(57)【要約】プロトン電池およびプロトン電池のためのケーシングを備える装置。前記プロトン電池は電極ジャンクションを形成する第１電極および第２電極を備える。前記電極ジャンクションは水の存在下でプロトンを生成して電位差を発生させる。前記プロトン電池は第１及び第２電極にそれぞれ電荷コレクタを備える。前記ケーシングは、プロトン電池がケーシングに格納されているとき、周辺環境の水に電極ジャンクションが晒されるのを防止する。前記ケーシングは、生成された電位差を外部への電力供給に使用するための電気端子を備える。前記プロトン電池は物質の連続ストリップとして形成される。前記ケーシングは、連続ストリップが引き出されて周辺環境の水に晒され、電位差が生じることを可能にするように構成された開口部を備える。【選択図】図２ａ
2019530953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトン電池および前記プロトン電池のためのケーシングを備える装置であって、
前記プロトン電池は第１電極および第２電極を備え、前記第１電極および前記第２電極は、これらの接合部で電極ジャンクションを形成するように構成され、前記電極ジャンクションは水の存在下でプロトンを生成して、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を発生させるように構成され、前記プロトン電池は前記第１電極に接続する電荷コレクタおよび前記第２電極に接続する電荷コレクタをさらに備え、
前記ケーシングは、前記プロトン電池が前記ケーシングに格納されているときに、周辺環境の水に前記電極ジャンクションを晒すことを防止するように構成され、前記ケーシングは、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差が、外部回路への電力供給に使用されるように、前記電荷コレクタに電気的に接続される１組の電気端子を備え、
前記プロトン電池は物質の連続ストリップとして形成され、前記ケーシングは、前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されて周辺環境の水に晒され、前記電位差が生じることを可能にするように構成される開口部を備える、
装置。
【請求項２】
前記連続ストリップは、前記ケーシングの内側にロールアップされ、前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されるにつれて中心軸の周りを回転するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロトン電池は中央柱を備え、前記連続ストリップが前記中央柱の周囲に巻きつけられ、
前記中央柱は、中央部分を電気的に絶縁することによって分離された導電性端部を備え、
前記導電性端部はそれぞれ、前記連続ストリップの一端で前記電荷コレクタのいずれかと電気的に接続され、
また  前記導電性端部はそれぞれ、前記プロトン電池の回転中において、前記ケーシングの対向する端部に設けられる対応する電気端子と接続するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記連続ストリップが前記ケーシングの内側の折り畳み構造の中に折り畳まれ、前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されるときに展開されるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記連続ストリップの一端が前記ケーシングの壁に固定され、前記一端の前記電荷コレクタは、前記ケーシングの前記壁に設置された電気端子と電気的に接続される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ケーシングが前記プロトン電池を取り囲む一以上の密閉性かつ防水性のあるシールを形成するように構成され、前記開口部が、前記ケーシングから前記連続ストリップの一部が引き出される間および／または引き出された後に、前記シールを保持するように構成される、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記開口部は、前記ケーシングから前記連続ストリップの一部を引き出す間変形し、前記一部が引き出された時点で自動的に前記連続ストリップを固定するように構成される弾力性のある材料を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１電極および前記第２電極、並びにそれらの各電荷コレクタは、実質的に２次元のプロトン電池を作り出すため、柔らかい回路基板の前記表面に形成される、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記プロトン電池が、前記連続ストリップの前記エッジに粘着性物質を含み、前記粘着性物質は、前記連続ストリップが前記ケーシングの中にある間に前記電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されることを防止するため、前記連続ストリップを自身に付着させて封止構造を生じさせる、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記第１電極及び第２電極が存在しない境界セクションで、前記連続ストリップを分割して複数の部分にする、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記部分が前記ケーシングの中にある間、前記部分の前記電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されることを防止するため、前記境界セクションが、前記連続ストリップを自身に付着させて封止構造を生じさせるように構成される粘着性物質を備える、請求項９に従属する１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記粘着性物質が周辺環境の水に対して防水性である、請求項９、請求項９に従属する請求項１０、請求項１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記ケーシングからの前記連続ストリップの引き出しをガイドするため、前記連続ストリップが、個々の部分の始点および／または終点を示す境界を備える、請求項１０，請求項１１，請求項１０又は１１に従属する請求項１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
