(57)【要約】いくつかの実施形態では、本発明は、以下を少なくとも含むアクチュエータを対象とする：一軸又は二軸平面方向にプレストレッチされている、プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムと、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムの第１の表面に取り付けられ、前記第１の表面は、前記一軸又は二軸平面方向に平行である、少なくとも１つの第１の半剛性導体、及び、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムの第２の表面に取り付けられ、前記第２の表面は、前記第１の表面と反対側である、少なくとも１つの第２の半剛性導体であって、前記半剛性導体は、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で固定し、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムが伸張するのを可能にするように構成されている、少なくとも１つの第１の半剛性導体及び少なくとも１つの第２の半剛性導体と、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムの活性領域の各端部に結合されている一対の機械的コネクタ。
2019506121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で固定する工程であって、
前記電気活性ポリマーフィルムは、少なくとも１つの平面ストレッチ方向にプレストレッチされており、
前記固定する工程は、
ｉ）１）少なくとも１つの第１の半剛性導体を、プレストレッチされている前記電気活性ポリマーフィルムの第１の表面に取り付け、及び
２）少なくとも１つの第２の半剛性導体を、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムの第２の表面に取り付け、前記第２の表面は前記第１の表面と反対側であり、
前記少なくとも１つの第１の半剛性導体及び前記少なくとも１つの第２の半剛性導体は、
ａ）プレストレッチ状態で固定された電気活性ポリマーフィルムを形成するために、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で固定するように構成され、及び
ｂ）前記プレストレッチ状態で固定された電気活性ポリマーフィルムが伸張することを可能にするように構成されている、ｉ）取り付けること、
又は、
ｉｉ）１）少なくとも１つの伸縮性導体を、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムの少なくとも１つの表面に取り付け、及び
２）前記プレストレッチ状態で固定された電気活性ポリマーフィルムを形成するために、前記プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムを固体に巻き付け、
前記プレストレッチ状態で固定された電気活性ポリマーフィルムは、
ａ）第１の条件で前記固体に圧力を印加するように構成され、及び
ｂ）第２の条件で前記圧力を解放するように構成され、
前記第１の条件は、前記少なくとも１つの伸縮性導体に電流が印加される前であり、前記第２の条件は、前記少なくとも１つの伸縮性導体に前記電流が印加された後である、ｉｉ）取り付けること、
のうちの少なくとも１つである、固定する工程と、
ｃ）前記プレストレッチ状態で固定された電気活性ポリマーフィルムの少なくとも１つの活性領域の各端部に一対の機械的及び電気的コネクタを結合する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記プレストレッチされている電気活性ポリマーの複数層をＸ回、折り畳む工程又は取り付ける工程をさらに含み、Ｘは２〜１００００である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの伸縮性導体は、カーボンブラックベースの溶液又は溶媒から作製される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１５年１２月２９日に出願された「電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で維持するための方法及び機構とそれらの使用」と題された国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／００２５３９号の一部継続出願及び２０１５年１２月２９日に出願された「電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で維持するための方法及び機構とそれらの使用」と題された米国特許出願第１４／９８２，６４５号の一部継続出願であり、それらは両方とも、２０１４年１２月２９日に出願された「電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で維持するための方法及び機構」と題された米国仮特許出願第６２／０９７，３７２号、２０１５年２月５日に出願された「固体の周囲に巻き付けることにより電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持するための方法及び機構」と題された米国仮特許出願第６２／１１２，４９８号及び２０１５年２月５日に出願された「電気活性ポリマーベースの圧縮バンド」と題された米国仮特許出願第６２／１１２，５０９号、の優先権を主張する。上記の優先権の基礎となる特許出願の全ては、全ての目的のためにその全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持するための方法及びそれらの機構に関する。
【背景技術】
【０００３】
典型的には、電気活性ポリマーは、電場によって刺激されるときにサイズ又は形状の変化を示すポリマーである。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実施形態では、本発明は、以下の工程の１つ以上を少なくとも含む方法を対象とする：ａ）プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルム（又はプレストレッチ状態の電気活性ポリマーフィルム:pre-stretched electro-active polymer film）を形成するように、電気活性ポリマーフィルムを一軸又は二軸方向に機械的にプレストレッチする工程と、ｂ）第１の半剛性導体(semi-stiff conductor)を電気活性ポリマーフィルムの第１の表面に、及び、第２の半剛性導体を第２の表面に、取り付ける工程であって、各半剛性導体は、電気活性ポリマーフィルムを、プレストレッチ状態で固定するように構成される、取り付ける工程と、ｃ）活性領域の各端部に一対の機械的なコネクタを結合する工程。
【０００５】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムを一軸にプレストレッチされた状態に維持するために、伸縮性導体(stretchable conductor)は電気活性ポリマー（ＥＡＰ）フィルムに取り付けられ、次に、固体（又は硬い物体:solid body）の周囲に巻き付けられる。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータは、ＥＡＰ膜に印加される電圧に耐えるように構成される絶縁層によって、フィルムの少なくとも１つの面が被覆され得る。いくつかの実施形態では、絶縁層は、ＥＡＰアクチュエータ及び固体からの電圧ブレークスルー(voltage breakthrough)を防止することができる。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰフィルムの一軸における所要のプレストレッチは、視覚的指標（又は視覚的インジケータ:visual indicator）、例えば、固体ストラップ（又は硬いストラップ:solid strap）を有する凹凸パターン(hills and valley pattern)によって、又は、所定のガイドライン又はその他の種類の視覚的指標によって、決定され得る。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチし、少なくとも１つの伸縮性導体を取り付けた後、フィルムは、フィルムを一軸でプレストレッチされた状態に固定する固体機構（又は硬い機構: solid mechanism）に取り付けられ、一方で、それを伸張し、他方の軸上の固体の周囲に巻き付けられることを可能にする。いくつかの実施形態では、固体機構は、電気活性ポリマーフィルムに取り付けられる平行な固体プラスチックストラップとすることができる。いくつかの実施形態では、一軸にプレストレッチされたフィルムを固定するのに使用されるプラスチックストラップは、プラスチックストラップを最小距離に保つホルダーを取り付けることによってフィルムが他方の軸で収縮するのを防止するのに使用することもでき、一方でそれらが伸張することを可能にする。いくつかの実施形態では、固体機構の取り付けは、接着及び／又はその他の同様の取り付け方法によって行うことができる。
【０００７】
いくつかの実施形態では、導体の取り付けは、印刷、エッチング、ブラッシング、水分散、接着及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの方法によって実行される。いくつかの実施形態では、本方法は、電気活性ポリマーをＸ回巻き付ける工程であって、Ｘは２〜１００００である、巻き付ける工程を、さらに含む。いくつかの実施形態では、導体は、伸縮性導体、伸張パターン(expanding pattern)における剛性導体(rigid conductor)、伸張パターンにおける印刷導体(printed conductor)及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、印刷導体は、導電性銀インク、導電性カーボンインク及びそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つから作製される。いくつかの実施形態では、伸縮性導体は、弾性ポリウレタンに埋め込まれた金の又はカーボンのナノ粒子のネットワークから作製される。いくつかの実施形態では、伸縮性導体は、シリコンオイルを含むカーボングラファイト粉末、導電性シリコングリース、ポリアニリン（ＰＡｎｉ）ベースの溶液、カーボンブラック粉末、導電性ポリマー、導電性ゴム及びそれらの任意の組み合わせから作製される。いくつかの実施形態では、伸張パターンは、ジグザグパターン及び伸張ダイヤモンドパターンのうちの１つである。
