CN101404968B - 用于压缩治疗身体部位的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩治疗身体部位的装置，其包括压缩构件(20)和致动单元(10)，压缩构件(20)适合于至少部分地围绕身体部位，致动单元(10)设置成收紧压缩构件，以对身体部位提供压缩力。致动单元包括活性材料致动器。还公开了一种包括此装置的系统以及用于其治疗、整形和非治疗用途及操作的方法。

Description

用于压缩治疗身体部位的装置、系统和方法

技术领域

本公开内容涉及一种用于压缩治疗身体部位的装置。本公开内容还涉及一种包括此装置的用于压缩治疗的系统和一种使用此装置压缩治疗的方法。

本公开内容进一步涉及可在用于压缩治疗的装置中使用的致动器(actuator)，而且也可在其中带(strap)将要收紧在物体周围的其他应用中使用。

背景

压缩治疗可用于治疗和/或预防很多病症，包括但不限于：深静脉血栓(DVT)、血管疾病、循环系统疾病、水肿、心脏疾病(用反搏治疗)、淋巴水肿、烧伤和栓塞。其他使用领域可以是应力治疗(stress therapy)、按摩治疗、血压检测、用于修复术的适宜的调节机构和用于防止受到G力的飞行员或赛车手的身体部位淤血的衣服。

US2004/0073146A1公开了一种用于增强肢体的血液流动的便携式装置，目的在于减少发展成深静脉血栓的危险。所述装置包括带和外壳，带缠绕在肢体周围，外壳包括电动机，所述电动机布置成通过往复运动牵拉所述带，使得压缩力应用于肢体。

US2004/0073146A1的电动机是电磁类型，其提供低的动力对重量比，由此，其是非常笨重的装置。当与公开的电动机和电力传输元件的低功效结合时，结果是较短的电池寿命。此外，所述装置需要一种用于在比往复运动时期更长的时期内保持压力的复杂的锁定机构(locking mechanism)。同时，由于常规电磁电动机的转矩能力的原因，使用这项技术，以及在紧凑的版式中，很难满足深静脉血栓的力要求。此外，由于往复运动通过中间机构产生，且每位患者的组织结构(tissue mechanics)不同，所以几乎不能控制通过带施加在患者身上的实际力输出。

US2002/0173735A1公开了一种用于心脏疾病或循环系统疾病的外部反搏治疗(external counter pulsation)的装置。所述装置包括环带(cuff)，该环带缠绕在患者四肢周围。环带的末端相互连接，使得环带的致动器的电激活将导致其束紧。所述致动器可以是螺线管(solenoid)致动器，其通常提供往复运动。

US2002/0173735A1的装置仅适用于脉冲应用(impulse application)，因为螺线管致动器不能被制成在比往复运动更长的时期内保留压力，因为需要非常高的电流来提供低频率或稳态操作。此装置还提供低的动力对重量比，从而形成重型装置。此外，此装置仅能提供小的运动，这归因于所述环带的紧密配合要求。

此外，螺线管致动器仅能提供小的运动，由此在环带上设置紧密配合要求。致动器的运动限制也限制了个人可以对患者施加的实际力，因为必须克服患者的组织顺应性，以达到显著的力水平。

US6,494,852B1公开了一种便携式移动性气动压缩装置(a portableambulant pneumatic compression device)，包括具有可充气囊(cell)的套子(sleeve)，其连接到从控制装置输送流体的管道。

在US6,494,852B1中公开的气动致动的使用也提供低的动力对重量比，并由此使得装置庞大。此外，气动装置的效率低，因为其在它们的压缩机、阀、蓄电池(accumulator)、管道和囊膨胀中浪费很多能量，而且在每次放气循环时通过将压缩空气排至环境也浪费能量。因此，此装置需要特大型动力单元，并且将提供短的电池受命。使用气动囊还引起患者肢体周围庞大的、不可吸入的覆盖物(garment)。

具有包括活性材料的带或环带的压缩装置用来缠绕在身体部位周围，上述压缩装置在下述专利中示例：US 5,997,465、US 6,123,681、US6，198，204 B1、EP 1，324，403 A1、US 2004/0167375 A1、WO 2004/093763 A1和US 2005/0043657 A1。这些装置通常需要大量的活性材料，因此目前仅适用于高成本应用。在这些文献中显示的一些观点还需要具有不能在大规模制备中实现或不能在多次致动循环中用已知的材料维持的特性的活性材料。

已有技术的每种配置将对活性材料特性设置过量的负担。需要材料来进行对患者的冲击(stroke)和力与广泛不同的几何结构和组织顺应性的极端组合。因此，对于装置，需要过量的材料或非常高性能的材料，从而导致高成本装置以及实际装置中增加的可靠性和安全性问题。

因此，需要一种用于压缩治疗身体部位的改良的装置。

发明概述

本公开内容的一个目的是提供一种用于压缩治疗身体部位的装置，其消除或至少减轻了已有技术的一些或所有缺点。

一个特定的目的是提供一种用于压缩治疗身体部位的装置，其具有改良的动力对重量比。

又一个目的是提供一种用于压缩治疗身体部位的装置，其可以合理的成本制备。

又一个目的是提供一种适用于移动性治疗的装置，其具有长的电池寿命。

又一个目的是提供一种应用压缩治疗的安全和易于使用的装置。

又一个目的是提供一种用于压缩治疗的装置，其可被制备得很紧凑，且其可呈现从身体部位且向外的低高度。

上述目的通过根据所附独立权利要求的装置、系统或方法来全部或部分满足。实施方案在所附从属权利要求中、在下述的描述和在附图中陈述。

根据第一方面，提供了一种用于压缩治疗身体部位的装置。所述装置包括压缩构件和致动单元，压缩构件适合于至少部分地围绕身体部位，致动单元布置成收紧压缩构件，以对身体部位提供压缩力。所述致动单元包括活性材料致动器。“活性材料”被理解为在能量贮存机构之间呈现强耦合的材料(强是相对于在其他常用材料中观察到的耦合)。特别地，就本公开内容而言，术语“活性材料”用来涵盖在电、化学或热和机械能量贮存机构之间(电机械、热机械、电-热-机械或电-化学-机械)呈现强耦合的材料。

此材料已经由研究社团分类。通常，此活性材料被分成下述组：电活性聚合物、电活性陶瓷和晶体以及形状记忆材料。

电活性聚合物(EAP)包括电场激活的材料(E-field activated material)，如铁电体、压电体、电致伸缩体、驻极体、液晶弹性体、麦克斯韦应力激活的弹性体及其复合材料。电活性聚合物还包括电化学激活的导电聚合物、离子型聚合物金属复合材料(IPMC)、碳纳米管和电活性聚合物凝胶。此类型的材料在Bar-Cohen Y.(编辑)：Electroactive Polymer(EAP)Actuators as Artificial Muscles：Reality，Potential，and Challenges，2nd Edition，SPIEPress，Bellingham，2004中描述和表征。

电活性陶瓷和晶体包括压电、电致伸缩和压电陶瓷聚合物复合材料、磁致伸缩材料和单晶材料。此类型的材料在Moulson A.J.，Herbert J.M.：Electroceramics：Materials，Properties，Applications，2nd Edition，John Wiley&Sons，West Sussex，2003中描述和表征。

形状记忆材料包括形状记忆合金和形状记忆聚合物，形状记忆合金可以是温度激活或磁场激活的(H-Field activated)。此类型的材料在OtsukaK，Wayman C.M.：Shape Memory Materials，Cambridge University Press，Cambridge，1999中描述和表征。

应认识到，在快速发展的领域中，新材料不断地被发现和设计。可由此类新材料发展成可能具有特殊性能的新的活性材料致动器，就这点而论，本申请中的实施方案可用这种先进的致动器来实现(并受益于增加的力、功率密度或移动速率)。

通过使用活性材料致动器，提供紧凑的压缩装置是可能的，所述压缩装置可以低成本制备，且可设置有足够的力能力(force capability)。

致动单元可布置成逐步收紧压缩构件。通过逐步收紧压缩构件，利用能进行非常小的移动的致动器是可能的，其重复提供足够的移动。

在所述装置中，夹紧构件(gripping member)可连接至致动器，以进行循环运动，且所述夹紧构件可布置成啮合可动构件(movable member)，而该可动构件连接至压缩构件。循环运动可以是，例如不对称的、椭圆形的、大体上圆形的或大体上往复的。

可动构件可在循环运动的第一部分期间随夹紧构件移动，而在循环运动的第二部分期间相对于夹紧构件移动。因此，在循环运动的第一部分期间，在夹紧构件和可动构件之间可以没有或几乎没有相对运动(滑动)，而在循环运动的第二部分期间，夹紧构件和可动构件之间可以有滑动，或完全脱离。

在循环运动的第一部分期间，夹紧构件与可动构件处于传力啮合(force-transferring engagement)，而在循环运动的第二部分期间，传力啮合被消除或被基本上减少。

本装置可进一步包括用于使可动构件和夹紧构件朝彼此偏置的装置。这样的偏置装置可增加致动单元的力能力，且可采用例如弹簧或其他弹性元件的形式。

夹紧构件可设置有耐磨涂层。此涂层本质上是技术人员已知的。

夹紧构件可设置有增强夹紧的涂层(grip-enhancing coating)。此涂层本质上是技术人员已知的。

致动单元可进一步包括第二致动器和第二夹紧构件。第一夹紧构件和第二夹紧构件可同时或以交替的方式协调和操作。

夹紧构件和第二夹紧构件可布置在可动构件的相对面上。

可选地，或作为补充，夹紧构件和第二夹紧构件可布置在可动构件的相同面上。

循环运动的频率可以在约1至200Hz、约0.2至20kHz或约20kHz至1MHz的范围内。

本装置可进一步包括用于提供可动构件单向运动的调整装置(rectification means)。此调整可通过减少或消除夹紧构件和可动构件之间的滑动来增加力能力。

根据第一原理，致动器可包括平行于可动构件可沿其移动的方向延伸的活性区域，其中可动构件具有面对致动器的大体上平坦或略微弯曲的部分，且其中夹紧构件从致动器向可动构件突出。

