DE112015002776T5

DE112015002776T5 - Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material

Info

Publication number: DE112015002776T5
Application number: DE112015002776.9T
Authority: DE
Inventors: Nicolas Deperraz
Original assignee: Fluid Automation Systems SA
Current assignee: FAS Medic SA
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: DE112015002776B4; WO2015189252A1; US20180149288A1; US10323773B2

Abstract

Es wird eine Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) bereitgestellt. Die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) umfasst eine geschichtete Anordnung (110), bestehend aus einer dielektrischen Schicht (120), die zwischen einer ersten Platte (130) und einer zweiten Platte (140) angeordnet ist. Die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) weist außerdem einen ersten Fluidport (130a, 130b), der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist, und mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) auf, bestehend aus einer Elektrode (212–512), die zwischen der ersten Platte (130) und einem dielektrischen verformbaren Material (214–514) angeordnet ist, wobei die Elektrode (212–512) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–514) angebracht ist. Die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) ist über einen Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) strömungstechnisch an den ersten Fluidport (130a, 130b) gekoppelt, und die Elektrode (212, 514) ist an einen Verbinder (150) gekoppelt, der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die unten beschriebenen Ausführungsformen betreffen Fluidsteuersysteme und insbesondere eine Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material.
HINTERGRUND
Elektroaktive Materialien sind eine in neuerer Zeit entwickelte Technologie, die manchmal als Wandler verwendet wird, der elektrische Energie in mechanische Arbeit umformt. Gegenüber anderen in Wandlern verwendeten Materialien bieten elektroaktive Materialien Vorteile. Zum Beispiel sind elektroaktive Materialien elastisch verformbar und können daher Vibrationen dämpfen. Infolgedessen erzeugen Vorrichtungen mit elektroaktiven Materialien weniger Geräusch. Elektroaktive Materialien haben auch geringere Dichte als beispielsweise Stahl. Aus elektroaktiven Materialien hergestellte Komponenten können daher leichter als vergleichbare, aus Stahl hergestellte Komponenten sein. Außerdem können die elektroaktiven Materialien kostengünstiger und einfacher in der Fertigung sein als andere Materialien. Elektroaktive Materialien sind in vielfältigen Formfaktoren herstellbar und in der Fertigung leicht skalierbar. Diese und andere Vorteile sind ein Grund für die neuere Entwicklung elektroaktiver Materialien, etwa für Vorrichtungen, die eine Betätigung durchführen.
Einrichtungen 10 mit elektroaktivem Material können beispielsweise mit dielektrischem verformbarem Material 12 zwischen zwei Elektroden 14 angeordnet sein, wie in 1a gezeigt. An die beiden Elektroden 14 kann eine Spannung 15 angelegt sein, so dass ein Zusammenziehen des dielektrischen verformbaren Materials 12 verursacht wird. Dies bewirkt eine Verringerung der Distanz zwischen den Elektroden 14. Diese Distanzverringerung ist in 1b gezeigt. Unter Verwendung dieses Prinzips werden dielektrische verformbare Materialien bereits als Ersatz für Komponenten in Fluidsteuereinrichtungen verwendet. Beispielsweise wurden Stapelaktoren entwickelt, die ein Nockenfedersystem ersetzen können. Der Stapelaktor kann aus Teilringelektroden bestehen, die im Wechsel mit Scheiben aus dielektrischem verformbarem Material übereinandergestapelt sind. Der Stapelaktor kann anstelle des Nockenfedersystems an ein Ventilglied in einem Tellerventil gekoppelt sein und dasselbe versetzen.
Elektroaktive Materialien werden auch bereits zum Bilden anderer Fluidsteuereinrichtungen verwendet. Jedoch sind solche Einrichtungen nicht Teil eines Fluidsteuersystems, das sich für die in vielen gewerblichen Anwendungen erforderliche Skalierung eignet. Beispielsweise ist kein modularer Zusammenbau der Fluidsteuereinrichtungen mit anderen Fluidsteuereinrichtungen möglich, um das verfügbare Fluidverarbeitungsvermögen zu erhöhen. Die Konstruktionen dieser Vorrichtungen sind zudem eng auf spezifische Anwendungen zugeschnitten, durch die der verfügbare Markt eingeschränkt wird. Außerdem können die Konstruktionen komplexe Montageprozesse oder mehrere verschiedene Komponenten erfordern, die sich zur Modifikation für bestimmte Fluidsteuerfunktionen nicht gut eignen. Beispielsweise ist eine Konstruktion für ein dem Stand der Technik entsprechendes Ventil möglicherweise nicht leicht für eine Pumpenkonstruktion modifizierbar. Hierdurch können sich die Entwurfskosten erhöhen. Was die Fertigung angeht, sind komplexe und prototypische Konstruktionen, bei denen die elektroaktiven Materialien genutzt werden, typischerweise mit hohen Fertigungskosten und geringer Zuverlässigkeit verbunden, die für die Großfertigung ungeeignet sind. Mit anderen Worten: Die Vorteile, die elektroaktive Materialien bieten, werden von Fluidsteuereinrichtungs-Konstruktionen gemäß dem Stand der Technik bisher nicht voll genutzt.
Dementsprechend besteht Bedarf an einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material, die skalierbar, preisgünstig und zuverlässig ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material eine geschichtete Anordnung, bestehend aus einer dielektrischen Schicht, die zwischen einer ersten Platte und einer zweiten Platte angeordnet ist, einen ersten Fluidport, der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung gebildet ist, und mindestens eine Fluidsteuereinrichtung, bestehend aus einer Elektrode, die zwischen der ersten Platte und einem dielektrischen verformbaren Material angeordnet ist, wobei die Elektrode an dem dielektrischen verformbaren Material angebracht ist, wobei die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung über einen Fluidweg in der dielektrischen Schicht strömungstechnisch an den ersten Fluidport gekoppelt ist und die Elektrode an einen Verbinder gekoppelt ist, der sich in einer zu der dielektrischen Schicht parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung weg erstreckt.
Es wird ein Verfahren zum Bilden einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Bilden einer geschichteten Anordnung, bestehend aus einem Bilden und Anordnen der dielektrischen Schicht zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte, Bilden eines ersten Fluidports in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung, Bilden mindestens einer Fluidsteuereinrichtung, bestehend aus einem Bilden und Anordnen einer Elektrode zwischen der ersten Platte und dem dielektrischen verformbaren Material, und Anbringen der Elektrode an dem dielektrischen verformbaren Material. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden eines Fluidwegs in der dielektrischen Schicht, Bilden eines Verbinders, der sich in einer zu der dielektrischen Schicht parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung weg erstreckt, und strömungstechnisches Koppeln der Fluidsteuereinrichtung an den ersten Fluidport über den Fluidweg in der dielektrischen Schicht und Koppeln der Elektrode an den Verbinder.
Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Fluidströmung in einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Bereitstellen einer geschichteten Anordnung, bestehend aus einer dielektrischen Schicht, die zwischen einer ersten Platte und einer zweiten Platte angeordnet ist, Bereitstellen eines ersten Fluidports, der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung gebildet ist, Bereitstellen eines Verbinders, der sich in einer zu der dielektrischen Schicht parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung weg erstreckt, wobei der Verbinder an eine Elektrode in der dielektrischen Schicht gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Strömenlassen des Fluids zwischen dem ersten Fluidport und einer oder mehr Fluidsteuereinrichtungen über einen Fluidweg in der dielektrischen Schicht durch Anlegen einer Spannung an die Elektrode mit dem Verbinder.
ASPEKTE
Gemäß einem Aspekt umfasst eine Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) eine geschichtete Anordnung (110), bestehend aus einer dielektrischen Schicht (120), die zwischen einer ersten Platte (130) und einer zweiten Platte (140) angeordnet ist, einen ersten Fluidport (130a, 130b), der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist, und mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500), bestehend aus einer Elektrode (212–512), die zwischen der ersten Platte (130) und einem dielektrischen verformbaren Material (214–514) angeordnet ist, wobei die Elektrode (212–512) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–514) angebracht ist, wobei die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) über einen Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) strömungstechnisch an den ersten Fluidport (130a, 130b) gekoppelt ist und die Elektrode (212–512) an einen Verbinder (150) gekoppelt ist, der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt.
Bevorzugt umfasst die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) weiterhin einen zweiten Fluidport (130c), der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist, wobei der zweite Fluidport (130c) strömungstechnisch an die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) gekoppelt ist.
Bevorzugt umfasst die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) weiterhin eine zweite Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) in der dielektrischen Schicht (120), die über den Fluidweg (127, 128) strömungstechnisch an die erste Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) gekoppelt ist.
