专利名称：弯曲套管、机器人操纵器和手术端口的制作方法微创手术的益处是众所周知的，并且与传统的开放式切口手术相比它们包括病人的更少创伤、更少失血和更快的恢复时间。此外，机器人手术系统(例如，提供远程呈现的遥控机器人系统)诸如加利福尼亚州Sunnyvale的直观外科手术公司(IntuitiveSurgical, Inc.)的da Vinci 手术系统的使用是已知的。与手动微创手术相比，此类机器人手术系统可以允许外科医生以直观控制和提高的精确度来进行操作。为了进一步减少病人创伤并且保留机器人手术系统的益处，外科医生已经开始执行通过经皮肤的单个切口来研究或处理病人状况的手术程序。在一些情况下，这样的“单端口入路(port access)”手术已经采用手动器械或采用现有机器人手术系统执行。因此，期望的是改进的设备和方法，与使用现有的设备和方法相比，其能够使外科医生更有效地进行单端口入路手术。还期望的是能够容易地修改一般用于执行这种单端口入路手术的多切口(多端口)手术的现有机器人手术系统。
在一个方面，手术系统包括机器人操纵器、弯曲套管以及延伸穿过该弯曲套管的具有被动柔性轴的器械。该机器人操纵器使该弯曲套管绕远程运动中心移动，该运动中心被设置在病人体内的开口处(例如切口、天然孔口)，从而使得该弯曲套管提供该手术器械在手术部位处的三角测量角度。在一个实现方式中，使用内窥镜以及两个这样的弯曲套管，其中弯曲套管的远端被定向为朝向手术部位呈不同的角度，从而使得实现有效的器械三角测量，这允许外科医生在该手术部位处有效地工作并观看该手术部位。在另一方面，该弯曲套管包括直区段和相邻的弯曲区段。机器人操纵器安装支架被耦连至该直区段上。第二直区段可以被耦连至该弯曲区段的相反末端上，以便有助于从该套管的远端延伸出的被动柔性的手术器械朝手术部位的对齐。在另一方面，手术器械包括被动柔性轴和耦连至该轴的远端的手术末端执行器。 该柔性轴延伸穿过弯曲套管，并且该柔性轴的远端区段延伸至悬出该弯曲套管的远端。该柔性轴的远端区段是足够刚性的，以便在手术部位提供有效的手术动作，而它是足够柔性的，以便允许其穿过该弯曲套管插入和抽出。在一些方面，该器械轴的远端区段的硬度大于在手术程序中该套管的弯曲区段中剩余的轴的区段的硬度。在另一方面，手术端口构件是单个主体，该单个主体在其顶表面与底表面之间包括(多个)通道。这些通道在相反方向上成角度，以便以期望的角度来夹持这些弯曲套管的直区段。该主体是足够柔性的，以便允许弯曲套管绕远程运动中心移动，远程运动中心大体位于通道内。在一些方面，该端口构件包括用于内窥镜套管的通道和/或一个或多个辅助通道。这些通道可以包括不同的密封件。在另一个方面，公开第二端口构件，该第二端口构件包括上部漏斗状部分和下部舌状件。用于手术器械的通道(如弯曲套管)被限定在腰部区段中，该腰部区段将该漏斗状部分与该舌状件连结起来。在一个方面，该第二端口构件被用于要求器械以相对小的角度 (锐角)进入病人体内的手术，因为该端口构件有助于防止器械与病人身体之间的不必要的应力，反之亦然。在另一方面，公开套管安装固定件。这些固定件支撑套管以便插入并对接到它们的相关联的机器人操纵器上。在一个方面，固定件包括(多个)臂，这些臂夹持内窥镜套管和弯曲的器械套管。在另一方面，固定件被配置为帽，这个帽夹持内窥镜和弯曲套管的远端。 这个帽的指向有助于插入病人内的开口之中。在另一方面，公开了带有弯曲套管的机器人手术系统的控制系统。该控制系统使用与该弯曲套管相关联的运动学数据。为了给外科医生提供直观控制体验，该控制系统命令机器人操纵器响应于外科医生在主操纵器处的输入而使该弯曲套管及其器械移动，就好像该器械被定位成沿着从该弯曲套管的远端延伸的一条直轴线与该套管的弯曲区段的远端大致相切。图IA是机器人手术系统中病人侧推车的前向正视图。图IB是机器人手术系统中外科医生控制台的前向正视图。图IC是机器人手术系统中视频推车的前向正视图。图2A是器械臂的侧面正视图。图2B是安装有器械的操纵器的透视图。图2C是安装有摄像机的摄像机臂的一部分的侧面正视图。图3是穿过体壁插入而抵达手术部位的多个套管和相关联的器械的图解视图。图4A是病人侧机器人操纵器的一部分的示意图，该操纵器支撑并移动弯曲套管和被动柔性手术器械的组合。图4B是示出加在图4A的视图上的第二病人侧机器人操纵器的示意图，该第二病人侧机器人操纵器支撑并移动第二弯曲套管和被动柔性手术器械的组合。图4C是示出加在图4B视图上的内窥镜摄像机操纵器的示意图，该内窥镜摄像机操纵器支撑内窥镜。图5是柔性器械的图解视图。图6A是拉动(pull/pull)式器械设计的图解视图。图6B是推拉(push/pull)式器械设计的图解视图。图7A是力传递机构的底视图。图7B是用于拉动式器械设计中的力传递机构的平面图。图7C是用于推拉式器械设计中的力传递机构的平面图。图7D是用于推拉式器械设计中的另一力传递机构的平面图。图8A是器械轴的一部分的剖视透视图。图SB是另一器械轴设计的图解透视截面视图。图SC是另一器械轴的一部分的剖视透视图。图8D是又一器械轴设计的图解透视图。图9A是柔性轴器械的远端的分解透视图。图9B是图9A中描绘的实现方式的截面视图。图9C是拉动型末端执行器的图解视图。图9D是另一柔性轴器械的远端的分解透视图。图9E是推拉型末端执行器的图解视图。图9F是器械轴端帽的图解透视图。图10是弯曲套管的图解视图。图IOA是对齐的键构件(key feature)的图解视图。图IOB套管末端间隙检测系统的示意图。图IlA和IlB图示说明套管取向。图IlC是带有多个操纵器的机器人手术系统的平面图，其中这些操纵器处于一个示例性姿势以定位多个弯曲套管。图。
图12A、12B和12C是示出延伸穿过各种套管构型并且从中延伸的器械轴的图解视
图13是图示说明另一弯曲套管和柔性器械组合的示意图。
图14A是端口构件的图解平面视图。
图14B是端口构件的图解透视图。
图15A是在图14A中切割线处截取的图解截面视图。
图15B示出图15A中所描绘的密封件的细节。
图15C是在图14A中另一个切割线处截取的图解截面视图。
图15D是图示说明端口构件中的导电层的图解截面视图。
图15E示出另一密封件的细节。
图16A是各种皮肤和筋膜切口的图解视图。
图16B是另一端口构件的图解透视截面视图。图17A和17B是又一端口构件的图解视图。图18A和18B是又一个端口构件的图解视图。图19A是套管插入/稳定固定件的透视图。图19B是套管插入/稳定固定件的另一个透视图。图19C是套管稳定固定件的图解透视图。图20A-20D是图示说明插入套管的另一种方法的图解视图。图21是弯曲套管和各种参考轴线的图解视图。图22是弯曲套管和带有相关光纤应变传感器的柔性器械远端的图解视图。图23是控制系统构造的图解视图。

方”、“以下/在......下面”、“下部”、“之上/上方”、“以上/在......上面”、“近侧/近
