WO2020058027A1 - Galvanische zelle zum bereitstellen einer gleichspannung für eine am körper tragbare vorrichtung, sowie am körper tragbare vorrichtung - Google Patents

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WO2020058027A1
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electrode
galvanic cell
membrane layer
permeable
human
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Istvan Denes
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Robert Bosch Gmbh
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    • A61B2560/0214—Operational features of power management of power generation or supply
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
    • A61F13/00051—Accessories for dressings

Definitions

  • Galvanic cell for providing a DC voltage for a wearable device as well as a wearable device
  • the invention is based on a device and a system according to the type of the independent claims.
  • Galvanic cells also called galvanic elements or galvanic chains, are devices for the spontaneous conversion of chemical into electrical energy. Galvanic cells are used as DC voltage sources.
  • a plaster is known from WO 2016/038477 A1 which contains a galvanic cell.
  • a large number of strip electrodes are arranged next to one another within the patch, so that electrical microcurrents can flow between these strip electrodes. These microcurrents are intended to effect electrostimulation on a wearer of the plaster below the plaster on the skin of the wearer and to achieve medical and / or cosmetic effects.
  • the approach presented here presents a galvanic cell for providing a DC voltage, in particular for a device that can be worn on the body, and a device that can be worn on the body, in particular a wearable device.
  • the galvanic cell for providing a DC voltage in particular for a device that can be worn on the body, has an electrode stack with at least one first anodic electrode, with at least one second cathodic electrode and with a first electrode and arranged between the first electrode and the second electrode the membrane layer separating the second electrode.
  • the first electrode and the second electrode consist of different, in particular metallic, materials.
  • the first electrode can be made of aluminum and the second electrode can be made of copper.
  • the membrane layer which separates the first electrode and the second electrode from one another and thus avoids short circuits between the two electrodes, simultaneously serves as an ion transport layer or ion conductor.
  • the membrane layer acts as a salt bridge, also called an ion bridge, electrolyte bridge or current key, which creates an ion-conducting connection between the first electrode and the second electrode as soon as electrolyte solutions are present on the first electrode and on the second electrode.
  • the electrolyte or electrolyte solution can be understood to be the liquid material which has mobile ions of the material of the first
  • the galvanic cell is characterized in that the galvanic cell is set up to be applied or arranged on human or animal skin by means of the first electrode and / or the second electrode. Furthermore, the galvanic cell indicates that the first electrode and / or the second electrode is designed to be liquid-permeable in such a way that
  • the galvanic cell has the advantage that it does not have to be filled with an electrolyte from the outset. Because the galvanic cell on the human or animal skin can be applied or arranged, human or animal sweat is sufficient as an electrolyte.
  • the first electrode is made of aluminum and the second electrode is made of copper
  • a chemical reaction takes place due to the sweat as the electrolyte, copper being reduced and aluminum being oxidized.
  • the potential for this reaction is approximately 2 volts, which can be tapped as cell voltage at the two electrodes.
  • the galvanic cell Since human or animal sweat acts as an electrolyte in the galvanic cell, the amount of electrolyte available can be regulated to a certain extent. This is because sweat production increases with increasing physical exertion, for example during sporting activity, and decreases with decreasing physical activity. As a result, the galvanic cell is particularly suitable as a DC voltage source for electronic devices which can be worn on the body and which records physiological parameters for medical purposes or in particular when the wearer is exercising.
  • a pulse can be one of the physiological parameters
  • a carrier can be understood here to mean a person, in particular a medically monitored patient and / or a leisure or competitive athlete.
  • a carrier can also be understood to mean an animal, in particular an animal patient to be medically monitored and / or a farm animal or sport animal, such as a racehorse.
  • the membrane layer, the first electrode and / or the second electrode are designed to be gas-permeable. Because this allows animal or human sweat to evaporate as an electrolyte in an advantageous manner. As a result, the galvanic cell can dry out and be stored dry after use of the galvanic cell has ended. This reduces the likelihood that mold will form or that harmful germs will be stored in the galvanic cell.
  • the membrane layer, the first electrode and / or the second electrode are designed to be flexible. This is because the galvanic cell adapts to a contour of a skin surface of the wearer, so that the largest possible contact area can form between the galvanic cell and the skin surface of the wearer. This further increases the efficiency of the galvanic cell.
  • the electrode stack is essentially flat.
  • the anodic electrode, the cathodic electrode and the membrane layer can be configured essentially flat, the anodic electrode, the cathodic electrode and the
  • Membrane layer are arranged essentially parallel to each other.
  • An essentially flat electrode stack can be understood here to mean an electrode stack whose spatial extent perpendicular to a surface normal of the membrane layer is negligible in comparison to the spatial extension in the direction of a plane that is parallel to the membrane layer.
  • the galvanic cell can be attached or arranged over a large area on the skin of the animal or human wearer without forming an excessively large, disruptive elevation on the skin of the wearer.
  • first electrode and / or the second electrode is designed as a perforated film, as a metal fiber fabric and / or as a metal / textile fiber fabric. Because this allows the permeability of the first electrode and / or the second electrode for sweat and a flexibility of the
  • Electrode stack can be guaranteed reliably. As a result, the galvanic cell can be largely independent of the respective one
  • the surface condition or surface contour of the skin surface of the human or animal wearer can be attached or arranged on a wide variety of body parts of the wearer.
  • a perforated film can consist, for example, of polyurethane (PU) or of polydimethylsiloxane (PDMS) and a layer thickness of, for example, 20 pm 100 mhh.
  • the perforated film can be provided with a metal layer with a layer thickness of, for example, 100 nm - 300 nm by vacuum processes such as sputtering or physical gas deposition.
  • the perforated film can be provided with a metal layer with a thickness of, for example, 1 pm to 10 pm by printing processes such as flexographic printing, screen printing, stencil printing and / or slot die coating.
  • silver nanowires with a typical length of 10 pm to 20 pm and with a diameter of approx.
  • 15 nm - 20 nm can be applied to the polymer film.
  • This application can be carried out, for example, by a spray process, the silver nanowires being brought into solution beforehand.
  • first electrode and / or the second electrode has a protective layer on its side facing away from the membrane layer.
  • the protective layer can, for example, be a, in particular woven,
  • the protective layer is designed such that it reliably transports human or animal sweat from the wearer's skin through the first electrode and / or through the second electrode into the galvanic cell.
