(57)【要約】      （修正有）【課題】作動状態において、さらなるエネルギー入力がなされなくても、液圧力によって力を伝達し得るアクチュエータを提供する。【解決手段】可逆性封止３１４を有するアクチュエータ３００は、第１の位置から第２の位置に動いてよく、可逆性封止３１４の使用により、第２の位置においてロックされる。アクチュエータ３００は流体非透過膜３０２を含んでよく、流体非透過膜３０２は、絶縁部分３０３と、その中に、１つ以上の中央伝導性部分３０４ａ、１つ以上の封止伝導性部分３０４ｂ、および１つ以上の縁端伝導性部分３０４ｃを含んでよい。始動されると、アクチュエータ３００は、流体を、可逆性封止３１４を通って縁端領域３１２内に強制的に送ってよい。縁端領域３１２に入ると、可逆性封止３１４がロックされ、復帰流が防止される。【選択図】図３Ａ
2020076498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータであって、
液圧力を伝達するよう構成される流体非透過膜と、
前記流体非透過膜によって定められた区画とを備え、前記区画は、
中央領域と、
前記中央領域から延在し、前記中央領域と流体連結された、縁端領域と、
前記中央領域と前記縁端領域との間にあり、噛合要素および連結要素を備える、可逆性封止と、
誘電性流体とを有する、
アクチュエータ。
【請求項２】
前記流体非透過膜が、
第１の絶縁部分と、
前記第１の絶縁部分の外面に連結されていて、前記中央領域に影響を及ぼす、１対以上の中央伝導性部分と、
前記第１の絶縁部分の外面に連結されていて、前記噛合要素と前記連結要素とを押し付けるよう構成される、１対以上の封止伝導性部分と、
前記流体非透過膜の外部面を定める第２の絶縁部分とを備える、
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の絶縁部分は１種以上のポリマーを含有し、前記ポリマーは、弾性の方向を制御するよう構成される、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記流体非透過膜は複数の対の中央伝導性部分を備え、前記対の中央伝導性部分は、電気入力の受け取り時に前記中央領域を排気するよう配置される、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記縁端領域内に配置される縁端伝導性部分をさらに備える、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記可逆性封止は電気活性ポリマーを備える、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記可逆性封止は、複数の独立制御可能な小区分を含む、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記噛合要素は、前記連結要素の頭部分を受けるよう構成される受け部分を有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
アクチュエータであって、
流体非透過膜を備え、前記流体非透過膜は、
前記流体非透過膜の内部面を定めていて、絶縁性エラストマーを備える、第１の絶縁部分と、
前記第１の絶縁部分の外面に連結されていて、伝導性材料を備える、１つ以上の中央伝導性部分と、
前記第１の絶縁部分の外面に連結されていて、伝導性材料を備える、１つ以上の封止伝導性部分と、
前記中央伝導性部分および前記封止伝導性部分の外部面を囲む第２の絶縁部分とを備え、
さらに、前記流体非透過膜によって定められた区画を備え、前記区画は、
中央領域と、
前記中央領域から延在し、前記中央領域と流体連結された、縁端領域と、
前記中央領域と前記縁端領域との間にあり、噛合要素および連結要素を備える、可逆性封止と、
誘電性流体とを有する、
アクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１の絶縁部分は１種以上のポリマーを含有し、前記ポリマーは、弾性の方向を制御するよう構成される、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記流体非透過膜は複数の対の中央伝導性部分を備え、前記対の中央伝導性部分は、電気入力の受け取り時に前記中央領域を排気するよう配置される、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記縁端領域内に配置される縁端伝導性部分をさらに備える、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記可逆性封止は電気活性ポリマーを備える、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記可逆性封止は、複数の独立制御可能な小区分を含む、請求項１３に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記噛合要素は、前記連結要素の頭部分を受けるよう構成される受け部分を有する、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
アクチュエータであって、
伝導性材料を備え、第１の電気入力に応答して電場を形成するよう構成される、第１の伝導性部分と、
伝導性材料を備え、前記第１の伝導性部分に向かい合って配置され、前記第１の電気入力に応答して前記第１の伝導性部分を引き付けるよう構成される、第２の伝導性部分と、
エラストマーを備え、前記第２の伝導性部分から前記第１の伝導性部分を電気的に切り離すよう構成される、絶縁部分と、
前記絶縁部分内に定められていて、誘電性流体を有していて、前記第１の伝導性部分と前記第２の伝導性部分との付着に応答して前記絶縁部分に液圧力を伝達するよう構成されている、区画と、
噛合要素および連結要素を備えていて、前記区画内に配置されていて、前記絶縁部分にかかる前記液圧力を維持するよう、かつ、第２の電気入力の受け取り時に前記液圧力を解放するよう構成されている、可逆性封止とを備える、
アクチュエータ。
【請求項１７】
前記絶縁部分は１種以上のポリマーを含有し、前記ポリマーは、弾性の方向を制御するよう構成される、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【請求項１８】
前記区画は中央領域および縁端領域を備え、前記縁端領域内に縁端伝導性部分が配置される、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【請求項１９】
前記噛合要素は、前記連結要素の頭部分を受けるよう構成される受け部分を有する、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【請求項２０】
前記噛合要素および前記連結要素に連結して、１つ以上の封止伝導性要素が配置される、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中に記載される主題は、概して、アクチュエータに関し、より具体的には、封止可能な縁端領域を備えるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
遠隔にある物体などの始動および位置決めに使用される制御システムは、空気式、液圧式、および電気機械式システムを含み得る。こうした制御システムを使用することにより、自律型デバイスなどの多様な物体の動きを制御できる。こうした型のシステムは、それぞれ、特定の条件下において特有の利点を有する。空気式システムは圧縮気体を送ることによって力を供給でき、液圧式システムは低圧縮性の液体に依存するシステムである。
【０００３】
さらには、高圧を使用できるため、操作機器を小型化できる。電気機械式システムは電動部品に依存するシステムであり、前出のシステム（たとえば電空式および電動液圧式システム）を組み合わせて含んでよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
本明細書中において、縁端領域を制御可能に封止できるアクチュエータおよびその方法が開示される。１つ以上の実装形態において、アクチュエータが開示される。アクチュエータは、液圧力を伝達するよう構成される流体非透過膜と、流体非透過膜によって定められた区画とを含んでよい。上記区画は、中央領域と、中央領域から延在し中央領域と流体連結された縁端領域と、中央領域と縁端領域との間にあり噛合要素および連結要素を備える可逆性封止と、誘電性流体とを含んでよい。
【０００５】
