(57)【要約】      （修正有）【課題】電気活性バルブを有するアクチュエータを提供すること。【解決手段】アクチュエータ１００は、第１の位置から第２の位置まで移動し、電気活性バルブ１２０を用いて第２の位置に係止することができる。デバイスは、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂを有するアクチュエータを含むことができる。流体不浸透性膜は、区画を画定することができ、該区画は、中央領域１０４ａ，１０４ｂ、この中央領域から延在しこの中央領域と流体連通されている縁部領域１２６、中央領域と縁部領域の間の電気活性バルブ、および誘電性流体１１４を有する。作動された時点で、アクチュエータは、電気活性バルブを通って縁部領域内へと流体を強制することができる。ひとたび縁部領域内に入ると、電気活性バルブは、作動信号を受取るまで帰還流を防止することができる。【選択図】図１Ｂ
2020098025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体不浸透性膜と、
前記流体不浸透性膜によって画定される区画であって、
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通されている縁部領域と、
誘電性流体と、
前記中央領域と前記縁部領域の間の電気活性バルブであって、前記中央領域と前記縁部領域の間の前記誘電性流体の動きを選択的に可能にするように構成されている、電気活性バルブと、
を有する区画と、
を含むアクチュエータ。
【請求項２】
前記流体不浸透性膜は、
第１の絶縁部分と、
前記第１の絶縁部分の外側表面に連結された１つ以上の第１の伝導部分と、
前記第１の絶縁部分の外側表面に連結され前記１つ以上の第１の伝導部分から分離された１つ以上の第２の伝導部分と、
前記流体不浸透性膜の外部表面を画定する第２の絶縁部分と、
を含む、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つ以上のポリマを含有し、前記ポリマは、弾性の方向を制御するように構成されている、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記流体不浸透性膜は、複数の第１の伝導部分と複数の第２の伝導部分を含む、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記複数の第１の伝導部分および前記複数の第２の伝導部分は、前記中央領域内に位置付けされている、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記電気活性バルブは、前記区画内に位置付けされた電気応答性要素を含み、前記電気応答性要素は、障壁と連結状態にある、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記電気応答性要素は、電気活性ポリマである、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記電気応答性要素は、独立して制御可能な複数の小区分を含む、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
流体不浸透性膜であって、
前記流体不浸透性膜の内部表面および外部表面を画定し、絶縁性エラストマを含む絶縁部分と、
前記絶縁部分の内部に位置付けされ、伝導性材料を含む第１の伝導部分と、
前記第１の絶縁部分の外側表面に連結され、前記絶縁部分により前記第１の伝導部分から分離され、伝導性材料を含む第２の伝導部分と、
前記第１の伝導部分と前記第２の伝導部分の外部表面を取り囲む第２の絶縁部分と、
を含む、流体不浸透性膜と、
前記流体不浸透性膜の前記内部表面により画定された区画であって、
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通されている縁部領域と、
誘電性流体と、
前記中央領域と前記縁部領域の間の電気活性バルブと、
を有する区画と、
を含む、アクチュエータ。
【請求項１０】
前記絶縁部分は、１つ以上のポリマを含有し、前記ポリマは、弾性の方向を制御するように構成されている、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１の伝導部分および前記第２の伝導部分は、前記中央領域内に位置付けされている、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記電気活性バルブは、前記区画内に位置付けされた電気応答性要素を含み、前記電気応答性要素は、障壁と連結状態にある、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記電気応答性要素は、マルチリーフバルブである、請求項１２に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記電気応答性要素は、電気活性ポリマを含む、請求項１２に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記電気応答性要素は、独立して制御可能な複数の小区分を含む、請求項１２に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
伝導性材料を含み、第１の電気入力に応答して電界を生成するように構成された第１の伝導性部分と、
伝導性材料を含み、前記第１の伝導性部分の反対側に位置付けされ、前記第１の電気入力に応答して前記第１の伝導性部分を引付けるように構成された第２の伝導性部分と、
前記第１の伝導性部分を前記第２の伝導性部分から電気的に絶縁するように構成されたエラストマを含む絶縁部分と、
を含む膜と、
前記膜により画定され、誘電性流体を有する区画であって、前記第１の伝導性部分と前記第２の伝導性部分の付着に応じて前記膜に液圧力を送出するように構成された区画と、
前記区画の内部に位置付けされ、前記膜上の液圧力を維持し第２の電気入力を受取った時点で前記液圧力を解放するように構成された電気活性バルブと、
を含む、アクチュエータ。
【請求項１７】
前記絶縁部分は、１つ以上のポリマを含有し、前記ポリマは、弾性の方向を制御するように構成されている、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【請求項１８】
前記区画は、中央領域および縁部領域を含み、前記第１の伝導部分および前記第２の伝導部分は、前記中央領域内に位置付けされている、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【請求項１９】
前記電気活性バルブは、前記区画内に位置付けされた電気応答性要素を含み、前記電気応答性要素は、障壁と連結状態にある、請求項１６に記載のアクチュエータ。
【請求項２０】
前記電気応答性要素は、電気活性ポリマを含む、請求項１９に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中に記載の主題は、概してアクチュエータに関し、より詳細には静的活動化状態を伴うアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔の物体などの作動および位置付けのために利用される制御システムは、空気圧式、液圧式(hydraulic)および電気機械式システムを含み得る。これらの制御システムは、自律型デバイスなどのさまざまな物体の動きを制御するために使用可能である。これらのタイプのシステムは各々、いくつかの条件下で特別な利点を有する。空気圧式システムが、圧縮ガスの送出を通して力を供給できる一方で、液圧式システムは圧縮性が最小限である液体に依存する。その上、高圧を利用できることから動作機器のサイズは縮小される。しかしながら、作動液体(hydraulic fluids)は、多くの場合耐火性でなく、液圧式システムは、特に制御の利用分野では、漏洩および高度のメンテナンスに関して不評である。電気機械式システムは、電気的に可動な構成要素に依存し、先のシステムとの組合せ（例えば電気空気圧式および電気液圧式(electro hydraulic)システム）を含むことができる。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書中に開示されているのは、作動位置での係止能力を有するアクチュエータ、ならびにそのための方法である。１つ以上の実施形態において、アクチュエータが開示されている。アクチュエータは、流体不浸透性膜およびこの流体不浸透性膜により画定される区画を含むことができる。区画は、中央領域を含み得る。区画はさらに、中央領域から延在しこの中央領域と流体連通されている縁部領域を含むことができる。区画はさらに誘電性流体を含むことができる。区画はさらに、中央領域と縁部領域の間に電気活性バルブを含むことができ、このバルブは、中央領域と縁部領域間での誘電性流体の動きを選択的に可能にするように構成されている。