  • textiles such as natural fibers and / or man-made fibers and the textile structures made from them such.
  • B. yarns and threads which form sheet-like textile structures such.
  • B. fabrics, knitted fabrics, knitted fabrics, braids, knitted fabrics, nonwovens and / or felts are processed, very particularly.
  • the protective layer is designed as a liquid-permeable and / or a gas-permeable adhesive layer in order to detachably attach the galvanic cell to human or animal skin.
  • the protective layer permeable to liquids, animal or human sweat can reliably get into the interior of the galvanic cell as an electrolyte.
  • the protective layer By designing the protective layer to be gas-permeable, the galvanic cell can reliably dry out after use has ended, since the electrolyte can leave the galvanic cell through the gas-permeable protective layer through evaporation.
  • the body heat of the wearer promotes the evaporation of the electrolyte or sweat through the gas-permeable layers and thus ensures reliable drying of the galvanic cell after its use.
  • the galvanic cell can be reliably attached to human or animal skin. This ensures the largest possible contact or the largest possible contact area between the skin of the wearer and the galvanic cell.
  • the galvanic cell can be releasably attached to the human or animal skin by the adhesive layer such that the galvanic cell can be removed from the human or animal skin again after use.
  • the adhesive layer is designed in such a way that the galvanic cell can be attached to the skin several times depending on the type of use and removed again from the skin.
  • the galvanic cell has at least two electrode stacks interconnected with one another.
  • interconnected electrode stacks can be connected in series or in parallel.
  • the electrical voltage of the individual electrode stacks adds up and a higher voltage can advantageously be achieved.
  • the voltage of the galvanic cell does not change, but the capacity and the current carrying capacity of the galvanic cell are advantageously increased.
  • the interconnected, at least two electrode stacks can be arranged one above the other, so that a space requirement on the
  • the at least two interconnected electrode stacks are arranged next to one another and so the galvanic cell requires a correspondingly increased amount of space on the human or animal skin of the wearer.
  • a device that can be worn on the body, in particular wearable, with a galvanic cell has the advantage that the electrical energy necessary for operating the device is provided directly on the body of the wearer. This means that an external, heavy and bulky power supply, such as a battery or an accumulator, can be saved or dispensed with. This significantly increases the comfort for the wearer and / or the acceptance by the wearer of the wearable device.
  • a device that can be worn on the body can be understood to mean electronic systems and / or devices that can be worn by a person or an animal directly on the body or in the immediate vicinity of the body.
  • the devices that can be worn on the body can be arranged or attached to a torso, a head and / or an extremity of the human or animal carrier.
  • These electronic systems can, for example, have sensors which measure a body temperature, a blood pressure and / or a pulse and / or an oxygen saturation in the blood of the wearer.
  • the electronic systems can furthermore have micromechanical and / or microelectro-optical sensors which are designed to accelerate
  • the electronic systems can include computer and storage units as well as communication means or in particular wireless ones
  • Task interfaces can have, for example, display elements, LEDs, OLEDs and / or displays, or actuators such as voice coil actuators for haptic applications or sound converters for outputting acoustic signals.
  • physiological purposes are used to record or record the aforementioned medical and / or physiological parameters of a carrier of these electronic systems.
  • wearable electronic systems are commonly referred to as wearable.
  • wearables are worn as a bracelet either on the wrist or on an upper arm or as a chest strap.
  • the wearable as a headband and / or as
  • Sweatband is worn on the head and / or on one of the wrists. This ensures the supply of sweat as electrolytes for the galvanic cell of the wearable.
  • the galvanic cell is integrated, arranged and / or attached in the device that can be worn on the body, in particular in the wearable device.
  • the galvanic cell is arranged outside the wearable device, in particular the wearable, and is connected to the wearable device by electrical connections.
  • a particular parameter such as a pulse and / or a blood pressure
  • the device that can be worn on the body has an accumulator, the accumulator being set up to compensate for an overcapacity or a undercapacity of the galvanic cell.
  • the electrical energy converted by the galvanic cell which is not or not completely used by the device that can be worn on the body, to be temporarily stored.
  • This temporarily stored energy can then feed the body-portable device with electrical energy in the event of an undersupply of electrical energy by the galvanic cell. This is particularly advantageous if welding production is delayed.
  • the device has a DC voltage converter in order to equalize the electrical voltages between the device, the galvanic cell and / or the accumulator. This allows electrical energy to be transferred between the device, the galvanic cell and / or the accumulator with as little loss as possible.
  • Figure 1 is a schematic representation of a galvanic cell for
  • Figure 2 is a schematic representation of the galvanic cell according to another embodiment
  • Figure 3 is a schematic representation of a wearable on the body
  • Figure 4 is a schematic representation of the wearable on the body
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a galvanic cell 1 for providing a DC voltage.
  • the galvanic cell 1 has a first anodic electrode 10, a second cathodic electrode 20 and a membrane layer 30 arranged between the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • the first anodic electrode 10 can be made of aluminum, for example.
  • the second cathodic electrode 20 can be made of copper, for example.
  • the intermediate membrane layer 30 is made from an electrically insulating material, for example from polyvinyl chloride, polyethylene, rubber and / or polyurethane.
  • the membrane layer 30 ensures that no short circuits occur between the first electrode 10 and the second electrode 20 and is permeable to ions which are or are dissolved in an electrolyte located between the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • the galvanic cell 1 is set up in such a way that it can be applied or arranged on an animal or human skin 40, so that the skin 40
  • the first anodic electrode 10 is also permeable to liquids, so that when the galvanic cell 1 is arranged on the human or animal skin 40, in which the first anodic electrode 10 faces the skin 40, the Sweat, which is separated from the skin 40, can pass through the first anodic electrode 10 and thus can reach the galvanic cell 1.
  • the galvanic cell 1 is inserted, arranged or attached into a skin fold of a carrier such that both the first anodic electrode 10 and the second cathodic electrode 20 face the skin 40. This can be the case, for example, if the galvanic cell 1 is in the
  • Armpit in the crook of the arm, in the hollow of the knee and / or between the fingers and toes of the wearer.
