JP2016505808A - 体温ロギング用パッチ - Google Patents

Abstract

ワイヤレスデータ通信を行う能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチは、アノードおよびカソードを有する印刷された電気化学セルを備えるシールされた可撓性電池と、可撓性回路と、を含む。可撓性回路は、マイクロプロセッサ、標的対象の温度を感知するように構成された温度センサ、ワイヤレス通信受信部、およびアンテナを含む。一例では、可撓性電池および可撓性回路は、第１の基板層と第２の基板層との間に被覆する積層配置構成で配置構成され、パッチは標的対象の湾曲した表面に従うように構成される。別の例では、パッチは、患者の体温をモニタするための能動的に電力供給される医療システムにおいて使用され、患者の皮膚の取り外し可能に貼付されるように構成された接着材を含む。外部コンピューティングデバイスは、電磁場を介してパッチのワイヤレス通信送受信部と双方向通信が可能である。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１１月１日に出願された米国特許仮出願第６１／７２１，２６１号の利益を主張する。この仮出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。

過去約１００年間において、電気回路または電子回路は、それらの設計およびそれらの組み立て工程の劇的な変化を見てきた。約１００年前、直流電源方式の回路は箱体フォーマットで配線接続され、手はんだ付けされていた。高電流の電子構成要素または電気構成要素は箱体に固定され、次いでそれらは必要とされる電流および電圧を搬送するのに十分な直径のワイヤを手はんだ付けすることによって手作業で接続された。これらの回路のうちの多くにおいて電池区画内に大型で多電圧の電池が設置され、次いでそれらはまた回路内に手はんだ付けされた。典型的な電池サイズは、６ボルトのランタン用電池または複数の６インチ（１５．２４センチメートル）サイズの単位セルで構成された電池パック、さらには場合によって何らかのより小さいサイズとすることができた。電池が使い果たされると、それらははんだを取り除かれ、回路が製作されたときと同じように交換された。

約６０年前にトランジスタおよび他の電子部品の発明に伴い、回路の設計および製造は劇的に変化した。はるかに低い電流と何倍も低い電圧を必要とする電子的な変化により、回路をより効率的かつコンパクトに製作することが可能となった。このことは、回路基板上に噴流はんだ付け法で回路を製作することを可能にした。この噴流はんだ付け式の組み立て方法の一部として、電池ホルダも回路内に含められた。必要とされる電圧および電流の大きな減少により、電力源もサイズを小さくすることが可能であった。典型的な電源サイズはこの時点で、単一形、単二形、単三形、単四形、トランジスタ９ボルト形電池、あるいはコイン型電池またはボタン型電池でさえあり得た。電池ホルダを伴うこれらの新しい回路においては、消費者は自身がデバイスの使用を始めるときに電池を取り付けることができ、また使い果たされた電池を交換することを非常に容易にすることもできた。

近年では、Ｂｌｕｅ Ｓｐａｒｋによるいくつかの特許出願に記載されているように、可撓性基板上に印刷された電子部品が新しい工程となり、ますます普及している。この工程では、回路の一部または全てならびに電子構成要素の一部がプリントされる。典型的にはこのタイプの回路は、ディスプレイ、ＩＣチップ、センサ、アンテナ、照明機器、および平坦な印刷された電池などの比較的低容量の電力源を含み得る。いくつかの応用例では、電力源を完全に統合された様式で印刷することも可能である。

代替として、電力源は異なる様式で統合され得る。コストを低減するために、電力源は、平坦な電池として、印刷され、またはそれ以外の方法で構築することができる。この平坦な電池は、後で所望の回路内に統合するための完全なセルとして提供される。典型的なセルは、たとえば、直流約１．５ボルトを提供できる。より大きな電圧が要求される場合は、電圧を高めるために２つ以上のセルを直列に接続することが従来から知られている。同様に、複数のセルを共に並列に接続して、有効容量を大きくすることができる。たとえば、電池は、直流３ボルトを提供するように直列に電気的に接続された２つのセルを含み得る。複数のセルを用いる場合であっても、小さな回路内で使用するために、電池の全体のサイズを小さくすることが依然として望ましい。平坦なセルおよび電池の様々な設計および製造の方法が、同時継続中の２００５年４月２０日出願の米国特許出願第１１／１１０，２０２号、２００６年４月２４日出願の米国特許出願第１１／３７９，８１６号、２０１０年６月２１日出願の米国特許出願第１２／８０９，８４４号、２０１１年３月３０日出願の米国特許出願第１３／０７５，６２０号、２０１２年９月２４日出願の米国特許出願第１３／６２５，３６６号、および２０１３年５月２１日出願の米国特許出願第１３／８９９，２９１号、ならびに発行済の米国特許第８，０２９，９２７号、米国特許第８，２６８，４７５号、米国特許第８，４４１，４１１号に記載されており、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれている。

近年では、ポータブルコンピュータ、スマートフォン、およびタブレットの増大しつつある能力を活用できる、アクティブ型の医療技術への関心が高まってきている。そのような例の１つには、身体上に着用されメモリに患者の身体温度を経時的に収集する、体温ロギング用パッチ（「パッチ」）が含まれる。従来からの体温デバイスは、現状では、単一の時点においてのみ体温の測定を行う。対照的に、本明細書に記載するパッチデバイスは、パッチとして貼付することができ、（より長いまたはより短い期間が企図されるが）２４時間といった長期間に亘って着用することができる。パッチは、ユーザの皮膚への貼付に適した、医療用皮膚接触認可接着剤を好ましくは含むが、概ね可撓性で圧縮性の様々な材料が利用され得る。加えてまたは代替として、パッチは、複数のセンサを通してなど、様々な他の現象を感知する機能を含んでもよい。たとえば、パッチは、患者の同じ位置または異なる位置における複数の温度、周囲温度、周囲湿度、周囲圧力、周囲の光、音、および／または放射線レベル、患者の身体機能、時間、患者の動き（たとえば、加速度計を介して）等のうちの、いずれかまたは全てを感知することができる。

以下では、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、簡略化した本発明の概要を提示する。この概要は本発明の広範な概観ではない。この概要は、本発明の主要なまたは重要な要素を識別することも、本発明の範囲の境界を示すことも意図されていない。その唯一の目的は、本発明のいくつかの概念を、さらに後で提示されるより詳細な説明への導入部として簡略化した形態で提示することである。

本出願の一態様によれば、ワイヤレスデータ通信を行う能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチは、第１の基板層と、アノードおよびカソードを有する印刷された電気化学セルを備えるシールされた可撓性電池と、を備える。前記アノードおよびカソードのうちの少なくとも１つは、硬化したインクまたは乾燥したインクから形成される。第１の電池電極コンタクトおよび第２の電池電極コンタクトは、アノードおよびカソードのうちの１つにそれぞれ電気的に結合される。パッチは、可撓性回路をさらに備える。可撓性回路は、マイクロプロセッサと、標的対象の温度を感知するように構成された温度センサと、ワイヤレス通信送受信部と、アンテナと、を備える。可撓性回路は、第１の電池電極コンタクトおよび第２の電池電極コンタクトのうちの一方にそれぞれ電気的に結合された第１の電池コンタクトパッドおよび第２の電池コンタクトパッドをさらに備え、これらによりマイクロプロセッサおよび温度センサに電力を供給する。パッチは、接着材を備える第２の基板層をさらに備える。接着材は、標的対象の表面に取り外し可能に貼付されるように構成される。可撓性電池および可撓性回路は共に、第１の基板層と第２の基板層との間の被覆する積層配置構成で配置された電子部品インレイを備え、第１の基板層、電子部品インレイ、および第２の基板層の全てが可撓性でありかつ標的対象の湾曲した表面に従うように構成される。

本出願の別の態様によれば、ワイヤレスデータ通信を行う能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチは、第１の基板層と、印刷された電気化学セルを備えるシールされた可撓性電池と、を備える。この電気化学セルは、同一平面の配置構成で設けられたアノードおよびカソードを有する。パッチは可撓性回路をさらに備えており、この可撓性回路は、マイクロプロセッサと、標的対象の温度を感知するように構成された温度センサと、ワイヤレス通信送受信部と、アンテナと、を備える。マイクロプロセッサは電力を可撓性電池から能動的に受け取り、温度センサはマイクロプロセッサから電力を能動的に受け取り、ワイヤレス通信送受信部は電磁場によって外部コンピューティングデバイスから受動的に電力供給される。パッチは、標的対象の表面に取り外し可能に貼付されるように構成された接着材を備える第２の基板層をさらに備える。可撓性電池および可撓性回路は第１の基板層と第２の基板層との間に配設され、第１の基板層、電子部品インレイ、および第２の基板層は全て可撓性である。

本出願のさらに別の態様によれば、患者の体温をモニタするための能動的に電力供給される医療システムは、シールされた可撓性電池を備える、能動的に電力供給される可撓性の温度データロギング用パッチを備える。この可撓性電池は、同一平面の配置構成で設けられたアノードおよびカソードを有する印刷された電気化学セルを備える。可撓性回路は、マイクロプロセッサと、前記患者の温度を感知するように構成された温度センサと、タイマと、メモリと、ワイヤレス通信送受信部と、アンテナと、を備える。基板層は、前記患者の皮膚に取り外し可能に貼付されるように構成された接着材を備える。パッチのマイクロプロセッサ、温度センサ、タイマ、およびメモリは、全て可撓性電池によって能動的に電力供給される。システムは、外部コンピューティングデバイスをさらに備える。この外部コンピューティングデバイスは、アプリケーションを実行できるプログラム可能なマイクロプロセッサと、アクティブ型電力供給部と、ディスプレイと、アクティブ型電力供給部によって電力供給され電磁場を介してパッチのワイヤレス通信送受信部と双方向通信可能な送受信部と、を備える。パッチのワイヤレス通信送受信部は、前記電磁場によって外部コンピューティングデバイスから受動的に電力供給される。外部コンピューティングデバイスは、マイクロプロセッサが温度センサに電力を提供することおよび温度センサから複数の温度サンプルの取得を開始することを可能にするパッチのマイクロプロセッサに、初期化コマンドおよび初期化開始時間を送信するように構成される。パッチのマイクロプロセッサは、外部コンピューティングデバイスに初期化の成功を示す確認信号を送信して返すように構成される。

本発明の上記のおよび他の特徴ならびに利点は、本発明が関係する技術分野の当業者には以下の説明を添付の図面を参照して読めば明らかにかになるであろう。

例示のスマートフォンを使用して体温を測定するための、人間に取り付けられた例示のパッチの斜視図である。 例示のパッチの一実施形態の分解図である。 別の例示のパッチの一実施形態の分解図である。 図１の例示のパッチの、例示の電子部品インレイの概略平面図である。 図１の例示のパッチの、例示の電子回路の概略平面図である。 例示の電気化学セルの平面図である。 図５の線６−６に沿って電極領域を通る電気化学セルの断面図である。 図５の線７−７に沿って第１の電極の全長を通る電気化学セルの断面図である。 図５の線８−８に沿って第２の電極の全長を通る電気化学セルの断面図である。 スマートフォンまたは他のコンピューティングデバイス用のユーザアプリケーションの例示のスクリーンショットである。

本出願には、身体上に着用され患者の身体温度を経時的に追跡しメモリに収集することになる、体温ロギング用パッチ（「パッチ」）が記載される。たとえば、図１に示すように、パッチ１０を患者１２の身体上、たとえば額、胴部、腕部、脚部、または他の身体上の位置に着用することができる。従来からの体温デバイスは現状では、単一の時点においてのみ体温の測定を行う。対照的に、本明細書に記載するパッチ１０デバイスはパッチとして貼付することができ、また多数の測定値を提供するために、（より長いまたはより短い期間が企図されるが）１２時間、１６時間、または２４時間といった長期間に亘って着用することができる。パッチ１０は、ユーザの皮膚への貼付に適した、医療用皮膚接触認可接着剤を好ましくは含むが、概ね可撓性かつ圧縮性を有する様々な材料が利用され得る。加えてまたは代替として、パッチ１０は、複数のセンサを通してなど、様々な他の現象を感知する機能を含んでもよい。たとえば、パッチ１０は、患者の同じ位置または異なる位置における複数の温度、周囲温度、周囲湿度、周囲圧力、周囲の光、音、および／または放射線レベル、患者の身体機能、時間、患者の動き（たとえば、加速度計を介して）等のうちの、いずれかまたは全てを感知することができる。

上記した２４時間など、パッチ１０が患者によって着用されている間の任意の時間において、パッチは、コンピューティングデバイス１４によって、（身体に比較的近接しているが）リモートで読み取られ得る。コンピューティングデバイス１４としては、パッチ１０と同じもしくは適合する無線通信プロトコルを用いて動作できる、ポータブルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、および／またはセンサデバイスなどが例示される。本明細書に示すように、コンピューティングデバイス１４はスマートフォンとして示されるが、コンピューティングデバイス１４はポータブルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、および／または無線通信を介してパッチ１０と通信するように構成された他のセンサデバイスであってもよいことが理解される。コンピューティングデバイス１４は、アプリケーションを実行できるプログラム可能なマイクロプロセッサと、電力供給部（電池または交流ライン電源）と、ディスプレイと、パッチ１０と双方向通信可能な送受信部と、を備える。加えて、コンピューティングデバイス１４は好ましくは、インターネットおよびワールドワイドウェブを含め、ローカルネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）上で通信できる。温度測定値は、要求に応じておよび／または事前設定された間隔で得ることができ、またパッチ１０のメモリにおよび／または読み取りデバイス（たとえば、スマートフォン、タブレット、ポータブルコンピュータ、センサ等）のメモリにローカルに格納され得る。

一例では、パッチ１０は高周波／近距離無線通信（ＮＦＣ）無線プロトコルを含み得る。したがって、このパッチ１０は、適合する高周波／近距離無線通信ＮＦＣ無線プロトコルおよびＩＳ０−１５６９３ＲＦＩＤ無線プロトコルを用いて動作できる、標準的なスマートフォン（またはコンピュータ、タブレット、センサ等）によって読み取られ得る。たとえば、パッチ１０を着用している人間が眠っている場合、スマートフォンを持った別の人間が、高周波／近距離無線通信ＮＦＣおよびＩＳ０−１５６９３ＲＦＩＤ対応のスマートフォンを用いて、パッチ１０の出力を読み取ることができるであろう。近距離無線通信（ＮＦＣ）は、スマートフォンおよび同様のデバイスが、それらを共に接触させるかまたはそれらを通常数センチメートル以内（ただし範囲を広くすることが企図され得る）に近接させることによって互いの無線通信を確立するための、規格のセットである。ＮＦＣ規格は、通信プロトコルおよびデータ交換フォーマットを包含しており、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３およびＦｅｌｉＣａ（登録商標）を含む既存の無線周波数識別（ＲＦＩＤ）規格に基づいている。この規格はＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２およびＩＳＯ／ＩＥＣ２１４８１、ならびにＮＦＣ Ｆｏｒｕｍが定義した規格を含む。ＮＦＣは、４ｃｍ以下の距離を典型的には必要とする、短距離無線技術のセットである。ＮＦＣは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−３エアインターフェースに基づく１３．５６ＭＨｚで、１０６ｋｂｉｔ／ｓから４２４ｋｂｉｔ／ｓの範囲の速度で動作する。ＮＦＣは、イニシエータおよびターゲットを含み、イニシエータはパッシブ型のターゲットに電力供給可能なＲＦ場を能動的に生成する。

