PT1981459E

PT1981459E - Dispositivo, sistema e método para tratamento por compressão de uma parte do corpo

Info

Publication number: PT1981459E
Application number: PT06706231T
Authority: PT
Inventors: Landy Toth
Original assignee: Convatec Technologies Inc
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2011-12-21
Also published as: JP4874342B2; AU2006334909A1; EP1981459A1; CN101404968B; ATE524149T1; CN101404968A; IL192793A0; JP2009523043A; BRPI0621229A2; US9248074B2; US10828220B2; US20160193100A1; WO2007079777A1; EP1981459B1; DK1981459T3; ES2372758T3; US8764689B2; US20100056966A1; CA2636715A1; US20150011922A1

Description

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DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO E SISTEMA PARA TRATAMENTO POR COMPRESSÃO DE UMA PARTE DO CORPO"

Campo Técnico: A presente invenção está relacionada com um dispositivo para o tratamento por compressão de uma parte do corpo. A invenção está também relacionada com um sistema para o tratamento por compressão, que inclui um tal dispositivo. A invenção está adicionalmente relacionada com accionadores que podem ser utilizados no dispositivo para o tratamento por compressão, mas também noutras aplicações nas quais uma cinta se destina a ser apertada à volta de um objecto.

Antecedentes:

As terapêuticas de compressão podem ser utilizadas para o tratamento e/ou profilaxia de uma série de patologias, incluindo, sem limitação, trombose venosa profunda (TVP), vasculopatias, distúrbios circulatórios, edemas, cardiopatias (tratadas por contra-pulsação), linfoedema, queimaduras e embolias. Outros campos de utilização podem ser a terapia anti-stress, a terapia de massagens, a monitorização da tensão arterial, mecanismos de ajuste do encaixe para próteses e fatos para a prevenção da agregação de sangue em partes do corpo de pilotos ou condutores de carros de corrida submetidos a forças G. A patente US 2004/0073146 Al revela um dispositivo portátil destinado a melhorar o fluxo sanguíneo num membro com o propósito de reduzir o risco de desenvolvimento de trombose venosa profunda. O dispositivo inclui uma correia, que é enrolada à volta do membro, e uma armação que inclui um motor, sendo a correia puxada por meio de um movimento 2 recíproco de tal forma que uma força de compressão é aplicada no membro. 0 motor da patente US 2004/0073146 AI é de um tipo electromagnético, proporcionando uma relação potência/peso baixa e, desta forma, constituindo um dispositivo extremamente volumoso. Quando combinado com a eficiência baixa dos motores e elementos de transmissão de potência revelados, o resultado é uma duração curta da bateria. Além disso, o dispositivo necessitaria de um mecanismo de fecho complexo para manter a pressão durante um período de tempo mais longo do que o do movimento recíproco. Do mesmo modo, devido às capacidades de binário dos motores electromagnéticos convencionais, seria difícil satisfazer os requisitos de força para a profilaxia da trombose venosa profunda utilizando esta tecnologia e num formato compacto. Além disso, na medida em que o movimento recíproco é produzido através de um mecanismo intermédio e a mecânica tecidular de todos os doentes é diferente, o controlo do débito real da força aplicado pelas cintas ao paciente será reduzido ou nulo. A patente US 2002/0173735 AI revela um dispositivo para o tratamento por contra-pulsação externo de uma doença cardíaca ou distúrbio circulatório. O dispositivo inclui uma braçadeira, que se destina a ser enrolada à volta de uma extremidade do paciente. As extremidades da braçadeira são fixadas uma à outra de tal modo que a activação eléctrica dos accionadores da braçadeira levará à sua constrição. Os accionadores podem ser accionadores de solenoide que, tipicamente, proporcionam um movimento recíproco. 0 dispositivo da patente US 2002/0173735 AI só é adequado para as aplicações por impulso, na medida em que o accionador de solenoide não tem capacidade para reter uma força por um período de tempo superior ao do movimento recíproco, dado que seria necessária uma corrente muito 3 elevada para garantir um funcionamento de baixa frequência ou estático. Este dispositivo apresenta também uma relação potência/peso baixa, o que resulta num dispositivo pesado. Além disso, o dispositivo só é capaz de proporcionar movimentos pequenos, devido aos requisitos de ajuste apertado da braçadeira.

Além disso, os accionadores de solenoide só são capazes de proporcionar movimentos pequenos, resultando requisitos de ajuste apertado à braçadeira. As limitações de movimento dos accionadores também limitam as forças reais que podem ser aplicadas ao paciente, na medida em que a elasticidade tecidular do paciente terá de ser dominada para se alcançarem niveis significativos de força. A patente US 6,494,852 Bi revela um dispositivo de compressão pneumática ambulatória portátil, que inclui uma manga com células insufláveis, que estão acopladas a uma conduta que fornece um fluido a partir de um dispositivo de controlo. A utilização de accionamento pneumático, conforme revelado na patente US 6,494,852 Bl, oferece também uma relação potência/peso baixa e, por conseguinte, torna o dispositivo volumoso. Além disso, a eficácia dos dispositivos pneumáticos é baixa, na medida em que desperdiçam muita energia nos seus compressores, válvulas, acumuladores, condutas e expansão das vesículas, além de desperdiçarem energia em cada ciclo de esvaziamento ao ventilarem o ar comprimido para as redondezas. Deste modo, um tal dispositivo requer uma unidade de potência sobredimensionada e fornecerá durações curtas da bateria. A utilização de vesículas pneumáticas resulta também em peças volumosas e não-respiráveis à volta do membro do paciente.

Os dispositivos de compressão com cintas ou braçadeiras que incluem material activo, que se destinam a ser usados à volta de uma parte do corpo, são ilustrados nas patentes US 5, 997,465, US 6, 123, 681, US 6, 198,204 Bl, 4 ΕΡ 1 324 403 Al, US 2004/0167375 Al, WO 2004/093763 Al e US 2005/0043657 Al. Regra geral, estes dispositivos requerem grandes quantidades de material activo e, por conseguinte, no momento presente, são apenas adequados para aplicações de custo elevado. Alguns dos conceitos mostrados nestes documentos requerem também materiais activos que possuam propriedades que não podem ser alcançadas na produção em larga escala ou que não podem ser mantidas ao longo de muitos ciclos de accionamento com materiais conhecidos.

Cada uma das configurações da técnica anterior colocaria um fardo indevido sobre as propriedades do material activo. Os materiais são necessários para realizar combinações extremas de curso e força contra o paciente, com uma ampla variação da geometria e maleabilidade tecidular. Por conseguinte, é necessário material excessivo ou material de desempenho muito elevado para os dispositivos, o que resulta em dispositivos de custo elevado e num aumento das questões de fiabilidade e segurança nos dispositivos práticos.

Por conseguinte, existe a necessidade de um dispositivo melhorado para o tratamento por compressão de uma parte do corpo.

Sumário da Invenção:

Um objectivo desta invenção consiste em proporcionar um dispositivo para o tratamento por compressão de uma parte do corpo, que elimina ou pelo menos alivia algumas ou todas as desvantagens da técnica anterior.

Um objectivo específico consiste em proporcionar um dispositivo para o tratamento por compressão de uma parte do corpo, com uma relação potência/peso melhorada.

Um outro objectivo consiste em proporcionar um dispositivo para o tratamento por compressão de uma parte do corpo, que pode ser produzido por um custo razoável. 5

Um outro objectivo consiste em proporcionar um dispositivo adequado para tratamentos em ambulatório com uma duração útil prolongada da bateria.

Um outro objectivo consiste em proporcionar meios seguros e fáceis de utilizar para a aplicação dos tratamentos de compressão.

Um outro objectivo consiste em proporcionar um dispositivo para o tratamento por compressão, de construção compacta e que pode apresentar uma altura baixa a partir da parte do corpo e para fora.

Os objectivos supra-indicados são cumpridos na totalidade ou parcialmente com um dispositivo de acordo com a reivindicação 1. As implementações são apresentadas nas reivindicações dependentes anexas, na descrição que se segue e nos desenhos anexos.

De acordo com um primeiro aspecto, é proporcionado um dispositivo para o tratamento por compressão de uma parte do corpo. 0 dispositivo inclui um elemento de compressão, adaptado para rodear, pelo menos parcialmente, a parte do corpo, e uma unidade de accionamento, disposta de forma a apertar o elemento de compressão de modo a proporcionar uma força de compressão à parte do corpo. A unidade de accionamento inclui um accionador de material activo. Por "material activo" entende-se um material que apresenta um forte acoplamento entre os mecanismos de armazenamento de energia (estando forte relacionado com o acoplamento observado noutros materiais comuns). Mais especificamente, no que se refere a esta invenção, o termo "material activo" destina-se a incluir materiais que apresentam um forte acoplamento entre os mecanismos de armazenamento de energia eléctrica, química ou térmica e mecânica (electromecânica, termo-mecânica, electro-termo-mecânica ou electro-químico-mecânica).

Tais materiais foram divididos por categorias pela comunidade de investigação. Geralmente, tais materiais 6 activos são categorizados nos seguintes grupos: polímeros electroactivos, cerâmicas e cristais electroactivos e materiais com memória da forma.

Polímeros electroactivos (PEA) incluem materiais activados pelo campo E, tais como ferroeléctricos, piezoeléctricos, electrostrictivos, electretos, elastómeros de cristais líquidos, elastómeros activados por tensão de Maxwell e materiais compósitos dos mesmos. Os polímeros electroactivos também incluem polímeros condutores electroquimicamente activados, compósitos metálicos de polímero ionomérico (IPMC), nanotubos de carbono e géis de polímero electroactivos. Os materiais deste tipo são descritos e caracterizados na obra de Bar-Cohen Y. (editor): Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles: Reality, Potential, and Challenges, 2nd Edition, SPIE Press, Bellingham, 2004.

As cerâmicas e cristais electroactivos incluem materiais compósitos piezoeléctricos, electrostrictivos e piezocerâmicos-polímeros, materiais magnetostrictivos e materiais de cristal único. Os materiais deste tipo são descritos e caracterizados na obra de Moulson A.J., Herbert J.M.: Electroceramics: Materials, Properties, Applications, 2nd Edition, John Wiley & Sons, West Sussex, 2003.

Os materiais com memória de forma incluem ligas com memória de forma, que podem ser activadas pela temperatura ou activadas pelo campo H, e polímeros com memória de forma. Os materiais deste tipo são descritos e caracterizados na obra de Otsuka K., Way-man C.M.: Shape Memory Materials, Cambridge University Press, Cambridge, 1999.

Reconhece-se que, neste campo em evolução rápida, estão sempre a ser descobertos ou concebidos novos materiais. Novos accionadores de material activo, possivelmente com um desempenho excepcional, podem ser desenvolvidos a partir de tais materiais novos e, como tal, 7 as implementações nesta aplicação podem ser realizadas com tais accionadores avançados (e beneficiar de um aumento das forças, densidade da potência ou taxa de movimento).

Ao utilizar um accionador de material activo, é possível proporcionar um dispositivo de compressão compacto, que pode ser produzido por um custo baixo e que pode ser proporcionado com capacidade de força suficiente. A unidade de accionamento pode ser disposta apertar progressivamente o elemento de compressão. apertar progressivamente o elemento de compressão possível utilizar accionadores com capacidade para movimentos muito pequenos, que são repetidos para proporcionar um movimento suficiente.

No dispositivo, um elemento de preensão está ligado ao accionador para realizar um movimento cíclico, e o elemento de preensão está disposto de forma a engatar um elemento móvel, ligado ao elemento de compressão. 0 movimento cíclico pode, por exemplo, ser assimétrico, elíptico, substancialmente circular ou substancialmente recíproco. 0 elemento móvel é, durante uma primeira parte do movimento cíclico, móvel com o elemento de preensão, e durante uma segunda parte do movimento cíclico, móvel relativamente ao elemento de preensão. Deste modo, durante a primeira parte do movimento cíclico, pode verificar-se um movimento relativo (deslizamento) inexistente ou muito reduzido entre o elemento de preensão e o elemento móvel e, durante a segunda parte do movimento cíclico, pode ocorrer deslizamento entre o elemento de preensão e o elemento móvel, ou um desengate completo.

Durante a primeira parte do movimento cíclico, o elemento de preensão pode encontrar-se numa operação de transferência de força com o elemento móvel, e, durante a segunda parte do movimento cíclico, a operação de transferência de força pode ter sido eliminada ou substancialmente reduzida. 0 dispositivo pode ainda incluir meios para deslocar o elemento móvel e o elemento de preensão um no sentido do outro. Tais meios de enviesamento podem aumentar a capacidade de força da unidade de accionamento e podem assumir a forma de, por exemplo, molas ou outros elementos elásticos. 0 elemento de preensão pode ser proporcionado com um revestimento resistente ao desgaste. Tais revestimentos são, per se, conhecidos pelo técnico especializado. 0 elemento de preensão pode ser proporcionado com um revestimento melhorador da preensão. Tais revestimentos são, per se, conhecidos pelo especialista na matéria. A unidade de accionamento pode incluir ainda um segundo accionador e um segundo elemento de preensão. 0 primeiro e o segundo elementos de preensão podem ser coordenados e operados em simultâneo ou de forma alternada. 0 elemento de preensão e o segundo elemento de preensão podem ser dispostos nas faces opostas do elemento móvel.

Como alternativa, ou como complemento, o elemento de preensão e o segundo elemento de preensão podem ser dispostos na mesma face do elemento móvel.

Uma frequência do movimento cíclico pode situar-se no intervalo de cerca de 1 a 200 Hz, cerca de 0,2 a 20 kHz ou cerca de 20kHz a 1 MHz. O dispositivo pode incluir ainda meios de rectificação para proporcionar um movimento unidireccional do elemento móvel. Uma tal rectificação pode aumentar a capacidade de força reduzindo ou eliminando o deslizamento entre o elemento de preensão e o elemento móvel.

De acordo com um primeiro principio, o accionador pode incluir uma região activa que se estende paralelamente a uma direcção em que o elemento móvel é deslocável, na qual o elemento móvel tem uma parte substancialmente planar ou ligeiramente curva virada para o accionador, e na qual o 9 elemento de preensão se projecta para fora do accionador, no sentido do elemento móvel. A região activa é a parte do accionador que proporciona o movimento.

Numa primeira implementação, os meios de amplificação podem ser proporcionados por meio de uma morfologia do material activo. 0 accionador pode incluir pelo menos dois conjuntos de eléctrodos, sendo que cada conjunto de eléctrodos pode estar funcionalmente ligado a uma região de material activo do accionador e individualmente controlável, e em que a região de material activo do accionador está funcionalmente ligada ao elemento de preensão.

