BR122022007763B1

BR122022007763B1 - Método para a preparação de um acionador de polímero eletroativo iônico de um dispositivo médico tubular

Info

Publication number: BR122022007763B1
Application number: BR122022007763-3A
Authority: BR
Inventors: Daniel H. Kim; Dong Suk Shin; Viljar Palmre
Original assignee: Board Of Regents Of The University Of Texas System
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2023-03-14
Also published as: JP7126597B2; US11850378B2; US20200197666A1; CN112138264B; BR112018009258B1; JP2022023893A; AU2020203523B2; CA3123794A1; US10960182B2; MX2018005998A; CN108601926A; AU2020203478B2; JP2019511259A; KR20180103853A; JP7126535B2; CN108601926B; BR122022007762B1; AU2017214568B2; WO2017136729A1; EP3274041A4

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo médico estreito, flexível, (tal como um micro cateter ou um fio de guia) que é controlavelmente móvel e guiável através de lúmens de um corpo. O dispositivo médico pode incluir uma porção flexível eletricamente acionável em uma extremidade distal, a qual pode ser proporcionada por uma camada de eletrólito de polímero, eletrodos distribuídos em torno da camada de eletrólito de polímero, e condutos elétricos acoplados ao eletrodos, de tal modo que a camada de eletrólito de polímero se deforma assimetricamente em resposta a um sinal elétrico através do um ou mais condutos. A presente invenção adicionalmente inclui um controlador para mover o dispositivo para dentro e para fora de lúmens corporais e para aplicar um sinal elétrico para guiar o dispositivo. A presente invenção adicionalmente inclui métodos para a preparação da camada de eletrólito de polímero em formato tubular.

Description

[001] Este pedido é uma divisão do pedido de patente brasileira BR 11 2018 009258-4, de 3 de fevereiro de 2017, para DISPOSITIVO MÉDICO, correspondente à entrada em Fase Nacional do pedido de patente internacional PCT/US2017/016513, de 03/02/17, reivindicando a prioridade do pedido de patente norte- americana No. 62/292,064 de 05/02/16, em nome de Board of Regents of the University of Texas System, que é aqui totalmente incorporado a título de referência.

Declaração relativa a pesquisa e desenvolvimento patrocinada nível federal

[002] Não aplicável.

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

[003] A presente invenção refere-se a um dispositivo médico intraluminal direcionável e, mais particularmente, a um dispositivo médico estreito, flexível (tal como um micro cateter ou um fio de guia), que pode ser introduzido e movido de forma controlada através de lúmens corporais. O dispositivo médico pode incluir uma porção flexível eletricamente acionável em uma extremidade principal distal, a qual pode ser seletivamente manipulada para dirigir o dispositivo medido até uma localização anatomicamente almejada no interior de um corpo.

Discussão da Técnica Correlacionada

[004] Os dispositivos médicos intraluminais tem várias estruturas, dependendo da localização a ser atingida no interior de um corpo e dos métodos de tratamento usando os dispositivos. Os dispositivos intraluminais geralmente incluem um tubo flexível bem fino que pode ser inserido em e guiado através de um lúmen tal como em uma artéria ou uma veia, ou uma passagem corporal tal como uma garganta, uma uretra, um orifício corporal ou alguma outra passagem anatômica. Exemplos de tais dispositivos médicos incluem seringas, endoscópios, cateteres e micro cateteres, fios de guia e outros instrumentos cirúrgicos.

[005] Alguns dispositivos médicos tem uma porção para introdução em um corpo que geralmente compreende um material flexível que é facilmente flexionado por uma força externa. Em alguns dispositivos médicos, uma extremidade principal distal (usualmente inserida em primeiro lugar), pode ser seletivamente flexionada em uma direção desejada através da manipulação de um mecanismo direcionável por um usuário. O dispositivo médico pode ser inserido em um lúmen ou uma passagem corporal alvo e movido para dispor a extremidade distal do dispositivo médico em uma localização desejada no corpo.

[006] Técnicas cirúrgicas para inserir e/ou direcionar um dispositivo médico em e/ou através de um lúmen ou passagem corporal tem sido propostas em resposta ao aumento na demanda de técnicas de cirurgia minimamente invasivas. Muitas técnicas cirúrgicas oferecem um controle direcional fraco ou componentes de manipulação complicados e complexos.

Sumário da Invenção

[007] As realizações do presente dispositivo médico direcionável intraluminal proporcionam um controle direcional e de posicionamento intracorporal aperfeiçoado de uma parte atuante (por exemplo, um micro cateter ou um fio de guia) de um dispositivo médico no qual a porção de acionamento é adaptada para ser introduzida em um lúmen ou em uma passagem corporal e manipulada enquanto sendo estendida para movimento em ou através do lúmen e/ou da passagem corporal para dispor uma extremidade distal da porção de acionamento do dispositivo médico em uma localização anatômica desejada no interior do corpo.

[008] As realizações do dispositivo médico proporcionam um controle mais preciso e exato da movimentação e do posicionamento de um ou mais componentes microcirúrgicos manipuláveis dispostos em uma extremidade principal distal da porção de acionamento do dispositivo médico para desempenhar um procedimento cirúrgico ou outra operação médica na localização desejada no interior do corpo.

[009] Uma realização de um dispositivo médico tendo uma porção de acionamento (por exemplo, um micro cateter ou um fio de guia) para ser movida em e/ou através de um lúmen ou uma passagem corporal, compreende uma porção flexível fina e alongada tendo uma extremidade distal e uma extremidade proximal, e um acionador de polímero iônico eletroativo compreendendo uma camada de eletrólito de polímero disposta adjacente à extremidade distal da porção flexível e alongada.

[010] O acionador de polímero iônico eletroativo, conforme será aqui a seguir discutido em maiores detalhes, é um acionador compreendendo uma camada de eletrólito de polímero na qual cátions estão livres para migrar em resposta a um campo elétrico imposto. O campo elétrico é proporcionado pela energização de uma pluralidade de eletrodos angularmente distribuídos e dispostos sobre uma camada de eletrólito de polímero. Uma pluralidade de eletrodos angularmente distribuídos é uma de pelo menos uma camada embutida em, depositada sobre ou consolidada sobre uma porção de uma parede exterior da camada de eletrólito de polímero.

[011] Cada um da pluralidade de eletrodos angularmente distribuídos pode ser conectado a uma fonte de corrente elétrica através de um ou mais condutos eletricamente condutivos tais como, por exemplo, um fio de metal circundado pelo membro externo e tendo uma extremidade proximal acoplada a fonte de corrente elétrica e uma extremidade distal acoplada ao eletrodo. A energização elétrica seletiva de um ou mais da pluralidade de eletrodos faz com que uma camada de eletrólito do polímero se deforme como resultado de uma contração ao longo de um lado ou da porção da camada de eletrólito de polímero e/ou infle ao longo de um lado ou da porção da camada de eletrólito de polímero.

[012] É para ser compreendido que os cátions no interior da camada de eletrólito de polímero migrarão em direção ao eletrodo energizado ou anódico, e se afastarão a partir do eletrodo energizado e catódico, enquanto permanecendo no interior da matriz da camada de eletrólito de polímero. Isto faz com que uma porção adjacente a um eletrodo energizado e anódico infle e uma porção adjacente a um eletrodo energizado e catódico se retraia, desta forma fazendo com que uma camada de eletrólito de polímero se flexione. Deve ser entendido que o controle coordenado dos sinais elétricos liberados para os eletrodos através dos condutos eletricamente condutivos pode produzir flexões em uma direção pretendida.

[013] Em algumas realizações, uma pluralidade de eletrodos pode ser adicionalmente eletricamente conectada a um membro sensor para identificar mudanças no sinal elétrico em cada um da pluralidade de eletrodos. Consequentemente, o membro sensor pode detectar se o acionador de polímero iônico eletroativo se deformou ou não.

[014] Em uma realização do dispositivo médico, o acionador de polímero iônico eletroativo pode compreender uma pluralidade de eletrodos angularmente distribuídos e igualmente angularmente distribuídos em torno da parede exterior da camada de eletrólito de polímero.

[015] Em uma realização do dispositivo médico, um acionador de polímero iônico eletroativo pode ser incluído em uma porção flexível na extremidade distal de uma porção de acionamento (por exemplo, um micro cateter ou um fio de guia) do dispositivo médico. Por exemplo, mas não de qualquer forma limitativa, uma porção flexível do dispositivo médico pode, em uma realização, compreender três eletrodos angularmente distribuídos que são separados, nas suas linhas centrais, um a partir do outro, por cerca de 120 graus (2,094 radianos). Como um outro exemplo, mas não de qualquer forma limitativa, uma porção flexível do dispositivo médico pode compreender oito eletrodos angularmente distribuídos que são separados nas suas linhas centrais, um a partir do outro, por cerca de 45 graus (0.785 radianos). É para ser entendido que cada um da pluralidade de eletrodos ocupa um espaço em torno da parede exterior da camada de eletrólito de polímero, e que a “separação angular” pode, portanto, ser declarada em termos das linhas centrais dos eletrodos ao invés de em termos das bordas adjacentes dos eletrodos, algo que seria mais próximo a borda adjacente do eletrodo adjacente. Em algumas realizações do dispositivo médico, os eletrodos são espaçados de maneira a proporcionar um espaçamento substancial intermediário a eletrodos adjacentes.

[016] Em uma porção flexível na extremidade distal de uma porção de acionamento de outra realização do dispositivo medido, o acionador de polímero iônico eletroativo é proporcionado em que uma pluralidade de eletrodos é distribuída em forma de circunferência em torno da parede exterior de uma camada de eletrólito de polímero em conjunto com pelo menos uma porção de um membro adjacente interno da porção flexível e alongada, circundado por um membro externo, revestimento, manga ou outra barreira tendo um orifício no qual pelo menos uma porção da pluralidade de eletrodos e pelo menos uma porção da camada de eletrólito de polímero circundada pelos eletrodos, são dispostas em conjunto.

[017] O membro externo, ou a parede exterior do membro externo, pode compreender um material lubrificante e/ou hidrofílico com baixa fricção que promove um engajamento deslizante suave entre uma porção flexível e alongada do dispositivo médico e uma parede interno de um lúmen ou de uma passagem corporal na qual a porção de acionamento do dispositivo médico é introduzida e através da qual uma porção flexível e alongada do dispositivo médico é introduzida e através da qual uma porção flexível e alongada do dispositivo médico é estendida para posicionar uma extremidade distal da porção de acionamento do dispositivo médico em uma localização pretendida no interior de um corpo. O membro externo pode compreender um ou mais materiais, incluindo mas não sendo limitado a, nylon, poliuretano e/ou um elastômero termoplástico tal como, por exemplo, PEBAX®, um material de amido bloqueado de poliéter disponível a partir de Arkema France Corporation, de Colombes, França.

[018] Em uma realização do dispositivo médico, uma pluralidade de condutos eletricamente condutivos que conduz sinais elétricos a partir de uma fonte de eletricidade para um ou mais da pluralidade de eletrodos para afetar a flexibilidade da camada de eletrólito de polímero compreende um metal nobre para uma estabilidade química superior e resistência a corrosão. Por exemplo, mas não de qualquer forma limitativa, os condutos eletricamente condutivos que liberam corrente para eletrodos selecionados para acionar uma camada de eletrólito de polímero podem compreender platina altamente condutiva, uma liga metálica de platina, prata ou uma liga metálica de prata, ou podem compreender ouro ou uma liga metálica de ouro, a qual, adicionalmente, sendo quimicamente estável e resistente a corrosão, é maleável e pode ser vantajosamente conformada em condutos eletricamente condutivos finos com uma baixa resistência a flexibilidade.

[019] Em um estado relaxado ou não energizado, uma camada de eletrólito de polímero de acionador de polímero iônico eletroativo permanece em sua forma original.

[020] Uma realização da porção flexível, alongada do dispositivo médico inclui um membro interno alongado e flexível tendo uma extremidade distal, uma extremidade proximal, um orifício radialmente interno com um eixo, uma parede radialmente exterior, pelo menos um acionador de polímero iônico eletroativo compreendendo uma camada de eletrólito de polímero tendo um orifício, uma camada de eletrólito de polímero consolidada adjacente à extremidade distal do membro interno com o orifício da camada de eletrólito de polímero alinhado com o orifício do membro interno, uma pluralidade de eletrodos circunferencialmente distribuídos em torno de pelo menos uma camada de eletrólito de polímero, e uma pluralidade de condutos eletricamente condutivos, cada um tendo uma extremidade proximal e uma extremidade distal acoplada a pelo menos um da pluralidade de eletrodos, e um fio central alongado e flexível tendo uma extremidade proximal, uma extremidade distal e um diâmetro entre os mesmos que é menor do que o diâmetro do orifício do membro interno para permitir à extremidade distal do fio central ser introduzida no orifício do membro interno e então empurrada através do orifício do membro interno para posicionar à extremidade distal do fio central adjacente à extremidade distal do membro interno, um membro de mola resiliente radialmente comprimido acoplado à extremidade distal do fio central, o membro de mola comprimido dimensionado, em uma configuração não comprimida e expandida, para exceder o diâmetro do orifício do membro interno em uma configuração expandida e para encaixar no interior de e ser posicionado no orifício do membro interno pelo fio central em uma configuração comprimida, em que uma camada de eletrólito de polímero do acionador de polímero iônico eletroativo se deforma assimetricamente em resposta à aplicação de um ou mais sinais elétricos a partir de uma fonte de corrente elétrica (a qual pode ser adicionalmente acoplada à extremidade proximal de cada um dos condutos eletricamente condutivos), através de pelo menos uma das pluralidades de condutos eletricamente condutivos para pelo menos um da pluralidade de eletrodos acoplados a uma extremidade distal de pelo menos um da pluralidade de eletrodos eletricamente condutivos, e em que o fio central pode ser usado para posicionar o membro de mola imediatamente adjacente à extremidade distal do membro interno, com o membro interno disposto no interior ou imediatamente adjacente a uma obstrução em um lúmen no qual o membro interno é introduzido, e no qual o membro de mola pode ser expandido a partir da configuração comprimida para a configuração expandida para engajar e prender a obstrução no lúmen pela retração do membro interno, enquanto mantendo o fio central estacionário em relação ao membro interno para fazer com que o membro de mola comprimido seja removido a partir do orifício do membro interno e liberado a partir da configuração radialmente comprimida para a configuração expandida no interior da obstrução a ser presa pelo membro de mola expandido, desta forma permitindo a obstrução ser recuperada a partir do lúmen pela recuperação do fio central e o membro interno em conjunto a partir do lúmen.

[021] Em uma realização, o membro de mola é uma mola de bobina tendo uma pluralidade de bobinas alinhadas em série. Em uma outra realização, o membro de mola inclui uma pluralidade de fios corrugados ou sinuosamente conformados, cada um dos fios acoplado nos ápices das ondas ou nos picos das ondas ou nos picos de um fio adjacente para formar um conjunto de mola conformado em um formato geralmente tubular ou cilíndrico. É para ser entendido que os membros de mola expansíveis deste tipo, geralmente, se alongam à medida que os mesmos se expandem radialmente a partir de uma configuração radialmente comprimida para uma configuração radialmente expandida.

[022] Uma realização do dispositivo médico inclui uma camada eletricamente isolante disposta no interior da porção flexível do dispositivo médico. Esta camada de isolamento proporciona uma camada de limite de isolamento flexível que contém, mas conforma com uma camada de eletrólito de polímero à medida que a mesma se deforma em resposta a um campo elétrico aplicado por sinais elétricos aplicados aos eletrodos ao redor, para proporcionar uma dirigibilidade vantajosa do dispositivo médico à medida que o mesmo é posicionado no interior de um lúmen ou de uma passagem corporal.

[023] A camada de eletrólito de polímero compreende um eletrólito (por exemplo, um líquido iônico, mas sem estar assim limitado), e um polímero selecionado a partir do grupo consistindo de fluoropolímeros e polímeros intrinsicamente condutivos. Uma realização de um método para a preparação de uma camada de eletrólito de polímero tubular para uso para proporcionar um acionador de polímero iônico eletroativo em uma porção flexível de um dispositivo médico compreende: proporcionar um líquido de dispersão de um material de base selecionado a partir do grupo consistindo de fluoropolímeros e polímeros intrinsicamente condutivos, aplicar o líquido de dispersão sobre um substrato, curar o líquido de dispersão do material de base selecionado para formar uma película de polímero sobre o substrato, proporcionar um mandril, aplicar a película de polímero por sobre o mandril, proporcionar um tubo de encolhimento térmico, cobrir uma porção do mandril envolto pela película de polímero com o tubo de encolhimento térmico, e aquecer o tubo de encolhimento térmico para causar um refluxo o película de polímero para formar a camada tubular de eletrólito de polímero.

[024] A camada de eletrólito de polímero pode compreender, por exemplo, mas não a título de limitação, uma membrana de polímero contendo um eletrólito (por exemplo, solvente tal como, água ou um líquido iônico). Alternativamente, o eletrólito de polímero pode compreender um fluoreto de polivinilideno poroso ou difluoreto de polivinilideno, a fluoropolímero termoplástico altamente não-reativo produzido pela polimerização de difluoreto de vinilideno, e contendo líquido iônico ou água salgada. Alternativamente, o eletrólito de polímero pode compreender um gel formado por fluoreto de polivinilideno ou difluoreto de polivinilideno, carbonato de propileno e um líquido iônico.

