(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を保持するように封止されたコンデンサ・ケースと、
３軸に延びる開いたセルを画定する３Ｄフレーム構造体で形成された集電部上に配置される焼結部分を含むとともに該コンデンサ・ケース内に配置された少なくとも１つの電極と、
該焼結部分に電気的に接続された該集電部に結合された導体であって、該コンデンサ・ケースの外部に配置された端子まで、該端子が該焼結部分に電気的に接続した状態で、該コンデンサ・ケースを通って封止状態で延びる導体と、
該コンデンサ・ケース内に配置された第２の電極と、
該電極と該第２の電極との間に配置されたセパレータと、
該コンデンサ・ケースの外部に配置され、かつ該第２の電極に電気的に接続されており、該端子とは互いに電気的に絶縁された第２の端子と、からなる装置において、
前記３軸に延びる開いたセルを画定する前記３Ｄフレーム構造体が発泡金属またはエキスパンデッド・メタルで形成されており、
前記３Ｄフレーム構造体内の開いたセルの少なくともいくつかは、同３Ｄフレーム構造体内の開いたセル間の複数の孔を介して、同３Ｄフレーム構造体内のその他の開いたセルと連通している、装置。
【請求項２】
前記焼結部分が前記セル内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フレーム構造体が焼結されていない、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記セルは、平均直径が１０から１５マイクロメートルの範囲である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電極が、前記焼結部分を含む独立したスラグ電極からなり、前記焼結部分がモノリシックである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記導体が少なくとも部分的に前記スラグ電極内に配置され、前記スラグ電極が前記導体の導電性の部分を囲む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記導体が、前記スラグ電極と、３軸に延びる開いたセルを画定する３Ｄフレーム構造体で形成された前記集電部との間に配置される、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電極が、複数のアノードを含むほぼ平らな電極の積層体の一部であるアノードである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
３軸に延びる開いたセルを画定する３Ｄ陽極性フレーム構造体上にアノード材料を焼結することによって、アノードを形成する工程であって、発泡金属またはエキスパンデッド・メタルから３Ｄ陽極性フレーム構造体を形成することを含む前記工程と、
該アノードと、セパレータによって該アノードから隔離されたカソードとを、アノード形状とほぼ一致するコンデンサ・ケースのキャビティ内に配置する工程と、
該アノード材料を、該コンデンサ・ケースを通って配置されたアノード導体に結合する工程と、
電解質の流れに耐える封止部によって、該アノード導体を該コンデンサ・ケースに封止する工程と、
該コンデンサ・ケースを電解質で満たす工程と、
該コンデンサ・ケース内に該電解質を封止する工程と、からなり、
前記３Ｄ陽極性フレーム構造体内の開いたセルの少なくともいくつかは、同３Ｄ陽極性フレーム構造体内の開いたセル間の複数の孔を介して、同３Ｄ陽極性フレーム構造体内のその他の開いたセルと連通している、方法。
【請求項１０】
形成する工程が、前記アノードをアノード形状に成形する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
成形する工程が、周囲圧力を超える圧力で成型する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
形成する工程が、粉末材料を前記３Ｄ陽極性フレーム構造体上にプリントする工程を含む、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
密閉デバイスハウジングと、
該密閉デバイスハウジング内に配置されたバッテリと、
該密閉デバイスハウジング内に配置されたコンデンサであって、
電解質を保持するように封止されたコンデンサ・ケースと、
該コンデンサ・ケース内に配置された少なくとも１つのアノードであって、３軸に延びる開いたセルを画定する３Ｄフレーム構造体で形成された集電部上に配置される焼結部分を含む、少なくとも１つのアノードと、
該焼結部分に電気的に接続され、かつ３軸に延びる開いたセルを画定する３Ｄフレーム構造体で形成された該集電部に結合されたアノード導体であって、該コンデンサ・ケースの外部に配置されたアノード端子まで、該アノード端子が該焼結部分に電気的に接続した状態で、該コンデンサ・ケースを通って封止状態で延びるアノード導体と、
該コンデンサ・ケース内に配置されたカソードと、
該カソードと該アノードとの間に配置されたセパレータと、
該コンデンサ・ケースの外部に配置され、該カソードに電気的に接続されており、かつ該アノード端子とは互いに電気的に絶縁されたカソード端子と、からなり、前記３軸に延びる開いたセルを画定する前記３Ｄフレーム構造体が発泡金属またはエキスパンデッド・メタルで形成されており、かつ前記３Ｄフレーム構造体内の開いたセルの少なくともいくつかは、同３Ｄフレーム構造体内の開いたセル間の複数の孔を介して、同３Ｄフレーム構造体内のその他の開いたセルと連通している、コンデンサと、
該バッテリおよび該コンデンサに結合され、治療のパルスを供給するために該コンデンサを放電するように構成された電子的心律動管理回路と、
からなるシステム。
【請求項１４】
