CN101124403A - 致动器泵系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于分层表面系统的致动器壳体单元，其包括激活的主表面，该主表面具有当由电力、化学或光刺激激活时能够改变的物理形状，以致当激活或去激活时，发生膨胀而施加力或者发生收缩而去除力或压力，从而通过直接或间接接触使物质在壳体内移动或保持在壳体内。
Description
相关申请的相互参照
本申请要求享有2005年10月1日提交的美国临时申请序列号60/723,065和2004年12月14日提交的美国临时申请序列号60/636,256以及2005年10月24日提交的美国临时申请序列号______________(尚未规定)的优先权。
技术领域
本发明涉及多种泵，更准确地说，涉及一种用于以确定速率和确定流动路径移动流体的可编程致动器泵系统。
背景技术
在本领域中已知有许多种类的泵，而且已应用于特定应用领域。用于移动流体的泵由电动机提供动力，这些电动机驱动通常为活塞和阀门的运动部件，以产生施加在流体上使其流动的力。这类泵系统中的阀门通常由机电装置启动，如螺线管或其它机械部件。本领域的技术人员将要意识到，存在无数种用于许多不同用途的泵。在医疗器械领域中，例如有用于输送血液和其它特定目的生物流体的蠕动泵，隔膜泵和离心泵。用于包括石油和原油精练、食品和药物制造以及发电在内的许多当今现代化学加工中的泵，广泛地依赖于泵、管子和阀门之间的相互复杂连接，以实现特殊的化学转化或混合。这种对多个专用泵或众多阀门结构的依赖导致复杂、昂贵的系统，这种系统需要很高的维护和制造成本。
在这些复杂系统中经常采用不需要运动部件的聚合物致动器，以简化阀门操作。近来，已研制出一种电活性聚合物(EAP-称为人工肌肉)致动器。例如参见Society of Photo-Optical InstrumentationEngineers(光学照相仪器工程师协会)，出版者(2001)，Yosephar-Cohen Ed的“作为人工肌肉的电活性聚合物(EAP)致动器”。电活性聚合物当被激活时可逆地膨胀或改变形状。获取由被激活的EAP施加的机械力以移动致动器装置内的部件。
美国专利No.6,664,718描述了用作换能器并将电能转换成机械能的整体电活性聚合物。EAP用于发生机械力，以移动机器人或泵的部件。
美国专利No.6,682,500描述了一种由EAP提供动力的隔膜泵。在该泵中，EAP被置于称为“隔膜”的柔性膜下面。当EAP被激活时，便膨胀和收缩，从而可逆地移动隔膜，隔膜再使其中接触的流体移动。隔膜泵采用止回(check-flow)阀来控制液流。
美国专利No.6,685,442公开了一种基于导电弹性聚合物凝胶的阀门致动器。操作时，导电凝胶聚合物由电解质溶液激活。通过操纵横穿凝胶的电势，可控制膨胀凝胶和电解质溶液上弹性隔膜的运动，以起到打开或关闭流体通道“闸门”的作用，而作为该通道的止回阀。
在泵系统中采用致动器减少了系统操作的复杂性。然而装有聚合物致动器的每个公开的泵仍需要运动部件和阀门。机械复杂性、维护费用高、体积大且笨重、消毒问题、流体污染侵蚀产物、与某些流体的化学不相容性以及经常噪声运行，使大多数泵不适合于某些用途。
前述背景技术的论述来自本发明人已公开PCT申请PCT/US2004/005922，该申请的全部内容在此引入作为参考，在该申请中本发明人描述了一种致动器泵送系统，该系统利用固定容积壳体内部膨胀或偏转致动器的力，以使液体流过壳体。不需要运动部件或阀门。各个致动器的定时激活使致动器以确定的时间和顺序改变尺寸，从而造成流体以一定时间和路径流动。更具体地说，如本发明人前述PCT申请所描述的，用于移动流体的泵系统包括具有容纳流体腔室的致动器壳体、多个位于该腔室内的毗邻致动器和用于按顺序激活各个致动器的激活装置。每个致动器当被激活时便改变尺寸并将移动力施加到容纳的流体上。
在本发明人前述PCT申请的发明优选实施例中，致动器壳体包括两个或多个流体连通的腔室。在某些情形下，这些单独的腔室可以编程为使不同的流体段以互不相同的速率和流动路径移动。单独的腔室例如可以用来修改流体流动速率，使得流体在流过壳体时改变粘性。在其它情形下，可采用协调流过单独腔室的流动速率将来自各个腔室的任何脉冲流动模式减弱成腔室下游平滑连续的流体流动模式。