[025] Em uma realização do método para a preparação de uma camada tubular de eletrólito de polímero para uso em proporcionar um acionador polímero eletroativo iônico em uma porção de flexão de um dispositivo médico, o material selecionado para uso na formação do material de base compreende fluoropolímeros e/ou polímeros intrinsicamente condutivos. por exemplo, o material pode ser um de Nafion® e Flemion®, os quais são ionômeros perfluorados.

[026] Em uma outra realização do método, o material selecionado para uso na formação do material de base compreende um de difluoreto de polivinilideno (PVDF) e/ou um de um copolímero dos mesmos, por exemplo, um de difluoreto de polivinilideno-co-clorotrifluoroetileno (P(VDF-CTFE)) e fluoreto de polivinilideno-co- hexafluoropropileno (P(VDF-HFP)), os quais são fluoropolímeros.

[027] Em ainda uma outra realização do método, o material selecionado para uso na formação do material de base compreende um polímero intrinsicamente condutivo (ICP), por exemplo, um de polianilina (PANI), polipirrola (PPY), poli(3,4-etilenedioxitiofeno) (PEDOT) e poli(sulfeto de p-fenileno)(PPS).

[028] Em ainda uma outra realização do método para a preparação de uma camada tubular de eletrólito de polímero, o material selecionado para uso na formação do material de base compreende uma combinação de dois ou mais dos materiais de bases acima relacionados e descritos.

[029] Uma realização do método para a preparação de uma camada tubular de eletrólito de polímero inclui a etapa de dissolver o material de base em um solvente volátil para formar o líquido de dispersão. Os solventes voláteis que podem ser usados para esta etapa incluem, mas sem estar limitados a, acetatos, álcool, clorofórmio, éter, hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos clorados e cetonas.

[030] Uma realização do método para a preparação de uma camada tubular de eletrólito de polímero inclui a etapa de aplicar o líquido de dispersão do material de base selecionado por sobre um substrato sólido compreendendo um de politetrafluoroetileno (PTFE) ou vidro. Todavia, outros substratos sólidos tendo superfícies não-adesivas podem ser substituídos.

[031] Um primeiro exemplo de uma realização do método para a preparação de uma camada tubular de eletrólito de polímero inclui a preparação de um líquido de dispersão de Nafion® em 10 a 20 % em peso de álcool, aplicar o líquido de dispersão por sobre um substrato de PTFE plano usando método de lâmina cirúrgica para formar a espessura de 15-25 μm, curar o líquido de dispersão sobre o substrato a 68 °F (20 °C), remover os solventes voláteis por tratamento térmico a 176 a 248 °F (80 a 120 °C), laminar a película resultante de Nafion® em torno de uma haste de mandril de aço inoxidável tendo um diâmetro externo de 0.025” (0.635 mm) pelo manualmente girar o mandril enquanto transladando o mandril através do substrato para conformar a película de Nafion® em um formato tubular tendo um diâmetro interno e a espessura de parede

[032] O diâmetro interno e a espessura de parede do tubo de polímero resultante dependem do tamanho do mandril, a espessura da película de Nafion® e o número de vezes o mandril pode ser envolvido com a película de Nafion® durante a etapa de laminação. O mandril com a película de Nafion® envolvendo o mesmo está posicionado no interior de uma manga de etileno-propileno (FEP) fluorada e em seguida aquecida até a temperatura de recuperação do material de encolhimento térmico 392 a 446 °F (200 a 230 °C). Durante o aquecimento, as camadas da película de Nafion® envolventes são refluídas em uma única camada de polímero homogênea. Após o resfriamento e a remoção do mandril a partir do tubo de encolhimento térmico, um tubo de Nafion® tendo uma morfologia homogênea sem traços das camadas laminadas. A tolerância da espessura de parede do tubo de Nafion assim preparado é similar à de um tubo de Nafion comercialmente extrudado (+/- 10%) mas é preparado sem a necessidade do equipamento de extrusão comercial que pode exigir uma grande quantidade de espaço e equipamento.

[033] Um segundo exemplo de uma realização do método é a preparação de tubo de PVDF, incluindo as etapas de proporcionar uma pluralidade de grãos de poli[(difluoreto de vinilideno)-co-(clorotrifluoroetileno)] (P(VDF-CTFE)), dissolver os grãos em acetona pelo aquecer e agitar os grãos na acetona a aproximadamente 122 °F (50 °C) por 4 horas. A dispersão preparada é aplicada por sobre um substrato de PTFE plano usando uma lâmina cirúrgica. O substrato e a dispersão aplicada sobre o mesmo são curados a 68 °F (20 °C) por 30 minutos e a película resultante é em seguida descascada a partir do substrato de PTFE. A película de P(VDF-CTFE) preparada é secada a vácuo a 172 °F (80 °C) para remover o solvente residual. A película de PVDF formada de 15-25 μm em espessura é enrolada em torno de uma haste de mandril de aço inoxidável tendo um diâmetro externo de 0.025” (0.635 mm) pelo manualmente girar o mandril enquanto transladando o mandril por sobre a película. O mandril com a película de PVDF laminada sobre o mesmo está posicionado no interior de um tubo para encolhimento térmico do polímero (por exemplo, etileno-propileno fluorado (FEP)) e aquecido até a temperatura de recuperação do material de encolhimento térmico 392 a 446 °F (200 a 230 °C). O aquecimento causa com que as camadas da película de PVDF envolventes sejam refluídas em uma única camada de polímero com uma parede homogênea. O tubo de encolhimento térmico é removido após o resfriamento do mandril para a remoção do tubo de PVDF.

[034] Para adicionalmente preparar um acionador polímero eletroativo iônico, o tubo de Nafion® ou o tubo de PVDF podem ser adicionalmente processados pela deposição de eletrodos metálicos sobre o mesmo (por exemplo, eletrodos de platina ou ouro) usando métodos convencionais tal como um processo eletroquímico. Em seguida, fios (por exemplo, fios de ouro) podem ser adicionalmente integrados e embutidos nos eletrodos metálicos preparados usando uma paste condutiva ou soldagem a laser para servir como condutos eletricamente condutivos. Alternativamente, em uma realização, o tubo de Nafion® ou tubo de PVDF preparados podem ser adicionalmente processados pela deposição de eletrodos à base de carbono usando a novo método de refluxo proporcionado e esclarecido em maiores detalhes aqui a seguir para uso na provisão proporcionar de um acionador polímero eletroativo iônico tubular. Em seguida, fios (tal como fios de ouro) podem ser adicionalmente integrados e embutidos nos eletrodos à base de carbono preparados durante o método de refluxo para servir como condutos eletricamente condutivos.

[035] Em uma realização, um método para a preparação de um acionador de polímero eletroativo iônico tubular de um dispositivo médico pela aplicação de eletrodos à base de carbono por sobre uma camada de eletrólito de polímero com um tubo de encolhimento térmico usando um processo de refluxo é proporcionado. O método pode compreender: proporcionar uma camada de eletrólito de polímero tendo a parede exterior radial, proporcionar uma mistura de um pó condutor à base de carbono em um solvente volátil, proporcionar uma pluralidade de condutos eletricamente condutivos, cada um tendo uma extremidade proximal e uma extremidade distal, aplicar uma mistura sobre a parede exterior da camada de eletrólito de polímero para formar uma camada de eletrodo de carbono sobre a mesma, contatar uma extremidade distal de cada conduto eletricamente condutivo uma camada de eletrodo de carbono, proporcionar um tubo de encolhimento térmico, cobrir uma camada de eletrólito de polímero e a camada de eletrodo de carbono sobre o mesmo com o tubo de encolhimento térmico, e aquecer o m tubo de encolhimento térmico para causar um refluxo da camada de eletrólito de polímero para formar o acionador polímero eletroativo iônico.

[036] Em uma outra realização do método para a preparação de um acionador de polímero eletroativo iônico tubular de um dispositivo médico, uma camada de eletrólito de polímero pode ser adicionalmente impregnada com um eletrólito. por exemplo, o eletrólito pode ser um líquido iônico incluindo, mas sem estar limitado a, tetrafluoroborato de 1-etil-3-metilimidazólio (EMI-BF4), 1-etil-3-metilimidazólio bis(trifluorometilsulfonila)imida (EMI-TFSI) ou uma combinação dos mesmos.

[037] Em ainda uma outra realização do método para a preparação de um acionador de polímero eletroativo iônico tubular de um dispositivo médico, uma porção da camada de eletrodo de carbono é adicionalmente coberta com uma ou mais camadas de metal para aumentar a condutividade elétrica dos eletrodos à base de carbono obtidos. A camada de metal aqui descrita pode ser, por exemplo, mas sem estar limitada a, uma camada de ouro, uma camada de platina ou uma combinação das mesmas.

[038] Em outras realizações do método para a preparação de um acionador de polímero eletroativo iônico tubular de um dispositivo médico, o pó condutor à base de carbono pode ser carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbono, carbono aerogel, grafeno, ou uma combinação dos mesmos.

[039] Em algumas realizações, o pó condutor à base de carbono pode opcionalmente compreender enchimentos tal como pó óxido de metal de transição, pó de metal um uma combinação dos mesmos.

[040] Em algumas realizações, uma mistura de um pó condutor à base de carbono é aplicada sobre a superfície exterior da camada de eletrólito de polímero usando revestimento por escova ou revestimento por pulverização.

[041] Em outras realizações, a camada de eletrodo de carbono é adicionalmente micro usinada para formar uma pluralidade de eletrodos após aquecer o tubo de encolhimento térmico.

[042] Em uma realização do dispositivo médico, um controlador elétrico é proporcionado para controlar flexão da porção de flexão pela aplicação de sinais elétricos a um acionador polímero eletroativo iônico na porção de flexão. O controlador elétrico pode ser proporcionado em uma extremidade proximal da porção flexível, alongada e conectando eletricamente aos condutos eletricamente condutivos para seletivamente controlar as cargas elétricas levadas pelo condutos eletricamente condutivos e aplicadas à pluralidade de eletrodos para manipular o pelo menos um acionador polímero eletroativo iônico do dispositivo médico.

[043] Em uma outra realização, o controlador elétrico pode ser adicionalmente instruído por um controlador principal. O controlador principal pode compreender um membro de controle que pode ser manipulado para dar entrada de sinais de controle de flexão ao pelo menos um acionador polímero eletroativo iônico para proporcionar dois graus de liberdade de flexão através do controlador elétrico.

[044] Para direcionar de forma controlável o dispositivo médico, em algumas realizações, o dispositivo médico adicionalmente compreende um conjunto de acionamento para mover o dispositivo médico (por exemplo, uma porção de membro alongado, flexível) ao longo do comprimento. O conjunto de acionamento inclui: um primeiro membro de acionamento rotativo com uma superfície para prender, um segundo membro de acionamento rotativo adjacente com uma superfície para prender disposta próxima à superfície para prender do primeiro membro de acionamento rotativo, e pelo menos um motor eletricamente acionado acoplados para controlavelmente girar pelo menos um do primeiro membro de acionamento rotativo e do segundo membro de acionamento rotativo em que, o dispositivo médico está disposto intermediário e engajado pela superfície para prender do primeiro membro de acionamento rotativo e a superfície para prender do segundo membro de acionamento rotativo adjacente de tal modo que a rotação de um do primeiro membro de acionamento rotativo e do segundo membro de acionamento rotativo move axialmente o dispositivo médico.

[045] Em uma realização para direcionar de forma controlável o dispositivo médico, uma rotação no sentido horário do primeiro membro de acionamento rotativo e uma rotação no sentido anti-horário do segundo membro de acionamento rotativo adjacente move o dispositivo médico em uma primeira direção; e uma rotação no sentido anti-horário do primeiro membro de acionamento rotativo e uma rotação no sentido horário do segundo membro de acionamento rotativo adjacente move o dispositivo médico em uma segunda direção oposta à primeira direção.

[046] Em uma outra realização, o conjunto de acionamento pode ser adicionalmente instruído pelo controlador principal, que compreende um membro de controle que pode ser manipulado para dar entrada de sinais de controle de avançar e recuar ao conjunto de acionamento para proporcionar um grau de liberdade de translação. Em algumas realizações, o controlador principal pode proporcionar os sinais de controle de flexão bem como os sinais de avançar e retrair.

[047] Em uma realização para controlavelmente direcionar o dispositivo médico, o dispositivo médico pode adicionalmente compreende um alojamento que inclui: uma primeira porção tendo uma porção interna selada contendo o primeiro membro de acionamento rotativo, o segundo membro de acionamento rotativo, uma abertura proximal através da qual o dispositivo médico passa, uma abertura distal através da qual o dispositivo médico passa, e uma cavidade interna para armazenar bobinas do dispositivo médico; em que o alojamento adicionalmente inclui a segunda porção suportando o motor.

[048] Em uma outra realização, a segunda porção do alojamento e a primeira porção do alojamento são adaptadas para serem acopladas uma à outra para operativamente engajar o motor com pelo menos um do primeiro membro rotativo e o segundo membro rotativo. Em outras realizações, a primeira porção pode ser descartável, por exemplo, após o uso e contaminação por corpos fluídos contatados pelo dispositivo médico.

[049] Em uma realização, para remotamente controlar/posicionar o dispositivo médico quando sendo introduzido e deslocado através de um lúmen de corpo humano, o dispositivo médico pode adicionalmente compreende: um transmissor acoplado ao controlador principal para transmitir um sinal correspondente à manipulação do controlador principal; e um receptor conectando eletricamente ao conjunto de acionamento e ao controlador elétrico para receber o sinal transmitido pelo transmissor ao conjunto de acionamento e/ou o controlador elétrico para corresponder à manipulação do controlador. Breve Descrição dos Desenhos

[050] Os desenhos ilustrativos anexos proporcionam uma compreensão adicional de realizações e são incorporados a e constituem uma parte do presente pedido de patente e, junto com o relatório descritivo, proporcionam uma explicação da presente invenção. Os desenhos anexos são brevemente descritos como a seguir.

[051] A Figura 1 é uma vista em perspectiva mostrando uma realização de um alojamento para conter os componentes usados para controlavelmente estender e retrair uma porção de acionamento extensível de um dispositivo médico;

[052] a Figura 2 é uma vista em perspectiva da porção flexível, alongada e da porção de flexão disposta em uma extremidade distal da porção de acionamento da realização do dispositivo médico da Figura 1;

[053] a Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma porção de flexão distal em uma extremidade distal da porção de acionamento da Figura 2 ilustrando o modo de flexão;

[054] a Figura 4A é uma vista em seção transversal da extremidade distal da porção de flexão das Figuras 2 e 3 ilustrando um primeiro conjunto selecionado de quatro sinais elétricos aplicados a quatro eletrodos angularmente dispostos em torno de uma camada de eletrólito de polímero. A seta indica a direção da flexão produzida pela aplicação do conjunto de sinais elétricos ilustrado aos quatro eletrodos individuais;

[055] a Figura 4B é uma vista em seção transversal da extremidade distal da porção de flexão da Figura 4A mostrando um segundo conjunto selecionado de quatro sinais elétricos aplicados aos eletrodos angularmente distribuídos dispostos em torno de uma camada de eletrólito de polímero. A seta indica a direção da flexão produzida pela aplicação dos sinais elétricos ilustrados aos quatro eletrodos individuais;

[056] a Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma realização alternativa de uma porção de flexão e uma porção flexível, alongada de uma porção de acionamento de um dispositivo médico de uma realização tendo uma pluralidade de eletrodos individuais separados tanto longitudinalmente quanto circunferencialmente. Cada eletrodo individual está conectado a um conduto eletricamente condutivo o qual proporciona um sinal elétrico ao eletrodo;

[057] a Figura 6 é um diagrama de blocos mostrando esquematicamente os sistemas e componentes que são usados para controlar uma realização do dispositivo médico das Figuras 1 - 4B;

[058] a Figura 7 é uma vista em seção transversal ao longo do comprimento de uma extremidade distal de uma porção de acionamento extensível e direcionável de uma realização de um dispositivo médico, incluindo uma porção de flexão distal e uma porção flexível, alongada;

[059] a Figura 8A é uma vista em perspectiva de uma porção de alojamento superior do alojamento da realização do dispositivo médico da Figura 1 com uma porção de alojamento superior do alojamento indicada em linhas pontilhadas para melhor revelar os componentes dispostos na mesma;

[060] a Figura 8B é uma vista em perspectiva de uma porção de alojamento inferior do alojamento da realização do dispositivo médico da Figura 1 com a porção de alojamento inferior do alojamento indicada em linhas pontilhadas para melhor revelar os componentes dispostos na mesma;

[061] a Figura 9 é uma vista em elevação em seção transversal de uma realização de um dispositivo médico proporcionado pela montagem da porção de alojamento superior e a porção de alojamento inferior da Figuras 8A e 8B. O dispositivo médico está em comunicação sem fio com um controlador principal;

[062] a Figura 10 é um fluxograma ilustrando as etapas de um método para a realização de cirurgias para uso na realização de uma realização do dispositivo médico ilustrado nas Figuras 7A, 7B e 8;

[063] a Figura 11 é um fluxograma ilustrando um método para inferir uma flexão a uma porção de flexão em uma extremidade distal de uma porção de acionamento de uma realização do dispositivo médico;

[064] a Figura 12 é uma modificação do diagrama de blocos da Figura 6 ilustrando a estrutura do sistema de controle para uma realização alternativa do dispositivo médico incluindo uma porção de acionamento e um alojamento;

[065] a Figura 13 é um gráfico ilustrando a variação ao longo do tempo de um sinal elétrico aplicado a um eletrodo disposto com outros eletrodos para envolver uma camada de eletrólito de polímero de uma porção de flexão de uma porção de acionamento de uma realização de um dispositivo médico;

