DE102021113449A1

DE102021113449A1 - Vorrichtungen mit künstlichen Muskeln zur Massage von Körpergliedern

Info

Publication number: DE102021113449A1
Application number: DE102021113449.8A
Authority: DE
Inventors: Frederick Mau; Michael P. Rowe
Original assignee: Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc; Toyota Engineering and Manufacturing North America Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-12-02
Also published as: CN113712792A; US11986439B2; JP2021186678A; US20210369547A1

Abstract

Eine Körpergliedmassagevorrichtung umfasst eine Anlegemanschette mit einem Innenband und einer Außenschicht und einem oder mehreren zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordneten künstlichen Muskeln. Der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln umfassen jeweils ein Gehäuse mit einem Elektrodenbereich und einem expandierbaren Fluidbereich, ein im Gehäuse aufgenommenes Dielektrikum und ein im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniertes Elektrodenpaar. Das Elektrodenpaar umfasst eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode. Das Elektrodenpaar ist zwischen einem nichtbetätigten Zustand und einem betätigten Zustand umstellbar, so dass das Umstellen vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich leitet, den expandierbaren Fluidbereich expandiert und dadurch Druck an das Innenband der Anlegemanschette anlegt.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Patentschrift bezieht sich auf Vorrichtungen zur Massage von Körpergliedern und insbesondere auf Körpergliedmassagevorrichtungen, die künstliche Muskeln aufweisen, um einen selektiven Druck für die therapeutische Massage eines Benutzers bereitzustellen.
Stand der Technik
Die therapeutische Massage ist eine Massageart, die Schmerzen zu lindern und Stress abzubauen hilft. Eine beispielhafte therapeutische Massage ist die Tiefengewebsmassage, die zur Lockerung von Narbengewebe und zur Verbesserung der Blutzirkulation verwendet werden kann. Andere beispielhafte therapeutische Massagen umfassen die neuromuskuläre Massage, die myofasziale Massage, die Triggerpunktmassage und die Sportmassage. Aktuelle Technologien zur Bereitstellung einer therapeutischen Massage umfassen druckluftbetriebene oder elektromotorisch betriebene Massagevorrichtungen. Diese Massagevorrichtungen sind jedoch kompliziert, sperrig und nicht leicht tragbar.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an verbesserten Massagevorrichtungen, die eine flache Bauform aufweisen und dabei einen selektiven und starken Druck an einen Benutzer anlegen können.
Kurzdarstellung der Erfindung
In einer Ausführungsform umfasst eine Körpergliedmassagevorrichtung eine Körpergliedumwickelung bzw. Körpergliedbandage bzw. Anlegemanschette [engl.: appendage wrap] mit einem Innenband und einer Außenschicht und einem oder mehreren zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordneten künstlichen Muskeln. Jeder der einen oder mehreren künstlichen Muskeln umfasst ein Gehäuse mit einem Elektrodenbereich und einem expandierbaren Fluidbereich, ein im Gehäuse aufgenommenes Dielektrikum und ein im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniertes Elektrodenpaar. Das Elektrodenpaar umfasst eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode. Das Elektrodenpaar ist zwischen einem nichtbetätigten Zustand und einem betätigten Zustand umstellbar, so dass das Umstellen vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich leitet, den expandierbaren Fluidbereich expandiert und dadurch Druck an das Innenband der Anlegemanschette anlegt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Körpergliedmassagevorrichtung eine Anlegemanschette mit einem Innenband und einer Außenschicht und eine Mehrzahl von zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordneten künstlichen Muskelstapeln. Jeder künstliche Muskel der mehreren künstlichen Muskelstapel umfasst ein Gehäuse mit einem Elektrodenbereich und einem expandierbaren Fluidbereich, ein im Gehäuse aufgenommenes Dielektrikum und ein im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniertes Elektrodenpaar. Das Elektrodenpaar umfasst eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode. Das Elektrodenpaar ist zwischen einem nichtbetätigten Zustand und einem betätigten Zustand umstellbar, so dass das Umstellen vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich leitet. Jedes der mehreren künstlichen Muskelstapel ist zudem unabhängig ansteuerbar, um einen selektiven Druck am Innenband der Anlegemanschette anzulegen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betätigen einer Körpergliedmassagevorrichtung das Erzeugen einer Spannung mit Hilfe einer mit einem Elektrodenpaar eines künstlichen Muskels elektrisch gekoppelten Stromversorgung. Der künstliche Muskel ist zwischen einem Innenband und einer Außenschicht einer Anlegemanschette angeordnet. Der künstliche Muskel umfasst ein Gehäuse mit einem Elektrodenbereich und einem expandierbaren Fluidbereich. Das Elektrodenpaar ist im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniert. Das Elektrodenpaar umfasst eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode. Im Gehäuse ist ein Dielektrikum aufgenommen. Das Verfahren umfasst ferner das Anlegen der Spannung an das Elektrodenpaar des künstlichen Muskels, wodurch das Elektrodenpaar vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand umgestellt wird, so dass das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich des Gehäuses geleitet wird und den expandierbaren Fluidbereich expandiert und dadurch Druck an das Innenband der Anlegemanschette anlegt.
Diese and zusätzliche Merkmale, die von den hier beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, werden unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen besser und umfassender verständlich.
Figurenliste
Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sind veranschaulichend er und beispielhafter Natur und sollen den durch die Ansprüche definierten Gegenstand nicht einschränken. Die folgende detaillierte Beschreibung der veranschaulichend en Ausführungsformen ist zum besseren Verständnis im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen zu lesen, in denen eine gleiche Struktur mit gleichen Bezugszeichen ausgewiesen ist und wobei gilt:

1 veranschaulicht eine an einem Benutzer positionierte Körpergliedmassagevorrichtung gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
2A veranschaulicht einen Querschnitt der Körpergliedmassagevorrichtung von 1 unter Darstellung einer Mehrzahl von künstlichen Muskeln der Körpergliedmassagevorrichtung in einem nichtbetätigten Zustand gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
2B veranschaulicht einen Querschnitt der Körpergliedmassagevorrichtung von 1 unter Darstellung einer Mehrzahl von künstlichen Muskeln der Körpergliedmassagevorrichtung im betätigten Zustand gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
2C veranschaulicht einen Querschnitt der Körpergliedmassagevorrichtung von 1 unter Darstellung einiger der mehreren künstlichen Muskeln der Körpergliedmassagevorrichtung in einem betätigten Zustand und einiger der mehreren künstlichen Muskeln der Körpergliedmassagevorrichtung im nichtbetätigten Zustand gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
3A veranschaulicht einen Querschnitt einer Ausführungsform einer Körpergliedmassagevorrichtung mit einem einzelnen künstlichen Muskel in einem nichtbetätigten Zustand gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
3B veranschaulicht einen Querschnitt der Körpergliedmassagevorrichtung von 3A, in welcher der einzelne künstliche Muskel in einem betätigten Zustand ist, gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
3C veranschaulicht eine an einem Benutzer positionierte Körpergliedmassagevorrichtung, die eine Mehrzahl von Anlegemanschetten aufweist, gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
4 ist eine veranschaulichende Explosionsansicht eines veranschaulichend en künstlichen Muskels der Körpergliedmassagevorrichtung von 1 gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
5 ist eine veranschaulichende Draufsicht des künstlichen Muskels von 3 gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
6 ist eine veranschaulichende Querschnittsansicht des künstlichen Muskels von 4 entlang der Linie 6-6 von 5, in einem nichtbetätigten Zustand, gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
7 ist eine veranschaulichende Querschnittsansicht des künstlichen Muskels von 4 entlang der Linie 6-6 von 5, in einem betätigten Zustand, gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
8 ist eine veranschaulichende Querschnittsansicht eines anderen veranschaulichenden künstlichen Muskels in einem nichtbetätigten Zustand gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen;
9 ist eine veranschaulichende Querschnittsansicht des künstlichen Muskels von 8 in einem betätigten Zustand gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen; und
10 veranschaulicht ein Betätigungssystem zur Bedienung der Körpergliedmassagevorrichtung von 1 gemäß einer oder mehreren hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen.

Detaillierte Beschreibung
Hier beschriebene Ausführungsformen sind auf Körpergliedmassagevorrichtungen gerichtet, die einen oder mehrere künstliche Muskeln aufweisen, die dazu eingerichtet sind, einen selektiven Druck an ein Körperglied eines Benutzers anzulegen. Die hier beschriebenen Körpergliedmassagevorrichtungen umfassen eine Anlegemanschette mit einem Innenband, einer Außenschicht und einem oder mehreren in einem Hohlraum zwischen dem Innenband und der Außenschicht angeordneten künstlichen Muskeln. Der eine oder die mehreren im Hohlraum der Anlegemanschette angeordneten künstlichen Muskeln sind so stellbar, dass sie einen Bereich der künstlichen Muskeln selektiv anheben oder absenken, um einen selektiven, auf Anforderung aufgeweiteten expandierbaren Fluidbereich bereitzustellen. Der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln umfassen insbesondere jeweils ein Elektrodenpaar, das durch Anlegen einer Spannung zusammengezogen werden kann und dadurch das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich drückt, der einen örtlichen Druck an das Innenband der Anlegemanschette anlegt. Das Innenband ist zudem aus einem elastischen Material ausgebildet, so dass sich das Innenband an die besondere Form des Körperglieds anpassen kann. Die Betätigung des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln der Körpergliedmassagevorrichtung kann unter Verwendung einer flach gebauten, aber leistungsfähigen Massagevorrichtung einen selektiven und individualisierbaren Druck an das Körperglied eines Benutzers anlegen. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Körpergliedmassagevorrichtung und die Arbeitsweise der Körpergliedmassagevorrichtung näher beschrieben. Soweit möglich, werden in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf identische oder ähnliche Teile zu verweisen.