端”和“远侧/远端”等，可以用于描述如在这些附图中图示说明的一个元件或构件与另一个元件或构件的关系。这些空间相关术语旨在包含除图中所示的位置和取向之外，设备在使用或操作中的不同位置(即，定位)和取向(即，旋转位置)。例如，如果这些附图中一个设备被翻转，描述为在其他元件或构件“以下”或“之下”的元件则应当在这些其他元件或构件 “以上”或“之上”。因此，示例性术语“以下”可以包含以上和以下的位置和取向两者。另外，一个设备可以被定向(旋转90度或以其他取向)并且因此用在此使用的空间相关描述语进行解释。同样，沿着并且环绕各个轴线移动的说明包括各种特定的设备位置和取向。此外，单数形式“一”、“一个”和“所述/该”也旨在包含复数形式，除非在上下文中另外地指出。并且，术语“包括”、“包括有”和“包含”等限定了所述构件、步骤、操作、元件和/或部件的存在但不排除一种或多种其他构件、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或加入。描述为耦连的部件可以是直接电耦合或机械耦连，或它们可以经由一个或多个中间部件间接耦连。在实践时参考一个实施例详细说明的要素及其相关方面可以被包括在它们在其中未被明确示出或说明的其他实施例中。例如，如果参考一个实施例来详细说明一个要素， 并且没有参考第二实施例来说明该要素，尽管如此，该要素可以被要求包括在该第二实施例中。与机械结构或部件相关的术语“柔性的”应作广义解释。本质上，该术语是指该结构或部件可以反复地弯曲并且恢复到初始形状而没有损害。由于材料特性，许多“刚性的” 物体具有少量固有的弹性“曲度(bendiness)”，但当在此使用该术语时，这类物体不能被认为是“柔性的”。柔性的机械结构可以具有无限的自由度(D0F’S)。这类结构的实例包括封闭的、可弯曲的管(由例如NITINOL、聚合物、软化橡胶等制成)、螺旋卷簧等，它们可以被弯曲成各种简单的和复杂的曲线，通常无显著的截面变形。通过使用一系列紧密间隔的部件 (它们类似于蛇形布置中的“椎骨”)，其他柔性机械结构可以近似这样一种无限DOF工件。在这样的椎骨安排中，每个部件是运动链中的短连杆，并且各连杆之间可移动的机械限制(例如，销栓铰链、外圈和球、活性铰链等)可以允许这些连杆之间相对运动一个(例如，俯仰)或两个(例如，俯仰和偏转)D0F。短的柔性结构可以用作并且被模制成在运动链的两个连杆之间提供一个或多个DOF的单个的机械限制(关节)，即使该柔性结构本身可以是由若干耦连的连杆形成的运动链。本领域技术人员本领域技术人员将会理解部件的柔性能够以其硬度的形式来表示。在本说明书中，柔性的机械结构或部件可以是主动柔性亦或被动柔性的。通过使用主动柔性工件本身内在相关的力，主动柔性工件可以被弯曲。例如，一个或多个腱 (tendon)可以沿着工件纵向行进并且从该工件的纵轴偏移，这样使得在该一个或多个腱上的张力导致该工件弯曲。主动弯曲主动柔性工件的其他方式包括但不限于使用气动或液压力，齿轮、电活性的聚合物等。通过使用被动柔性工件外部的力，被动柔性工件被弯曲。具有内在硬度的被动柔性工件的实例是塑料杆或弹性橡胶管。当未被其内在相关的力致动时， 主动柔性工件可以是被动柔性的。单个部件可以由连续的一个或多个主动和被动柔性部分制成。本发明的多个方面主要以使用da Vinci 手术系统(具体地说,Model IS3000，以
da Vinci Si HD 手术系统的形式进行销售)的实现方式的形式进行说明，其中该手术
系统由加利福尼亚州Sunnyvale直观外科手术公司(Intuitive Surgical, Inc.)制造。然而本领域技术人员将理解的是在此公开的发明性方面能够以各种方式来体现和实现，包括
机器人的和非机器人的实施方案和实现方式。da Vinci 手术系统(例如，Model IS3000 ；
Model IS2000，作为da Vinci_ StmHDtm手术系统销售)实现方式仅仅是示例性的，并且不应被认为是限制在此公开的发明性方面的范围。图1A、1B和IC是用于微创手术的远程控制机器人手术系统的三个主要部件的前向正视图。这三个部件彼此连接从而允许外科医生在手术团队的帮助下，在病人身上进行诊断性和矫正性手术程序。图IA是da Vinci_ 手术系统的病人侧推车部件100的前向正视图。该病人侧推
车包括立在地面上的底座102，安装在底座102上的支撑塔104，以及支撑手术工具(包括立体内窥镜)的若干个臂。如图IA中所示，臂106a和106b是支撑并且移动用于操纵组织的手术器械的器械臂，并且臂108是支撑并且移动内窥镜的摄像机臂。图IA还示出支撑在支撑塔104的背侧上的任选的第三器械臂106c，并且该第三器械臂106c可以根据需要定位到该病人侧推车的左侧或右侧上用来进行手术程序。图IA进一步示出了安装在器械臂106a、 106b、106c上可互换的手术器械110a、110b、110c，并且其示出了安装在摄像机臂108上的内窥镜112。下面对这些臂进行更详细的讨论。本领域技术人员将理解的是支撑这些器械和摄像机的这些臂还可以被底座平台支撑，该底座平台(固定的或可移动的)安装在天花板或墙壁上，或在一些情况下安装到手术室中另一件器械上(例如，手术台)。同样，本领域技术人员将理解的是可以使用两个或更多个分开的底座(例如，一个底座支撑一个臂)。图IB是da Vinci_ 手术系统的外科医生控制台120部件的前向正视图。该外科医生控制台装备有左侧和右侧多DOF主工具操纵器(MTM) 122a和122b，它们是用于控制这些手术工具(包括内窥镜和各种套管)的运动链系。外科医生抓握(典型地用拇指和食指) 每个MTM 122上的夹紧器(pincher)组件124a和124b，并且可以将该夹紧器组件移动到各个位置和取向。当选择工具控制模式时，耦连每个MTM 122用来控制病人侧推车100的相应的器械臂106。例如，可以耦连左侧MTM 122a用来控制器械臂106b和器械110a，并且可以耦连右侧MTM 122b用来控制器械臂106b和器械110b。如果在手术程序期间第三器械臂106c被使用并且被定位在左侧，则左侧MTM 122a可以在控制臂106a和器械IlOa至控制臂106c和器械IlOc之间进行切换。同样，如果在手术程序期间第三器械臂106c被使用并且被定位在右侧上,则右侧MTM 122a可以在控制臂106b和器械IlOb至控制臂106c和器械IlOc之间切换。在一些情况下，MTM的122a与122b以及臂106a/器械IlOa组合与臂106b/器械IlOb组合之间的控制指派也可以交换。这可以实现，例如，如果将内窥镜转动180度，从而使得在内窥镜视场中移动的器械看起来位于与外科医生正在移动的MTM同一侧上。一般使用该夹紧器组件来操作位于器械110的远侧处的钳式手术末端执行器(例如，剪刀、抓握式牵引器、针驱动器等)。外科医生控制台120还包括立体图像显示系统126。由立体内窥镜112捕获的左侧和右侧图像被输出在相应的左侧和右侧显示器上，在显示系统126上外科医生将这些图像感知成三维图像。在有利的配置中，MTM的122被定位在显示系统126之下，从而使得显示器中所示的手术工具的图像看起来与显示器下面外科医生的手共同定位。这个特征允许外科医生在该三维显示器中直观地控制各种手术工具就像直接看到手一样。因此，相关联的器械臂和器械的MTM伺服控制是基于内窥镜图像参考系。如果将MTM切换到摄像机控制模式，也使用内窥镜图像参考系。在da Vinci 手术系统中，如果选择摄像机控制模式，外科医生可以通过一起移动MTM中的一个或两个来移动内窥镜的远端(两个MTM的部分可以被伺服机械地耦连使得这两个MTM部分看起来作为一个单元一起移动)。然后外科医生可以通过移动MTM来直观地移动(例如，摇动、倾斜、 变焦)所显示的立体图像，就像将图像握在手中一样。外科医生的控制台120 —般设置在与病人侧推车100相同的手术室中，虽然它被定位成使得操作该控制台的外科医生位于无菌区之外。一个或多个助手一般辅助外科医生在无菌手术区内工作(例如，改变病人侧推车上的工具，执行手动抽出等)。因此，外科医生远离无菌区进行操作，并且这样该控制台可以位于与手术室分开的房间或建筑物中。在一些实现方式中，两个控制台120 (共同定位亦或彼此远离)可以通过网络连接在一起从而使得两个外科医生可以同时观察和控制手术部位的工具。图IC是da Vinci 手术系统的视觉推车部件140的前向正视图。图像推车140
