BRPI0621229A2

BRPI0621229A2 - dispositivo e sistema para tratamento por compressão de uma parte do corpo

Info

Publication number: BRPI0621229A2
Application number: BRPI0621229-8A
Authority: BR
Inventors: Landy Toth
Original assignee: Smm Medical Ab
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2011-12-06
Also published as: PT1981459E; CN101404968B; ES2372758T3; IL192793A0; US20150011922A1; AU2006334909A1; US20100056966A1; JP2009523043A; DK1981459T3; ATE524149T1; EP1981459A1; EP1981459B1; US8764689B2; US20160193100A1; MX2008009053A; JP4874342B2; CA2636715A1; US10828220B2; WO2007079777A1; CN101404968A

Abstract

DISPOSITIVO E SISTEMA PARA TRATAMENTO POR COMPRESSãO DE UMA PARTE DO CORPO. A presente invenção refere-se a um dispositivo (1) para tratamento por compressão de uma parte do corpo (2) compreende um elemento de compressão (20), adaptado para pelo menos parcialmente envolver a parte do corpo (2), e uma unidade de atuação (10), disposta para apertar o elemento de compressão (20) para prover uma força compressiva para a parte do corpo (2). A unidade de atuação (10) compreende um atuador de material ativo. Também é revelado um sistema compreendendo tal dispositivo (1) e métodos para seu uso terapêutico, cosmético e não terapêutico e operação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO E SISTEMA PARA TRATAMENTO POR COMPRESSÃO DE UMA PARTE DO CORPO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um dispositivo para o tratamen- to por compressão de uma parte do corpo. A descrição também se refere a um sistema para o tratamento por compressão, compreendendo um tal dis- positivo e a um método de tratamento por compressão, usando um tal dispositivo.

A descrição também se refere a atuadores que podem ser usa- dos no dispositivo para o tratamento por compressão, mas também em ou- tras aplicações onde uma correia é para ser apertada ao redor de um objeto. Antecedentes

Terapias de compressão podem ser usadas para o tratamento e/ou a profilaxia de um número de condições, incluindo, mas não limitado a, trombose de veia profunda (DVT), enfermidades vasculares, enfermidades circulatórias, edemas, condições cardíacas (tratadas pela contra-pulsação), linfedema, queimaduras e embolismos. Outras áreas de uso podem ser a terapia do estresse, a terapia da massagem, a monitoração da pressão san- güínea, os mecanismos de ajuste próprio para prótese e os conjuntos para impedir a acumulação de sangue em partes do corpo de piloto ou motoristas de carro de corrida submetidos às forças G.

US 2004/0073146 A1 descreve um dispositivo portátil para me- lhorar o fluxo sangüíneo em um membro com o intuito de diminuir o risco do desenvolvimento de uma trombose de veia profunda. O dispositivo compre- ende uma correia, que é enrolada ao redor do membro e um alojamento compreendendo um motor, que é disposto para puxar a correia por um mo- vimento alternado, tal que uma força compressiva é aplicada no membro.

O motor de US 2004/0073146 A1 é de um tipo eletromagnético, que provê baixa razão de força para peso, e dessa maneira um dispositivo muito volumoso. Quando combinado com a baixa eficiência dos motores re- velados e elementos de transmissão de força, o resultado é uma duração curta de bateria. Além do mais, o dispositivo exigiria um mecanismo de fe- chamento complexo para manter a pressão durante um período mais longo do que esse do movimento alternado. Também, devido às capacidades de torque dos motores eletromagnéticos convencionais, seria difícil satisfazer as exigências de força para profilaxia da trombose de veia profunda usando essa tecnologia e em um formato compacto. Além do mais, como o movi- mento alternado é produzido através de um mecanismo intermediário e as mecânicas do tecido de cada paciente são diferentes, existirá pouco a ne- nhum controle da saída de força real aplicada pelas correias no paciente.

US 2002/0173735 A1 descreve um dispositivo para tratamento de contra pulsação externa de uma doença cardíaca ou enfermidade circula- tória. O dispositivo compreende um punho, que é para ser enrolado ao redor da extremidade de um paciente. As extremidades do punho são presas entre si tal que a ativação elétrica dos atuadores do punho fará com que ele con- traia. Os atuadores podem ser atuadores de solenóide, que tipicamente pro- vêem um movimento alternado.

O dispositivo de US 2002/0173735 A1 é somente adequado para aplicações de impulso, desde que o atuador do solenóide não pode ser feito para reter uma força por um período mais longo do que esse do movimento alternado, desde que uma corrente muito alta seria requerida para prover baixa freqüência ou operação estática. Esse dispositivo também provê baixa razão de força para peso, resultando em um dispositivo pesado. Além do mais, o dispositivo é somente capaz de prover pequenos movimentos, devi- do às exigências de ajuste firme do punho.

Além do mais, atuadores de solenóide são somente capazes de prover pequenos movimentos, dessa forma colocando exigências de ajuste firme no punho. Limitações do movimento dos atuadores também limitarão as forças reais que uma pessoa pode aplicar no paciente já que a compla- cência do tecido do paciente terá que ser superada para alcançar níveis de força significativos.

US 6.494.852 B1 descreve um dispositivo de compressão pneumático ambulante portátil, compreendendo uma luva tendo células in- fiáveis, que são acopladas em um conduto entregando um fluido de um dis- positivo de controle.

O uso da atuação pneumática como revelado em US 6.494.852 B1 também provê baixa razão de força para peso e dessa maneira torna o dispositivo volumoso. Além do mais, a eficiência dos dispositivos pneumáti- cos é pequena, já que eles desperdiçam muita energia nos seus compresso- res, válvulas, acumuladores, condutos e expansão da bexiga, além de des- perdiçar energia em cada ciclo de deflação pela ventilação do ar comprimido para os arredores. Portanto, um tal dispositivo exige uma unidade de força muito grande e proverá curtas durações de bateria. O uso de bexigas pneu- máticas também resulta em artigos não respiráveis, volumosos ao redor do membro do paciente.

Dispositivos de compressão tendo correias ou punhos compre- endendo material ativo, que são planejados para serem enrolados ao redor de uma parte do corpo, são ilustrados em US 5.997.465, US 6.123.681, US 6.198.204 B1, EP 1 324 403 A1, US 2004/0167375 Aí, WO 2004/093763 A1 e US 2005/0043657 A1. Esses dispositivos geralmente exigem grandes quantidades de material ativo e são, portanto, no momento, somente ade- quados para aplicações de alto custo. Alguns dos conceitos mostrados nes- ses documentos também exigem materiais ativos tendo propriedades que não podem ser obtidas na produção em grande escala ou não podem ser mantidas através de muitos ciclos de atuação com materiais conhecidos.

Cada uma das configurações da técnica anterior colocaria fardo indevido nas propriedades do material ativo. Os materiais precisam executar combinações extremas de curso e força contra pacientes, com geometria e complacência do tecido amplamente variadas. Portanto, material excessivo ou material com desempenho muito alto é necessário para os dispositivos, levando a ambos, dispositivos de alto custo e maiores preocupações de con- fiabilidade e segurança nos dispositivos práticos.

Portanto, existe uma necessidade por um dispositivo aperfeiçoa- do para tratamento por compressão de uma parte do corpo.

Sumário da Invenção Um objetivo dessa descrição é prover um dispositivo para o tra- tamento por compressão de uma parte do corpo, que elimina ou pelo menos ameniza algumas ou todas as desvantagens da técnica anterior.

Um objetivo particular é prover um dispositivo para o tratamento por compressão de uma parte do corpo, tendo uma razão melhorada de for- ça para peso.

Ainda um outro objetivo é prover um dispositivo para o tratamen- to por compressão de uma parte do corpo, que pode ser produzido em um custo razoável.

Ainda um outro objetivo é prover um dispositivo adequado para tratamentos ambulatórios com uma longa duração de bateria.

Ainda um outro objetivo é prover um recurso seguro e fácil de usar de aplicação de tratamentos por compressão.

Ainda um outro objetivo é prover um dispositivo para o tratamen- to por compressão, que pode ser fabricado muito compacto e que pode exi- bir uma pequena altura da parte do corpo e para fora.

Os objetivos acima são total ou parcialmente satisfeitos por dis- positivos, sistemas e métodos de acordo com as reivindicações independen- tes anexas. As modalidades são apresentadas nas reivindicações depen- dentes anexas, na descrição seguinte e nos desenhos anexos.

De acordo com um primeiro aspecto, é provido um dispositivo para o tratamento compressivo de uma parte do corpo. O dispositivo com- preende um elemento de compressão, adaptado para pelo menos parcial- mente envolver a parte do corpo e uma unidade de atuação, disposta para apertar o elemento de compressão para prover uma força compressiva na parte do corpo. A unidade de atuação compreende um atuador de material ativo. Por "material ativo" é entendido um material que exibe forte acopla- mento entre mecanismos de armazenamento de energia (forte sendo relativo ao acoplamento observado em outros materiais comuns). Em particular, com relação a essa descrição, o termo "material ativo" é planejado para cobrir materiais que exibem forte acoplamento entre mecanismos de armazena- mento de energia mecânicos, elétricos, químicos ou térmicos (eletromecâni- cos, termomecânicos, eletro-termo-mecânicos ou eletro-quimio-mecânicos).

Tais materiais foram classificados pela comunidade de pesquisa. De forma geral, tais materiais ativos são classificados nos seguintes grupos: polímeros eletroativos, cerâmicas e cristais eletroativos e materiais com memória de forma.

Polímeros eletroativos (EAP) compreendem materiais ativados por campo E, tais como ferroelétricos, piezoelétricos, eletrostritivos, electretos, elastômeros de cristal líquido, elastômeros ativados por estresse Maxwell e compósitos dos mesmos. Polímeros eletroativos também compreendem polí- meros condutores eletroquimicamente ativados, compósitos de metal de polí- mero ionomérico (IPMC)1 nanotubos de carbono e géis de polímero eletroati- vo. Materiais desse tipo são descritos e caracterizados em Bar-Cohen Y. (edi- tor): Electroactive Polvmer (EAP) Actuators as Artificial Muscles: Realitv. Potential and Challenaes. 2- edição, SPIE Press, Bellinghan, 2004.

Cerâmicas e cristais eletroativos compreendem compósitos pie- zoelétricos, eletrostritivos e de polímero piezocerâmico, materiais magnetos- tritivos e materiais de cristal único. Materiais desse tipo são descritos e ca- racterizados em Moulson A.J., Herbert J.M.: Electroceramics: Materials. Pro- perties. Applications 2- edição. John Wilev & Sons. West Sussex. 2003.

Materiais com memória de forma incluem ligas com memória de forma, que podem ser ativadas por temperatura ou ativadas pelo campo H e polímeros com memória de forma. Materiais desse tipo são descritos e ca- racterizados em Otsuka K., Wayman C.M.: Shape Memory Materials. Cam- bridge University Press, Cambridge, 1999.

É reconhecido que nesse campo em rápido desenvolvimento que novos materiais estão constantemente sendo descobertos ou projeta- dos. Novos atuadores de material ativo, possivelmente com desempenho excepcional, poderiam ser desenvolvidos a partir de tais novos materiais e como tal, as modalidades nesse relatório descritivo poderiam ser implemen- tadas com tais atuadores avançados (e se beneficiar de forças aumentadas, densidade de força ou taxa de movimento).

Pelo uso de um atuador de material ativo, é possível prover um dispositivo de compressão compacto, que pode ser produzido em um baixo custo e que pode ser provido com capacidade de força suficiente.

A unidade de atuação pode ser disposta para apertar gradual- mente o elemento de compressão. Por apertar gradualmente o elemento de compressão, é possível utilizar atuadores que são capazes de movimentos muito pequenos, que são repetidos para prover um movimento suficiente.

No dispositivo, um elemento de segurar pode ser conectado no atuador para executar um movimento cíclico e o elemento de segurar pode ser disposto para encaixar em um elemento móvel, conectado no elemento de compressão. O movimento cíclico pode ser, por exemplo, assimétrico, elíptico, substancialmente circular ou substancialmente alternado.

O elemento móvel pode, durante uma primeira parte do movi- mento cíclico, ser móvel com o elemento de segurar, e durante uma segun- da parte do movimento cíclico, ser móvel em relação ao elemento de segu- rar. Portanto, durante a primeira parte do movimento cíclico, pode não existir ou existir muito pouco movimento relativo (deslizamento) entre o elemento de segurar e o elemento móvel, e durante a segunda parte do movimento cíclico, pode existir deslizamento entre o elemento de segurar e o elemento móvel ou desengate completo.

Durante a primeira parte do movimento cíclico, o elemento de segurar pode ficar em um engrenamento de transferência de força com o elemento móvel, e, durante a segunda parte do movimento cíclico, o engre- namento de transferência de força pode ser eliminado ou substancialmente reduzido.

O dispositivo pode também compreender recurso para impelir o elemento móvel e o elemento de segurar um para o outro. Tal recurso de impulsão pode aumentar a capacidade de força da unidade de atuação e pode tomar a forma de, por exemplo, molas ou outros elementos elásticos.

O elemento de segurar pode ser provido com um revestimento resistente ao desgaste. Tais revestimentos são por si conhecidos para o versado.

O elemento de segurar pode ser provido com um revestimento para melhora do aperto. Tais revestimentos são por si conhecidos para o versado.

A unidade de atuação pode também compreender um segundo atuador e um segundo elemento de segurar. O primeiro e o segundo ele- mentos de segurar podem ser coordenados e operar simultaneamente ou em uma maneira alternada.

O elemento de segurar e o segundo elemento de segurar podem ser dispostos em faces opostas do elemento móvel.

Alternativamente, ou como um complemento, o elemento de se- gurar e o segundo elemento de segurar podem ser dispostos na mesma face do elemento móvel.

A freqüência do movimento cíclico pode ficar na faixa de aproxi- madamente 1 a 200 Hz, aproximadamente 0,2 a 20 kHz ou aproximadamen- te 20 kHz a 1 MHz.

O dispositivo pode também compreender recurso de retificação para prover um movimento de um sentido do elemento móvel. Tal retificação pode aumentar a capacidade de força reduzindo ou eliminando o desliza- mento entre o elemento de segurar e o elemento móvel.

De acordo com um primeiro princípio, o atuador pode compreen- der uma região ativa se estendendo paralela com uma direção na qual o ele- mento móvel é deslocável, no qual o elemento móvel tem uma porção subs- tancialmente planar ou ligeiramente curvada virada para o atuador e no qual o elemento de segurar se projeta do atuador em direção ao elemento móvel.

A região ativa é a parte do atuador que provê o movimento.

Em uma primeira modalidade, recurso de amplificação pode ser provido por meio de uma morfologia do material ativo.