前記コンデンサが、治療上効果的な単一の除細動器パルスを放出するサイズにされている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記アノードおよび前記カソードが、３６ジュールの除細動パルスを送達するサイズにされている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アノードおよび前記カソードが、３６ジュールの除細動パルスを送達するサイズにされ、かつパッケージングされている、請求項１４または１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は一般にエネルギー貯蔵に関し、詳細には、３次元（「３Ｄ」）フレーム構造体を備える焼結電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気刺激療法は、ある患者に利益をもたらすことができる。たとえば、ある患者が不規則な心拍、すなわち不整脈を患っており、心臓に電気的な刺激を加えることで恩恵を得られる可能性がある。細動として知られる特定のタイプの不整脈を患う患者もいる。細動は、心房または心室などの心臓の異なる領域に影響を及ぼす恐れがある。心室で細動が起こると、血液を送り出す心臓の能力が劇的に弱まり、患者は危害リスクにさらされる。患者に電気的な刺激を加えることで、規則的な心拍を回復させることによって、細動などの異常を患っている患者を効果的に治療できることが認められている。
【０００３】
細動などの異常はいつでも起こり得るので、容易に利用可能なデバイスを持つことが役立つ。場合によっては、そうしたデバイスが持ち運び可能または埋め込み可能であると役立つ。持ち運び可能または埋め込み可能なデバイスの開発に際して、軽量かつ小型の部品が望ましい。
【０００４】
以下は背景技術の文献である。
特許文献１（米国特許第５，７２８，４９０号明細書、出願番号第０８／６７１，５２７号）には、バッテリ電極を構築する際に使用するための３次元基板材料であって、網状発泡金属、導電性繊維および圧縮金属粉からなる群から選択される焼結マトリックス材料と、焼結マトリックス材料を、化学的に充填されたマトリックス材料の渦巻形成中に、マトリックス材料の表面の平らな面内に実質的に保持するように、同マトリックス材料の少なくとも１つの表面に結合された、ポリマーメッシュ材料、可撓性金属スクリーンまたは金属繊維の多孔性被覆層とを備える、３次元基板材料が参照されている。この文献にはコンデンサが参照されていない。
【０００５】
特許文献２（米国特許出願公開第２００７／０２４８８８７号明細書、出願番号第１１／４０８，８５６号）には、発泡金属（または他の何らかの３次元の充填可能な導電性材料）を使用してその電極を作成する高性能リチウム系バッテリが参照されている。この文献にはコンデンサが参照されていない。
【０００６】
特許文献３（米国特許出願公開第２０１０／０２５９８６６号明細書、出願番号第１２／２９７，８１１号）には、電解質樹脂により結合された導電性繊維のマットの複合体をそれぞれ含む第１および第２の電極を有するスーパーコンデンサを具備する、エネルギー貯蔵デバイスが参照されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，７２８，４９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２４８８８７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０２５９８６６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
焼結したアルミニウム粉末は、エッチングされたいくつかの電極を含む、他の手法よりも表面積および静電容量が大きいコンデンサ電極を作製するために使用することができる。焼結電極は、酸化後であっても表面積の改良をもたらし、したがって、エネルギー密度の改良をもたらす。これらの電極は、より軽量かつ小型のコンデンサを作製するために使用することができる。
【０００９】
いくつかの実施例において、アノードなどの電極は、粉末と結合剤の混合物をアルミニウムシート上にプリントすることによって作製される。いくつかの実施例において、プリントはシートの両側に合わせて行われる。ある種の実例においては、シートは、プリント用の基材として機能する。いくつかの実施例において、シートは電極用の集電部として機能する。粉末材料が焼結され、焼結材料が酸化されると、完成した電極が作製される。
【００１０】
しかしながら、そのような平面電極は、少なくとも部分的には、加熱、プレス、コイニング（ｃｏｉｎｉｎｇ）などを含むが、それらに限定はされないある種の製造工程によって生じる反りおよび湾曲を受ける。このシート手法はまた、限られた量の材料がプリントによってシート上に蓄積され得るので、ある厚さの電極の作製に制限されている。
【００１１】
ある実施例においては、本発明の主題は、直交軸などの３軸に延びるセルを画定する３Ｄフレーム構造体であって、反りまたは湾曲に耐える所望の形状に形成された３Ｄフレーム構造体で形成される集電部上に配置された焼結部分を含む電極を設けることなどによって、平面電極の反りおよび湾曲の問題に対する解決策を提供することができる。
【００１２】
図面は概して、本明細書で論じる種々の実施形態を例として示している。図面は例示のみを目的としており、原寸に比例したものとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】いくつかの実施形態に係る、焼結コンデンサを備える医療システムの概略図である。
【図２】いくつかの実施形態に係る、焼結コンデンサを備える埋め込み医療システムの図である。
【図３Ａ】種々の実施例に係る、３軸に沿って配置されたオープン領域を画定する焼結３Ｄフレーム構造体の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した３Ｂの拡大図などの、３軸に沿って配置されたオープン領域を画定する焼結３Ｄフレーム構造体の拡大図である。
【図４】いくつかの実施例に係る、エキスパンデッド・メタル３Ｄフレーム構造体の平面図である。
【図５】いくつかの実施例に係る、電極を鋳造する工程を示す概略図である。
【図６Ａ】種々の実施例に係る、３軸に沿って配置されたオープン領域を画定する３Ｄフレーム構造体の平面図である。
【図６Ｂ】輪郭を示す、図４Ａにおける線４Ｂ−４Ｂに沿った断面図である。
【図７Ａ】種々の実施形態に係る、スラグ電極を備えるコンデンサの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおける線７Ｂ−７Ｂに沿った断面図である。
【図８Ａ】種々の実施例に係る、コンデンサの平面図である。
【図８Ｂ】３Ｄフレーム構造体で形成される電極の積層体を示す、図８Ａにおける線８Ｂ−８Ｂに沿った断面図である。
【図９】いくつかの実施形態に係る、コンデンサを作製する方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書は、電気エネルギー貯蔵デバイスで使用するための焼結電極に関する。具体例としては、アルミニウムまたはその合金で形成される焼結アノードが挙げられる。ある実施例は、アルミニウム電解コンデンサで使用するためのものである。実施例としては、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体などの３Ｄフレーム構造体で形成された集電部上に焼結部分が配置された電極が挙げられる。
