专利名称：具有紧凑腕部的手术工具的制作方法具有紧凑腕部的手术工具相关申请的交叉参考本申请要求以下文献的权益，即2009年11月13日提交的标题为“WRISTARTICULATION BY LINKED TENSION MEMBERS”的美国临时申请号 61Λ60，903 (代理人案号ISRG02320PR0V);2009 年 11 月 13 日提交的标题为“DOUBLE UNIVERSAL JOINT”的美国临时申请号61Λ60，910 (代理人案号ISRG02;340PR0V)；以及2009年11月13日提交的标题为"SURGICAL TOOL WITH A TWO DEGREE OF FREEDOM WRIST” 的美国临时申请号 61々60，915(代理人案号ISRG02350PR0V)，其全部公开包括在此以供参考。本申请涉及2009年11月13日提交的标题为“END EFFECTOR WITH REDUNDANT CLOSING MECHANISMS”的美国临时申请号61/260,907 (代理人案号ISRG02330PR0V)；以及2009年11月13日提交的标题为“MOTORINTERFACE FOR PARALLEL DRIVE SHAFTS WITHIN AN INDEPENDENTLY ROTATING MEMBER”的美国临时申请号61/260，919(代理人案号ISRG02360PR0V)，其全部公开包括在此以供参考。微创手术技术针对降低诊断或手术程序期间受损的外部组织量，因此降低患者恢复时间、不适以及有害副作用。因而，使用微创手术技术，可显著缩短标准手术的住院平均时间长度。同样地，也可通过微创手术，降低患者恢复时间、患者不适、手术副作用、以及离岗时间。微创手术的通常形式为内窥镜法，并且内窥镜法的通常形式为腹腔镜法，后者为腹腔内部的微创检查和/或手术。在标准腹腔镜手术中，向患者的腹腔吹入气体，并且通过小(大约半英寸或更小)切口穿过套管袖件，从而为腹腔镜器械提供进入端口。腹腔镜手术器械通常包括内窥镜(例如，腹腔镜)和工具，前者用于观察手术野，后者用于在手术点工作。工作工具通常类似于传统(开放)手术中使用的那些工具，除了每个工具的工作末端或末端执行器都通过延伸管(也称为，例如器械轴或主轴)而与其把手分离。末端执行器能够包括，例如，夹钳、抓紧器、剪刀、吻合器、烧灼工具、直线型切割器、或针托。为了执行手术程序，外科医生使工作工具穿过套管袖件，到达内部手术点，并且从腹部外操作工具。外科医生从监控器观察程序，监控器显示内窥镜拍摄的手术点图像。类似的内窥镜技术例如用于关节镜、后腹膜腔镜、盆腔镜、肾镜、膀胱镜、仿真内镜(cisternoscopy)、内视镜、子宫镜、尿道镜等等。开发微创远程手术机器人系统，从而当在内部手术点上工作时提高外科医生的灵敏度，以及允许外科医生从远处(无菌区之外)对患者进行手术。在远程手术系统中，通常在控制台为外科医生提供手术点的图像。在观察适当的观察期或屏幕上的手术点的三维图像的同时，外科医生通过操作控制台的主输入或控制装置，而对患者实施手术程序。每个主输入装置都控制机械伺服致动/铰接手术器械的运动。在手术程序期间，远程手术系统能够提供多种手术器械或工具的机械致动或控制。许多远程手术工具有这样的钳夹或其他可铰接末端执行器，其为外科医生执行各种功能，例如，响应主输入装置的操作，而支持或驱动针、抓握血管、解剖组织等等。具有远腕部接头的工具允许外科医生在内部手术点内定向工具，很大程度提高外科医生能够实时与组织相互作用(并且处理)的自由度。发现外科医生在更多种治疗中应用远程手术系统。新工具将有助于继续该增长，并且尤其是这样的工具，诸如吻合器、直线型切割器等等(其能够对内部组织施加有效的夹紧和其他力)。不幸地，通过已知的工具腕部传送期望的远程手术末端执行器力具有挑战性，特别是同时保持远程手术任务期望的工具中的响应时间、精度、灵活性和可靠性尤其如此。例如，已在许多不同的手术程序中使用包括直线型夹紧、切割和吻合装置的非机器人手术工具。能够使用该工具，从而从胃肠道切除癌变或异常组织。不幸地，许多已知的手术工具，包括已知的直线型夹紧、切割和吻合工具，都缺乏穿过紧凑铰接腕部传递期望的扭矩(例如，组织夹紧扭矩)或力(例如，吻合加热力)的能力，这可降低手术工具的效力。具有轴驱动夹紧机构的可替换工具也不能提供模仿外科医生手腕的自然运动的末端执行器的转动运动。因为上述原因，期望提供改进的手术和/或机器人腕部结构。也期望提供这样的改进微创手术工具，其包括模仿外科医生的自然运动的腕部机构，而同时允许适用于远程手术控制的改进末端执行器力和响应时间。
提供具有两个自由度的腕部的手术工具，以及相关方法。当在微创手术中使用时，公开的手术工具可特别有益。在许多实施例中，中间腕部构件被枢轴耦合器械轴的远端，以便关于/绕(about)与该轴垂直的第一轴线旋转，并且末端执行器主体被枢轴耦合至中间构件，以便关于与第一轴线垂直的第二轴线旋转。能够使用该两个自由度的腕部，从而以模仿外科医生腕部的自然运动的方式，铰接末端执行器主体，因此为末端执行器主体提供期望量的机动性。在许多实施例中，中间构件具有细长形状。细长形状允许这样的邻近区域，其自由路由致动组件，例如，相对于器械轴铰接末端执行器主体的致动组件，以及相对于末端执行器主体，铰接一个或更多末端执行器部件的执行器部件(例如，控制缆索、驱动轴)。在许多实施例中，两个自由度的腕部包括引导控制缆索的内部通道。能够配置该内部通道，从而在关于第一和第二轴枢轴旋转期间，抑制改变控制缆索张力。例示性实施例提供通过连接张力构件的腕部铰接。