CN1165700C - 活动的细长管和制造这种管的方法 - Google Patents

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Abstract

一种可实施为导管、导线或任何其它医用或非医用微型机械或系统或系统的活动微型部件的活动细长管，其具有简单的结构和能够具有多种功能的能力，该结构使得易于减少活动细长管的直径。细长管在其“J”形活动远端备有弯曲、扭转、伸缩和/或刚度控制机构。这些机构适合精确地弯曲、扭转、伸缩活动远端并调整活动远端的刚度。

Description

活动的细长管和制造这种管的方法
技术领域
本发明整体涉及医学或非医学使用的微电子机械系统(MEMS)领域。特别是，本发明涉及活动的细长(小直径)管或管形物或仪器，所述细长管或管形物或仪器可结合到复杂的机器系统或管路中以进行机器检查或系统维护，或者可用作医学微电子机械系统，例如结合到人体血管或器官中用于进行诊断或医疗的活动导管或活动导线。
背景技术
这种细长管或管形物结合或组装后还可用于制造铰接的或多关节的，或多腿机器人，或者精巧的玩具。
近几年来，带有驱动金属线的内窥镜被越来越多地用于对，例如大肠进行诊断。还努力开发了活动导管，其中利用电加热后可变形的形状记忆合金(后面称作SMA)构成致动器。
而且，随着微机械加工技术的进步，还开发了可有效地结合到医学上使用的导管中的各种微型传感器和活动的微型机械。
例如，由本申请(JP特开平No、H11-48171，于1999年2月23日公开)的发明人于1998年1月23日提交的日本专利申请No.H10-11258在其公开文本中提出了一种外构架型的活动导管，其中衬套线圈布置在许多，例如三个，用形状记忆合金制造的致动器的外部。给用SMA制造的致动器通电以允许活动导管转弯或弯曲。
对于活动导管的伸缩机构，提出了一种管形直径约为1厘米的管内行走设备，该设备利用在大气压力下气球的膨胀和收缩，在实验的基础上利用这种设备制造了用于大肠的内窥镜导向系统和用于城市气体管道的管口检查导向系统(参见T.Hayashi等人的“微型机构世界”，日本声学协会杂志，Vol.49，No.8，1993)。
还提出了一种侧表面上布置有许多气球的伸缩机构。这设计为当气球的膨胀使气球顶靠在血管的内壁上时允许导管在血管中前进，气球的轴向收缩和膨胀是重复的(参见“微系统在医学上的潜力”，最小侵入性疗法及应用技术，4：267-275，1995，A.E.Guver等人)。
但是，至今所提出的活动细长管，如上述导管或类似物，在其可获得的可弯性和可延伸性上还不能满足需要，并且其可选择的运动自由度也不是足够宽的。而且，如果试图使单个导管具有更多的功能，则其有限的直径和其中需要有足够宽敞的工作通道也把可结合的金属线数量限制在不足的范围内。
还应该注意到，在对通常在其远端以字母“J”的形式弯曲以允许其，例如在两个血管的连接处进入两个血管之一的手动操作的导管或导线定向时，通常的惯例是试图在其近端或近侧转动导管或导线以使其在远端转动。那么，如果导管或导线的中间有一个环或一个复杂的行程或范围，则用于把近端的转动传递到远端的扭矩可能无法很好地通过导管或导线体传递，导致了转动不足，从而会发生导管或导线在其远端或最前端转动不精确。这可以称为不良的扭矩性。
而且，在其近端推导管或导线以使其远端在血管内向目标位置前进时，如果导管或导线有一个环或一个复杂的行程或范围，则在导管或导线体上将会出现挠曲，这会阻止作用在近端的推力精确地传递到远端，从而导致导管或导线在远端定位不精确。这可称为不良推动性。
另一方面，通过回撤可较精确地实现导管或导线定位。但是，这种操作要求导管或导线首先要前进到超过目标位置。提高导管或导线的刚度能改善其推动性和扭矩性，但却增加了穿孔的危险。相反地，如果刚度降低得太多，则无论用多大的力推，挠曲都会阻止导管或导线的进一步前进。
发明内容
考虑到上述现有技术的缺点或不便之处，从而本发明的一个目的是提供一种改进的活动细长(小直径)管或管形物或仪器，其可实施为如上所述的活动导管、导线或任何其它微电子机械系统或系统的活动微型部件。
本发明的另一个目的是提供这样一种细长(小直径)管或管形物或仪器，其构造简单并且运动能力扩大，即扭转、弯曲、伸出和或收缩其活动部分，即其需要起作用的部分，和/或容易并精确地把这部分的刚度调整到需要的范围或多个范围。
本发明的另一个目的是提供一种符合上述要求的外构架型细长(小直径)管或管形物或仪器。
本发明的另一个目的是提供一种改进的制造这种外构架型细长(小直径)管或管形物或仪器的方法，该方法允许以提高的精度进行制造。
在下文中将变得更容易清楚的这些和其它目的是根据本发明来获得的。
根据本发明的原理，在其第一方面和其某种实现形式中，提供了一种备有扭转机构的活动细长管。详细地说，即当实施为活动导管或导线，或任何其它微电子机构系统或系统的活动微型部件时，本发明的这种实现形式提供了一种活动的细长(小直径)管或管形物或仪器，细长管或管形物或仪器的主体部分上安装有扭转机构，用于扭转细长管或管形物或仪器的活动部分。
根据本发明原理的一种替代实现形式，提供了一种备有伸缩机构的活动细长管。详细地说，即当实施为活动导管或导线，或任何其它微电子机构系统或系统的活动微型部件时，细长(小直径)管或管形物或仪器的主体上安装有一伸缩机构，用于伸缩细长管或管形物或仪器的活动部分。这里的伸缩机构包括一可弹性变形的外构架和一伸缩致动器，其中所述外构架可包括可弹性变形的外管或管形构件或元件，所述伸缩致动器布置在所述外构架内并紧固或固定在外构架上。伸缩构件是用形状记忆合金(SMA)制造的并且紧固或固定在可弹性变形的外构架上，在变形时其长度与用SMA制造的致动器在自然形状记忆状态的长度不同。
根据本发明原理的另一种替代实现形式，提供了一种备有刚度控制机构的活动细长管。详细地说，即当实施为活动导管或导线，或任何其它微电子机构系统或系统的活动微型部件时，本发明原理的这种实现形式提供了一种活动的细长(小直径)管或管形物或仪器，其主体部分上具有刚度控制机构，用于控制细长管或管形物或仪器前端的活动部分或主体部分的刚度。
根据本发明原理的一种特定实现形式，提供了一种如前面三个段落中任一段落所述的活动细长管，特别是在活动细长(小直径)管或管形物或仪器的主体部分上或主体部分内还提供了弯曲机构。当实施为活动导管或导线，或任何其它微电子机构系统或系统的活动微型部件时，弯曲机构特别与细长管或管形物或仪器的活动端部相邻，用于弯曲活动端部。弯曲机构包括一可弹性变形的外构架和一用SMA材料制造的弯曲致动器，其中所述外构架可包括如上所述的可弹性变形的外管或管形构件或元件。
