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用于将电缆耦接到医疗设备的设备和方法与流程

用于将电缆耦接到医疗设备的设备和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年2月13日提交的题为“devices and methods for coupling a cable to a capstan of a medical device”的美国临时专利申请号62/975,927和于2020年2月13日提交的题为“devices and methods for coupling a cable to a capstan of a medical device”美国临时专利申请号62/975,928的优先权和权益，每个申请的公开内容通过引用整体被并入本文。

背景技术：

3.本文描述的实施例涉及医疗设备，并且更具体地涉及内窥镜工具。更具体地，本文描述的实施例涉及包括张紧电缆和用于将电缆耦接到任何绞盘或末端执行器工具(其耦接到绞盘)的机构的设备。
4.用于微创外科手术(mis)的已知技术采用器械来操纵能够被手动控制或经由计算机辅助远程操作控制的组织。许多已知的mis器械包括安装在轴的远端处的腕部机构上的或诊断末端执行器(例如，镊子、切割工具或烧灼工具)。在mis程序期间，末端执行器、腕部机构和轴的远端能够被插入患者的小切口或自然孔口中，以将末端执行器定位在患者身体内的工作位点。可选的腕部机构可用于改变末端执行器相对于轴的取向，以在工作位点执行所需的程序。已知的腕部机构通常为末端执行器的移动提供所需的自由度(dof)。例如，已知的腕部机构通常能够改变末端执行器参考轴的俯仰和偏航。腕部可以可选地为末端执行器提供滚转dof，或者可以通过使轴滚转来实施滚转dof。末端执行器可以可选地具有附加的机械dof，例如夹持或刀片运动。在某些情况下，腕部和末端执行器机械dof可以被组合。例如，美国专利号5,792,135(1997年5月16日提交)公开了其中腕部和末端执行器夹持dof被组合的机构。
5.为了实现腕部机构和末端执行器的所需移动，已知的器械包括延伸穿过器械的轴并将腕部机构连接到机械结构的电缆(例如，电缆)，该机械结构被配置为移动电缆以操作腕部机构。对于机器人或远程操作系统，机械结构通常是马达驱动的，并且能够可操作地耦接到处理系统，以为临床用户(例如，外科医生)提供用户界面以控制器械。
6.患者受益于提高mis方法和工具的效能的不断努力。例如，减小轴和腕部机构的尺寸和/或操作占地范围能够允许更小的进入切口并减少对外科手术位点处空间的需求，从而减少外科手术的负面影响，例如疼痛、疤痕和不良愈合时间。但是，生产实施微创程序临床所需功能的小型医疗器械可能具有挑战性。具体来说，简单地通过“缩小”部件来减小已知腕部机构的尺寸不会产生有效的解决方案，因为所需的部件和材料属性不会按比例缩放。例如，腕部机构的有效实施可能会很复杂，因为电缆必须小心地布线穿过腕部机构，以在腕部机构的整个运动范围内维持电缆张紧并最小化一个旋转轴线在另一个上的相互作用(或耦接效应)。此外，通常需要滑轮和/或轮廓表面来减少电缆摩擦，这延长了器械寿命，并准许操作而不会对腕部机构中的电缆或其他结构施加过大的力。较小的结构(包括电缆和腕部机构的其他部件)可能导致的增加的局部力可能导致电缆在存储和使用期间的不希
望的加长(例如，“拉伸”或“蠕变”)、电缆寿命的缩短等。
7.此外，腕部机构通常为末端执行器的移动提供特定的自由度。例如，对于镊子或其他抓握工具，腕部可能能够改变末端执行器的俯仰、偏航和夹持。更多的自由度可以通过腕部实施，但需要腕部和轴中的附加致动构件，这将争夺存在的有限空间(考虑到mis应用需要尺寸限制)。其他自由度(例如通过主管的移动的滚转或插入/抽出)也会在设备的轴处或设备的轴中争夺空间。
8.用于机器人控制的医疗器械中腕部机构的传统架构使用电缆来转动后端机构中的绞盘，从而旋转腕部机构被连接到绞盘的部分。例如，腕部机构可以被可操作地耦接到用于围绕俯仰轴线、偏航轴线或夹持轴线旋转的三个绞盘。每个绞盘可以使用附接到绞盘的两根电缆来控制，以便一侧放出电缆，而另一侧拉入等长的电缆。使用这种架构，三个自由度需要总共六根电缆，从腕部机构沿着主管的长度向后延伸到器械的后端机构。腕部机构和后端机构的有效实施可能很复杂，因为电缆必须小心地布线穿过腕部机构、工具构件和后端机构，以在腕部机构的整个运动范围内维持腕部的稳定性并最小化一个旋转轴线在另一个上的相互作用(或耦接效应)。
9.一些用于机器人控制的医疗器械的已知架构使用包括卷边或其他保持方法的电缆来将电缆固定到绞盘或工具构件，这可能增加制造医疗器械的时间和成本。例如，将卷边布线和固定到绞盘和/或末端执行器所需的时间可能增加。此外，电缆本身可能非常昂贵。例如，许多用于机器人控制的医疗器械的传统架构使用由诸如钨或钢的材料制成的电缆。这种电缆可以被构造用于多种用途，但也非常昂贵。
10.因此，需要改进的内窥镜工具(包括改进的后端机构)，以使腕部能够用少量电缆来操作，以促进器械的小型化，降低器械的成本，并通过减少所需的零件数量降低制造成本。还需要改进的内窥镜工具，其能够提供对腕部机构和末端执行器的移动的更严格的控制，并且可以包括由诸如能够降低成本的各种聚合物的材料形成的电缆。还需要内窥镜工具，其包括不需要电缆包括卷边或以其他方式需要保持元件来将电缆固定在腕部机构、末端执行器或后端机构内的架构。

技术实现要素：

11.本概要介绍了本文描述的实施例的某些方面以提供基本理解。本概要不是本发明主题的广泛概述，并且其并非旨在识别关键或极其重要要素或划定本发明主题的范畴。在一些实施例中，医疗设备包括轴、工具构件、机械结构和电缆，其中轴包括远端部分和近端部分。工具构件围绕旋转轴线可旋转地耦接到轴的远端部分并且包括驱动滑轮和耦接线轴。机械结构被耦接到轴的近端部分并且包括第一绞盘和第二绞盘。第一绞盘包括第一部分和第二部分。第二绞盘包括第一部分和第二部分。电缆包括第一近端、第二近端和远侧部分并且沿着轴布线。电缆的远侧部分围绕驱动滑轮的驱动表面布线并且围绕耦接线轴缠绕至少一圈以将电缆的远侧部分固定到工具构件。电缆的第一近端围绕第一绞盘的第一部分的驱动表面布线，并围绕第一绞盘的第二部分缠绕，使得电缆的第一近端的第二缠绕部分横越(cross over)电缆的第一近端的第一缠绕部分。电缆的第二近端围绕第二绞盘的第一部分的驱动表面布线并围绕第二绞盘的第二部分缠绕，使得电缆的第二近端的第二缠绕部分横越电缆的第二近端的第一缠绕部分。
12.在一些实施例中，医疗设备的电缆由聚合物形成。在一些实施例中，医疗设备的电缆没有保持特征。在一些实施例中，远端电缆围绕耦接线轴缠绕至少两圈。在一些实施例中，电缆的第一近端围绕第一绞盘的第二部分缠绕至少两圈，并且电缆的第二近端围绕第二绞盘的第二部分缠绕至少两圈。在一些实施例中，第一狭槽和第二狭槽被限定在第一绞盘的第二部分内，并且第二狭槽与第一狭槽交叉(cross)。在这样的实施例中，电缆的第一近端在第一狭槽内围绕第一绞盘的第二部分缠绕，并且电缆的第一近端在第二狭槽内围绕第一绞盘的第二部分缠绕，使得电缆的第二缠绕部分横越电缆的第一缠绕部分。
13.在一些实施例中，医疗器械包括轴和机械结构，轴包括远端部分和近端部分，机械结构耦接到轴的近端部分。机械结构包括具有第一部分和第二部分的绞盘。第一部分包括驱动表面，驱动表面被配置为接合电缆，使得绞盘的旋转在电缆中产生张力。第一狭槽和第二狭槽被限定在绞盘的第二部分内。第二狭槽与第一狭槽交叉，并且第一狭槽和第二狭槽均被配置为接收电缆以将电缆固定到绞盘的第二部分。终止开口被限定在第二部分内。
14.在一些实施例中，医疗器械还包括耦接到绞盘的电缆。电缆沿轴延伸并围绕第一部分的驱动表面布线。电缆在第一狭槽内围绕绞盘的第二部分缠绕并且在第二狭槽内围绕绞盘的第二部分缠绕，使得电缆的第二缠绕部分横越电缆的第一缠绕部分。电缆的终止端被耦接在终止开口内。
15.在一些实施例中，医疗器械包括具有远端部分和近端部分的轴。末端执行器被耦接到轴的远端部分，并且机械结构被耦接到轴的近端部分。机械结构包括具有第一部分和第二部分的绞盘。第一部分包括驱动表面，并且终止开口被限定在第二部分内。第一狭槽和第二狭槽被限定在第二部分内并且第二狭槽与第一狭槽交叉。电缆沿轴布线并且包括近端和远端。电缆的远侧部分被耦接到末端执行器，并且电缆的近端包括驱动部分、第一缠绕部分、第二缠绕部分和终止部分。电缆的驱动部分至少部分地在绞盘的第一部分的驱动表面周围缠绕。电缆的第一缠绕部分在第一狭槽内围绕绞盘的第二部分缠绕，并且电缆的第二缠绕部分在第二狭槽内围绕绞盘的第二部分缠绕，使得第二缠绕部分横越第一缠绕部分。终止部分被耦接在终止开口内。
16.在一些实施例中，医疗设备的绞盘的第一部分的驱动表面是围绕绞盘的纵向轴线的圆形凹槽并且限定直径。绞盘的第二部分围绕绞盘的纵向轴线是圆柱形的并且限定大于驱动表面直径的直径。在一些实施例中，绞盘的第一部分包括第一侧壁和第二侧壁，并且绞盘的驱动表面在第一侧壁和第二侧壁之间。在一些这样的实施例中，通路被限定在第一侧壁内，并且电缆的第一缠绕部分从绞盘的第一部分穿过通路并到达第一狭槽而布线。在一些实施例中，电缆的终止部分具有恒定的横截面直径。在一些实施例中，中心孔被限定在绞盘内并且绞盘包括在中心孔内的加强杆。
17.在一些实施例中，提供了一种组装医疗器械的方法，其中医疗器械包括轴、可移动地耦接到轴的远端的末端执行器、耦接到轴的近端的机械结构以及电缆。电缆包括驱动部分、第一缠绕部分、第二缠绕部分和终止部分。该方法包括使电缆从末端执行器穿过轴布线到机械结构的绞盘。绞盘包括第一部分和第二部分。第一部分包括驱动表面，并且第一狭槽、第二狭槽和终止开口中的每一个被限定在第二部分内。该方法还包括围绕绞盘的第一部分的驱动表面缠绕电缆的驱动部分的至少一部分。第一缠绕部分在第一狭槽内围绕绞盘的第二部分缠绕，并且第二缠绕部分在第二狭槽内围绕绞盘的第二部分缠绕，使得第二缠
绕部分横越第一缠绕部分。终止部分被固定在终止开口内。
18.在一些实施例中，电缆包括聚合物。在一些实施例中，电缆的终止部分没有保持特征。在一些实施例中，该方法还包括在缠绕第二缠绕部分之后，切割电缆的端部以形成电缆的终止部分。
19.在一些实施例中，医疗器械包括具有远端部分和近端部分的轴、连杆、工具构件和电缆。连杆被耦接到轴的远端部分，并且工具构件围绕旋转轴线可旋转地耦接到连杆。工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴。驱动滑轮包括在沿旋转轴线的第一位置处的驱动表面。耦接线轴包括在沿旋转轴线的第二位置处的缠绕表面，并且第二位置从第一位置偏移。电缆包括近端和远端。电缆的近端沿轴布线，并且电缆的远端包括第一滑轮部分、缠绕部分和第二滑轮部分。电缆的第一滑轮部分至少部分地在驱动滑轮的驱动表面的第一部分周围缠绕。电缆的缠绕部分围绕耦接线轴的缠绕表面缠绕。电缆的第二滑轮部分至少部分地在驱动滑轮的驱动表面的第二部分周围缠绕。
20.在一些实施例中，电缆的缠绕部分包括第一段和第二段，并且电缆的缠绕部分围绕耦接线轴缠绕，使得第二段与第一段交叉。在一些实施例中，电缆的缠绕部分围绕耦接线轴缠绕至少两圈。在一些实施例中，圆形凹槽被限定在耦接线轴内，并且缠绕表面在圆形凹槽内。在一些实施例中，电缆包括聚合物。在一些实施例中，电缆的缠绕部分没有保持特征。
21.在一些实施例中，医疗器械包括被配置为耦接到轴的远端部分的连杆和围绕旋转轴线可旋转地耦接到连杆的工具构件。工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴。驱动滑轮包括驱动表面，驱动表面被配置为接合电缆，使得由电缆沿驱动表面施加的张力产生围绕旋转轴线的旋转扭矩。驱动表面在沿旋转轴线的第一位置处。耦接线轴包括缠绕表面，电缆被配置为到该缠绕表面以被固定到工具构件。缠绕表面在沿旋转轴线的第二位置处。第二位置沿旋转轴线从第一位置偏移。
22.在一些实施例中，医疗器械还包括耦接到工具构件的电缆。电缆沿轴延伸并且围绕驱动滑轮的驱动表面的第一部分布线。电缆进一步围绕耦接线轴的缠绕表面缠绕至少一圈并且围绕驱动滑轮的驱动表面的第二部分布线。在一些实施例中，电缆围绕耦接线轴的缠绕表面缠绕至少两圈。在一些实施例中，电缆围绕耦接线轴的缠绕表面缠绕，使得电缆的第二段横越电缆的第一段。
23.在医疗器械的一些实施例中，驱动滑轮包括钳口连接突起，并且工具构件包括与驱动滑轮分开构造的钳口。连接开口由钳口限定；并且驱动滑轮的钳口连接突起被耦接在钳口的连接开口内。在一些实施例中，工具构件是第一工具构件，医疗器械包括围绕旋转轴线可旋转地耦接到连杆的第二工具构件，并且驱动滑轮包括被配置为接合第二工具构件的肩部的旋转限制突起以限制第一工具构件相对于第二工具构件围绕旋转轴线的旋转。
24.在一些实施例中，医疗器械包括轴、连杆、工具构件和电缆。轴包括远端部分和近端部分。连杆被耦接到轴的远端部分，并且工具构件围绕旋转轴线可旋转地耦接到连杆。工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴。电缆包括近端和远端。电缆的近端沿轴布线，并且电缆的远端包括第一滑轮部分、缠绕部分和第二滑轮部分。电缆的第一滑轮部分至少部分地在驱动滑轮的第一部分周围缠绕。电缆的缠绕部分围绕耦接线轴的缠绕表面缠绕，使得电缆的缠绕部分的第一段横越电缆的缠绕部分的第二段。电缆的第二滑轮部分至少部分地在工具构件的驱动滑轮的驱动表面的第二部分周围缠绕。
25.在一些实施例中，工具构件包括突起，第一滑轮部分、缠绕部分或第二滑轮部分中的至少一个围绕该突起部分地缠绕。在一些实施例中，工具构件包括侧壁、第一突起和第二突起，并且侧壁将驱动滑轮和耦接线轴分开。第一突起与第二突起之间的侧壁限定开口，并且电缆的缠绕部分经由开口从驱动滑轮布线至耦接线轴。电缆的第一滑轮部分围绕第一突起部分地缠绕，并且电缆的第二滑轮部分围绕第二突起部分地缠绕。
26.在阅读以下附图和详细描述后，根据实施例的其他医疗设备、相关部件、医疗设备系统和/或方法对于本领域技术人员将是显而易见的或变得显而易见。本说明书内包括的所有此类附加医疗设备、相关部件、医疗设备系统和/或方法旨在落入本公开的范畴内。
附图说明
27.图1是根据实施例的用于执行诸如外科手术的医疗程序的微创远程操作医疗系统的平面图。
28.图2是图1所示的微创远程操作外科手术系统的可选辅助单元的透视图。
29.图3是图1所示的微创远程操作外科手术系统的用户控制台的透视图。
30.图4是图1所示的微创远程操作外科手术系统的包括多个器械的操纵器单元的正视图。
31.图5是根据实施例的医疗器械的一部分的示意图。
32.图6是图5的医疗器械的一部分的放大图。
33.图7a是图5的医疗器械的绞盘的放大透视图。
34.图7b是图5的医疗器械的电缆的一部分的侧视图。
35.图8是根据另一个实施例的绞盘的透视图。
36.图9是图8的绞盘的透视图，其中电缆耦接到绞盘。
37.图10和图11是根据实施例的工具构件的侧视图(图10)和端视图(图11)。
38.图12和图13是图10的工具构件的端视图，示出为电缆缠绕在工具构件的驱动滑轮(图12)内，并且电缆进一步缠绕在工具构件的耦接线轴(图13)内。
39.图14和图15各自是根据另一个实施例的绞盘的不同侧视图。
40.图16是图14和图15的绞盘的侧视图，如图14所示旋转，并且其中电缆部分地耦接到其上。
