KR20160056879A - 반-전지를 통한 치료용 전자 및 이온 전달 - Google Patents

Abstract

치료용 전자 전달 장치는 반-전지 및 유기체 및 반-전지 사이에서의 이온 전달을 위한 이온 전도 경로를 포함한다. 반-전지는 전기 전도 전극, 전극과 접촉하는 활물질, 및 유기체 및 전극 사이에서의 전자 전달을 위한 전기 전도 경로를 포함한다. 활물질은 산화제 또는 환원제를 포함하고, 따라서 전자 전달은 각각, 유기체로 또는 그로부터 자발적으로 발생한다. 키트는 치료용 전자 전달 장치 및 사용을 위한 명령들을 포함한다. 두 개의 치료용 전자 전달 장치는 전자들을 유기체로 제공하는 것, 유기체로부터 전자들을 인출하는 것, 또는 양자를 위해 동시에 또는 교대로 사용될 수 있다.

Description

반-전지를 통한 치료용 전자 및 이온 전달{THERAPEUTIC ELECTRON AND ION TRANSFER VIA HALF-CELL}

본 발명은 반-전지를 통한 유기체로의 또는 그로부터의 치료용 전자 및 이온 전달을 위한 장치들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.

산화 방지물질들은 영양제들로서 폭넓게 사용되고 일부 사람들에 의해 특정한 질환들, 이를테면 암 및 심장 질환들의 예방에서 역할을 하는 것으로 믿어지고 있다. 산화 방지물질의 결핍은 세포들에 해로운 산화 스트레스를 야기할 수 있다. 그에 반해서, 산화 촉진물질들은 일반적으로 해로운 것으로 믿어진다. 신체에서 산화 촉진물질들의 존재는 산화 스트레스와 관련되고 혈색소 침착증, 윌슨병, 및 인체 파킨슨증과 같은 질병들과 연관되어왔다. 일부 산화 촉진물질들, 이를테면 아드리아마이신은 암세포들에 독성을 나타내는 것으로 알려진다. 그러나, 유기체들에서, 산화 방지물질들 및 산화 촉진물질들은 일반적으로 분산되고, 고수준들은 독성일 수 있다.

유기체로의 또는 그로부터의 치료용 전자 전달을 위한 장치들, 시스템들, 및 방법들이 설명된다. 이들 장치들, 시스템들, 및 방법들은 산화 방지물질 또는 산화 촉진물질 효과들을 선택적으로 제공하도록 구현됨으로써 유기체의 활성 산소로 인한 손상을 증가시키거나 또는 감소시킬 수 있다.

제1 일반적인 측면에서, 치료용 장치는 반-전지 및 유기체 및 반-전지 사이에서의 이온 전달을 위한 하나 이상의 이온 전도 경로를 포함한다. 반-전지는 전기 전도 전극, 전극과 접촉하는 활물질, 및 유기체 및 전극 사이에서의 전자 전달을 위한 하나 이상의 전기 전도 경로를 포함한다. 활물질은 산화제 또는 환원제를 포함한다.

제1 일반적인 측면의 구현예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

반-전지는 활물질과 접촉하는 전해질을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 반-전지는 전해질, 전극, 또는 양자를 함유하도록 구성된 컨테이너를 포함한다.

활물질이 산화제일 때, 치료용 장치는, 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체에 전기적으로 결합될 때, 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체로부터 전자들을 인출한다. 과산화수소는 적절한 산화제의 예이다. 활물질이 환원제일 때, 치료용 장치는, 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체에 전기적으로 결합될 때, 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체로 전자들을 제공한다. 마그네슘은 적절한 환원제의 예이다. 치료용 장치는 표적으로 또는 그로부터 전자들의 네트 전달(net transfer)을 실현하도록 구성된다.

일부 경우들에서, 반-전지는 활물질과 접촉하는 첨가제를 포함한다. 첨가제는 반-전지 및 유기체 사이에서의 전자 전달의 레이트를 증가시키도록 선택될 수 있다. 전극은 활물질(예를 들어, 합성물 형태의)을 포함할 수 있다. 전기 전도 경로는 전극에 의해 형성될 수 있다.

치료용 장치는 유기체에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합될 때 갈바니 전지(galvanic cell)를 형성한다. 일부 경우들에서, 치료용 장치는 단일 반-전지를 포함한다. 치료용 장치는 치료용 장치를 유기체에 근접하게 위치시키도록 또는 치료용 장치를 유기체에 결합시키도록 구성된 지지체를 포함할 수 있고, 따라서 전자들은 유기체의 선택된 위치로 전달되거나 또는 그로부터 인출된다.

일부 경우들에서, 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나는 반-전지를 적어도 부분적으로 함유하는 인클로저 또는 컨테이너에서의 개구를 통해 형성된다. 특정한 경우들에서, 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나는 유기체 및 반-전지 사이에서의 이온 전달을 허용하도록 구성된 염다리를 포함한다.

치료용 장치는 배터리를 포함할 수 있고, 따라서 배터리는 유기체 및 전극 사이에 전기 전도 경로 중 적어도 하나의 부분을 형성하며, 배터리의 제1 단자는 전극에 결합되고 배터리의 제2 단자는 유기체에 결합된다.

일부 구현예들에서, 치료용 장치는 유기체에 접촉하도록 구성된 표면을 가지는 인클로저를 포함한다, 그리고 하나 이상의 이온 전도 경로는 유기체에 접촉하도록 구성된 인클로저의 표면을 통해 형성된다. 일부 경우들에서, 인클로저의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로를 통하는 이온들의 유량은 유기체에 접촉하도록 구성된 표면의 총 면적 및 인클로저의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 합에 대한 인클로저의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 비와 반비례 관계에 있다.

치료용 장치는 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나에 근접하게 약물 또는 영양제를 포함할 수 있고, 여기서 치료용 장치는 약물 또는 영양제를 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체에 전달하도록 구성된다.

제2 일반적인 측면에서, 키트는 치료용 장치를 유기체에 결합하기 위한 명령들, 및 유기체에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합될 때 유기체로의 또는 그로부터의 전자들의 네트 전달을 실현하도록 구성된 치료용 전자 전달 장치를 포함한다.

제2 일반적인 측면의 구현예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 경우들에서, 키트는 치료용 장치를 대체 또는 유지하기 위한 명령들을 포함한다. 키트는 치료용 장치를 위한 전해질을 포함할 수 있다. 키트는 또한 치료용 장치에서 사용하기 위한 전해질을 준비하는 것, 치료용 전자 전달 장치에 전해질을 전달하는 것, 또는 양자를 위한 명령들을 포함할 수 있다. 특정한 경우들에서, 치료용 전자 전달 장치는 제1 일반적인 측면의 치료용 장치를 포함한다.

제3 일반적인 측면에서, 치료용 장치는 전기 전도 전극 및 산화제 또는 환원제를 포함하는 활물질을 접촉시키고, 전해질을 활물질과 접촉시키고, 전기 전도 전극 및 유기체 사이에서의 전자 전달을 허용하도록 구성된 전기 전도 경로를 제공하며, 활물질 및 유기체에서의 이온 전달을 허용하도록 구성된 이온 전도 경로를 제공함으로써 제조된다.

제4 일반적인 측면에서, 유기체를 처리하는 것은 애노드 반-전지를 유기체에 전기적으로 결합하는 것, 캐소드 반-전지를 유기체에 전기적으로 결합하는 것, 각각, 유기체로 및 그로부터 전극들의 비-동시 전달을 가져오도록 애노드 반-전지 및 캐소드 반-전지를 교대로 활성화시키는 것을 포함한다.

제5 일반적인 측면에서, 유기체를 처리하는 것은 반-전지를 포함하는 치료용 장치를 유기체의 표면에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합함으로써 전자들 및 이온들을 유기체에 전달하는 것을 포함하고, 여기서 치료용 장치는 하나 이상의 이온 전도 경로를 포함한다, 그리고 하나 이상의 이온 전도 경로를 통해 유기체에 이온 전달하는 레이트 및 속도는 유기체의 표면에서의 치료용 장치의 총 면적에 대한 유기체의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 비와 역비례 관계에 있다.

제5 일반적인 측면의 구현예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 경우들에서, 치료용 장치는 약물 또는 영양제를 포함한다, 그리고 유기체를 처리하는 것은 약물 또는 영양제를 하나 이상의 이온 전도 경로를 통해 유기체에 전달하는 것을 포함한다. 치료용 장치는 동일한 대전 이온들의 흐름을 방해하고 이온의 단지 일 유형(- 또는 + 각각)의 흐름을 허용하는 고체 또는 겔 매트릭스에 고정되는 단일 전하(+ 또는 -)를 갖는 이오노머(ionomer)를 배치시키거나 또는 포함할 수 있다.

임의의 상기 측면들 또는 유기체들에서, 유기체는 인체일 수 있다.

이와 같이, 특정한 실시예들이 설명되었다. 설명된 실시예들 및 다른 실시예들의 변경들, 변형들, 및 향상들이 설명되고 예시된 것에 기초하여 이루어질 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예의 하나 이상의 특징이 조합될 수 있다. 하나 이상의 구현예 및 다양한 특징들 및 측면들의 세부사항들이 이하 첨부 도면들, 상세한 설명 및 청구항들에 제시된다.

도 1a 및 도 1b는 접착 패치의 형태인 치료용 전자 전달 장치의 실시예들의 단면도들이다. 도 1c 및 도 1d는 도 1a의 치료용 전자 전달 장치의 상면도 및 저면도이다. 도 1e는 표적에 결합된 도 1a의 치료용 장치를 도시한다.
도 2는 접착 패치의 형태인 치료용 전자 전달 장치의 다른 실시예의 단면도이다.
도 3은 표적에 결합된 전원을 포함하는 치료용 전자 전달 장치의 실시예를 도시한다.
도 4는 표적에 결합된 전원을 포함하는 치료용 전자 전달 장치의 실시예를 도시한다.
도 5a는 표적에 근접하여 위치된 치료용 전자 전달 장치의 실시예의 분해도를 도시한다. 도 5b는 표적에 결합된 도 5a의 치료용 장치를 도시한다 .
도 6은 침술 바늘의 형태인 치료용 전자 전달 장치의 실시예를 도시한다.
도 7은 치료용 전자 전달 장치를 포함하는 키트는 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 표적에 결합된 두 개의 치료용 전자 전달 장치의 교대 사용을 도시한다.

본 발명은 반-전지를 통한 표적으로의 또는 그로부터의 치료용 전자 및 이온 전달을 위한 장치들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다. 전자 전달은 표적에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합된 갈바니 반-전지를 통해 또는 표적에 전기적으로 결합된 전원을 통해 실현될 수 있다. 표적은 통상적으로 유기체이다. 유기체는 예를 들어, 인체들, 포유 동물들(예를 들어, 가축 및 애완 동물들), 곤충들, 초목들, 균류들, 및 미생물들을 포함한다. 반-전지를 통한 유기체로의 또는 그로부터의 전자 전달은 체내에서 또는 사후에 발생할 수 있다. 표면을 포함하는, 대상은 대상과 접촉하는 유기체들에 원하는 효과, 이를테면 살균 또는 병충해 방제를 실현하기 위해 반-전지에 전기적으로 결합될 수 있다. 매체들, 이를테면 생물 반응 매체들, 미생물 매체들, 발효 매체들, 원예 매체들, 균류 재배 매체들, 및 저장소들(예를 들어, 상수도들, 수생 식물원들, 수영장들, 온수 욕조들)은 매체들에서의 유기체들의 성장을 촉진하거나 지연시키기 위해 반-전지에 전기적으로 결합될 수 있다.

표적으로의 그리고 그로부터의 전자 전달은 또는 전원을 표적에 전기적으로 결합함으로써 실현된다. 반-전지는 전기 전도 전극, 활물질을 포함하고, 전해질과 사용하기 위해 포함하거나 구성된다. 즉, 본 출원에서 사용될 때, 반-전지는 전해질을 포함하는, "습식" 반-전지, 또는 "건식" 반-전지일 수 있는데, 동작을 위해 접촉하는 전해질은 이에 추가되거나 가져오게 된다. 본 출원에서 사용될 때, "전해질"은 일반적으로 적합한 이온화 용매, 이를테면 물에서 용해될 때 이온화하는 물질, 또는 이온화하는 물질이 적합한 이온화 용매로 넣어질 때 형성되는 전해질 용액을 나타낸다. 적합한 이온화 가능 물질들은 클로라이드 염들 이를테면 염화나트륨(sodium chloride) 및 염화칼륨(potassium chloride), 황산염 염들, 질산염 염들, 및 이오노머들을 포함한다. 일반적으로, 염의 이온들이 부식 생성물들과 교환될 때 전극 부식 생성물들의 용해도를 증가시키는 임의의 염들이 전해질 염들로서 적합하다. 부식 생성물들은 반 전지에서의 활물질의 환원 또는 산화에 의해 생성되는 임의의 이온들의 염들을 포함한다. 동작 동안, 전극은 표적 또는 표적과 접촉하는 전기 전도 매체들과 접촉한다. 일례로서, 표적은 수중 생물이고, 전극은 수중 생물이 함유된 해수와 접촉한다.

전극은 반-전지 및 표적 사이에 전기 전도 경로를 제공함으로써, 반-전지로부터 표적으로 또는 그 역으로의 전자들의 전달을 허용하는 전기 전도체이다. 활물질 및 전기 전도체는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 경우들에서, 활물질 및 전기 전도체는 합성물의 형태이다. 활물질이 환원제일 때, 전극은 애노드로서 기능한다. 적합한 환원제들은 금속들, 유기 화합물들, 및 그것들의 조합들을 포함한다. 적합한 금속들은 납, 알루미늄, 구리, 아연, 베릴륨, 마그네슘, 나트륨, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 칼륨, 및 리튬을 포함한다. 활물질이 산화제일 때, 전극은 캐소드로서 기능한다. 적합한 산화제들은 이에 한정되지 않으나 과산화수소, 과망간산칼륨, 산화 납, 과탄산소다 및 과산화일황산칼륨을 포함한다.

일부 경우들에서, 반-전지는 전해질을 함유하기 위한 컨테이너를 포함한다. 컨테이너는 개방, 밀봉, 또는 방수될 수 있고, 임의의 크기 또는 형상일 수 있다. 일부 컨테이너들은 강성이고 팽창 가능하지 않으며, 다른 것들은 유연하고 팽창 가능하다. 일부 경우들에서, 활물질은 전해질을 함유하기 위한 컨테이너로서 기능하는 개구들을 정의한다. 특정한 경우들에서, 표적으로부터의 유체는 사용 시 반-전지에 접촉하고 전해질로서 기능한다. 이러한 유체는 표적 및 반-전지의 활물질 사이의 이온 전도 경로를 완전히 하기 위해 이오노머 물질과 접촉할 수 있다.

반-전지는 전극을 통해 직접 또는 간접적으로 표적에 전기적으로 결합됨으로써 표적 및 전극 사이에 전기 전도 경로를 형성한다. 일례로서, 반-전지의 전극과 접촉하는 표적의 체액은 전해질의 역할을 하고 또한 전극 및 표적 사이에서 전자들을 전달하기 위한 전기 전도 물질로서 기능한다.

이온 전도 경로는 반-전지 및 표적 사이에 이온들의 흐름을 허용한다. 이온 전도 경로는 염다리이다. 일부 경우들에서, "염다리"는 갈바니 전지의 산화 및 환원 반-전지들(또는 각각, 캐소드 및 애노드 반-전지들)을 이온적으로 결합시키는데 사용되는 장치를 나타낸다. 특정한 경우들에서, 이온 전도 경로는 전해질 또는 다른 유체에 의해 형성되고, 명백하게 별도로 제작된 장치는 요구되지 않는다. 특정한 경우들에서, 전기 전도 경로 및 이온 전도 경로는 동일한 물질이거나 이온 전도체 및 전기 전도체의 합성물(예를 들어, 혼합 전도체)일 수 있다. 염다리들은 통상적으로 전기 흐름을 제한하고 이온 흐름을 최대화하도록 구성된다. 이들은 때때로 특정한 이온들이 반-전지들 사이에서 흐르게 하기 위해 겔 또는 고형 물질로 구성된다. 과거, 염다리는 베터리들에서 호환 불가능한 화학 반응들을 분리시키는데 사용되었고 배터리로부터 전기의 흐름의 병목현상이 일어나지 않도록 제작되었다. 염다리들은 보통 염다리 내 물질의 건조를 방지하는 지지체 내에 함유된 세라믹 또는 겔로 이루어져 왔다. 최신 배터리들은 공통 전해질에서 작동하거나 장치 내 멤브레인에 환원되는 염다리를 가진다. 염다리는 유기체에 접촉하는 수액 또는 체액의 연속적인 경로에 의해 실현될 수 있다.

이온 전도 경로 또는 염다리의 단면적을 증가시키거나 감소시키는 것은 표적으로 흐르는 이온량 및 투과 깊이에 따라 상이한 효과들로 이어질 수 있다. 활물질로부터 떨어져 이온 전도 경로를 연장하고 유기체에 결합하는 이온의 위치를 선택하는 것은 특정한 이온들, 버퍼들, 또는 화학 반응들이 표적에 접촉하는 염다리의 말단에서 전해질로 로딩되게 할 수 있다.

전원의 일단 또는 반-전지가 표적에 전기적으로 결합될 때, 반-전지 또는 전원은 제1 반-전지로서 기능하고 표적은 갈바니 전지의 제2 반-전지로서 기능한다. 일례로서, 애노드를 갖는 애노드 반-전지("애노드 반-전지")이 표적에 전기적으로 결합될 때, 표적은 캐소드를 갖는 반-전지("캐소드 반-전지)로서 기능하고 애노드 반-전지로부터 전자들을 수신한다("애노드 효과"). 다른 예로서, 캐소드 반-전지가 표적에 전기적으로 결합될 때, 표적은 애노드 반-전지로서 기능하고 캐소드 반-전지로 전자들을 공급한다("캐소드 효과"). 표적을 전원에 선택적으로 결합함으로써, 전원은 애노드 반 전지 또는 캐소드 반-전지 중 어느 하나로서 기능할 수 있다. 본 출원에서 사용될 때, "애노드 반-전지"는 일반적으로 표적에 전자들을 제공함으로써 애노드 반-전지로서 기능하는 것과 같은 방식으로 표적에 결합된 전원을 포함하고, "캐소드 반-전지"는 일반적으로 표적으로부터 전자들을 인출함으로써 캐소드 반-전지로서 기능하는 것과 같은 방식으로 표적에 결합된 전원을 포함한다.

