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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer peristaltischen Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche
peristaltischen Vorrichtungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise
sind aus den Druckschriften
EP
1 748 190 A1 und
US 2004/0 068 220 A1 peristaltische Pumpen
bekannt, welche jeweils mit elektroaktiven Polymeren aktuiert werden.
Die peristaltischen Pumpen weisen jeweils ein Schlauchelement und
eine Vielzahl von um den Schlauch ringförmig angeordneten
Akuatoren auf. Nachteilig daran ist, dass in beiden Offenlegungen
leitfähige Polymere Verwendung finden, welche zusammen
mit einem Elektrolyten in flüssiger oder gelartiger Form
betrieben werden müssen, so dass eine vergleichsweise aufwändige
Kapselung der Aktoren gegen Austrocknung des Elektrolyten und gegen
ein Austreten des Elektrolyten notwendig ist. Weiterhin nachteilig
ist, dass diese leitfähigen Polymere lediglich vergleichsweise
geringe Aktuationsgeschwindigkeiten, sowie vergleichsweise geringe
Elastizitäten aufweisen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße peristaltische Vorrichtung, das
erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer peristaltischen
Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer peristaltischen Vorrichtung gemäß den
nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem
Stand der Technik den Vorteil, dass aufgrund der Verwendung des dielektrischen
Polymers kein Elektrolyt und kein Schlauchelement benötigt
wird, da die Folie sowohl das Aktuatormaterial, als auch den Schlauch
umfasst und somit die peristaltische Vorrichtung einteilig ausgebildet
ist. Somit ist die peristaltische Vorrichtung im Vergleich zum Stand
der Technik wesentlich kostengünstiger herstellbar und
flexibler einsetzbar, da die Größe der Folie bzw.
des Schlauches aus der Folie im Hinblick auf die Anwendung der peristaltischen Vorrichtung
nahezu beliebig variierbar ist. Ebenso entfällt im Gegensatz
zum Stand der Technik das Applizieren eines jeden einzelnen Aktuators,
wodurch der Fertigungsaufwand in erheblicher Weise reduzierbar ist.
Die Verwendung eines dielektrischen Elastomers führt ferner
zu einer deutlichen Erhöhung der Aktuationsgeschwindigkeiten.
Wird eine elektrische Spannung an der Folie bzw. dem dielektrischen Elastomer
durch Ansteuerung der Elektroden angelegt, so führt beispielsweise
eine elektrostatische Anziehung und/oder Abstoßung zweier
Elektroden, welche in radialer Richtung überlappend angeordnet sind,
zu einer Kontraktion oder Expansion des zwischen den zwei Elektroden
angeordneten dielektrischen Elastomers. Aufgrund der Inkompressibilität des
Elastomers wird durch eine Expansion in radialer Richtung eine Ausbuchtung
in der zu einem Schlauch gerollten und/oder zu einem Schlauch ausgebildeten Folie
erzeugt. Besonders bevorzugt umfasst die Folie zwei Elastomerfolien
mit jeweils einer aufgedruckten Elektrode, welche übereinander
geklebt sind und anschließend zu einem Schlauch aufgerollt
sind. Die Elektroden sind vorzugsweise elastisch ausgebildet und
umfassen besonders bevorzugt ein Graphit-Material. Eine axiale Richtung
im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise eine Richtung
im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Schlauches,
d. h. also im Wesentlichen in Transportrichtung eines zu transportierenden
Transportmediums, während eine radiale Richtung im Wesentlichen senkrecht
zur axialen Richtung ausgerichtet ist und vom Schlauchzentrum in
Richtung Schlauchwandung verläuft, insbesondere ist die
radiale Richtung somit ebenfalls senkrecht zum Schlauchumfang.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen,
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das die Folie als
Elastomerfolie ausgebildet ist und/oder dass die Elektroden auf
die Folie flächig und/oder strukturiert aufgedruckt vorgesehen
sind. Somit ist vorteilhafterweise eine flexible und besonders kostengünstige
Fertigung der peristaltischen Vorrichtung möglich, da die
Elektroden in beliebiger Weise und in einer beliebigen Struktur
je nach Anwendung der peristaltischen Vorrichtung auf die Elastomerfolie
und/oder auf die Folie aufdruckbar sind. Alternativ ist eine Erzeugung
von Elektroden auf der Folie durch Aufsprühen und/oder
durch Ionenimplantation denkbar. In eine bevorzugten Ausführungsform
ist eine nachträgliche Strukturierung einer zunächst
vollflächig aufgebrachten Elektrode beispielsweise mittels
Belichtungsverfahren und insbesondere mittels Laserverfahren vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Folie
zu einem Schlauch geformt und/oder gerollt ist, wobei die Schlauchwand
insbesondere mehrere geschichtete und vorzugsweise konzentrisch
angeordnete Folien umfasst und wobei bevorzugt die Folie eine Foliendicke
von 1 μm bis 500 um, besonders bevorzugt von 4 μm
bis 100 und ganz besonders bevorzugt von 5 μm bis 50 μm
aufweist. Somit sind in vorteilhafter Weise eine variable Ausbildung
des Schlauchinnendurchmessers, des Schlauchaußendurchmessers und/oder
der Schlauchwanddicke je nach Anforderung und Anwendung der peristaltischen
Vorrichtung in besonders einfacher und kostengünstig herstellbarer
Weise möglich. Insbesondere die Schlauchwanddicke wird
lediglich durch die Anzahl der Windungen der aufgerollten Folie
festgelegt, wobei durch die Verwendung einer Mehrzahl von in radialer
Richtung übereinander geschichteter Folien (durch konzentrische
oder gerollte Anordnung) die Kraftwirkung des Schlauches auf das
Transportmedium veränderbar ist. Durch die Erhöhung
der Anzahl der Windungen ist beispielsweise eine Erhöhung
der Kraftwirkung der Schlauchwand auf das Transportmedium möglich,
wodurch insbesondere eine Flüssigkeit mit geringerer Viskosität
transportabel ist. Durch die vorzugsweise gerollte Anordnung einer
Mehrzahl von Windungen wird eine Sammelelektrode bzw. eine Durchkontaktierung
der Elektroden eingespart und somit Verdrahtungsaufwand reduziert.