容纳手术系统的中央电子数据处理单元142和视觉设备144。该中央电子数据处理单元包括用于操作手术系统的许多数据处理。然而，在各种其他实现方式中，可以将电子数据处理分配到外科医生控制台和病人侧推车中。视觉设备包括用于立体内窥镜112的左侧和右侧图像捕获功能的摄像机控制单元。该视觉设备还包括提供照明用以成像手术部位的照明设备(例如，氙气灯)。如图IC中所示，该视觉推车包括一个任选的24英寸触摸屏监视器146， 该监视器可以安装在其他地方，例如在病人侧推车100上。图像推车140进一步包括用于任选的辅助手术设备(例如电子手术单元和吹入器)的空间148。该病人侧推车和外科医生控制台通过光纤通信链路耦合到该视觉推车上，从而使得三个部件一起充当单个的远程操作的微创手术系统，该手术系统为外科医生提供直观的远程呈现。并且，如上所述，可以包括第二外科医生控制台，从而使得第二外科医生可以例如监督该第一外科医生的工作。图2A是示例性器械臂106的侧面正视图。为了清楚的目的省略掉在手术期间正常使用的无菌帘和相关的机构。该臂是由一系列连杆和将这些连杆耦连在一起的关节构成的。该臂被分成两个部分。第一部分是“建立(set-up)”部分202，其中未通电的关节耦连这些连杆。将第二部分通电，即支撑和移动该手术器械的机器人操纵器部分204(病人侧操纵器；“PSM”)。在使用期间，移动建立部分202从而将操纵器部分204放置在适当位置用来执行希望的手术任务。然后建立部分关节被锁定(例如，用制动机构)从而防止该臂的这个部分运动。图2B是安装有示意性器械110的PSM 204的透视图。PSM 204包括偏转伺服致动器206、俯仰伺服致动器208以及插入和抽出(“I/O”)致动器210。示出的示意性手术器械 110安装在器械安装托架212上。示出的示意性直套管214安装到套管支座216。器械110 的轴218延伸穿过套管214。PSM 204被机械地限制从而它围绕沿着该器械轴定位的一个固定的远程运动中心220来移动器械110。偏转致动器206提供绕远程中心220的偏转运动222，俯仰致动器208提供绕远程中心220的俯仰运动224，并且I/O致动器210提供通过远程中心220的插入和抽出运动226。建立部分202 —般被定位用来在手术期间将远程运动中心220放置在病人体壁中的切口处，并且用来允许可以得到足够的偏转和俯仰运动来进行预期的手术任务。本领域技术人员将理解的是绕远程运动中心的运动还可以仅通过使用软件而不是通过机械组件所限定的物理限制进行限制。安装托架212中的匹配力传递圆盘和器械力传递组件230耦合来自PSM 204中致动器232的致动力，从而移动器械110的各个部分以便定位、定向和操作器械末端执行器234。这类致动力一般可以转动器械轴218 (因此提供通过该远程中心的另一个D0F)，操作提供偏转和俯仰DOF的腕部236，以及操作可移动的工件或各种末端执行器的抓握夹爪 (例如，(能烧灼或不够烧灼的)剪刀、解剖器、抓握器、针驱动器、电烙术钩子、牵引器、施夹器
-rf* ) O图2C是安装有示例性摄像机112的摄像机臂108的一部分的侧面正视图。类似于器械臂106，摄像机臂108包括建立部分240和操纵器部分242 (内窥镜摄像机操纵器； “ECM”)。ECM 242类似于PSM 204配置并且包括偏转运动致动器244，俯仰运动致动器246 和I/O运动致动器248。内窥镜112安装在托架组件250上并且内窥镜套管252安装在摄像机套管支座254上。ECM 242移动内窥镜112使其环绕并且穿过远程运动中心256。在使用参考图1A-2C描述的机器人手术系统的典型手术程序期间，在病人身体中形成至少两个切口(通常使用套针用来放置相关联套管)。一个切口用于内窥镜摄像机器械，并且其他切口用于必要的手术器械。有时这类切口被称为“端口”，即还可以表示用于这样的切口中的一件设备的术语(如下详细说明)。在一些手术程序中，为了提供所需要的进入以及对手术部位成像，若干器械和/或摄像机端口是必要的。虽然与常规开放式手术所使用的较大切口相比较，这些切口是较小的，但仍需要并期望进一步减少切口的数量从而进一步减少病人创伤并且用于提高美观性。单端口手术是一种技术，其中用于微创手术的所有器械通过该病人体壁中的一个单个切口，或在一些情况下穿过一个单个自然开口。这类方法可以通过各种术语来提及， 例如单端口入路手术(SPA)、腹腔镜内镜单部位手术(LESS)、单切口腹腔镜手术(SILS)、单端口脐部手术(OPUS)、利用单端口无切口常规设备手术(SPICES)、单入路部位手术内窥镜 (SASSE)或自然孔道经脐手术(N0TUS)。使用手动器械亦或机器人手术系统(例如上述之一) 可以完成单端口的使用。然而，使用这样的技术产生困难，因为单端口限制了手术器械可以进入手术部位的角度。例如，将两个器械并排靠近地布置，并且因此难以在手术部位实现有利的三角测量(三角测量是能够沿着一个三角形的两条边来定位两个手术器械的远端以便在手术部位以该三角形的顶点来有效地工作)。另外，因为这些器械和内窥镜通过同一个切口进入，直的器械轴易于模糊大部分内窥镜视场。并且，另外地，如果使用机器人手术系统， 则由于它们的尺寸和它们的移动，多个操纵器可能彼此干扰，这也限制了可供外科医生使用的末端执行器运动的量。图3图示说明针对单端口手术使用多臂机器人手术系统的困难。图3是穿过体壁插入从而抵达手术部位300的多套管和相关联器械的图解视图。如图3中所示，摄像机套管302延伸穿过摄像机切口 304，第一器械套管306延伸穿过第一器械切口 308，并且第二器械套管310延伸穿过第二器械切口 312。可以看出如果这些套管302、306、310中每一个延伸穿过同一个(稍微扩张的)端口 304，由于要求每一个绕远程运动中心运动并且还由于将这些套管夹持在安装固定件302a、306a、310a上的上述操纵器的体积和移动，那么末端执行器的非常小的移动是可能的，并且这些套管和器械轴可能模糊该内窥镜视场中的手术部位。