该泵可包括控制致动器激活装置的装置，以使各个致动器在确定的时间被激活。在优选实施例的控制器是与激活装置电气连接的可编程微处理器。而且在某些情形下，该泵可包括用于确定流体物理特性的传感器装置。该传感器与控制装置电气连接并向控制装置提供关于流体物理状态的反馈。该传感器例如可以测量流体的pH值、粘性、离子强度、速度、压力或化学成分中的变化。该反馈使泵能够交互性地改变流体的流动速率和方向。
在本发明人前述PCT申请的发明优选实施例中，泵使液体以受控速率移动。在这些实施例中，激活装置按顺序在选定时间激活各毗邻的致动器。流体流动的速率取决于致动器激活的速率和每个致动器置换的体积。因此，在某些优选情形下，各个致动器以快速的时间间隔按顺序反复受到脉冲作用，而且液体基本上从壳体喷出。在其它情形下，第一组毗邻的致动器在某一时间被激活，而后当第一组恢复它们的原始尺寸时，第二组毗邻的致动器相继被激活。这种激活模式重复若干次或沿着该流体流动路径采用更多组致动器会导致一定体积的流体转移并最终从壳体喷出。在给定时间内转移的流体量由被激活的致动器和恢复的致动器之间的体积差来确定。
如本发明人前述PCT申请中所指导的，致动器壳体内的腔室应当具有足够的刚性，以防止受被激活致动器施加的力而变形，因为激活的致动器的转移力需要腔室保持基本上恒定的容积。然而，在某些情形下，由于当泵被置于一个小空腔内，致动器壳体在插入时可能稍微变形。
本领域中描述的其它激活泵系统包括Harting的美国专利No.6,955,923，该人描述了一种用于研究生理流体样品的流动性的装置和方法。上述专利申请一种通过泵测量血液各种组分的装置，该泵包括流体样品的上升通道、用于提供流体样品中测量颗粒的取向循环变化的致动器装置和用于检测测量颗粒的取向变化的检测器装置。上述装置还使流体通过致动器作来回运动的运动。用于移动流体并测量血液组分的系统可与泵送装置中的分子输送系统相结合。Westberg和Vishnoi在美国专利No.6,949,079中描述过采用致动和可编程的血液处理系统和方法，该专利描述了一种分析血液的泵系统，其中，控制和分析系统可作出与血液组分相关的各种程序响应。Wilson在美国专利No.6,902,704中描述了一种注射泵和组合反应器方法，其中，移动多个注射器中的路径，以吸入、存储和排放流体。多面致动器将有助于这种泵送装置的灵活性和动态特性，因为可以控制它们变化的物理特性，以获得广泛的应用范围。
在现有技术中描述的大多数致动器系统包括电活性聚合物(EAPs)。可用电力作为使组成致动器壳体的材料改变形状的激活方法。接通电路使电子输送到变形材料上，从而使致动器壳体单元移动。一旦用电激活，该材料同样将膨胀并将力施加到移动通过致动器壳体的物质上或者将收缩、松弛，并解除物质上的力或压力，从而将其保持在致动器壳体内。
许多致动器泵和装置已被描述在其组成中采用EAP。Pelrine，Kornbluh和Pei在美国专利No.6,940,211中描述了一种电击(electrocute)聚合物换能器和致动器系统。该致动器系统描述了一种由EAP组成的系统，其中，一个使流体向一个方向移动的换能器作为泵送系统的一部分，该泵送系统可由许多换能器组成。Urano和Kitahara在美国专利No.6,960,864中描述了一种EAP致动器和隔膜泵，其中，泵由几个EAP管状层组成，这些EAP管状层由连续的圆周表面连接起来。Pelrine和Kornbluh在美国专利No.6,876,135中采用了主要和从属的EAPs用于将电能转换成机械能的装置，其中，该装置由一个或两个活化区组成。
Calvert和Liu在Acta Materialia(1998)中阐述了“FreeformFabrication of Hydrogels(水凝胶自由成形加工)”，其中，含有多层的新型水凝胶能够呈现将有助于开发EAP致动器的多种特性。作者略述了新型水凝胶结合利用其结构以获得化学和热力材料的某些功能的过程。作者还在Journal Advanced Materials(先进材料杂志)(2000)中阐述了“Multilayer Hydrogels as Muscle-like Actuators(作为肌肉状致动器的多层水凝胶)”，其中，一个致动器曾用交联聚丙烯酸和聚丙烯酰胺水凝胶的组合物构造而成。这种特殊的聚合物堆叠的优点在于能产生直线而不是弯曲运动，从而使能控制流过腔室的水流。