41.图17是图14至图16的绞盘的侧视图，旋转图示了绞盘的另一侧，其中电缆进一步部分地耦接到其上。
42.图18是图14-图17的绞盘的侧视图，如图15所示旋转，并且其中图14的电缆进一步部分地耦接到其上。
43.图19是图14-图18的绞盘的侧视图，旋转图示了具有耦接到其上的图14的电缆的绞盘的另一侧。
44.图20是根据实施例的机械结构的一部分的透视图。
45.图21是根据实施例的医疗器械的透视图。
46.图22a是机械结构和图21的医疗器械的轴的一部分的放大透视图。
47.图22b是图22a的机械结构的端视图，其中移除了外壳。
48.图23-图25各自是图22a和图22b的机械结构的绞盘的不同侧面透视图。
49.图26是图21的医疗器械的远端部分的放大透视图。
50.图27是图21的医疗器械的远端部分的透视图，其中移除了外盖并且工具构件处于闭合定位。
51.图28是图21的医疗器械的远端部分的俯视图，其中移除了外盖并且末端执行器处于闭合定位。
52.图29是图21的医疗器械的远端部分的透视图，其中移除了外盖并且末端执行器处于打开定位。
53.图30是图21的医疗器械的远端部分的俯视图，其中移除了外盖并且末端执行器处于闭合定位并被取向为朝上指向(即，在页面外)。
54.图31是图21的医疗器械的腕部组件的透视图。
55.图32是局部分解俯视图，并且图33a和图33b各自是图21的医疗器械的腕部组件的不同局部分解透视图。
56.图34是图21的医疗器械的末端执行器的一部分的放大俯视图。
57.图35a是图21的医疗器械的末端执行器的局部分解透视图。
58.图35b和图35c各自是图21的医疗器械的末端执行器的局部分解透视图，其中图35c图示了末端执行器的与图35b相反的一侧。
59.图36a和图36b是图34和图35a-图35c的末端执行器的单个工具构件的侧视图(图36a)和透视图(图36b)。
60.图37是根据实施例的医疗器械的一部分的透视图。
61.图38a是图37的医疗器械的末端执行器的透视图。
62.图38b是图38a的末端执行器的局部分解图。
63.图39a和图39b各自是图38a的末端执行器的不同工具构件的侧视图。
64.图40是图38a的末端执行器的局部分解图。
65.图41是根据实施例的医疗器械的一部分的透视图。
66.图42是图41的医疗器械的末端执行器的侧视图。
67.图43是图42的末端执行器的工具构件的侧视图。
68.图44是根据实施例的医疗器械的一部分的透视图。
69.图45和图46是图44的医疗器械的末端执行器的透视图(图45)和侧视图(图46)。
70.图47和图48各自是图45和图46的末端执行器的不同工具构件的侧视图。
71.图49是根据实施例的医疗器械的末端执行器的一部分的透视图。
72.图50是图49的末端执行器的一部分的侧视图。
73.图51是图49的末端执行器的一部分的透视图，其中电缆缠绕在末端执行器的驱动滑轮和耦接线轴内。
74.图52是图49的末端执行器的一部分的侧视图，其中电缆缠绕在末端执行器的驱动滑轮和耦接线轴内。
75.图53是出于说明目的而示出从末端执行器移除的缠绕模式中的电缆的示意图的透视图。
76.图54a-图54d各自图示了用于待被耦接到图49的末端执行器的电缆的缠绕顺序中的步骤。
77.图55是根据实施例的医疗器械的绞盘的透视图。
78.图56是图55的绞盘的前视图。
79.图57是图55的绞盘的后视图。
80.图58是图55的绞盘的俯视图。
81.图59是图55的绞盘的仰视图。
82.图60-图66各自图示了用于待被耦接到图55的绞盘的电缆的缠绕顺序中的步骤。
83.图67是根据实施例的电缆的一部分的侧视图。
84.图68是根据实施例的医疗器械的工具构件的侧视图。
85.图69是图68的工具构件的侧视图，图示了耦接到其上的电缆的一部分。
86.图70是根据实施例的医疗器械的绞盘的一部分的侧视图。
87.图71是图70的绞盘的一部分的放大图，图示了耦接到其上的电缆的一部分。
具体实施方式
88.本文描述的实施例可以有利地用于与微创外科手术相关联的各种抓握、切割和操纵操作。
89.本技术的医疗器械仅使用四根电缆就能够在三个自由度(例如，围绕俯仰轴线、偏航轴线和夹持轴线)实现运动，从而减少所需的电缆总数，减少轴和腕部内所需的空间，降低总体成本，并使腕部和轴组件能够进一步小型化，以促进mis程序。此外，本文所述的器械包括一根或多根电缆(其用作张紧构件)，该一根或多根电缆由聚合物材料形成并且可以被固定到后端机构的绞盘而无需保持元件或其他固定特征。绞盘可以被配置有凹槽，并且电缆可以围绕绞盘缠绕并且至少部分地设置在凹槽内，使得电缆的第一缠绕部分横越电缆的第二缠绕部分。横越配置辅助将电缆固定到绞盘。电缆的聚合物材料或施加到电缆表面的涂层还提供足够的摩擦力，以进一步辅助维持电缆固定到绞盘，而无需任何附加的机制来将电缆固定到绞盘(例如，将电缆卷边放置在引导狭槽内、用粘合剂将电缆固定到绞盘等)。
90.此外，本文所述的器械可以包括工具构件(例如，抓握器、刀片等)，该工具构件包括具有沿工具构件的旋转轴线彼此偏移的耦接线轴和驱动滑轮的钳口。本文所述的电缆可以围绕驱动滑轮和耦接线轴缠绕，并通过电缆的摩擦属性和通过将电缆的第一部分横越电缆的第二部分而保持在驱动滑轮和耦接线轴上，如下文更详细描述的。
91.如本文所用，术语“约”在与引用的数字指示结合使用时是指引用的数字指示加上或减去高达该引用的数字指示的10％。例如，语言“约50”涵盖了45到55的范围。类似地，语言“约5”涵盖了4.5到5.5的范围。
92.与零件(例如机械结构、部件或部件组件)相关联的术语“柔性”应作广义解释。从本质上讲，该术语是指零件能够反复弯曲并恢复到原始形状而不会损坏零件。某些柔性部件也可以是弹性的。例如，如果部件(例如，弯曲部分)具有在弹性变形时吸收能量并且然后在卸载(即回到其原始状态)时释放存储的能量的能力，则称其为有弹性的。由于材料属性，许多“刚性”物体具有轻微的固有弹性“弯曲度”，尽管这些物体不被视为“柔性”(如本文所用的术语)。
93.如在本说明书和所附权利要求中使用的，词语“远侧”是指朝向工作位点的方向，并且词语“近侧”是指远离工作位点的方向。因此，例如，最接近目标组织的工具端部将是工
具的远端，而与远端相对的端部(即，由用户操纵或耦接到致动轴的端部)将是工具的近端。
94.此外，选择用于描述一个或多个实施例和可选元件或特征的特定词语不旨在限制本发明。例如，空间相对术语(例如“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”、“近侧”、“远侧”等)可以用于描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的定位和取向之外，这些空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的设备的不同定位(即，平移放置)和取向(即，旋转放置)。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为“在”其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将“在”其他元件或特征“上方”或“上面”。因此，术语“下方”可以涵盖上方和下方的定位和取向。设备可以以其他方式取向(例如，旋转90度或处于其他取向)并且本文使用的空间相对叙述语相应地解释。同样，沿(平移)和在(旋转)各种轴线周围的移动的叙述语包括各种空间设备定位和取向。身体的定位和取向的组合限定了身体的姿势。
95.类似地，几何术语(例如“平行”、“垂直”、“圆弧”或“方形”)并不旨在要求绝对的数学精度，除非上下文另有指示。相反，这样的几何术语允许由于制造或等效功能的变化。例如，如果元件被描述为“圆弧”或“大致圆弧”，则不是精确圆形的部件(例如，略微椭圆形或多边多边形的部件)仍然被涵盖在此描述中。
96.此外，除非上下文另有指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“具有”等指定了所述特征、步骤、操作、元件、部件等的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件或组的存在或添加。
97.除非另有指示，否则术语装置、医疗设备、器械及其变体可以互换使用。
98.本发明的方面主要根据使用由加利福尼亚州桑尼维尔的intuitive surgical，inc.商业化的da外科手术系统的实施方式来描述。这种外科手术系统的示例是da vinci外科手术系统(型号is4000)、da vinci外科手术系统(型号is4200)和da外科手术系统(型号is3000)。然而，技术人员将理解，本文公开的发明方面可以以各种方式来体现和实施，包括计算机辅助、非计算机辅助以及手动和计算机辅助的混合组合实施例和实施方式。da外科手术系统(例如，型号is4000、型号is3000、型号is2000、型号is1200)上的实施方式仅作为示例呈现，并且它们不应被视为限制本文公开的发明方面的范畴。当适用时，创造性方面可以在相对较小的手持式手动操作设备和具有附加机械支撑的相对较大的系统两者中体现和实施。
99.图1是计算机辅助远程操作系统的平面图图示。所示的是一种医疗设备，它是微创机器人外科手术(mirs)系统1000(在本文中也称为微创远程操作外科手术系统)，用于对躺在手术台1010上的患者p执行微创诊断或外科手术程序。该系统可以具有任何数量的部件，例如用于由外科医生或其他熟练临床医生s在程序期间使用的用户控制单元1100。mirs系统1000还可以包括操纵器单元1200(通常称为外科手术机器人)和可选的辅助装备单元1150。操纵器单元1200可以包括臂组件1300和可移除地耦接到臂组件的工具组件。操纵器单元1200能够在外科医生s观察外科手术位点并通过控制单元1100控制器械1400移动的同时通过身体的微创切口或患者p的自然孔口来操纵至少一个可移除地耦接的器械1400(在本文中也称为“工具”)。外科手术位点的图像由内窥镜(例如立体内窥镜)(未示出)获得，内窥镜可以由操纵器单元1200操纵以取向内窥镜。辅助装备单元1150可用于处理外科手术位
点的图像，以便随后通过用户控制单元1100显示给外科医生s。一次使用的器械1400的数量通常取决于诊断或外科手术程序以及手术室内空间限制等因素。如果需要在程序期间改变正在使用的器械1400中的一个或多个，则助手将器械1400从操纵器单元1200移除并用另一器械1400替换它，另一器械1400来自手术室中的托盘1020。尽管示出为与器械1400一起使用，但本文所述的任何器械可以与mirs 1000一起使用。
100.图2是控制单元1100的透视图。用户控制单元1100包括左眼显示器1112和右眼显示器1114，用于向外科医生s呈现能够实现深度感知的外科手术位点的协调立体图。用户控制单元1100还包括一个或多个输入控制设备1116，输入控制设备1116进而使操纵器单元1200(图1所示)操纵一个或多个工具。输入控制设备1116提供至少和与它们相关联的器械1400相同的自由度，以向外科医生s提供远程呈现，或输入控制设备1116与器械1400为一体(或直接连接到器械1400)的感知。以这种方式，用户控制单元1100为外科医生s提供直接控制器械1400的强烈感觉。为此，可以采用定位、力和触觉反馈传感器(未示出)通过输入控制设备1116将定位、力和触觉感觉从器械1400传输回外科医生的手。
101.用户控制单元1100在图1中被示出为与患者在相同的房间，从而外科医生s可以直接监控程序，必要时亲自到场，并直接与助手交谈，而不是通过电话或其他通信媒介。然而，在其他实施例中，用户控制单元1100和外科医生s可以与患者在不同的房间、完全不同的建筑物或其他远程位置，从而允许远程外科手术程序。
102.图3是辅助装备单元1150的透视图。辅助装备单元1150可以与内窥镜(未示出)耦接并且可以包括一个或多个处理器以处理捕获的图像以用于随后显示，例如经由用户控制单元1100，或显示在位于本地和/或远程的另一合适的显示器上。例如，在使用立体内窥镜的情况下，辅助装备单元1150可以处理捕获的图像以经由左眼显示器1112和右眼显示器1114向外科医生s呈现外科手术位点的协调立体图像。这种协调可以包括相反图像之间的对准，并且可以包括调整立体内窥镜的立体工作距离。作为另一示例，图像处理可以包括使用先前确定的相机校准参数来补偿图像捕获设备的成像误差，例如光学像差。
103.图4示出了操纵器单元1200的前透视图。操纵器单元1200包括部件(例如，臂、连杆装置、马达、传感器等)以提供对器械1400和成像设备(例如立体内窥镜，用于捕获程序的位点的图像)(未示出)的操纵。具体地，器械1400和成像设备可以通过具有多个关节的远程操作机构来操纵。此外，器械1400和成像设备通过患者p中的切口或自然孔口以使得软件和/或运动学远程运动中心被维持在切口或孔口处的方式定位和操纵。以这种方式，可以最小化切口尺寸。
104.图5-图7b是根据实施例的医疗器械2400的一部分的示意图。器械2400包括轴2410、电缆2420(其用作第一张紧构件)、末端执行器2460和机械结构2700。机械结构2700可以被配置为用作“致动器”或“传动设备”或“传动设备组件”以移动医疗器械2400的一个或多个部件和/或与外科手术系统的其他部分(例如上述的操纵器单元1200)对接(interface)。在一些实施例中，机械结构2700(以及本文所述的任何机械结构)可以包括一个或多个驱动马达以产生力或扭矩以移动医疗器械2400的部件。在其他实施例中，机械结构2700(以及本文描述的任何机械结构)中没有任何马达。例如，在一些实施例中，机械结构2700(以及本文描述的任何机械结构)被耦接到包括一个或多个马达的操纵器单元。电缆2420包括第一近侧部分2421、第二近侧部分2423和远侧部分2422。第一近侧部分2421和第
二近侧部分2423各自被耦接到机械结构2700，并且远侧部分2422被耦接到末端执行器2460，如下文更详细描述。轴2410包括近端部分2411和远端部分2412并限定管腔2413。
105.末端执行器2460被可旋转地耦接到轴2410的远端部分2412并且包括至少一个工具构件2462。器械2400被配置为使得电缆2420的第一近侧部分2421和第二近侧部分2423的移动产生工具构件2462在箭头aa的方向上围绕第一旋转轴线a1(其用作偏航轴线，术语偏航是任意的)的移动。在一些实施例中，医疗器械2400可以包括腕部组件，该腕部组件包括将末端执行器2460耦接到轴2410的远端部分2412的一个或多个连杆(图5-图7b中未示出)。在这样的实施例中，电缆2420的第一近侧部分2421和第二近侧部分2423的移动也可以产生腕部组件围绕第二旋转轴线(图5-图7b中未示出，但用作俯仰轴线，术语俯仰是任意的)的移动或腕部组件和末端执行器2460两者的移动。本文参考图21-图36描述了具有腕部组件的实施例。