Durch eine konzentrische Anordnung wird hingegen die Dynamik der
peristaltischen Vorrichtung bei der Ansteuerung der Mehrzahl von
Elektroden über ein gemeinsame Sammelelektrode erhöht
bzw. die Schaltzeiten bei der Ansteuerung der Mehrzahl von Elektroden
somit verringert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Folie
eine Dehnung von bevorzugt 0% bis 380%, besonders bevorzugt 3% bis
100% und ganz besonders bevorzugt von 5% bis 45% aufweist und/oder
dass die Folie zumindest teilweise ein Acrylat und/oder ein Silikon
umfasst. Somit ist in vorteilhafter Weise im Vergleich zum Stand der
Technik eine vergleichsweise große Pumpleistung und/oder
Pumpkraft realisierbar.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einer
axialen Richtung des Schlauches ein Stift, ein Rohr und/oder eine innere
Hülle im Innern des Schlauches verlaufen und/oder dass
in radialer Richtung eine äußere Hülle den
Schlauch umgibt, wobei sich die äußere Hülle vorzugsweise
in axialer Richtung erstreckt. Vorteilhafter Weise wird somit ein
durch die peristaltische Pumpe zu transportierendes Transportmedium
zwischen dem Stift, dem Rohr und/oder der inneren Hülle
transportiert, so beispielsweise eine präzisere Dosierung
des Transportmediums ermöglicht wird, wobei bevorzugt die
peristaltische Pumpe derart ausgebildet ist, dass sie im nicht angesteuerten
Zustand sperrend am Stift, am Rohr und/oder an der Hülle
anliegt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl
von Elektroden parallel und/oder senkrecht zur axialen Richtung
des Schlauches angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei
senkrecht und/oder parallel zur axialen Richtung benachbarte Elektroden
voneinander beabstandet angeordnet sind und/oder wobei vorzugsweise
die Elektroden parallel zur axialen Richtung zumindest teilweise
unterbrochen sind und/oder dass eine Mehrzahl von Elektroden in
radialer Richtung zueinander überlappend und/oder voneinander
beabstandet vorgesehen sind. Somit sind besonders vorteilhaft eine
Vielzahl von Elektroden zur Ausbildung der Ausbuchtung oder Einbuchtung ansteuerbar,
so dass vorzugsweise die Pumpkraft und/oder die Pumpleistung der
peristaltischen Pumpe erhöht werden. Vorzugsweise sind
die in radialer Richtung voneinander beabstandeten und sich gegenseitig überlappenden
Elektroden derart ausgebildet, dass die äußeren
und inneren Elektroden in radialer Richtung deckungsgleich sind
bzw. dass die äußeren Elektroden die inneren Elektroden
in radialer Richtung vollständig überlappen und
umgekehrt die inneren Elektroden die äußeren Elektroden
entlang der radialen Richtung vollständig überlappen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine erste
Gruppe von Elektroden eine erste Fingerstruktur und eine zweite Gruppe
von Elektroden eine in die erste Fingerstruktur vorzugsweise parallel
oder senkrecht zur axialen Richtung, eingreifende zweite Fingerstruktur
umfassen, wobei die Finger der ersten und/oder der zweiten Fingerstruktur
vorzugsweise parallel oder senkrecht zur axialen Richtung bzw. in
Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Entsprechend der Anordnung führt beispielsweise
ein gegenpoliges Laden bzw. Ansteuern der ersten und der zweiten
Fingerstruktur in einer gemeinsamen radialen Ebene der peristaltischen Vorrichtung
aufgrund einer elektrostatischen Anziehungskraft zwischen den gegenpolig
zueinander geladenen ersten und zweiten Fingerstruktur zu einer Kontraktion
der peristaltischen Vorrichtung entlang des Umfangs, so dass eine
Kontraktion der peristaltischen Vorrichtung in radialer Richtung
erzeugt wird. Alternativ wird beispielsweise durch ein gleichpoliges Laden
bzw. Ansteuern der ersten und zweiten Fingerstruktur einer gemeinsamen
radialen Ebene eine elektrostatische Abstoßungskraft zwischen
der gleichpolig zueinander geladenen ersten und zweiten Fingerstruktur
erzeugt, so dass sich die peristaltische Vorrichtung entlang des
Umfangs und somit auch in radialer Richtung ausdehnt. In vorteilhafter
Weise ermöglicht diese Anordnung je nach Ansteuerung der Fingerstrukturen
somit eine Kontraktion oder eine Expansion der peristaltischen Vorrichtung
entlang ihres Umfangs und parallel zur radialen Richtung. Werden
vorzugsweise die in zwei unterschiedlichen radialen Ebenen einander
in radialer Richtung überlappenden Fingerstrukturen gegenpolig
oder alternativ gleichphasig geladen bzw. angesteuert, so wird die Kontraktion
oder alternativ die Ausdehnung der peristaltischen Vorrichtung durch
die elektrostatische Abstoßungskraft oder alternativ durch
die elektrostatischen Anziehungskraft zwischen den sich überlappenden
Fingerstrukturen der zwei radialen Ebenen in besonders bevorzugter
Weise erzeugt bzw. verstärkt. Eine elektrostatische Anziehung
bzw. Abstoßung zwischen den Ebenen bedeutet hierbei gleichzeitig eine
elektrostatische Abstoßung bzw. Anziehung in einer Ebene.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die peristaltische
Vorrichtung einen Sensor, ein medizinisches Gerät, eine Dosiervorrichtung,
ein Massagegerät und/oder ein Proportionalventil umfasst.
