CN104936513A - 体温记录贴片 - Google Patents

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Abstract

一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器贴片，包括：密封的、柔性电池，该柔性电池包括带有阳极和阴极的印刷电化学电池单元；以及柔性电路，该柔性电路包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器和天线。在一个实施例中，所述柔性电池和所述柔性电路以覆盖、堆叠布置方式被布置在第一基底层和第二基底层之间，并且贴片被配置为贴合目标对象的弯曲表面。在另一个实施例中，所述贴片被用在用于监控病人的体温的有源供电的医疗系统中，并且包括被配置为被可移除地施加至所述病人的皮肤的粘合剂。一个外部计算装置能够经由电磁场与所述贴片的无线通信收发器双向通信。

Description

体温记录贴片
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2012年11月1日提交的美国临时申请序列号61/721,261的优先权，该临时申请在此以其整体引入本文作为参考。
背景技术
在过去的100年左右，电气或电子电路的设计和装配工艺已经有了显著的变化。大约100年以前，直流供电电路是硬连线的并且以盒子形式手工焊接。高电流电子或电气部件被固定到盒子，然后它们通过直径足够承载所需要的电流和电压的手动焊接线被手动地连接。在这些电路的多数中，大尺寸的多个电压电池被放置在电池隔间内，然后它们也被手工焊接到电路内。典型的电池尺寸可以是6伏特提灯电池或由多个6”尺寸的单位电池单元(cell)或甚至可能一些更小尺寸的单位电池单元组成的电池组。当电池被耗尽时，它们被脱焊且按照电路被制作时相同的方式被替换。
大约60年以前，随着晶体管和其他电子零件的发明，电路的设计和制造发生了剧烈变化。由于电子器件的改变，而这种改变需要低得多的电流和低许多倍的电压，因此电路可以以更有效率且更紧凑的方式被制作。这允许电路以波峰焊接方法被制作在电路板上。作为此波峰焊接装配方法的一部分，电池保持器也被包括到电路中。由于所需要的电压和电流的大大减小，电源尺寸也可以在尺寸上减小。典型的电源尺寸现在可以是D、C、AA、AAA、晶体管9V电池或甚至硬币或按钮电池。在这些具有电池保持器的新电路中，消费者也可以在当其开始使用装置时安装电池，使得非常容易地替换已耗尽的电池。
在近些年中，如在若干Blue Spark专利应用中描述的，柔性基底上的印刷电子器件已成为新的工艺，并日益普及。以此工艺，一些或全部电路以及一些电子部件被印刷。通常此类型的电路可以包括显示器、IC芯片、传感器、天线、灯和相对低容量的电源，例如平面印刷电池。在一些应用中，电源还可以以完全集成的方式被印刷。
替代地，可以以不同的方式集成电源。为了降低成本，电源可以是一个印刷的或是以其他方式构造的扁平电池，其作为完整电池单元被提供用于以后集成到需要的电路中。一个典型的电池单元可以提供，例如，约1.5伏直流。在需要更大的电压的情况下，常规已知的是，串联连接两个或更多个电池单元来增加电压。类似地，多个电池单元可以被并联连接在一起以增加有效容量。例如，电池可以包括串联电连接的两个电池单元以提供3伏直流。尽管如此，期望的是，减小电池的总体尺寸(即使有多个电池单元)，以在小的电路中使用。在序列号为于2005年4月20日提交的11/110202、于2006年4月24日提交的11/379816、于2010年6月21日提交的12/809844、于2011年3月30日提交的13/075620、于2012年9月24日提交的13/625366、于2013年5月21日提交的13/899291的共同未决的美国申请，以及已授权的专利号为8029927、8268475、8441411的美国专利中描述了扁平电池单元和电池的各种设计和制造方法，所有这些文件都通过引用纳入本文。
近年来，对可以利用便携式计算机、智能电话以及平板电脑的日渐增长的功率的有源医疗技术的关注与日俱增。一个这样的实例包括体温记录贴片(patch)(“贴片”)，其将被戴在身体上并且将追踪和在存储器内收集病人的身体随着时间推移的温度。现今，常规体温装置仅在单个时间点处测量体温。相反，本文中描述的贴片装置可以作为一个贴片被应用且佩戴一个长的时间周期，诸如24小时的周期(虽然可预期更长或更短的时间周期)。贴片优选地包括适合于施加至用户的皮肤的医用准接触皮肤的粘合剂，但也可以利用各种通常柔性的和压缩的材料。作为补充或作为替代，贴片可以具有如通过多个传感器来感测各种其它现象的能力。例如，贴片可以感测以下中的任一或所有：病人在相同或不同的部位处的多个温度、周围温度、周围湿度、周围压力、周围光、声、和/或辐射的水平、病人的身体功能、时间、病人运动(例如，通过加速计)等。
发明内容
为提供对本发明的一些方面的基本理解，下面呈现本发明的简化概述。所述概述不是本发明的广泛综述。其并不旨在确定本发明的关键元件和重要元件，也不描绘本发明的范围。其唯一目的在于以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
根据本申请的一个方面，一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器(logger)贴片包括第一基底层和密封的、柔性电池，该密封的、柔性电池(battery)包括带有阳极和阴极的印刷电化学电池单元(cell)。所述阳极和阴极中的至少一个由固化或干燥的墨形成。第一电池电极触点和第二电池电极触点各自电联接至所述阳极和阴极中的一个。所述贴片还包括柔性电路，所述柔性电路包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器和天线。所述柔性电路还包括第一电池触垫(contact pad)和第二电池触垫，每个电联接(couple)至所述第一电池电极触点和第二电池电极触点中的一个以藉此以电气方式向所述微处理器和温度传感器提供电力。所述贴片还包括第二基底层，所述第二基底层包括被配置为被可移除地施加至所述目标对象的表面的粘合剂。所述柔性电池和柔性电路共同包括以覆盖、堆叠的布置方式布置在所述第一基底层和所述第二基底层之间的电子中料(inlay)。所述第一基底层、所述电子中料和所述第二基底层全部是柔性的且被配置为贴合所述目标对象的弯曲表面。
根据本申请的另一个方面，一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器贴片包括第一基底层和密封的、柔性电池，该密封的、柔性电池包括带有以共面布置方式设置的阳极和阴极的印刷电化学电池单元。所述贴片还包括柔性电路，所述柔性电路包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器和天线。所述微处理器从所述柔性电池有源地接收电力，所述温度传感器从所述微处理器有源地接收电力，且所述无线通信收发器通过电磁场从一个外部计算装置无源地供电。所述贴片还包括第二基底层，所述第二基底层包括被配置为被可移除地施加至所述目标对象的表面的粘合剂。所述柔性电池和柔性电路被安置在所述第一基底层和所述第二基底层之间，且其中所述第一基底层、电子中料和所述第二基底层全部是柔性的。
根据本申请的另一个方面，一种用于监控病人的体温的有源供电医疗系统，包括柔性的、有源供电的温度数据记录贴片，所述贴片包括密封的、柔性电池，所述密封的、柔性电池包括带有以共面布置方式设置的阳极和阴极的印刷电化学电池单元。柔性电路包括微处理器、被配置为感测所述病人的温度的温度传感器、定时器、存储器、无线通信收发器和天线。基底层包括被配置为被可移除地施加至所述病人的皮肤的粘合剂。所述贴片的所述微处理器、所述温度传感器、所述计时器和所述存储器全部由柔性电池有源地供电。所述系统还包括一个外部计算装置，所述外部计算装置包括能够运行应用的可编程的微处理器、有源电源、显示器以及由所述有源电源供电且能够经由电磁场与所述贴片的无线通信收发器双向通信的收发器。所述贴片的无线通信收发器通过所述电磁场从所述外部计算装置有源地供电。所述外部计算装置被配置为将初始化命令和初始化开始时间传送至所述贴片的微处理器，使得所述微处理器能够向所述温度传感器提供电力且开始从所述温度传感器获得多个温度样本。所述贴片的微处理器被配置为将确认信号传送回所述外部计算装置，指示成功初始化。
附图说明
参考附图来阅读以下说明，本发明的前述的和其他的特征以及优点对于本发明所属的领域的技术人员将是显而易见的，其中：
图1示出附接到一个人的用于使用一个示例性智能手机测量体温的示例性贴片的立体图；
图2A示出该示例性贴片的一个实施方案的分解视图；
图2B示出该示例性贴片的另一个实施方案的分解视图；
图3示出图1的示例性贴片的一个示例性电子中料的俯视示意图；
图4示出图1的示例性贴片的示例性电子电路的俯视示意图；
图5示出一个示例性电化学电池单元的平面图；
图6示出沿着图5的线6-6穿过电极区域截取的电化学电池单元的截面图；
图7示出沿着图5的线7-7穿过第一电极的整个长度截取的电化学电池单元的截面图；
图8示出沿着图5的线8-8穿过第二电极的整个长度截取的电化学电池单元的截面图；以及
图9示出用于智能手机或其他计算装置的用户应用的一个示例性屏幕截图。
具体实施方式
在本申请中，体温记录贴片(“贴片”)被描述为将被戴在身体上并且将追踪病人的身体随着时间推移的温度并将该温度收集在存储器中。例如，如图1中所示，贴片10可以被戴在病人12的身体上，诸如，在前额、躯干、手臂，腿、或其他身体部位上。现今的常规体温装置仅在单个时间点处测量体温。相反，本文中描述的贴片10装置可以作为一个贴片被应用且佩戴一个长的时间周期，以提供大量的测量，诸如一个12、16或24小时的周期(虽然可预期更长或更短的时间周期)。贴片10优选地包括适于应用到用户皮肤的医用准许接触皮肤的粘合剂，虽然也可以利用各种通常柔性的和压缩的材料。作为补充或作为替代，贴片10可以具有如通过多个传感器来感测各种其它现象的能力。例如，贴片10可以感测以下中的任一者或所有：病人在相同或不同的部位处的多个温度、周围温度、周围湿度、周围压力、周围光、声、和/或辐射的水平、病人的身体功能、时间、病人运动(例如，通过加速计)等。
在病人正佩戴贴片10的任何时间点，诸如所描述的24小时周期期间，贴片可以被计算装置14远程地(但是相对地靠近身体)读取，计算装置14诸如是便携式计算机，智能手机、平板电脑和/或能具有与贴片10相同或相容的无线电通信协议的其它传感器装置。如本文中所示，计算装置14被示为智能手机，但可以理解，该计算装置可以是便携式计算机、智能手机、平板电脑和/或被配置为经由无线电通信与贴片10进行通信的其它传感器装置。计算装置14包括能够运行应用的可编程的微处理器、电源(电池或AC线路电源)、显示器，以及能够与贴片10双向通信的收发器。此外，计算装置14优选地能够在局域网(LAN)或包括互联网和万维网的广域网(WAN)上通信。温度测量可以按需要和/或按预先设定的时间间隔进行，并且，可以被本地地存储在贴片10的存储器内和/或读取装置(例如，智能手机、平板电脑、便携式计算机、传感器等)的存储器内。
