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电化学致动器和致动器阵列的制作方法

电化学致动器和致动器阵列
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月7日提交的美国临时申请no.63/048,955的优先权，该美国临时申请在此通过参引整体并入本文中。
技术领域
3.公开的实施方式涉及电化学致动器和致动器阵列。

背景技术：

4.流动输注泵时常用于在较长的时间段内将期望的成分、比如性化合物输送至对象。根据特定应用，流动输注泵可以用于皮下、硬膜上和/或静脉输送期望成分。流动输注泵通常用于将这些成分输送至期望连续和/或重复输注成分以用于特定的对象。例如，某些疾病比如糖尿病、癌症、慢性疼痛、传染病、胃肠疾病和其他疾病可以受益于使用流动输注泵的。

技术实现要素：

5.在一个方面中，提供了致动器。在一些实施方式中，致动器包括密封电解室，其中，密封电解室包括第一刚性部分和至少部分地封围密封电解室的内部的柔性部分。致动器还包括从密封室的外部通过第一刚性部分延伸至密封室的内部的第一电极。
6.在另一方面中，提供了制造致动器的方法。在一些实施方式中，制造致动器的方法包括将电解室的第一刚性部分包覆模制到第一电极的一部分上以及将第一膜围绕开口的周缘结合至第一刚性部分以密封该电解室，其中，第一电极暴露于电解室的内部并且电解室的第一刚性部分包括开口。
7.在又一方面中，提供了致动器阵列。在一些实施方式中，致动器阵列包括形成在刚性结构中的多个密封电解室。多个密封电解室中的每个密封电解室包括开口以及从密封电解室的外部延伸至密封电解室的内部的至少两个电极。致动器还包括设置在多个密封电解室上的第一膜，其中，第一膜对每个密封电解室的开口进行密封。
8.在又一方面中，提供了致动器阵列。在一些实施方式中，致动器阵列包括第一密封电解室、第二密封电解室、第一电极、第二电极以及第三电极，第一密封电解室包括第一柔性部分，第二密封电解室包括第二柔性部分，第一电极延伸到第一密封电解室的内部中，第二电极延伸到第一密封电解室的内部和第二密封电解室的内部中，第三电极延伸到第二密封电解室的内部中。
9.在又一方面中，提供了制造致动器阵列的方法。在一些实施方式中，该方法包括将第一膜设置到多个电解室上和将第一膜围绕多个电解室的每个开口的周缘结合以对多个电解室进行密封，其中，多个电解室中的每个电解室包括由第一膜覆盖的开口，并且多个电解室中的每个电解室包括从室的外部延伸至室的内部的至少两个电极。
10.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器包括密封电解室的第二刚性部分和
从密封电解室的外部通过第二刚性部分延伸至密封电解室的内部的第二电极。在一些实施方式中，第一刚性部分结合至密封电解室的第二刚性部分。
11.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器包括从密封电解室的外部通过第一刚性部分延伸至密封电解室的内部的第二电极。在一些实施方式中，第一电极和第二电极是交叉指型的。
12.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器包括构造成容纳附接至密封电解室的液体的贮液器。在一些实施方式中，密封电解室的柔性部分形成贮液器的至少一部分，使得柔性部分到贮液器的内部中的变形将液体排出贮液器。
13.在以上实施方式中的任一实施方式中，柔性部分包括第一膜。在一些实施方式中，致动器包括第二层，第二层附接至密封电解室使得设置在第一膜与第二层之间的容积形成构造成容纳液体的贮液器。在一些实施方式中，第二层是第二膜。
14.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器包括位于第一电极与密封电解室的第一刚性部分之间的流体紧密密封件。
15.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器包括从第一刚性部分的外表面延伸至第一刚性部分的内表面的通孔。在一些实施方式中，致动器包括设置在通孔上或通孔中的密封件。
16.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器包括设置在密封电解室中的电解质，电解质在暴露于预定的电势和/或电流时分解以生成气体。
17.在以上实施方式中的任一实施方式中，柔性部分构造成以初始构型至少部分地延伸到室的内部中。
