CN105636523B - 用于外科手术器械的腕机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开用于外科手术器械的腕机构。在一些实施方式中，外科手术器械包括端部执行器和耦接到端部执行器的单一的腕机构，其中腕机构由单件材料形成。腕机构向端部执行器提供至少一个自由度，并且包括联接在一起的多个联接构件以及一个或更多挠曲件，其中挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链。每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向端部执行器提供相关联的自由度。

Description

用于外科手术器械的腕机构

技术领域

本公开整体涉及外科手术器械，并且更具体地涉及用于分节(articulate)的外科手术器械的腕机构。

背景技术

机器人外科手术使用各种类型的医疗器械来执行微创外科外科手术程序，其最小化对患者的健康组织的损伤。这种医疗器械可包括腕机构，从而允许医疗器械以不同的方式和方向被远程地操控。例如，腕机构能够被使用在具有端部执行器(如外科手术刀、剪刀、镊子、抓取器具，烧灼工具，灌洗工具、抽吸工具等等)的外科手术工具中。腕机构能够允许这种端部执行器多范围的运动，从而允许操作者在操作空间有效地定位和使用端部执行器。一些实施方式能够使用致动器和传送机构(如电缆)，以允许对端部执行器的运动的远程控制。

在一些医疗器械中，腕机构包括连接或保持在一起的多个联接的级(stages)，并且多个联接的级能够相对于彼此移动，从而使附接的端部执行器能够运动。然而，这种腕机构的成本和装配会是过度的。例如，一些系统可使用电缆以将多个腕联接级张紧和保持在一起，从而需要精确和复杂的张紧和调整操作来装配。

所需要的是用于外科手术器械的腕机构，该腕机构向外科手术器械端部执行器提供充分的运动并且降低生产和装配成本。

发明内容

本申请的实施方式涉及用于外科手术器械的腕机构。在一些实施方式中，外科手术器械包括端部执行器和耦接到端部执行器的单一的(unitary)腕机构，其中腕机构由单件材料形成。腕机构向端部执行器提供至少一个自由度，并且包括联接在一起的多个联接构件以及一个或更多挠曲件。挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链。每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向端部执行器提供相关联的自由度。

一个或更多实施方式能够提供附加特征。例如，每个联接构件能够是环形的，并且在形状上大致是圆柱形的。联接构件能够被串联联接，并且每个圆柱形联接构件中的每个纵向轴线在一个或更多挠曲件的未挠曲状态下能够是大致对准的。腕机构能够向端部执行器提供至少两个自由度，其中自由度中的第一自由度围绕俯仰轴线，并且自由度中的第二自由度围绕偏转轴线，该偏转轴线不平行于俯仰轴线且与延伸穿过腕机构的纵向轴线不平行。相关联的联接构件中的每一个能够具有以远离连接的联接构件的方向渐缩的锥形端部部分，从而允许相关联的联接构件之间的旋转运动。每个联接构件能够通过挠曲件中的至少一个被连接到其它联接构件中的至少一个。挠曲件中的每一个能够耦接在两个相关联的圆柱形联接构件的相对端侧之间。挠曲件中的每一个能够允许相关联的联接构件之间的围绕旋转轴线的相对旋转运动，所述旋转轴线大致垂直于延伸穿过相关联的联接构件中的至少一个的纵向轴线延伸。

一个或更多挠曲件中的每一个能够提供弹簧力到由挠曲件连接的相关联的联接构件。多个节段能够包括在S-模式中连接的线性节段。例如，两个挠曲件能够连接圆柱形联接构件中每一个的纵向轴线的大致相对侧上的联接构件中的两个。腕机构能够包括耦接到相关联的相邻联接构件之间的联接构件的至少一个止动构件，其中止动构件防止相关联的联接构件之间的旋转运动超出预定的角度范围。例如，响应联接构件相对于彼此被旋转预定量，止动构件能够被提供在一个联接构件上，并且能够接合相关联的联接构件的相对侧端部中的接收凹陷部。

外科手术器械能够进一步包括力传送元件和致动器，所述力传送元件耦接到腕机构，从而通过以至少一个自由度旋转至少一个联接构件允许主动移动端部执行器，所述致动器耦接到力传送元件。例如，力传送元件能够包括一个或更多电缆和/或用于电缆的引导件。外科手术器械还能够包括耦接到腕机构的轴。一些实施方式能够包括管，该管沿轴向下延伸通过腕机构，并延伸到端部执行器，其中管提供用于将材料移动到端部执行器或从端部执行器移动材料的通道。

在一些实施方式中，用于外科手术器械的腕机构包括联接在一起的多个联接构件，以及一个或更多挠曲件。挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链。每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向端部执行器提供相关联的自由度。联接构件和挠曲件由单件材料形成，并且腕机构在腕机构的端部之间提供至少一个自由度。在一些实施方式中，每个联接构件能够是环形的并且大致是圆柱形的，并且挠曲件中的每一个能够允许相关联的联接构件之间的围绕旋转轴线的相对旋转运动，所述旋转轴线大致垂直于延伸穿过相关联的联接构件中的至少一个的纵向轴线延伸。一些实施方式能够提供多个节段作为在S-模式中连接的线性节段。

在一些实施方式中，提供用于外科手术器械的腕机构的方法包括通过切割单件材料的部分提供联接在一起的多个联接构件，以及通过切割单件材料的部分提供一个或更多挠曲件。挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链。每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向端部执行器提供相关联的自由度。腕机构在腕机构的端部之间提供至少一个自由度。

在一些实施方式中，用于外科手术器械的腕机构包括联接在一起的多个联接构件，以及一个或更多挠曲件。每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向端部执行器提供相关联的自由度。至少一个止动构件耦接到相关联的相邻联接构件之间的联接构件中的一个，其中止动构件防止相关联的联接构件之间的旋转运动超出预定的角度范围。止动构件被提供在一个联接构件上，并且响应于联接构件相对于彼此被旋转预定量，止动构件接合相关联的联接构件的相对侧端部中的接收凹陷部。联接构件、至少一个止动构件以及挠曲件由单件材料形成，并且腕机构在腕机构的端部之间提供至少一个自由度。

附图说明

图1示出适用于本文描述的腕机构的一些实施方式的外科手术器械的示例实施方式的透视图；

图2示出包括一个或更多本文所描述的特征的腕机构的一个示例实施方式；

图3示出包括一个或更多本文所描述的特征的腕机构的另一个示例实施方式；

图4示出外科手术器械的示例部分的透视图，其包括图3中的腕机构、以及端部执行器；

图5A、图5B和图5C分别示出图4中示出的外科手术器械的部分的顶视图、侧视图以及前视图；

图6A和图6B分别示出图4中示出的在旋转位置的外科手术器械的部分的顶视图和侧视图；

图7A和图7B示出能够在本文所描述的腕机构中使用的示例挠曲件的视图；以及

图8是类似于图7A和图7B中的挠曲件的挠曲件的另一个实施方式的示例。

具体实施方式

本公开大体涉及外科手术器械，并且更具体地涉及用来执行外科手术(如机器人外科手术)的外科手术器械中的腕联动装置(linkage)。在一些实施方式中，外科手术器械包括端部执行器和耦接到端部执行器的单一的腕机构，其中腕机构由单件材料形成并且向端部执行器提供至少一个自由度。腕机构包括联接在一起的多个联接构件和一个或更多挠曲件。每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向端部执行器提供相关联的自由度。例如，联接构件能够大致是圆柱形的，并且腕机构能够向端部执行器提供至少两个自由度，如围绕俯仰轴线和偏转轴线。挠曲能够在相关联的联接构件的相对端侧之间被连接，并且在一些实施方式中，挠曲件能够包括在S-模式中连接的线性节段的链。

