具有机器人系统的控制单元和遥感器之间的无线通信的外科器械

摘要

本发明涉及一种与机器人系统一起使用的外科器械，所述外科器械具有控制单元和轴部分，所述轴部分包括附接到所述机器人系统的一部分的细长导电构件。所述细长构件能够将来自所述机器人系统的控制运动传输到端部执行器。

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请是提交于2007年1月10日的名称为“Surgical Instrument  With Wireless Communication Between Control Unit and Remote Sensor”的美 国专利申请序列No.11/651,807，和美国专利公开No.US2008/0167672A1 的部分继续申请，并且要求这些专利申请的权益，其全部公开内容据此以 引用的方式并入，并且与如下美国专利申请相关，它们各自的全部内容也 以引用的方式并入本文：

(1)提交于2007年1月10日的美国专利申请序列No.11/651,715， Giordano等人的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITH  WIRELESS COMMUNICATION BETWEEN CONTROL UNIT AND  SENSOR TRANSPONDERS”的美国专利申请公开No.US- 2008/0167522；

(2)提交于2007年1月10日的美国专利申请序列No.11/651,806，J. Giordano等人的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITH  ELEMENTS TO COMMUNICATE BETWEEN CONTROL UNIT  AND END EFFECTOR”的美国专利申请公开No.US- 2008/0167671；

(3)提交于2007年1月10日的美国专利申请序列No.11/651,768，现 为F.Shelton等人的名称为“PREVENTION OF CARTRIDGE  REUSE IN A SURGICAL INSTRUMENT”的美国专利No. 7,721,931；

(4)提交于2007年1月10日的美国专利申请序列No.11/651,771，现 为J.Swayze等人的名称为“POST-STERILIZATION  PROGRAMMING OF SURGICAL INSTRUMENTS”的美国专利 No.7,738,971；

(5)提交于2007年1月10日的美国专利申请序列No.11/651,788，现 为F.Shelton等人的名称为“INTERLOCK AND SURGICAL  INSTRUMENT INCLUDING SAME”的美国专利No.7,721,936； 以及

(6)提交于2007年1月10日的美国专利申请序列No.11/651,785，F. Shelton等人的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITH  ENHANCED BATTERY PERFORMANCE”的美国专利申请公开 No.US-2008/0167644。

背景技术

内窥镜式外科器械通常优于传统的开放式外科装置，因为较小切口往 往会减少术后恢复时间和并发症。因此，已开始大量开发一系列的内窥镜 式外科器械，所述内窥镜式外科器械适用于穿过套管针的插管在所需手术 部位精确放置远侧端部执行器。这些远侧端部执行器以多种方式接合组织 以实现诊断或治疗效果（如，直线切割器、抓紧器、切割器、缝合器、施 夹器、进入装置、药物/基因治疗递送装置以及利用超声、射频、激光等的 能量装置）。

已知的外科缝合器包括同时在组织中造出纵向切口并在切口的相对侧 上施放成排的钉的端部执行器。端部执行器包括一对协同工作的钳口构 件，如果意图将所述器械用于内窥镜式或腹腔镜式应用，则所述钳口构件 能够穿过插管通道。钳口构件之一容纳钉仓，该钉仓具有横向间隔开的至 少两排钉。另一钳口构件限定砧座，所述砧座具有与仓中的钉排对齐的钉 成形凹坑。器械包括多个往复式楔形件，当朝远侧驱动时，所述多个往复 式楔形件穿过钉仓中的开口并且接合支撑钉的驱动器，以使钉朝着砧座击 发。

适于内窥镜式应用的外科缝合器的例子在美国专利No.5,465,895中有 所描述，该专利公开了具有独特的闭合和击发动作的直线切割器。临床医 生使用该装置能够在组织上闭合钳口构件，以在击发之前定位组织。一旦 临床医生确定钳口构件适当地抓持了组织，临床医生即可使用单击发冲程 击发外科缝合器，从而切断和缝合组织。同时进行切断和缝合避免了当利 用分别仅用于切断和缝合的不同外科工具依次执行此类动作时可能产生的 并发症。

能够在击发前靠拢组织的一个具体优点是，临床医生能够通过内窥镜 检查是否已获得要进行切割的所需位置，包括足够量的组织是否已被捕集 在相对的钳口之间。另外，相对的钳口可以被拉拢到一起，尤其是在它们 的远端处收聚，因此不能在切断的组织中有效地形成闭合钉。在另一个极 端，过量的组织被夹持可能引起粘合和不完全击发。

每代内窥镜式缝合器/切割器的复杂性和功能持续提高。其主要原因之 一是寻找更低的击发力(FTF)，以达到所有或绝大多数外科医生能够操作的 水平。降低FTF的一个已知解决方案是使用CO2或电动马达。这些装置比 不上传统的手动装置，但有很多不同的原因。外科医生通常倾向于受到与 端部执行器形成钉时受到的力分布成比例的力分布，以确保切割/缝合循环 完成，其上限在大多数外科医生的能力之内（通常约15-30磅）。他们通常 还希望保持对部署钉并且能够在装置的柄部受到的力太大的时候或出于一 些其他临床原因而停止的控制。

为了满足该需求，已经开发出所谓的“动力辅助”内窥镜式外科器 械，其中补充电源帮助器械的击发。例如，在一些动力辅助装置中，马达 为由使用者挤压击发触发器所输入的动力提供补充电力。此类装置能够提 供加载力反馈以及对操作者的控制，以减少需要操作者施加的击发力，以 完成切割操作。一个此类动力辅助装置在提交于2006年1月31日的 Shelton等人的名称为“Motor-driven surgical cutting and fastening instrument  with loading force feedback”的美国专利申请序列No.11/343,573（“‘573专 利申请”）中有所描述，该专利以引用的方式并入本文。

这些动力辅助装置通常包括纯机械内窥镜式外科器械不包括的其他部 件，例如传感器和控制系统。在外科器械中使用此类电子器件的一个挑战 是向传感器传送动力和/或数据以及从传感器传送动力和/或数据，尤其是外 科器械中存在自由旋转接头时。

发明内容

在一个整体方面，本发明涉及外科器械，例如内窥镜式或腹腔镜式器 械。根据一个实施例，外科器械包括端部执行器，该端部执行器包括至少 一个无源供能的传感器转发器。外科器械还包括具有连接到端部执行器的 远端的轴以及连接到轴的近端的柄部。柄部包括通过至少一个感应耦合与 传感器转发器连通的控制单元（如，微控制器）。另外，外科器械可包括 旋转接头，用于使轴旋转。在这种情况下，外科器械可包括位于轴内远离 旋转接头并且感应耦合至控制单元的第一感应元件，以及位于轴的远侧并 且感应耦合至至少一个传感器转发器的第二感应元件。第一感应元件和第 二感应元件可通过有线物理连接来连接。

这样，控制单元可与端部执行器中的转发器连通，无需通过复杂机械 接头，如旋转接头的直接有线连接，所述旋转接头可能难以保持此类有线 连接。此外，因为感应元件之间的距离可以是固定的和已知的，耦合可对 能量的感应传输最优化。另外，距离可以相对较短，以使得可使用相对较 低的动力信号，从而使器械的使用环境中的其他系统的干扰最小化。

在本发明的另一个整体方面，外科器械的导电轴可用作控制单元的天 线，向传感器转发器无线传送信号以及从传感器转发器无线传送信号。例 如，传感器转发器可位于端部执行器的非导电部件上或设置于端部执行器 的非导电部件中，例如塑料仓，从而使传感器与端部执行器和轴的导电部 件绝缘。此外，柄部中的控制单元可电联接至轴。那样，轴和/或端部执行 器可通过将来自控制单元的信号发射至传感器和/或通过接收来自传感器的 发射信号而用作控制单元的天线。此类设计尤其可用于具有复杂机械接头 （例如旋转接头）的外科器械，使其难以将传感器和控制单元之间的直接 有线连接用于传送数据信号。

在另一个实施例中，轴和/或端部执行器的部件可通过将信号发射至控 制单元并且接收来自控制单元的发射信号而用作传感器的天线。根据此类 实施例，控制单元与轴和端部执行器电绝缘。

在另一个整体方面，本发明涉及包括可编程控制单元的外科器械，该 控制单元可在器械包装和消毒后由编程装置编程。在一个此类实施例中， 编程装置可无线编程控制单元。控制单元可在编程操作期间通过来自编程 装置的无线信号无源供能。在另一个实施例中，无菌容器可包括连接接 口，使得当外科器械处于其消毒容器中时，编程单元可连接到外科器械。

在另一个整体方面，本发明的实施例涉及与具有控制单元和轴部分的 机器人系统一起使用的外科器械。细长导电构件附接到机器人系统的一部 分，并且能够传输来自机器人系统的控制运动。在各种实施例中，外科器 械包括端部执行器，该端部执行器能够操作地联接到细长导电构件，以接 收来自外科工具系统的控制运动，使得端部执行器内的至少一个传感器与 细长导电构件电绝缘，使得细长导电构件可将来自控制单元的通信信号无 线发射到至少一个传感器，并且可接收来自至少一个传感器的无线发射的 通信信号。

根据本发明实施例的另一个整体方面，提供了与具有控制单元的机器 人系统一起使用的外科器械。包括细长导电构件的轴部分附接到机器人系 统的一部分，并且在其中至少部分地容纳驱动轴。在各种实施例中，外科 器械包括能够操作地联接到细长导电构件和驱动轴以便接收来自机器人系 统的控制运动的端部执行器。端部执行器具有至少一个传感器，该传感器 与细长导电构件电绝缘，使得细长导电构件可将来自控制单元的通信信号 无线发射到至少一个传感器，并且可接收来自至少一个传感器的无线发射 的通信信号。

附图说明

本文以举例的方式结合以下附图描述了本发明的各种实施例，其中：

图1和2为根据本发明的各种实施例的外科器械的透视图；

图3-5为根据本发明的各种实施例的器械的端部执行器和轴的分解 图；

图6为根据本发明的各种实施例的端部执行器的侧视图；

图7为根据本发明的各种实施例的器械的柄部的分解图；

图8和9为根据本发明的各种实施例的柄部的局部透视图；

图10为根据本发明的各种实施例的柄部的侧视图；

图11、13-14、16和22为根据本发明的各种实施例的外科器械的透视 图；

图12和19为根据本发明的各种实施例的控制单元的方框图；

图15为根据本发明的各种实施例的包括传感器转发器的端部执行器的 侧视图；

图17和18示出了根据本发明的各种实施例的无菌容器中的器械；

图20为根据本发明的各种实施例的远程编程装置的方框图；

图21为根据本发明的各种实施例的包装器械的示意图；

图23为一个机器人控制器实施例的透视图；

图23A为操作地支撑本发明的多个外科工具实施例的机器人系统的一 个机器人外科臂车/操纵器的透视图；

图24为图23A中示出的机器人外科臂车/操纵器的侧视图；

图25为具有用于操作地支撑机器人操纵器的定位连杆的示例性的车结 构的透视图，该机器人操纵器可与本发明的各种外科工具实施例一起使 用；

图26为本发明的外科工具实施例的透视图；

图27为用于将各种外科工具实施例附接到机器人系统的适配器和工具 架布置的分解组件视图；

图28为图27中示出的适配器的侧视图；

图29为图27中示出的适配器的底视图；

图30为图27和图28的适配器的顶视图；

图31为图26的外科工具实施例的部分底部透视图；

图32为本发明的可进行关节运动的外科端部执行器实施例的一部分的 局部分解图；

图33为移除了工具安装外壳的图31的外科工具实施例的透视图；

图34为移除了工具安装外壳的图31的外科工具实施例的后部透视 图；

图35为移除了工具安装外壳的图31的外科工具实施例的前透视图；

图36为图35的外科工具实施例的部分分解透视图；

图37为图31的外科工具实施例的部分横截面侧视图；

图38为图37中示出的外科工具的一部分的放大剖视图；

图39为图31中示出的外科工具实施例的工具安装部分的一部分的分 解透视图；

图40为图39的工具安装部分的一部分的放大分解透视图；

图41为图31的外科工具的细长轴组件的一部分的局部剖视图；

图42为本发明的外科工具实施例的闭合螺母实施例的半部分的侧视 图；

图43为本发明的另一个外科工具实施例的透视图；

图44为图43的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的横截面侧视图，其中砧座处于打开位置并且闭合离合器组件处于中 间位置；

图45为图44中示出的外科端部执行器和细长轴组件的另一个横截面 侧视图，其中离合器组件接合于闭合位置；

图46为图44中示出的外科端部执行器和细长轴组件的另一个横截面 侧视图，其中离合器组件接合于击发位置；

图47是本发明的工具安装部分实施例的一部分的顶视图；

图48为本发明的另一个外科工具实施例的透视图；

图49为图48的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的横截面侧视图，其中砧座处于打开位置；

图50为图48的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的另一个横截面侧视图，其中砧座处于闭合位置；

图51为本发明的闭合驱动螺母和部分刀杆实施例的透视图；

图52是本发明的另一个工具安装部分实施例的顶视图；

图53为本发明的另一个外科工具实施例的透视图；

图54为图53的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的横截面侧视图，其中砧座处于打开位置；

图55为图54的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的另一个横截面侧视图，其中砧座处于闭合位置；

图56为本发明的外科工具实施例的安装衬圈实施例的剖视图，示出了 闭合驱动轴的刀杆和远端部分；

图57为图56的安装衬圈实施例的剖视图；

图58为本发明的另一个外科工具实施例的另一个工具安装部分实施例 的顶视图；

图58A为本发明的另一个外科工具实施例的齿轮布置的一部分的分解 透视图；

图58B为图58A中示出的齿轮布置的横截面透视图；

图59为采用了压力传感器布置的本发明的另一个外科工具实施例的外 科端部执行器和细长轴组件的一部分的横截面侧视图，其中砧座处于打开 位置；

图60为图59的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的另一个横截面侧视图，其中砧座处于闭合位置；

图61为与机器人系统的工具架部分相关的本发明的另一个外科工具实 施例的一部分的侧视图，其一些部件以横截面示出；

图62为与机器人系统的工具架部分相关的本发明的另一个外科工具实 施例的一部分的侧视图，其一些部件以横截面示出；

图63为本发明的另一个外科工具实施例的一部分的侧视图，其一些部 件以横截面示出；

图64为本发明的外科工具实施例的一部分的另一个外科端部执行器实 施例的一部分的侧视图，其一些部件以横截面示出；

图65为本发明的外科工具实施例的一部分的另一个外科端部执行器实 施例的一部分的侧视图，其一些部件以横截面示出；

图66为本发明的外科工具实施例的一部分的另一个外科端部执行器实 施例的一部分的侧视图，其一些部件以横截面示出；

图67为图66的端部执行器的一部分的放大剖视图；

图68为图66和67的端部执行器的一部分的另一个剖视图；

图69为本发明的另一个外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组 件的一部分的横截面侧视图，其中砧座处于打开位置；

图70为图69的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件的一 部分的放大横截面侧视图；

图71为图69和70的外科端部执行器和细长轴组件的一部分的另一个 横截面侧视图，其中砧座处于闭合位置；

图72为图69至71的外科工具实施例的外科端部执行器和细长轴组件 的一部分的放大横截面侧视图；

图73为本发明的外科工具实施例的工具安装部分实施例的顶视图；

图74为本发明的另一个外科工具实施例的透视组件视图；

图75为可以与本发明的各种外科工具实施例一起使用的一次性加载单 元布置的前透视图；

图76为图75的一次性加载单元的后部透视图；

图77为图75和76的一次性加载单元的底部透视图；

图78为可以与本发明的各种外科工具实施例一起使用的另一个一次性 加载单元实施例的底部透视图；

图79为图75至77中示出的一次性加载单元的安装部分的分解透视 图；

图80为本发明的外科工具实施例的一次性加载单元和细长轴组件实施 例的一部分的透视图，其中一次性加载单元处于第一位置；

图81为图80的一次性加载单元和细长轴组件的一部分的另一个透视 图，其中一次性加载单元位于第二位置；

图82为图80和81中一次性加载单元和细长轴组件实施例的一部分的 剖视图；

图83为图80至82中示出的一次性加载单元和细长轴组件实施例的另 一个剖视图；

图84为本发明的外科工具实施例的另一个一次性加载单元实施例和细 长轴组件实施例的一部分的局部分解透视图；

图85为本发明的外科工具实施例的另一个一次性加载单元实施例和细 长轴组件实施例的一部分的局部分解透视图；

图86为图85的一次性加载单元实施例和细长轴组件实施例的另一个 局部分解透视图；

图87为本发明的外科工具实施例的另一个工具安装部分实施例的顶视 图；

图88为本发明的另一个外科工具实施例的侧视图，其一些部件以横截 面示出并与机器人系统的机器人工具架相关；

图89为可结合本发明的各种外科工具实施例使用的外科端部执行器实 施例的分解组件视图；

图90为用于驱动在本发明的各种外科端部执行器实施例中使用的切割 器械的缆线驱动系统的一部分的侧视图；

图91为图90的缆线驱动系统和切割器械的顶视图；

图92为处于闭合位置的本发明的缆线驱动传动装置实施例的顶视图；

图93为处于中间位置的图92的缆线驱动传动装置实施例的另一个顶 视图；

图94为处于击发位置的图92和93的缆线驱动传动装置实施例的另一 个顶视图；

图95为处于图92中示出的位置的缆线驱动传动装置实施例的透视 图；

图96为处于图93中示出的位置的缆线驱动传动装置实施例的透视 图；

图97为处于图94中示出的位置的缆线驱动传动装置实施例的透视 图；

图98为本发明的另一个外科工具实施例的透视图；

图99为用于驱动在本发明的各种外科端部执行器实施例中使用的切割 器械的另一个缆线驱动系统实施例的一部分的侧视图；

图100为图99的缆线驱动系统实施例的顶视图；

图101为本发明的另一个外科工具实施例的工具安装部分实施例的顶 视图；

图102为本发明的另一个外科工具实施例的顶视剖视图；

图103为本发明的外科工具实施例的外科端部执行器实施例的一部分 的剖视图；

图104为图103的外科端部执行器沿着图103中的线104-104截取的横 截面端视图；

图105为部分以横截面示出的图103和104的外科端部执行器的透视 图；

图106为图103至105的外科端部执行器的一部分的侧视图；

图107为本发明的各种外科工具实施例的滑动件组件实施例的透视 图；

图108为图107的滑动件组件实施例和图106的一部分细长通道的剖 视图；

图109至114以图解法示出了在本发明的外科工具实施例中的钉的顺 序击发；

图115为本发明的外科端部执行器实施例的一部分的局部透视图；

图116为本发明的外科工具实施例的外科端部执行器实施例的一部分 的局部横截面透视图；

图117为滑动件组件轴向推进穿过其中的图116的外科端部执行器实 施例的另一个局部横截面透视图；

图118为本发明的另一个外科工具实施例的另一个滑动件组件实施例 的透视图；

图119为滑动件组件轴向推进穿过其中的图116和117中示出的外科 端部执行器实施例的一部分的局部顶视图；

图120为图119的外科端部执行器实施例的另一个局部顶视图，为了 清楚起见，已省略外科钉仓的顶部表面；

图121为图116和117中示出的外科端部执行器的旋转驱动器实施例 和钉推动器实施例的局部横截面侧视图；

图122为本发明的自动重新加载系统实施例的透视图，其中外科端部 执行器与其提取系统以提取方式接合；

图123为图122中示出的自动重新加载系统实施例的另一个透视图；

图124为图122和123中示出的自动重新加载系统实施例的横截面正 视图；

图125为图122至124中示出的自动重新加载系统实施例的另一个横 截面正视图，其中其提取系统从外科端部执行器中移除用过的外科钉仓；

图126为图122至125中示出的自动重新加载系统实施例的另一个横 截面正视图，示出了将新的外科钉仓加载到外科端部执行器中；

图127为本发明的另一个自动重新加载系统实施例的透视图，其一些 部件以横截面示出；

图128为图127的自动重新加载系统实施例的一部分的分解透视图；

图129为图128中示出的部分自动重新加载系统实施例的另一个分解 透视图；

图130为图127至129的自动重新加载系统实施例的横截面正视图；

图131为支撑其中的一次性加载单元的取向管实施例的剖视图；

图132为本发明的另一个外科工具实施例的透视图；

图133为本发明的外科工具实施例的关节运动接头实施例的局部透视 图；

图134为本发明的外科工具实施例的闭合管实施例的透视图；

图135为组装在图133的关节运动接头实施例上的图134的闭合管实 施例的透视图；

图136为本发明的外科工具实施例的工具安装部分实施例的一部分的 顶视图；

图137为图136的工具安装部分实施例中采用的关节运动驱动组件实 施例的透视图；

图138为本发明的另一个外科工具实施例的透视图；并且

图139为本发明的另一个外科工具实施例的透视图。

具体实施方式

本专利申请的申请人还拥有与本专利同一日期提交的以下专利申请， 这些专利申请各自的全部内容均以引用方式并入本文：

-名称为“Robotically-Controlled Disposable Motor Driven Loading  Unit”的美国专利申请序列No._____，代理人案卷号 END6213USCIP1/070330CIP1；

-名称为“Robotically-Controlled Endoscopic Accessory Channel”的 美国专利申请序列No.______，代理人案卷号 END5568USCIP2/100809CIP2；

-名称为“Robotically-Controlled Motorized Surgical Instrument”的美 国专利申请序列No.________，代理人案卷号 END6416USCIP1/080205CIP1；

-名称为“Robotically-Controlled Surgical Stapling Devices That  Produce Formed Staples Having Different Lengths”的美国专利申请 序列No.______，代理人案卷号END5675USCIP6/050504CIP6；

-名称为“Robotically-Controlled Motorized Cutting and Fastening  Instrument”的美国专利申请序列No.________，代理人案卷号 END6269USCIP1/070391CIP1；

-名称为“Robotically-Controlled Shaft Based Rotary Drive Systems For  Surgical Instruments”的美国专利申请序列No.____________，代 理人案卷号END6089USCIP1/070059CIP1；

-名称为“Robotically-Controlled Surgical Instrument Having Recording  Capabilities”的美国专利申请序列No.___________，代理 人案卷号END5773USCIP4/050698CIP4；

-名称为“Robotically-Controlled Surgical Instrument With Force  Feedback Capabilities”的美国专利申请序列No._____，代理 人案卷号END5773USCIP5/050698CIP5；

-名称为“Robotically-Driven Surgical Instrument With E-Beam  Driver”的美国专利申请序列No.______，代理人案卷号 END0908USCIP2/100810CIP2；

-名称为“Surgical Stapling Instruments With Rotatable Staple  Deployment Arrangements”的美国专利申请序列No._______，代 理人案卷号END7002USNP/110262。

现在将描述某些示例性实施例，以从整体上理解本文所公开的装置和 方法的结构、功能、制造和用途的原理。这些实施例的一个或多个实例在 附图中示出。本领域的普通技术人员将会理解，本文特别描述和在附图中 示出的装置和方法为非限制性的示例性实施例，并且本发明各种实施例的 范围仅由权利要求书限定。就一个示例性实施例进行图解说明或描述的特 征，可与其他实施例的特征进行组合。这种修改形式和变化形式旨在包括 在本发明的范围之内。

因此，本说明书通篇使用的短语“在各种实施例中”、“在一些实施 例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实 施例。此外，在一个或多个其他实施例中，可按照任何合适的方式组合一 个或多个实施例的具体特征、结构或特性。这种修改形式和变化形式旨在 包括在本发明的范围之内。

本发明的各种实施例整体上涉及具有至少一个遥感器转发器的外科器 械，以及用于将动力和/或数据信号从控制单元传送至一个或多个转发器的 装置。本发明可与任何类型的外科器械一起使用，该外科器械包括至少一 个传感器转发器，例如内窥镜式或腹腔镜式外科器械，但尤其可用于其中 器械的一些结构，例如自由旋转接头防止或换句话讲禁止使用与一个或多 个传感器的有线连接的外科器械。在描述系统的方面之前，其中本发明的 实施例可使用的一种类型的外科器械，内窥镜式缝合和切割器械（即，直 线切割器），首先以举例说明的方式描述。

图1和2描述了内窥镜式外科器械10，其包括柄部6、轴8以及在关 节运动枢轴14处可枢转地连接到轴8的进行关节运动的端部执行器12。端 部执行器12的正确放置和取向可通过柄部6上的控制件促进，包括(1)旋转 旋钮28，用于在轴8的自由旋转接头29处旋转闭合管（在下面结合图4-5 更详细地描述），从而旋转端部执行器12，以及(2)关节运动控制件16，以 实现端部执行器12围绕关节运动枢轴14的旋转关节运动。在图示实施例 中，端部执行器12能够充当用于夹持、切断和缝合组织的直线切割器，但 在其他实施例中，可使用不同类型的端部执行器，例如用于其他类型外科 器械的端部执行器，诸如抓紧器、切割器、缝合器、施夹器、进入装置、 药物/基因治疗装置、超声、射频或激光装置等。

器械10的柄部6可包括用于致动端部执行器12的闭合触发器18和击 发触发器20。应当理解，具有涉及不同手术任务的端部执行器的器械可具 有不同数量或类型的触发器或用于操作端部执行器12的其他合适的控制 件。端部执行器12示出为优选地通过细长轴8与柄部6分离。在一个实施 例中，器械10的临床医生或操作者可利用关节运动控制件16使端部执行 器12相对于轴8进行关节运动，如提交于2006年1月10日的Geoffrey C. Hueil等人的名称为“Surgical Instrument Having An Articulating End  Effector”的待审的美国专利申请序列No.11/329,020中更详细地描述，该 专利申请以引用的方式并入本文。

在该例子中，端部执行器12此外包括钉通道22和可枢转地平移的夹 紧构件，例如砧座24，所述钉通道和可枢转地平移的夹紧构件保持在确保 有效地缝合和切断被夹持在端部执行器12中的组织的间距处。柄部6包括 手枪式握把26，临床医生朝向该手枪式握把可枢转地牵拉闭合触发器18， 以将砧座24朝向端部执行器12的钉通道22夹持或闭合，从而夹持定位在 砧座24和通道22之间的组织。击发触发器20在闭合触发器18的外侧较远 处。一旦闭合触发器18锁定于闭合位置，击发触发器20便可朝向手枪式 握把26略微旋转，使其可被操作者使用一只手触及。然后，操作者可朝向 手枪式握把12可枢转地牵拉击发触发器20，以引起对端部执行器12中的 被夹持组织的缝合和切断。‘573专利申请描述了锁定和解锁闭合触发器18 的各种构型。在其他实施例中，可使用除砧座24之外的不同类型夹紧构 件，例如相对的钳口等。

应当理解，本文使用的术语“近侧”和“远侧”是以握持器械10的柄 部6的临床医生为参照的。因此，端部执行器12相对于更近侧的柄部6为 远侧。还应当理解，为方便和清楚起见，本文可结合附图使用空间术语例 如“竖直”和“水平”。然而，外科器械在多个取向和位置中使用，并且 这些术语并非意图进行限制，也并非绝对。

可首先致动闭合触发器18。一旦临床医生对于端部执行器12的定位感 到满意，临床医生即可将闭合触发器18拉回至其紧邻手枪式握把26的完 全闭合的锁定位置。然后可致动击发触发器20。当临床医生移除压力时， 击发触发器20返回打开位置（在图1和2中示出）。柄部6上，在该例子 中，柄部的手枪式握把26上的释放按钮30在按下时，可释放锁定的闭合 触发器18。

图3为根据各种实施例的端部执行器12的分解图。如图示实施例中所 示，端部执行器12可包括除了前述通道22和砧座24之外的切割器械32、 滑动件33、可移除地位于通道22中的钉仓34，以及螺旋状螺杆轴36。切 割器械32可以为例如刀。砧座24可在连接到通道22的近端的枢轴点25处 可枢转地打开和闭合。砧座24还可包括位于其近端的突出部27，所述突出 部插入机械闭合系统（下文中进一步描述）的部件以打开和闭合砧座24。 当闭合触发器18被致动时，即被器械10的使用者牵拉时，砧座24可围绕 枢轴点25枢转进入夹紧或闭合位置。如果对端部执行器12的夹紧符合要 求，操作者即可致动击发触发器20（如下面更详细地解释），使得刀32和 滑动件33沿着通道22在纵向上行进，从而切割被夹持在端部执行器12内 的组织。滑动件33沿着通道22的运动使得钉仓34的钉被驱动穿过切断的 组织并且抵靠闭合的砧座24，所述砧座使钉弯曲以紧固被切断的组织。名 称为“Surgical stapling instrument incorporating an E-beam firing mechanism” 的美国专利No.6,978,921提供了更多关于此类二冲程切割和紧固器械的详 细信息，该专利以引用的方式并入本文。滑动件33可以是仓34的一部 分，使得当刀32在切割操作后回缩时，滑动件33不会回缩。通道22和砧 座24可以由导电材料（例如金属）制成，使得它们可作为与端部执行器中 的一个或多个传感器连通的天线的一部分，如下文进一步描述。仓34可以 由非导电材料（例如塑料）制成，并且传感器可以连接到或设置在仓34 中，如下文进一步描述。

应该指出的是，虽然本文描述的器械10的实施例使用对切断的组织进 行缝合的端部执行器12，但是在其他实施例中，可使用用于对切断的组织 进行紧固或密封的不同技术。例如，也可使用利用射频能量或粘合剂来紧 固被切断的组织的端部执行器。授予Yates等人的名称为“Electrosurgical  Hemostatic Device”的美国专利No.5,709,680以及授予Yates等人的名称为 “Electrosurgical Hemostatic Device With Recessed And/Or Offset Electrodes” 的美国专利No.5,688,270公开了使用射频能量来紧固被切断的组织的切割 器械，该专利以引用的方式并入本文。授予Morgan等人的美国专利申请序 列No.11/267,811以及授予Shelton等人的美国专利申请序列No.11/267,363 公开了使用粘合剂来紧固被切断的组织的切割器械，该专利也以引用的方 式并入本文。因此，虽然本文的描述涉及切割/缝合操作等，但是应当认识 到，这仅是示例性实施例，并不旨在进行限制。也可以使用其他组织紧固 技术。

图4和5为根据各种实施例的端部执行器12和轴8的分解图，并且图 6为侧视图。如图示实施例所示出，轴8可包括通过枢转连接件44枢转地 连接的近侧闭合管40和远侧闭合管42。远侧闭合管42包括开口45，砧座 24上的突出部27插入该开口以便打开和闭合砧座24。设置于闭合管40、 42内部的可以是近侧脊管46。设置于近侧脊管46内部的可以是通过锥齿 轮组件52与次（或远侧）驱动轴50连通的主旋转（或近侧）驱动轴48。 次驱动轴50连接到接合螺旋状螺杆轴36的近侧传动齿轮56的传动齿轮 54。竖直锥齿轮52b可位于近侧脊管46远端中的开口57内并进行枢转。远 侧脊管58可用于包封次驱动轴50和传动齿轮54、56。总体来说，主驱动 轴48、次驱动轴50和关节运动组件（如，锥齿轮组件52a-c）有时在本文 中称为“主驱动轴组件”。闭合管40、42可以由导电材料（例如金属）制 成，使得其可以用作天线的一部分，如下文进一步描述。主驱动轴组件 （如，驱动轴48、50）的部件可以由非导电材料（例如塑料）制成。

定位在钉通道22远端的轴承38容纳螺旋状传动螺杆36，从而允许螺 旋状传动螺杆36相对于通道22自由旋转。螺旋状螺杆轴36可交接刀32的 螺纹开口（未示出），使得轴36的旋转引起刀32通过钉通道22向远侧或 向近侧（取决于旋转的方向）平移。因此，当主驱动轴48通过致动击发触 发器20而旋转时（如下面更详细地解释），锥齿轮组件52a-c引起次驱动 轴50旋转，继而由于接合传动齿轮54、56而引起螺旋状螺杆轴36旋转， 其引起刀32沿着通道22在纵向上行进，以切割夹持在端部执行器内的任 何组织。滑动件33可由例如塑料制成，并且可具有倾斜的远侧表面。当滑 动件33穿过通道22时，前倾表面可向上推动或驱动钉仓34中的钉穿过被 夹持的组织并抵靠砧座24。砧座24使钉弯曲，从而缝合切断的组织。当刀 32回缩时，刀32和滑动件33可脱离，从而使滑动件33保留在通道22的 远端处。