18.在以上实施方式中的任一实施方式中，密封电解室包覆模制到第一电极的至少一部分上。
19.在以上实施方式中的任一实施方式中，该方法包括将电解室的第二刚性部分包覆模制到第二电极的一部分上，第二电极暴露于电解室的内部。在一些实施方式中，该方法包括将电解室的第一刚性部分结合至电解室的第二刚性部分以形成电解室。
20.在以上实施方式中的任一实施方式中，该方法包括将电解室的第一刚性部分包覆模制到第二电极的一部分上。在一些实施方式中，第二电极暴露于电解室的内部。
21.在以上实施方式中的任一实施方式中，第一电极从密封电解室的外部通过密封电解室的第一刚性部分延伸至密封电解室的内部。
22.在以上实施方式中的任一实施方式中，第一电极形成密封电解室的内表面的至少一部分。
23.在以上实施方式中的任一实施方式中，在第一电极与第一刚性部分之间设置有弹性材料。
24.在以上实施方式中的任一实施方式中，第一膜构造成以初始构型至少部分地延伸到每个密封电解室的内部中。
25.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器阵列包括设置在第一膜上的第二层。在一些实施方式中，第二层围绕多个密封电解室的每个开口的周缘结合至第一膜和/或多个密封电解室，以形成设置在第一膜与第二层之间的多个贮液器。在一些实施方式中，致动器阵列包括设置在第二层上并结合至第二层的第三层，以在第二层与第三层之间形成与
多个密封电解室相关联的多个贮液器，使得密封电解室的致动使第一膜相对于第二层变形，以使流体从相关联的贮液器内排出。在一些实施方式中，致动器阵列包括形成在第一膜与第二层之间、流体连接至多个密封电解室的多个通道。
26.在以上实施方式中的任一实施方式中，第一电极和第二电极构造成具有相反的电极性，并且第一电极和第三电极构造成具有相同的电极性。
27.在以上实施方式中的任一实施方式中，第二电极包括第一部分、第二部分和连接部分，第一部分延伸到第一密封电解室的内部中，第二部分延伸到第二密封电解室中，连接部分设置在第一部分与第二部分之间并且在第一密封电解室和第二密封电解室的外部连接第一部分和第二部分。
28.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器阵列包括操作性地联接至第一电极、第二电极和第三电极的至少一个电源。在一些实施方式中，至少一个电源配置成独立地改变施加于第一电极与第二电极之间的电势和施加于第二电极与第三电极之间的电势。
29.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器阵列包括第三密封电解室和第四电极，第三密封电解室包括第三柔性部分，第四电极延伸到第三密封电解室的内部中。在一些实施方式中，第三电极延伸到第三密封电解室的内部中。
30.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器阵列包括设置在形成于第一电解室和第二电解室中的开口上方的膜，以形成第一柔性部分和第二柔性部分。
31.在以上实施方式中的任一实施方式中，多个密封电解室至少部分地形成在基板的第一刚性部分中。在一些实施方式中，选自第一电极、第二电极和第三电极的组中的至少一者包覆模制到第一刚性部分中并且延伸穿过第一刚性部分。
32.在以上实施方式中的任一实施方式中，致动器阵列包括设置在每个密封电解室中的电解质，电解质在暴露于预定的电势和/或电流时分解以生成气体。
33.在以上实施方式中的任一实施方式中，每个密封电解室包括通孔。在一些实施方式中，致动器阵列包括设置在每个密封电解室的通孔上或通孔中的一个或更多个密封件。
34.在以上实施方式中的任一实施方式中，该方法包括将第二层设置在第一膜上并将第二层围绕每个开口的周缘结合至第一膜和/或多个室，以形成设置在第一膜与第二层之间的多个贮液器。
35.在以上实施方式中的任一实施方式中，第二层是第二膜。
36.在以上实施方式中的任一实施方式中，该方法包括将多个电解室包覆模制到每个电解室的至少两个电极上。
37.在以上实施方式中的任一实施方式中，每个室的至少两个电极中的至少一者延伸穿过形成有多个电解室的基板的第一刚性部分。
38.在以上实施方式中的任一实施方式中，该方法包括在金属条上执行第一切割过程以部分地形成每个电解室的至少两个电极。在一些实施方式中，该方法包括在金属条上执行第二切割过程以充分地形成每个电解室的至少两个电极。在一些实施方式中，在第二切割过程之前执行电解室到每个电解室的至少两个电极上的包覆模制。
39.在以上实施方式中的任一实施方式中，该方法包括通过从室的外表面延伸至内表面的通孔用电解质填充每个室。在一些实施方式中，电解质在暴露于预定的电势和/或电流时电解以生成气体。在一些实施方式中，该方法包括在用电解质填充之后对多个室的每个
通孔进行密封。
40.在以上实施方式中的任一实施方式中，使用卷对卷制造过程或连续制造过程来制造致动器阵列。
41.应当理解的是，前述概念和以下讨论的其他概念可以以任何适合的组合布置，因为本公开不限于这方面。另外，当结合附图考虑时，根据各种非限制性实施方式的以下详细描述，本公开的其他优势和新颖特征将变得明显。
附图说明
42.附图并不意在按比例绘制。在附图中。在各个附图中图示的每个相同的或几乎相同的部件可以由类似的数字表示。为了清楚起见，不是每个部件都可以在每个附图中标记。在附图中：
43.图1是电化学致动器的一个实施方式在运行期间的示意性横截面图；
44.图2是电化学致动器的一个实施方式的示意性横截面图；
45.图3是电解室的一个实施方式的示意性分解横截面图；
46.图4是密封电解室阵列的一个实施方式的俯视图；
47.图5是电化学致动器阵列的一个实施方式的分解立体图；
48.图6是电化学致动器阵列的一个实施方式的横截面图；
49.图7是电极形成过程的一个实施方式的立体图；
50.图8是包覆模制过程的一个实施方式的立体图；
51.图9是将挠性膜应用于电解室阵列的一个实施方式的立体图；
52.图10是对包括用于填充过程的多个电解室阵列的条进行翻转的一个实施方式的立体图；
53.图11是电解质填充过程的一个实施方式的立体图；
54.图12是用于形成在电解室阵列中的通孔的密封过程的一个实施方式的立体图；
55.图13是用于分开密封电解室的各个阵列的过程的一个实施方式的立体图；
56.图14是包括沿着卷绕到各个卷上的条的长度设置的电解室阵列的各种中间部件的卷的立体图；
57.图15是密封电解室的一个实施方式的分解立体图；
58.图16是图15的密封电解室的实施方式的立体图；
59.图17是密封电解室的一个实施方式的俯视横截面图；以及
60.图18是密封电解室的一个实施方式的俯视横截面图。
具体实施方式
61.为了通过输注泵提供期望的物质递送速率，输注泵时常包括昂贵的和/或笨重的泵。这些泵可以增加可以在期望的形状因数内被提供至对象的性化合物的尺寸和/或限制性化合物的量。因此，发明人已经认识到需要在形状因数方面更小、更容易制造、提供模块化容积功能和/或相对于当前输注泵提供改进的准确性的泵。
62.鉴于上述情况，发明人已经认识到与包括形成在一个或更多个刚性结构中的密封室、比如密封电解室的电化学致动器相关联的益处。密封室的柔性部分可以对应于围绕形
成在一个或更多个刚性结构中的室的开口的周缘密封的挠性膜。例如，室或多个室可以形成在单一整体式刚性结构中，或者多个刚性部分彼此连接以形成刚性组合结构，一个或更多个室形成在该刚性组合结构中。在任一情况下，电化学致动器还可以包括从刚性结构的外部通过用于每个密封室的刚性结构延伸至密封室的内部的至少两个电极。每个电极的至少一部分可以暴露于密封室的内部以允许容纳于密封室内的电解质的电解。在一些实施方式中，刚性结构可以通过将一个或更多个刚性结构包覆模制到电极上而形成。在一些实施方式中，贮液器放置成与电解室的柔性部分接触，以形成整体电化学致动器。在一些情况下，贮液器可以对应于刚性层、比如刚性膜，刚性层结合至第二挠性膜以在刚性层与第二挠性膜之间形成贮液器。第二挠性膜或贮液器的其他适当的柔性部分可以设置在密封电解室的第一挠性膜或其他柔性部分上，使得密封电解室中释放的气体可以将压力施加至贮液器，以使贮液器的挠性膜变形来将容纳于贮液器内的材料从贮液器的出口分配出去。
63.在一些实施方式中，出于各种原因，可能期望更改电极与包覆模制到电极上的结构之间的界面。例如，不同的构型和/或材料类型可以用于增补电极和包覆模制结构的固有不同材料的结合。在一个这样的实施方式中，弹性材料在包覆模制过程之前可以包覆模制到电极的一部分上、或以其他方式应用于电极的一部分。因此，弹性材料可以设置在电极与最终的刚性包覆模制结构之间，使得包覆模制结构将压缩力施加于可能改进包覆模制结构与电极之间的密封的弹性材料。在其他实施方式中，包覆模制结构可以使用多种聚合物形成，其中，包括在结构中的聚合物中的至少一种聚合物呈现出到电极的金属的更好的粘合力，而其他聚合物可以提供其他期望的功能性。在一些情况下，在包覆模制之前可以修饰电极的表面以改进所得的粘合力。例如，在包覆模制之前可以修饰一个或更多个包覆模制电极的表面粗糙度，以改进结构之间的最终结合和界面。将被包覆模制的电极的一部分还可以用粘合辅助材料和/或连结层进行涂覆。在其他实施方式中，机械特征部比如机械突起部和/或其他特征部可以形成到将被包覆模制的一个或更多个电极的一部分中。这可以在电极与包覆模制结构之间产生机械干涉，机械干涉改进了一个或更多个电极在最终的包覆模制结构中的保持。应当理解的是，以上所指出的对包覆模制结构的各种改型可以独立使用和/或彼此结合使用。另外，还预期对电极与结构之间的包覆模制界面的其他改型，因为本公开不限于任何特定的包覆模制过程。