该活性区域是提供运动的致动器的部分。

在第一实施方案中，放大装置(amplification means)可借助于活性材料的形态来提供。

致动器可包括至少两个电极组，每个电极组可操作地连接至致动器的活性材料区域，并可单独控制，且其中致动器的活性材料区域可操作地连接至夹紧构件。

该电极组是可控的，以控制可动构件的运动方向。

第一电极组可在第一方向可控地移动可动构件，而其中第二电极组可在相反的第二方向可驱动地移动可动构件。

致动器可具有至少一种有利的共振频率或反共振频率，且其中至少一个电极组可在所述有利的共振频率或反共振频率下驱动。

调整装置可由夹紧构件在循环运动的一部分期间提供，其中夹紧构件可相对于可动构件移动，在第一方向移动一定距离，该距离大于在循环运动的所述部分期间由包括身体部位和压缩构件的系统提供的反作用力能够在相反的第二方向移动可动构件的距离。

在第二实施方案中，调整装置可由包括至少两个夹紧构件的致动单元提供，每个夹紧构件单独可控地进行各自的循环运动。

在这个实施方案中，夹紧构件可布置成以它们各自循环运动之间的延迟驱动，以致在任何时间点，至少一个夹紧构件与可动构件处于传力啮合。

根据第二原理，活性材料可经由放大装置连接至夹紧构件。

放大装置可包括导波构件(wave guiding member)和/或波形整形构件(wave shaping member)、或等同的结构。

活性材料和放大装置可布置成使得应用至活性材料的第一驱动频率提供夹紧构件循环运动的第一方向，而应用至活性材料的不同的第二驱动频率提供夹紧构件循环运动的相反的第二方向。

调整装置可由夹紧构件在循环运动的部分期间提供，其中夹紧构件可相对于可动构件移动，在第一方向移动一定距离，所述距离大于通过在循环运动的所述部分期间由包括身体部位和压缩构件的系统提供的反作用力能够在相反的第二方向移动可动构件的距离。

在第三实施方案中，放大装置可包括共振喇叭(resonant horn)，其连接至夹紧构件和致动单元的外壳或框架。

致动器可设置在共振喇叭的外边缘。例如致动器可设置在共振喇叭的结点处。

共振喇叭可具有朝夹紧构件逐渐变细的截面。

在第四实施方案中，放大装置可包括从致动器向夹紧构件延伸的翼(fin)或臂。

至少两个翼可从致动器向相应的夹紧构件延伸。

根据第三原理，可动构件可设置有用于与夹紧构件可靠联锁(positiveinterlocking)的装置。此可靠联锁可提供所述调整装置。

用于可靠联锁的装置可包括在与可动构件运动方向平行的方向延伸的棘轮结构(ratchet structure)。

用于可靠联锁的装置可包括至少两个平行的棘轮结构。

在第五实施方案中，该棘轮结构可包括多个连续布置的齿，每个齿具有适合于与夹紧构件相互作用的至少一个锁定表面。

两个相邻的锁定表面可由小于致动器的最大冲击的距离间隔开。

致动器可包括第一活性区域和第二活性区域，第一活性区域布置成在与可动构件预期的运动方向平行的方向移动夹紧构件，第二活性区域布置成在离开可动构件的方向移动夹紧构件。

第一活性区域可布置成在与可动构件预期的运动方向平行的方向以第一速度移动夹紧构件，并在大体上相反的第二方向以更高的第二速度移动。

第二速度可适合于足以在预期的运动方向移动可动构件，而不管来自压缩的身体部位的反作用力。

夹紧构件和可动构件可在所述第一和第二移动期间朝彼此偏置。

在第六实施方案中，包括相应的钩的相应的夹紧构件可布置成与相应的棘轮结构相互作用。

夹紧构件可布置成在它们各自循环运动之间延迟驱动，以致在任何时间点，至少一个夹紧构件与其相关的棘轮结构处于传力啮合。

根据第四原理，可动构件可包括大体平行于其预期的运动方向延伸的导向构件(guide member)，由此夹紧构件包括第一和第二纵向间隔开的紧固构件(clamp member)，所述紧固构件是可控的，用于与导向构件的可释放啮合，由此夹紧构件进一步包括在所述紧固构件之间延伸的纵向移动构件，因此纵向移动构件可在与导向构件平行的方向可控地伸展和收缩。

紧固构件和纵向移动构件可单独控制。

紧固构件和纵向移动构件可在下述状态中驱动：

a)锁定状态，由此两个紧固构件都相对于导向构件处于传力状态，

b)第一移动状态，由此第一紧固构件相对于导向构件处于传力状态，其中第二紧固构件可相对于间隔的壁移动，且其中纵向移动构件被伸展或收缩，以及

c)第二移动状态，由此第二紧固构件相对于导向构件处于传力状态，其中第一紧固构件可相对于导向构件移动，且其中纵向移动构件被伸展或收缩。

根据第五原理，致动器可布置成使夹紧构件进行往复运动，且在与可动构件预期的移动方向大体上平行的平面上具有部件，由此所述调整装置被设置用来：在所述往复运动的第一部分期间提供夹紧构件和可动构件之间的高摩擦，其中夹紧构件在所述平面的第一方向移动，以及在所述往复运动的第二部分期间提供夹紧构件和可动构件之间的低摩擦，其中夹紧构件在相反的第二方向移动。

调整装置可设置在夹紧构件和可动构件之间。

调整装置可设置在可动构件和基座构件(base member)之间，而致动器固定地安装至所述基座构件。

调整装置可包括倾斜的微丝(micro-filament)。

调整装置进一步包括布置成与所述倾斜的微丝相互作用的棘轮结构。

本装置可任选地包括用于至少部分地脱离所述调整装置的装置，以便允许夹紧构件和可动构件之间在所述第一方向和第二方向上相对运动。

根据第六原理，致动单元可布置成控制在身体部位和压缩构件或接连至压缩构件的连接构件之间的径向距离。

致动单元可包括安装基座，该安装基座在压缩构件或连接构件的两个沿圆周间隔开的部分之间延伸，且其中可控制弯曲的致动器元件设置成控制安装基座和压缩构件或连接至压缩构件的连接构件之间的径向距离。

棘轮机构可设置在安装基座上，用于与致动器元件的边缘相互作用。

致动器元件的相对边缘可啮合相应的棘轮结构，且致动器元件的中心部分可啮合压缩构件或连接构件。

在一个实施方案中，可动构件可与压缩构件相结合。

在一个实施方案中，可动构件可与压缩构件一起以单件形成。

在一个实施方案中，可动构件可固定地连接至压缩构件。

在另一个实施方案中，可动构件可通过连接构件连接至压缩构件。

在另一个实施方案中，可动构件可释放地连接至压缩构件。

根据第七原理，可动构件可包括可旋转部分，该可旋转部分可旋转地布置在大体上中心的轴线周围，且其中夹紧构件布置成作用在所述可旋转部分的表面上。

夹紧构件可布置成在离中心的轴线一定距离处啮合可旋转部分的表面，其中一轴可围绕所述中心的轴线旋转，并连接至可旋转部分，且其中压缩构件或连接至压缩构件的连接构件可缠绕在轴上。

单个压缩构件或连接构件可缠绕在轴上。

两个或更多个压缩构件或连接构件可缠绕在轴上，且以基本上不同的方向从中心的轴线延伸。

可旋转部分和轴构件的有效直径可以是不同的。

至少两个可旋转部分可连接至轴，且相应的致动器可布置成与所述可旋转部分互相作用。

可旋转部分可大体上布置在轴的相应末端部分。

放大装置借助于活性材料的形态来提供。

致动器可包括至少两个电极组，每个电极组可操作地连接至致动器的活性材料区域，并可单独控制，且致动器的活性材料区域可操作地连接至夹紧构件。

第一电极组在第一方向可控地移动可动构件，而第二电极组可以在相反的第二方向可驱动地移动可动构件。

致动器可具有至少一种有利的共振频率或反共振频率，且至少一个电极组可在所述有利的共振频率或反共振频率下驱动。

致动单元可包括可单独驱动的两个致动器。

致动器可在不同的相位下驱动。

至少一个致动器可相对于可动构件成锐角布置。

至少一个致动器可具有至少一个有利的共振频率或反共振频率，且至少一个致动器的电极组可在所述有利的共振频率或反共振频率下驱动。

根据第八原理，致动器可包括电动机，该电动机选自由喇叭励磁型电动机(horn excitation type motor)、驻波型旋转电动机、移位行波电动机(displaced traveling wave motor)和超声电动机组成的组，所述电动机可操作地连接至轴，其中压缩构件或连接至压缩构件的连接构件可缠绕在轴上。此电动机可以是旋转电动机。

所述电动机可经由电力传输机构(power transmission mechanism)连接至轴。

两个或更多个压缩构件或连接构件可缠绕在轴上，且在基本上不同的方向从轴延伸。

电动机的可旋转输出部分可以与轴共轴。

压缩构件可主要地由一种或多种惰性材料(passive material)形成。

但是，此惰性材料可以是，例如弹性的、可压缩的、刚性的或柔性的。

至少一个致动单元可布置在与身体部位平行的方向，而压缩构件可在大体上垂直的方向从所述至少一个致动单元延伸。

致动单元可布置成收紧在不同方向延伸的两个压缩构件，或至少部分地围绕身体部位的单个压缩构件的两端。

至少两个致动单元可被平行布置，每个致动单元布置成收紧至少一个压缩构件。

致动单元可布置成通过在相反的方向牵拉压缩构件来收紧压缩构件。

根据第二方面，提供了用于压缩治疗身体部位的装置，所述装置包括致动单元，其适合于至少部分地围绕身体部位，致动单元布置成对身体部位提供逐步压缩力(stepwise compressive force)，致动单元包括活性材料致动器，即在电或电化学激励下改变其几何结构特性的材料。

