CN113613541A - 带有关节端头的内镜器械的系统和方法 - Google Patents

Abstract

内镜器械(312，820，824)包括从近管端延伸至远管端的外管(206)、延伸穿过所述外管的柔性转矩部件(200)、关节组件(400，500，600，700，828)和末端执行器(450，550，650，750，824)。所述关节组件(400，500，600，700，828)联接至远管端并且包括多个节段(404，408，504，604，704)和至少一个控制件(412，512，612，712)，所述控制件从近侧控制端延伸至与所述多个节段联接的远侧控制端。所述控制件响应于在所述近侧控制端处接收到的控制输入操控所述多个节段中至少一个节段的取向。所述末端执行器(450，550，650，750，824)联接至所述柔性转矩部件的远端，从而操控所述至少一个节段的取向(516，616，620)来控制所述末端执行器(450，550，650，750，824)相对于所述外管(206)的取向，并且操控所述柔性转矩部件(200)的旋转来控制所述末端执行器(450，550，650，750，824)相对于所述外管(206)的旋转角度。

Description

带有关节端头的内镜器械的系统和方法

相关申请的交叉引用

本发明要求于2018年11月13日提交的美国临时申请号62/760344、题为“带有关节端头的内镜器械的系统和方法”的优先权，其公开内容全部被援引纳入本文。

背景技术

结肠癌是美国第三大癌症起因，但为癌症相关死亡的第二大起因。结肠癌由早已存在的结肠息肉(腺瘤)引起，该息肉在多达35％的美国人口中发生。结肠息肉可以是良性的、癌前的或癌性的。结肠镜检查被广泛认为是用于在世界范围内发病率正在增加的结肠癌的一种优秀的筛查工具。根据文献，结肠镜筛查每增加1％可使结肠癌的发病率降低3％。当前对结肠镜检查的需求超出了医疗系统提供充分筛查的能力。尽管过去几十年来对结肠癌的筛查有所增加，但仅筛查了55％的合格人群，远远低于建议的80％，这使数百万的患者处于危险之中

由于缺乏足够的资源，执行结肠镜检查的操作者通常仅对最大的息肉进行采样，通过通常遗留在将来的结肠镜检查之前可能发展为结肠癌的较小、较难检出的息肉而使患者面临样本偏差。由于样本偏差，从采样息肉中获得的阴性结果不能确保患者没有真正患癌。现有的息肉移除技术缺乏精度，麻烦且耗时。

目前，结肠息肉采用套圈移除，该套圈通过内窥镜中限定的工作通道引入到患者体内。套圈的尖端绕在息肉茎部上以从结肠壁上切下息肉。一旦进行切割，被切下的息肉就位于患者的肠壁上，直到操作者将其取回作为样本。为了取回样本，首先从内窥镜上卸下套圈，然后将活检钳或抽吸装置穿过内窥镜的同一通道送入以取回样本。

发明内容

提供本发明内容以通过简化形式引入一些概念，这些概念将在下文具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于提供任何或所有优点或解决任何或所有现有技术问题的实施方式。

提供一种改进的内镜器械，其能从患者处精确地移除无蒂息肉并且有效地获得多个息肉的样本。具体说，该改进的内镜器械能够清除一个或多个息肉并且取回被清除的息肉，无需交替使用单独的切割工具和单独的样本取回工具。该样本可与结肠镜检查整合在一起。在一些实施方式中，内镜器械可从患者体内切割并且移除组织。在一些此种实施方式中，内镜器械可从通过柔性内窥镜能够触及的患者体内基本同步地切割和移除组织。在一些实施方式中，内镜工具的远端可进行弯曲，实现了改进的内镜工具，以从位于曲折路径中的难以到达的几何形状处更加有效地移除样本。

至少一方面涉及内窥镜系统。该内窥镜系统可包括内窥镜和内镜器械。该内窥镜可包括器械通道、联接至该内窥镜的外护套或两者。内镜器械可插穿器械通道或外护套。内镜器械可包括从近管端延伸至远管端的外管。内镜器械可包括延伸穿过外管的柔性转矩部件。柔性转矩部件可包括柔性转矩线或柔性转矩线圈中的至少一个。关节组件可联接至外管的远管端，并且可包括多个节段和至少一个控制件，该控制件从近侧控制端延伸至与多个节段联接的远侧控制端。至少一个控制件可响应于在近侧控制端处接收到的控制输入操控多个节段中至少一个节段的取向。内镜器械可包括末端执行器，其联接至柔性转矩部件的远端，以操控至少一个节段的取向来控制末端执行器相对于内窥镜的纵轴线的取向，并且操控柔性转矩部件的旋转来控制末端执行器相对于末端执行器的执行器轴线的旋转角度。操控该取向可包括操控末端执行器的姿态(如位置和取向)。由此，即使在穿过曲折路径之后，内镜器械也可用于使末端执行器弯曲至更大范围的取向和位置。

至少一方面涉及内镜器械。该内镜器械可包括从近管端延伸至远管端的外管。该内镜器械可包括延伸穿过外管的柔性转矩部件。柔性转矩部件可包括柔性转矩线或柔性转矩线圈中的至少一个。关节组件可联接至外管的远管端，并且可包括多个节段和至少一个控制件，该控制件从近侧控制端延伸至与多个节段联接的远侧控制端。至少一个控制件可响应于在近侧控制端处接收到的控制输入操控多个节段中至少一个节段的取向。内镜器械可包括末端执行器，其联接至柔性转矩部件的远端以使操控至少一个节段的取向来控制末端执行器相对于外管的取向，并且操控柔性转矩部件的旋转来控制末端执行器相对于外管的旋转角度。

至少一方面涉及用于控制内镜器械的末端执行器的方法。该方法包括提供所述内镜器械穿过内窥镜的器械通道或联接至所述内窥镜的外护套中的至少一个，所述内窥镜的远端靠近受试者体内的部位定位，确定所述末端执行器进行弯曲以接触位于所述受试者体内部位处的物质的取向，基于所述取向提供第一控制输入至所述内镜器械的至少一个控制件以使得所述内镜器械的关节组件将所述末端执行器移动至所述取向，和提供第二控制输入至联接至所述末端执行器的柔性转矩部件，以使得所述末端执行器响应于所述第二控制输入与所述物质相互作用。