Nunmehr wird auf die 1 bis 2C verwiesen, wo eine Körpergliedmassagevorrichtung 10 schematisch abgebildet ist. In 1 ist die Körpergliedmassagevorrichtung 10 an einem Körperglied 6 eines Benutzers 5 angeordnet. In den 2A bis 2C ist ein veranschaulichender Querschnitt der Körpergliedmassagevorrichtung 10 in verschiedenen Betätigungszuständen dargestellt. Die Körpergliedmassagevorrichtung 10 umfasst eine Anlegemanschette 12 mit einer Außenschicht 20, einem Innenband 30 und einem zwischen der Außenschicht 20 und dem Innenband 30 angeordneten Hohlraum 15. Die Körpergliedmassagevorrichtung 10 umfasst auch einen oder mehrere künstliche Muskeln 101, die zwischen dem Innenband 30 und der Außenschicht 20 der Anlegemanschette 12, beispielsweise im Hohlraum 15, angeordnet sind. In den dargestellten Ausführungsformen der 2A bis 2C ist jeder künstliche Muskel 101 einer von einer Mehrzahl von künstlichen Muskeln 100. Die mehreren künstlichen Muskeln 100 in den 2A bis 2C sind insbesondere in einer Mehrzahl von künstlichen Muskelstapeln 102 angeordnet. Es sind jedoch auch Ausführungsformen mit erfasst, in denen ein einzelner künstlicher Muskel 101 im Hohlraum 15 angeordnet ist, der das Innenband 30 umgibt, wie die in den 3A und 3B dargestellten Ausführungsformen. Im Gegensatz zu den künstlichen Muskelstapeln 102 der 2A bis 2C sind außerdem Ausführungsformen mit einer Mehrzahl von künstlichen Muskeln 100 mit erfasst, die in einer einzelnen Lage im Hohlraum 15 angeordnet sind. Im Betrieb sind die einen oder mehreren künstlichen Muskeln 101 so ansteuerbar, dass sie das Innenband 30 der Anlegemanschette 12 expandieren und mit Druck beaufschlagen. Beim Tragen der Anlegemanschette 12 bewirkt dieser Druck auf das Innenband 30, dass das Innenband 30 einen selektiven Druck an den Benutzer 5 anlegt. Darüber hinaus kann die Betätigung des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 durch ein Betätigungssystem 400 (10) gesteuert werden, das Bauteile umfassen kann, die in einer mit der Anlegemanschette 12 verbundenen integrierten Steuereinheit 40 aufgenommen sind.
Wie weiter in den 1 bis 2C zu sehen, umfasst das Innenband 30 eine Innenfläche 32, die dem Hohlraum 15 zugewandt ist, und eine Außenfläche 34, die einer Manschettenöffnung 25 zugewandt ist. Die Innenfläche 32 kann an mindestens einem künstlichen Muskel 101 anliegen und die Außenfläche 34 kann beim Tragen am Körperglied 6 des Benutzers 5 anliegen. Die Außenfläche 20 umfasst eine Innenfläche 22, die dem Hohlraum 15 zugewandt ist, und eine Außenfläche 24, die von der Anlegemanschette 12 wegweist. Die Innenfläche 22 der Außenschicht 20 kann an mindestens einem künstlichen Muskel 101 anliegen. Das Innenband 30 umfasst ein elastisches Material, so dass sich das Innenband 30, wenn angelegt, formgerecht an die Konturen des Körperglieds 6 des Benutzers 5 anpassen kann. Die Außenschicht 20 umfasst ein steiferes Material als das Innenband 30, wie einen starren Kunststoff oder ein steifes Polymermaterial, so dass sich das Innenband 30, wenn das eine oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 betätigt werden und gegen sowohl das Innenband 30 als auch die Außenschicht 20 drücken, in einem höheren Grade als die Außenschicht 20 verformt (wobei sich die Außenschicht 20 gegebenenfalls gar nicht verformt), so dass ein Druck an das Körperglied des Benutzers 5 angelegt wird. Da die Außenschicht 20 steifer als das Innenband 30 ist, weist die Außenschicht 20 einen höheren Elastizitätsmodul als das Innenband 30 auf.
Die 2A bis 2C zeigen Querschnittsansichten der Körpergliedmassagevorrichtung 10, bei der jeder künstliche Muskel 101 in einem nichtbetätigten Zustand ist (2A), jeder künstliche Muskel 101 in einem betätigten Zustand ist (2B) sowie einige künstliche Muskeln 101 im nichtbetätigten Zustand sind, während andere künstliche Muskeln 101 im betätigten Zustand sind (2C). In den 2A bis 2C sind die mehreren künstlichen Muskeln 100 in einer Mehrzahl von künstlichen Muskelstapeln 102 angeordnet. Diese veranschaulichend en Ausführungsformen umfassen acht künstliche Muskelstapel 102A bis 102H, jedoch ist davon auszugehen, dass eine beliebige Zahl von künstlichen Muskelstapeln 102 mit erfasst ist. Da es sich bei den 2A bis 2C um einen Querschnitt handelt, zeigen diese die künstlichen Muskelstapel 102 an einer Querschnittsposition zwischen dem ersten Ende 14 und dem zweiten Ende 16 der Anlegemanschette 12 und somit ist davon auszugehen, dass diese radiale Anordnung von künstlichen Muskelstapeln 102 entlang der Länge der Anlegemanschette 12 ein oder mehrere Male vom ersten Ende 14 bis zum zweiten Ende 16 wiederholt werden kann (oder in mehreren einzelnen Anlegemanschetten 12, wie den in 3C dargestellten Manschetten 12a bis 12j, wiederholt werden kann). In einigen Ausführungsformen können die mehreren künstlichen Muskeln 101 gleichförmig zwischen dem Innenband 30 und der Außenschicht 20 angeordnet sein und das Innenband 30, an einer oder mehreren Längspositionen entlang der Länge der Anlegemanschette 12 vom ersten Ende 14 zum zweiten Ende 16, in gleichförmiger radialer Anordnung umgeben. In einigen Ausführungsformen sind die expandierbaren Fluidbereiche 196 jedes künstlichen Muskels 101 jedes der mehreren künstlichen Muskelstapel 102 koaxial zueinander ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen kann es jedoch einen bestimmten Versatz zwischen den expandierbaren Fluidbereichen 196 von mindestens einigen der künstlichen Muskeln 101 der mehreren künstlichen Muskelstapel 102 geben. Während 2A bis 2C eine Mehrzahl künstlicher Muskelstapel 102 darstellen, sind darüber hinaus Ausführungsformen mit erfasst, in denen die mehreren künstlichen Muskeln 100 in einer einzelnen Lage im Hohlraum 15 angeordnet sind. Die einzelne Lage kann eine radiale Anordnung von künstlichen Muskeln 101 aufweisen, die das Innenband 30 an einer oder mehreren Längspositionen, entlang der Länge der Anlegemanschette 12 vom ersten Ende 14 zum zweiten Ende 16, (gleichförmig oder nicht gleichförmig) umgeben.
Der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 können jeweils ein Elektrodenpaar 104 aufweisen, das zusammen mit einem Dielektrikum 198 in einem Gehäuse 110 angeordnet ist (4 bis 9). Das Elektrodenpaar 104 ist in einem Elektrodenbereich 194 des Gehäuses 110 angrenzend zu einem expandierbaren Fluidbereich 196 angeordnet. Im Betrieb kann eine Spannung an das Elektrodenpaar 104 angelegt werden, wodurch das Elektrodenpaar 104 zusammengezogen wird, was das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich 196 leitet und den expandierbaren Fluidbereich 196 expandiert. In 2A befinden sich der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 jeweils in einem nichtbetätigten Zustand. Wenn die mehreren künstlichen Muskeln 100 nicht betätigt werden, weist die Manschettenöffnung 25 einen nichtbetätigten Radius R_N und der Hohlraum 15 eine nichtbetätigte Dicke C_N auf. Wenn die mehreren künstlichen Muskeln 100 betätigt werden, weist die Manschettenöffnung 25 einen betätigten Radius R_A und der Hohlraum 15 eine betätigte Dicke CA auf. Da eine Betätigung der mehreren künstlichen Muskeln 100 das Innenband 30 nach innen drückt, ist der betätigte Radius R_A kleiner als der nichtbetätigte Radius R_N und die betätigte Dicke C_A des Hohlraums 15 ist größer als die nichtbetätigte Dicke C_N des Hohlraums 15. Im Betrieb, wenn der Benutzer 5 die Anlegemanschette 12 trägt, legt diese durch Betätigung des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 bewirkte radiale Zusammenziehung des Innenbands 30 einen Druck an das Körperglied 6 des Benutzers 5 an.
