CN110248610B - 锁定关节运动机器人外科工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了各种示例性系统、装置和方法，用于锁定关节运动外科工具。一般来讲，外科工具可包括细长轴，细长轴在其远侧端部处具有端部执行器，端部执行器被构造成能够接合组织。端部执行器可被构造成能够相对于细长轴进行关节运动。外科工具可包括锁定机构，锁定机构被构造成能够将端部执行器以其当前成角度的取向锁定。外科工具可被构造成能够可剥离地联接到机器人外科系统，机器人外科系统被构造成能够控制与外科工具相关联的多种移动和动作。

Description

锁定关节运动机器人外科工具
技术领域
方法和装置被提供用于机器人外科手术，并且特别地用于锁定关节运动机器人外科工具。
背景技术
由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化，因此微创外科手术(MIS)器械通常优于传统的开放式外科装置。腹腔镜式外科手术是一种类型的MIS规程，其中在腹部形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。套管针用于将各种器械和工具引入腹腔中，而且提供注气使腹壁升高到器官上方。器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以达到诊断或治疗效果。内窥镜式外科手术是另一种类型的MIS规程，其中将细长的柔性轴通过自然孔口引入体内。
尽管传统的微创外科手术器械和技术已被证明是高度有效的，但更新的系统可提供甚至更多的优点。例如，传统的微创外科手术器械通常不能为外科医生提供存在于开放式外科手术中的工具布置的灵活性。用器械通过小切口接近手术部位时遇到困难。另外，典型的内窥镜式器械的长度的增加通常会降低外科医生感觉由组织和器官施加在端部执行器上的力的能力。此外，如电视监视器上的图像中所观察到的器械的端部执行器的移动与端部执行器的实际移动的协调是特别困难的，因为如图像中所感知的移动通常不与端部执行器的实际移动直觉地对应。因此，通常缺乏对外科器械移动输入的直觉响应。已经发现，直觉性、灵巧性和灵敏度的此类缺乏使得增加微创外科手术的使用受阻。
多年以来，已经开发出多种微创机器人系统以增加外科手术的灵巧性，并允许外科医生以直觉方式对患者进行手术。远程手术是使用系统进行的外科手术的一般术语，其中外科医生使用一些形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵手术器械移动，而不是用手直接握持和移动工具。在此类远程外科手术系统中，通常在远离患者的位置处在视觉显示器上为外科医生提供外科手术部位的图像。外科医生通常可在远离患者的位置处执行外科规程，同时在外科规程期间观察视觉显示器上的端部执行器移动。通常在视觉显示器上观察手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵远程位置处的主控制装置来对患者执行外科规程，该主控制装置控制远程控制式器械的运动。
虽然在机器人外科手术领域已经取得了重大进展，但仍然需要用于机器人外科手术的改善的方法、系统和装置。
发明内容
一般来讲，提供了用于锁定关节运动机器人外科工具的系统、装置和方法。
在一个方面，提供了一种外科装置，在一个实施方案中，外科装置包括细长轴和端部执行器，端部执行器位于细长轴的远侧端部处。端部执行器被构造成能够相对于细长轴的纵向轴线以一角度进行关节运动。外科装置也包括切割元件，切割元件被构造成能够沿端部执行器纵向移动，以切割由端部执行器接合的组织；以及锁定机构，锁定机构被构造成能够响应于切割元件沿端部执行器的移动，将端部执行器以该角度锁定。
外科装置可以任意种方式变化。例如，杆可包括第一杆和第二杆，第一杆和第二杆被构造成能够相对于端部执行器纵向移动，从而致使端部执行器进行关节运动，并且第一杆和第二杆中的每个可被构造成能够由锁定机构操作地接合，以锁定端部执行器。再如，锁定机构可被构造成能够将端部执行器以端部执行器的关节运动范围内的任何角度锁定。又如，锁定机构可包括一对板，一对板被构造成能够彼此摩擦接合以将端部执行器以该角度锁定，直到向一对板施加力以克服摩擦接合。再如，锁定机构可包括具有齿的齿轮，齿被构造成能够操作地接合被构造成能够移动切割元件的杆的对应齿，并且齿轮可被构造成能够在切割元件沿端部执行器的移动期间旋转。又如，锁定机构可包括板，板被构造成能够操作地接合被构造成能够移动切割元件的杆，并且板可被构造成能够在切割元件沿端部执行器的移动期间与切割元件一起纵向移动。又如，切割元件的移动可被构造成能够由机器人外科系统控制。
在另一实施方案中，提供一种外科装置，外科装置包括细长轴；以及端部执行器，端部执行器位于细长轴的远侧端部处。端部执行器被构造成能够相对于细长轴的纵向轴线以一角度进行关节运动。外科装置也包括杆，杆被构造成能够相对于端部执行器纵向移动，从而致使端部执行器进行关节运动；切割元件，切割元件被构造成能够沿端部执行器纵向移动，以切割由端部执行器接合的组织；以及锁定机构，锁定机构被构造成能够响应于切割元件的移动而相对于端部执行器自动运动，从而以该角度保持该端部执行器。
装置可具有任何数量的变型。例如，锁定机构可被构造成能够在端部执行器的关节运动期间运动。再如，锁定机构可被构造成能够在切割元件的移动期间运动。又如，锁定机构的运动可包括纵向移动。又如，锁定机构的运动可包括旋转运动。再如，外科装置可包括致动器，致动器被构造成能够被致动以致使切割元件的移动，并且锁定机构可被构造成能够响应于致动器的致动而相对于端部执行器运动。又如，外科装置可包括致动器，致动器被构造成能够被致动以致使端部执行器的关节运动，并且锁定机构可被构造成能够响应于致动器的致动而相对于端部执行器运动。再如，锁定机构可包括一对表面，一对表面被构造成能够摩擦地接合而以该角度保持该端部执行器，直到向一对表面施加力以克服摩擦接合。又如，锁定机构可包括具有齿的齿轮，齿被构造成能够操作地接合杆的对应齿，并且齿轮在切割元件沿端部执行器的移动期间旋转。又如，锁定机构可包括板，板被构造成能够操作地接合杆，并且在切割元件沿端部执行器的移动期间与切割元件一起纵向移动。又如，切割元件的移动和杆的移动可被构造成能够由机器人外科系统控制。
在另一方面，提供了一种外科方法，在一个实施方案中，外科方法包括致动具有细长轴的外科工具的第一致动器，细长轴在细长轴的远侧端部处带有端部执行器，第一致动器的致动致使端部执行器以相对于细长轴高至最大角度的任何角度进行关节运动。外科方法也包括致动外科工具的第二致动器，以致使外科工具的切割元件沿端部执行器移动，以切割由端部执行器接合的组织。致动第一致动器和致动第二致动器中的一者致使端部执行器在切割元件的整个移动中以该角度被锁定。
该外科方法可以任意种方式变化。例如，致动第一致动器可致使端部执行器在切割元件的整个移动中以该角度被锁定，并且外科工具可包括一对板，一对板被构造成能够响应于第一致动器的致动而以第一摩擦系数接合。再如，致动第二致动器可致使端部执行器在切割元件的整个移动中以该角度被锁定，致动第一致动器可致使关节运动杆的纵向移动，以实现端部执行器的关节运动，并且外科工具可包括可动锁定机构，可动锁定机构运动成与关节运动杆接合，以在切割元件的整个移动中将端部执行器以该角度锁定。又如，操作地联接到外科工具的机器人外科系统可致使第一致动器的致动，并且可致使第二致动器的致动。
附图说明
结合附图阅读下述详细说明将更全面地理解本发明，其中：
图1为外科工具的一个实施方案的示意性侧视图；
图2为与六个自由度相关联的术语的图形表示；
图3为外科工具的另一实施方案的腕部部分的透视图；
图4为具有刀具致动组件的端部执行器的一个实施方案的局部示意性侧视图；
图5为外科工具的另一实施方案的远侧部分的分解图；
图6为图5的外科工具的击发杆的透视图，击发杆在其远侧端部处具有E柱杆；
图7为包括患者侧部分和用户侧部分的机器人外科系统的一个实施方案的透视图；
图8为机器人外科系统的机器人臂的一个实施方案的透视图，其中图1的外科工具可剥离地且可替换地联接到机器人臂；
图9为图8的机器人臂的工具驱动器的透视图；
图10为外科工具的另一实施方案的一部分的透视局部透明视图；
图11为图10的外科工具的一部分的透视剖视图；
图12为图10的外科工具的一部分的另一透视剖视图；
图13为图10的外科工具的一部分的透视局部透明视图；
图14为图10的外科工具的远侧部分的透视图；
图15为图10的外科工具的一部分的另一透视剖视图；
图16为外科工具的又一实施方案的一部分的透视图；
图17为图16的外科工具的一部分的侧视图，其中外科工具的凸轮处于第一位置；
图18为图17的外科工具的侧视图，其中凸轮从第一位置移动到第二位置；
图19为图18的外科工具的侧视图，其中凸轮从第二位置移动到第三位置；
图20为图19的外科工具的侧视图，其中凸轮从第三位置移动到第四位置；
图21为图20的外科工具的侧视图，其中凸轮从第四位置移动到第五位置；
图22为外科工具的另一实施方案的一部分的示意性侧视图；
图23为外科工具的又一实施方案的一部分的示意性侧视图；
图24为外科工具的又一实施方案的一部分的示意性侧视图；并且
图25为计算机系统的一个实施方案的示意图。
具体实施方式