O atuador pode compreender pelo menos dois conjuntos de elé- trodo, cada conjunto de elétrodo sendo operativamente conectado em uma região de material ativo do atuador e individualmente controlável, e no qual a região do material ativo do atuador é operativamente conectada no elemento de segurar.

Os conjuntos de elétrodos podem ser controláveis para controlar a direção de movimento do elemento móvel.

Um primeiro dos conjuntos de elétrodo pode ser controlável para mover o elemento móvel em uma primeira direção, e no qual o segundo con- junto de elétrodo pode ser dirigível para mover o elemento móvel em uma segunda direção oposta.

O atuador pode ter pelo menos uma freqüência ressonante ou anti-ressonante favorável e onde pelo menos um dos conjuntos de elétrodo pode ser dirigível na dita freqüência ressonante ou anti-ressonante favorável.

O recurso de retificação pode ser provido pelo elemento de se- gurar, durante uma porção do movimento cíclico onde o elemento de segurar é móvel em relação ao elemento móvel/sendo móvel em uma primeira dire- ção por uma distância, que é maior do que uma distância pela qual uma for- ça contrária provida por um sistema compreendendo a parte do corpo e o elemento de compressão durante a dita porção do movimento cíclico é ca- paz de mover o elemento móvel em uma segunda direção oposta.

Em uma segunda modalidade, o recurso de retificação pode ser provido pela unidade de atuação compreendendo pelo menos dois elemen- tos de segurar, cada elemento de segurar sendo individualmente controlável para executar um movimento cíclico respectivo.

Nessa modalidade, os elementos de segurar podem ser dispos- tos para serem conduzidos com um retardo entre seus movimentos cíclicos respectivos, tal que, em qualquer ponto no tempo, pelo menos um dos ele- mentos de segurar está em engrenamento de transferência de força com o elemento móvel.

De acordo com um segundo princípio, o material ativo pode ser conectado no elemento de segurar através do recurso de amplificação.

O recurso de amplificação pode compreender um elemento de orientação de onda e/ou de formação de onda, ou uma estrutura equivalente.

O material ativo e o recurso de amplificação podem ser de tal forma dispostos que uma primeira freqüência de acionamento aplicada no material ativo provê uma primeira direção do movimento cíclico do elemento de segurar, e uma segunda freqüência de acionamento diferente aplicada no material ativo provê uma segunda direção oposta do movimento cíclico do elemento de segurar.

O recurso de retificação pode ser provido pelo elemento de se- gurar, durante uma porção do movimento cíclico onde o elemento de segurar é móvel em relação ao elemento móvel, sendo móvel em uma primeira dire- ção por uma distância, que é maior do que uma distância pela qual uma for- ça contrária provida por um sistema compreendendo a parte do corpo e o elemento de compressão durante a dita porção do movimento cíclico é ca- paz de mover o elemento móvel em uma segunda direção oposta.

Em uma terceira modalidade, o recurso de amplificação pode compreender uma cometa ressonante, que é conectada no elemento de se- gurar e em um alojamento ou armação da unidade de atuação.

O atuador pode ser provido em uma borda externa da cometa ressonante. Por exemplo, o atuador pode ser provido em um nó da cometa ressonante.

A cometa ressonante pode ter uma seção transversal, que afuni- la em direção ao elemento de segurar.

Em uma quarta modalidade, o recurso de amplificação pode compreender uma barbatana ou um braço se estendendo do atuador para o elemento de segurar.

Pelo menos duas barbatanas podem se estender do atuador pa- ra um elemento de segurar respectivo.

De acordo com um terceiro princípio, o elemento móvel pode ser provido com recurso para travamento positivo com o elemento de segurar. Tal travamento positivo pode prover o dito recurso de retificação.

O recurso para travamento positivo pode compreender uma es- trutura de catraca se estendendo em uma direção paralela com a direção de movimento do elemento móvel.

O recurso para travamento positivo pode compreender pelo me- nos duas estruturas de catraca paralelas.

Em uma quinta modalidade, a estrutura de catraca pode com- preender uma pluralidade de dentes seqüencialmente dispostos, cada dente tendo pelo menos uma superfície de fechamento adaptada para interação com o elemento de segurar.

Duas superfícies de fechamento adjacentes podem ser separa- das por uma distância que é menor do que o curso máximo do atuador.

O atuador pode compreender uma primeira região ativa disposta para mover o elemento de segurar em uma direção paralela com a direção de movimento planejada do elemento móvel e uma segunda região ativa, disposta para mover o elemento de segurar em uma direção para longe do elemento móvel.

A primeira região ativa pode ser disposta para mover o elemento de segurar em uma direção paralela com a direção de movimento planejada do elemento móvel em uma primeira velocidade, e um movimento em uma segun- da direção substancialmente oposta em uma segunda velocidade maior.

A segunda velocidade pode ser adaptada para ser suficiente pa- ra mover o elemento móvel na sua direção de movimento planejada, a des- peito de uma força contrária da parte do corpo comprimida.

O elemento de segurar e o elemento móvel podem, durante os ditos primeiro e segundo movimentos, ser impelidos em direção um ao outro.

Em uma sexta modalidade, um elemento de segurar respectivo compreendendo um gancho respectivo pode ser disposto para interagir com a estrutura de catraca respectiva.

Os elementos de segurar podem ser dispostos para serem con- duzidos com um retardo entre seus movimentos cíclicos respectivos, tal que, em qualquer ponto no tempo, pelo menos um dos elementos de segurar está em engrenamento de transferência de força com sua estrutura de catraca associada.

De acordo com um quarto princípio, o elemento móvel pode compreender um elemento de guia que se estende substancialmente parale- lo com sua direção de movimento planejada, por meio do que o elemento de segurar compreende primeiro e segundo elementos de grampo longitudinal- mente separados, que são controláveis para engrenamento remível com o elemento de guia, por meio do que o elemento de segurar também compre- ende um elemento de movimento longitudinal se estendendo entre os ditos elementos de grampo, por meio do que o elemento de movimento longitudi- nal é expansível e contrátil de maneira controlável em uma direção paralela com o elemento de guia.

Os elementos de grampo e o elemento de movimento longitudi- nal podem ser individualmente controláveis.

Os elementos de grampo e o elemento de movimento longitudi- nal podem ser dirigíveis nos estados seguintes:

a) um estado de fechamento, por meio do qual ambos os e- lementos de grampo ficam em um estado de transmissão de força em rela- ção ao elemento de guia,

b) um primeiro estado de movimento, por meio do qual um primeiro dos elementos de grampo fica em um estado de transmissão de força em relação ao elemento de guia, onde um segundo dos elementos de grampo fica móvel em relação à parede do espaço e onde o elemento de movimento longitudinal é expandido ou contraído e

c) uma segunda fase de movimento, por meio da qual o se- gundo dos elementos de grampo fica em um estado de transmissão de força em relação ao elemento de guia, onde o primeiro dos elementos de grampo fica móvel em relação ao elemento de guia e onde o elemento de movimento longitudinal é expandido ou contraído.

De acordo com um quinto princípio, o atuador pode ser disposto para fazer com que o elemento de segurar execute um movimento de alterna- ção, tendo um componente em um plano substancialmente paralelo com uma direção de movimento planejada do elemento móvel, por meio do que os ditos recursos de retificação são providos para: prover um alto atrito entre o ele- mento de segurar e o elemento móvel durante uma primeira parte do dito mo- vimento de alternação, onde o elemento de segurar se move em uma primeira direção no dito plano e prover baixo atrito entre o elemento de segurar e o elemento móvel durante uma segunda parte do dito movimento de alternação, onde o elemento de segurar se move em uma segunda direção oposta.

Os recursos de retificação podem ser providos entre o elemento de segurar e o elemento móvel.

Os recursos de retificação podem ser providos entre o elemento móvel e um elemento de base, no qual o atuador é montado fixamente.

Os recursos de retificação podem compreende microfilamentos inclinados.

O recurso de retificação também compreende uma estrutura de catraca disposta para interação com os ditos microfilamentos inclinados.

O dispositivo pode opcionalmente compreender recurso para pelo menos parcialmente desengatar o dito recurso de retificação, de modo a permitir o movimento relativo entre o elemento de segurar e o elemento móvel em ambas as ditas primeira e segunda direções.

De acordo com um sexto princípio, a unidade de atuação pode ser disposta para controlar a distância radial entre a parte do corpo e o ele- mento de compressão, ou um elemento de conexão conectado no elemento de compressão.

A unidade de atuação pode compreender uma base de monta- gem, se estendendo entre duas porções circunferencialmente separadas do elemento de compressão, ou do elemento de conexão, e onde um elemento atuador controlavelmente flexível é provido para controlar uma distância ra- dial entre a base de montagem e o elemento de compressão ou o elemento de conexão conectado no elemento de compressão.

Um mecanismo de catraca pode ser provido na base de monta- gem para interação com uma borda do elemento atuador.

Bordas opostas do elemento atuador podem engatar estruturas de catraca respectivas e uma porção central do elemento atuador pode en- gatar o elemento de compressão ou o elemento de conexão.

Em uma modalidade, o elemento móvel pode ser integrado com o elemento de compressão.

Em uma modalidade, o elemento móvel pode ser formado em uma peça com o elemento de compressão.

Em uma modalidade, o elemento móvel pode ser fixamente pre- so no elemento de compressão. Em uma outra modalidade, o elemento móvel pode ser conecta- do no elemento de compressão por um elemento de conexão.

Em uma outra modalidade, o elemento móvel pode ser preso de modo remível no elemento de compressão.

De acordo com um sétimo princípio, o elemento móvel pode compreender uma parte giratória, que é disposta de maneira giratória ao re- dor de um eixo geométrico substancialmente central, e onde o elemento de segurar é disposto para agir em uma superfície da dita parte giratória.

O elemento de segurar pode ser disposto para encaixar em uma superfície da parte giratória, em uma distância do eixo geométrico central, onde um fuso é giratório ao redor do dito eixo geométrico central e conecta- do na parte giratória e onde o elemento de compressão ou um elemento de conexão, conectado no elemento de compressão, é enrolável sobre o fuso.

Um único elemento de compressão ou elemento de conexão pode ser enrolável sobre o fuso.

Dois ou mais elementos de compressão ou elementos de cone- xão podem ser enroláveis sobre o fuso e se estendem essencialmente em direções diferentes do eixo geométrico central.

Diâmetros efetivos da parte giratória e do elemento de fuso po- dem ser diferentes.

Pelo menos duas partes giratórias podem ser conectadas no fuso e um atuador respectivo pode ser disposto para interagir com as ditas partes giratórias.

As partes giratórias podem ser dispostas substancialmente em uma porção de extremidade respectiva do fuso.

Recurso de amplificação é provido por meio de uma morfologia do material ativo.

O atuador pode compreender pelo menos dois conjuntos de elé- trodo, cada conjunto de elétrodo sendo operativamente conectado em uma região de material ativo do atuador e individualmente controlável, e a região do material ativo do atuador pode ser operativamente conectada no elemen- to de segurar. Um primeiro dos conjuntos de elétrodo é controlável para mover o elemento móvel em uma primeira direção, e o segundo conjunto de elétro- do pode ser dirigível para mover o elemento móvel em uma segunda direção oposta.

O atuador pode ter pelo menos uma freqüência ressonante ou anti-ressonante favorável e pelo menos um dos conjuntos de elétrodo pode ser dirigível na dita freqüência ressonante ou anti-ressonante favorável.

A unidade de atuação pode compreender dois atuadores, que são individualmente dirigíveis.

Os atuadores podem ser dirigíveis em fases diferentes.

Pelo menos um dos atuadores pode ser disposto em um ângulo agudo em relação ao elemento móvel.

Pelo menos um dos atuadores pode ter pelo menos uma fre- qüência ressonante ou anti-ressonante favorável e pelo menos um dos con- juntos de elétrodo desse atuador pode ser dirigível na dita freqüência resso- nante ou anti-ressonante favorável.

De acordo com um oitavo princípio, o atuador pode compreender um motor, selecionado de um grupo consistindo em um motor do tipo de ex- citação de cometa, um motor rotativo de onda imóvel, um motor de onda em propagação deslocado e um motor ultra-sônico, o motor sendo operativa- mente conectado em um fuso, onde o elemento de compressão, ou um ele- mento dé conexão, conectado no elemento de compressão, é enrolável so- bre o fuso. Um tal motor pode ser um motor rotativo.

O motor pode ser conectado no fuso via um mecanismo de transmissão de força.

Dois ou mais elementos de compressão ou elementos de cone- xão podem ser enroláveis sobre o fuso, e se estendem essencialmente em direções diferentes do fuso.

Uma parte de saída giratória do motor pode ficar coaxial com o fuso. O elemento de compressão pode ser principalmente formado de um ou mais materiais passivos.

Tais materiais passivos podem ser, entretanto, por exemplo, e- lástico, compressível, rígido ou flexível.

Pelo menos uma unidade de atuação pode ser disposta em uma direção paralela com a parte do corpo, e o elemento de compressão pode se estender em uma direção substancialmente perpendicular da dita pelo me- nos uma unidade de atuação.

A unidade de atuação pode ser disposta para apertar dois ele- mentos de compressão se estendendo em direções diferentes, ou duas ex- tremidades de um elemento de compressão único pelo menos parcialmente envolvendo a parte do corpo.

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

As unidades de atuação podem ser dispostas para apertar os elementos de compressão puxando-os em direções opostas.

De acordo com um segundo aspecto, é provido um dispositivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo, o dispositivo compreendendo uma unidade de atuação, adaptada para pelo menos parcialmente envolver a parte do corpo, a unidade de atuação sendo disposta para prover uma força compressiva gradual para a parte do corpo, a unidade de atuação compreen- dendo um atuador de material ativo, isto é, um material que, com a estimulação elétrica ou eletroquímica, muda as suas propriedades geométricas.

O atuador do material ativo pode ser expansível e contrátil em uma direção circunferencial.

O material ativo pode ter uma velocidade de expansão, que é mais alta do que a velocidade de contração.

A unidade de atuação pode compreender primeira e segunda por- ções, que são deslocáveis em relação uma a outra em uma direção substanci- almente circunferencial, a primeira porção sendo provida com uma estrutura de catraca e a segunda porção sendo provida com um elemento de segurar. A unidade de atuação pode compreender dois elementos de se- gurar, a interação de cada elemento de segurar com a estrutura de catraca, ou uma estrutura de catraca respectiva, sendo individualmente controlável.

Os elementos de segurar podem ser dispostos para serem con- duzidos com um retardo entre seus movimentos cíclicos respectivos, tal que, em qualquer ponto no tempo, pelo menos um dos elementos de segurar fica em engrenamento de transferência de força com sua estrutura de catraca associada.