根据本发明原理的另一种替代实现形式，提供了一种如实施为，例如，活动导管或导线或任何其它微电子机械系统或系统的微型部分的活动细长(小直径)管或管形物或仪器，其包括一弯曲机构、一扭转机构、一伸缩机构和一刚度控制机构，并具有可弹性变形的外构架。作为另外一种选择，其可包括一可弹性变形的外构架、一弯曲机构、一扭转机构和一刚度控制机构。详细地说，可弹性变形的外构架上可具有为全部弯曲、扭转、伸缩和刚度控制机构所共用的部分，但最好分别具有特别针对这些单独机构的专用部分，其中所述共用部分可用可弹性变形的外管或管形构件或元件组成。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述特别为弯曲机构提供的可弹性变形的外构架或构架部分包括一扁平电缆或金属丝型的衬套线圈。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述的扭转机构包括一可弹性变形的外构架和一扭转致动器，其中所述扭转致动器布置在所述外构架内部并与外构架同轴地固定在外构架上。这里，扭转致动器是用SMA材料制造的并且紧固或固定在可弹性变形的外构架上，在变形时，扭转致动器的直径从用SMA制造的致动器在自然形状记忆状态的直径扭转变化。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述的刚度控制机构包括一可弹性变形的外构架和一刚度控制致动器，其中所述刚度控制致动器布置在所述可弹性变形外构架内部并与外构架同轴地固定在外构架上。这里，刚度控制致动器是用SMA材料制造的，并以其自然形状记忆状态紧固或固定在可弹性变形的外构架上。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述的弯曲机构、扭转机构、伸缩机构和刚度控制机构中的每一个在其每个相对端部上备有电极连接器。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述的可弹性变形的外构架包括一螺旋板，所述螺旋板中结合有许多金属丝，并且还具有塑料制造的扁平金属丝的弹簧结构和涂有绝缘材料的超弹性合金制造的扁平金属丝的弹簧结构之一。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述的用SMA制造的致动器构件具有扁平电缆或金属丝弹簧结构。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，如上所述的扁平电缆或金属丝弹簧结构和用SMA制造的致动器具有为其提供的加热器。
当用作微型机器系统的活动部件例如如上所述的导管、导线或任何其它的系统活动微型部件时，这种如上所述的活动细长管或管形物或仪器能够容易地弯曲、扭转、和/或伸缩、和/或容易并精确地将其活动部分的刚度调整到要求的范围或多个范围。
如上所述的结合用SMA制造的致动器的外构架结构允许每个都做成扁平弹簧结构，从而允许较多数量的较细金属丝结合在其中的每一个内。
而且，将散热体SMA致动器构件布置在外构架结构内部并使其与活动细长管或管形物或仪器的表面间隔足够的距离，可有效地将表面温度限制在或远远低于人体可承受的41℃。
根据本发明的原理，在其第二方面和其另一种实现形式中，提供了一种用于制造细长(小直径)管或管形物或仪器的方法，该细长(小直径)管或管形物或仪器可实施为活动导管或导线或任何其它微型机器系统或系统的活动微型部件，该方法包括如下步骤：准备一致动器，该致动器是用形状记忆合金(SMA)制造的，其形状为构成细长管或管形物或仪器的一部分；在用SMA制造的致动器外部与其同轴地布置一可弹性变形的外构架，该外构架的形状为构成细长管或管形物或仪器的一部分；将用SMA制造的致动器构件和外构架固定在一起。
在其第二方面，本发明原理的一种特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即用SMA制造的致动器包覆一个杆。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即将杆布置在用SMA制造的致动器上并用外构架包覆一个杆。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即用SMA制造的致动器包覆三角形横截面的管形模具。
本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即将一导线电连接在用SMA制造的致动器上。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，上述固定步骤包括这样的步骤，即用粘合剂将用SMA制造的致动器构件和外构架粘合在一起。
在其第二方面，本发明原理的一种替代特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即在用SMA制造的致动器构件和外构架的相应区域上形成非绝缘部分，上述固定步骤包括这样的步骤，即让电流通过位于电镀液中的SMA制造的致动器构件和外构架以使金属从液体中沉积到非绝缘部分上，从而将致动器构件和外构架在相应的区域上电连接。
在其第二方面，本发明原理的一种替代特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即在用SMA制造的致动器构件和外构架的相应区域上形成非绝缘部分，并在非绝缘部分附近布置至少一个导线，上述固定步骤包括这样的步骤，即让电流通过位于电镀槽中的导线、SMA制造的致动器构件和外构架以使金属从液体中沉积到导线和非绝缘部分上，从而将致动器构件、外构架和导线在相应的区域上电连接。
在其第二方面，本发明原理的一种替代特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即在用SMA制造的致动器构件和外构架的相应区域上形成非绝缘部分，上述固定步骤包括这样的步骤，即让电流通过位于包含绝缘树脂的液体中的SMA制造的致动器构件和外构架以使绝缘树脂从液体中电沉积到所述非绝缘部分上，从而将致动器构件和外构架在相应的区域上连接起来。
在其第二方面，本发明原理的一种替代特定实现形式的特征在于，上述布置步骤包括这样的步骤，即在用SMA制造的致动器构件上形成非绝缘部分并电镀该非绝缘部分以在其上形成导电接点，上述固定步骤包括这样的步骤，即让电流通过位于包含绝缘树脂的液体中的SMA制造的致动器构件和外构架以使绝缘树脂从液体溶液中电沉积到非绝缘部分和整个外构架上，从而将致动器构件和外构架连接起来。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，还包括这样的步骤，即在用SMA制造的致动器构件和外构架上形成非绝缘部分，并让电流通过位于电镀槽中的SMA制造的致动器构件和外构架以使金属从电镀槽中沉积到非绝缘部分上，从而将致动器构件和外构架电连接。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，还包括这样的步骤，即就在沉积金属和/或绝缘树脂之前，分别去除用SMA制造的致动器构件和外构架上的自然氧化层。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，还包括这样的步骤，即通过真空干燥进行干燥。
在其第二方面，本发明原理的另一种特定实现形式的特征在于，在上述布置步骤中，SMA制造的致动器构件布置为能够弹性变形。
上述制造细长(小直径)管或管形物或仪器的方法能够允许以更高的精度来生产这种细长管或管形物或仪器。
而且，如果通过金属电镀或树脂沉积来进行固定，则固定可在许多连接点同时实现。
从下面对在附图的各种图形中展示的优选实施例的详细描述中，该技术领域的普通技术人员将理解和更容易明白这些和其它的特征、目的和优点。
附图说明
图1所示为表示本发明第一种实施例的活动导管的部分透视图；
图2所示为表示本发明第二种实施例的活动导线的部分透视图，其中导线可在三个方向上弯曲；
图3所示为表示本发明第三种实施例的活动导线的部分透视图，其中导线可在一个方向上弯曲；