在许多实施例中，末端执行器被通过两个自由度的接头而耦合细长轴的远端，以便允许在内部手术空间内定向末端执行器。在例示性实施例中，张力构件的相对运动相对于轴成角度地定向末端执行器，并且张力构件和末端执行器之间的滑动接口表面/界面关于末端执行器的定向，而改变张力构件的位置，从而抑制张力构件中张力的不良变化。通过抑制张力构件中张力的该变化，当将张力构件用作连接对，例如通过共用公共直线型驱动机构(例如，马达驱动绞盘)的相对张力构件时，就可避免有害的控制缆索松弛和/或手术工具组件超负载。致动连接对中的张力构件可提供末端执行器相对于轴的平滑和响应铰接。也可使用经连接张力构件的腕部铰接而缩短轴的手术工具远端的长度，这可改善狭小身体空间中的接触，接触身体结构的角度，以及身体结构的可见度。也提供用于通过某一角度传递扭矩的机构、包括用于通过某一角度传递扭矩的机构的微创手术工具。能够使用公开的机构，从而向手术末端执行器的轴驱动致动机构传递扭矩，该末端执行器被通过两个自由度的腕部而安装至器械轴。在许多手术应用(例如，许多微创手术应用)中，使用包括被通过两个自由度的腕部而安装至器械轴的远端的手术末端执行器的手术工具可有益，以便模仿外科医生的腕部的自然运动(通常相对快)。例如，能够使用该轴驱动机构，从而铰接末端执行器的夹紧钳夹，以便产生高夹紧力。例示性实施例能够使用以下系统而通过微创手术工具的带角度腕部而传递足够的扭矩，该系统为相对简单的双球状关节系统，其中将球状末端耦合在一起，从而约束插座角度，并且其中，穿过插座的销件传递扭矩。该简单布置使其自身例如在用于手术器械时最小化。该简单布置也可提高工具的可靠性，该工具通过大于60度的角传递扭矩，因此允许相对于器械轴充分再定位末端执行器。在许多实施例中，驱动轴和驱动轴的转动比充分相对，即使该驱动轴和该驱动轴不平行也如此，这可有助于通过该角度平稳传递扭矩。在第一方面，提供微创手术工具。该手术工具包括管状器械轴，其具有近端和远端，在其之间有孔；末端执行器，其包括末端执行器主体；中间腕部构件，其被枢轴耦合轴的远端，并且枢轴耦合末端执行器主体；以及致动系统，其通过轴的孔在远端延伸，以便定向末端执行器主体和致动末端执行器。器械轴具有器械轴线。相对于轴枢轴旋转中间主体，关于/绕(about)第一轴线相对于轴定向中间构件。相对于中间构件枢轴旋转末端执行器主体，关于第二轴线相对于中间构件定向末端执行器主体。第一轴线垂直于轴的轴线。第二轴线垂直于第一轴线。中间构件具有沿第一轴线的外部宽度，以及沿第二轴线的外部长度。长度与宽度显著不同，以便中间构件具有细长横截面。一部分致动系统与轴和末端执行器主体之间的中间构件的细长横截面横向分离。中间构件能够包括一个或更多另外的特性和/或特征。例如，中间构件的宽度能够小于中间构件的长度的四分之一。第一轴线和第二轴线能够共面，处于2mm之内。第一轴线和第二轴线能够共面。中间构件能够包括内部通道，其用于在器械轴和末端执行器主体之间弓I导执行器系统的控制缆索。手术工具能够包括一个或更多另外的特性和/或特征。例如，手术工具能够包括第一接头以及第二接头，前者将轴枢轴耦合至中间构件，后者将中间构件枢轴耦合至末端执行器主体。第一接头能够包括单枢轴(Pivot shaft)，其在中间构件的宽度内，沿第一轴线延伸，以便将第一接头设置在无致动系统的横向分离部分的轴和末端执行器主体之间的中心区域。第二接头能够包括第一和第二同轴枢轴，其被沿第二轴线分离。中间构件能够包括内部通道，其用于在器械轴和末端执行器主体之间，以及在第二接头的同轴枢轴之间引导致动系统的控制缆索。手术工具能够包括支撑构件，其被固定地耦合器械轴，并且枢轴耦合中间构件，用于关于第一轴线旋转。支撑构件能够包括内部通道，用于引导在器械轴的孔和末端执行器主体之间路由的执行器系统的控制缆索。引导表面能够约束控制缆索，以便关于第一和第二轴枢轴旋转期间，抑制缆索张力变化。致动系统能够包括一个或更多另外的特性和/或特征。例如，致动系统的横向分离部分能够包括第一可旋转驱动轴，用于驱动末端执行器的第一致动机构。能够将第一驱动轴路由在末端执行器主体和孔之间，以便穿过邻近的中间构件的第一侧。致动系统的横向分离部分能够包括第二可旋转驱动轴，其用于驱动末端执行器的第二致动机构。能够将第二驱动轴路由在末端执行器主体和孔之间，以便邻近中间构件的第二侧穿过，第二侧相对于第一侧。能够操作致动系统的定向部分，从而关于第一和第二轴线，相对于器械轴变化末端执行器主体的定向。能够反向驱动定向部分，以便被施加至末端执行器主体从而改变其定向的力由致动系统，通过孔近端传递。末端执行器的致动能够包括末端执行器接头的铰接。另一方面，提供制造微创手术工具的方法。该方法包括将中间构件枢轴耦合至器械轴，用于关于不平行于器械轴的细长方向定向的第一轴线旋转；将末端执行器枢轴耦合至中间构件，用于关于不平行于第一轴线和细长方向定向的第二轴线旋转；以及耦合致动机构和末端执行器。致动机构可操作，从而在二维改变相对于细长方向的末端执行器的定向。至少一部分致动机构被路由在末端执行器和器械轴的孔之间，以便穿到中间构件的至少一侧的外部，并与其分离。在操作微创手术工具的方法中，被耦合至器械轴，并且末端执行器与其耦合的中间构件能够包括一个或更多另外的特性和/或特征。例如，第一轴线能够垂直于第二轴线。第一轴线和第二轴线至少其中之一能够垂直于器械轴的细长方向。中间构件能够在第一轴线方向具有外部宽度，并且在第二轴线方向具有最大外部长度，其比在第一轴线方向的宽度大。中间构件能够在第一轴线方向具有最大外部宽度，其小于外部长度的三分之一。