  • the first anodic electrode 10 and / or the second cathodic electrode 20 can in this case be designed, for example, as a perforated film, as a metal fiber fabric and / or as a mixed fabric consisting of metal and textile fibers. This ensures that the first anodic electrode 10 and / or the second cathodic electrode 20 are liquid-permeable and gas-permeable on the one hand and are designed to be flexible and flexible on the other hand.
  • the first anodic electrode 10, the membrane layer 30 and / or the second cathodic electrode 20 can be formed essentially flat and / or essentially parallel to one another, so that the electrode stack 5 formed thereby is also essentially flat and flexible.
  • the galvanic cell 1 adapts particularly well to a surface texture and / or contour of the skin 40 of the wearer.
  • the galvanic cell 1 is covered by a protective layer.
  • This protective layer can, for example, each cover the second cathodic electrode 20 and the first anodic electrode 10 as a lower layer 50 and an upper layer 60.
  • the lower layer 50 and / or the upper layer 60 can advantageously be made from a textile, in particular from a woven textile.
  • the textile is designed such that it is liquid-permeable and / or gas-permeable.
  • the sweat which reaches the galvanic cell 1 via the lower layer 50 and penetrates the cathodic electrode 20 there, represents the electrolyte of the galvanic cell 1.
  • the ions of the material of the first anodic electrode 10 and the second cathodic electrode dissolve in the electrolyte 20 and can thus pass through the membrane layer 30.
  • a redox reaction takes place within the galvanic cell 1, which, when aluminum is used as the first anodic electrode 10 and copper as the second cathodic electrode 20, supplies a potential difference of approximately 2 volts. This voltage can be tapped via a first electronic connection 11 and a second electronic connection 21 and made available to an electronic or an electrical consumer.
  • the lower layer 50 and / or the upper layer 60 can in this case be provided with an adhesive which is set up to detachably the lower layer 50 and / or the upper layer 60 and thus also the entire galvanic cell 1 on the skin 40 of the human or animal carrier.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a galvanic cell 1 for providing a DC voltage in accordance with a further exemplary embodiment.
  • the galvanic cell 1 consists of a first one
  • Electrode stack 5a and a second electrode stack 5b Electrode stack 5a and a second electrode stack 5b. The first
  • Electrode stack 5a and the second electrode stack 5b are constructed in accordance with the statements relating to FIG. 1.
  • the first electrode stack 5a is arranged above the second electrode stack 5b separately from the second electrode stack 5b by a separating layer 35.
  • the separating layer 35 can also be made of an electrically insulating material such as polyvinyl chloride, polyethylene, rubber and / or polyurethane.
  • Electrode stack 5a and the second electrode stack 5b are in this case
  • Embodiment in Figure 2 connected in series, so that at the first electrical connection 21 and the second electrical connection 22, the double potential difference, ie 4 volts, is present.
  • the separating layer 35 is not absolutely necessary in this circuit. As in the case of the other layers, the separating layer 35 can likewise be arranged essentially flat, thin, parallel to the other layers and can thus be designed to be flexible.
  • Electrode stack 5a and the second electrode stack 5b can be connected in parallel.
  • first electrode stack 5a and the second electrode stack 5b can be arranged next to one another and connected as a series or parallel connection.
  • Figure 3 is a schematic representation of a wearable on the body
  • Device 100 hereinafter also called wearable 100, in one
  • the wearable device 100 can be, for example, a heart rate monitor, blood pressure monitor,
  • the wearable 100 can be, for example, data glasses, an MP3 player, a smartwatch and / or a smartphone.
  • the wearable 100 is electrically connected to the galvanic cell 1, the galvanic cell 1 being the wearable 100 supplied with electrical energy, indicated by arrows. It can be provided that between the galvanic cell 1 and the wearable 100
  • DC voltage converter 110 is interposed, which adjusts the output voltage of the galvanic cell 1 to the required voltage of the wearable 100.
  • the galvanic cell 1 can be integrated directly into the wearable 100.
  • the galvanic cell 1 is attached or arranged on the wearable 100.
  • the galvanic cell 1 is attached to another part of the body of the wearer independently of the wearable 100. This can be the case in particular if the wearable 100 is attached or arranged at a location on the body of the user at which relatively little sweat is generated and therefore an adequate energy supply would not be guaranteed by a galvanic cell 1 attached at the same location. It can be useful here to arrange the galvanic cell 1 at another location on the body of the wearer, at which more sweat is produced, so that the galvanic cell 1 can be operated effectively.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a wearable 100 according to a further exemplary embodiment.
  • the wearable 100 has an accumulator 120.
  • This accumulator 120 can be used to temporarily store excess energy provided by the galvanic cell 1 and to deliver it to the wearable 100 if required. This can be the case in particular when the wearable 100 wearer has only just started exercising and therefore sweat production has not yet started sufficiently, but the wearable 100 is already to be operated.
  • a DC voltage converter 110 adjusts the voltage emitted by the galvanic cell 1, the voltage required by the wearable 100 and / or the voltage to be emitted and / or provided to the accumulator 120.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle (1) zum Bereitstellen einer Gleichspannung, insbesondere für eine am Körper tragbare Vorrichtung (100), aufweisend einen Elektrodenstapel (5, 5a, 5b) mit wenigstens einer ersten anodischen Elektrode (10), mit wenigstens einer zweiten kathodischen Elektrode (20) und mit einer, zwischen der ersten Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) angeordneten, die erste Elektrode (10) und die zweite Elektrode (20) trennende Membranschicht (30), wobei die Membranschicht (30) flüssigkeitsdurchlässig ist, wobei die galvanische Zelle (1) eingerichtet ist, mittels der ersten Elektrode (10) und/oder der zweiten Elektrode (20) auf menschlicher oder tierischer Haut (40) aufgebracht oder angeordnet zu werden, und wobei die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) derart flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet ist, dass menschlicher oder tierischer Schweiß die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) durchdringt und als Elektrolyt fungiert, um eine Gleichspannung zwischen der ersten Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) zu erzeugen.

Description

Beschreibung
Titel
Galvanische Zelle zum Bereitstellen einer Gleichspannung für eine am Körper tragbare Vorrichtung, sowie am Körper tragbare Vorrichtung
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem System nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Galvanische Zellen, auch galvanische Elemente oder galvanische Ketten genannt, sind Vorrichtungen zur spontanen Umwandlung von chemischer in elektrische Energie. Galvanische Zellen werden als Gleichspannungsquellen eingesetzt.
