JP2006228728A - ガルヴァーニ電池 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー密度および信頼性に関しできる限り有利に製造できる電池の製造方法を提供する。
【解決手段】電池はあるケージング部品６が穴の開いた容器のように最初は開いている表面と共に形成され、他のケージング部品は穴の開いた容器のようなケージング部品を最初は開いている表面で閉鎖する閉鎖部品５となる多くの部品から合成されたケージングを伴い、ならびにそれぞれ平材料から形成される少なくとも第１電極と少なくとも第２電極を伴う電池で、そのうち第１電極は電池の電気誘導のケージング部品６と結び付けられ、一方第２電極は電気誘導する他のケージングにより絶縁した接触と電気結合され、その際電池は第１電極のそれぞれ少なくとも断片の受入および位置づけのために少なくとも第１の引き出しを備えている型部品となる。
【選択図】図１

Description

本発明は以下で電池とも呼ばれるたとえば心臓ペースメーカーまたは心臓除細動器などの電気医学の移植組織における使用に特に適したガルヴァーニ電池に関する。

通常の移植組織のエネルギーは電池によってのみ供給されるため、特にこのような移植組織には高度な電池が要求される。電池が消耗した場合または電池により技術的な問題が生じた場合、通常全体の移植組織は取り替えられなければならない。これは通常手術や病院に入院することと結び付けられる。それゆえガルヴァーニ電池のエネルギー密度にもその信頼性にも高度な要求がなされる。

通常高いエネルギー密度と電力密度の密閉されたガルヴァーニ電池は心臓ペースメーカーまたは心臓除細動器といった移植組織対応の電池として使用される。このようなガルヴァーニ電池は移植可能な医療器具における使用に特に適している。対応する電池はたとえばＵＳ特許５５８７２５８およびＤＥ４４３８７８４に記述されている。対応する電池を実現する様々な可能性はたとえばBoone B. Owens 編「植え込み型生物医学装置対応の電池」“Batteries for Implantable Biomedical Devices” Plenum 出版、New York＆London、１９８６年やD. Linden/T. B. Redy 著「電池ハンドブック」“Handbook of Batteries” McGraw-Hill Professional 出版、New York、２００１年といった出版物から生まれる。

たとえばあるケージング部品がまず穴の開いた容器のように最初は開いている表面と共に形成され、一方他のケージングの部品が穴の開いた容器のケージング部品を最初は開いた表面でそして最後には密閉する閉鎖装置となるケージング部品と共に、周知の電池は通常まず開いて電池の完成後密閉されるケージングを所有する。

こうしたケージングには２種類の電極が配置されている。つまり実施の別形においてそれぞれ平材料により形成され積み上げられる陽極と陰極。第１の電極はしばしば電気誘導する電池のケージング部品と電気結合され、一方第２の電極は電気誘導し他のケージングから絶縁された接触部と電気結合される。この接触部はしばしばフィルター実行にもなるケージング実行の部品となる。先端技術から知られた対応する電池のイラストは図１にある。

本発明にはエネルギー密度および信頼性に関しできる限り有利に製造できるように最大限効率化した電池を作るという課題がある。

発明に即してケージングの閉鎖部品と隣接してそれぞれ少なくとも第１電極の部分または第１電極を受入れ位置決めするために少なくとも第１引き出しを装備している型部品を示す上述されたような電池によりこの課題は解決される。

この型部品は主に絶縁された材料、たとえば合成物質からなり、主にそれぞれの第１電極のために独自の受入を所有する。それにより第１電極を型部品に置き相互に相対的に位置づけることができる。優遇される実施の別形において型部品はさらに第２電極のために受入を持っているため、両方の電極は同じように型部品により相互に相対的に位置づけできる。

それぞれの電極の最初の断片を受入れることに役立つ引き出しはたとえば相応して形成されるそれぞれの電極の接触フラグが導入できる平らなスリット形になることがある。相応して第１電極と優遇される実施の別形における第２電極もそれぞれ少なくとも接触フラグ、つまりそれぞれの電極の１次輪郭上に突き出たそれぞれの電極の断片を持っている。たとえばこの１次輪郭は直角で接続している３つの辺により定義される。その際１次輪郭を閉じる４番目の辺は穴の開いた容器のようなケージングの部品形式に適応される。

優先される実施の別形により第１電極も第２電極もそれぞれ接触フラグを示す場合、第１電極の接触フラグが第２電極の接触フラグとは別の方向を指すならば有利となる。相応してそれぞれの接触フラグを受入れるために相応の引き出しを備えた型部品は異なる方向を指し、主に直角で相互に配置される２つの脚鉄を所有する。その1つの脚鉄は第１電極の接触フラグの受入のために引き出しを持ち、一方２番目の脚鉄は第２電極における接触フラグを受入れるために引き出しを示す。