Bevorzugt ist der Fluidweg (127, 128) durch die erste Platte (130), die dielektrische Schicht (120) und die zweite Platte (140) gebildet.
Bevorzugt befindet sich zwischen dem dielektrischen verformbaren Material (214–514) und der zweiten Platte (140) eine zweite Elektrode (212–512), wobei die Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (238, 338, 518b) besteht, der durch die dielektrische Schicht (120), die erste Platte (130) und die zweite Platte (140) gebildet wird, wenn die ersten und zweiten Elektroden (212–512) sich von den ersten und zweiten Platten (130, 140) weg versetzen.
Bevorzugt besteht die Fluidsteuereinrichtung (200, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (238, 518a), der geöffnet wird, wenn die Elektrode (232, 532) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) weg versetzt wird.
Bevorzugt besteht die Fluidsteuereinrichtung (300, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (338, 518), der geschlossen wird, wenn dielektrisches verformbares Material (334, 534) gegen eine angrenzende Oberfläche (337, 517) in der dielektrischen Schicht (120) drückt.
Bevorzugt besteht die Fluidsteuereinrichtung (500) aus mindestens zwei selektiv gebildeten Kanälen (518a, 518b).
Bevorzugt bestehen die mindestens zwei selektiv gebildeten Kanäle (518a, 518b) aus einem ersten selektiv gebildeten Kanal (518a), der geöffnet wird, wenn eine Elektrode (512) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) weg versetzt wird, und einem zweiten selektiv gebildeten Kanal (518b), der geschlossen wird, wenn dielektrisches verformbares Material (514) gegen eine angrenzende Oberfläche (517) drückt.
Bevorzugt ist die Fluidsteuereinrichtung (200) ein Ventil (230), und das dielektrische verformbare Material (234) erstreckt sich von der ersten Platte (130) zu der zweiten Platte (140), um das Ventil (230) zu schließen, wenn der Elektrode (232) keine Energie zugeführt wird, und versetzt sich von der ersten Platte (130) oder der zweiten Platte (140) weg, um das Ventil (230) zu öffnen, wenn der Elektrode (232) Energie zugeführt wird.
Bevorzugt ist die Fluidsteuereinrichtung (300) ein Ventil (330), bestehend aus einem Gehäuse (335), welches das dielektrische verformbare Material (334) teilweise umgibt, einem Erstreckungsabschnitt (334e) des dielektrischen verformbaren Materials (334) und einem selektiv gebildeten Kanal (338) zwischen dem Erstreckungsabschnitt (334e) und einer angrenzenden Oberfläche (337) der dielektrischen Schicht (120).
Bevorzugt ist die Fluidsteuereinrichtung (200) ein Ventil (230), bestehend aus einer Ventilkammer (236a, b), die das dielektrische verformbare Material (234) teilweise umgibt.
Bevorzugt besteht die Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400) weiterhin aus einer zweiten Elektrode (212–432), die zwischen dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) und der zweiten Platte (140) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (212–432) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) angebracht ist.
Bevorzugt erstreckt sich der erste Fluidport (130a, 130b) durch die erste Platte (130) zu dem Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120).
Bevorzugt ist weiterhin ein zweiter Fluidport (130c) enthalten, der über den Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) strömungstechnisch an den ersten Fluidport (130a, 130b) gekoppelt ist.
Bevorzugt ist die Elektrode (212–432) an einer Platte (130, 140) angebracht.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Bilden einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) ein Bilden einer geschichteten Anordnung (110), bestehend aus einem Formen der dielektrischen Schicht (120) und Anordnen derselben zwischen der ersten Platte (130) und der zweiten Platte (140), Bilden eines ersten Fluidports (130a, 130b) in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110), Bilden mindestens einer Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500), bestehend aus einem Bilden einer Elektrode (212–512) und Anordnen derselben zwischen der ersten Platte (130) und dem dielektrischen verformbaren Material (214–514) und Anbringen der Elektrode (212–512) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–514), Bilden eines Fluidwegs (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120), Bilden eines Verbinders (150), der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt, und strömungstechnisches Koppeln der Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) an den ersten Fluidport (130a, b) über den Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) und Koppeln der Elektrode (212–512) an den Verbinder (150).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden eines zweiten Fluidports (130c) in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) und Koppeln des zweiten Fluidports (130c) an die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden einer zweiten Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) in der dielektrischen Schicht (120) und strömungstechnisches Koppeln der zweiten Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) an die erste Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) über den Fluidweg (127, 128).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden des Fluidwegs (127, 128) mit der ersten Platte (130), der dielektrischen Schicht (120) und der zweiten Platte (140).
Bevorzugt umfasst die Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 500) einen selektiv gebildeten Kanal (238, 338, 518b), der durch die dielektrische Schicht (120), die erste Platte (130) und die zweite Platte (140) gebildet ist.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Öffnen eines selektiv gebildeten Kanals (238, 518a) in der Fluidsteuereinrichtung (200, 500) durch Wegversetzen der Elektrode (232, 512) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden eines selektiv gebildeten Kanals (338) in der Fluidsteuereinrichtung (300), der sich schließt, wenn dielektrisches verformbares Material (334) gegen eine angrenzende Oberfläche (337) in der dielektrischen Schicht (120) drückt.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden von mindestens zwei selektiv gebildeten Kanälen (518a, 518b).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden eines ersten selektiv gebildeten Kanals (518a), der geöffnet wird, wenn die Elektrode (512) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) weg versetzt wird, und Bilden eines zweiten selektiv gebildeten Kanals (518b), der geschlossen wird, wenn das dielektrische verformbare Material (514) gegen eine angrenzende Oberfläche (517) drückt.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden eines Ventils (230) in den Fluidsteuereinrichtungen (200) mit dielektrischem verformbarem Material (234), wobei das Ventil (230) sich von der ersten Platte (130) zu der zweiten Platte (140) erstreckt, um das Ventil (230) zu schließen, wenn der Elektrode (232) keine Energie zugeführt wird, und sich von der ersten Platte (130) oder der zweiten Platte (140) weg versetzt, um das Ventil (230) zu öffnen, wenn der Elektrode (232) Energie zugeführt wird.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden eines Ventils (330) in den Fluidsteuereinrichtungen (300), wobei das Formen des Ventils (330) aus einem Bilden eines Gehäuses (335), welches das dielektrische verformbare Material (334) teilweise umgibt, Bilden eines Erstreckungsabschnitts (334e) des dielektrischen verformbaren Materials (334) und Bilden eines selektiv gebildeten Kanals (338) zwischen dem Erstreckungsabschnitt (334e) und einer angrenzenden Oberfläche (337) der dielektrischen Schicht (120) besteht.
Bevorzugt besteht das Verfahren weiterhin aus einem Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100), weiterhin bestehend aus einem Bilden eines Ventils (230) durch Bilden einer Ventilkammer (236a, b), die das dielektrische verformbare Material (234) teilweise umgibt.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden einer zweiten Elektrode (212–432) und Anordnen derselben zwischen dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) und der zweiten Platte (140) und Anbringen der zweiten Elektrode (212–432) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–434).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Sich-Erstrecken-Lassen des ersten Fluidports (130a, 130b) durch die erste Platte (130) zu Fluidwegen (127, 128), die sich in der dielektrischen Schicht (120) befinden.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bilden eines zweiten Fluidports (130c) und Koppeln desselben an den ersten Fluidport (130a, 130b) über den Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120).
Bevorzugt ist die Elektrode (212–432) an der ersten Platte (130) oder der zweiten Platte (140) angebracht.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Fluidströmung in einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) ein Bereitstellen einer geschichteten Anordnung (110), bestehend aus einer dielektrischen Schicht (120), die zwischen einer ersten Platte (130) und einer zweiten Platte (140) angeordnet ist, Bereitstellen eines ersten Fluidports (130a, 130b), der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist, Bereitstellen eines Verbinders (150), der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt, wobei der Verbinder (150) an eine Elektrode (212–512) in der dielektrischen Schicht (120) gekoppelt ist, und Strömenlassen des Fluids zwischen dem ersten Fluidport (130a, 130b) und einer oder mehr Fluidsteuereinrichtungen (200, 300, 400, 500) über einen Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) durch Anlegen einer Spannung an die Elektrode (212–512) mit dem Verbinder (150).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bereitstellen eines selektiv gebildeten Kanals (238, 338) in dem Fluidweg (127, 128) und Schließen des selektiv gebildeten Kanals (238, 338) durch Versetzen von dielektrischem verformbarem Material (314, 324, 334, 514) in der dielektrischen Schicht (120) in Richtung einer angrenzenden Oberfläche (317, 327, 337).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bereitstellen eines selektiv gebildeten Kanals (418, 518a) in dem Fluidweg (127, 128) und Öffnen des selektiv gebildeten Kanals (418, 518a) durch Wegversetzen der Elektrode (212–432) von einer der Platten (130, 140).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin ein Bereitstellen eines ersten selektiv gebildeten Kanals (518a) und eines zweiten selektiv gebildeten Kanals (518b), die sich in dem Fluidweg (127, 128) befinden, Öffnen eines ersten selektiv gebildeten Kanals (518a) durch Wegversetzen der Elektrode (512a) von einer der Platten (130, 140) und Schließen eines zweiten selektiv gebildeten Kanals (518b) durch Sich-Erstrecken-Lassen des dielektrischen verformbaren Materials (514) in Richtung einer angrenzenden Oberfläche (517).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Gleiche Bezugsziffern bezeichnen in allen Zeichnungen das gleiche Element. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind.