106.工具构件2462包括接触部分2464、驱动滑轮2470和耦接线轴2467。接触部分2464被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在一些实施例中，接触部分2464可以包括用作夹持器、切割器、组织操纵器等的接合表面。在其他实施例中，接触部分2464可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。末端执行器2462被可操作地耦接到机械结构2700，使得工具构件2462相对于轴2410围绕第一旋转轴线a1在箭头aa的方向上旋转。以这种方式，工具构件2462的接触部分2464可以被致动以在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。工具构件2462(或本文所述的任何工具构件)可以是任何合适的医疗工具构件。此外，虽然仅示出了一个工具构件2462，但在其他实施例中，器械2400可以包括协作地执行夹持或剪切功能的两个或多个移动工具构件。
107.机械结构2700包括外壳2760、第一绞盘2710和第二绞盘2720。外壳2760(其用作机架)为安装和对准机械结构2700的部件提供结构支撑。例如，外壳2760可以限定用于安装轴或其他部件的开口、突起和/或支架。第一绞盘2710经由第一绞盘支撑构件(未示出)安装到机械结构2700(例如，在外壳2760内)。例如，第一绞盘支撑构件可以是底座、轴或任何其他合适的支撑结构，以将第一绞盘2710固定到机械结构2700。
108.第二绞盘2720经由第二绞盘支撑构件(未示出)安装到机械结构2700(例如，在外壳2760内)。例如，第二绞盘支撑构件可以是底座、轴或任何其他合适的支撑结构，以将第二绞盘2720固定到机械结构2700。第一绞盘2710和第二绞盘2720各自可操作以围绕轴线a3在dd方向上旋转，对于第一绞盘2710，如图7a所示。
109.电缆2420在机械结构2700和末端执行器2460之间布线，并被耦接到机械结构2700的第一绞盘2710和第二绞盘2720。更具体地，电缆2420的第一近端部分2421被耦接到机械结构2700的第一绞盘2710，电缆2420从第一绞盘2710沿轴2410延伸，并且电缆2410的远侧部分2422被耦接到末端执行器2460，如本文更详细描述的。尽管电缆2420被示出为在图5中的轴2410的内部管腔内延伸，但在其他实施例中，电缆2420可以在轴2410外部布线。电缆2420从末端执行器2460沿轴2410延伸并且第二近端部分2423被耦接到机械结构2700的第二绞盘2720。换言之，单根电缆(例如，2420)的两端被耦接到机械结构2700的两个单独的绞盘并由机械结构2700的两个单独的绞盘致动。
110.更具体地，与单个自由度的相反方向相关联的电缆2420的两端被连接到两个独立的驱动绞盘2710和2720。这种布置(通常被称为对抗驱动系统)允许独立控制电缆每一端的
移动(例如，拉入或放出)。机械结构2700产生电缆2420的移动，电缆2420操作以在末端执行器2460处产生所需的铰接(articulation)移动(俯仰、偏航或夹持)。因此，如本文所述，机械结构2700包括部件和控件以经由第一绞盘2710在第一方向(例如，近侧方向)上移动电缆2420的第一部分并且经由第二绞盘2720在第二相反方向(例如，远侧方向)上移动电缆2420的第二部分。机械结构2700还可以在相同方向上移动电缆2420的第一部分和电缆2420的第二部分两者。以这种方式，机械结构2700可以在电缆内维持所需的张紧以在末端执行器2460处产生所需的移动。
111.然而，在其他实施例中，本文所述的任何医疗器械可以使电缆的两端围绕单个绞盘缠绕。这种替代布置(通常称为自对抗驱动系统)使用单个驱动马达来操作电缆的两端。此外，在一些替代实施例中，电缆2420包括两个电缆段，每个电缆段具有被耦接到末端执行器2460的远端部分和围绕绞盘缠绕的近端部分。
112.如上所述，电缆2420被耦接到第一绞盘2710和第二绞盘2720中的每一个以及末端执行器2460。更具体地，第一近端部分2421和第二近端部分2423各自沿着特定的缠绕路径耦接到相应的第一绞盘2710和第二绞盘2720。本文描述了电缆2420的第一近端部分2421在第一绞盘2710上的缠绕路径，并且应该理解，第二近端部分2423可以以相同的方式耦接到第二绞盘2720。此外，下文针对第一绞盘2710描述的具体细节也可以适用于第二绞盘2720。
113.如图7a所示，第一绞盘2710包括具有驱动表面2713的第一部分2715，以及第二部分2714。第一部分2715用作线轴部分并且第二部分用作将电缆2420固定到绞盘2710的锚固部分。如图7b所示，电缆2420的第一近端部分2421包括驱动部分2427、第一缠绕部分2425、第二缠绕部分2426和终止部分2424。第一近端部分2421被耦接到第一绞盘2710，使得第一近端部分2421的一部分围绕第一绞盘2710的第一部分2715的驱动表面2716缠绕。然后第一近端部分2421围绕第二部分2714缠绕，使得电缆2420的第一缠绕部分2425的一部分横越电缆2420的第二缠绕部分2426的一部分。在一些实施例中，第一缠绕部分2425和第二缠绕部分2426中的至少一个围绕第一绞盘2710缠绕至少两次(如图7a所示)，或者换句话说，围绕绞盘2710至少两圈。在一些实施例中，第一缠绕部分2524和第二缠绕部分2426不需要在绞盘2710周围缠绕至少两次。如图7a所示，第一缠绕部分2425在第一绞盘2710周围缠绕一次(或围绕第一绞盘2710一圈)，并且第二缠绕部分2426在第一绞盘2710周围缠绕两次(或围绕第一绞盘2710两圈)。在一些实施例中，第一缠绕部分2425或第二缠绕部分2426中的至少一个围绕第一绞盘2710缠绕三次(例如，围绕绞盘3圈)。在一些实施例中，第一缠绕部分2425或第二缠绕部分2426中的至少一个围绕第一绞盘2710缠绕多于三次。电缆2420围绕第一绞盘2710的多次缠绕或多圈辅助于在不使用保持元件(例如，电缆中的卷边、将电缆耦接到绞盘的夹具或紧固件等)的情况下维持电缆2420固定到绞盘2710。在一些实施例中，电缆的终止部分2424被耦接到限定在第一绞盘2710中的开口或凹槽，以辅助将电缆2420固定到第一绞盘2710。在一些实施例中，开口或凹槽包括夹点或具有比电缆2420更小的宽度或直径的部分，使得终止部分2424被楔入其中。
114.如上所述，电缆2420的远端部分2422被耦接到末端执行器2460。更具体地，如图5所示，电缆2420从第一绞盘2720延伸并围绕末端执行器2460布线或缠绕。如图6所示，电缆2420首先至少部分地围绕驱动滑轮2470的驱动表面布线并越过驱动滑轮2470以开始围绕耦接线轴2467缠绕。电缆2420围绕耦接线轴2467缠绕至少一圈然后在它退出并延伸回到机
械结构2700之前横越回到驱动滑轮2470。在一些实施例中，电缆2420围绕耦接线轴2467缠绕多于一次或一圈。例如，在一些实施例中，电缆2420围绕耦接线轴缠绕两次或三次，然后横越回到驱动滑轮2470。然后第二近端部分2423以与第一近端部分2421被耦接到第一绞盘2710相同的方式耦接到第二绞盘2720。
115.在电缆2420耦接到机械结构2700和末端执行器2460的情况下，由第一绞盘2710产生的旋转移动可以使电缆2420的第一近端部分2421在方向bb上移动，如图6所示。类似地，由第二绞盘2720产生的旋转移动可以使电缆2420的第二近端部分2423在方向cc上移动，如图6所示。例如，第一绞盘2710可以是可操作的以产生围绕轴线a3的旋转移动，如图7a所示。第二绞盘2720可以类似地可操作以产生围绕平行于轴线a3的轴线(未示出)的旋转移动。因此，第一绞盘2710和第二绞盘2720中的每一个可以在图5中的箭头dd的方向上旋转。
116.在电缆2420的每一端耦接到单独的绞盘的情况下，电缆2420的第一部分的移动可以由一个绞盘(例如，第一绞盘2710)控制，并且电缆2420的第二部分的移动可以由另一个绞盘(例如，第二绞盘2720)控制。因此，可以实现对末端执行器2460的整体移动的更好控制。例如，第一绞盘2710可以被致动以产生在箭头dd的方向上围绕轴线a3的旋转移动，使得电缆的第一近端部分2421沿箭头bb在第一方向上移动。同时，第二绞盘2720可以被致动以产生在与第一绞盘2710相反的方向上围绕与轴线a3平行的轴线的旋转移动，使得电缆2420的第二近端部分2723沿箭头cc在与第一近端部分2423相反的方向上移动。因此，第一近端部分2421和第二近端部分2423的相反移动使末端执行器2460围绕旋转轴线a1旋转(经由电缆2420连接到末端执行器2460)(例如，偏航移动)。
117.此外，第一绞盘2710可被致动以产生在箭头dd的方向上围绕轴线a3的旋转移动，而同时，第二绞盘2720可被致动以产生在与第一绞盘2710相同的方向上围绕与轴线a3平行的轴线的旋转移动，使得电缆的第一近端部分2421和电缆2420的第二端部分2423在相同的方向上一起移动(沿箭头bb和cc)。第一近端部分2421和第二近端部分2423在相同方向上的移动使末端执行器2460围绕第二旋转轴线(未示出)在箭头aa的方向上旋转(经由电缆2420连接到末端执行器2460)(例如，俯仰移动)。因此，第一绞盘2710、第二绞盘2720和单根电缆2420的组合可操作以在至少2个自由度(例如，俯仰和偏航)中控制器械2400的末端执行器2460。
118.电缆2420和本文所述的任何电缆可以由任何合适的材料形成。例如，在一些实施例中，本文所述的任何电缆可由超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维形成。在一些实施例中，本文所述的任何电缆可以由单股或光纤构造。在其他实施例中，本文所述的任何电缆可由编织或以其他方式连结在一起以形成电缆的多根纤维构造。在一些实施例中，电缆2420或本文所述的任何电缆可包括涂层或其他表面处理以增强电缆的摩擦特性。这种增强的摩擦特性有助于促进使电缆2420缠绕到绞盘而不会滑动并且不需要附加的保持特征。
119.在一些实施例中，电缆2420和本文所述的任何电缆可以由具有适合的温度特性以用于与烧灼器械一起使用的材料形成。例如，此类材料包括液晶聚合物(lcp)、芳族聚酰胺、对芳族聚酰胺和聚苯并二恶唑纤维(pbo)。这样的材料可以提供增强耦接能力和提高保持能力的摩擦特性，例如，用于将电缆2420耦接到绞盘2710和末端执行器2460。这种能力还可以在医疗器械的操作期间改进滑动特性(例如，有助于防止电缆滑动)。此类材料可能需要或可能不需要涂层或其他表面处理来增强摩擦特性。
图13中未示出)沿轴(图10-图13中未示出)延伸并围绕驱动滑轮4470的驱动表面4471的第一部分布线，如图12中的箭头1所示。如箭头2所示，电缆2420横越驱动滑轮4470以开始围绕耦接线轴4467缠绕。电缆2420围绕耦接线轴4467的缠绕表面4476缠绕至少一圈。在一些实施例中，如图13所示，电缆4420围绕耦接线轴4467缠绕三次(如箭头2所示)。然后，在电缆2420离开末端执行器4460并延伸回到机械结构之前，电缆2420横越回到驱动滑轮4470，在此电缆2420围绕驱动表面4471的第二部分布线，如图13中的箭头3所示。
125.图14-图19图示了根据实施例的绞盘5710。绞盘5710可以被并入图20所示的机械结构5700(其可以用作“致动器”或“传动设备”或“传动设备组件”以移动医疗器械的一个或多个部件)内或本文所述的任何医疗器械中。绞盘5710可以以与上文针对绞盘2710和3710描述类似的方式耦接到电缆5420(图16-图19中所示)，并用于驱动或致动也耦接到电缆5420的末端执行器(未示出)的移动。绞盘5710包括具有驱动表面5716的第一部分5715(其用作线轴部分)和第二部分5714(其用作将电缆固定到绞盘5710的锚固部分)。在该实施例中，驱动表面5716是围绕绞盘5710的纵向轴线ac在绞盘5710的第一侧壁5725和第二侧壁5726之间限定的圆形凹槽。圆形凹槽限定第一直径d1，如图14所示。
126.绞盘5710的第二部分5714围绕纵向轴线ac是圆柱形的，并限定了大于驱动表面5716的第一直径d1的第二直径d2。第二部分5714还限定了第一狭槽5721和与第一狭槽5721交叉的第二狭槽5722，以及与第二狭槽5722和第一狭槽5721相交的第三狭槽5724。通路5723被限定在第一侧壁5725内并且延伸并与第一狭槽5721相交。终止开口或凹槽5720被限定在第三狭槽5724内并且被配置为接收电缆的终止部分，如下面更详细描述的。终止开口5720可以具有小于电缆5420的宽度或直径的宽度或直径，使得当电缆5420的一部分被设置在终止开口5720内时，摩擦配合将电缆5420保持在其上。例如，在一些实施例中，终止开口5720形成夹点以捕获电缆5420的一部分。
127.图16-图19图示了耦接到绞盘5710的电缆5420。如上文针对电缆2420所述，电缆5420包括第一近侧部分5421、第二近侧部分(未示出)和远侧部分(未示出)。虽然未在图16-图19中示出，但远侧部分可以通过本文所述的任何方法耦接到本文所述的任何工具构件。虽然未在图16-图19中示出，但第二近侧部分可以以与下文针对第一近侧部分5421描述类似的方式耦接到第二绞盘。因此，仅提供第一近侧部分5421到绞盘5710的附接的详细描述。第一近端部分5421包括第一缠绕部分5425、第二缠绕部分5426和终止部分5424(参见图18-图19)。
128.如上文针对绞盘2710和3710所述，电缆5420的第一近端部分5421可被耦接到绞盘5710并沿特定路径布线并固定至绞盘5710，而不需要单独的保持元件。更具体地，电缆5420的第一近端部分5421围绕第一部分5715的驱动表面5716布线(如图16中的箭头1所指示)并通过通路5723(如图16中的箭头2所指示)。然后第一近端部分5421围绕第二部分5714缠绕，使得第一缠绕部分5425被设置在第一狭槽5721内，如图17中的箭头3所指示。第一缠绕部分5425在第一狭槽5721内围绕第二部分5714缠绕至少一次，或者换句话说，第一缠绕部分5425在第一狭槽5421内围绕第二部分5714至少一圈。在一些实施例中，第一缠绕部分5425在第一狭槽5721内围绕第二部分5714缠绕至少两次或至少三次，如图17中的箭头3所指示。
129.然后，近端部分5421向上进入(pass up into)第二狭槽5722(如图18中的箭头4所指示)，并且第二缠绕部分5426在第二狭槽5722内围绕第二部分5714缠绕(如图18中的箭头
5所指示)，使得第二缠绕部分5426的一部分横越电缆5420的第一缠绕部分5425的一部分，如图18所示。电缆5420围绕绞盘5710的多次缠绕或多圈辅助于在不使用保持元件的情况下维持电缆5420固定到绞盘5710。在围绕第二部分5714缠绕在第二狭槽5722内之后，电缆5420的终止部分5424布线到第三狭槽5724中(如图19中的箭头6所示)并被捕获或设置在终止开口5720内以进一步辅助将电缆5420固定到绞盘5710。
130.图20图示了根据其中可以并入绞盘5710的实施例的机械结构5700的一部分。机械结构5700包括第一对绞盘：第一绞盘5710和第二绞盘5720，以及第二对绞盘：第三绞盘5730和第四绞盘(图20中未示出)。每对绞盘被可操作地耦接到末端执行器(未示出)的工具构件，并且单根电缆(例如，电缆5420)的两个近端部分被连接到绞盘对的不同绞盘。