装置の製造方法であって、前記方法は、プロトン電池を形成することと、前記プロトン電池のためのケーシングを形成することとを含み、
前記プロトン電池は第１電極および第２電極を備え、前記第１電極および前記第２電極は、これらの接合部で電極ジャンクションを形成するように構成され、前記電極ジャンクションは水の存在下でプロトンを生成して、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を発生させるように構成され、前記プロトン電池は、前記第１電極に接続する電荷コレクタおよび前記第２電極に接続する電荷コレクタをさらに備え、
前記ケーシングは、前記プロトン電池が前記ケーシングに格納されているとき、周辺環境の水に前記電極ジャンクションが晒されるのを防止するように構成され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差を外部回路への電力供給に使用できるように、前記電荷コレクタに電気的に接続された１組の電気端子を備え、
前記プロトン電池は物質の連続ストリップとして形成され、前記ケーシングは、前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されて周辺環境の水に晒され、前記電位差が生じることを可能にするように構成される開口部を備える、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電気的ストレージの技術分野に関し、関連する方法および装置に関する。いくつかの実施形態は特に、プロトン電池およびプロトン電池のためのケーシングに関する。これらの実施形態では、プロトン電池は物質の連続ストリップとして形成される。また、ケーシングは開口部を有し、その開口部からある長さの連続ストリップをケーシングから引き出し、周辺環境の水に触れさせて電位差を生じさせることを可能にするように構成される。
【０００２】
本願の特定の例示的態様／実施形態は携帯型の電子デバイス、いわゆる持ち運び用電子デバイスに関するものである。この携帯型の電子デバイスは、手に持って使用可能である（クレードルに設置して使用することも可能であるが）。このような持ち運び用の電子デバイスは、いわゆるＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、スマートウォッチ、タブレットＰＣを含む。本願の例示的態様／実施形態の１以上に従う携帯電子デバイス／装置は、次のうちの１以上の機能を提供し得る：オーディオ／テキスト／ビデオ通信機能（例えば、電話通信，ビデオ通信、及び／又はテキスト通信、ショートメッセージサービス（SMS）／マルチメディアメッセージサービス（MMS）／電子メールの機能）；インタラクティブ／非インタラクティブ表示機能（例えば、ウェブ閲覧，ナビゲーション，テレビ／番組表示の機能）；音楽録音／再生機能（例えば、MP3や他のフォーマット及び／又は（FM／AM）ラジオ放送の録音／再生）；データのダウンロード／設定機能；画像録画機能（例えば、（内蔵の）デジタルカメラ）；ゲーム機能。
【背景】
【０００３】
現在、最新の電子デバイス用に、既存の蓄電池より大きな記憶容量を有する、小さな蓄電池を開発するため、調査が行われている。
【０００４】
本願の1つ又は複数の態様／実施形態がこの点に対処してもよく、そうでなくてもよい。
【０００５】
本願における公開済み文献または背景の列挙や議論は、こうした文献や背景が当該技術分野の状況の一部であること、または共通の一般知識であることとして必ずしも理解されなくてもよい。
【摘要】
【０００６】
第１の態様によれば、プロトン電池およびプロトン電池のためのケーシングを備える装置が提供される。前記プロトン電池は第１電極および第２電極を備え、前記第１電極および前記第２電極は、これらの接合部で電極ジャンクションを形成するように構成され、前記電極ジャンクションは水の存在下でプロトンを生成して、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を発生させるように構成される。
前記プロトン電池は、前記第１電極に接続する電荷コレクタおよび前記第２電極に接続する電荷コレクタをさらに備える。
前記ケーシングは、前記プロトン電池が前記ケーシングに格納されているときに前記電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されるのを防止するように構成される。また前記ケーシングは、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差を外部回路への電力供給に使用できるように、前記電荷コレクタに電気的に接続された１組の電気端子を備える。
【０００７】
ここで、前記プロトン電池は物質の連続ストリップとして形成される。また、前記ケーシングは開口部を有し、その開口部は、前記連続ストリップの一部がケーシングから引き出されることを可能にし、また、前記連続ストリップの一部が周辺環境の水に晒されて電位差が生じることを可能にするように構成されている。
【０００８】
前記連続ストリップは、前記ケーシングの内側にロールアップされてもよい。そして、前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されるにつれて、中心軸の周りを回転するように構成されてもよい。
【０００９】
前記プロトン電池は、前記連続ストリップが巻きつけられる中央柱を備えてもよい。前記中央柱の両端部は、電気的伝導性を有してもよく、電気的に絶縁された中央部分によって、互いに隔離されている。前記導電性端部は、前記連続ストリップの一端で電荷コレクタと電気的に接続されていてもよい。また、前記導電性端部はそれぞれ、前記プロトン電池の回転の間において、前記ケーシングの対向する端部に設けられる対応する電気端子と接続するように構成されている。
【００１０】