O elemento de segurar pode ser disposto em uma borda mais externa da segunda porção.

A estrutura de catraca e o elemento de segurar podem ser impe- lidos um para o outro.

O elemento de segurar pode compreender um segundo atuador controlando um elemento flexível, disposto para encaixar na dita estrutura de catraca para manter a força compressiva na parte do corpo.

O atuador e o elemento flexível podem formar uma estrutura de duas camadas.

O elemento flexível pode ser disposto para envolver substanci- almente uma borda externa da segunda porção.

O elemento flexível pode ser formado em uma peça com o atua- dor do material ativo.

Uma porção do elemento flexível que é projetada para contatar a estrutura da catraca pode ser provida com um revestimento para melhora do aperto e/ou da durabilidade.

O dispositivo pode ser dimensionado e adaptado para formar uma luva ao redor da parte do corpo.

O dispositivo pode ser formado como uma lâmina tendo porções de borda opostas providas com recurso de conexão para conectar as ditas porções de borda entre si para formar a dita luva.

A unidade de atuação e o elemento de compressão, se algum, podem formar uma camada ativa, o dispositivo pode compreender pelo me- nos uma de: uma camada sensora, disposta entre a camada ativa e a parte do corpo, uma camada interna, disposta entre a camada sensora, ou a ca- mada ativa, e a parte do corpo e uma camada externa, disposta fora da ca- mada ativa.

A camada interna e a camada sensora podem ser integradas para formar uma camada descartável.

Uma tal camada descartável pode compreender recurso para mecanicamente e/ou eletricamente conectar com a camada ativa.

Uma tal camada descartável pode compreender recurso para transferir um sinal da camada descartável para a camada ativa ou para uma unidade de controle, que íica externa ao dispositivo.

De acordo com um terceiro aspecto, é provido um sistema com- preendendo um dispositivo como descrito acima, e uma unidade de controle, conectada no dispositivo e disposta para prover um sinal de controle para o dispositivo.

No sistema e dispositivo pode compreender uma camada sen- sora incluindo pelo menas um elemento sensor, onde a unidade de controle é disposta para recebes um sinal de retorno do sensor.

A unidade ce controle pode ser pelo menos parcialmente inte- grada com o dispositivo.

De acordo com um quarto aspecto, é provido o uso de um dis- positivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo como descrito acima, para tratar e/ou prevenir uma condição selecionada de um grupo consistindo em trombose de veia profunda (DVT), uma enfermidade vascu- lar, uma enfermidade circulatória, um edema, uma condição cardíaca, Iinfe- dema e um embolismo.

De acordo com um quinto aspecto, é provido o uso de um dispo- sitivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo como descrito acima, para prevenir ou neutralizar a acumulação do sangue em uma parte do corpo de uma pessoa submetida a uma força G.

De acordo com um sexto aspecto, é provido o uso de um dispo- sitivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo como descrito acima, para terapia de estresse, terapia de massagem, monitoração de pressão sangüínea ou como um mecanismo de ajuste próprio para uma prótese.

De acordo com um sétimo aspecto, é provido o uso não terapêu- tico de um dispositivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo como descrito acima.

De acordo com um oitavo aspecto, é provido o uso de um dispo- sitivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo como descrito acima, para finalidades não médicas. Exemplos de finalidades não médicas incluem tratamentos cosméticos tais como redução de celulite e enrijecimen- to dos seios. Outros exemplos de tratamento não médico podem incluir tra- tamento de massagem para finalidades de relaxamento.

De acordo com um nono aspecto, é provido um método para ope- rar um dispositivo para tratamento compressivo de uma parte do corpo, o mé- todo compreendendo apertar um elemento envolvendo a parte do corpo para prover uma força compressiva para a parte do corpo e controlar uma unidade de atuação do dispositivo, conectada no elemento e compreendendo um atu- ador de material ativo, para gradualmente prover a dita força compressiva.

Breve Descrição dos Desenhos

As figuras 1a-1d ilustram esquematicamente uma parte do cor- po, provida com um dispositivo de compressão.

A figura 2 é uma vista explodida em perspectiva esquemática de alguns constituintes de um dispositivo de compressão de acordo com uma modalidade.

A figura 3 é uma vista em corte esquemática de uma unidade de atuação de acordo com uma primeira modalidade.

A figura 4 é uma vista da seção transversal esquemática de uma parte do corpo provida com um dispositivo de compressão.

As figuras 5a-5c ilustram esquematicamente a unidade de atua- ção de acordo com uma segunda modalidade.

As figuras 6a e 6b ilustram esquematicamente a parte de uma unidade de atuação de acordo com uma terceira modalidade.

As figuras 7a-7c ilustram esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma quarta modalidade.

As figuras 8a-8b ilustram esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma quinta modalidade.

A figura 9 ilustra esquematicamente a parte de um dispositivo de atuação de acordo com uma sexta modalidade.

As figuras 10a-10d ilustram esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma sétima modalidade.

A figura 11 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma oitava modalidade.

A figura 12 ilustra esquematicamente sinais de acionamento pa- ra a unidade de atuação da figura 11.

As figuras 13a-13c ilustram esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma nona modalidade.

As figuras 14a-14g ilustram esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma décima modalidade.

As figuras 15a-15b ilustram esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma décima primeira modalidade.

A figura 16 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma décima segunda modalidade.

A figura 17 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma décima terceira modalidade.

A figura 18 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação de acordo com uma décima quarta modalidade.

As figuras 19a-19b ilustram esquematicamente partes da unida- de de atuação de acordo com uma versão da décima quarta modalidade.

As figuras 20a-20b ilustram esquematicamente partes da unidade de atuação de acordo com uma outra versão da décima quarta modalidade.

A figura 21 é um diagrama de blocos, esquematicamente ilus- trando componentes do dispositivo de compressão.

A figura 22 é um diagrama de blocos, esquematicamente ilus- trando componentes do dispositivo de compressão de acordo com uma outra modalidade. A figura 23 é um diagrama de blocos, esquematicamente ilus- trando componentes do dispositivo de compressão de acordo com ainda uma outra modalidade.

As figuras 24a-24b ilustram esquematicamente projetos do ele- mento de segurar de acordo com uma primeira modalidade.

As figuras 25a-25b ilustram esquematicamente projetos do ele- mento de segurar de acordo com uma segunda modalidade.

As figuras 26a-26e ilustram esquematicamente projetos para elementos de segurar e/ou elementos móveis de acordo com uma terceira modalidade.

As figuras 27a-27l ilustram esquematicamente projetos adicio- nais para elementos de segurar e/ou elementos móveis.

As figuras 28a-28f ilustram esquematicamente projetos adicio- nais para elementos de segurar e/ou elementos móveis.

Descrição das Modalidades

As figuras 1a-1d ilustram esquematicamente dispositivos de compressão 1 dispostos ao redor de uma parte do corpo respectiva 2. A par- te do corpo ilustrada é exemplificar somente. É entendido que um dispositivo de compressão poderia ser formado para se ajustar em qualquer parte dese- jada do corpo, tais como um pé, uma perna inferior, uma perna superior, um braço inferior, um braço superior, um torso, abdômen, etc. Cada dispositivo de compressão 1 compreende uma unidade de atuação 10, que pode ter um conector 12 para conexão em, por exemplo, um fornecimento de força exter- na (não mostrado), controlador (não mostrado) ou dispositivo de monitora- ção (não mostrado). Também é indicado um tecido externo 13 do dispositivo de compressão 2. Além do mais, o dispositivo de compressão 1 pode ter a forma de uma lâmina, que é para ser enrolada ao redor da parte do corpo, por meio do que as suas porções de borda são conectadas entre si por uma disposição de fixação 11, que pode ter a forma de um dispositivo de gancho e laço (tal como Velcro®), um zíper, botões, cordões, fita adesiva, etc. Como uma outra opção, o dispositivo de compressão poderia formar uma luva de colocar, isto é, uma luva não tendo disposição de fixação. Nas modalidades ilustradas nas figuras 1a-1b, uma única unida- de de atuação 10 é provida, enquanto que, nas modalidades ilustradas nas figuras 1c-1d, duas unidades de atuação 10 são providas em paralelo, com uma seção de eletrônicos 17, que pode ser disposta entre as unidades do atuadoMO.

A figura 2 é uma vista explodida em perspectiva esquemática de alguns constituintes de um dispositivo de compressão de acordo com uma modalidade. Na modalidade ilustrada na figura 2, o dispositivo de compres- são compreende uma camada externa 13 e uma camada interna 16. Por clareza, os eletrônicos, bateria, cabos, unidade de recarga, etc., não são ilustrados na figura 2.

Entre as camadas externa e interna 13,16, pode existir uma ca- mada atuadora 14 disposta, compreendendo uma ou mais unidades de atu- ação 10 e, conforme o caso, um ou mais elementos de compressão 20.

A unidade de atuação e os elementos de compressão podem ser projetados de acordo com qualquer uma das modalidades descritas abaixo. Combinações de tais modalidades podem também ser providas.

Na modalidade ilustrada na figura 2, três unidades de atuação 10 são dispostas em uma base flexível opcional 21, que se estende em pa- ralelo com a parte do corpo 2 (figura 1). Elementos de compressão 20a, 20b se estendem dos atuadores 10, de modo a pelo menos parcialmente envol- ver a parte do corpo 2 (figura 1) quando o elemento de compressão está em uso.

Além do mais, uma camada sensora opcional 15 pode ser provi- da entre a camada atuadora 14 e a parte do corpo 2. A camada sensora po- de compreender um ou mais sensores ou formações de sensor 30, que po- dem ser usados para medir, por exemplo, pressão (por exemplo, pressão de superfície ou pressão sangüínea), temperatura, fluxo (por exemplo, fluxo sangüíneo), quando necessário no tratamento.

O sensor ou os sensores da camada sensora podem ser conec- tados em uma unidade de controle para prover retorno durante o uso do dis- positivo de compressão. A camada externa 13 pode ser selecionada de modo a prover um exterior atrativo para o dispositivo de compressão 2 e para proteger o dispositivo de compressão contra o ambiente externo, por exemplo, fluidos, poeira, escamações, etc.

A camada externa pode também ser provida com uma interface do usuário, por exemplo, compreendendo um ou mais dispositivos de entra- da, tal como botões, etc. e/ou um ou mais dispositivos de saída, tais como um mostrador, lâmpadas de indicação, etc.

A camada interna 16 pode ser selecionada de modo a prover uma transição suave entre a camada atuadora e a parte do corpo 2. A ca- mada interna 16 pode também ser selecionada de modo a proteger o dispo- sitivo de compressão contra os fluidos, poeira, escamação, etc. A camada interna pode também ser selecionada de modo a absorver os exsudados. É possível prover a camada interna, por exemplo, como um material absor- vente ou de meia descartável.

É reconhecido que a camada interna pode compreender várias camadas, cada uma executando uma função diferente e algumas das quais sendo descartáveis e/ou substituíveis.

Também, uma ou mais camadas podem ser integradas entre si. Por exemplo, uma camada interna poderia ser integrada com a camada sen- sora, uma camada externa poderia ser integrada com a camada atuadora e os sensores poderiam ser integrados, por exemplo, no interior dos elemen- tos de compressão, isto é, integrados com a camada atuadora. Como uma outra alternativa, a camada atuadora e a camada interna, e opcionalmente também a camada sensora, podem ser integradas. Como ainda uma outra alternativa, todas as camadas podem ser integradas, opcionalmente com a unidade de atuação formando uma parte removível e reutilizável.

A unidade de atuação 10 compreende um atuador de material ativo, como definido acima. Exemplos de materiais ativos incluem materiais tais como piezocerâmicas, cerâmicas eletrostritivas, magnetostritores, ligas com memória ativadas pelo campo H e polímeros ferroelétricos (por exem- plo, piezoelétricos, eletrostritivos, de tensão Maxwell e compósitos). Exemplos adicionais de materiais ativos incluem polímeros con- dutores, nanotubos de carbono, IPMCs e ligas com memória ativadas por temperatura.

Ainda exemplos adicionais de materiais ativos incluem géis, po- límeros de memória (ativados por temperatura ou pH).

A unidade de atuação pode ser disposta para apertar gradual- mente o elemento de compressão, tal que um curso de compressão deseja- do é produzido pelo atuador executando pelo menos dois, de preferência um grande número de ciclos ou etapas de movimento.

Por exemplo, piezocerâmicas, cerâmicas eletrostritivas e magne- tostritores podem usar dezenas a centenas de milhares de ciclos ou etapas para produzir um curso de compressão desejado.

Ligas de memória, polímeros condutores, IPMCs e alguns polí- meros ferroelétricos podem usar centenas a milhares de ciclos ou etapas para produzir um curso de compressão desejado.

Alguns polímeros ferroelétricos e alguns polímeros condutores podem usar dezenas a centenas de ciclos ou etapas para produzir um curso de compressão desejado.

De forma geral, um grande número de etapas pode ser desejá- vel para simplificar qualquer mecanismo de retomo existente, desde que a diferença de pressão entre dois ciclos ou etapas pode ser insignificante.

Além do mais, em vista do comportamento cíclico do atuador, a fim de prover um movimento para apertar o elemento de compressão 20 ao redor da parte do corpo, recurso de retificação pode ser necessário, ou de outra forma, o elemento de compressão meramente se moveria de um lado para o outro com uma freqüência correspondendo com essa da freqüência de operação do atuador, e com uma amplitude muito baixa, praticamente ineficaz, para comprimir a parte do corpo subjacente.

Em algumas modalidades, o recurso de retificação pode ser pro- vido por meio do atuador executando um movimento assimétrico ou elíptico. Por exemplo, um movimento assimétrico pode ser provido pela morfologia do atuador, e pode ser provido por curvadores, pilhas, pratos, atuadorés multi-DOF. Opcionalmente, dois ou mais atuadores podem operar em para- lelo com um atraso de fase para produzir o movimento, em cujo caso os atu- adores podem também ser simétricos.

O recurso de retificação pode também ser provido conduzindo o material ativo em um modo de vibração ressonante ou anti-ressonante, por exemplo, usando múltiplos elétrodos, atuadores assimetricamente formados, modos acoplados, ondas em propagação ou até mesmo múltiplos atuadores.

Um mecanismo de interface pode ser provido entre o atuador e um elemento de segurar, executando o movimento assimétrico ou elíptico. Uso pode ser feito dos modos ressonantes ou anti-ressonantes do meca- nismo de interface, por exemplo, fornecendo para ele uma forma adequada. O mecanismo de interface pode ser usado também para prover amplificação do movimento.

É também possível usar múltiplos atuadores operando em para- leio com um atraso de fase.