根据各种实施例，如图7至10所示出，外科器械可包括柄部6中的电 池64。图示实施例提供了关于端部执行器12中切割器械的部署和加载力的 使用者反馈。此外，实施例可利用由使用者回缩击发触发器18所提供的动 力对器械10提供动力（所谓的“动力辅助”模式）。如图示实施例中所示 出，柄部6包括通常组装在一起形成柄部6的外部的外部下侧件59、60和 外部上侧件61、62。柄部件59-62可由非导电材料，例如塑料制成。可在 柄部6的手枪式握把部26中提供电池64。电池64为设置在柄部6的手枪 式握把部26的上部中的马达65提供动力。电池64可根据任何合适的构造 或化学品进行构造，包括例如锂离子化学品，如LiCoO2或LiNiO2，镍金属 氢化物化学品等。根据各种实施例，马达65可以是具有大约5000RPM至 100,000RPM的最大转速的直流刷式驱动马达。马达64可驱动包括第一锥 齿轮68和第二锥齿轮70的90°锥齿轮组件66。锥齿轮组件66可驱动行星 齿轮组件72。行星齿轮组件72可包括连接到驱动轴76的小齿轮74。小齿 轮74可驱动配合的环形齿轮78，所述配合的环形齿轮通过驱动轴82驱动 螺旋齿轮鼓80。环84可以螺纹方式接合在螺旋齿轮鼓80上。因此，当马 达65旋转时，借助于插入的锥齿轮组件66、行星齿轮组件72和环形齿轮 78引起环84沿着螺旋齿轮鼓80行进。

柄部6还可包括与击发触发器20连通的马达运转传感器110，用于检 测击发触发器20何时被操作者朝向柄部6的手枪式握把部26拉动（或“闭 合”），从而致动端部执行器12进行切割/缝合操作。传感器110可以为比 例传感器，例如变阻器或可变电阻器。当击发触发器20被拉动时，传感器 110检测此运动，并发送电信号，所述电信号指示提供给马达65的电压 （或功率）。当传感器110为可变电阻器等时，马达65的转速可与击发触 发器20的运动量大致成比例。即，如果操作者仅少量牵拉或者闭合击发触 发器20，则马达65的转速相对较低。当完全拉动击发触发器20（或者处 于完全闭合位置）时，马达65的转速为其最大值。换句话讲，使用者越用 力牵拉击发触发器20，则施加到马达65上的电压就越大，从而转速就越 大。在另一个实施例中，例如，控制单元（下文中进一步描述）可根据来 自传感器110的输入将PWM控制信号输出到马达65，以控制马达65。

柄部6可包括邻近击发触发器20上部的中间柄部件104。柄部6还可 包括连接在中间柄部件104上的柱子与击发触发器20之间的偏置弹簧 112。偏置弹簧112可将击发触发器20偏置到其完全打开位置。这样，当 操作者释放击发触发器20时，偏置弹簧112将击发触发器20拉到其打开位 置，从而移除对传感器110的致动，并从而停止马达65的旋转。此外，凭 借偏置弹簧112，无论使用者在何时闭合击发触发器20，使用者都将受到 针对闭合操作的阻力，从而为使用者提供有关马达65所施加的旋转量的反 馈。另外，操作者可停止回缩击发触发器20，从而移除来自传感器100的 力，并从而停止马达65。由此，使用者可停止对端部执行器12的部署，从 而为操作者提供对切割/紧固操作进行控制的量度。

螺旋齿轮鼓80的远端包括驱动环形齿轮122的远侧驱动轴120，该环 形齿轮与小齿轮124配合。小齿轮124连接到主驱动轴组件的主驱动轴 48。这样，马达65的旋转引起主驱动轴组件旋转，这引起端部执行器12 的致动，如上所述。

以螺纹方式接合在螺旋齿轮鼓80上的环84可包括设置在开槽臂90的 狭槽88内的柱子86。开槽臂90具有开口92，所述开口在其相对端94容纳 连接在柄部外侧件59、60之间的枢轴销96。枢轴销96还被设置为通过击 发触发器20中的开口100和中间柄部件104中的开口102。

此外，柄部6可包括反向马达（或冲程结束传感器）130和止动马达 （或冲程开始）传感器142。在各种实施例中，反向马达传感器130可以是 位于螺旋齿轮鼓80远端处的限位开关，使得当环84到达螺旋齿轮鼓80的 远端时，以螺纹方式接合在螺旋齿轮鼓80上的环84接触并触发反向马达 传感器130。当反向马达传感器130被启动时，其向控制单元发送信号，该 控制单元向马达65发送信号以倒转其旋转方向，从而在切割操作之后撤出 端部执行器12的刀32。

止动马达传感器142可以是例如常闭限位开关。在各种实施例中，其 可以位于螺旋齿轮鼓80的近端处，使得当环84到达螺旋齿轮鼓80的近端 时，环84触发开关142。

在操作过程中，当器械10的操作者拉回击发触发器20时，传感器110 检测击发触发器20的部署，并且向控制单元发送信号，该控制单元向马达 65发送信号以使马达65例如以与操作者拉回击发触发器20的用力程度成 比例的速率正向旋转。马达65的正向旋转继而使行星齿轮组件72远端处 的环形齿轮78旋转，从而引起螺旋齿轮鼓80旋转，并引起以螺纹方式接 合在螺旋齿轮鼓80上的环84沿着螺旋齿轮鼓80向远侧行进。如上所述， 螺旋齿轮鼓80的旋转还驱动主驱动轴组件，这继而使得刀32部署在端部 执行器12中。即，使得刀32和滑动件33在纵向上穿过通道22，从而切割 被夹持在端部执行器12中的组织。另外，在使用缝合型端部执行器的实施 例中，使得端部执行器12的缝合操作发生。

在端部执行器12的切割/缝合操作完成时，螺旋齿轮鼓80上的环84将 已到达螺旋齿轮鼓80的远端，从而导致反向马达传感器130被触发，其向 控制单元发送信号，该控制单元向马达65发送信号以使马达65倒转其旋 转。这继而导致刀32回缩，并且还使螺旋齿轮鼓80上的环84移动回到螺 旋齿轮鼓80的近端。

中间柄部件104包括接合开槽臂90的后侧肩部106，如图8和9中最 佳地示出。中间柄部件104还具有接合击发触发器20的前移止挡件107。 开槽臂90的运动受到如上所述马达65的旋转的控制。当开槽臂90随着环 84从螺旋齿轮鼓80的近端行进至远端而沿逆时针方向旋转时，中间柄部件 104将自由地沿逆时针方向旋转。因此，随着使用者拉动击发触发器20， 击发触发器20将接合中间柄部件104的前移止挡件107，从而使中间柄部 件104沿逆时针方向旋转。然而，由于后侧肩部106接合开槽臂90，所以 中间柄部件104将仅能够沿逆时针方向旋转直到开槽臂90允许的距离。这 样，如果马达65应当出于某些原因停止旋转，则开槽臂90也将停止旋 转，并且使用者将不能够进一步拉动击发触发器20，因为由于开槽臂90， 中间柄部件104将不会自由地沿逆时针方向旋转。

用于通过回缩闭合触发器18而闭合（或夹紧）端部执行器12的砧座 24的示例性闭合系统的部件也在图7-10中示出。在图示实施例中，闭合系 统包括通过销251连接到闭合触发器18的轭250，所述销通过闭合触发器 18和轭250二者中的对齐开口插入。闭合触发器18围绕其枢转的枢轴销 252通过闭合触发器18中的另一个开口插入，该开口与销251插入通过闭 合触发器18的位置偏离。因此，闭合触发器18的回缩导致闭合触发器18 的上部沿逆时针方向旋转，其中轭250通过销251附接到该上部。轭250的 远端通过销254连接到第一闭合托架256。第一闭合托架256连接到第二闭 合托架258。总体来说，闭合托架256、258限定近侧闭合管40的近端（参 见图4）坐置并保持在其中的开口，使得闭合托架256、258的纵向运动引 起近侧闭合管40的纵向运动。器械10还包括设置在近侧闭合管40内部的 闭合杆260。闭合杆260可包括窗口261，柄部外部件中的一者（例如图示 实施例中的外部下侧件59）上的柱子263设置进该窗口中，以将闭合杆 260固定地连接到柄部6。这样，近侧闭合管40能够相对于闭合杆260在纵 向上移动。闭合杆260也可包括远侧衬圈267，其装配到近侧脊管46中的 腔体269中并通过顶盖271保持在其中（参见图4）。

在操作过程中，当轭250由于闭合触发器18的回缩而旋转时，闭合托 架256、258引起近侧闭合管40朝远侧移动（即，远离器械10的柄部末 端），这导致远侧闭合管42向远侧移动，从而导致砧座24围绕枢轴点25 旋转进夹紧或闭合位置。当闭合触发器18从锁定位置解锁时，引起近侧闭 合管40向近侧滑动，这导致远侧闭合管42向近侧滑动，这凭借突出部27 插入远侧闭合管42的窗口45中，从而引起砧座24围绕枢轴点25枢转进打 开或未夹紧位置。这样，通过回缩和锁定闭合触发器18，操作者便可以夹 紧在砧座24和通道22之间的组织，并且可在切割/缝合操作之后将闭合触 发器18从锁定位置解锁而松开组织。

控制单元（下文中进一步描述）可接收来自冲程结束传感器130和冲 程开始传感器142以及马达运行传感器110的输出，并且可根据输入控制 马达65。例如，当操作者在锁定闭合触发器18之后开始牵拉击发触发器 20时，致动马达运行传感器110。如果钉仓34存在于端部执行器12中，则 可闭合仓闭锁传感器，在这种情况下控制单元可向马达65输出控制信号， 引起马达65在正向方向旋转。当端部执行器12到达其冲程的尽头时，反 向马达传感器130将被启动。控制单元可接收来自反向马达传感器130的 该输出，并且引起马达65倒转其旋转方向。当刀32完全回缩时，止动马 达传感器开关142被启动，引起控制单元停止马达65。

在其他实施例中，可以使用通断型传感器，而不是比例型传感器 110。在此类实施例中，马达65的转速与操作者施加的力可能不成比例。 相反，马达65将通常以恒定速率旋转。但操作者将仍能感受到力反馈，因 为击发触发器20接合到齿轮传动系中。

器械10可包括端部执行器12中用于感测与端部执行器12相关的各种 状况的多个传感器转发器，例如用于确定钉仓34（或其他类型的仓，取决 于外科器械的类型）的状态，闭合和击发期间缝合器的前进等的传感器转 发器。传感器转发器可通过感应信号无源供能，如下文进一步描述，但在 其他实施例中，转发器可通过远程电源，例如端部执行器12中的电池提供 动力。一个或多个传感器转发器可包括例如磁阻、光学、机电、RFID、 MEMS、运动或压力传感器。这些传感器转发器可与控制单元300连通， 该控制单元可容纳于例如器械10的柄部6中，如图11中所示出。

如图12中所示出，根据各种实施例，控制单元300可包括处理器306 和一个或多个存储器单元308。通过执行存储于存储器308中的指令码，处 理器306可根据从各种端部执行器传感器转发器和其他一个或多个传感器 （例如马达运行传感器110、冲程结束传感器130和冲程开始传感器142） 接收的输入，控制器械10的各种部件，例如马达65或用户显示器（未示 出）。控制单元300可在器械10的外科使用期间通过电池64提供动力。控 制单元300可包括感应元件302（如，线圈或天线），以捡拾来自传感器转 发器的无线信号，如下文所详述。由充当接收天线的感应元件302接收的 输入信号可通过解调器310解调，并且通过解码器312解码。输入信号可 包括来自端部执行器12中的传感器转发器的数据，处理器306可使用该数 据控制器械10的各种方面。

为了将信号传输至传感器转发器，控制单元300可包括用于编码信号 的编码器316和用于根据调制方案调制信号的调制器318。感应元件302可 充当传输天线。控制单元300可使用任何合适的无线通信协议和任何合适 的频率（如，ISM频段）与传感器转发器连通。另外，控制单元300可通 过与来自传感器转发器的接收信号的频率范围不同的频率范围传输信号。 另外，虽然图12中仅示出了一个天线（感应元件302），但在其他实施例 中，控制单元300可具有单独的接收和传输天线。

根据各种实施例，控制单元300可包括微控制器、微处理器、现场可 编程门阵列(FPGA)、一个或多个其他类型的集成电路（如，RF接收器和 PWM控制器）和/或离散无源部件。控制单元还可以体现为例如系统芯片 (SoC)或系统级封装(SIP)。

如图11中所示出，控制单元300可容纳于器械10的柄部6中，并且 器械10的一个或多个传感器转发器368可位于端部执行器12中。为了向或 从端部执行器12中的传感器转发器368传送动力和/或传输数据，控制单元 300的感应元件302可感应耦合至定位在轴8内远离旋转接头29的次感应 元件（如，线圈）320。次感应元件320优选地与导电轴8电绝缘。

次感应元件320可通过导电绝缘线322连接到位于端部执行器12附近 的远侧感应元件（如，线圈）324，并且优选地相对远离关节运动枢轴14。 线322可由导电聚合物和/或金属（如，铜）制成，并且可具有足够的柔韧 性，使其可穿过关节运动枢轴14，并且不被关节运动损坏。远侧感应元件 324可感应耦合至例如端部执行器12的仓34中的传感器转发器368。转发 器368，如下文所详述，可包括用于感应耦合至远侧线圈324的天线（或线 圈）、用于接收和传输无线通信信号的传感器和集成控制电子器件。

转发器368可使用从远侧感应元件326接收的感应信号的动力的一部 分，为转发器368无源供能。一旦由感应信号充分供能，转发器368即可 通过(i)转发器368和远侧感应元件324之间的感应耦合，(ii)线322以及(iii) 次感应元件320和控制单元300之间的感应耦合将数据接收和传输至柄部6 中的控制单元300。这样，控制单元300在可能难以保持此类有线连接之 处，无需通过复杂机械接头如旋转接头29的直接有线连接和/或无需从轴8 至端部执行器12的直接有线连接，即可与端部执行器12中的转发器368连 通。此外，因为感应元件之间的距离（如，(i)转发器368和远侧感应元件 324，以及(ii)次感应元件320和控制单元300之间的间距）是固定的和已知 的，耦合可对能量的感应传输最优化。另外，距离可以相对较短，以使得 可使用相对较低的动力信号，从而使器械10的使用环境中的其他系统的干 扰最小化。

在图12的实施例中，控制单元300的感应元件302位于控制单元300 的相对近处。根据其他实施例，如图13中所示出，控制单元300的感应元 件302可以更靠近旋转接头29定位，使其更靠近次感应元件320，从而减 小此类实施例中感应耦合的距离。或者，控制单元300（从而感应元件 302）可以更靠近次感应元件320定位，以减小间距。

在其他实施例中，可使用多于或少于两个感应耦合。例如，在一些实 施例中，外科器械10可使用柄部6中的控制单元300与端部执行器12中的 转发器368之间的单个感应耦合，从而消除感应元件320、324和线322。 当然，在此类实施例中，由于柄部6中的控制单元300与端部执行器12中 的转发器368之间的距离更大，更强的信号是必须的。另外，可使用多于 两个感应耦合。例如，如果外科器械10具有多个复杂机械接头，在此情况 下其难以保持直接有线连接，则感应耦合可用于跨越每个此类接头。例 如，感应耦合器可用于旋转接头29的两侧和关节运动枢轴14的两侧，旋 转接头29远侧上的感应元件321通过线322连接到关节运动枢轴近侧的感 应元件324，并且线323连接关节运动枢轴14远侧上的感应元件325、 326，如图14中所示出。在该实施例中，感应元件326可与传感器转发器 368连通。

此外，转发器368可包括多个不同的传感器。例如，其可包括传感器 阵列。另外，端部执行器12可包括与远侧感应元件324（从而控制单元 300）连通的多个传感器转发器368。另外，感应元件320、324可以或不可 以包括铁氧体磁芯。如上所述，它们还优选地与器械10的导电外轴（或框 架）（如，闭合管40、42）绝缘，并且线322还优选地与外轴8绝缘。

图15为端部执行器12的示意图，其包括保持于或嵌入通道22远端处 仓34中的转发器368。转发器368可通过合适的粘结材料，例如环氧树脂 连接到仓34。在该实施例中，转发器368包括磁阻传感器。砧座24还包括 在其远端并且通常面向转发器368的永磁体369。在该示例性实施例中，端 部执行器12还包括连接到滑动件33的永磁体370。这允许转发器368检测 端部执行器12的打开/闭合（由于永磁体369随砧座24打开和闭合而远离 或靠近转发器移动）和缝合/切割操作的完成（由于作为切割操作的部分， 永磁体370随着滑动件33穿过通道22而朝向转发器368移动）二者。

图15还示出了钉仓34的钉380和钉驱动器382。如前面所述，根据各 种实施例，当滑动件33穿过通道22时，滑动件33驱动钉驱动器382，从 而驱动钉380进入保持在端部执行器12中被切断的组织，钉380抵靠砧座 24形成。如上所述，此类外科切割和紧固器械只是其中本发明可有利地采 用的一种类型的外科器械。本发明的各种实施例可用于任何类型的具有一 个或多个传感器转发器的外科器械。

在上述实施例中，电池64为器械10的击发操作（至少部分地）提供 动力。由此，器械可以是所谓的“动力辅助”装置。动力辅助装置的更多 详情和另外实施例在‘573专利申请中有所描述，该专利申请并入本文。然 而，应当认识到，器械10不必是动力辅助装置，并且这仅仅是可利用本发 明方面的装置类型的例子。例如，器械10可包括由电池64提供动力并且 由控制单元300控制的用户显示器（例如LCD或LED显示器）。来自端部 执行器12中的传感器转发器368的数据可显示在此类显示器上。

在另一个实施例中，器械10的轴8，包括例如近侧闭合管40和远侧闭 合管42，可通过将信号发射至传感器转发器368并且接收来自传感器转发 器368的发射信号总体上作为控制单元300的天线的部分。这样，至和来 自端部执行器12中的遥感器的信号可通过器械10的轴8传输。

近侧闭合管40可通过外部下侧件和上侧件59-62在其近端接地，所述 外部下侧件和上侧件可由非导电材料，例如塑料制成。近侧闭合管40和远 侧闭合管42内部的驱动轴组件部件（包括主驱动轴48和次驱动轴50）也 可由非导电材料，例如塑料制成。另外，端部执行器12的部件（例如砧座 24和通道22）可电联接至（或直接或间接电接触）远侧闭合管42，使它们 也可作为天线的部分。另外，传感器转发器368可定位成使其与作为天线 的轴8和端部执行器12的部件电绝缘。例如，传感器转发器368可定位在 仓34内，该仓可由非导电材料，例如塑料制成。因为轴8的远端（例如远 侧闭合管42的远端）和作为天线的端部执行器12的部分在距离上可相对 靠近传感器368，传输信号的动力可保持在低水平，从而使器械10的使用 环境中其他系统的干扰最小化或减小。

在此类实施例中，如图16中所示出，控制单元300可通过导电连接件 400（如，线）电联接至器械10的轴8，例如连接到近侧闭合管40。因 此，外轴8的部分，例如闭合管40、42可通过将信号发射至传感器368并 且接收来自传感器368的发射信号而充当控制单元300的天线的部分。控 制单元300接收的输入信号可通过解调器310解调并且通过解码器312解码 （参见图12）。输入信号可包括来自端部执行器12中的传感器368的数 据，处理器306可使用该数据控制器械10的各种方面，例如马达65或用户 显示器。

为了向或从端部执行器12中的传感器368传输数据信号，连接件400 可将控制单元300连接到器械10的轴8的部件，例如近侧闭合管40，该部 件可电连接到远侧闭合管42。远侧闭合管42优选地与遥感器368电绝缘， 该遥感器可定位在塑料仓34内（参见图3）。如前面所述，端部执行器12 的部件，例如通道22和砧座24（参见图3）可以是导电的，并且与远侧闭 合管42电接触，使得它们也可作为天线的部分。

由于轴8充当控制单元300的天线，控制单元300可与端部执行器12 中的传感器368连通，而无需直接有线连接。此外，因为轴8和遥感器368 之间的距离是固定的和已知的，动力水平可针对低水平最优化，从而使器 械10的使用环境中其他系统的干扰最小化。传感器368可包括通信电路， 用于将信号发射至控制单元300并且接收来自控制单元300的信号，如上 所述。通信电路可与传感器368集成。

在另一个实施例中，轴8和/或端部执行器12的部件可作为遥感器368 的天线。在此类实施例中，遥感器368电连接到轴（例如连接到远侧闭合 管42，该远侧闭合管可电连接到近侧闭合管40），并且控制单元300与轴 8绝缘。例如，传感器368可连接到端部执行器12的导电部件（例如通道 22），继而可连接到轴的导电部件（如，闭合管40、42）。或者，端部执 行器12可包括将遥感器368连接到远侧闭合管42的线（未示出）。

通常，外科器械，例如器械10，在使用之前进行清洁和消毒。在一个 消毒技术中，器械10置于闭合和密封容器280中，例如塑料或TYVEK容 器或袋，如图17和18中所示出。然后将容器和器械置于能够穿透该容器 的辐射区，例如γ辐射、X-射线或高能电子。辐射杀死器械10上和容器 280中的细菌。然后将消毒后的器械10保存在无菌容器280中。密封的无 菌容器280保持器械10无菌，直到其在医疗设施或一些其他使用环境中打 开。除辐射之外，还可使用消毒器械10的其他方法，例如环氧乙烷或蒸 汽。

当辐射例如γ辐射用于消毒器械10时，控制单元300的部件，尤其是 存储器308和处理器306可损坏并且变得不稳定。因此，根据本发明的各 种实施例，控制单元300可在器械10的包装和消毒后编程。

如图17中所示出，远程编程装置320可实现与控制单元300无线通 信，所述远程编程装置可以是手持装置。远程编程装置320可发射被控制 单元300接收的无线信号，以在编程操作期间对控制单元300编程并且为 控制单元300提供动力。这样，电池64不必在编程操作期间为控制单元 300提供动力。根据各种实施例，下载到控制单元300的编程代码的大小相 对较小，例如1MB或更小，以使得如果需要可使用具有相对较低数据传输 率的通信协议。另外，远程编程单元320可实现物理接近外科器械10，以 使得可使用低功率信号。

重新参见图19，控制单元300可包括感应线圈402，以捡拾来自远程 编程装置320的无线信号。当不由电池64提供动力时，所接收信号的部分 可被动力电路404用于为控制单元300提供动力。

由充当接收天线的线圈402接收的输入信号可通过解调器410解调， 并且通过解码器412解码。输入信号可包括编程指令（如，代码），其可 以存储于存储器308的非易失性存储部分中。当器械10处于操作过程中 时，处理器306可执行代码。例如，代码可使处理器306根据从传感器368 接收的数据将控制信号输出至器械10的各种子系统，例如马达65。

控制单元300还可包括非易失性存储器单元414，其包括由处理器306 执行的启动顺序码。当控制单元300在消毒后编程操作期间接收足够的来 自远程控制单元320的信号的动力时，处理器306可首先执行启动顺序码 （“启动加载器”）414，该代码可为处理器306加载操作系统。

控制单元300还可发送信号回到远程编程单元320，例如确认和握手信 号。控制单元300可包括用于编码随后发送至编程装置320的信号的编码 器416和用于根据调制方案调制信号的调制器418。线圈402可充当传输天 线。控制单元300和远程编程装置320可使用任何合适的无线通信协议 （如，蓝牙）和任何合适的频率（如，ISM频段）连通。另外，控制单元 300可通过与来自远程编程单元320的接收信号的频率范围不同的频率范围 传输信号。

图20为根据本发明的各种实施例的远程编程装置320的简化示意图。 如图20中所示出，远程编程单元320可包括主控制板230和升压天线板 232。主控制板230可包括控制器234、电源模块236和存储器238。存储 器238可存储控制器234的操作指令，以及传输到外科器械10的控制单元 300的编程指令。电源模块236可为远程编程装置320的部件提供来自内部 电池（未示出）或外部交流或直流电源（未示出）的稳定直流电压。

升压天线板232可包括耦合电路240，其通过例如I2C总线与控制器 234连通。耦合电路240可通过天线244与外科器械的控制单元300连通。 耦合电路240可处理用于通过控制单元传输的调制/解调和编码/解码操作。 根据其他实施例，远程编程装置320可具有离散调制器、解调器、编码器 和解码器。如图20中所示出，升压天线板232还可包括传输功率放大器 246、天线244的匹配电路248以及接收信号的滤波器/放大器249。

根据其他实施例，如图20中所示出，远程编程装置可通过例如USB 和/或RS232接口与计算机装置460例如PC或手提式电脑连通。在此类构 型中，计算装置460的存储器可存储要传输到控制单元300的编程指令。 在另一个实施例中，计算装置460能够通过无线传输系统将编程指令传输 至控制单元300。

此外，根据其他实施例，可使用电容耦合，而不是使用控制单元300 和远程编程装置320之间的感应耦合。在此类实施例中，与远程编程单元 320一样，控制单元300可具有板，而不是线圈。

在另一个实施例中，编程装置320可物理连接到控制单元300，而不是 使用控制单元300和远程编程装置320之间的无线通信连接件，而器械10 处于其无菌容器280中，以使得器械10保持无菌。图21为根据此类实施例 的包装器械10的示意图。如图22中所示出，器械10的柄部6可包括外部 连接接口470。当器械10包装于容器280中时，容器280还可包括与器械 10的外部连接接口470匹配的连接接口472。编程装置320可包括外部连接 接口（未示出），其可连接到容器280外部的连接接口472，从而提供编程 装置320和器械10的外部连接接口470之间的有线连接。

多年以来，已经开发出多种微创机器人（或“远程外科手术”）系统 以增加外科手术的灵活性，并允许外科医生以直观的方式对患者进行手 术。多个此类系统在以下美国专利中有所公开，所述各个美国专利全文以 引用的方式并入本文：名称为“Articulated Surgical Instrument For  Performing Minimally Invasive Surgery With Enhanced Dexterity and  Sensitivity”的美国专利No.5,792,135、名称为“Robotic Arm DLUS For  Performing Surgical Tasks”的美国专利No.6,231,565、名称为“Robotic  Surgical Tool With Ultrasound Cauterizing and Cutting Instrument”的美国专利 No.6,783,524、名称为“Alignment of Master and Slave In a Minimally  Invasive Surgical Apparatus”的美国专利No.6,364,888、名称为 “Mechanical Actuator Interface System For Robotic Surgical Tools”的美国专 利No.7,524,320、名称为“Platform Link Wrist Mechanism”的美国专利No. 7,691,098、名称为“Repositioning and Reorientation of Master/Slave  Relationship in Minimally Invasive Telesurgery”的美国专利No.7,806,891和 名称为“Surgical Tool With Writed Monopolar Electrosurgical End Effectors” 的美国专利No.7,824,401。然而，过去的多个此类系统已不能生成有效切 割和紧固组织所需量级的力。

图23示出了可结合图23A中示出的从属机械臂车1100类型使用的主 控制器1001的一个型式。主控制器1001和从属机械臂车1100以及它们各 自的部件和控制系统在本文中统称为机器人系统1000。此类系统和装置的 实例公开于美国专利No.7,524,320中，所述专利以引用的方式并入本文。 因而，除了可能必要的理解本发明的多种实施例和形式以外，本文将不详 细地描述此类装置的各个细节。众所周知，主控制器1001通常包括如下主 控制器（在图23中一般表示为1003）：在外科医生通过立体显示器1002 观察手术的同时，所述主控制器由外科医生抓持并在空中操控。主控制器 1001通常包括手动输入装置，所述手动输入装置优选地以多个自由度移动 并通常还具有用于致动工具（例如，用于闭合抓持锯、施加电势到电极 等）的致动手柄。

如在图23A中可见，在一种形式中，机械臂车1100能够致动多个外科 工具，一般称为1200。使用主控制器和机械臂车布置的各种机器人外科系 统和方法公开于名称为“Multi-Component Telepresence System and  Method”的美国专利No.6,132,368中，该专利的全部公开内容以引用的方 式并入本文。在各种形式中，机械臂车1100包括基座1002，在图示实施例 中，所述基座支撑有三个外科工具1200。在各种形式中，外科工具1200均 由一系列手动关节运动的连杆（一般称为装置接头1104）和机器人操纵器 1106支撑。本文示出的这些结构具有在机器人连杆的大部分之上延伸的护 盖。这些护盖可以是任选的，并且可在尺寸上有所限制或在一些实施例中 完全消除，以使用于操纵此类装置的伺服机构遇到的惯性最小化、限制移 动部件的体积以避免碰撞并且限制车1100的总重量。车1100将通常具有 适于在手术室之间搬运车1100的尺寸。车1100通常能够适于穿过标准的 手术室门并放置到标准的医院电梯上。在各种形式中，车1100可优选地具 有重量并包括轮（或其他运输）系统，所述轮系统允许由单个维护人员将 车1100定位在邻近手术台。

现在参见图24，在至少一种形式中，机器人操纵器1106可包括限制外 科工具1200的运动的连杆1108。在各种实施例中，连杆1108包括由旋转 接头以平行四边形布置方式联接在一起的刚性连接件，使得外科工具1200 围绕空间1110中的某一点旋转，如在公布的美国专利No.5,817,084中更完 整地描述，所述专利的全部公开内容以引用的方式并入本文。平行四边形 布置方式将旋转限制为围绕轴1112a（有时称为俯仰轴）枢转。支撑平行四 边形连杆的连接件可枢转地安装到装置接头1104（图23A）上，使得外科 工具1200进一步围绕轴1112b（有时称为偏航轴）旋转。俯仰轴1112a和 偏航轴1112b在远程中心1114处相交，所述远程中心沿着外科工具1200的 轴1208对齐。当由操纵器1106支撑时，外科工具1200可以具有另外的驱 动自由度，包括外科工具1200沿着纵向工具轴线“LT-LT”的滑动运动。 当外科工具1200沿着工具轴线LT-LT相对于操纵器1106滑动（箭头 1112c）时，远程中心1114相对于操纵器1106的基座1116保持固定。从 而，使整个操纵器总体上发生移动以重新定位远程中心1114。操纵器1106 的连杆1108由一系列的马达1120驱动。这些马达响应于控制系统处理器 的命令而主动移动连杆1108。如将在下文中进一步详细描述，马达1120还 用于操纵外科工具1200。

图25中示出了可供选择的装置接头结构。在该实施例中，外科工具 1200由两个组织操纵工具之间的可供选择的操纵器结构1106'支撑。本领域 的普通技术人员将会知道本发明的各种实施例可以包括多种可供选择的机 器人结构，包括描述于名称为“Automated Endoscope System For Optimal  Positioning”的美国专利No.5,878,193中的那些，该专利的全部内容以引用 的方式并入本文。另外，虽然结合外科工具1200和主控制器1001之间的 通信在本文中初步描述了机器人部件和机器人外科系统的处理器之间的数 据通信，应当理解，类似的通信可发生在操纵器、装置接头、内窥镜或其 他图像捕获装置等的电路和机器人外科系统的处理器之间，所述机器人外 科系统的处理器用于部件兼容性确认、部件类型识别、部件校正（例如偏 移等）通信、部件与机器人外科系统的联接确认等。