前記連続ストリップが前記ケーシングの内側の折り畳み構造の中に折り畳まれ、前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されるときに展開されるように構成されていてもよい。
【００１１】
前記連続ストリップの一端が前記ケーシングの壁に固定され、前記一端の電荷コレクタは、前記ケーシングの壁に設置された電気端子と電気的に接続されていてもよい。
【００１２】
前記ケーシングが前記プロトン電池を取り囲む一以上の密閉性かつ防水性のあるシールを形成するように構成され、前記開口部が、前記ケーシングから連続ストリップの一部が引き出される間および／または引き出された後に、前記シールを保持するように構成されていてもよい。
【００１３】
前記開口部は、前記ケーシングから前記連続ストリップの一部が引き出されている最中に変形し、前記一部が引き出された時点で自動的に前記連続ストリップを固定するように構成される弾力性のある材料を含んでもよい。
【００１４】
前記第１電極および前記第２電極、並びに各電荷コレクタは、実質的に２次元のプロトン電池を作り出すため、柔らかい回路基板の前記表面に形成されてもよい。柔らかい回路基板は、ポリイミド、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミドのうちのいずれか１以上を含むことができる。
【００１５】
前記プロトン電池は前記連続ストリップのエッジに粘着性物質を備えてもよい。ここで、前記粘着性物質は、前記連続ストリップが前記ケーシングの中にある間に前記電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されることを防止するために、前記連続ストリップを自身に付着させて封止構造を生じさせるように配されていてもよい。
【００１６】
前記連続ストリップを境界セクションで分割して複数の部分にすることができる。ここで、前記境界セクションは、前記第１及び第２電極が存在しないセクションである。
【００１７】
前記境界セクションは粘着性物質を備えてもよい。ここで、前記粘着性物質は、前記部分が前記ケーシングの中にある間に前記部分の電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されることを防止するために、前記連続ストリップを自身に付着させて封止構造を生じさせるように配されていてもよい。
【００１８】
前記粘着性物質は、周辺環境の水に対して防水性であってもよい。
【００１９】
前記ケーシングからの前記連続ストリップの部分の引き出しをガイドするため、前記連続ストリップが、前記部分の始点及び／又は終点を示すように構成される境界を備えてもよい。
【００２０】
前記第１電極および前記第２電極は、前記連続ストリップの長さ方向に沿って、直線状、正弦曲線状、矩形波状、ジグザグパターンのいずれか１つ以上に伸びる電極ジャンクションを形成するように構成されていてもよい。
【００２１】
前記第１電極は酸化グラフェンを含んでもよく、前記第２電極は、還元型酸化グラフェン、水酸化カリウム、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン・スルホン酸のうちの１以上を含んでもよい。
【００２２】
前記装置は、前記第１電極および前記第２電極の間に発生したプロトンが動くことを可能にするように構成される電解液を備えてもよい。
【００２３】
前記電解液は、周辺環境から水を吸収し、前記水を前記電極ジャンクションに供給してプロトンの発生を促進するように構成されていてもよい。
【００２４】
前記電解液は、室温のイオン液、イオンゲルのうちの１以上を含んでもよい。前記室温の電解流体は、液体または、以下に示す温度範囲の少なくともいずれか1つ以上に含まれる場合がある。−１００℃〜＋１００℃、−５０℃〜＋５０℃、＋１５℃〜＋３５℃、＋２０℃〜＋２７℃。
【００２５】
前記室温のイオン液体には、トリエチルスルホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド（［ＳＥＴ３］［ＴＦＳＩ］）、１−ブチル−３−エチル−イミダゾリウム（［ＢＭＩＭ］［ＣＩ］）、トリオクチルメチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（［ＯＭＡ］［ＴＦＳＩ］）等）のうちの1以上を含んでもよい。
【００２６】
室温イオン液体は、親水性およびイオン伝導性を有していてもよい。
【００２７】
前記電解液はさらに、１以上の塩を含んでいてもよい。ここで、この1以上の塩は、前記第１電極および前記第２電極の間のプロトンの動きを助け、および／または、前記室温のイオン流体による周辺環境からの水の吸着を強化するように構成される。１以上の塩は、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、塩化リチウム、塩化ナトリウムのうちの１つ以上を含んでもよい。
【００２８】
前記プロトン電池の電荷コレクタ、前記プロトン電池の中央柱の電気的伝導性を有する両端部、前記ケーシングの電気端子のうちのいずれか１以上は、金属、合金、金、銀、銅のうちの少なくとも１以上を含む場合がある。
【００２９】
前記第１電極は前記プロトン電池のカソードであってもよく、前記第２電極は前記プロトン電池のアノードであってもよい。
【００３０】
前記装置は、電子デバイス、携帯型電子デバイス、携帯型電気通信デバイス、携帯電話機、タブレットフォン、ファブレット、ＰＤＡ、ノート型パソコン、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートアイウェア、プロトン電池、これらと同等の１つまたは複数のモジュール、のうちの１つ以上であってもよい。
【００３１】
さらに別の態様では、装置の製造方法が提供される。この方法は、プロトン電池を形成することと、前記プロトン電池のためのケーシングを形成することとを備える。前記プロトン電池は第１電極および第２電極を備え、前記第１電極および前記第２電極は、これらの接合部で電極ジャンクションを形成するように構成され、前記電極ジャンクションは水の存在下でプロトンを生成して、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を発生させるように構成される。前記プロトン電池はさらに、前記第１電極に接続する電荷コレクタおよび前記第２電極に接続する電荷コレクタをさらに備える。