【００１５】
いくつかの実施例には、３Ｄフレーム構造体で形成される集電部を少なくとも１つの電極が含み、各電極が相互接続されている電極の積層体が含まれる。いくつかの実施例において、陰極性ケース、そのケース内に配置されるアノードのスラグ電極、およびそれらの間のセパレータである３つ（３種）の部分を備えた、単一の焼結電極を使用するコンデンサが実現される。本システムおよび本方法は、少なくとも、望ましくない反りを伴わずに電極が形成できるので、３Ｄフレーム構造体を使用しないエネルギー貯蔵デバイスに改良を加えることになる。
【００１６】
焼結は、電極の各粒子の間に多くの間隙（たとえば、スペース）を生じさせることになる。焼結電極は、各粒子間に間隙を有する砕粒に部分的に似ている。種々の実施例において、静電容量は電解質にさらされる表面積に比例するので、間隙を電解質で満たし、それによって単位体積当たりの静電容量を増加させる。そのような間隙を有する電極は、平面電極層の主要表面に対する電子の横方向または平行の移動に改良をもたらす。これは、エッチングされた電極では、当該エッチングによって、典型的には平面層の主要表面に対して垂直な空隙が生じることになるので、横方向の移動が制限されるためである。したがって、いくつかの実施例は、この向上したイオンの流れのために、３軸に延びるセルを画定するエッチングされたフレーム構造体と比べて小さいＥＳＲ（等価直列抵抗）を有する。種々の実施例において、セルは、平均直径が約１０から１５マイクロメートルの範囲である。いくつかの実施例において、セルに配置された粉末材料の１つまたは複数の微粒子は約３から４マイクロメートルの平均直径を有する。種々の実施例において、厚さ約０．５マイクロメートルの酸化物がフレーム構造体上に形成される。
【００１７】
全体的に見て、３Ｄフレーム構造体上に配置された焼結材料を含む電極を使用するエネルギー貯蔵デバイスが、除細動器などの埋め込み可能な医療デバイスにおける使用に特に適している。これらの電極は多様な形状を作り出すことができるので、特別な用途の形状を有するコンデンサなどのエネルギー貯蔵デバイスを作成するために使用できる。間隙は極めて小さく、電極を剛性にし、機械または組み立て要員による取り扱いに耐えられるようになっている。これらの電極は、エッチングした電極を上回る改良されたエネルギー密度を示し、特定の治療用のある量のエネルギーを送達することができる、より小型化された埋込デバイスを作製するのに有用である。企図される３Ｄフレーム構造体は、限定はしないが、発泡体、エキスパンデッド・メタル（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｍｅｔａｌ）、ファブリック、サッチ（ｔｈａｔｃｈ）、編み組み、足場組み（ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ）、骨組み、フィン、巻きひげ（ｔｅｎｄｒｉｌ）などを含む。フレーム構造体の例には、限定はされないが、セルが導電性の格子部材によって画定された格子が含まれる。格子の形状は正規直交の格子には限定されず、他の構成も可能である。種々の実施例は金属性である。本明細書に開示される３Ｄフレーム構造体の実施例には、組み合わせて使用できる特徴が含まれる。すなわち、種々の実施例において、ある３Ｄフレーム構造体の態様は、別の３Ｄフレーム構造体と組み合わせ可能な態様である。
【００１８】
図１は、いくつかの実施形態に係る、焼結コンデンサを備える医療システム１００の概略図である。医療システム１００は、心臓などに治療上の刺激を加えるためのいくつかのシステムを表し得る。医療システムの実施例には、埋め込み可能なペースメーカ、埋め込み可能な除細動器、埋め込み可能な神経刺激デバイスおよび、限定はしないが、外部の除細動器などの身体の外側から刺激を加えるデバイスが挙げられるが、それらに限定はされない。
【００１９】
電子装置１０４は、センサ１０５を監視することなどによって、患者を監視することができる。電子装置１０４は、システム１００内の活動を監視または制御することができる。いくつかの実施例において、電子装置１０４は、患者を監視し、不整脈などの治療されるべき状態を診断し、エネルギーの刺激パルスの患者への送達を制御することができる。電子装置１０４は、誘導子を使用して無線で電力供給することができる。あるいは、電子装置１０４は、バッテリ１０６によって電力供給することができる。いくつかの実施例において、電子装置１０４は、小さな治療的エネルギーバーストをバッテリ１０６から患者に導くことができる。
【００２０】
バッテリ１０６の供給能力を上回るエネルギー放電率を使用する除細動などの治療では、コンデンサ１０８が使用される。バッテリ１０６からのエネルギーは、電子装置１０４によって制御されて、コンデンサ１０８を充電する。コンデンサ１０８は、電子装置１０４によって制御されて、患者を治療するために同患者に対して放電する。いくつかの実施例において、コンデンサ１０８は患者に対して完全に放電し、またある実施例では、コンデンサは、治療エネルギーを供給するためにオンにされ、治療送達を打ち切るためにオフにされる。
【００２１】
医療システム１００のいくつかの実施例は、任意のリード線システム１０１を含む。ある種の実例においては、埋め込み後、リード線システム１０１またはリード線システム１０１の一部分が、刺激されるべき組織と電気的に接続している。たとえば、リード線システム１０１の構成には、刺激電極１０２によって組織に接触するものもある。リード線システム１０１は、ヘッダ１０３内の接続部を介してシステム１００の他の部分に結合する。システム１０１の実施例は、実施されるべき治療の必要性に応じて、異なる数の刺激電極および／またはセンサを使用する。
【００２２】
ある実施例においては、いくつかの医療システム１００がリード線１０１なしで機能する。リードレス電極の実施例は、刺激されるべき組織に接触して位置決めされ得るか、または間質を介して刺激されるべき組織に刺激を与えるために、同組織に近接して位置決めされ得る。リードレス電極はより簡単に埋め込むことができ、また、さらなるリード線部品を必要としないので、より安価である可能性がある。ハウジング１１０は、リードレス構成の電極として使用することができる。
【００２３】