131.机械结构5700产生电缆5420的移动(经由绞盘)，电缆5420操作以在末端执行器的工具构件处产生所需的铰接移动(例如，俯仰、偏航、切割或夹持)。例如，机械结构5700包括部件和控件，以经由第一绞盘5710在第一方向(例如，近侧方向)上移动第一电缆5420的第一部分，并经由第二绞盘5720在第二相反方向(例如，远侧方向)上移动第一电缆5420的第二部分。机械结构5700还可以在相同方向上移动第一电缆5420的第一部分和第一电缆5420的第二部分两者。机械结构5700还可以包括部件和控件来以相同方式经由第三绞盘5730移动第二电缆的第一部分并经由第四绞盘(图20中未示出)移动第二电缆的第二部分。以这种方式，机械结构5700可以在电缆内维持所需的张紧，以在末端执行器的工具构件处产生所需的移动。例如，在一些实施例中，末端执行器可以包括一起工作的两个工具构件部分(例如用于夹持的钳口)，其中第一对绞盘控制两个工具构件部分中的一个的移动并且第二对绞盘控制另一个工具构件部分的移动。在另一个示例中，末端执行器可以包括多于一个工具构件，其中一对绞盘控制第一工具构件的移动，而另一对绞盘控制第二工具构件的移动。
132.图21-图36b是根据实施例的器械6400的各种视图。在一些实施例中，器械6400或其中的任何部件可选地是外科手术系统的一部分，该外科手术系统执行外科手术程序并且可以包括操纵器单元、一系列运动学连杆装置、一系列插管等。器械6400(以及本文所述的任何器械)可以用于任何合适的外科手术系统，例如上文所示和描述的mirs系统1000。器械6400包括机械结构6700、轴6410、腕部组件6500、末端执行器6460和盖6415。尽管未示出，器械6400还包括第一电缆6420(其一部分在图36a和图36b中示出)和第二电缆(未示出)，以将机械结构6700耦接到腕部组件6500和末端执行器6460，如下文更详细描述的。器械6400被配置为使得第一电缆6420和第二电缆的移动产生腕部组件6500围绕第一旋转轴线a1(参见图27和图28，其用作俯仰轴线，术语俯仰是任意的)的旋转(即俯仰旋转)、末端执行器6460围绕第二旋转轴线a2(参见图27和图28，其用作偏航轴线)的偏航旋转、末端执行器6460的工具构件围绕第二旋转轴线a2的切割旋转，或这些移动的任何组合。改变器械6400的俯仰或偏航可以通过以与上文针对器械2400描述的方式类似的方式操纵电缆来执行。因此，下文不描述每根电缆实现所需运动的具体移动。
133.轴6410可以是将腕部组件6500耦接到机械结构6700的任何合适的细长轴。具体地，轴6410包括被耦接到机械结构6700的近端6411和被耦接到腕部组件6500(例如，腕部组件6500的近侧连杆)的远端6412。轴6410限定管腔(未示出)或多个通路，电缆和其他部件(例如，电线、地线等)可以通过该管腔或多个通路从机械结构6700布线到腕部组件6500。盖6415(参见图26)被设置在腕部组件6500以及末端执行器6460的至少一部分之上。
134.尽管未示出，但第一电缆6420和第二电缆各自包括第一近侧部分、第二近侧部分和远侧部分。如上文针对电缆2420所述，第一近端部分和第二近端部分各自以与上文针对器械2400的机械结构2700描述相同的方式以及如下文更详细描述的方式耦接到机械结构6700。在一些实施例中，电缆可以由如上文针对电缆2420描述的聚合物构造。
135.机械结构6700包括基座6762和外壳6760，并且外壳6760可以经由一个或多个紧固构件附接到基座6762。在一些实施例中，基座6762和外壳6760可以部分地封闭或完全封闭设置在机械结构6700内的部件。基座6762和外壳6760为在机械结构6700中安装和对准部件提供结构支撑。例如，基座6762限定轴开口6712，轴6410的近端6411被安装在轴开口6712内。基座6762进一步限定一个或多个支承表面或开口6713，绞盘(6710、6720、6730和6740)被安装和可旋转地支撑在该一个或多个支承表面或开口6713内。在一些实施例中，外壳6760包括一个或多个支承表面或开口6763，绞盘被安装在该一个或多个支承表面或开口6763内。外壳6760的开口6763可以与基座6762的开口6713轴向对准。除了为机械结构6700的内部部件提供安装支撑之外，基座6762还可以包括与驱动设备(未示出)的衔接(dock)端口对接的外部特征(例如，凹部、夹子等)。驱动设备可以是例如手持系统或计算机辅助远程操作系统，其可以接收器械6400并操纵器械6400以执行各种外科手术操作。驱动设备可以包括一个或多个马达以驱动机械结构6700的绞盘。在其他实施例中，驱动设备可以是可以接收和操纵器械6400以执行各种操作的组件。
136.机械结构6700包括第一绞盘6710、第二绞盘6720(参见图22b，其示出了机械结构6700，为了说明的目的而移除了外壳6760)、第三绞盘6730和第四绞盘。绞盘(6710、6720、6730和6740)中的每一个经由绞盘支撑构件(未示出)安装到机械结构6700(例如，在外壳6760内)。例如，绞盘支撑构件可以是底座、轴或任何其他合适的支撑结构以将绞盘固定到机械结构6700。
137.绞盘6710、6720、6730、6740中的每一个被可旋转地支撑在相应的开口(例如基座6762的开口6713)内，以及外壳6760的相应开口6763内(如图22所示)。绞盘6710、6720、6730、6740中的每一个都可以由驱动设备中的相应马达驱动。例如，可以驱动第一绞盘6710围绕第一绞盘轴线a3旋转，可以驱动第二绞盘6720围绕第二绞盘轴线a4旋转，可以驱动第三绞盘6730围绕第三绞盘轴线a5旋转，并且可以驱动第四绞盘6740围绕第四绞盘轴线a6旋转。
138.第一电缆6420在机械结构6700、腕部组件6500和末端执行器6460之间布线，并被耦接到机械结构6700的第一绞盘6710和第二绞盘6720。第二电缆也在机械结构6700、腕部组件6500和末端执行器6460之间布线，并被耦接到机械结构6700的第三绞盘6730和第四绞盘6740。更具体地，参考第一电缆6420，第一电缆6420的第一近端部分被耦接到机械结构6700的第一绞盘6710，第一电缆6420从第一绞盘6710沿轴6410延伸，穿过腕部组件6500布线，并且电缆6410的远端部分被耦接到末端执行器6460，如上文针对器械2400所述。第一电缆6420可以在轴6410的内部管腔内延伸，或者可以在轴6410的外部布线。然后第一电缆6420从末端执行器6460沿轴6410向后延伸，并且第二近端部分被耦接到机械结构6700的第二绞盘6720。换句话说，单根电缆(例如，第一电缆6420)的两端被耦接到机械结构6700的两个单独的绞盘(绞盘6710和6720)并由机械结构6700的两个单独的绞盘致动。
139.更具体地，与单个自由度的相反方向相关联的第一电缆6420的两端被连接到两个独立的驱动绞盘6710和6720。这种布置(通常被称为对抗驱动系统)允许独立控制电缆每一
端的移动(例如，拉入或放出)。机械结构6700产生第一电缆6420和第二电缆的移动，第一电缆6420和第二电缆的移动操作以在末端执行器6460处产生所需的铰接移动(俯仰、偏航、切割或夹持)。因此，如本文所述，机械结构6700包括部件和控件以经由第一绞盘6710在第一方向(例如，近侧方向)上移动第一电缆6420的第一部分并且经由第二绞盘6720在第二相反方向(例如，远侧方向)上移动第一电缆6420的第二部分。机械结构6700还可以在相同方向上移动第一电缆6420的第一部分和第一电缆6420的第二部分两者。机械结构6700还包括部件和控件以经由第三绞盘6730在第一方向(例如，近侧方向)上移动第二电缆的第一部分并且经由第四绞盘6740在第二相反方向(例如，远侧方向)上移动第二电缆的第二部分。机械结构6700还可以在相同方向上移动第二电缆的第一部分和第二电缆的第二部分两者。以这种方式，机械结构6700可以在电缆内维持所需的张紧以在末端执行器6460处产生所需的移动。
140.如图23-图25所示，第一绞盘6710包括具有驱动表面6716的第一部分6715(其用作线轴部分)，以及第二部分6714(其用作将电缆固定到绞盘6710的锚固部分)。在该实施例中，驱动表面6716是在绞盘6710的第一侧壁6725和第二侧壁6726之间围绕绞盘6710的纵向轴线a3限定的圆形凹槽。圆形凹槽限定第一直径d1，如图23所示。
141.第一绞盘6710的第二部分6714围绕纵向轴线a3是圆柱形的，并且限定大于驱动表面6716的第一直径d1的第二直径d2。第二部分6714还限定第一狭槽6721和与第一狭槽6721交叉的第二狭槽6722，以及与第二狭槽6722和第一狭槽6721相交的第三狭槽5724。通路6723被限定在第一侧壁6725内并且延伸并与第一狭槽6721相交。终止开口6720被限定在第三狭槽6724内并且被配置为接收第一电缆的终止部分。终止开口6720可具有宽度或直径小于电缆的宽度或直径的部分，使得当第一电缆6420的一部分被设置在终止开口6720内时，摩擦配合将电缆6420保持在其上。例如，在一些实施例中，终止开口6720形成夹点以捕获电缆的一部分或者是锥形管腔。
142.如上所述，第一电缆6420被耦接到第一绞盘6710和第二绞盘6720中的每一个，并且还被耦接到腕部组件6500和末端执行器6460。更具体地，第一近端部分和第二近端部分各自沿着特定的缠绕路径耦接到相应的第一绞盘6710和第二绞盘6720。第一绞盘6710上第一电缆6420的第一近端部分和第二绞盘6720上第一电缆6420的第二近端部分的缠绕路径可以与上文针对绞盘5700描述的缠绕路径相同或相似。进一步地，下文针对第一绞盘6710描述的具体细节也可以适用于第二绞盘6720、第三绞盘6730和第四绞盘6740。此外，第二电缆可以以与针对第一电缆6420的描述相同或相似的方式耦接到第三绞盘6730、腕部组件6500、末端执行器6460和第四绞盘6740。
143.尽管未示出，但第一电缆6420的第一近端部分包括与上述电缆2420类似的第一缠绕部分、第二缠绕部分和终止部分。如上文针对绞盘5700所述，第一电缆6420的第一近端部分可被耦接到第一绞盘6710并沿特定路径布线并固定至第一绞盘6710，而不需要单独的保持元件。更具体地，第一电缆6420的第一近端部分围绕第一部分6715的驱动表面6716(如图23中的箭头1所指示)并穿过通路6723(如图23中的箭头2所指示)布线。然后第一近端部分围绕第二部分6714缠绕，使得第一电缆6420的第一缠绕部分设置在第一狭槽6721内，如图24中的箭头3所指示。第一缠绕部分在第一狭槽6721内围绕第二部分6714缠绕至少一次，或者换句话说，第一缠绕部分在第一狭槽6421内围绕第二部分6714至少一圈。在一些实施例
中，第一缠绕部分在第一狭槽6721内围绕第二部分6714缠绕至少两次或至少三次。
144.然后，第一电缆6420的近端部分向上进入第二狭槽6722(如图24中的箭头4所指示)，并且第二缠绕部分在第二狭槽6722内围绕第二部分6714缠绕(如图25中的箭头5所指示)，使得第二缠绕部分的一部分以与图18中绞盘5700所示类似的方式横越第一电缆6420的第一缠绕部分的一部分。第一电缆6420围绕第一绞盘6710的多次缠绕或多圈辅助于在不使用保持元件的情况下维持第一电缆6420固定到绞盘6710。在围绕第二部分6714缠绕在第二狭槽6722内之后，第一电缆6420的终止部分布线到第三狭槽6724中并被捕获或设置在终止开口6720内以进一步辅助将第一电缆6420固定到第一绞盘6710。
145.参考图27，腕部组件6500(也称为关节组件)包括第一连杆6510、第二连杆6610和第三连杆6515。第一连杆6510具有近侧部分6511和远端部分6512。近端部分被耦接到轴6410。近侧部分6511可以经由任何合适的机制耦接到轴6410。例如，在一些实施例中，近侧部分6511可以匹配地设置在轴6410的一部分内(例如，经由过盈配合)。在一些实施例中，近侧部分6511可以包括将近侧部分6511耦接到轴6410的一个或多个突起、凹部、开口或连接器。在一些实施例中，近侧部分6511可以被焊接、胶合或熔合到轴6410。
146.远端部分6512包括关节部分6540，关节部分6540被可旋转地耦接到第二连杆6610的配合关节部分6640，如下文更详细描述的。第二连杆6610具有近侧部分6611和远端部分6612。近侧部分6611包括被可旋转地耦接到第一连杆6510的关节部分6540的关节部分6640，以形成具有第一旋转轴线a1的腕部组件6500，第二连杆6610围绕该第一旋转轴线a1相对于第一连杆旋转，如图27和图28所示。腕部组件6500可以包括任何合适的耦接机构。在该实施例中，第一连杆6510在6517处经由销接关节耦接到第三连杆6515，并且第二连杆6610在6618处经由销接关节耦接到第三连杆6515(参见例如图28和图30)。以这种方式，第三连杆6515可以在第二连杆6610相对于第一连杆6510旋转期间辅助维持第一连杆6510和第二连杆6610之间的耦接。
147.此外，如上所述，第一连杆6510的远端部分6512包括在第二连杆6610的近端部分6611处可旋转地耦接到配合关节部分6640的关节部分6540。具体地，关节部分6540包括由凹部间隔开的一系列齿6544，并且关节部分6640包括由凹部间隔开的一系列齿6644(参见例如图33a和图33b)。一系列齿6544和6644以及凹部可以与题为“mechanical wrist joints with enhanced range of motion,and related devices and methods”的美国专利申请公布号us2017/0120457a1(2015年2月20日提交)中所示和描述的那些类似，或与题为“medical tools having tension bands”的国际申请号pct/us18/64721(2018年12月10日提交)中所示和描述的那些类似，以上申请中的每一个通过引用整体被并入本文。在第二连杆6610相对于第一连杆6510旋转期间，齿6544接合齿6644。此外，关节部分6540具有在第二连杆6610相对于第一连杆6510旋转期间接合关节部分6640的弯曲表面6641的弯曲表面6541。由于腕部关节(即，第一连杆6510和第二连杆6610之间的关节)不是销接关节，因此俯仰轴线a1将在第二连杆6610的旋转期间相对于第一连杆6510移动。换言之，俯仰轴线a1的位置将随着第二连杆6610相对于第一连杆6510的滚转移动而移动(例如，如在俯视图中观察)。
148.如图27-图30所示，末端执行器6460被耦接到第二连杆6610。更具体地，第二连杆6610的远端部分6612包括被耦接到末端执行器6460的连接器6680，使得末端执行器6460
(例如，下文更详细描述的末端执行器的工具构件)相对于腕部组件6500围绕第二旋转轴线a2旋转(参见例如图27和图28)。第二旋转轴线a2不平行于第一旋转轴线a1。轴线a2既用作偏航轴线(术语偏航是任意的)，也用作工具构件彼此相反旋转时的切割轴线，如下面更详细描述的。因此，器械6400提供至少三个自由度(即，围绕第一旋转轴线a1的俯仰运动、围绕第二旋转轴线a2的偏航旋转和围绕第二旋转轴线a2的切割运动)。连接器6680可以是任何合适的连接器，以将末端执行器6460可旋转地耦接到腕部组件6500。例如，在一些实施例中，第一连杆6510可以包括u形夹和销，例如题为“medical instrument electronically energized using drive cables”的美国专利号us9,204,923b2(2008年7月16日提交)中所示和描述的销接关节，该专利通过引用整体被并入本文。