图4所示为表示本发明第四种实施例的活动导线的部分透视图，其中导线具有一接线；
图5所示为表示本发明第五种实施例的活动导线的部分透视图；
图6所示为表示本发明第五种实施例的凸凹电极接头的外观视图；
图7所示为根据本发明的活动导管的弯曲运动机构的部分透视图；
图8所示为表示导线如何连接的详细视图；
图9A所示为表示实际电路(a)的视图；
图9B所示为表示等效电路(b)的视图；
图10所示为表示扁平金属丝型衬套线圈的平面图；
图11A所示为表示用于扭转机构的处于其记忆状态的SMA致动器的视图；
图11B所示为表示扭转机构的SMA致动器的视图，该SMA致动器在扭转时直径比其形状记忆状态大；
图11C所示为扭转致动器机构的外观视图；
图12所示为表示根据本发明实施例形式的扭转机构提供的运动的概念视图；
图13A所示为表示根据本发明另一种实施例的用于伸缩机构的处于其形状记忆状态的SMA致动器的视图；
图13B所示为表示用于该机构的SMA制造的伸缩致动器的视图，其中该致动器处于收缩状态；
图14所示为表示根据本发明实施例形式的伸缩机构提供的运动的概念视图；
图15A和15B所示为表示根据本发明另一种实施例的刚度控制机构的视图，其中图15A表示的SMA刚度控制机构处于其自然形状记忆状态，图15B表示的是刚度控制机构的外观；
图16A和16B所示为表示根据本发明实施例形式的刚度控制机构的运动的视图；
图17A、17B、17C、17D和17E共同表示一流程图，该流程图表示外构架型导线是如何按根据本发明另一种形式的一种方法装配的；
图18A和18B共同表示一流程图，该流程图表示外构架型导线是如何按根据本发明一种替代形式的另一种方法装配的；
图19A和19B所示为表示根据本发明形式的替代形式模具的外观的视图；
图20A和20B所示为表示根据本发明另一种实施例通过电镀组装活动细长管或管形物或仪器的工序的主要步骤的视图，所示分别为电镀前和电镀后阶段；
图21A和21B所示为表示根据本发明另一种实施例通过电镀组装活动细长管或管形物或仪器和导线的工序的主要步骤的视图，所示分别为电镀前和电镀后阶段；
图22A和22B所示为表示将衬套线圈和SMA致动器固定在一起以组装细长管或管形物或仪器的工序的主要步骤的视图，所示分别为电镀前和电镀后阶段；
图23A到23G所示为表示根据本发明的另一种形式，在组装细长管或管形物或仪器时用绝缘树脂将衬套线圈和SMA致动器固定在一起的工序的主要步骤的视图；
图24A到24H所示为共同表示根据本发明的另一种形式，在组装细长管或管形物或仪器时用绝缘树脂将衬套线圈和SMA致动器固定在一起的替代工序的主要步骤的视图；
图25A、25B和25C为示意图，表示了根据本发明另一种实施例的电金属或树脂沉积工序中的设备构造；
图26所示为表示本发明第六种实施例的透视图；
图27所示基本为一布置方式的示意图，在该布置方式中利用螺旋电缆板作为衬套线圈。
具体实施方式
在下文中，将参考附图中的各种图形来描述关于改进的活动细长(小直径)管或管形物或仪器(以后简称为“细长管”)的本发明的适当优选实施例及细长管的制造方法，其中所述活动细长(小直径)管或管形物或仪器可实施为医学或非医学的微机器系统或系统的活动微型部件。
在图1中以透视图表示了根据本发明某种实施例实施为活动导管的活动细长管。
在图1中，所示根据这种实施例的活动导管1在其活动的远端包括四个部分，分别为弯曲或挠曲机构A、扭转机构B、伸缩机构C和刚度控制机构D，其中所示活动远端弯曲成字母“J”形。弯曲机构A位于“ J”的最远端。扭转机构B位于J形弯曲部分的根部并与弯曲机构A相连。伸缩机构C位于J形弯曲部分的直线部分上并与扭转机构B相连。刚度控制机构D位于J形弯曲部分的近侧并与伸缩机构C相连。如图1中所示，这些独立的机构A、B、C和D位于环形的空间内，该环形空间由内弹性管3和薄的外弹性管4限定，其中所述内弹性管3中具有工作通道，所述外弹性管4由例如硅橡胶组成，并可能具有与其相联的单个连续衬套线圈6。
弯曲机构A包括布置为支撑外管4内壁表面的衬套线圈6。在与外管4一起构成外构架(外骨架)的衬套线圈6内部布置有弯曲致动器构件8，其包括一个或多个(所示为三个)由形状记忆合金(SMA)构成的紧密缠绕的弹簧线圈，这些线圈或每个线圈单独通过导电粘合剂7固定在衬套线圈6上，最好是多点固定，以形成弯曲致动器元件。这样固定到衬套线圈6上后，所示三个SMA制造的致动器线圈8中的每一个都具有许多连接点。当通以电流加热相邻连接点间组成每个弯曲致动器元件的一定长度的线圈段时，线圈段或元件将会收缩并使导管的活动远端弯曲。尽管提供多个连接点有利于使导管1的活动远端成为铰接的，但即使单个连接点也仍是起作用的。在该实施例中，提供了三个SMA制造的弯曲致动器线圈8以使导管的活动远端可在三个独立的方向上弯曲。衬套线圈6具有绝缘涂层，但致动器线圈8不带这种涂层。这也适用其它运动机构B、C和D中的情况。
扭转机构B包括布置为支撑外管4内壁表面的衬套线圈6。扭转致动器构件12布置在衬套线圈6内并与衬套线圈同轴，由相邻圈之间带有间隔的弹簧形线圈组成，线圈是用SMA制造的，并在其适当的部位用不导电的粘合剂17固定在衬套线圈6上。SMA制造的扭转致动器线圈12应固定在衬套线圈6上，在变形时，其直径应比其自然形状记忆状态的直径稍大些，衬套线圈6与外管4一起为SMA制造的扭转致动器构件12构成外构架(外骨架)。在所示实施例中，SMA制造的扭转致动器线圈12布置为具有单个连接点或线圈段，其在通以电流加热时收缩，从而使导管1的活动远端扭转。当然，线圈12可备有一定长度的多个这种连接点或线圈段作为致动器元件，用电流分别加热。
伸缩机构C包括布置为支撑外管4内壁表面的衬套线圈6。伸缩致动器构件14布置在衬套线圈6内并与衬套线圈同轴，由相邻圈之间带有间隔的弹簧形线圈组成，线圈是用SMA制造的，并在其适当的部位用不导电的粘合剂17固定在衬套线圈6上。在固定前SMA制造的伸缩致动器线圈14稍稍压缩变形，固定后其长度与衬套线圈6相同，衬套线圈6与外管4一起为SMA制造的伸缩致动器构件14构成外构架(外骨架)。在所示实施例中，SMA制造的伸缩致动器线圈14布置为具有单个连接点或线圈段，其在通以电流加热时伸长以恢复其自然长度，从而使导管1的活动远端伸长。切断电流后，致动器线圈14能够收缩，从而缩回导管的活动远端。当然，线圈12可备有一定长度的多个这种连接点或线圈段作为致动器元件，用电流分别加热。
刚度控制机构D包括布置为支撑外管4内壁表面的衬套线圈6。刚度控制致动器构件16布置在衬套线圈6内并与衬套线圈同轴，由相邻圈之间带有间隔的弹簧形线圈组成，线圈是用SMA制造的，并在其指定的部位用不导电的粘合剂17固定在衬套线圈6上。SMA制造的刚度控制致动器线圈16以其自然状态长度固定在衬套线圈6上，衬套线圈6与外管4一起为刚度控制致动器构件16构成外构架(外骨架)。在所示实施例中，SMA制造的刚度控制致动器线圈16布置为具有单个连接点或线圈段，其在通以电流加热时使其本身变硬，从而使导管1的J形活动远端部分硬化，但不会发生变形。切断加热电流后，致动器线圈16能够使其自身变软，从而使导管1的J形活动远端部分软化，但不会发生变形。当然，线圈16可备有一定长度的多个这种连接点或线圈段作为致动器元件，用电流分别加热。