化学方法可用于激活自控泵送和处理致动器系统。组成致动器壳体系统的材料当受到有关化学反应的激活时会改变形状。处理、混合和其它反应以及化学合成方法可采用外加的加热或冷却元件来完成，使对致动器壳体系统能进行温度敏感处理和化学反应。壳体致动器系统还可与催化剂和其它材料结合使用，比如氧化物或金属，以获得特定所需的化学结果。
光和其它光敏元件也可用作激活方法。采用一个或多个不同波长可产生光化学反应和过程。该发光激活方法还导致组成致动器壳体材料的物理变化。这些和附加的能源也可一起利用来生成所需的化学或生物反应和与传感器耦合的化学特性，以使系统能够具有处理和反应控制反馈和自控能力。
由光激活物质组成的致动器的具体实例是一种基于水溶胺配方的环氧树脂，比如杰弗胺(Jeffamine)和聚乙烯乙二醇或水溶液中的EGDE，通过添加光发射掺杂剂、染料或光敏引发剂，比如亚甲蓝。染料中初始水溶液悬浮或聚合在环氧树脂内。在固化过程完成后，该聚合物便水合并随着水溶解和材料的光照射而膨胀，这样在水合聚合物内产生向酸性的pH值变化。该酸性使胺进一步膨胀，而且膨胀量可通过改变环氧树脂组分与染料的比值和浓度来调整。当照射停止时，反应停止且聚合物松弛回到其自然水合状态，从而形成聚合物致动器的有效光控切换机构。
为进一步改进或反转切换机构，可采用螯合剂或熄灭分子(quenching molecule)使聚合物在不同波长的光下反转或再平衡。这种情况的一个实例是在聚合物内采用二氧化钛，以使水溶液氧化，并且当受到照射时，产生氧气，该氧气然后可将象三(4，7-联苯-1，10-菲咯啉)钌(II)二(六氟磷酸酯(hexafluorophosphate))络合物之类的染料荧光熄灭。有许多附加的化学物质和化合物分子可用于切换处理，比如带有氨基或其它表面基的功能化树型化合物、化学发光染料、激光染料、光色染料、酞菁染料、卟啉、氟聚合物和单体。这种方法还可应用于改变聚合物离子的选择性，使能控制聚合物的亲水和疏水特性，以便控制聚合物的膨胀。
激励的各种形式可以是可见光和不可见光，电力、化学、光化学、电磁、电化学、辐射、射频、超声波、温度可以结合使用，以使同时的功能能进行各种组合。这些功能包括致动、化学反应、施加作用、感测和反馈控制以及处理。这样使能对系统内或流过系统的物质的变化或处理进行编程或自控感测。另外未激活的材料，比如未激活的水凝胶也可封装在致动器内并可完成功能或存储生物流体、化学分子或细胞。
发明概述
本发明能够对流过致动器系统的化学或生物流体的微滴或部分进行连续离析、测试和引入，其中，进行不同处理或反应的一个或多个致动器作为整体系统配合操作，比如人工器官、自控流体处理器或生物反应器，以产生抗体或细胞增生。
更具体地说，本发明提供致动器泵系统的许多潜在和可能的变型。这些变型被认为是本发明的主要有益效果，其中，不同激活材料的结合可以各种方式使用，从而通过将来自激活的且形状变化的物质的动量传递至移动通过壳体的物质而使物质移动通过致动器壳体。另一种作法是，可去除致动的材料和物质之间的动量传递，以将物质保持在壳体单元内。
附图说明
本发明更多的特点和优点将从下面结合附图的描述中看出，附图中：
图1是根据本发明制造的阵列泵的透视图；
图2和3是示出各个激活阶段的各个泵腔室的横截面图；和
图4示意性地示出根据本发明制造的多功能激活器和泵系统。
具体实施方式
本发明的系统致动器可构造成通过组合能源或频率完成多种功能，这些能源或频率开始、保持和结束致动器内的各种过程和反应并同时额外激发物理或化学相变。
参见附图，本发明的致动器阵列式泵，当按顺序被激发时，可使材料移动穿过具有开口(3)或出入口的相连腔室(2)，以允许流体连通或关闭流体连通至预定阵列位置。激活的方法可以是电力、液压、磁性、电磁、流体静力、静电、化学、热力、压缩空气/气体或其它机械致动方法。
该泵包括保持并排列致动器(6)的阵列式壳体(4)，所述致动器与可逆变形件(5)接触或与其连接(参见图2)。当被激活时，致动器移动或向可逆变形件施加压力，可逆变形件进而与相对的壳体壁(7)接触。可变形件当与腔室壁接触时产生变形(图3)，使其向其变形的一个或多个方向压缩或向其它方向膨胀，并迫使腔室内的材料穿过出入口开口，直到其压缩/变形并转移到闭合或阻塞腔室口的部位为止。
该可变形件可以制造成片状，以与阵列相配合，比如弹性软垫片型的材料，象尼龙、特氟隆、橡胶、聚合复合物等，然后装配在泵的顶部(1)(腔室)和底部(4)(致动器壳体)之间。在其它实施例中，可变形件可以单独连接、成形或模制到壳体或致动器或腔室的相对壁上。单个或多个可变形件可以是实心、中空或充入气体、液体、凝胶或粘性材料，以便于材料的特性和有效移动力被处理/泵送。
