流体装置及其方法与流程
相关申请文件的交叉引用
本案是以申请日为2013-09-26，申请号为201380058710.3，名称为“流体驱动的装置及其方法”的发明专利为母案而进行的分案申请。2012年9月26日提交的题申请号为61/705,809的美国临时专利申请和2013年9月26日提交的pct国际申请pct/ca2013/000808的国家阶段申请的全部内容都已包括在本申请中。
本发明涉及用于提供机械刺激按摩的流体装置，尤其涉及采用了流体控制，并带振动功能及非振动功能和动作的流体装置。
背景技术：
已知用户身体的不同区域的机械刺激按摩为用户提供治疗和/或生理益处。流体装置是采用流体来提供这种机械刺激按摩的装置，该按摩可以是振动的或非振动的。流体装置提供优于现有技术解决方案的优点，因为流体装置可提供振动和非振动机械刺激，同时还提供流体装置的运动和/或形状变化以适应用户偏好和生理。
因此，优选地，提供流体泵和流体阀作为这些流体装置的一部分，以便在整体配置和尺寸以及局部变化上允许流体装置的多个运动范围，且通过流体使多个移动元件动作，其中采用的流体应保证，通过控制压力和/或流体流量，使装置内的元件移动，或装置内的元件膨胀/收缩。流体装置或利用流体的装置的商业开发限于释放润滑剂。因此，仍然需要提供具有这些期望和有益特征的提供机械刺激按摩的流体装置方法和流体装置。有功能且同时能在可变形的装置内和/或具有可变形的元件的装置内提供这些功能的流体装置。进一步地，优选提供采用流体驱动器的流体装置，且该驱动器基本为非机械式，不易发生磨损，如防剥离传动齿轮等，进而增加可靠性、降低噪音。流体装置的优点包括高效率、高功率尺寸比，低成本，有限数量或单个运动部件，并且通过提供驱动流体装置的振动和非振动方面的活塞而允许机械无弹性设计以及功能复位。
通过以下对本发明的具体实施例及附图的描述，本领域技术人员将对本发明的其他方面和特征有更清晰的了解。
技术实现要素：
本发明的目的在于，减少现有技术中存在的涉及用于机械刺激按摩的流体装置，尤其是带振动或非振动功能和动作的采用流体控制的流体装置的限制。
根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：
流体控制系统，至少包括一个泵和一个电气连接至该泵的控制回路；
多个流体驱动器中的至少一个，在流体驱动器内增加或降低压力后，每个流体驱动器提供预设的动作；及
多个阀门中的至少一个，每个阀门电气连接至控制回路，且流体连接至泵和多个流体驱动器的一个预设子集，并控制从多个流体驱动器的预设子集流出或流入预设子集的流体流量。
根据本发明的一个实施例，提供一种方法，包括：
一种装置，包括：
至少一个外壳；
多个流体驱动器中的至少一个，设置在预定的位置，在流体驱动器内增加或降低压力后，每个流体驱动器提供预设的动作；及
多个阀门中的至少一个，每个阀门电气连接至控制回路，且流体连接至多个流体驱动器的一个预设子集，并控制从多个流体驱动器的预设子集流出或流入预设子集的流体流量。
根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：
流体系统，至少包括一个泵和连接至多个流体驱动器的多个流体阀；
流体驱动器的第一预设子集，设置在外壳内，包括多个不同结构和/或尺寸的区域，其中流体驱动器的第一预设子集的每个驱动器与一个预设区关联；
流体驱动器的第二预设子集，设置在装置的主体内，包括多个部分，其中流体驱动器的第一预设子集的每个驱动器与一个预设部分关联；其中
多个部分中的每一个均与多个区域的一个预设子集关联，在控制器作用下的泵和多个流体阀的运行可至少提供运行模式、运行参数、装置尺寸和装置形状等的程式化调节。
根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：
a)提供完成将个性化装置的功能元件联系起来这一动作的设置程序；
b)以预定步数在第一预定值和第二预定值之间自动改变与装置的功能元件有关的动作的方面，直至接收到个体的输入；及
c)个体提供与装置关联的多个曲线图的一个曲线图内的输入时，接收到个体的输入并将与动作方面相关的值存储起来后，终止步骤(b)。
通过以下对本发明的具体实施例及附图的描述，本领域技术人员将对本发明的其他方面和特征有更清晰的了解。
附图说明
以下通过举例和参考附图对本发明的实施例进行说明，其中：
图1为根据本发明一个实施例所述的一种基于流体驱动器的吸入元件；
图2为根据本发明一个实施例所述的一种基于流体驱动器的压力元件；
图3为根据本发明一个实施例所述的一种基于流体驱动器的表面摩擦元件；
图4为根据本发明一个实施例所述的一种基于流体驱动器的平移压力元件；
图5a和图5b为根据本发明实施例所述的一种基于流体驱动器的改变位置压力元件；
图6a和图6b为根据本发明实施例所述的用于男性用户和女性用户的基于流体驱动器的平移压力结构；
图7a和图7b为根据本发明实施例所述的用于男性用户和女性用户的基于流体驱动器的改变位置压力结构；
图8为根据本发明实施例所述的线性膨胀流体驱动器；
图9a和图9b为根据本发明实施例所述的基于弯曲流体驱动器的元件；
图10为根据本发明一个实施例所述的使用基于流体驱动器的元件提供旋转运动的流体装置；
图11为根据本发明实施例所述的使用基于流体驱动器的元件提供扭转运动的流体装置；
图12为根据本发明实施例所述的结合流体泵、储液器和阀门的利用流体元件的并联和串联元件动作示意图；
图13为根据本发明实施例所述的结合主流体泵、储液器和阀门利用次级流体泵和流体元件的串联元件结构；
图14为根据本发明一个实施例所述的利用流体元件在使用过程中调节装置各个方面的流体装置；
图15a为根据本发明一个实施例所述的利用膨胀流体元件在使用过程中调节装置各个方面的流体装置；
图15b为根据本发明实施例所述的低阻膨胀流体驱动器和线性活塞流体驱动器；
图16为根据本发明一个实施例所述的利用流体元件在使用过程中调节装置初级元件和次级元件方面的流体装置；
图17为根据本发明实施例所述的利用流体元件提供吮吸、振动或移动感觉的流体装置；
图18a为根据本发明一个实施例所述的利用流体元件在使用过程中调节装置初级元件和次级元件各个方面的流体装置；
图18b为根据本发明一个实施例所述的流体装置，所述流体装置的每端设有流体元件以向每个用户提供不同的流体装置性能；
图19为本发明的一个实施例，其中流体驱动器的动作独立于其他流体驱动器的状态进行调节。
图20为将流体装置放在衣服内的本发明的一个实施例；
图21a和图21b为根据本流体装置用户的偏好对利用根据本发明实施例所述的具有一种和多种功能的流体元件的流体装置进行设置的流程图；
图22为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的流体装置建立个性化设置及随后从远程位置进行存储/检索的流程图；
图23为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的流体装置建立个性化设置及对用户流体装置或另一流体装置随后从远程位置储存/检索的流程图；
图24为利用流体泵、储液器、止回阀和阀门使根据本发明一个实施例所述的元件受流体控制膨胀/缩小的示意图；
图25为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电动阀门(eav)或电动开关的示意图；
图26和图27为根据本发明一个实施例所述的利用全循环流体作用的电控泵(ecpump)的示意图；
图28a-28c为用于安装到根据本发明一个实施例所述的ecpump上的组件以提供带止回阀的入口和出口端的示意图；
图29-30d为根据本发明实施例所述的紧凑型和迷你型ecpump的示意图；
图31a和图31b为根据本发明一个实施例所述的带连接到流体系统的双入口阀和出口阀组件的紧凑型ecpump及带和不带流体容器的此类ecpump的工作的示意图；
图32为根据本发明一个实施例所述的紧凑型ecpump；
图33a和33b为根据本发明一个实施例所述的紧凑型ecpump；
图34为根据本发明一个实施例所述的紧凑型旋转运动驱动器的示意图；
图35为根据本发明一个实施例所述的紧凑型电控流体阀门/开关的示意图；
图36a为根据本发明一个实施例所述的可编程和自锁止回流体阀门的示意图；
图36b为在装置中根据本发明的一个实施例在流体系统中使用自锁止回阀；
图37为根据本发明实施例所述的示例性y形管配置和成型配置；
图38和图39为根据本发明实施例所述的紧凑型ecpump的设计参数间的参数空间重叠；
图40a-40c为根据本发明实施例所述的紧凑型ecpump特性与频率的函数；
图40d为图38-40c中所示的数值分析采用的y形管几何构造；
图40e为产生电流驱动曲线图的模拟以在根据本发明实施例所述的ecpump的设计空间内产生预期行程特性；
图41和图42为紧凑型ecpump系统的性能特性是结合y形管设计参数的函数的等高线图表；
图43为根据本发明一个实施例所述的用于ecpump的示例性驱动电路图；
图44为图43中驱动电路用的示例性电流驱动性能。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种用于机械刺激按摩的流体装置，尤其涉及采用了流体控制的，结合带有振动功能及非振动功能和动作的流体装置。
以下仅对本发明典型实施例进行说明，并不限制本发明的范围、适用性或其系统构造。更确切地说，以下将对本发明实施例进行说明，以方便本领域技术人员实施本发明的实施例。应了解的是，在不背离所附权利要求精神和范围的情况下，元件功能和设置可以有多种变化。因此，实施例只是发明的示例或实施方式，而非仅有的实施方式。“一个实施例”或“一些实施例”的不同说法并不一定均指相同的实施例。虽然本发明的各个特征仅结合单一实施例的上下文说明，但这些特征也可独立提供或以适当的方式组合提供。相反，虽然为表述清楚，本发明在不同的实施例中进行了说明，但本发明也可以单独实施例或组合实施例的方式实施。
说明书中的“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”指本发明至少一个实施例(并非所有实施例)中包括与实施例相关的所述的特定特征、结构或特点。本文件中采用的表达和术语仅用于说明，并不构成限制。应了解的是，权利要求书或说明书指“一个”元件时，此类说法不得理解为仅限一个该元件。应了解的是，说明书中说明“可以”、“也许”、“能够”或“可能”包括一个部件特征、结构或特点时，则表示不一定必须包含该特定部件、特征、结构或特点。
术语“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”等用于指定展示本发明实施例附图中特定特征、结构或元件的方位。显然，此类方向性术语对于装置的实际使用并没有特定意义，因用户可以多个方位使用该装置。
术语“包含”、“包括”、“由......构成”及其语法变体并不排除可增加一个或多个部件、特征、步骤、完整体或群组，且这些术语不得理解为指定了部件、特征、步骤或完整体。同样，短语“基本由......构成”及其语法变体，在本文中使用时，不得理解为排除新增部件、步骤、特征、完整体或群组，而是新增的特征、完整体、步骤、部件或群组并不能从很大程度上改变要求保护的组成、装置或方法的基本特点和新颖特点。若说明书或权利要求书指的是“一个新增”元件，其意思是指并不排除一个以上的新增元件。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“个人电子装置”(ped)指用于通信和/或信息传输的无线装置，采用电池或其他独立供电方式供电。该类装置包括但不限于：蜂窝电话、智能手机、掌上电脑(pda)、便携式电脑、寻呼机、便携式多媒体播放器、遥控器、便携式游戏机、笔记本电脑、平板电脑以及电子阅读器。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“固定电子装置”(fed)指要求以有线形式连接进行供电的装置。但该装置通过有线和/或无线接口连接一个或多个网络。该类装置包括但不限于：电视、电脑、笔记本电脑、游戏机、自助服务机、终端和交互式显示器。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“服务器”是指作为其他电脑、ped、fed等的用户主机、运行一个或多个服务的实体计算机，为这些其他用户的客户需求服务。该类服务器包括但不限于：数据库服务器、文件服务器、邮件服务器、打印服务器、网站服务器、游戏服务器或虚拟环境服务器。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“用户”指使用根据本发明实施例所述的流体装置的个人，其中使用是装置个人使用或另一个个人同时使用装置的结果。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“流体装置”指拟用于用户意向使用的提供机械刺激按摩的装置。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“ecpump”指电控泵。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“数据包”指电脑和/或微处理器可读的数据文件，包括与流体装置的设置和/或限值有关的数据。该类数据包可由流体装置的制造商编制，或通过连接至流体装置的用户界面或与流体装置通信的ped/fed的用户编制。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“结块”指流体装置表面上用于提供附加身体接触的凸出物。结块可为流体装置的永久性部分，或者可进行更换或互换以对流体装置提供附加变化。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“附件”指可附在或以其他方式添加在流体装置主体上以增强和/或调节所提供的感觉的一个或多个物品。所述附件可为无源式，如结块，或为有源式，如振动器。
