Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102006005517B3 - Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode - Google Patents

Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode Download PDF

Info

Publication number
DE102006005517B3
DE102006005517B3 DE200610005517 DE102006005517A DE102006005517B3 DE 102006005517 B3 DE102006005517 B3 DE 102006005517B3 DE 200610005517 DE200610005517 DE 200610005517 DE 102006005517 A DE102006005517 A DE 102006005517A DE 102006005517 B3 DE102006005517 B3 DE 102006005517B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
valve
valve body
passage
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200610005517
Other languages
German (de)
Inventor
Thorsten Goettsche
Jörg Kohnle
Axel Schumacher
Gerhard Kattinger
Edwin Jager
Magnus Krogh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HAHN-SCHICKARD-GESELLSCHAFT FUER ANGEWANDTE FO, DE
Original Assignee
Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Micromuscle AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV, Micromuscle AB filed Critical Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Priority to DE200610005517 priority Critical patent/DE102006005517B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102006005517B3 publication Critical patent/DE102006005517B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
    • F16K99/0015—Diaphragm or membrane valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
    • F16K99/0042—Electric operating means therefor
    • F16K99/0049—Electric operating means therefor using an electroactive polymer [EAP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

The valve has an outlet (702) extending through a body (700), and a deformable membrane (712) attached on the body. The membrane has a layer (712b) made of electro active polymer, and a driver electrolyte (714a) is in contact with the membrane. The membrane is positioned in a closed position, which closes a flow path through the outlet, or in an opened position, which opens the path, depending on a voltage, which is applied between the membrane and a counter electrode. The counter electrode is in direct contact with the electrolyte.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Ventile, insbesondere auf Mikroventile mit einer Membran als Ventilelement, die zumindest eine Schicht eines elektroaktiven Polymers aufweist, und genauer gesagt auf ein Mikroventil, das eine Membran umfasst, die ein ionisches Polymer-Betätigungsglied bildet.The The present application relates to valves, in particular Microvalves with a diaphragm as a valve element, at least comprising a layer of an electroactive polymer, and more particularly said to a microvalve that includes a membrane that is an ionic Polymer actuator forms.

Elektroaktive Polymere (EAP) sind eine neue Klasse von Materialien, die elektrisch steuerbare Eigenschaften aufweisen. Eine Übersicht über elektroaktive Polymere ist enthalten in „Electroactive Polymers (EAP) Actuators as Artificial Muscles – Reality, Potential, and Challenges", 2. Aufl., Y. Bar-Cohen (ed.), ISBN 0-8194-5297-1. In Fällen, in denen die physische Form eine Änderung des Volumens ist, werden solche Polymere EAP-Betätigungsglieder genannt.Electroactive Polymers (EAP) are a new class of materials that are electric have controllable properties. An overview of electroactive polymers is included in "Electroactive Polymers (EAP) Actuators as Artificial Muscles - Reality, Potential, and Challenges ", 2nd ed., Y. Bar-Cohen (ed.), ISBN 0-8194-5297-1. In cases, where the physical form is a change in volume such polymers called EAP actuators.

Solche Betätigungsglieder sind gekennzeichnet durch die Tatsache, dass sie einem großen Betrag an Deformation unterzogen werden können, während sie großen Kräften standhalten. Im Allgemeinen werden die nachfolgenden Typen von polymerbasierten Betätigungsgliedern unterschieden:

  • – Polymere mit piezoelektrischen Eigenschaften,
  • – gelbasierte Betätigungsglieder (Hydrogel),
  • – dielektrische EAP-Betätigungsglieder und
  • – ionische EAP-Betätigungsglieder.
Such actuators are characterized by the fact that they can be subjected to a large amount of deformation while withstanding large forces. In general, the following types of polymer-based actuators are distinguished:
  • Polymers with piezoelectric properties,
  • - gel-based actuators (hydrogel),
  • Dielectric EAP actuators and
  • - ionic EAP actuators.

Ein Hydrogel ist ein Polymer, das in einer geeigneten Lösung anschwillt.One Hydrogel is a polymer that swells in a suitable solution.

Dielektrische EAP-Betätigungsglieder bestehen aus einer oder mehreren elektrisch nichtleitenden oder elastomeren Polymerschichten, die sandwichartig zwischen elektrisch leitfähigen Schichten angeordnet sind. Die Formänderung von dielektrischen EAP-Betätigungsgliedern bezieht sich auf elektrostriktive Effekte oder auf Maxwell-Kräfte zwischen benachbarten Elektroden.dielectric EAP actuators consist of one or more electrically non-conductive or elastomeric polymer layers sandwiched between electrically conductive Layers are arranged. The shape change of dielectric EAP actuators refers to electrostrictive effects or Maxwell forces between adjacent electrodes.

Ionische EAP-Betätigungsglieder ändern ihre Form aufgrund eines Ionenaustauschs mit einem geeigneten umliegenden Elektrolyt und werden nachfolgend detaillierter betrachtet.Ionian EAP actuators are changing theirs Form due to ion exchange with a suitable surrounding Electrolyte and are considered in more detail below.

Eine Gruppe von ionischen Polymer-Betätigungsgliedern sind die konjugierten oder leitenden Polymerbetätigungsglieder. Die konjugierten Polymere sind organische Halbleiter, die aus einer Polymer-Hauptkette bzw. einer Polymer-Backbone-Kette mit alternierenden Einzel- und Doppelbindungen bestehen, was Konjugation genannt wird. Wenn ein Elektron elektrochemisch aus dem Polymer-Backbone entfernt wird oder ein ausreichendes positives Potential angelegt wird, machen positiv geladene Träger das Material elektrisch leitfähig. Zum Beibehalten einer Ladungsneutralität dieses p-dotierten Polymers werden Anionen eingelagert, um die positiven Ladungen des Polymer-Backbones zu kompensieren. Wenn ein negatives Potential an das Polymer angelegt wird, wird das Polymer-Backbone durch Zurückgeben von Elektronen reduziert und wird somit neutralisiert.A Group of ionic polymer actuators are the conjugated or conductive polymer actuators. The conjugated Polymers are organic semiconductors that consist of a polymer backbone or a polymer backbone chain with alternating single and double bonds exist, which is conjugation is called. When an electron is electrochemically removed from the polymer backbone is removed or created a sufficient positive potential will make positively charged vehicles the material is electrically conductive. To maintain a charge neutrality of this p-doped polymer Anions are incorporated to the positive charges of the polymer backbone to compensate. When a negative potential is applied to the polymer As a result, the polymer backbone is reduced by returning electrons and is thus neutralized.

Wenn der sogenannte Oxidationspegel des Polymers sich ändert, ändert sich dessen Molekülanordnung und somit ändert sich das Volumen des Polymers. Ein zusätzlicher, dominanterer Mechanismus ist die Vergrößerung des Volumens durch Einlagern von Ladungsträgern, d. h. der Ionen aus dem umliegenden Elektrolyt. In dem Fall, dass die eingelagerten Ionen in einem Lösungsmittel hydratisiert sind, wird die Volumenänderung nach dem Anlegen eines elektrischen Potentials weiter erhöht, wie durch E. Smela, „Conjugated Polymer Actuators for Biomedical Applications", in Advanced Materials 15, Nr. 6, 17. März 2003 beschrieben wird. Wenn die Ionen und/oder das Lösungsmittel in das Polymer eintreten, erweitert sich dasselbe, und wenn sie austreten, zieht sich dasselbe zusammen. Ionen können in das Polymer entweder in dem oxidierten Zustand oder in dem reduzierten Zustand eintreten, siehe Gleichungen 1 und 2: P+ (A–) + e– ↔ P0 + A– (1) P+ (A–) + C+ + e– ↔ P0 (AC) (2)

P+
dotierter (oxidierter) Zustand des Polymers
P0
nichtdotierter (reduzierter, neutraler) Zustand des Polymers
P+ (A–)
Gegenion A– ist in das Polymer als Dotiermittel eingelagert
P0 (AC)
ein mobiles Kation (Co-Ion, C+) ist in das Polymer durch Reduktion eingefügt
As the so-called oxidation level of the polymer changes, its molecular arrangement changes and thus the volume of the polymer changes. An additional, more dominant mechanism is the increase in volume by incorporation of charge carriers, ie the ions from the surrounding electrolyte. In the event that the intercalated ions are hydrated in a solvent, the volume change is further increased upon application of an electrical potential, as described by E. Smela, "Conjugated Polymer Actuators for Biomedical Applications", in Advanced Materials 15, No. 6, March 17, 2003. As the ions and / or solvent enter the polymer, it expands and as it exits, it contracts and ions can enter the polymer either in the oxidized state or in the reduced state , see Equations 1 and 2: P + (A - ) + e - ↔ P 0 + A - (1) P + (A - ) + C + + e - ↔ P 0 (AC) (2)
P +
doped (oxidized) state of the polymer
P 0
undoped (reduced, neutral) state of the polymer
P + (A - )
Counterion A - is incorporated into the polymer as a dopant
P 0 (AC)
a mobile cation (Co ion, C + ) is incorporated into the polymer by reduction

Die gegebenen Gleichungen zeigen, dass zum Beibehalten einer Ladungsneutralität des Polymers eine Änderung der elektronischen Ladung durch eine entsprechende Änderung der ionischen Ladung erreicht werden muss, was der Grund für den Massetransport ist, den Transport von C+ oder A–, von und zurück zu einem umliegenden Elektrolyt. Somit lagert auf eine Oxidierung hin das Polymer Anionen ein und gibt entweder Anionen ab oder lagert Kationen ein, wenn es reduziert bzw. neutralisiert wird. In dem Fall, dass die Gegenionen A– unbeweglich in der Polymermatrix gebunden sind, können sie auf eine Reduktion hin nicht abgegeben werden. In diesem Fall findet eine Ladungskompensation durch Einlagern von Kationen aus dem umliegenden Elektrolyt statt. In dem Fall von Polypyrrol (PPy) z. B., das negativ mit großen unbeweglichen DBS–-Ionen dotiert ist, ist der Ionenaustausch auf ein Schalten hin in 10 dargestellt, wobei 10(a) den oxidierten, deaktivierten Zustand des polypyrrolbasierten Betätigungsgliedes zeigt, während 10(b) den Prozess der Reduktion, d. h. Aktivierung, zeigt.The given equations show that must, which is the reason for the mass transport will be to maintain a charge neutrality of the polymer achieved a change in the electronic charge by a corresponding change of the ionic charge, the transport of C + or A -, from and back to a surrounding electrolyte. Thus, upon oxidation, the polymer imparts anions and either releases anions or stores cations when it is reduced or neutralized. In the case that the counterions A - are immovably bound in the polymer matrix, they can not be released upon reduction. In this case, charge compensation occurs by incorporation of cations from the surrounding electrolyte. In the case of polypyrrole (PPy) z. B. negative with large immobile DBS - ions do is ion exchange is on switching in 10 shown, where 10 (a) shows the oxidized, deactivated state of the polypyrrole-based actuator while 10 (b) shows the process of reduction, ie activation.

In 10(a) ist das Betätigungsglied bei 800 gezeigt und wird durch einen Träger 802 getragen, vorzugsweise ein leitfähiges Material. Diese Anordnung ist in eine Elektrolytlösung 804 eingetaucht. Wie ersichtlich ist, ist die Lösung 804 aus Wasser (H2O) und Ionen gebildet. Wenn der Zustand von 10(a) zu 10(b) geändert wird, d. h. wenn ein Potential zwischen dem Polymer und einer Gegenelektrode 806 angelegt wird, die in direktem Kontakt mit dem Elektrolyt 804 ist, findet eine Migration der Ionen und auch des Wassers in das Polymer statt, was zu einer Änderung der physischen Form des Polymers durch eine Erhöhung des Volumens führt, wie bei 800' angezeigt ist.In 10 (a) is the actuator at 800 shown and is by a carrier 802 worn, preferably a conductive material. This arrangement is in an electrolyte solution 804 immersed. As can be seen, the solution is 804 formed from water (H 2 O) and ions. When the condition of 10 (a) to 10 (b) is changed, that is, when a potential between the polymer and a counter electrode 806 which is in direct contact with the electrolyte 804 In addition, migration of the ions and also of the water into the polymer takes place, resulting in a change in the physical form of the polymer through an increase in volume, as in 800 ' is displayed.

Elektroaktive Polymere, wie oben beschrieben wurde, können als Betätigungsglieder bei Mikroventilen verwendet werden, und einige Vorrichtungen verwenden Ansätze mit getrennter Kammer für Hydrogel-Betätigungsglieder. Diese Art von Polymer-Betätigungsgliedern ist in der Lage, ihre Form nach einer Temperaturänderung zu ändern, wie in „Hydrogel Valves, Dead-Volume-Free Microfluidic Switches", Unternehmensinformationen of GeSiM, www.gesim.de, beschrieben wird. Alternativ sind solche Polymer-Betätigungsglieder in der Lage, ihre Form ansprechend auf Änderungen bei der Konzentration eines spezifischen Materials und des pH-Werts des Treiberelektrolyts zu ändern, wie durch A. Baldi u. a., „A Hydrogel-Actuated Smart Microvalve With A Porous Diffusion Barrier Back-Plate For Active Flow Control" in IEEE 2002, oder durch D.T. Eddington u. a., „Flow Control With Hydrogels" in Advanced Drug Delivery Reviews, 56, Seiten 199 bis 210, 20. August 2003 beschrieben wird. Diese Ansätze sind insofern nachteilhaft, dass die Betätigungsanforderungen relativ energieaufwendig sind (erster Fall) oder schwierig in miniaturisierten Systemen zu implementieren sind (zweiter Fall).Electroactive Polymers as described above may be used as actuators used with microvalves, and use some devices approaches with separate chamber for Hydrogel actuators. This type of polymer actuators is able to change its shape after a temperature change, as in "Hydrogel Valves, Dead-Volume-Free Microfluidic Switches ", corporate information of GeSiM, www.gesim.de, is described. Alternatively, such are polymer actuators able to shape their shape in response to changes in concentration a specific material and the pH of the driving electrolyte to change, as by A. Baldi u. a., "A Hydrogel-Actuated Smart Microvalve With A Porous Diffusion Barrier Back Plate For Active Flow Control "in IEEE 2002, or by D.T. Eddington u. a., "Flow Control With Hydrogels "in Advanced Drug Delivery Reviews, 56, pages 199-210, August 20 2003 is described. These approaches are disadvantageous in that the actuation requirements are relative are energy consuming (first case) or difficult in miniaturized Systems are to implement (second case).