【０００８】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持するために、電気活性ポリマーフィルムは２つ以上の円形フレームに固定される。いくつかの実施形態では、フレームは、それらの間にギャップを有して保持され、電気活性ポリマーフィルムがフレーム間で半径方向に湾曲することを可能にする。電気活性ポリマーフィルムの電気的な活性化（又は起動:activation)により、半径方向の収縮が生じる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）少なくとも１つの電気活性ポリマー層を有する少なくとも１つの活性領域と、ｂ）電気活性ポリマーのプレストレッチ後に各導電層が電気活性ポリマー層の各表面側に伸張パターンで取り付けられるように、電気活性ポリマー層の表面上に配置された少なくとも２つの導電層であって、それによって電気活性ポリマー層をプレストレッチ状態で維持する、少なくとも２つの導電層と、ｃ）活性領域のどちらか一方の端部にある一対の機械的コネクタであって、正のコネクタは、少なくとも１つの活性領域の一端に動作可能に接続されており、負のコネクタは少なくとも１つの活性領域の他端に動作可能に接続されている、一対の機械的コネクタと、を少なくとも含むアクチュエータを対象とする。
【００１０】
いくつかの実施形態では、アクチュエータは、少なくとも１つの活性領域の歪みフィードバックの監視用に少なくとも１つの歪み測定機構をさらに含み、アクチュエータをトランスデューサに変化すること、すなわちアクチュエータを機械的に伸張させること、によって電荷を生成する。いくつかの実施形態では、歪みを測定することは、アクチュエータを伸張及び収縮させながら、電荷を測定すること又はアクチュエータの電気容量を測定すること、に基づく。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、少なくとも１つの活性領域の歪みフィードバックの監視用に少なくとも１つの歪み測定機構をさらに含み、アクチュエータの電気容量の測定をアクチュエータの歪みの測定に変換することができる。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマー層は、製造中に機械的にプレストレッチされる。いくつかの実施形態では、伸張パターンはジグザグパターンである。いくつかの実施形態では、各導電層は伸縮性導体である。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマー層の厚さは１０μｍ〜５ｍｍである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーは折り畳まれている(folded）。いくつかの実施形態では、各導電層は、電気活性ポリマーに印刷又はエッチングされる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータは、動物又は人間の身体部分に取り付けられるバンド（又は包帯:bandage）を含むアクティブ圧縮バンド(active compression bandage)の構築に使用され得る。例えば、人間のケースでは、アクティブ圧縮バンドを、例えば、以下に限定されないが、脚、ふくらはぎ、足、手又は腕に取り付けることができる。例えば、バンドは、身体部分の周囲に巻き付けられ、ベルクロ、クリップオンボタン、ボタン、ジッパー、裁縫又はその他同様固定方法によってバンドに接続される１〜２０本の弾性ストラップを使用して、身体部分に固定される。いくつかの実施形態では、弾性ストラップは、身体部分の周囲に巻き付けられるときにストレッチされる。いくつかの実施形態では、バンド及び弾性ストラップは、ＥＡＰアクチュエータに装着される。いくつかの実施形態では、弾性ストラップをストレッチすることによって、ＥＡＰアクチュエータがプレストレッチされ、その後プレストレッチ状態で固定される。
【００１２】
いくつかの実施形態では、バンドは、ＥＡＰアクチュエータの活性化を起動及び制御する制御ボックスに接続される。いくつかの実施形態では、制御ボックスは、バッテリ又は電源ソケット及び電気回路への接続部を少なくとも含み、それはバッテリ又は電源ソケット出力電圧への接続をＥＡＰのための所要電圧に変換し、所定の順序に従って、各アクチュエータに電圧を個別に又は同時に印加することによって、ＥＡＰアクチュエータを起動させ、及び停止させる。いくつかの実施形態では、制御ボックスは、ＥＡＰアクチュエータの伸張を測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図面は、本明細書の一部を構成し、本発明の例示的な実施形態を含み、それらの様々な目的及び特徴を示す。さらに、図面は必ずしも一定の比率の縮尺ではなく、いくつかの特徴は特定の構成要素の詳細を誇張して示している場合がある。さらに、図面に示された任意の測定、仕様などは、例示的なものであり、限定的なものではないことが意図されている。従って、本明細書で開示される特定の構造的及び機能的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、本発明を多様に使用するように当業者に教示するための代表的な基礎として単に解釈されるべきである。
【００１４】
【図１】図１は、本発明のいくつかの実施形態に係る、電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で維持するための例示的手順を概略的に示すフローチャートである。
【００１５】
【図２】図２は、本発明のいくつかの実施形態に係る、導体がジグザグパターンで印刷又はエッチングされた例示的なプレストレッチされている電気活性ポリマーを概略的に示す。
【００１６】
【図３】図３は、本発明のいくつかの実施形態に係る、伸張状態の導体がジグザグパターンで印刷又はエッチングされた例示的な電気活性ポリマーを概略的に示す。
【００１７】
【図４】図４は、本発明のいくつかの実施形態に係る、伸張パターンの一例を概略的に示す。
【００１８】
【図５】図５Ａ及び５Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、折り畳まれた例示的な電気活性ポリマーアクチュエータを示す斜視図である。
【００１９】
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、電圧の印加前後の例示的な電気活性ポリマー変換器の上面斜視図を概略的に示す。
【００２０】
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、製造プロセスにおいて電気活性ポリマーフィルムを二軸又は一軸にプレストレッチすることを意図したストレッチ装置の一例のスナップショットである。
【００２１】
【図８】図８は、本発明のいくつかの実施形態に係る、電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で維持するための例示的手順を概略的に示すフローチャートである。
【００２２】
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、正確なストレッチ量でＥＡＰフィルムを巻き付けるための視覚的指標として使用することができる凹凸パターンを概略的に示す。
【００２３】
【図１０】図１０は、本発明のいくつかの実施形態に係る、ＥＡＰフィルムを一軸にプレストレッチされた状態に固定し、一方でフィルムを他方の軸で伸張させることを可能にするための固体機構の一例を概略的に示すスナップショットである。
【００２４】
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、脚用アクティブ圧縮バンドの外部設計の例を概略的に示すスナップショットである。
【００２５】
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、ＥＡＰアクチュエータから構築された脚用のアクティブ圧縮バンドを駆動させる内部機構の例を概略的に示すスナップショットである。
【００２６】
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、ＥＡＰフィルムを一軸にプレストレッチされた状態に固定し、フィルムが他の軸で収縮するのを防止するための、固体機構への追加の例を概略的に示すスナップショットである。
【００２７】
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｄは、本発明のいくつかの実施形態に係る、製造プロセスにおいて電気活性ポリマーフィルムを二軸又は一軸にプレストレッチすることを意図したストレッチ機の例を概略的に示すスナップショットである。
【００２８】
【図１５】図１５は、本発明のいくつかの実施形態に係る、例示的な多層電気活性ポリマーアクチュエータを概略的に示す。
【００２９】
【図１６】図１６Ａ〜図１６Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に係る、ＥＡＰフィルムをプレストレッチ状態で保持する機構の外部設計の例を概略的に示すスナップショットである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（詳細な説明）
ここで、本発明のいくつかの実施形態を参照し、その例を添付図に示す。実行可能な限り、同様の又は類似の参照番号は図面に使用されてもよく、同様の又は類似の機能を示してもよい。図面は、例示のみを目的として本発明の実施形態を示す。当業者であれば、本明細書に記載された本発明の原理から逸脱することなく、本明細書に例示された構造及び方法の代替の実施形態を使用してもよいことを以下の記載から容易に認識するであろう。本明細書で使用される「例えば(for example)」、「例えば(e.g.)」、「任意に(optionally)」という用語は、非限定的な例を導入するのに使用されることが意図されている。
【００３１】
本明細書で使用される「一実施形態では」という語句及び「いくつかの実施形態では」という語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているとは限らないが、同じ実施形態を指し得る。さらに、本明細書で使用される「別の実施形態では」及び「いくつかの他の実施形態では」という語句は、必ずしも異なる実施形態を指しているとは限らないが、異なる実施形態を指し得る。従って、以下に説明するように、本発明の様々な実施形態は、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、容易に組み合わせることができる。
【００３２】
さらに、本明細書で使用されるとき、用語「又は(or)」は、包括的な「又は(or)」の演算子であり、文脈上他に明確に指示されない限り、「及び／又は(and/or)」という用語に相当する。「に基づいて(based on)」という用語は排他的ではなく、文脈上他に明確に指示されない限り、記載されていない追加の要因に基づくことを可能にする。さらに、明細書全体にわたって、「１つの(a)」、「１つの(an)」及び「その(the)」の意味は複数の言及を含む。「〜に(in)」の意味は、「〜に(in)」及び「〜に(on)」を含む。