たとえば第２電極の接触フラグは主に電気誘導するピンの形式で電気接触を実行するために形成される。そのような実行は通常ある程度相応する電池の内部に突き出る。電池のエネルギー密度の最適化の視点において個々の電極の平面ができる限り大きくなると有利になる。しかし電池ケージングの内部に内側に突き出る実行に対応する場所を作るため、電極がその１次輪郭に関し電池ケージング内部に突き出た実行に対応する場所を作る内部を指す空所を示す場合に有利となる。それぞれの空所は主に１次輪郭の角に配置されるため、実行に対応する空所は１次輪郭の２つの辺に対して開いている。

実行の電気誘導のピンの接触に役に立つ第２電極の接触フラグは実行の受入に役立つ電極の空所に主に突き出る。

その際主に型部品と電極が形成されるため、第２電極の接触フラグは組み立てられた電池において第２電極の接触フラグに対応する型部品の引き出しにより実行の電気誘導の接触ピンに到達する。その上相応する型部品の鉄脚はケージングの内部を指し、積み上げられた電極とその引き出しにより形成された空間を実行の受入のためにある側面に制限するよう配置される。

最後に挙げられた配置に関して実行が組み立てに応じて位置づけられるよう実行が使用できる実行のために型部品が受入を所有する場合に特に都合が良い。この受入は主にケージングの内部に突き出た第２電極の接触フラグを受け入れるために引き出しを持っている型部品の第２の鉄脚と隣接する。

最後に言及された型部品の第２の鉄脚が主に直角となる型部品の第１の脚鉄は組み立てられる電池において実行と並び自由に留まる穴のあいた容器のようなケージング部品の表面の一部に広がる。その際型部品の第１の脚鉄は主に穴のある容器のようなケージング部品が最後に閉ざされる閉鎖部品と平行でとても近くにあるため、結果的に密閉される電池ケージングが発生する。

ガルヴァーニ電池の電極により満たされる空間は限りなく大きくなり、電池の他の要素たとえば絶縁の型部品または実行により満たされる空間は限りなく狭くなるため、上述の特徴に基づいて高いエネルギー密度を示す新種のガルヴァーニ電池が生じる。

同時に電極が型部品により位置決めされ固定できることにより電池の組み立ては容易となり電池の機能の安全性は高まる。同時に型部品は型部品によりそれぞれ別のスリットに確実に貯えられる接触フラグ上に電極の安全な接触を認める。

上記の利点は電極の断片の位置決めに役立つ少なくとも第１電極に対応する引き出しを示す型部品を考慮すると可能となる。

さて本発明は実施例を手がかりに図と関連してさらに詳述されることになる。

図１は先端技術に従う電池を示している。電池は穴のあいた容器のようなケージングの部品６と実行４が導かれる閉鎖部品５の付いたケージングを持っている。電池が組み立てられると、穴のある容器のようなケージング部品６、閉鎖部品５、実行４は電池が気密となるように互いに密に結び付けられる。ケージングの内部において接触フラグ１を装備した電極２が配置される。電極２の接触フラグ１は統合され、ガラス−金属の実行として形成された実行４の曲がった金属ピン３の形式において接触と電気誘導しながら結び付けられ、溶接により優遇される。閉鎖部品５を閉める際、曲げられたピン３は包みにまとめられた電極２上で押され、閉鎖部品５の溶接により穴のあいた容器のようなケージング部品６とこの位置で固定される。

図２は発明に即した電池の原理構造を示している。電池の電極８、９は優遇されて直角で実施される。電極の幅はケージングができる限り完全に満たされるように選択される（図２)。発明に即した型部品を正確に挿入する自由空間７が電極と電池ケージングの閉鎖部品間に生じるように電極の高さは選択される。電池の電極、特に陽極８と陰極９はそれぞれ向き合って配置され、最低１つのイオンを導入し絶縁で作用するセパレータ１０により区別される。

電池の極はガラス−金属の実行に伴いケージングの閉鎖部品により導かれる。図３参照。ガラス−金属の実行は金属ピン１２がガラス１３を用いて注入される１つの金属ソケット１１を所有する。これによりガラス−金属の実行のガラス１３はソケット１１およびそれに伴うケージングに対してピン１２の絶縁を確定し、同時に電池の気密な閉鎖を保障する。電池の陰極９はガラス−金属の実行のピン１２と接触する。陽極８は電池の金属ケージングと優先的に接触する。