现在将描述某些示例性实施方案，以提供对本文所公开的装置和方法的结构、功能、制造和用途的原理全面理解。这些实施方案的一个或多个示例在附图中示出。本领域中那些技术人员将会理解，本文具体描述并在附图中示出的装置和方法是非限制性的示例性实施方案，本公开的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征部可与其它实施方案的特征部进行组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围之内。
此外，在本公开中，各实施方案中名称相似的部件通常具有类似的特征部，因此在具体实施方案中，不一定完整地阐述每个名称相似的部件的每个特征部。另外，在所公开的系统、装置和方法的描述中使用线性或圆形尺寸的程度上，此类尺寸并非旨在限制可结合此类系统、装置和方法使用的形状的类型。本领域中技术人员将认识到，针对任何几何形状可容易地确定此类线性和圆形尺寸的等效尺寸。系统和装置及其部件的大小和形状可至少取决于系统和装置将用于其中的受治疗者的解剖结构、系统和装置将与其一起使用的部件的大小和形状、以及系统和装置将用于其中的方法和规程。
各种示例性系统、装置和方法被提供用于锁定关节运动外科工具。一般来讲，外科工具可包括细长轴，该细长轴在其远侧端部处具有端部执行器，端部执行器被构造成能够接合组织。端部执行器可被构造成能够相对于细长轴进行关节运动，例如，相对于细长轴的纵向轴线成角度地取向，这可帮助端部执行器进入且牢固地接合组织。外科工具可包括切割元件，该切割元件被构造成能够沿端部执行器纵向平移以切割所接合的组织。当端部执行器进行关节运动时，例如，相对于轴的纵向轴线成非零角度时，切割元件沿端部执行器的纵向平移在端部执行器上施用扭力，该扭力将端部执行器推压远离端部执行器的当前成角度的取向，例如，朝向基本上零角度的位置推压端部执行器，在该基本上零角度的位置处，端部执行器基本上与轴的纵向轴线对齐。然而，在组织切割期间端部执行器从其当前成角度的取向的关节运动移动可致使端部执行器相对于所接合的组织不期望的位置偏移，使得组织不会在适当位置处被切割，并且/或者可致使端部执行器不期望地压贴患者身体中的物质(例如，相邻身体结构、另一外科工具等)，这可致使对物质和/或端部执行器有害。外科工具可包括锁定机构，该锁定机构被构造成能够将端部执行器以端部执行器的当前成角度的取向锁定，这可防止端部执行器在切割元件的平移期间被推压远离端部执行器的当前成角度的取向。锁定机构可被构造成能够将端部执行器以端部执行器的可能的关节运动范围内的任何角度锁定，这可允许外科医生根据需要定位端部执行器，而不限于特定的关节运动角度。在至少一些实施方案中，锁定机构可被构造成能够在切割元件开始沿端部执行器平移之前，锁定端部执行器的关节运动的位置，这可帮助确保切割元件的平移不会在锁定机构提供锁定之前致使关节运动角度的改变。而且，在至少一些实施方案中，锁定机构可被构造成能够响应于切割元件沿端部执行器的平移的开始，自动地将端部执行器以端部执行器的当前关节运动角度锁定，这可帮助确保端部执行器不会过早地锁定在适当位置，所以端部执行器的关节运动角度可在切割开始之前进行调节，并且/或者可允许外科工具的“完全可靠的”使用，因为锁定自动发生。
外科工具可被构造成能够可剥离地联接到机器人外科系统(本文也称为“外科机器人”)，机器人外科系统(本文也称为“外科机器人”)被构造成能够控制与外科工具相关联的多种移动和动作。机器人外科系统可被构造成能够控制端部执行器的关节运动，并且控制切割元件沿端部执行器的平移。因此，机器人外科系统可被构造成能够控制锁定机构的致动，例如，致使端部执行器的锁定。在至少一些实施方案中，机器人外科系统可被构造成能够在切割元件开始沿端部执行器平移之前，致使端部执行器被锁定在其当前成角度的取向。而且，在至少一些实施方案中，机器人外科系统可被构造成能够致使锁定机构经由机器人外科系统对外科工具的控制输入，自动将端部执行器以端部执行器的当前关节运动角度锁定，以开始切割元件沿端部执行器的平移。
图1例示外科工具10的一个实施方案，该外科工具包括：细长轴12；端部执行器14；腕部16，该腕部将端部执行器14在轴12的远侧端部处联接到轴12；以及工具外壳18，该工具外壳联接到轴12的近侧端部。端部执行器14被构造成能够例如通过在腕部16处枢转来在腕部16处相对于轴12移动，以在使用工具10期间将端部执行器14相对于外科手术部位定位在期望位置处。外壳18包括各种部件(例如，齿轮和/或致动器)，这些部件被构造成能够控制与端部执行器14相关联的各种特征部的操作(例如，夹持、击发、旋转、关节运动、能量递送等中的任一者或多者)。在至少一些实施方案中，轴12以及由此联接到其上的端部执行器14被构造成能够围绕轴12的纵向轴线A1旋转。在此类实施方案中，外壳18的各种部件被构造成能够控制轴12的旋转移动。在至少一些实施方案中，如在例示的实施方案中那样，外科工具10被构造成能够可剥离地联接到机器人外科系统，并且工具外壳18可包括联接特征部，这些联接特征部被构造成能够允许工具10可剥离地联接到机器人外科系统。下面进一步讨论轴12、端部执行器14、腕部16和外壳18中的每个。
外科工具10可具有多种构型中的任一种。一般来讲，外科工具可被构造成能够执行至少一个外科功能并且可包括例如夹钳、抓紧器、针驱动器、剪刀、施加能量的电烙器工具、缝合器、施夹器、抽吸工具、冲洗工具、成像装置(例如，内窥镜或超声探头)等中的任一种。在至少一些实施方案中，外科工具10被构造成能够向组织施加能量(诸如射频(RF)能量)，而在其它实施方案中，外科工具10未被构造成能够向组织施加能量。
轴12可具有多种构型中的任一种。一般来讲，轴12为细长构件，其从外壳18朝远侧延伸并且具有延伸穿过其的至少一个内腔。轴12固定到外壳18，但在其它实施方案中，轴12可以可剥离地联接到外壳18，使得轴12可与其它轴互换。这可允许单个外壳18适用于具有不同端部执行器的各种轴。
端部执行器14可具有多种尺寸、形状和构型。端部执行器14包括具有一对相对钳口20、22的组织抓紧器，这些钳口被构造成能够在打开位置和闭合位置之间移动，其中钳口20、22中的一者或两者被构造成能够在腕部16处枢转以使端部执行器14在打开位置和闭合位置之间移动。在其它实施方案中，端部执行器14可具有其它构型，例如，剪刀、babcock、牵开器等。
腕部16可具有多种构型中的任一种。外科工具的腕部和在腕部处实现关节运动的示例性实施方案在以下专利公布中有所描述：2014年3月13日提交的名称为“紧凑机器人腕部(Compact Robotic Wrist)”的国际专利公布WO 2014/151952；2014年3月13日提交的名称为“超级灵巧的外科系统(Hyperdexterous Surgical System)”的国际专利公布WO2014/151621；2016年7月1日提交的名称为“Methods,Systems,And Devices ForInitializing A Surgical Tool”的美国专利申请15/200,283；以及2016年8月16日提交的名称为“Methods,Systems,And Devices For Causing End Effector Motion With ARobotic Surgical System”的美国专利申请15/237,648，这些专利据此全文以引用方式并入。一般来讲，腕部16可包括被构造成能够允许端部执行器14相对于轴12移动的接头，诸如钳口20、22枢转地附接在的枢转接头。在一些实施方案中，枢转运动可包括围绕腕部16的第一轴线(例如，X轴线)的俯仰移动、围绕腕部16的第二轴线(例如，Y轴线)的偏航移动以及它们的组合，以允许端部执行器14围绕腕部16的360°旋转移动。在其它实施方案中，枢转运动可限于单个平面上的移动，例如，仅围绕腕部16的第一轴线的俯仰移动、或仅围绕腕部16的第二轴线的偏航移动，使得端部执行器14在单个平面上旋转。
图2例示由三个平移或位置变量例如进退、升沉、摇摆以及由三个旋转或取向变量例如欧拉角或滚转、俯仰、偏航表示的系统的自由度，这些变量描述了外科系统的部件相对于给定笛卡尔参照系的位置和取向。如本文所用，并且如图2中所示，术语“进退”是指向前和向后移动，术语“升沉”是指上下移动，并且术语“摇摆”是指左右移动。关于旋转术语，“滚转”是指左右倾斜，“俯仰”是指向前和向后倾斜，并且“偏航”是指左右转动。
在该例示的实施方案中，端部执行器14的移动包括端部执行器14在其中端部执行器14与轴12基本上纵向地对齐(例如，端部执行器14的纵向轴线A2与轴12的纵向轴线A1基本上对齐，使得端部执行器14相对于轴12成大致零角度)的非关节运动位置与其中端部执行器14相对于轴12成角度地取向(例如，端部执行器14的纵向轴线A2相对于轴12的纵向轴线A1成角度，使得端部执行器14相对于轴12成非零角度)的关节运动位置之间的关节运动。本领域中技术人员将会理解，端部执行器14可能不会与轴12精确地对齐(例如，可能不相对于轴成精确的零角度)，但由于诸如制造公差和测量装置的精度等任意数量的因素仍然被认为与轴12对齐(例如，基本上成零角度)。端部执行器14被示出为在图1中处于非关节运动位置。在该例示的实施方案中，端部执行器14的移动还包括端部执行器14的旋转移动，其中端部执行器14围绕其纵向轴线A2旋转，同时发生或不发生轴12围绕其纵向轴线A1的对应旋转。
外科工具10可包括被构造成能够有利于端部执行器14的移动的一个或多个致动轴。一个或多个致动轴中的每个可沿轴12延伸(例如，在其内腔中)并且可操作地联接到外壳18和端部执行器14。以这种方式，联接到外壳18的工具驱动器可被构造成能够经由工具外壳18向外科工具10提供输入，并移动且从而致动一个或多个致动轴以导致端部执行器14的。