活性材料致动器可在圆周方向伸展和收缩。

活性材料可具有高于收缩速度的伸展速度。

致动单元可包括第一部分和第二部分，其可在大致圆周方向上相对于彼此移动，第一部分设置有棘轮结构，而第二部分设置有夹紧构件。

致动单元可包括两个夹紧构件，每个夹紧构件与棘轮结构或相应的棘轮结构的相互作用是可单独控制的。

夹紧构件可布置成在它们各自循环运动之间延迟驱动，以致在任何时间点，至少一个夹紧构件与其相关的棘轮结构处于传力啮合。

夹紧构件可布置在第二部分的最外边缘。

棘轮结构和夹紧构件可朝彼此偏置。

夹紧构件可包括控制可弯曲元件的第二致动器，该第二致动器布置成啮合所述棘轮结构，以保持对身体部位的压缩力。

致动器和可弯曲元件可形成双层结构。

可弯曲元件可布置成大体上围绕第二部分的外边缘。

可弯曲元件可与活性材料致动器一起以单件形成。

可弯曲元件的设计成接触棘轮结构的那一部分可设置有增强夹紧的涂层和/或耐磨涂层。

本装置可依尺寸制定并适合于形成围绕身体部位的套子。

本装置可被形成为具有相对的边缘部分的板，所述板设置有接连装置，用于将所述边缘部分互相连接，以形成所述套子。

致动单元和压缩构件(假如有)可形成活性层，本装置可包括以下中的至少一种：传感器层，其布置在活性层和身体部位之间；内层，其布置在传感器层或活性层和身体部位之间；和外层，其布置在活性层的外面。

内层和传感器层可被结合，以形成易处理层(disposable layer)。

此易处理层可包括用于与活性层机械和/或电连接的装置。

此易处理层可包括用于将信号从易处理层传输至活性层或在装置的外部的控制单元的装置。

根据第三方面，提供了包括在上文描述的装置和一控制单元的系统，控制单元连接至该装置，并布置成对装置提供控制信号。

在这个系统中，装置可以包括含有至少一个传感器元件的传感器层，其中控制单元布置成从传感器接收反馈信号。

控制单元可至少部分地与装置结合。

根据第四方面，提供了如上所述用于压缩治疗身体部位的装置的用途，其用于治疗和/或预防选自由下述组成的组的病症：深静脉血栓(DVT)、血管疾病、循环系统疾病、水肿、心脏疾病、淋巴水肿和栓塞。

根据第五方面，提供了如上所述用于压缩治疗身体部位的装置的用途，其用于预防或抵消遭受G力的人的身体部位的淤血。

根据第六方面，提供了如上所述用于压缩治疗身体部位的装置的用途，其用于应力治疗、按摩治疗、血压检测、或作为用于修复术的适宜的调节机构。

根据第七方面，提供了如上所述用于压缩治疗身体部位的装置的非治疗用途。

根据第八方面，提供了如上所述用于压缩治疗身体部位的装置的用途，其用于非医疗目的。此非医疗目的的例子包括整形治疗，如蜂窝脂肪减少(cellulite reduction)和乳房增大(breast stiffening)。非医疗治疗的其他例子可包括用于放松目的的按摩治疗。

根据第九方面，提供了用于操作压缩治疗身体部位的装置的方法，所述方法包括：收紧围绕身体部位的构件，以对身体部位提供压缩力，以及控制所述装置的致动单元，以逐步提供所述压缩力，所述致动单元连接至所述构件，且包括活性材料致动器。

附图简述

图1a-1d示意性展示了设置有压缩装置的身体部位。

图2是根据一实施方案的压缩装置的一些部件的示意性分解透视图。

图3是根据第一实施方案的致动单元的示意性截面图。

图4是设置有压缩装置的身体部位的示意性截面图。

图5a-5c示意性展示了根据第二实施方案的致动单元。

图6a和6b示意性展示了根据第三实施方案的致动单元的部分。

图7a-7c示意性展示了根据第四实施方案的致动单元。

图8a-8b示意性展示了根据第五实施方案的致动单元。

图9示意性展示了根据第六实施方案的致动装置的部分。

图10a-10d示意性展示了根据第七实施方案的致动单元。

图11示意性展示了根据第八实施方案的致动单元。

图12示意性展示了用于图11致动单元的驱动信号。

图13a-13c示意性展示了根据第九实施方案的致动单元。

图14a-14g示意性展示了根据第十实施方案的致动单元。

图15a-15b示意性展示了根据第十一实施方案的致动单元。

图16示意性展示了根据第十二实施方案的致动单元。

图17示意性展示了根据第十三实施方案的致动单元。

图18示意性展示了根据第十四实施方案的致动单元。

图19a-19b示意性展示了根据第十四实施方案的形式的致动单元的部分。

图20a-20b示意性展示了根据第十四实施方案的另一形式的致动单元的部分。

图21是示意性展示了压缩装置的部件的框图。

图22是示意性展示了根据另一实施方案的压缩装置的部件的框图。

图23是示意性展示了根据又一实施方案的压缩装置的部件的框图。

图24a-24b示意性展示了根据第一实施方案的夹紧构件设计。

图25a-25b示意性展示了根据第二实施方案的夹紧构件设计。

图26a-26e示意性展示了根据第三实施方案的夹紧构件和/或可动构件的设计。

图27a-271示意性展示了夹紧构件和/或可动构件的进一步设计。

图28a-28f示意性展示了夹紧构件和/或可动构件的进一步设计。

实施方式的描述

图1a-1d示意性展示了布置在相应的身体部位2周围的压缩装置1。示例的身体部位仅是示例性的。应理解，压缩装置可形成为适合任何期望的身体部位，如脚、小腿、大腿、前臂、上臂、躯干、腹部等。每个压缩装置1包括致动单元10，该致动单元10可具有连接器12，以用于连接到例如外部电源(未显示)、控制器(未显示)或监控装置(未显示)。还显示了压缩装置2的外部结构13。此外，压缩装置1可具有可缠绕在身体部位周围的板的形式，由此板边缘部分通过连接装置11互相连接，连接装置11可具有钩和环装置(hook-and-loop device)(如

、拉链、按钮、绳、粘合带等的形式。作为另一个选择，压缩装置可以形成套穿套子(pull-onsleeve)，即没有任何连接装置的套子。

在图1a-1b示例的实施方案中，设置了单个致动单元10，而在图1c-1d示例的实施方案中，平行地设置了两个致动单元10，而电子零件(electronicsection)17可布置在致动器单元10之间。

图2是根据一实施方案的压缩装置的一些部件的示意性分解透视图。在图2中示例的实施方案中，压缩装置包括外层13和内层16。为了清楚，电子、电池、电缆、再充电单元等未在图2中示出。

在外层13和内层16之间，可布置有包含一个或多个致动单元10的致动器层14，且根据具体情况，可以是一个或多个压缩构件20。

所述致动单元和压缩构件可根据下述的任何实施方案来设计。还可以提供这些实施方案的组合。

在图2中示例的实施方案中，三个致动单元10布置在任选的柔性基座21上，基座21随身体部位2(图1)平行延伸。当压缩构件在使用时，压缩构件20a、20b从致动器10延伸，以便至少部分围绕身体部位2(图1)。

此外，任选的传感器层15可设置在致动器层14和身体部位2之间。传感器层可包括一个或多个传感器或传感器阵列30，其可用于测量例如在治疗中需要的压力(如表面压力或血压)、温度、流量(如血液流量)。

传感器层的传感器或各传感器可连接到控制单元，以在压缩装置的使用期间提供反馈。

外层13可以选择成使得压缩装置2提供有吸引力的外型，且保护压缩装置以抵抗外部环境，如流体、灰尘、皮屑等。

外层还可设置有用户界面，例如包括一个或多个输入装置，如按钮等，和/或一个或多个输出装置，如显示器、指示灯等。

内层16可以选择成使得能提供致动器层和身体部位2之间的平稳过渡。内层16还可选择成使得能保护压缩装置以抵抗流体、灰尘、皮屑等。内层还可选择成以便吸收渗出物。提供内层作为例如一次性袜或吸收材料是可能的。

应认识到，所述内层可包括若干层，每层执行不同的功能，且其中一些层是一次性的和/或可替代的。

同时，一个或多个层可互相结合在一起。例如，内层可与传感器层结合在一起，外层可与致动器层结合在一起，而传感器可结合在，例如压缩构件的内部，即与致动器层结合在一起。作为另一个选择，致动器层和内层、以及任选地还有传感器层可以结合在一起，作为又一个选择，所有层都可任选地与致动单元结合在一起，形成可拆卸的且可重复使用的部分。

致动单元10包括在上文中定义的活性材料致动器。活性材料的例子包括如压电陶瓷、电致伸缩陶瓷、磁致伸缩体、磁场激活的记忆合金和铁电体聚合物(如压电体、电致伸缩体、麦克斯韦应力和复合材料)的材料。

活性材料更多的例子包括导电聚合物、碳纳米管、IPMC和温度激活的记忆合金。

活性材料更多的例子还包括凝胶、记忆聚合物(温度激活或pH激活)。

致动单元可布置成逐步收紧压缩构件，使得期望的压缩冲击(compression stroke)通过执行至少两个、优选大量的移动循环或步长的致动器而产生。

例如，压电陶瓷、电致伸缩陶瓷和磁致伸缩体可使用数万至数十万个循环或步长，用于产生期望的压缩冲击。

记忆合金、导电聚合物、IPMC和一些铁电聚合物可使用数百至数千个循环或步长，用于产生期望的压缩冲击。

一些铁电聚合物和一些导电聚合物可使用几十至几百个循环或步长，用于产生期望的压缩冲击。

通常，由于两个循环或步长之间的压力差可忽略，所以大量步长可期望用于简化任何现有的反馈机构。

此外，考虑到致动器的循环行为，为了提供将压缩构件20收紧在身体部位周围的运动，可能需要调整装置，或相反，压缩构件可仅以与致动器操作频率相应的频率且以非常低的实际上无效的幅度来回移动，以用于压缩下面的身体部位。

在一些实施方案中，调整装置可借助于执行非对称或椭圆运动的致动器来提供。例如，非对称运动可由致动器形态(actuator morphology)来提供，并且可由弯曲机(bender)、叠层(stack)、钹(cymbal)、多自由度致动器来提供。任选地，两个或更多个致动器可以相位滞后并行操作，以产生移动，在这种情况下，致动器还可以是对称的。