【００３３】
本明細書を通して、用語「電気活性ポリマー」、「電気活性ポリマー」又は「ＥＡＰ」は、二軸又は一軸にストレッチされるように適合された誘電体エラストマーフィルムを示すのに使用される。用語「ＥＡＰ」の使用は属(genus)の一般的な記述であり、いずれの特定の形状、構成材料及び／又は幾何形状に限定されるべきではなく、本発明の包含する少なくともいくつかの実施形態は、３Ｍ（商標）ＶＨＢ（商標）テープ４９１０，４９０５，４９５５，４９５９又は９４６０、Ｈｉ−Ｂｏｎｄ（商標）ＶＳＴ４０５０発泡アクリルテープ、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（商標）又はＮｕｓｉｌ（商標）のシリコンエラストマー、Ｗａｃｋｅｒ社によるＥｌａｓｔｏｓｉｌ又はＳｉｌｐｕｒａｎフィルム、又はその他の適切なシリコン又はアクリル誘電体エラストマーなどの、すべての適切な弾性材料を対象とする。
【００３４】
本明細書で使用されるとき、「導体(conductor)」は、１つ以上の方向の電流の流れを可能にする物体又は材料の種類を指す。
【００３５】
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーフィルムを固体、例えば人間の身体部分の周囲に巻き付けて固定することによって、電気活性ポリマーフィルムを一軸にプレストレッチされた状態／条件に保つための方法を提供する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、本発明の本方法は、ａ）プレストレッチされている電気活性ポリマーフィルムを形成するように、電気活性ポリマーフィルムを一軸又は二軸に機械的にプレストレッチする工程と、ｂ）半剛性導体を電気活性ポリマーフィルムの両面に取り付ける工程であって、半剛性導体が、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で固定するように構成される、取り付ける工程と、ｃ）活性領域の各端部に一対の機械的コネクタを結合する工程と、を少なくとも含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、取り付けは、印刷、エッチング、ブラッシング、水分散、接着、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの方法によって行われる。いくつかの実施形態では、本方法は、電気活性ポリマーをＸ回折り畳む工程であって、Ｘは２〜１００００である、折り畳む工程をさらに含む。いくつかの実施形態では、導体は、伸縮性導体、伸張パターンにおける剛性導体、伸張パターンにおける印刷導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【００３８】
いくつかの実施形態では、前記導体は、伸縮性導体、例えば、以下に限定されないが、カーボン又は銀ベースの導電性インク、ポリアニリン（ＰＡｎｉ）ベースの溶液、カーボンベースの溶液、カーボンブラック粉末、導電性ポリマー、導電性ゴム、導電性の銀又はカーボンのペースト、導電性エポキシ、導電性グリス、レーザカットされた又は成型された伸張パターンの剛性導電性シート、グラファイト粉末ベースの溶液、弾性ポリウレタンに埋め込まれた金及び又はカーボンのナノ粒子のネットワークによって作製された伸縮性導電性シート又はそれらの任意の組み合わせ、でもよい。いくつかの実施形態では、前記導体は、例えば以下に限定されないが、印刷、エッチング、ブラッシング、水又は有機溶媒又は非有機溶媒又は界面活性剤分散液又はその他の種類のスプレー又はエアロゾル、接着、及び／又はその他の同様の適切な取り付け方法、又はそれらの任意の組み合わせによってＥＡＰフィルムに取り付けられてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、本発明の独創的なＥＡＰフィルムは、圧縮装置又は力フィードバック装置として使用することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、伸縮性導体は、カーボンブラック粉末から作製される。いくつかの実施形態では、伸縮性導体は、導電性ポリマーから作製される。いくつかの実施形態では、伸縮性導体は、導電性ゴムから作製される。いくつかの実施形態では、伸張パターンは、ジグザグパターン及び伸張ダイヤモンドパターンのうちの１つである。
【００４１】
いくつかの実施形態では、本発明の本アクチュエータは、ａ）少なくとも１つの電気活性ポリマー層を有する少なくとも１つの活性領域と、ｂ）電気活性ポリマーのプレストレッチ後に、各導電層が電気活性ポリマー層の各表面側に伸張パターンで取り付けられるように、電気活性ポリマー層の表面に配置された少なくとも２つの導電層であって、それによって電気活性ポリマー層をプレストレッチ状態で維持する、少なくとも２つの導電層と、ｃ）活性領域のどちらかの端部にある一対の機械的コネクタであって、正のコネクタは少なくとも１つの活性領域の一端に動作可能に接続されており、負のコネクタは、少なくとも１つの活性領域の他端に動作可能に接続されている、一対の機械的コネクタと、を少なくとも含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、アクチュエータは、少なくとも１つの活性領域の歪みフィードバックを監視するための少なくとも１つのひずみ測定機構をさらに含み、それによってアクチュエータを変換器に変えること、すなわちアクチュエータを機械的に伸張させること、によって電荷を生成する。いくつかの実施形態では、歪みを測定することは、アクチュエータを伸張及び収縮させながら電荷を測定することに基づく。いくつかの実施形態では、例示的なアクチュエータは、少なくとも１つの活性領域の歪みフィードバックを監視するための少なくとも１つの歪み測定機構をさらに含み、それによってアクチュエータの電気容量の測定をアクチュエータの歪みの測定に変換することができる。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマー層は、製造中に機械的にプレストレッチされる。いくつかの実施形態では、伸張パターンはジグザグパターンである。いくつかの実施形態では、各導電層は伸縮性導体である。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマー層の厚さは１０μｍ〜５ｍｍである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーは折り畳まれている。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータは、相互に取り付けられた電気活性ポリマーフィルムの多層から構成される。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムの層を取り付ける方法は、接着又はその他の取り付け方法によってなる。いくつかの実施形態では、各導電層は、電気活性ポリマーに印刷又はエッチングされる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、本発明は、以下に限定されないが、電気活性ポリマーを、半剛性の又は伸縮性の導電層などの強化材料で両面コーティングすることによって、電気活性ポリマーをプレストレッチ状態／条件に保ち、以下に限定されないが、弾性ポリウレタン中に埋め込まれた金の又はカーボンのナノ粒子のネットワークなどの半剛性導体を、ジグザグパターン又はその他の適切な伸張方法を利用するための方法を提供する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーの１つ以上の部分においてプレストレッチ条件を維持する電気活性ポリマー、変換器及び／又はデバイスを提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の電気活性ポリマーは、プレストレッチ部分と、プレストレッチ部分においてプレストレッチ条件を維持するように構成された少なくとも１つの導体とを含む。いくつかの実施形態では、例示的な導体は、例えば、以下に限定されないが、導電性インク（例えば、銀及び／又はカーボンベースの導電性インク、例えばクリエイティブマテリアル社の１２５−１０銀ベース導電性インク（http://www.creativematerials.com/data-sheets/page-4/）又はクリエイティブマテリアル社１１２−４８カーボンベース導電性インク（http：//www.creativematerials。 com / data-sheets /）によって作製される半剛性剛体の形をとる。いくつかの実施形態では、例示的な導体は、例えば弾性ポリウレタンに埋め込まれた金の及び／又はカーボンのナノ粒子のネットワークから作り出される伸縮性電気導体(stretchable electrical conductor)などの伸縮性導体の形をとる。いくつかの実施形態では、例示的な導体は、電気活性ポリマーに取り付けられたカーボンブラック粉末層、例えば、以下に限定されないが、アクゾノーベル社によるＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ  ＥＣ−６００ＪＤ粉末、Ｃ−Ｎｅｒｇｙ  Ｓｕｐｅｒ  Ｃ  ６５又はＥｎｓｃａｏ  ２５０Ｐ、から作製される。いくつかの実施形態では、例示的な導体は、カーボンの又は銀のペースト、例えば、以下に限定されないが、ヘンケル社のＷＩＫ２０４８９−５６Ａ、から作製される。いくつかの実施形態では、例示的な導体は、カーボンの又は銀の導電性エポキシ、例えば、以下に限定されないが、Ｅｐｏ−Ｔｅｃｋ  Ｈ２０Ｅ、から作製される。いくつかの実施形態では、例示的な導体は、ポリアニリン（ＰＡｎｉ）ベースの溶液、カーボンベースの溶液、レーザカットされた又は成形された剛性導電シート、又はそれらの任意の組み合わせによって作製される。
【００４５】
「プレストレッチ」という用語及びその異形は、本明細書では、活性化前の一軸又は二軸平面方向における電気活性ポリマーフィルムの機械的ストレッチを記載するのに使用されている。いくつかの実施形態では、ＥＡＰをプレストレッチ状態／条件に維持することによって、本発明は、少なくとも以下を可能にする：
【００４６】
ｉ）電気絶縁破壊強度を高める、
【００４７】
ｉｉ）引き込み不安定性(pull-in instability)を最小化する又は排除する、及び／又は、
【００４８】
ｉｉｉ）ＥＡＰフィルムの厚さを減少させ、結果として、同じ静電圧を得るためにより低い電圧を必要とする。
【００４９】