1a–1b zeigen, wie Einrichtungen, bei denen elektroaktive Materialien 10 genutzt werden, mit dielektrischem verformbarem Material 12 zwischen zwei Elektroden 14 angeordnet sein können.
2a zeigt eine perspektivische Ansicht der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 gemäß einer Ausführungsform.
2b zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der dielektrischen Schicht 120 gemäß einer Ausführungsform.
4 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Ventils 230 gemäß einer Ausführungsform.
5a–5b zeigen Draufsichten auf die Ventile 230 von oben.
6a–6b zeigen seitliche Draufsichten auf das Ventil 230.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Fluidsteuereinrichtungen 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht der Pumpen 310.
9a–9c zeigen Draufsichten auf das Ventil 330 von oben.
10a–10c zeigen seitliche Draufsichten auf das Ventil 330.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht von Fluidsteuereinrichtungen 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht von Pumpen 410 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
13 zeigt eine seitliche Draufsicht auf die Pumpen 410.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht von Fluidsteuereinrichtungen 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
2a–14 und die folgende Beschreibung stellen für den Fachmann spezifische Beispiele dafür dar, wie der beste Modus von Ausführungsformen einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material herstellbar und verwendbar ist. Zum Zweck der Lehre von Grundzügen der Erfindung wurden einige übliche Aspekte vereinfacht oder weggelassen. Für den Fachmann sind aus diesen Beispielen Varianten ersichtlich, die in den Umfang der vorliegenden Beschreibung fallen. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass die unten beschriebenen Merkmale in verschiedener Weise zu mehreren Varianten der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material kombinierbar sind. Die unten beschriebenen Ausführungsformen sind daher nicht auf die unten beschriebenen spezifischen Beispiele, sondern nur durch die Patenansprüche und deren Äquivalente begrenzt.
2a zeigt eine perspektivische Ansicht der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 gemäß einer Ausführungsform. Wie dargestellt, weist die Fluidsteuervorrichtung 100 eine geschichtete Anordnung 110 auf, die aus einer dielektrischen Schicht 120 besteht, welche zwischen einer ersten Platte 130 und einer zweiten Platte 140 angeordnet ist. Die Fluidsteuervorrichtung 100 weist Fluidports 130a–c auf. Die Fluidports 130a–c sind in der äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung 110 gebildet. Die Fluidports 130a–c können an andere Ausrüstung oder an eine oder mehr Fluidsteuervorrichtungen mit elektroaktivem Material 100 gekoppelt sein. Beispielsweise kann jeder der beiden ersten Fluidports 130a, b ein Fluid aus einer Fluidzufuhr empfangen. Der zweite Fluidport 130c kann der Ausrüstung verarbeitetes (z.B. gemischtes) Fluid zuführen. Die Fluidsteuervorrichtung 100 ist außerdem mit einem Verbinder 150 gezeigt, der zum elektrischen Koppeln an eine Steuereinrichtung eingerichtet ist. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung das Fluid regulieren oder steuern, das durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 strömt.
2b zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100. Die geschichtete Anordnung 110 ist mit der ersten Platte 130 und der zweiten Platte 140 dargestellt. Die Platten 130, 140 können aus Glas bestehen, jedoch kann jedes geeignete Material verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform haben die Platten 130, 140 flache Oberflächen ohne Merkmale wie etwa Vertiefungen, zusätzliche Komponenten oder dergleichen. Jedoch können in alternativen Ausführungsformen die Platten 130, 140 Vertiefungen und beispielsweise elektrische Komponenten aufweisen. Die erste Platte 130 ist mit Fluidports 130a–c dargestellt, die sich in einer im Wesentlichen senkrechten Ausrichtung durch die erste Platte 130 erstrecken, wobei jedoch auch alternative Anordnungen verwendbar sind. Die Fluidports 130a–c koppeln die dielektrische Schicht 120 strömungstechnisch an Ausrüstung oder eine weitere Fluidsteuervorrichtung 100. Die dielektrische Schicht 120 wird im Folgenden mit Bezug auf 3–13 beschrieben.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der dielektrischen Schicht 120 gemäß einer Ausführungsform. Die dielektrische Schicht 120 weist ein Substrat 122 mit Leitern 152, 154 auf, die an den äußeren Oberflächen des Substrats 122 angebracht sind. Der erste Leiter 152 ist zwischen der dielektrischen Schicht 120 und der ersten Platte 130 angeordnet, und der zweite Leiter 154 ist zwischen der dielektrischen Schicht 120 und der zweiten Platte 140 angeordnet. Wie im Folgenden ausführlicher erläutert wird, können die Leiter 152, 154 an Elektroden an Fluidsteuereinrichtungen 200 gekoppelt sein. Die dielektrische Schicht 120 weist außerdem Fluidwege 127a, b und 128a–c auf. In jedem der Fluidwege 127a, b sind Fluidsteuereinrichtungen 200 seriell angeordnet. Die Fluidsteuereinrichtungen 200 in jedem der Fluidwege 127a, b können Pumpen 210a, b, einen Speicher 220a, b und ein Ventil 230a, b aufweisen, jedoch ist jede geeignete Kombination oder Anordnung der Fluidsteuereinrichtungen 200 verwendbar.
Die Fluidwege 128a–c bestehen aus einem ersten Fluidweg 128a und einem zweiten Fluidweg 128b, die an eine Mischeinrichtung 128c gekoppelt sind. Die Fluidwege 128a, b empfangen Fluid aus den Fluidsteuereinrichtungen 200a, b und befördern das Fluid zu der Mischeinrichtung 128c. Die Mischeinrichtung 128c hat eine alternierende Struktur. Die alternierende Struktur hilft beim Mischen des Fluids aus dem Fluidweg 128a mit dem Fluid aus dem Fluidweg 128b. Die Mischeinrichtung 128c kann diese beiden Komponenten entlang der Länge der alternierenden Struktur zu einem Fluidgemisch vermischen. In weiteren Ausführungsformen kann die Mischeinrichtung 128c aus jeder geeigneten Form oder Struktur bestehen. Die dielektrische Schicht 120 kann die Strömung des Fluids von dem ersten Fluidport 130a, b zu dem zweiten Port 130c steuern.
Das Substrat 122 besteht aus elektroaktivem Material, um die Strömung des Fluids zu steuern, wobei jedoch jedes geeignete Material oder jede geeignete Materialkombination verwendbar ist. Beispielsweise können Abschnitte des Substrats 122 Materialien aufweisen, die nicht auf elektrische Felder in den Leitern 152, 154 ansprechen. In der dargestellten Ausführungsform besteht das Substrat 122 aus dielektrischem verformbarem Material, jedoch ist jedes geeignete Material verwendbar. Dementsprechend können Abschnitte des Substrats 122, die einem elektrischen Feld aus den Elektroden 232 ausgesetzt sind, sich in einer Richtung zusammenziehen, die zu der durch das Substrat 122 gebildeten Ebene senkrecht steht. In dem sich zusammenziehenden Abschnitt kann das Volumen konstant bleiben. Dementsprechend kann eine Versetzung des dielektrischen verformbaren Materials 234 in der zu den Elektroden 232 senkrechten Richtung eine Versetzung bewirken, die zu den Elektroden parallel ist. Jedoch können bei manchen dielektrischen verformbaren Materialien die Elektroden sich auch ohne eine proportionale Versetzung in der zu den Elektroden parallelen Richtung senkrecht versetzen. Zudem kann das Substrat 122 elektrische Felder bilden, wenn es durch eine Kraft oder durch Druck gedehnt wird. Beispielsweise kann dielektrisches verformbares Material, das in einer zu den Elektroden horizontalen Richtung gedehnt wird, eine Spannung auf den Elektroden bilden, die zu der horizontalen Dehnung proportional ist. Diese Eigenschaften des dielektrischen verformbaren Materials können in den Fluidsteuereinrichtungen 200, wie etwa den Pumpen 210a, b eingesetzt werden.
