CN105555360B - 经由半电池的治疗性电子和离子转移 - Google Patents

Abstract

治疗性电子转移装置包括半电池和用于生物体与所述半电池之间的离子转移的离子传导路径。所述半电池包括导电电极、与所述电极相接触的活性材料以及用于所述生物体与所述电极之间的电子转移的导电路径。所述活性材料包括氧化剂或还原剂，以使得分别自所述生物体转移电子或转移电子至所述生物体自发发生。试剂盒包括治疗性电子转移装置和使用说明书。两个治疗性电子转移装置可可用于同时地或交替地给生物体提供电子，从生物体吸取电子或两者。

Description

经由半电池的治疗性电子和离子转移

技术领域

本公开涉及用于经由半电池将治疗性电子和离子转移至生物体或自生物体转移治疗性电子和离子的装置、系统和方法。

背景技术

抗氧化剂广泛用作营养补充剂并且一些抗氧化剂据信在某些疾病如癌症和心脏病的预防中起作用。抗氧化剂缺乏可引起对细胞有害的氧化应激。与此相反，促氧化剂通常据信是有害的。体内促氧化剂的存在与氧化应激相关并且与疾病如血色素沉着症、威尔森氏病和人帕金森氏病相联系。一些促氧化剂如阿霉素已知显示针对癌细胞的毒性。然而，在生物体中，抗氧化剂和促氧化剂通常是扩散的，并且高含量可以是毒性的。

概述

描述用于将治疗性电子转移至生物体或自生物体转移治疗性电子的装置、系统和方法。可实施这些装置、系统和方法以选择性地提供抗氧化剂或促氧化剂作用，从而增加或减少生物体的自由基损伤。

在第一总体方面，治疗装置包括半电池和用于在生物体与半电池之间离子转移的一个或多个离子传导路径。半电池包括导电电极、与电极相接触的活性材料以及用于在生物体与电极之间电子转移的一个或多个导电路径。活性材料包括氧化剂或还原剂。

第一总体方面的实施方式可包括以下特征中的一个或多个。

半电池可包括与活性材料相接触的电解质。在一些情况下，半电池包括被配置成容纳电解质、电极或两者的容器。

当活性材料是氧化剂时，当经由一个或多个导电路径中的至少一个电耦接至生物体时治疗装置经由一个或多个导电路径中的至少一个从生物体吸取电子。过氧化氢是适合氧化剂的实例。当活性材料是还原剂时，当经由一个或多个导电路径中的至少一个电耦接至生物体时治疗装置经由一个或多个导电路径中的至少一个向生物体提供电子。镁是适合还原剂的实例。治疗装置被配置来实现电子净转移至靶标或自靶标净转移电子。

在一些情况下，半电池包括与活性材料相接触的添加剂。可选择添加剂以增加半电池与生物体之间的电子转移的速率。电极可包括活性材料(例如，呈复合材料的形式)。导电路径可由电子形成。

当电耦接且离子耦接至生物体时治疗装置形成原电池。在一些情况下，治疗装置包括单个半电池。治疗装置可包括被配置成将治疗装置定位成接近生物体或将治疗装置耦接至生物体的支撑件，以使得电子被转移至生物体的选定位置或自生物体的选定位置吸取电子。

在一些情况下，一个或多个离子传导路径中的至少一个通过至少部分地容纳半电池的外壳或容器中的开口形成。在某些情况下，一个或多个离子传导路径中的至少一个包括被配置成允许生物体与半电池之间的离子转移的盐桥。

治疗装置可包括电池，以使得电池形成在生物体与电极之间的导电路径中的至少一个的一部分，其中电池的第一端子耦接至电极并且电池的第二端子耦接至生物体。

在一些实施方式中，治疗装置包括具有被配置成接触生物体的表面的外壳，并且一个或多个离子传导路径通过被配置成接触生物体的外壳的表面形成。在一些情况下，通过外壳的表面处的一个或多个离子传导路径的离子的流速与在外壳的表面处的一个或多个离子传导路径的总面积与被配置成接触生物体的表面的总面积和在外壳的表面处的一个或多个离子传导路径的总面积之和的比率逆相关。

治疗装置可包括接近一个或多个离子传导路径中的至少一个的药物或营养补充剂，其中治疗装置被配置成经由一个或多个离子传导路径中的至少一个将药物或营养补充剂递送至生物体。

在第二总体方面，一种试剂盒包括治疗性电子转移装置，装置被配置成当电耦接且离子耦接至生物体时实现电子净转移至生物体或自生物体净转移电子；以及用于将治疗装置耦接至生物体的说明书。

第二总体方面的实施方式可包括以下特征中的一个或多个。

在一些情况下，试剂盒包括用于替换或维护治疗装置的说明书。试剂盒可包括用于治疗装置的电解质。试剂盒还可包括用于制备用以在治疗装置中使用的电解质、将电解质递送至治疗性电子转移装置或两者的说明书。在某些情况下，治疗性电子转移装置包括第一总体方面的治疗装置。

在第三总体方面，治疗装置是通过以下方式制作的：使导电电极与活性材料(包括氧化剂或还原剂)相接触，使电解质与活性材料相接触，提供被配置成允许导电电极与生物体之间的电子转移的导电路径，以及提供被配置成允许活性材料与生物体之间的离子转移的离子传导路径。

在第四总体方面，治疗生物体包括将阳极半电池电耦接至生物体，将阴极半电池电耦接至生物体，以及交替地激活阳极半电池和阴极半电池以分别实现电子至生物体和自生物体至电子的非同时转移。

在第五总体方面，治疗生物体包括通过将包括半电池的治疗装置电耦接且离子耦接至生物体的表面来将电子和离子转移至生物体，其中治疗装置包括一个或多个离子传导路径，并且离子经由一个或多个离子传导路径转移至生物体的速率和速度与在生物体的表面处的一个或多个离子传导路径的总面积与在生物体的表面处的治疗装置的总面积的比率逆相关。

第五总体方面的实施方式可包括以下特征中的一个或多个。

在一些情况下，治疗装置包括药物或营养补充剂，并且治疗生物体包括经由一个或多个离子传导路径将药物或营养补充剂转移至生物体。治疗装置可放置或包括固定在固体或胶凝基质中的具有单电荷(+或-)的离聚物，离聚物阻碍带相同电荷的离子的流动且允许仅一种类型的离子的流动(分别+或-)。

在任何上述方面或实施方式中，生物体可以是人。

因此，已经描述了具体实施方案。可基于所描述和说明的进行所描述实施方案和其他实施方案的变化、修改和增强。此外，可组合一个或多个实施方案的一个或多个特征。一个或多个实施方式以及不同特征和方面的细节在以下附图、描述和权利要求书中阐述。

附图说明

图1A和图1B是呈粘附贴片形式的治疗性电子转移装置的实施方案的侧截面视图。图1C和图1D是图1A的治疗性电子转移装置的俯视图和仰视图。图1E描绘耦接至靶标的图1A的治疗装置。

图2是呈粘附贴片形式的治疗性电子转移装置的另一个实施方案的侧截面视图。

图3描绘耦接至靶标的包括电源的治疗性电子转移装置的实施方案。

图4描绘耦接至靶标的包括电源的治疗性电子转移装置的实施方案。

图5A描绘接近靶标定位的治疗性电子转移装置的实施方案的分解视图。图5B描绘耦接至靶标的图5A的治疗装置。

图6描绘呈针灸针形式的治疗性电子转移装置的实施方案。

图7描绘包括治疗性电子转移装置的试剂盒。

图8A和图8B描绘耦接至靶标的两个治疗性电子转移装置的交替使用。

具体实施方式

本公开涉及用于经由半电池将治疗性电子和离子转移至靶标或自靶标转移治疗性电子和离子的装置、系统和方法。电子转移可经由电耦接且离子耦接至靶标的半原电池或经由电耦接至靶标的电源来实现。靶标通常是生物体。生物体包括例如，人、哺乳动物(例如，家畜和宠物)、昆虫、植物、真菌和微生物。经由耦接至生物体的半电池转移电子至生物体或自生物体转移电子可在体内或死后发生。包括表面的物体可电耦接至半电池以对与物体相接触的生物体实现所需作用，如灭菌或害虫控制。培养基如生物反应器培养基、微生物培养基、发酵培养基、园艺培养基、真菌培养基和储库(例如，供水、水生植物园、游泳池、热水浴缸)可电耦接至半电池以促进或延迟培养基中的生物体的生长。

电子转移至靶标和自靶标电子转移通过将半电池或电源电耦接至靶标来实现。半电池包括导电电极、活性材料，并且包括电解质或被配置用于与电解质一起使用。即，如本文所用，半电池可以是“湿”半电池，包括电解质；或“干”电池，电解质被添加至干电池或与干电池相接触以用于操作。如本文所用，“电解质”通常是指当溶解于适合的离子化溶剂(如水)中时离子化的物质，或当将离子化的物质放置到适合的离子化溶剂中时形成的电解质溶液。适合的可离子化物质包括氯盐(如氯化钠和氯化钾)、硫酸盐、硝酸盐和离聚物。通常，当盐的离子与腐蚀产物交换时增加电极腐蚀产物的溶解度的任何盐适合作为电解质盐。腐蚀产物包括通过半电池中的活性材料的还原或氧化产生的离子的任何盐。在操作过程中，电极与靶标或与靶标相接触的导电介质相接触。在一个实例中，靶标是水生生物，并且电极与水生生物包括于其中的海水相接触。

电极是提供半电池与靶标之间的导电路径的电导体，从而允许电子从半电池转移至靶标，或反之亦然。活性材料和电导体可以是相同的或不同的。在一些情况下，活性材料和电导体呈复合材料的形式。当活性材料是还原剂时，电极充当阳极。适合的还原剂包括金属、有机化合物及其组合。适合的金属包括铅、铝、铜、锌、铍、镁、钠、钙、锶、钡、钾和锂。当活性材料是氧化剂时，电极充当阴极。适合的氧化剂包括但不限于过氧化氢、高锰酸钾、氧化铅、过碳酸钠和过氧一硫酸钾。

在一些情况下，半电池包括容器，容器容纳电解质。容器可以是开放的、密封的或防水的，并且可具有任何大小或形状。一些容器是刚性的和不可膨胀的，并且其他是柔性的和可膨胀的。在一些情况下，活性材料限定充当包括电解质的容器的开口。在某些情况下，来自靶标的流体在使用期间接触半电池并且充当电解质。这种流体可与离聚物物质相接触以完成靶标与半电池的活性材料之间的离子传导路径。

半电池经由电极直接或间接电耦接至靶标，从而在靶标与电极之间形成导电路径。在一个实例中，与半电池的电极相接触的靶标的体液充当电解质并且还充当导电材料以在电极与靶标之间转移电子。

离子传导路径允许半电池与靶标之间的离子流动。离子传导路径是盐桥。在一些情况下，“盐桥”是指用于离子地耦接原电池的氧化半电池和还原半电池(或分别阴极半电池和阳极半电池)的装置。在某些情况下，离子传导路径由电解质或其他流体形成，并且不需要单独明确设计的装置。在某些情况下，导电路径和离子传导路径是相同材料或可以是离子导体与电导体的复合材料(例如，混合导体)。盐桥通常被构造成限制电流且使离子流最大化。这些有时由胶凝或固体材料制成以允许特定离子在半电池之间流动。在过去，盐桥用于分离电池中的不相容的化学品并且被设计为不是来自电池的电流流动的瓶颈。盐桥通常由包括在防止盐桥内的材料干燥的支撑件内的陶瓷或凝胶构成。大多数现代电池以常见电解质操作或具有还原至装置内的膜的盐桥。盐桥可通过接触生物体的水或体液的连续路径实现。