温度情報を読み取る人間（または自動化されたデバイス）は、パッチ１０を着用している患者１２を目覚めさせる必要はなく、また、目下の体温、および／あるいは、パッチを着用している人間の眠っている時間もしくはそれ以外でパッチを着用している時間の一部または全部に関する履歴を、グラフィカルに、および／またはテキストベースのフォーマット（たとえば、リスト、表、チャート等）で、たとえばスマートフォンアプリ（アプリケーション）などを介して、即座に表示することができる。この情報の表示は、体温の傾向履歴を可能にする。アプリケーション機能性は、限定するものではないが、以下の特徴のうちの一部または全てを含んでよい。

・スマートフォンがパッチへのデータリンクを作成することを可能にする。

・パッチに初期化（または再初期化）コマンドを送り、電子部品の起動が成功したというフラグを設定する。

・データロギングを開始するためのタイムスタンプの初期化、データ感知時間間隔、データ検索時間間隔、データフォーマット、上方温度境界レベル、下方温度境界レベル、等を含め、データをパッチに送る。

・集積回路内にプログラムされた固有識別子コードを読み取る。

・パッチが作動されてからのデータの一部をまたはデータの全てまでも含め、集積回路のメモリに格納された時間タグ付けされた温度データを読み取る。

・電池電圧レベルを読み取り、電池電圧レベルを推定する、またはパッチ動作のために残っている時間の量を推定する。

・温度データを華氏から摂氏に、または摂氏から華氏に、あるいは他の温度単位に変換する。

・複数のグラフ表示選択肢（すなわち、線グラフ、棒チャート等）を用いて、時間に対する温度データをグラフィカルに表示する。

・時間に対する温度データを表形式で表示する。

・データ分析を実行する。

・事前設定された境界条件に近いまたはそれを上回る温度に関するアラーム・レベルを設定し、視覚的および／または聴覚的方法を介してアラームで合図する。

・履歴データを保存する。

・複数のユーザプロファイルを作成する。

・ユーザプロファイルに対して集積回路固有識別子へのリンクを可能にする。

・第三者への電子メール送信、テキストメッセージ送信、または他のデータ送信を行う。

・追加のパッチをオンラインで再発注する。

・医療的アドバイスまたは医療関係連絡先情報に関するウェブサイトへのリンクを行う。

ワイヤレス無線プロトコルは、前記スマートフォン（またはコンピュータ、タブレット、センサ、等）が、パッチから要求に応じて温度データをダウンロードすることおよび／または一部のもしくは全ての格納されたデータをダウンロードすることを可能にし得る。加えてまたは代替として、コンピューティングデバイス１４（たとえば、スマートフォン、コンピュータ、タブレット、他のセンサデバイス、等）は、１つもしくは複数のパッチおよび／または他のローカルのセンサからデータをダウンロードし利用するように構成され得る。加えてまたは代替として、スマートフォンアプリ（アプリケーション）などは、収集されたデータの一部または全てを利用し、データ傾向、データの関連性、等を判定するためにそのデータに分析を適用するように構成され得る。

本明細書ではＮＦＣワイヤレスプロトコルについて記載してきたが、規格に基づいたプロトコルおよび独自仕様のプロトコルをも含め、様々な他のワイヤレスプロトコルも使用可能であることが理解される。例示のプロトコルは、以下、すなわち、ＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉｆｉ（登録商標）、セルラ（アナログ方式またはデジタル方式、過去のまたは現在の全ての反復を含む）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＲｕＢｅｅ、等のうちのいずれかまたは全てを（あるいは限定することなくその他のものさえ）含み得る。実際上、ＮＦＣは、非常に簡単な構成を用いて比較的低速の接続を提供しつつ、より能力の高いワイヤレス接続をブートストラップ（bootstrap）するために使用され得る。

図２Ａに示す一例では、パッチ１０は、被覆する積層配置構成で配置された以下の層を含み得る：
（Ａ）可撓性の片面接着材２０。ここで非接着面２２は好ましくはプリント工程を表面で完成できる材料であり、また接着面２４はその次の層に結合される。
（Ｂ）以下の構成要素を様々な順序で含み得る電子部品インレイ３０。：
（ａ．）電池電極３３Ａ，３３Ｂを有する印刷された可撓性電池３２；
（ｂ．）電池コンタクトパッド３５Ａ，３５Ｂを有する（印刷またはエッチングまたは積層された）可撓性回路３４；
（ｃ．）アンテナ３６；および
（ｄ．）ワイヤレス通信プロトコル（たとえば、ＨＦ／ＮＦＣおよびＩＳ０−１５６９３ＲＦＩＤまたはその他）を用い、かつ温度読み取り値を得てこれらの読み取り値および読み取りの時間をオンボードのメモリに格納する能力を有する、集積回路３８。
ならびに、
（Ｃ）剥離ライナ４２を有する両面接着材４０。ここで接着材４０の一方面４３（たとえば、外側に面した面）は好ましくは皮膚接触認可接着剤である。
たとえば、一度完成したパッチ１０は、単一の取り外し可能な層を剥離ライナ４２として有することができ、この剥離ライナ４２はパッチ１０を皮膚上に接着する直前に患者によって取り外される。アンテナ３６および集積回路３８を含め、可撓性回路３４は、３０ｍｍ×４０ｍｍサイズで厚さ１ｍｍ未満（たとえば、０．８ｍｍ以下など）など、比較的小さいサイズを有することができるが、様々なサイズが企図される。様々な層はそれらの間に、製造を容易にするための剥離ライナを有し得る感圧接着材のような接着材を含み得ることが理解される。たとえば、様々な層２０、層３２、層３４、層４０のうちの一部または全てが別個に製造され、次いで後に１つに組み立てられ得ることが企図される。たとえば、電池３２および印刷された可撓性回路３４の両方は、パッチ１０を製造するために別個に製造され１つに組み立てられ得る。感圧接着材は様々な層のうちの一部または全てに取り付けられ得る。代替として、様々な層は、糊、溶接、他の接着剤などを介してなど、様々な他の様式で１つに結合され得る。

図２Ｂに示す別の例示の実施形態では、パッチ１０Ｂは、患者の皮膚へのパッチ１０Ｂの接着を促進するなどの追加の特徴を提供し得る追加のまたは代替の層を含み得る。図示したように、パッチ１０Ｂは、被覆する積層配置構成で配置された以下の層を含み得る：
（Ａ）直接の皮膚接触用途を意図した比較的高性能の医療グレード接着材のシステムを含み、かつ、様々な基板に対して優れたウェットアウトを示す永久接着剤を用いて好ましくは構成された、コーティングされた不織ＰＳＡテープ４４。
（Ｂ）上記電子部品インレイ３０と同様であっても異なってもよく（かつ片面接着材２０の層も任意選択で含んでよく）、かつ以下の構成要素を様々な順序で含み得る、電子部品インレイ３０Ｂ；
（ａ．）印刷された可撓性電池３２；
（ｂ．）可撓性回路３４；
（ｃ．）アンテナ３６；および
（ｄ．）ワイヤレス通信プロトコルを用いる集積回路３８。
（Ｃ）好ましくは電子部品インレイ３０Ｂと患者の皮膚との間に熱導管を提供するための皮膚接触認可接着剤である（かつ上記の接着材４０と同様であってよい）、両面接着材４６。
（Ｄ）パッチ１０Ｂの患者の皮膚への接着を促進するための追加の両面接着材層４８。
ならびに、
（Ｅ）剥離ライナ４９としての（かつ上記の剥離ライナ４２と同様であってよい）、単一の取り外し可能な層。
層（Ｃ）、層（Ｄ）、および層（Ｅ）については、様々な材料を使用してよい。

一例では、両面接着材４６は、ハイドロゲルを含み得る。ハイドロゲルは、親水性でありかつ自然の組織または皮膚と非常によく似た弾力性の程度を示すポリマー鎖を備える材料である。様々なタイプのハイドロゲルが使用でき、またそれらは水、グリセリン、アクリレート／アクリルアミドコポリマー、および／または他の要素を含んでよい。好ましくは、ハイドロゲルは、優れた皮膚接着特性を提供する一方で、可撓性回路３４の温度感知能力と患者の皮膚との間で熱導管として働くのに望ましい熱伝導特性も提供する。追加の両面接着材層４８に関して、そのような接着材が、パッチ１０Ｂの患者への接着を、たとえば１２時間、１６時間、２４時間、４８時間、等の所定の期間に亘って促進し維持するために有用であり得ることが企図される。たとえば、ハイドロゲルの初期の接着が不十分であってもよい。その理由は、ハイドロゲルの接着は、それが皮膚に貼付された後で体温まで温まりクリープ流が始まって皮膚表面と緊密に接触するにつれて、徐々に改善するからである。したがって、追加の接着材層４８は、ハイドロゲルに皮膚への適切な結合のための十分な時間を可能にするための、即座の初期接着材結合力を提供し得る。追加の両面接着材層４８には、少なくともインチあたり約５０グラムの接着力を提供する感圧接着剤で片面または両面をコーティングされた架橋ポリエチレンフォームなど、様々な材料が使用できるが、より大きいまたはより小さい接着力量が企図される。そのようなフォームは、周囲環境に周囲温度センサからの絶縁を提供することもでき、このことによって温度精度を補助することができる。好ましくは、材料は、水、汗、湿気、または人間のもしくは環境の他の要因に対する抵抗性をもたらすことができる。これらは普通ならパッチ１０Ｂと患者の皮膚との間の結合力を所定の期間の長さに亘って低減または劣化させる可能性がある。

加えて、ハイドロゲル４６は接着材層４８の下側でコーティングされても、接着材層４８の凹部内もしくは貫通孔内にさえ設けられてもよい。たとえば、接着材層４８は、それを貫通して延在する孔を含むことができ、またハイドロゲル４６は、ハイドロゲル４６および接着材層４８が実質的に同一平面上にあるように、孔内に部分的にまたは完全に配設され得る。ハイドロゲル４６が、接着材層４８に直接的に提供され得ること、または電子部品インレイ３０Ｂに提供されることにより接着材層４８に間接的に提供され得ることがさらに企図される。ハイドロゲル層４６は図２Ｂにおいて電子部品インレイ３０および追加の接着材層４８の広い部分を被覆するものとして図示されているが、ハイドロゲル層４６がより大きいまたはより小さいことが企図される。たとえば、ハイドロゲル層４６は可撓性回路３４の温度センサとユーザの皮膚との間で熱伝導性を提供するために使用されるので、ハイドロゲル層４６はほぼ集積回路３８のサイズまでサイズを低減させることができ、かつ集積回路３８（またはただその温度センサ部分のみ）を直に覆って配設され得る。そのような構造は、温度センサの熱検出能力をより厳密に集中させることができ、追加の接着材層４８の接着能力の増大をもたらすことができ、かつ／または、可撓性回路３４および／もしくは可撓性電池３２により大きな保護を提供することができる。取り外し可能な剥離ライナ４９に関して、これは、様々な容易に取り外し可能なライナを、好ましくは、ポリオレフィン被覆またはシリコン被覆された紙およびフィルムなど、親和性がありハイドロゲル４６および接着材４８から容易に取り外し可能であるライナを含んでよい。層４４、層４６、および層４８の全てが、可撓性であり、湾曲したおよび／または可変の表面（たとえば、患者の皮膚）に長期間、接着可能であり、患者の動きに伴って屈曲および移動可能であり、着用するのに快適であることが好ましい。加えてまたは代替として、外側層２０および外側層４４のいずれかまたは両方は、しるし、説明書き、またはアンテナ３６のための識別位置（たとえば、ユーザがコンピューティングデバイス１４との通信に成功するのを助けるための視覚的標的）をも提供するための、印刷可能な表面を含む。パッチ１０およびパッチ１０Ｂの層のうちの一部または全てが外部環境に曝され得ることが、または代替として層のうちの一部が外部環境からシールドもしくは保護され得ることが企図される。一例では、電子部品インレイは、外側層同士（たとえば、層２０および層４０または層４４および層４６／４８）の間に封入され得る。最後に、様々な接着材層等が、上記の様々な層のうちのいずれかまたは全ての間に設けられ得る。

電子部品インレイ３０の様々な層についてここでより詳細に検討する。電子部品インレイ３０が、パッチ１０およびパッチ１０Ｂの記載された実施形態のいずれとも一緒にまたはこれらの他の変形形態とさえも一緒に使用され得ることが理解される。上記のように、電子部品インレイ３０は、ワイヤレス通信および／または電力伝送のためのアンテナ３６、ならびに集積回路３８を含み得る印刷された可撓性回路３４を含む。印刷された可撓性回路３４は、印刷された電池３２の対応する電池電極３３Ａ，３３Ｂに電気的に結合されるように適合された電池コンタクトパッド３５Ａ，３５Ｂも含み得る。１つの例示の構造では、厚さ約０．００２インチ（０．００５センチメートル）のポリエステル基板などの基板３７上にエッチングされた銅回路が設けられ得る。電気構成要素は、集積回路３４のマイクロプロセッサ（場合によっては内部および／または外部メモリを含む）、ならびにアンテナ３６を少なくとも備える、アクティブ型ＮＦＣ回路であり得る。基板３７が可撓性または剛性であることが企図される。銅回路はこのセル／電池取り付けの方法の例としてのみ使用されており、この方法はたとえばエッチングされたアルミニウムもしくは印刷された炭素、銀、または任意の他の金属製基板等、任意の市販の回路材料を用いて使用され得る。回路は、基板３７上の様々な構成要素間の電気的連絡を提供することができ、また可撓性電池３２への接続も提供できる。

加えて、電気構成要素（プロセッサおよびアンテナを含む）と基板とを覆って貼付することのできる厚さ約０．００２インチ（０．００５センチメートル）の非導電性感圧性接着材（ＰＳＡ）、ならびに回路サブアセンブリ・コンタクトを設けることができる。ＰＳＡ層は約０．０００５〜０．００５インチ（０．００１２〜０．０１２７センチメートル）の範囲の例示の厚さを有することができ、また使用される電力源（たとえば、単一のセルまたは複数のセル）のサイズと同様のサイズを有することができる。電力源（たとえば、電池３２）を基板上にプリントできる、または完成した単位セルとして後で取り付けることができることがさらに企図される。一例では、電池３２は、電池電極３３Ａ，３３Ｂの電池コンタクトパッド３５Ａ，３５Ｂへの超音波溶接によって回路３４に機械的かつ電気的に結合され得る。代替として、電池３２を回路３４に機械的かつ電気的に結合するために、導電性接着材、電導性インク、電導性パッド、等を使用することもできる。加えてまたは代替として、感圧性接着材などは、電池３２と回路３４の基板３７との間のさらなる結合を提供できる。加えてまたは代替として、電池３２は、印刷された可撓性回路３４（アンテナ３６および集積回路３８のいずれかまたは両方を含む）と同じ基板上にプリントされ得る。そのような構造により、電池３２を、共通の基板の、印刷された可撓性回路３４と同じ面または反対側の面上に設置し得る。加えてまたは代替として、ユーザがパッチ１０の使用を意図するときのみ電池３２の作動を可能にするためのトグルスイッチを、またはワンタイム・スイッチをも設けることができ、これにより長期保管の間、電池電力を節約することができる。