Berdichevsky, Y., u. a. beschreibt in „Polymer Microvalve Based on Anisotropic Expansion of Polypyrole" ein mikrofluidisches System, das einen Kanal umfasst, der in einem transparenten Silikonelastomer gebildet ist, und ein Mikroventil, das vertikal unter dem Kanal zum Öffnen und Schließen des Kanals angeordnet ist. Das Mikroventil weist einen Polymerpfosten auf, der aus Polypyrrol gebildet ist und in einem Reservoir angeordnet ist, das in dem Silikon gebildet ist und das einen Treiberelektrolyten enthält. Der Pfosten und der Kanal sind durch eine dünne Membran getrennt. Nach dem Anlegen einer Spannung zwischen dem Polymer und dem Elektrolyten dehnt sich der Polymerpfosten aus, wobei eine Ausdehnung in vertikaler Richtung größer ist als in einer lateralen Richtung, so dass das sich ausdehnende Polymer die Membran in den Kanal drückt, bis es schließlich den Kanal blockiert. Nach einer Deaktivierung der Spannung kehrt der Polymerpfosten in seine Originalgröße zurück und die Membran wird abgelenkt, wodurch der Kanal wieder geöffnet wird.Berdichevsky, Y., u. a. describes in "Polymer Microvalve Based on Anisotropic Expansion of Polypyrole "a microfluidic system containing a Channel formed in a transparent silicone elastomer is, and a microvalve that opens vertically underneath the channel and Shut down the channel is arranged. The microvalve has a polymer post on, which is formed from polypyrrole and arranged in a reservoir which is formed in the silicone and which is a driver electrolyte contains. Of the Post and channel are separated by a thin membrane. To stretching a voltage between the polymer and the electrolyte the polymer post out, with an expansion in vertical Direction is bigger as in a lateral direction, so that the expanding polymer pushing the membrane into the canal, until finally blocked the channel. After disabling the voltage returns the polymer post back to its original size and the membrane is deflected, causing the channel to reopen becomes.

Die WO 01/26708 A1 beschreibt ein reaktives polymeres Ventil, das ein ionisches Polymerbetätigungsglied aufweist, wobei das gesteuerte Fluid der Treiberelektrolyt ist.The WO 01/26708 A1 describes a reactive polymeric valve which has a ionic polymer actuator wherein the controlled fluid is the driving electrolyte.

Die US 6,685,442 B2 beschreibt ein normalerweise offenes Ventil basierend auf einem Hydrogel, das separate Kammern für den Treiberelektrolyt und das gesteuerte Medium verwendet.The US 6,685,442 B2 describes a normally open valve based on a hydrogel that uses separate chambers for the driving electrolyte and the controlled medium.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, membranbasiertes Mikroventil zu schaffen, das ohne weiteres in miniaturisierte Systeme implementiert werden kann und ohne den Bedarf nach hohen Betätigungsspannungen betrieben werden kann.It The object of the present invention is an improved, membrane-based Micro valve to create that easily in miniaturized systems can be implemented without the need for high operating voltages can be operated.

Diese Aufgabe wird durch ein Ventil gemäß Anspruch 1 gelöst.These Task is solved by a valve according to claim 1.

Ventil, mit:
einem Ventilkörper;
zumindest einem Ventildurchlass, der sich durch den Ventilkörper erstreckt;
einer deformierbaren Membran, die an dem Ventilkörper befestigt ist, wobei die Membran zumindest eine Schicht aus einem elektroaktiven Polymermaterial aufweist; und
einem Treiberelektrolyt, der mit der Membran in Kontakt ist,
wobei, abhängig von einer Spannung, die zwischen der Membran und einer Gegenelektrode angelegt ist, die in direktem Kontakt mit dem Treiberelektrolyt ist, die Membran in einer geschlossenen Position, die einen Flussweg durch den zumindest einen Durchlass schließt, oder in einer geöffneten Position, die den Flussweg durch den zumindest einen Durchlass öffnet, positioniert ist.Valve, with:
a valve body;
at least one valve passage extending through the valve body;
a deformable membrane attached to the valve body, the membrane having at least one layer of electroactive polymer material; and
a driver electrolyte in contact with the membrane,
wherein, depending on a voltage applied between the diaphragm and a counter electrode that is in direct contact with the driving electrolyte, the diaphragm is in a closed position closing a flow path through the at least one passage or in an open position the flow path through the at least one passage opens, is positioned.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektroaktives Polymer verwendet, um eine Membran als ein leitfähiges Polymer-Betätigungsglied zu bilden. Solche Polymere können ihre Form ändern, wenn ein elektrisches Potential angelegt wird, während dieselben in einen geeigneten Elektrolyten eingetaucht werden, was bei miniaturisierten Produkten einfacher zu realisieren ist. PANI (Polyanilin) und Polypyrrol sind bekannte Typen solcher leitfähiger Polymere. Das elektroaktive Polymer kann ein leitfähiges Polymer sein, das Pyrrol-, Anilin-, Thiophen-, Paraphenylen-, Vinylen- und Phenylen-Polymere und Copolymere derselben aufweist, einschließlich substituierter Formen der unterschiedlichen Monomere. Beide sind kompatibel mit eingerichteten Herstellungsprozessen einer Mikrosystemtechnik und liefern ein bedeutendes Potential für handelsübliche Ventilanwendungen.In accordance with the present invention, an electroactive polymer is used to form a membrane as a conductive polymer actuator. Such polymers can change shape when an electrical potential is applied while being immersed in a suitable electrolyte, which is easier to achieve with miniaturized products. PANI (polyaniline) and polypyrrole are known types of such conductive polymers. The electroactive polymer may be a conductive polymer including pyrrole, aniline, thiophene, para phenylene, vinylene and phenylene polymers and copolymers thereof, including substituted forms of the different monomers. Both are compatible with established microsystem manufacturing processes and provide significant potential for commercial valve applications.

Abgesehen von den oben erörterten Ansätzen gemäß dem Stand der Technik, die eine Masse aus elektroaktivem Polymermaterial (z. B. in der Form eines Pfostens oder Blocks aus Polymermaterial) bei Ventilanwendungen verwenden, richtet sich die vorliegende Erfindung auf einen neuen Ansatz zum Verwenden solcher Materialien in membranbasierten Mikroventilen. Bei solchen Mikroventilen ist der Ventilbetätigungsmechanismus durch eine Membran oder ein Diaphragma gebildet, das zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position bewegt wird, um einen Fluss eines Fluids durch das Ventil zu unterbrechen oder zuzulassen. Anstatt die hohe Spannung zu verwenden, die piezoelektrisch betätigte Membrane erfordern, wie oben erörtert wurde, lehrt die vorliegende Erfindung die Verwendung des elektroaktiven Polymers als den Betätigungsmechanismus zum Treiben der Membran. Bei Ventilen, die die piezoelektrisch betriebenen Membrane aufweisen, die oben erörtert wurden, ist ein externes Piezobetätigungsglied zum Ablenken der Membran vorgesehen, d. h. das Piezo lenkt eine Membran extern ab, während gemäß der vorliegenden Erfindung die Membran unter Verwendung des EAP betätigt wird, das ein integrierter Teil der Membran ist.apart from those discussed above approaches according to the state the art of using a mass of electroactive polymer material (e.g. In the form of a post or block of polymeric material) Use valve applications, the present invention is directed to a new approach to using such materials in membrane-based Microvalves. In such microvalves is the valve actuation mechanism formed by a membrane or a diaphragm, which between a closed position and an open position is moved, to interrupt a flow of a fluid through the valve or permit. Instead of using the high voltage, the piezoelectric actuated Require membrane as discussed above The present invention teaches the use of the electroactive Polymers as the actuating mechanism to drive the membrane. For valves that are the piezoelectrically operated Having membranes discussed above is an external piezo actuator for deflecting the diaphragm provided, d. H. the piezo deflects a membrane externally, while according to the present Invention, the membrane is actuated using the EAP, which is an integral part of the membrane.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Mikroventil eine Membran auf, die aus zumindest einer Schicht eines elektroaktiven Polymermaterials gebildet ist (vorzugsweise auf einer Trägerschicht). Das Anlegen einer Spannung zwischen dem elektroaktiven Polymer und einer Gegenelektrode, die beide in Kontakt mit dem Treiberelektrolyt sind, betätigt die Membran. Die Membran weist eine vorbestimmte Form und einen Peripherieabschnitt auf, an dem die Membran an dem Ventilkörper befestigt ist. Die Membran ist derart befes tigt, dass zumindest zwei im Wesentlichen gegenüberliegende Abschnitte des Peripherieabschnitts befestigt sind, um eine eingespannte Membran zu schaffen.According to the present Invention, the microvalve on a membrane, which consists of at least one Layer of an electroactive polymer material is formed (preferably on a carrier layer). The Applying a voltage between the electroactive polymer and a Counter electrode both in contact with the driving electrolyte, actuated the membrane. The membrane has a predetermined shape and a Peripheral section on which the membrane attached to the valve body is. The membrane is fastened such that at least two substantially opposing Sections of the peripheral portion are attached to a clamped Create membrane.

Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Treiberelektrolyt von dem Fluid getrennt, das durch das Ventil gesteuert werden soll. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran derart befestigt, dass die gesamte Peripherie derselben abdichtend an dem Ventilkörper befestigt ist, um die Trennung des Treiberelektrolyts von dem Fluid zu liefern, das durch das Ventil gesteuert werden soll.According to one first preferred embodiment the driver electrolyte is separated from the fluid which is through the Valve should be controlled. In this embodiment, the membrane is such attached that the entire periphery of the same sealingly on the valve body is attached to the separation of the driving electrolyte from the fluid to be controlled by the valve.

Gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet das Fluid, das durch das Ventil gesteuert werden soll, den Treiberelektrolyt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran derart befestigt, dass zumindest ein Teil der Membranperipherie offen ist, um in ihrem offenen Zustand einen Flussweg vorbei an der Membran zu liefern.According to one second preferred embodiment forms the fluid to be controlled by the valve, the Driver electrolyte. In this embodiment, the membrane fixed such that at least a part of the membrane periphery is open to pass a flow path in its open state to deliver the membrane.

Abhängig von der Betätigungsgliedgröße ist die Betätigungsgeschwindigkeit eines solchen leitfähigen Polymer-Betätigungsglieds zwischen einem Bruchteil einer Sekunde bis zu mehreren hundert Sekunden. Während auf einen ersten Blick diese langsame Betätigungsgeschwindigkeit als ein Hauptnachteil betrachtet werden könnte, muss betont werden, dass dieser Nachteil in Systemen deutlich aufgehoben wird, in denen eine Betätigungsgeschwindigkeit von mehreren Hz nicht benötigt wird oder relevant ist, da die Anforderung nach Spannungen im Bereich von weniger als drei Volt solche Betätigungsglieder äußerst leistungsstark macht, aufgrund von reduzierten Betätigungsspannungen, die für den Anwender elektrisch sicher und für solche miniaturisierten Systeme nützlich sind, insbesondere für tragbare Systeme, deren Energievorrat häufig durch miniaturisierte Batterien geliefert wird, wie Knopfzellen, oder für implantierbare Systeme, die mehrere Jahre ohne den Austausch von Batterien arbeiten müssen und somit heutzutage Batterien anwenden müssen, die häufig einen Großteil des Volumens der gesamten Vorrichtung einnehmen.Depending on the actuator size is the operating speed of such a conductive Polymer actuator between a fraction of a second to several hundred seconds. While at a first glance this slow operating speed as a major drawback could be considered, it must be stressed that this disadvantage is clearly reversed in systems where one operating speed of several Hz not needed is or is relevant, since the requirement for tension in the field of less than three volts such actuators extremely powerful makes, due to reduced operating voltages, for the user electrically safe and for such miniaturized systems are useful, especially for portable systems, their energy supply often supplied by miniaturized batteries, such as button cells, or for implantable systems that last several years without the replacement of Batteries have to work And so today batteries have to use, which often a large part of Volume of the entire device.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mikroventil geschaffen, das elektroaktive Polymerbetätigungsglieder verwendet, genauer gesagt konjugierte (leitfähige) Polymerbetätigungsglieder, die bei solchen Anwendungen einen geringeren Energieverbrauch ermöglichen.According to the present Invention, a microvalve is provided, the electroactive polymer actuators used, more specifically, conjugate (conductive) polymer actuators, which allow lower energy consumption in such applications.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Treiberelektrolyt von der Flüssigkeit getrennt, die durch das Ventil gehandhabt werden soll, der sogenannten gesteuerten Flüssigkeit, so dass die vorliegende Anwendung ein großes Gebiet breit gefächerter Anwendungen für solche Betätigungsglieder eröffnet.According to one preferred embodiment the driver electrolyte is separated from the liquid passing through the valve is to be handled, the so-called controlled fluid, so that the present application is a wide area diversified Applications for such actuators opened.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Membran eine Trägerschicht auf, auf der die Schicht des elektroaktiven Polymers angeordnet ist. Zusätzlich dazu kann die Membran mit einer elektrisch leitfähigen Anschlussfläche versehen sein, um während einer Operation des Ventils ein Potential an die Membran anzulegen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Trägerschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, um eine gleichmäßigere Verteilung der elektrischen Energie über die Oberfläche der elektroaktiven Polymerschicht zu liefern.According to one preferred embodiment According to the present invention, the membrane has a carrier layer on which the layer of electroactive polymer is disposed is. additionally For this purpose, the membrane can be provided with an electrically conductive connection surface be around while an operation of the valve to apply a potential to the membrane. Alternatively or in addition this can be the carrier layer from an electrically conductive Material be formed to provide a more even distribution of electrical Energy over the surface to provide the electroactive polymer layer.