Während 2A und 2B einen kompletten nichtbetätigten Zustand des Querschnitts der Anlegemanschette 12 (2A) und einen kompletten betätigten Zustand des Querschnitts der Anlegemanschette 12 (2C) zeigen, ist davon auszugehen, dass jeder einzelne künstliche Muskel 101 und jeder einzelne künstliche Muskelstapel 102 unabhängig betätigt werden können, um einen selektiven Druck auf das Körperglied 6 des Benutzers 5 aufzubringen. 2C ist eine schematische Darstellung dieser unabhängigen Betätigung. In 2C sind ein dritter künstlicher Muskelstapel 102C und ein siebter künstlicher Muskelstapel 102G in einem betätigten Zustand und die übrigen künstlichen Muskelstapel (d. h. ein erster künstlicher Muskelstapel 102A, ein zweiter künstlicher Muskelstapel 102B, ein vierter künstlicher Muskelstapel 102D, ein fünfter künstlicher Muskelstapel 102E, ein sechster künstlicher Muskelstapel 102F und ein achter künstlicher Muskelstapel 102H) sind in einem nichtbetätigten Zustand. Die Manschettenöffnung 25 im dargestellten Beispiel von 2C weist mehrere Radien auf. Die Manschettenöffnung 25 in 2C weist insbesondere Abschnitte mit dem betätigten Radius R_A (d. h. Abschnitte, die auf den dritten und siebten künstlichen Muskelstapel 102C, 102G ausgerichtet sind) und Abschnitte mit dem nichtbetätigten Radius R_N (d. h. Abschnitte, die auf die übrigen künstlichen Muskelstapel ausgerichtet sind) auf.
Nunmehr wird unter Verweis auf die 3A und 3B eine Ausführungsform der Körpergliedmassagevorrichtung 10 dargestellt, die einen einzelnen künstlichen Muskel 101 umfasst. In dieser Ausführungsform kann der einzelne künstliche Muskel mindestens einen Großteil des Umfangs des Innenbandes 30 umgeben und eine Betätigung des einzelnen künstlichen Muskels 101 beaufschlagt das Innenband 30 mit einem Druck und legt dadurch, wenn getragen, einen Druck an den Benutzer 5 an. In einigen Ausführungsformen kann die Körpergliedmassagevorrichtung 10, die einen einzelnen künstlichen Muskel 101 umfasst, für die Verwendung an einem kleineren Körperglied, wie einem Finger oder Handgelenk, ausgelegt sein. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die Ausführungsform der Körpergliedmassagevorrichtung 10 mit einem einzelnen künstlichen Muskel 101 eine beliebige Größe haben kann. Da 3A und 3B Querschnitte sind, zeigen sie außerdem einen einzelnen künstlichen Muskel 101 an einer Querschnittsposition zwischen dem ersten Ende 14 und dem zweiten Ende 16 der Anlegemanschette 12. Während hier Ausführungsformen mit nur einem künstlichen Muskel 101 betrachtet werden, sind auch Ausführungsformen mit einer Mehrzahl von künstlichen Muskeln 100 mit erfasst, in denen einzelne künstliche Muskeln 101 im Hohlraum 15 rund um das Innenband 30, entlang der Länge der Anlegemanschette 12 vom ersten Ende 14 bis zum Ende 16, wiederholt angeordnet sind. Dies ergibt eine andere Einzelschichtanordnung der mehreren künstlichen Muskeln 100.
Wie nun in 1 und 3C zu sehen, ist die Außenschicht 20 der Anlegemanschette 12 (zum Beispiel ein Innendurchmesser der Außenschicht 20 der Anlegemanschette 12) in einigen Ausführungsformen so verstellbar, dass sie auf eine Vielzahl unterschiedlicher Körpergliedgrößen passt. Diese Verstellbarkeit kann durch eine Vielzahl mechanischer Merkmale, wie verstellbare Gurte, erreicht werden. Während in 1 eine einzelne Anlegemanschette 12 abgebildet ist, sind zudem auch Ausführungsformen der Körpergliedmassagevorrichtung 10 mit mehreren Anlegemanschetten 12 mit erfasst. 3C zeigt zum Beispiel eine Ausführungsform der Körpergliedmassagevorrichtung 10 mit zehn Anlegemanschetten 12a bis 12j, die entlang dem Körperglied 6 des Benutzers 5 nebeneinander angeordnet sind. In 3C sind das Innenband 30, die Außenschicht 20, die integrierte Steuereinheit 40 und das erste und das zweite Ende 14, 16 bei der ersten Anlegemanschette 12a bezeichnet, jedoch versteht es sich, dass jede Anlegemanschette 12a bis 12j diese Bauteile umfassen kann. Zudem kann jede Anlegemanschette 12a bis 12j einen oder mehrere künstliche Muskeln 101 aufweisen. Beispielsweise kann jede Anlegemanschette 12a bis 12j einen einzelnen künstlichen Muskel 101 (wie in 3A und 3B abgebildet), eine einlagige Anordnung von künstlichen Muskeln 101, einen einzelnen künstlichen Muskelstapel 102 oder eine Anordnung von künstlichen Muskelstapeln 102 (wie in den 2A bis 2C dargestellt) aufweisen.
Wie in 1 und 3C weiter zu sehen, können das erste Ende 14 und/oder das zweite Ende 16 jeder Anlegemanschette 12 einen oder mehrere Verbinder 18 aufweisen, die dazu eingerichtet sind, mit einer weiteren Anlegemanschette 12 verbunden zu werden (wie in 3C eine erste Anlegemanschette 12a, die mit einer zweiten Anlegemanschette 12b verbunden ist). Die Verbinder 18 können die physische und/oder elektrische Verbindungsfähigkeit begünstigen. Das heißt, mehrere Anlegemanschetten 12 (z. B. Anlegemanschetten 12a bis 12j in 3C) können nach Modulbauweise zusammengeschlossen werden, wodurch die Körpergliedmassagevorrichtungen 10 verschiedene Längen annehmen können. Die Verbinder 18 begünstigen auch die kommunikative Kopplung zwischen Anlegemanschetten 12a bis 12j und ermöglichen so einen koordinierten Betrieb des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 jeder Anlegemanschette 12a bis 12j, um eine Vielzahl verschiedener Massagevorgänge auszuführen. Andere Ausführungen können mehrere Anlegemanschetten (zum Beispiel 12a bis 12j) ohne Verbinder 18 aufweisen, die dazu eingerichtet sind, am Körperglied 6 des Benutzers 5 nebeneinander angeordnet zu werden. In diesen Ausführungsformen kann die integrierte Steuereinheit 40 jeder Anlegemanschette (zum Beispiel 12a bist 12j) so kommunizieren, dass sie den Betrieb des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 jeder Anlegemanschette 12 begünstigt, um eine Vielzahl verschiedener Massagevorgänge auszuführen.
Wie nunmehr in den 1 bis 3B zu sehen, kann die Körpergliedmassagevorrichtung 10 so betrieben werden, dass sie durch die Betätigung des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 einen selektiven Druck an das Körperglied 6 des Benutzers 5 anlegt. Zur Betätigung der Körpergliedmassagevorrichtung 10 kann eine Spannung selektiv an den einen oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 angelegt werden und dehnt die expandierbaren Fluidbereiche 196 der betätigten künstlichen Muskeln 101 auf. In einigen Ausführungsformen sind der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 unabhängig ansteuerbar, um einen selektiven Druck an das Innenband 30 der Anlegemanschette 12 anzulegen, das im getragenen Zustand einen selektiven Druck an das Körperglied 6 des Benutzers 5 anlegt. In Ausführungsformen, die mehrere künstliche Muskelstapel 102 umfassen, kann jeder künstliche Muskelstapel 102 unabhängig ansteuerbar sein. Darüber hinaus können auch die künstlichen Muskeln 101 eines einzelnen künstlichen Muskelstapels 102 unabhängig ansteuerbar sein und ermöglichen so eine Veränderung des von einem einzelnen Muskelstapel 102 angelegten Verschiebehubs auf Grundlage der Anzahl der betätigten einzelnen künstlichen Muskeln 101 des einzelnen künstlichen Muskelstapels 102. Dies begünstigt eine selektive Tiefe des an den Benutzer 5 angelegten Drucks.
Der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 können über die Länge des Körperglieds 6 in Reihe kombiniert werden und durch selektives Anlegen von Spannung an den einen oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 in einem kaskadierenden, strukturierten, stochastischen oder gleichförmigen Rhythmus betätigt werden. In Ausführungsformen mit mehreren Anlegemanschetten 12 können die Anlegemanschetten 12 über die Länge des Körperglieds in Reihe kombiniert werden und gleichermaßen durch koordiniert-selektives Anlegen von Spannung an den einen oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 jeder Anlegemanschette 12 in einem kaskadierenden, strukturierten, stochastischen oder gleichförmigen Rhythmus betätigt werden. Bei einem Betrieb im kaskadierenden Rhythmus kann an den einen oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 selektiv eine Spannung angelegt werden, um Teilmengen der einen oder mehreren künstlichen Muskeln 101 (zum Beispiel radiale Anordnungen von künstlichen Muskeln 101) sequenziell vom ersten Ende der Anlegemanschette 12 zum zweiten Ende der Anlegemanschette 12 oder sequenziell entlang der nebeneinander am Körperglied 6 des Benutzers 5 angeordneten mehreren Anlegemanschetten 12 zu betätigen.