附图说明

本发明参照附图被示意性示出和描述，在附图中：

图1示出可在身体内形成的各种类型的息肉，

图2是根据本发明的实施例的改进的内镜工具的分解立体图，

图3是受试者的结肠的示意图，

图4A是根据本发明的实施例的内镜器械的关节组件的立体图，

图4B是图4A的关节组件的截面图，

图4C是图4A的关节组件处于弯曲构型下的侧视图，

图4D是联接至切割组件的图4A的弯曲部分的侧视图，

图5A是根据本发明的实施例的内镜器械的关节组件的立体图，

图5B是图5A的关节组件的侧视图，

图5C是图5A的关节组件处于弯曲构型下的侧视图，

图5D是联接至切割组件的图5A的关节组件的侧视图，

图6A是根据本发明的实施例的内镜器械的关节组件的立体图，

图6B是图6A的关节组件的截面图，

图6C是图6A的关节组件处于弯曲构型下的截面图，

图6D是联接至切割组件的图6A的关节组件的侧视图，

图7A是根据本发明的实施例的内镜器械的关节组件的立体图，

图7B是图7A的关节组件的导体与节段相联接的示意图，

图7C是图7A的关节组件的节段的细节图，

图7D是图7A的关节组件的节段的详细立体图，

图7E是图7A的关节组件处于弯曲构型的侧视图，

图7F是联接至切割组件的图7A的关节组件的侧视图，

图8是包括关节组件的内窥镜系统的示意图，

图9是用于控制内镜器械的方法的流程图。

具体实施方式

本文提供的技术涉及改进的柔性内镜器械，其能够精确且有效地从患者处获取单个和多个息肉和肿瘤的样本。具体地，该改进的内镜器械能够从一个或多个息肉处清创样本并且取回清创的样本，而不必将内镜器械从患者身体内的治疗部位(包括通过曲折路径能够到达的治疗部位)处移除。

图1示出了能够在身体内形成的各种类型的息肉。尽管尤其大的息肉和/或无蒂或扁平的息肉必须用活检钳逐块移除或使用内窥镜黏膜切除术(EMR)整块切除，但是多数息肉能够通过圈套息肉切除术移除。最近的一项研究得出结论，扁平无蒂息肉具有为33％的最高的恶性率。同一项研究还发现，非息肉状肿瘤病变(无蒂息肉)占患有息肉的患者的22％或所有经受结肠镜检查的患者的10％。切除结肠息肉存在多重障碍，即移除无蒂息肉的困难、移除多个息肉所涉及的时间以及切除一个以上息肉的偿还差额不足。由于切除难以触及的无蒂息肉存在挑战并且每名患者需要花费更多的时间来切除多个息肉，随着息肉尺寸的增加，多数息肉被逐块移除，一些组织被遗留，这在剩余组织的病理学尚未可知的情况下造成了样本偏差，导致假阴性率增加。

结肠镜检查并非为完美的筛查工具。在当前的结肠镜检查实践中，内窥镜医生通过移除最大的息肉(茎状息肉)使患者遭受样本偏差，遗留难以检测和触及的无蒂/扁平息肉。无蒂息肉极难或不可能通过现有技术在内窥镜下移除并且常常被放置不管。在目前的实践中，估计有28％的茎状息肉和60％的无蒂(扁平)息肉未被检测到、活检到或移除掉，这会导致样品偏差以及结肠镜检查筛查的6％的假阴性率。当前的用于息肉切除的结肠镜检查器械受限于它们不能充分移除无蒂息肉并且不能有效地完全移除多个息肉。根据临床文献，大于10毫米(mm)的无蒂息肉具有更大的恶性风险。不完全切除后留下的无蒂息肉碎片会长成新的息肉并患有恶性风险。

最近，已经采用内窥镜黏膜切除术(EMR)来移除无蒂息肉。EMR涉及使用注射来抬高周围的粘膜，然后打开套圈以切割息肉，最后使用活检钳或取出装置移除息肉。对于钳子，必须重复注射针和套圈通过大约为5.2英尺的结肠镜长度插入和取出。

本发明涉及一种内镜工具，其能够通过引入柔性动力器械为现有的息肉移除工具(包括套圈，热活检和EMR)提供创新的替代方案，该柔性动力器械与当前的结肠镜一起工作并且可以切割和移除息肉。本文所述的内镜工具可以被设计成使外科医生能够更好地处理无蒂或大息肉，以及在明显更短的时间内移除多个息肉。通过采用本文所述的内镜工具，外科医生可以在大肠癌的早期诊断中变得更有效率。

通过以下描述将更完整地理解本发明，该描述应结合附图来阅读。在该描述中，相似的标号指代本发明的各个实施例内的相似元件。在该描述内，将参照实施例来解释权利要求。本领域技术人员将容易地理解的是，本文描述的方法、装置和系统仅是示例性的，其可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行变化。

A.内镜器械

回见附图，图2示出了根据本发明的实施例的内镜工具100(如内镜器械)。该内镜工具100可类似于在美国专利申请序列号15/459，870中描述的各种内镜工具，该专利通过引用整体并入本文。

内镜工具100可被构造用于从患者处获取息肉和肿瘤的样本。该内镜工具100可被构造为被转矩源(如联接至内镜工具100的驱动组件或驱动轴的电机)旋转。该内镜工具100可被构造为使得冲洗流体流出进入受试者体内部位(如受试者的结肠、食管、肺内的部位)。内镜工具100可被构造为切除受试者体内部位处的物质。内镜工具100可被构造为通过抽吸通道提供吸力以获取在受试者体内部位处切除的物质样本。在一些实施方式中，内镜工具100可被构造为插入器械通道中，比如内窥镜(例如胃镜，比如结肠镜，喉镜或任何其它柔性内窥镜)的器械通道。