图26中示出了非常适于与机器人系统1000一起使用的示例性的非限 制性外科工具1200，所述机器人系统具有操作地联接到主控制器1001的工 具驱动组件1010（图27），所述主控制器可通过操作者（即，外科医生） 的输入来运行。如在图中可见，外科工具1200包括外科端部执行器2012， 所述端部执行器包括直线切割器。在至少一种形式中，外科工具1200通常 包括细长轴组件2008，所述细长轴组件具有通过关节运动接头2011联接在 一起的近侧闭合管2040和远侧闭合管2042。外科工具1200通过工具安装 部分（一般称为1300）操作地联接到操纵器。外科工具1200还包括将工具 安装部分1300机械地且电力地联接到操纵器的接口1230。接口1230的一 种形式在图27-31中示出。在各种实施例中，工具安装部分1300包括工具 安装板1302，所述工具安装板操作地支撑多个（图31中示出了四个）可旋 转主体部分、从动盘或从动元件1304，所述每个从动盘或从动元件均包括 从从动元件1304的表面延伸的一对销1306。一个销1306比相同从动元件 1304上的其他销1306更靠近每个从动元件1304的旋转轴，这有助于确保 从动元件1304的正向角对齐。接口1230包括能够与安装板1302以安装方 式接合的适配器部分1240，如将在下文中进一步描述。适配器部分1240可 包括一系列电连接销1242（图29），所述电连接销可通过工具安装部分 1300中的电路板联接到存储器结构。虽然结合机械耦合元件、电耦合元件 和磁力耦合元件在本文描述了接口1230，但应当理解，可使用多种遥测形 式，包括红外、感应耦合等。

如在图27-30中可见，适配器部分1240通常包括工具侧1244和夹持器 侧1246。在各种形式中，将多个可旋转主体1250安装到浮动板1248，所 述浮动板相对于垂直于适配器1240主表面的周围适配器结构具有限定的运 动范围。当沿着工具安装部分外壳1301的侧面致动杠杆1303时（参见图 26），浮动板1248的轴向运动有助于使可旋转主体1250从工具安装部分 1300脱离。可采用其他机构/布置以可释放的方式将工具安装部分1300联 接到适配器1240。在至少一种形式中，通过弹性径向构件将可旋转主体 1250弹性地安装到浮动板1248，所述弹性径向构件围绕可旋转主体1250 延伸到周边凹痕中。可旋转主体1250可通过偏转这些弹性结构相对于板 1248轴向运动。当设置在第一轴向位置（朝工具侧1244）时，可旋转主体 1250自由旋转而没有角度限制。然而，当可旋转主体1250朝工具侧1244 轴向运动时，突出部1252（从可旋转主体1250径向延伸）横向接合浮动板 上的棘爪以便限制可旋转主体1250围绕其轴线的角旋转。当驱动销1272 将可旋转主体1250推动到受限的旋转位置直到销1234与开口1256’对齐 （并滑动到其中）时，可使用该受限的旋转以有助于可旋转主体1250与机 器人系统1000的对应工具架部分1270的驱动销1272驱动接合。可旋转主 体1250的工具侧1244上的开口1256和夹持器侧1246上的开口1256’能够 使工具安装部分1300的从动元件1304（图31）与工具架1270的驱动元件 1271准确对齐。有关从动元件1304的内侧和外侧销1306如上所述，开口 1256,1256’位于相距其各自的可旋转主体1250的旋转轴线不同的距离处， 以确保与之要达到的位置不呈180度对齐。另外，每个开口1256略微径向 伸长，以适当地容纳周边方向上的销1306。这使得销1306在开口1256、 1256’内径向滑动并适应工具1200和工具架1270之间的一些轴偏差，同时 使驱动元件和从动元件之间的任何角偏差和角侧隙最小化。工具侧1244上 的开口1256与夹持器侧1246上的开口1256’（以虚线示出）成约90度的 偏移，如在图30中明显可见。

各种实施例还可包括位于适配器1240夹持器侧1246上的一系列电连 接器销1242，并且适配器1240的工具侧1244可包括狭槽1258（图30）以 用于容纳工具安装部分1300的销阵列（未示出）。除了在外科工具1200 和工具架1270之间传输电信号之外，可通过适配器1240的电路板将这些 电连接器中的至少一些联接到适配器存储器装置1260（图29）。

可使用可拆卸的闩锁布置1239以可释放的方式将适配器1240附连到 工具架1270。如本文所用，术语“工具驱动组件”在用于机器人系统1000 的上下文中时至少涵盖适配器1240和工具架1270的各种实施例，并且其 在图27中一般称为1010。例如，如在图27中可见，工具架1270可包括第 一闩锁销布置1274，所述第一闩锁销布置的尺寸设定成容纳在设置于适配 器1240中相应的连接叉狭槽1241中。另外，工具架1270还可包括第二闩 锁销1276，所述第二闩锁销的尺寸设定成保持在适配器1240中相应的闩锁 连接叉1243中。参见图29。在至少一种形式中，闩锁组件1245可运动地 支撑在适配器1240上，并且能够在第一闩锁位置和未闩锁位置之间偏置， 在第一闩锁位置中，闩锁销1276保持在各自的闩锁连接叉1243中，在未 闩锁位置中，第二闩锁销1276可进入闩锁连接叉1243或从中移除。使用 弹簧（未示出）以将闩锁组件偏置到闩锁位置。适配器1240工具侧1244 上的凸缘可滑动地容纳工具安装外壳1301的横向延伸的突出部。

然后转到图31-38，在至少一个实施例中，外科工具1200包括外科端 部执行器2012，在该实例中，所述外科端部执行器此外包括至少一个部件 2024，所述部件相对于至少一个其他部件2022在第一位置和第二位置之间 响应于施加至其上的各种控制运动而选择性地运动，如将在下文中进一步 详细地描述。在各种实施例中，部件2022包括能够操作地支撑其中的外科 钉仓2034的细长通道2022，并且部件2024包括可枢转地平移的夹紧构 件，例如砧座2024。外科端部执行器2012的各种实施例能够使砧座2024 和细长通道2022保持在确保有效缝合和切断夹持在外科端部执行器2012 中的组织的间距处。如在图37中可见，外科端部执行器2012还包括切割 器械2032和滑动件2033。例如，切割器械2032可以为刀。外科钉仓2034 操作地容纳其中支撑在可移动的钉驱动器（未示出）上的多个外科钉（未 示出）。当切割器械2032朝远侧驱动穿过外科钉仓2034中居中设置的狭 槽（未示出）时，其也向远侧推动滑动件2033。当滑动件2033朝远侧驱动 时，其“楔形”构型接触可移动的钉驱动器并朝闭合砧座2024竖直驱动钉 驱动器。当外科钉被驱动到位于砧座2024下侧的成形表面时，形成外科 钉。滑动件2033可以是外科钉仓2034的一部分，使得当切割器械2032在 切割操作后回缩时，滑动件2033不会回缩。砧座2024可在位于细长通道 2022的近端的枢轴点2025处枢转地打开和闭合。砧座2024还可包括位于 其近端的突出部2027，所述突出部与机械闭合系统（下文中进一步描述） 的部件相互作用以利于砧座2024的打开。细长通道2022和砧座2024可以 由导电材料（例如金属）制成，使得它们可作为与端部执行器中的一个或 多个传感器连通的天线的一部分，如上所述。外科钉仓2034可以由非导电 材料（例如塑料）制成，并且传感器可连接到或设置在外科钉仓2034中， 也如上所述。

如在图31-38中可见，根据各种实施例，通过细长轴组件2008将外科 端部执行器2012附接到工具安装部分1300。如图示实施例所示，轴组件 2008包括关节运动接头（通常表示为2011），所述关节运动接头使外科端 部执行器2012能够选择性地围绕关节运动轴线AA-AA进行关节运动，所 述关节运动轴线AA-AA基本上横向于纵向工具轴线LT-LT。参见图32。 在其他实施例中，省略了关节运动接头。在各种实施例中，轴组件2008可 包括闭合管组件2009，所述闭合管组件包括通过枢转连接件2044枢转地连 接和操作地支撑在脊组件（一般描述为2049）上的近侧闭合管2040和远侧 闭合管2042。在图示实施例中，脊组件2049包括远侧脊部分2050，所述 远侧脊部分附接到细长通道2022并且可枢转地联接到近侧脊部分2052。闭 合管组件2009能够响应于施加至其上的致动运动在脊组件2049上轴向滑 动。远侧闭合管2042包括开口2045，砧座2024上的突出部2027插入到所 述开口中以当远侧闭合管2042在近侧方向“PD”上轴向运动时有利于砧座 2024的打开。闭合管2040、2042可以由导电材料（例如金属）制成，使得 其可以用作天线的一部分，如上所述。主驱动轴组件（如，驱动轴2048、 2050）的部件可以由非导电材料（例如塑料）制成。

在使用中，围绕纵向工具轴线LT-LT旋转外科端部执行器2012可能是 有利的。在至少一个实施例中，工具安装部分1300包括旋转的传输组件 2069，所述旋转的传输组件能够接收来自机器人系统1000的工具驱动组件 1010的对应的旋转输出运动，并将此旋转输出运动转化成旋转控制运动以 使细长轴组件2008（和外科端部执行器2012）围绕纵向工具轴线LT-LT旋 转。在各种实施例中，例如，近侧闭合管2040的近端2060通过向前的支 撑支架1309和同样可运动地支撑在工具安装板1302上的闭合滑动件2100 被旋转地支撑在工具安装部分1300的工具安装板1302上。在至少一种形 式中，旋转的传输组件2069包括管齿轮段2062，所述管齿轮段形成于（或 附接到）近侧闭合管2040的近端2060上，以通过操作地支撑在工具安装 板1302上的旋转齿轮组件2070操作地接合。如在图34中可见，在至少一 个实施例中，旋转齿轮组件2070包括旋转传动齿轮2072，当工具安装部分 1300联接到工具驱动组件1010时，所述旋转传动齿轮联接到工具安装板 1302的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件1304中的第一个。参见 图31。旋转齿轮组件2070还包括旋转从动齿轮2074，所述旋转从动齿轮 与管齿轮段2062和旋转传动齿轮2072以啮合的方式旋转地支撑在工具安 装板1302上。将来自机器人系统1000的工具驱动组件1010的第一旋转输 出运动施加到相应的从动元件1304，从而将引起旋转传动齿轮2072的旋 转。旋转传动齿轮2072的旋转最终引起细长轴组件2008（和外科端部执行 器2012）围绕纵向工具轴线LT-LT（图34中由箭头“R”表示）旋转。应 当理解，在一个方向上施加来自工具驱动组件1010的旋转输出运动将引起 细长轴组件2008和外科端部执行器2012围绕纵向工具轴线LT-LT在第一 方向上旋转，并且在相对的方向上施加旋转输出运动将引起细长轴组件 2008和外科端部执行器2012在相对于第一方向的第二方向上旋转。

在至少一个实施例中，通过在脊组件2049上沿着远侧方向“DD”使 闭合管组件2009轴向运动来实现砧座2024相对于钉仓2034的闭合。如上 所述，在各种实施例中，近侧闭合管2040的近端2060由闭合滑动件2100 支撑，所述闭合滑动件包括闭合传动装置（一般描述为2099）的一部分。 在至少一种形式中，闭合滑动件2100能够将闭合管2009支撑在工具安装 板1320上，使得近侧闭合管2040能够相对于闭合滑动件2100旋转并且随 闭合滑动件2100轴向行进。具体地讲，如在图39中可见，闭合滑动件 2100具有直立的突出部2101，所述直立的突出部延伸到近侧闭合管2040 的近端部分中的径向沟槽2063中。另外，如在图36和39中可见，闭合滑 动件2100具有延伸穿过工具安装板1302中的狭槽1305的突出部部分 2102。突出部部分2102能够保持闭合滑动件2100与工具安装板1302滑动 接合。在各种实施例中，闭合滑动件2100具有直立部分2104，所述直立部 分具有在其上形成的闭合齿条齿轮2106。闭合齿条齿轮2106能够与闭合齿 轮组件2110驱动接合。参见图36。

在各种形式中，闭合齿轮组件2110包括闭合正齿轮2112，所述闭合正 齿轮联接到工具安装板1302的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件 1304中的第二个。参见图31。因此，当工具安装部分1300联接到工具驱 动组件1010时，将来自机器人系统1000的工具驱动组件1010的第二旋转 输出运动施加到相应的第二从动元件1304上将引起闭合正齿轮2112的旋 转。闭合齿轮组件2110还包括与闭合正齿轮2112以啮合的方式而被支撑 的闭合减速齿轮组2114。如在图35和36中可见，闭合减速齿轮组2114包 括与闭合正齿轮2112以啮合的方式而被旋转地支撑的从动齿轮2116。闭合 减速齿轮组2114还包括与第二闭合传动齿轮2120啮合的第一闭合传动齿 轮2118，所述第二闭合传动齿轮与闭合齿条齿轮2106以啮合的方式而被旋 转地支撑在工具安装板1302上。因此，将来自机器人系统1000的工具驱 动组件1010的第二旋转输出运动施加到相应的第二从动元件1304将引起 闭合正齿轮2112和闭合传动装置2110的旋转，并且最终轴向驱动闭合滑 动件2100和闭合管组件2009。闭合管组件2009运动的轴向最终取决于第 二从动元件1304旋转的方向。例如，响应于从机器人系统1000的工具驱 动组件1010接收的一个旋转输出运动，将在远侧方向“DD”上驱动闭合 滑动件2100并且最终在远侧方向上驱动闭合管组件1009。当朝远侧驱动远 侧闭合管2042时，闭合管段2042的末端将接合砧座2024的一部分并使砧 座2024枢转到闭合位置。当施加来自机器人系统1000的工具驱动组件 1010的“开口”输出运动时，将沿着近侧方向“PD”驱动闭合滑动件2100 和轴组件2008。当在近侧方向上驱动远侧闭合管2042时，其中的开口 2045与砧座2024上的突出部2027相互作用以利于其打开。在各种实施例 中，当将远侧闭合管2042运动至其起始位置时，可使用弹簧（未示出）以 将砧座偏置至打开位置。在各种实施例中，闭合齿轮组件2110的各种齿轮 的尺寸设定成能够产生所需的必要的闭合力，所述闭合力满意地在待由外 科端部执行器2012切割和缝合的组织上闭合砧座2024。例如，闭合传动装 置2110的齿轮的尺寸可设定成能够产生大约70-120磅的力。

在各种实施例中，通过刀杆2200驱动切割器械2032穿过外科端部执 行器2012。参见图37和39。在至少一种形式中，刀杆2200可由（例如） 不锈钢或其他类似材料制成并且具有大致矩形的横截面形状。此刀杆构型 足够刚性以推动切割器械2032穿过夹持在外科端部执行器2012中的组 织，同时足够柔性以使外科端部执行器2012相对于近侧闭合管2040和近 侧脊部分2052围绕关节运动轴线AA-AA进行关节运动，如将在下文中进 一步详细地描述。如在图40和41中可见，近侧脊部分2052具有延伸穿过 其中的矩形通路2054，以在其被轴向推动穿过其中时为刀杆2200提供支 撑。近侧脊部分2052具有近端2056，所述近端可旋转地安装到附接到工具 安装板1032的脊安装托架2057上。参见图39。此布置允许近侧脊部分 2052在近侧闭合管2040内旋转但不轴向运动。

如图37所示，将刀杆2200的远端2202附接到切割器械2032。刀杆 2200的近端2204可旋转地附连到刀齿条齿轮2206上，使得刀杆2200相对 于刀齿条齿轮2206自由旋转。参见图39。如在图33-38中可见，刀齿条齿 轮2206可滑动地支撑在附接到工具安装板1302的齿条外壳2210内，使得 刀齿条齿轮2206保持与刀齿轮组件2220啮合。更具体地讲并结合图36， 在至少一个实施例中，刀齿轮组件2220包括刀正齿轮2222，所述刀正齿轮 联接到工具安装板1302的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件1304 中的第三个。参见图31。因此，将来自机器人系统1000的另一旋转输出运 动通过工具驱动组件1010施加到相应的第三从动元件1304，从而将引起刀 正齿轮2222的旋转。刀齿轮组件2220还包括刀减速齿轮组2224，所述刀 减速齿轮组包括第一刀从动齿轮2226和第二刀传动齿轮2228。刀减速齿轮 组2224可旋转地安装到工具安装板1302上，使得第一刀从动齿轮2226与 刀正齿轮2222啮合。同样，第二刀传动齿轮2228与第三刀传动齿轮2230 啮合，所述第三刀传动齿轮与刀齿条齿轮2206以啮合的方式而被旋转地支 撑在工具安装板1302上。在各种实施例中，刀齿轮组件2220的齿轮的尺 寸设定成能够产生如下力：需要所述力以驱动切割元件2032穿过夹持在外 科端部执行器2012中的组织并致动其中的钉。例如，刀驱动组件2230的 齿轮的尺寸可设定成能够产生大约40至100磅的力。应当理解，在一个方 向上施加来自工具驱动组件1010的旋转输出运动将引起切割器械2032在 远侧方向上轴向运动，并且在相对的方向上施加旋转输出运动将引起切割 器械2032在近侧方向上轴向行进。

在各种实施例中，外科工具1200采用包括关节运动接头2011的关节 运动系统2007，所述关节运动接头使外科端部执行器2012能够围绕关节运 动轴线AA-AA进行关节运动，所述关节运动轴线AA-AA基本上横向于纵 向工具轴线LT-LT。在至少一个实施例中，外科工具1200包括第一关节运 动杆2250a和第二关节运动杆2250b，所述第一关节运动杆和第二关节运动 杆可滑动地支撑在穿过近侧脊部分2052提供的相应通路2053中。参见图 39和41。在至少一种形式中，通过关节运动传动装置（一般称为2249）致 动第一关节运动杆2250a和第二关节运动杆2250b，所述关节运动传动装置 操作地支撑在工具安装板1032上。关节运动杆2250a、2250b中的每一个均 具有从中突起的导向杆的近端2252，所述导向杆横向延伸穿过近侧脊部分 2052的近端部分中的对应狭槽并且进入关节运动螺母2260中的对应弓形狭 槽，所述关节运动螺母包括关节运动传动装置的一部分。图40示出了关节 运动杆2250a。应当理解，关节运动杆2250b被相似地构造。如在图40中 可见，例如，关节运动杆2250a具有导向杆2254，所述导向杆横向延伸穿 过远侧脊部分2050的近端部分2056中的对应狭槽2058并且进入关节运动 螺母2260中的对应弓形狭槽2262。另外，关节运动杆2250a具有通过例如 销2253a可枢转地联接到远侧脊部分2050的远端2251a，并且关节运动杆 2250b具有通过例如销2253b可枢转地联接到远侧脊部分2050的远端 2251b。具体地讲，关节运动杆2250a在第一横向上与纵向工具轴线LT-LT 横向偏移，并且关节运动杆2250b在第二横向上与纵向工具轴线LT-LT横 向偏移。因此，关节运动杆2250a和2250b在相对方向上的轴向运动将使远 侧脊部分2050以及附接到其上的外科端部执行器2012能够围绕关节运动 轴线AA-AA进行关节运动，如将在下文中进一步详细地描述。

通过围绕纵向工具轴线LT-LT旋转关节运动螺母2260来控制外科端部 执行器2012的关节运动。关节运动螺母2260可旋转地接合在远侧脊部分 2050的近端部分2056，并且通过关节运动齿轮组件2270可旋转地在远侧 脊部分的近端部分上驱动。更具体地讲并结合图34，在至少一个实施例 中，关节运动齿轮组件2270包括关节运动正齿轮2272，所述关节运动正齿 轮联接到工具安装板1302的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件 1304中的第四个。参见图31。因此，当接口1230联接到工具架1270时， 穿过工具驱动组件1010将来自机器人系统1000的另一旋转输入运动施加 到相应的第四从动元件1304上，从而将引起关节运动正齿轮2272的旋 转。关节运动传动齿轮2274旋转地支撑在工具安装板1302上并与关节运 动正齿轮2272和如图所示的关节运动螺母2260的齿轮部分2264啮合。如 在图39和40中可见，关节运动螺母2260具有在其上形成的肩部2266，所 述肩部限定环形沟槽2267以容纳其中的保持杆2268。将保持杆2268附接 到工具安装板1302上，并用于防止关节运动螺母2260在近侧脊部分2052 上轴向运动，同时保持相对于其的旋转能力。因此，由于导向杆2254与关 节运动齿轮2260中螺旋狭槽2262的相互作用，在第一方向上旋转关节运 动螺母2260将引起关节运动杆2250a在远侧方向“DD”上轴向运动以及关 节运动杆2250b在近侧方向“PD”上轴向运动。相似地，在与第一方向相 对的第二方向上旋转关节运动螺母2260将引起关节运动杆2250a在近侧方 向“PD”上轴向运动并引起关节运动杆2250b在远侧方向“DD”上轴向运 动。因此，可以通过同时在远侧方向“DD”上移动关节运动杆2250a和在 近侧方向“PD”上移动关节运动杆2250b而使外科端部执行器2012选择性 地在第一方向“FD”上围绕关节运动轴线“AA-AA”进行关节运动。同 样，可以通过同时在近侧方向“PD”上移动关节运动杆2250a和在远侧方 向“DD”上移动关节运动杆2250b而使外科端部执行器2012选择性地在第 二方向“SD”上围绕关节运动轴线“AA-AA”进行关节运动。参见图32。

上述工具实施例采用了交接布置，所述交接布置尤其适于将机器人控 制的医疗工具安装到至少一种形式的机械臂布置上，所述机械臂布置产生 至少四种不同的旋转控制运动。本领域的普通技术人员将会知道可通过机 器人系统/控制器经由可编程控制系统来选择性地控制此类旋转输出运动。 例如，上述工具布置可很好地适于与由Intuitive Surgical,Inc.(Sunnyvale, California,U.S.A.)制造的那些机器人系统一起使用，其中许多可以在以引用 的方式并入本文的各种专利中详细描述。本发明的各种实施例的独特的和 新型的方面用来利用由机器人系统提供的旋转输出运动以生成特定的控制 运动，所述控制运动具有使端部执行器切割和缝合组织的足够量级。因 此，本发明的各种实施例的独特布置和原则可以使本文所公开和受权利要 求保护的多种不同形式的工具系统结合提供程序化的旋转或其他输出运动 的其他类型和形式的机器人系统有效地使用。另外，随着继续参阅本具体 实施方式将变得更加明显，利用由机器人系统产生的一种或多种控制运动 还可以有效地致动需要其他形式的致动运动的本发明的各种端部执行器实 施例。

图43-47示出了可结合具有工具驱动组件的机器人系统1000有效使用 的另一种外科工具2300，所述工具驱动组件操作地联接到通过操作者的输 入运行的机器人系统的控制器，并且其能够向支撑在工具驱动组件上的至 少一个可旋转主体部分提供至少一种旋转输出运动。在各种形式中，外科 工具2300包括外科端部执行器2312，所述外科端部执行器包括细长通道 2322和可枢转平移的夹紧构件，例如砧2324，所述细长通道和可枢转平移 的夹紧构件保持在确保有效地缝合和切断被夹持在外科端部执行器2312中 的组织的间距处。如图示实施例中所示，外科端部执行器2312可包括除了 前述细长通道2322和砧座2324之外的具有在其上形成的滑动件部分2333 的切割器械2332、位于细长通道2322中的外科钉仓2334和具有在其上形 成的螺旋形螺纹的旋转端部执行器驱动轴2336。例如，切割器械2332可以 为刀。如将在下文中进一步详细地描述，旋转端部执行器驱动轴2336将使 切割器械2332和滑动件部分2333轴向行进穿过外科钉仓2334以在起始位 置和结束位置之间运动。切割器械2332轴向行进的方向取决于端部执行器 驱动轴2336旋转的方向。砧座2324可在连接到细长通道2322的近端的枢 轴点2325处可枢转地打开和闭合。砧座2324还可包括位于其近端的突出 部2327，所述突出部操作地与机械闭合系统（下文中进一步描述）的部件 交接以打开和闭合砧座2324。当旋转端部执行器驱动轴2336时，切割器械 2332和滑动件2333将穿过外科钉仓2334从起始位置纵向行进至结束位 置，从而切割夹持在外科端部执行器2312中的组织。滑动件2333穿过外 科钉仓2334的运动使得其中的钉被驱动穿过被切断的组织并且抵靠闭合的 砧座2324，所述砧座使钉弯曲以紧固被切断的组织。在一种形式中，细长 通道2322和砧座2324可以由导电材料（例如金属）制成，使得它们可作 为与端部执行器中的一个或多个传感器连通的天线的一部分，如上所述。 外科钉仓2334可以由非导电材料（例如塑料）制成，并且传感器可以连接 到或设置在外科钉仓2334中，如上所述。

应该指出的是，虽然本文描述的外科工具2300的实施例使用对切断的 组织进行缝合的外科端部执行器2312，但是在其他实施例中，可使用用于 对切断的组织进行紧固或密封的不同技术。例如，也可使用利用射频能量 或粘合剂来紧固被切断的组织的端部执行器。授予Yates等人的名称为 “Electrosurgical Hemostatic Device”的美国专利No.5,709,680以及授予 Yates等人的名称为“Electrosurgical Hemostatic Device With Recessed And/Or  Offset Electrodes”的美国专利No.5,688,270公开了使用射频能量来紧固被 切断的组织的切割器械，该专利以引用的方式并入本文。授予Morgan等人 的美国专利申请序列No.11/267,811以及授予Shelton等人的美国专利申请 序列No.11/267,363公开了使用粘合剂来紧固被切断的组织的切割器械，该 专利也以引用的方式并入本文。因此，虽然本文的描述涉及切割/缝合操作 等，但是应当认识到，这仅是示例性实施例，并不旨在进行限制。也可以 使用其他组织紧固技术。

在图示实施例中，外科端部执行器2312联接到细长轴组件2308，所述 细长轴组件联接到工具安装部分2460并限定纵向工具轴线LT-LT。在该实 施例中，细长轴组件2308不包括关节运动接头。本领域的普通技术人员将 会理解其他实施例中可具有关节运动接头。在至少一个实施例中，细长轴 组件2308包括中空的外管2340，所述中空的外管可旋转地支撑在工具安装 部分2460的工具安装盘2462上，如将在下文中进一步详细地描述。在各 种实施例中，细长轴组件2308还包括远侧脊轴2350。远侧脊轴2350具有 远端部分2354，所述远端部分联接到远侧固定基座部分2360或与其一体化 形成，该远侧固定基座部分不可运动地联接到通道2322。参见图44-46。

如图44所示，远侧脊轴2350具有滑动地容纳在近侧脊轴2353中的狭 槽2355内的近端部分2351，所述近侧脊轴通过至少一个支撑衬圈2357不 可运动地支撑在中空的外管2340内。如图44和45进一步所示，外科工具 2300包括闭合管2370，所述闭合管被限制为相对于远侧固定基座部分2360 仅进行轴向运动。闭合管2370具有近端2372，所述近端具有在其中形成并 且与传动装置布置螺纹接合的内螺纹2374，所述传动装置布置（一般描述 为2375）操作地支撑在工具安装板2462上。在各种形式中，传动装置布置 2375包括旋转驱动轴组件（一般称为2381）。当旋转时，旋转驱动轴组件 2381将促使闭合管2370轴向运动，如将在下文中进一步详细地描述。在至 少一种形式中，旋转驱动轴组件2381包括闭合离合器组件（一般称为 2380）的闭合驱动螺母2382。更具体地讲，闭合驱动螺母2382具有近端部 分2384，所述近端部分相对于外管2340可旋转地支撑并与闭合管2370螺 纹接合。出于组装目的，近端部分2384可通过螺纹附接到保持环2386。与 闭合驱动螺母2382的末端2387协作的保持环2386限定环状狭槽2388，锁 定衬圈2390的肩部2392延伸到所述环状狭槽中。锁定衬圈2390不可运动 地附接（例如，焊接、胶粘等）到外管2340的末端。此布置用于将闭合驱 动螺母2382附连到外管2340上，同时使闭合驱动螺母2382相对于外管 2340旋转。闭合驱动螺母2382还具有远端2383，所述远端具有螺纹部分 2385，所述螺纹部分与闭合管2370的内螺纹2374通过螺纹接合。因此， 闭合驱动螺母2382的旋转将使闭合管2370轴向运动，如图45中的箭头 “D”所示。

通过由中空的驱动套管2400传输的控制运动实现砧座2324的闭合和 切割器械2332的致动。如在图44和45中可见，中空驱动套管2400可旋转 地并且可滑动地容纳在远侧脊轴2350上。驱动套管2400具有可旋转地安 装到近侧脊轴2353上的近端部分2401，所述近侧脊轴从工具安装部分 2460突起使得驱动套管2400可相对于近侧脊轴旋转。参见图44。另外如 图44-46所示，驱动套管2400通过驱动轴2440围绕纵向工具轴线“LT- LT”旋转。驱动轴2440具有附接到其远端2442并与附接到驱动套管2400 的从动齿轮2450啮合的传动齿轮2444。

驱动套管2400还具有远端部分2402，所述远端部分联接到闭合离合器 组件2380的闭合离合器2410部分，所述闭合离合器组件具有近侧面2412 和远侧面2414。近侧面2412具有在其上形成的一系列近侧齿状物2416， 所述近侧齿状物适于与形成于闭合驱动螺母2382的近端部分2384中的相 应的近侧齿状物腔体2418选择性地接合。因此，当近侧齿状物2416与闭 合驱动螺母2382中的近侧齿状物腔体2418啮合时，驱动套管2400的旋转 将引起闭合驱动螺母2382的旋转，并且最终引起闭合管2370轴向运动， 如将在下文中进一步详细地描述。

尤其如在图44和45中可见，驱动离合器部分2410的远侧面2414具 有在其上形成的一系列远侧齿状物2415，所述远侧齿状物适于与形成于刀 驱动轴组件2420的面板部分2424中的相应的远侧齿状物腔体2426选择性 地接合。在各种实施例中，刀驱动轴组件2420包括中空的刀轴段2430，所 述中空的刀轴段可旋转地容纳在远侧脊轴2350的对应部分上，所述远侧脊 轴的对应部分附接到固定基座2360或从固定基座2360突起。当闭合离合 器部分2410的远侧齿状物2415与面板部分2424中的远侧齿状物腔体2426 啮合时，驱动套管2400的旋转将引起驱动轴段2430围绕固定轴2350旋 转。如在图44-46中可见，将刀传动齿轮2432附接到驱动轴段2430，并与 附接到端部执行器驱动轴2336的驱动刀齿轮2434啮合。因此，驱动轴段 2430的旋转将引起端部执行器驱动轴2336的旋转，从而朝远侧驱动切割器 械2332和滑动件2333穿过外科钉仓2334，以切割和缝合夹持在外科端部 执行器2312中的组织。滑动件2333可由例如塑料制成，并且可具有倾斜 的远侧表面。当滑动件2333穿过细长通道2322时，滑动件2333的前倾表 面可向上推动或“驱动”外科钉仓2334中的钉穿过被夹持的组织并抵靠砧 座2324。砧座2324使钉弯曲或“成形”，从而缝合切断的组织。如本文所 用，术语“击发”是指引发如下动作：需要所述动作以沿远侧方向驱动切 割器械和滑动件部分穿过外科钉仓，以切割夹持在外科端部执行器中的组 织并驱动钉穿过切断的组织。

在使用中，围绕纵向工具轴线LT-LT旋转外科端部执行器2312可能是 有利的。在至少一个实施例中，传动装置布置2375包括旋转的传输组件 2465，所述旋转的传输组件能够接收来自机器人系统1000的工具驱动组件 1010的对应的旋转输出运动，并将此旋转输出运动转化成旋转控制运动以 使细长轴组件2308（和外科端部执行器2312）围绕纵向工具轴线LT-LT旋 转。如在图47中可见，外管2340的近端2341可旋转地支撑在支架布置 2343中，所述支架布置附接到工具安装部分2460的工具安装板2462。旋 转齿轮2345形成在细长轴组件2308的外管2340的近端2341上或附接到其 上，以与操作地支撑在工具安装板2462上的旋转齿轮组件2470啮合。在 至少一个实施例中，当工具安装部分2460联接到工具驱动组件1010时， 旋转传动齿轮2472联接到工具安装板2462的适配器侧上相应的从动盘或 从动元件1304中的第一个。参见图31和47。旋转驱动组件2470还包括旋 转从动齿轮2474，所述旋转从动齿轮与旋转齿轮2345和旋转传动齿轮 2472以啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装板2462上。将来自机器人系 统1000的第一旋转输出运动通过工具驱动组件1010施加到相应的从动元 件1304，从而将通过操作地联接至其而引起旋转传动齿轮2472的旋转。旋 转传动齿轮2472的旋转最终引起细长轴组件2308（和端部执行器2312） 围绕纵向工具轴线LT-LT旋转（初级旋转运动）。

