BR102015020137A2

BR102015020137A2 - componentes com múltiplos elementos de energização para dispositivos biomédicos

Info

Publication number: BR102015020137A2
Application number: BR102015020137A
Authority: BR
Inventors: Adam Toner; Daniel B Otts; Frederick A Flitsch; James Daniel Riall; Randall B Pugh
Original assignee: Johnson & Johnson Vision Care
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2016-02-23
Also published as: EP2988363B1; CA2900271A1; RU2015134600A; HK1219811A1; CN105390711A; SG10201506617QA; JP2016046259A; TWI645595B; RU2665698C2; RU2015134600A3; AU2015215931A1; TW201620193A; EP2988363A1; KR20160023603A

Abstract

"componentes com múltiplos elementos de energização para dispositivos biomédicos". são descritos métodos e um aparelho para formar elementos de energização biocompatíveis. em algumas modalidades, os métodos e o aparelho para formar os elementos de energização biocompatíveis envolvem a formação de cavidades compreendendo química de cátodo ativa. os elementos ativos do cátodo e do ânodo são selados com uma pilha laminada de material biocompatível. em algumas modalidades, um campo de uso para os métodos e o aparelho pode incluir qualquer produto ou dispositivo biocompatível que exija elementos de energização.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPONENTES COM MÚLTIPLOS ELEMENTOS DE ENERGIZAÇÃO PARA DISPOSITIVOS BIOMÉDICOS".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE DEPÓSITO RELACIONADOS [001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório de patente US n° 62/040,178 depositado em 21 de agosto de 2014 e é uma continuação-em-parte do pedido US n° 13/358.916, depositado em 26 de janeiro de 2012, que reivindica o benefício do pedido provisório de patente US n° 61/454.205, depositado em 18 de março de 2011.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da invenção [002] São descritos métodos e um aparelho para formar elementos de energização biocompatíveis. Em algumas modalidades, os métodos e o aparelho para formar os elementos de energização biocompatíveis envolvem a formação de um elemento separador do elemento de energização. Os elementos ativos, incluindo os ânodos, cátodos e eletrólitos podem ser eletroquimicamente conectados e podem interagir com os elementos separadores formados. Em algumas modalidades, um campo de uso para os métodos e o aparelho pode incluir qualquer produto ou dispositivo biocompatível que exija elementos de energização. 2. Discussão da técnica relacionada [003] Recentemente, o número de dispositivos médicos e sua funcionalidade começaram a ser desenvolvidos rapidamente. Esses dispositivos médicos podem incluir, por exemplo, marca-passos im-plantáveis, pílulas eletrônicas para monitorar e/ou testar uma função biológica, dispositivos cirúrgicos com componentes ativos, lentes de contato, bombas de infusão e neuroestimuladores. Funcionalidades adicionais e um aumento no desempenho de muitos dos dispositivos médicos supracitados foram teorizados e desenvolvidos. Entretanto, de modo a alcançar as funcionalidades adicionais teorizadas, muitos desses dispositivos agora exigem meios de energização próprios que sejam compatíveis com os requisitos de tamanho e formato desses dispositivos, assim como com os requisitos dos novos componentes energizados. [004] Alguns dispositivos médicos podem incluir componentes como dispositivos semicondutores que realizam uma variedade de funções e podem ser incorporados em muitos dispositivos biocompatí-veis e/ou implantáveis. Entretanto, tais componentes semicondutores exigem energia e, portanto, elementos de energização também deveríam ser, de preferência, incluídos em tais dispositivos biocompatíveis. A topologia e o tamanho relativamente pequeno dos dispositivos biocompatíveis criam ambientes inovadores e desafiadores para a definição de várias funcionalidades. Em muitas modalidades, é importante fornecer meios seguros, confiáveis, compactos e de baixo custo para energizar os componentes semicondutores no interior dos dispositivos biocompatíveis. Portanto, existe a necessidade de modalidades inovadoras de formação de elementos de energização biocompatíveis para implantação dentro ou sobre os dispositivos biocompatíveis, nas quais a estrutura dos elementos de bateria forneça confinamento melhorado dos componentes químicos dos elementos de energização bem como controle melhorado sobre a quantidade de componentes químicos contidos no elemento de energização.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] Consequentemente, métodos e um aparelho para formar elementos de energização biocompatíveis são revelados, fornecendo vantagens de fabricação ao passo em que criam estruturas que podem significativamente conter a química da bateria. Além disso, o design estrutural também pode fornecer controle inerente das quantidades de elementos de energização encontradas dentro dos elementos de batería. [006] Um aspecto geral inclui um elemento de energização bio-compatível que também pode incluir uma camada espaçadora com vão. O elemento de energização biocompatível também pode incluir pelo menos um primeiro orifício localizado na camada espaçadora com vão. O elemento de energização biocompatível também pode incluir uma camada espaçadora de cátodo, sendo que a camada espaçadora de cátodo é fixada à camada espaçadora com vão. O elemento de energização biocompatível também pode incluir pelo menos um segundo orifício localizado na camada espaçadora de cátodo, sendo que o segundo orifício está alinhado com o primeiro orifício e que o segundo orifício é menor que o primeiro orifício, de modo que, quando o primeiro orifício e o segundo orifício estão alinhados, há uma crista da camada espaçadora de cátodo exposta no primeiro orifício. O elemento de energização biocompatível pode incluir também uma camada separadora, sendo que a camada separadora é colocada dentro do primeiro orifício na camada espaçadora com vão e é aderida à crista da camada espaçadora de cátodo. O elemento de energização biocompatível pode incluir também uma cavidade entre os lados do segundo orifício e uma primeira superfície da camada separadora, sendo que a cavidade é preenchida com produtos químicos do cátodo. O elemento de energização biocompatível pode incluir também um primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo. O elemento de energização biocompatível pode incluir também um segundo coletor de corrente, sendo que o segundo coletor de corrente está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo. O elemento de energização biocompatível pode incluir também um eletrólito incluindo produtos químicos de eletrólito. [007] Implementações podem incluir o elemento de energização biocompatível, sendo que os produtos químicos do cátodo, produtos químicos do ânodo e produtos químicos de eletrólito são consistentes com múltiplos ciclos de carga e descarga da energização. O elemento de energização biocompatível pode incluir também exemplos onde os produtos químicos do cátodo incluem um sal de lítio. O elemento de energização biocompatível pode incluir fosfato de ferro de lítio. O elemento de energização biocompatível pode incluir também átomos de metal intercalados. O elemento de energização biocompatível pode incluir também átomos de lítio intercalados. O elemento de energização biocompatível pode incluir também um ou mais dentre chumbo, níquel, lítio, cobalto, zinco, sódio, vanádio, prata ou silício. O elemento de energização biocompatível pode incluir também carboximetil celulose sódica. O elemento de energização biocompatível pode incluir também exemplos onde os produtos químicos do cátodo incluem um ou mais dentre grafite sintético e negro de fumo. O elemento de energização biocompatível pode incluir também exemplos onde os produtos químicos do cátodo incluem um ou mais de borracha de estireno-butadieno. O elemento de energização biocompatível pode incluir também hexafluorofosfato de lítio. O elemento de energização biocompatível pode incluir exemplos onde o elemento de energização biocompatível é eletricamente conectado a um elemento eletroativo dentro de um dispositivo biomédico. O elemento de energização biocompatível pode incluir também exemplos onde o dispositivo biomédico é um dispositivo oftálmico. Em alguns exemplos, o dispositivo oftálmico pode ser uma lente de contato. [008] O elemento de energização biocompatível pode incluir também exemplos onde o eletrólito inclui hexafluorofosfato de lítio. O elemento de energização biocompatível pode incluir também exemplos onde a mistura precursora separadora inclui um ou mais dentre po- li(fiuoreto de vinilideno), poli(dimetilsiloxano), n-n dimetil acetamida). Exemplos adicionais podem incluir também glicerol. O elemento de energização biocompatível pode incluir também o elemento de energi-zação biocompatível, sendo que o separador inclui glicerol em uma concentração de pelo menos 90 por cento, e a concentração pode ser reduzida de uma concentração de glicerol na mistura precursora sepa-radora. O elemento de energização biocompatível pode ser incluído dentro de um dispositivo biomédico. [009] Um aspecto geral inclui o elemento de energização biocompatível, que pode ser incluído em um dispositivo oftálmico, sendo que o dispositivo oftálmico é uma lente de contato. O elemento de energização biocompatível pode incluir também um elemento de energização biocompatível incluindo uma camada espaçadora de cátodo; pelo menos um primeiro orifício localizado na camada espaçadora de cátodo; um primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo, sendo que o primeiro coletor de corrente é fixado a uma primeira superfície da camada espaçadora de cátodo, e que uma primeira cavidade é criada entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície do primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo; uma camada separadora, sendo que a camada separadora é formada dentro da primeira cavidade após uma mistura precursora separadora ser dispensada na cavidade; uma segunda cavidade entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície da camada separadora, sendo que a segunda cavidade é preenchida com produtos químicos do cátodo; um segundo coletor de corrente, sendo que o segundo coletor de corrente está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo e um eletrólito. Implementações podem incluir elementos de energização biocompatíveis, sendo que os produtos químicos do cátodo, produtos químicos do ânodo e produtos químicos de eletrólito são consistentes com múltiplos ciclos de carga e descarga do elemento de energização. [0010] Um aspecto geral inclui um método para operação de um dispositivo biomédico, o método incluindo: a obtenção de um dispositivo de bateria laminada com múltiplos elementos de energização para um dispositivo biomédico incluindo componentes energizados. O dispositivo de bateria laminada inclui uma camada espaçadora de cátodo, um primeiro orifício localizado na camada espaçadora de cátodo e um primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do âno-do, sendo que o primeiro coletor de corrente está preso a uma primeira superfície da camada espaçadora de cátodo. O dispositivo de bateria laminada pode incluir exemplos onde uma primeira cavidade é criada entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície do primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo. O dispositivo de bateria laminada inclui também uma camada separado-ra, sendo que a camada separadora é formada dentro da primeira cavidade após uma mistura precursora separadora ser dispensada na cavidade. O método inclui também uma segunda cavidade entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície da camada separadora, sendo que a segunda cavidade é preenchida com produtos químicos do cátodo. O método inclui também o dispositivo de bateria laminada, que inclui um segundo coletor de corrente, sendo que o segundo coletor de corrente está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo. O método inclui também um eletrólito incluindo produtos químicos de eletrólito. O método inclui também colocar o dispositivo de bateria laminada em contato elétrico com componentes energizados, sendo que a corrente elétrica do dispositivo de bateria laminada flui através de pelo menos um transistor elétrico, sendo que pelo menos um transistor elétrico está localizado dentro de um controlador; sendo que pelo menos um primeiro e um segundo elementos discretos de energização estão localizados dentro do dispositivo de batería laminada, sendo que o primeiro elemento discreto de energiza-ção gera uma primeira potência bruta de batería e o segundo elemento discreto de energização gera uma segunda potência bruta de bateria; e sendo que uma unidade de controle de potência é eletricamente conectada ao primeiro e ao segundo elementos discretos de energização. Em alguns exemplos, a unidade de controle de potência recebe a primeira potência bruta de bateria do primeiro elemento discreto de energização e a segunda potência bruta da bateria do segundo elemento discreto de energização. [0011] O método pode incluir, também, a utilização da segunda medição para determinar um defeito do segundo elemento discreto de energização. O método pode incluir também um exemplo onde a determinação é que o segundo elemento discreto de energização não é defeituoso e, neste caso, o controlador de interruptor controla uma mudança de estado de um segundo interruptor que conecta ao segundo elemento discreto de energização. O método pode incluir também exemplos onde a mudança de estado do segundo interruptor conecta o segundo elemento discreto de energização à primeira potência de saída. [0012] Um aspecto geral inclui um aparelho para energizar um dispositivo biomédico; o aparelho pode incluir um dispositivo de bateria laminada com múltiplos elementos de energização para um dispositivo biomédico incluindo componentes energizados. O aparelho pode incluir uma camada espaçadora de cátodo e um primeiro orifício localizado na camada espaçadora de cátodo. O aparelho inclui também um primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo, sendo que o primeiro coletor de corrente é fixado a uma primeira superfície da camada espaçadora de cátodo, e que uma primeira cavidade é criada entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície do primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo. O aparelho inclui também uma camada separadora, sendo que a camada separadora é formada dentro da primeira cavidade após uma mistura precursora separadora ser dispensada na cavidade. O aparelho inclui também uma segunda cavidade entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície da camada separadora, sendo que a segunda cavidade é preenchida com produtos químicos do cá-todo. O aparelho inclui também um segundo coletor de corrente, sendo que o segundo coletor de corrente está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo. O aparelho inclui também um terceiro coletor de corrente, sendo que o terceiro coletor de corrente é fisicamente segmentado do segundo coletor de corrente e está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo dentro de um segundo orifício localizado na camada espaçadora de cátodo; e um elemento de junção de interconexão, sendo que o elemento de junção de inter-conexão faz conexão elétrica ao primeiro coletor de corrente, ao segundo coletor de corrente e ao terceiro coletor de corrente, sendo que um diodo elétrico dentro do elemento de junção de interconexão faz conexão a, pelo menos, um dentre o primeiro coletor de corrente, o segundo coletor de corrente e o terceiro coletor de corrente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0013] As figuras 1A-1D ilustram aspectos exemplares de elementos de energização biocompatíveis em conjunto com a aplicação exemplar das lentes de contato. [0014] A figura 2 ilustra o tamanho e forma exemplares de células individuais de um design exemplar da bateria. [0015] A figura 3A ilustra um primeiro elemento de energização biocompatível embalado independente com conexões exemplares de ânodo e cátodo. [0016] A figura 3B ilustra um segundo elemento de energização biocompatível embalado independente com conexões exemplares de ânodo e cátodo. [0017] As figuras 4A-4N ilustram etapas do método exemplares para a formação de elementos de energização biocompatíveis para dispositivos biomédicos. [0018] A figura 5 ilustra um elemento de energização biocompatí-vei completamente formado exemplar. [0019] As figuras 6A-6F ilustram etapas do método exemplares para a formação estrutural de elementos de energização biocompatíveis. [0020] As figuras 7A-7F ilustram etapas do método exemplares para formação estrutural dos elementos de energização biocompatíveis com método de galvanoplastia alternativo. [0021] As figuras 8A-8H ilustram etapas do método exemplares para a formação de elementos de energização biocompatíveis com separador de hidrogel para dispositivos biomédicos. [0022] As figuras 9A-C ilustram etapas de métodos exemplares para a formação estrutural de elementos de energização biocompatíveis utilizando modalidades alternativas de processamento do separador. [0023] As figuras 10A e 10B ilustram rotas exemplares de elementos de interconexão e junção para múltiplos dispositivos de elemento de energização. [0024] As figuras 10C e 10D ilustram representações em seção transversal exemplares dos exemplos das figuras 10A e 10B. [0025] A figura 11 ilustra um sistema de comutação exemplar que pode ser utilizado para criar múltiplas saídas de potência com múltiplos dispositivos de elemento de energização. [0026] A figura 12 ilustra um dispositivo exemplar com múltiplos elementos de energização, sendo que os elementos podem ser formados como elementos recarregáveis. [0027] A figura 13 ilustra um dispositivo exemplar com múltiplos elementos de energização, sendo que os elementos podem ser formados como elementos de utilização única.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0028] São revelados neste pedido métodos e um aparelho para formar elementos de energização biocompatíveis tridimensionais. O elemento separador dentro dos elementos de energização pode ser formado através de métodos inovadores e pode compreender materiais inovadores. Nas seções a seguir, descrições detalhadas de várias modalidades são descritas. As descrições tanto da modalidade alternativa quanto da preferida são modalidades exemplificadoras apenas, e várias modificações e alterações podem ser evidentes aos versados na técnica. Portanto, as modalidades exemplificadoras não limitam o escopo do presente pedido. Os elementos de energização biocompatíveis tridimensionais são projetados para uso no interior ou adjacente ao corpo de um organismo vivo.

Glossário [0029] Na descrição e nas reivindicações abaixo, vários termos podem ser usados aos quais as seguintes definições se aplicarão: [0030] "Ânodo", como usado aqui, refere-se a um eletrodo através do qual corrente elétrica flui para o interior de um dispositivo elétrico polarizado. A direção da corrente elétrica é tipicamente oposta à direção do fluxo de elétrons. Em outras palavras, os elétrons fluem do ânodo para, por exemplo, um circuito elétrico. [0031] "Aglutinante", como usado aqui, refere-se a um polímero que é capaz de exibir respostas elásticas a deformações mecânicas e que é quimicamente compatível com outros componentes do elemento de energização. Por exemplo, os aglutinantes podem incluir materiais eletroativos, eletrólitos, polímeros, etc. [0032] "Biocompatível", como usado aqui, refere-se a um material ou dispositivo que funciona com uma resposta do hospedeiro apropriada em uma aplicação específica. Por exemplo, um dispositivo bio-compatível não tem efeitos tóxicos ou lesivos em sistemas biológicos. [0033] "Cátodo", como usado aqui, refere-se a um eletrodo através do qual corrente elétrica flui para fora de um dispositivo elétrico polarizado. A direção da corrente elétrica é tipicamente oposta à direção do fluxo de elétrons. Portanto, os elétrons fluem para o interior do cátodo do dispositivo elétrico polarizado e para fora, por exemplo, do circuito elétrico conectado. [0034] "Revestimento", como usado aqui, refere-se a um depósito de material em formas delgadas. Em alguns usos, o termo se referirá a um depósito delgado que cobre substancialmente a superfície de um substrato sobre o qual está formado. Em outros usos mais especializados, o termo pode ser usado para descrever pequenos depósitos delgados em regiões menores da superfície. [0035] "Eletrodo", como usado aqui, pode se referir a um transdu-tor de energia na fonte de energia. Por exemplo, ele pode incluir um ou ambos dentre ânodo e cátodo. [0036] "Energizado", como usado aqui, refere-se ao estado de ser capaz de abastecer corrente elétrica ou de ter energia elétrica armazenada em seu interior. [0037] "Energia", como usado aqui, refere-se à capacidade de um sistema física para realizar trabalho. Muitos usos dos elementos de energização podem se referir à capacidade de executar ações elétricas. [0038] "Fonte de energia" ou "elemento de energização" ou "dispositivo de energização", como usado aqui, refere-se a qualquer dispositivo ou camada que seja capaz de fornecer energia ou colocar um dispositivo lógico ou elétrico em um estado energizado. Os elementos de energização podem incluir baterias. As baterias podem ser forma- das a partir de química da célula de tipo alcalina, e podem ser baterias de estado sólido ou baterias de célula molhada. [0039] "Cargas", como usado aqui, referem-se a um ou mais separadores de elementos de energização que não reagem com qualquer um dentre eletrólitos ácidos ou alcalinos. Em geral, cargas podem incluir substancialmente materiais insolúveis em água, como negro de fumo; poeira de hulha; grafite; óxidos metálicos e hidróxidos como aqueles de silício, alumínio, cálcio, magnésio, bário, titânio, ferro, zinco e estanho; carbonatos de metal, como aqueles de cálcio e magnésio; minerais como mica, montmorillonita, caulinita, atapulgita e talco; zeóli-tos sintéticos e naturais, como cimento Portland; silicatos metálicos precipitados, como silicato de cálcio; polímero oco ou sólido ou micro-esferas vítreas, flocos e fibras etc. [0040] "Funcionalizado", como usado aqui, refere-se a tornar uma camada ou dispositivo capaz de executar uma função que inclui, por exemplo, energização, ativação e/ou controle. [0041] "Molde", como usado aqui, refere-se a um objeto rígido ou semirrígido que pode ser usado para formar objetos tridimensionais a partir de formulações não curadas. Alguns moldes exemplificadores incluem duas peças de molde que, quando opostas uma à outra, definem a estrutura de um objeto tridimensional. [0042] "Potência", como usado aqui, refere-se ao trabalho realizado ou energia transferida por unidade de tempo. [0043] "Recarregável" ou "Reenergizável", como usado aqui, refe-re-se a uma capacidade de ser restaurado a um estado com capacidade superior de realizar trabalho. Muitos usos podem se referir à capacidade de ser restaurado e ter a habilidade de fluir corrente elétrica a uma certa taxa por certos períodos de tempo restabelecidos. [0044] "Reenergizar" ou "recarregar", como usado aqui, refere-se à restauração a um estado com capacidade superior de realizar traba- Iho. Diversos usos podem se relacionar à restauração de um dispositivo à capacidade de fluir corrente elétrica a uma certa taxa por um determinado período de tempo restabelecido. [0045] "Liberado", como usado aqui e algumas vezes chamado de "liberado de um molde", significa que um objeto tridimensional é ou compietamente separado do molde, ou apenas fixado de maneira frouxa ao molde, de modo que possa ser removido com agitação moderada. [0046] "Empilhado", como usado aqui, significa colocar pelo menos duas camadas de componente em proximidade uma à outra, de modo que pelo menos uma porção de uma superfície de uma das camadas entre em contato com uma primeira superfície de uma segunda camada. Em alguns exemplos, um revestimento, que pode servir para a adesão ou outras funções, pode residir entre as duas camadas que estão em contato uma com a outra através do dito revestimento. [0047] "Trilhos", como usado aqui, refere-se a componentes de elemento de energização capazes de conectar os componentes de circuito. Por exemplo, trilhos de circuito podem incluir cobre ou ouro quando o substrato é uma placa de circuito impresso, e podem ser cobre, ouro ou um filme impresso em um circuito flexível. Um tipo especial de "trilho" é o coletor de corrente. Coletores de corrente são trilhos com compatibilidade eletroquímica, o que torna os coletores de corrente adequados para uso na condução de elétrons para e de um ânodo ou cátodo na presença de eletrólito. [0048] Os métodos e aparelho apresentados aqui se referem à formação de elementos de energização biocompatíveis para inclusão dentro ou sobre dispositivos biocompatíveis planos ou tridimensionais. Uma classe particular de elementos de energização pode ser constituída por baterias que são fabricadas em camadas. As camadas também podem ser classificadas como camadas de laminado. Uma bate- ria formada dessa forma pode ser classificada como uma bateria laminar. [0049] Pode haver outros exemplos de como montar e configurar as baterias de acordo com a presente invenção, e alguns podem ser descritos nas próximas seções. Entretanto, para muitos destes exemplos, há parâmetros e características selecionadas das baterias que podem ser descritos independentemente. Nas seções a seguir, algumas características e parâmetros serão focados.