Os conjuntos de eléctrodos podem ser controláveis para controlarem a direcção de movimento do elemento móvel. 0 primeiro dos conjuntos de eléctrodos pode ser controlável para mover o elemento móvel numa primeira direcção, e o segundo conjunto de eléctrodos pode ser accionável para mover o elemento móvel numa segunda direcção contrária. 0 accionador pode ter pelo menos uma frequência ressonante ou anti-ressonante favorável, e em que pelo menos um dos conjuntos de eléctrodos pode ser accionável segundo a dita frequência ressonante ou anti-ressonante favorável.

Os meios de rectificação podem ser proporcionados pelo elemento de preensão, durante uma parte do movimento cíclico em que o elemento de preensão é móvel relativamente ao elemento móvel, sendo móvel numa primeira direcção por uma distância específica, que é superior à distância na qual uma contra-força proporcionada por um sistema que inclui uma parte do corpo e o elemento de compressão durante a dita parte do movimento cíclico é capaz de mover o elemento móvel numa segunda direcção contrária. 10

Numa segunda implementação, os meios de rectificação podem ser proporcionados por uma unidade de accionamento que inclui pelo menos dois elementos de preensão, sendo cada elemento de preensão individualmente controlável para realizar um respectivo movimento cíclico.

Nesta implementação, os elementos de preensão podem ser dispostos para serem accionados com um atraso entre os respectivos movimentos cíclicos, de tal forma que, num qualquer momento, pelo menos um dos elementos de preensão está na operação de transferência de força com o elemento móvel.

De acordo com um segundo princípio, o material activo pode ser ligado ao elemento de preensão através de meios de amplificação.

Os meios de amplificação podem incluir um elemento de orientação de onda e/ou modelação de onda, ou uma estrutura equivalente. 0 material activo e os meios de amplificação podem ser dispostos de forma a que uma primeira frequência accionadora aplicada no material activo forneça uma primeira direcção do movimento cíclico do elemento de preensão, e uma segunda frequência diferente accionadora aplicada ao material activo forneça uma segunda direcção contrária do movimento cíclico do elemento de preensão.

Os meios de rectificação podem ser proporcionados pelo elemento de preensão, durante uma parte do movimento cíclico em que o elemento de preensão é móvel relativamente ao elemento móvel, sendo móvel numa primeira direcção uma distância específica, que é superior à distância na qual uma contra-força proporcionada por um sistema que inclui uma parte do corpo e o elemento de compressão durante a dita parte do movimento cíclico é capaz de mover o elemento móvel numa segunda direcção contrária.

Numa terceira implementação, os meios de amplificação podem incluir um vibrador acústico ressonante, que está 11 ligado ao elemento de preensão e a uma armação ou estrutura da unidade de accionamento. 0 accionador pode ser proporcionado numa extremidade externa do vibrador acústico ressonante. Por exemplo, o accionador pode ser proporcionado num nó do vibrador acústico ressonante. 0 vibrador acústico ressonante pode ter uma secção transversal, que se vai afunilando no sentido do elemento de preensão.

Numa quarta implementação, os meios de amplificação podem incluir uma rebarba ou um braço que se estende do accionador ao elemento de preensão.

Pelo menos duas rebarbas podem estender-se desde o accionador até um respectivo elemento de preensão.

De acordo com um terceiro principio, o elemento móvel pode ser proporcionado com meios para o interbloqueio positivo com o elemento de preensão. Um tal interbloqueio positivo pode proporcionar os ditos meios de rectificação

Os meios para o interbloqueio positivo podem incluir uma estrutura de roquete que se estende numa direcção paralela à direcção de movimento do elemento móvel.

Os meios para o interbloqueio positivo podem incluir pelo menos duas estruturas de roquete paralelas.

Numa quinta implementação, a estrutura de roquete pode incluir uma pluralidade de dentes sequencialmente dispostos, tendo cada dente pelo menos uma superfície de bloqueio adaptada para interacção com o elemento de preensão.

Duas superfícies de bloqueio adjacentes podem ser espaçadas, entre elas, por uma distância que é mais pequena do que o curso máximo do accionador. 0 accionador pode incluir uma primeira região activa disposta para mover o elemento de preensão numa direcção paralela à direcção de movimento pretendida do elemento móvel, e uma segundo região activa, disposta para mover o 12 elemento de preensão numa direcção afastada do elemento móvel. A primeira região activa pode ser disposta para mover o elemento de preensão numa direcção paralela à direcção de movimento pretendida do elemento móvel numa primeira velocidade, e um movimento numa segunda direcção substancialmente contrária, numa segunda velocidade mais elevada. A segunda velocidade pode ser adaptada para ser suficiente para mover o elemento móvel na sua direcção de movimento pretendida, apesar da contra-força proveniente da parte do corpo comprimida. 0 elemento de preensão e o elemento móvel podem, durante o dito primeiro e segundo movimentos, ser movidos um em direcção ao outro.

Numa sexta implementação, um respectivo elemento de preensão, que inclui um respectivo gancho, pode ser disposto para interagir com a respectiva estrutura de roquete.

Os elementos de preensão podem ser dispostos para serem accionados com um atraso entre os respectivos movimentos cíclicos, de tal forma que, num qualquer momento, pelo menos um dos elementos de preensão está na operação de transferência de força com a sua estrutura de roquete associada.

De acordo com um quarto princípio, o elemento móvel pode incluir um elemento de guia que se estende de forma substancialmente paralela à sua direcção de movimento pretendida, em que o elemento de preensão inclui o primeiro e o segundo elementos de grampo longitudinalmente espaçados, que são controláveis para engate passível de libertação com o elemento de guia, em que o elemento de preensão inclui ainda um elemento de movimento longitudinal que se estende entre os ditos elementos de grampo, em que o elemento de movimento longitudinal é controlavelmente 13 expansível e contraível numa direcção paralela ao elemento de guia.

Os elementos de grampo e o elemento de movimento longitudinal podem ser individualmente controláveis.

Os elementos de grampo e o elemento de movimento longitudinal podem ser accionáveis nos seguintes estados: a) um estado de bloqueio, em que ambos os elementos de grampo estão num estado de transmissão de força relativamente ao elemento de guia, b) um primeiro estado de movimento, em que o primeiro dos elementos de grampo está num estado de transmissão de força relativamente ao elemento de guia, em que o segundo dos elementos de grampo é móvel relativamente à parede do espaço, e em que o elemento de movimento longitudinal está expandido ou contraído, e c) uma segunda fase de movimento, em que o segundo dos elementos de grampo está num estado de transmissão de força relativamente ao elemento de guia, em que o primeiro dos elementos de grampo é móvel relativamente ao elemento de guia, e em que o elemento de movimento longitudinal está expandido ou contraído.

De acordo com um quinto princípio, o accionador pode ser disposto para levar o elemento de preensão a realizar um movimento recíproco, tendo um componente num plano substancialmente paralelo à direcção de movimento pretendida do elemento móvel, em que os ditos meios rectificadores são dispostos para: proporcionarem uma fricção alta entre o elemento de preensão e o elemento móvel durante a primeira parte do dito movimento recíproco, em que o elemento de preensão se move numa primeira direcção no dito plano, e proporcionarem uma fricção baixa entre o elemento de preensão e o elemento móvel durante a segunda parte do dito movimento recíproco, em que o elemento de preensão se move numa segunda direcção contrária. 14

Os meios rectificadores podem ser dispostos entre o elemento de preensão e o elemento móvel.

Os meios rectificadores podem ser dispostos entre o elemento móvel e um membro de base, ao qual o accionador está montado de forma fixa.

Os meios rectificadores podem incluir microfilamentos inclinados.

Os meios rectificadores incluem ainda uma estrutura de roquete disposta para interacção com os ditos microfilamentos inclinados. 0 dispositivo pode incluir opcionalmente meios para pelo menos desengatar parcialmente os ditos meios rectificadores, de forma a permitir um movimento relativo entre o elemento de preensão e o elemento móvel em ambas as ditas primeira e segunda direcções.

De acordo com um sexto principio, a unidade de accionamento pode ser disposta para controlar uma distância radial entre a parte do corpo e o elemento de compressão, ou um elemento de ligação ligado ao elemento de compressão. A unidade de accionamento pode incluir uma base de montagem, que se estende entre duas partes circunferencialmente espaçadas do elemento de compressão, ou do elemento de ligação, e em que um elemento accionador controlavelmente dobrável é disposto para controlar uma distância radial entre a base de montagem e o elemento de compressão ou o elemento de ligação ligado ao elemento de compressão.

Um mecanismo de roquete pode ser disposto na base de montagem para interacção com uma extremidade do elemento accionador.

As extremidades contrárias do elemento accionador podem engatar as respectivas estruturas de roquete, e uma parte central do elemento accionador pode engatar o elemento de compressão ou elemento de ligação. 15

Numa implementação, o elemento móvel pode estar integrado no elemento de compressão. Numa implementação, o elemento móvel pode estar formado numa peça com o elemento de compressão. Numa implementação, o elemento móvel pode estar ligado de forma fixa ao elemento de compressão. Numa outra implementação, o elemento móvel pode estar ligado ao elemento de compressão por um elemento de ligação .

Numa outra implementação, o elemento móvel pode ser fixável de forma passível de libertação ao elemento de compressão.

De acordo com um sétimo princípio, o elemento móvel pode incluir uma parte rotativa, que está disposta de forma rotativa à volta de um eixo substancialmente central, e em que o elemento de preensão está disposto de forma a agir sobre uma superfície da dita parte rotativa. 0 elemento de preensão pode ser disposto para engatar uma superfície da parte rotativa, a uma certa distância do eixo central, em que um eixo pode rodar à volta do dito eixo central e está ligado à parte rotativa, e em que o elemento de compressão ou a elemento de ligação, ligado ao elemento de compressão, pode rodar no eixo.

Um único elemento de compressão ou elemento de ligação pode ser enrolável no eixo.

Dois ou mais elementos de compressão ou elementos de ligação podem ser enroláveis no eixo, e estender-se em direcções essencialmente diferentes a partir do eixo central.

Os diâmetros efectivos da parte rotativa e do elemento do eixo podem ser diferentes.

Pelo menos duas partes rotativas podem ser ligadas ao eixo, e um respectivo accionador pode ser disposto para interagir com as ditas partes rotativas. 16

As partes rotativas podem ser dispostas substancialmente na respectiva parte final do eixo.

Os meios de amplificação são proporcionados por meio de uma morfologia do material activo. 0 accionador pode incluir pelo menos dois conjuntos de eléctrodos, estando cada conjunto de eléctrodos funcionalmente ligado a uma região de material activo do accionador e individualmente controlável, sendo que a região de material activo do accionador pode ser funcionalmente ligada ao elemento de preensão. 0 primeiro dos conjuntos de eléctrodos é controlável para mover o elemento móvel numa primeira direcção, e o segundo conjunto de eléctrodos pode ser accionável para mover o elemento móvel numa segunda direcção contrária. 0 accionador pode ter pelo menos uma frequência ressonante ou anti-ressonante favorável, e pelo menos um dos conjuntos de eléctrodos pode ser accionável segundo a dita frequência ressonante ou anti-ressonante favorável. A unidade de accionamento pode incluir dois accionadores, que podem ser accionados individualmente.

Os accionadores podem ser accionáveis em diferentes fases.

Pelo menos um dos accionadores pode ser disposto num ângulo agudo relativamente ao elemento móvel.

Pelo menos um dos accionadores pode ter pelo menos uma frequência ressonante ou anti-ressonante favorável, e pelo menos um dos conjuntos de eléctrodos do accionador pode ser accionável segundo a dita frequência ressonante ou anti-ressonante favorável.

De acordo com um oitavo principio, o accionador pode incluir um motor, seleccionado num grupo constituído por um motor tipo excitação por vibrador acústico, um motor rotativo de onda móvel, um motor de onda progressiva deslocado e um motor ultrassónico, estando o motor funcionalmente ligado a um eixo, em que o elemento de 17 compressão, ou um elemento de ligação, ligado ao elemento de compressão, pode rodar no eixo. Um tal motor pode ser um motor rotativo. 0 motor pode ser ligado ao eixo através de um mecanismo de transmissão de potência.

Dois ou mais elementos de compressão ou elementos de ligação podem ser enroláveis no eixo, e estender-se em direcções essencialmente diferentes a partir do eixo.

Uma parte de saída rotacionável do motor pode ser coaxial com o eixo. 0 elemento de compressão pode ser essencialmente formado a partir de um ou mais materiais passivos.

Tais materiais passivos podem, contudo, ser, por exemplo, elásticos, compressíveis, rígidos ou flexíveis.

Pelo menos uma unidade de accionamento pode ser disposta numa direcção paralela à parte do corpo, e o elemento de compressão pode estender-se numa direcção substancialmente perpendicular da dita, pelo menos uma, unidade de accionamento. A unidade de accionamento pode ser disposta para apertar dois elementos de compressão que se estendem em diferentes direcções, ou duas extremidades de um único elemento de compressão que rodeia, pelo menos parcialmente, a parte do corpo.

Pelo menos duas unidades de accionamento podem ser dispostas em paralelo, sendo cada unidade de accionamento disposta para apertar pelo menos um elemento de compressão.

As unidades de accionamento podem ser dispostas de forma a apertar os elementos de compressão puxando-os em direcções contrárias. 0 dispositivo pode ser dimensionado e adaptado para formar uma manga à volta da parte do corpo. 18 0 dispositivo pode ser formado como uma folha tendo partes de extremidade contrárias com meios de ligação para ligar as ditas partes de extremidade uma à outra para formar a dita manga. A unidade de accionamento e o elemento de compressão, se existentes, podem formar uma camada activa, o dispositivo pode incluir pelo menos uma de: uma camada de sensor, disposta entre a camada activa e a parte do corpo; uma camada interna, disposta entre a camada de sensor, ou a camada activa, e a parte do corpo; e uma camada externa, disposta no exterior de uma camada activa. A camada interna e a camada de sensor podem ser integradas para formar a camada descartável.

Uma tal camada descartável pode incluir meios para se ligar mecanicamente e/ou electricamente à camada activa.

Uma tal camada descartável pode incluir meios para transferir um sinal da camada descartável para a camada activa ou para uma unidade de comando, que é externa ao dispositivo.

De acordo com um segundo aspecto, é proporcionado um sistema que inclui um dispositivo conforme descrito acima, e uma unidade de comando, ligada ao dispositivo e disposta para proporcionar um sinal de comando ao dispositivo.