いくつかの実施形態では、「プレストレッチ」という用語は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの１０％〜５０００％の任意の機械的ストレッチを指す。いくつかの実施形態では、「プレストレッチ」は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの１０％〜１００％の任意の機械的ストレッチを指す。いくつかの実施形態では、「プレストレッチ」という用語は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの５０％〜１００％の任意の機械的ストレッチを指す。いくつかの実施形態では、「プレストレッチ」という用語は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの５０％〜１０００％の任意の機械的ストレッチを指す。いくつかの実施形態において、「プレストレッチ」という用語は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの１００％〜５０００％の任意の機械的ストレッチを指す。いくつかの実施形態では、「プレストレッチ」という用語は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの１０００％〜５０００％の任意の機械的ストレッチを指す。いくつかの実施形態では、「プレストレッチ」という用語は、電気活性ポリマーフィルムの元のサイズの２５００％〜５０００％の任意の機械的ストレッチを指す。
【００５０】
いくつかの実施形態では、Ｘ軸とＹ軸のプレストレッチの間の、電気活性ポリマーフィルムの二軸プレストレッチにおける比は、各軸における電場によって生成される伸張量に影響を及ぼし得る。例えば、いくつかの実施形態では、３Ｍ  ＶＨＢ  ４９０５フィルムをＸ軸で２．５だけ、Ｙ軸で２だけプレストレッチすることにより、フィルムをＸ軸で２だけ、Ｙ軸で２．５だけストレッチするときよりも、フィルムのＹ軸の電気的活性化に起因して、より大きな伸張を生み出すだろう。いくつかの実施形態では、ある構成では、電気活性ポリマーアクチュエータの活性化方向を反転させることができる（例えば、３Ｍ  ＶＨＢ  ４９０５フィルムをＸ軸で２．５だけ、Ｙ軸で２だけプレストレッチし、フィルムのＸ軸が周方向になるように固体の周囲に巻き付けることにより、アクチュエータは電気的活性化に起因して半径方向に収縮するだろう。フィルムをＸ軸で２だけ、Ｙ軸で２．５だけプレストレッチし、フィルムのＸ軸が周方向であるように固体の周囲に巻き付けることにより、電気的不活性化に起因してアクチュエータは半径方向に収縮するだろう）。
【００５１】
いくつかの実施形態では、例示的な導体は、プレストレッチ部分をプレストレッチ条件に固定し、電気活性ポリマーが特定の方向にサイズ変化することを可能にする。いくつかの実施形態では、本明細書で検討される例示的な導体は、ＥＡＰをプレストレッチ状態で固定するのに十分な剛性を有する導体であり、ＥＡＰが伸張することを可能にする。いくつかの実施形態では、ＥＡＰのサイズ変化は、本発明のいくつかの実施形態に係る、例示的な導体をＥＡＰに取り付ける例示的な方法に起因し、例示的な導体自体の特性に起因するものではない。
【００５２】
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーの１つ以上の部分においてプレストレッチ状態／条件を維持する電気活性ポリマー、変換器及び／又はデバイスを提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の電気活性ポリマーは、プレストレッチされた部分において電気活性ポリマーをプレストレッチ状態／条件に維持するように構成される、少なくとも１つの導体に取り付けられた少なくとも１つのプレストレッチされた部分を含む。
【００５３】
いくつかの実施形態では、本発明によって利用される例示的な導体は、半剛性導体又は伸縮性導体であり得る。いくつかの実施形態では、本発明によって利用される例示的な導体は、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態／条件に固定することができ、電気活性ポリマーが特定の方向にサイズ変化することを可能にする。
【００５４】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持するために、電気活性ポリマーフィルムを２つ以上の円形フレームに固定する。いくつかの実施形態では、フレームは、それらの間にギャップを有して保持され、電気活性ポリマーフィルムがフレーム間で半径方向に湾曲することを可能にする。電気活性ポリマーフィルムの電気的活性化は、半径方向に収縮を生み出す。いくつかの実施形態では、円形フレームは、以下に限定されないが、コンベヤチェーン、自転車チェーン、ローラチェーン又は固体の周囲に巻き付けられるその他の種類のチェーンから作製され得る。いくつかの実施形態では、フィルムを円形フレームに取り付ける前の電気活性ポリマーフィルムの二軸プレストレッチにおける比は、電気的活性化の方向に影響を及ぼし得る（例えば、フィルムのＸ軸が周方向になるようにフィルムを円形フレームに取り付ける前に、３Ｍ  ＶＨＢ  ４９０５フィルムをＸ軸で２．５だけ、Ｙ軸で２だけプレストレッチすることにより、電気的活性化に起因してアクチュエータを半径方向に収縮させるだろう。フィルムのＸ軸が周方向であるようにフィルムを円形フレームに取り付ける前に、フィルムをＸ軸で２だけ、Ｙ軸で２．５だけプレストレッチすることにより、電気的不活性化に起因してアクチュエータを半径方向に収縮させるだろう）。
【００５５】
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持するための方法に関し、前記方法は以下の工程を少なくとも含む：
【００５６】
ｉ）フィルムを一軸又は二軸方向に機械的にストレッチすることによって電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチする工程と、
【００５７】
ｉｉ）例えば、以下に限定されないが、印刷、エッチング、ブラッシング、水分散、接着及び／又はその他の同様に適切な取り付け方法によって、電気活性ポリマーフィルムの少なくとも１つの表面に、少なくとも１つの導体を取り付ける工程と、
【００５８】
ｉｉｉ）電気活性ポリマーフィルムの一部をローラチェーンの外部プレートに取り付ける工程と、
【００５９】
ｉｖ）ローラチェーンを固体の周囲に巻き付ける工程。
【００６０】
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持するための方法に関し、前記方法は以下の工程を少なくとも含む：
【００６１】
ｉ）フィルムを一軸又は二軸方向に機械的にストレッチすることによって電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチする工程と、
【００６２】
ｉｉ）例えば、以下に限定されないが、印刷、エッチング、ブラッシング、水分散、接着及び／又はその他の同様に適切な取り付け方法によって、電気活性ポリマーフィルムの少なくとも１つの表面に、少なくとも１つの導体を取り付ける工程であって、
【００６３】
ｉｉｉ）少なくとも１つの導体が半剛性を有する（例えば、導体が電気活性ポリマーの伸張を可能にする）、取り付ける工程と、
【００６４】
ｉｖ）少なくとも１つの導体の導電率を、その元の導電率の少なくとも０．１％のレベルに維持する工程であって、少なくとも１つの導体が５％を超えてストレッチされる、維持する工程と、
【００６５】
ｖ）電気活性ポリマーフィルムを機械的にプレストレッチ状態で固定する工程。
【００６６】
いくつかの実施形態では、本発明の例示的な方法は、例えば強度を改善するために（例えば、十分に強い力の用途に基づいて活性化を可能にする）及び／又は耐久性を改善するために（例えば、物理的損傷（例えば、引き裂き）を最小限に抑える）、１〜１００００層の電気活性ポリマーフィルムを使用する工程をさらに含む。
【００６７】
いくつかの実施形態では、本発明の例示的な方法は、アクチュエータの強度及び／又は耐久性を改善するために、１〜１０００層の電気活性ポリマーフィルムを使用する工程をさらに含む。いくつかの実施形態では、本発明の例示的な方法は、アクチュエータの強度及び／又は耐久性を改善するために、１〜１００層の電気活性ポリマーフィルムを使用する工程をさらに含む。
【００６８】
いくつかの実施形態では、本発明の電気活性ポリマーフィルムの多層構造は、例えば、以下に限定されないが、単一のフィルムを折り畳むこと、複数のフィルムを互いに取り付けること、及び／又はそれらの任意の組み合わせによって作製される。
【００６９】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な半剛性導体は、伸縮性導体、伸張パターンの剛性導体、伸張パターンの印刷導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【００７０】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸縮性導体は、弾性ポリウレタンに埋め込まれた金の及び／又はカーボンのナノ粒子のネットワーク、又はその他の適切な伸縮性導体から作り出すことができる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸縮性導体は、電気活性ポリマー又はその他の適切な伸縮性導体に接着されたカーボンブラック粉末の層によって作り出すことができる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸縮性導体は、導電性ポリマー又はその他の適切な伸縮性導体によって作り出すことができる。
【００７３】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸縮性導体は、導電性ゴム又はその他の適切な伸縮性導体によって作り出すことができる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸縮性導体は、カーボンの又は銀のペースト又はその他の適切な伸縮性導体を適用することによって作り出すことができる。
【００７５】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸縮性導体は、カーボンの又は銀のエポキシ又はその他の適切な伸縮性導体を適用することによって作り出すことができる。
【００７６】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な剛性導体は、固体導体、例えば、以下に限定されないが、銅又はステンレス鋼シート箔、をレーザカット、成型及び／又はエッチングすることによって作り出すことができる。いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な印刷導体は、銀及び／又は炭素に基づく導電性インクを利用して作製され得る。