図４および図５から借用されるように、電極はガラス−金属の実行が電池のふたに挿入される位置の下手にある空所１４を示す。電極の導体は金属の接触フラグ１５、１６を装備していて、その上に導体がケージングないしガラス−金属の実行のピンと電気誘導しながら結び付けられる。ガラス−金属の実行のピンと結び付けられる（陰極の接触フラグを優遇）接触フラグ１５はガラス金属の実行の走行を指すように配置される。電池のケージングと結び付けられる（陽極の接触フラグを優遇）接触フラグ１６はケージングのふたの方向を指すように配置される。

図６に描かれているように、電池が多くの陽極ないし陰極からなっている場合、それぞれの陰極が陽極と向かい合う配置が生じるよう積み上げる、糸を巻くまたは折り畳むことで電池は組み合わされる。その際電極はそれぞれ最低イオン誘導の絶縁セパレータ１０により互いに区別される。

この場合ガラス−金属の実行のピンと結び付けられる（陰極の接触フラグを優遇）接触フラグ１７は平面と平行に配置され、ガラス−金属の実行の方向を指す。電池ケージングと結び付けられる（陽極の接触フラグを優遇）接触フラグ１８は置換して配置され、閉鎖部品の下部に現れる。

以下では型部品の形式と機能にさらに詳しく入っていく。

この型部品は優先的に絶縁されて電池の電極タイプに対し不活性で重合体の材料から製造される。ポリチレンまたはポリプロチレンといったポリオレフィンまたはポリハロゲン化重合体またはたとえばTEFLON（登録商標）、HALAR（登録商標）、KYNARまたはSOLEF（登録商標）といった共重合体が優先的に適応される。特に熱可塑性で形成される重合体が適している。型部品は材料の機械的な特徴を改良するために結合合成物質（たとえば無機の材料により満たされる重合体）からなっている。

以下では図７から図１０までに描かれているように、発明に即した電池の利点は図１に描かれているように、先端技術から知られている電池に対していま一度示されるべきである。

ケージングの閉鎖部品５と結びつけられる接触フラグ１８は置換して配置される。それにより電極上で必要な利用の余地は電極の上にある複合体の物質の強さと接触フラグ１８の材料の強さから生じる程度に制限される。電池のエネルギーの密度はこれにより高められる。

その際型部品は多くの機能を満たす：

−このような一部の型部品、具体的な実施例においては受入１９、２０、２１がガラス金属−実行のソケット１１を含み、機械の損傷前に実行を保護する。

−ガラス金属−実行のソケット１１を含む受入１９はショートの前に実行を保護する。この領域おける付加的な絶縁は認められない。

−型部品のスリット型の引き出し２３、２５により接触フラグ１７、１８は制御されながらリードされるため、ショートによる危険は縮小される。

−組立てに必要な多くの個々の部品は複雑な型部品の使用により減少するため、電池（ガルヴァーニ電池）の構造と組立てはとても効果的に行われる。

−型部品により変形の必要なしにガラス−金属の実行のピン１２と接触することができる。これにより組み立ては簡略化され同時にガラス金属−実行の損害の危険がピン１２の変形により縮小される。

−型部品はふたに対して電極を絶縁するため、付加的な絶縁はこの領域において認められない。

心臓ペースメーカーのような電気医学の移植組織における使用に向けた従来の電池（ガルヴァーニ電池）を示す。 適切なガルヴァーニ電池の基本構造を大まかに図示する。 ここで記述されているようなガルヴァーニ電池のケージングの実行として典型的なガラス−金属の実行を示す。 図３のようなケージング実行の接触を第２電極の接触により反映する様子を図示する。 実行を伝える型部品の概要において第１電極を図示する。 第１電極と第２電極の積み重ねを対応する接触フラグと共に示す。 特に適した型部品の断面を遠近法で示す。 図７に示されている型部品の断面を組み込まれた実行と共に示す。 実行の電気誘導のピンの接触に対する接触フラグにより組み込まれた実行と組み込まれた第２（陰極)電極を伴う図７の型部品の断面を示す。 付加的に設定された第１（陽極)電極とケージングの閉鎖を伴う図９にコピーされた断面を示す。

Claims (21)