No sistema, o dispositivo pode incluir uma camada de sensor incluindo pelo menos um elemento de sensor, em que a unidade de comando está disposta de forma a receber um sinal de feedback do sensor. A unidade de comando pode ser pelo menos parcialmente integrada no dispositivo.

Breve Descrição dos Desenhos

As Fig.la-ld ilustram esquematicamente uma parte do corpo, apresentada com um dispositivo de compressão. 19 A Fig. 2 é uma vista esquemática explodida em perspectiva de alguns componentes de um dispositivo de compressão de acordo com uma implementação. A Fig. 3 é uma vista esquemática em corte de uma unidade de accionamento de acordo com uma primeira implementação. A Fig. 4 é uma vista esquemática transversal de uma parte do corpo apresentada com um dispositivo de compressão.

As Fig. 5a-5c ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma segunda implementação.

As Fig. 6a e 6b ilustram esquematicamente parte de uma unidade de accionamento de acordo com uma terceira implementação.

As Fig. 7a-7c ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma quarta implementação.

As Fig. 8a-8b ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma quinta implementação. A Fig. 9 ilustra esquematicamente parte de um dispositivo de accionamento de acordo com uma sexta implementação.

As Fig. lOa-lOd ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma sétima implementação. A Fig. 11 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma oitava implementação. A Fig. 12 ilustra esquematicamente sinais de accionamento para a unidade de accionamento da Fig. 11.

As Fig. 13a-13c ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma nona implementação.

As Fig. 14a-14g ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma décima implementação.

As Fig. 15a-15b ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma décima primeira implementação. 20 A Fig. 16 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma décima segunda implementação. A Fig. 17 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma décima terceira implementação. A Fig. 18 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento de acordo com uma décima quarta implementação.

As Fig. 19a-19b ilustram esquematicamente partes da unidade de accionamento de acordo com uma versão da décima quarta implementação.

As Fig. 20a-20b ilustram esquematicamente partes da unidade de accionamento de acordo com uma outra versão da décima quarta implementação. A Fig. 21 é um diagrama de blocos, que ilustra esquematicamente componentes do dispositivo de compressão. A Fig. 22 é um diagrama de blocos, que ilustra esquematicamente componentes do dispositivo de compressão de acordo com outra implementação. A Fig. 23 é um diagrama de blocos, que ilustra esquematicamente componentes do dispositivo de compressão de acordo com ainda outra implementação.

As Fig. 24a-24b ilustram esquematicamente desenhos do elemento de preensão de acordo com uma primeira implementação.

As Fig. 25a-25b ilustram esquematicamente desenhos do elemento de preensão de acordo com uma segunda implementação.

As Fig. 26a-26e ilustram esquematicamente desenhos para elemento de preensão/ou elementos móveis de acordo com uma terceira implementação.

As Fig. 27a-271 ilustram esquematicamente desenhos adicionais para elementos de preensão e/ou elementos móveis. 21

As Fig. 28a-28f ilustram esquematicamente desenhos adicionais para elementos de preensão e/ou elementos móveis.

Descrição de Implementações

As Fig. la-ld ilustram esquematicamente dispositivos de compressão 1 dispostos à volta da respectiva parte do corpo 2. A parte do corpo ilustrada é apenas exemplificativa. Aceita-se que um dispositivo de compressão pode ser formado para se ajustar a qualquer parte do corpo pretendida, tais como um pé, a parte inferior de uma perna, a parte superior de uma perna, a parte inferior de um braço, a parte superior de um braço, um tronco, abdómen etc. Cada dispositivo de compressão 1 inclui uma unidade de accionamento 10, que pode ter um conector 12 para ligação a, por exemplo, uma fonte de alimentação externa (não mostrado), controlador (não mostrado) ou dispositivo de monitorização (não mostrado). Também indicado está uma malha externa 13 do dispositivo de compressão 1. Além disso, o dispositivo de compressão 1 pode ter a forma de uma folha, que se destina a ser enrolada à volta da parte do corpo, em que partes de extremidade desta são ligadas uma à outra por meio de uma disposição de ligação 11, que pode ter a forma de um dispositivo de fixação "hook-and-loop" (tais como Velcro®), fecho de correr, botões, cordões, fita adesiva, etc. Como uma outra opção, o dispositivo de compressão pode formar uma manga onde a parte do corpo pode ser enfiada, ou seja, uma manga sem qualquer disposição de ligação.

Nas implementações ilustradas nas Fig. la-lb, é proporcionada uma única unidade de accionamento 10, ao passo que, nas implementações ilustradas nas Fig. lc-ld, são proporcionadas duas unidades de accionamento 10, em paralelo, com uma secção de electrónica 17, que pode ser disposta entre as unidades accionadoras 10. 22 A Fig. 2 é uma vista explodida em perspectiva esquemática de alguns componentes de um dispositivo de compressão de acordo com uma implementação. Na implementação ilustrada na Fig. 2, o dispositivo de compressão inclui uma camada externa 13 e uma camada interna 16. Por uma questão de clareza, a electrónica, a bateria, os cabos, a unidade de recarga, etc., não são ilustrados na Fig. 2.

Entre as camadas externa e interna 13, 16, pode existir uma camada do accionador 14 disposta, que inclui uma ou mais unidades de accionamento 10 e, conforme o caso, um ou mais elementos de compressão 20. A unidade de accionamento e os elementos de compressão podem ser concebidos de acordo com qualquer uma das implementações descritas abaixo. As combinações de tais implementações podem também ser proporcionadas.

Na implementação ilustrada na Fig. 2, três unidades de accionamento 10 estão dispostas numa base flexível opcional 21, que se estende paralelamente à parte do corpo 2 (Fig. 1) . Os elementos de compressão 20a, 20b estendem-se desde os accionadores 10, de modo a que pelo menos parcialmente rodeiem a parte do corpo 2 (Fig. 1) quando o elemento de compressão está em uso.

Além disso, uma camada de sensor opcional 15 pode ser disposta entre a camada do accionador 14 e a parte do corpo 2. A camada de sensor pode incluir um ou mais sensores ou matrizes de sensor 30, que podem ser utilizados para medir, por exemplo, a pressão (por exemplo, pressão de superfície ou tensão arterial), temperatura, fluxo (por exemplo, fluxo do sangue), conforme necessário no tratamento. 0 sensor ou sensores da camada de sensor podem ser ligados a uma unidade de comando para fornecer feedback durante o uso do dispositivo de compressão. A camada externa 13 pode ser seleccionada de modo a proporcionar um exterior apelativo ao dispositivo de 23 compressão 2 e proteger o dispositivo de compressão contra o ambiente externo, por exemplo, fluidos, pó, pêlos, etc. A camada externa pode também ser proporcionada com uma interface do utilizador, por exemplo, que inclui um ou mais dispositivos de entrada, tais como botões, etc., e/ou um ou mais dispositivos de saída, tais como um monitor, LED indicadores, etc. A camada interna 16 pode ser seleccionada de modo a proporcionar uma transição fácil entre a camada do accionador e a parte do corpo 2. A camada interna 16 pode também ser seleccionada de modo a proteger o dispositivo de compressão contra fluidos, pó, pêlos, etc. A camada interna pode também ser seleccionada de modo a absorver os exsudados. É possível proporcionar uma camada interna como, por exemplo, uma meia descartável ou material absorvente.

Reconhece-se que uma camada interna pode incluir diversas camadas, sendo que cada uma desempenha uma função diferente, e algumas das quais são descartáveis e/ou substituíveis.

Também uma ou mais camadas podem ser integradas umas nas outras. Por exemplo, uma camada interna pode ser integrada na camada de sensor, uma camada externa pode ser integrada na camada do accionador e os sensores podem ser integrados, por exemplo, no interior dos elementos de compressão, ou seja, integrados na camada do accionador. Como uma outra alternativa, a camada do accionador e a camada interna, e opcionalmente também a camada de sensor, podem ser integradas. Como ainda outra alternativa, todas as camadas podem ser integradas, opcionalmente, na unidade de accionamento, formando uma parte amovível e reutilizável. A unidade de accionamento 10 inclui um accionador de material activo, conforme definido acima. Exemplos de materiais activos incluem materiais tais como piezocerâmicas, electrostrictivas, cerâmicas 24 magnetostrictores, ligas de memória activadas pelo campo H e polímeros ferroeléctricos (por exemplo, piezoeléctricos, electrostrictivos, de tensão de Maxwell e compostos).

Exemplos adicionais de materiais activos incluem polímeros condutores, nanotubos de carbono, IPMC e ligas de memória activadas pela temperatura.

Mais exemplos adicionais de materiais activos incluem géis, polímeros de memória (activados por temperatura ou pH) . A unidade de accionamento pode ser disposta para apertar progressivamente o elemento de compressão, de modo a que um curso de compressão pretendido seja gerado pelo accionador a realizar pelo menos dois, de preferência um número maior de ciclos ou passos de movimento.

Por exemplo, piezocerâmicas, cerâmicas electrostrictivas e magnetoestritores podem utilizar dezenas a centenas de milhares de ciclos ou passos para gerar o curso de compressão pretendido.

Ligas de memória, polímeros condutores, IPMC e alguns polímeros ferroeléctricos podem utilizar centenas a milhares de ciclos ou passos para gerar o curso de compressão pretendido.

Alguns polímeros ferroeléctricos e alguns polímeros condutores podem utilizar dezenas a centenas de ciclos ou passos para gerar o curso de compressão pretendido.

Geralmente, pode ser desejável um grande número de passos para simplificar qualquer mecanismo de feedback existente, dado que a diferença de pressão entre dois ciclos ou passos pode ser negligenciável.

Além disso, considerando o comportamento cíclico do accionador, para proporcionar um movimento para o aperto do elemento de compressão 20 à volta da parte do corpo, podem ser necessários meios de rectificação, caso contrário o elemento de compressão limitar-se-ia a mover para trás e para a frente com uma frequência correspondente à 25 frequência de funcionamento do accionador, e com uma amplitude muito baixa, praticamente ineficaz, para comprimir a parte do corpo subjacente.

Em algumas implementações, os meios de rectificação podem ser proporcionados por meio do accionador a realizar um movimento assimétrico ou elíptico. Por exemplo, um movimento assimétrico pode ser proporcionado pela morfologia do accionador, e pode ser proporcionado por dobradores, pilhas, cimbalos, accionadores multi-DOF. Opcionalmente, dois ou mais accionadores podem funcionar em paralelo a um desfasamento para produzir o movimento, caso em que os accionadores podem também ser simétricos.

Os meios de rectificação podem também ser assegurados levando o material activo para um modo de vibração ressonante ou anti-ressonante, por exemplo, utilizando múltiplos eléctrodos, accionadores de forma assimétrica, modos acoplados, ondas de deslocação ou até accionadores múltiplos.

Pode ser proporcionado um mecanismo de interface entre o accionador e um elemento de preensão, realizando o movimento assimétrico ou elíptico. Pode ser dado uso aos modos ressonantes ou anti-ressonantes do mecanismo de interface, dando-lhe, por exemplo, uma forma adequada. 0 mecanismo de interface pode também ser utilizado para assegurar a amplificação do movimento. É também possível utilizar accionadores múltiplos a funcionarem em paralelo com um desfasamento.

Ainda uma outra alternativa consiste em incluir roquetes de escala micro ou meso no elemento de preensão ou no elemento móvel. É também possível proporcionar um accionador de principio para avançar ou recuar o movimento e um accionador secundário para controlar a interacção entre o elemento de preensão e o elemento móvel.

Reconhece-se ainda que a utilização de um accionador de "salto" pode implicar que o salto de frequência seja 26 mais elevado do que as características dinâmicas do corpo e do elemento de compressão, de modo a que o elemento de compressão não se mova (deslize) acidentalmente no que se refere à unidade de accionamento durante a parte do ciclo do accionador em que há pouca ou nenhuma força a ser transferida.

Do mesmo modo, caso se pretenda um funcionamento silencioso, o salto de frequência não deve ser superior a 20 kHz.

Um salto de frequência mais baixo pode ser combinado com uma disposição de bloqueio inercial para prevenir o deslizamento. A "dupla grampagem" pode ser assegurada pelo funcionamento coordenado de dois ou mais accionadores, em que pelo menos um accionador sustém o elemento móvel num qualquer momento.

As implementações reveladas no presente proporcionam todas um auto-bloqueio aquando da desactivação da corrente, por engate friccionai ou por interbloqueio positivo, ou seja, movem-se quando a corrente é aplicada e retêm o elemento móvel quando não é aplicada qualquer corrente. Deste modo, os accionadores consomem apenas corrente durante os períodos de movimento. O elemento de compressão pode ser um arnês ou correia geralmente fino, opcionalmente respirável, que seja suficientemente flexível e/ou dobrável para se adaptar à forma da parte do corpo. Opcionalmente, o elemento de compressão pode ser resiliente. O elemento de compressão 20 pode, sobretudo quando existe apenas uma unidade de accionamento num lado da parte do corpo, incluir duas camadas, uma que se move devido à acção da unidade de accionamento, e uma que se apresenta substancialmente imóvel relativamente à parte do corpo. Preferencialmente, a fricção entre as camadas deve ser baixa, de modo a não transferir esforços cortantes para a 27 parte do corpo. Como alternativa, o elemento de compressão pode apresentar uma fricção baixa relativamente à camada interna 16.

Opcionalmente, o elemento de compressão pode ser moldado de modo a corresponder a um contorno da parte do corpo. A disposição de ligação 11 pode ser proporcionada no, ou ligado ao, elemento de compressão 20. 0 elemento de compressão 20 pode ser proporcionado em diferentes tamanhos ou comprimentos e pode ser permutável, de forma a ajustar-se a partes do corpo diferentemente dimensionadas.

Do mesmo modo, a rigidez do elemento de compressão 20 pode ser seleccionada para se ajustar à aplicação pretendida: mais rígido para a profilaxia da TVP e outros tratamentos de compressão do tipo alta velocidade ou impulso, e menos rígido para tratamentos de compressão mais pseudo-estáticos, tais como UPV ou linfoedema. 0 elemento de compressão 20, juntamente com as camadas internas e/ou externas 13, 16 e opcionalmente a camada de sensor 15, podem ser fabricados a partir de materiais de baixo custo, e podem ser incorporados numa embalagem descartável por questões de esterilização ou devido a compromissos em termos de duração útil/desempenho. A descrição será agora direccionada para diferentes implementações da unidade de accionamento 10. A maioria das seguintes implementações é concebida para materiais activados pelo campo E (ou seja, ferroeléctricos), mas podem ser proporcionadas utilizando outros tipos de materiais activos. Por exemplo, uma versão de polímero electroquimicamente activado necessitaria de um electrólito e de um contra-eléctrodo para assegurar um funcionamento fiável ao longo de vários ciclos. Um material com memória activada pela temperatura necessitaria de uma fonte de aquecimento (resistiva ou sistema de fornecimento 28 de fluido/ar) e de um meio de arrefecimento, tais como um dissipador, fornecimento de fluido ou dispositivo de Peltier.