別の一実装形態において、アクチュエータが開示される。アクチュエータは、流体非透過膜を含んでよい。流体非透過膜は、流体非透過膜の内部面を定めていて絶縁性エラストマーを備える第１の絶縁部分を含んでよい。流体非透過膜は、第１の絶縁部分の外面に連結されていて伝導性材料を備える１つ以上の中央伝導性部分をさらに含んでよい。流体非透過膜は、第１の絶縁部分の外面に連結される１つ以上の封止伝導性部分をさらに含んでよい。封止伝導性部分は、伝導性材料を含んでよい。流体非透過膜は、中央伝導性部分および封止伝導性部分の外部面を囲む第２の絶縁部分をさらに含んでよい。流体非透過膜は、さらに、区画を定めてよい。上記区画は、中央領域をさらに含んでよい。上記区画は、中央領域から延在し中央領域と流体連結された縁端領域をさらに含んでよい。上記区画は、中央領域と縁端領域との間にあり噛合要素および連結要素を備える可逆性封止をさらに含んでよい。上記区画は、誘電性流体をさらに含んでよい。
【０００６】
別の一実施形態において、アクチュエータが開示される。アクチュエータは、伝導性材料を備え第１の電気入力に応答して電場を形成するよう構成される第１の伝導性部分を含んでよい。アクチュエータは、伝導性材料を備え、第１の伝導性部分に向かい合って配置され、第１の電気入力に応答して第１の伝導性部分を引き付けるよう構成される第２の伝導性部分をさらに含んでよい。アクチュエータは、エラストマーを備え第２の伝導性部分から第１の伝導性部分を電気的に切り離すよう構成される絶縁部分をさらに含んでよい。アクチュエータは、絶縁部分内に定められていて、誘電性流体を有していて、第１の伝導性部分と第２の伝導性部分との付着に応答して絶縁部分に液圧力を伝達するよう構成されている区画をさらに含んでよい。アクチュエータは、噛合要素および連結要素を備えていて、上記区画内に配置されていて、絶縁部分にかかる液圧力を維持するよう、かつ、第２の電気入力の受け取り時に液圧力を解放するよう構成されている可逆性封止をさらに含んでよい。
【０００７】
図面の簡単な説明
本開示内容の概要が上記に簡潔に示されているが、上述される本開示内容の特徴の詳細を理解できるよう、実装形態に言及することによって、本開示内容をより具体的に説明する。こうした実装形態のうちいくつかは、付属の図面中に図示される。しかしながら、注目すべきことに、付属の図面は、本開示の典型的な実装形態のみを図示するものであるため、本開示内容の範囲を限定していると考えられるべきではない。本開示は、これら以外の同様に効果的な実装形態を可能にしてよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１つ以上の実装形態に係るアクチュエータの部位の断面図である。
【図２Ａ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を含むアクチュエータの一部分の側面断面図である。
【図２Ｂ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を含むアクチュエータの一部分の側面断面図である。
【図３Ａ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの一実装形態からの一連の動きを示す。
【図３Ｂ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの一実装形態からの一連の動きを示す。
【図３Ｃ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの一実装形態からの一連の動きを示す。
【図３Ｄ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの一実装形態からの一連の動きを示す。
【図３Ｅ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの一実装形態からの一連の動きを示す。
【図４Ａ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの別の一実装形態からの一連の動きを示す。
【図４Ｂ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの別の一実装形態からの一連の動きを示す。
【図４Ｃ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの別の一実装形態からの一連の動きを示す。
【図４Ｄ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの別の一実装形態からの一連の動きを示す。
【図４Ｅ】１つ以上の実装形態に係る可逆性封止を有する軟質の液圧式アクチュエータの別の一実装形態からの一連の動きを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
理解を容易にするため、図面間に共通する同一の要素は、可能な限り、同一の参照番号で示される。さらに、１つ以上の実装形態に係る要素は、有利には、本明細書中に記載される他の実装形態における使用に適合していてよい。
【００１０】
詳細な説明
本明細書中に開示される実装形態は、概して、アクチュエータに関する。記載される実装形態によれば、アクチュエータは、さらなる電気入力がなされなくても始動位置を維持し得る。アクチュエータは、誘電性流体を含有してよい区画を定める流体非透過膜を含む。流体非透過膜内には、可逆性封止が存在する。この軟質の液圧式アクチュエータは、可逆性封止を封止することによって、アクチュエータへの電力が遮断された後でも作動位置を保つよう構成されていてよい。可逆性封止は、流体非透過膜の上記区画内における流体の通過を遮断し得る１つ以上の噛合部位を含んでよい。
【００１１】
アクチュエータの伝導性部分は非作動状態を有してよく、これにより、電極が流体非透過膜を押し縮めなくなる。電極に電力が供給されてよく、これにより、電極が動いて互いに近づき、作動状態を有する。その結果、流体非透過膜の上記区画が押し縮められ、誘電性流体が、膜の外側縁端領域へと押されて、可逆性封止を通過し、縁端領域へと移動する。可逆性封止の非作動時、流体は上記領域内を自由に流れる。誘電性流体が上記区画の縁端領域内に流れ込むと、誘電性流体を収容できるように縁端領域が膨張するおよび／または伸びる。次いで第２の始動により、または最初の始動中に、可逆性封止が閉じてよく、これにより、噛合封止が形成されて、流体がこれ以上流れなくなる。その結果、誘電性流体は、可逆性封止が開いて逆流可能となるまで、上記区画の縁端領域内に閉じ込められる。本明細書中に開示される実装形態は、以下の図面を参照することによって、より明瞭に説明される。
【００１２】
図１は、１つ以上の実装形態に係るアクチュエータ１００の断面図である。アクチュエータ１００は、液圧式アクチュエータであってよい。本明細書中において以下に説明されるように、アクチュエータ１００は、面と連結させるように、および／または１つ以上の物体を動かすように構成されていてよい。アクチュエータ１００は、曲げることのできるもしくはある程度曲げることのできる本体部分、または、そうでない場合は、軟質の本体部分を有してよい。アクチュエータ１００は、電荷の印加によって流体の流れを変更できるおよび／または流体の流れに影響を及ぼすことのできる静電デバイスであってよい。電荷の印加により、２つ以上の伝導性要素を互いに引き付けて、始動位置となし得る。本明細書中において用いられる「始動位置」は、静電引力によって、流体非透過膜の向かい合う内面同士を近づけることに関連する。その結果、液圧力が生じてよい。１つ以上の実装形態において、始動位置は、本明細書中に記載されるとおり、流体非透過膜の伝導性部分に電気入力を伝達することによって達成されてよい。本明細書中において用いられる「弛緩位置」は、静電引力による電力入力がアクチュエータ１００に供給されておらず、膜内に液圧力が生じていない状態を指す。１つ以上の実装形態において、弛緩位置は、伝導性部分への電気入力の停止に応答して達成される元の膜形状または実質的に元の膜形状を含む。アクチュエータ１００は、電荷の存在下において形状変化できてよく、これにより、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの各部分に流体圧力がかかってよい。次いで、この流体圧力により、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの弾性に関連して、アクチュエータ１００の形状が変化してよい。その結果、アクチュエータ１００が第１の形状を有してよく、この第１の形状は電気入力の非存在下において維持されてよい。次いで、アクチュエータ１００に電荷が伝達されると、液圧力により、アクチュエータ１００が第２の状態をとってよく、この第２の状態は、１つ以上の作動形状を含んでよい。次いで、電荷が除去されると、アクチュエータ１００は実質的に第１の形状に戻ってよい。
【００１３】