1. 電池は
   あるケージング部品が穴の開いた容器のように最初は開いている表面と共に形成され、その他のケージング部品は最初開いている表面で穴の開いた容器のようなケージング部品を閉鎖する部品となる多くの部品から合成されたケージングを備え、
   ならびにそれぞれ平材料から形成されている少なくとも１つの第１電極と少なくとも１つの第２電極を備え、そのうち第１電極は電気誘導するケージング部品と電気結合され、一方第２電極は電気誘導する他のケージングにより絶縁された接触と電気結合され、
   電池が少なくとも第１電極の断片または第１電極の受入および位置決めのために少なくとも最初の引き出しを備えている型部品を含むことにより特徴づけられる電池。
2. 型部品が電池の電極と閉鎖部品間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 電極はそれぞれ１次輪郭を所有しそして第１電極がそれぞれ少なくとも１次輪郭を経て外部に突き出た最初の接触フラグ（１６、１８）を示すことが特徴となる請求項１または請求項２に記載の電池。
4. １次輪郭は少なくとも３つの互いに接続した少なくともほぼ直角に互いに合わさった辺を示し、それぞれ最初の接触フラグが３つの辺の中間に接続することを特徴とする請求項３に記載の電池。
5. 電池が多くの第１電極を処理し個々の電極の接触フラグ（１８）が互いに中間辺の縦方向で置換されて配置されることを特徴とする請求項４に記載の電池。
6. 型部品のそれぞれの第１の引き出し（２５）は正確にそれぞれの第１の接触フラグを受入れるために形成されることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の電池。
7. 型部品はそれぞれ少なくとも第２電極の断片または第２電極を受入れ位置決めするために第２引き出し（２３）を示すことが特徴となる請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電池。
8. 第１電極および第２電極（８、９）がそれぞれの電極における俯瞰において少なくとも１次輪郭の辺の１つに対して開いている空所を示し、そして電気誘導の接触（２）の接触のために空所に突出する第２電極（９）または複数の第２電極が電気誘導する接触（１２）と接触するためにそれぞれ第２の接触フラグ（１５、１７）を示すことが特徴となる請求項３に記載の電池。
9. 型部品がそれぞれの第２の接触フラグ（１５、１７）の受入のために少なくとも第２の引き出し（２３）を示すことを特徴とする請求項８に記載の電池。
10. それぞれ第１および第２の接触フラグ（１６、１８、１５、１７）に対応する型部品はそれぞれの接触フラグを正確に受け入れるためにそれぞれ第１ないし第２の引き出し（２５、２３）を示すことに特徴がある請求項６および請求項９に記載の電池。
11. 第２の接触フラグ（１７）が第１の接触フラグ（１８）と直角をなして推移する方向を示し、型部品が開いた表面と平行に推移する、第１引き出し（２５）が存在する第１の脚鉄（２４）を示しならびに第２引き出し（２３）が存在する第１の脚鉄（２４）と直角に合わされる第２の脚鉄（２２）を示すことに特徴がある請求項１０に記載の電池。
12. 電気誘導の接触（１２）が接触（１２）と並んで接触の周りを囲む絶縁体（１３）を含む実行（１１、１２、１３）を持っていることが特徴となる請求項１に記載の電池。
13. 型部品が実行（１１、１２、１３）のために受入（１９、２０、２１）を示すことに特徴がある請求項１２に記載の電池。
14. 実行が側面で受入（１９、２０、２１）に組み込まれるように受入（１９、２０、２１）が半円筒形に形成されることを特徴とする請求項１３に記載の電池。
15. 実行が第２の電極に対して少なくとも表面（２１）で絶縁となるように受入（１９、２０、２１）が形成されることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の電池。
16. 第１の鉄脚（２４）が第２の脚鉄（２２）の第１の平面に隣接し、受入（１９、２０、２１）が第２の脚鉄（２２）の第１の平面に適用される第２の鉄脚（２２）の第２の平面と隣接することを特徴とする請求項１１と請求項１３に記載の電池。
17. 多くの交互に入れ代わる第１および第２の電極が互いに向き合う平たい側面と電極の１次輪郭が対応する俯瞰に重なり合うように相互に配置されるそれぞれ等しい１次輪郭を備えていることを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の電池。
18. １次輪郭の第４の辺が１次輪郭を閉鎖し第４の辺が穴の開いた容器のようなケージングの部品の最初は開いている表面と向き合う穴の開いた容器のようなケージング部品の土台近くまで達するように穴の開いた容器のようなケージング部品の形式に適用される型造りを示すことが特徴となる請求項１７に記載の電池。
19. 絶縁体（１３）がガラスまたはセラミックスからなることを特徴とする請求項１２に記載の電池。
20. その最初の鉄脚（２４）が閉鎖部品とすぐ近くで平行となり第２の鉄脚（２２）が穴の開いた容器のようなケージング部品の内部を指すように型部品が配置されることを特徴とする請求項１１に記載の電池。
21. 第１電極が陽極（８）としてそして第２電極が陰極（９）として形成されることを特徴とする請求項１から請求項２０までのいずれか１項に記載の電池。

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