图3例示外科工具的一个实施方案，外科工具诸如包括一个或多个致动轴24的图1的工具10，一个或多个致动轴24被构造成能够被致动，以致使操作地联接到其上的端部执行器36的移动(参见图4)。图3例示了从仅位于端部执行器36近侧的腕部26延伸的致动轴24的远侧端部。腕部26可允许端部执行器36相对于端部执行器36所联接到的细长轴28的近侧端部精细移动和成角度。在该例示的实施方案中，腕部26包括围绕腕部26的周长间隔开的三个致动轴24，每个致动轴为杆的形式。当被致动(例如，推动、牵拉、旋转)时，致动轴24将致使端部执行器相对于轴28的关节运动(例如，向上、向下、左、右、以及它们的组合移动)。致动轴24被构造成能够经由如本文所讨论的外科工具的工具外壳操作地联接到工具驱动器，以致使致动轴24中的所选择的一个或多个的选择性近侧和远侧移动，以致使端部执行器36的选择的关节运动。
腕部26也包括上旋转驱动器30，该上旋转驱动器30当被致动时，可致使端部执行器36的一对钳口闭合。上旋转驱动器30被构造成能够经由工具外壳操作地联接到工具驱动器，以致使上旋转驱动器30的旋转，并且由此致使端部执行器36的闭合。腕部26也包括下旋转驱动器32，该下旋转驱动器32当被致动时，可致使滑动件相对于端部执行器36的移动，例如，可致使滑动件沿端部执行器36纵向平移。沿端部执行器36平移的滑动件可致使切割元件沿端部执行器36平移，以切割由端部执行器36接合的组织，如下面另外讨论的。下旋转驱动器32被构造成能够经由工具外壳操作地联接到工具驱动器，以致使下旋转驱动器32的旋转，并且由此致使滑动件沿端部执行器36的平移。腕部26也可包括至少一个线性牵拉缆线34，至少一个线性牵拉缆线34当被致动时，在近侧方向上线性地移动，以致使端部执行器36的快速闭合，例如，钳口的快速闭合。至少一个线性牵拉缆线34被构造成能够经由工具外壳操作地联接到工具驱动器，以致使其近侧移动。工具驱动器的示例性实施方案和将工具驱动器操作地联接到致动构件(诸如致动轴24、旋转驱动器30、旋转驱动器32和线性牵拉缆线34)还在以下专利申请中描述：2016年8月16日提交的名称为“用于用机器人外科系统致使端部执行器运动的方法、系统和装置(Methods,Systems,And Devices For Causing EndEffector Motion With A Robotic Surgical System)”的美国专利申请15/237,648，该专利据此全文以引用方式并入。
图4例示端部执行器36的一部分，端部执行器36的一部分具有切割元件致动组件38，切割元件致动组件38包括驱动构件40、为刀具形式的切割元件42、滑动件44和下旋转驱动器32。驱动构件40包括内螺纹，内螺纹与下旋转驱动器32通过螺纹联接，在该例示的实施方案中，下旋转驱动器32是导螺杆的形式。当下旋转驱动器32被旋转时，此类联接可允许驱动构件40沿下旋转驱动器32移动。如上面讨论的，下旋转驱动器32可例如经由来自联接到工具的外壳的工具驱动器的输入被致动，从而致使下旋转驱动器32的旋转和滑动件44沿下旋转驱动器32的线性移动。切割元件致动组件38被构造成能够当驱动构件40沿下旋转驱动器32朝远侧推动滑动件44时，将切割元件42取向在切割位置，并且当驱动构件40相对于滑动件44朝近侧移动时，收起切割元件42。在操作中，下旋转驱动器32可被旋转，以沿下旋转驱动器32朝远侧推进驱动构件40，从而在远侧方向上推动滑动件44，并且将切割元件42成角度地取向在切割位置。在组件38的远侧移动结束时，下旋转驱动器32的旋转方向被反转，以使驱动构件40相对于滑动件44朝近侧回缩，从而致使切割元件42向下旋转到收起的位置，诸如经由界面特征部46和切割元件42之间的相互作用。
在至少一些实施方案中，图1的外科工具10可为如上面提及的缝合器。
图5例示了外科缝合工具的一个实施方案的远侧部分。缝合器包括细长轴48和端部执行器，端部执行器位于轴48的远侧端部处。工具外壳(未示出)在轴48的近侧端部处，如本文讨论的。在该例示的实施方案，端部执行器包括相对的下钳口50和上钳口52。下钳口50包括被构造成能够支撑钉仓54的钉通道，并且上钳口52具有面向下钳口50并被构造成能够作为砧座操作，以帮助部署钉仓54的钉的砧面56(钉在图5中被遮挡)。下钳口50和上钳口52中的至少一个能够相对于下钳口50和上钳口52中的另一个移动，以夹持设置在下钳口50和上钳口52之间的组织和/或其它对象。在至少一些实施方案中，下钳口50和上钳口52中的一者可为固定的或以其它方式不可动的。在一些其它实施方案中，下钳口50和上钳口52中的两者为可移动的。击发系统的部件可被构造成能够穿过端部执行器的至少一部分，以将钉射出到所夹持的组织中。在该例示的实施方案中为刀片的切割元件59(参见图6)可与击发系统相关联，以在缝合规程期间切割组织。
在该例示的实施方案中，下钳口50用作钉仓组件或支架，并且上钳口52用作砧座。在其中具有多个钉的钉仓54被支撑在缝钉盘58中，该缝钉盘58继而被支撑在下钳口50的仓通道60内。上钳口52具有多个钉成形凹坑(未示出)，该钉成形凹坑中的每个定位在来自容纳在钉仓54内的多个钉的对应钉的上面。上钳口52可以多种方式连接到下钳口50。在例示的具体实施中，上钳口52具有近侧枢转端部52p，该近侧枢转端部52p枢转地接纳在钉通道60的近侧端部60p内，仅在其与轴48接合的远侧。当上钳口52向下枢转时，上钳口52使砧面56移动，并且形成在其上的钉成形凹坑朝向相对的钉仓54移动。
各种夹持部件可用于实现钳口50、钳口52的打开和闭合，以选择性地将组织夹持在钳口50和钳口52之间。如图所示，上钳口52的枢转端部52p在其与仓通道60的枢转附接的远侧包括闭合特征部52c。因此，闭合管62响应于来自操作地联接到其的工具驱动器的输入，选择性地在近侧纵向运动期间将打开运动赋予到上钳口52，并且在闭合管62的远侧纵向运动期间将闭合运动赋予到上钳口52，该闭合管62的远侧端部包括接合闭合特征部52c的马蹄形孔62a。如上面提及的，端部执行器的打开和闭合可通过下钳口50相对于上钳口52的相对运动、上钳口52相对于下钳口50的相对运动或通过钳口50、钳口52两者相对于彼此的运动来实现。
所例示的实施方案的击发部件包括图5和图6中所示的击发杆64，击发杆64在其远侧端部上具有E柱杆66。击发杆64在其至少远侧部分中是柔性的，以便于击发杆64在端部执行器进行关节运动的接头处弯曲。击发杆64设置在轴48内，例如，在轴48的纵向击发杆槽48s中，并且由缝合器从联接到其的工具驱动器接收的击发输入引导。击发输入可致使E柱杆66通过端部执行器的至少一部分的远侧运动，从而致使容纳在钉仓54内的钉的击发。如在该例示的实施方案中，从E柱杆66的远侧端部突出的引导件68可接合滑动件70，滑动件70继而可将钉驱动器72向上推动穿过形成在钉仓54中的钉腔74。钉驱动器72的向上移动对仓54内的多个钉中的每个施加向上的力，从而抵靠上钳口52的砧面56向上推动钉，并且产生成形钉。
除了致使钉击发以外，E柱杆66可被构造成能够便于钳口50、钳口52的闭合，上钳口52与钉仓54间隔开、和/或捕获在钳口50、钳口52之间的组织的切割。特别地，一对顶销76和一对底销78(底销78中的一者在图6中被遮挡)可接合上钳口50和下钳口52中的一者或两者，以在击发杆64朝远侧推进穿过端部执行器时将钳口50、50钳口52朝向彼此压缩。同时，切割元件59可被构造成能够切割捕获在钳口50、钳口52之间的组织。
本文公开的系统、装置和方法可使用机器人外科系统来实现。如本领域中技术人员将理解的，机器人外科系统的各种部件之间的电子通信可以是有线的或无线的。本领域中技术人员也将会理解，机器人外科系统中的所有电子通信都可以是有线的，机器人外科系统中的所有电子通信都可以是无线的，或者机器人外科系统的一些部分可以进行有线通信同时系统的其它部分可以进行无线通信。
图7为机器人外科系统100的一个实施方案的透视图，该机器人外科系统100包括与患者104相邻定位的患者侧部分102，以及位于距离患者一定距离处(在同一室内和/或在远程位置)的用户侧部分106。患者侧部分102一般包括一个或多个机器人臂108、以及被构造成能够可剥离地联接到机器人臂108的一个或多个工具组件110。用户侧部分106一般来讲包括用于观察患者104和/或外科部位的视觉系统112，以及用于控制机器人臂108和每个工具组件110在外科规程期间的移动的控制系统114。
控制系统114可具有多种构型并且可邻近患者定位(例如，在手术室中)、远离患者(例如，在单独的控制室)或分布于两个或更多个位置(例如，手术室和/或一个或多个单独的控制室)。作为分布式系统的示例，专用系统控制台可位于手术室中，并且单独的控制台可位于远程位置。控制系统114可包括部件，该部件使得用户能够观察由患者侧部分102正在操作的患者104的外科手术部位，以及/或者控制患者侧部分102的一个或多个零件(例如，以在外科手术部位执行外科规程)。在一些实施方案中，控制系统114还可包括一个或多个手动操作的输入装置，诸如操纵杆、外骨骼式手套、动力和重力补偿式操纵器等。一个或多个输入装置可控制遥控马达，这些遥控马达继而控制外科系统，包括机器人臂108和工具组件110的移动。