ある種の実施形態において、電子装置１０４は、コンデンサ１０８を放電して治療的除細動パルスを与えるように、電池１０６およびコンデンサ１０８に接続された電子心臓律動管理回路を含む。いくつかの実施例において、システム１００は、少なくともおよそ５０ジュールの除細動パルスを送達するサイズのアノードおよびカソードを備える。他の構成は、より多くのエネルギーを送達することができる。より少ないエネルギーを送達する構成もある。いくつかの実施例において、エネルギー・レベルは、ある欧州の国などの地理的区域に関連する管理機関または規格によって規定されている送達エネルギー・レベルを実現するように予め定められている。ある実施形態において、アノードおよびカソードは、少なくともおよそ６０ジュールの除細動パルスを送達するようなサイズになっている。いくつかの実施例において、これは、米国などの別の区域の管理機関によって規定されているエネルギー・レベルを実現するために予め定められているエネルギー・レベルである。いくつかの実施例において、電子装置１０４は、システム１００が使用される区域によって規定されているエネルギーのみを医療システム１００が送達するように、除細動パルスの放出を制御することができる。いくつかの実施例において、３６ジュールのパルスが送達される。
【００２４】
アノードおよびカソードをパッケージングすることで、それらの効率が低下する可能性がある。たとえば、電子装置とコンデンサ１０８の電極とに結合された導体間の相互接続によって、効率が低下する。したがって、アノードおよびカソードは、効率の低下を補うようなサイズになっている。したがって、いくつかの実施形態において、コンデンサ１０８は、少なくともおよそ５０ジュールの除細動パルスを送達するサイズにされ、かつパッケージングされたアノードおよびカソードを備える。少なくともおよそ６０ジュールの除細動パルスを送達するサイズにされ、かつパッケージングされたものもある。
【００２５】
いくつかの焼結電極の実施例の１つの特徴は、少なくとも１つのアノードおよびカソードが、１立方センチメートル当たり７４．５マイクロファラッドを有するエッチングされたコンデンサの少なくとも１つのアノードおよびカソードについてのＡＣ静電容量よりもおよそ２３％大きいＤＣ静電容量を有することである。いくつかの実施例において、少なくとも１つのアノードおよびカソードは、４４５ボルトの総電圧において１立方センチメートル当たり少なくとも９６．７マイクロファラッドのＡＣ静電容量を有する。いくつかの実施例において、これは約４１５ボルトの作動電圧に匹敵する。これは、１立方センチメートル当たり７４．５マイクロファラッドを有するエッチングされたコンデンサに対して３０％の改善である。総電圧は、ある電極について１平方センチメートル当たり１ミリアンペアの漏洩を許す電圧である。いくつかの実施例は、４１５ボルトに劣化する。
【００２６】
ある種の実施例において、コンデンサ１０８は、電解質を保持するように封止されたコンデンサ・ケース１１２を含む。いくつかの実施例において、コンデンサ・ケース１１２は溶接されている。場合によっては、コンデンサ・ケース１１２は気密密閉されている（ｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ  ｓｅａｌｅｄ）。ある実施例において、コンデンサ・ケース１１２は電解質を保持するように封止されているが、気体として存在する二原子水素またはヘリウム分子などの他の物質の流れを可能にするように、封止剤で封止されている。これらの実施例のうちいくつかは、エポキシ封止剤を使用する。
【００２７】
密閉デバイスハウジング１１０は、バッテリ１０６、電子装置１０４、コンデンサ１０８などの部品を収納するために使用される。気密性は、いくつかの実施例において、部品を密閉デバイスハウジング１１０内に溶接することによってもたらされる。他の実施例では、エポキシなどの樹脂系接着剤をはじめとする接着剤で、ハウジング１１０の各部分同士を結合する。したがって、ハウジング１１０の実施例には、エポキシで封止された継ぎ目またはポートを含むものもある。ハウジング１１０を形成するために使用できる材料もあり、これには、限定はしないが、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、ポリマー材料またはこれらの材料の組み合わせが挙げられる。種々の実施例において、ハウジング１１０およびケース１１２は生体適合性である。
【００２８】
コンデンサ１０８は本発明の電極技術によって改良される。これは部分的には、コンデンサ１０８が小型化でき、あまり費用がかからないためである。これらの電極によって実現される本発明の改良は、限定はしないが、写真のフラッシュ機器に使用されるコンデンサを含む、高エネルギー、高電圧、または空間効率の良いコンデンサが望ましい任意の用途に適切である。本発明の主題は、アルミニウムを含むがこれに限定はしない広い表面積の焼結電極から利益を受けるエネルギー貯蔵デバイスに及ぶ。本明細書に記載されている電極は、積層型コンデンサに加えて、巻回された円筒型コンデンサにも組み込むことができる。
【００２９】
図２は、いくつかの実施形態に係る、患者２０１に埋め込まれ、焼結コンデンサを備えた埋め込み医療システム２００である。システムは、少なくとも右心室２０８を刺激するために心臓２０６を通って右心室２０８へと延びる第１のリード線２０４に接続された心律動管理デバイス２０２を備える。システムはまた、第２のリード線２１０を含み、同第２のリード線２１０は心臓２０６を通って左心室２１２に延びる。種々の実施形態において、第１のリード線２０４および第２のリード線２１０の一方または両方が、本来の心臓の信号を検知し、かつ心臓を刺激するための電極を備える。第１のリード線２０４は、右心房２１４および右心室２０８に直接接して（たとえば接触して）、両組織領域を検知かつ／または刺激する。第２のリード線２１０は、左心房２１６および左心室２１２に直接接して、両組織領域を検知かつ／または刺激する。心律動管理デバイス２０２はリード線電極を使用して、リード線上の電極間、または１つもしくは複数のリード線電極と、心律動管理デバイス２０２との間で、エネルギーを心臓に送達する。いくつかの実施例において、心律動管理デバイス２０２はプログラム可能であり、プログラマ２２０との間でプログラミング情報を無線通信する（２１８）。いくつかの実施例において、プログラマ２２０は、心律動管理デバイス２０２のエネルギー貯蔵デバイスをワイヤレスで充電する（２１８）。
【００３０】