Construção do dispositivo médico exemplificador com elementos de enerqizacão biocompatíveis [0050] Um exemplo de um dispositivo biomédico que pode incorporar os elementos de energização, baterias, da presente invenção pode ser uma lente de contato de ajuste focal eletroativo. Com referência à figura 1A, um exemplo de tal inserção da lente de contato é mostrado como inserção da lente de contato 100. Na inserção da lente de contato 100, pode haver um elemento eletroativo 120 que pode acomodar as mudanças das características de foco em resposta às tensões de controle. Um circuito 105, para fornecer estes sinais de tensão de controle, bem como para fornecer outras funções tais como detecção do ambiente de controle para sinais de controle externos, pode ser energizado por um elemento de bateria biocompatível 110. Conforme representado na figura 1A, o elemento de bateria 110 pode ser encontrado como múltiplas peças principais, neste caso três peças, e pode incluir as várias configurações de elementos de química da bateria como foi discutido. Os elementos de bateria 110 podem ter vários recursos de interconexão para unir as peças, como pode ser mostrado subjacente à região de interconexão 114. Os elementos de bateria 110 podem estar conectados a um elemento de circuito que pode ter o seu próprio substrato 111 sobre o qual os recursos de interconexão recursos de interconexão 125 podem estar localizados. O cir- cuito 105, que pode estar sob a forma de um circuito integrado, e pode estar conectado elétrica e fisicamente ao substrato 111 e a seus recursos de interconexão 125. [0051] Com referência à figura 1B, um alívio em seção transversal de uma lente de contato 150 pode compreender a inserção da lente de contato 100 e seus componentes discutidos. A inserção da lente de contato 100 pode estar encapsulada em uma saia de hidrogel da lente de contato 155 que pode encapsular a inserção da lente de contato 100 e fornecer uma interface confortável da lente de contato 150 ao olho de um usuário. [0052] Em referência a conceitos da presente invenção, os elementos de batería podem ser formados de maneira bidimensional, conforme representado na figura 1C. Nesta descrição pode haver duas regiões principais de células da batería nas regiões do componente de batería 165 e do segundo componente de bateria na região do elemento de química da bateria 160. Os elementos de bateria, que são mostrados em forma plana na figura 1C, podem conectar-se a um elemento de circuito 163 que, no exemplo da figura 1C, pode compreender duas áreas de circuito principais 167. O elemento de circuito 163 pode conectar ao elemento de bateria em um contato elétrico 161 e um contato físico 162. A estrutura plana pode ser dobrada para formar uma estrutura cônica tridimensional, como foi descrito em relação à presente invenção. Neste processo, um segundo contato elétrico 166 e um segundo contato físico 164 podem ser utilizados para conectar e estabilizar fisicamente a estrutura tridimensional. Com referência à figura 1D, uma representação desta estrutura cônica tridimensional 180 é ilustrada. Os pontos de contato físico e elétrico 181 podem também ser encontrados, e a ilustração pode ser vista como uma vista tridimensional da estrutura resultante. Esta estrutura pode incluir os componentes modulares de bateria e elétrico que serão incorporados com uma inserção de lente dentro de um dispositivo biocompatível. Esquemas de bateria segmentada [0053] Com referência à figura 2, um exemplo de diferentes tipos de esquemas de bateria segmentada é mostrado em relação a um elemento de bateria exemplificador para um exemplo do tipo de lente de contato. Os componentes segmentados podem ter forma relativamente circular 271, forma quadrada 272 ou forma retangular. Nos exemplos em forma retangular, os retângulos podem ser formas retangulares pequenas 273, formas retangulares maiores 274, ou formas retangulares ainda maiores 275.

Formatos personalizados dos elementos de bateria plana [0054] Em alguns exemplos de baterias biocompatíveis, as baterias podem ser formadas como elementos planos. Com referência à figura 3A, um exemplo de um contorno retangular 310 do elemento de bateria é mostrado com uma conexão de ânodo 311 e uma conexão de cátodo 312. Com referência à figura 3B, um exemplo de um contorno circular 330 de um elemento de bateria é mostrado com uma conexão de ânodo 331 e uma conexão de cátodo 332. [0055] Em alguns exemplos de baterias em formato plano, os contornos da forma da bateria podem ser dimensionalmente e geometricamente configurados para encaixar em produtos personalizados. Além dos exemplos com contornos retangulares ou circulares, contornos personalizados de "formato livre" ou "forma livre" podem ser formados, podendo permitir que a configuração da bateria seja otimizada para encaixar dentro de um dado produto. [0056] No caso do dispositivo biomédico exemplificador de uma óptica variável, um exemplo de "forma livre" de um contorno plano pode ter forma arqueada. A forma livre pode ser de tal geometria que, quando formada em um formato tridimensional, pode assumir a forma de uma saia cônica e anular que encaixa dentro das restrições de uma lente de contato. Pode ser claro que geometrias benéficas similares podem ser formadas em casos nos quais os dispositivos médicos têm requisitos restritivos de forma em 2D ou 3D.

Aspectos de biocompatibilidade de baterias [0057] Como um exemplo, as baterias de acordo com a presente invenção podem ter aspectos importantes referentes à segurança e biocompatibilidade. Em alguns exemplos, baterias para dispositivos biomédicos podem precisar atender aos requisitos acima e além daqueles relativos a cenários típicos de uso. Em alguns exemplos, aspectos de design podem ser considerados relacionados aos eventos de tensão. Por exemplo, a segurança de uma lente de contato eletrônica pode precisar ser considerada quando um usuário quebra a lente durante a inserção ou remoção. Em um outro exemplo, aspectos de design podem considerar o potencial de um usuário ser atingido no olho por um objeto estranho. Ainda outros exemplos de condições de tensão que podem ser consideradas ao se desenvolver parâmetros e restrições de design podem se referir ao potencial de um usuário usar lentes em ambientes desafiadores, como o ambiente debaixo d'água ou o ambiente em alta altitude, em exemplos não limitantes. [0058] A segurança de tal dispositivo pode ser influenciada pelos materiais com ou dos quais o dispositivo é formado, pelas quantidades destes materiais empregadas na fabricação do dispositivo, e também pela embalagem aplicada para separar os dispositivos do ambiente circundante ou interno em relação ao corpo. Em um exemplo, marca-passos podem ser um tipo típico de dispositivo biomédico que pode incluir uma bateria e que pode ser implantando em um usuário por um período de tempo estendido. Consequentemente, em alguns exemplos, tais marca-passos podem, tipicamente, ser embalados com invólucros de titânio herméticos e soldados, ou, em outros exemplos, múltiplas camadas de encapsulação. Dispositivos biomédicos energizados emergentes podem apresentar novos desafios em relação à embalagem, especificamente à embalagem de batería. Estes novos dispositivos podem ser muito menores que os dispositivos biomédicos existentes, por exemplo, uma lente de contato eletrônica ou câmera de pílula pode ser significativamente menor que um marca-passo. Nestes exemplos, o volume e a área disponível para embalagem podem ser muito reduzidos.

Requisitos elétricos de microbaterias [0059] Outra área para considerações de design pode se referir a requisitos elétricos do dispositivo, que podem ser fornecidos pela batería. A fim de funcionar como uma fonte de energia para um dispositivo médico, uma bateria apropriada pode precisar atender aos requisitos elétricos totais do sistema quando este estiver operando em um modo não conectado ou não externamente energizado. Um campo emergente de dispositivos biomédicos não conectados ou não externamente energizados pode incluir, por exemplo, lentes de contato de correção de visão, dispositivos de monitoramento de saúde, câmeras de pílula e dispositivos inovadores. Desenvolvimentos recentes na tecnologia de circuito integrado (Cl) podem permitir a operação elétrica significativa em níveis de corrente muito baixos, por exemplo, picoamps de corrente no modo de espera e microamps da corrente operacional. CIs também podem permitir dispositivos muito pequenos. [0060] Microbaterias para aplicações biomédicas podem ser necessárias para que muitos requisitos desafiadores simultâneos sejam cumpridos. Por exemplo, a microbateria pode ser necessária para que se tenha a capacidade de administrar uma tensão operacional adequada a um circuito elétrico incorporado. Esta tensão operacional pode ser influenciada por vários fatores, incluindo o "nó" do processo de Cl, a tensão de saída do circuito a outro dispositivo e um alvo de consumo da corrente particular, que também pode se referir a um ciclo de vida desejado do dispositivo. [0061] Com relação ao processo de Cl, os nós podem tipicamente ser diferenciados pela dimensão mínima de um transistor, como o "assim chamado" canal do transistor. Esta característica física, juntamente com outros parâmetros da fabricação de Cl, como a espessura do óxido, pode ser associada a um padrão de classificação resultante para tensões "de ligação" ou "limite" dos transistores de efeito de campo (FET) fabricados no dado nó do processo. Por exemplo, em um nó com uma dimensão mínima de 0,5 mícrons, pode ser comum encontrar FETs com tensões de ligação de 5,0V. Entretanto, com uma dimensão mínima de 90 nm, os FETs podem ligar a 1,2, 1,8 e 2,5 V. A fundição de Cl pode fornecer células padrão de blocos digitais, por exemplo, inversores e flip-flops que foram caracterizados e classificados para uso em certas faixas de tensão. Projetistas escolheram um nó do processo de Cl com base em vários fatores, incluindo a densidade dos dispositivos digitais, dispositivos de sinal misto analógi-co/digital, corrente de fuga, camadas de fiação e disponibilidade de dispositivos especiais como FETs de alta tensão. Dados estes aspectos paramétricos dos componentes elétricos, que podem consumir energia de uma microbateria, pode ser importante que a fonte de energia da microbateria seja compatível com os requisitos do nó do processo e design do Cl escolhidos, especialmente em termos de tensão e corrente disponíveis. [0062] Em alguns exemplos, um circuito elétrico energizado por uma microbateria pode conectar a um outro dispositivo. Em exemplos não limitadores, o circuito elétrico energizado por microbateria pode conectar a um atuador ou um transdutor. Dependendo da aplicação, estes podem incluir um diodo emissor de luz (LED), um sensor, uma bomba do sistema microeletromecânico (MEMS), ou vários outros dispositivos deste tipo. Em alguns exemplos, tais dispositivos conectados podem exigir condições de tensão operacional mais altas que os nós de processo de Cl comuns. Por exemplo, uma lente de foco variável pode exibir 35 V para ativar. A tensão operacional fornecida pela batería pode, então, ser uma consideração crítica ao se projetar tal sistema. Em alguns exemplos deste tipo de consideração, a eficiência de um acionador de lente para produzir 35 V a partir de uma batería de 1 V pode ser significativamente menor que poderia ser ao operar a partir de uma batería de 2 V. Outros requisitos, como tamanho real do processador, podem ser dramaticamente diferentes considerando-se também os parâmetros de funcionamento da microbateria. [0063] As células de batería individuais podem ser tipicamente classificadas com circuito aberto, carregada e tensão de corte. A tensão de circuito aberto é o potencial produzido pela célula de batería com infinita resistência de carga. A tensão carregada é o potencial produzido pela célula com uma impedância de carga apropriada, e tipicamente também especificada, colocada nos terminais da célula. A tensão de corte é tipicamente uma tensão na qual a maioria das baterias foi descarregada. A tensão de corte pode representar uma tensão, ou grau de descarga, abaixo da qual a bateria não deveria ser descarregada, de modo a evitar efeitos prejudiciais como emissão de gases em excesso. A tensão de corte pode tipicamente ser influenciada pelo circuito ao qual a bateria está conectada, e não apenas pela própria bateria, por exemplo, a tensão operacional mínima do circuito eletrônico. Em um exemplo, uma célula alcalina pode ter uma tensão de circuito aberto de 1,6 V, uma tensão carregada na faixa de 1,0 a 1,5 V e uma tensão de corte de 1,0 V. A tensão de um dado design da célula da microbateria pode depender de outros fatores da química da célula empregada. Uma química da célula diferente pode, assim, ter diferentes tensões de célula. [0064] As células podem ser conectadas em série para aumentar a tensão; entretanto, esta combinação pode exigir concessões em relação a tamanho, resistência interna e complexidade da batería. As células podem ser combinadas em configurações paralelas para reduzir a resistência e aumentar a capacidade; entretanto, tal combinação pode exigir concessões em relação ao tamanho e à vida útil. [0065] Capacidade da batería pode ser a habilidade de uma batería fornecer corrente ou fazer o trabalho por um período de tempo. A capacidade da batería pode tipicamente ser especificada em unidades como microampere-hora. Uma batería que pode fornecer 1 microam-pere de corrente por 1 hora tem 1 microampere-hora de capacidade. A capacidade pode tipicamente ser elevada aumentando a massa (e, assim, volume) de reagentes dentro de um dispositivo de bateria; entretanto, pode ser observado que os dispositivos biomédicos podem ser significativamente restritos em relação ao volume disponível. A capacidade da bateria pode também ser influenciada pelo material do eletrodo e do eletrólito. [0066] Dependendo dos requisitos do circuito ao qual a bateria está conectada, uma bateria pode ser necessária para fornecer corrente em uma faixa de valores. Durante o armazenamento antes do uso ativo, uma corrente de fuga da ordem de picoamps a nanoamps pode fluir através dos circuitos, interconexões e isolantes. Durante a operação ativa, o circuito pode consumir corrente quiescente para os sensores de amostra e temporizadores, e realizar funções de consumo baixo de energia deste tipo. O consumo de corrente quiescente pode ser da ordem de nanoamps a milliamps. O circuito pode também ter demandas de corrente de pico ainda mais elevadas, por exemplo, durante a gravação de memória flash ou a comunicação por radiofrequência (RF). Esta corrente de pico pode estender-se até as dezenas de mili-amperes ou mais. A resistência e impedância de um dispositivo de mi-crobateria podem também ser importantes para as considerações do design. [0067] A vida útil tipicamente se refere ao período de tempo que uma bateria pode sobreviver em armazenamento ainda mantendo parâmetros de funcionamento úteis. A vida útil pode ser particularmente importante para dispositivos biomédicos por vários motivos. Dispositivos eletrônicos podem substituir dispositivos não energizados, como, por exemplo, pode ser o caso da introdução de uma lente de contato eletrônica. Produtos nestes espaços de mercado existentes podem ter requisitos de vida útil estabelecidos, por exemplo, três anos, devido aos requisitos de cliente, de cadeia de suprimentos e outros. Pode ser tipicamente desejável que tais especificações não sejam alteradas para novos produtos. Os requisitos de vida útil podem também ser definidos pelos métodos de distribuição, inventário e uso de um dispositivo incluindo uma microbateria. Consequentemente, as microbaterías para os dispositivos biomédicos podem ter requisitos específicos de vida útil, que podem ser, por exemplo, medidas em número de anos. [0068] Em alguns exemplos, os elementos de energização bio-compatíveis tridimensionais podem ser recarregáveis Por exemplo, uma bobina indutiva também pode ser fabricada na superfície tridimensional. A bobina indutiva podería, então, ser energizada com uma base de radiofrequência ("RF"). A bobina indutiva pode ser conectada ao elemento de energização biocompatível tridimensional para recarregar o elemento de energização quando a RF é aplicada à bobina indutiva. Em um outro exemplo, fotovoltaicos também podem ser fabricados na superfície tridimensional e conectados ao elemento de energização biocompatível tridimensional. Quando expostos à luz ou fó-tons, os fotovoltaicos produzirão elétrons para recarregar o elemento de energização. [0069] Em alguns exemplos, uma bateria pode operar para fornecer uma energia elétrica para um sistema elétrico. Nestes exemplos, a batería pode ser eletricamente conectada ao circuito do sistema elétrico. As conexões entre um circuito e uma batería podem ser classificadas como interconexões. Estas interconexões podem ser tornar progressivamente mais desafiadoras em microbaterias biomédicas devido a vários fatores. Em alguns exemplos, os dispositivos biomédicos energizados podem ser muito pequenos, proporcionando, assim, área e volume limitados para interconexões. As restrições de tamanho e área podem impactar a resistência elétrica e confiabilidade das interconexões. [0070] Em outros aspectos, uma batería pode conter um eletrólíto líquido que poderia ferver em temperaturas altas. Esta restrição pode competir diretamente com o desejo de se utilizar uma interconexão de soida que pode, por exemplo, exigir temperaturas relativamente altas como 250 graus Celsius para fundir. Contudo, em alguns exemplos, a química da bateria, incluindo o eletrólito, e a fonte de calor usada para formar interconexões baseadas em solda, podem ser isoladas espacialmente uma da outra. Nos casos de dispositivos biomédicos emergentes, o tamanho pequeno pode impedir a separação entre o eletrólito e as juntas de solda a uma distância suficiente para reduzir a condução de calor.