Die Membran kann innerhalb des Ventils entweder in dem normalerweise offenen Zustand oder in dem normalerweise geschlossenen Zustand getragen werden, d. h. entweder in einem Zustand, in dem die Membran in der geöffneten Position ist, ohne eine Spannung, die zwischen der Gegenelektrode und der Membran angelegt ist, oder in dem die Membran in der geschlossenen Position ist, ohne eine Spannung, die zwischen der Gegenelektrode und der Membran angelegt ist.The membrane can ent within the valve either in the normally open state or in the normally closed state, ie, either in a state where the membrane is in the open position, without a voltage applied between the counter electrode and the membrane, or in which the membrane in the closed position, without a voltage applied between the counter electrode and the diaphragm.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Treiberelektrolyt separat von einem Fluid gehalten, das das Ventil durchlaufen soll, und vorzugsweise weist das Ventil einen ersten Durchlass und einen zweiten Durchlass auf, die in dem Ventilkörper gebildet sind. Die Membran ist an dem Ventilkörper befestigt, um den Flussweg zwischen dem ersten Durchlass und dem zweiten Durchlass zu definieren, wenn die Membran in der geöffneten Position ist. Ferner weist das Ventil einen Hohlraum, ein Reservoir oder einen Behälter zum Halten des Treiberelektrolyts auf, wobei der Hohlraum an dem Ventilkörper derart befestigt ist, dass der Treiberelektrolyt in Kontakt mit der Membran aber getrennt von dem Flussweg ist.According to one another preferred embodiment the driver electrolyte is kept separate from a fluid which should pass through the valve, and preferably, the valve has a first passage and a second passage formed in the valve body are. The membrane is attached to the valve body to the flow path between the first passage and the second passage, when the membrane is in the open Position is. Furthermore, the valve has a cavity, a reservoir or a container for holding the driving electrolyte, wherein the cavity at the valve body is fixed such that the driving electrolyte in contact with but the membrane is separate from the flow path.

Gemäß einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel kann der Ventilkörper strukturiert sein, um einen Ventilsitzabschnitt, der eine Öffnung des ersten Durchlasses umgibt, einen Membranbefestigungsabschnitt, der von dem Ventilsitzabschnitt beabstandet ist, und einen ausgenommenen Abschnitt, der benachbart zu dem Ventilsitzabschnitt ist, in dem die Oberfläche im Hinblick auf den Ventilsitzabschnitt ausgenommen ist, aufzuweisen. Der ausgenommene Abschnitt weist eine Öffnung des zweiten Durchlasses auf. Der Hohlraum weist eine Seitenwand, die an dem Ventilkörper befestigt ist, und eine obere Wand auf.According to one in turn another embodiment can the valve body be structured to a valve seat portion, which has an opening of the first Passage surrounds a membrane mounting portion of the the valve seat portion is spaced, and a recessed Portion which is adjacent to the valve seat portion in which the surface is excluded with regard to the valve seat portion. The recessed portion has an opening of the second passage on. The cavity has a sidewall attached to the valve body is, and an upper wall on.

Alternativ weist der Ventilkörper eine im Wesentlichen planare Oberfläche auf, derart, dass eine Öffnung des ersten Durchlasses und eine Öffnung des zweiten Durchlasses im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind. Wiederum kann ein Hohlraum an der Oberfläche befestigt sein, wobei der Hohlraum eine Seitenwand, die an der Oberfläche befestigt ist, und eine obere Wand, aufweist. Zusätzlich dazu kann zumindest eine elektrisch leitfähige Anschlussfläche an der Oberfläche des Ventilkörpers zwischen der Membran und der Seitenwand des Hohlraums angeordnet sein, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran anzulegen, die durch die Elektrolytlösung in elektrischer Verbindung sind. Zusätzlich zu oder anstelle der elektrisch leitfähigen Anschlussfläche, die auf der Oberfläche des Substrats gebildet ist, kann eine solche Anschlussfläche an der Seitenwand oder an der oberen Wand des Hohlraums gebildet sein, um die Gegenelektrode zu bilden. Alternativ können die Seitenwand und/oder die obere Wand des Hohlraums aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, um die Gegenelektrode zu bilden.alternative points the valve body a substantially planar surface, such that an opening of the first passage and an opening of the second passage arranged substantially in the same plane are. Again, a cavity may be attached to the surface, with the cavity a side wall attached to the surface, and a upper wall, comprising. additionally For this purpose, at least one electrically conductive pad on the surface between the valve body the membrane and the side wall of the cavity to be arranged to form a counter electrode to the voltage between the counter electrode and the membrane to be covered by the electrolyte solution in electrical connection. In addition to or instead of the electrically conductive Pad, the on the surface is formed of the substrate, such a connection surface on the side wall or formed on the upper wall of the cavity to the counter electrode to build. Alternatively you can the side wall and / or the upper wall of the cavity of an electrically conductive Material may be formed to form the counter electrode.

Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Seitenwand oder der oberen Wand des Hohlraums flexibel sein, um einen gleichmäßigen Druck zwischen dem Treiberelektrolyt innerhalb des Hohlraums und einer Umgebung des Ventils beizubehalten.Preferably can be at least part of the side wall or the upper wall of the Cavity be flexible, to ensure a uniform pressure between the driver electrolyte to maintain within the cavity and an environment of the valve.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung ist das Ventil derart strukturiert, dass das Fluid, das durch das Ventil laufen soll, auch den Elektrolyten bildet.According to one another preferred embodiment In the present application, the valve is structured such that the fluid that is to pass through the valve, also the electrolyte forms.

Vorzugsweise weist das Ventil einen Hohlraum, der auf einer Oberfläche des Ventilkörpers gebildet ist, einen ersten Durchlass, der in dem Ventilkörper gebildet ist, und einen zweiten Durchlass, der in dem Hohlraum gebildet ist, auf. Die Membran ist an der Oberfläche des Ventilkörpers befestigt, um eine Öffnung des ersten Durchlasses zu schließen, wenn die Membran in der geschlossenen Position ist, und um die Öffnung des ersten Durchlasses zu öffnen, um den Flussweg zwischen dem ersten Durchlass und dem zweiten Durchlass zu bilden, wenn die Membran in der geöffneten Position ist.Preferably the valve has a cavity on a surface of the valve body is formed, a first passage formed in the valve body and a second passage formed in the cavity, on. The membrane is attached to the surface of the valve body, around an opening close the first passage when the membrane in the closed position, and around the opening of the first passage to open, to the flow path between the first passage and the second passage to form when the membrane is in the open position.

Eine elektrisch leitfähige Anschlussfläche kann auf einer Oberfläche des Ventilkörpers vorgesehen sein, um die Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran anzulegen, die in elektrischer Verbindung durch die Elektrolytlösung sind.A electrically conductive Terminal surface can on a surface of the valve body be provided to form the counter electrode to the voltage between the counter electrode and the membrane, which in electrical Connection through the electrolyte solution are.

Vorzugsweise weist der Hohlraum eine Seitenwand, die an dem Ventilkörper befestigt ist, und eine obere Wand auf, und der zweite Durchlass ist in der Seitenwand oder in der oberen Wand des Hohlraums gebildet.Preferably the cavity has a side wall attached to the valve body is, and an upper wall on, and the second passage is in the Sidewall or formed in the upper wall of the cavity.

Die leitfähige Anschlussfläche kann alternativ oder zusätzlich an der Seitenwand oder der oberen Wand des Hohlraums vorgesehen sein, um die Gegenelektrode zu bilden, oder die Seitenwand und/oder die obere Wand des Hohlraums können aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein.The conductive terminal area may alternatively or additionally provided on the side wall or the upper wall of the cavity be to form the counter electrode, or the side wall and / or the upper wall of the cavity can from an electrically conductive Material be formed.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mikroventil gebildet, bei dem die Membran zumindest teilweise aus einem elektroaktiven Polymer gebildet ist, um vorzugsweise ein ionisches Polymerbetätigungsglied zu bilden, das ohne weiteres mit bekannten Herstellungsprozessen gebildet werden kann, die für Mikrobearbeitungselemente verwendet werden. Daher ist der Ventilkörper gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch ein erstes Substrat mit zumindest einem Durchlass, der in demselben gebildet ist, und eine gewünschte Oberflächenstruktur gebildet, z. B. um den Ventilsitz und die Öffnung des zweiten Durchlasses zu bilden. Der Hohlraum ist ebenfalls durch ein Substrat mit einer Oberflächenstruktur gebildet, um die Seitenwand und die obere Wand des Hohlraums zu definieren, und die zwei Oberflächen sind aneinander befestigt, wobei die entsprechenden Oberflächenstrukturen einander zugewandt sind, durch Kleben, Klemmen, Waferbonden oder ein anderes geeignetes und bekanntes Verfahren.In accordance with the present invention, a microvalve is formed in which the membrane is formed, at least in part, of an electroactive polymer to preferably form an ionic polymer actuator which can be readily formed with known manufacturing processes used for micromachining elements. Therefore, the valve body according to the preferred embodiment is formed by a first substrate having at least one passage therein is det, and a desired surface structure formed, for. B. to form the valve seat and the opening of the second passage. The cavity is also formed by a substrate having a surface structure to define the sidewall and top wall of the cavity, and the two surfaces are secured together with the corresponding surface structures facing each other by gluing, clamping, wafer bonding, or another suitable one and known method.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed drawings closer explained. Show it:

1(a) eine Querschnittsansicht eines Mikroventils gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem geschlossenen Zustand, wobei das Mikroventil eine Membran als ein ionisches Polymer-Betätigungsglied aufweist; 1 (a) a cross-sectional view of a microvalve according to a first preferred embodiment in a closed state, the microvalve having a membrane as an ionic polymer actuator;

1(b) das Mikroventil aus 1(a) in seinem offenen Zustand; 1 (b) the microvalve off 1 (a) in its open state;

2(a) eine Querschnittsansicht eines Mikroventils gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem geschlossenen Zustand; 2 (a) a cross-sectional view of a microvalve according to the second preferred embodiment in a closed state;

2(b) das Mikroventil aus 2(a) in dem offenen Zustand; 2 B) the microvalve off 2 (a) in the open state;

2(c) eine Draufsicht eines Abschnitts des Mikroventils aus 2(a) und 2(b); 2 (c) a plan view of a portion of the microvalve 2 (a) and 2 B) ;

3(a) bis 3(c) Prozessschritte zum Bilden der Membran für das Mikroventil aus 2; 3 (a) to 3 (c) Process steps for forming the membrane for the microvalve 2 ;

4(a) eine isometrische Ansicht eines Ventilkörpers mit einer Membran gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem geschlossenen Zustand; 4 (a) an isometric view of a valve body with a membrane according to the further embodiment of the present invention in a closed state;

4(b) eine Querschnittsansicht des Mikroventils, das in 4(a) gezeigt ist; 4 (b) a cross-sectional view of the microvalve, which in 4 (a) is shown;

4(c) den Ventilkörper aus 4(a) mit einer Membran in ihrem offenen Zustand; 4 (c) the valve body 4 (a) with a membrane in its open state;

4(d) eine Querschnittsansicht des Mikroventils, das in 4(c) gezeigt ist; 4 (d) a cross-sectional view of the microvalve, which in 4 (c) is shown;

5 eine Draufsicht des Ventils aus 4 mit entfernter Membran; 5 a plan view of the valve 4 with the membrane removed;

6(a) und 6(b) Draufsichten von Ventilen ähnlich zu dem aus 4 und 5, aber mit einer Membran einer unterschiedlichen Form; 6 (a) and 6 (b) Top views of valves similar to that 4 and 5 but with a membrane of a different shape;

7(a) eine Querschnittsansicht eines Mikroventils in seinem offenen Zustand mit einem Ventilkörper gemäß 4; 7 (a) a cross-sectional view of a microvalve in its open state with a valve body according to 4 ;

7(b) das Mikroventil aus 7(a) in dem offenen Zustand; 7 (b) the microvalve off 7 (a) in the open state;

8(a) bis 8(c) Prozessschritte zum Bilden einer rechteckigen Membran für das Mikroventil aus 7; 8 (a) to 8 (c) Process steps for forming a rectangular membrane for the microvalve 7 ;

9(a) bis 9(c) Prozessschritte zum Bilden einer teilweise kreisförmigen Membran für das Mikroventil aus 7; und 9 (a) to 9 (c) Process steps for forming a partially circular membrane for the microvalve 7 ; and

10(a) und 10(b) das grundlegende Betätigungsprinzip eines elek troaktiven Polymerbetätigungsglieds, in diesem Fall insbesondere PPy. 10 (a) and 10 (b) the basic principle of operation of an elec troaktive polymer actuator, in this case in particular PPy.

1(a) zeigt eine Querschnittsansicht eines Mikroventils gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung. Das Mikroventil weist einen Ventilkörper 700 auf, der z. B. aus einem Siliziumsubstrat gebildet ist. Der Ventilkörper 10 weist einen ersten Durchlass 702 auf, der sich von einer unteren Oberfläche des Ventilkörpers 700 zu einer oberen Oberfläche des Ventilkörpers 700 erstreckt. Die obere Oberfläche des Ventilkörpers 700 ist strukturiert, um einen Ventilsitzabschnitt 704, einen ausgenommenen Abschnitt 706 sowie einen Membranbefestigungsabschnitt 708 zu bilden. Der ausgenommene Abschnitt 706 weist eine Oberfläche auf, die im Hinblick auf die obere Oberfläche des Ventilsitzes 704 ausgenommen ist. Der erste Durchlass 702 ist derart gebildet, dass eine obere Öffnung 702a desselben in der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 700 gebildet ist und von dem Ventilsitz 704 umgeben ist. Der Ventilkörper 700 weist ferner einen zweiten Durchlass 710 auf, der sich von einer ersten Öffnung 710a, die in dem ausgenommenen Abschnitt 706 gebildet ist, durch den Ventilkörper 700 zu der oberen Oberfläche desselben erstreckt, wie bei 710b gezeigt ist. 1 (a) shows a cross-sectional view of a microvalve according to a first preferred embodiment of the present application. The microvalve has a valve body 700 on, the z. B. is formed of a silicon substrate. The valve body 10 has a first passage 702 on, extending from a lower surface of the valve body 700 to an upper surface of the valve body 700 extends. The upper surface of the valve body 700 is structured to a valve seat section 704 , a recessed section 706 and a membrane mounting portion 708 to build. The excluded section 706 has a surface which, with respect to the upper surface of the valve seat 704 is excluded. The first passage 702 is formed such that an upper opening 702a the same in the upper surface of the valve body 700 is formed and from the valve seat 704 is surrounded. The valve body 700 also has a second passage 710 up, extending from a first opening 710a included in the excluded section 706 is formed, through the valve body 700 extends to the upper surface thereof as in 710b is shown.

