性部分可以包括导电管道和金属增强丝网或编织物。

图21是医疗装置的致动部件的细长柔性部分的另选实施方式的剖视图，其中每个导电管道都嵌入在管腔结构内，并且每个导电管道及其管腔结构一起被包装在外部构件的材料内。

图22是医疗装置的致动部件的细长柔性部分的另选实施方式的剖视图，其中每个导电管道被电绝缘地包装在被外部构件围绕的单个管状绝缘构件中。

图23是图6和图12的框图的修改，示出了用于包括致动部件和壳体的医疗装置的另选实施方式的控制系统。

图24是图5的一部分的放大图，示出了粘附至医疗装置的细长柔性部分的内部构件的外表面的四个导电管道的布置。

图25是离子电活性聚合物致动器的放大立体图，该致动器被包含在医疗装置的另选实施方式的致动部件的可弯曲部分中。

图26是医疗装置的实施方式的致动部件的远端的图示，其中弹簧构件处于径向压缩构造，该弹簧构件联接至前进穿过致动部件的孔的中心丝线以将该弹簧构件布置在管腔内的阻塞物附近。

图27是处于膨胀构造以膨胀并抓取阻塞物从而利用致动部件和中心丝线将该阻塞物去除的弹簧构件的图示，该膨胀构造是通过在保持中心丝线静止不动的同时致动部件的孔退出而获得的。

图28是弹簧构件的另选实施方式，该弹簧构件可以用来实现图26和图27所示的方法。

图29是布置在图1的医疗装置的另一个实施方式的致动部件的细长柔性部分和在远端处布置的可弯曲部分的立体图。

图30是位于图29的致动部件的远端处的远端可弯曲部分的立体图，示出了弯曲模式。

具体实施方式

诸如导管或导丝之类的医疗装置可以足够纤细以便插入管腔内，诸如动脉、静脉、喉咙、耳道、鼻腔通道、尿道或任何许多其他管腔和身体通道。这些纤细导管(还被称为微导管)和导丝使得内科医生能够进行非创伤性外科手术，这种非创伤性外科手术通过避免需要对主体或患者开刀以提供用来执行外科手术过程或医疗手术的局部通路而需要极大缩短的恢复时间。如这里使用的，术语“主体”或“患者”是指利用所述装置进行医疗介入的受体。在某些方面中，患者为人类患者。在其他方面中，患者为陪伴动物、运动动物、家养动物或家畜。

以下段落描述医疗装置和方法的某些实施方式，该医疗装置能够用来使用该医疗装置执行外科手术操作或能够进行外科手术操作，该方法能够用来使得能够对此制备这种医疗装置。应理解的是，医疗装置和方法的其他实施方式也在下面所附权利要求的范围内，并且这些实施方式的图示并不对本发明构成限制。

图1是示出了具有壳体200和致动部件100的医疗装置10的一个实施方式的立体图。图1的医疗装置10包括壳体200的上壳体部分210和下壳体部分220，医疗装置10进一步包括细长柔性纤细致动部件100，致动部件100包括能从壳体200的上壳体部分210伸出的细长柔性部分101和布置在远端102处的可弯曲部分110(图2)。细长柔性部分101包括足够纤细以能够被插入到身体(未示出)的管腔(未示出)内的内部构件120(图2)。内部构件120也足够柔性并且基本不可轴向压缩，从而通过在致动部件100的远端102被引入身体(未示出)的管腔内之后向前推动或驱动致动部件100的细长柔性部分101能够使内部构件120前进通过具有曲折路径的管腔。致动部件100进一步包括近端109。医疗装置10可以为具有可弯曲部分110的微导管，可弯曲部分110包括内孔140(图2)以方便细长结构(未示出)运动。在一个实施方式中，该细长结构可以从近端109通过内孔140(图2)馈送至并穿过医疗装置10的致动部件100的远端102。另选地，医疗装置10可以是具有不带内孔140的可弯曲部分110的导丝(例如，图29)。

可选地，致动部件100的远端109可以包括用在将配合插槽或其他结构固定至致动部件100的近端109的紧固件，诸如，例如，螺纹113。可选地，医疗装置10的壳体200的上壳体部分210可以包括引导圆筒211，该引导圆筒211用于给予延伸超过壳体200的致动部件100的远端部分102向前方向方面。

图2是图1的医疗装置10(例如，微导管)的实施方式的致动部件100的细长柔性部分101和布置在远端102处的可弯曲部分110的立体图。致动部件100的可弯曲部分110包括离子电活性聚合物致动器，该离子电活性聚合物致动器包括相邻于细长柔性部分101的内部构件120并且相对于多个成角度地分布的可通电电极112居中地布置的聚合物电解质层139。包围聚合物电解质层139的外壁137的多个电极112中的每个都连接至导电管道130的远端131，通过导电管道130可以将电信号或电流供应至相连接的电极112。聚合物电解质层139包括孔140，通过孔140可以将其他细长结构插入，以便定位、控制和/至驱动布置在该细长结构的远端处的执行器或手术工具或器械。聚合物电解质层139的孔140在松弛或断电状态下以轴线141为中心。图2的可弯曲部分110以笔直模式示出。可弯曲部分110可以通过多个电极112中的一个或多个的选择性通电而选择性地且可控地变形至弯曲模式，如下面将进一步详细描述的那样。

在医疗装置10的一个实施方式中，图2的可弯曲部分110的离子电活性聚合物致动器为离子聚合物金属复合(IMPC)致动器。在医疗装置10的一个实施方式中，离子电活性聚合物致动器包括(可从杜邦公司获得)的全氟化离聚物(其具有优异的离子传输特性)制成的聚合物电解质层139。另选地，医疗装置10的离子电活性聚合物致动器可以包括聚合物电解质层139，聚合物电解质层139包括全氟化离聚物，诸如Aciplex^TM(可从日本东京的Asahi Hasei化学公司获得)、(可从美国宾夕法尼亚艾克斯顿的美洲化学公司获得)或者 F系列(可从德意志联邦共和国的比提希海姆－比辛根的Fumatech BTW公司获得)。在优选实施方式中，全氟化离聚物为

在医疗装置10的一个实施方式中，导电管道130可以包括铂、金、碳、它们的合金或它们的组合中的一种。在其他实施方式中，电极112的材料可以包括碳，诸如碳化物衍生碳、碳纳米管、碳化物衍生碳或离聚物的复合物以及碳纳米管和离聚物的复合物。下面将在这里描述根据一个实施方式的将基于碳的电极112布置在聚合物电解质层139上的方法。

多个电极112中的每个都连接至导电管道130的远端131，通过导电管道130可以将电信号供应至管道130所连接的电极112，由此使聚合物电解质层139内的金属阳离子在由施加的电信号所确定的方向上移动。通过施加的电信号产生的这种阳离子迁移致使聚合物电解质层139在聚合物电解质层139的接近阳极布置的部分中发生膨胀并且在剩余未膨胀部分的方向上弯曲或扭曲。结果，离子电活性聚合物致动器的聚合物电解质层139的弯曲变形的幅度和方向能够通过策略性地选择通电的电极112并且通过调节通过导电管道130施加至电极112的电信号来进行控制。

如图2所示，聚合物电解质层139包括圆形孔140，并且多个电极112围绕聚合物电解质层139的圆周成角度地分布。

图3是位于图2的致动部件100的远端102处的可弯曲部分110的立体图，示出了变形或弯曲模式。医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分100被示出为已经通过将电信号选择性地施加至所选电极112以使聚合物电解质层139变形而从图2所示的笔直模式致动到图3的变形或弯曲模式。所选电极112的通电致使可弯曲部分110因由箭头118表示的外力的施加而从笔直模式变形至弯曲模式。

另选地，如果在没有向多个电极112中的一个或多个施加一个或多个电信号的情况下观察到致动部件100处于变形模式，则所观察到的挠曲的大小可以用来确定施加至致动部件100的外力的大小和方向，或者另选地，如果向电极112施加已知电流没有产生致动部件100的可弯曲部分110的预期变形，则可以使用预期变形和实际变形(如果有的话)之间的差作为施加至位于医疗装置10的致动部件100的远端102处的可弯曲部分110的外力的大小的指示。

图4A是图2和图3的致动部件100的可弯曲部分110的远端102的剖视图，示出了施加至围绕聚合物电解质层139的外壁137布置的四个周向分布电极112的第一选择组的四个电信号。图4A示出了可以被施加至多个成角度分布电极以使致动部件100的可弯曲部分110在箭头118的方向上弯曲的电信号。应理解的是，向位于图4A的可弯曲部分110的左右两侧的电极112施加正电荷，另外向位于图4A的顶部的电极112施加正电荷并且此外向位于图4A的底部的电极112施加负电荷，可以得到由于在图4A的顶部处的电极112上施加正电荷并且向其余电极112施加负电荷而会出现的不同变形量。应理解的是，用户可以选择产生用户期望变形的多个电信号。

图4B是图4A的可伸出致动部件100的可弯曲部分110的远端102的剖视图，揭示了施加至围绕聚合物电解质层139布置的周向分布电极112的第二选择组的四个电信号。图4B示出了向位于图4B的可弯曲部分110的顶部处的电极112以及向位于图4B的可弯曲部分110的右侧的电极112施加正电荷；图4B进一步示出了向位于图4B的底部处的电极112以及还向位于图4B的左侧的电极112施加负电荷。聚合物电解质层139由于施加这些电荷而出现的变形在箭头118的方向上。

应从图4A和图4B理解，医疗装置10(例如微导管)的致动部件110的可弯曲部分110的远端102能够通过策略性地控制给予每个独立电极112的电荷而在多个方向上以不同的变形或挠曲程度进行弯曲。尽管图4A和图4B所示的实施方式示出了可弯曲部分110包括四个电极112，但是应理解，医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110可以包括少于四个或多于四个的电极112，并且这样的其他实施方式将具有不同的挠曲和变形定向能力。