患者侧部分102可具有多种构型。如图7中所示，患者侧部分102可联接到手术台116。然而，在其它实施方案中，患者侧部分102可安装到墙壁，安装到天花板，安装到地板或安装到其它手术室仪器。另外，虽然患者侧部分102示为包括两个机器人臂108，但也可包括更多或更少的机器人臂108。还有，患者侧部分102可包括诸如相对于外科手术台116安装在各种位置的单独的机器人臂108(如图7中所示)。另选地，患者侧部分102可包括单个组件，该单个组件包括从其延伸的一个或多个机器人臂108。
图8例示了机器人臂118和图1的外科工具10的另一实施方案，该外科工具10可剥离地且可替换地联接到机器人臂118。而其它外科器械可联接到臂118，如本文讨论。机器人臂118被构造成能够使相关联的工具10沿一个或多个自由度(例如，所有六个笛卡尔自由度，五个或更少的笛卡尔自由度等)支撑和移动。
机器人臂118可在机器人臂118的远侧端部处包括工具驱动器122，该工具驱动器可协助控制与工具10相关联的特征部。机器人臂118也可包括入口引导件123(例如，插管安装件、插管等)，该入口引导件123可为机器人臂118的一部分，或者可可剥离地且可替换地联接到机器人臂118，如图8中所示。工具组件的轴可通过入口引导件123插入以插入患者内，如图8中所示，其中图1的工具10的轴12被示出通过入口引导件123插入。
为了在使用外科系统时提供无菌手术区域，可在外科系统的致动部分(例如，机器人臂118)与联接到其的外科器械(例如，工具10等)之间布置阻隔件126。无菌部件诸如器械无菌适配器(ISA)也可布置在工具10与机器人臂118之间的连接接口处。ISA布置在工具10与机器人臂108之间可确保工具10和机器人臂118具有无菌联接点。这允许从机器人臂118移除外科器械，以在外科手术过程期间与其它外科器械交换而不破坏无菌外科手术区域。
图9更详细地例示工具驱动器122。如图所示，工具驱动器122包括一个或多个马达，例如，示出了五个马达124，这些马达控制与联接到臂118的工具10相关联的多种移动和动作。例如，每个马达124都可联接到与工具10相关联的启动特征部(例如，齿轮)和/或与其相互作用，用于控制可由工具10执行的一种或多种动作和移动，例如用于辅助执行外科手术。可在工具驱动器122的上表面上触及马达124，因此工具10(例如，其外壳18)被构造成能够安装在工具驱动器122的顶部上以联接到该工具驱动器。被构造成能够由工具驱动器马达控制的工具外壳(也称为“圆盘”)的马达操作和部件的示例性实施方案在先前提及的以下专利中进一步描述：2014年3月13日提交的名称为“Compact Robotic Wrist”的国际专利公布WO 2014/151952；和2014年3月13日提交的名称为“Hyperdexterous SurgicalSystem”的国际专利公布WO2014/151621；2016年7月1日提交的名称为“Methods,Systems,And Devices For Initializing A Surgical Tool”的美国专利公布15/200,283；以及2016年8月16日提交的名称为“Methods,Systems,And Devices For Controlling A MotorOf A Robotic Surgical Systems”的美国专利公布15/237,653，这些专利据此全文以引用方式并入。
工具驱动器122还包括形成于其侧壁中的轴接纳通道126，以用于接纳工具10的轴12。在其它实施方案中，轴12可延伸穿过工具驱动器122中的开口，或两个部件的各种其它构型可配合。
外科工具(诸如图1的工具10、图3的工具、图5的工具或其它外科工具)可包括锁定机构，该锁定机构被构造成能够将外科工具的端部执行器以端部执行器的关节运动范围内的任何关节运动角度锁定。也如上面提及的，机器人外科系统(诸如图7的机器人外科系统100)或联接到外科工具的其它机器人外科系统可被构造成能够控制锁定机构的关节运动。在以下专利申请中描述了用于将外科器械的端部执行器锁定在关节运动的构型中的各种锁定机构：2016年12月21日提交的标题为“用于将外科器械的端部执行器锁定在关节运动的构型的侧向可致动关节运动锁定布置(Laterally Actuatable Articulation LockArrangements For Locking An End Effector Of A Surgical Instrument In AnArticulated Configuration)”的美国专利申请15/385,935，该专利申请据此全文以引用方式并入。
图10例示外科工具(诸如图1的工具10)的一个实施方案，外科工具(诸如图1的工具10)包括被构造成能够将外科工具的端部执行器204锁定在任何关节运动角度的锁定机构。外科工具包括第一致动轴200和第二致动轴202，第一致动轴200和第二致动轴202每个为杆的形式，被构造成能够被致动，以致使操作地联接到其的端部执行器204的移动。端部执行器204包括相对的第一钳口204a和第二钳口204b(参见图14)。第一致动轴200和第二致动轴202在外科工具的相对侧(例如，左和右)上。第一致动轴200(在工具的左侧上，如图10中所示)具有操作地联接到端部执行器204的远侧端部200d，并且第二致动轴202(在工具的右侧上，如图10中所示)也具有操作地联接到端部执行器204的远侧端部202d。致动轴的远侧端部200d、远侧端部202d中的每个经由从端部执行器204延伸的相应的栓钉联接到端部执行器204，栓钉被捕获在致动轴200、致动轴202的远侧端部200d、远侧端部202d处的洞中，但是可以其它方式(诸如通过焊接、粘合剂等)完成联接。
致动轴200、致动轴202被构造成能够通过在腕部或接头214处相对于细长轴212纵向平移而相对于彼此移动，细长轴212在其远侧端部处具有端部执行器204(参见图14)。致动轴200、致动轴202沿细长轴212(例如，在其内腔中)延伸。致动轴200、致动轴202被构造成能够同时在相反方向上移动，其中致动轴200、致动轴202中的一者在近侧方向上纵向平移，并且致动轴200、致动轴202中的另一个在远侧方向上纵向平移。端部执行器204被构造成能够响应于第一致动轴200和第二致动轴202的移动进行关节运动。端部执行器的成角度的取向的方向取决于致动轴的移动的方向。响应于第一左侧致动轴200朝远侧移动且第二右侧致动轴202朝近侧移动，端部执行器204被构造成能够向右成角度。响应于第二右侧致动轴200朝远侧移动且第一左侧致动轴200朝近侧移动，端部执行器204被构造成能够向左成角度。致动轴的纵向移动的量限定关节运动的量，例如，更多的纵向移动对应于更高的关节运动的角度。致动轴200、致动轴202被构造成能够经由如本文讨论的外科工具的工具外壳操作地联接到工具驱动器，以致使致动轴200、致动轴202的选择性的近侧移动和远侧移动，以致使端部执行器204的选择的关节运动。
如图11和图12中所示，致动轴200、致动轴202中的每个包括彼此重叠的板200p、板202p。第一板200p在第二板202p上面，使得在该例示的实施方案中，第一板200p的底部表面面向第二板202p的顶部表面，但是第二板202p可在第一板200p上面，使得第二板202p的底部表面面向第一板200p的顶部表面。在该例示的实施方案中，第一板200p和第二板202p与其相应的致动轴200、致动轴202一体形成，这可便于制造。在其它实施方案中，致动轴200、致动轴202可为与其相应的致动轴200、致动轴202的其余部分分离的部件，并且可使用例如焊接、粘合剂等附接到其上。致动轴200、致动轴202被构造成能够在第一板200p和第二板202p处可滑动地彼此接合，如下面另外讨论的。致动轴200、致动轴202中的每个具有形成在其中(例如，形成在第一板200p和第二板202p中)的细长槽200s、细长槽202s，如图11中所示。细长槽200s、细长槽202s纵向(例如，近侧-远侧)延伸。
外科工具的锁定机构被构造成能够在锁定构型和解锁构型之间移动，在锁定构型中，端部执行器204被锁定在其当前关节运动的角度，在解锁构型中，端部执行器204被构造成能够自由关节运动。锁定机构的解锁构型对应于端部执行器204处于基本上零角度位置。锁定机构操作地联接到第一致动轴200和第二致动轴202。锁定机构被构造成能够将致动轴200、致动轴202相对于彼此且相对于细长轴212锁定在适当位置，致动轴200、致动轴202沿细长轴212延伸。换句话讲，锁定机构被构造成能够防止致动轴200、致动轴202纵向平移，使得端部执行器204被以其当前成角度的取向保持。
如图10、图11和图13中所示，在该例示的实施方案，锁定机构包括锁定杆206、可移动楔形件208和静止楔形件210。可移动楔形件208和静止楔形件210中的每个具有形成于其中的细长槽208s、细长槽210s，如图11和图13中所示。细长槽208s、细长槽210s纵向延伸，并且沿其至少部分纵向长度与第一板200p和第二板202p的细长槽200s、细长槽202p对齐，以便形成通过第一板200p和第二板202p和楔形件208、楔形件210的连续开口。锁定杆206延伸穿过四个细长槽200s、细长槽202s、细长槽208s、细长槽210s，例如，在基本上垂直于工具的纵向轴线A1的方向(例如，基本上垂直于致动轴的纵向移动的方向)上延伸穿过限定的开口。锁定杆206在其远侧端部处具有钩206h，该钩206h延伸穿过细长槽200s、细长槽202s、细长槽208s、细长槽210s，并且面向近侧。钩206h钩住可移动楔形件208，并且被构造成能够致使可移动楔形件208相对于静止楔形件210的移动，如下面另外讨论的。