Das Mikroventil weist ferner eine Membran 712 auf, die an dem Ventilkörper 700 an den Membranbefestigungsabschnitten 708 desselben angebracht ist. Die Membran 712 weist eine Trägerschicht 712a auf, die aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, auf der eine Polymerbetätigungsgliedschicht 712b gebildet ist. Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ventilbetätigungsmechanismus durch die Membran oder das Diaphragma 712 mit der oben beschriebenen Bi-Schicht-Struktur gebildet. Die Membran 712 weist eine kreisförmige Form auf und ist abdichtend an dem Ventilkörper 700 an seiner Peripherieregion angebracht, um eine eingespannte Membran zu bilden und um den Raum zwischen der unteren Oberfläche der Membran 712 und der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 700 von einem Raum über der Membran 712 abzudichten.The microvalve also has a membrane 712 on that on the valve body 700 at the membrane mounting sections 708 the same is attached. The membrane 712 has a carrier layer 712a on, which is formed of an electrically conductive material on which a polymer actuator layer 712b is formed. According to the first preferred embodiment, the valve actuating mechanism is through the diaphragm or the diaphragm 712 formed with the bi-layer structure described above. The membrane 712 has a circular shape and is sealing to the valve body 700 attached to its peripheral region to form a clamped membrane and around the space between the lower surface of the membrane 712 and the upper surface of the valve body 700 from a room over the membrane 712 seal.

Die Erfindung ist nicht auf die kreisförmige Form der Membran 712 beschränkt. Die Membran kann jede gewünschte Form aufweisen, z. B. eine rechteckige Form, eine polygonale Form oder eine elliptische Form. Ferner ist die Erfindung nicht auf Bi-Schicht-Membrane beschränkt. Die Membrane können nur eine einzelne Schicht eines EAP aufweisen. Ferner können die Membrane sowohl eine EAP- als auch eine Nicht-EAP-Schicht aufweisen. Oder die Membran kann mehrere EAP- und Nicht-EAP-Schichten aufweisen.The invention is not limited to the circular shape of the membrane 712 limited. The membrane may have any desired shape, e.g. As a rectangular shape, a polygonal shape or an elliptical shape. Furthermore, the invention is not limited to bi-layer membranes. The membranes can have only a single layer of EAP. Further, the membranes may have both an EAP and a non-EAP layer. Or the membrane may have multiple EAP and non-EAP layers.

1 zeigt ein „normalerweise geschlossenes" Mikroventil, das heißt die Membran ist in dem geschlossenen Zustand, wenn keine Spannung angelegt ist. Wie aus 1(a) ersichtlich ist, ruht in dem Zustand ein Mittelabschnitt der Membran 712 auf dem Ventilsitz 704, um die erste Öffnung 702a des ersten Durchlasses 702 zu schließen. 1(b) zeigt das Mikroventil in dem geöffneten Zustand, in dem die Membran 712 aus dem Ventilsitz 704 entfernt ist, um einen Flussweg durch das Ventil zu bilden. 1 shows a "normally closed" microvalve, that is, the diaphragm is in the closed state when no voltage is applied 1 (a) can be seen rests in the state, a central portion of the membrane 712 on the valve seat 704 to the first opening 702a of the first passage 702 close. 1 (b) shows the microvalve in the open state, in which the membrane 712 from the valve seat 704 is removed to form a flow path through the valve.

Ferner weist das Mikroventil einen Hohlraum 714 auf, der mit einem Treiberelektrolyt 714a gefüllt ist, um die Membranschicht 712b zu betätigen. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in 1(a) gezeigt ist, weist der Hohlraum 714 Seitenwände 716 auf, die an dem Membranbefestigungsabschnitt 708 des Ventilkörpers 700 befestigt sind. Die Seitenwand 716 weist einen Abschnitt 716a auf, in dem ein Durchlass 718 gebildet ist, der eine Öffnung 718a aufweist, die von dem Ventilkörper 700 weg gewandt ist, die einen Einlass des Ventils bildet zum Aufnehmen des Fluids, das durch das Ventil gesteuert werden soll. Der Ventilkörper 700 und der Hohlraum 714 sind derart angeordnet, dass die Durchlässe 710 und 718 miteinander ausgerichtet sind. Zusätzlich dazu weist der Hohlraum 714 eine obere Wand 720 auf, die eine Öffnung 720a umfasst, die mit Hilfe eines flexiblen Elements 722 geschlossen ist. Auf der Oberfläche der oberen Wand 720, die dem Ventilkörper 700 zugewandt ist, ist zumindest Teilweise eine Gegenelektrode 724 vorgesehen.Furthermore, the microvalve has a cavity 714 on top of that with a driver electrolyte 714a is filled to the membrane layer 712b to press. According to the preferred embodiment, the in 1 (a) is shown, the cavity points 714 side walls 716 on the membrane attachment portion 708 of the valve body 700 are attached. The side wall 716 has a section 716a in which a passage 718 is formed, which has an opening 718a that is from the valve body 700 turned away, which forms an inlet of the valve for receiving the fluid to be controlled by the valve. The valve body 700 and the cavity 714 are arranged such that the passages 710 and 718 aligned with each other. In addition, the cavity points 714 an upper wall 720 on that one opening 720a Includes, with the help of a flexible element 722 closed is. On the surface of the upper wall 720 that the valve body 700 is facing, is at least partially a counter electrode 724 intended.

1(a) und 1(b) stellen schematisch die Operation des Mikroventils dar, das ein ionisches Polymer-Betätigungsglied umfasst. Wie oben beschrieben ist, ist das Ventil aus der Polymerbetätigungsgliedmembran 712b gebildet, die auf der leitfähigen Schicht 712a angeordnet ist, die z. B. aus Gold gebildet ist. Die Polymerbetätigungsgliedmembran 712b ist in direktem Kontakt mit der Treiberelektrolytlösung 714a, die in dem Hohlraum 714 gehalten ist, und die Gegenelektrode 724 ist an der anderen Seite des Elektrolyten 714a angeordnet. Das flexible Element 722 trennt den Elektrolyten 714a von der Umgebung des Ventils, wodurch ein gleichmäßiger Druck zwischen dem Elektrolyt 714a und der Umgebung beibehalten wird. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht der Einlass 718a den Fluss eines Fluids, wie z. B. eines Arzneimittels, zu einem Auslass 726, wenn die Polymerbetätigungsgliedmembran 712 ausgedehnt ist, wie in 1(b) ersichtlich ist. Der Fluss wird jedoch verhindert, wenn die Polymerbetätigungsgliedmembran 712 zusammengezogen ist, wie in 1(a) gezeigt ist. 1 (a) and 1 (b) schematically illustrate the operation of the microvalve comprising an ionic polymer actuator. As described above, the valve is the polymer actuator diaphragm 712b formed on the conductive layer 712a is arranged, the z. B. is formed of gold. The polymer actuator membrane 712b is in direct contact with the driver electrolyte solution 714a that are in the cavity 714 is held, and the counter electrode 724 is on the other side of the electrolyte 714a arranged. The flexible element 722 separates the electrolyte 714a from the environment of the valve, creating a uniform pressure between the electrolyte 714a and the environment is maintained. According to the preferred embodiment, the inlet allows 718a the flow of a fluid, such as. As a drug, to an outlet 726 when the polymer actuator membrane 712 is extended, as in 1 (b) is apparent. However, the flow is prevented when the polymer actuator membrane 712 contracted, as in 1 (a) is shown.

Der Fluidfluss wird ermöglicht durch Anlegen eines entsprechenden Potentials zwischen der Betätigungsmembran 712, d. h. der leitfähigen Schicht 712a derselben, und der Gegenelektrode 724, wodurch ein Ionenstrom in dem Elektrolyt 714a erzeugt wird, der verursacht, dass sich die Polymerbetätigungsgliedmembran 712b ausdehnt, wobei der Betrag der Ausdehnung der Polymerbetätigungsgliedmembran 712 die Fluidflussrate durch das Mikroventil steuert.The fluid flow is made possible by applying a corresponding potential between the actuating membrane 712 ie the conductive layer 712a the same, and the counter electrode 724 , whereby an ion current in the electrolyte 714a which causes the polymer actuator diaphragm to be generated 712b expands, the amount of expansion of the polymer actuator membrane 712 controls the fluid flow rate through the microvalve.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 1 beschrieben wird, weist die Betätigungsmembran 712 zwei Schichten auf, wobei die Goldschicht 712a eine Dicke zwischen 1,0 nm und 50 μm aufweist und die Schicht 712b eines ionischen Polymers eine Dicke zwischen 100 nm und 100 μm aufweist. Vorzugsweise ist die Schicht des ionischen Polymers durch elektrochemische Aufbringung auf die Goldschicht 712a aufgebracht. Diese freistehende bilineare Membran 712 ist auf dem Ventilkörper 700 an den Membranbefestigungsabschnitten 712 durch mechanisches Klemmen, Kleben oder ein anderes geeignetes und bekanntes Verfahren angeordnet. Die Membran kann mit Hilfe eines mechanischen Schnappmechanismus oder mit Schrauben oder ähnlichem getragen werden, die in der Figur nicht gezeigt sind. Ein elektrischer Kontakt der Betätigungsmembran 712 kann erreicht werden durch Bilden des Ventilkörpers 700 aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Metall, oder durch Bilden des Ventilkörpers 700 aus einem nichtleitfähigen Material, das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, wie z. B. einem Metall. Alternativ kann ein Kontakt der Membran 712 erreicht werden durch Bereitstellen geeigneter Kontakte an dem Ventilkörper, die ihrerseits in Kontakt mit der Trägerschicht 712a oder der Betätigungs membran 712 selbst sind. Zum Beispiel können externe Kontakte an dem Ventilkörper 700 durch den Ventilkörper 700 zu dem Befestigungsabschnitt 708 geleitet werden, um einen Kontakt mit der leitfähigen Schicht 712a auf die Befestigung der Membran 712 an dem Ventilkörper 700 hin zu ermöglichen.According to the preferred embodiment, referring to FIG 1 is described, the actuating diaphragm 712 two layers on top, with the gold layer 712a has a thickness between 1.0 nm and 50 microns and the layer 712b of an ionic polymer has a thickness of between 100 nm and 100 μm. Preferably, the layer of ionic polymer is by electrochemical application to the gold layer 712a applied. This freestanding bilinear membrane 712 is on the valve body 700 at the membrane mounting sections 712 arranged by mechanical clamping, gluing or other suitable and known method. The membrane may be supported by means of a mechanical snap mechanism or with screws or the like which are not shown in the figure. An electrical contact of the actuating diaphragm 712 can be achieved by forming the valve body 700 made of a conductive material, such. As metal, or by forming the valve body 700 made of a nonconductive material coated with a conductive material, such as. B. a metal. Alternatively, a contact of the membrane 712 can be achieved by providing suitable contacts on the valve body, which in turn are in contact with the carrier layer 712a or the actuating membrane 712 themselves are. For example, external contacts on the valve body 700 through the valve body 700 to the attachment section 708 be directed to make contact with the conductive layer 712a on the attachment of the membrane 712 on the valve body 700 to enable.

Der Hohlraum 714, der den Elektrolyten 714a enthält, kann aus einem nichtleitfähigen Material gebildet sein und kann mit der Gegenelektrode 724 ausgestattet sein, wodurch die Gegenelektrode elektrisch von der Betätigungsmembran 712 isoliert ist. Alternativ kann das Hohlraumgehäuse aus einem leitfähigen Material gebildet sein, um als die Gegenelektrode zu dienen.The cavity 714 that the electrolyte 714a contains, can be made of a non-conductive material al be formed and can with the counter electrode 724 be equipped, whereby the counter electrode electrically from the actuating diaphragm 712 is isolated. Alternatively, the cavity housing may be formed of a conductive material to serve as the counter electrode.

Vorzugsweise sollte eine ausreichende Isolierung zwischen der Gegenelektrode 724 und der Membran 712, insbesondere der Membranschicht 712a, sichergestellt werden, z. B. durch Bilden des Hohlraums 714 aus einem leitfähigen Material, das an dem Ventilkörper 700 z. B. mit Hilfe eines isolierenden Haftmittels oder einer geeigneten Abdichtung (z. B. „O-Ring") befestigt ist.Preferably, sufficient insulation should be provided between the counter electrode 724 and the membrane 712 , in particular the membrane layer 712a , be ensured, for. B. by forming the cavity 714 made of a conductive material attached to the valve body 700 z. B. by means of an insulating adhesive or a suitable seal (eg., "O-ring") is attached.

2 zeigt eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mikroventils. In 2(a) ist das Mikroventil in seinem geschlossenen Zustand gezeigt. Der Ventilkörper 700 ist strukturiert, um im Wesentlichen planare obere und untere Oberflächen 700a und 700b aufzuweisen. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 1 beschrieben ist, erstrecken sich der erste und zweite Durchlass 702 und 710 beide von der unteren Oberfläche 700b des Ventilkörpers 700 zu der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers. Die zweite Öffnung 710b des zweiten Durchlasses 710 bildet den Einlass des Ventils, gezeigt in 2. Die Membran 712, die dieselbe oder eine ähnliche Struktur aufweist wie die, die Bezug nehmend auf 1 beschrieben ist, ist an der oberen Oberfläche 700a des Ventils 700 befestigt, um die Öffnungen 702a und 710a der zwei Durchlässe abzudecken, wenn dieselben in dem geschlossenen Zustand sind, gezeigt in 2(a). Die Seitenwand 710 und die obere Wand 720 bilden den Hohlraum 714. Zusätzlich dazu ist bei dem Ausführungsbeispiel, das in 2(a) gezeigt ist, die Gegenelektrode 724 auf der Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700 gebildet. 2 shows a cross-sectional view of a second embodiment of the microvalve according to the invention. In 2 (a) the microvalve is shown in its closed state. The valve body 700 is structured to have substantially planar upper and lower surfaces 700a and 700b exhibit. Unlike the embodiment, referring to FIG 1 is described, extend the first and second passage 702 and 710 both from the bottom surface 700b of the valve body 700 to the upper surface 700a of the valve body. The second opening 710b of the second passage 710 forms the inlet of the valve, shown in 2 , The membrane 712 having the same or a similar structure to that described with reference to FIG 1 is described on the upper surface 700a of the valve 700 attached to the openings 702a and 710a to cover the two passages when they are in the closed state shown in FIG 2 (a) , The side wall 710 and the top wall 720 form the cavity 714 , In addition, in the embodiment shown in FIG 2 (a) is shown, the counter electrode 724 on the surface 700a of the valve body 700 educated.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel aus 1 ist die Membran 712 an dem Ventilkörper 700 angebracht. Anstatt die Membran jedoch an einem Membranbefestigungsabschnitt anzubringen, ist die Membran 712 bei dem Ausführungsbeispiel von 2 an der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700 befestigt. Wie in 1 weist die Membran 712 eine kreisförmige Form auf und ist abdichtend an dem Ventilkörper 700 an seiner Peripherieregion angebracht, um eine eingespannte Membran zu bilden und den Raum zwischen der unteren Oberfläche der Membran 712 und der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 700 von einem Raum über der Membran 712 abzudichten.As in the embodiment 1 is the membrane 712 on the valve body 700 appropriate. However, instead of attaching the membrane to a membrane mounting portion, the membrane is 712 in the embodiment of 2 on the upper surface 700a of the valve body 700 attached. As in 1 has the membrane 712 a circular shape and is sealing on the valve body 700 attached to its peripheral region to form a clamped membrane and the space between the lower surface of the membrane 712 and the upper surface of the valve body 700 from a room over the membrane 712 seal.