전자들은 표적에 전기적으로 결합되는 애노드 반-전지를 통해 표적에 자발적으로 전달된다. 애노드 반-전지는 전기 전도체 및 활물질로서 하나 이상의 환원제를 포함한다. 환원제들의 예들은 표적의 전기화학 전위보다 큰 환원 전위(보다 음(negative)인)를 가지는 금속들, 유기 화합물들, 및 다른 요소들 또는 물질들을 포함한다. 애노드 반-전지를 유기체에 전기적으로 결합하는 것은 전자들의 유기체의 공급을 보충하고 유익한, 항산화 기능을 제공한다. 일부 경우들에서, 애노드 반-전지는 희생 애노드로서 기능한다.

전자들은 표적에 전기적으로 결합되는 캐소드 반-전지를 통해 표적으로부터 자발적으로 전달된다. 캐소드 반-전지는 전기 전도체 및 하나 이상의 산화제를 포함하는 활물질을 포함한다. 산화제들의 예들은 표적의 전기화학 전위보다 낮은(보다 작은 음인) 환원 전위를 가지는 화합물들을 포함한다. 애노드 반-전지를 유기체에 전기적으로 결합함으로써 제공되는 전자 보충에 반해, 캐소드 반-전지를 유기체에 전기적으로 결합하는 것은 캐소드 반-전지가 전기적으로 결합되는 영역에 근접한 유기체의 부분에 유해한 영향들을 미칠 수 있다. 일례로서, 유기체로부터 전자들을 전달하는 것은 유기체의 특정한 영역에서의 활성 산소 연쇄 반응들을 촉진함으로써 산화 촉진 기능을 제공한다. 다른 예로서, 유기체의 특정한 영역으로부터 전자들을 전달하는 것은 유기체의 해당 영역에 제공되는 치료용 물질의 산화를 촉진한다. 또 다른 예로서, 캐소드 반-전지에 전기적으로 결합된 표면으로부터 전자들을 전달하는 것은 표면상의 미생물들로부터 전자들을 인출함으로써 표면 살균을 촉진한다.

본 출원에서 사용될 때, "치료용 전자 전달 장치" 또는 "치료용 장치"는 전자 또는 싱크(sink), 전자 또는 싱크 및 표적 사이 전기 전도 경로, 및 표적 및 전해질 사이에서 이온들의 흐름을 허용하도록 구성된 이온 전도 경로를 포함한다. 일부 경우들에서, 치료용 전자 전달 장치 또는 치료용 장치는 반-전지 또는 전극을 유기체의 특정 영역(예를 들어, 인체의 머리, 팔, 다리, 또는 몸통)에 근접하게 위치시키거나 반-전지로부터 유기체로 또는 유기체로부터 반-전지로 유기체에 대한 전자 흐름을 유도하도록 구성된 구조체를 포함한다. 치료용 장치 또는 치료용 전자 전달 장치의 사용은 전자들의 네트 전달을 야기한다.

일부 경우들에서, 치료용 전자 전달 장치는 단일 전자 소스들 또는 단일 전자 싱크(예를 들어, 단일 애노드 반-전지 또는 단일 캐소드 반-전지)를 포함한다. 일부 경우들에서, 두 개 이상의 반-전지는 동시 또는 교대 사용을 위해 표적에 전기적으로 결합된다. 일례로서, 두 개의 애노드 반-전지 또는 두 개의 캐소드 반-전지는 표적에 결합되고 전자들의 전달 또는 제거 레이트를 증가시키거나 표적의 상이한 영역들을 처리하기 위해 동시에 사용된다. 다른 예로서, 애노드 반-전지 및 캐소드 반-전지는 표적의 상이한 영역들에 적용되고 원하는 효과를 실현하기 위해 교대로(예를 들어, 상(phase)이 다르게) 사용된다. 본 출원에서 설명된 바와 같이, 애노드 반-전지 및 캐소드 반-전지는 공통 표적에 대해 동시에 활성화되지 않는다.

반-전지는 표적에 의한 섭취, 표적에의 주입, 표적과의 접촉, 또는 그것들의 조합을 위해 설계될 수 있다. 섭취를 위한 반-전지는 표적에서의 방출을 지연시키기 위한 물질로 코팅되는 활물질을 포함할 수 있다. 일례로서, 섭취 가능한 반-전지는 소화관에서의 선택적 활성화를 위해 왁스 또는 오일로 코팅된다. 일부 경우들에서, 반-전지로부터 표적으로의 보다 큰 전자 전달은 표적과 반-전지의 표면 접촉에 의한 것보다 표적에의 반-전지의 주입을 통해 실현될 수 있다. 유기체에서의 유체들은 주입된 또는 생체 내의 반-전지를 위해 전해질 역할을 할 수 있다. 일부 경우들에서, 주입 및 표면 접촉은 추가 효과를 위해 조합될 수 있다.

일부 경우들에서, 반-전지는 전해질과 접촉하는 전극을 포함하고, 그 중 하나 또는 양자는 직접적으로 표적에 접촉할 수 있다. 컨테이너들은 특히 전하가 효과적으로 특정한 위치로 유도될 필요가 있는 전원 구현예들에서 사용하기에 적합할 수 있다. 컨테이너는 밀봉될 수 있다. 일부 경우들에서, 컨테이너는 이온이 들어가지 않고 방수이며, 반-전지 및 표적 사이에서의 이온들의 전달을 허용하기 위한 이온 전도 경로에 유체 공학적으로 결합된다. 컨테이너의 일부 또는 전부는 전기적으로 절연 상태일 수 있고, 따라서 표적으로의 또는 그로부터의 전자 전달은 컨테이너 그 자체를 통해서 보다는 표적 및 전극 사이의 선택된 전기 전도 경로를 통해 발생한다. 유사하게, 컨테이너는 이온적으로 비-전도이고 이온들을 표적에 전달하기 위한 개구를 정의할 수 있다.

일례로서, 반-전지는 표적에 전기적으로 그리고 이온적으로 구성된 컨테이너(예를 들어, 인클로저)에 밀봉된 전극의 형태이다. 인클로저는 접착 패치의 형태일 수 있다. 반-전지 및 표적 사이의 전기적 결합은 표적의 의도된 영역을 세정하는 것, 반-전지를 위해 의도된 영역에서의 표적의 표면에서 절연성 물질들(예를 들어, 머리카락, 각질 등)을 제거하는 것, 전도성 물질 이를테면 전해질 또는 전해 겔을 표적의 의도된 영역에 도포하는 것, 또는 그것들의 조합에 의해 증가될 수 있다. 전해질은 통상적으로 유기체와 접촉하는 보다 큰 이온 전도 영역을 제공하기 위해 일부 물 성분 및 일부 용존 염들을 함유한다. 상업적으로 이용 가능한 EEG 겔들 및 페이스트들(pastes)이 이를 위해 통상적으로 사용된다. 일부 경우들에서, 표면 접촉은 반-전지의 적어도 일부분을 웨어러블 장치, 이를테면 팔찌로 형성함으로써 실현된다.

본 출원에 설명된 바와 같이, 전극은 통상적으로 활물질에 결합되거나(예를 들어, 전기적으로, 물리적으로, 또는 양자로) 또는 그와 접촉하는 전기 전도 고체이다. 전극은 실질적인 변형 없이 고형 활물질 코팅의 중량을 지탱하도록 선택될 수 있다. 활물질이 유체일 때, 전극은 촉매 표면 및 원하는 전자 흐름을 촉진하기에 충분한 표면 영역을 가질 수 있다. 전극 또는 활물질에서의 채널들 또는 기공들은 반-전지로의 또는 그로부터의 전자 흐름을 향상시킬 수 있다. 전극은 스캐폴드, 메시, 직물, 로드, 또는 와이어의 형태일 수 있다. 스캐폴드는 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 와이어는 임의의 구성일 수 있다. 일부 경우들에서, 전극은 용해된 입자들 또는 규칙적이거나 불규칙적인 고체 형태일 수 있다.

애노드 반-전지에 대해, 환원제는 표적 유기체보다 음의 환원 전위를 가지도록 선택된다. 마그네슘은 대표적인 환원제이다. 마그네슘은 다른 생물학적 환원제들에 비해 조밀하고, 가볍고, 값이 싸고, 영양적으로 이로우며, 에너지 밀도가 높고, 그것의 저 독성 및 사용의 용이함으로 인해 인체에 사용될 가능성이 크다.

전원은 또한 전자들의 흐름을 표적으로 추진하기 위해 사용될 수 있다. 전원이 연속적으로 이용 가능한 정치형 애플리케이션들(stationary applications)에서, 정전자원(定電子源)이 최소한의 유지보수로 그리고 약품 처리 없이 제공될 수 있다. 파워 서플라이는 이온 전도 경로를 통해 표적에 결합되는 전해질에 하나의 납을 결합함으로써 구현될 수 있는 한편, 반대 단자로부터의 납은 표적에 직접 또는 간접적으로 결합된다. 일례로, 전원을 가지고 전자들을 공여하기 위해, 전원의 양의 단자는 이온 전도 경로를 통해 표적에 결합되는 전해질 용액과 접촉하는 전극에 결합된다. 음의 단자는 전자들을 표적 내로 전달하게 하기 위해 표적에 직접 또는 간접적으로 전기적으로 결합된다.

본 출원에 설명된 바와 같이, 캐소드 반-전지는 전기 전도체 및 산화제를 포함한다. 산화제는 고체, 액체, 또는 가스 형태일 수 있다. 적절한 산화제의 일례는 과산화수소이다. 부식 상태들은 통상적으로 캐소드 반-전지 내에서 발생한다; 전기 전도체의 부식은 백금 또는 탄소 섬유들을 포함하는 전기 전도체를 사용함으로써 완화될 수 있다. 표적의 대부분들에 캐소드 효과들을 전달하기 위해, 산화제에 불투수성인 전도성 플라스틱이 산화제와의 직접적인 피부 접촉에 의해 야기되는 독성을 방지하고 전자 인출이 고르게 분산되게 하면서 사용자를 피부 손상으로부터 보호하기 위해 사용될 수 있다. 다른 적절한 산화제들은 과망간산칼륨 및 다른 염에 결합되는 과산화수소의 고체 형태들을 포함한다. 예들은 과탄산소다 및 과산화일황산캄륨을 포함한다. 파워 서플라이는 표적으로부터 전자들을 인출하기 위해 사용될 수 있거나, 그 자리에 산화제를 형성하기 위해 사용될 수 있다.

일부 경우들에서, 반응 생성물들은 전해질에서의 반응물을 통해 반-전지로부터 제거될 수 있거나, 또는 전해질은 전자 전달을 가속화시키기 위해 보충될 수 있다. 포화되거나 열화(劣化)된 전해질을 제거하는 것은 전극 표면에서 반응 생성물들을 제거함으로써 표면이 반응을 계속하도록 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 일례로, 생성물들 이를테면 수산화나트륨 및 염화마그네슘의 제거에 따라 전해질 용액에 염화나트륨을 보충하는 것은 시스템이 처음 활성화될 때 그것의 활성과 유사한 방식으로 한 번 더 기능하게 하고 반응물들 Mg(OH)₂ 및 NaCl로부터 염화마그네슘 및 수산화나트륨으로 평형을 이동시킬 수 있다. 반-전지 컨테이너는 전해질을 반-전지에 제공하는 것, 전해질을 반-전지로부터 제거하는 것, 또는 양자를 위해, 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다.

첨가제는 반-전지의 성능(예를 들어, 전자 흐름, 이온 흐름 또는 전극 사용의 수명에 따른 일관성)을 개선하기 위해 반-전지에 제공되거나 그와 포함될 수 있다. 첨가제들은 예를 들어, 촉매제들, 반응물들, 흡수제들, 및 흡착제들을 포함한다. 이산화망간(MnO₂)은 반-전지에서의 압력 증가를 저해하고 수소 가스를 소모하기 위해 수소를 생성하는 반-전지에 포함될 수 있다. 이산화망간은 밀봉된 반-전지에 사용될 수 있거나, 산소에의 노출에 의해 재충전될 수 있다. 이런 식으로, 이산화망간은 반-전지에서 발생되는 수소와 반응하기에 충분한 산소를 보유함으로써 감극 기능을 제공한다.

특정한 경우들에서, 반-전지에서 형성된 생성물들은 그것의 기능을 방해할 수 있다. 가스들 이를테면 수소는 반-전지로부터의 전자 흐름의 소실로 이어질 수 있고, 이 수소를 흡수하는 이산화망간과 같은 물질들을 가지는 것은 성능을 향상시킬 수 있다. 유사하게, 황화수소와 같은 유해하거나 악취를 가진 화합물들은 반-전지에 근접한 흡수제에 의해 반-전지로부터 흡수될 수 있다. 활성 탄소와 같은 물질들은 가스들 이를테면 황화수소를 흡착하기 위해 반-전지에 포함될 수 있다.

생물학적 유기체들 또는 효소들이 또한 반-전지에 포함될 수 있다. 일례로, 산들을 생성하는 생물학적 유기체들은 전극의 활성을 유지하기 위해 사용될 수 있다.

활물질로서 과산화수소를 갖는 캐소드 반-전지에서, 이산화망간은 과산화수소의 산소로의 변환에 촉매 작용을 미치기 위해 사용될 수 있고 캐소드의 활성을 촉진시킬 수 있다. 캐소드를 활성화시킬 시간까지 대기한 후 이산화망간-도핑 전극을 과산화수소에 넣는 것은 촉매-처리 표면이 과산화수소로부터 제거될 때 불활성화, 수송, 및 사용 용이성을 촉진시킬 수 있다. 이산화망간은 반-전지 반응의 질, 량, 또는 생성물들을 개선하기 위해 첨가될 수 있는 반응물 또는 촉매제의 단지 일례이다. 다른 예에서, 은(silver)이 이산화망간이 마그네슘을 갖는 애노드 반-전지로부터 수소 가스를 소모하는 능력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

반-전지들로 활물질로서 사용하기 위한 마그네슘 또는 다른 고형 물질들을 주조할 때, 용해 가능한 성분이 마그네슘 또는 다른 고형 물질과 포함될 수 있다. 예를 들어, 염과 같은 이러한 느린 용해 성분은 주형에 넣어 주조된 마그네슘 또는 고형 물질과 결합될 수 있다. 반-전지의 동작 동안, 구성성분의 용해는 주조 동안 구성성분의 배치에 의해 결정되는 바와 같이 성형될 수 있는 공극들로 이어질 수 있다. 용매-터널링된 표면 영역의 양은 전극의 원하는 활성도로 조정될 수 있다.

염들의 용매화는 고농도에서 애노드의 전극에 인접한 전해질로 용해되는 이온 교환 염을 공급하는 추가적인 혜택을 제공한다. 용해 염들은 전해질 밀도를 증가시킴으로써, 전극면을 가로질러 하향으로 유체의 대류를 촉진시킨다. 이들 염이 든 용액들이 하락하면, 그것들은 전극의 표면에 접촉하며, 이는 부식될 수 있다. 칼륨 및 염화물과 같은 가용성 이온들은 불용성 표면 금속 산화물과 이온들을 교환한다. 이 예에서, 수산화 마그네슘은 이온 교환을 통해 가용성 염들을 생성물들로서 형성하기 위해 염 이온들과 결합한다. 이 예에서, 염화마그네슘이 두 가용성 생성물, 염화마그네슘 및 수산화칼륨을 생성함으로써 산화 생성물들의 외층을 제거하기 위해 사용된다. 마그네슘의 표면 내로부터 용해되는 염에서의 가용성 반대 이온은 산화 생성물들 이를테면 불용성 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 분해함으로써 전극 활성을 유지한다. 이들 염 혼입들은 전극 활성화를 위해 사용되는 물의 결핍들 및 불순들을 시정하도록 도울 수 있다. 이러한 염 혼입은 전해질 대신 물이 반-전지를 습하게 하기 위해 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 수돗물이 반-전지를 위해 사용되고 의심스러운 품질일 수 있을 때, 반-전지에서 느리게 용해되는 염들은 전해질뿐만 아니라 수돗물에 존재할 수 있는 화합물들 이를테면 철을 부동태화하는 것에 대한 방어를 제공한다. 애노드가 부동태화될 때에도, 용매화는 빠른 속도로 지속되기 위해 전극 활성에 의존하지 않는다. 즉, 유도된 염들 또는 다른 용해 가능한 물질의 자체-노출 특성은 새로운 표면들을 노출시킴으로써 전극을 재활성화할 수 있다.

하나 이상의 첨가제는 활물질(예를 들어, 활물질이 주물일 때)과 결합될 수 있다. 이들 첨가제들은 반-전지의 구조적 또는 촉매 기능을 향상시키기 위해, 반-전지의 구조적 무결성을 변경하기 위해, 반-전지의 반응을 환경 조건들로 변경하기 위해, 또는 그것들의 조합을 위해, 선택될 수 있다. 흡습성 물질들 이를테면 점토 또는 염들은 주형 상의 표면 코팅으로서 또는 그것이 주조됨에 따라 마그네늄 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 점토는 물이 존재하는 데서 팽창됨으로써 표면 장애물로서 사용되고 그에 의해 반응을 위한 새로운 표면들을 노출시킨다. 팽창되는 다른 흡습성 물질들 이를테면 염들은 또한 습하게 될 때 물에 의해 공격하기 위해 새로운 활물질 표면들을 노출시키는 유사한 "노출 효과"를 입증할 수 있다. 활물질들에서의 염들의 용해와 같이, 활물질과 혼합된 흡습성 염의 사용은 물을 전해질로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 염화캄륨으로 습해지고, 진공 펄싱된 후 건조된 점토는 용해 가능한 염화캄륨 및 팽창되나, 불용성인 점토 양자의 이로운 활성화 피처들을 결합시킬 수 있다. 탄소는 또한 애노드의 구조를 약화시키기 위해 포함될 수 있는 한편 그것은 또한 애노드 물질의 밖으로 전기적 경로를 제공한다.