图5是医疗装置10(例如，微导管)的致动部件100的可弯曲部分110的另选实施方式的立体图。图5示出了如何通过在沿着致动部件100的可弯曲部分110的长度的不同位置处布置多个电极112a、112b、112c和112d来调整聚合物电解质层139的挠曲和变形的大小和方向。举例来说(并不是为了进行限制)，图5的致动部件100的可弯曲部分110可以包括十六个周向和轴向分布的电极112a、112b、112c和112d，其中第一组四个电极112a接近致动部件100的可弯曲部分110的远端102布置；第二组四个电极112b相邻于第一组电极112a布置；第三组四个电极112c相邻于第二组电极112b布置；并且第四组电极112d相邻于第三组电极112c布置。布置在医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110上的十六个电极112a、112b、112c和112d(四组)中的每个都连接至十六个导电管道130a、130b、130c和130d中的一个，每个导电管道用于将通电电流输送至相应的电极。图5中所示的致动部件100的可弯曲部分110的实施方式的结果是增强了可弯曲部分110的变形，这是因为使中间轴向间隔开的电极112组弯曲的阻力减小。

图6是示意性示出了用于图1至图4B的医疗装置10的实施方式的控制系统结构的框图。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或没有内孔140的导丝(例如，图29)。医疗装置10包括适合于插入管腔或身体通道的致动部件100和具有驱动组件300(参见图8A至图9)的壳体200，驱动组件300用于使致动部件100的细长柔性部分101和可弯曲部分110前进到管腔或身体通道内并且穿过该管腔或身体通道，并且用于使位于致动部件100的远端102处的可弯曲部分110选择性地弯曲。图6示出了壳体200之间的控制相互作用，壳体200容纳驱动组件300和电控制器400，驱动组件300用在使致动部件100前进到管腔或身体通道内并穿过该管腔或身体通道，电控制器400用于选择性地控制由导电管道130承载并被给予多个电极112的电荷，以操控医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110。电控制器400可以包括处理器(未示出)，该处理器响应于用户从主控制器500输入的信号而计算施加至电极112的电信号。在图6中，可以位于与患者的位置不同的位置的主控制器500被示出为无线、通过电话线和/或经由因特网与医疗装置10的壳体200通信。应理解，在图6所示的实施方式中，医疗装置10的主控制器500可以位于远离患者(身体)和医疗装置10的外科医生(手术者或用户)的面前。在该实施方式中，医疗装置10将包括主控制器500，或者另选地，医疗装置10的实施方式可以不包括主控制器500并且可以由与患者和壳体200一起出现在手术室中的外科医生使用。主控制器500可以例如包括：操纵杆，该操纵杆使用户能够向可弯曲部分110的电极112输入弯曲控制信号，以通过电控制器400提供两个弯曲自由度；以及滚动输入件，例如跟踪球或跟踪轮，以使用户能够向驱动组件300输入前进和收回控制信号，从而提供一个平移自由度。

图7是医疗装置10的实施方式(例如，微导管)的可伸出且可操纵的管腔内致动部件100的纵向剖视图，致动部件100包括远端可弯曲部分110和细长柔性部分101。

图7揭示了聚合物电解质层139和多个周围电极112。每个电极112电联接至导电管道130。可弯曲部分110与致动部件100的内部构件120相邻并对齐地布置。细长柔性部分101可以进一步包括保护性外部构件150以包围内部构件120、导电管道130、电极112和聚合物电解质层139。保护性外部构件150适合于与可以引入医疗装置10的致动部件100的管腔或其他身体通道的内壁低摩擦滑动接合。在医疗装置10的微导管的一个实施方式中，孔140提供了通道，诸如例如执行器、切割器械、成像装置(照相机)、光源、限额(stint)、限额取回器或其他一些可操控手术器械之类的手术器械能够在外科手术过程中穿过该通道和/或被用户控制。另选地，孔140可以形成流体通道，通过该流体通道能够注射药物、辐射源或其他物质以精确地放置在具有管腔或身体通道的身体中。尽管图7示出了位于致动部件100的细长柔性部分101中的空心孔140，但是该孔140旨在用于多种用途。应进一步理解的是，通过致动部件100的孔140定位、控制或引入的手术器械可以连接至与可弯曲部分100相邻地布置的执行器、器械、工具或其他器具。应进一步理解，用于将插入孔140内的丝线或其他细长纤细装置定位的其他装置(诸如参照图6描述的那些装置)可以用来将丝线或其他装置定位在孔140内，而不会削弱用来将致动部件100定位在管腔内的装置的功能。

图8A和图8B一起提供了医疗装置10的实施方式的分解立体图。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或者没有内孔140的导丝(例如，图29)。

图8A是图1的医疗装置10的实施方式的壳体200(参见图1)的上壳体部分210的立体图，其中上壳体部分210以虚线示出以更好地揭示布置在其中的医疗装置10的部件。在医疗装置10的一个实施方式中，上壳体部分210可以是一次性的，因为上壳体部分210包括插入患者的管腔或身体通道内并被该管腔或身体通道污染的致动部件100，致动部件100插入患者的管腔或身体通道内并且稍后从患者的管腔或身体通道退出。图8A中所示的上壳体部分210包括引导圆筒211，致动部件100的远端102穿过引导圆筒211。引导圆筒211将上壳体部分210中的孔口(未示出)隐藏，致动部件100通过该孔口前进和退出。类似地，致动部件100的近端109可以穿过孔口115或者可以固定地布置在孔口115中。致动部件100的近端109可以进一步包括用于与关联于手术器械或工具的配合插槽或连接件配对的螺纹113(图1)。上壳体部分210内的空腔215可以用来存储在致动部件100的长度中形成的线圈116。致动部件100的线圈116不包括可弯曲部分110，但是包括导电管道130和内部构件120(例如，图7)，即致动部件100的用来供应、定位和控制作为可弯曲部分110的一部分或相邻于可弯曲部分110的部件的两类部件。图8A的上壳体部分210进一步包括驱动组件300，驱动组件300包括第一旋转驱动构件330a和相邻的第二旋转驱动构件330b。致动部件100被示出为穿过第一旋转驱动构件330a和相邻的第二旋转驱动构件330b的中间。应理解，第一旋转驱动构件330a的顺时针旋转和相邻的第二旋转驱动构件330b的逆时针旋转将使致动部件100从患者的管腔或身体通道后退到壳体200内，而第一旋转驱动构件330a的逆时针旋转和相邻的第二旋转驱动构件330b的顺时针旋转将使致动部件100从壳体200前进到患者的管腔或身体通道内，致动部件100的远端102已经被引入到该管腔或身体通道内。

图8B是图1的医疗装置10的实施方式的壳体200(参见图1)的下壳体部分220的立体图，其中下壳体部分220以虚线示出以更好地揭示布置在其中的医疗装置10的部件。在医疗装置10的一个实施方式(其中可壳体部分210为一次性的)中，下壳体部分220可以适合于重复使用，并且每次使用都需要将消毒过的下壳体部分220与新的或翻新的上壳体部分210配对。下壳体部分220的形状对应于图8A的上壳体部分210的形状，以方便将下壳体部分220与上壳体部分210配对，以提供组装好的壳体200。图8B的下壳体部分220包括具有低污染风险的部件以及那些足够昂贵以致于它们在每次使用之后都用于翻新、循环和/或消毒的部件。

医疗装置10的布置在下壳体部分220中或上的部件被定位成与医疗装置10的布置在上壳体部分210中或上的相关部件接合，以在组装图8A的上壳体部分210和图8B的下壳体部分220时使得这些相关部件能够进行联接。例如(但不是以限制方式)，图8A的上壳体部分210的驱动组件300(该驱动组件300接合并移动柔性致动部件100)还可以通过中间蜗轮320接合马达310。马达310驱动蜗轮320以使驱动配件321可控地旋转，驱动配件321定位成收纳在图8A中所示的上壳体部分210的第一旋转驱动构件330a中形成的对应驱动插槽(未示出)内。在图8A和图8B所示的实施方式中，接口装置420使得医疗装置10的壳体200能够从外科医生或操作者(该操作者例如包括其他操作者或用户，诸如但不限于医疗执业者、内科医师、外科技师、护士或助手、兽医等等)使用的主控制器100接收控制信号，例如，使用驱动组件300使致动部件100前进或后退或者使用可弯曲部分110给予致动部件100的远端102弯曲的信号。

图9是通过组装图8A和图8B的上壳体部分210和下壳体部分220提供的医疗装置10的实施方式的立面剖视图。医疗装置10的致动部件100的线圈116存储在壳体200的上壳体部分210的空腔215内。医疗装置10的致动部件100从近端109经过线圈116延伸至致动部件100的远端102，远端102延伸超过上壳体部分210的引导圆筒211。图9示出了驱动配件321(参见图8B)与第一旋转驱动构件330a中的插槽(未示出)接合的方式，第一旋转驱动构件330a与第二旋转驱动构件330b相配合以分别使致动部件100受控地从医疗装置10的壳体200前进和后退到壳体200内。可选地，上壳体部分210包括空腔壁214，空腔壁214将容纳致动部件100的线圈116的空腔215与容纳驱动组件300的第一旋转驱动构件330a和第二旋转驱动构件300b(图8A)的相邻空腔213分开。图9的医疗装置10进一步包括电控制器400，电控制器400布置在下壳体部分220中并且用于从主控制器500接收命令信号以及向致动部件100内的多个导电管道130(图2)产生控制电信号，以给多个电极112(例如图2)通电，从而使致动部件110的可弯曲部分110(例如，图2)弯曲。电控制器400通过布置在下壳体部分220中的接口402将电流中继至布置在上壳体部分210中的电流分配器410。电流分配器410是医疗装置10的电控制器400和致动部件100之间的接口。医疗装置10的致动部件100的近端109相对于上壳体部分210固定，以维持在电流分配器410和致动部件100的固定不动近端109之间延伸的多个馈电导线411。应理解的是，上壳体部分210的分配器空腔216可以被密封，以防止馈电导线411和相关端子受到相邻线圈116中可能存在的污染源的影响。

在图9的医疗装置的实施方式中，为了将电流从电控制器400输送至导电管道130(例如，图2)而设置的多个馈电导线411的数量将与多个导电管道130的数量匹配。可以在下壳体部分220的接口420和上壳体部分210的电流分配器410中间布置接口插槽415。在一个实施方式中，电控制器400可以包括无线接口装置405，无线接口装置405电连接至电控制器400和驱动组件300，使得电控制器400和驱动组件300能够与主控制器500无线通信。