Ainda uma outra alternativa é prover catracas de micro- ou me- soescala no elemento de segurar ou no elemento móvel. É também possível prover um atuador de princípio para o movimento de avanço ou recuo e um atuador secundário para controlar a interação entre o elemento de segurar e o elemento móvel.

É também reconhecido que o uso de um atuador de "pulo" pode exigir que a freqüência de pulo seja mais alta dõ que as características di- nâmicas do corpo e elemento de compressão, de modo que o elemento de compressão não se moverá (deslizará) inadvertidamente com relação à uni- dade de atuação durante a parte do ciclo do atuador quando existe pouca ou nenhuma força sendo transferida.

Também, se operação silenciosa é desejada, a freqüência de pulo deve ser maior do que 20 kHz.

Pulo com freqüência menor pode ser combinado com uma dis- posição de fechamento inercial para impedir o deslizamento.

O "grampeamento duplo" pode ser provido pela operação coor- denada de dois ou mais atuadores, onde pelo menos um atuador manteve o elemento móvel em qualquer dado tempo.

Todas as modalidades descritas aqui provêem o auto- fechamento na paralisação, pelo engrenamento com atrito ou pelo travamen- to positivo, isto é, eles se movem quando força é aplicada e retêm o elemen- to móvel quando nenhuma força é aplicada. Portanto, os atuadores somente consomem força durante períodos de movimento.

O elemento de compressão pode ser um arnês ou correia ge- ralmente fino, opcionalmente respirável que é flexível e/ou curvável o sufici- ente para se adaptar à forma da parte do corpo. Opcionalmente, o elemento de compressão pode ser resiliente.

O elemento de compressão 20 pode, em particular onde existe somente uma unidade de atuação em um lado da parte do corpo, compre- ender duas camadas, uma que se move devido à ação da unidade de atua- ção, e uma que fica substancialmente estacionária em relação à parte do corpo. De preferência, o atrito entre as camadas deve ser pequeno, de modo a não transferir as forças de cisalhamento para a parte do corpo. Alternati- vamente, o elemento de compressão pode exibir baixo atrito relativo à ca- mada interna 16.

Opcionalmente, o elemento de compressão pode ser formado de modo a igualar o contorno da parte do corpo.

A disposição de fixação 11 pode ser provida sobre, ou conecta- da em, o elemento de compressão 20.

O elemento de compressão 20 pode ser provido em tamanhos ou comprimentos diferentes, e pode ser permutável, para se adaptar em par- tes do corpo diferentemente dimensionadas.

Também, a dureza do elemento de compressão 20 pode ser se- lecionada para se ajustar à aplicação planejada: mais rígido para profilaxia DVT e outros tratamentos de compressão do tipo de alta velocidade ou im- pulso, e menos rígido para tratamentos por compressão mais pseudo- estáticos, tais como VLU ou linfedema.

O elemento de compressão 20, junto com as camadas interna e/ou externa 13, 16 e opcionalmente a camada sensora 15 pode ser feito de materiais de baixo custo, e pode ser incorporado em um pacote descartável por razões de esterilização ou por compromissos com a duração/desem- penho.

A descrição será agora direcionada para modalidades diferentes da unidade de atuação 10.

A maior parte das modalidades seguintes é planejada para ma- teriais ativados no campo E (isto é, ferroelétricos), mas pode ser provida u- sando outros tipos de materiais ativos. Por exemplo, uma versão de políme- ro eletroquimicamente ativado exigiria um eletrólito e um contra-elétrodo pa- ra garantir a operação confiável através de vários ciclos. Um material com memória ativado pela temperatura exigiria uma fonte de aquecimento (sis- tema de entrega de fluido/ar ou resistivo) e um recurso de resfriamento, tais como um dissipador de calor, fluido/entrega ou dispositivo Peltier.

Os dispositivos podem ter ligeiras diferenças devido às caracte- rísticas de expansão/contração dos materiais. Por exemplo, polímeros e ce- râmicas, quando excitados, freqüentemente expandem ao longo de um eixo geométrico principal, enquanto contraindo ao longo de um outro eixo, en- quanto que as ligas de memória podem ser feitas para contrair. Os sinais de acionamento poderiam ser diferentes em termos de tensão, corrente, fre- qüência de operação e forma de onda. Alguns materiais, por exemplo, ligas com memória, podem exigir uma mola de orientação para retorná-las para sua configuração original. Uma tal mola poderia ser implementada direta- mente no atuador ou dupla como uma mola de orientação, como indicado nos exemplos.

Em algumas das modalidades descritas, o atuador pode colocar diretamente sobre o elemento de compressão. Entretanto, isso não é neces- sário, e algumas vezes nem até mesmo desejável. Ao invés disso, um ele- mento de conexão pode ser provido, que pode ser preso ou afixável no ele- mento de compressão, enquanto uma outra parte dele interage com o atua- dor. Isso pode ser desejável para impedir que os exsudados entrem na regi- ão do contato do atuador. Também, pode ser desejável usar o elemento de conexão para transformar a energia entre o atuador e o elemento de com- pressão para igualar melhor as dinâmicas do corpo e do atuador, para me- lhorar a duração ou para possibilitar a reutilização do atuador e do seu ele- mento de conexão, enquanto o elemento de compressão pode ser descartável.

Em todas as modalidades, um "detonador" mecânico pode ser provido para proteger o usuário e/ou o atuador contra forças excessivas. E- xemplos de tais detonadores podem ser um prendedor do tipo de gancho e laço, um tecido com uma resistência à ruptura projetada, prendedores ge- ralmente usados tais como botões ou colchetes de soltura rápida ou um su- per elástico/tecido plástico/material com um platô no seu comportamento de esforço ao estresse. Tais tecidos e materiais são conhecidos para o versado no campo da compressão médica.

Alternativamente, um detonador mecânico pode ser provido pelo projeto do elemento de segurar e do elemento móvel de modo a deslizar quando a força exercida pelo elemento de compressão no elemento móvel excede a força de atrito entre o elemento de segurar e o elemento móvel.

A figura 3 é uma vista seccional esquemática de uma unidade de atuação 100 de acordo com uma primeira modalidade, que pode ser dispos- ta como indicado nas figuras 1a-1d, 2 e 4. Como um exemplo não limitador, essa modalidade pode ser provida usando um curvador de elétrodo múltiplo de material ativo ressonante. Em um tal dispositivo, a retificação pode ser realizada por uma interface de atrito. A unidade de atuação 100 pode se es- tender em uma direção perpendicular à seção, ao longo de todo ou parte do dispositivo de compressão 1.

A unidade de atuação 100 compreende um alojamento 107a, 107b, onde uma primeira parte 107a do alojamento mantém um substrato flexível 102, no qual um atuador 101 é disposto. O atuador tem um elemento de segurar 106 se projetando do atuador e para a segunda parte 107b do alojamento. A segunda parte do alojamento mantém uma mola de orientação 103.

Um elemento móvel 120, que pode ser integrado com ou conec- tado no elemento de compressão, é preso entre a mola de orientação 103 e o elemento de segurar 106. O substrato flexível 102 pode ser disposto para prover orientação adicional do elemento de segurar 106 para o elemento móvel 120.

O atuador 101 pode ser provido como um material ativo resso- nante, tendo amplificação incorporada, ao invés de um mecanismo de ampli- ficação separado. Pelo uso de dois conjuntos de elétrodo 104, 105, o atua- dor 101 e dessa maneira também o elemento de segurar 106, pode, em uma maneira conhecida por si, ser fornecido com um movimento bidimensional, como indicado pelos numerais de referência R1 e R2. A fase entre os elétro- dos pode ser usada para controlar a direção (R1 ou R2) e a velocidade do movimento do elemento de segurar. Também, a densidade de força será maior se ambos os conjuntos de elétrodo 104,105 são conduzidos do que se eles são excitados individualmente.

Detalhes sobre como prover o atuador podem ser encontrados em US 6.765.335 B2, 2002/0074901 A1 e 6.870.304, os inteiros conteúdos dos quais são incorporados aqui por referência.

A capacidade de força dessa modalidade é amplamente deter- minada pela mola de orientação, a amplitude atingível do movimento do cur- vador fora de plano e a elasticidade equivalente do elemento móvel 120 e do atuador 101. Também, a provisão de um substrato flexível de alta resistência 102 aumenta a capacidade de força provendo suporte para o material ativo, melhor qualidade acústica e maior resistência à fadiga, permitindo uma mai- or força de orientação entre o elemento de segurar e o elemento móvel, sem danificar o material ativo. Isso também permite a formação de ondas de vi- bração para a operação ressonante.

Assim, a direção de movimento (D1 ou D2) do elemento móvel 120 é controlada pelo movimento (R1 ou R2) do elemento de segurar 106.

A figura 4 é uma vista de seção transversal esquemática de uma parte do corpo 2 provida com um dispositivo de compressão. Para finalida- des de ilustração, esse dispositivo de compressão compreende quatro uni- dades de atuação 100a, 100b, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1300, 200', 900, 1100 e 1200, que podem ser selecionadas arbitrariamente dessas descritas na presente descrição.

Uma primeira disposição de unidade de atuação é provida na parte superior da figura 4, essa disposição compreendendo duas unidades de atuador de direção única 100a, 100b, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1300, que são dispostas em uma base flexível 21 e conectadas em um elemento móvel respectivo, que pode ser integrado com ou conectado no elemento de compressão 20. Cada uma das unidades do atuador 100a, 100b, coloca um elemento de compressão respectivo 20 na direção D1 para apertar o elemento de compressão.

Uma segunda disposição da unidade de atuação é provida na parte esquerda inferior da figura 4, essa disposição compreendendo uma unidade de atuação bidirecional 200', 900, 1100, isto é, uma unidade de atu- ação disposta para simultaneamente colocar dois elementos de compressão 20. Essa unidade de atuação pode também ser montada em uma base flexí- vel 21.

Uma terceira disposição da unidade de atuação é provida na parte direita inferior da figura 4, essa disposição compreendendo uma uni- dade de atuação de expansão radial 1200, que puxa pela expansão em uma direção radial DR pode puxar um ou dois elementos de compressão 20.

Essa unidade de atuação pode também ser montada em uma base flexível 1221.

Além do mais, na figura 4, é indicada uma disposição de fixação 11, que pode ser usada para conectar duas bordas do dispositivo de com- pressão de modo a formar uma luva e também para ajustar o tamanho do dispositivo de compressão.

É reconhecido que uma ou mais das disposições da unidade de atuação podem ser providas, como requerido, no dispositivo de compressão.

As figuras 5a-5c ilustram esquematicamente uma unidade de atuação 200 de acordo com uma segunda modalidade, na qual um meca- nismo de transmissão de força 208 é provido entre um elemento de segurar 206 e um fuso 209, no qual um elemento de compressão 220, ou um ele- mento de conexão, conectado no elemento de compressão 220, é enrolado. O atuador das figuras 5a-5c pode usar um material ativo ressonante, tal co- mo piezocerâmicas, por exemplo, na forma de um material de pilha ou de volume de elétrodo múltiplo acionado em uma freqüência ressonante ou anti- ressonante adequada. A figura 5a ilustra metade da unidade de atuação 200, que pode ser simétrica ao redor da linha de simetria L. O atuador 201 com os conjuntos de elétrodo 204,205 e molas de orientação 203 pode ser provido em um alojamento 207, similar à modalidade da figura 3.

Entretanto, ao invés do elemento de segurar 206 agir diretamen- te sobre o elemento de compressão 220, o elemento de segurar 206 age sobre uma superfície de contato 210 de uma roda 208 ou estrutura em for- mato de disco. Portanto, a roda 208 forma um elemento móvel. A superfície de contato 210 pode ser provida em um diâmetro externo da roda, por meio disso o fuso 209, tendo um diâmetro menor, pode ser conectado fixamente

а, e giratório com, a roda 208, ao redor de um eixo geométrico comum. Por- tanto, a razão entre a superfície de contato 210 e o fuso constituirá uma ra- zão de engrenagens do mecanismo de transmissão de força.

A figura 5b ilustra uma unidade de atuação de direção única 200, enquanto a figura 5c ilustra uma unidade de atuação de duas direções 200' colocando dois elementos de compressão 220a, 220b.

A roda 208, ou pelo menos a superfície de contato 210 pode ser feita de um material resistente ao desgaste, tal como uma cerâmica ou um metal.

A unidade de atuação 200, 200' pode ser provida com um atua- dor único, ou com atuadores duplos, operando em rodas colocadas em ex- tremidades diferentes do fuso 208. A fase entre os conjuntos de elétrodo pode ser usada para determinar a direção do movimento é a velocidade.

Outros mecanismos de transmissão do que um fuso podem ser usados.

O atuador das figuras 5a-5c pode também ser projetado, como um exemplo, similar a esse da figura 3, referência sendo feita a US

б.765.335 B2, US 2002/0074901 A1 ou US 6.870.304, os conteúdos inteiros dos quais são aqui incorporados por referência. As figuras 6a e 6b ilustram esquematicamente parte de uma uni- dade de atuação 300 de acordo com uma terceira modalidade, o atuador da qual pode ser provido por um mecanismo de amplificação de movimento ressonante utilizando múltiplos modos de vibração ou modos de vibração acoplados de uma cometa ressonante ou atuador.

Nas figuras 6a e 6b, o alojamento foi deixado fora por clareza. Um par de atuadores 301a, 301b foi disposto com um ponto de fixação res- pectivo 311 em um alojamento ou armação da unidade de atuação 300, e conectado em uma estrutura de amplificação 312, que pode ser, por exem- pio, uma cometa micromoldada de metal ou polímero com baixa perda acús- tica. A cometa pode ter um ou mais pontos de fixação adicionais no aloja- mento ou armação da unidade de atuação 300.

Além do mais, a estrutura de amplificação 312 pode ser provida com um elemento de segurar 306, que é para interagir com um elemento móvel 320, que pode ser o elemento de compressão ou um elemento de co- nexão conectado nele. Uma mola de orientação 303 pode ser disposta entre um ponto de fixação 313 e o elemento móvel 320, tal como para prover uma força de atrito entre o elemento de segurar 306 e o elemento móvel 320.

O elemento de segurar 306 e/ou o elemento móvel 320 pode ser provido com um revestimento resistente ao desgaste, tais como revestimen- to de polímero projetado, cromo ou cerâmico. O elemento de segurar 306 e/ou o elemento móvel 320 podem também ser providos com um revesti- mento para a melhora do atrito ou estrutura de superfície. Os atuadores 301a, 301b podem ser acionados em freqüências predeterminadas para fa- zer com que a estrutura de amplificação 312 proveja um movimento de a- vanço ou recuo (R1, R2) do elemento de segurar 306 e um movimento cor- respondente de avanço (aperto) R1 ou recuo (soltura) D2 do elemento móvel 320.