Die besonders flexible und kostengünstige Ausgestaltung
und Fertigung der peristaltischen Vorrichtung ermöglichen
besonders vorteilhaft vergleichsweise viele unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Betrieb einer peristaltischen Vorrichtung, wobei zwischen einer
ersten und einer zweiten Elektrode eine elektrische Spannung angelegt
wird. Besonders vorteilhaft bewirkt die angelegte Spannung eine
elektrostatische Anziehung oder Abstoßung zwischen der
ersten und der zweiten Elektroden, so dass die zwischen der ersten
und der zweiten Elektrode angeordnete Folie im Wesentlichen parallel
zu einer Verbindungslinie der ersten Elektrode mit der zweiten Elektrode
kontrahiert oder expandiert. Aufgrund der Inkompressibilität
des Elastomers wird dadurch eine Expansion oder Kontraktion der
Folie im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie und dadurch
eine Ausbuchtung und/oder Einbuchtung im Bereich der ersten und
der zweiten Elektroden, vorzugsweise in radialer Richtung der peristaltischen
Pumpe erzeugt. Besonders bevorzugt sind die erste und die zweite
Elektrode in radialer Richtung überlappend angeordnet,
so dass die Expansion oder Kontraktion der Folie entlang des Umfangs
der gerollten Folie, d. h. vorzugsweise in axialer Richtung und/oder
in Umfangsrichtung erfolgt, so dass die Ausbuchtung bzw. Einbuchtung
somit im Wesentlichen in radialer Richtung und senkrecht zur axialen
Richtung entsteht.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste und die
zweite Elektrode in radialer Richtung, in axialer Richtung und/oder senkrecht
zur radialen Richtung voneinander beabstandet und/oder zueinander
benachbart sind, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von ersten Elektroden zu
einer einzigen zweiten Elektrode in radialer Richtung, in axialer
Richtung und/oder senkrecht zur axialen Richtung benachbart sind.
Besonders vorteilhaft wird durch die Ansteuerung einer Mehrzahl
von ersten Elektroden, welche beispielsweise auf einer ersten Folie
angeordnet sind und allesamt mit einer einzigen zweiten Elektrode,
welche beispielsweise als Flächenelektrode auf einer zweiten
Folie ausgebildet ist, elektrostatisch Wechselwirken, der Kontaktierungsaufwand
erheblich vereinfacht, da die zweite Elektrode vorzugsweise lediglich
eine einzige Leiterbahn bzw. eine Sammelelektrode zur elektrischen Kontaktierung
benötigt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit
von elektrischen Spannungen zwischen einer Mehrzahl von angesteuerten
ersten Elektroden und einer angesteuerten zweiten Elektrode und/oder
einer Mehrzahl von angesteuerten zweiten Elektroden wenigstens eine
Ausbuchtung und/oder wenigstens eine Einbuchtung der Folie in radialer
Richtung erzeugt werden, wobei insbesondere die wenigstens eine Ausbuchtung
und/oder die wenigstens eine Einbuchtung innerhalb und/oder außerhalb
eines Bereichs der angesteuerten ersten und zweiten Elektroden erzeugt
werden. Besonders vorteilhaft wird somit innerhalb oder außerhalb
der Ausbuchtung oder der Einbuchtung zumindest teilweise das Transportmedium in
axialer Richtung durch die peristaltische Vorrichtung transportiert
bzw. in Bewegung versetzt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl
von Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen in axialer Richtung voneinander
beabstandet erzeugt werden und/oder dass eine Ausbuchtung und/oder
eine Einbuchtung sich in axialer Richtung bewegen, so dass besonders
vorteilhaft eine Bewegung de Transportmediums in axialer Richtung
an mehreren Stellen durch die peristaltische Vorrichtung angeregt
wird und/oder dass eine Mehrzahl von Teilmengen des Transportmediums
durch die Mehrzahl von Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen in axialer
Richtung durch die peristaltische Vorrichtung bewegt wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass durch eine
Ansteuerung von weiteren ersten und weiteren zweiten Elektroden die
Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen in weitere Ausbuchtungen und/oder
weitere Einbuchtungen unterteilt werden. Besonders vorteilhaft ist
somit eine weitere Unterteilung einer Teilmenge des Transportmediums
in weitere Teile der Teilmenge möglich, so dass insbesondere
eine vergleichsweise genaue Dosierung des Transportmediums ermöglicht
wird. Dies ist insbesondere in Verbindung mit dem Rohr, dem Stift,
der inneren Hülle und/oder der äußeren Hülle
besonders vorteilhaft.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Betrieb einer peristaltischen Vorrichtung, wobei zum Transport
eines Transportmediums in der peristaltischen Vorrichtung lediglich
ein Schaltvorgang für jeden Elektrodenblock durchgeführt
wird, wobei einem Elektrodenblock in radialer Richtung im Wesentlichen
deckungsgleiche Elektroden zugeordnet sind. Besonders vorteilhaft wird
zum Transport des Transportmediums, insbesondere in axialer Richtung
durch die peristaltische Vorrichtung, für jeden Elektrodenblock
jeweils nur ein Schaltvorgang benötigt, so dass die Ansteuerung und
Verdrahtung der Elektroden im Vergleich zum Stand der Technik in
erheblicher Weise vereinfacht wird. Ein Umschalten eines Elektrodenblocks
erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden dieses Elektrodenblocks
und den Elektrode eines benachbarten Elektrodenblock, so dass sich
im Bereich der Potentialdifferenz eine Ausbuchtung oder Einbuchtung
des dielektrischen Elastomers aufgrund von elektrostatischer Anziehung
oder elektrostatischer Abstoßung zwischen den Elektroden
des Elektrodenblocks und den Elektroden des benachbarten Elektrodenblock
ausbildet. Durch die Zuordnung von in radialer Richtung im Wesentlichen
deckungsgleicher Elektroden zu Elektrodenblöcken wird die
Ansteuerung weiter vereinfacht, da alle Elektroden eines Elektrodenblocks
miteinander insbesondere leitfähig verbunden sind und somit
auf demselben elektrischen Potential liegen. Die Elektroden eines
Elektrodenblocks müssen demnach besonders vorteilhaft nicht
einzeln beschaltet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von
Elektrodenblöcken sequentiell nacheinander jeweils einmal
geschaltet wird. Die Beschaltung eines Elektrodenblocks im Sinne
der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere eine Änderung
des elektrischen Potentials dieses Elektrodenblocks, wobei das elektrische Potential
der anderen bzw. der benachbarten Elektrodenblöcke unverändert
bleibt. Besonders vorteilhaft wird die Einbuchtung oder Ausbuchtungen
zwischen dem Elektrodenblock und dem benachbarten Elektrodenblock
durch die sequentielle Beschaltung der Mehrzahl von Elektrodenblöcken
entlang der axialen Richtung bewegt, da sich auch die Potentialdifferenz
durch das sequentielle Beschalten der Elektrodenblöcke
in axialer Richtung bewegt. Dabei wird ausgenutzt, dass eine Potentialdifferenz
zur Erzeugung der Einbuchtung oder Ausbuchtung lediglich zwischen
noch beschalteten Elektrodenblöcken und benachbarten noch
nicht beschalteten Elektrodenblöcken auftritt, während
zwischen zwei benachbarten bereits beschalteten Elektrodenblöcken,
sowie zwischen zwei benachbarten noch nicht beschalteten Elektrodenblöcken
keine Potentialdifferenz und somit auch keine Ein- oder Ausbuchtung
entsteht. Besonders vorteilhaft ist somit im Gegensatz zum Stand
der Technik kein sequentielles Einschalten und anschließenden
Ausschalten von Elektroden oder Elektrodenblöcken notwendig,
so dass eine Vielzahl von Schaltvorgängen einsparbar sind
und somit der Beschaltungsaufwand der peristaltischen Vorrichtung
in erheblicher Weise reduziert wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
ersten Betriebsschritt ein erster Elektrodenblock auf ein erstes elektrisches
Potential geschaltet wird und in einem zweiten Betriebsschritt ein
zweiter Elektrodenblock auf das erste elektrische Potential geschaltet
wird und/oder dass der zweite Elektrodenblock zum ersten Elektrodenblock
in radialer und/oder in axialer Richtung benachbart angeordnet ist
und/oder dass die Elektroden des zweiten Elektrodenblocks, insbesondere
zweite Elektroden, die Elektroden des ersten Elektrodenblocks, insbesondere
erste Elektroden, in radialer Richtung teilweise überlappen.