図示されるように、アクチュエータ１００は、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂと誘電性流体１１４とを含んでよい。流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂは、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂ、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂ、ならびに内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂなどの層から構成されてよい。本明細書中において用いられる「部分」は、アクチュエータ１００の流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂにおける層、層の一部分、または構造を構成する１つ以上の部位に関連する。こうした「部分」の被覆程度または厚さは、不均一であることが望ましい場合には、不均一であってよい。上述される「部分」は、簡潔さを期して、単一の均質な要素または層として説明される。しかしながら、上述される「部分」は、本明細書中に開示される層、層の一部分、またはそれらの変形形態のうち任意のものを１つ以上含んでよい。したがって、上述される「部分」は、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの大きさを、部分的にのみ、大きくし得る。同様に、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの上記部分が互いに接することにより封止が形成されてよく、これにより、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの内部領域に小室または区画１１８が形成されてよい。注目するべきことに、内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、同一の構造であってもよいし、別個の構造であってもよい。さらに、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、別個の部分であってもよいし、同一の構造であってもよい。
【００１４】
流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂ、またはそれらの部位（たとえば、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂ、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂ、ならびに／または内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂ）は、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの１つ以上の点においてならびに／または１つ以上の部分の端から端までにわたって、可撓性ならびに／または弾性を有してよい。１つ以上の実装形態において、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂ、またはそれらの部位は、完全に可撓性および弾性である。別の一実装形態において、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂは、可撓性についてはその全体にわたって有するが、弾性については、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの１つ以上の細長部の端から端までのみが有する。別の一実装形態において、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂは、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂおよび内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂにおいて可撓性および弾性を有するが、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂにおいては可撓性および弾性のいずれも有さない。本明細書中において具体的な例をさらに明確に記載しなくても、当業者には、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの上記部分の可撓性、弾性、および位置の多様な組み合わせが理解されるであろう。
【００１５】
外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの外部面１０８を構成してよい。１つ以上の実装形態において、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの外部面全体を構成してよい。外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、１つ以上の部分において、可撓性および／または弾性を有してよい。１つ以上の実装形態において、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、その全体が可撓性および弾性を有する。別の一実装形態において、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、可撓性を有する領域または可撓性および弾性を有する領域が散在していてよい。こうした領域の散在様式は、パターンがあってもよく、無作為であってもよく、所望される通りでよい。外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂと、内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂならびに／または伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂなどの１つ以上の内部層の面との間に、境界面が形成されていてよい。
【００１６】
外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、ポリマー、弾性ポリマー（エラストマー）、またはそれらの両方を含んでよい。軟らかさおよび硬さの度合いが一様でない複数の異なる封入性エラストマーおよび／またはポリマーが使用されてよい。本明細書中に記載される実装形態において使用されるポリマーは、さらに、フタル酸エステルなどの可塑剤の添加を含んでよい。ポリマーまたはエラストマーは、天然または合成のいずれでもよい。外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの一部として使用してよいエラストマーの例として、ニトリル、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、天然ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーン、シリコーンゴム、またはそれらの組み合わせなどの絶縁性エラストマーが含まれてよい。外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、電気絶縁性に関連して記載されてよい。外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの電気絶縁性は、上述される材料の誘電率またはκ値に関連して、たとえば誘電率が高いまたは低いといったように記載されてよい。本明細書中において用いられる用語「エラストマー」は、外力により、室温において、元の長さの少なくとも２倍に伸び得て、次いで外力が速やかに解放される時に元の長さに戻り得る材料を意味する。室温は、一般的に、約２０℃〜約２５℃の範囲の温度を指す。本明細書中において用いられるエラストマーは、熱可塑性のものを含んでよく、架橋または熱硬化されたものであってよい。
【００１７】
伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの主にまたは完全に内側にある要素であってよい。伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは電流を通してよく、これにより、伝導性部分が電場を形成してよい。１つ以上の実装形態において、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂと内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂとの間に形成されていてよい。別の一実装形態において、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは、ハイドロゲルを含んでよい。伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは、ポリマー、弾性ポリマー（エラストマー）、またはそれらの両方をさらに含んでよい。伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂの一部として使用してよいエラストマーの例として、ニトリル、ＥＰＤＭ、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、天然ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーン、またはそれらの組み合わせが含まれてよい。伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは、導電性ドーパントなどの伝導性材料で構成されていてよい、または導電性ドーパントなどの伝導性材料をさらに含んでよい。導電性ドーパントは、銀、金、白金、銅、またはアルミニウムなどを含んでよい。さらなる実装形態において、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂは、可撓性および／または伝導性を付与する目的で、インクおよび接着剤を含んでよい。