ここで図４を参照して、１つの例示の回路３４について詳細に記載する。３チップの解決法として図示されているが、１チップの解決法など、より多くのまたはより少ないチップを使用できることが企図される。さらに、異なる例示のマイクロチップが本明細書で検討されるが、感知、処理、電力供給、通信、等が可能な様々な他のマイクロチップも使用できることを理解されたい。図４に示すように、３チップの解決法は、マイクロプロセッサ５０、温度センサ５２のチップ、および通信チップ５４を一般に含む。通信チップ５４が、アンテナ３６に電気的に接続され、また、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉｆｉ（登録商標）、セルラ（アナログ方式またはデジタル方式、過去のまたは現在の全ての反復を含む）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＲｕＢｅｅ、等を含め、本明細書に記載の通信プロトコルのうちの１つまたは複数を含み得ることが企図される。

一例では、マイクロプロセッサ５０は、様々な特徴および能力を含み得るプログラム可能なマイクロプロセッサであり得る。マイクロプロセッサ５０は、プログラム可能な計算コアを含む。この計算コアは、コマンド処理、計算、データの追跡／読み取り、データ格納、データ分析、データの調節／操作、新しいコマンドもしくは命令の受け取り、等のうちのいずれかまたは全てを行うことができる。マイクロプロセッサ５０は温度センサ５２のチップ（およびあらゆる任意選択の補助温度センサ５３）を所定のまたは可変の温度読み取り間隔で動作させること、タイマ６０を動作させること、温度および時間が記録されたデータポイントをオンボードのメモリ６２におよび／または補助メモリ格納デバイス６４にさえ格納すること、温度および時間のログをとられたデータポイントを異なるメモリデバイス間で伝送すること、コンピューティングデバイス１４からコマンドおよび／またはデータを受け取ること、コマンドおよび／またはデータをコンピューティングデバイス１４に出力すること、ならびに直近の接続の時間以降に格納された温度データをコンピューティングデバイス１４に送信することが可能である。加えて、コンピューティングデバイス１４がパッチ１０，パッチ１０Ｂに近接している（たとえば、利用されている通信プロトコルの通信範囲内である）ときはいつでも、マイクロプロセッサ５０は更新されたデータをコンピューティングデバイス１４に伝送することになる。コンピューティングデバイス１４がパッチ１０，パッチ１０Ｂと変化のない近接状態にある場合は、更新されたデータは所定の時間間隔ごとに（たとえば、５秒ごとに、１０秒ごとに、毎分、等）、または調節可能な（たとえば、手動でもしくはソフトウェアアプリケーションを介して自動的に調節可能な）時間間隔ごとに、周期的に送られ得る。他の例では、マイクロプロセッサ５０は、測定された温度のデータ完全性を保証するためのエラーチェックおよび制御機能性（control functionality）を含み得る。エラーチェックおよび制御機能性は、マイクロプロセッサ５０に流入するまたはマイクロプロセッサ５０から流出する様々なデータに関して動作し得る。これらのデータとしては、温度読み取りデータ、メモリに格納されたおよび／またはメモリから読み出されたデータ、ならびに／またはパッチ１０内に送信されたおよび／またはパッチ１０から送出されたデータが挙げられる。ワイヤレス通信サブシステムもエラーチェックおよび制御機能性を含むことになること、および、マイクロプロセッサ５０がそのような通信サブシステムと共にまたはそのような通信サブシステムから独立して機能し得ることが企図される。

マイクロプロセッサ５０は、可撓性電池３２への電気的接続５６をさらに含むことができ、また電力線５７Ａ，５７Ｂを介して温度センサ５２のチップおよび通信チップ５４のいずれかまたは両方に、電力を選択的に分配することができる。マイクロプロセッサ５０は、電圧アップコンバータもしくは電圧ダウンコンバータなどの電圧調整部または電圧修正部５８（これはコイル５８Ｂを含んでも含まなくてもよい）、電力調節部、ならびに／あるいは電圧および電力潮流を安定させるための１つまたは複数のコンデンサ５９のうちのいずれかまたは全てを含み得る。一例では、温度センサ・チップ５２は、約３ボルト（ＶＤＣ）の直流で動作し得る一方で、単一の可撓性電池３２は直流約１．５ボルトしか提供しない。したがって、マイクロプロセッサ５０は電圧調整部または電圧修正部５８を介して電池３２の１．５ＶＤＣをアップコンバートして、温度センサ・チップ５２の動作が望まれるときに温度センサ・チップ５２に３ＶＤＣを選択的に提供することができる。代替として、３ＶＤＣ（またはそれを超える）の電池が利用され得る（直列の２つ以上の１．５ＶＤＣの電池を含む）ことがさらに企図され、この場合電圧調整部または電圧修正部５８および／あるいはコンデンサ５９は使用されなくてもよい。温度センサ・チップ５２が動作していないとき、マイクロプロセッサ５０は、電力を節約するために温度センサ・チップ５２への電力の供給を中止してもよい。さらに、電圧調整部または電圧修正部５８および／あるいはコンデンサ５９が別個にマイクロプロセッサ５０から離して設けられ得ることが企図される。同様に、マイクロプロセッサ５０は、様々な理由により通信チップ５４に電力を選択的に提供できる。受動的に電力供給される通信プロトコル（たとえば、ＮＦＣまたはＲＦＩＤ）が使用される場合、マイクロプロセッサ５０は、通信チップ５４に限定された電力を提供してよく、または電力を提供しないことさえ可能である。代わりに、通信チップ５４は、その電力の全てをＮＦＣまたはＲＦＩＤ（あるいはその他の）送信から取得することができる。加えて、補助メモリ６４は、電池３２が使い果たされている場合であってもデータ読み取りが可能であるように、場合によってはＮＦＣまたはＲＦＩＤ（あるいはその他の）送信によって電力供給され得る。さらに、通信チップ５４が追加の特徴（たとえば、補助メモリ６４）を含む場合、通信チップ５４は依然としてマイクロプロセッサ５０からいくらかの電力を連続的にまたは間欠的に受け取ることができる。能動的に電力供給される通信プロトコル（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉｆｉ（登録商標）、セルラ、等）が使用される場合、マイクロプロセッサ５０は、通信チップ５４にその動作のために電力を連続的にまたは間欠的に提供できる。マイクロプロセッサ５０が、電力の節約のために通信チップ５４への電力の供給を周期的に中止できることが企図される。

マイクロプロセッサ５０は追加の特徴を含み得る。たとえば、マイクロプロセッサ５０は、リアルタイムの時計または時間を追跡するための他の機構であり得る、タイマ６０を含む。したがって、マイクロプロセッサ５０は、温度センサ５２のチップからの各温度読み取り値を、タイムスタンプ、好ましくは温度読み取り値が得られた実際の局所的な時間を示すタイムスタンプと、関連付けることができる。タイマ６０が標準時間帯に基づいて時間を追跡し報告できること、およびソフトウェアアプリケーションがユーザの現地時間帯への調節を提供することも企図される。代替として、タイマ６０が、実時間を追跡せず、代わりにソフトウェアアプリケーションによって実際のタイムスタンプとして解釈、推定、または変換され得る何らかの時間に関連付けられたデータを追跡してよいことが企図される。加えてまたは代替として、タイマ６０またはマイクロプロセッサ５０の他の部分は、ユーザがパッチ１０の使用を始めるときにはいつでも、コンピューティングデバイス１４および関連付けられたソフトウェアアプリケーションからタイマ６０の動作を開始するためのタイマ初期化コマンドを受け入れることができ、パッチ１０はそれ以外の場合は保管中は一般に非作動または非常に低電力の状態にある。タイマ初期化コマンドは、タイマ６０の動作を開始することができ、またタイマ６０が精確に各温度読み取りのタイムスタンプを報告しそのログをとることを始められるように、精確な実際の開始時間（または時間に関連付けられたデータ）を提供することもできる。加えてまたは代替として、タイマ６０は、タイマ６０が精確に計時していることを周期的に保証するための１つまたは複数のタイマ調節信号を受け入れるように構成され得る。

マイクロプロセッサ５０は、温度読み取りデータおよび関連付けられたタイムスタンプのうちの一部または全てを格納するように構成された、オンボードのメモリ６２をさらに含み得る。温度センサ５２のチップからの各温度読み取りが、少なくともそれと関連付けられたタイムスタンプを有することになること、および個別の各温度読み取りがそのタイムスタンプと共にメモリに格納されることになることが企図される。各温度読み取りを、追加のデータと共に格納することもできる。この追加のデータとしては、温度読み取り参照番号、パッチ１０のデバイス固有ＩＤ（ＵＩＤ、これはマイクロプロセッサ５０もしくは通信チップ５２内にハードコードされ得る）、個別の各温度読み取りデータポイントがコンピューティングデバイス１４にワイヤレスで送信されたか否かを示すフラグ、個別の各温度読み取りデータポイントが調節、修正、変換、等をされたか否かを示すフラグ、および／または各温度読み取りデータポイントと関連付けられた様々な他の複数のデータなどが挙げられる。マイクロプロセッサ５０のオンボードのメモリ６２は、パッチ１０の動作寿命（たとえば、一般に電池３２の使用可能寿命によって決定付けられる）の間に読み取られた温度データポイントの一部分、たとえば全てを保持するのに十分である。たとえば、オンボードのメモリ６２は、データポイントがコンピューティングデバイス１４にワイヤレスで送信されたか否かに関係なく、全ての温度データポイント読み取りを保持することができる。各ワイヤレス送信の間、ソフトウェアアプリケーションは、データの完全なコピーの、または最も直近の読み取られていない増分のデータポイントの再読み取りを行うことができる。代替として、マイクロプロセッサ５０のオンボードのメモリ６２は、温度データポイントの全てよりも少ない固定量のデータを格納するためにのみ十分であってもよい。一例では、オンボードのメモリ６２は、パッチ１０の動作寿命の間に読み取られることが意図される全温度データポイントの２５％または５０％のみを格納可能であってよい。したがって、相対的にはるかに大きい使用可能メモリ空間を一般に有するコンピューティングデバイス１４は、各パッチ１０の完全な温度データ読み取り履歴を保持してよく、一方でマイクロプロセッサ５０のオンボードのメモリ６２は、たとえば直近の５００個のデータポイントまたは直近の数分もしくは数時間に相当するデータポイント、あるいは他の量のデータ、等、小さな固定量を保持するのみである。オンボードのメモリ６２の固定量に対応するために様々な機構が利用され得ることが理解される。たとえば、メモリがフルである場合、マイクロプロセッサ５０は、ソフトウェアアプリケーションおよびコンピューティングデバイス１４によって読み取られるために最新の温度読み取り値が常に使用可能であるように、最も古いメモリレジスタを連続的に上書きすることができるか、またはマイクロプロセッサ５０は、温度読み取り値の格納を停止することさえできる。

加えてまたは代替として、回路３４は補助メモリ格納デバイス６４を含み得る。補助メモリ格納デバイス６４は、好ましくは全ての予期される温度読み取りデータポイントを記録するのに十分なサイズを有する。一例では、補助メモリ格納デバイス６４は、別個のチップであり得るか、または通信チップ５４の一部など、別のチップの一部として組み込まれ得る。一例では、補助メモリ格納デバイス６４は、約１００，０００個のデータポイントを格納可能な６４キロバイトのメモリを有し得るが、（１つまたは複数の格納デバイスにおける）より大きなまたはより小さなメモリが企図される。したがって、マイクロプロセッサ５０のオンボードのメモリ６２に格納された温度読み取りデータポイントのうちの一部または全ては、長期保管のために、相対的により大きい補助格納デバイス６４に伝送され得る。そのようなデータポイントの伝送は、様々なスケジュールに従って、要求に応じて、等で実行され得る。たとえば、オンボードのメモリ６２からより大きな補助格納デバイス６４への一部または全てのデータポイントの伝送は、たとえば３０秒ごと、毎分、５分ごと、等、事前設定された時間間隔で実行され得る。別の例では、オンボードのメモリ６２から補助格納デバイス６４への一部または全てのデータポイントの伝送は、オンボードのメモリ６２が、たとえばフルの５０％、フルの７５％、フルの９０％、またはフルの１００％、等、所定の容量に達すると実行され得る。さらに別の例では、オンボードのメモリ６２から補助格納デバイス６４へのデータポイントの伝送は、順次少量ずつ実行され得る。たとえば、最初にオンボードのメモリ６２に書き込まれたデータポイントは、次いで補助格納デバイス６４に順次伝送され得るか、または、オンボードのメモリ６２がフルになると、最も古いデータポイントが補助格納デバイス６４に伝送されて、オンボードのメモリ６２に書き込まれるべき次の最新のデータポイントのための余地を作ることができる。所望に応じて、データが、補助格納デバイス６４からオンボードのメモリ６２内に伝送して返され得ることも企図される。最後に、オンボードのメモリ６２および補助格納デバイス６４のいずれかまたは両方が、連続的な電力供給を必要としても必要としなくてもよい、揮発性メモリまたは不揮発性メモリを含み得ることが企図される。

温度センサ５２のチップは、オンチップのＰＮ接合型センサなど、患者の温度を判定するための様々なタイプのセンサまたは技法を利用できる。身体上の温度読み取り値に関して、温度センサ５２のチップは、摂氏３５〜４３度（たとえば、華氏９５〜１１０度）の典型的な人間の体温の範囲内で、非常に精確である。好ましくは、温度センサは、摂氏＋／−０．５度、またはより好ましくは摂氏＋／−０．２５度などの、高い精度を有することになる。さらに、サーミスタおよび測温抵抗体（ＲＴＤ）などの、様々な他のタイプの内部温度センサおよび／または外部温度センサを利用できる。したがって、温度センサ５２のチップは、皮膚接触接着材４０を通してユーザの体温を感知できる。温度センサ５２が、ユーザの温度を直接的に感知できるか、または所定のアルゴリズムなどに基づいて温度を間接的に補間／推定を行ってさえよいことが企図される。さらに、パッチ１０が、所定のアルゴリズムなどを利用して、皮膚表面温度測定値に基づいてユーザの深部体温の指示を提供できることが企図される。マイクロプロセッサ５０は、温度センサ５２から所定の時間間隔ごとに（たとえば、１秒ごとに、５秒ごとに、１０秒ごとに、毎分、等）、または調節可能な時間間隔ごとに、温度データポイントを取得できる。一例では、マイクロプロセッサ５０は、パッチ１０の動作寿命の間、固定された時間間隔で温度データポイントを取得できる。別の例では、マイクロプロセッサ５０は、マイクロプロセッサ５０もしくはソフトウェアアプリケーションによってまたはユーザによってさえ動的に調節可能である可変の時間間隔で、温度データポイントを取得できる。さらに別の例では、マイクロプロセッサ５０は、パッチ１０の動作時間などの特定の変数に応じて、異なる速度で温度データポイントを取得できる。たとえば、マイクロプロセッサ５０は、ユーザが患者の温度の比較的迅速かつ即座のフィードバックを得られるように、動作の最初の５〜１０分間は比較的速い間隔（たとえば、毎秒１回の読み取りまたは５秒に１回の読み取り）で温度データポイントを取得できる。その後、電池電力またはメモリを節約するために、温度読み取り間隔を、３０秒に１回の読み取りまたは毎分１回の読み取りへと下げることができる。さらに、ソフトウェアアプリケーションは、所望であれば要求に応じて高速データ収集スキームを再び有効にするための「ブースト」モードを提供できる。代替として、データポイント感知間隔は、電池寿命（たとえば、電池が閾値量未満まで消耗したときはより少ないデータ読み取りを取得する）に、メモリ容量（たとえば、使用可能なメモリ容量が閾値量未満であるときはより少ないデータ読み取りを取得する）に、または、温度センサ５２によって感知された温度（たとえば、感知された温度が所定の正常範囲内にあるときはより遅いデータ読み取り、また感知された温度が所定の引き上げた範囲もしくは引き下げた範囲を超えるときはより速いデータ読み取り）にさえ基づき得る。