图10是示出了使用图8A和图8B所示的医疗装置10的实施方式在患者身体上进行手术的方法600的步骤的流程图。方法600包括：步骤610，将上壳体部分210和下壳体部分220组装以形成壳体200；步骤620，将致动部件100的远端102引入身体的管腔内；步骤630，利用驱动组件300使致动部件100向前延伸并延伸到患者的管腔内；步骤640，使用成像装置检测布置有致动部件100的管腔或身体通道的分支或弯曲路径；步骤650，使医疗装置10的致动部件100的远端102处的可弯曲部分110弯曲以将致动部件100操纵到期望方向，通过使用成像装置观察的分支或弯曲路径；以及步骤660，使致动部件100的远端102到达外科手术部位。

医疗科学中已知的传统技术和方法可以与该方法和医疗装置10结合使用。例如(但不是为了限制)，图10中的步骤640需要外科医生“检测”引入致动部件10的身体管腔的“分支和弯曲路径”。更详细地说，使用医疗装置10执行图10的方法的外科医生或操作者可以使用X射线照相、核磁共振成像、超声、弹性成像法、触觉成像、光声成像、断层扫描以及其他成像技术和装置观察向前推进医疗装置10的致动部件100的远端102所沿着的身体内的管腔或身体通道(路径)的图像。应理解的是，成像装置可以与患者一起存在于房间中，并且对于附近的外科医生来说，成像装置的输出可以使用硬线连接电传输至外科医生或操作者，而对于位置很远的外科医生或操作者来说，成像装置的输出可以使用远程通信(诸如但不限于因特网或无线通信)电传输至外科医生或操作者。

图11是示出了控制医疗装置10的实施方式的，更详细地说给予位于医疗装置10(例如，微导管或导丝)的实施方式的致动部件100的远端102处的可弯曲部分110弯曲的方法601的流程图。另参照图2和图9，该方法601包括：步骤641，使用主控制器500产生操控信号，该操控信号将通过无线接口装置405由电控制器400接收；步骤642，使用电控制器400来确定施加至多个电极112中的一个或多个的电信号以获得医疗装置10的致动部件100的远端102的弯曲部分110的弯曲的期望方向和大小；以及步骤643，施加所确定的电信号以通过导电管道130传导至所述多个电极112中的一个或多个，以在医疗装置10的致动部件100的远端102中获得期望运动。

图12是图6的框图的修改，示出了用于包括致动部件100和壳体200(的医疗装置10例如，图1)的另选实施方式的控制系统结构。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或没有内孔140的导丝(例如，图29)。致动部件100包括可弯曲部分110和细长柔性部分101。壳体200包括驱动组件300和电控制器400，并且进一步包括感测构件117。感测构件117是电连接至可弯曲部分110的多个电极112以感测多个电极112中的每个电极处的电信号变化的可弯曲部分传感器。更详细地说，感测构件117分别电连接至多个电极112中的每个电极，以监测多个电极112中的每个电极中的电位变化。因此，感测构件117基于多个电极112中的每个的电位随着时间的变化来检测可弯曲部分110的变形或不存在变形。

例如但不是限制方式，当使用壳体200的驱动组件300使致动部件100的可弯曲部分110和细长柔性部分120向前前进时，感测构件117检测致动部件100的可弯曲部分100前进通过的管腔或身体通道是否被堵塞或者在管腔或身体通道中是否有足以妨碍或削弱致动部件100的向前运动的弯曲部或阻塞物。此外，因为电信号由电控制器400施加至多个电极112中的每个电极，因此感测构件117可以通过接收关于多个电极112中的每个电极处的电信号的反馈并且通过将该反馈与分配给多个电极112中的每个电极的电信号进行比较来确定是否产生了与由电控制器400产生的多个电信号对应的预期弯曲变形。

感测构件117电连接至向每个电极112供应电信号的每个导电管道130。应理解，正像输送至通电电极112的电信号确定给予相邻于通电电极112布置的聚合物电解质层139的未削弱变形的特性和本质一样，可以将聚合物电解质层139的实际变形与输送至相邻电极的电信号进行比较，以确定作用在聚合物电解质层139上的外力的方向和大小。

图13是示出了施加至图10的医疗装置10的实施方式的致动部件100的可弯曲部分110的聚合物电解质层139的电流随着时间变化的曲线图。图13是示出了使用感测构件117监测的电极112处发生的电信号变化的曲线图。图13的实线表示在多个电极112中的任何一个电极处感测的电信号的值。图13的虚线表示使用电控制器400以及来自于主控制器500的输入信号确定的电信号的值，该电信号被施加至电极112以在期望方向上以期望大小产生弯曲。

由感测构件117感测的电极电位变化既是由电控制器400施加至多个电极112以进行弯曲控制的电信号引起的，又是由外力引起的。因此，感测构件117可以用来通过考虑到电控制器400如何执行弯曲控制来确定施加至可弯曲部分110的外力的存在、方向和大小。如图13所示，在表示为t₁的时间处向电极112施加电信号。结果，由感测构件117感测的电信号的值在时间t₁突然增加。因此，感测构件117可以根据感测值与由电控制器400施加的值△V_th之间的电信号差或△V来确定可以施加至可弯曲部分110的任何外力的方向和大小。

感测构件117可以被构造成根据感测值和主控制器500施加的值之间的差是否超过预设阈值△V_th来确定所施加的外力的方向和/或大小。例如，当远端102与管腔壁进行接触时或者当其沿着管腔或身体通道向前推动的同时遇到滑动摩擦时，致动部件100可以经受少量外力。因此，可以在致动部件100的管腔内运动过程中允许预期少量外力，并且可以通过基于阈值确定是否施加外力来检测是否施加更大幅度外力。

尽管图13示出了在弯曲时施加至电极的值以及由于同等大小的变形而在电极处感测的值，但这仅仅是为了容易进行说明，根据安装位置以及导线特征，这些值在实际情况下可能发生变化。在这种情况下，使用适合于导线特征的计算方法，能够给予弯曲时施加的值来确定外力的施加。

在该示例性实施方式中，通过使用用来弯曲控制的多个电极112(四个)来感测外力，而无需向可弯曲部分110增加外力感测电极。然而，这仅仅是一个示例，可以使用各种结构来感测外力。

图14是示出了多个电极112在医疗装置10的实施方式的致动部件100的可弯曲部分110中的另选分布的剖视图。图14中所示的可弯曲部分110的八个电极的布置包括用于响应由电控制器400(未示出)产生的电信号的四个(运动)电极112和用于感测总共布置有八个电极的可弯曲部分110的变形的另外四个感测电极112e。图14的可弯曲部分110的实施方式包括具有用于布置电极112和112e的外壁137的聚合物电解质层139。

图15是用于医疗装置10的实施方式的致动部件100的可弯曲部分110的另选构造的剖视图。图15示出了具有用于布置电极112的外壁137的聚合物电解质层139。在每对相邻电极112的周向中间存在应变仪114，应变仪114测量由于相邻一个或多个通电电极112布置的聚合物电解质层139的变形所施加的内力以及由于与管腔或身体通道(医疗装置10的致动部件100正通过该管腔或身体通道前进)的物理相互作用而施加至可弯曲部分110的外力而施加至致动部件100的可弯曲部分110的应变。

图16是示出了使用感测构件117来监测医疗装置10的实施方式的性能以及确定外力对医疗装置10的实施方式的性能的影响的方法的流程图。这里，该医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或没有内孔140的导丝(例如，图29)。感测构件117可以用来连续地监测在可弯曲部分110的多个电极112处感测到的电信号的变化。例如，电信号的感测值可以是多个电极112中的每个电极处的电位。

感测构件117可以监测由用户进行的弯曲所引起的电信号变化。也就是说，感测构件117从电控制器400或主控制器500接收关于用户进行的弯曲的信息，并且感测构件117然后监测由可弯曲部分110的弯曲引起的电信号变化。然后，感测构件117监测由于内力和外力引起的实际弯曲引发的电信号变化，并且将该电信号变化与表示预期弯曲的独立电信号进行比较。

当在监测过程中感测到信号变化(除了由弯曲引发的变化之外)时，感测构件117确定该变化是否超出预设阈值，如果超出预设阈值，则确定施加了外力。此外，在该步骤中，可以通过将关于电极112处的变化的信息进行组合来计算外力的方向和外力的量。

一旦检测到施加了外力，则执行将其通知给用户的步骤。在该示例性实施方式中，感测构件117可以向主控制器500发送外力产生信号，并且通过主控制器500向用户发出警报消息、警报声音或触觉反馈。在这种情况下，感测构件117可以通过主控制器500告知用户正被施加至可弯曲部分110的外力的方向和大小，并由此使用户能够确定如何操控可弯曲部分110越过接合致动部件100的阻塞物前进以及确定外力的产生。应理解，如果致动部件100以过大力前进通过管腔或身体通道，则可能对接触的身体组织造成损伤。检测施加至医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110的外力的能力使得用户能够通过主控制器500停用或减缓驱动组件300。

图1、图8A、图8B和图9中所示的医疗装置10的实施方式包括驱动组件300，驱动组件300包括马达310、中间蜗轮320和驱动配件321，驱动配件321被定位成接收到对应的驱动插槽(没有在图8A中示出)内，该驱动插槽形成在图8A中所示的上壳体部分210的第一旋转驱动构件330a中。应理解的是，图8B中所示的第一旋转驱动构件330a和第二旋转驱动构件330b在这些驱动部件和与它们接合的致动部件100之间的表面接触量有限。由于一方面图8B中所示的第一旋转驱动构件330a和第二旋转驱动构件330b与另一个方面致动部件100之间的有限的表面接触量，致动部件100与第一旋转驱动构件330a和第二旋转驱动构件330b之间得到的摩擦力也有限。如果致动部件100进入或通过管腔身体通道的运动和前进的阻力足够高，可能变得难以顺畅且可控地使致动部件100移动到在身体中执行计划外科手术所期望的位置。