Besonders vorteilhaft werden nach diesem Prinzip sukzessive die
Elektrodenblöcke hintereinander auf das erste elektrische
Potential geschaltet, so dass sich die Ein- bzw. Ausbuchtung in
axialer Richtung durch die peristaltische Vorrichtung bewegt und
gleichzeitig der Schaltungsaufwand minimiert wird. Insbesondere ist
vorgesehen, dass die Elektrodenblöcke vor dem Schalten
auf das erste elektrische Potential auf einem zweiten elektrischen
Potential liegen. Nachdem eine Mehrzahl von Elektrodenblöcken
oder alle Elektrodenblöcke auf das erste elektrische Potential
geschaltet worden sind, ist vorzugsweise vorgesehen nach dem gleichen
Prinzip die Mehrzahl von Elektrodenblöcken oder alle Elektrodenblöcke
sequentiell hintereinander wieder auf das zweite elektrische Potential
zurückzuschalten, wobei sich die Ein- oder Ausbuchtung
erneut in axialer Richtung durch die peristaltische Vorrichtung
bewegt. Insbesondere entspricht das erste oder das zweite elektrische
Potential dem Massepotential.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung einer peristaltischen Vorrichtung, wobei in einem
ersten Herstellungsschritt eine Folie hergestellt wird, wobei in einem
zweiten Herstellungsschritt wenigstens zwei Elektroden auf der Folie
angeordnet werden und wobei in einem dritten Herstellungsschritt
die Folie schlauchförmig angeordnet und/oder gerollt wird.
Besonders vorteilhaft wird somit die peristaltische Vorrichtung
im Vergleich zum Stand der Technik in besonders einfacher, flexibler
und kostengünstiger Weise hergestellt, da insbesondere
die Folie sowohl das Aktuatormedium, als auch den Schlauch umfasst
und die Elektroden auf die Folie in einfacher Weise aufdruckbar
sind. Durch ein Aufrollen der Folie zu einem Schlauch sind ebenfalls
in besonders einfacher Weise eine Vielzahl von peristaltischen Vorrichtungen
mit unterschiedlichem Schlauchinnendurchmesser, Schlauchaußendurchmesser,
Schlauchwanddicke, Elektrodendichte, Elektrondeanzahl und/oder Elektrodenstruktur,
insbesondere je nach Anforderung und Anwendung der peristaltischen
Vorrichtungen, realisierbar. Werden die wenigstens zwei Elektroden beidseitig
auf die Folie aufgedruckt, so wird die Folie vor dem Aufrollen vorzugsweise
mit einer isolierenden Schicht versehen, welche sich ebenfalls in
Abhängigkeit des elektrischen Feldes deformiert, oder mit
einer weiteren vorzugsweise dielektrischen Elastomerfolie beschichtet,
damit zwischen den Elektroden zweier unterschiedlicher Folienschichten
des Schlauches kein elektrischer Kurzschluss entsteht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
fünften Herstellungsschritt zeitlich vor dem dritten Herstellungsschritt
und insbesondere zeitlich nach dem zweiten Herstellungsschritt wenigstens
zwei Folien zu einer Folie aufeinander angeordnet werden und insbesondere
aufeinander geklebt und/oder gesprüht werden. Besonders
vorteilhaft wird somit diese eine Folie aus einer Mehrzahl von aufeinander
geklebten Folien, insbesondere Elastomerfolien, gebildet, so dass
die Elektroden in radialer Richtung durch die einzelnen Folien gegeneinander
elektrisch isoliert sind, wobei vorzugsweise Elastomerfolien mit
aufgedruckten Elektroden aufeinander geklebt werden. Die Schichtdicke
des Schlauches wird insbesondere durch die Anzahl der Windungen
beim Aufrollen der Folie bestimmt und ist somit besonders vorteilhaft
in einfacher Weise variabel einstellbar.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Elektroden
im zweiten Herstellungsschritt beidseitig oder einseitig auf die
Folie aufgedruckt werden. Vorteilhafterweise sind somit beispielsweise
peristaltische Vorrichtungen mit einer Mehrzahl von Folienlagen
möglich, wobei auf einer Innenseite und auf einer Außenseite
einer einzigen Folie die wenigstens zwei Elektroden aufgedruckt
sind. Die Elektroden werden hierbei vorzugsweise auf der aus einer
Mehrzahl von Folien gebildeten Folie und/oder auf einzelne Folien
aufgedruckt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
vierten Herstellungsschritt zeitlich vor dem dritten Herstellungsschritt
die Folie gefaltet wird. Besonders vorteilhaft wird durch den Faltprozess
eine zweilagige Folie aus einer Folie hergestellt, wobei vorzugsweise
die Elektrode im Wesentlichen hälftig oder vollflächig
jeweils beidseitig auf die Lage aufgedruckt wird und anschließend
die Folie derart zusammengefaltet wird, dass sich entweder eine
Schichtabfolge Elektrode, Folie, Elektrode, Folie oder eine Schichtabfolge
Eletrode, Folie, Elektrode, Folie, Elektrode ergibt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Pumpe gemäß dem
Stand der Technik,
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2 eine
schematische Darstellung der Funktionsweise eines dielektrischen
Elastomers,
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3 eine
schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schematische Ansicht einer Folie mit Elektroden für eine
peristaltische Vorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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5 eine
schematische Schnittansicht einer peristaltischen Vorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
6 eine
schematische Schnittansicht einer peristaltischen Vorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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7 eine
schematische Ansicht einer Folie mit Elektroden für eine
peristaltische Vorrichtung gemäß einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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8 eine
schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung
gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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9 eine
schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung
gemäß einer siebten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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10 eine
schematische Ansicht einer Folie mit Elektroden für eine
peristaltische Vorrichtung gemäß einer achten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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11 eine
schematische Ansicht einer Folie mit Elektroden für eine
peristaltische Vorrichtung gemäß einer neunten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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12 eine
schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung
gemäß einer zehnten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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13a und 13b schematische
Schnittansichten einer peristaltischen Vorrichtung gemäß einer
elften und zwölften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung und
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14a bis 15h schematische
Ansicht des Betriebs einer peristaltischen Vorrichtung gemäß der
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In
den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils
nur einmal erwähnt.