【０００４】
１つ以上の実施形態において、アクチュエータが開示されている。アクチュエータは、区画を有する流体不浸透性膜および電気活性バルブを含むことができる。流体不浸透性膜は、流体不浸透性膜の内部表面および外部表面を画定し、絶縁性エラストマを含む絶縁部分を含むことができる。流体不浸透性膜はさらに、絶縁部分の内部に位置付けされ、伝導性材料を含む第１の伝導部分を含むことができる。流体不浸透性膜はさらに、第１の絶縁部分の外側表面に連結され、絶縁部分により第１の伝導部分から分離され、伝導性材料を含む第２の伝導部分を含むことができる。流体不浸透性膜はさらに、第１の伝導部分と第２の伝導部分の外部表面を取り囲無題2の絶縁部分を含むことができる。区画は、流体不浸透性膜の内部表面により確定され得る。区画は、中央領域を含むことができる。区画はさらに、中央領域から延在し中央領域と流体連通されている縁部領域を含むことができる。区画はさらに、誘電性流体を含むことができる。区画はさらに、中央領域と縁部領域の間の電気活性バルブを含むことができる。
【０００５】
１つ以上の実施形態において、アクチュエータが開示されている。アクチュエータは、膜を含むことができる。膜は、伝導性材料を含み、第１の電気入力に応答して電界を生成するように構成された第１の伝導性部分を含むことができる。膜はさらに、伝導性材料を含み、第１の伝導性部分の反対側に位置付けされ、第１の電気入力に応答して第１の伝導性部分を引付けるように構成された第２の伝導性部分を含むことができる。膜はさらに、第１の伝導性部分を第２の伝導性部分から電気的に絶縁するように構成されたエラストマを含む絶縁部分を含むことができる。アクチュエータはさらに、膜により画定され、誘電性流体を有する区画であって、第１の伝導性部分と第２の伝導性部分の付着に応じて膜に液圧力(hydraulic force)を送出するように構成された区画を含むことができる。アクチュエータはさらに、区画の内部に位置付けされ、膜上の液圧力を維持し第２の電気入力を受取った時点で液圧力を解放するように構成された電気活性バルブを含むことができる。
【０００６】
本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付図面中に例示されている実施形態を参照することによって、以上で簡単に要約された開示をより詳細に説明することができる。ただし、添付図面は、本開示の典型的実施形態を例示しているにすぎず、したがって、その範囲を限定するものとみなされるべきものではない。本開示は、他の同等に有効な実施形態を認めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】１つ以上の実施形態に係る、電気活性バルブを含むアクチュエータの断面図である。
【図１Ｂ】１つ以上の実施形態に係る、電気活性バルブを含むアクチュエータの断面図である。
【図１Ｃ】１つ以上の実施形態に係る、電気活性バルブを含むアクチュエータの断面図である。
【図２Ａ】１つ以上の実施形態に係る、フラップ型電気活性バルブの例示的図である。
【図２Ｂ】１つ以上の実施形態に係る、フラップ型電気活性バルブの例示的図である。
【図３Ａ】１つ以上の実施形態に係る、三尖電気活性バルブの例示的図である。
【図３Ｂ】１つ以上の実施形態に係る、三尖電気活性バルブの例示的図である。
【図４Ａ】１つ以上の実施形態に係る、膨張する電気活性バルブの例示的図である。
【図４Ｂ】１つ以上の実施形態に係る、膨張する電気活性バルブの例示的図である。
【図５Ａ】１つ以上の実施形態に係る、アクチュエータの一例からの一連の動きの描写である。
【図５Ｂ】１つ以上の実施形態に係る、アクチュエータの一例からの一連の動きの描写である。
【図５Ｃ】１つ以上の実施形態に係る、アクチュエータの一例からの一連の動きの描写である。
【図５Ｄ】１つ以上の実施形態に係る、アクチュエータの一例からの一連の動きの描写である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
理解を容易にするため、各図に共通である同一要素を呼称するのに、可能なかぎり同一の参照番号が使用されている。さらに、１つ以上の実施形態の要素は、有利にも、本明細書中の他の実施形態においても使用されるように適応可能である。
【０００９】
本明細書中に開示された実施形態は、概して、電気活性バルブを有するアクチュエータに関する。ここで説明される実施形態は、アクチュエータがさらなる電気入力無く作動位置を維持できるようにすることができる。アクチュエータは、アクチュエータに対する電力がオフ切換えされた後も活動化された位置にとどまるように構成され得る。アクチュエータは、誘電性流体を格納できる区画を画定する流体不浸透性膜を含む。流体不浸透性膜の内部に電気活性バルブがある。電気活性バルブは、流体不浸透性膜の区画内部の流体通路をカバーすることのできる１つ以上の電気活性構成要素を含むことができる。
【００１０】
アクチュエータの伝導部分（例えば電極）は、非活動化された状態を有することができ、こうして電極が流体不浸透性膜を圧迫しないようになっている。電極に電力を供給して、電極を互いに向かって移動させ、活動化状態を提供することができる。結果として、流体不浸透性膜の区画は、圧迫され、誘電性流体は膜の外側縁部領域に対し圧搾されて電気活性バルブを通過する。電気活性バルブが活動化されていない場合、流体はバルブを通って一方向に流れる。こうして、電気活性バルブは流体が区画の中央部分から区画の外側縁部領域へ向かう方向にバルブ内を流れることを可能にすることができる。電気活性バルブを通る誘電性流体の流れは、誘電性流体を収容するように区画の外側縁部領域を膨張／伸長させることができる。電気活性バルブは反対方向への流れを許容しないことから、誘電性流体は、電気活性バルブが活動化されて逆流を可能にするまで、区画の外側縁部領域内捕捉されている。本明細書中で開示されている実施形態について、以下で図を参考にしながらさらに詳述する。
【００１１】
図１Ａ〜１Ｃは、１つ以上の実施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り得る。本明細書中に記載されているように、アクチュエータ１００は、表面と連結するために、および１つ以上の物体を移動させるために構成され得る。アクチュエータ１００は、柔軟性または半柔軟性を備えた本体を有することができるという点で、柔軟であり得る。アクチュエータ１００は電荷の印加により流体の流れを変位させるおよび／またはこれに影響を及ぼす能力を有する静電気デバイスであり得る。電荷の印加を用いて、２つ以上の伝導性要素を共に作動位置へと引付けることができる。本明細書中で使用される「作動位置」は、静電気引力を用いて流体不浸透性膜の内側表面を合わせて、液圧力を創出するアクチュエータの能力に関係する。１つ以上の実施形態において、作動位置は、本明細書中に記載の通り、流体不浸透性膜の伝導性部分に電気入力を送出することによって達成される。本明細書中で使用される「弛緩位置」は、静電気引力からの入力が膜内に液圧力を創出することなく、アクチュエータ１００が低エントロピー状態にあることを意味する。１つ以上の実施形態において、弛緩位置は、伝導性部分への電気入力の停止に応答した、膜の原初の形状である。アクチュエータ１００は、電荷の存在下で形状を変え、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの構成要素に対して流体圧力を加えさせる能力を有することができる。この流体圧力は、このとき、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの弾性に関連して、アクチュエータ１００の形状を変えることができる。こうして、アクチュエータ１００は、電気入力の不在下で維持される第１の形状を有する。このときアクチュエータ１００に対する電荷を送出して、アクチュエータ１００を液圧力に起因する第２の状態に到達させることができる。電荷が除去された時点で、アクチュエータ１００は次に、第１の形状に復帰することができる。
【００１２】
