(57)【要約】【課題】  生体適合性通電素子を形成するための装置及び器具を提供する。【解決手段】  いくつかの実施形態では、生体適合性通電素子を形成するための装置及び器具は、能動カソード化学物質を含む空洞を形成することを含む。カソード及びアノードの能動素子は、生体適合性材料の積層物スタックとともにシールされる。いくつかの実施形態では、この方法と器具の使用分野は、通電素子を必要とする生体適合性装置又は製品を含む。【選択図】  図１Ａ
2016046259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物医学的装置の操作方法であって、
電動部品を含む前記生物医学的装置用に、複数の通電素子を備えた積層型バッテリ構造を取得することであって、該積層型バッテリ構造が、
カソード・スペーサ層と、
前記カソード・スペーサ層内に配置された第一穴と、
アノード化学物質によって被覆された第一集電器であって、該第一集電器は前記カソード・スペーサ層の第一面に取付られ、第一空洞が、該第一空洞の壁を形成する前記第一穴の側部と、前記第一空洞の床を形成する、前記アノード化学物質によって被覆された前記第一集電器の第一面との間に形成される、前記第一集電器と、
前記空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を分配した後に、前記第一空洞内に形成されるセパレータ層と、
前記第一穴の側部と前記セパレータ層の第一面との間に形成される第二空洞であって、前記セパレータ層の前記第一面は前記第二空洞の床を形成し、前記第二空洞はカソード化学物質によって充填される、前記第二空洞と、
前記カソード化学物質と電気接続される第二集電器と、を含む、取得することと、
前記積層型バッテリ構造を前記電動部品と電気接触させるように配置することであって、前記積層型バッテリ構造からの電流が少なくとも一つのトランジスタを通って流れ、該少なくとも一つのトランジスタが制御器内に配置されている、配置することとを含み、
前記積層型バッテリ構造内に少なくとも第一及び第二の分離した通電素子を配置し、前記第一の分離した通電素子が第一の生のバッテリ電力を生成し、かつ前記第二の分離した通電素子が第二の生のバッテリ電力を生成し、
前記第一及び第二の分離した通電素子に対して電力管理ユニットを電気接続し、該電力管理ユニットが、前記第一の分離した通電素子から前記第一の生のバッテリ電力を受取り、かつ前記第二の分離した通電素子から前記第二の生のバッテリ電力を受取る、方法。
【請求項２】
前記第一の分離した通電素子からの前記第一の生のバッテリ電力に基づいて、前記電力管理ユニットを用いて第一測定を実施することと、
前記第二の分離した通電素子からの前記第二の生のバッテリ電力に基づいて、前記電力管理ユニットを用いて第二測定を実施することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一測定を用いて、前記第一の分離した通電素子の不備を決定することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
スイッチ制御器を制御して、前記第一の分離した通電素子を第一電力出力に対して接続する第一スイッチの状態を変化させることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第二測定を用いて、前記第二の分離した通電素子の不備を決定することをさらに含み、
前記決定が、前記第二の分離した通電素子に不備がないというものである場合、前記スイッチ制御器が、前記第二の分離した通電素子に対して接続する第二スイッチの状態の変化を制御し、
前記第二スイッチの状態の変化により、前記第二の分離した通電素子を前記第一電力出力に対して接続する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第二スイッチの状態と、前記第一の分離した通電素子を前記第二の分離した通電素子に直列に接続する第三スイッチの状態とを変化させるスイッチ制御器を制御することで第二電力出力を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記生物医学的装置が眼科装置である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記生物医学的装置がコンタクトレンズである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記カソード化学物質がリチウムの塩を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記カソード化学物質がリン酸鉄リチウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記アノード化学物質がインターカレートされた金属原子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記カソード化学物質が、鉛、ニッケル、リチウム、コバルト、亜鉛、ナトリウム、バナジウム、銀、又はシリコンの内の一つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カソード化学物質がグラファイトを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記積層型バッテリ構造が、前記生物医学的装置内の電気活性素子に対して電気接続される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記カソード化学物質が二酸化マンガンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記アノード化学物質が電着された亜鉛を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記カソード化学物質がジェットミルされた電解質の二酸化マンガンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記カソード化学物質が合成グラファイトを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記カソード化学物質が、およそ、トルエン中に１０％のＰＩＢ  Ｂ５０を含むものを１．５の割合で、追加のトルエンを２．３の割合で、かつ、およそ８０％のジェットミルされた電解質の二酸化マンガンと２０％のＫＳ６一次合成グラファイトを含む混合物を４．９の割合で、有する混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
生物医学的装置に電力を供給する器具であって、
電動部品を含む前記生物医学的装置用に複数の通電素子を備えた積層型バッテリ装置を含み、該積層型バッテリ装置が、
カソード・スペーサ層と、
前記カソード・スペーサ層内に配置された第一穴と、
アノード化学物質によって被覆された第一集電器であって、該第一集電器は前記カソード・スペーサ層の第一面に取付られ、第一空洞が、前記第一穴の側部と、前記アノード化学物質によって被覆された前記第一集電器の第一面との間に形成された、前記第一集電器と、
前記空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を分配した後に前記第一空洞内に形成されるセパレータ層と、
前記第一穴の側部と前記セパレータ層の第一面との間の第二空洞であって、該第二空洞はカソード化学物質によって充填される、前記第二空洞と、
前記カソード化学物質と電気接続される第二集電器と、
前記第二集電器から物理的に分割され、かつ前記カソード・セパレータ層内に配置された第二穴の中の前記カソード化学物質と電気接続される第三集電器と、
前記第一集電器、前記第二集電器及び前記第三集電器に対して電気接続を行う相互連結用接合素子であって、該相互連結用接合素子内の電気ダイオードが、前記第一集電器、前記第二集電器及び前記第三集電器の内の少なくとも一つに対して接続を行う、前記相互連結用接合素子と、を含む器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１４年８月２１日に出願された米国仮出願第６２／０４０，１７８号の利益を主張しているが、これはまた、２０１１年３月１８日に出願された米国仮出願第６１／４５４，２０５号の利益を主張している、２０１２年１月２６日に出願された米国出願第１３／３５８，９１６号の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
生体適合性通電素子を形成するための方法及び器具について記載する。いくつかの実施形態では、生体適合性通電素子を形成するための方法及び器具は、通電素子のセパレータ素子の形成を含む。アノード、カソード及び電解液（電解質）を含む能動素子（アクティブ素子）は、形成されたセパレータ素子と電気化学的に接続されたり、相互作用することがある。いくつかの実施形態では、この方法及び器具の使用分野は、通電素子を必要とする生体適合性装置又は製品を含むことがある。
【背景技術】
【０００３】
近年、多くの医療用装置及びその機能が急速に発達し始めている。これらの医療用装置としては、例えば、埋め込み型ペースメーカ、生物学的機能のモニタリング及び／又は検査を行うための電子ピル、能動部品を備える外科用装置、コンタクトレンズ、輸液ポンプ、及び神経刺激装置を挙げることができる。上述した医療用装置の多くに対する追加機能及び性能の向上について、理論化がされたり、開発がされている。しかし、理論化された追加機能を実現するには、これらの装置の多くで、これらの装置の寸法及び形状に関する要件、並びに新たな通電部品のエネルギ要件に適合する内蔵型の通電手段が必要とされている。
【０００４】
様々な機能を実行し、多くの生体適合性及び／又は埋め込み型装置に組み込み可能な半導体装置などの部品が、一部の医療用装置に含まれることがある。しかし、これらの半導体部品は、エネルギを必要とする。したがって、好ましくは、このような生体適合性装置は、通電素子を含む必要がある。この生体適合性装置の位相（トポロジー）及び比較的小さい寸法は、様々な機能を定めるために、新しく、かつ困難な環境をもたらしている。多くの実施形態では、生体適合性装置内の半導体部品を通電するために安全性及び信頼性を備え、小型かつ費用効率の高い手段を提供することが重要である。したがって、生体適合性装置の内部又はこの上に埋め込まれるように、生体適合性通電素子を形成する新しい実施形態の需要があり、この際、バッテリ（電池）素子の構造により通電素子の化学成分の収容を向上させるとともに、通電素子内に含まれる化学成分の量の制御を向上させることの需要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上に鑑み、生体適合性通電素子を形成するための方法及び器具（装置）を開示するが、これらは製造上の利点を有するとともに、バッテリ化学物質（電池ケミストリ）を相当に収容することができる。さらに、バッテリ素子内に存在する通電素子の量についての本質的な制御のための構造設計も提供できる。
【０００６】
一般的な態様の一つでは、生体適合性通電素子は、ギャップ・スペーサ層をも含むことがある。また、生体適合性通電素子は、少なくとも、ギャップ・スペーサ層内に配置した第一穴を含むことができる。また、生体適合性通電素子は、カソード・スペーサ層を含むことができ、この際、カソード・スペーサ層は、ギャップ・スペーサ層に対して取付けられる。また、生体適合性通電素子は、少なくとも、カソード・スペーサ層内に配置した第二穴を含むことができ、この際、第二穴は第一穴と並び、かつ第二穴は第一穴よりも小さく、したがって、第一穴と第二穴とを並ばせたとき、カソード・スペーサ層の背（リッジ）が第一穴内に露出する。また、生体適合性通電素子は、セパレータ層を含むことができ、この際、セパレータ層はギャップ・スペーサ層内の第一穴の中に配置されて、カソード・スペーサ層の背に対して付着される。また、生体適合性通電素子は、第二穴の側部とセパレータ層の第一面との間に空洞を含むことができ、この際、この空洞はカソード化学物質によって充填される。また、生体適合性通電素子は、アノード化学物質によって被覆された第一集電器を含むことができる。また、生体適合性通電素子は、第二集電器を含むことができ、この際、第二集電器はカソード化学物質と電気接続される。また、生体適合性通電素子は、電解液（電解質）用化学物質（ケミカル）を含む、電解液（電解質）を含むことができる。
【０００７】
本発明の実行は生体適合性通電素子を含むことがあるが、この際、カソード化学物質、アノード化学物質、及び電解液化学物質は、通電の複数の充電及び放電サイクルと適合する。また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、カソード化学物質がリチウムの塩を含む場合がある。生体適合性通電素子は、リン酸鉄リチウムを含むことができる。また、生体適合性通電素子は、インターカレート型（挿入型）金属原子を含むことができる。また、生体適合性通電素子は、インターカレート型リチウム原子を含むことができる。また、生体適合性通電素子は、鉛、ニッケル、リチウム、コバルト、亜鉛、ナトリウム、バナジウム、銀、又はシリコンの内の一つ又は複数を含むことができる。また、生体適合性通電素子は、ナトリウムカルボキシメチルセルロースを含むことができる。また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、カソード化学物質が一つ又は複数の合成グラファイト及びカーボンブラックを含む場合がある。また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、カソード化学物質が一つ又は複数のスチレン−ブタジエンゴムを含む場合がある。また、生体適合性通電素子は、ヘキサフルオロリン酸リチウムを含む場合がある。また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、生体適合性通電素子を生物医学的装置内の電気活性素子に対して電気接続する場合がある。また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、生物医学的装置が眼科装置の場合がある。いくつかの実施例では、この眼科装置はコンタクトレンズでもよい。
【０００８】
また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、電解液がヘキサフルオロリン酸リチウムを含む場合がある。また、生体適合性通電素子の可能な実施例として、セパレータ・プレカーサー混合物が一つ又は複数のポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（ジメチルシロキサン）、ｎ，ｎ−ジメチルアセトアミドを含む場合がある。さらなる実施例として、グリセリンを含む場合がある。また、生体適合性通電素子は、セパレータが少なくとも９０％の濃度でグリセリンを含み、かつこの濃度は、セパレータ・プレカーサー混合物内のグリセリンの濃度から減らすことができる生体適合性通電素子を含む場合がある。生体適合性通電素子は、生物医学的装置内に含まれることがある。
【０００９】
一般的な態様の一つでは、生体適合性通電素子を眼科装置内に含むことができ、この際、この眼科装置はコンタクトレンズである。また、生体適合性通電素子は、カソード・スペーサ層を含む生体適合性通電素子と；少なくとも、カソード・スペーサ層内に配置された第一穴と；アノード化学物質により被覆された第一集電器であって、この際、第一集電器はカソード・スペーサ層の第一面に取付られ、第一穴の側部と、アノード化学物質により被覆された第一集電器の第一面との間に第一空洞を形成した第一集電器と；空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を適用した後に、第一空洞内に形成されるセパレータ層と；第一穴の側部とセパレータ層の第一面との間の第二空洞であって、カソード化学物質によって充填された第二空洞と；カソード化学物質と電気接続される第二集電器と、を含むことができる。本発明の実行は生体適合性通電素子を含むことができるが、この際、カソード化学物質、アノード化学物質、及び電解液化学物質は、通電素子の複数の充電及び放電サイクルと適合する。
【００１０】
一般的な態様の一つとして、生物医学的装置の操作方法を含むが、この方法は、電動部品を含む生物医学的装置用に、複数の通電素子を備えた積層型バッテリ装置を取得することを含む。積層型バッテリ装置は、カソード・スペーサ層と、カソード・スペーサ層内に配置された第一穴と、アノード化学物質によって被覆された第一集電器とを含み、この際、第一集電器はカソード・スペーサ層の第一面に取付られる。積層型バッテリ装置に含まれる実施例として、第一穴の側部と、アノード化学物質によって被覆された第一集電器の第一面と、の間に第一空洞を形成する。また、積層型バッテリ装置は、セパレータ層を含むが、この際、セパレータ層は、空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を分配した後に、第一空洞内に形成される。また、この方法は、第一穴の側部とセパレータ層の第一面の間に形成される第二空洞を含み、この際、第二空洞は、カソード化学物質によって充填される。またこの方法は、第二集電器を含む積層型バッテリ装置を含み、この際、第二集電器は、カソード化学物質と電気接続される。またこの方法は、電解液用化学物質を含む電解液を含む。またこの方法は、積層型バッテリ装置を電動部品と電気接触させるように配置することを含み、この際、積層型バッテリ装置からの電流が少なくとも一つのトランジスタを通って流れ、該少なくとも一つのトランジスタが制御器内に配置され；積層型バッテリ装置内に少なくとも第一と第二の分離した通電素子を配置し、この際、第一の分離した通電素子が第一の生の（未加工）バッテリ電力を生成し、かつ第二の分離した通電素子が第二の生のバッテリ電力を生成し；第一と第二の分離した通電素子に対して電力管理ユニットを電気接続する。いくつかの実施例では、電力管理ユニットが、第一の分離した通電素子から第一の生のバッテリ電力を受取り、かつ第二の分離した通電素子から第二の生のバッテリ電力を受取る。
【００１１】
この方法はさらに、第二測定を用いて、第二の分離した通電素子の不備（欠陥又は問題）を決定してもよい。この方法はまた、決定が、第二の分離した通電素子に不備がないというものである場合、スイッチ制御器が、第二の分離した通電素子に対して接続する第二スイッチの状態の変化を制御する。この方法はまた、第二スイッチの状態の変化により、第二の分離した通電素子を第一電力出力に対して接続する実施例を含むことができる。
【００１２】
一般的な態様の一つでは、生物医学的装置に電力を供給する器具を含み；該器具は、電動部品を含む生物医学的装置用に複数の通電素子を備えた積層型バッテリ装置を含むことができる。この器具は、カソード・スペーサ層と、カソード・スペーサ層内に配置された第一穴とを含むことができる。この器具はまた、アノード化学物質によって被覆された第一集電器を含み、この際、第一集電器はカソード・スペーサ層の第一面に取付られ、かつ、第一穴の側部とアノード化学物質によって被覆された第一集電器の第一面との間に第一空洞を形成する。この器具はまた、セパレータ層を含み、この際、空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を分配した後に第一空洞内にセパレータ層を形成する。この器具はまた、第一穴の側部とセパレータ層の第一面との間の第二空洞を含み、この際、第二空洞はカソード化学物質によって充填される。」この器具はまた、第二集電器を含み、この際、第二集電器は、カソード化学物質と電気接続される。この器具はまた、第三集電器を含み、この際、第三集電器は第二集電器から物理的に分割され、かつカソード・スペーサ層内に配置された第二穴の中のカソード化学物質と電気接続され、かつ相互連結用接合素子を含み、この際、相互連結用接合素子は、第一集電器、第二集電器及び第三集電器に対して電気接続を行い、相互連結用接合素子内の電気ダイオードが、第一集電器、第二集電器及び第三集電器の内の少なくとも一つに対して接続を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】コンタクトレンズの例示的適用に関して、生体適合性通電素子の適用態様を示す図である。
【図１Ｂ】コンタクトレンズの例示的適用に関して、生体適合性通電素子の適用態様を示す図である。