图17示出了医疗装置10的壳体201部分的另选实施方式，该壳体部分用于可控地使医疗装置10的致动部件100前进和退出。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或没有内孔140的导丝(例如，图29)。图17中所示的医疗装置10的实施方式的壳体201包括驱动组件300，该驱动组件在驱动构件431a和432a与致动部件100提供增加的接触表面并因此提供增加摩擦力来使致动部件100克服运动阻力移动。图17的壳体201的驱动组件300包括引导圆筒411、马达310a、一个或多个中间蜗轮320a，并且驱动组件300由马达310a操作，从而通过一个或多个蜗轮320a工作。与图8A和图8B中所示的壳体200一样，图17的壳体201包括壳体上部211和适合于与壳体上部211接合并联接的壳体下部221。马达310a和一个或多个蜗轮320a布置在壳体上部211中，并且蜗轮320a定位成将布置在蜗轮320a的底部上的驱动配件(没有在图17中示出)布置成与作为驱动组件300的一部分的驱动轴432上的相反形状的插槽(未在图17中示出)接合。驱动组件300包括一对驱动滚筒431a和432a，该对驱动辊431a和432a彼此相对地定位在穿过壳体下部221的路径(致动部件110在该路径中移动通过壳体下部221)的相反两侧。驱动滚筒431a通过第一带433联接至辅助滚筒431b，并且驱动滚筒432a通过第二带434(没有在图17中示出，参见图18)联接至附装滚筒432b(没有在图17中示出，参见图18)。致动部件100经过中间带433和434并与带433和434都进行接合。通过马达310的操作在箭头439的方向上可控地向前推动致动部件100或者(在箭头439的相反方向上)使致动部件100后退。应理解的是，与图8A的医疗装置10的壳体200的驱动组件300的第一旋转驱动构件330a和第二旋转驱动构件330b之间的接触面积相比，在图17中所示的医疗装置10的壳体201的驱动组件300中，带433和434与致动部件100之间的接触面积基本更大。可选地，带433和434(一方)与配合驱动滚筒431a和432a(另一方)可以分别包括一系列凹槽(或其他凹部)和/或脊部(或其他突起)以促进与致动部件100的防滑接合。可选地，一对蜗轮320a可以布置在马达轴409的相反两侧，以将扭矩均质地从马达310a分配至驱动滚筒431a和431b。可选地，可以设置张紧器431c以便能够在带433和434中调节和维持适当的张紧。可选地，驱动滚筒431a和431b可以一起被偏压成与致动部件100接合，以确保带433和434与致动部件100之间的防滑摩擦接合，以改善可控性并防止滑移。可选地，如将在图18中看到的，出于同样目的，驱动滚筒431a和431b中的一个可以被偏压成与致动部件100接合。

图18是图17的另选壳体201的立体图，其中引导圆筒411被去除以揭示壳体中的部件的位置。如在图17的实施方式中一样，可以看到驱动滚筒431a和431b骑跨在医疗装置10的致动部件100上。另外，图18的医疗装置10的壳体201的实施方式包括布置在壳体201上以按照狭槽435允许那样移动的张紧器437b。图18中所示的张紧器437b使用一个或多个弹簧438而被偏压成与带434接合，所述一个或多个弹簧438维持张紧器437b与带434接合，以使带434保持与驱动滚筒431b防滑接合。

图19是医疗装置10的实施方式的致动部件100的细长柔性部分101的立体图，其中外部构件150的一部分被去除以揭示医疗装置10的该实施方式的致动部件100的内部的细节。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，参见图2至图4B)或没有内孔140的导丝(例如，图29)。外部构件150被示出为在图19的右侧，但是从图19的左侧去除，以揭示包括内部构件120的致动部件100的可弯曲部分110以及围绕聚合物电解质层139周向分布的电极112。每个电极112连接至导电管道130，导电管道130将通电电信号输送至一个或多个所选电极112，以致动聚合物电解质层139弯曲。图19进一步示出了包含丝线或纤丝的增强丝网121，该丝线或纤丝径向上在内部构件120和外部构件150中间编织或卷绕，以提供增强的结构刚性和轴向压缩阻力并且提供对致动部件100的扭转变形的增强阻力以改善控制和操纵性。应理解的是，增强丝网121的结构可以改变。医疗装置10的致动部件100的其他实施方式可以包括与编织物或丝网不同的由增强丝线(未示出)构成的环绕式线圈。增强丝网121的材料可以包括但不限于不锈钢、钨或尼龙。在医疗装置10的致动部件100的一个实施方式中，导电管道130(通过导电管道130将电信号输送至致动部件100的可弯曲部分110)包括多个非常纤细的丝线，这些丝线尤其可从韩国京畿道的MK电子有限公司获得。这些丝线可以具有25μm或者15μm或更小的直径，并且可以包括金、金-银合金或表现出高化学稳定性的其他高导电金属。这些丝线可以嵌入在绝缘介质中并且可以为多层编织结构。

图20是医疗装置10的实施方式的致动部件100的细长柔性部分101的实施方式的剖视图。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或者没有内孔140的导丝(例如，图29)。应理解的是，细长柔性部分101包括内部构件120和增强丝网121。绝缘层133围绕增强丝网布置以将增强丝网121与导电管道130隔离而防止短路。如图20所示，导电管道130为圆形横截面，并且形成在限定于外部构件150和增强丝网121之间的绝缘层133内的空间中。图20中所示的细长柔性部分101进一步包括绝缘涂层134，以使导电管道130与外部构件150并还与增强丝网121绝缘。

图21是医疗装置10的实施方式的致动部件100的细长柔性部分101的另选实施方式的剖视图，细长柔性部分101具有内部构件120、增强丝网121和导电管道130。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或者没有内孔140的导丝(例如，图29)。图21的细长柔性部分101示出了导电管道130和围绕每个导电管道130的一个或多个管腔135一起被包封或包装在外部构件150的材料内。这里，管腔135可以纵向地设置在外部构件150内。每个管腔135限定外壁135b和穿过外部构件150的内部空间135a。每个导电管道130可以相应地穿过每个管腔135的每个内部空间放置，从而每个导管管道130能够通过每个管腔135的外壁135b而绝缘以防止短路。

图22是医疗装置10的一个实施方式的致动部件100的细长柔性部分101的另选实施方式的剖视图，细长柔性部分101具有内部构件120、增强丝网121和外部构件150。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或者没有内孔140的导丝(例如，图29)。图22的细长柔性部分101进一步包括管状绝缘构件127，管状绝缘构件127包围增强丝网121以进一步使导电管道130与增强丝网121绝缘。

图23是图6和图12的框图的修改，示出了用于包括致动部件100和壳体200的医疗装置10的另选实施方式的控制系统502。图23示出了用于远程控制具有引入患者的身体管腔或通道内的致动部件100的医疗装置10的系统。这里，医疗装置10可以是具有内孔140的微导管(例如，图2至图4B)或者没有内孔140的导丝(例如，图29)。系统502包括与远程主控制器500远程通信的本地通信构件501。外科医生、操作者或用户使用主控制器500远程操作医疗装置10，医疗装置10包括致动部件100、位于医疗装置的壳体200中的驱动组件300和将电信号输送至可弯曲部分110的导电管道130。图23示出了外科医生、操作者或用户可以使用主控制器500和本地通信构件510从远程位置远程控制医疗装置10，并且主控制器500和本地通信构件510可以通过电话系统、蓝牙、无线802.11通信和/或因特网进行通信。

在医疗装置10的另选实施方式中，导电管道130嵌入内部构件120的径向外表面122中，如关于图24描述的那样。

图24是图5的一部分的放大图，并且示出了布置在形成于内部构件120的外表面122中的多个(四个)平行且间隔开的沟槽123、124、125和126内的多个(四个)导电管道130a、130b、130c和130d。应理解的是，四个导电管道130a、130b、130c和130d均通过外表面122的布置在每对相邻沟槽123、124、125和126中间的屏障部分129而彼此隔离开。

尽管图2至图5和图7示出了医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110的实施方式，但是应理解，其他实施方式可能更容易制造，并且可以对所产生的电信号提供改善的响应性，以将管腔内医疗装置10操控并操纵至身体内的目标位置。如下讨论涉及医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110的实施方式，该实施方式提供附加优点。

图25是包含在医疗装置10(例如，微导管)的另选实施方式的致动部件100的可弯曲部分100中的另选管状聚合物电解质层139A的放大立体图。图25示出了具有围绕聚合物电解质层139的外壁137周向分布的多个电极112的可弯曲部分110。图25中的电极112均联接至导电管道130，导电管道130用于将一个或多个电信号从电源(未在图25中示出)传输至电极112。图25的可弯曲部分110包括电极112，电极112可以从可弯曲部分110的轴线141(在放松状态下)比位于一对相邻电极112中间的管状聚合物电解质层139A的外壁137更远地径向延伸。图25中所示的可弯曲部分110的构造为以下详细地讨论的用于制造可弯曲部分110的方法的结果。

图25中所示的可弯曲部分110的另选实施方式是通过用聚合物(诸如可从美国特拉华州威明顿市的Chemours公司获得)形成管状聚合物电解质层139A而制成的。管状聚合物电解质层139A的外壁137通过如下方式预先处理：使用磨料(诸如例如砂纸)或者通过研磨过程(诸如例如喷砂)将外壁137粗化，然后使用还原剂(诸如例如过氧化氢(H₂O₂)溶液和/或硫酸(H₂SO₄)溶液)和去离子水对管状聚合物电解质层139A的粗糙外壁137进行清洁。然后利用导电金属(诸如例如铂)对管状聚合物电解质层139A的此时粗糙并清洁的外壁137进行沉积电镀。应理解的是，可以使用将固体涂层或层沉积在基板上的公知方法。在该方法的一个实施方式中，非电镀化学沉积过程来将铂沉积在管状聚合物电解质层139A的粗化且清洁的外壁137上。以大约68℉(20℃)的温度将粗糙并清洁的管状离子电活性聚合物139A浸渍在铂盐络合物溶液(诸如包含[Pt(NH₃)₄]Cl₂的溶液)中若干小时。浸渍步骤之后是使用包含还原剂诸如例如硼氢化钠(NaBH₄)的水溶液进行的还原过程，在该还原过程中，聚合物中的铂离子在管状聚合物电解质层139A的外壁137处被化学还原成金属形式。