加えてまたは代替として、パッチ１０は、たとえば、複数の体温を、またはユーザの周りの周囲環境条件をさえ測定するための、１つまたは複数の補助温度センサを含み得る。１つまたは複数の補助温度センサ５３は、任意選択の外部コネクタを介して温度センサ５２のチップに電気的に結合され得るか、または組み込まれることさえ可能である。パッチ１０はこれらの補助温度センサを利用して、ユーザの温度読み取り値および／またはソフトウェアアプリケーションの警告を周囲条件に基づいて動的に調節できる。たとえば、ユーザが非常に暑い気候帯にいる場合、ユーザが非常に寒い気候帯にいるユーザよりも僅かに高い体温を有することが予想される可能性がある。ソフトウェアアプリケーションは、そのような環境的変数に対応するように高温アラームを動的に調節できる。温度センサ５２のチップが、たとえば周囲湿度、周囲圧力、周囲の光、音、および／または放射線レベル、患者の身体機能、時間、患者の動き（たとえば、加速度計を介して）等、様々な他のセンサを含むこともできることがさらに企図される。また、ソフトウェアアプリケーションが、様々な変数の読み取り値のうちの１つまたはそれらの組み合わせに基づいてアラームなどを動的に調節できることが、さらに企図される。最後に、温度センサ５２（および回路３４全体）が、組み立て工程の間高温に曝されず、したがって温度センサ５２のチップが工場で較正可能であることが好ましい。しかし、温度センサ５２のチップが自己較正可能であり、かつ／またはマイクロプロセッサ５０および／もしくは計算用アプリによって較正可能であることが企図される。

最後に、マイクロプロセッサ５０は様々な追加の任意選択の特徴を含み得る。一例では、マイクロプロセッサ５０は、インジケータ、アラーム、等など、ユーザにフィードバックを提供するための１つまたは複数の出力デバイスを含み得る。出力デバイスは、視覚的なもの（たとえば、ＬＥＤ照明６６、ディスプレイ、等）、聴覚的なもの（たとえば、スピーカ等）、もしくは触覚的なもの（たとえば、振動等）のうちのいずれかまたは全てを含み得る。一例では、１つまたは複数の任意選択のＬＥＤ照明６６（または他のタイプの照明、ディスプレイ、等）は、パッチ１０のユーザが、低温、平温、または高温のいずれかを有することを示すために使用され得る。ＬＥＤ照明６６は、低温に対しては黄色に、平温に対しては緑色に、もしくは高温を示すためには赤色に点灯することができ、または点滅間隔を変えることを介してこれらの指示を提供することができる。別の例では、ＬＥＤ照明６６は、電池状態および／またはパッチ１０の動作のために残された実際の時間もしくは推定された時間を動的に（たとえば、色変化、点滅間隔、等を介して）示すために使用され得る。さらに別の例では、オン／オフ、正常動作／異常動作、コンピューティングデバイス１４との接続の成功または失敗、コンピューティングデバイスとの能動的な通信など、パッチ１０の動作状態を示すために、ＬＥＤ照明６６を使用できる。マイクロプロセッサ５０は、温度センサ５２、通信チップ５４、もしくは他の構成要素のうちのいずれかまたは全てに、たとえば２線インターフェースなどの様々に接続され得る。

本明細書に記載するように、パッチ１０は、オンボードの電力源を有する少なくとも部分的にアクティブ型のデバイスである。たとえば、電子部品インレイ３０は、薄型の可撓性電池３２を含み得る。可撓性電池３２は、５ｍＡｈ、１０ｍＡｈ、１５ｍＡｈ、または他の容量など、様々な容量で提供され得る。ワイヤレス通信は、部分的にまたは全面的にワイヤレス信号自体（たとえば、ＮＦＣ通信プロトコル）によって電力供給されてよく、一方でオンボードのマイクロプロセッサ、タイマ、メモリ、および／もしくは温度センサのいずれかまたは全ては、能動的に電力供給されてよい。パッチを、小型で、薄型で、軽量でかつ可撓性を有するようにする取り組みにおいて、薄型の印刷された電池はオンボードの電力源として提供され得る。平坦な電池を製造するための様々な方法を使用することができる。一例では、電気化学セル（すなわち、電池）は、典型的には連続した可撓性の基板ウエブ上に印刷されかつ／または積層され、ロールなどへと形成されてよい。個々の電池は、一度に１つずつなどで、ロールから取り外すことができる。たとえば、電池をロールから切り出すことができ、かつ／または、切り離しを容易にするために可撓性基板ロールにミシン目（perforations）を設けることができる。加えて、電池は、統合された工程において、たとえば、アンテナ、ディスプレイ、および／もしくはプロセッサなどの、１つまたは複数の電気構成要素と共にさらに製造され得る。本出願の複数の相を、記載される全体パッケージにおいて使用することができ、かつ／または、これらの相を個別にもしくは何らかの組み合わせで使用することができる。

本明細書で使用される場合、そうでないと明示的に示されるのでなければ、全てのパーセントは重量パーセントである。また、本明細書で使用される場合、「５〜２５」（または「約５〜２５」）のような範囲が与えられるとき、これは、少なくとも１つの実施形態に関して、少なくとも約５であり、個別にかつ独立して、約２５以下であることを意味する。また、そうでないと示されているのでなければ、範囲は厳密に考慮されるべきではなく、許容可能な例として与えられる。また本明細書では、列挙された値または好ましい値に続く括弧で挿入された範囲は、本出願の追加の実施形態によるその値に関するより広い範囲を示す。

そのようなセルを大量生産する１つの方法は、たとえば、水溶性溶媒インクおよび／または非水溶性溶媒インクおよび／または他のコーティングをあるパターンで積層ポリマーフィルム層などの特別な基板上に堆積させることを含む。特に所望の体積が非常に大きい場合には、堆積は、たとえば、１つまたは複数の高速ウエブ回転スクリーン印刷機上で、たとえば、電気化学インクを印刷することおよび／または亜鉛フォイルなどの金属製フォイルを積層することによるものとすることができる。体積が相対的により小さい、たとえば約数百万以下の量である場合には、フラットベッドスクリーンを用いたウエブ・プリンティングなどの、相対的により遅い方法が適切であり得る。数百や数千など、体積がさらに小さい場合は、たとえば、シート給送型のフラットベッド印刷機を利用してもよい。さらに、様々な所望の量に対して様々な印刷方法が使用できる。

インクが印刷されかつ／または固形物が適正に設置された後、セルは完成され得る（たとえば、シールされ、打ち抜かれ、積み重ねられかつ／または穿孔され、さらにロールとして巻かれるか、またはシートが印刷機上で使用される場合は積層され得る）。このセル製造工程はまた、（１）１つまたは複数の個々のセルを実際の電子応用品と統合するために、または（２）直列もしくは並列に接続された複数のセルを備える電池内にこのセルを統合するために、あるいはこれら（１）、（２）の何らかの組み合わせのために、利用され得る。そのようなデバイスおよび対応する工程の例については後で記載するが、多くの追加の実施形態も企図される。

上記で検討したように、電池は印刷された、可撓性の、薄型のものとして記載されてよい。そのようなセル／電池は、たとえば、下側フィルム基板を含み得る。この下側フィルム基板は、場合によってはたとえばポリマーフィルムによって両面を囲まれた高水分バリア層を中心部に含む、特別な特徴を有する特別なポリマー積層物を利用し得る。さらに、外側表面の一方または両方は、所望に応じて、情報、ロゴ、説明書き、識別情報、シリアルナンバー、図像、または他の情報もしくは画像を印刷するために受容的に印刷可能とされ得る。

この電池のどの構造を使用するかによって、複数層基板のうちの１層が、バリア・コーティングに隣接して共押出される場合がある熱シール層を特徴付けることもできる。さらに、少なくとも一部の実施形態のセルの１つの基板層の一部分は、たとえば、フィルム基板の一部分上に印刷もしくはコーティングまたはそれ以外の方法で適用された炭素などの、カソード集電部および／またはアノード集電部を利用できる。この集電部の外側コンタクト領域は、所望の場合、応用品の接続に対する導電性を改善するために、たとえば、炭素、金、銀、ニッケル、亜鉛、またはスズなどの、比較的導電性の高いインクの層としてプリントされ得る。しかし、電池応用品が比較的低い電流要件に関して使用される場合、電極の一方または両方に対して、より導電性の高い層コンタクト材料は、または集電部さえも、利用されなくてもよい。

少なくとも一部の実施形態に関して、水性インクの電気化学層がカソードとして印刷される。そのようなカソード層は、たとえば、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、炭素（たとえば、グラファイト）、ポリマーバインダー、および水を含み得る。これらの材料のいずれかを有するまたは有さない、カソード層のための他の調合物も利用できる。カソード集電部層を使用する場合、カソード電気化学層は、最初に基板に印刷またはそれ以外の方法で適用されるカソード集電部の、少なくとも一部分上に印刷されることになる。さらに、カソード集電部はカソード層の一部分を形成してもしなくてもよい。

アノードに関して、オフライン動作においては、ドライフィルム接着材層は、場合によっては剥離ライナを使用して、亜鉛フォイルに適用され得る。亜鉛フォイルは次いで、ベース基板に積層され得る。加えて、アノード層は、亜鉛インクを基板上にまたは炭素などの集電部の上に印刷することによって適用され得る。炭素を使用する場合、炭素は、カソードおよび電気ブリッジのために使用される、炭素集電部と同じステーション内で印刷され得る。

任意選択で、アノードおよびカソードの一方または両方を覆って、デンプン製インクまたは同様の材料が印刷される。デンプン製インクは、水溶性電解質溶液がセルに添加された後で電極を「濡れた」状態に維持するための、電解質吸収材として働き得る。このデンプン製インクは、セル反応のために使用される電解質塩および水も含み得る。印刷されたデンプンの代わりに、アノードおよびカソードを覆う紙の層を使用できる。少なくとも１つの実施形態では、印刷された、水溶性電解質を添加されたデンプン層の構造は、たとえば、各電極の少なくとも一部分、たとえば実質的にその全てを効果的に覆うプリント可能な粘性液体（これにはゲル、または何らかの他の粘性材料が含まれ得る）によって置き換えることができる。１つのそのような印刷可能なゲルについては、本明細書に参照によって組み込まれている、２００３年９月４日に公開された米国特許出願公開第２００３／０１６５７４４（Ａ１）号に記載されている。これらの粘性調合物には、たとえば、本明細書で検討するような電解質の処方および濃度を利用できる。

任意選択で、一部の実施形態については、２つの電極が所定位置に置かれた後、デンプン層を用いてまたは用いずに、セルの「ピクチャ・フレーム」が追加され得る。このことは、いくつかの異なる方法を使用して行うことができる。１つの方法は、この任意選択のセルのピクチャ・フレームを、たとえば誘電性インクおよび／または誘電性接着材を用いて印刷することである。別の方法は、接着材層を含む任意選択のポリマー・シートまたは積層ポリマー・シートを利用することである。このポリマー・シートは、各単位セルの材料を収容するためのならびに電気的コンタクトを露出させてデバイスを接続するための適切な「ポケット」（１つまたは複数の内部空間）を形成するように、刻設されるか、打ち抜かれるか、レーザ・カットされるか、または類似の方法でポケットを形成される。可撓性電池が、フレームを有してまたは有さないで形成され得ることが企図される。たとえば、フレームが電気化学セルのための内部空間を提供するための１つの方法を提供できる一方、フレームを使用せずに電気化学セルのための内部空間を提供するために第１の基板および第２の基板が１つに固定され得ることも企図される。

基板に対するピクチャ・フレームの良好なシーリングを保証するために、および（内部のセルからセル外装への電気的経路を提供する）コンタクト・フィードスルーの良好なシーリングを提供するために、シーリング用接着材またはコーキング用接着材が、たとえば、セルのフレームと同じパターンなどで、たとえば、フレームが印刷される前にまたはポリマー・シートが挿入される前に、コンタクト・フィードスルーおよび基板を覆って印刷され得る。

このシーリング材料またはコーキング材料は、感圧性および／もしくは感熱性とすることができ、または、任意の他のタイプの材料が両表面のシーリングを容易にするであろう。

誘電性のピクチャ・フレームが印刷され乾燥および／または硬化した後で、セルフレームに対する上部基板の良好なシーリングを可能にするために、感熱性シーリング用接着材がフレーム上に印刷され得る。このセルのピクチャ・フレームは、厚さ約０．０１５インチ（０．０３８センチメートル）（約０．００３インチ〜０．０５０インチ（０．００７センチメートル〜０．１２７センチメートル）の範囲）のポリマーフィルムまたは積層フィルムも備え得る。これらのフィルムは、プリパンチされ、次いで上記のプリ印刷されたコーキング用接着材層に合うように位置合わせして積層されている。

塩化亜鉛（ＺｎＣｌ_２）を、少なくとも一部の実施形態について、たとえば、約１８重量％〜４５重量％の濃度範囲内で、電解質として選択することができる。一例では、約２７％が好ましい場合がある。電解質は、たとえば、開放セルに添加できる。ライン上での処理を容易にするために、この電解質、または異なる電解質を、たとえば、ＣＭＣを約０．６重量％（約０．０５％〜１．０％の範囲）のレベル程度で用いて、濃縮することができる。

他の有用な電解質調合物も使用できる。電解質調合物としては、たとえば、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ_２）と塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）との混合物、酢酸亜鉛（Ｚｎ（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_２））、臭化亜鉛（ＺｎＢｒ_２）、フッ化亜鉛（ＺｎＦ_２）、酒石酸亜鉛（ＺｎＣ_４Ｈ_４Ｏ_６．Ｈ_２Ｏ）、過塩素酸亜鉛（Ｚｎ（ＣｌＯ_４）_２．６Ｈ_２Ｏ）、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、または有機物などが例示される。