在中间构件中能够包括内部通道，其用于引导被路由/布置(route)在末端执行器和器械轴的孔之间的控制缆索。引导表面能够约束控制缆索，以便在关于第一和第二轴枢轴旋转期间，抑制控制缆索张力变化。本方法包括进一步步骤。例如，本方法能够进一步包括通过中间构件内部通道路由末端执行器控制缆索。本方法能够进一步包括通过改变末端执行器相对于器械轴的定向，而反向驱动致动机构，以便被施加至末端执行器以便改变其定向的力能够被通过致动系统，通过孔近端传递。末端执行器的致动能够包括铰接末端执行器的接头。另一方面，提供微创手术方法。本方法包括经微创孔或天然孔将工具的手术末端执行器插入内部手术点；关于第一接头，相对于工具的轴，枢轴旋转工具的中间构件，以便相对于支撑末端执行器的工具的轴，关于第一轴线定向中间构件；关于第二接头，相对于中间构件，枢轴旋转末端执行器，以便相对于中间构件，关于第二轴线定向末端执行器；以在孔和横向偏移中心接头的末端执行器之间的致动系统组件，机械致动末端执行器。第一接头和第二接头其中之一包括中心接头，其是设置在工具的横截面的中心部分内的位于中心的接头。在该方法中，末端执行器的致动能够包括铰接末端执行器的接头。另一方面，提供微创手术工具。手术工具包括细长第一链接、第二链接、设置在第二链接上的四个附接部件、以及四个张力构件。细长第一链接具有远端、近端、以及其中限定的第一链接轴线。第一链接具有轴向孔。第二链接被枢轴耦合第一链接的远端，以便关于第一轴线和第二轴线定向第二链接。第一轴线和第二轴线不平行于第一链接轴线。第一轴线不平行于第二轴线。四个张力构件从第一链接的孔内远端延伸至附接部件，以便张力构件的相对轴向运动相对于第一链接，关于第一和第二轴线角度定向第二链接。张力构件和附接部件之间的接口表面改变张力构件相对于第二链接的位置，其关联第二链接相对于第一链接的角度定向，以便抑制张力构件的张力变化。第一和第二轴线能够具有一个或更多另外的特征。例如，第一和第二轴线能够不相交。第一和第二轴线能够分离各种距离，例如2mm或更小。第一轴线能够垂直于第一链接轴线，并且第二轴线能够垂直于第一轴线。每个张力构件都能够与相应的附接部件相互作用，以便选择性地约束该张力构件的运动。例如，当第二链接关于第一轴线枢轴旋转时，每个张力构件都能够关于第一关联中心，相对于一个附接部件枢轴旋转。当第二链接关于第二轴线枢轴旋转时，每个张力构件都能够关于第二关联中心，相对于一个附接部件枢轴旋转。张力构件能够滑动啮合附接部件。接口表面能够包括，具有圆柱形横截面和弯曲接口轴的弯曲圆柱形表面、限定横截面中心的圆形横截面、以及限定曲率中心的弯曲接口轴线。第一和第二关联中心每个都能够相应于横截面中心或曲率中心。附接部件能够包括弯曲部分。例如，每个附接部件都能够包括弯曲部分。每个张力构件都能够包括附接突缘，其经配置从而滑动接收一个弯曲部分，以便当第二链接关于第一和第二轴线其中之一枢轴旋转时，依靠并且沿弯曲部分滑动。每个弯曲部分都能够包括中心线，其位于垂直于第一轴线或第二轴线的平面内。每个弯曲部分都能够具有关于其弯曲中心线的第一曲率半径，以及用于其弯曲中心线的固定曲率中心。每个固定曲率中心都能够位于这样的平面内，其包括第一轴线或第二轴线至少其中之一。每个弯曲部分中心线都能够与这样的平面相切，其包括第一轴线或第二轴线至少其中之一。附接部件能够包括附接突缘。例如，每个附接部件都能够包括附接突缘。每个张力构件都能够包括弯曲部分，其经配置从而由一个附接突缘所接收，以便当第二链接关于第一和第二轴线其中之一枢轴旋转时，弯曲部分在附接突缘内滑动。每个附接突缘都能够具有连接孔轴线，其被平行于第一轴线或第二轴线定向。每个连接孔轴线都能够位于这样的平面内，其包括第一轴线或第二轴线至少其中之一。每个弯曲部分都能够包括弯曲中心线，其位于垂直于第一轴线或第二轴线的平面内。每个弯曲部分都能够具有关于其弯曲中心线的第一曲率半径，以及用于其弯曲中心线的固定曲率中心。每个固定曲率中心都能够位于这样的平面内，其包括第一轴线或第二轴线至少其中之一。每个弯曲部分中心线都能够与这样的平面相切，其包括第一轴线或第二轴线至少其中之一。能够将对角相对张力构件配对在一起，并且共同致动。例如，当沿第一链接轴线观察时，每个附接部件都能够被从第一和第二轴线偏移，而当沿第一链接轴线观察时，每个附接部件都被设置在第一和第二轴线限定的每个象限内。能够由至少一根缆索致动第一对角相对张力构件对，该缆索从第一对角相对对的第一张力构件延伸至第一对角相对对的第二张力构件，而该至少一根缆索被关于第一绞盘缠关于。第一对角相对张力构件对相对于第二链接改变位置能够抑制至少一根缆索的张力变化，如果将张力构件耦合至具有球形中心接头的附接部件时，将施加该变化。能够由至少一根缆索致动第二对角相对张力构件对，该缆索从第二对角相对对的第一张力构件延伸至第二对角相对对的第二张力构件，而该至少一根缆索被关于第二绞盘缠关于。第二对角相对张力构件对相对于第二链接改变位置能够抑制至少一根缆索的张力变化，如果将张力构件耦合至具有球形中心接头的附接部件时，将施加该变化。第一对角相对张力构件对与第二对角相对张力构件对不同，并且第二绞盘与第一绞盘不同。另一方面，提供手术工具。该手术工具包括细长第一链接、多个控制缆索、第二链接、以及多个接口总成。细长第一链接具有远端、近端、以及其中限定的第一链接轴。第一链接具有轴向孔。多个控制缆索在第一链接的孔内，从邻近第一链接的近端设置的控制缆索致动总成向远端延伸。第二链接被枢轴耦合第一链接的远端，以便关于第一轴线和第二轴线定向第二链接。第一和第二轴线不平行于第一链接轴线。第一轴线不平行于第二轴线。