【図１Ｃ】コンタクトレンズの例示的適用に関して、生体適合性通電素子の適用態様を示す図である。
【図１Ｄ】コンタクトレンズの例示的適用に関して、生体適合性通電素子の適用態様を示す図である。
【図２】例示のバッテリ設計の個々のセルの例示的な大きさと形状とを示す図である。
【図３Ａ】例示のアノード及びカソード接続部とともに、第一の単体の、パッケージされた生体適合性通電素子を示す図である。
【図３Ｂ】例示のアノード及びカソード接続部とともに、第二の単体の、パッケージされた生体適合性通電素子を示す図である。
【図４−１】Ａ〜Ｆは、生物医学的装置用の生体適合性通電素子の形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図４−２】Ｇ〜Ｌは、生物医学的装置用の生体適合性通電素子の形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図４−３】Ｍ〜Ｎは、生物医学的装置用の生体適合性通電素子の形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図５】例示の完全に形成された生体適合性通電素子を示す図である。
【図６】Ａ〜Ｆは、生体適合性通電素子の構造形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図７】Ａ〜Ｆは、替わりの電気めっき方法とともに、生体適合性通電素子の構造形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図８−１】Ａ〜Ｆは、生物医学的装置用のハイドロゲル・セパレータとともに、生体適合性通電素子の形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図８−２】Ｇ〜Ｈは、生物医学的装置用のハイドロゲル・セパレータとともに、生体適合性通電素子の形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図９】Ａ〜Ｃは、他のセパレータ加工実施例を用いた、生体適合性通電素子の構造形成用の例示の方法ステップを示す図である。
【図１０−１】Ａ及びＢは、複数の通電素子装置用の相互連結部と接合素子の例示の経路設定を示す図である。
【図１０−２】Ｃ及びＤは、図１０Ａ及び１０Ｂの例の横断面図を例示する図である。
【図１１】複数の通電素子装置とともに複数の電力出力を生じさせるために用いられ得る例示のスイッチシステムを示す図である。
【図１２】複数の通電素子とともに例示の装置を示す図であり、この際、再充電可能素子として素子を形成可能な図である。
【図１３】複数の通電素子とともに例示の装置を示す図であり、この際、単回使用素子として素子を形成可能な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この出願では、三次元の生体適合性通電素子を形成するための方法及び器具について開示する。通電素子内のセパレータ素子は、新規な方法により形成されてもよく、また新規な材料を含んでいてもよい。以下の項において、様々な実施形態についての詳細な説明を記載する。好ましい実施形態及び代替的実施形態の双方の説明は、単なる例示的な実施形態に過ぎず、当業者であれば、様々な修正及び変更が明らかになるであろう。したがって、例示的な実施形態は、本出願の範囲を制限するものではない。三次元の生体適合性通電素子は、生物の身体内又はこれに近接して使用されるために設計される。
【００１５】
用語集
本説明及び添付された特許請求の範囲において、様々な用語が使用されることがあるが、これらには、下記の定義が適用される。
【００１６】
本明細書で使用するとき、「アノード」は、電極を指し、電流は、この電極を通って有極電気装置（デバイス）に流れ込む。電流の方向は、典型的に、電子流の方向とは逆である。換言すれば、電子は、アノードから、例えば、電気回路内に流入する。
【００１７】
本明細書で使用するとき、「結合剤（バインダ）」は、機械的変形に対する弾性応答を呈することができ、他の通電素子部品と化学的に適合可能なポリマー（重合体）を指す。例えば、結合剤としては、電気活性物質、電解質（電解液）、ポリマーなどを挙げることができる。
【００１８】
本明細書で使用するとき、「生体適合性」とは、特定用途において適切な宿主反応を伴って実行する材料又は装置を指す。例えば、生体適合性装置は、生体系に対して毒性又は有害な影響を及ぼさない。
【００１９】
本明細書で使用するとき、「カソード」とは、電極を指し、電流は、この電極を通って有極電気装置（デバイス）から流れ出る。電流の方向は、典型的に、電子流の方向とは逆である。したがって、電子は有極電気装置のカソード内に流入し、かつ、例えば、接続された電気回路から流出する。
【００２０】
本明細書で使用するとき、「被覆（コーティング）」は、材料の薄型堆積物（薄い形態での材料の付着）を指す。いくつかの用途では、この用語は、堆積物が形成される基板の表面を実質的に被覆する、薄型堆積物を指すであろう。他のより特定の用途では、この用語は、表面のより小さい領域にある小さな薄型堆積物を説明するために使用されてよい。
【００２１】
本明細書で使用するとき、「電極」は、エネルギ源内の活性物質（活性量）を指し得る。例えば、電極は、アノード及びカソードの一方又は両方を含み得る。
【００２２】
本明細書で使用するとき、「通電された」とは、電流を供給することができるか、又は内部に蓄積された電気的エネルギを有することができる状態を指す。
【００２３】
本明細書で使用する場合、「エネルギ」とは、ある物理系が仕事をする能力のことを指す。通電素子の多くの用途は、電気的作用を実行できる能力に関するものであってよい。
【００２４】
本明細書で使用するとき、「エネルギ源」又は「通電素子」又は「通電装置（通電デバイス）」は、エネルギを供給できるか、論理デバイス又は電気デバイスを通電された状態にすることができる、デバイス又は層を指す。通電素子は、バッテリ（電池）を含むことができる。電池は、アルカリ電池用化学物質（化学組成物）で形成されていてもよく、また固体電池又は湿電池であってもよい。
【００２５】
本明細書で使用するとき、「充填剤（フィラー）」は、酸性電解質又はアルカリ性電解質のいずれとも反応しない、１つ以上の通電素子用セパレータを指す。概して、充填剤としては、カーボンブラックなどの実質的に非水溶性の物質；炭塵；黒鉛；シリコン、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、チタン、鉄、亜鉛、及び錫などの金属酸化物及び水酸化物；カルシウム及びマグネシウムなどの金属炭酸塩；雲母、モンモリロナイト（montmorollonite）、カオリナイト、アタパルジャイト、及びタルクなどの鉱物；ポルトランドセメントなどの合成ゼオライト及び天然ゼオライト；ケイ酸カルシウムなどの析出金属ケイ酸塩；中空又は中実のポリマー又はガラス微小球、フレーク、及び繊維；などが挙げられてよい。
【００２６】
本明細書で使用するとき、「機能化」は、例えば、通電、起動（作用）、及び／又は制御などの機能を、層又は装置（デバイス）が実行できるようにすることを指す。
【００２７】
本明細書で使用するとき、「成形型」は、未硬化配合物（アンキュア・フォーミュレーション）から三次元の物体を形成するために使用され得る、剛性又は半剛性の物体を指す。いくつかの好ましい成形型は、２つの成形型部分を含み、これらは、互いに対向するとき、三次元の物体の構造（輪郭）を画定する。
【００２８】
本明細書で使用するとき、「電力（動力）」は、単位時間当たりに行われる仕事又は伝達されるエネルギのことを指す。
【００２９】
本明細書で使用するとき、「再充電可能」又は「再通電可能」は、仕事をするためのより高い能力を有する状態へと復元可能な能力を指す。多くの使用では、再度定められた時間間隔で、特定の率で電流を流すことができるように復元（回復）される能力について用いることができる。
【００３０】
本明細書で使用するとき、「再通電」又は「再充電」は、仕事をするためのより高い能力を有する状態へと復元することを指す。多くの場合、再度定められた時間間隔で、特定の率で電流を流すことができるように装置を復元（回復）することについて用いることができる。
【００３１】
本明細書で使用するとき、「離型された」（「成形型から離型された」と言われることもある）は、三次元の物体が成形型から完全に分離した状態、又は穏やかな振動によって取り外すことができるように、ほんの軽く成形型に取り付けられている状態のいずれかであることを意味する。
【００３２】
本明細書で使用するとき、「積層（スタック）された」は、少なくとも２成分層を、これら層のうちの１層の１つの面の少なくとも一部が、第２の層の第１の面と接触するように、互いに近接して配置することを意味する。いくつかの実施例では、接着用、又は他の機能用に、コーティングが２つの層の間に存在し、これらの層はそのコーティングを通じて互いに接触する。
【００３３】
本明細書で使用するとき、「トレース」は、回路部品を電気的に接続できる通電素子部品を指す。例えば、基板（基材）が印刷回路基板であり、典型的にフレキシブル回路内の銅、金、又は印刷フィルムであり得る場合、回路トレースは、銅又は金を含み得る。「トレース」の特定の種類は、集電器である。集電器は、電気化学的適合性を備えたトレースであって、この性質よって、電解液（電解質）の存在下で、アノード又はカソードに向かって又はこれから離れて、電子を伝導するのに用いるのに集電器は適切となっている。
【００３４】
本明細書に示される方法及び器具（装置）は、平坦な又は三次元状の生体適合性装置の内部又はこの上に含まれるように、生体適合性通電素子を形成することに関する。通電素子の特定のクラスとして、層（レイヤ）内に形成されるバッテリ（電池）が挙げられる。層は、積層型の層（ラミネート・レイヤ）として分類することができる。この仕方で形成されるバッテリは、積層型バッテリとして分類することができる。
【００３５】
どのように本発明に従ってバッテリを組立てたり、構成することを示す他の実施例は存在し、それらの内のいくつかは以下の説明で記載される。しかし、これら実施例の多くでは、バッテリについての選択されたパラメータや特性が存在し、それらの独自性については本明細書で説明され得る。以下の説明において、いくつかの特性とパラメータについては集中的に説明がなされるであろう。
【００３６】
生体適合性通電素子とともに生物医学的装置の構造の実施例
本発明の通電素子、バッテリを含むことができる生物医学的装置の実施例の一つとして、電気活性により焦点調整を行うコンタクトレンズを挙げることができる。図１Ａを参照すると、そのようなコンタクトレンズ・インサートの実施例を、コンタクトレンズ・インサート１００として示している。コンタクトレンズ・インサート１００内には、制御電圧に応答して焦点特性の変更を調整できる電気活性素子１２０を設けていてもよい。これら制御電圧信号を提供するとともに、外部制御信号用に周囲（環境）の検知を制御するような他の機能を提供する回路１０５は、生体適合性バッテリ素子１１０によって電力を供給されていてもよい。図１Ａに示しているように、バッテリ素子１１０は複数の主要部品から構成されていてもよく、この場合では三つの部品からなり、また後述するようなバッテリ化学物質（ケミストリ）素子の様々な構成を含むことができる。バッテリ素子１１０は、部品らと結合するために様々な相互連結特徴部を有することができ、これらは相互連結１１４の領域を明白にするように説明され得る。バッテリ素子１１０は独自の基板１１１を有することがある回路素子を接続されていてもよく、この基板上に相互連結特徴部１２５が配置されることがある。回路１０５は、一体型回路の形態でもよく、これは、基板１１１及びこの相互連結特徴部１２５に対して電気的かつ物理的に接続されていてもよい。
【００３７】
図１Ｂを参照すると、コンタクトレンズ１５０の断面輪郭は、コンタクトレンズ・インサート１００と後述する構成を含むことができることが解る。コンタクトレンズ・インサート１００は、コンタクトレンズ・ハイドロゲル（ヒドロゲル）１５５のスカート内に包まれていてもよく、このコンタクトレンズ・ハイドロゲル１５５は、コンタクトレンズ・インサート１００を包むことができ、そして利用者の目に対してコンタクトレンズ１５０の快適な界面を提供する。
【００３８】
本発明の構想では、バッテリ素子は、図１Ｃに示しているように、二次元形態で形成されていてもよい。この説明では、バッテリ部品１６５の領域内にバッテリ・セル（電池セル）の二つの主要領域が存在してもよく、またバッテリ化学物質素子１６０の領域内に第二バッテリ部品が存在してもよい。図１Ｃに平坦な形態で示されているバッテリ素子は、回路素子１６３に対して接続されていてもよく、図１Ｃの実施例では、回路素子１６３は二つの主要回路領域１６７を含むことができる。回路素子１６３は、電気的接続（接触）１６１及び物理的接続（接触）１６２にて、バッテリ素子に対して接続されていてもよい。本発明に関して説明されるように、この平坦な構造は、三次元の円錐構造になるように折り畳まれていてもよい。その行程では、三次元構造を接続させかつ物理的に安定させるために、第二電気的接続１６６及び第二物理的接続１６４を用いてもよい。図１Ｄを参照すると、この三次元の円錐構造１８０が例示されている。物理的及び電気的接触点１８１を認めることができ、またこの図は、結果として得られる構造の三次元的図として眺めることができる。この構造は、モジュラー（組み立てユニット）の電気及びバッテリ部品を含むことができ、これはレンズインサートとともに生体適合性装置内に含められる。
【００３９】
セグメント型バッテリ構成
図２を参照すると、コンタクトレンズ型の実施例に用いるバッテリ素子を例示するために、異なる形式の分割型（セグメント型）バッテリ構成の例が示されている。分割型部品は、比較的に円形状２７１、正方形状（四角形状）２７２、又は長方形状を有することができる。長方形状の実施例の場合、この長方形は、小さな長方形状２７３、大きな長方形状２７４、又はさらに大きな長方形状２７５を有することができる。
【００４０】
平坦なバッテリ素子の慣行の形状
生体適合性バッテリのいくつかの実施例では、バッテリは平坦な素子として形成されていてもよい。図３Ａを参照すると、アノード接続３１１及びカソード接続３１２とともにバッテリ素子の長方形状の輪郭３１０の実施例が示されている。図３Ｂを参照すると、アノード接続３３１及びカソード接続３３２とともにバッテリ素子の円形状の輪郭３３０の実施例が示されている。
【００４１】
平坦な形状のバッテリのいくつかの実施例では、バッテリ形態の外輪は、慣行の製品内に取付けられるように、寸法及び幾何学的に関して構成されていてもよい。長方形状又は円形状の外輪に関する実施例に加えて、与えられた製品内へのバッテリ構造の取付けを最適にするように、慣行の「自由形態（フリーフォーム）」又は「自由形状」の外輪を形成してもよい。
【００４２】
様々な目に関する生物医学的装置の実施例では、平坦な外輪の「自由形態」の実施例は、弧状（弓状）の形態にされてもよい。自由形態とは、三次元形状に形成されるとき、円錐形状で、環状のスカートの形態を成して、コンタクトレンズを規定する境界内に取付けられるような形状でもよい。医療用装置について制限的な２Ｄ又は３Ｄ形状が要求されるとき、同様の有益な形状を形成できることは明瞭である。
【００４３】
バッテリの生体適合性態様
実施例の一つでは、本発明に従うバッテリは、安全性と生体適合性に関して重要な態様を有することがある。いくつかの実施例では、生物医学的装置用のバッテリは、典型的な利用シナリオを上回る又は下回要求を満たさなくてはならないことがある。いくつかの実施例では、設計態様は、ストレスの事態について考慮されることがある。例えば、利用者がレンズの装着時や着脱時にレンズを破損させる場合に、電気コンタクトレンズの安全性が考慮されなくてはならないことがある。他の例では、設計態様は、異物が目の中に入ってくる場合の利用者についての可能性を考慮しなくてはならないことがある。設計パラメータ及び制約の開発中に考慮され得るストレスの高い状況のさらなる例として、非限定的な例では、水中の環境や、高い高度での環境などの困難な環境下で利用者がレンズを着用する可能性についてのものがある。
【００４４】
このような装置の安全性は、その装置を形成する際に用いられる材料や、装置の製造時に用いられるそれらの材料の量や、また、体内又は体上の周囲の環境から装置を隔離するために用いられるパッケージンングから影響を受けることがある。実施例の一つでは、生物医学的装置の典型的な種類であるペースメーカは、バッテリを含むことがあり、また長期間にわたって利用者の中に埋込まれることがある。したがって、いくつかの実施例では、このようなペースメーカは典型的に、溶着された密封性のチタンの覆いでパッケージされることがあり、また、他の実施例では、包まれた複数の層の覆いによってパッケージされることがある。新興の電力供給型生物医学的装置には、パッケージング、特にバッテリのパッケージングについて新しい困難を提起するものがある。これら新しい装置は、既存の生物医学的装置よりも相当に小型で、例えば、電気コンタクトレンズやピルカメラはペースメーカよりも著しく小型である。このような実施例では、パッケージングのために利用可能な量と領域は、かなり減らされている。
【００４５】
マイクロバッテリの電気の要求
設計の考慮事項の他の領域として、バッテリによって供給されることがある、装置の電気の要求に関するものがある。接続されていない態様で、又は外部から電力を供給されていない態様で操作されるとき、システムの全電気要求を満たすように、医療用装置の電力源として機能するよう、適当なバッテリが必要とされることがある。接続されていない、又は外部から電力を供給さされていない生物医学的装置の新興分野には、例えば、視覚修正コンタクトレンズ、健康監視（モニタ）装置、ピルカメラ、及び新しい装置が含まれ得る。近年の集積回路（ＩＣ）技術の発達によって、例えば、待機電流のピコアンペアや操作電流のマイクロアンペアなどの非常に低い電流レベルで、意味ある電気操作が可能になっている。また、ＩＣによって非常に小型な装置が可能になっている。
【００４６】
マイクロバッテリは、多くの同時性の、困難な要求を満たすことが求められることがある。例えば、マイクロバッテリには、内蔵の電気回路に対して適当な操作電圧を電送する能力が求められることがある。この操作電圧は、ＩＣプロセス「ノード」、回路から他の装置へ送られる出力電圧、また、所望の装置寿命に関することがある特定の電流消費目標などを含むいくつかの要因によって影響を受けることがある。
【００４７】
ＩＣプロセスに関して、ノードは典型的に、トランジスタの最小の寸法特徴によって区別されることがあるが、これは、「所謂」トランジスタ・チャネルとして知られている。この物理的な特徴は、例えばゲート酸化物の厚さなどのようなＩＣ製造の他のパラメータとともに、所定のプレセスノードで製造される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の「ターン・オン」又は「閾値」電圧用の結果のレーティング基準に関連することがある。例えば、０．５マイクロンの最小の特徴の寸法のノードでは、５．０Ｖのターン・オン電圧のＦＥＴを求めることが一般的であり得る。しかし、９０ｎｍの最小の特徴の寸法では、ＦＥＴは、１．２、１．８及び２．５Ｖでターン・オンすることがある。ＩＣ製造業は、デジタルブロックの標準的なセル（電池）を供給することがあり、例えば、インバータやフリップ−フロップは、所定の電圧範囲での使用のために特徴付けられて、見積もられている。設計者は様々な要因に基づいてＩＣプロセス・ノードを選択しており、これら要因には、デジタル装置の密度、アナログ／デジタル混合の信号装置、漏電流、配線（ワイヤリング）層、及び高圧ＦＥＴなどのような特別な装置の入手可能性などが含まれる。マイクロバッテリから電力を受けることがあり得る、電気部品のこれらパラメータの態様が与えられると、マイクロバッテリの電源にとって、特に利用可能な電圧と電流の観点から、選ばれたプロセス・ノードとＩＣ設計の要求に合致することが重要になることがある。
【００４８】