図３Ａは、種々の実施例に係る、３Ｄフレーム構造体３００の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示した３Ｂの拡大図のような３Ｄフレーム構造体の拡大図である。図示の３Ｄフレーム構造体は多孔性かつ陰極性であるが、本発明の主題はそれに限定はされない。３Ｄフレーム構造体３００は、ある種の実施例においては金属性である。本明細書では、金属材料は、金属であるか、金属を含むか、または金属の特性を有するもの、すなわちそれらに関するものである。金属材料は、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、その他の金属またはそれらの金属の組み合わせで形成され得る。ある種の実施例において、３Ｄフレーム構造体３００は連続している。連続する３Ｄフレーム構造体３００は、溶接した金属のように粒界の間に材料が連続していない金属とは対照的に、規則的に分散した粒界を示す。
【００３１】
場合によっては、３Ｄフレーム構造体は発泡体で形成される。発泡金属が含まれる実施例もある。種々の実施例において、３Ｄフレーム構造体３００は、多孔性セルを画定する発泡金属で形成されている。図３Ｂでは、セル３１０はフレーム構造体３０４によって画定されている。ある実施例において、セル３１０は、セル間に延びる通路である孔３０６よりも大きい直径Ｄ３を有する体積である。種々の実施例によれば、セル３１０は、発泡体の中の泡を表す。セルの少なくともいくつかは開いている。孔３０６は、種々の実施例において、焼結材料で満たされている。
【００３２】
種々の実施例において、３Ｄフレーム構造体３００は柔軟性がある。たとえば、ある種の実施例において、３Ｄフレーム構造体３００は弾性的に圧縮され得る。非弾性的に圧縮された３Ｄフレーム構造体を含む実施例もある。本明細書では、「圧縮された」は、圧力などによって押し合わされ、サイズまたは体積が減少した発泡体のセルに関する。「圧縮された」はさらに、３Ｄフレーム構造体３００が圧縮を受けたかのように平らになることを意味する。ある種の実施例において、焼結材料を含む３Ｄフレーム構造体３００は、選択された体積の９７％を占め、選択された体積の３％は、セルまたは孔などの間隙が占める。
【００３３】
図４は、いくつかの実施例に係る、エキスパンデッド・メタルの３Ｄフレーム構造体の平面図である。フレーム構造体４０２は、限定はしないが、シート、ビレット、バー・ストックなどを含む非エキスパンデッド・メタルで形成されている。種々の実施例において、非エキスパンデッド・メタルは、ある工程によってエキスパンデッド・メタルに形成される。各工程の実施例には、限定はされないが、プレス、伸張および切除が含まれるが、本発明の主題はそれに限定はされないいくつかの実施例において、フレーム構造体の積層体は焼結の前に組み立てられてもよい。
【００３４】
図５は、いくつかの実施例に係る、電極を鋳造する工程を示す概略図である。この工程では、るつぼ５０８から粉末材料５０２を型枠５１０の中に注ぐ。種々の実施例において、粉末材料５０２はフレーム構造体５０４上に鋳造される。いくつかの実施例において、貫通導体５０６がフレーム構造体５０４上に鋳造される。
【００３５】
図６Ａは、種々の実施例に係る、３Ｄフレーム構造体６０２の平面図である。図６Ｂは、図６Ａにおける線６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。これらの実施例において、電極６００は粉末材料で満たされ、焼結される。電極は複数の孔６０４を画定する。ある種の実施例において、電極は、コンデンサ・ケース形状に少なくとも部分的に対合するように選択された電極形状６０６を有する。場合によっては、電極６００は成形または鋳造される。いくつかの実施例において、電極６００は、削り取りまたは別の切断作業などによって切り取られる。いくつかの実施例において、電極は平らな表面６０８を有する。ある種の実施例において、さらに別の電極が平らな表面６０８上に積層される。電極積層体はいくつかの電極を含み、それらの電極のそれぞれが、別の電極の主要面と向き合う少なくとも１つの主要面を有する。場合によっては、複数の電極が積層して配置され、互いに相互接続される。相互接続は、導電性の相互接続部、たとえば、溶接ブスバ、リベット、金属溶射部などを介して行うことができる。
【００３６】
種々の実施例において、選択されたコンデンサ・ケースの形状に電極６００が一致するか、または対合するように幅Ｗ６および厚さＴ６が選択される。実施例には、導体に接続された３Ｄフレーム構造体６０２が含まれる。ある種の実施例において、電極６００は、導体に結合されている。ある種の実施例において、導体は、３Ｄフレーム構造体６０２に電気的かつ物理的に結合されるように、３Ｄフレーム構造体６０２に溶接されている。種々の実施例において、デバイスハウジングはある形状係数を有し、コンデンサ・ケースはその形状係数に少なくとも部分的に一致するように成形される。
【００３７】
図７Ａは、種々の実施形態に係る、スラグ電極７０７を備えるコンデンサ７００の平面図である。図７Ｂは、図７Ａにおける線７Ｂ−７Ｂに沿った断面図である。アノード７０６はコンデンサ・ケース７０２内に配置される。アノード７０６は、３Ｄフレーム構造体７１０上に配置された焼結部分７０８を含む。いくつかの実施例において、焼結部分７０８は３Ｄフレーム構造体７１０上に焼結される。これらの実施例において、焼結部分７０８の粒子が、焼結部分７０８を形成する焼結工程を使用して、３Ｄフレーム構造体７１０に機械的および電気的に結合されている。いくつかの実施例において、焼結部分７０８は、締め具、接着もしくは溶接、またはそれらの組み合わせなどによって３Ｄフレーム構造体７１０に結合される。本明細書では、締め具は、部品同士を互いに機械的に締め付けるための、リベット、クランプ、ねじ、これらの締め具と他の締め具との組み合わせを含み得る。
【００３８】
スラグ電極７０７は、アノード７０６の焼結部分７０８と、焼結部分７０８が機械的に固定される任意の３Ｄフレーム構造体７１０とを含む。モノリシックの焼結部分７０８を有する独立したスラグ電極などのスラグ電極７０７を含む実施例もある。いくつかの実施例において、スラグ電極７０７は、コンデンサの極性の唯一のスラグ電極であるという点において独立している。焼結部分７０８は、移動可能なサブコンポーネントがない規則的な結晶構造または粒子構造を有する中実の構造であるという点においてモノリシックである。アノード７０６などの電極は、スラグ電極７０７に加えて、限定はしないが、相互接続部および／またはアノード導体７１４などの導体を含む、スラグ電極７０７と電気的に接続されている任意の他の部分を含む。たとえば、アノード導体７１４はアノード７０６の一部を形成するが、スラグ電極７０７と比較すると比較的小さい静電容量に寄与している。