内镜工具100包括近侧连接器110和柔性转矩递送组件200。该近侧连接器110被构造为将内镜工具100的驱动组件150(如包括构造为被旋转能量源旋转的驱动轴的驱动组件)联接至内镜工具100的柔性转矩递送组件。在一些实施方式中，近侧连接器110包括第一连接端114和第二连接端118，驱动组件150联接至该第一连接端114，柔性转矩递送组件200联接至该第二连接端118。第一连接端114可包括内壁116，该内壁限定出了驱动组件150能够被容置其中的开口。例如，在一些实施方式中，近侧连接器110可用于将驱动组件150连接至外科手术控制台的驱动轴。近侧连接器110包括驱动传递组件122。该驱动传递组件122被构造为可操作地联接至驱动组件150，当驱动组件150旋转时从驱动组件150处接收转矩，以及将扭矩传递至柔性转矩递送组件200以使该柔性转矩递送组件200旋转。在一些实施方式中，驱动组件150、驱动传递组件122以及柔性转矩递送组件200的至少一部分同轴。例如，驱动传递组件122可沿驱动轴线102接合至驱动组件150，驱动传递组件122也可沿驱动轴线102在柔性转矩递送组件200的近端202处接合至柔性转矩递送组件200。应理解的是，旋转柔性转矩递送组件可包括使得柔性转矩递送组件在柔性扭矩传递组件其中一个部件(比如内套管)处旋转。

在一些实施方式中，驱动传递组件122包括齿轮、带或其它驱动部件以控制方向和/或从驱动组件150传递至柔性转矩递送组件200的扭矩。例如，此驱动部件可关于彼此成角度地定位以改变柔性转矩递送组件200的旋转轴线，或者彼此偏移以相对于驱动轴线102移动柔性转矩递送组件200的旋转轴线。

在一些实施方式中，驱动组件150包括驱动接合件152。该驱动接合件152被构造为将驱动组件150接合至旋转能量源(如由电机旋转的驱动器，比如外科手术控制台的控制台驱动组件)。该驱动接合件152可被构造为固定和/或刚性地连接至控制台驱动组件，从而驱动接合件152与控制台驱动组件一起旋转。例如，如图2所示，驱动接合件152包括近侧驱动端154，该近侧驱动端包括构造为接合(如锁合、匹配、固定接合、摩擦接合等)控制台驱动组件的配件(如六角配件、销配件等)。由此，控制台驱动组件的旋转引起驱动接合件152的旋转。

在一些实施方式中，驱动组件150包括一个或多个轴部件156，其被构造为将驱动接合件152的旋转传递至驱动传递组件122。在一些实施方式中，驱动传递组件122包括一个或多个轴部件156。轴部件156可包括隔热件156a(如热护套、热缩等)，其被构造为将驱动组件150的部件与由驱动组件或其部件的旋转所生成的热隔离。轴部件156可包括切割工具156b。该轴部件156可包括轴转矩线圈156c，其可类似于本文描述的其它转矩线圈。在一些实施方式中，轴部件156可包括轴转矩线缆。该轴部件156可包括轴管156d。轴管156d的半径小于驱动接合件152的相对更大的半径(如相对更大的半径可有利于从驱动轴或其它旋转能量源处接收旋转能量，比如通过将驱动接合件152接合至控制台驱动组件)。例如，轴管156d可相对更小、更加接近地对应于驱动传递组件122和/或柔性转矩递送组件200的半径。在此实施方式中，在驱动传递组件122和/或柔性转矩递送组件200处接收的扭矩可通过对应于驱动接合件152的半径和轴管156d的半径之间的半径变化的方式进行修订(如增加)。

在一些实施方式中，切割组件201可包括外套管和位于该外套管内的内套管。外套管可限定开口208，将被切除的物质可通过该开口进入切割组件201。在一些实施方式中，开口208通过外套管的一部分径向壁限定。在一些实施方式中，开口208可仅绕外套管的一部分半径延伸，例如延伸至径向壁的三分之一圆周处。由于抽吸通道在真空端口(如真空端口126)和开口208之间延伸，在真空端口处施加的任何吸力均会使得吸力将被施加在开口208处。吸力将物质送入接下来被切割组件201的内套管进行切割的外套管的开口或切割窗口内。

内套管可包括切割部段，该切割部段被构造为靠近开口208定位，以使通过开口208进入切割组件201的将被切除的物质可通过内套管的切割部段进行切除。内套管可为中空的，内套管的内壁可限定出延伸通过内镜工具的长度的抽吸通道的一部分。内套管的远端可包括切割部段，而内套管的近端可为敞开的，以使得通过切割部段进入内套管的远端的物质通过内套管的近端。在一些实施方式中，内套管的远端与外套管的远端的内表面接触。在一些实施方式中，这可允许内套管沿着基本上纵向的轴线相对于外套管旋转，在内套管旋转的同时为内套管提供了更高的稳定性。在一些实施方式中，开口的尺寸可决定被内套管切割或切除的物质的尺寸。由此，开口的尺寸可部分基于由柔性转矩线圈的内周限定的抽吸通道的尺寸来确定。

内镜工具100可包括柔性转矩线圈212，该柔性转矩线圈被构造为在其远端处联接至内套管的近端。柔性转矩线圈可包括具有多根线和多个层的细线圈，其可将柔性转矩线圈的一端的旋转传递至柔性转矩线圈的相对端。柔性转矩线圈的每个线层可沿着与该线层相邻的每个线层的缠绕方向相反的方向缠绕。在一些实施方式中，柔性转矩线圈可包括沿着顺时针方向缠绕的第一线层、沿着逆时针方向缠绕的第二线层和沿着顺时针方向缠绕的第三线层。在一些实施方式中，第一线层通过第二线层与第三线层分离。在一些实施方式中，每个线层可包括一根或多根线。在一些实施方式中，线层可由不同材料制成或具有不同的特性，比如厚度、长度等。

转矩线圈212的柔性允许线圈即使在被弯曲的转矩线圈212的部段中也能够维持性能。柔性转矩线圈212的例子包括由位于美国加利福尼亚周圣塔安娜美国ASAHI INTECC股份有限公司制备的转矩线圈。在一些实施方式中，柔性转矩线圈212可被护套或衬套(如护套214)所包围，以避免柔性转矩线圈212的外表面和其它表面之间的摩擦接触。在一些实施方式中，柔性转矩线圈212可被涂覆有聚四氟乙烯(PFTE)以减小柔性转矩线圈212的外表面和其它外表面之间的摩擦接触。柔性转矩线圈212的尺寸、形状或构型可被设计为其外直径小于内镜工具将插入其中的内窥镜的器械通道的直径。例如，在一些实施方式中，柔性转矩线圈的外直径可位于1-4毫米范围内。柔性转矩线圈的长度尺寸可被设计为超过内窥镜的长度。在一些实施方式中，柔性转矩线圈212的内壁可被构造为限定出流体联接至抽吸通道的由切割组件201的内套管的内壁限定出的部分的抽吸通道的另一部分。柔性转矩线圈212的近端可联接至近侧连接器11O(如联接至近侧连接器110的驱动传递组件122等)。