前記ケーシングは、前記プロトン電池が前記ケーシングに格納されているとき、周辺環境の水に前記電極ジャンクションが晒されるのを防止するように構成され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差を外部回路への電力供給に使用できるように、前記電荷コレクタに電気的に接続された１組の電気端子を備える。
前記プロトン電池は物質の連続ストリップとして形成される。前記ケーシングは開口部を有し、その開口部は前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されるのを可能にし、前記連続ストリップの一部周辺環境の水に晒されて前記電位差が生じるのを可能にするように構成されている。
【００３２】
前記プロトン電池を形成することは、
酸化グラフェンの層を前記第１電極として堆積させることと、
還元型酸化グラフェンの領域を生成するために、前記堆積された酸化グラフェンの層の一領域を電磁放射に選択的に晒して前記第２電極とすることと、
を含んでもよい。それによって、前記第２電極は、前記電磁放射に晒されていない酸化グラフェンの隣接領域の近傍にあってもよく、前記酸化グラフェンと近傍の還元型酸化グラフェンとが電極ジャンクションを形成してもよい。
【００３３】
前記酸化グラフェンの堆積には、柔らかい回路基板に酸化グラフェンのインクを印刷することを含んでもよい。
【００３４】
さらに別の態様では、装置の使用方法が提供される。
【００３５】
前記装置は、プロトン電池およびプロトン電池のためのケーシングを備える。
【００３６】
前記プロトン電池は第１電極および第２電極を備え、前記第１電極および前記第２電極は、これらの接合部で電極ジャンクションを形成するように構成され、前記電極ジャンクションは水の存在下でプロトンを生成して、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を発生させるように構成され、前記プロトン電池は前記第１電極に接続する電荷コレクタおよび前記第２電極に接続する電荷コレクタをさらに備える。
前記ケーシングは、前記プロトン電池が前記ケーシングに格納されているとき、周辺環境の水に前記電極ジャンクションが晒されるのを防止するように構成される。また前記ケーシングは、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差を外部回路への電力供給に使用できるように、前記電荷コレクタに電気的に接続された１組の電気端子を備える。
【００３７】
ここで、前記プロトン電池が物質の連続ストリップとして形成される。またここで、前記ケーシングは開口部を有し、その開口部は前記連続ストリップの一部が前記ケーシングから引き出されるのを可能にし、周辺環境の水に晒されて電位差が生じるのを可能にするように構成されている。
【００３８】
前記使用方法は、周辺環境の水に前記電極ジャンクションを晒し、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差を発生させるために、前記開口部を介して前記ケーシングから前記連続ストリップの一部を引き出すことを含む。
【００３９】
前記第１電極および前記第２電極は、両者の境界で互いとジャンクションを形成するように構成されてもよい。前記電解液は、前記第１電極および前記第２電極のジャンクションと接触してもよい。
【００４０】
本願のあらゆる方法のステップは、当業者によって具体的に提示または理解されない限り、開示したステップと全く同じ順番で実行する必要はない。
【００４１】
開示される方法の1つ又は複数を実装するために必要なコンピュータプログラム（キャリアに記録可能なもの、不可能なものいずれも含む）も、本開示の範囲内にあり、記載される実施例の1つ又は複数に包含される。
【００４２】
本願は、1つ又は複数の態様や例示的実施形態、特徴を個別に、または様々な組合せで含んでいる。こうした事項は、その組合せや個別で具体的に（特許請求の範囲を含めて）記述されているかどうかを問わない。議論される機能の1つ以上を遂行するための対応する手段も、本願の範囲内にある。
【００４３】
前述の摘要は、単なる例示的かつ非限定的事項であることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本願は以下の添付図面を参照して説明される。ただし、これらは一例に過ぎない。
【図１ａ】図１ａは、プロトン電池の平面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａのプロトン電池の断面図である。
【図２ａ】図２ａは本願の装置の一例を示しており、この例では、プロトン電池はケーシングの内側にロールアップされる。
【図２ｂ】図２ｂは本願の装置の別の例を示しており、この例では、プロトン電池は中央柱の周囲に巻きつけられる。
【図３】図３は本願の装置の別の一例を示しており、この例では、プロトン電池は、ケーシングの内側にある折り畳み式構造の内部に折り畳まれる。
【図４】図４は本願の装置の別の一例を示しており、この例では、連続ストリップの長手方向に沿って、電極ジャンクションが矩形波パターンで延びる。
【図５】図５は本願の装置の別の一例を示しており、この例では、プロトン電池は粘着性領域を有し、ケーシングの中にある間、電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されるのを防止する。
【図６】図６は本願の装置の別の例を示しており、この例では、プロトン電池は電解液をさらに含む。
【図７】図７は、本願の装置の他の事例を示す。
【図８】図８は、本願の装置の製造方法を示す。
【図９】図９は、電極ジャンクションの形成方法を示す。
【図１０】図１０は、本願の装置の使用方法を示す。
【図１１】図１１は、図８または図１０の一以上の方法のステップを実行、制御、実現できるよう構成されるコンピュータプログラムを含むコンピュータ読み取り可能な媒体を示す。
【特定の側面や実施形態の説明】
【００４５】