In den 4 und 5 wird nun ein beispielhafter künstlicher Muskel 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 in größerem Detail beschrieben. Der künstliche Muskel 101 umfasst das Gehäuse 110, das Elektrodenpaar 104, das eine erste Elektrode 106 und eine zweite Elektrode 108 aufweist, die an gegenüberliegenden Oberflächen des Gehäuses 110 befestigt sind, eine an der ersten Elektrode 106 befestigte erste elektrische Isolatorschicht 111 und eine an der zweiten Elektrode 108 befestigte zweite elektrische Isolatorschicht 112. In einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse 110 eine einteilige monolithische Schicht, die zwei gegenüberliegende Innenflächen, wie eine erste Innenfläche 114 und eine zweite Innenfläche 116, und zwei entgegengesetzte Außenflächen, wie eine erste Außenfläche 118 und eine zweite Außenfläche 120, aufweist. In einigen Ausführungsformen sind die erste Innenfläche 114 und die zweite Innenfläche 116 des Gehäuses 110 heißsiegelfähig. In anderen Ausführungsformen kann es sich beim Gehäuse 110 um zwei einzeln gefertigte Filmschichten, wie eine erste Filmschicht 122 und eine zweite Filmschicht 124, handeln. Die erste Filmschicht 122 umfasst die erste Innenfläche 114 und die erste Außenfläche 118 und die zweite Filmschicht 124 umfasst die zweite Innenfläche 116 und die zweite Außenfläche 120.
Während sich die hier beschriebenen Ausführungsformen in erster Linie auf das Gehäuse 110 beziehen, das im Gegensatz zum einteiligen Gehäuse die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124 umfasst, ist davon auszugehen, dass beide Anordnungen mit erfasst sind. In einigen Ausführungsformen weisen die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124 im Allgemeinen die gleiche Struktur und Zusammensetzung auf. In einigen Ausführungsformen umfassen die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124 zum Beispiel jeweils biaxial orientiertes Polypropylen.
Die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 sind jeweils zwischen der ersten Filmschicht 122 und der zweiten Filmschicht 124 positioniert. In einigen Ausführungsformen sind die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 jeweils aluminiumbeschichtetes Polyester wie beispielsweise Mylar^®. Darüber hinaus ist eine der ersten Elektrode 106 und zweiten Elektrode 108 eine negativ geladene Elektrode und die andere der ersten Elektrode 106 und zweiten Elektrode 108 eine positiv geladene Elektrode. Zu den hier erörterten Zwecken kann eine beliebige Elektrode 106, 108 positiv geladen sein, sofern die andere Elektrode 106, 108 des künstlichen Muskels 101 negativ geladen ist.
Die erste Elektrode 106 weist eine filmseitige Fläche 126 und eine entgegengesetzte Innenfläche 128 auf. Die erste Elektrode 106 ist an der ersten Filmschicht 122, insbesondere an der ersten Innenfläche 114 der ersten Filmschicht 122 positioniert. Darüber hinaus weist die erste Elektrode 106 einen ersten Anschluss 130 auf, der sich ausgehend von der ersten Elektrode 106 an einer Kante der ersten Filmschicht 122 vorbei erstreckt, so dass der erste Anschluss 130 mit einer Stromversorgung verbunden werden kann, um die erste Elektrode 106 zu betätigen. Insbesondere ist der Anschluss, entweder direkt oder in Reihe, mit einer Stromversorgung und einem Steuergerät eines Betätigungssystems 400 gekoppelt, wie in 10 dargestellt. Die zweite Elektrode 108 weist gleichermaßen eine filmseitige Fläche 148 und eine entgegengesetzte Innenfläche 150 auf. Die zweite Elektrode 108 ist an der zweiten Filmschicht 124, insbesondere an der zweiten Innenfläche 116 der zweiten Filmschicht 124 positioniert. Die zweite Elektrode 108 weist einen zweiten Anschluss 152 auf, der sich ausgehend von der zweiten Elektrode 108 an einer Kante der zweiten Filmschicht 124 vorbei erstreckt, so dass der zweite Anschluss 152 mit einer Stromversorgung und einem Steuergerät des Betätigungssystems 400 verbunden werden kann, um die zweite Elektrode 108 zu betätigen.
Die erste Elektrode 106 umfasst zwei oder mehr Laschenabschnitte 132 und zwei oder mehr Brückenabschnitte 140. Jeder Brückenabschnitt 140 ist zwischen benachbarten Laschenabschnitten 132 angeordnet und verbindet die benachbarten Laschenabschnitte 132 miteinander. Jeder Laschenabschnitt 132 weist ein erstes Ende 134 auf, das sich ausgehend von einer Mittelachse C der ersten Elektrode 106 radial zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende 136 des Laschenabschnitts 132 erstreckt, wo das zweite Ende 136 einen Teilabschnitt eines äußeren Umfangs 138 der ersten Elektrode 106 definiert. Jeder Brückenabschnitt 140 weist ein erstes Ende 142 auf, das sich ausgehend von der Mittelachse C der ersten Elektrode 106 radial zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende 144 des Brückenabschnitts 140 erstreckt, das einen anderen Teilabschnitt des äußeren Umfangs 138 der ersten Elektrode 106 definiert. Jeder Laschenabschnitt 132 weist eine Laschenlänge L1 auf und jeder Brückenabschnitt 140 weist eine Brückenlänge L2 auf, die sich ausgehend von der Mittelachse C der ersten Elektrode 106 in einer radialen Richtung erstrecken. Die Laschenlänge L1 ist ein Abstand vom ersten Ende 134 zum zweiten Ende 136 des Laschenabschnitts 132 und die Brückenlänge L2 ist ein Abstand vom ersten Ende 142 zum zweiten Ende 144 des Brückenabschnitts 140. Die Laschenlänge L1 jedes Laschenabschnitts 132 ist größer als die Brückenlänge L2 jedes Brückenabschnitts 140. Die Brückenlänge L2 beträgt in einigen Ausführungsformen 20 % bis 50 % der Laschenlänge L1, wie 30 % bis 40 % der Laschenlänge L1.
In einigen Ausführungsformen sind die zwei oder mehr Laschenabschnitte 132 in einem oder mehreren Paaren von Laschenabschnitten 132 angeordnet. Jedes Paar von Laschenabschnitten 132 umfasst zwei Laschenabschnitte 132, die einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann die erste Elektrode 106 lediglich zwei Laschenabschnitte 132 aufweisen, die an gegenüberliegenden Seiten oder Enden der ersten Elektrode 106 positioniert sind. In einigen Ausführungsformen, wie in 4 und 5 dargestellt, umfasst die erste Elektrode 106 vier Laschenabschnitte 132 und vier Brückenabschnitte 140, die benachbarte Laschenabschnitte 132 miteinander verbinden. In dieser Ausführungsform sind die vier Laschenabschnitte 132 als zwei Paare von Laschenabschnitten 132 diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet. Ferner erstreckt sich der erste Anschluss 130, wie dargestellt, ausgehend vom ersten Ende 136 des einen der Laschenabschnitte 132 und ist einstückig mit diesem ausgebildet.
Wie die erste Elektrode 106 umfasst die zweite Elektrode 108 mindestens ein Paar von Laschenabschnitten 154 und zwei oder mehr Brückenabschnitte 162. Jeder Brückenabschnitt 162 ist zwischen benachbarten Laschenabschnitten 154 angeordnet und verbindet die benachbarten Laschenabschnitte 154 miteinander. Jeder Laschenabschnitt 154 weist ein erstes Ende 156 auf, das sich ausgehend von einer Mittelachse C der zweiten Elektrode 108 radial zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende 158 des Laschenabschnitts 154 erstreckt, wo das zweite Ende 158 einen Teilabschnitt eines äußeren Umfangs 160 der zweiten Elektrode 108 definiert. Da die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 koaxial zueinander sind, sind die Mittelachsen C der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 identisch. Jeder Brückenabschnitt 162 weist ein erstes Ende 164 auf, das sich ausgehend von der Mittelachse C der zweiten Elektrode radial zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende 166 des Brückenabschnitts 162 erstreckt, das einen anderen Teilabschnitt des äußeren Umfangs 160 der zweiten Elektrode 108 definiert. Jeder Laschenabschnitt 154 weist eine Laschenlänge L3 auf und jeder Brückenabschnitt 162 weist eine Brückenlänge L4 auf, die sich ausgehend von der Mittelachse C der zweiten Elektrode 108 in einer radialen Richtung erstrecken. Die Laschenlänge L3 ist ein Abstand vom ersten Ende 156 zum zweiten Ende 158 des Laschenabschnitts 154 und die Brückenlänge L4 ist ein Abstand vom ersten Ende 164 zum zweiten Ende 166 des Brückenabschnitts 162. Die Laschenlänge L3 ist größer als die Brückenlänge L4 jedes Brückenabschnitts 162. Die Brückenlänge L4 beträgt in einigen Ausführungsformen 20 % bis 50 % der Laschenlänge L3, wie 30 % bis 40 % der Laschenlänge L3.