可移动楔形件208和静止楔形件210具有面向接合表面208f、表面210f，如图11中所示。面向接合表面208f、表面210在相反方向上渐缩。可移动楔形件208的表面208f向下(例如，朝远侧)渐缩，并且静止楔形件210的表面210f向上(例如，朝近侧)渐缩。
锁定机构位于端部执行器204、接头214和致动轴200、致动轴202的远侧端部200d、远侧端部202d附近且仅在端部执行器204、接头214和致动轴200、致动轴202的远侧端部200d、远侧端部202d近侧。锁定机构位于细长轴212的远侧端部附近。锁定机构位于端部执行器204、接头214和致动轴200、致动轴202的远侧端部200d、远侧端部202d附近可帮助锁定机构将端部执行器204牢固地锁定在其当前关节运动的取向。
外科工具也包括切割元件，切割元件被构造成能够沿端部执行器204平移，以切割从而接合的组织，例如，切割夹持在钳口204a、钳口204b之间的组织。外科工具包括引导件216，引导件216被构造成能够纵向引导切割元件穿过其细长槽216s。例如，外科工具可包括击发杆，该击发杆类似于图5和图6的击发杆64，该击发杆包括被构造成能够纵向平移穿过引导件216的切割元件59。
在使用中，致动轴200、致动轴202例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力被致动，以使端部执行器204相对于细长轴212以一角度进行关节运动。图14例示端部执行器204的关节运动位置的一个实施例，其中端部执行器204相对于细长轴212成角度α。为了例示清楚，图14中示出了第二致动轴202，但是图14中未示出第一致动轴200、切割元件、引导件216和锁定机构。在该例示的实施方案中，端部执行器204向右成角度，这由第一致动轴200在远侧方向上移动和第二致动轴202在近侧方向上移动致使。
当致动轴200、致动轴202中的一者朝近侧平移时，在该例示的实施方案中，第二致动轴202(其面向近侧的表面202f)移动以邻接锁定杆206的面向远侧的表面206f。在该例示的实施方案中，表面202f、表面206f(或对于相反方向的关节运动，表面200f、表面206f)不彼此邻接，直到致动轴200、致动轴202在开始从端部执行器204的基本上零角度位置移动端部执行器204之前已经移动一定量。在其它实施方案中，当端部执行器204处于其基本上零角度位置时，面向近侧的表面200f、面向近侧的表面202f可邻接面向远侧的表面206f，使得致动轴200、致动轴202中的任一个的任何近侧移动将致使锁定杆206的对应近侧移动。
在致动轴202中的朝近侧移动致动轴202的面向近侧的表面202f邻接锁定杆206的面向远侧的表面206f的情况下，该致动轴202的近侧移动将朝近侧推动锁定杆206。锁定杆206的近侧移动致使可移动楔形件208的对应近侧移动，可移动楔形件208钩住锁定杆206。因此，锁定杆206将沿静止楔形件210朝近侧牵拉可移动楔形件208，其中锁定杆206滑动穿过致动轴200、致动轴202和静止楔形件210的细长槽200s、细长槽202s、细长槽210s。因此，可移动楔形件208的面向接合表面208f沿静止楔形件210的面向接合表面210f朝近侧滑动。可移动楔形件208沿静止楔形件210的移动施用向下的力(由图15中的箭头F1所示)，该向下的力致使致动轴200、致动轴202的板200p、板202p沿其面向表面彼此压贴。从而，致动轴200、致动轴202相对于彼此锁定在适当位置，使得端部执行器204被锁定在其当前关节运动的取向(例如，被锁定在角度α)，而不管在端部执行器的关节运动范围内的角度α的值是否高至且包括其最大值。端部执行器204进行关节运动越多(例如，角度α越大)，由于楔形件208、楔形件210的楔形件形状(例如，由于渐缩的面向接合表面208f、渐缩的面向接合表面210f)而造成的可移动楔形件208施用的向下的力越高。可帮助将端部执行器204以其关节运动角度保持的向下的力越大，因为切割元件可施用更大的力，以朝向端部执行器204的基本上零角度位置推压端部执行器204，所以关节运动角度α越大。
压在一起的致动轴200、致动轴202的面向平面的表面可每个由材料制成，使得表面之间的摩擦系数可帮助以低的向下的力(F1)使表面相对于彼此保持在适当位置。在至少一些实施方案中，被压在一起的致动轴200、致动轴202的面向表面可在其上具有摩擦特征部，以另外帮助防止致动轴200、致动轴202的相对移动。摩擦特征部可具有多种构型，诸如构造成以比不具有一个或多个涂层的更高的摩擦系数彼此摩擦地接合的面向表面中的一者或两者上的涂层、被构造成能够以比不具有一个或多个纹理化表面的更高的摩擦系数彼此摩擦地接合的面向表面中的一者或两者上的纹理化表面等。
在端部执行器204进行关节运动的情况下，切割元件可例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力沿端部执行器204平移，以切割由端部执行器204接合的组织。因为在锁定机构处于其锁定构型的情况下端部执行器204被锁定在其当前关节运动取向，所以切割元件的平移将不改变关节运动角度α。当端部执行器204非关节运动(例如，处于基本上零角度位置)时，切割元件可沿端部执行器204平移，以切割由端部执行器204接合的组织，在该情况下，锁定机构将处于其解锁构型。
通过致动轴200、致动轴202例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力被致动，锁定机构可从其锁定构型移动到其解锁构型，以将端部执行器204从其关节运动位置移动到其非关节运动位置。因此，锁定杆206可自由地朝远侧滑动，并且对应地朝远侧移动可移动楔形件208，其中锁定杆206滑动穿过致动轴200、致动轴202和静止楔形件210的细长槽200s、细长槽202s、细长槽210s。锁定杆206可被偏置到远侧位置(诸如用弹簧(未示出))，以促进锁定杆206的远侧滑动。
在其它实施方案中，外科工具可类似于图10的外科工具构造，但是包括不同类型的锁定机构，不同类型的锁定机构被构造成能够致使被构造成能够彼此邻接的第一致动轴和第二致动轴的面向表面将外科工具的端部执行器以其当前关节运动角度锁定。这些实施方案中的锁定机构可被构造成能够响应于外科工具的切割元件的致动(例如，响应于切割元件开始其沿端部执行器的纵向平移)，自动地从其解锁构型移动到其锁定构型。
图16例示类似于图10的外科工具但包括锁定机构构造的外科工具的一个实施方案，该外科工具例如包括一对可移动致动轴，锁定机构被构造成能够响应于外科工具的切割元件的致动，自动从其解锁构型移动到其锁定构型。在该例示的实施方案中，锁定机构包括静止楔形件、可移动楔形件、锁定杆400和凸轮402。锁定杆400在其远侧端部处具有钩住可移动楔形件的钩400h(参见图17)，钩400h类似于上面讨论的钩206h，不同的是在该例示的实施方案中的钩400h面向远侧而不是面向近侧。在该例示的实施方案中的锁定杆400在其近侧端部处具有形成在其中的沟槽或通道400a。沟槽或通道400a被构造成能够操作地接合凸轮402，以便于端部执行器的关节运动位置的锁定，如下面另外讨论的。因此，沟槽或通道400a面向凸轮板402。在该例示的实施方案中的凸轮402为具有矩形形状的板，但是板可具有另一形状，诸如椭圆形、菱形、正方形等。凸轮402在其中具有槽402s，槽402s被构造成能够允许凸轮402相对于击发杆404移动，如下面另外讨论的。
外科工具也包括击发杆404，击发杆404被构造成能够被致动，以致使从外科工具的端部执行器击发钉，并且沿端部执行器平移切割元件。击发杆404一般类似于图5和图6的击发杆64构造和使用。凸轮板402沿击发杆404的纵向长度在固定位置处附接到击发杆404。在该例示的实施方案中，凸轮402经由槽连接附接到击发杆404，但是可以其它方式附接到其，其它方式诸如通过用粘合剂粘附到其、焊接到其、被模制为击发杆404的一部分、等。
外科工具也包括近侧通道保持器406，该近侧通道保持器406被构造成能够引导击发杆404的平移移动。近侧通道保持器406从外科工具的闭合管(类似于上面讨论的闭合管62)延伸。在1996年8月22日提交的名称为“止血外科切割或缝合器械(HemostaticSurgical Cutting Or Stapling Instrument)”的美国专利5,716,366中另外描述了近侧通道保持器的示例性实施方案，该专利据此全文以引用方式并入。在该例示的实施方案中，近侧通道保持器406在其上具有斜坡406r，斜坡406r被构造成能够操作地接合凸轮402。因此，在该例示的实施方案中，斜坡406r面向击发杆404，其中凸轮402附接到击发杆404，从击发杆404朝向近侧通道保持器406向上延伸，以便于凸轮402与斜坡406r接合。凸轮402也从击发杆404朝向锁定杆400向下延伸，以便于凸轮402与沟槽400a接合。
一般来讲，凸轮402被构造成能够在击发期间(例如，在击发杆404的移动期间)操作地接合锁定杆400和近侧通道保持器406，以致使可移动楔形件相对于静止楔形件移动，例如，类似于上面讨论的可移动楔形件208和静止楔形件210沿其滑动，并且从而类似于上面讨论的第一致动轴200和第二致动轴202，将第一致动轴和第二致动轴压在一起。如下面另外讨论的，凸轮与斜坡406r的接合可致使凸轮402被安置在沟槽400a中，这可致使锁定杆400与击发杆404一起移动，并且从而使可移动楔形件沿静止楔形件滑动，以将第一致动轴和第二致动轴压在一起，以将端部执行器以其当前关节运动的取向锁定。