【００３９】
アノード導体７１４は、焼結部分７０８および３Ｄフレーム構造体７１０と結合される。アノード導体７１４は、コンデンサ・ケース７０２を通って、コンデンサ・ケース７０２の外部に配置されたアノード端子７１３に封止的に延び、アノード端子７１３は焼結部分７０８と電気的に接続されている。いくつかの実施例は貫通接続部７２４を使用する。いくつかの実施例において、貫通接続部はガラスを含む。いくつかの実施形態において、貫通接続部はエポキシを含む。いくつかの実施例において、アノード導体７１４の内部長さ（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｌｅｎｇｔｈ）７１７がアノード７０６の焼結部分７０８内に配置され、焼結部分７０８は内部長さ７１７を囲んでいる。これらの実施形態のいくつかにおいて、アノード７０６は内部長さ７１７とその周りに焼結され、これには、内部長さ７１７の端部７１９および内部長さ７１７の側面７１２に焼結されることが含まれる。
【００４０】
いくつかの実施例において、スラグ電極は多面体であり、アノード導体は、アノード７０６のある面にほぼ垂直なアノード７０６の面を通って延びる。縁が丸みを帯びた多面体形状を有するアノード７０６を含む実施例もある。曲面または曲線面を有するアノード７０６も企図される。
【００４１】
ある実施形態において、アノード導体７１４はスラグ電極の側面に取り付けられる。これらの実施形態は内部長さ７１７を含まない。これらの実施形態のいくつかにおいて、アノード導体の端面７１９はスラグ電極に結合される。端面７１９は、焼結か、または溶接、接着、締め具、もしくはそれらの組み合わせなどの別の方法で取り付けることができる。
【００４２】
代替実施例は、３Ｄフレーム構造体７１０に結合されたアノード導体７１４を含み、アノード導体７１４は、焼結部分７０８と機械的に接触することなく、焼結部分７０８と電気的に接続されている。アノード導体７１４を３Ｄフレーム構造体７１０に接合するために種々の結合方法が使用され、これには、限定はしないが、溶接、接着、締め具、およびそれらの組み合わせが含まれる。
【００４３】
ケース７０２を形成するためにいくつかの材料を使用することができ、これには、限定はしないが、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、ポリマー材料、またはこれらの材料の組み合わせが含まれる。ケース７０２は電解質７０４を保持するために封止される。種々の電解質が使用でき、これには、限定はしないが、スズキテクノ社（Ｓｕｚｕｋｉ−Ｔｅｃｈｎｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の電解質モデル１１８４が含まれる。いくつかの実施例において、ケース７０２は、限定はしないがエポキシを含む樹脂系封止剤などの封止剤を含む。ケースの各部分を互いに封止するか、または貫通接続部などのサブコンポーネントを１つまたは複数のケース部分に封止するゴム封止部を含む実施例もある。いくつかの実施例において、ケース７０２はサブコンポーネントとともに溶接されている。ある種の実施例において、ケース７０２は気密密閉されている。１つまたは複数の埋め戻しポートを有するケースを含む実施例もあるが、本主題はそれに限定はされない。
【００４４】
カソード７１６もコンデンサ・ケース７０２内に配置されている。いくつかの実施例において、カソード７１６は平坦な層である。これらの実施例のいくつかは、厚さがおよそ２０マイクロメートルである。いくつかの実施例において、ケース７０２は陰極性であり、カソード７１６の一部または全部である。ある実施形態において、ケース７０２は陰極性ではなく、カソードはケースから電気的に絶縁されているか、またはケースが導電性ではない。カソード７１６の材料は、被覆工程、または限定はしないが焼結を含む別の工程を使用して、ケース上に配置することができるか、またはケースに機械的に結合されることなくケースに配置することができる。
【００４５】
種々の実施形態において、セパレータ７２０は、カソード７１６と、アノード７０６の焼結部分７０８および３Ｄフレーム構造体７１０との間に配置される。セパレータ７２０は、ある種の実施例において、クラフト紙の１つまたは複数の層を含む。種々の実施例において、アノード導体７１４のためのポートを設けるために、セパレータ７２０に穴が切られている。セパレータ７２０およびカソード７１６は、スラグ電極７０７を囲む（すなわち、スラグ電極７０７の周りに湾曲するかまたは形成される）ものとして図示されているが、いくつかの実施形態において、それらは、スラグ電極７０７をその側面で支持する平坦な層を含む。コンデンサ・ケース７０２の外部に配置され、カソード７１６と電気的に接続されたカソード端子７２２を含む実施例もあり、アノード導体７１４のアノード端子７１３とカソード端子７２２とは互いに電気的に絶縁されている。
【００４６】
図８Ａは、種々の実施例に係る、コンデンサの平面図である。図８Ｂは、図８Ａにおける線８Ｂ−８Ｂに沿った断面図である。種々の実施例は、コンデンサ・ケース８０１内に配置されたコンデンサ積層体８１８を含む。種々の実施例において、コンデンサ・ケース８０１は、皿形部分８３０および蓋８３２を含み、蓋は皿形部分８３０に封止されているが、本発明の主題はそれに限定はされない。
【００４７】
種々の実施例において、コンデンサ積層体８１８は複数の電極およびセパレータを備える。たとえば、３Ｄフレーム構造体８０２を有する電極をケース８０１から物理的に離間するために、第１のセパレータ８２０が、ケース８０１と、３Ｄフレーム構造体８０２を有する第１の電極との間に配置されている。ある種の実施例において、３Ｄフレーム構造体８０２を有する電極は、導体８１０に結合されている。いくつかの実例は、導体８１２に接続された３Ｄフレーム構造体８０４を有する第２の電極を含む。導体８１５に接続された３Ｄフレーム構造体８０６を有する第３の電極を含む実施例もある。ある種の実施例において、第１、第２および第３の電極は互いに当接し、かつ電気的に接続される。ある実施例においては、第１、第２および第３の電極はコンデンサ・ケース８０１に当接する。いくつかの実施例において、第１、第２および第３の電極は陽極性である。種々の実施例において、積層体８１８は焼結電極の積層体であり、各焼結電極を積層して積層体になるように構成されている。ある種の実施例において、積層体内の電極は、積層後に焼結される。
【００４８】