Interconexões [0071] Interconexões podem permitir que corrente flua para e da bateria em conexão com um circuito externo. Estas interconexões podem interfacear com os ambientes dentro e fora da bateria, e podem cruzar o limite ou vedação entre estes ambientes. Estas interconexões podem ser consideradas trilhos, fazendo as conexões a um circuito externo, passando através da vedação da bateria e, então, conectando aos coletores de corrente dentro da bateria. Assim, estas interconexões podem ter vários requisitos. Fora da bateria, as interconexões podem parecer trilhos de circuito impresso típicos. Elas podem ser soldadas, ou conectadas de outro modo, a outros trilhos. Em um exemplo onde a batería é um elemento físico separado de uma placa de circuito compreendendo um circuito integrado, a interconexão da batería pode permitir a conexão ao circuito externo. Esta conexão pode ser formada com solda, fita condutiva, tinta condutiva ou epóxi, ou outros meios. Os trilhos de interconexão podem precisar sobreviver no ambiente fora da batería, por exemplo, não corroendo na presença de oxigênio. [0072] Conforme uma interconexão passa através da vedação da batería, pode ser de crítica importância que a interconexão coexista com a vedação e permite a vedação. Adesão pode ser necessária entre a vedação e a interconexão em adição à adesão que pode ser necessária entre a vedação e a embalagem da batería. A integridade da vedação pode precisar ser mantida na presença de eletrólito e outros materiais contidos na bateria. As interconexões, que podem tipicamente ser metálicas, podem ser conhecidas como pontos de falha na embalagem da bateria. O potencial elétrico e/ou o fluxo da corrente pode aumentar a tendência do eletrólito se "deformar" ao longo da interconexão. Consequentemente, uma interconexão pode precisar ser projetada para manter a integridade da vedação. [0073] Dentro da bateria, as interconexões podem interfacear com os coletores de corrente ou podem de fato formar os coletores de corrente. Nesse sentido, a interconexão pode precisar atender os requisitos dos coletores de corrente, conforme descrito aqui, ou pode precisar formar uma conexão elétrica a estes coletores de corrente. [0074] Uma classe de interconexões e coletores de corrente candidatos é constituída por folhas metálicas. Estas folhas metálicas estão disponíveis em espessuras de 25 mícrons ou menos, o que as torna adequadas para baterias muito finas. Estas folhas metálicas podem também ser adquiridas com baixo grau de aspereza de superfície e contaminação, dois fatores que podem ser críticos para o desempenho da batería. As folhas incluem zinco, níquel, latão, cobre, titânio, outros metais e várias ligas.

Eletrólito [0075] Um eletrólito é um componente de uma bateria que facilita a ocorrência de uma reação química entre os materiais químicos dos eletrodos. Eletrólitos típicos podem ser eletroquimicamente ativos em relação aos eletrodos, por exemplo, permitindo que as reações de oxi-dação e redução ocorram. Em alguns exemplos, esta importante atividade eletroquímica pode tornar a criação de dispositivos que sejam biocompatíveis um desafio. Por exemplo, hidróxido de potássio (KOH) pode ser um eletrólito comumente usado em células alcalinas. Em alta concentração, o material tem um alto pH e pode interagir desfavoravelmente com vários tecidos vivos. Por outro lado, em alguns exemplos, podem ser empregados eletrólitos menos eletroquimicamente ativos; entretanto, estes materiais podem tipicamente resultar em desempenho elétrico reduzido, como tensão da célula reduzida e resistência da célula elevada. Consequentemente, o eletrólito pode constituir um aspecto principal do design e engenharia de uma microbateria biomédica. Pode ser desejável que o eletrólito seja suficientemente ativo para cumprir os requisitos elétricos enquanto também é relativamente seguro para uso dentro ou sobre o corpo. [0076] Vários cenários de teste podem ser usados para determinar a segurança dos componentes de bateria, em particular eletrólitos, em relação a células vivas. Estes resultados, em conjunto com os testes da embalagem da bateria, podem permitir o design de engenharia de um sistema de bateria que pode atender aos requisitos. Por exemplo, ao desenvolver uma lente de contato energizada, os eletrólitos da bateria podem ser testados em um modelo de célula córnea humana. Estes testes podem incluir experimentos relativos à concentração do ele- trólito, ao tempo de exposição e aos aditivos. Os resultados de tais testes podem indicar o metabolismo da célula e outros aspectos fisiológicos. Os testes podem ainda incluir teste in-vivo em animais e humanos. [0077] Eietrólitos como usado aqui podem incluir cloreto de zinco, acetato de zinco, acetato de amônio e cloreto de amônio em concentrações mássica de aproximadamente 0,1 por cento a 50 por cento e, em um exemplo não limitante, pode ser de aproximadamente 25 por cento. As concentrações específicas podem depender da atividade eletroquímica, do desempenho da bateria, da vida útil, da integridade de vedação e da biocompatibilidade. [0078] Em alguns exemplos, várias classes de aditivos podem ser usadas na composição de um sistema de bateria. Aditivos podem ser misturados à base de eletrólito para alterar suas características. Por exemplo, agentes gelificantes como ágar podem reduzir a capacidade do eletrólito de vazar da embalagem, aumentando assim a segurança. Inibidores de corrosão podem ser adicionados ao eletrólito, por exemplo, para melhorar a vida útil através da redução da dissolução indese-jada do ânodo de zinco no eletrólito. Estes inibidores podem afetar positivamente ou adversamente o perfil de segurança da bateria. Agentes umectantes ou tensoativos podem ser adicionados, por exemplo, para permitir que o eletrólito umedeça o separador ou preencha a embalagem da bateria. Novamente, estes agentes umectantes podem ser positivos ou negativos em relação à segurança. A adição de tensoativo ao eletrólito pode aumentar a impedância elétrica da célula. Consequentemente, a concentração mais baixa de tensoativo para se atingir o umedecimento desejado ou outras propriedades deve ser utilizada. Tensoativos exemplares podem incluir Triton™ X-100, Triton™ QS44 e Dowfax™ 3B2 em concentrações de 0,01 por cento a 2 por cento. [0079] Também estão surgindo eietrólitos inovadores que podem melhorar muito o perfil de segurança das microbaterias biomédicas. Por exemplo, uma classe de eletrólitos sólidos pode ser inerentemente resistente ao vazamento enquanto ainda oferece desempenho elétrico adequado. [0080] Baterias que utilizam eletrólito de "água salgada" são co-mumente usadas em células reserva para uso marítimo. Torpedos, bóias e luzes de emergência podem utilizar estas baterias. Células reservas são baterias nas quais os materiais ativos, os eletrodos e eletrólitos, permanecem separados até o momento de uso. Por causa desta separação, a "auto-descarga" das células é muito reduzida, e a vida útil é muito aumentada. Baterias de água salgada podem ser projetadas a partir de uma variedade de materiais de eletrodo, incluindo zinco, magnésio, alumínio, cobre, latão, dióxido de manganês e óxido de prata. O eletrólito pode ser água do mar real, por exemplo, água do oceano inundando a batería após o contato, ou pode ser uma formulação salina especialmente projetada. Este tipo de bateria pode ser particularmente útil em lentes de contato. Um eletrólito salino pode ter bi-ocompatibilidade superior à de eletrólitos clássicos como hidróxido de potássio e cloreto de zinco. Lentes de contato são armazenadas em uma "solução de embalagem" que é tipicamente uma mistura de cloreto de sódio, talvez com outros sais e agentes tampão. Demonstrou-se esta solução como um eletrólito de bateria em combinação com um ânodo de zinco e um cátodo de dióxido de manganês. Outras combinações de eletrólito e eletrodo são possíveis. Uma lente de contato usando uma bateria de "água salgada" pode compreender um eletrólito com base no cloreto de sódio, solução de embalagem, ou mesmo um eletrólito especialmente projetado semelhante ao fluido lacrimal. Tal bateria poderia, por exemplo, ser ativada com solução de embalagem, manter uma abertura ao olho e continuar operando com exposição a lágrimas humanas. [0081] Em adição aos, ou em vez dos, possíveis benefícios para biocompatibilidade obtidos com o uso de um eletrólito mais similar a lágrimas, ou com o uso, de fato, de lágrimas, uma célula reserva pode ser usada para atender aos requisitos de vida útil de um produto de lente de contato. Lentes de contato típicas são especificadas para armazenamento de 3 anos ou mais. Este é um requisito desafiador para uma bateria com uma embalagem fina e pequena. Uma célula reserva para uso em uma lente de contato pode ter um design similar ao mostrado nas figuras 1 e 3, mas o eletrólito pode não ser adicionado no momento da fabricação. O eletrólito pode ser armazenado em uma ampola dentro da lente de contato e conectado à bateria, ou a salina ao redor da bateria pode ser usada como o eletrólito. Dentro da lente de contato e da embalagem da bateria, uma válvula ou porta pode ser projetada para separar o eletrólito dos eletrodos até o usuário ativar a lente. Após a ativação, talvez através do simples apertar de uma borda da lente de contato (similar à ativação de um bastão fluorescente), po-de-se permitir que o eletrólito flua para o interior da bateria e forme um caminho iônico entre os eletrodos. Isso pode envolver uma transferência única do eletrólito ou pode expor a bateria para difusão continuada. [0082] Alguns sistemas de bateria podem usar ou consumir eletrólito durante a reação química. Consequentemente, pode ser necessário projetar a inclusão de um certo volume de eletrólito no sistema embalado. Este eletrólito pode ser armazenado em várias localizações, incluindo o separador ou um reservatório. [0083] Em alguns exemplos, um design de um sistema de bateria pode incluir um componente ou componentes que podem funcionar para limitar a capacidade de descarga do sistema de bateria. Por exemplo, pode ser desejável projetar os materiais e quantidades de materiais do ânodo, cátodo, ou eletrólito de modo que um deles possa ser esgotado primeiro durante o curso das reações no sistema de ba- teria. Em tal exemplo, o esgotamento de um dentre ânodo, cátodo, ou eletrólito pode reduzir o potencial de ocorrência de descargas problemáticas e reações colaterais em tensões de descarga inferiores. Estas reações problemáticas podem produzir, por exemplo, gás excessivo ou subprodutos que poderíam ser prejudiciais à segurança e outros fatores.

Componentes da batería modular [0084] Em alguns exemplos, um componente de bateria modular pode ser formado de acordo com alguns aspectos e exemplos da presente invenção. Nestes exemplos, o conjunto da bateria modular pode ser um componente separado de outras partes do dispositivo biomédi-co. No exemplo de um dispositivo de lente de contato oftálmica, um design do tipo pode incluir uma bateria modular que é separada do resto de um inserto de mídia. Pode haver várias vantagens na formação de um componente de bateria modular. Por exemplo, no exemplo da lente de contato, um componente de bateria modular pode ser formado em um processo separado e não integrado que pode aliviar a necessidade de manusear componentes plásticos ópticos rígidos tridimensionalmente formados. Além disso, as fontes de fabricação podem ser mais flexíveis e podem operar em um modo mais paralelo à fabricação de outros componentes no dispositivo biomédico. Além disso, a fabricação dos componentes de bateria modular pode ser desa-coplada das características de dispositivos em formato tridimensional (3D). Por exemplo, em aplicações que exigem formas finais tridimensionais, um sistema de bateria modular pode ser fabricado em uma perspectiva plana ou aproximadamente bidimensional (2D), e então moldado na forma tridimensional correta. Um componente de bateria modular pode ser testado independentemente do resto do dispositivo biomédico, e a perda de rendimento devido a componentes de bateria pode ser resolvida antes da montagem. O componente de bateria mo- dular resultante pode ser utilizado em vários construtos de inserto de mídia que não têm uma região rígida apropriada sobre a qual os componentes de batería podem ser formados; e, em ainda outro exemplo, o uso componentes de batería modular pode facilitar o uso de diferentes opções de tecnologias de fabricação que podem de outra forma ser utilizadas, como, tecnologia com base em rede (rolo para rolo), tecnologia com base em lâmina (lâmina para lâmina), impressão, litografia e processamento de "rodo". Em alguns exemplos de uma batería modular, o aspecto de restrição discreta de tal dispositivo pode resultar em material adicional sendo adicionado ao construto do dispositivo biomé-dico de modo geral. Tais efeitos podem definir uma restrição para o uso de soluções de bateria modular quando parâmetros de espaço disponível exigem espessura ou volume reduzido das soluções. [0085] Os requisitos de formato da bateria podem ser motivados, pelo menos em parte, pela aplicação na qual a bateria deverá ser usada. Fatores de forma da bateria tradicional podem ser formas cilíndricas ou prismas retangulares, feitos de metal, e podem ser voltados para produtos que exigem grandes quantidades de energia por longas durações. Estes pedidos podem ser grandes o suficiente para compreender baterias de fator de forma grande. Em um outro exemplo, as baterias planas de estado sólido (2D) são prismas retangulares finos, tipicamente formados sobre silício ou vidro inflexível. Estas baterias de estado sólido planas podem ser formadas, em alguns exemplos, através do uso de tecnologias de processamento de pastilha de silício. Em um outro tipo de fator de forma de bateria, baterias de baixo consumo e flexíveis podem ser formadas em um construto de bolsa, usando finas folhas metálicas ou plástico para conter a química da bateria. Estas baterias podem ser feitas planas (2D), e podem ser projetadas para funcionar quando curvadas a uma modesta curvatura fora do plano (3D). [0086] Em alguns dos exemplos das aplicações de batería na presente invenção nos quais a batería pode ser empregada em uma lente óptica variável, o fator de forma pode exigir uma curvatura tridimensional do componente de batería, sendo que um raio desta curvatura pode ser da ordem de aproximadamente 8,4 mm. A natureza de tal curvatura pode ser considerada relativamente íngreme e para referência pode se aproximar do tipo de curvatura observado em uma ponta de dedo humano. A natureza de uma curvatura íngreme relativa cria aspectos desafiadores para fabricação. Em alguns exemplos da presente invenção, um componente de batería modular pode ser projetado de modo a poder ser fabricado em uma forma plana bidimensional e então formado em uma forma tridimensional de curvatura relativa alta. Espessura do módulo da bateria [0087] Ao se projetar componentes de bateria para aplicações bi-omédicas, concessões entre os vários parâmetros podem ser feitas para equilibrar requisitos técnicos, de segurança e funcionais. A espessura do componente de bateria pode ser um parâmetro importante e limitador. Por exemplo, em uma aplicação de lente óptica, a capacidade de um dispositivo ser usado confortavelmente por um usuário pode depender criticamente da espessura pelo dispositivo biomédico. Portanto, pode haver aspectos permissivos críticos ao se projetar a bateria buscando resultados mais finos. Em alguns exemplos, a espessura da bateria pode ser determinada pelas espessuras combinadas das espessuras das folhas superior e inferior, lâminas espaçado-ras e camada adesiva. Aspectos práticos de fabricação podem motivar certos parâmetros da espessura do filme para valores padrão no estoque de lâmina disponível. Além disso, os filmes podem ter valores mínimos de espessura aos quais eles podem ser especificados com base em considerações técnicas referentes à compatibilidade química, im-permeabilidade gasosa / à umidade, acabamento da superfície e com- patibilidade com revestimentos que podem ser depositados sobre as camadas de filme. [0088] Em alguns exemplos, uma espessura desejada ou alvo de um componente de batería finalizado pode ser uma espessura do componente que é menor que 220 pm. Nestes exemplos, esta espessura desejada pode ser motivada pela geometria tridimensional de um dispositivo de lente oftálmica exempiificador, sendo que o componente de batería pode precisar ser encaixado dentro do volume disponível definido pelo conforto do usuário final com a forma de uma lente hidro-gel, pela biocompatibilidade e pelas restrições de aceitação. Este volume e seu efeito sobre as necessidades de espessura do componente de bateria pode ser uma função da especificação da espessura total do dispositivo, bem como da especificação do dispositivo referente a sua largura, ângulo cônico e diâmetro interno. Uma outra consideração de design importante para o design de componente de bateria resultante pode se referir ao volume disponível para produtos químicos e materiais ativos de bateria em um dado design de componente de bateria com relação à energia química resultante que pode resultar deste design. Esta energia química resultante pode então ser equilibrada para os requisitos elétricos de um dispositivo biomédico funcional em relação à sua vida útil alvo e condições operacionais.

Flexibilidade do módulo de bateria [0089] Outra dimensão de relevância ao design da bateria e ao design dos dispositivos relacionados que utilizam fontes de energia com base em baterias é a flexibilidade do componente de bateria. Pode haver várias vantagens conferidas por formas de bateria flexível. Por exemplo, um módulo de bateria flexível pode facilitar a capacidade previamente mencionada de se fabricar a forma da bateria em uma forma plana bidimensional (2D). A flexibilidade da forma pode permitir que a bateria bidimensional seja então formada em um formato apro- priado 3D para encaixar em um dispositivo biomédico como uma lente de contato. [0090] Em um outro exemplo dos benefícios que podem ser conferidos pela flexibilidade no módulo de bateria, se a bateria e o dispositivo subsequente são flexíveis, então pode haver vantagens referentes ao uso do dispositivo. Em um exemplo, uma forma da lente de contato de um dispositivo biomédico pode ter vantagens em relação à inser-ção/remoção da lente de contato com base em inserto de mídia, que pode estar mais próxima à inserção/remoção de uma lente de contato de hidrogel não preenchida padrão. [0091] O número de flexões pode ser importante no projeto da bateria. Por exemplo, uma bateria que pode flexionar apenas uma vez, de uma forma plana para um formato adequado para uma lente de contato, pode ter um design significativamente diferente de uma bateria capaz de múltiplas flexões. A flexão da bateria pode também ir além da capacidade de sobreviver mecanicamente ao evento de flexão. Por exemplo, um eletrodo pode ser fisicamente capaz de flexionar sem quebrar, mas as propriedades mecânicas e eletroquímicas do eletrodo podem ser alternadas pela flexão. As mudanças induzidas pela flexão podem parecer instantaneamente, por exemplo, como mudanças na impedância, ou a flexão pode introduzir mudanças que são apenas evidentes em testes de vida útil a longo prazo.

Largura do módulo de bateria [0092] Pode haver várias aplicações nas quais os elementos de energização biocompatíveis ou baterias da presente invenção podem ser utilizados. Em geral, o requisito de largura da bateria pode ser em grande parte uma função da aplicação na qual ela está aplicada. Em um caso exemplificador, um sistema de bateria de lente de contato pode ter necessidades restritas para a especificação em relação à largura de um componente de bateria modular. Em alguns exemplos de um dispositivo oftálmico onde o dispositivo tem uma função óptica variável energizada por um componente de batería, a porção óptica variável do dispositivo pode ocupar uma região esférica central de cerca de 7,0 mm em diâmetro. Os elementos de bateria exemplificadores podem ser considerados um objeto tridimensional, que encaixa como uma saia anular cônica ao redor da óptica central e formada em formato de um anel cônico truncado. Se o diâmetro máximo necessário do elemento de inserção rígido for um diâmetro de 8,50 mm e tangência a uma certa esfera do diâmetro pode ser visada (como, por exemplo, em um diâmetro de aproximadamente 8,40 mm), então a geometria pode ditar qual a largura permissível da bateria. Pode haver modelos geométricos que podem ser úteis para calcular as especificações desejáveis para a geometria resultante que, em alguns exemplos, pode ser chamada de tronco cônico achatado em um setor de um anel. [0093] A largura da bateria achatada pode ser motivada por duas características do elemento de bateria, os componentes ativos de bateria e largura de vedação. Em alguns exemplos referentes a dispositivos oftálmicos, uma espessura alvo pode estar entre 0,100 mm e 0,500 mm por lado, e os componentes ativos de bateria podem ser visados para ter aproximadamente 0,800 mm de largura. Outros dispositivos biomédicos podem ter restrições de design diferentes, mas os princípios para elementos de bateria plana flexível podem ser aplicados de forma similar.

Cavidades como elementos de design no design do componente de bateria [0094] Em alguns exemplos, elementos de bateria podem ser projetados de modos que segmentam as regiões da química ativa da bateria. Pode haver várias vantagens na divisão dos componentes ativos de bateria em segmentos discretos. Em um exemplo não limitador, a fabricação de elementos discretos e menores pode facilitar a produção dos elementos. A função dos elementos de batería, incluindo vários elementos menores, pode ser melhorada. Defeitos de vários tipos podem ser segmentados, e elementos não funcionais podem ser isolados em alguns casos para resultar em redução na perda de função. Isso pode ser relevante em exemplos nos quais a perda de eletrólito de batería pode ocorrer. O isolamento de componentes individualizados pode permitir que um defeito que resulte no vazamento de eletrólito para fora das regiões críticas da bateria tenha a perda de função limitada àquele pequeno segmento do elemento de bateria total, enquanto a perda de eletrólito através do defeito podería esvaziar uma região significativamente maior em baterias configuradas como uma única célula. Células menores podem resultar, de modo geral, em um volume reduzido de químicos ativos de bateria, mas a rede de material ao redor de cada uma das células menores pode resultar em um fortalecimento da estrutura total.

Vedações internas do elemento de bateria [0095] Em alguns exemplos de elementos de bateria para uso em dispositivos biomédicos, a ação química da bateria envolve a química aquosa, onde água ou umidade é um constituinte importante a ser controlado. Assim, pode ser importante incorporar os mecanismos de vedação que retardem ou evitem o trânsito de umidade tanto fora quanto para dentro do corpo da bateria. Barreiras à umidade podem ser projetadas para manter o teor de umidade interna em um nível designado, dentro de certa tolerância. Em alguns exemplos, uma barreira à umidade pode ser dividida em duas seções ou componentes; a saber, a embalagem e a vedação. [0096] A embalagem pode referir-se ao material principal do invólucro. Em alguns exemplos, a embalagem pode compreender um material a granel. A taxa de transmissão de vapor d'água (WVTR) pode ser um indicador do desempenho, com os padrões ISO e ASTM con- trolando o procedimento de teste, incluindo as condições ambientais operantes durante o teste. Idealmente, a WVTR para uma boa embalagem da bateria pode ser "zero". Materiais exemplificadores com uma WVTR próxima de zero podem ser vidro e laminados metálicos. Plásticos, por outro lado, podem ser inerentemente porosos à umidade e podem variar significativamente se tratando de diferentes tipos de plástico. Materiais projetados, laminados ou co-extrudados podem geralmente ser híbridos dos materiais de embalagem comuns. [0097] A vedação pode ser a interface entre duas das superfícies de embalagem. A conexão das superfícies de vedação finaliza o invólucro juntamente com a embalagem. Em muitos exemplos, a natureza dos designs de vedação pode torná-los difíceis de caracterizar em relação à WVTR da vedação devido à dificuldade em se realizar medições usando um padrão ISO ou ASTM, por exemplo, o tamanho da amostra ou área superficial podem não ser compatíveis com estes procedimentos. Em alguns exemplos, uma forma prática de testar a integridade de vedação pode ser um teste funcional do design real da vedação, em relação a algumas condições definidas. O desempenho da vedação pode ser uma função do material de vedação, da espessura da vedação, do comprimento da vedação, da largura de vedação e da adesão ou intimidade da vedação com os substratos da embalagem. [0098] Em alguns exemplos, as vedações podem ser formadas por um processo de soldagem que pode envolver processamento térmico, a laser, por solvente, por fricção, ultrassônico ou de arco. Em outros exemplos, vedações podem ser formadas através do uso de selantes adesivos como colas, epóxis, acrílicos, borracha natural e borracha sintética. Outros exemplos podem derivar da utilização de material tipo guarnição que pode ser formado de cortiça, borracha natural e sintética, poli(tetrafluoroetileno) (PTFE), polipropileno e silícios para mencio- nar alguns exemplos não limitadores. [0099] Em alguns exemplos, as baterias de acordo com a presente invenção podem ser projetadas para ter uma vida operacional especificada. A vida operacional pode ser estimada através da determinação de uma quantidade prática de permeabilidade à umidade que pode ser obtida usando um sistema de batería particular e, então, estimando quando um vazamento de umidade tal pode resultar em uma condição de fim de vida útil para a bateria. Por exemplo, se uma batería é armazenada em um ambiente úmido, então a diferença da pressão parcial entre parte interna e externa da bateria será mínima, resultando em uma taxa de perda de umidade reduzida e, assim, a vida da bateria pode ser estendida. A mesma bateria exemplificadora armazenada em um ambiente particularmente seco e quente pode ter um ciclo de vida significativamente reduzido devido à forte função de acionamento para perda de umidade.

Separadores do elemento de bateria [00100] As baterias do tipo descrito na presente invenção podem utilizar um material separador que fisicamente e eletricamente separa as porções do ânodo e coletor de corrente do ânodo das porções do cátodo e coletor de corrente do cátodo. O separador pode ser uma membrana que é permeável à água e a componentes de eletrólito dissolvidos; entretanto, ele pode tipicamente ser eletricamente não con-dutivo. Enquanto uma miríade de materiais separadores comercialmente disponíveis pode ser conhecida aos versados na técnica, o fator de forma inovador da presente invenção pode apresentar restrições únicas em relação à tarefa de seleção do separador, processamento e manuseio. [00101] Dado que os designs da presente invenção podem ter perfis ultra-finos, a escolha pode ser limitada aos materiais separadores mais finos tipicamente disponíveis. Por exemplo, separadores de aproximadamente 25 mícrons de espessura podem ser desejáveis. Alguns exemplos que podem ser vantajosos podem ter cerca de 12 mícrons de espessura. Pode haver vários separadores comerciais aceitáveis que incluem membranas separadoras de monocamada de polietileno microporoso microfibrilado e/ou de tricamada de polipropile-no-polietileno-polipropileno (PP/PE/PP), como as produzidas pela Cel-gard (Charlotte, NC). Um exemplo desejável de material separador pode ser a membrana de tricamada da Celgard M824 PP/PE/PP tendo uma espessura de 12 mícrons. Exemplos alternativos de materiais separadores úteis para exemplos da presente invenção podem incluir membranas separadoras incluindo celulose regenerada (por exemplo, celofane). [00102] Enquanto membranas separadoras de tricamada de PP/PE/PP podem ter espessura e propriedades mecânicas vantajosas devido ao seu caráter poliolefínico, elas podem também apresentar várias desvantagens que podem ter que ser superadas para torná-las úteis nos exemplos da presente invenção. O estoque de rolo ou lâmina de materiais separadores de tricamada de PP/PE/PP pode ter várias rugas ou outros erros de forma que podem ser prejudiciais às tolerâncias a nível de mícron aplicáveis às baterias aqui descritas. Além disso, os separadores de poliolefína podem precisar ser cortados a tolerâncias ultra-precisas para inclusão nos presentes designs, o que pode implicar o corte a laser como um método exemplificador para formar os coletores de corrente discretos em formas desejáveis com tolerâncias rigorosas. Devido ao caráter poliolefínico destes separadores, certos lasers de corte úteis para micro fabricação podem empregar comprimentos de onda laser, por exemplo, 355 nm, que não são capazes de cortar poliolefinas. As poliolefinas não absorvem consideravelmente a energia a laser e são, assim, sem ablação. Finalmente, os separadores de poliolefína podem não ser inerentemente umidificáveis nos ele- trólitos aquosos usados nas baterias aqui descritas. [00103] No entanto, pode haver métodos para superar estas limitações inerentes a membranas do tipo poliolefínico. Afim de apresentar uma membrana separadora microporosa a um laser de corte de alta precisão para cortar peças em segmentos de arco ou outros designs vantajosos de separador, a membrana pode precisar ser plana e isenta de rugas. Se estas duas condições não são atendidas, a membrana separadora pode não ser completamente cortada, pois o feixe de corte pode ser inibido como resultado da desfocagem ou da dispersão da energia a laser incidente. Adicionalmente, se a membrana separadora não for plana e isenta de rugas, a precisão da forma e as tolerâncias geométricas da membrana separadora podem não ser suficientemente obtidas. As tolerâncias permissíveis para os separadores dos exemplos atuais podem ser, por exemplo, +0 mícrons e -20 mícrons com relação aos comprimentos e/ou raios característicos. Pode haver vantagens em tolerâncias mais rigorosas de +0 mícrons e -10 mícrons e também para tolerâncias de +0 mícrons e -5 mícrons. É possível tornar o material de estoque separador plano e isento de rugas através da laminação temporária do material em um veículo de vidro flutuante com um líquido de baixa volatilidade apropriado. Os líquidos de baixa volatilidade podem ter vantagens sobre os adesivos temporários devido à fragilidade da membrana separadora e devido à quantidade de tempo de processamento que pode ser necessária para liberar a membrana separadora de uma camada adesiva. Além disso, em alguns exemplos, observou-se que obter uma membrana separadora plana e isenta de rugas no vidro flutuante usando um líquido é muito mais fácil que utilizar um adesivo. Antes da laminação, pode-se fazer com que a membrana separadora seja isenta de particulados. Isso pode ser obtido pela limpeza ultrassônica da membrana separadora para desalojar qualquer particuiado aderente a superfícies. Em alguns exemplos, o manuseio de uma membrana separadora pode ser feito em um ambiente adequado com baixa presença de partículas, como uma capota de fluxo laminar ou uma sala limpa de, pelo menos, classe 10.000. Além disso, o substrato vítreo flutuante pode ser feito para ser isento de particulados através do enxágue com um solvente apropriado, da limpeza ultrassônica e/ou do esfregamento com panos de limpeza de sala limpa. [00104] Enquanto uma ampla variedade de líquidos de baixa volatilidade pode ser usada para a finalidade mecânica de laminar membranas separadoras de poliolefina microporosa em um veículo vítreo flutuante, requisitos específicos podem ser impostos ao líquido para facilitar o corte a laser subsequente das formas do separador discreto. Um requisito pode ser que o líquido tenha uma tensão superficial baixa o suficiente para penetrar nos poros do material separador, o que pode facilmente ser verificado por inspeção visual. Em alguns exemplos, o material separador passa de uma cor branca para uma aparência translúcida quando o líquido preenche os microporos do material. Pode ser desejável escolher um líquido que possa ser benigno e "seguro" para trabalhadores que serão expostos às operações de preparação e corte do separador. Pode ser desejável escolher um líquido cuja pressão de vapor possa ser baixa o suficiente para que não ocorra evaporação considerável durante a escala de tempo do processamento (da ordem de 1 dia). Finalmente, em alguns exemplos, o líquido pode ter poder de solvatação suficiente para dissolver os absorvedores UV vantajosos que possam facilitar a operação de corte a laser. Em um exemplo, foi observado que uma solução de 12 por cento (p/p) de ab-sorvedor UV de avobenzona em solvente de benzoato de benzila pode atender aos requisitos previamente mencionados e pode servir para facilitar o corte a laser de separadores de poliolefina com alta precisão e tolerância em curta ordem sem um número excessivo de passadas do feixe de laser de corte. Em alguns exemplos, separadores podem ser cortados com um laser de estado sólido bombeado por diodo de 8W 355 nm nanosegundos usando esta abordagem, sendo que o laser pode ter configurações para atenuação de baixa energia (por exemplo, 3 por cento de energia), uma velocidade moderada de 1 a 10 mm/s, e apenas 1 a 3 passadas do feixe de laser. Enquanto comprovou-se que esta composição oleosa absorvente UV auxilia eficazmente o processo de laminação e corte, outras formulações oleosas podem ser concebidas pelos versados na técnica e usadas sem limitação. [00105] Em alguns exemplos, um separador pode ser cortado enquanto fixo em um vidro flutuante. Uma vantagem dos separadores de corte a laser enquanto fixados em um veículo vítreo flutuante pode ser que uma densidade muito alta de separadores pode ser cortada de uma lâmina de estoque do separador, do mesmo modo que a matriz do semicondutor pode ser disposta densamente em conjunto em uma pastilha de silício. Tal abordagem pode fornecer economia de escala e vantagens de processamento em paralelo inerentes aos processos do semicondutor. Além disso, a geração de membrana separadora excedente pode ser reduzida. Uma vez que os separadores tiverem sido cortados, o fluido oleoso de auxílio do processo pode ser removido por uma série de etapas de extração com solventes miscíveis, a última extração pode ser realizada com um solvente de alta volatilidade, como álcool isopropílico, em alguns exemplos. Separadores discretos, uma vez extraídos, podem ser indefinidamente armazenados em qualquer ambiente adequado com baixa presença de partículas. [00106] Conforme anteriormente mencionado, as membranas sepa-radoras de poliolefina podem ser inerentemente hidrofóbicas e podem precisar ser tornadas úmidas a tensoativos aquosos usados nas baterias da presente invenção. Uma abordagem para tornar as membranas separadoras úmidas pode ser tratamento por plasma de oxigênio. Por exemplo, separadores podem ser tratados durante 1 a 5 minutos em 100 por cento de plasma de oxigênio em uma ampla variedade de configurações de energia e taxas de fluxo de oxigênio. Enquanto esta abordagem pode melhorar a umedecibilidade por um tempo, pode ser bem conhecido o fato de que as modificações de superfície de plasma fornecem um efeito temporário que pode não durar tempo o suficiente para efetivar a umidificação robusta de soluções de eletrólito. Uma outra abordagem para melhorar a umedecibilidade das membranas sepa-radoras pode ser tratar a superfície incorporando um tensoativo adequado na membrana. Em alguns casos, o tensoativo pode ser usado em conjunto com um revestimento polimérico hidrofílico que permanece dentro dos poros da membrana separadora. [00107] Uma outra abordagem para fornecer mais permanência à capacidade hidrofílica conferida por um tratamento de plasma oxidati-vo pode ser o tratamento subsequente com um organossilano hidrofílico adequado. Dessa forma, o plasma de oxigênio pode ser usado para ativar e distribuir grupos funcionais ao longo de toda a área da superfície do separador microporoso. O organossilano pode então ligar covalentemente e/ou aderir não covalentemente à superfície tratada com plasma. Em exemplos usando um organossilano, a porosidade inerente do separador microporoso não pode ser consideravelmente alterada, e a cobertura de superfície de monocamada pode também ser possível e desejada. Os métodos da técnica anterior que incorporam tensoativos em conjunto com revestimentos poliméricos podem exigir controle rigoroso em relação à quantidade real de revestimento aplicado à membrana, e podem então estar sujeitos à variabilidade de processo. Em casos extremos, poros do separador podem ser tornar bloqueados, afetando assim adversamente a utilidade do separador durante a operação da célula eletroquímica. Um organossilano exem-plificador útil à presente invenção pode ser (3-aminopropila)trietóxi si- lano. Outros organossilano hidrofílicos podem ser conhecidos pelos versados na técnica e podem ser usados sem limitação. [00108] Mais um outro método para tornar as membranas separa-doras umedecíveis pelo eletrólito aquoso pode ser a incorporação de um tensoativo adequado na formulação de eletrólito. Uma consideração na escolha de tensoativo para tornar as membranas separadoras umedecíveis pode ser o efeito que o tensoativo pode ter na atividade de um ou mais eletrodos dentro da célula eletroquímica, por exemplo, aumentando a impedância elétrica da célula. Em alguns casos, ten-soativos podem ter propriedades anticorrosão vantajosas, especificamente no caso de ânodos de zinco em eletrólitos aquosos. Zinco pode ser um exemplo conhecido por passar por uma reação lenta com água para liberar gás hidrogênio, que pode ser indesejável. Vários tensoati-vos podem ser conhecidos pelos versados na técnica por limitar as taxas da dita reação a níveis vantajosos. Em outros casos, o tensoativo pode interagir tão fortemente com a superfície de eletrodo de zinco que o desempenho da bateria pode ser impedido. Consequentemente, muito cuidado pode ser necessário na seleção de tipos de tensoativo e níveis de carga apropriados para garantir que a umedecibilidade do separador pode ser obtida sem afetar prejudicialmente o desempenho eletroquímico da célula. Em alguns casos, uma pluralidade de tensoa-tivos pode ser usada, um estando presente para conferir umedecibilidade à membrana separadora, e o outro estando presente para facilitar as propriedades anticorrosão do ânodo de zinco. Em um exemplo, nenhum tratamento hidrofílico é feito à membrana separadora e um tensoativo, ou uma pluralidade de tensoativos, é adicionado à formulação de eletrólito em uma quantidade suficiente para influenciar a umedecibilidade da membrana separadora. [00109] Separadores discretos podem ser integrados à microbateria laminar pela colocação direta em um meio para armazenamento, inclu- indo uma cavidade, bolsa ou estrutura projetada dentro do conjunto. Desejavelmente, este meio de armazenamento pode ser formado por uma estrutura laminar tendo um corte, que pode ser um desvio geométrico da forma do separador, que resulta em uma cavidade, bolsa ou estrutura dentro do conjunto. Além disso, o meio de armazenamento pode ter uma saliência ou degrau no qual o separador se apoia durante a montagem. A saliência ou degrau pode opcionalmente incluir um adesivo sensível à pressão que retém o separador discreto. Vantajosamente, o adesivo sensível à pressão pode ser o mesmo usado na construção e empilhamento de outros elementos de uma microbateria laminar exemplificadora.