本文所描述的腕机构的特征允许外科手术器械向端部执行器提供一个或更多自由度，同时显著降低成本。例如，腕机构由单件材料形成，因此大大地降低了装配在联动装置中的单独制成的多个级的成本。腕机构的联接构件不需要与使用电缆或其它肌腱力传送控制机构的一样精确的或一样尽可能多的张紧，因为张力没有将联接构件保持在一起。腕机构材料的磨损特性允许在其部件强度或功能降低前腕机构的大量使用。此外，在一些实施方式中，腕机构的成本能够足够低以使用一些一次性的外科手术器械，从而节省外科手术程序的清洁成本。

在本文的公开中，与零件(如机械机构、部件或部件组件)相关联的术语“柔性的”和“挠曲”应该被广义的解释。在本质上，该术语是指零件能够被重复地弯曲并且被恢复到初始形状，而不损害零件。由于材料特性，许多“刚性”对象具有轻微的固有弹性“弯曲”，尽管这些对象不被认为如本文使用的术语描述那样“柔性的”。例如，短的、柔性的零件可充当并且可被建模为单个机械约束(接合部)，其在运动链中的两个联接件之间提供一个或更多自由度(DOF)，尽管柔性零件本身可以是由几个耦接的联接件制成的运动链。本文所使用的术语“平行的”、“垂直的”、“对准的”或以度数或其它单位的特定测量不需要是精确的，并且能够包括典型的工程公差。

图1是适用于本文描述的腕机构的一些实施方式的外科手术器械100的示例实施方式的透视图。器械100是用于患者身上外科手术程序的微创外科手术器械的示例。手动地和机器人操作的各种其它类型的外科手术器械能够替代地与本文所描述的腕机构一起使用。在图1的示例中，外科手术器械100包括近端机构102、伸长轴104、腕机构106以及端部执行器108。

在一些实施方式中，近端单元102能够可移除地连接到外科手术机器人操纵器臂。这种操纵器臂的一个示例是从加利福尼亚州桑尼维尔的直观外科手术公司(IntuitiveSurgical，Inc.of Sunnyvale，Calif.)购买到的达芬奇(da)外科手术系统器械操纵器臂。近端单元102中的部件能够起力传送机构的作用，以接收来自外科手术机器人操纵器远程随动致动力，并且继而重新导向接收的力以操作器械100的部件，如改变腕104的定向，以及操作近端单元102中的其它部件。在一些示例实施方式中，近端单元102接收来自其相关联的机器人操纵器的多个分开的致动输入，例如，其中致动输入的数量取决于要被控制的器械100特征的数量。在另一些示例中，近端单元102能够包括一个或更多马达或操作相关联的器械100特征的其它致动器，并且这个(些)马达而不是外部致动器提供力以操作相关联的特征。一些器械特征能够包括腕机构104的俯仰控制和偏转控制，以控制端部执行器108的俯仰定向和偏转定向。一些实施方式也能够控制其它器械特征，如轴104的辊、腕机构106以及端部执行器108，输送通过轴104并输送出端部执行器108的材料的输出(例如，液体或其它流体)，由端部执行器108提供的抽吸力，以及/或者多个其它端部执行器功能中的任何一个(例如，打开抓取器的夹钳，移动刀片等)。

在其它实施方式中，近端单元102能够连接到允许器械100特征的控制的不同类型的设备，或者单元102能够由操作者手动地操作。例如，提供在单元102上(或不同的连接的设备上)的控制能够允许操作者手动地控制腕机构106和端部执行器108的定向。

伸长轴104将近端单元102耦接到端部执行器108，从而在近端单元102保持在患者体外时，允许端部执行器108被插入穿过患者的体壁以到达外科手术部位。为了本说明的目的，纵向轴线110被限定为沿着器械100的轴104的中心线。在示例实施方式中，轴104的外直径能够是大约8mm，然而对于其它实施方式这个尺寸能够变化。轴104能够是基本上刚性的，或者在其它实施方式中是柔性的。根据一些实施方式，轴104可包括沿轴提供材料传递的腔体，如管。例如，材料可在轴104的远端和轴104的近端之间被传递，或在轴104的近端附近和轴104的远端附近的点之间被传递。

腕机构106耦接在轴104的远端和端部执行器108之间。腕机构106的特征在下面被更具体地描述。在所述实施方式中，腕机构106允许端部执行器108改变具有两个自由度(DOF)的定向，两个自由度相对于纵向轴线110被任意地称为俯仰和偏转。在一些实施方式中，腕机构106能够允许仅仅单个DOF(例如，俯仰或偏转)，或在其它实施方式中，例如，腕机构106能够允许多于两个的DOF，因此复合曲线能够被控制。

端部执行器108被定位在器械100的远端处。端部执行器108能够被用来提供多种功能中的任何一个。在本文所示的一些示例中，端部执行器被配置为在外科手术部位处提供灌洗功能和/或抽吸功能。在一些示例实施方式中，形成内腔的封闭的通道(如管)能够从端部执行器108延伸通过腕106和轴104到近端单元102，其中端部单元102能够控制器械100中的抽吸功能或灌洗功能是否被启用。在其它实施方式中，端部执行器108能够是或包括其它机构或零件，如外科手术刀或切割刀片、剪刀、镊子、牵开器、扩张器、夹钳、烧灼工具、针、针驱动器、吻合器、钻头、探针、显微镜、光源、导向件、测量设备、容器封口机、腹腔镜工具或其它尖端、机构或设备。

一些实施方式能够包括连接特征，如连接到近端单元102的示例柔性管112a和112b。例如，柔性管112a能够将外科手术灌洗流体(液体或气体)源头(未示出)耦接到外科手术器械100，使得灌洗流体能够从源头传送通过特征112a，通过近端单元102，通过沿轴104的长度延伸的线性内管(未示出)，以及通过腕机构106经由端部执行器108流出。类似地，柔性管112b能够将外科手术抽吸源头(未示出)耦接到器械100，使得来自外科手术部位的材料能够被吸进端部执行器108，并且通过腕机构106，通过轴104中的管，通过近端机构102，以及通过柔性管112b到源头。其它类型的连接特征能够被提供在其它实施方式中。

其它实施方式能够使用包括腕机构的其它类型的外科手术器械，所述腕机构包括本文所描述的一个或更多特征。例如，不同尺寸的部件能够被使用，如不同宽度和/或长度的轴104，或具有曲线形状而不是所示线性形状的轴104。在一些实施方式中能够提供代替轴104的柔性轴，以允许器械符合通道(例如，套管套筒)的形状或路径，器械被移动通过该通道。