ここで示されているように、アクチュエータ１００は、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂおよび誘電性流体１１４を含む。流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは、層、例えば外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂ、伝導部分１０４ａおよび１０４ｂ、および内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂで構成され得る。本明細書中で使用される「部分」は、アクチュエータ１００の流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂ内の層、層の一部分、または構造を形成する１つ以上の構成要素に関連する。部分は、所望されるように、不均一な被覆率または厚みを有することができる。上述の部分は、単純さを目的として単一の均一要素または層として説明される。しかしながら、部分は、本明細書中で開示されているいずれかの層、層部分または変形形態の１つ以上を含み得る。したがって、部分は、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの寸法を部分的にのみ拡張してよい。同様に、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの部分は接触してシールを形成することができ、こうして、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの内側領域内にチャンバまたは区画１１８が形成されることになる。
【００１３】
流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂまたはその構成要素（例えば、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂ、伝導部分１０４ａおよび１０４ｂおよび／または内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂ）は、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの１つ以上の点においておよび／または１つ以上の部分を横断して可撓性および／または弾性を有し得る。１つ以上の実施形態において、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂまたはその構成要素は、完全に可撓性および弾性である。別の実施形態においては、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは、全体にわたって可撓性を有するものの、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの１つ以上の条片(strip)を横断してのみ弾性を有する。別の実施形態では、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂおよび内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂにおいて可撓性および弾性を有するものの、伝導部分１０４ａおよび１０４ｂにおいては可撓性も弾性も有していない。当業者であれば、本明細書中でさらに具体的例を明示的に説明することなく、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの部分の可撓性、弾性および位置付けの多様な組合せを理解するものである。
【００１４】
外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの外部表面１０８を形成することができる。１つ以上の実施形態において、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの全外部表面を形成することができる。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、１つ以上の部分において可撓性および／または弾性を有することができる。１つ以上の実施形態において、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは全体に可撓性および弾性を有する。別の実施形態では、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂが、可撓性または可撓性と弾性を有する散在した領域を有することができる。散在領域は、所望される通りに、パターン化したものまたは無作為のものであり得る。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、１つ以上の内側層、例えば内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂおよび／または伝導部分１０４ａおよび１０４ｂの表面とのインターフェイスを形成することができる。
【００１５】
外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、ポリマ、弾性ポリマ（エラストマ）またはその両方を含み得る。柔軟性および硬度の度合が可変的な複数の異なる封入エラストマおよび／またはポリマを使用することができる。本明細書中に記載の実施形態中で使用されるポリマはさらに、フタレートエステルなどの可塑化剤の添加を含むことができる。ポリマまたはエラストマは、天然または合成であってよい。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの一部として使用可能なエラストマの例としては、絶縁エラストマ、例えばニトリル、エチレンプロピレンジエンモノマ（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、またはそれらの組合せが含まれ得る。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂについては、電気絶縁に関連して説明することができる。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの電気絶縁は、より高いまたはより低い誘電率を有するなどの前記材料の誘電率またはκ値との関係において説明され得る。本明細書中で使用される「エラストマ」なる用語は、その原初の長さの少なくとも２倍まで室温で外力によって伸長させることができ、次に外力を直ちに解除した時点でその原初の長さまで復帰することのできる材料を意味する。室温は概して、約２０℃から約２５℃の範囲内の温度を意味し得る。本明細書中で使用されるエラストマは、熱可塑性物質を含み得るが、架橋または熱硬化性であってもよい。
【００１６】
伝導部分１０４ａおよび１０４ｂは、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの主に内部の層であり得る。伝導部分１０４ａおよび１０４ｂは、電流に対して伝導性であり得、こうして伝導部分は電界を創出することになる。１つ以上の実施形態において、伝導部分１０４ａおよび１０４ｂは、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂと内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂの間に形成される。別の実施形態では、伝導部分１０４ａおよび１０４ｂはヒドロゲル(hydrogels)を含み得る。伝導部分１０４ａおよび１０４ｂは、さらに、ポリマ、弾性ポリマ（エラストマ）またはその両方を含み得る。伝導部分１０４ａおよび１０４ｂの一部として使用可能なエラストマの例としては、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、またはそれらの組合せが含まれ得る。伝導部分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るかまたはさらにこれを含むことができる。導電性ドーパントは、銀、金、白金、銅、アルミニウム他を含むことができる。さらなる実施形態において、伝導部分１０４ａおよび１０４ｂは、可撓性および／または伝導性を目的としてインクおよび接着剤を含むことができる。
【００１７】
内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂの内部表面１１２を形成することができる。内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの材料と類似する材料で構成され得る。１つ以上の実施形態において、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、絶縁エラストマ、例えばニトリル、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、またはそれらの組合せを含むことができる。１つ以上の実施形態において、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、高い電気絶縁破壊電圧を有し導電性でないポリマおよびエラストマを含むことができる。内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂはさらに保護層１１６を含むことができる。保護層１１６は、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂと誘電性流体１１４の間に形成され得る。いくつかの配設においては、保護層１１６は、内部表面１１２の一部を形成し得る。保護層１１６は均一であり得、またはサイズまたは組成が変動し得る。さらに、保護層１１６は、非伝導性でかつ／または耐食性であり得る。１つ以上の実施形態において、保護層１１６は、可撓性で耐食性プラスチック、例えばフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）である。
