JP2019525459A - Eapアクチュエータ及び駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気活性ポリマー(EAP)アクチュエータを含むアクチュエータ装置を動作させる方法を提供する。本発明は、また、この方法を実行するように適合されたアクチュエータ装置を提供する。この目的のための装置は、この方法に従って駆動信号を供給することができる駆動装置を含む。この方法では、第1の駆動電圧を使用して、EAP構造体を第1の作動状態(非作動状態又は休止状態とすることができる)から第2の作動状態に駆動する。EAP構造体が第2の作動状態に達すると、又はその後に、駆動電圧は、EAP構造体を第2の作動状態に実質的に安定した状態で保持するように調整される。こうして、調整された駆動電圧は、EAP構造体内で生じる緩和効果によって引き起こされるEAP構造体の遅延作動応答を補償する、経時的な異なる電圧区間を利用する。
1.EAPの容量充電(capacitive charging)(電気負荷が増大する)
2.ポリマー微結晶内部の分子鎖の配向
3.微結晶領域の再配向
4.アクチュエータ内の(受動)接着剤層及び基板の機械的緩和。
τ=Rs・C1 式2
こうして、コンデンサC1の両端の充電電圧は、時定数τ内にその最終振幅の63.2%に達し、5τ後には99.3%に達する。
C1=800nF
Rs=80kΩ
Rp=10ΜΩ
となり得る。
これは0.064秒の時定数を与え、そのため(99.3%の駆動変位に達するための)5倍の時定数は0.32秒に相当する。
tactive=n・τ 式6
皮膚を緊張させる、又はしわを減らすために皮膚に一定の又は周期的なストレッチを適用する応答性高分子ベースの皮膚パッチの形態の皮膚作動装置等の皮膚美容処置;
顔面の赤い傷跡を低減又は防止する正常な圧力を交互に皮膚に与えるための、反応性ポリマーベースの活性クッション又はシールを有する患者インターフェイスマスクを含む呼吸装置;
適応シェービングヘッドを含む電気シェーバー。皮膚接触面の高さは、近接性と刺激(炎症)との間のバランスに影響を及ぼすために、反応性ポリマーアクチュエータを使用して調節することができる;
特に歯の間の空間においてスプレーの到達範囲を改善するために、動的ノズルアクチュエータを含むエアーフロス等の口腔洗浄装置。あるいはまた、歯ブラシには、活性タフトを設けてもよい;
ユーザインターフェイス内又はその近くに統合された応答性ポリマートランスデューサのアレイを介して局所的な触覚式フィードバックを提供する家電機器又はタッチパネル;
蛇行する血管内での容易なナビゲーションを可能にするために、操縦可能なチップを有するカテーテル。
本開示は、電気活性ポリマー(EAP)アクチュエータを含むアクチュエータ装置を動作させる方法を提供する。本発明は、また、この方法を実行するように適合されたアクチュエータ装置を提供する。この目的のための装置は、この方法に従って駆動信号を供給することができる駆動装置を含む。この方法では、第1の駆動電圧を使用して、EAP構造体を第1の作動状態(非作動状態又は休止状態とすることができる)から第2の作動状態に駆動する。EAP構造体が第2の作動状態に達すると、又はその後に、駆動電圧は、EAP構造体を第2の作動状態に実質的に安定した状態で保持するように調整される。こうして、調整された駆動電圧は、EAP構造体内で生じる緩和効果によって引き起こされるEAP構造体の遅延作動応答を補償する、経時的な異なる電圧区間を利用する。
Claims (16)
- アクチュエータを駆動する方法であって、前記アクチュエータは、少なくとも第1の作動状態と、該第1の作動状態とは異なる第2の作動状態とを用いる電気活性ポリマー構造体を含み、前記第1の作動状態は、その第1の作動状態に関連する第1の駆動レベルを有し、前記第2の作動状態は、その第2の作動状態に関連する第2の駆動レベルを有し、当該方法は、
駆動信号レベルを有する駆動信号を前記電気活性ポリマー構造体に印加して、その電気活性ポリマー構造体を前記第1の作動状態から前記第2の作動状態に切り替えるステップを含み、
前記駆動信号は、
前記駆動信号レベルが第1のレベルから第2のレベルを超える中間レベルに変化する第1の期間と、
該第1の期間の後に、前記駆動信号レベルが前記中間レベルから前記第2のレベルに低下する第2の期間と、を含む、
方法。 - 前記第2の期間の後に、前記駆動信号レベルは、前記第2のレベルで一定である、請求項1に記載の方法。