전극 내 내용물들은 또한 열 팽창과 함께 팽창 및 수축 사이클링을 가질 수 있다. 보다 큰 열 팽창 계수를 갖는 물질은 표면이 부동태화될 때에도, 표면의 복원을 가능하게 하여, 가열 및 냉각 사이클들이 활물질의 표면을 수축하고 팽창하게 할 수 있다. 이러한 팽창은 동결-용융 사이클들로 인한 것일 수 있고, 갈륨, 실리콘, 게르마늄, 비스무트, 및 물과 같은 일부 물질들은 고체 형태로 동결 시 팽창하는 능력을 공유한다. 고형화하면서 수축하는 다른 첨가제들이 또한 활물질의 표면을 교란하기 위해 사용될 수 있다. 반-전지의 보통의 서비스 사이클들 동안 이러한 동결/용융/비등점이 지나면 물질은 활물질의 표면을 불안정하게 하는데 사용될 수 있다. 액체들은 교란에 의해 형성된 기공들 또는 채널들로부터 튀어나올 수 있고, 가스들이 고체들로부터 승화를 통해 또는 액체들로부터 비등(沸騰)에 의해 방출될 수 있다.

일부 경우들에서, 기포들이 형성 또는 주조 동안 활물질을 벌집 구조로 만들기 위해 사용될 수 있다. 가스들 이를테면 이산화탄소는 구조체 내에 반응물로서 포함시키기에 유용할 수 있다. 유사하게, 액체는 그것이 이후에 소모될 수 있는 활물질 내에 액체 채널을 남기도록 주조 공정에 도입될 수 있다. 물질들 이를테면 갈륨은 고온 주조 애노드 물질 내에 액체-충전 튜브들을 생성하기 위해 사용될 수 있는데, 이는 파열되고 액체가 빠져나갈 때 전해질을 위한 컨테이너로서 기능하는 공극을 정의하는 중공 튜브를 남긴다. 이런 식으로, 금속 이를테면 마그네슘은 전도성 물질(예를 들어, 전도성 스캐폴드) 주위에서 주조되나, 이후에 전해질로 충전되는 일부 액체 충전 내부 공간을 유지할 수 있다.

활물질의 물리적 교란은 내부적으로 온도, 습도, 용해, 흡수, 팽창, 및 농도 같은 요인들이 활물질 표면상에서 작용하게 하여, 활물질이 활성을 되찾고 새롭게 형성될 수 있다. 이런 식으로, 활물질 그 자체의 고형 구조체에서의 물리적으로 교란되고, 비-전기화학적인 피처들의 혼합물은 예를 들어 철의 부동태 코팅이 가용성 황화철로부터의 활물질 표면상에서 형성되게 할 수 있는 부동태화 물들에서 금속 장비의 보호를 위해 설계된 반-전지에 적용 가능하다.

활물질의 물리적 교란을 촉진하는 다른 방법은 표면의 규칙적인 기계적 교란을 통합하는 것이다. 이는 마멸되는 방식, 이를테면 산소 코팅을 폐기하는 것 및 나금속을 노출시키는 것으로 애노드를 제조함으로써 실현될 수 있다. 마모는 또한 저작(咀嚼)이 활물질을 분해하는 활물질의 사이클링이 새로운, 반응성 표면들을 노출시키게 하는 저작 가능한 애노드 반-전지에 대해 본 출원에서 설명된 바와 같이, 반-전지의 동작으로 통합될 수 있다.

비-부식 전기 전도 물질이 활물질과 포함될 수 있다. 활물질은 주조된 후 전자들을 반-전지의 밖으로 그리고 표적으로 유도하는 것을 돕기 위해 전도성 와이어에 결합될 수 있다. 일부 경우들에서, 활물질은 혼합된 전도성 섬유로 형성되어 활물질에 강화된 보강을 제공하면서 활물질의 활성을 촉진할 수 있다.

일부 경우들에서, 전극은 활물질 내에 주조 시 혼합물로서, 또는 주조 전 주형 표면에 대한 첨가제로서 위치된다. 용융된 마그네슘과 혼합된 탄소 블랙 또는 탄소 섬유의 사용은 활물질의 표면에서 절연 수산화마그네슘의 발생을 감소시킬 수 있다. 탄소 섬유의 위스커들(whiskers)이 활물질 전체에 걸쳐 내포되기 때문에 그것들이 표면의 밖으로 돌출되고 탈락되며 새롭게 형성되면, 저항성 코팅의 문제가 감소된다. 전극은 또한 반-전지의 산화 생성물들의 전기 저항성 코팅에 속하지 않는 활물질의 구조체 내에 배치될 수 있다. 상대적으로 비활성이고 비-독성인, 탄소 섬유가 합성 전기 전도 물질을 생성하기 위해 활물질 내에 통합될 수 있다. 일례로, 합성 전기 전도 물질은 스캐폴드의 형태이다. 짧은 겹쳐진 스트랜드들의 선형성은 활성화 탄소에 비해 적재되는 전기 전도성/그램을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 활물질의 강도 및 물리적 속성들을 증가시킬 수 있다.

분해 가능한 내부의 전도성 물질은 섭취 가능한 반-전지에 적합한 지효성(持效性)의 속성들을 제공할 수 있다. 활물질들은 반응물들 및 촉매제들로 함께, 그리고 탄소로 구성된 물리적 구조체들로 주조될 수 있다. 주조-후 물질들의 주입을 위한 내부 채널들 및 매크로 구조체들은 온도 민감 성분들 및 전해질 염들, 영양소들 등이, 섭취 가능한 반-전지에 첨가되게 할 수 있다. 소결되게 하기 위한 높은 압력 및 또는 속도로 압축되는 분말-기반 생성물을 제조하기 위해 다른 분말 재료들과 함께 마그네슘 분말을 주조하는 것이 또한 가능하다.

분해 가능한 코팅이 표적 위치에서 적절한 방출을 실현하기 위해 반-전지를 코팅하기 위해 사용될 수 있다. 코팅은 예를 들어, 폴리머 또는 오일일 수 있다. 일례로, 오일로 코팅된 섭취 가능한 반-전지는 반-전지가 소장에 진입할 때 담즙에 의해 활성화될 수 있다. 담즙의 유화 작용은 활물질을 제공하기 위한 오일 코팅을 박리한다, 그런데 이는 반-전지가 위의 산성 환경을 통과한 후에만 그러하다.

일부 경우들에서, 반-전지는 방수 컨테이너를 포함한다. 컨테이너의 전부 또는 일부는 전기적으로 절연될 수 있다. 일례로, 컨테이너는 플라스틱이다. 컨테이너들은 특히 전하가 효과적으로 특정한 위치로 유도될 필요가 있는 전원 구현예들에서 사용하기에 적합할 수 있다. 일부 구현예들에서, 활물질은 표적 또는 표적의 환경(예를 들어, 표적이 위치되는 염수 풀)과 직접 접촉한다. 일례로, 표적이 소화관일 때, 컨테이너는 지연 방출이 요구되는 경우 구현될 수 있으나, 그 이외에는 구현되지 않는다.

컨테이너는 반-전지가 그 외 건조 환경에서 사용될 때 전해질의 증가된 볼륨 및 보다 자유로운 흐름을 허용할 수 있다. 전기 절연 컨테이너는 발생된 전위가 의도치 않은 표적 또는 표적의 의도치 않은 부분으로 벗어나는 것을 금지한다. 이러한 컨테이너는 또한 반-전지에서의 생성물들 및 촉매제들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 컨테이너는 가스들 이를테면 수소가 빠져 나가게 하는 배기 인클로저이다. 특정한 경우들에서, 반응 생성물들 이를테면 Mg(OH)₂의 물리적 팽창은 어코디언-형, 슬리브 및 피스톤, 또는 물리적으로 팽창을 수용하는 다른 구조체에 의해 수용될 수 있다.

분기는 격리되거나 반응되지 않는 한 가스들을 생성하는 전극들에 적합하다. 예를 들어, MnO₂의 충분한 양을 반-전지에 추가하는 것은 분기의 필요를 제거할 수 있다. 반-전지를 능동적으로 환기하려는 바람이 또한 존재할 수 있다. MnO₂의 충분하지 않은 양이 반-전지 내에 포함되었다면, 전극을 건조시키는 것은 대기 중의 산소가 수소와의 반응에 의해 생성된 MnO(OH)로부터 MnO₂를 재생시키게 할 수 있다. 이는 전극의 크기 및 비용을 감소시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 반-전지의 활성 교반 또는 반-투수막은 사용 시에도, 공기를 반-전지의 안으로 들어가게 그리고 밖으로 나가게 하기 위해 구현된다. 이러한 교반은 작용들 이를테면 표적 또는 제공자에 의한 숨쉬기, 걷기, 또는 능동 펌핑 작용을 통해 실현될 수 있다.

캐소드 반-전지들에 대해, 대기 중의 산소는 적절한 촉매제를 갖는 활물질로서 적합할 수 있다. 일부 경우들에서, 공기의 교환은 캐소드 활성화를 유지하기에 적절할 수 있다. 분기는 과산화수소의 환원이 가스 상태의 산소를 생성할 수 있기 때문에, 활물질로서 과산화수소를 포함하는 캐소드 반-전지에 유익하다.

전기 전도 경로는 반-전지 및 그것이 전기적으로 결합되는 표적 사이에 수립될 수 있다. 컨테이너를 갖는 반-전지에 대해, 전기 전도 경로는 전극 및 표적을 전기적으로 연결한다. 이러한 전기 전도 경로는 전극에 더하여 전기 전도 물질을 포함할 수 있다. 이러한 전기 전도 물질은 전하가 반-전지로부터 표적으로 흐르게 하는 고형 물질 이를테면 와이어, 전도성 액체 또는 겔, 또는 전도성 직물일 수 있다. 일부 반-전지들은 기존에 존재하는 포스트(예를 들어, 피어싱 포스트)에 직접적으로 부착되거나 주입될 수 있고 별도의 또는 넓은 전도성 경로를 필요로 하지 않을 수 있다. 일부 경우들에서, 와이어가 반-전지의 비-부식 표면을 통해 전자들을 반-전지로 또는 그로부터 전달하기에 적합하다. 반-전지로의 또는 그로부터의 전자 흐름은 전기 전도 경로에 따라 부식을 저해하거나 감소시킬 수 있다.

일부 경우들에서, 전자들의 수송은 전해질의 역할을 제공하는 체액으로 주입되거나 삽입되는 전기 전도 경로(예를 들어, 와이어)를 통해 실현된다. 일부 경우들에서, 전기 전도 경로는 10 피트 이상의 길이일 수 있다. 캐소드 반-전지에 대해, 보다 짧은 전기 전도 경로의 보다 선택적인 배치가 적합할 수 있다. 즉, 캐소드 효과는 표적에 유해할 수 있기 때문에, 보다 정확한 유도가 적절하다. 일반적으로, 반-전지가 표적의 특정한 영역을 처리하기 위해 사용될 때, 보다 짧은 전기 전도 경로가 바람직할 수 있다.

전기 전도 경로는 표적의 표면에서 종단될 수 있거나, 전극은 표적의 특정한 영역으로의 흐름을 증가시키기 위해 주입될 수 있다. 표적이 유기체일 때, 주입은 체강 이를테면 입, 소화 기관, 생식 기관, 부비강, 외이, 내이, 요로, 방광 등으로의 삽입을 포함한다. 경로는 전기 전도 경로 또는 반-전지를 절개부 내로 직접적으로 주입하기 위해 또한 외과적으로 만들어질 수 있다. 전기 전도 경로는 단지 전기 전도 경로의 부분이 표적과 접촉하도록 비-전기 전도성 물질에 의해 차폐될 수 있다.

일부 경우들에서, 반-전지로의 전기 전도 경로는 표적의 외부 표면을 통한다. 이 연결은 전해질 이를테면 전해질 겔에 의해 증강될 수 있다. 표적이 인체 또는 다른 포유 동물일 때, 피부 표면에서의 전기 전달의 프로세스는 연결이 만들어지기 전에 비-전기 전도 물질들을 세정, 셰이빙, 또는 다르게 제거함으로써 증강될 수 있다. 이러한 계면에서, 전기 전도 경로는 전자 전달이 피부 및 반-전지의 전기 전도 경로 사이의 계면에서 병목현상이 일어나지 않도록 표면적 및 피부 접촉부를 최대화하도록 설계될 수 있다.

인체 또는 포유 동물로의 전기 전도 경로는 체액들 및 인체 분비물들의 본질적인 전해질 속성들에 의해 증강될 수 있다. 일부 반-전지들은 전해질들로서 체액들에 푹 담궈질 때 작용한다. 일례로, 전기 전도 경로 또는 반-전지는 오리피스 또는 표적으로 삽입된다. 다른 예로서, 반-전지는 의료 처치 동안 정맥 주사의 바늘에 결합된다. 바늘은 혈류 내에 직접적으로 닿는데, 이는 일반적인 조직들을 통해 보다 큰 저항을 생성하는 세포막들이 없는 인체 전체에 걸쳐 전기적 경로를 제공한다.

일부 경우들에서, 애노드 반-전지 및 캐소드 반-전지는 정맥 주사 처치에 대해 교대로 활성화된다. 애노드 반-전지는 혐기성 유기체들에 의한 바늘 또는 도관의 박테리아 오염 방지 및 바늘의 자동-세척을 용이하게 할 수 있다. 정맥 주사 바늘의 캐소드 처리는 부착된 박테리아를 죽이는 역할을 할 수 있다. 이 두 효과의 교대는 원치 않는 미생물을 말살하도록 구현될 수 있다. 이것은 중심으로 주입된 라인들 이를테면 PICC(말초 삽입형 중심 정맥관) 라인들이 사용될 때 특히 중요할 수 있다. 이것들은 현재 라인 상에 배포되는 박테리아에 대한 염려로 인해 현재 패혈증을 앓는 환자에 배치되지 않을 수 있다.

박테리아 오염은 애노드 및 캐소드 반-전지를 교대로 사용함으로써 완화될 수 있다. 시간적으로 그리고 보통 공간적으로 분리되는 애노드 반-전지, 그 후 캐소드 반-전지의 이러한 교대는 "교대 애노드 및 캐소드 저온 살균"(AACP)으로서 지칭될 수 있다. 이 방법은 주입된 아이템들을 살균하기 위해 적합할 수 있다. 애노드 반-전지 및 캐소드 반-전지가 3-방향 계전기에 의해 교대되는 경우, 전압 변경이 전기 전도 경로를 따라 그리고 도관 내 유체를 통해 발생한다. 애노드 대전 전위로부터 캐소드 대전 전위로의 이러한 전환은 의료 장치와의 이온성 및 공유 결합성 접촉을 분해하여, 표면들의 "세정" 및 생물막들의 파괴로 이어질 것이다. 환경 내의 그러한 기본적인 이동을 용인할 수 없는 미생물들은 전위들의 변화로서 빠르게 소멸될 수 있다. 이러한 교대는 처치 동안 유기체들을 제거하기 위해 도관 상의 초음파 또는 불가청 진동과 결합될 수 있다.

캐소드 및 애노드 반-전지들의 교대가 전기 전도 표면들 또는 수계(예를 들어, 바닥들, 카운터탑들, 염수 풀들)에 적용될 때, 유사한 살균 공정이 발생한다. 처리는 사용자가 예를 들어, 사용자의 존재 트리거 애노드 활성을 가짐으로써 존재할 때 캐소드 활성을 방지하기 위해 자동화될 수 있다. 구현예는 전원 및 캐소드 및 애노드 기능들을 교대할 수 있는 제어기의 사용을 포함할 수 있다.

본 출원에 설명된 설계 고려사항들은 다양한 애플리케이션들에 적합한 반-전지들을 구축하기 위한 안내를 제공한다. 최적화 설계에 대한 각 고려사항에서, 사용 의도에 따라 상이한 옵션이 선택될 수 있다. 설계가 선택되어 구현되면, 유지 보수 작업들 및 사용을 위한 명령들이 원하는 결과들을 가능하게 한다.

설계 외에, 반-전지의 효율적인 기능을 촉진하는 유지 보수 및 사용자 명령들의 수준이 존재한다. 일부 경우들에서, 전해질의 교체, 보충, 또는 복원은 반-전지의 효율적인 기능을 촉진할 수 있다. 활물질이 전해질의 볼륨에 비해 세포 조직 생리학적으로 초과되면, 전해질은 비워지고 복원될 필요가 있을 수 있다. 활물질이 링, 예를 들어, 링 형태이면, 은의 중공 튜브가 구조체 내로 통합될 수 있다. 튜브는 링의 표면 상에 두 개의 포트를 가질 수 있는데, 하나는 새로운 전해질의 진입을 위한 것이고, 다른 하나는 출구이다. 일부 경우들에서, 이들 포트들의 역할들은 교환 가능할 수 있거나, 단-방향 흐름이 존재할 수 있다. 새로운 전해질 용액 또는 물을 제공하고 포화된 전해질을 씻어 내기 위해 주사기가 제공될 수 있다. 포트는 예를 들어, 링에서의 스톤 아래에 숨겨질 수 있거나, 그것은 링의 내부를 향하는 두 개의 개구를 포함할 수 있다. 포트들은 개방된 채로 남아 있을 수 있거나 누설 및 활성의 손실을 저해하기 위해 사용 사이에 막힐 수 있다.

일부 경우들에서, 본 출원에서 설명된 바와 같이, 일부 활물질들은 활물질의 전체량이 분해되는데 필요한 전해질에 대한 염들을 포함할 수 있다. 반-전지가 소모되어 전해질로 재충전되면, 활물질의 공간들 내 저용 염의 전하는 모든 염들이 용해되기 전 새로운 물 주입을 다수 회 허용할 수 있다.

다른 경우들에서, 일부 활물질들은 전해질 기능을 위한 염들을 포함하지 않는다. 전해질은 사용을 위해 준비되거나 전해질을 충전하기 위한 물에서의 염들의 용해에 의해 준비되어 획득될 수 있다. 반-전지를 수용하는 컨테이너는 전해질의 보충 전 씻어 내어질 수 있다. 정제수로 시작하는 것이 일관된 결과들을 촉진시키도록 도울 수 있다. 그러나, 타액이 수용 가능한 전해질이고 쉽게 이용 가능한 이점을 가진다. 액체 활물질 이를테면 과산화수소를 갖는 반-전지들에 대해, 전해질은 활물질을 함유하고, 전해질을 보충하는 것은 또한 추가적인 활물질을 도입하는 것을 포함한다. 과산화수소 활물질의 예로, 전해질 염들은 원하는 전기 전도도를 실현하기 위해 과산화수소와 혼합될 수 있다.