进一步处理和反应或化学合成可以外加热或冷却元件完成，以便于温度敏感处理和化学反应。
也可采用光作为激活物，和/或通过采用一个或多个不同波长可在泵室或致动器内或者二者中产生光化学反应和处理。还可利用这些和额外能源一起生成所需的化学或生物反应，并与传感器化学偶合，以使系统能够处理和反应控制反馈并具有自控能力。
这些系统致动器可以认作通过组合能源或频率完成多种功能，这些能源或频率开始、保持和结束致动器内的各种过程和反应并同时额外激发物理或化学相变。一个可能致动器的实例是电活化聚合物凝胶，这种凝胶当充电时发生膨胀。该凝胶可用薄膜封装在至少一个侧面或表面上，该薄膜当施加能量时还可发生变化，以允许某种尺寸的分子流过。该膨胀是由液体、电解质或生物流体吸入凝胶而引起的。利用光源在被吸收的溶液和悬浮在凝胶内的化学物质或分子之间产生光化学变化。然后，可改变光的波长，以使薄膜产生另一个反应，这种反应当向致动器施加的电流发生变化或停止时使改变的化学流体或分子能穿过薄膜。另一个实例是致动器可存储浓缩药物并以预定速率或根据对另一流体测试的反应释放稀释部分。
激励的各种形式可以是可见光和不可见光、电力、化学、光化学、电磁、辐射、温度等，并可以各种组合形式结合，使能同时完成功能，比如致动、化学反应、施加作用、感测以及向处理器的控制器反馈，以便在系统内或整个系统中进行程序化或自控感测和变化或处理。
该系统将能够对流过系统的化学或生物流体的微滴或部分进行连续离析、测试和引入。可以预计，一个或多个完成不同处理或反应的致动器会作为整体系统配合操作，比如人工器官、自控流体处理器或生物反应器，以产生抗体或其它细胞生长。
参见图4，图中示出根据本发明制造的致动器的优选实例，该致动器包括光激活聚合物凝胶10，该凝胶当受到比如LED这类光源12照射时会膨胀。这种光从光源通过光纤16电缆或光通道发射到凝胶。该凝胶可用薄膜13封装在至少一个侧面或表面上，薄膜13当施加能量或辐射时还可发生变化，以允许某种尺寸的分子流过。该膨胀是由水溶液14、液体、电解质或生物流体吸入凝胶而引起的，利用不同波长的光源17在被吸收的溶液和悬浮在凝胶内的化学物质或分子之间产生光化学变化18。然后，可改变光的波长，以使薄膜产生另一个反应，这种反应当向致动器施加的光照射发生变化或停止时使改变的化学流体或分子能穿过薄膜。另一种作法是，致动器可存储浓缩药物并以预定速率或根据对另一流体测试的反应释放稀释部分。
采用各种活化材料、布置成通过聚合物致动器系统的特性获得线性运动的方法可用于多种不同的用途。本发明提供一种包含不同激活路径的系统，其中，该材料相关地响应于施加的激发。各种激活的表面部分装置组合一起形成一个系统，系统中，机械能在各种激活的装置中传递，以通过致动器壳体系统控制物质的流动。
该系统通过自控系统阻止或允许流体在腔室内流动，该自控系统驱动材料激活，从而导致致动器壳体内的物质被排出或保留。相邻材料随后的激活通过用不同方法产生不同材料激活的能力而实现。活化和非活化材料的组合可用于致动器壳体系统中。无数活化和非活化材料一致操作，以形成致动器壳体单元系统内部物质移动的特殊所需系统。这样，该系统将使组成机械运动部件使用的材料最少化，从而降低了制造成本。
在一方面，本发明提供一种利用特殊响应材料无比特性的致动器装置的设计。通过连接两个或多个腔室的相互作用获得物理力，使能通过安装将改变致动器壳体形态的不同能源来产生替代的激活或激发源。物质被推过或保留在其中的致动器壳体包括能够保留流体并能改变任何相邻材料的化学或其它物理特性的储器。通过在储器内引入激活或激发的交替方式，比如光、电和化学感应，使所传递和改变的物质以由自控系统预定的和由活化材料所具有的机械特性而完成的方式向下流过聚合物路径。
在整个致动器壳体系统中采用化学、电力和光激活或激发，以实现物质穿过系统的优选运动或容纳。这些替换的能源形成了可适合于广泛用途的系统。通过对截留在系统内的特定材料离析来传递或保持物质和能够通过引入各种激活或激发来进一步控制其结构，使得该系统相当通用。
本发明的致动器系统可构造成通过对依附于左、右、上、下四方的定向流动的坐标路径进行积分来完成多种功能。这一过程是通过组合能源来调解的，所述能源开始和维持将引起致动器储器内反应的材料特征处理，而且同时另外在相邻材料内激发物理或化学变化。