在使用中，如图17中所示，击发杆404和凸轮402为在击发之前的初始位置，其中凸轮402在斜坡406r的近侧，并且与沟槽400a脱离接合。响应于例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力击发杆404的致动，击发杆404且因此附接到其的凸轮402在远侧方向上移动，如图18中所示，其中凸轮402和击发杆404每个从其在图17中的初始位置朝远侧移动。凸轮402接合斜坡406r，并且沿斜坡406r的近侧倾斜表面406p滑动，这向下推压凸轮402，使得凸轮402移动到沟槽400a中。凸轮402中的槽402s允许凸轮402相对于击发杆404的该向下移动，例如，允许凸轮402向下移动以安置在沟槽400a中。
图19例示击发杆从其在图18中的位置继续的远侧移动。凸轮402已经沿近侧倾斜表面406p向下滑动到中间平面表面406i，凸轮402沿中间平面表面406i滑动。凸轮经由凸轮安置在沟槽400a中与锁定杆400的接合致使锁定杆400也朝远侧移动。因此，由锁定杆400钩住的可移动楔形件也沿静止楔形件朝远侧滑动，从而在击发期间(例如，在击发钉和用切割元件切割组织期间)将致动轴推压在一起，以将端部执行器锁定在其关节运动位置处。中间平面表面406i的长度可对应于滑动件平移以钉驱动到端部执行器之外的长度与切割元件沿端部执行器平移以切割从而接合的组织的长度中的较长的。在至少一些实施方案中，这些长度可相等。因此，致动轴可在整个切割和击发过程中被压在一起，使得在整个切割和击发过程中端部执行器的关节运动角度被锁定。
图20例示击发杆从其在图19中的位置继续的远侧移动。凸轮402已经沿中间平面表面406i的长度滑动，并且开始沿斜坡406r的远侧倾斜表面406d滑动。凸轮402沿远侧倾斜表面406d的滑动允许凸轮402在远离锁定杆400和在其中的沟槽400a的方向上向上移动。外科工具可包括偏置构件(未示出)，诸如槽402s中的弹簧，该偏置构件使凸轮402朝向近侧通道保持器406向上偏置，所以当凸轮402遇到远侧倾斜表面406d时，凸轮402自动向上移动到沟槽400a之外。凸轮402的向上偏置也可帮助凸轮402沿斜坡406r平滑地滑动。击发杆404的继续远侧移动使凸轮402与沟槽400a且与斜坡406r脱离接合，如图16和图21中所示。因此，如果需要，端部执行器可在击发钉和切割组织之后进行关节运动，因为致动轴不再被压在一起。换句话讲，锁定机构在凸轮沿中间平面表面406i滑动且凸轮安置在沟槽400a中期间处于其锁定构型以锁定端部执行器的关节运动位置，并且以其它方式处于其解锁构型，以允许端部执行器的自由关节运动。击发杆404从其在图16和图21中的位置朝近侧移动回到其在图17中的位置朝近侧牵拉可移动楔形件，并且将锁定机构重置到其解锁构型用于任何后续击发致动。
图22例示类似于图10的外科工具但包括锁定机构构造的外科工具的另一实施方案，该外科工具例如包括一对可移动致动轴，锁定机构被构造成能够响应于外科工具的切割元件的致动，自动从其解锁构型移动到其锁定构型。在该例示的实施方案中，锁定机构包括静止楔形件、可移动楔形件、锁定杆500和附接到锁定杆500的齿轮或小齿轮502。锁定杆500在其远侧端部处具有钩住可移动楔形件的钩，该钩类似于上面讨论的钩206h，不同的是类似于上面讨论的钩400h，在该例示的实施方案中的钩面向远侧。齿轮502经由销在其近侧端部处附接到锁定杆500，齿轮502被构造成能够围绕销相对于锁定杆500旋转，但是齿轮502可以其它方式附接到锁定杆500。
外科工具也包括击发杆504，该击发杆504被构造成能够被致动，以致使从外科工具的端部执行器击发钉，并且沿端部执行器平移切割元件。击发杆504一般类似于图5和图6的击发杆64构造和使用。击发杆504在其上具有齿504t，齿504t被构造成能够操作地接合齿轮502。
外科工具也包括近侧通道保持器506，近侧通道保持器506被构造成能够引导击发杆504的平移移动。近侧通道保持器506一般类似于上面讨论的近侧通道保持器406构造和使用。近侧通道保持器506在其上具有齿506t，齿506t被构造成能够操作地接合齿轮502。
一般来讲，齿轮502被构造成能够在击发期间(例如，在击发杆504的移动期间)操作地接合击发杆504(例如，其齿504t)和近侧通道保持器506(例如，其齿506t)，以致使可移动楔形件相对于静止楔形件移动，例如，类似于上面讨论的可移动楔形件208和静止楔形件210沿其滑动，并且从而类似于上面讨论的第一致动轴200和第二致动轴202，将第一致动轴和第二致动轴压在一起。齿轮与齿504t、齿506t的接合可致使锁定杆500与击发杆504一起移动，并且从而使可移动楔形件沿静止楔形件滑动，以将第一致动轴和第二致动轴压在一起，以将端部执行器以其当前关节运动的取向锁定。
在使用中，响应于例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力击发杆504的致动，击发杆504朝远侧移动。击发杆504的远侧移动致使齿轮502旋转，并且从而朝远侧移动锁定杆500。因此，由锁定杆500钩住的可移动楔形件也沿静止楔形件朝远侧滑动，从而在击发期间(例如，在击发钉和用切割元件切割组织期间)将致动轴推压在一起，以将端部执行器锁定在其关节运动位置处。在其它实施方案中，类似于上面讨论的图10的锁定杆206，锁定杆500可被构造成能够响应于击发杆504的远侧移动朝近侧移动，以朝近侧牵拉可移动楔形件以接合锁。击发杆504的长度(齿504t沿该长度延伸)可对应于滑动件平移以将钉驱动到端部执行器之外的长度与切割元件沿端部执行器平移以切割从而接合的组织的长度中的较长的。在至少一些实施方案中，这些长度可相等。因此，致动轴可在整个切割和击发过程中被压在一起，使得在整个切割和击发过程中端部执行器的关节运动角度被锁定。
击发杆504的继续远侧移动使齿轮502与击发杆的齿504t脱离接合，如图22中所示。因此，如果需要，端部执行器可在击发钉和切割组织之后进行关节运动，因为致动轴不再被压在一起。换句话讲，锁定机构在齿轮与击发杆的齿504t接合期间处于其锁定构型，以锁定端部执行器的关节运动位置，并且以它他方式处于其解锁构型以允许端部执行器的自由关节运动。击发杆504从其在图22中的位置朝近侧移动朝近侧牵拉可移动楔形件，并且将锁定机构重置到其解锁构型用于任何后续击发致动。
图23例示类似于图10的外科工具但包括锁定机构构造的外科工具的另一实施方案，该外科工具例如包括一对可移动致动轴，锁定机构被构造成能够响应于外科工具的切割元件的致动，自动从其解锁构型移动到其锁定构型。在该例示的实施方案中，锁定机构包括静止楔形件、可移动楔形件、锁定杆600、以及被构造成能够操作地接合锁定杆600的齿600t的齿轮或小齿轮602。齿轮602用销固定到外科工具，例如，固定到其细长轴的内壁，但是齿轮602可以其它方式附接到外科工具。
外科工具也包括击发杆604，击发杆604被构造成能够被致动，以致使从外科工具的端部执行器击发钉，并且沿端部执行器平移切割元件。击发杆604一般类似于图5和图6的击发杆64构造和使用。击发杆604在其上具有齿604t，齿604t被构造成能够操作地接合齿轮602。
一般来讲，齿轮602被构造成能够在击发期间(例如，在击发杆604的移动期间)操作地接合击发杆604(例如，其齿604t)和锁定杆600(例如，其齿600t)，以致使可移动楔形件相对于静止楔形件移动，例如，类似于上面讨论的可移动楔形件208和静止楔形件210沿其滑动，并且从而类似于上面讨论的第一致动轴200和第二致动轴202，将第一致动轴和第二致动轴压在一起。齿轮与齿604t、齿600t的接合可致使锁定杆600与击发杆604一起移动，并且从而使可移动楔形件沿静止楔形件滑动，以将第一致动轴和第二致动轴压在一起，以将端部执行器以其当前关节运动的取向锁定。
在使用中，响应于例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力击发杆604的致动，击发杆604朝远侧移动。击发杆604的远侧移动致使齿轮602旋转，并且从而朝远侧移动锁定杆600。因此，由锁定杆600钩住的可移动楔形件也沿静止楔形件朝远侧滑动，从而在击发期间(例如，在击发钉和用切割元件切割组织期间)将致动轴推压在一起，以将端部执行器锁定在其关节运动位置处。在其它实施方案中，类似于上面讨论的图10的锁定杆206，锁定杆600可被构造成能够响应于击发杆604的远侧移动朝近侧移动，以朝近侧牵拉可移动楔形件以接合锁。击发杆604的长度(齿604t沿该长度延伸)可对应于滑动件平移以将钉驱动到端部执行器之外的长度与切割元件沿端部执行器平移以切割从而接合的组织的长度中的较长的。在至少一些实施方案中，这些长度可相等。因此，致动轴可在整个切割和击发过程中被压在一起，使得在整个切割和击发过程中，端部执行器的关节运动角度被锁定。