64.在一些实施方式中，可以期望形成电化学致动器阵列。在这样的实施方式中，第一柔性膜可以设置在刚性结构上，该刚性结构包括形成在刚性结构中的多个室、比如多个电解室。因此，第一柔性膜可以覆盖形成在结构中的多个开口以对多个室进行密封。例如，第一柔性膜可以围绕每个单独的室的开口的周缘结合，以形成多个密封室。根据特定实施方式，在将第一柔性膜密封至结构之前电解质可以存在于室中，或者可以在将第一柔性膜结合至结构之后填充密封室，因为本公开不限于此。在形成密封室之后，在一些实施方式中，相应的多个贮液器可以形成为并放置为与对单独的密封室的开口进行覆盖的第一柔性膜的挠性部分接触。例如，第二挠性膜可以结合至刚性膜以在刚性膜与第二挠性膜之间形成多个贮液器。多个贮液器然后可以被放置到单独的室的开口中，其中，贮液器的第二挠性膜设置在第一柔性膜上以形成电化学致动器阵列。
65.转至附图，进一步详细描述了具体的非限制性实施方式。应当理解的是，相对于这些实施方式描述的各种系统、部件、特征和方法可以单独使用和/或以任何期望的组合使
用，因为本公开不仅限于本文中所描述的具体实施方式。
66.图1呈现了气体电解如何能够用于操作如本文中描述的电化学致动器10的一个实施方式的示意图。具体地，设置在电解室内的电极20将电压差和/或电流施加至设置在电解室30内的电解质，以使电解质分解成气体。释放的气体产生压力以用于驱动来自致动器10的性化合物或其他适当的成分的流动。电解室和容纳性化合物或其他成分的贮液器通过挠性膜60分开，使得电解质不会与药物混合。挠性膜60可以表现出期望的机械挠性和阻隔性能以用于挠性膜所使用的特定应用。性化合物排出贮液器的量可以通过致动器10内生成的气体量来确定。生成的气体量由穿过两个电极的总电荷来确定，总电荷可以使用适当的电流传感器、库仑计数(coulomb counting)传感器或其他适当类型的传感器来测量。
67.图2描绘了电化学致动器的另一实施方式。在所描绘的实施方式中，电化学致动器包括形成在刚性结构50中、呈电解室30的形式的密封室，电解室30包括底部部分和从底部部分延伸的一个或更多个侧部部分。在一些实施方式中，刚性结构50是形成为单个一体式部件的整体式结构，但是还可以预期其中结构的多个刚性部分分开地形成并且彼此连接以形成一个或更多个室的实施方式。在任一情况下，柔性膜60围绕由一个或更多个侧部部分形成的开口进行密封，以形成容纳电解质的密封电解室30。两个或更多个电极20可以通过形成室的刚性结构的侧部、顶部和/或底部部分延伸到密封室30的内部。电极20可以以任何适当的方式密封至刚性结构以确保室30被密封。第二柔性膜密封至单独的刚性结构比如刚性膜或其他结构，以在刚性结构与第二柔性膜之间形成容纳期望的性化合物或其他物质的贮液器70。所得的贮液器70然后被放置到刚性结构的开口中，其中贮液器的第二柔性膜设置在电解室30的第一柔性膜上。可以以包括例如将贮液器抵靠电解室的第一挠性膜结合、焊接和/或夹持在开口内的任何适当的方式将贮液器保持抵靠电解室。因此，电解室30的第一膜可以通过在电解室30内生成的气体抵靠贮液器的第二膜变形，以使液体从贮液器70内通过贮液器的出口排出。
68.在以上实施方式中，第一柔性膜用于将要用于电解的电解质容纳于电解室30内，并且第二柔性膜与填充之后容纳于贮液器70内的液体性化合物或其他物质接触。有利地，贮液器70可以经受独立于电解室30的制造过程。该方法可以提供在使性化合物或其他物质与和用于电解的电解质的潜在相互作用隔离方面的若干优势。还可以有助于两个项目的质量控制步骤。考虑到性化合物封装和电解质保持能力的技术要求，这个制造方法还可以增加用于构建这些部件的材料的可选数目。
69.图3呈现了具有形成在结构中的电解室的刚性结构50的一个实施方式。在所描绘的实施方式中，刚性结构结合至相应的挠性膜以对电解室进行密封。例如，如在附图中示出的，包括室的刚性结构50可以使用超声波焊接过程结合至挠性膜，其中，在待结合的膜中的整体式结构的部分之间形成适当的导能器。另外，在一些实施方式中，密封盖99或其他适当的密封件可以结合至刚性整体式结构的与挠性膜相对的侧部、或结合在刚性结构的形成电解室的另一适当的部分上，以对用于将电解质放置到所得的电解室中的填充孔95进行密封。