内镜工具100可包括能够联接至外套管的近端的柔性外管206。在一些实施方式中，柔性外管206的远端可采用联接部件联接至外套管的近端。在一些实施方式中，外套管可被构造为响应于旋转柔性外管而旋转。在一些实施方式中，柔性外管206可为中空的编织管，其外径小于内镜工具100将插入其中的内窥镜的器械通道。在一些实施方式中，柔性外管206的长度的尺寸可被设计为超过内窥镜的长度。柔性外管206可限定出一个孔，柔性外管206的一部分延伸穿过该孔。柔性外管206可包括促进柔性外管206相对于柔性转矩线圈的旋转的编带、线或其它特征，其部分位于柔性外管206中。柔性外管可限定出用于将流体输出到受试者体内部位的冲洗通道的一部分。

内镜工具100可包括旋转耦接器216，该旋转耦接器构造为联接至柔性外管206的近端。该旋转耦接器216可被构造为允许内镜工具的操作者通过联接至或者成为旋转耦接器216的一体件的旋转凸舌218旋转柔性外管206。通过使旋转凸舌218旋转，操作者可使柔性外管和外套管沿着内窥镜的纵轴线并且相对于内窥镜和切割组件201的内套管旋转。在一些实施方式中，操作者想要在内镜器械被插入内窥镜时、在内窥镜位于患者体内时旋转外套管。操作者期望旋转外套管以将外套管的开口定位在此位置处，即其中在其内限定出开口的外套管的径向壁的部分可与内窥镜的相机对齐从而操作者可通过该开口观察进入内镜器械以被切除的物质。这是可行的，部分因为该开口是沿着在外套管的侧面上延伸的径向壁限定，而非形成在外套管的轴向壁上的开口。

在一些实施方式中，旋转耦接器216的近端220可流体联接至近侧连接器110，以使内镜工具100的冲洗通道从冲洗端口134处穿过柔性外管206进入旋转耦接器216。在冲洗端口134处进入近侧连接器110的冲洗流体可由此穿过旋转耦接器216以在受试者体内部位处被输出。在一些实施方式中，旋转耦接器216可为旋转鲁尔部件，其允许旋转耦接器216的远端222相对于旋耦接器216的近端220旋转。通过此方式，当柔性外管206旋转时，不会引起旋转耦接器216的近端联接其上的部件旋转。旋转耦接器216可沿其中心部分限定出一个孔，一部分柔性转矩线圈212延伸穿过该孔。在一些实施方式中，旋转耦接器216可为凸式对凸式旋转鲁尔部件。在一些实施方式中，旋转耦接器可被构造为处理达到1200psi(磅力/平方英寸)的压力。

在一些实施方式中，柔性转矩递送组件200被构造为流体联接至真空源以对抽吸通道施加吸力。抽吸通道允许流体和物质(如待获取的样本)被吸入柔性转矩递送组件200的远端204以流动至柔性转矩递送组件200的近端202。例如，在已经采用切割组件201从受试者体内部位切除物质后，可通过抽吸通道施加真空压力以将流体和物质吸入(如通过抽吸传递等)柔性转矩递送组件200。

在一些实施方式中，近侧连接器110被构造为联接至真空源以提供用于抽吸的吸力。例如，如图2所示，近侧连接器110包括真空端口126(如抽吸端口)。真空端口/抽吸端口126类似于在本文公开的其它抽吸端口。真空端口126被构造为将内镜工具100的抽吸通道流体联接至真空源(如联接至带有定位在真空源和内镜工具之间的样本接收器的真空源)。真空端口126被构造为将施加至真空端口126的吸力传递至抽吸通道，以朝向真空源拉动进入内镜工具100的远端204的流体和物质通过抽吸通道。在一些实施方式中，如图2所示，真空端口126包括横向于驱动轴线102(并且由此抽吸通道)取向的真空端口通道130。这可有助于将管联接至真空端口126，该真空端口延伸至样本接收器或真空源，而不会干扰近侧连接器110和内镜工具100的操控。在各个实施方式中，真空端口通道130可相对于驱动轴线102以变化的角度取向。在一些实施方式中，真空管132可联接至真空端口126。

在一些实施方式中，近侧连接器110被构造为联接至流体源，以将通过内镜工具100输出的流体提供至患者体内的部位。如图2所示，近侧连接器110包括构造为从流体源处接收流体的冲洗端口134，该冲洗端口包括冲洗端口通道136。冲洗端口134被构造为流体联接至柔性转矩递送组件200的冲洗通道(如限定于柔性外管206和柔性转矩线圈212之间并且延伸至位于柔性转矩递送组件200的远端204处的开口的冲洗通道)，以使得流体可从近侧连接器110处起流经柔性转矩递送组件200，以在受试者体内的部位处输出。在一些实施方式中，流体(如冲洗流体)可用于冷却柔性转矩递送组件200，该柔性转矩递送组件会由于通过旋转或其它运动而引起的摩擦而生热。在一些实施方式中，流体可用于清洗受试者体内的部位。在一些实施方式中，流体提供润滑以有助于内镜工具100的多个部件相对于彼此的旋转或其它运动。在一些实施方式中，冲洗端口134被构造为联接至流体传递装置或冲洗泵。冲洗端口134从冲洗泵处接收冲洗流体流并且将该流体传送入冲洗通道。在一些实施方式中，冲洗通道被限定为包括冲洗端口134和/或将冲洗端口134连接至流体源的管。在一些实施方式中，冲洗端口134可通过流体管140联接至流体源。该流体管14可联接至配件144(如排气尖状配件、非排气尖状配件等)，该配件构造为将流体管140接合至流体源。