衬套线圈6设计为当SMA致动器线圈8、12和14中的每一个通电加热或断电冷却时，能够与外和内弹性管3和4一起变形。机构A、B、C和D也可分别具有固定在内管3上的一个部分或多个部分，不一定需要如图所示地相互连接，并且其相互连接可以任何适当的顺序改变。
上面所示和所述的构造，其中每个衬套线圈6和每个相应的致动器线圈8、12、14和16封闭在由内和外弹性管3和4限定的环形空间内，构成管或管形物或仪器并组成管或管形物或仪器的几何构件。
通过向构成每个机构的连接点的部分施加加热电流，上述根据具有图1所示构造的第一种实施例实施为活动导管1的细长管能够根据需要移动导管的J形活动远端，即如箭头a所示使其在三个独立方向上弯曲、如箭头b所示使其扭转和如箭头c所示使其伸缩(前后移动)，并能够使其保持在足够硬或软的状态。
流体可喷入到在导管1内管3远端提供的孔内或从中抽出。作为另外一种选择，通过内管3中的工作通道导向的微型工具可通过该孔从内管3出来或进入内管3中。
从而如所示和所述实施的细长管可用于医学上的诊断和治疗，还可用作测试或检查和维护复杂机器或管道系统的管形仪器。
图2以部分透视图表示了可在三个方向上弯曲的活动导线，其代表了本发明的第二种实施例。在该实施例中实施为活动导线20的细长管去掉了在根据第一种实施例的导管中提供的内管3，但仍是中空的以保留管形构造，其外径和内径进一步减小。导线20在其最远端，即J形活动远端部分的最前端备有一半球形盖21，以密封这样实施导线20的中空内部并提供足够的导线接触端。在图2中未示出刚度控制机构，但在该实施例中可以提供一刚度控制机构，如图1中所示一样，连接在伸缩机构上。
这里的每个衬套线圈6仍然适合在SMA制造的致动器8、12、14通电加热时与外弹性管4一起弹性变形，并在断电后恢复其原始状态。这些机构可相互分开独立布置，或者作为另外一种选择，可用连接物或多个连接物相互连接起来。
用第二种实施例获得的J形活动端部运动与前面对第一种实施例的描述基本相同。
图3以部分透视图表示了可在一个方向上弯曲的活动导线，其代表了本发明的第三种实施例。
在图3所示的根据第三种实施例的导线30中，弯曲机构A’仅具有一个SMA制造的致动器构件线圈8，允许导线的J形活动远端部分在一个方向上作弯曲运动，如箭头a’所示。这种实施例获得的其它运动与图2中所示的第二种实施例相同。尽管在图3中未示出刚度控制机构D，但在该实施例中可以提供一刚度控制机构，如图1中所示一样，连接在伸缩机构C上。
图4以部分透视图示出了根据本发明第四种实施例的具有一连接线的活动导线。尽管图4中未示出刚度控制机构D，但其可以图1所示实施例的形式连接到伸缩机构C上。
如图4中所示，根据第四种实施例的活动导线40用可弯曲的连接线42代替了根据第一种实施例的活动导管中的内管3，连接线42穿过中空或管形构造以保证相对弯曲机构A、扭转机构B、伸缩机构C和刚度控制机构D处于中心位置。这里的导线40的直径也减小了。通过第四种实施例获得的活动远端部分的运动与第一种实施例基本相同。
图5以部分透视图表示了根据本发明第五种实施例的活动导线。尽管在图5中未示出刚度控制机构D，但在该实施例中可以提供一刚度控制机构，如图1中所示一样，连接在伸缩机构C上。
参见图5和6，根据第五种实施例的导线50在根据第四种实施例的导线40上具有两个相邻的致动器机构，这两个致动器机构通过凸电极连接器54和凹电极连接器52相互连接。特别是，如图所示，弯曲机构A的近端备有与在扭转致动器机构B的远端提供的凹或凸电极连接器52、54连接的凸或凹电极连接器54、52，扭转致动器机构B近端备有与在伸缩致动器机构C的远端提供的凹或凸电极连接器52、54连接的凸或凹电极连接器54、52。从而致动器机构A、B、C和D相互电连接。
这种布置方式允许弯曲机构A、扭转机构B、伸缩机构C和刚度控制机构D分别作为独立的组件进行制造，这些组件可容易的组装起来或互相拆开。
第五种实施例中的连接线42可用图1中所示的内管3代替，以提供具有工作通道和带有凸凹电极连接器54、52的环形结构的活动导管。
下面将详细描述每一个机构A、B、C和D。
图7以部分透视图表示了活动导管用的弯曲机构70。
参见图7，弯曲致动器机构70包括一衬套线圈6，该衬套线圈布置为支撑外管4内壁表面并涂有绝缘材料。以一个或多个(所示为三个)紧密缠绕的弹簧线圈形式提供的SMA制造的弯曲致动器构件8布置在衬套线圈6内并与衬套线圈同轴，每个致动器构件8通过导电粘合剂72固定在衬套线圈6上，与衬套线圈电连接。每个弯曲致动器线圈8还在其适当的部位上用不导电粘合剂17固定在衬套线圈6上。内管3布置为沿活动导管的纵轴线延伸。
通过这样构造和布置，每个SMA制造的弯曲致动器线圈8具有一多点连接结构并且具有许多连接段或连接部分，其中的每一个可通过导线从电源通以电流进行加热。通过导电粘合剂72，三个这种导线74固定在SMA致动器线圈8上，一个固定在衬套线圈6上，以建立需要的电连接。用不导电粘合剂76固定在SMA致动器线圈8上的金属杆77和支架78用于组装该机构，并可留下为机构形成连接。如前面所述，如果去掉内管3或用连接线42代替，则内管3可用作导线弯曲致动器机构的附加部件。
图8详细地表示了SMA致动器线圈8在什么地方和如何固定到衬套线圈6上，以及导线74在什么地方和如何连接到SMA致动器线圈上。图9A表示的是实际的电路(a)，图9B表示的是其等效电路。在这些图中，为简明起见仅表示了单个SMA致动器线圈8。
如图8中所示，衬套线圈6在部位82局部去掉了绝缘涂层，在这里用导电粘合剂72将衬套线圈6粘接到SMA致动器线圈8上，以建立与SMA致动器线圈8的电连接。在衬套线圈6上的部位83，导线74固定在SMA致动器线圈8上并与其电连接，在该部位衬套线圈6的绝缘涂层保留并且衬套线圈6固定在SMA致动器线圈8上。衬套线圈6是接地的。
图9A表示的是一示例性多连接点SMA致动器线圈8布置方案，其中SMA致动器线圈8分成三个线圈部分或线圈段92、94和96，其中的每一个设计为构成一接合点或连接点并限定在两个相邻部位82之间，在部位82，SMA致动器线圈8机械固定在衬套线圈上并与其电连接。导线74在部位83固定并电连接在致动器线圈8上，部位83分别代表线圈段92、94和96的中心点，在部位83，SMA致动器线圈8电绝缘地固定在衬套线圈6上。这些SMA致动器线圈段92、94和96构成电路中的电阻，与致动器线圈8的全部电阻和甚至与每个致动器线圈段92、94和96的电阻相比，衬套线圈6的电阻可忽略不计。因此，通过提供的各自ON/OFF开关97、98和99，当加热电流选择地通过这些线圈段92、94和/或96时，一方面通过衬套线圈6的终端、另一方面通过上述三个导线74而形成的三个平行电路分别具有如图9B中所示的等效电路。因为电流是根据电阻来分配的，所以如果，例如，只闭合第一和第三开关97和99，同时断开第二开关98，使电流可选择地通过第一和第三线圈段92和96以可选择地将其加热，则通过第二致动器94的电流是低到可忽略不计的，其结果是，只有第一和第三SMA致动器线圈段92和96被加热，从而发生变形(在这种情况下是收缩)。
如果使用如图5和6中所示的凸凹电极连接器(52，54)，则接地的衬套线圈6应具有一个共用的终端供电路使用，电路的另一个终端分别与相应致动器线圈段92、94和96相连。
SMA致动器线圈8是用直径为50微米的线圈金属丝制造的，外径可以做成，例如250微米。用，例如不锈钢制造的衬套线圈6可具有一绝缘涂层，例如电沉积在其上面的热固丙烯酸树脂绝缘涂层，线圈的外径为1.1到1.3毫米，线圈金属丝直径为100微米。如果需要进一步减少线圈金属丝的直径，那么可以用王水蚀刻以产生外径为80微米的金属丝，进一步细化。