Para possibilitar que uma alta força seja obtida, o atuador deve ser posicionado em nós laterais da cometa ressonante 312 como ilustrado na figura 6a. Também, a assimetria no movimento do elemento de segurar melhora a capacidade de força provendo um vetor de força do elemento de segurar para o elemento móvel, que é inclinado em relação ao elemento móvel e tendo componentes tanto paralelos com quanto perpendiculares à direção planejada do movimento D1.

Capacidade de força adicional pode ser provida provendo atua- dores duplos, um em cada face do elemento móvel 320.

É também possível dispor a estrutura de amplificação 312 de modo que o elemento de segurar 306 agirá sobre um mecanismo de trans- missão, como foi descrito com relação às figuras 5a-5c, figura 9 e figura 17. Um tal mecanismo de transmissão pode também aumentar a capacidade de força.

As freqüências de excitação apropriadas para essa configuração dependem altamente da forma da estrutura da cometa ressonante. O movi- mento lateral e transversal do elemento de segurar pode ser determinado como funções da freqüência. Essas funções podem ser determinadas, por sua vez, pela forma, pontos de fixação, entradas do atuador e propriedades mecânicas da cometa ressonante. Em particular, a forma da cometa pode ter um efeito principal no nível atingível de amplificação. À medida que a forma da cometa é estreitada para o elemento de segurar, a amplitude da vibração dentro do material aumentará em correspondência com o estreita- mento. Dessa forma, a amplitude de vibração máxima pode ser obtida no elemento de segurar e a saída de força resultante pode ser maximizada. De forma geral, simulação no computador é requerida para otimizar os parâme- tros para um projeto particular.

A cometa ilustrada nas figuras 6a-6b não é uma modalidade de produção pronta, e pode, portanto, necessitar de otimização em termos da curvatura da inclinação para o elemento de segurar, ângulos de cada perna da cometa, posicionamento do ponto do atuador e fixação, seleção do mate- rial no ponto de fixação (método de conexão), tamanho do elemento de se- gurar requerido e equações gerais do esboço do molde para maximizar a canalização da onda e consideração devida das tolerâncias de fabricação.

Atuadores preferidos para a modalidade das figuras 6a-6b inclu- em materiais de polímero ativados no campo E, materiais cerâmicos/de cris- tal, materiais magnetostritivos ou material de memória ativado no campo H.

A direção ilustrada do movimento DA do atuador é meramente uma opção e pode também precisar de otimização como descrito acima.

As figuras 7a-7c ilustram esquematicamente uma unidade de atuação 400 de acordo com uma quarta modalidade, que pode ser provida como um atuador similar ao descrito com relação às figuras 6a e 6b.

Nessa modalidade, o dispositivo de atuação 400 compreende um alojamento 407 e um ou mais atuadores 401, que se estendem em um plano que é substancialmente paralelo com um plano no qual o elemento móvel 406 é para se mover. A partir de uma superfície do atuador virada pa- ra o elemento móvel 420, uma pluralidade de elementos de segurar 406 se projeta, por meio do que uma estrutura de amplificação respectiva 412 é provida entre cada elemento de segurar 406 e o atuador. Os atuadores po- dem ser dispostos em um ou ambos os lados dos elementos móveis 420, como é ilustrado nas figuras 4b e 4c.

Os atuadores podem ser orientados por molas de orientação 403 para o elemento móvel 420 e os eletrodos 404,405 e 414 podem ser provi- dos similares ao que foi revelado nas figuras 3 e 5a-5c.

Com referência à figura 7c, a estrutura de amplificação 412 pode ser projetada para prover o elemento de segurar 406 com um primeiro com- ponente de movimento B1, por exemplo, por um movimento de curvatura da estrutura de amplificação. Além do mais, a estrutura de amplificação 412 pode ser projetada para prover o elemento de segurar com um segundo componente de movimento E1, por exemplo, por um movimento de extensão da estrutura de amplificação 412.

Pelo controle das freqüências de acionamento e/ou fase aplica- da nos elétrodos 404, 405, o movimento de avanço (R1, D1) ou recuo (R2, D2) do elemento móvel 420 pode ser provido pela combinação dos movi- mentos vibratórios da fase B1 e D1, onde a mudança de fase entre B1 e E1 e as magnitudes de B1 e E1 são funções da freqüência. Essas funções po- dem ser determinadas pela forma, pontos de fixação e propriedades mecâ- nicas da cometa ressonante. Para obter uma alta força com a modalidade das figuras 7a-7c, o número de elementos de segurar 406 deve ser maximizado. Na realidade, tolerâncias de fabricação podem limitar o número de elementos de segurar que podem ser providos em um custo comercialmente viável.

As configurações ilustradas nas figuras 6a-6b e 7a-7c possibili- tam que um atuador muito fino seja provido, enquanto mantendo alta capa- cidade de força, já que elas permitem que tanto material ativo quanto possí- vel seja disposto em um projeto de pequeno perfil. Por exemplo, os atuado- res ilustrados nas figuras 6a-6b e 7a-7c podem ser feitos tão finos quanto 3- 6 mm, enquanto sendo de 30-40 mm de comprimento, na direção paralela com a parte do corpo. A configuração do atuador, por exemplo, na US 6.870.304 não pode atingir isso, desde que a fonte de vibração nele é sem- pre configurada em uma maneira transversal ao mecanismo de compressão. Portanto, os atuadores de US 6.870.304 exigem um mecanismo de trans- missão, por exemplo, como descrito aqui com relação às figuras 5a-5c.

As figuras 8a-8b ilustram esquematicamente uma unidade de atuação 500 de acordo com uma quinta modalidade. Nessa modalidade, a unidade de atuação 500 compreende um alojamento 507, no qual o motor rotativo de onda em propagação ressonante, um motor rotativo de onda imó- vel, um motor de onda em propagação deslocado, um motor ultra-sônico rotativo geral ou um motor similar 501 é disposto. Tais motores são conheci- dos para o versado. Um eixo geométrico de saída (não mostrado) do motor 501 é conectado via um mecanismo de transmissão 518 em um fuso 509, disposto entre suportes do fuso 515a, 515b. O fuso pode ser disposto analo- gamente às figuras 5a-5c.

O mecanismo de transmissão das figuras 8a e 8b compreende uma primeira roda dentada em contato com o eixo geométrico de saída do motor e uma segunda roda dentada, que fica em contato angular com a pri- meira roda dentada e conectada no fuso 509. Embora rodas dentadas sejam uma opção, rodas de atrito podem ser uma outra opção para o mecanismo de transmissão.

Dependendo da direção de rotação do motor 501 (R1 ou R2), o elemento de compressão 520 pode ser enrolado em (D1) ou fora (D2) do fuso. A direção de rotação e a velocidade do motor podem ser controladas pela fase entre seções de rotor excitadas, isto é, velocidade da onda em propagação.

Os motores citados em conjunto com as figuras 8a-8b podem também ser montados diretamente no eixo geométrico do fuso, contanto que torque suficientemente alto possa ser provido.

Para uma descrição adicional dos motores ultra-sônicos, refe- rência é feita a Toshiiku, S., Kenjo T.: An Introduction to Ultrasonic Motors. Clarendon Press, Oxford, 1993.

A figura 9 ilustra esquematicamente parte de uma unidade de atuação 600 de acordo com uma sexta modalidade. Nessa modalidade, que é similar a descrita com referência às figuras 5a-5c, um par de atuadores separados 601a, 601b é disposto em um ângulo inclinado, preferivelmente agudo, a uma roda 608, um atuador para cada direção. A roda 608, por sua vez, é conectada em um fuso 609, no qual o elemento de compressão 620 ou um elemento de conexão conectado nele, pode ser enrolado. Assim, pela ativação de um primeiro atuador 601a, o elemento de segurar 606 se move- rá na direção indicada pelo numerai de referência R1, por meio do que o e- lemento de compressão 620 se moverá na direção indicada pelo numerai de referência D1. Opostamente, pelo acionamento do segundo atuador 601b, o elemento de segurar 606 se moverá na direção oposta R2 e o elemento de compressão 620 se moverá na direção oposta D2. Alternativamente, os atu- adores podem ser conduzidos juntos com uma diferença de fase para prover efeitos similares. Os atuadores, que podem ser, cada um, providos com uma configuração de pilha ou como atuadores de volume, podem ser conduzidos na sua 1â freqüência de ressonância ou anti-ressonância longitudinal respec- tiva.

Os atuadores 601a, 601b podem ser montados em relação ao alojamento 607 usando suportes elásticos 603.

Os atuadores podem também compreender múltiplos conjuntos de elétrodo, tal que uma combinação de curvatura e vibração longitudinal pode ser estabelecida em cada atuador. Isso permite que um movimento elíptico mais controlado seja produzido pelo elemento de segurar.

As figuras 10a-IOd ilustram esquematicamente uma unidade de atuação 700 de acordo com uma sétima modalidade. Nessa modalidade, a unidade de atuação 700 compreende um alojamento 707a, 707b, através do qual, ou para dentro do qual, um elemento de compressão 720, ou um ele- mento de conexão conectado nele, pode ser deslizado. O elemento de com- pressão 720 pode ser provido com uma estrutura de catraca 722, compre- endendo pelo menos duas, de preferência uma pluralidade de, superfícies de fechamento 722a e um número substancialmente correspondente de su- perfícies de rampa 722b. As superfícies de fechamento 722a podem todas estar viradas na mesma direção, tipicamente a direção D2 na qual o efeito de fechamento é para ser realizado.

Um atuador, que pode compreender primeira e segunda seções de atuador 701a, 701b, pode ser disposto em uma, ou ambas, as faces do elemento de compressão 720. Uma primeira seção do atuador 701a pode ter uma seção transversal alongada formando um ângulo agudo em relação ao elemento de compressão 720, e pode ser extensível com a ativação, de mo- do a engatar a superfície de fechamento 722a, dessa maneira empurrando o elemento de compressão 720 na direção indicada pelo numerai de referên- cia D1. A parte mais externa do atuador pode formar um elemento de segu- rar 706 adaptado para interação com a estrutura de catraca 722.

O atuador 701a, 701b e o elemento de compressão 720 podem ser orientados um para o outro pelas molas de orientação 703a, 703b.

A segunda seção do atuador 701 b, que é opcional, pode ser dis- posta para curvar o atuador, tal que o elemento de segurar 706 é movido para longe do engrenamento com a estrutura de catraca 722.

As figuras 10b-10d ilustram uma seqüência de movimento da unidade de atuação 700 ilustrada na figura 10a.

Em uma primeira fase, ilustrada na figura 10b, a primeira seção do atuador 701a é estendida, de preferência vagarosamente, enquanto em contato com uma superfície de fechamento da estrutura de catraca 722, de modo a mover a estrutura de catraca 722 e o elemento de compressão 720 na direção DA1.

Em uma segunda fase, ilustrada na figura 10c, a primeira seção do atuador 701a é contraída em uma velocidade mais alta do que a veloci- dade de extensão na primeira fase, de modo a engatar a superfície de fe- chamento à direita da superfície de fechamento engatada na primeira fase. Portanto, o elemento de segurar se moverá como indicado pela seta DA2. Tipicamente, a velocidade dessa fase deve ser mais alta do que o primeiro modo natural do sistema criado pela parte do corpo e o elemento de com- pressão.

Tipicamente, o tempo máximo da etapa para essa segunda fase deve ser menor do que o tempo de resposta associado do sistema criado pelo elemento de compressão e a parte do corpo. Para aplicações onde o elemento de compressão é razoavelmente rígido em comparação com a par- te do corpo, a recuperação elástica da parte do corpo determinará o tempo de etapa mais lento permissível. Nas aplicações onde o elemento de com- pressão é razoavelmente macio em comparação com a parte do corpo, a recuperação elástica do elemento de compressão determinará o tempo de etapa mais lento permissível.

De preferência, o tempo de etapa para essa fase pode ser 5% ou menos do que o tempo de recuperação para o sistema criado pelo ele- mento de compressão e a parte do corpo para garantir dinâmica de com- pressão adequada e eficiência geral.

A primeira e a segunda fases são repetidas para macroscopica- mente avançar o elemento de compressão 720 na direção D1.

Em uma terceira fase, ilustrada na figura 10d, o segundo atuador 701b é ativado, de modo a fazer com que o elemento de segurar se mova para longe da estrutura de catraca 722, dessa maneira permitindo um movi- mento livre do elemento de compressão também na direção D2. O elemento de segurar então se moverá na direção indicada pela seta DA3. A primeira e a segunda seções do atuador podem ser dispostas como uma estrutura de bicamada, por meio disso um movimento de curvatura é atingível pela atua- ção da segunda seção do atuador 701b. Os movimentos da primeira e da segunda seções do atuador podem ser coordenados para reduzir os estres- ses nas seções e o desempenho intensificador. Tal movimento coordenado das seções do atuador 701a e 701b pode também suavizar a operação do dispositivo, dessa maneira estendendo a duração do componente, reduzindo a transmissão da vibração da etapa para o alojamento ou reduzindo o ruído audível.

O rápido retorno da segunda fase pode ser provido em maneiras diferentes dependendo do tipo do atuador usado. Materiais ativados pelo campo E podem ser curto-circuitados. Polímeros condutores podem ser submetidos à rápida tensão inversa e ligas de memória ativadas pela tempe^ ratura podem ser rapidamente aquecidas.

A estrutura de catraca 722 pode ser de nano- ou mesoescala e moldada diretamente no elemento de compressão ou no elemento de cone- xão. A estrutura de catraca proporciona retificação e alta capacidade de força.

Os atuadores descritos com relação às figuras 10a-1 Od podem levar etapas maiores do que os previamente descritos, tipicamente de apro- ximadamente 100 mícrons a aproximadamente 1 mm ou mais. Eles também exigem mais material ativo ou materiais com densidade de energia maior. Embora tais modalidades possam exigir mais material ativo, ou materiais com densidade de energia maior, do que os exemplos prévios para atingir a saída de força similar, eles têm algumas vantagens significativas sobre as abordagens de acionamento ressonante, tal como vida mais longa do ele- mento de segurar e elemento de conexão, estresses de operação menores no elemento de segurar (permitindo seleção de material com atrito maior tais como polímeros e elastômeros), operação mais silenciosa (pode ser aciona- do em menos do que 20kHz), menores exigências de tolerância de fabrica- ção, mais controle do movimento do elemento de segurar e força de reten- ção potencialmente mais alta devido à capacidade de usar superfícies de travamento fortes entre o elemento de segurar e o elemento de conexão.