149.如图27-图29和图34-图36b所示，末端执行器6460包括第一工具构件6462和第二工具构件6482。第一工具构件6462包括接触部分6464、驱动滑轮6470和耦接线轴6467。接触部分6464被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分6464包括用作切割器(例如，切割刀片)的接合表面。在其他实施例中，接触部分6464可以用作夹持器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。第二工具构件6482包括接触部分6484、驱动滑轮6480和耦接线轴6487。接触部分6484被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分6484包括用作切割器(例如，切割刀片)的接合表面。在其他实施例中，接触部分6484可以用作夹持器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。在该实施例中(如图35a所示)，驱动滑轮6470和耦接线轴6467可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到接合部分6464的一体或整体部件，并且驱动滑轮6480和耦接线轴6487可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到接合部分6484的一体或整体部件。在一些实施例中，接合部分6464和6484可以各自被形成为两个零件(具有相对切割边缘的冲压部件和地脊)，并且驱动滑轮6470、6480和耦接线轴6467、6487由金属材料形成并通过金属注射成型工艺加工或形成。
150.第一工具构件6462的驱动滑轮6470限定具有驱动表面6471的引导通道6473，并且耦接线轴6467限定具有缠绕表面6476的线轴通道6475，例如，如图34和图36a所示。类似地，第二工具构件6482的驱动滑轮6480限定具有驱动表面6481的引导通道6483，并且耦接线轴6487限定具有缠绕表面6486的线轴通道6485(参见例如图34)。引导通道6473和线轴通道6475被配置为接收第一电缆6420的远端部分，并且引导通道6483和线轴通道6485被配置为接收第二电缆的远端部分，如下文更详细描述。如图28和图34所示，对于第一工具构件6462，驱动滑轮6470被设置在沿轴线a2的第一位置处，并且耦接线轴6467被设置在沿轴线a2的第二位置处。换言之，驱动滑轮6470和耦接线轴6467沿相同的旋转轴线以彼此间隔开的距离设置。工具构件6482的驱动滑轮6480和耦接线轴6487类似地设置。
151.如图35a所示，第一工具构件6462和第二工具构件6482中的每一个包括以特定形状形成的引导狭槽6465，该引导狭槽6465接收被耦接到相应驱动滑轮6470和6480的引导块6466。以这种方式，接触部分6464可以与驱动滑轮6470和耦接线轴6467分开形成并且可以随后附接到驱动滑轮6470和耦接线轴6467。类似地，接触部分6484可以与驱动滑轮6490和耦接线轴6487分开形成并且可以随后附接到驱动滑轮6490和耦接线轴6487。这种布置允许接触部分6464和接触部分6484具有相同的设计，无论是用作右(或“下部”)工具构件还是左(或“上部”)工具构件。每个工具构件通过将引导块6466耦接在相应的引导狭槽6465内而形
成。如图35b和图35c所示，引导块6466和引导狭槽6465被成形为使得接触部分6464相对于驱动滑轮6470和耦接线轴6467维持在固定定位，并且接触部分6484相对于驱动滑轮6490和耦接线轴6487维持在固定定位。引导块6466包括销6469，销6469被配置为沿着由引导狭槽6465限定的路径行进，以限制第一工具构件6462通过销相对于第二工具构件6482旋转的角度。工具构件6462和6482经由相应的销(未示出)可旋转地耦接到第二连杆6610，该销被设置在工具构件6462的中心开口6468和工具构件6482的中心开口6488内，工具构件6462的中心开口6468和工具构件6482的中心开口6488与第二连杆6610的开口6689对准。
152.末端执行器6460被可操作地耦接到机械结构6700，使得工具构件6462和6482围绕旋转轴线a2旋转。例如，驱动滑轮6470的驱动表面6471被配置为接合第一电缆6420，使得由第一电缆6420沿驱动表面6471施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。类似地，驱动滑轮6480的驱动表面6481被配置为接合第二电缆，使得由第二电缆沿驱动表面6481施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。以这种方式，工具构件6462的接触部分6464和工具构件6482的接触部分6484可以被致动以在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。
153.如上所述，第一电缆6420和第二电缆两者从机械结构6700延伸并被耦接到末端执行器6460。更具体地，第一电缆的远端部分被耦接到末端执行器6460的第一工具构件6462，并且第二电缆的远端部分被耦接到末端执行器6460的第二工具构件6482。图36a和图36b图示了用于第一电缆6420在第一工具构件6462上的电缆布线，并且应当理解，第二电缆可以以相同的方式布线并被耦接到第二工具构件6482。
154.如上所述，第一电缆6420可以从机械结构6700延伸，其中第一电缆6420的第一近端部分被耦接(如上所述)，沿着轴6410延伸并且围绕驱动滑轮6470的驱动表面6471的第一部分布线，如图36a和图36b中的箭头1所示。第一电缆6420横越驱动滑轮6470以开始围绕耦接线轴6467缠绕，如图36a和图36b中的箭头2所示。在该实施例中，电缆6420围绕耦接线轴6467的缠绕表面6476缠绕三圈。在替代实施例中，电缆6420围绕耦接线轴6467缠绕少于或多于三次。然后，在电缆6420离开末端执行器6460并延伸回到机械结构6700之前，电缆6420横越回到驱动滑轮6470(如图36b中最佳所示)，在此电缆6420围绕驱动表面6471的第二部分布线，如图36b中的箭头3所示。在离开末端执行器6460之后，电缆6420的第二近端部分然后沿着轴6410向后延伸，并且以与电缆6420的第一近端部分被耦接到第一绞盘6710相同的方式耦接到第二绞盘6720。
155.在电缆6420耦接到机械结构6700和末端执行器6460的情况下，由第一绞盘6710和第二绞盘6720产生的旋转移动可以分别引起第一工具构件6462和第二工具构件6482处的移动。因此，如前所述，可以实现对末端执行器6460(以及工具构件6462和6482)的整体移动的更好控制。例如，第一绞盘6710是可操作的以产生围绕轴线a3(图22a中所示)的旋转移动，并导致第一电缆6420的第一近端部分在第一方向上移动。第二绞盘6720可类似地可操作以产生围绕轴线a4(平行于轴线a5)的旋转移动，并导致电缆6420的第二近端部分在相反方向上移动。因此，电缆6420的第一近端部分和第二近端部分的相反移动导致第一工具构件6462围绕旋转轴线a2旋转(经由电缆6420连接)(例如，偏航移动)。电缆6420的第一近端部分和第二近端部分在相同方向上的移动导致第一工具构件6462围绕旋转轴线a1旋转(例如，俯仰移动)。第二工具构件6482的类似移动可以通过第三绞盘6730和第四绞盘6740的旋转来进行，第三绞盘6730和第四绞盘6740经由第二电缆耦接到第二工具构件6482。
156.图37-图40图示了末端执行器的另一个实施例，该末端执行器可以与本文所述的任何医疗器械一起使用或被并入其中。末端执行器7460被示出为耦接到腕部组件7500和轴7410。腕部组件7500和轴7410可以构造为与腕部组件6500和轴6510相同或相似并且功能与腕部组件6500和轴6510相同或相似。因此，没有描述关于腕部组件7500和轴7410的具体细节。
157.末端执行器7460包括第一工具构件7462和第二工具构件7482。第一工具构件7462包括接触部分7464、驱动滑轮7470和耦接线轴7467。接触部分7464被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分7464包括用作夹持器的接合表面。在其他实施例中，接触部分7464可以用作切割器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。第二工具构件7482包括接触部分7484、驱动滑轮7480和耦接线轴7487。接触部分7484被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分7484包括用作夹持器的接合表面。在其他实施例中，接触部分7484可以用作切割器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。在该实施例中，驱动滑轮7470和耦接线轴7467可以与接合部分7464形成为一体或整体部件，并且驱动滑轮7480和耦接线轴7487可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到接合部分7484的一体或整体部件。在其他实施例中，接合部分7464和7484可以各自被形成为单独的零件(冲压部件)，并且驱动滑轮7470、7480和第二部分7467、7487由金属材料形成并通过金属注射成型工艺加工或形成。
158.例如，如图39a和图39b所示，第一工具构件7462的驱动滑轮7470限定具有驱动表面7471的引导通道7473，并且耦接线轴7467限定具有缠绕表面7476的线轴通道7475。类似地，第二工具构件7482的驱动滑轮7480限定具有驱动表面7481的引导通道7483，并且耦接线轴7487限定具有缠绕表面7486的线轴通道7485。引导通道7473和线轴通道7475被配置为接收第一电缆(未示出)的远端部分，并且引导通道7483和线轴通道7485被配置为接收第二电缆(未示出)的远端部分。如图39a和图39b所示，驱动滑轮7470被设置在沿轴线a2的第一位置处，并且耦接线轴7467被设置在沿轴线a2的第二位置处。换言之，驱动滑轮7470和耦接线轴7467沿相同的旋转轴线以彼此间隔开的距离设置。工具构件7482的驱动滑轮7480和耦接线轴7467类似地沿着相同的旋转轴线(即轴线a2)分别设置在第一位置和第二位置处。
159.如图37所示，工具构件7462、7482经由相应的销(未示出)可旋转地耦接到腕部组件7500的第二连杆7610，该销被设置在工具构件7462的中心开口7468和工具构件7482的中心开口7488内，工具构件7462的中心开口7468和工具构件7482的中心开口7488与腕部组件7500的开口7689(参见图37)对准。
160.末端执行器7460可以以与针对先前实施例的描述的相同或相似的方式可操作地耦接到机械结构，使得工具构件7462和7482围绕旋转轴线a2旋转。例如，驱动滑轮7470的驱动表面7471被配置为接合第一电缆(未示出)，使得由第一电缆沿驱动表面7471施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。类似地，驱动滑轮7480的驱动表面7481被配置为接合第二电缆(未示出)，使得由第二电缆沿驱动表面7481施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。以这种方式，工具构件7462的接触部分7464和工具构件7482的接触部分7484可以被致动以在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。
161.如上文针对先前实施例所述，第一电缆(未示出)和第二电缆(未示出)两者可以从
机械结构(如本文所述)延伸并且被耦接到末端执行器7460。更具体地，第一电缆的远端部分被耦接到末端执行器7460的第一工具构件7462，并且第二电缆的远端部分被耦接到末端执行器7460的第二工具构件7482。
162.如上文针对末端执行器6460和电缆6420所述，第一电缆可从机械结构延伸，其中第一电缆的第一近端部分耦接到机械结构上(如上所述)，沿轴7410延伸并且在驱动滑轮7470的引导通道7473内围绕驱动表面7471的第一部分布线。在该实施例中，第一电缆穿过开口7477并部分地在驱动滑轮7470周围缠绕，然后穿过与耦接线轴7467的线轴通道7475连通的通路7479(参见图38b)。然后电缆在线轴通道7475内围绕耦接线轴7467的缠绕表面7476缠绕至少一圈。然后电缆穿过开口7479返回并进入驱动滑轮7470的引导通道7473，然后通过开口7477的相对端出来并沿轴7410延伸并返回机械结构。第二工具构件7482可以类似地包括开口7492(参见图39b)和通路7493(参见图40)，并且第二电缆(未示出)可以以相同方式耦接到第二工具构件7482。
163.图41-图43图示了末端执行器的另一个实施例，该末端执行器可以与本文所述的任何医疗器械一起使用或被并入其中。末端执行器8460被示出为耦接到腕部组件8500和轴8410。腕部组件8500和轴8410可以构造为与腕部组件6500和轴6510相同或相似，并且功能与腕部组件6500和轴6510相同或相似。因此，没有描述关于腕部组件8500和轴8410的具体细节。
164.末端执行器8460包括第一工具构件8462和第二工具构件8482。第一工具构件8462包括接触部分8464、驱动滑轮8470和耦接线轴8467。接触部分8464被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分8464包括用作夹持器的接合表面。在其他实施例中，接触部分8464可以用作切割器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。第二工具构件8482包括接触部分8484、驱动滑轮8480和耦接线轴8487。接触部分8484被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分8484包括用作夹持器的接合表面。在其他实施例中，接触部分8484可以用作切割器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。在该实施例中，驱动滑轮8470和耦接线轴8467可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到接合部分8464的一体或整体部件，并且驱动滑轮8480和耦接线轴8487可以被形成为具有接合部分8484的一体或整体部件。在其他实施例中，接合部分8464和8484可各自单独形成(冲压部件)，并且驱动滑轮8470、8480和第二部分8467、8487由金属材料形成并通过金属注射成型工艺加工或形成。