击发杆604的继续远侧移动使齿轮602与击发杆的齿604t脱离接合。因此，如果需要，端部执行器可在击发钉和切割组织之后进行关节运动，因为致动轴不再被压在一起。换句话讲，锁定机构在齿轮与击发杆的齿604t接合期间处于其锁定构型，以锁定端部执行器的关节运动位置，并且以它他方式处于其解锁构型以允许端部执行器的自由关节运动。击发杆604从其位置(在该位置处，击发杆604不与齿轮602接合)朝近侧的移动朝近侧牵拉可移动楔形件，并且将锁定机构重置到其解锁构型用于任何后续击发致动。
图24例示类似于图10的外科工具但包括锁定机构构造的外科工具的另一实施方案，该外科工具例如包括一对可移动致动轴，锁定机构被构造成能够响应于外科工具的切割元件的致动，自动从其解锁构型移动到其锁定构型。在该例示的实施方案中，锁定机构包括静止楔形件、可移动楔形件、锁定杆700和堆叠的齿轮或小齿轮702，堆叠的齿轮或小齿轮702包括以共同的旋转中心彼此堆叠的第一齿轮或小齿轮702a和第二齿轮或小齿轮702b。第一齿轮702a和第二齿轮702b用销固定到外科工具，例如，固定到其细长轴的内壁，齿轮702a、齿轮702b被构造成能够围绕销旋转，但是齿轮702a、齿轮702b可以其它方式附接到外科工具。锁定杆700在其上具有齿700t，齿700t被构造成能够操作地接合第一齿轮702a。
外科工具也包括击发杆704，击发杆704被构造成能够被致动，以致使从外科工具的端部执行器击发钉，并且沿端部执行器平移切割元件。击发杆704一般类似于图5和图6的击发杆64构造和使用。击发杆704在其上具有齿704t，齿704t被构造成能够操作地接合第二齿轮702b。齿轮702a、齿轮702b的堆叠构型可允许锁定杆700堆叠在击发杆704上，如图24中所示，这可节省外科工具的细长轴内的空间，并且因此允许工具更小，并且/或者允许在细长轴内为其它工具部件留出自由空间。
一般来讲，堆叠的小齿轮702被构造成能够在击发期间(例如，在击发杆704的移动期间)操作地接合击发杆704和锁定杆700，以致使可移动楔形件相对于静止楔形件移动，例如，类似于上面讨论的可移动楔形件208和静止楔形件210沿其滑动，并且从而类似于上面讨论的第一致动轴200和第二致动轴202，将第一致动轴和第二致动轴压在一起。也就是，在击发期间，第二齿轮702b被构造成能够操作地接合击发杆704(例如，其齿704t)，并且第一齿轮702a被构造成能够操作地接合锁定杆700(例如，其齿700t)。齿轮与齿704t、齿700t的接合可致使锁定杆700与击发杆704一起移动，并且从而使可移动楔形件沿静止楔形件滑动，以将第一致动轴和第二致动轴压在一起，以将端部执行器以其当前关节运动的取向锁定。
在使用中，响应于例如经由机器人外科系统递送到外科工具的力击发杆704的致动，击发杆704朝远侧移动。击发杆704的远侧移动致使第二齿轮702b旋转，并且从而致使与第二齿轮702b操作地接合的第一齿轮702a的旋转。第一齿轮702a的旋转致使锁定杆700朝远侧移动。因此，由锁定杆700钩住的可移动楔形件也沿静止楔形件朝远侧滑动，从而在击发期间(例如，在击发钉和用切割元件切割组织期间)将致动轴推压在一起，以将端部执行器锁定在其关节运动位置处。在其它实施方案中，类似于上面讨论的图10的锁定杆206，锁定杆700可被构造成能够响应于击发杆704的远侧移动朝近侧移动，以朝近侧牵拉可移动楔形件以接合锁。击发杆704的长度(齿704t沿该长度延伸)可对应于滑动件平移以将钉驱动到端部执行器之外的长度与切割元件沿端部执行器平移以切割从而接合的组织的长度中的较长的。在至少一些实施方案中，这些长度可相等。因此，致动轴可在整个切割和击发过程中被压在一起，使得在整个切割和击发过程中端部执行器的关节运动角度被锁定。
击发杆704的继续远侧移动使第二齿轮702b与击发杆的齿704t脱离接合。因此，如果需要，端部执行器可在击发钉和切割组织之后进行关节运动，因为致动轴不再被压在一起。换句话讲，锁定机构在第二齿轮与击发杆的齿704t接合期间处于其锁定构型，以锁定端部执行器的关节运动位置，并且以它他方式处于其解锁构型以允许端部执行器的自由关节运动。击发杆704从其位置(在该位置处，击发杆704不与第二齿轮702b接合)朝近侧的移动朝近侧牵拉可移动楔形件，并且将锁定机构重置到其解锁构型用于任何后续击发致动。
本文所公开的系统、装置和方法可使用一个或多个计算机系统来实现，所述计算机系统也可在本文中被称为数字数据处理系统和可编程系统。
可在数字电子电路、集成电路、专门设计的专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现本文描述的主题的一个或多个方面或特征。这些不同方面或特征可包括一个或多个计算机程序中的具体实施，该一个或多个计算机程序是在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上可执行的和/或可解释的，该至少一个可编程处理器可以是特殊的或通用的，耦合以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令并向它们传输数据和指令。可编程系统或计算机系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器一般来讲彼此远程，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系是借助于在各自计算机上运行的、彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序得到的。
这些计算机程序(也可称为程序、软件、软件应用程序、组件或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且能够以高级程序语言、面向对象的编程语言、函数编程语言、逻辑编程语言来实现和/或以汇编/机器语言来实现。如本文所用，术语“机器可读介质”是指用来向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、设备和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用来向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。机器可读介质可非暂态地存储此类机器指令，例如非瞬时固态存储器或磁性硬盘驱动器或任何等同的存储介质。另选地或除此之外，机器可读介质可以瞬态方式存储此类机器指令，例如处理器高速缓存或与一个或多个物理处理器核相关联的其它随机存取存储器。
为提供与用户的交互，可在具有用于向用户显示信息的显示装置诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)监视器、以及用户能向计算机提供输入的键盘和指示装置诸如鼠标、跟踪球等的计算机上实现本文所述主题的一个或多个方面或特征。也可使用其它类型的装置来提供与用户的交互。例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)；并且可通过任何形式接收来自用户的输入，包括但不限于声音、语音或触觉输入。其它可能的输入装置包括但不限于触摸屏或其它触敏装置，诸如单点或多点电阻性或电容式触控板、语音识别硬件和软件、光学扫描仪、光学指针、数字图像捕获装置和相关联的解释软件等。
图25例示计算机系统300的一个示例性实施方案。如图所示，计算机系统300包括一个或多个处理器302，该一个或多个处理器302可控制计算机系统300的操作。“处理器”在本文中也被称为“控制器”。一个或多个处理器302可包括任何类型的微处理器或中央处理单元(CPU)，包括可编程通用或专用微处理器、和/或多种专有或可商购获得的单处理器系统或多处理器系统中的任一种。计算机系统300也可包括一个或多个存储器304，该一个或多个存储器304可为将由一个或多个处理器302执行的代码提供临时存储，或者为从一个或多个用户、存储装置和/或数据库获取的数据提供临时存储。存储器304可包括只读存储器(ROM)、闪存、一种或多种随机存取存储器(RAM)(例如，静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM))和/或存储器技术的组合。
计算机系统300的各种元件可联接到总线系统312。所例示的总线系统312是抽象，该抽象表示通过恰当的桥接器、适配器和/或控制器连接的任一个或多个单独的物理总线、通信线路/接口、和/或多点分支或点对点连接。计算机系统300还可包括一个或多个网络接口306、一个或多个输入/输出(IO)接口308以及一个或多个存储装置310。
一个或多个网络接口306可使得计算机系统300能够通过网络与远程装置(例如，其它计算机系统)通信，并且对于非限制性实施例，可为远程桌面连接接口、以太网适配器、和/或其它局域网(LAN)适配器。一个或多个IO接口308可包括一个或多个接口部件，以将计算机系统300与其它电子仪器连接。对于非限制性实施例，一个或多个IO接口308可包括高速数据端口，诸如通用串行总线(USB)端口、1394端口、Wi-Fi、蓝牙等。附加地，计算机系统300可为人类用户可访问的，并且因此一个或多个IO接口308可包括显示器、扬声器、键盘、指向装置、和/或各种其它视频、音频或字母数字接口。一个或多个存储装置310可包括用于以非易失性和/或非瞬态方式存储数据的任何常规介质。因此，一个或多个存储装置310可将数据和/或指令保持在持久状态，即，尽管中断对计算机系统300的供电，仍保留一个或多个值。一个或多个存储装置310可包括一个或多个硬盘驱动器、闪存驱动器、USB驱动器、光盘驱动器、各种介质卡、磁盘、光盘和/或它们的任何组合，并且可直接连接到计算机系统300，或诸如通过网络远程连接到该计算机系统300。在示例性实施方案中，一个或多个存储装置可包括被构造成能够存储数据的有形或非暂态计算机可读介质，例如硬盘驱动器、闪存驱动器、USB驱动器、光盘驱动器、媒体卡、磁盘、光盘等。