2 zeigt ein „normalerweise geschlossenes" Mikroventil, d. h. die Membran ist in dem geschlossenen Zustand, wenn keine Spannung angelegt ist. Wie aus 2(a) ersichtlich ist, ruht in dem Zustand ein mittlerer Abschnitt der Membran 712 auf der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700, um die Öffnungen des ersten und zweiten Durchlasses 702 und 710 zu schließen. 2(b) zeigt das Mikroventil in dem geöffneten Zustand, in dem die Membran 712 von der oberen Oberfläche 700a entfernt ist, um einen Flussweg durch das Ventil zu bilden. 2 shows a "normally closed" microvalve, ie the diaphragm is in the closed state when no voltage is applied 2 (a) is apparent, rests in the state, a central portion of the membrane 712 on the upper surface 700a of the valve body 700 to the openings of the first and second passage 702 and 710 close. 2 B) shows the microvalve in the open state, in which the membrane 712 from the upper surface 700a is removed to form a flow path through the valve.

Gemäß 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, das ein Mikroventil bildet, das durch mikrotechnische Mittel auf einem Siliziumsubstrat realisiert ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 1 beschrieben wird, weist das Ventil die Betätigungsgliedmembran 712 auf, die zumindest eine Schicht eines elektroaktiven Polymers und zumindest eine zusätzli che, nicht elektroaktive Schicht aufweist, z. B. Gold. Die Membran 712 ist an dem Ventilkörper 700 befestigt, der aus einem Siliziumsubstrat gebildet ist, wobei, wie in 2(b) ersichtlich ist, ein Kanal 726 zwischen den zwei Durchlässen 702 und 710 gebildet ist, wenn die Membran 712 in ihrem offenen Zustand ist.According to 2 a preferred embodiment of the present invention is shown forming a microvalve realized by microtechnical means on a silicon substrate. As in the embodiment, referring to FIG 1 is described, the valve, the actuator diaphragm 712 which has at least one layer of an electroactive polymer and at least one additional non-electroactive layer, e.g. Gold. The membrane 712 is on the valve body 700 fixed, which is formed of a silicon substrate, wherein, as in 2 B) it can be seen, a channel 726 between the two passages 702 and 710 is formed when the membrane 712 is in its open state.

Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, ist eine Kontaktanschlussfläche 728 auf der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700 vorgesehen. Die Kontaktanschlussfläche 728 ist mit einem externen Anschluss (nicht gezeigt) des Ventils und mit der leitfähigen Schicht der Membran 712 verbunden. Wenn ein negatives Potential an die Betätigungsmembran 712 angelegt ist (z. B. über den externen Anschluss und die Kontaktanschlussfläche 728), im Vergleich zu dem Gegenelektrodenpotential, das bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel direkt auf dem Siliziumsubstrat 700 des Ventils als eine chipintegrierte Elektrode realisiert ist, tritt ein Ionenstrom in dem Elektrolyt 714 auf, der in dem Hohlraum 714 gehalten ist, und führt zu einer Ausdehnung der Membran, die das elektroaktive Polymerbetätigungsglied aufweist. Diese Ausdehnung treibt die Membran von ihrem geschlossenen Zustand, gezeigt in 2(a), zu ihrem offenen Zustand, gezeigt in 2(b).In the embodiment shown in FIG 2 is shown is a contact pad 728 on the upper surface 700a of the valve body 700 intended. The contact pad 728 is connected to an external port (not shown) of the valve and to the conductive layer of the diaphragm 712 connected. If a negative potential to the operating diaphragm 712 is applied (eg via the external connection and the contact pad 728 ), compared to the counterelectrode potential found in the 2 shown embodiment directly on the silicon substrate 700 of the valve is realized as an on-chip electrode, an ion current occurs in the electrolyte 714 on that in the cavity 714 is maintained, and results in an expansion of the membrane comprising the electroactive polymer actuator. This expansion drives the membrane from its closed state, shown in FIG 2 (a) , to her open state, shown in 2 B) ,

Der Elektrolyt 714a ist in dem Hohlraum 714 angeordnet. Der Hohlraum 714 umfasst die Seitenwände 716 und die obere Wand 720. Anstelle eine Öffnung in der oberen Wand 720 zu schaffen (siehe 1), sind Teile der oberen Wand (z. B. in der Form eines flexiblen Fensters) oder die gesamte obere Wand aus einem flexiblen Material gebildet, was eine Druckkompensation zwischen dem Elektrolyt 714a und der Umgebung ermöglicht.The electrolyte 714a is in the cavity 714 arranged. The cavity 714 includes the side walls 716 and the top wall 720 , Instead of an opening in the upper wall 720 to create (see 1 ), portions of the top wall (eg in the form of a flexible window) or the entire top wall are formed of a flexible material, which provides pressure compensation between the electrolyte 714a and the environment allows.

2(c) ist eine Draufsicht eines Abschnitts der oberen Oberfläche des Ventilkörpers, gezeigt in 2(a) und 2(b). Die Membran 712 weist eine kreisförmige Form auf und ist entlang ihrer gesamten Peripherie an der oberen Ober fläche des Ventilkörpers befestigt. Die Membran 712 deckt die Durchlässe 702 und 710 ab. Die Anschlussfläche 728 ist elektrisch mit der leitfähigen Schicht 712a der Membran 712 über das Verbindungselement 728a verbunden. 2 (c) FIG. 12 is a plan view of a portion of the upper surface of the valve body shown in FIG 2 (a) and 2 B) , The membrane 712 has a circular shape and is along its entire Pe attached to the upper upper surface of the valve body. The membrane 712 covers the passages 702 and 710 from. The connection surface 728 is electrically conductive with the conductive layer 712a the membrane 712 over the connecting element 728a connected.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 1 beschrieben ist, könnte auch bei dem Ausführungsbeispiel aus 2 die Seitenwand 716 und/oder die obere Wand 720 des Hohlraums 714 als Gegenelektrode verwendet werden, und in diesem Fall sind die Seitenwände 716 elektrisch von dem Ventilkörper 700 z. B. mit Hilfe eines elektrisch isolierenden Haftmittels oder einer entsprechenden Abdichtung (z. B. „O-Ring) isoliert.As in the embodiment, referring to FIG 1 could also be described in the embodiment 2 the side wall 716 and / or the top wall 720 of the cavity 714 are used as the counter electrode, and in this case the side walls are 716 electrically from the valve body 700 z. B. by means of an electrically insulating adhesive or a corresponding seal (eg., "O-ring) isolated.

Bezug nehmend auf 3 ist ein Ausführungsbeispiel zum Strukturieren der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700 detaillierter beschrieben. 3 liefert eine Draufsicht der Oberfläche 700a des Siliziumventilkörpers 700 während nachfolgender Verarbeitungsschritte zum Herstellen der Membran 712. Zum Bereitstellen einer ausreichenden Haftung der Goldschicht 712a ist aufgrund der schlechten Haftung von Gold direkt an Silizium oder Siliziumoxid eine zusätzliche Haftschicht zwischen der Goldschicht 712a und dem Silizium oder dem Siliziumoxid bereitgestellt, aus dem der Ventilkörper 700 gebildet ist. Wie aus 3(a) ersichtlich ist, ist eine Haftschicht 730 auf jene Abschnitte der Substratoberfläche 700a aufgebracht, die in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt eine Goldkontaktschicht erhalten. Genauer gesagt sind die Abschnitte der oberen Oberfläche 700a eines Substrats 700 zum Bilden der Kontakte 724 durch eine Haftschicht 730 sowie den zusätzlichen Kontakt 728 abgedeckt, um ein Potentials zu der Membran über eine Verbindung 728a zu liefern. Ferner ist in der Region um die Durchlässe 702 und 710, wo die Membran gebildet werden soll, eine ringförmige Struktur definiert und mit dem Haftmaterial 730 abgedeckt. Das Haftmaterial ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr, Ti, TiW oder anderen bekannten Haftförderungsmaterialien. Auf der ande ren Struktur, gezeigt in 3(a), ist eine Goldschicht aufgebracht und strukturiert, um die Gegenelektrode 724 und die Kontaktanschlussfläche 728 mit Gold abzudecken und die untere leitfähige Goldschicht 712a der Membranstruktur zu bilden (siehe 3(b)). Nachfolgend wird die Polymerbetätigungsgliedmembran aufgebracht und strukturiert, um die Struktur zu erhalten, die in 3(c) gezeigt ist. Bezug nehmend auf den obigen technischen Prozess, der als „Differentialhaftverfahren" bezeichnet wird, wird Bezug genommen auf die US 6,103,399 B1 und auf den Artikel von E.W.H. Jager u. a., „Micro Fabricating Conjugated Polymer Actuators", in Science 2000, 290 (5496), S. 1.540 bis 1.545.Referring to 3 is an embodiment for structuring the upper surface 700a of the valve body 700 described in more detail. 3 provides a top view of the surface 700a of the silicon valve body 700 during subsequent processing steps to make the membrane 712 , To provide sufficient adhesion of the gold layer 712a Due to the poor adhesion of gold directly to silicon or silicon oxide, an additional adhesive layer is present between the gold layer 712a and the silicon or silicon oxide from which the valve body is made 700 is formed. How out 3 (a) is apparent, is an adhesive layer 730 on those sections of the substrate surface 700a applied, which receive a gold contact layer in a subsequent processing step. More specifically, the sections are the upper surface 700a a substrate 700 to make the contacts 724 through an adhesive layer 730 as well as the additional contact 728 covered a potential to the membrane via a connection 728a to deliver. Furthermore, in the region around the culverts 702 and 710 where the membrane is to be formed, defines an annular structure and with the adhesive material 730 covered. The adhesive material is selected from the group consisting of Cr, Ti, TiW or other known adhesion promoting materials. On the other structure, shown in 3 (a) , a gold layer is applied and patterned to the counter electrode 724 and the contact pad 728 covered with gold and the lower conductive gold layer 712a to form the membrane structure (see 3 (b) ). Subsequently, the polymer actuator membrane is applied and patterned to obtain the structure described in U.S. Pat 3 (c) is shown. With reference to the above technical process referred to as "differential adhesion", reference is made to FIGS US 6,103,399 B1 and to the article by EWH Jager et al., Micro Fabricating Conjugated Polymer Actuators, Science 2000, 290 (5496), pp. 1,540 to 1,545.

4 zeigt einen Abschnitt eines Ventilkörpers 700 für ein Mikroventil eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 4 einen Ventilkörper 700, der eine Membran 712 aufweist, die an demselben zur Verwendung in einem Mikroventil angebracht ist. Abgesehen von dem Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 3 beschrieben ist, wird eine rechteckig geformte Membran 712 geschaffen, die bei dem Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 4 beschrieben ist, an Haftbereichen 730 befestigt ist, z. B. Cr-Bereichen. 4 shows a portion of a valve body 700 for a microvalve of another embodiment of the present invention. More specifically shows 4 a valve body 700 that is a membrane 712 mounted thereon for use in a microvalve. Apart from the embodiment, the reference to 3 is described, a rectangular shaped membrane 712 created in the embodiment, the reference to 4 is described on adhesive areas 730 is attached, z. B. Cr areas.

4(a) zeigt die Membran in dem geschlossenen Zustand, während 4(b) eine Querschnittsansicht des Mikroventils in seinem geschlossenen Zustand zeigt. 4(c) zeigt die Membran 712 in ihrem geöffneten Zustand, während 4(d) eine Querschnittsansicht des Mikroventils in seinem geöffneten Zustand zeigt. Die Membran 712 weist eine Struktur auf, wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, d. h. sie weist eine erste Trägerschicht 712a auf, auf der eine Membranschicht 712b gebildet ist (siehe 4(b) und 4(c)). Ferner zeigen 4(c) und 4(d) die Öffnung 712d, die aufgrund der Krümmung der Membran 712 gebildet wird, sobald das Polymer aktiviert wurde. 4 (a) shows the membrane in the closed state while 4 (b) shows a cross-sectional view of the microvalve in its closed state. 4 (c) shows the membrane 712 in her open state while 4 (d) shows a cross-sectional view of the microvalve in its open state. The membrane 712 has a structure as described in the foregoing embodiment, that is, it has a first carrier layer 712a on, on the one membrane layer 712b is formed (see 4 (b) and 4 (c) ). Further show 4 (c) and 4 (d) the opening 712d due to the curvature of the membrane 712 is formed as soon as the polymer has been activated.

Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen, die in den vorangehenden Figuren beschrieben werden, weist die Membran von 4 eine rechteckige Form auf. Ansonsten entspricht die Membran im Wesentlichen den Membranen, die Bezug nehmend auf 1 bis 3 beschrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei gegenüberliegende Ränder der Membran 712 an der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 700 befestigt. In dem geschlossenen Zustand (4(a)) ruht die Membran 712 auf der Oberfläche des Ventilkörpers, wodurch der Flussweg geschlossen wird. In dem offenen Zustand (4(b)) ist die Membran 712 derart gekrümmt, dass zwei Öffnungen entlang der Ränder gebildet werden, die die festen Ränder verbinden, wodurch ein Flussweg vorbei an der Membran gebildet wird.In contrast to the embodiments described in the preceding figures, the membrane of 4 a rectangular shape. Otherwise, the membrane substantially corresponds to the membranes, with reference to FIG 1 to 3 to be discribed. In this embodiment, two opposite edges of the membrane 712 on the upper surface of the valve body 700 attached. In the closed state ( 4 (a) ) rests the membrane 712 on the surface of the valve body, thereby closing the flow path. In the open state ( 4 (b) ) is the membrane 712 curved such that two openings are formed along the edges connecting the fixed edges, thereby forming a flow path past the membrane.