B.带有关节端头的内镜器械的系统和方法

在现有内镜工具系统中，可提供切割组件，该切割组件能够旋转以将息肉和其它物质从受试者体内部位处切除。但是，在某些使用状况或过程中，切割组件无法有效地切除期望物质，比如切除位于息肉从下方组织伸出处附近的相对大部分的息肉。例如结肠(见图3)、胰腺或十二指肠的曲折路径需要导管有几个大角度的转弯以到达样本部位；尝试进一步改变内镜器械的延伸出导管的角度可比如通过损坏或破坏柔性转矩线圈而限制使得内镜器械的切割组件的部分旋转的能力。

总体参见图4A-9，内窥镜系统可包括内窥镜和内镜器械。内窥镜可包括器械通道、联接至该内窥镜的外护套或两者。该内镜器械可被插入通过器械通道或外护套。内镜器械可包括从近管端延伸至外管端的外管。内镜器械可包括延伸穿过外管的柔性转矩部件。该柔性转矩部件可包括柔性转矩线或柔性转矩线圈中的至少一个。关节组件可联接至外管的远管端，并且可包括多个节段和至少一个控制件，该控制件从近侧控制端延伸至与多个节段联接的远侧控制端。至少一个控制件可响应于在近侧控制端处接收到的控制输入来操控多个节段中至少一个节段的取向。内镜器械可包括末端执行器，其联接至柔性转矩部件的远端以操控至少一个节段的取向来控制末端执行器相对于内窥镜的纵轴线的取向、操控柔性转矩部件的旋转来控制末端执行器相对于末端执行器的执行器轴线的旋转角度。操控该取向可包括操控末端执行器的姿态(如位置和取向)。由此，即使在穿过曲折路径之后，内镜器械也可用于使末端执行器弯曲至更大范围的取向和位置。

现参见图4A-4C，根据本发明的实施例示出了内镜器械(如内镜器械312)的关节组件400(如关节组件)。该关节组件400可靠近内镜器械的切割组件和/或围绕切割组件的至少一部分布置。关节组件400可联接至外管(如外管206)的远端，从而外管的旋转引起关节组件400的旋转。

关节组件400包括与多个第二节段408交替布置的多个第一节段404。第一节段404可为柔顺的，而第二节段408可为非柔顺的。例如，第二节段408可具有比阈值刚度更大的刚度。关节组件400包括延伸穿过每个节段404、408的多根控制线412。在一些实施例中，关节组件400包括四根控制线412，每根控制线几乎绕着关节组件400的周向等距离分布。控制线412可从包括关节组件400的内镜器械的近端直接或者间接地控制。在一些实施例中，阈值刚度对应于可应用于控制线412的标称张力或最大张力，从而第一节段404依从于由控制线412施加的张力(如可被压缩或者以其它方式在形状上做出改变)，而第二节段408不依从于所施加的张力。如图4C所示，向一根或多根控制线412施加张力可使该关节组件400在对应于该一根或多根控制线412如何被控制的方向上选择性地进行弯曲。由此，实现了双轴线弯曲。如图4D所示，关节组件400的弯曲可使包括外部切割件454和内部切割件458的切割组件450(如类似于切割组件201的切割组件)进行弯曲，其能够实现切割组件450更加有效地到达远处的样本部位，同时降低对内镜器械的部件造成损坏或者降低其功能性的风险。例如，外部切割件454可联接至最远侧节段404(或最远侧节段408，根据节段404、408的数量和排序)，以使关节组件400的弯曲实现外部切割件454的弯曲，该弯曲包括由外部切割件454所限定的切割窗口456的操控。根据关节组件400如何被控制，切割组件450可在关节组件400进行弯曲(如一个或多个轴线的取向改变)时或者在不同时刻被操控。

现参见图5A-5C，示出了内镜器械的关节组件500。该关节组件500可引入关节组件400的特征。该关节组件500包括多个错角布置的节段504，从而在每对相邻的节段504之间带有间隙508。每个间隙508的方向可对应于延伸通过多个节段504的多根控制线512中每一根的相对位置。由此，当特定的控制线512被张紧时，由于在对应成对的节段504之间存在间隙508，这些节段504将朝向彼此移动。例如，对控制线512a施加张力引起节段504a、504b在间隙508a的空间内朝向彼此移动，使得关节组件500沿着对应的方向516进行弯曲。如图5A-5C所示，多个节段504可包括四个节段504，每个节段对应于四根控制线512的对应控制线512。由此，关节组件500可实现双轴线弯曲。如图5D所示，关节组件500的弯曲可使包括外部切割件554和内部切割件558的切割组件550进行弯曲，这可实现切割组件550更有效地到达远处的样本部位，同时降低对内镜器械的部件造成损坏或降低其功能性的风险。

现参见图6A-C，示出了内镜器械的关节组件600。该关节组件600可引入关节组件400、500的特征。关节组件600包括多个交替布置的倒圆节段604，从而在每对相邻节段604之间带有间隙608。类似于关节组件500，选择性地控制多根控制线612中的每一根可实现关节组件600的弯曲616的双轴线方向控制。如图6A-6C所示，每个节段604的形状均可被设计为在相邻节段604之间提供多个间隙608，从而如图6C所示，对控制线612a施加张力引起节段604a和604b相对于彼此移动并且以引起节段604b和604c相对于彼此移动以实现弯曲616和弯曲620；选择向哪根控制线612施加张力可实现双轴线弯曲。如图6D所示，关节组件600的弯曲可使包括外部切割件654和内部切割件658的切割组件650进行弯曲，这实现切割组件650更加有效地到达远处的样本部位，同时降低了对内镜器械的部件造成损害或降低其功能性的风险。

现参考图7A-7E，示出了关节组件700。该关节组件700可引入关节组件400、500、600的特征。该关节组件700包括多个节段704，每个节段均具有第一端706和第二端708。该节段704可由电动弯曲的材料制成，比如关于柔性材料布置的电活性聚合物和/或电磁线圈。节段704可沿取向交替布置，从而相邻节段704相对于彼此几乎呈90度取向，如图7A所示。关节组件700包括延伸穿过多个节段704的多个导体712(如导线)。例如，关节组件700被示出为包括四个导体712(对应于节段704的四个可能取向)。如图7B所示，导体712可以预设顺序联接至指定节段704；例如，导体1可联接至始自远侧节段704的交替节段704，导体3可联接至始自近侧节段704的交替节段704，导体2和4可联接至成对的相邻节段704。由此，可能导体712的每个可用对(如1和2；1和4；2和3；3和4)均可联接至预定节段704(如在四个相邻节段704上以交替顺序)，从而通过选择性地致动特定对的导体712，可引起特定节段704改变成如图7E所示的形状，实现了关节组件700在两个轴线上进行弯曲。如图7F所示，关节组件700的弯曲可使包括外部切割件754和内部切割件758的切割组件750进行弯曲，这可实现切割组件750更有效地到达远处的样本部位，同时降低了对内镜器械的部件造成损坏或降低其功能性的风险。

