KR20030075815A - Mems용 마이크로배터리와 이를 이용한 시스템 - Google Patents

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KR20030075815A
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    • H01M4/582—Halogenides

Abstract

본 발명은 마이크로배터리에 관한 것으로서, 특히 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)에 적합한 일회용 마이크로 배터리 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 마이크로배터리는 작동시에만 전해질이 관련 화학물질에 접촉하게 되어 전기를 발생시키는 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 마이크로 배터리를 마이크로센서, 마이크로액츄에이터 등 MEMS부품과 기판에 동시에 제작함으로써, 제작공정을 크게 단축하면서 MEMS부품에 전기를 공급할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 마이크로 배터리는 DNA Chip, 진단장치, 마이크로액추에이터, 마이크로센서 등과 기판위에 동시에 제작가능하다.

Description

MEMS용 마이크로배터리와 이를 이용한 시스템{omitted}
본 발명은 배터리에 관한 것으로서, 특히 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)에 적합한 일회용 마이크로배터리 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
최근 마이크로머신이라고도 불리는 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)들이 많이 만들어졌으며 많은 연구기관들이 미래에 큰 역할을 할 이 기술에 많은 투자를 하고 있다. 미국, 일본, 한국을 비롯한 많은 국가들이 이 기술을 국가적으로 지원하고 있다. 이러한 노력에 힘입어서 많은 MEMS 연구결과가 있다. DNA Chip, 마이크로 진단장치, 마이크로 트랜시버 등을 예로 들 수 있다. 이러한 제품들은 실리콘기판을 직접 가공하여 제작하는 Bulk Micromachining Technology과 기판위에 얇은 막을 쌓아 올려서 가공하는 Surface Micromachining Technology 기술로 주로 많들어진다. 이러한 MEMS 제품은 액추에이터, 센서 등과 회로를 기판위에 마이크로크기로 작게 만들어서 성능을 크게 높이고 가격을 아주 싸게 할 수있다는 장점이 있다. 예를 들어 Lab on a chip은 수많은 실험 장비를 하나의 실리콘 조각위에 만들어서 한방울의 액체로 여러 검사를 동시에 할 수 있게 한다. 이러한 기술로 DNA를 검사할 수 있는 Chip이 DNA Chip이다.
이 기술은 향후 Nano Technology 등 미래의 기술과 어울려서 미래의 핵심 기술로 자리를 잡아 갈 것이다.
이러한 MEMS, Nano Technology 기술은 많은 기계부품과 전자부품을 실리콘 등의 기판위에 동시에 제작할 수 있다는 장점이 있지만 현재의 기술로는 에너지원을 외부에 의존해야하는 문제가 있다. 예를 들면 가로, 세로 크기가 1mm x mm의 실리콘 칩위에 마이크로 송수신기를 만들고 나서 작동을 시킬 때는 기존의 큰 파워서플라이나 건전지를 이용하였다.
본 발명은 상기한 다수의 불편함과 문제점을 제거하기 위한 것으로서, 마이크로배터리를 기판의 윗면이나 아랫면에 부착하여 필요시에 작동시키는 것에 목적이 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 마이크로배터리를 MEMS 부품과 동시에 제작하여 가격을 낮추고 신뢰성을 높이는 것에 목적이 있다.
제 1-1도는 본 발명에 따른 마이크로배터리의 일실시예
제 1-2도는 제 1-1도의 단면도 (평면 A를 따라 자른 것)
제 1-3도는 제 1-2도에서 보여준 본 발명의 작동예
제 2도에서 4도까지는 본 발명에 따른 마이크로 배터리의 일실시예
제 5도는 본 발명에 따른 마이크로 배터리를 구비한 시스템의 일실시예.
제 6도는 제 5도의 단면도 (평면 B를 따라 자를 것)
제 7도는 본 발명에 따른 마이크로 배터리를 구비한 DNA Chip의 일실시예
제 8도는 제 7도에 의한 DNA Chip 내부의 신호흐름도
제 9도는 본 발명에 따른 마이크로 배터리를 구비한 DNA Chip의 일실시예
제 10도는 제 9도에 의한 DNA Chip 내부의 신호흐름도
제 11-1에서 11-3도는 제 9도의 일부에 주사바늘을 붙인 실시도.
제 12에서 15도까지는 본 발명의 따른 다른 일실시예
제 16도는 본 발명에 따라 판상으로 제작한 마이크로배터리의 실시ㅣ예
제 17-1, 17-2도는 본 발명에 따른 Drug Delivery System의 일실시예
전술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 발명을 구성한다.
구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드 (Anode)와;
상기 애노드와 반응하여 전자를 발생시키는 역할을 하는 전해질과, 회로를 통하여 도달한 상기 전자와 반응하여 상기 전하를 흡수하는 역할을 하는 캐소드(Cathode)가 혼합되어 액체상태를 유지하게 하는 밀폐된 액체주머니와;
상기 액체주머니에 압력을 가하기 위한 압력수단과;
상기 압력수단이 상기 액체주머니에 압력을 가할 때 쉽게 파열되는 파열수단과;
회로를 통하여 도달한 상기 전자가 액체상태의 캐소드와 잘 반응하게 전자를 모아주는 역할을 하는 도전성재료로 이루어진 전자컬렉터와;
상기 애노드와 상기 전자컬렉터와 상기 파열수단과 접하면서 상기 파열수단이 파열되었을 때 상기 액체가 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 전자컬렉터에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
으로 구성되어서 파열수단이 파괴되었을 때 상기 액체가 상기 공간으로 표면장력에 의하여 이동하고 상기 애노드와 전자컬렉터에 반응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리를 구성한다.
상기 마이크로배터리의 구성에 덧붙여, 다음을 단독으로 또는 병행하여 더 실시하면 더 바람직한 결과를 가져올 수 있다.
- 상기 공간을 만드는 구조물에 하나 이상의 구멍이 뚫려있어서, 상기 파열수단이 파괴되어 상기 액체가 상기 공간안으로 이동할 때, 상기 공간에 있는 공기 등의 기체가 쉽게 밖으로 이동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리
- 상기 애노드와 상기 전기컬렉터에 도체가 연결되어서 마이크로배터리 내부에서 발생하는 전기가 밖으로 쉽게 흐를 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 애노드, 상기 전자컬렉터, 상기 액체주머니, 상기 파열수단 등이 동일한 기판위에 제작된 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 애노드, 상기 전자 컬렉터사이의 상기 공간의 일부 또는 전부를 다공성 또는 미소공간을 많이 가진 흡수체를 배치하여 액체가 잘 흡수되게하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 액체주머니속의 액체가 황산과 과산화소수의 혼합액체인 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 액체주머니속의 액체가 수산화칼륨을 기본으로 하여 제조된 액체인 것을 하는 마이크로배터리.