塩化亜鉛は好ましい電解質とすることができ、通常遭遇する一般的な環境条件に関して優れた電気的性能を提供する。同様に、上述の代替の電解質のいずれかを、たとえば、約１８％〜５０％の範囲内の濃度（重量による）でとりわけ使用することができ、約２５％〜４５％の範囲は少なくとも一部の他の実施形態に関して使用される。そのような組成も、一般的な環境条件下で許容可能な性能を提供することができる。酢酸亜鉛が低温用途のための改善された低温性能を実現するために使用される場合、約３１〜３３の範囲内の酢酸亜鉛濃度が多くの場合許容可能であるが、重量パーセントで約３０〜３４、約２８〜３６、約２６〜３８、および約２５〜４０でさえも、同じく利用可能である。

塩化亜鉛以外の電解質の使用により、一部の異なる環境条件下で改善されたセル／電池の電気的性能を提供することができる。たとえば、約３２重量％の酢酸亜鉛（Ｆ．Ｐ．（凝固点）約２８℃）は、約３２重量％の塩化亜鉛（Ｆ．Ｐ約−２３℃）よりも低い凝固点を示す。これらの溶液の両方が、約２７％の塩化亜鉛（Ｆ．Ｐ．約−１８℃）よりも低い凝固点を示す。他の酢酸亜鉛濃度、たとえば約１８〜４５または約２５〜３５重量パーセントもまた、低下した凝固点を示す。代替として、一部の異なる環境条件下で、改善されたセル／電池の電気的性能を提供するために、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ性電解質を電解質として使用できる。セルの性能は、ＫＯＨ電解質のはるかに高い導電性により大きく向上し得る。たとえば、ＫＯＨの良好な使用範囲は、約２３％〜４５％の範囲内の濃度（重量による）であろう。

塩化亜鉛の代替物としてのそのような電解質調合物の使用、またはセル内で使用される様々な混合物におけるそのような電解質調合物の使用は、低温での改善された性能を可能にする。たとえば、約３２％の酢酸亜鉛電解質の使用により、低温（すなわち約−２０℃未満）でのボルタ電池の性能が実質的に改善することが見出されている。このタイプの電気化学セルの低温での性能改善は、寒冷な環境内で使用できる、たとえば、電池補助ＲＦＩＤタグの、ならびに／または、たとえば、アクティブ型のスマートラベルおよび温度タグなどの電気で動作する非常駐の（搬送可能な）その他のデバイスの、成長しつつある事業において利用され得る。

たとえば、食品、医薬品、血液等、今日輸送される多くの製品は、低温保管条件および低温輸送条件、さらには低温操作をも必要とする場合がある。そのような物品の安全な輸送を保証するため、これらの品物をＲＦＩＤタグ、センサ、および／またはディスプレイを用いて追跡可能である。これらのタグおよび／またはラベルは、−２０℃の温度で、または約−２３℃、約−２７℃、もしくはさらに約−３０℃以下など、それを下回る温度であってさえ効果的に動作するために、電気化学セルおよび／または電池を必要とする場合がある。

セルパッケージの上側基板は、特別な積層ポリマー製フィルムを利用できる。上側層は、感圧性接着材（ＰＳＡ）によって、および／またはあらかじめ印刷されたシール用感熱シール接着材を用いてもしくは単に上側基板および下側基板の両方の熱シール層を用いて、セルフレームの縁部の周りでシールされ、このようにしてセルフレームの中の内部構成要素を閉じ込める。

上記の構造は湿式電池構造であり得るが、同様のセル構造を使用して、電池を蓄電池構造にすることも可能であり、このことは液体の適用前の保存寿命を引き延ばす提供する利益を有する。印刷可能な可撓性の塩化亜鉛の薄型セルは、環境に配慮したものとなる。

この技術が使用され得るデバイスは幅広い。比較的低い電力、または１〜３年、場合によってはそれより長い限定された寿命を利用するデバイスは、本明細書で記載するタイプの薄型のセル／電池を利用して機能し得る。上の各段落で説明されたようなまた以下で説明するようなセルは、多くの場合安価に大量生産可能であり、そのため、たとえば、使い捨ての製品において使用可能である。低コストにより、以前はコスト効率が高くなかったが現在では商業的に実現可能である用途が可能となる。

本出願による電気化学セル／電池は、以下の利点のうちの１つまたは複数を有し得る。
・平坦で、厚さが比較的均一であり、縁部が中央部の厚さよりも薄い、
・比較的薄型である、
・平坦で、厚さが比較的均一であり、縁部が中央部とほぼ同じ厚さである、
・可撓性を有する、
・多くの幾何学的形状が可能である、
・シールされた容器、
・単純な構造、
・高速大量生産用の設計、
・低コスト、
・多くの温度での信頼性の高い性能、
・良好な低温性能、
・使い捨て可能かつ環境に優しい、
・両方のセル／電池コンタクトが、反対側の表面上に設けられるか、または同じ表面上にさえ設けられる、
・両方のセル／電池コンタクトを電池外装上の多くの位置に設けることができる、
・応用品への組み立ての容易さ、および、
・電子応用品の製作中に同時に、連続的な工程内に容易に統合可能である。

上記のものは本出願の一部の実施形態による様々なセル構造の一般的な説明を提供しており、また図面を利用するさらなる詳細が以下に続く。セルの製造、印刷、および／または組み立てのためのセルおよび電池の生産工程についても同様に記載する。

一例では、毎分５０リニアフィート（１５２４センチメートル）または別の比較的高い速度のような比較的高速で生産量の高い製造が企図される場合などでは、複数のウエブを使用できる。複数のウエブは全体的に連続したものとすることができ、またそれらのウエブを既知のウエブ製造設備と共に利用できることを理解されたい。第１のウエブは、０．００１インチ〜０．０１０インチ（０．００２センチメートル〜０．０２５センチメートル）、また好ましくは約０．００２〜０．００６インチ（０．００５〜０．０１５センチメートル）など比較的薄型の、複数層積層構造または単層の材料を含む可撓性のベース基板とすることができる。一例では、複数層構造は５つの層を含み得る。代替として、単層の材料は、カプトン、ポリオレフィン、ポリエステルなど、様々な材料を含み得る。加えて、０．００１インチ（０．００２センチメートル）の層では印刷工程上でおよび／または他の作業上で効率的に取り扱うには薄すぎる場合、その薄い基板層に、低触圧感受性接着材層を有するより厚い使い捨ての支持層を積層することができる。また、この０．００１インチ（０．００２センチメートル）の基板層は、内側表面上で水バリアとして振る舞う非常に薄い酸化物層を有する２つ以上の層から製作することができる。印刷作業および組み立て作業が完成した後、次いで使い捨ての支持層を取り除くことができる。

第２のウエブは、厚さ約０．００３〜０．０３０インチ（０．００７〜０．０７６センチメートル）、好ましくは厚さ約０．００６〜０．０１５インチ（０．０１５〜０．０３８センチメートル）のＰＶＣフィルムまたはポリエステルフィルムを含む、相対的により厚い積層構造とすることができる。第２のウエブは、厚さ約１〜５ミル（０．０２５４〜０．１２７ミリメートル）の（剥離ライナを有さない）感圧性接着材の層を一方の面上にまたは両方の面上に有することができる。この第２のウエブの積層構造は、完成すると、第１のウエブに適用され得る。加えてまたは代替として、第２のウエブは、セルの能動的な材料のための空洞、ならびにセル／電池コンタクトのための任意選択の空洞を可能にするための任意のタイプの機械的手段を使用してパターンカットされ得る。第３のウエブは、第１のウエブと同じかつ／または同様の、比較的薄型の積層構造とすることができる。完成した３ウエブ構造は、個々のデバイス組立体をラベルとして貼付可能にするための感圧性接着材をいずれかの面に有してよい。セル／電池は、同時継続中の２００５年４月２０日出願の米国特許出願第１１／１１０，２０２号、２００６年４月２４日出願の米国特許出願第１１／３７９，８１６号、２０１０年６月２１日出願の米国特許出願第１２／８０９，８４４号、２０１１年３月３０日出願の米国特許出願第１３／０７５，６２０号、２０１２年９月２４日出願の米国特許出願第１３／６２５，３６６号、および２０１３年５月２１日出願の米国特許出願第１３／８９９，２９１号、ならびに発行済の米国特許第８，０２９，９２７号、米国特許第８，２６８，４７５号、米国特許第８，４４１，４１１号に記載されているような薄型セル・タイプのものであってよく、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれている。

セル構造、セルの用途、および／またはセルの環境に応じて、異なるバリア特性を有することが基板にとって有利である場合がある。使用可能な蒸気透過率の範囲が広いことにより、所望に応じてそれぞれの特定の用途および構造に関してバリア層を選択可能である。一部の場合、たとえばセルが意図的により高いガス発生率および／または短い寿命を有する場合では、セルの膨張を最低限にするために、より大量のガスが抜け出すのを可能にするためのより高い透過率を有するフィルムを使用することが適切で望ましい場合がある。バリア層は、水分損失を最低限にするが依然として通常の電気化学反応から生成されたガスが抜け出すことができるように設計され、したがって薄型のセルが膨張する可能性を低減する。別の例は、長い保存寿命を有する用途であるか、または砂漠などの暑く乾燥した環境におけるものである。そのような場合では、セルからの過剰な水分損失を防ぐための低い透過率を有するバリアフィルムを有することが望ましい場合がある。第１の基板層および第２の基板層の少なくとも一方は、酸化物バリア層を含む、複数の積層された層を備え得る。酸化物バリア層は、ガスが前記第１の基板層または前記第２の基板層の前記複数の積層された層を通って抜け出すことを許容するが、依然として水蒸気の抜け出しを低減する（たとえば、最低限にする）ガス透過率を有する。

積層フィルム基板の例示の構造の様々な実施形態が利用できる。下側積層フィルム層および上側積層フィルム層は、ほとんどの場合にかつほとんどの用途において、同じ材料のものである。少なくとも１つの実施形態では、これらのフィルム層は、たとえば、５層積層物フィルムから成ることができる。別の例では、積層フィルム基板は４つの層を有することができる。セルの内側に設置された上側層は、約０．４８ミル（０．０１２ミリメートル）（約０．２〜５．０ミル（０．００５〜０．１２７ミリメートル））の例示の厚さを有し、かつこの上側層は可撓性の熱シール性ウエブを提供する高水分バリア・ポリマー層フィルムである。この熱シール性ウエブは以下のバリア特性を有する：約３０Ｃかつ相対湿度７０％で２４時間あたり、１００平方インチ（６４５．１６平方センチメートル）あたり約０．０４５立方センチメートル未満の酸素透過率、および、約４０Ｃかつ相対湿度９０％で２４時間あたり、１００平方インチ（６４５．１６平方センチメートル）あたり水約０．００６〜０．３００グラムのＭＶＴＲ。

典型的には、このポリエステルフィルムは、積層構造の内側上に酸化物または金属化コーティングを有する。ポリマー（ポリエステル）系のこれらのバリアフィルムは、真空蒸着された酸化物または金属のタイプおよび量に応じて変動する水分透過値を有することができ、かつ底部ポリエステル層に積層可能であるとともに、ウレタン接着材を有する構造層として働く。別の代替の高水分バリアは、以下のバリア特性を有する可撓性の熱シール性ウエブであり得る：約７３Ｆかつ相対湿度５０％で２４時間あたり、１００平方インチ（６４５．１６平方センチメートル）あたり約０．０４５立方センチメートル未満の酸素透過率、および、約１００Ｆかつ相対湿度９０％で２４時間あたり、１００平方インチ（６４５．１６平方センチメートル）あたり水約０．３０グラム未満のＭＶＴＲ。

別の例では、複数層構造の外側層（または構造層）は、たとえば、配向ポリエステル（ＯＰＥＴ）の、約２．０ミル（０．０５０ミリメートル）（約０．５〜１０．０ミル（０．０１２〜０．２５４ミリメートル））の層を含むことができる。この配向ポリエステルの層は、厚さ約０．１ミル（０．００２ミリメートル）のウレタン接着材によって他の層に積層される。この「構造層」は、ポリエステル配向（ＯＰＥＴ）フィルムまたはポリエステル系合成紙とすることができ、これはミクロボイド含有白色配向ポリエステル（ＷＭＶＯＰＥＴ）として指定される。

ポリマーの厚さのうちのいずれかまたは全てを大きくすることによるより厚い基板の使用は、いくつかの利点を有し得る。これらには以下の１つまたは両方を含めてよい：より厚い基板では温度感受性がより低くなるため、セルが印刷機上でより良好に処理される、および、セルパッケージがより剛直で強固である。

上の仕様に加えて、外側層および内側層のいずれかまたは両方は、要求されるインクに関する印刷受容性表面の追加を含み得る。内側層は機能性インク（集電部および／または電気化学層など）のために使用され、一方外側層は所望に応じてグラフィック用インクのために使用され得る。シール・システムを有する平坦なセル構造は、水分バリアとして金属化フィルムおよび／または非常に薄い１つまたは複数の金属フォイルを含む、積層構造を利用してよい。金属層を使用するそのような構造は、上記の実施形態の一部に使用される構造よりも良好な水分バリア特性を有する場合があるが、いくつかの欠点も有する場合がある。これらには以下の１つまたは両方を含めてよい：金属バリアを有する積層構造（薄い金属フォイルまたは真空金属化層）はより高価となる傾向がある、金属層を有する積層構造は内部短絡を引き起こす可能性がある、および、金属バリアを含む積層構造はたとえばＲＦＩＤアンテナの機能性など応用品の電子部品と干渉する可能性がある。

フィルム基板は、バリア層（金属材料または他の材料を含む）を有してまたは有さずに、多種多様なポリマーフィルムから成ることができ、またポリエステルもしくはポリオレフィンなどの単一層のフィルムまたは複数層のフィルムを利用することができる。ポリエステルは、より薄いゲージのフィルムの使用を可能にする改善された強度を提供し、また多ステーション印刷機上で使用されるとき通常は容易に伸展されないので、利用に好適な材料である。ビニル、セロファンが、および紙さえもが、フィルム層としてまたは積層構造中の層のうちの１つまたは複数として使用され得る。非常に長い保存寿命が所望される場合、および／または環境条件が極端である場合は、複数層積層物ポリマーを、酸化物コーティングの代わりにアルミニウムの真空蒸着により得られるものなどの、金属化層を含むように修正することができる。

代替として、非常に薄いアルミニウム・フォイルが、層としてなどフィルム層の構造内に、または異なる位置に、積層され得る。そのような修正により、既に低い水分損失を実質上ゼロにすることができる。他方で、用途が、比較的短い保存寿命に関するものおよび／または短い動作寿命向けに関するものである場合、より高価なバリア層を、コストはより安くなるがそれでも要求される寿命の間セルが機能することは可能にするであろう、より効果の低いバリア層と置き換えることができる。

極端に短い寿命しか必要とされない用途の場合、セルパッケージは、ポリエステルまたはポリオレフィンなどの低コストのポリマー基板のフィルム層を代わりに使用できる。フレームを上部基板および下部基板に接着するための感圧性接着材シーリング・システムを、積層物上の熱シーリング・システムと置き換えることができる。