ある種の実施例において、第１、第２および第３の電極は、第１の導体８１０と、第２の導体８１２と、第３の導体８１５との間の相互接続を介して、電気的に結合されている。第１の導体８１０と、第２の導体８１２と、第３の導体８１５との間の相互接続は、導電性の相互接続部を介している。導体のそれぞれは、溶接などによって、それぞれの３Ｄフレーム構造体に電気的に結合されている。場合によっては、導体は金属溶射部で形成される。ある種の実施例は、３Ｄフレーム構造体に結合された金属性リボンを含む。
【００４９】
種々の実施例において、電気絶縁体８３５および端子８３６を含む貫通接続部８３７が、皿形部分８３０を通って配置され、溶接などによって第１の導体８１０、第２の導体８１２および第３の導体８１５と接続するように配設される。
【００５０】
種々の実施例はさらなる電極８１６を含む。種々の実施例において、１つまたは複数のセパレータ８０８は、さらなる電極８１６を、導体８１５を備える電極などのさらに別の電極から離間する。ある実施例においては、セパレータ８２２は、さらなる電極８１６を蓋８３２から隔離するなどして、さらなる電極８１６をケース８０１から隔離する。種々の実施例において、さらなる電極８１６は陰極性である。
【００５１】
種々の実施例において、第１、第２および第３の電極が積層されて皿形部分８３０になる。いくつかの実施例において、それらは皿形部分８３０に成型または鋳造される。セパレータが第３の電極上に積層され、さらなる電極８１６が積層されて皿形部分８３０になる。種々の実施例において、蓋８３２が皿形部分に固定され、貫通接続部８２５が電気絶縁体８２４を含んでおり、端子８１４が、蓋８３２を通って配置され、溶接などによってさらなる電極８１６と接続するように配設される。いくつかの実施例において、さらなる電極８１６は、蓋８３２を皿形部分８３０に締め付ける前に貫通接続部に溶接される。
【００５２】
図９は、いくつかの実施形態に従う方法である。９０２において、同方法は、３軸に延びるセルまたは孔などの間隙を画定する陽極性のフレーム構造体上にアノード材料を焼結することによって、アノードを形成する工程を含む。９０４において、同方法は、アノードをアノード形状に成形する工程を含む。９０６において、同方法は、アノードと、セパレータによってアノードから隔離されたカソードとを、アノード形状とほぼ一致するコンデンサ・ケースのキャビティ内に配置する工程を含む。９０８において、同方法は、アノード材料を、コンデンサ・ケースを通って配置されたアノード導体に結合する工程を含む。９１０において、同方法は、電解質の流れに耐える封止部によって、アノード導体をコンデンサ・ケースに封止する工程を含む。９１２において、同方法は、コンデンサ・ケースを電解質で満たす工程を含む。９１４において、同方法は、コンデンサ・ケース内の電解質を封止する工程を含む。
【００５３】
本発明の主題は以下の実施例を含む。実施例１は、電解質を保持するように封止されたコンデンサ・ケースを含む。この実施例は、コンデンサ・ケース内に配置された少なくとも１つの電極を設け、その少なくとも１つの電極は、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体で形成された集電部上に配置される焼結部分を含む。この実施例は、焼結部分に電気的に接続された集電部に結合された導体を設け、この導体は、コンデンサ・ケースの外部に配置された端子まで、端子が焼結部分に電気的に接続した状態で、コンデンサ・ケースを通って封止状態で延びる。この実施例は、コンデンサ・ケース内に配置された第２の電極を設ける。この実施例は、該電極と第２の電極との間に配置されたセパレータを設ける。この実施例は、コンデンサ・ケースの外部に配置され、かつ第２の電極に電気的に接続されており、該端子とは電気的に絶縁された第２の端子を設ける。
【００５４】
実施例２は実施例１を含み、焼結部分はセル内に配置されている。
実施例３は前述の実施例のいずれかを含み、フレーム構造体は焼結されていない。
実施例４は前述の実施例のいずれかを含み、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体は発泡金属で形成されている。
【００５５】
実施例５は前述の実施例のいずれかを含み、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体はエキスパンデッド・メタルで形成されている。
実施例６は前述の実施例のいずれかを含み、セルは、平均直径が約１０から１５マイクロメートルの範囲である。
【００５６】
実施例７は前述の実施例のいずれかを含み、少なくとも１つの電極は、焼結部分を有する独立したスラグ電極からなり、焼結部分はモノリシックである。
実施例８は前述の実施例のいずれかを含み、導体は少なくとも部分的にスラグ電極内に配置され、スラグ電極は導体の導電性の部分を囲む。
【００５７】
実施例９は前述の実施例のいずれかを含み、導体は、スラグ電極と、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体で形成された集電部との間に配置される。
実施例１０は前述の実施例のいずれかを含み、導体は、スラグ電極の外部に配置され、スラグ電極に結合されている。
【００５８】
実施例１１は前述の実施例のいずれかを含み、アノードは、複数のアノードを含むほぼ平らな電極の積層体の一部である。
実施例１２は、焼結電極を備えたコンデンサを作製する方法を含む。この実施例は、３軸に延びるセルを画定する陽極性フレーム構造体上にアノード材料を焼結することによって、アノードを形成する工程を含む。この実施例は、アノードをアノード形状に成形する工程を含む。この実施例は、アノードと、セパレータによってアノードから隔離されたカソードとを、アノード形状とほぼ一致するコンデンサ・ケースのキャビティ内に配置する工程を含む。この実施例は、アノード材料を、コンデンサ・ケースを通って配置されたアノード導体に結合する工程を含む。この実施例は、電解質の流れに耐える封止部によって、アノード導体をコンデンサ・ケースに封止する工程を含む。この実施例は、コンデンサ・ケースを電解質で満たす工程を含む。この実施例は、コンデンサ・ケース内の電解質を封止する工程を含む。
【００５９】
実施例１３は、実施例１２を含む前述の実施例のいずれかを含み、形成する工程は、アノードをアノード形状に成形する工程を含む。
実施例１４は、実施例１２を含む前述の実施例のいずれかを含み、成形する工程は、周囲圧力より高い圧力において成型する工程を含む。
【００６０】
実施例１５は、実施例１２を含む前述の実施例のいずれかを含み、形成する工程は、粉末材料を陽極性フレーム構造体上にプリントする工程を含む。