Os dispositivos podem apresentar diferenças ligeiras devido às caracteristicas de expansão/contracção dos materiais. Por exemplo, os polímeros e as cerâmicas, quando excitados, costumam expandir-se ao longo de um eixo principal, ao mesmo tempo que se contraem ao longo de um outro eixo, ao passo que as ligas de memória podem ser levadas a contrair-se. Os sinais de accionamento podem ser diferentes em termos de tensão, corrente, frequência de funcionamento e forma de onda. Alguns materiais, por exemplo, ligas de memória, podem necessitar de uma mola de propensão para voltarem à configuração original. Uma tal mola pode ser implementada directamente no accionador ou duplicada como uma mola de propensão, conforme indicado nos exemplos.

Em algumas das implementações expostas, o accionador pode puxar directamente o elemento de compressão. Contudo, isto não é necessário e, por vezes, nem mesmo desejável. Em vez disso, pode ser proporcionado um elemento de ligação, que pode ser fixado ou fixável ao elemento de compressão, ao passo que uma outra parte deste interage com o accionador. Isto pode ser desejável para prevenir a entrada de exsudados na região do contacto do accionador. Do mesmo modo, pode ser desejável utilizar o membro de ligação para transformar energia entre o accionador e o elemento de compressão para corresponder da melhor forma à dinâmica do corpo e do accionador, para melhorar a duração útil ou para permitir a reutilização do accionador e respectivo elemento de ligação, ao passo que o elemento de compressão pode ser descartável.

Em todas as implementações, pode ser proporcionado um "fusível" mecânico para proteger o utilizador e/ou o accionador de forças excessivas. Exemplos de tais fusíveis 29 podem ser um dispositivo de fixação tipo "hook-and-loop", malha com uma resistência à ruptura integrada, dispositivos de fixação frequentemente utilizados, tais como botões ou fixadores de libertação rápida, ou uma malha/material super elástico/plástico com um "plateau" no seu comportamento de resistência à tensão. Tais malhas e materiais são conhecidos do técnico especializado no campo da compressão médica.

Como alternativa, pode ser proporcionado um fusível mecânico concebendo o elemento de preensão e o elemento móvel de modo a que deslizem quando a força exercida pelo elemento de compressão sobre o elemento móvel exceder a força de fricção entre o elemento de preensão e o elemento móvel. A Fig. 3 é uma vista em corte esquemática de uma unidade de accionamento 100 de acordo com a primeira implementação, que pode ser disposta conforme indicado na Fig. la-ld, 2 e 4. Como um exemplo não limitador, esta implementação pode ser proporcionada utilizando um dobrador de múltiplos eléctrodos com material activo ressonante. Num tal dispositivo, a rectificação pode ser assegurada por uma interface de fricção. A unidade de accionamento 100 pode estender-se numa direcção perpendicular à secção, ao longo da totalidade ou de parte do dispositivo de compressão 1. A unidade de accionamento 100 inclui a armação 107a, 107b, em que a primeira parte 107a da armação sustém um substrato flexível 102, onde um accionador 101 está disposto. 0 accionador possui um elemento de preensão 106 que se projecta para fora do accionador, no sentido da segunda parte 107b da armação. A segunda parte da armação sustém uma mola de propensão 103.

Um elemento móvel 120, que pode ser integrado em ou ligado ao elemento de compressão, é fixado com grampos entre a mola de propensão 103 e o elemento de preensão 106. 0 substrato flexível 102 pode ser disposto para assegurar 30 um enviesamento adicional do elemento de preensão 106 no sentido do elemento móvel 120. 0 accionador 101 pode ser proporcionado como um material activo ressonante, com amplificação incorporada, em vez de um mecanismo de amplificação separado. Ao utilizar dois conjuntos de eléctrodos 104, 105, o accionador 101 e, por conseguinte, também o elemento de preensão 106, podem, de uma forma conhecida per se, receber um movimento bidimensional, confirme indicado pelos numerais de referência Rl e R2. A fase entre os eléctrodos pode ser utilizada para controlar a direcção (Rl ou R2) e a velocidade do movimento do elemento de preensão. Do mesmo modo, a densidade de potência será mais elevada se ambos os conjuntos de eléctrodos 104, 105 forem accionados em vez de serem excitados individualmente.

Detalhes sobre como proporcionar o accionador podem ser consultados na patente US 6,765,335 B2, patente US 2002/0074901 AI e patente US 6,870,304. A capacidade de força desta implementação é, em grande medida, determinada pela mola de propensão, a amplitude alcançável do movimento do dobrador fora do plano e a elasticidade equivalente do elemento móvel 120 e do accionador 101. Do mesmo modo, o aprovisionamento de um substrato flexível de alta resistência 102 aumenta a capacidade de força ao proporcionar suporte para o material activo, melhor qualidade acústica e maior resistência à fadiga, o que permite uma maior força de enviesamento entre o elemento de preensão e o elemento móvel, sem danificar o material activo. Isto também permite a modelagem das ondas de vibração para um funcionamento ressonante.

Assim, a direcção de movimento (Dl ou D2) do elemento móvel 120 é controlada pelo movimento (Rl ou R2) do elemento de preensão 106. A Fig. 4 é uma vista transversal esquemática de uma parte do corpo 2 equipada com um dispositivo de compressão. 31

Para efeitos de ilustração, este dispositivo de compressão inclui quatro unidades de accionamento 100a, 100b, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1300, 200', 900, 1100 e 1200, que podem ser seleccionadas de forma arbitrária entre as descritas na presente invenção.

Uma primeira disposição da unidade de accionamento é apresentada na parte superior da Fig. 4, sendo que esta disposição inclui duas unidades accionadoras de direcção única, 100a, 100b, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1300, que estão dispostas numa base flexível 21 e ligadas ao respectivo elemento móvel, que pode ser integrado em ou ligado ao elemento de compressão 20. Cada uma das unidades accionadoras 100a, 100b puxa o respectivo elemento de compressão 20 na direcção Dl para apertar o elemento de compressão.

Uma segunda disposição da unidade de accionamento é apresentada na parte inferior esquerda da Fig. 4, sendo que esta disposição inclui uma unidade de accionamento bidireccional 200', 900, 1100, ou seja, uma unidade de accionamento disposta para puxar em simultâneo dois elementos de compressão 20. Esta unidade de accionamento pode também ser montada numa base flexível 21.

Uma terceira disposição da unidade de accionamento é apresentada na parte inferior direita da Fig. 4, sendo que esta disposição inclui uma unidade de accionamento em expansão radial 1200, que puxa por expansão numa direcção radial DR pode puxar um ou dois elementos de compressão 20.

Esta unidade de accionamento pode também ser montada numa base flexível 1221.

Além disso, na Fig. 4, é indicada uma disposição de ligação 11, que pode ser utilizada para ligar duas extremidades do dispositivo de compressão de modo a formar uma manga, e também para ajustar o tamanho do dispositivo de compressão. 32

Reconhece-se que uma ou várias das disposições da unidade de accionamento podem ser proporcionadas, conforme necessário, no dispositivo de compressão.

As Fig. 5a-5c ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 200 de acordo com uma segunda implementação, na qual um mecanismo de transmissão de potência 208 é disposto entre um elemento de preensão 206 e um eixo 209, no qual um elemento de compressão 220, ou um elemento de ligação, ligado ao elemento de compressão 220, está enrolado. O accionador das Fig. 5a-5c pode utilizar um material activo ressonante, tal como piezocerâmicas, por exemplo, sob a forma de uma pilha com múltiplos eléctrodos ou material a granel accionado numa frequência ressonante ou anti-ressonante adequada. A Fig. 5a ilustra uma metade da unidade de accionamento 200, que pode ser simétrica acerca da linha de simetria L. O accionador 201 com os conjuntos de eléctrodos 204, 205 e molas de propensão 203 pode ser apresentado numa armação 207, semelhante à implementação da Fig. 3.

Contudo, em vez do elemento de preensão 206 a actuar directamente sobre o elemento de compressão 220, o elemento de preensão 206 actua sobre uma superfície de contacto 210 de uma roda 208 ou estrutura em forma de disco. Deste modo, a roda 208 forma um elemento móvel. A superfície de contacto 210 pode ser apresentada num diâmetro externo da roda, em que o eixo 209, com um diâmetro mais pequeno, pode ser ligado de forma fixa a, e rotacionável com, a roda 208, perto de um eixo comum. Deste modo, a relação entre a superfície de contacto 210 e o eixo constituirá uma razão de engrenagem do mecanismo de transmissão de potência. A Fig. 5b ilustra uma unidade de accionamento de direcção única 200, ao passo que Fig. 5c ilustra uma unidade de accionamento de duas direcções 200' a puxar dois elementos de compressão 220a, 220b. 33 A roda 208, ou pelo menos a superfície de contacto 210 pode ser fabricada num material resistente ao desgaste, tal como cerâmica ou metal. A unidade de accionamento 200., 200' pode ser fornecida com um único accionador, ou com dois accionadores, a funcionarem em rodas colocadas em diferentes extremidades do eixo 209. A fase entre os conjuntos de eléctrodos pode ser utilizada para determinar a direcção de movimento e a velocidade.

Podem ser utilizados outros mecanismos de transmissão, que não apenas um eixo. 0 accionador das Fig. 5a-5c pode, como um exemplo, ser concebido também de forma semelhante ao da Fig. 3, sendo feita referência à patente US 6,765,335 B2, patente US 2002/0074901 AI ou patente US 6,870,304.

As Fig. 6a e 6b ilustram esquematicamente parte de uma unidade de accionamento 300 de acordo com uma terceira implementação, cujo accionador pode ser proporcionado por um mecanismo de amplificação do movimento ressonante utilizando modos de vibração múltiplos ou modos de vibração acoplados e um vibrador acústico ressonante ou accionador.

Nas Fig. 6a e 6b, a armação foi deixada de fora por uma questão de clareza. Um par de accionadores 301a, 301b, foi disposta com um respectivo ponto de fixação 311 a uma armação ou estrutura da unidade de accionamento 300, e ligada a uma estrutura amplificadora 312, que pode ser, por exemplo, uma vibrador acústico de metal micro-moldado ou polímero de perda acústica baixa. O vibrador acústico pode ter um ou mais pontos de fixação à armação ou estrutura da unidade de accionamento 300.

Além disso, a estrutura amplificadora 312 pode ser proporcionada com um elemento de preensão 306, que se preveja que interaja com um elemento móvel 320, o que pode ser o elemento de compressão ou um elemento de ligação ligado a este. A mola de propensão 303 pode ser disposta 34 entre um ponto de ligação 313 e o elemento móvel 320, de modo a proporcionar força de fricção entre o elemento de preensão 306 e o elemento móvel 320. 0 elemento de preensão 306 e/ou o elemento móvel 320 podem ser proporcionados com um revestimento resistente ao desgaste, tais como crómio, cerâmica ou um revestimento de polímero de engenharia. O elemento de preensão 306 e/ou o elemento móvel 320 podem também ser proporcionados com um revestimento ou uma estrutura de superfície de fricção melhoradora. Os accionadores 301a, 301b podem ser accionados em freguências predeterminadas para levar a estrutura amplificadora 312 a conferir um movimento de avanço ou retracção (Rl, R2) do elemento de preensão 306 e um correspondente movimento de avanço (aperto) Rl ou retracção (libertação) D2 do elemento móvel 320.

Para permitir que se alcance uma força elevada, o accionador deve ser posicionado nos nós laterais do vibrador acústico ressonante 312 conforme ilustrado na Fig. 6a. Do mesmo modo, a assimetria no movimento do elemento de preensão melhora a capacidade de força ao proporcionar um vector de força do elemento de preensão no sentido do elemento móvel, que se apresenta inclinado relativamente ao elemento móvel e tendo componentes ambos paralelos e perpendiculares à direcção de movimento pretendida Dl.

Capacidade de força adicional pode ser proporcionada pelo fornecimento de accionadores duplos, um em cada face do elemento móvel 320. É também possível dispor a estrutura amplificadora 312 de modo a que o elemento de preensão 306 aja sobre um mecanismo de transmissão, conforme foi descrito relativamente às Fig. 5a-5c, Fig. 9 e Fig. 17. Um tal mecanismo de transmissão pode aumentar ainda mais a capacidade de força.

As frequências de excitação adequadas para esta configuração dependem significativamente da forma da 35 estrutura do vibrador acústico ressonante. 0 movimento lateral e transversal do elemento de preensão pode ser determinado como funções da frequência. Tais funções podem, por sua vez, ser determinadas pela forma, pontos de fixação, entradas do accionador e propriedades mecânicas do vibrador acústico ressonante. Mais especificamente, a forma do vibrador acústico pode ter um grande efeito no nível alcançável de amplificação. À medida que a forma do vibrador acústico é afunilada para baixo até ao elemento de preensão, a amplitude de vibração dentro do material aumentará em correspondência com o afunilamento. Por conseguinte, a amplitude de vibração máxima pode ser alcançada no elemento de preensão e a saída de força resultante pode ser maximizada. Geralmente, é necessária uma simulação informática para optimizar os parâmetros para um desenho específico. 0 vibrador acústico ilustrado nas Fig. 6a-6b não é uma implementação pronto para produção e, por conseguinte, é possível que tenha de ser optimizado em termos da curvatura do plano inclinado no sentido do elemento de preensão, ângulos de cada perna do vibrador acústico, posicionamento do accionador e ponto de fixação, selecção do material no ponto de fixação (método de ligação), tamanho necessário do elemento de preensão e equações gerais do contorno do molde para maximizar a canalização da onda e consideração devida das tolerâncias de fabrico.

Os accionadores preferidos para a implementação das Fig. 6a-6b incluem materiais de polímero activados pelo campo E, materiais de cerâmica/cristal, materiais magnetostrictivos ou materiais de memória activados pelo campo H. A ilustrada direcção DA de movimento do accionador são apenas uma opção e podem também necessitar de optimização, conforme descrito acima. 36

As Fig. 7a-7c ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 400 de acordo com uma quarta implementação, que pode ser proporcionada como um accionador semelhante ao descrito no que se refere às Fig. 6a e 6b.