调整装置还可通过以共振或反共振振动模式驱动活性材料来提供，例如使用多重电极、非对称形状的致动器、偶合模式、行波或甚至多重致动器。

界面连接机构(interfacing mechanism)可设置在致动器和夹紧构件之间，执行非对称或椭圆形移动。使用方式可由界面连接机构的共振或反共振模式组成，例如通过给予它适合的形状。界面连接机构还可用于提供移动的放大。

还可以使用多重致动器以相位滞后并行操作。

又一个选择是在夹紧构件或可动构件上提供微尺度或中尺度棘轮。还可以提供用于前进或后退移动的主致动器和用于控制夹紧构件与可动构件之间相互作用的第二致动器。

进一步认识到，使用“跳变(hopping)”致动器可能需要比身体和压缩构件的动态特征更高的跳变频率，以致当几乎没有力或没有力被转移时，在致动器循环的部分期间，压缩构件不会相对于致动单元无意地移动(滑动)。

同时，如果需要无声操作(silent operation)，则跳变频率应高于20kHz。

低频跳变可与惰性锁定装置相组合，以防止滑动。

“双重紧固”可通过两个或更多个致动器的协同操作来提供，其中至少一个致动器在任何给定的时间保持住可动构件。

此处所公开的实施方案都在关闭电源时通过摩擦啮合或通过可靠联锁提供自身锁定，即当应用电源时它们移动，而没有电能应用时保持可动构件。因此，致动器在移动的周期期间仅消耗电能。

压缩构件通常可以是薄的、任选可伸缩(breathable)的带子或带，其是柔性的和/或可弯曲的，足以适合身体部位的形状。任选地，压缩构件可以是有弹力的。

特别是在身体部位的一侧只有一个致动单元的时候，压缩构件20可包括两层，一层因为致动单元的作用而移动，而另一层相对于身体部位基本上静止。优选地，层之间的摩擦应是低的，以便不会将剪切力传递到身体部位。可选地，压缩构件相对于内层16可呈现低的摩擦。

任选地，压缩构件可成形为匹配身体部位的轮廓。

连接装置11可设置在压缩构件20上，或连接到压缩构件20。

压缩构件20可以按不同尺寸或长度来设置，且可以是可更换的，以适合不同尺寸的身体部位。

同时，可以选择压缩构件20的刚度，以适合预期的应用：更大的刚度用于DVT预防和其他高速或脉冲型压缩治疗，而较小的刚度用于更多的假稳态压缩治疗，如VLU或淋巴水肿。

压缩构件20与内层16和/或外层13以及任选的传感器层15一起可由低成本材料制成，并且为了无菌的理由或为了寿命/性能的折衷，可结合到一次性包装中。

现在将描述涉及致动单元10的不同实施方案。

大多数下面的实施方案用于电场激活的材料(即铁电体)，但可使用其他类型的活性材料来提供。例如，电化学激活的聚合物形式需要电解质和反电极，以确保在数个循环上的可靠操作。温度激活的记忆材料需要热源(电阻或流体/空气输送系统)和冷却装置，如热沉、流体/输送装置或珀耳帖装置(Peltier device)。

由于材料的伸展/收缩特征，本装置可能具有细微差异。例如，当被激发时，聚合物和陶瓷经常沿主轴线伸展，同时沿另一个轴线收缩，而记忆合金可制成收缩。根据电压、电流、操作频率和波形，驱动信号可以不同。一些材料如记忆合金，可能需要偏置弹簧来使它们回到原始构型。此弹簧可作为偏置弹簧直接应用至致动器或两个致动器，如实施例中所示的。

在一些公开的实施方案中，致动器可直接牵拉压缩构件。但是，这并非必要，且有时甚至不太理想。替代地，可设置连接构件，其可以连接或可连接至压缩构件，同时连接构件的另一部分与致动器相互作用。这可能有希望防止渗出物进入致动器接触的区域。同时，可能希望使用连接构件来转换致动器和压缩构件之间的能量，以更好地匹配身体和致动器动力学，以提高寿命或使致动器和其连接构件能够再使用，同时压缩构件可为易处理的。

在所有的实施方案中，可提供机械“熔断件(fuse)”来保护用户和/或致动器以免过量的力。这些熔断件的例子可以是钩和环型紧固件，具有设计的断裂强度的构造，通常使用的紧固件如纽扣或快速释放揿钮、或其应力应变行为为平稳态的上等弹性/塑性织物/材料。上述结构和材料对医疗压缩领域的技术人员是已知的。

可选地，可通过设计夹紧构件和可动构件来提供机械熔断件，以便当施加在可动构件的压缩构件上的力超过夹紧构件和可动构件之间的摩擦力时滑动。

图3是根据第一实施方案的致动单元100的示意性截面图，其可以如图1a-1d、2和4所示布置。作为非限定性实施例，该实施方案可使用共振的活性材料多重电极弯曲机来提供。在此装置中，调整可通过摩擦界面来实现。致动单元100可沿压缩装置1的全部或部分在与该部分垂直的方向延伸。

致动单元100包括外壳107a、107b，其中外壳的第一部分107a保持住柔性底物(flexible substrate)102，致动器101布置在底物102上。致动器具有从致动器向外壳的第二部分107b突出的夹紧构件106。外壳的第二部分保持住偏置弹簧103。

可与压缩构件相结合或连接到压缩构件的可动构件120被夹紧在偏置弹簧103和夹紧构件106之间。柔性底物102可布置成提供夹紧构件106朝可动构件120的附加的偏置。

致动器101可设置为共振活性材料，具有嵌入式放大(built-inamplification)，而不是分开的放大机构。通过使用两个电极组104、105，致动器101且由此夹紧构件106可以按本身已知的方式被给予二维移动，如通过参考数码R1和R2所示。电极之间的相位可用于控制夹紧构件运动的方向(R1或R2)和速度。同时，如果两个电极组104、105都被驱动，功率密度将比它们被单独激励时高。

关于如何提供致动器的细节可在US6,765,335B2、US2002/0074901A1和US6,870,304中发现，其全部内容在此以引用方式并入本文。

该实施方案的力能力主要通过偏置弹簧、平面弯曲机运动的外部可达到的幅度以及可动构件120与致动器101的当量弹性决定。同时，通过提供活性材料的支撑、更好的声音质量和更高的疲劳强度，高强度的柔性底物102的供应增加力能力，从而允许夹紧构件和可动构件之间更大的偏置力，而不损害活性材料。这也允许使共振操作的振动波成形。

因此，可动构件120的移动方向(D1或D2)通过夹紧构件106的移动(R1或R2)来控制。

图4是设置有压缩装置的身体部位2的示意性截面图。出于示例的目的，此压缩装置包括四个致动单元100a、100b、200、300、400、500、600、700、800、1000、1300、200’、900、1100和1200，其可以任意选自在本公开内容中描述的致动单元。

第一致动单元装置设置在图4的上部，该装置包括两个单方向致动单元100a、100b、200、300、400、500、600、700、800、1000、1300，其被设置在柔性基座21上，且连接至相应的可动构件，所述可动构件可与压缩构件20结合或连接。致动单元100a、100b各自在D1方向牵拉相应的压缩构件20，以收紧压缩构件。

第二致动单元装置设置在图4的左下部分，该装置包括两向致动单元200’、900、1100，即设置成同时牵拉两个压缩构件20的致动单元。该致动单元也可以被安装在柔性基座21上。

第三致动单元装置设置在图4的右下部分，该装置包括径向伸展的致动单元1200，其通过在径向方向DR伸展的牵拉可以牵拉一个或两个压缩构件20。

该致动单元也可以被安装在柔性基座1221上。

此外，在图4中显示有连接装置11，其可用于连接压缩装置的两个边缘，以便形成套子，同时也调整压缩装置的尺寸。

应认识到，可根据需要在压缩装置中设置一个或多个致动单元装置。

图5a-5c示意性展示了根据第二实施方案的致动单元200，其中电力传输机构208设置在夹紧构件206和轴209之间，压缩构件220或连接至压缩构件220的连接构件缠绕在轴上。图5a-5c的致动器可使用共振活性材料，如压电陶瓷体，例如以在适合的共振或反共振频率下驱动的多重电极叠层或散装材料的形式。图5a示例了致动单元200的一半，其可关于对称线L对称。致动器201与电极组204、205和偏置弹簧203可一起设置在外壳207中，这与图3的实施方案类似。

但是，代替夹紧构件206直接作用于压缩构件220，夹紧构件206作用于轮208或盘状结构的接触表面210。因而，轮208形成可动构件。接触表面210可设置在轮的外径处，由此具有更小直径的轴209可固定地连接至轮208，并可与轮208一起围绕公共轴线旋转。因而，接触表面210和轴之间的比率将构成电力传输机构的齿轮比率。

图5b示例了单向致动单元200，而图5c示例了牵拉两个压缩构件220a、220b的双向致动单元200’。

轮208或至少接触表面210可由耐磨材料如陶瓷或金属制成。

致动单元200、200’可设置有单个致动器或双重致动器，其在位于轴209的不同末端的轮上运转。电极组之间的相位可用于确定运动方向和速度。

可使用除轴之外的其他传输机构。

作为实施例，图5a-5c的致动器还可设计成与图3的致动器相似，参考US6,765,335B2、US2002/0074901A1或US6,870,304，其全部内容在此特此以引用方式并入本文。

图6a和6b示意性展示了根据第三实施方案的致动单元300的部分，其的致动器可通过利用共振喇叭或致动器的多重振动模式或耦合振动模式的共振运动放大机构来提供。

在图6a和6b中，为了清楚，外壳已被省去。一对致动器301a、301b已经与相应的固定点311一起布置到致动单元300的外壳或框架，且连接至放大结构312，放大结构312可以是，例如微模压的金属喇叭或低声损耗聚合物。所述喇叭可具有到致动单元300的外壳或框架的一个或多个另外的固定点。

此外，放大结构312可设置有与可动构件320互相作用的夹紧构件306，所述可动构件可以是压缩构件或连接至其的连接构件。偏置弹簧303可布置在固定点313和可动构件320之间，例如以提供夹紧构件306和可动构件320之间的摩擦力。