增加或减小离子传导路径或盐桥的横截面积可取决于渗透深度和流入靶标的离子的量而导致不同作用。选择离子耦接至生物体且使离子传导路径延伸远离活性材料的位点可允许特定离子、缓冲液或化学品负载至在接触靶标的盐桥末端处的电解质中。

当半电池或电源的一个端子电耦接至靶标时，半电池或电源充当原电池的第一半电池且靶标充当原电池的第二半电池。在一个实例中，当具有阳极的阳极半电池(“阳极半电池”)电耦接至靶标时，靶标充当具有阴极的半电池(“阴极半电池”)且接收来自阳极半电池的电子(“阳极效应”)。在另一个实例中，当阴极半电池电耦接至靶标时，靶标充当阳极半电池且提供电子至阴极半电池(“阴极效应”)。通过将靶标选择性地耦接至电源，电源可充当阳极半电池或阴极半电池。如本文所用，“阳极半电池”通常包括通过提供电子至靶标以充当阳极半电池的方式耦接至靶标的电源，并且“阴极半电池”通常包括通过从靶标吸取电子以充当阴极半电池的方式连接至靶标的电源。

电子经由电耦接至靶标的阳极半电池自发转移至靶标。阳极半电池包括电导体和作为活性材料的一种或多种还原剂。还原剂的实例包括金属、有机化合物以及具有比靶标的电化学电势更大的还原电势(更负性)的其他元素或物质。将阳极半电池电耦接至生物体补充生物体的电子供应且发挥有益的抗氧化剂功能。在一些情况下，阳极半电池充当牺牲阳极。

电子经由电耦接至靶标的阴极半电池从靶标自发转移。阴极半电池包括电导体和包括一种或多种氧化剂的活性材料。氧化剂的实例包括具有比靶标的电化学电势更低的还原电势(较低负性)的化合物。与由阳极半电池电耦接至生物体的电子补充相比，阴极半电池电耦接至生物体可对接近阴极半电池电耦接至其的区域的生物体的部分具有有害作用。在一个实例中，从生物体转移电子促进生物体的特定区域中的自由基链反应，从而发挥促氧化剂功能。在另一个实例中，从生物体的特定区域转移电子促进提供至生物体的区域的治疗性物质的氧化。在另一个实例中，从电耦接至阴极半电池的表面转移电子通过从表面上的微生物吸取电子促进表面灭菌。

如本文所用，“治疗性电子转移装置”或“治疗装置”包括电子源或库、电子源或库与靶标之间的导电路径以及被配置成允许靶标与电解质之间的离子流动的离子传导路径。在一些情况下，治疗性电子转移装置或治疗装置包括被配置成将半电池或电极定位成接近生物体的特定区域(例如，人的头部、手臂、腿部或躯干)或将电子流从半电池引导至生物体或从生物体引导至半电池。使用治疗装置或治疗性电子转移装置产生电子的净转移。

在一些情况下，治疗性电子转移装置包括单个电子源或单个电子库(例如，单个阳极半电池或单个阴极半电池)。在一些情况下，两个或更多个半电池电耦接至靶标以用于同时或交替使用。在一个实例中，两个阳极半电池或两个阴极半电池耦接至靶标并且同时用于增加电子的递送或除去速率或治疗靶标的不同区域。在另一个实例中，阳极半电池或阴极半电池被应用于靶标的不同区域并且交替使用(例如，异相)以实现所需作用。如本文所用，阳极半电池和阴极半电池不会相对于共同靶标同时激活。

半电池可被设计用于由靶标摄取、植入靶标中、与靶标相接触或其组合。用于摄取的半电池可包括涂覆有用于延迟在靶标中的释放的物质的活性材料。在一个实例中，可摄取的半电池涂覆有蜡或油以用于在消化道中选择性激活。在一些情况下，与通过半电池与靶标的表面接触相比，可经由将半电池植入靶标中实现从半电池至靶标的更大电子转移。生物体中的流体可发挥用于植入或体内半电池的电解质的作用。在一些情况下，植入和表面接触可组合以获得相加作用。

在一些情况下，半电池包括与电解质相接触的电极，电极或电解质中的一者或两者可直接接触靶标。在其他情况下，半电池包括容器，容器包括电极且抑制靶标与活性材料的直接接触、靶标与电解质的直接接触或两者。容器可以是密封的。在一些情况下，容器是不透离子且不透水的，并且流体地耦接至离子传导路径以允许半电池与靶标之间的离子转移。在一些情况下，容器是不透离子且不透水的，并且流体地耦接至离子传导路径以允许半电池与靶标之间的离子转移。同样，容器可以是离子非传导性的且限定开口以将离子递送至靶标。

在一个实例中，半电池呈密封在容器(例如，外壳)中的被配置成电耦接且离子耦接至靶标的电极的形式。外壳可呈粘附贴片的形式。半电池与靶标之间的电耦接可通过以下方式来增加：清洁靶标的预定区域、从意图用于半电池的区域中靶标的表面除去绝缘物质(例如，毛发、死皮等)、将传导性物质如电解质或电解凝胶施加至靶标的预定区域或其组合。电解质通常包含一些水组分和一些溶解的盐以提供与生物体相接触的较大离子传导区域。可商购的EEG凝胶和浆料通常用于此目的。在一些情况下，表面接触通过将半电池的至少一部分形成至可佩带的装置如手镯中来实现。

如本文所述，电极通常是耦接至(例如，电、物理地或两者)活性材料或与活性材料相接触的导电固体。电极可被选择为承载固体活性材料涂层的重量而无实质变形。当活性材料是流体时，电极可具有催化表面和足够表面面积以促进所需的电子流动。电极或活性材料中的通道或孔可增强电子流动至半电池或自半电池的电子流动。电极可呈支架、网、织物、棒或金属丝的形式。支架可以是规则的或不规则的。金属丝可处于任何构型。在一些情况下，电极呈熔融颗粒或规则或不规则固体的形式。

对于阳极半电池，还原剂被选择为具有比靶标生物体更负性的还原电势。镁是示例性还原剂。相较于其他生物还原剂，镁是紧凑的、轻巧的、廉价的、营养上有益的和能量密集型的，由于其低毒性和易用性而是用于人使用的一种候选物。

电源也可用于驱动电子流动至靶标。在电源持续可用的固定应用中，可在最小维护且无化学处理情况下提供恒定电子源。电源可通过将一根导线耦接至电解质来实现，电解质经由离子传导路径耦接至靶标，同时来自相反端子的导线直接或间接耦接至靶标。在一个实例中，为了用电源供给电子，将电源的正极端子耦接至与电解质溶液相接触的电极，电解质溶液经由离子传导路径耦接至靶标。负极端子直接或间接电耦接至靶标以允许电子转移至靶标中。

如本文所用，阴极半电池包括电导体和氧化剂。氧化剂可呈固体、液体或气体的形式。适合氧化剂的一个实例是过氧化氢。腐蚀状况通常在阴极半电池内发生；电导体的腐蚀可通过使用包括铂或碳纤维的电导体来消除。为了将阴极效应递送至靶标的大部分，不透氧化剂的传导性塑料可用于保护使用者免于皮肤损伤同时允许电子吸取均匀地分布且避免由与氧化剂的直接皮肤接触引起的毒性。其他适合的氧化剂包括高锰酸钾和结合至另一种盐的固体形式的过氧化氢。实例包括过碳酸钠和过氧一硫酸钾。电源可用于从靶标吸取电子，或可用于原位制备氧化剂。

在一些情况下，可经由电解质中的反应物从半电池中除去反应产物，或可补充电解质以加速电子转移。除去饱和的或耗尽的电解质可帮助保持电极表面清除反应产物且因此允许表面继续反应。在一个实例中，在电解质溶液中补充氯化钠连同除去产物如氢氧化钠和氯化镁允许系统再次以类似于其在首次激活时的活性的方式起作用，并且可使平衡转向从反应物Mg(OH)₂和NaCl产生氯化镁和氢氧化钠。半电池容器可包括用于将电解质提供至半电池、用于从半电池除去电解质或两者的一个或多个端口。

半电池可包括添加剂或添加剂可被提供至半电池以改进半电池的性能(例如，电子流、离子流或在电极使用的寿命内一致)。添加剂包括例如催化剂、反应物、吸收剂以及吸附剂。二氧化锰(MnO₂)可被包括在半电池中，半电池产生氢以消耗氢气且抑制半电池中的压力的累积。二氧化锰可用于密封的半电池中，或可通过暴露于氧再充电。以此方式，二氧化锰通过保留足够氧发挥去极化功能以与半电池中产生的氢反应。

在某些情况下，在半电池中形成的产物可干扰其功能。气体如氢可导致电子流从半电池损失并且具有吸收氢的材料像二氧化锰可增强性能。同样，可通过接近半电池的吸收材料从半电池吸收有害或结垢化合物像硫化氢。物质像活性碳可被包括在半电池中以吸收气体如硫化氢。

生物生物体或酶也可包括在半电池中。在一个实例中，产生酸的生物生物体可用于维持电极的活性。

在具有过氧化氢作为活性材料的阴极半电池中，二氧化锰可用于催化过氧化氢转化为氧且可促进阴极的活性。等待直到激活阴极的时间且然后将掺杂二氧化锰的电极放入至过氧化氢中可在将催化剂处理的表面从过氧化氢中除去时促进使用、运输和去激活的容易性。二氧化锰是可添加以改进半电池反应的质量、量或产物的还原物或催化剂的仅一个实例。在另一个实例中，银可用于增强二氧化锰用锰消耗来自阳极半电池的氢气的能力。

当铸造镁或其他固体物质以用作半电池的活性材料时，可溶解的组分可包括镁或其他固体物质。这种缓慢溶解组分(例如像盐)可在模具中与镁或固体物质铸件组合。在半电池的操作期间，组分的溶解可产生可如通过在铸造期间放置组分决定成形的空隙。溶剂隧道式表面面积的量可定制至电极的所需活性水平。

盐的溶剂化提供将溶解的离子交换盐以高浓度供应至邻近阳极的表面的电解质中的另外益处。溶解盐增加电解质密度，从而促进流体向下跨电极面的对流。随着这些盐溶液落下，它们接触电极的表面，表面可以是腐蚀的。可溶解的离子像钾和氯离子与不溶性表面金属氧化物交换离子。在此实例中，氢氧化镁与盐离子组合以经由离子交换制备作为产物的可溶性盐。在此实例中，氯化钾用于产生两种可溶性产物氯化镁和氢氧化钾，从而除去氧化产物的外层。从镁的表面内溶解的盐中的可溶性抗衡离子通过除去氧化产物如不溶性氢氧化镁(Mg(OH)₂)来维持电极活性。这些盐包括还可帮助修正用于电极激活的水的缺陷和杂质。这种盐包括意味着替代电解质的水可用于润湿半电池。当自来水用于半电池且可具有有问题的质量时，在半电池中缓慢溶解的盐提供电解质以及针对可存在于自来水中的钝化化合物如铁的防御。即使在阳极确实变得钝化时，溶剂化也不会取决于电极活性来快速继续。即，引入的盐或其他可溶解物质的自我露出性质可通过暴露新鲜表面重新激活电极。