Nesta implementação, o dispositivo de accionamento 400 inclui uma armação 407 e um ou mais accionadores 401, que se estendem num plano que se apresenta substancialmente paralelo ao plano no qual o elemento móvel 406 se destina a mover. A partir de uma superfície do accionador virada para o elemento móvel 420, uma pluralidade dos elementos de preensão 406 projectam-se para fora, em que uma respectiva estrutura de amplificação 412 é incluída entre cada elemento de preensão 406 e o accionador. Os accionadores podem ser dispostos em um ou ambos os lados dos elementos móveis 420, conforme ilustrado nas Fig. 4b e 4c.

Os accionadores podem ser enviesados por molas de propensão 403 no sentido do elemento móvel 420, e eléctrodos 404, 405 e 414 podem ser proporcionados de modo semelhante ao que foi exposto nas Fig. 3 e 5a-5c.

Relativamente à Fig. 7c, a estrutura amplificadora 412 pode ser concebida para fornecer o elemento de preensão 406 com um primeiro componente do movimento Bl, por exemplo, por um movimento de flexão da estrutura amplificadora. Além disso, a estrutura amplificadora 412 pode ser concebida para fornecer o elemento de preensão com um segundo componente do movimento El, por exemplo, por um movimento de extensão da estrutura amplificadora 412.

Ao controlar as frequências e/ou fase de accionamento aplicadas aos eléctrodos 404, 405, o movimento de avanço (Rl, Dl) ou retracção (R2, D2) do elemento móvel 420 pode ser proporcionado por combinação fora da fase Bl e movimentos vibratórios Dl, em que a mudança de fase entre Bl e El e as magnitudes de Bl e El são funções da frequência. Essas funções podem ser determinadas pela 37 forma, pontos de fixação e propriedades mecânicas do vibrador acústico ressonante.

Para alcançar uma força elevada com a implementação das Fig. 7a-7c, o número de elementos de preensão 406 deve ser maximizado. Na realidade, as tolerâncias de fabrico podem limitar o número de elementos de preensão que podem ser proporcionados por um custo comercialmente viável.

As configurações ilustradas nas Fig. 6a-6b e 7a-7c permitem proporcionar um accionador muito fino, mantendo sempre uma capacidade de força elevada, na medida em que permitem que o máximo possível de material activo seja disposto num desenho de perfil baixo. Por exemplo, os accionadores ilustrados nas Fig. 6a-6b e 7a-7c podem ser feitos tão finos quanto 3-6 mm, com 30-40 mm de comprimento, na direcção paralela à parte do corpo. A configuração do accionador na, por exemplo, patente US 6, 870,304 não pode alcançar isto, dado que a fonte de vibração está sempre configurada de uma forma transversal relativamente ao mecanismo de avanço. Deste modo, os accionadores da patente US 6,870,304 requerem um mecanismo de transmissão, por exemplo, conforme descrito no presente no que se refere às Fig. 5a-5c.

As Fig. 8a-8b ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 500 de acordo com uma quinta implementação. Nesta implementação, a unidade de accionamento 500 inclui a armação 507, na qual está disposto um motor rotativo de onda móvel ressonante, um motor rotativo de onda imóvel, um motor de onda progressiva deslocado, um motor rotativo ultra-sónico geral ou um motor semelhante 501. Tais motores são conhecidos pelo técnico especializado. Um eixo de saída (não mostrado) do motor 501 está ligado através de um mecanismo de transmissão 518 a um eixo 509, disposto entre as bases do eixo 515a, 515b. O eixo pode ser disposto de forma análogo à das Fig. 5a-5c. 38 0 mecanismo de transmissão das Fig. 8a e 8b inclui uma primeira roda dentada em contacto com o eixo de saida do motor e uma segunda roda dentada, que está em contacto angular com a primeira roda dentada e ligada ao eixo 509. Enquanto as rodas dentadas são uma opção, as rodas de fricção podem ser uma outra opção para o mecanismo de transmissão.

Dependendo da direcção de rotação do motor 501 (RI ou R2), o elemento de compressão 520 pode ser enrolado em (Dl) ou fora (D2) do eixo. A direcção e velocidade de rotação do motor podem ser controladas por fase entre as secções do rotor excitado, ou seja, velocidade de onda deslocada.

Os motores referidos em ligação à Fig. 8a-8b podem também ser montados directamente no eixo, desde que possa ser proporcionado um binário suficientemente alto.

Para uma descrição adicional dos motores ultra-sónicos, é feita referência à obra de Toshiiku, S., Kenjo T.: An Introduction to Ultrasonic Motors, Clarendon Press, Oxford, 1993. A Fig. 9 ilustra esquematicamente parte de uma unidade de accionamento 600 de acordo com uma sexta implementação. Nesta implementação, que é semelhante à descrita com referência às Fig. 5a-5c, um par de accionadores separados 601a, 601b estão dispostos num ângulo inclinado e preferencialmente agudo, relativamente a uma roda 608, um accionador para cada direcção. A roda 608, na sua volta, é ligada a um eixo 609, ao qual o elemento de compressão 620, ou um elemento de ligação ligado ao mesmo, pode ser enrolado. Assim, ao activar um primeiro accionador 601a, o elemento de preensão 606 irá mover-se na direcção indicada pelo número de referência Rl, em que o elemento de compressão 620 irá mover-se na direcção indicada pelo número de referência Dl. De forma contrária, ao accionar o segundo accionador 601b, o elemento de preensão 606 irá mover-se na direcção contrária R2 e o elemento de 39 compressão 620 irá mover-se na direcção contrária D2. Como alternativa, os accionadores podem ser accionados em conjunto com uma diferença de fase para proporcionar efeitos semelhantes. Os accionadores, que podem ser proporcionados cada um com uma configuração em pilha ou como accionadores a granel, podem ser accionados na respectiva 1.a frequência de ressonância ou anti-ressonância longitudinal.

Os accionadores 601a, 601b podem ser montados relativamente à armação 607 utilizando bases elásticas 603.

Os accionadores podem também incluir múltiplos conjuntos de eléctrodos, de tal forma que é possível estabelecer uma combinação de vibração de flexão e longitudinal em cada accionador. Isto permite a geração de um movimento elíptico mais controlado por parte do elemento de preensão.

As Fig. lOa-lOd ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 700 de acordo com uma sétima implementação. Nesta implementação, a unidade de accionamento 700 inclui uma armação 707a, 707b, através, ou para a qual, da qual um elemento de compressão 720, ou um elemento de ligação ligado, é deslizável. O elemento de compressão 720 pode ser proporcionado com uma estrutura de roquete 722, que inclui pelo menos duas, preferencialmente uma pluralidade de, superfícies de bloqueio 722a e um número de superfícies em rampa substancialmente correspondente 722b. As superfícies de bloqueio 722a podem ficar todas viradas na mesma direcção, tipicamente a direcção D2 na qual se pretende que o efeito de bloqueio seja alcançado.

Um accionador, que pode incluir a primeira e segunda secções do accionador 701a, 701b, pode ser disposto em uma, ou ambas, as faces do elemento de compressão 720. A primeira secção do accionador. 7.01a, pode ter uma secção em corte alongada formando um ângulo agudo relativamente ao elemento de compressão 720, e pode ser extensível na 40 sequência da activação, de modo a engatar a superfície de bloqueio 722a, por conseguinte empurrando o elemento de compressão 720 na direcção indicada pelo número de referência Dl. A parte mais externa do accionador pode formar um elemento de preensão 706 adaptado para interacção com a estrutura de roquete 722. O accionador 701a, 701b e o elemento de compressão 720 podem ser enviesados cada um no sentido do outro pelas molas de propensão 703a, 703b. A segunda secção do accionador 701b, que é opcional, pode ser disposta para dobrar o accionador, de tal forma que o elemento de preensão 70 6 é afastado do engate com a estrutura de roquete 722.

As Fig. lOb-lOd ilustram uma sequência de movimento da unidade de accionamento 700 ilustrada na Fig. 10a.

Numa primeira fase, ilustrada na Fig. 10b, a primeira secção do accionador 701a é estendida, preferencialmente de forma lenta, enquanto em contacto com uma superfície de bloqueio da estrutura de roquete 722, de modo a mover a estrutura de roquete 722 e o elemento de compressão 720 na direcção DAI.

Numa segunda fase, ilustrada na Fig. 10c, a primeira secção do accionador 701a é contraída a uma velocidade mais alta do que a velocidade de extensão na primeira fase, de modo a engatar a superfície de bloqueio para o lado direito da superfície de bloqueio engatada na primeira fase. Deste modo, o elemento de preensão irá mover-se conforme indicado pela seta DA2. Tipicamente, a velocidade desta fase deve ser superior ao primeiro modo natural do sistema criado pela parte do corpo e o elemento de compressão.

Tipicamente, o tempo de passo máximo para esta segunda fase deve ser inferior ao tempo de resposta associado do sistema criado pelo elemento de compressão e a parte do corpo. Para aplicações em que o elemento de compressão está razoavelmente rígido em comparação com a parte do corpo, a 41 recuperação elástica da parte do corpo determinará o tempo de passo admissível mais lento. Nas aplicações em que o elemento de compressão é razoavelmente maleável em comparação com a parte do corpo, a recuperação elástica do elemento de compressão determinará o tempo de passo admissível mais lento.

Preferencialmente, o tempo de passo para esta fase pode ser 5% ou menos do que o tempo de recuperação para o sistema criado pelo elemento de compressão e a parte do corpo para assegurar uma dinâmica de compressão e eficiência global adequados. A primeira e segunda fases são repetidas para avançar macroscopicamente o elemento de compressão 720 na direcção Dl.

Numa terceira fase, ilustrada na Fig. lOd, o segundo accionador 7 01b é activado, de modo a fazer com que o elemento de preensão se afaste da estrutura de roquete 722, permitindo por conseguinte um movimento livre do elemento de compressão também na direcção D2. O elemento de preensão irá, por conseguinte, mover-se na direcção indicada pela seta DA3. A primeira e a segunda secções do accionador podem ser dispostas como uma estrutura de bi-camada, em que é alcançável um movimento de flexão pelo accionamento da segunda secção do accionador 701b. Os movimentos da primeira e segunda secções do accionador podem ser coordenadas para reduzir as tensões sobre as secções e melhorar o desempenho. Um tal movimento coordenado das secções 701a e 701b do accionador pode também suavizar o funcionamento do dispositivo e, por conseguinte, aumentar a duração útil do componente, reduzir a transmissão de vibração para a armação ou reduzir o ruído audível. O retorno rápido da segunda fase pode ser proporcionado de diferentes formas, dependendo do tipo de accionador utilizado. Os materiais activados pelo campo E podem ficar em curto-circuito. Os polímeros condutores 42 podem ser sujeitos a tensão de inversão rápida e as ligas de memória activadas pela temperatura pode ser rapidamente aquecidas. A estrutura de roquete 722 pode ser à escala nano ou meso e moldada directamente no elemento de compressão ou no elemento de ligação. A estrutura de roquete assegura a rectificação e capacidade de força elevada.

Os accionadores descritos que se refere às Fig. lOa-lOd podem dar passos maiores do que os previamente descritos, tipicamente desde cerca de 100 micrones até cerca de 1 mm ou mais. Também requerem mais material activo ou materiais com maior densidade energética. Ainda que tais implementações possam implicar mais material activo, ou materiais com maior densidade energética, do que os exemplos prévios para se alcançar uma saida de potência semelhante, elas têm algumas vantagens significativas relativamente às abordagens de accionamento ressonante, tais como uma vida mais longa do elemento de preensão e do elemento de ligação, tensões operacionais mais baixas sobre o elemento de preensão (permitindo a selecção de materiais de fricção mais elevada, tais como polímeros e elastómeros) , um funcionamento mais silencioso (possibilidade de accionamento inferior a 20 kHz) , requisitos inferiores de tolerância ao fabrico, maior controlo do movimento do elemento de preensão e, potencialmente, força de sustentação mais elevada devido à capacidade de utilização de fortes superfícies de interbloqueio entre o elemento de preensão e o elemento de ligação.

Um par de unidades de accionamento coordenadas, tal como a descrita nas Fig. lOa-lOd, pode ser disposta para garantir um engate de escalonamento coordenado. A Fig. 11 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento 800 de acordo com uma oitava implementação. A Fig. 12 ilustra esquematicamente sinais de accionamento 43 para as unidades de accionamento de Fig. 11. Esta implementação é semelhante à descrita no que se refere à Fig. 3 para aplicações que necessitam de uma força de impulso mais elevada. A unidade de accionamento 800 inclui um substrato flexível 802 que está disposto numa armação superior 807a e transporta dois ou mais accionadores 801a, 801b, que podem ser accionados individualmente. Os elementos de preensão 806a, 806b são projectados para fora do respectivo accionador no sentido do elemento móvel 820, que pode ser um elemento de compressão ou uma parte de ligação ligados ao mesmo.

As molas de propensão 803a, 803b podem ser proporcionadas numa armação inferior 807b para enviesamento do elemento móvel 820 no sentido dos elementos de preensão 806a, 806b. O enviesamento adicional pode ser proporcionado pelo substrato flexível 802.

Numa disposição alternativa, as molas de propensão 803a, 803b podem ser substituídas por um outro grupo de accionadores. 0 funcionamento é semelhante ao que sucede com as molas de propensão, salvo que podem ser realizadas forças mais elevadas. Numa tal situação, accionadores contrários, posicionados do lado contrário do elemento de compressão 820, seriam accionados em fase uns com os outros de tal modo que cada par de accionadores contrários, ou elementos de preensão contrários, actuará para prender e libertar o elemento de compressão 820. Além disso, numa tal implementação alternativa, o elemento de compressão 820 pode ser proporcionado com uma textura tipo roquete em ambas as suas superfícies frontais do accionador.

Nesta implementação, os accionadores 801a, 801b podem ser accionáveis com um desfasamento ou atraso P, por exemplo conforme indicado pela Fig. 12, que indica os sinais S804a, S805a, S804b, S805b para o respectivo conjunto de eléctrodos 804a, 805a, 805a, 805b do respectivo accionador 801a, 801b 44

Ao activar o primeiro conjunto de eléctrodos 804a, 804b do respectivo accionador 801a, 801b, pode ser proporcionado um movimento do elemento de preensão correspondente ao número de referência Rl, o que resulta num movimento de aperto Dl do elemento móvel 820.

Ao activar o segundo conjunto de eléctrodos 805a, 805b do respectivo accionador 801a, 801b, pode ser proporcionado um movimento do elemento de preensão correspondente ao número de referência R2, o que resulta num movimento de libertação D2 do elemento móvel 820.