通过使闭合管2370在远侧方向“DD”上轴向运动，实现砧座2324相 对于钉仓2034的闭合。通过向闭合驱动螺母2382施加旋转控制运动，实 现闭合管2370在远侧方向“DD”上的轴向运动。为了向闭合驱动螺母 2382施加旋转控制运动，闭合离合器2410必须首先与闭合驱动螺母2382 的近端部分2384啮合。在各种实施例中，传动装置布置2375还包括操作 地支撑在工具安装板2462上的移位器驱动组件2480。更具体地讲并结合图 47，可以看出，近侧脊部分2353的近端部分2359延伸穿过旋转齿轮2345 并可旋转地联接到移位器齿轮齿条2481，所述移位器齿条穿过狭槽2482可 滑动地附连到工具安装板2462。移位器驱动组件2480还包括移位器传动齿 轮2483，当工具安装部分2460联接到工具架1270时，所述移位器传动齿 轮联接到工具安装板2462的适配器侧上相应的从动盘或从动元件1304中 的第二个。参见图31和47。移位器驱动组件2480还包括移位器从动齿轮 2478，所述移位器从动齿轮与移位器传动齿轮2483和移位器齿条齿轮2482 以啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装板2462上。将来自机器人系统 1000的第二旋转输出运动通过工具驱动组件1010施加到相应的从动元件 1304，从而将通过操作地联接至其而引起移位器传动齿轮2483的旋转。移 位器传动齿轮2483的旋转最终引起移位器齿轮齿条2482和近侧脊部分 2353以及驱动套管2400和附接至其的闭合离合器2410的轴向运动。闭合 离合器2410的轴向行进方向取决于移位器传动齿轮2483通过机器人系统 1000旋转的方向。因此，移位器传动齿轮2483在第一旋转方向上的旋转将 引起闭合离合器2410沿近侧方向“PD”的轴向运动，从而使近侧齿状物 2416与闭合驱动螺母2382中的近侧齿状物腔体2418啮合。反之，移位器 传动齿轮2483在第二旋转方向（与第一旋转方向相反）上的旋转将引起闭 合离合器2410沿远侧方向“DD”的轴向运动，从而使远侧齿状物2415与 形成于刀驱动轴组件2420的面板部分2424中的相应的远侧齿状物腔体 2426啮合。

一旦使闭合离合器2410与闭合驱动螺母2382啮合，闭合驱动螺母 2382通过旋转闭合离合器2410进行旋转。通过向传动装置布置2375的旋 转驱动传输部分2490施加旋转输出运动来控制闭合离合器2410的旋转， 所述传动装置布置操作地支撑在工具安装板2462上，如图47所示。在至 少一个实施例中，旋转驱动传输部分2490包括旋转驱动组件2490’，所述 旋转驱动组件包括齿轮2491，当工具安装部分2460联接到工具架1270 时，所述齿轮联接到工具安装板2462的适配器侧上相应的从动盘或从动元 件1304中的第三个。参见图31和47。旋转驱动传输部分2490还包括第一 旋转从动齿轮2492，所述第一旋转从动齿轮与第二旋转从动齿轮2493和旋 转传动齿轮2491以啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装板2462上。第 二旋转从动齿轮2493联接到驱动轴2440的近端部分2443。

旋转传动齿轮2491在第一旋转方向上的旋转将引起驱动轴2440在第 一方向上的旋转。反之，旋转传动齿轮2491在第二旋转方向（与第一旋转 方向相反）上的旋转将引起驱动轴2440在第二方向上的旋转。如上所述， 驱动轴2440具有传动齿轮2444，所述传动齿轮附接到其远端2442并与附 接到驱动套管2400的从动齿轮2450啮合。因此，驱动轴2440的旋转引起 驱动套管2400的旋转。

现将描述操作外科工具2300的方法。一旦工具安装部分2462操作地 联接到机器人系统1000的工具架1270，并定向至邻近待切割和缝合的靶组 织的位置，如果砧座2334尚未处于打开位置（图44），机器人系统1000 可向移位器传动齿轮2483施加第一旋转输出运动，这使闭合离合器2410 轴向运动至与闭合驱动螺母2382啮合（如果尚未与其啮合）。参见图45。 一旦机器人系统1000的控制器1001确定闭合离合器2410与闭合驱动螺母 2382啮合（例如，通过外科端部执行器2312中与机器人控制系统连通的一 个或多个传感器），则机器人控制器1001可向旋转传动齿轮2492施加第 二旋转输出运动，如上所述，这将最终引起旋转驱动螺母2382在第一方向 上的旋转，从而引起闭合管2370在远侧方向“DD”上的轴向行进。当闭 合管2370在远侧方向上运动时，其接触砧座2323的一部分并使砧座2324 枢转至闭合位置，从而夹持介于砧座2324和外科钉仓2334之间的靶组 织。一旦机器人控制器1001确定砧座2334已通过外科端部执行器2312中 与之连通的相应的一个或多个传感器枢转至闭合位置，则机器人系统1000 停止向旋转传动齿轮2491施加第二旋转输出运动。机器人控制器1001还 可以为外科医生提供砧座2334已完全闭合的指示。然后外科医生可引发击 发过程。在可供选择的实施例中，击发过程可由机器人控制器1001自动引 发。然后，机器人控制器1001向移位器传动齿轮2483施加初级旋转控制 运动2483，这使闭合离合器2410轴向运动至与刀驱动轴组件2420的面板 部分2424啮合。参见图46。一旦机器人系统1000的控制器1001确定闭合 离合器2410与面板部分2424啮合（通过端部执行器2312中与机器人控制 器1001连通的一个或多个传感器），则机器人控制器1001可向旋转传动 齿轮2492施加第二旋转输出运动，如上所述，这最终使切割器械2332和 滑动件部分2333沿远侧方向“DD”轴向运动穿过外科钉仓2334。当切割 器械2332朝远侧运动穿过外科钉仓2334时，切断夹持在其中的组织。当 滑动件部分2333朝远侧驱动时，其驱动外科钉仓中的钉穿过切断的组织， 从而与砧座2324形成接触。一旦机器人控制器1001确定切割器械2324已 到达外科钉仓2334中的结束位置（通过端部执行器2312中与机器人控制 器1001连通的一个或多个传感器），则机器人控制器1001停止向旋转传 动齿轮2491施加第二旋转输出运动。然后，机器人控制器1001向旋转传 动齿轮2491施加二级旋转输出运动，这最终使切割器械2332和滑动件部 分2333沿近侧方向“PD”轴向行进至起始位置。一旦机器人控制器1001 通过外科端部执行器2312中与机器人控制器1001连通的一个或多个传感 器确定切割器械2324已到达起始位置，则机器人控制器1001停止向旋转 传动齿轮2491施加二级旋转输出运动。然后，机器人控制器1001向移位 器传动齿轮2483施加初级旋转输出运动，从而使闭合离合器2410运动至 与旋转驱动螺母2382接合。一旦闭合离合器2410已运动至与旋转驱动螺 母2382啮合，则机器人控制器1001向旋转传动齿轮2491施加二级输出运 动，这最终引起旋转驱动螺母2382在第二方向上旋转，从而使闭合管2370 在近侧方向“PD”上运动。如在图44-46中可见，闭合管2370中具有开口 2345，所述开口接合砧座2324上的突出部2327以使砧座2324枢转至打开 位置。在可供选择的实施例中，当闭合管2370回到起始位置时（图44）， 还可使用弹簧以将砧座2324枢转至打开位置。

图48-52示出了可结合机器人系统1000有效使用的另一个外科工具 2500。在各种形式中，外科工具2500包括外科端部执行器2512，所述外科 端部执行器包括细长通道2522形式的“第一部分”和可枢转地平移的夹紧 构件（例如砧座2524）形式的“第二可移动部分”，所述第一部分和第二 可移动部分保持在确保有效缝合和切断夹持在外科端部执行器2512中的组 织的间距处。如图示实施例中所示，外科端部执行器2512可包括除了前述 细长通道2522和砧座2524之外的切割器械2532形式的“第三可移动部 分”、滑动件（未示出）和可移除地位于细长通道2522中的外科钉仓 2534。例如，切割器械2532可以为刀。砧座2524可在连接到细长通道 2522的近端的枢轴点2525处可枢转地打开和闭合。砧座2524还可包括位 于其近端的突出部2527，所述突出部能够与机械闭合系统（下文中进一步 描述）的部件操作地交接以打开和闭合砧座2524。当致动时，刀2532和滑 动件沿着细长通道2522纵向行进，从而切割夹持在外科端部执行器2512 中的组织。滑动件沿着细长通道2522的运动使得外科钉仓2534的钉被驱 动穿过切断的组织并且抵靠闭合的砧座2524，所述砧座使钉弯曲以紧固被 切断的组织。在一种形式中，细长通道2522和砧座2524可以由导电材料 （例如金属）制成，使得它们可以作为与外科端部执行器中的一个或多个 传感器连通的天线的一部分，如上所述。外科钉仓2534可以由非导电材料 （例如塑料）制成，并且传感器可以连接到或设置在外科钉仓2534中，如 上所述。

应该指出的是，虽然本文描述的外科工具2500的实施例使用对切断的 组织进行缝合的外科端部执行器2512，但是在其他实施例中，可使用用于 对切断的组织进行紧固或密封的不同技术。例如，也可使用利用射频能量 或粘合剂来紧固被切断的组织的端部执行器。授予Yates等人的名称为 “Electrosurgical Hemostatic Device”的美国专利No.5,709,680以及授予 Yates等人的名称为“Electrosurgical Hemostatic Device With Recessed And/Or  Offset Electrodes”的美国专利No.5,688,270公开了使用射频能量来紧固被 切断的组织的切割器械，该专利以引用的方式并入本文。授予Morgan等人 的美国专利申请序列No.11/267,811以及授予Shelton等人的美国专利申请 序列No.11/267,363公开了使用粘合剂来紧固被切断的组织的切割器械，该 专利也以引用的方式并入本文。因此，虽然本文的描述涉及切割/缝合操作 等，但是应当认识到，这仅是示例性实施例，并不旨在进行限制。也可以 使用其他组织紧固技术。

在图示实施例中，外科端部执行器2512的细长通道2522联接到细长 轴组件2508，所述细长轴组件联接到工具安装部分2600。如图48所示， 细长轴组件2508可以包括本文所述类型和构造的关节运动接头2511以允 许外科端部执行器2512围绕基本上横向于工具轴线LT-LT的轴线选择性地 进行关节运动。然而，其他实施例可不含关节运动接头布置。在至少一个 实施例中，细长轴组件2508包括中空的脊管2540，所述中空的脊管不可运 动地联接到工具安装部分2600的工具安装板2602。如在图49和50中可 见，细长通道2522的近端2523包括能够附接到脊管2540的远端2541的中 空的管状结构。在一个实施例中，例如，将细长通道2522的近端2523焊 接或胶粘到脊管2540的远端。

如图49和50进一步所示，在至少一个非限制性实施例中，外科工具 2500还包括闭合管2550形式的可轴向运动的致动构件，所述闭合管被限制 为相对于细长通道2522和脊管1540进行轴向运动。闭合管2550具有近端 2552，所述近端具有形成于其中的内螺纹2554，所述内螺纹与闭合驱动螺 母2560形式的可旋转运动的部分进行螺纹接合。更具体地讲，闭合驱动螺 母2560具有相对于细长通道2522和脊管2540旋转支撑的近端部分2562。 出于组装目的，近端部分2562螺纹附接到保持环2570。保持环2570容纳 在沟槽2529中，所述沟槽在细长通道2522的近端2523上的肩部2527和脊 管1540的远端2541之间形成。此布置用于将闭合驱动螺母2560可旋转地 支撑在细长通道2522内。闭合驱动螺母2560的旋转将引起闭合管2550轴 向运动，如图49中的箭头“D”所示。

驱动构件延伸穿过脊管2540和闭合驱动螺母2560，在至少一个实施例 中，所述驱动构件包括具有远端部分2582的刀杆2580，所述远端部分可旋 转地联接到切割器械2532，使得刀杆2580可相对于切割器械2582旋转。 如在图49-51中可见，闭合驱动螺母2560中具有狭槽2564，刀杆2580可 滑动地延伸穿过所述狭槽。此布置允许刀杆2580相对于闭合驱动螺母2560 轴向运动。然而，刀杆2580围绕纵向工具轴线LT-LT的旋转还将引起闭合 驱动螺母2560的旋转。闭合管2550运动的轴向最终取决于刀杆2580和闭 合驱动螺母2560旋转的方向。当朝远侧驱动闭合管2550时，其远端将接 触砧座2524并使砧座2524枢转至闭合位置。当施加来自机器人系统1000 的开放式旋转输出运动时，闭合管2550将沿近侧方向“PD”被驱动，并且 凭借突出部2527与闭合管2550中的开口2555的接合而将砧座2524枢转至 打开位置。

在使用中，围绕纵向工具轴线LT-LT旋转外科端部执行器2512可能是 有利的。在至少一个实施例中，工具安装部分2600能够接收来自机器人系 统1000的相应的第一旋转输出运动，并将此第一旋转输出运动转化成旋转 控制运动以使细长轴组件2508围绕纵向工具轴线LT-LT旋转。如在图47 中可见，中空的脊管2540的近端2542可旋转地支撑在支架布置2603中， 所述支架布置附接到工具安装部分2600的工具安装板2602。外科工具 2500的各种实施例还包括操作地支撑在工具安装板2602上的传动装置布 置，一般描述为2605。在各种形式中，传动装置布置2605包括旋转齿轮 2544，所述旋转齿轮形成于或附接到脊管2540的近端2542，以与操作地支 撑在工具安装板2602上的旋转驱动组件2610啮合。在至少一个实施例 中，当工具安装部分2600联接到工具架1270时，旋转传动齿轮2612联接 到工具安装板2602的适配器侧上相应的旋转主体、从动盘或从动元件1304 中的第一个。参见图31和52。旋转驱动组件2610还包括旋转从动齿轮 2614，所述旋转从动齿轮与旋转齿轮2544和旋转传动齿轮2612以啮合的 方式而被旋转地支撑在工具安装板2602上。将来自机器人系统1000的第 一旋转输出运动通过工具驱动组件1010施加到相应的从动旋转主体1304， 从而将通过操作地联接至其而引起旋转传动齿轮2612的旋转。旋转传动齿 轮2612的旋转最终使细长轴组件2508（和端部执行器2512）围绕纵向工 具轴线LT-LT旋转。

通过使闭合管2550在远侧方向“DD”上轴向运动，实现砧座2524相 对于外科钉仓2534的闭合。通过向闭合驱动螺母2382施加旋转控制运 动，实现闭合管2550在远侧方向“DD”上的轴向运动。在各种实施例 中，通过向刀杆2580施加旋转输出运动来转动闭合驱动螺母2560。通过向 旋转闭合系统2620施加旋转输出运动来控制刀杆2580的旋转，所述旋转 闭合系统操作地支撑在工具安装板2602上，如图52所示。在至少一个实 施例中，旋转闭合系统2620包括闭合传动齿轮2622，当工具安装部分 2600联接到工具架1270时，所述闭合传动齿轮联接到工具安装板2462的 适配器侧上相应的从动可旋转主体部分、盘或元件1304中的第二个。参见 图31和52。在至少一个实施例中，闭合传动齿轮2622与闭合齿轮系（一 般描述为2623）驱动啮合。闭合齿轮驱动系2623包括可旋转地支撑在工具 安装板2602上的第一从动闭合齿轮2624。通过驱动轴2628将第一闭合从 动齿轮2624附接到第二闭合从动齿轮2626。第二闭合从动齿轮2626与可 旋转地支撑在工具安装板2602上的第三闭合从动齿轮2630啮合。闭合传 动齿轮2622在第二旋转方向上的旋转将引起第三闭合从动齿轮2630在第 二方向上的旋转。反之，闭合传动齿轮2483在二级旋转方向（与第二旋转 方向相反）上的旋转将引起第三闭合从动齿轮2630在二级方向上的旋转。

如在图52中可见，将驱动轴组件2640联接到刀杆2580的近端。在各 种实施例中，驱动轴组件2640包括具有正方形横截面形状的近侧部分 2642。近侧部分2642能够与第三从动齿轮2630中相应的成形孔滑动地接 合。当第三从动齿轮2630旋转时，此布置引起驱动轴组件2640（和刀杆 2580）的旋转。驱动轴组件2640通过刀驱动组件2650在远侧和近侧方向 上被轴向推进。一种形式的刀驱动组件2650包括旋转传动齿轮2652，当工 具安装部分2600联接到工具架1270时，所述旋转传动齿轮联接到工具安 装板2462的适配器侧上相应的从动可旋转主体部分、盘或元件1304中的 第三个。参见图31和52。旋转从动齿轮2652与齿轮系（一般描述为 2653）驱动啮合。在至少一种形式中，齿轮系2653还包括可旋转地支撑在 工具安装板2602上的第一旋转从动齿轮组件2654。第一旋转从动齿轮组件 2654与第三旋转从动齿轮组件2656啮合，所述第三旋转从动齿轮组件可旋 转地支撑在工具安装板2602上并且与第四旋转从动齿轮组件2658啮合， 所述第四旋转从动齿轮组件与驱动轴组件2640的螺纹部分2644啮合。旋 转传动齿轮2652在第三旋转方向上旋转将引起驱动轴组件2640和刀杆 2580在远侧方向“DD”上轴向行进。反之，旋转传动齿轮2652在三级旋 转方向（与第三旋转方向相反）上旋转将引起驱动轴组件2640和刀杆2580 在近侧方向上运动。

现将描述操作外科工具2500的方法。一旦工具安装部分2600操作地 联接到机器人系统1000的工具架1270，则机器人系统1000可将外科端部 执行器2512定位在邻近待切割和缝合的靶组织的位置。如果砧座2524尚 未处于打开位置（图49），机器人系统1000可向闭合传动齿轮2622施加 第二旋转输出运动，这引起刀杆2580在第二方向上的旋转。刀杆2580在 第二方向上的旋转引起闭合驱动螺母2560在第二方向上的旋转。当闭合驱 动螺母2560在第二方向上旋转时，闭合管2550在近侧方向“PD”上运 动。当闭合管2550在近侧方向“PD”上运动时，砧座2524上的突出部 2527与闭合管2550中的开口2555交接并使砧座2524枢转至打开位置。除 此之外或在可供选择的实施例中，当闭合管2550回到起始位置时（图 49），可使用弹簧（未示出）以将砧座2354枢转至打开位置。然后，可通 过机器人系统1000操纵打开的外科端部执行器2512以将靶组织定位在打 开的砧座2524和外科钉仓2534之间。然后，外科医生可通过启动机器人 控制系统1000以向闭合传动齿轮2622施加第二旋转输出运动来引发闭合 过程，如上所述，这最终引起闭合驱动螺母2382在第二方向上的旋转，从 而引起闭合管2250在远侧方向“DD”上的轴向行进。当闭合管2550在远 侧方向上运动时，其接触砧座2524的一部分并使砧座2524枢转至闭合位 置，从而夹持砧座2524和钉仓2534之间的靶组织。一旦机器人控制器 1001确定砧座2524已通过端部执行器2512中与之连通的相应的一个或多 个传感器枢转至闭合位置，则机器人控制器1001停止向闭合传动齿轮2622 施加第二旋转输出运动。机器人控制器1001还可以为外科医生提供砧座 2524已完全闭合的指示。然后外科医生可引发击发过程。在可供选择的实 施例中，击发过程可由机器人控制器1001自动引发。

在机器人控制器1001确定砧座2524处于闭合位置之后，然后机器人 控制器1001向旋转传动齿轮2652施加第三旋转输出运动，这引起驱动轴 组件2640和刀杆2580在远侧方向“DD”上的轴向运动。当切割器械2532 朝远侧运动穿过外科钉仓2534时，切断夹持在其中的组织。当滑动件部分 （未示出）朝远侧驱动时，其驱动外科钉仓2534中的钉穿过切断的组织， 从而与砧座2524形成接触。一旦机器人控制器1001通过外科端部执行器 2512中与机器人控制器1001连通的一个或多个传感器确定切割器械2532 已到达外科钉仓2534内的结束位置，则机器人控制器1001停止向旋转传 动齿轮2652施加第二旋转输出运动。然后，机器人控制器1001向旋转传 动齿轮2652施加二级旋转控制运动，这最终使切割器械2532和滑动件部 分在近侧方向“PD”上轴向行进至起始位置。一旦机器人控制器1001通过 端部执行器2512中与机器人控制器1001连通的一个或多个传感器确定切 割器械2524已到达起始位置，则机器人控制器1001停止向旋转传动齿轮 2652施加二级旋转输出运动。然后，机器人控制器1001可向闭合传动齿轮 2622施加二级旋转输出运动，这引起刀杆2580在二级方向上的旋转。刀杆 2580在二级方向上的旋转引起闭合驱动螺母2560在二级方向上的旋转。当 闭合驱动螺母2560在二级方向上旋转时，闭合管2550在近侧方向“PD” 上运动至打开位置。

图53-58B示出了可结合机器人系统1000有效使用的另一个外科工具 2700。在各种形式中，外科工具2700包括外科端部执行器2712，所述外科 端部执行器包括细长通道2722形式的“第一部分”和包括可枢转地平移的 夹紧构件（例如砧座2724）形式的“第二可移动部分”，所述第一部分和 第二可移动部分保持在确保有效缝合和切断夹持在外科端部执行器2712中 的组织的间距处。如图示实施例中所示，外科端部执行器2712可包括除了 前述通道2722和砧座2724之外的切割器械2732形式的“第三可移动部 分”、滑动件（未示出）和可移除地位于细长通道2722中的外科钉仓 2734。例如，切割器械2732可以为刀。砧座2724可在连接到细长通道 2722的近端的枢轴点2725处可枢转地打开和闭合。砧座2724还可包括位 于其近端的突出部2727，所述突出部与机械闭合系统（下文中进一步描 述）的部件交接以打开和闭合砧座2724。当致动时，刀2732和滑动件沿着 细长通道2722纵向行进，从而切割夹持在外科端部执行器2712中的组 织。滑动件沿着细长通道2722的运动使得外科钉仓2734的钉被驱动穿过 切断的组织并且抵靠闭合的砧座2724，所述砧座使钉弯曲以紧固被切断的 组织。在一种形式中，细长通道2722和砧座2724可以由导电材料（例如 金属）制成，使得它们可以作为与外科端部执行器中的一个或多个传感器 连通的天线的一部分，如上所述。外科钉仓2734可以由非导电材料（例如 塑料）制成，并且传感器可以连接到或设置在外科钉仓2734中，如上所 述。

应该指出的是，虽然本文描述的外科工具2500的实施例使用对切断的 组织进行缝合的外科端部执行器2712，但是在其他实施例中，可使用用于 对切断的组织进行紧固或密封的不同技术。例如，也可使用利用射频能量 或粘合剂来紧固被切断的组织的端部执行器。授予Yates等人的名称为 “Electrosurgical Hemostatic Device”的美国专利No.5,709,680以及授予 Yates等人的名称为“Electrosurgical Hemostatic Device With Recessed And/Or  Offset Electrodes”的美国专利No.5,688,270公开了使用射频能量来紧固被 切断的组织的切割器械，该专利以引用的方式并入本文。授予Morgan等人 的美国专利申请序列No.11/267,811以及授予Shelton等人的美国专利申请 序列No.11/267,363公开了使用粘合剂来紧固被切断的组织的切割器械，该 专利也以引用的方式并入本文。因此，虽然本文的描述涉及切割/缝合操作 等，但是应当认识到，这仅是示例性实施例，并不旨在进行限制。也可以 使用其他组织紧固技术。

在图示实施例中，外科端部执行器2712的细长通道2722联接到细长 轴组件2708，所述细长轴组件联接到工具安装部分2900。虽然未示出，细 长轴组件2708可包括关节运动接头以允许外科端部执行器2712围绕基本 上横向于工具轴线LT-LT的轴线选择性地进行关节运动。在至少一个实施 例中，细长轴组件2708包括中空的脊管2740，所述中空的脊管不可运动地 联接到工具安装部分2900的工具安装板2902。如在图54和55中可见，细 长通道2722的近端2723包括通过安装衬圈2790附接到脊管2740的中空的 管状结构。图56中示出了安装衬圈2790的剖视图。在各种实施例中，安 装衬圈2790具有能够附接至脊管2740的远端的近侧凸缘末端2791。在至 少一个实施例中，例如，将安装衬圈2790的近侧凸缘末端2791焊接或胶 粘到脊管2740的远端。如图54和55进一步所示，安装衬圈2790还具有安 装毂部分2792，所述安装毂部分的尺寸设定成能够容纳其上的细长通道 2722的近端2723。细长通道2722的近端2723通过例如焊接、粘结等不可 运动地附接到安装毂部分2792。

如图54和55进一步所示，外科工具2700还包括闭合管2750形式的 可轴向运动的致动构件，所述闭合管被限制为相对于细长通道2722进行轴 向运动。闭合管2750具有近端2752，所述近端具有形成于其中的内螺纹 2754，所述内螺纹与闭合驱动螺母2760形式的可旋转运动的部分进行螺纹 接合。更具体地讲，闭合驱动螺母2760具有相对于细长通道2722和脊管 2740旋转支撑的近端部分2762。出于组装目的，近端部分2762螺纹附接 到保持环2770。保持环2770容纳在沟槽2729中，所述沟槽在通道2722的 近端2723上的肩部2727和安装衬圈2790的安装毂2729之间形成。此布置 用于将闭合驱动螺母2760旋转地支撑在通道2722内。闭合驱动螺母2760 的旋转将引起闭合管2750轴向运动，如图54中的箭头“D”所示。

驱动构件延伸穿过脊管2740、安装衬圈2790和闭合驱动螺母2760， 在至少一个实施例中，所述驱动构件包括具有联接到切割器械2732的远端 部分2782的刀杆2780。如在图54和55中可见，安装衬圈2790具有穿过 其中的通路2793以允许刀杆2780滑动地穿过其中。相似地，闭合驱动螺 母2760中具有狭槽2764，刀杆2780可滑动地延伸穿过所述狭槽。此布置 允许刀杆2780相对于闭合驱动螺母2760轴向运动。

通过旋转从动闭合轴2800来控制砧座2724的致动。如在图54和55 中可见，闭合驱动轴2800的远端部分2802延伸穿过安装衬圈2790中的通 路2794，并且闭合齿轮2804附接至其上。闭合齿轮2804能够与闭合驱动 螺母2760的内表面2761驱动接合。因此，闭合轴2800的旋转也将引起闭 合驱动螺母2760的旋转。闭合管2750运动的轴向最终取决于闭合轴2800 和闭合驱动螺母2760旋转的方向。例如，响应于接收自机器人系统1000 的一个旋转闭合运动，闭合管2750将在远侧方向“DD”上被驱动。当闭 合管2750朝远侧驱动时，开口2745将接合砧座2724上的突出部2727并使 砧座2724枢转至闭合位置。当施加来自机器人系统1000的开放式旋转运 动时，闭合管2750将在近侧方向“PD”上被驱动并且将砧座2724枢转至 打开位置。在各种实施例中，可使用弹簧（未示出）以将砧座2724偏置至 打开位置（图54）。

在使用中，围绕纵向工具轴线LT-LT旋转外科端部执行器2712可能是 有利的。在至少一个实施例中，工具安装部分2900能够接收来自机器人系 统1000的相应的第一旋转输出运动以使细长轴组件2708围绕工具轴线LT- LT旋转。如在图58中可见，中空的脊管2740的近端2742可旋转地支撑在 支架布置2903和轴承组件2904中，所述支架装置和轴承组件附接到工具 安装部分2900的工具安装板2902。旋转齿轮2744形成于或附接到脊管 2740的近端2742，以与操作地支撑在工具安装板2902上的旋转驱动组件 2910啮合。在至少一个实施例中，当工具安装部分2600联接到工具架 1270时，旋转传动齿轮2912联接到工具安装板2602的适配器侧上相应的 从动盘或从动元件1304中的第一个。参见图31和58。旋转驱动组件2910 还包括旋转从动齿轮2914，所述旋转从动齿轮与旋转齿轮2744和旋转传动 齿轮2912以啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装板2902上。将来自机 器人系统1000的第一旋转控制运动通过工具架1270和适配器1240施加到 相应的从动元件1304，从而将通过操作地联接至其而引起旋转传动齿轮 2912的旋转。旋转传动齿轮2912的旋转最终引起细长轴组件2708（和端 部执行器2712）围绕纵向工具轴线LT-LT旋转（初级旋转运动）。

通过使闭合管2750在远侧方向“DD”上轴向运动，实现砧座2724相 对于钉仓2734的闭合。通过向闭合驱动螺母2760施加旋转控制运动，实 现闭合管2750在远侧方向“DD”上的轴向运动。在各种实施例中，通过 施加旋转输出运动到闭合驱动轴2800来旋转闭合驱动螺母2760。如在图 58中可见，闭合驱动轴2800的近端部分2806上具有与闭合驱动组件2920 啮合的从动齿轮2808。在各种实施例中，闭合驱动系统2920包括闭合传动 齿轮2922，当工具安装部分2900联接到工具架1270时，所述闭合传动齿 轮联接到工具安装板2462的适配器侧上相应的从动旋转主体或从动元件 1304中的第二个。参见图31和58。闭合传动齿轮2922以与闭合齿轮系 （一般描述为2923）以啮合的方式而被支撑。在至少一种形式中，闭合齿 轮系2923包括可旋转地支撑在工具安装板2902上的第一从动闭合齿轮 2924。通过驱动轴2928将第一闭合从动齿轮2924附接到第二闭合从动齿 轮2926。第二闭合从动齿轮2926与行星齿轮组件2930啮合。在各种实施 例中，行星齿轮组件2930包括可旋转地支撑在轴承组件2904中的从动行 星闭合齿轮2932，所述轴承组件安装在工具安装板2902上。如在图58和 58B中可见，闭合驱动轴2800的近端部分2806可旋转地支撑在脊管2740 的近端部分2742中，使得从动齿轮2808与行星齿轮2932上形成的中心齿 轮齿2934啮合。另外如图58A所示，两个另外的支撑齿轮2936附接到脊 管2740的近端部分2742或相对于所述脊管的近端部分旋转地支撑以向其 提供轴承支撑。此具有行星齿轮组件2930的布置用于通过旋转驱动组件 2910适应脊轴2740的旋转，同时允许闭合从动齿轮2808与闭合驱动系统 2920保持啮合。另外，闭合传动齿轮2922在第一方向上的旋转将最终引起 闭合驱动轴2800和闭合驱动螺母2760的旋转，这将最终导致砧座2724闭 合，如上所述。反之，闭合传动齿轮2922在第二相反方向上的旋转将最终 引起闭合驱动螺母2760在相反方向上的旋转，这将使砧座2724打开。

如在图52中可见，刀杆2780的近端2784具有与之附接并与刀驱动组 件2940驱动接合的螺纹轴部分2786。在各种实施例中，螺纹轴部分2786 通过附接到工具安装板2902的轴承2906旋转地支撑。此布置允许螺纹轴 部分2786相对于工具安装板2902旋转和轴向运动。刀杆2780通过刀驱动 组件2940在远侧和近侧方向上轴向推进。一种形式的刀驱动组件2940包 括旋转传动齿轮2942，当工具安装部分2900联接到工具架1270时，所述 旋转传动齿轮联接到工具安装板2902的适配器侧上相应的旋转主体、从动 盘或从动元件1304中的第三个。参见图31和58。旋转传动齿轮2942与刀 齿轮系（一般描述为2943）啮合。在各种实施例中，刀齿轮系2943包括可 旋转地支撑在工具安装板2902上的第一旋转从动齿轮组件2944。第一旋转 从动齿轮组件2944与第三旋转从动齿轮组件2946啮合，所述第三旋转从 动齿轮组件可旋转地支撑在工具安装板2902上并且与第四旋转从动齿轮组 件2948啮合，所述第四旋转从动齿轮组件与刀杆2780的螺纹部分2786啮 合。旋转传动齿轮2942在一个方向上的旋转将引起刀杆2780在远侧方向 “DD”上轴向行进。反之，旋转传动齿轮2942在相反方向上的旋转将引 起刀杆2780在近侧方向上运动。否则，可使用工具2700，如上所述。