图2是包括一个或更多本文所描述的特征的腕机构200的一个示例实施方式。例如，腕机构200能够在外科手术器械100或如腕机构106的类似的器械中被使用。

示例腕机构200包括在联动装置中联接在一起的多个联接构件。在这个示例中，联接构件被串联地联接在一起。腕机构200包括耦接到联接构件204的联接构件202，联接构件204继而耦接到联接构件206。

联接构件能够以多种不同形状或配置中的任何一个被提供。例如，联接构件202-206能够是环形的和圆柱形的，或大致是所示的圆柱形形状，其具有弯曲的侧壁和在每个圆柱的相对端部上的端侧(或面部)。在如图2所示的联动装置的中性状态下，联动装置的联接构件被置于中心或沿平行于侧壁的纵向轴线A被大致置于中心，所述纵向轴线A能够是图1的示例中的纵向轴线110。每个联接构件的端侧能够垂直于或大致垂直于诸如端侧208和端侧210的一些圆柱端部上的轴线A。在与其它联接构件相邻的其它圆柱端部上，端部部分能够相对于与轴线A的垂直方向成角度或渐缩，以允许相邻的联接构件之间的旋转运动。例如，端侧212与连接的联接构件204相邻，并且能够在远离连接的联接构件204的方向渐缩，使得圆柱形联接构件206的长度(沿轴线A)在距端侧212上的挠曲件224和226最远的点较低。中间的，第二联接构件204能够包括两个这种锥形端部部分216和218，因为它具有两个相邻的联接构件。其它实施方式能够提供不成角度的端部部分或在其它方向成角度的侧面。

在其它实施方式中，联接构件能够以其它形状形成。例如，能够使用平面表面、直线表面或其它形状，以及/或者用于联接构件的内表面和/或外表面的不同形状或形式。一些实施方式能够使用局部圆柱，其中圆柱的缺口或部分可以不存在。其它实施方式能够使用其它形式的构件、延长部或联接件。

在包括腕机构200的外科手术器械的一些示例性实施方式中，联接构件202能够是耦接到在与第二联接构件204相对的侧面上的端部执行器的远侧联接构件，并且联接构件206能够以是耦接到在与第二联接构件204相对的侧面上的器械的近侧部分的近侧联接构件。例如，在图1的示例外科手术器械100中，联接构件206能够耦接到在与第二联接构件204相对的侧面210上的轴104，并且第三联接构件202能够耦接到在与第二联接构件204相对的侧面208上的端部执行器108。

腕机构200的联接构件通过一个或更多挠曲件相互耦接。每个挠曲件(或者柔性铰链)是耦接两个其它相对的刚性构件的柔性构件。在图2的示例中，每个联接构件能够是通过两个挠曲件耦接到相邻联接构件的相对刚性的构件，尽管不同数量的挠曲件能够在其它实施方式中使用。每个挠曲件是一块材料，其挠曲以允许附接的构件围绕延伸穿过一部分挠曲件的旋转轴线的枢转或旋转。例如，在一些实施方式中，旋转轴线垂直于或大致垂直于挠曲件的纵向轴线延伸，并且大致通过挠曲件的中心，如旋转轴线B和旋转轴线C。在另一些实施方式中，旋转轴线延伸穿过挠曲件的不同部分，所述挠曲件基于施加到腕机构的力已经被配置为挠曲。在一些实施方式中，挠曲件最薄的部分可以允许最容易的挠曲运动，并且旋转轴线能够被置于其中心。在一些实施方式中，挠曲件允许在一个自由度(如一个旋转轴线)中的挠曲，但是在其它自由度(如在其它方向的旋转轴线)中基本上是刚性的，因此防止或减少在那些其它自由度中的挠曲。例如，在一个维度中挠曲件能够被制成为薄的，从而允许期望的挠曲，并且在期望挠曲和旋转的维度中为较厚或较宽。

在图2所示的实施方式中，挠曲件220在圆柱形联接构件的弯曲的侧壁上的一个位置处耦接在第一联接构件202和第二联接构件204之间。例如，挠曲件220耦接在联接构件202的端侧214和联接构件204的端侧216之间。挠曲件222沿联接构件202和联接构件204的侧壁耦接在端侧214和端侧216之间远离挠曲件220大约180度。类似地，挠曲件224和挠曲件226在联接构件204的端侧218和联接构件206的端侧212之间耦接分开大约180度。在所示实施方式中，挠曲件224和挠曲件226能够被设置为相对于挠曲件220和挠曲件222环绕轴线A90度(或接近于此定位)。

腕机构200的挠曲件挠曲以充当相邻联接构件之间的接合部，因此提供腕机构的联接构件之间的特定自由度(例如)到附接的对象(如端部执行器)。例如，两个自由度被提供在腕机构的端部208和端部210之间。一个旋转自由度被提供围绕延伸穿过挠曲件220和挠曲件222的轴线B，其中轴线B不平行于，例如，垂直于或大致垂直于纵向轴线A。该自由度允许联接构件202和联接构件204围绕轴线B相对于彼此旋转，并且允许附接到这些联接构件中任一个的对象类似地旋转。另一个旋转自由度被提供围绕延伸穿过挠曲件224和挠曲件226的轴线C，其中轴线C不平行于纵向轴线A，例如，垂直于或大致垂直于纵向轴线A。该自由度允许联接构件204和联接构件206围绕轴线C相对于彼此旋转，并且允许附接到这些联接构件中任一个的对象类似地旋转。在这个示例中，轴线B不平行于轴线C，例如，垂直于或大约垂直于轴线C，因此提供围绕轴线B和轴线C的两个横向自由度。其它实施方式能够提供围绕轴线的自由度，其相对于彼此被不同地定位和/或定向。

在一些实施方式中，挠曲件220-226也能够提供固有的复位弹簧力到由挠曲件(例如，弹性变形)连接的相关联的联接构件。例如，该弹簧力能够围绕轴线B和轴线C将联接构件的旋转位置偏置到图2所示的中性位置。如下面所述，通过传送系统由传送到腕机构的力能够克服弹簧力。在其它实施方式中，一种或更多种材料能够被用于不提供复位弹簧力的一个更多挠曲件220-226(例如，塑性变形)。

腕机构200能够包括与每个挠曲件相关联的止动构件以允许对挠曲运动的停止或限制，引导联接构件的旋转，以及/或者减少在不期望的方向的挠曲。例如，止动构件230能够被定位在挠曲件224的相对侧面上，其从联接构件204的端侧218朝向相邻联接构件206向外延伸。止动构件230与联接构件206的端侧212中的相关联的凹陷部232对准。当使联接构件204和联接构件206围绕轴线C相对于彼此旋转时，止动构件230中的一个将接合其相关联的凹陷部232。在一些实施方式中，该接合能够包括止动构件230接合的表面与相互接触和彼此相对滑动的相关联的凹陷部232，以引导构件的旋转。在其它实施方式中，接合允许面向相关联的凹陷部232的止动构件230表面被定位为靠近但是不接触相关联的凹陷部的表面(除了当达到那个自由度中运动的极限时的构件230的前沿表面)。该接合能够防止或减少挠曲件224和挠曲件226围绕轴线A的不期望的扭转挠曲，其能够发生在挠曲的一些实施方式中。此外，止动构件能够充当止动件以通过逆着挠曲件224的侧面和/或相关联的凹陷部232移动，限制联接构件围绕轴线C旋转到特定的期望的旋转角度范围。这些特征类似于下面针对图7A和图7B描述的那些特征。止动构件230和在挠曲件224和挠曲件226的相对侧面上的相关联的凹陷部232类似地限制在相对的旋转方向围绕轴线C的运动。腕机构的每个挠曲件能够类似地包括止动构件和相关联的凹陷部。