반-전지들은 활물질의 감손에 대해 모니터링될 수 있다. 소모된 활물질은 새로운 양의 반-전지로 대체될 수 있거나, 전체 반-전지가 교체될 수 있다. 활물질 감손의 시각적 및 다른 사인들이 모니터링될 수 있다. 마그네슘의 예에서, 전도성 지지체의 외관은 지지체 상에 코팅되는 마그네슘의 감손을 표시할 수 있다. 드러난 마그네슘 애노드가 활성인 경우 황화수소 악취가 감지될 수 있다. 이 "스니프 테스트(sniff test)"는 또한 전극 부동태화를 검출하는 이점을 가진다. 또한, 활물질 표면의 외관은 부동태화될 때 변경될 수 있다. 마그네슘에 대해, 평상시 은빛 백색 또는 회색으로부터의 색상의 변화는 애노드가 부동태화되었음을 표시할 수 있다.

반-전지들은 전압계 또는 반-전지의 전기적 활성을 검출하는 표지 이를테면 LED 광 또는 증폭기를 통해 그것들이 생성하는 전압에 대해 테스팅될 수 있다. 수소를 생성하도록 설계되는 반-전지에서, 수소 생성은 수소 기포들의 출현에 의해 산성 용액에서 시각적으로 가늠될 수 있다. 이것들은 시간의 단위당 생성되는 수소의 양에 의한 애노드 활성도의 표시를 제공하기 위해 그리고 수집될 수 있다.

과산화수소를 함유하는 반-전지에 대해, 하나의 테스트는 과산화수소 용액의 샘플을 취하여 그것을 이산화망간에 노출시키는 것이다. 망간은 과산화수소로부터의 물 및 산소의 형성에 촉매 작용을 미친다. 이는 과산화수소 용액들이 이산화망간과 처리되는 표면 상에 놓일 때 작은 사소 기포들로서 보여준다.

부동태화 표면은 반-전지의 촉매제 또는 활물질에서 제거될 수 있다. 기능의 손실이 촉매제의 표면상에 또는 활물질의 표면상에 부동태화 물질들이 증착되는 것에 의해 야기될 수 있다. 때때로, 이는 활물질을 가로질러 보호용 코팅을 형성하는 수산화마그네슘과 같은 물질을 축적할 것이다. 다른 때에, 그것은 환경 또는 전해질에서의 불순물들에 의한 활물질의 오염으로 인한 것일 수 있다. 마그네슘이 더 이상 활성이 아닌 경우, 시트르 산의 용액은 마그네슘으로부터의 축적을 박리하고 밝은 백색의, 활성 표면을 남기기 위해 사용될 수 있다. 활물질을 세척하는 다른 방법들은 기계적 진동(예를 들어, 초음파 세척), 전해질 용액의 격렬한 흐름, 또는 오염 축적물들을 가용하기 위한 활물질 이를테면 수소에의 노출을 포함한다.

애노드 반-전지들에 대해, 표적의 의도된 영역 밖의 영역으로 전하를 지향시켜서 해로울 것은 거의 없다. 대칭적인 결과들은 애노드 반-전지들의 쌍을 대칭적으로 구현하거나 단일 애노드 반-전지의 접촉 포인트를 규칙적으로 스위칭함으로써 촉진될 수 있다. 착용 가능한 구성(예를 들어, 목걸이 또는 각 손의 반지에) 중심에 위치되는 단일 애노드가 바람직할 수 있다.

장치로부터 사용자로의 포트들은 이온들로 처리될 조직의 형상 및 깊이에 따르도록 패터닝될 수 있다. 전기화학적 반-전지로부터 흐르는 이온들이 피부 아래 혈관들을 표적으로 삼아야 하면, 천공들의 패턴이 혈관 시스템을 미러링하는 패턴으로 절단될 수 있다. 그 혈관들이 표면에 나타남에 따라, 그것들의 이온들이 표적에 도달할 깊이로 갈 필요는 없기 때문에, 염다리에 대한 포트가 보다 넓어질 수 있다. 그 혈관들이 신체 내에서 더 깊을수록, 그것들 위 포트들은 표적 조직에 대한 이온들의 보다 깊은 천공을 제공하기 위해 좁아질 수 있다.

원하는 이온 전달의 영역은 애퍼처를 달리하는 것뿐만 아니라, 장치를 통하는 전해질 교환을 위한 포트들의 패터닝 및 간격을 달리함으로써 변경될 수 있다. 표적이 피부이면, 흐름의 방향성 또는 염다리 위치에 대한 어떠한 구체적인 제어도 필요로 하지 않고 전해질은 피부로의 이온 흐름의 막힘 없는 경로를 가지고 사람에 접하는 활성 마그네슘 금속과 피부와 지속적으로 접촉할 수 있다.

이오노머들은 전해질 시스템의 염다리들 중 하나 또는 전부를 차단하도록 구현될 수 있다. 양으로 대전된 폴리머 이를테면 염화 폴리디알릴디메틸 암모늄(polyDADMAC)은 단지 음 이온들이 이동하게 할 것이다. 나피온과 같은 음으로 대전된 이오노머는 단지 양 이온들이 이동하게 할 것이다.

또한, 이동하게 허용되는 이온의 유형은 또한 단-방향 또는 양 방향 흐름 중 어느 하나를 허용하는 크기 선택적 폴리머를 이용함으로써 선택될 수 있다. 양-방향 흐름 이오노머가 크기 선택성을 위해 요구되는 경우, 그것은 이온의 특정한 크기 및 이온의 특정한 전하의 양 흐름을 시행하기 위해 비-선택적 이오노머와 적층될 수 있다.

염다리 물질들 대 원하는 이온 수송에 대한 초보 선택 가이드

보다 상세하게, 염다리의 다음 특성들이 이용되는 이온 전도성 폴리머 또는 겔의 유형에 의해 결정될 수 있다. 이하는 사용자의 원하는 최종 효과들에 대한 염다리의 가장 효율적인 이용에 대한 방법들 및 물질들에 대한 단순한 선택 가이드이다.

일부 경우들에서, 염다리는 이오노머, 즉 나피온을 포함한다. 그것은 양 이온들의 이동을 허용한다. H+와 같은 정말 작은 이온들은 통과할 수 있고, 보다 큰 것들은 롤 업 튜브의 표면(이를테면 Mg++)을 따라간다. 음 이온들은 막을 따라 또는 그것을 통해 이동할 수 없다. 이는 이온성 "단방향 통로"를 수립한다. 음으로 대전된 이오노머 이를테면 나피온이 애노드로부터의 염다리를 만들기 위해 사용되는 경우, 이는 더 이상 유기체의 밖으로 어떤 음 이온들도 끌어당길 수 없을 것이나, 양 이온들(치료제)은 팁에서 밀어 넣어질 수 있다. 이오노머의 사용 시, 신체 내로 도입되는 약물 분자들 상의 양 이온들의 수는 전극들 상의 음 이온들의 수와 동일하다.

염다리가 중성 또는 쌍성 이온 겔을 포함하고 대전된 이오노머가 없으면, 음 이온들은 유기체를 떠날 수 있고 양 이온들은 유기체에 진입할 수 있다. 어떤 것이 우세한지를 알 방법이 없을 수 있고, 이는 전자 흐름 및 이온 흐름 간에 일관된 관계가 없음을 의미할 수 있다.

이오노머(하나의 전하는 이동할 수 없다)를 사용하는 것은 정확한 도우징(dosing)을 허용한다. 동등하게, 이온 도입법은 다른 용해된 혈액 순환 분자들이 있어야 하기 때문에 약물의 일관성 없는 전달을 가질 수 있다.

2-방향 비-선택적 겔 및 이온 도입법

애노드를 통해, 염다리는 +를 유기체 내로 밀어 넣고 -를 빼낼 수 있다.

캐소드를 통해, 염다리는 -를 유기체 내로 밀어 넣고 +를 빼낼 수 있다.

이온-전도성 폴리머가 이오노머일 때 흐를 수 있는 대전 이온들의 유형은 반대 전하이다.

- 대전 이오노머(나피온)

애노드를 통해, - 염다리는 + 이온들을 유기체 내로 밀어 넣을 수 있다.

캐소드를 통해, - 대전 염다리는 + 이온들을 유기체의 밖으로 빼낼 수 있다.

+ 대전 이오노머(염화 폴리디알릴디메틸 암모늄(polyDADMAC))

애노드를 통해, + 대전 염다리는 - 이온들을 유기체의 밖으로 빼낼 수 있다.

캐소드를 통해, + 대전 염다리는 - 이온들을 유기체 내로 밀어 넣을 수 있다.

접지로의 사용자의 연결은 그것이 장치의 염다리를 떠난 후 이온 트래픽의 방향 및 흐름의 속도에 영향을 미칠 것이다. 효과는 측풍과 유사할 것이고 이온 및 전자 흐름이 장치로부터 유기체로 이동하면 이들에 방향성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일례로, 손가락들의 끝과 접촉하는 지선은 애노드가 다리에 연결될 때 그것이 발에 연결하는 것과 상이한 방식으로 이온 및 전자 흐름을 끌어당긴다. 유사하게, 장치 배치에 동측인 발을 접지하는 것은 장치 배치에 대측인 접지 배치와 상이한 효과를 가질 것이다.

캐소드 반-전지들에 대해 표적과의 정확한 접촉은 표적의 의도된 영역(예를 들어, 국부적 감염 또는 종양)에 대한 결과적인 산화적 손상 및 구조체들(예를 들어, 조직) 바로 가까이의 제한적 손상에 대한 포커싱을 허용한다. 전기 전도 경로들의 범위 및 수는 표적의 의도된 영역을 통해 그리고 그 주위에 전자 흐름을 유도하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 약물 전달이 일제히 발생하고 있는 경우, 전기 전도 경로의 위치 결정은 약물이 표적의 의도된 영역 내로 추진되는지 또는 그로부터 떨어져 추진되는지에 영향을 미칠 수 있다. 애노드 및 캐소드 반-전지들의 교대 사용 시, 결과들은 캐소드 반-전지가 표적에 전기적으로 결합되지 않을 때 애노드 반-전지가 표적에 전기적으로 결합되는 경우 개선될 수 있다. 이는 보다 국부적인 효과를 허용하고 세포막 무결성 및 이온 이동에 대한 전류 흐름의 어쩌면 원치 않는 효과들을 제거한다. 예를 들어, 표적이 암 종양이라면, 캐소드 반-전지는 상당한 시간 동안 표적의 의도된 영역에서 구현될 수 있고, 캐소드 반-전지의 의도된 영역으로부터 떨어진 포인트들에서의 애노드 반-전지의 구현이 계속된다. 일부 경우들에서, 애노드 반-전지는 신체 전체에 걸쳐 종양의 산화 상태를 보편화하는 것으로부터 혈액을 보호하기 위해 구현될 수 있다. 혈액은 캐소드 반-전지로부터 또는 방사선으로부터 유도되는 산화 상태를, 신체의 보다 일반적인 증상들을 생성하고 이동해서 다니는 것으로부터 방지하기 위해 애노드 반-전지를 가지고 정맥을 통해 돌아가는 길 상에서 처치될 수 있다.

캐소드 및 애노드 반-전지들의 동시 사용은 긍정적인 영향(원치 않는 세포들을 죽이는 것) 및 부정적인 영향(애노드 및 캐소드 반-전지 사이에서의 경로를 따라 바람직한 세포들을 죽이는 것)을 가질 수 있다.

도 1a는 접착 패치의 형태인 치료용 전자 전달 장치(100)의 실시예의 도 1d의 XX'에 따른 단면도를 도시한다. 치료용 전자 전달 장치(100)는 반-전지(102)를 포함한다. 반-전지(102)는 전극들(104), 활물질(106), 및 전해질(108)을 포함한다. 전극들(104)은 전기 전도 물질, 이를테면 질산은으로 형성된다. 활물질(106)은 예를 들어, 마그네슘일 수 있다. 활물질(106)은 돌출부들(110) 및 오목부들(112)을 포함한다. 전극들(104)은 활물질(106)의 돌출부들(110) 상에 형성된다. 전해질(108)은 예를 들어, 전해질 겔일 수 있다. 백킹(114)은 전기 절연층(116)과 함께, 전해질(108)을 적어도 부분적으로 함유하는 역할을 한다. 돌출부들(110) 및 전극들(104)은 전기 절연층(116)에서의 개구들(118)을 통해 연장한다. 접착제(120)는 치료용 전자 전달 장치(100)가 표적에 부착되게 한다. 백킹(114) 및 전기 절연층(116)은 전해질(108)을 함유하며, 이온은 치료용 전자 전달 장치(100) 및 개구들(118)을 통해 존재하는 표적 사이에서 흐른다.

활물질(106)이 마그네슘일 때, 전극들(104)은 애노드로서 기능한다. 전극들(104)은 치료용 전자 전달 장치(100) 및 표적 사이에 전기 전도 경로를 형성하고, 따라서 전자들은 전극들(104)을 통해 표적으로 흐른다. 이온들(예를 들어, 마그네슘 이온들)은 전극들(104)에 근접한 전기 절연층(116)에서의 개구들(118)을 통해 치료용 전자 전달 장치(100)로부터 표적으로 흐른다. 개구들(118)은 치료용 전자 전달 장치(100) 및 표적 사이를 흐르는 이온들을 위한 강제 경로의 역할을 하고, 따라서 이온 전도 유체 또는 전해질이 있는 데서 이온 전도 경로를 형성한다.

개구들(118)의 면적은 표적으로의 이온 흐름을 증가시키기 위해 증가되거나 표적으로의 이온 흐름을 감소시키기 위해 감소될 수 있다. 개구들(118)이 상대적으로 작을 때, 치료용 장치(100)로부터의 전자 및 이온 흐름은 표적으로 정확하게 그리고 깊이 유도될 수 있다. 대안적으로, 개구들(118)이 보다 클 때, 그 결과로 초래된 보다 큰 접촉 면적 위의 이온 흐름의 증가된 수준은 이온들이 표적 내로 보다 확산되게 그리고 덜 깊게 추진되게 할 수 있다.

치료용 전자 전달 장치(100)를 전부가 아닌 선택 영역들에서 전기적으로 절연 처리하는 것은 표적의 다른 영역들을 차폐하면서 표적의 선택 영역들로 전자들 또는 전류의 전달이 유도되게 한다. 이온 흐름이 유도되길 바랄 때, 특정한 이온들이 전해질(108)을 통해 표적으로 적재되고 전달될 수 있도록 개구들(118)의 면적을 감소시킴으로써 "병목현상"이 생성될 수 있다.

도 1b는 치료용 전자 전달 장치(100)의 단면도와 유사한 치료용 전자 전달 장치(130)의 단면도를 도시하며, 여기서 개구들(148)은 도 1a에 도시된 치료용 전자 전달 장치(100)의 개구들(118) 직경의 반인 직경을 가진다. 그와 같이, 치료용 전자 전달 장치(130)로부터의 이온 흐름은 치료용 전자 전달 장치(100)의 이온 흐름보다 더 정확하게 그리고 깊이 유도된다.

치료용 전자 전달 장치(130)는 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나에 근접한 약물 또는 영양제(132)를 포함하고, 이에 따라 치료용 장치는 약물 또는 영양제를 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체로 전달하도록 구성된다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 치료용 전자 전달 장치(100 및 130)는 유기체에 접촉하도록 구성된 표면을 가지는 인클로저를 가지고, 하나 이상의 이온 전도 경로가 유기체에 접촉하도록 구성된 인클로저의 표면을 통해 형성된다. 일부 경우들에서, 인클로저의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로를 통하는 이온들의 유량은 유기체에 접촉하도록 구성된 표면의 총 면적 및 인클로저의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 합에 대한 인클로저의 표면에서의 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 비와 반비례 관계에 있다.

도 1c는 치료용 전자 전달 장치(100)의 상면도를 도시한다. 도 1d는 치료용 전자 전달 장치(100)의 저면도를 도시하며, 전극들(104)은 전기 절연층(116)에서의 개구들(118)을 통해 돌출한다. 접착제(120)는 치료용 전자 전달 장치(100)의 둘레 주위에 위치된다. 도 1e는 전극들(104)을 통해 표적(150)에 전기적으로 결합되고 개구들(118)을 통해 표적에 이온적으로 결합되는 도 1d의 치료용 장치(100)의 YY'에 따른 단면도를 도시한다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 표적(150)은 손이다.

하나 이상의 첨가제들, 이를테면 촉매제들, 흡습제들, 흡착제들, 및 미생물들은 원치 않는 반응 생성물들을 분해하거나 흡착하기 위해 또는 표적으로의 또는 그로부터의 전자 전달을 촉진하기 위해 반-전지(102)에 (예를 들어, 활물질(106)에 근접하게 제공되거나 활물질 또는 전해질(108)과 결합되어) 존재할 수 있다. 애노드 반-전지의 일례로, 은 촉매제가 있는 데서의 이산화망간은 애노드에서 발생되는 황화수소 및 가스 상태의 수소를 소모한다. 애노드 반-전지의 다른 예로, 활성 탄소는 애노드에서 발생되는 황화수소를 흡착한다. 애노드 반-전지의 또 다른 예로, 산-분비 박테리아를 가지고 애노드 반-전지를 파퓰레이팅하는 것은 애노드의 활성을 유지하도록 돕는다. 캐소드 반-전지의 일례로, 은 촉매제가 있는 데서의 이산화망간은 과산화수소의 분해를 도움으로써, 캐소드 반-전지에 의한 표적으로부터의 전자들의 인출을 가속화한다.

반-전지(102)의 구현예들은 하나 이상의 추가적인 피처를 포함할 수 있다. 본 출원에서 설명된 바와 같이, 반-전지의 동작 동안 용해되는 고체들은 활물질과 혼합되어 활물질에 공극들을 생성할 수 있다. 활물질의 표면들은 구조적 교란을 통해 노출될 수 있다. 전도성 물질들 이를테면 탄소 섬유들은 내부로부터 외부로의 전자들의 통과를 허용함으로써 활물질과 결합되어 부동태화 표면 부식을 제거한다.

일부 경우들에서, 두 개 이상의 반-전지는 동시 또는 교대 사용을 위해 표적에 전기적으로 결합될 수 있다. 일례로, 두 개의 애노드 반-전지 또는 두 개의 캐소드 반-전지는 표적에 결합되고 전자들의 전달 또는 제거를 증가시키거나 표적의 상이한 영역들을 처리하기 위해 동시에 사용된다. 다른 예로, 애노드 반-전지 및 캐소드 반-전지는 표적의 상이한 영역들에 적용되고 원하는 효과를 실현하기 위해 교대로 사용된다.