Die Pumpen 210a, b sind als linear angeordnete peristaltische Pumpen dargestellt. Die Pumpen 210a, b können in einer Sequenz eine Betätigung durchführen, um das Fluid von den ersten Fluidports 130a, b zu dem zweiten Port 130c zu pumpen. Beispielsweise können die Pumpen 210a, b, die sich bei den Speichern 220b befinden, geschlossen bleiben, während die Pumpen 210a, b, die sich bei den ersten Fluidports 130a, b befinden, eine Betätigung durchführen, um Fluid aus den ersten Fluidports 130a, b zu ziehen. Danach können die Pumpen 210a, b bei den Speichern 220a, b sich öffnen, während die Pumpen 210a, b, die sich bei den Fluidwegen 127a, b befinden, sich schließen, um das Fluid in Richtung der Speicher 220a, b zu drücken. Sobald die Pumpen 210a, b bei den ersten Ports 130a, b geschlossen sind, können die anderen Pumpen 210a, b die Betätigung aufheben, um das restliche Fluid in die Speicher 220a, b zu drücken. Dementsprechend können die Pumpen 210a, b peristaltische Pumpen sein. Der Pumpvorgang kann den Fluiddruck in den Speichern 220a, b verändern.
4 zeigt das Ventil 230 gemäß einer Ausführungsform. Das Ventil 230 weist eine Elektrode 232 auf, die an einem dielektrischen verformbaren Material 234 angebracht ist. Die Leiter 152 sind an die Elektrode 232 gekoppelt. Das dielektrische verformbare Material 234 ist teilweise von Ventilkammern 236a, b umgeben. Die Ventilkammern 236a, b sind durch das dielektrische verformbare Material 234 und eine Barriere 235 getrennt, die sich über die Ventile 230 erstreckt.
Eine erste Fluidöffnung 231 ist strömungstechnisch an die erste Ventilkammer 236a gekoppelt, und eine zweite Fluidöffnung 239 ist strömungstechnisch an die zweite Ventilkammer 236b gekoppelt. Wie ersichtlich, befinden sich die Fluidöffnungen 231, 239 in der dielektrischen Schicht 120. Die Fluidöffnungen 231, 239 sind strömungstechnisch an die Fluidwege 127, 128 gekoppelt. Die Funktionsweise des Ventils 230 wird mit Bezug auf 5a–6b beschrieben.
5a–5b zeigen Draufsichten auf die Ventile 230 von oben. In 5a befindet sich das Fluid in der ersten Ventilkammer 236a und befindet sich nicht in der zweiten Ventilkammer 236b. Ein Strömen des Fluids aus der ersten Ventilkammer 236a in die zweite Ventilkammer 236b wird durch das dielektrische verformbare Material 234 und die Barriere 235 verhindert. Der Druck des gegen das dielektrische verformbare Material 234 und die Barriere 235 drückenden Fluids ist durch die Pfeile in 5a dargestellt. In 5b befindet sich das Fluid in sowohl der ersten Ventilkammer 236a als auch der zweiten Ventilkammer 236b. Die Richtung der Fluidströmung ist durch den Pfeil in 5b dargestellt. Das Fluid in der ersten Ventilkammer 236a kann strömungstechnisch an die zweite Ventilkammer 236b gekoppelt sein, wenn eine Spannung an die Elektroden 232 angelegt ist, wie im Folgenden mit Bezug auf 6a–6b beschrieben.
6a–6b zeigen seitliche Draufsichten auf das Ventil 230, die in 5a und 5b bei 6a–6a und 6b–6b genommen sind. Das Ventil 230 ist in 6a gezeigt, wo das dielektrische verformbare Material 234 sich von der ersten Platte 130 zu der zweiten Platte 140 erstreckt. Zwischen den Platten 130 und dem dielektrischen verformbaren Material 234 befinden sich die Elektroden 232. Das dielektrische verformbare Material 234 kann über die Elektroden 232 gegen die Platten 130, 140 drücken. Der Fluiddruck an der ersten Fluidöffnung 231 ist durch den Pfeil bei der ersten Fluidöffnung gezeigt. Wie ersichtlich, verhindern das dielektrische verformbare Material 234 und die Barriere 235 (mit Bezug auf 5a–5b beschrieben) sowie die Elektroden 232 ein Strömen des Fluids von der ersten Fluidöffnung 231 zu der zweiten Fluidöffnung 239.
Wenn die Spannung an die Elektroden 232 angelegt wird, zieht sich das dielektrische verformbare Material 234 zusammen. Das Zusammenziehen des dielektrischen verformbaren Materials 234 versetzt die Elektroden 232 weg von den Platten 130, 140. Durch die Versetzung der Elektroden 232 werden von den Platten 130, 140 und den Elektroden 232 selektiv gebildete Kanäle 238 gebildet. Die Distanz der Versetzung der Elektroden 232 von den Platten 130, 140 kann zu den Spannungen auf den Elektroden 232 proportional sein. Beispielsweise können in der dargestellten Ausführungsform jeweils die beiden Elektroden 232 eine positive Spannung und eine negative Spannung haben. Hierdurch kann ein elektrisches Feld gebildet werden, welches das dielektrische verformbare Material 234 überquert. Das dielektrische verformbare Material 234 kann sich in Proportion zu der Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 232 versetzen. Die Ventile 230 können daher die Strömung des Fluids durch Regulieren der Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 232 regulieren. Die selektiv gebildeten Kanäle 238 koppeln die erste Fluidöffnung 231 und die zweite Fluidöffnung 239 strömungstechnisch. Die Strömung des Fluids von der ersten Fluidöffnung 231 zu der zweiten Fluidöffnung 239 ist durch die Pfeile in 6b dargestellt.
Neben den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 120 alternative Fluidsteuereinrichtungen aufweisen. Ausführungsbeispiele werden im Folgenden mit Bezug auf 7–10c beschrieben.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Fluidsteuereinrichtungen 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Deutlichkeit halber ist eine Reihe aus den Fluidsteuereinrichtungen 300 gezeigt. Die Fluidsteuereinrichtungen 300 weisen Pumpen 310 auf, die linear zwischen einem Speicher 320 und dem Fluidweg 127 angeordnet sind. Der Speicher 320 ist neben einem Ventil 330 entlang des Fluidwegs 127 angeordnet. Der Speicher 320 und ein Ventil 330 weisen Gehäuse 315–335 auf, die dielektrisches verformbares Material teilweise umgeben. Beispielsweise weist der Speicher 320 eine Elektrode 322 auf, die an dielektrischem verformbarem Material 324 angebracht ist, das von dem Gehäuse 325 teilweise umgeben ist. In den Fluidwegen 127a, b befinden sich eine erste Fluidöffnung 321 und eine zweite Fluidöffnung 329. Das Fluid kann sich zwischen dem dielektrischen verformbaren Material 324 und dem Gehäuse 325 befinden. Der Druck des Fluids zwischen dem dielektrischen verformbaren Material 324 und dem Gehäuse 325 kann eine Belastung in dem dielektrischen verformbaren Material 324 hervorrufen, die eine Spannung auf den Elektroden 322 hervorruft. Die Fluidsteuereinrichtungen 300 weisen auch die Pumpen 310 und das Ventil 330 auf, die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden.
8 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht der Pumpen 310. Die Pumpen 310 weisen eine erste Fluidöffnung 311 und eine zweite Fluidöffnung 319 auf. Die Pumpen 310 weisen auch Elektroden 312 auf, die an dielektrischem verformbarem Material 314 angebracht sind. Das dielektrische verformbare Material 314 weist einen Erstreckungsabschnitt 314e auf. Der Erstreckungsabschnitt 314e ist als von den Elektroden 312 nicht bedeckt dargestellt. Ein Gehäuse 315 umgibt das dielektrische verformbare Material 314 teilweise. Ein selektiv gebildeter Kanal 318 befindet sich zwischen den Erstreckungsabschnitten 314e und einer angrenzenden Oberfläche 317 der dielektrischen Schicht 120. Ebenfalls dargestellt ist der Erstreckungsabschnitt 314e', der sich in den selektiv gebildeten Kanal 318 erstreckt. Der selektiv gebildete Kanal 318 ist strömungstechnisch an die Fluidöffnungen 311, 319 gekoppelt.