材料的运动有利于流体在相邻腔室之间移动，使能产生由材料对刺激的反应所造成的多流动路径，这种刺激可以互换，以能增加系统的流动控制灵活性。材料在系统内的正确布置和放置取决于在其中可被激活的方式，使相邻的储器能通过其它围绕的储器直接改变物质的流动，从而使腔室通过外加的连续能源相互交换化学信息。
从前面的描述中将会懂得，本发明的聚合物和机械致动器系统使能在单个或多个路径中和轴内进行可编程和自控泵送/处理。上面所述包括设计和非设计的选项，这些选项可根据系统的需要和来自诸如压力、成分、温度、粒度或对被处理、泵送和移动的材料处理、测试和评估的其它感测需要来获得。该系统可适合于广泛的用途和工业部门。更多的系统选项包括模块堆叠性，以便提高系统使用的灵活性。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下可对前述内容进行各种其它改变。
Claims (36)
1.一种用于分层表面的系统的致动器壳体单元，其包括激活的主表面，该主表面具有当由电力、化学或光刺激激活时能够改变的物理形状，以致当激活或去激活时，发生膨胀而施加力或压力或者发生收缩而去除力或压力，从而通过直接或间接接触在壳体内移动或保持物质。
2.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，激活的主表面膨胀并直接在物质上施加力或压力，以使其移动穿过致动器壳体，或者其中，激活的主表面收缩并去除力或压力，以使物质保持在致动器壳体单元内。
3.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，激活的主表面与次表面相邻，并且其中，次表面由于受到因从激活的主表面接触施加的力或压力而膨胀。
4.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，激活的主表面与次表面相邻，并且其中，次表面膨胀而直接向物质施加力或压力，以使其移动穿过致动器壳体。
5.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，激活的主表面与次表面相邻，并且其中，次表面由于因从激活的主表面接触去除力或压力而产生收缩。
6.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，激活的主表面与次表面相邻，并且其中，次表面收缩并去除力或压力，以使物质保持在致动器壳体内。
7.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，一个激活的表面与另一个激活的表面相邻，其中，任何一个激活的表面可或是膨胀并施加力或压力，以使物质移动穿过致动器壳体，或是收缩并去除力或压力，以使物质保持在致动器壳体内。
8.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，一个激活的表面与另一个激活的表面相邻，并且其中，一个激活的表面受相邻激活表面激发的变化而激活，并且其中，刺激是相邻激活表面的电力、化学或光产物。
9.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，激活的主表面特性用作定时机构，以通过施加力或压力使物质移动穿过致动器壳体或保持在致动器壳体内，从而实现物质穿过致动器壳体所需的流动速率。
10.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，进口/出口系统或阀门控制物质向致动器壳体单元的添加或去除。
11.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动是通过来自辅助装置的电力、液压、磁性、电磁、流体静力、静电、化学、热力、压缩空气/气体实现的，以施加力使物质移动穿过致动器壳体。
12.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，还包括位于激活表面和所容纳流体之间用于防止致动器壳体单元与流体之间接触的弹性不渗透衬层。
13.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由与致动器壳体单元内的物质不发生反应的惰性材料制成。
14.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由生物相容性材料制成。