上側積層物基板および／または下側積層物基板の簡略化された構造では、たとえば、積層物バリア層をウレタン接着材層と共に積層することができる。代替として、基板は、バリア層上のバリア・コーティングである追加の層を設けられ得る。加えて、層をウレタン接着材層と共に積層することができる。

代替として、例示の７層積層物基板をセルの基板のために用いることができる。熱シール層を、接着材層を使用して先の構造に積層することができる。約５０ゲージの熱シール層は、ポリエステルなどのポリマーフィルム上に、たとえば非晶質ポリエステル（ＡＰＥＴまたはＰＥＴＧ）、半結晶質ポリエステル（ＣＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、またはポリオレフィン・ポリマー、等の熱シール用コーティングも含む、複合層とすることができる。したがってこのことにより、先に記載したセルの上部基板および／または底部基板が、７層構造となることになる。様々な層の厚さにより、これらの構造（３層積層物、４層積層物、および７層積層物のそれぞれ）のいずれかは、これらの積層物の合計厚さは約０．００３インチ（０．００７センチメートル）、少なくとも一部の実施形態では約０．００１〜０．０１５インチ（０．００２〜０．０３８センチメートル）とすることができる。代替として、所望の用途および品質に応じて、より多くのまたはより少ない層を含め、異なる基板構造も利用できる。

本明細書に記載する様々な導電性インクは、炭素、銀、金、ニッケル、銀被覆銅、銅、塩化銀、亜鉛、および／またはこれらの混合物など、多くのタイプの導電性材料をベースとすることができる。たとえば、導電性および可撓性の観点から有用な特性を示す１つのそのような材料は、銀製インクである。さらに、印刷された回路の一部であってよい様々な回路、電気的経路、アンテナ、等は、ポリエステル基板などのポリマー上に積層されるアルミニウム、銅、または同様の種類の金属箔をエッチングすることによって製作され得る。このことは、多くのタイプ（サイズおよび周波数）の経路ならびに／またはアンテナに関して、エッチングされるか印刷されるかによらず行うことができる。

印刷された薄型の可撓性電気化学セルは、印刷されたカソード集電部（たとえば、導電性の高い炭素カソード集電部）上に堆積された印刷されたカソードを含み、印刷されたアノードまたはフォイル・ストリップのアノードがカソードに隣接して設置される。このタイプの電気化学セル／電池は、同時継続中の２００５年４月２０日出願の米国特許出願第１１／１１０，２０２号、２００６年４月２４日出願の米国特許出願第１１／３７９，８１６号、２０１０年６月２１日出願の米国特許出願第１２／８０９，８４４号、２０１１年３月３０日出願の米国特許出願第１３／０７５，６２０号、２０１２年９月２４日出願の米国特許出願第１３／６２５，３６６号、および２０１３年５月２１日出願の米国特許出願第１３／８９９，２９１号、ならびに発行済の米国特許第８，０２９，９２７号、米国特許第８，２６８，４７５号、米国特許第８，４４１，４１１号に記載されており、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれている。電気化学セル／電池は、アノードおよびカソードの全てまたは一部を覆うセパレータ上に分注される、粘性電解質またはゲル化電解質も含むことができ、また、上部積層物は次いでピクチャ・フレーム上にシールされる。このタイプの電気化学セルは、印刷することによって（たとえば、印刷機の使用を通して）容易に製作されるように設計されており、たとえば、セル／電池が電子応用品に直接的に統合されることを可能にする。

ここで図５〜８を参照すると、電流を生成するための可撓性電池が様々な詳細な図で示されている。明示的には記述しないが、可撓性電池は、本明細書に記載の電池構造または方法のいずれかを含み得る。可撓性電池は、１つまたは複数のセルを含み、単一の基板の単一の面上に印刷される（図５では明晰さのため上部基板は示さない）。電池の様々な部分が基板の両面に印刷され得るが、基板の単一の面に電池を印刷するのがよりコスト効率が高いことが理解される。加えて、電池は各要素に関して印刷工程を使用して形成され得るが、要素のうちの一部または全ては、たとえば積層物、接着材、材料のストリップ、等、非印刷工程を介して提供され得る。

電池は印刷された薄型の可撓性電気化学セルを含み、このセルは、印刷されたカソード集電部（たとえば、導電性の高い炭素カソード集電部）上に堆積された印刷されたカソードを含む、シールされた任意選択の「ピクチャ・フレーム」構造を含んでよく、印刷されたアノードまたはフォイル・ストリップのアノードがカソードに隣接して設置される。電気化学セル／電池は、アノードおよびカソードの全てまたは一部を覆うセパレータ上に分注される、粘性電解質またはゲル化電解質も含み、また、上部積層物は次いでピクチャ・フレーム上にシールされる。このタイプの電気化学セルは、印刷することによって（たとえば、印刷機の使用を通して）容易に製作されるように設計されており、たとえば、セル／電池が電子応用品に直接的に統合されることを可能にする。

本明細書の電子部品インレイ３０内で使用するための１つの印刷された可撓性電池３２が、完成した単位セル２００の実施形態を平面図および断面図で示す図５〜８によって、さらに記載される。セル２００は、上部積層フィルム基板（層）１１２、下側積層フィルム基板（層）１１１、ならびに正コンタクト１４０および負コンタクト２５０を有する延長領域１８０を含む。より高い明晰さを提供するために、図５のセル２００は上部積層物１１２なしで示されるが、これは図６には示されている。正コンタクト１４０および負コンタクト２５０は、パッチの電子部品インレイへの接続のために電気化学セルの外部に露出される。正コンタクト１４０および負コンタクト２５０のいずれかまたは両方は、その上にたとえば印刷された銀製インクなどの印刷された導電層または積層された導電層を有してよく、または電子部品インレイへの結合もしく導電を促進する他の層を含んでよい。正のコンタクト１４０および負のコンタクト２５０は、可撓性回路３４の対応する電池電極３３Ａ，３３Ｂに電気的に結合された電池コンタクトパッド３５Ａ，３５Ｂと同じであってよく、または異なっていてさえよい。

加えて、セル２００はカソード層１３０およびアノード層１１６を含み、これらはそれぞれ、電解質を通して相互作用して電流を作り出すことが可能な、組成の異なる電気化学的な層から成る。様々な例では、可撓性電池は、下側積層基板１１１上に直接的にもしくは間接的に製造（すなわち、プリント）することができるか、または別個に（全体としてもしくは部分的に）製造することさえでき、次いで下側積層基板１１１に直接的にまたは間接的に取り付けることができる。一実施形態では、下側積層基板１１１は積層されたフィルムである。可撓性電池は上部積層物１１２をさらに備える。上部積層物１１２は、前記下側積層基板１１１に接続されかつ下側積層基板１１１を覆って被覆するように配置される。第２の上部積層物１１２は、単一層積層フィルムまたは複数層積層フィルムとすることもできる。上部積層物１１２が、電池の上部層として使用され得ることが、および／または、電気化学セルの一部もしくは全ての要素が、上部積層物１１２上にあり得るかもしくはそれを統合していることができることが企図される。

下側積層基板１１１および／または上部積層基板１１２は、複数の積層された層を含む材料とすることができる。複数の積層された層は構造層を含み得る。構造層は、本明細書で記載するいずれかのような、統合されたバリア層および／または熱シール層を有する。複数の積層された層は、ポリマーフィルムおよび／もしくは熱シール用コーティングを含む内側層、高水分バリア層、前記内側層を前記高水分バリア層に接続するための第１の接着材層、配向ポリエステルを含む外側構造層、ならびに／または前記高水分層を前記外側構造層に接続するための第２の接着材層のうちのいずれかあるいは全てを含み得る。高水分バリア層は、水分に対して電池を非密閉的にシールする、酸化物コーティングされた水分バリア層を含むことができ、また金属フォイル層は含まなくてもよい。複数の積層された層は、金属化された層を任意選択で含むことができる。

加えて、集電部層が、電気化学セルのカソードおよびアノードのそれぞれの下に設けられ得る。集電部層は、乾燥したインクまたは硬化したインクを介して提供され得る（たとえば、印刷される）か、またはたとえば積層物、接着材、材料のストリップ、等、非印刷工程を介して提供され得る。実際は、集電部、アノード、およびカソードの全ては、硬化したインクまたは乾燥したインクとして提供され得る。一般に、集電部層は、アノードおよびカソードとは異なる材料として提供される。追加の集電部を、残るカソードおよびアノードの下に設けることができる。各セルのアノードおよびカソードは、カソード集電部および／またはアノード集電部のそれぞれの上に、それぞれプリントされ得る。集電部のうちのいずれかあるいは全てを、同じプリント・ステーションにおいて下側積層基板１１１上に直接設け得ること、ただし集電部のうちのいずれかあるいは全てを任意選択の中間層の上に設け得ることが、企図される。

たとえば、カソード層１３０の適用の前に、高導電性の炭素から成るカソード集電部１３１が下側積層基板１１１上に印刷され、これらのうちのいずれかまたは全ては層として設けることができる。任意選択で、アノードの下に、同様のアノード集電部層を設けることもできる。各ユニット・セルの前記アノードおよび前記カソードは、同一平面の配置構成で印刷され得る。アノードおよびカソードは硬化したインクまたは乾燥したインクから成るものとすることができる。少なくとも１つの実施形態では、カソード層１３０は、カソード集電部１３１の大きな面積部分上に、二酸化マンガン、たとえば炭素（たとえば、グラファイト）などの導体、バインダー、および水を備えるインクを使用して印刷される。様々な他の例では、カソードは、二酸化マンガン、炭素、ＮｉＯＯＨ、酸化銀Ａｇ２Ｏおよび／もしくはＡｇＯの、ＨｇＯ、空気電池の形態の酸素Ｏ２、ならびに酸化バナジウムＶＯ２のうちの１つまたは複数を含むインクを使用して印刷され得る。アノード層１１６は、導電性の亜鉛製インクとして印刷可能であるか、または図面に示すように亜鉛フォイル（１１６）ＰＳＡ（２６０）積層物として提供可能であり、これらのいずれも約０．２０インチの幅および約０．００２インチ（０．００５センチメートル）（０．００１インチ〜０．０１０インチ（０．００２センチメートル〜０．０２５センチメートル））の厚さとすることができる。様々な他の例では、アノードは、亜鉛、ニッケル、カドミウム、ＡＢ２型の金属水素化物およびＡＢ３型の金属水素化物、鉄、ならびにＦｅＳ２のうちの１つまたは複数を含むインクを使用して印刷され得る。さらに、アノードおよび／またはカソードは、たとえば積層物、接着材、材料のストリップ、等、非印刷工程を介して提供され得る。代替の例では、アノードは亜鉛フォイルＰＳＡ積層物として提供可能であり、これらのいずれも、セルの幾何学的形状に合うように対応する幾何学的形状を用いて約０．００２インチ（０．００５センチメートル）（０．００１インチ〜０．０１０インチ（０．００２センチメートル〜０．０２５センチメートル））の厚さで製作可能である。

電極層（アノード層１１６およびカソード層１３０）が所定位置に置かれた後、任意選択の「ピクチャ・フレーム」１１３が電極の周りにスペーサとして設置され得る。１つの方法は、このセルのピクチャ・フレームを、たとえば、硬化した接着性インクまたは乾燥した接着性インクなどの誘電性インクで印刷することである。別の方法は、任意選択のポリマー・シートを利用して、各単位セルの材料を収容するための適切な「ポケット」（１つまたは複数の内部空間）を形成することである。このポリマー・シートは、刻設されるか、打ち抜かれるか、レーザ・カットされるか、または類似の方法に供される。ここで検討されている簡略化した構造において、ピクチャ・フレームは、たとえばポリエステルまたはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の、打ち抜かれたポリマー積層物シートを中間に備えることができ、また２つの、剥離ライナを有する感圧性接着材の外側層（たとえば、上部表面および底部表面）を有する。上部ＰＳＡ層は、上部積層物基板を接着しこれをピクチャ・フレームに対してシールし、また、底部ＰＳＡ層は、底部積層物基板を接着しこれをピクチャ・フレームに対してシールするために使用され得る。代替として、ピクチャ・フレームは、上記のフレームの形状で提供された、印刷された接着材または積層された接着材によって置き換えることができる。

示された例では、任意選択のピクチャ・フレーム１１３は、たとえばポリエステルまたはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の、打ち抜かれたポリマー積層物シートを備えることができ、また感圧性接着材の２つの層（上部表面上の１１８および底部表面上の１１７）をさらに設けられ得る。上部感圧性接着材（ＰＳＡ）層１１８は、上部積層物基板１１２をピクチャ・フレーム１１３に対してシールし、また、底部ＰＳＡ層１１７は、底部積層物基板１１１をピクチャ・フレーム１１３に対してシールするために使用され得る。一般に、刻設されたフレームが使用される場合、各「ピクチャ・フレーム」は、約０．０１０インチ（０．０２５センチメートル）（約０．００５インチ〜０．５０インチ（０．０１２センチメートル〜１．２７センチメートル））の合計厚さ（ライナの厚さを除く）を有する。「ピクチャ・フレーム」は、底部剥離ライナを取り除いた後で、アノードおよびカソードがフレーム内で中央に位置するように、底部積層物構造上に設置できる。印刷されたフレームが使用される場合、それらは一般にはるかに薄型であり、約０．００２インチ（０．００５センチメートル）（たとえば、約０．０００５インチ〜０．００５インチ（０．００１２〜０．０１２７センチメートル））の厚さである。一部の場合では、漏れのない構造を保証するために、シーリング用接着材および／もしくはコーキング用接着材、熱感知シール材、ならびに／または両面ＰＳＡテープを、ピクチャ・フレームの下にくる領域内において、アノード層の上におよびカソード集電部の上に、設置ならびに／またはプリントすることができる。シーリング用接着材は、ピクチャ・フレームの残りの部分の下に設けることもできる。示した例では、ピクチャ・フレームは、底部剥離ライナを取り除いた後で、電極がフレーム内で中央に位置するように、下部積層物基板１１１上に設置できる。一部の場合では、漏れのない構造を保証するために、シーリング用接着材および／もしくはコーキング用接着材、熱感知シール材、ならびに／または両面ＰＳＡテープ２５３を、ピクチャ・フレーム１１３の下にくる領域内において、アノード１１６の上におよびカソード集電部層１３１の上に、設置ならびに／または印刷することができる。シーリング用接着材２５３は、任意選択のピクチャ・フレーム１１３の残りの部分の下に設けることもできる。示された様々な例では、「ピクチャ・フレーム」は、電池の全体的な幾何学的形状に概ね一致する外側の幾何学的形状、および各電気化学セルのための内部空間を通常は提供する内側領域を有することができる。