In einigen Ausführungsformen sind die zwei oder mehr Laschenabschnitte 154 in einem oder mehreren Paaren von Laschenabschnitten 154 angeordnet. Jedes Paar von Laschenabschnitten 154 umfasst zwei Laschenabschnitte 154, die einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Elektrode 108 lediglich zwei Laschenabschnitte 154 aufweisen, die an gegenüberliegenden Seiten oder Enden der ersten Elektrode 106 positioniert sind. In einigen Ausführungsformen, wie in 4 und 5 dargestellt, umfasst die zweite Elektrode 108 vier Laschenabschnitte 154 und vier Brückenabschnitte 162, die benachbarte Laschenabschnitte 154 miteinander verbinden. In dieser Ausführungsform sind die vier Laschenabschnitte 154 als zwei Paare von Laschenabschnitten 154 diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet. Ferner erstreckt sich der zweite Anschluss 152, wie dargestellt, ausgehend vom zweiten Ende 158 des einen der Laschenabschnitte 154 und ist einstückig mit diesem ausgebildet.
Wie nunmehr in den 4 bis 9 zu sehen, weist mindestens eine der ersten Elektrode 106 und zweiten Elektrode 108 eine zentrale Öffnung auf, die in ihr zwischen dem ersten Ende 134 der Laschenabschnitte 132 und dem ersten Ende 142 der Brückenabschnitte 140 ausgebildet ist. In 6 und 7 weist die erste Elektrode 106 eine zentrale Öffnung 146 auf. Es versteht sich jedoch, dass die erste Elektrode 106 nicht die zentrale Öffnung 146 aufweisen muss, wenn eine zentrale Öffnung in der zweiten Elektrode 108 vorgesehen ist, wie in 8 und 9 dargestellt. Alternativ dazu muss die zweite Elektrode 108 nicht die zentrale Öffnung aufweisen, wenn die zentrale Öffnung 146 in der ersten Elektrode 106 vorgesehen ist. Wie weiter in den 4 bis 9 zu sehen, weisen die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 eine Geometrie auf, die im Allgemeinen der ersten Elektrode 106 beziehungsweise der zweiten Elektrode 108 entspricht. Die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 weisen somit jeweils Laschenabschnitte 170, 172 und Brückenabschnitte 174, 176 auf, die den vergleichbaren Abschnitten an der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 entsprechen. Die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 weisen zudem jeweils einen Außenumfang 178, 180 auf, der dem Außenumfang 138 der ersten Elektrode 106 beziehungsweise dem Außenumfang 160 der zweiten Elektrode 108 entspricht, wenn auf diesen angeordnet.
Es ist zu beachten, dass in einigen Ausführungsformen die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 im Allgemeinen die gleiche Struktur und Zusammensetzung aufweisen. In einigen Ausführungsformen umfassen die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 daher jeweils eine Klebefläche 182, 184 beziehungsweise eine gegenüberliegende nichtsiegelbare Fläche 186, 188. Das heißt, in einigen Ausführungsformen sind die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 jeweils ein Polymerband, das an der Innenfläche 128 der ersten Elektrode 106 beziehungsweise an der Innenfläche 150 der zweiten Elektrode 108 anhaftet.
Weiter in den 5 bis 9 wird der künstliche Muskel 101 in seiner zusammengebauten Form mit dem ersten Anschluss 130 der ersten Elektrode 106 und dem zweiten Anschluss 152 der zweiten Elektrode 108 dargestellt, die über den Außenumfang des Gehäuses 110, das heißt die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124, hinausragen. Wie in 5 zu sehen, ist die zweite Elektrode 108 oben auf der ersten Elektrode 106 aufgestapelt, und deshalb sind die erste Elektrode 106, die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124 nicht dargestellt. In der zusammengebauten Form sind die erste Elektrode 106, die zweite Elektrode 108, die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 zwischen der ersten Filmschicht 122 und der zweiten Filmschicht 124 angeordnet. Die erste Filmschicht 122 ist in einem Bereich, der den Außenumfang 138 der ersten Elektrode 106 und den Außenumfang 160 der zweiten Elektrode 108 umgibt, mit der zweiten Filmschicht 124 teilgesiegelt. In einigen Ausführungsformen ist die erste Filmschicht 122 mit der zweiten Filmschicht 124 heißgesiegelt. In einigen Ausführungsformen ist die erste Filmschicht 122 mit der zweiten Filmschicht 124 gesiegelt und definiert einen gesiegelten Abschnitt 190, der die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 umgibt. Die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124 können auf beliebige geeignete Weise gesiegelt werden, wie mit Klebstoff, Heißsiegelung oder dergleichen.
Die erste Elektrode 106, die zweite Elektrode 108, die erste elektrische Isolatorschicht 111 und die zweite elektrische Isolatorschicht 112 stellen eine Barriere bereit, die eine Siegelung der ersten Filmschicht 122 mit der zweiten Filmschicht 124 verhindert und einen ungesiegelten Abschnitt 192 ausbildet. Der ungesiegelte Abschnitt 192 des Gehäuses 110 umfasst den Elektrodenbereich 194, in dem das Elektrodenpaar 104 vorgesehen ist, und den expandierbaren Fluidbereich 196, der vom Elektrodenbereich 194 umgeben ist. Die zentralen Öffnungen 146, 168 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 bilden den expandierbaren Fluidbereich 196 und sind axial übereinander gestapelt angeordnet. Obwohl nicht dargestellt, kann das Gehäuse 110 so geschnitten werden, dass es der Geometrie des Elektrodenpaars 104 entspricht und die Größe des künstlichen Muskels 101, also die Größe des gesiegelten Abschnitts 190, reduziert.
Im ungesiegelten Abschnitt 192 ist ein Dielektrikum 198 vorgesehen und strömt frei zwischen der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108. Ein „dielektrisches Fluid“ bzw. „Dielektrikum“ nach vorliegendem Sprachgebrauch ist ein Medium oder Material, das eine elektrische Kraft ohne Stromleitung überträgt und daher eine niedrige elektrische Leitfähigkeit besitzt. Nicht einschränkende beispielhafte dielektrische Fluide sind unter anderem Perfluoralkane, Transformatoröle und vollentsalztes Wasser. Es ist zu beachten, dass das Dielektrikum 198 mit Hilfe einer Nadel oder einer anderen geeigneten Einspritzvorrichtung in den ungesiegelten Abschnitt 192 des künstlichen Muskels 101 injiziert werden kann.
Wie nunmehr unter Verweis auf 6 und 7 zu sehen, ist der künstliche Muskel 101 zwischen einem nichtbetätigten Zustand und einem betätigten Zustand umstellbar. Im nichtbetätigten Zustand, wie in 6 dargestellt, sind die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 in der Nähe ihrer zentralen Öffnungen 146, 168 und des ersten Endes 134, 156 der Laschenabschnitte 132, 154 zueinander teilweise beabstandet. Die zweiten Enden 136, 158 der Laschenabschnitte 132, 154 sind positionsfest zueinander, da das Gehäuse 110 am Außenumfang 138 der ersten Elektrode 106 und am Außenumfang 160 der zweiten Elektrode 108 gesiegelt ist. In den 2A, 2C und 3A befindet sich mindestens einer der einen oder mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 im nichtbetätigten Zustand. Im betätigten Zustand, wie in 7 dargestellt, werden die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 in Kontakt miteinander gebracht und parallel zueinander ausgerichtet, um das Dielektrikum 198 in den expandierbaren Fluidbereich 196 zu drücken. Dies bewirkt, dass das Dielektrikum 198 durch die zentralen Öffnungen 146, 168 der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 fließt und den expandierbaren Fluidbereich 196 aufdehnt. In den 2B, 2C und 3B ist mindestens einer der einen oder mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 im betätigten Zustand.
In 6 ist nun der künstliche Muskel 101 im nichtbetätigten Zustand dargestellt. Das Elektrodenpaar 104 ist im Elektrodenbereich 194 des ungesiegelten Abschnitts 192 des Gehäuses 110 vorgesehen. Die zentrale Öffnung 146 der ersten Elektrode 106 und die zentrale Öffnung 168 der zweiten Elektrode 108 sind im expandierbaren Fluidbereich 196 koaxial ausgerichtet. Im nichtbetätigten Zustand sind die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 teilweise zueinander beabstandet und nicht parallel zueinander. Da die erste Filmschicht 122 um das Elektrodenpaar 104 herum mit der zweiten Filmschicht 124 gesiegelt ist, werden die zweiten Enden 136, 158 der Laschenabschnitte 132, 154 in Kontakt miteinander gebracht. Das Dielektrikum 198 ist also zwischen der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 vorgesehen und trennt dadurch die ersten Enden 134, 156 der Laschenabschnitte 132, 154 in der Nähe des expandierbaren Fluidbereichs 196. Anders ausgedrückt ist ein Abstand zwischen dem ersten Ende 134 des Laschenabschnitts 132 der ersten Elektrode 106 und dem ersten Ende 156 des Laschenabschnitts 154 der zweiten Elektrode 108 größer als ein Abstand zwischen dem zweiten Ende 136 des Laschenabschnitts 132 der ersten Elektrode 106 und dem zweiten Ende 158 des Laschenabschnitts 154 der zweiten Elektrode 108. Im Ergebnis zieht sich das Elektrodenpaar 104 bei Betätigung in Richtung des expandierbaren Fluidbereichs 196 zusammen. In einigen Ausführungsformen können die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 flexibel sein. Wie in 4 dargestellt, sind die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 also konvex, so dass die zweiten Enden 136, 158 der Laschenabschnitte 132, 154 eng beieinander bleiben können, jedoch in der Nähe der zentralen Öffnungen 146, 168 zueinander beabstandet sind. Im nichtbetätigten Zustand weist der expandierbare Fluidbereich 196 eine erste Höhe H1 auf.
