[发明专利]用于在通道内运动的顶端推进装置

说明书

本申请是申请日为2006年8月10日、申请号为200680037639.0（PCT/IL2006/000925）、发明名称为“用于在通道内运动的顶端推进装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及能够在管内自推进运动的可膨胀装置的领域，特别是用于内窥镜和血管用途。

背景技术

能够使得爬行经过长的、柔性的和弯曲的管早已成为工程师的一项挑战，因为大量的应用可以从可靠的解决方案中获益。这些应用从用于治疗和诊断的医学应用到下水道、气体管道和发电厂。

当前的解决方案常常包括有效载荷，例如照相机，用长的柔性杆或线从后面推动。这是当前绝大多数医学应用中所使用的解决方案，其中使用引导线或导管将诊断或治疗仪器传送到所需位置，所述医学应用例如有导管插入、结肠镜检查、输尿管检查、扩张球等。

在一些类型的应用中，不能从后面推动有效头部，因为所需的力将导致长杆或线的曲折。目前内窥镜和导管的一个最大缺点是，它们被以手动方式经过弯曲路径推入人体，从而产生摩擦，并可能导致对内腔的内组织壁的伤害。

在解决方案的探索中，已经开发了多种运动类型的推进方式，它们是在内腔的远端拉动而不是在近端推动。非医学应用中的例子包括爬行工具和蜘蛛机器人，例如美国专利No.6824510和5090259中所描述的。在医学应用中，最常用的解决方案是英寸蠕虫型的，它借助于蠕动前进，例如在美国专利6764441、4176662、5090259、5662587、6007482和5364353以及P.Dario等人的论文“Development and in vitro testing of a miniature robotic system for computer-assisted colonoscopy”（发表于Computer Aided Surgery,vol.4,pp.1-14,1999）和Byungkyu K等人的论文“A Locomotive Mechanism for a Robotic Colonoscope”（发表于Proceedings of the IEEE/RSJ Intl.Conference on Intelligent Robots and Systems;2003,pp.1373-8）中所述的。美国专利No.6702735中描述了另一种类型的医学用途装置。

另一种解决方案是模拟蚯蚓（环节动物类）的移动，其产生交替肌肉组（纵向和圆周肌肉）的收缩和松弛的波动，使蚯蚓向前移动，例如J.Dietrich等人的论文中描述的，论文题目是“Development of a peristaltically actuated device for the minimal invasive surgery with a haptic sensor array”，发表于：Micro-and Nanostructrues of Biological Systems,Halle,Shaker-Verlag,69-88,ISBN3-8322-2655-9。另一种解决方案提出使用靠近于顶端通过液压方式产生的运动，例如I.Chermoni的美国专利申请2005／0033343“Catheter Drive”中所描述的。

绝大多数的上述装置的缺点在于，需要多个控制线或气动管操作该装置，这既使控制系统复杂，而且还使装置在通道内的物理展开复杂。另一方面，M.T.Corfitsen等人的上述美国专利No.5364353“Apparatus for advancing an object through a body passage”中描述的装置仅仅需要一个膨胀管。在此专利中描述了一种使用单一囊室和轴向可膨胀伸缩管的装置，且在囊室与伸缩管之间具有节流阀。管设有用于为囊室和伸缩管供应和移走膨胀介质的内腔。节流阀保证：在对膨胀管施加压力时，囊室的膨胀比伸缩管的轴向膨胀延迟，且当从膨胀管释放压力时，囊室的收缩比伸缩管的轴向收缩延迟，从而此装置可以逐步地在例如胃肠道内前进。

然而，美国专利5364353中描述的装置具有的缺点是，在应用于真实生命体的情况下存在问题。该装置的向前移动借助于：伸缩管部分的轴向膨胀、随后囊室部分径向锚固在正行进通过的通道的内部上、然后在囊室仍借助于其膨胀压力被锚固的同时向前拉动伸缩管部分及其拖曳的膨胀管。然而，在伸缩管的向前爬行阶段，申请人说明此装置利用拖曳膨胀管的弯曲提供摩擦、以及相应产生的装置被向前推动的阻力，此向后阻力防止膨胀管被向后推动，从而保证装置顶端向前移动。