【００１８】
流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは、１つ以上の縁部において封止され得、こうして、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは流体不浸透性区画１１８を形成することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは、別個の構造でなくてよく、その代り、単一構造であってよい。区画１１８は、誘電性流体１１４を保持することができる。誘電性流体１１４は、電気絶縁破壊(electrical breakdown)に対する耐性を有しかつ／または絶縁を提供する流体であり得る。１つ以上の実施形態において、誘電性流体１１４は、１つ以上の相対する層（例えば相対する伝導部分１０４）の間のアーク放電を防止することができる。誘電性流体１１４は、脂質ベースの流体、例えば植物油ベースの誘電性流体であり得る。一つの実施形態においては、誘電性流体１１４は、エチレングリコールであり得る。誘電性流体１１４は、所望の誘導率またはκ値に基づいて選択され得る。
【００１９】
図１Ｂおよび１Ｃは、１つ以上の実施形態に係る、電気活性バルブ１２０を有するアクチュエータ１００の一部分の側面断面図を描いている。側面図は、１つ以上の実施形態にしたがって、１つの動作ユニットとしてアクチュエータ１００を描いている。１つ以上の実施形態において、図１Ａに関連して説明された流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂは、互いに接して配置されている。内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、区画１１８の内部表面１１２を形成することができる。誘電性流体１１４は、区画１１８の内側に配置され得る。１つ以上の電気活性バルブ１２０を区画１１８の内部に配置することができる。１つ以上の電気活性バルブ１２０は、区画２１８を選択的に細分する能力を有する。１つ以上の電気活性バルブ１２０は、障壁１２２および電気応答性要素１２３を含むことができる。障壁１２２は、開口部１３０を画定し得る。いくつかの実施形態において、電気応答性要素１２３は、障壁１２２上（例えば開口部１３０の上）に位置付けされて１つ以上の電気活性バルブ１２０を形成することができ、この電気活性バルブの一例が図１Ｂに示されている。さらなる実施形態において、電気応答性要素１２３は障壁１２２内（開口部１３０の内部に）位置付けされて、１つ以上の電気活性バルブ１２０を形成することができ、この電気活性バルブの一例が図１Ｃに示されている。いくつかの実施形態においては、電気応答性要素１２３は、任意の好適な方法で障壁１２２に取付けることができる。
【００２０】
電気活性バルブ１２０は区画１１８を少なくとも中央領域１２４と縁部領域１２６に細分することができる。障壁１２２は、流体不浸透性膜１１０ａおよび１１０ｂのための１つ以上の材料に実質的に類似する材料で構成され得る。中央領域１２４は、アクチュエータ１００の中心にある区画１１８の領域である。中央領域１２４は、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂを含むことができる。縁部領域１２６は、アクチュエータ１００の縁部を含む区画１１８の領域である。
【００２１】
電気活性バルブ１２０は、中央領域１２４と縁部領域１２６の間の誘電性流体１１４の流れを制御するために機能することができる。電気活性バルブ１２０は、電気応答性要素１２３を含むことができる。電気応答性要素１２３は、電気活性ポリマを含み得る。本明細書中に記載の１つ以上の実施形態において、電気活性ポリマとしての使用に好適な材料は、静電力に応じて変形するかまたはその変形の結果として電界が変化する任意の絶縁ポリマまたはゴム（またはその組合せ）を含むことができる。電気活性ポリマとして使用するために好適な例示的材料としては、シリコーンエラストマ、アクリルエラストマ、ポリウレタン、熱可塑性エラストマ、ＰＶＤＦを含むコポリマ、粘着剤、フルオロエラストマ、シリコーンおよびアクリル部分を含むポリマなどが含まれる。シリコーンおよびアクリル部分を含むポリマなどのポリマは、シリコーンおよびアクリル部分を有するコポリマ、シリコーンエラストマおよびアクリルエラストマを有するポリマブレンド他を含むことができる。これらの材料のいくつかの組合せも、本明細書中に開示された電気活性バルブ１２０内の電気応答性要素１２３として使用可能である。
【００２２】
１つ以上の材料特性に基づいて、電気応答性要素１２３のための電気活性ポリマとして使用される材料を選択することができる。選択のために使用される材料特性としては、高い電気絶縁破壊強度、低い弾性率（例えば変形レベルの制御用）他が含まれ得る。本明細書中で使用される電気応答性要素１２３は、当該実施形態の流体制御要件に適合するために広範囲の厚みを含む。電気活性バルブ１２０内の電気応答性要素１２３の厚みは、一方または両方の平面的方向において既存のポリマフィルムを伸長させることで低減可能であり、薄いフィルム他として製造および実施可能である。
【００２３】
１つ以上の電極１２８を、電気活性バルブ１２０の電気応答性要素１２３と連結させることができる。電極１２８は、可撓性または可鍛性であり得、例えば、機械的または電気的性能を損なうことなく変形するかまたはたわむ能力を有することができる。概して、本明細書中で使用される電極１２８は、電気活性バルブ１２０に好適な電圧を供給するかまたは電気活性バルブ１２０から好適な電圧を受取ることができるような形状および材料のものであり得る。電極１２８を通して送出される電圧は、経時的に恒常であるかまたは変動し得る。１つ以上の実施形態において、電極１２８は、電気活性バルブ１２０の表面に付着し得る。電気活性バルブ１２０に付着し得る電極１２８は、電気活性バルブ１２０の変化する形状に対し適合し合致し得る。さらなる実施形態において、電極１２８は、電気活性バルブ１２０の電気応答性要素１２３および／または障壁１２２内に形成され得る。相応して、１つ以上の実施形態は、適合する電極を含むことができ、この電極はそれが取付けられるかまたは内部に位置付けされている電気活性バルブ１２０の形状に合致する。電極１２８は、電気活性バルブ１２０の電気応答性要素１２３の一部分に適用され、電極の幾何形状にしたがった活性部域を画定することができる。
【００２４】
図２Ａおよび２Ｂは、１つ以上の実施形態に係る、電気活性バルブ２００の例示的図である。電気活性バルブ２００はここでは、電気応答性要素２２０および障壁２１０の切抜き部分を含む、１つのユニットとして描かれている。障壁２１０は連続する要素および／または複数の別々の要素であり得る。したがって障壁２１０を１つ以上の電気応答性要素２２０と併用して、電気活性バルブ２００の１つ以上を形成することができる。障壁２１０および電気応答性要素２２０の形成、組成および他の特徴は、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明された障壁１２２および電気応答性要素１２３と実質的に類似するものであり得る。電気応答性要素２２０はさらに、１つ以上の電極２３０と連結され得る。電極２３０は、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明された電極１２８と実質的に類似するものであり得る。障壁２１０は、１つ以上の開口部２１５を有することができる。開口部２１５は、誘電性流体１１４が、図１Ａ〜１Ｃに関連して上述した中央領域１２４と縁部領域１２６の間を制御可能な形で移動できるようにするように構成され得る。開口部２１５は、円形、多角形または不規則などの任意の好適な形状を有することができる。
【００２５】
１つ以上の実施形態において、電気応答性要素２２０は、開口部２１５上のフラップまたはカバーとして作用し得る。電気応答性要素２２０のフラップ設計は、開口部２１５が実質的にカバーされかつ／または閉塞されるような形で材料特性を含むことができる。材料特性は、形状および寸法、材料組成他を含み得る。材料組成は、１つ以上の材料タイプおよび／または材料の組合せを含み得る。一実施形態において、電気応答性要素２２０は、各々図１Ａ〜１Ｃに関連して以上で説明されたポリマおよび電気活性ポリマを含み得る。