一种或多种添加剂可与活性材料组合(例如，在铸造活性材料时)。这些添加剂可被选择为增强半电池的结构或催化功能，以改变半电池的结构完整性、改变半电池对环境条件的反应或其组合。吸湿材料如粘土或盐可在其铸造在模具上或铸造为模具上的表面涂层时被安置在镁中。在一个实例中，粘土通过在水存在下膨胀来用作表面破坏剂，从而暴露新的表面以用于反应。膨胀的其他吸湿材料如盐也可展示类似的“揭露作用”，揭露作用暴露新的活性材料表面以在一旦润湿时被水攻击。像盐溶解于活性材料中，使用于活性材料混合的吸湿盐可用于将水转化成电解质。用氯化钾溶液润湿、真空脉冲且然后干燥的粘土将组合可溶解的氯化钾和膨胀但不溶性粘土两者的有益激活特征。还可包括碳以减弱阳极的结构，同时它还提供阳极物质之外的电路径。

包括在电极内还可在热膨胀情况下具有膨胀和收缩循环。具有更大热膨胀系数的物质可允许加热和冷却循环以收缩和膨胀活性材料的表面，从而允许更新表面，即使在表面钝化时。这种膨胀可以是由于冻融循环，并且一些材料像镓、硅、锗、铋和水共有在冷冻至固体形式时膨胀的能力。在固化时收缩的其他添加剂还可用于破坏活性材料的表面。如果此冰点/熔点/沸点在半电池的常见服务周期过程中被超过，则物质可适用于使活性材料的表面不稳定。液体可从通过破坏形成的孔隙或通道中流出，并且气体可经由升华作用从固体释放或通过沸腾从液体释放。

在一些情况下，气泡可用于在成型或铸造期间使活性材料的结构呈蜂巢状。气体如二氧化碳可适用于包括作为结构内的反应物。类似地，液体可引入至铸造过程中以使得它离开活性材料内的液体通道，其可随后排出。材料如镓可用于在热铸阳极物质内产生液体填充的管，物质在破裂和排出时留下限定充当电解质的容器的空隙的中空管。以此方式，金属如镁可被铸造在传导性材料(例如，传导性支架)周围，但保留一些液体填充的内部空间，空间随后被电解质填充。

内部活性材料结构的物理破坏允许因素像温度、湿度、溶解、吸收、膨胀和收缩对活性材料表面起作用，以使得活性材料可再生且更新。以此方式，活性材料本身的固体结构中的物理破坏、非电化学特征的混合物适用于用以保护钝化水中的金属设备的半电池设计，钝化水将例如引起铁的被动涂层从可溶性硫化铁在活性材料表面上形成。

促进活性材料的物理破坏的另一种方法是并入表面的常规机械破坏的一种方法。这可通过以它被磨损的方式，例如刮擦氧化物涂层且暴露裸金属来制备阳极。磨损还可如本文所描述相对于可咀嚼的阳极半电池并入半电池的操作中，对于可咀嚼的阳极半电池，咀嚼允许活性材料的循环，循环分解活性材料以暴露新的反应性表面。

非腐蚀导电材料可被包括在活性材料内。可铸造活性材料且然后耦接至导线以有助于将电子引导出半电池且至靶标。在一些情况下，可用混合的导电纤维形成活性材料，从而促进活性材料的活性，同时为活性材料提供加强增强。

在一些情况下，电极在铸造时作为混合物定位在活性材料内，或在铸造前作为添加剂定位至模具表面。与熔融镁混合的碳纤维或碳黑的使用可减少使活性材料表面处的氢氧化镁绝缘的发生率。如果碳纤维的晶须突出表面并且因为它们被包埋在整个活性材料中而脱落和更新，则电阻突出的问题减少。电极还可被放置在不经受半电池的氧化产物的电阻突出的活性材料的结构内。相对惰性且无毒的碳纤维可被并入在活性材料内以产生复合导电材料。在一个实例中，复合导电材料呈支架的形式。短重叠链的线性可相较于活性碳改进导电性/所负载的克数，并且可增加活性材料的强度和物理特性。

可降解的内部传导性材料可提供适用于可摄取的半电池的定时释放特性。活性材料可与反应物和催化剂一起铸造，并且具有由碳构成的物理结构。用于在铸造后注入材料的内部通道和宏观结构将允许温度敏感性组分和电解质盐、营养物等被添加至可摄取的半电池。还有可能铸造镁粉末连同其他粉末状成分以制备用高压和或速度压制以变得烧结的基于粉末的产物。

可降解的涂层可用于涂覆半电池以实现在靶位点的适当释放。干涂层可以是例如聚集物或油。在一个实例中，涂覆有油的可摄取半电池可在半电池进入小肠时通过胆汁激活。胆汁的乳化作用除去油涂层以提供活性表面，但仅在半电池已经通过胃的酸性环境之后。

在一些情况下，半电池包括不透水的容器。容器的全部或一部分可以是电绝缘的。在一个实例中，容器是塑料的。容器可特别适用于电源实施方式中，其中电荷需要被因导致特定位置以便是有效的。在一些实施方式中，活性材料与靶标或靶标的环境(例如，靶标位于其中的盐水池)直接相接触。在一个实例中，当靶标是消化道时，如果需要延迟释放则可实施容器，否则不实施容器。

当半电池用于另外干燥的环境中时容器可允许电解质的增加的体积和更自由的流动。电绝缘容器可抑制所产生的电势偏离至非预期靶标或靶标的非预期部分。这种容器还可在半电池中包括催化剂和产物。在一些情况下，容器是允许气体如氢逃逸的排气外壳。在某些情况下，反应产物如Mg(OH)₂的物理膨胀可由手风琴样套筒和活塞或物理地容纳膨胀的其他结构容纳。

排气适用于产生不以另外的方式螯合或反应的气体的电极。添加足够量的MnO₂至半电池例如可消除对于排气的需要。还可存在对主动排气半电池的需要。如果小于足够量的MnO₂被包括在半电池内，干燥电极将允许大气氧从通过与氢反应产生的MnO(OH)再生MnO₂。这可降低电极的成本和体积。在一些情况下，实施半电池的半透膜或主动搅拌以迫使空气进出半电池，即使在使用中时。这种搅拌可通过靶标或提供者经由如呼吸、步行的作用或主动泵送作用实现。

对于阴极半电池，大气氧可与适当催化剂适用作活性材料。在一些情况下，空气交换可适于保持阴极活性。排气对于包括过氧化氢作为活性材料的阴极半电池是有益的，因为过氧化氢的还原产生气态氧。

导电路径在半电池与半电池所电耦接的靶标之间建立。对于具有容器的半电池，导电路径电耦接电极与靶标。此导电路径除了电极之外可包括导电材料。此导电材料可以是固体材料如金属丝、传导性液体或凝胶或允许电荷从半电池流动至靶标的传导性织物。一些半电池可实施或直接附接至预先存在的杆(例如，穿孔杆)并且可能不需要单独的或广泛传导路径。在一些情况下，金属丝适合用于经由半电池的非腐蚀表面将电子转移至半电池或从半电池转移电子。电子流动至半电池或自半电池流动电子可减少或抑制沿导电路径的腐蚀。

在一些情况下，电子转移经由插入或植入体液的导电路径(例如，金属丝)实现，从而提供充当电解质。在一些情况下，导电路径可以是十英尺长或更长。对于阴极半电池，更短导电路径的更选择性放置可以是适合的。即，因为阴极效应可能是对靶标有害的，所以更精确的方向是适当的。通常，当半电池用于治疗靶标的特定区域时，更短导电路径可以是有利的。

导电路径可在靶标的表面处终止，或可植入电极以增加流动至靶标的特定区域。当靶标是生物体时，植入包括插入至体腔中如嘴、消化系统、生殖系统、窦、外耳、内耳、尿道、膀胱等。路径还可通过手术产生以将导电路径或半电池植入在切口内。导电路径可进一步通过非导电材料屏蔽以使得仅一部分导电路径与靶标相接触。

在一些情况下，至半电池的导电路径是经由靶标的外表面。此连接可通过电解质如电解凝胶增强。当靶标是人或其他哺乳动物时，在皮肤表面处的电子转移过程可通过在形成连接之前清洁、剃毛或以另外的方式除去非导电材料来增强。在此界面处，导电路径可被设计为使表面面积或皮肤接触最大化以使得电子转移不会在皮肤与半电池的导电路径之间的界面处受阻。

至人或哺乳动物靶标的导电路径可通过体液或分泌物的天然电解质特性增强。一些半电池在浸入在作为电解质的体液中时起作用。在一个实例中，导电路径或半电池被插入孔口或靶标中。在另一个实例中，半电池在医疗护理期间耦接至静脉内针。针直接到达血流中，其提供在不含细胞膜的整个体内穿过一般组织产生更高电阻的电路径。

在一些情况下，阳极半电池和阴极半电池关于静脉内治疗交替激活。阳极半电池可有助于针自清洁和预防针或导管被厌氧生物体细菌污染。静脉内针的阴极治疗可用于杀死附着细菌。可实施这两种作用的交替以破坏不想要的微生物。这在使用中心植入的管线如PICC(外周插入的中心静脉置管)管线是可能是特别重要的。由于关于管线上的细菌播散的关注，这些当前不能被放置在具有当前败血症的患者中。

细菌污染可通过交替使用阳极半电池和阴极半电池来消除。阳极半电池、然后阴极半电池的这种交替在时间上分开并且在空间上经常可被称为“交替阳极和阴极巴氏灭菌”(AACP)。此方法可适合用于灭菌植入项。如果阳极半电池和阴极半电池通过三通继电器交换，电压的变化沿导电路径且穿过导管内的流体发生。从阳极至阴极电荷电势的这种逆转将离散与医学装置的离子和共价接触，从而产生表面的“清洁”和生物膜的分解。不能耐受环境的这种根本转变的微生物可在电势快速变化时死亡。这种交替可与导管上的超声或次声振动组合以在治疗期间驱逐生物体。

当阴极半电池和阳极半电池的交替应用于导电表面或水体(例如，地面、工作台面、盐水池)时，发生类似的灭菌过程。治疗可以是自动化的以在使用者存在时避免阴极活性，例如通过具有使用者的存在触发阳极活性。实施方式可包括使用电源和能够交替阴极功能和阳极功能的控制器。

本文所述的设计考虑提供用于构建适合用于多种应用的指导。在优化设计的每种考虑下，可取决于预期用途选择不同选项。一旦已经选择且实施设计，维护任务和使用说明书有助于所需结果。

除了设计之外，存在一定水平的促进半电池的有效运行的使用者说明书和维护任务。在一些情况下，电解质的更换、补充或更新可促进半电池的有效运行。如果活性材料相较于电解质的体积在化学计量上过量，则电解质可能需要被清空且更新。如果活性材料呈环的形式，则例如银的中空管可整合至结构中。管可在环的表面上具有两个端口，一个用于新的电解质的进入，且另一个用于离开。在一些情况下，这些端口的作用可以是可互换的，或可存在单向流动。注射器可用于提供新的电解质溶液或水且冲洗饱和的电解质。端口可例如隐藏在环中的石头下，或它可包括面向环的内部的两个开口。端口可保持开放或可在用于抑制渗漏与活性损失之间堵塞。

在一些情况下，如本文所述，一些活性材料可包括用于活性材料的全量降解所需的电解质的盐。如果半电池待耗尽且再填充电解质，则活性材料的空间内的低溶解度盐的电荷可允许在所有盐溶解之前的多轮新鲜水注入。

在其他情况下，一些活性材料不包括用于电解质功能的盐。电解质可备用获得或通过将盐溶解于水中来制备以再装填电解质。容纳半电池的容器可在补充电解质之前进行冲洗。以纯化水开始可帮助促进一致结果。然而，唾液是可接受的电解质且具有可容易获得的优点。对于具有液体活性材料如过氧化氢的半电池，电解质包含活性材料，并且补充电解质也包括引入另外的活性材料。在过氧化氢活性材料的实例中，电解质盐可与过氧化氢溶液混合以实现所需的导电性。