5 zeigt eine Draufsicht des Ventils aus 4 mit entfernter Membran 712. In 5 zeigen die Bezugszeichen 712c die Position auf der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 700 an, an der die Membran an dem Ventilkörper angebracht/befestigt ist. 5 shows a plan view of the valve 4 with removed membrane 712 , In 5 show the reference numerals 712c the position on the upper surface of the valve body 700 at which the membrane is attached / attached to the valve body.

In 5 definiert D den Durchmesser des Durchlasses 702, der durch die Membran geöffnet/geschlossen werden soll. Die Befestigungsabschnitte 712c für die Membran 712 sind voneinander um eine Distanz D + 2 × L1 beabstandet, wobei L1 die Distanz zwischen der Befestigungsposition 712c und dem Durchlass 702 ist. Jeder Befestigungsabschnitt weist eine Breite von D + 2 × L2 auf, wobei L2 die Distanz zwischen einem oberen/unteren Rand der Befestigungsposition 712c und dem Durchlass 702 ist. Wie ersichtlich ist, sind die Befestigungspositionen 712c im Hinblick auf den Durchlass 702 symmetrisch angeordnet. D, L1 und L2 definieren die Abmessung des bewegbaren Teils der Membran 712. In dem nicht gekrümmten Zustand weist die Membran 712 eine Länge von D + 2 × L1 und eine Breite von D + 2 × L2 auf.In 5 D defines the diameter of the passage 702 which is to be opened / closed by the membrane. The attachment sections 712c for the membrane 712 are spaced from each other by a distance D + 2 × L1, L1 being the distance between the attachment position 712c and the passage 702 is. Each attachment portion has a width of D + 2 × L2, where L2 the distance between an upper / lower edge of the attachment position 712c and the passage 702 is. As can be seen, the attachment positions 712c with regard to the passage 702 arranged symmetrically. D, L1 and L2 define the dimension of the movable part of the diaphragm 712 , In the non-curved state, the membrane 712 a length of D + 2 × L1 and a width of D + 2 × L2.

6 zeigt Draufsichten von Ventilen ähnlich zu der von 4 und 5, aber mit einer Membran 712 einer unterschied lichen Form. Ferner zeigt 6 die Anschlussfläche 728, die mit der leitfähigen Schicht der Membran 712 über den leitfähigen Streifen 728a elektrisch verbunden ist. 6(a) zeigt eine Membran 712 mit einer teilweise kreisförmigen Form. Bei diesem Ausführungsbeispiel, abgesehen von dem Abschnitt der Peripherie (der gerade Abschnitt), wo die Öffnung 712d gebildet wird, sobald sich die Membran 712 krümmt, ist die Peripherie an dem Ventilkörper befestigt. 6(b) zeigt eine Membran 712 mit einer rechteckigen Form. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind abgesehen von einer Seite der Membran, wo die Öffnung 712d gebildet wird, sobald sich die Membran 712 krümmt, alle anderen Seiten der Membran 712 an dem Ventilkörper befestigt. 6 shows plan views of valves similar to that of 4 and 5 but with a membrane 712 a different form. Further shows 6 the connection surface 728 connected to the conductive layer of the membrane 712 over the conductive strip 728a electrically connected. 6 (a) shows a membrane 712 with a partially circular shape. In this embodiment, apart from the portion of the periphery (the straight portion) where the opening 712d is formed as soon as the membrane 712 curves, the periphery is attached to the valve body. 6 (b) shows a membrane 712 with a rectangular shape. In this embodiment, apart from one side of the membrane, where the opening 712d is formed as soon as the membrane 712 curves, all other sides of the membrane 712 attached to the valve body.

7 beschreibt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung unter Verwendung des Ventilkörpers 700 in 5 oder 6. Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Ventil den Ventilkörper 700 auf, der nur einen einzelnen Durchlass 702 aufweist, der sich von der unteren Oberfläche 700b des Ventilkörpers 700 zu der oberen Oberfläche 700a desselben erstreckt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann mehr als ein Durchlass vorgesehen sein. Das obere Ende 702a des Durchlasses 702 ist durch die Membran 712 abgedeckt, die auf der oberen Oberfläche 700a des Substrats 700 befestigt ist. Zusätzlich dazu sind die Gegenelektroden 724 auf ähnliche Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel, das Bezug nehmend auf 2 beschrieben wurde, in der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700 vorgesehen. Der Hohlraum 714 ist durch die Seitenwand 716 und die obere Wand 720 gebildet, wobei im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen der zweite Durchlass 710 in der oberen Wand 720 des Hohlraums 714 gebildet ist. Somit beschreibt 7 ein Ausführungsbeispiel eines Mikroventils, das die Betätigungsgliedmembran 712 umfasst, die wiederum zumindest eine Schicht eines elektroaktiven Polymers aufweist, die durch zumindest eine zusätzliche Trägerschicht getragen werden könnte, die entweder aus einem leitfähigen oder einem nichtleitfähigen Material besteht, wobei die Polymerbetätigungsgliedmembran 712 in direktem Kontakt mit dem Fluid ist, das durch die Ventile gehandhabt werden soll, das selbst als der Treiberelektrolyt 714a für das elektroaktive Polymer 712b dient. 7 describes the embodiment of the present application using the valve body 700 in 5 or 6 , According to this preferred embodiment, the valve comprises the valve body 700 on, only a single passage 702 which extends from the lower surface 700b of the valve body 700 to the upper surface 700a the same extends. In other embodiments, more than one passage may be provided. The upper end 702a of the passage 702 is through the membrane 712 covered on the upper surface 700a of the substrate 700 is attached. In addition, the counter electrodes are 724 in a manner similar to the embodiment, referring to FIG 2 described in the upper surface 700a of the valve body 700 intended. The cavity 714 is through the sidewall 716 and the top wall 720 formed, wherein, in contrast to the previous embodiments, the second passage 710 in the upper wall 720 of the cavity 714 is formed. Thus describes 7 an embodiment of a microvalve, the actuator diaphragm 712 which in turn comprises at least one layer of electroactive polymer which could be carried by at least one additional carrier layer consisting of either a conductive or a non-conductive material, wherein the polymer actuator membrane 712 is in direct contact with the fluid to be handled by the valves, itself as the driving electrolyte 714a for the electroactive polymer 712b serves.

Der Fluidfluss von dem Einlass 710 zu dem Auslass 726 (oder umgekehrt) wird freigegeben, wenn die Betätigungsgliedmembran 712 ausgedehnt ist, wie in 7(b) gezeigt ist. Die Membran dehnt sich aus, wenn ein entsprechendes Potential zwischen der Membran und der Gegenelektrode 724 angelegt ist, auf ähnliche Weise, wie oben Bezug nehmend auf 2 beschrieben wurde. Die Gegenelektrode kann auf ähnliche Weise realisiert sein, wie oben Bezug nehmend auf 2 beschrieben wurde, entweder auf der Oberfläche des Ventilkörpers 700 oder durch die Wände des Hohlraums 714 oder durch zusätzliche Kontaktanschlussflächen, die an einer der Wände des Hohlraums oder innerhalb des Hohlraums in Form eines Drahts oder einer anderen leitfähigen Komponente angebracht sind.The fluid flow from the inlet 710 to the outlet 726 (or vice versa) is released when the actuator diaphragm 712 is extended, as in 7 (b) is shown. The membrane expands when a corresponding potential between the membrane and the counter electrode 724 is applied, in a similar manner as described above 2 has been described. The counter electrode may be realized in a similar manner as described above with reference to FIG 2 has been described, either on the surface of the valve body 700 or through the walls of the cavity 714 or by additional contact pads attached to one of the walls of the cavity or within the cavity in the form of a wire or other conductive component.

Wie oben erwähnt wurde und wie aus 7(b) in Kombination mit 4(b) ersichtlich ist, ist die Membran an zwei gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 700 so befestigt, dass sich nach einem Betätigen der Membran dieselbe krümmt und einen Fluidfluss von dem Hohlraum 714 durch den Durchlass 702 erlaubt. Im Gegensatz dazu war bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei denen der Treiberelektrolyt 714a von dem Hohlraum 714 getrennt war, die Membran derart beschaffen, dass alle lateralen Ränder derselben an dem Substrat oder dem Ventilkörper 714 angebracht waren, um die erforderliche Trennung des Flusswegs von dem Elektrolytenhohlraum 714 bereitzustellen.As mentioned above and how out 7 (b) in combination with 4 (b) As can be seen, the diaphragm is at two opposite ends of the valve body 700 fixed so that it curves after actuation of the membrane and a fluid flow from the cavity 714 through the passage 702 allowed. In contrast, in the above-described embodiments, in which the driving electrolyte 714a from the cavity 714 was separate, the membrane such that all lateral edges thereof on the substrate or the valve body 714 were attached to the required separation of the flow path from the electrolyte cavity 714 provide.

8 beschreibt die Prozessschritte zum Herstellen der Membran, wie Bezug nehmend auf 4, 5, 6 und 7 beschrieben ist. Der Prozess, der angewendet wird, ist ähnlich zu dem, der Bezug nehmend auf 3 beschrieben wurde, insofern, wie in 8a gezeigt ist, dass zuerst auf die entsprechenden Abschnitte auf der oberen Oberfläche 700a des Ventilkörpers 700, die Goldanschlussflächen erhalten sollen, die Haftschicht 730 aufgebracht wird. Wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Haftschicht 730 aus der Gruppe ausgewählt sein, bestehend aus Cr, Ti, TiW oder jeglichen anderen bekannten Haftförderungsmaterialien. Dann wird eine Goldschicht aufgebracht und strukturiert, um die Goldstruktur zu erhalten, die in 8(b) gezeigt ist, und schließlich, wie in 8(c) gezeigt ist, wird die Polymerbetätigungsgliedmembran auf eine Weise aufgebracht, wie oben Bezug nehmend auf 3 beschrieben ist. 8th describes the process steps for making the membrane, as with reference to FIG 4 . 5 . 6 and 7 is described. The process that is used is similar to that referred to 3 has been described, insofar as in 8a shown is that first on the corresponding sections on the upper surface 700a of the valve body 700 to get the gold pads, the adhesive layer 730 is applied. As in the embodiment described above, the adhesive layer 730 be selected from the group consisting of Cr, Ti, TiW or any other known adhesion promotion materials. Then, a gold layer is deposited and patterned to obtain the gold structure that is in 8 (b) is shown, and finally, as in 8 (c) is shown, the polymer actuator diaphragm is applied in a manner as discussed above 3 is described.

9 beschreibt die Prozessschritte zum Herstellen der Membran, wie Bezug nehmend auf 6(a) beschrieben ist. Der Prozess ist ähnlich zu dem, der in 8 gezeigt ist, außer dass die Form der Membran 712 sich von der Form der Membran unterscheidet, die Bezug nehmend auf 8 beschrieben ist. Ansonsten entspricht der Prozess dem Prozess, der in 8 gezeigt ist, d. h. gemäß 9(a) ist das Haftmaterial 734 auf die Strukturen aufgebracht, die bei der weiteren Bearbeitung eine Goldschicht erhalten sollen. 9(b) zeigt die aufgebrachte Goldschicht und 9(c) zeigt die aufgebrachte Membran 712b. In 9 ist das Haftmaterial 730 in einer unterbrochenen Ringform aufgebracht, um die Bildung einer Membran zu erlauben, die eine Struktur aufweist, wie in 9(c) gezeigt ist, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 714 und dem Durchlass 702 erlaubt. Wie aus 9(c) ersichtlich ist, ist die Membran 712 ein kreisförmiger Abschnitt, wobei die gebogenen Abschnitte an dem Ventilkörper befestigt sind und der geradlinige Abschnitt nicht befestigt ist, um die Öffnung zu liefern, sobald sich die Membran krümmt. Ähnliche Prozessschritte werden zum Herstellen der Membran verwendet, wie Bezug nehmend auf 6(b) beschrieben ist. 9 describes the process steps for making the membrane, as with reference to FIG 6 (a) is described. The process is similar to the one in 8th is shown, except that the shape of the membrane 712 differs from the shape of the membrane, with reference to 8th be is written. Otherwise, the process corresponds to the process in 8th is shown, ie according to 9 (a) is the adhesive material 734 applied to the structures which are to receive a gold layer during further processing. 9 (b) shows the applied gold layer and 9 (c) shows the applied membrane 712b , In 9 is the adhesive material 730 applied in an interrupted ring shape to allow the formation of a membrane having a structure as in 9 (c) shown is a connection between the cavity 714 and the passage 702 allowed. How out 9 (c) it can be seen, the membrane 712 a circular portion with the bent portions secured to the valve body and the rectilinear portion not secured to provide the opening as the diaphragm curves. Similar process steps are used to fabricate the membrane as discussed with reference to FIG 6 (b) is described.

Bezug nehmend auf die oben erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird darauf hingewiesen, dass dieselben auf der Basis eines normalerweise geschlossenen Ventils beschrieben wurden, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung jedoch gleichermaßen an ein normalerweise geöffnetes Ventil angewendet werden können. In dieser Situation würde die Funktionalität der Membran im Wesentlichen dieselbe bleiben, wenn jedoch 1 betrachtet wird, würde die Befestigung der Membran etwas modifiziert werden, so dass der Befestigungsabschnitt 708 die Membran 712 auf solche Weise befestigen würde, dass dieselbe von dem Ventilsitz 704 getrennt ist. Durch Anlegen des entsprechenden Potentials zwischen den Elektroden würde die Membran dann abwärts abgelenkt werden, um auf dem Ventilsitz zu ruhen, solange ein Potential angelegt ist.With reference to the preferred embodiments discussed above, it will be understood that they have been described on the basis of a normally closed valve, however, the principles of the present invention may be equally applied to a normally open valve. In this situation, the functionality of the membrane would remain essentially the same, if, however 1 is considered, the attachment of the membrane would be slightly modified so that the attachment portion 708 the membrane 712 fastened in such a way that the same from the valve seat 704 is disconnected. By applying the appropriate potential between the electrodes, the membrane would then be deflected downwardly to rest on the valve seat while a potential is applied.