在一个实施例中，贴片10可以包括高频/近场通信(NFC)无线电协议。因此，此贴片10可以通过一个具有实现兼容的高频/近场通信NFC和ISO-15693RFID无线电协议的标准智能手机(或计算机，平板电脑，传感器等)来读取。例如，如果一个戴着贴片10的人在睡觉，另一个具有智能手机的人将能够用能实现高频/近场通信NFC和ISO-15693RFID的智能手机来读取贴片10的输出。近场通信(NFC)是一组用于智能手机和类似装置的标准，以通过将它们触接到一起或将它们带到靠近的、通常不多于几厘米(虽然预期的是该范围可以增大)的距离内来建立彼此之间的无线电通信。NFC标准涵盖通信协议和数据交换格式，且基于包括ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693和FeliCa的现有射频识别(RFID)标准。这些标准包括ISO/IEC 18092和21481，以及由NFC论坛限定的那些标准。NFC是一组短程无线技术，通常要求4厘米或更小的距离。NFC在ISO/IEC 18000-3空中接口上以13.56MHz以及106kbit/s-424kbit/s的速率范围运行。NFC包含一个初始方和一个目标，其中，所述初始方有源地产生可以给无源目标提供电力的RF场。
读取温度信息的人(或自动装置)将不必叫醒戴着贴片10的病人且通过如一个智能手机应用(应用)或类似装置，将立刻能够图形地和/或以基于文本的格式(例如，列表、表格、图表等)显示在他们睡觉的一些或全部时间内佩戴该贴片或以其它方式佩戴该贴片的病人的瞬时体温和/或历史体温。此信息的显示考虑到体温的趋势历史。应用功能可以包括，但不限于，以下的一些或全部特征：
使智能手机能够创建一个到该贴片的数据链接；
向该贴片发送初始化(或重新初始化)命令，并且设置一个电子器件已被成功初始化的标志(flag)；
向贴片发送数据，包括初始化时间戳(time stamp)以开始数据记录、数据感测时间间隔、数据检索时间间隔、数据格式、上温度边界水平、以及下温度边界水平等；
读取被编程到集成电路中的唯一标识符代码；
读取被存储在集成电路的存储器中的带时间标记的温度数据，包括自贴片被激活以来的一部分数据或甚至全部数据；
读取电池电压水平，估计电池电压水平，或估计用于贴片运行的剩余时间量；
将温度数据从华氏度转换到摄氏度，或从摄氏度转换到华氏度，或转换到其他温度单位；
使用多个图形(graph)显示选项(即，线图，条形图等)来图形显示温度数据与时间的关系；
以表格形式显示温度与时间数据的关系；
执行数据分析；
设置对接近或超过一预先设定的边界条件的温度的警报水平，经由可视和/或可听的方法发出警报信号；
保存历史数据；
创建多个用户配置文件；
允许集成电路唯一标识符到用户配置文件的链接(link)；
到第三方的电邮、文本或其它数据传送；
在线地再订购额外的贴片；以及
链接到用于医疗咨询或医疗联系信息的网站。
无线的无线电协议可以使得智能手机(或计算机、平板电脑、传感器等)能够按要求从贴片下载温度数据和/或下载一些或全部所存储的数据。作为补充或作为替代，计算装置14(例如，智能手机、计算机、平板电脑、其它传感器装置等)可以被配置为从一个或多个贴片和/或其他本地传感器下载和利用数据。作为补充或作为替代，智能手机应用(应用)等可以被配置为利用所收集的一些或全部数据且对其应用分析，以确定数据趋势、关系等。
可以理解，虽然在本文中已经描述NFC无线协议，但是也可以使用各种其他无线协议，包括基于标准的协议，甚至还包括专有协议。示例性协议可以包括以下中的任一种或所有(或甚至其他，没有限制)：RFID、蓝牙、蓝牙低能量、WiFi、蜂窝(模拟的或数字的，包括所有过去或现在的迭代)、ZigBee、RuBee等。实际上，虽然NFC用非常简单的设定提供相对低速的连接，但它可以被用于引导更有能力的无线连接。
在如图2A中示出的一个实施例中，贴片10可以包括以覆盖、堆叠布置方式布置的下列层：(A)柔性单侧粘合剂20，其中，非粘合剂侧22优选地是在其上可以完成印刷工艺的材料，而粘合剂侧24被联接到下一层；(B)电子中料30，其可以以各种次序包括如下部件：(a.)柔性印刷电池32，具有电池电极33A，33B；(b.)(印刷的或蚀刻的或层压的)柔性电路34，具有电池触垫(pad)35A、35B；(c.)天线36；以及(d.)集成电路38，使用无线通信协议(如HF/NFC和ISO-15693RFID或其他协议)且能够取得温度读数且将这些读数和读取的时间存储到板载存储器内；以及(C)具有剥离内衬(release l iner)42的双侧粘合剂40，其中粘合剂40的一侧43(例如，向外的一侧)优选地是准许接触皮肤的粘合剂。例如，一旦完成，贴片10可以具有单个可移除的层作为剥离内衬42，该剥离内衬由病人在即将将贴片10粘附到皮肤上之前移除。包括天线36和集成电路38的柔性电路34可以具有相对小的尺寸，诸如30mm×40mm的尺寸，小于1mm(例如，如0.8mm或更小)的厚度，但可预期各种尺寸。应理解，各个层可于其间包括粘合剂，诸如可以具有剥离内衬以便于制造的压敏粘合剂。例如，可以预期的是，各个层20，32，34，40中的一些或全部可以被单独制造，随后被装配在一起。例如，电池32和柔性印刷电路34均可以被单独制造，并被装配在一起，以制造贴片10。所述压敏粘合剂可以附接到所述各种层中的一些或全部。替代地，所述各个层可以以各种其它方式被联接在一起，诸如经由胶、焊接、其他粘合剂等。
在图2B中示出的另一示例性实施方案中，贴片10B可以包括一些附加的或替代的层，这些层可以提供附加特征，诸如有助于贴片10B粘附到病人的皮肤。如示出的，贴片10B可以包括以覆盖、堆叠布置方式布置的如下层：(A)涂覆的非编织PSA带44，包括旨在用于直接皮肤接触应用的相对高性能医疗级粘合剂系统，并且优选地由对各种基底(substrate)表现出极好的浸透性(wetout)的永久性粘合剂所构造；(B)电子中料30B，其可以与上文所描述的电子中料30相似或不同(并且还可以可选地包括柔性单面粘合剂层20)，并且可以以各种次序包括如下部件：(a.)柔性、印刷电池32；(b.)柔性电路34；(c.)天线36；以及(d.)使用无线通信协议的集成电路38；(C)双侧粘合剂46，优选地是准许接触皮肤的粘合剂(并且可以类似于上文描述的粘合剂40)，以在电子中料30B与病人的皮肤之间提供热管道；(D)附加双侧粘合剂层48，以有助于贴片10B粘附到病人的皮肤；以及(E)作为剥离内衬49的单个可移除层(且可类似于上文描述的剥离内衬42)。至于层(C)、(D)和(E)，可以使用各种材料。
在一个实施例中，双侧粘合剂46可以包括水凝胶，水凝胶是一种包括聚合物链的材料，聚合物链是亲水性的并表现出非常类似于天然组织或皮肤的柔性程度。可以使用各种类型的水凝胶，并且可以包括水、甘油、丙烯酸酯/丙烯酰胺共聚物、和/或其它成分中的任一种或全部。优选地，水凝胶提供了极好的皮肤粘附性能，同时还提供期望的热传导性能以用作柔性电路34的温度感测能力与病人的皮肤之间的热管道。关于附加的双侧粘合剂层48，可以预期，这样的粘合剂可以有助于促进和维持贴片10B在预定时间周期内(诸如12、16、24或48小时等)粘附到病人。例如，初始的水凝胶粘附性可能是差的，在水凝胶被应用到皮肤之后，随着水凝胶升温到体温且开始蠕动流动以与皮肤表面亲密接触，水凝胶粘附性逐渐提高。因此，附加的粘合剂层48可以提供立即的初始粘附结合，以允许水凝胶有足够的时间来恰当地结合到皮肤。各种材料可用于该附加的双侧粘合剂层48，诸如使用在一侧或两侧涂覆有压敏粘合剂的交联聚乙烯泡沫，该压敏粘合剂提供至少约50克每英寸的粘性，但可预期更大的或更小的粘附量。这样的泡沫还可提供温度传感器与周围环境的隔热，从而有助于温度精确度。优选地，该材料能够在预定时间周期长度期间抵抗水、汗、湿度或可能以其他方式降低或恶化贴片10B与病人的皮肤之间的结合的其他人为或环境因素。
此外，水凝胶46可以被涂覆在粘合剂层48的下侧，或者可以被设置在粘合剂层48的一个凹部或甚至一个通孔内。例如，粘合剂层48可以包括延伸穿过其的孔，并且水凝胶46可以部分地或完全地位于所述孔内，使得水凝胶46和粘合剂层48基本上是共面的。可进一步预期，可以将水凝胶46直接设置至粘合剂层48，或者可以被设置至电子中料30B从而被间接地设置至粘合剂层48。虽然在图2B中水凝胶层46被示出为覆盖电子中料30和附加粘合剂层48的大部分，但是可以预期，该水凝胶层46可以更大或更小。例如，因为水凝胶层46用于提供柔性电路34的温度传感器与用户的皮肤之间的热传导性，所以所述水凝胶层46的尺寸可以减小到接近集成电路38(或甚至仅仅是其温度传感器部分)的尺寸并且位于集成电路38(或甚至仅仅是其温度传感器部分)的上方。这样的结构可以更紧密地集中温度传感器的热检测能力、提供附加粘合剂层48的提高的粘附能力和/或提供对柔性电路34和/或柔性电池32的更大保护。至于可移除的剥离内衬49，它可以包括各种可容易地移除的内衬，且优选地是与水凝胶46和粘合剂48兼容且可容易地从水凝胶46和粘合剂48上移除的内衬，诸如涂覆以聚烯烃或涂覆以硅树脂的涂覆纸和涂覆膜。优选的是，所有的层44、46、和48都是柔性的，能够在一个长的时间周期内被粘附到弯曲的和/或可变的表面(例如，病人的皮肤)，能够随着病人的移动而折曲和移动，并且佩戴舒适。作为补充或作为替代，外层20、44中任一个或全部可以包括一个可印刷表面，以提供记号(indicia)、指令、或甚至用于天线36的识别位置(例如，一个可视目标，以帮助用户成功获得与计算装置14的通信)。可以预期的是，贴片10、10B的层中的一些层或全部层可以暴露到外部环境，或者替代地，所述层中的一些层可以与外部环境屏蔽开或被保护免受外部环境的影响。在一个实施例中，电子中料可以被封装在外层之间(例如，层20和40之间或层44和46/48之间)。最后，各种粘合剂层等可以被设置在上文讨论的各种层中的任何层或全部层之间。
现在将更详细地讨论电子中料30的各个层。可以理解的是，电子中料30可以与所描述的贴片10、10B的实施方案中任一个、或甚至它们的其他变型一起使用。如上所述，电子中料30包括柔性印刷电路34和集成电路38，该柔性印刷电路可以包括用于无线通信和/或电力传输的天线36。柔性印刷电路34还可以包括适于被电联接到印刷电池32的对应的电池电极33A、33B的电池触垫35A、35B。在一个示例性结构中，一个蚀刻的铜电路可以被设置在基底37(例如约0.002”厚的聚酯基底)上。电气部件可以是包括至少一个集成电路34微处理器(可能包括内部和/或外部存储器)和天线36的有源NFC电路。可以预期的是，基底37可以是柔性的或刚性的。铜电路仅被作为用于此电池单元/单元附接的实施例，并且可以与任何市售电路材料(诸如，蚀刻的铝或印刷的碳、银或任何其它金属基底等)一起使用。电路系统可以提供基底37上的各种部件之间的电通信，并且还提供到柔性电池32的连接。