電気化学セルのアノードおよびカソードは、電解質を通して相互作用して電流を作り出す。電解質は、塩化亜鉛、塩化アンモニウム、酢酸亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、酒石酸亜鉛、過塩素酸亜鉛、水酸化カリウム、および水酸化ナトリウムのうちの１つまたは複数を含み得る。液体電解質層は、ポリビニルアルコール、デンプン、変性デンプン、エチルセルロースおよびヒドロキシルエチルセルロース、メチルセルロース、ポリエチレンオキシド、およびポリアクリルアミドのうちの１つまたは複数を備えるポリマー増粘剤を備え得る。加えて、電解質層はさらに吸収性紙セパレータを備え得る。本明細書に記載するように、電解質は粘性電解質またはゲル化電解質である。電解質がゲル化コーティングの一部ではない場合、セルの電解質１２０は、両電極を覆うまたは部分的に覆う、「紙セパレータ」１２６などの吸収性材料に提供される（明晰さのために図５には図示しない、図６を参照されたい）。電解質は、約２７重量パーセント（約２３重量％〜４３重量％）ＺｎＣｌ_２水溶液とすることができる。このＺｎＣｌ_２水溶液は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）または他の同様の材料などの増粘剤も約０．６％レベル（約０．１％〜２％）で含有し得る。電解質のいずれも、電気化学セル内でのガス発生を防ぐかまたは低減する（たとえば、セル内での水素ガスの発生を防ぐかまたは低減する）ための添加剤を含み得る。

セルは、ＰＳＡを使用してかつ／または熱シールを用いて、上部積層物１１２をピクチャ・フレームを覆って適用しシールすることによって完成される。上部積層物基板１１２は、液体電解質を収容するように底部積層物基板１１２に接続され、その結果電気化学セルはシールされる。存在する場合、上部積層物基板１１２は、任意選択のピクチャ・フレームを覆ってシールされ得る。上部積層物基板１１２を適用する前に、存在する場合、剥離ライナ（図示せず）が、任意選択のピクチャ・フレームの上の接着材層から取り外される。別の例では、上部積層物基板１１２および底部積層物基板１１１を接続するために、印刷された接着材を使用できる。加えて、印刷された接着材は、アノード層および／またはカソード層の少なくとも一部分の上に延在しそれらを覆ってもよい。別の例では、上部積層物基板１１１および底部積層物基板１１２は、中間接着材またはピクチャ・フレームを用いずに、互いに直接的に接続され得る。ピクチャ・フレームが利用されない場合、上部積層物基板１１２が、液体電解質を収容する内部空間を形成するように底部積層物基板１１１に接続されることも企図される。

上部積層物基板１１２が底部積層物基板１１１を覆ってシールされるとき、外側シール領域が形成される。シール領域は、液体電解質が各セルから漏れ出すのを抑制、たとえば防止する。シール領域の幅は、電池の全体のサイズおよび幾何学的形状に基づいて変動し得る。一例では、シール領域は、約０．０７５インチ（０．１９０センチメートル）の最低幅を有し得る。最大幅は、様々な電池に基づいて変動可能であり、０．２５０インチ（０．６３５センチメートル）、またはそれ以上でさえあり得る。同じ幾何学形状を有するこの電池構造は、市販のパウチ充填機を用いて、フレームを用いずに大容量で製作することも可能である。シール領域が各セルの周縁部の周りで実質的に同じであってよいか、または所望に応じて各セルの周縁部に沿って異なってよいことが企図される。

本明細書で記載する電池は同一平面構造を有する。同一平面構造は、それらが、製造に容易であり、一貫性のある信頼性の高い性能を提供し、かつそれらのコンタクトをセル／電池の同じ面上に有する点で、いくつかの利点を提供する。一般に、本明細書に記載する電気化学セルのそれぞれは、約１．５ボルトを提供できる。しかし、より高い電圧および／または大きな容量が所望される場合には、いくつかの電気化学セルを電気的に１つに結合することができる。たとえば、３ボルトの電池は、２つの１．５ボルトの単位セルを直列に接続することで得られるが、異なる電圧を有する単位セルを使用することによって、かつ／または異なる数のセルを直列でおよび／もしくは並列で１つに連結することによって、他の電圧および／または電流を得ることができる。異なる電気化学的システムを、異なる電池構成用にカスタマイズすることができる。好ましくは、より高い電圧を得るために異なるセルが使用される場合、各電池内のセルの全ては同じ電気化学的システムのものであるべきである。したがって、より大きな電圧を使用する用途は、単位セルを直列に接続することができ、一方より大きな電流および／または容量を必要とする用途は、単位セルを並列に接続することができる。また、その両方を使用する用途は、様々なセルグループ、つまり直列に接続されたものをさらに並列に接続したセルグループを利用できる。したがって、異なる電圧および電流を使用する多様な用途は、多様な単位セル構成および／または電池構成を使用してサポートされ得る。

電池のための例示の製造スキームがここで検討される。複数のセルを後から１つに接続することの困難さを回避するために、単一の印刷工程で、全てのセルを含めて電池全体を印刷することが有益であり得る。印刷工程は、部分的にまたは完全に自動化可能であり、個別のシートまたはロール・ツー・ロール工程を利用してよい。個々の電池は使用のためにキャリアから取り外すことができる。

セル／電池の製造工程をより効率的にするために、および／またはより大きなスケールメリットを実現するために、セル／電池は、高速かつ低コストの生産を提供するためのリール・ツー・リール方式の印刷工程において、全体的に連続したウエブを使用して製造され得る。例示の製造工程が以下の段落で記載される。この例示の手順では、セル／電池は、ロール・ツー・ロール構成を実行する高速印刷機と適合する多数のステーションを通って進む。本明細書ではこれ以上は記載しないが、処理および組み立ては、電気構成要素等に関してなど、可撓性電池またはその電池によって電力供給されるその要素の製造と統合され得る。

使用可能な印刷工程によれば、セルは、たとえば、所与の印刷機上で、１つのパス、または複数のパスで製作することができる。例として、ウエブ上の個々のセルの２つの列、ただし、列の数は単位セルのサイズおよび印刷機が処理できる最大ウエブ幅だけに限定される。多数のステップが存在する場合があるため、このことにより長く複雑な印刷機を利用する傾向があり、これらのステップのうちの一部、ならびに材料のうちの一部は修正することができ、かつ／または、印刷機の複数のパスもしくは複数の印刷機を使用できる。いくつかの修正された工程の概要を、最初の検討が完了してから示す。さらに、印刷工程のうちのいずれかまたは全ては、フラットベッドスクリーンまたは回転スクリーン・ステーションにさえよってなど、スクリーン印刷によって実行され得る。加えて、当業者は、５つを超えるステーションを有する１つの印刷機はそれほど見当たらない可能性があることおよび／または操作が困難である可能性があること、またしたがって、工程についての以下の検討は、１つまたは複数の印刷機に、もしくは１台の印刷機を通る複数のパスにさえ当てはまることを認識するであろう。

製造中、様々な任意選択の動作が行われる場合もあれば行われない場合もある。たとえば、任意選択の動作は、ウエブの熱安定化ならびにグラフィックの印刷（ロゴ、コンタクトの極性、印刷コード、およびウエブの外側表面への登録番号の追加を含み得る）のうちの一方または両方を含み得る。これらの任意選択の印刷動作がウエブ上で行われる場合、ウエブはひっくり返すことができ、また、機能性インクを内側表面（すなわち、熱シール層）上に印刷することができる。

当業者なら、使用できる多くの方法、材料、および動作のシークエンスが存在すること、ならびに、より多くのまたはより少ない、同様の数のまたは異なる数のステーションも利用できることを認識するであろう。さらに、様々な他の統合された電気デバイスの製造のために、以下の工程も利用できることを理解されたい。さらに、明晰さの目的のために、１列の電池のみについて記載し図示するが、そのような説明が他の列にも同様に当てはまり得ると理解されたい。さらに、以下の要素のうちのいずれかまたは全てが、この文書の全体を通して記載される様々な材料、化学組成物、等を含み得ることを理解されたい。加えて、様々なステップは単なる例示のステップであることが意図されており、ステップは本明細書で検討するような様々な他のステップ、代替のもの、等を含み得ることを理解されたい。

本明細書で検討するように、基板のうちのいずれかまたは全ては、「リール・ツー・リール」方式の製造工程を通して処理され得る、全体的に連続したウエブとして提供され得る。たとえば、第１の基板を、起点となるステーションから、全体的に連続したウエブとして提供することができ、このウエブは起点となるロールなどであり得る。たとえば、前記カソード集電部およびアノード集電部、カソード層、コンタクト、任意選択のフレーム、任意選択の印刷された回路、等のような、様々な処理ステップのうちの一部または全ては、次いで全体的に連続したウエブに印刷ステーションを、または複数の印刷ステーションおよび／もしくは変換ステーションをも通過させることによって実行され得る。加えてまたは代替として、工程は複数のパスでウエブに印刷ステーションを通過させるように適合され得る。最後に、全体的に連続したウエブ上の完成した電池を、収集ロールを含み得る取り込みステーションにおいて収集することができる。代替として、完成した電池を平坦なシート上に、１シートあたりに複数の電池、たとえば２０個以上の電池となるように、提供することができる。

製造工程は、様々な他のステージ、ステップ、等を含み得る。たとえば、印刷ステーションの前または後で、ウエブは、様々な電気構成要素を中に設けることができる補助ステーションを通過することができる。さらに、様々な層、基板、等のうちのいずれかまたは全ては、工程に沿って補足ロールによって提供され得る。たとえば、追加の基板（すなわち、スペーサ層）が補足ウエブを介して補足ロールによって提供され得る。印刷ステーションの始まり近くとして記載されているが、補足ウエブのうちのいずれかまたは全てが、製造工程に沿った様々な位置で提供され得ることを理解されたい。加えてまたは代替として、たとえば剥離層などの廃棄材料を、廃棄ウエブとして取り除き、廃棄ロールなどによって回収することができる。様々な他の事前処理ステーションおよび／または事後処理ステーション、工程等も含まれ得る。記載した工程の様々なステーション、ロール、等が様々な順序で利用され得ることを、また、シート給送工程またはリール・ツー・リール工程を容易にするための追加の設備（たとえば、アイドラローラ、テンションローラ、ターンバー、スリット、または穿孔機、等）が提供されさえしてよいことを理解されたい。

完成した電池セルおよび電気構成要素に追加の構造、特徴、等を提供するため、様々な他の追加のステップを利用できる。一例では、第１の基板および第２の基板のいずれかまたは両方など、デバイスの外側部分は、電池セルを別の物体、表面、等に取り付ける方法を提供され得る。本明細書に記載するように、電池３２は、電池電極３３Ａ，３３Ｂを介して電池コンタクトパッド３５Ａ，３５Ｂになど、超音波溶接によって回路３４に機械的かつ電気的に結合され得る。他の例では、基板は、感圧性接着材、別の接着材層、面ファスナー、液体接着材または熱溶融性接着材、等を含み得る。別の例では、第１の基板および第２の基板のいずれかまたは両方など、電池セルの外側部分は、印刷されたしるしを、またはラベルなどをさえ提供され得る。

ここで図９を参照して、ソフトウェアアプリケーションの機能性についてより詳細に記載する。コンピューティングデバイス１４が、双方向通信のためにパッチ１０とインターフェースするためのソフトウェアアプリケーションを実行できるマイクロプロセッサと、温度データポイントおよび他の情報をユーザにグラフィカルに表示するためのディスプレイと、を含むことが企図される。示すように、コンピューティングデバイス１４のディスプレイ上で動作するソフトウェアアプリケーション３００の１つの例示の視覚的表示が図示されている。特定の様式で示されているが、ソフトウェア分野で既知のように、ソフトウェアアプリケーション３００のグラフィカルな表示が、多くの構成で様々な外観をとり得ることを理解されたい。

動作時、ソフトウェアアプリケーション３００は、パッチ１０が初めて使用されるときにコンピューティングデバイス１４から１つまたは複数の初期化コマンドを受け入れることができ、この初期化コマンドには、高温境界レベル、低温境界レベル、温度読み取りの間隔、データロギングを始めるためのタイムスタンプの初期化、および電子部品の起動が成功したというフラグのうちのいずれかまたは全てが含まれる。パッチ１０，１０Ｂのマイクロプロセッサは、外部コンピューティングデバイス１４に起動の成功を示す確認信号またはフラグを送信して返すことができる。電子部品の起動が成功しなかった場合、ソフトウェアアプリケーション３００が、コンピューティングデバイス１４から１つまたは複数の再初期化コマンドを、パッチ１０の起動が成功するまで、またはソフトウェアアプリケーション３００がパッチ１０に欠陥があると判定するまで、受け入れることができることが企図される。

一般に、作動されると、ソフトウェアアプリケーション３００は、患者の経時的な温度履歴３１０を、たとえば線チャート、棒チャート、等で、グラフィカルに表示する。グラフィカルな温度履歴３１０は、スクロール可能とすることができ、また所望の時間尺度に亘って感知された温度変化をユーザがよりよく理解できるようにするための動的なズームイン／ズームアウト能力を可能とする。温度データをスクロール可能な表フォーマットまたはチャート・フォーマットで提示することもでき、また、ユーザはオンスクリーン・ボタン３２０などによって２つのビューを切り替えることができる。ユーザが温度履歴３１０のグラフに亘ってズームイン／ズームアウトまたはスクロールを行うとき、特定のズームされたビューまたはスクロールされたビューに示される温度データポイントに基づいてより関連の深い情報のビューをユーザに提示するように、グラフの軸（ｘ軸 時間、ｙ軸 温度）が動的に適合できることも企図される。加えて、パッチ１０は長期間使用される場合があるので、ｘ軸のタイムラインは、特定のズームされたビューもしくはスクロールされたビュー、または全体の経過時間に基づいて、示している分（minutes）または時間（hours）の間で動的に適合できる。

ソフトウェアアプリケーション３００は、取得された最も直近の温度データポイントに基づいて、患者の現在の温度３１２をさらに表示する。あらかじめプログラムされた温度上限もしくは温度下限、または調節可能な温度上限もしくは温度下限を含め、他の温度情報が提供され得る。たとえば、温度上限または温度下限を、感知された経時的な温度傾向との比較のために、温度履歴３１０のチャート上にグラフィカルに表示することができ、かつ／または温度上限または温度下限を、患者の温度が特定の閾値温度に近づいているかもしくはそれを上回ったことをユーザに警告するためのアラームを設定するために使用することができる。たとえば、そのようなアラームは、コンピューティングデバイス１４からの視覚的な警告、聴覚的な警告、および／または触覚的な警告（たとえば、振動）をトリガして、ユーザに警告を発することができる。一例では、視覚的アラート３３０（静止型または点滅型）は、グラフィカル表示の上部に沿ってなど、コンピューティングデバイス１４のステータス位置内に示され得る。したがって、ユーザがソフトウェアアプリケーション３００を能動的に閲覧していなくても、ソフトウェアアプリケーション３００は、適切な場合には、依然としてバックグラウンドで動作し続ける（場合によっては依然として温度データを収集し続ける）こと、および警告３３０を発し続けることが可能である。