15.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由电解液半透性的材料制成。
16.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体由不透性的材料制成。
17.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由可逆响应的弹性材料制成，该可逆响应的弹性材料选自电活性聚合物、电解激活的聚合物凝胶、光激活的聚合物、压电聚合物、压电陶瓷材料、化学激活的聚合物、磁激活的聚合物、形状记忆聚合物以及这些材料中的两种或多种的组合所组成的组类。
18.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由直接受电路激活的电活性聚合物制成。
19.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由化学激活的聚合物制成。
20.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由磁活性聚合物制成。
21.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由热活性聚合物制成。
22.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由形状记忆合金制成。
23.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由陶瓷压电材料制成。
24.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由聚合物和陶瓷的组合物制成。
25.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由光响应聚合物制成，该光响应聚合物通过暴露于特定波长、自然光、LED或量子光源的辐射下而得到控制。
26.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由光响应聚合物制成，该光响应聚合物在有光的情况下发生离子化。
27.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由光响应聚合物制成，该光响应聚合物在有光的情况下改变pH值。
28.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由蒽的聚合物制成。
29.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元由离子聚合物金属合成物制成。
30.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元包括与电解质溶液相接触而激活的聚合物凝胶，其中，各个聚合物凝胶的每一个均用半透性材料包装起来，并且致动器壳体包括用于容纳电解质溶液的容器和位于该容器和致动器壳体之间的熔块，以及使用电路的活化器，从而使电解溶液从该容器流过熔块和半透性材料与聚合物相接触而后离开聚合物，导致致动器壳体的可逆尺寸变化。
31.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元包括其物理和化学特性用于测量生物、生理、环境、温度、压力和/或致动器壳体单元内物质化学特性的材料。
32.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体单元还包含加热源装置。
33.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体包括功能性人工器官。
34.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体包括生物细胞增殖装置。
35.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体包括生物反应器。
36.根据权利要求1所述的致动器壳体单元，其中，致动器壳体包括化学混合器。
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