当腕机构处于中性状态时，例如，当机构的挠曲件处于如图2所示的它们的中性、未挠曲状态下时，联接构件202-206的联动装置共同地形成大致线性的圆柱形轴。例如，圆柱形联接构件的侧壁和中心纵向轴线在腕机构的中性状态下是平行的或大致平行的。如果联接构件中的任一个围绕轴线B和/或轴线C被旋转，那么联接构件相对于彼此旋转，并且它们的纵向轴线和侧壁可不再彼此大致平行。

腕机构200是单一的机构，其中机构的联接构件和挠曲件已经由单件材料形成。例如，通过从相同的材料件上切割材料能够形成挠曲件220、222、224和226，联接构件202、204和206由该相同的材料件形成，因此一旦材料被切割，所述挠曲件已经附接到它们各自的联接构件。多种切割技术(如激光切割)能够用于由单件材料形成腕机构的部件。因此，不需要进行腕机构200的部件的单独组装；例如，不需要使用焊接、胶粘或紧固机构(例如，销或接合机构)来接合联接构件和挠曲件。这能够导致腕机构200的组装时间和成本的显著降低。

腕机构200能够由多种合适的材料中的任何一种制成。例如，铬钴是容易获得且低成本的能够使用的材料的一个示例。这种材料足够的柔韧以允许机构的挠曲件容易地挠曲并且允许期望的运动。该材料也足够硬以提供机构围绕轴线A的零轴向(扭转的)顺应性或非常小的轴向(扭转的)顺应性。该材料易于激光切割且具有高的持久性和耐久性，因此在它们的结构受到损害前，机构的挠曲件能够承受大量的挠曲。材料的另一些示例能够包括其它的生物相容的(例如对患者组织无毒的)金属和聚合物，其包括复合物。

在其它实施方式中，附加的联接构件能够被提供在腕机构200的联动装置中。这种附加的联接构件能够提供附加的自由度和耦接到联动装置的一个端部的端部执行器的更大范围的运动。例如，附加的联接构件能够耦接在端部联接构件202和206之间以形成联接构件的更长的链，并且能够被形成并且类似于联接构件204耦接到两侧上的相邻联接构件。这些附加的联接构件能够具有它们耦接的挠曲件，其被定位以在期望的方位提供类似于轴线B和轴线C的旋转轴线。

图3是包括一个或更多本文所描述的特征的腕机构300的另一个示例实施方式的透视图。腕机构300包括类似于上面描述的腕机构200的包括联动装置的一些特征，联动装置包括联接的联接构件302、304和306，其在所示实施方式中能够被串联地联接在一起。

联接构件302被提供在联动装置的一个端部处，并且能够是(例如)耦接到端部执行器的远侧联接构件。联接构件306被提供在联动装置的另一个端部处，并且能够是(例如)能够耦接到轴或外科手术器械的其它部分的近侧联接构件。联接构件304耦接在联接构件302和联接构件306之间。在所示联动装置的中性、未挠曲状态下，纵向轴线D延伸穿过联动装置的纵向的大致中心，其能够是在图1的示例中的纵向轴线110。

腕机构300的联接构件能够被提供在与上面针对图2所描述的机构类似的多种不同形状或配置中的任何一个中。例如，联接构件302-306能够是环形的和圆柱形的，或大致是所示的圆柱形形状，其具有弯曲的侧壁和在每个圆柱的相对侧上的端侧。每个联接构件的端侧能够垂直于或大致垂直于诸如端侧308和端侧310的一些圆柱端部上的轴线D。在与其它联接构件相邻的其它圆柱端部上，端侧能够相对于轴线D的垂直方向成角度或渐缩，以允许相邻联接构件之间的旋转运动，其与上面针对图2所描述的类似。当腕机构处于中性状态时，例如，当机构的挠曲件处于如图3所示的它们的中性、未挠曲的状态时，联接构件202-206的联动装置共同地形成大致线性的圆柱形轴。在其它实施方式中，联接构件能够以其它形状被形成。

每个联接构件通过一个或更多挠曲件，例如在这个示例中的两个挠曲件被耦接到相邻的(一个或多个)联接构件。例如，挠曲件320在沿联接构件的弯曲的侧壁的一个位置处连接相对刚性的联接构件302和联接构件304，并且类似的挠曲件322(部分地示出)在与挠曲件320相对的或大致相对的侧壁的位置处，例如，纵向轴线D的相对侧上将联接构件302和联接构件304连接到挠曲件320，如距离环绕轴线D的挠曲件320和联接构件的侧壁大约180度。每个挠曲件能够在凹陷部321内的点处被耦接到相关联的联接构件，其还在来自端侧表面的每个联接构件的材料内，如所示，这在下面关于图7A和图7B被描述。类似地，挠曲件324在沿联接构件的弯曲侧壁的一个位置处连接联接构件304和联接构件306，并且类似的挠曲件326(部分地示出)在沿轴线D的相对侧或大致相对侧上的侧壁的位置将联接构件304和联接构件306连接到挠曲件324。在这个示例中，挠曲件324和挠曲件326被定位为旋转地环绕相对于挠曲件320和挠曲件322的轴线D 90度(或大致这样定位)。

每个挠曲件是单件材料，其已经被形成以挠曲，并且充当相对于挠曲件是刚性的相邻联接构件之间的接合部。在图3所示的实施方式中，挠曲件320-326每个包括S形状的结构，其通过比图2的实施方式的材料更硬的材料能够允许挠曲。下面针对图7A-7B更详细地描述了这种结构。挠曲件的挠曲运动允许附接的构件围绕延伸穿过一部分挠曲件的旋转轴线的枢转或旋转。例如，在一些实施方式中，旋转轴线垂直于或大致垂直于挠曲件的纵向轴线延伸，并且大致通过挠曲件的中心，如旋转轴线E和旋转轴线F。在其它实施方式中，旋转轴线能够延伸穿过已经被配置为比挠曲件的其它部分更容易挠曲的挠曲件的不同部分。在一些实施方式中，挠曲件允许在一个自由度(如一个旋转轴线)中的挠曲，但是在其它自由度(如在其它方向的旋转轴线)中基本上是刚性的，因此防止或减少在那些其它自由度中的挠曲。