いくつかの実施例では、マイクロバッテリから電力を供給される電気回路は、他の装置に接続されることがある。非制限的な例を挙げると、マイクロバッテリから電力を供給される電気回路は、アクチュエータやトランスヂューサに接続されることがある。それらには、適用分野に基づいて、光放出ダイオード（ＬＥＤ）、センサ、超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）ポンプ、又は多くの他の装置が含まれることがある。いくつかの実施例では、このような接続された装置は、一般のＩＣプロセス・ノードよりも高い操作電圧状況を必要とすることがある。例えば、可変焦点レンズでは、作動させるために３５Ｖを必要とすることがある。したがって、バッテリから供給される操作電圧は、このようなシステムを設計するときに、極めて重要な考慮事項となり得る。この種の考察事項のいくつかの実施例では、１Ｖバッテリから３５Ｖを生成するレンズ・ドライバの効率は、２Ｖバッテリから操作されるときよりもかなり低くなることがある。例えば、ダイス（die）寸法のようなさらなる要求は、マイクロバッテリの操作パラメータを同様に考慮することとは相当に相違することがある。
【００４９】
個々のバッテリ・セルは、典型的に、オープン（開）回路、負荷を受けること、かつカットオフ電圧で見積もられることがある。オープン回路の電圧は、無限の負荷抵抗でバッテリ・セルにより生成される電位である。負荷電圧は、適当な、また典型的に特定された、セル・ターミナルを横切って配置された負荷インピーダンスを伴うセルによって生成される電位である。カットオフ電圧は、典型的にバッテリのほとんどが放電されるときの電圧である。カットオフ電圧は、過度のガス発生（ガッシング）などの有害な効果が生じるのを避けるために、それ以下にバッテリが放電されてはならない電圧、又は放電の度合いを指すことがある。カットオフ電圧は、典型的に、バッテリそれ自身ではなく、バッテリが接続されている回路によって影響を受けることがあるが、例えば、電気回路の最小操作電圧がある。実施例の一つでは、アルカリ性のセルは、１．６Ｖのオープン回路電圧、１．０から１．５Ｖの範囲内の負荷電圧、そして１．０Ｖのカットオフ電圧を有することがある。与えられたマイクロバッテリ・セル設計の電圧は、用いられるセル化学物質の他の要因に基づくことがある。したがって、異なるセル化学物質は、異なるセル電圧を有することがある。
【００５０】
セルは、電圧を増大させるために直列に接続されることがある。しかし、この組み合わせは、寸法、内部抵抗、そしてバッテリの複雑さにより相殺されることがある。またセルは、抵抗を減らして、容量（キャパシティ）を増やすために平行な構成で組み合わせられることがある。しかし、この組み合わせは、寸法と貯蔵寿命（保管寿命）により相殺されることがある。
【００５１】
バッテリ容量は、所定の時間期間で、バッテリが電流を送ったり、仕事をする能力のことでもある。バッテリ容量は、典型的に、マイクロアンペア−時間のようにユニット内で特定されることがある。１時間で１マイクロアンペアの電流を送ることができるバッテリは、１マイクロアンペア−時間の能力を有する。容量は典型的に、バッテリ装置内の反応物質の大きさ（したがって量）を増やすことによって増大し得る。しかし、このことにより、生物医学的装置が利用可能な量について相当に制限され得ることを考慮する必要がある。また、バッテリ容量は、電極と、電解液（電解質）の材料から影響を受けることがある。
【００５２】
バッテリが接続される回路の要求に基づいて、バッテリはある値の範囲で電流を供給することが求められることがある。活動的に利用する前の貯蔵中に、ピコアンペアからマイクロアンペアの大きさで、漏電流が、回路、相互接続部、及びインシュレータ（絶縁物）を通って流れることがある。活動的な操作中、回路は、センサをサンプルしたり、時間（タイマ）を測定したり、また低い電力消費の機能などを行うために、零入力電流を消費することがある。零入力電流の消費とは、ナノアンペアからミリアンペアの大きさのことでもよい。電気回路構成部分は、より高いピーク電流要求を有することがあるが、例えば、フラッシュ・メモリの書き込みや、ラジオ（無線）周波数での通信を行うときがある。このピーク電流は、数十ミリアンペア又はこれ以上大きくなることがある。また、マイクロバッテリ装置の抵抗とインピーダンスは、設計の考慮事項にとって重要になることがある。
【００５３】
貯蔵寿命は、典型的に、バッテリが貯蔵所内で存続し、利用可能な操作パラメータを依然として維持する、時間の間隔を指す。いくつかの理由により、貯蔵寿命は、生物医学的装置では特に重要である。例えば、電気コンタクトレンズを導入する場合に、電気装置は電力を供給されない装置として配置されることがある。このような既存の市場スペースの製品は、顧客や、供給網や、他の要求などに起因して、例えば、３年などの既定の貯蔵寿命の要求を求めることがある。典型的に、このような特徴は、新規の製品についても変更されないことが望まれることがある。また、貯蔵寿命の要求は、マイクロバッテリを含む装置の配給、在庫、及び利用方法などによって設定されることがある。したがって、生物医学的装置用のマイクロバッテリは、特定の貯蔵寿命要求、例えば、数年にわたって測定されるものを有することがある。
【００５４】
いくつかの実施例では、三次元の生体適合性通電素子は、再充電可能である。例えば、この三次元の表面上に、誘導コイルを形成していてもよい。この誘導コイルは、無線（ＲＦ）フォブ（fob）を用いて通電されることがある。この誘導コイルは三次元の生体適合性通電素子と接続されて、ＲＦがこの誘導コイルに及ぼされたときに、通電素子を再充電させるようにしてもよい。他の実施例では、同様に太陽電池（光起電性装置）をこの三次元表面上に形成して、三次元の生体適合性通電素子と接続させてもよい。光や光子に曝されると、太陽電池は電子を生成して、通電素子を再充電させる。
【００５５】
いくつかの実施例では、バッテリは、電気システム用に電気エネルギを供給するように機能してもよい。これら実施例では、バッテリは電気システムの回路に対して電気接続されていてもよい。回路とバッテリ間の接続は、相互連結（接続）として分類されることがある。これら相互連結は、いくつかの要因のため、生体のマイクロバッテリにとって一層困難になりつつある。いくつかの実施例では、電力を供給された生物医学的装置は、非常に小型であり得るため、相互連結のための領域と容量とがわずかになっている。この寸法と領域の制限は、相互連結の電気抵抗と信頼性に対して影響を及ぼすことがある。
【００５６】
他の観点では、バッテリは、高温で沸騰し得る液体の電解液を含むことがある。この制限事項は、例えば、溶融のために２５０度セルシウスのような比較的高温を必要とする、はんだの相互連結を用いることが望ましいときに、直接的に競合することがある。いくつかの実施例では、電解液を含むバッテリ化学物質と、はんだに基づく相互連結を形成するための熱源は、互いに対して空間的に引き離されることがある。新興の生物医学的装置の場合、その小型の寸法のため、電解液とはんだ結合部とを、熱伝導を減らすように十分な距離で分離することが防がれることがある。
【００５７】
相互連結
相互連結によって、バッテリと接続された外部回路との間で電流を双方向に送信することが可能になる。このような相互連結は、バッテリの内外の環境と接する（インターフェイスする）ことがあり、また、これら環境の間で境界やシールを横断することがある。これら相互連結は、トレースとして考えることができるが、これは、外部の回路との接続を行い、バッテリのシールを通過し、そして、バッテリ内部の集電器と接続する。このため、これら相互連結は、いくつかの要求事項を有することがある。バッテリの外側で、相互連結は、典型的なプリントされた回路トレースに似ることがある。これらは、他のトレースに対してはんだ付けされたり、又は他の仕方で接続されることがある。バッテリが、集積回路を含む回路板から分離した物理的素子であるような実施例では、バッテリの相互連結により外部回路との連結（接続）を行うことがある。この連結は、はんだや、伝導性のテープや、伝導性のインクやエポキシや、他の手段によって形成されることがある。相互連結のトレースは、バッテリの外部環境で、例えば、酸素の存在下で腐食しないように、存続することが求められることがある。
【００５８】
相互連結がバッテリのシールを通過するとき、この相互連結がシールと共存（両立）するとともにシールを許容することが極めて重要になることがある。シールとバッテリのパッケージとの間に必要とされ得る粘着（付着）に加えて、シールと相互連結との間に粘着が必要とされることがある。バッテリの内部に電解液や他の材料が存在する場合には、シールの完全性を維持することが必要とされ得る。典型的に金属製の相互連結は、バッテリのパッケージングでは、問題点として知られていることがある。電気の電位と、電流の流れの双方又はいずれかは、電解液にとって、相互連結に沿って「クリープ」する傾向を増やすことがある。したがって、相互連結は、シールの完全性を保つように特別に設計される必要があり得る。
【００５９】
バッテリの内部では、相互連結は、集電器と接続したり、又は実際に集電器を形成することがある。このことに関し、相互連結は、ここでの説明のように、集電器の要求を満たすことを必要としたり、又は、このような集電器に対して電気接続を形成することを必要とすることがある。
【００６０】
相互連結と集電器の候補の種類の一つは、メタルホイル（金属箔）である。このようなホイルは、２５ミクロン又はこれより小さい厚さが可能であり、このことは非常に薄いバッテリにとって好適である。このようなホイルは、バッテリ性能にとって重要とされ得る二つの要因である、低い表面粗さと不純物で供給（ソース）されることがある。このホイルは、亜鉛、ニッケル、真鍮、銅、チタン、他の金属、及び様々な合金を含み得る。
【００６１】
電解液（電解質）
電解液はバッテリの構成要素であって、電極の化学物質の間での化学反応の発生を促進するものである。典型的な電解液は、電極に対して電気化学的に作用することがあり、例えば、酸化や還元反応が生じるようにさせる。いくつかの実施例では、この重要な電気化学的な作用は、生体適合性である装置を形成する上で困難をもたらすことがある。例えば、アルカリ性のセル内では、水酸化カリウム（ＫＯＨ）が、一般的に用いられている電解液なことがある。高濃度では、この材料は高いｐＨを有し、様々な生体組織と好ましくない相互作用をすることがある。他方で、いくつかの実施例では、電極液は、より電気化学的に作用しないように用いられることがある。しかし、これら材料は典型的に、セルの電圧を減らしたり、セルの抵抗を増やすように、電気性能を減少することになり得る。したがって、生体マイクロバッテリの設計と開発の一つの重要な要素は、電解液であり得る。電解液にとって、電気的な要求を満たすように十分に作用するとともに、生体の内部又は外側で比較的に安全であることが望まれることがある。
【００６２】
特に電解液では、生体組織に対して、バッテリ部品の安全性を決定するために様々な試験シナリオが用いられることがある。これらの結果は、バッテリのパッケージングの試験と併せて、要求を満たし得るバッテリシステムの特別な設計を可能にすることがある。例えば、電力を供給されるコンタクトレンズを開発するとき、バッテリの電解液は、人間の角膜の組織モデルについて試験されることがある。これら試験は、電解液の濃度、露出時間、及び添加物についての実験を含むことがある。このような試験の結果は、セルの物質交代（メタボリズム）や他の生理学的な態様を示唆することがある。またこれら試験は、動物や人間の生体内で行われるものを含むことがある。
【００６３】
本発明に用いられる電解液は、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、酢酸アンモニウム、及び塩化アンモニウムを、約０．１％から５０％の質量濃度で含むことができ、非限定的な例では、約２５％の質量濃度で含むことができる。特定の濃度は、電気化学作用、バッテリ性能、貯蔵寿命、シールの完全性、及び生体適合性に依拠することがある。
【００６４】
いくつかの実施例では、バッテリシステムの成分中に添加物のいくつかの種類を用いることがある。添加物は、電解液のベース内に混ぜられて、その特性を変化させることがある。例えば、寒天（アガー）などのようなゲル化剤は、パッケージングから漏れ出ようとする電解液の特性を減らすことがあり、このため、安全性を向上することができる。腐食防止剤を電解液に加えることで、例えば、電解液内への亜鉛アノードの好ましくない溶解を減らして、貯蔵寿命を向上することができる。これら防止剤は、バッテリの安全特性（プロファイル）に対して良好に又は逆に作用することがある。湿潤剤又は界面活性剤を加えることで、例えば、電解液がセパレータを湿らせたり、又はバッテリパッケージ内に充填されるようにしてもよい。同様に、これら湿潤剤は安全性に対して良好に又は逆に作用することがある。電解液に対する界面活性剤の添加は、セルの電気インピーダンスを向上させることがある。したがって、所望の湿潤や他の特性を実現するために、界面活性剤を最低の濃度で用いるべきである。界面活性剤の実施例として、０．０１％から２％の濃度のＴｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ−１００、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）ＱＳ４４、及びＤｏｗｆａｘ（商標）３Ｂ２を含むことができる。
【００６５】
新しい電解液（電解質）も現れてきており、これらには生体マイクロバッテリの安全特性を著しく向上させ得るものもある。例えば、剛体の電解質のある種類は、本来的に漏れに対して抵抗がある一方、適当な電気性能を提供できるものがある。
【００６６】
「塩水（海水）」の電解液を用いたバッテリは、一般的に海洋利用のためのリザーブセルで用いられている。水雷（魚雷）、ブイ（浮標）、及び非常灯では、このようなバッテリを用いることがある。リザーブセルはバッテリであって、この際、能動（作用）材料、電極、及び電解液は、使用時まで分離されている。この分離のため、セルの自己放電は大きく減少し、貯蔵寿命は大きく向上されている。塩水のバッテリは、様々な電極材料から構成されていてもよく、それらには、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、銅、スズ、二酸化マンガン、及び酸化銀が含まれる。電解液は実際の塩水でもよく、例えば、コンタクト上のバッテリを充満する海水、又は特別に設計された、塩分を含んだ配合物でもよい。この種のバッテリは、コンタクトレンズで特に使用されることがある。塩分を含んだ電解液は、水酸化カリウムと塩化亜鉛のような古典的な電解液と比べて、生体適合性がより優れることがある。コンタクトレンズは、典型的に、塩化ナトリウム（食塩）、場合によっては他の塩と、緩衝薬との混合物である「パッキング溶液」内に貯蔵される。この溶液は、亜鉛アノードと二酸化マンガンカソードとの組合せでのバッテリ電解液として宣伝されている。他の電解液と電極の組合せも可能である。「塩水」バッテリを用いるコンタクトレンズは、塩化ナトリウム、パッキング溶液、又は特別に設計された涙の流体に似た電解液、に基づく電解液を含むことがある。このようなバッテリは、例えば、パッキング溶液とともに作用して、目に対する開口を維持し、かつ人間の涙に対する露出を伴う操作を継続することができる。
【００６７】
さらに、又はこれに替えて、涙に一層似た又は実際に涙を利用した電解液を利用することにより、生体適合性用に可能な利益として、コンタクトレンズ製品の貯蔵寿命の要求を満たすようにリザーブセルを用いてもよい。典型的なコンタクトレンズは、３年以上の貯蔵について使用が定められている。このことは、小型で薄いパッケージを有するバッテリにとって、困難な要求である。コンタクトレンズに用いられるリザーブセルは、図１及び３に示したものに似た構成を有することがあるが、製造時に電解液が加えられないことがある。電解液は、コンタクトレンズ内のアンプル内に貯蔵されて、バッテリと接続されたり、又はバッテリを囲む食塩水が電解液として使用されることがある。コンタクトレンズとバッテリパッケージ内には、弁又はポートを設けて、利用者がレンズを作動させるまで、電極から電解液を分離させるようにそれらを構成してもよい。作動時に、おそらく、コンタクトレンズの縁を単につまむ（つねる）ことで（グロースティック又は光る棒を作動させるのと同様に）、電解液をバッテリ内に流入させて、電極間にイオン経路を形成させてもよい。このことは、電解液の一度の移動を含むことがあり、又はバッテリを連続的な拡散にさらすことがある。
【００６８】
いくつかのバッテリシステムは、化学反応の間、電解液を利用したり、消費することがある。したがって、パッケージされたシステム内に電解液の所定量を設計することが必要とされることがある。この電解液は、セパレータやリザーバを含む様々な場所に貯蔵されることがある。
【００６９】
いくつかの実施例では、バッテリシステムの設計には、バッテリシステムの放電特性を制限するように機能できる一つの部品又は複数の部品を含ませることがある。例えば、アノード、カソード又は電解液の材料及び材料の量を設計して、これらのうちのいずれかがバッテリシステム内の反作用の行程中にまず使い尽くされるようにしてもよい。そのような例として、アノード、カソード又は電解液のいずれかの枯渇は、問題のある放電の可能性を減らして、低めの放電電圧で副反応が生じないようにしてもよい。これら問題のある反応は、例えば、安全性や他の要因に対して有害なことがある、過度のガスや副産物を生じさせることがある。
【００７０】
モデュラーバッテリ部品
いくつかの実施例では、本発明のいくつかの態様と実施例に従って、モデュラーバッテリ部品を形成してもよい。これら実施例では、モデュラーバッテリ組立体は、生物医学的装置の他の部品から分離した部品でもよい。眼科用のコンタクトレンズ装置の実施例では、このような設計はメディア・インサートの残りから分離してモデュラーバッテリを含むことがある。モデュラーバッテリ部品を形成することには、多くの利点がある。例えば、コンタクトレンズの実施例では、モデュラーバッテリ部品は、分離した、非一体型の行程から形成することができるが、このことは、剛体の、三次元形状の光学プラスチック部品を扱うことの必要性を緩和できる。さらに、製造源は、よりフレキシブルな場合があり、そして生物医学的装置内の他の部品の製造とより平行な仕方で作業することができる。さらに、モデュラーバッテリ部品の製造は、三次元（３Ｄ）形状の装置の特徴部から分離することができる。例えば、三次元の最終形態を必要とする分野において、モデュラーバッテリシステムは、平坦又は概略二次元（２Ｄ）の外観で製造されることができ、そして適当な三次元形状に形成されることができる。モデュラーバッテリ部品は、生物医学的装置の試験の残りのものとは独立して試験することができ、またバッテリ部品に起因する収量低下は、組立前に仕分けることができる。結果として得られるモデュラーバッテリ部品は、様々なメディア・インサート構成物に利用できるが、この際、これらメディア・インサート構成物は、バッテリ部品をその上に形成され得る適当な剛性領域を有していない。そして、さらなる実施例では、モデュラーバッテリ部品の利用は、それが利用されない場合と比べて、製造技術の異なる選択の利用を容易にできるが、例えば、ウェブに基づく技術（ロール・トゥー・ロール）、シートに基づく技術（シート・トゥー・シート）、プリンティング、リソグラフィー、及び「スクイジー（スキージ）」加工を利用することができる。モデュラーバッテリのいくつかの実施例では、このような装置の分離した格納の態様は、生物医学的装置全体の構成物に対してさらなる材料を加える結果になり得る。このような影響は、利用可能なスペース（空間）パラメータによって最小の厚さ又は溶液の量が必要とされているとき、モデュラーバッテリ溶液の利用を制限することがある。
【００７１】
バッテリ形状の要求は、少なくとも部分的に、そのバッテリが用いられる分野によって求められることがある。伝統的なバッテリ形態の要因は、金属製の、円筒形状形態や長方形状プリズムのことがあり、また、長い使用期間のために大量の電力を必要とする製品について考慮することがある。このような分野は、大きな形態要因のバッテリを含むように、十分に大きいことがある。他の実施例では、平坦（２Ｄ）の剛性状態のバッテリは、薄い長方形状プリズムで、典型的に、曲がらないシリコンやガラスに基づいて形成されている。これら平坦の剛性状態のバッテリは、シリコンウェハ加工技術を用いるいくつかの実施例で形成されることがある。他の種類のバッテリ形態要因では、低電力で、可撓性バッテリが、バッテリ化学物質を含ませるように、薄いホイルやプラスチックを用いて、ポーチ構造物内に形成されることがある。これらバッテリは、平坦（２Ｄ）に形成されることがあるが、曲げられるとき、適当に平坦から抜け出た（３Ｄ）曲率になる機能を行えるように、構成されることがある。
【００７２】