夹紧构件306和/或可动构件320可设置有耐磨涂层，如铬、陶瓷或设计的聚合物涂层。夹紧构件306和/或可动构件320还可设置有增强摩擦的涂层或表面结构。致动器301a、301b可在预定的频率下被驱动，以导致放大结构312提供夹紧构件306的前进或后退移动(R1、R2)和可动构件320相应的前进(收紧)R1或后退(释放)D2移动。

为能够实现较高的力，致动器应放置在共振喇叭312的侧结点上，如图6a中示例的。同时，通过提供朝可动构件的夹紧构件力矢量(所述力矢量相对于可动构件是倾斜的)和具有与预期的运动方向D1平行和垂直的部件，夹紧构件移动的不对称性增强力能力。

其他的力能力可由提供双重致动器来提供，每个致动器在可动构件320的相应面上。

布置放大结构312以致夹紧构件306作用于传输机构也是可能的，如关于图5a-5c、图9和图17所述。此传输机构可进一步增加力能力。

该构型适当的激发频率高度取决于共振喇叭结构的形成。夹紧构件的侧向和横向移动可确定为频率的函数。这些函数又可以通过共振喇叭的形状、固定点、致动器输入和机械特性来确定。特别是，喇叭形状可对可实现的放大水平有主要影响。由于喇叭形状颈缩到夹紧构件，所以材料内的振动幅度将相应于增加。因此，最大振动幅度可在夹紧构件处实现，且所得的力输出可达最大。通常，需要计算机模拟来优化用于具体设计的参数。

在图6a-6b中示例的喇叭并不是生产就绪的实施方案，并由此可能需要在下述方面的最佳化：朝夹紧构件的倾斜曲率(camber)、喇叭的每个腿的角度、致动器和固定点的定位、固定点处的材料选择(连接方法)、需要的夹紧构件尺寸和使波道最大的模具轮廓的一般方程、以及制造公差的充分考虑。

优选的用于图6a-6b实施方案的致动器包括电场激活的聚合物材料、陶瓷/晶体材料、磁致伸缩材料或磁场激活的记忆材料。

示例的致动器的移动方向DA仅仅是一个选择，且可能也需要上文描述的最佳化。

图7a-7c示意性展示了根据第四实施方案的致动单元400，其可设置成与关于图6a和6b描述的致动器类似的致动器。

在该实施方案中，致动装置400包括外壳407和一个或多个致动器401，致动器401在基本上与可动构件406移动的平面平行的平面延伸。多个夹紧构件406从面对可动构件420的致动器表面突出，由此相应的放大结构412设置在每个夹紧构件406和致动器之间。致动器可布置在可动构件420的一侧或两侧，如图4b和4c中示例。

致动器可以通过偏置弹簧403朝可动构件420偏置，且电极404、405和414可设置成与在图3和图5a-5c公开的类似。

参考图7c，例如通过放大结构的弯曲移动，放大结构412可设计成给夹紧构件406提供第一移动分量B1。此外，例如通过放大结构412的延伸移动，放大结构412可设计成给夹紧构件提供第二移动分量E1。

通过控制应用至电极404、405的驱动频率和/或相位，可动构件420的前进(R1、D1)或后退(R2、D2)移动可通过组合不同相位B1和D1的振动运动来提供，其中B1和E1之间的相移以及B1和E1的幅度是频率的函数。这些函数可通过共振喇叭的形状、固定点和机械特性来测定。

为实现图7a-7c实施方案的较高的力，夹紧构件406的数目应被最大化。事实上，制造公差可以限制以商业上可行的成本提供的夹紧构件的数目。

图6a-6b和7a-7c中示例的构型使非常薄的致动器能够被设置，同时保持强的力能力时，因为它们允许尽以低型设计来布置可能多的活性材料。例如，图6a-6b和7a-7c中示例的致动器可被制成如3-6mm一样薄，同时在与身体部位平行的方向制成30-40mm长。例如在US6,870,304中的致动器构型不能实现这点，因为其中的振动源总是以横向方式被配置到推动机构。因而，US6,870,304的致动器需要如此处关于图5a-5c描述的传输机构。

图8a-8b示意性展示了根据第五实施方案的致动单元500。在该实施方案中，致动单元500包括外壳507，在所述外壳中布置有共振行波旋转电动机、驻波旋转电动机、移位行波电动机、普通旋转的超声电动机或类似电动机501。此电动机是技术人员已知的。电动机501的输出轴线(未显示)经由传输机构518连接至布置在轴支架515a、515b之间的轴509。轴可布置成类同于图5a-5c。

图8a和8b的传输机构包括与电动机的输出轴线接触的第一齿轮和与第一齿轮以角度接触且连接至轴509的第二齿轮。尽管齿轮是一种选择，但是摩擦轮可以是用于传输机构的另一种选择。

根据电动机501的旋转方向(R1或R2)，压缩构件520可缠绕在轴上(D1)或从轴松开(D2)。电动机的旋转方向和速度可通过受激转子零件(excitedrotor section)之间的相位(即行波速度)来控制。

假如可以提供足够高的转矩，结合图8a-8b提到的电动机还可直接安装在轴轴线上。

对于超声电动机的更多描述，参见Toshiiku，S.，Kenjo T.：An Introduction to Ultrasonic Motors，Clarendon Press，Oxford，1993。

图9示意性展示了根据第六实施方案的致动单元600。在该实施方案中，其与关于图5a-5c描述的实施方案类似，一对分开的致动器601a、601b以倾斜的角度，优选锐角布置到轮608，每个致动器用于相应的方向。轮608依次连接至轴609，压缩构件620或连接至压缩构件620的连接构件可缠绕在轴609上。因此，通过激活第一致动器601a，夹紧构件606将在由参考数码R1所示的方向移动，由此压缩构件620将在由参考数码D1所示的方向移动。相反地，通过驱动第二致动器601b，夹紧构件606将在相反的方向R2移动，且压缩构件620将在相反的方向D2移动。可选地，致动器可一起在相位差下被驱动，以提供类似的效应。可每个设置有叠层结构或作为散装致动器(bulk actuator)的致动器可在它们相应的第一纵向共振或反共振频率下被驱动。

可以使用弹性支架603相对于外壳607安装致动器601a、601b。

致动器还可以包括多重电极组，以致弯曲和纵向振动的组合可在每个致动器中被建立。这允许由夹紧构件产生的更可控的椭圆移动。

图10a-10d示意性展示了根据第七实施方案的致动单元700。在该实施方案中，致动单元700包括外壳707a、707b，压缩构件720或连接至压缩构件的连接构件可滑动通过或进入所述外壳。压缩构件720可设置有棘轮结构722，其包括至少两个、优选多个锁定表面722a和基本上相应数目的斜面722b。锁定表面722a可以都面对相同的方向，通常是方向D2，在所述方向可以实现锁定效应。

可包括第一和第二致动器部分701a、701b的致动器可布置在压缩构件720的一面或两面上。第一致动器部分701a可具有相对于压缩构件720形成锐角的长形截面，且在激活下可延伸，以便啮合锁定表面722a，由此在由参考数码D1所示的方向上推进压缩构件720。致动器的最外层部分可以形成适合于与棘轮结构722互相作用的夹紧构件706。

致动器701a、701b和压缩构件720可通过偏置弹簧703a、703b朝彼此偏置。

任选的第二致动器部分701b可布置成弯曲致动器，使得夹紧构件706从与棘轮结构722的啮合移开。

图10b-10d示例了在图10a中示例的致动单元700的移动顺序。

在图10b中示例的第一相位中，当与棘轮结构722的锁定表面接触时，优选第一致动器部分701a缓慢地延伸，以便在DA1方向移动棘轮结构722和压缩构件720。

在图10c中示例的第二相位中，以高于第一相位中的延伸速度收缩第一致动器部分701a，以便使锁定表面啮合至第一相位中啮合的锁定表面的右侧。因而，夹紧构件将按箭头DA2指示的移动。通常，该相位的速度必须高于由身体部位和压缩构件建立的系统的第一自然模式。

通常，第二相位的最大步长时间必须小于由压缩构件和身体部位建立的系统的相关的响应时间。对于在与身体部位比较压缩构件相当韧性的部位的应用，身体部位的弹性恢复将决定可允许的最慢步长时间。对于在与身体部位比较压缩构件较柔软的部位的应用，压缩构件的弹性恢复将决定可允许的最慢步长时间。

优选地，该相位的步长时间可以是5％或小于由压缩构件和身体部位建立的系统的恢复时间，以确保适合的压缩动力学和总功效。

重复第一相位和第二相位，以使压缩构件720在D1方向宏观地前进。

在图10d中示例的第三相位中，第二致动器701b被激活，以便导致夹紧构件从棘轮结构722移开，由此允许压缩构件也在D2方向自由移动。因此夹紧构件将按箭头DA3指示的方向移动。第一和第二致动器部分可布置成双层结构，因而可通过第二致动器部分701b的致动实现弯曲移动。第一和第二致动器部分的移动可进行协调，以减少在所述部分上的应力和推进性能。该致动器部分701a和701b协调移动还可以使装置的操作变得平滑，由此延长部件寿命，并减少对外壳的步长振动传递或减少听得到的噪音。

第二相位的快速返回可根据所用的致动器类型以不同的方式来设置。电场激活的材料可以是短路的。导电聚合物可遭受快速反转电压，且温度激活的记忆合金可被快速加热。

棘轮结构722可以是纳米尺度或中等尺度，且被直接模压至压缩构件或连接构件。棘轮结构提供调整和较高的力能力。

根据图10a-10d描述的致动器可以采用比先前描述的更大的步长，通常从约100微米至约1mm或更多。它们还需要更多的活性材料或更大能量密度的材料。尽管此实施方案比先前实施例可能需要更多的活性材料或更大能量密度的材料，以实现类似的功率输出，但是它们在共振驱动方法上具有一些显著的优势，如夹紧构件和连接构件更长的寿命、在夹紧构件处更低的操作应力(允许更高摩擦材料的选择，如聚合物和弹性体)、更安静的操作(可在少于20kHz下被驱动)、更低的制造公差需要、夹紧构件移动的更多控制和由于在夹紧构件和连接构件之间使用强劲的联锁表面的能力而潜在更高的自持力。