本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“气球”指通过在其内注入流体调节物理体积的元件。该类气球可由多种弹性和非弹性材料构成，具有各种不同的未膨胀和膨胀的形状，包括球形、细长形、宽形、细形等。气球也可用于向流体装置表面和用户传递压力或压力波动，其中气球的体积变化应难以察觉或非常小。
对于使用上述现有技术中的按摩装置的用户，上述装置在提供增强的功能性、使用时动态流体装置的适用性以及用户专用配置(例如)等方面，仍有诸多限制和缺点。例如，单个流体装置在使用过程中优选支持长度和径向直径尺寸的各种变化，以握持流体装置使其保持静止时的尺寸变化，以及支持适应流体装置的用户。
进一步地，流体装置优选可在使用过程中发生形状等结构方面的变化。更进一步地，该变化优选是流体装置操作必不可少的要素。更进一步地，优选为该流体装置提供不对称结构的尺寸、形状可变的特征，使流体装置提供更高水平的控制。此类尺寸、形状可变的特征，如凸起、波纹、小凸块和中间隆起等，最好能在使用过程中可随意或结合一个或多个动作出现或消失。在有些情况下，优选沿着流体装置长度所选的部分增加直径，以满足用户特殊需求和弯曲。
进一步地，优选沿着所述流体装置的长度所选的部分不要增加直径(如，提供恒定和保持不变的半径)，以便随着流体装置长度变化而满足用户需求。在一些流体装置实施例中，优选流体装置的外表面或“表皮”在皮肤面上移动，使一块或多块皮肤对着流体装置外表面大部分，向用户提供摩擦功能。可选地，这些区域可同时垂直于皮肤表面移动。除了这些效果，优选独立地对各特点进行改变，如较宽范围内能控制初始接触和随后身体动作的可变加速的脉冲形状，以及能模拟/提供更自然的身体感觉的频率和振幅变化。例如，预设低频下的“冲击”动作可在循环结束时更改为振动。
优选地，流体装置正常使用时，这类振动可同时和交替控制。在一些流体装置实施例中，优选在流体装置中提供两个或更多个组合的独立控制的形状变化，使在第一个配置中可使用第一种整体形状、振动、波动、移动等组合，而在第二个配置中可使用第二种组合。这些配置可依次提供或在不同的部分提供。在本发明另一个实施例中，这些配置数据可远程储存，并由现有流体装置、新的流体装置或另一个人的另一个流体装置的所有人调用。可选地，该数据包的存储和传输也可使远程用户控制个人的流体装置。
优选地，基于整体配置和尺寸以及局部变形，设置多个流体装置的动作组合，通过流体流动执行动作，其中采用的流体应保证，通过控制压力，使装置内的元件移动，或装置内的元件膨胀/收缩。在本发明实施例中，允许该用品存在大幅变化，且可在从近直流电频率至几百赫兹频率的范围内运行。进一步地，本发明实施例提供高效的连续流量/压力以及更大功率脉冲动作。进一步地，本发明实施例提供的活塞设计中无密封件或密封环。
流体驱动器系统
基于流体驱动器的吸入：图1为根据本发明一个实施例所述的在第一和第二状态100a和100b中的基于流体驱动器的吸入元件。如图所示，在第一状态100a中，所述基于流体驱动器的吸入元件包括异形弹力架110和弹性体130，所述弹性体130中设有非独立或独立控制的多个膨胀流体腔120。弹性体130与异形弹力架110相对的一侧界定了第一状态100a中的第一轮廓140。在第二状态100b中，膨胀腔120已塌瘪形成缩小的流体腔125，其中弹性体130此时已向异形弹力架110放松，使得弹性体130与异形弹力架110相对的一侧界定了第二状态100b中的第二轮廓145。因此，通过除去膨胀室135中的流体对其进行压缩，可使流体驱动器吸入元件从第一状态100a转变到第二状态100b，或者相反，通过向压缩腔135中注入流体，可使流体驱动器吸入元件从第二状态100b转变到第一状态100a。可选地，所述腔可在各种配置中一起或单独膨胀/缩小以向用户提供变化的感觉。例如，当接触到用户的两个或更多组织时，通过在电子控制程序中进行调节，可同时、分开、按顺序或以任何顺序刺激。所述电子控制程序对流体驱动器连接的流体系统进行控制。
取决于连接到基于流体驱动器的吸入元件中流体腔上的流体动作系统的总体设计，关机状态可为第一状态100a、第二状态100b或介于第一状态100a和第二状态100b之间的中间状态。因此，运行时，放在用户的身体部位上后，当基于流体驱动器的吸入元件从第一状态100a转变到第二状态100b时，提供吸入作用，当从第二状态100b转变到第一状态100a时，提供压力作用。因此，当弹性体130中所述腔内的压力改变时，用户可感受到在其皮肤上的变化的吸入/压力作用。异形弹力架110的规格和形状可在不同的流体装置中进行调整。可选地，相同的弹力架上可设置多个流体驱动器。
基于流体驱动器的压力：图2为根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的压力装置在第一抽回状态200a和第二伸展状态200b之间的示意图。如图所示，在第一抽回状态200a中，弹性基本元件210和第一壳层240装入填充230。其中填充230内的间隙内设有缩小的流体腔220和压力元件260。第一壳层240的上面设有弹性层250。因此，如图所示，在第一抽回状态200a中，流体腔220的尺寸确保压力元件260的顶部与第一壳层240的顶部齐平或在其下面。在第二伸展状态200b中，流体腔为膨胀的流体腔225，使得压力元件260的顶部高于第一壳层240的顶部，从而将弹性层250扭曲到变形形状255。
取决于连接到基于流体驱动器的压力元件中流体腔上的流体动作系统的总体设计，关机状态可为第一抽回状态200a、第二伸展状态200b或介于第一抽回状态200a和第二伸展状态200b之间的中间状态。因此，运行时，放在用户的身体部位上后，当基于流体驱动器的压力元件从第一抽回状态200a转变到第二伸展状态200b时，对用户提供压力。因此，当流体室中的压力变化时，压力元件260在用户身上提供变化的压力和/或组织位移。显然，压力元件260的规格和形状以及流体腔确定的行程范围可在不同的流体装置中进行调整。对该领域技术人员显而易见的是，相对于流体驱动器的表面面积，流体驱动器的伸展面积可对施加的力(相对于流体驱动器内流体的压力)进行一定程度的有效放大。
另外，显然多个压力元件以及流体装置对侧的压力元件可通过单个流体腔进行控制。可选地，第一抽回状态200a中所示的第一和第二壳层240、250为单个零件，其中与压力元件260相关的区域相对于这些层的其余区域变薄。同样，弹力基体元件210和填充230可由相同的单个零件构成，其中形成了一个凹处以容纳流体腔和压力元件260。可选地，弹性层250可在不使用附加元件250的情况下直接啮合气球式流体驱动器，或者弹性层250可为流体装置的外部主体的减薄区域，所述流体装置的外部主体以其他方式向用户提供“硬”表面，但这些减薄区域可通过压力实现机械刺激。
基于流体驱动器的摩擦：图3为根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的表面摩擦元件在第一至第三状态300a-300c中的示意图。如图3所示，基于流体驱动器的表面摩擦元件包括上层340，所述上层上设有第一凸出物350，所述凸出物之间界定了凹处，且所述凹处在上层340的下表面上。上层340下面设有柔性层360，且两者相隔开，所述柔性层的上表面设有第二凸出物330，所述第二凸出物伸进一对第一凸出物350之间形成的凹处并定位在所述一对第一凸出物350之间。柔性层360和上层340之间的第二凸出物330的左边设有第一流体腔310，而柔性层360和上层340之间的第二凸出物330的右边设有第二流体腔320。如图所示，在第一状态300a中，第一和第二流体腔310、320具有大致相同的尺寸，从而使柔性层360被界定为具有第一左区和第一右区360a、360b。从柔性层360的网纹表面的下方轮廓可清楚地看出，所述第一左区和第一右区很相似。
参考第二状态300b，右流体腔已膨胀成膨胀的右流体腔324，而左流体腔已缩小成缩小的左流体腔314。因此，所产生的第二凸出物330的运动使柔性层此时被第二左区和第二右区360c、360d界定，其中，此时网纹表面的左边和右边并不相同。现在参考第三状态300c，左流体腔已膨胀成膨胀的左流体腔318，而右流体腔已缩小成缩小的右流体腔328。因此，所产生的第二凸出物330的运动使柔性层此时被第三左区和第三右区360e、360f界定，其中，此时网纹表面的左边和右边并不相同。因此，根据连接到流体装置内左和右流体腔上的流体动作系统的总体设计，其中所述流体装置包括所述基于流体驱动器的表面摩擦元件，流体可以预定的方式泵入和泵出第一和第二流体腔310、320，以使弹性层360的下表面前后运动。所述运动结合弹性层360的网纹表面产生摩擦，从而机械刺激到用户。显然，第一凸出物350和上层340可与第二凸出物330和弹性层360一样，由相同的单个零件构成。与机械连接系统相比，显然通过在此类区域内设置柔性或半柔性管道而不是复杂的机械接头等，流体系统能使用户轻易实现/调节流体装置的手动操纵，而不会存在显著的附加复杂度。
基于流体驱动器的平移压力：图4为根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的平移压力元件在第一至第四状态400a-400d中的示意图。如图所示，层410设在两个流体腔中，所述两个流体腔按预定顺序“膨胀”或“收缩”。因此，在第一状态400a中，它们为第一收缩流体腔420和第二膨胀流体腔430，而在第二状态400b中，它们为第一膨胀流体腔425和第二膨胀流体腔430。第三状态400c此时为第一膨胀流体腔425和第二收缩流体腔435，而第四状态400d为第一收缩流体腔420和第二收缩流体腔435。根据流体腔的设计，膨胀可发生在一个或多个方向上。
因此，根据连接到流体装置内第一和第二流体腔上的流体动作系统的总体设计，其中所述流体装置包括所述基于流体驱动器的表面平移元件，流体可以预定的顺序泵入和泵出第一和第二流体腔，以按顺从第一到第四状态400a-400d进行循环，随后重复进行，其结果是膨胀的第一流体腔425以循环方式逆着运动。对该领域技术人员显而易见的是，将厚度变化的弹性膜和各向异性增强元件结合能提供单个零件结构。另外，显然流体装置中可结合使用多个基于流体驱动器的平移压力元件。
基于流体驱动器的改变位置压力：图5a和图5b为根据本发明实施例所述的基于流体驱动器的第一和第二改变位置压力元件。图5a为基于流体驱动器的第一改变位置压力元件在其第一至第三状态500a-500c中的示意图。图5b为基于流体驱动器的第二改变位置压力元件在其第四至第六状态550a-550c中的示意图。在基于流体驱动器的第一和第二改变位置压力元件中，多个流体腔以3、4个元件的重复方式设在弹性层580内弹力层590的上方。因此，由于弹性层580和弹力层590一起变薄，流体腔的膨胀导致局部膨胀。因此，如图5a的第一至第三状态500a-500c所示，第一至第三流体腔510-530在压缩状态“a”和膨胀状态“b”之间循环，使得用户总体上感觉压力沿流体装置的长度方向移动。虽然仅描绘了第一至第三流体腔510-530的两次重复，但对该领域技术人员显而易见的是，可按顺序及在流体装置上的多个位置采用一组、两组、三组或更多组重复动作。
同样，如图5b的第四至第六状态550a-550c所示，第四至第六流体腔540-570在压缩状态“a”和膨胀状态“b”之间循环，使得用户总体上感觉压力沿流体装置的长度方向移动。虽然仅描绘了第四至第六流体腔540-570的两次重复，但对该领域技术人员显而易见的是，可按顺序及在流体装置上的多个位置采用一组、两组、三组或更多组重复动作。
用于流体装置的基于流体驱动器的平移压力：图6a和图6b为根据本发明实施例所述的用于流体装置的基于流体驱动器的平移压力结构，其采用的基于流体驱动器的平移压力元件与按图4所述的相似。在图6a中，在流体装置内，一对基于流体驱动器的平移压力元件彼此相对。在图6b中，该对基于流体驱动器的平移压力元件在流体装置的外侧。
图7a和图7b为根据本发明实施例所述的用于流体装置的基于流体驱动器的改变位置压力结构，所述改变位置压力结构与图6a和图6b所示的相似，但按图4所述的根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的平移压力元件用按图5所述的根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的平移压力元件代替。在图6a-7b的本发明实施例的每种情况下，总流体控制系统内连接到基于流体驱动器的平移压力元件上的控制器可使用户对压力的特性进行预编程控制，例如频率、压力和/或持续时间。可选地，流体装置不同区域内不同的基于流体驱动器的平移压力元件可对这些特性进行单独控制。按图5所述的流体驱动系统的物理作用可比作尺蠖机械驱动的流体对应物。
基于流体驱动器的线性膨胀：图8为根据本发明实施例所述的处于第一和第二状态顺序800a-800c、850a-850d的基于流体驱动器的第一和第二线性膨胀元件。在每种情况下，一部分流体装置包括外部主体，所述外部主体包括外部区域820，所述外部区域820之间设有柔性部分810。在内部与每个外部区域820关联设置的是刚性凸出物830。连续的刚性凸出物830之间设有流体腔840，所述流体腔的尺寸可在总流体控制系统的控制下向一个或多个流体腔840中添加/排出流体来实现增大/减小。
如对根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的第一线性膨胀元件在第一状态顺序800a-800c中进行的描绘，所有流体腔840同时膨胀。相反，根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的第二线性膨胀元件以第二状态顺序850a-850d运行，其中每个流体腔840依次单独膨胀。显然，对于基于流体驱动器的第一线性膨胀元件，由于协同运行，所述多个流体腔840可并联连接到一个流体源上，而对于基于流体驱动器的第二线性膨胀元件，所述多个流体腔840可通过阀门分别连接到单独的流体源上，所述阀门对流体流向每个流体腔840进行独立控制，或者所述多个流体腔与流体调节器串联连接，所述调节器设在每个流体腔840之间，用于限制向后面流体腔840的流动，直至达到预定压力。当所述多个流体腔840通过阀门分别连接到单独的流体源上时，所述阀门对流体流向每个流体腔840进行独立控制，则显然除基本的伸展/收回外，也可能实现更复杂的运动，通过这种方式，预定部分的流体装置膨胀，而其他部分收缩，反之亦然。