활물질의 열화는 전도성 물질의 출현, 악취의 이를테면 황화수소로부터의 악취의 존재, 색상의 변경들, 또는 멀티미터에 의해 측정되는 바와 같은 전압의 손실을 모니터링함으로써 알 수 있다. 산화제로서 수소를 갖는 캐소드 반-전지에 대해, 이산화망간으로 코팅되는 테스트 스트립의 삽입 시 기포들의 존재는 활물질의 유효성을 나타낸다. 비활성 반-전지는 보충되거나 교체될 수 있다. 일부 경우들에서, 부동태화 물질은 활성을 복원하기 위해 반-전지로부터 제거될 수 있다. 일례로, 시트르 산이 반응 표면을 노출시키기 위해 사용된다. 다른 예로, 마모가 반응 물질을 노출시키기 위해 사용된다.

도 2는 접착 패치의 형태인 치료용 전자 전달 장치(200)의 실시예의 단면도를 도시한다. 전자 전달 장치(200)는 반-전지(202)를 포함한다. 반-전지는 전극(204), 활물질(예를 들어, 마그네슘)(206), 및 전해질(208)을 포함한다. 전해질(208)은 예를 들어, 전해질 겔일 수 있다. 전해질 겔(208)은 전극(204) 및 표적 사이에서 전기 전도 경로의 역할을 하고 또한 활물질(206) 및 표적 사이에서 이온 전도 경로의 역할을 한다. 배킹(210)은 적어도 부분적으로 전해질(208)을 함유한다. 접착제(212)는 치료용 전자 전달 장치(200)가 표적에 결합되게 한다. 전해질(208)은 치료용 전자 전달 장치(200) 및 표적 사이에 전자들 및 이온들의 전달을 위한 전기 및 이온 전도층을 제공한다. 그에 따라, 이온들 및 전자들의 흐름은 각각, 도 1a 및 도 1b에 도시된 치료용 전자 전달 장치(100 및 130)의 흐름보다 널리 확산된다.

도 3은 표적(302)에 결합되는 전원(300)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 전원(300)은 12 V 배터리이고, 표적(302)은 박테리아(306)가 성장된 전해질(304)을 포함하는 샤레이다. 표적(302)은 전극(308)을 통해 전원(300)에 전기적으로 결합되고 염다리(310)를 통해 전원에 이온적으로 결합된다. 전원(300)의 양의 단자(312)는 전극(308)을 통해 표적(302)에 전기적으로 결합된다. 염다리(310)는 전해질(304) 및 전원(300)의 전해질 용액을 연결한다. 도시된 바와 같이, 전원(300)은 박테리아(306)의 산화를 유도하도록 구성된다.

도 4는 전원(400) 및 표적(404)에 결합된 반-전지(402)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 전원(400)은 12 V 배터리이고, 표적(404)은 포유 동물이다. 표적(404)은 전기 전도체(408)를 통해 전원(400)의 음의 단자(406)에 전기적으로 결합되고 염다리(410)를 통해 반-전지(402)에 이온적으로 결합된다. 반-전지(402)는 컨테이너(416)에 전극(412) 및 전해질(414)을 포함한다. 전해질(414)은 전원(400)이 전해질에 전기적으로 결합되는 동안 산화되는 활물질(예를 들어, 박테리아 세포들, 균질 병원균들, 독성의 생체분자들 등)을 포함한다. 전원의 양의 단자(418)는 납(420)을 통해 전극(412)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 표적(404)은 납(408)을 통해 전자들의 네트 첨가를 수용한다.

도 5a는 구조체(504)를 통해 표적(502)에 전기적으로 결합된 반-전지(500)의 확대도를 도시한다. 구조체(504)는 반-전지(500) 및 표적(502) 사이에서의 전자 전달을 실현하기 위해 표적(502)에 접촉하도록 구성된다. 반-전지(500)는 전극(506), 활물질(508), 및 컨테이너(512)의 전해질(510)(예를 들어, 1M의 NaCl 용액)을 포함한다. 전극(506)은 구조체(502)에 전기적으로 결합된다. 염다리(514)는 반-전지(500) 및 표적(504) 사이에 이온 전도 경로를 형성하도록 구성된다. 일부 경우들에서, 구조체(502)는 전해질 겔(516)을 통해 표적(504)에 전기적으로 결합된다.

도 5b는 구조체(504)에 결합된 전극들(506)을 통해 표적(502)에 전기적으로 결합되고 염다리(514)를 통해 표적(502)에 전기적으로 결합된 반-전지(500)를 도시한다. 전해질 겔(516)은 반-전지(500) 및 표적(502) 사이에서의 전자들의 전달을 가능하게 한다. 이온들은 염다리(514)를 통해 표적(502) 및 반-전지(500) 사이를 흐른다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 구조체(504)는 헬멧이고, 표적(502)은 인체이다. 구조체(504)는 반-전지(500) 및 표적(502) 사이에서의 전자들의 흐름을 가능하게 한다. 반-전지(500)이 애노드 반-전지일 때, 전자는 반-전지로부터 표적(502)으로 흐른다. 반-전지(500)가 캐소드 반-전지일 때, 전자들은 표적(502)으로부터 반-전지로 흐른다. 마그네슘으로 만들어진 활물질 또는 파워 서플라이는 시스템이 기능하기 위해 필요한 전자들을 제공할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 치료용 장치(600)는 전기 전도체(602), 활물질(604), 및 표적에 이온적으로 결합되는 이온 전도 경로(606)를 포함하는 침술 바늘이다. 전기 전도체(602)는 바늘이다. 활물질(604)은 주사의 일단 상에 코팅된다. 이온 전도 경로(606)는 예를 들어, 전해질에 담궈진 흡습 스트링을 포함할 수 있다. 이온 전도 경로(606)는 활물질(604)과 접촉하거나 그 주위에 둘러싸일 수 있고, 그에 의해 활물질이 습하게 유지될 수 있다. 활물질(604)이 환원제, 이를테면 마그네슘 또는 아연일 때, 치료용 장치(600)는 애노드 반-전지로서 기능하여, 전자들을 전기 전도체(602)를 통해 표적으로 전달한다. 치료용 장치(600)는 전자들이 피부층 아래 그리고 신체 내로 보다 깊은 표적으로 전달되게 한다. 활물질(604)이 산화제일 때, 치료용 장치(600)는 원치 않는 표적 이를테면 감염 또는 성장으로부터 전자들을 제거하고 그에 따라 그것을 공격할 수 있는 캐소드 반-전지로서 기능한다.

일부 구현예들에서, 하나 이상의 캐소드 반-전지 바늘("산화" 바늘)은 원치 않는 표적 근처에 삽입되고 애노드 반-전지 바늘("환원" 바늘)은 산화 바늘들 주위의 둘레에 삽입된다. 환원 바늘은 장벽으로서의 역할을 하여, 신체의 나머지에 대해 외곽으로 퍼지는 산화 효과들로부터의 보호를 제공한다. 특정한 구현예들에서, 활물질로 코팅되는 대신, 전기 전도체(602)가 파워 서플라이에 전기적으로 결합(전기 전도 와이어를 통해)될 수 있으며, 전기 전도체는 표적으로 또는 그로부터의 전자들의 전달을 허용한다.

도 7은 치료용 전자 전달 장치(702) 및 치료용 전자 전달 장치를 표적에 결합하기 위한 명령들(704)을 포함하는 키트(700)를 도시한다. 치료용 전자 전달 장치(702)는 치료용 전자 전달 장치, 이를테면 본 출원에서 설명된 것들의 임의의 실시예일 수 있다. 도시된 바와 같이, 치료용 전자 전달 장치(702)는 접착 패치 이를테면 도 1a, 도 1b, 및 도 2에 설명된 것들의 상면도이다. 명령들(704)은 치료용 전자 전달 장치(702)를 교체하거나 유지하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 치료용 전자 전달 장치(702)는 전해질을 포함한다. 특정한 경우들에서, 전해질(706) 또는 전해질 전구체가 키트(700)와 포함되고, 명령들(704)은 전해질을 준비하기 위한 명령, 전해질을 치료용 전자 전달 장치(702)에 전달하기 위한 명령, 또는 양자를 포함한다.

애노드 반-전지들을 제조하는 제형, 형상, 및 방법들의 예들이 아래에 보다 상세하게 설명된다.

마그네슘은 전도성 지지체 주위 용융된 마그네슘을 고형화함으로써 전도성 물질상에서 고형화될 수 있다. 일례로, 와이어는 나선형으로 감기고 환상면 주형에 꼭 맞는다. 와이어의 두 개 이상의 스트랜드는 전기 접촉점 및 클립으로서 이후에 사용하기 위한 토러스의 홀의 중심을 통해 교차한다. 주형은 폐쇄되고 용융된 마그네슘은 공동에 부어지며, 여기서 그것은 와이어 및 주형의 외부 표면을 코팅한다. 마그네슘이 완전히 냉각될 시간을 가지기 전, 용융된 마그네슘은 마그네슘의 코팅으로 덮히지 않은, 와이어들의 경로에 의해 성형된 중공 내부 챔버 뒤에 두어지도록 주형에서 옮겨 부어진다.

마그네슘의 용융점은 1,202°F (650°C)인 한편 구리의 용융점은 1,984°F (1,085°C)이다. 은-코팅된 애노드 와이어가 사용되면, 마그네슘의 온도는 마그네슘 및 은을 소결시키기 위해 1,763°F (961.8°C)까지 올라가야 한다. 녹은 마그네슘은 와이어 금속의 용융점에 가까운 온도로 올라간 후 와이어 프레임 구조체에 부어질 수 있다. 마그네슘은 1090°C에서 기화하고, 따라서 비등이 일어나지 않고 이 지점 위로 가열될 수 없다. 와이어는 용융된 염화마그네슘(MgCl₂)으로부터 전해 방법을 사용함으로써 마그네슘으로 코팅될 수 있다. 마그네슘은 또한 증류와 유사한 방법에 의해 와이어 상으로 증기 증착될 수 있다. 이는 마그네슘을 재-용융하는 에너지 비용을 방지하기 위해 피전(Pidgeon) 공정을 사용하는 마그네슘의 생성 동안 실현될 수 있다.

중공 내부 챔버는 공동을 형성한다. 이 공동에 황산칼륨 또는 인체 피부와 호환 가능하고 바람직하게는 비-독성인 일부 다른 가용성 염을 함유하는 수성 유체가 주입될 수 있다. 전해질 겔은 개방 반-전지에의 유출을 방지하도록 도울 수 있다. 유동성의 박막 전해질이 또한 채용될 수 있고 이동으로 인한 교반으로부터 유익할 수 있다.

일례로, 와이어는 유체가 마그네슘을 통해 그리고 그것을 지나 흐르게 하는 나선형을 가진다. 수소 기포들은 마그네슘 표면에서의 유체를 교반하고 마그네슘을 둘러싼 유체의 이동을 촉진시킬 수 있다.

전해질은 애노드 반-전지 내로 도입되어 그 중 일부가 아래에서 설명되는, 방법들 중 하나 또는 그 조합으로 애노드 표면에서의 활성을 촉진시키기 위해 혼합될 수 있다.

일례로, 염은 반-전지가 활성화되기 전에 물 또는 다른 유체와 혼합된다. 이는 전해질의 주입을 위한 실용적 선택이며, 여기서 반-전지는 전해질의 첨가로 활성화되는 건식 반-전지이다. 이들 건 반-전지들은 다수의 전해질 사용 장치들일 수 있고, 여기서 단일 애노드 반-전지는 그것을 통해(예를 들어, 별도의 채널들을 통해) 밀어 넣어지는 새로운 전해질의 몇몇 부분을 가진다.

다른 예로, 애노드 반-전지는 건조한 (염) 성분들을 포함하고, 물이 염을 용해시키기 위해 반-전지로 첨가되며, 그에 의해 필요 시 반-전지에 전해질을 형성한다. 반-전지는 전해질 전구체를 함유할 수 있고, 물은 전해질을 형성하기 위해 전지에 첨가될 수 있다. 염들의 느린 용해 및 전해질의 심지는 애노드가 활성이고 보다 일관되게 활성을 유지할 기간을 연장하도록 도울 수 있다. 예를 들어, 염 결정들이 마그네슘 주조 전 전도성 물질상에 침전되면, 애노드 내부 상의 염의 표면에 닿는 물은 활물질의 표면에서의 보다 깊은 채널을 용해시킬 것이다. 이는 활물질의 새로운 표면을 제공하고 시간이 흐르면서 보다 일관된 효과를 낼 수 있다.

또 다른 예로, 건조한 (염) 및 습한 성분들은 애노드 반-전지에 미리 충전되고 장벽에 의해 분리된다. 장벽의 천공은 건 및 습한 성분들이 혼합되게 하고, 그에 의해 그 자리에 전해질을 형성한다. 겔로부터 염들을 분리하는 것은 반-전지의 조기 활성화를 방지하도록 돕는다. 그것들 사이의 장벽의 파열 시, 반-전지는 활성화될 수 있다.

또 다른 예로, 반-전지는 활물질과 접촉하는 유체를 함유하고, 반-전지에 필요한 모든 성분들이 존재하나, 성분은 반-전지의 활성화를 개시하기 위해 반-전지에서의 유체와 혼합되어야 한다.

또 다른 예로, 반-전지가 기능하기 위해 필요한 모든 성분은 미리 혼합되어 반-전지에 포함되나, 제조 동안 마그네슘이 그것의 활성을 저해하도록 부동태화된다. 반-전지는 표면 상에서 장벽 코팅을 제거하고 반응들이 계속해서 진행되게 하는 애노드 이를테면 시트르 산 내로 일부 물질을 혼합함으로써 활성화될 수 있다.

염들이 마그네슘의 표면을 활성화하는 전해질을 만나면 마그네슘 이온들의 형성을 야기하는 일련의 화학 반응이 발생한다:

Mg (s) → 2e^- + Mg^{2 +}

마그네슘은 또한 수소 가스 및 수산화마그네슘을 제조하기 위해 흐름과 직접적으로 반응할 수 있다.

Mg (s) + 2H₂O(g) → Mg(OH)₂(aq) + H₂(g)

마그네슘은 또한 수소를 제조하기 위해 용액의 산과 반응할 수 있다. 이 반응은 전자들을 유기체에 공여하지 않고, 대신에, 산(H⁺)이 전자 수용체이며 수소 가스가 방출된다. 아래 식에서, 시트르 산이 예로 사용되나, 가용성 반대 이온을 가지면 어떤 산도 이용될 수 있다. 시트르 산은 본 예에서 그것의 적은 위험, 고체 형태, 및 마그네슘 이온들을 킬레이트 화합물이 되게 할 때의 높은 용해도로 인해 이용된다.

Mg(s) + H₃C₆H₅O₇(aq) + → Mg^{2 +}(aq) + HC₆H₅O₇ ^{2 -}(aq) + H₂(g)

추가적으로, 킬레이트제들이 마그네슘 이온 용해도를 증가시키기 위해 전해질에 첨가될 수 있다. 이는 애노들의 표면 상에 불용성 침전제들을 형성하는, 마그네슘 이온들 및 수산화물 또는 탄산염의 비생산적인 상호 작용을 방지할 수 있다.

침전제들이 형성된 후에도, 침전제가 형성되지 않은 영역들에서 애노드의 보다 빠른 부식이 있을 수 있다. 이는 언더마이닝(undermining)에 의한 애노드의 소모로 이어질 것이다. 각 영역에서의 오염 침전물들을 탈락시키도록 애노드를 형성하는 것은 반응물들의 일관성을 유지하도록 도울 수 있다. 반-전지가 재배향되거나 교반되는 경우, 기능이 개설될 수 있다.

이온 흐름 및 이온들의 Mg^{2 +} 축적의 제거를 위한 경로가 그 중 일부가 아래에서 설명되는, 방법들 중 하나 또는 그 조합으로 실현될 수 있다.

일례로, 마그네슘은 반-전지의 밖으로 표적을 향해 이동하게 된다. 황산염들 또는 염화물들이 전해질에 존재하는 경우, 마그네슘은 가용성 Mg^{2 +}로서 쉽게 이동할 것이다. 이는 고체 소스로서의 원소 Mg 및 생성되어 애노드로부터 멀리 이동하는 양으로 대전된 Mg^{2 +} 이온들을 가져 이온들의 과밀을 야기할 수 있다. 이들 마그네슘 이온들은 전류 흐름(전자들의 흐름의 반대)의 방향으로 이동한다. 그 결과 마그네슘 이온들이 표적에 이온 도입된다. 마그네슘 염들은 국부적으로 도포될 때 뛰어난 안전성을 가지고, 염화마그네슘 및 황산마그네슘의 국부적인 도포들은 안전한 것으로 간주되며 피부 및 상처들의 표면에 촉촉한 염들을 직접 도포하기 위해 사용되어 왔다. 어떤 특별한 고통 또는 반응도 주의되지 않고, 대부분의 사용자는 근 긴장의 이완 및 해완을 경험한다. 피부로 매우 높이 집중된 마그네슘 이온들의 접촉(포화)은 어떤 분명한 부정적인 결과도 갖지 않는다. 마그네슘의 직접적인 흡수가 수용 가능하면, 이 Mg^{2 +}은 전하들의 균형을 맞추기 위해 염다리 아래로 표적 내로 이동하는 이온일 수 있다. 이러한 Mg^{2 +}의 이동은 그 외 추가 반응들을 저해할 수 있는 용액에서의 마그네슘 이온들의 축적을 저해할 것이다. 음 이온들은 애노드를 향한 부착 위치를 향해 끌어당겨질 것이다. 염 페이스트는 표적으로부터 멀어져 애노드 내로 이동하기 위한 음 이온들의 저장소를 제공하기 위해 애노드에 인가될 수 있다.

다른 예로, 마그네슘 이온들이 전해질에 형성되게 되고, 그 후 새로운 전해질이 첨가되며 오래된 전해질은 원소 마그네슘의 전부 또는 실질적으로 전부가 이온들로 전환될 때까지 반-전지의 애노드 기능을 새롭게 하기 위해 폐기된다. 이는 마그네슘이 전해질에 형성됨에 따른 애노드 성능의 감소 및 전해질이 새롭게 될 때의 성능의 즉각적인 증가로 이어질 것이다.