每个接口总成都耦合具有第二链接的一个控制缆索，以便控制缆索的轴向运动相对于第一链接，关于第一和第二轴线角度定向第二链接。一个界面总成包括一段长度弯曲部分以及附接突缘，后者具有附接突缘孔，其按尺寸形成，从而滑动接收弯曲部分。当第二链接关于第一轴线旋转时，附接突缘关于弯曲部分旋转，并且当第二链接关于第二轴线旋转时，附接突缘依靠并且沿弯曲部分滑动。在许多实施例中，多个控制缆索包括四个控制缆索。每个接口总成都包括一段长度弯曲部分以及附接突缘，后者具有附接突缘孔，其按尺寸形成，从而滑动接收弯曲部分，以便当第二链接关于第一轴线旋转时，附接突缘关于弯曲部分旋转，并且当第二链接关于第二轴线旋转时，附接突缘依靠并且沿弯曲部分滑动。另一方面，提供制造手术工具的方法。本方法包括将第二链接枢轴耦合至第一链接，从而关于被不平行于第一链接的细长方向定向的第一轴线旋转，并且关于不平行于第一链接的细长方向以及第一轴线两者定向的第二轴线旋转；将张力构件耦合设置在第二链接上的每个四个附接部件；以及耦合每个张力构件和致动构件，从而通过致动张力构件，可操作地控制第二链接相对于第一链接在二维中的角度定向。当沿第一链接的细长方向观察时，每个附接部件都偏移第一和第二轴线。当沿第一链接的细长方向观察时，一个附接部件被设置在由第一和第二轴线限定的每个象限内。每个张力构件都从第一链接的孔内部向远端延伸至第二链接的一个附接部件，以便张力构件的轴向运动相对于第一链接，关于轴定向第二链接。张力构件和附接部件之间的接口表面改变张力构件相对于第二链接的位置，其关联第二链接相对于第一链接的角度定向，以便抑制张力构件的张力变化。将每个张力构件耦合致动机构能够包括另外的步骤，例如，耦合张力构件的第一张力构件和第一控制缆索。能够将张力构件的第二张力构件耦合第二控制缆索，其中，第二张力构件与第一张力构件对角相对。第一和第二控制缆索能够被耦合致动机构的第一绞盘。张力构件的第三张力构件能够被耦合第三控制缆索。张力构件的第四张力构件能够被耦合第四控制缆索，其中，第四张力构件与第三张力构件对角相对。第三和第四控制缆索能够被耦合致动机构的第二绞盘。另一方面，提供手术器械。该手术器械包括第一链接；第二链接，其包括附接部件；接头，其耦合第一和第二链接；以及张力构件，其包括附接突缘。附接部件包括弯曲部分。接头关于第一平面内限定的第一轴线，以及关于第二平面内限定的第二轴线旋转。第一和第二平面彼此平行并且偏移。附接突缘被耦合至附接部件。当张力构件关于第一轴线旋转接头时，附接突缘关于弯曲部分转动。当致动构件关于第二轴线旋转接头时，附接突缘依靠并且沿弯曲部分滑动。另一方面，提供通过某一角度传递扭矩的机构。该机构包括耦合构件，其包括第一端和第二端，两者之间限定耦合轴线；耦合销件；驱动轴，其具有驱动轴线和远端；以及从动轴，其具有近端和从动轴线。耦合构件的第一端包括插座。耦合销件穿过该插座延伸。在插座中接收驱动轴远端。驱动轴远端包括狭槽，其贯穿轴线和驱动轴线之间的角度范围，接收耦合销件，以便驱动轴的转动通过该耦合销件产生耦合构件的转动。从动轴的近端被耦合该耦合构件的第二端，以便耦合构件关于耦合轴线的旋转产生从动轴关于从动轴线的旋转。驱动轴被耦合至从动轴，以便在轴的旋转期间，当驱动轴线和从动轴线之间的角度变化时，保持驱动轴线和耦合轴线之间，以及从动轴线和耦合轴线之间的相应角度。用于通过某一角度传递扭矩的机构能够包括一个或更多另外的特性和/或能够具有一个或更多另外的特征。例如，机构能够包括插销，从而耦合驱动轴和耦合销件。能够将插销垂直于耦合销件定向并安装，用于相对于驱动轴旋转。驱动轴远端的外部表面能够包括球形表面。驱动轴的外部表面能够与耦合构件的插座接口(interface with)，以便在驱动轴和插座之间球形枢轴旋转期间，相对彼此轴向约束驱动轴和插座。插座能够包括球形表面，其与驱动轴球形表面接口。驱动轴远端能够包括一组球形齿轮齿，并且从动轴近端能够包括一组球形齿轮齿，其与驱动轴齿轮齿接口，从而保持驱动轴线和耦合轴线之间、以及从动轴线和耦合轴线之间的基本相等角度。在许多实施例中，驱动轴和驱动轴齿轮齿或从动轴和从动轴齿轮齿至少一个整体形成。在许多实施例中，可操作该机构，从而通过超过60度的角度传递扭矩。另一方面，提供通过某一角度传递扭矩的机构。该机构包括驱动轴，其具有远端和驱动轴线；从动轴，其具有近端和从动轴线；以及耦合构件，其被耦合至每个驱动轴远端和从动轴近端，以便驱动轴关于驱动轴线的旋转产生从动轴关于从动轴线的旋转。驱动轴远端或从动轴近端至少一个包括突出。耦合构件包括管状结构，其限定驱动插座和从动插座，以及两者之间限定的耦合轴线。驱动插座或从动插座至少一个包括狭槽，其经配置从而接收该至少一个突出，并且适应该至少一个突出穿越驱动轴和从动轴之间的角度范围。突出与狭槽相互作用，以便在驱动轴和从动轴之间传递转动运动。驱动轴远端啮合从动轴近端，以便在轴的旋转期间，当驱动轴线和从动轴线之间的角度变化时，保持驱动轴线和耦合轴线之间，以及从动轴线和耦合轴线之间的相应角度。在许多实施例中，可操作该机构，从而通过超过60度的角度传递扭矩。在许多实施例中，驱动轴和从动轴连接耦合构件，以便相对于耦合构件，约束驱动轴和从动轴。例如，每个驱动轴远端和从动轴近端都能够包括外表面，其分别与驱动插座和从动插座连接，以便对于每个轴，都沿轴的轴线和沿耦合轴线轴向固定轴的轴线和耦合轴线之间限定的交叉点。驱动轴远端和从动轴近端的外表面能够包括球形表面。驱动插座和从动插座能够包括球形表面。在许多实施例中，驱动轴远端和从动轴近端包括接口连接齿轮齿。