基于流体驱动器的弯曲：图9a和图9b为根据本发明实施例所述的包括基于流体驱动器的弯曲元件的流体装置的部分。图9a为双腔弯曲流体驱动器的第一至第三状态900a-900c。如图所示，在第一状态900a中的流体装置包括核心930，所述核心的两侧设有第一和第二弹性元件910、920。第一和第二弹性元件910、920包含第一和第二流体腔915、925。另外，在流体装置内的各个不同元件的两侧设有弹力壁或元件980，所述弹力壁或元件980包围该流体腔并限制流体腔的横向膨胀，但不限制弹力元件980平面内的膨胀。因此，随着流体腔的膨胀，各个元件变长但不变宽。
由于第一和第二流体腔915、925在尺寸上近似，因此弹性应力平衡，流体装置成直线定向。在第二状态900b中，第一流体腔915的尺寸已缩小至成为第三缩小流体腔940，第二流体腔925已增加至第四膨胀流体腔950，使得对流体装置产生的作用导致流体装置向左弯曲，从而形成左弯曲核心930a和左弯曲侧910a、920a。在第三状态900c中，第一流体腔915的尺寸已增大至成为第五膨胀流体腔960，第二流体腔925已缩小至第六缩小流体腔970，使得对流体装置产生的作用导致流体装置向右弯曲，从而形成右弯曲核心930b和右弯曲侧910b、920b。可选择不使用弹力元件980。特别是，当核心930有足够的刚度且/或当流体腔配置成只允许轴向，或近似轴向，膨胀/收回，则可能不需要使用弹力元件980。
基于流体驱动器的旋转运动：图10为第一和第二流体装置1000a和1000b，所述第一和第二流体装置使用根据本发明一个实施例所述的基于流体驱动器的元件提供旋转运动。如图所示，第一流体装置1000a包括主体1060，所述主体内设有第一和第二流体旋转元件1070a、1070b，其中每个流体元件设在上下端凸出物1050之间，所述上下端凸出物连接到外部主体元件1055上。第一和第二流体旋转元件1070a、1070b均包括外圈1010和内填充1020，所述内填充内设有流体腔1030。主体1060的底部设有第一和第二流体腔1040、1045，所述第一和第二流体腔设有流体控制电路。流体控制电路包括如下：泵、阀门、储液器和控制电路。控制电路提供(例如)开关选择器、电源、电源管理和控制流体控制电路的处理器。
除了流体腔1030且还设有第二流体腔1035以外，第二流体装置1000b具有基本完全相同的结构。即具有第三和第四流体旋转元件1075a、1075b。现在参考第一和第二横截面1000c、1000d，所述第一和第二横截面分别为第一流体装置1000a的截面x-x和第二流体装置1000b的截面y-y。从第一横截面1000c可清楚地看出，在伸展状态中，流体腔1030在活动凸出物1080a和受限凸出物1080b之间延伸。在缩小状态中，流体腔1030向后朝受限凸出物1080b缩小，使得活动凸出物1080a在内填充1020的弹性作用下回转。活动凸出物1080a固定在外圈1010上，以便流体腔1030的膨胀/收缩转化成活动凸出物1080a的运动，再由此转化成外圈1010的运动。
第二截面图1000d为截面y-y，其中流体腔1030和第二流体腔1035均在一端与受限凸出物1080b和活动凸出物1080a啮合。因此，流体腔1030和第二流体腔1035的膨胀/收缩转化成活动凸出物1080a的运动，再由此转化成外圈1030的运动。因此，第一和第二流体装置1000a、1000b均能在控制电路的控制下使流体装置的部分主体进行旋转运动，所述流体装置执行预定的程序或用户确定的顺序。
基于流体驱动器的扭转运动：图11为使用根据本发明实施例所述的基于流体驱动器的元件提供扭转运动的第一和第二流体装置1100a和1100b。第一流体装置1100a的结构与图10的第一流体装置1000a的相似，带有第一和第二流体旋转元件1110、1120，所述第一和第二流体旋转元件包括第一和第二流体腔1135、1130。但是，从第一和第二横截面1100c、1100d可清楚地看出，第一和第二流体旋转元件1110、1120彼此偏离，且与图10的第一流体装置1000a不同，第一流体旋转元件1110的底部连接到第二流体旋转元件1120的顶部。因此，第一和第二流体腔1135、1130在第一和第二流体旋转元件1110、1120中同时膨胀时，导致第二流体旋转元件1120相对于其在第一和第二流体腔1135、1130塌瘪时的位置转动的角度，第一流体旋转元件1110则转动2的角度。因此，该运动模仿的是流体装置的扭转作用。显然，可使用附加流体旋转元件以增大所引起的总体转动或在流体装置中提供多个扭转元件。可选地，可在垂直堆放的元件之间设置电控链节，以使所述元件按所述链节的设置以转动模式、扭转模式或多扭转模式运行。所述链节可为(例如)电磁销，所述电磁销与相邻元件的孔啮合。
流体驱动器配置：图12为根据本发明实施例所述的结合流体泵、储液器和阀门利用流体元件使并联和串联元件驱动的示意图1200a和1200b。在并联驱动示意图1200a中，第一至第三流体驱动器1230a-1230c一侧分别通过第一至第三入口阀门1240a-1240c连接至第一泵1220a，另一侧分别通过第一至第三出口阀门1250a-1250c连接至第二泵1220b。第一泵和第二泵1220a、1220b的另一端连接至储液器1210，以使(例如)第一泵1220a分别向第一至第三流体驱动器1230a-1230c抽吸流体，且第二泵1220b将流体抽离至储液器。因此，第一至第三流体驱动器1230a-1230c的任一个驱动器均可根据其按图1-11所述的设计通过打开各自的入口阀门抽吸流体，从而增大内部压力并触发运动，或者根据其他方式，因为图1-11仅为本发明的示例性实施例。第一至第三流体驱动器1230a-1230c中的任一个驱动器均可分别保持压力增加，直到打开了各出口阀门且第二泵1220b从驱动器移除流体。因此，第一至第三流体驱动器1230a-1230c可通过各阀门和泵依据压力曲线图独立进行控制。
在相对的串联驱动示意图1200b中，第一至第三流体驱动器1280a-1280c一侧连接至第一泵1270a，另一侧连接至第二泵1270b。第一泵和第二泵1270a、1270b的另一端连接至储液器1260，以使(例如)第一泵1270a分别向第一至第三流体驱动器1280a-1280c抽吸流体，且第二泵1270b将流体抽离至储液器。但在串联驱动示意图1200b中，第一泵1270a仅连接至第一储液器1280a，其中，若第一阀门1290a关闭，第一泵1270a的运行将增加第一储液器1280a的压力，若第一阀门1290a打开、第二阀门1290b关闭，则连接至第二储液器1280b，或若第一和第二阀门1290a、1290b分别打开且第三阀门1290c关闭，则连接至第三储液器1280c。因此，虽然该图中并没有并联驱动示意图1200a中存在的驱动器加压和中间加压的部分顺序，但通过分别控制第一至第三阀门1290a-1290c，可分别对第一至第三流体驱动器1280a-1280c加压。然而由于所需的阀门数量减少，通过降低复杂程度，抵消了这些限制。对该领域技术人员显而易见的是，根据本发明实施例，结合流体泵、储液器和阀门利用流体元件使并联和串联元件驱动的示意图1200a和1200b可通过多个泵或单个泵配置在相同的流体装置内一起使用。在单个泵配置中，在第一驱动器1280a前增设一个阀门，以便泵驱动其他流体驱动元件时将驱动器与泵隔离开来。
图13为根据本发明实施例所述的第一和第二串联驱动示意图1300a-1300b，其中，次级流体泵和流体元件结合第一和第二初级流体泵1320a-1320b、储液器1310和阀门使用。在第一串联驱动示意图1300a中，第一至第三流体驱动器1340a-1340c的配置与图12中串联驱动示意图1200b的配置类似。但次级流体泵1330设置在第一初级流体泵1320a和第一流体驱动器1340a之间。因此，次级流体泵1330可提供的附加流体运动超过第一初级流体泵1320a通过流体驱动器的挤压所提供的运动。此类附加流体动作可为，例如，将周期脉冲应用到线性或正弦曲线加压，其中周期脉冲的频率可高于加压。例如，可对第一初级流体泵1320a进行设置，使其依序驱动第一至第三流体驱动器1340a-1340c，以在第二初级泵1320b在1秒内依序抽回流体前的1秒内延长该流体装置的长度，进而使流体装置的线性膨胀频率为0.5hz。但次级流体泵1330可在整体凹凸面上施加连续的10hz正弦曲线压力，由此作为振动搭叠在流体装置的活塞运动上。根据本发明实施例，初级泵可提供几赫兹至几十赫兹的运行，而次级泵可提供与初级泵类似范围的几百和几十千赫的运行。
第二串联驱动示意图1300b展示了一种变体，其中，在第一和第三流体驱动器1340a、1340c前的流体线路中分别设置了第一和第二次级流体泵1330、1350，使第一和第二次级流体泵1330、1350可从第一初级泵1320a向流体装置的整体加压施加不同的叠加压力信号。因此，通过上述示例，第一流体泵1330可向流体装置的整体0.5hz膨胀施加10hz振荡信号，而当第三流体驱动器1340c与该驱动器和第二流体驱动器1340b之间的阀门的开口接合时，第二流体泵1350向第三流体驱动器1340c施加2hz尖峰信号，其中，用户除了线性膨胀和振动外，还会感到“刺激”或“猛推”。只有当第二和第三流体驱动器1340b、1340c之间的阀门打开且第一初级泵1320a正在抽吸流体时，方能启用第二流体泵1350。
同时图13示出了并联启用示意图1300c，其中线路与图12中所示的并联驱动示意图1200a的线路相似。但在分别分离第一和第二流体驱动器1340a、1340b的流体流量之前设置了第一流体泵1330，第二流体泵1350连接在第三流体驱动器1340c上。因此，通过采用与上述第二串联启用示意图1300b相同的示例，第一初级泵1320a提供了整体0.5hz压力增量，该压力增量在阀门打开时驱动第一和第二流体驱动器1340a、1340b，以及第三流体驱动器1340c。第一流体泵1330向第一和第二流体驱动器1340a、1340b提供了10hz的振荡信号，而第二流体泵向第三流体驱动器1340c提供了5hz的振荡信号。根据下述图14-图19中流体装置的部分实施例的论述，显而易见的是，第一和第二流体驱动器1340a和1340b可与流体装置的插入元件相连，而第三流体驱动器1340c与流体装置的刺激器元件相连。可选地，第一和第二流体泵，或第一和第二流体泵中的任一个泵串联在一起，以便在流体系统内提供更高的压力，或提供不同的流体脉冲剖面，其中该剖面可独立提供。
流体装置
图14为根据本发明实施例所述的流体装置1400，其中该装置采用了流体元件，以在使用时调节流体装置1400的各个方面。如图14所示，该流体装置1400包括一个延伸部1420，延伸部中设置了分别连接至第一至第三阀门1490a-1490c的第一至第三流体驱动器1410a-1410c。如图所示，第一至第三阀门1490a-1490c中每个阀门的一侧分别通过第二容器1495b连接至泵模块1470，另一侧通过第一容器1495a连接至泵模块1470。同时，该流体装置的形成部分为流体吸入元件1480，该元件通过第三和第四容器1495c、1495d及第四阀门1490d连接至泵模块1470以。第一至第四阀门1490a-1490d和泵模块1470分别连接至电子控制器1460，该控制器根据由用户选择的购买时安装在电子控制器1460内的程序，用户下载至流体装置的程序，或用户编制的程序，可向这些元件提供必要的控制信号，对第一至第三流体驱动器1410a-1410c和流体吸入元件1480的流体抽吸进行排序。
同时连接在电子控制器1460上的还包括充电电池1450、充电座1430和控制选择器1440，该选择器可控制向电子控制器1460的输出情况。控制选择器1440可包括(例如)控制旋钮、按钮选择器、为用户设置信息的led灯、连接至远程电子流体装置的电子接头(以便程序传输至/从流体装置1400进行程序传输)和无线接口线路中的至少一个，如根据蓝牙协议进行操作。如图所示，因此流体装置1400可通过延伸部1420及流体吸入元件1480提供机械的相互作用。因此，第一至第三驱动器1410a-1410c可包括(例如)一个或多个流体驱动器，如图1至图11中所述，以及简单的径向变体元件，其中压力使流体装置的元件直接沿着径向膨胀。在本发明的其他实施例中，多个线性流体驱动器，如第一至第三流体驱动器1410a-1410c，可按径向布置，并以固定流速和/或可变流速同时运行、按序运行、以随机顺序运行、以预设的非按序运行。
图15a为根据本发明实施例所述的处于第一和第二状态1500a、1500b的流体装置，其中该装置采用了膨胀的流体元件，以在使用时调节流体装置的各个方面。如图所示，在第一状态1500a中，流体装置包括核心1540，所述核心周围的弹性层1520，所述弹性层内设有第一至第四流体腔1530a-1530d。流体装置的底部是室1510，所述室1510内设有控制流体流向第一至第四流体腔1530a-1530d必需的流体泵、储液器、阀门等以及向这些流体控制元件提供所需控制信号的控制电路。如图所示，在第二状态1500b中，第一至第四流体腔1540a-1540d均已经流体泵加压，使第一至第四流体腔1540a-1540d及其周围的弹性层1520膨胀。根据控制电路和所述室1510提供的控制顺序，第一至第四流体腔1540a-1540d可执行多样化的同时膨胀、从流体装置一端到另一端的顺序膨胀、随机膨胀和波动膨胀，例如按图5a和图5b所述。