【００１８】
内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、流体非透過膜１１０ａおよび１１０ｂの内部面１１２を構成してよい。内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、外側絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの材料と類似する材料から構成されてよい。１つ以上の実装形態において、内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、ニトリル、ＥＰＤＭ、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、天然ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーン、またはそれらの組み合わせなどの絶縁性エラストマーを含んでよい。１つ以上の実装形態において、内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、絶縁破壊電圧が高く非導電性のポリマーおよびエラストマーを含んでよい。内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、保護層１１６をさらに含んでよい。保護層１１６は、内側絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂと誘電性流体１１４との間に形成されていてよい。いくつかの配置において、保護層１１６は、内部面１１２の一部を構成してよい。保護層１１６のサイズまたは組成は、一様であってもよいし、異なっていてもよい。さらに、保護層１１６は、非伝導性および／または腐食抵抗性であってよい。１つ以上の実装形態において、保護層１１６は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）などの可撓性および腐食抵抗性プラスチックである。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂは、１つ以上の実装形態に係る可逆性封止２２０を有するアクチュエータ２００の一部分の側面図である。この側面図は、１つ以上の実装形態に係る操作ユニットとしてのアクチュエータ２００を示す。１つ以上の実装形態において、流体非透過膜２１０ａおよび２１０ｂは、縁端において封止されていて、互いに向き合って配置されている。アクチュエータ２００および／またはその部位は、図１を参照して説明されるアクチュエータ２００に実質的に類似していてよい。内側絶縁部分２０６ａおよび２０６ｂは、区画２１８の内部面２１２を構成してよい。誘電性流体２１４は、区画２１８の内側に配置されてよい。
【００２０】
流体非透過膜２１０ａおよび２１０ｂは、１つ以上の縁端において封止されていてよく、これにより、流体非透過膜２１０ａおよび２１０ｂは、流体非透過性の区画２１８を構成してよい。しかしながら、いくつかの実装形態において、流体非透過膜２１０ａおよび２１０ｂは、別個の構造でなくてもよく、代わりに、単一の構造であってもよい。区画２１８は、誘電性流体２１４を保持してよい。誘電性流体２１４は、絶縁破壊に対して抵抗性を有するおよび／または絶縁を提供する流体であってよい。１つ以上の実装形態において、誘電性流体２１４は、向かい合う１つ以上の層（たとえば、向かい合う伝導性部分２０４）の間におけるアーク放電の発生を防止してよい。誘電性流体２１４は、植物油系誘電性流体などの脂質系流体であってよい。一実装形態において、誘電性流体２１４は、エチレングリコールであってよい。誘電性流体２１４は、低い誘電率またはκ値を有してよい。
【００２１】
アクチュエータ２００は、１つ以上の可逆性封止２２０を含んでよく、１つ以上の可逆性封止２２０は、噛合要素２２３および連結要素２２２を含んでよい。可逆性封止２２０は、区画２１８を選択的に分割できる。噛合要素２２３は、連結要素２２２を受けて連結要素２２２との接触を維持できる部位、またはそうするように構成される部位であってよい。したがって、噛合要素２２３は、第２の入力の非存在下で連結要素２２２が噛合要素から分離されないように、連結要素２２２の少なくとも一部分に対応する形状を有してよい。第２の入力は、液圧力の印加または電気活性的な動き（たとえば、電気活性ポリマーによる電気入力の受け取り）などであってよい。いくつかの実装形態において、連結要素２２２は、噛合要素２２３と一列に並んで配置されてよく（たとえば、開口部２１９を形成）、これにより、１つ以上の可逆性封止２２０を形成してよい。一例として、連結要素２２２と相互に作用するように配置される２つの噛合要素２２３が含まれてよく、図２Ａ中に示される。さらなる実装形態において、一体化した噛合要素２２３に連結して連結要素２２２が配置されて、１つ以上の可逆性封止２２０を形成してよく、その例が図２Ｂ中に示される。
【００２２】
可逆性封止２２０の連結要素２２２と噛合要素２２３とが係合すると、区画２１８が分割されて、少なくとも中央領域２２４および縁端領域２２６が形成されていてよい。連結要素２２２は、流体非透過膜２１０ａおよび２１０ｂの１種以上の材料と類似する材料から構成されてよい。中央領域２２４は、区画２１８の一領域であり、アクチュエータ２００の中央にある。中央領域２２４は、伝導性部分２０４ａおよび２０４ｂを含んでよい。縁端領域２２６は、区画２１８の一領域であり、アクチュエータ２００の縁端を含む。さらに、縁端領域２２６は、１つ以上の伝導性部分２０４ａおよび２０４ｂを含んでよい。
【００２３】
可逆性封止２２０は、中央領域２２４と縁端領域２２６との間の誘電性流体２１４の流れを制御するよう機能してよい。可逆性封止２２０は、噛合要素２２３を含んでよい。噛合要素２２３は、連結要素２２２とグリップ様式で連結できる１つ以上のアームを含んでよい。噛合要素２２３は、１種以上の可撓性または半可撓性ポリマーを含んでよい。１つまたは複数の実施形態において、噛合要素２２３は電気活性ポリマーを含んでよい。本明細書中に記載される１つ以上の実装形態において、電気活性ポリマーとして使用するのに好適な材料には、静電力に応答して変形する、またはその変形が電場の変化をもたらす、任意の絶縁性ポリマーまたはゴム（またはそれらの組み合わせ）が含まれてよい。電気活性ポリマーとして使用するのに好適な材料の例として、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ポリウレタン、熱可塑性エラストマー、ＰＶＤＦを備えるコポリマー、感圧接着剤、フルオロエラストマー、ならびにシリコーンおよびアクリル部位を備えるポリマーなどが含まれてよい。シリコーンおよびアクリル部位を含むポリマーなどのポリマーとして、シリコーンおよびアクリル部位を有するコポリマー、またはシリコーンエラストマーおよびアクリルエラストマーを有する混合ポリマーなどが含まれてよい。また、これらの材料のうちいくつかを組み合わせたものについても、本明細書中に開示される可逆性封止２２０における噛合要素２２３および／または連結要素２２２として使用してよい。
【００２４】
噛合要素２２３のための電気活性ポリマーとして使用される材料は、１つ以上の材料特性に基づいて選択されてよい。選択時に考慮される材料特性として、高い絶縁破壊強度または低い弾性率（たとえば、変形程度を制御するため）などが含まれてよい。本明細書中において用いられる噛合要素２２３は、本実装形態に係る流体制御に要求される条件に合う広範囲の厚さを含んでよい。可逆性封止２２０における噛合要素２２３は、たとえば、既存のポリマーフィルムを平面方向のうち一方または両方に伸ばすことによって薄くされてもよい、または、薄いフィルムとして製造かつ実装されてもよい。
【００２５】