[066] a Figura 14 é uma vista em seção transversal ilustrando uma distribuição alternativa de eletrodos individuais em recessos formados em uma camada de eletrólito de polímero de uma porção de flexão de uma porção de acionamento de uma realização de um dispositivo médico;

[067] a Figura 15 é uma vista em seção transversal de uma configuração alternativa para uma porção de flexão de uma porção de acionamento do dispositivo médico;

[068] a Figura 16 é um fluxograma ilustrando um método de um membro sensor para monitorar a performance de uma realização de um dispositivo médico e para determinar o impacto de uma força externa sobre a performance da realização do dispositivo médico;

[069] a Figura 17 ilustra uma realização alternativa da porção de alojamento do dispositivo médico for controlavelmente avançar e retrair uma porção de acionamento do dispositivo médico;

[070] a Figura 18 é uma vista em perspectiva de um alojamento alternativo com um barril de guia removido para revelar a posição dos componentes no mesmo;

[071] a Figura 19 é uma vista em perspectiva de uma porção flexível, alongada de uma porção de acionamento de um dispositivo médico com uma seção de um membro externo removido para revelar detalhes dos componentes da porção de acionamento desta realização do dispositivo médico;

[072] a Figura 20 é uma vista em seção transversal de uma realização de uma porção flexível, alongada de uma porção de acionamento de um dispositivo médico. A porção flexível, alongada pode incluir condutos eletricamente condutivos e uma malha ou trama de metal de reforço;

[073] a Figura 21 é uma vista em seção transversal de uma realização alternativa da porção flexível, alongada de uma porção de acionamento do dispositivo médico na qual cada um dos condutos eletricamente condutivos está embutido no interior de uma estrutura de lúmen e cada conduto eletricamente condutivo e sua estrutura de lúmen estão alojados interior do material do membro externo;

[074] a Figura 22 uma vista em seção transversal de uma realização alternativa da porção flexível, alongada de uma porção de acionamento do dispositivo médico na qual cada um dos condutos eletricamente condutivos está eletricamente isolado alojado no interior de um único membro de isolamento tubular que é envolvido pelo membro externo;

[075] a Figura 23 é uma modificação dos diagramas de blocos das Figuras 6 e 12 ilustrando um sistema de controle para uma realização alternativa do dispositivo médico incluindo uma porção de acionamento e um alojamento;

[076] a Figura 24 é uma vista em uma escala ampliada de uma porção da Figura 5 mostrando uma disposição de quatro condutos eletricamente condutivos aderidos a uma superfície exterior do membro interno da porção flexível, alongada de um dispositivo médico;

[077] a Figura 25 é uma vista em uma escala ampliada em perspectiva de um acionador polímero eletroativo iônico que está incluído na porção de flexão de uma porção de acionamento de uma realização alternativa do dispositivo médico;

[078] a Figura 26 é uma ilustração de uma extremidade distal de uma porção de acionamento de uma realização de um dispositivo médico com um membro de mola, em uma configuração comprimida, acoplados a um fio central através do orifício da porção de acionamento para posicionar o membro de mola adjacente a uma obstrução em um lúmen;

[079] a Figura 27 é uma ilustração do membro de mola em uma configuração expandida, obtida pela retirada do orifício da porção de acionamento enquanto mantendo o fio central estacionário, para expandir e prender a obstrução para remoção com uma porção de acionamento e o fio central;

[080] a Figura 28 é uma realização alternativa do membro de mola que podem ser usados para implementar o método ilustrado por Figuras 26 e 27;

[081] a Figura 29 é uma vista em perspectiva da porção flexível, alongada e uma porção de flexão disposta em uma extremidade distal da porção de acionamento de uma outra realização do dispositivo médico da Figura 1;

[082] a Figura 30 é uma vista em perspectiva da porção de flexão distal em uma extremidade distal da porção de acionamento da Figura 29 ilustrando o modo de flexão.

Descrição Detalhada da Realização Preferida

[083] Dispositivos médicos tal como cateteres ou fios de guia podem ser suficientemente finos para serem inseridos para o interior de um lúmen tal como uma artéria, uma veia, uma garganta, um canal do ouvido, uma passagem nasal, uma uretra ou qualquer um de um número de outros lúmens ou passagens corporais. Estes cateteres finos (também conhecidos como micro cateteres) e fios de guia, permite a médicos realizar uma cirurgia não invasiva que exige um período de recuperação consideravelmente menor pelo impedir a necessidade de cortar um paciente para proporcionar acesso ao local para a realização do procedimento cirúrgico ou operação medical. Conforme aqui usados, os termos “sujeito” ou “paciente” se referem ao recipiente de uma intervenção medical com o dispositivo. Em alguns aspectos, o paciente é a paciente humano. Em outros aspectos, o paciente é um animal de companhia, doméstico, para a prática de esportes ou para alimentação.

[084] Os parágrafos a seguir descrevem algumas realizações de dispositivos médicos que podem ser usados para realizar ou para permitir a realização de operações cirúrgicas usando o mesmo, e métodos que podem ser usados para habilitar a preparação de tais dispositivo médicos para o mesmo. É para ser compreendido que outras realizações de dispositivos médicos e métodos estão dentro do escopo das reivindicações anexas aqui a seguir, e a ilustração de tais realizações não é limitativa da presente invenção.

[085] A Figura 1 é uma vista em perspectiva mostrando uma realização de um dispositivo médico 10 tendo um alojamento 200 e uma porção de acionamento 100. O dispositivo médico 10 da Figura 1 inclui uma porção de alojamento superior 210 e uma porção de alojamento inferior 220 do alojamento 200, o dispositivo médico 10 adicionalmente incluindo uma porção de acionamento 100 flexível, alongada e fina que compreende uma porção flexível, alongada 101 para ser estendida a partir da porção de alojamento superior 210 do alojamento 200 e uma porção de flexão 110 (Fig. 2) disposta em uma extremidade distal 102. Uma porção flexível, alongada 101 compreende um membro interno 120 (Fig. 2) que é suficientemente fino para poder ser inserido no interior de um lúmen (não mostrado) de um corpo (não mostrado). Também o membro interno 120 é suficientemente flexível e substancialmente axialmente incompressível de modo a poder ser avançado através de um lúmen tendo um percurso sinuoso pelo se empurrar ou acionar uma porção flexível, alongada 101 da porção de acionamento 100 no sentido para a frente após uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 ser introduzida no interior de um lúmen do corpo (não mostrado). Uma porção de acionamento 100 adicionalmente inclui uma extremidade proximal 109. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter tendo uma porção de flexão 110 que compreende um orifício interno 140 (Fig. 2) para facilitar a movimentação de uma estrutura alongada (não mostrada). Em uma realização, a estrutura alongada pode ser alimentada a partir de uma extremidade proximal 109 através do orifício interno 140 (Fig. 2) e através de uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10. Alternativamente, o dispositivo médico 10 pode ser um fio de guia tendo uma porção de flexão 110 sem um orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29).

[086] Opcionalmente, uma extremidade proximal 109 da porção de acionamento 100 pode incluir uma fixação tal como, por exemplo, roscas 113, para uso para conexão de um soquete cooperante ou outras estruturas a uma extremidade proximal 109 da porção de acionamento 100. Opcionalmente, a porção de alojamento superior 210 do alojamento 200 do dispositivo médico 10 pode incluir um cilindro de guia 211 para inferir um aspecto direcional no sentido para a frente a uma abertura distal 102 da porção de acionamento 100 que se estende além do alojamento 200.

[087] A Figura 2 é uma vista em perspectiva da porção flexível, alongada 101 e da porção de flexão 110 disposta em uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 da realização do dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter) da Figura 1. Uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 inclui um acionador polímero eletroativo iônico compreendendo uma camada de eletrólito de polímero 139 disposto adjacente ao membro interno 120 da porção flexível, alongada 101 e centralmente a uma pluralidade de eletrodos angularmente distribuídos energizáveis 112. Cada um da pluralidade de eletrodos 112 que envolve a parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139 está conectado a uma extremidade distal 131 de um conduto eletricamente condutivo 130 através da qual um sinal elétrico ou corrente pode ser alimentado ao eletrodo 112 conectado. A camada de eletrólito de polímero 139 inclui um orifício 140 através do qual outras estruturas alongadas podem ser inseridas para posicionar, controlar e/ou acionar um membro de reação ou ferramenta cirúrgica ou instrumento disposto em uma extremidade distal da estrutura alongada. O orifício 140 da camada de eletrólito de polímero 139 está, em uma condição relaxada ou não-energizada, centrado em torno de um eixo 141. Uma porção de flexão 110 da Figura 2 está ilustrada em um modo reto. A porção de flexão 110 pode ser seletivamente e controlavelmente deformada para um modo de flexão pela energização seletiva de um ou mais da pluralidade de eletrodos 112, conforme será esclarecido em maiores detalhes aqui a seguir.

[088] Em uma realização do dispositivo médico 10, o acionador polímero eletroativo iônico da porção de flexão 110 da Figura 2 é um acionador composto polímero iônico-metal (IPMC). Em uma realização do dispositivo médico 10, o acionador polímero eletroativo iônico compreende uma camada de eletrólito de polímero 139 feita a partir de um ionômero de Nafion® perfluorado (Nafion® é disponível a partir de E. I. DuPont de Nemours and Company) que tem propriedades de transporte de íon superiores. Alternativamente, outras realizações do acionador polímero eletroativo iônico do dispositivo médico 10 podem incluir uma camada de eletrólito de polímero 139 que compreende um ionômero perfluorado tal como Aciplex™ (disponível a partir de Asahi Kasei Chemical Corp. de Tokyo, Japan), Flemion® (disponível a partir de AGC Chemical Americas, Inc. de Exton, Pennsylvania, USA) ou Fumapem® F-series (disponível a partir de Fumatech BWT GmbH, Bietigheim-Bissingen, Alemanha). Em uma realização preferida, o ionômero perfluorado é Nafion®.

[089] Em uma realização do dispositivo médico 10, os condutos eletricamente condutivos 130 podem compreender um conduto de platina, ouro ou carbono, ligas dos mesmos ou uma combinação dos mesmos. Em outras realizações, o material para eletrodos 112 pode compreender carbono, tal como carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbonos, um composto de carbono derivado de carbureto ou ionômero, e um composto de nanotubos de carbono e ionômero. Um método de acordo com uma outra realização pode aplicar os eletrodos à base de carbono 112 por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139 conforme será discutido aqui a seguir.

[090] Cada um da pluralidade de eletrodos 112 está conectado a uma extremidade distal 131 de um conduto eletricamente condutivo 130 através do qual um sinal elétrico pode ser aplicado ao eletrodo 112 ao qual o conduto 130 está conectado, causando assim com que cátions no interior da camada de eletrólito de polímero 139 se movam em uma direção determinada pelo sinal elétrico aplicado. Esta migração de cátions produzida pelo sinal elétrico aplicado causa com que a camada de eletrólito de polímero 139 infle em uma porção da camada de eletrólito de polímero 139 disposto próxima ao anodo e uma flexão ou curvatura em uma direção da porção não inflada restante. Como um resultado, a magnitude e a direção de flexão das deformações da camada de eletrólito de polímero 139 do acionador polímero eletroativo iônico podem ser controladas pelo estrategicamente selecionar os eletrodos 112 a serem energizados e pelo ajustar o sinal elétrico aplicado através dos condutos eletricamente condutivos 130 aos eletrodos 112.

[091] Conforme mostrado na Figura 2, uma camada de eletrólito de polímero 139 inclui um orifício circular 140, e uma pluralidade de eletrodos 112 estão angularmente distribuídos em torno da circunferência da camada de eletrólito de polímero 139.

[092] A Figura 3 é uma vista em perspectiva da porção de flexão 110 de uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 da Figura 2 ilustrando o modo de flexão ou deformado. Uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 é ilustrada como tendo sido acionada a partir do modo reto mostrado na Figura 2 ao modo curvo ou deformado da Figura 3 através da aplicação seletiva de sinais elétricos a eletrodos 112 selecionados para deformar uma camada de eletrólito de polímero 139. A energização de eletrodos 112 selecionados causa com que uma porção de flexão 110 seja deformada a partir do modo reto ao modo curvo pelA aplicação de uma força externa indicada pela seta 118.

[093] Alternativamente, no caso em que uma porção de acionamento 100 está em um modo deformado na ausência da aplicação de um ou mais sinais elétricos a um ou mais da pluralidade do eletrodos 112, a magnitude da deflexão observada pode ser usadas para determinar a magnitude e direção de uma força externa aplicada à porção de acionamento 100 ou, alternativamente, em um caso em que a aplicação de uma corrente conhecida aos eletrodos 112 não resulta na produção de deformação antecipada da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100, a diferença entre a deformação antecipada e a deformação real (se houver) pode ser usada como um indicador da magnitude de uma força externa aplicada à porção de flexão 110 em uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10.

[094] A Figura 4A é uma vista em seção transversal da extremidade distal 102 da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 da Figuras 2 e 3 ilustrando um primeiro conjunto selecionado de quatro sinais elétricos aplicados a quatro eletrodos 112 circunferencialmente distribuídos dispostos em torno da parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139. A Figura 4A ilustra os sinais elétricos que podem ser aplicados a uma pluralidade de eletrodos angularmente distribuídos 112 para inferir uma flexão da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 na direção da seta 118. É para ser compreendido que a aplicação de uma carga positiva aos eletrodos 112 nos lados esquerdo e direito da porção de flexão 110 da Figura 4A, em adição à aplicação de uma carga positiva ao eletrodo 112 na parte superior da Figura 4A, e adicionalmente em adição à aplicação de uma carga negativa ao eletrodo 112 na parte inferior da Figura 4A, pode resultar em uma diferente quantidade de deformação que iria ocorrer como um resultado da aplicação da carga positiva ao eletrodo 112 na parte superior da Figura 4A com a carga negativa aplicada ao restantes eletrodos 112. É para ser compreendido que o usuário pode selecionar uma pluralidade de sinais elétricos que produzem a deformação desejada pelo usuário.

[095] A Figura 4B é uma vista em seção transversal da extremidade distal 102 da porção de flexão 110 da porção de acionamento extensível 100 da Figura 4A mostrando um segundo conjunto selecionado de quatro sinais elétricos aplicados aos eletrodos 112 circunferencialmente distribuídos dispostos em torno de uma camada de eletrólito de polímero 139. A Figura 4B ilustra a aplicação de uma carga positiva ao eletrodo 112 na parte superior da porção de flexão 110 da Figura 4B e também ao eletrodo 112 na parte direita da porção de flexão 110 da Figura 4B, e a Figura 4B adicionalmente ilustra a aplicação de uma carga negativa ao eletrodo 112 na parte inferior da Figura 4B e também ao eletrodo 112 na parte esquerda da Figura 4B. A deformação da camada de eletrólito de polímero 139 resultante a partir da aplicação de destas cargas elétricas é na direção da seta 118.

[096] É para ser compreendido a partir das Figuras 4A e 4B que uma extremidade distal 102 da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter) podem ser curvadas em múltiplas direções e com diferentes graus de deformação ou deflexão pelo controle estratégico das cargas elétricas aplicadas a cada um dos eletrodos individuais 112. Embora a realização ilustrada na Figura 4A e 4B mostre uma porção de flexão 110 incluindo quatro eletrodos 112, é para ser compreendido que uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 pode incluir menos que quatro ou mais que quatro eletrodos 112, e outras tais realizações terão diferentes capacidades de deflexão e deformação direcional.

[097] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma realização alternativa de uma porção de flexão 110 de uma porção de acionamento 100 de um dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter). A Figura 5 mostra como a magnitude e direção de deflexão e deformação da camada de eletrólito de polímero 139 podem ser configuradas pela aplicação de uma pluralidade de eletrodos 112a, 112b, 112c e 112d em diferentes posições ao longo do comprimento da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100. A título de exemplo e não por limitação, uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 da Figura 5 pode incluir dezesseis eletrodos 112a, 112b, 112c e 112d circunferencialmente e axialmente distribuídos 112a, 112b, 112c e 112d com o primeiro conjunto de quatro eletrodos 112a disposto próximo a uma extremidade distal 102 da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100, um segundo conjunto de quatro eletrodos 112b disposto adjacente ao primeiro conjunto de eletrodos 112a, um terceiro conjunto de quatro eletrodos 112c disposto adjacente ao segundo conjunto de eletrodos 112b, e um quarto conjunto de eletrodos 112d disposto adjacente ao terceiro conjunto de eletrodos 112c. Cada um dos dezesseis eletrodos 112a, 112b, 112c e 112d (quatro conjuntos) dispostos em uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 está conectado a um de dezesseis condutos eletricamente condutivos 130a, 130b, 130c e 130d, cada um para alimentar uma corrente de energização aos respectivos eletrodos. A realização da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 ilustrada na Figura 5 resulta em uma deformação melhorada da porção de flexão 110 devido a uma menor resistência a flexão intermediária dos conjuntos de eletrodos 112 axialmente espaçados.

[098] A Figura 6 é um diagrama de blocos mostrando esquematicamente a estrutura do sistema de controle para a realização do dispositivo médico 10 da Figuras 1 - 4B. O dispositivo médico 10 descrito pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2 - 4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). O dispositivo médico 10 inclui uma porção de acionamento 100 adaptada para inserção no interior de um lúmen ou passagem corporal e um alojamento 200 com um conjunto de acionamento 300 (ver as Figuras 8A - 9) para avançar uma porção flexível, alongada 101 e uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 para o interior de e através de um lúmen ou passagem corporal e para seletivamente fletir uma porção de flexão 110 em uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100. A Figura 6 ilustra a interação de controle entre o alojamento 200, o qual contem tanto o conjunto de acionamento 300 para uso em avançar uma porção de acionamento 100 para o interior de e através do lúmen ou passagem corporal e um controlador elétrico 400 para seletivamente controlar as cargas elétricas levadas pelo condutos eletricamente condutivos 130 e aplicadas à pluralidade de eletrodos 112 para manipular uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10.