图15b为根据本发明实施例所述的第一至第四低阻膨胀流体驱动器15100-15400以及线性活塞流体驱动器1500c。第一至第四低阻膨胀流体驱动器15100-15400由可或亦可不具有弹性特性的弹力板材构成。先前采用的弹性气球在开始膨胀前需要超过一定的压力来克服气球材料的弹性力，膨胀通常从远离用于施加压力的流体源、靠近气球的最后面部分开始，然后不断膨胀。相反，低阻流体驱动器，如第一至第四低阻膨胀流体驱动器15100-15400，在流体泵入时立即开始膨胀。进一步地，凭借外形修整，发明人已确定适当的外形修整也能使流体沿本发明“气球”的长度方向迅速扩散，这导致所述气球膨胀的不均匀性比现有技术大。因此，当气球向其最终几何形状“膨胀”时，使用此类气球的流体装置的用户将感受到更加不均匀的压力。对该领域技术人员显而易见的是，此类轮廓可应用于管状材料的部分或整个表面。当应用于部分表面时，之间的区域可构成“被动”部分，而有外形修整的那些构成“主动”部分。填充第一至第四低阻膨胀流体驱动器15100-15400可视为展平和填充而不是膨胀，从而将相同物理作用所需的膨胀能量和流体量减至最小。
图15b为包括入/出口15180、流体驱动器15170、外壳15160和活塞15150的线性活塞流体驱动器1500c。显然，流体通过入/出口15180注入流体驱动器15170，导致流体驱动器15170膨胀，使得活塞15150做直线运动，从而增大其长度及构成其一部分的流体装置的一个方面，或者活塞15150向用户身体施加压力，其中所述流体驱动器15170受到外壳15160限制。因此，若线性活塞流体驱动器1500c构成流体装置主体的很大一部分，在使用期间流体装置在控制器的控制下长度增大和减小，或流体装置膨胀到初始长度，然后在关闭后流体装置缩小回更加紧凑的形状前保持该长度不变。或者，线性活塞流体驱动器1500c可设在流体装置的另一部分，如手柄中。根据按图1-15a、图16和图19所述的不同设计，因此活塞15150本身可包括附加流体驱动器和/或其他驱动器以向用户提供物理刺激。膨胀到初始长度可(例如)为如图21a-23所述的用户个性化的一部分。在本发明的其他实施例中，线性活塞流体驱动器1500c的尺寸可制成单独或结合其他线性活塞流体驱动器1500c从流体装置的表面伸出来，以使端部15155与用户身体结合。因此，端部15155可为流体控制的结块。可选地，流体驱动器15170可制成使刚性径向元件沿着其长度方向，以便当流体填充时流体驱动器15170不会径向膨胀，从而放宽或消除外壳15160的需求。
图16为根据本发明实施例所述的流体装置1600，其中该装置采用了流体元件，以在使用时分别调节流体装置1600的初级和次级元件1660、1650的各个方面。初级元件1660包括按图8所述的膨胀元件，而次级元件1650包括按图9所述的弯曲元件。初级和次级元件1660、1650均可连接至泵模块1640，该连接通过连接至无线模块1630和电池1610的电子控制器1620控制。因此，流体装置1600的一般包括初级元件1660和次级元件1650。可选地，如上所述，泵模块1640中可设置第二泵，或在插入元件、初级元件1660中另行提供振动功能，以及膨胀/收缩。可选地，泵模块1640中可设置另一个泵，或结合次级元件1650的弯曲动作另行提供振动功能。
图17为根据本发明实施例所述的第一至第三流体装置1700a-1700c，其中装置中使用了流体元件提供吸入和振动按摩功能，模仿了现有技术中的一种基于振动装置的离轴重量电动机。在第一至第三流体装置1700a-1700c中，任一装置均包括电池1720、控制器1710、泵1730和储液器1740。但是，在第一至第三流体装置1700a-1700c中的有源元件分别为如图1所述的吸入元件1750、如图2所述的压力元件1760和如图3所述的摩擦元件1770。可选地，泵1730包括初级和次级流体泵元件，以向第一至第三流体装置1700a-1700c提供低频和高频运动。
图18a为根据本发明一个实施例所述的流体装置1800，其中该装置采用了流体元件，以在使用时分别调节流体装置的初级和次级元件的各个方面。与其他流体装置实施例一样，装置1800包括连接到电子控制器1820上的电池1810，电池连接到第一和第二泵1830、1840上。第一泵1830使第一驱动器1850(例如按图3所述的摩擦元件)的流体动作。第二泵1840使第二驱动器1860(例如按图2所述的压力元件)的流体动作。可选地，第一和第二驱动器中的任一个可使用根据上面按图1-11所述的本发明实施例以及采用这些实施例的设想的其他实施例的流体驱动器。
图18b为根据本发明一个实施例所述的第一和第二流体装置1800a和1800b，该第一和第二流体装置的每一端均采用流体元件，但能在每端向每个用户提供不同的流体装置性能。第一流体装置1800a包括分别装在挠性接头1870中的第一和第二流体装置1875a、1875b。所述挠性接头将第一和第二流体装置1875a、1875b保持在其中，但允许它们在预定的范围内基本独立地进行定向。
第二流体装置1800b包括分别装在挠性接头1890中的第三和第四流体装置1895a、1895b。当用户在与第二流体装置1800b的活动中移动时，所述挠性接头将第三和第四流体装置1895a、1895b保持在其中，但允许它们在预定的范围内基本独立地进行定向。第一和第二流体装置1875a、1875b以及第三和第四流体装置1895a、1895b分别包括控制电路。所述控制电路分开控制各自的流体装置。因此，用户通过选择购买时安装在流体装置中的、从远程ped/fed下载的或储存的程序可独立控制双侧流体装置的不同头部，如下图20-23所述。
然而，根据本发明实施例后文针对ecpump的说明，第一和第二泵显然实际上可为同一个ecpump，其中ecpump上施加了合适的电动控制信号。可选地，可采用单个泵控制器控制流体装置的两端，或设置双控制器。可选地，可采用所有泵只设置一个储液器的配置，而在其他实施例中，可从流体装置的一端向另一个流体装置提供流体，而部分功能可能同时不可用，或可异相提供。
上述图1至图18b所示的流体装置单独使用了流体驱动器，或结合其他机构使用，如偏轴重物为基础的振动器、传统电机等。在不偏离本发明范围的前提下，在其他实施例中结合上述的组合功能或使用其他流体驱动器，可有多种多样的其他流体装置。进一步地，根据各种不同的因素，包括但不限于市场人口统计学和用户偏好，该流体装置可设计为多种变体。
在如上所述的根据本发明实施例所述的流体装置/装置功能及其设计中，显然通过这类元件以及其他利用基本流体动作原理的元件以及其他机械功能，也可提供其他组合式流体装置。根据图20的下述内容，多个独立的流体装置可以虚拟方式通过遥控器组合起来，使用户能(例如)在使用流体装置时根据与装置的连接利用遥控器可有多种功能/选择，其他流体装置或功能/选择可完全一样，但装置的运行可为同步、准同步或异步。
在上述的本发明实施例中，主要强调了闭环流体系统、流体装置和驱动器。但很显然，通过调节流体装置的尺寸可提供具有流体驱动器的结构，吸入/压缩装置的其他空腔或部分以操控第二流体。例如，设置一个小型流体驱动器组件后，可使流体装置外表面上的空腔膨胀/塌瘪，并进一步使(例如)含小型外部孔口的空腔可提供吹气到用户皮肤上的感觉。或者，流体装置的该空腔能作用于第二流体上，作为在浴盆中使用时环绕在流体装置周围的流体，例如水、润滑油以及乳膏等，均存放在第二储液器中。因此，流体装置可“吸”水，并通过流体驱动器将其抽吸至更高压力，采用或不用喷嘴进行喷水。或者，该流体装置可通过止回阀从同一端吸入/吹出。另一方面，该流体装置可将润滑油抽吸至该装置的表面。
图19为本发明的一个实施例，其中流体驱动器的作用独立于第一至第六状态1900a-1900f所示的其他流体驱动器的状态进行调节。如图所示，在第一状态1900a中，第一和第二驱动器1930和1940设在弹性体1910中。在所述弹性体中，第一和第二驱动器1930、1940的每一侧还设置了弹力元件1920。如图所示，在第二状态1900b中，两个驱动器已同时施加压力，使驱动器处于第三和第四驱动器1930a和1940a所示的第一膨胀状态。
或者，如第三和第四状态1900c、1900d所示对一个或另一个驱动器施加压力，其中加压驱动器膨胀压缩另一驱动器，导致膨胀驱动器1930b、1940c处于第三和第四状态1900c、1900d中，且驱动器1940b、1930c被压缩。但是，对另一驱动器施加压力现在导致减轻的驱动器1940d、1930e处于第五和第六状态中，其中结合弹性元件1920，来自流体装置运行顺序前一步的其他加压驱动器1930d、1940e提供横向阻力，从而导致减轻的驱动器1940d、1930e使弹性体1910的膨胀程度超过单个驱动器被施加压力的情况。
图20为根据本发明的一个实施例，其中衣服2000内包含流体动作流体装置。因此，在如图所示的衣服2000中，用户穿着衣服2005，其中第一至第三区2010-2030分别装有根据本发明实施例所述的采用了如上所述(按图1-18b)流体驱动器和如下所述(按图24-60)流体线路元件的流体装置。所述的第一和第二区2010、2020可分别设置基于流体驱动器的吸入元件，第三区2030可设置(例如)基于流体驱动器的压力元件。根据衣服的设计，流体系统可在衣服的一个区域内分布，以使流体装置的总体积对第三者来说并不明显，以便用户独立使用，或使该衣服从视觉美感上具有较大的冲击力。例如，储液器可储存一定体积的流体，但应看起来够薄，且分布在衣服的一个或多个部分的面积上。显然，第一至第三区2010-2030可分别具有多种组合功能。
所述的衣服，如图所示的衣服2005，可包括第一和第二组件2000c、2000d，其中组件与远程电子流体装置2080联通。所述的第一组件2000c包括连接至第一流体组件2050的第一和第二流体驱动器2040a、2040b，以使(例如)第一和第二流体驱动器2040a、2040b分别设置在第一和第二位置2010、2020处。第二组件2000d包括连接至第二流体组件2070的第三流体驱动器2060，以使第三流体驱动器2060可连接至第三区2030。或者，第一至第三流体驱动器2040a、2040b、2060可分别设置在单个组件、第二组件2000e以及第三流体组件2090中，其中该第三流体组件同样与远程电子流体装置2080连接。
显然，增设的流体驱动器根据特殊的设计和所需的功能与各组件和衣服相连。可选地，远程电子流体装置2080可为(例如)用户的“个人电子装置”(ped)，进而可通过手机、pda等对除了衣服外，还包括安装在衣服内或独立设置的流体驱动流体装置进行调节和控制。在本发明的其他实施例中，还可采用连接至控制器的有线接口，而非无线接口。
对该领域技术人员显而易见的是，图1至图20中所描述的流体装置可采用独立的流体驱动器，以提供特定流体装置所需的特点，或采用机械元件，包括但不限于，带偏轴重物的电机、传动螺杆、曲柄轴、杠杆、滑轮、线缆等以及压电元件等。部分可采用增设的电子元件，例如，用于支持电刺激术。例如，流体驱动器可结合滑轮组件使用，以支持固定在流体装置另一端的线缆的移动，确保线缆收回动作使流体装置发生变形，提供变曲率(例如)。大多数机械系统必须通过偏心轮和变速箱将高速旋转转化为低速线性运动，而流体驱动器根据驱动器的设计在1、2、3轴内默认提供线性运动。
本发明的其他实施例可向用户提供重新配置和/或调整。例如，一个流体装置可包括由泵、电池、控制器等组成的基本单元，以及仅包含流体驱动器或结合其他机械和非机械元件使用的工作单元。因此，工作单元可设计成相对于工作单元滑动，并固定在一个或多个预设的从初始减少状态的偏离处，以使(例如)用户可在，例如，0、1、2英寸范围内进行流体长度调节，而流体长度调节可能最多为一英寸，这样一来，结合同一流体装置，可提供(例如)3英寸的长度变化。显然，在本发明的其他实施例中，随着流体直径的调节，该流体装置的核心，如插入物，可手动抽吸或机械膨胀至不同的宽度。显然，也可结合包括机械元件的流体动作流体装置有其他变形，提供更大的宽度变化，以适应用户生理特征需求(例如)。
流体驱动器的个人控制：图21a为基于流体装置用户偏好、根据本发明实施例、采用了流体元件的流体装置的设置流程图2100。如图所示，步骤2105是流程开始的第一步，接着是用户触发流体装置设置的步骤2110。然后在步骤2115中，用户选择设置的功能，接着到步骤2120，用流体装置控制器针对该功能将该装置设置到第一设置。接着，在步骤2125中，该流体装置检查用户是否输入了停止命令，若没有，则进入步骤2130，增加功能设置，再返回步骤2125重复确定。若用户输入了停止命令，则进入步骤2135，其中该功能的设置存入内存中。接着，在步骤2140中，确定流体装置的上一个功能是否已设置好，若没有，则返回步骤2115，否则进入步骤2145并停止。
因此，通过流程图2100中的各步骤，使用户可根据个人偏好调节流体装置的设置。例如该类设置包括但不限于：流体装置的最大径向膨胀、最大线性膨胀、振动频率、压力元件的振幅以及膨胀频率。图21b为基于流体装置用户偏好、根据本发明实施例、采用了包含多种功能的流体元件的流体装置的设置流程图21000。如图所示，步骤21005是流程开始的第一步，接着进入步骤21010对流体装置的第一元件进行设置，例如，与流体装置1600的初级元件1660相对应的上述插入元件。接着进入步骤2100a，该步骤具体包括图21a所示的上述步骤2015-2040。完成第一元件的设置后，进入步骤21020，确定流体装置的上一个元件是否已设置好。若未设置好，则返回再次执行步骤2100a，方可设置流体装置的下一元件，否则将进入步骤21030并停止。
例如，对于流体装置1600，根据装置1600的次级元件1650的用户设置性能，设置流程可能会反复进行。在其他情况下，用户可选择设置该流体装置中的一个元件、一些元件或所有元件。可选地，用户可选择设置一个或所有流体装置，或者一个都不设置。对该领域技术人员显而易见的是，若流程图21000采用的是双头流体装置(例如第二双头流体装置1900b)，决定设定的用户可对流体装置已设置好的一端进行更改。