用于固定衬套线圈和一个或多个SMA致动器线圈的支撑件可利用，例如直径为0.4到0.5毫米的聚酰亚胺管。装配金属杆的直径可以是0.3毫米，导电粘合剂可利用带银填充物的环氧树脂。
通过这些部件，可以将总成装配在外径为1.3毫米的外管中，以形成无内管的无连接外构架型活动管形导线，导线备有外径为1.4毫米的多连接点、多自由度移动机构。
图10所示为可以利用的扁平金属丝衬套线圈101，其具有这样的优点，即其纵向刚度提高，同时横向具有足够的刚度，从而能够提供良好的弯曲性或横向变形性，以弯曲如在弯曲致动器机构中使用的活动部分。
如在上述单向或多向型弯曲致动器机构中所使用的，当衬套线圈101随着用电加热或冷却使某个致动器线圈连接部分产生的收缩或伸展而从其原始位置横向变形或恢复其原始位置时，这种构造的衬套线圈101弯曲从而为其活动部分，在弯曲和恢复运动中，在许多方向的每个方向上提供增强的特性，其中所述许多方向取决于提供的SMA弯曲致动器数量。
下面将详细解释上述扭转机构。
图11A、11B和11C为表示扭转致动器机构的实质的视图，其中图11A表示处于自然形状记忆状态的SMA制造的扭转致动器线圈12，图11B表示的是扭转后的致动器线圈12，此时其直径与自然记忆状态相比稍稍增加，图11C为扭转机构110的外观视图。
如图11C中所示的扭转机构110是为活动导线设计的，为简明起见，图中去掉了前面所述的某些元件，如外管4(图2-5)和连接线42(图4和5)，以及可用于安装所示聚合物制造的固定管112的盖21(图2-5)。如果用图1中所示的内管3代替固定管112，则会得到直径可变的活动导管。下面主要参考活动导线来进行描述。
参见图11A、11B和11C，扭转机构110利用了SMA制造的线圈致动器12，如上所述，致动器12布置在衬套线圈6内部，并与线圈6同轴地固定在线圈6上。这里，这样固定后，SMA线圈致动器12扭转变形，其线圈直径与其形状记忆状态，即其原始自然状态或非变形状态相比稍稍变大。利用不导电粘合剂17在选择的部位将SMA扭转线圈致动器12固定在衬套线圈6上。SMA线圈致动器12的相对端部用不导电粘合剂17固定在固定管112和112上的衬套线圈6的相对端部上。
而且，导线113连接在SMA线圈致动器12的相对端部上，以允许将其通电加热。
如果衬套线圈6在其整体共用的一端接地，则SMA线圈致动器12和衬套线圈6可通过固定管112相互电连接，SMA线圈致动器12在其相对端部可与导线连接，以允许被通电加热。
机构110产生的扭转角度与SMA线圈致动器12和衬套线圈6的节距、这些节距的比率以及SMA线圈致动器12和衬套线圈6的金属丝直径比率有关。因此，SMA线圈致动器12在这种比率中越高，就可获得越大的最大扭转角度。通过调整这些比率就可设定最佳的扭转角度。
在机构110的远端和近端可分别提供一固定管112，固定管112可以是外径为0.89到1.47毫米的用聚氨酯制造的管。SMA线圈致动器12的线圈外径可以为1.6到1.8毫米，节距可以为0.8毫米，金属丝直径可以为100微米。衬套线圈6可以用不锈钢制造，其直径为3.1到3.3毫米，线圈金属丝直径为250微米，线圈长度为250微米，节距约为2.0毫米，并且可以蚀刻。不导电粘合剂17是设定为10分钟时间间隔的环氧树脂胶。
为减少驱动电流，可以减少SMA线圈致动器的直径。例如，SMA线圈致动器的外径可以为0.3到0.4毫米，金属丝直径为100微米或更小。衬套线圈直径可以为1.3到1.5毫米，位于前端和后端的固定管的直径可以为0.3到0.4毫米。而且，不导电粘合剂应该使用高抗热性的环氧树脂胶或类似物。
如果使用如图6中所示的凸凹电极连接器，则其中一个用于将SMA线圈致动器和衬套线圈在一端固定在一起的，可利用其一个终端使衬套线圈接地，而其它终端可用作使电流导入SMA线圈致动器另一端的终端。如果衬套线圈未接地，则凸凹电极连接器可这样构成，即一根金属丝布置为固定SMA线圈致动器并将电流导入该致动器。
在上述这种结构的用于活动导线120的扭转机构110中，SMA线圈致动器12在通电加热时会变形，即收缩或扭转以恢复其自己的自然记忆形状，并能够如图1到3中的箭头所示，精确地转动活动端部，例如，即使在如图12中所示的中间可能有循环或复杂的行程或范围的血管122中也是一样。当切断加热电流时，衬套线圈6作为偏压弹簧使SMA线圈致动器12恢复其初始形状和角度。
从而，如上所述的这种构造的活动导线能够在其活动端部产生扭矩并使其精确地转动。
下面将解释伸缩机构。
图13A、13B和13C更详细地表示了伸缩机构，其中图11A表示SMA线圈致动器处于其自然形状记忆状态，具有其自然记忆形状或长度。图13B表示SMA线圈致动器从其自然记忆状态轴向稍稍收缩。图13C表示伸缩机构的外观。
在伸缩机构的构成中，可利用如由衬套弹簧线圈充当的偏压元件，该偏压元件用于使SMA线圈致动器在正常状态下如被拉伸或压缩一样，保持轴向伸展或收缩，或者缩回，并允许通过加热使SMA线圈致动器被缩回或伸出，从而恢复或趋向于恢复其原始自然记忆形状或长度。偏压元件可与与其同轴布置的SMA线圈致动器组合以提供伸缩机构。如上所述，在正常状态下，可通过在其近端拉动容易地实现缩回导线或导管活动远端的精确运动，但伸出导线或导管活动远端的运动却难以精确实现。因此，非常希望能提供一种导线或导管，其中伸出其活动部分的运动可精确控制。因此为满足这种要求，这里的伸缩机构最好构造成能够仅在要求这种动作时才伸出其活动端部，并能够在动作结束后允许端部自动恢复(缩回)。
参见图13，伸缩机构130利用了SMA制造的线圈致动器14，线圈致动器14布置在衬套弹簧线圈6内部并与其同轴固定。这里，这样固定后，SMA线圈致动器14轴向收缩变形，其线圈长度与其原始自然非变形记忆状态相比稍稍减少。这里仍利用不导电粘合剂17在选择的部位将SMA制造的伸缩线圈致动器14固定在衬套弹簧线圈6上。SMA线圈致动器14的相对端部用不导电粘合剂17固定在固定管112和112上的衬套弹簧线圈6的相对端部上。这样，在其它方面，SMA制造的伸缩线圈致动器14在构造上与SMA制造的扭转线圈致动器12相同，只是在固定到衬套弹簧线圈6上时，前者是收缩的，而后者是扭转的。
在上述这种构造的用于活动导线或导管的伸缩机构130中，如果通电加热，则SMA线圈致动器14会变形，即伸展以恢复其自然记忆状态，并能够如图1到3和14中箭头所示，精确伸展导线的活动端部。切断加热电流后，衬套弹簧线圈6作为偏压弹簧，使SMA线圈致动器14恢复其初始长度。
从而，即使在如图14中所示的中间可能有循环或复杂的行程或范围血管122中，如上所述构造和工作的活动导线或导管也能够精确定位其活动端部。
下面解释刚度控制机构。
图15A和15B详细表示了刚度控制机构，其中图15A表示SMA线圈致动器处于其自然形状记忆状态，图15B表示的是刚度控制机构的外观。
参见图15A和15B，以参考号码150表示的刚度控制机构利用了SMA制造的刚度控制线圈致动器16，该致动器16布置在衬套线圈6内部并与其同轴固定。从而，SMA制造的刚度控制线圈致动器16是以其自然记忆状态被固定的。在选择的部位用不导电粘合剂17将SMA制造的线圈致动器16固定在衬套线圈6上。SMA线圈致动器16的相对端部用不导电粘合剂17固定在固定管112和112上的衬套线圈6的相对端部上。在这些和其它方面，除了固定在衬套线圈6上时没有变形而是保持其自然形状记忆状态外，SMA制造的刚度控制线圈致动器16在构造上与SMA制造的扭转线圈致动器12和SMA制造的伸缩线圈致动器14是相同的。