70.在一些实施方式中，使用包覆模制过程来制造电化学致动器以直接在电极上形成一个或更多个刚性结构。根据实施方式，可以完成包覆模制过程，其中，形成室的结构的多
个单独的刚性部分包覆模制到单独的电极上和/或单一整体式刚性结构可以包覆模制到电极上。例如，模制的刚性结构可以包括具有形成于其中的期望的尺寸和形状的电解室的腔。这个结构可以包覆模制到电极上，使得每个电极的至少一部分穿过刚性结构的一部分，使得每个电极暴露于所得的电解室的内部，以允许期望的电压差和/或电流被施加于在运行期间容纳于电解室中的电解质。制造电化学致动器的替代性的或更常见的方法是使用光化学蚀刻。与光化学蚀刻相比，使用包覆模制过程制造电化学致动器存在两个益处。具体地，结构到电极上的包覆模制允许将不同金属集成到过程中，因为包覆模制过程不限于特定的化学反应，这是因为包覆模制过程是机械过程。另外，电极与包覆模制结构的电极延伸穿入所得的电解室中的部分之间的界面可以在模制过程期间被自动密封。相反地，当使用光化学过程时，这些界面在形成之后需要被密封，这可能增加电解质通过界面泄露的风险。这就是说，还可以预期使用光化学过程或其他形成过程来形成期望的电化学致动器的实施方式。尽管在以上实施方式中已经描述了单独的致动器，但应当理解的是，所描述的电化学致动器可以并入阵列中。例如，如图4中示出的，在一些实施方式中，多个电化学致动器10可以并入电化学致动器阵列100中。
71.图5和图6示出了包括一个或更多个阵列的系统的一个实施方式，一个或更多个阵列包括多个贮液器70和相应的电解室30以形成电化学致动器阵列。在所描绘的阵列中，大体方法是相同的：类似于以上所描述的实施方式，一组贮液器和相应的一组电解室30可以包括相应的刚性结构50和柔性结构60。然而，在一些实施方式中，可能有利的是在单个刚性结构比如刚性膜与结合至刚性膜的相应的柔性膜之间形成多个贮液器。另外，多个电解室30可以形成在刚性结构中，该刚性结构可以包括一个整体式结构或多个连接的刚性部分，其中，单个挠性膜围绕多个电解室的开口结合以形成期望的密封电解室。这些结构可以接近彼此组装和保持，以形成用于将物质泵送出贮液器的整体电化学致动器。
72.在所描绘的实施方式中，整体装置可以包括八个单独的贮液器或任何其他适当数目的单独的贮液器，这些贮液器可以流体连接至来自装置的共有出口和/或单独的出口，因为本公开不限于此。在任一情况下，所描绘的构造可以使用形成在各种所描述的刚性部件和柔性部件中的多个结构来简化多个电化学致动器的制造。
73.图7至图14描绘了用于形成电化学致动器的一个可能的制造方法。如在附图中所示出的，金属条82可以进给到冲压件84中或其他形成过程中，以沿着金属条82的长度形成期望样式的多个电极。在描绘的实施方式中，电极20沿与金属条的在过程的机器方向上延伸的长度成角度、并且在一些情况下垂直于金属条的长度的方向延伸横过金属条82的宽度。在金属条上形成期望样式的电极之后，根据形成过程之后电极的状态，金属条可以被抛光以及受到清洁、冲洗和/或干燥。
74.形成电极之后，金属条82可以进给到模具86中，在模具86处，一个或更多个刚性整体式结构可以包覆模制到所形成的电极上。例如，如在附图中示出的，多组电极20可以具有包覆模制到电极20上的多个电解室30，使得至少两个电极延伸到每个电解室30的内部中并暴露于每个电解室30的内部。在刚性结构包覆模制到多组电极20上之后，柔性膜60可以结合至每个电解室30以形成密封电解室。在一些实施方式中，单独的柔性膜可以结合至带有形成于其中的电解室30的每个结构。替代性地，连续的膜可以适用于各种结构，因为本公开不限于这种样式。如还在附图中所示出的，膜60可以形成为使得膜的一部分可以延伸到每
个电解室中。在任一情况下，在所描绘的结合和密封过程之后，密封电解室的组合结构然后可能受到电解质填充过程。
75.在一些实施方式中，如在图9和图10中示出的，包覆模制结构90可以包括从包覆模制结构的外表面延伸至每个对应的电解室的内表面的多个通孔95。在所描绘的实施方式中，通孔95形成在包覆模制结构90的底表面上。因此，包括密封电解室的条可以如图10中示出的被翻转，使得通孔95相对于局部重力方向被竖向向上定向。一个或更多个填充喷嘴98然后可以被放置成与通孔95流体连通以用期望的电解质填充密封电解室，如图11中所示出的。在电解质填充过程之后，一个或更多个密封结构、比如密封条99可以应用于通孔以在电解质容纳在电解室内的情况下密封通孔，如图12中示出的。