Eine andere Weise zum Erzeugen eines normalerweise offenen Ventils würde erreicht werden durch Verwenden eines EAP, das in seinem ausgedehnten Zustand auf einem Nullpotential ist, und in seinem zusammengezogenen Zustand ist, wenn das entsprechende Potential angelegt ist. Ein Beispiel eines solchen EAP ist ein leitfähiges Polymer, das gemäß Gleichung 1 oxidiert und reduziert wird.A another way of producing a normally open valve would be achieved by using an EAP that is in its expanded state is at a zero potential, and in its contracted state is when the corresponding potential is applied. An example such an EAP is a conductive one Polymer, according to equation 1 is oxidized and reduced.

Ferner könnte ein Mikroventil mit zumindest zwei Flussdurchgängen, die durch zwei Membrane gesteuert werden, gebildet werden, wie ein Dreiwegeventil oder ein Zweiwegeventil. Bei solchen Ventilen könnten entweder nur normalerweise geschlossene Ventile oder nur normalerweise offene Ventile oder eine Kombination aus normalerweise geschlossenen Ventilen und normalerweise offenen Ventilen verwendet werden.Further could a microvalve with at least two flow passages controlled by two diaphragms be formed, such as a three-way valve or a two-way valve. For such valves could either only normally closed valves or only normally open valves or a combination of normally closed Valves and normally open valves are used.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Mikroventil beschrieben, das zumindest eine Öffnung und eine Membran aufweist, die durch zumindest eine Schicht eines elektroaktiven Polymers aktiviert wird, so dass nach dem Betätigen der Ventile die Membran umkehrbar ihr Krümmungsverhalten ändert und somit die Manipulation eines Flusswegs durch den zumindest einen Durchlass des Ventils erlaubt. Vorzugsweise ist der Elektrolyt, der zum Betätigen des elektroaktiven Polymers erforderlich ist, der sogenannte Treiberelektrolyt, geometrisch von dem Fluid getrennt, das durch das Ventil gesteuert wird, so dass die Membran auf einer Seite in Kontakt mit dem Treiberelektrolyt und auf der anderen Seite in Kontakt mit dem gesteuerten Fluid ist. Ein Betätigen des Ventils führt dazu, dass die Kammertrennungsmembran umkehrbar ihr Krümmungsverhalten ändert und somit die Manipulation des Flusswegs zwischen einem Einlass und einem Auslass des Ventils erlaubt. Vorzugsweise weist die Membran zumindest eine Schicht aus EAP und zumindest eine Nicht-EAP-Schicht auf, wodurch eine Mehrfachschicht gebildet wird, die sich bei Betätigung des EAP krümmt.According to the present The invention will be described an improved microvalve, the at least one opening and a membrane formed by at least one layer of an electroactive Polymer is activated so that after actuation of the valves, the membrane reversible their curvature changes and thus the manipulation of a flow path through the at least one Passage of the valve allowed. Preferably, the electrolyte is the one to press the electroactive polymer is required, the so-called drive electrolyte, geometrically separated from the fluid controlled by the valve so that the membrane on one side is in contact with the driver electrolyte and on the other side in contact with the controlled fluid. An actuation of the valve leads in that the chamber separation membrane reversibly changes its curvature behavior and thus manipulating the flow path between an inlet and an outlet of the valve allowed. Preferably, the membrane has at least a layer of EAP and at least one non-EAP layer, thereby a multi-layer is formed, which is formed upon actuation of the EAP writhes.

Die vorliegende Erfindung ist insofern vorteilhaft, dass sie Ventile vermeidet, die Piezobetätigungsglieder verwenden, die gegenwärtig in den meisten miniaturisierten Ventilen verwendet werden. Während Piezobetätigungsglieder einfach in miniaturisierte Systeme zu integrierten sind, benötigen dieselben eine hohe Betätigungsspannung im Bereich von 60 Volt oder mehr im Fall eines Mehrschicht-Biegers oder Platten-Betätigungsgliedes, oder bis zu mehreren hundert Volt in dem Fall eines Piezoelektrischer-Stapel-Betätigungsgliedes. Dies ist ein Hauptnachteil solcher Betätigungsglieder, da eine entsprechende Spannungserzeugung ebenfalls in Systeme implementiert werden muss, die solche Ventile anwenden.The present invention is advantageous in that it valves avoids the piezo actuators use that currently used in most miniaturized valves. While piezo actuators Simply integrated into miniaturized systems require the same a high operating voltage in the range of 60 volts or more in the case of a multilayer bender or plate actuator, or up to several hundred volts in the case of a piezoelectric stack actuator. This is a major disadvantage of such actuators as a corresponding one Voltage generation also needs to be implemented in systems to use such valves.

Im Gegensatz dazu schafft die vorliegende Erfindung. ein verbessertes Mikroventil, das leitfähige Polymere als Betätigungsglieder verwendet, die ohne weiteres mit miniaturisierten Systemen verwendet werden können, ohne den Bedarf von hohen Betätigungsspannungen.in the In contrast, the present invention provides. an improved one Microvalve, the conductive Polymers as actuators used, which readily used with miniaturized systems can be without the need for high operating voltages.

Bei der obigen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wurde die Membran derart beschrieben, dass sie eine Trägerschicht aufweist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die Membranen können nur eine oder auch mehrere Schichten aus EAP aufweisen. Alternativ können die Membranen sowohl eine EAP- als auch eine Nicht-EAP-Schicht aufweisen. Oder die Membran kann mehrere EAP- und Nicht-EAP-Schichten aufweisen.at the above description of the preferred embodiment of the present invention Invention, the membrane has been described as a carrier layer having. The present invention is not limited to such an arrangement limited. The Membranes can have only one or more layers of EAP. alternative can the membranes have both an EAP and a non-EAP layer. Or the membrane may have multiple EAP and non-EAP layers.

Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass bei der obigen Beschreibung der vorliegenden Erfindung Bezug auf eine neutrale/flache Position der Membran genommen wurde, in dem Fall, dass kein Potential angelegt ist. Dieses Potential muss jedoch nicht immer bei genau 0 Volt sein. In einigen Fällen muss das Potential an dem aktiven Polymer leicht positiv im Gegensatz zu der Gegenelektrode sein. In einem solchen Fall wird der reduzierte Zustand durch Anlegen eines Potentials bei ungefähr –0,8 V oder –1 V erreicht, während der oxidierte Zustand durch Anlegen eines Potentials bei ungefähr 0 V oder +0,3 V erreicht wird.It should also be noted that in the above description of the present invention, reference to a neutral / flat position of the Membrane was taken in the event that no potential is applied. However, this potential does not always have to be exactly 0 volts. In some cases, the potential on the active polymer must be slightly positive as opposed to the counter electrode. In such a case, the reduced state is achieved by applying a potential at about -0.8V or -1V, while the oxidized state is achieved by applying a potential at about 0V or +0.3V.

Claims (24)

Ventil, mit: einem Ventilkörper (700); zumindest einem Ventildurchlass (702), der sich durch den Ventilkörper (700) erstreckt; einer deformierbaren Membran (712), die an dem Ventilkörper (700) befestigt ist, wobei die Membran (712) zumindest eine Schicht (712b) aus einem elektroaktiven Polymermaterial aufweist; und einem Treiberelektrolyt (714a), der mit der Membran (712) in Kontakt ist, wobei, abhängig von einer Spannung, die zwischen der Membran (712) und einer Gegenelektrode angelegt ist, die in direktem Kontakt mit dem Treiberelektrolyt (714a) ist, die Membran (712) in einer geschlossenen Position, die einen Flussweg durch den zumindest einen Durchlass (702) schließt, oder in einer geöffneten Position, die den Flussweg durch den zumindest einen Durchlass (702) öffnet, positioniert ist.Valve, comprising: a valve body ( 700 ); at least one valve passage ( 702 ) extending through the valve body ( 700 ) extends; a deformable membrane ( 712 ) attached to the valve body ( 700 ), wherein the membrane ( 712 ) at least one layer ( 712b ) of an electroactive polymer material; and a driver electrolyte ( 714a ) connected to the membrane ( 712 ), wherein, depending on a voltage between the membrane ( 712 ) and a counter electrode which is in direct contact with the driving electrolyte ( 714a ), the membrane ( 712 ) in a closed position providing a flow path through the at least one passage ( 702 ), or in an open position, the flow path through the at least one passage ( 702 ) opens, is positioned. Ventil gemäß Anspruch 1, bei dem die Membran (712) eine vorbestimmte Form und einen Peripherieabschnitt aufweist, an dem die Membran (712) an dem Ventilkörper (700) befestigt ist, wobei die Membran (712) derart befestigt ist, dass zumindest zwei im Wesentlichen gegenüberliegende Abschnitte des Peripherieabschnitts befestigt sind, um eine eingespannte Membran (712) zu schaffen.Valve according to claim 1, in which the membrane ( 712 ) has a predetermined shape and a peripheral portion on which the membrane ( 712 ) on the valve body ( 700 ), wherein the membrane ( 712 ) is attached such that at least two substantially opposite portions of the peripheral portion are fixed to a clamped membrane ( 712 ) to accomplish. Ventil gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Membran (712) eine Trägerschicht (712a) aufweist, wobei die Schicht (712b) aus elektroaktivem Polymer auf der Trägerschicht (712a) angeordnet ist.Valve according to Claim 1 or 2, in which the membrane ( 712 ) a carrier layer ( 712a ), wherein the layer ( 712b ) of electroactive polymer on the carrier layer ( 712a ) is arranged. Ventil gemäß Anspruch 3, das ferner eine elektrisch leitfähige Anschlussfläche (728) aufweist, die auf dem Ventilkörper (700) gebildet ist und elektrisch mit der Membran (712) verbunden ist.Valve according to claim 3, further comprising an electrically conductive pad ( 728 ), which on the valve body ( 700 ) and electrically connected to the membrane ( 712 ) connected is. Ventil gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem die Trägerschicht (712a) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.Valve according to claim 3 or 4, wherein the carrier layer ( 712a ) is formed of an electrically conductive material. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Membran (712) derart getragen ist, dass die Membran (712) in der geöffneten Position ist, wenn das elektroaktive Polymermaterial in dem neutralen Zustand ist.Valve according to one of Claims 1 to 5, in which the membrane ( 712 ) is carried such that the membrane ( 712 ) in the open position when the electroactive polymer material is in the neutral state. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Membran (712) derart getragen ist, dass die Membran (712) in der geschlossenen Position ist, wenn das elektroaktive Polymermaterial in dem neutralen Zustand ist.Valve according to one of Claims 1 to 5, in which the membrane ( 712 ) is carried such that the membrane ( 712 ) in the closed position when the electroactive polymer material is in the neutral state. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Treiberelektrolyt (714a) getrennt von einem Fluid gehalten ist, das das Ventil passieren soll.Valve according to one of Claims 1 to 7, in which the driving electrolyte ( 714a ) is kept separate from a fluid which is to pass through the valve. Ventil gemäß Anspruch 8, bei dem die Membran (712) derart befestigt ist, dass die gesamte Peripherie derselben abdichtend an dem Ventilkörper (700) befestigt ist, um eine Trennung des Treiberelektrolyten (714a) von dem Fluid, das durch das Ventil gesteuert wird, zu schaffen.Valve according to claim 8, in which the membrane ( 712 ) is fastened such that the entire periphery of the same sealingly on the valve body ( 700 ) is attached to a separation of the driving electrolyte ( 714a ) by the fluid controlled by the valve. Ventil gemäß Anspruch 8 oder 9, das zumindest einen ersten Durchlass (702) und zumindest einen zweiten Durchlass (710) aufweist, die in dem Ventilkörper (700) gebildet sind, wobei die Membran (712) an dem Ventilkörper (700) befestigt ist, um den Flussweg zwischen dem ersten Durchlass (702) und dem zweiten Durchlass (710) zu definieren, wenn die Membran (712) in der geöffneten Position ist, wobei das Ventil ferner einen Hohlraum (714) zum Halten des Treiberelektrolyten (714a) aufweist, wobei der Hohlraum (714) an dem Ventilkörper (700) derart befestigt ist, dass der Treiberelektrolyt in Kontakt mit der Membran (712) aber getrennt von dem Flussweg ist.Valve according to claim 8 or 9, having at least a first passage ( 702 ) and at least one second passage ( 710 ), which in the valve body ( 700 ) are formed, wherein the membrane ( 712 ) on the valve body ( 700 ) is attached to the flow path between the first passage ( 702 ) and the second passage ( 710 ) define when the membrane ( 712 ) in the open position, wherein the valve further comprises a cavity ( 714 ) for holding the driving electrolyte ( 714a ), wherein the cavity ( 714 ) on the valve body ( 700 ) is fixed in such a way that the driver electrolyte is in contact with the membrane ( 712 ) but separate from the riverway. Ventil gemäß Anspruch 10, bei dem der Ventilkörper (700) einen Ventilsitzabschnitt (704), der eine Öffnung (702a) des Durchlasses (702) umgibt, einen Membranbefestigungsabschnitt (708), der von dem Ventilsitzabschnitt (704) beabstandet ist, und einen Abschnitt (706) benachbart zu dem Ventilsitzabschnitt (704) aufweist, der im Hinblick auf den Ventilsitzabschnitt (704) ausgenommen ist und eine Öffnung (710a) des zweiten Durchlasses (710) aufweist, und bei dem der Hohlraum (714) eine Seitenwand (716), die an dem Ventilkörper (700) befestigt ist, und eine obere Wand (720) aufweist.Valve according to claim 10, wherein the valve body ( 700 ) a valve seat portion ( 704 ), which has an opening ( 702a ) of the passage ( 702 ) surrounds a membrane attachment section ( 708 ) extending from the valve seat portion (FIG. 704 ) and a section ( 706 ) adjacent to the valve seat portion (FIG. 704 ), which with respect to the valve seat portion ( 704 ) and an opening ( 710a ) of the second passage ( 710 ), and in which the cavity ( 714 ) a side wall ( 716 ) attached to the valve body ( 700 ), and an upper wall ( 720 ) having. Ventil gemäß Anspruch 10, bei dem der Ventilkörper (700) eine im Wesentlichen planare Oberfläche (700a) aufweist, derart, dass eine Öffnung (702a) des ersten Durchlasses (702) und eine Öffnung (710a) des zweiten Durchlasses (710) im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind, und bei dem der Hohlraum (714) eine Seitenwand (716), die an der Oberfläche (700a) des Ventilkörpers (700) befestigt ist, und eine obere Wand (720) aufweist.Valve according to claim 10, wherein the valve body ( 700 ) has a substantially planar surface ( 700a ), such that an opening ( 702a ) of the first passage ( 702 ) and an opening ( 710a ) of the second passage ( 710 ) are arranged substantially in the same plane, and in which the cavity ( 714 ) a side wall ( 716 ) on the surface ( 700a ) of the valve body ( 700 ), and an upper wall ( 720 ) having. Ventil gemäß Anspruch 12, das zumindest eine elektrisch leitfähige Anschlussfläche (704) aufweist, die auf der Oberfläche (700a) des Ventilkörpers (700) zwischen der Membran (712) und der Seitenwand (716) des Hohlraums (714) angeordnet ist, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran anzulegen.Valve according to claim 12, the at least one electrically conductive pad ( 704 ) on the surface ( 700a ) of the valve body ( 700 ) between the membrane ( 712 ) and the side wall ( 716 ) of the cavity ( 714 ) is arranged to form a counter electrode to the voltage between the counter electrode and the membrane to create. Ventil gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Seitenwand (716) und/oder die obere Wand (720) des Hohlraums (714) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran, die in elektrischer Verbindung durch die Elektrolytlösung sind, anzulegen.Valve according to one of claims 10 to 13, wherein the side wall ( 716 ) and / or the upper wall ( 720 ) of the cavity ( 714 ) are formed of an electrically conductive material to form a counter electrode to apply the voltage between the counter electrode and the membrane, which are in electrical connection through the electrolyte solution. Ventil gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, das eine elektrisch leitfähige Anschlussfläche (724) aufweist, die an der Seitenwand (716) oder der oberen Wand (720) des Hohlraums angebracht ist, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran, die in elektrischer Verbindung durch die Elektrolytlösung sind, anzulegen.Valve according to one of claims 10 to 13, which has an electrically conductive connection surface ( 724 ), which on the side wall ( 716 ) or the upper wall ( 720 ) of the cavity is mounted to form a counter electrode to apply the voltage between the counter electrode and the membrane which are in electrical connection through the electrolyte solution. Ventil gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem zumindest ein Teil (722) der Seitenwand (716) oder der oberen Wand (720) des Hohlraums (714) flexibel ist, um einen gleichmäßigen Druck zwischen dem Treiberelektrolyt innerhalb des Hohlraums und einer Umgebung des Ventils beizubehalten.Valve according to one of Claims 10 to 15, in which at least one part ( 722 ) of the side wall ( 716 ) or the upper wall ( 720 ) of the cavity ( 714 ) is flexible in order to maintain a uniform pressure between the drive electrolyte within the cavity and an environment of the valve. Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Fluid, das das Ventil passieren soll, den Treiberelektrolyt bildet.Valve according to one the claims 1 to 7, in which a fluid which is to pass through the valve, the driver electrolyte forms. Ventil gemäß Anspruch 17, bei dem die Membran (712) derart befestigt ist, dass zumindest ein Teil der Membranperipherie offen ist, um in ihrem offenen Zustand einen Flussweg vorbei an der Membran (712) zu liefern.Valve according to claim 17, in which the membrane ( 712 ) is fixed such that at least a part of the membrane periphery is open in order, in its open state, to have a flow path past the membrane ( 712 ) to deliver. Ventil gemäß Anspruch 17 oder 18, mit einem Hohlraum (714), der auf einer Oberfläche (700a) des Ventilkör pers (700) gebildet ist, einem ersten Durchlass (702), der in dem Ventilkörper (700) gebildet ist, und einem zweiten Durchlass (710), der in dem Hohlraum (714) gebildet ist, wobei die Membran (712) an der Oberfläche (700a) des Ventilkörpers (700) befestigt ist, um eine Öffnung (702a) des ersten Durchlasses (702) zu schließen, wenn die Membran in der geschlossenen Position ist, und um die Öffnung (702a) des ersten Durchlasses (702) zu öffnen, um einen Flussweg zwischen dem ersten Durchlass (702) und dem zweiten Durchlass (710) zu bilden, wenn die Membran in der geöffneten Position ist.Valve according to claim 17 or 18, having a cavity ( 714 ) standing on a surface ( 700a ) of the Ventilkör pers ( 700 ), a first passage ( 702 ), which in the valve body ( 700 ) and a second passage ( 710 ) located in the cavity ( 714 ) is formed, wherein the membrane ( 712 ) on the surface ( 700a ) of the valve body ( 700 ) is attached to an opening ( 702a ) of the first passage ( 702 ) when the membrane is in the closed position and around the opening (FIG. 702a ) of the first passage ( 702 ) to open a flow path between the first passage ( 702 ) and the second passage ( 710 ) when the membrane is in the open position. Ventil gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, das zumindest eine elektrisch leitfähige Anschlussfläche (724) auf der Oberfläche (700a) des Ventilkörpers (700) aufweist, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran (712), die in elektrischer Verbindung durch die Elektrolytlösung sind, anzulegen.Valve according to one of claims 17 to 19, the at least one electrically conductive pad ( 724 ) on the surface ( 700a ) of the valve body ( 700 ) to form a counterelectrode in order to reduce the voltage between the counterelectrode and the membrane ( 712 ), which are in electrical connection through the electrolyte solution to apply. Ventil gemäß Anspruch 19 oder 20, bei dem der Hohlraum (714) eine Seitenwand (716), die an dem Ventilkörper (700) befestigt ist, und eine obere Wand (720) aufweist, und bei dem der zweite Durchlass (710) in der Seitenwand (716) oder in der oberen Wand (720) des Hohlraums (714) gebildet ist.Valve according to claim 19 or 20, wherein the cavity ( 714 ) a side wall ( 716 ) attached to the valve body ( 700 ), and an upper wall ( 720 ), and in which the second passage ( 710 ) in the side wall ( 716 ) or in the upper wall ( 720 ) of the cavity ( 714 ) is formed. Ventil gemäß Anspruch 21, bei dem die Seitenwand (716) und/oder die obere Wand (720) des Hohlraums (714) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran anzulegen.Valve according to Claim 21, in which the side wall ( 716 ) and / or the upper wall ( 720 ) of the cavity ( 714 ) are formed of an electrically conductive material to form a counter electrode to apply the voltage between the counter electrode and the membrane. Ventil gemäß Anspruch 21, mit elektrisch leitfähigen Anschlussflächen, die an der Seitenwand (716) oder der oberen Wand (720) des Hohlraums (714) angebracht sind, um eine Gegenelektrode zu bilden, um die Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Membran anzulegen.Valve according to Claim 21, having electrically conductive connection surfaces attached to the side wall ( 716 ) or the upper wall ( 720 ) of the cavity ( 714 ) are mounted to form a counter electrode to apply the voltage between the counter electrode and the membrane. Ventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ventilkörper (700) durch ein erstes Substrat gebildet ist, mit zumindest einem Durchlass (702), der in demselben gebildet ist, und einer gewünschten Oberflächenstruktur, wobei der Hohlraum (714) durch ein zweites Substrat gebildet ist, das eine Oberflächenstruktur zum Definieren des Hohlraums aufweist, wobei das erste und zweite Substrat aneinander befestigt sind, wobei ihre Oberflächenstrukturen einander zugewandt sind.Valve according to one of the preceding claims, in which the valve body ( 700 ) is formed by a first substrate, with at least one passage ( 702 ) formed in the same and a desired surface structure, wherein the cavity ( 714 ) is formed by a second substrate having a surface structure for defining the cavity, wherein the first and second substrates are attached to each other with their surface structures facing each other.
DE200610005517 2006-02-07 2006-02-07 Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode Expired - Fee Related DE102006005517B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610005517 DE102006005517B3 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610005517 DE102006005517B3 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006005517B3 true DE102006005517B3 (en) 2007-03-15