图59和60示出了基本上与上文详细描述的工具2700相同的外科工具 实施例2700。然而，工具2700’包括压力传感器2950，所述压力传感器能 够向机器人控制器1001提供关于砧座2724受到的夹紧压力的量的反馈。 在各种实施例中，例如，压力传感器可包括弹簧偏置的接触开关。对于连 续信号而言，可使用其上具有应变计的悬臂梁或内部有应变计的圆顶按钮 盖。另一种产品形式可包括仅以已知的所需负载接触的断路开关。此布置 可包括基座上的圆顶，其中该圆顶为一个电极并且基座为另一个电极。此 布置允许机器人控制器1001通过调节施加到砧座2724的闭合压力的量来 调节施加到外科端部执行器2712内组织的夹紧压力的量。本领域的普通技 术人员将会理解，此压力传感器布置可与本文所述的若干外科工具实施例 以及它们的等价结构一起有效地使用。

图61示出了可结合机器人系统1000有效使用的另一个外科工具3000 的一部分。外科工具3003采用一个或多个机载马达以为外科端部执行器切 割器械的各种部件提供动力。在至少一个非限制性的实施例中，例如，外 科工具3000包括直线切割器（未示出）形式的外科端部执行器，其具有上 述类型和构造的砧座（未示出）和外科钉仓布置（未示出）。外科工具 3000还包括上述类型的细长轴（未示出）和砧座闭合布置（未示出）。因 而，除了必须理解外科工具3000的各种实施例的独特和新颖属性之外，此 部分的具体实施方式将不重复对那些部件的描述。

在所示实施例中，端部执行器包括联接到刀杆3003的切割器械3002。 如在图61中可见，外科工具3000包括工具安装部分3010，所述工具安装 部分包括能够与适配器部分1240’以安装方式交接的工具安装板3012，所述 适配器部分以上述各种方式联接到机器人系统1000。工具安装部分3010能 够操作地支撑其上的传动装置布置3013。在至少一个实施例中，适配器部 分1240’在适配器1240没有采用动力旋转主体和盘构件的情况下可能与上 文中详细描述的适配器部分1240相同。在其他实施例中，适配器部分 1240’可能与适配器部分1240相同。被视为在本发明的各种形式的实质和范 围内的其他修改形式可以采用一种或多种来自工具架部分1270（如在上文 中所述）的机械运动（即，旋转运动）以启动/致动传动装置布置3013，同 时还使用一个或多个在工具安装部分3010内的马达以为外科端部执行器的 一个或多个其他部件提供动力。另外，虽然所示实施例的端部执行器包括 直线切割器，但是本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本发明的各 种形式的实质和范围的情况下可结合其他类型的外科端部执行器有效地使 用所示实施例的独特和新颖属性。

在各种实施例中，工具安装板3012能够至少容纳第一击发马达3011 以为刀杆3003提供击发和回缩运动，所述刀杆联接到切割器械3002或与 切割器械操作地交接。工具安装板3012具有一系列电连接销3014，所述电 连接销能够与适配器1240’中的狭槽1258（图30）交接。此布置允许机器 人系统1000的控制器1001为外科工具3000的电子控制电路3020提供控制 信号。虽然结合机械耦合元件、电耦合元件和磁力耦合元件在本文中描述 了接口，应当理解，可使用多种遥测形式，包括红外、感应耦合等。

控制电路3020在图61中以示意图的形式示出。在一种形式或实施例 中，控制电路3020包括电池3022形式的电源，所述电池联接到通断螺线 管电源开关3024。控制电路3020还包括联接到双极开关3028的通断击发 螺线管3026以用于控制马达3011的旋转方向。因而，当机器人系统1000 的控制器1001提供适当的控制信号时，开关3024将允许电池3022为双极 开关3028提供电力。机器人系统1000的控制器1001还将为双极开关3028 提供适当的信号，从而为马达3011提供动力。当期望击发外科端部执行器 （即，朝远侧驱动切割器械3002穿过夹持在外科端部执行器中的组织） 时，双极开关3028将处于第一位置。当期望将切割器械3002回缩至起始 位置时，双极开关3028将通过控制器1001运动至第二位置。

外科工具3000的各种实施例还采用尺寸设定成与击发齿轮系3031合 作的齿轮箱3030，在至少一个非限制性实施例中，所述击发齿轮系包括击 发传动齿轮3032，所述击发传动齿轮与击发从动齿轮3034啮合以生成所需 量的驱动力，从而驱动切割器械3002穿过组织并以本文所述的各种方式驱 动和形成钉。在图61中示出的实施例中，从动齿轮3034联接到与螺母布 置3038螺纹接合的螺杆轴3036，限制所述螺母装置进行轴向运动（由箭头 “D”表示）。将螺母布置3038附接到击发杆3003。因而，通过在第一方 向上旋转螺杆轴3036在远侧方向“DD”上驱动切割器械3002，并通过在 相反的第二方向上旋转螺杆轴可以在近侧方向“PD”上回缩切割器械 3002。

图62示出了另一个基本上与上述工具3000相同的外科工具3000’的一 部分，不同的是从动齿轮3034附接到驱动轴3040。将驱动轴3040附接到 与第三从动齿轮3044啮合的第二传动齿轮3042，所述第三从动齿轮与联接 到击发杆3003的螺钉3046啮合。

图63示出了可结合机器人系统1000有效使用的另一个外科工具 3200。在该实施例中，外科工具3200包括非限制性形式的外科端部执行器 3212，所述外科端部执行器包括相对于至少一个其他端部执行器部件部分 在第一位置和第二位置之间选择性运动的部件部分。如将在下文中进一步 详细地描述，外科工具3200采用机载马达以为传动装置布置3305的各种 部件提供动力。外科端部执行器3212包括操作地支撑外科钉仓3234的细 长通道3222。细长通道3222具有可滑动地延伸到中空的细长轴组件3208 中的近端3223，所述中空的细长轴组件联接到工具安装部分3300。另外， 外科端部执行器3212包括通过一对耳轴3225可枢转地联接到细长通道 3222的砧座3224，所述耳轴容纳在细长通道3222中相应的开口3229内。 轴组件3208的远端部分3209包括开口3245，当细长通道3222相对于轴组 件3208的远端部分3209在近侧方向“PD”上轴向运动时，砧座3224上的 突出部3227插入到所述开口中以打开砧座3224。在各种实施例中，可以使 用弹簧（未示出）以将砧座3224偏置至打开位置。

如上所述，外科工具3200包括工具安装部分3300，所述工具安装部分 包括能够操作地支撑传动装置布置3305并与适配器部分1240’安装地交接 的工具安装板3302，所述适配器部分以上述各种方式联接到机器人系统 1000。在至少一个实施例中，适配器部分1240’在没有适配器1240采用的 动力盘构件的情况下可能与上文中详细描述的适配器部分1240相同。在其 他实施例中，适配器部分1240’可能与适配器部分1240相同。然而，在此 实施例中，因为外科端部执行器3212的各种部件全部由工具安装部分3300 中的马达提供动力，外科工具3200将不采用或需要来自工具架部分1270 的任何机械（即，非电力的）致动运动以为外科端部执行器3200部件提供 动力。被视为在本发明的各种形式的实质和范围内的其他修改形式可以采 用一种或多种来自工具架部分1270（如在上文中所述）的机械运动以启动/ 致动一个或多个外科端部执行器部件，同时还使用一个或多个在工具安装 部分内的马达以为外科端部执行器的一个或多个其他部件提供动力。

在各种实施例中，工具安装板3302能够支撑第一击发马达3310以用 于为传动装置布置3305提供击发和回缩运动，从而驱动联接到上述类型的 切割器械3332的刀杆3335。如在图63中可见，工具安装板3212具有一系 列电连接销3014，所述电连接销能够与适配器1240’中的狭槽1258（图 30）交接。此布置允许机器人系统1000的控制器1001为外科工具3200的 电子控制电路3320、3340提供控制信号。虽然结合机械耦合元件、电耦合 元件和磁力耦合元件在本文中描述了接口，应当理解，可使用多种遥测形 式，包括红外、感应耦合等。

在一种形式或实施例中，第一控制电路3320包括第一电池3322形式 的第一电源，所述第一电池联接到第一通断螺线管电源开关3324。第一击 发控制电路3320还包括第一通断击发螺线管3326，所述第一通断击发螺线 管联接到第一双极开关3328以控制第一击发马达3310的旋转方向。因 而，当机器人控制器1001提供适当的控制信号时，第一开关3324将允许 第一电池3322为第一双极开关3328提供电力。机器人控制器1001还将为 第一双极开关3328提供适当的信号，从而为第一击发马达3310提供动 力。当期望击发外科端部执行器（即，朝远侧驱动切割器械3232穿过夹持 在外科端部执行器3212中的组织）时，第一开关3328将通过机器人控制 器1001定位在第一位置。当期望将切割器械3232回缩至起始位置时，机 器人控制器1001将发送适当的控制信号以使第一开关3328运动至第二位 置。

外科工具3200的各种实施例还采用尺寸设定成与联接至其的击发传动 齿轮3332合作的第一齿轮箱3330，所述击发传动齿轮操作地与击发齿轮系 3333交接。在至少一个非限制性实施例中，击发齿轮系333包括击发从动 齿轮3334，所述击发从动齿轮与传动齿轮3332啮合以生成所需量的驱动 力，从而驱动切割器械3232穿过组织并以本文中所述的各种方式驱动和形 成钉。在图63示出的实施例中，从动齿轮3334联接到驱动轴3335，所述 驱动轴具有与之联接的第二从动齿轮3336。第二从动齿轮3336以与第三从 动齿轮3337啮合的方式被支撑，所述第三从动齿轮与第四从动齿轮3338 啮合。第四从动齿轮3338与刀杆3235的螺纹近侧部分3339啮合，限制所 述刀杆进行轴向运动。因而，通过在第一方向上旋转驱动轴3335，在远侧 方向“DD”上驱动切割器械3232并在相反的第二方向上旋转驱动轴 3335，切割器械3232可在近侧方向“PD”上回缩。

如上所述，通过相对于细长轴组件3208使细长通道3222轴向运动来 控制砧座3224的打开和闭合。细长通道3222的轴向运动由闭合控制系统 3339控制。在各种实施例中，闭合控制系统3339包括闭合轴3340，所述 闭合轴具有与螺纹闭合杆3342通过螺纹接合的中空的螺纹端部3341。螺纹 端部3341可旋转地支撑在脊轴3343中，所述脊轴操作地与工具安装部分 3300交接并延伸穿过轴组件3208的一部分，如图所示。闭合系统3339还 包括闭合控制电路3350，所述闭合控制电路包括第二电池3352形式的第二 电源，所述第二电池联接到第二通断螺线管电源开关3354。闭合控制电路 3350还包括第二通断击发螺线管3356，所述第二通断击发螺线管联接到第 二双极开关3358以控制第二闭合马达3360的旋转。因而，当机器人控制 器1001提供适当的控制信号时，第二开关3354将允许第二电池3352为第 二双极开关3354提供电力。机器人控制器1001还将为第二双极开关3358 提供适当的信号，从而为第二马达3360提供动力。当期望闭合砧座3224 时，第二开关3348将处于第一位置。当期望打开砧座3224时，第二开关 3348将运动至第二位置。

工具安装部分3300的各种实施例还采用联接到闭合传动齿轮3364的 第二齿轮箱3362。闭合传动齿轮3364与闭合齿轮系3363啮合。在各种非 限制性形式中，闭合齿轮系3363包括附接到闭合驱动轴3366的闭合从动 齿轮3365。与附接到闭合轴3340的闭合轴齿轮3360啮合的闭合传动齿轮 3367也附接到闭合驱动轴3366。图63示出了处于打开位置的端部执行器 3212。如上所述，当螺纹闭合杆3342处于图63中示出的位置时，弹簧 （未示出）将砧座3224偏置至打开位置。当期望闭合砧座3224时，机器 人控制器1001将启动第二马达3360以旋转闭合轴3340，从而在近侧方向 ‘PD’上牵拉螺纹闭合杆3342和通道3222。当砧座3224与轴3208的远端部 分3209接触时，砧座3224枢转至闭合位置。

现将描述操作外科工具3200的方法。一旦工具安装部分3302操作地 联接到机器人系统1000的工具架1270，机器人系统1000可将端部执行器 3212定位在邻近待切割和缝合的靶组织的位置。如果砧座3224尚未处于打 开位置，则机器人控制器1001可启动第二闭合马达3360以在远侧方向上 将通道3222驱动至图63中示出的位置。一旦机器人控制器1001通过在端 部执行器和/或工具安装部分3300中的一个或多个传感器确定外科端部执行 器3212已处于打开位置，则机器人控制器1001可为外科医生提供信号， 从而通知外科医生随后可闭合砧座3224。一旦靶组织定位在打开的砧座 3224和外科钉仓3234之间，则外科医生可通过启动机器人控制器1001以 向第二闭合马达3360施加闭合控制信号来开始闭合过程。第二闭合马达 3360向闭合轴3340施加旋转运动，以在近侧方向“PD”上牵拉通道3222 直到砧座3224枢转至闭合位置。一旦机器人控制器1001通过在外科端部 执行器3212和/或与机器人控制系统连通的工具安装部分3300中的一个或 多个传感器确定砧座3224已运动至闭合位置，则马达3360可被停止。然 后，可通过外科医生启动控制器1001上的触发器、按钮等手动开始击发过 程，或控制器1001可自动地开始击发过程。

为了开始击发过程，机器人控制器1001启动击发马达3310以在远侧 方向“DD”上驱动击发杆3235和切割器械3232。一旦机器人控制器1001 通过在外科端部执行器3212和/或马达驱动部分3300中的传感器确定切割 器械3232已运动至外科钉仓3234中的结束位置，则机器人控制器1001可 为外科医生提供指示信号。然后，外科医生可手动启动第一马达3310以回 缩切割器械3232至起始位置，或机器人控制器1001可自动地启动第一马 达3310以回缩切割元件3232。

图63中示出的实施例不包括关节运动接头。图64和65示出了分别具 有端部执行器3212’、3212”的外科工具3200’和3200”，所述端部执行器可 与具有本文所公开的各种类型的关节运动接头的细长轴实施例一起使用。 例如，如在图64中可见，螺纹闭合轴3342通过柔性缆线或其他柔性构件 3345联接到细长通道3222的近端3223。关节运动接头（未示出）在细长 轴组件3208中的位置将与柔性构件3345一致，从而使柔性构件3345适应 此关节运动。另外，在上述的实施例中，柔性构件3345可旋转地附连到细 长通道3222的近端部分3223以使柔性构件33345相对于其旋转，从而防止 柔性构件3229相对于通道3222“卷绕”。虽然未示出，可通过刀杆以上述 方式中的一者来驱动切割元件，所述刀杆也可适应细长轴组件的关节运 动。图65示出了基本上与上述外科端部执行器3212相同的外科端部执行 器3212”，不同的是螺纹闭合杆3342附接到闭合螺母3347，限制所述闭合 螺母仅在细长轴组件3208内进行轴向运动。将柔性构件3345附接到闭合 螺母3347。此布置还防止螺纹闭合杆3342卷绕柔性构件3345。可采用柔 性刀杆3235’以利于外科端部执行器3212”的关节运动。

上述外科工具3200、3200’和3200”也可采用本文所述的切割器械实施 例中的任何一个。如上所述，通过牵拉细长通道至与细长轴组件的远端接 触来闭合这些工具的每个端部执行器的砧座。因此，一旦靶组织位于钉仓 3234和砧座3224之间，机器人控制器1001可开始向内牵拉通道3222至轴 组件3208中。然而，在各种实施例中，为了防止端部执行器3212、 3212’、3212”在该闭合过程中使靶组织随着端部执行器运动，控制器1001 可同时使工具架运动并最终使工具运动以补偿细长通道3222的运动，从而 使靶组织实际上被夹持在砧座和细长通道之间而不被移动。

图66-68示出了除了下文描述的差异之外基本上与上述外科工具3200” 相同的另一个外科工具实施例3201。在该实施例中，螺纹闭合杆3342’具有 可变节距的沟槽。更具体地讲，如在图67中可见，闭合杆3342’具有远侧 沟槽部分3380和近侧沟槽部分3382。远侧沟槽部分3380和近侧沟槽部分 3382能够与支撑在中空的螺纹端部3341’中的凸耳3390相接合。如在图67 中可见，远侧沟槽部分3380具有比沟槽部分3382更细小的节距。因此， 此可变节距布置通过凸耳3390和近侧沟槽部分3382之间的接合而允许细 长通道3222以第一速度或速率被牵拉到轴3208中。当凸耳3390接合远侧 沟槽部分时，通道3222将以第二速度或速率被牵拉到轴3208中。因为近 侧沟槽部分3382比远侧沟槽部分3380更粗糙，第一速度将大于第二速 度。此布置用于加速端部执行器的初始闭合以用于操纵组织，然后在将组 织准确地定位在其中之后，生成适当夹持组织以对组织进行切割和密封的 闭合力的大小。因此，砧座3234最初以较小的力快速闭合，然后随着砧座 更慢闭合而施加更大的闭合力。

在将组织完全夹持在所需位置以进行切割和密封之前，可利用外科端 部执行器打开和闭合运动以允许使用者使用端部执行器抓持和操纵组织。 例如，使用者可在该过程中多次打开和闭合外科端部执行器以将端部执行 器定位在使组织被保持在所需位置的适当的位置。因此，在至少一些实施 例中，为了生成用于击发的高负载，细牙螺纹可能需要多达5至10次完全 旋转以生成必要的负载。在一些情况下，例如，该动作可能花费长达2至5 秒。如果在定位/组织操纵过程中每次也花费等长的时间打开和闭合端部执 行器，则定位端部执行器可能花费过长的时间。如果出现这种情况，使用 者可能放弃使用端部执行器以使用常规的抓紧器装置。使用抓紧器等可不 利地增加与完成外科手术相关的成本。

上述实施例采用一个或多个电池以为用于驱动端部执行器部件的马达 提供动力。通过机器人系统1000控制马达的启动。在可供选择的实施例 中，电源可包括由机器人系统1000为马达提供的交流电“AC”。即，交流 电可由通过工具架和适配器为机器人系统1000提供电力的系统供给。在其 他实施例中，电源线或绳可附接到工具安装部分3300以提供所需的来自单 独的交流电源或直流电源的电能。

在使用中，控制器1001可以施加初始旋转运动至闭合轴3340（图 63）以向内轴向牵拉细长通道3222至细长轴组件3208中，并以第一速率 使砧座从第一位置运动至中间位置，所述中间位置对应于其中远侧沟槽部 分3380过渡到近侧沟槽部分3382的点。进一步将旋转运动施加到闭合轴 3340将使砧座相对于外科钉仓从中间位置运动至闭合位置。当处于闭合位 置时，待切割和缝合的组织被适当地夹持在砧座和外科钉仓之间。

图69-73示出本发明的另一个外科工具实施例3400。该实施例包括从 工具安装部分3500延伸的细长轴组件3408。细长轴组件3408包括可旋转 的近侧闭合管段3410，所述可旋转的近侧闭合管段可旋转地连接在近侧脊 构件3420上，该近侧脊构件刚性地联接到工具安装部分3500的工具安装 板3502。近侧脊构件3420具有远端3422，所述远端联接到外科端部执行 器3412的细长通道部分3522。例如，在至少一个实施例中，细长通道部分 3522具有远端部分3523，所述远端部分“以钩的形式接合”脊构件3420 的远端3422。细长通道3522能够支撑其中的外科钉仓3534。该实施例可 使用本文所公开的各种切割器械实施例中的一个来切断夹持在外科端部执 行器3412中的组织，并将钉仓3534中的钉击发至切断的组织中。

外科端部执行器3412具有通过一对耳轴3525可枢转地联接到细长通 道3522的砧座3524，所述耳轴容纳在细长通道3522中相应的开口3529 内。砧座3524通过远侧闭合管段3430在打开位置（图69）和闭合位置 （图70-72）之间运动。远侧闭合管段3430的远端部分3432包括开口 3445，当远侧闭合管段3430相对于其进行轴向运动时，砧座3524上的突 出部3527插入到所述开口中以打开和闭合砧座3524。在各种实施例中，将 开口3445成形以使得当闭合管段3430在近侧方向上运动时，闭合管段 3430使砧座3524枢转至打开位置。除此之外或作为另外一种选择，可使用 弹簧（未示出）以将砧座3524偏置至打开位置。

如在图69-72中可见，远侧闭合管段3430包括凸耳3442，所述凸耳从 其远端3440延伸至与可旋转的近侧闭合管段3410的远端3412中形成的可 变节距沟槽/螺纹3414进行螺纹接合。可变节距沟槽/螺纹3414具有远侧部 分3416和近侧部分3418。远侧沟槽/螺纹部分3416的节距小于近侧沟槽/螺 纹部分3418的节距。另外如图69-72所示，通过轴向保持器销3450限制远 侧闭合管段3430相对于脊构件3420进行轴向运动，所述轴向保持器销容 纳在脊构件3420的远端中的轴向狭槽3424中。

如上所述，通过旋转近侧闭合管段3410打开和闭合砧座2524。可变节 距螺纹布置通过凸耳3442和近侧沟槽/螺纹部分3418之间的接合而允许以 第一速度或速率在远侧方向“DD”上驱动远侧闭合管段3430。当凸耳 3442接合远侧沟槽/螺纹部分3416时，将以第二速度或速率在远侧方向上 驱动远侧闭合管段3430。因为近侧沟槽/螺纹部分3418比远侧沟槽/螺纹部 分3416更粗糙，第一速度将大于第二速度。

在至少一个实施例中，工具安装部分3500能够接收来自机器人控制器 1001的相应的第一旋转运动，并将该第一旋转运动转化成初级旋转运动， 以使可旋转的近侧闭合管段3410围绕纵向工具轴线LT-LT旋转。如在图 73中可见，近侧闭合管段3410的近端3460可旋转地支撑在附接到工具安 装部分3500的工具安装板3502的支架布置3504中。旋转齿轮3462形成于 或附接到闭合管段3410的近端3460，以与操作地支撑在工具安装板3502 上的旋转驱动组件3470啮合。在至少一个实施例中，当工具安装部分3500 联接到工具架1270时，旋转传动齿轮3472联接到工具安装板3502的适配 器侧上相应的从动盘或从动元件1304中的第一个。参见图31和73。旋转 驱动组件3470还包括旋转从动齿轮3474，所述旋转从动齿轮与旋转齿轮 3462和旋转传动齿轮3472以啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装板 3502上。将来自机器人控制器1001的第一旋转控制运动通过工具架1270 和适配器1240施加到相应的从动元件1304，从而将通过操作地联接至其而 引起旋转传动齿轮3472的旋转。旋转传动齿轮3472的旋转最终引起闭合 管段3410的旋转，从而打开和闭合砧座3524，如上所述。

如上所述，外科端部执行器3412采用上述类型和构造的切割器械。图 73示出了用于轴向推进刀杆3492的刀驱动组件3480的一种形式，所述刀 杆附接到该切割器械。一种形式的刀驱动组件3480包括旋转传动齿轮 3482，当工具驱动部分3500联接到工具架1270时，所述旋转传动齿轮联 接到工具安装板3502的适配器侧上相应的从动盘或从动元件1304中的第 三个。参见图31和73。刀驱动组件3480还包括可旋转地支撑在工具安装 板5200上的第一旋转从动齿轮组件3484。第一旋转从动齿轮组件3484与 第三旋转从动齿轮组件3486啮合，所述第三旋转从动齿轮组件可旋转地支 撑在工具安装板3502上并与第四旋转从动齿轮组件3488啮合，所述第四 旋转从动齿轮组件与联接到刀杆3492的驱动轴组件3490的螺纹部分3494 啮合。旋转传动齿轮3482在第二旋转方向上旋转将引起驱动轴组件3490 和刀杆3492在远侧方向“DD”上轴向行进。反之，旋转传动齿轮3482在 二级旋转方向（与第二旋转方向相反）上旋转将引起驱动轴组件3490和刀 杆3492在近侧方向上运动。

图74-83示出了可结合机器人系统1000使用的本发明的另一个外科工 具3600实施例。如在图74中可见，工具3600包括一次性加载单元3612形 式的端部执行器。可结合工具3600使用的一次性加载单元的各种形式在例 如名称为“End Effector Arrangements For a Surgical Cutting and Stapling  Instrument”的美国专利申请公布No.US2009/0206131A1中公开，该专利 的公开内容全文以引用的方式并入本文。

在至少一种形式中，一次性加载单元3612包括砧座组件3620，所述砧 座组件被支撑以相对于操作地支撑其中的钉仓3640的载体3630而枢转行 进。安装组件3650可枢转地联接到仓载体3630，以使载体3630围绕关节 运动轴线AA-AA相对于纵向工具轴线LT-LT枢转。参见图79，安装组件 3650包括上部安装部分3652和下部安装部分3654。每个安装部分包括在 其每个侧面上的螺纹镗孔3656，所述螺纹镗孔的尺寸设定成能够容纳螺栓 （未示出）以将载体3630的近端固定到其上。一对中心定位的枢转构件 3658通过一对联接构件3660在上部安装部分和下部安装部分之间延伸，所 述联接构件与外壳部分3662的远端接合。每个联接构件3660均包括互锁 近侧部分3664，所述互锁近侧部分能够容纳于在外壳部分3662的近端中形 成的沟槽3666中，从而使安装组件3650和外壳部分3662保持在相对于其 的纵向固定位置。

在各种形式中，一次性加载单元3614的外壳部分3662包括包含在外 部外壳3674内的上半部外壳3670和下半部外壳3672。上半部外壳3670的 近端包括用于以可释放的方式接合细长轴3700和插入尖端3678的接合块 3676。接合块3676与细长轴3700的远端形成卡口式联接，这将在下文中 进一步详细地描述。外壳半部3670、3672限定用于可滑动地容纳轴向驱动 组件3680的通道3674。第二关节运动连接件3690的尺寸设定成可滑动地 定位于在外壳半部3670、3672之间形成的狭槽3679中。将一对防爆板 3691定位在邻近与轴向驱动组件3680的远端相邻的外壳部分3662的远 端，以防止在载体3630的关节运动过程中驱动组件3680向外凸出。

在各种实施例中，第二关节运动连接件3690包括至少一个细长金属 板。优选地，堆叠两个或更多个金属板以形成连接件3690。关节运动连接 件3690的近端包括钩部分3692，所述钩部分能够接合延伸穿过细长轴 3700的第一关节运动连接件3710。第二关节运动连接件3690的远端包括 套环3694，所述套环的尺寸设定成能够接合安装组件3650上形成的突出。 突出与枢轴销3658横向偏离，使得第二关节运动连接件3690的线性运动 促使安装组件3650围绕枢轴销3658枢转，从而使载体3630进行关节运 动。

在各种形式中，轴向驱动组件3680包括细长的驱动横梁3682，所述细 长的驱动横梁包括远侧工作头3684和近侧接合部分3685。驱动横梁3682 可由单个材料片或优选地多个堆叠的片材制成。接合部分3685包括一对接 合指状物，所述接合指状物的尺寸设定成并能够以安装方式接合驱动构件 3686中形成的一对相应的保持狭槽。驱动构件3686包括近侧通道口 3687，当一次性加载单元3614的近端与外科工具3600的细长轴3700接合 时，所述近侧通道口能够容纳控制杆2720的远端3722（参见图83）。

参见图74和81-83，为了使用外科工具3600，首先将一次性加载单元 3612固定到细长轴3700的远端。应当理解，外科工具3600可包括关节运 动或非关节运动的一次性加载单元。为了将一次性加载单元3612固定到细 长轴3700，将控制杆3720的远端3722插入到一次性加载单元3612的插入 尖端3678中，并且插入尖端3678在图81中箭头“A”示出的方向上纵向 滑动到细长轴3700的远端，使得第二关节运动联接件3690的钩部分3692 在细长轴3700中的通道3702内滑动。每个接合块3676将在细长轴3700各 自的通道（未示出）中对齐。当钩部分3692接合通道3702的近侧壁3704 时，一次性加载单元3612在图80和83中箭头“B”示出的方向上旋转以 使第二关节运动连接件3690的钩部分3692运动至与第一关节运动连接件 3710的指状物3712接合。接合块3676还在细长轴3700中的环形通道3703 内形成“卡口式”联接。在加载单元3612的旋转过程中，接合块3676接 合挡板3730的凸轮表面3732（图81），以首先在图81中箭头“C”示出 的方向上移动板3730以便将接合构件3734锁定在控制杆3720的凹槽3721 中，从而防止控制杆3720在一次性加载单元3612的附接过程中纵向运 动。在最终程度的旋转过程中，接合块3676从凸轮表面3732脱离以允许 挡板3730在图80和83中箭头“D”示出的方向上从接合构件3734的后面 运动，从而再次允许控制杆3720纵向运动。虽然上述附接方法反映了相对 于细长轴3700操纵一次性加载单元3612，但是本领域的普通技术人员将会 知道，一次性加载单元3612可支撑在固定位置，并且机器人系统1000可 相对于一次性加载单元3612操纵细长轴部分3700，从而实现上述联接过 程。

图84示出了可附接在具有细长轴3700’的卡口式布置中的另一个一次 性加载单元3612’，所述细长轴除了下文所述差异之外基本上与轴3700相 同。如在图84中可见，细长轴3700’具有延伸其至少一部分的狭槽3705， 并且所述狭槽能够容纳其中的接合块3676。在各种实施例中，一次性加载 单元3612’包括从其延伸的臂3677，在一次性加载单元3612’旋转之前，所 述臂可与从外壳部分3662延伸的接合块3676对齐或至少基本上对齐。在 至少一个实施例中，例如，当一次性加载单元3612’插入到细长轴3700’中 时，臂3677和接合块3676可插入到细长轴3700’中的狭槽3705中。当一 次性加载单元3612’旋转时，可将臂3677充分地限制在狭槽3705内，使得 狭槽3705可将臂保持在适当的位置，然而接合块3676可被定位为使得其 不被限制在狭槽3705内并可相对于臂3677旋转。当旋转时，关节运动连 接件3690的钩部分3692与延伸穿过细长轴3700’的第一关节运动连接件 3710接合。

可使用将一次性加载单元联接到细长轴的末端的其他方法。例如，如 图85和86所示，一次性加载单元3612”可以包括能够与细长轴3700”的连 接器部分3740接合的连接器部分3613。在至少一个实施例中，连接器部分 3613可以包括可以与连接器部分3740的至少一个突出和/或沟槽配合的至 少一个突出和/或沟槽。在至少一个此类实施例中，连接器部分可包括协作 的燕尾部分。在各种实施例中，连接器部分能够彼此互锁，并且防止或至 少抑制一次性加载单元3612”沿着轴线3741进行远侧和/或近侧运动。在至 少一个实施例中，轴向驱动组件3680’的远端可包括小孔3681，所述小孔能 够容纳从控制杆3720’延伸的突出3721。在各种实施例中，此布置可允许一 次性加载单元3612”在不与轴线3741共线或平行的方向上组装到细长轴 3700。虽然未示出，轴向驱动组件3680’和控制杆3720可包括任何其他合 适的突出和小孔布置以操作地彼此连接。另外在该实施例中，第一关节运 动连接件3710操作地与第二关节运动连接件3690接合。

如在图74和87中可见，外科工具3600包括工具安装部分3750。工具 安装部分3750包括能够附接至工具驱动组件1010的工具安装板3751。工 具安装部分操作地支撑其上的传动装置布置3752。在使用中，围绕由细长 轴3700限定的纵向工具轴线旋转一次性加载单元3612可能是有利的。在 至少一个实施例中，传动装置布置3752包括旋转的传输组件3753，所述旋 转的传输组件能够接收来自机器人系统1000的工具驱动组件1010的对应 的旋转输出运动，并将此旋转输出运动转化成旋转控制运动以使细长轴 3700（和一次性加载单元3612）围绕纵向工具轴线LT-LT旋转。如在图87 中可见，细长轴3700的近端3701可旋转地支撑在支架布置3754中，所述 支架布置附接到工具安装部分3750的工具安装板3751。旋转齿轮3755形 成于或附接到细长轴3700的近端3701，以与操作地支撑在工具安装板 3751上的旋转齿轮组件3756啮合。在至少一个实施例中，当工具安装部分 3750联接到工具驱动组件1010时，旋转传动齿轮3757驱动地联接到工具 安装板3751的适配器侧上相应的从动盘或从动元件1304中的第一个。旋 转的传输组件3753还包括旋转从动齿轮3758，所述旋转从动齿轮以与旋转 齿轮3755和旋转传动齿轮3757以啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装 板3751上。将来自机器人系统1000的第一旋转输出运动通过工具驱动组 件1010施加到相应的从动元件1304，从而将通过操作地联接至其而引起旋 转传动齿轮3757的旋转。旋转传动齿轮3757的旋转最终引起细长轴3700 （和一次性加载单元3612）围绕纵向工具轴线LT-LT旋转（初级旋转运 动）。