在用还原剂(诸如例如硫酸)和去离子水进行附加清洁之后，可以使用传统电化学沉积过程给现在涂覆有铂的管状聚合物电解质层139A的外壁137进一步镀上薄层金(Au)，以增加目前未分割的金属电极112的厚度和导电性，金属电极112最终将形成在管状聚合物电解质层139A的外壁137上。金沉积过程之后，可以使用微机加工过程将管状聚合物电解质层139A的周向连续套筒状的镀有铂和金的外壁分成四个周向分布并隔离的金属电极112。更具体地说，可以使用具有微端铣刀具的计算机控制铣床将薄层铂金材料机械地去除，并且可选地以例如二十到四十(20到40)微米的深度将管状聚合物电解质层139A的底层外壁137的一小部分去除。在图25中，多个铣削凹槽136表示之前周向连续的铂金电极已经被分区成多个金属电极112所在的位置，每个电极112联接至导电管道130。图25示出了在管状聚合物电解质层139A的外壁137上从中心分开90°的四个尺寸相等且周向分布的金属电极112。图25中所示的可弯曲部分110能够通过借助于管道130将通电电信号引入到金属电极112中而操控，以提供致动。在最终步骤中，对具有分区铂金电极112的完工管状聚合物电解质层139A通过浸泡在金属盐溶液(诸如氯化锂)中而进行清洁并且将其离子交换成期望阳离子形式(通常使用锂离子)。在该最终浸泡过程期间，管状聚合物电解质层139A中的氢离子(H+)与锂离子(Li+)进行交换。

还提供了一种将碳基电极112布置在管状聚合物电解质层139A上的方法的实施方式。在一个示例中，例如在图25中所示的可弯曲部分110是通过使用例如回流过程用诸如的聚合物在管状聚合物电解质层139A上形成碳基电极112而制成的。由于通过回流过程进行电极集成涉及高温处理，本文下面提供的示例性示例为适合于热稳定且不挥发电解质(诸如离子液体)的湿组装方法。

在该示例性示例中，通过以下方式对管状聚合物电解质层139A进行预先处理：使用磨料(例如砂纸)或通过研磨过程(例如，喷砂)将其外壁137粗化，之后使用还原剂(如过氧化氢(H2O2)溶液和/或硫酸(H2SO4)溶液)以及去离子水进行清洁，但是本发明不限于此。将粗化并清洁的管状聚合物电解质层139A进一步沉积镀碳基导电粉末，诸如碳化物衍生碳、碳纳米管、碳凝胶、石墨烯或它们的组合。

在该示例性示例中，随后将一种或多个电解质结合在清洁的管状聚合物电解质层139A中，首先以大约100到140℃在真空(30毫米汞柱)下将管状聚合物电解质层139A干燥若干小时以去除湿气。之后，通过在高温下将干燥的管状聚合物电解质层139A浸泡在相应的离子液体中而利用离子液体(诸如EMI-BF4或EMI-TFSI)对该电解质层139A进行浸渍。

在该示例性示例中，在浸渍离子液体之后，按照如下在管状聚合物电解质层139A上直接制造一层碳基电极112。将碳化物衍生碳或其他碳同位素(例如，碳纳米管、碳凝胶、石墨烯)或者它们的混合物(但不限于此)分散在挥发性异丙醇(或其他类似物)溶剂中。在另选实施方式中，导电粉末可以进一步包含诸如过渡金属氧化物粉末(诸如MnO₂或RuO₂)或金属粉末(诸如Pt或Au)之类的填料。将乙醇(或PVDF)中的离子聚合物(Nafion)分散液进一步添加至用于粘合剂的上述导电粉末分散液中。通过在超声波清洗器中进行处理而使混合物均质化。然后，使用传统刷涂或喷涂技术将所制备的导电粉末分散液直接施加至管状聚合物电解质层139A上，以形成一层碳基电极112。在实现期望厚度的一层碳基电极112之后，通过温和加热过程将挥发性溶剂蒸发。

所获得的一层碳基电极112的导电性经常不足以确保离子电活性聚合物致动器的正常机电功能。在该示例性示例中，所获得的一层碳基电极112的导电性可以通过将Au微丝进一步附装到所获得的层的表面上或者通过将Au丝嵌入所获得的层中而增加。另外，可以围绕管状聚合物电解质层139A卷绕厚度为50至150nm的Au箔以用作高导电电流收集器。

之后，在该示例性示例中，通过回流过程将所述一层碳基电极112与管状聚合物电解质层139A集成在一起。在该过程中，将诸如氟化乙烯丙烯(FEP)之类的热缩聚合物管装配在管状聚合物电解质层139A上并且加热至热缩材料的恢复温度。由热缩管供应的热和施加的压缩载荷可以致使离子聚合物从管状聚合物电解质层139A回流，从而使得所述一层碳基电极112和Au箔与管状聚合物电解质层139A热结合。在该回流过程之后，将热缩管去除，并且使用微机加工过程将所述一层碳基电极112分区成四个隔离的碳基电极区112，其中使用具有微端铣刀具的计算机控制的铣床将薄层碳Au复合物去除，并且去除30至50微米深的管状聚合物电解质层139A。该过程在管状聚合物电解质层139A上产生了每隔90°的四个大小相等的碳基电极区112，所述碳基电极区112可以通过电功率独立地控制以实现两个自由度的致动。

在另一个示例中，例如在图25中所示的可弯曲部分110通过使用回流过程在管状聚合物电解质层139A上使用诸如之类的聚合物形成碳基电极112而制成。该示例涉及适合于挥发性(例如水性)和非挥发性(离子液体)电解质的干组装。如上所述那样提供并预先处理管状聚合物电解质层139A(杜邦，)。为了在处理好的管状聚合物电解质层139A上制备一层碳基电极112，将碳化物衍生碳(或其他碳同位素，诸如碳纳米管、碳凝胶、石墨烯或它们的混合物)的导电粉末材料分散在挥发性异丙醇溶剂(或类似物)中。在一些实施方式中，该导电粉末可以进一步包含过渡金属氧化物粉末(诸如MnO₂或RuO₂，但是不限于此)或者金属粉末(Pt或Au，但是不限于此)。

在该示例性实施方式中，将乙醇(或PVDF)中的离子聚合物(Nafion)分散液进一步添加在用于粘合剂的导电材料分散液中。通过在超声波清洗器中进行处理而使混合物均质化。接下来，在浸渍离子液体之后使用刷涂或喷涂将制备的导电粉末分散液直接施加到管状聚合物电解质层139A上。通过温和加热过程将挥发性溶剂蒸发，直到实现了期望厚度的一层碳基电极112。

所获得的层的导电性经常不足以确保离子电活性聚合物致动器的正常机电功能。鉴于此，在该示例性示例中，可以通过将Au微丝附着到所述一层碳基电极112的表面上或者通过将Au丝嵌入所述一层碳基电极112中来增加所获得的一层碳基电极112的导电性。然后，通过回流过程将所述一层碳基电极112与管状聚合物电解质层139A集成在一起。在该过程中，将诸如氟化乙烯丙烯(FEP)之类的热缩聚合物管装配在管状聚合物电解质层139A上并且加热至热缩材料的恢复温度。由热缩管供应的热和施加的压缩载荷可以致使离子聚合物回流，从而使得所述一层碳基电极112和Au箔与管状聚合物电解质层139A热结合。在该回流过程之后，将热缩管去除。另外，通过使用非电镀化学沉积在所述一层碳基电极112上施加一个薄层的Pt并且随后电化学沉积Au可以进一步增加所述一层碳基电极112的导电性。

然后，在该示例性示例中，使用微机加工过程将所获得的一层碳基电极112分区成四个隔离开的电极区112，其中具有微端铣刀具的计算机控制的铣床用来以30至50微米的深度机械地去除一薄层碳基电极112和管状聚合物电解质层139A。该过程因而在管状聚合物电解质层139A的表面上形成了每隔90°的四个相等尺寸的电极区112，这些电极区112可以通过电功率独立地控制以实现两个自由度的致动。

最后，在该示例性实施方式中，将电解质结合在清洁的管状聚合物电解质薄膜层139A中。首先，以100到140℃在真空(30毫米汞柱)下将管状聚合物电解质层139A干燥若干小时以去除湿气。之后，通过在高温下浸泡在相应的离子液体中而利用离子液体(诸如EMI-BF4或EMI-TFSI)浸渍干燥的管状聚合物电解质层139A若干小时。

在另一个实施方式中，用于如上所述那样移动可弯曲部分110的医疗装置10(参见图1、图7、图8A、图8B、图17、图19和图25)的柔性细长部分101可以使用现有技术中已知的传统过程形成。另选地，内部构件120可以包括聚四氟乙烯(PTFE)材料、增强丝网121(参见图19)，增强丝网121可以是编织丝线或卷绕丝线；外部构件150放置在纤细的杆或销上以用作心轴。可以包括金丝线(该金丝线具有例如25μm的小直径)的四个导电管道130与绝缘管对齐并且使用粘结剂——诸如例如环氧树脂粘结剂或者更具体地说使用光致(例如，诸如紫外光致)粘结剂——沿着绝缘管的长度固定。外部构件150(外部构件150用作鞘套或护套，该鞘套或护套包括弹性材料，诸如例如可从法国科隆布的Arkema获得的)套在内部构件120以及附着至内部构件120的导电管道130上。内部构件120、增强丝网121(增强丝网121例如可以是编织丝线或卷绕丝线)、管状绝缘构件127和外部构件150可以使用回流过程组装在一起。对于与聚合物电解质层139的随后联接，使内部构件120在长度上比外部构件150更长，从而得到内部构件120的进一步延伸超过外部构件150的远端的延伸部分。将聚合物电解质层139放置在内部构件120的延伸部分上并且移动到外部构件150的远端附近，并且使用环氧树脂将导电管道112连接至形成在聚合物电解质层139的外部上的四个电极112，之后进行回流过程。

聚合物电解质层139可以具有例如1毫米(1mm)的外径和例如二十毫米(20mm)的长度。应理解，该尺寸可以随着预期应用而改变。可以使用具有四个弹簧加载的叉状触头的定制连接器夹以竖直悬臂构造夹持聚合物电解质层139A，其中所述叉状触头附装至形成在聚合物电解质层139上的每个电极112(参见图25)。聚合物电解质层139的自由长度可以高达十八毫米(18mm)或更多。来自于所述连接器夹的电导线可以连接至定制控制器装置。数字式显微照相机(诸如例如 USB2.0)可以用来记录聚合物电解质层139的致动的图像。