애노드들에 대한 설계들은 보다 큰 내부의 기포들을 저해하고 위로 흐르는 수소 가스 기포들이 애노드 면 "스크러빙"에 가담하게 할 수 있다. 전해질 이상의 대류형 흐름은 작은 애노들의 효율적인 기능을 촉진시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 활물질은 유체가 활물질을 통해 흐르고 반응 표면으로서의 역할을 하게 하는 크림셸 또는 중공 형상을 가질 수 있다. 또한, 표면 기하학적 구조에 대한 개량들은 동작 전체에 걸쳐 애노드가 훨씬 더 활성적이도록 촉진한다. 일례로, 활물질은 그 자체를 함께 보유하기에 충분한 강도, 그러나 Mg(OH)₂ 및 MgCO₃의 층을 떠받치기에는 충분하지 않은 강도를 가진다. 이들 부식 특성들을 갖는 제형은 애노드에 의한 자동-세척을 촉진시킨다. 표면 기하학적 구조 및 내부 공간들은 어떻게 그리고 언제 애노드가 활성으로 될지를 결정할 것이다. 물의 첨가는 용해 가능한 플러그들을 활물질의 내부 챔부들에 밀어 넣음으로써 느려질 수 있으며, 플러그의 용해는 반응 및 용해를 시작하기 위한 마그네슘의 새로운 네트워크로 이어진다. 용해성 플러그들은 저용 염들의 형태일 수 있고, 따라서 또한 전해질 전도성일 수 있다.

수소는 마그네슘이 물과 반응할 때 만들어져, 그것을 분해하고 그것이 수소 가스(H₂) 및 수산화마그네슘 Mg(OH)₂로 되게 한다; 이 반응은 전도성 경로를 통해 표적으로 전달될 수 있는 전자들을 생성하지 않는다. 마그네슘에 의해 잃은 전자들은 수소 가스에 주어진다.

애노드 표면에서의 수소 생성은 기포들이 빠져나감에 따라 애노드 주위의 전해질 흐름을 교반한다. 이는 수소가 보다 격렬한 애노드를 초래하게 하여, 전해질 흐름을 복원한다. 수소의 생성은 또한 불용성 수산화마그네슘을 생성하여, 애노드의 표면을 오염시킬 수 있고 이는 애노드 반응 속도를 제한한다.

반-전지에 의해 발생된 수소는 그 중 일부가 아래에 설명되는, 방법들 중 하나 또는 그 조합으로 제거될 수 있다.

일례로, 수소 연료 전지는 개량된 수소를 동력원으로 활용하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로, 수소는 절대 안전한 분기구를 통해 배치될 수 있다. 아무리 많은 산이 전해질에 존재하더라도, 마그네슘 애노드는 도전성 경로를 통해 사용자에게 직접적으로 전자들을 공여하도록 기대된다. 수소 및 연료 전지에서의 그 활용은 마그네슘과 같은 활성인 원소를 사용하는 것에 대해 흥미로운 "부작용"을 가져온다. 아연이 희생 애노드로서 사용되었을 경우, 물의 분해가 거의 없었고 온도가 비등에 도달할 때까지 수소의 생성이 없었다.

다른 예로, 수소는 MnO₂와의 반응을 통해 제거된다:

MnO₂ + ½H₂ → MnO(OH) + e-

이 반응은 공기 중 산소에의 노출에 의해 역전될 수 있고, 애노드 반-전지를 건조시키고 대기 중 산소가 순환하게 함으로써 회복을 허용할 수 있다.

일부 경우들에서, 발생된 수소는 이용되기 보다, 분기구의 개구에서의 촉매제를 사용하여 물로 산화되거나 환경 내로 분기된다. 일회용 반-전지들에 대해, 분기는 적합한 옵션이다. 수소가 반-전지에서 형성된다면, 내부 가스의 증가하는 볼륨을 수용하기 위해 셀의 절대 안전한 변형이 존재할 수 있다. 이는 팝-업 버튼, 애노드들로부터 분리된 슬라이딩, 또는 수소-투수 막을 통해 실현될 수 있다.

수소-투수 막이 산소 및 이산화탄소에 대해 투과성이라면, 이들은 시스템에 가치 있는 반응물들을 제공할 수 있다. 튜브형의 막은 애노드 전해질 공동 내로 삽입될 수 있다. 공동 내부의 깊은, 일단에서, 튜브는 차단될 수 있다. 애노드의 표면에서 그것은 애노드의 덮개에 의해 제자리에서 클립핑된다. 시스템이 "호흡"하게 만들 때 막이 유효하기 위해 필요한 길이 및 양은 실험적으로 결정될 수 있다. 막의 축소된 튜브는 공기의 자유 순환이 가능하나, 전해질을 위해 필요한 공간을 거의 차지하지 않게 하기 위해 내부에 스페이서를 두어 갭을 가진다. 막의 전해질 측에는 침전이 트랩되게 하기 위해 탄산마그네슘 결정들이 배포될 수 있다.

효율적인 기능을 가능하게 하기 위해, 애노드는 활물질(예를 들어, 마그네슘 또는 애노드로서의 역할을 하는 다른 물질) 이온들이 이동할 수 있는 표면들을 가진다. 마그네슘 표면이 건조되는 경우, 마그네슘 이온들의 축적은 산화 반응을 빠르게 저해한다. 단지 작은 표면적만 존재하는 경우, 애노드는 많은 전류를 생성할 수 없을 수 있다. 일부 경우들에서, 긴 연속적인 채널을 제공하는 애노드 내 나선형 구조가 사용될 수 있다. 금속은 뜨겁게 부어지거나, 증기 증착되거나, 미로 스캐폴드 상에 전기도금될 수 있다. 애노드의 내부는 반응들 및 이온 이동을 위한 표면적을 증가시키기 위해 전해질 용액과 접촉된다. 캐소드들을 통해, 증가된 표면적은 인출될 수 있는 전자들의 양에서의 병목현상을 저해한다.

캐소드 반-전지가 표적에 전기적으로 결합될 때, 표적은 애노드 반-전지로서 기능하고, 전자들은 표적으로부터 캐소드 반-전지로 전달된다. 이 구성은 치료용 애플리케이션들 이를테면 암 처치에 적합하다. 애노드 반-전지가 종양의 영역에 결합하는 것은 방사선의 독성 효과들을 완화시킬 수 있지만, 캐소드 반-전지는 방사선 치료와 상승적이고 추가적인 병을 유도하는 질병 세포들을 파괴하는 것을 도울 수 있다. 캐소드 반-전지는 산화적 손상 및 암 세포들의 변이를 촉진시키기 위해 처치 동안 영역으로부터 전자들을 끌어당길 수 있는 암 영역 위의 피어싱에 전기적으로 결합된 반-전지 또는 반-전지 패치를 배치함으로써 구현되어, 그것들을 죽일 수 있다. 이는 표적에 효과적인 이점을 가질 수 있으며, 처치 위치로부터의 거리가 증가함에 따라 전자 인출의 영향이 점점 작아진다. 덜 강력한 효과(보다 적은 전압)를 갖는 캐소드 물질의 선택은 전자 인출의 부차적인 손상을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 표적 및 산화제 간 전압의 차이가 증가함에 따라, 조직들이 전자들을 인출할 거리도 증가한다. 약 산화제들은 보다 강력한 것들보다 짧은 범위에 그것들의 영향력을 행사할 수 있다.

캐소드 반-전지들은 또한 전원들로 구현될 수 있고 유기체들 또는 암들을 침범함으로써 야기되는 문제들을 목적으로 하는 국부적 의료 도구로서 기능할 수 있다. 정확도 및 효능은 구형 패턴에서 약해지는 효과를 갖고 그리고 또한 저항성 물질들을 통과하는 한 위치에서 전자들을 인출하기 위해 주입된 프로브들 및 전기 절연 전도체들을 사용함으로써 실현될 수 있다.

캐소드 반-전지는 본 출원에서 설명된 애노드 반-전지의 구성과 유사한 구성을 가질 수 있다. 캐소드 반-전지의 보다 부식성 환경이 주어지면, 상이한 물질 선택들이 바람직할 수 있다. 적합한 전도성 물질들은 탄소 섬유 직물 및 백금 와이어를 포함한다. 플라스틱에 첨가되는 전도성 물질은 적절한 전기 전도성을 갖는 방수, 비-부식 가능한 장벽을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 적절한 활물질의 일례는 과산화수소이다. 과산화수소는 안정한 산화제이고 활성을 유지하기 위해 재충전되거나 교체될 수 있다. 그것은 처리하기에 안전하고 피부 상에 쏟아진 후 빠르게 씻어내는 경우 확정적으로 손상을 주지 않는다. 전도성 경로는 과산화수소에 연결되고 조직들에서의 산화 스트레스를 야기하기 위해 사용자에게 고정된다.

요약하면, 탄소 섬유 케이블이 표적에 접촉한다. 전기 비-전도 방수 인클로저는 플라스틱 케이스이다. 산화제는 과산화수소이다. 전도성 스캐폴드는 탄소 섬유이다. 사용자는 그들이 주위를 이동함에 따라 그것들과 함께 반-전지를 수송할 수 있다. 이 반-전지는 신체를 통해 전류를 지향시키지 않으나, 신체에서 전자들을 인출한다.

전극 표면 오염은 적절하게 형성된 전해질 및 그것의 산화 코팅을 탈락시키도록 설계된 원소 이를테면 마그네슘의 합금들을 사용함으로써 완화될 수 있다. 전극은 효과를 증가시키고 반응을 위해 증가된 표면적을 제공하기 위해 텍스처된 표면으로 설계될 수 있다. 표적과 전기 접촉하게 하는 전도성 물질의 텍스처링은 또한 사용자로의 전자 전달을 위한 표면적을 증가시킬 수 있다. 표면의 미세한 텍스처링 또는 에칭은 전자 전달을 몇 배나 개선할 수 있고 보다 매끈한 표면과 비교할 때 전해질 페이스트들 또는 겔들이 쉽게 달라붙는 표면을 제공할 수 있다.

암 처치를 위한 캐소드 반-전지는 섭취하는 화학요법/항생제들에 비해 국부화되는 특정한 표적 처치의 이점들을 가진다. 일부 요법들 이를테면 방사선은 표적도를 가지나, 빔이 신체를 통해 직선으로 가지 않기 때문에, 많은 의도치 않은 조직들이 손상을 입는다. 또한, 방사선은 강력한 직접 산화제이고, 따라서 다수 회의 방사선의 손상은 산화 방지제에 의해 완전히 역전될 수 없다; 즉 정상 세포들에서의 DNA가 감마선에 의해 부딪치면, 회복되거나 역전될 수 없는 손상이 있을 수 있다. 반대로, 캐소드는 전자들의 일반적인 결손을 생성하기 위해 전기적으로 작용할 수 있다. 캐소드 반-전지는 표적의 의도된 영역에 효과들을 야기하는 방사선의 선택적 적용을 허용한다.

캐소드 반-전지는 부식성 약효 입자들 이를테면 은용액에서 이온들이 방출하는 것을 촉진시킬 수 있다. 은용액 나노입자들은 감염 위치에 전달되어 애노드 반-전지에 가까운 조직들에 흡수하도록 허용된다. 은이 감염된 영역 도처에 관통하면, 캐소드 반-전지를 사용하여 그것을 매우 빠르게 부식하게 하는 것이 "활성화"되어, 감염들을 교란하기 위해 필요한 이온성 실버를 전달할 수 있다. 나노입자들은 그것들이 중성입자일(부식성이 아닐) 때 별도로 확산된다. 애노드로부터 인체로의 전자들의 흐름은 조직들로 은 나노입자들의 이온 도입 "푸쉬"를 가할 수 있다. 그 때, 캐소드를 스위칭하는 것은 은 나노입자들을 부식시켜, 은 이온들(Ag⁺)을 원하는 위치에서 방출할 수 있다. 애노드 및 캐소드 반-전지들의 교대 사용은 표적을 벗어난 효과들을 저해할 수 있는 고정화 및 빠른 활성화를 갖는 나노입자들 이를테면 은의 빠른 전달을 허용한다.

애노드 및 캐소드 반-전지들은 반대 효과들을 가진다. 표적 상에 애노드 및 캐소드 반-전지들을 교대하는 것은 의료 처치 동안 캐소드들에 의해 야기되는 손상을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 도 8a는 표적(800), 암 종양(802)을 가지는 인체의 다리를 도시한다. 산화제로서 과산화수소 또는 전원을 포함하는 반-전지일 수 있는, 캐소드 반-전지(804)는 주사기(806)에 결합될 수 있으며, 전도성 바늘 팁(808)은 종양(802)에 대해 캐소드 반-전지로부터의 전극 역할을 한다. 방사선에 의해 야기되는 손상의 직선 원뿔 대신, 종양(802)과 접촉하는 팁(808)은 전도성 팁의 포인트로부터 밖을 향해 산화적 손상의 개략적인 구를 생성한다. 구형 성질은 영향이 미치는 구 내의 상이한 전기 전도성의 물질들에 의해 동요될 수 있으나, 대개, 효과는 그것들의 높은 전기 전도성으로 인해 혈관들 내로 보다 멀리 도달하는 지류들을 갖는 구일 것이다. 심장 박동의 사이클 동안 혈액의 움직임이 중단된다. 일부 경우들에서, 캐소드 반-전지(804)는 혈액이 움직임이 없을 때 활성화되어, 종양(802)으로부터 전자들을 인출한다. 그 후 캐소드 반-전지(804)는 혈액이 이동할 때 불활성화될 수 있다. 혈액이 움직이지 않을 때, 애노드 반-전지(810)는 비활성이다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 혈액이 움직이고 있을 때, 애노드 반-전지(810)는 활성화(예를 들어, 정맥 주사 바늘을 통해 표적에 전기적으로 결합)됨으로써, 혈액에 대한 캐소드에 의한 전자 인출의 부정적인 영향을 완화시키기 위해 전자들을 혈액에 제공한다. 다리의 종양에 대한 예에서, 혈액은 그것이 발에서 움직이지 않는 동안 산화되나, 그것이 다시 다리로 이동함에 따라, 그것은 애노드의 전자 공여 효과에 마주치며, 이는 산화의 많은 유해한 효과를 역전시키고 혈액이 다리에 캐소드에 의해 야기되는 자유 라디칼 연쇄 반응들을 확산하는 것을 금한다. 그러한 스페어링 효과들은 다른 기술 이를테면 방사선으로 실현될 수 있으며, 방사선은 혈액이 정지할 때 인가되고, 애노드는 혈액이 움직이는 동안 혈류에 직접적으로 인가된다. 방사선은 지향시키기 위해 캐소드 반-전지보다 어렵고, 통상적으로 손상의 보다 넓은 띠를 가지는 한편, 캐소드는 표적의 의도된 영역에 선택적으로 지향되는 구형 현상이다.

애노드 및 캐소드의 교대는, 전자 과잉으로부터 전자 결손으로의 빠르고 빈번한 교대가 표면에 부착된 미생물들을 죽이는 경향이 있을 수 있기 때문에, 또한 표면 또는 풀 위생 관리를 위해 사용될 수 있다.

예들

예 1: 구강 애노드 반-전지. 저작 가능한 애노드 반-전지는 구강 표적에 전자들의 빠른 방출을 제공한다. 저작 가능한 애노드 반-전지의 형성은 검 베이스(gum base)를 선택하는 것 및 전도성 물질을 생성하기 위해 검 베이스를 전도 물질과 결합하는 것을 포함한다. 적합한 검 베이스들은 치클 및 1,3-부타디엔을 포함한다. 활성 탄소가 생체에 적합한, 저작 가능한 전도 물질로서 선택된다. 마그네슘 입자들은 활물질로서 전도성 물질과 결합된다. 일부 경우들에서, 활성 탄소는 형성 동안 마그네슘 입자들 내로 통합됨으로써, 사용 동안 절연 처리한 수산화마그네슘의 형성에 의해 마그네슘의 절연을 감소시킨다. 마그네슘 이온들의 독성의 부족 및 영양가는 원소 마그네슘을 애노드 반-전지의 구강 적용들에 대해 적합한 옵션으로 만든다. 칼슘이 마그네슘의 완하 효과들을 감소시키고 영양가를 향상시키기 위해 첨가될 수 있다. 사용 동안 용해시키기 위해 선택되는 고체들 또는 염들은 풍미, 전해 속성들을 부여하는 것, 전자들의 방출을 향상시키는 것, 또는 그것들의 조합을 위해 첨가될 수 있다. 코팅, 이를테면 캔디 코팅(candy coating)은 반-전지를 절연 처리하고 사용 전 전자들의 방전을 저해하기 위해 애노드 반-전지의 외부 상에 제공될 수 있다.

사용 동안, 침은 저작 가능한 애노드 반-전지를 위한 전해질로서 기능한다. 전해질은 애노드 반-전지를 세척하고 분비 및 연하(嚥下)에 의해 보충된다. 저작은 교란을 제공하고 마그네슘의 고체 입자들을 분해함으로써, 입자들의 표면들을 복원하고 새로운 표면들을 노출시킴으로써 수산화마그네슘 부동태화의 영향을 감소시킨다. 전자들은 저작 활동들에 의해 가속화되거나 느려질 수 있는 속도로, 빠르게 방출되고, 가스 상태의 수소 및 황화수소가 유리(遊離)된다. 가스 상태의 수소는 입을 통해 방출되거나 섭취될 수 있다. 활성 탄소는 황화수소의 일부를 흡착하여, 관련 악취를 최소화한다.

표적으로의 전자 전달은 입안 내부에 애노드 반-전지를 위치시킴으로써 향상된다. 전도성 활성 탄소는 전자들이 마그네슘 입자들로부터 애노드 반-전지의 표면으로, 그 후 표적 내로 이동하게 한다. 표적으로의 전도성 경로는 침을 통하고 다른 전해질들은 저작 가능한 애노드 반-전지에 존재한다. 치아 및 검과의 접촉은 표적 내로의 촉촉하고, 오일이 없는 경로를 제공한다.

예 2: 구강 캐소드 반-전지. 구강 캐소드 반-전지는 구강 표적으로부터 전자들을 인출한다. 캐소드 반-전지는 인클로저, 이를테면 파우치에서 과산화수소 및 전해질 용액을 결합함으로써 준비된다. 전도성 물질은 인클로저에 배치되고, 따라서 산화제/전해질 용액이 전도성 물질에 접촉하게 한다. 은 와이어(예를 들어 스캐폴드 형태의)는 도전성 물질로서 선택된다. 은은 탁월한 전기 전도도를 가지고 항균성 은 이온들을 생성한다. 촉매제 이를테면 이산화망간은 과산화수소의 분해에 촉매 작용을 미치기 위해 인클로저에 배치될 수 있다. 일부 경우들에서, 이를테면 단 범위 효과, 저전압, 저활성, 또는 그것들의 조합이 희망될 때, 촉매체는 생략된다. 적어도 전해질 및 산화제가 혼합되기 때문에, 교반 또는 교란은 캐소드 반-전지의 동작에는 필요하지 않다.