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In 1 ist
eine schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Pumpe 301 gemäß dem Stand
der Technik dargestellt, wobei die peristaltische Pumpe 301 mit
einem elektroaktiven Polymer aktuiert wird, wobei ein Schlauch 302 zum
Transport eines Transportmediums von einer Mehrzahl von ringförmigen
Akuatoren 303 umgeben ist und wobei durch eine entsprechende
Ansteuerung der Aktuatoren 303 eine peristaltische Pumpbewegung
in der Schlauchwandung erzeugt wird. Nachteilig an dieser Anordnung
ist, dass viele einzelne Aktuatoren am Schlauch appliziert werden
müssen, so dass der Fertigungsaufwand vergleichsweise hoch
ist. Weiterhin ist der Aufbau aufgrund des benötigten Elektrolyten in
flüssiger oder gelartiger Form vergleichsweise komplex.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines dielektrischen
Elastomers 400, wobei das dielektrische Elastomer 400 zwei Elektroden 3 aufweist, wobei
die erste Elektrode 5 auf einer ersten Seite des dielektrischen
Elastomers 400 und die zweite Elektrode 6 auf
einer der ersten Seite senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des dielektrischen
Elastomers 400 gegenüberliegenden zweiten Seite
des dielektrischen Elastomers 400 aufgedruckt ist. Eine
elektrische Spannung 401 zwischen der ersten und der zweiten
Elektrode 5, 6 bewirkt eine auf das dielektrischen
Elastomer 400 wirkende Kontraktionskraft 402 im
Wesentlichen parallel zu den Feldlinien des elektrischen Feldes
zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 5, 6,
wobei aufgrund der Inkompressibilität des dielektrischen
Elastomers 400 die Kontraktionskraft 402 eine
Expansion 403 des dielektrischen Elastomers 400 senkrecht
zu den Feldlinien erzeugt wird. Diese Expansion des dielektrischen
Elastomers 400 bewirkt in einer schlauchförmigen
peristaltischen Vorrichtung 1 eine Ausbuchtung innerhalb
des Bereichs der angesteuerten Elektroden 3 oder eine Einbuchtung
außerhalb des Bereichs der angesteuerten Elektroden 3,
so dass ein Transportmedium innerhalb oder außerhalb eines
Schlauchs 50, dargestellt beispielsweise in 3,
in einer axialen Richtung 100 bewegt wird.
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In 3 ist
eine schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die Folie 2, welche insbesondere zwei aufeinander
geklebte Elastomerfolien umfasst, spiralförmig zu einem
Schlauch 50 aufgerollt ist, so dass beispielsweise im Innern
des Schlauches 50 in einer axialen Richtung 100 das
Transportmedium durch eine Spannung 201 zwischen ersten
und zweiten Elektroden 5, 6 zu bewegen ist. Je
nach Anforderung an die peristaltische Vorrichtung 1 wird
die Folie 2 derart aufgerollt, dass die Wandstärke
des Schlauchs 50 in radialer Richtung 112 variabel
einstellbar durch die Anzahl der Windungen der der aufeinander geklebten
Elastomerfolien gebildet wird. Alternativ ist ein konzentrischer
Aufbau der peristaltischen Vorrichtung 1 vorgesehen, so
dass eine Mehrzahl von mit strukturierten Elektroden beschichteten Elastomerfolien
konzentrisch zu einem Schlauch 50 ineinander angeordnet
werden. Die Schlauchwandung des Schlauches besteht durch den konzentrischen
oder gerollten Aufbau vorzugsweise aus mehrfach geschichteter Anordnung
von Folie, Elektrode, Folie, Elektroden, etc. Die Elektroden 3 sind
besonders bevorzugt strukturiert oder flächig auf der jeweiligen
Folie aungeordnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Ausbuchtung
oder Einbuchtung durch eine Mehrzahl von in radialer Richtung 112 und/oder
in axialer Richtung 100 benachbarter Elektroden 3 erzeugt
wird, so dass die axiale Länge der Ausbuchtung oder Einbuchtung
durch die Anzahl der angesteuerten Elektroden 3 (5, 6)
steuerbar ist und somit besonders bevorzugt ein vergleichsweise
schneller Transport eines Transportmediums, der Transport einer
vergleichsweise großen Menge des Transportmediums und/oder
eine präzise Dosierung des zu transportierenden Transportmediums
durchführbar ist.