在如上所述的刚度控制机构150中，例如，如在图16A中所示位于血管122中的SMA线圈致动器16，从而导线或导管的活动端部，如果通电加热就会增加其自身的弹簧常数(刚度)，从而变得更刚硬。如图16B中所示，当没有电流通过SMA线圈致动器16时，在外力作用下，SMA线圈致动器更软，更易弯曲。
因此，通过改变通过SMA线圈致动器16的电流强度，就能够改变和调整导线或导管活动部分的刚度和弹性。
尽管在外力作用下SMA材料本身是可弯曲的，但结合为上述活动细长管一部分的刚度控制机构提供了从主体外部调整位于主体，例如人体内的其活动远端的刚度的能力。
现在解释装配扭转机构、伸缩机构和刚度控制机构的过程。这里要装配的机构中的每一个都是外构架(外骨架)结构的，其中衬套线圈布置为外构架。装配或制造这些机构的过程的区别在于，如果固定到衬套线圈上，SMA线圈致动器是具有其自然形状记忆状态，还是需要变形，即扭曲(扭转变形)或收缩(纵向变形)。
作为示例，下面描述的是装配活动导线用的扭转机构的过程。
图17A-17E和18F-18G表示的是装配外构架型活动导线过程的步骤。应该注意到，这些图中的每一个在其右侧都表示了正在装配的管形物的图解横截面视图。
首先，如图17A中所示，固定管112插入到或安装到硅橡胶做的装配管171上，支撑件78和78从管171的相对末端插入到管171上。对于中空活动导线，硅做的装配管171用于组成内管。如果活动导线应具有对中用的连接线，则用柔软可弯曲的金属丝代替硅做的装配管171。
如图17B中所示，首先，例如，所示为三个，装配金属杆173用不导电的粘合剂17固定在支撑件或保持件78和78上，然后如图17C中所示，用SMA线圈致动器176将其覆盖。
在这些过程步骤中使用的支撑件或保持件78和金属杆173可用，例如，如图19A和19B中所示的装配模具代替。图19中所示的装配模具为管形，其横截面为圆形或三角形，具有三个侧面的凹口或凹槽。这种模具能使SMA致动器线圈定位容易。使用具有侧面凹口或凹槽的管形模具还可防止粘合剂粘到模具结构上。作为其材料，如果碰巧要接触，则特氟隆(Teflon)适合防止粘合剂粘附，并且易于加工成细长体。
下面，第二，如图17D中所示，例如，三个装配金属杆175用不导电的粘合剂17固定到保持元件上的第一装配金属杆上，如图17E中所示，导线113和113与SMA线圈致动器176的相对端部电连接。然后，用衬套线圈6覆盖SMA线圈致动器，并在合适的部位用不导电的粘合剂17将SMA线圈致动器固定到衬套线圈6上。如果衬套线圈用于在电路中接地，则SMA线圈致动器的一端和衬套线圈的一端相互电连接。
然后，如图17F中所示，用，例如，钇铝石榴石激光(YAGlaser)切掉第一金属杆173和第二金属杆175中每一个的相对端部。然后，拉出剩下的第一和第二金属杆，去掉硅橡胶做的装配管和支撑件78之一以留下如图17G中所示的组件，用外管覆盖该组件以完成过程。
上述过程是作为装配单个SMA线圈和衬套线圈单元来描述的，可同样适用于装配连接起来的多个这种单元。
可留下来构成连接的支撑件可由圆形的电极连接器构成。有利的是把机构装配成单个单元。
利用电极连接器允许将机构制造成模块化单元，其中每一个单元可容易地与其它的连接或脱开。
因此，如在手术室中希望的那样，准备分别具有其自身的机构例如用于弯曲、扭转和伸缩的机构，并且具有其它功能例如带有超声波传感器或化学传感器，的模块化单元为操作者举例说提供了选择必要的模块并将其组装以准备多功能导管或类似物的能力。
下面将解释利用金属电镀或树脂电沉积技术的装配过程。这种过程步骤需要使用更细，例如，外径为1.3毫米的SMA线圈致动器。
该装配过程是利用金属电镀或树脂电沉积进行固定。其可替代前面描述的固定粘合剂过程步骤，并可与前面提及的其它过程步骤组合，
下面该装配过程是以制造前面所述的弯曲机构为例进行说明的。用松松地卷绕的弹簧代替弯曲机构中的紧密压缩的线圈弹簧可使该过程步骤适用于扭转和伸缩机构。
图20A和20B所示分别为电镀前和电镀后的装配活动细长管过程的主要阶段，其中SMA线圈致动器和衬套线圈不仅机械固定，而且电连接在一起。
首先，利用，例如钇铝石榴石激光(YAGlaser)局部烧蚀掉前面涂在每个SMA线圈致动器202和衬套线圈弹簧6上的绝缘层，以在绝缘层上提供非绝缘部分或导电部分204、208。在最佳的烧蚀条件下，钇铝石榴石激光(YAGlaser)可允许在小到几十微米的区域上烧蚀掉绝缘涂层。
在预先向每个SMA线圈致动器和衬套线圈弹簧上涂绝缘层时，有利的是利用聚对二甲苯汽相沉积或热固丙烯酸树脂或紫外线固化丙烯酸树脂电沉积。
然后，如图21A中所示，利用如图19A中所示的模具这样布置SMA线圈致动器202和衬套线圈弹簧6，即使得SMA线圈致动器202上的非绝缘部分204与衬套线圈6上的非绝缘部分208相互靠近。衬套线圈6和SMA致动器202浸入在电镀溶液200中并与实质上的直流电源201的负极电连接，电源201的正极与电极203电连接，电极203也浸在电镀液200中。SMA线圈致动器202和衬套线圈6的保持绝缘的部分分别以206和207表示。
如图20B中所示，当电镀电流通过电镀溶液200从电极203通到SMA线圈致动器202和衬套线圈6上时，金属，例如镍从包含金属的溶液200电解沉积到SMA线圈致动器202和衬套线圈6上的非绝缘部分或导电部分204和208上，并在这些部分将SMA线圈致动器202和衬套线圈6接合起来。这样，在所示的单个部位209，SMA线圈致动器202和衬套线圈6牢固地机电连接在一起，其中沉积的金属作为接合物。
图21A和21B所示分别为电镀前和电镀后的装配活动细长管过程的主要阶段，其中SMA线圈致动器、衬套线圈和导线通过电镀既机械固定又电连接。
如图21A中所示，如果要将SMA线圈致动器202、衬套线圈6和导线210连接在一起，就局部去掉导线210上的绝缘层以在其上提供一非绝缘部分或导电部分213。导线210、SMA线圈致动器202和衬套线圈6浸入在电镀槽200中，并且布置为使得非绝缘部分213、204和208相互靠近。
如图21B中所示，当从电源201供应的电镀电流从电极203通到电镀溶液200通道SMA线圈致动器202、衬套线圈6和导线210时，金属209例如镍就从溶液200中电解沉积到非绝缘部分204、208和213上，以用金属209将这些部分接合起来，从而在所示单个部位将SMA线圈致动器202、衬套线圈6和导线210既电连接又机械固定。
图22A和22B表示的是装配活动细长管过程的主要阶段，即分别为电沉积前和电沉积后的阶段，其中衬套线圈和SMA线圈致动器通过绝缘树脂电沉积固定在一起。
该过程可代替图17和18中所示的装配过程，在图17和18所示的装配过程中衬套线圈和SMA线圈致动器是通过不导电的粘合剂固定在一起的。
在该过程中，用水代替前面过程中的电镀溶液，其中水中分散有细小的树脂颗粒。当电势通过液体200’中的电极203和非绝缘部分204和208作用时，水中带正电的这种树脂颗粒在液体200’中迁移并电泳沉积到如上所述地布置的SMA线圈致动器202和衬套线圈6的非绝缘部分204和208上，以用绝缘材料将这些部分接合起来，从而在所示单个位置将SMA致动器和衬套线圈局部固定。