캐소드 반-전지는 처치될 입안 영역, 이를테면 감염된 치아에 근접하게 배치된다. 은 지지체 및 전해질은 표적으로부터 캐소드로 전자들을 수송하기 위한 전도성 물질로서 기능할 수 있다. 일부 경우들에서, 전도성 와이어 또는 포일이 처치될 영역과 은 지지체를 전도적으로 결합하기 위해 사용될 수 있다. 캐소드 반-전지는 처치될 영역이 캐소드 반-전지에 전기적으로 결합되는 한편 표적의 다른 영역들이 캐소드 반-전지의 전자-인출 속성들로부터 차폐되도록 마우스피스에 배치될 수 있다. 처치될 영역으로부터의 전자 흐름은 전도성 페이스트가 처치될 영역에 접촉하도록 전도성 페이스트를 마우스피스에 도포함으로써 향상될 수 있다. 비-전도성 페이스트가 마우스피스의 다른 영역들에 도포될 수 있다. 마우스피스는 야간 처치 동안 강렬하기보다는 상대적으로 낮은 효능을 갖는 장기 처치, 처치될 영역을 둘러싸는 정상 조직을 손상시킬 수 있는 단기 처치를 허용하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 전도성 물질 이를테면 염들 또는 활성 탄소가 전도성 페이스트를 생산하기 위해 비-전도성 페이스트에 첨가될 수 있다.

예 3. 구강 애노드 반-전지 및 구강 캐소드 반-전지의 교대. 일부 경우들에서, 구강 애노드 반-전지 및 구강 캐소드 반-전지, 이를테면 예 1 및 예 2에서 설명된 반-전지들의 사용은 각각, 교대될 수 있다. 일례로, 구강 애노드 반-전지는 낮 동안 사용되고 구강 캐소드 반-전지는 밤에 사용된다. 구강 애노드 반-전지는 구강 캐소드 반-전지에 의해 처치되는 입 정반대 입 옆 상에서 구현될 수 있다. 구강 애노드 반-전지 및 구강 캐소드 반-전지의 사용은 교대하는 것은 구강 애노드가 처치 영역을 둘러싸는 치아들 및 다른 조직에 대한 구강 캐소드 반-전지의 영향들을 완화시키게 한다.

예 4. 감염 또는 종양 위치에 가까운 캐소드 반-전지. 감염 또는 종양 위치에 가까운 표적에 전기적으로 결합되는 캐소드 반-전지는 혈액이 심장의 펌핑 활동의 휴지기에 중단될 때 활성화된다. 혈액이 이동하고 있을 때, 캐소드 반-전지는 스위치 오프되고 애노드 반-전지는 정맥혈이 흐름에 따라 "아래로" 활성화된다. 캐소드 효과들로부터 혈액을 더 보호하기 위해, 캐소드 반-전지는 주요 동맥들 및 정맥들 가까이가 아닌, 단지 모세혈관들을 가지는 조직들에 주입될 수 있다. 반대로, 애노드 반-전지는 애노드 효과의 유효성 및 분포를 증가시키기 위해 주요 동맥 또는 정맥 내로 또는 그 가까이에 배치된다. 일부 경우들에서, 외부적으로 적용된 애노드가 혈액에 훨씬 효과적으로 적용되게 하기 위해 자석이 동맥 또는 정맥 위에 배치될 수 있다.

예 5. 내부적으로 구현되는 활물질들. 활물질, 이를테면 마그네슘은 표적 내로 삽입될 수 있다. 이는 표적에서의 원하는 위치에 보다 가까운 곳에 동작 위치를 둘 수 있다. 애노드는 예를 들어, 팁에서 노출될 수 있는, 차폐된 와이어를 통해 원하는 동작 위치에 형성되고 부착될 수 있다. 이는 캐소드들에 대한 표적 효과를 허용할 수 있고, 여기서 효과의 표적은 매우 작은 영역에 있을 수 있다. 애노드들은 애노드가 격감될 때 제거 후에 신체 공동들 내로의 삽입에 의해 유사하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 장의 염증성 질환에 대한 치료는 표적 조직 내로의 전자 전달을 허용하는 전도성 외부 표면을 갖는 마그네슘 애노드를 사용하여 설계될 수 있다. 크론병에 있어서, 연하되어 소화관을 통과하는 애노드의 사용은 많은 신체의 순환하는 산화 방지제를 격감시는 염증 반응을 감소시킬 수 있다.

예 6. 노출된 금속성 스캐폴드들을 갖는 마그네슘 애노드들 . 표지 기능에 있어서, 전도성 지지체는 마그네슘 애노드가 용해될 때 분명하게 될 수 있다. 이를 사용하기 위해, 애노드는 투명한 관찰창을 가지거나 단지 가시적 표면 상에 마그네슘을 드러낼 수 있다. 애노드 내부의 마그네슘이 분해됨에 따라, 상이하게 착색되고 부식되지 않은 스캐폴드 아래가 드러나기 시작한다. 마그네슘에 대해 적합한 스캐폴드 물질들은 구리, 금, 및 탄소 섬유를 포함하는데, 이는 마그네슘과 상이하게 착색된다. 은 및 모든 다른 은빛의 금속성 물질은 표지 기능을 위해 마그네슘과 짝을 이루기에 덜 바람직할 수 있으나, 이것이 더 이상 보통의 마그네슘 표면은 아니라는 것을 사용자들에게 알게 하기 위해 그것들의 표면들 내로 에칭되는 일부 특정한 텍스처 또는 패턴을 가질 수 있다. 유사하게, 스캐폴드는 언제 노출되는지 사용자에게 알게 하는 것에 관해 같은 방식으로 패터닝될 수 있다. 예는 텍스트 이를테면 "새롭게 된 애노드" 또는 "교체 애노드"로 성형되는 스캐폴드를 포함한다.

하나의 구현예는 와이어 표면상에 도금된 은 줄 세공 패턴을 갖는 구리 연선의 메시를 사용하는 것이다. 이 와이어는 3D 미로를 생성하기 위해 그물 형상으로 트위스트되어 주형에 배치된다. 마그네슘은 증기-증착되거나 와이어 표면상에 전기 분해에 의해 도금되거나, 용융된 마그네슘이 주형 내로 부어질 수 있고 초과액은 전해질을 위해 내측 공동에 남도록 그것이 전부 경화되기 전에 쏟아진다. 그것들의 은 조흔들을 갖는 구리 와이어들은 애노드가 사용자가 보유하는 전도성 납 상에 클립핑되는 경우 표면화된다. 이러한 접촉 포인트는 애노드 전체게 걸쳐 전기 접촉을 촉진시킨다. 마그네슘이 쏟아진 후 남은 공동에는 공기를 차단하기 위해 전해질 용액이 주입되고 덮힌다.

일례는 전기화학적으로 활성인 이어링 뒷부분이다. 밀폐 부분이 관통되고 이어링 기둥이 안으로 들어갈 때, 에탄올은 귓볼 뒤이어 전기 전도성 겔을 세척한다. 마그네슘이 분해되기 시작한다. 마그네슘이 전해질 용액 내로 유리됨에 따라, 구리 스캐폴드가 노출될 수 있다. 마그네슘이 이온들로 산화될 때, 전해질 와이어 및 겔은 폐기되거나 구리 및 은 스캐폴드 상에 마그네슘을 재코팅함으로써 재충전될 수 있다. 감손된 반-전지들은 복원되거나, 처리되거나, 비활성 상태로 사용될 수 있다.

예 7. 유동 전해질. 사용자 활성이 전해질을 겔의 클린 저장소로부터, 활물질을 통해 그 후 Mg^{2 +} 포화 겔 "폐기" 측으로 펌핑하기 위해 사용될 수 있다. 이 폐기 전해질은 식물 양분으로서 정원에 처리되거나 피부와의 전기적 접촉을 유지하도록 돕기 위해 전해질 페이스트로서 장치에 의해 계속적으로 분비될 수 있다.

예 8. 미러링 표면을 사용하여 애노드 수명을 보이는 것. 부적이 상기 이어링 뒷 부분과 유사하게, 그러나 목걸이의 투명한 측을 채우는 마그네슘(또는 다른 애노드 물질)을 가지고 만들어질 수 있다. 전기적 접촉은 부적에 매달린 체인을 통하고 또한 부적의 금속을 통해 실현될 수 있다. 이 경우에서, 작은 압축 가능한 디스펜서 니플을 통하는, 전해질의 피어싱이 없고 주입구는 전해질이 정기적으로 부적을 통해 사이클링하게 한다. 이는 전해질에서의 마그네슘 이온들의 자체-저해 축적을 저해하여, 마그네슘의 훨씬 많은 양이 초기 패키지에서 전해하게 한다. 이 겔은 일부 은용액 및 방부제로서 에틸 알코올로 형성될 수 있다; 그것은 또한 손 소독제로서의 역할을 할 수 있다.

겔 제형의 일례는 베이스로서 카라기난(carrageenan)을 포함하고 로션, 윤활유에 적합하거나, 섭취 가능하다. 이러한 일종의 장치는 훨씬 더 크고 마그네슘의 보다 큰 전하를 함유할 수 있으나, 전해질 겔의 규칙적인 변화들로 그것은 결국에는 용해되고 미러링 표면은 오래된, 부식된 은 미러와 같은 에지에서 회색으로 변하기 시작한다. 사용자는 이 경우 스캐폴드가 드러나기를 기대하는 것이 아니라, 오히려 은 마그네슘이 분해되고 있는 미러-형 표면의 혼탁을 기대한다. 이는 금속성 은색 와이어를 사용할 수 있으나 상이하게 착색된 금속에 의해 강화될 수 있다.

예 9. 피어싱을 통한 부착. 피어싱들은 일부 애노드 속성들을 가질 수 있으나, 이들은 작으며, 금속 공항의 발전들은 부식을 거의 갖지 않는 피어싱들을 제조하여 왔다. 반-전지는 피어싱을 통해 신체에 결합될 수 있다.

예 10. 통들(tubs) 및 풀들(pools)에 대한 애노드 보호. 욕조들, 풀들 및 스파들은 애노드 반-전지에 전기적으로될 결합될 수 있다. 일부 구현예들에서, 허니콤 마그네슘 구조가 물 내로 도입될 수 있다.

예 11. 전원을 통한 인가 캐소드 보호. 캐소드 반-전지에 전기적으로 결합되는 풀 또는 스파는 욕객이 풀에 진입할 때 스위치 온되고 떠난 후 스위치 오프될 수 있다. 캐소드 반-전지 기능은 전원에 의해 실현될 수 있다. 치료용 세팅에서, 전압은 처치의 공격성 및 클라이언트의 영향들에 대한 인내력에 따라 조절될 수 있다.

예 12: 전자들의 인출을 위해 인가된 양의 전하. 전원을 통한 전자들의 인출은 암 또는 침입 유기체들을 죽이기 위해 프리 라디칼들을 발생시키는 다른 처치들의 유효성을 향상시키도록 도울 수 있다. 이는 또한 은용액이 상처 소독을 위해 사용될 때 은 입자들을 부식시키기 위해 사용될 수 있다. 양 전하를 인가하는 것은 상처의 은 나노입자들이 활발하게 부식되게 만들어, 은의 양 이온들을 방출시키고 그것들을 조직 사이로 추진할 수 있다. 이러한 효과는 같은 방향으로 조직을 (우측으로 추진되는 이온들) 그리고 그 후 뒤집힌 납들을 (좌측으로 추진되는 이온들) 가로질러 전류를 인가함으로써 향상되어, 이온 도입법으로 불리우는 기술로 상처 내부의 모든 조직을 완전히 포화시킬 수 있다. 은 이온들은 미생물들을 죽이고 인체 조직을 스페어링하는 것에 있어서 매우 효율적이다. 전자들의 인출은 다른 처치들과 짝을 이루는 것을 필요로 하지 않고 암 세포들 및 전염성 미생물들에 손상을 야기할 수 있다.

예 13. 전기 전류들의 사회적/감각적 사용. 애노드 반-전지들은 사회적/성적 자극을 위한 인가 전류들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일례로, 파트너들이 체액들을 교환하고 제1 파트너가 마그네슘 애노드 이어링들을 착용하고 있는 경우, 전류는 이어링들로부터 제1 파트너를 통해 그리고 그들 사이 전해질 연결을 통해 제2 파트너 내로 흐른다. 다른 예로, 애노드 반-전지는 전기 전도성 콘돔에 전기적으로 결합될 수 있다. 다른 예들은 전원 제어기를 통해 파트너들 통하는 전류 흐름을 교번하는 것 및 전하를 스위칭하는 것을 포함한다.

예 14. 치료용 사람 대 사람 접촉. 치료사가 애노드 매트 상에 서거나 애노드 이어링들을 착용할 때, 그들은 전하를 위한 도관으로서의 역할을 하여, 그것을 가장 유용한 위치들로 지향시킬 수 있다. 이들 효과들은 환자가 단순히 막힌 부분이 아닌 전자들을 위한 경로로서의 역할을 하게 함으로써 향상될 수 있다. 전하 흐름은 신규 사항이 아니나, 의사들이 특정한 처치들을 위한 전하 흐름도들을 이해하고 이용하는 것이 유용하다. 애노드 또는 캐소드 반-전지는 특히 신체 상의 상이한 포인트들에 연결되는 애노드 및 캐소드 쌍(즉, 배터리)으로서 사용될 때, 전하 흐름을 유도하기 위해 사용될 수 있다. 애노드 (전자 공여 장치)는 또한 외부 캐소드에 부착하지 않고 부착될 수 있다. 이는 유기체를 시스템을 위한 캐소드로 만든다. 유사하게, 캐소드는 또한 대응하는 애노드에 부착하지 않고 부착될 수 있다.

예 15. 심리 요법 및 EMDR 요법에서 애노드들의 치료용 사용. 안구 운동 민감소실 및 재처리(EMDR) 요법은 그들의 정신적 외상 이벤트들에 대한 피험자의 진술 동안 좌우로 교대하는 움직임들 또는 감각을 활용한다. 이는 반구들 간 정보의 보다 완전한 처리를 허용하고 특히 외상 후 스트레스 장애(PTSD)를 갖는 이들 중에서 주목할 만한 성공을 갖게 한다. 허리 또는 발들에서 접지에 이어지고 그 손들에 두 개의 전극을 보유하는 사람은 좌측 그 후 우측 전하 흐름의 대상이 될 수 있다. 교대로 좌측 발 및 우측 발의 접지를 스위칭하는 능력 또는 애노드 전하와의 조화를 고려해 볼 때 손들을 회복하는 것은 치료사들에게 측 방향 자극을 교번하는 EMDR의 비간섭적 방법을 제공할 수 있다. 기술이 먼저 구상되었을 때 교대는 안구의 운동을 이용하였다; 이니셜들은 여전히 안구 운동에서 온 EMDR에서의 EM을 장식한다. 그 후, 진동 프로브들이 사람의 손들에 쥐어져 사용되어 왔다. 이들은 훨씬 덜 산만했고 다루기 힘든 것보다 양호하게 작용되어 원래의 안구 운동을 메트로놈-형 방식으로 전개한다.

전기적으로 결합된 애노드 반-전지의 효과들은 임의의 세팅으로 적용될 수 있다. EMDR 시, 차이는 애노드의 편측성을 교번하는 것이 이미 EMDR 치료의 부분인 교대 측 방향 자극의 효과를 향상시킬 수 있다는 점이다.

예 16. 전도성 표면 위생 관리를 위한 애노드 및 캐소드의 교대. 애노드 시스템으로부터 캐소드 시스템으로의 체액 또는 표면을 교번하는 것은 미생물들의 생존 가능성을 약화시킬 수 있다. 이러한 교대가 빠르게 착수되는 경우, 미생물들의 변화에 적응하는 능력이 약화될 수 있다. 전압 변화의 폭이 클수록, 효과가 보다 유해해질 것이고 처리가 보다 빠르게 살균할 것이다. 이는 바닥들, 카운터들, 취사도구들, 풀들 등에 적용될 수 있다. 이들 표면들은 사용자들이 전자들의 긍정적인 건강 혜택들을 제공하기 위해 존재할 때 음으로 대전된 상태로 유지될 수 있고 사용자들이 표면들에 닿도록 존재하지 않을 때 캐소드로 단지 교대할 것이다.

예 17. 임플란트들에서의 애노드들의 사용. 의료 장치 임플란트의 위치상에, 안에, 또는 가까이에 전달되는 애노드 반-전지 또는 전자들의 다른 소스를 사용하는 것은 그것의 부식을 매우 느리게 하거나 중단시킬 수 있다. 마그네슘 및 아연 이식에 대해, 마그네슘 애노드의 작용은 임플란트에서의 아연을 캐소드로 보호할 수 있다. 임플란트는 마그네슘 애노드가 부착되는 동안 분해되지 않고 남아있을 수 있다. 반-전지들은 임플란트에 대한 뼈 내방성장을 보완하는 속도로 부식을 진행하기 위해 사용될 수 있다.

임플란트들은 제어되지 않는 방식으로 그리고 꽤 빠르게 분해되도록 설계되는 순수 마그네슘의 충전 물질 및 분해 속도를 늦추는 마그네슘 합금의 스캐폴드로 형성될 수 있다. 충전제 마그네슘은 구조적으로 중요하지 않기 때문에, 그것은 보다 중요한 Mg-Zn 합금(다른 합금들도 가능하다)에 직접적으로 그리고 친밀하게 결합되는 "시간 지연" 희생 애노드로서 사용될 수 있다. 이는 사용자들이 이 순 Mg 충전제 물질이 부식될 때까지 외부 애노드를 착용하지 않게 할 수 있다. 그 때, 의사는 뼈 내방 성장의 속도를 조사할 수 있고 뼈가 Mg-Zn 합금을 지탱하는 하중의 메시 구조를 통해 그 자체로 아직 엮어지지 않았을 경우 외부적으로 착용하는 희생 애노드를 처방할 수 있다.

예 18. 금속 임플란트들의 분해를 방지하기 위해 외부적으로 적용된 애노드들의 사용. 금속 임플란트들은 접합부가 마모되었거나 치명적으로 파손되었을 때 접합부의 역할을 취하도록 설계된다. 금속들은 산화에 영향을 받기 쉽다. 부식은 지지 표면들을 거칠게 만들어, 접합 기능을 손상시키고 보다 많은 마모가 보다 많은 부식을 의미하는 경우 양의 피드백 사이클로 이어지는 금속 표면으로부터의 물질을 더 조각낸다. 일부 경우들에서, 산화는 임플란트의 위치 가까이에 전자들을 공여하기 위한 전원 또는 외부 애노드를 첨가함으로써 중단될 수 있다.