165.如图42所示，第一工具构件8462的驱动滑轮8470限定具有驱动表面8471的引导通道8473，并且耦接线轴8467限定具有缠绕表面8476的线轴通道8475。类似地，第二工具构件8482的驱动滑轮8480限定具有驱动表面8481的引导通道8483，并且耦接线轴8487限定具有缠绕表面8486的线轴通道8485。与先前的实施例一样，引导通道8473和线轴通道8467被配置为接收第一电缆(未示出)的远端部分，并且引导通道8481和线轴通道8485被配置为接收第二电缆(未示出)的远端部分。如图42所示，驱动滑轮8470被设置在沿轴线a2的第一位置处，并且耦接线轴8467被设置在沿轴线a2的第二位置处。换言之，驱动滑轮8470和耦接线轴8467沿相同的旋转轴线以彼此间隔开的距离设置。工具构件7482的驱动滑轮8480和耦接线轴8467类似地沿着相同的旋转轴线(即轴线a2)分别设置在第一位置和第二位置处。
166.工具构件8462、8482经由相应的销(未示出)可旋转地耦接到腕部组件8500的第二连杆8610，该销被设置在工具构件8462的中心开口8468和工具构件8482的中心开口(未示出)内，工具构件8462的中心开口8468和工具构件8482的中心开口与腕部组件7500的开口8689对准。
167.末端执行器8460可以以与针对先前实施例的描述的相同或相似的方式可操作地耦接到机械结构，使得工具构件8462和8482围绕旋转轴线a2旋转。例如，驱动滑轮8470的驱动表面8471被配置为接合第一电缆(未示出)，使得由第一电缆沿驱动表面8471施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。类似地，驱动滑轮8480的驱动表面8481被配置为接合第二电缆(未示出)，使得由第二电缆沿驱动表面8481施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。以这种方式，工具构件8462的接触部分8464和工具构件8482的接触部分8484可以被致动以在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。
168.如上文针对先前实施例所述，第一电缆(未示出)和第二电缆(未示出)两者可以从机械结构(如本文所述)延伸并且被耦接到末端执行器8460。更具体地，第一电缆的远端部分被耦接到末端执行器8460的第一工具构件8462，并且第二电缆的远端部分以与上文针对工具构件6462和6482描述相同的方式耦接到末端执行器8460的第二工具构件8482。
169.图44-图48图示了末端执行器的另一个实施例，该末端执行器可以与本文所述的任何医疗器械一起使用或被并入其中。末端执行器9460被示出为耦接到腕部组件9500和轴9410。腕部组件9500和轴9410可以被构造为与腕部组件6500和轴6510相同或相似并且功能与腕部组件6500和轴6510相同或相似。因此，没有描述关于腕部组件9500和轴9410的具体细节。
170.末端执行器9460包括第一工具构件9462和第二工具构件9482。第一工具构件9462包括接触部分9464、驱动滑轮9470和耦接线轴9467。接触部分9464被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分9464包括用作夹持器的接合表面。在其他实施例中，接触部分9464可以用作切割器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。第二工具构件9482包括接触部分9484、驱动滑轮9480和耦接线轴9487。接触部分9484被配置为在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。例如，在该实施例中，接触部分9484包括用作夹持器的接合表面。在其他实施例中，接触部分9484可以用作切割器、组织操纵器等，或者可以是用于烧灼或电外科手术程序的通电工具构件。在该实施例中，驱动滑轮9470和耦接线轴9467可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到接触部分9464的一体或整体部件，并且驱动滑轮9480和耦接线轴9487可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到接触部分9484的一体或整体部件。在一些实施例中，接触部分9464和9484可以各自被形成为两个零件(冲压部件)，并且驱动滑轮9470、9480和耦接线轴9467、9487由金属材料形成并通过金属注射成型工艺加工或形成。
171.如图47-图48中最佳所示，第一工具构件9462的驱动滑轮9470限定具有驱动表面9471的引导通道9473，并且耦接线轴9467限定具有缠绕表面9476的线轴通道9475。类似地，第二工具构件9482的驱动滑轮9480限定具有驱动表面9481的引导通道9483，并且耦接线轴9487限定具有缠绕表面9486的线轴通道9485。与先前的实施例一样，引导通道9473和线轴通道9467被配置为接收第一电缆(未示出)的远端部分，并且引导通道9481和线轴通道9485被配置为接收第二电缆(未示出)的远端部分。如图46和图47所示，驱动滑轮9470被设置在
沿轴线a2的第一位置处，并且耦接线轴9467被设置在沿轴线a2的第二位置处。换言之，驱动滑轮9470和耦接线轴9467沿相同的旋转轴线以彼此间隔开的距离设置。工具构件9482的驱动滑轮9480和耦接线轴9467类似地沿相同的旋转轴线(即轴线a2)分别设置在第一位置和第二位置处，如图46和图48所示。
172.工具构件9462、9482经由相应的销(未示出)可旋转地耦接到腕部组件9500的第二连杆9610，该销被设置在工具构件9462的中心开口9468和工具构件9482的中心开口(未示出)内，工具构件9462的中心开口9468和工具构件9482的中心开口与腕部组件9500的开口9689对准。
173.末端执行器9460可以以与针对先前实施例的描述相同或相似的方式可操作地耦接到机械结构，使得工具构件9462和9482围绕旋转轴线a2旋转。例如，驱动滑轮9470的驱动表面9471被配置为接合第一电缆(未示出)，使得由第一电缆沿驱动表面9471施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。类似地，驱动滑轮9480的驱动表面9481被配置为接合第二电缆(未示出)，使得由第二电缆沿驱动表面9481施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。以这种方式，工具构件9462的接触部分9464和工具构件9482的接触部分9484可以被致动以在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。
174.如上文针对先前实施例所述，第一电缆(未示出)和第二电缆(未示出)两者可以从机械结构(如本文所述)延伸并且被耦接到末端执行器9460。更具体地，第一电缆的远端部分被耦接到末端执行器9460的第一工具构件9462，并且第二电缆的远端部分以与上文针对工具构件6462和6482描述相同的方式耦接到末端执行器9460的第二工具构件9482。
175.[开始新材料]图49-图54图示了末端执行器的另一个实施例的一部分，该末端执行器可以与本文所述的任何医疗器械一起使用或被并入其中。图49-图52和图54图示了末端执行器10460的一部分，该末端执行器可以被耦接到医疗器械的腕部组件(例如腕部组件9500)和轴(例如轴9410)。
[0176]
末端执行器10460可以包括第一工具构件10462和第二工具构件(未示出)，第一工具构件10462和该第二工具构件被构造为与例如上述第一工具构件9462和第二工具构件9482类似并且功能与上述第一工具构件9462和第二工具构件9482类似。以下描述仅针对第一工具10462，并且应该理解的是，第二工具可以被构造为与第一工具10462相同并且功能与第一工具10462相同。如图49-图51所示，第一工具构件10462包括驱动滑轮10470和耦接线轴10467。在该实施例中，驱动滑轮10470和耦接线轴10467可以被形成为焊接(或以其他方式耦接)到工具构件10460的接触部分(未示出)的一体或整体部件。在一些实施例中，接触部分可以被形成为两个零件(冲压部件)，并且驱动滑轮10470和耦接线轴10467由金属材料形成并通过金属注射成型工艺加工或形成。
[0177]
如图49和图50中最佳所示，驱动滑轮10470限定具有驱动表面10471的引导通道10473，并且包括两个突起10472，两个突起10472限定其间的开口10474。耦接线轴10467限定具有缠绕表面10476的线轴通道10475。与先前的实施例一样，引导通道10473和线轴通道10467被配置为接收电缆(如图51-图54d所示)的远端部分，如下文更详细地描述。如图51的侧视图所示，驱动滑轮10470被设置在沿轴线a2的第一位置处，并且耦接线轴10467被设置在沿轴线a2的第二位置处。换言之，驱动滑轮10470和耦接线轴10467沿相同的旋转轴线以彼此间隔开的距离设置。
[0178]
如本文针对其他实施例所述的，第一工具构件10462和第二工具构件(未示出)经由相应的销(未示出)可旋转地耦接到腕部组件的连杆。更具体地，销被设置在第一工具构件10462的中心开口10468和第二工具构件(未示出)的中心开口(未示出)内，第一工具构件10462的中心开口10468和第二工具构件的中心开口与腕部组件的开口对准。
[0179]
末端执行器10460可以以与针对先前实施例的描述相同或相似的方式可操作地耦接到机械结构，使得第一工具构件10462和第二工具构件(未示出)围绕旋转轴线a2旋转。例如，驱动滑轮10470的驱动表面10471被配置为接合第一电缆10420(下文描述并在图51-图54d中示出)，使得由第一电缆10420沿驱动表面10471施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。类似地，第二工具构件(未示出)的驱动滑轮的驱动表面被配置为接合第二电缆(未示出)，使得由第二电缆沿第二工具构件的驱动表面施加的张力产生围绕旋转轴线a2的旋转扭矩。以这种方式，第一工具构件10462的接触部分和第二工具构件(未示出)的接触部分可以被致动以在外科手术程序期间接合或操纵目标组织。
[0180]
如上文针对先前实施例所述，第一电缆10420和第二电缆(未示出)两者可被耦接至机械结构(如本文所述)并延伸至末端执行器10460并被耦接至末端执行器10460。更具体地，第一电缆10420的远端部分10422被耦接到末端执行器10460的第一工具构件10462，并且第二电缆(未示出)的远端部分被耦接到末端执行器10460的第二工具构件(未示出)，如下文参考图52-图54针对第一电缆10420描述。第二电缆可以以相同的方式耦接。
[0181]
第一电缆10420和第二电缆各自包括第一近侧部分10421、第二近侧部分10423和远侧部分10422(参见例如图51和图52)，与图5所示的电缆2420相同或相似。如上文针对电缆2420描述的，第一近端部分10421和第二近端部分10423被各自耦接到医疗器械的机械结构(如下文参考图55-图66更详细描述的)，并且远侧部分10422被耦接到末端执行器(即，第一工具构件和第二工具构件)。在一些实施例中，电缆可以由如上文针对电缆2420所述的聚合物构造。
[0182]
在该实施例中，第一电缆10420被耦接到末端执行器10460的第一工具构件10462，如图51和图52所示。应该理解，第二电缆(未示出)可以以相同方式耦接到末端执行器10460的第二工具构件(未示出)。更具体地，在该实施例中，第一电缆10420的远端部分10422围绕第一工具构件10462缠绕，然后沿着医疗器械的轴延伸，并且第一近端部分10421被耦接到第一绞盘且第二近端部分10423被耦接到医疗器械的机械结构的第二绞盘(如下所述)。第二电缆被类似地耦接到第二工具构件并且沿着轴布线并且耦接到机械结构的第三绞盘和第四绞盘。
[0183]
图53是出于说明目的从工具构件10462移除的处于缠绕配置的电缆的示意图，并且图54a-图54d图示了将第一电缆10420缠绕并耦接到第一工具构件10462的过程中的步骤。为了将第一电缆10420耦接到第一工具构件10462，远端部分10422被放置在线轴通道10475内的缠绕表面10476的底侧(即，最远离突起10472的一侧)下方并靠着底侧，如图53和图54a中的箭头1所指示。换句话说，第一电缆10420的大约中间部分靠着缠绕表面10476的底部放置，中间部分的每一侧上的电缆的长度l1和l2向上延伸，如图54a所示。从缠绕表面10476的每一侧延伸的第一电缆10420的每个长度l1和l2的一部分然后在相反方向上围绕缠绕表面10476缠绕，第一次在线轴通道10475内的缠绕表面10476的顶侧(即，最靠近突起10472的一侧)处彼此横越，如图53和图54b中的箭头2所指示。换句话说，长度l1逆时针缠
绕，并且长度l2顺时针缠绕。然后第一电缆10420的每个长度l1和l2的一部分在相反方向上(l1逆时针和l2顺时针)围绕缠绕表面10476缠绕，再次在线轴通道10475内的缠绕表面10476的底侧处并且朝向线轴通道10475的顶部部分地在缠绕表面10476周围彼此横越，如图53和图54c中的箭头3所指示。然后，第一电缆10420的每个长度l1和l2的一部分布线穿过限定在驱动滑轮10470的突起10472之间的开口10474，如图53和图54d中的箭头4所指示(并且还示出在图51和图52中)。开口10474的尺寸(例如，直径或宽度)可以被设为小于电缆10420的标称尺寸(直径或宽度)，使得需要力使电缆10420的长度l1和l2穿过开口10474。例如，在一些实施例中，开口10474可以具有大约为电缆10420的直径或宽度尺寸的一半的标称直径或宽度。在一些实施例中，电缆10420可以是当受力通过开口10474时能够变形的聚合物电缆。因此当电缆10420穿过开口10474时，电缆可以变形以配合通过开口10474。例如，在一些实施例中，电缆10420在穿过开口10474之前具有圆形横截面，并且可以在穿过开口10474时变形为不同的形状。换句话说，电缆10420可以不维持圆形横截面。然后，在开口10474的相对侧上的第一电缆10420的每个长度l1和l2在引导通道10473内在相反方向上沿驱动表面10471布线，如图53和图54d中的箭头5所指示。
[0184]
在第一电缆10420耦接到第一工具构件10462的情况下，电缆10420的接触表面和摩擦力抵靠耦接线轴10467的缠绕表面10476并沿驱动滑轮10470的驱动表面10471维持电缆10420到第一工具构件10462而不使用附加的紧固或保持部件。此外，如上所述，开口10474的尺寸小于电缆10420的尺寸，使得在电缆10420和第一工具构件10462之间创建增加的摩擦，并且电缆10420和突起10472的表面之间的接触还提供附加的接合表面和电缆10420与第一工具构件10462之间的增加的摩擦。第一工具构件10462和电缆10420之间的这种增加的摩擦辅助于维持电缆10420耦接到第一工具构件10462。增加的摩擦也可以减少电缆10420在医疗器械的操作期间滑动的可能性。