可针对活性材料的耗尽监测半电池。耗尽的活性材料可用新的活性材料量更换，或可更换整个半电池。可监测活性材料耗尽的视觉和其他迹象。在镁的实例中，传导性支撑件的外观可指示涂覆在支撑件上的镁的耗尽。如果裸镁阳极是活性的，则可检测到硫化氢气味。这种“鼻吸测试”具有还检测电极钝化的优点。此外，活性材料表面的外观可在钝化时改变。对于镁，颜色从通常银白色或灰色的变化可指示阳极已被钝化。

可针对半电池经由电压计或检测半电池的电活性的其他指示器如LED灯或放大器产生的电压对半电池进行测试。在被设计用于产生氢的半电池中，氢产生可在酸性溶液中通过氢气泡的外观目视评定氢产生。这些可被收集且通过每单位时间产生的氢的量给出阳极活性的指示。

对于含有过氧化氢的半电池，一个测试是取得过氧化氢溶液的样品且将其暴露于二氧化锰。锰催化从过氧化氢形成氧和水。当过氧化氢溶液被放置到用二氧化锰处理的表面上时这显示为小氧气泡。

可从半电池中的催化剂或活性材料中除去钝化表面。功能损失可由钝化物质沉积在催化剂的表面或活性材料的表面上来引起。有时，这将是材料像氢氧化镁的堆积，其形成跨活性材料的保护涂层。其他时间，它可以是由于活性材料被电解质或环境中的杂质污染引起。如果镁不再是活性的，则柠檬酸的溶液可用于除去来自镁的堆积且留下亮白的活性表面。清洁活性材料的其他方法包括机械振动(例如，超声清洁)、电解质溶液的剧烈流动、或暴露于活性材料如氢以溶解污垢积聚。

对于阴极半电池，存在将电荷引导至靶标的预期区域外部的较小损伤。对称结果可通过对称地实施一对阳极半电池或定期切换单个阳极半电池的接触点来促进。呈可佩带构型(例如，呈项链或每只手上的戒指的形式)的单个中心定位的阳极可以是有利的。

从装置至使用者的端口可被图案化为符合待用离子治疗的组织的形状和深度。如果从电化学半电池流动的离子被靶向至皮肤下的血管，则穿孔图案可被切割至反映血管系统的图案中。因为这些血管在表面出现，所以用于盐桥的端口可更宽，因为它们的离子不需要行进深至到达靶标。随着那些血管在体内行进更深，在它们上方的端口可被缩窄以提供离子更深穿透至靶组织。

所需离子递送的区域不仅可通过改变孔口而变化，而且可通过改变穿过装置的用于电解质交换的端口的间隔和图案结构而变化。如果靶标是皮肤，则不需要对盐桥位置或流动方向性的具体控制并且电解质可在活性镁金属面向具有离子流至皮肤的无阻碍路径的人的情况下与皮肤连续相接触。

可实施离聚物来阻断电解质系统中的盐桥的一个或全部。带正电荷的聚合物如聚二甲基二烯丙基氯化铵(聚DADMAC)将仅允许负离子移动。带负电荷的离聚物像全氟化磺酸树脂(nafion)将仅允许正离子移动。

此外，允许移动的离子的类型还可通过利用允许单向或双向流动的尺寸选择性聚合物来进行选择。如果双向流动离聚物对于尺寸选择性来说是所需的，则它可被堆叠为具有非选择性离聚物以加强特定电荷的离子和特定尺寸的离子两者的流动。

盐桥材料对所需的离子运输的指引选择指南

更详细地，盐桥的以下特征可由所使用的离子传导聚合物或凝胶的类型决定。以下是针对使用者的最终所需作用的盐桥的最有效利用的材料和方法的简单选择指南。

在一些情况下，盐桥包括离聚物，即全氟化磺酸树脂。它允许正离子的移动。非常小的离子像H+可通过，较大的离子可沿卷起管的表面(如Mg++)行进。负离子不能沿膜移动或移动通过膜。此建立离子“单行道”。如果带负电荷的离聚物如全氟化磺酸树脂用于从阳极制备盐桥，这将不再将任何负离子吸出生物体，但正离子(治疗剂)可从尖端推进。在使用离聚物的情况下，引入至体内的药物分子上的正电荷的数目等于电子上的负电荷的数目。

如果盐桥包括中性或两性离子凝胶且不存在带电荷的离聚物，则负离子可离开生物体且正离子可进入生物体。将无法了解哪一个占主导地位，并且这可能意味着不存在电子流与离子流之间的一致关系。

使用离聚物(一种电荷不能移动)允许精确给药。可比较地，离子电渗疗法可具有药物的不一致递送，因为必须存在其他溶解的循环分子。

双向非选择性凝胶和离子电渗疗法

使用阳极，盐桥可将+推进至生物体中且将-拉出。

使用阴极，盐桥可将-推进至生物体中且将+拉出。

当离子传导聚合物是离聚物时，可流动的带电荷的离子的离聚物类型是相反电荷。

带-电荷的离聚物(全氟化磺酸树脂)

使用阳极，-盐桥可将+离子推进至生物体中。

使用阴极，带-电荷的盐桥可将+离子推出生物体。

带+电荷的离聚物(聚二甲基二烯丙基氯化铵(聚DADMAC))

使用阳极，带+电荷的盐桥可将-离子拉出生物体。

使用阴极，带+电荷的盐桥可将-离子推进至生物体中。

使用者接地连接将在离子离开装置的盐桥之后对流动速率和离子运输的方向具有作用。作用将是像侧风并且一旦离子和电子流已从装置行进至生物体就可用于对离子和电子流给予方向性。在一个实例中，与手指的尖端相接触的接地线以不同于当将阳极连接至腿时将接地线连接至脚的方式吸引离子和电子流。同样，将脚与装置放置同侧接地将具有不同于与装置放置对侧接地放置的作用。

对于阴极半电池，与靶标精确接触允许将所得氧化损伤集中于靶标的预期区域(例如，局部感染或肿瘤)并且限制附近结构(例如，组织)的损伤。可选择导电路径的程度和数目以引导电子流动通过靶标的预期区域且在靶标的预期区域周围流动。例如，如果药物递送同时发生，则导电路径的定位可影响药物是被驱动至靶标的预期区域还是从靶标的预期区域驱散。在阳极半电池和阴极半电池的交替使用中，如果阳极半电池在阴极半电池未电耦接至靶标时的时间电耦接至靶标，则结果可改进。这允许更局部的作用且除去电流对离子迁移和细胞膜完整性的可能不想要的作用。例如，如果靶标是癌性肿瘤，则可在靶标的预期区域处实施阴极半电池持续一个时间长度，接着在远离阴极半电池靶标的预期区域的点处实施阳极半电池。在一些情况下，可实施阳极半电池以保护血液免于在整个体内延及肿瘤的氧化状态。可在通过静脉的返程上用阳极半电池处理血液以预防由辐射或由阴极半电池诱导的氧化状态在体内行进且产生更广泛的症状。

同时使用阴极半电池和阳极半电池可具有积极影响(杀死不合乎需要的细胞)和消极影响(杀死沿阳极与阴极半电池之间的路径的合乎需要的细胞)。

图1A描绘呈粘附贴片形式的治疗性电子转移装置100的一个实施方案的沿图1D的XX’的侧截面视图。治疗性电子转移装置100包括半电池102。半电池102包括电极104、活性材料106和电解质108。电极104是由导电材料如硝酸银形成的。活性材料106可以是例如镁。活性材料106包括突起110和凹陷112。电极104形成在活性材料106的突起110上。电解质108可以是例如电解凝胶。背衬114连同电绝缘层116用于至少部分地包括电解质108。突起110和电极104延伸穿过电绝缘层116中的开口118。粘合剂120允许治疗性电子转移装置100粘附至靶标。背衬114和电绝缘层116包括电解质108，其中治疗性电子转移装置100与靶标之间的离子流动经由开口118发生。

当活性材料106是镁时，电极104充当阳极。电极104在治疗性电子转移装置100与靶标之间形成导电路径，以使得电子经由电极104流动至靶标。离子(例如，镁离子)经由接近电极104的电绝缘层116中的开口118从治疗性电子转移装置100流动至靶标。开口118充当用于离子在治疗性电子转移装置100与靶标之间流动的强制路径，并且因此在离子传导流体或电解质存在下形成离子传导路径。

开口118的面积可增加以增加离子流动至靶标或减小以减少离子流动至靶标。当开口118相对较小时，来自治疗装置100的电子和离子流可被精确地且深入地引导至靶标。或者，当开口118较大时，在较大接触面积上所得到的离子流的增加水平可引起粒子被更扩散地且不太深入地驱动至靶标中。

在除选定区域以外的所有中的电绝缘治疗性电子转移装置100允许电子或电流引导递送至靶标的选定区域，同时屏蔽靶标的其他区域。当希望引导离子流时，可通过减小开口118的面积来产生“瓶颈”以使得特定离子可经由电解质108被负载且递送至靶标。

图1B描绘与治疗性电子转移装置100的实施方案类似的治疗性电子转移装置130的一个实施方案的侧截面视图，其中开口148具有图1A中所示的治疗性电子转移装置100的开口118的直径的一半的直径。如此，来自治疗性电子转移装置130的离子流比治疗性电子转移装置100的离子流更精确且深入地引导。

治疗性电子转移装置130包括接近一个或多个离子传导路径中的至少一个的药物或营养补充剂132，以使得治疗装置被配置成经由一个或多个离子传导路径中的至少一个将药物或营养补充剂递送至生物体。

如图1A和1B中所描绘，治疗性电子转移装置100和130具有外壳，外壳具有被配置成接触生物体的表面，并且一个或多个离子传导路径通过外壳的被配置成接触生物体的表面形成。在一些情况下，通过外壳的表面处的一个或多个离子传导路径的离子的流速与在外壳的表面处的一个或多个离子传导路径的总面积与被配置成接触生物体的表面的总面积和在外壳的表面处的一个或多个离子传导路径的总面积之和的比率逆相关。

图1C描绘治疗性电子转移装置100的俯视图。图1D描绘治疗性电子转移装置100的仰视图，其中电极104突出穿过电绝缘层116中的开口118。粘合剂120被定位在治疗性电子转移装置100的周长周围。图1E描绘沿图1D的经由电极104电耦接至靶标150且经由开口118离子耦接至靶标的治疗装置100的YY’的侧截面视图。如图1E中所描绘，靶标150是手。

一种或多种添加剂如催化剂、吸附剂、吸收剂和微生物可存在(例如，接近活性材料106提供或与活性材料或电解质108组合)于半电池102中以分解或吸附不想要的反应产物或促进电子转移至靶标或自靶标电子转移。在阳极半电池的一个实例中，在银催化剂存在下二氧化锰消耗在阳极处产生的气态氢和硫化氢。在阳极半电池的另一个实例中，活性碳吸附在阳极处产生的硫化氢。在阳性半电池的另一个实例中，用产生酸的细菌填充阳极半电池帮助维持阳极的活性。在阴极半电池的一个实例中，在银催化剂存在下二氧化锰帮助过氧化氢的分解，从而加速通过阴极半电池从靶标吸取电子。

半电池102的实施方式可包括一种或多种另外特征。如本文所述，在半电池的操作期间溶解的固体可与活性材料混合以在活性材料中产生孔。活性材料的表面可通过结构破坏而暴露。传导材料如碳纤维可与活性材料组合以通过允许电子从内部传递至外部来使钝化表面腐蚀无效。

在一些情况下，两个或更多个半电池可电耦接至靶标以用于同时或交替使用。在一个实例中，两个阳极半电池或两个阴极半电池耦接至靶标并且同时用于增加电子的递送或除去或治疗靶标的不同区域。在另一个实例中，阳极半电池和阴极半电池被应用于靶标的不同区域并且交替使用以实现所需作用。

活性材料的降解可通过监测传导材料的外观、气味如来自硫化氢的气味的存在、颜色变化或如通过万用表测量的电压的损失来观察。对于具有过氧化氢作为氧化剂的阴极半电池，在插入涂覆有二氧化锰的测试条时气泡的存在指示活性材料的有效性。无活性半电池可被补充或更换。在一些情况下，可将钝化物质从半电池除去以恢复活性。在一个实例中，柠檬酸用于暴露反应性表面。在另一个实例中，磨损用于暴露反应性表面。

图2描绘呈粘附贴片形式的治疗性电子转移装置200的一个实施方案的侧截面视图。电子转移装置200包括半电池202。半电池包括电极204、活性材料(例如，镁)206和电解质208。电解质208可以是例如电解凝胶。电解凝胶208充当电极204与靶标之间的导电路径，并且还充当活性材料206与靶标之间的离子传导路径。背衬210至少部分地包括电解质208。粘合剂212允许治疗性电子转移装置200耦接至靶标。电解质208提供用于在治疗性电子转移装置200与靶标之间转移电子和离子的电和离子传导层。因此，离子和电子的流动分别比在图1A和1B中描绘的治疗性电子转移装置100和130的离子和电子的流动更扩散。

图3描绘耦接至靶标302的电源300。如所描绘，电源300是12V电池，并且靶标302是包括电解质304的皮氏培养皿，细菌306已经生长在皮氏培养皿上。靶标302经由电极308电耦接至电源300且经由盐桥310离子耦接至电源。电源300的正极端子312经由电极308电耦接至靶标302。盐桥310耦接电解质304和电源300的电解质溶液。如所描绘，电源300被配置成诱导细菌306的氧化。

图4描绘耦接至靶标404的电源400和半电池402。如所描绘，电源400是12V电池，且靶标404是哺乳动物。靶标404经由电导体408电耦接至电源400的负极端子406且经由盐桥410离子耦接至半电池402。半电池402包括容器416中的电极412和电解质414。电解质414包括当电源400电耦接至电解质时氧化的活性材料(例如，细菌细胞、真菌病原体、毒性生物分子等)。电源的正极端子418经由导线420耦接至电极412。如所描绘，靶标404经由导线408接收电子的净添加。

图5A描绘经由结构504电耦接至靶标502的半电池500的分解视图。结构504被配置成接触靶标502以实现半电池500与靶标502之间的电子转移。半电池500包括电极506、活性材料508和容器512中的电解质510(例如，1M NaCl溶液)。电极506电耦接至结构502。盐桥514被配置成在半电池500与靶标504之间形成离子传导路径。在一些情况下，结构502经由电解凝胶516电耦接至靶标504。

图5B描绘经由耦接至结构504的电极506电耦接至靶标502且经由盐桥514离子耦接至靶标502的半电池500。电解凝胶516有助于电子在半电池500与靶标502之间的转移。离子经由盐桥514在靶标502与半电池500之间流动。

如图5A和图5B中所描绘，结构504是头盔，且靶标502是人。结构504有助于电子在半电池500与靶标502之间的流动。当半电池500是阳极半电池时，电子从半电池流动至靶标502。当半电池500是阴极半电池时，电子从靶标502流动至半电池。由镁制成的活性材料或电源可提供系统起作用所需的电子。

如图6中所描绘，治疗装置600是包括电导体602、活性材料604和被配置成离子耦接至靶标的离子传导路径606的针灸针。电导体602是针。活性材料604被涂敷在针的一端上。离子传导路径606可包括例如浸在电解质中的吸收带。离子传导路径606可与活性材料604相接触或包裹在活性材料周围，从而保持活性材料湿润。当活性材料604是还原剂如镁或锌时，治疗装置600充当阳极半电池，从而经由电导体602将电子转移至靶标。治疗装置600允许电子被转移至皮肤层以下的靶标且更深至体内。当活性材料604是氧化剂时，治疗装置600充当能够从不想要的靶标如感染或生长除去电子且因此攻击不想要的靶标的阴极半电池。

在一些实施方式中，一个或多个阴极半电池针(“氧化”针)被插入在不想要的靶标附近并且阳极半电池针(“还原”针)被插入在氧化针周围的周长中。还原针充当屏障，从而提供针对向外扩散至身体的剩余部分的氧化作用的保护作用。在某些实施方式中，不是具有活性材料的涂层，而是电导体602可电耦接(例如，经由导电金属丝)至电源，其中电导体允许电子转移至靶标或自靶标转移电子。

图7描绘试剂盒700，其包括治疗性电子转移装置702和用于将治疗性电子转移装置耦接至靶标的说明书704。治疗性电子转移装置702可以是治疗性电子转移装置的任何实施方案，如本文所述的那些。如所描绘，治疗性电子转移装置702是粘附贴片如图1A、1B和2中描述的那些粘附贴片的俯视图。说明书704可包括用于更换或维护治疗性电子转移装置702的说明书。在一些情况下，治疗性电子转移装置702包括电解质。在某些情况下，电解质706或电解质前体被包括在试剂盒700内，并且说明书704包括用于制备电解质的说明书、将电解质递送至治疗性电子转移装置702的说明书或两者。

制造阳极半电池的制剂、形状和方法的实例在以下更详细地描述。

可通过围绕传导支撑件固化熔融镁来将镁固化在传导材料上。在一个实例中，将金属丝缠绕成螺旋形状且配合至环形模具中。两股或更多股金属丝交叉穿过圆环面的洞的中间以用于稍后用作电接触的夹子和点。模具是封闭的并且将熔融镁倒入空腔中，其中其涂覆金属丝和模具的外表面。在镁有时间完全冷却之前，将熔融镁从模具中倒出以留下通过金属丝的路径成形的未用镁涂层覆盖的中空内腔。

镁的熔点是1,202℉(650℃)，而铜的熔点是1,984℉(1,085℃)。如果使用银涂覆的阳极金属丝，则镁的温度应被升高至1,763℉(961.8℃)以烧结镁和银。熔融镁可被升高至接近金属丝金属的熔点的温度且然后倒在金属丝框架结构上。镁在1090℃下蒸发，因此不能在无沸腾的情况下加热至此点以上。金属丝可通过使用电解方法从熔融氯化镁(MgCl₂)涂覆有镁。镁还可通过类似于蒸馏的方法作为蒸气沉积至金属丝上。这可在使用皮江法产生镁期间完成以避免重熔镁的能量成本。

中空内腔形成空腔。此空腔可注入含有硫酸钾的基于水的流体或与人皮肤相容且优选无毒的一些其他可溶性盐。电解凝胶可帮助防止开放半电池中的溢出。还可采用流动的薄电解质并且可受益于由于移动的搅拌。

在一个实例中，金属丝具有允许流体流动通过且经过镁的螺旋形状。氢气泡可搅拌镁表面处的流体且促进流体围绕镁的移动。

可将电解质引入阳极半电池中且混合以按一种方式或多种方式的组合促进阳极表面处的活性，这些方式中的一些在以下描述。

在一个实例中，在激活半电池之前将盐与水或其他流体混合。这是用于注入电解质的实用选择，其中半电池是在添加电解质情况下激活的干半电池。这些干半电池可以是多种电解质使用装置，其中单个阳极半电池具有被推动穿过其(例如，穿过单独通道)的几部分新鲜电解质。

在另一个实例中，阳极半电池包括干(盐)组分，并且将水添加至半电池以溶解盐，从而根据需要在半电池中形成电解质。半电池可包括电解质前体，并且水可被添加至电池以形成电解质。缓慢溶解盐和芯吸电解质可帮助延长阳极将是活性且使活性更一致的时间段。例如，如果在镁铸造前将盐晶体沉淀至传导材料上，则接触阳极内部上的盐的表面的水将溶解在活性材料的表面中更深的通道。这提供活性材料的新鲜表面且可随时间推移产生更一致的作用。

在另一个实例中，将干组分(盐)和湿组分预先填充在阳极半电池中且通过屏障隔开。刺穿屏障允许干组分和湿组分混合，从而原位形成电解质。将盐与凝胶分离有助于防止半电池的过早激活。在它们之间的屏障破裂之后，半电池变得活性。

在另一个实例中，半电池包括与活性材料相接触的流体，并且存在半电池所需的所有组分，但是组分必须与半电池中的流体混合以引发半电池的激活。

在另一个实例中，将半电池起作用所需的所有组分预混合且包括在半电池内，但在制造期间镁被钝化以抑制其活性。可通过将一些材料混合至阳极如柠檬酸中来激活半电池，柠檬酸除去表面上的屏障涂层且允许反应进行。

一旦与电解质会合的盐激活镁的表面，就发生导致镁离子形成的一系列化学反应：

Mg(s)→2e^-+Mg²⁺

镁还可与蒸汽直接反应以制得氢气和氢氧化镁：

Mg(s)+2H₂O(g)→Mg(OH)₂(水溶液)+H₂(g)

镁还可与溶液中的酸反应以制得氢。这种反应不会像生物体贡献电子，相反，酸性H⁺是电子受体且放出氢气。在以下反应式中，柠檬酸用于实施例中，但可利用具有可溶性抗衡离子的任何酸。柠檬酸由于其在螯合镁离子时的低危害、固体形式和高溶解度而用于此实施例中。

Mg(s)+H₃C₆H₅O₇(水溶液)+→Mg²⁺(水溶液)+HC₆H₅O₇ ^2-(水溶液)+H₂(g)

此外，可将螯合剂添加至电解质中以增加镁离子溶解度。这可防止镁离子与氢氧化物或碳酸盐的非产生相互作用，其在阳极的表面上形成不溶性沉淀物。

即使在沉淀物堆积之后，也可能存在沉淀物未堆积的区域中的阳极的更快速侵蚀。这将导致通过底蚀作用消耗阳极。构建阳极以使得它屏蔽每个领域中的污垢沉淀物可有助于维持反应的一致性。如果重新定向或搅拌半电池，则可改进功能。

用于离子流动和除去离子的Mg²⁺堆积的路径可以一种方式或多种方式的组合实现，这些方式中的一些在以下描述。

在一个实例中，允许镁迁移出半电池至靶标。如果硫酸盐或氯化物存在于电解质中，则镁将容易地作为可溶性Mg²⁺移动。这可引起作为固体源的具有元素Mg的离子的聚集和带正电荷的Mg²⁺离子产生且移动远离阳极。这些镁离子在电流的方向上(与电子的流动相反)迁移。结果是靶标处的镁离子的离子电渗疗法。当局部施加时镁盐具有出色的安全性，并且局部施加氯化镁和硫酸镁被认为是安全的且已经用于将湿润盐直接施加至皮肤和伤口的表面。未注意到特别疼痛或反应，并且大多数使用者经历肌张力的放松和缓解。使镁离子在极高浓度下与皮肤(饱和)相接触不具有明显不利结果。如果直接吸收镁是可接受的，则此Mg²⁺可以是沿盐桥向下行进且至靶标中以平衡电荷的离子。Mg²⁺的这种迁移将抑制溶液中镁离子的堆积，否则将会抑制其他反应。负离子将被朝向阳极被吸引朝向附接位点。可将盐浆料施加至阳极以提供负离子的储库以便迁移离开靶标至阳极中。