为了保留这些器械在手术部位的一些三角测量，已经进行了尝试来交叉这些器械轴并使用这些器械腕部来提供某种有限的三角测量，但这种配置产生“向后(backwards)”控制方案(在内窥镜的视野中右侧主控器控制左侧从动器械，并且反之亦然)，这是非直观的并且因此损失了直观的远程机器人控制的一些强大益处。腕部为直轴的手动器械同样要求外科医生以双手交叉或跨视线的“向后的”方式来移动器械。并且此外，对于腹腔镜手术， 由于穿过单个切口放置的多个器械/套管，难以维持恰当的气腹。对于使用手动器械的单端口手术而言，已经尝试使用刚性的弯曲器械轴来改善三角测量。这类弯曲轴典型地具有复杂的“S”弯曲，该“S”弯曲在体内允许它们弯曲离开该切口然后返回该手术部位，并且在体外弯曲离开该切口从而为器械手柄和外科医生的手提供间隙。这些弯曲的器械看起来比直轴手动器械甚至更难以使用，因为这些弯曲轴进一步限制了外科医生通过移动该轴亦或通过使用手动操作的腕部机构精确地移动器械末端执行器的能力。例如，使用这类刚性弯曲轴器械进行缝线看起来是极其困难的。此外，因为它们的形状，外科医生直接地在切口和手术部位之间插入并且抽出这类弯曲轴器械的能力受到限制。并且，由于它们的形状，转动刚性的弯曲器械可能引起该器械轴的一部分接触并且有可能损害组织(在外科医生不知道的情况下)。对于使用机器人手术系统的单端口手术而言，提出了多种方法用来为手术器械提供增加的可控的自由度。例如，已经提出使用远程机器人控制的“蛇状”器械以及相关联的可控制的引导管作为通过单个切口进入手术部位的方法。类似地，提出使用具有小型机械平行运动机构的器械。参见，例如，美国专利申请公开号US 2008/0065105A1 (2007年6月 13日提交)(描述一种微创手术系统)。当这类器械最终可能是有效的时，它们通常在机械上是复杂的。并且，由于它们增加的DOF致动要求，这类器械不可能与现有机器人手术系统兼容。弯曲的套管系统图4A是病人侧机器人操纵器的一部分的示意图，该部分支撑并且移动弯曲的套管和被动柔性手术器械的组合。如图4A中所示，远程机器人操作的手术器械402a包括力传递机构404a、被动柔性轴406a和末端执行器408a。器械402a安装在PSM 204a的器械托架组件212a上(为了清楚的目的示意地绘制上述部件)。接口圆盘414a耦合来自PSM 204a中伺服致动器的致动力，从而移动器械402a部件。末端执行器408a示例性地操作单个DOF (例如，关闭夹爪)。用来提供一个或多个末端执行器DOF的腕部(例如，俯仰、偏转； 参见例如美国专利US 6，817，974 (2002年6月28日提交的)(公开了“具有主动可定位式腱致动的多圆盘式腕关节的手术工具(Surgical Tool Having Positively Positionable Tendon-Actuated Multi-Disk Wrist Joint)”,该专利通过引用被并入本文)是任选的并且未示出。许多器械实现方式不包括这样的腕部。省略腕部简化了 PSM 204a和器械402a之间致动力接口的数量，并且这种省略还减少了近端力传递机构404a与远端致动件之间必要的力传递元件的数量(并且因此降低器械复杂性并减小尺寸)。图4A进一步示出弯曲套管416a，该套管具有近端418a、远端420a以及在近端 418a与远端420a之间延伸的中心通道422a。在一个实现方式中，弯曲套管416a是刚性的单件套管。如图4A中所绘制的，弯曲套管416a的近端418a被安装在PSM 204a的套管支座 216a上。在使用期间，器械402a的柔性轴406a延伸穿过柔性套管416a的中心通道422a， 从而使得柔性轴406a的远端部分和末端执行器408a延伸超过套管416a的远端420a从而到达手术部位424。如上所述，PSM 204a的机械限制(或可替代地，PSM 204a的控制系统中预编程的软件限制)导致器械402a和弯曲套管416a以俯仰和偏转的形式围绕沿着套管 416a定位的远程运动中心426移动，该套管一般布置在病人体壁中的切口处。由托架212a 提供的PSM 204a的1/0致动将器械402a穿过套管416a插入和抽出从而移入和移出末端执行器408a。下面讨论器械402a、套管416a以及对这两个部件进行控制的详细情况。图4B是示出第二病人侧机器人操纵器的示意图，该操纵器支撑和移动第二弯曲套管和被动型柔性手术器械组合(加入图4A视图中)。第二 PSM 204b、器械402b和弯曲套管416b的部件基本上类似于图4A中所述的那些部件，并且与它们基本上功能相似。然而， 弯曲套管416b在与弯曲套管416a弯曲方向相反的方向上弯曲。因此图4B图示说明了以相反方向弯曲的两个弯曲套管和相关器械被定位成延伸通过病人体壁430中单个切口 428从而到达手术部位424。每个弯曲套管最初成角度地远离该切口与手术部位之间的直线，然后朝向该直线弯曲返回从而将该延伸的器械引导至手术部位。通过以俯仰偏转方式操作PSM 的204a和204b，因此弯曲套管的远端420a和420b移动，并且因此器械末端执行器404a和 404b相对于手术部位移动(并且结果是，相对于内窥镜视场移动)。可以看出虽然这两个弯曲套管和柔性器械组合的远程运动中心不相同，但是它们彼此足够接近(紧邻)，从而使得可以将它们两者定位在单个切口 428处。图4C是示出内窥镜摄像机操纵器的示意图，该操纵器支撑内窥镜(该示意图被加在图4B视图上)。为了清楚的目的，一些前面使用的参考数字被省略掉。如图4C中所示， ECM 242夹持了内窥镜112从而使得内窥镜112连同两个弯曲的套管和柔性器械组合一起延伸穿过单个切口 428。内窥镜112延伸穿过被套管支座254支撑的常规的套管252。在一些实现方式中，套管252提供通往体腔的吹入法。ECM 242被定位以便将内窥镜112的远程运动中心安置在切口 428处。如上，可以看出这两个弯曲套管和器械组合以及内窥镜 112的这些远程运动中心不完全相同，但是它们可以被定位为充分接近从而允许它们都能延伸穿过该单个切口 428而无需形成过大的切口。在一个示例性实现方式中，这三个远程中心可以大致地定位在一条直线上(如图4C中图示说明)。在其他实现方式中，例如下述的那些，这些远程中心不是线性对齐的，而是足够接近成组的。图4C还示意性地图示说明了 PSM的204a和204b，并且ECM 242可以被定位从而使得每个PSM具有充分改善的体积，在该体积下以俯仰和偏转方式移动而不彼此干扰。SP， 如果使用直轴器械，则PSM必须总体上保持在彼此邻近的位置中从而将这些轴保持在接近平行的关系中以便通过单个切口有效工作。然而，在使用弯曲套管的情况下，PSM可以被彼此更加远离地安置，并且这样与直轴器械相比较，每个PSM总体上可以在相对较大体积中移动。此外，图4C图示说明了弯曲套管416如何为这些手术器械提供改进的三角测量，从而使得在内窥镜112的视场430中手术部位426是相对清楚的。图4C进一步图示说明了端口构件432可以安置在切口 428中。套管416a、416b 和252各自延伸穿过端口构件432。这类端口构件可以具有各种配置(如下面详细说明)。图5是与弯曲套管一起使用的示意性柔性器械500的图解视图。