9a–9c zeigen Draufsichten auf das Ventil 330 von oben. Das Ventil 330 hat eine erste Fluidöffnung 331, die strömungstechnisch an eine zweite Fluidöffnung 339 gekoppelt ist. Das Ventil 330 weist Elektroden 332 auf, die an dielektrischem verformbarem Material 334 angebracht sind. Das dielektrische verformbare Material 334 hat einen Erstreckungsabschnitt 334e. Ein Gehäuse 335 umgibt das dielektrische verformbare Material 334 derart teilweise, dass der Erstreckungsabschnitt 334e sich ungehindert in Richtung einer angrenzenden Oberfläche 337 versetzen kann, wenn Spannung an die Elektroden 332 angelegt wird. Die Versetzung des Erstreckungsabschnitts 334e wird im Folgenden mit Bezug auf 10a–10c ausführlicher beschrieben.
10a–10c zeigen seitliche Draufsichten auf das Ventil 330. Wie dargestellt, weist das Ventil 330 einen selektiv gebildeten Kanal 338 auf, der durch die dielektrische Schicht 120, die erste Platte 130 und die zweite Platte 140 gebildet ist. Das dielektrische verformbare Material 334 und das Gehäuse 335 sind als Teil der dielektrischen Schicht 120 gezeigt. Zwischen dem dielektrischen verformbaren Material 334 und den Platten 130, 140 befinden sich Elektroden 332. Der selektiv gebildete Kanal 338 ist als zwischen der dielektrischen Schicht 120 und dem Erstreckungsabschnitt 334e befindlich gezeigt.
Mit Bezug auf 7–10c führen die Fluidsteuereinrichtungen 300 eine Betätigung durch, wenn an die Elektroden 312–332 Spannung angelegt ist. Wenn an die Elektroden 312–332 eine Spannung angelegt ist, zieht das dielektrische verformbare Material 314–334 sich in einer zu den Elektroden 312–332 senkrechten Richtung zusammen. Das Volumen des dielektrischen verformbaren Materials 314–334 kann während des Zusammenziehens im Wesentlichen gleich sein. Dementsprechend kann das Zusammenziehen bewirken, dass das dielektrische verformbare Material 314–334 sich in allen Richtungen tendenziell gleich parallel zu den Elektroden 312–332 erstreckt. Die Gehäuse 315–335 verhindern, dass das dielektrische verformbare Material 314–334 sich in anderen Richtungen als zu der angrenzenden Oberfläche 317–337 erstreckt. Dies bewirkt, dass der Erstreckungsabschnitt 314e–334e sich in Richtung der angrenzenden Oberfläche 317–337 erstreckt. Die Breite der selektiv gebildeten Kanäle 318–338 kann sich daher verringern oder erhöhen. In alternativen Ausführungsformen werden die Gehäuse 315–335 möglicherweise nicht verwendet. Beispielsweise kann anstelle der Verwendung eines Gehäuses, das aus einem anderen Material besteht, das dielektrische verformbare Material 314–334 gehärtet sein. Zusätzlich oder alternativ ist das dielektrische verformbare Material 314–334 möglicherweise nicht gehärtet, kann aber einer seitlichen Versetzung in anderen Richtungen als zu der angrenzenden Oberfläche 317–337 widerstehen.
In den Pumpen 310 kann die Breite des selektiv gebildeten Kanals 318 entsprechend der mit Bezug auf 8 beschriebenen fortschreitenden Wellenform variieren. Beispielsweise kann die Distanz zwischen dem Erstreckungsabschnitt 314e und der angrenzenden Oberfläche 317 für jeden Erstreckungsabschnitt 314e unterschiedlich sein. Die Distanzen zwischen den Erstreckungsabschnitten 314e und der angrenzenden Oberfläche 317 können entsprechend der fortschreitenden Wellenform variieren, indem die Elektroden 312 in einer Sequenz betätigt werden. Die Sequenz kann eine peristaltische Sequenz sein, die Fluid entlang der Fluidwege 127, 128 pumpt. Die Strömung des Fluids durch die Fluidwege 127, 128 kann durch das Ventil 330 gesteuert sein.
In dem Ventil 330 kann die verringerte Distanz zwischen dem Erstreckungsabschnitt 334e und der angrenzenden Oberfläche 337 die Fluidströmungsrate reduzieren. Wie in 10b gezeigt, hat der Erstreckungsabschnitt 334e eine runde Querschnittsform. Der Grund hierfür kann elastische Verformung des dielektrischen verformbaren Materials 334 in dem Erstreckungsabschnitt 334e sein. Beispielsweise kann das dielektrische verformbare Material 334 sich ähnlich wie Gummi elastisch verformen. Obwohl der Erstreckungsabschnitt 334e die runde Querschnittsform aufweist, kann zum Begrenzen der Fluidströmung jede geeignete Form verwendet werden. Da der selektiv gebildete Kanal 338 noch teilweise offen ist, kann das Fluid mit reduzierter Geschwindigkeit von der ersten Fluidöffnung 331 zu der zweiten Fluidöffnung 339 strömen.
Wenn die Spannung weiter erhöht wird, kann der Erstreckungsabschnitt 334e sich weiter zu der in 10c gezeigten Position erstrecken, so dass er gegen die angrenzende Oberfläche 337 und die Platten 130, 140 drückt. Da der Erstreckungsabschnitt 334e elastische Verformung aufweist, kann er sich an die Form der angrenzenden Oberflächen 337 und der Platten 130, 140 anpassen. Durch die Anpassung des Erstreckungsabschnitts 334e entsteht eine Fluiddichtung, die den selektiv gebildeten Kanal 338 schließt. Dementsprechend wird ein Strömen des Fluids zwischen der ersten Fluidöffnung 331 und der zweiten Fluidöffnung 339 verhindert.
Alternative Ausführungsformen der Fluidsteuereinrichtungen, bei denen das dielektrische verformbare Material sich möglicherweise nicht in den selektiv gebildeten Kanal erstreckt, werden im Folgenden mit Bezug auf 11–13 ausführlicher beschrieben.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht von Fluidsteuereinrichtungen 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Fluidsteuereinrichtungen 400 weisen Pumpen 410 auf, die zwischen dem Fluidweg 127 und dem Speicher 420 linear angeordnet sind. Die Fluidsteuereinrichtungen 400 sind strömungstechnisch an die Fluidwege 127, 128 gekoppelt. Ähnlich wie die mit Bezug auf 7–10c beschriebenen Fluidsteuereinrichtungen haben die Fluidsteuereinrichtungen 400 rechtwinklige Form. Jedoch weisen die Fluidsteuereinrichtungen 400 keine Gehäuse auf. Zusätzlich ist ein selektiv gebildeter Kanal zwischen den Elektroden 412 und den Platten 130, 140 gebildet. Beispielsweise kann ein Ventil 430 sich von den Platten 130, 140 weg versetzen, um einen selektiv gebildeten Kanal zu bilden, um den Speicher 420 strömungstechnisch an den Fluidweg 128 zu koppeln. Die Pumpen 410 können sich in einer Sequenz von den Platten 130, 140 weg versetzen, um das Fluid zu dem Speicher 420 zu pumpen.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht von Pumpen 410 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Pumpen 410 weisen eine erste Fluidöffnung 411 und eine zweite Fluidöffnung 419 auf. Die Pumpen 410 weisen auch Elektroden 412 auf, die an dielektrischen verformbaren Materialien 414 angebracht sind. Die Leiter 152 sind an die Elektroden 412 gekoppelt. Das dielektrische verformbare Material 414 ist auch zwischen den Elektroden 412 angeordnet. Beispielsweise besteht ein Abschnitt aus dielektrischem verformbarem Material 414 zwischen den jeweiligen Elektroden 412. Die Breite des Abschnitts ist aus verschiedenen Faktoren bestimmbar wie etwa der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit des dielektrischen verformbaren Materials 414.
13 zeigt eine seitliche Draufsicht auf die Pumpen 410. Die Pumpen 410 sind als zwischen den Platten 130, 140 angeordnet dargestellt. Zwischen den Elektroden 412 und der ersten Platte 130 ist ein selektiv gebildeter Kanal 418 gebildet. Der selektiv gebildete Kanal 418 weist Abschnitte mit unterschiedlichen Distanzen zwischen den Elektroden 412 und der ersten Platte 130 auf. Die zweite Platte 140 ist an den Elektroden 412 angebracht, die sich bei der zweiten Platte 140 befinden. Wie ersichtlich, ist der selektiv gebildete Kanal 418 durch die erste Platte 130, die Elektrode 412 und das dielektrische verformbare Material 414 gebildet. Die an der zweiten Platte 140 angebrachten Elektroden 412 versetzen sich nicht von der zweiten Platte 140 weg. Der selektiv gebildete Kanal 418 hat ebenfalls eine fortschreitende Wellenform.