Deste modo, os accionadores podem ser controlados de tal forma que, em qualquer ponto no tempo, pelo menos um dos elementos de preensão 806a, 806b entre no contacto de transferência de força com o elemento móvel 820. Assim, os elementos de preensão 806a, 806b podem "caminhar" sobre o elemento móvel 820.

Os elementos de preensão 806a, 806b podem ser assimétricos, micro-nervurados ou com forma em V, conforme indicado nas Fig. 25a-25b, 26a-26e, 27a-271 ou 28a-28f. Do mesmo modo, o elemento móvel 820 pode ser proporcionado com uma estrutura micro-nervurada para interacção com a estrutura do elemento de preensão 806a, 806b. Como alternativa, a fricção estática pode ser a base para a geração de uma força de sustentação estática.

As próprias unidades de accionamento podem ser construídas de forma assimétrica, de tal modo que a força de impulso e a força de retorno são ajustadas aos requisitos de aplicação da compressão. Regra geral, as aplicações da compressão não requerem uma força de retorno alta, assim, ao utilizar a maioria do material activo na fase de impulso da compressão, é possível maximizar a força de impulso e, em simultâneo, minimizar a quantidade de material activo e, ainda assim, manter um movimento razoável para o curso de retorno (em níveis de força mais baixos). 45 A capacidade de força alta é obtida pelo movimento de escalonamento coordenado, em que um elemento de preensão contacta sempre o elemento móvel. Do mesmo modo, o aprovisionamento de uma substrato flexível de força alta 102 aumenta a capacidade de força ao proporcionar suporte para o material activo, melhor qualidade da acústica e resistência mais elevada à fadiga, o que permite uma maior força de enviesamento entre o elemento de preensão e o elemento móvel, sem danificar o material activo. Isto também permite a modelação das ondas de vibração para um funcionamento ressonante. A combinação das propriedades de fricção estática da interface e da força de propensão pode também ser utilizada como um fusível mecânico configurável. Se a força externa exceder a força máxima sustentável na interface entre o elemento de preensão e o elemento de compressão, começará a deslizar. Este fusível mecânico pode ser utilizado para proporcionar um nível extra de segurança mecânica para o utilizador e/ou como um meio para proteger os componentes internos das unidades accionadoras.

As Fig. 13a-13c ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 900 de acordo com uma nona implementação. Nesta implementação, o elemento móvel, ou seja, elementos de compressão 920a, 920b, ou elementos de ligação ligados a este, são fornecidos com uma estrutura de roquete ou uma série de perfurações 922. 0 elemento de preensão 906 pode assumir a forma de um gancho que se estende desde um dispositivo de fixação da base 921, sendo o gancho dobrável e expansível/contraível pelos respectivos accionadores 901a, 901b. Deste modo, os accionadores incluem accionadores de flexão para controlarem o elemento de preensão entre uma posição de preensão e uma posição de não-preensão (ou reposicionamento); e accionadores de extensão para proporcionar o movimento de impulso ou o movimento de 46 reposicionamento. Na parte exterior do elemento de preensão, é formado um gancho ou outro tipo de dispositivo de interbloqueio positivo para a interacção com a estrutura de roquete ou perfurações 922. A estrutura de roquete pode estender-se numa direcção paralela à direcção de movimento do elemento móvel, e pode incluir pelo menos dois, possivelmente três ou mais estruturas de roquete paralelas.

Os elementos de preensão podem ser dispostos para serem accionados com um atraso entre os respectivos movimentos cíclicos, de tal modo que, num qualquer ponto no tempo, pelo menos um dos elementos de preensão esteja na operação de transferência de força com a respectiva estrutura de roquete associada. Por exemplo, os accionadores que controlam a extensão dos elementos de preensão podem ser accionados num desfasamento de 180 graus, ao passo que os accionadores que controlam a flexão dos elementos de preensão podem ser accionados num desfasamento de 90 graus. Preferencialmente, são utilizadas formas de onda moldadas (ou seja, não-sinusoidais). Deste modo, ocorre sempre uma grampagem positiva do elemento móvel. Assim, relativamente à Fig. 13c, um par de elementos de preensão 906 que engata um elemento móvel 920a num lado da unidade de accionamento 900 pode realizar os movimentos indicados por RI e Rl' em que RI e Rl' podem ser atrasados 180 graus, ou seja, metade do período. De forma semelhante, os elementos de preensão 90 6 no outro lado da unidade de accionamento 900 podem realizar movimentos semelhantes. Na Fig. 13c, um movimento de retracção é indicado por R2 e R2' , em que R2 e R2' podem ser atrasados 180 graus, ou seja, metade do período.

Os elementos de preensão 906 podem ser dispostos dentro de um espaço interior de uma armação 907a, 907b. Um electrólito para accionadores de polímero electroquimicamente activados pode ser disposto no espaço. 47

Além disso, a contra-eléctrodo pode ser impresso ao longo das paredes internas do elemento de guia 907a, 907b.

Reconhece-se que a unidade de accionamento das Fig. 13a-13c pode ser proporcionada como sendo de lado duplo ou de lado simples, ou seja, a funcionar com base em um ou dois elementos móveis 920a, 920b. A preensão positiva proporcionada pela unidade de accionamento 900 melhora a capacidade de força.

Uma alternativa neste caso é que o elemento de preensão 906 seja simplesmente uma peça passiva formada dentro ou fora da ponta mais externa do accionador 901. Neste sentido, poderá tratar-se de uma estrutura tipo gancho que está colada ao accionador mas pode também ser uma peça que é perfurada ou pressionada para fora de um material passivo no final do accionador. O elemento de preensão pode também ser o substrato flexível nos quais os accionadores são fabricados e a ponta pode ser ou um membro moldado desse substrato, ou depositados em separado no substrato durante o fabrico. A unidade de accionamento das Fig. 13a-13c é mais adequada para materiais activos tipo polímero e liga de memória na medida em que a inexistência de pré-compressão e a necessidade de força de tracção impede a utilização de materiais activos tipo cerâmica, que podem rachar quando submetidos a forças de tracção. 0 mecanismo de roquete do elemento de compressão aceita a deformação natural dos accionadores através do seu número e espaçamento.

As Fig. 14a-14g ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 1000 de acordo com uma décima implementação. Este unidade de accionamento inclui um elemento móvel 1020, ligado a um primeiro elemento de compressão e a um elemento de guia 1023 ligado a um outro elemento de compressão 20, que se pode estender numa direcção oposta à do primeiro elemento de ligação. O elemento de guia pode incluir um canal ou outra estrutura 48 tubular, tendo uma secção de corte arbitrária, e que se estende de forma substancialmente paralela à direcção de movimento pretendida do elemento móvel, em que o elemento de preensão é móvel no interior do canal ou estrutura tubular.

Um elemento de preensão, ligado ao elemento móvel 1020, inclui o primeiro e o segundo elementos de grampo espaçados longitudinalmente 100'6a, 1006b, que são controláveis para um engate passível de libertação com o elemento de guia 1023.

Na implementação ilustrada nas Fig. 14a-14g, os elementos de grampo 1006a, 1006b podem ser individual e controlavelmente expansíveis e contraíveis numa direcção transversal da direcção do movimento, de tal forma que os elementos de grampo 1006a, 1006b podem engatar o elemento de guia, por exemplo, paredes internas de um canal, para bloquear o elemento de preensão relativamente ao elemento móvel. O elemento de preensão pode incluir ainda um elemento de movimento longitudinal 1006c que se estende entre os elementos de grampo. O elemento de movimento longitudinal 1006c pode ser controlavelmente expansível e contraível numa direcção paralela à direcção do movimento.

Os cabos 1024 para controlar os elementos de grampo 1006a, 1006b e o elemento de movimento longitudinal 1006c podem ser incluídos na estrutura.

Como alternativa, o elemento de guia pode incluir uma via ou carril guia, em que os elementos de grampo rodeiam total ou parcialmente a via ou carril guia.

A unidade de accionamento 1000 de Fig. 14a pode proporcionar capacidade de força elevada por aprovisionamento de uma superfície texturizada nos membros de grampagem e no elemento de guia. Uma tal texturização pode ser facilmente implementada como um passo final no fabrico de unidades accionadoras monolíticas. A 49 texturização pode também ser aplicada no elemento do grampo virado para as superfícies do elemento de guia. A capacidade de força é melhorada pelo facto de existir sempre um elemento do grampo a manter contacto com o elemento de guia. A unidade de accionamento 1000 pode ser operada da seguinte forma:

No caso da Fig. 14b, um primeiro elemento do grampo 1006a pode ser desengatado, enquanto o segundo elemento do grampo 1006b é engatado. No caso da Fig. 14c, o elemento de movimento longitudinal 1006c apresenta-se alongado. O segundo elemento do grampo 1006b permanece engatado. No caso da Fig. 14d, o primeiro elemento do grampo 1006a está engatado. 0 segundo elemento do grampo 1006b permanece engatado. No caso da Fig. 14e, o segundo elemento do grampo 1006 é desengatado, ao passo que o primeiro elemento do grampo 1006a é engatado. No caso da Fig. 14f, o elemento de movimento longitudinal 1006c contrai-se. O primeiro elemento do grampo 1006a permanece engatado. No caso da Fig. 14g, ambos os elementos de grampo 1006a, 1006b são engatados, o que faz com que o accionador tenha movido uma distância D, conforme indicado na figura.

Utilizando os princípios delineado no que se refere à Fig. 14a-14g, é possível proporcionar bloqueio após remoção da corrente. A fricção estática entre o elemento de guia e os elementos de grampo pode ser utilizada ou, como alternativa, as estruturas de roquete podem ser proporcionadas no elemento de guia e/ou nos elementos de grampo. É também possível proporcionar esta disposição relativamente silenciosa, utilizando accionadores de polímero ou de cerâmica.

No caso de o membro longitudinal ser do tipo constritor (constringe-se durante activação em vez de se expandir, conforme apresentado nas Fig. 14b-g), então a 50 sequência de funcionamento para os elementos de grampagem será revertida a partir do que é mostrado nas Fig. 14b-g.

Mostra-se preferível que o accionador 1006a, 1006b, 1006c seja criado como um bloco monolítico. Dessa forma, conjuntos de eléctrodos para o elemento de movimento longitudinal 1006c e o primeiro e segundo elementos de grampagem 1006a, 1006b podem ser impressos automaticamente durante o processo de disposição em camadas do accionador. Um bloco monolítico requer também menos reforços nos pontos de fixação 1012 na medida em que tais ligações são criadas automaticamente em resultado do processo de fabrico. A implementação das Fig. 14a-14g não é muito adequada para os accionadores longitudinais do tipo cerâmica, sem alterações nos elementos de grampo. O motivo disto é que, geralmente, os accionadores do tipo cerâmica a funcionarem no modo longitudinal não conseguem proporcionar curso suficiente para desengatarem o elemento de guia sem tolerâncias de fabrico estritas. No caso de um accionador do tipo cerâmica, os elementos de grampo podem ter uma natureza bimórfica para gerarem um comprimento de curso suficiente e, deste modo, desengatarem o elemento de guia durante o funcionamento.

Como uma alternativa aos accionadores do tipo cerâmica, os accionadores de cristal único podem obter curso suficiente num modo longitudinal, de tal forma que os elementos de grampagem conseguem engatar e desengatar o elemento de guia. A abordagem das Fig. 14a-14g é bastante adequada para os accionadores de polímero de um modo geral. No caso dos accionadores de polímero electroquimicamente activados, o espaço à volta do accionador 1006 seria enchida com um electrólito adequado. Um contra-eléctrodo pode ser impresso na superfície interna do elemento de guia e perfurações ou podem formar-se sulcos longitudinais no elemento longitudinal de modo a simplificar a entrada e saída 51 rápidas de iões a partir do electrólito para o polímero e vice-versa durante o funcionamento. 0 desenho detalhado de tais sulcos é proporcionado da melhor forma por simulação informática e validação experimental para determinar velocidades de funcionamento, tensões e capacidades de impulso derradeiras para um desenho específico.

As superfícies dos accionadores de grampagem 1006a e/ou 1006b ou do canal com os quais estabelecem uma interface podem ser modeladas de modo a apresentarem estrias micro-formadas de acordo com as Fig. 24-28 de modo a aumentar a força de preensão que podem aplicar à via da armação. Por conseguinte, a força de preensão do accionador pode ser aumentada para lá da disponível a partir das simples superfícies suaves da via e grampo. O espaçamento de um tal padrão de roquete deve ser inferior ao comprimento máximo do curso da secção principal do accionador 1006c.

As Fig. 15a-15b ilustram esquematicamente uma unidade de accionamento 1100 de acordo com uma décima primeira implementação. Nesta implementação, o accionador 1101, fixado a um arnês de montagem 1126, pode ser disposto de forma a levar o elemento de preensão 1106 a realizar um movimento recíproco, tendo um componente num plano substancialmente paralelo à direcção de movimento pretendida Dl do elemento móvel 1120a, 1120b. 0 elemento móvel 1120a, 1120b pode ser fixado por grampos entre dois accionadores 1101 ou entre um accionador 1101 e a base de montagem 1121, conforme ilustrado nas Fig. 15a-15b.

Entre o elemento de preensão 1106 e o elemento móvel 1120a, 1120b, pode ser proporcionado um dispositivo de rectificação 1125a, 1125b fornecendo uma fricção alta entre o elemento de preensão 1106 e o elemento móvel 1120a; 1120b durante uma primeira parte do movimento reciproco, em que o elemento de preensão se move numa primeira direcção (DP) no plano, e fornecendo uma fricção baixa entre o elemento de 52 preensão 1106 e o elemento móvel 1120a, 1120b durante uma segunda parte (DS) do dito movimento recíproco, em que o elemento de preensão se move numa segunda direcção contrária. Assim, durante a primeiro parte (DP) de um curso, o dispositivo de rectificação fará com que o elemento móvel 1120a, 1120b siga o movimento do elemento de preensão 1106, ao passo que durante a segunda parte do curso, o dispositivo de rectificação permitirá que o elemento móvel 1102a, 1120b deslize relativamente ao elemento de preensão 1106. A base de montagem e os accionadores podem ser ligeiramente enviesados no sentido um do outro.

Tais dispositivos de rectificação podem ser dispostos também entre a base de montagem 1121 e o elemento móvel.