図１ａ及び図１ｂは、一般的な構造のプロトン電池１０１の平面図と断面図を示す。プロトン電池１０１は第１電極１０２及び第２電極１０３を有し、これらはそれぞれ少なくとも部分的に電荷コレクタ１０４ａ、１０４ｂに接触する。またこれら２つの電極は、その間（例えば、電極の材料が相互に混ざるところ、及び／または重なり合うところ）で、電極ジャンクション１０５を形成する。エネルギー生成のメカニズムは、第１電極１０２と第２電極１０３との間に電位差を発生させるべく、電極ジャンクション１０５が水と接触する際の、電極ジャンクション１０５のデグラデーション（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ、劣化）を含む。水はプロトン電池１０１に含有されていてもよいし、（例えば、空気の湿気というかたちで）周辺環境１０６から取得してもよい。
【００４６】
様々な材料が第１電極１０２および第２電極１０３を形成する（また、それによって電極ジャンクション１０５を形成する）のに使用されてもよい。ある１つの例は、酸化グラフェンを含む第１電極１０２（カソード）と、還元型酸化グラフェンを含む第２電極１０３（アノード）を含む。その他の適切なアノード材料は、水酸化カリウムとポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレン・スルホン酸を含む。さらに、電荷コレクタ１０４ａ，ｂは、金、銀、銅を含有する金属製または伝導性の合金等、あらゆる電気的で伝導性のある材料から形成されてもよい。
【００４７】
プロトン電池１０１を用いることの１つの欠点は、電力が要求されない場合にも、周囲の湿気と電極ジャンクション１０５との意図しない反応が起きることである。これは、プロトン電池１０１の寿命を短くすることが判明している。本明細書に記載した装置および方法は、この問題に対処しうる。
【００４８】
図２ａは、本願の装置２０７の一例を示す。装置２０７はプロトン電池１０１、２０１を備える。ここで、このプロトン電池は図１ａ及び図１ｂで１０１、２０１として示されている。また、装置２０７はケーシング２０８を含む。ケーシング２０８は、プロトン電池１０１，２０１がケーシング２０８に内蔵されている間、周辺環境の水に電極ジャンクション１０５が晒されるのを防止するように構成されている。ケーシング２０８は、１組の電気端子２０９ａ，２０９ｂを備える。これら１組の電気端子２０９ａ，２０９ｂは、プロトン電池１０１，２０１の電荷コレクタ１０４ａ，１０４ｂに電気的にそれぞれ接続しており、これによって、第１電極１０２と第２電極１０３との電位差を外部回路への電力供給に使用することができる。電気端子２０９ａ，２０９ｂはケーシング２０８の壁を貫通して外面に露出し、（従来の円筒型電池や矩形型電池の電気端子と同様に、）装置２０７によって電力供給されうるデバイスの対応する電気端子に接続されることができるようになっている。
プロトン電池１０１、２０１は、物質の連続ストリップとして形成される。また、ケーシング２０８は開口部２３４を有し（この例ではスロット）、その開口部２３４は連続ストリップの一部２１０がケーシング２０８から引き出されて周辺環境１０６の水に晒され、電位差が生成されることを可能にするように構成されている。連続ストリップの一部２１０の引き出しは、装置２０７のユーザによる手動操作によって行われてもよいし、電子的な制御メカニズムによって行われてもよい（例えば、ユーザが装置２０７のボタンを押したとき等）。
【００４９】
本願の装置２０７は、その使用時まで、プロトン電池１０１，２０１を周囲の湿気から遮断させ続けるための画期的なパッケーシングソリューションを提供する。周辺環境１０６に晒されたときのみにプロトン電池１０１，２０１がアクティベートされるため（すなわち、周辺環境に晒されない場合には電位差は発生しないため）、放電せずに外部回路に継続的に接続されうる。さらに、電力が要求されるときに、連続ストリップの一部２１０を必要な長さだけケージング２０８から引き出すことができるため、残りの部分を周囲の湿気へ不必要に晒すことがない。プロトン電池１０１，２０１のエネルギー容量（さらに、放電時間）は、連続ストリップから引き出された部分２１０の長さに依存する。プロトン電池１０１、２０１は、引き出された部分２１０が長いほど、長時間電力供給することができる。プロトン電池１０１、２０１は、引き出された部分２１０の電極ジャンクションの反応が完全に終わるまで、放電することができる。引き出された部分２１０を使い切ってしまうと、その部分は取り除いてもよく、その後に利用する残りの部分はとっておくことができる。
【００５０】
図２ａに示す例では、物質の連続ストリップがケーシング２０８の内側に巻かれ、連続ストリップの一部２１０がケーシング２０８から引き出されるにつれ、中心軸の周りを回転するように構成されている。重要なのは、ケーシング２０８の電気端子２０９ａ、２０９ｂと、プロトン電池１０１、２０１の電荷コレクタ１０４ａ、１０４ｂとの間の電気的接続部２１１が、プロトン電池１０１、２０１の回転の間、導通を維持することである。そうでなければ、プロトン電池１０１、２０１と外部回路との間の電気路が遮断されるであろう。
【００５１】
図２ｂは、連続ストリップの一部がケーシング２０８から引き出されている間、プロトン電池１０１、２０１と外部回路との間の電気路が維持されることを可能にする、１つの構造を示す。この例では、プロトン電池１０１、２０１が中央柱２１２を備え、その中央柱２１２の周囲に物質の連続ストリップが巻かれている。またケーシング２０８は、対向する端部に電気端子２０９ａ、２０９ｂ等を備える。中央柱２１２は、中央部分２１４を電気的に絶縁することによって分離されている導電性端部２１３ａ、２１３ｂを有する。導電性端部２１３ａ、２１３ｂは、連続ストリップの一端で電荷コレクタ１０４ａ、１０４ｂにそれぞれ電気的に接続されている。また、導電性端部２１３ａ、２１３ｂは、プロトン電池１０１、２０１の回転の間、ケーシング２０８の端部の電気端子２０９ａ、２０９ｂと接続するように構成されている。
【００５２】
電気端子２０９ａ、２０９ｂの位置および／または形状は、導電性端部２１３ａ、２１３ｂとの接続をしっかり保つように構成されていてもよい（バッテリー部分または充電器の電気端子と同様に）。例えば、電気端子２０９ａ、２０９ｂは、導電性端部２１３ａ、２１３ｂとしっかりと嵌合するように、その位置が定められ、又は機械的に付勢されていてもよい。追加的または代替的に、電気端子２０９ａ、２０９ｂの形状は、導電性端部２１３ａ、２１３ｂの形状とぴったり合うように構成させることもできる（例えば、電気端子２０９ａ、２０９ｂは、導電性端部２１３ａ、２１３ｂを挿入しうるように構成される受入れ部を備えていてもよい）。中央柱２１２の導電性端部２１３ａ、２１３ｂ、及び／または、ケーシング２０８の電気端子２０９ａ、２０９ｂは、合金、金、銀、銅のような金属から形成されてもよい。