１つ以上の実装形態において、１つ以上の電極２４０は、アクチュエータ２００の１つ以上の部位の近傍に、またはアクチュエータ２００の１つ以上の部位の上に、またはアクチュエータ２００の１つ以上の部位と一体化して配置されてよい。１つ以上の電極２４０は、可逆性封止２２０の噛合要素２２３と連結されていてよい。電極２４０は、たとえば、機械的または電気的性能を損なわずに変形または湾曲できるなど、可撓性または可鍛性を有してよい。一般的に、本明細書中において用いられる電極２４０の形状および材料は、好適な電圧を可逆性封止２２０に供給し得るまたは好適な電圧を可逆性封止２２０から受けられる形状および材料であってよい。電極２４０を通って伝達される電圧は、一定であってもよいし、経時的に変動してもよい。１つ以上の実装形態において、電極２４０は、噛合要素２２３および／または連結要素２２２の面に付着していてよい。可逆性封止２２０の部位に付着していてよい電極２４０は、可逆性封止２２０の形状変化に適合および順応してよい。さらなる実装形態において、電極２４０は、可逆性封止２２０の連結要素２２２および／または噛合要素２２３の中に形成されていてよい。同様に、１つ以上の実装形態に含まれる電極は、この電極が付着または配置されている可逆性封止２２０の形状に順応する、適合した電極であってよい。電極２４０は、可逆性封止２２０の噛合要素２２３の一部分に適用されて、それらの幾何学的外形に応じた活性領域を定めていてよい。
【００２６】
可逆性封止２２０は、連結要素２２２および噛合要素２２３を切り取った一部分を含んで、ユニットとして図示される。連結要素２２２および／または噛合要素２２３は連続した要素であってよく、たとえば、円の周縁に沿う連続した要素、または隣接する壁から隣接する壁へと動く連続した要素であってよい。したがって、連結要素２２２は、噛合要素２２３と一緒に使用されて、連続的な可逆性封止２２０を形成してよい。噛合要素２２３は、さらに、１つ以上の電極２４０に関連していてよい。電極２４０は、図１を参照して説明される電極１２８と実質的に類似していてよい。連結要素２２２と噛合要素２２３とが係合していない時、これらの間に開口部２１９が定められていてよい。開口部２１９は、可逆性封止２２０が開いている時に中央領域２２４と縁端領域２２６との間を誘電性流体２１４が動けるように構成されていてよい。
【００２７】
１つ以上の実装形態において、噛合要素２２３は、噛合要素２２３が連結要素２２２と連結し得てこれにより開口部２１９を制御し得るような材料特性を含んでよい。この材料特性は、形状、大きさ、および材料組成などを含んでよい。この材料組成は、１種以上の材料種および／または１種以上の材料組み合わせを含んでよい。一実装形態において、噛合要素２２３は、上述されるポリマーおよび上述される電気活性ポリマーを含んでよい。
【００２８】
噛合要素２２３は多様な大きさを有してよく、噛合要素２２３は１種以上の形状または形状組み合わせを形成してよい。噛合要素２２３の形状は、噛合要素２２３が連結要素２２２と一緒になって開口部２１９を閉じることができるような、あらゆる主要な形状またはそれらの組み合わせを含んでよい。本例において、噛合要素２２３の形状は四角形であって、連結要素２２２の同等領域と相互に連結し得るように頭部がわずかに大きくなっている。さらなる実装形態において、噛合要素２２３は、三角形、円形、または六角形などの形を有する部位を含んでよい。
【００２９】
稼働中、噛合要素２２３は、中央領域２２４と縁端領域２２６との間の流体連通を調節および／または制御してよい。噛合要素２２３は、封止伝導性部分２３０によって、連結要素２２２と連結されていてよい。封止伝導性部分は、電気入力を受け取ってよく、この電気入力によって、封止伝導性部分２３０が互いに引き付け合ってよい。封止伝導性部分２３０の引力により生じる力が、連結要素２２２の頭部領域２２５を動かして、噛合要素２２３の受け領域２２７と連結させる。その結果、物理的な力によって、噛合要素２２３と連結要素２２２とが互いにロックされる（たとえばロック状態）。噛合要素２２３の、連結している縁端２２９は、連結要素２２２から分離されてよい（たとえば非ロック状態）、または連結要素２２２に連結されてよい（たとえばロック状態）。電気活性ポリマーを使用する実施形態において、噛合要素２２３の状態が変化して、連結要素２２２から分離されてよい。噛合要素２２３が受動非ロック状態にある時（たとえば、電流を受け取っていない非ロック状態）、可逆性封止２２０は、誘電性流体２１４が開口部２１９を通って中央領域２２４と縁端領域２２６との間を流れ得るようにしてよい。しかしながら、噛合要素２２３がロック状態にある時は、中央領域２２４内への誘電性流体２１４の復帰流が制限されてよい、または防止されてよい。
【００３０】
噛合要素２２３が活性状態にある（たとえば、電流を受け取っている）時、噛合要素２２３は第２の位置へ動いてよく、この第２の位置においては、連結要素２２２との連結は維持されない。噛合要素２２３は、それ以前のロック状態において流体の流れを遮断していたが、第２の位置では、連結要素２２２を解放して誘電性流体２１４の復帰流が流れ得るようにしてよい。一例において、噛合要素２２３が、たとえば電極２４０などから、電荷を受け取ると、たわみ性を有する縁端３２８が動いて、連結要素２２２から離れる。この噛合要素２２３の動きにより、誘電性流体２１４が開口部２１９を通って流れ得るようになる。他のポリマーを使用する実施形態において、縁端領域２２６において流体力が生じるために、噛合要素２２３は連結要素２２２から物理的に分離されてよい。縁端伝導性部分２３５は電荷を受け取ってよく、その結果、縁端領域２２６において液圧力が生じる。この液圧力によって、膜と連結要素２２２および噛合要素２２３とが連結されている部分に圧力がかかってよく、その結果、これらの要素が物理的に分離されてよい。
【００３１】
さらなる実施形態において、連結要素２２２および噛合要素２２３は、任意に使用される電気活性ビーズ２４５によって物理的に分離されてよい。電気活性ビーズ２４５は、電気入力に応答して上昇または膨張するよう構成されていてよい。電気活性ビーズ２４５が上昇または膨張すると、連結要素２２２および噛合要素２２３が動いて互いから離れてよく、これによって封止が開いてよい。その結果、中央領域２２４と縁端領域２２６との間で誘電性流体２１４が平衡となってよい。噛合要素２２３のための動きの特性は、所望される通りに制御されてよい。こうした特性には、本明細書中に記載される実装形態に係る動きの範囲および方向、動きの力、ならびにこれら以外の位置変化の局面が含まれる。
【００３２】
このようにして、可逆性封止２２０は、縁端領域２２６または中央領域２２４のいずれかから流れてくる流体の流れを、最小のエネルギー入力にて制御してよい。受動状態において、可逆性封止は、縁端領域２２６と中央領域２２４との間を流体が自由に流れ得るようにしてよい。活性状態において、可逆性封止は、縁端領域２２６と中央領域２２４との間を流体が自由に流れ得るようにしてよい。その結果、アクチュエータ２００が始動され、伝導性部分２０４ａおよび２０４ｂからさらなる入力がなされなくても始動位置において保持されてよい。
【００３３】
図３Ａ〜図３Ｅは、１つ以上の実装形態に係るアクチュエータ３００の一例からの一連の動きを示す。アクチュエータ３００は、図１を参照して上述される、軟質の液圧式アクチュエータであってよい。アクチュエータ３００は流体非透過膜３０２を含んでよく、流体非透過膜３０２は、絶縁部分３０３と、その中に、１つ以上の中央伝導性部分３０４ａ、１つ以上の封止伝導性部分３０４ｂ、および１つ以上の縁端伝導性部分３０４ｃを含んでよい。流体非透過膜３０２は、区画３０６を定めてよい。区画３０６は、誘電性流体３０８を保持してよい。
【００３４】
さらに、区画３０６は、可逆性封止３１４により、中央領域３１０と縁端領域３１２とに分割されていてよい。可逆性封止３１４は、連結要素３１６、噛合要素３１８、および開口部３１９を含んでよい。流体非透過膜３０２は、たとえば本明細書中に記載されるように１つ以上の応答部位に電気入力を伝達するために、電極３２０および／または制御ユニット３２２と連結されていてよい。アクチュエータ３００および／またはその部位は、図１を参照して説明される軟質の液圧式アクチュエータ１００と実質的に類似していてよい。可逆性封止３１４は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明される可逆性封止２２０と実質的に類似していてよい。
【００３５】
アクチュエータ３００は、アクチュエータ３００を活性状態においてロックするよう構成されていてよい。アクチュエータ３００は、伝導性材料を備える中央伝導性部分３０４ａを有してよい。中央伝導性部分３０４ａは、第１の電気入力に応答して電場を形成するよう構成されてよい。アクチュエータ３００は、伝導性材料を備える封止伝導性部分３０４ｂをさらに有してよい。封止伝導性部分３０４ｂは、中央伝導性部分３０４ａに向かい合って配置されてよい。封止伝導性部分３０４ｂは、第１の電気入力に応答して中央伝導性部分３０４ａを引き付けるよう構成されていてよい。アクチュエータ３００は、流体非透過膜３０２の一部として、絶縁部分３０３をさらに含んでよい。絶縁部分３０３は、封止伝導性部分３０４ｂから中央伝導性部分３０４ａを電気的に切り離すよう構成されていてよい。アクチュエータ３００は、絶縁部分３０３によって定められた区画３０６を含んでよい。区画３０６は、誘電性流体３０８を含んでよく、中央伝導性部分３０４ａと封止伝導性部分３０４ｂとの作動および／または付着に応答して誘電性流体３０８の液圧力を少なくとも絶縁部分３０３に伝達するよう構成されてよい。アクチュエータ３００は、区画３０６内に配置される可逆性封止３１４をさらに含んでよい。可逆性封止３１４は、絶縁部分３０３にかかる液圧力を維持するよう構成されていてよい。さらに、可逆性封止３１４は、たとえば１つ以上の縁端伝導性部分３０４ｃにおける電極３２０および／または制御ユニット３２２などから、非ロック液圧力を受け取る時に、液圧力を解放するよう構成されてよい。