例如，驱动轴远端能够包括关于驱动轴线延伸的驱动轴齿轮齿表面，从动轴近端能够包括关于从动轴延伸的从动轴齿轮齿表面，并且驱动轴齿轮齿表面能够啮合从动齿轮齿表面，以便保持角度之间对应。在许多实施例中，驱动轴和驱动轴齿轮齿表面或从动轴和从动轴齿轮齿表面至少一个整体形成。在许多实施例中，驱动轴齿轮齿表面由从驱动轴线径向延伸的驱动轴齿轮齿轮廓限定，而从动轴齿轮齿表面由从从动轴线径向延伸的从动轴齿轮齿轮廓限定，并且，驱动轴齿轮齿表面啮合从动轴齿轮齿表面，以便在驱动/耦合器角度和从动/耦合器角度之间保持基本相等。在许多实施例中，驱动轴齿轮齿表面包括外卷表面，其由关于驱动轴线旋转驱动轴齿轮齿轮廓限定，并且，从动轴齿轮齿表面包括外卷表面，其由关于从动轴线旋转从动轴齿轮齿轮廓限定。另一方面，提供微创手术工具。该手术工具包括器械轴；驱动轴，其具有远端和驱动轴线；从动轴，其具有近端和从动轴线；耦合构件，其耦合驱动轴和从动轴，以便当驱动轴线和从动轴线不平行时，驱动和从动轴的旋转速度基本相等；以及末端执行器，其被耦合器械轴，以便能够在二维中，相对于器械轴改变末端执行器的定向。安装驱动轴，用于在器械轴内旋转。末端执行器包括铰接部件，其被耦合从动轴，以便从动轴关于从动轴线的旋转产生该部件的铰接。在许多实施例中，驱动轴被轴线和可旋转地耦合该耦合构件，并且从动轴被轴线和可旋转地耦合该耦合构件，并且驱动轴啮合从动轴。例如，耦合构件能够包括第一末端和第二末端，以及其中限定的耦合轴线，并且驱动轴远端能够轴向和可旋转地耦合该耦合构件第一末端，以便驱动轴关于该驱动轴线的旋转产生耦合构件关于耦合轴线的旋转。从动轴近端能够轴向和可旋转地耦合该耦合构件第二末端，以便耦合构件关于耦合轴线的旋转产生从动轴关于从动轴线的旋转。驱动轴远端能够啮合从动轴近端，以便在轴旋转期间，当驱动轴线和从动轴线之间的角度变化时，在驱动轴线和从动轴线之间，以及从动轴线和耦合轴线之间保持相应的角度。驱动轴远端能够包括球形齿轮齿，并且从动轴近端能够包括球形齿轮齿，其啮合驱动轴齿轮齿。在许多实施例中，驱动轴和驱动轴齿轮齿或从动轴和从动轴齿轮齿至少一个整体形成。在许多实施例中，工具进一步包括耦合销件，其耦合该耦合构件和驱动轴，以便在驱动轴和耦合构件之间传递转动运动。例如，工具能够进一步包括耦合构件第一末端插座；耦合销件，其穿过插座；驱动轴远端外表面，其与插座接口 /连接(interface with);以及驱动轴远端狭槽，其在耦合轴线和驱动轴线的角度范围内接收耦合销件。耦合销件和狭槽之间的相互作用能够耦合驱动轴和耦合构件，以便驱动轴的旋转产生耦合构件的旋转。机构能够进一步包括插销，从而耦合驱动轴和耦合销件。能够垂直于耦合销件定向并且安装插销，用于相对于驱动轴旋转。在许多实施例中，驱动轴远端或从动轴近端至少一个包括突出。耦合构件能够包括管状结构，其沿耦合轴线限定驱动插座和从动插座，并且驱动插座或从动插座至少一个能够包括狭槽，其经配置从而接收突出，并且容纳突出穿过驱动轴线和从动轴线之间的角度范围。突出能够与狭槽相互作用，以便在驱动轴或从动轴至少一个和耦合构件之间传递转动运动。为了更完整地理解本发明的性质和优点，应参考以下详细说明和附图。通过下文的附图和详细说明，应明白本发明的其他方面、目标和优点。图1示出依照许多实施例的，用于执行手术的微创机器人手术系统的平面图。图2示出依照许多实施例的，用于机器人手术系统的外科医生控制台的透视图。图3示出依照许多实施例的，机器人手术系统电子手推车的透视图。图4示出依照许多实施例的，机器人手术系统的简化图。图如示出依照许多实施例的，机器人手术系统的患者侧手推车(手术机器人)的前视图。图恥示出机器人手术工具的前视图。图6示出依照许多实施例的，耦合末端执行器主体和器械轴的两个自由度腕部的透视图。图7示出依照许多实施例的，图6的两个自由度腕部的透视图，其示出腕部的中间构件以及腕部的支撑构件之间、以及中间构件和末端执行器主体之间的旋转自由度。图8a示出依照许多实施例的，支撑构件索引导表面和中间构件索引导表面的简化图。图8b示出依照许多实施例的，中间构件索引导表面的简化图。图9示出依照许多实施例的，图6和图7的支撑构件的端视图，其示出用于引导控制缆索的内部通道的进口。图10示出依照许多实施例的，图6和图7的两个自由度腕部的透视图，其示出邻近两个自由度腕部的相对侧，路由致动系统组件，以及通过两个自由度腕部路由控制缆索。图Ila示出依照许多实施例的，限制图6和图7的两个自由度腕部的中间构件和支撑构件之间的硬接触的角度定向。图lib示出依照许多实施例的，限制图6和图7的两个自由度腕部的中间构件和末端执行器主体之间的硬接触的角度定向。图12示出依照许多实施例的，手术总成的简化图。图13a示出依照许多实施例的，手术工具的简化图，其具有通过两个自由度的接头而被耦合第一链接的第二链接，第二链接包括弯曲部分附接部件，其被耦合至链接张力构件，观察方向平行于两个自由度接头的第二轴线。图1 概略示出依照许多实施例的附接部件，其具有弯曲部分，以及用于其正常中心线的固定曲率中心。图13c示出图1 的A-A截面。图13d示出依照许多实施例的，图13a的手术工具的简化视图，其示出第二链接关于第二轴线旋转。图13e示出依照许多实施例的，图13a和图13d的手术工具的简化视图，观察方向平行于两个自由度接头的第一轴线。图13f示出依照许多实施例的，图13a、图13d和图13e的手术工具的简化视图，其