【００７７】
いくつかの実施形態では、本発明に従って利用される例示的な伸張パターンは、ジグザグパターン、伸張ダイヤモンドパターン、又はその他の適切な伸張パターンのうちの１つを指す。
【００７８】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーへの例示的な導体の取り付けは、印刷、エッチング、ブラッシング、水又は有機溶媒及び界面活性剤分散、接着、イオン付着及び／又はその他の適切な取り付け方法によってなされる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、例示的なアクチュエータは、電気活性ポリマーフィルムに取り付けられた導電層に電荷を加えて、導電層間に電場を生成することによって、活性化することができる。電場は、導電層を互いに引き合う力を生成し、したがって、ポリマーフィルムに圧力をかけ、それは一軸又は二軸方向に伸張する。いくつかの実施形態では、活性化により、例示的なアクチュエータは、その元のサイズから一軸又は二軸方向に３％〜１００％伸張する。いくつかの実施形態では、活性化により、例示的なアクチュエータは、その元のサイズから一軸又は二軸方向に３％〜５００％伸張する。いくつかの実施形態では、活性化により、例示的なアクチュエータは、その元のサイズから一軸又は二軸方向に３％〜１０００％伸張する。いくつかの実施形態では、活性化により、例示的なアクチュエータは、その元のサイズから一軸又は二軸方向に５０％〜１０００％伸張する。いくつかの実施形態では、活性化により、例示的なアクチュエータは、その元のサイズから一軸又は二軸方向に１００％〜１０００％伸張する。いくつかの実施形態では、活性化により、例示的なアクチュエータは、その元のサイズから一軸又は二軸方向に５００％〜１０００％伸張する。
【００８０】
いくつかの実施形態では、伸張及び伸張方向に影響を及ぼす変数には、限定されないが、以下が含まれる：
【００８１】
ｉ）プレストレッチの量及び／又は方向と、
【００８２】
ｉｉ）加えられた電荷（例えば、１Ｖ〜２００００Ｖ、１００Ｖ〜２００００Ｖ、１０００Ｖ〜２００００Ｖ、１Ｖ〜１０００Ｖ、１０Ｖ〜１００００Ｖ、１００００Ｖ〜２００００Ｖ）と、
【００８３】
ｉｉｉ）固定／取り付けの方法及び／又は種類と、
【００８４】
ｉｖ）それらの任意の組合せ。
【００８５】
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、以下の構成要素を少なくとも含む、少なくとも１つのアクチュエータを利用する：
【００８６】
Ａ．少なくとも１つの電気活性ポリマー層を有する少なくとも１つの活性領域と、
【００８７】
Ｂ．少なくとも１つの電気活性ポリマー層の表面に配置された少なくとも２つの導電層であって、各導電層は、少なくとも１つの電気活性ポリマー層のプレストレッチ後に、少なくとも１つの電気活性ポリマー層の各表面側に伸張パターンで取り付けられ、それによって、少なくとも１つの電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で維持する、少なくとも２つの導電層と、
【００８８】
Ｃ．少なくとも１つの活性領域のどちらかの端部にある一対の機械的コネクタであって、正のコネクタは少なくとも１つの活性領域の一端に動作可能に接続され、負のコネクタは少なくとも１つの活性領域の他端に動作可能に接続される、機械的コネクタ。
【００８９】
いくつかの実施形態では、本発明に係る例示的なアクチュエータは、歪み監視用に構成された少なくとも１つの構成要素をさらに含み、それによって、例示的なアクチュエータが変換器として機能する、すなわち、アクチュエータの機械的な伸張によって電荷を生成する。いくつかの実施形態では、生成される電荷の量は、以下に限定されないが、アクチュエータに加えられる応力の量に少なくとも依存し、従ってストレッチセンサ、フォースセンサ及び／又はベンドセンサとして使用され得る。
【００９０】
いくつかの実施形態では、本発明に係る例示的なアクチュエータは、歪み監視用に構成された少なくとも１つの構成要素をさらに含み、それによってアクチュエータの電気容量の測定は、アクチュエータの歪みの測定に変換され得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータの電気容量の変化量は、以下に限定されないが、アクチュエータに加えられる応力の量に少なくとも依存し、従ってストレッチセンサ、フォースセンサ及び／又はベンドセンサとして使用され得る。
【００９１】
いくつかの実施形態では、例示的なアクチュエータは、少なくとも１つの活性領域の歪みフィードバックの監視用に少なくとも１つの歪み測定機構を含み、それによって変換器として機能する。
【００９２】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムを、
【００９３】
１）製造中、及び／又は、
【００９４】
２）半剛性の又は伸縮性の導体の取り付け前後に、プレストレッチすることができる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムを一軸又は二軸方向にストレッチさせる任意の適切な物理的機構を利用することにより、プレストレッチ条件に至る。
【００９６】
いくつかの実施形態では、例示的な伸張パターンは、以下に限定されないが、対応する電気活性ポリマー層の表面に各導電層を取り付けるように利用されるジグザグパターン（図２及び図３参照）である。いくつかの実施形態では、例示的な伸張パターンは、以下に限定されないが、その他の伸張パターン（例えば、図４に示す伸張ダイヤモンドパターン）である。いくつかの実施形態では、各導電層が電気活性ポリマー層の表面に取り付けられる伸張機構は、伸縮性導体（例えば、弾性ポリウレタンに埋め込まれた金の及び／又はカーボンのナノ粒子のネットワークから作り出された伸縮性導体、その他の適切な伸縮性導体）によって適用される。
【００９７】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルム層は、１０μｍ〜５ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルム層は、１００μｍ〜５ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルム層は、１０００μｍ〜５ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルム層は、１０μｍ〜１ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルム層は、１００μｍ〜１ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルム層は、５００μｍ〜１ｍｍの厚さである。
【００９８】
いくつかの実施形態では、各導電層は、例えば、以下に限定されないが、印刷（例えば、導電性インクを利用する）、エッチング（例えば、電解質の溶液を使用する）、ブラッシング（例えば、カーボングラファイト粉末をシリコンオイルと共に使用する）、水又は有機溶剤及び界面活性剤分散液（例えば、ＰＡｎｉ又はカーボンブラックベースの溶液を使用する）、接着（例えば、ジグザグなどの伸張パターンにレーザカット又は成型された、剛性導電性シートを接着すること）、及びその他の適切な適用可能な方法の少なくとも１つによって電気活性ポリマー層に取り付けられる。
【００９９】
例えば、有機カーボンブラックベースの溶媒は、酢酸エチルとアセトンとの混合物中に分散されたカーボンブラックを含むことができ、必要に応じて１種以上の界面活性剤を含むことができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、プレストレッチされる電気活性ポリマーは、電気エネルギーと機械エネルギーとの間の変換を改良させる。いくつかの実施形態では、プレストレッチ状態／条件は、電気活性ポリマーの作動を以下の少なくとも１つに起因して安定化させる：
【０１０１】
ｉ）電気歪みを発生させることによって引き込み不安定性を最小限にすること、又は取り除くことと、（引き込み不安定性は、電圧が電気活性ポリマーフィルムに印加されるとき、フィルムを薄くさせる状態、例えば電圧がより高い電場を生成する状態、を識別し、それは絶縁破壊まで正のフィードバックとして電気活性ポリマーフィルムに圧力をかけ、それは「電気活性誘電体アクチュエータの引き込みおよびしわの不安定性」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４３（２０１０）３２５５０１、及びＬｉらによる「誘電体エラストマー作動の安定化に関する機械的プレストレッチの効果」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４（２０１１）１５５３０１、に記載の計算に基づいており、この特定の開示は、参照により本明細書に組み込まれる；
【０１０２】
ｉｉ）破壊強度を改善することと、
【０１０３】
ｉｉｉ）フィルムの厚さを減少させ、その結果、活性化に必要な電圧を低下させること。（例えば、活性化された３Ｍ  ＶＨＢ  ４９１０フィルムに必要な電圧は、１ｍｍ当たり５０ＫＶである。フィルムを二軸方向に１０だけストレッチすることにより、フィルムの厚さを０．１ｍｍに減少させ、活性化電圧を５ＫＶに低下させる。）例えば、いくつかの実施形態では、アクリルコポリマーエラストマー（例えば、３Ｍコーポレーション製のＶＨＢ  ４９１０またはＶＨＢ  ４９０５）は、プレストレッチされるとき、直線状ストレッチの面積で３％〜１０００％の安定した比較的高い、可逆的な、電気機械的ストレッチを生み出す。
【０１０４】
図面において：
【０１０５】
図１は、本発明のいくつかの実施形態に係る、電気活性ポリマーをプレストレッチ状態／条件に維持するための例示的手順を概略的に示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、この手順は、少なくとも以下の工程を含むことができる：
【０１０６】
ｉ）電気活性ポリマーフィルムを機械的に二軸でプレストレッチする工程（工程１）と、
【０１０７】
ｉｉ）限定されないが、以下の方法：印刷（例えば、導電性インク）、エッチング（例えば、電解質の溶液を使用することによる）、ブラッシング（例えば、カーボングラファイト粉末をシリコンオイルと共に使用すること）、水分散液（例えば、ＰＡｎｉベースの溶液を使用する）、接着（例えば、ジグザグ又は伸張ダイヤモンドパターンなどの伸張パターンにレーザカット又は成型された剛性導体シートを接着すること）又はその他の適切な取り付け方法、のうち１つにより、電気活性ポリマーに半剛性導体を取り付ける工程（工程２）と、
【０１０８】
ｉｉｉ）電気活性ポリマーの活性領域のどちらかの端部に一対の機械的コネクタを結合する工程（工程３）と、
【０１０９】