実施例１６は、実施例１２を含む前述の実施例のいずれかを含み、３軸に延びるセルを画定する陽極性フレーム構造体上の焼結体から、複数のアノード層を切除する工程を含む。
【００６１】
実施例１７は、気密密閉されたデバイスハウジングと、気密密閉されたデバイスハウジング内に配置されたバッテリと、電解質を保持するように封止されたコンデンサ・ケースと、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体で形成された集電部上に配置される焼結部分を含むとともにコンデンサ・ケース内に配置された少なくとも１つのアノードと、焼結部分に電気的に接続された、３軸に延びるセルを画定するフレーム構造体で形成された集電部に結合されたアノード導体であって、コンデンサ・ケースの外部に配置されたアノード端子まで、アノード端子が焼結部分に電気的に接続した状態で、コンデンサ・ケースを通って封止状態で延びるアノード導体と、コンデンサ・ケース内に配置されたカソードと、カソードとアノードの間に配置されたセパレータと、コンデンサ・ケースの外部に配置され、かつカソードに電気的に接続されており、アノード端子とは互いに電気的に絶縁されたカソード端子とを含む、密閉デバイスハウジング内に配置されたコンデンサと、バッテリおよびコンデンサに接続されるとともに治療のパルスを供給するためにコンデンサを放電するように構成された電子的心律動管理回路と、を含む。
【００６２】
実施例１８は、実施例１７を含む前述の実施例のいずれかを含み、コンデンサは、治療上効果的な単一の除細動器パルスを放出するサイズにされている。
実施例１９は、実施例１７を含む前述の実施例のいずれかを含み、アノードおよびカソードは、およそ３６ジュールの除細動パルスを送達するサイズにされている。
【００６３】
実施例２０は、実施例１７を含む前述の実施例のいずれかを含み、アノードおよびカソードは、およそ３６ジュールの除細動パルスを送達するサイズにされ、かつパッケージングされている。
【００６４】
上記の詳細な説明は、添付の図面の参照を含み、これは詳細な説明の一部をなす。図面は、例示として、本発明を実施できる具体的な実施形態を示す。これらの実施形態も本明細書において「実施例」と呼ぶ。そのような実施例は、図示または説明したもの以外の要素を含み得る。ただし、本発明者らは、図示または説明した要素のみが設けられる実施例も企図している。さらに、本発明者らは、特定の実施例（またはその１つもしくは複数の態様）に対して、あるいは図示または本明細書に記載の他の実施例（またはその１つもしくは複数の態様）に対して、図示または説明した要素（またはその１つもしくは複数の態様）の任意の組み合わせまたは入れ換えを使用する実施例も企図している。
【００６５】
本明細書と、本願明細書に援用する文書との間に一貫しない使用があった場合、本明細書における使用が優先する。
本明細書において、用語「ある」（「ａ」または「ａｎ」）は、特許文書に共通するように、「少なくとも１つの」あるいは「１つまたは複数の」の任意の他の実例または使用とは独立して、１つまたは複数を含むように使用される。本明細書において、別段の記載がない限り、用語「または」は、非排他的論理和を指すために使用され、したがって「ＡまたはＢ」は、「ＢではなくＡ」、「ＡではなくＢ」、ならびに「ＡおよびＢ」を含む。本明細書において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ここで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれ用語「からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「するところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語での等価表現として使用される。また、添付の特許請求の範囲において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」はオープンエンドであり、すなわち、請求項内でのそのような用語の後に列挙されているもの以外の要素を含むシステム、デバイス、物品、または工程は、依然として特許請求の範囲内にあるとみなされる。さらに、添付の特許請求の範囲において、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」などは、単に標識として使用してあり、それらの対象物に数値要件を課すことは意図していない。
【００６６】
上記の記述は例示を意図しており、限定するものではない。たとえば、上記の実施例（またはその１つもしくは複数の態様）は、互いに組み合わせて使用してもよい。当業者が上記の記述を検討などすると、他の実施形態も使用され得る。要約は、読者が技術的な開示内容の本質を迅速に確認できるように、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．（米国連邦規則３７巻）§１．７２（ｂ）に準拠して記載してある。要約は、特許請求の範囲の範囲または意味を説明または制限するようには使用されないという理解で提出している。また、上記の詳細な説明において、種々の特徴は、本開示を簡素化するためにまとめられてもよい。これは、クレームされていない開示された特徴がいずれかの請求項に必須であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴より少なくてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は本明細書において詳細な説明に含まれ、各請求項はそれ自体で独立した実施形態として成り立ち、そのような実施形態は、種々の組み合わせまたは入れ換えで、互いに組み合わせられることが企図される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲が及ぶ均等物の全範囲とともに、係る特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
0005890023.tif 000009
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図１】
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【図９】
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