Bei Betätigung, wie in 7 dargestellt, ziehen sich die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 ausgehend von den zweiten Enden 144, 158 ihrer Laschenabschnitte 132, 154 zusammen und drücken dadurch das Dielektrikum 198 in den expandierbaren Fluidbereich 196. Wie dargestellt, sind die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 im betätigten Zustand parallel zueinander. Im betätigten Zustand strömt das Dielektrikum 198 in den expandierbaren Fluidbereich 196 und dehnt den expandierbaren Fluidbereich 196 aus. Die erste Filmschicht 122 und die zweite Filmschicht 124 expandieren daher in entgegengesetzten Richtungen. Im betätigten Zustand weist der expandierbare Fluidbereich 196 eine zweite Höhe H2 auf, die größer als die erste Höhe H1 des expandierbaren Fluidbereichs 196 im nichtbetätigten Zustand ist. Obwohl nicht dargestellt, ist zu beachten, dass das Elektrodenpaar 104 teilweise auf eine Position zwischen dem nichtbetätigten Zustand und dem betätigten Zustand gestellt werden kann. Dies würde eine Teilexpansion des expandierbaren Fluidbereichs 196 und bedarfsabhängige Anpassungen gestatten.
Um die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 aufeinander zu zu bewegen, wird von einer Stromversorgung (wie Stromversorgung 48 von 10) eine Spannung angelegt. In einigen Ausführungsformen kann eine Spannung von bis zu 10 kV aus der Stromversorgung bereitgestellt werden, um über das Dielektrikum 198 ein elektrisches Feld zu induzieren. Die resultierende Anziehung zwischen der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 drückt das Dielektrikum 198 in den expandierbaren Fluidbereich 196. Der Druck des Dielektrikums 198 im expandierbaren Fluidbereich 196 bewirkt eine Verformung der ersten Filmschicht 122 und der ersten elektrischen Isolatorschicht 111 in einer ersten axialen Richtung entlang der Mittelachse C der ersten Elektrode 106 und bewirkt eine Verformung der zweiten Filmschicht 124 und der zweiten elektrischen Isolatorschicht 112 in einer entgegengesetzten zweiten axialen Richtung entlang der Mittelachse C der zweiten Elektrode 108. Sobald die Spannungszufuhr zur ersten Elektrode 106 und zweiten Elektrode 108 unterbrochen wird, kehren die erste Elektrode 106 und die zweite Elektrode 108 in ihre nichtparallele Ausgangsstellung des nichtbetätigten Zustands zurück.
Wie zu beachten, gewährleisten die vorliegenden Ausführungsformen des hier offenbarten künstlichen Muskels 101, insbesondere die Laschenabschnitte 132, 154 mit den verbindenden Brückenabschnitten 174, 176, eine Reihe von Verbesserungen gegenüber Aktoren ohne Laschenabschnitte 132, 154, wie hydraulisch verstärkten selbstheilenden elektrostatischen (HASEL-)Aktoren, wie sie in dem wissenschaftlichen Artikel mit dem Titel „Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators with muscle-like performance" von E. Acome, S. K. Mitchell, T. G. Morrissey, M. B. Emmett, C. Benjamin, M. King, M. Radakovitz und C. Keplinger beschrieben werden (Science 05 Jan 2018: Vol. 359, Issue 6371, pp. 61-65). Ausführungsformen des künstlichen Muskels 101, die zwei Paare von Laschenabschnitten 132, 154 an jeder der ersten Elektrode 106 und zweiten Elektrode 108 umfassen, reduzieren die Gesamtmasse und Gesamtdicke des künstlichen Muskels 101, reduzieren die bei Betätigung erforderliche Höhe der Spannung und verringern das Gesamtvolumen des künstlichen Muskels 101 ohne Reduzierung des nach der Betätigung resultierenden Kraftbetrags im Vergleich zu bekannten HASEL-Aktoren, die donutförmige Elektroden mit einer gleichförmigen, radial verlaufenden Breite aufweisen. Die Laschenabschnitte 132, 154 des künstlichen Muskels 101 stellen insbesondere Schließfronten bereit, die gegenüber HASEL-Aktoren mit donutförmigen Elektroden zu einer erhöhten Stellleistung führen, indem sie eine lokale und gleichförmige hydraulische Betätigung des künstlichen Muskels 101 gewährleisten. Ein Paar Laschenabschnitte 132, 154 stellt insbesondere eine doppelt so hohe Stellleistung pro Volumeneinheit wie donutförmige HASEL-Aktoren bereit, während zwei Paare Laschenabschnitte 132, 154 eine vier Mal höhere Stellleistung pro Volumeneinheit bereitstellen. Die die Laschenabschnitte 132, 154 miteinander verbindenden Brückenabschnitte 174, 176 begrenzen auch eine Ausbeulung der Laschenabschnitte 132, 154, indem sie den Abstand zwischen benachbarten Laschenabschnitten 132, 154 während der Betätigung aufrechterhalten. Da die Brückenabschnitte 174, 176 einstückig mit den Laschenabschnitten 132, 154 ausgebildet sind, verhindern die Brückenabschnitte 174, 176 auch Leckagen zwischen den Laschenabschnitten 132, 154 durch den Verzicht auf Verbindungsstellen, die ein erhöhtes Bruchrisiko mit sich bringen.
Im Betrieb, wenn der künstliche Muskel 101 betätigt wird, erzeugt die Expansion des expandierbaren Fluidbereichs 196 eine Kraft von 3 Newton-Millimeter (N.mm) pro Kubikzentimeter (cm³) Aktorvolumen oder mehr, wie 4 N.mm pro cm³ oder mehr, 5 N.mm pro cm³ oder mehr, 6 N.mm pro cm³ oder mehr, 7 N.mm pro cm³ oder mehr, 8 N.mm pro cm³ oder mehr, oder dergleichen In einem Beispiel stellt der künstliche Muskel 101 eine resultierende Kraft von 5 N bereit, wenn der künstliche Muskel 101 mit einer Spannung von 9,5 Kilovolt (kV) betätigt wird. In einem anderen Beispiel stellt der künstliche Muskel 101 eine Dehnung von 440 % unter einer Last von 500 Gramm bereit, wenn der künstliche Muskel 101 mit einer Spannung von 10 Kilovolt (kV) betätigt wird.
Darüber hinaus ist die Größe der ersten Elektrode 106 und der zweiten Elektrode 108 proportional zur Verdrängungsmenge des Dielektrikums 198. Wenn also eine größere Verdrängung im expandierbaren Fluidbereich 196 gewünscht ist, wird die Größe des Elektrodenpaars 104 im Verhältnis zur Größe des expandierbaren Fluidbereichs 196 erhöht. Es ist zu beachten, dass die Größe des expandierbaren Fluidbereichs 196 durch die zentralen Öffnungen 146, 168 in der ersten Elektrode 106 und zweiten Elektrode 108 definiert ist. Der Verdrängungsgrad im expandierbaren Fluidbereich 196 kann somit alternativ oder zusätzlich durch die Vergrößerung oder Verkleinerung der zentralen Öffnungen 146, 168 gesteuert werden.
In 8 und 9 ist eine andere Ausführungsform eines künstlichen Muskels 201 dargestellt. Der künstliche Muskel 201 ist dem künstlichen Muskel 101 im Wesentlichen ähnlich. Eine gleiche Struktur wird daher mit gleichen Bezugszeichen angezeigt. Wie dargestellt, weist die erste Elektrode 106 jedoch keine zentrale Öffnung auf. Das heißt, nur die zweite Elektrode 108 umfasst die in ihr ausgebildete zentrale Öffnung 168. Wie in 8 dargestellt, befindet sich der künstliche Muskel 201 im nichtbetätigten Zustand, wobei die erste Elektrode 106 ebenflächig ist und die zweite Elektrode 108 im Verhältnis zur ersten Elektrode 106 konvex ist. Im nichtbetätigten Zustand weist der expandierbare Fluidbereich 196 eine erste Höhe H3 auf. Im betätigten Zustand, wie in 9 dargestellt, weist der expandierbare Fluidbereich 196 eine zweite Höhe H4 auf, die größer als die erste Höhe H3 ist. Es ist zu beachten, dass dadurch, dass die zentrale Öffnung 168 nur in der zweiten Elektrode 108 und nicht in sowohl der ersten Elektrode 106 als auch der zweiten Elektrode 108 vorgesehen wird, die gesamte Verformung auf einer Seite des künstlichen Muskels 201 ausgebildet werden kann. Da die Gesamtverformung auf nur einer Seite des künstlichen Muskels 201 ausgebildet wird, ist zudem die zweite Höhe H4 des expandierbaren Fluidbereichs 196 des künstlichen Muskels 201 weiter von einer rechtwinklig zur Mittelachse C des künstlichen Muskels 201 stehenden Längsachse entfernt als die zweite Höhe H2 des expandierbaren Fluidbereichs 196 des künstlichen Muskels 101, wenn alle anderen Abmessungen, Ausrichtungen und das Volumen des Dielektrikums gleich sind. Es versteht sich, dass Ausführungsformen des künstlichen Muskels 201 zusammen mit den, oder an Stelle der, einen oder mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 der 1 bis 3B verwendet werden können.