바람직한 또 다른 마이크로배터리의 구성은 다음과 같다.
구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드(Anode)와;
전자가 공급될 때 반응하는 캐소드(Cathode)와;
상기 애노드, 캐소드와 반응하는 전해질을 함유하는 액체주머니와;
상기 액체주머니에 압력을 가하기 위한 압력수단과,
상기 압력수단이 상기 액체주머니에 압력을 가할 때 쉽게 파열되는 파열수단과;
상기 애노드와 상기 캐소드와 상기 파열수단과 접하면서 상기 파열수단 터졌을 때 상기 전해질이 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 캐소드에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
으로 구성되어서 파열수단이 파괴되었을 때 상기 전해질이 상기 공간으로 표면장력에 의하여 이동하고 상기 애노드와 캐소드와 반응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리를 구성한다.
상기 마이크로배터리의 구성에 덧붙여, 다음을 단독으로 또는 병행하여 더 실시하면 더 바람직한 결과를 가져올 수 있다.
- 전기저항을 줄이기 위하여 캐소드에 도전성물질을 넣는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 공간을 만드는 구조물에 하나 이상의 구멍이 뚫려있어서, 상기 파열수단이 파괴되어 상기 액체가 상기 공간안으로 이동할 때, 상기 공간에 있는 공기 등의 기체가 쉽게 밖으로 이동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 애노드와 상기 캐소드에 전자켈렉터 및 도체가 연결되어서 캐소드에 발생하는 전기가 밖으로 쉽게 흐를 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 애노드, 상기 캐소드, 상기 액체주머니, 상기 파열수단 등이 동일한 기판위에 제작된 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 상기 애노드, 상기 캐소드사이의 상기 공간의 일부 또는 전부를 다공성 또는 미소공간을 많이 가진 흡수체를 배치하여 액체가 잘 흡수되게 하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 전해질이 물인 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
- 애노드가 마그네슘, 캐소드가 염화아연인 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
바람직한 또 다른 마이크로배터리의 구성은 다음과 같다.
구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드(Anode)와;
전자가 공급되었을 때 반응하는 캐소드(Cathode)와
녹은 후 상기 애노드와 캐소드와 반응하여 전자를 발생시키고 흡수하는 역할을 하는 고체상태의 전해질과;
상기 애노드와 상기 캐소드와 접하면서 상기 고체전해질이 녹았을 때 상기 녹은 전해질이 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 전자컬렉터에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
으로 구성되어서 상기 고체전해질이 녹았을 때 상기 고체전해질이 상기 공간으로 표면장력에 의하여 이동하고 상기 애노드와 캐소드와 반응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리를 구성한다.
바람직한 또 다른 시스템의 구성은 다음과 같다.
구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
전자를 공급하는 역할을 하는 애노드 (Anode)와;
전자가 공급될 때 반응하는 캐소드(Cathode)와;
상기 애노드, 캐소드와 반응하는 전해질을 함유하는 액체주머니와;
상기 액체주머니에 압력을 가하기 위한 압력수단과,
상기 압력수단이 상기 액체주머니에 압력을 가할 때 쉽게 파열되는 파열수단과;
회로를 통하여 도달한 상기 전자가 액체상태의 캐소드와 잘 반응하게 전자를 모아주는 역할을 하는 전자컬렉터와;
상기 애노드와 상기 전자컬렉터와 상기 파열수단과 접하면서 상기 파열수단 터졌을 때 상기 액체가 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 전자컬렉터에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
으로 구성된 배터리를 적어도 하나 이상 구비하여 전기에너지를 공급받아 원하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 시스템을 구성한다.
상기 시스템에 덧붙여, 다음을 단독 또는 병행하여 실시하면 더 바람직한 시스템을 얻을 수 있다.
- 상기 캐소드가 전해질속에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 기판의 일측에 상기 마이크로배터리를 가지며 다른측에 진단장치를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 기판의 한쪽 면에 상기 마이크로배터리가 위치하며, 상기 기판의 다른 쪽면에 상기 마아크로배터리를 제외한 나머지가 위치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 진단장치가 표시부, 제어부, 진단부를 가져서 상기 마이크로 배터리에서 공급된 전기를 이용하여 진단을 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 입력부를 추가로 구비하여 소비자가 데이터를 입력할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 메모리부와 송신부를 추가로 구비하여 필요한 데이터 처리를 하고 그 결과를 외부에 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 전송할 때 무선으로 데이터를 보내는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 진단장치가 주사바늘을 구비하여 필요한 시점에 상기 주사바늘을 이용하여 시료를 추출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 주사바늘이 스토퍼(Stopper)를 추가로 구비하여 상기 바늘이 피부에 너무 깊숙히 박히지 않게하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 주사바늘과 상기 주사바늘과 마주보는 곳에 한 쌍의 톱니가 있어서 피부에 삽입한 주사바늘을 뺄 때 주사바늘이 상기 진단장치에서 이탈하지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 파열막을 추가로 구비하여, 주사바늘로 피부를 찌를 때 파열막이 터지면서 혈액이 상기 진단장치 안으로 이동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 주사바늘 안에 파열수단이 있어서, 주사바늘로 피부를 찌를 때 상기 파열수단이 제거되면서 혈액이 상기 진단장치 안으로 이동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 진단부의 일부에 진공을 이루고있어 상기 주사바늘이 피부를 찌를 때 압력차에 의하여 쉽게 액체가 진단부안으로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 진단부에 덧붙여서 처방부를 가져 진단된 결과에 의하여 약을 투입할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 약을 투입하기 위하여 추가로 약 투입용 주사바늘을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
바람직한 또 다른 시스템의 구성은 다음과 같다.
기판과;
상기 기판의 한 쪽면에 위치하여 부품들로 구성되어 전기에너지를 소모하는 에너지소모부와;
상기 기판의 뒷면에는 전기이외의 에너지에서 전기에너지를 발생시켜 상기부품에 필요한 전기에너지를 만드는 에너지 공급부;
로 이루어져서 상기 에너지 공급부에서 상기 에너지소모부로 전기에너지를 상기 기판을 통과하여 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템을 구성한다.