Family

ID=37763381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610005517 Expired - Fee Related DE102006005517B3 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006005517B3 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008127514A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-23 Eveready Battery Company, Inc. Battery including a fluid manager
EP2549161A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-23 Bayer Intellectual Property GmbH Controlled fluid valve
US9155871B2 (en) 2010-11-19 2015-10-13 C. Miethke Gmbh & Co Kg Electrically operable, in one possible embodiment programmable hydrocephalus valve
DE102011107046B4 (en) * 2011-07-11 2016-03-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena micropump
DE102014114212A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 Bürkert Werke GmbH diaphragm valve
DE102014116295A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Bürkert Werke GmbH poppet valve
DE102015214569A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-02 Conti Temic Microelectronic Gmbh Device for the pneumatic adjustment of a seat in a means of transport
DE102015218468A1 (en) 2015-09-25 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Pumping device for pumping a fluid, method for operating a pumping device and method for producing a pumping device
DE102016009832A1 (en) * 2016-08-15 2018-02-15 Drägerwerk AG & Co. KGaA Fluidic actuator, in particular valve, and method of operating a fluidic actuator
DE102016219658B3 (en) 2016-10-11 2018-03-22 Conti Temic Microelectronic Gmbh Valve device, in particular for a vehicle, and seat system for a vehicle
CN112253843A (en) * 2020-10-30 2021-01-22 东南大学 High leakproofness microvalve based on photocuring 3D prints preparation
CN112742490A (en) * 2020-12-07 2021-05-04 东南大学 Splicing pneumatic steady-flow micro valve manufactured by 3D printing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6103399A (en) * 1995-03-10 2000-08-15 Elisabeth Smela Method for the manufacturing of micromachined structures and a micromachined structure manufactured using such method
WO2001026708A1 (en) * 1999-10-12 2001-04-19 The Ohio State University Reactive polymeric valve, dispensing devices and methods using same
US6685442B2 (en) * 2002-02-20 2004-02-03 Sandia National Laboratories Actuator device utilizing a conductive polymer gel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6103399A (en) * 1995-03-10 2000-08-15 Elisabeth Smela Method for the manufacturing of micromachined structures and a micromachined structure manufactured using such method
WO2001026708A1 (en) * 1999-10-12 2001-04-19 The Ohio State University Reactive polymeric valve, dispensing devices and methods using same
US6685442B2 (en) * 2002-02-20 2004-02-03 Sandia National Laboratories Actuator device utilizing a conductive polymer gel

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008127514A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-23 Eveready Battery Company, Inc. Battery including a fluid manager
US9155871B2 (en) 2010-11-19 2015-10-13 C. Miethke Gmbh & Co Kg Electrically operable, in one possible embodiment programmable hydrocephalus valve
DE102011107046B4 (en) * 2011-07-11 2016-03-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena micropump
EP2549161A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-23 Bayer Intellectual Property GmbH Controlled fluid valve
DE102014114212A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 Bürkert Werke GmbH diaphragm valve
US9995404B2 (en) 2014-11-07 2018-06-12 Buerkert Werke Gmbh Seat valve
DE102014116295A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Bürkert Werke GmbH poppet valve
DE102015214569B4 (en) 2015-07-31 2019-10-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Device for the pneumatic adjustment of a seat in a means of transport
US10315548B2 (en) 2015-07-31 2019-06-11 Conti Temic Microelectronic Gmbh Device for pneumatically adjusting a seat in a means of transport
DE102015214569A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-02 Conti Temic Microelectronic Gmbh Device for the pneumatic adjustment of a seat in a means of transport
DE102015218468A1 (en) 2015-09-25 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Pumping device for pumping a fluid, method for operating a pumping device and method for producing a pumping device
DE102016009832A1 (en) * 2016-08-15 2018-02-15 Drägerwerk AG & Co. KGaA Fluidic actuator, in particular valve, and method of operating a fluidic actuator
DE102016219658B3 (en) 2016-10-11 2018-03-22 Conti Temic Microelectronic Gmbh Valve device, in particular for a vehicle, and seat system for a vehicle
DE102016219658C5 (en) 2016-10-11 2020-07-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Valve device for a vehicle and seat system for a vehicle
CN112253843A (en) * 2020-10-30 2021-01-22 东南大学 High leakproofness microvalve based on photocuring 3D prints preparation
CN112742490A (en) * 2020-12-07 2021-05-04 东南大学 Splicing pneumatic steady-flow micro valve manufactured by 3D printing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006005517B3 (en) Micro valve for use in micro fluid system, has membrane attached on body and including layer made of electro active polymer and is positioned in closed or opened position depending on voltage applied between membrane and counter electrode
DE60119970T2 (en) THROUGH ELECTRICALLY ACTIVE POLYMERS, OR VALVES ACTUATED THROUGH MOLDED MATERIALS, AND DEVICE AND METHOD OF USE THEREOF
DE4143343C2 (en) Microminiaturized, electrostatically operated micromembrane pump
DE69727237T2 (en) INTEGRATED ELECTRICALLY CONTROLLED MICROVALVE
DE602004011384T2 (en) FLUID-CONSUMED BATTERY WITH FLUID CONTROL SYSTEM
DE102018112065A1 (en) Valve with shape memory alloy actuator in flat geometry
DE69609414T2 (en) ELASTOMERIC MICROELECTROMECANIC SYSTEM
DE69733125T2 (en) BISTABLE MICRO DRIVE WITH COUPLED MEMBRANES
DE2556947C3 (en) Sensitive capacity to pressure
DE69924020T2 (en) POLYMIC MICRO DRIVE MATRIZE WITH MACROSCOPIC FORCE AND SHIFT
DE69928441T2 (en) ELECTROSTATIC / PNEUMATIC ACTUATORS FOR CHANGING SURFACES
DE10234131B4 (en) A piezoelectrically actuated bending fluid metal switch
DE60000109T2 (en) ELASTOMERIC MICROPUMP AND MICROVALVE SYSTEMS
DE112007003042T5 (en) Piezoelectric valve
WO1991013255A1 (en) Micro-miniaturised pump
WO2010115549A1 (en) Electro-switchable polymer film assembly and use thereof
EP2549161B1 (en) Controlled fluid valve
EP1844936B1 (en) Micro-actuator, method for displacing a fluid and method for manufacturing a micro-actuator
DE102005018344B4 (en) Manufacturing method for reconfigurable compound
EP0485739A1 (en) Microvalve having a multilayer structure
EP0613535B1 (en) Micromechanical valve for micromechanical dosing devices
WO2000070224A1 (en) Micromechanic pump
DE102010032799A1 (en) Micro valve with elastically deformable valve lip, manufacturing process and micropump
EP1899634B1 (en) Valve device
DE19637928C2 (en) Bistable membrane activation device and membrane

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HAHN-SCHICKARD-GESELLSCHAFT FUER ANGEWANDTE FO, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee