具体实施方式

本发明包括提供和使用用于产生具有足够强度和可靠性的缝合线焊接部以替换缝合线结或其它环闭合装置或者增强缝合线结或其它环闭合装置的强度的新的且改进的方法和设备。

本公开参考具体示例描述了本发明构思。然而，意图是涵盖根据与本公开一致的发明构思的所有改进、等同物和替代方案。

出于本专利申请的目的，术语“缝合线”意指在外科手术中用于结合组织和/或物体（例如，使用缝合针脚）或者结扎血管、组织或者物体（例如，使用结扎针脚）的丝。

出于本专利申请的目的，术语“针脚”意指一段缝合线，其中该段缝合线的部分结合在一起以形成连续环，该环穿过或环绕组织和/或物体以提供外科手术目的，例如闭合伤口（例如，使用缝合针脚）、堵塞血管（例如使用结扎针脚）等。

出于本专利申请的目的，术语“缝合线环”意指在例如通过焊接结合重叠部分之前和/或之后形成具有那些重叠部分的连续结构的一段缝合线。

本发明概述

在具有困难的外科手术通路的解剖区域中形成外科手术针脚是微创外科手术中的一个挑战。本公开描述了一种通过焊接（例如代替捆系或打结）来结合缝合线的发明。这节省了时间并且能够在极其有限的空间中完成。不同于现有的缝合线焊接系统，本发明能够使用低成本焊接设备输送缝合线焊接部通过蜿蜒路径，诸如通过弯曲导管。公开的发明的方面对机器人外科手术系统的制造商能够尤其有益。例如，能够在外科手术机器人系统中利用全自动缝合装置附件。

常规的“针和线”缝合需要手动或器械到达并且是耗时的、需要操纵空间并且在外科手术部位留下大的结。卷曲型结合装置在结合部部位处留下异物（例如，金属卷曲件），并且致动卷曲所需的大卷曲力需要相当大的轴直径和有限的轴长度。利用直接施加热的现有缝合线焊接装置存在对周围组织加热的不期望加热和/或缝合线削弱的风险。现有超声波缝合线焊接装置是庞大且昂贵的并且需要至外科手术部位的直线通路。现有外科手术机器人操纵器是耗时的、需要操作空间并具有陡峭的学习曲线。

传统上，成形的缝合线使用针穿过组织并且使用结被捆系成环以闭合伤口并允许组织的愈合。微创外科手术（MIS）和机器人外科手术对外科医生的技能提出了要求，因为需要在外科医生的手无法到达的身体的区域中捆系缝合线结。已经研发了辅助外科医生结捆系或提供结替代物的许多外科手术器械。本发明人和其它发明人已经发明了这样的器械。一种已知器械包括用于形成缝合线的焊接环的工具，并且另一种考虑将缝合线的焊接环本身作为外科手术紧固件。虽然将缝合线结合成针脚的方法有助于在身体的难以到达的区域中进行缝合，但是在实践中其需要超声波发生器、换能器和波导来完成在单丝缝合线中的焊接。这种设备是庞大且昂贵的，并且需要从切口点至外科手术部位的直线通路。

本发明试图通过使用不需要庞大、昂贵的超声波仪器且能够被输送通过细长和/或弯曲轴的新颖的缝合线材料和新颖的焊接设备来改进这些早先发明。

除其它事项之外，公开的发明的新颖方面包括：

1. 一种缝合线材料，其可使用少量的简单低电压电能被直接焊接；

2. 组织紧固装置或构造物，其包括由可电焊接聚合物构成的丝状材料的连续焊接环；

3. 用于焊接可电焊接缝合线的设备，其提供了对焊接参数的精确控制以便确保一致的高强度焊接部；

4. 用于焊接可电焊接缝合线的设备，其能够在身体内部安全操作而不会损坏相邻组织；和

5. 用于焊接可电焊接缝合线的设备，其能够被输送通过蜿蜒路径到身体的较远区域。

这些和其它优点能够通过本发明的新的材料、设备、方法和装置来实现。

本发明的缝合线材料方面由生物相容材料的丝制成，其具有与外科手术缝合线一致的直径、强度和柔性并且具有带有可预测电阻值的导电性。

本发明的设备方面包括：用于保持缝合线环的重叠部分的机构；用于通过重叠区域施加接触压力的机构；以及用于施加和控制通过重叠区域的电流的机构，以通过流过重叠区域的电流对重叠区域进行局部加热且由此导致重叠区域的局部熔化，该重叠区域然后再次凝固以便形成焊接部。

设备的一些形式还包括：用于在焊接过程期间夹紧缝合线以维持缝合线张力的机构；用于修剪延伸超过缝合线环的缝合线尾部的机构；具有控件以允许用户（例如，外科医生）操纵设备并开始焊接过程的手柄；以及细长的笔直、弯曲、铰接、柔性和/或可操控的轴，其将远侧焊接设备连接到近侧手柄，从而允许用户操纵焊接设备到身体的难以到达的区域中（诸如在MIS过程中）。

设备的另外的形式包括器具，该器具用于可控地或自动地穿透组织、传递缝合线、张紧缝合线、修剪缝合线尾部和释放成形的组织紧固的缝合线环。这些器具的示例被公开于本发明人的在先美国专利号5,417,700（该专利特此通过引用被并入本文中）中，并且可以被单独地或与这种新的焊接设备相组合地使用。

本发明的焊接过程方面与金属的电阻焊接或点焊具有许多相同的特征，但具有几个重要的新颖的区别，包括但不限于：医疗装置所必需的低电压和特殊的电隔离；与非金属导电材料一起工作的能力；以及用于控制材料熔化的局部化和深度以便保持正被焊接的导电聚合物或复合材料的高度直线化分子链的高强度的器具。

由本文中公开的材料、设备和过程形成的缝合线环是原位形成的形式为连续环的组织紧固的装置或构造物。环包括本文中公开的生物相容的导电材料的丝，该丝近似呈圆形构造中的弧形，且重叠区域由焊接部结合。

在本文中也公开了其它结构，其由公开的材料制成且被原位焊接但是不一定呈环的形式或者包括具有一致横截面的丝状材料。

在本发明的一种形式中，焊接缝合线环被用于将组织的两个或更多个部分固定在一起。

在本发明的另一形式中，焊接缝合线环被用于结扎组织。

被用于形成可焊接缝合线和/或可焊接结构的材料

图1示出了一短段丝状生物相容材料5。在本发明的一种形式中，材料5具有如下特征：在横截面中是基本上圆形的并且落入由美国药典针对缝合线直径（USP29-861）和拉伸强度（USP29-881）和等同的国际标准所规定的范围内。材料5进一步具有如下特征：具有带有已知电阻的导电性，以及可在高于37℃的熔化温度的情况下熔化（使得材料5在人体中呈固态形式）。因此，材料5包括导电热塑性材料。

在本发明的优选形式中，材料5是与导电添加物复合的热塑性聚合物的单丝。在一些形式中，分散剂被用于确保导电添加物在聚合物基体内的均匀混合。在一些形式中，基础热塑性聚合物和导电添加物（和分散剂，如果需要的话）被熔化复合（混合）、挤出和拉拔以产生具有基本上直线分子链的单丝，以获得优异的强度和柔性。在其它形式中，被熔化复合（混合）的材料被注射模制成用于医疗应用的单部件或多部件装置。在一些形式中，热塑性聚合物是当前被批准用作缝合线或植入材料的一种生物可吸收材料（例如，聚乳酸（PLA）、聚乙交酯（PGA），聚对二氧环己酮（PDS）、热塑性直线聚酯，诸如在商品名TephaFLEX^TM下销售的那些，等等）。在其它形式中，热塑性聚合物是不可吸收材料（例如，尼龙、聚丙烯、聚碳酸酯等）。在一些形式中，导电添加物是惰性和/或无毒材料，诸如碳黑、碳纤维、氧化铁（Fe₂O₃等）或者金属粉末、纳米颗粒（诸如碳纳米管或富勒烯，又名“Buckyball”）或金属涂覆的玻璃微球。在其它形式中，导电添加物是任意一种本征导电聚合物（ICP），其包括但不限于聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩和聚苯乙炔。在一些形式中，这些非热塑性聚合物与热塑性基础聚合物复合。在其它形式中，非热塑性聚合物作为薄膜涂层被施加到基础聚合物丝或部件。在一些形式中，导电涂层是导电墨水的连续或图案化涂层。在一些形式中，导电聚合物或复合物可以被共挤出在其芯处的另一不一定导电的聚合物的外部上。在一种形式中，芯材料具有比被共挤出的外部层更高的熔化温度。在其它形式中，丝可以是多股结构，诸如由导电热塑性聚合物的微丝束制成的编织缝合线，或者被编织在一起的不同丝的复合物。在一种形式中，导电和非导电丝被组合成单个编织缝合线。在另一实施例中，具有变化的熔化温度和导电性的微丝被编织在一起，以致局部焊接熔化不会熔化具有较高熔化温度的丝，由此保持它们高度直线化的分子取向和高强度特征并且产生强焊接区域。