【００２６】
電気応答性要素２２０は、さまざまな寸法を有し１つ以上の形状または形状の組合せを形成することができる。電気応答性要素２２０について考えられる形状は、電気応答性要素２２０が１つ以上の開口部２１５をカバーする能力を有するような、全ての基本的な形状またはその組合せを含むことができる。図２Ａに示されている実施例において、電気応答性要素２２０は、第１の表面２２２および／または第２の表面２２４から測定された長さおよび幅を伴って、方形である。さらなる実施形態において、電気応答性要素２２０は、三角形、円形、六角形他であり得る。側面は等しく描かれているが、電気応答性要素２２０は異なる長さおよび幅を有することができる。同様に、電気応答性要素２２０は、第１の表面２２２と第２の表面２２４の間で測定された高さを有することができる。電気応答性要素２２０は長さおよび／または幅対高さの高い比率を有することができ、ここで高い比率は、高さよりも長さおよび／または幅が大きいことを意味する。一実施例において、長さおよび／または幅対高さ比は、少なくとも１０：１または２０：１であり得る。
【００２７】
電気応答性要素２２０は、第１の表面２２２、第２の表面２２４、連結縁部２２６および屈曲縁部２２８を含めた、上述の機能に対応する寸法を有することができる。電気応答性要素２２０は、障壁２１０から見て離れる方向に面した第１の表面２２２および障壁２１０に面した第２の表面２２４を有することができる。さらなる実施形態において、電気応答性要素２２０は、開口部２１５をカバーするために調和して機能する複数の構成要素、例えば電気応答性要素２２０として共に機能する電気活性ポリマの２つの条片を含み得る。
【００２８】
動作中、電気応答性要素２２０は、中央領域１２４と縁部領域１２６の間の流体連通を調節および／または制御することができる。電気応答性要素２２０が受動的状態にある場合（例えば電流を受取っていない場合）、電気活性バルブ２００は、開口部２１５を通って縁部領域１２６内への誘電性流体１１４の流れを可能にすることができる。しかしながら、電気応答性要素２２０の位置は、縁部領域１２６から中央領域１２４内への誘電性流体１１４の帰還流を制限または防止することができる。電気応答性要素２２０の連結縁部２２６は、障壁２１０と連結状態にあり得、例えば、障壁２１０に付着されている。屈曲縁部２２８は、連結縁部２２６と反対側に位置付けされ得る。
【００２９】
電気応答性要素２２０が能動的状態にある（例えば電流を受取っている）場合、電気応答性要素２２０は、誘電性流体１１４の帰還流を許容する第２の位置まで移動することができる。一実施例において、電気応答性要素２２０が例えば電極２３０から電荷を受取った時点で、屈曲縁部２２８は障壁２１０から外へ離れるように移動することができる。電気応答性要素２２０のこの移動によって、誘電性流体は開口部２１５を通って流れることができるようになる。したがって、誘電性流体は、中央領域１２４と縁部領域１２６の間で平衡を保つことができる。電気応答性要素２２０のための動きの特性は、本明細書中に記載の実施形態にしたがって、動きの範囲および方向、動きの力および位置変更の他の面を含め、所望される通りに制御可能である。
【００３０】
したがって、電気活性バルブ２００は、縁部領域１２６または中央領域１２４からの流体の流れを最小のエネルギ入力で制御することができる。受動的状態にある場合、電気活性バルブは、縁部領域１２６から中央領域１２４内への帰還流を遮断しながら、中央領域１２４から縁部領域１２６内への流体の自由な流れを許容することができる。能動的状態にある場合、電気活性バルブは、縁部領域１２６と中央領域１２４との間の流体の自由な流れを可能にすることができる。こうして、アクチュエータ１００は、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂからのさらなる入力無しで作動され、作動位置に保持されることができる。
【００３１】
図３Ａおよび３Ｂは、１つ以上の実施形態に係る電気活性バルブ３００の代替的な例示的図である。電気活性バルブ３００はここでは、障壁３１０および電気応答性要素３２０の切抜き部分を含め、１つのユニットとして描かれている。上述のものと同様、障壁３１０は、１つ以上の電気応答性要素３２０を有する連続的要素であり得る。したがって、障壁３１０などの任意の数の障壁を使用して、電気活性バルブ３００の１つ以上を形成することができる。障壁３１０および電気応答性要素３２０の形成、組成および他の特徴は、実質的に、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明された障壁１２２および電気応答性要素１２３と類似している。電気応答性要素３２０はさらに、１つ以上の電極３３０と連結され得る。電極３３０は、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明された電極１２８と実質的に類似したものであり得る。障壁３１０は、１つ以上の開口部３１５を有することができる。開口部３１５は、誘電性流体１１４が、図１Ａ〜１Ｃに関連して以上で説明されている中央領域１２４と縁部領域１２６の間を制御可能な形で移動できるようにするように構成され得る。
【００３２】
１つ以上の実施形態において、電気応答性要素３２０は、開口部３１５内で移動可能な閉塞として作用し得る。ここではマルチリーフバルブ(multi-leaf valve)として示されている電気応答性要素３２０の設計は、受動的状態にある場合開口部３１５が実質的にカバーされかつ／または閉塞されるような材料特性を含むことができる。マルチリーフバルブは、流れを単一方向に制御するために複数の葉片を使用するバルブである。葉片は折畳まれて、流体の逆流に耐えることができる非臨界角度で互いに接触する。マルチリーフバルブの一例は、三尖バルブである。材料特性は、図２Ａ〜２Ｂに関連して以上で説明されている通り、形状および寸法、材料組成他を含むことができる。材料組成は、１つ以上の材料タイプおよび／または材料組合せを含むことができる。一実施形態において、電気応答性要素３２０は、各々図１Ａ〜１Ｃに関連して以上で説明されているポリマおよび電気活性ポリマを含み得る。
【００３３】
電気応答性要素３２０は、さまざまな寸法を有し１つ以上の形状または形状の組合せを形成することができる。電気応答性要素３２０について考えられる形状は、電気応答性要素３２０が１つ以上の開口部３１５と連結しこれらの開口部を閉塞する能力を有するような、全ての基本的な形状またはその組合せを含むことができる。この実施例において、電気応答性要素３２０は、マルチリーフバルブ形状を形成するため３つの構成要素を含む。電気応答性要素３２０は、第１の表面３２２および／または第２の表面３２４のいずれかから測定された長さおよび幅を有することができる。さらなる実施形態において、電気応答性要素３２０は、共にモザイク式(tessellate)するかまたは他の方法で隙間無く連結できるような任意のさまざまな形状を有することができる。側面は等しく描かれているが、電気応答性要素３２０は異なる長さおよび幅を有することができる。同様に、電気応答性要素３２０は、第１の表面３２２と第２の表面３２４の間で測定された高さを有することができる。
【００３４】
電気応答性要素３２０は、第１の表面３２２、第２の表面３２４、１つ以上の連結縁部３２６および１つ以上の屈曲縁部３２８を含めた、上述の機能に適応する寸法を有することができる。電気応答性要素３２０は、縁部領域１２６の方を向いた第１の表面３２２および中央領域１２４の方を向いた第２の表面３２４を有することができる。さらなる実施形態においては、電気応答性要素３２０は、共に電気応答性要素３２０として機能する電気活性ポリマとのマルチリーフバルブの２方向補完物などの、開口部３１５をカバーするように調和して機能する複数の構成要素を含むことができる。
【００３５】
動作中、電気応答性要素３２０は、中央領域１２４と縁部領域１２６の間の流体連通を調節および／または制御することができる。電気応答性要素３２０が受動的状態にある場合（例えば電流を受取っていない場合）、電気活性バルブ３００は、開口部３１５を通って縁部領域１２６内への誘電性流体１１４の流れを可能にすることができる。マルチリーフ設計は、縁部領域１２６の方向への電気応答性要素３２０の自由な曲げを可能することができる。しかしながら、電気応答性要素３２０の位置は、中央領域１２４内への誘電性流体１１４の帰還流を制限または防止することができる（例えば電気応答性要素３２０は、中央領域１２４に向かう流体流に応じて閉鎖する）。ここでは３つの連結縁部３２６として示されている電気応答性要素３２０の連結縁部３２６は、障壁３１０と連結状態にあり得る。一実施例において、連結縁部３２６は、例えば開口部３１５の壁において、障壁３１０に連結され得る。ここでは３つの屈曲縁部として示されている屈曲縁部３２８は、連結縁部３２６の反対側に位置付けされて、屈曲縁部３２８の各々の間にシールを形成することができる。いくつかの事例において、葉片の屈曲縁部３２８は互いに対し封止することができる。いくつかの事例において、葉片の部分間には重複が存在し得る。