现参见图8，示出了内窥镜系统800。该内窥镜系统800可引入内镜工具100、关节组件400、关节组件500、关节组件600、关节组件700或其各种组合的特征。

内窥镜系统800包括内窥镜804。内窥镜804可被提供至受试者体内的部位(如通过在图3中示出的受试者的结肠)，以允许内镜器械820被定位在受试者体内的部位，比如以将物质从受试者体内的部位移除。

内窥镜804可包括器械通道808(如工作通道)，其被限定位于内窥镜804之内并且从近侧通道端(其可保持位于受试者体外)延伸至远侧通道端(其可被提供至受试者体内的部位)。内镜器械820可被提供穿过器械通道808，以使内镜器械820的远端可延伸出器械通道808。

内窥镜804可包括各种其它通道和部件。例如，内窥镜804可包括图像捕捉装置(如相机)、光源、冲洗通道或者其组合。

护套840可联接至内窥镜804。例如，护套840可联接至内窥镜804以至少部分围绕内窥镜804的外表面812延伸，以使护套840位于内窥镜804的外部。护套840可限定出护套通道844，该护套通道的尺寸类似于器械通道808的尺寸。内窥镜系统800可包括器械通道808或护套840中的一个或两个。

如上文关于各个关节组件的描述，内镜器械820可被构造为使得位于内镜器械820的远端的末端执行器824(如套圈、剪刀、夹具、切割组件)可延伸出器械通道808，并且响应于关节组件828的操作，末端执行器824的取向可在多个轴线上进行操控。例如，该取向可在垂直于纵轴线830的第一轴线832上(如以使得末端执行器824相对于参照纵轴线830限定的参照物的框架上下移动，从而参照图4C、4D、5C、5D、6C、6D、7E和7F中各个关节组件示出)或第二轴线(未示出，延伸入页面内，以使得末端执行器824相对于参照纵轴线830限定的参照物的框架左右移动)上操控。该取向可被操控以改变末端执行器824的切割窗口或抽吸窗口(如在内部切割件458的远端限定的切割窗口456、抽吸窗口)的取向。如图8所示，通过提供末端执行器824穿过护套通道844，该末端执行器824能够进入更大范围的位置以到达受试者体内部位处的物质。

内镜器械824可限定出从内镜器械824的近端延伸至内镜器械的远端的抽吸通道826。例如，该抽吸通道826可在末端执行器824处具有入口，以使在内镜器械的近端处施加至抽吸通道826的出口的真空力可用于通过抽吸通道826将物质从受试者体内部位处移除。抽吸通道826可延伸穿过内镜器械824的外管。

在一些实施例中，关节组件828(如关节组件828的控制件)可手动操控。例如，可张紧关节组件828的近端(如拉紧)以操控该关节组件828。

在一些实施例中，内窥镜系统800包括控制器850。该控制器850可包括一个或多个处理器和存储器。一个或多个处理器可以实现为专用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)，片上系统(SoC)、一组处理部件(如多核处理器)或其它合适的电子处理部件。存储器是用于存储数据和计算机代码的一个或多个装置(如，RAM、ROM、闪存，硬盘存储器)，以完成并促进本发明中描述的各种用户或客户端进程、层和模块。存储器可以是或包括易失性存储器或非易失性存储器，并且可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本文公开的发明构思的各种活动和信息结构的任何其它类型的信息结构。存储器可通信连接到处理器，并且包括用于执行本文所述的一个或多个进程的计算机代码或指令模块。存储器包括使处理器执行本文描述的系统和方法的各种电路、软件引擎和/或模块。可以使用外科手术控制台来执行控制器850。

控制器850可接收用于控制关节组件828以及末端执行器824(如通过外科手术控制台的用户接口)的控制输入。例如，控制器850可接收指示末端执行器824的取向的目标值的第一控制输入和指示用于驱动末端执行器824的指令(如旋转末端执行器824、沿着纵轴线830移动末端执行器824)的第二控制输入。控制器850可驱动联接至关节组件828的控制件的一个或多个致动器(如线性致动器、电机)以控制末端执行器824的取向。该控制器850可驱动一个或多个致动器(如控制驱动组件150)以旋转驱动联接至末端执行器824的柔性转矩部件以驱动末端执行器824。这能够实现关节组件828和末端执行器824同步且独立地操控，比如以在操控(例如旋转)末端执行器824的同时使末端执行器824扫过位置范围，或者在旋转末端执行器824之前将该末端执行器824移动就位。

在一些实施例中，内窥镜系统800包括联接至关节组件828的锁定机构860。该锁定机构860能够限制关节组件828(如关节组件828的控制件)的运动以将末端执行器824设定至目标取向。例如，锁定机构860可为一个或多个夹具、齿轮、制动器或其任意组合，其能够选择性地接触关节组件828的一个或多个控制件以防止所选定的一个或多个控制件运动。在一些实施例中，可操作锁定机构860以选择性地将关节组件828的运动限制在单个自由度上(如锁定关节组件828沿第一轴线832的运动，但是允许沿着第二轴线的运动)。锁定机构860可联接至缠绕或者退绕关节组件828的控制线的电机以锁定关节组件828。在一些实施例中，控制器850比如响应于指示锁定或解锁关节组件828的指令的输入控制锁定机构860的操作。在一些实施例中，控制器850执行关于锁定机构860和末端执行器824的互锁功能(其可被选择性地启动或停用)。例如，控制器850可响应于所接收到的驱动末端执行器824的指令而将锁定机构860设定至锁定状态以锁定关节组件828，这可有助于当从受试者体内的部位移除物质时末端执行器824在目标取向上的自动稳定。

因此，通过操作内窥镜系统800的各个部件，末端执行器824的以下每一个操控均可独立地、同步地或者在不同时刻地执行：联接至末端执行器824的柔性转矩部件的旋转以驱动末端执行器824，比如以旋转末端执行器824的内部切割件以移除位于受试者体内部位处的物质；关节组件828的沿一个或多个选定轴线的弯曲，实现了对末端执行器824的位置的三百六十度操控；将关节组件828锁定在一个或多个自由度上；末端执行器824的切割窗口的旋转(如末端执行器824的外部切割组件的旋转，比如通过采用旋转耦接器216的外管206的旋转)。

现参见图9，示出了用于控制内镜器械的操作的方法900。该方法900可采用本文描述的各个装置和系统执行，包括内镜工具100、关节组件400、500、600、700和内窥镜系统800。该方法900可由控制内镜器械(包括通过操作与内镜器械的部件联接的外科手术控制台或其它控制装置)的操作者执行(如医学专家)。方法900可如此执行，即在内镜器械被提供至受试者体内的部位(比如将从受试者移除的物质所在的部位)的同时，控制联接至位于受试者体外的内镜器械的部件。

在905处，内镜器械被提供至受试者体内的部位。该部位可采用内窥镜的图像捕获装置或者基于其它成像形式(如超声、电子计算机断层扫描CT、X射线、磁共振成像MRI)识别。通过移动通过内窥镜的器械通道或者通过移动通过联接至内窥镜的外护套，内镜器械可被提供至部位。内镜器械可被移动至此位置，即与内镜器械的末端执行器联接的关节组件朝向受试者体内的部位从内窥镜延伸出(如从器械通道或外护套处延伸出)。

在910处，确定了用于使末端执行器进行弯曲以使末端执行器与受试者体内部位的物质接触的位置或取向中至少一个(如姿态)。该位置或取向中的至少一个可基于由图像捕获装置或其它成像形式所检测到的图像而确定。位置或取向中的至少一个可位于由内窥镜的外表面所限定的标称范围之外(如超过从内窥镜的边缘延伸的柱形壳体)，从而如本文进一步描述，内镜器械可移动通过更大范围的位置和取向。

在915，为关节组件的至少一个控制件提供第一控制输入以使得控制件将末端执行器移动至确定的位置或取向中的至少一个。例如，第一控制输入可包括手动操控联接至关节组件的多个节段的关节组件的控制线。第一控制输入可包括用于操控控制线的指令，比如以采用电机或其它致动器来提高或降低施加至一根或多根所选定的控制线的张力，或者以提供通过一根或多根所选定的控制线的电流。在一些实施例中，可以迭代方式提供第一控制输入以调节位置或取向中的至少一个，直至达到目标位置或取向。在一些实施例中，操控末端执行器的切割窗口，比如通过旋转联接至外管的旋转耦接器，该外管联接至关节组件，该切割窗口可联接至限定出切割窗口的末端执行器的外部切割件。第一控制输入可用于在一个或多个所选定的旋转轴线中的任意轴线上控制关节组件，实现了末端执行器的三百六十度范围的运动。

在920，提供第二控制输入以使得末端执行器与物质相互作用。例如，可提供第二控制输入以使得驱动组件令柔性转矩部件旋转，该柔性转矩部件延伸穿过内镜器械并且与末端执行器联接以操控末端执行器(如绕着末端执行器的纵轴线使末端执行器旋转，使得线性致动器沿着纵轴线移动末端执行器)。第二控制输入可用于使得末端执行器与操作关节组件同步运动或者与操作关节组件分开运动。

在一些实施例中可启用锁定机构以将关节组件锁定至目标姿态，比如以在采用末端执行器以将物质从受试者体内部位移除的同时将关节组件锁定就位。在一些实施例中，锁定机构响应于第二控制输入而启用，实现了末端执行器的驱动和关节组件的运动之间的互锁功能。在一些实施例中，锁定机构响应于驱动真空源向内镜器械的抽吸通道施加真空的输入而启用。

在各个示例实施例中示出的系统和方法的构造和布置仅是说明性的。虽然在本发明中仅详细描述了示例实施例，也可能进行许多修改(如各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值，安装布置，采用材料，颜色，取向等的变化)。例如，元件位置可为反向的或以其它方式变化的，离散元件的性质或数量或位置可被调节或改变。因此，此修改旨在包括于本发明的范围内。任何工艺或方法步骤的顺序或次序可根据替代实施例改变或重新排序。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例的设计、操作条件和布置进行其它替换、修改、改变和省略。

对“或”的引用可以被解释为包含性的，因此使用“或”描述的任何术语可以表示单个、一个以上和全部的所述术语中的任何一种。对术语组合列表中至少一个的引用可被解释为包含性的或以表示单个、一个以上和全部的所述术语中的任何一种。例如，“‘A’和‘B’中的至少一个”可以只包括‘A’、只包括‘B’、以及包括‘A’和‘B’。结合“包括”或其它开放术语使用的这种引用可以包括附加项目。

本发明考虑到了用于完成各项操作的方法、系统和任何机器可读介质上的程序产品。本发明的实施例可以使用现有的计算机处理器来实现，或者通过为此目的或其它目的而被并入的针对于适用系统的专用计算机处理器来实现，或者通过硬连线系统来实现。本发明范围内的实施例包括程序产品，该程序产品包括用于在其上承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的可机读介质。这样的可机读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何可用介质。举例来说，此可机读介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或可以用于承载或存储期望程序代码的任何其它介质，该期望程序代码呈机器可执行的指令或数据结构形式并且可以由通用或专用计算机或其它带有处理器的机器访问。以上的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行特定功能或功能组的指令和数据。

虽然附图示出了指定顺序的方法步骤，但步骤顺序可与所示的不同。同样，两个以上的步骤可同步执行或部分同步进行。此变型将取决于所选定的软件和硬件系统以及设计者选择。所有此变型均位于本发明的范围内。类似地，可以使用具有基于规则的逻辑和其它逻辑的标准编程技术来完成软件实现，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。

Claims (20)