在一种形式中，高强度、高熔化温度聚合物丝被提供在低熔化温度金属基体中，以致当施加电流通过聚合物丝/金属基体的相邻部分时，金属熔合但留下高强度丝未被损坏。在又一形式中，金属缝合线或金属丝被使用，不过纯金属通常不如导电热塑性材料理想，因为金属的高熔化温度和金属中的高导热性存在损坏周围组织的风险，并且金属中的熔化扩散比聚合物中的熔化扩散更难以控制。在材料的一个形式中，材料丝具有横向（侧对侧）导电性但是不具有轴向（端部对端部）导电性，在焊接之前或期间在缝合线断裂的情况下，这具有保护身体免受杂散电流影响的优点。横向而不是轴向导电性特征可以是由于拉拔或拉伸具有低导电添加物填充比的复合材料而导致的，这是因为添加物的链在拉伸期间可以被轴向破坏，但由于直径减小而被横向压实。

在本发明的一种形式中，材料5是导电热塑性聚合物。

用于焊接导电热塑性缝合线的设备

图2A示出了用于焊接一段导电热塑性缝合线15的设备10。该段导电热塑性缝合线15包括第一端部20和第二端部25。第一端部20和第二端部25在接触点30处重叠以便形成缝合线15的环。缝合线15的环通过被应用在接触点30处的夹紧机构35而被保持在其环构造中。夹紧机构35包括顺应缝合线15的第一端部20的表面的第一电极40和顺应缝合线15的第二端部25的表面的第二电极45。弹簧50在电极40、45之间施加预定力以便维持在接触点30上的压力。在一种形式中，第一电极40和第二电极45被设置成基本上彼此平行，从而导致在第一缝合线端部20和第二缝合线端部25之间的线接触（未示出）。在另一形式（即，图2A中所示的形式）中，在第一电极40和第二电极45之间存在相对弯曲部，从而导致在第一缝合线端部20和第二缝合线端部25之间的点接触。结构框架55保持夹紧机构的零件（即，第一电极40、第二电极45和弹簧50）就位。重要的是，结构框架55在第一电极40和第二电极45之间不导电。至少包括电源65和开关70的电路60被连接到第一电极40和第二电极45，如图2A中所示，以致闭合开关70跨过第一电极40和第二电极45施加电压并允许电流在接触点30处流经第一缝合线端部20和第二缝合线端部25。优选地，电源60包括DC电池，不过在其它形式中，电源60可以包括具有隔离变压器和整流器的外部AC电源或者低频或高频AC电源。

在本发明的其它形式中，附加特征可以被添加到设备10，以便有助于其作为外科手术器械的使用，该外科手术器械诸如为组织穿透和缝合线传递器具；张紧器具；用于固定缝合线端部20、25以便有助于使用处于张力下的缝合线进行焊接的夹紧器具；缝合线尾部修剪器具；焊接区域干燥气体引入器具；细长和/或蜿蜒输送轴；和/或用于手动用户接口的手柄或用于到外科手术机器人的连接的机电接口。这些附加器具和特征是本领域公知的并且在本发明人和其它发明人的在先专利（例如，美国专利号5,417,700）中被详细描述。

图2B中示出了用于形成在导电热塑性缝合线15中的焊接部的说明性方法和过程。闭合开关70导致电流从第一电极40流动通过第一缝合线端部20、跨过接触点30、通过第二缝合线端部25且然后到第二电极45。该电路中的最大电阻是在接触点30处，从而导致在这个区域中发生热积聚并且扩散到第一缝合线端部20和第二缝合线端部25中。热积聚导致局部熔化区域75，随着热增加，该局部熔化区域75扩散到第一缝合线端部20和第二缝合线端部25中。在一个形式中，在熔化跨过缝合线材料的整个横截面扩散之前，开关70被打开并且电流被停止。这不同于金属的常规电阻焊接，在常规电阻焊接中整个金属厚度被期望包含在焊接部中，并且是由于拉拔、挤出的单丝缝合线的非各向同性性质导致的。

为了重复地且可靠地实现到缝合线端部20、25中的熔化穿透的最佳深度，可以使用多种过程控制方法。在这些过程控制方法中的许多方法中，我们将提到图2A和图2B中示出的简化示意图中未示出的电路和部件，诸如微处理器和各种传感器，不过它们能够被认为以本领域技术人员所熟悉的常规方式被部署。在一种这样的形式中，简单的计时器被用于控制焊接电路开启的时间量。在另一形式中，第一和第二电极40、45被构造成使得随着熔化扩散，电极40、45随着熔化材料被位移而朝向彼此移动，并且当最佳量的材料已经熔化时电极40、45彼此接触。接触电极短接在一起，从而围绕缝合线分流电流并停止加热。之后电流传感器可以被用于给微处理器发信号以中断焊接电路。在另一形式中，位移传感器可以代替自接触电极以在已经发生期望焊接位移时给微处理器发信号来关断电路。其它形式使用温度传感器来通过微处理器控制焊接电路，从而在已经感测到预设峰值温度或热分布时关断焊接电路。在又一些形式中，使用时间、位移和温度传感器的组合并且通过基于微处理器的算法来确定最佳焊接参数。注意到图2A和图2B中所示的设备和方法适用于组织缝合过程和组织结扎过程二者。

通过焊接缝合线形成的组织紧固装置或构造物

图3示出了组织紧固装置或构造物100，其具有一段被原位形成为连续环且通过部分深度穿透焊接部结合的导电热塑性材料。在该图中，我们看到围绕焊接区域110的原始单丝105的区域，该原始单丝105具有由于高度直线化的分子链导致的大拉伸强度，其理论上由大致平行于缝合线轴线的线表示，该焊接区域110具有非晶态分子取向，理论上由随机无序的线表示。原始单丝的拉伸强度显著大于再熔化区域的拉伸强度。当在环上施加张力时，重叠环端部的顶部部分和底部部分以剪切的方式加载焊接区域，且因为焊接区域的面积大于缝合线的横截面，所以只要焊接区域的两侧上存在原始的高强度缝合线材料来分配载荷，则这个区域中的应力就会减小。

模制热塑性材料的组织固定装置

图4A和图4B示出了由模制导电热塑性材料制成的夹子150，其可以被原位电焊接例如以便堵塞血管（诸如静脉和动脉）以用于外科手术止血，或者将组织夹紧在一起等等。图4A示出在部署之前的夹子150。夹子150包括具有凹部160的第一端部155和具有突出特征件170的第二相对端部165。在第二端部165上的突出特征件170与在第一端部155上的凹部160配合以便产生高电阻的接触点以开启焊接熔化。图4B示出了围绕血液血管175被原位焊接的夹子150。被应用到夹子150上的第一端部155和第二端部165的面向表面的电极（未示出）开启焊接熔化区域180并且使得第一端部155和第二端部165彼此联结以致夹子150堵塞血液血管175。