Como um exemplo de um dispositivo de rectificação, podem ser mencionados microfilamentos inclinados ou assimétricos ou inclinados. Os exemplos não-limitadores incluem filamentos de agulha plástica ou metálica. Os lábios ou estrias inclinados pode também ser proporcionados. 0 accionador tem de se mover mais do que a distância de engate/desengate do dispositivo de rectificação, para garantir um movimento líquido positivo.

Os materiais do accionador particularmente adequados incluem polímeros electroactivos de classificação de polímero ferroeléctrico ou condutor, ligas com memória da forma ou cristais ou cerâmicas piezoeléctricos. As versões piezoeléctricas podem necessitar do fornecimento de molas de propensão, conforme ilustrado em, por exemplo, a Fig. 3. As versões de polímero podem incluir accionadores enrolados ou matrizes de accionadores ou accionadores em múltiplas camadas, com a disposição em camadas paralela ao elemento móvel. O accionador pode ser um accionador único montado no arnês de montagem. Como alternativa, o arnês de montagem, a 53 base de montagem e o accionador podem ser moldados ou, de outra forma, construídos em conjunto. A força de enviesamento F, que prende com um grampo o elemento móvel 1120a, 1120b entre o elemento de preensão e a base de montagem 1121 pode ser aplicada numa forma conhecida per se. A unidade de accionamento 1100 ilustrada na Fig. 15a pode ser um dispositivo unilateral, sem capacidade de fornecimento de uma libertação controlada dos elementos móveis 1120a, 1120b.

Conforme ilustrada na Fig. 15b, a unidade de accionamento 1100 de Fig. 15a pode ser modificada para uma unidade de accionamento 1100', com capacidade de libertação controlada dos elementos móveis 1120a, 1120b. Isto pode ser conseguido através de um dispositivo 1127, 1128, por exemplo, um mecanismo de pinça, que, após o accionamento, leva o dispositivo de rectificação 1125a, 1125b a, pelo menos, desengatar-se parcialmente dos elementos móveis 1120a, 1120b, permitindo, por conseguinte, o movimento em qualquer direcção, incluindo um movimento de libertação. Um tal mecanismo de pinça pode aliviar a força de enviesamento F e/ou actuar de forma a separar o accionador 1101 da base de montagem 1121.

Uma outra opção para permitir o desengate pode consistir em permitir que o elemento de preensão se afaste do elemento móvel, por exemplo, por um mecanismo de dobragem.

Como alternativa, o dispositivo de rectificação pode ser proporcionado no elemento móvel 1120a, 1120b, em vez de no elemento de preensão e na base de montagem 1121.

Numa outra opção, os microfilamentos do dispositivo de rectificação 1125a, 1125b podem ser fabricados a partir de accionadores de flexão do material activo. Após a activação, podem retrair-se para dentro do elemento de preensão 1106 e da base flexível 1121, desengatando por 54 conseguinte o accionador 1101 dos elementos móveis 1120a, 1120b. O movimento dos microfilamentos do material activo e dos accionadores pode ser coordenado na eventualidade de se pretender uma retracção controlada do elemento móvel.

As capacidades de força deste desenho são determinadas pela relação da distância de engate/desengate do mecanismo de rectificação e o comprimento de curso dos accionadores, e as capacidades de força dos accionadores. Na medida em que não existe qualquer necessidade de um mecanismo de enviesamento directo, o engate adequado pode ser alcançado com um ligeiro enviesamento, sendo que a eficiência deste mecanismo de accionamento pode ser muito alta.

Além disso, os meios rectificadores podem incluir uma estrutura de roquete disposta para interacção com os ditos microfilamentos inclinados. Um tal estrutura de roquete pode ser disposta na superfície ou superfícies viradas para os microfilamentos de modo a proporcionar interbloqueio positivo por interacção com os microfilamentos. A Fig. 16 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento 1200 de acordo com uma décima segunda implementação, em que a unidade de accionamento 1200 está disposta de forma a controlar uma distância radial DR (Fig. 4) entre a parte do corpo 2 e o elemento móvel (elemento de compressão 1220, ou o elemento de ligação ligado ao elemento de compressão). Nesta implementação, o elemento de compressão rodeia a parte do corpo e a unidade de accionamento é disposta entre a parte do corpo e o elemento de compressão. Quando activada, a unidade de accionamento afasta localmente o elemento de compressão da parte do corpo e, por conseguinte, aperta efectivamente o elemento de compressão. A unidade de accionamento pode incluir a base de montagem 1221, estendendo-se entre duas partes circunferencialmente espaçadas do elemento móvel 1220. Pode ser proporcionado um elemento accionador controlavelmente 55 dobrável 1201 para controlar uma distância radial DR, ao longo da linha L de simetria, entre a base de montagem 1221 e o elemento móvel 1220. A parte central do elemento accionador 1201 pode assentar contra uma parte interna do elemento móvel 1220, ao passo que as extremidades ou pontas do elemento accionador 1201 podem interagir com a estrutura de roquete 1222 disposta ou integrada na base de montagem. O accionador 1201 pode ser suplementado por uma mola 1230, que pode ser adequadamente enviesada no sentido da posição apertada (P2) ou da posição libertada (Pl). Pode também ser proporcionado um elemento de mola 1231 na extremidade mais exterior da base de montagem 1221, estando este elemento de mola mais exterior disposto de modo a proporcionar força com um componente radial no sentido do elemento móvel 1220. Um tal elemento de mola pode melhorar a relação transmissão de força/deformação de modo a melhorar ainda mais o desempenho. A unidade de accionamento 1200 de Fig. 16 pode funcionar do modo de seguida indicado. Na posição solta Pl mostrada na parte superior da Fig. 16, a extremidade do elemento accionador 1201 está engatada na parte mais exterior da estrutura de roquete 1222. Ao activar o elemento accionador 1221, dobra-se, juntamente com a mola 1230, fazendo com que, por conseguinte, a sua parte central se afaste da base de montagem 1221 numa direcção radial, ao longo da linha de simetria L. Durante a flexão, a extremidade do elemento accionador desloca-se ao longo da estrutura de roquete 1222, o que pode impedir o seu movimento para trás.

Passando à parte inferior da Fig. 16, que mostra a unidade de accionamento 1200 na sua posição apertada P2, nota-se a obtenção de um efeito liquido de aperto .P. A implementação da Fig. 16 pode funcionar como um accionador de salto, ou dois accionadores 1201 podem ser dispostos paralelamente e serem individualmente 56 controláveis. Este processo pode também ser invertido para soltar o elemento de compressão.

Como alternativa, para soltar a unidade de accionamento 1200 da Fig. 16, pode ser utilizado um movimento de salto invertido ou pode ser proporcionado um mecanismo de desengate separado.

Por exemplo, a retracção controlada da unidade de accionamento pode ser conseguida com a utilização de um accionador com múltiplos conjuntos de eléctrodos configurados. A activação coordenada de ambos os conjuntos de eléctrodos pode criar um movimento elíptico no ponto de contacto entre o accionador 1201 e a estrutura de roquete 1222 com um sentido de rotação horário ou anti-horário. Regra geral, o movimento desta implementação seria semelhante ao descrito na Fig. lOb-d para uma configuração inercial (salto) .

Esta abordagem pode ser muito útil para materiais activos que necessitam de pré-compressão, tais como cerâmica. Pode também ser útil para alguns accionadores de polímero para os ligarem ao substrato flexível num estado alongado de forma a manter as melhorias de propriedade que são obtidas através de um tal alongamento. Um exemplo são os polímeros ferroeléctricos, nos quais a força de composição dieléctrica é significativamente aumentada à medida que as cadeias de polímero alinham durante um tal pré-alongamento. A Fig. 17 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento 1300 de acordo com uma décima terceira implementação, que é uma possível aplicação prática das implementações expostas nas Fig. 5a-5c ou 9. A unidade de accionamento 1300 de Fig. 17 inclui uma armação 1307 com uma ou duas aberturas para um elemento móvel 1320. Apenas um elemento móvel é mostrado na Fig. 17, mas reconhece-se que podem ser proporcionados dois ou mais membros. As disposições do accionador que incluem os respectivos 57 accionadores 1301, molas de propensão 1303, conjuntos de eléctrodos 1304, 1305 e elementos de preensão 1306 são indicadas. O accionador 1301 pode ser montado por pontos de montagem 1311 num suporte de montagem 1340. É proporcionado um eixo 1309 numa parte central da unidade de accionamento 1300, que se estende entre as respectivas rodas 1308 tendo as respectivas superfícies de contacto 1310 para interacção com o respectivo elemento de preensão 1306. Deste modo, as rodas 1308 formam um mecanismo de transmissão 1318 desde o elemento de preensão 1306 até ao eixo 1309.

Na implementação da Fig. 17, uma capacidade de força alta pode ser proporcionada pela parte de material activo do accionador, estando fixada relativamente ao suporte de contagem 1340 apenas nos seus nós (pontos ou linhas de vibração mínima), ou seja, os pontos de montagem 1311 coincidem com os nós da parte excitada do material activo. Isto proporciona uma velocidade de vibração máxima e alivia as tolerâncias de fabrico na armação. Do mesmo modo, o suporte de montagem 1340 pode ser um arnês flexível, que pode ser enviesado no sentido da roda 1308. A Fig. 18 ilustra esquematicamente uma unidade de accionamento 1400 de acordo com uma décima quarta implementação. Nesta implementação, cada unidade de accionamento principal 1401a rodeia parcialmente a parte do corpo 2. A unidade de accionamento principal 1401 está disposta de forma a fornecer progressivamente força de compressão à parte do corpo 2, por interacção entre a estrutura de roquete 1422 e o elemento de preensão 1406 ligado ao accionador principal 1401a. A implementação ilustrada na Fig. 18 pode funcionar de uma forma semelhante ao que foi descrito no que se refere às Fig. 11 e 13a-13c, ou seja, tendo elementos de preensão coordenados a funcionarem em paralelo, de tal forma que existe sempre um elemento de preensão a engatar a estrutura de roquete, 58 enquanto o outro elemento de preensão se move relativamente à estrutura de roquete. 0 facto de existir sempre um elemento de preensão a engatar a estrutura de roquete assegura a capacidade de força alta.

Do mesmo modo, ao dispor o dispositivo das Fig. 18-20 de modo a puxar apenas no seu estado passivo e expandir-se no seu estado activo, o dispositivo irá ficar auto-bloqueado quando não for aplicada qualquer corrente, reduzindo por conseguinte o consumo de corrente. O accionador principal 1401a pode ser expansível e contraível numa direcção circunferencial, ou seja, é variável em termos de comprimento e enrolado à volta da parte do corpo. Num primeiro fim ou extremidade, o accionador principal 1401a pode ser ligado a uma armação 1407, que pode conter dispositivos electrónicos e conectores, etc. Num segundo fim ou extremidade, o accionador principal 1401a engata a estrutura de roquete 1422 .

Entre o respectivo accionador principal 1401a e a parte do corpo, pode existir uma camada interna 1445, que num fim ou extremidade está ligada à armação 1407, e num segundo fim ou extremidade é fornecida com um dispositivo de fixação 1411 para fixação à outra camada interna. A estrutura de roquete 1422 é disposta perto do segundo fim ou extremidade da camada interna 1445. A estrutura de roquete 1422 pode ter superfícies de bloqueio viradas para o lado contrário do accionador principal 1401a.

No segundo fim do accionador principal 1401a, um elemento de preensão 1406 tendo um accionador secundário 1401b pode ser disposto, que se destina a interagir com a estrutura de roquete 1422. O elemento de preensão 1406 pode ser fixado na segunda extremidade do accionador principal 1401a e estender-se no sentido da primeira extremidade do accionador principal 1401a. Além disso, o elemento de 59 preensão pode ser flectido para longe do accionador principal 1401a no sentido da estrutura de roquete, de modo a formar uma extremidade saliente, que pode engatar uma superfície de bloqueio da estrutura de roquete de modo a bloquear o accionador principal 1401a relativamente à estrutura de roquete 1422. A flexão do elemento de preensão 1406 pode ser proporcionada por um accionador secundário 1401b que, em conjunto com o elemento de preensão 1406, podem formar uma estrutura de bi-camada.

Fora do elemento de preensão, e ligando o exterior do accionador principal 1401a e a camada interna 1445, pode existir uma estrutura de cobertura 1442, que pode também funcionar como um elemento de enviesamento para enviesar o elemento de preensão no sentido da estrutura de roquete 1422 .

As Fig. 19a-19b ilustram um primeiro desenho do elemento de preensão 1406, em que a mola de ponta 1443 está disposta de forma a rodear a extremidade do accionador principal 1401a, possivelmente com uma estrutura de reforço 1441 incluída entre a extremidade e a mola de ponta 1443. O accionador secundário 1401b pode ser disposto no interior do elemento de preensão de modo a proporcionar uma estrutura de bi-camada dobrável.

As Fig. 20a-20b ilustram um segundo desenho do elemento de preensão 1406, em que o accionador secundário é proporcionado pelo menos parcialmente numa reentrância no accionador principal 1401a. O accionador secundário 1401b é fabricado dobrável, com uma das extremidades ligado a uma extremidade da reentrância e a outra extremidade contendo um elemento de preensão 1406.

Na configuração das Fig. 20a, 20b o accionador secundário 1401b e o accionador principal 1401a podem ambos ser construídos a partir de uma peça monolítica de material activo. Esta unidade monolítica pode ter múltiplos padrões de eléctrodos tanto para o accionador principal como para o 60 accionador secundário. É possível encaminhar os fios do sinal para o accionador secundário ao longo das camadas internas do accionador principal de volta para a base dentro da armação 1407. O elemento de preensão 1406 pode incluir um componente extra que está ligado ao material activo, e pode incluir um revestimento resistente ao desgaste, ou pode ser uma extensão do próprio material activo, mas sem eléctrodos e, como tal, inactivada. Além disso, a região de reforço 1441 pode, muito simplesmente, ser material activo sem eléctrodos, ou seja, inactivo. Uma simples barra de passarela 1444 pode ser utilizada para ligar os eléctrodos internos das camadas secundárias do accionador aos traços de sinal para o accionador secundário que pode passar através ou ao longo do accionador principal. Desta forma, a estrutura inteira pode ser fabricada de forma automatizada, reduzindo os requisitos de montagem. Adicionalmente, nesta configuração, todas as ligações eléctricas do accionador podem ser feitas na armação e todos os traços eléctricos podem ser selados do ambiente.

Numa configuração com accionadores principais que se podem contrair em vez de expandir, a estrutura de cobertura 1442 colocará de novo o accionador na sua forma original após a desactivação. Neste sentido, o elemento de preensão avança ao longo do elemento de compressão durante a fase de desactivação do ciclo de accionamento e o nível de compressão aumenta durante a fase de activação do ciclo de accionamento. Um tal ciclo de accionamento será observado numa realização em liga de memória da implementação.