腕机构300的挠曲件挠曲以向附接到机构300的对象(如端部执行器)提供特定的自由度。一个旋转自由度被提供围绕延伸穿过挠曲件320和挠曲件322的轴线E，其中轴线E不平行于纵向轴线D，例如，垂直于或大致垂直于纵向轴线D。该自由度允许联接构件302和联接构件304围绕轴线E相对于彼此旋转，并且允许附接到这些联接构件中任一个的任何对象类似地旋转。另一个自由度被提供围绕延伸穿过挠曲件324和挠曲件326的轴线F，其中轴线F不平行于纵向轴线D，例如，垂直于或大致垂直于纵向轴线D。该自由度允许联接构件304和联接构件306围绕轴线F相对于彼此旋转，并且允许附接到这些联接构件中任一个的任何对象类似地旋转。在这个示例中，轴线E不平行于轴线F，例如，垂直于或大致垂直于轴线F，因此提供围绕轴线E和轴线F的两个横向自由度。其它实施方式能够提供围绕轴线的自由度，所述轴线相对于彼此被不同地定位和/或定向。

挠曲件320-326也能够提供固有的弹簧力到由挠曲件连接的相关联的联接构件。例如，该弹簧力能够偏置联接构件围绕轴线E和轴线F的旋转位置到图3中所示的中性位置。如下面所述，通过传送系统由传送到腕机构的力能够克服弹簧力。其它实施方式能够不提供类似上面针对图2所描述的这种弹簧力。

腕机构300也能够包括与每个挠曲件相关联的止动构件。例如，止动构件330能够被定位在挠曲件324的相对侧上，并且从联接构件304的端侧318朝向相邻联接构件306向外延伸。止动构件330能够与相邻联接构件306中的凹陷部332接合。腕机构300的每个挠曲件能够类似地包括止动构件和相关联的凹陷部。下面关于图7A和图7B更详细地描述这些止动构件和凹陷部。

腕机构300是单一的机构，其中机构的联接构件已经由单件材料形成。例如，能够通过从相同的材料件上切割材料形成挠曲件320、322、324和326，联接构件302、304和306由该相同的材料件形成，因此一旦材料被切割，所述挠曲件已经附接到它们各自的联接构件。多种切割技术被用于形成由单件材料形成腕机构的部件。例如，激光切割能够被用来提供机构的材料中的精确切割。因此，不需要进行腕机构300的部件的单独组装。这能够导致腕机构300的组装时间和成本的显著降低。

腕机构300能够由多种合适的材料中的任何一种制成。例如，镍钛诺是容易获得且低成本的可使用的材料的一个示例。这样的材料是“超弹性”材料，其能够允许机构的挠曲件容易地弯曲并允许期望的运动，同时提供足够的刚度以提供围绕轴线D的机构的非常小的轴向顺从性。该材料易于激光切割且具有高的持久性和耐久性，因此在它们的结构受到损害前，机构的挠曲件能够承受大量的挠曲。材料的其它示例能够包括回火不锈钢、其它碳素钢、铬钴或具有弹性并且在外科手术程序中使用没有毒的其它材料。

在其它实施方式中，附加的联接构件能够被提供在腕机构300的联动装置中，如在上面针对图2的腕机构200类似描述的链配置中。这种附加联接构件能够向耦接到联动装置端部的端部执行器提供附加的自由度和/或更大范围的运动。

图4是外科手术器械的示例部分400的透视图，其包括类似于图3所示的机构的腕机构300、以及端部执行器402。例如，外科手术器械的部分400能够被提供在诸如图1中外科手术器械100的器械的远端处。

端部执行器402能够耦接到腕机构300的一个端部。例如，联接构件302能够耦接到端部执行器402，且联接构件306能够耦接到轴104。在这个示例中，端部执行器402是用于在外科手术部位处灌洗和/或抽吸的工具。例如，经由柔性管112a被输到器械的流体能够向下被引导到中心管(见图6)中器械100的中间，或者沿轴104的大致中心延伸的其它内腔和腕机构300的中空的中心部分，其中中心管被连接到端部执行器402。中心管在延伸穿过腕机构300的至少部分能够是柔性的，以适应腕机构在一个或更多自由度中的运动。流体流过并流出端部执行器402，如通过端部执行器的一个或更多侧孔406，并且/或者通过在端部执行器尖端处的中心孔408。抽吸能够类似地在相反的方向被使用，其中空气抽吸能够被用来吸取在外科手术部位的流体或其它物体通过孔406和/或408，通过轴104到中心管上面，并且通过柔性管112b。其它类型的端部执行器能够耦接到如上面所述的另一些实施方式中的腕机构300。在另一些实施方式中，一个或更多不同的或附加的细长构件、延伸部或部件能够被传送通过轴104的中心中空空间、腕机构300和/或端部执行器402(如一个或更多光纤电缆、电力电缆、机械推杆、微铆钉、自成形钉子等等。

腕机构300能够被控制以在围绕轴线E和轴线F的两个自由度中移动，例如，每个自由度提供在三维空间内定向的平面内的角运动。力传送机构的任何合适的形式能够被用来允许使用者或控制器设备引发和控制腕机构300围绕这些轴线的运动。在图4的示例中，肌腱被使用在力传送机构中。例如，肌腱能够是电缆410，其从外科手术器械的近侧被传送通过轴104，并且通过腕机构300的中心区域，以连接到端部执行器402，例如，在端部执行器的终止孔412处。在图4的示例中，四个电缆410被示出，其中每个电缆410沿圆柱形联接构件的内部靠近挠曲件320-326中的一个被传送，并且每个电缆与两个其它的电缆环绕纵向轴线D间隔大约90度。电缆410中的两个被用来控制在腕机构300的一个自由度中的运动(例如，围绕轴线E，或任意地称为俯仰自由度)，并且其它两个电缆410被用来控制在另一个自由度中的运动(如，围绕轴线F，或偏转自由度)。下面针对图5A和图5B更详细地描述该操作。在一些实施方式中，附加自由度能够被支持或控制。例如，轴104的辊运动、腕机构300以及端部执行器402能够围绕轴线D实现，其能够在外科手术器械104的近侧被类似地控制。

电缆410能够由提供在外科手术器械中和/或耦接到外科手术器械的控制机构控制，所述外科手术器械(如外科手术器械100)包括腕机构300。在一些实施方式中，控制机构能够包括提供致动器(如伺服马达)的驱动系统，其能够适当地拉动和/或推动电缆410，以提供围绕轴线E和轴线F的自由度的所期望的运动。例如，电缆410中在中心轴线D的相对侧上的彼此相对的两个电缆能够是单个电缆的两个端部，其被由致动器旋转驱动的滑轮或纺锤体接合。其它两个电缆410能够类似地是单个电缆的端部，所述电缆由不同的滑轮或纺锤体独立地控制。替代地，电缆410能够是连接到单个或不同的滑轮并且能够独立控制的单独的电缆。例如，这些滑轮和/或致动器能够被提供在图1中所示的近端单元102中或不同的连接的机构中。在一些实施例中，每个滑轮能够由被机器人外科手术系统控制的伺服马达驱动。这种系统的一些示例实施例在美国专利公布No.2013/0046318中被公开，其全文以引用方式并入本文。在另一些实施方式中，其它机构能够被用来移动电缆410，如美国专利No.6,817,974中公开的万向节机构，其全文内容以引用方式并入本文。