图5A和图5B示出了由模制导电热塑性材料制成的说明性装置200，该材料被原位电焊接以堵塞中空器官205（诸如胃）的区段，以便允许器官被外科手术分割。装置200包括：（i）具有终止于针尖端220中的一排导电热塑性针215的第一条带210，和（ii）具有用于接收针尖端220的对应凹部（未示出）的第二条带225。在本发明的这个形式中，设备（未示出）输送导电热塑性针215的第一条带210通过器官的两层（即，通过中空器官的两个侧壁），并且在针尖端220已经穿透器官并从其露出之后，第二条带225被焊接到第一条带210的针尖端220。通过控制针215的熔化的深度，在装置200的顶部部分（即，第二条带225）和底部部分（即，第一条带210）之间的距离能够被控制，由此控制被施加到器官的“挤出”的程度并适应具有可变厚度的器官。以此方式，被焊接外科手术紧固件在功能上相似于一排针脚，或者外科手术缝钉可以以连续直线过程被输送。

缝合和结扎器械

图6示出了用于外科手术的缝合器械300，其包括通过轴315连接的远侧端部305和近侧端部310。远侧端部305是端部执行器并且包括机械和电器具以用于操纵组织和缝合线材料从而形成外科手术针脚。近侧端部310包含致动器具，以用于通过穿过轴315的金属丝和连杆机构（图6中未示出）驱动和操作在远侧端部305处的针脚形成器具。轴315具有足够的长度以到达身体的内部内的解剖结构，其中器械的近侧端部310保持在身体的外部，远侧端部305到达外科手术部位处的目标组织，并且轴315穿过介入组织和空间，例如，通过穿过身体壁中的小切口诸如腹腔壁。在一种形式（未示出）中，器械300的近侧端部310包括适于被人手保持的手柄，并且在近侧端部310上的致动器具包括用于控制远侧端部305处的针脚形成器具的各种按钮、触发器、杆等以及用于供应电力来焊接缝合线的电池。在另一形式（也未示出）中，手柄包含用于驱动针脚形成器具的马达、直线致动器、气动或液压缸或者其它致动器具、对针脚形成和焊接进行排序的受微处理器控制的电路、开启针脚形成过程的触发器或按钮以及给致动器和电路供电的电源。又一些形式具有手柄和外部动力器具诸如电源线或气动或液压软管。在另一形式（被示出）中，近侧端部310包括用于到外科手术机器人的连接的电接口和/或机械接口320。

图7A示出了用于外科手术缝合器械300（或者其它外科手术缝合器械）的远侧端部执行器305的一个形式。远侧端部执行器305包括用于抓握一块组织的可滑动抓握器325以及用于围绕被抓握组织传递和焊接缝合线环的器具，这将在下文被进一步详细地讨论。

可滑动抓握器325包括用于使得一段导电热塑性聚合物单丝缝合线335（具有远侧端部337）通过其传递的通路330、具有在钩特征件340的内侧上开口的沟槽345的钩特征件340以及与钩特征件340的沟槽345对准的针孔350。可滑动抓握器325也包括用于使得针355通过其传递的孔352。

在使用中且现在观察图7B，可滑动抓握器325的钩特征件340向近侧（即，在箭头357的方向上）运动，以便将要被缝合的组织（未示出）夹在第一纹理化抓握表面360和第二纹理化抓握表面365之间。

现在观察图7C，针355包括沟槽370，以致在针355已经前进通过被夹在抓握表面360、365之间的组织（未示出）并且针355被设置于钩特征件340的针孔350中之后，针355中的沟槽370与钩特征件340中的沟槽345对准，凭此形成连续圆形路径（即，借助于钩特征件340的沟槽345和针355中的沟槽370）。

接下来观察图7D，缝合线335可以前进通过由针355的沟槽370和钩特征件340的沟槽345形成的连续圆形路径，直到缝合线335的远侧端部337在到缝合线335的在远侧端部337近侧的一部分上向回传递，凭此形成穿过被捕获在远侧端部执行器305中的组织的缝合线环，其中缝合线335的远侧端部337在重叠区域375处接触缝合线335的近侧部分。缝合线335通过在轴315和/或器械300的近侧端部310中的马达驱动的辊前进，所述辊接合并推动缝合线335通过圆形路径，或者缝合线335通过本领域技术人员已知的在轴315和/或器械300的近侧端部310中的其它驱动器具（未示出）前进。

在缝合线335已经前进通过前述圆形路径以便形成缝合线环之后，铰接握持机构400可以被用于牢固地抓握在重叠区域375处邻近缝合线335的近侧部分的缝合线335的远侧端部337，从而留下缝合线335的近侧部分可自由轴向滑动以用于张紧。为此并且现在观察图7E，铰接握持机构400包括第一杆405和第二杆410，其分别绕销415和420枢转。当缝合线335正前进通过针355的沟槽370和钩特征件340的沟槽345时，杆405、410保持分开，从而产生与针355中的沟槽370和钩特征件340的圆形沟槽345在一直线上的间隙，由此允许缝合线335的远侧端部337穿过间隙以形成缝合线环。在缝合线335的远侧端部337在重叠区域375处就位之后，杆405、410闭合在缝合线335的远侧端部337上，从而抓握远侧端部337并将其在重叠区域375中牢固地保持就位。除了被设置于杆405、410握持缝合线335的远侧端部337之处的第一电极425之外，杆405、410由非导电材料材料制成。电极425仅与缝合线335的远侧端部337电接触。

在缝合线335的远侧端部337被杆405、410夹紧在重叠区域375中之后，针355缩回并且缝合线前进的意思是通过圆形路径的前进的缝合线被反向，以便缩回缝合线335的环并围绕被可滑动抓握器325抓握的组织收紧缝合线335的环（图7F）。

一旦缝合线环已经围绕组织（未示出）被收紧，则第二电极430前进以接触缝合线的在重叠区域375中与缝合线335的远侧端部337重叠的部分（即，图7G的部分440）。电压电势跨过第一电极425和第二电极430被施加并且电流流过重叠缝合线区域375，由此导致加热、熔化并根据关于图2A在上文所描述的方法形成焊接部。

在将缝合线335的远侧端部337在重叠缝合线区域375处焊接到缝合线的近侧部分之后，刀片500前进以在焊接部的近侧切割缝合线供应，以便将被焊接环与器械300分离（图7H）。然后可滑动抓握器325的钩特征件340向远侧运动以便再次打开可滑动抓握器325，由此释放被夹组织。第一杆405和第二杆410也被分离以释放围绕组织的被焊接环针脚445（图7I）。然后在器械300的近侧端部310处的致动器使得远侧端部执行器305返回到图7A的位置并且器械300准备好形成另一个针脚。

应该理解的是广泛的附加装置和系统能够使用所公开的材料、设备和方法，并且被包括在本公开的范围内。

将意识到那，如果需要，则缝合器械300能够被用于结扎组织以及缝合组织。例如但不限于，在示例性结扎应用中，在缝合器械300处于图7B所示位置中时，器械围绕要被结扎的组织（例如，血管）滑动。然后，针355向远侧前进（图7C）以便将要被结扎的组织抓取在可滑动抓握器325、缝合器械300的轴和针355之间的空间中。然后缝合线前进通过前述圆形路径（图7D）以致成环的缝合线围绕要被结扎的组织。之后，成环的缝合线被杆405、410握持（图7E），针355被缩回，并且缝合线环被收紧（图7F）。然后缝合线环被焊接（图7G），并且过量缝合线被修剪（图7H）。最后，从缝合器械300释放缝合线环（和被结扎血管）（图7I）。注意到对于组织结扎应用，针355能够根据需要具有钝的远侧端部。