在医疗装置10(例如，微导管)的一个实施方式中，内部构件120的孔140可以用来将插入的中心丝线270(附装有执行器)引导至身体管腔内的预定位置。例如但不是以限制方式，图26示出了致动部件100的远端102，包括：径向内孔140；至少一个聚合物电解质层139，聚合物电解质层139与内部构件120对齐地固定在致动部件100的远端102附近。多个电极112围绕至少一个聚合物电解质层139周向分布并且通过多个导电管道130连接至电流源，每个导电管道130均具有连接至该电流源(未示出)的近端和联接至多个电极112中的至少一个的远端。细长柔性中心丝线270(中心丝线270具有近端(未示出)、远端272和位于近端与远端272之间的直径279，直径279小于致动部件100的内部构件120的孔140的直径)被引入致动部件100的孔140内，其中弹簧构件271连接至中心丝线270的远端272。弹簧构件271被径向压缩至图26中所示的状态以使其能在连接至中心丝线270的远端272的同时引入到致动部件100的孔140内。弹簧构件271和中心丝线270被推动穿过致动部件100的孔140，直到弹簧构件271位于致动部件100的远端102处的可弯曲部分110的孔140中，以将中心丝线270的远端272定位在致动部件110的远端102附近。弹簧构件271是联接至中心丝线270的远端272的可径向压缩的、弹性的弹簧构件271。弹簧构件271的大小设置为在膨胀构造下超过致动部件100的孔140的直径279，并且在图26中所示的径向压缩构造下通过中心丝线270装配在致动部件100的孔140内并且定位在孔140中。中心丝线270可以用来在箭头291的方向上前进，并且将弹簧构件271紧邻致动部件100的远端102定位，其中致动部件100布置在引入有致动部件100的血管(管腔)290中的阻塞物293内或紧邻阻塞物293布置。

弹簧构件271可以通过如下方式膨胀以接合并抓取血管290中的阻塞物293：在保持中心丝线270静止不动的同时使致动部件100在箭头292的方向上收回以使致动部件100从在弹簧构件271周围的围绕位置后退，由此使弹簧构件271从径向压缩构造释放至图27中所示的膨胀构造。图27示出了如何通过膨胀的弹簧构件271抓取阻塞物293，由此通过将中心丝线270和致动部件100一起从血管290去除而允许在箭头292的方向上将阻塞物293从血管290取出。

在一个实施方式中，弹簧构件271是如图26所示的具有一系列多个螺旋296的螺旋弹簧。在另一个实施方式中，弹簧构件271包括如图28中所示的多个波纹状或正弦状丝线294，每个丝线在波形的顶点或波峰295处联接至相邻丝线194的波形的顶点或波峰295，以形成大体管状或圆筒状弹簧构件271A，如图28所示。应理解的是，这种类型的可膨胀弹簧元件在它们从径向压缩构造膨胀至径向膨胀构造时大体细长。

图29是图1的医疗装置10的另一个实施方式的致动部件100的可弯曲部分110和在远端102处布置的细长柔性部分101的立体图。与微导管(例如，图2至图4B中所示的医疗装置)不同，图29示出了没有内孔的医疗装置10，医疗装置10例如可以为导丝。致动部件100的可弯曲部分110包括离子电活性聚合物致动器，该聚合物致动器包括与细长柔性部分101的内部构件120相邻地布置并且相对于成角度分布的多个可通电电极112居中地布置的聚合物电解质主体139B。包围聚合物电解质主体139B的外壁138的多个电极112中的每个电极连接至导电管道130的远端131，通过导电管道130可以将电信号或电流供应至所连接的电极112。为了增加导丝的功能(例如，支撑、操纵、跟踪、可视性、触觉性反馈、润滑性和/或可跟踪性)，应理解，细长柔性部分101可以可选地进一步包括保护性外部构件(未示出，诸如罩和/或涂层)以包围内部构件120，同时可以在该保护性外部构件上进一步可选地覆盖螺旋线圈。图29的可弯曲部分110以笔直模式示出，通过如上所述那样给多个电极112中的一个或多个选择性地通电可以将该可弯曲部分选择性地且可控地变形至弯曲模式。

图30是位于图29的致动部件100的远端102处的可弯曲部分110的立体图，示出了变形或弯曲模式。医疗装置10的致动部件100的可弯曲部分110被示出为已经通过向所选电极112选择性地施加电信号以使聚合物电解质层139B变形而从图29所示的笔直模式致动至图30的变形或弯曲模式。对所选电极112进行通电致使可弯曲部分110通过施加由箭头118表示的外力而从笔直模式变形至弯曲模式。应理解，图29和图30中的作为导丝的医疗装置10可以用来对血管进行巡查以到达损伤或血管区段。一旦医疗装置10的可弯曲部分110到达其目的地，它就作为引导件，从而具有用于穿过该导丝的孔的更大导管能够快速地跟随，以便更容易地输送至治疗部位。

在一些实施方式中，医疗装置10包括：细长柔性部分101，该细长柔性部分101包括：外部管状层；内部管状层，其中在所述外部管状层和所述内部管状层之间形成有空间；位于所述空间中的支撑层，其中所述支撑层包括被覆盖在所述内部管状层的外表面上的编织丝线，线圈或其组合；设置在所述细长柔性部分101的远端102处的可弯曲部分110，该可弯曲部分110包括离子电活性聚合物层，所述可弯曲部分110能响应于施加的电信号在期望方向上弯曲，其中所述离子电活性聚合物层包括：包括电解质的离聚物管状层和与所述离聚物管状层接触地放置的多个电极；和传输构件，所述传输构件包括多个导线，所述多个导线分别沿着所述柔性细长构件的所述空间布置并电连接所述电极。在一些实施方式中，所述导线进一步包括绝缘层。

在一些实施方式中，一种医疗装置包括：柔性细长构件；和弯曲构件，该弯曲构件设置在所述柔性细长构件的远端处，由电活性聚合物制成，并且能响应于所施加的电信号在期望的方向上弯曲，其中所述弯曲构件包括由离子电活性聚合物制成的主体和与所述主体接触地放置的多个电极。在一些实施方式中，所述柔性细长构件和所述弯曲构件的外表面涂覆有亲水材料。

在一些实施方式中，所述可弯曲部分110进一步包括覆盖所述可弯曲部分110的包封层。在一些实施方式中，所述柔性内部构件120和可弯曲部分110涂覆有亲水材料和/或所述可弯曲部分110进一步包括位于所述增强丝网和导电管道130之间的管状绝缘构件127。在一些实施方式中，所述外部管状构件进一步包括多个绝缘层。在一些实施方式中，每个导线分别穿过每个绝缘层。在一些实施方式中，所述电极选自于由Pt电极、Au电极、碳电极或它们的组合构成的组。在一些实施方式中，所述碳电极选自由碳化物衍生碳、碳纳米管、石墨烯、碳化物衍生碳和离聚物的复合物以及碳纳米管和离聚物的复合物构成的组。在一些实施方式中，这些电极沿着离子电活性聚合物层的圆周对称地布置，并且在一些实施方式中有四个电极。

在一些实施方式中，所述装置进一步包括电控制器，该电控制器通过所述导电管道130将电信号传输至所述电极，从而引发所述可弯曲部分110弯曲。在一些实施方式中，所述电控制器被构造成响应于用户操控而产生电信号，从而使得所述可弯曲部分110响应于用户操控而弯曲。在一些实施方式中，所述医疗装置为导管或导丝。

在一些实施方式中，所述装置进一步包括被构造成使所述柔性内部构件120纵向地移动的驱动组件。在一些实施方式中，所述驱动组件被构造成利用作用在所述驱动组件和所述柔性内部构件120之间的基于摩擦的机构而与所述柔性内部构件120的表面部分接触。

在一些实施方式中，所述驱动组件包括至少一对旋转驱动构件330a、330b和操作所述旋转驱动构件330a、330b的马达310。所述柔性内部构件120被布置成在所述一对旋转驱动构件330a、330b之间通过，并且通过所述旋转驱动构件330a、330b的操作而沿着纵向方向移动。

在一些实施方式中，所述一对旋转驱动构件330a、330b包括可旋转地放置的滚筒，并且所述柔性内部构件120被放置成通过所述滚筒的旋转而能在所述一对滚筒之间移动。在一些实施方式中，所述驱动系统包括布置在所述柔性内部构件120的任一侧的一对带，并且所述柔性内部构件120被放置成可通过所述一对带的操作而在一对带之间移动。

在一些实施方式中，所述医疗装置进一步包括：上壳体部分210，该上壳体部分210容纳柔性内部构件120；和下壳体部分210，该下壳体部分210能从所述上壳体部分210拆下，其中所述驱动组件和所述电控制构件的一些或全部部件都被放置在所述下壳体部分210中。在一些实施方式中，所述移动部件被布置在所述上壳体部分中。在一些实施方式中，所述驱动组件进一步包括：电流分配器410，该电流分配器410与所述导线电连接并且位于所述上壳体部分210内；互锁部，该互锁部用于将驱动力从马达310传输至所述移动部件，该互锁部设置在所述下壳体部分210中；和接口装置420，该接口装置420连接至所述电控制器并设置在所述下壳体部分210中。在一些实施方式中，所述上壳体部分210和所述下壳体部分210被紧固在一起，所述下壳体部分210的涡轮320连接至所述上壳体部分210的移动部件以传输驱动力，所述下壳体部分210的接口装置420连接至所述上壳体部分210的电流分配器410以将电信号从所述电控制器传输至所述导线。一些实施方式进一步包括感测构件，该感测构件在所述弯曲构件发生变形时感测所述可弯曲部分110处的电信号。在一些实施方式中，所述可弯曲感测构件117被构造成考虑到由来自于所述电控制构件的弯曲控制产生的电信号，根据在所述弯曲构件处感测的电信号确定是否向所述可弯曲部分110施加外力。一些实施方式进一步包括远程指令所述电控制器和所述驱动组件的主控制器。在一些实施方式中，所述医疗装置为导管，其中所述柔性内部构件120和所述可弯曲部分110具有位于内部的管道，而在一些实施方式中，所述医疗装置为导丝。在一些实施方式中，所述可弯曲部分110进一步包括覆盖所述弯曲构件的包封层。在一些实施方式中，所述柔性内部构件120和所述可弯曲部分110的外表面涂覆有亲水材料。在所述医疗装置的一些实施方式中，所述导线进一步包括绝缘层。在一些实施方式中，所述可弯曲部分110进一步包括位于所述增强丝网和导电管道130之间的管状绝缘构件127。在一些实施方式中，所述外部管状构件进一步包括多个绝缘层。在一些实施方式中，每个导线分别穿过每个绝缘层。在一些实施方式中，所述电极为Pt电极、Au电极、碳电极或它们的组合。在一些实施方式中，所述离子电活性聚合物层进一步包括由碳化物衍生碳、碳纳米管、石墨烯碳化物衍生碳和离聚物的复合物以及碳纳米管和离聚物的复合物构成的碳基电极。在一些实施方式中，所述电极沿着所述离子电活性聚合物的圆周对称布置。在一些实施方式中，有四个电极。