이 시스템에 덧붙여 다음을 단독 또는 병행하여 실시하면 더 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
- 상기 전기에너지를 공급하는 상기 에너지공급부가 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 배터리인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 전해질이 표면장력에 의해 한 위치에서 소정의 위치로 이동하므로써, 상기 배터리가 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 전해질이 전자와 반응하는 캐소드물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 에너지공급부가 아연(Zinc)와 공기중의 산소가 반응하면서 전기에너지를 공급하는 Zinc-Air 배터리인 것을 특징으로 하는 시스템.
본 발명에 따른 바람직한 시스템의 또 다른 구성은 다음과 같다.
구동수단과;
상기 구동수단을 제어하기 위한 제어수단과;
상기 구동수단과 제어수단에 전기에너지를 공급하는 에너지 공급수단;
으로 구성되어서 외부의 전해질이 공급될 경우 전기화학적인 반응에 의하여 전기에너지를 발생시켜서 상기 구동수단과 상기 제어수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템을 구성한다.
상기 시스템에 덧붙여 다음을 실시하면 더 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
- 상기 전해질이 물인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기 전해질이 산(Acid)인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 상기구동수단이 약물공급기이며 인체의 내부로 삽입되어서 인체내의 액체인 산과 물을 전해질로 하여 전기에너지를 발생시켜서 구동되어 Drug Delivery System으로 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
제 1-1도에서 제 1-3도는 본 발명에 따른 마이크로 배터리의 일실시예로서 마이크로배터리의 101의 구성과 작동원리를 나타낸다. 제 1-1도는 마이크로배터리 101의 사시도를 나타낸 것으로서 밖에서 보면 몸체 102위에 작동장치인 작동버튼 103과 다수의 공기구멍 104, 105를 가진 구조로 되어있다. 제 1-2도는 제 1-1도의 마이크로배터리의 구조를 자세히 보이기 위하여 제 1-1도의 평면 A를 따라 자른 단면을 보여주는 그림이다. 기판 106위에 윗판 107이 부착된 구조를 가지며, 상기 윗판 107은 작동버튼 103을 가지며, 상기 위판 106과 상기 기판 105사이에는 전해질 109를 저장하는데 도움이 되며 필요한 때에 파열이 되는 파열수단 108이 있으며, 상기 윗판 107과 기판 106사이에는 공간 110이 있으며, 상기 공간 110안에 전자컬렉터(Electron Collector) 111가 상기 기판 106위에 부착되어 있으며, 상기 공간 110안에 전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드(Anode) 113이 있으며, 상기 전자 컬렉터 111과 상기 애노드113은 외부회로와 전기적으로 접촉할 수 있도록 전기적 도체 112와 114를 가지며, 상기 윗판 107에는 작동시 공기가 빠져나갈 수 있도록 하나 이상의 공기 구멍 104, 105를 가진다.
앞에서 설명한 제 1-2의 구조에서 설명을 명확히 하기 위하여 사용 물질을 확정하여 설명한다. 상기 기판 106은 실리콘기판이며 상기 전자 컬렉터 111에는 얇은 금박막(Gold Layer) 111을 사용한다. 상기 금박막은 MEMS 부품을 제작할 때 전기적 접속을 할 수 있도록 쓰이는 금박막을 사용한다. 상기 금박은 보통 접착성을 좋게 하기 위하여 크롬박막위에 형성하는 것이 보통이다. 상기 애노드113은 아연 (Zinc)를 사용한다. 상기 전해질 109는 황산과 과산화수소의 혼합액의 희석액을 이용한다. 상기 작동버튼 103은 전해질용액에 잘 견디는 막(Membrane)을 이용하고 파열수단 108에는 압력을 받으면 쉽게 파열되는 막을 이용할 수 있다.
상기 구조를 이용하여 본 발명의 기본적인 동작원리를 제 1-2도와 제 1-3도를 참고하여 설명한다. 보관중인 상기 마이크로배터리 101은 내부에 밀페된 전해질 109과 상기 애노드인 아연 113과 전자컬렉터인 금박막 111를 가지고 있다. 전기에너지가 필요한 시점에서, 사용자가 작동버튼 103을 누르면 전해질 109에 압력이 발생하고, 상기 압력은 파열수단 108을 파열시킨다. 이때 액체형태의 전해질은 좁은 공간 110에서 상기 액체전해질에 의해 발생하는 표면장력과 상기 압력에 의해 상기 공간 110을 채우게 된다. 상기 공간 110의 크기가 작을수록 표면 장력이 더욱 커져 상기 전해질은 급속히 상기 공간 110을 채우게 된다.
원래 상기 공간 110안에 머물러 있던 공기는 구멍 104, 105을 통하여 밖으로 빠져나간다. 이렇게 됨으로써, 상기 전해질 109는 상기 애노드 113인 아연과 상기 전자컬렉터인 금박막 111사이에 위치하게 되어서 다음과 같은 전기화학적인 반응이일어난다.
음극으로서 역할을 하는 애노드인 아연에서는
Zn + 2H++ SO4 2---＞ ZnSO4 + 2e-+ 2H+(수식1)
캐소드로 작용하는 과산화수소(H2O2)에서는
H2O2+ 2H++ 2e---＞ 2H2O (수식2)
그래서 전체적인 반응은 다음과 같이 된다.
Zn + H2SO4+ H2O2--＞ ZnSO4+ 2H2O (수식3)
음극으로 작용하는 상기 아연 113에서 발생하는 전자(미도시)는 상기 연결도체 114를 따라 외부 회로(미도시)를 통하여 또 다른 상기도체 112를 통하여 상기 전자컬렉터 111에 모여들어서, 과산화수소에 공급된다. 즉 상기 아연 113은 산화를 하면서 전자를 상기 회로에 공급하고 하고 상기 과산화수소는 상기 회로로부터 전자를 받아들인다. 이렇게 함으로써 상기 마이크로배터리 101은 전기적인 에너지를 공급할 수 있게 된다. 위에서 언급한 바와 같이 애노드로서 아연, 전해질로서 황산과 캐소드로서 과산화수소수, 전기컬렉터로서 금박막을 사용하는 경우에 이론전압을 계산하면 2.5V를 얻을 수 있었지만, 실제 실험에서는 1.5V의 실험전압을 얻을 수 있었다.