Esta implementação é adequada para polímero e materiais com memória de forma. Mais especificamente, é muito adequada para materiais com memória de forma. 0 motivo para isto prende-se com o facto de os materiais com memória de forma serem extremamente robustos e conseguirem resistir ao desgaste do ambiente circundante, dado que não 61 necessitam de electrólitos que podem vazar nem possuem finas camadas dieléctricas sensíveis que podem ser perfuradas. Também a implementação permite a compressão rápida com o material com memória de forma durante o ciclo de aquecimento com uma reinicialização mais lenta durante o ciclo de arrefecimento. Pode ser tirada vantagem total do aquecimento por impulso para o material com memória, atingindo por conseguinte taxas de início de pressão extremamente rápidas (que é adequada para aplicações ECP ou DVT por impulso) e o curso máximo pode ser atingido por ciclo de accionamento, dado o longo comprimento dos accionadores principais. Por último, a configuração pode empregar a manutenção da pressão de corrente baixa de tal forma que a corrente só deve ser fornecida ao material activo durante movimentos. Desta forma, a eficiência global do dispositivo em aplicações que necessitam de ciclos significativos de trabalho de alta pressão pode ser mantida num nível relativamente alto, mesmo com materiais de memória activados pela temperatura ou materiais de polímero mais ineficientes. A unidade de accionamento 1400 das Fig. 18-20b pode funcionar do seguinte modo.

Primeiro, o dispositivo de compressão é disposto à volta da parte do corpo, e as segundas extremidades da camada interna 1445 são juntadas pelos dispositivos de fixação 1411, de modo a que o dispositivo de compressão se ajuste à volta da parte do corpo.

Como um segundo passo opcional, o elemento de preensão 1406 é levado a engatar um parte da estrutura de roquete 1422, que se situa na parte da estrutura de roquete mais próxima da armação 1407.

Terceiro, o accionador principal 1401a é activado de modo a expandir, levando, por conseguinte, o elemento de preensão 1406 a ser deslocado no sentido do fim da 62 estrutura de roquete 1422, que se situa no ponto mais afastado da armação 1407.

Como o accionador principal 1401a está expandido, o elemento de preensão 1406 pode ser empurrado ao longo de uma superfície de rampa e para engate com a próxima superfície de bloqueio da estrutura de roquete 1422. Como alternativa, o accionador secundário 1401b pode ser utilizado para desengatar o elemento de preensão do seu engate com a estrutura de roquete, e depois reengatar a próxima superfície de bloqueio. A Fig. 21 é um diagrama de blocos, que ilustra esquematicamente componentes do dispositivo de compressão. De acordo com a estratégia do desenho ilustrada na Fig. 21, um accionador de material activo 1502, controlado por um controlador 1501, pode ser disposto para interagir com um elemento de compressão 1507 através de um dispositivo de rectificação do movimento 1505. Opcionalmente, um mecanismo de amplificação do movimento 1504 pode ser proporcionado entre o accionador do material activo 1503 e o dispositivo de rectificação do movimento 1505. Também opcionalmente, um mecanismo de transmissão 1506 pode ser proporcionado, como nas Fig. 5a-5c, 8a8b e 9, entre o dispositivo de rectificação do movimento 1505 e o elemento de compressão 1507. Também opcionalmente, um elemento de enviesamento 1503 pode ser proporcionado para enviesar o accionador do material activo 1502 no sentido do mecanismo de amplificação do movimento 1504, se existente, ou no sentido do dispositivo de rectificação do movimento 1505. A Fig. 22 é um diagrama de blocos, que ilustra esquematicamente componentes do dispositivo de compressão de acordo com outra implementação. De acordo com a estratégia do desenho ilustrada na Fig. 22, um accionador principal 1602, controlado por um controlador 1601 pode ser disposto para interagir com um elemento de compressão 1607 através de um dispositivo de rectificação do movimento 63 1605. Opcionalmente, um accionador de engate/desengate 1608 pode ser proporcionado para controlar o engate do accionador principal 1602 com o dispositivo de rectificação do movimento 1605. O accionador de engate/desengate 1608 pode também ser controlado pelo controlador 1601. Opcionalmente, um elemento de enviesamento 1603 pode ser proporcionado para enviesar o accionador do material activo 1602 no sentido do dispositivo de rectificação 1605. A Fig. 23 é um diagrama de blocos, que ilustra esquematicamente componentes do dispositivo de compressão de acordo com uma outra implementação. Nesta estratégia do desenho, um controlador 1701 controla dois conjuntos accionadores 1702a, 1702b a funcionarem em paralelo, e que pode ser fornecido com um respectivo elemento de enviesamento 1703a, 1703b. Os conjuntos accionadores 1702a, 1702b podem engatar um elemento de compressão 1707 através de um dispositivo de rectificação do movimento 1705.

As Fig. 24a-24b ilustram esquematicamente desenhos do elemento de preensão de acordo com a primeira implementação, em que o elemento de preensão 1806 se afunila a partir do lado dianteiro do accionador 1850 no sentido do lado dianteiro do elemento móvel 1851.

As Fig. 25a-25b ilustram esquematicamente desenhos do elemento de preensão de acordo com uma segunda implementação, em que o elemento de preensão se afunila, tal como nas Fig. 24a-24b, mas em que o elemento de preensão tem a forma de seta. Uma tal ponta pode ser orientada de modo a que nenhuma extremidade possa ficar presa no elemento móvel, e também ajuda a manter as forças desejáveis no elemento móvel de modo a que se mantenha direito durante o aperto.

As Fig. 26a-26e ilustram esquematicamente desenhos do elemento de preensão de acordo com uma terceira implementação, em que o elemento de preensão 2006 se afunila a partir do lado dianteiro do accionador 2050 no 64 sentido do lado dianteiro do elemento móvel 2051, e em que este último lado é micro-nervurado de acordo com qualquer um dos padrões fornecidos nas Fig. 26b26e. A partir das Fig. 26b-26e, reconhece-se que os desenhos do elemento de preensão indicados nas Fig. 24a-24b e 25a-25b podem ser combinados com micro-nervuras, proporcionando uma estrutura de roquete no elemento de preensão. Ao proporcionar dentes assimétricos na estrutura de roquete, a preensão no elemento móvel pode ser adicionalmente melhorada. A forma em V pode facilitar a remoção de partículas (pó, pêlo) da estrutura de roquete, e pode também proporcionar amortecimento acústico.

As Fig. 27a-271 ilustram esquematicamente desenhos adicionais do elemento de preensão, sendo que todos eles se destinam a mover numa direcção principal, da direita para a esquerda relativamente ao elemento móvel. O elemento de preensão pode ser proporcionado com um alinhamento através de 2760 estendendo-se na direcção principal, conforme ilustrado nas Fig. 27a, 27b, 27d, 27f, 27g e 271. Tais depressões de alinhamento 2760 podem ser utilizadas para controlar a direcção de movimento do elemento móvel, para evitar desvios, e pode ser proporcionado no elemento de preensão e/ou no elemento móvel. Basicamente, quaisquer estruturas de alinhamento em interacção podem ser proporcionadas no elemento de preensão e no elemento móvel (seja este uma roda ou uma correia) para garantir que o movimento relativo entre o elemento de preensão e o elemento móvel segue a direcção pretendida.

As depressões de alinhamento 2760 podem ser utilizadas em conjunto com estruturas correspondentes na superfície do elemento de compressão ou elemento móvel para manter o alinhamento durante o ciclo de compressão. Como alternativa, tais desenhos podem ser padronizados na superfície do elemento de compressão ou elemento móvel, de modo a interagir de forma vantajosa com a superfície do 65 elemento de preensão. Os padrões correspondentes em ambos o elemento de preensão e o elemento de compressão podem ser utilizados para melhorar as capacidades de força da interface (através de bloqueio positivo das duas superfícies), manter o alinhamento durante cada curso, manter o elemento de compressão centrado relativamente à unidade de accionamento, etc.

Os elementos de alinhamento gravados em relevo 2761 podem ser utilizados em conjunto com estruturas correspondentes na superfície do elemento de preensão para manter o alinhamento durante o ciclo de compressão.

As Fig. 28a-28f ilustram esquematicamente desenhos alternativos adicionais do elemento de preensão.

Considerando que os accionadores foram descritos para utilização com um elemento de compressão num dispositivo de tratamento por compressão, tais accionadores podem ter áreas de aplicação adicionais, tais como para aperto do cinto de segurança, feixes de cabo de força elevada, mecanismos de enrolamento do cabo, equipamento de processamento contínuo da folha, sistemas de aperto ajustável de feixe do cabo, restritores ajustáveis do fluxo, bombas peristálticas, etc.

Note-se que nas implementações em que as superfícies de bloqueio 19 37 EP1 981 459 BI 38 (Fig. lOa-lOd,13a-13c, 16, 18, 19a-19b, 20a20b) ocorrem, o espaçamento entre duas superfícies de bloqueio adjacentes pode ser inferior ao comprimento de curso máximo disponível do accionador. Em algumas implementações, o espaçamento das superfícies de bloqueio pode ser ajustado para uma fracção do comprimento de curso disponível do accionador, de tal modo que em condições de força reduzida (pouca compressão), o accionador pode passar por cima de uma pluralidade de superfícies de bloqueio com cada curso, mas à medida que o elemento de compressão se aperta à volta da parte do corpo (aumento dos níveis de compressão) e os passos do accionador se tornam mais pequenos (devido ao aumento da força a partir do elemento de compressão), o espaçamento resultante das superfícies de bloqueio continua a ser suficiente para que pelo menos possam ser dados passos únicos com cada curso completo do accionador. Por conseguinte, um meio de limitar as capacidades de força desta configuração é através da concepção da relação entre o espaçamento da superfície de bloqueio e o comprimento de curso disponível do accionador. Quando o requisito de força excede a capacidade do accionador para dar pelo menos um passo único, a rectificação perde-se e o elemento de compressão deixa de conseguir avançar adicionalmente.

Reconhece-se que os accionadores revelados no presente documento podem ser utilizados em qualquer aplicação em que a correia se destina a ser apertada à volta de um objecto ou para puxar uma correia. Deste modo, a invenção apresentada não se limita aos dispositivos destinados ao tratamento por compressão de partes do corpo mas a qualquer dispositivo destinado a apertar ou puxar uma correia. 67

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente solicitação de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • US 20040073146 AI [0004] [0005] • US 20020173735 AI [0006] [0007] • US 6494852 BI [0009] [0010] • US 5997465 A [0011] • US 6123681 A [0011] • US 6198204 BI [0011] • US 1324403 AI [0011] • US 20040167375 AI [0011] • WO 2004093763 AI [0011] • US 20050043657 AI [0011] • US 6765335 B2 [0173] [0189] • US 20020074901 AI [0173] [0189]] • US 6870304 B [0173] [0189] [0207]

Literatura não relacionada descrição • Electroactive Polymer (EAP) Actuators as

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Materials, Properties, com patentes referida na

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Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (1) para o tratamento por compressão de uma parte do corpo (2) , sendo que o dispositivo inclui um elemento de compressão (20), adaptado para rodear, pelo menos parcialmente, a parte do corpo, e uma unidade de accionamento (100) disposta de forma a apertar o elemento de compressão (20) de modo a proporcionar uma força de compressão à parte do corpo (2), a unidade de accionamento (100) compreendendo um accionador de material activo, que se caracteriza pelo facto de um elemento móvel (120) estar ligado ao elemento de compressão (20) de modo móvel relativamente à unidade de accionamento (100), um elemento de preensão (106) está ligado ao accionador para realizar um movimento cíclico, e o elemento de preensão (106) está disposto de forma a engatar o elemento móvel (120), de tal forma que o elemento móvel (120) , durante uma primeira parte do movimento cíclico, é móvel com o elemento de preensão, e durante uma segunda parte do movimento cíclico é móvel relativamente ao elemento de preensão.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, em que a unidade de accionamento (100) está disposta de forma a apertar progressivamente o elemento de compressão (120).

3. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que durante a primeira parte do movimento cíclico, o elemento de preensão (106) está numa operação de transferência de força com o elemento móvel (120), e em que, durante a segunda parte do movimento cíclico, a operação de transferência de força é eliminada ou substancialmente reduzida.

4. Dispositivo de reivindicações anteriores, acordo com qualquer uma das em que uma frequência do 2 movimento cíclico é da ordem dos cerca de 1 a 200 Hz, cerca de 0,2 a 20 kHz ou cerca de 20kHz to 1 MHz.

5. Dispositivo segundo qualquer uma das reivindicações anteriores, incluindo adicionalmente meios de rectificação (1125a, 1125b) para proporcionar um movimento unidireccional do elemento móvel (120) .

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o elemento móvel inclui uma parte rotativa (208), que está disposta de forma rotativa à volta de um eixo substancialmente central (209), e em que o elemento de preensão (206) está disposto de forma a agir sobre uma superfície da dita parte rotativa (208) .

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, em que o elemento de preensão (206) está disposto de forma a engatar uma superfície da parte rotativa (208), a uma certa distância do eixo central (209), em que um eixo pode rodar à volta do dito eixo central e está ligado à parte rotativa, e em que o elemento de compressão (220) ou um elemento de ligação, ligado ao elemento de compressão, pode ser enrolado no eixo.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, em que os diâmetros efectivos da parte rotativa e o elemento do eixo são diferentes.

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a unidade de accionamento inclui dois accionadores (601a, 601b), que podem ser accionados individualmente.

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o dispositivo (1) é 3 dimensionado e adaptado para formar uma manga à volta da parte do corpo.

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a unidade de accionamento (100) e o elemento de compressão (120), se existente, formam uma camada activa (14), e em que o dispositivo inclui pelo menos um dos seguintes: uma camada de sensor (15), disposta entre a camada activa e a parte do corpo; uma camada interna (13), disposta entre a camada de sensor, ou a camada activa, e a parte do corpo; e uma camada externa (16), disposta no exterior de uma camada activa.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, em que a camada interna (13) e a camada de sensor (15) estão integradas de modo a formarem uma camada descartável.

13. Um sistema que compreende um dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores e uma unidade de comando, ligada ao dispositivo e disposta de modo a fornecer um sinal de comando ao dispositivo.

14. O sistema de acordo com a reivindicação 13, que compreende uma camada de sensor (15) incluindo pelo menos um elemento de sensor (30), e em que a unidade de comando está disposta de forma a receber um sinal de feedback do sensor.