在一些实施方式中，电缆能够被预张紧，以通过腕机构连接到端部执行器。这能够允许对围绕轴线D和轴线E的旋转自由度中联接构件的运动的精细程度的控制，并且能够补偿导致较少精确控制的电缆拉伸。但是，所需要的预张紧的量能够大大地小于之前的联动机构中的，其中电缆张紧将腕机构的联接构件保持在一起，不像本文所描述的实施方式。

其它类型的肌腱、传送机构和/或致动器能够被使用在另一些实施方式中。例如，力传送元件能够是电缆、电线、细丝或杆，以及/或者能够被用来替代传送系统的节段中的电缆的压缩元件，如，例如，刚性杆、轴或管，以传送力到腕机构。

图5A和图5B分别是图4中示出的外科手术器械的部分400的顶视图和侧视图。在图5A中，包括腕机构300围绕轴线F的旋转运动的偏转自由度被示出。这个自由度被轴线D的相对侧上的挠曲件324和挠曲件326允许，并且连接联接构件306和联接构件304，从而允许端部执行器402围绕轴线F旋转。

图5A中所示的运动能够由电缆410的运动引起和控制。在这个示例中，电缆410a和410b(其能够是上面所述的单个电缆的两个端部，或是独立的电缆)能够被移动以引起端部执行器402、联接构件302以及联接构件304相对于联接构件306和连接到联接构件306的外科手术器械的部分围绕轴线F挠曲。例如，电缆410a的端部能够在终止孔412a处连接到端部执行器，并且如箭头502指示该电缆能够朝向外科手术器械的近端被拉动。该拉动力引起挠曲件324和挠曲件322挠曲，并且引起端部执行器和联接构件302与304围绕轴线F以图5A的视角沿逆时针方向旋转。在电缆410b是与电缆410a相同的电缆的部分的实施方式中，电缆410a的运动伴随电缆410b在朝向端部执行器402的相反方向的运动。在一些实施方式中，这能够在电缆410b与端部执行器的连接点处(例如，在终止孔412b处)提供推动力到端部执行器上，并且还有助于围绕轴线F的逆时针运动。在一些实施方式中，电缆410b能够是单独的电缆，其能够被推动以伴随电缆410a的拉动运动。

类似地，电缆410b能够在终止孔412b处被连接到端部执行器，并且如箭头504指示该电缆能够朝向外科手术器械的近端被拉动。该拉动力引起挠曲件324和挠曲件322挠曲，并且引起端部执行器和联接构件302与304围绕轴线F以图5A的视角沿顺时针方向旋转。电缆410b的运动能够伴随电缆410a在相反方向朝向端部执行器402的运动，其在一些实施方式中能够提供推动力到端部执行器，并且有助于围绕轴线F的顺时针运动。

在图5B中，包括腕机构300围绕轴线E的旋转运动的俯仰自由度被示出。这个自由度被轴线D的相对侧上的挠曲件320和挠曲件322允许，挠曲件320和挠曲件322连接联接构件302和联接构件304。

图5B中所示的运动由电缆410c和电缆410d的运动引起和控制，电缆410c和电缆410d能够是如上所述单个电缆的端部，或者是两个独立的电缆，并且能够被移动以引起端部执行器402和联接构件302相对于联接构件304与联接构件306和连接到联接构件306的外科手术器械的部分围绕轴线E挠曲。例如，电缆410c的端部能够在终止孔412c处被连接到端部执行器，并且如箭头506所指示的，该电缆朝向外科手术器械的近端被拉动。该拉动力引起挠曲件320和挠曲件322挠曲，并且引起端部执行器和联接构件302围绕轴线E以图5B的视角沿逆时针方向旋转。电缆410c的运动能够伴随电缆410d沿相反方向朝向端部执行器402的运动，其能够进一步有助于围绕轴线E的逆时针运动。

电缆410d能够在终止孔412d处被连接到端部执行器，并且如箭头508指示该电缆能够朝向外科手术器械的近端被拉动。该拉动力引起挠曲件320和挠曲件322挠曲，并且引起端部执行器和联接构件302围绕轴线E以图5B的视角沿顺时针方向旋转。电缆410d的运动能够相应地伴随电缆410c沿相反方向朝向端部执行器402的运动。

图5C是图4中示出的外科手术器械的部分400的前正视图。在所描述的实施方式中，终止孔412a-412d能够位于环绕轴线D的端部执行器402中，并且能够分别接收电缆410a-410d的端部。例如，电缆410a-410d能够被型锻以附接到终止孔412a-412d，或以其它方式附接。在一些实施方式中，电缆的端部能够被激光焊接(或使用其它技术焊接)到腕机构106的部分或端部执行器108。在一个示例中，电缆不需要在终止孔412a-412d处被终止。例如，电缆能够被附接到联接件，其中电缆能够被致动以移动其附接的联接件。在一些示例中，孔能够在腕机构中被切割，并且电缆能够被传送到孔中，以及/或者被传送退出。

在部分400的一些实施方式中，电缆410a-410d被传送通过腕机构300，而不需要附加的引导件或其它结构。其它实施方式能够以其它方式传送电缆410a-410d通过腕机构300。例如，套筒或分离通路能够针对每个电缆被集成为每个联接构件302、304和306的部分以引导电缆。这些套筒能够被提供在联接构件的内侧壁上。例如，套筒能够平行于轴线D与终止孔412a-412d对准或大致对准，并且能够被封闭或部分打开，从而允许电缆沿它们的纵向轴线在套筒内移动。在一些实施方式中，这些套筒能够连续地沿平行于轴线D的联接构件的长度延伸，或能够沿仅针对每个联接构件的长度的部分延伸。例如，长度小于联接构件的多个套筒能够被提供用于每个电缆，例如，提供在联接构件302、304和306中的一个或更多套筒节段。套筒能够被包括作为腕机构300的单一材料件的部分。在另一些实施方式中，电缆410a-410d能够由诸如纳米管的单独的管引导，所述管已经被附接到圆柱形构件的内侧，例如，与终止孔412a-412d对准。在另一个示例中，多腔海波管能够被用来传送多个电缆。在一些实施方式中，电缆引导套筒能够被定位在联接构件的侧壁的外表面上，例如，与单一材料件集成或单独地附接。

图6A和图6B分别是图4中示出的外科手术器械的部分400的侧视图和顶视图，其中联接构件已经被旋转。图6A示出联接构件304与联接构件302和端部执行器402已经沿图5A中指示的偏转方向围绕轴线F被旋转后的部分400。挠曲件324已经挠曲以适应联动装置的旋转位置。另外，电缆410a-410d已经借助联动装置弯曲。在示出的实施方式中，电缆410a-410d通过联动装置中的弯曲保持靠近联接构件的内侧壁被定位。在一些示例中，该电缆定位能够由向下行进到联动装置内部的中心管602引起，与以上关于图1和图4描述的中心管类似，其保持电缆分开并且如所示被定位。替代地，电缆定位能够由上述的用于电缆的内部引导件或管引起。在其它实施方式中，电缆能够被直接地连接到端部执行器402，而不被内部物体或结构引导或间隔，因此能够直行穿过腕机构300的内部空间或能够围绕和靠着联动装置弯曲被弯曲。