Adesivo sensível à pressão [00110] Em alguns exemplos, a pluralidade de componentes que compõe as microbaterias laminares da presente invenção pode ser mantida unida por um adesivo sensível à pressão (PSA) que também serve como um selante. Enquanto uma miríade de formulações comercialmente disponíveis de adesivo sensível à pressão pode existir, estas formulações quase sempre incluem componentes que podem torná-las inadequadas para uso dentro de uma microbateria laminar biocompatível. Exemplos de componentes indesejados nos adesivos sensíveis à pressão podem incluir componentes lixiviáveis de baixa massa molecular, antioxidantes, por exemplo, BHT e/ou MEHQ, óleos plastificantes, impurezas, porções oxidativamente instáveis contendo, por exemplo, ligações químicas insaturadas, solventes residuais e/ou monômeros, fragmentos do iniciador de polimerização, taquificantes polares e similares. [00111] PSAs adequados podem, por outro lado, exibir as seguintes propriedades. Eles podem poder ser aplicados a componentes laminares, a fim de se obter camadas finas, da ordem de 2 a 20 mícrons. Além disso, eles podem compreender um mínimo de, por exemplo, zero componente indesejável e não biocompatíveis. Adicionalmente, eles podem ter propriedades adesivas e coesivas suficientes para unir os componentes da batería laminar. E eles podem ser capazes de fluir ao interior dos recursos de escala de mícrons inerentes aos dispositivos da presente construção, e simultaneamente fornecer uma vedação robusta de eletrólito dentro da bateria. Em alguns exemplos de PSAs adequados, os PSAs podem ter uma baixa permeabilidade a vapor d'água a fim de manter uma composição desejável de eletrólito aquoso dentro da bateria, mesmo em casos em que a bateria possa ser submetida a extremos de umidade por períodos de tempo prolongados. Os PSAs podem ter boa resistência química a componentes de eletró-litos como ácidos, tensoativos e sais. Eles podem ser inertes aos efeitos da imersão em água. PSAs adequados podem ter uma baixa permeabilidade a oxigênio para minimizar a taxa de oxidação direta, que pode ser uma forma de auto-descarga, de ânodos de zinco. E eles podem facilitar uma permeabilidade finita a gás hidrogênio, que pode ser lentamente desenvolvido a partir de ânodos de zinco em eletrólitos aquosos. Esta propriedade da permeabilidade finita a gás hidrogênio pode evitar o acúmulo de pressão interna. [00112] Considerando-se estes requisitos, poli-isobutileno (PIB) pode ser um material comercialmente disponível que pode ser formulado em composições de PSA atendendo a muitos, se não a todos, os requisitos desejáveis. Além disso, PIB pode ser um selante de barreira excelente com absorbância de água muito baixa e baixa permeabilidade a oxigênio. Um exemplo de PIB útil nos exemplos da presente invenção pode ser o Oppanol® B15 da BASF Corporation. O Oppanol® B15 pode ser dissolvido em solventes à base de hidrocarboneto como tolueno, heptano, dodecano, essências minerais e similares. Uma composição de PSA exemplificadora pode incluir 30 por cento de Oppanol® B15 (p/p) em uma mistura de solvente incluindo 70 por cento (p/p) de tolueno e 30 por cento de dodecano. As propriedades adesivas e reológicas de PSAs com base em PIB podem ser determinadas, em alguns exemplos, pela mistura de diferentes graus de massa molecular de PIB. Uma abordagem comum pode ser utilizar uma parte maior de PIB com baixa massa molecular, por exemplo, Oppanol® B10 para influenciar o umedecimento, viscosidade e adesão, e utilizar uma parte menor de PIB de alta massa molecular para influenciar a dureza e resistência a fluxo. Consequentemente, misturas de qualquer número de graus de massa molecular de PIB podem ser concebidas e podem ser praticadas dentro do escopo da presente invenção. Além disso, acentuadores de pegajosidade podem ser adicionados à formulação de PSA desde que os requisitos previamente mencionados possam ser atendidos. Por sua natureza, acentuadores de pegajosidade conferem propriedades polares às formulações de PSA, e podem precisar ser usados com cuidado para não afetar adversamente as propriedades de barreira do PSA. Além disso, acentuadores de pegajosidade podem, em alguns casos, ser oxidativamente instáveis, e podem incluir um antioxidante, que poderia lixiviar do PSA. Por estas razões, acentuadores de pegajosidade exemplificadores para uso em PSAs para microbaterias laminares biocompatíveis podem incluir acentuadores de pegajosidade de resina de hidrocarbono completamente ou ma-joritariamente hidrogenados, como a série Regalrez de acentuadores de pegajosidade da Eastman Chemical Corporation.

Considerações adicionais de embalagem e substrato em módulos de batería biocompatíveis [00113] Pode haver várias considerações de embalagem e substrato que podem ditar as características desejáveis para designs de embalagem usados em microbaterias laminares biocompatíveis. Por exemplo, a embalagem pode desejavelmente ter base, predominantemente, em folha metálica e/ou filme, sendo que estas camadas de embalagem podem ser tão finas quanto possível, por exemplo, de 10 a 50 mícrons. Além disso, a embalagem pode fornecer uma barreira de difusão suficiente para ganho ou perda de umidade durante a vida útil. Em muitos exemplos desejáveis, a embalagem pode fornecer uma barreira de difusão suficiente ao ingresso de oxigênio para limitar a degradação de ânodos de zinco pela oxidação direta. [00114] Em alguns exemplos, a embalagem pode fornecer um caminho de permeação finito ao gás hidrogênio, que pode se desenvolver devido à redução direta de água por zinco. E a embalagem pode desejavelmente conter suficientemente e pode isolar os conteúdos da batería de modo que a exposição potencial a um usuário possa ser minimizada. [00115] Na presente invenção, construtos de embalagem podem incluir os seguintes tipos de componentes funcionais: camadas de embalagem superior e inferior, camadas PSA, camadas espaçadoras, zonas de interconexão, portas de enchimento e embalagem secundária. [00116] Em alguns exemplos, as camadas de embalagem superior e inferior podem compreender folhas metálicas ou filmes poliméricos. As camadas de embalagem superior e inferior podem compreender construtos de filme multicamada contendo uma pluralidade de camadas de polímero e/ou de barreira. Estes construtos de filme podem chamados de filmes laminados de barreira coextrudada. Um exemplo de um filme laminado de berreira coextrudada comercial de utilidade particular na presente invenção pode ser a camada de suporte da 3M® Scotchpak 1109, que consiste em uma rede carreadora de tereftalato de polietileno (PET), uma camada de barreira de alumínio depositado por vapor e uma camada de polietileno incluindo uma espessura média total de filme de 33 mícrons. Vários outros filmes de barreira multicamada similares podem estar disponíveis e podem ser usados em exemplos alternativos da presente invenção. [00117] Em construções de design incluindo um PSA, a aspereza de superfície de camada da embalagem pode ser de importância particular, pois o PSA pode também precisar vedar as superfícies de camada da embalagem opostas. A aspereza de superfície pode resultar dos processos de fabricação usados em produção de folha metálica e filme, por exemplo, processos que empregam rolamento, extrusão, go-fragem e/ou calandragem, entre outros. Se a superfície for muito áspera, o PSA pode não ser capaz de ser aplicado em uma espessura uniforme, dado que a espessura de PSA desejada pode ser da ordem de aspereza de superfície Ra (a média aritmética do perfil de aspereza). Além disso, PSAs podem não vedar adequadamente contra uma superfície oposta se a superfície oposta tiver uma aspereza que pode estar na ordem da espessura da camada de PSA. Na presente invenção, os materiais de embalagem tendo uma aspereza de superfície, Ra, menor que 10 mícrons podem ser exemplos aceitáveis. Em alguns exemplos, os valores de aspereza de superfície podem ser de 5 mícrons ou menos. E, em ainda outros exemplos, a aspereza de superfície pode ser de 1 mícron ou menos. Valores de aspereza de superfície podem ser medidos por uma variedade de métodos incluindo, mas não se limitando a, técnicas de medição como interferometria de luz branca, perfilometria por agulha e similares. Pode haver muito exemplos na técnica de metrologia da superfície em que a aspereza de superfície pode ser descrita por vários parâmetros alternativos, e em que os valores de aspereza de superfície média, Ra, aqui discutidos podem ser visados como representativos dos tipos de recursos inerentes aos processos de fabricação previamente mencionados.

Processamento ilustrado exemplificador dos elementos de enerqiza-ção biocompatíveis - separador colocado [00118] Um exemplo das etapas que podem estar envolvidas no processamento de elementos de energização biocompatíveis pode ser encontrado com referência às figuras 4A - 4N. O processamento em algumas das etapas exemplificadoras pode ser encontrado nas figuras individuais. Na figura 4A, uma combinação exemplificadora de um es-paçador de cátodo de PET 401 e um espaçador de lacuna de PET 404 é ilustrada. O espaçador de cátodo de PET 401 pode ser formado aplicando filmes de PET 403 que, por exemplo, podem ter aproximadamente 76 mícrons (3 mils) de espessura. Em qualquer lado da camada de PET podem ser encontradas camadas de PSA, ou estas podem ser cobertas com uma camada de liberação de PVDF 402 que pode ter aproximadamente 25 mícrons (1 mil) de espessura. O espaçador de lacuna de PET 404 pode ser formado de uma camada de PVDF 409 que pode ter aproximadamente 76 mícrons (3 mils) de espessura. Pode haver uma camada de cobertura de PET 405 que pode ter aproximadamente 13 mícrons (0,5 mils) de espessura. Entre a camada de PVDF 409 e a camada de cobertura de PET 405, em alguns exemplos, pode haver uma camada de PSA. [00119] Prosseguindo para a figura 4B, um orifício 406 na camada do espaçador de fenda de PET 404 pode ser cortado por tratamento de corte a laser. Depois, na figura 4C, a camada cortada do espaçador de fenda de PET 404 pode ser laminada 408 à camada de espaçador de cátodo de PET 401. Prosseguindo para a figura 4D, um orifício espaçador de cátodo 410 pode ser cortado por tratamento de corte a laser. O alinhamento desta etapa de corte pode ser registrado em relação aos recursos previamente cortados na camada do espaçador de fenda de PET 404. Na figura 4E, uma camada de Celgard 412, para uma última camada separadora, pode ser ligada a um veículo 411. Prosseguindo para a figura 4F, o material de Celgard pode ser cortado em figuras possuindo um tamanho entre o tamanho dos dois orifícios de corte a laser anteriores, e aproximadamente do tamanho do orifício 406 no espaçador de fenda de PET, formando um separador pré- cortado 420. Prosseguindo para a figura 4G, uma ferramenta de braços manipuladores do tipo "pick-and-place" 421 pode ser usada para pegar e colocar os pedaços distintos de Celgard em suas localizações desejadas no dispositivo em crescimento. Na figura 4H, as peças de Celgard colocadas 422 são presas em posição, e então a camada de liberação de PVDF 423 pode ser removida. Prosseguindo para a figura 4I, a estrutura do dispositivo em crescimento pode ser ligada a um filme do ânodo 425. O ânodo 425 pode compreender um filme coletor de ânodo sobre o qual um filme de ânodo de zinco foi eletrodepositado. [00120] Prosseguindo para a figura 4J, uma pasta fluida para cáto-do 430 pode ser colocada na fenda formada. Um rodo 431 pode ser usado em alguns exemplos para espalhar a mistura para cátodo ao longo de uma peça de trabalho, e no processo preencher as fendas dos dispositivos de bateria sendo formados. Após o preenchimento, a camada de liberação de PVDF 432 remanescente pode ser removida, o que pode resultar na estrutura ilustrada na figura 4K. Na figura 4L, toda a estrutura pode ser submetida a um processo de secagem que pode encolher a pasta fluida para cátodo 440 para que ela também tenha a altura do topo da camada de PET. Prosseguindo para a figura 4M, uma camada de filme de cátodo 450, que pode já ter o filme coletor de cátodo sobre si, pode ser ligada à estrutura em crescimento. Em uma ilustração final na figura 4N um processo de corte a laser pode ser realizado para remover as regiões laterais 460 e produzir um elemento de bateria 470. Pode haver várias alterações, deleções, mudanças nos materiais e espessura alvo que podem ser úteis dentro do objetivo da presente invenção. [00121] O resultado do processamento exemplificador pode ser mostrado em certo nível de detalhes na figura 5. Em um exemplo, os seguintes recursos de referência podem ser definidos. A química de cátodo 510 pode estar situada em contato com o cátodo e o coletor de cátodo 520. Uma camada de adesivo sensível à pressão 530 pode segurar e vedar o coletor de cátodo 520 em uma camada espaçadora de PET 540. No outro lado da camada espaçadora de PET 540, pode haver uma outra camada de PSA550, que veda e adere a camada espaçadora de PET 540 à camada de fenda de PET 560. Uma outra camada de PSA 565 pode vedar e aderir a camada de fenda de PET 560 às camadas do ânodo e do coletor de corrente de ânodo. Uma camada folheada por Zinco 570 pode ser folheada sobre o coletor de corrente de ânodo 580. A camada separadora 590 pode estar localizada dentro da estrutura para realizar as funções associadas, conforme definidas na presente invenção. Em alguns exemplos, um eletrólito pode ser adicionado durante o processamento do dispositivo, em outros exemplos, o separador pode já incluir eletrólito.

Ilustração do processamento exemplificador dos elementos de enerqi-zacão biocompatíveis - Separador depositado [00122] Um exemplo das etapas que podem estar envolvidas no processamento de elementos de energização biocompatíveis pode ser encontrado nas figuras 6A - 4N. O processamento em algumas das etapas exemplificadoras pode ser encontrado nas figuras individuais. Pode haver várias alterações, deleções, mudanças nos materiais e espessura alvo que podem ser úteis dentro do objetivo da presente invenção. [00123] Na figura 6A, um construto laminar exemplificador 600 é ilustrado. A estrutura laminar pode compreender duas camadas de liberação do construto laminar, 602 e 602a; duas camadas adesivas do construto laminar 604 e 604a, localizadas entre as camadas de liberação do construto laminar 602 e 602a; e um núcleo do construto laminar 606, localizado entre as duas camadas adesivas do construto laminar 604 e 604a. As camadas de liberação do construto laminar, 602 e 602a e as camadas adesivas, 604 e 604a, podem ser produzidas ou com- pradas, por exemplo, uma fita de transferência adesiva sensível à pressão comercialmente disponível com camada de revestimento primário. As camadas adesivas do construto laminar podem ser uma camada de PVDF que pode ter aproximadamente 1-3 milímetros de espessura e cobrir o núcleo do construto laminar 606. O núcleo do construto laminar 606 pode compreender uma resina polimérica termoplás-tica, como tereftalato de polietileno, que, por exemplo, pode ter aproximadamente 3 milímetros de espessura. Prosseguindo para a figura 6B, um meio para armazenar a mistura de cátodo, como uma cavidade para a bolsa de cátodo 608, pode ser cortado no construto laminar por tratamento de corte a laser. [00124] Depois, na figura 6C, a camada de liberação inferior do construto laminar 602a pode ser removida do construto laminar, expondo a camada adesiva de construto laminar 604a. A camada adesiva de construto laminar 604a pode, então, ser usada para aderir uma folha metálica de conexão do ânodo 610 para cobrir a abertura inferior da bolsa de cátodo 608. Prosseguindo para a figura 6D, a folha metálica de conexão do ânodo 610 pode ser protegida na camada inferior exposta através da adesão de uma camada de mascaramento 612. A camada de mascaramento 612 pode ser uma fita de transferência de PSA comercialmente disponível com um revestimento primário. Depois, na figura 6E, a folha metálica de conexão do ânodo 610 pode ser galvanizada com um metal coerente 614, o zinco, por exemplo, que reveste a seção exposta da folha metálica de conexão do ânodo 610 dentro da bolsa de cátodo. Prosseguindo para 6F, a camada de mascaramento de coleta elétrica do ânodo 612 é removida da parte inferior da folha metálica de conexão do ânodo 610 após a galvanoplastia.

[00125] As figuras 7A - 7F ilustram um modo alternativo de processamento das etapas ilustradas nas figuras 6A - 6F. As figuras 7A - 7B ilustram processos similares aos representados nas figuras 6A- 6B. A estrutura laminar pode compreender duas camadas de liberação do construto laminar, 702 e 702a, uma camada em cada extremidade; duas camadas adesivas do construto laminar, 704 e 704a, localizadas entre as camadas de liberação do construto laminar 702 e 702a; e um núcleo do construto laminar 706, localizado entre as duas camadas adesivas do construto laminar 704 e 704a. As camadas de liberação e as camadas adesivas do construto laminar podem ser produzidas ou compradas, por exemplo, uma fita de transferência adesiva sensível à pressão com camada de revestimento primário comercialmente disponível. As camadas adesivas do construto laminar podem ser uma camada de fluoreto de polivinilideno PVDF, que pode ter aproximadamente 1-3 milímetros de espessura e cobrir o núcleo do construto laminar 706. O núcleo do construto laminar 706 pode compreender uma resina polimérica termoplástica, como tereftalato de polietileno, que, por exemplo, pode ter aproximadamente 3 milímetros de espessura. Prosseguindo para a figura 7B, um meio para armazenar, como uma cavidade para a bolsa de cátodo 708, pode ser cortado no construto laminar por tratamento de corte a laser. Na figura 7C, uma folha metálica de conexão do ânodo 710 pode ser obtida e uma camada de mas-caramento protetora 712 aplicada a um lado. Depois, na figura 7D, a folha metálica de conexão do ânodo 710 pode ser galvanizada com uma camada 714 de um metal coerente, por exemplo, zinco. Prosseguindo para a figura 7E, os construtos laminares das figuras 7B e 7D podem ser combinados para formar um novo construto laminar conforme descrito na figura 7E pela adesão do construto da figura 7B na camada galvanizada 714 da figura 7D. Acamada de liberação 702a da figura 7B pode ser removida a fim de expor a camada adesiva 704a da figura 7B para aderência na camada galvanizada 714 da figura 7D. Prosseguindo para a figura 7F, a camada de mascaramento protetora de ânodo 712 pode ser removida do fundo da folha metálica de cone- xão do ânodo 710. [00126] As figuras 8A - 8H podem ilustrar a implementação de elementos de energização em uma estrutura laminar biocompatível, que às vezes é chamada aqui de uma montagem laminar ou uma montagem de laminado, similar, por exemplo, às ilustradas nas figuras 6A -6F e 7A - 7F. Prosseguindo para a figura 8A, uma mistura precursora do separador de hidrogel 820 pode ser depositada na superfície do conjunto de laminado. Em alguns exemplos, conforme mostrado, a mistura precursora de hidrogel 820 pode ser aplicada em uma camada de liberação 802. Depois, na figura 8B, a mistura precursora do separador de hidrogel 820 pode ser espalhada com rodo 850 para dentro da bolsa de cátodo ao ser removida da camada de liberação 802. O termo "espalhar com rodo" pode, em geral, se referir ao uso de uma ferramenta de raspagem para esfregar ao longo de uma superfície e mover o material fluido sobre a superfície e para o interior das cavidades existentes. O processo de espalhamento com rodo pode ser realizado por um equipamento similar ao dispositivo tipo "rodo" vernáculo ou, alternativamente, por um dispositivo de planura como gumes de faca, bordas de navalha e similares, que podem ser feitos de vários materiais, assim como podem ser quimicamente consistentes com o material a ser removido. [00127] O processamento mostrado na figura 8B pode ser realizado várias vezes para garantir o revestimento da bolsa de cátodo e aumentar a espessura dos recursos resultantes. Depois, na figura 8C, pode-se permitir que a mistura precursora do separador de hidrogel seque, a fim de evaporar materiais, que podem tipicamente ser solventes ou diluentes de vários tipos, da mistura precursora do separador de hidrogel, e então os materiais aplicados e dispensados podem ser curados. Pode ser possível repetir ambos os processos mostrados na figura 8B e na figura 8C em combinação, em alguns exemplos. Em alguns exemplos, a mistura precursora do separador de hidrogel pode ser curada pela exposição ao calor, enquanto em outros exemplos a cura pode ser realizada pela exposição à energia de fóton. Em ainda outros exemplos, a cura pode envolver tanto a exposição à energia de fóton quanto ao calor. Pode haver várias formas de curar a mistura precursora do separador de hidrogel. [00128] O resultado da cura pode ser a formação do material precursor do separador de hidrogel na parede da cavidade, bem como na região da superfície próxima a um recurso de ânodo ou cátodo, que no presente exemplo pode ser um recurso de ânodo. A aderência do material às paredes laterais da cavidade pode ser útil na função de separação de um separador. O resultado da cura pode ser a formação de um concentrado de mistura precursora polimerizada de anidro 822 que pode ser simplesmente considerado o separador da célula. Prosseguindo para a figura 8D, a pasta fluida para cátodo 830 pode ser depositada sobre a superfície da camada de liberação do construto laminar 802. Depois, na figura 8E a pasta fluida para cátodo 830 pode ser espalhada para o interior da bolsa de cátodo e no concentrado de mistura precursora polimerizada de anidro 822. A pasta fluida para cátodo pode ser movida para sua localização desejada na cavidade enquanto é simultaneamente removida, de modo geral, da camada de liberação do construto laminar 802. O processo da figura 8E pode ser realizado várias vezes para garantir o revestimento da pasta fluida para cátodo 830 sobre o concentrado de mistura precursora polimerizada de anidro 822. Depois, na figura 8F, pode-se permitir que a pasta fluida para cátodo seque, formando um preenchimento de cátodo isolado 832 sobre o concentrado de mistura precursora polimerizada de anidro 822, preenchendo o restante da bolsa de cátodo. [00129] Prosseguindo para a figura 8G, uma formulação de eletróli-to 840 pode ser adicionada ao preenchimento de cátodo isolado 832, e pode-se permitir que ela hidrate o preenchimento de cátodo isolado 832 e o concentrado de mistura precursora polimerizada de anidro 822. Depois, na figura 8H, uma folha metálica de conexão de cátodo 816 pode ser aderida à camada adesiva de construto laminar 804 restante pela remoção da camada de liberação do construto laminar 802 restante e pelo pressionamento da folha metálica de conexão 816 em posição. A colocação resultante pode resultar na cobertura do preenchimento de cátodo hidratado 842 bem como no estabelecimento do contato elétrico com o preenchimento de cátodo 842 como um coletor de corrente do cátodo e meio de conexão. [00130] As figuras 9A a 9C podem ilustrar um exemplo alternativo do conjunto de laminado resultante da figura 7D. Na figura 9A, a folha metálica de conexão do ânodo 710 pode ser obtida, e uma camada de mascaramento protetora 712 pode ser aplicada a um lado. A folha metálica de conexão do ânodo 710 pode ser folheada com uma camada 714 de metal coerente com, por exemplo, zinco. De modo similar ao descrito nas figuras anteriores. Prosseguindo para a figura 9B, um separador de hidrogel 910 pode ser aplicado sem o uso do método de rodo ilustrado na figura 8E. A mistura precursora do separador de hidrogel pode ser aplicada de várias formas, por exemplo, um filme pré-formado da mistura pode ser aderido pela aderência física; alternativamente, uma mistura diluída da mistura precursora do separador de hidrogel pode ser dispensada e, então, ajustada a uma espessura desejada pelo processamento de revestimento por giro. Alternativamente, o material pode ser aplicado através de revestimento por aspersão, ou qualquer outro processamento equivalente. Depois, na figura 9C, é mostrado o processamento para criar um segmento do separador de hidrogel que pode funcionar como um confinamento ao redor de uma região do separador. O processamento pode criar uma região que limita o fluxo, ou difusão, de materiais como eletrólito fora da estrutura in- terna dos elementos de batería formados. Tal recurso de bloqueio 920 de vários tipos pode, assim, ser formado. O recurso de bloqueio, em alguns exemplos, pode corresponder a uma região altamente reticula-da da camada separadora, e pode ser formado, em alguns exemplos, pela elevada exposição à energia de fóton na região desejada do recurso de bloqueio 920. Em outros exemplos, materiais podem ser adicionados ao material separador de hidrogel antes deste ser curado, de modo a criar porções regionalmente diferenciadas que, após a cura, se tornam o recurso de bloqueio 920. Em ainda outros exemplos, regiões do material separador de hidrogel podem ser removidas tanto antes quanto depois da cura por várias técnicas incluindo, por exemplo, ataque químico da camada com mascaramento para definir a extensão regional. A região do material removido pode criar um recurso de bloqueio independente ou, alternativamente, pode ser materialmente adicionada novamente ao espaço vazio para criar um recurso de bloqueio. O processamento do segmento impermeável pode ocorrer através de vários métodos, incluindo processamento por imagem, reticula-ção elevada, fotodosagem pesada, enchimento, ou omissão de aderência de hidrogel para criar um espaço vazio. Em alguns exemplos, um construto ou conjunto de laminado do tipo mostrado como o resultado do processamento na figura 9C pode ser formado sem o recurso de bloqueio 920.