Um par de unidades de atuação coordenadas tal como a descri- ta nas figuras 10a-10d pode ser disposto para prover um engrenamento com escalonamento coordenado.

A figura 11 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação 800 de acordo com uma oitava modalidade. A figura 12 esquematicamente ilustra sinais de acionamento para as unidades de atuação da figura 11. Es- sa modalidade é similar à descrita com relação à figura 3 para aplicações exigindo maior força de tração. A unidade de atuação 800 compreende um substrato flexível 802 que é disposto em um alojamento superior 807a e transporta dois ou mais atuadores 801a, 801b, que são individualmente diri- gíveis. Os elementos de segurar 806a, 806b se projetam do atuador respec- tivo para o elemento móvel 820, que pode ser um elemento de compressão ou uma parte de conexão conectada nele.

Molas de orientação 803a, 803b podem ser providas em um alo- jamento inferior 807b para orientar o elemento móvel 820 para os elementos de segurar 806a, 806b. Orientação adicional pode ser provida pelo substrato flexível 802.

Em uma disposição alternativa, as molas de orientação 803a, 803b podem ser substituídas por um outro grupo de atuadores. A operação é similar ao caso com molas de orientação, exceto que forças maiores podem ser realizadas. Em uma tal situação, atuadores opostos, posicionados opos- tos ao elemento de compressão 820, seriam acionados em fase um com o outro tal que cada par de atuadores opostos, ou elementos de segurar opos- tos, agirá para segurar e soltar o elemento de compressão 820. Além disso, em uma tal modalidade alternativa, o elemento de compressão 820 pode ser provido com uma textura semelhante a catraca em ambas as suas superfí- cies viradas para o atuador.

Nessa modalidade, os atuadores 801a, 801b podem ser dirigí- veis com um atraso ou retardo de fase P, por exemplo, como indicado pela figura 12, que indica os sinais S804a, S805a, S804b, S805b para o conjunto de elétrodo respectivo 804a, 805a, 805a, 805b do atuador respectivo 801a, 801b.

Pela ativação do primeiro conjunto de elétrodo 804a, 804b do atuador respectivo 801a, 801b, um movimento do elemento de segurar cor- respondendo com o numerai de referência R1 pode ser provido, resultando em um movimento de aperto D1 do elemento móvel 820.

Pela ativação do segundo conjunto de elétrodo 805a, 805b do atuador respectivo 801a, 801b, um movimento do elemento de segurar cor^ respondendo com o numerai de referência R2 pode ser provido, resultando em um movimento de soltura D2 do elemento móvel 820.

Portanto, os atuadores podem ser controlados tal que em qual- quer ponto no tempo, pelo menos um dos elementos de segurar 806a, 806b fica em contato de transferência de força com o elemento móvel 820. Assim, os elementos de segurar 806a, 806b podem "andar" no elemento móvel 820.

Os elementos de segurar 806a, 806b podem ser assimétricos, com micro nervuras ou em formato de V, como indicado nas figuras 25a-25b, 26a-26e, 27à-27l ou 28a-28f. Também, o elemento móvel 820 pode ser pro- vido com uma estrutura de micro nervuras para interação com a estrutura do elemento de segurar 806a, 806b. Alternativamente, o atrito estático pode ser considerado para gerar uma força de retenção estática.

As próprias unidades de atuação podem ser incorporadas em uma maneira assimétrica tal que a força de tração e a força de retorno são adequadas para as exigências da aplicação de compressão. As aplicações de compressão em geral não exigem alta força de retorno, então pela utiliza- ção da maior parte do material ativo na fase de tração da compressão, uma pessoa pode maximizar a força de tração enquanto minimizando a quantida- de de material ativo e ainda mantendo o movimento razoável para o curso de retorno (em níveis de força menores).

Alta capacidade de força é obtida pelo movimento com escalo- namento coordenado, por meio do que um elemento de segurar sempre con- tata o elemento móvel. Também, a provisão de um substrato flexível de alta resistência 102 aumenta a capacidade de força provendo suporte para o ma· terial ativo, melhor qualidade acústica e maior resistência à fadiga, permitin- do uma maior força de orientação entre o elemento de segurar e o elemento móvel, sem danificar o material ativo. Isso também permite a formação das ondas de vibração para a operação ressonante.

A combinação das propriedades de atrito estático da interface e da força de orientação pode também ser usada como um detonador mecâni- co configurável. Se a força externa excede a força máxima sustentável na interface entre o elemento de segurar e o elemento de compressão, ele co- meçará a deslizar. Esse detonador mecânico pode ser usado para prover um nível extra de segurança mecânica para o usuário e/ou como um recurso de proteção dos componentes internos das unidades do atuador.

As figuras 13a-13c ilustram esquemãticamente uma unidade de atuação 900 de acordo com uma nona modalidade. Nessa modalidade, o elemento móvel, isto é, elementos de compressão 920a, 920b, ou elementos de conexão conectados neles, são providos com uma estrutura de catraca ou uma série de perfurações 922.

O elemento de segurar 900 pode adotar a forma de um gancho se estendendo de um acessório de base 921, o gancho sendo flexível e ex- pansível/contrátil por atuadores respectivos 901a, 901b. Portanto, os atuado- res compreendem atuadores de curvatura para controlar o elemento de se- gurar entre uma posição de segurar e uma posição sem segurar (ou reposi- cionamento), e atuadores de extensão para prover o movimento de tração ou o movimento de reposicionamento. Na porção externa do elemento de segurar, um gancho ou outro tipo de dispositivo de travamento positivo é formado para interação com a estrutura de catraca ou perfurações 922.

A estrutura de catraca pode se estender em uma direção parale- la com a direção de movimento do elemento móvel, e pode compreender pelo menos duas, possivelmente três ou mais estruturas de catraca parale- las.

Os elementos de segurar podem ser dispostos para serem acio- nados com um retardo entre seus movimentos cíclicos respectivos, tal que, em qualquer ponto no tempo, pelo menos um dos elementos de segurar fica em engrenamento de transferência de força com sua estrutura de catraca associada. Por exemplo, os atuadores controlando a extensão dos elemen- tos de segurar podem ser acionados em um retardo de fase de 180 graus, enquanto os atuadores controlando a curvatura dos elementos de segurar podem ser acionados em um retardo de fase de 90 graus. De preferência, formas de onda formadas (isto é, não senoidais) são usadas. Portanto, exis- te sempre um aperto positivo do elemento móvel. Assim, com referência à figura 13c, um par de elementos de segurar 906 engatando um elemento móvel 920a em um lado da unidade de atuação 900 pode executar os movi- mentos indicados por R1 e R1', onde R1 e R1' podem ser retardados por 180 graus, isto é, metade de um período. Similarmente, os elementos de segurar 906 no outro lado da unidade de atuação 900 podem executar mo- vimentos similares. Na figura 13c, um movimento de recuo é indicado por R2 e R2', onde R2 e R2' podem ser retardados por 180 graus, isto é, metade de um período.

Os elementos de segurar 906 podem ser dispostos dentro de um espaço interior de um alojamento 907a, 907b. Um eletrólito para atuadores de polímero eletroquimicamente ativados pode ser disposto no espaço. Além disso, um contra-elétrodo pode ser impresso ao longo das paredes interiores do elemento de guia 907a, 907b.

É reconhecido que a unidade de atuação das figuras 13a-13c pode ser provida como de lado duplo ou lado único, isto é, operando em um ou dois elementos móveis 920a, 920b.

O aperto positivo provido pela unidade de atuação 900 melhora a capacidade de força.

Uma alternativa nesse caso é que o elemento de segurar 906 é simplesmente uma peça passiva que é formada sobre ou fora da ponta mais externa do atuador 901. Nesse sentido, ele poderia ser uma estrutura seme- lhante a gancho que é unida no atuador, mas ele poderia também ser uma peça que é perfurada ou espremida de um material passivo na extremidade do atuador. O elemento de segurar pode também ser o substrato flexível sobre o qual os atuadores são fabricados e a ponta poderia ser um elemento moldado desse substrato, ou depositada separadamente sobre o substrato durante a fabricação.

A unidade de atuação das figuras 13a-13c é mais aperfeiçoável para materiais ativos do tipo de liga de memória e polímero já que a ausên- cia da pré-compressão e a exigência por forças de tração negam o uso de materiais ativos do tipo cerâmico, que podem rachar quando submetidos às tensões de tração. O mecanismo de catracas do elemento de compressão acomoda o arrastamento natural dos atuadores através de seu número e espaçamento.

As figuras 14a-14g ilustram esquematicamente uma unidade de atuação 1000 de acordo com uma décima modalidade. Essa unidade de a- tuação compreende um elemento móvel 1020, conectado em um primeiro elemento de compressão e um elemento de guia 1023 conectado em um outro elemento de compressão 20, que pode se estender em uma direção oposta ao primeiro elemento de compressão. O elemento de guia pode compreender um canal ou outra estrutura tubular, tendo uma seção trans- versal arbitrária e se estendendo substancialmente em paralelo com uma direção planejada de movimento do elemento móvel, por meio disso o ele- mento de segurar fica móvel dentro do canal ou estrutura tubular.

Um elemento de segurar, conectado no elemento móvel 1020, compreende primeiro e segundo elementos de grampo longitudinalmente separados 1006a, 1006b, que são controláveis para engrenamento remível com o elemento de guia 1023.

Na modalidade ilustrada nas figuras 14a-14g, os elementos de grampo 1006a, 1006b podem ser expansíveis e contráteis de maneira indivi- dualmente controlável em uma direção transversal à direção de movimento, de modo que os elementos de grampos 1006a, 1006b podem engatar o e- lemento de guia, por exemplo, paredes internas de um canal, para travar o elemento de segurar em relação ao elemento móvel.

O elemento de segurar pode também compreender um elemento de movimento longitudinal 1006c se estendendo entre os elementos de grampo. O elemento de movimento longitudinal 1006c pode ser expansível e contrátil de maneira controlável em uma direção paralela com a direção do movimento.

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

Alternativamente, o elemento de guia pode compreender uma trilha ou trilho de guia, por meio do que os elementos de grampo, total ou parcialmente, envolvem a trilha ou trilho de guia.

A unidade de atuação 1000 da figura 14a pode prover alta capa- cidade de força pela provisão de uma superfície de textura nos elementos de aperto e no elemento de guia. Tal textura pode ser facilmente implementada como uma etapa final na fabricação das unidades de atuador monolíticas. A textura pode também ser aplicada nas superfícies viradas para o elemento de grampo do elemento de guia. A capacidade de força é melhorada pelo fato que existe sempre um elemento de grampo mantendo contato com o elemento de guia.

A unidade de atuação 1000 pode ser operada como segue:

Com referência à figura 14b, um primeiro elemento de grampo 1006a pode ser desengatado, enquanto o segundo elemento de grampo 1006b está engatado. Com referência à figura 14c, o elemento de movimen- to longitudinal 1006c é alongado. O segundo elemento de grampo 1006b permanece engatado. Com referência à figura 14d, o primeiro elemento de grampo 1006a está engatado. O segundo elemento de grampo 1006b per- manece engatado. Com referência à figura 14e, o segundo" elemento de grampo 1006 está desengatado, enquanto o primeiro elemento de grampo 1006a está engatado. Com referência à figura 14f, o elemento de movimento longitudinal 1006c contrai. O primeiro elemento de grampo 1006a permane- ce engatado. Com referência à figura 14g, ambos os elementos de grampo 1006a, 1006b estão engatados, por meio do que o atuador se moveu por uma distância D, como indicado na figura.

Usando os princípios esboçados com relação às figuras 14a- 14g, é possível prover fechamento com a remoção de força. O atrito estático entre o elemento de guia e os elementos de grampo pode ser usado, ou al- ternativamente, estruturas de catraca podem ser providas no elemento de guia e/ou nos elementos de grampo. Também é possível prover essa dispo- sição relativamente silenciosa, usando atuadores de polímero ou cerâmicos.

No caso em que o elemento longitudinal é de um tipo de contra- ção (contrações durante a ativação ao invés de expansões como represen- tado nas figuras 14b-g), então a seqüência de operação para os elementos de aperto é para ser invertida dessa mostrada nas figuras 14b-g.

É preferível que o atuador 1006a, 1006b, 1006c seja construído como um bloco monolítico. Dessa maneira, conjuntos de elétrodo para o e- lemento de movimento longitudinal 1006c e o primeiro e o segundo elemen- tos de grampo 1006a, 1006b podem ser impressos automaticamente durante o processo de formação de camadas do atuador. Um bloco monolítico tam- bém exige menos reforços nos pontos de fixação 1012 já que tais conexões são feitas automaticamente como um resultado do processo de fabricação.

A modalidade das figuras 14a-14g não é muito bem adequada para atuadores longitudinais do tipo cerâmico sem alterações nos elementos de grampo. A razão para isso é que geralmente os atuadores do tipo cerâ- mico operando no modo longitudinal não podem prover curso suficiente para desengatar o elemento de guia sem tolerâncias de fabricação restritas. No caso de um atuador do tipo cerâmico, os elementos de grampo poderiam ser bimorfos por natureza para gerar comprimento de curso suficiente de modo a desengatar o elemento de guia durante a operação.

Como uma alternativa aos atuadores do tipo cerâmico, atuado- res de cristal único podem obter curso suficiente em um modo longitudinal tal que os elementos de aperto podem engatar e desengatar o elemento de guia.

A abordagem das figuras 14a-14g é muito aperfeiçoável para atuadores de polímero em geral. No caso dos atuadores de polímero eletro- quimicamente ativados, o espaço ao redor do atuador 1006 seria preenchido com um eletrólito adequado. Um contra-elétrodo pode ser impresso na su- perfície interna do elemento de guia e perfurações ou valas longitudinais po- deriam ser formadas no elemento longitudinal de modo a facilitar o rápido ingresso e egresso dos íons do eletrólito para o polímero e vice-versa duran- te a operação. O projeto detalhado de tais valas é facilitado melhor pela si- mulação no computador e validação experimental para determinar as veloci- dades de operação finais, estresses e capacidades de tração para um proje- to particular.

As superfícies dos atuadores de aperto 1006a e/ou 1006b ou o canal com o qual eles fazem interface podem ser modeladas de modo a ter arestas microformadas conforme figuras 24-28 de modo a aumentar a força de aperto que eles podem aplicar na trilha do alojamento. Portanto, a força de aperto do atuador pode ser aumentada além dessa disponível das super- fícies de trilha e de grampo suaves simples. O espaçamento de um tal pa- drão de catraca deve ser menor do que o comprimento do curso máximo da seção primária do atuador 1006c.