【００３６】
図３Ａは、弛緩した非ロック状態にあるアクチュエータ３００を示す。誘電性流体３０８は、中央領域３１０および縁端領域３１２の端から端まで実質的に均一に分散していてよい。中央伝導性部分３０４ａ、封止伝導性部分３０４ｂ、および縁端伝導性部分３０４ｃは、電気入力を受け取っていない受動状態であってよい。したがって、誘電性流体３０８と流体非透過膜３０２とが一緒になって伝達してくる液圧力は、アクチュエータ３００全体にわたって等しくてよい。同様に、可逆性封止３１４の噛合要素３１８は連結要素３１６から分離されていてよく、これにより、開口部３１９を通って流れ得るようにしてよい。図示されるように、噛合要素３１８は、流れが開口部３１９を通って中央領域３１０と縁端領域３１２との間を流れ得るようにしてよい。
【００３７】
図３Ｂは、中央伝導性部分３０４ａを備え活性状態にあるアクチュエータ３００を示す。ここでは、中央伝導性部分３０４ａは電気入力を受け取ってよく、これにより、中央伝導性部分３０４ａを受動状態から活性状態に移行させてよい。中央領域３１０が収縮することにより、誘電性流体３０８が押し出されて開口部３１９を通って縁端領域３１２内に流れてよい。したがって、誘電性流体３０８と中央領域３１０の流体非透過膜３０２とが一緒になって伝達してくる液圧力によって、縁端領域３１２における流体非透過膜３０２が膨張してよい。この間、可逆性封止３１４の噛合要素３１８は受動状態にあってよく、これにより、中央領域３１０から縁端領域３１２内に流れ得るようにしてよい。
【００３８】
中央伝導性部分３０４ａが活性状態にある時、誘電性流体からの流体圧力は、縁端領域３１２内よりも中央領域３１０内の方が高い。可逆性封止３１４の噛合要素３１８および連結要素３１６は、誘電性流体３０８が、開口部３１９を通って中央領域３１０から縁端領域３１２内に流れ得るようにする。縁端領域３１２からの圧力が中央領域３１０からの圧力に等しくなるまで、または誘電性流体が縁端領域３１２内に完全に動き終わるまで、液圧力が継続してよい。縁端領域３１２における流体非透過膜３０２は、流体非透過膜３０２の弾性に関連して膨張してよい。
【００３９】
図３Ｃは、ロックされた活性状態におけるアクチュエータ３００を示す。ここでは、電気入力が封止伝導性部分３０４ｂにさらに適用され続けており、これにより、連結要素３１６の頭部領域３２５と噛合要素３１８の受け領域３３０とが一緒になっている。その結果、可逆性封止３１４はロック状態にある。中央領域３１０における中央伝導性部分３０４ａの収縮によって開口部３１９を通って縁端領域３１２内に押し出されていた誘電性流体３０８は、可逆性封止３１４のロック状態によって維持される。誘電性流体３０８と中央領域３１０の流体非透過膜３０２とが一緒になって伝達してくる液圧力は、可逆性封止３１４によってその位置に保持されてよい。その結果、可逆性封止３１４は、縁端領域３１２における流体非透過膜３０２の膨張を維持する。
【００４０】
ロックされた活性状態において、可逆性封止３１４の噛合要素３１８は連結要素３１６の中に押し入れられる。これにより、開口部３１９を通って縁端領域３１２から中央領域３１０内に流れる復帰流が遮断される。可逆性封止３１４は非透過性であるため、液圧力により流体非透過膜３０２および可逆性封止３１４に等しい力がかかる。可逆性封止３１４を分離して開口部３１９を形成するには、液圧力が不十分である。したがって、液圧力は、縁端領域３１２に伝達され、ロックされた活性状態にある可逆性封止３１４によって封止される。
【００４１】
図３Ｄは、ロックされた受動状態におけるアクチュエータ３００を示す。ここでは、中央伝導性部分３０４ａおよび封止伝導性部分３０４ｂから電気入力が除去されていて、これにより、伝導性部分３０４が動いて活性状態から受動状態になり得る。中央領域３１０における収縮によって開口部３１９を通って縁端領域３１２内に押し出されていた誘電性流体３０８は、可逆性封止３１４によって維持される。誘電性流体３０８と中央領域３１０の流体非透過膜３０２とが一緒になって伝達してくる液圧力は、可逆性封止３１４によってその位置に保持されてよい。その結果、噛合要素３１８は、縁端領域３１２における流体非透過膜３０２の膨張を維持する。
【００４２】
ロックされた受動状態において、噛合要素３１８の受け領域３３０は、連結要素３１６の頭部領域３２５に連結したまま維持される。これは、各部位が噛合サイズおよび噛合形状を有しているためである。その結果、開口部３１９を通って縁端領域３１２から中央領域３１０内に流れる復帰流が、可逆性封止３１４により、引き続き遮断される。図中、噛合要素３１８は２つの細長部として示され、これら２つの細長部はそれぞれ、第１の端部において、流体非透過膜３０２に付着している。噛合要素３１８は非透過性であり、かつ、受け領域３３０が頭部領域と接触しているため、液圧力により流体非透過膜３０２および噛合要素３１８に等しい力がかかる。その結果、液圧力により、噛合要素３１８が連結要素３１６に対して押し付けられ、開口部３１９が遮断される。したがって、液圧力が縁端領域３１２に伝達され、噛合要素３１８により、電気入力の非存在下において無期限に維持される。
【００４３】
図３Ｅは、非ロックの活性状態におけるアクチュエータ３００を示す。ここでは、中央伝導性部分３０４ａおよび封止伝導性部分３０４ｂから電気入力が除去されており、これにより、上述されるように、伝導性部分が受動状態になっている。中央領域３１０における収縮によって開口部３１９を通って縁端領域３１２内に押し出されていた誘電性流体３０８は、縁端伝導性部分３０４ｃを始動させることによって解放される。縁端伝導性部分３０４ｃは電極３２０および／または制御ユニット３２２から電気入力を受け取って、縁端領域３１２における物理的な動きを生み出してよい。その結果、誘電性流体３０８と縁端領域３１２の流体非透過膜３０２とが一緒になって伝達してくる液圧力を使って、噛合要素３１８から連結要素３１６が解放されてよい。一旦解放されると、誘電性流体３０８が中央領域３１０と縁端領域３１２との間で再度平衡となる。
【００４４】
活性状態において、可逆性封止３１４の噛合要素３１８は連結要素３１６から引き離され、これによって、縁端領域３１２と中央領域３１０との間に再度、流体連通が開かれる。縁端伝導性部分３０４ｃの始動による液圧力の増加によって、噛合要素３１８は連結要素３１６から分離されてよい。図１を参照して上述されるように、縁端伝導性部分３０４ｃは電気入力に応答して閉じてよい。その結果として、連結要素３１６と噛合要素３１８との間の封止が液圧力によって破られ、これにより、誘電性流体３０８が、アクチュエータ３００の他の領域に戻る。
【００４５】
本明細書中に記載されるアクチュエータ３００は、非常に多くの利益を提供し得る。作動状態においてロックされることにより、アクチュエータ３００は、さらなるエネルギー入力がなされなくても、液圧力によって力を伝達し得る。その結果、物体を持ち上げたり、または別の様式で物体の位置を変えたりすることを、より高いエネルギー効率で、より長期間にわたって、実施し得る。さらに、アクチュエータ３００は、たとえば始動のために１対以上の伝導性部分を使用するなどといったように、液圧力を段階的に伝達し得る。
【００４６】
図４Ａ〜図４Ｅは、１つ以上の実装形態に係るアクチュエータ４００の一例からの一連の動きを示す。アクチュエータ４００は、図１を参照して上述される、軟質の液圧式アクチュエータであってよい。アクチュエータ４００は流体非透過膜４０２を含んでよく、流体非透過膜４０２は絶縁部分４０３を含んでよい。絶縁部分４０３は、その中に配置された、１つ以上の中央伝導性部分４０４ａおよび１つ以上の封止伝導性部分４０４ｂを含んでよい。流体非透過膜４０２は、区画４０６を定めてよい。区画４０６は、誘電性流体４０８を保持してよい。
【００４７】
さらに、区画４０６は、可逆性封止４１４により、中央領域４１０と縁端領域４１２とに分割されていてよい。可逆性封止４１４は、連結要素４１６、噛合要素４１８、および開口部４１９を含んでよい。噛合要素４１８は、単一の要素として図示されるが、電極４２０および／または制御ユニット４２２と連結されていてよい。アクチュエータ４００および／またはその部位は、図１を参照して説明される軟質の液圧式アクチュエータ１００と実質的に類似していてよい。可逆性封止４１４および／またはその部位は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明される可逆性封止と実質的に類似していてよい。