Aus der WO 2016/038477 Al ist ein Pflaster bekannt, welches eine galvanische Zelle enthält. Hierbei sind eine Vielzahl von Streifenelektroden innerhalb des Pflasters nebeneinander angeordnet, so dass elektrische Mikroströme zwischen diesen Streifenelektroden fließen können. Diese Mikroströme sollen eine Elektrostimulation bei einem Träger des Pflasters unterhalb des Pflasters auf der Haut des Trägers bewirken und medizinische und/oder kosmetische Wirkungen erzielen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine galvanische Zelle zum Bereitstellen einer Gleichspannung, insbesondere für eine am Körper tragbare Vorrichtung sowie eine am Körper tragbare Vorrichtung, insbesondere ein wearable, vorgestellt. Vorteile der Erfindung
Die galvanische Zelle zum Bereitstellen einer Gleichspannung, insbesondere für eine am Körper tragbare Vorrichtung, weist einen Elektrodenstapel mit wenigstens einer ersten anodischen Elektrode, mit wenigstens einer zweiten kathodischen Elektrode und mit einer, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordneten, die erste Elektrode und die zweite Elektrode trennende Membranschicht auf. Hierbei bestehen die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus unterschiedlichen, insbesondere metallischen Materialien. Beispielsweise kann die erste Elektrode aus Aluminium und die zweite Elektrode aus Kupfer bestehen. Die Membranschicht, die die erste Elektrode und die zweite Elektrode voneinander separiert und damit Kurzschlüsse zwischen den beiden Elektroden vermeidet, dient gleichzeitig als lonentransportschicht bzw. lonenleiter. D. h. die Membranschicht fungiert als Salzbrücke, auch lonenbrücke, Elektrolytbrücke oder Stromschlüssel genannt, welche eine ionenleitende Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode herstellt, sobald Elektrolytlösungen an der ersten Elektrode und an der zweiten Elektrode vorliegen. Als Elektrolyt bzw. Elektrolytlösung kann hierbei das flüssige Material verstanden werden, welches bewegliche Ionen des Materials der ersten
Elektrode bzw. des Materials der zweiten Elektrode enthält.
Die galvanische Zelle zeichnet sich dadurch aus, dass die galvanische Zelle eingerichtet ist, mittels der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode auf menschlicher oder tierischer Haut aufgebracht oder angeordnet zu werden. Ferner kennzeichnet die galvanische Zelle, dass die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode derart flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet ist, dass
menschlicher oder tierischer Schweiß die erste Elektrode oder die zweite Elektrode durchdringt und als Elektrolyt fungiert, um eine Gleichspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu erzeugen. Diese Gleichspannung kann durch entsprechende Kontaktierung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode abgegriffen werden und einen elektrischen
Verbraucher speisen.
Die galvanische Zelle hat den Vorteil, dass sie nicht von vorneherein mit einem Elektrolyten befüllt werden muss. Da die galvanische Zelle auf die menschliche oder tierische Haut aufgebracht oder angeordnet werden kann, reicht als Elektrolyt der menschliche oder tierische Schweiß aus. Im zuvor genannten Beispiel, bei dem die erste Elektrode aus Aluminium und die zweite Elektrode aus Kupfer besteht, findet bedingt durch den Schweiß als Elektrolyt eine chemische Reaktion statt, wobei Kupfer reduziert und Aluminium oxidiert wird. Das Potential für diese Reaktion liegt bei ca. 2 Volt, welche als Zellenspannung an den beiden Elektroden abgegriffen werden kann.
Da bei der galvanischen Zelle der menschliche oder tierische Schweiß als Elektrolyt fungiert, kann die Menge des zur Verfügung stehenden Elektrolyts in einem gewissen Umfang reguliert werden. Denn die Schweißproduktion nimmt mit zunehmender körperlicher Anstrengung, beispielsweise bei sportlicher Aktivität, zu und nimmt bei nachlassender körperlicher Aktivität ab. Hierdurch eignet sich die galvanische Zelle insbesondere als Gleichstromspannungsquelle für am Körper tragbare Elektronikgeräte, die zu medizinischen Zwecken oder insbesondere bei sportlicher Aktivität des Trägers physiologische Kenngrößen aufzeichnet.
Unter physiologischen Kenngrößen können beispielsweise ein Puls, ein
Blutdruck, eine Sauerstoffsättigung des Blutes und/oder eine Temperatur des Trägers verstanden werden. Unter einem Träger kann hierbei ein Mensch, insbesondere ein medizinisch zu überwachender Patient und/oder ein Freizeit oder Leistungssportler verstanden werden. Weiterhin kann unter einem Träger auch ein Tier, insbesondere ein medizinisch zu überwachender tierischer Patient und/oder ein Nutztier oder Sporttier, wie beispielsweise ein Rennpferd, verstanden werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es ist zweckmäßig, wenn die Membranschicht, die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode gasdurchlässig ausgestaltet sind. Denn hierdurch kann in vorteilhafter Weise der tierische oder menschliche Schweiß als Elektrolyt verdunsten. Hierdurch kann die galvanische Zelle austrocknen und nach Beendigung einer Nutzung der galvanischen Zelle trocken gelagert werden. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass sich Schimmel bildet oder gesundheitsschädliche Keime in der galvanischen Zelle einlagern, reduziert.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Membranschicht, die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode flexibel ausgestaltet sind. Denn hierdurch passt sich die galvanische Zelle einer Kontur einer Hautoberfläche des Trägers an, so dass sich eine möglichst große Berührungsfläche zwischen der galvanischen Zelle und der Hautoberfläche des Trägers ausbilden kann. Hierdurch wird die Effizienz der galvanischen Zelle weiter gesteigert.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Elektrodenstapel im Wesentlichen flächig ausgestaltet ist. Insbesondere können die anodische Elektrode, die kathodische Elektrode und die Membranschicht im Wesentlichen flächig ausgestaltet sein, wobei die anodische Elektrode, die kathodische Elektrode und die
Membranschicht im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Unter einem im Wesentlichen flächig ausgestalteten Elektrodenstapel kann hierbei ein Elektrodenstapel verstanden werden, dessen räumliche Ausdehnung senkrecht zu einer Flächennormalen der Membranschicht vernachlässigbar ist im Vergleich zur räumlichen Ausdehnung in Richtung einer Ebene, die parallel zu der Membranschicht ist. Hierdurch lässt sich die galvanische Zelle großflächig auf die Haut des tierischen oder menschlichen Trägers anbringen oder anordnen, ohne eine zu große, störende Erhebung auf der Haut des Trägers zu bilden.