76.在填充之后，包括密封电解室的各个阵列的条可以使用任何适当的切割和/或机械加工过程来分开。另外，在一些情况下，电极的一个或更多个侧部可以修整为使得电极连接件根据期望的电气布局呈现在室的任一个侧部上或两个侧部上。在任一情况下，如图13中所示出的，可以提供密封电解室100的各个阵列。根据特定实施方式，单独形成的贮液器和/或相应的贮液器阵列可以抵靠挠性膜放置到密封电解室的开口中，以形成电化学致动器阵列。
77.应当理解的是，上述制造过程可以在单独的一组电极上完成和/或使用连续的材料条完成。因此，公开的电化学致动器阵列可以使用连续的制造过程制造或使用卷对卷加工技术来制造，以及/或者可以使用单独的批量制造，在图14中可看出包括处于各种制造状态的部件的条的卷200，因为本公开不限于这种方式。
78.以上实施方式已经涉及形成在单一整体式刚性结构中的电解室。然而，如先前指出的，还可以预期一个或更多个电解室形成在整体刚性结构的多个连接的刚性部分中的实施方式。在图15和图16中描绘了一个这样的实施方式，图15和图16描绘了可以使用包覆模制到电解室30的两个分开的部分中的两个或更多个电极20来制造的电化学致动器10，电解室30的两个分开的部分随后彼此结合以形成带有由设置在开口的周缘上并围绕开口的周缘结合的挠性膜60密封的开口的整体电解室。根据使用的特定材料，整体刚性结构的形成一个或更多个室的刚性部分可以使用热焊接、超声波焊接、粘合剂、钎焊和/或能够与形成在所述刚性部分中的期望数目的密封室提供组合结构的任何其他适当的方法来结合至彼此。在任一情况下，包覆模制到结构的两个或更多个刚性部分中的电极可以具有下述部分：所述部分延伸穿过结构的相关联的刚性部分，使得一旦刚性部分如先前讨论的连接至彼此，电极就暴露于所得的一个或更多个室的内部。在组合结构的刚性部分由一种或更多种聚合物制成的实施方式中，所得的聚合物到聚合物界面可以提供增大的结合强度和所得的电解室的增大的密封性。然而，还可以预期不同的材料用于结构的刚性部分的实施方式。
79.图17和图18描绘了电极20如何能够从刚性结构的外部延伸至形成在结构中的电解室30的内部的不同实施方式。在一些情况下，可以期望增加延伸穿过电解室的壁的电极的长度而不增加电解室的厚度。例如，如图17中示出的，电极20以相对直的线性布置直接延伸穿过电解室的壁，使得电极的相对较小的长度嵌置在刚性结构中。相反地，图18描绘了电极20嵌置在包覆模制结构90中的长度大于电极延伸穿过的电解室的壁的厚度的实施方式。可以使用多个不同的电极构型来提供这种构型。例如，电极可以包括跟随从刚性结构的外表面到形成在刚性结构中的相应的电解室的内表面的一个或更多个非线性路径的一个或
更多个电极引出部。当然，应当理解的是，还可以预期简单地增加室的壁的厚度以提供包覆模制在刚性结构内的电极的期望长度的实施方式。
80.虽然已经结合各种实施方式和示例描述了本教示，但是并不意在将本教示限于这样的实施方式或示例。相反地，如将由本领域技术人员所理解的，本教示涵盖各种替代方案、改型和等同物。因此，前面的说明和附图仅作为示例。

技术特征：

1.一种致动器，包括：密封电解室，其中，所述密封电解室包括第一刚性部分和至少部分地封围所述密封电解室的内部的柔性部分；以及第一电极，所述第一电极从所述密封室的外部通过所述第一刚性部分延伸至所述密封室的内部。2.根据权利要求1所述的致动器，还包括所述密封电解室的第二刚性部分和第二电极，所述第二电极从所述密封电解室的外部通过所述第二刚性部分延伸至所述密封电解室的内部，并且其中，所述第一刚性部分结合至所述密封电解室的所述第二刚性部分。3.根据权利要求1所述的致动器，还包括第二电极，所述第二电极从所述密封电解室的外部通过所述第一刚性部分延伸至所述密封电解室的内部。4.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述第一电极和所述第二电极是交叉指型的。5.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，还包括贮液器，所述贮液器构造成容纳附接至所述密封电解室的液体，其中，所述密封电解室的所述柔性部分形成所述贮液器的至少一部分，使得所述柔性部分到所述贮液器的内部中的变形将所述液体排出所述贮液器。6.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，其中，所述柔性部分包括第一膜。