在机器人外科手术中使用的缝合端部执行器

图8A示出了被包含到用于机器人外科手术的高度铰接的端部执行器801中的本发明的形式。这个实施例包括四个自由度（DoF）的从机器人端部执行器，其被驻在主机器人控制台处的外科医生远程控制。主要自由度包括：器械轴802绕轴线R滚动，中间区段“关节”803绕轴线P俯仰铰接，以及彼此相对地被设置的第一（804）和第二（805）独立旋转工具元件均绕偏航轴线Y旋转。其它的机器人端部执行器使用铰接部段或其它手段来实现四或五个DoF的运动，并且本发明也适用于这些装置。因此本段中到目前为止描述的端部执行器是本领域公知的，并且在机器人外科手术中普遍使用。我们现在将描述本发明独特的新颖方面。

图8B示出了本发明的实施例，其以与图7A至图7I中所描述的发明相同的方式形成缝合线针脚，但是不同之处在于高度铰接的端部执行器（例如，图8A的端部执行器）的添加。在一个实施例中，第一铰接相对工具元件804是半圆形刚性主体，其具有终止于其远侧端部处的针孔811中的面向内的沟槽810。第二工具元件805是半圆形针，其具有面向内的缝合线沟槽812和在其远侧端部处的尖锐的组织穿透点813。针805（即，第二工具元件805）的远侧部分具有半径814以与工具元件804中的针接收孔811对准。当第一和第二工具元件804和805相对地闭合（如图8A中所示）时，面向内的沟槽810和812形成连续沟槽，缝合线可以通过该连续沟槽前进。

图8C示出了本发明的实施例的部分截面图，其示意性展示了用于使用端部执行器形成缝合线针脚的器具。当工具元件804和805相对地闭合时，柔性缝合线输送管820与相对工具元件804和805中的沟槽810和812对准。缝合线输送管820的远侧端部821相对于第一工具元件804被固定（在其它实施例中机构可以反向并且输送管820可以被固定到第二工具元件805）。缝合线输送管820的柔性允许缝合线输送管贯穿铰接端部执行器的整个运动范围维持其与第一工具元件804的对准。柔性缝合线输送管820用于与图7A中所描述的缝合线通路202相同的目的，不同之处在于是柔性的且允许端部执行器的铰接。

图8D、图8E和图8F示出了缝合线握持器825和826的细节图。缝合线握持器825和826在缝合线形成过程中提供多种功能。在一个实施例中，它们被布置在设置在端部执行器上的斜面引导表面上（在图8D、图8E和图8F中未示出，但是这是握持机构的领域的技术人员公知的类型），以致它们在握持器825和826向远侧运动时分开，而随着它们向近侧运动而合到一起。它们的运动受到柔性握持器致动连杆机构827的控制，该连杆机构827是足够柔性以贯穿端部执行器的整个运动范围致动握持器。握持器825和826移动到三个不同位置中：馈送位置（图8D），在此握持器部分分开以允许缝合线在其之间传递；夹紧/焊接位置（图8E），在此握持器表面中的台阶828合在一起以夹紧并保持缝合线股的远侧端部（即，缝合线股的重叠部分）以用于环张紧和焊接；以及释放/切割位置（图8F），在此握持器分开足够宽以释放被焊接的缝合线环，并且尖锐的切割器表面829向远侧滑动以剪下被焊接缝合线环使其没有离开馈送管820的缝合线供应。

图8C也示出了焊接电极830，其被柔性电极连杆机构831向远侧和向近侧致动，该柔性电极连杆机构831具有足够柔性以控制焊接电极贯穿端部执行器的整个运动范围的运动。在一个实施例中，除了握持器的接触被保持在夹紧位置中的重叠导电缝合线部段的远侧侧面的远侧表面之外，缝合线握持器825和826被电绝缘。除了远侧表面的能够与被保持在夹紧位置中的重叠导电缝合线部段的近侧侧面接触的一部分之外，电极830被电绝缘。在一个实施例中，（握持器825和826的）任一或两个柔性致动连杆机构827和（电极830的）831被绝缘和导电并且被布置成输送电能到或者握持器或者电极或者二者。在其它实施例中，分开的柔性绝缘金属丝将电能输送到任一或两个握持器825和826和/或电极830。在仅一个元件（即，握持器825和826，或者电极830）具有被绝缘导体的实施例中，另一元件（即，电极830，或者握持器825和826）可以通过器械轴和被连接部件被连接到地。电势被施加在握持器表面和电极的非绝缘部分之间，从而导致电流流经重叠导电缝合线部段，由此导致在缝合线部段之间的接口处的局部熔化，从而导致在缝合线部段之间的被焊接连接。在重叠导电缝合线部段是连续缝合线环的任一端部的情况下，形成被焊接针脚。

应注意，如果需要，则端部执行器801能够被用于组织结扎以及组织缝合。例如但不限于，在端部执行器801将被用于结扎组织（例，血管）的情况下，臂804、805被部署在组织周围以便在不穿透组织的情况下包裹组织。以此方式，在缝合线收紧和焊接之前，缝合线环围绕组织被定位。

图8G-8M示出了本发明的实施例，其通过使用与工具元件804和针805的相对运动关联的凸轮（见下文）来移动握持器825和826而省去了对与致动握持器825和826和电极830相邻的柔性握持器致动连杆机构827和柔性电极连杆机构831的需要。这种替代性布置的优点包括（i）设计简化，和（ii）减少完成针脚所需的致动器（或DoF），的总数，即，完成一个针脚所需的致动器的总数减少两个（即使用这种替代性布置，完成一个针脚所需的致动器或DoF减少两个）。

图8G示出了端部执行器的远侧部分，在工具元件804和针805的幻橡之间的相对角度关系，其中针805的幻橡被分成四个区域或位置：（i）馈送，（ii）张紧（或者夹紧），（iii）焊接，和（iv）切割/释放。

图8H示出了以与图7D所示类似的方式已经被馈送到针805中的面向内沟槽812中的缝合线。

图8I示出了由轴线Y限定的毂的内部工作的部分截面图，该轴线Y是工具元件804和针805的旋转轴线，并且示出了凸轮840，该凸轮是针805的一部分或由针805承载且因此随针805旋转。以与图8D所示类似的方式，我们能够看见在图8I中，握持器825和826被定位成被凸轮840稍稍打开，该凸轮840压靠从动件表面841和842（其是握持器825和826的一部分）。

图8J示出针805和凸轮840（被连接到针805），其稍稍旋转经过“馈送”区域（见图8G）并且旋转到“张紧（或夹持）”区域（见图8G），以致凸轮840在向近侧方向上推动握持器825和826，在此倾斜表面接近在握持器之间的间隙，从而导致握持器825和826的阶梯表面828以类似于图7E所示方式握持缝合线的远侧端部，从而可以张紧缝合线。

图8K示出缝合线已经以类似于图7F所示方式被张紧，并且针805进一步旋转到恰在“焊接”区域（见图8G）之前的处于“张紧（或夹紧）”区域（见图8G）中的位置。图8K进一步示出被夹在握持器825和826之间的焊接电极830（从这个截面图已经移除了近侧握持器826以便允许看到电极830）。电极830具有凸轮从动件表面845和846，其从握持器从动件表面841和842旋转前进以致随着针805和凸轮840旋转，在握持器825和826移动之前电极830移动，从而允许单个凸轮表面以一定顺序执行多个功能（即，移动握持器825和826，且之后移动电极830）。在其他实施例中，可以采用多个凸轮凸角来实现该同一顺序操作。

图8L示出被旋转到“焊接”区域（见图8G）的针805和凸轮840。在图8L中，我们看到握持器825和826（同样，已经从这个截面图移除了近侧握持器826以便允许看见电极830）仍然握持缝合线的远侧端部，同时电极830已经前进成压缩缝合线环的重叠部分。以与图7G类似的方式，之后电流通过（i）在握持器825和826上的导电表面和（ii）电极830而被施加到缝合线环的重叠部分上，从而导致在缝合线环的重叠部分中形成焊接。

图8M示出被旋转到“切割/释放”区域（见图8G）的针805和凸轮840。在图8M中，我们看到握持器825和826（从这个视图中不再移除近侧握持器826）通过凸轮840向远侧前进，从而导致握持表面分开，同时前进的尖锐切割器表面829跨过缝合线馈送开口，从而从缝合线供应切下缝合线环并从缝合器械释放针脚（即，焊接的缝合线环）。