[0185]
通过在线轴通道10475内逆时针缠绕长度l1和顺时针缠绕长度l2，电缆的长度l1或l2都不会始终缠绕在另一个上。类似地陈述，通过在相反的缠绕方向上缠绕电缆的长度l1和l2两者，这种电缆缠绕模式防止一个长度部分l1或l2始终在另一部分之下。例如，参考图54a，长度l1的一部分在左侧的线轴通道10475的一部分内最内，并且长度l2的一部分在右侧的线轴通道10475的一部分内最内。以这种方式，施加到电缆10420的长度l1或长度l2的张力的影响将对维持电缆10420到第一工具构件10462的耦接的摩擦力产生更一致的影响。这进一步防止了医疗器械的操作期间当张力被施加到电缆10420时电缆10420的滑动。
[0186]
在被耦接到第一工具构件10462之后，第一电缆10420的每个长度l1、l2(包括第一近端部分10421和第二近端部分10423)然后从第一工具构件10462穿过或沿着轴布线并且到达机械结构的第一绞盘和第二绞盘，如下所述。例如，第一电缆10420的第一近端部分10421和第二近端部分10423可以在轴的内部管腔内延伸，或者可以在轴的外部布线，并且被耦接到机械结构的第一绞盘和第二绞盘。
[0187]
更具体地，第一近端部分10421被耦接到第一绞盘10710(图55-图66中示出)并且第二近端部分10423被耦接到医疗器械的机械结构的第二绞盘(未示出)(如下所述)。下面的描述描述了第一绞盘10710和第一电缆10420的第一近端部分10421耦接到第一绞盘10710，但应该理解，第一电缆10420的第二近端部分10423可以以相同的方式下耦接到第二绞盘。此外，末端执行器和机械结构之间的第二电缆(未示出)的布线在下文没有描述，但应
该理解，第二电缆可以以与第一电缆相同的方式布线和耦接到第三绞盘和第四绞盘。
[0188]
更具体地，与单个自由度的相反方向相关联的第一电缆10420的两端被连接到两个独立的驱动绞盘(第一绞盘10710和第二绞盘(未示出))。这种布置(通常被称为上文针对先前实施例所述的对抗驱动系统)允许独立控制电缆的每一端的移动(例如，拉入或放出)。机械结构产生第一电缆10420和第二电缆的移动，第一电缆10420和第二电缆的移动操作以在末端执行器10460处产生所需的铰接移动(俯仰、偏航、切割或夹持)。因此，如本文所述，机械结构包括部件和控件，以经由第一绞盘10710在第一方向(例如，近侧方向)上移动第一电缆10420的第一部分并且经由第二绞盘(未示出)在第二相反方向(例如，远侧方向)上移动第一电缆10420的第二部分。机械结构还可以在相同方向上移动第一电缆10420的第一部分和第一电缆10420的第二部分两者。机械结构还包括部件和控件，以经由第三绞盘(未示出)在第一方向(例如，近侧方向)上移动第二电缆(未示出)的第一部分并且经由第四绞盘(未示出)在第二相反方向(例如，远侧方向)上移动第二电缆的第二部分。机械结构还可以在相同方向上移动第二电缆的第一部分和第二电缆的第二部分。以这种方式，机械结构可以在电缆内维持所需的张紧以在末端执行器10460处产生所需的移动。
[0189]
如图55-图59所示，第一绞盘10710包括具有驱动表面10716的第一部分10715(其用作线轴部分)和具有耦接表面10733的第二部分10714(其用作将电缆固定到绞盘10710的锚固部分)。在该实施例中，驱动表面10716是围绕绞盘10710的纵向轴线ac限定的圆形凹槽。
[0190]
第一绞盘10710的第二部分10714围绕纵向轴线ac是圆柱形的。第二部分10714还限定沿纵向轴线ac延伸的第一狭槽10721和与第一狭槽10721交叉(或横向于第一狭槽10721)的第二狭槽10722。在一些实施例中，第一狭槽10721垂直于第二狭槽10722。第二部分10714还限定顶部狭槽10724，顶部狭槽10724限定在两个柱10727和10728之间并且与第一狭槽10721交叉。如图55和图56所示，引导开口10729和进入开口10730被各自限定在绞盘10710的第一侧或前侧上。当将第一电缆10420耦接到绞盘10710时，引导开口10729可以用作定位器引导件，如下文所述。在一些实施例中，引导开口10729的尺寸被设定为大于电缆10420的尺寸(例如，直径或宽度)，使得电缆10420可以被放置在引导开口10729内而不在绞盘10710和电缆10420之间施加力或摩擦。在一些实施例中，引导开口10729的尺寸(例如，直径或宽度)可以被设定为小于电缆的尺寸(例如，直径或宽度)，使得在绞盘10710和电缆10420之间所创建的夹点捕获电缆10420的一部分。在一些实施例中，引导开口10729可以是锥形管腔。进入开口10730可用于在将第一电缆10420耦接到绞盘10710之后为切割工具提供进入以切割第一电缆10420，如下文更详细描述的。如图57所示，细长狭槽10732被限定在绞盘10710的第二侧或背侧上，细长狭槽10732可用于将第一电缆10420布线到驱动表面10716，如下文更详细描述的。
[0191]
如上所述，在被耦接到末端执行器10460的第一工具构件10462之后，第一电缆10420的第一近端部分10421沿着或穿过轴延伸并到达机械结构的第一绞盘10710，以耦接到第一绞盘10710。第一电缆10420的第一近端部分10421沿绞盘10710上的特定路径布线，并固定到绞盘10710，而不需要单独的保持元件(例如，卷边、电缆上的保持构件等)。
[0192]
更具体地，电缆10420的第一近端部分10421包括终端部分10424、第一缠绕部分10425、第二缠绕部分10426和驱动部分10427，如图67所示。如图60所示，第一电缆10420的
第一近端部分10421从末端执行器10460延伸并被放置在引导开口10729内，使得第一电缆10420的终端部分以选定距离延伸穿过进入开口10730。在电缆10420到绞盘10710的耦接期间，引导开口10729辅助将电缆10420定位在第一狭槽10721内。近端部分10421的一部分(包括第一缠绕部分10425)向上穿过第一狭槽10721并越过(over)第三狭槽10724布线(如图60中的箭头1所指示)。如图61所示，然后第一电缆10420的一部分穿过绞盘10710第二侧上的第一狭槽10721布线并且穿过第二狭槽10722布线，并围绕耦接表面10733朝向绞盘10710的第一侧缠绕，如图61中的箭头2和箭头3所指示。然后第一电缆10420的一部分在绞盘10710的第一侧上的第二狭槽10722内布线，并通过第一狭槽10721返回，如图62中的箭头4和5所指示。如图63所示，然后第一电缆10420的部分穿过绞盘10710的第二侧上的第一狭槽10721布线，并且电缆10420的第二部分(包括第二缠绕部分10426)在相反方向上朝向绞盘10710的第一侧穿过第二狭槽10722的耦接表面10733布线并围绕第二狭槽10722的耦接表面10733缠绕，横越第一缠绕部分10425，如图63中的箭头6和箭头7所指示。然后第一电缆10420的一部分围绕耦接表面10733缠绕两次，如图64中的箭头8所指示，再次横越第一缠绕部分，并且横越沿着驱动表面10733延伸并在引导开口19729和进入开口10732内延伸的电缆10420的终端部分10424。如图65所示，然后第一电缆10420的一部分在耦接表面10733周围缠绕回到绞盘10710的第二侧，如箭头9所指示，然后向下穿过细长狭槽10732，如箭头10所指示，并且然后在驱动表面10716周围，如箭头11所指示。如图66所示，第一电缆10420的一部分在驱动表面10716周围缠绕到绞盘10710的第一侧并延伸到末端执行器10460，如箭头13所指示。
[0193]
在第一电缆10420被耦接到绞盘10710之后，可切割近端部分10421以移除多余的电缆。例如，如图66所示，切割工具(未示出)可以在进入开口10730内的位置c处从第一电缆10420切割端部部分。例如，可以用热切割器或通过熔合该端部或其他合适的切割工具来切割该端部。第一电缆10420的长度的尺寸被设定为使第一电缆10420能够被耦接到末端执行器10460然后被耦接到绞盘10710，使得在运输和存储期间电缆中存在松弛。换言之，电缆10420在运输和储存期间不处于张紧状态。通过在存储期间限制电缆张紧，可以减少或消除电缆拉伸量。
[0194]
在第一电缆10420耦接到机械结构(未示出)和末端执行器10460的情况下，由第一绞盘10710和第二绞盘(未示出)产生的旋转移动可以分别导致第一工具构件10462和第二工具构件(未示出)处的移动。因此，如前所述，可以实现对末端执行器10460(和工具构件)的整体移动的更好控制。
[0195]
尽管本文描述的许多实施例示出了具有与驱动滑轮分开的耦接线轴的工具构件(例如，10462)，但在其他实施例中，本文描述的任何工具构件可以包括也在驱动滑轮部分内(或是驱动滑轮部分的零件)的耦接部分(例如，在电缆被缠绕以将电缆耦接到工具构件的情况下)。以这种方式，可以通过消除单独的耦接线轴来使工具几何形状更简单。例如，在一些实施例中，缠绕凹槽可以由驱动滑轮的驱动表面限定。这样的凹槽可以是线性的(如图68和图69所示)或者可以是弯曲的或者具有锯齿形或折回图案(如图70和图71中的绞盘11710所示)。这种构造可以增加耦接部分和电缆之间的接触表面，以改善工具构件对电缆的保持。
[0196]
图68-图69图示了末端执行器的工具构件的替代实施例，该工具构件包括在工具
构件的驱动表面内的凹槽。更具体地，工具构件11462包括驱动滑轮11470，驱动滑轮11470包括驱动表面11471和由驱动表面11471限定的耦接部分11467。耦接部分11467包括具有缠绕表面11476的凹槽。如图69所示，电缆11420可以在驱动滑轮11470周围在耦接部分11467内的缠绕表面11476上缠绕，以将电缆11420耦接到工具构件11462，然后接触驱动滑轮11470的驱动表面11471。出于说明目的，电缆11420以横截面视图示出在图69(和图71)中。在该实施例中，电缆11420在缠绕表面11476周围缠绕两圈。在替代实施例中，电缆可以在缠绕表面周围缠绕一次或多于两圈。电缆11420的构造可以与本文所述的电缆(例如上述电缆2420)相同或相似。
[0197]
与本文所述的医疗器械的绞盘类似，尽管许多描述的实施例示出了具有带驱动表面的第一部分(其用作线轴部分)和带耦接表面的第二部分(其用作将电缆固定到绞盘的锚固部分)的绞盘(例如，10710)，但在替代实施例中，绞盘可包括包括驱动表面部分和耦接表面部分两者的部分。例如，如上文针对工具构件11462所述，在一些实施例中，耦接凹槽和表面可以由绞盘的驱动表面限定。这样的凹槽可以是线性的(如图67和图68针对工具构件11462所示)或可以是弯曲的或具有锯齿形或折回图案，如图70和图71所示。这种构造可以增加绞盘的耦接部分和电缆之间的接触表面，以改善绞盘对电缆的保持。
[0198]
图70和图71图示了绞盘的一部分，该部分包括包括耦接表面和包括驱动表面两者的部分。如图70和图71所示，绞盘11710包括具有驱动表面11716的部分11715，部分11715用作线轴部分。在该实施例中，驱动表面11716在围绕绞盘11710的纵向轴线ac限定的圆形凹槽内。驱动表面11716限定具有耦接表面11733的凹槽11722，其用作锚固部分以将电缆11420固定到绞盘11710。凹槽11722具有锯齿形图案，以进一步增加绞盘和电缆11420之间的接触表面，以改善绞盘11710对电缆11420的保持。在该实施例中，电缆11420被示出为在耦接表面11733周围缠绕两圈。在替代实施例中，电缆可以在耦接表面11733周围缠绕一次或多于两圈。
[0199]
虽然上文已经描述了各种实施例，但是应当理解，它们只是作为示例而不是限制来呈现的。在上述方法和/或示意图指示以某种顺序发生的某些事件和/或流模式的情况下，可以修改某些事件和/或操作的顺序。尽管已经具体示出和描述了实施例，但是应当理解，可以对形式和细节进行各种改变。
[0200]
例如，本文所述的任何器械(和其中的部件)可选地是执行微创外科手术程序并且可以包括操纵器单元、一系列运动学连杆装置、一系列插管等的外科手术组件的零件。因此，本文所述的任何器械都可以用于任何合适的外科手术系统，例如上文所示和描述的mirs系统1000。此外，本文所示和描述的任何器械可用于在外科手术程序期间操纵目标组织。这样的目标组织可以是癌细胞、肿瘤细胞、病变、血管闭塞、血栓形成、结石、子宫肌瘤、骨转移瘤、子宫腺肌病或任何其他身体组织。所呈现的目标组织示例并非详尽无遗。此外，目标结构还可以包括在身体内或与身体相关联的人造物质(或非组织)，例如移植片固定模、人造管的一部分、身体内的紧固件等。
[0201]
例如，任何工具构件可以由任何材料(例如医用级不锈钢、镍合金、钛合金等)构造。此外，本文所述的任何连杆、工具构件、张紧构件或部件可以由随后连结在一起的多个件构造。例如，在一些实施例中，可以通过将单独构造的部件连结在一起来构造连杆。然而，在其他实施例中，本文所述的任何连杆、工具构件、张紧构件或部件都可以整体构造。
[0202]
尽管器械通常被示出为具有正交于腕部构件的旋转轴线(例如，轴线a1)的工具构件的旋转轴线(例如，轴线a2)，但在其他实施例中，本文所述的任何器械可以包括从腕部组件的旋转轴线偏移任何合适的角度的工具构件旋转轴线。
[0203]
尽管已经将各种实施例描述为具有特定特征和/或部件的组合，但是其他实施例可能具有来自上文讨论的任何实施例的任何特征和/或部件的组合。已经在医疗设备(更具体地是外科手术器械)的一般背景下描述了各个方面，但是创造性方面不一定限于在医疗设备中的使用。

技术特征：

1.一种医疗器械，包括：轴，其包括远端部分和近端部分；工具构件，其围绕旋转轴线可旋转地耦接到所述轴的所述远端部分，所述工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴；机械结构，其耦接到所述轴的所述近端部分，所述机械结构包括第一绞盘和第二绞盘，所述第一绞盘包括第一部分和第二部分，所述第二绞盘包括第一部分和第二部分；以及电缆，其包括第一近端、第二近端和远侧部分，所述电缆沿所述轴布线，所述电缆的所述远侧部分围绕所述驱动滑轮的驱动表面布线并围绕所述耦接线轴缠绕至少一圈以将所述电缆的所述远侧部分固定到所述工具构件，所述电缆的所述第一近端围绕所述第一绞盘的所述第一部分的驱动表面布线，所述电缆的所述第一近端围绕所述第一绞盘的所述第二部分缠绕，使得所述电缆的所述第一近端的第二缠绕部分横越所述电缆的所述第一近端的第一缠绕部分，并且所述电缆的所述第二近端围绕所述第二绞盘的所述第一部分的驱动表面布线，所述电缆的所述第二近端围绕所述第二绞盘的所述第二部分缠绕，使得所述电缆的所述第二近端的第二缠绕部分横越所述电缆的所述第二近端的第一缠绕部分。2.根据权利要求1所述的医疗器械，其中，所述电缆包括聚合物。3.根据权利要求2所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述远侧部分没有保持特征。4.根据权利要求2所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述第一近端和电缆的所述第二近端均没有保持特征。5.根据权利要求1-4中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述远侧部分围绕所述耦接线轴缠绕至少两圈。6.根据权利要求1-4中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆围绕所述耦接线轴的缠绕表面缠绕，使得所述电缆的所述远侧部分的第二段横越所述电缆的所述远侧部分的第一段。7.根据权利要求1-4中任一项所述的医疗器械，其中：所述电缆的所述第一近端围绕所述第一绞盘的所述第二部分缠绕至少两圈；并且所述电缆的所述第二近端围绕所述第二绞盘的所述第二部分缠绕至少两圈。8.根据权利要求7所述的医疗器械，其中第一狭槽和第二狭槽各自被限定在所述第一绞盘的所述第二部分内，所述第二狭槽与所述第一狭槽交叉；所述电缆的所述第一近端在所述第一狭槽内围绕所述第一绞盘的所述第二部分缠绕；并且所述电缆的所述第一近端在所述第二狭槽内围绕所述第一绞盘的所述第二部分缠绕，使得所述电缆的所述第二缠绕部分横越所述电缆的所述第一缠绕部分。9.一种医疗器械，包括：轴，其包括远端部分和近端部分；以及机械结构，其耦接到所述轴的所述近端部分，所述机械结构包括绞盘，所述绞盘包括第