示出第二链接关于第一轴线旋转。图13g示出依照许多实施例的，手术工具的透视图，其具有被通过两个自由度接头而耦合第一链接的第二链接，第二链接包括弯曲部分附接部件，其耦合链接张力构件。图1 示出依照许多实施例的，图13g的手术工具的侧视图，其示出关于两个自由度接头的第一轴线，60度定向第二链接。图13i示出依照许多实施例的，图13g和图13h的手术工具的侧视图，其示出关于两个自由度接头的第二轴线，30度定向第二链接。图1 示出依照许多实施例的，手术工具的简化图，其具有通过两个自由度的接头而被耦合第一链接的第二链接，第二链接包括附接突缘，其被耦合具有弯曲部分末端的链接张力构件，观察方向平行于两个自由度接头的第二轴线。图14b示出依照许多实施例的，图14a的手术工具的简化概略视图，其示出第二链接被关于第二轴线旋转。图14c示出依照许多实施例的，图1 和图14b的手术工具的简化概略视图，观察方向平行于两个自由度接头的第一轴线。
图14d示出依照许多实施例的，图14a、图14b和图14c的手术工具的简化概略视
图，其示出第二链接被关于第一轴线旋转。图He示出依照许多实施例的，手术工具的透视图，其具有被通过两个自由度接头而耦合第一链接的第二链接，第二链接包括附接突缘，其耦合具有弯曲部分末端的链接张力构件。图15示出依照许多实施例的，制造手术工具的方法的简化流程图。图16示出依照许多实施例的，手术总成的简化概略视图。图17示出依照许多实施例的，工具总成的简化概略视图，其具有通过某一角度传递扭矩的机构。图18示出依照许多实施例的，机构的侧视图，其用于在驱动轴和从动轴之间，在内嵌构造中通过某一角度传递扭矩。图19a示出依照许多实施例的，图18的机构的横截面图，其示出对于内嵌构造，驱动轴啮合球形齿轮齿和从动轴之间的啮合。图19b示出依照许多实施例的，图18和图19a的机构的横截面图，其示出对于成角构造，驱动轴啮合球形齿轮齿和从动轴之间的啮合。图19c示出依照许多实施例的，替换轴间角约束构造。图19d示出依照许多实施例的，图18、图19a和图19b的机构的横截面图，其示出接收驱动轴和从动轴中横向狭槽的销件构造。图20示出图18、图19a、图19b和图19d的驱动和从动轴的透视图分类。图21a示出依照许多实施例的，图18、图19a、图19b和图19c的机构，沿垂直于耦合销件的观察方向的侧视图。图21b示出依照许多实施例的，图18、图19a、图19b、图19c和图21a的机构，沿平行于耦合销件的观察方向的侧视图。图2 示出依照许多实施例的，驱动和从动轴的透视图，其具有经配置从而提供轴间角约束的多行球形齿轮齿。图22b示出图22a的驱动和从动轴的横截面/透视图，其示出齿轮齿横截面以及齿轮齿的球形布置。图23a示出依照许多实施例的，机构的侧视图，其用于通过具有双插销设计的角传递扭矩。图2 示出图23a的机构的侧视图，其无耦合元件。图23c示出图23a和图23b的机构的横截面图。图23d示出图23a、图2 和图23c的驱动和从动轴的透视图，其示出接收每个驱动和从动轴中孔的插销。图2 示出图23a、图23b、图23c和图23d的驱动和从动轴的透视图，其示出接收每个驱动和从动轴中横向狭槽的销件构造。图2 示出依照许多实施例的，机构的简化概略图，其用于通过某一角度传递扭矩，其中，与狭槽相互作用的突出在驱动轴和耦合构件之间，以及在耦合构件和从动轴之间传递转动运动。图24b示出依照许多实施例的，沿平行于突出的观察方向的图Ma的机构视图。
图2 示出依照许多实施例的，沿垂直于突出的观察方向的图2 和图24b的机构视图，其示出两块耦合构件的细节。图24d示出依照许多实施例的，处于成角构造中的图Ma、图24b和图2 的机构。图2 和图2 示出依照许多实施例的，机构的简化概略视图，其用于通过某一角度传递扭矩，其中，改进U接头耦合构件在驱动轴和耦合构件之间，以及耦合构件和从动轴之间传递转动运动。图沈示出依照许多实施例的紧凑腕部设计，其具有两个自由度的腕部，后者由链接张力构件铰接，以及双通用接头，从而穿过腕部通过某一角度传递扭矩。

22医生能够位于允许远程手术程序(即，在无菌区外操作)的与患者不同的房间、完全不同的建筑、或其他远程位置。图3示出电子手推车M的透视图。电子手推车M能够被耦合内窥镜观，并且能够包括处理器，从而处理经捕捉图像，用于后继显示给例如外科医生控制台上的外科医生，或在位于本地和/或远程的任何其他适当的显示器上显示。例如，使用立体内窥镜的情况下，电子手推车M能够处理经捕捉的图像，以便向外科医生呈现手术点的经调整立体图。该调整能够包括相对图像的一致，并且能够包括调整立体内窥镜的立体工作距离。作为另一个例子，图像处理能够包括使用预定相机校准参数，以便补偿图像捕捉装置的成像误差，例如光学像差。图4概略示出机器人手术系统50 (例如图1的MIRS系统10)。如上所述，能够由外科医生使用外科医生控制台52 (例如图1中的外科医生控制台16)，从而在微创程序期间，控制患者侧手推车(手术机器人)M (例如图1中的患者侧手推车22)。患者侧手推车54能够使用成像装置，例如立体内窥镜，从而捕捉手术点的图像，并且向电子手推车56 (例如图1中的电子手推车输出该捕捉图像。如上所述，电子手推车56能够在任何后续显示之前，以多种方式处理捕捉图像。例如，在通过外科医生控制台52向外科医生显示组合图像之前，电子手推车56能够以虚拟控制界面覆盖捕捉图像。患者侧手推车M能够输出捕捉图像，用于在电子手推车56外部处理。例如，患者侧手推车M能够将捕捉图像输出到处理器58，后者能够用于处理捕捉图像。也能够由电子手推车56和处理器58的组合处理该图像，能够将电子手推车56和处理器58耦合在一起，以便共同、继续、和/或其组合地处理捕捉图像。一个或更多独立显示器60也能够耦合处理器58和/或电子手推车56，用于本地和/或远程显示图像，例如手术点的图像，或任何其他相关图像。