如在图87中可见，驱动轴组件3760联接到控制杆2720的近端。在各 种实施例中，控制杆2720通过刀/闭合驱动传动装置3762在远侧和近侧方 向上轴向行进。一种形式的刀/闭合驱动组件3762包括旋转传动齿轮 3763，当工具安装部分3750联接到工具架1270时，所述旋转传动齿轮联 接到工具安装板3751的适配器侧上相应的从动可旋转主体部分、盘或元件 1304中的第二个。旋转从动齿轮3763与齿轮系（一般描述为3764）驱动 啮合。在至少一种形式中，齿轮系3764还包括可旋转地支撑在工具安装板 3751上的第一旋转从动齿轮组件3765。第一旋转从动齿轮组件3765与第 二旋转从动齿轮组件3766啮合，所述第二旋转从动齿轮组件可旋转地支撑 在工具安装板3751上并且与第三旋转从动齿轮组件3767啮合，所述第三 旋转从动齿轮组件与驱动轴组件3760的螺纹部分3768啮合。旋转传动齿 轮3763在第二旋转方向上旋转将引起驱动轴组件3760和控制杆2720在远 侧方向“DD”上轴向行进。反之，旋转传动齿轮3763在二级旋转方向 （与第二旋转方向相反）上旋转将引起驱动轴组件3760和控制杆2720在 近侧方向上运动。当控制杆2720在远侧方向上运动时，其朝远侧驱动其驱 动横梁3682和工作头3684穿过外科钉仓3640。当工作头3684朝远侧驱动 时，其操作地接合砧座3620以将砧座枢转至闭合位置。

可通过施加轴向关节运动控制运动至第一关节运动连接件3710和第二 关节运动连接件3690来使仓载体3630围绕关节运动轴线AA-AA选择性地 进行关节运动。在各种实施例中，传动装置布置3752还包括操作地支撑在 工具安装板3751上的关节运动驱动器3770。更具体地讲并结合图87可看 出，能够操作地与第一关节运动连接件3710接合的关节运动驱动轴3771 的近端部分3772延伸穿过旋转齿轮3755并可旋转地联接到移位器齿条齿 轮3774，所述移位器齿条齿轮穿过狭槽3775可滑动地附连到工具安装板 3751。关节运动驱动器3770还包括移位器传动齿轮3776，当工具安装部分 3750联接到工具架1270时，所述移位器传动齿轮联接到工具安装板3751 的适配器侧上相应的从动盘或从动元件1304中的第三个。关节运动驱动组 件3770还包括移位器从动齿轮3778，所述移位器从动齿轮与移位器传动齿 轮3776和移位器齿条齿轮3774以啮合的方式被旋转地支撑在工具安装板 3751上。将来自机器人系统1000的第三旋转输出运动通过工具驱动组件 1010施加到相应的从动元件1304，从而将通过操作地联接至其而引起移位 器传动齿轮3776的旋转。移位器传动齿轮3776的旋转最终引起移位器齿 轮齿条3774和关节运动驱动轴3771的轴向运动。关节运动驱动轴3771的 轴向行进的方向取决于移位器传动齿轮3776通过机器人系统1000旋转的 方向。因此，移位器传动齿轮3776在第一旋转方向上的旋转将引起关节运 动驱动轴3771在近侧方向“PD”上的轴向运动并引起仓载体3630围绕关 节运动轴线AA-AA在第一方向上枢转。反之，移位器传动齿轮3776在第 二旋转方向（与第一旋转方向相反）上的旋转将引起关节运动驱动轴3771 在远侧方向“DD”上的轴向运动，从而引起仓载体3630围绕关节运动轴 线AA-AA在相反方向上枢转。

图88示出了可结合机器人系统1000使用的本发明的另一个外科工具 3800实施例。如在图88中可见，外科工具3800包括直线切割器3814形式 的外科端部执行器3812，所述直线切割器采用各种缆线驱动的部件。各种 形式的缆线驱动的直线切割器在例如名称为“Surgical Stapler With Universal  Articulation and Tissue Pre-Clamp”的美国专利No.7,726,537和名称为 “Cable Driven Surgical Stapling and Cutting Instrument With Improved Cable  Attachment Arrangements”的美国专利申请公布No.US2008/0308603A1中 公开，所述专利的公开内容全文均以引用的方式并入本文。此类直线切割 器3814可以被称为“一次性加载单元”，因为其被设计为在单次使用后被 丢弃。然而，本发明的各种实施例的各种独特和新颖的布置也可结合可重 复使用的缆线驱动的端部执行器使用。

如在图88中可见，在至少一种形式中，直线切割器3814包括操作地 支撑其中的外科钉仓3834的细长通道3822。砧座3824被可枢转地支撑以 相对于外科钉仓3834运动。砧座3824具有能够与预夹紧衬圈3840相互作 用的凸轮表面3825，所述预夹紧衬圈被支撑以相对于凸轮表面进行轴向运 动。将端部执行器3814与附接到工具安装部分3900的细长轴组件3808联 接。在各种实施例中，可采用闭合缆线3850以将预夹紧衬圈3840朝远侧 移动到凸轮表面3825及其上方，以相对于外科钉仓3834闭合砧座3824并 压缩其间的组织。优选地，闭合缆线3850在点3841处或靠近点3841附接 到预夹紧衬圈3840，并馈通砧座3824（或在砧座3824的近侧部分的下 方）中的通道并朝近侧馈通轴3808。闭合缆线3850在近侧方向“PD”上 的致动迫使预夹紧衬圈3840朝远侧抵靠凸轮表面3825以相对于钉仓组件 3834闭合砧座3824。可采用返回机构，例如，弹簧、缆线系统等以将预夹 紧衬圈3840返回至重新打开砧座3824的预夹紧方向。

细长轴组件3808的形状可以是圆柱形的，并且限定通道3811，所述通 道的尺寸可被设计为能够容纳管适配器3870。参见图89。在各种实施例 中，管适配器3870可与细长轴3808的内部通道以摩擦配合接合的方式而 被滑动容纳。管适配器3870的外表面还可包括至少一个机械接口，例如， 切口或凹口3871，所述切口或凹口被取向为与设置在内部通道3811的内周 边上的相应的机械接口，例如径向向内延伸的突起或棘爪（未示出）配 合，以将管适配器3870锁定到细长轴3808。在各种实施例中，管适配器 3870的远端可包括一对相对的凸缘3872a和3872b，它们限定了用于在其中 枢转地容纳枢轴块3873的腔体。每个凸缘3872a和3872b可包括小孔 3874a和3874b，所述小孔被取向为容纳延伸穿过枢轴块3873中的小孔的枢 轴销3875，以允许枢轴块3873围绕与纵向工具轴线“LT-LT”垂直的轴线 而枢转运动。通道3822可由两个向上延伸的凸缘3823a、3823b形成，所述 向上延伸的凸缘中具有尺寸设定成能够容纳枢轴销3827的小孔。继而，枢 轴销3875穿过枢轴块3873中的小孔安装，以允许外科端部执行器3814在 给定的外科手术过程中当需要时围绕“Y”轴旋转。枢轴块3873沿着“Z” 轴围绕销3875的旋转使外科端部执行器3814围绕“Z”轴旋转。参见图 89。在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可有效采用将细长通道3822 紧固到枢轴块3873上的其他方法。

在制备或组装过程中外科钉仓3834可被组装并安装在细长通道3822 内，并作为外科端部执行器3812的一部分出售，或在需要时外科钉仓3834 可被设计为选择性地安装在细长通道3822内并单独出售，例如作为单次使 用的置换件、可替换的或一次性的钉仓组件。例如，外科端部执行器3812 可枢转地、操作地或一体地附接到一次性外科缝合器的细长轴组件3808的 远端3809上是在本公开范围内的。众所周知，使用的或用过的一次性加载 单元3814可从细长轴组件3808中移除并用未使用的一次性单元替换。一 旦将未耗费的或未使用的仓3834安装在细长通道3822中，则直线切割器 3814还可优选地包括致动器、优选地动态夹紧构件3860、滑动件3862以 及钉推动器（未示出）和钉（未示出）。参见图89。

在各种实施例中，动态夹紧构件3860与滑动件3862相关联，例如， 安装和靠在滑动件上、或与其相连或一体结合和/或靠在其后面。据设想， 动态夹紧构件3860可具有与其连接的或一体成型的凸轮楔形件或凸轮表 面，或由凸轮楔形件或凸轮表面的远侧前表面推动。在各种实施例中，动 态夹紧构件3860可包括具有横向小孔3864（销3865可安装或安装在其 中）的上部3863、中央支撑件或向上的延伸部分3866和基本上为T形的底 部凸缘3867，所述各部分配合以在滑动件3862的纵向远侧运动过程中沿着 理想的切割路径滑动地保持动态夹紧构件3860。前切刃3868（这里为刀片 3869）的尺寸设定成靠在钉仓组件3834的狭槽3835中，并且一旦缝合就 使组织分离。如本文所用，术语“刀组件”可以包括上述动态夹紧构件 3860、刀3869和滑动件3862或其他刀/横梁/滑动件驱动布置和切割器械布 置。另外，本发明的各种实施例可采用刀组件/切割器械装置，所述刀组件/ 切割器械布置可完全支撑在钉仓3834中或局部支撑在钉仓3834和细长通 道3822中或全部支撑在细长通道3822中。

在各种实施例中，可通过缆线驱动组件3870在近侧和远侧方向上驱动 动态夹紧构件3860。在一个非限制性形式中，缆线驱动组件包括一对推进 缆线3880、3882和击发缆线3884。图90和91示出了图表形式的缆线 3880、3882、3884。如在那些图中可见，第一推进缆线3880操作地支撑在 第一远侧缆线过渡支撑体3885和第一近侧缆线过渡支撑体3886上，所述 第一远侧缆线过渡支撑体可包括附接到细长通道3822的远端的例如皮带 轮、杆、绞盘等，所述第一近侧缆线过渡支撑体可包括由细长通道3822操 作地支撑的例如皮带轮、杆、绞盘等。第一推进缆线3880的远端3881附 连到动态夹紧组件3860。第二推进缆线3882操作地支撑在第二远侧缆线过 渡支撑体3887和第二近侧缆线过渡支撑体3888上，所述第二远侧缆线过 渡支撑体可包括安装到细长通道3822的远端的例如皮带轮、杆、绞盘等， 所述第二近侧缆线过渡支撑体可包括安装到细长通道3822的近端的例如皮 带轮、杆、绞盘等。第二推进缆线3882的近端3883可附接到动态夹紧组 件3860。另外，在这些实施例中，采用环状击发缆线3884并将其连接在支 撑体3889上，所述支撑体可包括安装在细长轴3808中的皮带轮、杆、绞 盘等。在一个实施例中，回缩缆线3884可在套环中形成并联接到连接器 3889’，所述连接器固定地附接到第一推进缆线3880和第二推进缆线 3882。

本发明的各种非限制性实施例包括操作地支撑在工具安装部分3900的 工具安装板3902上的缆线驱动传动装置3920。工具安装部分3900具有一 系列电连接销3904，所述电连接销能够与适配器1240’中的狭槽1258（图 30）交接。此布置允许机器人系统1000为工具3800的控制电路3910提供 控制信号。虽然结合机械耦合元件、电耦合元件和磁力耦合元件在本文中 描述了接口，应当理解，可使用多种遥测形式，包括红外、感应耦合等。

控制电路3910在图88中以示意图的形式示出。在一种形式或实施例 中，控制电路3910包括电池3912形式的电源，所述电池联接到通断螺线 管电源开关3914。然而，在其他实施例中，电源可包括交流电源。控制电 路3910还包括通断螺线管3916，所述螺线管联接到双极开关3918以控制 马达旋转方向。因此，当机器人系统1000提供适当的控制信号时，开关 3914将允许电池3912为双极开关3918提供电力。机器人系统1000还为双 极开关3918提供适当的信号以为移位器马达3922提供动力。

转到图92-97，缆线驱动传动装置3920的至少一个实施例包括操作地 安装到驱动轴3932的驱动皮带轮3930，所述驱动轴与上述类型和构造的从 动元件1304附接，所述从动元件被设计为与适配器1240的相应的驱动元 件1250交接。参见图30和95。因此，当工具安装部分3900操作地联接到 工具架1270时，机器人系统1000可在所需方向上施加旋转运动到驱动皮 带轮3930。第一驱动构件或皮带3934驱动接合驱动皮带轮3930和可旋转 地支撑在移位器轭3940上的第二驱动轴3936。移位器轭3940操作地联接 到移位器马达3922，使得移位器马达3922的轴3923在第一方向上的旋转 将在第一方向“FD”上偏移移位器轭，并且移位器马达轴3923在第二方向 上的旋转将在第二方向“SD”上偏移移位器轭3940。本发明的其他实施例 可采用移位器螺线管布置，以在所述的第一方向和第二方向上偏移移位器 轭。

如在图92-95中可见，闭合传动齿轮3950安装到第二驱动轴3936，并 能够与闭合驱动组件（一般称为3951）选择性地啮合。同样，击发传动齿 轮3960也安装到第二驱动轴3936，并能够与击发驱动组件（一般称为 3961）选择性地啮合。第二驱动轴3936的旋转引起闭合传动齿轮3950和 击发传动齿轮3960旋转。在一个非限制性实施例中，闭合驱动组件3951 包括闭合从动齿轮3952，所述闭合从动齿轮联接到可旋转地支撑在第三驱 动轴3956上的第一闭合皮带轮3954。闭合缆线3850驱动地容纳在第一闭 合皮带轮3954上，使得闭合从动齿轮3952的旋转将驱动闭合缆线3850。 同样，击发驱动组件3961包括击发从动齿轮3962，所述击发从动齿轮联接 到可旋转地支撑在第三驱动轴3956上的第一击发皮带轮3964。第一驱动皮 带轮3954和第二驱动皮带轮3964在第三驱动轴3956上独立地旋转。击发 缆线3884驱动地容纳在第一击发皮带轮3964上，使得击发从动齿轮3962 的旋转将驱动击发缆线3884。

另外在各种实施例中，缆线驱动传动装置3920还包括制动组件3970。 例如，在至少一个实施例中，制动组件3970包括闭合制动器3972，所述闭 合制动器包括附接到传动装置外壳3971的一部分的弹簧臂3973。闭合制动 器3972具有齿轮凸耳3974，所述齿轮凸耳的尺寸设定成能够接合闭合从动 齿轮3952的齿状物，如将在下文中进一步详细地描述。制动组件3970还 包括击发制动器3976，所述击发制动器包括附接到传动装置外壳3971的另 一部分的弹簧臂3977。击发制动器3976具有齿轮凸耳3978，所述齿轮凸 耳的尺寸设定成能够接合击发从动齿轮3962的齿状物。

外科工具3800的至少一个实施例可按如下使用。工具安装部分3900 操作地联接到机器人系统1000的接口1240。操作机器人系统的控制器或控 制单元，以将待切割和缝合的组织定位在打开的砧座3824和钉仓3834之 间。当位于初始位置时，制动组件3970已锁定了闭合从动齿轮3952和击 发从动齿轮3962，使得它们不能旋转。即，如图93所示，齿轮凸耳3974 与闭合从动齿轮3952锁定接合，并且齿轮凸耳3978与击发从动齿轮3962 锁定接合。一旦外科端部执行器3814已被适当地定位，机器人系统1000 的控制器1001将为移位器马达3922（或移位器螺线管）提供控制信号，从 而在第一方向上移动移位器轭3940。当移位器轭3940在第一方向上运动 时，当闭合传动齿轮3950运动至与闭合从动齿轮3952啮合时，闭合传动 齿轮使齿轮凸耳3974运动至与闭合从动齿轮3952脱离。如在图92中可 见，当处于该位置时，齿轮凸耳3978保持与击发从动齿轮3962锁定接 合，从而防止击发系统的致动。然后，机器人控制器1001穿过从动元件 1304和工具架1240的对应部件之间的接口而为驱动皮带轮3930提供第一 旋转致动运动。当驱动皮带轮3930在第一方向上旋转时，闭合缆线3850 被旋转以将预夹紧衬圈3840驱动至与砧座3824的凸轮表面3825闭合接 合，以便使其运动至闭合位置，从而夹紧砧座3824和钉仓3834之间的靶 组织。参见图88。一旦砧座3824已运动至闭合位置，机器人控制器1001 停止施加第一旋转运动至驱动皮带轮3930。然后，机器人控制器1001可通 过发送另一控制信号至移位器马达3922（或移位器螺线管）来使移位器轭 在第二方向“SD”上运动而开始击发过程，如图94所示。当移位器轭 3940在第二方向上运动时，当击发传动齿轮3960运动至与击发从动齿轮 3962啮合时，击发传动齿轮使齿轮凸耳3978与击发从动齿轮3962脱离。 如在图94中可见，当处于该位置时，齿轮凸耳3974保持与闭合从动齿轮 3952锁定接合，从而防止闭合系统的致动。然后，穿过从动元件1304和工 具架1240的对应部件之间的接口来启动机器人控制器1001，以为驱动皮带 轮3930提供第一旋转致动运动。当驱动皮带轮3930在第一方向上旋转 时，击发缆线3884被旋转以在远侧方向“DD”上驱动动态夹紧构件 3860，从而击发钉并切割夹持在端部执行器3814中的组织。一旦机器人系 统1000通过传感器或通过监测施加到驱动皮带轮3930的旋转输入的量来 确定动态夹紧构件3860已到达其最远侧位置，则控制器1001可向驱动皮 带轮3930施加第二旋转运动以在相反方向上旋转闭合缆线3850，从而在近 侧方向“PD”上回缩动态夹紧构件3860。一旦动态夹紧构件回缩至起始位 置，停止向驱动皮带轮3930施加第二旋转运动。然后，移位器马达3922 （或移位器螺线管）通电，以将移位器轭3940移动到闭合位置（图92）。 一旦闭合传动齿轮3950与闭合从动齿轮3952啮合，则机器人控制器1001 可再次向驱动皮带轮3930施加第二旋转运动。驱动皮带轮3930在第二方 向上的旋转使闭合缆线3850将预夹紧衬圈3840回缩至与砧座3824的凸轮 表面3825脱离，以允许砧座3824运动至打开位置（通过弹簧或其他装 置），从而从外科端部执行器3814释放被缝合的组织。

图98示出了采用如图99-101中示出的齿轮从动击发杆4092的外科工 具4000。该实施例包括从工具安装部分4100延伸的细长轴组件4008。工 具安装部分4100包括操作地支撑其上的传动装置布置4103的工具安装板 4102。细长轴组件4008包括可旋转的近侧闭合管4010，所述可旋转的近侧 闭合管可旋转地连接在近侧脊构件4020上，所述近侧脊构件刚性联接到工 具安装板4102。近侧脊构件4020具有联接到外科端部执行器4012的细长 通道部分4022的远端。外科端部执行器4012可基本上类似于上述外科端 部执行器3412。另外，可通过与近侧闭合管4010操作地交接的远侧闭合管 4030打开和闭合外科端部执行器4012的砧座4024。远侧闭合管4030与上 述远侧闭合管3430相同。相似地，近侧闭合管4010与上述近侧闭合管段 3410相同。

通过以上述方式相对于远侧闭合管3410旋转近侧闭合管4010来打开 和闭合砧座4024。在至少一个实施例中，传动装置布置包括闭合传动装置 （一般称为4011）。如将在下文中进一步描述，闭合传动装置4011能够接 收来自机器人系统1000的相应的第一旋转运动，并将此第一旋转运动转化 成初级旋转运动，以使可旋转的近侧闭合管4010围绕纵向工具轴线LT-LT 旋转。如在图101中可见，近侧闭合管4010的近端4060可旋转地支撑在支 架布置4104中，所述支架布置附接到工具安装部分4100的工具安装板 4102。旋转齿轮4062形成于或附接到闭合管段4010的近端4060，以与操 作地支撑在工具安装板4102上的旋转驱动组件4070啮合。在至少一个实 施例中，当工具安装部分4100联接到工具架1270时，旋转传动齿轮4072 联接到工具安装板4102的适配器侧上相应的从动盘或从动元件1304中的 第一个。参见图31和101。旋转驱动组件4070还包括旋转从动齿轮 4074，所述旋转从动齿轮与旋转齿轮4062和旋转传动齿轮4072以啮合的 方式而被旋转地支撑在工具安装板4102上。将来自机器人系统1000的第 一旋转控制运动通过工具架1270和适配器1240施加到相应的从动元件 1304，从而将通过操作地联接至其而引起旋转传动齿轮4072的旋转。旋转 传动齿轮4072的旋转最终引起闭合管段4010的旋转，从而打开和闭合砧 座4024，如上所述。

如上所述，端部执行器4012采用如图99和100中示出的切割元件 3860。在至少一个非限制性实施例中，传动装置布置4103还包括刀驱动传 动装置，所述刀驱动传动装置包括刀驱动组件4080。图101示出了用于轴 向推进刀杆4092的刀驱动组件4080的一种形式，所述刀杆使用上述缆线 相对于外科工具3800附接到此切割元件。具体地讲，刀杆4092替代外科 工具3800的实施例中采用的击发缆线3884。一种形式的刀驱动组件4080 包括旋转传动齿轮4082，当工具安装部分4100联接到工具架1270时，所 述旋转传动齿轮联接到工具安装板4102的适配器侧上相应的从动盘或从动 元件1304中的第二个。参见图31和101。刀驱动组件4080还包括可旋转 地支撑在工具安装板4102上的第一旋转从动齿轮组件4084。第一旋转从动 齿轮组件4084与第三旋转从动齿轮组件4086啮合，所述第三旋转从动齿 轮组件可旋转地支撑在工具安装板4102上并与第四旋转从动齿轮组件4088 啮合，所述第四旋转从动齿轮组件与联接到刀杆4092的驱动轴组件4090 的螺纹部分4094啮合。旋转传动齿轮4082在第二旋转方向上旋转将引起 驱动轴组件4090和刀杆4092在远侧方向“DD”上轴向行进。反之，旋转 传动齿轮4082在二级旋转方向（与第二旋转方向相反）上旋转将引起驱动 轴组件4090和刀杆4092在近侧方向上运动。击发杆4092在近侧方向 “PD”上的运动将在远侧方向“DD”上驱动切割元件3860。反之，击发 杆4092在远侧方向“DD”上的运动将引起切割元件3860在近侧方向 “PD”上运动。

图102-108示出了可结合机器人系统1000有效使用的另一个外科工具 5000。在各种形式中，外科工具5000包括外科缝合器械形式的外科端部执 行器5012，所述外科缝合器械包括细长通道5020和可枢转平移的夹紧构件 （例如砧座5070），所述细长通道和可枢转平移的夹紧构件保持在确保有 效缝合和切断夹持在外科端部执行器5012中的组织的间距处。如在图104 中可见，细长通道5020的横截面可以是大致U形的，并且由例如钛、203 不锈钢、304不锈钢、416不锈钢、17-4不锈钢、17-7不锈钢、6061或 7075铝、铬钢、陶瓷等制成。大致U形的金属通道盘5022可支撑在细长通 道5020的底部，如图所示。

各种实施例包括滑动件组件5030形式的致动构件，所述滑动件组件操 作地支撑在外科端部执行器5012中，并响应于施加至其上的控制运动在起 始位置和结束位置之间轴向运动。在一些形式中，金属通道盘5022具有居 中设置的狭槽5024以可运动地容纳滑动件组件5030的基座部分5032。基 座部分5032包括支脚部分5034，所述支脚部分的尺寸设定成可滑动地容纳 在细长通道5020中的狭槽5021中。参见图104。如在图103、104、107和 108中可见，滑动件组件5030的基座部分5032包括能够通过螺纹容纳在螺 纹驱动轴5130上的轴向延伸的螺纹镗孔5036，如将在下文中进一步详细地 描述。另外，滑动件组件5030包括支撑组织切割刀片或组织切割器械5040 的直立支撑部分5038。直立支撑部分5038终止于顶部5042，所述顶部具 有从其中突起的横向延伸的一对保持翅片5044。如图104所示，翅片5044 被定位成容纳在砧座5070中相应的狭槽5072内。当滑动件组件5030朝远 侧驱动穿过夹持在外科端部执行器5014中的组织时，翅片5044和支脚 5034用于将砧座5070保持在所需的间隔开的闭合位置处。另外如图106和 108所示，滑动件组件5030还包括往复或顺序启动的驱动组件5050，以朝 闭合砧座5070驱动钉推动器。

更具体地讲并结合图104和105，细长通道5020能够操作地支撑其中 的外科钉仓5080。在至少一种形式中，外科钉仓5080包括主体部分 5082，所述主体部分可由例如维克特拉(Vectra)、尼龙（6/6或6/12）制成并 包括居中设置的狭槽5084，以容纳滑动件组件5030的直立支撑部分 5038。参见图104。这些材料还可用10%-40%的玻璃、碳或矿物质填充。 外科钉仓5080还包括多个腔体5086以用于可运动地支撑其中成行的或成 排的钉支撑推动器5088。腔体5086可排列在间隔开的纵向延伸的行或排 5090、5092、5094、5096中。例如，排5090在本文中可被称为第一外侧 排。排5092在本文中可被称为第一内侧排。排5094可被称为第二内侧排 以及排5096可被称为第二外侧排。第一内侧排5090和第一外侧排5092位 于纵向狭槽5084的第一横向侧上，第二内侧排5094和第二外侧排5096位 于纵向狭槽5084的第二横向侧上。第一内侧排5092中的第一钉推动器 5088相对于第一外侧排5090中的第一钉推动器5088交错排列。相似地， 第二外侧排5096中的第二钉推动器5088相对于第二内侧排5094中的第二 推动器5088交错排列。每个推动器5088操作地支撑其上的外科钉5098。

在各种实施例中，顺序启动或往复启动的驱动组件5050包括各自附接 到公共轴5056的一对外侧驱动器5052和一对内侧驱动器5054，所述公共 轴可旋转地安装在滑动件组件5030的基座5032中。外侧驱动器5052被取 向为与设置在通道盘5022中的相应的多个外侧启动腔体5026顺序或往复 地接合。同样，内侧驱动器5054被取向为与设置在通道盘5022中的相应 的多个内侧启动腔体5028顺序或往复地接合。内侧启动腔体5028相对于 邻近的外侧启动腔体5026交错排列。参见图105。另外如图105和107所 示，在至少一个实施例中，滑动件组件5030还包括位于镗孔5036的每个 侧面上的远侧楔形件段5060和中间楔形件段5062，以当滑动件组件5030 在远侧方向“DD”上朝远侧驱动时与推动器5088接合。如上所述，滑动 件组件5030通过螺纹容纳在驱动轴5130的螺纹部分5132上，所述驱动轴 可旋转地支撑在端部执行器5012中。例如，在各种实施例中，驱动轴5130 具有支撑在远侧轴承5136中的远端5134，所述远侧轴承安装在外科端部执 行器5012中。参见图104和105。

在各种实施例中，外科端部执行器5012通过细长轴组件5108联接到 工具安装部分5200。在至少一个实施例中，工具安装部分5200操作地支撑 传动装置布置（一般称为5204），所述传动装置布置能够接收来自机器人 系统的旋转输出运动。细长轴组件5108包括可在脊构件5120上旋转和轴 向运动的外部闭合管5110，所述脊构件刚性联接到工具安装部分5200的工 具安装板5201。脊构件5120还具有联接到外科端部执行器5012的细长通 道部分5020的远端5122。

在使用中，围绕由细长轴组件5008限定的纵向工具轴线LT-LT来旋转 外科端部执行器5012可能是有利的。在各种实施例中，外部闭合管5110 具有近端5112，所述近端通过向前的支撑支架5203可旋转地支撑在工具驱 动部分5200的工具安装板5201上。外部闭合管5110的近端5112能够操作 地与传动装置布置5204的旋转传动部分5206交接。在各种实施例中，外 部闭合管5110的近端5112也支撑在闭合滑动件5140上，所述闭合滑动件 也可运动地支撑在工具安装板5201上。闭合管齿轮段5114形成在外部闭 合管5110的近端5112上，以与旋转传动装置5206的旋转驱动组件5150啮 合。如在图102中可见，在至少一个实施例中，旋转驱动组件5150包括旋 转传动齿轮5152，当工具驱动部分5200联接到工具架1270时，所述旋转 传动齿轮联接到工具安装板5201的适配器侧1307上相应的从动盘或从动 元件1304中的第一个。旋转驱动组件5150还包括旋转从动齿轮5154，所 述旋转从动齿轮以与闭合管齿轮段5114和旋转传动齿轮5152啮合的方式 而被旋转地支撑在工具安装板5201上。将来自机器人系统1000的第一旋 转控制运动通过工具架1270和适配器1240施加到相应的从动元件1304以 引起旋转传动齿轮5152的旋转。旋转传动齿轮5152的旋转最终引起细长 轴组件5108（和端部执行器5012）围绕纵向工具轴线LT-LT（图102中由 箭头“R”表示）旋转。

通过使外部闭合管5110在远侧方向“DD”上轴向运动，实现砧座 5070相对于外科钉仓5080的闭合。外部闭合管5110的此类轴向运动可以 通过传动装置布置5204的闭合传动部分5144实现。如上所述，在各种实 施例中，外部闭合管5110的近端5112由闭合滑动件5140支撑，所述闭合 滑动件使近端5112相对于其进行旋转，但是随着闭合滑动件5140轴向行 进。具体地讲，如在图102中可见，闭合滑动件5140具有直立的突出部 5141，所述直立的突出部延伸到外部闭合管5110的近端部分5112中的径 向沟槽5115中。另外，如上所述，闭合滑动件5140可滑动地安装到工具 安装板5201。在各种实施例中，闭合滑动件5140具有直立部分5142，所 述直立部分具有在其上形成的闭合齿条齿轮5143。闭合齿条齿轮5143能够 与闭合传动装置5144驱动接合。

在各种形式中，闭合传动装置5144包括闭合正齿轮5145，所述闭合正 齿轮联接到工具安装板5201的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件 1304中的第二个。因此，当接口1230联接到工具安装部分5200时，将来 自机器人系统1000的第二旋转控制运动通过工具架1270和适配器1240施 加到相应的第二从动元件1304上将引起闭合正齿轮5145的旋转。闭合传 动装置5144还包括以与闭合正齿轮5145和闭合齿条齿轮5143啮合的方式 而被支撑的从动闭合齿轮组5146。因此，将来自机器人系统1000的第二旋 转控制运动通过工具架1270和适配器1240施加到相应的第二从动元件 1304将引起闭合正齿轮5145的旋转，并最终轴向驱动闭合滑动件5140和 外部闭合管5110。闭合管5110运动的轴向最终取决于第二从动元件1304 旋转的方向。例如，响应于接收自机器人系统1000的一个旋转闭合运动， 闭合滑动件5140将在远侧方向“DD”上被驱动，并且外部闭合管5110最 终也将在远侧方向上被驱动。外部闭合管5110具有远端5116中的开口 5117，所述远端能够以上述方式与砧座5070上的突出部5071接合。当朝 远侧驱动外部闭合管5110时，闭合管5110的近端5116将接触砧座5070并 将其枢转闭合。当施加来自机器人系统1000的“开放式”旋转运动时，将 在近侧方向“PD”上驱动闭合滑动件5140和外部闭合管5110，并且以上 述方式将砧座5070枢转至打开位置。