图22为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的流体装置2205建立个性化设置及随后用ped2220从远程位置进行存储/检索的流程图2200。步骤2225是流程图2200开始的第一步，接着进入步骤2100a，该步骤包括与流程图2100相关的上述步骤2110、2000a和2120，其中用户可设立针对该流体装置的偏好。完成步骤2100a后，进入步骤2230，并将用户偏好传输至远程电子装置，如ped，接着进入步骤2235，其中用户可在远程电子装置上检索个性化设置，以在步骤2240时选择其中一个。所选的设置随后在步骤2245中传输到该流体装置，其中在步骤2255中向用户提供选项，用于更改所选的设置。根据步骤2255中的中的选项，进入步骤2275并停止，其中用户在此使用的就是先前选择的设置，或进入步骤2260，其中，会跳出多个选项提示，告诉用户如何调节该流体装置的设置。例如，分别进入步骤2265和2270选择确定在流体装置或远程装置上的设置更改，再返回步骤2235。
因此，如图22所示，一个流体装置2205可包括无线接口2210，如蓝牙，以使该装置与远程电子装置进行通讯，如用户的ped2220。远程电子装置2220存储了用户的设置，如图22所示的标题为“natasha1”、“natasha2”和“john1”的三个示例。例如，“natasha1”和“natasha2”在可插入延长运动速度、径向扩展、延伸长度方面有所不同，代表了用户“natasha”的不同设置。
除了这些变化，用户程序还能对各特点进行改变，如较宽范围内的频率和振幅变化以及能控制初始接触的可变加速的脉冲形状、增加其他动作以更好地模拟/提供更自然的身体感觉或提供更增强的感觉。例如，用户能改变预设“冲击”动作的脉动宽度、重复频率和振幅，然后对此进行修改，以在部分或全部“冲击动作”中以及“冲击”脉冲之间提供振动。
图23为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的流体装置建立个性化设置及随后从远离用户的流体装置或其他流体装置的位置进行存储/检索的流程图2300。因此，步骤2310是流程图开始的第一步，接着进入步骤2100a，该步骤包括与流程图2100相关的上述步骤2110、2000a和2120，其中用户可设立针对该流体装置的偏好。完成步骤2100a后，进入步骤2315，并将用户偏好传输至远程电子装置，接着进入步骤2320，其中用户可选择是否通过远程网络服务存储该流体装置的设置。若选择是，则进入步骤2325，在远程网络服务上存储用户偏好(设置)，之后进入步骤2330，否则直接跳到步骤2330。
在步骤2330中，会提示是否已设置好装置的所有流体分部。若没有，进入步骤2100a，否则将根据用户是否在网络服务上存储偏好的选择进入2335至2350中的一个步骤。所述的步骤具体为：
-步骤2335——检索远程数据包，以向用户的远程电子装置进行传输；
-步骤2340——检索远程数据包，以向另一个用户的远程电子装置进行传输；
-步骤2345——允许另一个用户调节该用户的远程数据包；
-步骤2350——用户向用户的远程数据包增加购买的装置设置数据包；及
-步骤2370——用户为一个或多个流体装置通过相关的用户数据包购买多媒体内容。
接着，在步骤2355中，选择要求将用户偏好传输至远程电子装置进而至该流体装置的步骤，拟在步骤2360中与所选的远程电子装置相关联的装置上更新的装置设置前，进行该步骤，然后进入步骤2365并停止。因此，在步骤2335中，用户可检索自己的数据包并选择将其应用于其流体装置，或购买的全新流体装置上，而在步骤2340中，用户可将该数据包与另一个用户的远程电子装置关联，然后将其下载至远程电子装置，传输至与该远程电子装置关联的装置。所以，用户可加载自己建立的数据包，并将其发送给朋友或伴侣，将其独立加载入其流体装置进行使用或结合伴侣关联的另一个数据包一起使用。因此，用户可以加载他们已经建立的数据包并将其发送给朋友使用或者用于离散地或与另一个数据包组合地加载到他们的流体装置。
或者，在步骤2345中，允许另一个用户控制数据包，使得(例如)一个远程用户可通过更新的数据包控制该流体装置；在步骤2350中，用户可从流体装置制造商、第三方或其他自用的朋友/用户处购买新的数据包。步骤2350的延伸步骤包括，通过步骤2370继续，且用户购买了与根据本发明实施例所述的用于流体装置的数据包关联的多媒体内容，如有声书、歌曲或视频，以使用户播放多媒体内容，数据包通过远程电子装置(如用户的ped或蓝牙电视)提供，至流体装置上，以及依据重放多媒体内容执行的数据包和多媒体内容供应商设置的数据包。可选地，该多媒体内容可为多个数据包，或数据包的多个模块，以使多媒体内容的单个项目内容可与含不同功能和/或元件的多种流体装置一起使用。
在图20至图23中所述的流程图中，用户可选择不同的与控制参数相关的动作模式，参数可涉及单个流体驱动器或多个流体驱动器。例如，用户可选择不同的频率、(与驱动信号振幅/功率相关的)不同的压力、不同的脉冲剖面和转换速率。在图22和图23中所示的本发明实施例中，该流体装置与远程电子装置联通，其中该远程电子装置可为用户的ped。可选地，该流体装置可接收数据而非数据包，作为用户经验的一部分使用，例如音乐或其他视听/多媒体数据，以使流体装置内的电子控制器根据所接收到的数据直接再现声音或调节流体装置的各个方面。ecpump可作为中低频驱动器，结合较高频率的驱动器或合适的ecpump进行动作，电动控制可覆盖所有频带。可选地，当多媒体内容连接至流体装置上而非正在运行的流体装置上以响应多媒体内容时，控制器可采用原多媒体内容或处理过的多媒体内容，并同时在用户设置偏好下保持流体装置的运行。同样，当多媒体内容包含提供至流体装置并与多媒体内容同步使用的数据包时，该数据包可确定控制器在用户设置的偏好下设立的控制数据包的动作。
可选地，用户可选择执行个性化过程，如图22所示的流程图2200，包括流体装置的初步购买和使用或随后对该装置的其他用法。但是，显然用户可在使用该流体装置时执行部分或全部个性化过程。例如，用户可在使用流体装置的同时应用其他特征，如在保持振动的同时，将流体装置的最大延伸长度和最大径向扩张范围限制在与先前不同的值上。
流体组件
本文所述的流体装置包括控制装置内流体空腔的膨胀/收缩的流体组件。流体组件包括流体流道、泵和阀门以及相关控制系统的组合。下文将详细说明具体流体组件的示例。但需了解的是，本发明所述的流体装置还可包括其他组件。
在上述图14至19以及图12和图13中的流体示意图的本发明实施例的流体装置中，已对包含连接流体连接器的泵和阀门的流体控制系统进行了说明，以向各种流体控制元件提供压力，如图1至图11所示。在图14中，第一至第三流体驱动器1410a-1410c均通过流体流道连接到泵模块1470上，第一至第三阀门1490a-1490c接在流体流道上，而不是图12和图1所述3的配置。参考图24，利用单个阀门使根据本发明一个实施例的元件受流体控制膨胀/紧缩如第一和第二种状态2400a和2400b所示。如图所示，流体泵2410分别通过出口和入口流体容器2420和2430连接到出口和入口储液器2440和2450上。出口和入口储液器2440和2450上的第二端口分别通过止回阀连接到阀门上，如第一和第二种状态2400a和2400b中的第一和第二配置2450a和2450b所示。在第一配置2450a中，阀门通过出口储液器2440将泵的出口连接到膨胀模式2460a的流体驱动器上以增大流体驱动器内的压力。在第二配置2450b中，阀门通过入口储液器2450将膨胀模式2460b的流体驱动器连接到泵的入口上以减小流体驱动器内的压力。因此，图24的流体控制回路提供了一种按图12和图13所述的代替控制技术。可选择不用止回阀。
图25为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电动阀门(eav)2500，如按图24所述的阀门，但它还可构成运用在按图12和图13所述的流体控制示意图中的阀门的基础。相应地，如图所示，流体流道2520具有入口2590a和第一出口2950b，这两个端口设在阀室2595的一侧上。阀室2595的另一侧是合并到第二出口2590c上的两个端口。阀室2595内设有电磁阀芯，电磁阀芯可从第一位置2510a移动到第二位置2510b。在第一位置处，入口2590a和阀室的关联出口被堵住；在第二位置处，第一出口2590b和阀室的关联出口被堵住。阀室2595的一端设有第一线圈2530，另一端设有第二线圈2560。因此，运行时，通过第一和第二线圈2530和2560的选定激发可将电磁阀芯从阀室2595的一端移动到另一端，从而有选择地将从入口2590a到第二出口2590c或从第一出口2590b到第二出口2590c的流体流道的其中一个或另一个堵上，如按图24所示和所述，以通过注入/排出流体选择使驱动器膨胀/缩小。
运行时，当电磁阀芯的磁极取向如图所示时，若要建立第一位置2510a，阀芯的北(n)极在第一线圈2530的作用下被拉向左边，使有效南(s)极朝向eav2500的中部，阀芯的s极在第二线圈2560的作用下被拉向左边，使有效s极朝向eav2500的中部，即第二线圈2560中的电流与第一线圈2530中的相反。相应地，若要建立第二位置2510b，第一线圈2530中的电流与先前方向相反，从而使有效北极朝向eav2500的中部，产生向右推的力，且电磁阀芯的s极在第二线圈2560的作用下被拉向右边，使有效n极朝向eav2500的中部。可选择根据控制回路的设计和可用电源，可每次只激发一个线圈以产生使电磁阀芯移动的力。此外，显然在本发明的一些实施例中仅设置了一个通电线圈。
可选地，为了使eav2500闭锁和降低能耗，由于仅需要激发第一或第二线圈2530或2560即可使电磁阀芯在第一和第二位置2510a和2510b之间移动，因此可在阀室的每一端分别设置第一和第二磁铁2540和2570，极点取向能在电磁阀芯处于阀室2595的相关端时吸引阀芯。电磁阀芯一旦分别在第一和/或第二线圈2530和2560的电磁控制下移动到每一端，第一和第二磁铁2540和2570均会提供足够的吸引力将电磁阀芯保持在此端。可选择在本发明其他实施例中将被磁化的活塞/垫圈颠倒过来。
第一和第二磁铁2540和2570可选择使用软磁材料制成的部件，以确保它们分别根据第一和第二线圈2530和2560的激励被磁化。或者，第一和第二磁体2540和2570可为软磁材料，以确保当其与电磁阀芯接触时传导磁通量且当电磁阀芯在阀门另一位置处时基本不被磁化。很明显，在不偏离本发明范围的情况下，可配置电动阀2500的变体，包括但不限于非闭锁设计、闭锁设计、单入口/单出口设计、单入口/多出口和多入口/单出口，以及采用阀室、入口/出口液体流道和连接到阀室上的设计的变体。可选地，在无电激发的情况下，电磁阀芯可设在第一和第二位置2510a、2510b之间，电磁阀芯相对阀位的长度能确保多个端口均“关闭”，如图25中的第一和第二出口2590b、2590c。
图26和图27为根据本发明一个实施例所述的利用全循环流体作用的电控泵组件(ecpa)的示意图。参考图26，第一至第三视图2600a-2600c，分别为ecpa的装配图、部分分解端视图和部分分解侧视图。如图所示，ecpa包括带入口2615的上蛤壳2610和带出口2635的下蛤壳2630，上下蛤壳分别安装在电机架2620的每一侧。电控流体泵组件(ecfpa)2640安装在电机架上。根据图27的第一至第三立体图2700a-2700c，显然ecfpa2640包括第一和第二阀门组件(valvas)2660和2670，第一和第二阀门组件2660和2670分别设在电控磁感应流体泵(ecpump)2650的每一端。有利的是，当阀门后的出口直接开向ecpa内的流体后，图26和图27所示的ecpa会将泵所驱动的水的质量减少至接近最少量。
可选地，若使用上蛤壳2610和下蛤壳2630以在ecpump的作用下提供弹性，则它们可用作本说明书中所述的流体容器。在其他实施例中，此类流体驱动器可设有足够的容积以用作该装置的储液器，而不需要使用单独的储液器。或者，上蛤壳2610和下蛤壳2630为刚性，以确保不会存在流体容器效应，在这种情况下，上下蛤壳以泵的频率振动，离开/进入蛤壳的流体不断脉动。有利的是，在柔性和刚性蛤壳配置中，上下蛤壳2610和2630均能向用户直接提供振动刺激。事实上，将入口2615直接连接到出口2635上提供了独立式液动装置，即带柔性上下蛤壳2610和2630的振动器，这种振动器以现有技术中的机械偏心轴电机无法达到的频率向用户提供振动。相反，刚性或柔性壁蛤壳的振幅不大，但它能提供脉动的水流。
valvas，例如根据本发明一个实施例的图26中的valvas2660或2670，提供了带图28a-28c所示的止回阀的入口和出口以供装配到ecpump2650上。图28为valvas2800的分解图，例如在图26中提供了第一和第二valvas2660和2670。它包括入口歧管2800a、阀体2800b和出口歧管2800c。图28a、2810、2820和2830分别为阀体2800b的立体图、端视图、底视图和俯视图。入口歧管2800a装配到阀体2800b上，图28b、2840、2850和2860分别为入口歧管2800a的立体图、侧视图、正视图和后视图。阀门(为清晰起见，未显示)通过第一底座2890a安装到入口歧管2800a上，设置在入口歧管2800a和阀体2800b之间，所述阀门可为图39中的半个阀门3900e。这样，该阀门的动作由进口歧管2800a限制在一个方向上，但不受阀体2800b的限制，因此流体流动朝向阀体2800b。出口歧管2800c装配到阀体2000b上，图28c、2870、2880和2890分别为出口歧管2800c的立体图、侧视图、底视图和前视图。阀门(为清晰起见，未显示)通过第二底座2890b安装到阀体2800b上，设置在出口歧管2800c和阀体2800b之间，所述阀门可为图39中的半个阀门3900e。这样，该阀门的动作由阀体2800b限制在一个方向上，但不受出口歧管2800c的限制。因此，流体从阀体2800b流走，使入口歧管2800a、阀体2800b、出口歧管2800c和两个未显示的阀门整体合并后起到入口/出口止回阀的作用，所述入口/出口止回阀连接到公共的端口上，该端口是与活塞面相邻的阀体2800b底部开口2825。