위의 설명에서, 전자 컬렉터 111에는 얇은 금박막(Gold Layer)을, 상기 애노드113은 아연 (Zinc)를 사용한, 상기 전해질 109는 황산과 과산화수소의 혼합액의희석액을 사용한 경우를 이용하였지만, 일반적으로 전해질은 애노드와 전기화학 반응을 일으키는 액체, 상기 애노드는 상기 전해질과 반응하여 전자를 공급하는 물질이면 어느 것이라도, 캐소드는 회로를 지나 공급되는 전자와 결합하여 환원반응을 일으키는 어떠한 물질이라도 이용가능하다. 예를 들어 제 1도에서 전해질 109가 염화아연(ZnCl2)의 수용액이고 애노드 113은 아연, 전자켈렉터위에 형성시킨 캐소드 112가 이산화망간과 탄소가루의 혼합으로 이루어진 경우를 생각한다. 이 경우 작동버튼 103을 누를 경우, 앞에서 설명한 바와 같이 상기 전해질이 상기 애노드, 캐소드와 상호 반응하여 전기를 공급하게된다.
저장기간을 길게하기 위해서 상기 염화아연의 수용액과 같은 화학물질의 전해질을 오래동안 밀봉하는 것은 좋지 못하다. 그래서 보다 안정적인 물을 전해질로 이용할 수 있다. 애노드에 마그네슘을, 캐소드에 염화아연을, 전해질에 물을 사용하면 오래동안 보관이 가능한 마이크로 배터리를 만드는 것이 가능하다. 또는 위의 애노드에 마그네슘을, 캐소드에 염화아연을 쓰고, 외부에 그대로 노출 시키는 경우는 비가 오는 것과 같은 경우에 표면장력에 의하여 물방울이 애노드 캐소드와 반응하여 전기를 공급하게 된다.
1-1도에서 1-3도에서 설명한 것은 본 발명의 기본적인 사항이다. 이러한 구조에서는 내부저항이 커질 수 있으므로, 전지의 내부저항을 줄이기 위하여 애노드와 전기컬렉터사이에 분리체(또는 흡수체, Separator)를 넣은 것이 유리하다. 제 2도는 이와같이 개선된 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이다. 기판 206위에 위판207이 부착된 구조를 가지며, 상기 위판 207은 작동버튼 203을 가지며, 상기 위판 207과 상기 기판 206사이에는 전해질 209를 저장하고 파열수단 208이 있으며, 상기 위판 207과 기판 206사이에는 공간 210이 있으며, 또한 상기 위판 207과 기판 206사이에는 애노드 213과 분리체 (Separator) 216과 전자컬렉터 211이 적층되어있고, 상기 전자컬렉터 211과 상기 애노드213은 외부 회로와 전기적으로 접촉할 수 있도록 전기적 도체 212와 214를 가지며, 상기 위판 207에는 작동시 공기가 빠져 나갈 수 있도록 하나 이상의 공기 구멍 204, 205를 가진다. 상기 분리체 216은 다공질 또는 섬유질과 같은 구조를 가져서 액체를 잘 흡수하는 특징을 가지며 상기 애노드 213과 전자컬렉터 211이 전기적으로 직접 접촉하는 것을 막고 전해질의 이온이동은 자유롭게한다.
제 1도에서 설명한 바와 같이 전자 컬렉터 211에는 얇은 금박막(Gold Layer)을, 상기 애노드213은 아연 (Zinc)를 사용한, 상기 전해질 209는 황산과 과산화수소의 혼합액의 희석액을 사용한 경우를 이용하여 제 2도의 실시예를 설명한다.
전기에너지가 필요한 시점에서, 사용자가 작동버튼 203을 누르면 전해질 209에 압력이 발생하고, 상기 압력은 파열수단 208을 파열시킨다. 이때 액체형태의 전해질은 좁은 공간 210에서 상기 액체전해질에 의해 발생하는 표면장력과 상기 압력에 의해 상기 공간 210을 채우게 된다. 상기 공간 210과 분리체 216은 서로 접하고 있으므로 공간 210에 도달한 상기 전해질은 상기 상기 분리체 216에 흡수되면서 수식 (3)과 같은 전기화학적인 반응을 일으켜서 도체 214와 212을 통하여 외부의 회로(미도시)에 전기를 공급하게 된다.
제 3도는 본 발명에 의한 또다른 실시예로서 고체전해질을 이용한 마이크로배터리를 나타낸다. 열에 의해 작동되는 이 마이크로 배터리는 다음과 같이 구성된다. 기판 301위에 윗판 302가 위치하며 상기 기판과 상판사이에 공간 310이 있어서 애노드 307과 캐소드 309와 고체 전해질 306이 위치하며, 상기 애노드 307은 전자 컬렉터 305위에 위치하며 상기 전자 컬렉터는 도체 311을 통하여 외부로 연결되고, 상기 캐소드 309는 전자컬렉터 309와 연결되며 상기 전자켈렉터는 도체 308을 통하여 외부회로와 연결된다.
설명의 편의상 애노드, 고체전해질, 캐소드에 칼슘(Ca), LiCl-KCl 고용체, K2Cr2O7을 이용하는 경우를 예로 들어 제 3도를 참고하여 설명한다. 상기 마이크로배터리가 열을 받게 되면 고체전해질 306은 녹게되고, 자체의 표면장력에 의하여 애노드 307과 캐소드 309가 있는 곳으로 이동하여 전기화학적인 반응을 일으켜서 전기를 공급하게 된다. 312는 녹아서 이동한 고체전해질을 나타낸다.
제 5도와 6도는 마이크로배터리와 미소유로(Micro Channel)와 회로가 결합된 시스템 600을 보여준 것이다. 제 6도는 제 5도의 B를 따라 자른 단면을 나타낸다. 여기서 미소유로는 피 등을 검사하는 진단장치나 DNA chip이 될 수 있다. 상기 기판 601은 실리콘기판이며 상기 실리콘 기판의 한쪽면에 마이크로배터리를, 그 반대면에 전자회로와 미소유로를 구성한 것이다. 상기 기판의 한 쪽면에 전자 컬렉터 607, 애노드608, 전해질(캐소드포함) 604, 작동버튼 603, 파열막(Membrane) 605, 상기 전자컬렉터와 애노드와 회로 614를 연결하는 도체 613, 606으로 이루어지고,상기 기판의 또 다른 면에는 상기 도체 613, 606과 연결되는 회로 614를 가지며 아래판 615와 칸막이 614로 이루어지는 하나 이상의 유로 616으로 이루어 진다. 미설명부호 611, 612는 각각 구멍, 609는 공간을 나타낸다.