Es ist vorteilhaft, wenn die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode als perforierte Folie, als Metallfasergewebe und/oder als Metall-/Textilfasergewebe ausgestaltet ist. Denn hierdurch kann die Durchlässigkeit der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode für Schweiß und eine Flexibilität des
Elektrodenstapels zuverlässig gewährleistet werden. Hierdurch kann die galvanische Zelle weitgehend unabhängig von der jeweiligen
Oberflächenbeschaffenheit bzw. Oberflächenkontur der Hautoberfläche des menschlichen oder tierischen Trägers an unterschiedlichsten Körperstellen des Trägers angebracht oder angeordnet werden.
Eine perforierte Folie kann beispielsweise aus Polyurethan (PU) oder aus Polydimethylsiloxan (PDMS) bestehen und eine Schichtdicke von z.B. 20 pm - 100 mhh aufweisen. Die perforierte Folie kann durch Vakuumprozesse wie Sputtern oder physikalische Gasabscheidung mit einer Metallschicht einer Schichtdicke von z.B. 100 nm - 300 nm versehen werden. Alternativ kann die perforierte Folie durch Druckverfahren wie Flexodruck, Siebdruck, Schabiondruck und/oder Slot-Die-Coating mit einer Metallschicht einer Dicke von z.B. 1 pm - 10 pm versehen werden. Alternativ oder zusätzlich können Silber-Nanodrähte mit einer typischen Länge von 10 pm - 20 pm und mit einem Durchmesser von ca.
15 nm - 20 nm auf die Polymerfolie aufgebracht werden. Diese Aufbringung kann beispielsweise durch ein Sprühverfahren erfolgen, wobei die Silber- Nanodrähte zuvor in Lösung gebracht werden.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode auf ihrer der Membranschicht abgewandten Seite eine Schutzschicht aufweist.
Die Schutzschicht kann hierbei beispielsweise eine, insbesondere gewebte,
Textil- und/oder Naturfaserschicht aufweisen. Hierdurch wird einerseits die galvanische Zelle vor äußeren, insbesondere mechanischen Einflüssen geschützt und ein Tragekomfort beim Tragen der galvanischen Zelle auf der menschlichen oder tierischen Haut wird beim Träger erhöht. Die Schutzschicht ist hierbei derart ausgebildet, dass sie den menschlichen oder tierischen Schweiß zuverlässig von der Haut des Trägers durch die erste Elektrode und/oder durch die zweite Elektrode hindurch in die galvanische Zelle transportiert. Hierbei eignen sich Textilien, wie beispielsweise Naturfasern und/oder Chemiefasern und die daraus hergestellten textilen Gebilde wie z. B. Garne und Zwirne, die zu flächenförmigen textilen Gebilden wie z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte, Nähgewirke, Vliesstoffe und/oder Filze weiterverarbeitet werden, ganz besonders.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Schutzschicht als flüssigkeitsdurchlässige und/oder als gasdurchlässige Klebeschicht ausgestaltet ist, um die galvanische Zelle auf der menschlichen oder tierischen Haut lösbar zu befestigen. Indem die Schutzschicht flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet ist, kann der tierische oder menschliche Schweiß als Elektrolyt zuverlässig in das Innere der galvanischen Zelle gelangen. Indem die Schutzschicht gasdurchlässig ausgestaltet ist, kann die galvanische Zelle nach Beendigung ihrer Benutzung zuverlässig austrocknen, da der Elektrolyt die galvanische Zelle durch die gasdurchlässige Schutzschicht durch Verdunstung verlassen kann.
Indem die galvanische Zelle auf der Haut des Trägers aufgebracht ist, fördert die Körperwärme des Trägers die Verdunstung des Elektrolyten bzw. des Schweißes durch die gasdurchlässigen Schichten und gewährleistet somit eine zuverlässige Austrocknung der galvanischen Zelle nach ihrem Gebraucht.
Indem die Schutzschicht als Klebeschicht ausgebildet ist, kann die galvanische Zelle zuverlässig auf der menschlichen oder tierischen Haut angeheftet werden. Hierdurch ist ein möglichst großflächiger Kontakt bzw. eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Haut des Trägers und der galvanischen Zelle gewährleistet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn durch die Klebeschicht die galvanische Zelle derart lösbar auf der menschlichen oder tierischen Haut befestigt werden kann, dass die galvanische Zelle nach Gebrauch wieder von der menschlichen oder tierischen Haut abgenommen werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klebeschicht derart ausgebildet ist, dass die galvanische Zelle abhängig von der Art des Gebrauchs mehrfach auf die Haut angeheftet und wieder von der Haut abgenommen werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die galvanische Zelle wenigstens zwei miteinander verschaltete Elektrodenstapel aufweist. Die miteinander
verschalteten Elektrodenstapel können hierbei in Reihe oder parallel verschaltet sein. Im Falle einer Reihenschaltung der Elektrodenstapel summiert sich die elektrische Spannung der einzelnen Elektrodenstapel und es kann vorteilhaft eine höhere Spannung erzielt werden. Im Falle einer Parallelschaltung der Elektrodenstapel ändert sich die Spannung der galvanischen Zelle nicht, jedoch wird die Kapazität und die Stromtragfähigkeit der galvanischen Zelle vorteilhaft vergrößert.
Die miteinander verschalteten, wenigstens zwei Elektrodenstapel können hierbei übereinander angeordnet werden, so dass ein Flächenbedarf auf der
Hautoberfläche des menschlichen oder tierischen Trägers gleichbleibt, und sich die Höhe der galvanischen Zelle vergrößert. Im Falle einer Parallelschaltung der wenigstens zwei Elektrodenstapel kann, je nachdem, wie die wenigstens zwei Elektrodenstapel zueinander angeordnet sind, eine elektrisch isolierende Trennschicht zwischen den Elektrodenstapeln notwendig sein.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei miteinander verschalteten Elektrodenstapel nebeneinander angeordnet sind und so die galvanische Zelle einen entsprechend erhöhten Platzbedarf auf der menschlichen oder tierischen Haut des Trägers benötigt.