在另一个实例中，允许镁离子堆积在电解质中，并且然后添加新鲜电解质且丢弃旧电解质以更新半电池的阳极功能直到所有或大致上所有的元素镁被转化成离子。这将导致当镁堆积在电解质中时阳极性能的降低和当更新电解质时性能的立即提高。

用于阳极的设计可抑制较大内部气泡且允许氢气泡向上流动以参与阳极面“洗涤”。较大过量电解质中的对流类型流动可促进小阳极的有效运行。在一些情况下，活性材料可具有允许流体流动通过活性材料且充当反应性表面的中空或蛤壳形状。此外，对表面几何形状的精修促进在整个操作过程中阳极的更均匀活性。在一个实例中，活性材料具有足够强度以将其本身固持在一起，但不具有足够强度来支撑一层Mg(OH)₂和MgCO₃。具有这些侵蚀特征的制剂促进阳极自清洁。表面几何形状和内部空间将决定阳极如何及何时开始活性。添加水可通过将可溶解的塞子放置在活性材料的内腔中来减慢，其中塞子的溶解导致镁的新的网络开始反应且溶解。溶解塞子可由低溶解度盐形成，并且因此还可电解质电导率。

当镁与水反应时制成氢，使其分裂且将其变成氢气(H₂)和氢氧化镁Mg(OH)₂；此反应不产生可经由传导路径递送至靶标的电子。镁的电子损失被给予氢气。

在阳极表面处的氢产生在气泡逃逸时搅拌阳极周围的电解质流。这给予产生氢的阳极更剧烈的更新的电解质流。氢的产生还产生不溶性氢氧化镁，其可污染阳极的表面，这限制阳极反应速率。

由半电池产生的氢可以一种方式或多种方式的组合除去，这些方式中的一些在以下描述。

在一个实例中，氢燃料电池可用于利用析出的氢。在另一个实例中，可经由失效保护排气处理氢。无论多少酸存在于电解质中，镁阳极预期经由传导路径将电子直接贡献至使用者。氢及其在燃料电池中的利用成为使用与镁一样活性的元素的令人感兴趣的“副作用”。如果锌用作牺牲阳极，则将几乎不存在水的分裂并且无氢产生直到温度大大沸腾。

在另一个实例中，经由与MnO₂反应来除去氢：

MnO₂+1/2H₂→MnO(OH)+e-

此反应可通过暴露于空气中的氧逆转，并且可允许通过干燥阳极半电池且允许大气循环更新。

在一些情况下，产生的氢不被利用，而是排至环境中或在通风孔的开口处使用催化剂氧化成水。对于一次性半电池，排气是适合的选择。如果氢将堆积在半电池中，则可存在电池容纳内部气体的增加体积的失效保护变形。这可经由弹出按钮、阳极的滑动部分或氢渗透膜来实现。

如果氢渗透膜对氧和二氧化碳是可渗透的，则这些可将有价值的反应物提供至系统。呈管形状的膜可被插入阳极电解质空腔中。在一端，在空腔内部深处，管可封闭。在阳极的表面处，它通过阳极的盖子被夹持在适当位置。用于膜在使系统“呼吸”方面有效所需的表面区域的长度和量可实验测定。膜的破裂管优选地具有间隙(内部具有间隔件)以允许空气自由循环，但占据电解质所需的较小空间。膜的电解质侧可接种有碳酸镁晶体以制备沉淀阱。

为了促进有效功能，阳极具有其中活性材料(例如充当阳极的镁和其他材料)离子可迁移的表面。如果镁表面是干燥的，则镁离子的堆积快速抑制氧化反应。如果仅存在少量表面区域，则阳极可能不能产生太多电流。在一些情况下，可使用提供长连续通道的阳极内的螺旋结构。金属可以是热灌的、蒸气沉积的或电镀至复杂支架上。使阳极的内部与电解质溶液相接触以增加用于反应和离子迁移的表面面积。在阴极情况下，增加的表面面积抑制可被吸取的电子的量的瓶颈。

当阴极半电池电耦接至靶标时，靶标充当阳极半电池且将电子从靶标转移至阴极半电池。这种配置适合用于治疗性应用如癌症治疗。虽然将阳极半电池耦接至肿瘤区域可消除放射的毒性作用，但阴极半电池可与放射疗法协同且有助于破坏引入另外应力的有应力的细胞。阴极半电池可通过将电耦接至穿孔的半电池贴片或半电池放置在将在治疗期间将电子从癌性区域中拉出的区域内而实施以促进癌细胞的氧化损伤和突变，杀死癌细胞。这将具有为靶向作用的优点，随着与治疗位点的距离增加具有越来越少的电子吸取影响。选择具有较小效力作用(较小电压)的阴极物质可用于减轻电子吸取的附带损害。随着靶标与氧化剂之间的电压差异增加，组织将具有吸取电子处的距离也增加。较弱氧化剂将在比更强的氧化剂更短范围内施加其影响。

阴极半电池还可被实施为具有电源并且可充当靶向由侵袭生物体或癌症引起的问题的局部医疗工具。精确度和效力可通过使用电绝缘导体和植入探针来实现以在具有以螺旋图案减弱的作用且还具有穿过电阻材料的通道的一个位置处吸取电子。

阴极半电池可具有类似于本文所述的阳极半电池的构造。鉴于阴极半电池的更腐蚀的环境，不同的材料选择可以是有利的。适合的传导材料包括碳纤维植物和铂丝。将传导材料添加至塑料可用于产生具有适当导电性的不透水的、不可腐蚀的屏障。适合活性材料的一个实例是过氧化氢。过氧化氢是稳定氧化剂且可再充电或更换以维持活性。其可安全处理且如果在溢出在皮肤上之后快速冲洗不是不可挽回的损伤。将传导路径连接至过氧化氢且固定至使用者以诱导组织中的氧化应激。

总之，碳纤维缆线接触靶标。总之，碳纤维缆线接触靶标。氧化剂是过氧化氢。传导支架是碳纤维。使用者能够在他们走来走去时将半电池与他们一起运输。这种半电池不会引导电流穿过身体，但从身体吸取电子。

电极表面污垢可通过使用适当配制的电解质和被设计用于屏蔽其氧化涂层的元素如镁的合金来消除。电极可被设计为具有纹理化表面以提供用于反应和增加作用的增强的表面面积。与靶标进行电接触的传导材料的纹理化还可增加用于电子转移至使用者中的表面面积。当相较于更光滑的表面时，表面的细微纹理化或蚀刻可使电子转移改进许多倍并且可提供电解质浆料或凝胶容易地粘着的表面。

相较于摄取化学疗法/抗生素，用于癌症治疗的阴极半电池具有提供局部化的特定靶向治疗的优点。一些疗法如放射具有靶向度，但因为光束直接穿过身体，所以非预期组织被损伤。此外，放射是潜在直接氧化剂，因此许多次放射损伤不能完全通过抗氧化剂作用逆转；即，如果正常细胞中的DNA被γ射线命中，则可能存在不能修复或逆转的损伤。相比之下，阴极将在电学上用于产生电子的总不足。阴极半电池允许将自由基诱导作用选择性施加至靶标的预期区域。

阴极半电池可促进从腐蚀药物颗粒如胶体银释放离子。胶体银纳米颗粒可被递送至感染部位且当在阳极半电池附近时允许吸收至组织中。一旦银已经渗透在整个感染区域，它就可使用阴极半电池“激活”以使其非常快速地腐蚀，从而递送破坏感染所需的离子银。当纳米颗粒是中性(未腐蚀)时它们不同地扩散。电子从阳极流入体内可施加银纳米颗粒的离子电渗“推进”至组织中。一旦在那，切换至阴极可腐蚀银纳米颗粒，从而将银离子(Ag⁺)释放在所需位点。阳极和阴极半电池的这种交替使用允许在将抑制脱靶效应的快速激活和固定情况下快速递送纳米颗粒如银。

阳极和阴极半电池具有相反作用。靶标上的交替阳极和阴极半电池可用于减少在治疗性治疗期间由阴极引起的损伤。图8A描绘靶标800，具有癌性肿瘤802的人腿，阴极半电池804(其可以是包括过氧化氢作为氧化剂或电源的半电池)被耦接至注射器806，其中传导性针尖端808充当从阴极半电池至肿瘤802的电极。代替由放射引起的损伤，与肿瘤802相接触的尖端808从传导性尖端向外的点产生氧化损伤的粗糙球面。球面性质可通过具有影响的球面内的具有不同导电性的材料扰乱，但对于大部分来说，作用将是球面，具有由于其高导电性而更远到达至血管中的分支。在心跳的循环期间存在血液运动的停顿。在一些情况下，阴极半电池804在血液静止时激活，从而从肿瘤802吸取电子。阴极半电池804然后可在血液移动时去激活。当血液静止时，阳极半电池810是无活性的。

如图8B中所描绘，当血液在运动中时，阳极半电池810被激活(例如，经由静脉内针电耦接至靶标)，从而将电子提供至血液以消除由阴极吸取电子对血液的不利影响。在腿中的肿瘤的此实例中，血液在其在脚中静止时氧化，但当其从腿行进返回时其遇到阳极的供电子作用，其逆转氧化的许多有害作用且抑制血液扩散由腿中的阴极诱导的自由基链反应。这种保护作用可用其他技术如放射来实践，其中放射在血液静止时施加，并且在血液处于运动中时将阳极直接施加至血流。放射比阴极半电池更难以引导，并且通常具有更广泛的损伤，而阴极是选择性地针对靶标的预期区域的球形现象。

阳极和阴极的交替还可用于表面或池环境卫生，因为电子剩余至电子缺乏的快速和频繁交替将倾向于杀死粘附至表面的微生物。

实施例

实施例1：口服阳极半电池。可咀嚼的阳极半电池提供电子快速释放至口服靶标。可咀嚼的阳极半电池的形成包括选择胶基和将胶基与传导物质组合以产生传导材料。适合的胶基包括糖胶树胶和1,3-丁二烯。活性碳被选择为生物可相容的可咀嚼的传导物质。镁颗粒与传导材料组合作为活性材料。在一些情况下，在形成期间将活性碳并入镁颗粒中，从而通过在使用期间形成绝缘氢氧化镁来减少镁的绝缘。镁离子的毒性缺乏和营养价值使元素镁为用于阳极半电池的口服应用的适合选择。可添加钙以增强营养价值且降低镁的通便作用。可添加被选择为在使用期间溶解的固体或盐以赋予香味、电解特性，增强电子的释放或其组合。涂层如糖果涂层可被提供在阳极半电池的外部上以使半电池绝缘且在使用之前抑制电子的放电。

在使用期间，唾液充当可咀嚼的阳极半电池的电解质。电解质浸泡可咀嚼的阳极半电池且通过分泌和吞咽补充。咀嚼提供破坏且使镁的固体颗粒破碎，从而通过更新颗粒的表面且暴露新的表面来降低氢氧化镁钝化的影响。电子以可通过咀嚼能量学加速或减慢的速率快速释放，并且气态氢和硫化氢被释放。气态氢可经由嘴释放或摄取。活性碳吸收一些硫化氢，从而使相关的味道最小化。

通过将阳极半电池定位在嘴内部来增强电子转移至靶标。传导活性碳允许电子从镁颗粒行进至阳极半电池的表面，且然后行进至靶标中。至靶标的传导路径是通过唾液和可咀嚼的阳极半电池中存在的其他电解质。与牙齿和牙龈相接触提供湿润的不含油的路径至靶标。