图29-30b为根据本发明一个实施例所述的紧凑型ecpump2910的不同视图。当与合适的外部连接合并时，该紧凑型ecpump2910与入口和出口valvas3400提供了具有全循环流体作用的ecfpa2910。图29、30a和30b为ecpump2910的内部分解透视图、分解透视图和横截面分解图。ecpump2910包括活塞2930、线圈架磁芯2940、线圈架壳2950和隔离垫圈2960以及外垫圈2995、内垫圈2990、磁铁2980和磁铁壳2970。所有这些均由主体套筒2920支撑和固定。主体套筒可在ecpump2910的其余元件均已在装配夹具中装配完成后立即通过注塑而成。如图30c的分解横截面详图所示，可以看出内垫圈2990自动对准区域29000中的线圈架磁芯2940的内部轮廓。为清晰起见，已省略隔离垫圈2960。这样，随后定位好磁铁2980和磁铁壳2970后，显然产生的磁场分布通过线圈架磁芯的自对准在垫圈内进行适当的对准。图2930a和图2930b分别为活塞2930的端视图，显示了活塞2930上经机加工或制作的槽的两种不同构造。这些槽能破坏活塞2930内的涡流、电流和/或径向/环磁场。
以下对ecpump2910的一个实施例的尺寸进行说明。但是，显然可根据流体系统的整体要求嵌入其他尺寸的ecpump。例如，通过采用直径为1.4”(约35.6mm)、长度为1.175”(约30mm)的ecpump(含直径为0.5”(约12.7mm)、长度为1”(约25.4mm)的活塞)，能以3l/min的流量产生7psi的压力。相应地，这种泵占约2.7in3，重约150g。虽然也可制造其他尺寸的ecpump，但发明人只制造出了直径为1.25”-1.5”的ecpump的变体并进行了测试。
valvas，例如，可安装在线圈架磁芯2940的端部上面。或者，可使用多部件线圈架磁芯2940，所述多部件线圈架磁芯2940与ecpump2910的其他元件一起分步组合起来。在每一种情况中，ecpump2910的设计均旨在降低复杂程度、便于装配、适用于商品(大批量生产)和低成本利基市场(小批量生产)型应用(如该装置)的制造和装配以及降低成本。图30d为ecpump的一个变体，图中显示为迷你型ecpump3000，它同样也包括线圈3020、外部主体3010、磁铁3030、磁铁支座3040和外垫圈3050。所有这些均安装和装配在主体套筒3060周围，活塞3070在主体套筒3060中运动。经发明人装配和测试后的迷你型ecpump3000实施例的外径为0.5”(约12.7mm)-0.625”(约16mm)，长度为0.75”(约19mm)，使用直径为0.25”(约6mm)、长度为0.5”(约12.5mm)的活塞。此类迷你型ecpump3000重约20g且当流量相应较小时保持约7psi的压力。可选择不用磁铁支座3040。
图31a和图31b为根据本发明一个实施例所述的带连接到流体系统的双入口阀和出口阀组件的紧凑型ecpump及带和不带流体容器的此类ecpump的工作示意图；在图31a中，第一个至第三视图3100a-3100c均与根据本发明一个实施例所述的支持两个流体系统的ecpump3130有关。如第二视图3100b所示，ecpump3130的一侧设有第一valvas3120和第一端口3110，另一侧设有第二valvas3140和第二端口3150。如第一立体视图3100a所示，ecpump3130的一侧设有一对第一端口3110a/3110b，第一端口3110a/3110b连接到两个第一valvas3120a/3120b上，而在另一侧，设有一对第二端口3120a/3120b，第二端口3120a/3120b连接到两个第二valvas3120a/3120b上。这样，从横截面3100c可明显看出，活塞在ecpump3130中向右运动，使流体从第一端口3110a被抽入后通过左侧(lhs)的第一valvas3120，再通过第二valvas3140被推出，然后进入第二端口3150b。反过来，活塞向左运动，流体从第二端口3150a被抽入后通过第二valvas3140，然而流体通过第一valvas3120被排入第一端口3110b中。反复进行时，这一循环从第二y形端口3165抽取流体，然后通过第一y形端口3160将其推出。在本发明的一些实施例中，连接管3105a和3105b可为刚性，而在其他实施例中可为“弹性”以便当压力升高到预定值以上时，在止回阀(如图42所示)未打开前先膨胀。这样，流体系统的暂时过压在止回阀打开前能被吸收。例如，连接管3105a和3150b可设计成在压力高于7psi时膨胀，而止回阀在8psi时触发。
在图31b中，3100d、3100e分别为带第一和第二阀门3170a和3170b的valvas/端口配置的展开图和分解图。第一和第二阀门为装配的ecpump组件的每一端提供了止回入口和出口阀门。分解图3100e所示为valvas，其中紧接着阀门(如第二阀门3170b)设置的是流体容器3190，流体容器由容器端口3175、扩口法兰3180和盖子3185组成。这样，通过壁厚和材料选择等设计盖子3185可提供valvas用作流体容器的挠性部分或者它也可为刚性。这种流体容器3190为按图27、29和31所示和所述的以及下文其他变体和变化中所述的流体容器。第一至第三图表31100-31300为不同配置泵的流体作用的示意图，如常规单端作用、不带流体容器的发明人称之为全循环流体作用和带流体容器的发明人称之为全循环流体作用。第一图表31100为ecpump的运行过程，其中ecpump的一端配置如按图33-36b和图31a所述的入口/出口止回阀。因此，在每个循环中，泵仅在后半循环推动流体。第二图表31200中显示了如图31a所述的ecpump，其中ecpump的两端通过公共入口/出口端口连接在一起，如第一和第二y形端口3160和3165。因此，在每个半循环中，流体被抽吸到出口y形端口，使得流体系统经历第二图表31200所示的总流体曲线图，以致“左”和“右”半循环结合。但是，在很多应用中(例如该流体装置)，当产生的身体脉动以双倍的ecpump驱动信号的驱动频率发生时，则可能并不是想要的(或者是非常想要的)。因此，发明人已证实，基本上使系统的流体时间常数大于ecpump的频率响应就能使靠近阀门的流体容器抑制第二图表31200的压降或使其平滑。这样就会产生光滑的ecpump输出曲线，从而提高了该装置或根据本发明实施例所述的其他装置内ecpump的性能。根据本发明的实施例，流体容器可选择设在两条流体路径汇合和/或分开前和/或后。另外，通过对几何构造、壁厚和材料等的设计，可改变流体容器的性能以便以不同程度吸收/减少来自根据本发明实施例所述的ecpump和/或eav的流体变化。在本发明的其他实施例中，ecpump的输出，例如，可在与流体容器结合前耦合到第一组流体驱动器上，以使第二组流体驱动器的流体激发。以这种方式，例如，第一组流体驱动器接收脉动输入并进行相应振动，而第二组流体驱动器接收恒定输入并产生伸长/膨胀。可选择地，在第一组流体驱动器前设置另一组流体容器，这组流体容器对脉动ecpump/eav输入进行平滑化处理以使第一组流体驱动器产生更加正规的正弦曲线。
参考图32，第一视图3200a为根据本发明一个实施例所述的利用ecpump3280(如按图29-30d所述和所示的ecpump2900或ecpump3000)的紧凑型ecpfa。如图所示，ecpump3280设在上valvas和下valvas之间，上下valvas为按图27-29所述的valvas的变体。因此，上valvas包括第一主体3225a，第一主体3225a包括带第一阀门3230a的第一入口3240a和带第二阀门3220a的第一出口3210a；而下valvas包括第二主体3225b，第二主体3225b包括带第三阀门3230b的第二入口3240b和带第四阀门3220b的第二出口3210b。第一和第二入口3240a和3240b分别连接到y形输入管3260上，而第一和第二出口3210a和3210b分别连接到y形输出管3270上。第二视图3200b为上valvas的详图。
显然，图中画出了第一入口3250a、第一主体3225a和第一出口3210a的内部轮廓。这些轮廓与第一和第二阀门3220a和3240a的特性根据ecpump的压力和流动特性量身定制，以最大程度地减小运行时的损失，从而提供ecpump及其相关用品的总体效率。此外，可通过使y形输出管3270的管臂变形以在回弹性和弹性力方面改变y形输出管3270的特性，从而使流体容器不同于按图31a和31b所示的流体容器。可选地，y形输入管3260同样可用预定弹性力等实施，以在ecpump的输入侧提供流体容器。
参考图33a，第一和第二视图3300a和3300b均为根据本发明一个实施例所述的利用ecpump3380(如按图29-30d所述和所示的ecpump2900或ecpump3600)的紧凑型ecpfa。ecpump3380的每一端设有第一和第二valvas。第一和第二valvas的入口阀门3330a/3330b和出口阀门3350a/3350b分别连接到入口3320a/3320b和出口3360a/3360b上。在本ecpfa中，第一和第二y形管3310a、3310b分别将外部物理系统连接到ecpump3380上以利用全循环流体作用原理。与前面所述的其他ecpump相比，ecpump3380设有第一和第二弹簧3340a、3340b，第一和第二弹簧分别从第一和第二弹簧壳3390a、3390b连接到活塞上。因此，活塞在ecpump3380中的电磁运动使第一和第二弹簧3340a和3340b交替压缩/伸展，相应地，弹簧的作用使活塞返回到中心位置。因此，发送给ecpump3380的驱动信号可不同于ecpump2900和3600中的信号，因为引起移动的脉冲是通过弹簧的作用制止，而不是结合施加在ecpump内线圈上的电控制信号和永磁铁或软磁铁实现。
在图33b中，第一视图3300c为弹簧壳3394和外壳3390。第一和第二弹簧3340a、3340b分别连接到弹簧壳3394上。在弹簧壳3394内的一对入口和出口中，每一个均有用于支持分别插入相关入口或出口阀门3330a/3350a的底座3392。每个入口/出口阀门3330a/3350a都具有阀座3396，外壳3390到ecpump3380的流体密封通过o形密封圈3305实现。对该领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明范围的情况下，可应用其他密封技术。在弹簧壳3394内，有四个阀门，两个入口阀门3330a和两个出口阀门3350a。这样就增大了入口和出口上阀门的面积，降低了流体阻力。可选地，外壳3390本身可为刚性或挠性。当为挠性时，外壳3390提供了一个非常接近入口和出口阀门的流体容器。
根据y形管合并器/拆分器(如y形输入管3270和y形输出管3260)的设计，使流体系统中该元件的运行与ecpump产生共振。有利的是，共振y形管在“前进”/“倒退”行程开始时提供“抽”/“吸”，以在行程结束时有助于向活塞施加力。这可减少每个行程尽头需要的电磁驱动。如图31b中的第三图片3100f所示，通过提供一个总时间常数大于ecpump运行的共振器，这种流体容器使ecpump和流体组件能够平稳运行，以致能量不会浪费在击打ecpump上游或下游的水体/柱上。
除以上和随后确认的关于根据本发明实施例所述的ecpump和ecfpa的所有其他设计问题，在设计阶段中需要根据建议的工作环境温度范围、用户预计使用时间内ecpump的实际温度等因素着手解决热膨胀问题。例如，必须允许活塞能膨胀，图29中的内垫圈和外垫圈2990和2995设计成具有较大内径以便在ecpump变热时在运行中能实现膨胀。显然，由于根据本发明实施例所述的ecpump/eav的元件可利用多种不同的材料，如活塞使用铁，筒状芯使用塑料，设计分析应包括调节公差接近的相邻元件的热膨胀。
显然，如按图26-33b所述的及以下按图44-63所述的ecpump实施时每一个输入和输出端口可不设止回阀。显然，如按图26-33b所述的及以下按图44-63所述的ecpump可构成如按图26-31所述的其他电磁驱动流体泵的变体的基础。
图34为根据本发明实施例所述的第一和第二紧凑型旋转运动驱动器3400b、3400c。每一个均包括与下部主体3460a/3460b配合运行的上部主体3450a、3450b。如图所示，第三紧凑型旋转运动驱动器3400a中均包括输入端口3434a/3434d和输出端口3434b/3434c，所述输入端口和输出端口用于使流体流入/流出紧凑型旋转运动驱动器3400a。紧凑型旋转运动驱动器的运行通过活塞3420在电磁驱动(为清晰起见，已略去线圈等)下的运动进行控制，从而使得活塞打开/关闭下部主体3460a、3460b中的开口，使流体流入这些开口并通过流体冲击叶片使上部主体3450a、3450b转动。旋转运动受到所示的下部主体3460a和3460b内叶片的限制。若将其去除，则上部主体可相对下部主体自由转动。如图所示，第三紧凑型旋转运动驱动器3400a中设有上部和下部锁闭元件3410、3430。所述上部和下部锁闭元件能将活塞3420锁定在打开或关闭位置，从而降低功率消耗。上部和下部锁闭元件3410、3430分别将活塞3420保持在适当位置，直至另一驱动脉冲施加在线圈(为清晰起见，未示出)上，这使紧凑型旋转运动驱动器之后会在打开和关闭之间转变。可选地，紧凑型旋转运动驱动器3400a可设置上部和下部闭锁磁铁3410、3430，但不设置活塞3420，以使旋转运动不会在紧凑型旋转运动驱动器3400a内启用/禁用，而是从外部通过另一阀门或开关进行。虽然所示的设计在第一和第二紧凑型旋转运动驱动器3400b和3400c中均设有四个叶片组件，但显然可添加更多的叶片以增大流体冲击的表面面积和减小运动角度范围。
图35中包含了根据本发明一个实施例所述的紧凑型电控流体阀门/开关(ecfvs)的第一至第四视图3500a-3500d。如第一和第二视图3500a和3500b所示，ecfvs分别包括第一和第二主体3510和3520。这两个主体之间设有连接这两个元件的两个端口和电控驱动器(eca)的联接器3530，包括磁性垫圈3540和3560。虽然为清晰起见，已省略eca的其他方面(如线圈等)，但该领域技术人员应清楚。根据第三和第四视图可明显看出，线圈的运行使磁铁3570向左或向右移动，从而堵住/打开第二和第一主体3530和3510中的右侧和左侧路径。磁性垫圈3540和3560使得能够对eca进行闭锁操作。