Eine am Körper tragbare Vorrichtung, insbesondere wearable, mit einer galvanischen Zelle nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hat den Vorteil, dass die den Betrieb der Vorrichtung notwendige elektrische Energie direkt am Körper des Trägers bereitgestellt wird. Hierdurch kann eine externe, schwere und sperrige Stromversorgung, wie beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, eingespart bzw. darauf verzichtet werden. Dies erhöht den Tragekomfort für den Träger und/oder die Akzeptanz beim Träger der am Körper tragbaren Vorrichtung deutlich.
Unter einer am Körper tragbaren Vorrichtung können elektronische Systeme und/oder Geräte verstanden werden, die von einem Menschen oder einem Tier direkt am Körper oder in unmittelbarer Nähe des Körpers getragen werden kann. Insbesondere können die am Körper tragbaren Vorrichtungen an einem Rumpf, an einem Kopf und/oder an einer Extremität des menschlichen oder tierischen Trägers angeordnet oder angebracht werden.
Diese elektronischen Systeme können beispielsweise Sensoren aufweisen, die eine Körpertemperatur, einen Blutdruck und/oder einen Puls und/oder eine Sauerstoffsättigung im Blut des Trägers messen. Die elektronischen Systeme können weiterhin mikromechanische und/oder mikroelektrooptische Sensoren aufweisen, die dazu ausgebildet sind, eine Beschleunigung, eine
Geschwindigkeit und/oder eine zurückgelegte Wegstrecke zu messen. Weiterhin können die elektronischen Systeme Rechner- und Speichereinheiten sowie Kommunikationsmittel bzw. insbesondere drahtlose
Kommunikationsschnittstellen sowie Ausgabeschnittstellen aufweisen. Über die Aufgabeschnitstellen können beispielsweise Anzeigeelemente, LEDs, OLEDs und/oder Displays, oder Aktoren wie beispielsweise Voice-Coil-Aktoren für haptische Anwendungen oder Schallwandler zur Ausgabe von akustischen Signalen aufweisen.
Diese elektronischen Systeme können zu medizinischen und/oder
physiologischen Zwecken dazu verwendet werden, die zuvor erwähnten medizinischen und/oder physiologischen Parameter eines Trägers dieser elektronischen Systeme aufzunehmen bzw. aufzuzeichnen.
Gemeinhin werden diese am Körper tragbaren elektronischen Systeme als wearables bezeichnet. Typischerweise werden wearables als Armband entweder am Handgelenk oder an einem Oberarm oder als Brustgurt getragen.
Es kann vorgesehen sein, dass das wearable als Stirnband und/oder als
Schweißband am Kopf und/oder an einem der Handgelenke getragen wird. Hierdurch wird die Versorgung mit Schweiß als Elektrolyten für die galvanische Zelle des wearables gewährleistet.
Es kann vorgesehen sein, dass die galvanische Zelle in der am Körper tragbaren Vorrichtung, insbesondere in dem wearable, integriert, angeordnet und/oder angebracht ist.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die galvanische Zelle außerhalb der am Körper tragbaren Vorrichtung, insbesondere des wearables, angeordnet ist und durch elektrische Verbindungen mit der am Körper tragbaren Vorrichtung verbunden ist. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die am Körper tragbare Vorrichtung an einer Stelle am menschlichen oder tierischen Körper angebracht ist, wo besonders effektiv ein bestimmter Parameter, wie beispielsweise ein Puls und/oder ein Blutdruck gemessen werden kann, wo jedoch eine geringe Anzahl an Schweißdrüsen vorliegen, und somit nicht genügend Schweiß für einen effektiven Betrieb der galvanischen Zelle produziert werden kann. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die galvanische Zelle an einer Stelle des Körpers anzubringen, wo eine ausreichende Schweißproduktion gewährleistet ist und die galvanische Zelle über Stromkabel mit der am Körper tragbaren Vorrichtung zu verbinden.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die am Körper tragbare Vorrichtung einen Akkumulator aufweist, wobei der Akkumulator eingerichtet ist, eine Überkapazität oder eine Unterkapazität der galvanischen Zelle auszugleichen. Denn hierdurch kann von der galvanischen Zelle umgewandelte elektrische Energie, die nicht oder nicht vollständig von der am Körper tragbaren Vorrichtung genutzt wird, zwischengespeichert werden. Diese zwischengespeicherte Energie kann dann im Falle einer Unterversorgung mit elektrischer Energie seitens der galvanischen Zelle die am Körper tragbare Vorrichtung mit elektrischer Energie speisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schweißproduktion erst zeitlich verzögert einsetzt.