如在图10a-10d中描述的一对协同的致动单元可布置成提供协同的步进啮合(stepping engagement)。

图11示意性展示了根据第八实施方案的致动单元800。图12示意性展示了图11致动单元的驱动信号。该实施方案与关于图3描述的用于需要更高牵拉力的应用的实施方案类似。致动单元800包括柔性底物802，该柔性底物802布置在上部外壳807a中，并且装载两个或更多个可单独驱动的致动器801a、801b。夹紧构件806a、806b从相应的致动器向可动构件820突出，所述可动构件可以是压缩构件或连接到压缩构件的连接部分。

偏置弹簧803a、803b可设置在下部外壳807b中，用于使可动构件820向夹紧构件806a、806b偏置。其他偏置可由柔性底物802提供。

在可替代的布置中，偏置弹簧803a、803b可被另一组致动器替换。除可以实现更高的力之外，该操作与具有偏置弹簧的情况类似。在这种情形下，放置于压缩构件820对面的相对的致动器彼此同相地被驱动，使得每对相对的致动器、或相对的夹紧构件将起作用，以夹紧和释放压缩构件820。此外，在这样的替代实施方案中，压缩构件820可在其的面向致动器表面上设置有棘轮样构造。

在该实施方案中，致动器801a、801b可以相位滞后或延迟P驱动，如由图12所示，其标示了信号S_804a、S_805a、S_804b、S_805b对相应致动器801a、801b的相应电极组804a、805a、805a、805b。

通过激活相应致动器801a、801b的第一电极组804a、804b，可提供相对应于参考数码R1的夹紧构件移动，从而导致可动构件820的收紧移动D1。

通过激活相应致动器801a、801b的第二电极组805a、805b，可提供相对应参考数码R2的夹紧构件移动，从而导致可动构件820的释放移动D2。

因此，致动器可被控制，使得在任何时间点，至少一个夹紧构件806a、806b与可动构件820处于传力接触。因而，夹紧构件806a、806b可在可动构件820上“行进”。

夹紧构件806a、806b可以是非对称的、微棱纹的或V形的，如图25a-25b、26a-26e、27a-271或28a-28f所示。同时，可动构件820可设置有与夹紧构件806a、806b的结构互相作用的微棱纹结构。可选地，可依赖静态的摩擦产生静态的自持力。

致动单元本身可以非对称的方式被嵌入，使得牵拉力和返回力定制成压缩应用的需要。压缩应用一般不需要高的返回力，这样，通过在压缩的牵拉相位中利用大多数活性材料，致动单元可使牵拉力最大化，同时使活性材料的量最小化，且仍然保持返回冲击的合理移动(在更低的力水平下)。

高的力能力通过协同的步进移动来获得，因而一个夹紧构件总是接触可动构件。同时，通过提供活性材料的支撑、更好的声音质量和更高的疲劳强度，高强度柔性底物102的供应增加力能力，从而允许夹紧构件和可动构件之间更大的偏置力，而不损害活性材料。这也允许使共振操作的振动波成形。

界面的静态摩擦性质和偏置力的组合还可用作可配置的机械熔断件。如果外部力超过夹紧构件和压缩构件之间的界面可承受的最大力，则它开始滑动。该机械熔断件可用于为用户提供额外的机械安全性水平和/或作为保护致动单元的内部部件的装置。

图13a-13c示意性展示了根据第九实施方案的致动单元900。在该实施方案中，可动构件，即压缩构件920a、920b或连接到压缩构件的连接构件设置有棘轮结构或一连串穿孔922。

夹紧构件906可以采用从基座固定器(base fixture)921延伸的钩的形式，所述钩可通过相应致动器901a、901b弯曲和伸展/收缩。因而，致动器包括弯曲致动器，用于控制夹紧构件在夹紧位置和非夹紧(或重新定位)位置之间；和延伸致动器(extension actuator)，用于提供牵拉运动或重新定位运动。在夹紧构件的外侧部分，形成与棘轮结构或穿孔922相互作用的钩或其他类型的可靠联锁装置。

棘轮结构可在与可动构件的运动方向平行的方向延伸，且可包括至少两个、可能三个或更多个平行的棘轮结构。

夹紧构件可布置成在它们各自的循环运动之间延迟驱动，以致在任何时间点，至少一个夹紧构件与其相关的棘轮结构处于传力啮合。例如，控制夹紧构件的延伸的致动器可在180度相位延迟下驱动，而控制夹紧构件的弯曲的致动器可在90度相位延迟下驱动。优选使用成形的(即非正弦)波形。因而，总是有可动构件的可靠紧固。因此，参考图13c，在致动单元900一侧啮合可动构件920a的一对夹紧构件906可进行由R1和R1’指示的移动，其中R1和R1’可延迟180度，即半个周期。简单地说，在致动单元900另一侧的夹紧构件906可进行类似的移动。在图13c中，后退移动由R2和R2’来指示，其中R2和R2’可延迟180度，即半个周期。

夹紧构件906可布置在外壳907a、907b的内部空间内。用于电化学激活的聚合物致动器的电介质可布置在该空间中。此外，反电极可沿着导向构件907a、907b的内部壁被印录。

应认识到，图13a-13c的致动单元可设置成双侧或单侧，即在一个或两个可动构件920a、920b上操作。

由致动单元900提供的可靠夹紧(positive gripping)能增强力能力。

在这种情况中的替代是，夹紧构件906只是形成在致动器901的最外顶端上面或外面的被动件(passive piece)。从这种意义上讲，它可以是结合至致动器的钩状结构，且它还可以是在致动器的末端从惰性材料穿孔或压制的件。夹紧构件还可以是致动器所制造到上面的柔性底物，且顶端可以是所述底物的模压构件或在制造期间分开地存放在底物上。

图13a-13c的致动单元对聚合物和记忆合金类型活性材料是最可修正的，因为预压缩的缺乏和张力的必要条件否定了陶瓷型活性材料的使用，当遭受拉伸应力时，陶瓷型活性材料可能破裂。压缩构件的棘轮机构通过它们的数目和间隔调节致动器的自然蠕动(creep)。

图14a-14g示意性展示了第十实施方案的致动单元1000。此致动单元包括连接至第一压缩构件的可动构件1020和连接至另一个压缩构件20的导向构件1023，其可在与第一连接构件相反的方向延伸。导向构件可包括通道或其他管状结构，所述通道或其他管状结构具有任意截面，且在与可动构件的预期移动方向大体上平行的方向延伸，因而夹紧构件可在通道或管状结构内移动。

连接至可动构件1020的夹紧构件包括第一和第二纵向间隔开的紧固构件1006a、1006b，所述紧固构件是可控的，用于与导向构件1023可释放地啮合。

在图14a-14g示例的实施方案中，紧固构件1006a、1006b可在移动方向的横向方向单独可控地伸展和收缩，以致紧固构件1006a、1006b可啮合导向构件，例如通道的内壁，以相对于可动构件锁定夹紧构件。

夹紧构件可进一步包括在紧固构件之间延伸的纵向移动构件1006c。纵向移动构件1006c可在与移动方向平行的方向可控地伸展和收缩。

可在结构中包括用于控制紧固构件1006a、1006b和纵向移动构件1006c的缆绳1024。

可选地，导向构件可包括轨道或导轨，因此紧固构件全部或部分地围绕轨道或导轨。

图14a的致动单元1000可通过在紧固构件和导向构件上供应纹理表面提供高的力能力。此纹理化可在制造整个致动器单元中的最后步骤容易地进行。纹理化还可应用于导向构件的面向紧固构件表面。通过总有一个与导向构件保持接触的紧固构件，力能力得到提高。

致动单元1000可按下述操作：

参考图14b，可将第一紧固构件1006a脱离，同时将第二紧固构件1006b啮合。参考图14c，将纵向移动构件1006c伸长。第二紧固构件1006b保持啮合。参考图14d，将第一紧固构件1006a啮合。第二紧固构件1006b保持啮合。参考图14e，将第二紧固构件1006脱离，而将第一紧固构件啮合。参考图14f，纵向移动构件1006c收缩。第一紧固构件1006a保持啮合。参考图14g，紧固构件1006a、1006b都被啮合，由此致动器已经移动距离D，如在图中所示。

使用根据图14a-14g概述的原理，可以在去除电源时提供锁定。可以使用导向构件和紧固构件之间的静态摩擦，或可选地，棘轮结构可设置在导向构件和/或紧固构件上。可以使用聚合物致动器或陶瓷致动器提供该相对静息的布置。

在纵向构件是收缩类型的情况下(在激活期间收缩，而不是如图14b-g中描述的伸展)，则紧固构件的操作顺序与在图14b-g中显示的顺序颠倒。

优选致动器1006a、1006b、1006c被构造成整块。那样，纵向移动构件1006c与第一和第二紧固构件1006a、1006b的电极组可在致动器分层的过程期间被自动地印录。整块还需要在固定点1012处更少的加强，因为制造过程的结果是自动地进行此连接。

图14a-14g的实施方案不是非常适合于不对紧固构件作改变的陶瓷型纵向致动器。这是因为，通常，以纵向模式操作的陶瓷型致动器不能在没有严格的制造公差情况下提供足够的冲击，以脱离导向构件。在陶瓷型致动器的情况下，紧固构件本质上可以是双压电晶片，以产生足够的冲击长度，以便在操作期间脱离导向构件。

作为陶瓷型致动器的替代，单晶致动器可以纵向模式实现足够的冲击，使得紧固构件可以啮合和脱离导向构件。

通常，图14a-14g的方法对聚合物致动器相当可修正的。在电化学激活的聚合物致动器的情况下，致动器1006周围的空间将填充有适合的电解质。反电极可在导向构件的内表面上印录，且穿孔或纵向沟槽可形成在纵向构件上，以便在操作期间有利于离子从电极快速进入聚合物和从聚合物出来，反之亦然。通过计算机模拟和实验验证，使此沟槽的详细设计更好地有利于确定特定设计的最终操作速度、应力和牵拉能力。

紧固致动器1006a和/或1006b的表面或与其对接的通道可被模压成具有如每个图24-28的微形隆起，以便增加它们可应用至外壳轨道的夹紧力。因此，可增加致动器的夹紧力，以超过简单的平滑轨道和紧固表面可行的夹紧力。此棘轮模式的间隔必须小于主致动器部分1006c的最大冲击长度。