可変光学レンズにバッテリが用いられることがある、本発明のバッテリ分野のいくつかの実施例では、形態要因によってバッテリ部品の三次元曲率が求められることがあり、この際、その曲率の半径は、約８．４ｍｍの寸法でもよい。このような曲率の性質は、比較的険しい（急）と考えることができ、人間の指先に見ることができる曲率の種類が近いものとして参照できる。比較的に険しい曲率の性質によって、製造用の態様に困難がもたらされている。本発明のいくつかの実施例では、モデュラーバッテリ部品は、平坦な、二次元の仕方で製造されて、その次に、比較的高い曲率で三次元の形態に形成されてもよい。
【００７３】
バッテリモジュール厚さ
生体分野用にバッテリ部品を設計する際、バランス技術、安全性及び機能の要求について様々なパラメータのうちで折り合いを付けることがある。バッテリ部品の厚さは、重要でかつ制限的なパラメータであり得る。例えば、光学レンズ分野では、利用者によって快適に着用されるための装置の性能は、生物医学的装置を横切る厚さについて重大に依拠することがある。したがって、バッテリを薄くするように設計する際、それを可能にする重大な要因があり得る。いくつかの実施例では、バッテリ厚さは、頂部と底部の薄板（シート）、スペーサ薄板（シート）、及び粘着性の層の厚さの組合せから決定されることがある。実際の製造要因は、利用可能な薄板のストックの標準値に対するフィルム厚さの所定のパラメータによって決められることがある。さらに、フィルムが最小の厚さの値を有することがあるが、それは、化学的共存性、湿気／ガスの不浸透性、表面処理、及びフィルム層上に付着され得る被覆との共存性に関する技術的な考慮に基づいて特定され得る。
【００７４】
いくつかの実施例では、仕上げられたバッテリ部品の所望の又は目標の厚さは、２２０μｍよりも小さい部品の厚さでもよい。これら実施例では、この所望の厚さは、典型的な眼科のレンズ装置の三次元幾何学によって既定され得るが、この際、バッテリ部品は、ハイドロゲル（ヒドロゲル）レンズ形状によって定められる利用可能な容量の中への取付けが求められることがあり、そして利用者に快適さを与え、生体適合性を見たし、及び受け入れ制限を満たすようにする。バッテリ部品の厚さの必要性に基づくこの容量と効果は、装置全体の厚さの特徴と、装置の厚さ、円錐角度、及び内径に関する装置の特徴との関数でもよい。結果として得られるバッテリ部品設計用の他の重要な設計の考慮事項は、能動（アクティブ）バッテリ化学物質用に利用可能な容量と、この設計から得られる結果としての化学エネルギに関する与えられたバッテリ部品内の材料とに関することがある。そして、この結果の科学的エネルギは、生物医学的装置の目標寿命と操作状況についての機能的な生物医学的装置の電気的要求とバランスされることがある。
【００７５】
バッテリモジュールの可撓性
バッテリの設計と、エネルギ源に基づいてバッテリを利用する関連装置の設計に関する他の諸元として、バッテリ部品の可撓性がある。多くの利点が、可撓性のバッテリ形態によって得られる。例えば、可撓性のバッテリモジュールは、前述した、バッテリ形態を二次元（２Ｄ）の平坦な形態に製造する能力を容易にする。形態の可撓性によって、この二次元状のバッテリを次に、コンタクトレンズのような生物医学的装置内に取付けられるように、適当な３Ｄ形状に形成することができる。
【００７６】
バッテリモジュールの可撓性によって得られる恩恵の他の例として、バッテリとこれに続く装置が可撓性であれば、この装置の利用に関して利点があり得る。例えば、生物医学的装置のコンタクトレンズ形態は、コンタクトレンズに基づくメディア・インサートの装着／着脱について、標準的な、ハイドロゲルを充填していないコンタクトレンズの装着／着脱に近づくことができる場合に、利点を有することがある。
【００７７】
バッテリの設計について、曲げ（屈曲）の数が重要になることがある。例えば、平坦な形態から、コンタクトレンズに適当な形状にまで一度だけ曲げられることがあるバッテリは、複数回の曲げを可能にするバッテリとは相当に異なる設計を有することがある。また、バッテリの曲げは、曲げの事態を機械的に耐えることの能力よりも超えることがある。例えば、電極は、破損せずに曲げられるように物理的に構成し得るが、電極の機械的及び電気的な特性は、曲げによって変えられるおそれがある。例えば、曲げにより誘引された変化は、例えば、インピーダンスに対する変化としてすぐに現れることがあり、又は、曲げによって誘引される変化は、長期間の貯蔵寿命試験にだけ現れることもある。
【００７８】
バッテリモジュール幅
本発明の生体適合性通電素子又はバッテリを利用できる分野は数多くある。一般に、バッテリ幅の要求は、大まかに、それが適用される分野の機能となり得る。例示的な場合を挙げると、コンタクトレンズのバッテリシステムは、モジュラー（組み立てユニットの）バッテリ部品の幅の特性についての要求を制限することがある。バッテリ部品によって電力が供給される可変光学機能を有する眼科装置のいくつかの実施例では、装置の可変光学部は、直径で約７．０ｍｍの中央の球状領域を占めることがある。この例示のバッテリ素子は、三次元状の物体として考えることができ、これは中央の目の周りの、環状の円錐形スカートとして取付けられて、一部切り詰められた円錐形リングに形成されることがある。剛体のインサートの求められる最大直径が８．５０ｍｍの直径の場合、所定の直径の球に対する接触を目標にすることができ（例えば、おおよそ８．４０ｍｍの直径）、そして幾何学によって利用可能なバッテリの幅について定められることがある。結果として得られる幾何学用の所望の特性の算出のために、幾何学モデルが有用のことがあるが、いくつかの実施例では、環形のセクター内に平らにされた円錐形の切頭体として定義することができる。
【００７９】
平らにされたバッテリ幅は、バッテリ素子の二つの特徴、即ち、能動バッテリ部品及びシール幅によって決められることがある。眼科装置に関するいくつかの実施例では、目標厚さは、側部毎に０．１００ｍｍと０．５００ｍｍの間でもよく、また能動バッテリ部品は、おおよそ０．８００ｍｍ幅を目標としてもよい。他の生物医学的装置は、異なる設計の制限を有することがあるが、可撓性の平坦なバッテリ素子についての基本は、同様の態様で適用され得る。
【００８０】
バッテリ部品の設計における設計要素としての空洞
いくつかの実施例では、バッテリ素子は、能動バッテリ化学物質の領域を分割する仕方で設計されることがある。能動バッテリ部品を分離した区間に分割することにより、多くの利点が得られ得る。非限定的な例では、分離した、より小さな素子をつくることは、素子の製造を容易にすることがある。多くのより小さな素子を含むバッテリ素子の機能は、向上され得る。様々な種類の不備は分割されて、いくつかの場合では機能の損失の低下になり得る非機能素子は孤立化される。このことは、バッテリ電解液の損失が起こり得る実施例において、関係することがある。個々の部品を孤立化させることは、電解液がバッテリの重要な領域から漏れ出ることになる不備に対して、その機能の損失を全バッテリ素子のうちのその小さな区間に限定させるが、そうでなければ、その不備を通って失われる電解液は、単一のセルとして構成されたバッテリのうち相当のより大きな領域を空にすることが起こり得た。セルをより小さくすることは、全体的な考察では、能動バッテリ化学物質の量を低下させることになり得るが、これらより小さなセルのそれぞれを囲む材料の網（メッシュ）によって、全構造をより強固にすることにもなり得る。
【００８１】
バッテリ素子の内部シール
生物医学的装置に用いられるバッテリ素子のいくつかの実施例では、バッテリの化学作用は、水性化学物質（ケミストリ）を含み、この際、水又は湿気は、制御について重要な構成要素である。したがって、バッテリ本体内に流入したり、ここから流出する湿気の移動を遅らせたり、制限するシール機構を含ませることは重要なことがある。湿気バリアは、何らかの公差の範囲内で、内部の湿気のレベルを所望のレベルで維持するように設計され得る。いくつかの実施例では、湿気バリアは、二つの区間又は部品、即ち、パッケージとシールに分けることができる。
【００８２】
パッケージは、覆いの主要材料に関するものでもよい。いくつかの実施例では、パッケージは、バルク材料を含むことがある。試験手順を制御するＩＳＯ、ＡＳＴＭスタンダードとともに、水と蒸気の伝達割合（ＷＶＴＲ）は、性能の指標になり得るが、これには試験中の環境状態オペラントを含む。理想的には、良好なバッテリパッケージ用のＷＶＴＲは、「ゼロ」である。ゼロに近いＷＶＴＲを持つ例示の材料として、ガラスとメタルホイル（金属箔）を挙げることができる。他方、プラスチックは、本質的に湿気に対して多孔性なことがあり、また、様々な種類のプラスチックでかなり変化することがある。特別に設計された材料、積層体、又は共押出は、しばしば、一般のパッケージ材料の組み合わせ（ハイブリッド）のことがある。
【００８３】
シールは、パッケージ面の二つの間の界面でありえる。シール面の接続は、パッケージに沿う覆いを仕上げる。多くの実施例では、ＩＳＯ又はＡＳＴＭスタンダードを用いる測定を行うと、シールの設計の性質は、サンプルの寸法や表面領域がこれら手順と親和性がないため、その測定の実行が困難となるため、シールのＷＶＴＲを特徴付けることが困難になることがある。いくつかの実施例では、シールの完全性を試験する実際の仕方が、所定の状況のいくつかでは、実際のシール設計の機能試験になることがある。シール性能は、シール材料、シール厚さ、シール長さ、シール幅、及びパッケージ基板に対するシールの粘着性又は親和性の関数でもよい。
【００８４】
いくつかの実施例では、シールは、熱、レーザ、溶媒、摩擦、超音波、又はアーク処理を含み得る溶接行程によって形成されることがある。他の実施例では、シールは、接着剤、エポキシ、アクリル製品、天然ゴム、及び合成ゴムのような粘着性の密封材を用いて形成されることがある。他の実施例は、ガスケット型の材料の利用から得られるものがあるが、その材料は、コルク、天然ゴム及び合成ゴム、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン、及びシリコンとして、いくつかの非限定的な例として挙げることができる。
【００８５】
いくつかの実施例では、本発明に従うバッテリは、特別な操作寿命を有するように設計されることがある。操作寿命は、湿気の浸透性の実際の量を決定することで推定されることがあるが、特定のバッテリシステムを用いて、そのような湿気の漏れがバッテリの寿命状態の終わりに生じ得るときにその推定を行っても良い。例えば、バッテリが湿った環境内に貯蔵される場合、バッテリの内側と外側の部分的な圧力差は最小になるので、このため、湿気の損失割合を減ることにより、バッテリ寿命が延長されることがある。特に乾いて、熱い環境内に同一の例示のバッテリが貯蔵されると、湿気の損失が強い誘因関数となるため、期待できる寿命がかなり減ることになり得る。
【００８６】
バッテリ素子のセパレータ
本発明について記載された種類のバッテリは、アノード及びアノード集電器部を、カソード及びカソード集電器部から物理的かつ電気的に分離するように、セパレータ材料を用いることがある。セパレータは、水と溶解した電解液成分に対する浸透性がある膜（membrane）でもよいが、しかし、それは典型的に，電気的に非伝導性なことがある。当業者ならば、数多くの市場で入手可能なセパレータ材料について知識があると思うが、本発明の新規な形態の要因は、セパレータの選択、加工、及び取り扱いの作業について、独自の制限を提供できる。
【００８７】
本発明の設計は、極めて薄い外観を有することがあるため、典型的に入手可能な最も薄いセパレータ材料に選択が限定されることがある。例えば、厚さが約２５ミクロンのセパレータが望ましいことがある。有効であり得るいくつかの実施例では、厚さが１２ミクロンでもよい。多くの入手可能な市販のセパレータには、Ｃｅｌｇａｒｄ（シャーロット、ノースカロライナ州）で製造されているような、ミクロフィブリル化、ミクロ多孔質のポリエチレン単一層、及び／又は、ポリプロピレン−ポリエチレン−ポリプロピレン（ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ）三層のセパレータ膜が含まれる。セパレータ材料の望ましい例は、１２ミクロンの厚さを有する、Ｃｅｌｇａｒｄ  Ｍ８２４  ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ三層膜でもよい。本発明の実施例で利用できるセパレータ材料の他の例は、再生セルロース（例えば、セロハン）を含むセパレータ膜を含むことができる。
【００８８】
ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ三層セパレータ膜は、それらのポリオレフィン特性のため、厚さと機械的特性について利点を有することがあるが、本発明の実施例で有用とされるためには、克服しなければならない多くの不利な点によっても悩まされることがある。ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ三層セパレータ材料の巻き（ロール）又は板（シート）状ストックは、多くの皺や他の形態のエラーを有することがあり、それらは、ここで説明したバッテリに適用可能なミクロンレベルの公差にとって有害なことがある。さらに、ポリオレフィン・セパレータは、本構成中に含まれるために、極めて精密な公差で切断されなくてはならないことがあり、このため、分離した集電器を厳しい公差で所望の形状に形成するための例示的な方法として、レーザ切断（レーザカット）を実行することがある。これらセパレータのポリオレフィン特性のため、マイクロの製造用に有用な所定の切断レーザは、例えば、３５５ｎｍのレーザ波長を用いることがあるが、これは、ポリオレフィンを切断しない。ポリオレフィンは、レーザエネルギを目立つ程度に吸収せず、このため非切断可能である。最後に、ポリオレフィン・セパレータは、ここで説明したバッテリ内で用いられる水性電解液に対して本来的に濡れない。
【００８９】
それらにもかかわらず、ポリオレフィン型膜の本来的な制限を克服する方法があり得る。ミクロ多孔質のセパレータ膜を高精度の切断レーザに差し出して、円弧状セグメント又は他の有利なセパレータ構成に部品を切断するためには、この膜は平坦で、かつしわの寄らないことが必要とされることがある。これら二つの条件が満たされない場合、セパレータ膜は十分に切断されないことがある。何故ならば、焦点が合わなかったり、又はそのときのレーザエネルギを分散させる結果として、切断ビームが制限され得るからである。さらに、セパレータ膜が平坦で、かつしわの寄らない場合でないとき、このセパレータ膜の形態の精度と幾何学的な公差が十分に実現できないことがある。現実施例のセパレータの許容できる公差は、例えば、特徴的な長さと半径の双方又はいずれかに対して、＋０ミクロン及び−２０ミクロンでもよい。＋０ミクロン及び−１０ミクロンのより厳しい公差と、さらに＋０ミクロン及び−５ミクロンのより厳しい公差には利点があり得る。適当な低い揮発性液体とともにフロートガラス・キャリアに対して材料を一時的に積層化する（ラミネートする）ことで、セパレータ・ストック材料を平坦で、かつしわの寄らないようにしてもよい。低い揮発性液体は、一時的な粘着剤に対して利点があるが、それは、セパレータ膜の脆さと、粘着層からセパレータ層を解放するのに要する加工時間の大きさのためである。さらに、いくつかの実施例では、液体を用いてフロートガラス上に、平坦で、かつしわの寄らないようにセパレータ膜を得ることは、粘着剤を用いる場合と比べて、より一層容易であると観察されている。積層化（ラミネーション）に先立って、セパレータ膜は、微粒子がないようにされることがある。このことは、表面に付着した微粒子を取除くように、セパレータ膜を超音波洗浄することで行われることがある。いくつかの実施例では、セパレータ膜の処理は、適当な、低粒子環境下で行われ、例えば、少なくともクラス１０，０００のラミナーフローフード又はクリーンルームで行われてもよい。さらに、フロートガラス基板は、適当な溶媒、超音波洗浄、及び／又はクリーンルームワイプ（拭き取り）を用いた拭き取りによる洗浄によって、粒子がないようにされることがある。
【００９０】
フロートガラス・キャリアに対してミクロ多孔質ポリオレフィン・セパレータ膜を積層化する機械的な目的のため、様々な種類の低い揮発性液体を用いることがあるが、この後の分離したセパレータ形状のレーザ切断を容易にするために、この液体上に特別な要求がされることがある。要求の一つとして、視覚の観察によって容易に認証可能な、セパレータ材料の孔内に浸されるように、十分に低い表面張力を液体が有するものがある。いくつかの実施例では、液体が材料のミクロ孔を充填するときに、セパレータ材料が白色から半透明の外観に変化する。セパレータの準備と切断操作にさらされる作業者にとって、良性でかつ「安全」であり得るように、液体を選択することが望ましいことがある。加工の期間中（約１日）に目立つような蒸気が生じないように，蒸気圧が十分に低くなるように液体を選択することが望ましいことがある。最後に、いくつかの実施例では、この液体は、レーザ切断操作を容易にできる、有利なＵＶ吸収剤を溶かせるように、十分な溶媒和力を有することがある。実施例の一つでは、ベンジルベンゾエート（安息香酸ベンジル）溶媒中にアボベンゾンＵＶ吸収体（アブソーバ）の１２％（ｗ／ｗ）の溶液が上述した要求を満たすことが認められたが、このことは、過度の数で切断レーザビームを通すことなく、高精度と低次元の公差で、ポリオレフィン・セパレータをレーザ切断することを容易にできる。いくつかの実施例では、この仕方を用いて、８Ｗ  ３５５ｎｍナノセカンドのダイオードポンプ式固体レーザでセパレータを切断してもよいが、この際、レーザは、低電力減衰（例えば、３％電力）で、１から１０ｎｍ／ｓの中程度の速度で、かつレーザビームを１から３のみ通す設定を有していてもよい。このＵＶ吸収用油性成分は、層状化と切断行程を効果的に助けることが解っているが、当業者には他の油性配合物を想定することができるであろうし、制限なく利用することができる。
【００９１】
いくつかの実施例では、フロートガラスに対して固定されているときにセパレータを切断してもよい。フロートガラス・キャリアに固定されている間に、セパレータをレーザ切断することの利点の一つとして、非常に高い数の密度のセパレータを一つのセパレータ・ストックシートから切断することができ、これは、あたかも半導体ダイ（die）がシリコンウェハ上に密集して配列されているのと似ている。このような仕方は、半導体行程において、固有の利点であるスケール及び平行加工を経済的に提供することができる。さらに、スクラップ・セパレータ膜の生成を最小にすることができる。一度セパレータが切断されると、この油性の処理補助流体は、混和性溶媒とともに一連の抽出ステップによって取除かれてもよいが、最後の抽出は、高い揮発性溶媒、例えば、いくつかの実施例では、イソプロピルアルコールとともに行ってもよい。分離したセパレータは、一度取り出されると、適当な低粒子環境下に無制限に貯蔵されることがある。
【００９２】
上述したポリオレフィン・セパレータ膜は、本来的に疎水性である場合があり、本発明のバッテリで用いられる水性の界面活性剤に対して濡れるようにされなくてはならない場合がある。セパレータ膜を湿潤性にする一つの仕方として、酸素プラズマ処理がある。例えば、セパレータは、幅広い電力設定と酸素流動率で、１００％酸素プラズマ内で１から５分間、処理されることがある。この仕方によると、一時、湿潤性を向上することができるが、プラズマ表面修正は一時的な効果を提供し、電解液の溶液の強固な湿潤を十分長く続かせないことは、公知なことがある。セパレータ膜の湿潤性を向上する他の仕方として、膜の上に適当な界面活性剤を含ませることで表面を処理するものがある。いくつかの場合では、界面活性剤は、セパレータ膜の孔の中に残留する親水性の重合体コーティングと合わせて用いられることがある。
【００９３】
酸化プラズマ処理によって得られる親水性に対して一層の持久性を提供する他の方法は、適当な親水性のオルガノシラン（有機シラン）とともに続く処理によりなされてもよい。この仕方では、酸素プラズマは、ミクロ多孔質セパレータの全表面領域を横切る官能基（ファンクショナルグループ）を活性化させ、付与するのに利用されてもよい。次に、プラズマ処理された表面に対して、オルガノシランを共有結合的に連結、及び／又は、非共有結合的に付着させてもよい。オルガノシランを利用する実施例では、ミクロ多孔質セパレータの固有の多孔性はそれ程変化されなくてもよく、単一層の表面の適用範囲は可能でありかつ望ましいことがある。重合体の被覆と合わせて界面活性剤を含ませる従来の方法は、膜に適用される被覆の実際の量について厳しい制御を必要とすることがあり、また次に様々な行程がなされることがあった。過度の場合には、セパレータの孔が塞がれて、このため、電気化学セルの操作中にセパレータの利用に不利な影響を及ぼすことがあった。本発明で有用なオルガノシランの実施例は、（３−アミノプロピル）トリエトキシシランでもよい。他の親水性のオルガノシランは、当業者には公知であろうし、制限なく利用できる。