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In 4 ist
eine schematische Ansicht einer Folie 2 mit Elektroden 3 zur
Bildung einer peristaltische Vorrichtung 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere durch
Aufrollen der Folie 2 in Rollrichtung 111 dargestellt,
wobei die Folie 2 eine Mehrzahl flächig ausgebildeter
Elektroden 3 aufweist, welche vorzugsweise im Wesentlichen
parallel zur Rollrichtung 111 und somit senkrecht zur axialen
Richtung 100 des aus den Folien 2 zu fertigen
Schlauches 50 angeordnet sind.
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In 5 ist
eine schematische Schnittansicht einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die dritte Ausführungsform zwei aufeinander geklebte
Folien 2 mit Elektroden 3 identisch der Folie 2 mit
Elektroden 3 zur Bildung einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß der
zweiten Ausführungsform illustriert in 4 umfasst,
wobei die zwei aufeinander geklebten Folien 2 mit Elektroden 3 in
der dritten Ausführungsform zu einem Schlauch 50 gerollt
oder konzentrisch angeordnet sind und wobei entlang der axialen
Richtung 100 und in einer radialen Richtung 112 senkrecht
zur axialen Richtung 100 eine Schnittdarstellung durch
das Schlauchzentrum 500 illustriert wird. Die dritte Ausführungsform
umfasst eine Vielzahl von sich in radialer Richtung 112 gegenseitig
deckungsgleich überlappenden Elektroden 3 auf
den geschichteten Folien 2. Die Elektroden 3 umfassen
pro Elektrodensegment 5' erste Elektroden 5 und
zweite Elektroden 6, wobei die ersten Elektroden 5 eine
Elektrode 3 der ersten Folie 2 gemäß 4 und
die zweiten Elektroden 6 eine Elektrode 3 der
zweiten Folie 2 gemäß 4 umfassen,
wobei die ersten und zweiten Elektroden 5, 6 ein
erstes Elektrodensegment 5' bilden und in radialer Richtung
deckungsgleich sind. Die ersten und zweiten Elektroden 5, 6 eines
Elektrodensegments 5' umfassen jeweils eine mit der Folie 2 gerollte
Flächenelektrode oder sind bei einer konzentrischen Anordnung
jeweils mittels nicht abgebildeter Sammelelektroden elektrisch leitfähig miteinander verbunden.
Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten
und der zweiten Elektrode 5, 6 wird insbesondere
gemäß dem Funktionsschema eines dielektrischen
Elastomers dargestellt in 2 beispielsweise
eine Dehnung der Schlauchwand in radialer Richtung 112 erzeugt,
so dass eine Ausbuchtung des Schlauches 50 entsteht. Durch eine
entsprechende Beschaltung von weiteren Elektrodensegmenten 5' ist
eine Bewegung der Ausbuchtung in axialer Richtung 100 zum
Transport des Transportmediums in axialer Richtung 100 durch
den Schlauch 50 möglich. Die ersten und zweiten
Elektroden 5, 6 eines jeden Elektrodensegments 5' sind
jeweils vorzugsweise miteinander elektrisch leitfähig verbunden.
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In 6 ist
eine schematische Schnittansicht einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die vierte Ausführungsform identisch der dritten
Ausführungsform dargestellt in 5 ist, wobei
zusätzlich die in axialer Richtung benachbarten zweiten
Elektroden 6 miteinander leitfähig verbunden sind.
Insbesondere umfasst die zweite Folie 2 gemäß 4,
welche mit einer ersten Folie 2 zu dem Schlauch 50 gerollt
oder angeordnet ist, lediglich eine einzige Flächenelektrode 6,
welche flächig auf der zweiten Folie 2 angeordnet
ist und beim Rollen oder Anordnen der ersten und zweiten Folie 2 die zweite
Elektrode 6 bildet. Besonders vorteilhaft wird der Kontaktierungsaufwand
somit in erheblicher Weise vereinfacht, da die zweite Elektrode 6 als
Gegenelektrode für alle ersten Elektroden 5 eines
jeden Elektrodensegments 5' nur einen einzigen elektrischen
Kontakt benötigt.
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In 7 ist
eine schematische Ansicht einer Folie 2 mit Elektroden 3 für
eine peristaltische Vorrichtung 1 gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei die fünfte Ausführungsform
eine Mischform der dritten und vierten Ausführungsform
illustriert in den 5 und 6 darstellt,
wobei in 7 eine Schnittdarstellung entlang
einer radialer Richtung 112 einer Schlauchwandung dargestellt
ist und wobei jeweils zwei ersten Elektroden 5 eine zweite
Elektrode 6 zugeordnet ist und wobei jeweils zwei zweiten
Elektroden 6 eine erste Elektrode 5 zugeordnet
ist, wobei vorzugsweise die zwei ersten Elektroden 5 die
zwei zweiten Elektroden 6 im Wesentlichen hälftig überlappen.
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In 8 ist
eine schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß einer sechsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die sechste Ausführungsform im Wesentlichen der ersten
Ausführungsform gleicht, wobei die ersten Elektroden 5 als
erste Fingerstruktur 60 und die zweiten Elektroden 6 als
zweite Fingerstruktur 61 ausgebildet sind, wobei die ersten
und zweiten Finger der Fingerstrukturen 60, 61 parallel zur
axialen Richtung 100 ausgerichtet sind, so dass vorzugsweise
jeweils alle ersten und alle zweiten Elektroden 5, 6 über
jeweils eine entsprechende erste und zweite Sammelelektrode 65, 66 gemeinsam elektrisch
kontaktiert und ansteuerbar sind. Eine gegenpolige Ansteuerung der
ersten und der zweiten Elektroden 5, 6 bewirkt
eine elektrostatische Anziehung der jeweiligen benachbarten ersten
und zweiten Elektroden 5, 6, so dass der Schlauch 50 im
Bereich der ersten und zweiten Elektroden 5, 6 eine Kontraktion
durchführt bzw. seinen Querschnitt verkleinert, so dass
in der Schlauchwand die Einbuchtung entsteht. Die aus Gründen
der Übersichtlichkeit nicht abgebildeten Folien 2 bzw.
die erste und zweite Fingerstruktur 60, 61 der
peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß der
sechsten Ausführungsform sind zu einem Schlauch 50 geformt
oder alternativ spiralförmig zu einem Schlauch 50 aufgerollt.