- 前記中間レベルは、前記第2のレベルよりも少なくとも5%、又は少なくとも10%、又は少なくとも20%高く、前記第2の期間は、0.5秒以上である、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記電気活性ポリマー構造体は、前記駆動信号を受け取るための電極装置を含み、該電極装置は、抵抗と直列に接続された、電気容量を有するコンデンサを規定し、前記電気容量と前記抵抗との積は、前記第1の期間中に前記コンデンサを充電するための特性時定数を規定し、
前記第1の期間は、係数と前記特性時定数との積以上であり、前記係数は、2、5、10、20、50、100から構成されるグループから選択される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第2の期間の少なくとも一部の間の前記駆動信号レベルは、時間の経過とともに連続的に又は段階的に低下する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の期間中に、前記駆動信号レベルは、時間の経過とともに、異なる平均低下率を有する第1の部分及び第2の部分として低下する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の期間の全体、第1の部分、及び第2の部分のうちの1つ又は複数の間の前記駆動信号の低下率は、時間の経過とともに一定であるか、又は時間の経過とともに減少する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の部分は0.5〜5秒の持続時間を有し、前記第2の部分は1秒を超える持続時間を有する、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の期間の少なくとも一部の間に、前記駆動信号はオーバードライブ・レベルを含み、該オーバードライブ・レベルと前記第1のレベルとの間のレベル差が、前記中間レベルと前記第1のレベルとの間のレベル差を超える、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電気活性ポリマー構造体は、前記駆動信号を受け取るための電極装置を含み、該電極装置は、電気容量を有するコンデンサを規定し、
該コンデンサの両端のレベルは、前記オーバードライブ・レベルの適用中に、前記第2のレベル以下である、請求項9に記載の方法。 - コンピュータ可読媒体に記憶された、又はコンピュータ可読媒体に記憶可能な、又は通信ネットワークからダウンロード可能な、コンピュータ可読コードを含むコンピュータプログラムであって、そのコードがコンピュータで実行されたときに、駆動装置に請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法を実行させることができる、コンピュータプログラム。
- 装置であって、当該装置は、
少なくとも第1の作動状態と、該第1の作動状態とは異なる第2の作動状態とを用いる電気活性ポリマー構造体を含むアクチュエータであって、前記第1の作動状態は、その第1の作動状態に関連する第1の駆動レベルを有し、前記第2の作動状態は、その第2の作動状態に関連する第2の駆動レベルを有する、アクチュエータと、
駆動信号レベルを有する駆動信号を前記電気活性ポリマー構造体に印加して、その電気活性ポリマー構造体を前記第1の作動状態から前記第2の作動状態に切り替えるように適合された駆動装置と、を有しており、
前記駆動信号は、
前記駆動信号レベルが第1のレベルから第2のレベルを超える中間レベルに変化する第1の期間と、
該第1の期間の後に、前記駆動信号レベルが前記中間レベルから前記第2のレベルに低下する第2の期間と、を含む、
装置。 - 前記電気活性ポリマー構造体は、前記駆動信号を受け取るための電極装置を含み、該電極装置は、電気容量を有するコンデンサを規定し、
前記第1の期間の少なくとも一部の間に、前記駆動信号は、オーバードライブ・レベルを含み、該オーバードライブ・レベルと第1のレベルとの間のレベル差が、前記中間レベルと前記第1のレベルとの間のレベル差を超え、前記電気容量の両端のレベルが、前記オーバードライブ・レベルの適用中に、前記第2のレベル以下である、請求項12に記載の装置。 - 当該装置は、請求項11に記載のコンピュータプログラムを記憶するメモリを含む、請求項12に記載の装置。
- 前記第2の期間中に、前記駆動信号の持続時間、振幅、及び/又は形状を制御するためのフィードバックシステムをさらに有する、請求項12乃至14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記フィードバックシステムは、前記駆動信号レベルを調整するための変位センサ又は閉ループ駆動制御部を含む、請求項15に記載の装置。
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