将意识到，鉴于本公开，针805可以以在本领域中的那些技术人员熟知的各种方式运动通过其前述操作位置，例如可以通过使致动杆前进和缩回而使得针805绕枢转轴线旋转。

图9A至图9E图示了在身体内的本发明的实施例，如可以由外科医生在机器人控制台处看到的那样。

图9A示出了组织901中的开口900，外科医生希望使用针脚来闭合该开口。在控制台上的主机器人处的外科医生的手和腕部运动被器械端部执行器801在身体内复制。外科医生的拇指和食指运动被工具元件804和针805复制。外科医生将工具元件804和针805定位成搁置在要被缝合的组织开口上。

图9B示出了响应于外科医生将他们的拇指和食指合在一起而相对地闭合的工具元件804和针805。针805已经穿透通过组织开口的两侧，从而完成从针805到工具元件804的连续圆形沟槽（即，联合在一起的圆形沟槽812和810）。如果他们满意由针放置限定的针脚位置，则外科医生通过下压脚踏开关或者声音启动的命令或者可用于开启动作的其它手段来开启缝合过程。在一个实施例中，缝合过程是全自动顺序。在其它实施例中，一些步骤按顺序被自动开启并且其它由外科医生开始。这个顺序中的第一步骤是启动被连接到柔性缝合线输送管820的缝合线前进机构，其全进一段固定长度的导电缝合线，其等于工具元件804和针805的连续面向内的沟槽（即，联合在一起的圆形沟槽810和812）的周长加上附加材料以形成缝合线环的重叠区域。顺序中的下一步骤是启动被连接到柔性握持器致动连杆机构827和缝合线握持器825和826的致动机构，以将握持器从馈送位置（图8D）移动到夹紧/焊接位置（图8E），由此握持在重叠区域中的被前进缝合线的远侧端部。

图9C示出了工具元件804和针805，其打开并从组织被释放，从而留下穿过组织开口的两侧的导电缝合线905。在一个实施例中，由外科医生在控制台处通过分开他们的拇指和食指来控制这个运动。在另一实施例中，作为自动缝合过程的一部分由机器人自动开启工具元件804和针805的分开。

图9D示出了通过缝合线前进机构的反向张紧的缝合线环。在一个实施例中，张紧是自动开启的并且缝合线被拉动到预定或被程控张力值。在另一实施例中，外科医生通过诸如触发器、滑动机构、脚踏开关或者相似器具的控制器具来控制张紧过程。在一个实施例中，控制器具包括触觉反馈，使得外科医生具有在缝合线上拉动的感觉以实现针脚的期望张力。在通过机器人自动执行工具元件804和针805的分开的实施例中，外科医生通过分开他们的拇指和食指通过触觉反馈控制并感觉张力，拇指和食指与控制工具元件804和针805的运动暂时脱离。一旦已经实现期望或预定张力，则通过开启被连接到柔性电极连杆机构831的致动器来开启焊接过程。电极830以预定接触力来与导电缝合线环的重叠区域的近侧侧面接触。然后电流通过重叠区域（即，凭借使电流在电极830和握持器825和826之间通过），从而导致在重叠区域中的缝合线部段之间的接口局部熔化并熔合成焊接部。

图9E示出了缝合顺序的最终步骤，其中通过缝合线握持器825和826从夹紧/焊接位置（图8E）到切割/释放位置（图8F）的致动和运动，张紧的被焊接环906已经从离开缝合线输送管820的缝合线供应被切下并且从端部执行器被释放。

图10A示出了具有集成的组织抓握和操纵能力的实施例。端部执行器的这种实施例具有第一工具元件804、针805和第二相对中空工具元件1000。中空工具元件1000包括足够大以用于针805旋转通过的开口1001和钝的或带纹理的非穿透组织的端部1002，其与工具元件804上的匹配的钝的或带纹理的非穿透组织的端部1003直接相对并对准。

图10B至图10E示出了具有组织抓握和操纵能力的端部执行器（即，图10A的端部执行器）的实施例，如可以由外科医生在机器人控制台处在体内看到的那样。

图10B示出了被分开以准备抓握组织的第一和第二相对工具元件804和1000。针805在中空工具元件1000外部，并且针尖813（图10B中未示出）被保护在中空开口1001中。相对工具元件的运动通过外科医生的拇指和食指的运动来控制，并且在外科医生如使用外科手术钳子那样抓握并操纵组织的同时，针804随着中空工具元件1000运动并且相对于中空工具元件1000维持其受保护取向。

图10C示出了抓握外科医生希望放置针脚的位置处的组织的相对工具元件804和1000。相对工具元件804和1000的非穿透组织的端部夹住在针805将穿透的准确点处的组织，由此有助于被针805容易地进入和穿透。当对位置满意时，外科医生通过下压脚踏开关、使用声音命令或者开启自动顺序的其它手段来开启缝合过程。顺序中的第一步骤是启动致动器，该致动器“发射”针805通过组织。

图10D示出了针尖813，其穿透组织并位于工具元件804中的针孔811中，并且（与工具元件804结合地）建立通过组织的不中断的缝合线沟槽（即，联合在一起的圆形沟槽810和812）。

图10E示出了或者通过外科医生的动作或者作为自动缝合顺序的一部分自动地从组织缩回的中空工具元件1000，从而将针805留着就位（即，穿过了组织并位于工具元件804中的针孔811中）。缝合顺序的剩余部分与在图9B至图9E中所描述的相同。

缝合线馈送和张紧机构和可更换缝合线筒

图12示出缝合线馈送和张紧机构1200的实施例，其用于（i）使得缝合线前进以便形成环构造，和（ii）当其处于环构造时缩回缝合线以便张紧缝合线。在本发明的一种形式中，缝合线馈送和张紧机构1200包括可焊接缝合丝的供应1201、用于引导缝合线到端部执行器的器具1202和用于前进/缩回缝合线的可反向缝合线驱动器具1203。

在所示实施例中，可焊接缝合丝1204的供应被缠绕在自由旋转的卷轴1205上。在其他的实施例中，供应可以是缝合线的自由线圈的形式、一段笔直缝合线或可以由此抽出缝合丝的任意其他形式的控制部。

在所示实施例中，提供器具1202以将缝合线引导到端部执行器。器具1202包括具有稍大于缝合丝1204的直径的内部直径的管件（刚性、柔性或二者的组合）的系统。在其他的实施例中，用于引导缝合线的器具可以是被机加工或模制到器械的内部元件部分中的一个或更多个通路。在具有铰接端部执行器的实施例中，在远侧端部处可以使用管件的柔性区段以引导缝合线通过端部执行器的一个或更多个铰接接头。在一些实施例中，在端部执行器的铰接运动改变在（i）馈送和张紧机构1200以及（ii）端部执行器之间的距离时，缝合线引导器具1202和/或整个缝合线馈送和张紧机构1200在器械内轴向运动以维持缝合丝的恒定长度。在其他的实施例中，计算机基于铰接角度计算缝合线引导通路长度的变化，并且通过重新定位致动器来补偿引导通路长度的变化。

在所示实施例中，提供可反向缝合线驱动器具1203。可反向缝合线驱动器具1203包括可反向直线致动器（在该实施例中包括马达1206、螺钉1207和螺母1208）和可平移缝合线握持器具1209。在该实施例中，可平移缝合线握持器具1209包括如图13a和图13b所示的夹头状装置，其中夹头状装置包括具有狭缝1302和外部圆锥表面1303的第一管状元件1301以及具有内部圆锥表面1305的第二管状元件1304。第一和第二管状元件1301、1304是同心的，以致当第一管状元件1301和第二管状元件1304的内部和外部圆锥表面1303、1305被弹簧1306推到一起，在狭缝1302附近的第一管状元件1301的壁向内扭曲以便握持被置于第一管状元件1301内的缝合丝。