ソフトウェアアプリケーション３００は、パッチ１０が作動された時間、パッチ１０が作動を止められたもしくは送信を停止された時間、それらの間の遅延時間、および／またはパッチ１０との通信が最後に発生した時間のうちのいずれかまたは全てなどの、時間データ３１４を表示することもできる。加えてまたは代替として、時間データ３１４は、パッチ１０に関して残された動作時間の実際量または推定量を、利用可能なバッテリ電力が使い果たされる前に表示することもできる。パッチ１０に残された動作時間の量は、パッチ１０によって送信される電池の感知された電圧などに基づいた時間の実際量とすることができ、この量は初期電圧、電池容量、温度読み取り間隔、通信間隔、等に基づいて電池の既知の電力取り出し率と相互に関連付けられ得る。代替として、パッチ１０に残された動作時間の量は、パッチ１０の既知の開始時間および既知の予想された動作時間（たとえば、１２時間、１６時間、または２４時間）に基づいて推定された時間であり得る。推定された動作時間は、電池についての所定の知識に基づいてソフトウェアアプリケーション３００によって、かつ／またはたとえば温度読み取り間隔、通信間隔、等のある動的な変数によってさえ、調節され得る。

ソフトウェアアプリケーション３００は、獲得された温度データポイントの個数、検出された平均温度、検出された最高温度、および検出された最低温度のうちのいずれかまたは全てなどの、パッチ１０の状態に関連した補助情報３１６をさらに表示することができる。このデータのいずれかまたは全ては、エンドユーザから見ることができるか、または選択的に隠蔽され得る。平均温度、最高温度、および最低温度のうちのいずれかまたは全てが、収集された温度データポイントのうちの一部または全てなど、一部分に基づき得ることが企図される。一例では、平均温度、最高温度、および最低温度のうちのいずれかまたは全ては、温度履歴３１０もしくは関連付けられた表形式データにおけるズームイン／ズームアウトされたビューまたはスクロールされたビュー上などに、ユーザが選択したデータに基づいて動的に示され得る。加えてまたは代替として、ソフトウェアアプリケーション３００は、データの表示を調節するための任意選択の特徴、たとえば温度データポイントを華氏単位または摂氏単位のいずれかで（あるいは所望に応じて他の温度単位で）動的に調節し表示することができる、温度単位スイッチ３２４を含むことができる。

ソフトウェアアプリケーション３００は、他の追加の特徴も含み得る。一例では、パッチ１０の固有識別情報（ＵＩＤ）３２８が表示され得る。ＵＩＤ３２８は、実際の文字列で表示され得るか、または、パッチ１０のＵＩＤに理解し易い別名（たとえば、患者の名前もしくは病院コード）が割り当てられ得る。ユーザはＵＩＤ３２８と別名とを所望に応じて切り替えることもできるか、または、患者に匿名性を提供するために、この機能は制限または保護さえされ得る。最後に、ソフトウェアアプリケーション３００は、収集した温度データを保存しかつ／または送信する能力を提供できる。たとえば、後で検討するために、保存ボタン３２２を設けることができる。保存ボタン３２２は、収集されたデータポイントの部分的なセットまたは完全なセットをローカルのコンピュータ格納メモリまたはリモートのコンピュータ格納メモリに保存するためのものである。加えてまたは代替として、収集されたデータポイントの部分的なセットまたは完全なセットを、医師、病院、または他の個人などの遠隔の関係者に送信するための、送信ボタン３２３を設けることができる。保存されたおよび／または送られたデータが、温度データポイント、時間情報、ＵＩＤ情報、等のうちの一部または全てを含み得ることが企図される。ソフトウェアアプリケーション３００は、病気になるたびパッチ１０を使用する可能性がある子供など、複数のパッチ１０をある期間に亘りしばしば使用する患者のために、患者のプロファイルをさらに提供し得る。したがって、親または医師は、その特定の子供に関する履歴的な温度情報を思い出して、比較および診断を可能にすることができる。保存されたおよび／または送られたデータが、ローカルでまたはリモートで暗号化され得るかまたは匿名化さえ行われ得ることがさらに企図される。さらに別の特徴では、ソフトウェアアプリケーション３００は、たとえばパッチ１０の交換、パッチ１０との同期、医薬の服用、医師へのデータ送信、医師の訪問のスケジューリング、等、ユーザもしくは患者に関するあるアクションを行うためのプログラム可能なリマインダまたは所定のリマインダを提供することができる。

加えてまたは代替として、パッチ１０およびコンピューティングデバイス１４のいずれかまたは両方に、様々なセキュリティ層および／またはプライバシー層を提供できる。たとえば、送受信されたワイヤレスデータを、ハードウェア機構および／またはソフトウェア機構を介して、パッチ上でローカルにおよび／またはコンピューティングデバイス１４において、暗号化できる。パッチおよびコンピューティングデバイス１４のいずれかまたは両方は、ユーザＩＤおよびパスワードを利用できる。ワイヤレスデータの送信および／または受信を、承認された対のデバイスに限定することができ、かつ／または、ワイヤレスデータ送信範囲を所定の距離に人為的に制限することができる。ＮＦＣのセキュリティプロトコルが、他のワイヤレス接続を保護しブートストラップするために使用され得る。パッチは、ワイヤレスデータの送信および／または受信を無効にするかまたはそれ以外の方法で制限するためのハードウェア・スイッチおよび／またはソフトウェア・スイッチを含み得る。一例では、ハードウェア・スイッチはパッチを完全に停止させることができる。別の例では、タイム・ロックにより、特定の時間または時間間隔の間、ワイヤレスデータの送信および／または受信を制限することができる。パッチから読み取られたデータは、自動的に削除することができ、またはソフトウェアアプリケーションのメモリおよび／もしくはパッチ１０のメモリに維持することができる。上記のセキュリティ層および／もしくはプライバシー層のうちのいずれかまたは全てを一緒に使用することができ、また追加の層を使用することもできる。

以上、特定の例および実施形態を使用して本発明を記載したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な代替形態が使用されてよいこと、ならびに、均等物が本明細書に記載の要素および／またはステップに置き換わり得ることが理解されよう。本発明を特定の状況にまたは特定の要求に適合させるために、本発明の範囲から逸脱することなく、修正を行ってもよい。本発明が、本明細書に記載の特定の実装形態および実施形態に限定されないこと、そして、特許請求の範囲が、それらによって包含される、文字通りのまたは等価な、開示されたまたはされていない、全ての実施形態を包含するように、それらの最も広い解釈を与えられることが意図される。

Claims (25)

1. ワイヤレスデータ通信を行う能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチであって、
   第１の基板層と、
   少なくとも一方が硬化したインクまたは乾燥したインクから形成されるアノードおよびカソードを有する印刷された電気化学セル、ならびに前記アノードおよび前記カソードの一方にそれぞれ電気的に結合された第１の電池電極コンタクトおよび第２の電池電極コンタクトを備えるシールされた可撓性電池と、
   マイクロプロセッサ、標的対象の温度を感知するように構成された温度センサ、ワイヤレス通信送受信部、およびアンテナを備える可撓性回路であって、前記第１の電池電極コンタクトおよび前記第２の電池電極コンタクトの一方にそれぞれ電気的に結合され、それにより前記マイクロプロセッサおよび前記温度センサに電力供給する第１の電池コンタクトパッドおよび第２の電池コンタクトパッドをさらに備える、可撓性回路と、
   前記標的対象の表面に取り外し可能に貼付されるように構成された接着材を備える第２の基板層と、を備え、
   前記可撓性電池および前記可撓性回路が共に前記第１の基板層と前記第２の基板層との間に被覆する積層配置構成で配置される電子部品インレイを備え、
   前記第１の基板層、前記電子部品インレイ、および前記第２の基板層の全てが可撓性でありかつ前記標的対象の湾曲した表面に従うように構成される、前記能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチ。
2. 前記ワイヤレス通信送受信部が電磁場を介して外部コンピューティングデバイスから受動的に電力供給されるように構成される、請求項１に記載のパッチ。
3. 前記ワイヤレス通信送受信部が標準的なＮＦＣ通信プロトコルを利用する、請求項２に記載のパッチ。
4. 前記ワイヤレス通信送受信部が標準的なＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信プロトコルまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー通信プロトコルを利用する、請求項１に記載のパッチ。
5. 前記マイクロプロセッサが固有識別子コード（ＵＩＤ）を備える、請求項１に記載のパッチ。
6. 前記マイクロプロセッサがタイマをさらに備え、
   前記タイマは、前記マイクロプロセッサが前記温度センサから周期的な時間間隔で複数の温度サンプルを取得することを可能にするように構成される、請求項１に記載のパッチ。
7. 前記マイクロプロセッサがメモリをさらに備え、
   前記メモリは、各温度サンプルについて関連付けられたタイムスタンプと共に前記温度サンプルを格納する、請求項６に記載のパッチ。
8. 前記可撓性回路が補助メモリ格納デバイスをさらに備え、かつ、
   前記マイクロプロセッサが前記マイクロプロセッサの前記メモリと前記補助メモリ格納デバイスとの間でデータを伝送するように構成される、請求項７に記載のパッチ。
9. 前記マイクロプロセッサが、外部コンピューティングデバイスに前記ワイヤレス通信送受信部および前記アンテナを介してワイヤレスで前記複数の温度サンプルを送信するように構成される、請求項５に記載のパッチ。
10. 前記可撓性電池における前記第１の電池電極コンタクトおよび前記第２の電池電極コンタクトが、前記可撓性回路における前記第１の電池コンタクトパッドおよび前記第２の電池コンタクトパッドに機械的かつ電気的に結合される、請求項１に記載のパッチ。
11. 前記第２の基板がハイドロゲルを少なくとも部分的に備え、
    前記ハイドロゲルは、前記温度センサを覆って被覆する関係で配置されかつ患者の皮膚に取り外し可能に貼付されるように構成される、請求項１に記載のパッチ。
12. 前記第２の基板がポリエチレンフォームを少なくとも部分的に備え、
    前記ポリエチレンフォームは、患者の皮膚に取り外し可能に貼付されるように構成された感圧接着材で少なくとも片面をコーティングされている、請求項１に記載のパッチ。
13. 前記電子部品インレイが前記第１の基板層と前記第２の基板層との間に封入される、請求項１に記載のパッチ。
14. 前記電気化学セルの前記アノードおよび前記カソードの両方が硬化したインクまたは乾燥したインクを備え、かつ、
    前記アノードおよび前記カソードが同一平面の配置構成で設けられる、請求項１に記載のパッチ。
15. ワイヤレスデータ通信を行う能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチであって、
    第１の基板層と、
    同一平面の配置構成で設けられたアノードおよびカソードを有する印刷された電気化学セルを備えるシールされた可撓性電池と、
    マイクロプロセッサ、標的対象の温度を感知するように構成された温度センサ、ワイヤレス通信送受信部、およびアンテナを備える可撓性回路と、を備え、
    前記マイクロプロセッサは電力を前記可撓性電池から能動的に受け取り、前記温度センサは前記マイクロプロセッサから電力を能動的に受け取り、前記ワイヤレス通信送受信部は電磁場によって外部コンピューティングデバイスから受動的に電力供給され、
    前記標的対象の表面に取り外し可能に貼付されるように構成された接着材を備える第２の基板層をさらに備え、
    前記可撓性電池および前記可撓性回路は前記第１の基板層と前記第２の基板層との間に配設され、前記第１の基板層、前記電子部品インレイ、および前記第２の基板層は全て可撓性である、能動的に電力供給される温度データ・ロガー・パッチ。
16. 前記マイクロプロセッサが、前記マイクロプロセッサが前記温度センサから温度サンプルを取得しているときのみ、前記温度センサに電力を選択的に提供するように構成される、請求項１５に記載のパッチ。
17. 前記ワイヤレス通信送受信部が標準的なＮＦＣ通信プロトコルを利用する、請求項１５に記載のパッチ。
18. 前記マイクロプロセッサが、前記マイクロプロセッサが前記温度センサから周期的な時間間隔で温度サンプルを取得することを可能にするように構成されたタイマをさらに備え、かつ、
    前記マイクロプロセッサがメモリをさらに備え、
    前記メモリは、前記温度サンプルを、各温度サンプルについて関連付けられたタイムスタンプと共に格納する、請求項１５に記載のパッチ。
19. 前記マイクロプロセッサが、前記外部コンピューティングデバイスに前記ワイヤレス通信送受信部および前記アンテナを介して各温度サンプルをワイヤレスで送信するように構成される、請求項１５に記載のパッチ。
20. 患者の体温をモニタするための能動的に電力供給される医療システムであって、
    同一平面の配置構成で設けられたアノードおよびカソードを有する印刷された電気化学セルを備えるシールされた可撓性電池と、マイクロプロセッサ、前記患者の温度を感知するように構成された温度センサ、タイマ、メモリ、ワイヤレス通信送受信部、およびアンテナを備える可撓性回路と、前記患者の皮膚に取り外し可能に貼付されるように構成された接着材を備える基板層と、を備える、能動的に電力供給される可撓性の温度データロギング用パッチを備え、
    前記パッチの前記マイクロプロセッサ、前記温度センサ、前記タイマ、および前記メモリが全て前記可撓性電池によって能動的に電力供給され、
    アプリケーションを実行できるプログラム可能なマイクロプロセッサと、アクティブ型電力供給部と、ディスプレイと、前記アクティブ型電力供給部によって電力供給されかつ電磁場を介して前記パッチの前記ワイヤレス通信送受信部と双方向通信可能な送受信部と、を備える外部コンピューティングデバイスをさらに備え、
    前記パッチの前記ワイヤレス通信送受信部が前記電磁場によって前記外部コンピューティングデバイスから受動的に電力供給され、
    前記外部コンピューティングデバイスが、前記マイクロプロセッサが前記温度センサに電力を提供することおよび前記温度センサから複数の温度サンプルの取得を開始することを可能にする前記パッチの前記マイクロプロセッサに、初期化コマンドおよび初期化開始時間を送信するように構成され、かつ、
    前記パッチの前記マイクロプロセッサが、前記外部コンピューティングデバイスに初期化の成功を示す確認信号を送信して返すように構成される、能動的に電力供給される医療システム。
21. 前記パッチの前記マイクロプロセッサが、前記複数の温度サンプルを、各温度サンプルについて関連付けられたタイムスタンプと共に前記パッチの前記メモリに格納するようにさらに構成される、請求項２０に記載の医療システム。
22. 前記外部コンピューティングデバイスが、周期的な時間読み取り間隔を前記パッチの前記マイクロプロセッサに送信するようにさらに構成され、かつ、
    前記パッチの前記マイクロプロセッサが、前記周期的な時間読み取り間隔に対応する速度で前記温度センサから前記複数の温度サンプルを取得するように構成される、請求項２１に記載の医療システム。
23. 前記パッチの前記マイクロプロセッサが、前記複数の温度サンプルおよび前記関連付けられたタイムスタンプを前記外部コンピューティングデバイスに送信するように構成され、かつ、
    前記外部コンピューティングデバイスが、前記複数の温度サンプルおよび前記関連付けられたタイムスタンプをグラフィカルに前記ディスプレイ上に表示するように構成される、接着材２１に記載の医療システム。
24. 前記外部コンピューティングデバイスが、前記複数の温度サンプルおよび前記関連付けられたタイムスタンプを以降の検索のためにオンボードのメモリに保存するようにさらに構成される、請求項２３に記載の医療システム。
25. 前記外部コンピューティングデバイスが、前記外部コンピューティングデバイスが前記パッチの初期化が成功しなかったと判定した場合に、再初期化コマンドおよび再初期化開始時間を前記パッチの前記マイクロプロセッサに送信するようにさらに構成される、請求項２０に記載の医療システム。

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