[099] O controlador elétrico 400 pode compreender um processor (não mostrado) que calcula o valor de um sinal elétrico aplicado ao eletrodos 112, em resposta a sinais de entrada do usuário a partir do controlador principal 500. O controlador principal 500, o qual pode estar em uma localização outra que a localização do paciente, é mostrado com comunicação por fios, telefônica e/ou via Internet com o alojamento 200 do dispositivo médico 10 na Figura 6. É para ser compreendido que, na realização ilustrada na Figura 6, o controlador principal 500 do dispositivo médico 10 pode estar na presença de um cirurgião (operador ou usuário) que está afastado a partir do paciente (corpo) e do dispositivo médico 10.

[100] Nesta realização, o dispositivo médico 10 irá incluir o controlador principal 500 ou, alternativamente, uma realização do dispositivo médico 10 pode não incluir um controlador principal 500 e pode ser usado por um cirurgião o qual está presente na sala de operação junto com o paciente e com o alojamento 200. O controlador principal 500 pode incluir, por exemplo, um joystick para permitir ao usuário dar entrada dos sinais de controle de flexão ao eletrodos 112 da porção de flexão 110 para proporcionar dois graus de liberdade de flexão através do controlador elétrico 400, e uma entrada laminar, tal como, por exemplo, uma esfera de controle ou uma roda de controle, para permitir ao usuário dar entrada a sinais de controle de avançar e retrair ao conjunto de acionamento 300 para proporcionar um grau de liberdade de translação.

[101] A Figura 7 é uma vista em seção transversal ao longo do comprimento de uma porção de acionamento 100 intraluminal extensível e direcionável de uma realização de um dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter), incluindo uma porção de flexão distal 110 e uma porção flexível, alongada 101.

[102] A Figura 7 revela uma camada de eletrólito de polímero 139 e uma pluralidade de eletrodos 112. Cada eletrodo 112 está eletricamente acoplado a um conduto eletricamente condutivo 130. Uma porção de flexão 110 está disposta adjacente a e alinhada com o membro interno 120 da porção de acionamento 100. Uma porção flexível, alongada 101 pode adicionalmente compreender um membro externo de proteção 150 para envolver o membro interno 120, os condutos eletricamente condutivos 130, os eletrodos 112 e uma camada de eletrólito de polímero 139. O membro externo de proteção 150 é adaptado para engajamento de deslizamento de baixa fricção com a parede interna de um lúmen ou outra passagem corporal no interior da qual uma porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 pode ser introduzido. Em uma realização de um micro cateter do dispositivo médico 10, o orifício 140 proporciona uma passagem através da qual um instrumento cirúrgico tal como, por exemplo, um membro de reação, uma fonte de luz, um recuperador de stent, ou algum outro instrumento cirúrgico manipulável pode ser passado e/ou controlado pelo usuário durante uma cirurgia.

[103] Alternativamente, o orifício 140 pode formar uma passagem de fluído através da qual um medicamento, uma fonte de radiação ou outro material pode ser injetado colocação precisa no corpo tendo o lúmen ou passagem corporal.

[104] Embora a Figura 7 ilustre um orifício vazio 140 na porção flexível, alongada 101 da porção de acionamento 100, este orifício 140 é projetado para múltiplos usos. É para ser adicionalmente compreendido que um instrumento cirúrgico posicionado, controlado ou introduzido através do orifício 140 da porção de acionamento 100 pode ser conectado a um membro de reação, instrumento, ferramenta ou outros implementos dispostos adjacente à porção de flexão 100. É para ser adicionalmente compreendido que outros dispositivos para posicionar um fio ou outro dispositivo fino alongado inserido no orifício 140 tal como aqueles descritos com relação a Figura 6 podem ser usados para posicionar um fio ou outros dispositivo no interior do orifício 140 sem prejudicar o funcionamento dos dispositivos usados para posicionar uma porção de acionamento 100 no interior do lúmen.

[105] As Figuras. 8A e 8B juntas proporcionam uma vista explodida em perspectiva de uma realização de um dispositivo médico 10. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29).

[106] A Figura 8A é uma vista em perspectiva de um porção de alojamento superior 210 do alojamento 200 (ver Figura 1) da realização do dispositivo médico 10 da Figura 1 com a porção de alojamento superior 210 indicada em linhas pontilhadas para melhor revelar os componentes do dispositivo médico 10 disposto no mesmo. Em uma realização do dispositivo médico 10, a porção de alojamento superior 210 pode ser descartável porque a mesma inclui uma porção de acionamento 100 que é inserida em, e contaminada pelo, lúmen ou passagem corporal do paciente no qual a mesma é inserida e a partir do qual a mesma é em seguida retirada. A porção de alojamento superior 210 ilustrada na Figura 8A inclui um cilindro de guia 211 através do qual uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 passa. O cilindro de guia 211 fecha uma abertura (não mostrada) na porção de alojamento superior 210 através da qual uma porção de acionamento 100 avança e se retrai. Similarmente, uma extremidade proximal 109 da porção de acionamento 100 pode passar através de ou podem ser fixamente disposta em uma abertura 115. Uma extremidade proximal 109 da porção de acionamento 100 pode adicionalmente incluir roscas 113 (Fig. 1) para serem emparelhadas com um soquete cooperante ou conexão associada com um instrumento cirúrgico ou ferramenta. Uma cavidade 215 no interior da porção de alojamento superior 210 pode ser usados para armazenar bobinas 116 formadas no comprimento da porção de acionamento 100. As bobinas 116 da porção de acionamento 100 não incluem uma porção de flexão 110, mas incluem os condutos eletricamente condutivos 130 e o membro interno 120 (por exemplo, Figura 7), bem como os componentes da porção de acionamento 100 que são usados para alimentar, posicionar e controlar os componentes que são parte de ou adjacente à porção de flexão 110.

[107] A porção de alojamento superior 210 da Figura 8A adicionalmente inclui um conjunto de acionamento 300 incluindo um primeiro membro de acionamento rotativo 330a e um segundo membro de acionamento rotativo adjacente 330b. Uma porção de acionamento 100 é mostrado passando através do primeiro membro de acionamento rotativo 330a e um segundo membro de acionamento rotativo adjacente 330b. É para ser compreendido que uma rotação no sentido horário do primeiro membro de acionamento rotativo 330a e uma rotação no sentido anti-horário do segundo membro de acionamento rotativo adjacente 330b irá retrair a porção de acionamento 100 a partir do lúmen ou passagem corporal do paciente e para o alojamento 200, e uma rotação no sentido anti-horário do primeiro membro de acionamento rotativo 330a e uma rotação no sentido horário do segundo membro de acionamento rotativo adjacente 330b irá avançar uma porção de acionamento 100 a partir do alojamento 200 e para o interior de um lúmen ou passagem corporal do paciente na qual uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 está introduzida.

[108] A Figura 8B é uma vista em perspectiva de uma porção de alojamento inferior 220 do alojamento 200 (ver Figura 1) da realização do dispositivo médico 10 da Figura 1 com a porção de alojamento inferior 220 indicada em linhas pontilhadas para melhor revelar os componentes do dispositivo médico 10 disposto no mesmo. Em uma realização do dispositivo médico 10 na qual a porção de alojamento superior 210 é descartável, a porção de alojamento inferior 220 podem ser adaptada para uso repetido, cada uso exigindo a combinação de uma porção não contaminada da porção de alojamento inferior 220 com uma porção de alojamento superior 210 nova ou recondicionada. O formato da porção de alojamento inferior 220 corresponde ao formato da porção de alojamento superior 210 da Figura 8A a facilitar o emparelhamento da porção de alojamento inferior 220 com a porção de alojamento superior 210 para proporcionar um alojamento montado 200. A porção de alojamento inferior 220 da Figura 8B inclui componentes que tem um baixo risco de contaminação e aqueles que tem um custo suficientemente alto para que sejam recondicionados, reciclados e/ou descontaminados após cada uso.

[109] Os componentes do dispositivo médico 10 que estão dispostos em ou sobre a porção de alojamento inferior 220 estão posicionados para engajar componentes relacionados do dispositivo médico 10 disposto em ou sobre a porção de alojamento superior 210 para permitir o acoplamento dos componentes relacionados quando da montagem da porção de alojamento superior 210 da Figura 8A e da porção de alojamento inferior 220 da Figura 8B. Por exemplo, mas não a título de limitação, o conjunto de acionamento 300 da porção de alojamento superior 210 da Figura 8A que engaja e move a porção de acionamento flexível 100 pode também engajar um motor 310 através de uma engrenagem de rosca intermediária 320. O motor 310 aciona a engrenagem de rosca 320 para controlavelmente girar um acoplamento de acionamento 321 posicionado para ser recebido no interior de um soquete de acionamento correspondente (não mostrado) formado no primeiro membro de acionamento rotativo 330a da porção de alojamento superior 210 mostrado na Figura 8A.

[110] Na realização mostrada nas Figuras 8A e 8B, um dispositivo de interface 420 habilita o alojamento 200 do dispositivo médico 10 a receber sinais de controle, por exemplo, sinais para avançar ou retrair uma porção de acionamento 100 usando conjunto de acionamento 300 ou para inferir uma flexão a uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 usando uma porção de flexão 110 a partir de um controlador principal 500 (Fig. 9) usado por um cirurgião ou operador (o qual inclui, por exemplo, outros operadores ou usuários tal como mas sem estar limitado a, praticantes de medicina, clínicos, técnicos cirúrgicos, enfermeiras ou assistentes, veterinários, etc.).

[111] A Figura 9 é uma vista em elevação em seção transversal de uma realização de um dispositivo médico 10 proporcionado pela montagem da porção de alojamento superior 210 e a porção de alojamento inferior 220 da Figuras 8A e 8B. As bobinas 116 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 estão armazenadas no interior da cavidade 215 da porção de alojamento superior 210 do alojamento 200. Uma porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 se estende a partir das uma extremidade proximal 109 através do bobinas 116, a uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 que se estende além do cilindro de guia 211 da porção de alojamento superior 210.

[112] A Figura 9 mostra a maneira pela qual o acessório de acionamento 321 (ver Figura 8B) engaja a soquete (não mostrado) no primeiro membro de acionamento rotativo 330a o qual coopera com o segundo membro de acionamento rotativo 330b para controlavelmente avançar e retrair uma porção de acionamento 100 a partir do alojamento 200 do dispositivo médico 10, respectivamente. Opcionalmente, a porção de alojamento superior 210 inclui uma parede de cavidade 214 que separa a cavidade 215 que aloja as bobinas 116 da porção de acionamento 100 a partir da cavidade 213 adjacente que alojam primeiro membro de acionamento rotativo 330a e o segundo membro de acionamento rotativo 330b (Fig. 8A) do conjunto de acionamento 300.

[113] O dispositivo médico 10 da Figura 9 adicionalmente inclui um controlador elétrico 400 disposto na porção de alojamento inferior 220 e usado para receber sinais de comando a partir do controlador principal 500 e para gerar sinais de controle elétricos para uma pluralidade de condutos eletricamente condutivos 130 (Fig. 2) no interior da porção de acionamento 100 para energizar uma pluralidade de eletrodos 112 (por exemplo, Figura 2) para fletir uma porção de flexão 110 (por exemplo, Figura 2) da porção de acionamento 110.

[114] O controlador elétrico 400 alimenta as correntes eletricas através da interface 402 disposta na porção de alojamento inferior 220 para o distribuidor de corrente 410 disposto na porção de alojamento superior 210. O distribuidor de corrente 410 é a interface entre o controlador elétrico 400 e uma porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10. Uma extremidade proximal 109 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 é fixa com relação a porção de alojamento superior 210 para manter uma pluralidade de fios de alimentação elétricos 411 se estendendo entre o distribuidor de corrente 410 e a extremidade proximal 109 estacionária da porção de acionamento 100. É para ser compreendido que a cavidade do distribuidor 216 da porção de alojamento superior 210 pode ser selada para proteger os fios de alimentação fios 411 e terminais relacionados a partir das fontes de contaminação que podem existir nas bobinas 116 adjacentes.

[115] Em uma realização do dispositivo médico da Figura 9, o número da pluralidade de fios de alimentação 411 proporcionado para alimentar corrente elétrica a partir do controlador elétrico 400 aos condutos eletricamente condutivos 130 (por exemplo, Figura 2) serão no mesmo o número da pluralidade de condutos eletricamente condutivos 130. Um soquete de interface 415 pode estar disposto intermediário à interface 420 da porção de alojamento inferior 220 e do distribuidor de corrente 410 da porção de alojamento superior 210. Em uma realização, o controlador elétrico 400 pode incluir um dispositivo de interface sem fio 405 que está conectando eletricamente ao controlador elétrico 400 e ao conjunto de acionamento 300 para permitir ao controlador elétrico 400 e conjunto de acionamento 300 se comunicarem sem fio com o controlador principal 500.

[116] A Figura 10 é um fluxograma ilustrando as etapas de um método 600 para a realização de cirurgias por sobre um corpo de um paciente usando uma realização do dispositivo médico 10 ilustrado em Figuras 8A e 8B. O método 600 inclui a etapa 610 de montar a porção de alojamento superior 210 e a porção de alojamento inferior 220 para formar um alojamento 200, a etapa 620 de introduzir uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 no interior de um lúmen do corpo, a etapa 630 de avançar uma porção de acionamento 100 no sentido para a frente em um lúmen do paciente usando o conjunto de acionamento 300, a etapa 640 de detectar uma flexão ou derivação de percurso do lúmen ou passagem corporal no qual a porção de acionamento 100 está disposto usando um dispositivo de imagem, a etapa 650 de fletir uma porção de flexão 110 em uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 para direcionar uma porção de acionamento 100 para uma direção desejadas através da flexão ou derivação do percurso observada usando o dispositivo de imagem, e a etapa 660 de alcançar o local da cirurgia com uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100.

[117] Técnicas convencionais e métodos conhecidos nas ciências médicas podem ser usados em conjunção com o método e com o dispositivo médico 10. Por exemplo, mas não a título de limitação, a etapa 640 na Figura 10 exige que o cirurgião “detecte a flexão ou derivação do percurso” do lúmen do corpo no a porção de acionamento 10 está introduzida. Mais especificamente, o cirurgião ou operador realizando o método da Figura 10 usando o dispositivo médico 10 pode ver imagens do lúmen ou passagem corporal (percurso) no corpo ao longo do qual uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 é avançado no sentido para a frente usando radiografia, imagem por ressonância magnética, ultrassom, elastografia, imagem táctil, imagem fotoacústica, tomografia e outros dispositivos e tecnologias de formação de imagem. É para ser compreendido que o dispositivo de formação de imagem podem estar presentes na sala com o paciente e que a saída do dispositivo de formação de imagem pode ser eletricamente transmitida ao cirurgião ou operador usando uma conexão com fios, para um cirurgião que está próximo, e usando telecomunicação, tal como mas sem estar limitado a Internet ou comunicação sem fios, para um cirurgião ou operador o qual está em uma outra localização.

[118] A Figura 11 é um fluxograma ilustrando um método 601 para controlar uma realização do dispositivo médico 10 e, mais especificamente, para inferir uma flexão a uma porção de flexão 110 em uma extremidade distal 102 de uma porção de acionamento 100 de uma realização do dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter ou um fio de guia). Com referência também às Figuras 2 e 9, o método 601 inclui a etapa 641 de gerar um sinal de manipulação usando o controlador principal 500 o qual será recebido pelo controlador elétrico 400 através do dispositivo de interface sem fio 405, a etapa 642 de usar o controlador elétrico 400 para determinar os sinais elétricos a serem aplicados a um ou mais da pluralidade de eletrodos 112 para a obtenção da direção e magnitude de flexão desejadas da porção de flexão 110 da extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10, e a etapa 643 de aplicar os sinais elétricos determinados a serem conduzidos através dos condutos eletricamente condutivos 130 a um ou mais da pluralidade de eletrodos 112 para a obtenção da movimentação desejada na extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10.

[119] A Figura 12 é uma modificação do diagrama de blocos da Figura 6 ilustrando o sistema de controle estrutura para uma realização alternativa do dispositivo médico 10 incluindo uma porção de acionamento 100 e um alojamento 200 (por exemplo, Figura 1). O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). Uma porção de acionamento 100 inclui uma porção de flexão 110 e uma porção flexível, alongada 101. O alojamento 200 inclui um conjunto de acionamento 300 e um controlador elétrico 400, e adicionalmente inclui um membro sensor 117. O membro sensor 117 é uma sensor de porção de flexão que está conectando eletricamente à pluralidade de eletrodos 112 da porção de flexão 110 para detectar variações no sinal elétrico em cada um da pluralidade de eletrodos 112. Mais especificamente, o membro sensor 117 está individualmente conectando eletricamente a cada um da pluralidade de eletrodos 112 para monitorar variações no potencial em cada um da pluralidade de eletrodos 112. Consequentemente, o membro sensor 117 detecta uma deformação da porção de flexão 110 ou a ausência da mesma com base em variações no potencial em cada um da pluralidade de eletrodos 112 ao longo do tempo.