【００５３】
図３は、本願の装置３０７の他の事例を示す。この例では、連続ストリップがケーシング３０８の内側の折り畳み構造の中に畳み込まれ、連続ストリップの一部３１０がケーシング３０８から引き出されるときに、折り畳まれたものが展開されるように構成されている。さらに、連続ストリップの一端３１５がケーシング３０８の壁に固定され、この連続ストリップの一端３１５で、電荷コレクタ１０４ａ、１０４ｂが、そのケーシング３０８の壁に設置された各電気端子３０９ａ、３０９ｂと電気的に接続される。
【００５４】
本明細書に記載された例では、ケーシング２０８、３０８が、プロトン電池１０１を取り囲む一以上の密閉性かつ防水性のあるシール（ｓｅａｌ）を形成するように構成される。開口部２３４は、ケーシング２０８、３０８から連続ストリップの一部が引き出される間および／または引き出された後までシールを保持するように構成されうる。シールを保持する１つの方法は、弾力性のある材料で開口部２３４を形成することである。ここで、この弾力性のある材料は、ケーシング２０８、３０８から連続ストリップの一部２１０、３１０を引き出す間、変形するように構成されており、連続ストリップの一部２１０、３１０が引き出された時点で、自動的に連続ストリップを固定するように構成されている。開口部２３４がこのタイプの場合、引き出し中及び引き出し後にシールを保持することができる。別のオプションとして、繰り返し密閉可能な開口部２３４を形成してもよい。ここで、この繰り返し密閉可能な開口部２３４は、シールを一時的に取って連続ストリップの一部２１０、３１０の引き出しを行う。そして、引き出し後はケーシング２０８、３０８を再び密閉する（食品のパッケージと同様である）。
【００５５】
図４は、プロトン電池４０１を拡大して詳しく示したものである。図４のプロトン電池４０１はロールアップ構造を有しているが、以下に記載する電極の構成は、折り畳み式構造を有するプロトン電池にも適用可能である。この例では、第１電極４０２及び第２電極４０３、並びにそれぞれの電荷コレクタ４０４ａ，４０４ｂが、柔らかい回路基板４１６の表面に形成され、実質的に２次元のプロトン電池４０１を作り出す。柔らかい回路基板４１６は、ポリイミド、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミドのうちのいずれか１以上を含むことができる。さらに、第１電極４０２および第２電極４０３は電極ジャンクション４０５を形成するように構成されている。本例において、電極ジャンクション４０５は、柔らかい回路基板４１６の長手方向に沿って矩形波パターンで延びている。本例の電荷コレクタ４０４ａ、４０４ｂは、櫛形の電気的接続部（interdigitated electrical contacts）の形態をとるが、他の構成でもよい。第１電極４０２および第２電極４０３は、電極ジャンクション４０５を形成するように構成されていてもよい。ここで、この電極ジャンクション４０５は、線形、正弦曲線、またはジグザグパターンで、柔らかい回路基板４１６の長手方向に沿って延びてもよい。
【００５６】
図５は、ロール構造および折り畳み式構造の両方での使用に適したプロトン電池５０１の他の例を示す。図５ではロール構造の例を示している。この例では、プロトン電池５０１が連続ストリップのエッジに粘着性物質５１７を備える。連続ストリップがケーシングの内側に巻き込まれ／折り畳まれている間、周辺環境の水に電極ジャンクションが晒されることを防止するため、粘着性物質５１７は、連続ストリップを自身に付着させることで封止性を提供する。粘着性物質５１７自体は、周辺環境の水に対して防水性であってもよいし、防水性でなくてもよい。しかし、防水性の粘着性物質５１７の使用は、ケーシング内側の湿気に意図せず晒すことを防止するのに役立ち、プロトン電池５０１の寿命を延ばす可能性がある。
【００５７】
さらに、図５に示すように、第１電極及び第２電極が存在しない境界セクション５１９で、物質の連続ストリップを複数の部分５１８に分割するようにしてもよい。特定の時間長において特定の量の電気的エネルギーを提供しうるように部分５１８の長さを予め定めてもよい。それによってユーザは、所定の目的のためにケージングから引き出すべき連続ストリップの一部５１８の長さがわかる。さらに、境界セクション５１９は境界として機能してもよい。この境界は連続ストリップの部分５１８の始点および／または終点を示し、ケーシングから連続ストリップの一部を引き出す際のガイドとなる。その他の境界も代替として使用できる。
【００５８】
この例では、境界セクション５１９が粘着性物質５１７を備える。この粘着性物質５１７は、部分５１８がケーシングの中に巻き込まれ／折り畳まれている間、連続ストリップを自身に付着させて封止構造を生じさせ、部分５１８の電極ジャンクションが周辺環境の水に晒されることを防止する構成となっている。境界セクション５１９はさらに切り取り線（図示せず）を備えることができる。これは、電極ジャンクションの反応が完了してしまった部分５１８の切り離しを容易にする。
【００５９】
図６は、プロトン電池６０１の他の事例を示す。この例では、プロトン電池６０１はさらに電解液６２０を備える。ここで、この電解液６２０は、第１電極６０２および第２電極６０３との間で生成されたプロトンの動きを助けるように構成されている（電極ジャンクション６０５の存在に依存するプロトン電池で、これは本質的なことではないが）。いくつかのケースでは、電解液６２０は、周辺環境６０６から水を吸収し、その水を電極ジャンクション６０５に供給してプロトンの生成を促進するように構成されていてもよい。これを達成するために、電解液６２０は親水性かつイオン電導性があるべきである。適切な電解液には、室温のイオン液体とイオンゲル（トリエチルスルホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド（［ＳＥＴ３］［ＴＦＳＩ］）、１−ブチル−３−エチル−イミダゾリウム（［ＢＭＩＭ］［ＣＩ］）、トリオクチルメチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（［ＯＭＡ］［ＴＦＳＩ］）等）を含む。電解液６２０は、少なくとも、以下に示す温度範囲のいずれか1つ以上に含まれる液体またはゲル状態であることが好ましい。−１００℃〜＋１００℃、−５０℃〜＋５０℃、＋１５℃〜＋３５℃、＋２０℃〜＋２７℃。電解液６２０はさらに、１つ以上の塩を含んでいてもよい。この塩は、第１電極６０２および第２電極６０３の間のプロトンの動きを助け、及び／または、周辺環境６０６からの水の吸着を高めるように構成されている。１以上の塩は、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、塩化リチウム、塩化ナトリウムのうちの１つ以上を含んでもよい。