图6B示出联接构件302和端部执行器402已经在图5B指示的俯仰方向围绕轴线E被旋转后的部分400。与图6A中所示相类似，挠曲件320已经挠曲，并且电缆410a-410d已经弯曲以适应旋转位置。

图7A和图7B是能够在本文所描述的腕机构中使用的挠曲件700的示例实施方式的视图。例如，挠曲件700能够被用于图4中的挠曲件320-326中的任一个。挠曲件700被连接在联接构件702和联接构件704之间，联接构件702和联接构件704能够是(例如)以上关于图4描述的相邻联接构件302和304、或304和306。纵向轴线G能够是(例如)以上在特定示例中所述的纵向轴线D。挠曲件700允许联接构件702和联接构件704之间的围绕轴线H的旋转运动，轴线H在一些示例中能够是以上描述的轴线E或轴线F。

图7A示出在未挠曲状态下的挠曲件700，其中联接构件702和联接构件704具有与图4所示类似的沿轴线G对准或大致对准的中心纵向轴线。在所示的示例实施方式中，挠曲件700包括多个线性节段710，其被布置成在垂直于或大致垂直于纵向轴线G的维度中的纵向方位彼此平行，其中每个节段具有相同的或大致相同的长度。节段710彼此连接作为S-模式或配置中的链，使得每个节段710的相对端部在相邻节段的端部或附近被连接到不同的相邻节段。在这个示例中，节段710能够通过联接节段712连接，所述联接节段712被定向为平行与或大致平行于轴线G，并且接合节段710的端部。例如，节段710和节段712能够由单一的单件材料形成，联接构件702和联接构件704由所述单一的单件材料形成，如上面所述，例如，单一的零件的部分在S-模式中被切割，以形成节段710和节段712。

挠曲件700的每个端部能够分别通过挠曲件700的最后的联接节段712a和712b被连接到相关联的联接构件702和联接构件704。该连接部能够被提供到联接构件702的端侧中的凹陷部714和联接构件704的端侧中的凹陷部716内，使得挠曲件的连接点在经过那个联接构件的端侧表面740的联接构件内。凹陷部714和716允许挠曲件700被制成更长的长度，这样允许更多数量的联接节段710和712被使用。这继而能够减少所需要的来自在耦接的联接构件的完全旋转的位置中的节段710或712中的任一个的挠曲的最大量。其它实施方式能够使用不同长度的挠曲件，该挠曲件具有不同数量的节段和凹陷部714和/或716的数目，节段和凹陷部714和/或716具有与所示不同的长度。

止动构件720和722也能够包括在腕机构中，以与挠曲件700一起使用。在这个示例中，止动构件720和722被定位在挠曲件700的相对侧上，并且从联接构件中的一个(如联接构件704)的端侧朝向相邻联接构件(如联接构件702)向外延伸。止动构件能够是相关联的联接构件的延伸部，并且由相同的单一的单件材料形成，如上所述，联接构件702和704由所述相同的单一的单件材料形成。

止动构件720和722分别与相对联接构件702中的凹陷部724和726对准。如下面针对图7B所描述的，当联接构件702和联接构件704相对于彼此旋转时，止动构件中的一个接合其相关联的凹陷部。在所描述的实施方式中，止动构件720和722具有弯曲的外侧728，其与相对联接构件702的弯曲的凹陷部表面730对准，使得外侧728移动靠近弯曲的表面730或靠在弯曲的表面730上滑动。在一些实施方式中，外侧728被定位成靠近弯曲的表面730(例如，在非限制性示例中相隔5-10微米)，但是不接触旋转位置中的表面730或靠在表面730上滑动。在另一些实施方式中，外侧728接触旋转位置中的相关联的弯曲表面730，并且靠在弯曲表面730上滑动。这种接合的任一个形式在一些实施方式中能够有助于减少或防止相关联的联接构件702和704围绕轴线G的扭转挠曲，例如，其中弯曲的侧面和表面可以接触以防止或减少这种扭转挠曲，并且/或者基于止动构件及其凹陷部的弯曲表面728和730的位置，能够有助于引导构件的旋转。

另外，接收构件734和736能够被分别附接到凹陷部724和726内的联接构件702。接收构件734和736被分别定位在止动构件720和722的路径内，以接触相关联的止动构件720和722的前缘，并且阻止止动构件的运动。因此，每个止动构件和接收构件限制连接的联接构件在围绕轴线H的旋转自由度的一个方向的运动。在另一些实施方式中，止动构件和/或接收构件也能够或替代地被定位在腕机构的不同位置处，以类似地限制围绕轴线H的旋转自由度的运动，如在端部表面740上。例如，止动和/或接收构件能够被形成为单一的材料件的部分，所述单一的材料件形成联接构件702和704和挠曲件700，例如，单一的零件的部分被切割以形成止动和/或接收构件。

图7B示出联接构件已经以旋转自由度围绕轴线H旋转后的图7A中的联接构件702和704以及挠曲件700。如所示，挠曲件700已经挠曲以适应该运动，其中挠曲件的节段710和712已经在相对于图7A所示的未挠曲的中性状态的位置和/或定向中被改变。挠曲件700的中心部分750中的节段710和712已经被挠曲多于位于更靠近挠曲件700的两个端部的节段。联接构件702和704已经沿所示的方向旋转由止动构件720允许的最大量，其中止动构件720已经接合接收构件734。

在一些实施方式中，腕机构的元件，如联接构件和挠曲件节段能够使用有限元分析被建模，以确定挠曲件700的长度、节段710和712的尺寸和数量，以及多少挠曲件要被延伸进联接构件702和704的凹陷部714和716中，从而在旋转自由度中获得期望的范围，以及在挠曲件的节段中获得期望的挠曲量。节段710的数量越多，每个节段各自需要的挠曲就越少，并且在最大挠曲的中心部分需要越少的挠曲量。例如，一些材料可具有较小的能力挠曲或可由于被挠曲而磨损，并且如果挠曲件由这种材料制成，则更多数量的节段710(例如，更短的宽度)能够被使用。在所示的挠曲件实施方式中，自由度中旋转运动的整个范围大约为44度。在另一些实施方式中，通过改变止动构件720与720和/或接收构件734和736的位置、尺寸和/或形状能够使该范围更大或更小。

当以旋转自由度移动联接构件702和704时，止动构件720的弯曲的侧面接合图7B中其相关联的凹陷部724的相应的侧面。该接合能够有助于引导联接构件的旋转运动。另外，该接合能够防止或减少联接构件702和704围绕纵向轴线G的不期望的扭转挠曲，因为接合的止动构件720和凹陷部724的表面能够接触和阻挡或减少该运动。这允许联接构件702和704通过挠曲件(如挠曲件700)被联接在一起，而不需要附加的连接部、联动装置或用于稳定性的张力。