【００９４】
水性の電解液によって湿潤のセパレータ膜を形成するさらに他の方法は、電解液の配合物中に適当な界面活性剤を含ませることでもよい。湿潤のセパレータ膜を形成するための界面活性剤の選択時に考慮されることの一つとして、界面活性剤は、電気化学セル内の一つ又は複数の電極上に対して効果を与えることがあり、例えば、セルの電気インピーダンスを増加することがある。いくつかの場合、特に水性の電解液中の亜鉛アノードの場合、界面活性剤は有利な耐食性の特性を有することがある。亜鉛は、水とゆっくり反応して、水素ガスを解放する例として公知であるが、これは好ましくないとされることがある。上記反応の割合を有利なレベルにまで制限するための多くの界面活性剤が、当業者に知られていることがある。他の場合では、界面活性剤は、亜鉛電極面とあまりにも強く相互作用するため、バッテリ性能が妨げられることがある。この結果、セルの電気化学的性能に対して有害な影響を与えることなく、セパレータの湿潤性を獲得することを確保できるように、適当な界面活性剤の種類と装てん（ローディング）レベルを選択する上で一層の注意が必要とされることがある。いくつかの場合では、複数の界面活性剤を用いることがあるが、一つは、セパレータ膜に湿潤性を付与するために用いられ、他方は、亜鉛アノードに対して耐食性を促進するために用いられることがある。実施例の一つでは、セパレータ膜に対して親水性の処理は全く行わず、セパレータ膜の湿潤性に効果を与えるのに十分な量で、電解液の配合物に一つ又は複数の界面活性剤を加えている。
【００９５】
設計された空洞、ポケット、又は組立て内の構造を含む、貯蔵用の手段内に直接的に配置するように、分離したセパレータを積層状のマイクロバッテリ内に一体化させてもよい。望ましくは、この貯蔵手段は、切り抜き（カットアウト）を有する積層状の構造によって形成されてもよく、この切り抜きは、空洞、ポケット、又は組立て内の構造を得るように、セパレータ形状の幾何学的なオフセットでもよい。さらに、この貯蔵手段は、組み立て中にセパレータを上に置く棚又は段差を有していてもよい。この棚又は段差は、分離したセパレータを保持する、感圧性の接着剤を選択的に含んでいてもよい。有利には、この感圧性の接着剤は、例示の積層状のマイクロバッテリの他の素子の構造や積み上げに用いられるものと同じでもよい。
【００９６】
感圧性の接着剤
いくつかの実施例では、本発明の積層状のマイクロバッテリを構成する複数の部品は、密封材（シーラント）としても機能する、感圧性の接着剤（ＰＳＡ）を用いて一体に保持されていてもよい。数多くの商業的に利用可能な感圧性の接着剤の配合物が存在し得るが、このような配合物はほとんど常に、生体適合性積層状のマイクロバッテリ内で使用するには適当でない成分を含んでいる。感圧性の接着剤内の望ましくない成分の例として、低分子質量の溶出性成分、例えばＢＨＴ及び／又はＭＥＨＱである抗酸化剤、可塑化オイル、不純物、例えば不飽和の化学結合を含む酸化的に不安定な部分、残留溶媒及び／又はモノマ、重合開始剤（イニシエータ）部分、極の粘着剤、及び同様物を含むことがある。
【００９７】
適当なＰＳＡは、他方で、以下の特性を示すことがある。これらは、約２から２０ミクロンで薄い層を実現するために、積層状の部品に適用できることがある。同様に、これらは、望ましくない又は非生体適合性部品を、最小で、例えばゼロで含むことがある。さらに、これらは、積層状のバッテリの部品を一体に結合するように、十分な粘着性及び密着性の特性を有することがある。そして、これらは本発明の装置では本質的なミクロンスケールの特徴部内に流入することができるとともに、バッテリ内の電解液の強固なシールを提供することができる。適当なＰＳＡのいくつかの実施例では、長期間にわたってバッテリが湿気内に極度にさらされるような場合でも、バッテリ内の望ましい水性の電解液成分を維持するように、ＰＳＡは水蒸気に対して低い透過性を有することがある。ＰＳＡは、酸、界面活性剤、及び塩などのような電解液の成分に対して良好な化学的抵抗を有することがある。これらは、水浸の効果に不活性なことがある。適当なＰＳＡは、直接的な酸化の割合を最小にするように、酸素に対して低い浸透性を有することがあり、これは、亜鉛アノードの、自己放電の形態のことがある。そして、これらは水素ガスに対する有限の浸透性を容易にすることがあり、これは水生の電解液内で亜鉛アノードからゆっくりと進展されることがある。この水素ガスに対する有限の浸透性の特性は、内圧を高めることを避けることがある。
【００９８】
これら要求の考慮では、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）が商業的に入手可能な材料なことがあり、これは、全ての望ましい要求を満たさなくとも、それらの多くを満たすようにＰＳＡ内に配合され得る。さらに、ＰＩＢは、非常に低い水の吸収度と低い酸素透過性を有する、優れたバリア・シーラントでもあり得る。本発明の実施例で有用なＰＩＢの例として、ＢＡＳＦコーポレーションから得られるＯｐｐａｎｏｌ（登録商標）Ｂ１５でもよい。Ｏｐｐａｎｏｌ（登録商標）Ｂ１５は、トルエン、ヘプタン、ドデカン、ミネラルスピリット、及び同様物のような炭化水素溶媒内に溶けることができる。ＰＳＡ成分の例の一つとして、７０％（ｗ／ｗ）のトルエンと３０％のドデカンを含む溶媒混合中の３０％のＯｐｐａｎｏｌ（登録商標）Ｂ１５（ｗ／ｗ）を含むことがある。ＰＳＡに基づくＰＩＢの粘着性及びレオロジー的（流体力学的）特性は、いくつかの例では、ＰＩＢの様々な分子質量グレードの混合によって決定されることがある。一般的な仕方は、例えばＯｐｐａｎｏｌ（登録商標）Ｂ１０である、低い分子質量のＰＩＢの大部分を用いて、湿潤、粘着度（タック）、及び粘着（アドヒージョン）に影響を与え、そして、高い分子重量のＰＩＢを少し用いて、流れに対する靱性（タフネス）と抵抗に影響を与えてもよい。この結果、本発明の範囲内で、ＰＩＢの分子質量グレードの多くの混合が考慮され、また実行され得る。さらに、上述した要求が満たされるまで、ＰＳＡの配合物に対して粘着剤を加えてもよい。これらの性質上、粘着剤は、ＰＳＡの配合物に対して極の特性を付与するため、これらはＰＳＡのバリア特性に悪い影響を及ぼさないようにするため、注意して使用される必要がある。さらに、粘着剤は、いくつかの場合で、酸化的に不安定で、かつＰＳＡから浸出することがある抗酸化剤を含むことがある。これらの理由から、生体適合性積層状のマイクロバッテリ用にＰＳＡ内に利用する例示の粘着剤は、完全に又はほとんど水素付加された（水素化された）炭化水素樹脂の粘着剤を含むことがあるが、例えば、Ｅａｓｔｍａｎ・Ｃｈｅｍｉｃａｌコーポレーションから得られる粘着剤のＲｅｇａｌｒｅｚシリーズがある。
【００９９】
生体適合性バッテリモジュール内の追加のパッケージ及び基板の考慮事項
生体適合性積層状のマイクロバッテリ内に用いられるパッケージデザインについて望ましい特性を規定できる、多くのパッケージ及び基板の考慮事項がある。例えば、パッケージングは、望ましくは主としてホイル及び／又はフィルムに基づくものであって、この際、これらパッケージング層は、例えば、１０から５０ミクロンのように、できる限り薄くされてもよい。さらに、このパッケージングは、貯蔵寿命中、湿気の獲得や損失について十分な拡散バリアを提供することがある。多くの望ましい実施例では、このパッケージングは、酸素侵入に対する十分な拡散バリアを提供して、直接的な酸化による亜鉛アノードの悪化を制限させてもよい。
【０１００】
いくつかの実施例では、このパッケージングは、亜鉛による水の直接的な減少に起因して進展することがある、水素ガスに対する有限の浸透経路を提供してもよい。そして、このパッケージングは、望ましくは、十分に、バッテリの内容物を含みかつ孤立させて、利用者に対してさらす可能性を最小にしてもよい。
【０１０１】
本発明では、このパッケージングの構成物は、以下の種類の機能部品を含むことができる。即ち、頂部と底部のパッケージング層、ＰＳＡ層、スペーサ層、相互連結領域、充填ポート、及び二次パッケージングを含むことができる。
【０１０２】
いくつかの実施例では、頂部と底部のパッケージング層は、メタルホイル（金属箔）又はポリマフィルム（重合体フィルム）を含むことがある。頂部と底部のパッケージング層は、複数のポリマ及び／又はバリア層を含む多層フィルム構造物を含むことがある。このようなフィルム構造物は、共押出バリア積層状フィルムとして参照されることがある。特に本発明で有用な商業的な共押出バリア積層状フィルムの例として、３Ｍ（登録商標）Ｓｃｏｔｃｈｐａｋ  １１０９裏打ち（バッキング）があるが、これはテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）キャリア・ウェブ、気相蒸着アルミニウムバリア層、及びポリエチレン層から構成され、全平均フィルム厚さは、３３ミクロンである。多くの他の同様な多層バリアフィルムが利用可能であって、また本発明の他の実施例で利用されることがある。
【０１０３】
ＰＳＡを含むデザイン構造では、パッケージング層の表面粗さが特に重要になることがあるが、何故ならば、ＰＳＡは対抗するパッケージング層の面をシールする必要があり得るからである。表面粗さは、ホイル及びフィルム製造に用いられる製造工程に起因することがあり、例えば、圧延（ローリング）、押出加工、浮き出し加工（エンボス加工）、及び／又はカレンダリングを用いる工程が、多くの他のものの中で挙げられる。所望のＰＳＡ厚さが表面粗さＲａ（粗さプロファイルの数学的平均）の大きさのとき、表面があまりにも粗い場合には、ＰＳＡを均一な厚さに適用できないことがある。さらに、対向する面がＰＳＡ層の厚さの大きさで粗さを有する場合には、ＰＳＡは対向する面に対して適当にシールできないことがある。本発明では、１０ミクロンよりも小さい表面粗さＲａを有するパッケージング材料を、許容可能な例とすることができる。いくつかの実施例では、表面粗さの値は、５ミクロン以下の場合がある。そして、さらに他の実施例では、表面粗さは、１ミクロン以下の場合がある。表面粗さの値は様々な方法により測定され得るが、例えば、白色干渉法、スタイラス・プロフィロメトリー、及び同様の測定技術があるが、これらに限定されない。表面測定学の分野には多くの例があるが、表面粗さは、代替のパラメータの数によって記載することができ、そしてここで説明した平均表面粗さＲａの値は、上述した製造工程内で固有の特徴の種類を示すことを意味できる。
【０１０４】
生体適合性通電素子の加工の例示−セパレータの配置
生体適合性通電素子の加工に含まれるステップの例を、図４Ａから図４Ｎを参照しながら見出すことができる。いくつかの例示ステップでの加工を、個々の図に見出すことができる。図４Ａを参照すると、ＰＥＴカソード・スペーサ４０１とＰＥＴギャップ・スペーサ４０４の組み合わせの例が示されている。ＰＥＴカソード・スペーサ４０１は、例えば、大まかに７６ミクロン（３ミル）の厚さである、ＰＥＴ  ４０３のフィルムを適用することで形成されてもよい。ＰＥＴ層のいずれかの側にＰＳＡ層を見出してもよく、又はこれらは、大まかに２５ミクロン（１ミル）の厚さである、ＰＶＤＦリリース層４０２とともに被せられていてもよい。ＰＥＴギャップ・スペーサ４０４は、大まかに７６ミクロン（３ミル）の厚さであるＰＶＤＦ層４０９の形態でもよい。大まかに１３ミクロン（０．５ミル）の厚さの被さる（キャッピング）ＰＥＴ層４０５が存在していてもよい。ＰＶＤＦ層４０９と被さるＰＥＴ層４０５の間には、いくつかの実施例では、ＰＳＡの層が存在していてもよい。
【０１０５】
図４Ｂに進むと、レーザ切断処理によって、ＰＥＴギャップ・スペーサ層４０４内に穴４０６が切り込まれていてもよい。次に図４Ｃでは、切り込まれたＰＥＴギャップ・スペーサ層４０４は、ＰＥＴカソード・スペーサ層４０１に対して積層化（ラミネート）４０８されていてもよい。図４Ｄに進むと、カソード・スペーサ穴４１０は、レーザ切断処理によって切り込まれていてもよい。この切断ステップの配置は、ＰＥＴギャップ・スペーサ層４０４内の既に切り込まれた特徴部に対して見当（レジスタ）されていてもよい。図４Ｅでは、最終的なセパレータ層用のＣｅｌｇａｒｄ  ４１２の層を、キャリア４１１に対して取り付けていてもよい。図４Ｆに進むと、Ｃｅｌｇａｒｄ材料は、先の二つのレーザカットされた穴の大きさの間にあり、かつプレカット（予め切断）されたセパレータ４２０を形成する、ＰＥＴギャップ・スペーサ内の穴４０６のおおよその大きさとを考慮して切り込まれていてもよい。図４Ｇに進むと、つまみ（ピック）及び配置用の道具４２１を用いて、Ｃｅｌｇａｒｄの分離した部品をつまんで、育成装置上の所望の位置に配置させてもよい。図４Ｈでは、配置されたＣｅｌｇａｒｄ部品４２２は、定位置で固定されて、次にＰＶＤＦリリース層４２３が取り除かれてもよい。図４Ｉに進むと、育成装置の構造は、アノード４２５のフィルムに対して取り付けられていてもよい。アノード４２５は、アノード・コレクタ・フィルムを含み、この上に亜鉛アノード・フィルムを電着させていてもよい。
【０１０６】
図４Ｊに進むと、カソード・スラリー４３０は、形成されたギャップ内に配置されていてもよい。いくつかの実施例では、スクイジー（スキージ）４３１を用いて、ワークピースを横切ってカソード混合物を広げてもよく、そして行程中に、形成されたバッテリ装置のギャップを充填してもよい。充填後、残りのＰＶＤＦリリース層４３２を取り除いてもよく、これによって図４Ｋに示されている構造にしてもよい。図４Ｌで、全構造を乾燥工程にさらしてもよく、この行程は、カソード・スラリー４４０を縮めさせて、ＰＥＴ層の頂部の高さにすることができる。図４Ｍに進むと、カソード・フィルム層４５０は、既にこの上にカソード・コレクタ・フィルムを有していてもよいが、育成装置上に取り付けられることができる。図４Ｎの最終的な図では、レーザ切断行程を行って、側部領域４６０を取り除いて、バッテリ素子４７０が得られるようにしてもよい。本発明の意図の範囲内で使用することができる、目標の材料と厚さに対して、多くの交換、削除、変化があり得る。
【０１０７】
例示の加工の結果は、図５に幾分詳細に示している。この実施例では、次の参考の特徴を定めることができる。カソード化学物質５１０は、カソード及びカソード・コレクタ５２０と当接するように配置されていてもよい。感圧性接着層５３０は、ＰＥＴスペーサ層５４０に対して、カソード・コレクタ５２０を保持させて、かつシールさせてもよい。ＰＥＴスペーサ層５４０の他の側部上には、ＰＥＴギャップ層５６０に対してＰＥＴスペーサ層５４０をシールさせて、かつ粘着させる、他のＰＳＡ層５５０が存在していてもよい。また、他のＰＳＡ層５６５によって、アノード及びアノード集電層に対して、ＰＥＴギャップ層５６０をシールさせて、かつ粘着させてもよい。アノード集電器５８０に対して、亜鉛プレート層５７０をプレート（めっき）させてもよい。この構造内にセパレータ層５９０を配置させて、本発明で定められているような、関連する機能を行わせてもよい。いくつかの実施例では、装置の加工中に電解液を加えてもよいが、他の実施例では、セパレータは既に電解液を含んでいてもよい。
【０１０８】
生体適合性通電素子の加工の例示−セパレータの付着
生体適合性通電素子の加工に含まれるステップの例は、図６Ａから図６Ｆに見出すことができる。いくつかの例示ステップでの加工は、個々の図に見出すことができる。本発明の意図の範囲内で使用することができる、目標の材料と厚さに対して、多くの交換、削除、変化があり得る。
【０１０９】
図６Ａを参照すると、例示の積層状構成物６００が示されている。この積層状構成物は、二つの積層状構成物リリース層６０２及び６０２ａと、これら積層状構成物リリース層６０２及び６０２ａの間に配置された二つの積層状構成物粘着層６０４及び６０４ａと、これら二つの積層状構成物粘着層６０４及び６０４ａの間に配置された積層状構成物コア６０６とを含むことができる。積層状構成物リリース層６０２及び６０２ａと粘着層６０４及び６０４ａは、プライマリー・ライナー層とともに商業的に入手可能な感圧性粘着転写型として、製造されたり、購入されてもよい。積層状構成物粘着層は、約１−３ミリメートルの厚さを有し、積層状構成物コア６０６を被せるＰＶＤＦ層でもよい。積層状構成物コア６０６は、例えばテレフタル酸ポリエチレンのような熱可塑性ポリマー樹脂を含むことができ、これはまた、大まかに３ミリメートルの厚さを有していてもよい。図６Ｂに進むと、カソード・ポケット６０８用の空洞のような、カソード混合物の貯蔵手段が、レーザ切断処置によって、積層状構成物内に切り込まれていてもよいことが示されている。
【０１１０】
次に、図６Ｃでは、底部の積層状構成物リリース層６０２ａが積層状構成物から取り除かれて、積層状構成物粘着層６０４ａを露出させてもよいことが示されている。積層状構成物粘着層６０４ａは、次に、カソード・ポケット６０８の底部の開口部を覆うために、アノード接続ホイル６１０を粘着するために用いることができる。図６Ｄに進むと、アノード接続ホイル６１０は、マスキング層６１２を粘着することで、露出した底部の層上で保護されてもよい。マスキング層６１２は、プライマリー・ライナーとともに商業的に入手可能なＰＳＡ転写型でもよい。次に、図６Ｅでは、アノード接続ホイル６１０は、コヒーレント金属６１４、例えば亜鉛とともに電気めっきされていてもよく、これは、カソード・ポケットの内側でアノード接続ホイル６１０の露出した区間を被覆する。図６Ｆに進むと、電気めっきの後、アノード接続ホイル６１０の底部からアノード電気集合マスキング層６１２が取り除かれる。
【０１１１】
図７Ａから図７Ｆには、図６Ａから図６Ｆに示したステップを行う変更態様が示されている。図７Ａから図７Ｂは、図６Ａから図６Ｂに示したものと同様の加工を示している。この積層状構成物は、二つの積層状構成物リリース層７０２及び７０２ａと、これら積層状構成物リリース層７０２及び７０２ａの間に配置された二つの積層状構成物粘着層７０４及び７０４ａと、これら二つの積層状構成物粘着層７０４及び７０４ａの間に配置された積層状構成物コア７０６とを含むことができる。積層状構成物リリース層と積層状構成物粘着層は、プライマリー・ライナー層とともに商業的に入手可能な感圧性粘着転写型として、製造されたり、購入されてもよい。積層状構成物粘着層は、約１〜３ミリメートルの厚さを有し、積層状構成物コア７０６を被せるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）層でもよい。積層状構成物コア７０６は、例えばテレフタル酸ポリエチレンのような熱可塑性ポリマー樹脂を含むことができ、これは、例えば、大まかに３ミリメートルの厚さを有していてもよい。図７Ｂに進むと、カソード・ポケット７０８用の空洞のような、貯蔵手段が、レーザ切断処置によって、積層状構成物内に切り込まれてもよいことが示されている。図７Ｃでは、アノード接続ホイル７１０を得ることができ、またこの一方の側に保護マスキング層７１２を適用できることが示されている。次に、図７Ｄでは、アノード接続ホイル７１０は、コヒーレント金属、例えば亜鉛の層７１４とともに電気めっきされていてもよい。図７Ｅに進むと、図７Ｂ及び図７Ｄの積層状構成物を組み合わせて、図７Ｂの構成物を図７Ｄの電気めっきされた層７１４に対して粘着させることで、図７Ｅに示すように新しい積層状構成物を形成できることが示されている。図７Ｄの電気めっきされた層７１４上への粘着のために、図７Ｂの粘着層７０４ａを露出させるため、図７Ｂのリリース層７０２ａが取り除かれることが示されている。図７Ｆに進むと、アノード接続ホイル７１０の底部からアノード保護マスキング層７１２を取り除くことができる。
【０１１２】
図８Ａから図８Ｈは、生体適合性積層状構成物に対する通電素子の導入を示しており、これは、例えば、図６Ａから図６Ｆ及び図７Ａから図７Ｆに示したものに似た、積層状組立体又は積層物組立体として参照される。図８Ａに進むと、積層物組立体の表面上に、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物８２０を付着してもよい。いくつかの実施例では、示されているように、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物８２０は、リリース層８０２上に適用されてもよい。次に、図８Ｂで、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物８２０は、リリース層８０２をぬぐい落して、カソード・ポケット内にスクイジー８５０されてもよい。用語「スクイジーされる」とは、一般的に、平坦化又は擦過（きさげ仕上げ）用の道具を用いて、表面をこすり（摩擦し）、そしてその表面上で流体材料を移動させて、存在する空洞内に流入させることを指す。スクイジーの行程は、専門語の「スクイジー」型装置に似た器材によって行うことができ、又は替わりの、平坦化装置、例えば、ナイフ・エッジ、レーザ（剃刀）エッジ及び同様物であって、多くの材料から形成することができて、移動する材料と化学的に一致したもので形成できるものを用いてもよい。