Die fortschreitende Wellenform wird dadurch gebildet, dass die Elektroden 412 sich in einer Sequenz von den Platten 130, 140 weg versetzen. Beispielsweise können die Leiter 152 eine Spannung an die Elektroden 412 in einer Sequenz anlegen, die durch eine gewisse Zeitverzögerung getrennt ist. Die Zeitverzögerung kann bewirken, dass die am nächsten an der ersten Fluidöffnung 411 befindliche Elektrode 412 vollständig von den Platten 130, 140 weg versetzt wird, während die Elektroden 412 in den zentral angeordneten Pumpen 410 gegen die Platten 130, 140 gedrückt werden. Die fortschreitende Welle kann sich von der ersten Fluidöffnung 411 in Richtung der zweiten Fluidöffnung 419 bewegen. Dementsprechend können die Pumpen 410 peristaltische Pumpen sein. Jedoch kann in alternativen Ausführungsformen jeder geeignete Pumpmechanismus verwendet werden.
Die Fluidsteuereinrichtungen können in alternativen Ausführungsformen eine Kombination von Merkmalen aufweisen. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Fluidsteuereinrichtungen 500 aus mehr als einem selektiv gebildeten Kanal bestehen können.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht von Fluidsteuereinrichtungen 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Fluidsteuereinrichtungen 500 weisen Pumpen 510 auf, die zwischen den Fluidwegen 127, 128 linear angeordnet sind. Die Fluidsteuereinrichtungen 500 sind über die erste Fluidöffnung 511 und die zweite Fluidöffnung 519 strömungstechnisch an die Fluidwege 127, 128 gekoppelt. Die erste Fluidöffnung 511 besteht aus einer ersten Kanalöffnung 511a und einem zweiten Kanal 511b. Die zweite Fluidöffnung 519 besteht aus einer ersten Kanalöffnung 519a und einer zweiten Kanalöffnung 519b. Die Fluidsteuereinrichtungen 500 haben rechtwinklige Form. Zusätzlich besteht ein selektiv gebildeter Kanal aus einem ersten selektiv gebildeten Kanal 518a und einem zweiten selektiv gebildeten Kanal 518b. Der erste selektiv gebildete Kanal 518a ist zwischen den Elektroden 512 und den Platten 130, 140 gebildet. Der zweite selektiv gebildete Kanal 518b ist zwischen Erstreckungsabschnitten 514e und einer angrenzenden Oberfläche 517 gebildet.
Die ersten und zweiten selektiv gebildeten Kanäle 518a, 518b können synchronisiert sein. Beispielsweise kann der erste selektiv gebildete Kanal 518a zwischen der Elektrode 512 und der ersten Platte 130 gebildet sein. Wenn die Elektrode 512 sich von der ersten Platte 130 weg versetzt, erstreckt sich der Erstreckungsabschnitt 514e' in den zweiten selektiv gebildeten Kanal 518b. Wenn die Elektrode 512 in Richtung der ersten Platte 130 versetzt wird, versetzt sich der Erstreckungsabschnitt 514e weg von der angrenzenden Oberfläche 517. Die Erstreckungsabschnitte 514e können fortschreitende Wellenformen bilden. Zusätzlich kann die Elektrode 512 sich von der ersten Platte 130 in einer Sequenz weg bewegen, welche die fortschreitenden Wellenformen ähnlich den mit Bezug auf 10–13 beschriebenen bildet. Die fortschreitenden Wellenformen in den ersten und zweiten selektiv gebildeten Kanälen 518a, 518b können durch Betätigen der Elektroden 512 in einer Sequenz gebildet sein.
Mit Bezug auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Leiter 152 dazu eingerichtet, den Elektroden 212–512 eine Spannung zuzuführen. Die Elektroden 212–512 und/oder Leiter 152 können aus einer Kupferlegierung mit einer dielektrischen Beschichtung bestehen, die eine Entladung der Spannung aus den Elektroden 212–512 in das Fluid verhindert. Die Elektroden 212–512 können an eine Steuereinrichtung oder eine andere Spannungsquelle gekoppelt sein, welche die an die Elektroden 212–512 angelegte Spannung steuert. Die Spannung kann dazu gesteuert sein, die Breite der selektiv gebildeten Kanäle 218–518 zu verändern oder zu variieren. Dementsprechend kann die Fluidströmung durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 durch die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 gesteuert sein.
Die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 können im Wesentlichen die gleiche Konstruktion haben. Beispielsweise haben bei den mit Bezug auf 3–6b beschriebenen Fluidsteuereinrichtungen 200 die Pumpen 210, die Speicher 220 und die Ventile 230 alle kreisförmige Elektroden 212–232 und dielektrische verformbare Materialien 214–234. Die selektiv gebildeten Kanäle 218 befinden sich zwischen den Elektroden 212 und den Platten 130, 140. Bei den mit Bezug auf 7–10c beschriebenen Fluidsteuereinrichtungen 300 haben die Pumpen 310, der Speicher 320 und das Ventil 330 rechtwinklige Elektroden und dielektrisches verformbares Material. Zusätzlich haben die Fluidsteuereinrichtungen 300 die Erstreckungsabschnitte 314e–334e, die sich dazu erstrecken, die Breite des selektiv gebildeten Kanals 318 zu reduzieren. Die Gehäuse 315–335 umgeben die dielektrischen verformbaren Materialien teilweise. Bei den mit Bezug auf 11–13 beschriebenen Fluidsteuereinrichtungen 400 haben die Elektroden 412–432 rechtwinklige Form und sind an den Oberflächen des dielektrischen verformbaren Materials 414–434 angebracht. Jedoch haben die Fluidsteuereinrichtungen 400 keine Gehäuse. Zusätzlich können die selektiv gebildeten Kanäle 418–438 sich zwischen der ersten Platte 130 und den Elektroden 412–432 befinden. Durch das Betätigen der Elektrode 512 kann mehr als ein selektiv gebildeter Kanal 518a, 518b gebildet werden. Beispielsweise kann ein Betätigen der Elektrode 512 in der mit Bezug auf 14 beschriebenen Ausführungsform den ersten selektiv gebildeten Kanal 518 bilden. Ein Aufheben der Betätigung der Elektrode 512 kann den zweiten selektiv gebildeten Kanal 518b bilden, indem der Erstreckungsabschnitt 514e von der angrenzenden Oberfläche 517 weg versetzt wird.
Im Betrieb kann die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 an jedem der beiden ersten Fluidports 130a, b Fluid empfangen. Beispielsweise kann einem der ersten Fluidports 130a ein erstes Fluid zugeführt werden und dem anderen der Fluidsports 130b ein zweites, von dem ersten Fluid verschiedenes Fluid zugeführt werden. Das Fluid kann von den ersten Fluidports 130a, b in den Fluidweg 127 bei den Pumpen 210–410 strömen. Das Fluid in dem Fluidweg 127 kann zu den Fluidsteuereinrichtungen 200–400 strömen. In den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen bestehen die Fluidsteuereinrichtungen 200–400 aus linear angeordneten Pumpen 210–410, Speichern 220–420 und Ventilen 230–430. Wie dargestellt, ist der Fluidweg 127 strömungstechnisch an die Pumpen 210–410 gekoppelt.
Wie vorangehend beschrieben, können die Pumpen 210–410 peristaltische Pumpen sein, die mit einer fortschreitenden Wellenform ein Betätigung durchführen, um Fluid zu pumpen. In einigen Ausführungsformen können die Pumpen 210–410 in einer Sequenz betätigt sein, die in den selektiv gebildeten Kanälen 218–418 die fortschreitende Welle bildet. Beispielsweise können die mit Bezug auf 7 beschriebenen Pumpen 310 in einer solchen Sequenz betätigt sein, dass die Erstreckungsabschnitte 314e sich in den selektiv gebildeten Kanal 318 erstrecken, um die fortschreitende Welle zu bilden. Die mit Bezug auf 12 und 13 beschriebenen Pumpen 410 können in einer solchen Sequenz betätigt sein, dass die Elektroden 412 sich von der ersten Platte 130 weg versetzen, um die fortschreitende Welle zu bilden. Ein Beispiel für eine fortschreitende Wellenform ist in 13 gezeigt. Dementsprechend können die Fluide in dem Fluidweg 127 in den Speicher 420 gepumpt werden. Der Speicher 420 kann das Fluid empfangen und halten.