[120] Por exemplo, mas não a título de limitação, à medida que uma porção de flexão 110 e uma porção flexível, alongada 120 da porção de acionamento 100 são avançadas no sentido para a frente usando o conjunto de acionamento 300 do alojamento 200, o membro sensor 117 detecta se o lúmen ou passagem corporal através da qual uma porção de flexão 100 da porção de acionamento 100 penetrado está obstruído ou se existe uma flexão ou obstrução no lúmen ou passagem corporal que é suficiente para impedir ou prejudicar o avanço no sentido para a frente da porção de acionamento 100. Também, porque um sinal elétrico é aplicado a cada um da pluralidade de eletrodos 112 pelo controlador elétrico 400, o membro sensor 117 pode determinar se a flexão ou deformação pretendida correspondente a uma pluralidade de sinais elétricos gerados pelo controlador elétrico 400 ocorreu pela retroalimentação do sinal elétrico em cada um da pluralidade de eletrodos 112 e pelo comparar a retroalimentação dos sinais elétricos designados para cada um da pluralidade de eletrodos 112.

[121] O membro sensor 117 está conectando eletricamente a cada um dos condutos eletricamente condutivos 130 que alimentam os sinais elétricos a cada um dos eletrodos 112. É para ser compreendido que, da mesma maneira que o caráter e a natureza do sinal elétrico alimentado a um eletrodo 112 energizado determina uma deformação aplicada à camada de eletrólito de polímero 139 disposta adjacente a um eletrodo 112 energizado, a deformação real da camada de eletrólito de polímero 139 pode ser comparada ao sinal elétrico alimentado aos eletrodos adjacentes para determinar a direção e magnitude de uma força externa atuando sobre uma camada de eletrólito de polímero 139.

[122] A Figura 13 é um gráfico ilustrando uma variação ao longo do tempo da corrente elétrica aplicada a uma camada de eletrólito de polímero 139 de uma porção de flexão 110 de uma porção de acionamento 100 de uma realização de um dispositivo médico 10. A Figura 13 é um gráfico mostrando a variação de um sinal elétrico ocorrendo em um eletrodo 112 monitorado usando o membro sensor 117. A linha cheia da Figura 13 indica o valor de um sinal elétrico detectado em qualquer um de uma pluralidade de eletrodos 112. A linha tracejada da Figura 13 indica o valor de um sinal elétrico que é aplicado a um eletrodo 112 para produzir uma flexão em uma direção desejada e em uma magnitude desejada conforme determinadas usando o controlador elétrico 400 e um sinal de entrada a partir do controlador principal 500.

[123] Variações no potencial do eletrodo detectado pelo membro sensor 117 são causadas tanto pelos sinais elétricos aplicados a uma pluralidade de eletrodos 112 pelo controlador elétrico 400 para controle da flexão quanto por força externas. Consequentemente, o membro sensor 117 pode ser usado para determinar a presença, direção e magnitude de uma força externa aplicada à porção de flexão 110 pelo tomar em consideração como o controlador elétrico 400 realiza o controle da flexão. Conforme ilustrado na Figura 13, um sinal elétrico é aplicado a um eletrodo 112 em um tempo designado as t1. Como um resultado, o valor do sinal elétrico detectado pelo membro sensor 117 aumenta abruptamente no tempo t1. Portanto, o membro sensor 117 pode determinar a direção e magnitude de qualquer força externa que possa ser aplicada à porção de flexão 110 com base na diferença no sinal elétrico, ou ΔV, entre o valor detectado e ΔVt, o valor aplicado pelo controlador elétrico 400.

[124] O membro sensor 117 pode ser configurado para determinar a direção e/ou a magnitude de um força externa aplicada dependendo de se a diferença entre o detectado valor e o valor aplicado pelo controlador principal 500 excede um valor limite pré-estabelecido, ΔVt. Por exemplo, uma porção de acionamento 100 pode ser submetida a uma pequena quantidade de força externa à medida que a extremidade distal 102 entra em contato com uma parede de lúmen ou à medida que a mesma observa atrito por deslizamento enquanto sendo avançada no sentido para a frente ao longo de um lúmen ou passagem corporal. Consequentemente, é possível permitir uma pequena quantidade esperada de força externa durante a movimentação intraluminal da porção de acionamento 100 e a detecção da aplicação de força externa de maior magnitude pelo se determinar se uma força externa é aplicada ou não com base em um valor limite.

[125] Enquanto a Figura 13 ilustra o valor aplicado ao eletrodo quando da flexão e o valor detectado ao eletrodo devido a uma deformação na mesma escala, para facilidade de explanação estes valores podem variar em uma situação real, dependendo da posição de instalação e características do fio. Em um caso, usando um método de cálculo adequado para as características do fio, a aplicação de uma força externa pode ser determinada com base no valor aplicado quando de uma flexão.

[126] Nesta realização exemplificativa, uma força externa é detectada pela utilização de uma pluralidade de quatro eletrodos 112 usados para controle de flexão, sem a adição de eletrodos para a detecção de uma força externa à porção de flexão 110. Todavia, este é somente um exemplo, e uma força externa pode ser detectada usando diversas estruturas.

[127] A Figura 14 é uma vista em seção transversal ilustrando um distribuição alternativa da pluralidade de eletrodos 112 em uma porção de flexão 110 de uma porção de acionamento 100 de uma realização de um dispositivo médico 10. O disposição de oito eletrodos na porção de flexão 110 ilustrado na Figura 14 inclui quatro eletrodos (de movimentação) 112 para responder aos sinais elétricos gerados pelo controlador elétrico 400 (não mostrado) e quatro eletrodos de detecção adicionais 112e para detectar a deformação da porção de flexão 110 na qual os oitos eletrodos estão dispostos unidos. A realização da porção de flexão 110 da Figura 14 inclui uma camada de eletrólito de polímero 139 tendo uma parede exterior 137 para aplicar os eletrodos 112 e 112e.

[128] A Figura 15 é uma vista em seção transversal de uma configuração alternativa de uma porção de flexão 110 de uma porção de acionamento 100 de uma realização do dispositivo médico 10. A Figura 15 ilustra uma camada de eletrólito de polímero 139 tendo uma parede exterior 137 para aplicar os eletrodos 112. Em cada um do par de eletrodos 112 circunferencialmente intermediário adjacentes reside um medidor de força 114 que mede a força aplicada à porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 como um resultado de forças internas aplicadas pela deformação da camada de eletrólito de polímero 139 disposta adjacente a um ou mais eletrodos energizados 112 e força externas aplicadas à porção de flexão 110 como um resultado de interação física com o lúmen ou passagem corporal através da qual uma porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 está sendo avançada.

[129] A Figura 16 é um fluxograma ilustrando um método de usando um membro sensor 117 para monitorar a performance de uma realização de um dispositivo médico 10 e para determinar o impacto de uma força externa sobre a performance da realização do dispositivo médico 10. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). O membro sensor 117 pode ser usado para continuamente monitorar variações em sinal elétrico detectado em uma pluralidade de eletrodos 112 da porção de flexão 110. Por exemplo, o valor do sinal elétrico detectado pode ser o potencial de cada um da pluralidade de eletrodos 112.

[130] O membro sensor 117 pode monitorar variações no sinal elétrico induzidas por uma flexão causada pelo usuário. Isto é, o membro sensor 117 recebe uma informação sobre a flexão causada pelo usuário a partir do controlador elétrico 400 ou o controlador principal 500 e o membro sensor 117 em seguida monitora variações no sinal elétrico induzida pela flexão da porção de flexão 110. Em seguida, o membro sensor 117 monitora variações no sinal elétrico induzidas pela flexão real devido tanto a força externas quanto internas e compara que variação no sinal elétrico do sinal elétrico isolado indica a flexão pretendida.

[131] Quando uma variação do sinal (exceto a variação induzida por flexão) é detectada durante o monitoramento, o membro sensor 117 determines se a variação excede um valor limite pré-estabelecido ou não, e caso positivo, determina que uma força externa é aplicada. Adicionalmente, nesta etapa, a direção do força externa ou a quantidade da força externa podem ser calculadas pela combinação da informação em torno de variações nos eletrodos 112.

[132] Após a aplicação de uma força externa ter sido detectada, a etapa de informar o usuário desta é realizada. Nesta realização exemplificativa, o membro sensor 117 pode enviar um sinal de geração de força externa ao controlador principal 500, e emitir uma mensagem de alarme, um som de alarme, ou realimentação háptica ao usuário através do controlador principal 500. Neste caso, o membro sensor 117 pode, através do controlador principal 500, informar ao usuário tanto a direção quanto a magnitude de uma força externa sendo aplicada à porção de flexão 110 e assim habilitar o usuário para determinar como manipular uma porção de flexão 110 para avançar além do obstáculo engajando a porção de acionamento 100, bem como a geração da força externa. É para ser compreendido que se uma porção de acionamento 100 é avançada através de um lúmen ou passagem corporal com excessiva força, danos ao tecido do corpo contatado podem ocorrer. A capacidade para detectar a aplicação de uma força externa à porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 habilita o usuário para desativar ou reduzir o conjunto de acionamento 300 através do controlador principal 500.

[133] As realizações do dispositivo médico 10 ilustrado nas Figuras 1, 8A, 8B e 9 incluem um conjunto de acionamento 300 compreendendo um motor 310, uma engrenagem de rosca intermediária 320 e um acessório de acionamento 321 posicionado para ser recebido no interior de um soquete de acionamento correspondente (não mostrado na Figura 8A) formado no primeiro membro de acionamento rotativo 330a da porção de alojamento superior 210 mostrada na Figura 8A. É para ser compreendido que o primeiro membro de acionamento rotativo 330a e o segundo membro de acionamento rotativo 330b ilustrados na Figura 8B são limitados na quantidade de superfície de contato entre os componentes de acionamento da porção de acionamento 100 assim engajados. Como um resultado da quantidade limitada de superfície de contato entre o primeiro membro de acionamento rotativo 330a e o segundo membro de acionamento rotativo 330b ilustrado na Figura 8B, por um lado, e uma porção de acionamento 100, por outro lado, a força de atrito resultante entre uma porção de acionamento 100 e o primeiro membro de acionamento rotativo 330a e o segundo membro de acionamento rotativo 330b também é limitada. Se a resistência ao movimento e avanço da porção de acionamento 100 para o interior de ou através de um lúmen ou passagem corporal é suficientemente alta, então a mesma pode tornar difícil controlavelmente mover de uma forma confortável uma porção de acionamento 100 até a posição desejada para a realização de uma cirurgia planejada em um corpo.

[134] A Figura 17 ilustra uma realização alternativa da porção de alojamento 201 do dispositivo médico 10 para controlavelmente avançar e retrair uma porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). O alojamento 201 da realização do dispositivo médico 10 ilustrado na Figura 17 inclui um conjunto de acionamento 300 que proporciona uma maior área de contato entre os membros de acionamentos 431a e 432a e uma porção de acionamento 100 e, como um resultado, proporciona uma maior força de atrito para mover uma porção de acionamento 100 contra a resistência ao movimento. Um conjunto de acionamento 300 do alojamento 201 da Figura 17 inclui um cilindro de guia 411, um motor 310a, uma ou mais engrenagens de rosca intermediárias 320a, e o conjunto de acionamento 300 é operado pelo motor 310a através da uma ou mais engrenagens de rosca 320a.

[135] Da mesma forma que o alojamento 200 ilustrado nas Figuras 8A e 8B, o alojamento 201 da Figura 17 inclui uma porção de alojamento superior 211 e um porção de alojamento inferior 221 adaptadas para engajar e serem acopladas com a porção de alojamento superior 211. O motor 310a e a uma ou mais engrenagens de rosca 320a estão dispostos na porção de alojamento superior 211 e a engrenagem de rosca 320a está posicionado para acionar um acessório de acionamento (não mostrado na Figura 17) disposto no fundo da engrenagem de rosca 320a em engajamento com um soquete inversamente formado (não mostrado na Figura 17) por sobre um eixo de acionamento 432 que é parte do conjunto de acionamento 300.

[136] O conjunto de acionamento 300 inclui um par de polias de acionamento 431a e 432a que estão posicionadas opostas uma à outra sobre lados opostos de um percurso através da porção de alojamento inferior 221, em que uma porção de acionamento 100 se move através da porção de alojamento inferior 221. A polia de acionamento 431a está acoplada através de uma primeira correia 433 a uma polia auxiliar 431b e uma polia de acionamento 432a está acoplada através de uma segunda correia 434 (não mostrado na Figura 17 - ver a Figura 18) a uma polia auxiliar 432b (não mostrado na Figura 17 - ver a Figura 18). Uma porção de acionamento 100 passa por correias intermediárias 433 e 434 e é engajada pelas correias 433 e 434.

[137] Uma porção de acionamento 100 é controlavelmente empurrada no sentido para a frente na direção de seta 439 ou retraída (na direção oposta da seta 439) pela operação do motor 310a para acionar as polias de acionamento 431a e 432a. É para ser compreendido que a área de contato entre as correias 433 e 434 e a porção de acionamento 100 é substancialmente maior que o conjunto de acionamento 300 do alojamento 201 do dispositivo médico 10 ilustrado na Figura 17 quando comparado com a área de contato entre o primeiro membro de acionamento rotativo 330a e o segundo membro de acionamento rotativo 330b do conjunto de acionamento 300 do alojamento 200 do dispositivo médico 10 da Figura 8A.

[138] Opcionalmente, correias 433 e 434, por um lado, e as polias de acionamento cooperantes 431a e 432a, por outro lado, podem incluir uma series de ranhuras (ou outros recessos) e/ou nervuras (ou outras projeções), respectivamente, para promover um engajamento sem deslizamento com uma porção de acionamento 100.

[139] Opcionalmente, um par de engrenagens de rosca 320a pode ser disposto em lados opostos de um eixo de motor de acionamento 409 para uniformemente distribuir torque a partir do motor 310a às polias de acionamento 431a e 431b. Opcionalmente, tensionadores 431c podem ser proporcionados para permitir o ajuste e manutenção da tensão adequada nas correias 433 e 434.

[140] Opcionalmente, as polias de acionamento 431a e 431b podem ser tensionados em engajamento com uma porção de acionamento 100 para assegurar um engajamento por atrito sem deslizamento entre as correias 433 e 434 e uma porção de acionamento 100 para melhorar o controle a impedir o deslizamento. Opcionalmente, conforme será visto na Figura 18, uma das polias de acionamento 431a e 431b pode ser tensionada em engajamento com uma porção de acionamento 100 para os mesmos propósitos.

[141] A Figura 18 é uma vista em perspectiva do alojamento alternativo 201 da Figura 17 com o cilindro de guia 411 removido para revelar as posições dos componentes no mesmo. As polias de acionamento 431a e 431b são vistas montando uma porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 como na realização da Figura 17. Adicionalmente, a realização do alojamento 201 do dispositivo médico 10 da Figura 18 inclui um tensionador 437b disposto sobre o alojamento 201 para se mover conforme permitido por um rasgo 435. O tensionador 437b mostrado na Figura 18 é tensionado em engajamento com a correia 434 usando um ou mais molas 438 que mantem o tensionador 437b engajado com o correia 434 para manter a correia 434 em engajamento sem deslizamento com o polia de acionamento 431b.

[142] A Figura 19 é uma vista em perspectiva de uma porção flexível, alongada 101 de uma porção de acionamento 100 de uma realização de um dispositivo médico 10 com a seção de um membro externo 150 removido para revelar detalhes do interior da porção de acionamento 100 desta realização do dispositivo médico 10. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29).

[143] O membro externo 150 é mostrado ao lado direito da Figura 19 mas é removido a partir do lado esquerdo da Figura 19 para revelar uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 incluindo o membro interno 120, e o eletrodos 112 circunferencialmente distribuídos em torno de uma camada de eletrólito de polímero 139. Cada eletrodo 112 está conectado a um conduto eletricamente condutivo 130 que alimenta um sinal de energização elétrico a um ou mais selecionado eletrodo(s) 112 para acionar uma camada de eletrólito de polímero 139 para flexão.

[144] A Figura 19 adicionalmente ilustra uma malha de reforço 121 compreendendo um fio ou filamento o qual é radialmente trançado ou tecido radial intermediário ao membro interno 120 e ao membro externo 150 para proporcionar maior rigidez estrutural e resistência a compressão axial e maior resistência a deformação torcional da porção de acionamento 100 para melhor controle e guiabilidade. É para ser compreendido que a estrutura da malha de reforço 121 pode variar. Outras realizações da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 podem incluir bobinas de fio de reforço envolventes (não mostradas) ao invés de malhas ou tecidos. O material da malha de reforço 121 pode incluir, mas não está limitado a, aço inoxidável, tungstênio ou nylon.

[145] Em uma realização da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10, os condutos eletricamente condutivos 130 através dos quais sinais elétricos são alimentados à porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 compreendem uma pluralidade de fios muito finos disponível a partir de, entre outras, MK Electron Co., Ltd. de Gyeonggy-do, Coréia. Estes fios podem ter um diâmetro de 25 μm, ou 15 μm ou menos, e podem compreender ouro, liga de ouro-prata ou outros metais altamente condutivos que demonstram elevada estabilidade química. Estes fios podem ser embutidos em um meio de isolamento e podem ser de uma construção trançada de múltiplas camadas.

[146] A Figura 20 é vista em seção transversal de uma realização de uma porção flexível, alongada 101 de uma porção de acionamento 100 de uma realização de um dispositivo médico 10. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). É para ser compreendido que a porção flexível, alongada 101 inclui um membro interno 120 e uma malha de reforço 121. Uma camada de isolamento 133 está disposta em torno da malha de reforço para isolar a malha de reforço 121 a partir dos condutos eletricamente condutivos 130 para prevenir curto circuitos elétricos. Conforme mostrado na Figura 20 os condutos eletricamente condutivos 130 são circulares em seção transversal e são formados no interior de um espaço definido no interior da camada de isolamento 133 entre o membro externo 150 e a malha de reforço 121. Uma porção flexível, alongada 101 ilustrada na Figura 20 adicionalmente inclui um revestimento de isolamento 134 para adicionalmente isolar os condutos eletricamente condutivos 130 a partir do membro externo 150 e também a partir da malha de reforço 121.