如果，例如，导线要与衬套线圈绝缘地电连接，则可使金属从电镀溶液中沉积到导线和SMA致动器的非绝缘部分上，然后如上所述，将绝缘材料电泳沉积到导线和衬套线圈上。
利用这种电镀和电沉积装配过程消除了对使用一种或多种粘合剂的需要，并可能消除在与使用一种或多种粘合剂相关的装配操作中对手工操作的需要和不精确性。
这种过程还允许在多个部位烧蚀掉绝缘层以提供多个非绝缘部分，并用金属或树脂在这些导电部分电沉积，从而改善了活动细长管的生产率，减少了其制造成本。
下面将详细解释通过电沉积金属或树脂制造扭转机构的过程。
图23A到23G和24A到24H表示的是通过利用金属或树脂电沉积装配细长管的主要过程步骤。
如图23A中所示，为利用金属或树脂电沉积制备扭转机构，例如，三个金属杆221穿过可热收缩的管222。
然后，在如图23B中所示的步骤中，将可热收缩的管222加热，如图23C中所示，将热固导电粘合剂223涂在金属杆221的端部并在那里热固化。然后，在图23D中所示的步骤，去掉可热收缩的管222，绝缘层电沉积在整个表面上并硬化。
然后，在图23E中所示的步骤，金属丝卷绕在装配模具上，该金属丝上面具有预先形成的绝缘涂层，用于构成SMA线圈致动器。然后，安装硅橡胶制造的管226(图23F)，安装另一个硅橡胶制造的管226和衬套线圈6(图23G)。
然后，如图24A中所示，移动衬套线圈6并用钇铝石榴石激光(YAGlaser)局部烧蚀掉SMA致动器202上的绝缘层，以在绝缘层上提供非绝缘部分。
然后，在图24B中所示的步骤，就在镍电沉积之前，在稀释的氟酸溶液中处理SMA线圈致动器202以去掉上面的自然氧化层。在这样处理的SMA线圈致动器上进行镍电镀以在其前面形成的非绝缘部分上提供电接头225。
然后，在如图24C中所示的步骤，丙烯酸树脂227电沉积到电接头225和衬套线圈6的整个表面上。
然后，在如图24D中所示的步骤，通过真空干燥使丙烯酸树脂227干燥(脱水)。利用紫外线照射使干燥后的丙烯酸涂层聚合并硬化。
在如图24E中所示的步骤，去掉装配金属杆221。
然后，在如图24F中所示的步骤，用钇铝石榴石激光(YAGlaser)局部烧蚀掉SMA致动器202和衬套线圈6上的绝缘层，以在上面提供非绝缘部分。
然后，在如图24G中所示的步骤，就在镍电镀之前，将SMA线圈致动器浸入到稀释的氟酸溶液中以去掉其上面的自然氧化层202，然后用镍229电镀。
然后，在如图24H中所示的步骤，切掉相对端部以留下一定长度，利用树脂电沉积将SMA线圈致动器202和衬套线圈固定在一起。
在上述过程中，使用的SMA线圈致动器预先沉积有丙烯酸树脂。为产生这种预先沉积，将与电极连接的SMA线圈致动器浸入在沉积液体介质中，如图25A中所示。
而且，如果在图24B和24C所示的步骤中，SMA线圈致动器具有金属电沉积并且衬套线圈具有树脂电沉积，则在这些步骤中，SMA线圈致动器和衬套线圈如图25B和25C中所示分别连接在电极上。
如果在这里提供的活动细长管生产过程中采用这种金属电镀或树脂沉积过程，则可消除对使用多种粘合剂的需要，并能够在多个部位同时连接SMA线圈和衬套线圈，消除了与用粘合剂进行装配相关的不确定性，消除了对手工操作的需要。
而且，使每个连接区域更小的能力允许使活动导线的直径小到0.5毫米或更小，在这样的小直径情况下是无法用粘合剂进行装配的。
下面将解释本发明的第六种实施例。
图26为表示第六种实施例的透视图，该实施例允许许多可弯曲的线路结合在管形结构如活动导管中。
参见图26，螺旋形板235放在由硅橡胶组成的薄外管4和内管(未示出)之间以构成管形物，在螺旋形板235中聚合平金属丝弹簧结构组成布线板。该管形物一端备有，例如，传感器，如电扫描管内超声内窥镜。螺旋形板具有许多如图所示地布置和连接的金属布线233(相互平行)。
这种构造允许许多可弯曲的布置结合在一个管形结构中。而且，应力不会集中在任何单个布线上，并允许单个金属丝本身可做得更细。
而且，为螺旋板采用由绝缘层和金属模制造的多层构造所提供的布线具有与屏蔽导线和同轴电缆等效的性能。
图27为一部分透视图，其示意性地表示了用于衬套线圈弹簧的螺旋板。
使用螺旋板235并将其适当地固定在SMA线圈致动器237上提供了活动细长管，如活动导管或导线，其中所述螺旋板235本身的功能是用作提供衬套线圈的构架结构的扁平金属丝弹簧。
这种实施例形式允许将最可能宽的工作通道固定在细长管中，同时保持其可弯曲性。
螺旋板可布置在一对硅橡胶做的薄管之间以提供骨架结构如衬套线圈。然后，扁平金属丝弹簧结构的SMA线圈致动器可布置在骨架形的外管内。
而且，加热器可布置在带有绝缘涂层的扁平金属丝弹簧结构的SMA线圈致动器表面上，以直接加热SMA线圈致动器。而且，带有绝缘涂层的扁平金属丝弹簧结构的SMA线圈致动器备有电路布线或传感器。
根据本发明的活动细长管的各种实施例提供的优点除其他外特别包括简单的结构，具有多种功能的能力，即提供扭转、伸缩和/或刚度控制功能和使细长管易于减小直径的结构。本发明某种实施例的附加优点是允许结合许多可弯曲布置的结构特征。这些和其它优点使活动细长管可实施为相当有用的活动导管或导线，任何其它医用或非医用微型机械或系统或系统的活动微型部件。
而且，以所述各种方式实施的制造根据本发明的活动细长管的方法提供的优点除其他外特别包括，允许精确有效地制造外构架型活动细长管。如果包括金属电镀或树脂电沉积过程，则该方法提供了这样的优点，即允许在许多部位连接或固定活动细长管的主要部件。
而且，根据本发明具有外构架构造的活动细长管允许作为散热元件的SMA线圈致动器布置在构架部件内，这能更有利地将活动细长管的表面温度限定在低于需要的或希望的某一温度，例如如果实施为医用导管或导线，则应低于41℃，41℃是其在人体中使用所允许的最高温度。
尽管通过优选实施例对本发明进行的描述，但应该理解，这种公开仅仅是描述性的，而不应解释成限制性的。从而，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，通过阅读前面的公开内容，该技术领域的普通技术人员无疑会想出本发明的各种变化、变型和/或替代应用。从而，下面的权利要求应解释为包括符合本发明真正精神和范围的所有变化、变型或替代应用。

Claims (20)

1.一种用于进入人体血液器管或血液脉管的活动细长管，其特征在于，其包括：
一个柔性管体；
一个衬套线圈，其具有多个沿所述管体纵向地延伸的匝圈，并与其相连以形成弹性变形构架结构；
一个致动器机构，其由一个线圈弹簧限定，该线圈弹簧由形状记忆材料形成并在与所述衬套线圈的延伸方向相应的方向上沿柔性管体延伸；
一个将所述致动器机构与所述衬套线圈的选定匝圈连接的装置；以及
将电流通过所述致动器机构以加热所述形状记忆材料从而把所需偏转加至所述柔性管体的装置。
2.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，所述致动器机构包括一个弯曲致动器机构，该弯曲致动器机构包括至少一个由形状记忆材料形成、与所述柔性管体的中心轴线基本平行地延伸的弹簧线圈，并在多个点处与所述衬套线圈紧固。
3.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，所述致动器机构包括一个扭转机构，其中由形状记忆材料形成的所述线圈弹簧同轴地放置在所述衬套线圈的匝圈内，所述线圈弹簧在相邻匝圈内设置有空间并与衬套线圈在选定处紧固。