在一些实施方式中，所述电控制器被构造成产生电信号，并且所述驱动组件被构造成使所述柔性内部构件120响应于用户操控而移动。

在一些实施方式中，一种用于远程控制医疗装置在患者的身体内定位的系统包括：远程控制构件，该远程控制构件包括主控制器，该主控制器远程指令所述医疗装置以定位在患者的身体内；和本地通信构件，该本地通信构件被构造成在所述远程控制构件和医疗装置之间传送控制信号。在一些实施方式中，所述通信构件使用蓝牙或通过因特网使用无线802.11通信传输信息。在一些实施方式中，所述系统驱动组件被构造成与所述柔性内部构件120的表面部分接触，并且基于作用在所述驱动组件和所述表面之间的基于摩擦的机构移动所述柔性内部构件120。在一些实施方式中，所述系统驱动组件包括至少一对旋转驱动构件330a、330b和操作所述旋转驱动构件330a、330b的马达310，所述柔性内部构件120被布置成在所述一对旋转驱动构件330a、330b之间穿过，并且随着所述旋转驱动构件330a、330b的操作纵向地移动。

在所述系统的一些实施方式中，所述一对旋转驱动构件330a、330b包括可旋转地放置的一对滚筒，并且所述柔性内部构件120被放置成能通过所述滚筒的旋转而在所述一对滚筒之间移动。在所述系统的一些实施方式中，所述一对旋转驱动构件330a、330b包括布置在所述柔性内部构件120的任一侧的一对带，并且所述柔性内部构件120被放置成能通过所述一对带的操作而在所述一对带之间移动。在一些实施方式中，所述系统进一步包括容纳管状柔性内部构件120的上壳体部分210和被放置成能从所述上壳体部分210拆下的下壳体部分210，其中所述驱动组件和所述电控制器的一些或全部部件放置在所述下壳体部分210中。在所述系统的一些实施方式中，所述旋转驱动构件330a、330b被布置在所述上壳体部分210中。在所述系统的一些实施方式中，所述驱动组件进一步包括：电流分配器410，该电流分配器410与所述导线连接，并且位于所述上部壳体部分210内部；蜗轮320，该蜗轮320用于将驱动力从马达310传输至移动部件，设置在所述下壳体部分210中；以及接口装置420，该接口装置420连接至所述电控制器并且设置在第二模块中。在所述系统的一些实施方式中，所述上壳体部分210和所述下壳体部分210紧固在一起，所述下壳体部分210的涡轮320连接至所述上壳体部分210的旋转驱动构件330a、330b以传输所述驱动力，并且所述下壳体部分210的接口装置420连接至所述上壳体部分210的电流分配器410以将电信号从所述电控制器/处理器传输至所述导线。

在一些实施方式中，所述系统进一步包括感测构件117，该感测构件117在所述弯曲构件发生变形时感测所述可弯曲部分110处的电信号。在一些实施方式中，所述感测构件117被构造成考虑到由来自于所述电控制构件的弯曲控制产生的电信号，根据在所述弯曲构件处感测的电信号确定是否向所述可弯曲部分110施加了外力。在一些实施方式中，所述系统进一步包括远程指令所述电控制器和所述驱动组件的主控制器。在所述系统的一些实施方式中，所述医疗装置为导管，其中所述柔性内部构件120和可弯曲部分110具有位于内部的管道。在一些实施方式中，所述医疗装置为导丝。在所述系统的一些实施方式中，所述可弯曲部分110进一步包括覆盖所述弯曲构件的包封层。在所述系统的一些实施方式中，所述柔性内部构件120和所述可弯曲部分110的外表面涂覆有亲水材料。在所述系统的一些实施方式中，所述导线进一步包括绝缘层。在所述系统的一些实施方式中，所述可弯曲部分110进一步包括位于所述增强丝网和导电管道130之间的管状绝缘构件127。在所述系统的一些实施方式中，所述外部管状构件进一步包括多个绝缘层。在所述系统的一些实施方式中，每个导线分别穿过每个绝缘层。在所述系统的一些实施方式中，所述电极为Pt电极、Au电极、碳电极或它们的组合。在所述系统的一些实施方式中，所述离子电活性聚合物层进一步包括由碳化物衍生碳、碳纳米管、石墨烯、碳化物衍生碳和离聚物的复合物以及碳纳米管和离聚物的复合物构成的碳基电极。在所述系统的一些实施方式中，所述电极沿着所述离子电活性聚合物层的圆周对称地布置。在所述系统的一些实施方式中，有四个电极。在所述系统的一些实施方式中，所述电控制器被构造成产生电信号，所述驱动系统被构造成响应于用户操控而移动所述柔性内部构件120。在一些实施方式中，所述内部构件120为管状。在一些实施方式中，包含电解质的离聚物管状层为聚合物电解质层139。在一些实施方式中，所述离子电活性聚合物层包括聚合物电解质层139和多个电极112。

某些实施方式包括用于制备装置的可弯曲部分110的方法，所述方法包括如下步骤：设置聚合物电解质层139并在抵靠该离聚物管的内表面设置心轴；在所述聚合物电解质层139的外表面上形成碳电极层，其中向所述聚合物电解质层139的外表面上施加碳基导电粉末的混合物；将导电管道130附装在所述碳电极层上，其中所述导电管道130包括分别电连接至所述碳电极层的多个导线；设置围绕所述碳电极层和所述聚合物电解质层139覆盖的热缩管状层；加热所述热缩聚合物以所述离子电活性聚合物从所述聚合物电解质层139回流，从而将所述碳电极层和所述聚合物电解质层139热结合；以及将所述热缩管状层和所述心轴去除以形成所述弯曲构件。

在一些实施方式中，所述方法进一步包括如下步骤：在所述碳电极层上形成铂层；在所述铂层上形成金层；对所述碳电极层进行微机加工，以将其分区成多个碳电极；以及将电解质结合到所述弯曲构件中，其中将所述可弯曲部分110干燥以去除湿气，并且利用离子溶液进行浸渍。在一些实施方式中，所述铂层使用非电镀化学沉积布置在所述碳电极层上。在一些实施方式中，所述金层使用电化学沉积布置在所述铂层上。在一些实施方式中，使用具有微端铣刀具的计算机控制的铣床从所述碳电极层和所述聚合物电解质层139机械地去除预定深度的薄层。在一些实施方式中，所述预定深度为大约30到大约50微米。

在一些实施方式中，制备医疗装置的可弯曲部分110的方法包括如下步骤：抵靠包括至少离子电活性聚合物的聚合物电解质层139的外表面设置心轴；将电解质结合到所述弯曲构件中，其中将所述可弯曲部分110干燥以去除湿气并利用离子液体进行浸渍；在所述聚合物电解质层139上形成碳电极层，其中在挥发性溶剂中分散至少碳基导电粉末以形成碳基电极混合物，并且将该混合物施加在所述聚合物电解质层139上以形成碳电极层；将导电管道130附装在所述碳电极层上，其中所述导电管道130包括分别电连接至所述碳电极层的多个导线；围绕所述碳电极层和所述聚合物电解质层139布置热缩聚合物；加热所述热缩聚合物、所述碳电极层和所述聚合物电解质层139以使所述离子电活性聚合物从所述聚合物电解质层139回流，由此将所述碳电极和所述聚合物电解质层139热结合；并且将所述第一热缩材料和所述心轴去除以形成所述弯曲构件。一些实施方式进一步包括如下步骤：对所述碳电极层进行微机加工以将其分区成多个碳电极。而在其他实施方式中，使用具有微端铣刀具的计算机控制的铣床从所述碳电极层和所述聚合物电解质层139以预定深度机械地去除预定一薄层，例如，预定深度为大约30到大约50微米。

在一些实施方式中，将所述可弯曲部分110干燥以去除湿气，并且然后利用离子液体进行浸渍。在一些实施方式中，所述干燥以大约100到大约140℃在真空下发生。在一些实施方式中，离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMI-BF4)、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺(EMI-TFSI)或它们的组合。在一些实施方式中，所述离子电活性聚合物是离子聚合物金属复合物(IPMC)。在一些实施方式中，所述离子聚合物金属复合物是(IPMC)为Nafion。在所述方法的一些实施方式中，所述碳基导电粉末选自碳化物衍生碳、碳纳米管、碳凝胶、石墨烯或它们的组合。在一些实施方式中，所述碳基导电粉末进一步包括：过渡金属氧化物粉末或金属粉末或它们的组合。在一些实施方式中，所述过渡金属氧化物粉末包括MnO₂、RuO₂或它们的组合。在一些实施方式中，所述金属粉末包括：Pt、Au或它们的组合。在一些实施方式中，将导电管道130附装在所述碳电极层上进一步包括附装覆盖所述聚合物电解质层139的金箔层的步骤。

在所述方法的一些实施方式中，将至少一种碳基导电粉末分散在挥发性溶剂中以形成混合物，该混合物被施加到所述聚合物电解质层139的外表面上以形成碳基电极层。在一些实施方式中，使用刷涂或喷涂将所述混合物施加到所述聚合物电解质层139上，以形成碳基电极层。在一些实施方式中，所述挥发性溶剂为异丙醇。在一些实施方式中，对所述聚合物电解质层139进行预处理以对其外表面进行粗化和清洁。在一些实施方式中，通过机械处理(诸如但不限于用砂纸打磨或喷砂)将所述聚合物电解质层139的外表面粗化。在一些实施方式中，其中，利用过氧化氢(H₂O₂)、硫酸(H₂SO₄)溶液以及去离子(DI)水对所述聚合物电解质层139的外表面进行清洁。