此外，可以提供电路子组件触点，以及可被应用在电气部件(包括处理器和天线)和基底上的约0.002”厚的非导电性压敏粘合剂(PSA)。该PSA层可以具有范围约为0.0005-0.005”的示例性厚度，并且可以具有与所使用的电源(例如，单个电池单元或多个电池单元)的尺寸相近的尺寸。还可以预期的是，电源(例如，电池32)可被印刷到基底上，或者可以之后作为(一个或多个)完整的单位电池单元被附接。在一个实施例中，通过将电池电极33A、33B超声焊接到电池触垫35A，35B，可以将电池32机械联接且电联接到电路34。替代地，导电性粘合剂、导电性墨、导电性垫等也可以用于将电池32机械联接且电联接至电路34。作为补充或作为替代，压敏粘合剂或诸如此类可以提供电池32与电路34的基底37之间的附加联接。作为补充或作为替代，电池32可以被印刷在与柔性印刷电路34(包括天线36和集成电路38中的任一个或两者)相同的基底上。这样的结构可将电池32放置在共同基底的与柔性印刷电路34相同的一侧或相对的一侧上。作为补充或作为替代，可以提供拨动开关(toggle swi tch)或甚至一次性开关，以使得仅当用户打算使用贴片10时激活电池32，这可以在长时间储存期间节省电池电力。
现在转到图4，将更详细地描述一个示例性电路34。虽然示出为一个三芯片解决方案，但可以预期的是，可以使用更多或更少的芯片，诸如单芯片解决方案。此外，虽然本文中讨论的是不同的示例性微芯片，但可以理解的是，可以使用能够感测、处理、供电、通信等的各种其它微芯片。如图4中所示，该三芯片解决方案通常可以包括微处理器50、温度传感器52芯片和通信芯片54。可以预期的是，通信芯片54电连接到天线36，并且可以包括本文中所讨论的一个或多个通信协议，包括NFC、RFID、蓝牙，蓝牙低能量、WiFi、蜂窝(模拟的或数字的，包括所有过去的或现在的迭代)、ZigBee、RuBee等。
在一个实施例中，微处理器50可以是可以包括各种特征和功能的可编程的微处理器。微处理器50包括一个可编程计算核心，该可编程计算核心具有处理命令、进行计算、追踪/读取数据、存储数据、分析数据、调整/操纵数据，接收新的命令或指令等能力中的任意或全部。微处理器50能够按预定的或可变的温度读取间隔操作温度传感器52芯片(以及任何任选的辅助温度传感器53)、操作定时器60、并且将温度和时间记录数据点存储在板载存储器62内和/或甚至存储在辅助存储器存储装置64内、在不同的存储装置之间传输温度和时间记录数据点、从计算装置14接收命令和/或数据、向计算装置14输出命令和/或数据、以及将自上次连接时间以来存储的温度数据传送到计算装置14。此外，每次计算装置14接近贴片10、10B(例如，在使用的通信协议的通信范围内)，微处理器50应将更新的数据传输到计算装置14。如果计算装置14恒定地接近贴片10、10B，可以每预定时间间隔(例如每5s、每10s、每分钟等)或可调节的时间间隔(例如，手动或经由软件应用自动调节)周期性地发送更新的数据。在其它实施例中，微处理器50可以包括误差校验和控制功能，以确保所测量的温度的数据完整性。误差校验和控制功能可操作关于流入或流出微处理器50的各种数据，包括温度读数数据、存储在存储器中的数据和/或从存储器中读出的数据、和/或被传送到贴片10内的数据和/或从贴片10传出的数据。可以预期的是，无线通信子系统还将包括误差校验和控制功能，并且微处理器50可以与这样的子系统一起工作或独立于这样的通信子系统工作。
微处理器50还可以包括到柔性电池32的电连接56，并且可以经由电线57A、57B选择性地将电力分配到温度传感器52芯片和通信芯片54中的任一者或两者。微处理器50可以包括电压调节器或修整器(modifier)58(其可以包括或可以不包括线圈58B)(诸如电压升频器或降频器)、功率调节器、和/或(一个或多个)电容器59中的任意个或全部，以稳定电压和功率流。在一个实施例中，温度传感器芯片52可以运行在约3伏直流(VDC)下，而单个柔性电池32仅提供大约1.5伏直流。因此，当期望运行温度传感器芯片52时，微处理器50可以经由电压调节器或修整器58将电池32的1.5VDC升频，以选择性地为温度传感器芯片52提供3VDC。替代地，可以进一步预期的是，可以利用3VDC(或更大)电池(包括串联的两个或更多个1.5VDC电池)，在这种情况下，可以不使用电压调节器或修整器58和/或电容器59。当温度传感器芯片52不运行时，微处理器50可停止向温度传感器芯片52供电，以节省电力。尽管如此，可以预期的是，电压调节器或修整器58和/或电容器59可以与微处理器50隔开，被单独设置。同样，由于各种原因微处理器50可以选择性地向通信芯片54提供电力。当使用无源供电通信协议时(例如，NFC或RFID)，微处理器50可以向通信芯片54提供有限的电力或甚至不提供电力。相反，通信芯片54的所有的电力可以从NFC或RFID(或其它)传送中获得。此外，辅助存储器64可以能够通过NFC或RFID(或其它)传送而被供电，从而即使电池32已经耗尽也能够进行数据读取。尽管如此，如果通信芯片54包括附加特征(例如，辅助存储器64)，则该通信芯片54仍然可以从微处理器50接收一些连续的或间歇的电力。当使用有源供电通信协议(例如，蓝牙、蓝牙低能量、WiFi、蜂窝等)时，微处理器50可以向通信芯片54提供连续的或间歇的电力，用于通信芯片54的运行。可以预期的是，微处理器50可以周期性地停止向通信芯片54供电，以节省电力。
微处理器50可包括附加特征。例如，微处理器50包括定时器60，该定时器可以是一个实时时钟或用于追踪时间的其他机构。因此，微处理器50能够将从温度传感器52芯片读取的每个温度与时间戳相关联，并且优选地与指示进行温度读取的实时本地时间的时间戳相关联。还可以预期的是，计时器60可以基于一个标准时区来追踪和报告时间，并且软件应用可以提供调整到用户的本地时区。替代地，可以预期的是，定时器60可以不追踪实时，而是可以追踪由软件应用按照真实时间戳解释、估计或翻译的一些与时间相关的数据。作为补充或作为替代，每当用户开始使用原本通常在储存期间处于无源或非常低功率状态的贴片10时，计时器60或微处理器50的其它部分可以从计算装置14和相关的软件应用接受定时器初始化命令来启动定时器60的操作。计时器初始化命令可以启动定时器60的操作，并且还可以提供一个精确、实际的启动时间(或与时间相关的数据)，以使得定时器60可以开始精确地报告和记录每个温度读数的时间戳。作为补充或作为替代，定时器60可以被配置为接受一个或多个定时器调整信号，以周期性地确保定时器60正精确地保持时间。
微处理器50还可以包括板载存储器62，板载存储器62被配置为一些或全部存储温度读数数据和相关的时间戳。可以预期的是，来自温度传感器52芯片的每个温度读数将具有与其相关联的至少一个时间戳，并且每个离散温度读数将连同其时间戳被存储在存储器内。每个温度读数还可以连同附加数据被存储，附加数据诸如为温度读数参考号码、贴片10装置唯一ID(UID，其可以被硬编码到微处理器50或通信芯片52内)、指示每个离散温度读数数据点是否已经被无线地传送到计算装置14的标志、指示每个离散温度读数数据点是否已经被调整、修改、转换等的标志、和/或与每个温度读数数据点相关联的数据的各种其它部分。微处理器50的板载存储器62足以在贴片10的操作寿命期间(例如，通常由电池32的可用寿命支配)保留温度数据点读数的一部分，例如全部。例如，板载存储器62可以保留每一个温度数据点读数，不管数据点是否已经被无线传送到计算装置14。在每个无线传送期间，软件应用可以重新读取数据的完整副本，或仅仅重新读取最近的未读取的增加的数据点。替代地，微处理器50的板载存储器62仅仅足以存储少于全部温度数据点的固定量的数据。在一个实施例中，板载存储器62仅仅能够存储旨在贴片10的操作寿命期间被读取的全部温度数据点的25％或50％。因此，通常具有大得多的存储空间的计算装置14可保留每个贴片10的完整温度数据读取历史，而微处理器50的板载存储器62仅仅保留小的固定量，诸如最后500个数据点或最后几分钟或几小时内的数据点，或其他量的数据等。可以理解的是，各种机制可用于容纳板载存储器62的固定量。例如，当存储器满的时候，微处理器50可以连续地对最早的存储器寄存器重写，使得最近的温度读数总是可用于被软件应用和计算装置14读取，或微处理器读取50甚至可以停止存储温度读数。
作为补充或作为替代，电路34可以包括优选地具有足够的容量来记载所有预期的温度读数数据点的辅助存储器存储装置64。在一个实施例中，辅助存储器存储装置64可以是一个单独的芯片，或者可以被并入作为另一个芯片的一部分，诸如通信芯片54的一部分。在一个实施例中，辅助存储器存储装置64可以具有能够存储大约100,000个数据点的64千字节内存，但可预期更多或更少的内存(在一个或多个存储装置内)。因此，被存储在微处理器50的板载存储器62中的一些或全部温度读数数据点可以被传输到相对较大的辅助存储装置64用于长期存储。可以根据各种时间表、按需求等来执行这样的数据点的传输。例如，可以按预先设定的时间间隔，例如每30秒，每分钟，每五分钟等来执行一些或全部数据点从板载存储器62到较大的辅助存储装置64的传输。在另一个实施例中，一旦板载存储器62已达到一个预定容量，诸如满量的50％、75％、90％或100％等时，可以执行将一些或全部数据点从板载存储器62传输到较大的辅助存储装置64。在另一个实施例中，可以在滚动的基础上来执行数据点从板载存储器62到辅助存储装置64的传输。例如，最初写入到板载存储器62的数据点然后可以被顺序地传输到辅助存储装置64，或者一旦板上存储器62满了，最早的数据点可以被传输到辅助存储装置64，从而为待被写入到该板载存储器62的下一个最新的数据点让出空间。还可以预期的是，如果期望，数据可以从辅助存储装置64传输回板载存储器62。最后，可以预期的是，板载存储器62和辅助存储装置64中的任一者或两者可以包括可能需要或可能不需要连续供电的易失性或非易失性存储器。