예 19. 외상성 손상 후 애노드들의 사용. 외상성 손상의 많은 유형은 세포들이 그들의 산화제들을 쏟는 경우, 바로 산화 캐스케이드가 뒤따르고, 세포사(細胞死)의 연쇄 반응으로 이어진다.

예 20. 산화/흥분성 캐스케이드의 후 손상 보호. 전장에서, 또는 많은 스포츠에서, 대부분 공통적인 손상들 중 하나는 외상성 뇌손상(TBI)이다. TBI 환자의 머리에 애노드 반-전지를 적용하는 것은 뇌 내 죽은 세포들에 의한 산화 오염에서 오는 연쇄-반응 죽음을 완화시킬 수 있다. 전자들은 방출된 독성 산화제들이 초기 외상 입사에 의해 손상을 입지 않았던 이웃 세포들을 죽일 기회를 가지기 전 이들 방출된 독성 산화제들을 중성화할 수 있다. 캐소드들이 의식이 없는 환자에게도 바로 적용될 수 있기 때문에, 이는 정맥 주사 주입보다 빠른 반응 시간을 허용한다. 뇌졸중과 같이, 혈류가 가로막히는 경우들에서, 애노드 반-전지가 유익할 수 있다.

예 21. 조리 동안 음식의 산화를 저해하기 위한 애노드 반-전지들의 사용. 전기 전도 팬이 와이어를 통해 전자들의 소스에 연결된 경우, 온도가 증가하고 수분 활성이 올라가더라도, 팬의 부식 및 음식의 산화가 느려지거나 중단될 수 있다. 이는 생성물들이 조리 동안 보통 발생하는 산화의 손상으로부터 보호되게 할 수 있고, 조리 후 통상적으로 산소에 촉매 작용을 미치는 오염을 저해할 수 있다.

예 22. 갓 도살된 가축들 또는 새로 수확된 농산물 상의 애노드 반-전지들의 사용. 가축이 도살되고 과일이 수확될 때, 일련의 죽음의 신호가 살에 전달된다. 세포의 구획들의 베이(bay)에 수용되는 많은 산화제가 방출되고, 그 결과로 생긴 조직들의 산화가 영양가 및 풍미를 감소시킨다. 적색 육과 같은 일부 산물들에서, 산물을 풍미 있고, 부드러우며, 소화하기 쉽게 만들기 위해 필요한 추가적인 발효 단계가 존재한다. 미생물들 및 그들의 효소들의 작용은 바람직하지만, 산화는 보다 긴 발효 작용들과 경쟁한다. 애노드 반-전지들은 산화를 저해하기 위한 발효 처리 전 육류에 연결될 수 있다. 애노드 반-전지들은 또한 수확 후 농산물에 연결됨으로써, 운송 동안 산화에의 손실들을 감소시키고 영양가를 개선할 수 있다.

예 23. 깡통류에서의 금속 부식을 저해하기 위한 애노드들의 사용. 애노드를 생산, 운송, 및 판매 동안 깡통류의 외부에 적용하는 것은 금속의 산화를 감소시키고 내부 플라스틱 코팅의 필요를 제거할 수 있다. 깡통의 외부에 장착된 애노드 반-전지는 가압 문제들을 해결하고 제품 안전에 대한 외부적으로 가시적인 표시를 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, 애노드 반-전지들은 통조림 아이템들의 내부에 전기적으로 결합될 수 있다.

예 24. 영안실 사용. 애노드 반-전지들 및 애노드-캐소드 반-전지 교대는 사체들을 분해로부터 보호하도록 구현될 수 있다. 반-전지들은 방부 처리할 때까지 사체를 보존하기 위한 비-침습적 방법을 제공하고, 시체 방부 처리에서 사용되는 산화 방지제들을 대체할 수 있다.

예 25. 이온성 약 전달. 장치는 유기체에 치료 성질의 이온들을 전달하도록 조정될 수 있다. 이들 이온들은 약들일 수 있거나 그것들은 영양가 높은 미네랄들 및 비타민들일 수 있다. 마그네슘 이온들 같은, 일부 영양제들은 또한 그것들이 평소보다 높은 조직 집중도로 발생할 때 약-유사 효과들을 가진다. 이온들을 갖는 피부 표면을 표적으로 삼으면, 전해질 접촉이 최대화될 수 있다. 이온들의 전달은 보통 표피 아래 일부 조직이 표적으로 되고, 도 1a에 도시된 바와 같은 이 장치 상의 천공들은 유기체 및 반-전지 간 염다리의 좁은 애퍼처로 인해 홀에서의 이온들을 조직들 내로 보다 깊이 추진시킬 수 있다. 마그네슘 이온들은 근육 경련을 완화하는 것으로 잘 알려져 있다. 피부는 단지 근육 및 혈액으로의 마그네슘 이온들의 전달에 대한 장벽이다. 전달되는 이온들의 절대적인 수는 그것들이 전달되는 깊이보다 덜 중요하다. 도 1a에 도시된 것들보다 큰 개구는 보다 넓고 덜 집중된 천공을 제공할 수 있고 근육 질환보다 피부 질환을 처치하기에 적절할 수 있다.

이 장치는 그것의 전자들 및 이온들을 피부의 표면 아래 특정한 조직들로 전달하도록 더 조정될 수 있다. 장치의 천공들의 패턴은 얼마나 많이 그리고 얼마나 깊게 천공 부분들 내로 적재되는 이온들이 이동할 수 있는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 혈관들을 표적으로 삼으면, 얕은 혈관들의 영역들 및 이들 혈관들이 피부 아래 보다 깊게 이동하는 영역들이 존재할 수 있다. 좁은 애퍼처들은 보다 깊은 조직들을 표적으로 삼기에 유리한 한편, 보다 큰 애퍼처들은 얕은 조직 투과를 위해 이용될 수 있다.

장치는 마그네슘의 전기화학이 유기체 내로의 이온 전달의 포인트와 별개의 영역에서 발생하는 경우 더 최적화된다. 염다리는 애노드 또는 캐소드 물질들에서 멀리 일부 거리의 이온들을 전달하는 역할을 한다. 이는 유기체의 계면에서의 전해질이 애노드의 부식에 이상적일 수 있는 것과 실질적으로 상이한 화학 성질로 구성되게 한다. 이 거리는 염다리의 말단이 특화되게 하여, 이를테면 전해질이 유기체와 접촉한 염다리의 말단 내로 가치 있는 약물들을 적재하게 한다. 약은 산성 겔 내에, 그리고 약이 신체에 진입한 후 일정한 포인트에 적재될 수 있으며, 마그네슘의 작용으로 인한 염기성으로의 산성 상태 변화들, 이는 산(H⁺)이 수소 가스로 되게 한다. 이는 약의 용리 시의 pH 기울기를 허용하고 최대 전달, 효율 및 유효성을 촉진시킬 수 있다.

장치는 애노드 또는 캐소드 이온 전달 장치로서 동시에 유기체에 연결되는 접지 상태 연결의 사용을 통해 더 최적화될 수 있다. 이는 약들이 패치에 단순히 직교하는 것이 아닌 방향성을 제공하거나 뼈들 주위를 흐르게 만들 수 있도록 이온 흐름의 방향에 영향을 미치도록 기대되며, 이는 접지의 추가 없이 기대된다.

예 26. 의복과의 통합. 얇은 시트들의 사용 또는 의복 상의 주머니들로 들어가는 호일 삽입들 또는 애노드에 연결되는 의복의 전도성 섬유들의 사용 중 어느 하나를 통해, 사용자는 넓거나 전도성 실이 있는 어디에서든 신체를 보호할 수 있다. 이는 태양 및 우주 공간으로부터 높은 수준의 방사선들에 노출되는 우주 비행사들 또는 민간 항공사 파일럿들에 유용할 수 있다. 환원 기술은 부작용들을 최소화하거나 심지어 DNA 및 세포들을 형성하고 손상시키는 것으로부터 자유 라디칼들을 보호하도록 도울 수 있다.

장치는 고체 또는 겔 매트릭스의 이오노머의 사용을 통해 이온 전하(+ 또는 -)의 특정한 유형을 전달하거나 제거하도록 변형될 수 있다. 이 이오노머는 동일하게 대전된 이온들의 흐름을 방해하고 이온의 단지 일 유형(- 또는 + 각각)의 흐름을 허용할 것이다. 이것의 예는 음으로 대전된 이오노머 나피온과 제시될 수 있으며, 이는 단지 양 이온들이 그것의 표면을 가로질러 또는 그것을 통해 이동하게 한다. 이온들의 측 방향 흐름의 경우, 크기는 선택 기준이 아니고, 막을 통해 흐르는 이온들의 경우, 크기 및 전하 양자가 전달의 유형에 대한 요인들이다. 말단이 폐쇄되고 중심을 통해 이온적으로 연결되는, 물로 채워진 나피온 튜브는 H+ 이온들, 즉 단지 막을 통해 이동하기에 충분히 작은 이온들을 축적하도록 기대될 수 있다. 막의 두 개의 시트가 개재되어 이온 전도 경로로서 사용되면, 임의의 크기의 이온들은 막의 면을 따라 전달될 수 있다. 반대로, 동일한 가능성들이 양으로 대전된 폴리머 이를테면 염화 폴리디알릴디메틸 암모늄(polyDADMAC)과 존재하고 단지 음 이온들이 이동하게 할 것이다. 이오노머의 면을 가로지르는 이온들의 전달은 크기 선택적이지 않을 것이나, 이오노머는 그기에 기초하여 본유의 차단 속성들을 가질 수 있거나 그것은 이온 연결 아래로 이동할 수 있는 이온들의 크기를 제한하는 제2 불밀로 두 개층 시스템에서 혼성화될 수 있다.

이러한 "단방향 이온 흐름"은 비선택적 "양 방향 흐름"에 비해 이온 전도 경로를 통해 흐르는 선택된 이온에 대해 이온 흐름의 레이트 및 속도를 증가시킬 것으로 기대된다. 그것들이 유기체에 도달함에 따라 이온들의 레이트 및 속도를 증가시키는 것은 약/영양 성분들의 작용의 속도 및 전달 깊이에 영향을 미친다.

다양한 측면들의 추가 변형들 및 대안적인 실시예들이 본 설명의 고려 시 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 설명은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에 제시되고 설명된 형태들이 실시예들의 예들로서 취해져야 함이 이해되어야 한다. 요소들 및 물질들은 본 설명의 혜택을 입은 후 해당 기술의 통상의 기술자에게 명백할 수 있는 바와 같이, 본 출원에 예시되고 설명된 것들로 대체될 수 있고, 부품들 및 공정들이 역전될 수 있으며, 소정의 특징부들이 전부, 독립적으로 이용될 수 있다. 이하의 청구항들에 설명될 바와 같이 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 본 출원에 설명된 요소들의 변경들이 이루어질 수 있다.

Claims (30)

1. 치료용 장치에 있어서,
   반-전지로서:
   전기 전도 전극;
   상기 전극과 접촉하는 활물질로서, 산화제 또는 환원제를 포함하는, 상기 활물질; 및
   유기체(organism) 및 상기 전극 사이에서의 전자 전달을 위한 하나 이상의 전기 전도 경로를 포함하는, 상기 반-전지, 및
   상기 유기체 및 상기 반-전지 사이에서의 이온 전달을 위한 하나 이상의 이온 전도 경로를 포함하는 치료용 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 반-전지는 상기 활물질과 접촉하는 전해질을 포함하는 치료용 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 반-전지는 상기 전해질, 상기 전극, 또는 양자를 함유하도록 구성된 컨테이너를 포함하는 치료용 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 활물질은 산화제를 포함하고, 상기 치료용 장치는, 상기 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체에 전기적으로 결합될 때, 상기 하나 이상의 전기 전도 경로 중 상기 적어도 하나를 통해 유기체로부터 전자들을 인출하는 치료용 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 산화제는 과산화수소를 포함하는 치료용 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 활물질은 환원제를 포함하고, 상기 치료용 장치는, 상기 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 유기체에 전기적으로 결합될 때, 상기 하나 이상의 전기 전도 경로 중 상기 적어도 하나를 통해 유기체로 전자들을 제공하는 치료용 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 환원제는 마그네슘을 포함하는 치료용 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 반 전지는 상기 활물질과 접촉하는 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 상기 반-전지 및 상기 유기체 사이에서의 전자 전달의 레이트를 증가시키는 치료용 장치.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 전극은 상기 활물질을 포함하는 치료용 장치.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나는 상기 전극에 의해 형성되는 치료용 장치.
11. 청구항 1에 있어서, 단일 반-전지를 포함하는 치료용 장치.
12. 청구항 1에 있어서, 상기 치료용 장치는 상기 유기체에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합될 때 갈바니 전지(galvanic cell)를 형성하는 치료용 장치.
13. 청구항 1에 있어서, 상기 유기체에 근접하게 상기 치료용 장치를 위치시키거나 상기 유기체에 상기 치료용 장치를 결합시키도록 구성된 지지체를 포함하는 치료용 장치.
14. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나는 상기 유기체 및 상기 반-전지 사이에서의 이온 전달을 허용하도록 구성된 염다리를 포함하는 치료용 장치.
15. 청구항 1에 있어서, 배터리를 포함하고, 상기 배터리는 상기 유기체 및 상기 전극 사이에서의 상기 하나 이상의 전기 전도 경로 중 적어도 하나의 부분을 형성하고, 상기 배터리의 제1 단자는 전해질이 상기 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나를 통해 상기 유기체에 결합된 상태로, 상기 전해질에서의 상기 전극에 결합되며, 상기 배터리의 제2 단자는 상기 유기체에 결합되는 치료용 장치.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 치료용 장치는 상기 유기체로의 또는 그로부터의 전자들의 네트 전달(net transfer)을 실현하도록 구성되는 치료용 장치.
17. 청구항 1에 있어서, 상기 유기체에 접촉하도록 구성된 표면을 가지는 인클로저(enclosure)를 포함하고, 상기 하나 이상의 이온 전도 경로는 상기 유기체에 접촉하도록 구성된 상기 인클로저의 상기 표면을 통해 형성되는 치료용 장치.
18. 청구항 17에 있어서, 상기 인클로저의 상기 표면에서의 상기 하나 이상의 이온 전도 경로를 통하는 이온들의 유량은 상기 유기체에 접촉하도록 구성된 상기 표면의 총 면적 및 상기 인클로저의 상기 표면에서의 상기 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 합에 대한 상기 인클로저의 상기 표면에서의 상기 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 비와 반비례 관계에 있는 치료용 장치.
19. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 이온 전도 경로 중 적어도 하나에 근접하게 약물 또는 영양제를 포함하고, 치료용 장치는 상기 약물 또는 영양제를 상기 하나 이상의 이온 전도 경로 중 상기 적어도 하나를 통해 상기 유기체에 전달하도록 구성되는 치료용 장치.
20. 키트(kit)에 있어서,
    유기체에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합될 때 상기 유기체로의 또는 그로부터의 전자들의 네트 전달을 실현하도록 구성된 치료용 전자 전달 장치; 및
    치료용 장치를 유기체에 결합하기 위한 명령들을 포함하는 키트.
21. 청구항 20에 있어서, 상기 치료용 전자 전달 장치를 교체 또는 유지하기 위한 명령들을 포함하는 키트.
22. 청구항 20에 있어서, 상기 치료용 전자 전달 장치를 위한 전해질을 포함하는 키트.
23. 청구항 22에 있어서, 상기 치료용 전자 전달 장치에서 사용하기 위한 전해질을 준비하기 위한 명령들을 포함하는 키트.
24. 청구항 23에 있어서, 상기 전해질을 상기 치료용 전자 전달 장치에 전달하기 위한 명령들을 포함하는 키트.
25. 청구항 20에 있어서, 상기 치료용 전자 전달 장치는 청구항 1의 상기 치료용 장치를 포함하는 키트.
26. 치료용 장치를 제작하는 방법에 있어서,
    전기 전도 전극 및 활물질을 접촉시키는 단계;
    전해질을 상기 활물질과 접촉시키는 단계;
    상기 전기 전도 전극 및 유기체 사이에서의 전자 전달을 허용하도록 구성된 전기 전도 경로를 제공하는 단계; 및
    상기 활물질 및 상기 유기체 사이에서의 이온 전달을 허용하도록 구성된 이온 전도 경로를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 활물질은 산화제 또는 환원제를 포함하는 방법.
27. 유기체를 처리하는 방법에 있어서,
    애노드 반-전지를 상기 유기체에 전기적으로 결합시키는 단계;
    캐소드 반-전지를 상기 유기체에 전기적으로 결합시키는 단계; 및
    각각, 상기 유기체로 그리고 그로부터의 전자들의 비-동시적 흐름을 가져오기 위해 상기 애노드 반-전지 및 상기 캐소드 반-전지를 교대로 활성화시키는 단계를 포함하는 방법.
28. 유기체를 처리하는 방법에 있어서,
    반-전지를 포함하는 치료용 장치를 상기 유기체의 표면에 전기적으로 그리고 이온적으로 결합함으로써 전자들 및 이온들을 상기 유기체에 전달하는 단계를 포함하고, 상기 치료용 장치는 하나 이상의 이온 전도 경로를 포함하고, 상기 하나 이상의 이온 전도 경로를 통해 상기 유기체에 이온을 전달하는 레이트 및 속도는 상기 유기체의 상기 표면에서의 상기 치료용 장치의 총 면적에 대한 상기 유기체의 상기 표면에서의 상기 하나 이상의 이온 전도 경로의 총 면적의 비와 역비례 관계에 있는 방법.
29. 청구항 28에 있어서, 상기 치료용 장치는 약물 또는 영양제를 포함하고, 상기 약물 또는 영양제를 상기 하나 이상의 이온 전도 경로를 통해 상기 유기체에 전달하는 단계를 포함하는 방법.
30. 청구항 28에 있어서, 상기 치료용 장치는 동일한 대전 이온들의 흐름을 방해하고 이온의 단지 일 유형(- 또는 + 각각)의 흐름을 허용하는 고체 또는 겔 매트릭스에 고정되는 단일 전하(+ 또는 -)를 갖는 이오노머(ionomer)를 배치시키는 방법.

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