4.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，所述致动器机构包括：
一个伸缩机构，其中由形状记忆材料形成的所述线圈弹簧同轴地放置在所述衬套线圈的匝圈内，所述线圈弹簧在相邻匝圈内设置有空间并与衬套线圈在选定处紧固，所述线圈弹簧紧固到所述衬套线圈时被预压缩到与所述管体受影响的长度相应的长度；以及
加热单个线圈弹簧段以使其膨胀至正常长度的装置。
5.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，所述致动器机构包括：
一个刚度控制机构，其中由形状记忆材料形成的所述线圈弹簧同轴地放置在所述衬套线圈的匝圈内，所述线圈弹簧在相邻匝圈内设置有空间并与衬套线圈在选定处紧固；以及
加热至少一个线圈段以影响其刚度的装置。
6.如权利要求1-5任一所述的活动细长管，其特征在于，所述柔性管体包括一对同轴地间隔的内、外柔性管状部件，所述衬套线圈和所述致动器机构放置在所述内、外柔性管状部件之间。
7.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，所述弹性变形骨架结构包括一个扁平线衬套线圈。
8.如权利要求2-5任一所述的活动细长管，其特征在于，所述机构在其每个相对端设置有电极连接器。
9.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，所述致动器机构具有一个扁平线弹簧结构。
10.如权利要求1所述的活动细长管，其特征在于，具有扁平弹簧线结构的所述致动器机构设置有一个加热器。
11.一种用于进入人体血液器管或血液脉管的活动细长管，其特征在于，其包括：
一个柔性管体；
一个衬套线圈，其具有多个沿所述管体纵向地延伸的匝圈，并与其相连以形成弹性变形构架结构；
一个致动器机构，其由一个线圈弹簧限定，该线圈弹簧由形状记忆材料形成并在与所述衬套线圈的延伸方向相应的方向上沿柔性管体延伸；
一个将所述致动器机构与所述衬套线圈的选定匝圈连接的装置；以及
将电流通过所述致动器机构以加热所述形状记忆材料从而把所需偏转加至所述柔性管体的装置，
所述致动器机构包括：
一个弯曲致动器机构，该弯曲致动器机构包括至少一个由形状记忆材料形成、与所述柔性管体的中心轴线基本平行地延伸的弹簧线圈，并在多个点处与所述衬套线圈紧固；
一个扭转机构，其中由形状记忆材料形成的所述线圈弹簧同轴地放置在所述衬套线圈的匝圈内，所述线圈弹簧在相邻匝圈内设置有空间并与衬套线圈在选定处紧固，部分线圈弹簧与所述衬套线圈连接；
一个伸缩机构，其中由形状记忆材料形成的所述线圈弹簧同轴地放置在所述衬套线圈的匝圈内，所述线圈弹簧在相邻匝圈内设置有空间并与衬套线圈在选定处紧固，所述线圈弹簧紧固到所述衬套线圈时被预压缩到与所述管体受影响的长度相应的长度；以及
一个刚度控制致动器机构，其中由形状记忆材料形成的所述线圈弹簧同轴地放置在所述衬套线圈的匝圈内，所述线圈弹簧在相邻匝圈内设置有空间并与衬套线圈在选定处紧固；以及加热至少一个线圈段以影响其刚度的装置。
12.一种制造用于进入人体血液器管或血液脉管的活动细长管的方法，其特征在于，其包括下述步骤：
第一步，将一个管子插入硅树脂管固定以装配或线连接；
第二步，将支撑件分别从所述硅树脂管的两端插入以装配或线连接；
第三步，将第一杆固定以用粘结剂装配到两个所述支撑件；
第四步，覆盖所述第一杆以与形状记忆合金(SMA)致动器装配；
第五步，固定第二杆以与所述第一杆装配；
第六步，在将一个导线与所述SMA致动器的两端电连接后，覆盖所述第二杆以与一个衬套线圈装配；
第七步，将所述衬套线圈和所述SMA致动器在至少一处连接；
第八步，将含有支撑件的所述第一杆和第二杆的两端切除，再把所述切除部分拉出；以及
第九步，在将所述硅树脂管移出以装配或线连接后，用外管覆盖所述衬套线圈。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在使用所述衬套线圈作为部分电路时在所述第八步之前，电连接所述SMA致动器和所述衬套线圈的端部。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第七步包括用不导电粘结剂固定所述衬套线圈和所述SMA致动器。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第七步通过电解沉积金属将所述衬套线圈和所述SMA致动器电连接。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第七步包括：
烧蚀所述SMA致动器和所述衬套线圈的相应区域的绝缘涂层以形成不绝缘部分；
将电流通过电解液中的所述SMA致动器和所述衬套线圈，以通过在所述相应不绝缘部分上沉积金属来把所述SMA致动器和所述衬套线圈连接。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第六、七步包括：
烧蚀所述SMA致动器和所述衬套线圈的相应区域的绝缘涂层以形成不绝缘部分；
沉积与所述不绝缘部分相邻的导线；以及
将电流通过所述SMA致动器，所述衬套线圈和所述导线位于电解液中通过在所述相应不绝缘部分上沉积金属来把所述SMA致动器、所述衬套线圈以及所述导线连接。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第七步包括：
烧蚀所述SMA致动器和所述衬套线圈的相应区域的绝缘涂层以形成不绝缘部分；以及
将电流通过液体中的所述SMA致动器和所述衬套线圈，以通过在所述相应不绝缘部分上电泳沉积绝缘树脂来把所述SMA致动器和所述衬套线圈连接。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第七步包括：
烧蚀部分所述SMA致动器的绝缘涂层以通过金属电解形成电连接器；以及
将电流通过液体中的所述SMA致动器和所述衬套线圈，以通过在所述相应不绝缘部分上电泳沉积绝缘树脂来把所述SMA致动器和所述衬套线圈连接。
20.一种制造用于进入人体血液器管或血液脉管的活动细长管的方法，其特征在于，其包括下述步骤：
第一步，将至少三个金属杆插入热收缩管；
第二步，加热所述热收缩管后，将热固导电粘结剂施至所述金属杆的端部；
第三步，从所述金属杆去除所述热收缩管，在整个所述金属杆上电沉积绝缘层，以完成装配模具；
第四步，在所述装配模具周围扭曲形状记忆合金(SMA)致动器，再在该装配模具上安装衬套线圈；
第五步，烧蚀所述SMA致动器的绝缘涂层；
第六步，在稀释的氟酸溶液中处理所述装配模具以去掉所述SMA致动器的氧化层，再进行镍镀以在其上形成电连接器；
第七步，在所述电连接器和衬套线圈上电沉积丙烯酸树脂；
第八步，将所述丙烯酸树脂脱水；
第九步，将所述装配模具从所述SMA致动器和所述衬套线圈去除；
第十步，烧蚀所述SMA致动器和所述衬套线圈的部分绝缘涂层；
第十一步，在稀释的氟酸溶液中处理所述SMA致动器以去掉所述SMA致动器的氧化层，再进行镍镀；以及
第十二步，切除所述SMA致动器和所述衬套线圈的端部，再覆盖其上的外管。
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