一些实施方式提供了一种制备用于装置的可弯曲部分110的管状形状的聚合物电解质层139的方法，该方法包括如下步骤：提供基础材料的液体分散液，该基础材料选择由离子聚合物、含氟聚合物和本质上导电的聚合物构成的组；将所述液体分散液浇注在基板上；通过固化所述液体分散液而在所述基板上形成聚合物薄；提供心轴，其中从所述基板去除的所述聚合物膜围绕所述心轴进一步卷绕；以及提供热缩管以围绕所述心轴覆盖卷绕的聚合物膜，并且加热所述热缩管以使所述卷绕的聚合物膜回流而形成聚合物电解质层139。在一些实施方式中，所述离子聚合物包括Nafion或Flemion。在一些实施方式中，所述含氟聚合物包括聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯聚合物(PVDF)或其共聚物。在一些实施方式中，所述共聚物包括聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物(P(VDF-CTFE))或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF)-HFP)。

在一些实施方式中，所述本质上导电的聚合物包括：聚苯胺(PANI)、聚吡咯(Ppy)、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)或聚苯硫醚(PPS)。在一些实施方式中，所述可弯曲部分110为电活性聚合物致动器。在一些实施方式中，所述医疗装置为导管。在一些实施方式中，所述基板为PTFE板或玻璃板。在一些实施方式中，所述热缩管为氟化乙烯丙烯(FEP)管。在一些实施方式中，以200℃到230℃的温度对所述热缩管加热。

需要注意的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的技术特征的情况下可以对本发明的上述示例性实施方式进行各种修改或改变。

Claims

1.一种医疗装置，该医疗装置包括：

具有远端和近端的细长柔性部分；

至少一个离子电活性聚合物致动器，所述致动器包括：

邻近所述细长柔性部分的所述远端固定的至少一个聚合物电解质层；和

多个电极，所述多个电极围绕所述至少一个聚合物电解质层周向地分布；以及

多个导电管道，每个导电管道都具有近端和联接至所述多个电极中的至少一个电极的远端；

其中，所述至少一个聚合物电解质层响应于通过所述多个导电管道中的至少一个导电管道向所述多个电极中的至少一个电极施加电信号而不对称地变形。

2.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述至少一个聚合物电解质层包括电解质以及选自由含氟聚合物和本质导电聚合物构成的组的聚合物。

3.根据权利要求2所述的医疗装置，其中，所述含氟聚合物为全氟化离聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)或它们的共聚物。

4.根据权利要求2所述的医疗装置，其中，所述本质导电聚合物包括聚苯胺(PANI)、聚吡咯(Ppy)、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚苯硫醚(PPS)或它们的组合。

5.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述多个电极中的每个电极包括铂、金、碳以及铂、金、碳中的两种或更多种的组合当中的一种。

6.根据权利要求5所述的医疗装置，其中，所述多个电极中的每个电极包括碳化物衍生碳、碳纳米管、石墨烯、碳化物衍生碳和离聚物的复合物以及碳纳米管和离聚物的复合物。

7.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述多个电极围绕所述至少一个聚合物电解质层以相等角度周向地分布。

8.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述细长柔性部分进一步包括：

细长柔性内部构件，所述内部构件具有近端和被布置成与所述至少一个聚合物电解质层联接的远端；以及

外部构件，该外部构件包围所述内部构件以及所述多个导电管道。

9.根据权利要求8所述的医疗装置，其中，所述内部构件和所述至少一个聚合物电解质层进一步形成孔，并且所述聚合物电解质层邻近所述内部构件的所述远端固定，其中所述聚合物电解质层的所述孔与所述内部构件的所述孔对齐。

10.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述多个导电管道中的每个导电管道都与其他导电管道电隔离。

11.根据权利要求8所述的医疗装置，其中，所述外部构件包括嵌入所述外部构件内的多个管腔，每个管腔具有纵向地沿着所述外部构件的、用于穿过所述多个导电管道中的每个导电管道的内部空间。

12.根据权利要求1所述的医疗装置，其中，所述多个导电管道中的每个导电管道进一步包括覆盖在其上的绝缘涂层。

13.根据权利要求8所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括至少一根丝线，所述至少一根丝线围绕所述内部构件在所述近端和所述远端的中间螺旋或交织地卷绕以提供增强的刚性和强度。

14.根据权利要求13所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括包围所述至少一根丝线的绝缘构件。

15.根据权利要求1所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括电控制器，该电控制器设置在所述细长柔性部分的所述近端处并且电连接至所述导电管道，以选择性地控制由所述导电管道承载并给予所述多个电极的电荷，从而操控所述医疗装置的所述至少一个离子电活性聚合物致动器。

16.根据权利要求15所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括主控制器，该主控制器具有可操控控制构件，该可操控控制构件用于将弯曲控制信号输入至所述至少一个离子电活性聚合物致动器以通过所述电控制器提供两个弯曲自由度。

17.根据权利要求15所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括被构造成纵向地移动所述医疗装置的驱动组件，该驱动组件包括：

具有夹持表面的第一旋转驱动构件；

相邻的第二旋转驱动构件，该第二旋转驱动构件具有接近所述第一旋转驱动构件的所述夹持表面布置的夹持表面；以及

至少一个电动马达，该至少一个电动马达被联接成使所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件中的至少一个可控地旋转；

其中，所述医疗装置布置在所述第一旋转驱动构件的所述夹持表面和所述相邻的第二旋转驱动构件的所述夹持表面中间并与所述第一旋转驱动构件的所述夹持表面和所述相邻的第二旋转驱动构件的所述夹持表面接触，从而所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件中的一个的旋转使所述医疗装置轴向地移动。

18.根据权利要求17所述的医疗装置，其中，所述第一旋转驱动构件的顺时针旋转和所述相邻的第二旋转驱动构件的逆时针旋转使所述医疗装置在第一方向上移动；而所述第一旋转驱动构件的逆时针旋转和所述相邻的第二旋转驱动构件的顺时针旋转使所述医疗装置在与所述第一方向相反的第二方向上移动。

19.根据权利要求17所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括主控制器，该主控制器具有可操控控制构件，该可操控控制构件用于将弯曲控制信号输入至所述至少一个离子电活性聚合物致动器以通过所述电控制器提供两个弯曲自由度和/或用于将前进和后退控制信号输入至所述驱动组件以提供一个平移自由度。

20.根据权利要求17所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括壳体，该壳体包括：

第一部分，该第一部分具有容纳所述第一旋转驱动构件和所述第二旋转驱动构件的密封内部、供所述医疗装置穿过的近端端口、供所述医疗装置穿过的远端端口以及用于存储所述医疗装置的线圈的内部空腔；以及

支撑所述马达的第二部分。

21.根据权利要求20所述的医疗装置，其中，所述壳体的所述第二部分和所述壳体的所述第一部分适合于联接至彼此，以将所述第一旋转构件和所述第二旋转构件中的至少一个与所述马达操作地接合。

22.根据权利要求1所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括感测构件，该感测构件电连接至所述多个电极，以感测所述多个电极中的每个电极处的电信号变化。

23.根据权利要求19所述的医疗装置，该医疗装置进一步包括：

发射器，该发射器联接至所述主控制器，用于发射与所述主控制器的操控对应的信号；以及

接收器，该接收器电连接至所述驱动组件和所述电控制器，用于接收由所述发射器发送给所述驱动组件和/或所述电控制器的与所述主控制器的操控对应的所述信号。

24.一种制备采取管状形状的聚合物电解质层的方法，该方法包括：

提供具有平整表面的基板；

提供直径为所述聚合物电解质层的期望尺寸的心轴；

提供一份基础材料的液体分散液，该基础材料选自由含氟聚合物和本质导电聚合物构成的组；

将所述液体分散液布置在所述基板上；

使所选基础材料的所述液体分散液固化而在所述基板上形成厚度为10微米到50微米之间的固化聚合物膜；

将所述聚合物膜卷绕到所述心轴的一部分上以提供由所述聚合物膜的多次卷绕形成的大体管状套筒；以及

提供热缩管；

利用所述热缩管覆盖所述心轴的一部分以及位于所述心轴上的所述大体管状套筒；以及

加热所述热缩管以使所述聚合物膜回流而形成均质的管状聚合物电解质层。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述含氟聚合物包括全氟化离聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)或它们的共聚物。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述本质导电聚合物包括聚苯胺(PANI)、聚吡咯(Ppy)、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、碳酸丙烯酯中的一种或多种。

27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述热缩管是氟化乙烯-丙烯(FEP)管。

28.根据权利要求24所述的方法，其中，以200℃到230℃的温度加热所述热缩管。

29.一种用于制备医疗装置的采取管状形状的离子电活性聚合物致动器的方法，该方法包括：

提供具有外壁的聚合物电解质层；

提供碳基导电粉末和挥发性溶剂的混合物；

提供多个导电管道，每个导电管道具有近端和远端；

将所述混合物布置在所述聚合物电解质层的所述外壁上以在所述外壁上形成碳电极层；

使每个导电管道的所述远端接触所述碳电极层；

提供热缩管；

利用所述热缩管覆盖所述聚合物电解质层以及位于所述聚合物电解质层上的所述碳电极层；以及

加热所述热缩管以使所述聚合物电解质层回流而形成所述离子电活性聚合物致动器。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，利用电解质进一步浸渍所述聚合物电解质层。

31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述电解质包括离子液体，该离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMI-BF4)、1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺(EMI-TFSI)或它们的组合中的一种或多种。

32.根据权利要求29所述的方法，其中，进一步用一个或多个金属层覆盖所述碳电极层的一部分。

33.根据权利要求29所述的方法，其中，在加热所述热缩管之后，进一步对所述碳电极层进行微机加工以形成多个电极。

34.根据权利要求29所述的方法，其中，所述碳基导电粉末包括碳化物衍生碳、碳纳米管、碳凝胶、石墨烯或它们的组合。

35.根据权利要求29所述的方法，其中，所述碳基导电粉末进一步包括过渡金属氧化物粉末、金属粉末或它们的组合。

36.根据权利要求29所述的方法，其中，使用刷涂或喷涂将所述混合物布置在所述聚合物电解质层的所述外壁上。