在至少一个实施例中，驱动轴5130具有近端5137，所述近端具有与之 附接的近侧轴齿轮5138。近侧轴齿轮5138以与附接到旋转驱动杆5160的 远侧传动齿轮5162啮合的方式而被支撑，使用脊构件5120可旋转地支撑 所述旋转驱动杆。通过旋转刀传动装置5207来控制旋转驱动杆5160和最 终旋转驱动轴5130的旋转，所述旋转刀传动装置包括支撑在工具安装板 5210上的传动装置布置5204的一部分。在各种实施例中，旋转刀传动装置 5207包括操作地支撑在工具安装板5201上的旋转刀驱动系统5170。在各 种实施例中，刀驱动系统5170包括旋转传动齿轮5172，当工具驱动部分 5200联接到工具架1270时，所述旋转传动齿轮联接到工具安装板5201的 适配器侧上相应的从动盘或从动元件1304中的第三个。刀驱动系统5170 还包括第一旋转从动齿轮5174，所述第一旋转从动齿轮以与第二旋转从动 齿轮5176和旋转传动齿轮5172啮合的方式而被旋转地支撑在工具安装板 5201上。将第二旋转从动齿轮5176联接到旋转驱动杆5160的近端部分 5164。

旋转传动齿轮5172在第一旋转方向上的旋转将引起旋转驱动杆5160 和旋转驱动轴5130在第一方向上的旋转。反之，旋转传动齿轮5172在第 二旋转方向（与第一旋转方向相反）上的旋转将引起旋转驱动杆5160和旋 转驱动轴5130在第二方向上的旋转。2400因此，驱动轴2440的旋转引起 驱动套管2400的旋转。

现将描述操作外科工具5000的一种方法。工具驱动器5200操作地联 接到机器人系统1000的接口1240。操作机器人系统1000的控制器1001以 将待切割和缝合的组织定位在打开的砧座5070和外科钉仓5080之间。一 旦通过机器人系统1000定位外科端部执行器5012而使得靶组织位于砧座 5070和外科钉仓5080之间，则可启动机器人系统1000的控制器1001以向 与闭合正齿轮5145联接的第二从动元件1304施加第二旋转输出运动，以 在远侧方向上轴向驱动闭合滑动件5140和外部闭合管5110，从而以上述方 式枢转闭合砧座5070。一旦机器人控制器1001通过例如外科端部执行器 5012和/或工具驱动部分5200中的传感器确定砧座5070已闭合，则机器人 控制器1001系统可为外科医生提供表明砧座闭合的指示。此类指示可以是 例如光和/或可听见的声音、控制构件上的触觉反馈等形式。然后外科医生 可引发击发过程。然而，在可供选择的实施例中，机器人控制器1001可自 动开始击发过程。

为了开始击发过程，机器人控制器将第三旋转输出运动施加到与旋转 传动齿轮5172联接的第三从动盘或从动元件1304。旋转传动齿轮5172的 旋转使旋转驱动杆5160和旋转驱动轴5130以上述方式旋转。可以结合图 103、105和106最好地理解外科钉5098的击发和成形。当滑动件组件5030 在远侧方向“DD”上驱动穿过外科钉仓5080时，远侧楔形件段5060首先 接触钉推动器5088并开始使其朝闭合砧座5070运动。当滑动件组件5030 继续朝远侧移动时，外侧驱动器5052将落入通道盘5022中的相应的启动 腔体5026中。然后，每个外侧驱动器5052的相对端将接触相应的外侧推 动器5088，所述外侧推动器将远侧楔形件段5060和中间楔形件段5062向 上移动。滑动件组件5030的进一步远侧运动使外侧驱动器5052旋转并朝 砧座5070驱动相应的推动器5088，从而当推动器驱动至砧座5070中时使 支撑在其上的钉5098成形。应当理解，当滑动件组件5030朝远侧运动 时，刀片5040切断夹持在砧座和钉仓之间的组织。因为内侧驱动器5054 和外侧驱动器5052附接到相同的轴5056并且内侧驱动器5054与外侧驱动 器5052在轴5056上径向偏离，当外侧驱动器5052朝砧座5070驱动其相应 的推动器5088时，内侧驱动器5054落入其下一个相应的启动腔体5028 中，从而使它们以相同的方式朝闭合砧座5070可旋转地或往复地驱动相应 的内侧推动器5088。因此，当滑动件组件5030朝远侧被驱动时，在居中设 置的狭槽5084的每一侧上的横向对应的外侧钉5098同时一起成形，并且 在狭槽5084的每一侧上的横向对应的内侧钉5098同时一起成形。一旦机 器人控制器1001通过传感器或通过监测施加到驱动轴5130和/或旋转驱动 杆5160的旋转输出量来确定滑动件组件5030已到达其最远侧位置，则控 制器1001可将第三旋转输出运动施加到驱动轴5130以在相反方向上旋转 驱动轴5130，从而将滑动件组件5030回缩至其起始位置。一旦滑动件组件 5030回缩至起始位置（如通过端部执行器5012和/或工具驱动部分5200中 的传感器发送信号），则停止向驱动轴5130施加第二旋转运动。然后，外 科医生可手动启动砧座打开过程或可通过机器人控制器1001自动开始。为 了打开砧座5070，将第二旋转输出运动施加到闭合正齿轮5145，以在近侧 方向上轴向驱动闭合滑动件5140和外部闭合管5110。当闭合管5110朝近 侧运动时，在闭合管5110的远端5116中的开口5117接触砧座5070上的突 出部5071，以将砧座5070枢转至打开位置。当闭合管5116返回至起始位 置时，也可使用弹簧将砧座5070偏置至打开位置。此外，外科端部执行器 5012和/或工具安装部分5200中的传感器可为机器人控制器1001提供表明 砧座5070现已打开的信号。然后，外科端部执行器5012可从外科手术部 位撤回。

图109-114以图解法示出了外科工具组件5000’中钉的顺序击发，所述 外科工具组件基本上类似于上述外科工具组件5000。在该实施例中，内侧 驱动器5052’和外侧驱动器5054’具有凸轮形状，其具有如图109-115中示 出的凸轮表面5053和致动器突起5055。驱动器5052’、5054’连接在由滑动 件组件5030’可旋转地支撑的相同的轴5056’上。在该实施例中，滑动件组 件5030’具有用于接合推动器5088的远侧楔形件段5060’。图109示出了当 滑动件组件5030’在远侧方向“DD”上被驱动时两个内侧或外侧驱动器 5052’、5054’的初始位置。如在图中可见，推动器5088a向上推进楔形件段 5060’并接触驱动器5052’、5054’。滑动件组件5030’在远侧方向上的进一步 行进促使驱动器5052’、5054’在“P”方向（图110）上枢转，直到致动器 部分5055接触启动腔体5026、5028的端壁5029a，如图111所示。滑动件 组件5030’在远侧方向“DD”上的继续推进促使驱动器5052’、5054’在 “D”方向上旋转，如图112所示。当驱动器5052’、5054’旋转时，推动器 5088a向上推动凸轮表面5053至图113中示出的最终竖直位置。当推动器 5088a到达图113和114中示出的最终竖直位置时，将支撑在其上的钉（未 示出）驱动至砧座的钉成形表面以形成钉。

图116-121示出了例如可结合上文详细描述的工具安装部分1300和轴 2008使用的外科端部执行器5312。在各种形式中，外科端部执行器5312 包括细长通道5322，所述细长通道如上所述能够支撑其中的外科钉仓 5330。外科钉仓5330包括主体部分5332，所述主体部分包括用于容纳滑动 件组件5380的竖直支撑部分5386的居中设置的狭槽5334。参见图116- 118。外科钉仓体部分5332还包括多个腔体5336以用于可运动地支撑其中 的钉支撑推动器5350。腔体5336可排列在间隔开的纵向延伸的排5340、 5342、5344、5346中。排5340、5342位于纵向狭槽5334的一个横向侧 上，并且排5344、5346位于纵向狭槽5334的另一个横向侧上。在至少一 个实施例中，推动器5350能够支撑其上的两个外科钉5352。具体地讲，位 于细长狭槽5334的一侧上的每个推动器5350支撑处于交错取向的排5340 中的一个钉5352和排5342中的一个钉5352。同样，位于细长狭槽5334的 另一侧上的每个推动器5350支撑处于交错取向的排5344中的一个外科钉 5352和排5346中的另一个外科钉5352。因此，每个推动器5350支撑两个 外科钉5352。

如图116、117进一步所示，外科钉仓5330包括多个旋转驱动器 5360。更具体地讲，在细长狭槽5334的一侧上的旋转驱动器5360排列在 单行5370中并且与行5340、5342中的推动器5350相对应。另外，在细长 狭槽5334的另一侧上的旋转驱动器5360排列在单行5372中并且与行 5344、5346中的推动器5350相对应。如在图116中可见，每个旋转驱动器 5360可旋转地支撑在钉仓体5332内。更具体地讲，每个旋转驱动器5360 可旋转地容纳在相应的驱动器轴5362上。每个驱动器5360具有在其上形 成的弓形斜坡部分5364，所述弓形斜坡部分能够接合在每个推动器5350上 形成的弓形下表面5354上。参见图121。另外，每个驱动器5360具有下部 支撑部分5366，所述下部支撑部分从驱动器延伸以滑动地支撑通道5322上 的推动器5360。每个驱动器5360具有能够与滑动件组件5380接合的向下 延伸的致动杆5368。

如在图118中可见，在至少一个实施例中，滑动件组件5380包括基座 部分5382，所述基座部分具有支脚部分5384，所述支脚部分的尺寸设定成 可滑动地容纳在通道5322中的狭槽5333中。参见图116。滑动件组件 5380包括支撑组织切割刀片或组织切割器械5388的直立支撑部分5386。 直立支撑部分5386终止于顶部5390，所述顶部具有从其中突起的横向延伸 的一对保持翅片5392。将翅片5392定位成容纳于砧座（未示出）中相应的 狭槽（未示出）内。正如上述实施例，当滑动件组件5380朝远侧被驱动穿 过夹持在外科端部执行器5312中的组织时，翅片5392和支脚部分5384用 于将砧座（未示出）保持在所需的间隔开的闭合位置。直立支撑部分5386 能够附接到刀杆2200（图37）。滑动件组件5380还具有水平延伸的致动 器板5394，将所述水平延伸的致动器板成形为用于与推动器5360上的每个 致动杆5368致动接合。

现将结合图116和117描述外科端部执行器5312的操作。当在远侧方 向“DD”上驱动滑动件组件5380穿过钉仓5330时，致动器板5394顺序接 触推动器5360上的致动杆5368。当滑动件组件5380继续朝远侧运动时， 致动器板5394顺序接触细长狭槽5334的每一侧上的驱动器5360的致动器 杆5368。此动作使驱动器5360从第一未致动位置旋转至致动部分，在该致 动部分中，推动器5350朝闭合砧座被驱动。当推动器5350朝砧座被驱动 时，其上的外科钉5352被驱动至与砧座的下侧形成接触。一旦机器人系统 1000通过传感器或其他装置确定滑动件组件5080已到达其最远侧位置时， 则机器人系统1000的控制系统可将刀杆和滑动件组件5380回缩至起始位 置。然后，机器人控制系统可启动用于将砧座返回至打开位置以释放被缝 合的组织的过程。

图122-126示出了本发明的自动重新加载系统实施例的一种形式，一 般称为5500。在一种形式中，自动重新加载系统5500能够用“新的”外科 端部执行器部件替换机器人外科系统的可操纵的外科工具部分中“用过 的”外科端部执行器部件。如本文所用，术语“外科端部执行器部件”可 包括例如外科钉仓、一次性加载单元、或使用时被用过并且必须用新的部 件替换的其他端部执行器部件。此外，术语“用过的”是指端部执行器部 件已被启动并且在当前状态下不再可用于所需目的。例如，在外科钉仓或 一次性加载单元的上下文中，术语“用过的”是指之前支撑在其中的至少 一些未成形的钉已从其“击发”。如本文所用，术语“新的”外科端部执 行器部件是指在预期用途条件下的端部执行器部件。在外科钉仓或一次性 加载单元的上下文中，例如，术语“新的”是指其中具有未成形的钉并且 准备好使用的此类部件。

在各种实施例中，自动重新加载系统5500包括基座部分5502，所述基 座部分可策略性地位于机器人系统1000的机械臂车1100（图23A）的工作 区域1109内。如本文所用，术语“可操纵的外科工具部分”总体上是指本 文所公开的各种类型的外科工具和操作地附接到例如机械臂车1100或类似 装置的其他形式的外科机器人致动的工具，所述机械臂车1100或类似装置 能够自动地操纵和致动外科工具。本文所用的术语“工作区域”是指机器 人系统的可操纵的外科工具部分的运动的范围。图23A总体上示出了可包 括机械臂车1100的工作区域的区域。本领域的普通技术人员将会知道在此 示出的工作区域的形状和尺寸仅为示例性的。工作区域的最后尺寸、形状 和位置将最终取决于可操纵的外科工具部分的构造、行进限制的范围和位 置。因此，本文所用的术语“工作区域”旨在涵盖多种不同尺寸和形状的 工作区域，并且不应限制于图23A中示出的样品工作区域的具体尺寸和形 状。

如在图122中可见，基座部分5502包括新的部件支撑部分或布置 5510，所述新的部件支撑部分或布置能够在“加载取向”上操作地支撑至 少一个新的外科端部执行器部件。如本文所用，术语“加载取向”是指以 此方式支撑新的端部执行器部件，以允许可操纵的外科工具部分的相应的 部件支撑部分在除了必须的致动机器人系统之外没有人为干预的情况下， 与新的端部执行器部件（或使新的端部执行器部件与可操纵的外科工具部 分的相应的部件支撑部分加载接合）加载接合（即，操作地位于或操作地 附接到新的端部执行器部件）。继续参阅本具体实施方式将进一步理解， 在至少一个实施例中，准备护士将在外科手术之前用完成外科手术所需的 适当长度和颜色的仓（一些外科钉仓可支撑某些尺寸的钉，其尺寸可由仓 体的颜色指示）来加载新的部件支撑部分。然而，在外科手术过程中，不 需要直接的人机互动来重新加载机器人直线切割器。在一种形式中，外科 端部执行器部件包括钉仓2034，所述钉仓能够操作地坐置于上述各种其他 端部执行器布置的任何部件支撑部分（细长通道）中。出于解释的目的， 将新的（未使用的）仓指定为“2034a”并且将用过的仓指定为 “2034b”。该图示出了被设计为与包括通道2022和砧座2024的外科端部 执行器2012一起使用的仓2034a、2034b，所述通道和砧座的构造和操作在 上文中已详细地描述。仓2034a、2034b与上述仓2034相同。在各种实施例 中，仓2034a、2034b能够扣合保持（即，加载接合）在外科端部执行器 2012的通道2022中。然而，继续参阅本具体实施方式，本领域的普通技术 人员将会知道在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可结合其他仓布置 的自动移除和安装而有效地利用自动的仓重新加载系统5500的独特且新颖 的特性。

在示出的实施例中，术语“加载取向”是指将新的外科钉仓2034a的 远侧末端部分2035a插入到新的仓支撑部分5510的相应的支撑腔体5512 中，使得新的外科钉仓2034a的近端部分2037a处于方便的取向，以使臂车 1100操纵外科端部执行器2012至如下位置：在该位置，新的仓2034a可自 动地加载到外科端部执行器2012的通道2022中。在各种实施例中，基座 5502包括至少一个传感器5504，所述传感器与机器人控制器1001的控制 系统1003连通，以为控制系统1003提供基座5502的位置和/或每个分段的 或新的仓2034a的重新加载长度和颜色。

另外如图所示，基座5502还包括能够收集用过的仓2034b的收集容器 5520，所述用过的仓已从操作地附接到机器人系统1000的外科端部执行器 2012中移除或脱离。另外，在一种形式中，自动重新加载系统5500包括提 取系统5530，在除了必须的启动机器人系统之外无需特定的人为干预的情 况下，所述提取系统用于将用过的端部执行器部件从端部执行器或可操纵 的外科工具部分的相应的支撑部分中自动地移除。在各种实施例中，提取 系统5530包括提取钩构件5532。在一种形式中，例如，提取钩构件5532 刚性地支撑在基座部分5502上。在一个实施例中，提取钩构件具有在其上 形成的至少一个钩5534，当其支撑在外科端部执行器2012的细长通道 2022中时，所述钩能够与用过的仓2034b的远端2035以钩的形式接合。在 各种形式中，提取钩构件5532便利地位于收集容器5520的一部分中，使 得当用过的端部执行器部件（仓2034b）与提取钩构件5532以提取方式接 合时，用过的端部执行器部件（仓2034b）从相应的部件支撑部分（细长通 道2022）移除并落入收集容器5020中。因此，为了使用该实施例，可操纵 的外科工具部分对附接至其的端部执行器进行操纵，以使其中用过的仓 2034b的远端2035与钩5534以钩的形式接合，然后以此方式移动端部执行 器，以将用过的仓2034b从细长通道2022中分离。

在其他布置中，提取钩构件5532包括旋转的轮构型，所述旋转的轮构 型具有从其突起的一对沿直径相对的钩5334。参见图122和125。提取钩 构件5532可旋转地支撑在收集容器5520中，并联接到由机器人系统的控 制器1001所控制的提取马达5540。该形式的自动重新加载系统5500可按 如下使用。图124示出了操作地附接到可操纵的外科工具部分1200的外科 端部执行器2012的引入。如在图中可见，机器人系统1000的臂车1100将 外科端部执行器2012置于所示的位置，其中提取构件5532的钩端部5534 与外科端部执行器2012中用过的仓2034b的远端2035以钩的形式接合。外 科端部执行器2012的砧座2024处于打开位置。用过的仓2034b的远端 2035与钩端部5532接合后，提取马达5540被致动以旋转提取轮5532，从 而使用过的仓2034b从通道2022中脱离。为了有助于用过的仓2034b从通 道2022中脱离（或如果提取构件5530是固定的），机器人系统1000可在 向上的方向上（图125中的箭头“U”）移动外科端部执行器2012。随着 用过的仓2034b从通道2022中分离，用过的仓2034b落入收集容器5520 中。一旦用过的仓2034b从外科端部执行器2012中移除，则机器人系统 1000将外科端部执行器2012移动至图126中示出的位置。

在各种实施例中，传感器布置5533邻近提取构件5532定位，所述提 取构件与机器人系统1000的控制器1001连通。传感器布置5533可包括传 感器，当远侧末端部分2035b与提取构件5532接合时，所述传感器能够感 测外科端部执行器2012的存在，更具体地讲感测用过的外科钉仓2034b的 顶端2035b的存在。在一些实施例中，传感器布置5533可包括例如光幕布 置。然而，可采用其他形式的接近传感器。在此布置中，当具有用过的外 科钉仓2034b的外科端部执行器2012与提取构件5532以提取方式接合时， 传感器感测外科钉仓2034b的远侧末端2035b（如光幕被损坏）。当提取构 件5532旋转并且松散地弹出外科钉仓2034b并落入收集容器5520中时，光 幕又一次未被损坏。因为在此过程中未移动外科端部执行器2012，所以机 器人控制器1001确定用过的外科钉仓2034b已从中移除。也可成功地采用 其他传感器布置以为机器人控制器1001提供用过的外科钉仓2034b已从外 科端部执行器2012中移除的指示。

如在图126中可见，外科端部执行器2012被定位成抓持通道2022和 砧座2024之间新的外科钉仓2034a。更具体地讲，如图123和126所示， 每个腔体5512具有与之相关的相应的直立的压垫5514。定位外科端部执行 器2012使得压垫5514位于新的仓2034a和砧座2024之间。一旦处于该位 置，机器人系统1000将砧座2024闭合到压垫5514上，所述压垫用于推动 新的仓2034a至与外科端部执行器2012的通道2022扣合。一旦新的仓 2034a已在细长通道2022中扣合到位，则机器人系统1000从自动的仓重新 加载系统5500中撤出外科端部执行器2012，以与进行另一个外科手术结合 使用。

图127-131示出了另一个自动重新加载系统5600，其可用于从可操纵 的外科工具布置3600（图74-87）中移除用过的一次性加载单元3612并在 其中重新加载新的一次性加载单元3612，所述可操纵的外科工具装置操作 地附接到机器人系统1000的臂车1100或其他部分。如在图127和128中可 见，一种形式的自动重新加载系统5600包括外壳5610，所述外壳具有支撑 在其上的旋转转盘顶板5620形式的可移动的支撑组件，所述旋转转盘顶板 与外壳5610配合形成中空的封闭区5612。自动重新加载系统5600能够操 作地支撑在机器人系统的可操纵的外科工具部分的工作区域中，如上所 述。在各种实施例中，旋转转盘板5620具有用于支撑其中的多个取向管 5660的多个孔5622。如在图128和129中可见，旋转转盘板5620附连到芯 轴5624上。芯轴5624居中设置在封闭区5612内并具有附接至其的芯轴齿 轮5626。芯轴齿轮5626与联接到转盘驱动马达5630的转盘传动齿轮5628 啮合，所述转盘驱动马达与机器人系统1000的机器人控制器1001操作地 连通。

自动重新加载系统5600的各种实施例还可包括转盘锁定组件，一般称 为5640。在各种形式中，转盘锁定组件5640包括附连到芯轴5624上的凸 轮盘5642。芯轴齿轮5626可附接到凸轮盘5642的下侧，并且凸轮盘5642 可键锁到芯轴5624。在可供选择的布置中，芯轴齿轮5626和凸轮盘5642 可独立地非旋转地附连到芯轴5624。如在图128和129中可见，多个凹口 5644围绕凸轮盘5642的周边间隔开。锁定臂5648可枢转地安装到外壳 5610中，并通过锁定弹簧5649被偏置到与凸轮盘5642的周边接合。如在 图127中可见，凸轮盘5642的外周边是圆形的以有利于相对于锁定臂5648 旋转凸轮盘5642。每个凹口5644的边缘也是圆形的，使得当凸轮盘5642 旋转时，通过凸轮盘5642的周边使锁定臂5648与凹口5644脱离。

各种形式的自动重新加载系统5600能够支撑便携式/可替换的托盘组件 5650，所述托盘组件能够在单个取向管5660中支撑多个一次性加载单元 3612。更具体地讲并结合图128和129，可替换的托盘组件5650包括具有 从其底侧突起的居中设置的定位芯轴5654的托盘5652。定位芯轴5654的 尺寸设定成能够容纳在芯轴5624的中空端部5625中。托盘5652中具有能 够支撑其中的取向管5660的多个孔5656。每个取向管5660在期望方向上 通过取向管5660上的定位翅片5666被定位在可替换的托盘组件5650中的 对应孔5656中，所述取向管被设计为容纳在托盘组件5650中相应的定位 狭槽5658中。在至少一个实施例中，定位翅片5666具有大致V形的横截 面形状，所述横截面形状的尺寸设定成适合在V形定位狭槽5658中。此布 置用于在所需的起始位置处定位取向管5660，同时当向其施加旋转运动 时，使其在孔5656中旋转。即，当向取向管5660施加旋转运动时，V形定 位翅片5666将从其相应的定位狭槽中弹出，从而使管5660相对于托盘 5652旋转，如将在下文中进一步详细地描述。另外如图127-129所示，可 替换的托盘5652可设有一个或多个柄部部分5653，以当加载有取向管 5660时有利于托盘组件5652的传输。

如在图131中可见，每个取向管5660包括具有凸缘式开口端5664的 主体部分5662。主体部分5662限定腔体5668，所述腔体的尺寸设定成能 够在其中容纳一次性加载单元3612的一部分。为了对一次性加载单元3612 在取向管5660中进行正确取向，腔体5668具有在其中形成的平坦的定位 表面5670。如在图131中可见，平坦的定位表面5670能够有利于在所需的 或预定的非旋转方向上将一次性加载单元插入到腔体5668中。另外，腔体 5668的端部5669可包括泡沫或缓冲材料5672，所述泡沫或缓冲材料被设 计为缓冲腔体5668内的一次性加载单元3612的远端。另外，定位表面的 长度可与一次性加载单元3612的轴向驱动组件3680的滑动支撑构件3689 配合，以进一步将一次性加载单元3612定位在取向管5660中的所需位 置。

取向管5660可由尼龙、聚碳酸酯、聚乙烯、液晶聚合物、6061或 7075铝、钛、300或400系列不锈钢、涂布的或涂漆钢、电镀钢等制成，并 且当加载到可替换的托盘5662并且定位芯轴5654插入到芯轴5624的中空 端部5625中时，取向管5660延伸穿过转盘顶板5620中相应的孔5662。每 个可替换的托盘5662配备有与机器人系统1000的控制器1001的控制系统 1003连通的位置传感器5663。传感器5663用于确定重新加载系统的位 置，以及容纳在托盘中的每个重新加载件的数量、长度、颜色和击发状 态。另外，与机器人控制器1001连通的一个或多个光学传感器5665可用 于感测加载到位于托盘5662中的一次性加载单元的类型/尺寸/长度。

自动重新加载系统5600的各种实施例还包括用于将旋转运动施加到取 向管5660的驱动组件5680，从而将一次性加载单元3612保持附接到外科 工具3600（总体上为“可操纵的外科工具部分”）的轴3700，所述外科工 具操作地联接到机器人系统。驱动组件5680包括附接到锁定臂5648的支 撑轭5682。因此，支撑轭5682随着锁定臂5648枢转。支撑轭5682可旋转 地支撑管惰轮5684和管驱动轮5686，所述管驱动轮由附接至其的管马达 5688驱动。管马达5688与控制系统1003连通并受其控制。管惰轮5684和 管驱动轮5686由例如天然橡胶、三都平(sanoprene)、热塑性聚氨酯树脂 (isoplast)等制成，使得其外表面生成足够量的摩擦力，以在管马达5688启 动时使与之接触的取向管5660旋转。惰轮5684和管驱动轮5686相对于彼 此取向，以在两者间形成支架区域5687以用于容纳其中驱动接合的取向管 5060。

在使用中，加载到自动重新加载系统5600中的一个或多个取向管5660 是空的，同时其他取向管5660操作地支撑其中相应的新的一次性加载单元 3612。如将在下文中进一步详细地描述，使用空的取向管5660容纳其中用 过的一次性加载单元3612。

在系统5600定位在机器人系统的可操纵的外科工具部分的工作区域内 之后，可按如下使用自动重新加载系统5600。如果可操纵的外科工具部分 具有操作地与之联接的用过的一次性加载单元3612，则支撑在可替换的托 盘5662上的取向管5660中的一个是空的，以容纳其中用过的一次性加载 单元3612。然而，如果可操纵的外科工具部分不具有操作地与之联接的一 次性加载单元3612，则每个取向管5660可设有适当取向的新的一次性加载 单元3612。

如上所述，一次性加载单元3612采用旋转的“卡口式”联接布置，以 将一次性加载单元3612操作地联接到可操纵的外科工具部分的对应部分。 即，为了将一次性加载单元3612附接到可操纵的外科工具部分（3700-参见 图80、81）的对应部分，当那些部件已运动至彼此加载接合时，必须将旋 转安装运动施加到一次性加载单元3612和/或可操纵的外科工具部分的对应 部分。此类安装运动在本文统称为“加载运动”。同样，为了将用过的一 次性加载单元3612从可操纵的外科工具的相应部分中脱离，必须施加旋转 脱离运动到用过的一次性加载单元3612和/或可操纵的外科工具部分的相应 部分，同时移动用过的一次性加载单元和可操纵的外科工具的相应部分使 之彼此远离。此类脱离运动统称为“提取运动”。

为了开始加载过程，启动机器人系统1000以操纵可操纵的外科工具部 分和/或自动重新加载系统5600以使可操纵的外科工具部分与新的一次性加 载单元3612加载接合，所述新的一次性加载单元支撑在与驱动组件5680 驱动接合的取向管5660中。一旦机器人控制系统1000的机器人控制器 1001（图23）将可操纵的外科工具部分定位成与新的一次性加载单元3612 加载接合，机器人控制器1001启动驱动组件5680以施加旋转加载运动到 其中支撑有新的一次性加载单元3612的取向管5660，和/或施加另一个旋 转加载运动到可操纵的外科工具部分的相应部分。在施加此类旋转加载运 动时，机器人控制器1001还使可操纵的外科工具部分的相应部分朝新的一 次性加载单元3612移动至与之加载接合。一旦一次性加载单元3612与可 操纵的工具部分的相应部分加载接合，加载运动中止并且可使可操纵的外 科工具部分移动远离自动重新加载系统5600，所述自动重新加载系统附带 有与之操作地联接的新的一次性加载单元3612。

为了将用过的一次性加载单元3612从相应的可操纵的外科工具部分中 脱离，机器人系统的机器人控制器1001操纵可操纵的外科工具部分，以将 用过的一次性加载单元3612的远端插入到空的取向管5660中，所述取向 管与驱动组件5680保持驱动接合。然后，机器人控制器1001启动驱动组 件5680，以施加旋转提取运动到其中支撑有用过的一次性加载单元3612的 取向管5660和/或施加旋转提取运动到可操纵的外科工具部分的相应部分。 机器人控制器1001还使可操纵的外科工具部分从用过的旋转的一次性加载 单元3612中撤离。然后，停止旋转提取运动。

用过的一次性加载单元3612从可操纵的外科工具部分中移除之后，机 器人控制器1001可启动转盘驱动马达5630，以导引转盘顶板5620使另一 个取向管5660与驱动组件5680驱动接合，所述另一个取向管支撑其中的 新的一次性加载单元3612。然后，可重复加载过程，以将其中新的一次性 加载单元3612附接到可操纵的外科工具部分的相应部分。机器人控制器 1001可记录已从特定的可替换托盘5652中使用的一次性加载单元的数量。 一旦控制器1001确定从此托盘中使用了所有新的一次性加载单元3612，则 控制器1001可为外科医生提供如下信号（可视的和/或可听的），所述信号 表明支撑所有用过的一次性加载单元3612的托盘5652必须被容纳新的一 次性加载单元3612的新的托盘5652所替换。

图132-137示出了非常适于与具有工具驱动组件1010（图27）的机器 人系统1000一起使用的本发明的外科工具6000的另一个非限制性实施 例，所述工具驱动组件操作地联接到通过操作者（即，外科医生）的输入 而运行的主控制器1001。如在图132中可见，外科工具6000包括外科端部 执行器6012，所述端部执行器包括直线切割器。在至少一种形式中，外科 工具6000通常包括细长轴组件6008，所述细长轴组件具有通过关节运动接 头6100联接在一起的近侧闭合管6040和远侧闭合管6042。外科工具6000 通过工具安装部分（一般称为6200）操作地联接到操纵器。外科工具6000 还包括接口6030，所述接口可以上述详细描述的各种方式将工具安装部分 6200机械地和电力地联接到操纵器。

在至少一个实施例中，外科工具6000包括外科端部执行器6012，所述 外科端部执行器此外包括至少一个部件6024，所述部件相对于至少一个其 他部件6022在第一位置和第二位置之间响应于施加到部件6024的各种控 制运动而选择性地运动，如将在下文中进一步详细地描述，从而进行外科 手术。在各种实施例中，部件6022包括能够操作地支撑其中的外科钉仓 6034的细长通道6022，并且部件6024包括可枢转地平移的夹紧构件，例 如砧座6024。外科端部执行器6012的各种实施例能够使砧座6024和细长 通道6022保持在确保有效缝合和切断夹持在外科端部执行器6012中的组 织的间距处。除非另外说明，端部执行器6012类似于上述外科端部执行器 2012并包括切割器械（未示出）和滑动件（未示出）。砧座6024可包括位 于其近端的突出部6027，所述突出部与机械闭合系统（下文中进一步描 述）的部件相互作用以利于砧座6024的打开。细长通道6022和砧座6024 可以由导电材料（例如金属）制成，使得它们可作为与端部执行器中的一 个或多个传感器连通的天线的一部分，如上所述。外科钉仓6034可以由非 导电材料（例如塑料）制成，并且传感器可连接到或设置在外科钉仓6034 中，也如上所述。