7.根据权利要求6所述的致动器，还包括第二层，所述第二层附接至所述密封电解室使得设置在所述第一膜与所述第二层之间的容积形成构造成容纳液体的贮液器。8.根据权利要求7所述的致动器，其中，所述第二层是第二膜。9.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，还包括位于所述第一电极与所述密封电解室的所述第一刚性部分之间的流体紧密密封件。10.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，还包括从所述第一刚性部分的外表面延伸至所述第一刚性部分的内表面的通孔。11.根据权利要求9所述的致动器，还包括设置在所述通孔上或所述通孔中的密封件。12.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，还包括设置在所述密封电解室中的电解质，所述电解质在暴露于预定的电势和/或电流时分解以生成气体。13.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，其中，所述柔性部分构造成以初始构型至少部分地延伸到所述室的内部中。14.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，其中，所述密封电解室包覆模制到所述第一电极的至少一部分上。15.一种制造致动器的方法，所述方法包括：将电解室的第一刚性部分包覆模制到第一电极的一部分上，其中，所述第一电极暴露于所述电解室的内部，并且其中，所述电解室的所述第一刚性部分包括开口；以及将第一膜围绕所述开口的周缘结合至所述第一刚性部分以密封所述电解室。16.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述电解室的第二刚性部分包覆模制到第二电极的一部分上，其中，所述第二电极暴露于所述电解室的内部。17.根据权利要求16所述的方法，还包括将所述电解室的所述第一刚性部分结合至所述电解室的所述第二刚性部分以形成所述电解室。18.根据权利要求15所述的致动器，还包括将所述电解室的所述第一刚性部分包覆模
制到第二电极的一部分上，其中，所述第二电极暴露于所述电解室的内部。19.根据权利要求15至18中的任一项所述的方法，其中，所述第一电极从所述密封电解室的外部通过所述密封电解室的所述第一刚性部分延伸至所述密封电解室的内部。20.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器或方法，其中，所述第一电极形成所述密封电解室的内表面的至少一部分。21.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器或方法，其中，在所述第一电极与所述第一刚性部分之间设置有弹性材料。22.一种致动器阵列，包括：多个密封电解室，所述多个密封电解室形成在刚性结构中，其中，所述多个密封电解室中的每个密封电解室包括：开口；以及至少两个电极，所述至少两个电极从所述密封电解室的外部延伸至所述密封电解室的内部；以及第一膜，所述第一膜设置在所述多个密封电解室上，其中，所述第一膜对每个密封电解室的所述开口进行密封。23.根据权利要求22所述的致动器阵列，其中，所述第一膜构造成以初始构型至少部分地延伸到每个密封电解室的内部中。24.根据权利要求22至23中的任一项所述的致动器阵列，还包括设置在所述第一膜上的第二层，其中，所述第二层围绕所述多个密封电解室的每个开口的周缘结合至所述第一膜和/或所述多个密封电解室，以形成设置在所述第一膜与所述第二层之间的多个贮液器。25.根据权利要求24所述的致动器阵列，还包括设置在所述第二层上并结合至所述第二层的第三层，以在所述第二层与所述第三层之间形成与所述多个密封电解室相关联的多个贮液器，使得所述密封电解室的致动使所述第一膜相对于所述第二层变形，以使流体从相关联的所述贮液器内排出。26.根据权利要求25所述的致动器阵列，还包括形成在所述第一膜与所述第二层之间、流体连接至所述多个密封电解室的多个通道。27.一种致动器阵列，包括：第一密封电解室，所述第一密封电解室包括第一柔性部分；第二密封电解室，所述第二密封电解室包括第二柔性部分；第一电极，所述第一电极延伸到所述第一密封电解室的内部中；第二电极，所述第二电极延伸到所述第一密封电解室的内部和所述第二密封电解室的内部中；以及第三电极，所述第三电极延伸到所述第二密封电解室的内部中。28.根据权利要求27所述的致动器阵列，其中，所述第一电极和所述第二电极构造成具有相反的电极性，并且所述第一电极和所述第三电极构造成具有相同的电极性。29.根据权利要求27至28中的任一项所述的致动器阵列，其中，所述第二电极包括第一部分、第二部分和连接部分，所述第一部分延伸到所述第一密封电解室的内部中，所述第二部分延伸到所述第二密封电解室中，所述连接部分设置在所述第一部分与所述第二部分之间并且在所述第一密封电解室和所述第二密封电解室的外部连接所述第一部分和所述第