[147] A Figura 21 é uma vista em seção transversal de uma realização alternativa da porção flexível, alongada 101 da porção de acionamento 100 de uma realização do dispositivo médico 10 tendo um membro interno 120, a malha de reforço 121 e condutos eletricamente condutivos 130. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2 - 4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). Uma porção flexível, alongada 101 da Figura 21 ilustra que os condutos eletricamente condutivos 130 e um ou mais lúmens 135 em torno do cada um conduto eletricamente condutivo 130 são encapsulados ou alojados juntos no interior do material do membro externo 150. Os lúmens 135 podem estar posicionados longitudinalmente no interior do membro externo 150. Cada lúmen 135 define um espaço interno 135a passando através do membro externo 150 e uma parede exterior 135b. Cada conduto eletricamente condutivo 130 pode ser correspondentemente posicionado através de cada espaço interno de cada lúmen 135, de tal modo que cada conduto eletricamente condutivo 130 pode ser isolado pela parede exterior 135b de cada lúmen 135 para prevenir curto-circuito elétrico.

[148] A Figura 22 uma vista em seção transversal de uma realização alternativa da porção flexível, alongada 101 de uma porção de acionamento 100 de uma realização do dispositivo médico 10 tendo um membro interno 120, a malha de reforço 121 e um membro externo 150. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2-4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). A realização da porção flexível, alongada 101 da Figura 22 adicionalmente inclui a membro de isolamento tubular 127 circundando a malha de reforço 121 para adicionalmente isolar os condutos eletricamente condutivos 130 a partir da malha de reforço 121.

[149] A Figura 23 é uma modificação do diagrama de blocos da Figuras 6 e 12 ilustrando a sistema de controle 502 para uma realização alternativa do dispositivo médico 10 incluindo uma porção de acionamento 100 e um alojamento 200. A Figura 23 ilustra um sistema para remotamente controlar um dispositivo médico 10 tendo uma porção de acionamento 100 introduzido no interior de um lúmen ou passagem corporal do corpo de um paciente. O dispositivo médico 10 pode ser um micro cateter com um orifício interno 140 (por exemplo, Figuras 2 - 4B) ou um fio de guia sem o orifício interno 140 (por exemplo, Figura 29). O sistema 502 compreende um membro de comunicação local 501 que se comunica remotamente com o controlador principal remoto 500.

[150] O cirurgião, operador ou usuário usa o controlador principal 500 para remotamente operar o dispositivo médico 10 que inclui uma porção de acionamento 100, o conjunto de acionamento 300 no alojamento 200 do dispositivo médico, e os condutos eletricamente condutivos 130 que transportam sinais elétricos para a porção de flexão 110. Figura 23 ilustra que o cirurgião, operador ou usuário pode remotamente controlar o dispositivo médico 10 a partir de um local remota usando o controlador principal 500 e o membro de comunicação local 501, e que o controlador principal 500 e o membro de comunicação local 501 podem se comunicar através de sistemas de telefonia, Bluetooth, comunicação sem fio 802.11 e/ou o Internet.

[151] Em uma realização alternativa do dispositivo médico 10, os condutos eletricamente condutivos 130 estão embutidos em uma superfície exterior radial 122 do membro interno 120, como discutido com relação à Figura 24.

[152] A Figura 24 é uma vista em uma escala ampliada de uma porção da Figura 5 e ilustra uma pluralidade de quatro condutos eletricamente condutivos 130a, 130b, 130c e 130d disposto no interior de uma pluralidade de quatro canais paralelos e espaçados 123, 124, 125 e 126 formados na superfície exterior 122 do membro interno 120. É para ser compreendido que cada um dos quatro condutos eletricamente condutivos 130a, 130b, 130c e 130d está isolado um a partir dos outros por porções de barreira 129 da superfície exterior 122 dispostos intermediárias a cada um par de canais adjacentes 123, 124, 125 e 126.

[153] Enquanto as Figuras 2 - 5 e 7 ilustram realizações da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10, é para ser compreendido que outras realizações podem ser mais fáceis de fabricar ou podem proporcionar melhor resposta aos sinais elétricos gerados para manipular e direcionar o dispositivo médico 10 intraluminal ao local alvo no interior de um corpo. A discussão a seguir relata uma realização da porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 que proporciona benefícios adicionais.

[154] A Figura 25 é uma vista em uma escala ampliada em perspectiva de uma camada de eletrólito de polímero 139A alternativa tubular que inclui uma porção de flexão 100 de uma porção de acionamento 100 de uma realização alternativa do dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter). A Figura 25 mostra uma porção de flexão 110 tendo uma pluralidade de eletrodos 112 circunferencialmente distribuídos em torno da parede exterior 137 de uma camada de eletrólito de polímero 139. Cada um dos eletrodos 112 na Figura 25 está acoplado a um conduto eletricamente condutivo 130 para transmitir um ou mais sinais elétricos a partir da fonte de energia (não mostrada na Figura 25) ao eletrodos 112. Uma porção de flexão 110 da Figura 25 inclui eletrodos 112 que podem se estender adicionalmente radialmente a partir de um eixo 141 da porção de flexão 110 (em uma condição relaxada) além da parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139A alternativa tubular intermediária de pares adjacentes de eletrodos 112. A configuração da porção de flexão 110 ilustrada na Figura 25 é o resultado de um método para fabricação de uma porção de flexão 110, o qual é discutido em detalhes a seguir.

[155] A realização alternativa da porção de flexão 110 ilustrada na Figura 25 é feita pela formação de uma camada de eletrólito de polímero 139A tubular a partir de um polímero, tal como Nafion®, disponível a partir de Chemours Company de Wilmington, Delaware, USA. A parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139A tubular é pré-condicionada pelo se raspar a parede exterior 137 usando um abrasivo tal como, por exemplo, lixa, ou por um processo abrasivo tal como, por exemplo, jato de areia, seguido pela limpeza da parede exterior 137 preparada da camada de eletrólito de polímero 139A tubular usando a agente de redução tal como, por exemplo, uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) e/ou uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4), e água di- ionizada. A parede exterior 137 agora raspada e limpa da camada de eletrólito de polímero 139A tubular é em seguida revestida por deposição com um metal condutor tal como, por exemplo, platina. É para ser compreendido que métodos comuns de depositar uma camada ou revestimento sólido por sobre um substrato podem ser usados. Em uma realização do método, um processo de deposição químico não-elétrico é usado para depositar platina por sobre a parede exterior 137 raspada e limpa da camada de eletrólito de polímero 139A tubular. O eletrólito de polímero eletroativo iônico 139A tubular raspado e limpo é impregnado em uma solução salina de platina complexa tal como, por exemplo, a solução incluindo [Pt(NH3)4]Ch, por diversas horas em torno de 68 °F (20 °C). A etapa de impregnação é seguida por um processo de redução usando uma solução aquosa contendo um agente de redução tal como, por exemplo, borohidreto de sódio (NaBH4), durante o qual os íons de platina no polímero são quimicamente reduzidos em uma camada metálica formada na parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139A tubular.

[156] Após uma limpeza adicional com um agente de redução tal como, por exemplo, ácido sulfúrico, e água de-ionizada, a parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139A tubular agora revestida com platina pode ser adicionalmente revestida com uma fina camada de ouro (Au) usando a processo de deposição eletroquímico convencional para aumentar a espessura e a condutividade elétrica dos eletrodos metálicos presentemente não divididos 112 que serão finalmente formados sobre a parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139A tubular. Em seguida ao processo de deposição de ouro, a parede exterior 137 da manga circunferencialmente contínua revestida com platina e revestida com ouro da camada de eletrólito de polímero 139A tubular pode ser dividida em quatro eletrodos metálicos 112 circunferencialmente- distribuídos e isolados usando um processo de micro usinagem. Mais especificamente, uma máquina de usinagem controlada por computador com uma micro ferramenta de usinagem de extremidade pode ser usados para mecanicamente remove uma fina camada do material de platina-ouro e, opcionalmente, uma pequena porção da parede exterior 137 subjacente da camada de eletrólito de polímero 139A tubular até uma profundidade de, por exemplo, vinte a quarenta (20 a 40) mícrons.

[157] Na Figura 25, uma pluralidade de ranhuras usinadas 136 indicam onde o previamente circunferencialmente contínuo eletrodo de platina-ouro foi dividido em uma pluralidade de eletrodos metálicos 112, cada um acoplado a um conduto eletricamente condutivo 130. A Figura 25 mostra quatro eletrodos metálicos 112 igualmente dimensionados e circunferencialmente distribuídos centrados separados por 90° sobre a parede exterior 137 da camada de eletrólito de polímero 139A tubular. Uma porção de flexão 110 ilustrada na Figura 25 pode ser manipulada pelo seletivamente introduzir sinais de energização elétricos em cada eletrodo metálicos 112 por meio dos condutos 130 para proporcionar um acionamento. Em uma etapa final, a camada de eletrólito de polímero 139A tubular acabada com eletrodos 112 de platina-ouro divididos é limpa e descarregada para uma forma catiônica desejada (tipicamente usando íons de lítio) por embebimento em uma solução salina-metal tal como, por exemplo, cloreto de lítio. Durante este processo final de embebimento, os íons hidrogênio (H+) na camada de eletrólito de polímero 139A tubular são trocados com íons de lítio (Li+).

[158] A realização de um método para a aplicação de eletrodos à base de carbono 112 sobre uma camada de eletrólito de polímero 139A tubular também é proporcionada. Em um exemplo, uma porção de flexão 110 ilustrada, por exemplo, na Figura 25, é feita pela formação de eletrodos à base de carbono 112 por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139A tubular a partir de um polímero, tal como Nafion® usando um processo de refluxo. Uma vez que a integração do eletrodo pelo processo de refluxo envolve um tratamento a alta temperatura, o exemplo proporcionado aqui a seguir é um método aplicável com eletrólitos termicamente estáveis e não voláteis tal como líquido iônicos.

[159] Neste exemplo, a camada de eletrólito de polímero 139A tubular é pré-condicionada por raspagem de sua parede exterior 137 usando um abrasivo (por exemplo, lixa) ou por um processo abrasivo (por exemplo, jato de areia), seguida por limpeza usando um agente de redução, por exemplo, uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) e/ou uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4), e água de-ionizada, mas sem estar limitadas a estas. A camada de eletrólito de polímero 139A tubular raspada e limpa é adicionalmente revestida por deposição com um pó condutor à base de carbono, tal como carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbono, carbono aerogel, grafeno, um uma combinação dos mesmos.

[160] Neste exemplo, um ou mais eletrólitos são em seguida incorporados na camada de eletrólito de polímero 139A tubular limpa a qual é primeiro secada a vácuo (30 mm Hg) em torno de 100 °C a 140 °C por diversas horas para remover humidade. Em seguida, a camada de eletrólito de polímero 139A tubular seca é impregnada com um líquido iônico (tal como EMI-BF4 ou EMI-TFSI, mas sem estar limitado a este) pelo embebimento em um respectivo líquido iônico a uma alta temperatura por diversas horas.

[161] Neste exemplo, após a impregnação pelo líquido iônico, uma camada de eletrodos à base de carbono 112 são fabricados diretamente sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular como abaixo. O pó condutor de material de carbono derivado de carbureto (ou outro alótropo de carbono (por exemplo, nanotubos de carbono, carbono aerogel, grafeno) ou uma mistura dos mesmos, mas não limitado a estes) é disperso em um solvente volátil de isopropanol (ou similar). Em uma realização alternativa, o pó condutor pode adicionalmente compreendem enchimentos tal como pó óxido de metal de transição (tal como MnO2 ou RuO2) ou pó de metal (tal como Pt ou Au). Uma dispersão em álcool de polímero iônico (Nafion) (ou em PVDF) é adicionalmente adicionada na acima mencionada dispersão de pó condutor para um misturador. A mistura é homogeneizada por um tratamento em um banho ultrasônico. A dispersão de pó condutor preparada é em seguida diretamente aplicada sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular usando uma técnica de escova convencional ou revestimento por pulverização para formar uma camada de eletrodo à base de carbono 112. Os solventes voláteis são evaporados por um processo de aquecimento suave após a espessura desejada da camada de eletrodo à base de carbono 112 ser atingida.

[162] A condutividade elétrica da camada de eletrodo à base de carbono 112 obtida é frequentemente inadequada para assegurar uma adequada funcionalidade eletromecânica para o acionador polímero eletroativo iônico. Neste exemplo, a condutividade elétrica da camada de eletrodo à base de carbono 112 obtida pode ser aumentada pelo adicionalmente fixar um microfio de ouro sobre a superfície da camada obtida ou por embebimento do fio de ouro na camada obtida. Adicionalmente, uma película de ouro com uma espessura de 50 - 150 nm podem ser laminada em torno da camada de eletrólito de polímero 139A tubular para servir como um coletor de corrente altamente condutivo.

[163] Em seguida, neste exemplo, a camada de eletrodo à base de carbono 112 é integrada com a camada de eletrólito de polímero 139A tubular por um processo de refluxo. Neste processo, o tubo para encolhimento térmico do polímero tal como etileno-propileno fluorado (FEP) é posicionado sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular e aquecida até uma temperatura de recuperação do material encolhido a quente. O calor fornecido e aplicado pelo tubo de encolhimento térmico pode cause refluxo do polímero iônico a partir da camada de eletrólito de polímero 139A tubular, de tal modo que a camada de eletrodo à base de carbono 112 e a película de ouro são termicamente ligados com a camada de eletrólito de polímero 139A tubular. Após este processo de refluxo, o tubo de encolhimento térmico é removido e a camada de eletrodo à base de carbono 112 é dividida em quatro setores de eletrodo à base de carbono 112 usando um processo de micro usinagem, no qual uma máquina de usinagem com uma micro ferramenta de usinagem é usada para mecanicamente remover uma fina camada do composto de carbono-ouro e a camada de eletrólito de polímero 139A tubular até uma profundidade de 30 - 50 mícrons. Este processo cria quatro setores de eletrodos à base de carbono 112 igualmente dimensionados a cada 90° sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular os quais podem ser independentemente controlados por eletricidade para atingir dois graus de liberdade de acionamento.

[164] Em um outro exemplo, uma porção de flexão 110 ilustrada, por exemplo, na Figura 25, é feita pela formação de eletrodos à base de carbono 112 por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139A tubular a partir de um polímero, tal como Nafion® usando um processo de refluxo. Este exemplo é direcionado a um conjunto a seco aplicável com eletrólitos tanto voláteis (tal como aquoso) quanto não-voláteis (líquido iônicos). A camada de eletrólito de polímero 139A tubular (Nafion®, DuPont) é proporcionada e pré-condicionada como descrito acima. A preparação de camada de eletrodos à base de carbono 112 por sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular condicionada, o pó condutor material de carbono derivado de carbureto (ou outro alótropo de carbono, por exemplo, nanotubos de carbono, carbono aerogel, grafeno, ou misturas dos mesmos) é dispersa em um solvente volátil de isopropanol (ou similar). Em algumas realizações, o pó condutor pode adicionalmente compreendem pó óxido de metal de transição (tal como MnO2 ou RuO2, mas não limitado a estes) ou pó de metal (Pt ou Au, mas não limitado a estes).

[165] Neste exemplo, uma dispersão de polímero iônico (Nafion) em álcool (ou PVDF) é adicionado na dispersão de material condutivo em uma misturadora. A mistura é homogeneizada por um tratamento em um banho ultrassônico. Em seguida, a dispersão de pó condutor preparada é diretamente aplicada sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular usando uma técnica de escova ou revestimento por pulverização após ser impregnada pelo líquido iônico. Solventes voláteis são evaporados por um processo de aquecimento suave até a espessura da camada de eletrodos à base de carbono 112 ser obtida.

[166] A condutividade elétrica da camada obtida é frequentemente inadequada para assegurar uma adequada funcionalidade eletromecânica para o acionador polímero eletroativo iônico. Neste exemplo, a condutividade elétrica da camada de eletrodo à base de carbono 112 obtida pode ser aumentada pelo adicionalmente fixar um micro fio de ouro sobre a superfície da camada obtida ou por embebimento do fio de ouro na camada de eletrodos à base de carbono 112 obtida. Em seguida, a camada de eletrodos à base de carbono 112 é integrada com a camada de eletrólito de polímero 139A tubular por um processo de refluxo. Neste processo, o tubo para encolhimento térmico do polímero tal como etileno-propileno fluorado (FEP) é encaixado por sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular e aquecido até a temperatura de recuperação do material de encolhimento térmico. O calor fornecido e aplicado pelo tubo de encolhimento térmico pode cause refluxo do polímero iônico a partir da camada de eletrólito de polímero 139A tubular, de tal modo que a camada de eletrodo à base de carbono 112 e a película de ouro são termicamente ligados com a camada de eletrólito de polímero 139A tubular. Após processo de refluxo, o tubo de encolhimento térmico é removido. Adicionalmente, a condutividade elétrica da camada de eletrodos à base de carbono 112 pode ser adicionalmente aumentada pela aplicação de uma fina camada de platina sobre o mesmo usando o deposição química não elétrica e uma subsequente deposição eletroquímica de ouro.