1.一种内窥镜系统，其包括：

内窥镜，其包括器械通道或联接至所述内窥镜的外护套中的至少一个，所述内窥镜限定出纵轴线，所述器械通道或所述外护套中的至少一个沿所述纵轴线延伸；和

内镜器械，其被构造为穿过所述器械通道或所述外护套中的至少一个，所述内镜器械包括：

从近管端延伸至远管端的外管；

延伸穿过所述外管的柔性转矩部件，所述柔性转矩部件包括柔性转矩线或柔性转矩线圈中的至少一个；

关节组件，其联接至所述外管的远管端，所述关节组件包括多个节段和至少一个控制件，所述控制件从近侧控制端延伸至与所述多个节段联接的远侧控制端，所述至少一个控制件被构造为响应于在所述近侧控制端接收的控制输入来操控所述多个节段中的至少一个节段的取向；和

末端执行器，其联接至所述柔性转矩部件的远端，从而操控所述至少一个节段的取向控制所述末端执行器相对于所述内窥镜的纵轴线的取向，并且操控所述柔性转矩部件的旋转控制所述末端执行器相对于所述末端执行器的执行器轴线的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中所述至少一个控制件被构造为通过相对于所述内窥镜的纵轴线操控所述多个节段的至少两个自由度来操控所述至少一个节段的取向。

3.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中所述末端执行器包括延伸超过所述外护套的器械通道中的至少一个的出口的套圈或切割件中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的内窥镜系统，还包括联接至所述关节组件的远端的外部切割件，所述外部切割件限定切割窗口，其中所述末端执行器包括内部切割件，所述内部切割件被构造为响应于所述柔性转矩部件的借助联接至所述柔性转矩部件的近端的驱动组件的致动而在所述外部切割件内旋转。

5.根据权利要求4所述的内窥镜系统，其中所述至少一个控制件被构造为控制所述切割窗口相对于所述内窥镜的纵轴线的取向。

6.根据权利要求1所述的内窥镜系统，还包括抽吸通道，所述抽吸通道穿过所述外管从近侧抽吸端延伸至所述末端执行器附近的远侧抽吸端，以使由所述末端执行器接收的物质响应于施加至所述近侧抽吸端的真空力从所述远侧抽吸端移经所述抽吸通道至所述近侧抽吸端。

7.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中所述外护套绕着所述内窥镜的外壁延伸。

8.根据权利要求1所述的内窥镜系统，还包括一个或多个处理器，所述处理器构造为接收指示所述末端执行器的取向的目标值的第一控制输入，接收指示使所述末端执行器旋转的的第二控制输入，并且使得在所述柔性转矩部件响应于所述第一控制输入和所述第二控制输入而使所述末端执行器旋转时所述至少一个控制件操控所述至少一个节段。

9.根据权利要求1所述的内窥镜系统，还包括锁定组件，所述锁定组件被构造为限制所述至少一个控制件的运动以将所述关节组件设定至预设取向。

10.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中所述至少一个控制件包括多根控制线。

11.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中所述多个节段分别包括电活性聚合物、形状记忆合金、电磁线圈或永磁体中的至少一个，所述至少一个控制件被构造为控制所述多个节段的形状的输出电场或磁场中的至少一个。

12.一种内镜器械，其构造为插穿内窥镜的器械通道或所述内窥镜的外护套中的至少一个，所述内镜器械包括：

从近管端延伸至远管端的外管；

延伸穿过所述外管的柔性转矩部件，所述柔性转矩部件包括柔性转矩线或柔性转矩线圈中的至少一个；

联接至所述外管的远管端的关节组件，所述关节组件包括多个节段和至少一个控制件，所述控制件从近侧控制端延伸至与所述多个节段联接的远侧控制端，所述至少一个控制件被构造为响应于在所述近侧控制端处的控制输入操控所述多个节段中至少一个节段的取向；和

末端执行器，其联接至所述柔性转矩部件的远端，从而操控所述至少一个节段的取向来控制所述末端执行器相对于所述外管的取向，操控所述柔性转矩部件的旋转来控制所述末端执行器相对于所述外管的旋转角度。

13.根据权利要求12所述的内镜器械，其中所述多个节段包括刚度大于阈值刚度的多个第一节段和刚度小于所述阈值刚度的多个第二节段，所述多个第二节段和所述多个第一节段以交替顺序定位。

14.根据权利要求12所述的内镜器械，其中所述多个节段均包括面向所述多个节段中相邻节段的倾斜表面，所述至少一个控制件包括与所述多个节段中的一个或多个节段联接的多根线，从而选择性地对所述多根线中的一根或多根线施加张力作为控制输入来控制所述多个节段中的至少一个节段在至少两个轴线上的取向。

15.根据权利要求12所述的内镜器械，其中所述多个节段均包括面向所述多个节段中相邻节段的倒圆表面，所述至少一个控制件包括与所述多个节段中的一个或多个节段联接的多根线，从而选择性地对所述多根线中的一根或多根线施加张力作为控制输入来控制所述多个节段中的至少一个节段在至少两个轴线上的取向。

16.根据权利要求12所述的内镜器械，其中所述多个节段分别包括电活性聚合物、形状记忆合金、电磁线圈或永磁体中的至少一个，所述至少一个控制件被构造为控制所述多个节段的形状的输出电场或磁场中的至少一个。

17.根据权利要求12所述的内镜器械，其中所述末端执行器包括延伸超过所述外护套的器械通道中的至少一个的出口的套圈或切割件中的至少一个。

18.根据权利要求12所述的内镜器械，还包括联接至所述关节组件的远端的外部切割件，所述外部切割件限定切割窗口，其中所述末端执行器包括内部切割件，所述内部切割件构造为响应于所述柔性转矩部件的借助联接至所述柔性转矩部件的近端的驱动组件的致动而在所述外部切割件内旋转。

19.一种用于控制内镜器械的末端执行器的方法，其包括：

使所述内镜器械穿过内窥镜的器械通道或联接至所述内窥镜的外护套中的至少一个，所述内窥镜的远端靠近受试者体内的部位定位；

确定所述末端执行器的弯曲取向以接触位于所述受试者体内部位处的物质；

基于所述取向提供第一控制输入至所述内镜器械的至少一个控制件以使得所述内镜器械的关节组件将所述末端执行器移动至所述取向；和

提供第二控制输入至联接至所述末端执行器的柔性转矩部件，以使得所述末端执行器响应于所述第二控制输入与所述物质相互作用。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括致动锁定组件以限制所述至少一个控制件的运动，以将所述关节组件设定至所述取向。

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