Separadores do polimerizados do elemento de batería [00131] Em alguns designs de batería, o uso de um separador discreto (conforme descrito em uma seção anterior) pode ser impedido devido a uma variedade de razões como o custo, a disponibilidade de materiais, a qualidade de materiais, ou a complexidade do processamento de algumas opções de material, como exemplos não limitadores. Em tais casos, um separador fundido ou moldado no lugar, que é ilustrado nos processos das figuras 8A- 8H, por exemplo, pode forne- cer benefícios desejáveis. Enquanto separadores de amido ou colados foram usados comercialmente com sucesso em AA e outras baterias no formato Leclanché ou zinco-carbono, tais separadores podem ser de alguns modos inadequados para o uso em certos exemplos de mi-crobaterias laminares. Atenção especial pode precisar ser dada à uniformidade e consistência de geometria em qualquer separador usado nas baterias da presente invenção. Controle preciso sobre o volume do separador pode ser necessário para facilitar a incorporação precisa subsequente de volumes de cátodo conhecidos e a realização subsequente de capacidades de descarga e desempenho celular consistentes. [00132] Um método para se obter um separador moldado no lugar uniforme e mecanicamente robusto pode ser usar formulações de hi-drogel curáveis por UV. Várias formulações de hidrogel permeáveis à água podem ser conhecidas em várias indústrias, por exemplo, a indústria de lentes de contato. Um exemplo de um hidrogel comum na indústria de lentes de contato pode ser o gel reticulado de po-li(metacrilato de hidróxi-etila), ou simplesmente pHEMA. Para várias aplicações da presente invenção, o pHEMA pode ter muitas propriedades atraentes para uso em baterias Leclanché e de zinco-carbono. O pHEMA tipicamente pode manter um conteúdo de água de aproximadamente 30-40 por cento no estado hidratado, mantendo, ao mesmo tempo, um módulo elástico de cerca de 0,7 MPa (100 psi) ou maior. Além disso, as propriedades de módulo e conteúdo de água dos hi-drogéis reticulados podem ser ajustadas pelos versados na técnica através da incorporação de componentes monoméricos hidrofílicos adicionais (por exemplo, ácido metacrílico) ou componentes poliméri-cos (por exemplo, polivinilpirrolidona). Dessa forma, o conteúdo de água, ou, mais especificamente, a permeabilidade iônica do hidrogel pode ser ajustado através de formulação. [00133] Particularmente vantajosa em alguns exemplos, uma formulação de hidrogel polimerizável e moldável pode conter um ou mais diluentes para facilitar o processamento. O diluente pode ser escolhido para ser volátil, de modo que a mistura moldável possa ser espalhada para o interior de uma cavidade e, então, seca por um período suficiente para que o componente de solvente volátil seja removido. Após a secagem, uma fotopolimerização a granel pode ser iniciada pela exposição a radiação actínica de comprimento de onda adequado, como luz UV azul a 420 nm, para o fotoiniciador escolhido, como CGI 819. O diluente volátil pode ajustar a fornecer uma viscosidade de aplicação desejada, de modo a facilitar a fundição de uma camada uniforme do material polimerizável na cavidade. O diluente volátil pode também fornecer efeitos de redução de tensão superficial benéficos, particularmente no caso onde monômeros fortemente polares são incorporados na formulação. Outro aspecto que pode ser importante para se obter a fundição de uma camada uniforme de material polimerizável na cavidade pode ser a viscosidade da aplicação. Monômeros reativos comuns com pequena massa molar tipicamente não têm viscosidades muito altas, podendo ser tipicamente de apenas poucos centipoise. Em um esforço para fornecer o controle benéfico da viscosidade do material separador moldável e polimerizável, um componente poliméri-co de alta massa molar conhecido por ser compatível com o material polimerizável pode ser selecionado para incorporação na formulação. Exemplos de polímeros de alta massa molar que podem ser adequados para incorporação em formulações exemplificadoras, podem incluir polivinilpirrolidona e poli(óxido de etileno). [00134] Em alguns exemplos, o separador moldável e polimerizável pode ser vantajosamente aplicado em uma cavidade projetada, conforme anteriormente descrito. Em exemplos alternativos, pode não haver nenhuma cavidade no momento da polimerização. Em vez disso, a formulação do separador moldável e polimerizável pode ser revestida sobre um substrato contendo eletrodo, por exemplo, latão conformado folheado a zinco e, então, subsequentemente exposto à radiação actí-nica com o uso de uma fotomáscara para polimerizar seletivamente o material separador em áreas alvo. O material separador pode então ser removido pela exposição a solventes de enxágue apropriados. Nestes exemplos, o material separador pode ser projetado como um separador foto moldável.

Exemplo de batería primária [00135] Em alguns exemplos do processamento dos elementos de energização biocompatíveis com separadores depositados, uma batería primária pode ser formada. Uma típica bateria primária pode ser caracterizada por sua propriedade de uso único. Em um exemplo consistente com o processamento laminar uma bateria pode ser formada com as seguintes características e elementos. [00136] Pode haver numerosas formulações de química de cátodo que podem ser consistentes com esta revelação. Como um exemplo não limitador, uma formulação pode compreender dióxido de manganês eletrolítico em uma mistura de grafite. Em um exemplo, uma mistura de pó pode ser formada pela mistura do dióxido de manganês eletrolítico moído a jato (JMEMD) e grafite KS6, disponível junto à Timcal (grafite sintético primário KS6 TIMCAL TIMREX®) em uma razão por peso de 80 por cento de JMEMD para 20 por cento de KS6. A mistura pode ser realizada por vários meios, como um exemplo, o JMEMD e o KS6 podem ser misturados através da moagem por trituração dos dois pós por um período prolongado. Em alguns exemplos, a mistura de pó resultante pode ser misturada com uma solução de 10 por cento de poli-isobutileno (PIB) em tolueno. A solução de 10 por cento de PIB pode ser formada a partir da mistura de poli-isobutileno grau B50 misturado com tolueno em uma formulação de aproximadamente 10 partes de PIB B50 para 90 partes de tolueno em peso. Os 10 por cento de PIB podem ser misturados com uma quantidade adicional de tolueno e com o pó de JMEMD/K6 para formular uma pasta fluída para o processamento do cátodo. Esta mistura pode incluir estes materiais em uma razão de aproximadamente 1,5 partes de solução de PIB B50/tolueno para 2,3 partes de tolueno para 4,9 partes de pó de JMEMD/KS6. A mistura pode proceder até que uma pasta fluida uniforme com uma consistência similar a pasta seja formada. A quantidade de solvente (tolueno, em um exemplo) no sistema pode ser variada para afetar as características da pasta fluida formada, e em outros exemplos a quantidade relativa de PIB B50 na pasta fluida pode ser variada, diferindo do exemplo. [00137] Continuando com o exemplo da batería primária, um separador de hidrogel pode ser formado nas formas discutidas nesta revelação a partir de uma mistura precursora. Um exemplo de uma mistura precursora pode ser formado pela mistura de metacrilato de hidróxi-etila (HEMA); com dimetacrilato de etileno glicol (EGDMA); e com poli-vinilpirrolidona (PVP). Pode haver outros constituintes adicionados à mistura, como fotoiniciadores. Um fotoiniciador exemplificador pode ser a fenila (2,4,6-trimetil benzoil)-óxido de fosfina, que pode estar disponível em formulações comerciais incluindo Irgacure® 819, que pode ser também chamado aqui de CGI 819. Podem haver também numerosos solventes que podem ser utilizados em diferentes quantidades de modo a se atingir uma reologia desejada da mistura. Em um exemplo não limitador, 2-propanol pode ser utilizado como um solvente adequado. [00138] Muitas das discussões gerais sobre elementos de energi-zação biocompatíveis, como a pasta fluida para cátodo e ânodo, têm exemplos relacionados aos elementos de batería primária, e pode-se esperar que variações e exemplos destes vários elementos compreendam outros exemplos dos elementos de batería primária para a presente especificação. [00139] Em alguns exemplos, o ânodo de zinco pode ser formado pela eletrodeposição do zinco sobre o material de contato. Em outros exemplos, conforme foi discutido, a eletrodeposição pode ocorrer através da estrutura laminada apenas em porções expostas do material de contato. Podem haver numerosas maneiras de depositar materiais de ânodo, e outros sistemas de bateria podem empregar outras espécies químicas além do zinco, como prata como um exemplo não limitador. [00140] A bateria pode incluir vários tipos de formulações de eletró-lito. Solução básica em hidróxido pode estar incluída no eletrólito. Entretanto, em alguns exemplos de baterias biocompatíveis, formulações de eletrólito menos básicas podem ser utilizadas. Eletrólitos, como usado aqui, podem incluir cloreto de zinco, acetato de zinco, acetato de amônio e cloreto de amônio em concentrações mássicas de aproximadamente 0,1 por cento a 25 por cento. Como um exemplo não limitador, uma solução de 5 por cento em peso de cloreto de zinco e cloreto de amônio pode ser dissolvida em água como uma base. Além disso, tensoativos podem ser adicionados à formulação eletrolítica. Tensoativos exemplares podem incluir Triton™ X-100, Triton™ QS44 e Dowfax™ 3B2 em concentrações de 0,01 por cento a 2 por cento. Como um exemplo, Triton™ X-100 pode ser adicionado à solução de cloreto de zinco e cloreto de amônio.

Exemplos de batería secundária [00141] A estrutura e os processos de fabricação que foram descritos na presente revelação podem ser úteis, no geral, para a produção de baterias secundárias. Pode haver várias considerações relacionadas aos elementos de batería secundária que podem ser diferentes das considerações feitas em relação aos elementos primários. O processo de recarga para um elemento de batería pode resultar no in-chamento e encolhimento dos componentes de batería e, assim, as dimensões dos recursos e camadas de confinamento, bem como a composição da batería, podem ser ajustadas em algumas modalidades. O uso de camadas de polímero gelificadas para os eletrólitos pode permitir a criação de uma camada capaz de tolerar alguns dos aspectos de inchamento e encolhimento conforme íons de eletrodo são movidos ao longo do dispositivo durante os ciclos de carga e, subsequentemente, durante os ciclos de descarga. [00142] Nas baterias secundárias, as camadas de ânodo e cátodo podem alternar a designação dependendo do fato do dispositivo estar carregando ou descarregando, e podem ser consideradas primeiro e segundo eletrodos. Assim, pode ser útil observar o ânodo e o cátodo para saber se a célula da batería está sendo carregada, de modo que possa ser considerada uma célula eletrolítica, ou se está sendo descarregada, de modo que possa ser considerada uma célula galvânica. Assim, quando chamada de cátodo da célula galvânica, a estrutura do primeiro eletrodo funcionaria de modo a espontaneamente aceitar os elétrons a partir de um circuito externamente conectado. Além disso, o cátodo da célula eletrolítica é fisicamente o segundo eletrodo na batería secundária que aceita os elétrons de um elemento de carga externo. [00143] Embora em alguns exemplos a classe de baterias de dióxido de manganês e zinco possa funcionar como uma bateria secundá- ria, há muitos outros exemplos comuns de baterias secundárias. Em uma classe comum de baterias secundárias, os íons de lítio podem compreender as espécies químicas de armazenamento de energia. Pode haver numerosas maneiras de se formar eletrodos em baterias de íons de lítio. No tipo de dispositivo de acordo com a presente revelação, pode haver vários compostos intercalados de lítio que poderíam estar presentes no ânodo da célula galvânica. Por exemplo, a pasta fluida para cátodo pode incluir óxido de cobalto de manganês de níquel e lítio, óxido de lítio e manganês, e fosfato de ferro e lítio, entre outros. [00144] O segundo eletrodo pode ser o ânodo da célula galvânica e, em alguns exemplos, pode ser formado de ou revestido com grafite ou outras formas de carbono. Em outros exemplos, várias formas de silício depositado podem ser utilizadas. De maneiras similares à gal-vanoplastia de zinco discutida com relação às baterias primárias, o silício pode ser galvanizado tanto em regiões quanto em uma camada plana ao longo do substrato. Silício galvanizado pode ser formado na camada coletora de corrente, que pode ter revestimentos superficiais de platina, titânio ou uma fina camada de silício, em alguns exemplos. O plaqueamento do materiais de eletrodo pode ocorrer em meios não aquosos compreendendo SiCI4, SÍHCL3, SiBr4, Si(Ch2Ch3)4, ou Si(OOCCH3)4, como exemplos não limitadores. Em outros exemplos, as camadas de grafite ou silício podem ser depositadas por bombardeamento com íons à superfície do coletor de corrente para formar a segunda região de eletrodo, de uma maneira similar à descrita na figura 7D. [00145] Os eletrodos podem ser formados sobre folhas de metal de maneiras consistentes com as discussões anteriores referentes ao processamento do laminado. Estes eletrodos e folhas de metal podem formar a camada de base, ou seja, abaixo das camadas de laminado que formam a cavidade. Além disso, o coletor de corrente conectado ao outro eletrodo pode ser utilizado para cobrir a estrutura laminada após o cátodo ter se formado e a célula ter sido preenchida com ele-trólito. [00146] Para formar as soluções de eletrólito, sais de lítio podem tipicamente ser dissolvidos em sistemas de solvente não aquoso. Portanto, estes sistemas de solvente não aquoso podem interagir com as várias camadas adesivas de diferentes formas e, visto que a integridade de vedações nos dispositivos de bateria pode ser importante, pode haver alterações na escolha dos sistemas adesivos que podem ser necessários dependendo do uso dos solventes não aquosos. Formas gelificadas de eletrólitos poliméricos são conhecidas nos dispositivos de lítio-polímero que incorporam os eletrólitos de polímero. Os métodos de formação dos separadores que começam com o preenchimento precursor de líquido de uma cavidade podem ser realizados para estes tipos de baterias secundárias, sendo que um separador polime-rizado pode ser formado de polímeros como PVDF ou poli(acrilonitrila). Em alguns exemplos, pode ser possível utilizar precursores de formação de hidrogel, sendo que o polímero é gelificado com sais convencionais consistentes com células de lítio. Por exemplo, em um exemplo não limitador, um precursor separador pode ser misturado com hexa-fluorofosfato de lítio em solventes não aquosos como carbonato de etileno, carbonato de dimetila e carbonato de dietila, como exemplos não limitadores. A camada gelificada resultante pode ser formada com solvente em excesso para permitir o encolhimento, conforme foi descrito na relação ao processamento de precursor de hidrogel. [00147] Em um exemplo não limitador específico, uma estrutura laminada com base em cavidade pode ser formada conforme foi descrito na discussão anterior sobre processamento do laminado, sendo que a camada inferior pode ser o coletor de corrente, sobre o qual uma ca- mada de grafite ou silício foi fixada. As camadas laminadas que fixam no coletor de corrente podem ter as cavidades formadas nelas, conforme foi descrito. Em um exemplo não limitador, uma solução de fundido pode ser formada pela mistura de uma razão de aproximadamente dois para um de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) e po-li(dimetilsiioxano) (PDMS) em uma mistura de solventes compreendendo N-N Dimetila Acetamida (DMAc) e glicerol. A razão de DMAc para glicerol pode ser alterada, e pode afetar características como a porosidade da camada separadora resultante. Um excesso da mistura de solventes pode ser usado para permitir o encolhimento da camada resultante na cavidade para formar uma fina camada separadora. Em alguns exemplos, especialmente para altos níveis de solvente, o sistema adesivo da estrutura laminada pode ser alterado para otimizar a consistência com o sistema de solvente de DMAc-glicerol. Após o processamento por rodo da solução de fundição para o interior das cavidades definidas, a estrutura resultante pode ser seca à temperatura ambiente ou temperatura elevada por algum tempo. Outras maneiras de dispensação da solução de fundição podem ser consistentes com os processos descritos aqui. Assim, a estrutura pode ser imersa em um banho de água à temperatura ambiente por 20-40 horas para permitir que o glicerol dissolva da camada separadora, resultando em uma camada com uma porosidade desejada. A estrutura resultante pode então ser seca em um ambiente a vácuo por um período de 20-40 horas. [00148] Em alguns exemplos, a camada separadora resultante pode ser tratada com exposição a uma solução de eletrólito. Em um exemplo não limitador, uma solução de hexafluorofosfato de lítio de 1 molar em uma mistura de aproximadamente 1/1/1 de carbonato de eti-leno (EC)/carbonato de dimetila (DMC) e carbonato de metil etila (EMC) pode ser formada e dispensada na cavidade. Em alguns outros exemplos, a exposição ao eletrólito pode ocorrer após o cátodo ser formado na cavidade. [00149] Em um tipo diferente de exemplo, a estrutura laminada pode ser criada da forma descrita em relação às figuras 4A-4N. Um separador, como um filme de Celgard pode ser cortado ao tamanho de um recurso em uma camada espaçadora de lacuna, e então colocado na estrutura laminada, ao invés de ser depositado na cavidade. O separador colocado pode ser também tratado com uma exposição a eletrólito antes do processamento adicional com uma "pasta fluida para cátodo". [00150] A estrutura resultante pode agora estar pronta para receber um tratamento com a pasta fluida para cátodo. Várias pastas fluidas para cátodo compreendendo diferentes tipos de compostos de lítio podem ser usadas; contudo, outros tipos de química além do lítio sejam possíveis. Em um exemplo não limitador, uma pasta à base de fosfato de ferro e lítio (LiFeP04) pode ser utilizada. Em alguns exemplos, a pasta de fosfato de ferro e lítio pode ser formada através, primeiramente, da mistura de carboximetil celulose sódica em água desioniza-da. À mistura resultante, um pó compreendendo fosfato de ferro de lítio e agentes condutivos como grafite sintético e negro de fumo pode então ser adicionado e extensivamente misturado. Depois, uma pasta aquosa adicionalmente refinada pode ser formada através da adição de borracha de estireno-butadieno e da mistura extensiva. A pasta aquosa pode então ser processada para o interior da estrutura da cavidade, por meios descritos na presente revelação, como através do uso de um processo de rodo. A reologia da pasta aquosa pode ser ajustada para otimizar a integridade do processo de preenchimento baseado em rodo, por exemplo, através da adição ou remoção de solvente ou do ajuste da quantidade relativa da borracha de estireno-butadieno adicionada. A estrutura resultante pode então ser seca em um ambiente a vácuo por 20-40 horas. [00151] Em alguns exemplos, as camadas separadoras e de cátodo resultantes podem ser tratadas com exposição a uma solução de ele-trólito. Em um exemplo não limitador, uma solução de hexafluorofosfa-to de lítio de 1 molar em uma mistura de aproximadamente 1/1/1 de carbonato de etileno (EC)/carbonato de dimetila (DMC) e carbonato de metila etil (EMC) pode ser formada e dispensada na cavidade. Em alguns exemplos, o eletrólito pode ser adicionado ao cátodo com a ajuda tanto de tratamento por pressão quanto de tratamento a vácuo, para melhorar a difusão da mistura de eletrólito nas camadas. [00152] A segunda camada de coletor de corrente pode ser fixada à estrutura laminada após a remoção de uma camada de liberação da estrutura laminada. O coletor de corrente aderido pode entrar em contato com a pasta fluida depositada e fornecer contato elétrico entre o coletor de corrente em metal e o cátodo infundido de eletrólito, resultando em uma estrutura de bateria.