在一些实施方式中，止动构件720和722的弯曲的表面728和凹陷部724的相关联的凹陷部表面730能够被切割，使得这些表面朝向圆柱形联接构件的中心被对准，例如，大致朝向轴线G。在另一些实施方式中，这些平面能够以其它取向被切割。例如，能够制成偏轴切口，使得表面728和730平行于或大致平行于纵向轴线G。一些实施方式能够提供表面的成角度的切口，使得表面728和730相对于线性方向从切口位置朝向纵向轴线G倾斜。在一些实施方式中，这种偏轴和/或倾斜的侧表面可进一步减少联接构件702和704相对于彼此围绕轴线G的扭转偏转，因为当彼此接合时，表面728和730能够相对于那些偏转更坚固地锁定在一起。

图8是类似于图7A和图7B中的挠曲件700的挠曲件800的另一个实施方式的示例。挠曲件800在节段802的S-配置中被类似地配置。在这个示例中，节段802由比图7A和图7B中示出的缺口长度更小的缺口804分开，并且已经在腕机构材料中被精确地激光切割。

尽管已经根据所示示例描述本实施例，本领域技术人员将容易地认识到，能够存在对实施例的变化，并且那些变化在本公开的精神和范围内。因此，在不偏离随附权利要求的精神和范围的情况下，本领域技术人员能够做出许多修改。

Claims (21)

1.一种外科手术器械，其包括：

端部执行器；以及

耦接到所述端部执行器的单一的腕机构，所述单一的腕机构由单件材料形成并且向所述端部执行器提供至少一个自由度，其中所述单一的腕机构包括：

多个联接的联接构件；

一个或更多挠曲件，其中所述挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链，每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使所述相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，以向所述端部执行器提供相关联的自由度；以及

至少一个止动构件，其耦接到相关联的相邻联接构件之间的所述联接构件中的一个，其中所述至少一个止动构件被配置为响应所述联接构件相对于彼此被旋转预定量而接合所述相关联的联接构件的相对侧端部中的相关联的接收凹陷部。

2.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中每个联接构件是环形的，并且大致是圆柱形的。

3.根据权利要求2所述的外科手术器械，其中所述联接构件被串联联接，并且其中每个圆柱形联接构件的每个纵向轴线在所述一个或更多挠曲件的未挠曲状态下被大致对准。

4.根据权利要求2所述的外科手术器械，其中所述腕机构向所述端部执行器提供至少两个自由度，其中所述自由度中的第一自由度围绕俯仰轴线，并且所述自由度中的第二自由度围绕偏转轴线，所述偏转轴线与所述俯仰轴线不平行并且与延伸穿过所述腕机构的纵向轴线不平行。

5.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中每个联接构件通过所述一个或更多挠曲件中的至少一个被联接到其它联接构件中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述一个或更多挠曲件中的每一个耦接在两个相关联的圆柱形联接构件的相对的端侧之间。

7.根据权利要求2所述的外科手术器械，其中所述一个或更多挠曲件中的每一个允许所述相关联的联接构件之间的围绕大致垂直于纵向轴线延伸的旋转轴线的相对旋转运动，所述纵向轴线延伸穿过所述相关联的联接构件中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述一个或更多挠曲件中的每一个提供弹簧力到由所述挠曲件连接的所述相关联的联接构件。

9.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述多个节段是以S-模式连接的线性节段。

10.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述一个或更多挠曲件包括连接所述联接构件中的两个的两个挠曲件，所述两个挠曲件在所述相关联的圆柱形联接构件中的每一个的纵向轴线的大致相对侧上连接所述相关联的联接构件。

11.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述相关联的联接构件中的每一个具有沿远离所述连接的联接构件的方向渐缩的锥形端部部分，从而允许所述相关联的联接构件之间的所述旋转运动。

12.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述至少一个止动构件被配置为防止所述相关联的联接构件之间的所述旋转运动超出预定的角度范围。

13.根据权利要求1所述的外科手术器械，其中所述至少一个止动构件与所述相关联的接收凹陷部的接合被配置为引导所述相关联的联接构件之间的所述旋转运动并且减少所述相关联的联接构件围绕延伸通过所述相关联的联接构件中的至少一个的纵向轴线的扭转挠曲。

14.根据权利要求1所述的外科手术器械，其还包括：

力传送元件，其耦接到所述腕机构，从而通过以至少一个自由度旋转至少一个联接构件而允许主动移动所述端部执行器；以及

耦接到所述力传送元件的致动器。

15.根据权利要求14所述的外科手术器械，其中所述力传送元件包括一个或更多电缆。

16.根据权利要求1所述的外科手术器械，其还包括：

耦接到所述腕机构的轴；以及

管，其沿所述轴向下延伸通过所述腕机构，并延伸到所述端部执行器，所述管可操作以提供用于移动材料到所述端部执行器或从所述端部执行器移动材料的通道。

17.一种用于外科手术器械的腕机构，所述腕机构包括：

联接在一起的多个联接构件；

一个或更多挠曲件，每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使所述相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，其中所述一个或更多挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链；以及

至少一个止动构件，其耦接到相关联的相邻联接构件之间的所述联接构件中的一个，其中所述至少一个止动构件被配置为响应所述联接构件相对于彼此被旋转预定量而接合所述相关联的联接构件的相对侧端部中的相关联的接收凹陷部，

其中所述多个联接构件、所述至少一个止动构件和一个或更多挠曲件由单件材料形成，并且

其中所述腕机构在所述腕机构的端部之间提供至少一个自由度。

18.根据权利要求17所述的腕机构，其中每个联接构件是环形的，并且大致是圆柱形的，并且其中所述一个或更多挠曲件中的每一个允许所述相关联的联接构件之间的围绕旋转轴线的相对旋转运动，所述旋转轴线大致垂直于延伸穿过所述相关联的联接构件中的至少一个的纵向轴线延伸。

19.根据权利要求17所述的腕机构，其中所述多个节段是以S-模式连接的线性节段。

20.一种提供用于外科手术器械的腕机构的方法，所述方法包括：

通过切割单件材料的部分提供联接在一起的多个联接构件；

通过切割所述单件材料的部分提供一个或更多挠曲件，其中所述一个或更多挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链，每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使所述相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动；并且

提供耦接到相关联的相邻联接构件之间的所述联接构件中的一个的至少一个止动构件，其中响应所述联接构件相对于彼此被旋转预定量，所述至少一个止动构件接合所述相关联的联接构件的相对侧端部中的相关联的接收凹陷部，

其中所述腕机构在所述腕机构的端部之间提供至少一个自由度。

21.一种用于外科手术器械的腕机构，所述腕机构包括：

联接在一起的多个联接构件；

一个或更多挠曲件，每个挠曲件连接相关联的相邻联接构件，并且使所述相关联的联接构件能够相对于彼此旋转运动，其中所述一个或更多挠曲件中的至少一个包括连接的多个节段的链；以及

至少一个止动构件，其耦接到相关联的相邻联接构件之间的所述联接构件中的一个，其中所述至少一个止动构件被配置为防止所述相关联的联接构件之间的所述旋转运动超出预定角度范围，其中所述至少一个止动构件被提供在一个联接构件上，并且被配置为响应所述联接构件相对于彼此被旋转预定量而接合所述相关联的联接构件的相对侧端部中的接收凹陷部，

其中所述多个联接构件、所述至少一个止动构件和一个或更多挠曲件由单件材料形成，并且

其中所述腕机构在所述腕机构的端部之间提供至少一个自由度。