상기 구조를 가지는 배터리의 작동버튼 603을 누르면 파열막 605가 파열되어 상기 전해질 604는 공간 609로 표면장력에 의하여 흘러들어 애노드 608과 전기켈렉터 607 사이에서 반응하게 된다. 이때 발생하는 전자는 상기 도체 613과 606를 타고 회로 617에 흘러서 상기 회로가 작동하게 한다. 상기 회로 617은 상기 미소유로 616의 내부에 있는 검사액체 (미도시)를 검사하는 센서 (미도시)을 작동시켜서 원하는 검사를 하게된다.
제 7도는 본 발명에 의한 또 다른 일실시예를 나타낸 것이다. 진단장치 700은 검사액체 유입구 702와 내부에 검사장치 (미도시)를 가진 진단부 701과, 작동 버튼 706과 공기배출구멍 707을 가진 에너지공급부(마이크로 배터리) 705와, 결과 704를 나타내주는 표시부 703를 가진다. 진단장치 700 내부에는 신호처리를 위한 회로(미도시)를 가질 수 있다. 이러한 구조를 가지는 진단장치 700의 내부의 신호흐름도는 제 8도에 나타 내었다. 작동버튼 706을 누르면 에너지공급부 802에서 전기에너지가 발생하여 제어부 803을 통하여 진단부 801과 표시부 804에 공급된다. 상기 진단부는 검사액체 (미도시)를 검사하여 상기 제어부 803에 신호를 보내며, 상기 제어부는 상기 신호를 처리하여 상기 표시부 804에 보내 그 결과를 사람이 알 수 있도록 한다. 이때 표시부는 액정표시장치, 발광다이오드 등일 수 있다.
제 9도는 제 7도를 더 발전시킨 본 발명에 따를 실시예를 나타낸다. 검사장치 900은 같은 기판 910위에 검사장치 901과, 하나 이상의 입력수단 905로 이루어지는 입력부 904, 작동버튼 903등을 가지는 에너지공급부 902, 표시수단 907을 가지는 표시부 906를 가진다.
제 10도는 제 9도에 의한 실시예의 신호흐름도를 나타낸 것이다. 작동버튼 903을 누르면 에너지공급부 1003이 작동하여 전기에너지를 공급하게되고 이에 따라 진단부 1001은 검사액체를 검사하여 제어부 1005에 신호를 보내고, 상기 제어부는 필요한 표시를 표시부 1006을 통하여 하게된다. 이때 입력부 1007은 키보드와 같은 역할을 하여 필요한 신호를 외부에서 입력할 수 있으며 메모리부 1002는 제어부 1005가 작동하는데 필요한 메모리를 제공하며 신호처리도중 일부 정보를 기억할 수 있다. 송신부는 처리된 신호를 상기 제어부에서 컴퓨터 (미도시) 등에 전송할 수 있다. 송신부는 외부로 직접적으로 전선 또는 광파이버 등의 직접연결 수단을 통하여 외부로 연결될 수도 있고, 자체 송신기를 가져 무선으로 신호를 전송할 수 있다. 무선으로 신호를 전송할 때는 전자기파, 빛, 초음파 등의 신호를 이용하여 외부에 신호를 전송하거나 전송받을 수 있다. 보내는 신호는 필요에 따라 변조하고 받은 신호는 복조할 수 있다.
제 11-1에서 11-3도은 제 9도의 실시예에서 피 등의 검사액체를 쉽게 유입시키기 위하여, 진단부 1101에 주사바늘 1102를 부착한 실시예인데 진단부만 그린 것이다. 1103는 스토퍼(Stopper)로서 없어도 무관하지만, 바늘이 일정한 깊이만큼 피부로 파고 들수있도록 하기위하여 설치한 것이다. 진단부 1101은 내부에 공간 1108을 가지며, 상기 공간 1108에 접한 진단수단 1109를 가지며, 진단부의 일측에는 주사바늘 1102가 위치하며, 상기 주사바늘 1102위에는 스토퍼 1103이 고정되었다. 상기 주사바늘 1102는 가이드 1104에 의하여 마개 1106에 연결이되며, 상기 마개는 주사바늘이 안내될 수 있는 통로 1105를 가지며, 상기 마개 1106의 끝에는 파열수단 1107이 있다.
위의 실시예에 대한 설명은 편의상 환자의 피를 추출하는 것만을 예로 들어 설명한다. 피를 추출한 후 이어지는 검사는 제 9도를 이용하여 설명한 것과 동일하다. 여기서는 피부에서 피를 추출하는 것까지만 설명한다. 먼저 환자의 피부 (미도시)를 향하여 주사바늘 1102를 꼽으면, 스토퍼 1103에 상기 피부가 걸리면서 상기 주사바늘 1102가 가이드 1104와 통로 1105를 따라 안쪽으로 이동하여, 파열수단 1107을 뚫게 된다. 이렇게 되면 사람몸안의 피가 상기 주사바늘 1102을 타고 이동하여 검사수단 1109에 피 1110을 공급하게 된다. 상기 내부공간 1108은 대기압을 유지할 수도 있고, 상기 피가 상기 공간 1108내로 잘 이동하도록 대기압보다 낮은 진공을 유지할 수도 있다.
이러한 구성에 의한 진단부 1101에서는 피를 추출하고 난 후 주사비늘 1102를 빼낼 때 상기 주사바늘 1102가 피부쪽에 붙어서 불편할 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 것이 제 12도로서, 상기 11-2도에서 주사바늘을 포함하는 부분을 상세히 그린 것이다. 주사바늘 1201로 피부를 찌를 때 상기 주사바늘 1201은 우측의 화살표 1205방향으로 움직이게 된다. 이때 서로 맞물린 톱니 1202, 1203은 우측으로 이동한 상기 주사바늘 1201이 다시 좌측으로 이동하지 못하도록 한다. 미설명부호 1204는 톱니 1203의 지지부를 나타낸다.
제 13도는 본 발명에 따른 일실시예로서 제 11-2도와 다른 파열수단을 가지는 주사바늘을 나타낸 것으로서 주사바늘 1301에 파열수단 1302를 가진 것을 특징으로 한다. 주사바늘 1301은 그 내부에 용해물질인 파열수단 1302를 가지며 스토퍼 1303에 고정되어있다. 상기 스토퍼 1303의 마개 1304에 연결이 되며, 상기 마개 1304는 진단부 몸체 1305에 연결되고, 상기 진단부 몸체는 공간 1307과 진단수단 1306을 가지게 된다. 이러한 구성을 이용하여 설명하면, 주사바늘 1301이 피부에 삽입되면 피에 있는 물질(예 물)과 상기 파열수단 1302가 반응하여 녹게 되며, 이에 따라 피는 상기 공간 1307로 이동하게 되어 진단장치 1306에 피를 공급하게 된다.