【００６０】
図７は、本願の装置７０７の他の事例を示す。この例では、装置７０７は、本明細書に記載の構成要素、プロセッサ７２２、記憶媒体７２３、電子表示７２４、送受信機７２５の一部またはすべてを含む（電気的なストレージデバイス７２１として図７に図示）。ここで、これらはデータバス７２６によって互いに電気的に接続し、筐体７２７の中に含まれている。装置７０７は、電子デバイス、携帯型電子デバイス、携帯型電気通信デバイス、携帯電話機、タブレットフォン、ファブレット、ＰＤＡ、ノート型パソコン、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートアイウェア、これらと同じものの１つまたは複数のモジュール、のうちの１つ以上であってもよい。
【００６１】
電気的なストレージデバイス７２１は、その他の構成要素に、これらの機能を実行可能にするように電力を提供するよう構成されている。この点において、他の構成要素とは、上で参照された外部回路であると考えられる。
【００６２】
ハウジング７２７は開口部７２８も備えていてもよい。ここで、この開口部７２８は、連続ストリップの一部が引き出されることを可能にするために、電気的なストレージデバイス７２１へのアクセスを提供するよう構成されている。ハウジング７２７はまた、装置７０７の周辺環境の湿気がハウジングに入り、電気的なストレージデバイス７２１の連続ストリップの引き出された部分と反応することを可能にしてもよい。しかし、その他の例では、周辺環境に晒すために、連続ストリップの引き出された部分が開口部７２８を通過できるよう、ハウジング７２７の開口部７２８を構成してもよい。
【００６３】
電子表示７２４は、装置７０７に保存された（例えば、記憶媒体７２３に保存された）コンテンツを表示するように構成されている。また、送受信機７２５は無線回線または有線回線を介して、１つ以上の他の装置とデータを送受信するように構成されている。
【００６４】
プロセッサ７２２は、他の構成要素に信号を送信したり、他の構成要素から信号を受信したりして、装置７０７の指令操作がそれらの動作を管理するように構成されている。記憶媒体７２３は、装置７０７の動作を遂行、制御、または可能にするように構成されるコンピュータコードを格納するように構成される。記憶媒体７２３は、他のコンポーネント用の設定を格納するように構成されてもよい。プロセッサ７２２は、他のコンポーネントの動作管理を目的として、コンポーネント設定を読出すために記憶媒体７２３にアクセスしてもよい。
【００６５】
プロセッサ７２２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のマイクロプロセッサであってよい。記憶媒体７２３は、揮発性ランダムアクセスメモリ等の一時記憶媒体でもよい。一方、記憶媒体７２３は、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ，不揮発性ランダムアクセスメモリ等の永久記憶媒体でもよい。
【００６６】
図８は、本明細書に記載の装置の製造方法の主要ステップ８２９〜８３０を示す。この方法は、通常、プロトン電池を形成することと（ステップ８２９）、プロトン電池のためのケーシングを形成すること（ステップ８３０）とを含む。これらのステップ８２９、８３０は、種々の異なる製造工程を用いて実施することができる。有利には、電極（電荷コレクタを備えていても、備えていなくてもよい）が印刷されていてもよい（例えば、インクジェット印刷）。
【００６７】
図９は、プロトン電池９０１を形成する１つの方法を示す。最初に、酸化グラフェンの層９０２を第１電極として堆積させる。次に、堆積された酸化グラフェンの層９０２の一領域を電磁放射に選択的に晒して還元型酸化グラフェン９０３の領域を生成し、これを第２電極とする。従って第２電極は、電磁放射に晒されていない酸化グラフェン９０２領域に隣接する。このシナリオでは、酸化グラフェン９０２領域と、隣接する還元型酸化グラフェン９０３領域とは、両者の間に電極ジャンクション９０５を形成する。
【００６８】
図１０は、本明細書に記載の装置の使用方法の主要ステップ１０３１〜１０３２を示す。この方法は、通常、開口部を介してケーシングから連続ストリップの一部を引き出すことと（ステップ１０３１）、電極ジャンクションを周辺環境の水に晒して、第１電極と第２電極との間に電位差を発生させること（ステップ１０３２）とを含む。
【００６９】
図１１は、一実施形態に従うコンピュータプログラムを提供するコンピュータ／プロセッサ可読媒体１１３３を概略的に示す。コンピュータプログラムは、図８のステップ８２９−８３０の1つ以上、及び／または、図１０のステップ１０３１−１０３２の１つ以上を実行、制御、可能にするよう構成されたコンピュータコードを含むことができる。この実施例では、コンピュータ／プロセッサ可読媒体１１３３はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）やコンパクトディスク（ＣＤ）等のディスクである。他の実施例では、コンピュータ／プロセッサ可読媒体１１３３は、本発明の機能を遂行するようにプログラムされた任意の媒体でもよい。コンピュータ／プロセッサ可読媒体１１３３は、メモリスティック又はメモリカード（ＳＤ、ｍｉｎｉＳＤ、ｍｉｃｒｏＳＤ、ｎａｎｏＳＤ）等の脱着可能なメモリデバイスであってもよい。
【００７０】