温度传感器52芯片可利用各种类型的传感器或技术来确定病人的温度，诸如片上PN结传感器。对于体温读数，温度传感器52芯片在典型的人的体温范围35-43摄氏度(例如，95-110华氏度)内是高度精确的。优选地，温度传感器将具有高精确度，如+/-0.5摄氏度或更优选地+/-0.25摄氏度。尽管如此，可以利用各种其他类型的内部和/或外部温度传感器，诸如热敏电阻和电阻温度检测器(RTD)。因此，温度传感器52的芯片可以通过皮肤接触粘合剂40来感测用户的体温。可以预期的是，温度传感器52可以直接地感测用户的体温，或甚至可以基于预定算法或诸如此类间接地对温度进行插值/估计。此外，可以预期的是，贴片10可以利用预定算法或诸如此类，来基于皮肤表面温度测量提供对用户的核心体温的指示。微处理器50可按照每预定时间间隔(例如，每1秒，每5秒，每10秒，每分钟等)或可调节的时间间隔周期性地从温度传感器52获得温度数据点。在一个实施例中，微处理器50可以在贴片10的操作寿命期间按固定的时间间隔来获得温度数据点。在另一实施例中，微处理器50可按照可变的时间间隔来获取温度数据点，这可由微处理器50或软件应用动态地调整，或甚至由用户动态地调整。在另一个实施例中，微处理器50可以根据特定的变量，诸如贴片10的操作时间，以不同的速率获得温度数据点。例如，微处理器50可以在操作的第一个5-10分钟期间按相对紧的间隔(例如，每秒或每5秒读取一次)来获得温度数据点，使得用户可以具有病人温度的相对快速和即时的反馈。此后，温度读数间隔可减小到每30秒或每分钟读取1次，以节省电池电力或内存。软件应用仍然可以提供一种“提升(boost)”模式，以使得如果期望则按需求重新实现快速的数据采集计划。替代地，数据感测间隔可以基于电池寿命(例如，当电池被消耗到阈值量以下时获得较少的数据读取)、内存容量(例如，当可用内存容量在阈值量以下时获得较少的数据读取)、或者甚至由温度传感器52所感测的温度(例如，当所感测的温度处于预定的正常范围内时数据读取较慢和当所感测的温度超过预定的提升或降低的范围时数据读取较快)。
作为补充或作为替代，贴片10可以包括一个或多个辅助温度传感器，来测量例如多个体温或甚至用户附近的周围环境条件。所述一个或多个辅助温度传感器53可以是经由可选的外部连接被电联接到温度传感器52芯片，或者甚至可以是内置的。贴片10可以利用这些辅助温度传感器，基于周围条件动态地调整用户的温度读数和/或软件应用的警报。例如，如果用户位于一个非常热的气候中，可预期该用户比位于非常寒冷的气候中的用户的体温稍高。软件应用可以动态地调整高温警报，以适应这样的环境变量。还可以预期的是，温度传感器52芯片还可以包括各种其它传感器，诸如周围湿度、周围压力、周围光、声、和/或辐射水平、病人身体功能、时间、病人运动(例如，经由加速计)等，并且软件应用可以基于各种变量读数的一种或组合来动态地调整警报或诸如此类。最后，优选的是，温度传感器52(和电路34整体)在装配过程期间将不会暴露到高温，并且如此，温度传感器52芯片可以在工厂被校准。然而，可以预期的是，温度传感器52芯片可以自校准，和/或可以由微处理器50和/或计算应用来校准。
最后，微处理器50可以包括各种附加的可选特征。在一个实施例中，微处理器50可以包括一个或多个输出装置，以向用户提供反馈，如指示符，警报等。所述输出装置可以包括可视的(例如，LED灯66、显示器等)，可听的(例如，扬声器等)，或可触知的(例如，振动等)中的任何一种或全部。在一个实施例中，一个或多个可选LED灯66(或其它类型的灯、显示器等)可以被用于指示贴片10的用户具有低的、正常的或高的温度。针对低的温度LED灯66可以用黄色照明，针对正常的温度LED灯66可以用绿色照明，或LED灯66可以用红色照明指示高的温度，或者可以通过变化的闪烁间隔来提供这些指示。在另一个实施例中，LED灯66可以被用于动态地(例如，经由颜色变化，闪烁间隔等)指示电池状态和/或贴片10的实际的或估计的剩余运行时间。在另一个实施例中，LED灯66可以被用于指示贴片10的运行状态，诸如开/关、正常/错误运行、与计算装置14连接成功或连接失败、与计算装置的主动通信等等。微处理器50可以以各种方式(诸如两线接口或诸如此类)连接到温度传感器52、通信芯片54、或其他部件中的任何一个或全部。
如本文所描述的，贴片10是具有板载电源的至少部分有源装置。例如，电子中料30可以包括薄的、柔性的电池32。柔性电池32可以被提供以各种容量，诸如5毫安时、10毫安时、15毫安时、或其它容量等。同时，无线通信可以由无线信号(例如，NFC通信协议)本身部分地或完全地供电，板载微处理器、定时器、存储器和/或温度传感器中的任何一个或全部可以被有源供电。在使贴片变得小、薄、轻量和柔性的努力中，可以提供薄的印刷电池作为板载电源。可以使用多种不同方法来制造扁平电池。在一个实施例中，电化学电池单元(即，电池)通常被印刷和/或层压在一个连续的、柔性的基底卷材(substrate web)上，并且可以形成为卷形物等等。个体电池可以从卷形物上移除，诸如一次一个地被移除。例如，所述电池可从卷形物上被切下，和/或可以提供柔性基底卷形物的穿孔以容易地撕下。此外，该电池还可以在集成工艺中与一个或多个电部件，诸如天线、显示器、和/或处理器一起被制造。本申请的多个方面可以以所描述的整体封装被使用和/或它们可以个体地或以任何组合形式被使用。
如本文中所使用的，除非另有明确指示，所有的百分比均为重量百分比。此外，如本文中所使用的，当给定一个范围，诸如“5-25”(或“大约5-25”)，这意味着对于至少一个实施方案是至少约5，并且分立地且独立地是不大于约25，并且除非另有指示，范围不应被严格解释，而是作为可接受的实施例被给出。本文中，列出的或优选的值之后的括号内范围指示根据本申请的其他实施方案的该值的更宽的范围。
大量生产这样的电池单元的一种方法包括以图案方式将含水和/或非水溶剂型墨和/或其他涂料沉积在专门的基底上，诸如层压聚合物薄膜层上。所述沉积可以借助于，例如，在一个或多个高速卷材轮转丝网印刷机上印刷电化学墨和/或层压金属箔(例如锌箔)，尤其是如果期望的容量非常大。如果容量相对较小，假定仅约几百万或更少的量时，则相对较慢的方法，诸如使用平台丝网的卷材印刷可能是合适的。如果体积甚至更小，诸如数百或数千时，则可以利用例如续纸式(sheet fed)平台印刷机。尽管如此，各种印刷方法可以被使用于各种期望的量。
在墨被印刷之后和/或在固体已被适当放置之后，电池单元可以完成(例如，密封、模切、堆叠和/或穿孔并绕成卷，或如果纸片被用在印刷机上时则堆叠)。此电池单元的制造工艺还可以被用于将一个或多个个体电池单元与实际电子应用相集成，或将一个或多个个体电池单元集成到包括串联或并联连接的多个电池单元或一些串联连接以及并联连接的多个电池单元的电池中。随后将描述这样的装置和相应的工艺的实施例，但是也可以预期许多其他实施方案。
如上所讨论的，电池可以被描述为印刷的、柔性的且薄的。这样的电池单元/电池可以包括，例如，可利用一种具有特定聚合物层压件的下部膜基底，该特定聚合物层压件具有特定特征，例如包括中心被两侧聚合物膜所围绕的高水分屏障层。此外，一个或两个外侧表面可以被制成对于信息、徽标、指令、标识、序列号、图形、或所期望的其他信息或图像是可接受印刷的。
根据此电池所使用的是哪种结构，多层基底中的一个层也可以用作热密封层，热密封层可与屏障涂层相邻地被共同挤出。此外，至少一些实施方案中的电池单元的一个基底层的一部分可以利用一个阴极(cathode)电流集电极(collector)和/或一个阳极(anode)电流集电极，诸如，例如被印刷或被涂覆或以其他方式被施加在膜基底的一部分上的碳。如果期望，此集电极的外侧接触区还可以被印刷一层具有相对高导电性的墨，诸如碳、金、银、镍、锌或锡，以改善到应用连接的导电性。然而，如果电池应用被用于相对低的电流要求，则较高导电性层接触材料，或者甚至是电流集电极可以不被用于电极之一或两者。
对于至少一些实施方案，水基墨电化学层被印刷作为阴极。这样的阴极层可以包括，例如，二氧化锰(MnO2)、碳(例如，石墨)、聚合物粘结剂以及水。还可以利用具有或不具有这些材料中的任何一种的用于阴极层的其它制剂。如果使用阴极集电极层，则阴极电化学层将被印刷在被印刷或以其他方式首先被施加到基底的阴极电流集电极的至少一部分上。尽管如此，阴极电流集电极可以形成为阴极层的一部分或可以不形成为阴极层的一部分。
至于阳极，在离线操作中，可能使用剥离内衬的干膜粘合剂层可以被施加到锌箔。然后该锌箔可以被层压到基础基底。此外，可以通过将锌墨印刷到基底上或集电极(诸如碳)的顶部上来施加阳极层。其中，在使用碳的地方，它可以与用于阴极和电桥的碳集电极印刷在相同的位置。
可选地，印刷在阳极和阴极中一个或两个上的是一种淀粉墨(starch ink)或类似材料。淀粉墨可以用作电解质吸收剂，以在含水电解质溶液被添加到电池单元之后保持电极是“湿”的。此淀粉墨还可以包括电解质盐和用于电池单元反应的水。可以在阳极和阴极上使用纸层来代替印刷淀粉。在至少一个实施方案中，具有额外含水电解质的印刷淀粉层的结构可以例如由有效地覆盖每个电极的至少一个部分(诸如基本上全部)的可印刷粘性液体(其可以包括凝胶，或一些其他粘性材料)取代。2003年9月4日公布的美国专利公布2003/0165744A1中描述了一种这样的可印刷凝胶，该美国专利公布通过引用纳入本文。这些粘性制剂可以例如利用如本文所讨论的电解质配方和浓度。
可选地，对于一些实施方案，在两个电极就位之后(具有或没有(一个或多个)淀粉层)可以添加一个可选的电池单元“图片框架(pictureframe)”。这可以使用许多不同的方法进行。例如，一种方法是用电介质墨和/或粘合剂来印刷此可选的电池单元图片框架。另一种方法是利用可选的聚合物片或包括粘合剂层的层压聚合物片，所述层压聚合物片被冲压、模切、激光切割或类似方法，以形成适当的“贮器”(一个或多个内部空间)来容纳每个单位电池单元的材料以及暴露电触点以连接装置。可以预期的是，柔性电池可以被形成为具有框架或不具有框架。例如，虽然框架可提供一种为电化学电池单元提供内部空间的方法，但是还可以预期的是，第一基底和第二基底可以被固定在一起以提供用于电化学电池的内部空间，而不使用框架。
为了保证图片框架良好地密封到基底，并且为了提供接触馈通件(contact feed-through)(提供从电池单元内部到电池单元外部的电路径)的好的密封，例如在所述框架被印刷之前或在所述聚合物片被插入之前，密封或嵌缝粘合剂可以诸如以与电池单元框架相同的图案被印刷在接触馈通件与基底上。
所述密封或嵌缝材料可以是压敏材料和/或热敏材料，或会促进密封到两个表面的任何其它类型的材料。
在电介质图片框架被印刷并被干燥和/或固化之后，热敏密封粘合剂可以被印刷在该框架的顶部上，以允许顶部基底良好地密封到电池单元框架。此电池单元图片框架还可以包括约0.015“厚(约0.003”-0.050”的范围)的聚合物膜或层压膜，所述聚合物膜或层压膜被预穿孔且然后以对齐方式被层压以匹配上文所描述的预印刷嵌缝粘合剂层。
氯化锌(ZnCl2)可以被选择作为电解质，对于至少一些实施方案，例如，在以重量计约18％-45％的浓度范围内。在一个实施例中，优选的是约27％。例如，电解质可以被添加到开口电池单元。为了促进在生产线上的加工，可以使用例如CMC使此电解质或不同的电解质增浓约0.6重量％(约0.05％-1.0％的范围)的水平。