[167] Em seguida, neste exemplo, a camada de eletrodo à base de carbono 112 é dividida em quatro setores de eletrodo à base de carbono 112 usando um processo de micro usinagem, no qual uma máquina de usinagem com uma micro ferramenta de usinagem é usada para mecanicamente remover uma fina camada do composto de carbono-ouro e a camada de eletrólito de polímero 139A tubular até uma profundidade de 30 - 50 mícrons. Este processo cria quatro setores de eletrodos à base de carbono 112 igualmente dimensionados a cada 90° sobre a camada de eletrólito de polímero 139A tubular os quais podem ser independentemente controlados por eletricidade para atingir dois graus de liberdade de acionamento.

[168] Finalmente, neste exemplo, o eletrólito é incorporado na camada de eletrólito de polímero 139A tubular limpa. Primeiro, a camada de eletrólito de polímero 139A tubular é secada a vácuo (30 mm Hg) em torno de 100 °C a 140 °C por diversas horas para remover humidade. Em seguida, a camada de eletrólito de polímero 139A tubular seca é impregnada com um líquido iônico (tal como EMI-BF4 ou EMI-TFSI, mas sem estar limitado a este) pelo embebimento em um respectivo líquido iônico a uma alta temperatura por diversas horas.

[169] Em uma outra realização, a porção flexível, alongada 101 do dispositivo médico 10 (ver Figuras 1, 7, 8A, 8B, 17, 19 e 25) usada para mover uma porção de flexão 110 conforme descrito acima pode ser formada usando processos convencionais conhecidos no estado da técnica. Alternativamente, um membro interno 120 pode compreender um material de politetrafluoroetileno (PTFE), a malha de reforço 121 (ver Figura 19), a qual pode ser um fio trançado ou uma fio enrolado, e um membro externo 150 são colocados sobre uma haste fina ou um pino a ser usado como um mandril. Quatro condutos eletricamente condutivos 130, os quais podem compreender fios de ouro tendo a pequeno diâmetro de, por exemplo, 25 μm, são alinhados com e fixados ao longo do comprimento do tubo de isolamento usando um adesive tal como, por exemplo, um adesivo epóxi ou, mais especificamente, a adesivo foto-ativado (por exemplo, tal como ativado por luz ultravioleta). Um membro externo 150, o qual funciona como uma bainha ou uma jaqueta compreendendo a material resiliente tal como, por exemplo, PEBAX®, disponível a partir de Arkema de Colombes, France, é aplicado por sobre o membro interno 120 e os condutos eletricamente condutivos 130 aderidos ao mesmo. O membro interno 120, a malha de reforço 121 (a qual pode ser, por exemplo, um fio trançado ou um fio enrolado), o membro de isolamento tubular 127 e o membro externo 150 podem ser montados usando um processo de refluxo. Para subsequente acoplamento com uma camada de eletrólito de polímero 139, o membro interno 120 é deixado mais longo que o comprimento do membro externo 150, resultando em uma porção do membro interno 120 que se estende adicionalmente além de uma extremidade distal do membro externo 150. Uma camada de eletrólito de polímero 139 é posicionada sobre a porção estendida do membro interno 120 e movida próximo a uma extremidade distal do membro externo 150 e os condutos eletricamente condutivos 112 são conectados ao quatro eletrodos 112 formado por sobre o exterior da camada de eletrólito de polímero 139 usando epoxi, seguida por um processo de refluxo.

[170] A camada de eletrólito de polímero 139 pode ter um diâmetro externo de, por exemplo, 1 mm e um comprimento de, por exemplo, 20 mm. É para ser compreendido que o tamanho pode variar com a aplicação pretendida. Uma camada de eletrólito de polímero 139 pode ser fixada em uma configuração em balanço vertical usando a grampo de conexão sob medida com quatro contatos projetantes carregados por mola que fixam cada eletrodo 112 formado por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139 (ver Figura 25). O comprimento livre da camada de eletrólito de polímero 139 pode ser até 18 mm ou more. Fios elétricos a partir do grampo podem ser conectados a um dispositivo de controle fabricado sob medida. Uma câmara digital microscópica tal como, por exemplo, a Plugable® USB 2.0, pode ser usada para gravar imagens do acionamento da camada de eletrólito de polímero 139.

[171] Em uma realização do dispositivo médico 10 (por exemplo, um micro cateter), o orifício 140 do membro interno 120 pode ser usado para direcionar um fio central 270 tendo um membro de reação fixado ao mesmo até uma posição pré- determinada no interior de um lúmen do corpo. Por exemplo, mas não a título de limitação, a Figura 26 ilustra uma extremidade distal 102 de uma porção de acionamento 100, compreendendo: um orifício interno radial 140, pelo menos uma camada de eletrólito de polímero 139, uma camada de eletrólito de polímero 139 consolidada adjacente a uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 em alinhamento com o membro interno 120. Uma pluralidade de eletrodos 112 estão circunferencialmente distribuídos em torno da pelo menos uma camada de eletrólito de polímero 139 e conectados a uma fonte de corrente elétrica através de uma pluralidade de condutos eletricamente condutivos 130, cada um tendo uma extremidade proximal acoplados à fonte de corrente elétrica (não mostrada) e uma extremidade distal acoplada a pelo menos um da pluralidade de eletrodos 112. Um fio central alongado e flexível 270 tendo uma extremidade proximal (não mostrada), uma extremidade distal 272 e a diâmetro 279 que é menor que o diâmetro do orifício 140 do membro interno 120 da porção de acionamento 100 é introduzido no qual orifício 140 da porção de acionamento 100 com um membro de mola 271 conectados a uma extremidade distal 272 do fio central 270. O membro de mola 271 é radialmente comprimido ao estado ilustrado na Figura 26 para permitir ao mesmo ser introduzido, enquanto conectados a uma extremidade distal 272 do fio central 270, no orifício 140 da porção de acionamento 100. O membro de mola 271 e o fio central 270 são empurrados através do orifício 140 da porção de acionamento 100 até o membro de mola 271 é no orifício 140 da porção de flexão 110 a uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 a posição uma extremidade distal 272 do fio central 270 adjacente a uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 110. O membro de mola 271 é um membro de mola 271 resiliente e radialmente compressível acoplado a uma extremidade distal 272 do fio central 270. O membro de mola 271 é dimensionado para exceder o diâmetro 279 do orifício 140 da porção de acionamento 100 em um configuração expandida e para encaixar no interior de e ser posicionado no orifício 140 da porção de acionamento 100 pelo fio central 270 em uma configuração radial comprimida conforme mostrado na Figura 26. O fio central 270 pode ser usado para avançar na direção da seta 291, e a posição o membro de mola 271 imediatamente adjacente a uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 com uma porção de acionamento 100 disposta no interior imediatamente adjacente a uma obstrução 293 em vaso sanguíneo (lúmen) 290 no qual uma porção de acionamento 100 é introduzido.

[172] O membro de mola 271 pode ser expandido para engajar e prender a obstrução 293 no vaso sanguíneo 290 por retrair uma porção de acionamento 100 na direção de seta 292 enquanto mantendo o fio central 270 estacionário para causar uma porção de acionamento 100 ser retirada a partir da posição em torno do membro de mola 271, causando assim que o membro de mola 271 seja liberado a partir do configuração radial comprimida para a configuração expandida mostrado na Figura 27. Figura 27 ilustra como a obstrução 293 é presa pelo membro de mola expandido 271, permitindo assim à obstrução 293 ser retraída na direção da seta 292 a partir do vaso sanguíneo 290 pela retração do fio central 270 e uma porção de acionamento 100 juntos a partir do vaso sanguíneo 290.

[173] Em uma realização, o membro de mola 271 é uma mola espiral tendo uma pluralidade de espiras 296 em séries conforme mostrado na Figura 26. Em uma outra realização, o membro de mola 271 inclui uma pluralidade de fios corrugados ou sinuosamente conformados fios 294 conforme mostrado na Figura 28, cada um acoplado nos ápices ou picos das ondas 295 e aos ápices ou picos 295 de um fio adjacente 294 para formar um conjunto de mola tubular ou cilindricamente conformado 271A, conforme mostrado na Figura 28. É para ser compreendido que um membro de molas expansível deste tipo geralmente alongado à medida que os mesmos se expandem a partir da configuração radial comprimida a radial configuração expandida.

[174] A Figura 29 é uma vista em perspectiva da porção flexível, alongada 101 e uma porção de flexão 110 disposta em uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 de uma outra realização do dispositivo médico 10 da Figura 1. Ao contrário do micro cateter (por exemplo, o dispositivo médico mostrado nas Figuras 2 - 4B), a Figura 29 ilustra um dispositivo médico 10 sem um orifício interno que pode, por exemplo, ser um fio de guia. Uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 inclui um acionador polímero eletroativo iônico compreendendo um eletrólito de polímero corpo 139B disposto adjacente ao membro interno 120 da porção flexível, alongada 101 e centralmente a um angularmente distribuídos pluralidade de eletrodos 112 energizáveis. Cada um da pluralidade de eletrodos 112 que envolve a parede exterior 138 do eletrólito de polímero corpo 139B está conectado a uma extremidade distal 131 de um conduto eletricamente condutivo 130 através da qual um sinal elétrico ou corrente pode ser alimentado ao conectados eletrodo 112. Para aumentar o funcionamento do fio de guia (por exemplo, suporte, direção, tracking, visibilidade, realimentação tátil, lubricidade e/ou rastreabilidade). É para ser compreendido que uma porção flexível, alongada 101 pode opcionalmente adicionalmente compreendem um membro de proteção externo (não mostrado, tal como a cobertura e/ou revestimento) para envolver o membro interno 120 enquanto uma bobina helicoidal pode ser opcionalmente adicionalmente coberta pelo membro de proteção externo. Uma porção de flexão 110 da Figura 29 é ilustrada no modo reto, a qual podem ser seletiva e controlavelmente deformada para um modo curvo pela energização seletiva de um ou mais da pluralidade de eletrodos 112, conforme esclarecido acima.

[175] A Figura 30 é uma vista em perspectiva da porção de flexão 110 em uma extremidade distal 102 da porção de acionamento 100 da Figura 29 ilustrando o modo de flexão ou deformado. Uma porção de flexão 110 da porção de acionamento 100 do dispositivo médico 10 é ilustrado como tendo sido acionada a partir do modo reto mostrado na Figura 29 ao modo curvo ou deformado da Figura 30 através da aplicação seletiva de sinais elétricos a eletrodos 112 selecionados para deformar o eletrólito de polímero corpo 139B. A energização dos eletrodos 112 selecionados causa com que uma porção de flexão 110 seja deformada a partir do modo reto ao modo curvo por aplicação de um força externa indicada por seta 118. É para ser compreendido que o dispositivo médico 10 na Figura 29 e 30, as um fio de guia, podem ser usados para navegar vasos para atingir uma lesão em um segmento de vaso. Após uma porção de flexão 110 do dispositivo médico 10 chegar a seu destino, a mesma age como uma guia de tal modo que cateteres maiores tendo um orifício para passagem através do fio de guia podem rapidamente seguir para uma distribuição mais fácil ao local do tratamento.

[176] Em algumas realizações um dispositivo médico 10 compreende um porção flexível, alongada 101 que compreende uma camada tubular externa; uma camada tubular interna, no qual um espaço é formado entre a camada tubular externa e a camada tubular interna; a camada de suporte posicionado no interior do espaço, na qual a camada de suporte compreende: um fio trançado, uma bobina ou uma combinação dos mesmos coberta em uma superfície externa da camada tubular interna; uma porção de flexão 110 proporcionado em uma extremidade distal 102 da porção flexível, alongada 101, compreendendo uma camada polimérica iônica flexível, que é flexível em uma direção desejada em resposta a um sinal elétrico aplicado, na qual que a camada polímera eletroativa iônica compreende: uma camada de ionômero tubular compreendendo um eletrólito e uma pluralidade de eletrodos colocada em contato com o camada de ionômero tubular; e um membro de transmissão o qual compreende uma pluralidade de fios respectivamente dispostos ao longo do espaço do membro flexível alongado e eletricamente conectando os eletrodos. Em algumas realizações os fios adicionalmente compreendem uma camada de isolamento.

[177] Em algumas realizações, um dispositivo médico compreende um membro flexível alongado; e um membro de flexão proporcionado em uma extremidade distal do membro flexível alongado, feito a partir das um polímero eletroativo, e flexionável na direção desejada em resposta a um sinal elétrico aplicado, em que o membro de flexão compreende a corpo principal feito a partir de um polímero eletroativo iônico e uma pluralidade de eletrodos colocada em contato com o corpo principal. Em algumas realizações as superfícies externas do membro flexível alongado e o membro de flexão são revestidas com a material hidrofílico.

[178] Em algumas realizações uma porção de flexão 110 adicionalmente compreende uma camada de encapsulação cobrindo uma porção de flexão 110. Em algumas realizações o membro interno flexível 120 e uma porção de flexão 110 são revestidas com um material hidrofílico e/ou uma porção de flexão 110 adicionalmente compreende a membro de isolamento tubular 127 entre a malha de reforço e conduto eletricamente condutivo 130. Em algumas realizações o membro tubular externo adicionalmente compreende uma pluralidade de camadas de isolamento. Em algumas realizações cada fio passa através de cada camada de isolamento respectivamente. Em algumas realizações, os eletrodos são selecionados a partir do grupo consistindo de eletrodos de platina, eletrodos de ouro, eletrodos de carbono, ou uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações os eletrodos de carbono são selecionados a partir do grupo consistindo de carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbono, grafeno, um composto de carbono derivado de carbureto e ionômero, e um composto de nanotubos de carbono e ionômero. Em algumas realizações, os eletrodos estão simetricamente dispostos ao longo do circunferência da camada polímera eletroativa iônica e em algumas realizações da mesma são quatro eletrodos.

[179] Em algumas realizações o dispositivo adicionalmente compreende um controlador elétrico que transmite sinais elétricos através do conduto eletricamente condutivo 130 ao eletrodos e induz uma flexão da porção de flexão 110. Em algumas realizações o controlador elétrico é configurado para gerar sinais elétricos em resposta a uma manipulação do usuário de tal maneira que uma porção de flexão 110 responde a manipulação do usuário. Em algumas realizações o dispositivo médico é a cateter ou um fio guia.

[180] Em algumas realizações, o dispositivo adicionalmente compreende um conjunto de acionamento configurado para mover o membro interno flexível 120 ao longo do comprimento. Em algumas realizações o conjunto de acionamento é configurado para entrar em contato parcial com a superfície do membro interno flexível 120 usando um mecanismo à base de atrito que atua entre o conjunto de acionamento e a superfície.

[181] Em algumas realizações, o conjunto de acionamento compreende pelo menos um par de membros de acionamento rotativos 330a, 330b e a motor 310 que opera os membros de acionamentos rotativos 330a, 330b. O membro interno flexível 120 está disposto para passar entre o par de membro de acionamento rotativos 330a, 330b e é movido ao longo do comprimento com a operação dos membros de acionamento rotativos 330a, 330b.

[182] Em algumas realizações o par de membros de acionamento rotativos 330a, 330b compreendem polias rotativamente colocadas, e o membro interno flexível 120 está posicionado para ser móvel entre o par de polias pela rotação das polias. Em algumas realizações do sistema de acionamento compreende um par de correias que estão dispostos em cada lado do membro interno flexível 120, e o membro interno flexível 120 está posicionada para ser móvel entre o par de correias pelo operação do correias.

[183] Em algumas realizações o dispositivo médico adicionalmente compreende: uma porção de alojamento superior 210 que acomoda o membro interno flexível 120; e uma porção de alojamento inferior 210 que é destacável a partir da porção de alojamento superior 210, em que algumas ou todas as partes do conjunto de acionamento e do membro de controle elétrico estão colocadas na porção de alojamento inferior 210. Em algumas realizações, as partes moveis estão dispostos na porção de alojamento superior 210.

[184] Em algumas realizações o conjunto de acionamento adicionalmente compreende: um distribuidor de corrente 410 eletricamente conectando os fios e no interior de uma porção de alojamento superior 210; uma porção de intertravamento para transmitir uma força de acionamento a partir do motor 310 para as partes móveis sendo proporcionada na porção de alojamento inferior 210; e um dispositivo de interface 420 estando conectado ao controlador elétrico e proporcionado na porção de alojamento inferior 210.

[185] Em algumas realizações a porção de alojamento superior 210 e a porção de alojamento inferior 210 são fixadas unidas, a engrenagem de rosca 320 da porção de alojamento inferior 210 está conectado às partes móveis da porção de alojamento superior 210 para transmitir a força de acionamento, e o dispositivo de interface 420 da porção de alojamento inferior 210 está conectado ao distribuidor de corrente 410 da porção de alojamento superior 210 para transmitir sinais elétricos a partir do controlador elétrico ao fios.

[186] Algumas realizações adicionalmente compreendem um membro sensor que detecta um sinal elétrico em uma porção de flexão 110 quando uma deformação ocorre no membro de flexão. Em algumas realizações o flexionável membro sensor 117 é configurado para determinar se uma força externa é aplicada à porção de flexão 110 ou não, considerando um sinal elétrico gerado pelo controle de flexão a partir do membro de controle elétrico, ou de sinais elétricos detectados no membro de flexão. Algumas realizações adicionalmente compreendem um controlador principal que remotamente instrui o controlador elétrico e o conjunto de acionamento.