当ecfvs在任何时候只需要端口b和端口c中的一个工作时，图35所示的ecfvs可视作背对背连接在一起的两个阀门。第三和第四视图3500c、3500d分别对此进行了描绘。ecfvs的一个此种实施为，端口a连接到流体驱动器上，端口b连接到ecpump的出口上，端口c连接到所述(或另一)ecpump的入口上。因此，端口c“关闭”时，流体从端口b抽向端口a，从而驱动流体驱动器；然后端口c“打开”，流体从流体驱动器抽向端口a再到端口c。在另一个配置中，输入端口a的流体可切换到端口b或端口c并通过适当的电子控制来调整活塞到端口b和端口c的位置。可选地，在有控制信号的可变脉冲宽度调制“pwm”的情况下，第一配置的ecfvs可“颤振”，以便即使在所有流体驱动器都完全膨胀时，也能持续引入/提取少量流体，以确保流体系统中总有流体在流动。在后一种配置中，可变pwm模式运行可使驱动器能够以不同的填充率或流量同时填充和/或驱动。另外，第五视图3500e为替代阀门的示意图，其中只有两个独立流动路径中的一个或另一个在工作。如上所述，激发线圈的可变脉冲运行使得能够实现可变的开口比，这样阀门还可用作可变分液器。虽然通常采用10-15ms的线圈激励周期，但本发明的实施例具有低至5ms的开/闭时间。
对该领域技术人员显而易见的是，高效率的自锁阀具有自锁磁引力，该磁引力应尽可能小以使阀门内的活塞顶着其关闭的压力水头。对于大多数装置，均希望阀门体积小、反应迅速、运行功率低且容易制造。阀门可为并入到歧管中的多个阀门中的一个。在一些阀门中，抵抗压力关闭阀门时可能比打开阀门时需要更多的功率，因为打开时压力能帮助推动活塞。本说明书中描述的任何线圈/磁性驱动电机均可实施在替代设计的锁中并起到阀门而不是泵的作用。“开关阀”通常不使用单向阀，如可能并入往复泵。可选地，开关阀门可部分用直流模式供电，以可控地减小锁闭活塞吸持力，使关闭的阀门部分打开，或相反，使打开的阀门部分关闭。或者，开关阀门可并入闭环反馈来影响线圈驱动信号，从而影响活塞吸持力。
在如图35中所示的eav中，并不是总是需要完全密封。在一些应用中，关闭的阀门有一些泄漏(如1％)，因为这不会显著影响系统的运行或总体效率。考虑到图35所示的eav的设计，或另一种阀门/开关，密封开关阀的闸门可用较软的一致材料以与活塞表面很好地配合，或者所述闸门还可用制作主体其他部分的相同较硬塑料制成。可选地，活塞可为铁质，垫圈为磁铁，或活塞可为磁铁，垫圈为软磁性材料。同样，在eav设计中可使用单线圈、双线圈和ecpump设计的各种其他方面。eav可选择仅在一端锁上，或者在eav的一端而不是两端具有闸门/端口的替代设计。通过适当的设计，级联eav元件可构成流体开关和调节电路的基础。
图36a为根据本发明实施例所述的可编程和自锁止回流体阀门的示意图。第一视图3600a为可编程止回阀，它包括主体3610、螺纹阀体3620、弹簧3650、弹簧座圈3630、轴承壳3640和滚珠轴承3660。当螺纹阀体3620拧进主体3610中时，弹簧3650受到弹簧垫圈3630和轴承壳3640的作用被压缩，从而使通过转动滚珠轴承3660克服弹簧压力和打开可编程止回阀所需的力增加。第二视图3600b为可编程止回阀的分解图。第三视图3600c为自锁可编程止回阀，其中，例如，如按第一和第二视图3600a、3600b所述的止回阀3600在螺纹阀体上另外安装了销子3675，所述销子受连接到驱动电路3680上的电磁驱动器3670控制。这样，在驱动电路3680的引导下，销子3675可通过电磁驱动3670啮合在滚珠轴承后面。啮合后，销子3675阻止滚珠轴承转动，从而阻止止回阀动作。因此，对该领域技术人员显而易见的是，这种自锁可编程止回阀或自锁止回阀能够解决现有技术中的卸压阀存在的滞后问题。
图36b为流体系统3600d中采用的第一和第二止回阀3620、3630。所述第一和第二止回阀用作压力阀，设在储液器3610和ecpump3640之间。ecpump3640还连接到第一至第四阀门3650a-3650d，例如图41所示的ecfvs。第一至第四阀门3650a-3650d还连接到ecpump的回路以及第一至第四流体驱动器3660a-3660d上。ecpump3640的结构可(例如)保证流体系统3600d的流体容量，使得在正常运行时不需要使用储液器3610中的流体。若正常运行时流体回路3670中的压力为6psi，则第一止回阀可设为0.5psi，第二止回阀可设为6.5psi。因此，若回路3670中的压力增大到6.5psi以上，第二止回阀3630打开，通过储液器3610释放压力。相反，若压力降至0.5psi以下，第一止回阀3620打开，从储液器3610中向回路3670中添加流体。由于典型的现有技术的止回阀需要压力元件有较大的表面面积，如滚珠轴承3660，来实现准确的开/关压力设置，图36a中所示的紧凑型止回阀的准确性通常较差。但是，如按图41所述，若第一和第二止回阀为锁闭止回阀，由于销子3675能强制止回阀在其自动关闭前关闭，因此此类止回阀的准确性较高，另外，将止回阀置于下方意味着在销子3675脱离时的压力下能实现迅速打开。或者，可采用自锁卸压阀，所述自锁卸压阀在默认情况下为打开或关闭，通过设在流体系统3600d中的压力传感器进行控制以确定销子3675何时啮合或释放。虽然图36a的第三视图3600c中显示销子3675垂直于自锁可编程止回阀，但其他实施例可包括，例如，一个与自锁可编程止回阀的轴成一定角度的销子，或多个销子。上述止回阀还可视作卸压阀或压力调节器。
图37为示例性第一至第三y形管配置3750-3770，如按图32的y形输入管3260和y形输出管3270所述和按图33a的第一和第二y形管3310a和3310b所述。如上所述，可改变这些y形管的特性以提供不同的弹力/弹性以提供流体容器，从而提高采用根据本发明实施例所述的ecpump的ecpfa运行性能。例如，在图32和图33中，y形输入管3260和第一y形管3310a可为低弹性，而y形输出管3270和第二y形管3310b可为高弹性。例如，可通过在成型工艺中使用不同的材料和/或材料合成物来提供可变的弹性，如图37中第一和第二成型配置3700a和3700b所示。在每种情况下，上半模3710/3740和下半膜3720/3750均在第四和第五y形管配置3730、3760注入和固化并在去除第四和第五y形管配置3730、3760前对准和接合。在其他制造工艺中，可通过提供能制作可变壁厚的模具提供可变弹性，或者在更复杂的成型工艺中，可配置采用两种或更多种材料和材料合成物。在本发明的其他实施例中，可采用替代工艺，包括但不限于浸涂、铸造和机加工。显然浸涂、铸造、机加工、激光切割、激光消融、喷砂、固结等均为可应用于所述ecfpa和ecpump的零件上的制造工艺。例如，活塞可通过添加或不添加支撑铁粒的粘合剂/机体用一定温度和压力的预定工艺压缩粉末形成。在本发明的另一实施例中，不导电的基体中可埋置磁致激活材料。以此种方式，活塞可制造成符合在其中用机器加工凹槽以减少径向流过活塞的电流和磁流的要求。内外垫圈也出现相同的问题，发明人将所述内外垫圈放入凹槽中以阻拦这些垫圈中确定的径向流/场。
如上述线性活塞泵，例如按图26-31b所述和所示的ecpump，由于泵活塞需要逆转方向，从而导致泵室下游的面积平均流量波动。由于需要使沿流动路径的所有流体加速和减速，流量的波动导致泵电机上的瞬时负载增大，流动路径长度也增大。如上所述，发明人已确定紧靠泵室的上游和下游采用可膨胀的弹性膜。本节给出了针对目标ecpump/装置配置的设计空间分析。发明人进行设计空间分析的目的是：
-根据产品要求最大程度地将流量波动减小至可接受和/或预期水平；
-一些速度和压力波动是允许的，而且实际上也是想要的，但应限制为不会严重影响效率和最终用户的满意度；
-确定流量和/或压力的波动以使用户可利用的水柱振动能量最大化；
-通过减少流体上的做功，使机械能效率最大化；及
-根据预期目的，将泵活塞上的流体压力最小化或最大化，同时实现q＝3l/min的流量和7psi(表压)的出口压力。
为了评估发明人的构想，为与流体响应压力连接的弹性容器的动态特性制定了数学模型。频率为0-50hz的活塞正弦波速度用作模型的输入，本分析中未考虑活塞力学。按图38-40c描绘和描述其模拟结果的模型如图40d所示，用隐式有限容积法离散化，并用总变差减小解法进行数值求解。进行数值模拟时，独立改变不同部分的流动路径长度s45和s67、膜半径r4、r5、r6和r7以及弹性系数k。选择弹性膜和泵送系统的尺寸来改变系统的阻尼截止频率，从而过滤掉弹性膜下游的流量和压力波动。
流体力学的分析通常使用非定常欧拉方程和质量连续性方程进行，非定常欧拉方程和质量连续性方程沿从气缸工作面开始到膜下游结束的流线合并。弹性膜被建立成薄壁压力容器，其中采用应力-应变关系来得到压力变化导致的膜膨胀和压缩。膜在特定流向位置处的瞬时膨胀率由方程(1)k＝(0.67)/(et0)给出，并为弹性刚度，弹性刚度与硅树脂的弹性模量e和弹性膜的厚度有关t0。系数0.67是通过分析得到并经过实验验证的校正因子，以考虑到应变期间弹性膜厚度变薄的情况。
从普遍观点来看，改变几何参数k、s和r具有以下影响：
-增大r和s会增大弹性膜的阻尼效应，从而使摩擦损失和压力惯性分量减小；
-增大r还会减小速度大小，从而将压力的惯性分量和粘滞损失减至最小；
-增大s会直接增大压力惯性分量；
-减小s会减小压力惯性分量，但同时会减小粘滞阻尼效应；及
-增大k会增大阻尼效应，但会减小电容器能够工作的临界压力。
弹性膜的长度s45和s67从基准初始值按比例s/s0等比缩放；膜半径按比例r/r0等比缩放；刚度系数k按比例k/k0以同样的方式缩放。进行模拟时，独立改变s/s0、r/r0和k/0，并用3d参数空间将图38和39中的数据可视化。图38描绘了模拟的参数空间图，其中采用了31个不同的k值，0.5≤(k/k0)≤2.0、51个不同的s值，1≤(s/s0)≤4、和31个不同的r值，1≤(r/r0)≤3，进行了共49011次模拟。图39描绘了该分析的参数空间结果，其中绘制了最小速度波动、最大效率和最小机械输入功率等值面的图。因此，每个(s/s0、r/r0、k/k0)坐标对应一个不同的泵配置，且对应不同的效率特性。等值面显示了某一参数具有具体水平的所有坐标。例如，机械表面表明最近的最佳机械效率值为68％的所有配置。输出流量波动等值面和效率等值面的交点代表效率和速度波动
表1：设计配置点、关键参数和设计折中汇总
图40a-40c分别显示了与初始基准条件相比，这些不同的设计的优化配置的流量波动减小，气缸平均压力减小，而泵的效率却相应提高。通过更多模拟实现了进一步改善。模拟时，独立地改变和优化泵的半径，将泵到电容器的流动路径最小化并优化了伞形阀引起的损失。这样进一步将紧凑型ecpump的理论机械效率改进到87％。图41和图42为该分析中k/k0＝0.5,1.0,1.5,2.0在s-r二维平面内速度波动、效率和机械输入功率的等高线图。在图41和图42的每个图中，空白白色区域代表膜内的压力超过或接近临界压力使膜膨胀(鼓起)而导致破裂的情况。这种不稳定性发生的原因是流体容器弹性膜的刚度回弹性不够而导致它不断地积聚流体。
当爆裂压力(pburst)接近7psi的设计压力时，膜膨胀和收缩程度较大，以致膜从流体中吸收更多的能量。膜的膨胀和收缩循环与流体压力不协调接近180°，因此膜可用于在行程开始和结束时减小泵的压力负荷。
发明人进行的另一设计优化与处理电机力输出有关。从图40e的第一图表4000a可清楚地看出，泵活塞上的压力随着时间的变化需要在整个泵循环过程中一直有正向力，才能使活塞经过0.2"的整个行程和实现正弦波的速度曲线图。因此，若任何时间施加的力不够，活塞会提早减速，使活塞无法到达对端，从而减小了流量。但是，磁电机的特性可对在行程结束时施加的正向力产生阻止或限制作用。此外，在行程的任一端，电机效率大大减小，而电机朝向行程中心时效率最大。
因此，本发明的一个目的是找到一种力输入信号以实现在达到电机输出能力的同时使活塞完成其全部行程并规定可利用电机的电流-力转换效率曲线的力信号，从而将功率需要量最小化并将电能与机械能转换效率最大化。为此，对活塞力学进行了建模并将其并入流体系统模拟中，以将力规定为输入，活塞位置按时间、流体压力和速度进行求解。在整个行程中传递的能量等于力曲线传递的能量的任意形状的力信号如图40e的第一图表4000a所示，它使活塞能经历整个行程长度。力信号被定义为任意曲线，对其进行控制以使整个行程长度内其积分产生的能量与图40e的第一图表4000a所示的力曲线的积分相同。然后，力信号曲线用成本最小化优化方法进行演变，其中在模拟时将由特定力曲线算得的平均电流最小化。
根据这一优化，确定了改进后的力与活塞位置曲线，如图40的第二和第三图表4000b、4000c所示。第一图表4000a为经优化以实现0.2"行程和使用最小输入电流的力信号，而第三图表4000c为因此产生的活塞位置与时间的曲线。图40e的第二图表4000b所示的力曲线重新分布朝向行程中心的活塞所传递的能量并使力在结束时能为负向，并使得泵活塞能在弹性膜传递的流体压力和电机磁性元件传递的零电流磁阻力的作用下减速。因而，由此产生的活塞位置曲线在朝向行程循环周期的中间和结束时经历了相当快的加速和减速过程。相应的速度曲线图在机械效率上却稍有下降，其从电能-机械能转换效率中获得了更多的补偿。活塞的振荡频率由整个行程中提供的力确定。正如我们希望的，在行程结束时施加较少的电流，因此活塞的零电流磁阻力调整到用最小电流实现共振频率所需要的具体值(40hz时，为±1.75lbf)。然后，该力曲线能转换成所需的如图40的第四图表4000d所示的驱动电流。从图中可以看出，在循环开始和结束时需要施加最小的电流。