Die Ventile 230–430 können die Strömung des Fluids von den ersten Fluidports 130a, b zu dem zweiten Fluidport 130c regulieren. Beispielsweise können bei den mit Bezug auf 3–6b beschriebenen Fluidsteuereinrichtungen 200 selektiv gebildete Kanäle 238 zwischen den Platten 130, 140 und den Elektroden 212 gebildet sein. Bei den mit Bezug auf 7–10c beschriebenen Fluidsteuereinrichtungen 300 können die selektiv gebildeten Kanäle 338 zwischen dem Erstreckungsabschnitt 334e und der angrenzenden Oberfläche 337 gebildet sein. Die selektiv gebildeten Kanäle können daher die Strömung der Fluide durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 regulieren.
Das Fluid kann über die Fluidwege 127, 128 und die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 strömen. Beispielsweise kann das Fluid über die Fluidwege 127a, b von den ersten Fluidports 130a, b zu den Fluidsteuereinrichtungen 200–500 strömen. Das Fluid kann über die Fluidwege 128a–c von den Fluidsteuereinrichtungen 200–400 zu dem zweiten Fluidport 130c strömen. Die Fluidwege 127, 128 und die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 können sich in der dielektrischen Schicht 120 befinden. Beispielsweise können die Fluidwege 127, 128 oder die Fluidsteuereinrichtungen 200–400 vollständig in der dielektrischen Schicht 120 enthalten sein. Die Fluidwege 127, 128 können auch durch die Platten 130, 140 und die dielektrische Schicht 120 gebildet sein. Ein Abschnitt der Fluidwege 127, 128 kann auch Abschnitte der Fluidsteuereinrichtungen 200–500 und/oder Vorrichtungen oder Merkmale in den Platten 130, 140 aufweisen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen stellen eine Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 bereit. Wie oben erläutert, kann die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 die Strömung von Fluid unter Verwendung einer dielektrischen Schicht 120 regulieren. Die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 können in der dielektrischen Schicht 120 angeordnet sein. Die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 können auch ähnliche Konstruktionen haben. Aus der Bildung der Fluidsteuereinrichtungen 200–500 in der dielektrischen Schicht 120 und den ähnlichen Konstruktionen der Fluidsteuereinrichtungen können sich relativ günstige Fertigungskosten ergeben. Beispielsweise sind die Kosten im Zusammenhang mit dem Bilden der Elektroden 212–512 minimierbar durch Verwendung eines einzigen Ätzschrittes für eine Schicht der Elektroden 212–512 (und der Leiter 152) anstelle mehrerer Schichten von Elektroden und Leitern. Ebenso können die Fluidwege 127–128 in einem einzigen Substrat 122 gebildet sein, anstelle mehrerer Substrate, wie sie bei Fluidsteuereinrichtungen des Standes der Technik typischerweise verwendet werden.
Da die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 mit einer geschichteten Anordnung 110 aus nur drei Schichten, bestehend aus der dielektrischen Schicht 120 und den Platten 130, 140, gebildet ist, kann sie außerdem zu einem Array aus Fluidsteuervorrichtungen mit elektroaktivem Material 100 zusammengesetzt werden. Beispielsweise können mehrere der Fluidsteuervorrichtungen mit elektroaktivem Material 100 ein flaches Profil haben, das leicht zu einem segmentierten Array zusammensetzbar ist. Durch Hinzufügen weiterer Fluidsteuervorrichtungen mit elektroaktivem Material 100 zu dem Array kann die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 skaliert werden.
Die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 kann auch zuverlässiger sein als komplexe Anordnungen, die im Stand der Technik zu finden sind. Beispielsweise können die Fluidsteuereinrichtungen 200–500 aus Elektroden 212–512 bestehen, die an dielektrischen verformbaren Materialien 234–514 angebracht sind. Die selektiv gebildeten Kanäle 218–518b können sich zwischen den Platten 130, 140, den Elektroden 234–512 und dem dielektrischen verformbaren Material 234–514 befinden. Mit anderen Worten: Ein Ventilbauglied als von dem Aktor separates Stück ist nicht erforderlich. Zudem kann die Fluidströmung gesteuert werden, indem die Spannung auf den Elektroden 212–512 erhöht oder verringert wird, was die Querschnittsfläche der selektiv gebildeten Kanäle erhöht oder verringert. Daher ist die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material 100 preisgünstig, skalierbar und zuverlässig.
Die ausführlichen Beschreibungen der obigen Ausführungsformen sind keine erschöpfenden Beschreibungen aller Ausführungsformen, die von den Erfindern als innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend erwogen werden. Vielmehr wird der Fachmann erkennen, dass bestimmte Elemente der oben beschriebenen Ausführungsformen auf unterschiedliche Weise kombiniert oder weggelassen werden können, um weitere Ausführungsformen zu schaffen, und dass diese weiteren Ausführungsformen in den Umfang und die Lehre der vorliegenden Beschreibung fallen. Außerdem ist für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen im Ganzen oder teilweise kombinierbar sind, um zusätzliche Ausführungsformen innerhalb des Umfangs und der Lehre der vorliegenden Beschreibung zu schaffen.
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen zum Zweck der Veranschaulichung beschrieben sind, sind somit verschiedene äquivalente Abwandlungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Beschreibung möglich, wie der Fachmann erkennen wird. Die hier vorgelegte Lehre ist auf andere Fluidsteuereinrichtungen mit elektroaktivem Material und nicht nur auf die Ausführungsformen anwendbar, die oben beschrieben und in den beigefügten Figuren dargestellt sind.
Dementsprechend ist der Umfang der oben beschriebenen Ausführungsformen aus den folgenden Ansprüchen zu bestimmen.

Claims

Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100), umfassend: eine geschichtete Anordnung (110), bestehend aus einer dielektrischen Schicht (120), die zwischen einer ersten Platte (130) und einer zweiten Platte (140) angeordnet ist; einen ersten Fluidport (130a, 130b), der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist; und mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500), bestehend aus einer Elektrode (212–512), die zwischen der ersten Platte (130) und einem dielektrischen verformbaren Material (214–514) angeordnet ist, wobei die Elektrode (212–512) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–514) angebracht ist; wobei die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) über einen Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) strömungstechnisch an den ersten Fluidport (130a, 130b) gekoppelt ist und die Elektrode (212–512) an einen Verbinder (150) gekoppelt ist, der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, die weiterhin einen zweiten Fluidport (130c) umfasst, der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist, wobei der zweite Fluidport (130c) strömungstechnisch an die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) gekoppelt ist.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, die weiterhin eine zweite Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) in der dielektrischen Schicht (120) umfasst, die über den Fluidweg (127, 128) strömungstechnisch an die erste Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) gekoppelt ist.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei welcher der Fluidweg (127, 128) durch die erste Platte (130), die dielektrische Schicht (120) und die zweite Platte (140) gebildet ist.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, die weiterhin eine zweite Elektrode (212–332) zwischen dem dielektrischen verformbaren Material (214–334) und der zweiten Platte (140) umfasst, wobei die Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (238, 338) besteht, der durch die dielektrische Schicht (120), die erste Platte (130) und die zweite Platte (140) gebildet wird, wenn die ersten und zweiten Elektroden (212–332) sich von den ersten und zweiten Platten (130, 140) weg versetzen.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (200, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (238, 518a) besteht, der geöffnet wird, wenn die Elektrode (232, 532) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) weg versetzt wird.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (300, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (338, 518b) besteht, der geschlossen wird, wenn dielektrisches verformbares Material (334, 534) gegen eine angrenzende Oberfläche (337, 517) in der dielektrischen Schicht (120) drückt.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (500) aus mindestens zwei selektiv gebildeten Kanälen (518a, 518b) besteht.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 8, bei der die mindestens zwei selektiv gebildeten Kanäle (518a, 518b) bestehen aus: einem ersten selektiv gebildeten Kanal (518a), der geöffnet wird, wenn eine Elektrode (512) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) weg versetzt wird; und einem zweiten selektiv gebildeten Kanal (518b), der geschlossen wird, wenn dielektrisches verformbares Material (514) gegen eine angrenzende Oberfläche (517) drückt.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (200) ein Ventil (230) ist und das dielektrische verformbare Material (234): sich von der ersten Platte (130) zu der zweiten Platte (140) erstreckt, um das Ventil (230) zu schließen, wenn der Elektrode (232) keine Energie zugeführt wird; und sich von der ersten Platte (130) oder der zweiten Platte (140) weg versetzt, um das Ventil (230) zu öffnen, wenn der Elektrode (232) Energie zugeführt wird.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (300) ein Ventil (330) ist, bestehend aus: einem Gehäuse (335), welches das dielektrische verformbare Material (334) teilweise umgibt, einem Erstreckungsabschnitt (334e) des dielektrischen verformbaren Materials (334) und einem selektiv gebildeten Kanal (338) zwischen dem Erstreckungsabschnitt (334e) und einer angrenzenden Oberfläche (337) der dielektrischen Schicht (120).