【０１１３】
図８Ｂに示されている加工は、複数回行われて、カソード・ポケットの被覆を確保させ、またこの結果得られる特徴部の厚さを増大させてもよい。次に、図８Ｃでは、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物を乾かして、材料を乾燥させてもよく、これら材料は典型的に、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物からの様々な種類の溶媒又は希釈剤でもよく、そして、次に分配されて、適用された材料は硬化（キュア）させてもよい。いくつかの実施例では、図８Ｂと図８Ｃに示した行程の双方を組み合わせて繰り返すことは可能である。いくつかの実施例では、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物は、熱にさらされることで硬化されるが、他の実施例では、この硬化は光子エネルギにさらすことで行うことができる。さらに他の実施例では、この硬化は光子エネルギと熱の双方にさらすことを含んでいてもよい。ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物を硬化するには様々な仕方があり得る。
【０１１４】
硬化の結果として、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ材料を、空洞の壁と、アノード又はカソード特徴部に近接する表面領域とに対して形成するが、この実施例では後者はアノード特徴部でもよい。空洞の側壁に対する材料の付着は、セパレータの分離機能において有用であり得る。硬化の結果として、無水の重合プレカーサ混合濃縮物８２２を形成してもよく、これはセルのセパレータとして単に考えることができる。図８Ｄに進み、カソード・スラリー８３０を積層状構成物リリース層８０２の表面上に付着させてもよい。次に、図８Ｅで、カソード・スラリー８３０をカソード・ポケット内と無水の重合プレカーサ混合濃縮物８２２上でスクイジーしてもよい。カソード・スラリーを空洞内で所望の位置に移動させてもよく、同時に積層状構成物リリース層８０２から大きな度合で拭い去らしてもよい。図８Ｅの行程は、複数回行われて、無水の重合プレカーサ混合濃縮物８２２の頂部でカソード・スラリー８３０の被覆を確保させてもよい。次に、図８Ｆで、カソード・スラリーを乾かして、無水の重合プレカーサ混合濃縮物８２２の頂部で孤立したカソード・フィル８３２を形成して、カソード・ポケットの残りの中に充填してもよい。
【０１１５】
図８Ｇに進み、孤立したカソード・フィル８３２上に電解液配合物８４０を加えて、孤立したカソード・フィル８３２と無水の重合プレカーサ混合濃縮物８２２を水和させてもよい。次に、図８Ｈで、残りの積層状構成物リリース層８０２を取り除き、かつ接続ホイル８１６を所定位置に押圧させることで、カソード接続ホイル８１６を残りの積層状構成物粘着層８０４に対して付着させてもよい。この結果の配置により、水和されたカソード・フィル８４２を覆い、かつカソード集電器及び接続手段として、カソード・フィル８４２に対する電気的接続を実現してもよい。
【０１１６】
図９Ａから図９Ｃは、図７Ｄに示した結果の積層状組立体の他の実施例を示すことができる。図９Ａでは、アノード接続ホイル７１０が得られて、一方の側に保護マスキング層７１２を加えてもよい。アノード接続ホイル７１０は、例えば亜鉛である、コヒーレント金属の層７１４でめっきされていてもよい。従前の図で説明したものと同様の仕方で行うことができる。図９Ｂに進み、図８Ｅに示したスクイジー法を用いずに、ハイドロゲル・セパレータ９１０を適用してもよい。ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物は、様々な仕方で適用することができ、例えば、物理的な粘着により、予め形成された混合物のフィルムを粘着させてもよい。あるいは、ハイドロゲル・セパレータ・プレカーサ混合物の希釈した混合物を分配して、次にスピン・コーティングの加工によって所望の厚さに調整してもよい。あるいは、スプレー・コーティング、又は他の同等の加工によって材料を適用してもよい。対に、図９Ｃで、セパレータ領域の周りの格納部として機能できるように、ハイドロゲル・セパレータのセグメント（区間）を形成する加工が示されている。この加工によって、形成されたバッテリ素子の内部構造の外側の電解液のような材料の流れ又は拡散を制限する領域を形成してもよい。このように、様々な種類のブロック（閉塞）特徴部９２０を形成してもよい。いくつかの実施例では、このブロック特徴部は、セパレータ層の高くクロスリンク（架橋）された領域に対し一致してもよく、これは、いくつかの実施例では、ブロック特徴部９２０の所望の領域内に光子エネルギに対して増大して露出させることで形成されてもよい。他の実施例では、硬化される前に、ハイドロゲル・セパレータ材料に対して材料を加えて、硬化時に領域的に相違する部分を形成して、ブロック特徴部９２０にさせてもよい。さらに他の実施例では、様々な技術によって硬化の前又は後で、ハイドロゲル・セパレータ材料の領域を取り除いてもよく、この技術には、例えば、領域の広さを定めるマスキングとともに層の化学エッチが含まれる。取り除かれた材料の領域は、それによってブロック特徴部を形成してもよく、あるいは、物質的に空所内に戻すように加えて、ブロック特徴部を形成してもよい。不浸透性セグメントの加工は、いくつかの方法によって行うことができるが、これらには、イメージ・アウト加工、クロスリンクの増大、重度のフォトドーシング、バック・フィリング（充填）、又はハイドロゲル粘着の削除によって、空所を形成するものがある。いくつかの実施例では、図９Ｃの加工の結果として示された種類の積層状構成物又は組立体は、ブロック特徴部９２０を伴わずに形成されてもよい。
【０１１７】
重合バッテリ素子セパレータ
いくつかのバッテリ構成では、分離したセパレータ（前の部分で記載したもの）の利用は、様々な理由によって排除されることがあるが、それら理由には、非限定的な例では、費用、材料の入手可能性、材料の質、又はいくつかの材料の選択用の加工の複雑さなどがある。このような場合、例えば、図８Ａから図８Ｈの行程に示した、鋳造又は流し込み（フォーム・イン・プレース）のセパレータが望ましい利点を提供し得る。糊付け（スターチ）又は接着（ペースト）されたセパレータは、ＡＡ又は他の形態のルクランシェ又は亜鉛−炭素バッテリ（亜鉛炭素極電池）において商業的に成功して使用されているが、このようなセパレータは、積層状マイクロバッテリの実施例のうちでは、何らかの理由で不適当なことがあり得る。本発明のバッテリに用いられるセパレータの幾何学の均一性と一貫性について、特別な注意を払わなくてはならないことがある。公知のカソード容量を正確にその後に含ませることを容易にし、かつ一貫した放電能力とセル性能をその後に実現するために、セパレータ容量について正確な制御が必要とされることがある。
【０１１８】
均一で、機械的に強固な流し込み（フォーム・イン・プレース）のセパレータを得る方法として、紫外線（ＵＶ）硬化可能なハイドロゲル配合物を用いるものがある。例えば、コンタクトレンズ産業のような様々な産業で、多くの透水性ハイドロゲル配合物が公知なことがある。コンタクトレンズ産業で一般的なハイドロゲルの例として、ゲルをクロスリンクしたポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）、又は単にｐＨＥＭＡを挙げることができる。本発明の多くの適用分野で、ｐＨＥＭＡは、クランシェ及び亜鉛−炭素バッテリで使用されるのに、多くの魅力的な特性を有することがある。ｐＨＥＭＡは典型的に、水和された状態で約３０〜４０％の水の中身を保つことがあり、この際、約０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）又はこれより大きい弾性係数を保つことがある。さらに、クロスリンクしたハイドロゲルの係数と水の中身の特性は、当業者ならば、追加の親水性の単量体（例えば、メタクリル酸）又は重合体（例えば、ポリビニールピロリドン）成分を含ませることで、調整することができるであろう。この仕方で、水の中身、より特徴的には、ハイドロゲルのイオン透過性を配合物によって調整することができる。
【０１１９】
いくつかの実施例における特定の利点として、キャスタブル及び重合可能なハイドロゲルの配合物は、加工を容易にするために、一つ又は複数の希釈剤を含むことができる。希釈剤は、揮発性として選ばれて、キャスタブル混合物が空洞内にスクイジーされるようにしてもよく、そして、揮発性溶媒成分を取り除くのに十分な乾燥時間を与えてもよい。乾燥後、例えばＣＧＩ  ８１９のような選択された光開始剤（光重合開始剤）用に、例えば４２０ｎｍでの青い紫外線光のような適当な波長の化学線にさらすことで、バルク光重合を開始してもよい。揮発性希釈剤は、望ましい分野の粘度を提供するのを助けてもよく、それによって空洞内に重合可能材料の均一な層の流し込み（キャスティング）を容易にしてもよい。また揮発性希釈剤は、特に配合物中に強い極性単量体（極性モノマ）が含まれている場合に、有益な表面張力を低下させる効果を提供してもよい。空洞内に重合可能材料の均一な層の流し込みを実現するために重要であり得る他の観点として、適用粘度がある。共通の小さなモル質量の反応性単量体は、典型的に非常に高い粘度を有しておらず、典型的に数センチポイズしかないことがある。キャスタブルでかつ重合可能なセパレータ材料の有益な粘度制御を提供するため、重合可能な材料と共存可能（親和性がある）であることが知られている高モル質量の重合体成分を配合物中に含ませるように選択してもよい。例示した配合物中に含ませるのに適当であり得る高モル質量の重合体の例として、ポリビニールピロリドンやポリエチレンオキシドを含むことができる。
【０１２０】
いくつかの実施例では、キャスタブルで重合可能なセパレータは、前述したように、設計された空洞内に有利に適用することができる。他の実施例では、重合のとき、空洞は存在していなくてもよい。実際、キャスタブルで重合可能なセパレータの配合物は、例えば、パターン化亜鉛めっき真鍮である、電極を含む基板上に被覆されてもよく、そして、これに続いてフォトマスクを用いて化学線に対して露出させて、目標領域内でセパレータ材料を選択的に重合させてもよい。不反応のセパレータ材料は、次に適当なリンス用溶媒にさらすことで取り除いてもよい。これらの例では、セパレータ材料は、光パターン化可能セパレータとして設計されていてもよい。
【０１２１】
プライマリーバッテリ実施例
付着したセパレータを伴う生体適合性通電素子のいくつかの加工では、プライマリーバッテリ（一次電池）が形成され得る。典型的なプライマリーバッテリは、単回使用の特性によって特徴付けられてもよい。積層体加工と適合する例では、バッテリは以下の特徴と素子とともに形成されてもよい。
【０１２２】
【表１】
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【０１２３】
この開示内容と適合できるカソード化学物質の配合物は数多くあり得る。非限定的な例を挙げると、配合物は、グラファイト混合物内に電解物質（液）の二酸化マンガンを含むものでもよい。実施例の一つでは、Ｔｉｍｃａｌ（ＴＩＭＣＡＬ  ＴＩＭＲＥＸ（登録商標）ＫＳ６一次合成グラファイト）から入手可能なジェットミルされた電解液の二酸化マンガン（ＪＭＥＭＤ）とＫＳ６グラファイトとを、重量比で８０％のＪＭＥＭＤを２０％のＫＳ６で含むように、パウダー混合物を形成してもよい。この混合は、数多くの手段によって行うことができるが、実施例の一つでは、ＪＭＥＭＤとＫＳ６とを、グラインド・ミル（ひくこと）によって、二つのパウダーを長期間混合することで得ることができる。いくつかの実施例では、結果として得られるパウダー混合物は、トルエン溶液中の１０％のポリイソブチレン（ＰＩＢ）で混合されてもよい。この１０％のＰＩＢ溶液は、ポリイソブチレンのグレードＢ５０をトルエンと混合することで形成してもよく、大まかに、重量でＰＩＢ  Ｂ５０を１０とすると、トルエンの配合物を９０とする。この１０％のＰＩＢは、さらなる量のトルエンと、ＪＭＥＭＤ／Ｋ６パウダーと混合して、カソード加工用のスラリーを処方するようにしてもよい。この混合物は、これら材料を、大まかに、１．５の割合のＰＩＢ  Ｂ５０／トルエン溶液を、２．３の割合のトルエンと、４．９の割合のＪＭＥＭＤ／ＫＳ６パウダーと、に対して含んでいてもよい。この混合は、ペースト状の一貫性で、均一なスラリーが形成されるまで続けられてもよい。システム内の溶媒（実施例では、トルエン）の量は、形成されるスラリーの特性に影響を与えるように変化されてもよく、そして他の例では、スラリー内のＰＩＢ  Ｂ５０の相対的な量は、実施例から変化されていてもよい。
【０１２４】
プライマリーバッテリの実施例を続けると、ハイドロゲル・セパレータは、プレカーサ混合物について本明細書で説明した仕方で形成されてもよい。プレカーサ混合物の実施例は、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）を、エチレングリコールジメタクリラート（ＥＧＤＭＡ）と、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）と混合することで形成されてもよい。光重合開始剤（光開始剤）の場合のように、この混合物に加えられる他の構成要素はあり得る。例示的な光重合開始剤は、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシドでもよいが、これは、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）８１９を含む商業的な配合物として入手可能で、これは、ＣＧＩ  ８１９としても参照されることがある。混合物の所望のレオロジー（流動学）を得るために、様々な量で用いられ得る、多くの溶媒があり得る。非制限的な例では、２−プロポノールを適当な溶媒として用いることができる。
【０１２５】
カソード及びカソード・スラリーのような生体適合性通電装置の素子についての多くの一般的な議論は、プライマリーバッテリ素子とこの変更物に関する例を含み、そしてこれら様々な素子についての例は、現特徴用にプライマリーバッテリ素子の他の例を含むことが期待できる。
【０１２６】
いくつかの実施例では、亜鉛アノードは、コンタクト材料上に亜鉛を電着させることで形成されてもよい。他の実施例では、上述したように、コンタクト材料の露出部に対してのみ積層状構造を通って電着を行ってもよい。アノード材料を電着させるには多くの仕方が存在することがあり、また他のバッテリシステムは、亜鉛以外の他の化学の種、非限定的な例では銀、を用いてもよい。
【０１２７】
バッテリは、電解液配合物の様々な種類を含んでいてもよい。水酸化物上の塩基性溶液（ベーシック溶液）は、電解液中に含まれていてもよい。しかし、生体適合性バッテリのいくつかの実施例では、より劣った塩基性電解液配合物を用いることができる。本発明に用いられる電解液は、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、酢酸アンモニウム、及び塩化アンモニウムを、約０．１％から２５％の質量濃度で含むことができる。非限定的な例では、塩化亜鉛と塩化アンモニウムの５ｗｔ．％（重量％）溶液を、ベースとしての水中に溶かしてもよい。さらに、電解液配合物に界面活性剤を加えてもよい。例示の界面活性剤として、０．０１％から２％の濃度の、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ−１００、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）ＱＳ４４、及びＤｏｗｆａｘ（商標）３Ｂ２を含むことができる。例として、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ−１００を塩化亜鉛、塩化アンモニウム溶液に加えることができる。
【０１２８】
二次バッテリ（二次電池）の例
本明細書で説明した構造及び製造工程は、二次バッテリ（二次電池）の製造についても一般的に用いることができる。二次バッテリ素子について多くの考察がされ得るが、これらはプライマリー素子についてなされた考察とは相違することがある。バッテリ素子用の再充電行程は、バッテリ部品の膨張と収縮の結果でもよく、したがって、いくつかの実施形態では、特徴部と格納層の寸法と、バッテリの構成物は、調整されてもよい。電解物質用にゲル状重合体の層を用いることで、電極イオンとして膨張と収縮の態様の何らかを可能にし得る層を、充電サイクル中と、これに続く放電サイクル中に、装置の周りで移動させてもよい。
【０１２９】
二次バッテリでは、アノード及びカソードの層は、装置が充電中か又は放電中かに基づいて、指示を変更させてもよく、そして、これらを第一と第二の電極として考えることができる。したがって、アノード及びカソードは、バッテリ・セルが充電中のときは、電解物質セルとして参照することができ、また、バッテリ・セルが放電中のときは、ガルバニックセル（ガルバーニ電池）として参照することができることが有用であり得る。したがって、ガルバニックセルのカソードとして参照するとき、第一電極構造は、外部接続された回路からの電子を自発的に受け取るように機能することができる。同様に、電解物質セルのカソードは、物理的に、外部の充電素子からの電子を受取る二次バッテリ内の二次電極である。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、バッテリの亜鉛二酸化マンガンのクラスは、二次バッテリとして機能することができ、また、二次バッテリの数多くの一般的な例が存在する。二次バッテリの一般的なクラスでは、リチウムイオンは、化学的種（スピーシ）内に貯蔵されるエネルギを含むことがある。チリウムイオンバッテリ内に電極を形成するための多くの仕方があり得る。本開示例に従う装置の種類では、ガルバニックセルのアノード内に存在し得る、多くのインターカレートされたリチウム構成物があり得る。例えば、カソード・スラリーは、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、及びリン酸鉄リチウムを、多くの物のうちで含んでいてもよい。
【０１３１】
二次電極は、ガルバニックセルのアノードでもよく、また、いくつかの実施例では、グラファイト（黒鉛）又は炭素の他の形態で被覆されていたり、形成されていてもよい。他の実施例では、付着したシリコンの様々な形態を用いることができる。プライマリーバッテリについて説明した亜鉛の電気めっきと似た仕方で、基板を横切る平坦な層内又は領域内に、シリコンを電気めっきしてもよい。電気めっきされたシリコンは、集電器層上に形成されてもよく、この層は、いくつかの実施例では、プラチナ、チタン、又はシリコンの薄い層の被覆（コーティング）の面を有していてもよい。非限定的な例では、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣＬ３、ＳｉＢｒ４、Ｓｉ（Ｃｈ２Ｃｈ３）４、又はＳｉ（ＯＯＣＣＨ３）４を含む、非水系媒体（非水性メディア）内で、電極材料のプラット（区画整理）が行われてもよい。他の例では、グラファイト又はシリコン層を集電器の面に対してスパッタ（飛沫）付着させて、図７Ｄで示したのと似た仕方で第二電極領域を形成してもよい。
【０１３２】
電極は、積層体の加工について先に説明したのと適合する仕方で、金属シート（金属板）上に形成されてもよい。これら電極と金属シートは、ベース層、つまり空洞を形成する積層物の層の底面、を形成してもよい。また、カソードを形成して、セルを電解液で満たした後に、他の電極に接続された集電器を用いて、積層体構造を被せるようにしてもよい。
【０１３３】