器械500包括近端力传递机构502、远端手术末端执行器504以及耦合力传递机构502和末端执行器504的轴506。在一个实现方式中，轴506约43cm长。在一些实现方式中，轴506是被动柔性的并且包括三个区段近端区段506a、远端区段506c以及位于近端区段506a和远端区段506c 之间的中间区段506b。在一些实现方式中，这些区段506a、506b、506c各自的特征可以体现在它们的不同硬度。区段506a是轴506从力传递机构502朝向弯曲套管延伸的部分，其中轴506的其他区段延伸穿过该弯曲套管。结果，与其他区段506b、506c相比较，区段506a是相对刚性的。在一些实现方式中，区段506a可以是有效刚性的。与其他两个区段506a、506c相比， 区段506b是相对更柔性的。在手术程序期间区段506b的大部分位于该弯曲套管内，并且这样区段506b被做成相对柔性的从而减少与弯曲套管内壁的摩擦力，但它的柔性没有被做成使得在手动或伺服控制操作下在插入期间使它翘曲。与区段506b相比，区段506c是相对更硬的，因为区段506c从该弯曲套管的远端延伸。因此，区段506c被做成足够柔性使得可以将它插入穿过该弯曲套管的弯头，然而它的刚性足以向末端执行器504提供足够的悬臂支撑。然而，在一些实现方式中，轴区段506a_506c各自具有相同的物理结构一每个区段由相同的(一种或多种)材料构成，并且选择该(一种或多种)材料以便具有各区段可接受的弯曲硬度一因此这些区段具有相同的硬度。这样的器械轴总体上具有更低的成本，因为例如它们具有更少的零件并且更容易组装。对于需要通过轴滚动的末端执行器滚动DOF器械来说，所有三个区段506a_506c 的抗扭刚性(torsionalIy rigid)足以将滚动运动从器械的近端传递至远端手术末端执行器504。下面参考图8A-8D对多个实例进行说明。在一些实现方式中，该器械轴(或至少该轴在套管内移动的部分)的硬度接近于机器人可以插入和滚动的最大值，其中选择一种外部材料来合理地最小化在套管内的轴摩擦。这样的插入和滚动力基本大于人可以合理控制的力，并且因此可以使得该器械从套管远端延伸的远端区段的硬度高于手操作的器械轴的硬度(对于类似的但手动致动的弯曲套管系统而言)。这个特征使得能够在如下情况下使用弯曲套管机器人手术系统，其中穿过弯曲套管而动作的手操作的器械可以最低限度地起作用的或不起作用(例如，手操作的轴的硬度太低而不能使该器械在手术部位有效地工作)。并且在一些实现方式中，“调谐”该器械(例如，通过选择一种或多种特殊材料和/或通过使用选定的(多种)材料进行不同的轴构造)以便(i)以适当硬度的轴来有效使用该机器人的插入和滚动驱动能力，同时(ii) 不允许这样的适当硬度的轴与特殊的套管曲线尺寸之间的摩擦来抵消该机器人的驱动能力的益处。因此某些器械可以具有一种硬度的柔性轴，用于与具有一个曲率半径和/或内直径的套管一起使用，并且其他器械可以具有另一种硬度的轴，用于与具有另一曲率半径和/或内直径的套管一起使用。例如，对于特定的轴直径而言并且假定套管的曲率半径和套管-轴的摩擦相反地变化，则被设计用于与具有较大曲率半径的套管一起使用的器械的轴硬度可以大于被设计用于与具有较小曲率半径的套管一起使用的器械的轴硬度。在不同的方面，该轴的横向(弯曲)硬度是在从约I磅每平方英寸(lb-in2) (PSI X英寸4)至约41b-in2的范围内，并且在一个实现方式中，该轴的横向硬度是约2. O lb-in2。在不同的方面，该轴的旋转硬度是大于约11 lb-in2，并且在一个实现方式中，该轴的旋转硬度是约 22.0 lb-in2。对于具有在约1-4 lb_in2范围内的横向硬度的轴的实现方式中，旋转硬度的实际范围是在约11 lb-in2至约66 lb-in2的范围内。主要由于摩擦力，当弯曲套管的弯曲半径减小时，器械轴的硬度必须也降低。如果将各向同性的材料用于该器械轴，如结合图8C和8D所图示说明的，则从该套管远端延伸的轴部分的硬度也降低。在某一点处，轴的延伸的远端的硬度亦或在传递机构与套管之间的轴部分的硬度可能变成低得不可接受。因此，如以上描述的，可以针对具有固定尺寸的各向同性的材料的轴来限定硬度范围，这取决于套管的弯曲半径和内直径。被布置在柔性轴器械的远端处的手术器械末端执行器具有两种通用类型。第一类型的末端执行器没有移动部件。这样的不移动的末端执行器可以包括例如抽吸/冲洗尖端、电烙术钩子或刀片、探针、钝的解剖器、摄像机、牵引器等。第二种类型的末端执行器具有在机器人控制下被致动的至少一个移动部件。这样的移动部件式末端执行器包括例如 抓握器、针驱动器、移动的烧灼术钩子、施夹器、(非烧灼的和烧灼的)剪切机等等。该一个或多个移动式末端执行器部件能够以不同方式被致动。在一个方面，可以使用两个拉伸元件来致动一个末端执行器部件。在这样的“拉动”式设计中，一个拉伸元件使该末端执行器部件以一个方向运动，而第二个拉伸元件使该部件以相反方向运动。在另一方面，使用单个的压缩/拉伸元件来移动该末端执行器部件。在这样的“推拉”式设计中， 拉动(拉伸)用于使该部件以一个方向运动，并且推动(压缩)用于使该部件以相反方向运动。在一些实现方式中，拉伸力用于在要求最大力的方向上致动该末端执行器部件(例如， 关闭夹爪)。图6A是图示说明拉动式器械设计的多个方面的图解视图。如图6A中所示，器械的力传递机构602通过柔性轴主体606被耦合至抓握型末端执行器604上。拉伸元件608 延伸穿过该轴主体606并且将末端执行器604中的可移动部件耦合至传递机构602中接收机器人致动力的部件(未示出，见下面)。拉伸元件608延伸穿过力隔离部件610，该力隔离部件被稱合在末端执行器的底座612与传递机构602中的背板614之间。在一个实现方式中，轴主体606是塑料管(例如，聚芳基醚酮(PEEK))，拉伸元件608是海波管(例如，316不锈钢(面硬化的)，O. 028英寸ODX O. 020 ID,具有聚四氟乙烯(PTFE)浸涂涂层)，在每端具有缆线(例如，O. 018英寸的钨)，这些缆线被耦连至该传递机构和末端执行器部件上，并且力隔离部件610是盘管(例如，300系列的不锈钢)。在一个实现方式中，使用了 304V (真空电弧重熔)不锈钢，因为其表面光洁度比其他300系列不锈钢更光滑，这导致该盘管内部的摩擦更小。可以看到轴主体606并未经受使该末端执行器部件移动的拉伸元件608上的拉伸荷载，因为该拉伸力被隔离部件610中的相等的相反作用力抵消了。因此，对于拉动式末端执行器致动设计，可以使用位于轴主体管606内的两对这样的拉伸元件与力隔离部件，该器械轴在拉动式致动过程中保持柔性的，并且在其设计的硬度或弯曲方面没有实际变化， 并且拉伸兀件608上的拉伸荷载有效地独立于轴主体606的弯曲。图6B是图示说明推拉式器械设计的多个方面的图解视图。如图6B中所示，器械的力传递机构620通过柔性轴主体624被耦合至抓握型末端执行器622上。压缩/拉伸驱动元件626延伸穿过该轴主体624并且将末端执行器622中的可移动部件耦合至传递机构 620中接收机器人致动力的部件(未示出，见下面)。