二部分。30.根据权利要求27至29中的任一项所述的致动器阵列，还包括操作性地联接至所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的至少一个电源，其中，所述至少一个电源配置成独立地改变施加于所述第一电极与所述第二电极之间的电势和施加于所述第二电极与所述第三电极之间的电势。31.根据权利要求27至30中的任一项所述的致动器阵列，还包括第三密封电解室和第四电极，所述第三密封电解室包括第三柔性部分，所述第四电极延伸到所述第三密封电解室的内部中，其中，所述第三电极延伸到所述第三密封电解室的内部中。32.根据权利要求27至31中的任一项所述的致动器阵列，还包括设置在形成于所述第一电解室和所述第二电解室中的开口上方的膜，以形成所述第一柔性部分和所述第二柔性部分。33.根据权利要求27至32中的任一项所述的致动器阵列，其中，所述多个密封电解室至少部分地形成在基板的第一刚性部分中，并且其中，选自所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的组中的至少一者包覆模制到所述第一刚性部分中并且延伸穿过所述第一刚性部分。34.根据权利要求27至33中的任一项所述的致动器阵列，还包括设置在每个密封电解室中的电解质，所述电解质在暴露于预定的电势和/或电流时分解以生成气体。35.根据权利要求27至34中的任一项所述的致动器阵列，其中，每个密封电解室包括通孔。36.根据权利要求35所述的致动器阵列，还包括设置在每个密封电解室的所述通孔上或所述通孔中的一个或更多个密封件。37.一种制造致动器阵列的方法，所述方法包括：将第一膜设置到多个电解室上，其中，所述多个电解室中的每个电解室包括由所述第一膜覆盖的开口，并且其中，所述多个室中的每个电解室包括从所述室的外部延伸至所述室的内部的至少两个电极；以及将所述第一膜围绕所述多个电解室的每个开口的周缘结合以对所述多个电解室进行密封。38.根据权利要求37所述的方法，还包括将第二层设置在所述第一膜上并将所述第二层围绕每个开口的周缘结合至所述第一膜和/或所述多个室，以形成设置在所述第一膜与所述第二层之间的多个贮液器。39.根据权利要求37至38中的任一项所述的方法，其中，所述第二层是第二膜。40.根据权利要求37至39中的任一项所述的方法，还包括将所述多个电解室包覆模制到每个电解室的所述至少两个电极上。41.根据权利要求37至40中的任一项所述的方法，其中，每个室的所述至少两个电极中的至少一者延伸穿过形成有所述多个电解室的基板的第一刚性部分。42.根据权利要求37至41中的任一项所述的方法，还包括在金属条上执行第一切割过程以部分地形成每个电解室的所述至少两个电极。43.根据权利要求42所述的方法，还包括在所述金属条上执行第二切割过程以充分地形成每个电解室的所述至少两个电极。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，在所述第二切割过程之前执行所述电解室到每个电解室的所述至少两个电极上的包覆模制。45.根据权利要求37至44中的任一项所述的方法，还包括通过从所述室的外表面延伸至内表面的通孔用电解质填充每个室，其中，所述电解质在暴露于预定的电势和/或电流时分解以生成气体。46.根据权利要求45所述的方法，还包括在用所述电解质填充之后对所述多个室的每个通孔进行密封。47.根据权利要求37至46中的任一项所述的方法，其中，使用卷对卷制造过程或连续制造过程来制造所述致动器阵列。

技术总结

描述了包括带有设置于其中的两个或更多个电极的密封电解室和相关联的贮液器的电化学致动器。在一些实施方式中，电化学致动器包括包覆模制到一个或更多个电极上以形成电解室的一个或更多个刚性结构。在一些实施方式中，包覆模制到两个或单独的电极上的多个刚性结构可以连接以形成带有容纳于其中的期望的电极构型的一个或更多个电解室。还描述了与形成电化学致动器阵列相关的制造方法和结构。成电化学致动器阵列相关的制造方法和结构。成电化学致动器阵列相关的制造方法和结构。