在其他的实施例中，可选地使用不同的缝合线驱动器具，包括其他类型的直线致动器，诸如气动或液压缸、马达、线缆和滑轮驱动器、压电“尺蠖”型驱动器和其他致动器。在又一些实施例中，可以可选地使用非直线驱动器具，诸如夹送辊。在其他的实施例中，可选地使用握持缝合线的不同器具，诸如上述夹送辊、机械抓握器、磁性握持器等。在又一实施例中，可选的压电尺蠖致动器直接作用于缝合线本身，而不是管状握持机构。以此方式，尺蠖致动器结合了致动器和缝合线握持器具的功能。又一实施例可选地使用直线（或其他）致动器来紧靠直线弹簧驱动可平移缝合线握持器具组件，以致通过释放弹簧的势能来实现馈送动作。该实施例具有在端部执行器内的高速缝合线推进的优点，其利用聚合物缝合线材料的时间相关刚度来有效地将异物推出缝合路径。

图14a-14d中示出了缝合线馈送和张紧机构1200的功能性操作。图14a示出了将缝合线装载到机构1200中的初始步骤。致动器1203的致动器螺母1208已经被向上驱动（如这幅图中向上的箭头所示）到机械止动件1401，从而压缩弹簧1306。致动器螺母1208的向上运动导致第一管状握持元件1301和第二管状握持元件1304的相对运动，从而使得外部圆锥元件1303和内部圆锥元件1305分离，且因此释放握持特征件并允许缝合线1204被插入通过在机械止动件1401中的孔1402，其对准于管状握持元件1301和1304的内腔。之后缝合线1204通过手或通过机械器具（未示出）前进通过可平移缝合线握持器具1209，至轴向固定的非平移柔性管1404的远侧端部1403，其与本申请其他地方所述的缝合/结扎端部执行器（图14a-14d中未示出）连通。一旦这样装载，则缝合线馈送和张紧机构1200能够形成多个缝合线环（例如，紧固针脚或结扎针脚）并且将不需要被重新装载直到缝合线供应1201用完。

图14b示出了处于其“准备缝合”构造的缝合线馈送和张紧机构1200，在该“准备缝合”构造中，机构准备好开始形成缝合线环。缝合线1204已经前进到非平移柔性管1404的远侧端部1403。致动器1203的致动器螺母1208已经稍稍被向下驱动至允许弹簧1306将管状握持元件1301和1304朝向彼此移动的位置，从而在可平移的缝合线握持器具1209内的缝合线上施加握持力。

图14c示出了缝合线馈送和张紧机构1200的“馈送”构造。在缝合或结扎顺序（其他地方所述）中的适当时间，缝合线1204将前进到端部执行器（图14a-14d中未示出）中以便形成缝合线环1405，其将（被缝合/结扎端部执行器，图14a-14d未示出）焊接以形成针脚（即，缝合针脚或者结扎针脚）。在图14c中，致动器1203的致动器螺母1208已经将可平移缝合线握持器具1209向远侧（即，在图14c的取向上向下）移动到非平移柔性管1404的紧密配合内腔中，其中缝合线1204在远侧端部1403进入到端部执行器（图14a-14d中未示出），在此缝合线1204形成环1405。

图14d示出了缝合线馈送和张紧机构1200的“张紧”构造，其中张力被施加到缝合线以收紧缝合线环。缝合线1204的远侧端部1406已经被握持在端部执行器（图14a-14d中未示出）内并且现在缝合线能够被张紧以形成较小的较紧的针脚1407（这可以是缝合针脚或结扎针脚）。为了实现这种张紧动作，致动器1203被反向，从而使得致动器螺母1208在向上（近侧）方向上平移。因为致动器螺母1208被附接到第二（外）管状元件1304并且拉动第二外管状元件1304，并且因为缝合线1204被端部执行器（图14a-14d中未示出）握持并且第一（内）管状元件1301的内腔摩擦地接合缝合线，从而保持第一内管状元件1301静止，所以外部圆锥特征件1303和内部圆锥特征件1305彼此分离，从而减小在缝合线上的握持力。在缝合线张力和握持力之间存在一定关系，使得在预定张力下，弹簧将压缩并且缝合线将滑动，从而调节在缝合线（其必须足够紧以便有效地执行其外科手术功能并且不过紧以致损坏组织或破坏缝合丝）上的张力。一旦缝合线开始在所需张力下滑动，则致动器1203将继续将滑动的可平移缝合线握持器具1209移动到图14b所示位置，在此位置中，系统将准备好在当前缝合线环被焊接并被从端部执行器切下之后形成下一个缝合线环（例如，缝合针脚或结扎针脚）。

在图12、图13a、图13b和图14a-14d所示实施例中，弹簧1306具有已知力，当缝合线被张紧到开始滑动的点时该已知力将在缝合线上施加已知的可重复张力。在其他的实施例中，通过手动地或通过远程控制地并且在使用之前或在外科手术过程期间改变弹簧的初始压缩可调整弹簧力。在又一实施例中，缝合线张力作为触觉反馈系统的一部分被实时地自动调节，该触觉反馈系统允许外科医生具有感觉到机器人器械正通过机器人器械控制站施加在组织上的张力的感知。缝合线张力滑动限制关联于外科医生感觉到的触觉张力，以致随着缝合线开始滑动，触觉张力保持恒定。

在缝合线馈送和张紧机构1200位于缝合/结扎器械（其承载缝合/结扎端部执行器）的近侧端部中的实施例中，在缝合线供应和端部执行器之间的距离可以非常长，因此，在图12、图13a、图13b和图14a-14d中所示的实施例的优点之一在于第一和第二管状元件1301、1304能够被制成非常长，从而允许缝合线供应1201和缝合线驱动器具1203位于器械的近侧端部中，并且握持器具1209位于远侧、接近端部执行器。以此方式，最小化了推动缝合丝通过长管的摩擦损失，由于将长长度缝合线推动通过长管的压缩弹性导致的馈送长度的不准确也是如此。

在实践中，机器人缝合和/或结扎器械在外科手术过程之后可以被清洁和重新消毒，并且因此其能够被重复用在多个病人上。然而，缝合丝经历严格的消毒和移送规程并且一旦被暴露于污染物则难以被重新消毒。此外，缝合线是消耗性的，并且机器人缝合和/或结扎器械可能在长期使用之后需要被重新装载缝合线。因此，在一些器械实施例中，会希望缝合线馈送和张紧系统（例如，图12、图13a、图13b和图14a-14d中所示的缝合线馈送和张紧系统1200）的部分或全部在使用中可分离于主要缝合/结扎器械并且可更换。为此，会希望以“缝合线筒”的形式提供缝合线馈送和张紧系统的部分或全部。在一种实施例中，提供了缝合线筒，其包括（i）封罩，该封罩具有开口和用于将封罩紧固到缝合/结扎器械的器具，（ii）被容纳在封罩内的可焊接缝合线的供应，和（iii）用于使得缝合线前进离开封罩的开口并到缝合/结扎器械并使得缝合线从缝合/结扎器械缩回（例如，以便缝合线张紧）的器具。

图14e示出了缝合线1201的供应是缝合线馈送和张紧机构1200的可移除且可更换部分的实施例。鉴于缝合线一旦被暴露于污染物就难以被重新消毒，更换缝合线的供应的能力在如下情况下是特别重要的：包括缝合线馈送和张紧机构1200的器械可重复使用并且在外科手术之间必须被重新消毒。在图14e所示的实施例中，提供缝合线筒1409。缝合线筒1409包括在卷轴1205上的一段缝合线1204。卷轴1205被安装到框架或外壳1401a（其可以包括上文讨论的机械止动件1401）并且进一步包括缝合线预馈送机构1410。在一种实施例中，缝合线预馈送机构1410包括接合缝合线1204的第一和第二夹送辊1411、1412。夹送辊1411、1412被诸如马达或用手转动的旋钮的旋转能量源1413驱动。