一个或多个力隔离部件628 (示出了示例性的两个)也延伸穿过轴主体624并且被耦合至末端执行器的底座630和力传递机构中的背板632上。在一个实现方式中，轴主体624是塑料管(例如，PEEK)，驱动元件626是实心杆(例如，304V不锈钢，O. 032英寸0D，具有PTFE喷涂涂层)，并且力隔离部件628也是实心杆(例如，304V不锈钢，O. 032英寸0D，具有PTFE喷涂涂层)。可以看到轴主体624并未经受使该末端执行器部件移动的驱动元件626上的压缩或拉伸荷载，因为该驱动力被隔离部件628中的相等的相反作用力抵消了。因此，该器械轴在推拉式致动过程中保持柔性的，并且在其设计的硬度或弯曲方面没有实际变化，并且驱动元件626上的驱动荷载实际上独立于轴主体624的弯曲。除了将该器械轴沿着其纵向轴线坚硬化以便隔离这些推拉式驱动荷载之后，这些力隔离部件628可以起作用来有效地将该器械轴的弯曲硬度增大一个希望的值。图7A是力传递机构502的实现方式的底视图。如图7A中所示，da Vitici 手术系统中使用的手术器械的力传递机构已经被修改过，从而去除该器械上用于控制腕部机构的机构，并且仅使用单个的接口圆盘对末端执行器(或其他可移动部件)的夹爪进行控制。 因此在一个图示说明性实现方式中，一个接口圆盘702a使轴506滚动，从而为末端执行器 504提供滚动D0F，并且第二接口圆盘702b操作末端执行器504的夹爪机构。如以上描述的，在一个实现方式中，传递机构502中的隔板支撑延伸穿过该器械轴的(多个)盘管(如以上和以下详述的)。力传递机构502可以耦合到PSM 204上，而PSM不需要任何机械的修改 (这是将现有的机器人手术系统中弯曲套管方面的实现成本最小化的特征)。图7A还示出力传递机构502的实现方式可以包括导电接口引脚704和电耦合到接口引脚704上的电子数据存储器706。与器械500及其操作相关的参数(例如，器械被使用的次数，用于控制的Denavit-Hartenberg参数(下面说明的)等)可以被存储在存储器706中并且在操作期间被机器人手术系统访问以便适当地使用该器械(参见例如美国专利 US 6，331，181 (1999年10月15日提交)(公开了机器人手术工具、数据构造以及使用)，该专利通过引用并入本文)。在一个实现方式中，该器械延伸穿过其中的弯曲套管专用运动数据也可以被存储在存储器706中，从而使得如果该系统检测出安装了弯曲套管(参见，例如图10和下面相关文字)，该系统可以访问和使用所存储的套管数据。如果使用多于一个弯曲套管运动配置(例如，不同的长度、弯曲半径、弯曲角度等)，则每个容许配置的专用数据可以被存储在相关器械的存储器中，并且该系统可以访问并且使用被安装的该特定的套管配置的数据。此外，在一些情况下如果机器人手术系统感测到柔性器械已经耦连到夹持直的而不是弯曲的套管的操纵器上，则该系统可以声明这种情况是非法状态并且阻止操作。图7B是在拉动式器械设计中使用的力传递机构的示例性实现方式的平面视图。 如图7B中所示，两个盘管730被定位为靠在背板732上。两个拉伸元件734从这些盘管延伸，穿过该背板并且延伸至开/关绞盘(capstan)736,该绞盘如箭头738所示进行转动， 以便拉动拉伸元件中的一个或另一个。图7B还描绘了轴辊(交叉连接的螺旋驱动齿轮740 和轴辊齿轮742)的示例性实现方式。辊齿轮742耦连(例如，激光焊接)到被冲压(swage over)在柔性轴的主体管的近端上的不锈钢适配器。图7B进一步描绘了在插头746与导电拉伸元件734之间的示例性单极电烙术能量连接744。并且图7B描绘存储芯片748的示例性定位，该芯片748包含器械和/或相关套管的数据，如在此描述的；以及该芯片的相关电触点750，电触点750通过PSM上的匹配触点与该手术系统连接。图7C是在推拉式器械设计中使用的力传递机构的示例性实现方式的平面视图。 如图7C中所示，(多个)力隔离杆760从该柔性器械轴的近端延伸出并且与背板762连接起来。推拉式驱动元件杆764也从该器械轴的近端延伸出并且进一步延伸穿过背板762以便与滑块766耦连。在这个实现方式中，驱动元件杆764通过使用自由滚动轴承768与线性滑块766耦连。这个自由滚动轴承防止该驱动杆在器械轴滚动(即，提供不受限制的滚动 D0F)时扭曲。推拉式驱动齿轮770与杠杆齿轮772相接合。杠杆齿轮772通过连杆(偏置的曲柄)774耦连至滑块766上。在驱动齿轮770如箭头776所示往返转向时，滑块766沿着轴778如箭头780所示地滑动，因此使驱动元件764沿着该器械轴的纵向轴线移动。在图7C中，轴辊的实现方式与以上参考图7B描述的实现方式基本上类似。图7C还示出位于器械轴近端的示例性的冲洗流体进入端口 790。在所描绘的实现方式中，该冲洗流体端口被制成为将该轴主体管耦连至辊齿轮上的组件的一部分。冲洗流体可以被引导到端口中，从而清洁该轴内部的部件。例如，即使致动的驱动杆或缆线可以延伸穿过该轴远端处的接触密封件(wipe seal),但少量的体液可能穿过该密封件并且进入该轴主体的内部。图7D是在推拉式器械设计中使用的力传递机构的另一个示例性实现方式的透视图。如图7D中所示，两个小齿轮驱动齿轮782接合它们之间的齿条784。如所描绘的，该齿条是圆的，并且扁平齿条可以用作替代。该推拉式驱动元件杆耦连至该齿条上(例如，用如上描述的自由滚动轴承)。图7D中描绘的实现方式使用朝该力传递机构的背面定位的两个额外的驱动元件及其相关的接口圆盘(未示出；例如见图7A)，并且这些驱动元件在相反的方向上转动从而使该齿条沿着该器械轴的纵向轴线移动。这个实现方式的设计与图7C 中所述的实现方式相比使用更少的部件、并且更便宜并且制造更简单，但图7D的这种实现方式并没有在该力传递机构至机器人操纵器的接口中使用额外的驱动元件。然而，使用多于一个驱动元件的优点是该机构与仅使用单个的相当的驱动元件相比可以施加更大的力 (例如，实际上如使用两个驱动元件情况下的两倍)。应当理解的是对于移动末端执行器部件而描述的原理可以适用于在器械轴的远端包括可移动腕部机构或其他机构的器械中。这样的腕部机构允许改变末端执行器的取向而不改变轴的位置。对于这些柔性的器械轴，可以使用不同的设计方面。以下说明内容公开了用于具有可移动末端执行器部件的器械的柔性轴的示例性实现方式，并且应当理解的是所描述的原理(例如，硬化方式)可以适用于不具有带移动部件的末端执行器的轴。应当理解的是这些原理可以适用于在器械轴的远端包括可移动腕部机构或其他机构的器械方面。图8A是示出器械轴506的一部分的图示说明性结构的剖面透视图。两个拉伸元件802a、802b延伸穿过轴506的远端部分，并且被耦连以便操作该末端执行器(图解地示
出；例如da Vinci 手术系统器械中使用的5_直径等级的手术末端执行器)。拉伸元件