图如和图恥分别示出患者侧手推车22和手术工具62。手术工具62为手术工具26的例子。示出患者侧手推车22用于操作三个手术工具沈和成像装置观，例如用于捕捉手术点图像的立体内窥镜。由具有许多机器人接头的机器人机构提供该操作。能够通过患者身体上的切口定位和操作成像装置观和手术工具26，以便最小化切口尺寸。手术点图像能够包括手术工具沈的远端图像，当后者被定位在成像装置观的视野内时如此。两个自由度的腕部图6示出依照实施例的，耦合末端执行器主体72与器械轴74的两个自由度腕部70的透视图。腕部70包括支撑构件76、第一铰链点78、中间构件80、第二铰链点82、以及第三铰链点84。支撑构件76被通过四个附接部件86 (例如，机械紧固件)固定地安装至器械轴74，以便如图所示，被定位在器械轴74的孔内。中间部件80被枢轴耦合支撑构件76，用于通过位于中心的第一铰链点78而关于第一轴线88旋转。末端执行器主体72被枢轴耦合中间构件80，用于通过位于外围的第二铰链点82，以及位于外围的第三铰链点84而关于第二轴线90旋转。第二铰链点82以及第三铰链点84同轴并且与第二轴线90对齐。第二轴线90与中间构件一起关于第一轴线88枢轴旋转。能够定位第一轴线88和第二轴线90，以便向紧凑两个自由度腕部提供期望的运动和/或空间特征。例如，第一轴线88和第二轴线90能够共面，并且因此向紧凑腕部构件提供球窝接头状运动。在许多实施例中，第一轴线88和第二轴线90被沿器械轴74的细长方向以期望距离分离。能够使用该分离，从而近似和/或匹配腕部机构的运动和致动系统组件的运动，其用于通过两个自由度的腕部相对于器械轴74定向末端执行器主体72。在许多实施例中，第一轴线88和第二轴线90被沿器械轴74的细长方向以期望距离分离，以便向两个自由度腕部提供紧凑度和运动的期望组合，其近似匹配致动系统组件的运动，后者用于相对于器械轴74定向末端执行器主体72。如果第一轴线88和第二轴线90之间分离4mm将匹配使用的致动系统定向组件的运动，就能够将两个自由度腕部配置更小的分离(例如，2mm)，以便提供更紧凑的腕部。在许多实施例中，能够使用该分离距离折衷，而不由使用的致动系统定向组件运动的不精确匹配而引起任何显著的有害操作特征。能够定向第一轴线88和第二轴线90，从而向紧凑两个自由度腕部提供期望的空间特征。例如，能够分离第一轴线88和第二轴线90，从而向致动系统组件和相关的附接部件提供另外的空间。支撑构架76在器械轴74和第一铰链点78之间提供过渡总成。支撑构件76包括矩形主部分92和悬臂远端部分100。矩形主部分92具有小于器械轴孔内部直径的厚度，这提供/留下孔的两个邻近区域，用于路由铰接和/或致动组件(未示出)。支撑构件主部分92包括两个内部通道94，其能够用于引导路由在器械轴孔内的末端执行器控制缆索。将中间通道94路由在主部分92的近端96和主部分92的远端98之间，并且将其大致与器械轴74的细长方向对齐。如下文将进一步讨论，在许多实施例中，配置内部通道94，从而结合中间构件的索引导表面工作，从而通过保持控制缆索路径长度不变，抑制关于第一和第二轴线枢轴旋转期间的控制缆索张力变化。悬臂远端部分100具有附接突缘，其接收第一铰链点78的单枢轴。使用单枢轴仅为例示性的，并且能够使用其他枢轴接头组件代替第一铰链点78，例如能够使用在相同轴线上对齐的两个枢轴销件。能够配置支撑构件76，从而在相对于器械轴74和末端执行器主体72的期望位置放置第一铰链点78 (并且因此，第一轴线88)，例如，从而在末端执行器主体72和器械轴74之间提供净空，其为相对于器械轴74，期望范围重定向末端执行器72所需。中间构件80提供第一铰链点78、第二铰链点82、以及第三铰链点84之间的过渡总成。中间构件80包括细长矩形主部分，其具有小于器械轴孔内部直径的厚度(例如，类似于主部分92的厚度)，这提供孔的两个邻近区域，用于路由铰接和/或致动组件(未示出)。中间构件80包括中心狭槽102，其经配置，从而接收支撑构件远端部分100的附接突缘。配置中心狭槽102，从而贯穿关于第一轴线88的一系列中间构件80的转动，都适应远端部分100的附接突缘。也能够配置中心狭槽102，从而适应通过支撑构件内部通道94传送的末端执行器控制缆索(未示出)。中心狭槽102也能够包括表面，其经配置从而引导末端执行器控制缆索。如以下将进一步讨论，在许多实施例中，配置中心狭槽索引导表面，从而通过充分保持控制缆索路径长度不变，在关于第一和第二轴线枢轴旋转期间，抑制控制缆索张力变化。在许多实施例中，中心狭槽索引导表面与内部通道94结合工作，从而在关于第一和第二轴线枢轴旋转期间，保持控制缆索路径长度不变。中心狭槽102也提供相对附接凸缘，其接收第一铰链点78的单枢轴。第二铰链点82包括从中间构件80—端悬出的枢轴。第三铰链点84包括从中间构件80的相对第二端悬出的枢轴。使用悬臂枢轴仅为例示性的，并且能够使用其他适当的枢轴接头。在许多实施例中，选择第二和第三铰链点82、84的位置和定向(以及因此第二轴线90的位置和定向)，从而提供相对于第一轴线88的第二轴线90的期望位置和定向。例如，在一些实施例中，第一和第二轴线不共面。在一些实施例中，第一和第二轴线共面。在一些实施例中，选择第二轴线90相对于第一轴线88的位置和/或定向，以便提供相对于器械轴74的末端执行器主体72动作的期望运动。图7示出依照实施例的，图6的两个自由度腕部70的透视图，其示出关于第一轴线88，在中间构件80和支撑构件76之间的旋转自由度，以及关于第二轴线90，在末端执行器主体(未示出)和中间构件80之间的旋转自由度。