【００３６】
電気応答性要素３２０が能動的状態にある（例えば電流を受取っている）場合、電気応答性要素３２０の屈曲縁部３２８は、誘電性流体１１４の帰還流を可能にする第２の位置まで移動することができる。一実施例において、電気応答性要素３２０が例えば電極３３０から電荷を受取った時点で、屈曲縁部３２８は障壁３１０から外へ離れるように、例えば縁部領域１２６に向かって移動することができる。電気応答性要素３２０のこの動きによって、誘電性流体は開口部３１５を通って流れることができるようになる。したがって、誘電性流体は、中央領域１２４と縁部領域１２６の間で平衡を保つことができる。電気応答性要素３２０のための動きの特性は、本明細書中に記載の実施形態にしたがって、動きの範囲および方向、動きの力および位置変更の他の面を含め、所望される通りに制御可能である。
【００３７】
したがって、電気活性バルブ３００は、縁部領域１２６または中央領域１２４からの流体の流れを最小のエネルギ入力で制御することができる。受動的状態にある場合、電気活性バルブは、縁部領域１２６から中央領域１２４内への帰還流を遮断しながら、中央領域１２４から縁部領域１２６内への流体の自由な流れを許容することができる。能動的状態にある場合、電気活性バルブは、縁部領域１２６と中央領域１２４間の流体の自由な流れを可能にすることができる。こうして、アクチュエータ１００は、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂからのさらなる入力無しで作動され、作動位置に保持されることができる。
【００３８】
図４Ａおよび４Ｂは、１つ以上の実施形態に係る膨張電気活性バルブ４００の典型的な例示的図である。電気活性バルブ４００はここでは、障壁４１０および電気応答性要素４２０の切抜き部分を含め、１つのユニットとして描かれている。上述のものと同様、障壁４１０は、１つ以上の電気応答性要素４２０を有する連続的要素であり得る。したがって、障壁４１０などの任意の数の障壁を使用して、電気活性バルブ４００の１つ以上を形成することができる。障壁４１０および電気応答性要素４２０の形成、組成および他の特徴は、実質的に、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明された障壁１２２および電気応答性要素１２３と類似している。電気応答性要素４２０はさらに、１つ以上の電極４３０と連結され得る。電極４３０は、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明された電極１２８と実質的に類似したものであり得る。障壁４１０は、１つ以上の開口部４１５を有することができる。開口部４１５は、誘電性流体１１４が、図１Ａ〜１Ｃに関連して以上で説明されている中央領域１２４と縁部領域１２６の間を制御可能な形で移動できるようにするように構成され得る。
【００３９】
１つ以上の実施形態において、電気応答性要素４２０は、開口部４１５内で移動可能な閉塞として作用し得る。ここでは膨張バルブとして示されている電気応答性要素４２０の設計は、能動的状態にある場合開口部４１５が実質的にカバーされかつ／または閉塞されるような材料特性を含むことができる。材料特性は、図２Ａ〜２Ｂに関連して以上で説明されている通り、形状および寸法、材料組成他を含むことができる。材料組成は、１つ以上の材料タイプおよび／または材料組合せを含むことができる。一実施形態において、電気応答性要素４２０は、各々図１Ａ〜１Ｃに関連して以上で説明されているポリマおよび電気活性ポリマを含み得る。
【００４０】
電気応答性要素４２０は、さまざまな寸法を有し１つ以上の形状または形状の組合せを形成することができる。電気応答性要素４２０について考えられる形状は、電気応答性要素４２０が１つ以上の開口部４１５と連結しこれらの開口部を閉塞する能力を有するような、全ての基本的な形状またはその組合せを含むことができる。この実施例において、電気応答性要素４２０は、重複する閉塞を形成するため、４つの膨張する卵形構成要素を含む。電気応答性要素４２０は、電気応答性要素４２０の表面を形成する第１の表面４２２、第１の直径４２４および第２の直径４２６を含め、上述の機能に適応する寸法を有することができる。さらなる実施形態において、電気応答性要素４２０は、電気応答性要素４２０として共に機能する電気活性ポリマの６つの回転楕円体など、開口部４１５をカバーするために調和して機能するより多くのまたはより少ない構成要素を含むことができる。
【００４１】
動作中、電気応答性要素４２０は、中央領域１２４と縁部領域１２６の間の流体連通を調節および／または制御することができる。電気応答性要素４２０が受動的状態にある（例えば電流を受取っていない）場合、電気活性バルブ４００は、開口部４１５を通って縁部領域１２６内への誘電性流体１１４の流れを可能にすることができる。膨張卵形設計は、縁部領域１２６または中央領域１２４の方向での誘電性流体１１４の自由な流れを可能にすることができる。ここでは４つの電気応答性要素４２０として示されている電気応答性要素４２０は、障壁４１０と連結状態にあり得る。一実施例において、電気応答性要素４２０は、開口部４１５の壁において障壁４１０に付着され得る。第１の表面４２２は、開口部４１５を通したおよび電気応答性要素４２０の周りの流体の自由な流れを可能にする開口部を形成することができる。
【００４２】
電気応答性要素４２０が能動的状態にある（例えば電流を受取っている）場合、電気応答性要素４２０の第１の表面４２２は、誘電性流体１１４の流れをいずれの方向でも遮断する第２の位置まで膨張することができる。第１の直径４２４および第２の直径４２６は、電気応答性要素４２０の各構成要素の第１の表面４２２を接触させる能力を有するかまたは、膨張してこれを接触させるように構成され得る。一実施例において、電気応答性要素４２０が、例えば電極４３０から電荷を受取った場合、電気応答性要素４２０の第１の表面４２２は、開口部４１５の壁から外に離れるように電気応答性要素４２０の他の構成要素に、向かって移動することができる。電気応答性要素４２０のこの動きは、閉塞を創出し、誘電性流体１１４が開口部４１５を通って流れるのを遮断する。こうして、誘電性流体１１４は、中央領域１２４または縁部領域１２６のいずれかの中に保持され得る。電気応答性要素４２０についての動きの特性は、本明細書中に記載の実施形態にしたがって、動きの範囲および方向、動きの力、および位置変化の他の面を含め、所望される通りに制御され得る。
【００４３】
したがって、電気活性バルブ４００は、縁部領域１２６または中央領域１２４からの流体の流れを最小のエネルギ入力で制御することができる。受動的状態にある場合、電気活性バルブは、縁部領域１２６と中央領域１２４の間の流体の自由な流れを可能にする。能動的状態にある場合、電気活性バルブは、縁部領域１２６と中央領域１２４間の流体の自由な流れを遮断する。こうして、アクチュエータ１００は、伝導性部分１０４ａおよび１０４ｂからのさらなる入力無しで作動され、作動位置に保持されることができる。
【００４４】
図５Ａ〜５Ｄは、１つ以上の実施形態に係る、アクチュエータ５００の一実施例からの一連の動きを描いている。アクチュエータ５００は、内部に複数の伝導性部分５０４が配置された状態で、絶縁部分５０３を含む流体不浸透性膜５０２を含むことができる。流体不浸透性膜５０２は区画５０６を画定できる。区画５０６は誘電性流体５０８を保持することができる。さらに区画５０６は、電気活性バルブ５１４によって中央領域５１０と縁部領域５１２に細分され得る。電気活性バルブ５１４は、障壁５１６、電気応答性要素５１８および開口部５１９を含むことができる。電気応答性要素５１８は、電極５２０および／または制御ユニット５２２と接続され得る。アクチュエータ５００および／またはその構成要素は、図１Ａ〜１Ｃに関連して説明されているアクチュエータ１００と実質的に類似したものであり得る。電気活性バルブ５１４は、図２Ａ〜４Ｂに関連して説明された電気活性バルブと実質的に類似したものであり得る。
【００４５】