ｉｖ）任意で、アクチュエータ（すなわち、取り付けられた導体を有する電気活性ポリマー）の能力を向上させるために電気活性ポリマーを折り畳む工程（工程４）。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーを両側から半剛性導体層でコーティングし、導体をジグザグパターン（又はその他の適切な伸張パターン）に配置することによって、本発明の方法は、電気活性ポリマーが直線状に伸張することを可能にし、プレストレッチ状態を維持する。
【０１１１】
図２は、本発明のいくつかの実施形態に従って使用され得る例示的な電気活性ポリマーを示す。図２に示すように、電気活性ポリマーは線形アクチュエータとして使用され得る。図２において、数字１０で通常表示される電気活性ポリマーは、その表面の両側に印刷された半剛性導体層１１を少なくとも含む。いくつかの実施形態では、半剛性導体層１１は、半剛性導体１１の配置形態が電気活性ポリマーをプレストレッチ状態で保ち、それが直線方向に伸張することを可能にするように、ジグザグ形態で印刷又はエッチングされる。図３は、伸張状態の例示的な電気活性ポリマー１０を概略的に示す。
【０１１２】
半剛性導体１１の維持／強化／伸張パターンは、ジグザグ形状に関して示されているが、伸張ダイヤモンドパターンなどの他の形状の維持パターンも使用することができる。図４は、本発明のいくつかの実施形態に係る、格子造り形態の例を概略的に示す。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、少なくともいくつかの図面に示すように、例示的な導体を有する例示的な電気活性ポリマーの配置は、折り畳み可能な、平らで、フレキシブルな線形アクチュエータをもたらす。
【０１１４】
図５Ａは、本発明のいくつかの実施形態に係る、アクチュエータの能力を向上させるために折り畳まれた例示的なプレストレッチされている電気活性ポリマー１０を示す斜視図である。図５Ａは、交互の折り畳みパターンで折り畳まれる例示的な電気活性ポリマー１０を示す。図５Ｂは、電気活性ポリマー１０の活性領域の各端部に一対の機械的コネクタ（１２及び１３）を有する、例示的な折り畳まれた電気活性ポリマー１０の直線状の伸張を示す斜視図である。
【０１１５】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、電圧の印加前（図６Ａ）及び印加後（図６Ｂ）の例示的な電気活性ポリマー変換器６０の上面斜視図を概略的に示す。いくつかの実施形態では、変換器（６０）は、２つの柔軟電極(compliant electrodes)６２の間の静電力によって活性化される、導電性コーティングを有する例示的なＥＡＰ６１を含み、それは電圧が印加されるとき、電場に起因してポリマーの厚さを圧縮させ面積を伸張させることにより（伸張は図６Ｂの黒い矢印によって示される）、それらの電気容量を変化させる、基本的にコンデンサである。
【０１１６】
図７Ａ〜図７Ｃは、透明な電気活性ポリマーフィルムを二軸又は一軸にプレストレッチすることを意図したストレッチ装置の例を示す。ＥＡＰフィルムは、８つのコネクタによってストレッチ装置に固定され、それは所望の方向（例えば、二軸）にフィルムを伸張させる。ストレッチ装置は、電気活性ポリマーをプレストレッチ状態／条件に維持するための例示的な手順において、電気活性ポリマーフィルムを機械的に二軸にプレストレッチするために、図１の工程１で使用され得る。図７Ａは、二軸ストレッチされたＥＡＰフィルムを示しており、フィルムが図７Ｃのその元のサイズの５００％という、その所望のプレストレッチ状態に達するまで、図７Ｂ及び７Ｃに示すように、さらにストレッチされる。
【０１１７】
半剛性導体という用語は、伸張パターンの伸縮性導体又は剛性導体を記載するのに使用されており、一旦ＥＡＰに取り付けられると、ＥＡＰをプレストレッチ状態で保つのに十分な剛性を有し、一方でＥＡＰが伸張するのを可能にする。例えば、１×１ｃｍ２の３Ｍ  ４９０５  ＶＨＢテープ上で、フィルムの元のサイズの５倍に、二軸に等しくストレッチされた。すなわち、１×１ｃｍ２のフィルムは、長さ（Ｘ軸）及び幅（Ｙ軸）においてフィルムの元のサイズの√５倍までストレッチされた。導体は、１×１ｃｍ２の表面上で、Ｘ軸及びＹ軸の少なくとも５００Ｎの機械的圧縮力に起因して、１０％を超えて圧縮しないだろう。一方、導体は、ＥＡＰフィルムが一軸又は両軸で少なくとも７％機械的に伸張することを可能にし、７％の伸張につき、その導電率の少なくとも５％を維持する。
【０１１８】
導体が耐えることができるであろう正確な圧縮力、及び導体が導電率を維持しながら行うことができる伸張は、導体が構成されている材料、導体の形状、サイズ及びパターン、及び導体をＥＡＰに取り付ける方法、によって決定される。
【０１１９】
［電気活性ポリマーフィルムを、固体の周囲にそれを巻き付けることによって、プレストレッチ状態で維持するための例示的な方法及び機構］
【０１２０】
図８は、本発明のいくつかの実施形態に係る、電気活性ポリマーをプレストレッチ状態／条件に維持するための例示的手順を概略的に示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、この手順は、少なくとも以下の工程を含むことができる：
【０１２１】
電気活性ポリマーフィルムを機械的に二軸にプレストレッチする工程（工程７１）と、
【０１２２】
少なくとも１つの半剛性の又は伸縮性の導体を、プレストレッチされている電気活性ポリマーに、限定されないが、以下の方法：印刷（例えば、導電性インク）、エッチング（例えば、電解質の溶液を使用することによる）、ブラッシング（例えば、カーボングラファイト粉末をシリコンオイルと共に使用する）、水分散（例えば、ＰＡｎｉベースの溶液を使用する）、接着（例えば、ジグザグ又は伸張ダイヤモンドパターンなどの伸張パターンにレーザカット又は成型された、剛性導電シートを接着する）、又はその他の適切な取り付け方法、のうち１つで取り付ける工程（工程７２）と、
【０１２３】
電気活性ポリマーの活性領域のどちらかの端部に一対の機械的コネクタを結合する工程（工程７３）と、
【０１２４】
アクチュエータ（すなわち、取り付けられた導体を有する電気活性ポリマー）の能力を向上させるために、電気活性ポリマーフィルムを折り畳む工程（工程７４）と、
【０１２５】
電気活性ポリマーフィルムを固体の周囲に巻き付け、その状態に固定／維持（例えば、固定、取り付け）して、フィルムをプレストレッチ状態で保つ工程（工程７５）。
【０１２６】
図１０は、ＥＡＰフィルムを一軸にプレストレッチされた状態に固定し、他方の軸でフィルムが伸張するのを可能にする固体機構の例を概略的に示す。いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムは、固体機構、例えば、以下に限定されないが、ＥＡＰフィルムが他方の軸で伸張するのを可能にし、固体の周囲に巻き付けられ得る、ＥＡＰフィルムに取り付けられた平行な固体プラスチックストラップ（例えば、図１０のものなど）、によって一軸にプレストレッチされた状態に固定され得る。いくつかの実施形態では、固体機構の取り付けは、例えば、以下に限定されないが、接着及び／又はその他の同様の取り付け方法によってなされ得る。図１０は、平行な固体プラスチックストラップ（９０）をＥＡＰフィルム（９１）に取り付けることにより、フィルムの一軸上の（プラスチックストラップの方向の）プレストレッチを維持するが、ＥＡＰフィルムが他方の軸で伸張することも可能にする例を示す。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｍｍ〜８０ｃｍの幅でもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｍｍ〜２０ｃｍの幅でもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｃｍ〜８０ｃｍの幅でもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｃｍ〜２０ｃｍの幅でもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｃｍ〜６０ｃｍの幅でもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｍｍ〜５０ｃｍの距離を離して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｃｍ〜５０ｃｍの距離を離して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｃｍ〜３０ｃｍの距離を離して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、１ｃｍ〜２０ｃｍの距離を離して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、固体プラスチックストラップは、互いに平行又は１８０°〜９０°の任意の角度に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プラスチックストラップは、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ナイロン、ゴム又はその他の同様の種類のプラスチックから作製され得る。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、プラスチックストラップは、プレストレッチされたフィルムを一軸に固定するのに使用され、また、プラスチックストラップを最小距離に保つホルダーを取り付けることによってフィルムが他方の軸で収縮するのを防止することにも使用されてもよく、一方でそれらが伸張するのを可能にする。いくつかの実施形態では、ホルダーは、プラスチックストラップ（図１３Ａ−１３Ｂのものなど）の間の空間に、剛性カバーを有する弾性ワイヤを使用することによって作製され得る。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーフィルムの正確なプレストレッチは、視覚的指標、例えば、（図９Ａ〜図９Ｃのものなどの）固体ストラップを有する凹凸パターン又は所定のガイドライン又はその他の種類の視覚的指標、によって決定され得る。
【０１２９】
図９Ａ−９Ｃは、正確なストレッチ量でＥＡＰフィルムを巻き付けるための視覚的指標として使用され得る凹凸パターンを概略的に示す。図９Ａは、ストラップの長さがＥＡＰフィルムの長さよりも長いときに、複数の接合上のストラップ（８０）（例えば、ポリプロピレン、フラットナイロン、ポリエステル、シートベルトストラップ又はその他のストラップ）に取り付けられたＥＡＰフィルム（８１）が、ストラップに凹凸パターンを生じさせることを示す。図９Ｂは、ＥＡＰフィルム（８１）を直線状にストレッチすることができ、一方でストラップ（８０）が緩んだままであることを示す。図９Ｃは、ストラップがストラップの堅さに起因してＥＡＰフィルムの直線状のストレッチを制限し、その結果ＥＡＰフィルムの引き裂きを防止し、ＥＡＰフィルムが正確にプレストレッチされたときの視覚的指標を与えることを示し、それは、ストラップとＥＡＰフィルムが同じ長さであるときに起こる。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、本発明は、電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチ状態で維持する方法であって、以下の工程を少なくとも含む方法を対象とする：