802a、802b可以是分开的，或者它们可以是例如环绕末端执行器中的滑轮的相同元件的多个部分。在一个实现方式中，拉伸元件802a和802b是O. 018英寸钨丝。如图8A中所示，拉伸元件802a和802b的近端稱连(例如,压接等)到进一步向近端延伸穿过大部分轴506的第二拉伸元件804a和804b的远端上。在一个实现方式中，拉伸元件804a和804b是O. 032 英寸不锈钢海波管。在近端处(未示出)使用以如上描述的类似方式耦连的金属丝将拉伸元件804a和804b耦连到传递机构502上。如图8A中所示，拉伸元件804a和804b分别延伸穿过支撑管806a和806b，支撑管 806a和806b引导拉伸元件804a和804b并且使它们避免在轴506内屈曲或扭折。在一个实现方式中，支撑管806a、806b是不锈钢(例如，304V(减少摩擦的真空熔融物))盘管(O. 035 英寸内直径；0. 065英寸外直径)，并且可以使用其他材料和结构。为了减少摩擦,当每个拉伸元件滑动到其支撑管内部时，减少摩擦的鞘808a和808b被布置在该拉伸元件与该支撑管的内壁之间。在一个实现方式中，鞘808a和808b是PTFE，并且可以使用其他材料。两个支撑管806a和806b被布置在一个单个的内部轴管810内。在一个实现方式中，扁平螺旋不锈钢丝用于内部轴管810，以便在滚动期间提供抗扭硬度。外轴管812 (例如，编织的不锈钢网或适合用于保护这些轴部件的其他材料)包围内轴管810。弹性体外皮814 (例如，
Pellothane 或其他适当的材料)包围该外轴管812。外皮814保护轴506的内部部件免
受例如手术期间体液的直接污染，并且该外皮有助于轴506滑入该弯曲套管中。在一些实现方式中，轴506具有大约5. 5mm (O. 220英寸)外直径。在一个示例性实现方式中，该支撑管和拉伸元件组件可以用PTFE浸涂从而提供减少摩擦的“鞘”。将浸涂材料填充在盘管之间的空间从而形成管。在另一个示例性实现方式中，在盘管被包围之前，金属丝被预涂覆，并且然后将该盘管烘焙从而将涂层重融并且形成实心管。该管的末端可以围绕拉伸元件进行密封从而防止污染(例如，体液)进入该拉伸元件与该盘管之间。轴506可以包括额外的部件。如图8中所示，例如，在一些实现方式中一个或多个硬化杆816延伸穿过轴506的不同部分。杆816的数量、尺寸以及组成可以被改变，从而提供部分506a_506c的不同硬度(如上所述)。例如,在一些实现方式中，杆816是不锈钢。此外，在一些实现方式中另一种材料的一个或多个额外的杆818可以延伸穿过轴506的一个或多个部分。例如，图8A示出PEEK的第二杆，在一个实现方式中该杆延伸穿过远端区段 506c从而提供除了来自杆516的硬度之外的硬度。此外，或者包括这些硬化杆或者替代这些硬化杆，在轴506中还包括用来提供例如用于清洁的抽吸和/或冲洗或冲刷作用的一个或多个补充管。并且，可以包括额外的拉伸元件来操作例如位于该器械轴远端处的任选多 DOF腕部机构。图SB是器械轴设计的另一个实现方式的图解的透视截面视图。如图SB中所示， 具有PTFE涂层的两个海波管拉伸元件820被定位在力隔离盘管822内。任选的氟化乙丙烯(FEP)隔离层可以环绕盘管。PEEK主体管824围绕这些拉伸元件和盘管，并且FEP热收缩外皮826围绕该主体管。任选的冲洗管828可以被置于该主体管824内部，并且其被配置为使得来自该轴的近端的清洁流体行进穿过该清洁管到达该轴的远端，并且接着返回通过该主体管从而例如冲洗出污染的体液。但是，器械材料被选择成允许该器械能经受用于灭菌的加压加热作用。图SC是示出器械轴506的一部分的另一图示说明性结构的剖面透视图。拉伸元件830a、830b、832a和832b类似于上述拉伸元件802a、802b、804a和804d。这些拉伸元件各自的路经穿过多通道支撑管834中单独的通道。在一个实现方式中，管834是具有多个通道836的FEP压制品，并且可以使用其他材料。FEP提供拉伸元件靠在其上滑动的低摩擦表面。类似于以上公开那些杆的一个或多个硬化杆(未示出)可以延伸穿过支撑管834中不同的其他通道836从而为每个器械轴区段506a-506c提供希望的硬度。七通道管834 (六个通道围绕一个中心通道布置)显示在图8C中，并且硬化杆或其他元件可以被插入到该中心通道中。额外的线缆(例如用于操作在轴506远端处的任选的多DOF腕部机构)的路径可以穿过管834中的其他通道。可替代地，其他功能(例如抽吸和/或冲洗)可以通过这些通道提供。图8C进一步示出环绕支撑管838以便为轴506提供轴向抗扭硬度的轴主体管834 (例如，压制的PEEK或其他适当的材料)。外皮或涂层840环绕主体管838，从而当轴506滑入弯曲套管内部时减少摩擦并且用来保护轴部件。在一个实现方式中，外皮840是热收缩在主体管838周围的O. 005英寸FEP层，并且可以使用其他适当的材料。在图SC中所示结构的一个实现方式中，轴506外直径是约5. 5mm (O. 220英寸)，其中一个单件压制PEEK主体管具有约5. Omm外直径和约3. 5mm内直径。使用PEEK，因为它的硬度(弹性模量或杨氏模量)足够低，使得允许用足够低的径向力弯曲以便限制该弯曲套管内部的摩擦力，从而使得器械I/O不以显著的方式受到影响，但是它的弹性模量足够高，使得为延伸超过该弯曲套管远端的轴远端部分506c提供良好的悬臂梁硬度，用来抵抗轴在传递机构与该套管近端之间的任何部分屈曲，并且用来沿着该器械轴的长度以足够的硬度和精度传递滚动移动和扭矩。图8D是示出柔性器械轴设计的又一实现方式的透明的图解透视图。如图8D中所示，推拉式驱动元件850延伸穿过多通道管854中的中心通道852，该多通道管与以上描述的管834类似。如以上描述的三个力隔离/硬化杆856延伸穿过围绕该中心通道的三个通道858。如图8D中所示，这些杆856的远端包括配合在这些通道中的不锈钢插头。在所描绘的实现方式中，环绕该中心通道的剩余三个通道860是开放的并且被用作冲洗流体通道。然而，在其他实现方式中，其他元件可以延伸穿过这些通道860中的一个或多个。为了清楚起见，在图中省略了周围的器械轴主体管和外皮。图9A是柔性轴器械的远端的实现方式的分解透视图。如图9A中所示，两个盘管 902被耦连到远端帽904。盘管被定位在具有如上描述的外皮908的主体管906内部(拉伸元件未示出)。拉伸元件密封件910被配合到端帽904中，并且拉伸元件延伸穿过密封件 910，该密封件阻止流体进入这些盘管中。在一个图示说明性实现方式中，密封件910是模制的硅酮/硅树脂接触密封件。适配帽912被定位在该主体管的远端上，并且该末端执行器帽槽(clevis) 914被耦合至该适配帽上。图9B是图9A中所示的实现方式的截面图。在图9B中可见，端帽904包括多个脊916，这些脊使得该帽能够被冲压(swage)在主体管906内部。盘管902被定位为抵靠帽 904，并且拉伸元件缆线918延伸穿过帽904和密封件910。适配帽912被冲压在主体管906 上，并且在该图示说明性实现方式中适配帽912是锥形的(或逐渐变小)以便允许FEP热收缩外皮908覆盖该帽912的一部分。末端执行器帽槽914被耦连至(例如，激光焊接至)适配帽912。虽然未示出，但可以用帽槽和适配帽的一个单件(未示出)来替代帽912和帽槽 914。该单件通过消除激光焊接而使制造成本和复杂性降低。图9C是图示说明可以位于柔性轴器械的远端的拉动型末端执行器的图解视图。 