Wie nunmehr in 10 zu sehen, kann ein Betätigungssystem 400 zur Bedienung der Körpergliedmassagevorrichtung 10, insbesondere zur Bedienung des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10, bereitgestellt werden. Das Betätigungssystem 400 kann ein Steuergerät 50, eine Bedienvorrichtung 46, eine Stromversorgung 48, ein Anzeigegerät 42, eine Netzschnittstellenhardware 44 und einen mit diesen Komponenten kommunikationstechnisch verbundenen Kommunikationspfad 41 umfassen, die teilweise oder sämtlich in der integrierten Steuereinheit 40 angeordnet sein können.
Das Steuergerät 50 umfasst einen Prozessor 52 und einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher 54, mit dem verschiedene Komponenten kommunikationstechnisch verbunden sind. In einigen Ausführungsformen können der Prozessor 52 und der nichtflüchtige elektronische Speicher 54 und/oder die anderen Komponenten in einer einzigen Vorrichtung enthalten sein. In anderen Ausführungsformen können der Prozessor 52 und der nichtflüchtige elektronische Speicher 54 und/oder die anderen Komponenten auf verschiedene kommunikationstechnisch verbundene Vorrichtungen verteilt sein. Das Steuergerät 50 umfasst einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher 54, der einen Satz maschinenlesbarer Anweisungen speichert. Der Prozessor 52 führt die im nichtflüchtigen elektronischen Speicher 54 gespeicherten maschinenlesbaren Anweisungen aus. Der nichtflüchtige elektronische Speicher 54 kann RAM, ROM, Flash-Speicherbausteine, Festplattenlaufwerke oder eine beliebige Vorrichtung mit Fähigkeit zur Speicherung von maschinenlesbaren Anweisungen, so dass der Prozessor 52 auf die maschinenlesbaren Anweisungen zugreifen kann, umfassen. Dementsprechend kann das hier beschriebene Betätigungssystem 400 in einer herkömmlichen Computerprogrammiersprache als vorprogrammierte Hardware-Elemente oder als eine Kombination von Hardware- und Software-Komponenten implementiert werden. Der nichtflüchtige elektronische Speicher 54 kann als ein Speichermodul oder als eine Mehrzahl von Speichermodulen implementiert sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst der nichtflüchtige elektronische Speicher 54 Anweisungen für die Ausführung der Funktionen des Betätigungssystems 400. Die Anweisungen können Anweisungen zur Ansteuerung der Körpergliedmassagevorrichtung 10 umfassen, beispielsweise Anweisungen zum Betätigen des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101, einzeln oder zusammen, und zum Betätigen der künstlichen Muskelstapel, einzeln oder zusammen.
Der Prozessor 52 kann eine beliebige Vorrichtung umfassen, die zur Ausführung von maschinenlesbaren Anweisungen befähigt ist. Der Prozessor 52 kann beispielsweise eine integrierte Schaltung, ein Mikrochip, ein Computer oder eine andere Rechenvorrichtung sein. Der nichtflüchtige elektronische Speicher 54 und der Prozessor 52 sind mit dem Kommunikationspfad 41 verbunden, der die Signalinterkonnektivität zwischen verschiedenen Komponenten und/oder Modulen des Betätigungssystems 400 bereitstellt. Dementsprechend kann der Kommunikationspfad 41 eine beliebige Anzahl von Prozessoren kommunikationstechnisch miteinander verbinden und die mit dem Kommunikationspfad 41 verbundenen Module in einer verteilten Rechenumgebung arbeiten lassen. Insbesondere kann jedes der Module als ein Knoten arbeiten, der Daten senden und/oder empfangen kann. Im vorliegenden Sprachgebrauch bedeutet der Ausdruck „kommunikationstechnisch verbunden“, dass verbundene Komponenten in der Lage sind, Datensignale miteinander auszutauschen, wie zum Beispiel elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale über Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter, und so weiter.
Wie in 10 schematisch dargestellt, verbindet der Kommunikationspfad 41 den Prozessor 52 und den nichtflüchtigen elektronischen Speicher 54 des Steuergeräts 50 kommunikationstechnisch mit einer Mehrzahl von anderen Komponenten des Betätigungssystems 400. Das in 10 dargestellte Betätigungssystem 400 umfasst beispielsweise den Prozessor 52 und den nichtflüchtigen elektronischen Speicher 54, die mit der Bedienvorrichtung 46 und der Stromversorgung 48 kommunikationstechnisch verbunden sind.
Die Bedienvorrichtung 46 erlaubt es einem Benutzer, den Betrieb der künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 zu steuern. In einigen Ausführungsformen kann die Bedienvorrichtung 46 ein Schalter, ein Kniehebel, ein Drucktaster oder eine Kombination von Bedienelementen zur Gewährleistung der Benutzerbedienung sein. Die Bedienvorrichtung 46 ist mit dem Kommunikationspfad 41 so verbunden, dass der Kommunikationspfad 41 die Bedienvorrichtung 46 mit den Modulen des Betätigungssystems 400 kommunikationstechnisch koppelt. Die Bedienvorrichtung 46 kann eine Benutzerschnittstelle zum Empfangen von Benutzeranweisungen in Bezug auf eine besondere Betriebskonfiguration der Körpergliedmassagevorrichtung 10, wie das Erzeugen eines kaskadierenden, strukturierten, stochastischen oder gleichförmigen Rhythmus, bereitstellen,
Die Stromversorgung 48 (zum Beispiel Batterie) stellt Leistung für den einen oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 bereit. In einigen Ausführungsformen ist die Stromversorgung 48 eine wiederaufladbare Gleichstromquelle. Es versteht sich, dass die Stromversorgung 48 eine einzelne Stromversorgung oder Batterie zur Bereitstellung von Leistung an den einen oder die mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 sein kann. Ein Stromadapter (nicht dargestellt) kann bereitgestellt und über einen Kabelbaum oder dergleichen elektrisch angeschlossen werden, um über die Stromversorgung 48 Leistung zu dem einen oder den mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 zu liefern.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Betätigungssystem 400 auch ein Anzeigegerät 42. Das Anzeigegerät 42 ist mit dem Kommunikationspfad 41 so verbunden, dass der Kommunikationspfad 41 das Anzeigegerät 42 mit anderen Modulen des Betätigungssystems 400 kommunikationstechnisch koppelt. Das Anzeigegerät 42 kann an der Anlegemanschette 12, beispielsweise als Teil der integrierten Steuereinheit 40, angeordnet sein und kann eine Mitteilung in Reaktion auf einen Betätigungszustand der künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 oder eine Anzeige einer Änderung des Betätigungszustands des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 ausgeben. Das Anzeigegerät 42 kann darüber hinaus ein Tastbildschirm sein, der zusätzlich zur Bereitstellung von optischen Informationen das Vorhandensein und die Position einer Tasteingabe auf einer Oberfläche oder im Bereich des Anzeigegeräts 42 detektieren. Dementsprechend kann das Anzeigegerät 42 die Bedienvorrichtung 46 umfasssen und eine direkt auf die optische Ausgabe des Anzeigegeräts 42 vorgenommene mechanische Eingabe empfangen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Betätigungssystem 400 eine Netzschnittstellenhardware 44, um das Betätigungssystem 400 über ein Netz 60 mit einer tragbaren Vorrichtung 70 kommunikationstechnisch zu verbinden. Die tragbare Vorrichtung 70 kann insbesondere ein Smartphone, ein Tablet, einen persönlichen Medienplayer oder ein anderes elektrisches Gerät, das eine Drahtloskommunikationsfunktionalität aufweist, umfassen. Es ist zu beachten, dass die tragbare Vorrichtung 70, wenn vorgesehen, dazu dienen kann, Benutzerbefehle an Stelle der Bedienvorrichtung 46 an das Steuergerät 50 bereitzustellen. Dies kann einen Benutzer dazu befähigen, ohne Nutzung der Bedienelemente der Bedienvorrichtung 46 ein Programm zur Steuerung der künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 zu steuern oder einzustellen. Die künstlichen Muskeln 101 der Körpergliedmassagevorrichtung 10 können somit über die tragbare Vorrichtung 70, die über das Netz 60 mit dem Steuergerät 50 drahtlos kommuniziert, ferngesteuert werden.
Es versteht sich, dass hier beschriebene Ausführungen auf Körpergliedmassagevorrichtungen gerichtet sind, die einen oder mehrere künstliche Muskeln aufweisen, die in einer Anlegemanschette zwischen einem Innenband und einer Außenschicht der Anlegemanschette angeordnet sind. Die künstlichen Muskeln sind so ansteuerbar, dass sie selektiv Druck an das Innenband anlegen, das aus einem elastischen Material ausgebildet ist, so dass das Innenband sich der besonderen Form des Körperglieds anpasst und die Betätigung des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln der Körpergliedmassagevorrichtung einen selektiven und individualisierbaren Druck an das Körperglied eines Benutzers anlegt.