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (200) ein Ventil (230) ist, das weiterhin aus einer Ventilkammer (236a, b) besteht, die das dielektrische verformbare Material (234) teilweise umgibt.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400) weiterhin aus einer zweiten Elektrode (212–432) besteht, die zwischen dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) und der zweiten Platte (140) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (212–432) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) angebracht ist.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei welcher der erste Fluidport (130a, 130b) sich durch die erste Platte (130) zu dem Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) erstreckt.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, die weiterhin einen zweiten Fluidport (130c) umfasst, der über den Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) strömungstechnisch an den ersten Fluidport (130a, 130b) gekoppelt ist.
Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Elektrode (212–432) an einer Platte (130, 140) angebracht ist.
Verfahren zum Bilden einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100), umfassend: Bilden einer geschichteten Anordnung (110), bestehend aus einem Formen der dielektrischen Schicht (120) und Anordnen derselben zwischen der ersten Platte (130) und der zweiten Platte (140); Bilden eines ersten Fluidports (130a, 130b) in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110); Bilden mindestens einer Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500), bestehend aus einem Bilden einer Elektrode (212–512) und Anordnen derselben zwischen der ersten Platte (130) und dem dielektrischen verformbaren Material (214–514), und Anbringen der Elektrode (212–512) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–514); Bilden eines Fluidwegs (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120); Bilden eines Verbinders (150), der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) im Wesentlichen parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt; und strömungstechnisches Koppeln der Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) an den ersten Fluidport (130a, b) über den Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) und Koppeln der Elektrode (212–512) an den Verbinder (150).
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin umfasst: Bilden eines zweiten Fluidports (130c) in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) und Koppeln des zweiten Fluidports (130c) an die mindestens eine Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500).
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin umfasst: Bilden einer zweiten Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) in der dielektrischen Schicht (120) und strömungstechnisches Koppeln der zweiten Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) an die erste Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 400, 500) über den Fluidweg (127, 128).
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin umfasst: Bilden des Fluidwegs (127, 128) mit der ersten Platte (130), der dielektrischen Schicht (120) und der zweiten Platte (140).
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, bei dem die Fluidsteuereinrichtung (200, 300, 500) aus einem selektiv gebildeten Kanal (238, 338, 518b) besteht, der durch die dielektrische Schicht (120), die erste Platte (130) und die zweite Platte (140) gebildet ist.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin aus einem Öffnen eines selektiv gebildeten Kanals (238, 518a) in der Fluidsteuereinrichtung (200, 500) durch Wegversetzen der Elektrode (232, 512) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) besteht.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin aus einem Bilden eines selektiv gebildeten Kanals (338) in der Fluidsteuereinrichtung (300) besteht, der sich schließt, wenn dielektrisches verformbares Material (334) gegen eine angrenzende Oberfläche (337) in der dielektrischen Schicht (120) drückt.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin ein Bilden von mindestens zwei selektiv gebildeten Kanälen (518a, 518b) umfasst.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 24, das weiterhin umfasst: Bilden eines ersten selektiv gebildeten Kanals (518a), der geöffnet wird, wenn die Elektrode (512) von der ersten oder der zweiten Platte (130, 140) weg versetzt wird; und Bilden eines zweiten selektiv gebildeten Kanals (518b), der geschlossen wird, wenn das dielektrische verformbare Material (514) gegen eine angrenzende Oberfläche (517) drückt.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin aus einem Bilden eines Ventils (230) in den Fluidsteuereinrichtungen (200) mit dielektrischem verformbarem Material (234) besteht, das: sich von der ersten Platte (130) zu der zweiten Platte (140) erstreckt, um das Ventil (230) zu schließen, wenn der Elektrode (232) keine Energie zugeführt wird; und sich von der ersten Platte (130) oder der zweiten Platte (140) weg versetzt, um das Ventil (230) zu öffnen, wenn der Elektrode (232) Energie zugeführt wird.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin aus einem Bilden eines Ventils (330) in den Fluidsteuereinrichtungen (300) besteht, bestehend aus: Bilden eines Gehäuses (335), welches das dielektrische verformbare Material (334) teilweise umgibt, Bilden eines Erstreckungsabschnitts (334e) des dielektrischen verformbaren Materials (334) und Bilden eines selektiv gebildeten Kanals (338) zwischen dem Erstreckungsabschnitt (334e) und einer angrenzenden Oberfläche (337) der dielektrischen Schicht (120).
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin aus einem Bilden eines Ventils (230) durch Bilden einer Ventilkammer (236a, b) besteht, die das dielektrische verformbare Material (234) teilweise umgibt.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin ein Bilden einer zweiten Elektrode (212–432) und Anordnen derselben zwischen dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) und der zweiten Platte (140) und Anbringen der zweiten Elektrode (212–432) an dem dielektrischen verformbaren Material (214–434) umfasst.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin ein Sich-Erstrecken-Lassen des ersten Fluidports (130a, 130b) durch die erste Platte (130) zu Fluidwegen (127, 128) umfasst, die sich in der dielektrischen Schicht (120) befinden.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, das weiterhin ein Bilden eines zweiten Fluidports (130c) und Koppeln desselben an den ersten Fluidport (130a, 130b) über den Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) umfasst.
Verfahren zum Bilden der Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 17, bei dem die Elektrode (212–432) an der ersten Platte (130) oder der zweiten Platte (140) angebracht ist.
Verfahren zum Steuern einer Fluidströmung in einer Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100), wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer geschichteten Anordnung (110), bestehend aus einer dielektrischen Schicht (120), die zwischen einer ersten Platte (130) und einer zweiten Platte (140) angeordnet ist, Bereitstellen eines ersten Fluidports (130a, 130b), der in einer äußeren Oberfläche der geschichteten Anordnung (110) gebildet ist, Bereitstellen eines Verbinders (150), der sich in einer zu der dielektrischen Schicht (120) parallelen Richtung von der geschichteten Anordnung (110) weg erstreckt, wobei der Verbinder (150) an eine Elektrode (212–512) in der dielektrischen Schicht (120) gekoppelt ist; und Strömenlassen des Fluids zwischen dem ersten Fluidport (130a, 130b) und einer oder mehr Fluidsteuereinrichtungen (200, 300, 400, 500) über einen Fluidweg (127, 128) in der dielektrischen Schicht (120) durch Anlegen einer Spannung an die Elektrode (212–512) mit dem Verbinder (150).
Verfahren zum Steuern der Fluidströmung durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 33, weiterhin umfassend: Bereitstellen eines selektiv gebildeten Kanals (238, 338) in dem Fluidweg (127, 128) und Schließen des selektiv gebildeten Kanals (238, 338) durch Versetzen von dielektrischem verformbarem Material (314, 324, 334, 514) in der dielektrischen Schicht (120) in Richtung einer angrenzenden Oberfläche (317, 327, 337).
Verfahren zum Steuern der Fluidströmung durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 33, weiterhin umfassend: Bereitstellen eines selektiv gebildeten Kanals (418, 518a) in dem Fluidweg (127, 128) und Öffnen des selektiv gebildeten Kanals (418, 518a) durch Wegversetzen der Elektrode (212–432) von einer der Platten (130, 140).
Verfahren zum Steuern der Fluidströmung durch die Fluidsteuervorrichtung mit elektroaktivem Material (100) gemäß Anspruch 33, weiterhin umfassend: Bereitstellen eines ersten selektiv gebildeten Kanals (518a) und eines zweiten selektiv gebildeten Kanals (518b), die sich in dem Fluidweg (127, 128) befinden, Öffnen eines ersten selektiv gebildeten Kanals (518a) durch Wegversetzen der Elektrode (512a) von einer der Platten (130, 140) und Schließen eines zweiten selektiv gebildeten Kanals (518b) durch Sich-Erstrecken-Lassen des dielektrischen verformbaren Materials (514) in Richtung einer angrenzenden Oberfläche (517).