As figuras 15a-15b ilustram esquematicamente uma unidade de atuação 1100 de acordo com uma décima primeira modalidade. Nessa mo- dalidade, o atuador 1101, preso em um amês de montagem 1126, pode ser disposto para fazer com que o elemento de segurar 1106 execute um movi- mento de alternação, tendo um componente em um plano substancialmente paralelo com uma direção planejada do movimento D1 do elemento móvel 1120a, 1120b. O elemento móvel 1120a, 1120b pode ser preso entre dois atuadores 1101 ou entre um atuador 1100 e uma base de montagem 1121, como ilustrado nas figuras 15a-15b.

Entre o elemento de segurar 1106 e o elemento móvel 1120a, 1120b, pode ser provido um dispositivo de retificação 1125a, 1125b proven- do um alto atrito entre o elemento de segurar 1106 e o elemento móvel 1120a, 1120b durante uma primeira parte do movimento de alternação, onde o elemento de segurar se move em uma primeira direção (DP) no plano, e provendo baixo atrito entre o elemento de segurar 1106 e o elemento móvel 1120a, 1120b durante uma segunda parte (DS) do dito movimento de alter- nação, onde o elemento de segurar se move em uma segunda direção opos- ta. Assim, durante a primeira parte (DP) de um curso, o dispositivo de retifi- cação fará com que o elemento móvel 1120a, 1120b siga o movimento do elemento de segurar 1106, enquanto que durante a segunda parte do curso, o dispositivo de retificação permitirá que o elemento móvel 1102a, 1120b deslize em relação ao elemento de segurar 1106. A base de montagem e os atuadores podem ser ligeiramente orientados um para o outro.

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

Como um exemplo de um dispositivo de retificação, microfila- mentos inclinados ou inclinados ou assimétricos podem ser mencionados. Exemplos não limitadores incluem filamentos de plástico ou de agulha metá- lica. Beiras ou arestas inclinadas podem também ser providas. O atuador precisa se mover mais do que a distância de engrenamento/desengate do dispositivo de retificação, para garantir um movimento livre positivo.

Materiais de atuador particularmente adequados compreendem polímeros eletroativos de classificação de polímero ferroelétrico ou condutor, ligas com memória de forma ou cristais ou cerâmicas piezoelétricas. Versões piezoelétricas podem exigir que molas de orientação sejam providas como ilustrado, por exemplo, na figura 3. Versões de polímero poderiam incluir atuadores laminados ou formações de atuador ou atuadores de múltiplas camadas, com a formação de camada ficando paralela ao elemento móvel.

O atuador poderia ser um atuador único montado no amês de montagem. Alternativamente, o arnês de montagem, a base de montagem e o atuador podem ser moldados ou de outra forma construídos juntos.

A força de orientação F, segurando o elemento móvel 1120a, 1120b entre o elemento de segurar e a base de montagem 1121 pode ser aplicada em uma maneira conhecida por si.

A unidade de atuação 1100 ilustrada na figura 15a pode ser um dispositivo de um sentido, sem capacidade de prover uma soltura controlada dos elementos móveis 1120a, 1120b.

Como é ilustrado na figura 15b, a unidade de atuação 1100 da figura 15a pode ser modificada em uma unidade de atuação 1100', que é capaz de soltura controlada dos elementos móveis 1120a, 1120b. Isso pode ser realizado provendo um dispositivo 1127, 1128, por exemplo, um meca- nismo de pinça, que com a atuação faz com que o dispositivo de retificação 1125a, 1125b pelo menos parcialmente desengate dos elementos móveis 1120a, 1120b, dessa maneira permitindo o movimento em qualquer direção, incluindo um movimento de soltura. Um tal mecanismo de pinça pode aliviar a força de orientação F e/ou agir de modo a separar o atuador 1101 da base de montagem 1121.

Uma outra opção para permitir o desengate poderia ser permitir que o elemento de segurar se movesse para longe do elemento móvel, por exemplo, por um mecanismo de dobradura.

Alternativamente, o dispositivo de retificação poderia ser provido no elemento móvel 1120a, 1120b, ao invés de no elemento de segurar e na base de montagem 1121.

Em uma outra opção, os microfilamentos do dispositivo de retifi- cação 1125a, 1125b poderiam ser construídos de atuadores de Curvatura de material ativo. Com a ativação, eles podem retrair para dentro do elemento de segurar 1106 e da base flexível 1121, dessa forma desengatando o atua- dor 1101 dos elementos móveis 1120a, 1120b. O movimento dos microfila- mentos do material ativo e dos atuadores poderia ser coordenado na even- tualidade que alguém desejasse um recuo controlado do elemento móvel.

As capacidades de força desse projeto são determinadas pela razão da distância de engate/desengate do mecanismo de retificação e do comprimento de curso dos atuadores, e das capacidades de força dos atua- dores. Como não existe necessidade de um mecanismo de orientação dire- to, o engrenamento adequado pode ser atingido com uma pequena orienta- ção, a eficiência desse mecanismo de atuação pode ser muito alta.

Além do mais, o recurso de retificação pode compreender uma estrutura de catraca disposta para interação com os ditos microfilamentos inclinados. Uma tal estrutura de catraca pode ser disposta na superfície ou superfícies viradas para os microfilamentos para prover o travamento positi- vo pela interação com os microfilamentos.

A figura 16 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação 1200 de acordo com uma décima segunda modalidade, onde a unidade de atuação 1200 é disposta para controlar uma distância radial DR (figura 4) entre a parte do corpo 2 e o elemento móvel (elemento de compressão 1220 ou um elemento de conexão conectado no elemento de compressão). Nessa modalidade, o elemento de compressão envolve a parte do corpo e a unida- de de atuação é disposta entre a parte do corpo e o elemento de compres- são. Quando ativada, a unidade de atuação empurra localmente o elemento de compressão para longe da parte do corpo, dessa forma efetivamente a - pertando o elemento de compressão.

A unidade de atuação pode compreender uma base de monta- gem 1221, que se estende entre duas porções circunferencialmente separa- das do elemento móvel 1220. Um elemento do atuador que pode ser contro- lavelmente curvado 1201 pode ser provido para controlar uma distância ra- dial DR, ao longo da linha L de simetria, entre a base de montagem 1221 e o elemento móvel 1220. Uma porção central do elemento do atuador 1201 po- de encostar contra o interior do elemento móvel 1220, enquanto as bordas ou pontas do elemento do atuador 1201 podem interagir com uma estrutura de catraca 1222 disposta sobre ou integrada com a base de montagem. O atuador 1201 pode ser complementado por uma mola 1230, que pode ser adequadamente orientada para a posição apertada (P2) ou a solta (P1). Po- de também ser provido um elemento de mola 1231 na borda mais externa da base de montagem 1221, esse elemento de mola mais externo sendo dis- posto para prover uma força tendo um componente radial para o elemento móvel 1220. Um tal elemento de mola pode melhorar ã razão da transmissão de força para deformação para melhorar mais o desempenho.

A unidade de atuação 1200 da figura 16 pode operar como se- gue. Na posição solta P1 mostrada na parte superior da figura 16, a borda do elemento do atuador 1201 fica em engrenamento com uma porção mais externa da estrutura de catraca 1222. Pela ativação do elemento do atuador 1221, ele curva, junto com a mola 1230, dessa maneira fazendo com que sua porção central se mova para longe da base de montagem 1221 em uma direção radial, ao longo da linha de simetria L. Enquanto curvando, a borda do elemento do atuador se desloca ao longo da estrutura da catraca 1222, o que pode impedir que ele se mova para trás.

Com referência à porção inferior da figura 16, que mostra a uni- dade de atuação 1200 na sua posição apertada P2, é observado que um efeito de aperto livre ΔΡ é obtido.

A modalidade da figura 16 pode operar como um atuador de pu- lo ou dois atuadores 1201 podem ser dispostos em paralelo e ser individu- almente controláveis. Esse processo pode também ser invertido para soltar o elemento de compressão.

Alternativamente, para soltar a unidade de atuação 1200 da figu- ra 16, um movimento de pulo invertido pode ser usado ou um mecanismo de desengate separado pode ser provido.

Por exemplo, o recuo controlado da unidade de atuação pode ser realizado usando um atuador com múltiplos conjuntos de elétrodo confi- gurados. A ativação coordenada de ambos os conjuntos de elétrodo pode criar o movimento elíptico no ponto de contato entre o atuador 1201 e a es- trutura de catraca 1222 que tem um sentido de direção horária ou anti- horária. O movimento dessa modalidade, em geral, seria similar a esse co- mo descrito na figura 10b-d para uma configuração inercial (pulo).

Essa abordagem pode ser muito útil para materiais ativos que exigem pré-compressão, tal como cerâmica. Ela pode também ser útil para alguns atuadores de polímero para uni-los no substrato flexível em um esta- do esticado de modo a manter as melhoras de propriedade que são obtidas através de tal estiramento. Um exemplo são os polímeros ferroelétricos, on- de a resistência à explosão dielétrica é significativamente aumentada quan- do as cadeias de polímero se alinham durante tal pré-estiramento.

A figura 17 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação 1300 de acordo com uma décima terceira modalidade, que é uma aplicação prática possível das modalidades reveladas nas figuras 5a-5c ou 9. A unida- de de atuação 1300 da figura 17 compreende um alojamento 1307 tendo uma ou duas aberturas para um elemento móvel 1320. Somente um elemen- to móvel é mostrado na figura 17, mas é reconhecido que dois ou mais ele- mentos podem ser providos. Disposições do atuador compreendendo atua- dores respectivos 1301, molas de orientação 1303, conjuntos de eletrodo 1304,1305 e elementos de segurar 1306 são indicadas. O atuador 1301 po- de ser montado por pontos de montagem 1311 em um suporte de montagem 1340. Um fuso 1309 é provido em uma porção central da unidade de atua- ção 1300, se estendendo entre rodas respectivas 1308 tendo superfícies de contato respectivas 1310 para interação com o elemento de segurar respec- tivo 1306. Portanto, as rodas 1308 formam um mecanismo de transmissão 1318 do elemento de segurar 1306 para o fuso 1309.

Na modalidade da figura 17, uma alta capacidade de força pode ser provida pela porção do material ativo do atuador sendo fixada em rela- ção ao suporte de montagem 1340 somente nos seus nós (pontos ou linhas de vibração mínima), isto é, os pontos de montagem 1311 coincidem com os nós da porção do material ativo excitado. Isso provê velocidade máxima de vibração e ameniza tolerâncias de fabricação no alojamento. Também, o suporte de montagem 1340 pode ser um arnês flexível, que pode ser orien- tado para a roda 1308.

A figura 18 ilustra esquematicamente uma unidade de atuação 1400 de acordo com uma décima quarta modalidade. Nessa modalidade, cada unidade de atuação primária 1401a parcialmente envolve a parte do corpo 2. A unidade de atuação primária 1401 é disposta para prover uma força compressiva gradual na parte do corpo 2, pela interação entre uma estrutura de catraca 1422 e o elemento de segurar 1406 conectado no atua- dor primário 140-1a. A modalidade ilustrada na figura 18 pode operar em uma maneira similar ao que foi descrito com relação às figuras 11 e 13a-13c, isto é, tendo elementos de segurar coordenados operando em paralelo, tal que existe sempre um elemento de segurar engatando a estrutura de catraca, enquanto o outro elemento de segurar se move em relação à estrutura de catraca.

O fato que existe sempre um elemento de segurar engatando a estrutura de catraca provê alta capacidade de força.

Também, pela disposição do dispositivo das figuras 18-20 para puxar somente no seu estado passivo e para expandir no seu estado ativo, o dispositivo se auto-fechará quando nenhuma força é aplicada nele, dessa maneira reduzindo o consumo de força. O atuador primário 1401a pode ser expansível e contrátil em uma direção circunferencial, isto é, ele é variável no comprimento e enrolado ao redor da parte do corpo. Em uma primeira extremidade ou borda, o atua- dor primário 1401a pode ser preso em um alojamento 1407, que pode conter eletrônica e conectores, etc. Em uma segunda extremidade ou borda, o atu- ador primário 1401 a engata a estrutura de catraca 1422.

Entre o atuador primário respectivo 1401a e a parte do corpo, pode existir uma camada interna 1445, que em uma extremidade ou borda é presa no alojamento 1407, e em uma segunda extremidade ou borda é pro- vida com um dispositivo de fixação 1411 para fixação na outra camada inter- na. A estrutura de catraca 1422 é disposta perto da segunda extremidade ou borda da camada interna 1445. A estrutura de catraca 1422 pode ter super- fícies de fechamento viradas para longe do atuador primário 1401a.

Na segunda extremidade do atuador primário 1401a, um ele- mento de segurar 1406 tendo um atuador secundário 1401b pode ser dis- posto, que é para interagir com a estrutura de catraca 1422. O elemento de segurar 1406 pode ser preso na segunda borda do atuador primário 1401a e se estender para a primeira borda do atuador primário 1401a. Além do mais, o elemento de segurar pode ser curvável para longe do atuador primário 1401a em direção à estrutura de catraca, tal como para formar uma borda projetada, que pode engatar uma superfície de fechamento da estrutura de catraca para fechar o atuador primário 1401a em relação à estrutura de ca- traca 1422. A curvatura do elemento de segurar 1406 pode ser provida por um atuador secundário 1401b, que junto com o elemento de segurar 1406 pode formar uma estrutura de bicamada.

Fora do elemento de segurar, e ligando o exterior do atuador primário 1401a e a camada interna 1445 pode estar uma estrutura de cober- tura 1442, que pode também servir como um elemento de orientação para orientar o elemento de segurar em direção à estrutura de catraca 1422.

As figuras 19a-19b ilustram um primeiro projeto do elemento de segurar 1406, onde uma mola de ponta 1443 é disposta para envolver a borda do atuador primário 1401a, possivelmente com uma estrutura de re- forço 1441 provida entre a borda e a mola de ponta 1443. O atuador secun- dário 1401b pode ser disposto no interior do elemento de segurar de modo a prover uma estrutura de bicamada curvável.

As figuras 20a-20b ilustram um segundo projeto do elemento de segurar 1406, onde o atuador secundário é provido pelo menos parcialmente em um recesso no atuador primário 1401 a. O atuador secundário 1401b é feito flexível, com uma extremidade do mesmo presa em uma extremidade do recesso e a outra extremidade do mesmo provida com um elemento de segurar 1406.