제 14도는 본 발명에 따른 진단장치의 진단부의 또 다른 실시예이다. 주사바늘 1401는 그 내부에 파열수단 1402를 가지며, 상기 주사바늘 1401는 진단수단 1404에 바로 연결되며, 상기 진단수단 1404와 공간 1406는 진단부 몸체 1405안에 위치한다. 피가 잘 추출 되도록 상기 공간 1407은 대기압보다 낮은 진공으로 유지하는 것이 유리하고 상기 진단수단 1404은 상기 바늘 1401에서 연결되는 미소유로 (미도시)가 을 통하여 공간 1406까지 연결된다.
위의 실시예의 작동을 설명하면, 주사바늘 1401이 피부를 파고들면 파열수단 1402가 제거되어서 바로 진단수단 1404로 피(미도시)가 공급된다. 공간 1406의 진공상태는 상기 피가 상기 진단수단 1404로 잘 흘러 가도록 도와준다.
상기 진단장치 실시예에서는 주로 피를 추출하기 위하여 주사바늘을 사용하였는데 주사바늘을 하나 더 구비하여 진단된 결과에 따라 약을 투입할 수도있다.이것을 보여주는 실시예가 제 15도이다. 진단처방부 1500은 검사주사바늘 1502와 처방주사바늘 1503이 몸체 1501에 연결된 구조를 가진다. 검사주사바늘 1502를 통하여 유입된 피는 진단처방부 1500안에 있는 검사수단 (미도시)에 의해 검사되어서 필요하다면 처방주사바늘 1503을 통하여 바로 약을 공급할수 있게 된다. 상기 두 바늘은 따로 두 개의 바늘로 있을 수도 있고 한 몸체에 구멍만 두 개를 가질 수도 있다.
제 16도는 본 발명에 따를 또다른 실시예를 나타낸 것으로 진단장치 1600의 기판 1601의 뒷면에 각각의 구성성분을 접착 테이프를 붙이듯이 배터리를 구성하는 물질을 층층히 쌓아올려서 구성한 배터리를 보여주는 것이다. 기판 1601의 윗면에 전자 컬렉터 1602가 있으며, 그 위에 차례로 애노드 1603, 분리체 (Seperator) 1604, 전해질을 머금은 캐소드 1605, 전자컬렉터 1606, 절연캡 1607이 적층된다. 작동원리는 캐소드가 전해질을 머금고 있다는 것을 제외하면 앞에서 설명한 배터리와 같다. 즉 전자 켈렉터 1602와 1606을 통해 기판 1601의 내부에 있는 회로 (미도시)와 연결되면 상기 캐소드 1605안에 있는 전해질이 분리체 1604를 통하여 애노드 1603과 반응하여 전자를 전자 컬렉터 1602에 공급하며 상기 전자는 상기 회로 (미도시)를 통하여 다른 측 전자 컬렉터 1606을 통하여 돌아와서 상기 캐소드 1605와 반응한다. 구체적인 예로서 애노드에 아연, 분리체에 셀로판, 캐소드에 이산화망간, 캐소드에 흡수된 전해질로서 염화아연, 그리고 캐소드의 도전성을 좋게 하기위하여 카본가루를 혼합한 구조로 되어있다. 이와 유사하게 기판의 뒷면에 야연(Zinc)이 공기와 반응하면서 전기에너지를 발생시키는 Zinc-Air 배터리를 사용하는 것 등도 가능하다.
제 17도는 본 발명에 따를 또 다른 실시예를 나타내는 것으로서 본 발명에 따른 배터리를 이용하여 인체내부에 들어가서 필요시에 약물를 공급하는 Drug Delivery System 1700을 구성한 것이다. Drug Delivery System의 캡슐 1700은 외부에 다공성 또는 섬유질의 물질 1701과 약물공급수단 1702를 가지며, 내부에는 지금까지 설명한 바와 같은 물질로 구성된 마이크로배터리 1703을 가지며, 또한 필요할 때 상기 약물공급수단 1702를 작동시키기 위한 제어부 1704를 가진다. 이때 마이크로배터리 1703은 전해질을 가지고있지 않다. 사람이 장기에 약물을 공급하기 위하여 캡슐 1700을 보호하는 껍질(미도시)을 제거하고 약을 먹듯이 섭취하면 장기안에 있는 산 또는 물이 다공질물질 1701에 표면장력에 의하여 흡수되면서 배터리 1703에 공급되고, 상기 배터리 1703의 내부에서 애노드(미도시), 캐소드(미도시)와 반응하여 도선 (미도시)를 통하여 제어부 1704와 약물공급수단 1702에 전기를 공급하게 된다. 구체적인 예로 애노드에 마그네슘, 캐소드에 염화은을 이용하며 전해질로는 장기나 신체 내부에 있는 물이 이용될 수 있다.
지금까지 본 발명을 구성과 대표적인 실시예들을 설명하였다. 본 발명에 대해 설명한 내용을 용이하게 수정하여 실시하거나 조합하여 실시하는 것은 본 발명의 범위에 포함된다. 애노드, 전해질, 캐소드 등을 바꾸어 실시하는 것은 본 발명을 이해한 경우 쉽게 실현할 수 있다. 예를 들어 액체전해질로 물을 사용하는 경우는 애노드에 마그네슘을 사용하고 캐소드에 염화구리(CuCl), 염화납(PbCl2) 등으로 바꾸어 실시할 수 있다. 이와같이 쉽게 바꾸어 실시할 수 있는 경우 본발명의 범위에 포함된다. 또한 본 발명에서 언급한 마이크로배터리를 크게 제작하여 사용하는 경우도 작동원리가 같으므로 본 발명의 범위에 포함된다.
밀봉된 액체전해질을 필요한 시점에 애노드 등 반응물질과 반응하게 하여 전기를 발생시켜 공급할 수 있다.
한 기판의 일측에 마이크로배터리와 다른 측에 MEMS 부품, 회로를 제작하므로서 면적을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한 마이크로배터리를 MEMS 시스템과 동시에 동시에 제작하므로서 제조단가를 낮출 수 있다. 이 경우 반도체를 제조하는 기술을 그대로 이용하여 마이크로배터리, 회로 MEMS device를 동시에 한 기판위에 제작할 수 있다.