框架或外壳1401a被设置成使得其可释放地附接到包括缝合线馈送和张紧机构1200的器械。框架或外壳1401a包括对准特征件（未示出），其确保离开缝合线预馈送机构1410的缝合线端部1414对准于在可平移缝合线握持器具1209中的近侧开口1415。

在实践中，改变包括缝合线馈送和张紧机构1200的器械中的缝合线筒1409包括以下步骤：

（1）将缝合线馈送和张紧机构1200驱动到“装载位置”（图14a中所示）；

（2）释放机械闩锁器具（未示出）以便释放要被更换的旧缝合线筒；

（3）使得旧缝合线筒（和任何剩余的旧缝合线）从器械分离；

（4）将新筒1409定位在器械上并且接合上述机械闩锁器具（未示出）以便将新缝合线筒1409附接到器械并且使得离开的缝合线端部1414对准于可平移缝合线握持器具1209中的近侧开口1415；

（5）使用缝合线预馈送机构1410来使离开的缝合线端部1414前进到可平移缝合线握持器具1209中且之后一路到与缝合/结扎端部执行器（图14a-14e中未示出）连通的轴向固定的非平移柔性管1404的远侧端部1403，注意，在一些实施例中，该预馈送步骤通过操作机动的旋转能量源1413（例如，马达）的控制器自动实现；并且在其他的实施例中，预馈送被手动完成，其中旋转能量源1413包括手转动的旋钮；

（6）将缝合线馈送和张紧机构1200移动到图14b中所示的“准备缝合”位置。

缝合周期的剩余部分等同于之前所述且图14c和14d中所示的。

应该注意，缝合线筒1409和缝合线馈送和张紧机构1200的其他的实施例可以在系统内的元件位置方面进行变化。换言之，实施例可以具有仅包括缝合线的卷轴1205的缝合线筒1409，并且缝合线预馈送机构1410可以连同缝合线馈送和张紧机构1200的剩余部分被装纳在器械中；或者实施例可以包括不仅包括缝合线1204、卷轴1205、框架或外壳1401a和缝合线预馈送机构1410而且还包括可平移缝合线握持器具1209的缝合线筒1409，同时可反向缝合线驱动器具1203仍是器械的一部分；或者实施例可以包括任何其他类似的部件的划分，同时仍保持本发明的本质。

在机器人外科手术中使用的结扎端部执行器

图15a示出了特别适用于身体中的血管的外科手术结扎的新颖的端部执行器1500。虽然所示端部执行器的一些实施例可以在机器人控制下被直接联接到外科手术器械的轴的远侧端部，不过图15a示出了其他实施例，其中这个端部执行器1500的平台包括用于绕正交轴线俯仰（P）和偏航（Y）以及绕中线滚动（R）的滚动铰接接头。这样的平台通常被称为“腕部”并且可以包括一、二、三或更多个可控机械自由度（DOF）。还存在第四自由度，其包括第一相对钳口构件1502和第二相对钳口构件1503，其响应于驱动销1505的轴向运动而绕平面1501对称运动并且绕铰链轴线1504枢转，该驱动销1505接合在第一钳口和第二钳口1502、1503的近侧部分中的狭槽（图15a中未示出）。

图15b示出了被添加到上述器械平台以形成新颖的缝合和/或结扎端部执行器1500的内部部件中的一些的布置和相对位置。这些部件包括第一握持器1506和第二握持器1507、握持器致动夹子1508、柔性致动器杆1509、刚性缝合线引导管1510、柔性缝合线引导管1511和钳口铰链销1512。这些部件的功能将在随后的描述和附图中变得清楚，它们在此处以概述形式被呈现，以使读者了解其在器械平台内的位置。

图16a-16c示出第一和第二相对钳口构件1502、1503，其中选定端部执行器支撑结构被移除。响应于驱动销1505在第一钳口狭槽1601和第二钳口狭槽1602（在图16a-16c中位于第二钳口构件1503中、在第一钳口构件1502后方）中的轴向（沿着端部执行器的中线的远侧-近侧）运动，钳口构件1502、1503绕铰链轴线1504枢转。钳口狭槽1601、1602具有两个几何区域：第一狭槽区域1603（在图16a中被示为在第一钳口狭槽1601上，不过也存在于第二钳口狭槽1602上），其中驱动销1505的轴向（近侧/远侧）运动导致第一钳口1502和第二钳口1503的往复运动；和第二狭槽区域1604（在图16a中被示为在第一钳口狭槽1601上，不过也存在于第二钳口狭槽1602上），其中驱动销1505的轴向运动不导致钳口运动（钳口替代地相对彼此保持于闭合取向上，如图16b和图16c中可见）。因此能够看到，在驱动销1505在狭槽1601和1602中的轴向行程的长度上，存在两个区域：从驱动销1505的最近侧位置到其运动范围的大致中点的区域1，其中驱动销1505的运动使得钳口构件1502、1503运动（见图16a和图16b）；和从驱动销行程范围的大致中点到最远侧驱动销位置的区域2，其中不发生钳口运动（见图16b和图16c）。以此方式，能够看到，单个自由度（即，致动器杆1509在狭槽1601、1602中的轴向运动）能够被用于通过在不同区域中操作而实现多个功能。

图17a示出了用于移送、焊接、修剪和释放焊接的缝合线环以形成用于缝合和结扎的外科手术针脚的部件的组件。通过铰链销1512限制第一握持器1506和第二握持器1507的轴向运动。握持器致动夹子1508被连接到柔性致动器杆1509，其响应于用户和/或计算机控制输入而轴向运动。在握持器致动夹子1508上的夹送特征件1701在第一握持器1506和第二握持器1507上滑动并且随着柔性致动器杆1509运动而沿着其长度在不同位置处将握持器对夹在一起。换言之，通过柔性致动器杆1509的轴向运动，第一握持器1506和第二握持器1507能够运动朝向或离开彼此。

图17b示出了图17a中的组件的分解图。在第一握持器和第二握持器1506、1507的内侧相对边缘上存在切面（facet）1702，每侧三个（1702a、1702b、1702c），以致根据握持器被握持器致动器1508沿其长度夹住的位置，握持器紧靠彼此成角度摆动。被夹在握持器1506、1507之间的是电极1703，在其远侧端部处具有暴露的导电表面1704。电极1703被柔性导线（未示出）连接到开关电流源（未示出）。第一突出的带头销1705从电极1703向近侧延伸，并且轻弹簧1706在铰链销1512的近侧紧靠销1705的头部1706a（见图18a-18f）和沉头孔1706b（见图18a-18f）起作用以维持在电极1703上的小的近侧（向下）力。被装纳在握持器致动器夹子1508中的中央孔1707内的是第二带头销1708，其具有使用重弹簧1709支撑的头部1708a，该重弹簧1709接合被设置在中央孔1707的基部处的环状肩部1709a。握持器致动器夹子1508在一侧上包括尖锐边缘1710。

图18a-18f是图17a和图17b中所示的组件的截面图，其示出了这个组件的顺序功能性方面。

图18a示出了处于其最近侧位置的柔性致动器杆1509。驱动销1505接合第一钳口狭槽1601和第二钳口狭槽1602（在该视图中两者均未被示出）以便将第一钳口1502和第二钳口1503（在该视图中两者均未被示出）定位在其完全打开位置（即，图16a中所示位置）。握持器致动器夹子夹送特征件1701（图18a中以虚线示出，在铰链销1512后方）在其最近侧边缘上夹住第一握持器1506和第二握持器1507，使得握持器在其三组相对切面（图18a中未示出）中的最近侧切面1702a上摆动以在第一握持器1506和第二握持器1507的远侧边缘处产生间隙1801。在这个部件取向上，握持器间隙1801比缝合丝的直径更宽。