例如，还可以使用其他有用的电解质制剂，诸如氯化铵(NH4C1)、氯化锌(ZnCl2)与氯化铵(NH4C1)的混合物、醋酸锌(Zn(C2H2O2)、溴化锌(ZnBr2)、氟化锌(ZnF2)、酒石酸锌(ZnC4H4O6.H2O)、氯酸锌Zn(ClO4)2.6H2O)、氢氧化钾、氢氧化钠、或有机物。
氯化锌可以是所选择的电解质，提供针对通常遇到的普通环境条件下的优良的电性能。同样地，此外，上文提到的任何可替代的电解质可以按例如，约18％-50％的范围内的浓度(以重量计)被使用，其中约25％-45％的范围被用于至少一些其它实施方案。这样的组分还可以提供在普通环境条件下的可接受的性能。当醋酸锌被用于实现用于低温应用的改善的低温性能时，在约31-33(重量百分比)的范围内的醋酸锌浓度常常是可以接受的，尽管也可以利用约30-34，约28-36，约26-38以及甚至约25-40的范围(重量百分比)。
使用除了氯化锌以外的电解质可以在一些不同的环境条件下提供改善的电池单元电性能/电池电性能。例如，约32％(以重量计)的醋酸锌(F.P.—凝固点—约28℃)呈现比约32％(以重量计)的氯化锌(F.P.约-23℃)低的凝固点。这两种溶液均呈现比约27％的氯化锌(F.P.约-18℃)低的凝固点。其他的醋酸锌浓度，例如约18-45或25-35的重量百分比，也呈现降低的凝固点。替代地，一种碱性电解质，诸如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)可以用来作为电解质，以提供在一些不同的环境条件下的改善的电池单元电性能/电池电性能。电池单元性能可以由于KOH电解质的高得多的导电性而大大地增强。例如，KOH的良好的工作范围可以是约23％-45％的范围内的浓度(以重量计)。
使用这样的电解质制剂作为氯化锌的替代品或将这样的电解质制剂用于电池单元中所使用的各种混合物中，可以允许改善在低温条件下的性能。例如，已经发现，使用约32％醋酸锌电解质，显著改善伏特电池单元的低温(即低于约-20℃)性能。此类型的电化学电池单元在低温条件下的性能改善可以被利用于例如辅以电池的RFID标签的日益增长的业务中和/或可被用于寒冷的环境中的其他短暂(可运输)电操作装置，诸如智能有源标牌和温度标签。
例如，现今许多被装载的产品(诸如食品、药物、血液等)会需要低温储存和低温运输条件，或甚至低温操作。为了确保这样的货物的安全装运，可以用RFID标签、传感器、和/或显示器来追踪这些物品。这些标签和/或标牌可能需要电化学电池单元和/或电池以在-20℃或甚至低于-20℃诸如约-23℃、-27℃、或甚至约-30℃或更低的温度下有效地操作。
电池单元封装件的上基底可以利用一种特定的层压聚合物膜。借助于压敏粘合剂(PSA)和/或使用被预先印刷的热敏粘合剂或仅仅使用上基底和下基底二者的热密封层，上层被密封围绕电池单元框架的边缘，从而限制了电池单元框架内的内部部件。
上述构造可以是湿电池单元构造；然而，使用类似的电池单元结构，电池还可以被制作成储备电池单元构造，其具有在施加液体之前提供延长的适用期的益处。可印刷的、柔性的、氯化锌薄电池单元的制造是环境友好的。
大量的装置可以使用此技术。利用相对低的功率或寿命有限(一至三年且可能更长)的装置可以具有利用本文中所描述的类型的薄电池单元/电池的功能。如在上面段落和下面段落中所解释的，电池单元常常可以廉价地大量生产，以使得它可以用于例如，一次性产品中。低成本允许以前昂贵的应用现在可以是商业可行的。
根据本申请的电化学电池单元/电池可以具有一个或多个以下优点：
·扁平的，且具有相对均匀的厚度，其中边缘比中心处的厚度薄；
·相对薄；
·扁平的，且具有相对均匀的厚度，其中边缘具有与中心处大约相同的厚度；
·柔性；
·许多几何形状是可能的；
·密封的容器；
·简单的构造；
·为高速和大量生产而设计；
·低成本；
·在许多温度条件下的可靠的性能；
·良好的低温性能；
·一次性和环境友好；
·被设置在相对的表面上，或甚至同一表面上的两个电池单元/电池触点；
·两个电池单元/电池触点可以被设置在电池外部上的许多位置处；
·易于装配到应用中；以及
·能够在电子应用被制作的同时在连续的工艺中被容易地集成。
上文提供了根据此申请的一些实施方案的各种电池单元构造的总体说明，且下文利用附图提供进一步的细节。同样还将描述用于电池单元制造、印刷和/或装配的电池单元和电池的生产工艺。
在一个实施例中，诸如其中可以预期相对高速、高输出的制造(如每分钟50直线英尺或另一个相对高的速度)，可使用多个卷材。但是应该理解的是，所述多个卷材可以是总体上连续的，并且可以与已知的卷材制造装备一起被利用。第一个卷材可以是相对薄的(诸如-0.001”-0.010”，且优选地约0.002-0.006”)、包括多层层压结构或单层材料的柔性基础基底。在一个实施例中，所述多层结构可以包括五个层。替代地，所述单层材料可以包括各种材料，如卡普顿，聚烯烃或聚酯。此外，如果0.001”层太薄以至于不能在印刷机上和/或其他操作中有效率地操纵，则具有低触压敏粘合剂层的较厚的可丢弃的支撑层(throwaway support layer)可以被层压到该薄的基底层。另外，此0.001”基底层可以由多于一个的具有非常薄的氧化物层的层制成，该氧化物层充当内表面上的水屏障。在完成印刷和装配操作之后，则可以移除该可丢弃的支撑层。
第二个卷材可以是包括约0.003-0.030”厚，且优选地约0.006-0.015”厚的PVC或聚酯膜的相对较厚的层压结构。该第二个卷材可以在一侧或两侧上具有约1–5密耳厚的压敏粘合剂层(无剥离内衬)。在第二个卷材的此层压结构完成之后，第二个卷材可以被应用到第一个卷材。作为补充或作为替代，可以使用任何类型的机械装置对第二个卷材进行图案切割，以考虑到用于电池单元有源材料的多个腔以及一个用于电池单元/电池触点的可选腔。第三个卷材可以是与第一个卷材相同和/或类似的相对薄的层压结构。已完成的三个卷材结构可以在任一侧具有压敏粘合剂，以允许个体装置装配件作为标牌被应用。所述电池单元/电池可以是薄的电池单元类型，如在于2005年4月20日提交序列号为11/110202的、于2006年4月24日提交的11/379816、于2010年6月21日提交的12/809844、于2011年3月30日提交的13/075620、于2012年9月24日提交的13/625366、于2013年5月21日提交的13/899291的共同未决的美国申请，以及已授权的专利号为8029927、8268475、8441411的美国专利中描述的，所有这些文件都通过引用纳入本文。
根据电池单元构造、电池单元应用和/或电池单元环境，具有适合于基底的不同的屏障性能是有利的。由于可以提供宽范围的可用蒸汽透过速率，因此可以根据需要为每个特定的应用和构造选择屏障层。在一些情况下，例如，在设计的电池单元具有较高的出气速率和/或短的寿命的情况下，使用具有较高透过速率的膜以允许较大量的气体逸出，从而使电池膨胀最小化可能是适当和理想的。屏障层被设计为使水损失最小化但仍允许正常的电化学反应所产生的气体逸出，从而减小薄电池单元膨胀的几率。另一个实施例是具有长的适用期或者是在炎热干燥的环境中诸如沙漠中的应用。在这样的情况下，可能期望具有低透过速率的屏障膜以防止电池单元损失过多的水分。第一基底层和第二基底层中的至少一个可以包括多个包括氧化物屏障层的层压层，所述氧化物屏障层具有的气体透过速率允许气体通过所述第一基底层或第二基底层的所述多个层压层逸出，但仍减少(例如，最小化)水蒸汽的逸出。
可以利用层压膜基底的示例性构造的各种实施方案。在大多数情况下，且对于大多数的应用，下部层压膜层和上部层压膜层可以是相同的材料。在至少一个实施方案中，这些膜层可以由例如，五层层压膜组成。在另一个实施例中，层压膜基底可以具有四个层。放置在电池单元的内侧上的顶层具有约0.48密耳厚(约0.2-5.0密耳)的示例性厚度，并且是高水分屏障聚合物层膜，其提供具有以下屏障性能的柔性的、可热密封的卷材：在约30℃和70％相对湿度的条件下每24小时每100平方英寸小于约0.045立方厘米的氧气透过速率；以及在约40℃和90％相对湿度的条件下每24小时每100平方英寸约0.006-0.300克水之间的MVTR。
典型地，这种聚酯膜在层压结构的内侧上具有氧化物涂层或金属化涂层。根据真空淀积的氧化物或金属的类型和量，这些聚合物(聚酯)基屏障膜可以具有不同的水分透过值，并且可以被层压到底部聚酯层，且充当具有氨基甲酸乙酯粘合剂的结构层。这些基底的内侧层可包括热密封层。另一种替代的高水分屏障可以是具有以下屏障性能的柔性的、可热密封的卷材：在约73F和50％相对湿度的条件下每24小时每100平方英寸小于约0.045立方厘米的氧气透过率；以及在约100F和90％相对湿度的条件下每24小时每100平方英寸约0.300克水的MVTR。
在另一实施例中，多层结构的外侧层(或结构层)可以包括约2.0密耳(约0.5-10.0密耳)的取向聚酯(OPET)层，取向聚酯(OPET)层借助于例如约0.1密耳厚的氨基甲酸乙酯粘合剂而被层压到其它层。这种“结构层”可以是聚酯取向(OPET)膜或聚酯基合成纸，其被指定为白色微空间取向聚酯(WMVOPET)。
通过增加任何的或所有的聚合物厚度，使用较厚的基底可以具有一些优点：这些可以包括以下中的一个或两个：由于较厚的基底对温度较不敏感，在印刷机上能更好地加工电池单元；以及电池单元封装更刚性且更坚固。
除了以上说明，外侧层和内侧层中的任一或两者可以包括额外的用于所需的墨的承印表面(print-receptive surface)。如果期望，内侧层用于功能性墨(诸如集电极和/或电化学层)，而外侧层可用于图形墨。具有密封系统的扁平电池单元构造可以利用包括金属化膜和/或非常薄的一个或多个金属箔的层压结构作为水分屏障。虽然使用金属层的这样的结构可以具有比被用于上述一些实施方案的构造更好的水分屏障性能，但它可能也具有一些缺点。这些缺点可包括以下中的一个或多个：例如，具有金属屏障(薄金属箔或真空金属化层)的层压结构可能更昂贵；具有金属层的层压结构有导致内部短路的可能性；以及包括金属屏障的层压结构可能干扰应用的电子器件，诸如RFID天线的功能。
膜基底可以包括聚合物膜的许多变体，具有屏障层或不具有屏障层(包括金属或其他材料)，并且可以利用单层膜或多层膜，诸如聚酯或聚烯烃。聚酯是一种可利用的很好的材料，因为它提供改善的强度，准许使用较薄规格的膜，且通常在多工段(multi-station)印刷机上使用时不容易被拉伸。还可以使用乙烯基、玻璃纸、甚至纸作为膜层或作为层压构造中的一个或多个层。如果非常长的适用期是被期望的和/或环境条件是极端的，则可将多层层压聚合物改性以包括金属化层，诸如通过铝的真空沉积来代替氧化物涂层而获得的。
替代地，非常薄的铝箔可以被层压到膜层结构中，诸如用于层，或在不同的位置。这样的改变可以将已经低的水损失减少到几乎为零。另一方面，如果应用是用于相对短的适用期和/或短的工作寿命，则可以使用具有较低成本且仍能允许电池单元在需要的使用期内起作用的效率低些的屏障层来替换较昂贵的屏障层。