实施例2：口服阴极半电池。口服阴极半电池从口服靶标有效地吸取电子。通过将过氧化氢与外壳(如袋)中的电解质溶液组合来制备阴极半电池。将传导材料放置在外壳中，以使得氧化剂/电解质溶液接触传导材料。银丝(例如呈支架的形式)被选择作为传导材料。银具有优异的导电性且产生抗微生物银离子。可将催化剂如二氧化锰放置在外壳中以催化过氧化氢的分解。在一些情况下，如当需要短程作用、低电压、低活性或其组合时，省略催化剂。搅拌或破坏对于阴极半电池的操作来说不需要，至少因为电解质和氧化剂是混合的。

搅拌或破坏对于阴极半电池的操作来说不需要，至少因为电解质和氧化剂是混合的。银支撑件和电解质可充当传导材料以将电子从靶标转移至阴极。在一些情况下，传导金属丝或箔可用于传导地连接银支撑件与待治疗的区域。阴极半电池可被放置在喉舌中以使得待治疗的区域电耦接至阴极半电池，而靶标的其他区域被保护免于阴极半电池的吸取电子特性。来自待治疗区域的电子流动可通过将传导浆料施加至喉舌以使得传导浆料接触待治疗的区域来增强。非传导浆料可被施加至喉舌的其他区域。喉舌可用于过夜治疗以允许以相对低效力的较长持续时间治疗，而不是可损伤围绕待治疗区域的正常组织的强烈、短持续时间治疗。在一些情况下，传导材料如盐或活性碳可被添加至非传导浆料以产生传导浆料。

实施例3.口服阳极半电池和口服阴极半电池的交替。在一些情况下，可交替使用口服阳极半电池和口服阴极半电池，如分别在实施例1和2中描述的那些。在一个实施例中，在白天使用口服阳极半电池且在夜间使用口服阴极半电池。可在嘴的与通过口服阴极半电池治疗的侧相反的侧上实施口服阳极半电池。交替使用口服阳极半电池和口服阴极半电池允许口服阳极减轻口服阴极半电池对牙齿和围绕治疗区域的其他组织的作用。

实施例4.在感染或肿瘤部位附近的阴极半电池。在感染或肿瘤部位附近电耦接至靶标的阴极半电池当血液在心脏的泵血动作的静止期中停顿时激活。当血液移动时，阴极半电池被关掉且阳极半电池在静脉血流内“下游”激活。为了进一步保护血液免于阴极作用，阴极半电池可被植入仅具有毛细血管、不在主动脉和静脉附近的组织中。相比之下，阳极半电池被放置在主动脉或静脉附近或之中以增加阳极作用的分布和功效。在一些情况下，磁体可被放置在动脉或静脉上以使甚至外部施加的阳极更有效地施加至血液。

实施例5.内部实施的活性材料。活性材料如镁可被插入靶标中。这可使作用部位更接近靶标中的所需位置。阳极可被配制且经由屏蔽金属丝附接至所需作用部位，其可例如暴露在尖端。这可允许针对阴极的靶向作用，其中作用靶标可在非常小的区域中。阳极可通过插入体腔中、随后在阳极耗尽时除去来类似地实施。用于肠的炎性疾病的疗法例如可使用具有允许电子传输至靶组织中的传导外表面的镁阳极来设计。在克罗恩氏病中，使用吞咽且通过消化道的阳极可减少耗尽身体的循环抗氧化剂中的许多的炎性反应。

实施例6.具有显现的金属支架的镁阳极。在指示器功能中，传导支撑件可在镁阳极已经溶解时变得明显。为了使用这一点，阳极可具有透明查看窗或刚好在可视表面上的裸镁。随着阳极内部的镁降解，它开始显现下方不同颜色和未腐蚀的支架。用于镁的适合支架材料包括铜、金和碳纤维，其是与镁不同颜色的。银和所有其他银金属物质对于与镁配对中的指示器功能来说将不是那么有利的，但可具有蚀刻至其表面中的一些特定纹理或图案以使得使用者清楚这不再仅是镁表面。同样，支架可以在显现时使其对使用者来说明显的方式图案化。实例包括被成形为具有文本如“更新阳极”或“替换阳极”的支架。

一种实施方式是使用缠绕的铜金属丝的网，其中在金属丝表面上具有电镀银丝图案。此金属丝被缠绕成网状形状以产生3D迷宫且被放置在模具中。镁可蒸气沉积或通过电解电镀至金属丝表面上，或熔融镁可被倒入模具中且在其全部变硬以为电解质留下内部空腔之前倒出过量。具有其银的铜金属丝在表面上加条纹，其中阳极夹到使用者握持的导线上。此接触点促进整个阳极的电接触。将在镁倒出之后留下的空腔注入电解质溶液以排除空气且加盖。

一个实例是电化学活性耳扣。当密封被刺穿且耳支柱进入时，乙醇浸泡叶、接着导电凝胶。镁开始降解。当镁离子被释放至电解质溶液时，可显现铜支架。当镁已经氧化至离子时，电解质金属丝和凝胶可被丢弃或通过在铜或银支架上重新涂覆镁来再充电。耗尽的半电池可恢复、处置或以无活性状态使用。

实施例7.流动电解质。使用者活动可用于将来自清洁凝胶储库的电解质泵送通过活性材料且然后至Mg²⁺饱和凝胶“废物”侧。此废物电解质可作为植物营养物在花园中处理或由装置连续施加为电解质浆料以帮助维持与皮肤的电耦接。

实施例8.使用镜面表面显现阳极年龄。护身符可类似于以上的耳扣塑成，但具有镁(或其他阳极物质)填充项链的头帽侧。电接触是经由悬挂护身符的链并且还可经由护身符的金属完成。在此情况下，不存在电解质的刺穿，但是小型可压缩分配器螺纹接头和入口可保持电解质定期地循环通过护身符。这将抑制电解质中的镁离子的自我抑制堆积，从而允许更高量的镁至初始包装炸的电解质。此凝胶可用一些胶体银和作为防腐剂的乙醇配制；它还可充当洗手液。

凝胶制剂的一个实例包括作为碱的角叉菜胶并且适合用于洗剂、润滑剂或可摄取的。这种装置可大得多并且包括较大电荷的镁，但具有其最终溶解的电解凝胶的规律变化，并且镜面表面开始在边缘像旧的腐蚀的银镜变灰。使用者不寻求支架在此情况下显现，而是其中银镁降解的镜样表面的暗晦。这可使用金属银色金属丝，但可通过不同颜色的金属加固。

实施例9.经由穿孔附接。穿孔可具有一些阳极特性，但这些是较小的，并且冶金学中的进展已经制备了几乎不具有腐蚀的穿孔。半电池可经由穿孔被耦接至身体。

实施例10.缸和池的阳极保护。浴缸、池和温泉可电耦接至阳极半电池。在一些实施方式中，可将蜂巢状镁结构引入水中。

实施例11.经由电源的外加阴极保护。电耦接至阴极半电池的池或温泉可在入浴者进入池时开启且在离开之后关闭。阴极半电池功能可通过电源实现。在治疗性设置中，可根据治疗的攻击性和客户对作用的耐受性来调整电压。

实施例12：用于吸取电子的外加正电荷。经由电源吸取电子可帮助增强产生自由基以杀死癌症或入侵生物体的其他治疗的有效性。这还可用于在胶体银用于伤口消毒时腐蚀银颗粒。外加正电荷将使伤口中的银纳米颗粒剧烈腐蚀，从而释放银的正离子且驱动它们穿过组织。外加正电荷将使伤口中的银纳米颗粒剧烈腐蚀，从而释放银的正离子且驱动它们穿过组织。银离子在杀死微生物和保护人组织方面是非常有效的。吸引电子可引起对癌细胞和感染微生物的损伤而无需与其他治疗配对。

实施例13.电流的社会/感官使用。阴极半电池可用于产生用于社会/性刺激的外加电流。在一个实施例中，如果配偶交换体液，并且第一配偶佩戴有镁阳极耳环，则电流从耳环流动穿过第一配偶且经由他们之间的电解质连接流入第二配偶。在另一个实施例中，阳极半电池可电耦接至导电避孕套。其他实施例包括经由电源控制器切换电荷且使电流交替通过配偶。

实施例14.治疗性人与人接触。当治疗专家站在阳极垫上或佩戴阳极耳环时，他们可充当电荷的导管，从而将电荷引导至最有用的位置。这些作用可通过允许患者充当用于电子的路径而不是仅为闭端来增强。虽然电荷流动不是新事物，但对于从业者来说了解和利用电荷流动图对于某些治疗而言是有用的。阳极或阴极半电池可用于诱导电荷流动，尤其是当用作连接在身体上的不同点处的阳极和阴极对时(即，电池)。可附接阳极(供电子装置)，而无需还附接外部阴极。这使生物体称为系统的阴极。同样，可附接阴极，而无需还附接相应阳极。

实施例15.阳极在心理疗法和EMDR疗法中的治疗性用途眼动脱敏和再加工(EMDR)疗法在受试者列举其创伤事件过程中利用从左至右交替的感觉或移动。这允许半球之间的信息的更完全加工且尤其在具有创伤后应激障碍(PTSD)的那些中取得了显著成功。在腰部或脚接地连接且在其手中握持两个电极的人可经受左侧、然后右侧电荷流动。鉴于交替切换左脚和右脚的接地或与通过手的阳极电荷的能力可为治疗专家提供交替侧刺激的EMDR的非介入方法。当首次设想该技术时，交替是在眼睛移动情况下；仍然给EMDR中的EM荣誉的初始是来自眼睛移动。自从那时，振动谈怎已经用于握持在人的手中。这是更少分心的且比笨拙遵循节拍器样方式的原始眼睛移动表现更好。

电耦接的阳极半电池的作用可应用于任何设置中。在EMDR情况下，差异是交替阳极的偏侧性可增强交替已经是EMDR疗法的一部分的侧向刺激的作用。

实施例16.针对传导表面环境卫生交替阳极和阴极。交替来自阳极或阴极系统的表面或体液可减少微生物的活力。如果此交替快速进行，则微生物适应于变化的能力可被减弱。电压变化的振幅越大，作用将会更有害，并且过程将更快速地灭菌。这可应用于地板、柜台、烹饪用具、池等。当存在使用者时这些表面可维持在带负电荷的状态以提供电子的积极健康益处，并且当使用者不存在时将仅交替为阴极以接触表面。

实施例17.阳极在植入物中的使用。使用阳极半电池或在医疗装置植入物的位点之上、之中或附近递送电子的其他来源可极大减慢或终止其腐蚀。对于镁和锌植入物，镁阳极的作用可阴极地保护植入物中的锌。当附接镁阳极时，植入物可保持未降解。半电池可用于在补充骨长入植入物的速率下的阶段腐蚀。

植入物可被配制为具有缓慢降解的镁合金的支架和被设计用于非常快速且以不受控制的方式降解的纯镁的填充材料。因为填充镁不是结构上显著的，所以它可用作直接且最终耦接至更关键的Mg-Zn合金(其他合金也是可能的)的“时间延迟”牺牲阳极。这将允许使用者不佩戴外部阳极直到此纯Mg填充材料腐蚀。在那时，医生可检查骨长入的速率并且如果骨本身尚未交织穿过携带Mg-Zn合金的负载的网结构则可开处方外部佩戴的牺牲阳极。