電解液溶液を形成するためには、非水系溶媒（非水性溶媒）システム内に、典型的にリチウム塩を溶かしてもよい。したがって、非水系溶媒システムは、様々な仕方で、様々な粘着層と相互作用することがあり、そしてバッテリ装置内のシールの完全性は重要であり得るため、非水系溶媒の利用に基づいて要求され得る粘着システムの選択に変更があってもよい。重合体電解物質を含むリチウム重合体装置では、重合体電解物質のゲル状形態は公知である。空洞を充填する液体プレカーサとともに始めるセパレータの形成方法は、ＰＶＤＦ又はポリ（アクリロニトリル）のような重合体から重合セパレータを形成し得る二次バッテリの種類用に行うことがある。いくつかの実施例では、プレカーサを形成するハイドロゲルを用いて行ってもよく、この際、重合体は、リチウムセルと適合する通常の塩とともにゲル状にされる。例えば、非限定的な例では、エチレンカーボネート、炭酸ジメチル、及び炭酸ジエチルなどが非限定的な例である非水系の溶媒内で、ヘキサフルオロリン酸リチウムとともに、セパレータ・プレカーサを混ぜてもよい。結果として得られたゲル状の層は、ハイドロゲル・プレカーサ加工との関係で説明したような収縮を行えるように、過度の溶媒とともに形成されてもよい。
【０１３４】
特に非限定的な例では、積層体加工の先の説明で説明したように、空洞に基づく積層物構造体を形成してもよいが、この際、底部の層は集電器であって、この上にグラファイト又はシリコンの層を取付けたものでもよい。集電器に取付けられる積層物の層は、上述したように、これらの中に形成された空洞を有していてもよい。非限定的な例では、キャスティング溶液は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）とグリセリンを含む溶媒混合中に、大まかに２対１の割合で、ポリ（ビニリデンフルオリド）（ＰＶＤＦ）とポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）とを混ぜ合わせることで形成されてもよい。グリセリンに対するＤＭＡｃの比は、変化してもよく、またこれは、結果として得られるセパレータ層の多孔性のような特性に影響を与えることがある。過度の溶媒混合を用いて、空洞内で結果として得られる層の収縮を行えるようにして、薄いセパレータ層を形成させてもよい。いくつかの実施例では、特に高いレベルの溶媒用に、積層物構造体用の粘着システムを変化させて、ＤＭＡｃ−グリセリン溶媒システムとの調和を最適にさせてもよい。定められた空洞内へのキャスティング溶液のスクイジー加工の後、結果として得られる構造体は室温又は高められた温度で所定期間の間乾燥されてもよい。キャスティング溶液を分配する他の仕方は、ここで説明した行程と調和するようにされてもよい。この後、この構造体は２０〜４０時間の間、室温の水槽に浸けられて、セパレータ層からグリセリンが溶け出すようにして、所望の多孔性の層が得られるようにしてもよい。得られた構造体は、次に２０〜４０時間の間、真空環境下で乾燥されてもよい。
【０１３５】
いくつかの実施例では、結果として得られるセパレート層は、電解液溶液に対してさらされる処理を行ってもよい。非限定的な例では、１モルのヘキサフルオロリン酸リチウム溶液を、大まかに１／１／１の割合で、エチレンカーボネート（ＥＣ）／炭酸ジメチル（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合物で形成して、空洞内に分配してもよい。いくつかの他の実施例では、電極に対する露出は、空洞内にカソードを形成した後に生じてもよい。
【０１３６】
異なる種類の例では、積層物構造体は、図４Ａから図４Ｎを参照して概説した仕方で形成されてもよい。Ｃｅｌｇａｒｄのフィルムのようなセパレータは、ギャップ・スペーサ層内の特徴部の寸法に切り取られて、空洞内に充填される側とは反対に、積層物構造体内に配置されてもよい。配置されたセパレータは、さらに「カソード・スラリー」との加工が行われる前に、電解液に対してさらされる処理がされてもよい。
【０１３７】
結果として得られる構造体は、カソード・スラリーとの処理を受けるための準備が整うことができる。異なる種類のリチウム化合物を含むカソード・スラリーの多くを用いることができる。しかし、リチウムと異なる他の化学的種類も利用可能である。非限定的な例では、スラリーに基づくリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）を用いることができる。いくつかの実施例では、リン酸鉄リチウム・スラリーは、脱イオン水中にナトリウムカルボキシメチルセルロースをまず混合させることで形成されてもよい。結果として得られる混合物に対して、リン酸鉄リチウムと、合性グラファイトとカーボンブラックのような導電剤とを含むパウダーを加えて、広く混合してもよい。次に、スチレン−ブタジエンゴムを混ぜて、広く混合させることで、さらに精練したスラリーを形成してもよい。スラリーは次に、スクイジー行程を用いるように、本明細書で説明したような手段で、空洞構造内で加工されてもよい。例えば、溶媒を加えたり、取り除いたり、又は加えたスチレン−ブタジエンゴムの相対量を調整することで、ファイリング（filing）行程に基づくスクイジーの完全性を最適にするように、スラリーのレオロジーを調整してもよい。結果として得られる充填された構造は、次に２０〜４０時間の間真空環境下で乾燥されてもよい。
【０１３８】
いくつかの実施例では、結果として得られるカソード及びセパレータ層は、電解液溶液に対してさらされる処理をされてもよい。非限定的な例では、１モルのヘキサフルオロリン酸リチウム溶液を、大まかに１／１／１の割合で、エチレンカーボネート（ＥＣ）／炭酸ジメチル（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合物で形成して、空洞内に分配してもよい。いくつかの実施例では、電解液の混合物を層内に拡散することを高めるため、圧力処理又は真空処理のいずれかの助けとともに、電解液をカソードに加えてもよい。
【０１３９】
積層物構造体からリリース層を取り除いた後に、積層物構造体に対して第二集電器層を取付てもよい。粘着された集電器は、付着されたスラリーと接触してもよく、またバッテリ構造内に残っているカソードを満たした電解液と金属製集電器との間で電気結合を提供してもよい。
【０１４０】
複数のバッテリを相互連結した態様
空洞に基づく積層状構造体は、天然バッテリ装置を形成するが、これは、複数の個々のバッテリ素子を有する。個々の素子を含むバッテリ装置には多くの利点があり得るが、これは、例えば、２０１２年１月２６日に出願された米国特許出願番号第１３／３５８，９１６号の、発明の名称が「スタック状一体型部品装置内の複数の通電素子」について説明されている通りであり、この出願の内容は、この明細書では参照により含まれる。図１０Ａを参照すると、複数のバッテリ素子用の電気的相互連結部の例が示されている。１１個の個々のバッテリ空洞が、バッテリ素子１０１０〜１０２０として示されている。各バッテリ素子は、バッテリから相互連結接合素子１０２５まで導く対応するトレースを有していてもよい。例えば。バッテリ素子１０１０は相互連結部１００１を有してもよく、また別個のバッテリ素子１０１１は別個の相互連結部１００２を有していてもよい。トレースは、相互連結接合素子１０２５に到達するまで、電気的に孤立化されて、独立して走っていてもよい。いくつかの実施例では、全ての１１個のバッテリは、複数のバッテリ素子の裏側に共通の接地接続を有していてもよい。他の例では、個々のバッテリ素子の各々は、図１０Ａにおいて第一コンタクトとして示されているように、同様の独立した第二コンタクトを有していてもよい。
【０１４１】
図１０Ｂに進むと、１１個の同様のバッテリ素子について、変更例が示されている。例えば、第一バッテリ素子１０１０が図１０Ｂでも破線で示されているが、これは、相互連結の経路設定の異なる仕方を適用できることを示唆している。図１０Ｂでは、経路設定ラインは、バッテリ素子の上方又は下方に対して空間的に含まれていてもよく、この際、相互連結接合部１０２６は、図１０Ａの場合のように幅に対してではなく装置の高さに対して加えられていてもよい。
【０１４２】
相互連結接合装置１０２５又は１０２６は、様々な装置を含んでいてもよい。同様の実施例のいくつかでは、相互連結接合装置は、相互接続の間で経路設定接続を単に提供してもよく、これは複数のバッテリ電圧を定めるために、他の多くのものの内で有用であり得る。相互連結接合素子の例の次のセットでは、この素子は相互連結及びダイオード構造を含んでいてもよい。このダイオードは、標準的なＰＮ接合ダイオードでもよいが、又は他のより好ましい例では、ショットキーダイオードのような、低い順方向降下ダイオード（ロー・フォワード・ドロップ・ダイオード）でもよい。このダイオードは、不備（欠陥）のある、又は低めの容量の素子を他の装置から孤立化させるためのパッシブ手段を備えていてもよい。例えば、各バッテリは、異なる開回路（オープン・サーキット）と、負荷電圧と、インピーダンスと、放電性能とを有していてもよい。これらの相違点は、加工、組み立て、貯蔵、また経年劣化におけるわずかな相違から生じることがあり、また、セル（電池）内の重要な不備から生じることがある。例えば、それぞれのバッテリのポジティブ／カソード出力は、共通のノードに接続されてもよく、そして、アノードについても同様の接続の仕方が行われてもよい。このような例では、全てのバッテリは直接的に平行に接続され、高い電圧と低い内部抵抗を有することがある「強い」バッテリは、低い電圧と内部短絡を有することがある「弱い」バッテリを通じて、放電してもよい。このような平行接続の例では、全てのバッテリの性能は、「最低の共通のデモニメータ（demonimator）」に対して牽引されることがある。極端な例では、全てが内部短絡を有する単一のセルを通じて放電することがある。あるいは、各バッテリのカソード／ポジティブ・ターミナルがダイオードを通って共通のノードに接続されている例では、性能の低下を限定し得る。このような例では、弱いセルの場合、ダイオードは逆方向電流を制限して、これによって一つのセルが全体の配列を劣化できないようにしてもよい。いくつかのより複雑な例では、集積回路を加えて、不備の素子に対してより洗練された制御を提供してもよく、また様々な種類の制御された出力電圧を形成するためにプログラム可能な手段を提供してもよく、例えば、素子の単なる付加的な組み合わせの最大電圧出力を超える出力電圧を形成してもよい。
【０１４３】
図１０Ｃ及び図１０Ｄに進むと、図１０Ａ及び図１０Ｂの例に対応する横断面の例が示されている。図１０Ｃでは、図１０Ａのいくつかの例に相当する横断面を見出すことができる。積層物構造体内の空洞に配置されるバッテリカソード８４２は、カソードコンタクト１０３１及びアノードコンタクト８１６を有していてもよい。個々のバッテリ素子は、単体化カソードコンタクト１０３１を有していてもよく、この際、分離した特徴部１０３０を形成するバッテリ素子の間でパターン内の金属を取り除いてもよい。カソードコンタクトの鳥瞰図から、バッテリカソードコンタクト１０３１の切り取りは、夫々の個別のカソードコンタクト用に、経路設定の相互連結特徴部を有するような仕方でなされてもよいことが解る。図１０Ｄに進むと、より複雑な相互連結の構造が用いることができるが、この際、絶縁層１０４０は、この構造体内に切り込まれたコンタクトビア（ＶＩＡｓ）を有して、コンタクトビア１０５０を許容させてもよい。いくつかの他の実施例では、カソードコンタクト１０３１、絶縁特徴部１０３０、及び絶縁層１０４０は、全て一つの積層物層から構成されていてもよく、そしてこれは、前の部分で説明したような仕方で、バッテリ装置に加えられていてもよい。いくつかの実施例では、コンタクトビア１０５０を形成するために、導電ペース又は接着剤をコンタクトビア構造体に加えてもよい。このあと、バッテリ素子を電気的に接続するように相互連結の経路設定ライン１０６０を形成して、相互連結接合素子としての特徴を有するようにしてもよい。いくつかの実施例では、バッテリ素子の集団用に複数の相互連結接合素子を設けてもよい。
【０１４４】
複数のバッテリユニットの電圧供給態様
複数の通電ユニットを備えた装置のいくつかの実施例では、異なる直列及び並列接続部へのバッテリの組合せは、異なる実施形態を定めることができる。２つの通電ユニットが、直列方式で接続されるとき、通電素子の電圧出力が加えられて、より高い電圧出力を生じさせる。２つの通電ユニットが、並列方式で接続されるとき、電圧は同じままであるが、電流容量は一体に加えられて、理想的には単一セルの容量を二倍にするが、この際、内部抵抗を半分に減らす。いくつかの実施形態では、通電素子の相互連結は、要素の設計へ配線されてもよいことが明らかであろう。しかし、他の実施形態では、これら要素は、スイッチング素子の使用により組み合わされて、動的に定義され得る異なる電力供給状態を定めるようにしてもよい。
【０１４５】
図１１に進むと、如何にスイッチ（例示のスイッチ１１２０〜１１２２、１１３０、１１４０〜１１４５、１１５０、１１６０〜１１６５、１１７０、及び１１８０〜１１８５を含む）を用いて、図示した４つの異なる通電素子のスイッチの組合せから、４つの異なる電圧供給を定めるかについて示した例が示されている。なお、この素子の数は、例示的な意味で示されており、本発明の技術思想の範囲内で、多くの異なる組み合わせを同様に定義できるであろうことは明らかである。同様に、項目１１０１、１１０２、１１０３、及び１１０４は、４つの異なる通電素子の接地接続部を規定してもよく、又は、いくつかの実施形態では、図８の記載において示したように、通電素子の４つの異なるバンクの接地接続部を示してもよい。例示的な意味では、項目１１０５、１１０６、１１０７、及び１１０９は、４つの表示した通電素子の各々に対してバイアス接続を定めてもよく、この際、このバイアス接続は、個別の素子の接地接続１１０１、１１０２、１１０３、及び１１０４よりも１．５ボルト高いことがある公称電圧状態を想定し得る。
【０１４６】
図１１に示されるように、通電装置内に含まれるマイクロ制御器（項目１１１６）が存在していてもよく、これは、その様々な制御状態の中で、複数の通電ユニットが定義のために接続されている電力供給部の数を制御してもよい。いくつかの実施例では、マイクロ制御器は、スイッチ制御器（項目１１１５）に接続されていてもよく、これは、マイクロ制御器からの制御信号レベルの変化を、個々のスイッチ素子に対する状態変化へと指示（インデックス）することができる。説明を容易にするため、項目１１１５の出力を、単一の項目１１１０として示している。この実施形態の設定では、この信号は、項目１１２０〜１１８５として示されている様々なスイッチへと向かう個別の制御ラインを表すことを意味している。本発明の技術思想と矛盾しない、多くの種類のスイッチが存在し得るが、非限定的な意味において、このスイッチは、例示の意味として、ＭＯＳＦＥＴスイッチであり得る。多くの機械的及び電気的な種類のスイッチ又は他のスイッチの種類であって、電気信号によって制御することができるものを、本発明の技術思想の範囲内で含むことができることは明らかであろう。
【０１４７】
図１１の回路の実施形態に従うと、複数の様々な電圧状態を生じさせるために、スイッチの制御を用いることができる。最初の例として、スイッチは、二つの異なる電圧状態を定めるように構成されていてもよい。二つのうち、１．５ボルト状態は、項目１１１３として示されており、また３ボルト状態は、項目１１１２して示されている。このことを実現するためには多くの方法が存在するが、例えば、各電圧状態用に２つの異なる要素を用いる、以下の方法が記載される。１．５ボルト供給素子として、項目１１０１及び１１０２の接地接続部によって表されている素子を組み合わせることが想到され得る。これを実現するため、項目１１０５である、第一通電素子用のバイアス接続部は、１．５ボルト供給ライン（項目１１１３）に対して既に接続されていることが理解できる。第二通電素子用のバイアス接続部（項目１１０６）を供給ライン１１１３に接続するため、スイッチ１１４２は接続状態にされ、一方でスイッチ１１４３、１１４４及び１１４５は、非接続状態に構成されてもよい。そして、第二通電素子の接地接続は、スイッチ１１３０を作用させることで、接地ライン１１１４に接続することができる。第二供給ライン１１１２を定めるため、第三素子１１０３及び第四素子１１０４の共通／接地接続部である。３ボルトの供給ラインを１．５ボルト供給ライン１１１３に対して接続してもよい。このことが第三素子用に実行されるために、スイッチ１１２１が作動されてもよく、一方でスイッチ１１２０及び１１２２は非作動（切断）されていてもよい。これにより、接続部１１０３が、素子１１１３の１．５ボルト状態となり得る。この場合、スイッチ１１５０が非作動にされてもよい。第四素子に関し、スイッチ１１４０を作動させてもよい。スイッチ１１４１もまた作動されてもよい。しかし、これが非作動の場合には、同じ状態が存在し得る。スイッチ１１７０は、接地線への接続が形成されないように、非作動にされていてもよい。
【０１４８】
第三素子１１０７及び第四素子１１０９のバイアス接続部はここで、３ボルト電力線１１１３に接続されていてもよい。第三素子接続部について、スイッチ１１６３を作動状態にしなければならない一方で、スイッチ１１６２、１１６４、及び１１６５は非作動状態であってもよい。第四素子１１０９について、スイッチ１１８３は作動状態でもいい一方で、スイッチ１１８２、１１８４及び１１８５は、非作動状態でもいい。この接続部のセットは、実施形態のうちの一つを定めることができ、これによって、２レベル（１．５及び３ボルト）の大まかな電力供給状態を、４つの通電ユニットの例示的な利用を通じて形成できる。
【０１４９】
図１１に例示されている接続部から得られる実施形態では、多くの異なる電力供給状態を得ることができ、これらは４つの通電素子、又は通電素子の４つのバンクの利用によって得ることができる。なお、本発明の技術思想と矛盾しないように、より多くの通電素子の接続部が存在できることは明らかであろう。非限定的な意味において、少なくて二つの通電素子が存在し得、また、通電装置と矛盾しないように、これよりも多い任意の数のものが存在してもよい。これら実施形態のいずれにおいても、平行又は直列の接続内への通電素子の接地及びバイアス側の接続をスイッチする同様の発想が存在し得、これによって、個々の通電素子電圧の多様な通電（印加）電圧を得ることができる。いくつかの実施形態のうち、図１１のスイッチ基盤（インフラストラクチャ）を用いる実施形態の種類の説明は、通電装置内にプログラムされることができ、そして結果として得られる装置実施形態の耐用期間（寿命）中に利用される、接続部のセットを説明する。例えば、通電装置は、その電力供給の数及び性質を動的に変化させることができる、プログラムされた操作モードを有していてもよい。非限定的な例示的意味において、図１１を参照すると、項目１１１０は、装置の電力供給ラインを表すことがあり、この際、いくつかのモードにおいて、スイッチ１１４５、１１６５、及び１１８５が非動作接続の場合では、装置は、いずれの通電素子接続部とも接続していない。この種類の他の実施形態では、スイッチ１１４５、１１６５、及び１１８５の１つ又は２つ以上の接続を生じさせて、この結果、項目１１１０の電力供給用の所定の通電電圧を生じさせてもよい。特定の電圧の動的な作動は、また、後の非作動化を含むことがあり、又は代わりに、別の操作用通電電圧への動的な変更を含み得る。本発明の技術思想から導くことができる、非常に多様な操作実施形態が存在し得るが、この際、複数の通電素子とともに通電装置が含まれて、これは、通電装置の他の素子に対して、静的又は動的な仕方で接続されていてもよい。
【０１５０】
通電装置内の複数の通電素子
図１２に進むと、項目１２００と、図１０Ａに示した種類のバッテリ素子を伴う実施形態の略図が示されている。図１０Ａにおいて項目１０１０〜１０２０として指定された複数の通電素子は、ここでは、バッテリに関係する個別の識別子で表すことができる。なお、複数の素子の数及び組織は、複数の異なる構成のうちの１つであり、例示目的で表されていることは明らかであろう。とはいえ、いくつかの実施形態では、図示されたように、素子はバンク内に配列されていてもよい。図１２を参照すると、素子の第一バンクは、したがって、項目１２１０、１２１１、１２１２、及び１２１３を含み得る。素子の第二バンクは、項目１２１４、１２１５、１２１６、及び１２１７を含み得る。素子の第三バンクは、素子１２１８、１２１９、及び１２２０により表されていてもよい。アンテナ素子も同様に説明することができる。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、これらバンクのそれぞれは、バンク内で接続された３つ又は４つの素子のための、共通の接地線を共有していてもよい。例示目的のために説明すると、項目１２１０、１２１１、１２１２及び１２１３を含む第一バンクは、項目１２３０として示される、共通の接地線を共有していてもよい。加えて、各素子は、回路要素１２９０により表され得る相互連結素子に対してこれらを接続する別個のラインを有していてもよい。本発明の技術思想の範囲内で、各バッテリ素子の接続、数、及び構成において多くの相違が含まれ得ることが明らかであろう。また、各バッテリ素子が、相互連結層に対して別個に接続した、共通電極及びバイアス電極の両方を有することは可能である。