【００４８】
図４Ａは、弛緩した非ロック状態にあるアクチュエータ４００を示す。誘電性流体４０８は、中央領域４１０および縁端領域４１２の端から端まで実質的に均一に分散していてよい。中央伝導性部分４０４ａおよび封止伝導性部分４０４ｂは、電気入力を受け取っていない受動状態であってよい。したがって、誘電性流体４０８と流体非透過膜４０２とが一緒になって伝達してくる液圧力は、アクチュエータ４００全体にわたって等しくかかってよい。同様に、可逆性封止４１４の噛合要素４１８は連結要素４１６から分離されてよく、これにより、開口部４１９を通って流れ得るようにしてよい。図示されるように、噛合要素４１８は、流れが開口部４１９を通って中央領域４１０と縁端領域４１２との間を流れ得るようにしてよい。
【００４９】
図４Ｂは、中央伝導性部分４０４ａを備え活性状態にあるアクチュエータ４００を示す。ここでは、中央伝導性部分４０４ａは電気入力を受け取ってよく、これにより、中央伝導性部分４０４ａを受動状態から活性状態に移行させてよい。中央領域４１０が収縮することにより、誘電性流体４０８が押し出されて開口部４１９を通って縁端領域４１２内に流れてよい。したがって、誘電性流体４０８と中央領域４１０の流体非透過膜４０２とが一緒になって伝達してくる液圧力によって、縁端領域４１２における流体非透過膜４０２が膨張してよい。この間、可逆性封止４１４の噛合要素４１８は受動非ロック状態にあってよく、これにより、中央領域４１０から縁端領域４１２内に流れ得るようにしてよい。
【００５０】
中央伝導性部分４０４ａが活性状態にある時、誘電性流体からの流体圧力は、縁端領域４１２内よりも中央領域４１０内の方が高い。可逆性封止４１４の噛合要素４１８および連結要素４１６は、誘電性流体４０８が、開口部４１９を通って中央領域４１０から縁端領域４１２内に流れ得るようにする。縁端領域４１２からの圧力が中央領域４１０からの圧力に等しくなるまで、または誘電性流体が縁端領域４１２内に完全に動き終わるまで、液圧力が継続してよい。縁端領域４１２における流体非透過膜４０２は、流体非透過膜４０２の弾性に関連して膨張してよい。
【００５１】
図４Ｃは、ロックされた活性状態におけるアクチュエータ４００を示す。ここでは、電気入力が封止伝導性部分４０４ｂにさらに適用され続けており、これにより、連結要素４１６の頭部領域４２５と噛合要素４１８の受け領域４３０とが一緒になっている。その結果、可逆性封止４１４はロック状態にある。中央領域４１０における中央伝導性部分４０４ａの収縮によって開口部４１９を通って縁端領域４１２内に押し出されていた誘電性流体４０８は、可逆性封止４１４のロック状態によって維持される。誘電性流体４０８と中央領域４１０の流体非透過膜４０２とが一緒になって伝達してくる液圧力は、可逆性封止４１４によってその位置に保持されてよい。その結果、可逆性封止４１４は、縁端領域４１２における流体非透過膜４０２の膨張を維持する。
【００５２】
ロックされた活性状態において、可逆性封止４１４の噛合要素４１８は、封止伝導性部分４０４ｂによって、連結要素４１６の中に押し入れられる。この連結により、開口部４１９を通る縁端領域４１２から中央領域４１０内への流れが遮断される。可逆性封止４１４は非透過性であるため、液圧力により流体非透過膜４０２および可逆性封止４１４に等しい力がかかる。可逆性封止４１４を分離して開口部４１９を形成するには、液圧力が不十分である。したがって、液圧力は、縁端領域４１２に伝達され、封止伝導性部分４０４ｂにより、可逆性封止４１４に対して維持される。
【００５３】
図４Ｄは、ロックされた受動状態におけるアクチュエータ４００を示す。ここでは、中央伝導性部分４０４ａおよび封止伝導性部分４０４ｂから電気入力が除去されていて、これにより、伝導性部分４０４が動いて活性状態から受動状態になり得る。中央領域４１０における収縮によって開口部４１９を通って縁端領域４１２内に押し出されていた誘電性流体４０８は、可逆性封止４１４によって維持される。誘電性流体４０８と中央領域４１０の流体非透過膜４０２とが一緒になって伝達してくる液圧力は、可逆性封止４１４によってその位置に保持されてよい。その結果、噛合要素４１８は、縁端領域４１２における流体非透過膜４０２の膨張を維持する。
【００５４】
ロックされた受動状態において、可逆性封止４１４の噛合要素４１８の受け領域４３０は、連結要素４１６の頭部領域４２５に連結したまま維持される。これは、各部位が噛合サイズおよび噛合形状を有しているためである。その結果、開口部４１９を通って縁端領域４１２から中央領域４１０内に流れる復帰流が、可逆性封止４１４により、引き続き遮断される。図中、噛合要素４１８は細長部として示され、この細長部は、第１の端部において連結要素４１６に付着しており、電気活性ポリマーを備えている。噛合要素４１８は非透過性であるため、液圧力により流体非透過膜４０２および噛合要素４１８に等しい力がかかる。その結果、液圧力により、噛合要素４１８が開口部４１９に対して押し付けられ、封止が形成される。したがって、液圧力が縁端領域４１２に伝達され、噛合要素４１８により無期限に維持される。
【００５５】
図４Ｅは、非ロックの活性状態におけるアクチュエータ４００を示す。ここでは、中央伝導性部分４０４ａおよび封止伝導性部分４０４ｂから電気入力が除去されており、これにより、上述されるように、中央伝導性部分４０４ａおよび封止伝導性部分４０４ｂが受動状態になっている。中央領域４１０における収縮によって開口部４１９を通って縁端領域４１２内に押し出されていた誘電性流体４０８は、噛合要素４１８を始動させることによって解放される。噛合要素４１８は電極４２０および／または制御ユニット４２２から電気入力を受け取って、噛合要素４１８における物理的な動きを生み出してよい。誘電性流体４０８と縁端領域４１２の流体非透過膜４０２とが一緒になって伝達してくる液圧力が、噛合要素４１８によって解放されてよい。その結果、誘電性流体４０８が、中央領域４１０と縁端領域４１２との間で再度平衡となる。
【００５６】
活性状態において、可逆性封止４１４の噛合要素４１８は持ち上げられて連結要素４１６から離れ、これによって、縁端領域４１２と中央領域４１０との間に開口部４１９が形成される。電気活性ポリマーを備える噛合要素４１８が動いて連結要素４１６から離れてよい、または別の様式で連結要素４１６から分離されてよい。電気入力に対する噛合要素４１８の応答は、たとえば、連結要素４１６から持ち上がって離れる、収縮および／または膨張する、上に移動する、または別の様式で連結要素４１６から分離されるなどを含む、様々な様式で生じてよい。噛合要素４１８は、連結要素４１６から左右対称に分離されるように図示されているが、不均等に動いてもよい。その結果、噛合要素４１８は、連結要素４１６との封止を破って開口部４１９を形成し、これにより、誘電性流体４０８が、アクチュエータ４００の他の領域に戻る。
【００５７】
その結果、アクチュエータ４００は、アクチュエータ４００を活性状態においてロックするよう構成されていてよい。アクチュエータ４００は、伝導性材料を備える第１の伝導性部分４０４を有してよい。第１の伝導性部分４０４は、第１の電気入力に応答して電場を形成するよう構成されてよい。アクチュエータ４００は、伝導性材料を備える第２の伝導性部分４０４をさらに有してよい。第２の伝導性部分４０４は、第１の伝導性部分４０４に向かい合って配置されてよい。第２の伝導性部分４０４は、第１の電気入力に応答して第１の伝導性部分４０４を引き付けるよう構成されていてよい。アクチュエータ４００は、流体非透過膜４０２の一部として、絶縁部分４０３をさらに含んでよい。絶縁部分４０３は、第２の伝導性部分４０４から第１の伝導性部分４０４を電気的に切り離すよう構成されていてよい。アクチュエータ４００は、絶縁部分４０３によって定められた区画４０６を含んでよい。区画４０６は、誘電性流体４０８を含んでよく、第１の伝導性部分４０４と第２の伝導性部分４０４との作動および／または付着に応答して誘電性流体４０８の液圧力を少なくとも絶縁部分４０３に伝達するよう構成されてよい。アクチュエータ４００は、区画４０６内に配置される可逆性封止４１４をさらに含んでよい。可逆性封止４１４は、絶縁部分４０３にかかる液圧力を維持するよう構成されていてよい。さらに、可逆性封止４１４は、たとえば噛合要素４１８における電極４２０および／または制御ユニット４２２などから、第２の電気入力を受け取る時に、液圧力を解放するよう構成されてよい。さらなる実施形態において、電気活性ポリマーが、連結要素４１６および／または噛合要素４１８に含まれてよい。その結果、電気入力により、連結要素４１６および／または噛合要素４１８の構造変化が生じてよく、これにより、上述される分離が生じてよい。
【００５８】