在其中仅仅需要极短的寿命的应用中，电池单元封装可以改为使用低成本的聚合物基底(例如聚酯或聚烯烃)的膜层。可能的是，可以使用层压件上的热密封系统来替换用于将框架粘附到顶部基底和下部基底的压敏粘合剂密封系统。
在上部层压基底和/或下部层压基底的简化结构中，层压屏障层可以连同例如聚氨酯粘合剂层被层压到一起。替代地，基底可以设置有一个附加层，其是涂敷在屏障层上的屏障。此外，这些层可以连同聚氨酯粘合剂层被层压到一起。
替代地，一个示例性七层层压基底可以用于电池单元的基底。一个热密封层可以被层压到前述的使用粘合剂层的结构。近似50规格(gauge)的热密封层可以是复合层，该复合层还包括在聚合物膜(例如聚酯)上的热密封涂层，例如无定形聚酯(APET或PETG)、半结晶聚酯(CPET)、聚氯乙烯(PVC)、或聚烯烃聚合物等。于是将先前所描述的电池单元的顶部基底和/或底部基底制作成七层构造。根据各种层的厚度，对于这些结构(分别为三层层压件，四层层压件，和七层层压件)中任一个，这些层压件的总厚度可以是约0.003"，其中对于至少一些实施方案，总厚度在0.001–0.015"的范围内。替代地，根据所期望的应用和品质，同样可以利用包括更多或更少的层的不同的基底构造。
本文中所描述的各种导电性墨可以基于许多类型的导电材料，例如碳、银、金、镍、覆以银的铜、铜、氯化银、锌和/或这些的混合物。例如，一种在导电性和柔性方面显示有用性能的这样的材料是银墨。此外，可以是印刷电路系统的一部分的各种电路、电气路径、天线等可以通过蚀刻被层压在聚合物(例如聚酯基底)上的铝、铜或相似类型的金属箔来制成。这可以适用于许多类型(大小和频率)的路径和/或天线，无论它们是蚀刻的还是印刷的。
薄的、印刷的、柔性电化学电池单元包括沉积在印刷的阴极集电极(例如，一个高导电性的碳阴极集电极)上的印刷的阴极，其中印刷的阳极或箔条阳极相邻于该阴极放置。在序列号为于2005年4月20日申请的11/110202、于2006年4月24日提交的11/379816、于2010年6月21日提交的12/809844，于2011年3月30日提交的13/075620、于2012年9月24日提交的13/625366和于2013年5月21日提交的13/899291的共同未决的美国申请中，以及在已授权专利号为8029927、8268475、8441411的美国专利中描述了此类型的电化学电池单元/电池，这些文件的公开内容通过参考纳入本文。电化学电池单元/电池还可以包括粘性或凝胶电解质，被分配到覆盖阳极和阴极的全部或一部分的隔膜上，并且然后可以将顶部层压件密封到图片框架上。这种类型的电化学电池单元被设计为容易通过印刷(例如，通过使用印刷机)制成，并且允许例如将电池单元/电池直接与电子应用集成。
现在转到图5-8，以各种细节视图示出用于产生电流的柔性电池。虽然没有明确陈述，但是柔性电池可以包括任何本文中所描述的电池结构体或方法论。包括一个或多个电池单元的柔性电池被印刷在单个基底(为了清楚，图5中未示出顶部基底)的单侧上。可以理解的是，电池的各部分可以被印刷在基底的相对侧上，虽然可以更节约成本地将电池印刷在基底的单侧上。此外，虽然可以为使用印刷工艺为每个元件形成电池，但是可以通过非印刷工艺，例如层压件、粘合剂、材料条等提供一些或全部元件。
所述电池包括薄的、印刷的、柔性电化学电池单元，该电化学电池单元可包括可选的密封的“图片框架”结构，包括沉积在印刷的阴极集电极(例如，高导电性碳阴极集电极)上的印刷的阴极，其中印刷的阳极或箔条阳极相邻于该阴极放置。电化学电池单元/电池还包括被分配到覆盖阳极和阴极的全部或一部分的隔膜上的粘性或凝胶电解质，然后可以将顶部层压件密封到图片框架上。这种类型的电化学电池单元被设计为容易通过印刷(例如，通过使用印刷机)制成，并且允许例如将电池单元/电池直接与电子应用集成。
在此通过图5-8进一步描述电子中料30中使用的柔性印刷电池32，图5-8以俯视图和截面图示出了完整的单位电池单元200的实施方案。电池单元200包括顶部层压膜基底(层)112、下部层压膜基底(层)111以及具有正触点140和负触点250的扩展区域180。为了更加清楚，图5中的电池单元200被示为不带有顶部层压件112，但该顶部层压件112在图6中被示出。正触点140和负触点250暴露在电化学电池单元的外面用于连接贴片的电子中料。正触点140和负触点250中的任一个或两个可以在其上具有印刷的或层压的导电层，例如印刷的银墨或类似物，或可以包括有助于到电子中料的联接或导电性的其它层。正触点140和负触点250可以与被电联接到柔性电路34的相应的电池电极33A、33B的电池触垫35A、35B相同，或者甚至不同。
此外，电池单元200包括阴极层130和阳极层116，阴极层130和阳极层116各自包括可以通过电解质相互作用产生电流的不同组合物的电化学层。在各种实施例中，可以直接或间接地在下部层压基底111上制造(即，印刷)柔性电池，或者甚至可以分立地制造(全部或部分地)然后直接或间接地附接到下部层压基底111。在一个实施方案中，下部层压基底111是层压的膜。柔性电池还包括被连接到所述下部层压基底111且以覆盖关系安置在该下部层压基底111上的顶部层压件112。第二顶部层压件112也可以是单个层压膜或多层层压膜。可以预期的是，顶部层压件112可以被用作电池的顶层，且/或电化学电池单元的一些或所有元件可以在顶部层压112上或集成顶部层压112。
下部层压基底111和/或顶部层压基底112可以是包括多个层压层的材料。所述多个层压层可以包括具有集成的屏障和/或热密封层的结构层，如本文所述的任何一种。所述多个层压层可以包括如下中的任意个或全部：包含聚合物膜和/或热密封涂层的内层、高水分屏障层、用于将所述内层连接到所述高水分屏障层的第一粘合剂层、包括定向聚酯的外结构层和/或用于将所述高水分层连接到所述外结构层的第二粘合剂层。高水分屏障层可以包括涂覆氧化物的水分屏障层，并且可以不包括金属箔层,所述涂覆氧化物的水分屏障层非气密地将电池与水分隔离。所述多个层压层可选地可以包括金属化层。
此外，可以在电化学电池单元的每个阴极和阳极的下面设置电流集电极层。可以经由干燥或固化的墨(例如，印刷的)或经由非印刷工艺，例如层压件、粘合剂、材料条等等提供电流集电极层。实际上，电流集电极、阳极和阴极全部可以以固化或干燥的墨所提供。通常，电流集电极层被设置为与阳极和阴极的材料不同。可以在其余的阴极和阳极下设置附加的电流集电极。每个电池单元的阳极和阴极可被分别印刷在每个阴极集电极和/或阳极集电极上。可以预期的是，在相同的印刷工段中，任意个或全部集电极可以被直接设置在下部层压基底111上，但是任意个或全部集电极可以被设置在可选的中间层的顶部。
例如，在施加阴极层130之前，高导电性碳的阴极集电极131被印刷在下部层压基底111上，这些中的任意个或全部可以被设置为多个层。可选地，在阳极的下面还可以设置类似的阳极集电极层。可以以共面布置方式印刷每个单位电池单元的阳极和阴极。阳极和阴极可以由固化或干燥的墨组成。在至少一个实施方案中，在阴极集电极131的大面积部分上，使用包含二氧化锰、导体(诸如像碳(例如石墨))、粘结剂以及水的墨来印刷阴极层130。在各种其他实施例中，可以使用包括二氧化锰、碳、NiOOH、氧化银Ag2O和/或AgO、氧化汞、以空气单元形式的氧02以及氧化钒V02中的一种或多种的墨来印刷阴极。阳极层116可以被印刷为导电性锌墨，或者如图中所示，被设置为锌箔(116)PSA(260)层压件，其中任何一个可以被制成约0.20”宽和约0.002”(0.001”-0.010”)厚。在各种其他实施例中，可以使用包括锌、镍、镉、AB2和AB3型的金属氢化物、铁、以及FeS2中的一种或多种的墨来印刷阳极。阳极和/或阴极仍然可通过非印刷工艺来提供，例如层压件、粘合剂、材料条等等。在一个替代实施例中，阳极可以被设置为锌箔PSA层压件，任一个阳极都可以被制成有相应的几何形状来匹配电池单元几何形状且约0.002”(0.001”-0.010”)厚。
在所述电极层(阳极层116和阴极层130)就位之后，可选的“图片框架”113可以作为间隔件(spacer)被放置在电极周围。一种方法是使用例如电介质墨(诸如固化或干燥的粘合剂墨)来印刷此电池单元图片框架。另一种方法是利用聚合物片、冲压、模切、激光切割或类似的方法来形成适当的“贮器(pocket)”(一个或多个内部空间)以容纳每个单位电池单元的材料。在这里所讨论的简化的结构中，图片框架在中间可以包括模切聚合物层压片，诸如聚酯或聚氯乙烯(PVC)等，该模切聚合物层压片具有两个带有剥离内衬的压敏粘合剂外侧层(例如，顶部表面和底部表面)。顶部PSA层将顶部层压基底粘附和密封到图片框架，并且底部PSA层可用于将底部层压基底粘附并密封到图片框架。替代地，图片框架可以由设置成上述框架的形状的印刷或层压粘合剂来代替。
在所示的实施例中，可选的图片框架113可以包括模切聚合物层压片，诸如聚酯或聚氯乙烯(PVC)等，并且可以进一步设置有两个压敏粘合剂层(在顶部表面上的118和底部表面上的117)。顶部压敏粘合剂(PSA)层118将顶部层压基底112密封到图片框架113，并且底部PAS层117可用于将底部层压基底111密封到图片框架113。通常，当使用冲压框架时，每个“图片框架”具有约0.010”(约0.005”-0.50”)的总厚度(不包括内衬的厚度)。“图片框架”可以在移除底部内衬之后被放置在底部层压结构上，使得阳极和阴极位于框架中心。当使用印刷的框架时，它们通常薄得多，具有约0.002”(例如，约0.0005”-0.005”)的厚度。在一些情况下，为了确保无泄漏构造，密封和/或嵌缝粘合剂、热敏密封剂和/或双面PSA带可以被放置和/或印刷在阳极层的顶部以及阴极集电极的顶部的在图片框架下方的区域内。还可以在图片框架的剩余部分的下方设置密封粘合剂。在所示的实施例中，图片框架可以在移除底部内衬之后被放置在底部层压基底111上，使得电极居中位于框架内。在一些情况下，为了确保无泄漏构造，密封和/或嵌缝粘合剂、热敏密封剂和/或双面PSA带253可以被放置和/或印刷在阳极116的顶部以及阴极集电极131的顶部的在图片框架113下方的区域内。还可以在可选的图片框架113的剩余部分的下方设置密封粘合剂253。在各种所示的实施例中，“图片框架”可以具有通常对应于电池的总体几何形状的外部几何形状，和通常为每个电化学电池单元提供内部空间的内部区域。