如图9C中所绘，拉动一根缆线则打开末端执行器夹爪，并且拉动另一根缆线则关闭末端执行器夹爪。图9D是柔性轴器械的远端的另一实现方式的分解透视图。如图9D中所示，端帽 920配合在轴主体管922的远端内部。接触密封件924覆盖端帽920中的开口，并且推拉式驱动杆连接件926延伸穿过端帽920和密封件924从而与该末端执行器的可移动部件耦合。末端执行器帽槽与附连帽组件928装配在轴主体管922的末端上。这些部件是以与图 9B所描述的方式相类似的方式进行组装的(例如，使用冲压等等)。密封件924中用于驱动杆连接件的开口略微尺寸偏小，并且在将组件928冲压到轴主体管上之前压缩该密封件进一步使密封件围绕该驱动杆连接件密闭。图9E是图示说明可以位于柔性轴器械的远端的推拉型末端执行器的图解视图 (示出图示说明性的施夹器末端执行器)。如图9E中所绘，推动该驱动杆则关闭末端执行器夹爪，而拉动该驱动杆则打开末端执行器夹爪。图9F是设计为辅助清洁的端帽的实现方式的示意性透视图。如上所述的两个盘管在开口 940处用该端帽连接起来。如上所述的两个冲洗流体管在开口 942处用该端帽连接起来。细长孔944被设置在该端帽中，与每个开口 940、942相交。该孔的末端通过该端帽与该主体管之间的冲压连接而被密封，并且因此形成腔室(为清楚起见在图中省略了这些冲压脊)。用于清洁的流体经冲洗管向远端行进穿过该器械轴，进入该腔室中，并且在近端被再次引导穿过盘管内部以便进行清洁。类似地，在推拉型器械的实现方式中，远端腔室接收穿过多通道支撑管中的一个或多个通道的清洁流体，并将流体再次引导穿过该中心通道来冲洗掉污染物以便进行清洁。图10是图示说明性弯曲套管416的图解视图。如图10中所示，套管416包括安装区段1002和套管主体区段1004。该安装区段1002被配置成安装在机器人系统操纵器上(例如,PSM 204)。在一些实现方式中，一个或多个构件1006被布置在该安装区段1002上以便被该操纵器的套管支座中的传感器1008感测。如通过传感器1008感测到构件1006的存在，可以指示例如该套管被适当地安装以及套管的类型(例如，直的或弯曲的、套管长度、 曲率半径等)。在一个实现方式中，这些构件1006是凸起的环形金属环，并且相应的传感器 1008是霍尔效应传感器。安装区段1002还可以包括机械键构件1009，该机械键构件与操纵器上的对应构件配合用来确保该套管以相对于操纵器插入轴线适当的取向来安装。这样，例如，可以形成 “左侧”和“右侧”弯曲套管。此外，为了区别左侧对右侧弯曲取向，可以使用该键构件来确保该套管以适当角度在该操纵器支座中滚动从而使得器械以希望的角度接近手术部位。本领域技术人员应当理解的是可以使用许多不同的机械键构件(例如，配合的销钉/孔、接片 /凹槽、球/锁销等)。图IOA图示说明示例性键构件。如图IOA中所示，键构件1030附连 (例如，焊接)到弯曲套管的安装支架1032的侧面上。键构件1030包括凹陷1034，该凹陷接收机器人操纵器的套管安装支架的一部分以及两个垂直对齐的销钉1036a和1036b。对齐销钉1036a和1036b与操纵器安装支架中对应的对齐孔配合从而确保该套管相对于该操纵器的适当滚动取向。图IlA和IlB是两个弯曲套管的远端1102a和1102b的图解视图，外科医生可以在外科医生控制台的3D显示器1104中看到它们，该显示器输出内窥镜视场中捕获的图像。 在该显示器中，弯曲的套管延伸离开内窥镜从而使器械1106a和1106b能够到达手术部位处的组织1108。在手术期间这些套管能够以不同的滚动角度安装在操纵器上，或操纵器可以被定向从而使得这些器械以不同角度接近手术部位。因此，能够以数种方式说明套管滚动取向。例如，套管滚动角度可以被彼此相关联地说明。图IlA示出在一个实现方式中这些套管可以用大致地位于单个的共同平面中的其远端曲线来定向，从而使得器械从直接相反的角度朝向手术部位延伸。图IlB示出在一个实现方式中这些套管可以用位于相对于彼此成角度(例如如示出的，约60度)的平面中的其远端曲线来定向，从而使得这些器械从偏离角度朝向手术部位延伸。许多套管弯曲平面相关角度是可能的(例如，120、90、45、30或O 度)。用于表达套管滚动取向的另一种方式是将它限定为包括套管曲线的平面与对于操纵器自由度之一的运动(例如，俯仰)平面之间的角度。例如，可以安装一个套管使得它的曲线位于平面上，该平面与操纵器的俯仰DOF成30度角。因此，用于得到器械套管位置的一个图示说明性方法(如图IlB中所示)是定位彼此面对的两个PSM，其中它们俯仰运动平面大致平行(这些平面可以稍微偏移使得这两个套管在它们运动中心不交叉)。然后，将每个弯曲套管以相对于它对应的PSM俯仰运动平面大
致30度来定向。图IlC是处于图示说明性配置的da Vinci 手术系统的平面视图，其中
两个PSM 204和ECM 242的姿势为如以上关于图IlB所述那样来安置弯曲套管416。在图 IlC中可见，与在单个主体开口中使用直的套管和器械相比，具有弯曲套管的PSM具有一个它们可以在其中无冲撞地移动的适当大的体积，这提供在其中这些器械可以在手术部位移动的相应的更大体积。再次参考图10，在一些实现方式中套管主体区段1004被分成近端区段1004a、中间区段1004b和远端区段1004c。近端区段1004a是直的，并且它的长度被做成足以为支持PSM提供足够的移动间隙。中间区段1004b被弯曲用来从操纵器位置为手术部位提供必要的器械三角测量，这提供用于完成手术任务的足够运动范围，而没有明显碰撞。在一个实现方式中，以5英寸弯曲半径将中间区段1004b弯曲60度。其他弯曲角度和弯曲半径可以用于特定的手术程序。例如，一个套管长度、曲线角度和弯曲半径可能是最适合用于从特定的切口点(例如，在脐部)朝向一个特定的解剖学结构(例如，胆囊)延伸，而另一个套管长度、弯曲角度和/或弯曲半径可能最适合用于从特定的切口点朝向第二特定解剖学结构 (例如，阑尾)延伸。并且，在一些实现方式中，可以使用各自具有不同长度和/或弯曲半径的两个套管。弯曲区段的内壁与内部滑动的柔性器械之间相对紧凑的间隙要求弯曲区段的截面贯穿其长度是圆形的或接近圆形的。在一些实现方式中，该弯曲套管是由304不锈钢制成的(加工硬化)，并且使用例如弯曲固定件或计算机数字控制(CNC)弯管机将弯曲区段 1004b弯曲。对于5. 5mm (O. 220英寸)外直径器械而言，在一些实现方式中，该弯曲套管的内直径被制成大致O. 239英寸，其为内直径制造变化提供可接受的公差，其还为器械轴提供良好的滑动性能。远端区段1004c是套管主体的短的直区段。参考图12A，可以看到的是由于器械轴外直径与套管内直径之间较小的空间(为了强调的目的夸张地示出)，并且由于器械轴的弹性(虽然是被动柔性的，它可以保留变成直线的倾向)，器械轴的远端区段1202接触该套管远端的外边缘。因此，如果弯曲套管在弯曲区段1004b处终止，则器械的远端区段1202以相对于套管延伸中心线1204的相对较大的角度延伸出套管外面(再一次，夸张示出)。此外， 器械轴与外边缘之间的角度在器械抽出期间弓I起增加的摩擦(例如，刮擦)。然而，如图12B 所示，将远