图43为根据本发明一个实施例所述的用于ecpump的控制回路的示例。如图所示，数字电路4300a包括高性能数字信号控制器，例如microchipdspic33fj128mc30216位数字信号控制器，所述数字信号控制器产生输出脉冲宽度调制(pwm)驱动信号pwml和pwmh，驱动信号pwml和pwmh耦合到第一和第二驱动电路4320和4330上，驱动电路4320和4330产生施加到ecpump292910内线圈上的电流驱动信号。图44为所产生的施加到ecpump线圈上的驱动电流。不是连续信号，而是根据本发明一个实施例所述的所产生的驱动电流，在该实施例中，数字电路4310产生频率为18hz、振幅变化的脉冲。因此，图44所示的450ms驱动电流信号由这种18khz信号的约8000个离散振幅加权循环。
采用图44所示的驱动信号能使ecpump连续运行，这样通过流体容器可获得到流体系统和阀门的恒定流体压力/流量。但是，显然在利用pwm技术驱动eav的控制器的指导下，eav能快速打开和关闭以将流体驱动器(如气球)保持在预定的填充水平，如25％、50％和100％。例如，利用以40hz振荡的eav和脉冲宽度调制，根据预期的填充水平，阀门可保持在0.1hz-40hz的范围内。以这种方式，单个ecpump能够根据整个流体系统内阀门、开关等的动作填充多个气球并/或保持相应的填充水平。同样，ecpump可以10hz-60hz的不同频率运行。另外，频率模拟可通过一系列阀门的时序完成。另外，显然由于基于pwm的控制器技术使驱动器可进行复杂的膨胀或生成曲线图，因此能够模仿身体接触(如用户的手指接触皮肤所施加的压力)。因此，可使流体执行器膨胀以提供模仿另外一个人的手指触摸他们的压力曲线。
对该领域技术人员显而易见的是，在所述说明和图纸中关于本发明实施例的ecpump和ecfpa描绘未显示或描述制作或设置励磁线圈。此类线圈的设计和缠绕在该领域中为大家所熟悉，因此为了清楚描绘ecpump和/或ecfpa的其余元件，已将其略去。例如，在图29、30a和30b中，线圈绕在或成形在线圈架磁芯2940上并装在线圈架壳2950中，所述线圈架壳包含一个或多个供导线穿进/出以连接到外部驱动电路和控制电路上的开口。此类线圈包括，例如170/22、209/23、216/24、320/24、352/24、192/28(例如8层，每层24匝)、234/28、468/32和574/33。每组数字表示所用导线的绕组数量和美国线规。
对该领域技术人员显而易见的是，可以实施由弹性元件、弹力元件和流体驱动器构成的其他结构，其中装置的元件和装置本身的运动、尺寸等的一个或多个方面根据装置的元件和/或装置本身内的流体驱动器的相同子集的动作顺序改变。此外，显然一个或多个有源元件(如流体泵和流体阀门)可设计成单个模块而不是多个模块。
对该领域技术人员显而易见的是，通过按图12-13所述的ecpump的适当设计，除提供泵的作用和用作按图12和图13所述的初级泵外，它们还能用作这些图中所示的第二泵以及起到振动器类型的功能。进一步地，在对图12-13中的电控泵所述的本发明的实施例中，对该领域技术人员显而易见的是，虽然所描述的均提供流体容器，但可根据整个装置各方面(包括但不限于用于将流体系统的各个元件连接在一起的管道或流体系统贴近流体泵的那些部分)的设计进行省略。在有些情况下，除去流体容器可使循环/周期压力分布施加在电子控制器确定的整体曲线图上，其中循环/周期压力分布向装置的用户提供另外的刺激。显然，在本发明的其他实施例中，流体容器可用作抑制低频压力变化但让较高频率的压力变化通过的高通过滤器。在本发明的其他实施例中，ecpump可形成紧凑型ram/锤泵的基础。
在本发明的其他实施例中，流体驱动器可用作流体容器且在有些情况下，设置成可与其他流体驱动器从该流体驱动器进行连接，而不是直接从泵或通过阀门从泵连接。在本发明的其他实施例中，流体容器可设在泵的一侧，例如入口侧。
可选地，入口流体容器可设计成向装置运动提供最小影响或设计成影响装置的运动，例如通过不对泵的作用调整尺寸。在这种情况下，当泵活塞试图抽吸流体且一个或多个流体驱动器的控制阀门已打开而使泵和流体驱动器之间已建立有效的流体连接时，流体从流体驱动器抽向活塞。但是，若一个或多个阀门未打开或流体驱动器全都坍缩，泵活塞入口处的“真空度”会增大，卸压阀能使流体从高压入口流体容器或直接从阀门流出，并当流体驱动器体积不变时使流体开始循环流通。以这种方式，即使在装置处于流体驱动器的体积无调整的状态时，泵也能继续运行，例如提供振动。
在根据本发明实施例所述的装置内，装置内的流体可加热或冷却以在用户使用该装置时向其提供附加的感觉。可选地，通过改变不同区域中装置主体的热导率和/或流体和用户皮肤之间外部装置外壳之间的厚度，可改变在装置的表面上施加在用户皮肤上的热度或冷度。在其他实施例中，在同一装置中，双流体线路可同时提供热度和冷度。虽然加热流体相对较简单，但冷却，例如通过使用热电制冷器来冷却流体逆着其或环绕其流动的金属元件，需要将热量从流体中排出。在本发明的一些实施例中，这可通过使用散热器和/或强制空气冷却或通过装置的外壳/外部实现。在另一实施例中，一侧的热电制冷器使第一流体回路的流体冷却，而另一侧的则对第二流体回路的流体加热。
在本发明的一些实施例中，可除去流体容器的功能，以使得流体系统将所有可能产生的压力，即泵活塞能施加的所有压力，通过刚性管和控制阀导向流体驱动器以将泵活塞的运动转变成进入/流出流体驱动器的流体的运动。这可在流体驱动器与泵之间的距离相对较短且泵活塞推动流体的体积/重量不是太大的情况下采用。因此，根据流体线路的设计，若一个以上的阀门打开，流体流动将共享，但若无阀门打开或阀门打开但流体驱动器无法膨胀或收缩，则通过流体驱动器和周围材料的设计控制一些压力/真空限值，泵活塞上的背压/真空会上升直至卸压阀打开并使流体再从泵出口流通到泵入口。因此，泵活塞能一直运行，而装置不发生任何运动。显然，在本发明的此种实施例中，带容器的流体系统只能包含小储液器或不含任何储液器。
按带储液器和/或流体容器的本发明的实施例所述的流体系统仍可采用卸压阀或可选择对压力进行监控以在(例如)泵因阀门关闭而失速或流体驱动器不运动或压力超过预定阈值等情况下将泵关闭。例如，需要时，用力挤压装置可防止装置膨胀，从而使泵失速，但压力监控可能已经将泵关闭。可选地，整个控制电路中还可采用热熔断器。可选地，可调整泵的频率或触发阀门以将ecpump进入与驱动器隔离的闭环状态中一段预定的时间或直至压力降至可接受的水平。显然，可做出更复杂的判定，如估定压力是周期性/非周期性的和表明强烈刺激，例如并非个人挤压装置。显然，使用ecpumps能改变泵频率、泵行程长度、泵脉冲剖面等以改变装置内流体运动的有效压力、流量和脉冲频率，从而改变这些运动通过阀门、开关和拆分器所连接的流体驱动器的作用。在本发明的其他实施例中，可允许ecpump失速并通过适当的设计而不致过热。
若嵌入了压力传感器，它自己可确定用户希望感受的预期压力，然后确定在改变其他泵参数的情况下达到这一预期效果所需的泵驱动信号，如若用户调整在用户配置阶段中运行的频率，则可保持压力分布。显然，可对ecpump的性能进行监控。例如，可测量产生的背电磁场(emf)以确定活塞在ecpump的位置，并与预期位置和导出位置-时间曲线进行比较以确定是否需要调整控制信号以达到预期装置和/或ecpump的性能。或者，电容式或其他传感器可获取活塞位置、加速度以及流体流量且还可监控ecpump处的压力以对性能进行检验。
或者，流体系统可设计成泵始终运行并根据某一预期模式(包括刺激振动模式)改变每分钟转数(rpm)，同时阀门不断地打开和关闭以便装置总在一个或另一个方面运动，因此在无流体容器或不当流体容器、储液器或卸压旁通阀的设计方案中泵无需关闭。
材料
在图1至图31中所述的流体组件、驱动器、装置、流体阀门和流体泵中，所述的流体可为气体或液体。若装置发生失效产生流体泄漏，则泄漏出的流体不得对用户有毒害作用，且不得对装置内与流体接触的不同组件中使用的材料有腐蚀性。在本发明的其他实施例中，流体可采用温度调节，如进行加热。例如，流体可为50％的丙二醇和50％水的混合物，但根据液体所需的浓度也可采用其他比例。根据所需的流体性能也可采用其他一系列材料，这类性能包括但不限于，抗霉菌、润滑剂、润滑油添加剂、存放和/或运行范围内的防冻、抗菌、消泡、防腐蚀、无毒性，以及在密封的流体系统中的使用寿命长。该类流体可包括但不限于，例如，植物油、矿物油、硅、水和合成油。
对于制作该装置的材料，可结合流体驱动器采用各种材料，包括，例如，闭孔泡沫材料、开孔泡沫材料、聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、酚醛泡沫材料、橡胶、乳胶、果冻胶、硅胶、弹性体、不锈钢、cyberskin虚拟肤质和玻璃。许多本发明实施例中的流体驱动器设计为，在压力增加(或注入流体)时膨胀，在压力降低(或抽出流体)时塌瘪。因此，流体驱动器一般可采用弹性材料制成，例如，可包括橡胶、乳胶、硅胶和弹性体。在本发明一些实施例中，流体驱动器和流体泵和/或阀门之间的流体接口可由与流体驱动器相同的材料制成，不允许采用其他材料。在这种情况下，流体驱动器可由减少了壁厚的材料制成。此类制作工艺包括但不限于，例如，浸涂、吹塑、真空模塑、热压成型和注塑成型。显然，在单个工艺步骤中，可同时形成多个驱动器，作为一个整体零件。或者，通过热粘合、超声波粘合、机械特性、粘合剂等方式，将多个独立的驱动器直接连接在一起，或通过过渡管道连接在一起。可采用相同的方式将流体驱动器固定在阀门、开关、ecpump、ecfpa、eav等。
装置配置
在强调自配的独立装置的同时，根据本发明实施例可明显看出，该装置可分割成多个单元，如泵组件，其中装置通过软管连接至泵组件上，软管可为几十厘米、一米或几米长。在本发明的其他实施例中，可采用一根非常短的管将泵组件与装置的其他部分隔离开来，或作为主体柔性部位的一部分，用于用户调节诸如装置的弧度。显然，根据本发明实施例的装置可设计为：使用时握持的形式；作为一套用具的一部分配合使用；通过附件配置到用户；或通过吸盘或其他安装方式固定在一个物体上。
根据本发明实施例所述的装置和电子控制器，附图所示的上述内容说明了电源采用电池供电形式，可为标准可更换(消耗品)设计，如碱性、锌碳、硫化锂铁(lifes2)类电池，或可充电的设计，如镍镉合金(nicd或nicad)、镍锌和金属氢化物镍(nimh)电池。一般情况下，该类电池为七号或五号电池，包括但不限于，一号、二号和pp3型电池。因此，此类装置应为设置在主体内的自带电源、控制器、泵、阀门和驱动器。显然，对于电池驱动的运行，尽管电源连接可缓解此类设计限制，但流体泵、电子控制器和流体阀门仍优选低功率、高能效的设计。例如，对于流体驱动器工作压力约为2-6psi，典型尺寸和效率的流速约为的装置，功耗约为3w。对于4节1.3v的五号直流充电电池，可提供大约的功率，以总体能在大约的速率下提供约1小时的大约的功率，即大约，以在装置内可运行多个泵。
但是，在其他实施例中，该装置也可包括一根电源线，并通过变压器由电源直接控制供电。可选地，流体装置可设计为包含电池，以及通过具有小型电气接头的电源线将电源连接至远程变压器，并包含一个电源插头。但是，显然本发明的其他实施例可设计为，在一个包含流体驱动器的独立模块内包含泵、阀门、电源和电子控制器的预设部分。
根据本发明实施例所述的流体装置及其电子控制器，附图所示的上述内容说明了该电子控制器位于该装置内。但是，可选地，该控制器可通过电线远程连接至装置，或通过间接方式，如无线通信方式等，进行通信。另外，所述电子控制器可向流体泵和阀门以及该流体装置的其他有源元件提供控制信号。但是，在本发明一些实施例中，电子控制器可从嵌入装置内或位于装置外的传感器接收输入。例如，传感器可根据用户施加在流体装置该部分的压力提供输出，其中控制器可根据最大压力、速度、转换速率和延伸等调节装置动作的一个或多个方面。可选地，其他传感器可布设在装置的内部，以监控装置的性能，包括，例如，采用线性传感器监控延伸长度，采用压力传感器监控装置内预设点的流体压力。
上述具体内容仅为便于彻底理解实施例而提供。但是，应了解的是，实施例也可不参考上述具体内容实施。例如，线路可以框图显示，以便不会因无关紧要的内容使实施例费解。在其他情况下，众所周知的线路、工艺、算法、结构和技术可无需展示无关紧要的细节，以避免使实施例费解。
上述描述的技术、模块、步骤和方法可采用多种实施方式。例如，这些技术、模块、步骤和方法可以硬件、软件或软硬件结合的方式实施。若为硬件实施方式，处理单元可在一个或多个应用专用集成线路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理装置(dspd)、可编程逻辑装置(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微型控制器、微型处理器中实施，其他电子单元设计用于执行上述功能和/或其组合。
同时需注意的是，实施例可表述为一个过程，附图显示为流程表、流程图、数据流程图、结构示意图或框图。虽然流程图可说明按序进行的操作顺序，但很多操作步骤可平行进行或同时进行。此外，操作顺序可进行更改。操作完成后，则过程结束，但过程中仍可能包括图中未包含的其他步骤。过程可能对应于方法、功能、程序、子程序、辅程序等。当过程对应于功能时，过程的结束则对应于该功能返回至呼叫功能或主功能。
以上是本发明实施例的公开内容，目的在于说明本发明，而并非使其内容详尽无遗或将本发明范围限制于公开的几种具体形式。鉴于上述公开内容，本领域技术人员将能清楚了解针对上述实施例所做的多种变化和修改。本发明范围由所附权利要求书及其等效内容界定。
此外，在描述本发明典型实施例的过程中，说明书部分可能已逐步介绍了本发明中提供的方法和/或过程。但由于该方法或过程并不仅限于本发明中规定的特定步骤，因此，该方法或过程的步骤不受本发明中所述步骤的特定顺序限制。本领域技术人员应了解的是，这些步骤也可能按其他顺序进行。因此，本说明书中规定的步骤的特定顺序不应限制所附权利要求。此外，针对本发明中提出的方法和/或过程的权利要求不应局限于规定步骤下产品的性能。本领域技术人员很清楚，规定的步骤顺序可能会发生变化，但依然不背离本发明精神且在本发明范围内。
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