Na configuração das figuras 20a, 20b, o atuador secundário 1401b e o atuador primário 1401a podem ser ambos construídos de uma peça monolítica de material ativo. Essa unidade monolítica pode ter múltiplos padrões de elétrodo para ambos o atuador primário e o atuador secundário. É possível encaminhar os fios de sinal para o atuador secundário ao longo das camadas internas do atuador primário de volta para a base dentro do alojamento 1407. O elemento de segurar 1406 pode compreender um com- ponente extra que é unido no material ativo, e pode incluir um revestimento resistente ao desgaste, ou ele pode ser uma extensão do próprio material ativo, mas sem elétrodos e, portanto desativado. Além disso, a região de reforço 1441 pode mais simplesmente ser material ativo que não tem elétro- do, isto é, inativo. Uma simples barra coletora 1444 pode ser usada para conectar os elétrodos internos das camadas do atuador secundário nos tra- ços de sinal para o atuador secundário que pode correr através ou ao longo do atuador primário. Dessa maneira, toda a estrutura pode ser fabricada em uma maneira automatizada reduzindo as exigências de montagem. Além disso, nessa configuração, todas as conexões elétricas do atuador podem ser feitas no alojamento e todos os traços elétricos podem ser isolados do ambiente.

Em uma configuração com atuadores primários que podem con- trair ao invés de expandir, a estrutura de cobertura 1442 retornará o atuador para sua forma original com a desativação. Nesse sentido, o elemento de segurar avança ao longo do elemento de compressão durante a fase de des- ligamento do ciclo de atuação e o nível de compressão é aumentado durante a fase de ativação do ciclo de atuação. Um tal ciclo de atuação será obser- vado em uma implementação de liga com memória da modalidade.

Essa modalidade é adequada para materiais com memória de forma e de polímero. Em particular, ela é muito adequada para materiais com memória de forma. A razão para isso é que os materiais com memória de forma são muito robustos e podem suportar o desgaste e a agressão do ambiente circundante, desde que eles não exigem eletrólitos que podem va- zar ou ter camadas dielétricas sensíveis finas que podem ser perfuradas. Também a modalidade permite a rápida compressão com o material com memória de forma durante o ciclo de aquecimento com um restabelecimento mais lento durante o ciclo de resfriamento. Vantagem completa pode ser ob- tida do aquecimento por impulso para o material com memória, dessa ma- neira obtendo taxas de começo de pressão extremamente rápidas (o que é adequado para aplicações ECP ou DVT de impulso) e máximo curso pode ser obtido por ciclo de atuação, dado o longo comprimento dos atuadores primários. Finalmente, a configuração pode utilizar manutenção de pressão da queda de força de modo que a força deve somente ser provida para o material ativo durante movimentos. Dessa maneira, a eficiência geral do dis- positivo nas aplicações que exigem ciclos ativos de alta pressão significati- vos pode ser mantida em um nível relativamente alto, mesmo com materiais com memória ativada pela temperatura ou materiais de polímero mais inefi- cientes.

A unidade de atuação 1400 das figuras 18-20b pode operar co- mo segue.

Primeiro, o dispositivo de compressão é disposto ao redor da parte do corpo e as segundas bordas da camada interna 1445 são unidas pelos prendedores 1411, de modo que o dispositivo de compressão se ajus- ta perfeitamente ao redor da parte do corpo.

Como uma segunda etapa opcional, o elemento de segurar 1406 é induzido a engatar uma porção da estrutura de catraca 1422, que está na parte da estrutura de catraca que está mais próxima do alojamento 1407. Terceiro, o atuador primário 1401a é ativado de modo a expan- dir, dessa maneira fazendo com que o elemento de segurar 1406 seja deslo- cado para a extremidade da estrutura de catraca 1422, que está mais distan- te do alojamento 1407.

Quando o atuador primário 1401a é expandido, o elemento de segurar 1406 pode ser empurrado sobre uma superfície de rampa e para engrenamento com a próxima superfície de fechamento da estrutura de ca- traca 1422. Alternativamente, o atuador secundário 1401b pode ser usado para desengatar o elemento de segurar do seu engrenamento com a estrutu- ra de catraca, e a seguir engatar novamente com a próxima superfície de fechamento.

A figura 21 é um diagrama de blocos, ilustrando esquematica- mente os componentes do dispositivo de compressão. De acordo com a es- tratégia de projeto ilustrada na figura 21, um atuador de material ativo 1502, controlado por um controlador 1501 pode ser disposto para interagir com um elemento de compressão 1507 através de um dispositivo de retificação de movimento 1505. Opcionalmente, um mecanismo de amplificação de movi- mento 1504 pode ser provido entre o atuador do material ativo 1503 e o dis- positivo de retificação de movimento 1505. Também opcionalmente, um me- canismo de transmissão 1506 pode ser provido, como nas figuras 5a-5c, 8a- 8b e 9, entre o dispositivo de retificação de movimento 1505 e o elemento de compressão 1507. Também opcionalmente, um elemento de orientação 1503 pode ser provido para orientar o atuador do material ativo 1502 para o mecanismo de amplificação de movimento 1504, se algum, ou para o dispo- sitivo de retificação de movimento 1505.

A figura 22 é um diagrama de blocos, ilustrando esquematica- mente os componentes do dispositivo de compressão de acordo com uma outra modalidade. De acordo com a estratégia de projeto ilustrada na figura 22, um atuador primário 1602, controlado por um controlador 1601 pode ser disposto para interagir com um elemento de compressão 1607 através de um dispositivo de retificação de movimento 1605. Opcionalmente, um atua- dor de engrenamento/desengate 1608 pode ser provido para controlar o en- grenamento do atuador primário 1602 com o dispositivo de retificação de movimento 1605. O atuador de engrenamento/desengate 1608 pode tam- bém ser controlado pelo controlador 1601. Opcionalmente, um elemento de orientação 1603 pode ser provido para orientar o atuador do material ativo 1602 para o dispositivo de retificação 1605.

A figura 23 é um diagrama de blocos, ilustrando esquematica- mente os componentes do dispositivo de compressão de acordo com ainda uma outra modalidade. Nessa estratégia de projeto, um controlador 1701 controla dois conjuntos de atuador 1702a, 1702b operando em paralelo, e que pode ser provido com um elemento de orientação respectivo 1703a, 1703b. Os conjuntos de atuador 1702a, 1702b podem engatar um elemento de compressão 1707 via um dispositivo de retificação de movimento 1705.

As figuras 24a-24b ilustram esquematicamente projetos do ele- mento de segurar de acordo com uma primeira modalidade, onde o elemen- to de segurar 1806 afunila do lado virado para o atuador 1850 para o lado virado para o elemento móvel 1851.

As figuras 25a-25b ilustram esquematicamente projetos do ele- mento de segurar de acordo com uma segunda modalidade, onde o elemen- to de segurar afunila, justo como nas figuras 24a-24b, mas onde o elemento de segurar é em formato de seta. Uma tal ponta pode ser orientada de modo que nenhuma borda pode compreender o elemento móvel, e também ajuda a manter forças desejáveis no elemento móvel de modo que ele permanece reto durante o aperto.

As figuras 26a-26e ilustram esquematicamente projetos do ele- mento de segurar de acordo com uma terceira modalidade, onde o elemento de segurar 2006 afunila de um lado virado para o atuador 2050 para o lado virado para o elemento móvel 2051, e onde o último lado é de micronervuras de acordo com qualquer um dos padrões providos nas figuras 26b-26e. A partir das figuras 26b-26e, é reconhecido que os projetos do elemento de segurar indicados nas figuras 24a-24b e 25a-25b podem ser combinados com micronervuras, provendo uma estrutura de catraca no elemento de se- gurar. Pelo provimento de dentes assimétricos na estrutura de catraca, o aperto no elemento móvel pode ser melhorado ainda mais. A formação em V pode facilitar a remoção de partículas (poeira, escamações) da estrutura de catraca e pode também prover amortecimento acústico.

As figuras 27a-27l ilustram esquematicamente projetos adicio- nais de elementos de segurar, todos os quais sendo planejados para se mo- verem em uma direção principal da direita para a esquerda de face a face em um elemento móvel. O elemento de segurar pode ser provido com um canal de alinhamento 2760 se estendendo na direção principal, como é ilus- trado nas figuras 27a, 27b, 27d, 27f, 27g e 271. Tais canais de alinhamento 2760 podem ser usados para controlar a direção de movimento do elemento móvel, para evitar desvios e podem ser providos no elemento de segurar e/ou no elemento móvel. Basicamente, quaisquer estruturas de alinhamento de interação podem ser providas no elemento de segurar e no elemento mó- vel (quer uma roda ou uma correia) para garantir que o movimento relativo entre o elemento de segurar e o elemento móvel siga uma direção planeja- da.

Canais de alinhamento 2760 podem ser usados em conjunto com estruturas correspondentes no elemento de compressão ou superfície do elemento móvel para manter o alinhamento durante o ciclo de compres- são. Alternativamente, tais projetos podem ser padronizados sobre o ele- mento de compressão ou superfície do elemento móvel de modo a interagir em uma maneira vantajosa com a superfície do elemento de segurar. Pa- drões correspondentes em ambos o elemento de segurar e o elemento de compressão podem ser usados para melhorar as capacidades de força da interface (através do fechamento positivo das duas superfícies), manter o alinhamento durante cada curso, manter o elemento de compressão centra- lizado com relação à unidade de atuação, etc.

Elementos de alinhamento gravados em relevo 2761 podem ser usados em conjunto com estruturas correspondentes na superfície do ele- mento de segurar para manter o alinhamento durante o ciclo de compressão.

As figuras 28a-28f ilustram esquematicamente projetos de ele- mento de segurar alternativos adicionais. Embora os atuadores tenham sido descritos para uso com um elemento de compressão em um dispositivo de tratamento por compressão, tais atuadores podem ter áreas adicionais de aplicação, tais como para aper- to de cinto de segurança, acionamentos de cabo de alta força, mecanismos de enrolamento de cabo, equipamento de processamento de lâmina contí- nuo, sistemas de aperto de acionamento de correia ajustável, restritores de fluxo ajustáveis, bombas peristálticas, etc.

É observado que nas modalidades onde superfícies de fecha- mento (figuras 10a-10d, 13a-13c, 16, 18, 19a-19b, 20a-20b) ocorrem, o es- paçamento entre duas superfícies de fechamento adjacentes pode ser me- nor do que o comprimento de curso disponível máximo do atuador. Em al- gumas modalidades, o espaçamento das superfícies de fechamento pode ser ajustado em uma fração do comprimento de curso disponível do atuador, tal que sob condições de pequena força (pouca compressão) o atuador pode andar sobre uma pluralidade de superfícies de fechamento com cada curso, mas quando o elemento de compressão aperta ao redor da parte do corpo (níveis de compressão aumentados) e as etapas do atuador se tornam me- nores (devido à força maior do elemento de compressão), o espaçamento resultante das superfícies de fechamento é ainda suficiente que pelo menos etapas únicas podem ser feitas com cada curso de atuador completo. Por meio disso, uma maneira de limitar as capacidades de força dessa configu- ração é pelo projeto da razão entre a superfície de fechamento e o compri- mento do curso do atuador disponível. Quando a exigência de força excede a capacidade do atuador seguir pelo menos uma única etapa, a retificação será perdida e o elemento de compressão não será mais capaz de avançar mais.

É reconhecido que os atuadores descritos aqui podem ser usa- dos em qualquer aplicação onde uma correia é para ser apertada ao redor de um objeto ou para puxar uma correia. Portanto, a descrição aqui não é limitada aos dispositivos para tratamento compressivo das partes do corpo, mas a qualquer dispositivo para apertar ou puxar uma correia.

Claims

1. Dispositivo (1) para tratamento por compressão de uma parte do corpo (2), o dispositivo (1) caracterizado por compreender: um elemento de compressão (20) adaptado para pelo menos parcialmente envolver a parte do corpo (2) e uma unidade de atuação (10), disposta para apertar o elemento de compressão (20) para prover uma força compressiva na parte do corpo (2). a unidade de atuação (10) compreendendo um atuador de mate- rial ativo em que o elemento de segurar (106) é conectado ao atuador para realizar um movimento cíclico, e em que o elemento de segurar (106) é disposto para encaixar o elemento móvel (120), conectado ao elemento de compressão (20).

2. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que a unidade de atuação (10) é disposta para apertar gradualmente o elemento de compressão (20).

3. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac- terizado pelo fato de que o elemento móvel (120) durante uma primeira par- te do movimento cíclico é móvel com o elemento de segurar (106), e durante uma segunda parte do movimento cíclico é móvel em relação ao elemento de segurar (106).

4. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores 1 a 3, caracterizado pelo fato de que durante a primeira par- te do movimento cíclico, o elemento de segurar (106) fica em um engrena- mento de transferência de força com o elemento móvel (120), e em que, du- rante a segunda parte do movimento cíclico, o engrenamento de transferên- cia de força é eliminado ou substancialmente reduzido.

5. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a freqüência do movimento cíclico fica na faixa de aproximadamente 1 a 200 Hz, aproxima- damente 0,2 a 20 kHz ou aproximadamente 20 kHz a 1 MHz.

6. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores de 1 a 5, caracterizado pelo fato de também compreender recurso de retificação para prover um movimento de um sentido do elemento móvel (120).

7. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento móvel (120) compreende uma parte giratória que é disposta de maneira giratória ao redor de um eixo geométrico substancialmente central, e em que o elemento de segurar (106) é disposto para agir em uma superfície da dita parte girató- ria.

8. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracteriza- do pelo fato de que o elemento de segurar (106) é disposto para encaixar em uma superfície da parte giratória, em uma distância do eixo geométrico central, em que um fuso é giratório ao redor do dito eixo geométrico cen- tral e conectado na parte giratória e em que o elemento de compressão (20) ou um elemento de co- nexão, conectado no elemento de compressão (20), é enrolável sobre o fu- so.

9. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 8, caracteriza- do pelo fato de que diâmetros efetivos da parte giratória e do elemento de fuso são diferentes.

10. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 7 a 11, caracterizado pelo fato de que a unidade de atuação (10) compreende dois atuadores, que são acionados individualmente.

11. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (1) é dimensionado e adaptado para formar uma luva ao redor da parte do corpo (2).

12. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a unidade de atu- ação (10) e o elemento de compressão (20), se algum, formam uma camada ativa e onde o dispositivo (1) compreende pelo menos uma de: uma camada sensora (15), disposta entre a camada ativa e a parte do corpo (2), uma camada interna (16), disposta entre a camada sensora (15), ou a camada ativa, e a parte do corpo (2) e uma camada externa (13), disposta fora da camada ativa.

13. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que a camada interna (16) e a camada sensora (15) são integradas para formar uma camada descartável.

14. Sistema, caracterizado por compreender um dispositivo (1) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores de 1 a 13, e uma unidade de controle, conectada no dispositivo (1) e disposta para prover um sinal de controle para o dispositivo (1).

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender uma camada sensora (15) incluindo pelo menos um ele- mento sensor (30) e em que a unidade de controle é disposta para receber um sinal de retorno do sensor (30).