Es sei angemerkt, dass die Ausdrücke „im Wesentlichen“ und „etwa“ hier gegebenenfalls verwendet werden, um den inhärenten Unsicherheitsgrad zu bezeichnen, der bei Bedarf einem quantitativen Vergleich, einem Wert, einer Messung oder sonstigen Darstellung zugeordnet wird. Diese Ausdrücke werden hier auch verwendet, um den Grad zu bezeichnen, um den eine quantitative Darstellung gegebenenfalls von einer Referenzangabe abweicht, ohne dass dies zu einer Änderung der grundlegenden Funktion des behandelten Gegenstands führt.
Während hier besondere Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, versteht es sich, dass verschiedene weitere Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Umfang des beanspruchten Gegenstands abgewichen wird. Obwohl hier verschiedene Aspekte des beanspruchten Gegenstands beschrieben wurden, müssen diese Aspekte nicht in Kombination genutzt werden. Es ist daher davon auszugehen, dass die angehängten Ansprüche alle Änderungen und Abwandlungen mit erfassen, die im Wesen des beanspruchten Gegenstands liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators with muscle-like performance” von E. Acome, S. K. Mitchell, T. G. Morrissey, M. B. Emmett, C. Benjamin, M. King, M. Radakovitz und C. Keplinger beschrieben werden (Science 05 Jan 2018: Vol. 359, Issue 6371, pp. 61-65) [0037]

Claims

Körpergliedmassagevorrichtung umfassend: eine Anlegemanschette, die ein Innenband und eine Außenschicht umfasst, und einen oder mehrere künstliche Muskeln, die zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordnet sind, wobei der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln jeweils umfassen: ein Gehäuse, das einen Elektrodenbereich und einen expandierbaren Fluidbereich umfasst; ein im Gehäuse aufgenommenes Dielektrikum; und ein im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniertes Elektrodenpaar, wobei das Elektrodenpaar eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode umfasst, wobei das Elektrodenpaar zwischen einem nichtbetätigten Zustand und einem betätigten Zustand umstellbar ist, so dass das Umstellen vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich leitet, den expandierbaren Fluidbereich expandiert und dadurch Druck an das Innenband der Anlegemanschette anlegt.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordneten künstlichen Muskeln einen einzelnen Muskel umfassen.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordneten künstlichen Muskeln eine Mehrzahl von künstlichen Muskeln umfassen, die in einer einzelnen Lage zwischen dem Innenband und der Außenschicht angeordnet sind.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei, die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils zwei oder mehr Laschenabschnitte und zwei oder mehr Brückenabschnitte umfassen; jeder der zwei oder mehr Brückenabschnitte benachbarte Laschenabschnitte miteinander verbindet; und mindestens eine der ersten Elektrode und zweiten Elektrode eine zentrale Öffnung umfasst, die zwischen den zwei oder mehr Laschenabschnitten positioniert ist und den expandierbaren Fluidbereich umgibt.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils zwei Paare von Laschenabschnitten und zwei Paare von Brückenabschnitten aufweisen, wobei jeder Brückenabschnitt ein Paar von benachbarten Laschenabschnitten angrenzend miteinander verbindet, wobei jeder Laschenabschnitt einem gegenüberliegenden Laschenabschnitt diametral gegenüberliegt.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 4, wobei, wenn das Elektrodenpaar im nichtbetätigten Zustand ist, die erste Elektrode und die zweite Elektrode nichtparallel zueinander sind; und wenn das Elektrodenpaar im betätigten Zustand ist, die erste Elektrode und die zweite Elektrode parallel zueinander sind, so dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode dazu eingerichtet sind, sich zueinander und zur zentralen Öffnung hin zusammenzuziehen, wenn sie vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand gestellt werden.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse des einen oder der mehreren künstlichen Muskeln eine erste Filmschicht und eine zweite Filmschicht umfasst, die miteinander teilgesiegelt sind, um einen gesiegelten Abschnitt des Gehäuses zu definieren, wobei das Gehäuse ferner einen vom gesiegelten Abschnitt umgebenen ungesiegelten Abschnitt umfasst, wobei der Elektrodenbereich und der expandierbare Fluidbereich des Gehäuses im ungesiegelten Abschnitt angeordnet sind.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste elektrische Isolatorschicht, die an einer der ersten Oberfläche des Gehäuses gegenüberliegenden Innenfläche der ersten Elektrode befestigt ist, und eine zweite elektrische Isolatorschicht, die an einer der zweiten Oberfläche des Gehäuses gegenüberliegenden Innenfläche der zweiten Elektrode befestigt ist, wobei die erste elektrische Isolatorschicht und die zweite elektrische Isolatorschicht jeweils eine Klebefläche und eine gegenüberliegende nichtsiegelbare Fläche umfassen.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei, das Innenband ein elastisches Material umfasst; und die Außenschicht einen höheren Elastizitätsmodul als das Innenband aufweist.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Innendurchmesser der Außenschicht verstellbar ist.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren künstlichen Muskeln eine Mehrzahl von künstlichen Muskeln umfassen.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anlegemanschette eine erste Anlegemanschette umfasst und die Körpergliedmassagevorrichtung ferner eine zweite Anlegemanschette umfasst, die ein Innenband, eine Außenschicht und einen oder mehrere zwischen dem Innenband und der Außenschicht angeordnete künstliche Muskeln umfasst.
Körpergliedmassagevorrichtung umfassend: eine Anlegemanschette, die ein Innenband und eine Außenschicht umfasst; und eine Mehrzahl von künstlichen Muskelstapeln, die zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Anlegemanschette angeordnet sind, wobei jeder künstliche Muskel der mehreren künstlichen Muskelstapel umfasst: ein Gehäuse, das einen Elektrodenbereich und einen expandierbaren Fluidbereich umfasst; ein im Gehäuse aufgenommenes Dielektrikum; und ein im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniertes Elektrodenpaar, wobei das Elektrodenpaar eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode umfasst, wobei das Elektrodenpaar zwischen einem nichtbetätigten Zustand und einem betätigten Zustand umstellbar ist, so dass das Umstellen vom nichtbetätigten Zustand in den betätigten Zustand das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich leitet; wobei jedes der mehreren künstlichen Muskelstapel unabhängig stellbar ist, um einen selektiven Druck am Innenband der Anlegemanschette anzulegen.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 13, wobei der expandierbare Fluidbereich jedes künstlichen Muskels eines jeden der mehreren künstlichen Muskelstapel koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 13, wobei, die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils zwei oder mehr Laschenabschnitte und zwei oder mehr Brückenabschnitte umfassen; jeder der zwei oder mehr Brückenabschnitte benachbarte Laschenabschnitte miteinander verbindet; und mindestens eine der ersten Elektrode und zweiten Elektrode eine zentrale Öffnung umfasst, die zwischen den zwei oder mehr Laschenabschnitten positioniert ist und den expandierbaren Fluidbereich umgibt.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils eine zentrale Öffnung umfassen, die zwischen den zwei oder mehr Laschenabschnitten positioniert ist und den expandierbaren Fluidbereich umgibt, wobei die zentralen Öffnungen koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Körpergliedmassagevorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Innenband ein elastisches Material umfasst und die Außenschicht einen höheren Elastizitätsmodul als das elastische Material aufweist.
Verfahren zum Betätigen einer Körpergliedmassagevorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen einer Spannung mit Hilfe einer Stromversorgung, die mit einem Elektrodenpaar eines künstlichen Muskels elektrisch verbunden ist, wobei der künstliche Muskel zwischen einem Innenband und einer Außenschicht einer Anlegemanschette angeordnet ist, wobei, der künstliche Muskel ein Gehäuse mit einem Elektrodenbereich und einem expandierbaren Fluidbereich umfasst; das Elektrodenpaar im Elektrodenbereich des Gehäuses positioniert ist; das Elektrodenpaar eine an einer ersten Oberfläche des Gehäuses befestigte erste Elektrode und eine an einer zweiten Oberfläche des Gehäuses befestigte zweite Elektrode umfasst; und ein Dielektrikum im Gehäuse aufgenommen ist; und Anlegen der Spannung an das Elektrodenpaar des künstlichen Muskels, dadurch Umstellen des Elektrodenpaars von einem nichtbetätigten Zustand in einen betätigten Zustand dergestalt, dass das Dielektrikum in den expandierbaren Fluidbereich des Gehäuses geleitet wird und den expandierbaren Fluidbereich expandiert und dadurch Druck an das Innenband der Anlegemanschette anlegt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der künstliche Muskel einer von mehreren zwischen dem Innenband und der Außenschicht der Körpergliedmassagevorrichtung angeordneten Muskeln ist.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Anlegen einer Spannung an die mehreren künstlichen Muskeln auf selektive Weise, um einen selektiven Druck in einem kaskadierenden Rhythmus, zwischen einem ersten Ende der Anlegemanschette und einem zweiten Ende der Anlegemanschette, an das Innenband der Anlegemanschette anzulegen.