电化学电池单元的阳极和阴极通过电解质而相互作用产生电流。电解质可以包括：氯化锌、氯化铵、乙酸锌、溴化锌、碘化锌、酒石酸锌、高氯酸锌、氢氧化钾以及氢氧化钠中的一种或多种。液体电解质层可以包括聚合物增稠剂，该聚合物增稠剂包含聚乙烯醇、淀粉、改性淀粉、乙基和羟基乙基纤维素、甲基纤维素、聚氧乙烯，以及聚丙烯酰胺(polyacrylamides)中的一种或多种。此外，电解质层还可以包括吸收剂纸隔膜(separator)。如本文中所述的，电解质是粘性或凝胶电解质。如果电解质不是凝胶涂层的一部分，则电池单元电解质120被提供到覆盖或部分地覆盖两个电极的吸收剂材料，诸如“纸隔膜”126(为了清楚，未在图5中示出，参见图6)。电解质可以是重量百分比为约27％(约23％-43％)的氯化锌水溶液，其也可以含有约0.6％水平(约0.1％-2％)的增稠剂，诸如羧甲基纤维素(CMC)或其他类似的材料。任何电解质都可以包括添加剂，以防止或减少电化学电池单元中的析气(例如，防止或减少电池单元中产生氢气)。
通过将顶部层压件112施加和密封到使用PSA和/或带有热密封的图片框架上来完成电池单元。顶部层压基底112被连接到底部层压基底112以容纳液体电解质，使得电化学电池单元被密封。如果存在，则顶层压基底112可以被密封在可选的图片框架上方。在施加顶部层压基底112之前，如果存在剥离内衬(未示出)，则将剥离内衬从可选的图片框架的顶部上的粘合剂层移除。在另一实施例中，印刷的粘合剂可用于连接顶部层压基底111和底部层压基底112。此外，印刷的粘合剂可以在阳极层和/或阴极层的至少一部分上延伸并且覆盖所述阳极层和/或阴极层的至少一部分。在另一实施例中，顶部层压基底111和底部层压基底112可以直接连接到彼此，而不需要中间粘合剂或图片框架。还可以预期的是，在没有利用图片框架的情况下，顶部层压基底112被连接到底部层压基底111，以形成容纳液体电解质的内部空间。
当顶部层压基底112被密封在底部层压基底111上方时，形成了外部密封区域。该密封区域阻止，诸如防止，液体电极漏出每个电池单元。密封区域的宽度可以基于电池的总体尺寸和几何形状而变化。在一个实施例中，密封区域可具有约0.075英寸的最小宽度。最大宽度可以基于各种电池而变化，并且可以大到0.250英寸，或者甚至更大。还可以用市售袋填充机来制作这种具有相同几何形状的电池结构，而不用大体积的框架。可以预期的是，如期望的，密封区域可以围绕每个电池单元的周边大体上相同，或可以沿着每个电池单元的周边不同。
本文中所述的电池具有共面构造。共面构造提供若干优点，因为它们容易制造，提供一致的、可靠的性能，并且使它们的触点在电池单元/电池的同一侧上。通常，本文中所描述的每个电化学电池单元可以提供约1.5伏。然而，如果期望较高的电压和/或高容量，则若干个电化学电池单元可以被电联接在一起。例如，通过将两个1.5伏单位电池单元串联连接来获得3伏电池，但可以通过使用不同电压的单位电池单元和/或通过将不同个数的电池单元串联和/或并联地组合在一起来获得其他电压和/或电流。可以为不同的电池配置定制不同的电化学系统。优选地，如果不同的电池单元被用于获得较高的电压，则每个电池中的所有的电池单元应该属于相同的电化学系统。因此，使用较大的电压的应用可以串联连接单位电池单元，而对于需要较大的电流和/或容量的应用，单位电池单元可以被并联连接，而使用较大的电压且需要较大的电流和/或容量的应用可以利用各种被串联连接且进一步被并联连接的多组电池单元。因此，可以使用各种不同的单位电池单元和/或电池配置来支持使用不同的电压和电流的各种不同的应用。
现在将讨论用于电池的示例性制造方案。在单个印刷工艺中印刷整个电池(包括所有的电池单元)可以是有利的，以避免稍后难于将多个电池单元连接在一起。所述印刷工艺可以是部分或完全地自动化，并且可以利用多个个体片材或卷筒到卷筒(roll-to-roll)工艺。个体电池可从载体上被移除以供使用。
为了使电池单元/电池的制造工艺更有效和/或实现更大的规模经济，可以在卷轴到卷轴(reel-to-reel)印刷工艺中使用大体连续的卷材制造电池单元/电池，以高速且低成本地提供产品。在下面的段落中描述一示例性制造工艺。在此示例性工艺中，电池单元/电池通过与运行卷筒到卷筒设定的高速印刷机兼容的多个工段。虽然本文中没有进一步描述，但加工和装配可以与柔性电池或其由该电池供电的元件诸如电部件等的制造集成。
根据可用的印刷机，可以在例如，给定的印刷机上使用一个工次或多个工次来制作电池单元。作为一实施例，卷材上的两行个体电池单元；然而，行数仅受限于单位电池单元的尺寸和印刷机可以处理的最大的宽度。因为可能有许多步骤，因此有可能利用长而复杂的印刷机，可以修改这些步骤中的一些步骤以及其中的一些材料，和/或可以使用一个印刷机的多个工次或多个印刷机。在完成初步讨论之后将示出一些修改的工艺概要。此外，印刷步骤中的任意项或全部可以通过丝网印刷，诸如通过平台丝网或甚至轮转丝网工段来实施。此外，本领域的技术人员将认识到，很难找到和/或操作具有多于五个工段的一台印刷机，且因此以下讨论的工艺可以在一个或多个印刷机上或甚至一个印刷机的多个工次上进行。
在制造期间，可以进行各种可选的操作也可以不进行各种可选的操作。例如，可选的操作可以包括卷材的热稳定和图形印刷(其可以包括徽标、触点极性、印刷代码和在卷材的外侧表面上添加注册标记)中的一者或两者。如果这些可选的操作在卷材上进行，则该卷材可以被翻过来，并且功能性墨可以被印刷在内侧表面(即，热密封层)上。
本领域的技术人员将认识到，可以使用许多方法、材料和操作次序，并且更多或更少、类似的或不同的多个工段也可以被利用。尽管如此，应当理解，下面的工艺也可以用于各种其它的集成电气装置的制造。此外，为了清楚的目的，仅仅示出和描述电池中的一列，应当理解，这样的描述可以类似地适用于其他列。此外，可以理解的是，以下元件中的任意或全部可以包括在本公开内容中所描述的各种材料、化学组合物等中的任意。此外，各个步骤旨在仅是示例性步骤，且可以理解的是，如本文所讨论的，所述步骤可以包括各种其他步骤，替代步骤等。
如本文中所讨论的，基底中的任意个或全部可以被设置为大体连续的卷材，其能够通过“卷轴到卷轴”式制造工艺来处理。例如，第一基底可以被设置为来自源工段(可以是源卷筒等)的大体连续的卷材或类似物。然后可以通过将所述大体连续的卷材传递经过印刷工段或甚至多个印刷和/或转换工段来实施各种工艺步骤中的一些步骤或所有步骤，例如，提供所述阴极和阳极集电极、阴极层、阳极层、触点、可选框架，可选印刷电路系统等的步骤。作为补充或作为替代，该工艺可适于以多个工次将卷材传递通过印刷工段。最后，在所述大体连续的卷材上完成的电池可以在卷取(take-up)工段(其可以包括收集卷筒)处被收集。替代地，所完成的电池可以被提供在具有多个电池的扁平片材上，其中每个片材有诸如20个或更多的电池。
所述制造工艺可以包括各种其他阶段、步骤等。例如，在印刷工段之前或之后，卷材可以通过辅助工段，在辅助工段内可以设置各种电气部件。此外，可以由沿着该工艺的补充卷筒来提供各种层、基底等中的任意或全部。例如，可以由补充卷筒经由补充卷材提供附加的基底(即，间隔件层)。虽然被描述为接近所述印刷工段的开始，但是可以理解的是，所述补充卷材中的任意或全部可以被设置在沿着所述制造工艺的各个位置处。作为补充或作为替代，废料(诸如剥离层或类似物)可以作为废卷材被移除且被废卷筒或类似物卷取。还可以包括各种其它的预处理和/或后处理工段、步骤等。应当理解的是，可以以各种顺序利用所描述的工艺的各种工段、卷筒等，并且甚至可以提供附加装备(例如，惰辊，张力辊，转向杆，狭缝或穿孔器等)来便于续纸式或卷轴到卷轴工艺。
各种其它附加步骤可被用于向完成的电池单元和电气部件提供附加的结构、特征等。在一个实施例中，可以使用一种将电池单元附接到另一个对象、表面等的方法提供装置的外部部分，诸如第一基底或第二基底中的任一者或两者。如本文中所描述的，通过超声焊接，诸如经由电池电极33A、33B到电池触垫35A、35B，电池32可以被机械联接和电联接到电路34。在其它实施例中，(一个或多个)基底可以包括压敏粘合剂、另一粘合剂层、钩-环式紧固件、液体或热熔粘合剂等。在另一个实施例中，电池单元的外部部分，诸如第一基底或第二基底的任一者或两者可以设置有印刷的记号或甚至标牌或类似物。
现在转到图9，将更详细地描述软件应用的功能。可以预期的是，计算装置14包括能够运行被配置成与贴片10接口双向通信的软件应用的微处理器，以及以图形方式向用户呈现温度数据点和其它信息的显示器。如所示出的，软件应用300的一个示例性可视显示被示出运行在计算装置14的显示器上。虽然以一个特定的方式被示出，可以理解的是，软件应用300的图形显示可以不同方式出现在许多配置中，如在软件领域中已知的。
在运行中，首次使用贴片10时，软件应用300可以从计算装置14接受一个或多个初始化命令，包括下面的任一者或全部：高温边界水平、低温边界水平、温度读取间隔、为开始记录数据而将时间戳初始化以及电子器件已成功启动的标志。贴片10、10B的微处理器能够将确认信号或者标志传送回外部计算装置14，这指示成功启动。可以预期的是，如果电子器件没有成功启动，则软件应用300可以从计算装置14接受一个或多个重新初始化命令，直到贴片10成功启动，或直到该软件应用300确定贴片10有故障。
通常，一旦激活，软件应用300以图形方式，诸如线形图、条形图等等显示病人随着时间推移的温度历史310。图形温度历史310可以是可滚动的且可以允许动态放大/缩小功能，以允许用户更好地理解在期望的时间尺度内所感测的温度变化。也可以以可滚动的表格或图表格式呈现温度数据，并且用户可以通过屏幕上的按钮320或类似物在两个视图之间切换。还可以预期的是，随着用户将整个温度历史310曲线图放大/缩小或滚动整个温度历史310曲线图，曲线图的坐标轴(x轴时间、y轴温度)可以动态调整以根据在特定的缩放或滚动视图中所示的温度数据点向用户呈现更相关的信息视图。此外，由于贴片10可用于一个延长的时间周期，因此x轴的时间线可以基于特定的缩放或滚动视图或整个经过的时间，在显示数分钟或数小时之间动态地调整。
软件应用300还基于所获得的最近的温度数据点显示病人的当前温度312。可以提供其它的温度信息，包括预编程和/或可调节的温度上限或温度下限。例如，所述温度上限或温度下限可以以图形形式表示在温度历史310图表上，用于与所感测的随时间的温度趋势作比较，和/或可被用于设置警报以警告用户病人的温度接近或已超过特定阈值温度。例如，这样的警报可以触发计算装置14发出可视、可听和/或可触知(例如，振动)的警报来警告用户。在一个实施例中，可以在计算装置14的状态位置示出可视警报330(静态或闪烁)，诸如沿着图形显示的顶部。因此，即使用户不主动地查看软件应用300，它仍然可以在后台中运行(可能仍在收集温度数据)，并且如果适当的话，发出警报330。
该软件应用300还可以显示时间数据314，诸如贴片10激活的时间、贴片10去激活或停止传送的时间、贴片10激活和贴片10去激活之间的延迟时间和/或与贴片10进行通信的最后时间中的任一个或全部。作为补充或作为替代，时间数据314还可以显示在可用的电池电力耗尽之前贴片10的剩余操作时间的实际量或估计量。留给贴片10的操作时间量可以是基于由贴片10传送的电池的感测电压等的实际时间量，该实际时间量可以与基于初始电压、电池容量、温度读取间隔、通信间隔等的电池的已知的耗电速率有关。替代地，留给贴片10的操作时间量可以是基于针对贴片10的已知开始时间和已知预期操作时间(例如，12、16、或24小时)而估计的时间。估计的操作时间可以通过软件应用300基于电池的预定知识来调节，和/或甚至通过某些动态变量，诸如温度读取间隔、通信间隔等等来调节。