[187] Em algumas realizações o dispositivo médico é um cateter no qual um membro interno flexível 120 e uma porção de flexão 110 tem um conduto interno e em algumas realizações o dispositivo médico é um fio de guia. Em algumas realizações uma porção de flexão 110 adicionalmente compreende uma camada de encapsulação cobrindo o membro de flexão. Em algumas realizações as superfícies externas do membro interno flexível 120 e uma porção de flexão 110 são revestidas com a material hidrofílico. Em algumas realizações do dispositivo médico os fios adicionalmente compreendem uma camada de isolamento. Em algumas realizações uma porção de flexão 110 adicionalmente compreende um membro de isolamento tubular 127 entre a malha de reforço e o conduto eletricamente condutivo 130. Em algumas realizações o membro tubular externo adicionalmente compreende uma pluralidade de camadas de isolamento. Em algumas realizações cada fio passa através de cada uma camada de isolamento respectivamente. Em algumas realizações os eletrodos são eletrodos de platina, eletrodos de ouro, eletrodos de carbono um uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações a camada de polímero eletroativa iônica adicionalmente compreende eletrodos à base de carbono consistindo de carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbono, grafeno, um composto de carbono derivado de carbureto e ionômero, e um composto de nanotubos de carbono e ionômero. Em algumas realizações os eletrodos estão simetricamente dispostos ao longo do circunferência do camada polímera eletroativa iônica. Em algumas realizações são quatro eletrodos.

[188] Em algumas realizações o controlador elétrico é configurado para gerar sinais elétricos, e o conjunto de acionamento é configurado para mover o membro interno flexível 120 em resposta a uma manipulação do usuário.

[189] Em algumas realizações um sistema para remotamente controlar o posicionamento de um dispositivo médico no interior do corpo de um paciente compreende: um membro de controle remoto que compreende um controlador principal que remotamente instrui o dispositivo médico a ser posicionado no interior do corpo do paciente; e um membro de comunicação local configurado para comunicar um sinal de controle entre o membro de controle remoto e o dispositivo médico.

[190] Em algumas realizações o membro de comunicação sem fio transmite informação usando comunicação Bluetooth ou sem fio 802.11 através da internet. Em algumas realizações do sistema conjunto de acionamento é configurado para entrar em contato parcial com o superfície do membro interno flexível 120 e mover o membro interno flexível 120 com base em um mecanismo à base de atrito atuando entre o conjunto de acionamento e o superfície. Em algumas realizações do sistema de conjunto de acionamento compreende pelo menos um par de membro de acionamento rotativos 330a, 330b e a motor 310 que opera os membros de acionamento rotativos 330a, 330b, e o membro interno flexível 120 está disposto para passar entre o par de membros de acionamento rotativos 330a, 330b e mover ao longo do comprimento junto com a operação dos membros de acionamento rotativos 330a, 330b.

[191] Em algumas realizações do sistema o par de membro de acionamento rotativos 330a, 330b compreende um par de polias que estão rotativamente posicionadas, e o membro interno flexível 120 está posicionado para ser móvel entre o par de polias pelo rotação do polias. Em algumas realizações do sistema o par de membro de acionamento rotativos 330a, 330b compreende um par de correias que estão dispostas em cada lado do membro interno flexível 120, e o membro interno flexível 120 está posicionado para ser móvel entre o par de correias pela operação das correias.

[192] Em algumas realizações do sistema adicionalmente compreende uma porção de alojamento superior 210 que acomoda um membro tubular interno flexível 120; e uma porção de alojamento inferior 210 que está posicionada para ser destacável a partir da porção de alojamento superior 210, em que algumas ou todas as partes do conjunto de acionamento e do controlador elétrico são colocada na porção de alojamento inferior 210. Em algumas realizações do sistema os membros de acionamento rotativos 330a, 330b estão dispostos na porção de alojamento superior 210.

[193] Em algumas realizações do sistema o conjunto de acionamento adicionalmente compreende: um distribuidor de corrente 410 eletricamente conectando os fios e no interior da porção de alojamento superior 210; a engrenagem de rosca 320 para transmitir força de acionamento a partir do motor 310 para mover partes sendo proporcionada na porção de alojamento inferior 210; e a dispositivo de interface 420 estando conectados ao controlador elétrico proporcionado no segundo module.

[194] Em algumas realizações do sistema a porção de alojamento superior 210 e a porção de alojamento inferior 210 são fixadas unidas, a engrenagem de rosca 320 da porção de alojamento inferior 210 está conectada aos membros de acionamento rotativos 330a, 330b da porção de alojamento superior 210 para transmitir a força de acionamento, e o dispositivo de interface 420 da porção de alojamento inferior 210 está conectado ao distribuidor de corrente 410 da porção de alojamento superior 210 para transmitir sinais elétricos a partir do controlador elétrico/processor ao fios.

[195] Em algumas realizações o sistema adicionalmente compreende um membro sensor 117 que detecta um sinal elétrico em uma porção de flexão 110 quando uma deformação ocorre ao membro de flexão. Em algumas realizações o membro sensor 117 é configurado para determinar se uma força externa é aplicada à porção de flexão 110 ou não, considerando um sinal elétrico gerado para controle de flexão a partir do membro de controle elétrico de sinais elétricos detectados no membro de flexão.

[196] Em algumas realizações o sistema adicionalmente compreende um controlador principal que remotamente instrui o controlador elétrico e o conjunto de acionamento. Em algumas realizações do sistema o dispositivo médico é um cateter no qual o membro interno flexível 120 e uma porção de flexão 110 tem um conduto em seu interior. Em algumas realizações o dispositivo médico é um fio guia. Em algumas realizações do sistema uma porção de flexão 110 adicionalmente compreende uma camada de encapsulação cobrindo o membro de flexão. Em algumas realizações do sistema as superfícies externas do membro interno flexível 120 e uma porção de flexão 110 são revestidas com um material hidrofílico. Em algumas realizações do sistema os fios adicionalmente compreendem uma camada de isolamento. Em algumas realizações do sistema uma porção de flexão 110 adicionalmente compreende um membro de isolamento tubular 127 entre a malha de reforço e conduto eletricamente condutivo 130. Em algumas realizações do sistema o membro tubular externo adicionalmente compreende uma pluralidade de camadas de isolamento. Em algumas realizações do sistema cada fio passa através de cada uma camada de isolamento respectivamente. Em algumas realizações do sistema os eletrodos são eletrodos de platina, eletrodos de ouro, eletrodos de carbono um uma combinação dos mesmos.

[197] Em algumas realizações do sistema a camada polímera eletroativa iônica adicionalmente compreende eletrodos à base de carbono consistindo de carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbono, grafeno, um composto de carbono derivado de carbureto e ionômero, e um composto de nanotubos de carbono e ionômero. Em algumas realizações do sistema os eletrodos estão simetricamente dispostos ao longo da circunferência da camada polímera eletroativa iônica. Em algumas realizações do sistema são quatro eletrodos. Em algumas realizações do sistema o controlador elétrico é configurado para gerar sinais elétricos, e o conjunto de acionamento é configurado para mover o membro interno flexível 120 em resposta a uma manipulação do usuário. Em algumas realizações, o membro interno 120 é tubular. Em algumas realizações a camada de ionômero tubular compreendendo um eletrólito é uma camada de eletrólito de polímero 139. Em algumas realizações a camada polímera eletroativa iônica compreende uma camada de eletrólito de polímero 139 e uma pluralidade de eletrodos 112.

[198] Algumas realizações incluem métodos para preparar uma porção de flexão 110 de um dispositivo compreendendo as etapas de: proporcionar uma camada de eletrólito de polímero 139 e um mandril contra uma superfície interna do tubo de ionômero; formar uma camada de eletrodo de carbono sobre um superfície externa da camada de eletrólito de polímero 139, em que uma mistura de um pó condutor à base de carbono é aplicada por sobre o superfície externa da camada de eletrólito de polímero 139; fixar um conduto eletricamente condutivo 130 sobre a camada de eletrodo de carbono, em que o conduto eletricamente condutivo 130 compreende uma pluralidade de fios respectivamente sendo conectando eletricamente à camada de eletrodo de carbono; proporcionar uma camada de encolhimento térmica tubular coberta em torno da camada de eletrodo de carbono e uma camada de eletrólito de polímero 139; aquecer o polímero termicamente encolhível para causar um refluxo do polímero eletroativo iônico a partir da camada de eletrólito de polímero 139, de tal modo que a camada de eletrodo de carbono e uma camada de eletrólito de polímero 139 são termicamente ligadas; e remover a camada de encolhimento térmica tubular do mandril para formar o membro de flexão.

[199] Em algumas realizações o método adicionalmente compreende as etapas de: formar uma camada de platina sobre a camada de eletrodo de carbono; formar uma camada de ouro sobre a camada de platina; microusinar a camada de eletrodo de carbono a ser dividida em uma pluralidade de eletrodos de carbono; e incorporar eletrólitos no membro de flexão, em que uma porção de flexão 110 é secada para remover a umidade e impregnada com um líquido iônico. Em algumas realizações a camada de platina é aplicada sobre a camada de eletrodo de carbono usando deposição química sem eletricidade. Em algumas realizações a camada de ouro é aplicada sobre a camada de platina usando deposição eletroquímica. Em algumas realizações uma máquina de usinagem controlada por computador com uma micro ferramenta de usinagem é usada para mecanicamente remover uma camada fina a partir da camada de eletrodo de carbono e da camada de eletrólito de polímero 139 até uma profundidade pré-determinada. Em algumas realizações a profundidade pré-determinada é em torno de 30 a em torno de 50 mícrons.

[200] Em algumas realizações o método para a preparação de uma porção de flexão 110 de um dispositivo médico, compreende as etapas de: proporcionar um mandril contra uma superfície externa de uma camada de eletrólito de polímero 139 compreendendo pelo menos um polímero eletroativo iônico; incorporar eletrólitos no membro de flexão, em que uma porção de flexão 110 é secada para remover umidade e impregnada com um líquido iônico; formar uma camada de eletrodo de carbono por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139, em que pelo menos um pó condutivo à base de carbono é disperso em um solvente volátil para formar uma mistura de eletrodo de carbono e a mistura é aplicada por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139 para formar uma camada de eletrodo de carbono; fixar um conduto eletricamente condutivo 130 sobre a camada de eletrodo de carbono, em que o conduto eletricamente condutivo 130 compreende uma pluralidade de fios respectivamente estando eletricamente conectado à camada de eletrodo de carbono; aplicar um polímero de encolhimento térmico em torno da camada de eletrodo de carbono e uma camada de eletrólito de polímero 139; aquecer o polímero de encolhimento térmico, a camada de eletrodo de carbono e uma camada de eletrólito de polímero 139 para causar um refluxo do polímero eletroativo iônico a partir de uma camada de eletrólito de polímero 139, pelo que o eletrodo de carbono e uma camada de eletrólito de polímero 139 são termicamente ligados; e remover o primeiro material de encolhimento térmico e o mandril para formar o membro de flexão. Algumas realizações adicionalmente compreendem as etapas de: micro usinar a camada de eletrodo de carbono a ser dividida em uma pluralidade de eletrodos de carbono. Em algumas realizações uma máquina de usinagem controlada por computador com uma micro ferramenta de usinagem é usada para mecanicamente remover uma camada fina a partir da camada de eletrodo de carbono e da camada de eletrólito de polímero 139 até uma profundidade pré-determinada. Em algumas realizações a profundidade pré-determinada é em torno de 30 a em torno de 50 mícrons.

[201] Em algumas realizações uma porção de flexão 110 é secada para remover a umidade, e em seguida é impregnada com um líquido iônico. Em algumas realizações a secagem ocorre a vácuo a aproximadamente 100 mm Hg a uma temperatura de 140 °C. Em algumas realizações o líquido iônico é tetrafluoroborato de 1-etil-3- metilimidazólio (EMI-BF4), 1-etil-3-metilimidazólio bis(trifluorometilsulfonila)imida (EMI- TFSI) ou uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações o polímero eletroativo iônico é um composto polímero-metal iônico (IPMC). Em algumas realizações o composto polímero-metal iônico (IPMC) é Nafion. Em algumas realizações do método o pó condutor à base de carbono é selecionado a partir de carbono derivado de carbureto, nanotubos de carbono, carbono aerogel, grafeno, um uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações o pó condutor à base de carbono adicionalmente compreende: pó óxido de metal de transição ou pó de metal um uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações o pó óxido de metal de transição compreende: MnO2, RuO2 um uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações o pó de metal compreende: Pt, Au um uma combinação dos mesmos. Em algumas realizações a fixação de um conduto eletricamente condutivo 130 sobre uma camada de eletrodo de carbono adicionalmente compreende a etapa de fixar uma camada de película de ouro sobre a camada de eletrólito de polímero 139.

[202] Em algumas realizações do método pelo menos um pó condutor à base de carbono é disperso um solvente volátil para formar uma mistura que é aplicada por sobre a superfície externa da camada de eletrólito de polímero 139 para formar uma camada de eletrodo de carbono. Em algumas realizações uma mistura é aplicada por sobre uma camada de eletrólito de polímero 139 usando revestimento por escova ou revestimento por pulverização para formar uma camada de eletrodo de carbono. Em algumas realizações o solvente volátil é isopropanol. Em algumas realizações uma camada de eletrólito de polímero 139 é pré-tratada para tornar áspera e limpar a superfície externa dos mesmos. Em algumas realizações a superfície externa da camada de eletrólito de polímero 139 é tornada áspera por um tratamento mecânico, tal como, mas sem estar limitado a lixa ou jato de areia. Em algumas realizações nas quais a superfície externa da camada de eletrólito de polímero 139 é limpa com soluções de peróxido de hidrogênio (H2O2), ácido sulfúrico (H2SO4), e água de-ionizada (DI).

[203] Algumas realizações proporcionam um método para a preparação de uma camada de eletrólito de polímero 139 em formato tubular para uma porção de flexão 110 de um dispositivo, compreendendo as etapas de: proporcionar um líquido de dispersão de um material de base que é selecionado a partir do grupo consistindo de polímero iônica, fluoropolímero e polímero intrinsicamente condutivo; aplicar o líquido de dispersão sobre um substrato; formar uma película de polímero sobre o substrato por curar o líquido de dispersão; proporcionar um mandril, em que o mandril é adicionalmente enrolada com a película de polímero sendo removido a partir do substrato; e proporcionar a um tubo de encolhimento térmico para cobrir a película de polímero em torno do mandril, e aquecer o tubo de encolhimento térmico para causar um refluxo do película de polímero enrolada para formar uma camada de eletrólito de polímero 139. Em algumas realizações o polímero iônico compreende Nafion ou Flemion. Em algumas realizações o fluoropolímero compreende poli [(difluoreto de vinilideno)-co- (clorotrifluoroetileno) (PVDF) ou um copolímero dos mesmos. Em algumas realizações o co-polímero compreende poli(difluoreto de vinilideno-co-clorotrifluoroetileno) (P(VDF-CTFE)) ou poli(vinilideno fluoreto-co-hexafluoropropileno) (P(VDF-HFP)).

[204] Em algumas realizações o polímero intrinsicamente condutivo compreende: polianilina (PANI), polipirrola (PPY), poli(3,4-etilenedioxitiofeno) (PEDOT), ou poli(sulfeto de p-fenileno) (PPS). Em algumas realizações uma porção de flexão 110 é um acionador polímero eletroativo. Em algumas realizações o dispositivo médico é a cateter. Em algumas realizações o substrato é uma lâmina de PTFE ou uma lâmina de vidro. Em algumas realizações o um tubo de encolhimento térmico é tubo de etileno- propileno fluorado (FEP). Em algumas realizações o tubo de encolhimento térmico é aquecido a uma temperatura de 200 a 230 °C.

[205] É para ser observado que diversas modificações ou alterações podem ser feitas nas acima-descrito realizações exemplificativas da invenção sem se afastar a partir das características técnicas da invenção conforme definida das reivindicações anexas.

Claims

1. Método para a preparação de um acionador de polímero eletroativo iônico de um dispositivo médico tubular, caracterizado pelo fato que compreende: proporcionar uma camada de polímero eletrólito tendo uma parede exterior; proporcionar uma mistura de um pó condutor com base em carbono em um solvente volátil; proporcionar uma pluralidade de condutos eletricamente condutores, cada um dos mesmos tendo uma extremidade proximal e uma extremidade distal; dispor a mistura sobre a parede exterior da camada de polímero eletrólito para formar uma camada de carbono eletrodo sobre a mesma; contatar a extremidade distal de cada um dos condutos eletricamente condutores a camada de carbono eletrodo; proporcionar um tubo termo retrátil; revestir a camada de polímero eletrólito e a camada de carbono eletrodo sobre o tubo termo retrátil; e aquecer o tubo termo retrátil para fazer com que o refluxo da camada de polímero eletrólito forme o acionador de polímero eletroativo iônico.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a camada de polímero eletrólito é adicionalmente impregnada com um eletrólito.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o eletrólito compreende um líquido iônico incluindo um ou mais de 1-etila-3- metilimidazolio tetrafluorborato, 1-etila-3-metilimidazolio bis(trifluorometilasulfonila)imido, ou uma mistura dos mesmos.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato que uma porção da camada de carbono eletrodo é adicionalmente revestida com uma ou mais camadas de metal.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato que depois de o aquecimento do tubo termo retrátil, a camada de carbono eletrodo é adicionalmente micro usinada para formar uma pluralidade de eletrodos.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que o pó condutor com base em carbono compreende carbono derivado de carboneto, nano tubo de carbono, aero gel de carbono, grafeno, ou uma combinação dos mesmos.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato que o pó condutor com base em carbono adicionalmente compreende pó de óxido de metal de transição, pó de metal, ou uma combinação dos mesmos.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato que a mistura é disposta sobre a parede exterior da camada de polímero eletrólito usando um revestimento de pincel ou um revestimento de pulverização.