【０１５２】
上述のように、バッテリ素子のバンクが共通の接地を共有するいくつかの実施形態では、バッテリ素子１２１３は共通の接続部１２３０を共有していてもよく、また独自のバイアス接続部１２３５を有していてもよい。これらの接続部は、相互連結素子１２９０と相互作用してもよく、そして、この図において項目１２０５として指定される電力管理素子へと続いてもよい。この二つの接続部は、電力管理ユニット内への対応する入力接続部を有していてもよく、この際、項目１２４０はバンクの継続でもよい。共通の接地接続部１２３０及び項目１２４５は、バッテリ素子１２１３バイアス接続部１２３５の継続でもよい。したがって、個別のバッテリ素子は、電力管理実体へと接続されていてもよく、スイッチは、これを更なる素子へと電気的に接続することを制御してもよい。いくつかの実施形態では、複数の通電ユニットの３つのバンクは、全て、実際に平行な態様で接続されていてもよい。この平行な態様は、生の（未加工）バッテリ電力供給を生成でき、これはバッテリ素子の同じ電圧状態と、１１個のユニットの組み合わせられたバッテリ容量とを有する。電力管理ユニット１２０５は、このような平行な態様で、１１個の素子１２１０〜１２２０の夫々を接続してもよい。他の実施形態では、電力管理素子は、入力電力を精製及び変更して、この結果、通電装置の残りに供給され得る、精製された電力出力を生じ得る。電力管理素子によって、多くの電気精製が行われてもよく、これには、非限定的な意味において、全ての素子を標準的な基準電圧（参照電圧）出力と適合するように調節すること、個別の素子の電圧を倍増させること、組み合わせられたバッテリ素子により出力される電流を調節すること、及び他の多くのこのような精製を含むことができることは、明らかであろう。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、電力管理ユニットの生の出力は、素子１２５０によって示されているように、相互連結層に対して接続されてもよい。この電力供給は、相互連結装置を通じて伝達されてもよく、そして、複数のバッテリ素子に対して接続され得る一体型パッシブ装置素子（ＩＰＤ）１２０６へと電気的に送達されてもよい。一体型パッシブ装置素子１２０６内には、コンデンサが存在し得る。相互連結部１２５５から送られる生の電力供給接続部は、生の電力供給部の電圧状態へとコンデンサを充電するために使用され得る。いくつかの実施形態では、この充電は能動素子によって制御されてもよく、又は他の実施形態では、これは単にコンデンサ素子へと伝達されてもよい。コンデンサの結果としての接続は、第一の生の電力供給状態として表されてもよい。
【０１５４】
コンデンサは、様々な電気活性素子によって利用されるようにエネルギを蓄えるために、一体型パッシブ装置素子内に配置されていてもよい。他の例では、コンデンサは、電力管理装置自身の一部として含まれていてもよく、又は電力管理装置から電力を引き入れる他の部品上に含まれていてもよい。さらに他の例では、コンデンサは、電力管理装置のような他の装置内のパッシブ素子と一体型素子の双方の全体的な装置内に含まれていてもよい。
【０１５５】
複数の通電ユニットにより供給される電力を調節することについて、多くの動機が存在し得る。いくつかの実施形態では、例示的な動機は、接続された構成要素の電力要件による場合がある。これらの素子が、様々な電流条件を要求する異なる動作状態を有する場合、最も高い操作状態の電流引き込みから引き込まれた電流は、コンデンサの存在により、緩衝され得る。したがって、コンデンサは、はるかに多くの電流容量を貯蔵することができ、よって１１個のバッテリ素子が所定の時点で供給することができる。電流引き込み要素の状態、及びＩＰＤ項目１２０６内のコンデンサの性質の状態に基づいて、依然として、一時的な高い電流引き込み状態が生じることができ、かつバッテリを圧倒しない時間量の制限が存在し得る。電流容量の高い引き込みの後、コンデンサは、再充電される必要があるため、高電流引き込み状態の再発生の間には十分な時間が必要とされ得ることは明らかであろう。したがって、（１）通電ユニットの数、（２）これらのエネルギ容量、（３）これらが接続する装置の種類、及び（４）（ａ）通電素子から、（ｂ）電力管理システムから、及び（ｃ）一体型パッシブ装置から、エネルギが供給される素子の設計電力要求に関して、様々な設計態様が数多く存在し得ることは明らかであろう。
【０１５６】
複数の通電ユニットの自己試験及び信頼性態様
通電素子の性質に含まれる態様として、この素子が通電装置内に組み付けられたとき、これら素子は、初期、又は「時間ゼロ」故障の性質を有する故障態様を有することがある。あるいは、当初は機能していた素子がその使用を続けていくうちに故障する、経時故障の性質を有する故障態様を有することがある。複数の通電素子を備える通電部品装置の特性は、このような故障モードを修正し、機能操作状態を維持することを可能にする、回路及び設計の実施形態を可能にする。
【０１５７】
図１２に戻ると、自己試験及び修復を行ういくつかの実施形態が例示的な意味で示されている。１１個の複数の通電素子（１２１０〜１２２０）が全て並列方式で接続されて、各素子の標準的操作電圧に基づいて１つの電力供給条件を画定する種類の実施形態を想定する。上記のように、これらの複数の通電素子の組み合わせの性質によって、通電ユニットが不備である（欠陥がある）、又は不備になる場合に、通電装置は、自己試験を行い、修復することを可能にし得る。通電装置を通る電流を検出するために、センサ（感知）素子を用いてもよい。
【０１５８】
通電装置を設定して、その電流が標準値であり得る状態にするために、多くの方法が存在し得る。例示的な意味において、この装置は、「スリープモード」を有することがあり、これは、引き込まれる零入力電流が非常に低い値である場合に作動する。感知プロトコルは、抵抗性素子を電力供給接地戻りラインに挿入するという単純なものでもよい。しかし、本発明の技術思想と矛盾しないように、磁気若しくは熱変換器、又は電流メトロロジーを実行する他の手段を含む、電流測定用のより洗練された手段を用いることは可能である。電流の診断測定（いくつかの実施形態では、基準電圧と比較した、抵抗性素子を通る電圧降下によって示され得る）が、標準的な許容度を超えることが見出される場合、例示的な自己試験回路が続いて、通電素子のうちのいずれが、過剰な電流引き込み状態を生じさせているかどうか判定してもよい。続いて、その原因を孤立化させる１つの例示的な方法によると、最初に、４つのバンクのうち孤立化するものを通って循環させて、同時に、その接地戻りラインを切断してもよい。図１２を再び参照すると、例えば、素子１２１０、１２１１、１２１２、及び１２１３のバンクが、分離される最初のバンクであり得る。接地ライン１２３０は、切断され得る。この分離の後に、メトロロジーを引き入れる同じ電流が、次に実施されてもよい。感知される電流が、通常の引き込まれる電流に復帰する場合、そのバンク内で問題が生じていたと示唆され得る。あるいは、電流が依然として特定の状態外のままである場合には、論理的ループプロセスが次のバンクへと続いてもよい。全てのバンク（この例示の意味では３つのバンク）を通ってループした後、引き込まれる電流が依然として通常の許容範囲外である場合が起こり得る。このような場合、いくつかの実施形態では、自己試験プロトコルはその通電素子の試験から出て、その後、自己試験を中止するか、又は、何らかの他の可能な電流引き込み事象について自己試験を開始してもよい。この自己試験プロトコルの説明に当たり、例示的なプロトコルは、本明細書における発明技術の概念を例示するために記載されており、また、他の多くのプロトコルによって、故障している可能性がある個別の通電ユニットを同様に分離させてもよいことは明らかであろう。
【０１５９】
この例示的なプロトコルについて進むと、不備が見出されて、孤立化が行われて、そして試験中の電流が通常の特徴に復帰するとき、次の孤立化ループが実行されてもよい。今や問題は個別のバンクに対して孤立化がされると、次の検査によって、そのバンク内の不備（欠陥）のある素子を孤立化させてもよい。したがって、個々のバンクは再度作動され得る。しかし、４つの素子の各々（例えば、１２１０、１２１１、１２１２、及び１２１３）は、それらのバイアス接続を非接続にすることがある。図１２を参照すると、符号１２３５は、素子１２１３のバイアス接続を示していてもよく、そして、それが不備のある部分である場合、バンクが作動されるとき、バイアス接続が非接続になるまで、かなりの電流を引き入れることになる。そこで、素子の孤立化の後、電流引き込みが、再度感知されることがある。素子の孤立化によって、引き込まれる電流が通常の状態に復帰する場合、その素子は不備があると示唆され得るので、これに続いて、電力供給システムから接続を切断される。
【０１６０】
電流が許容範囲の値に戻らないまま、１つのバンク内の全ての通電素子を通る第２ループプロセスが続くと、このループは終了してもよい。このような事象において、自己試験回路はその後、全バンクを電力供給システムから切断するように進んでもよい。又は他の実施形態では、バンク内の素子を異なる仕方で孤立化させるように進んでもよい。複数の通電ユニットのための自己診断プロトコルの規定と、当該プロトコルに基づいて行われるプログラム化された動作について、数多くの仕方が存在し得る。
【０１６１】
複数の通電ユニット内の再充電可能素子
再度図１２を参照すると、複数の通電素子を通電装置内に統合することで得られる実施形態の他のセットを認めることができるが、この際、これら通電素子は再充電可能でもよい。いくつかの実施形態では、複数の通電素子が存在し（例えば、項目１２１０から１２２０）、かつ通電装置内に素子が存在する場合、通電素子を再充電することが有用なことがあり、これら素子のいくつかを充電する性能が存在してもよい。
【０１６２】
実施形態のセットの例示では、複数の通電素子を含む通電装置は、この装置内に含まれているアンテナ１２７０から、ＲＦ信号を受信して、処理することができる。いくつかの実施形態では、装置の周囲から無線エネルギ（例えば、誘導エネルギ伝達、ＲＦ、光及び同等物）を受信し、このエネルギを電力管理装置１２０５に伝えるのに有用であり得る第二アンテナ１２９１が存在していてもよい。例示的な意味において、通電装置の通電ユニットから電力を引き入れて、装置内で操作を制御することの双方を行い得るマイクロ制御器素子１２５５を含んでいてもよい。このマイクロ制御器１２５５は、プログラムされたアルゴリズムを用いて、それに入力された情報を処理して、１１個の素子１２１０から１２２０の通電システムが、電流装置の機能の電力要求を支持するのに十分なエネルギを有しているのかについて、決定してもよい。このプロセルは、素子の部分集合（サブセット）のみが、電力管理装置の供給制御回路機構に対して電力を供給するのに用いられている場合に行われ得る。このような例では、上述したように、アンテナ１２９１から受け取られた電力を受けることができる電力管理部品の充電回路機構１２４５に対して、残りの素子は接続されていてもよい。例えば、図１２に示した実施形態では、複数の通電素子のうちの３つ（項目１２１８、１２１９、及び１２２０）が充電用電子装置に対して接続され得る状態内へ、通電装置を配置してもよい。同時に、残りの８つの素子（項目１２１０から１２１７）を供給用回路１２４０に対して接続してもよい。この方法では、通電を伴う通電装置は、複数の通電素子を通じて、素子の充電と素子の放電との双方を同時に行う態様で、操作されてもよい。
【０１６３】
電気活性素子を伴う通電素子の単回使用
図１３に進むと、複数の通電素子とともに生体適合性装置の例を示しているが、この際、通電素子は、単回使用を意図している。いくつかの実施形態では、通電素子は、空洞を伴う積層物フィルム加工によって形成されたバッテリでもよい。いくつかの実施形態では、符号１３１０から１３２０で示しているように、１１個のバッテリ素子があり得る。これら素子はバンク内に配列されていてもよく、この際、各バンクは、共通の接地ラインを有して、バイアス接続を分離していてもよい。接地とバイアス接続は、相互連結接合素子１３３０を通って経路設定されていてもよい。相互連結接合素子は、電力制御システム１３４０、制御システム１３５０、及び様々な経路設定装置１３６０に対して接続されていてもよい。この装置は、センサ素子１３０５から外部信号を受信してもよい。この装置は、相互連結１３５５を介して、電気活性装置素子１３９０に対して制御信号を提供してもよい。いくつかの実施例では、この電気活性装置は、生体適合性眼科装置内の電気活性により焦点合わせを行うレンズでもよく、例えば、コンタクトレンズである。単回使用バッテリ素子は、作用状態を感知すると、電力管理回路内で組み合わせられて、起動して、操作寿命を確保してもよいが、このことは、たとえ単回使用通電素子の一部が機能しない場合であっても行うことができる。センサ素子は、起動信号と、レベル変化信号であって、電気活性素子の状態を変化し得る信号の双方又はいずれかを受信するように用いることができる。
【０１６４】
生体適合性装置は、例えば、ペースメーカ及びマイクロエネルギーハーベスタなどの埋め込み型電子素子、生物学的機能のモニタ及び／又は検査を行うための電子ピル、能動部品を備える外科用装置、眼科用装置、マイクロサイズのポンプ、除細動器、ステント、及び同様物であってよい。
【０１６５】
生体適合性通電素子の形成、形成方法、及び形成の器具に関する実施例を示すために、特定の実施例について説明してきた。これらの実施例は、上述の説明のためであり、いかなる方法であっても特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。したがって、本開示は、当業者には明らかであり得る全ての実施形態を包含することを意図する。
【０１６６】
〔実施の態様〕
（１）  生物医学的装置の操作方法であって、
電動部品を含む前記生物医学的装置用に、複数の通電素子を備えた積層型バッテリ構造を取得することであって、該積層型バッテリ構造が、
カソード・スペーサ層と、
前記カソード・スペーサ層内に配置された第一穴と、
アノード化学物質によって被覆された第一集電器であって、該第一集電器は前記カソード・スペーサ層の第一面に取付られ、第一空洞が、該第一空洞の壁を形成する前記第一穴の側部と、前記第一空洞の床を形成する、前記アノード化学物質によって被覆された前記第一集電器の第一面との間に形成される、前記第一集電器と、
前記空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を分配した後に、前記第一空洞内に形成されるセパレータ層と、
前記第一穴の側部と前記セパレータ層の第一面との間に形成される第二空洞であって、前記セパレータ層の前記第一面は前記第二空洞の床を形成し、前記第二空洞はカソード化学物質によって充填される、前記第二空洞と、
前記カソード化学物質と電気接続される第二集電器と、を含む、取得することと、
前記積層型バッテリ構造を前記電動部品と電気接触させるように配置することであって、前記積層型バッテリ構造からの電流が少なくとも一つのトランジスタを通って流れ、該少なくとも一つのトランジスタが制御器内に配置されている、配置することとを含み、
前記積層型バッテリ構造内に少なくとも第一及び第二の分離した通電素子を配置し、前記第一の分離した通電素子が第一の生のバッテリ電力（first raw battery power）を生成し、かつ前記第二の分離した通電素子が第二の生のバッテリ電力を生成し、
前記第一及び第二の分離した通電素子に対して電力管理ユニットを電気接続し、該電力管理ユニットが、前記第一の分離した通電素子から前記第一の生のバッテリ電力を受取り、かつ前記第二の分離した通電素子から前記第二の生のバッテリ電力を受取る、方法。
（２）  前記第一の分離した通電素子からの前記第一の生のバッテリ電力に基づいて、前記電力管理ユニットを用いて第一測定を実施することと、
前記第二の分離した通電素子からの前記第二の生のバッテリ電力に基づいて、前記電力管理ユニットを用いて第二測定を実施することとをさらに含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記第一測定を用いて、前記第一の分離した通電素子の不備を決定することをさらに含む、実施態様２に記載の方法。
（４）  スイッチ制御器を制御して、前記第一の分離した通電素子を第一電力出力に対して接続する第一スイッチの状態を変化させることをさらに含む、実施態様３に記載の方法。
（５）  前記第二測定を用いて、前記第二の分離した通電素子の不備を決定することをさらに含み、
前記決定が、前記第二の分離した通電素子に不備がないというものである場合、前記スイッチ制御器が、前記第二の分離した通電素子に対して接続する第二スイッチの状態の変化を制御し、
前記第二スイッチの状態の変化により、前記第二の分離した通電素子を前記第一電力出力に対して接続する、実施態様４に記載の方法。
【０１６７】
（６）  第二スイッチの状態と、前記第一の分離した通電素子を前記第二の分離した通電素子に直列に接続する第三スイッチの状態とを変化させるスイッチ制御器を制御することで第二電力出力を生成することをさらに含む、実施態様１に記載の方法。
（７）  前記生物医学的装置が眼科装置である、実施態様６に記載の方法。
（８）  前記生物医学的装置がコンタクトレンズである、実施態様７に記載の方法。
（９）  前記カソード化学物質がリチウムの塩を含む、実施態様１に記載の方法。
（１０）  前記カソード化学物質がリン酸鉄リチウムを含む、実施態様１に記載の方法。
【０１６８】
（１１）  前記アノード化学物質がインターカレートされた金属原子を含む、実施態様１に記載の方法。
（１２）  前記カソード化学物質が、鉛、ニッケル、リチウム、コバルト、亜鉛、ナトリウム、バナジウム、銀、又はシリコンの内の一つ又は複数を含む、実施態様１に記載の方法。
（１３）  前記カソード化学物質がグラファイトを含む、実施態様１に記載の方法。
（１４）  前記積層型バッテリ構造が、前記生物医学的装置内の電気活性素子に対して電気接続される、実施態様１に記載の方法。
（１５）  前記カソード化学物質が二酸化マンガンを含む、実施態様１に記載の方法。
【０１６９】
（１６）  前記アノード化学物質が電着された亜鉛を含む、実施態様１に記載の方法。
（１７）  前記カソード化学物質がジェットミルされた電解質の二酸化マンガンを含む、実施態様１に記載の方法。
（１８）  前記カソード化学物質が合成グラファイトを含む、実施態様１に記載の方法。
（１９）  前記カソード化学物質が、およそ、トルエン中に１０％のＰＩＢ  Ｂ５０を含むものを１．５の割合で、追加のトルエンを２．３の割合で、かつ、およそ８０％のジェットミルされた電解質の二酸化マンガンと２０％のＫＳ６一次合成グラファイト（KS6 primary synthetic graphite）を含む混合物を４．９の割合で、有する混合物を含む、実施態様１に記載の方法。
（２０）  生物医学的装置に電力を供給する器具であって、
電動部品を含む前記生物医学的装置用に複数の通電素子を備えた積層型バッテリ装置を含み、該積層型バッテリ装置が、
カソード・スペーサ層と、
前記カソード・スペーサ層内に配置された第一穴と、
アノード化学物質によって被覆された第一集電器であって、該第一集電器は前記カソード・スペーサ層の第一面に取付られ、第一空洞が、前記第一穴の側部と、前記アノード化学物質によって被覆された前記第一集電器の第一面との間に形成された、前記第一集電器と、
前記空洞内にセパレータ・プレカーサー混合物を分配した後に前記第一空洞内に形成されるセパレータ層と、
前記第一穴の側部と前記セパレータ層の第一面との間の第二空洞であって、該第二空洞はカソード化学物質によって充填される、前記第二空洞と、
前記カソード化学物質と電気接続される第二集電器と、
前記第二集電器から物理的に分割され、かつ前記カソード・セパレータ層内に配置された第二穴の中の前記カソード化学物質と電気接続される第三集電器と、
前記第一集電器、前記第二集電器及び前記第三集電器に対して電気接続を行う相互連結用接合素子であって、該相互連結用接合素子内の電気ダイオードが、前記第一集電器、前記第二集電器及び前記第三集電器の内の少なくとも一つに対して接続を行う、前記相互連結用接合素子と、を含む器具。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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