図５Ａは、弛緩状態でのアクチュエータ５００を描いている。誘電性流体５０８は、中央領域５１０および縁部領域５１２を横断して実質的に均等に分散され得る。伝導性部分５０４は、電気入力を受取らない受動的状態にあり得る。したがって、流体不浸透性膜５０２と併せて誘電性流体５０８により送出される液圧力は、アクチュエータ５００全体を通して等しいものであり得る。同様に、電気活性バルブ５１４の電気応答性要素５１８は、受動的状態にあって、電気活性バルブ５１４のタイプに基づいて、開口部５１９を通して一方向または二方向の流れを可能にすることができる。ここで示されているように、電気応答性要素５１８は、中央領域５１０から縁部領域５１２内への、開口部５１９を通した一方向の流れを可能にすることができる。
【００４６】
図５Ｂは、能動的状態にあるアクチュエータ５００を描いている。ここでは、伝導性部分５０４は電気入力を受取ることができ、これが伝導性部分５０４を受動的状態から能動的状態へと遷移させる。伝導性部分５０４は、逆に帯電でき、こうして互いに向かって引付けられる。誘電性流体５０８は、中央領域５１０内の収縮により、開口部５１９を通って縁部領域５１２内へと強制され得る。したがって、中央領域５１０の流体不浸透性膜５０２と併せて誘電性流体５０８により送出される液圧力は、縁部領域５１２内で流体不浸透性膜５０２を膨張させることができる。この時間中、電気活性バルブ５１４の電気応答性要素５１８は受動的状態にあって、中央領域５１０から縁部領域５１２内への一方向の流れを可能にすることができる。
【００４７】
能動的状態において、誘電性流体からの流体圧力は、当初は縁部領域５１２よりも中央領域５１０内の方が高いものであり得る。電気活性バルブ５１４の電気応答性要素５１８は、中央領域５１０から縁部領域５１２内への開口部５１９を通った誘電性流体５０８の流れを可能にする。液圧力は、縁部領域からの圧力が中央領域５１０からの圧力と等しくなるまで、または誘電性流体が縁部領域５１２内まで完全に移動してしまうまで、続行し得る。縁部領域５１２内の流体不浸透性膜５０２を、流体不浸透性膜５０２の弾性に関連して膨張させることができる。
【００４８】
図５Ｃは、係止された受動的状態でアクチュエータ５００を描いている。ここでは、電気入力は、伝導性部分５０４から除去されており、これにより、伝導性部分５０４は能動的状態から受動的状態へと移行できるようになる。伝導性部分５０４はもはや互いに引き付けられることはない。先に中央領域５１０内の収縮によって開口部５１９を通して縁部領域５１２内に予め強制された誘電性流体５０８は、電気応答性要素５１８により維持される。誘電性流体５０８が中央領域５１０の流体不浸透性膜５０２と併せて送出する液圧力は、電気応答性要素５１８によってその場に保持され得る。こうして、電気応答性要素５１８は、縁部領域５１２内で流体不浸透性膜５０２の膨張を維持する。
【００４９】
係止された受動的状態において、電気活性バルブ５１４の電気応答性要素５１８は、縁部領域５１２から中央領域５１０内への開口部５１９を通した帰還流を遮断する。電気応答性要素５１８はここでは、障壁５１６に対し第１の端部で取付けられ電気活性ポリマを含む条片として示されている。電気応答性要素５１８は浸透性ではないことから、液圧力は、流体不浸透性膜５０２および電気応答性要素５１８に対して等しい力を加える。こうして、液圧力は、障壁に対して電気応答性要素５１８を圧迫して、開口部５１９をカバーし、シールを創出する。したがって、液圧力は、縁部領域５１２に対し送出され、電気応答性要素５１８により維持される。
【００５０】
図５Ｄは、係止解除された受動的状態でアクチュエータを描いている。電気応答性要素５１８は、電極５２０および／または制御ユニット５２２から電気入力を受取って、電気活性バルブ５１４の開口部５１９を少なくとも部分的に遮断解除するように電気応答性要素５１８の物理的動きを創出することができる。誘電性流体５０８が縁部領域５１２の流体不浸透性膜５０２と併せて送出する液圧力は、電気応答性要素５１８により解放され得る。こうして、誘電性流体５０８は再び、中央領域５１０と縁部領域５１２の間で平衡化する。
【００５１】
能動的状態において、電気活性バルブ５１４の電気応答性要素５１８は、縁部領域５１２と中央領域５１０の間で開口部５１９から離れるように移動する。電気活性ポリマを含む電気応答性要素５１８は、障壁５１６から離れるように移動するかまたは、別の形で障壁５１６の開口部５１９を通る流れを可能にすることができる。電気応答性要素５１８は、（図２Ａおよび２Ｂに示されているように）離れるように持ち上げること、（図４Ａおよび４Ｂに示されているように）収縮／膨張させること、（図３Ａおよび３Ｂに示されているように）分離させることを含め、多くの方法で電気入力に応答することができる。電気応答性要素５１８はこうして、開口部５１９に対するシールを中断させ、誘電性流体５０８がアクチュエータ５００の他の領域に戻ることができるようにする。
【００５２】
したがって、アクチュエータ５００は、アクチュエータ５００を能動的状態で係止するように構成され得る。アクチュエータ５００は、伝導性材料を含む第１の伝導性部分５０４を有することができる。第１の伝導性部分５０４は、第１の電気入力に応えて電界を生成するように構成され得る。アクチュエータ５００はさらに、伝導性材料を含む第２の伝導性部分５０４を有することができる。第２の伝導性部分５０４は、第１の伝導性部分５０４とは反対側に位置付けされ得る。第２の伝導性部分５０４は、第１の電気入力に応えて第１の伝導性部分５０４を引付けるように構成され得る。アクチュエータ５００はさらに、流体不浸透性膜５０２の一部として絶縁部分５０３を含むことができる。絶縁部分５０３は、第２の伝導性部分５０４から第１の伝導性部分５０４を電気的に遮へいするように構成され得る。アクチュエータ５００は、絶縁部分５０３によって画定されるような区画５０６を含むことができる。区画５０６は、誘電性流体５０８を含むことができ、第１の伝導性部分５０４および第２の伝導性部分５０４の活動化および／または付着に応じて、少なくとも絶縁部分５０３に対して誘電性流体５０８の液圧力を送出するように構成され得る。アクチュエータ５００はさらに、区画５０６の内部に位置付けされた電気活性バルブ５１４を含むことができる。電気活性バルブ５１４は、絶縁部分５０３上に液圧力を維持するように構成され得る。電気活性バルブ５１４はさらに、例えば電極５２０および／または制御ユニット５２２から第２の電気入力を受取った時点で液圧力を解放するように構成され得る。
【００５３】
本明細書中に記載されたアクチュエータ５００は、多くのメリットを提供することができる。活動化された状態で係止することにより、アクチュエータ５００はさらなるエネルギ入力無く、流体圧力を通して力を送出することができる。こうして、物体の上昇移動または他の形での変位を、よりエネルギ効率の良い方法でより長い時間にわたり行なうことができる。さらに、アクチュエータ５００は、例えば作動のために２つ以上の伝導性部分対を使用する場合、段階的に液圧力を送出することができる。
【００５４】
以上の説明において、一部の具体的詳細は、さまざまな実施形態を完全に理解できるようにするように、概略的に示されている。しかしながら、当業者であれば、本発明をこれらの詳細無しで実践できるということを理解するものである。他の事例では、実施形態の説明を不要に曖昧化するのを回避するため、周知の構造は詳細に図示または説明されていない。前後関係から別段の必要性がないかぎり、明細書およびそれに続くクレーム全体を通して、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（〜を含む）」およびその変形形態例えば「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」なる用語は、オープンな、包括的な意味で、すなわち「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ（〜を非限定的に含む）」として解釈されるべきである。さらに本明細書中で提供されている見出しは、単に便宜上のものにすぎず、請求対象の発明の範囲または意味を解釈するものではない。
【００５５】
本明細書全体を通した「ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ（１つ以上の実施形態）」または「ａｎ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（一実施形態）」に対する言及は、この実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造または特性が、少なくとも１つ以上の実施形態内に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通してさまざまな場所における「ｉｎ  ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ」または「ｉｎ  ａｎ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ−ａｔｉｏｎ」なる言い回しの出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及していない。さらに、１つ以上の実施形態において、特定の特徴、構造または特性を任意の好適な形で組合せてもよい。同様に、本明細書および添付のクレーム中で使用されている単数形態「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、内容が明らかに別段の指示を行なっているのでないかぎり、複数の参照を含む。同様に、「ｏｒ」なる用語は概して、内容が明らかに別段の指示を行なっているのでないかぎり、「ａｎｄ／ｏｒ（および／または）」を含むその意味において使用される、ということも指摘しておくべきである。