图15a-15b示意性展示了根据第十一实施方案的致动单元1100。在该实施方案中，连接至安装带1126的致动器1101可布置成使夹紧构件1106进行往复运动，其在与可动构件1120a、1120b的预期移动方向D1大体上平行的平面中具有部件。可动构件1120a、1120b可被紧固在两个致动器1101之间或致动器1101和安装基座1121之间，如在图15a-15b中示例。

在夹紧构件1106和可动构件1120a、1120b之间，可设置调整装置1125a、1125b，从而在往复运动的第一部分期间提供夹紧构件1106和可动构件1120a、1120b之间的高摩擦，其中夹紧构件在平面的第一方向(DP)移动，并在所述往复运动的第二部分(DS)期间提供在夹紧构件1106和可动构件1120a、1120b之间的低摩擦，其中夹紧构件在相反的第二方向移动。因此，在冲击的第一部分(DP)期间，调整装置使可动构件1120a、1120b跟随夹紧构件1106运动，而在冲击的第二部分期间，调整装置将使可动构件1102a、1120b相对于夹紧构件1106滑动。安装基座和致动器可朝彼此略微地偏置。

此调整装置也可布置在安装基座1121和可动构件之间。

作为调整装置的实施例，可提及倾斜的或非对称的或倾斜的微丝。非限定性例子包括塑料或金属针状丝。还可设置倾斜的凸起或隆起。致动器需要移动多于调整装置的啮合/脱离距离，以确保正向的净移动。

特别是，适合的致动器材料包括铁电体或导电聚合物分类的电活性聚合物、形状记忆合金或压电晶体或陶瓷。压电形式可能需要如图3中示例设置的偏置弹簧。聚合物形式可包括轧制致动器或致动器陈列或多层致动器，且层平行于可动构件。

致动器可以是安装在安装带上的单个致动器。可选地，安装带、安装基座和致动器可以被模压或以其它方式构造在一起。

在夹紧构件和安装基座1121之间紧固可动构件1120a、1120b的偏置力F可以本身已知的方式被应用。

在图15a中示例的致动单元1100可以是单向装置，没有提供控制释放可动构件1120a、1120b的能力。

如图15b中示例的，图15a的致动单元1100可改变为致动单元1100’，其能控制地释放可动构件1120a、1120b。这可通过提供装置1127、1128例如钳子机构来实现，在致动时，钳子机构使调整装置1125a、1125b至少部分地从可动构件1120a、1120b脱离，由此允许在任何方向移动，包括释放移动。此钳子机构可减轻偏置力F和/或作用以便使致动器1101从安装基座1121分离。

允许脱离的另一选择可例如通过折叠机构来允许夹紧构件从可动构件移开。

可选地，调整装置可设置在可动构件1120a、1120b上，而不是在夹紧构件和安装基座1121上。

在另一个选择中，调整装置1125a、1125b的微丝可由活性材料弯曲致动器构造。在激活下，它们可收缩进入夹紧构件1106和柔性基座1121，由此使致动器1101从可动构件1120a、1120b脱离。如果个人需要控制可动构件的后退，活性材料微丝和致动器的运动可协同进行。

此设计的力能力通过调整机构的啮合/脱离距离和致动器的冲击长度以及致动器的力能力的比率来确定。尽管不需要直接的偏置机构，但是用轻的偏置可以获得适合的啮合，此致动器机构的效率可以很高。

此外，调整装置可包括布置成与所述倾斜的微丝互相作用的棘轮结构。此棘轮结构可布置在表面或面对微丝的表面，以通过与微丝互相作用来提供可靠联锁。

图16示意性展示了根据第十二实施方案的致动单元1200，其中所述致动单元1200被布置成控制身体部位2和可动构件(压缩构件1220、或连接至压缩构件的连接构件)之间的径向距离DR(图4)。在该实施方案中，压缩构件围绕身体部位，而致动单元布置在身体部位和压缩构件之间。当激活时，致动单元将压缩构件局部地从身体部位推离，因而有效地收紧了压缩构件。

致动单元可包括安装基座1221，其在可动构件1220的两个沿圆周间隔开的部分之间延伸。可控制弯曲的致动器元件1201可设置成控制安装基座1221和可动构件1220之间沿对称线L的径向距离DR。致动器元件1201的中心部分可靠在可动构件1220的内部，而致动器元件1201的边缘或顶端可与布置在安装基座上或与其结合的棘轮结构1222互相作用。致动器1201可通过弹簧1230补充，弹簧1230可适当地朝收紧位置(P2)或朝释放位置(P1)偏置。还可以在安装基座1221的最外边缘设置弹簧元件1231，此最外面的弹簧元件被布置成提供具有对可动构件1220的径向分量(radial component)的力。此弹簧元件可提高力传输对变形的比率，以进一步提高性能。

图16的致动单元1200可按下述操作。在图16上部所示的松弛位置P1中，致动器元件1201的边缘与棘轮结构1222的最外部分啮合。通过激活致动器元件1221，它与弹簧1230一起弯曲，因而使其中心部分从安装基座1221以径向方向沿着对称线L移开。当弯曲时，致动器元件的边缘沿棘轮结构1222转移，这可预防其向后移动。

转向图16的下部，其显示在其收紧位置P2的致动单元1200，应了解，净收紧效应ΔP被实现。

图16的实施方案可作为跳变致动器(hopping actuator)操作，或两个致动器1201可被平行布置，且可单独控制。此过程还可以被颠倒，用于释放压缩构件。

可选地，为了释放图16的致动单元1200，可以使用反向的跳变移动，或可设置分开的脱离机构。

例如，控制致动单元的后退可通过使用具有多重配置的电极组的致动器来实现。两个电极组的协同激活可以建立在致动器1201和棘轮结构1222之间接触点处的椭圆形移动，移动具有顺时针方向或逆时针方向意义。通常，此实施方案的移动与图10b-d所述用于惰性(跳变)构型的移动类似。

此方法对需要预压缩的活性材料如陶瓷可能是非常有用的。它还可以用于一些聚合物致动器，以将其结合至拉伸状态的柔性底物，以便保持通过此延伸实现的特性增强。一个例子是铁电体聚合物，其中当聚合物链在此预拉伸期间调整时，介电击穿强度显著地增加。

图17示意性展示了根据第十三实施方案的致动单元1300，其是图5a-5c或图9公开的实施方案的可能实践的应用。图17的致动单元1300包括具有用于可动构件1320的一个或两个开口的外壳1307。仅一个可动构件在图17显示，但应认识到，可设置两个或更多个构件。包括相应致动器1301、偏置弹簧1303、电极组1304、1305和夹紧构件1306的致动器布置被显示。致动器1301可通过在安装支架1340的安装点1311来安装。轴1309设置在致动单元1300的中心部分，在具有相应接触表面1310的相应轮1308之间延伸，用于与相应夹紧构件1306互相作用。因此，轮1308形成从夹紧构件1306至轴1309的传输机构1318。

在图17的实施方案中，高的力能力可通过相对于安装支架1340仅被固定在其结点(最小振动的点或线)的致动器的活性材料部分提供，即安装点1311与激发的活性材料部分的结点一致。这提供了最大振动速率，并减小了外壳上的制造公差。同时，安装支架1340可以是柔性带，其可朝轮1308偏置。

图18示意性展示了根据第十四实施方案的致动单元1400。在该实施方案中，每个主致动单元1401a部分地围绕身体部位2。主致动单元1401被布置成通过棘轮结构1422和连接至主致动器1401a的夹紧构件1406之间的互相作用来对身体部位2提供逐步压缩力。图18中示例的实施方案可与关于图11和13a-13c所述类似的方式操作，即具有平行操作的协同的夹紧构件，使得总是有一个啮合棘轮结构的夹紧构件，而另一个夹紧构件相对于棘轮结构移动。

总是有一个啮合棘轮结构的夹紧构件的事实提供高的力能力。

同时，通过将图18-20的装置设置成仅以被动状态牵拉和以主动状态伸展，当它没有电源可用时，装置将自身锁定，因而减少功耗。

主致动器1401a可在圆周方向伸展或收缩，即它在长度上是可变的，且缠绕在身体部位周围。在第一末端或边缘处，主致动器1401a可连接至外壳1407，外壳1407可包含电子和连接器等。在第二末端或边缘处，主致动器1401a啮合棘轮结构1422。

在相应的主致动器1401a和身体部位之间，可以有内层1445，其在一末端或边缘处连接至外壳1407，且在第二末端或边缘处设置有用于连接另一内层的连接装置1411。棘轮结构1422布置在内层1445的第二末端或边缘附近。棘轮结构1422可具有背向主致动器1401a的锁定表面。

具有第二致动器1401b的夹紧构件1406可布置在主致动器1401a的第二末端，其与棘轮结构1422互相作用。夹紧构件1406可连接在主致动器1401a的第二边缘，且向主致动器1401a的第一边缘延伸。此外，夹紧构件可从主致动器1401a向棘轮结构弯曲，例如以形成突出边缘，所述边缘可啮合棘轮结构的锁定表面，以相对于棘轮结构1422锁定主致动器1401a。夹紧构件1406的弯曲可由第二致动器1401b提供，其和夹紧构件1406一起可形成双层结构。

在夹紧构件的外侧，以及连接在主致动器1401a和内层1445外侧的可以是罩结构1442，罩结构1442还可以用作偏置构件，用于使夹紧构件朝棘轮结构1422偏置。

图19a-19b示例了夹紧构件1406的第一设计，其中顶端弹簧1443被布置成围绕主致动器1401a的边缘，可能地增强结构1441设置在边缘和顶端弹簧1443之间。第二致动器1401b可布置在夹紧构件的内侧，以便提供可弯曲的双层结构。

图20a-20b示例了夹紧构件1406的第二设计，其中第二致动器至少部分地设置在主致动器1401a的凹槽中。第二致动器1401b被制成可弯曲的，且其一端连接至凹槽的末端，而其另一端设置有夹紧构件1406。