Die peristaltische Vorrichtung 1 umfasst insbesondere eine
Mehrzahl von in axialer Richtung benachbarte und/oder beabstandete
derartige Elektrodensegmente 5' aus ineinandergreifenden
ersten und zweiten Fingerstrukturen 60, 61.
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In 9 ist
eine schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß einer siebten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei zwei peristaltische Vorrichtungen 1 gemäß der
sechsten Ausführungsform mit unterschiedlichen Schlauchdurchmesser
insbesondere konzentrisch ineinander angeordnet sind, so dass die Schlauchwand
eine äußere und eine innere Schicht 70, 71 von
Folie 2 mit Elektroden 3 aufweist. Zur Kontraktion
des Schlauches 50 werden die in radialer Richtung 112 überlappenden
ersten und zweiten Elektroden 5, 6 der äußeren
und inneren Schicht 70, 71 vorzugsweise gleichpolig
und die senkrecht zur radialen und axialen Richtung 112, 110 bzw.
in Umfangsrichtung benachbarten ersten und zweiten Elektroden 5, 6 innerhalb
der äußeren und inneren Schicht 70, 71 vorzugsweise
gegenpolig angesteuert. Die ersten Elektroden 5 der äußeren
Schicht 70 sind zu den ersten Elektroden 5 der
inneren Schicht 71 in radialer Richtung 112 deckungsgleich.
Analog sind die zweiten Elektroden 6 der äußeren
Schicht 70 in radialer Richtung 112 deckungsgleich
zu den zweiten Elektroden 6 der inneren Schicht 71.
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In 10 ist
eine schematische Ansicht einer Folie 2 mit Elektroden 3 für
eine peristaltische Vorrichtung 1 gemäß einer
achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die achte Ausführungsform identisch der siebten Ausführungsform
illustriert in 9 ist, wobei zur Expansion des
Schlauches 50 in radialer Richtung 112 die in
radialer Richtung 112 überlappenden ersten und
zweiten Elektroden 5, 6 der äußeren
und inneren Schicht 70, 71 vorzugsweise gegenpolig
und die senkrecht zur radialen und axialen Richtung 112, 100 benachbarten
ersten und zweiten Elektroden 5, 6 der äußeren
und inneren Schicht 70,71 vorzugsweise gleich angesteuert
werden. Die peristaltische Vorrichtung 1 gemäß der
siebten und achten Ausführungsform ermöglicht
sowohl die Kontraktion, als auch die Dehnung in radialer Richtung
durch eine entsprechende Ansteuerung, so dass in der Schlauchwandung
sowohl Einbuchtungen, als auch Ausbuchtungen aktiv erzeugbar sind.
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In 11 ist
eine schematische Ansicht einer Folie 2 mit Elektroden 3 für
eine peristaltische Vorrichtung 1 gemäß einer
neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die neunte Ausführungsform identisch der siebten
Ausführungsform illustriert in 9 ist, wobei
die Folie 2 gemäß 11 noch
nicht aufgerollt ist, so dass die Folie 2 ebenfalls die
ersten und zweiten Fingerstrukturen 60, 61 aufweist,
wobei die Finger der Fingerstrukturen 60, 61 senkrecht
zur Rollrichtung 101 der Folie 2 ausgerichtet
sind und wobei die Rollrichtung 101 insbesondere senkrecht
zur axialen Richtung 100 des aus der Folie 2 zu
fertigenden Schlauches 50 ist. Zur Erzeugung einer peristaltischen
Vorrichtung 1 wird auf der bzw. auf die Folie 2 mit
Elektroden 3 eine weitere insbesondere baugleiche Folie 2 mit weiteren
Elektroden 3 angeordnet bzw. auflaminiert, so dass die
ersten und zweiten Fingerstrukturen 60, 61 der
Folie 2 vorzugsweise deckungsgleich mit weiteren ersten
und weiteren zweiten Fingerstrukturen der weiteren Folie angeordnet
sind, wobei anschließend die Folie 2 und die weitere
Folie 2 zu einem Schlauch 50 aufgerollt oder angeordnet
werden. Der Abstand benachbarter Finger und/oder die Breite der Finger
sind eine Funktion des Umfangs der peristaltischen Vorrichtung um
die Deckungsgleichgleichheit der Finger beim Aufrollen der Folie
zu gewährleisten. In 12 ist
eine schematische Perspektivansicht einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß einer
zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die zehnte Ausführungsform im Wesentlichen der neunten
Ausführungsform dargestellt in 11 gleicht,
wobei die Finger der ersten und zweiten Fingerstruktur 60, 61 jedoch
parallel zur Rollrichtung 101 ausgerichtet sind, so dass
eine vollständig und insbesondere deckungsgleich überlappende
Anordnung von ersten und zweiten Elektroden 5, 6 der äußeren
und inneren Schicht 70, 71 beim Aufrollen der
Folie 2 zum Schlauch 50 deutlich vereinfacht wird.
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In
den 13a und 13b sind
schematische Schnittansichten einer peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß einer
elften und zwölften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dargestellt, wobei die elfte Ausführungsform
im Wesentlichen der ersten Ausführungsform gleicht, wobei
die peristaltische Vorrichtung 1 gemäß der
elften Ausführungsform ein Rohr 600 im Innern
des Schlauches 50 aufweist, so dass eine Teilmenge des
Transportmedium 601 zwischen dem Rohr 600 und
durch Ansteuerung entsprechender Elektroden 3 erzeugte
Ein- bzw. Ausbuchtungen 603 des Schlauches 50 transportiert werden,
wobei insbesondere in einem nicht angesteuerten Zustand der Schlauch 50 an
dem Rohr 600 anliegt, so dass die peristaltisch Vorrichtung 1 für
das Transportmediums 601 gesperrt ist. Die peristaltische
Vorrichtung 1 gemäß der zwölften
Ausführungsform dargestellt in 13b ist
identisch mit der peristaltischen Vorrichtung 1 gemäß der
elften Ausführungsform, wobei der Schlauch 50 auf
seiner Außenseite von einer Hülle 602 vollständig
umgeben ist, so dass eine weitere Teilmenge des Transportmediums 601' zusätzlich
zwischen der Hülle 602 und der Außenseite
des Schlauches 50 transportiert wird.
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In
den 14a bis 15h sind
schematische Ansichten des Betriebs einer peristaltischen Vorrichtung
gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegende Erfindung dargestellt, wobei die fünfte Ausführungsform
ebenfalls in 7 abgebildet ist, wobei in den 14a bis 15h zusätzlich
die Beschaltung der Elektroden 3 auf der Folie 2 bzw.
dem dielektrischen Elastomer durch die unterschiedliche Darstellung
der Elektroden 3, gefüllt oder hohl, verdeutlicht
werden soll. Dabei stellen die gefüllten Elektroden 3 Elektroden 3 auf
einem zweiten elektrischen Potential liegend dar, währen
die nichtgefüllten oder hohlen Elektroden 3 Elektroden 3 auf
einem ersten elektrischen Potential liegend symbolisieren. In der 14a sind alle Elektroden 3 auf dem zweiten
elektrischen Potential, so dass zwischen keinen Elektroden 3 eine
Potentialdifferenz besteht und somit auch keinerlei Ein- oder Ausbuchtung
des dielektrischen Elastomers 2 bzw. der peristaltischen
Vorrichtung 1 ausgebildet ist. Um nun eine sich in axialer
Richtung 100 durch die peristaltische Vorrichtung 1 bewegende
Ein- bzw. Ausbuchtung 603 zu erzeugen (Die Ein- bzw. Ausbuchtungen 603 sind
aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 14a bis 15h nicht dargestellt),
wird in einem ersten in 14b illustrierten
Betriebsschritt ein erster Elektrodenblock 201 von dem
zweiten Potential auf das erste Potential geschaltet, wobei ein
Elektrodenblock 200, 200' im Sinne der vorliegenden
Erfindung allgemein diejenigen Elektroden 3 umfasst, welche
in radialer Richtung 100 im Wesentlichen deckungsgleich
ausgebildet sind und/oder wobei ein Elektrodenblock 200, 200' bei
einer aus gerollten Folien 2 gebildeten peristaltischen
Vorrichtung 1 dieselben Flächenelektroden 3 einer
Folie 2 umfasst (Vgl. 4) und bei
einer konzentrischen Anordnung von ersten und zweiten Folien 2, 2' zur
Bildung einer peristaltischen Vorrichtung 1 die ersten
Elektroden 3 einer Folie 2 zur Bildung eines Elektrodenblocks 200, 200' mittels
Sammelelektroden miteinander elektrisch leitfähig verbunden sind.
Zwischen dem ersten Elektrodenblock 201 und einem zum ersten
Elektrodenblock 201 in axialer Richtung 112, 100 benachbarten
und in radialer Richtung 100 teilweise überlappenden
zweiten Elektrodenblock 202, welcher nach wie vor auf dem
zweiten Potential liegt, bildet sich folglich eine Potentialdifferenz
und somit eine Ein- bzw. Ausbuchtung 603 im dielektrischen
Elastomer 2 bzw. in der peristaltischen Vorrichtung 1 aus.
In einem darauffolgenden zweiten Betriebsschritt dargestellt in 14c wird nun der zweite Elektrodenblock 202 ebenfalls
auf das erste Potential geschaltet, so dass zwischen dem ersten und
dem zweiten Elektrodenblock 201, 202 keine Potentialdifferenz
mehr anliegt, sondern sich eine Potentialdifferenz zwischen dem
zweiten Elektrodenblock 202 und einem zum zweiten Elektrodenblock 202 in
axialer Richtung 112, 100 benachbarten und in radialer
Richtung 100 teilweise überlappenden dritten Elektrodenblock 203 ausbildet.
Die Ein- bzw. Ausbildung 603 wandert somit in axialer Richtung 100 zusammen
mit der in axialer Richtung 100 wandernden Potentialdifferenz.
In einem darauffolgenden dritten Betriebsschritt illustriert in 14d wird auch der dritte Elektrodenblock 203 auf
das erste Potential geschaltet, so dass die Ein- bzw. Ausbuchtung 603 in axialer
Richtung 100 weiterwandert. In einem vierten, fünften,
sechsten und siebten Betriebsschritt dargestellt jeweils in den 14e bis 14h werden
nun nach diesem Schema sequentiell auch alle verbleibenden noch
nicht beschalteten vierten, fünften, sechsten und siebten
Elektrodenblöcke 204, 205, 206, 207 nacheinander
auf das erste Potential geschaltet, so dass die Ein- bzw. Ausbuchtung 603 die dargestellte
peristaltische Vorrichtung in axialer Richtung 100 vollständig
durchwandert und anschließend alle Elektrodenblöcke 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 auf
dem ersten Potential liegen. In den 15a bis 15h werden die ersten, zweiten, dritten, vierten,
fünften, sechsten und siebten Betriebsschritte identisch
wiederholt, wobei jedoch die ersten, zweiten, dritten, vierten,
fünften, sechsten und siebten Elektrodenblöcke 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 nun
von dem ersten Potential wieder sequentiell nacheinander auf das
zweite Potential geschaltet werden, so dass sich wiederum aufgrund der
axial durch die peristaltische Vorrichtung 1 wandernden
Potentialdifferenz auch eine Ein- bzw. Ausbuchtung 603 in
axialer Richtung 100 durch die peristaltische Vorrichtung
bewegt. In jedem Betriebsschritt wird zum Transport des Transportmediums 601 durch
die peristaltische Vorrichtung 1 folglich nur ein Schaltvorgang
benötigt. Denkbar wäre auch eine derartiges Verfahren
zum Betrieb einer peristaltischen Vorrichtung vorzusehen, wobei
die Elektrodenblöcke 200, 200 als ineinandergreifende
Fingerstrukturen 60, 61 gemäß der
sechsten, siebten und/oder achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
illustriert in den 8 bis 12 ausgebildet
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1748190
A1 [0002]
- - US 2004/0068220 A1 [0002]