【００５６】
詳細な実施形態が、本明細書中に開示されている。しかしながら、開示された実施形態は単に一例として意図されているにすぎないことは理解されるべきである。したがって、本明細書中に開示されている特定の構造的および機能的詳細は、限定的なものとしてではなく、単にクレームのための基礎として、および事実上任意の適切な詳細な構造において本明細書中の態様をさまざまな態様で利用するよう当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきものである。さらに、本明細書中に使用されている用語および言い回しは、限定的なものとなるようにではなく、考えられる実施形態の理解可能な説明を提供するように意図されている。さまざまな実施形態は、図１〜５に示されているが、実施形態は例示された構造または適用に限定されない。
【００５７】
図中の流れ図およびブロック図は、さまざまな実施形態に係るシステム、方法、デバイスおよびコンピュータプログラムプロダクトの考えられる実施形態のアーキテクチャ、機能性および動作を例示している。この点に関して、流れ図またはブロック図内の各ブロックは、規定の論理的機能を実施するための１つ以上の実行可能な命令を含むことのできるモジュール、セグメントまたはコードの一部分を表わし得る。同様に、いくつかの変形実施形態において、ブロック中に記された機能は、図中に記された順序以外で発生し得るということも指摘しておくべきである。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行され得、あるいはブロックは時として、関与する機能性に応じて逆の順序で実行され得る。
【００５８】
上述のシステム、構成要素および／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の組合せの形で実現可能であり、１つの処理システム内で集中的に、または、幾つかの相互接続された処理システムを横断して異なる要素が分散している分散型で、実現可能である。本明細書中に記載の方法を実施するために適応されたあらゆる種類の処理システムまたは他の装置が適している。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組合せは、ロードされ実行された時点で本明細書中に記載の方法を実施するように処理システムを制御するコンピュータ使用可能プログラムコードを伴う処理システムであり得る。本明細書中に記載の方法および方法を行なうために機械が実行できる命令のプログラムを有形で実施する、機械により読取り可能な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記憶デバイスなどのコンピュータ可読記憶装置内に、システム、構成要素および／または方法を埋め込むことも可能である。同様に、本明細書中に記載の方法の実施を可能にする全ての特徴を含むことができかつ処理システム内にロードされた時点でこれらの方法を実施できるアプリケーションプロダクトの中に、これらの要素を埋込むことも可能である。
【００５９】
本明細書中で使用される見出し（「背景技術」および「発明の概要」など）および小見出しは、単に、本開示内のテーマを全体的に組織するために意図されたものであり、技術またはその任意の態様の開示を限定するように意図されていない。特徴を述べた多数の実施形態の記述は、追加の特徴を有する他の実施形態または表明された特徴の異なる組合せを包含する他の実施形態を排除するように意図されていない。本明細書中で使用されている「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」および「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」なる用語およびその変形形態は、非限定的であるように意図されており、したがって、連続的なアイテムの列挙またはリストは、この技術のデバイスおよび方法において同じく有用であり得る他の同様のアイテムを排除するものとして意図されていない。同様にして、「ｃａｎ（〜できる）」および「ｍａｙ（〜してよい）」なる用語およびその変形形態は、非限定的なものとして意図されており、したがって１つの実施形態が一定の要素または特徴を含むことができるまたは含んでいてよいなる記述は、これらの要素または特徴を含まない該技術の他の実施形態を排除するものではない。
【００６０】
本開示の広範な教示は、さまざまな形態で実施可能である。したがって、本開示は特定の実施例を含んでいるものの、本明細書および以下のクレームを検討した上で当業者には他の修正が明らかになるものであることから、本開示の真の範囲は、それに限定されるべきではない。１つの態様またはさまざまな態様に対する本明細書中の言及は、１つの実施形態または特定のシステムに関連して説明された特定の特徴、構造または特性が、少なくとも１つ以上の実施形態または態様の中に含まれることを意味する。「ｉｎ  ｏｎｅ  ａｓｐｅｃｔ（１つの態様において）」なる言い回し（またはその変形形態）の出現は、必ずしも同じ態様または実施形態を意味しない。同様に、本明細書中で論述されているさまざまな方法ステップが、記述されているものと同じ順序で実施される必要はなく、各方法ステップが各態様または各実施形態中で求められるわけではない、ということも理解すべきである。
【００６１】
本明細書中で使用される「ａ」および「ａｎ」なる用語は、１つまたは２つ以上として定義される。本明細書中で使用される「ｐｌｕｒａｌｉｔｙ（複数）」なる用語は、２つまたは３つ以上として定義される。本明細書中で使用される「ａｎｏｔｈｅｒ（別の）」なる用語は、少なくとも１つの第２のまたはそれ以上として定義される。本明細書中で使用される「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」および／または「ｈａｖｉｎｇ（〜を有する）」なる用語は、含む（すなわちオープンランゲージ）として定義される。本明細書中で使用される「ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ．．．ａｎｄ．．．（〜と〜のうちの少なくとも１つ）」なる言い回しは、付随する列挙されたアイテムのうちの１つ以上のアイテムの考えられる任意のおよび全ての組合せを意味し、これを包含する。一例として「ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ａ，Ｂ  ａｎｄ  Ｃ（Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも１つ）」はＡのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、またはそれらの任意の組合せ（例えばＡＢ、ＡＣ、ＢＣまたはＡＢＣ）を含む。
【００６２】
実施形態についての以上の説明は、例示および説明を目的として提供されている。網羅的であることまたは開示を限定することは意図されていない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、概してその特定の実施形態に限定されず、該当する場合には互換性があり、たとえ具体的に図示または説明されていなくても、選択された実施形態において使用可能である。これらの要素または特徴は、多くの仕様で変化させることも可能である。このような変形形態は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、このような修正は全て、本開示の範囲内に含められるように意図されている。
【００６３】
以上は、開示されたデバイス、システムおよび方法の実施形態に向けられたものであるが、基本的範囲から逸脱することなく、開示されたデバイス、システムおよび方法の他のおよびさらなる実施形態を考案することができる。その範囲は、以下のクレームにより規定される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【外国語明細書】
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