Claims (42)

  1. 구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
    전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드(Anode)와;
    상기 애노드와 반응하여 전자를 발생시키는 역할을 하는 전해질과, 회로를 통하여 도달한 상기 전자와 반응하는 역할을 하는 캐소드(Cathode)가 혼합되어 액체상태를 유지하게 하는 밀폐된 액체주머니와;
    상기 액체주머니에 압력을 가하기 위한 압력수단과,
    상기 압력수단이 상기 액체주머니에 압력을 가할 때 쉽게 파열되는 파열수단과;
    회로를 통하여 도달한 상기 전자가 액체상태의 캐소드와 잘 반응하게 전자를 모아주는 역할을 하는 도전성재료로 이루어진 전자컬렉터와;
    상기 애노드와 상기 전자컬렉터와 상기 파열수단과 접하면서 상기 파열수단이 파열되었을 때 상기 액체가 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 전자컬렉터에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
    으로 구성되어서 파열수단이 파괴되었을 때 상기 액체가 상기 공간으로 표면장력에 의하여 이동하고 상기 애노드와 전자컬렉터에 반응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공간을 만드는 구조물에 하나 이상의 구멍이 뚫려있어서, 상기 파열수단이 파괴되어 상기 액체가 상기 공간안으로 이동할 때, 상기 공간에 있는 공기 등의 기체가 쉽게 밖으로 이동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 애노드와 상기 전기컬렉터에 도체가 연결되어서 마이크로배터리 내부에서 발생하는 전기가 밖으로 쉽게 흐를 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 애노드, 상기 전자컬렉터, 상기 액체주머니, 상기 파열수단 등이 동일한 기판위에 제작된 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 애노드, 상기 전자 컬렉터사이의 상기 공간의 일부 또는 전부를 다공성 또는 미소공간을 많이 가진 흡수체를 배치하여 액체가 잘 흡수되게하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 액체주머니속의 액체가 황산과 과산화수소수의 혼합액체인 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 액체주머니속의 액체가 수산화칼륨을 기본으로 하여 제조된 액체인 것을 하는 마이크로배터리.
  8. 구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
    전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드(Anode)와;
    전자가 공급될 때 반응하는 캐소드(Cathode)와;
    상기 애노드, 캐소드와 반응하는 전해질을 함유하는 액체주머니와;
    상기 액체주머니에 압력을 가하기 위한 압력수단과,
    상기 압력수단이 상기 액체주머니에 압력을 가할 때 쉽게 파열되는 파열수단과;
    상기 애노드와 상기 캐소드와 상기 파열수단과 접하면서 상기 파열수단 터졌을 때 상기 전해질이 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 캐소드에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
    으로 구성되어서 파열수단이 파괴되었을 때 상기 전해질이 상기 공간으로 표면장력에 의하여 이동하고 상기 애노드와 캐소드와 반응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  9. 제 8항에 있어서, 전기저항을 줄이기 위하여 캐소드에 도전성물질을 넣는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 공간을 만드는 구조물에 하나 이상의 구멍이 뚫려있어서, 상기 파열수단이 파괴되어 상기 액체가 상기 공간안으로 이동할 때, 상기 공간에 있는 공기 등의 기체가 쉽게 밖으로 이동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 애노드와 상기 캐소드에 전자켈렉터 및 도체가 연결되어서 캐소드에 발생하는 전기가 밖으로 쉽게 흐를 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 애노드, 상기 캐소드, 상기 액체주머니, 상기 파열수단 등이 동일한 기판위에 제작된 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 애노드, 상기 캐소드사이의 상기 공간의 일부 또는 전부를 다공성 또는 미소공간을 많이 가진 흡수체를 배치하여 액체가 잘 흡수되게하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  14. 제 8항에 있어서, 전해질이 물인 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  15. 제 14항에 있어서, 애노드가 마그네슘, 캐소드가 염화아연인 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  16. 구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
    전해질과 반응하여 전자를 공급하는 역할을 하는 애노드(Anode)와;
    전자가 공급되었을 때 반응하는 캐소드(Cathode)와
    녹은 후 상기 애노드와 캐소드와 반응하여 전자를 발생시키고 흡수하는 역할을 하는 고체상태의 전해질과;
    상기 애노드와 상기 캐소드와 접하면서 상기 고체전해질이 녹았을 때 상기 녹은 전해질이 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 전자컬렉터에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
    으로 구성되어서 상기 고체전해질이 녹았을 때 상기 고체전해질이 상기 공간으로 표면장력에 의하여 이동하고 상기 애노드와 캐소드와 반응하여 작동하는 것을 특징으로 하는 마이크로배터리.