图18b示出了柔性致动器杆1509，其向远侧运动以致（被连接到致动器杆1509的）驱动销1505也向远侧运动到区域1的远侧端部（即，图16b中所示的钳口运动区域）。通过沿着握持器1506和1507的边缘滑动，由握持器致动器夹子1508（其也被连接到柔性致动器杆1509）承载的夹送特征件1701向远侧运动相同距离，然而，夹送件1701仍然处于三组握持器切面（图18b中未示出）中的最近侧切面1702a的区域中，且因此较宽的握持器间隙1801保持不变。该实施例的重要方面是能够使用一个致动器（一个自由度）来控制多个功能。能够看到，当致动器杆1509使得驱动销1505在区域1内运动时，钳口1502、1503根据用户输入运动并且在17a和图17b中示出的组件保持不受影响。当致动器杆1509使得驱动销1505在区域2中运动时，图17a和图17b中所示的组件被启动，同时钳口1502、1503保持闭合和静止。

图18c示出了柔性致动器杆1509以及被连接的驱动销1505和夹送件特征件1701，其被向远侧驱动，以致驱动销1505在区域2的近侧区域中（即，图16b所示的位置）。夹送特征件1701已经沿着握持器1506和1507的边缘向远侧滑动到沿着它们长度的大致中间位置，从而使得三个握持器切面1702b的中间一个（图18c中未示出）摆动成接触。因此，握持器1506、1507的远侧表面已经朝向彼此运动以减小握持器间隙1801的宽度，以致其小于一个缝合线直径宽度（但是仍然大于零）。分别在握持器1506和1507的内表面上的第一阶梯表面1803和第二阶梯表面1804形成阶梯间隙1805（图18c），其具有大于一个缝合线直径且小于2个缝合线直径的宽度。这个间隙布置1805允许缝合线被无约束地在第一阶梯表面1803和第二阶梯表面1804之间穿过，同时不能够通过现在减少的间隙1801逃逸。

图18d示出了进一步向远侧运动的致动器杆1509。在握持器致动器夹子1508上的夹送特征件1701现在沿着其长度的远侧三分之一夹住第一握持器1506和第二握持器1507，从而将握持器摆动到三组边缘切面中的最远侧切面1702c（图18d中未示出）上，从而进一步缩窄了远侧握持器间隙1801，并将阶梯间隙1805缩窄成小于一个缝合线直径的宽度，从而允许阶梯表面1803和1804抓握在握持器1506、1507之间穿过的缝合线环。一旦缝合线环的远侧端部被握持器1506、1507抓握，则缝合线馈送机构（例如，图12、图13a、图13b和图14a-14d中所示的缝合线馈送机构）可以反向并且缝合线环被张紧成所需力。

图18e示出了进一步向远侧运动的致动器杆1509。能够看到，第二带头销1708（在重弹簧1709的力下被保持在远侧）接触第一带头销1705（在轻弹簧1706的力下保持在近侧），从而导致第一销1705和被连接的电极1703向远侧（即，在图18e所示的使用方向上向上）运动并且使得远侧导电电极表面1704接触被保持在阶梯间隙1805附近的重叠的缝合线节段（图18e中未示出）。当重叠的缝合线节段阻挡电极1703的进一步向远侧运动时，致动器杆1509的继续向远侧运动压缩重弹簧1709。支承在重叠的缝合线节段（被保持在握持器1506和1507之间）上的电极1703的力现在等于重弹簧1709的压缩弹簧力减去轻弹簧1706的压缩弹簧力。在一种实施例中，握持器1506和1507由导电材料制成并且被连到电源（例如，电接地）的一个极并且电极1703的导电表面1704被连接到同一电源的开关相对极。在优选实施例中，握持器1506和1507由不导电材料（例如，陶瓷）制成并且握持器1506和1507的阶梯表面1803和1804具有被连接到电源的一个极的导电镀层，并且电极1703的导电表面1704被连接到同一电源的开关相对极，以致能够导致（通过外部器具触发的）受控电流能够在缝合线环的重叠节段之间流动，从而将缝合线环的重叠节段焊接在一起。在焊接之后，会需要达1.2秒的停留时间以便允许在进行到顺序中的下一步骤之前焊接区域中的熔融聚合物凝固。

图18f示出了运动到其最远侧位置的致动器杆1509。致动器夹子1508的尖锐边缘1710（组件的远侧，也在图17b中被示出）随着致动器杆1509的运动向远侧滑动，以致尖锐边缘1710延伸跨过刚性缝合线引导管1510的开口（图15b中被示出），从而从缝合线供应修剪焊接的缝合线环。在顺序的最终步骤中，致动器杆1509被移动到其中间（即，如图16c所示的区域1的远侧端部）位置，返回到图18b所示的构造，从而将远侧握持器间隙1801再次打开到大于一个缝合线直径的宽度，且从而从端部执行器释放张紧的焊接的经修剪缝合线环。用户之后自由地手动打开第一钳口1502和第二钳口1503（图18f中未示出），从而返回到图18a的构造以便针对下一个针脚重新定位端部执行器。

图19a-19e示出从用户的视角观察的使用中的结扎装置1500的实施例。

图19a示出了第一钳口1502和第二钳口1503，其分别具有第一面向内沟槽1901和第二面向内沟槽1902。第一钳口1502和第二钳口1503绕铰链销1512枢转。驱动销1505处于其完全近侧位置，以致钳口完全打开（即，在图16a所示的位置）。

图19b示出处于其中间冲程位置（即，在区域1的远侧端部/区域2的开始处）的驱动销1505，所以钳口完全闭合（即，在图16b所示的位置）。在开始环形成顺序之前，响应于在外科手术机器人控制台或者其他输入装置处来自用户的输入，钳口1502、1503自由打开和闭合。所有的外科医生开始的钳口运动均在驱动销1505在区域1中操作的情况下发生。为了结扎（系紧）血管或其他管状解剖学结构（未示出），外科医生将首先解剖附着到血管的结缔组织以便接近其整个圆周。外科医生之后将在手动控制下围绕将要结扎的血管闭合钳口1502、1503并且将器械定位在它们想要放置针脚（例如，结扎环）的位置。当准备好时，通过生成控制命令，诸如通过下压脚踏开关、按下按钮、发出语音命令或采取类似动作来开始环形成顺序，用户将开始环形成过程。

图19c示出了由计算机或其他类型的顺序控制器控制的自动或半自动缝合过程中的第一步。缝合线环1903（在钳口1502、1503内部以虚线示出）前进（i）通过缝合线引导管1511和1510，（ii）通过（被形成在第一握持器1506和第二握持器1507之间的）上述间隙1805，其中间隙1805具有大于一个缝合线直径但少于两个缝合线直径的宽度（见图18c），（iii）围绕分别形成在钳口1502和1503中的对准的面向内沟槽1901和1902，且（iv）回到在握持器1506、1507之间形成的间隙1805中，以致缝合线环的远侧端部结束于握持器1506、1507的阶梯表面1803和1804之间。致动器杆1509之后将前进到图18d所示位置，导致握持器致动器夹子1508向上运动，以致握持器1506、1507抓握缝合线环的远侧端部。缝合线馈送机构之后反向以围绕要被结扎的血管张紧缝合线环。在一个实施例中，张紧是自动顺序的一部分并且张力值被预先确定。在另一实施例中，外科医生通过在控制台处的触觉动作使用触觉反馈来选择张力值或张紧针脚。

图19d示出了在器械中的张紧的缝合线环1904，如其在焊接（见图18e）和修剪（见图18f）步骤中出现的。

图19e示出了自动过程的最后步骤，其中致动器杆返回到释放位置（见图18b），以致握持器1506、1507重新打开以从端部执行器释放缝合线环1905。在图19e中，完成的针脚1905已经被释放并且现在已经将对钳口1502、1503的控制返回给用户。在实践中，除非包括手动缝合线张紧步骤，否则自动环形成过程应该花费小于一秒来完成所述针脚。

图19f示出了钳口1502、1503，其已经被用户手动打开，从而释放被结扎血管并且准备好针对下一缝合线环重新定位。

优选实施例的修改

应当理解，细节、材料、步骤和部件的布置中的许多附加变化（其已经在本文中描述和图示以便解释本发明的本质）可以由本领域技术人员进行，同时仍然保持在本发明的原理和范围内。