本明細書中に記載されるアクチュエータ４００は、非常に多くの利益を提供し得る。作動状態においてロックされることにより、アクチュエータ４００は、さらなるエネルギー入力がなされなくても、液圧力によって力を伝達し得る。その結果、物体を持ち上げたり、または別の様式で物体の位置を変えたりすることを、より高いエネルギー効率で、より長期間にわたって、実施し得る。さらに、アクチュエータ４００は、たとえば始動のために１対以上の伝導性部分を使用するなどといったように、液圧力を段階的に伝達し得る。
【００５９】
上述される説明において、多様な実装形態について完全に理解できるようにする目的で、特定の具体的詳細の概要が示される。しかしながら、当業者には、こうした詳細なしに本発明を実施できることが理解されるであろう。それ以外の場合においては、実装形態の説明が不必要に不明瞭とならないように、公知の構造についての詳細な記載または説明は省略されている。文脈上の必要性がない限り、本明細書中およびその後に記載される請求項中において、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」（備える）という用語、ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などの活用形は、オープンかつ包括的な意味で解釈されるべきである。すなわち、「〜を含むがこれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。さらに、本明細書中の見出しは、便宜上記載されるものであり、本願発明の範囲または意味を説明するものではない。
【００６０】
本明細書全体にわたり、「１つ以上の実装形態」または「一実装形態」に言及する箇所は、当該実装形態に関連して記載される具体的な特色、構造、または特徴が少なくとも１つ以上の実装形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって「１つ以上の実装形態において」または「一実装形態において」という表現が多箇所に記載されているが、これらのすべてが必ずしも同一の実装形態を指しているわけではない。さらに、こうした具体的な特色、構造、または特徴は、１つ以上の実装形態において、任意の好適な様式で組み合わせられてもよい。また、本明細書中および付属の請求項中において用いられる単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特記されない限り、複数の意味も含む。また、「または」「もしくは」という表現は、特記されない限り、一般的に、「および／または」を含んだ意味として使用される。
【００６１】
本明細書中において、詳細な実装形態が開示される。しかしながら、開示されている実装形態は例示のみを意図することが理解される。したがって、本明細書中に開示される具体的な構造および機能の詳細は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、単に請求項の論拠を提供し、かつ、代表的な論拠を提供することにより、当業者が、本明細書に記載される態様を実質的に任意の適切な詳細な構造にて様々に使用できるように教示するものである。さらに、本明細書中において用いられる用語および句は、限定を意図したものではなく、実施可能な実装形態について理解可能に説明することを意図したものである。多様な実装形態が図１〜図４Ｅに示されるが、本実装形態は、図示される構造または用途に限定されない。
【００６２】
上述されるシステム、部品、および／または方法は、ハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにて実現でき、かつ、１つの処理システムにおいて集中様式にて、または相互接続されたいくつかの処理システムにおいて異なる要素が広がっているような分散様式にて、実現できる。本明細書中に記載される方法を実施するように構成される処理システムまたは他の装置は、いずれも適切である。ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせの典型は、コンピュータが使用できるプログラムコードを備えた処理システムであって、このプログラムコードは、読み込みおよび実行されると、処理システムを制御して、本明細書中に記載される方法を実施させるというものであってよい。また、こうしたシステム、部品、および／または方法は、コンピュータプログラムプロダクトまたは他のデータプログラムストレージデバイスなどのコンピュータ読み取り可能なストレージに埋め込まれていて、機械によって読み取りでき、本明細書中に記載される方法の実施にあたって当該機械が実行可能な命令のプログラムを具現的に表すものであってよい。また、こうした要素は、本明細書中に記載される方法の実装形態を実施可能とするあらゆる特色を含み得るような、かつ、処理システムにおいて読み込まれて当該方法を実施できるような、アプリケーションプロダクトに埋め込まれていてもよい。
【００６３】
本明細書中において用いられる見出し（たとえば「背景」および「概要」など）および小見出しは、本開示内容の範囲に含まれるトピックを概括的に整理することのみを意図するものであって、本技術またはその任意の態様の開示内容を限定することを意図するものではない。説明された特色を有する複数の実装形態についての記載は、さらなる特色を有する他の実装形態、または説明された特色の別の組み合わせを組み込んだ他の実装形態の除外を意図するものではない。本明細書中において用いられる「備える」および「含む」という用語ならびにそれらの変形は非限定を意図しており、項目の連続的な記載または列記は、本技術のデバイスおよび方法において有用であってもよい他の類似の項目を除外するものではない。同様に、「できる（し得る）」「して（も）よい」という用語ならびにそれらの変形は非限定を意図しており、ある実装形態が特定の要素または特色を備え得るまたは備えてよいという記載は、こうした要素または特色を含有していない、本発明に係る技術の他の実装形態を除外しない。
【００６４】
本開示の広範な教示内容は、多様な形態において実施することができる。したがって、本開示内容は具体例を含むが、当業者が明細書およびその後に記載される請求項を研究することにより他の改変が明らかとなると考えられるため、本開示内容の真の範囲は、本開示内容に含まれる具体例に限定されるべきではない。本明細書中において一態様または多様な態様に対する言及は、ある実装形態または特定のシステムに関連して記載される具体的な特色、構造、または特徴が、少なくとも１つ以上の実装形態または態様に含まれることを意味する。「一態様において」という表現（またはその変形）が記載される場合、これは必ずしも同一の態様または実装形態を指すものではない。また、本明細書中に記載される多様な方法ステップは、記載される順序と同じ順序での実施が必須というわけではないこと、および、方法ステップの各々がすべての態様または実装形態において必要だというわけではないことが理解されるべきである。
【００６５】
本明細書中において用いられる「ａ」および「ａｎ」という用語は、１または１より大きいとして定められる。本明細書中において用いられる「複数」という用語は、２または２より大きいとして定められる。本明細書中において用いられる「別の」という用語は、少なくとも第２以降として定められる。本明細書中において用いられる「含む」および／または「有する」という用語は、含む（すなわち、オープンな意味をもつ表現）として定められる。本明細書中において用いられる「〜および〜のうち少なくとも１つ」は、関連付けて列記される項目の１つ以上のあらゆる任意の可能な組み合わせを指し、かつこれを包含する。一例として、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、またはそれらの任意の組み合わせ（たとえば、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、またはＡＢＣ）を含む。
【００６６】
上述される実装形態の説明は、例示および説明の目的で提供される。網羅的であることも、本開示内容を限定することも意図していない。具体的な一実装形態の個々の要素または特色は、一般的には、その具体的な実装形態に限定されず、適切な場合には、具体的な説明または記載がなくても、交換可能であり、かつ選択された実装形態において用いることができる。また、具体的な一実装形態の個々の要素または特色は、様々に変更されてもよい。このような変更は、本開示内容の範囲からの逸脱としてみなされるべきではなく、このような改変はすべて、本開示内容の範囲内に含まれることが意図される。
【００６７】
上記では、本開示に係るデバイス、システム、および方法の実装形態について説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示に係るデバイス、システム、および方法の、上記以外のおよびさらなる実装形態が考案され得る。その範囲は、この後に記載される請求項によって決定される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【外国語明細書】
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