在图20a、20b的构型中，第二致动器1401b和主致动器1401a都可由一个整件活性材料构造。此整个单元可具有用于主致动器和第二致动器的多重电极模式。对于第二致动器，可以将信号线沿着主致动器的内层传递返回到外壳1407内的基座。夹紧构件1406可包括结合到活性材料的额外部件，且可包括耐磨涂层，或其可以是活性材料本身的延伸，但没有电极，且因而失活。此外，增强区域1441可最简单地是没有电极(即失活)的活性材料。简单的汇流条1444可用于将第二致动器层的内电极连接至第二致动器的信号跟踪，其可穿过或沿主致动器。在这方面，整体结构可以减少装配需要的自动化方式来制造。此外，在此构型中，所有致动器电连接可制备在外壳中，且所有电跟踪可从环境封离。

在具有可收缩而不是伸展的主致动器的构型中，罩结构1442将在失活下使致动器回到原始形状。从这种意义上说，夹紧构件在致动循环的关闭相位期间沿着压缩构件前进，并且压缩水平在致动循环的激活相位期间增加。将在实施方案的记忆合金器具中观察到此致动循环。

此实施方案适用于聚合物和形状记忆材料。特别地，它非常适用于形状记忆材料。原因是形状记忆材料非常坚硬，且可以抵抗周围环境的磨损和撕裂，因为它们不需要可以渗漏的电解质或具有可以被穿透的薄敏感性介电层。同时，实施方案允许形状记忆材料在加热循环期间快速压缩，且在冷却循环期间较慢复位。对于记忆材料，可充分利用脉冲加热，因而实现非常快的压力起始速率(适用于ECP或脉冲DVT应用)，且在给定主致动器的较长长度下，每个致动循环可以实现最大冲击。最终，所述构型可使用低功耗的压力保持，以致在移动期间电源必须只提供至活性材料。这样，在需要显著的高压工作循环的应用中的总装置效率可保持在相对高的水平，甚至对于温度激活的记忆材料或更多的低效聚合物材料。

图18-20b的致动单元1400可按下述操作。

首先，将压缩装置布置在身体部位的周围，且通过扣件1411接合内层1445的第二边缘，使得压缩装置紧贴地装在身体部位的周围。

作为任选的第二步骤，使夹紧构件1406啮合棘轮结构1422的一部分，所述部分是最接近于外壳1407的棘轮结构的部分。

第三，激活主致动器1401a，以便伸展，因而引起夹紧构件1406向离外壳1407最远的棘轮结构1422的末端移位。

当主致动器1401a伸展时，夹紧构件1406可被推过斜表面，且进入与棘轮结构1422的下一锁定表面啮合。可选地，第二致动器1401b可用于使夹紧构件从其与棘轮结构的啮合脱离，然后与下一锁定表面重新啮合。

图21是示意性展示了压缩装置的部件的框图。根据图21示例的设计策略，由控制器1501控制的活性材料致动器1502可布置成通过运动调整装置1505与压缩构件1507互相作用。任选地，运动放大机构1504可设置在活性材料致动器1503和运动调整装置1505之间。还任选地，如图5a-5c、图8a-8b和图9，传输机构1506可设置在运动调整装置1505和压缩构件1507之间。还任选地，偏置元件1503可设置成使活性材料致动器1502朝运动放大机构1504偏置或朝运动调整装置1505(如果有的话)偏置。

图22是示意性展示了根据另一实施方案压缩装置的部件的框图。根据图22示例的设计策略，由控制器1601控制的主致动器1602可布置成通过运动调整装置1605与压缩构件1607互相作用。任选地，啮合/脱离致动器1608可设置用于控制主致动器1602与运动调整装置1605的啮合。啮合/脱离致动器1608还可以被控制器1601控制。任选地，偏置元件1603可设置成使活性材料致动器1602朝调整装置1605偏置。

图23是示意性展示了根据又一实施方案的压缩装置的部件的框图。在此设计策略中，控制器1701控制平行操作的两个致动器组1702a、1702b，且其可设置有相应的偏置元件1703a、1703b。致动器组1702a、1702b可通过运动调整装置1705接合压缩构件1707。

图24a-24b示意性展示了根据第一实施方案的夹紧构件设计，其中夹紧构件1806从致动器面对侧1850向可动构件面对侧1851逐渐变细。

图25a-25b示意性展示了根据第二实施方案的夹紧构件设计，其中夹紧构件就像在图24a-24b中一样逐渐变细，但是其中夹紧构件是箭头形状。此尖端可定向成使得没有边缘可抓牢可动构件，并且还助于保持对可动构件的所想要的力，以致它在收紧期间保持直的。

图26a-26e示意性展示了根据第三实施方案的夹紧构件设计，其中夹紧构件2006从致动器面对侧2050向可动构件面对侧2051逐渐变细，且其中根据图26b-26e中提供的任何一种图案，可动构件面对侧是微棱纹状的。从图26b-26e，应认识到，在图24a-24b和25a-25b中所示的夹紧构件设计可与微棱纹组合，提供在夹紧构件上的棘轮结构。通过提供在棘轮结构上的非对称的齿，可进一步增强可动构件上的夹紧。V形可有利于颗粒(灰尘、皮屑)从棘轮结构去除，且还可提供声阻尼。

图27a-271示意性展示了更多的夹紧构件设计，所有设计旨在在主方向关于可动构件从右至左移动。夹紧构件可设置有在主方向延伸的对准槽(alignment through)2760，如图27a、27b、27d、27f、27g和271中示例的。此对准槽2760可用于控制可动构件移动的方向，以避免偏差，并可设置在夹紧构件和/或可动构件上。基本上，任何互相作用的对准结构可设置在夹紧构件和可动构件上(无论是轮或带)，用于确保夹紧构件和可动构件之间相对的移动沿预期的方向。

对准槽2760可与压缩构件或可动构件表面上的匹配结构结合使用，以在压缩循环期间保持对准。可选地，此设计可在压缩构件或可动构件表面构成图案，以便以有利的方式与夹紧构件表面互相作用。在夹紧构件和压缩构件上的匹配图案可用于增强界面的力能力(通过两个表面的可靠锁定)、在每次冲击期间保持对准、保持压缩构件相对于致动单元位于中心等。

压花对准元件2761可与夹紧构件表面上的匹配结构结合使用，以在压缩循环期间保持对准。

图28a-28f示意性展示了更多的可替代的夹紧构件设计。

尽管已经描述了供压缩治疗装置中的压缩构件使用的致动器，但是此致动器可具有更多的应用领域，如用于座椅安全带收紧、强力缆绳驱动器(high force cable drive)、缆绳缠绕机构(cable winding mechanism)、连续的板处理装置(continuous sheet processing equipment)、可调节的带驱动收紧系统、可调节的限流器、蠕动泵等。

应注意到，在出现锁定表面(图10a-10d、13a-13c、16、18、19a-19b、20a-20b)的实施方案中，两个相邻的锁定表面之间的间隔可少于最大可行的致动器冲击长度。在一些实施方案中，锁定表面的间隔可以可行的致动器冲击长度的一部分来设定，使得在低力条件(少压缩)下，致动器可在每次冲击时跨过多个锁定表面，但是当压缩构件在身体部位周围收紧(增加的压缩水平)且致动器步长变得较小(由于来自压缩构件的增加的力)时，所得的锁定表面间隔仍是足够的，以致每个完全的致动器冲击作出至少单个步长。因此，限制此构型的力能力的一种方式是设计锁定表面间隔和可行的致动器冲击长度之间的比率。当力需求超过采用至少单个步长的致动器的能力时，将失去调整，并且压缩构件将不能进一步前进。

应认识到，在此公开的致动器可用于其中带被收紧在物体的周围或用于牵拉带的任何应用。因此，本公开内容并不限于用于压缩治疗身体部位的装置，而是用于收紧或牵拉带的任何装置。

Claims (15)

1.一种用于压缩治疗身体部位的装置，所述装置包括：

压缩构件，其适合于至少部分地围绕身体部位，以及

致动单元，其布置成收紧所述压缩构件，以对身体部位提供压缩力，

所述致动单元包括活性材料致动器，

其中一夹紧构件能连接至所述致动器，以进行循环运动，并且

其中所述夹紧构件布置成啮合一可动构件，而所述可动构件能连接至所述压缩构件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述致动单元布置成逐步收紧所述压缩构件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述可动构件能够在所述循环运动的第一部分期间随所述夹紧构件移动，且能够在所述循环运动的第二部分期间相对于所述夹紧构件移动。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中在所述循环运动的第一部分期间，所述夹紧构件与所述可动构件处于传力啮合，且其中在所述循环运动的第二部分期间，传力啮合被消除或被基本上减少。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述循环运动的频率在1至200Hz、0.2至20kHz或20kHz至1MHz的范围。

6.根据权利要求1或2所述的装置，进一步包括用于提供所述可动构件的单向运动的调整装置。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述可动构件包括可旋转部分，所述可旋转部分可旋转地布置在基本上中心的轴线周围，且其中所述夹紧构件布置成作用在所述可旋转部分的表面上。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述夹紧构件布置成在距所述中心的轴线一定距离处啮合所述可旋转部分的表面，

其中一轴可围绕所述中心的轴线旋转，并被连接至所述可旋转部分，且

其中所述压缩构件或连接至所述压缩构件的连接构件能够缠绕在所述轴上。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述可旋转部分和所述轴构件的有效直径是不同的。

10.根据权利要求7所述的装置，其中所述致动单元包括可单独驱动的两个致动器。

11.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述装置依尺寸制定且适合于形成围绕身体部位的套子。

12.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述致动单元和所述压缩构件形成活性层，且其中所述装置包括以下各项中的至少一个：

传感器层，其布置在所述活性层和身体部位之间；

内层，其布置在所述传感器层或所述活性层和身体部位之间；以及

外层，其布置在所述活性层的外面。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述内层和所述传感器层相结合，以形成易处理层。

14.一种包括根据前述权利要求的任何一项所述的装置和一控制单元的系统，所述控制单元连接至所述装置，且布置成对所述装置提供控制信号。

15.根据权利要求14所述的系统，其包括传感器层，所述传感器层包括至少一个传感器元件，且其中所述控制单元布置成从所述传感器接收反馈信号。

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