一部分和第二部分，所述第一部分包括驱动表面，所述驱动表面被配置为接合电缆，使得所述绞盘的旋转在所述电缆中产生张力，第一狭槽和第二狭槽各自被限定在所述第二部分内，所述第二狭槽与所述第一狭槽交叉，所述第一狭槽和所述第二狭槽各自被配置为接收所述电缆以将所述电缆固定到所述绞盘的所述第二部分，并且开口被限定在所述绞盘的所述第二部分内。10.根据权利要求9所述的医疗器械，其中，所述开口沿所述绞盘的纵向中心线限定。11.根据权利要求9所述的医疗器械，其中：所述绞盘限定第三狭槽，所述第三狭槽限定在两个柱之间，所述第三狭槽被配置为接收所述电缆以将所述电缆固定到所述绞盘的所述第二部分。12.根据权利要求9所述的医疗器械，还包括：所述电缆，其耦接到所述绞盘，所述电缆沿所述轴延伸并围绕所述第一部分的所述驱动表面缠绕；所述电缆在所述第一狭槽内围绕所述绞盘的所述第二部分缠绕；所述电缆在所述第二狭槽内围绕所述绞盘的所述第二部分缠绕，使得所述电缆的第二缠绕部分横越所述电缆的第一缠绕部分；以及所述电缆的终端部分可设置在所述开口内。13.根据权利要求12所述的医疗器械，其中，所述电缆在所述第一狭槽或所述第二狭槽中的至少一个内围绕所述第二部分的耦接表面缠绕至少两圈。14.根据权利要求12所述的医疗器械，其中，所述电缆在所述第一狭槽和所述第二狭槽中的每一个内围绕所述第二部分缠绕至少两圈。15.根据权利要求12-14中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆包括聚合物。16.根据权利要求12-14中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述终端部分没有保持特征。17.一种医疗器械，包括：轴，其包括远端部分和近端部分；末端执行器，其耦接到所述轴的所述远端部分；机械结构，其耦接到所述轴的所述近端部分，所述机械结构包括绞盘，所述绞盘包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括驱动表面，开口被限定在所述第二部分内，第一狭槽和第二狭槽被限定在所述第二部分内，所述第二狭槽与所述第一狭槽交叉；以及电缆，其包括近端部分和远侧部分，所述电缆沿所述轴布线，所述电缆的所述远侧部分耦接到所述末端执行器，所述电缆的所述近端部分包括驱动部分、第一缠绕部分、第二缠绕部分和终止部分；所述电缆的所述驱动部分至少部分地在所述绞盘的所述第一部分的所述驱动表面周围缠绕，
所述电缆的所述第一缠绕部分在所述第一狭槽内围绕所述绞盘的所述第二部分缠绕，所述电缆的所述第二缠绕部分在所述第二狭槽内围绕所述绞盘的所述第二部分缠绕，使得所述第二缠绕部分横越所述第一缠绕部分，以及所述终止部分可设置在所述开口内。18.根据权利要求17所述的医疗器械，其中：所述第一部分的所述驱动表面是围绕所述绞盘的纵向轴线的圆形凹槽并且限定直径；并且所述绞盘的所述第二部分围绕所述绞盘的所述纵向轴线是圆柱形的并且限定大于所述驱动表面的直径的直径。19.根据权利要求18所述的医疗器械，其中，所述绞盘的所述第一部分包括第一侧壁和第二侧壁，所述驱动表面在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间。20.根据权利要求19所述的医疗器械，其中：通路被限定在所述第一侧壁内；并且所述电缆的所述第一缠绕部分从所述绞盘的所述第一部分穿过所述通路布线并到达所述第一狭槽。21.根据权利要求17-20中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆包括聚合物。22.根据权利要求17-20中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述终止部分没有保持特征。23.根据权利要求17-20中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述终止部分具有恒定的横截面直径。24.根据权利要求17-20中任一项所述的医疗器械，其中：中心孔被限定在所述绞盘内；并且所述绞盘包括所述中心孔内的加强杆。25.一种组装医疗器械的方法，所述医疗器械包括轴、可移动地耦接到所述轴的远端的末端执行器、耦接到所述轴的近端的机械结构以及电缆，所述电缆包括驱动部分、第一缠绕部分、第二缠绕部分和终止部分，所述方法包括：将所述电缆从所述末端执行器穿过所述轴布线并到达所述机械结构的绞盘，所述绞盘包括第一部分和第二部分；所述第一部分包括驱动表面；第一狭槽、第二狭槽和开口被限定在所述第二部分内；围绕所述绞盘的所述第一部分的所述驱动表面缠绕所述电缆的所述驱动部分的至少一部分；在所述第一狭槽内围绕所述绞盘的所述第二部分缠绕所述第一缠绕部分；在所述第二狭槽内围绕所述绞盘的所述第二部分缠绕所述第二缠绕部分，所述第二缠绕部分横越所述第一缠绕部分；以及将所述终止部分设置在所述开口内。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述电缆包括聚合物。27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述电缆的所述终止部分没有保持特征。28.根据权利要求25所述的方法，还包括：
在缠绕所述第二缠绕部分之后，切割所述电缆的所述终止部分的一部分。29.一种医疗器械，包括：轴，其包括远端部分和近端部分；连杆，其耦接到所述轴的所述远端部分；工具构件，其围绕旋转轴线可旋转地耦接到所述连杆，所述工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴，所述驱动滑轮包括在沿所述旋转轴线的第一位置处的驱动表面，所述耦接线轴包括在沿所述旋转轴线的第二位置处的缠绕表面，所述第二位置从所述第一位置偏移；以及电缆，其包括近端和远端，所述电缆的所述近端沿所述轴布线，所述电缆的所述远端包括第一部分、第二部分和第三部分；所述电缆的所述第一部分至少部分地在所述驱动滑轮的所述驱动表面的第一部分周围缠绕，所述电缆的所述第二部分围绕所述耦接线轴的所述缠绕表面缠绕，并且所述电缆的所述第三部分至少部分地在所述驱动滑轮的所述驱动表面的第二部分周围缠绕。30.根据权利要求29所述的医疗器械，其中：所述电缆的所述第二部分包括第一段和第二段，所述电缆的所述第二部分围绕所述耦接线轴缠绕，使得所述第二段横越所述第一段。31.根据权利要求29所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述第二部分围绕所述耦接线轴缠绕至少两圈。32.根据权利要求29所述的医疗器械，其中，圆形凹槽被限定在所述耦接线轴内，所述缠绕表面在所述圆形凹槽内。33.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆包括聚合物。34.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述第二部分没有保持特征。35.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中，所述工具构件包括将所述驱动滑轮的所述驱动表面与所述耦接线轴的所述缠绕表面分开的侧壁。36.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中，所述工具构件包括突起，所述电缆的所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一个围绕所述突起部分地缠绕。37.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中，所述工具构件限定第一突起和第二突起，所述第一突起和所述第二突起共同限定开口，所述电缆的所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一个可设置穿过所述开口，所述开口具有小于所述电缆的标称宽度的宽度。38.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中：所述工具构件包括侧壁、第一突起和第二突起；所述侧壁将所述驱动滑轮的所述驱动表面与所述耦接线轴的所述缠绕表面分开；开口由所述侧壁限定在所述第一突起和所述第二突起之间，所述电缆的所述第二部分
经由所述开口在所述驱动滑轮和所述耦接线轴之间布线；所述电缆的所述第一部分围绕所述第一突起部分地缠绕；并且所述电缆的所述第二部分围绕所述第二突起部分地缠绕。39.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中，所述驱动滑轮和所述耦接线轴是整体构造的。40.根据权利要求29-32中任一项所述的医疗器械，其中：所述驱动滑轮包括钳口连接突起；所述工具构件包括与所述驱动滑轮分开构造的钳口，以及由所述钳口限定的连接开口；并且所述驱动滑轮的所述钳口连接突起被耦接在所述钳口的所述连接开口内。41.根据权利要求40所述的医疗器械，其中：所述工具构件是第一工具构件；所述医疗器械还包括第二工具构件，所述第二工具构件围绕所述旋转轴线可旋转地耦接到所述连杆；并且所述驱动滑轮包括旋转限制突起，所述旋转限制突起被配置为接合所述第二工具构件的肩部以限制所述第一工具构件相对于所述第二工具构件围绕所述旋转轴线的旋转。42.一种医疗器械，包括：连杆，其被配置为耦接到轴的远端部分；以及工具构件，其围绕旋转轴线可旋转地耦接到所述连杆，所述工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴；所述驱动滑轮包括驱动表面，所述驱动表面被配置为接合电缆，使得由所述电缆沿所述驱动表面施加的张力产生围绕所述旋转轴线的旋转扭矩，所述驱动表面在沿所述旋转轴线的第一位置处；并且所述耦接线轴包括缠绕表面，所述电缆被配置为在所述缠绕表面处固定到所述工具构件，所述缠绕表面在沿所述旋转轴线的第二位置处，所述第二位置沿所述旋转轴线从所述第一位置偏移。43.根据权利要求42所述的医疗器械，还包括：所述电缆耦接到所述工具构件并沿所述轴延伸；所述电缆围绕所述驱动滑轮的所述驱动表面的第一部分布线；所述电缆围绕所述耦接线轴的所述缠绕表面缠绕至少一圈；并且所述电缆围绕所述驱动滑轮的所述驱动表面的第二部分布线。44.根据权利要求43所述的医疗器械，其中，所述电缆围绕所述耦接线轴的所述缠绕表面缠绕至少两圈。45.根据权利要求43所述的医疗器械，其中，所述电缆围绕所述耦接线轴的所述缠绕表面缠绕，使得所述电缆的第二段横越所述电缆的第一段。46.根据权利要求43所述的医疗器械，其中，所述电缆包括聚合物。47.根据权利要求43所述的医疗器械，其中，所述电缆没有保持特征。48.根据权利要求43-47中任一项所述的医疗器械，其中：所述工具构件包括侧壁、第一突起和第二突起；
所述侧壁将所述驱动滑轮的所述驱动表面与所述耦接线轴的所述缠绕表面分开；开口由所述侧壁限定在所述第一突起和所述第二突起之间，所述电缆经由所述开口在所述驱动滑轮和所述耦接线轴之间布线；所述电缆围绕所述第一突起和所述第二突起部分地缠绕。49.根据权利要求42-47中任一项所述的医疗器械，其中：所述驱动滑轮包括钳口连接突起；所述工具构件包括与所述驱动滑轮分开构造的钳口、由所述钳口限定的连接开口；并且所述驱动滑轮的所述钳口连接突起耦接在所述钳口的所述连接开口内。50.根据权利要求49所述的医疗器械，其中：所述工具构件是第一工具构件；所述医疗器械还包括第二工具构件，所述第二工具构件围绕所述旋转轴线可旋转地耦接到所述连杆；并且所述驱动滑轮包括旋转限制突起，所述旋转限制突起被配置为接合所述第二工具构件的肩部以限制所述第一工具构件相对于所述第二工具构件围绕所述旋转轴线的旋转。51.一种医疗器械，包括：轴，其包括远端部分和近端部分；连杆，其耦接到所述轴的所述远端部分；工具构件，其围绕旋转轴线可旋转地耦接到所述连杆，所述工具构件包括驱动滑轮和耦接线轴；以及电缆，其包括近端部分和远端部分，所述电缆的所述近端部分沿所述轴布线，所述电缆的所述远端部分包括第一部分、第二部分和第三部分；所述电缆的所述第一部分至少部分地在所述驱动滑轮的第一部分周围缠绕，所述电缆的所述第二部分围绕所述耦接线轴的所述缠绕表面缠绕，使得所述电缆的所述缠绕部分的第一段横越所述电缆的所述缠绕部分的第二段，并且所述电缆的所述第二部分至少部分地在所述工具构件的所述驱动滑轮的所述驱动表面的第二部分周围缠绕。52.根据权利要求51所述的医疗器械，其中，所述电缆的所述第二部分围绕所述耦接线轴缠绕至少两圈。53.根据权利要求48所述的医疗器械，其中，所述工具构件包括突起，所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一个围绕所述突起部分地缠绕。54.根据权利要求51所述的医疗器械，其中：所述工具构件包括侧壁、第一突起和第二突起；所述侧壁将所述驱动滑轮与所述耦接线轴分开；开口由所述侧壁限定在所述第一突起和所述第二突起之间，所述电缆的所述第二部分经由所述开口在所述驱动滑轮和所述耦接线轴之间布线；所述电缆的所述第一部分围绕所述第一突起部分地缠绕；并且所述电缆的所述第二部分围绕所述第二突起部分地缠绕。55.根据权利要求51-54中任一项所述的医疗器械，其中，所述电缆包括聚合物，所述电
缆的所述缠绕部分没有保持特征。56.根据权利要求51-54中任一项所述的医疗器械，其中，所述驱动滑轮和所述耦接线轴是整体构造的。57.根据权利要求51-54中任一项所述的医疗器械，其中：所述驱动滑轮包括钳口连接突起；所述工具构件包括与所述驱动滑轮分开构造的钳口，以及由所述钳口限定的连接开口；并且驱动滑轮的所述钳口连接突起被耦接在所述钳口的所述连接开口内。

技术总结

工具构件被可旋转地耦接到轴的远端部分并且包括驱动滑轮和耦接线轴。机械结构被耦接到轴的近端部分并且包括第一绞盘和第二绞盘。第一绞盘和第二绞盘各自包括第一部分和第二部分。电缆的远侧部分围绕耦接线轴缠绕至少一圈。电缆的第一近端围绕第一绞盘的第二部分缠绕，使得第二部分横越电缆的第一近端的第一部分。电缆的第二近端围绕第二绞盘的第二部分缠绕，使得电缆的第二近端的第二部分横越电缆的第二近端的第一部分。第二近端的第一部分。第二近端的第一部分。