该软件应用300还可以显示与贴片10的状态有关的辅助信息316，诸如所取得的温度数据点的个数、所检测的平均温度、所检测的最高温度以及所检测的最低温度中的任一者或全部。此数据中的一部分或全部对于最终用户可以是可见的，或者可以选择性地隐藏。可以预期的是，平均温度、最大温度和最低温度中的任一者或全部可以基于所收集的温度数据点的一部分，诸如一些或全部。在一个实施例中，平均温度、最大温度和最低温度中的任一者或全部可以基于用户选择的数据——诸如在温度历史310或相关联的表格数据中所示的放大/缩小或滚动视图——被动态地显示。作为补充或作为替代，软件应用300可以包括可选的特征来调节数据的显示，诸如温度单位切换器324，其可以动态地调节和显示华氏度或摄氏度单位的温度数据点(或其他温度单位，如果期望)。
软件应用300还可以包括其他附加特征。在一个实施例中，贴片10的唯一标识(UID)328可以被显示。UID 328可以以真实文本显示，或者可以给贴片10的UID分配更容易理解的别名(例如，病人的姓名或医院代码)。用户还可以根据需要在UID 328和别名之间进行切换，或者此特征甚至可以被限制或被保护，以给病人提供匿名。最后，软件应用300可以提供保存和/或传送所收集的温度数据的能力。例如，可以设置保存按钮322以将所收集的数据点的一部分或全部保存在本地或远程计算机存储存储器中用于以后检索。作为补充或作为替代，可以设置发送按钮323，以将所收集的数据点的一部分或全部传送到远程方，诸如医生、医院、或其他个人。可以预期的是，保存的和/或发送的数据可以包括温度数据点、时间信息、UID信息等等中的一些或全部。软件应用300还可以向常常使用多个贴片10的病人提供病人随着时间推移的个人档案，例如可能每次生病都使用贴片10的孩子。因此，家长或医生还可以回忆这个孩子的历史温度，使得能够比较和诊断。还可以预期的是，保存的和/或发送的数据可以被本地或远程地加密或者甚至被制成匿名的。在另一个特征中，软件应用300可以提供可编程的或预定的提醒，以供用户或病人采取某些行动，诸如更换贴片10、与贴片10同步、就医、将数据传送给医生、安排医生的访问等等。
作为补充或作为替代，各种安全层和/或隐私层可以被设置到贴片10和计算装置14中的任一个或两个。例如，传送和接收的无线数据可以经由贴片和/或计算装置14本地上的硬件和/或软件机制来加密。贴片和计算装置14中的任一个或两个可利用用户ID和密码。无线数据传送和/或接收可以被限制在已授权的配对装置，且/或无线数据传送范围可以被人为地限制到一预定距离。NFC的安全协议可用于保护和引导其他无线连接。所述贴片可以包括硬件和/或软件开关来禁止或限制无线数据传送和/或接收。在一个实施例中，硬件开关可以完全地禁用所述贴片。在另一个实施例中，定时锁可以在特定时间或时间间隔期间限制无线数据传送和/或接收。从贴片读取的数据可以被自动地删除，或保留在所述软件应用和/或贴片10的存储器中。任何前述安全层和/或隐私层中的任一者或全部可以被一起使用，并且还可以使用附加层。
在上文已经使用特定的实施例和实施方案描述本发明；然而，本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以使用各种替代方案并且等同物可以代替本文中所描述的元件和/或步骤。在不偏离本发明的范围的情况下，可以执行修改以使本发明适应特定的情况或特定的需要。本发明并不旨在限于本文中所描述的具体实施方式和实施例，但是旨在给予权利要求最宽泛的解释以覆盖由其覆盖的公开或未公开的所有的实施方案,文字的或等同物。

Claims (25)

1.一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器贴片，包括：
第一基底层；
密封的、柔性电池，包括带有阳极和阴极的印刷电化学电池单元，所述阳极和阴极中的至少一个由固化或干燥的墨形成，该密封的、柔性电池还包括第一电池电极触点和第二电池电极触点，每个电池电极触点电联接至所述阳极和所述阴极中的一个；
柔性电路，包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器以及天线，所述柔性电路还包括第一电池触垫和第二电池触垫，每个电池触垫电联接至所述第一电池电极触点和所述第二电池电极触点中的一个，由此以电气方式向所述微处理器和所述温度传感器提供电力；以及
第二基底层，包括被配置为被可移除地施加至所述目标对象的表面的粘合剂，
其中，所述柔性电池和所述柔性电路共同包括以覆盖、堆叠的布置方式布置在所述第一基底层和所述第二基底层之间的电子中料，且
其中，所述第一基底层、所述电子中料和所述第二基底层全部是柔性的且被配置为贴合所述目标对象的弯曲表面。
2.根据权利要求1所述的贴片，其中所述无线通信收发器被配置为通过电磁场从外部计算装置无源地供电。
3.根据权利要求2所述的贴片，其中所述无线通信收发器利用标准的NFC通信协议。
4.根据权利要求1所述的贴片，其中所述无线通信收发器利用标准的蓝牙通信协议或蓝牙低能量通信协议。
5.根据权利要求1所述的贴片，其中所述微处理器包括唯一识别码(UID)。
6.根据权利要求1所述的贴片，其中所述微处理器还包括定时器，该定时器被配置为使得所述微处理器能够以周期性的时间间隔从所述温度传感器获得多个温度样本。
7.根据权利要求6所述的贴片，其中所述微处理器还包括存储器，用于将所述温度样本连同针对每个温度样本的相关联的时间戳一起存储。
8.根据权利要求7所述的贴片，其中所述柔性电路还包括辅助存储器存储装置，且所述微处理器被配置为在所述微处理器的所述存储器与所述辅助存储器存储装置之间传输数据。
9.根据权利要求5所述的贴片，其中所述微处理器被配置为经由所述无线通信收发器和天线将所述多个温度样本无线地传送到一个外部计算装置。
10.根据权利要求1所述的贴片，其中所述柔性电池的所述第一电池电极触点和所述第二电池电极触点被机械联接和电联接至所述柔性电路的所述第一电池触垫和所述第二电池触垫。
11.根据权利要求1所述的贴片，其中所述第二基底至少部分地包括水凝胶，所述水凝胶以覆盖关系被布置在所述温度传感器上并且被配置为被可移除地施加至病人的皮肤。
12.根据权利要求1所述的贴片，其中所述第二基底至少部分地包括聚乙烯泡沫，所述聚乙烯泡沫在至少一侧上被涂覆有压敏粘合剂，该压敏粘合剂被配置为被可移除地施加至病人的皮肤。
13.根据权利要求1所述的贴片，其中所述电子中料被封装在所述第一基底层和所述第二基底层之间。
14.根据权利要求1所述的贴片，其中所述电化学电池的所述阳极和所述阴极两者都包括固化或干燥的墨，并且所述阳极和所述阴极以共面布置方式设置。
15.一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器贴片，包括：
第一基底层；
密封的、柔性电池，包括带有以共面布置方式设置的阳极和阴极的印刷电化学电池单元；
柔性电路，包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器和天线，
其中所述微处理器从所述柔性电池有源地接收电力，所述温度传感器从所述微处理器有源地接收电力，且所述无线通信收发器通过电磁场从一个外部计算装置无源地供电；以及
第二基底层，包括被配置为被可移除地施加至所述目标对象的表面的粘合剂，
其中，所述柔性电池和所述柔性电路被安置在所述第一基底层和所述第二基底层之间，且其中所述第一基底层、电子中料和所述第二基底层全部是柔性的。
16.根据权利要求15所述的贴片，其中所述微处理器被配置为仅当所述微处理器从所述温度传感器获得温度样本时，选择性地向所述温度传感器提供电力。
17.根据权利要求15所述的贴片，其中所述无线通信收发器利用标准的NFC通信协议。
18.根据权利要求15所述的贴片，其中所述微处理器还包括被配置为使得所述微处理器能够以周期性的时间间隔从所述温度传感器获得温度样本的定时器，并且所述微处理器还包括存储器，用于将所述温度样本连同针对每个温度样本的相关联的时间戳一起存储。
19.根据权利要求15所述的贴片，其中所述微处理器被配置为经由所述无线通信收发器和天线将每个温度样本无线地传送到外部计算装置。
20.一种用于监控病人的体温的有源供电医疗系统，包括：
柔性的、有源供电温度数据记录贴片，包括：密封的、柔性电池，所述密封的、柔性电池包括带有以共面布置方式设置的阳极和阴极的印刷电化学电池单元；柔性电路，所述柔性电路包括微处理器、被配置为感测所述病人的温度的温度传感器、定时器、存储器、无线通信收发器和天线；以及基底层，该基底层包括被配置为被可移除地施加至所述病人的皮肤的粘合剂，
其中所述贴片的所述微处理器、所述温度传感器、所述计时器和所述存储器全部由所述柔性电池有源地供电；以及
外部计算装置，包括能够运行应用的可编程的微处理器、有源电源、显示器以及由所述有源电源供电且能够经由电磁场与所述贴片的所述无线通信收发器双向通信的收发器，
其中所述贴片的所述无线通信收发器通过所述电磁场从所述外部计算装置无源地供电，并且
其中所述外部计算装置被配置为将初始化命令和初始化开始时间传送至所述贴片的所述微处理器，使得所述微处理器能够向所述温度传感器提供电力且开始从所述温度传感器获得多个温度样本，并且其中所述贴片的所述微处理器被配置为将确认信号传送回所述外部计算装置，指示成功初始化。
21.根据权利要求20所述的医疗系统，其中所述贴片的所述微处理器还被配置为将所述多个温度样本连同针对每个温度样本的相关联的时间戳一起存储在所述贴片的所述存储器中。
22.根据权利要求21所述的医疗系统，其中所述外部计算装置还被配置为将周期性的时间读取间隔传送至所述贴片的所述微处理器，并且所述贴片的所述微处理器被配置为以对应于所述周期性的时间读取间隔的速率从所述温度传感器获得所述多个温度样本。
23.根据权利要求21所述的医疗系统，其中所述贴片的所述微处理器被配置为将所述多个温度样本和所述相关联的时间戳传送至所述外部计算装置，并且其中所述外部计算装置被配置为以图形方式将所述多个温度样本和相关联的时间戳显示在所述显示器上。
24.根据权利要求23所述的医疗系统，其中所述外部计算装置还被配置为将所述多个温度样本和相关联的时间戳保存在一个板载存储器中以用于将来检索。
25.根据权利要求20所述的医疗系统，其中所述外部计算装置还被配置为：如果所述外部计算装置确定所述贴片未成功初始化，则所述外部计算装置将重新初始化命令和重新初始化开始时间传送至所述贴片的所述微处理器。
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