如在图132中可见，根据各种实施例，通过细长轴组件6008将外科端 部执行器6012附接到工具安装部分6200。如图示实施例中所示，细长轴组 件6008包括关节运动接头（一般称为6100），所述关节运动接头使外科端 部执行器6012围绕基本上横向于纵向工具轴线LT-LT的第一工具关节运动 轴线AA1-AA1和基本上横向于纵向工具轴线LT-LT以及第一关节运动轴线 AA1-AA1的第二工具关节运动轴线AA2-AA2选择性地进行关节运动。参 见图133。在各种实施例中，细长轴组件6008包括闭合管组件6009，所述 闭合管组件包括通过枢转连接件6044和6046枢转地连接的近侧闭合管 6040和远侧闭合管6042。闭合管组件6009可运动地支撑在脊组件上（一 般称为6102）。

如在图134中可见，近侧闭合管6040通过上部枢转连接件6044U和下 部枢转连接件6044L可枢转地连接到中间闭合管接头6043，使得中间闭合 管接头6043围绕第一闭合轴线CA1-CA1和第二闭合轴线CA2-CA2相对于 近侧闭合管6040枢转。在各种实施例中，第一闭合轴线CA1-CA1基本上 平行于第二闭合轴线CA2-CA2，并且两根闭合轴线CA1-CA1,CA2-CA2基 本上横向于纵向工具轴线LT-LT。如图134进一步所示，中间闭合管接头 6043通过左侧枢转连接件6046L和右侧枢转连接件6046R可枢转地连接到 远侧闭合管6042，使得中间闭合管接头6043围绕第三闭合轴线CA3-CA3 和第四闭合轴线CA4-CA4相对于远侧闭合管6042枢转。在各种实施例 中，第三闭合轴线CA3-CA3基本上平行于第四闭合轴线CA4-CA4，并且两 根闭合轴线CA3-CA3、CA4-CA4基本上横向于第一闭合轴线CA1-CA1和 第二闭合轴线CA2-CA2以及纵向工具轴线LT-LT。

闭合管组件6009能够响应于施加至其上的致动运动而在脊组件6102 上轴向滑动。远侧闭合管6042包括开口6045，所述开口与砧座6024上的 突出部6027交接以当远侧闭合管6042在近侧方向“PD”上轴向运动时有 利于砧座6024的打开。闭合管6040、6042可以由导电材料（例如金属） 制成，使得其可以用作天线的一部分，如上所述。脊组件6102的部件可以 由非导电材料（例如塑料）制成。

如上所述，外科工具6000包括工具安装部分6200，所述工具安装部分 能够以上文详细描述的各种方式操作地附接到机器人系统1000的工具安装 组件1010。如在图136中可见，工具安装部分6200包括操作地支撑其上的 传动装置布置6204的工具安装板6202。在各种实施例中，传动装置布置 6204包括关节运动传动装置6142，所述关节运动传动装置包括关节运动系 统6140的一部分，以围绕第一工具关节运动轴线TA1-TA1和第二工具关节 运动轴线TA2-TA2使外科端部执行器6012进行关节运动。第一工具关节运 动轴线TA1-TA1基本上横向于第二工具关节运动轴线TA2-TA2，第一工具 关节运动轴线和第二工具关节运动轴线均基本上横向于纵向工具轴线LT- LT。参见图133。

为了有利于使外科端部执行器6012围绕第一工具关节运动轴线TA1- TA1和第二工具关节运动轴线TA2-TA2选择性地进行关节运动，脊组件 6102包括近侧脊部分6110，所述近侧脊部分通过枢轴销6122可枢转地联 接到远侧脊部分6120以围绕TA1-TA1选择性地枢转行进。相似地，远侧脊 部分6120通过枢轴销6124可枢转地附接到外科端部执行器6012的细长通 道6022，以使外科端部执行器6012围绕第二工具轴线TA2-TA2相对于远 侧脊部分6120选择性地枢转。

在各种实施例中，关节运动系统6140还包括操作地与外科端部执行器 6012交接的多个关节运动元件，以及操作地支撑在工具安装构件6200中的 关节运动控制布置6160，如将在下文中进一步详细地描述。在至少一个实 施例中，关节运动元件包括第一对第一关节运动缆线6144和6146。第一关 节运动缆线位于纵向工具轴线的第一或右侧上。因此，第一关节运动缆线 在本文中称为右上部缆线6144和右下部缆线6146。右上部缆线6144和右 下部缆线6146沿着近侧脊部分6110的右侧分别延伸穿过相应的通路 6147、6148。参见图137。关节运动系统6140还包括第二对第二关节运动 缆线6150、6152。第二关节运动缆线位于纵向工具轴线的第二或左侧上。 因此，第二关节运动缆线在本文中称为左上部关节运动缆线6150和左下部 关节运动缆线6152。左上部关节运动缆线6150和左下部关节运动缆线 6152在近侧脊部分6110中分别延伸穿过通路6153、6154。

如在图133中可见，右上部缆线6144围绕上部枢转接头6123延伸并 且在左侧枢转接头6125处附接到细长通道6022的左上侧。右下部缆线 6146围绕下部枢转接头6126延伸并且在左侧枢转接头6125处附接到细长 通道6022的左下侧。左上部缆线6150围绕上部枢转接头6123延伸并且在 右侧枢转接头6127处附接到细长通道6022的右上侧。左下部缆线6152围 绕下部枢转接头6126延伸并且在右侧枢转接头6127处附接到细长通道 6022的右下侧。因此，为了围绕第一工具关节运动轴线TA1-TA1使外科端 部执行器6012向左（箭头“L”）枢转，必须在近侧方向“PD”上牵拉右 上部缆线6144和右下部缆线6146。为了围绕第一工具关节运动轴线TA1- TA1使外科端部执行器6012向右（箭头“R”）进行关节运动，必须在近 侧方向“PD”上牵拉左上部缆线6150和左下部缆线6152。为了在向上的 方向（箭头“U”）上围绕第二工具关节运动轴线TA2-TA2使外科端部执 行器6012进行关节运动，必须在近侧方向“PD”上牵拉右上部缆线6144 和左上部缆线6150。为了在向下的方向（箭头“DW”）上围绕第二工具 关节运动轴线TA2-TA2使外科端部执行器6012进行关节运动，必须在近侧 方向“PD”上牵拉右下部缆线6146和左下部缆线6152。

关节运动缆线6144、6146、6150、6152的近端联接到包括球形接头组 件的关节运动控制布置6160，所述球形接头组件是关节运动传动装置6142 的一部分。更具体地讲并结合图137，球形接头组件6160包括在近侧脊 6110的近侧部分形成的球形构件6162。关节运动控制环6164可运动地支 撑在球形构件6162上。如图137进一步所示，关节运动缆线6144、6146、 6150、6152的近端通过相应的球形接头布置6166联接到关节运动控制环 6164。关节运动控制环6164由关节运动驱动组件6170控制。尤其如图137 所示，将第一关节运动缆线6144、6146的近端在位于平面6159上的相应 间隔开的第一点6149、6151处附接到关节运动控制环6164。同样，将第二 关节运动缆线6150、6152的近端在也沿着平面6159定位的相应间隔开的 第二点6153、6155处附接到关节运动控制环6164。继续参阅本具体实施方 式，本领域的普通技术人员将会知道，当关节运动控制环6164由关节运动 驱动组件6170操纵时，关节运动控制环6164上的此类缆线附接构型有利 于所需范围内的关节运动动作。

在各种形式中，关节运动驱动组件6170包括水平关节运动组件（一般 称为6171）。在至少一种形式中，水平关节运动组件6171包括附接到水平 齿轮布置6180的水平推动缆线6172。关节运动驱动组件6170还包括竖直 关节运动组件（一般称为6173）。在至少一种形式中，竖直关节运动组件 6173包括附接到竖直齿轮布置6190的竖直推动缆线6174。如在图136和 137中可见，水平推动缆线6172延伸穿过附接到近侧脊部分6110的支撑板 6167。水平推动缆线6174的远端通过相应的球形/枢转接头6168附接到关 节运动控制环6164。竖直推动缆线6174延伸穿过支撑板6167，并且其远 端通过相应的球形/枢转接头6169附接到关节运动控制环6164。

水平齿轮布置6180包括枢转地安装到水平轴6181上的水平从动齿轮 6182，所述水平轴附接到近侧脊部分6110的近侧部分。水平推动缆线6172 的近端可枢转地附接到水平从动齿轮6182，使得当水平从动齿轮6172围绕 水平枢转轴线HA旋转时，水平推动缆线6172施加第一枢转运动到关节运 动控制环6164。同样，竖直齿轮布置6190包括竖直从动齿轮6192，所述 竖直从动齿轮可枢转地支撑在与近侧脊部分6110的近侧部分附接的竖直轴 6191上，以便围绕竖直枢转轴线VA枢转行进。竖直推动缆线6174的近端 可枢转地附接到竖直从动齿轮6192，使得当竖直从动齿轮6192围绕竖直枢 转轴线VA旋转时，竖直推动缆线6174施加第二枢转运动到关节运动控制 环6164。

水平从动齿轮6182和竖直从动齿轮6192通过操作地与关节运动移位 器组件6320交接的关节运动齿轮系6300驱动。在至少一种形式中，关节 运动移位器组件包括关节运动传动齿轮6322，所述关节运动传动齿轮联接 到工具安装板6202的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件1304中的 一个。参见图31。因此，当接口1230联接到工具架1270时，将来自机器 人系统1000的旋转输入运动通过工具驱动组件1010施加到相应的从动元 件1304上，从而将引起关节运动传动齿轮6322的旋转。将关节运动从动 齿轮6324附接到可旋转地支撑在工具安装板6202上的花键式移位器轴 6330。关节运动从动齿轮6324与关节运动传动齿轮6322啮合，如图所 示。因此，关节运动传动齿轮6322的旋转将引起轴6330的旋转。在各种 形式中，移位器从动齿轮组件6340可运动地支撑在移位器轴6330的花键 部分6332上。

在各种实施例中，移位器从动齿轮组件6340包括附接到移位器板6344 的从动移位器齿轮6342。移位器板6344与移位器螺线管组件6350操作地 交接。移位器螺线管组件6350通过导体6352联接至相应的销6352。参见 图136。将销6352取向为与适配器1240的工具侧1244上的狭槽1258（图 30）电连通。此布置用于将移位器螺线管组件6350电联接到机器人控制器 1001。因此，移位器螺线管6350的启动将如图136和137中的箭头“S” 所示使移位器轴6330的花键部分6332上的移位器从动齿轮组件6340发生 偏移。关节运动齿轮系6300的各种实施例还包括水平齿轮组件6360，所述 水平齿轮组件包括安装在可旋转地附接到工具安装板6202的轴6361上的 第一水平传动齿轮6362。第一水平传动齿轮6362以与第二水平传动齿轮 6364啮合的方式而支撑。如在图137中可见，水平从动齿轮6182与第二水 平从动齿轮6364的远侧面部分6365啮合。

关节运动齿轮系6300的各种实施例还包括竖直齿轮组件6370，所述竖 直齿轮组件包括安装在可旋转地支撑在工具安装板6202上的轴6371上的 第一竖直传动齿轮6372。第一竖直传动齿轮6372以与第二竖直传动齿轮 6374啮合的方式而被支撑，第二水平传动齿轮6364与所述第二竖直传动齿 轮被同心地支撑。第二竖直传动齿轮6374可旋转地支撑在近侧脊部分6110 上以绕其行进。第二水平传动齿轮6364可旋转地支撑在所述第二竖直传动 齿轮6374的一部分上以独立地在其上旋转行进。如在图137中可见，竖直 从动齿轮6192与第二竖直从动齿轮6374的远侧面部分6375啮合。

在各种形式中，第一水平传动齿轮6362具有第一直径并且第一竖直传 动齿轮6372具有第二直径。如在图136和137中可见，轴6361与轴6371 不在公共轴线上。即，第一水平从动齿轮6362和第一竖直从动齿轮6372 不围绕公共轴线旋转。因此，当移位器齿轮6342定位在中心“锁定”位置 使得移位器齿轮6342与第一水平从动齿轮6362和第一竖直传动齿轮6372 啮合时，关节运动系统6140的部件被锁定就位。因此，可移动的移位器齿 轮6342和第一水平和竖直传动齿轮6362、6372的布置以及关节运动移位 器组件6320可统称为关节运动锁定系统（一般称为6380）。

在使用中，机器人系统1000的机器人控制器1001可按如下控制关节 运动系统6140。为了围绕第一工具关节运动轴线TA1-TA1使端部执行器 6012向左进行关节运动，机器人控制器1001启动移位器螺线管组件 6350，以使移位器齿轮6342与第一水平传动齿轮6362啮合。然后，控制 器1001施加第一旋转输出运动到关节运动传动齿轮6322，以在第一方向上 驱动移位器齿轮，从而最终在另一个第一方向上驱动水平从动齿轮6182。 驱动水平从动齿轮6182以枢转球形部分6162上的关节运动环6164，从而 在近侧方向“PD”上牵拉右上部缆线6144和右下部缆线6146。为了围绕 第一工具关节运动轴线TA1-TA1使端部执行器6012向右进行关节运动，机 器人控制器1001启动移位器螺线管组件6350，以使移位器齿轮6342与第 一水平传动齿轮6362啮合。然后，控制器1001在相反方向上施加第一旋 转输出运动到关节运动传动齿轮6322，以在第二方向上驱动移位器齿轮 6342，从而最终在另一个第二方向上驱动水平从动齿轮6182。此动作使关 节运动控制环6164以此方式运动以在近侧方向“PD”上牵拉左上部缆线 6150和左下部缆线6152。在各种实施例中，当致动水平齿轮组件6360 时，在竖直齿轮组件6370的齿轮之间产生的齿轮比和摩擦力用于防止竖直 从动齿轮6192的旋转。

为了围绕第二工具关节运动轴线TA2-TA2在向上的方向上使端部执行 器6012进行关节运动，机器人控制器1001启动移位器螺线管组件6350， 以使移位器齿轮6342与第一竖直传动齿轮6372啮合。然后，控制器1001 施加第一旋转输出运动到关节运动传动齿轮6322，以在第一方向上驱动移 位器齿轮6342，从而最终在另一个第一方向上驱动竖直从动齿轮6192。驱 动竖直从动齿轮6192以枢转近侧脊部分6110的球形部分6162上的关节运 动环6164，从而在近侧方向“PD”上牵拉右上部缆线6144和左上部缆线 6150。为了围绕第二工具关节运动轴线TA2-TA2在向下的方向上使端部执 行器6012进行关节运动，机器人控制器1001启动移位器螺线管组件 6350，以使移位器齿轮6342与第一竖直传动齿轮6372啮合。然后，控制 器1001在相反方向上施加第一旋转输出运动到关节运动传动齿轮6322，以 在第二方向上驱动移位器齿轮6342，从而最终在另一个第二方向上驱动竖 直从动齿轮6192。从而此动作使关节运动控制环6164在近侧方向“PD” 上牵拉右下部缆线6146和左下部缆线6152。在各种实施例中，当致动竖直 齿轮组件6370时，在水平齿轮组件6360的齿轮之间产生的齿轮比和摩擦 力用于防止水平从动齿轮6182的旋转。

在各种实施例中，多个传感器可以与机器人控制器1001连通，以确定 端部执行器6012的关节运动位置。例如，此类传感器可与关节运动接头 6100交接或位于工具安装部分6200中。例如，可以使用传感器以检测近侧 脊部分6110的球形部分6162上的关节运动控制环6164的位置。来自传感 器至控制器1001的此类反馈允许控制器1001调节关节运动传动齿轮6322 的旋转量和旋转输出的方向。另外，如上所述，当移位器传动齿轮6342居 中定位成与第一水平传动齿轮6362和第一竖直传动齿轮6372啮合时，端 部执行器6012被锁定在关节运动位置。因此，获得所需的关节运动量之 后，控制器1001可启动移位器螺线管组件6350，以使移位器齿轮6342与 第一水平传动齿轮6362和第一竖直传动齿轮6372啮合。在可供选择的实 施例中，可将移位器螺线管组件6350弹簧启动至中心锁定位置。

在使用中，围绕纵向工具轴线LT-LT旋转外科端部执行器6012可能是 有利的。在至少一个实施例中，工具安装部分上的传动装置布置6204包括 旋转的传输组件6400，所述旋转的传输组件能够接收来自机器人系统1000 的工具驱动组件1010的相应的旋转输出运动，并将此旋转输出运动转化成 旋转控制运动，以使细长轴组件6008（和外科端部执行器6012）围绕纵向 工具轴线LT-LT旋转。在各种实施例中，例如，近侧闭合管6040的近端部 分6041通过向前的支撑支架6205以及也可运动地支撑在工具安装板6202 上的闭合滑动件6510而旋转地支撑在工具安装部分6200的工具安装板 6202上。在至少一种形式中，旋转的传输组件6400包括管齿轮段6402， 所述管齿轮段形成于（或附接到）近侧闭合管6040的近端6041上，以通 过操作地支撑在工具安装板6202上的旋转齿轮组件6410操作地接合。如 在图136中可见，在至少一个实施例中，旋转齿轮组件6410包括旋转传动 齿轮6412，当工具安装部分6200连接到工具驱动组件1010时，所述旋转 传动齿轮联接到工具安装板6202的适配器侧1307上相应的从动盘或从动 元件1304中的第二个。参见图31。旋转齿轮组件6410还包括第一旋转从 动齿轮6414，所述第一旋转从动齿轮与旋转传动齿轮6412以啮合的方式而 被旋转地支撑在工具安装板6202上。第一旋转从动齿轮6414附接到可旋 转地支撑在工具安装板6202上的驱动轴6416。第二旋转从动齿轮6418附 接到驱动轴6416，并与在近侧闭合管6040上的管齿轮段6402啮合。将来 自机器人系统1000的工具驱动组件1010的第二旋转输出运动施加到相应 的从动元件1304，从而将引起旋转传动齿轮6412的旋转。旋转传动齿轮 6412的旋转最终引起细长轴组件6008（和外科端部执行器6012）围绕纵向 工具轴线LT-LT旋转。应当理解，在一个方向上施加来自工具驱动组件 1010的旋转输出运动将引起细长轴组件6008和外科端部执行器6012围绕 纵向工具轴线LT-LT在第一方向上旋转，并且在相对的方向上施加旋转输 出运动将引起细长轴组件6008和外科端部执行器6012在相对于第一方向 的第二方向上旋转。

在至少一个实施例中，通过在脊组件2049上沿着远侧方向“DD”使 细长轴组件2008的闭合部分轴向运动来实现砧座2024相对于钉仓2034的 闭合。如上所述，在各种实施例中，近侧闭合管6040的近端部分6041由 闭合滑动件6510支撑，所述闭合滑动件包括闭合传动装置（一般描述为 6512）的一部分。如在图136中可见，近侧闭合管部分6040的近端部分 6041具有在其上形成的衬圈6048。闭合滑动件6510通过与衬圈6048中的 环形沟槽6049接合的轭6514与衬圈6048联接。此布置用于使衬圈6048在 保持与闭合传动装置6512联接的同时围绕纵向工具轴线LT-LT旋转。在各 种实施例中，闭合滑动件6510具有直立部分6516，所述直立部分具有在其 上形成的闭合齿条齿轮6518。闭合齿条齿轮6518能够与闭合齿轮组件 6520驱动接合。参见图136。

在各种形式中，闭合齿轮组件6520包括闭合正齿轮6522，所述闭合正 齿轮联接到工具安装板6202的适配器侧1307上相应的从动盘或从动元件 1304中的第二个。参见图31。因此，当工具安装部分6202联接到工具驱 动组件1010时，将来自机器人系统1000的工具驱动组件1010的第三旋转 输出运动施加到相应的第二从动元件1304上将引起闭合正齿轮6522的旋 转。闭合齿轮组件6520还包括以与闭合正齿轮6522和闭合齿条齿轮2106 啮合的方式而被支撑的闭合减速齿轮组6524。因此，将来自机器人系统 1000的工具驱动组件1010的第三旋转输出运动施加到相应的第二从动元件 1304将引起闭合正齿轮6522和闭合传动装置6512的旋转，并且最终在近 侧脊部分6110上轴向驱动闭合滑动件6510和近侧闭合管6040。近侧闭合 管6040运动的轴向最终取决于第三从动元件1304旋转的方向。例如，响 应于从机器人系统1000的工具驱动组件1010接收的一个旋转输出运动， 将在远侧方向“DD”上驱动闭合滑动件6510并且最终在远侧方向“DD” 上驱动近侧闭合管6040。当朝远侧驱动近侧闭合管6040时，通过其与近侧 闭合管6040的连接，还朝远侧驱动远侧闭合管6042。当朝远侧驱动远侧闭 合管6042时，闭合管6042的端部将接合砧座6024的一部分并使砧座6024 枢转到闭合位置。当施加来自机器人系统1000的工具驱动组件1010的 “开口”输出运动时，将在近侧脊部分6110上沿着近侧方向“PD”驱动闭 合滑动件6510和近侧闭合管6040。当在近侧方向“PD”上驱动近侧闭合 管6040时，还将在近侧方向“PD”上驱动远侧闭合管6042。当在近侧方 向“PD”上驱动远侧闭合管6042时，其中的开口6045与砧座6024上的突 出部6027相互作用以利于其打开。在各种实施例中，当远侧闭合管6042 运动至其起始位置时，可使用弹簧（未示出）以将砧座6024偏置至打开位 置。在各种实施例中，闭合齿轮组件6520的各种齿轮的尺寸设定成能够产 生所需的必要的闭合力，所述闭合力满意地在待由外科端部执行器6012切 割和缝合的组织上闭合砧座6024。例如，闭合传动装置6520的齿轮的尺寸 可设定成能够产生大约70-120磅的闭合力。

在各种实施例中，通过刀杆6530驱动切割器械穿过外科端部执行器 6012。参见图136。在至少一种形式中，刀杆6530由接头布置（未示出） 制成和/或由如下材料制成：所述材料在保持足够的刚性的同时可适应外科 端部执行器6102围绕第一工具关节运动轴线和第二工具关节运动轴线而进 行的关节运动，以推动切割器械穿过夹持在外科端部执行器6012中的组 织。刀杆6530延伸穿过近侧脊部分6110中的中空通路6532。

在各种实施例中，刀杆6530的近端6534可旋转地附连到刀齿条齿轮 6540上，使得刀杆6530相对于刀齿条齿轮6540自由旋转。刀杆6530的远 端以上述各种方式附接到切割器械。如在图136中可见，刀齿条齿轮6540 可滑动地支撑在附接到工具安装板6202的齿条外壳6542内，使得刀齿条 齿轮6540保持与传动装置布置6204的刀驱动传动装置部分6550啮合。在 各种实施例中，刀驱动传动装置部分6550包括刀齿轮组件6560。更具体地 讲并结合图136，在至少一个实施例中，刀齿轮组件6560包括刀正齿轮 6562，所述刀正齿轮联接到工具安装板6202的适配器侧1307上相应的从 动盘或从动元件1304中的第四个。参见图31。因此，将来自机器人系统 1000的另一旋转输出运动通过工具驱动组件1010施加到相应的第四从动元 件1304将引起刀正齿轮6562的旋转。刀齿轮组件6560还包括刀减速齿轮 组6564，所述刀减速齿轮组包括第一刀从动齿轮6566和第二刀传动齿轮 6568。刀减速齿轮组6564可旋转地安装到工具安装板6202上，使得第一 刀从动齿轮6566与刀正齿轮6562啮合。同样，第二刀传动齿轮6568与第 三刀传动齿轮组件6570啮合。如图136所示，第二刀从动齿轮6568与第三 刀传动齿轮组件6570的第四刀从动齿轮6572啮合。第四刀从动齿轮6572 与第五刀从动齿轮组件6574啮合，所述第五刀从动齿轮组件与刀齿条齿轮 6540啮合。在各种实施例中，刀齿轮组件6560的齿轮的尺寸设定成能够产 生驱动切割器械穿过夹持在外科端部执行器6012中的组织并致动其中的钉 所需的力。例如，刀齿轮组件6560的齿轮的尺寸可设定成能够产生大约 40-100磅的驱动力。应当理解，在一个方向上施加来自工具驱动组件1010 的旋转输出运动将引起切割器械在远侧方向上轴向运动，并且在相对的方 向上施加旋转输出运动将引起切割器械在近侧方向上轴向行进。

通过上述说明可以理解，外科工具6000代表对现有机器人工具布置的 大幅改进。外科工具6000采用的独特的和新颖的传动装置布置使该工具操 作地联接到仅具有四个旋转输出主体的机器人系统的工具架部分1010，另 外从其获得旋转输出运动以：(i)围绕基本上彼此横向的以及横向于纵向工 具轴线的两条不同的关节运动轴线使端部执行器进行关节运动；(ii)围绕纵 向工具轴线旋转端部执行器6012；(iii)相对于外科钉仓6034不同程度地闭 合砧座6024以使端部执行器6012能够用于操纵组织然后将其夹紧到适当 位置以用于切割和缝合；以及(iv)击发切割器械以切割夹持在端部执行器 6012中的组织。上述本发明的各种实施例的独特的和新颖的移位器布置使 得两种不同的关节运动动作从机器人系统的单个旋转主体部分获得动力。

以上已经结合切割型外科器械对本发明的各种实施例进行了描述。然 而，应该指出的是，在其他实施例中，本文公开的本发明的外科器械不必 为切割型外科器械，而是可被用于包括遥感器转发器的任何类型的外科器 械中。例如，其可为非切割内窥镜式器械、抓紧器、缝合器、施加器、进 入装置、药物/基因治疗递送装置、利用超声、射频、激光等的能量装置。 此外，本发明例如可为腹腔镜式器械。本发明也可在传统的内窥镜式和开 放式外科器械以及机器人辅助的手术中得到应用。

图138示出了结合具有超声动力的端部执行器7012的外科工具7000 使用本发明的某些实施例的各个方面。端部执行器7012通过细长轴组件 7008操作地附接到工具安装部分7100。工具安装部分7100可基本上类似 于上述各种工具安装部分。在一个实施例中，端部执行器7012包括超声动 力的钳口部分7014，所述超声动力的钳口部分由交流电或直流电以已知方 式提供动力。此类超声动力的装置在例如名称为“Robotic Surgical Tool  With Ultrasound Cauterizing and Cutting Instrument”的美国专利No. 6,783,524中公开，该专利的全部公开内容以引用的方式并入本文。在图示 实施例中，示出了单独的电源线7020。然而，应当理解，可通过工具安装 部分7100从机器人控制器1001对其提供动力。外科端部执行器7012还包 括可用于将组织夹持到超声钳口部分7014上的可移动钳口7016。可以本文 所述的各种方式中的任一种通过机器人控制器1001选择性地致动可移动的 钳口部分7016穿过工具安装部分7100。

图139示出了结合具有包括线性缝合装置的端部执行器8012的外科工 具8000使用本发明的某些实施例的各个方面。端部执行器8012通过上述 类型和构造的细长轴组件3700操作地附接到工具安装部分8100。然而，端 部执行器8012可通过本文所述的各种其他细长轴组件附接到工具安装部分 8100。在一个实施例中，工具安装部分8100可基本上类似于工具安装部分 3750。然而，还可使用本文详细描述的各种其他工具安装部分和它们各自 的传动装置布置。此类线性缝合压头部分也在例如名称为“Surgical  Stapling Device With Staple Driver That Supports Multiple Wire Diameter  Staples”的美国专利No.7,673,781中公开，该专利的全部公开内容以引用 的方式并入本文。

在授予Shelton,IV等人的美国专利公布No.2011/0062212A1中公开的 各种传感器实施例可以与本文所公开的许多外科工具实施例一起使用，该 专利的公开内容全文以引用的方式并入本文。如上所述，主控制器1001通 常包括主控制器（一般表示为1003），在外科医生通过立体显示器1002观 察手术的同时，所述主控制器由外科医生抓持并在空中操控。参见图1。主 控制器1001是手动输入装置，其优选地以多个自由度运动，并且通常还具 有用于致动外科工具的致动手柄。本文所公开的一些外科工具实施例在其 工具驱动部分中采用一个或多个马达，以为工具端部执行器提供各种控制 运动。此类实施例也可从机器人系统部件中所采用的马达布置中获得另外 的控制运动。本文中所公开的其他实施例从机器人系统内的马达布置中获 得全部的控制运动。

在不脱离本发明的实质和范围的情况下，此类马达动力布置可采用各 种传感器布置，所述传感器布置在上述引用的已公布美国专利申请中公开 以为外科医生提供多种形式的反馈。例如，采用手动致动击发触发器的那 些主控制器布置1003可使用马达运转传感器以为外科医生提供与施加到切 割构件或由其承受的力的大小相关的反馈。马达运转传感器能够与击发触 发器部分连通，以检测击发触发器部分何时致动而由端部执行器开始切割/ 缝合操作。马达运转传感器可以为比例传感器，例如变阻器或可变电阻 器。当击发触发器被拉动时，传感器检测此运动，并发送电信号，所述电 信号指示提供给相应马达的电压（或功率）。当传感器为可变电阻器等 时，马达的转速可与击发触发器的运动量大致成比例。即，如果操作者仅 少量牵拉或者闭合击发触发器，则马达的转速相对较低。当完全拉动击发 触发器（或者处于完全闭合位置）时，马达的转速为其最大值。换句话 讲，外科医生越用力牵拉击发触发器，则施加到马达上的电压就越大，从 而转速就越大。其他布置可为外科医生提供反馈计1005并为外科医生提供 力的大小的视觉指示，所述反馈计可通过显示器1002观察，并且所述力的 大小为施加到切割器械或动态夹紧构件的力的大小。其他传感器布置可用 于为主控制器1001提供指示，以指示钉仓是否已加载到端部执行器中、砧 座是否在击发之前已运动至闭合位置等。

在可供选择的实施例中，可结合控制器1001使用马达控制的接口，所 述控制器根据外科端部执行器承受的负载（如，夹紧力、切割力等）量来 限制最大的触发器牵拉力。例如，越难驱动切割器械穿过夹持在端部执行 器中的组织，则越难牵拉/致动击发触发器。在其他实施例中，将控制器 1001上的触发器布置成使得触发器牵拉位置与端部执行器位置/状态相当。 例如，仅当完全击发端部执行器时完全按下触发器。

在另有其他实施例中，本文所公开的各种机器人系统和工具可利用多 个上述公开的传感器/转发器布置。此类传感器布置可包括（但不限于）马 达运转传感器、反向马达传感器、止动马达传感器、冲程结束传感器、冲 程开始传感器、仓闭锁传感器、传感器转发器等。传感器可以结合本文所 公开的适用于与机器人系统一起使用的任何外科工具使用。传感器能够与 机器人系统控制器连通。在其他实施例中，轴/端部执行器的部件可充当天 线在传感器和机器人控制器之间连通。在另有其他实施例中，上述各种远 程编程装置布置也可以与机器人控制器一起使用。

可将本文所公开的装置设计为单次使用后即进行处理，或者可将它们 设计为可多次使用。然而，在任一种情况下，所述装置均可进行修复，以 在至少一次使用后再次使用。重新修复可包括如下步骤的任意组合：拆卸 该装置、然后清洗或置换某些部分以及随后组装。特别是，所述装置可以 拆卸，而且可以任意组合选择性地置换或移除该装置任意数目的特定零件 或部分。清洗和/或置换特定部分后，该装置可以在修复设施处重新组装以 便随后使用，或者在即将进行外科手术前由外科手术队重新组装。本领域 的技术人员将会知道，装置的修复可利用多种用于拆卸、清洗/置换和重新 组装的技术。这些技术的使用以及所得的修复装置均在本发明的范围内。

尽管本发明已经结合某些公开的实施例描述了本发明，但是可对那些 实施例进行多种修改和变型。例如，可采用不同类型的端部执行器。另 外，凡是公开了用于某些部件的材料的情形均可使用其他材料。上述描述 和以下权利要求旨在涵盖所有这类修改形式和变型。

以引用方式全文或部分地并入本文的任何专利、公布或其他公开材料 均仅在所并入的材料不与本发明所述的现有定义、陈述或其他公开材料相 冲突的范围内并入本文。由此，在必要的程度下，本文所明确阐述的公开 内容将取代以引用方式并入本文的任何相冲突的材料。如果据述以引用方 式并入本文但与本文所述的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突的任何 材料或其部分，仅在所并入的材料和现有的公开材料之间不产生冲突的程 度下并入本文。