  17. 구성부분들을 지지하는데 이용되는 기판과;
    전자를 공급하는 역할을 하는 애노드 (Anode)와;
    전자가 공급될 때 반응하는 캐소드(Cathode)와;
    상기 애노드, 캐소드와 반응하는 전해질을 함유하는 액체주머니와;
    상기 액체주머니에 압력을 가하기 위한 압력수단과,
    상기 압력수단이 상기 액체주머니에 압력을 가할 때 쉽게 파열되는 파열수단과;
    회로를 통하여 도달한 상기 전자가 액체상태의 캐소드와 잘 반응하게 전자를 모아주는 역할을 하는 전자컬렉터와;
    상기 애노드와 상기 전자컬렉터와 상기 파열수단과 접하면서 상기 파열수단 터졌을 때 상기 액체가 쉽게 표면장력에 의해 상기 애노드와, 전자컬렉터에 쉽게 접할 수 있도록 만들어지는 공간 ;
    으로 구성된 배터리를 적어도 하나 이상 구비하여 전기에너지를 공급받아 원하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 캐소드가 전해질속에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 17항에 있어서, 기판의 일측에 상기 마이크로배터리를 가지며 다른 측에 진단장치를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 17, 18, 20항에 있어서, 상기 기판의 한쪽 면에 상기 마이크로배터리가 위치하며, 상기 기판의 다른 쪽면에 상기 마아크로배터리를 제외한 나머지가 위치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 진단장치가 표시부, 제어부, 진단부를 가져서 상기 마이크로 배터리에서 공급된 전기를 이용하여 진단을 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 21항에 있어서, 입력부를 추가로 구비하여 소비자가 데이터를 입력할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 21항에 있어서, 메모리부와 송신부를 추가로 구비하여 필요한 데이터 처리를 하고 그 결과를 외부에 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 23항에 있어서, 전송할 때 무선으로 데이터를 보내는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 21항에 있어서, 상기 진단장치가 주사바늘을 구비하여 필요한 시점에 상기 주사바늘을 이용하여 시료를 추출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 주사바늘이 스토퍼(Stopper)를 추가로 구비하여 상기 바늘이 피부에 너무 깊숙히 박히지 않게하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 주사바늘과 상기 주사바늘과 마주보는 곳에 한 쌍의 톱니가 있어서 피부에 삽입한 주사바늘을 뺄 때 주사바늘이 상기 진단장치에서 이탈하지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제 25항에 있어서, 파열막을 추가로 구비하여, 주사바늘로 피부를 찌를 때파열막이 터지면서 혈액 또는 시료가 상기 진단장치 안으로 이동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제 25항에 있어서, 상기 주사바늘 안에 파열수단이 있어서, 주사바늘로 피부를 찌를 때 상기 파열수단이 제거되면서 혈액 또는 시료가 상기 진단장치 안으로 이동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제 25에서 29항까지에 있어서, 상기 진단부의 일부에 진공을 이루고있어 상기 주사바늘이 피부를 찌를 때 압력차에 의하여 쉽게 액체가 진단부안으로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제 21항에 있어서, 상기 진단부에 덧붙여서 처방부를 가져 진단된 결과에 의하여 약을 투입할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 제 31항에 있어서, 약을 투입하기 위하여 추가로 약 투입용 주사바늘을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 기판과;
    상기 기판의 한 쪽면에 위치하며 부품들로 구성되어 전기에너지를 소모하는 에너지소모부와;
    상기 기판의 뒷면에는 전기이외의 에너지에서 전기에너지를 발생시켜 상기 부품에 필요한 전기에너지를 만드는 에너지 공급부;
    로 이루어져서 상기 에너지 공급부에서 상기 에너지소모부로 전기에너지를 상기 기판을 통과하여 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 전기에너지를 공급하는 상기 에너지공급부가 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 배터리인 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 34항에 있어서, 전해질이 표면장력에 의해 한 위치에서 소정의 위치로 이동하므로써, 상기 배터리가 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 전해질이 전자와 반응하는 캐소드물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제 34항에 있어서, 상기 배터리가 애노드, 캐소드, 전해물질을 판상으로 적층시킨 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제 34항에 있어서, 에너지공급부가 아연(Zinc)와 공기중의 산소가 반응하면서 전기에너지를 공급하는 Zinc-Air 배터리인 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 구동수단과;
    상기 구동수단을 제어하기 위한 제어수단과;
    상기 구동수단과 제어수단에 전기에너지를 공급하는 에너지 공급수단;
    으로 구성되어서 외부의 전해질이 공급될 경우 전기화학적인 반응에 의하여 전기에너지를 발생시켜서 상기 구동수단과 상기 제어수단에 상기 전기에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  40. 제 39항에 있어서 상기 전해질이 물인 것을 특징으로 하는 시스템.
  41. 제 39항에 있어서 상기 전해질이 산(Acid)인 것을 특징으로 하는 시스템.
  42. 제 39, 40, 41항에 있어서, 상기구동수단이 약물공급기이며 인체의 내부로 삽입되어서 인체내의 액체인 산과 물을 전해질로 하여 전기에너지를 발생시켜서 상기 제어수단과 약물공급기에 상기 전기에너지를 공급하여 Drug Delivery System으로 작동되게하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009404A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Ki Bang Lee Systems with water-activated battery

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060023228A (ko) * 2004-09-09 2006-03-14 이기방 다공질물질을 가지는 배터리와 배터리제조방법
EP1659404A1 (fr) * 2004-11-17 2006-05-24 Valtronic S.A. Dispositif de diagnostic autonome miniaturise
US20100021806A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Mphase Technologies, Inc. Reserve Battery
US20100203394A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 In Tae Bae Thin metal-air batteries
US10451897B2 (en) 2011-03-18 2019-10-22 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Components with multiple energization elements for biomedical devices
US8857983B2 (en) 2012-01-26 2014-10-14 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Ophthalmic lens assembly having an integrated antenna structure
WO2015160944A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 North Carolina Agricultural And Technical State University Paper-based magnesium battery and the use thereof
US20160056508A1 (en) * 2014-08-21 2016-02-25 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Electrolyte formulations for use in biocompatible energization elements
US9599842B2 (en) 2014-08-21 2017-03-21 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Device and methods for sealing and encapsulation for biocompatible energization elements
US10361404B2 (en) 2014-08-21 2019-07-23 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Anodes for use in biocompatible energization elements
US9383593B2 (en) 2014-08-21 2016-07-05 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods to form biocompatible energization elements for biomedical devices comprising laminates and placed separators
US10381687B2 (en) 2014-08-21 2019-08-13 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods of forming biocompatible rechargable energization elements for biomedical devices
US9715130B2 (en) * 2014-08-21 2017-07-25 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus to form separators for biocompatible energization elements for biomedical devices
US10361405B2 (en) 2014-08-21 2019-07-23 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Biomedical energization elements with polymer electrolytes
US10627651B2 (en) 2014-08-21 2020-04-21 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus to form biocompatible energization primary elements for biomedical devices with electroless sealing layers
US9941547B2 (en) 2014-08-21 2018-04-10 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Biomedical energization elements with polymer electrolytes and cavity structures
US9793536B2 (en) 2014-08-21 2017-10-17 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Pellet form cathode for use in a biocompatible battery
EP3054526B1 (en) * 2015-02-06 2018-03-28 Nokia Technologies OY Apparatus comprising proton battery cells and a removable barrier layer
EP3054433B1 (en) * 2015-02-06 2018-08-29 Nokia Technologies OY Apparatus for detecting humidity
US10345620B2 (en) 2016-02-18 2019-07-09 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus to form biocompatible energization elements incorporating fuel cells for biomedical devices
EP4341854A1 (en) * 2021-05-17 2024-03-27 Fingerprint Cards Anacatum IP AB Enrollment assistance device having a cell comprising an electrolyte carrier, biometric system and enrollment method using said enrollment assistance device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60249266A (ja) * 1984-05-23 1985-12-09 Meidensha Electric Mfg Co Ltd 亜鉛―臭素二次電池のセパレータ
JPS62290061A (ja) * 1986-06-06 1987-12-16 Yuasa Battery Co Ltd 鉛蓄電池
JP2699867B2 (ja) * 1994-04-28 1998-01-19 株式会社日立製作所 薄膜太陽電池とその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009404A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Ki Bang Lee Systems with water-activated battery

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