Aspectos de interconexão de múltiplas baterias [00153] A estrutura laminar com base em cavidades cria um dispositivo de bateria natural que tem múltiplos elementos individuais de bateria. Pode haver numerosas vantagens em dispositivos de bateria que compreendem elementos individuais, como foi descrito no pedido de patente US n° de série 13/358.916, depositado em 26 de janeiro de 2012, intitulado MULTIPLE ENERGIZATION ELEMENTS IN STACKED INTEGRATED COMPONENT DEVICES, os conteúdos do qual estão incorporados aqui por referência. Com referência à figura 10A, interco-nexões elétricas exemplificadoras para elementos de múltiplas baterias devem ser descritas. Onze cavidades de bateria individuais podem ser descritas como elementos de bateria 1010 - 1020. Cada elemento de bateria pode ter um trilho correspondente que sai de uma bateria em direção a um elemento de junção de interconexão 1025. Por exemplo, o elemento de batería 1010 pode ter uma interconexão 1001 e o elemento de batería independente 1011 pode ter uma interconexão independente 1002. Os trilhos podem ser direcionados independentemente com isolamento elétrico até atingirem o elemento de junção de interconexão 1025. Em alguns exemplos, todas as onze baterias podem ter ligação à terra comum na parte traseira do elemento de múltiplas baterias. Em outros exemplos, cada um dos elementos de bateria individuais pode ter um segundo contato independente similar, como mostrado em relação ao primeiro contato na figura 10A. [00154] Continuando à figura 10B, um exemplo alternativo é mostrado em relação a onze elementos de bateria similares. Como um exemplo, o primeiro elemento de bateria 1010 pode ser novamente mostrado na figura 10B com linhas pontilhadas para indicar que um esquema diferente de via de interconexão pode ser empregado. Na figura 10B as linhas de direcionamento podem ser espacialmente contidas para estarem acima ou abaixo dos elementos de bateria, sendo que a junção de interconexão 1026 pode, então, adicionar altura ao dispositivo, ao invés de largura, como pode ser o caso com a figura 10A. [00155] Os dispositivos de junção de interconexão 1025 ou 1026 podem compreender vários dispositivos. Em alguns dos exemplos mais simples, o dispositivo de junção de interconexão pode meramente fornecer conexões de direcionamento entre as interconexões, o que pode ser útil, entre outras razões, por definir as múltiplas tensões de bateria. Em um próximo conjunto de exemplos de elemento de junção de interconexão, o elemento pode conter interconexões e estruturas de diodo. Os diodos podem ser diodos de junção PN padrão ou, em outros exemplos mais preferenciais, podem ser diodos de queda dianteira baixa, como diodos Schottky. Os diodos podem fornecer um meio passivo para isolar um elemento com defeito ou de capacidade inferior de outros dispositivos. Por exemplo, cada batería pode ter diferentes tensões de circuito aberto ou de carga, impedâncias e capacidades de descarga. Estas diferenças podem surgir das ligeiras diferenças no processamento, montagem, armazenamento e envelhecimento ou podem surgir de defeitos significativos nas células. Por exemplo, a saída positiva/cátodo de cada bateria pode conectar a um nó comum e um esquema de conexão similar pode ser realizado em relação aos âno-dos. Em um exemplo desse tipo, no qual todas as baterias são diretamente conectadas em paralelo, baterias "fortes", que podem ter alta tensão e baixa resistência interna, podem descarregar através das baterias "fracas", que podem ter baixa tensão e curtos internos. Em tal exemplo de conexão paralela, o desempenho de todas as baterias pode ser configurado em um "mínimo denominador comum". Em um exemplo extremo, todas podem descarregar através de uma única célula tendo um curto interno. Alternativamente, exemplos nos quais o terminal do cátodo/positivo de cada bateria é conectado a um nó comum através de um diodo podem limitar a redução no desempenho. Nestes exemplos, no caso de uma célula fraca, o diodo pode limitar a corrente reversa, de modo que uma célula não possa degradar todo o conjunto. Em alguns exemplos mais complexos, circuitos integrados podem ser adicionados, podendo fornecer controle mais sofisticado sobre elementos com defeito, e podem fornecer meios programáveis de se criar tensões de saída controladas de vários tipos que podem exceder a tensão de saída máxima de qualquer combinação aditiva simples de elementos. [00156] Continuando para as figuras 10C e 10D, exemplos em seção transversal correspondendo aos exemplos da figura 10A e figura 10B são ilustrados. Na figura 10C, uma seção transversal correspondendo a alguns exemplos da figura 10A pode ser encontrada. Um cá-todo de bateria 842 localizado em uma cavidade em uma estrutura Ia- minada pode ter um contato de cátodo 1031 e um contato de ânodo 816. Os elementos de batería individuais podem ter contatos de cátodo individualizados 1031, sendo que o metal pode ser removido em padrões entre os elementos de batería formando recursos de isolamento 1030. Uma vista aérea do contato de cátodo pode revelar que o contato do cátodo de batería 1031 pode ser cortado de modo que tenha um recurso de interconexão de direcionamento para cada contato de cátodo individual. Continuando para a figura 10D, uma estrutura de interconexão mais complicada pode ser empregada, na qual uma camada isoladora 1040 pode ter vias de contato cortadas na sua estrutura para permitir a via de contato 1050. Em alguns exemplos, os contatos de cátodo 1031, os recursos de isolamento 1030 e a camada de isolamento 1040 podem todos compreender uma camada laminada que pode ser adicionada ao dispositivo de bateria de formas que foram descritas em seções anteriores. Em alguns exemplos, uma pasta con-dutiva ou adesivo condutivo podem ser adicionados à estrutura da via de contato para criar uma via de contato 1050. Depois disso, linhas de direcionamento de interconexão 1060 podem ser criadas para eletricamente conectar os elementos de bateria a recursos como o elemento de junção de interconexão. Em alguns exemplos, pode haver múltiplos elementos de junção de interconexão para uma coleção de elementos de bateria.

Aspectos de tensão de alimentação de unidades de múltiplas baterias [00157] Em alguns exemplos de dispositivos com múltiplas unidades de energização, a combinação das baterias em diferentes conexões em série e paralelas pode definir diferentes modalidades. Quando duas unidades de energização são conectadas em uma forma serial, a tensão de saída dos elementos de energização é adicionada para fornecer uma tensão de saída mais alta. Quando duas unidades de energização são conectadas em uma forma paralela, a tensão perma- nece a mesma, mas as capacidades de corrente são adicionadas, idealmente dobrando a capacidade de uma única célula e simultaneamente também reduzindo a sua resistência interna pela metade. Pode ser evidente que em algumas modalidades a interconexão de elementos de energização pode ser predeterminada no design do elemento. Entretanto, em outras modalidades, os elementos podem ser combinados através do uso de elementos de comutação para definir diferentes condições de fornecimento de alimentação que podem ser dinamicamente definidas. [00158] Continuando para a figura 11, um exemplo de como os interruptores (incluindo os interruptores exemplificadores 1120-1122, 1130, 1140-1145, 1150, 1160-1165, 1170, e 1180-1185) podem ser utilizados para definir até 4 diferentes tensões de alimentação a partir da combinação comutada de quatro diferentes elementos de energização é mostrado. Pode ser evidente que o número de elementos é fornecido em um sentido exemplificador, e que muitas diferentes combinações definiríam técnica similar dentro do espírito da técnica inventiva de presente invenção. Além disso, os itens 1101, 1102, 1103 e 1104 podem definir as ligações à terra de quatro diferentes elementos de energização, ou, em algumas modalidades, estes podem representar as ligações à terra de quatro diferentes bancos de elementos de energização, conforme foi demonstrado na descrição da figura 8. Em um sentido exemplificador, os itens 1105, 1106, 1107 e 1109 podem definir as conexões de polarização a cada um dos quatro elementos de energização mostrados, sendo que a conexão de polarização pode assumir uma condição de tensão nominal que pode ser 1,5 volts mais alta que as ligações à terra de elemento individual, 1101, 1102, 1103 e 1104. [00159] Conforme mostrado na figura 11, pode haver um microcon-trolador, item 1116, que é incluído no dispositivo energizado que, entre suas várias condições de controle, pode controlar o número de alimen-tadores que as múltiplas unidades de energização são conectadas para definir. Em algumas modalidades, o microcontrolador pode conectar a um controlador de interruptor, item 1115, que pode indexar mudanças do nível do sinal de controle do microcontrolador em mudanças de estado aos interruptores individuais. Para facilitar a apresentação, a saída do item 1115 é mostrada como um único item 1110. Neste conjunto de modalidades, este sinal deve representar as linhas de controle individuais que saem da variedade de interruptores descritos como itens 1120 a 1185. Pode haver numerosos tipos de interruptores que são consistentes com o espírito da técnica inventiva da presente invenção, entretanto, em um sentido não limitador, os interruptores podem ser interruptores MOSFET, em um sentido exemplificador. Pode ser evidente que qualquer um dos numerosos interruptores do tipo mecânico e elétrico, ou outros tipos de interruptores que podem ser controlados por um sinal elétrico, pode compreender a técnica dentro do espírito da técnica inventiva da presente invenção. [00160] De acordo com a modalidade do circuito da figura 11, o controle dos interruptores pode ser utilizado para gerar várias diferentes condições de tensão. Como um exemplo inicial, os interruptores podem ser configurados de modo que haja duas condições diferentes de tensão definidas: tanto a condição de 1,5 volt mostrada como item 1113, quanto a condição de 3 volts mostradas como item 1112. Há numerosas formas para isso acontecer; mas, por exemplo, a seguinte forma será descrita, na qual dois elementos diferentes são utilizados para cada uma das condições de tensão. Poder-se-ia considerar combinar os elementos representados por suas ligações à terra dos itens 1101 e 1102 como elementos de alimentação de 1,5 volt. Para isso ocorrer, pode-se observar que o item 1105, a conexão de polarização do primeiro elemento de energização já conecta ao item da linha de alimentação de 1,5 volt 1113. Para que a conexão de polarização do segundo elemento de energização 1106 conecte à linha de alimentação 1113, o interruptor 1142 pode ser girado para um estado conectado enquanto os interruptores 1143, 1144 e 1145 podem ser configurados em um estado não conectado. A ligação à terra do segundo elemento de energização pode agora ser conectada à linha de terra 1114 através da ativação do interruptor 1130. Para definir a segunda linha de alimentação 1112, a linha de alimentação de 3 volts e as ligações à terra/comuns do terceiro 1103 e quarto 1104 elementos podem ser conectadas à linha de alimentação de 1,5 volt 1113. Para que isso ocorra em relação ao terceiro elemento, o interruptor 1121 pode ser ativado, sendo que os interruptores 1120 e 1122 podem ser desativados. Isso pode fazer com que a conexão 1103 esteja na condição de 1,5 volt do elemento 1113. O interruptor 1150 pode ser desativado neste caso. Para o quarto elemento, o interruptor 1140 pode ser ativado. O interruptor 1141 pode também ser ativado; entretanto, se estiver inativo, a mesma condição pode existir. O interruptor 1170 pode ser desativado de modo que a conexão à linha de terra não seja feita. [00161] As conexões de polarização do terceiro 1107 e quarto 1109 elementos podem agora ser conectadas à linha de alimentação de 3 volts 1113. Para a conexão do terceiro elemento, o interruptor 1163 deve estar ativo enquanto os interruptores 1162, 1164 e 1165 podem estar inativos. Para o quarto elemento 1109, o interruptor 1183 pode estar ativo enquanto os interruptores 1182, 1184, e 1185 podem estar inativos. Este conjunto de conexões pode definir uma das modalidades que pode resultar em tal condição de fornecimento de alimentação de dois níveis (1,5 e 3 Volts) bruta através do uso exemplificador de 4 unidades de energização. [00162] As modalidades que podem derivar das conexões ilustradas na figura 11 podem resultar em várias diferentes condições de for- necimento de alimentação, que podem resultar do uso de quatro elementos de energização ou quatro bancos de elementos de energiza-ção. Pode ser evidente que muito mais conexões de elementos de energização podem ser consistentes com a técnica inventiva da presente invenção. Em um sentido não limitador, pode haver um mínimo possível de dois elementos de energização ou qualquer número maior que isso, que pode ser consistente com um dispositivo energizado. Em qualquer uma destas modalidades, pode haver conceitos similares para comutar as conexões de terra e lado de polarização dos elementos de energização para conexão paralela e em série, que podem resultar em múltiplos da tensão de energização do elemento de tensão de energização individual. A descrição de um tipo de modalidade utilizando a infra estrutura de comutação da figura 11 pode, em algumas modalidades, descrever um conjunto de conexões que pode ser programado em um dispositivo energizado e, então, utilizado durante todo o ciclo de vida da modalidade do dispositivo resultante. Por exemplo, um dispositivo energizado pode ter modos operacionais programados, nos quais o número ou natureza de suas tensões de alimentação pode mudar dinamicamente. Em um sentido exemplificador não limitador, com referência à figura 11, o item 1110 pode representar uma linha de fonte de alimentação do dispositivo, sendo que, em alguns modos, o dispositivo não está conectado a quaisquer conexões do elemento de energização, como pode ser o caso se os interruptores 1145, 1165 e 1185 estiverem em uma conexão não ativada. Outras modalidades deste tipo podem resultar na conexão de um ou mais dos interruptores dentre 1145, 1165 e 1185, resultando em uma tensão de energização definida para a tensão de alimentação do item 1110. Esta ativação dinâmica de uma tensão particular pode incluir também a desativação posterior, ou alternativamente, uma mudança dinâmica à outra tensão de energização operacional. Pode haver uma diversidade significativa de modalidades operacionais que podem derivar da técnica inventiva da presente invenção quando dispositivos energizados estão incluídos com múltiplos elementos de energização, que podem ser conectados de forma estática e dinâmica a outros elementos do dispositivo energi-zado. Múltiplos elemento de energização em dispositivos energizados [00163] Continuando para a figura 12, item 1200, uma representação esquemática de uma modalidade com um elemento de bateria do tipo mostrado na figura 10A, é ilustrada. Os múltiplos elementos de energização que foram identificados como itens 1010-1020 na figura 10A podem agora ser representados por identificadores individuais associados às baterias. Pode ser evidente que o número e a organização dos múltiplos elementos é apenas uma de muitas disposições diferentes, e é mostrada para propósitos de ilustração. No entanto, em algumas modalidades conforme mostrado, os elementos podem estar dispostos em bancos. Na figura 12, um primeiro banco de elementos pode, assim, incluir 1210, 1211, 1212 e 1213. Um segundo banco de elementos pode incluir itens 1214, 1215, 1216 e 1217. Um terceiro banco de elementos pode ser representado pelos elementos 1218, 1219 e 1220. Um elemento de antena pode também ser demonstrado. [00164] Em algumas modalidades, cada um destes bancos pode compartilhar uma linha de terra comum para os três ou quatro elementos que são conectados no banco. Para propósitos de ilustração, o banco um, incluindo os itens 1210, 1211, 1212 e 1213, pode compartilhar uma linha de terra comum: mostrada como item 1230. Adicionalmente, cada um dos elementos pode, então, ter uma linha separada que os conecta a um elemento de interconexão, que pode ser representado pelo elemento de circuito 1290. Pode ser claro que as numerosas diferenças na conexão, contagem e preparação de cada elemento de bateria podem compreender técnica dentro do escopo desta técnica inventiva. Além disso, pode ser possível que cada elemento de batería tenha um eletrodo comum e um polarizado separadamente conectados à camada de interconexão. [00165] Conforme mencionado, em algumas modalidades nas quais bancos de elementos de batería compartilham uma linha de terra comum, o elemento de bateria 1213 pode compartilhar uma conexão comum 1230 e também ter sua própria conexão de polarização 1235. Estas conexões podem interfacear com o elemento de interconexão 1290 e então continuar em um elemento de controle de potência identificado nesta figura como item 1205. As duas conexões podem ter conexões de entrada correspondentes à unidade de controle de potência onde 1240 pode ser uma continuação do banco. Uma conexão de terra 1230 e item 1245 comuns podem ser uma continuação da conexão de polarização 1235 do elemento de bateria 1213. Assim, o elemento de bateria individual pode ser conectado à entidade de controle de potência, e os interruptores podem controlar como conectar eletricamente aos elementos adicionais. Em algumas modalidades, os três bancos de onze unidades de energização múltipla podem todos, de fato, serem conectados em uma forma paralela. A forma paralela pode gerar um fornecimento de energia bruta da bateria que tem a mesma condição de tensão dos elementos de bateria e uma capacidade combinada da bateria das onze unidades. A unidade de controle de potência 1205 pode conectar cada um dos onze elementos 1210-1220 nesta forma paralela. Em modalidades alternativas, o elemento de controle de potência pode refinar e alterar a potência de entrada, resultando em uma potência de saída refinada que será fornecida ao resto do dispositivo energizado. Pode ser evidente que numerosos refinamentos elétricos podem ser realizados pelo elemento de controle de potência, incluindo, em um sentido não limitador, a regulação de todos os elementos para se chegar a uma tensão de saída de referência padrão; a multiplicação da tensão dos elementos individuais; a regulação da corrente emitida pelos elementos de batería combinados; e muitos outros refinamentos do tipo. [00166] Em algumas modalidades, a saída em bruto da unidade de controle de potência pode ser conectada à camada de interconexão, conforme mostrado pelo elemento 1250. Esta fonte de alimentação pode ser passada pelo dispositivo de interconexão e alimentada eletricamente a um elemento de dispositivo passivo integrado (IPD) 1206, que pode ser conectado ao elemento de múltiplas baterias. Dentro do elemento de dispositivo passivo integrado 1206, pode haver capacito-res. A conexão da fonte de alimentação em bruto que chega da interconexão 1255 pode ser utilizada para carregar os capacitores até a condição de tensão da fonte de alimentação em bruto. Em algumas modalidades, a carga pode ser controlada por um elemento ativo; em outras modalidades, ela pode ser apenas passada ao elemento capa-citor. A conexão resultante do capacitor pode então ser identificada como uma primeira condição do fornecimento de alimentação. [00167] Capacitores podem ser colocados no elemento de dispositivo passivo integrado para armazenar energia para uso pelos vários elementos eletroativos. Em outros exemplos, os capacitores podem estar incluídos como parte do próprio dispositivo de controle de potência ou nos outros componentes que extraem potência do dispositivo de controle de potência. Em ainda outros exemplos, capacitores podem estar incluídos no dispositivo como um todo como elementos passivos, bem como elementos integrados em outros dispositivos como o dispositivo de controle de potência. [00168] Pode haver numerosas motivações para o condicionamento da potência fornecida por múltiplas unidades de energização. Uma motivação exemplificadora, em algumas modalidades, pode derivar dos requisitos de potência dos componentes que estão conectados.