将支撑构件76安装至器械轴74，以便远离器械轴74的端，在期望位置定位第一铰链点78，从而在末端执行器主体和器械轴之间提供净空，以便为末端执行器的铰接提供空间。中间构件中心狭槽102对邻近末端执行器主体的中间构件80侧开放，以便容纳/适合路由末端执行器控制缆索(未示出)。从图7的观察方向，可见支撑构件76的一个内部通道94，并且不可见其他内部通道94。在许多实施例中，通过两个内部通道94中的每个路由控制缆索。这些两个控制缆索中的每个都被进一步通过中间构件中心狭槽102路由，在第一轴线88的每侧上有一个。图示出腕部70的概略横截面图，其通过第二轴线90截取，并且垂直于第一轴线88，并且其示出例示性支撑和中间构件缆索引导表面。支撑构件远端100包括第一滑轮表面104，其具有弯曲弧形状，以便弯曲弧形状的中心线对齐第一轴线88。中间构件狭槽102的内部表面限定第二滑轮表面106以及第三滑轮表面108，其具有弯曲弧形状，以便弯曲弧形状的中心线(第二滑轮中心线Iio和第三滑轮中心线112)偏移并且平行于第一轴线88。虽然示出的滑轮表面具有常曲率，但是这仅为例示性的，并且能够使用其他适当的表面。第一滑轮表面104、第二滑轮表面106以及第三滑轮表面108提供平滑缆索引导表面，其能够引导控制缆索，用于关于第一轴线88旋转中间主体80 (并且因此，用于关于第一轴线88旋转末端执行器主体)。在许多实施例中，第一滑轮表面104、第二滑轮表面106以及第三滑轮表面108通过保持控制缆索路径长度不变，在关于第一轴线枢轴旋转期间，抑制控制缆索张力变化。在许多实施例中，第一滑轮表面104、第二滑轮表面106以及第三滑轮表面108与内部通道94协同工作，从而在关于第一轴线枢轴旋转期间，保持控制缆索路径长度不变。图8b示出依照许多实施例的，另外的中间构件缆索引导表面的简化概略图。图8b示出图8a的横截面AA。中间构件狭槽102的内部表面进一步限定第四滑轮表面114和第五滑轮表面116，其具有弯曲弧形状，后者具有偏移并且平行于第二轴线的弯曲弯曲形状的中心线(第四滑轮中心线118和第五滑轮中心线120)。虽然示出的滑轮表面具有常曲率，但是这仅为例示性的，并且能够使用其他适当的表面。第四滑轮表面114和第五滑轮表面116提供平滑缆索引导表面，其能够引导控制缆索，用于相对于中间主体80，关于第二轴线90旋转末端执行器主体。在许多实施例中，第四滑轮表面114和第五滑轮表面116通过充分保持控制缆索路径长度不变，在关于第二轴线枢轴旋转期间，抑制控制缆索张力变化。在许多实施例中，第四滑轮表面114和第五滑轮表面116与内部通道94协同工作，从而在关于第二轴线枢轴旋转期间，保持控制缆索路径长度不变。图9示出依照实施例的，图6和图7的支撑构件76的近端视图，其示出用于引导致动系统的控制缆索的内部通道94的进口。能够使用支撑构件内部通道94，从而在器械轴的远端，约束控制缆索的横截面位置。图10示出依照许多实施例的，图6、7和8的两个自由度腕部70的透视图，其示出沿两个自由度腕部70的两侧的例示性致动系统组件路由，以及通过两个自由度腕部70路由控制缆索122、124。两个自由度腕部的大致平面构造，以及腕部在对其支撑的轴内的中心定位，允许用于路由该致动系统组件的开放区域。在图解实施例中，这些致动系统组件包括第一驱动轴总成126，其被路由/布置(route)在腕部之上；第二驱动轴总成128，其被路由在腕部之下；末端执行器铰接拉杆130、132、134、以及136，其被路由在腕部之上和之下；以及控制缆索122、124，如上所述，其被通过腕部，经支撑构件的内部通道以及中间构件狭槽102路由。两个自由度腕部70包括这样的部件，其为以下两种转动提供角定向限制硬接触，即关于第一轴线88 (通过第一接头78)的转动，以及关于第二轴线90 (通过第二接头82和第三接头84)的转动。该角定向限制硬接触用于保护腕部穿越组件不受角超程引起的损害。图Ila示出两个自由度腕部70的中间构件80和支撑构件76之间的角定向限制硬接触，其用于关于第一轴线88 (通过第一接头78)旋转。当中间构件80在关于第一接头78的相反方向旋转时，类似的角定向限制硬接触在中间构件80和支撑构件76之间发生。图lib示出两个自由度腕部70的中间构件80和末端执行器主体72之间的角定向限制硬接触，用于关于第二轴线90旋转(通过第二接头82和第三接头84)。当末端执行器72在关于第二轴线90的相反方向旋转时，类似的角定向限制硬接触在中间构件80和末端执行器主体72之间发生。图12示出依照许多实施例的，具有两个自由度腕部70的工具总成140的简化概略图。工具总成140包括近端致动总成142、主轴144、末端执行器146的铰接末端执行器基础、以及两个自由度的腕部70。在许多实施例中，近端致动总成142被可操作地耦合末端执行器基础，以便在二维中，相对于主轴144选择性地重定向末端执行器基础，并且可操作地耦合末端执行器146，以便相对于末端执行器基础，铰接一个或更多末端执行器部件。能够使用多个致动组件，从而耦合致动总成142和末端执行器146，例如，控制缆索、缆索/海波管组合、驱动轴、拉杆、以及推杆。在许多实施例中，通过主轴144的孔，将致动组件路由在致动总成142和末端执行器146之间。能够配置工具总成140，用于在许多应用中使用，例如手持式装置，其具有在近端致动机构142中使用的手动和/或自动致动。同样地，工具总成140能够具有微创机器人手术之外的应用，例如，非机器人微创手术、非微创机器人手术、非机