図示されているその他の実施形態には参照番号が提供されている。ここで、これら参照番号は、既に記載した実施形態と類似の特徴を有するものに対応する。例えば、特徴番号１は、番号１０１、２０１、３０１等にも対応する場合がある。これらナンバリングされた特徴は図面でも登場する場合があるが、これら特定の実施形態の説明の中で直接的に参照されていない場合もある。これらは、さらなる実施形態、特に既に説明した実施形態で類似のものの特徴に関連する実施形態を理解する際の手助けとなるよう、図面になお記載されている。
【００７１】
前述した任意の装置／デバイス、及び／又は前述した装置／デバイスのうちのある特定のものに関する他の特徴が、所望する動作を遂行するように構成される装置によって提供されてもよいことは、当業者が読めば理解されよう。ただし、こうした動作が可能である場合、例えば、電源が入れられているような場合に限る。このような場合、装置は、不可能な状態（例えば、電源が入っていない状態）で適切なソフトウェアをアクティブメモリにロードする必要がなく、可能な状態（例えば、電源が入れられた状態）のときだけ適切なソフトウェアをロードすればよい。装置はハードウェア回路および／またはファームウェアを備えてもよい。装置はメモリにロードされるソフトウェアを備えてもよい。こうしたソフトウェア／コンピュータプログラムは、同一のメモリ／プロセッサ／機能ユニット、および／または1つ以上のメモリ／プロセッサ／機能ユニットに記憶されていてもよい。
【００７２】
実施形態によっては、前述の装置／デバイスのうちの特定のものは、所望する動作を遂行するように適切なソフトウェアで予めプログラムされていてもよい。ここで適切なソフトウェアは、例えば、ソフトウェアと関連機能を解除／有効化するためにユーザが「キー」をダウンロードすることによって利用可能になってもよい。こうした実施形態に関連する利点には、デバイスが追加機能を必要する場合、必要なデータダウンロードを減らせることが含まれる。これは、ユーザが有効化しない機能に関する予めプログラムされたソフトウェアを格納できるだけの十分な容量をデバイスが持っているとされる実施例では、有用となり得る。
【００７３】
前述した任意の装置／回路／要素／プロセッサは、前述した機能以外の他の機能を有していてもよく、こうした機能が同一の装置／回路／要素／プロセッサで遂行されてもよいことは、理解されるであろう。開示した態様の1つ又は複数は、関連するコンピュータプログラムの電子配置と、適切なキャリア（メモリ，信号等）に記憶されたコンピュータプログラム（送信元／送信途上で符号化されたものでもよい）を包含してもよい。
【００７４】
本願で記載される「コンピュータ」は全て、1つ以上の個別のプロセッサ／処理要素を集めたものを含んでおり、こうしたプロセッサ／処理要素は、同一の回路基板や特定の回路基板における同一の領域／場所、または同一のデバイスに配置されてもよく、そうでなくてもよいことは理解可能であろう。実施形態によっては、前述した任意のプロセッサの1つ以上は、複数のデバイスに分散されていてもよい。同一のまたは別々のプロセッサ／処理装置が本願に記載された機能の1つ以上を遂行してもよい。
【００７５】
「シグナリング（ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ）」という用語は、一連の送信および／または受信される信号として伝送される1つ以上の信号を表わしてもよいことは理解可能であろう。一連の信号は、前記シグナリングを構成するための１，２，３，４，またはそれより多い個別の信号成分または区別可能な信号を含んでもよい。こうした個別の信号の一部または全部が、同時に、順々に、および／またはそれらが時間的に互いに重ね合わさるように、送受信されてもよい。
【００７６】
前述した任意のコンピュータおよび／またはプロセッサ、およびメモリ（ＲＯＭ，ＣＤ−ＲＯＭ等を含む）のあらゆる議論を参照することで、これらがコンピュータプロセッサや特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ），フィールドプログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ），および／または本発明の機能を遂行するようにプログラムされたその他のハードウェアコンポーネントを含んでもよい。
【００７７】
本願において出願人は、本願に記述された個別の特徴の各々を分けて開示してきたが、こうした特徴を２つ以上組合せてそれらを拡張することは、当業者に共通の一般知識に照らせば本明細書全体に基づいて実行することが可能である。その際、こうした特徴またはその組合せが本願で開示された課題のどれを解決するかには関係なく、本願の特許請求の範囲を限定するものではない。本出願人は、開示した態様／実施形態が個別の特徴またはその組合せの何れかから成り得ることを示唆している。前述の記載に照らせば、本開示の範囲内で様々な変形が可能であることは、当業者には明白であろう。
【００７８】
本願において、種々の実施形態に適用されるような基本的で新規性を有する特徴が示されたり、記載されたり、指摘されたりしてきたが、記載したデバイスと方法の形態と細部において様々な削除や代用，変更を行うことは、当業者であれば本発明の精神を逸脱しない限り可能であることも理解されよう。例えば、実質的に同じ方法で同一の結果を達成するために、実質的に同じ機能を遂行するこうした要素および／または方法のステップの全ての組合せも本発明の範囲内であることは自明である。また、開示した任意の構造または実施形態に関連して示されたおよび／または記載された構造および／または要素および／または方法のステップは、適宜選択しうる一般的事項として、開示／記述／示唆したその他任意の構造または実施形態に組込まれてもよい。さらに、特許請求の範囲におけるミーンズ・プラス・ファンクションの節は、記載した機能を遂行するものとして本願で記載した構造を包含することを意図しており、構造的な等価物だけでなく等価な構造も包含するものである。釘と螺旋の場合、釘は木材部分を一緒に固定するために円柱面を備えているが、螺旋は木材部分を締付ける環境で螺旋面を備えているから、両者は構造的に等価ではない可能性がある。しかし、このような場合でも、釘と螺旋は等価な構造であるとしてよい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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