Se estes elementos têm diferentes estados operacionais que exigem diferentes condições de corrente, então a drenagem de corrente da drenagem de corrente de estado operacional mais alta pode ser tam-ponada pela presença dos capacitores. Dessa forma, os capacitores podem armazenar significativamente mais capacidade de corrente do que os onze elementos de bateria podem fornecer em um dado ponto no tempo. Dependendo das condições do elemento de extração da corrente e da natureza dos capacitores no item IPD 1206, pode haver ainda uma limitação da quantidade de tempo durante um estado de extração de alta corrente transiente pode ocorrer e não sobrecarregar a bateria. Visto que os capacitores precisariam ser recarregados após uma alta extração da sua capacidade de corrente, pode ser óbvio que pode precisar haver um tempo suficiente entre as ocorrências repetidas da condição de extração de alta corrente. Assim, pode ser claro que podería haver um grande número de diferentes aspectos de de-sign referentes (1) ao número de unidades de energização, (2) às suas capacidades de energia, (3) aos tipos de dispositivos a que eles conectam e (4) aos requisitos de potência do design dos elementos cuja alimentação é fornecida por (a) estes elementos de energização, (b) pelo sistema de controle de potência e (c) os dispositivos passivos integrados.

Autoteste e de confiabilidade de múltiplas unidades de energização [00169] A natureza dos elementos de energização pode incluir aspectos onde, quando os elementos são montados aos dispositivos energizados, eles podem ter modos de falha que podem ter a natureza de uma falha inicial ou "zero tempo"; ou, alternativamente, pode ser uma falha de envelhecimento, na qual um elemento inicialmente em funcionamento pode falhar durante o curso de seu uso. As características dos dispositivos de componente energizados com múltiplos elementos de energização permitem a criação de modalidades de circuito e design que permitem a remediação de tais modos de falha e a manutenção de um estado operacional funcional. [00170] Com referência à figura 12, algumas modalidades de auto-teste e reparo podem ser ilustradas em um sentido exemplificador. Considere um tipo de modalidade onde os onze elementos de energi-zação múltipla 1210 a 1220 são todos conectados em uma forma paralela para definir uma condição de fonte de alimentação com base na tensão operacional padrão de cada elemento. Conforme mencionado, a natureza do ato de combinar estes múltiplos elementos de energiza-ção pode permitir que o dispositivo energizado realize o autoteste e reparo caso uma unidade de energização estiver com defeito ou se tornar defeituosa. Um elemento de detecção pode ser utilizado para detectar a corrente que flui através dos dispositivos de energização. [00171] Pode haver numerosas formas de definir uma condição no dispositivo energizado nas quais a sua corrente pode estar em um valor padrão. Em um sentido exemplificador, o dispositivo podería ter um "modo de espera" que ele pode ativar, sendo que a extração de corrente quiescente se dá em um valor muito baixo. O protocolo de detecção pode se dar de forma bastante direta, através da inserção de um elemento resistivo à linha de retorno de terra da fonte de alimentação; contudo, meios mais sofisticados de medição do fluxo de corrente, incluindo transdutores magnéticos ou térmicos, ou qualquer outro meio de se realizar a metrologia da corrente elétrica, possam ser consistentes com o espírito da técnica da presente invenção. Caso se observe que a medição diagnostica do fluxo de corrente (em algumas modalidades representada como uma queda de tensão no elemento resistivo em comparação a uma tensão de referência) excede uma tolerância padrão, então o circuito de autoteste exemplificador pode proceder e determinar se um dos elementos de energização está causando a condição de extração da corrente excessiva. Ao proceder, uma forma exemplificadora de isolar a causa pode ser primeiro realizar um ciclo, isolando um dos quatro bancos de cada vez, pela desconexão de sua linha de retorno do terra. Com referência à figura 12, o banco de elementos 1210, 1211, 1212 e 1213 pode ser o primeiro banco a ser isolado. A linha de terra 1230 pode ser desconectada. A mesma metrologia de extração de corrente elétrica pode, a seguir, ser feita após o isolamento. Se a corrente detectada tiver agora voltado a um nível de extração de corrente normal, então pode-se estar sendo indicado que o problema ocorre neste banco. Se, alternativamente, a corrente ainda permanecer fora de uma condição específica, então o processo de laço lógico pode proceder para o próximo banco. Pode ser possível que após o laço através de todos os bancos, que neste sentido exemplificador podem ser três bancos, a corrente drenada ainda esteja fora da tolerância normal. Em tal caso, e em algumas modalidades, o protocolo de autoteste pode então sair do seu teste dos elementos de energização e, então, parar o autoteste ou iniciar o autoteste de algum outro problema potencial de extração da corrente. Ao descrever este protocolo de autoteste, pode ser evidente que um protocolo exemplificador foi descrito para ilustrar os conceitos da técnica inventiva da presente invenção e que numerosos outros protocolos podem resultar em um isolamento similar de unidades de energização individual que podem estar com mau funcionamento. [00172] Continuando com o protocolo exemplificador, quando um defeito tiver sido encontrado e isolado e, então, o fluxo de corrente durante o teste retornado a uma especificação normal, um próximo laço de isolamento pode ser realizado. Agora que um problema foi isolado a um banco individual, as próximas verificações podem isolar um elemento com defeito dentro deste banco. Assim, o banco individual pode novamente ser ativado, entretanto, cada um dos quatro elementos, por exemplo, 1210, 1211, 1212 e 1213, pode ter sua conexão de polariza- ção desconectada. Na figura 12, 1235 pode representar a conexão de polarização do elemento 1213 e, caso ele fosse uma peça com defeito, quando o banco fosse ativado ele extrairía corrente significativa até a sua conexão de polarização ser desconectada. Assim, após um elemento ser isolado, a extração de corrente pode novamente ser detectada. Se o isolamento de um elemento retornar a corrente drenada a um estado normal, então aquele elemento pode ser indicado como defeituoso e, subsequentemente, desconectado do sistema do fornecimento de alimentação. [00173] Se o segundo processo de laço continuar através de todos os elementos de energização em um banco sem que a corrente retorne a um valor aceitável, o laço pode terminar. Em tal evento, o circuito de autoteste pode, então, proceder e desabilitar todo o banco do sistema de fornecimento de alimentação; ou, em outras modalidades, pode proceder de uma forma diferente para isolar os elementos do banco. Podem haver numerosas formas de definir os protocolos de auto-diagnóstico para múltiplas unidades de energização e as ações que são programadas para ocorrer com base nestes protocolos.

Elementos recarreqáveis em múltiplas unidades de energização [00174] Permanecendo ainda na figura 12, outro conjunto de modalidades que pode resultar da integração de múltiplos elementos de energização em dispositivos energizados pode ser visto, sendo que os elementos de energização podem ser recarregados. Em algumas modalidades, nas quais há múltiplos elementos de energização (como os itens 1210 a 1220), e há elementos dentro do dispositivo energizado que podem ser úteis para recarregar um elemento de energização, pode existir a capacidade de carregar alguns dos elementos. [00175] Em um conjunto de modalidades exemplificador, um dispositivo energizado contendo múltiplos elementos de energização pode ser capaz de receber e processar sinais RF de uma antena 1270 com- preendida dentro do seu dispositivo. Em algumas modalidades, pode haver uma segunda antena 1291, que pode ser útil para receber energia sem fio (por exemplo, transferência indutiva de energia, RF, luz e similares) do ambiente do dispositivo e passar esta energia para um dispositivo de controle de energia, 1205. Em um sentido exemplifica-dor, pode estar incluído um elemento microcontrolador 1255, que pode tanto extrair energia das unidades de energização do dispositivo ener-gizado quanto controlar as operações dentro do dispositivo. Este microcontrolador 1255 pode processar informações que foram introduzidas nele usando algoritmos programados para determinar que o sistema de energização dos onze elementos, de 1210 a 1220, pode ter energia suficiente para suprir as necessidades de energia da função atual do dispositivo. Este processamento pode ocorrer quando somente um subconjunto dos elementos estiver sendo usado para energizar o circuito de controle de fornecimento do dispositivo de gestão de energia. Em tais exemplos, os elementos restantes podem, então, ser conectados ao circuito de carregamento 1245 do componente de controle de energia, que pode estar recebendo a energia, como mencionado anteriormente, que está sendo recebida pela antena 1291. Por exemplo, na modalidade mostrada na figura 12, o dispositivo energi-zado pode ser colocado em um estado no qual três dos múltiplos elementos de energização, itens 1218, 1219 e 1220, podem ser conectados aos eletrônicos de carga. Simultaneamente, os 8 elementos restantes, itens de 1210 a 1217, podem ser conectados ao circuito de fornecimento, 1240. Dessa forma, um dispositivo energizado com energização pode ser habilitado, através do uso dos múltiplos elementos de energização, para operar em modos nos quais os elementos estão sendo carregados e descarregados simultaneamente.

Elementos de energização de uso único com elementos eletroativos [00176] Procedendo para a figura 13, um exemplo de um dispositivo biocompatível com múltiplos elementos de energização, no qual os elementos de energização são planejados para uso único, é descrito. Em alguns exemplos, os elementos de energização podem ser baterias formadas em processamento de filme laminado com cavidades. Em alguns exemplos, podem haver onze elementos de bateria mostrados como 1310 a 1320. Os elementos podem ser dispostos em bancos, sendo que cada banco pode ter uma linha de terra comum e conexões polarizadas separadas. As ligações à terra e as conexões polarizadas podem ser direcionadas através de um elemento de junção de interco-nexão 1330. O elemento de junção de interconexão pode se conectar aos sistemas de controle de potência 1340, aos sistemas do controlador 1350 e a vários dispositivos de direcionamento 1360. O dispositivo pode receber sinais externos de um elemento de detecção 1305. O dispositivo pode fornecer sinais de controle para um elemento de dispositivo eletroativo 1390 através de interconexões 1355. Em alguns exemplos, o dispositivo eletroativo pode ser uma lente de focalização eletroativa em um dispositivo oftálmico biocompatível, tal como uma lente de contato. Os elementos de bateria de uso único podem ser detectados com relação ao status de trabalho e combinados, e acionados nos circuitos de controle de potência para garantir uma vida útil, mesmo se alguns dos elementos de energização de uso único não estiverem funcionais. O elemento de detecção pode ser utilizado para receber um sinal de ativação e/ou um sinal de mudança de nível que pode mudar o status do elemento eletroativo. [00177] Os dispositivos biocompatíveis podem ser, por exemplo, dispositivos eletrônicos implantáveis, como marca-passos e coletores de microenergia, pílulas eletrônicas para monitorar e/ou testar uma função biológica, dispositivos cirúrgicos com componentes ativos, dispositivos oftálmicos, bombas microdimensionadas, desfibriladores, stents e similares. [00178] Foram descritos exemplos específicos para ilustrar modalidades para a formação, métodos de formação e aparelho de formação de elementos de energização biocompatíveis compreendendo separadores. Esses exemplos são para a dita ilustração, e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações de qualquer maneira. Consequentemente, a descrição se destina a abranger todas as modalidades que podem ser evidentes aos versados na técnica.

Claims

1. Método para operação de um dispositivo biomédico, caracterizado pelo fato de que o método compreende: obter uma estrutura de batería laminada com múltiplos elementos de energização para um dispositivo biomédico incluindo componentes energizados, compreendendo: uma camada espaçadora de cátodo; um primeiro orifício localizado na camada espaçadora de cátodo; um primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo, sendo que o primeiro coletor de corrente é fixado a uma primeira superfície da camada espaçadora de cátodo, e que uma primeira cavidade é criada entre os lados do primeiro orifício, criando as paredes da primeira cavidade e uma primeira superfície do primeiro coletor de corrente revestida com produtos químicos do ânodo, criando a base da primeira cavidade; uma camada separadora, sendo que a camada separadora é formada dentro da primeira cavidade após uma mistura precursora separadora ser dispensada dentro da cavidade; uma segunda cavidade formada entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície da camada separadora, sendo que a primeira superfície da camada separadora forma a base da segunda cavidade, e que a segunda cavidade é preenchida com produtos químicos do cátodo; e um segundo coletor de corrente, sendo que o segundo coletor de corrente está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo; colocar a estrutura da batería laminada em contato elétrico com componentes energizados, sendo que a corrente elétrica da estrutura da bateria laminada flui através de pelo menos um transistor elétrico, sendo que pelo menos um transistor elétrico está localizado dentro de um controlador; sendo que, pelo menos, um primeiro e um segundo elementos discretos de energização estão localizados dentro da estrutura da bateria laminada, sendo que o primeiro elemento discreto de energização gera uma primeira energia bruta da bateria, e o segundo elemento discreto de energização gera uma segunda energia bruta da bateria; e sendo que uma unidade de controle de potência é eletricamente conectada ao primeiro e ao segundo elementos discretos de energização, sendo que a unidade de controle de potência recebe a primeira energia bruta da bateria do primeiro elemento discreto de energização e a segundo energia bruta da bateria do segundo elemento discreto de energização.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: realizar uma primeira medição com a unidade de controle de potência na primeira energia bruta da bateria do primeiro elemento discreto de energização; e realizar uma segunda medição com a unidade de controle de potência na segunda energia bruta da bateria do segundo elemento discreto de energização.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o uso da primeira medição para determinar um defeito do primeiro elemento discreto de energização.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o controle de um controlador de interruptor para mudar um estado de um primeiro interruptor que conecta o primeiro elemento discreto de energização a uma pri- meira potência de saída.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uso da segunda medição para determinar um defeito do segundo elemento discreto de energização; sendo que, se a determinação for que o segundo elemento discreto de energização não esteja com defeito, o controlador de interruptor controla uma mudança de estado de um segundo interruptor que conecta ao segundo elemento discreto de energização; e sendo que a mudança de estado do segundo interruptor conecta o segundo elemento discreto de energização à primeira potência de saída.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a criação de uma segunda potência de saída através do controle de um controlador de interruptor para mudar um estado de um segundo interruptor e um estado de um terceiro interruptor que conecta o primeiro elemento discreto de energização ao segundo elemento discreto de energização em uma série.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo biomédico é uma lente oftálmica.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo biomédico é uma lente de contato.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem um sal de lítio.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os produtos químicos do cátodo compreendem fosfato de ferro de lítio.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do ânodo compreendem átomos de metal intercalados.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem um ou mais dentre chumbo, níquel, lítio, cobalto, zinco, sódio, vanádio, prata ou silício.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem grafite.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura da bateria laminada é eletricamente conectada a um elemento eletroativo dentro do dispositivo biomédico.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem dióxido de manganês.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do ânodo compreendem zinco eletrodepositado.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem dióxido de manganês eletrolítico moído a jato.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem grafite sintético.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos químicos do cátodo compreendem uma mistura de aproximadamente 1,5 partes de 10 por centro de PIB B50 em tolueno para 2,3 partes de tolueno adicional para 4,9 partes de uma mistura compreendendo aproximadamente 80 por centro de dióxido de manganês eletrolítico moído a jato e 20 por cento de grafite sintético primário KS6.

20. Aparelho para energizar um dispositivo biomédico, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de bateria laminada com múltiplos elementos de energização para um dispositivo biomédico incluindo componentes energizados, compreendendo: uma camada espaçadora de cátodo; um primeiro orifício localizado na camada espaçadora de cátodo; um primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo, sendo que o primeiro coletor de corrente é fixado a uma primeira superfície da camada espaçadora de cátodo, e que uma primeira cavidade é criada entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície do primeiro coletor de corrente revestido com produtos químicos do ânodo; uma camada separadora, sendo que a camada separadora é formada dentro da primeira cavidade após uma mistura precursora separadora ser dispensada dentro da cavidade; uma segunda cavidade entre os lados do primeiro orifício e uma primeira superfície da camada separadora, sendo que a segunda cavidade é preenchida com produtos químicos do cátodo; um segundo coletor de corrente, sendo que o segundo coletor de corrente está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo; um terceiro coletor de corrente, sendo que o terceiro coletor de corrente é fisicamente segmentado do segundo coletor de corrente e está em conexão elétrica com os produtos químicos do cátodo dentro de um segundo orifício localizado na camada espaçadora de cátodo; e um elemento de junção de interconexão, sendo que o ele- mento de junção de interconexão faz conexão elétrica ao primeiro coletor de corrente, ao segundo coletor de corrente e ao terceiro coletor de corrente, sendo que um diodo elétrico dentro do elemento de junção de interconexão faz conexão a pelo menos um dentre o primeiro coletor de corrente, o segundo coletor de corrente e o terceiro coletor de corrente.