实施例18.使用外部施加的阳极来防止金属植入物的降解。金属植入物被设计为当关节耗尽或灾难性地破碎时扮演关节的角色。金属易于氧化。腐蚀使携带表面的负载粗糙，损伤关节功能且进一步从金属表面刮擦材料，从而导致正反馈循环，其中更多佩戴意味着更多腐蚀。在一些情况下，氧化可通过添加外部阳极或电源以在植入物的位点附近供电子来停止。

实施例19.在创伤性损伤之后使用阳极。许多类型的创伤性损伤之后立即接着氧化级联，其中细胞溢出其氧化剂且导致细胞死亡的链反应。

实施例20.氧化/兴奋毒性级联的损伤后预防。在战场上或在许多运动中，最常见的损伤之一是创伤性脑损伤(TBI)。将阳极半电池应用至TBI受害者的头部可减少来自由脑内的死亡细胞引起的氧化污染的链反应死亡。电子可在这些释放的毒性氧化剂有机会杀死未由初始创伤事件损伤的邻近细胞之前中和毒性氧化剂。因为阴极可立即施加至甚至无意识的患者，所以这允许比静脉内注射更快速的反应时间。在血液流动中断的情况下(像中风)，阳极半电池可能是有益的。

实施例21.使用阳极半电池来抑制烹饪期间食物的氧化。如果导电平底锅经由金属丝连接至电子源，则平底锅的腐蚀和食物的氧化可减慢或停止，即使温度增加且水活性上升。这可允许产物被保护免于通常在烹饪期间发生的氧化损伤，并且可抑制通常在烹饪后催化氧化的金属离子的污染。

实施例22.在新鲜屠宰的动物或新收获的农产品上使用阳极半电池。当动物被杀死或果实被采摘时，一系列死亡信号通过肉传递。保持在细胞区室中的湾处的许多氧化剂被释放，兵器所得组织氧化降低营养治疗和风味。在一些产品像红肉的情况下，存在使产品美味、柔软且易消化所需的另外发酵步骤。虽然微生物及其酶的作用是另外希望的，但氧化与更长发酵竞争。阳极半电池可在发酵过程之前连接至肉以抑制氧化。阳极半电池还可在收获之后连接至农产品，从而在运输期间减少氧化损失且改进营养质量。

实施例23.使用阳极来抑制罐装货物中的金属腐蚀。在生产、运输和零售期间将阳极施加至罐装货物的外部可减少金属的氧化且消除对内部塑料涂层的需要。安装至罐的外部的阳极半电池可解决增压问题并且提供产生安全性的外部可见指示。在一些情况下，阳极半电池可电耦接至罐装项的内部。

实施例24.太平间使用。可实施阳极半电池和阳极-阴极半电池交替以保护死者的身体免于降解。半电池提供保存死者直到对进行防腐处理，并且可代替在防腐处理方法中使用的抗氧化剂。

实施例25.离子药物递送。装置可定制为将具有治疗性质的离子递送至生物体。这些离子可以是药物或它们可以是富有营养的矿物质和维生素。一些营养物像镁离子当它们以高于通常的浓度出现时也具有药物样作用。如果用离子靶向皮肤表面，则电解质接触可被最大化。离子递送通常被靶向至表皮下面的一些组织，并且如图1A中所述的此装置上的穿孔将驱动孔中的离子深入至组织中，这是由于生物体与半电池之间的盐桥的较窄孔口。众所周知镁离子缓解肌肉痉挛。皮肤仅是镁离子递送至肌肉和血液的屏障。所递送的离子的绝对数目不如它们被递送至的深度重要。比图1A中所示的开口更大的开口将提供更宽且不那么集中的渗透，并且将适于治疗皮肤病状而不是肌肉病状。

此装置可进一步被定制来将其电子和离子递送至皮肤表面下方的特定组织。装置中的穿孔的图案可决定负载至穿孔端口中的离子可行进的数目和深度。例如，如果靶向血管，则可能存在浅血管的区域和其中这些血管行进至皮肤下方较深处的区域。窄孔口有利于靶向较深组织，而较大孔口可用于浅组织渗透。

如果镁的电化学发生在与离子转移至生物体中的点分开的区域中发生，则装置被进一步优化。盐桥用于在远离阳极或阴极材料的一些距离处转移离子。盐桥用于在远离阳极或阴极材料的一些距离处转移离子。此距离允许盐桥的端子被特殊化，如将有价值的药物化合物负载至盐桥的端子，其中电解质已与生物体相接触。药物可被负载在酸性凝胶内，并且在药物已经进入身体之后的一些点处，酸性条件由于镁的作用而变为碱性，这将酸(H⁺)转变成氢气。这可允许药物洗脱中的pH梯度且促进最大递送、效率和功效。

装置可通过使用在与阳极或阴极离子递送装置同时接地连接连接至生物体来进一步优化。这预期影响离子流动的方向以使得药物可在骨周围流动或提供除了与贴片简单正交之外的方向性，这被预期而无需添加接地。

实施例26.与衣服成整体。通过使用放入衣服上的口袋中的薄片或箔插入物或使用衣服中连接至阳极的传导纤维，使用者可得到广泛身体保护或无论传导穿线在哪。这可适用于暴露于来自太阳和外层空间的高辐射水平的宇航员或商业航空公司飞行员。还原技术可帮助最小化副作用或甚至防止自由基形成且损伤DNA和细胞。

装置可被修改为经由使用呈固体或胶凝基质的离聚物递送或除去特定类型的离子电荷(+或-)。离聚物将阻碍带相同电荷的离子的流动且允许仅一种类型的离子(分别-或+)的流动。这一点的实施例可用带负电荷的离聚物全氟化磺酸树脂显示，其允许仅正离子移动跨过其表面或移动通过。在离子的侧向流动的情况下，尺寸不是选择标准，并且在流动通过膜的离子的情况下，大小和电荷是转移类型的因素。填充有水、在一端闭合且通过中间离子耦接的全氟化磺酸树脂管将预期积聚H+离子，离子是仅有小至足以行进穿过膜的离子。如果膜的两个薄片是夹心的且用作离子传导路径，则任何大小的离子可沿膜的面转移。相反，存在相同组的可能性，其中带正电荷的聚合物如聚二甲基二烯丙基氯化铵(聚DADMAC)将仅允许负离子移动。跨离聚物的表面转移离子将不是尺寸选择性的，但离聚物可具有基于尺寸的天生阻断特性，或它可在两层系统中杂交至限制可沿离子连接向下移动的离子的尺寸的第二材料。

相较于非选择性“双向流动”，此“单向离子流动”预期增加流动通过离子传导路径的选定离子的离子流动的速率和速度。在离子到达生物体时增加离子的速率和速度对于递送深度和药物/营养组分的作用的速度具有影响。

鉴于本说明书，不同方面的进一步修改和替代实施方案对于本领域的技术人员将是清楚的。因此，本说明书应被解释为仅是说明性的。应了解本文所示和所述的形式应被视为实施方案的实施例。本文所示和描述的元件和材料可予以替换，部件和工艺可加以反转，并且可独立地利用某些特征，所有这些在本领域技术人员受益于本发明的描述之后都是明显的。可在不脱离如在以下权利要求书中所述的精神和范围的情况下在要素中做出变化。

Claims (24)

1.一种治疗装置，其包括：

半电池，其包括：

导电电极；

与所述电极相接触的活性材料，所述活性材料包括氧化剂或还原剂；以及

一个或多个导电路径，其用于生物体与电极之间的电子转移，以及

一个或多个离子传导路径，其用于生物体与半电池之间的离子转移，

其中所述治疗装置被配置为当电耦接且离子耦接至所述生物体时形成原电池，其中所述半电池当耦接至所述生物体时被配置为充当原电池的第一半电池而所述生物体充当原电池的第二半电池。

2.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述半电池包括与所述活性材料相接触的电解质。

3.如权利要求2所述的治疗装置，其中所述半电池包括被配置成容纳所述电解质、所述电极或两者的容器。

4.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述活性材料包括氧化剂，并且当经由所述一个或多个导电路径中的至少一个电耦接至所述生物体时所述治疗装置经由所述一个或多个导电路径中的所述至少一个从所述生物体吸取电子。

5.如权利要求4所述的治疗装置，其中所述氧化剂包括过氧化氢。

6.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述活性材料包括还原剂，并且当经由所述一个或多个导电路径中的至少一个电耦接至所述生物体时所述治疗装置经由所述一个或多个导电路径中的所述至少一个将电子转移至所述生物体。

7.如权利要求6所述的治疗装置，其中所述还原剂包括镁。

8.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述半电池包括与所述活性材料相接触的添加剂，其中所述添加剂增加所述电极与所述生物体之间的电子转移的速率。

9.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述电极包括所述活性材料。

10.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述一个或多个导电路径中的至少一个由所述电极形成。

11.如权利要求1所述的治疗装置，其包括单个半电池。

12.如权利要求1所述的治疗装置，其包括被配置成将所述治疗装置耦接至所述生物体的支撑件。

13.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述一个或多个离子传导路径中的至少一个包括被配置成允许所述生物体与所述半电池之间的离子转移的盐桥。

14.如权利要求1所述的治疗装置，其包括电池，其中所述电池形成所述生物体与所述电极之间的所述一个或多个导电路径中的至少一个的一部分，其中所述电池的第一端子耦接至电解质中的所述电极，其中所述电解质经由所述一个或多个离子传导路径中的至少一个耦接至所述生物体，并且所述电池的第二端子耦接至所述生物体。

15.如权利要求1所述的治疗装置，其中所述治疗装置被配置来实现电子净转移至所述生物体或自所述生物体净转移所述电子。

16.如权利要求1所述的治疗装置，其包括外壳，所述外壳具有被配置成接触所述生物体的表面，并且所述一个或多个离子传导路径通过被配置成接触所述生物体的所述外壳的所述表面形成。

17.如权利要求16所述的治疗装置，其中通过所述外壳的所述表面处的一个或多个离子传导路径的离子的流速与在所述外壳的所述表面处的一个或多个离子传导路径的总面积与被配置成接触所述生物体的所述表面的总面积和在所述外壳的所述表面处的一个或多个离子传导路径的总面积之和的比率逆相关。

18.如权利要求1所述的治疗装置，其包括接近所述一个或多个离子传导路径中的至少一个的药物或营养补充剂，其中治疗装置被配置成经由所述一个或多个离子传导路径中的所述至少一个将所述药物或所述营养补充剂递送至所述生物体。

19.一种试剂盒，其包括：

治疗性电子转移装置，其中所述治疗性电子转移装置包括如权利要求1所述的治疗装置；

所述治疗性转移装置被配置成当电耦接且离子耦接至生物体时实现电子净转移至所述生物体或自所述生物体净转移所述电子；以及

用于将所述治疗装置耦接至所述生物体的说明书。

20.如权利要求19所述的试剂盒，其包括用于替换或维护所述治疗性电子转移装置的说明书。

21.如权利要求19所述的试剂盒，其包括用于所述治疗性电子转移装置的电解质。

22.如权利要求21所述的试剂盒，其包括用于制备在所述治疗性电子转移装置中使用的电解质的说明书。

23.如权利要求22所述的试剂盒，其包括用于将所述电解质递送至所述治疗性电子转移装置的说明书。

24.一种制造治疗装置的方法，所述方法包括：

使导电电极与活性材料相接触；

使电解质与所述活性材料相接触；

提供被配置成允许导电电极与生物体之间的电子转移的导电路径；以及

提供被配置成允许包括所述活性材料的半电池与所述生物体之间的离子转移的离子传导路径，

其中所述活性材料包括氧化剂或还原剂，以及

其中当所述半电池电耦接至生物体时，所述半电池充当原电池的第一半电池且所述生物体充当原电池的第二半电池。