图25中所示的元件可为单个物理机器的元件中的一些或所有。此外，并非所有例示的元件都需要位于同一物理机器上或同一物理机器中。示例性计算机系统包括传统台式计算机、工作站、小型计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话等。
计算机系统300可包括web浏览器，用于：检索网页或其它标记语言流，呈现这些页面和/或流(在视觉上、听觉上或其它方面)，在这些页面/流上执行脚本、控件和其它代码，接受关于这些页面/流的用户输入(例如，出于完成输入字段的目的)，发布关于这些页面/流或其它的超文本传输协议(HTTP)请求(例如，用于从完成的输入字段中提交服务器信息)等等。网页或其它标记语言可以是超文本标记语言(HTML)或其它传统形式，包括嵌入式可扩展标记语言(XML)、脚本、控件等。计算机系统300也可包括用于生成网页和/或将网页递送到客户端计算机系统的web服务器。
在示例性实施方案中，计算机系统300可作为单个单元提供，诸如，作为单个服务器、作为单个塔、容纳在单个外壳内等。单个单元可为模块化的，使得其各个方面可根据需要换入和换出，例如升级、替换、维护等，而不会中断系统的任何其它方面的功能。因此，单个单元也可以是可扩展的，具有作为附加模块添加的能力和/或期望和/或改善现有模块的附加功能。
计算机系统还可包括多种其它软件和/或硬件组件中的任一种，包括(作为非限制性示例)操作系统和数据库管理系统。尽管本文描绘和描述了示例性计算机系统，但应当理解，这是出于普遍性和方便性的原因。在其它实施方案中，计算机系统的架构和操作可与这里示出和描述的不同。
优选地，本文所述的本发明的部件将在使用之前处理。首先，获取新的或用过的器械，并根据需要进行清洁。然后可对器械进行灭菌。在一种灭菌技术中，将所述器械放置在密闭且密封的容器(诸如，塑料或TYVEK袋)中。然后将容器和器械放置在可穿透该容器的辐射场诸如γ辐射、x射线或高能电子中。辐射杀死器械上和容器中的细菌。然后可将经灭菌的器械储存在无菌容器中。密封容器使器械保持无菌，直到其在医疗设施中被打开。
通常，对该装置进行灭菌。这以通过本领域中那些技术人员已知的任何多种方式来完成，包括β辐射或γ辐射、环氧乙烷、蒸汽以及液浴(例如冷浸)。在2008年2月8日提交的名称为“System And Method Of Sterilizing An Implantable Medical Device”的美国专利8,114,345中更详细地描述了对包括内部电路的装置进行灭菌的示例性实施方案。优选的是，如果植入的话，将装置气密密封。这可通过本领域中那些技术人员已知的任何数量的方式而完成。
根据上述实施方案，本领域中技术人员将会认识到本发明的另外的特征和优点。因此，本发明不应受到已具体示出和描述内容的限制，除非所附权利要求有所指示。本文引用的所有出版物和参考文献全文明确地以引用方式并入本文中。

Claims (20)

1.一种外科装置，包括：
细长轴；
端部执行器，所述端部执行器位于所述细长轴的远侧端部处，所述端部执行器被构造成能够相对于所述细长轴的纵向轴线以一角度进行关节运动；
切割元件，所述切割元件被构造成能够沿所述端部执行器纵向移动，以切割由所述端部执行器接合的组织；和
锁定机构，所述锁定机构被构造成能够将所述端部执行器以所述角度锁定，其中，所述切割元件沿所述端部执行器的所述移动被配置成能够引起所述锁定机构将所述端部执行器以所述角度锁定。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括第一杆和第二杆，所述第一杆和所述第二杆被构造成能够相对于所述端部执行器纵向移动，从而致使所述端部执行器进行关节运动，所述第一杆和所述第二杆中的每个被构造成能够由所述锁定机构操作地接合，以锁定所述端部执行器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述锁定机构被构造成能够将所述端部执行器以所述端部执行器的关节运动范围内的任何角度锁定。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括一对板，所述一对板被构造成能够彼此摩擦接合以将所述端部执行器以所述角度锁定，直到向所述一对板施加力以克服所述摩擦接合。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述锁定机构包括具有齿的齿轮，所述齿被构造成能够操作地接合被构造成能够移动所述切割元件的杆的对应齿，并且所述齿轮被构造成能够在所述切割元件沿所述端部执行器的所述移动期间旋转。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述锁定机构包括板，所述板被构造成能够操作地接合被构造成能够移动所述切割元件的杆，并且所述板被构造成能够在所述切割元件沿所述端部执行器的所述移动期间与所述切割元件一起纵向移动。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切割元件的所述移动被构造成能够由机器人外科系统控制。
8.一种外科装置，包括：
细长轴；
端部执行器，所述端部执行器位于所述细长轴的远侧端部处，所述端部执行器被构造成能够相对于所述细长轴的纵向轴线以一角度进行关节运动；
杆，所述杆被构造成能够相对于所述端部执行器纵向移动，从而致使所述端部执行器进行关节运动；
切割元件，所述切割元件被构造成能够沿所述端部执行器纵向移动，以切割由所述端部执行器接合的组织；和
锁定机构，所述锁定机构被构造成能够相对于所述端部执行器自动运动，其中，所述切割元件的所述移动被配置成能够引起所述锁定机构的自动运动，从而以所述角度保持所述端部执行器。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构被构造成能够在所述端部执行器的所述关节运动期间运动。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构被构造成能够在所述切割元件的所述移动期间运动。
11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构的所述运动包括纵向移动。
12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构的所述运动包括旋转运动。
13.根据权利要求8所述的装置，还包括致动器，所述致动器被构造成能够被致动以致使所述切割元件的所述移动，所述锁定机构被构造成能够响应于所述致动器的所述致动而相对于所述端部执行器运动。
14.根据权利要求8所述的装置，还包括致动器，所述致动器被构造成能够被致动以致使所述端部执行器的所述关节运动，所述锁定机构被构造成能够响应于所述致动器的所述致动而相对于所述端部执行器运动。
15.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构包括一对表面，所述一对表面被构造成能够摩擦地接合而以所述角度保持所述端部执行器，直到向所述一对表面施加力以克服所述摩擦接合。
16.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构包括具有齿的齿轮，所述齿被构造成能够操作地接合所述杆的对应齿，并且所述齿轮在所述切割元件沿所述端部执行器的所述移动期间旋转。
17.根据权利要求8所述的装置，其中，所述锁定机构包括板，所述板被构造成能够操作地接合所述杆，并且在所述切割元件沿所述端部执行器的所述移动期间与所述切割元件一起纵向移动。
18.一种用于锁定关节运动机器人外科工具的方法，包括：
致动具有细长轴的外科工具的第一致动器，所述细长轴在所述细长轴的远侧端部处带有端部执行器，所述第一致动器的致动致使所述端部执行器以相对于所述细长轴高至最大角度的任何角度进行关节运动；以及
致动所述外科工具的第二致动器，以致使所述外科工具的切割元件沿所述端部执行器移动；
提供锁定机构，其中致动所述第一致动器和致动所述第二致动器中的一者致使所述锁定机构将所述端部执行器在所述切割元件的整个所述移动中以所述角度锁定。
19.根据权利要求18所述的用于锁定关节运动机器人外科工具的方法，其中，致动所述第一致动器致使所述端部执行器在所述切割元件的整个所述移动中以所述角度被锁定，并且所述锁定机构包括一对板，所述一对板被构造成能够响应于所述第一致动器的所述致动而以第一摩擦系数接合。
20.根据权利要求18所述的用于锁定关节运动机器人外科工具的方法，其中，致动所述第二致动器致使所述端部执行器在所述切割元件的整个所述移动中以所述角度被锁定，致动所述第一致动器致使关节运动杆的纵向移动，以实现所述端部执行器的所述关节运动，并且所述锁定机构包括可动锁定机构，所述可动锁定机构运动成与所述关节运动杆接合，以在所述切割元件的整个所述移动中将所述端部执行器以所述角度锁定。
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