【０１３１】
フィルムを一軸又は二軸方向に機械的にストレッチすることによって電気活性ポリマーフィルムをプレストレッチする工程と、
【０１３２】
ＥＡＰフィルムが他方の軸で伸張することを可能にするストラップを、例えば以下に限定されないが、接着及び／又はその他の同様の取り付け方法によって取り付けることによって、ＥＡＰフィルムを一軸にプレストレッチされた状態に固定する工程と、
【０１３３】
例えば、以下に限定されないが、印刷、エッチング、ブラッシング、水分散、接着及び／又はその他の同様に適切な取り付け方法によって、少なくとも１つの導体を電気活性ポリマーフィルムの少なくとも１つの表面に取り付ける工程であって、
【０１３４】
前記導体の少なくとも１つは、導電率を少なくとも５％のレベルで維持し、一方で５％以上ストレッチされる能力を特徴とする、取り付ける工程と、
【０１３５】
電気活性ポリマーフィルムを固体、例えば、以下に限定されないが、人体部分の周囲に巻きつけて固定する工程であって、
【０１３６】
固定は、ベルクロ（Velcro）、クリップオンボタン、ボタン、ジッパー又はその他の同様の固定方法によってなされ得る、巻き付けて固定する工程。
【０１３７】
［本発明に従って作製される電気活性ポリマーベースの圧縮バンドの例示的な実施形態］
【０１３８】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータは、身体部分、例えば、以下に限定されないが、脚、ふくらはぎ、足、脚、手又は腕、に配置されるバンドを含むアクティブ圧縮バンドの構築に使用されてもよく、例えば、身体部分の周囲に巻き付けられる、例えば１〜２０本の弾性ストラップ（別の同様に適切な取り付け機構でもよい）を使用することによって、バンドが身体部分に固定され、ベルクロ、クリップオンボタン、ボタン、ジッパー、裁縫又はその他の同様の固定装置及び方法によってバンドに結合される。いくつかの実施形態では、弾性ストラップは、身体部分の周囲に巻き付けられるときにストレッチされる。いくつかの実施形態では、バンド及び弾性ストラップは、ＥＡＰアクチュエータに装着される。いくつかの実施形態では、弾性ストラップをストレッチすることによって、ＥＡＰアクチュエータはプレストレッチされ、その後、プレストレッチ状態で固定される。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、バンドは、ＥＡＰアクチュエータの活性化を起動及び制御する制御ボックスに接続される。いくつかの実施形態では、制御ボックスは、バッテリ出力電圧をＥＡＰに必要な電圧に変換し、各アクチュエータに、電圧を所定の順序の従って、個別に又は同時に印加することによって、ＥＡＰアクチュエータを活性化及び非活性化する、バッテリ及び電気回路を少なくとも含む。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、制御ボックスは、ＥＡＰアクチュエータによって印加される圧力を測定するように構成され、及び／又は結果として所要圧力に達するためにＥＡＰアクチュエータに印加される電圧を調整するように構成されるフィードバック機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、圧力の測定は、圧力センサによってなされ得る。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、制御ボックスは、ＥＡＰアクチュエータの活性化タイミングを適切に同期させるために、心拍数及び／又は血流を監視するように構成されたフィードバック機構を含むことができる。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰに印加される電荷は１０〜２００００ボルトである。いくつかの実施形態では、ＥＡＰに印加される電荷は１００〜２００００ボルトである。いくつかの実施形態では、ＥＡＰに印加される電荷は、１０００〜２００００ボルトである。いくつかの実施形態では、ＥＡＰに印加される電荷は１０〜１０００ボルトである。いくつかの実施形態では、ＥＡＰに印加される電荷は１０〜１００００ボルトである。いくつかの実施形態では、ＥＡＰに印加される電荷は１００００〜２００００ボルトである。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、バンドは、１〜１５本のストラップを使用することによって身体部分に固定される。いくつかの実施形態では、バンドは、１〜１０本のストラップを使用することによって身体部分に固定される。いくつかの実施形態では、バンドは、１〜５本のストラップを使用することによって身体部分に固定される。いくつかの実施形態では、バンドは、５〜２０本のストラップを使用することによって身体部分に固定される。いくつかの実施形態では、バンドは、１０〜２０本のストラップを使用することによって身体部分に固定される。いくつかの実施形態では、バンドは、１５〜２０本のストラップを使用することによって身体部分に固定される。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、ストラップの所要のストレッチは、視覚的指標、例えば、固体ストラップを有する凹凸パターン又は所定のガイドライン又はその他の種類の視覚的指標によって決定され得る。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータを活性化させることにより、身体部分に１０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力が与えられる。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータの活性化は、静的圧縮、逐次圧縮、部分圧縮（又はセグメント圧縮:segmental compression）、断続圧縮、又はその他の種類の圧縮を適用するようになされ得る。いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、様々な血管又はリンパの病気、例えば以下に限定されないが、ＤＶＴ（深部静脈血栓症）、リンパ浮腫、静脈瘤、クモ静脈、ＣＶＩ（慢性静脈不全）、潰瘍、表在静脈血栓症又は静脈炎及び糖尿病性創傷、の防止及び／又は治療用に使用され得る。いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、例えば、以下に限定されないが、瘢痕組織、腫脹、筋肉痛、片頭痛、火傷、蜂巣炎、慢性浮腫、湿疹、感染創及び表皮水疱症、の防止及び又は治療及び／又は軽減に使用され得る。いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドを使用して、整形外科手術の回復時間、腫れ、感染及びスポーツ傷害を軽減することができる。いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドを使用して、運動性及び理学療法のリハビリに役立てることができる。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、ＥＡＰアクチュエータによって印加される圧力を測定するフィードバック機構を含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィードバック機構は、圧力センサによって作製され得る。いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、心拍数モニタ又は血流モニタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記モニタを使用して、ＥＡＰアクチュエータの活性化タイミングを同期させる。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、制御ユニットによって制御される。いくつかの実施形態では、制御ユニットは電池式でもよい。いくつかの実施形態では、前記制御ユニットからの制御信号は電圧である。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、印加された圧力及びＥＡＰアクチュエータのタイミングを制御する。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、脚に装着されるストッキング又はレギンスとして形成され得る。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、弾性ストラップを巻き付けることにより、ＥＡＰストラップは２０％〜１０００％ストレッチするだろう。いくつかの実施形態では、弾性ストラップを巻き付けることにより、ＥＡＰストラップは２０％〜５００％ストレッチするだろう。いくつかの実施形態では、弾性ストラップを巻き付けることにより、ＥＡＰストラップは５０％〜１０００％ストレッチするだろう。いくつかの実施形態では、弾性ストラップを巻き付けることにより、ＥＡＰストラップは１００％〜１０００％ストレッチするだろう。いくつかの実施形態では、弾性ストラップを巻き付けることにより、ＥＡＰストラップは１００％〜５００％ストレッチするだろう。いくつかの実施形態では、弾性ストラップを巻き付けることにより、ＥＡＰストラップは５０％〜８００％ストレッチするだろう。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、脚に装着されるストッキングとして形成され得る。いくつかの実施形態では、アクティブ圧縮バンドは、様々な身体部分、例えば、脚、ふくらはぎ、腰、手、腕、肩、足又はその他の身体部分、に使用するように形成され得る。
【０１５２】
「ＥＡＰアクチュエータを活性化させる」という用語は、ＥＡＰアクチュエータからの電荷を少なくとも８％放電させ、ＥＡＰアクチュエータを少なくとも１％収縮させるプロセスを記載するのに使用される。収縮の正確な量は、プレストレッチ量、使用される導体の種類、前記導体の取り付け方法、ＥＡＰアクチュエータに含まれるＥＡＰフィルムの層数及び放出される電荷量によって、決定されるだろう。
【０１５３】
「アクティブ圧縮バンド」という用語は、身体部分に異なる圧縮を適用する装置を指す。圧力は、バンドのアクチュエータが活性化されるときにより高く（例えば、１０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨＧであるが、これに限定されない）、バンドのアクチュエータが非活性化であるとき／機能していないときにより低くなる（例えば、０ｍｍＨｇ〜８０ｍｍＨｇであるが、これに限定されない）。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータが機能していない間に、アクティブ圧縮バンドは０ｍｍＨｇ〜８０ｍｍＨｇの圧力を印加する。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータが機能していない間に、アクティブ圧縮バンドは５ｍｍＨｇ〜８０ｍｍＨｇの圧力を印加する。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータが機能していない間に、アクティブ圧縮バンドは０ｍｍＨｇ〜３０ｍｍＨｇの圧力を印加する。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータが機能していない間に、アクティブ圧縮バンドは５ｍｍＨｇ〜４０ｍｍＨｇの圧力を印加する。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータを活性化させることにより、身体部分に１０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力を与える。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータを活性化させることにより、身体部分に１０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力を与える。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータを活性化させることにより、身体部分に２０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力を与える。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータを活性化させることにより、身体部分に２０ｍｍＨｇ〜１００ｍｍＨｇの圧力を与える。いくつかの実施形態では、ＥＡＰアクチュエータを活性化させることにより、身体部分に３０ｍｍＨｇ〜１３０ｍｍＨｇの圧力を与える。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、電気信号に従って、ある期間静脈及び動脈循環を四肢へ制御するのに使用される、電気止血帯を作り出すことができる。
【０１５７】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、血圧を測定するのに使用される血圧モニタ用の血圧バンドを作り出すことができる。
【０１５８】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、ユーザに力、振動又は動きを加えることによって触覚を再現する触覚フィードバックデバイスを作り出すことができる。
【０１５９】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、ロボットプロテーゼを作り出し、力及び運動を生み出す際の筋肉の動作を模倣することができる。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、産業機械、コンピュータ、バルブ又は直線運動を必要とするその他の用途などの様々な用途のために、直線状に運動を生み出す汎用線形アクチュエータを作り出すことができる。
【０１６１】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、産業機械、ポンプ、バルブ又は半径方向の運動を必要とするその他の用途などの様々な用途のために、半径方向の運動を生み出す汎用円形アクチュエータを作り出すことができる。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、自己安定化又は自己平坦化プラットフォーム、ロボット、機械、整形外科靴、又はその他の種類のデバイスを作り出すことができる。
【０１６３】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータは、電源付きの脚又は腕取り付け具を使用して、対麻痺、四肢麻痺、又はその他の種類の手足の麻痺、部分的な麻痺又は衰弱に対する腕又は脚の動き又はリハビリテーションを可能にする、移動補助又はバイオニック歩行補助装置を作り出すのに使用され得る。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、衝撃インパルスを吸収し、減衰させるように設計された衝撃吸収装置を作り出すことができる。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、電気活性ポリマーアクチュエータを使用して、流体（液体又は気体）又は時にはスラリーを機械的作用によって移動させるポンプを作り出すことができる。
【０１６６】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、脚用のアクティブ圧縮バンドの外部設計の例を概略的に示す。図１１Ａは、脚のアクティブ圧縮バンドの正面図を示す。３つの弾性ストラップ（１０１）が脚の周囲に巻き付けられ、ストレッチされ、ベルクロによってバンド（１０３）に固定される。アクティブ圧縮バンドは、制御ボックス（１０２）によって制御される。追加のストラップ（１０４）は、アクティブ圧縮バンドを脚に装着するための正しい位置を示すのに使用される。図１１Ｂは、脚のアクティブ圧縮バンドの背面図を示す。図１１Ｃは、アクティブ圧縮バンドの側面図を示し、未着用のベルクロコネクタ（１０５）を示している。
【０１６７】
図１２Ａ〜１２Ｂは、ＥＡＰアクチュエータから構築された脚用の圧縮バンドを活性化させる内部機構の例を概略的に示す。図１２Ａは、脚のアクティブ圧縮バンドの内部構造の正面図を示す。３つの弾性ストラップ（１１１）は、脚の周囲に巻き付けられ、ストレッチされ、ＥＡＰアクチュエータ（１１６）をプレストレッチし、それを脚の周囲に固定する。アクティブ圧縮バンドは、制御ボックス（１１２）によって制御される。追加のストラップ（１１４）は、脚にアクティブ圧縮バンドを装着するための正しい位置を示すのに使用される。図１２Ｃは、脚なしで使用されているアクティブ圧縮バンドの内部構造の側面図を示し、ＥＡＰアクチュエータ（１１６）が脚の周囲に完全に巻き付けられ、活性化時に完全な周辺圧縮を与えることを示す。
【０１６８】
図１３Ａ〜図１３Ｂはプラスチックホルダーの穴（１２０及び１３０）に通された弾性ワイヤー（１２１）を使用して、ＥＡＰフィルムを一軸にプレストレッチされた状態に固定するための固体機構への追加の例を概略的に示す。ワイヤは、ホルダー間の空間に剛性カバー（１３１）を有し、それによってフィルムが他方の軸で収縮するのを防止し、それが伸張するのを可能にする。
【０１６９】
図１４Ａ〜図１４Ｄは、電気活性ポリマーフィルムを二軸又は一軸方向にプレストレッチすることを意図したストレッチ機の例を示す。ＥＡＰフィルムテープのロールがバー（１５１）に保持される。２つの転動バー（１５２）がロールからＥＡＰフィルムを引っ張り、それをその保護ライナーから分離する。フィルムはその後移動レール（１５３）に取り付けられる。２つの転動バー（１５２）と移動レール（１５３）との間の速度差は、移動レールの軸線内でＥＡＰフィルムをストレッチする。それがその最終的な幅（１５５）に達するまで、移動レールはその後広がる（１５４）。レールの広がりは、ＥＡＰフィルムを移動レールの軸と垂直にストレッチさせる。
【０１７０】
図１５は、多層アクチュエータの一例を概略的に示す。ＥＡＰフィルム（１６３）は、各面（１６４及び１６５）からの導電層を有する。導電層（１６４）は、制御ボックスの正ノードに接続された共通導体（１６２）に接続され、導電層（１６５）は、コントロールボックスの負ノードに接続された共通導体（１６１）に接続される。
【０１７１】
図１６Ａ〜１６Ｂは、スペーサ（１７１）を用いて互いに少し離れて保持される、２つの固体円形フレー（又は硬い円形フレームsolid circular frames）:（１７０）の例を概略的に示す。プレストレッチされたＥＡＰフィルム（１７２）は、リング（１７０）により保持され、プレストレッチ状態で固定される。固定されたプレストレッチＥＡＰフィルムは、図１６Ｃに示すように、固体リング（又は硬いリング:solid rings）間の隙間において湾曲するようになる。ＥＡＰフィルムの電気的活性化は、半径方向の収縮を生み出す。
【０１７２】
上述の記載及び実施例はすべて説明のために与えられたものであり、決して限定することを意図するものではない。多くの異なる機構及び変更は、当業者に明らかとなり得る。
【図１】
2019506121.tif 000003
【図２】
2019506121.tif 000004
【図３】
2019506121.tif 000005
【図４】
2019506121.tif 000006
【図５Ａ】
2019506121.tif 000007
【図５Ｂ】
2019506121.tif 000008
【図６Ａ】
2019506121.tif 000009
【図６Ｂ】
2019506121.tif 000010
【図７Ａ】
2019506121.tif 000011
【図７Ｂ】
2019506121.tif 000012
【図７Ｃ】
2019506121.tif 000013
【図８】
2019506121.tif 000014
【図９Ａ】
2019506121.tif 000015
【図９Ｂ】
2019506121.tif 000016
【図９Ｃ】
2019506121.tif 000017
【図１０】
2019506121.tif 000018
【図１１Ａ】
2019506121.tif 000019
【図１１Ｂ】
2019506121.tif 000020
【図１１Ｃ】
2019506121.tif 000021
【図１２Ａ】
2019506121.tif 000022
【図１２Ｂ】
2019506121.tif 000023
【図１３Ａ】
2019506121.tif 000024
【図１３Ｂ】
2019506121.tif 000025
【図１４Ａ】
2019506121.tif 000026
【図１４Ｂ】
2019506121.tif 000027
【図１４Ｃ】
2019506121.tif 000028
【図１４Ｄ】
2019506121.tif 000029
【図１５】
2019506121.tif 000030
【図１６Ａ】
2019506121.tif 000031
【図１６Ｂ】
2019506121.tif 000032
【図１６Ｃ】
2019506121.tif 000033
【国際調査報告】
2019506121.tif 000034