Dieser Fall tritt beispielsweise zu Beginn einer sportlichen Betätigung ein. Der Träger, beispielsweise ein Freizeitsportler, schnallt sich einen Brustgurt mit integriertem Pulsmesser und mit integrierter galvanischer Zelle um und startet seine sportliche Betätigung. Zu Beginn der sportlichen Betätigung wird die Schweißproduktion doch nicht ausreichen, um die galvanische Zelle ausreichend mit Schweiß als Elektrolyten zu versorgen, und somit dem Pulsmesser ausreichend elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Erst nach ein bis drei Minuten wird die Schweißproduktion derart eingesetzt haben, dass der produzierte Schweiß hierfür ausreicht. In der Zwischenzeit kann der Pulsmesser mit der elektrischen Energie, welche in dem Akkumulator gespeichert ist, versorgt werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung einen Gleichspannungswandler aufweist, um die elektrischen Spannungen zwischen der Vorrichtung, der galvanischen Zelle und/oder dem Akkumulator anzugleichen. Denn hierdurch kann elektrische Energie zwischen der Vorrichtung, der galvanischen Zelle und/oder dem Akkumulator möglichst verlustarm transferiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer galvanischen Zelle zum
Bereitstellen einer Gleichspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur 2 eine schematische Darstellung der galvanischen Zelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer am Körper tragbaren
Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie
Figur 4 eine schematische Darstellung der am Körper tragbaren
Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer galvanischen Zelle 1 zum Bereitstellen einer Gleichspannung dargestellt. Die galvanische Zelle 1 weist eine erste anodische Elektrode 10, eine zweite kathodische Elektrode 20 sowie eine zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 angeordnete Membranschicht 30 auf. Die erste anodische Elektrode 10 kann hierbei beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein. Die zweite kathodische Elektrode 20 kann hierbei beispielsweise aus Kupfer gefertigt sein. Die dazwischenliegende Membranschicht 30 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polyethylen, Gummi und/oder Polyurethan gefertigt. Die Membranschicht 30 sorgt dafür, dass zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 keine Kurzschlüsse auftreten und ist durchlässig für Ionen, die in einem zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 befindlichen Elektrolyten gelöst sind bzw. gelöst werden. Die galvanische Zelle 1 ist derart eingerichtet, dass sie auf eine tierische oder menschliche Haut 40 aufgebracht oder angeordnet werden kann, so dass von der Haut 40
abgesonderter Schweiß die zweite kathodische Elektrode 20 durchdringen kann und somit in das Innere der galvanischen Zelle 1 gelangen kann. Der sich zwischen der ersten anodischen Elektrode 10 und der zweiten kathodischen Elektrode 20 befindliche Schweiß fungiert nun als Elektrolyt, in welchem sich die Ionen des Materials der ersten anodischen Elektrode 10 und der zweiten kathodischen Elektrode 20 lösen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass auch die erste anodische Elektrode 10 durchlässig für Flüssigkeiten ist, so dass bei einer Anordnung der galvanischen Zelle 1 auf der menschlichen oder tierischen Haut 40, bei der die erste anodische Elektrode 10 der Haut 40 zugewandt ist, der Schweiß, welcher von der Haut 40 abgesondert wird, durch die erste anodische Elektrode 10 hindurchtreten kann und somit in die galvanische Zelle 1 gelangen kann.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die galvanische Zelle 1 derart in eine Hautfalte eines Trägers eingelegt, angeordnet oder angebracht wird, dass sowohl die erste anodische Elektrode 10 sowie die zweite kathodische Elektrode 20 der Haut 40 zugewandt sind. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die galvanische Zelle 1 in die
Achselhöhle, in die Armbeuge, in die Kniekehle und/oder zwischen Fingern und Zehen des Trägers eingelegt wird.
Die erste anodische Elektrode 10 und/oder die zweite kathodische Elektrode 20 können hierbei beispielsweise als perforierte Folie, als Metallfasergewebe und/oder als Mischgewebe bestehend aus Metall- und Textilfasern ausgebildet sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass die erste anodische Elektrode 10 und/oder die zweite kathodische Elektrode 20 einerseits flüssigkeitsdurchlässig und gasdurchlässig ausgestaltet sind und andererseits biegsam und flexibel ausgebildet sind.
Insbesondere können die erste anodische Elektrode 10, die Membranschicht 30 und/oder die zweite kathodische Elektrode 20 im Wesentlichen flächig und/oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sein, so dass der hierdurch gebildete Elektrodenstapel 5 ebenfalls im Wesentlichen flächig und flexibel ausgebildet ist. Hierdurch passt sich die galvanische Zelle 1 besonders gut an eine Oberflächenbeschaffenheit und/oder Kontur der Haut 40 des Trägers an. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die galvanische Zelle 1 durch eine Schutzschicht umhüllt wird. Diese Schutzschicht kann beispielsweise als eine untere Schicht 50 und eine obere Schicht 60 jeweils die zweite kathodische Elektrode 20 und die erste anodische Elektrode 10 bedecken. Die untere Schicht 50 und/oder die obere Schicht 60 können vorteilhafter Weise aus einem Textil, insbesondere aus einem gewebten Textil gefertigt sein. Das Textil ist derart ausgebildet, dass es flüssigkeitsdurchlässig und/oder gasdurchlässig ist.
Der Schweiß, welcher über die untere Schicht 50 zur galvanischen Zelle 1 gelangt und dort die kathodische Elektrode 20 durchdringt, stellt den Elektrolyten der galvanischen Zelle 1 dar. In dem Elektrolyten lösen sich die Ionen des Materials der ersten anodischen Elektrode 10 und der zweiten kathodischen Elektrode 20 und können so die Membranschicht 30 passieren. Innerhalb der galvanischen Zelle 1 läuft eine Redoxreaktion ab, die bei Verwendung von Aluminium als erste anodische Elektrode 10 und Kupfer als zweite kathodische Elektrode 20 ca. 2 Volt an Potentialdifferenz liefert. Diese Spannung kann über einen ersten elektronischen Anschluss 11 und einen zweiten elektronischen Anschluss 21 abgegriffen und einem elektronischen bzw. einem elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt werden.
Die untere Schicht 50 und/oder die obere Schicht 60 kann hierbei mit einem Klebstoff versehen sein, der dazu eingerichtet ist, die untere Schicht 50 und/oder die obere Schicht 60 und damit auch die gesamte galvanische Zelle 1 lösbar an der Haut 40 des menschlichen oder tierischen Trägers zu befestigen.
Der in der Figur 1 als Pfeil 3 schematisch dargestellte Weg des Schweißes als Elektrolyt durch die galvanische Zelle 1 kann aufgrund der Gasdurchlässigkeit der Schichten der galvanischen Zelle 1 die galvanische Zelle 1 wieder verlassen. Dies wird insbesondere dadurch unterstützt, dass die Körperwärme des Trägers der galvanischen Zelle 1 die Verdunstung des Schweißes unterstützt. Sobald eine körperliche Aktivität des Trägers der galvanischen Zelle 1 eingestellt wird, reduziert sich die Schweißproduktion, und der in der galvanischen Zelle 1 verbleibende Schweiß verdunstet, unterstützt durch die Körperwärme, durch die einzelnen gasdurchlässigen Schichten der galvanischen Zelle 1. In Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer galvanischen Zelle 1 zum Bereitstellen einer Gleichspannung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei besteht die galvanische Zelle 1 aus einem ersten
Elektrodenstapel 5a und einem zweiten Elektrodenstapel 5b. Der erste
Elektrodenstapel 5a sowie der zweite Elektrodenstapel 5b sind entsprechend den Ausführungen zu Figur 1 aufgebaut. Der erste Elektrodenstapel 5a ist durch eine Trennschicht 35 getrennt von dem zweiten Elektrodenstapel 5b über dem zweiten Elektrodenstapel 5b angeordnet. Die Trennschicht 35 kann hierbei ebenfalls aus einem elektrisch isolierenden Material wie Polyvinylchlorid, Polyethylen, Gummi und/oder Polyurethan gefertigt sein. Der erste
Elektrodenstapel 5a und der zweite Elektrodenstapel 5b sind in diesem
Ausführungsbeispiel in Figur 2 in Reihe geschaltet, so dass an dem ersten elektrischen Anschluss 21 und dem zweiten elektrischen Anschluss 22 die doppelte Potentialdifferenz, also 4 Volt, anliegt. Die Trennschicht 35 ist in dieser Schaltung nicht zwingend notwendig. Die Trennschicht 35 kann analog zu den anderen Schichten ebenfalls im Wesentlichen flächig, dünn, parallel zu den anderen Schichten angeordnet und dadurch flexibel ausgebildet sein.
In einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung können der erste
Elektrodenstapel 5a und der zweite Elektrodenstapel 5b parallel verschaltet sein.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung können der erste Elektrodenstapel 5a und der zweite Elektrodenstapel 5b nebeneinander angeordnet und als Reihen- oder Parallelschaltung verschaltet sein.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer am Körper tragbaren
Vorrichtung 100, im Folgenden auch wearable 100 genannt, in einem
Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei dem wearable device 100 kann es sich beispielsweise um einen Pulsmesser, Blutdruckmesser,
Blutsauerstoffsättigungsmesser, Temperatursensor, Schrittzähler,
Beschleunigungsmesser, Geschwindigkeitsmesser und/oder
Wegstreckenmesser handeln. Weiterhin kann es sich bei dem wearable 100 beispielsweise um eine Datenbrille, einen MP3-Player, eine Smartwatch und/oder ein Smartphone handeln. Das wearable 100 ist elektrisch mit der galvanischen Zelle 1 verbunden, wobei die galvanische Zelle 1 das wearable 100 mit elektrischer Energie, durch Pfeile angedeutet, versorgt. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der galvanischen Zelle 1 und dem wearable 100 ein
Gleichspannungswandler 110 zwischengeschaltet ist, der die ausgegebene Spannung der galvanischen Zelle 1 an die benötigte Spannung des wearable 100 angleicht. Die galvanische Zelle 1 kann hierbei direkt in das wearable 100 integriert sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die galvanische Zelle 1 an dem wearable 100 angebracht oder angeordnet ist.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die galvanische Zelle 1 unabhängig von dem wearable 100 an einer anderen Körperstelle des Trägers angebracht ist. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn das wearable 100 an einer Stelle des Körpers des Nutzers angebracht bzw. angeordnet ist, an welcher relativ wenig Schweiß entsteht und daher eine ausreichende Energieversorgung durch eine an der gleichen Stelle angebrachten galvanischen Zelle 1 nicht gewährleistet wäre. Hier kann es sinnvoll sein, die galvanische Zelle 1 an einer anderen Stelle des Körpers des Trägers anzuordnen, an welcher mehr Schweiß produziert wird, so dass die galvanische Zelle 1 effektiv betrieben werden kann.
In Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines wearables 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Hierbei weist das wearable 100 neben der galvanischen Zelle 1 einen Akkumulator 120 auf. Dieser Akkumulator 120 kann dazu verwendet werden, von der galvanischen Zelle 1 bereitgestellte, überschüssige Energie zwischenzuspeichern und bei Bedarf an das wearable 100 abzugeben. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Träger des wearable 100 mit der sportlichen Betätigung gerade erst begonnen hat und daher die Schweißproduktion noch nicht in ausreichender Weise angelaufen ist, das wearable 100 jedoch schon betrieben werden soll.
Fakultativ kann vorgesehen sein, dass ein Gleichspannungswandler 110 die von der galvanischen Zelle 1 abgegebene Spannung, die von dem wearable 100 benötigte Spannung und/oder die an den Akkumulator 120 abzugebende und/oder bereitgestellte Spannung einander angleicht.

Claims

Ansprüche
1. Galvanische Zelle (1) zum Bereitstellen einer Gleichspannung,
insbesondere für eine am Körper tragbare Vorrichtung (100), aufweisend einen Elektrodenstapel (5, 5a, 5b) mit wenigstens einer ersten anodischen Elektrode (10), mit wenigstens einer zweiten kathodischen Elektrode (20) und mit einer, zwischen der ersten Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) angeordneten, die erste Elektrode (10) und die zweite Elektrode (20) trennende Membranschicht (30), wobei die Membranschicht (30) flüssigkeitsdurchlässig ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Zelle (1) eingerichtet ist, mittels der ersten Elektrode (10) und/oder der zweiten Elektrode (20) auf menschlicher oder tierischer Haut (40) aufgebracht oder angeordnet zu werden, und dass die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) derart flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet ist, dass menschlicher oder tierischer Schweiß die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) durchdringt und als Elektrolyt fungiert, um eine
Gleichspannung zwischen der ersten Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) zu erzeugen.
2. Galvanische Zelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht (30), die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) gasdurchlässig ausgestaltet sind.
3. Galvanische Zelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht (30), die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) flexibel ausgestaltet sind.
4. Galvanische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenstapel (5, 5a, 5b) im Wesentlichen flächig ausgestaltet ist, wobei die erste Elektrode (10), die zweite Elektrode (20) und die Membranschicht (30) im Wesentlichen flächig ausgestaltet sind und dass die erste Elektrode (10), die zweite Elektrode (20) und die Membranschicht (30) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
5. Galvanische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) als perforierte Folie, als Metallfasergewebe und/oder als Metall/Textilfasergewebe ausgestaltet ist.
6. Galvanische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (10) und/oder die zweite Elektrode (20) auf ihrer der Membranschicht (30) abgewandten Seite eine Schutzschicht (50, 60) aufweist.
7. Galvanische Zelle (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (50, 60) als flüssigkeitsdurchlässige und/oder gasdurchlässige Klebeschicht ausgestaltet ist, um die galvanische Zelle (1) auf der menschlichen oder tierischen Haut (40) lösbar zu befestigen.
8. Galvanische Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Zelle (1) wenigstens zwei miteinander verschaltete Elektrodenstapel (5, 5a, 5b) aufweist.
9. Am Körper tragbare Vorrichtung (100), insbesondere Wearable (100), mit einer galvanischen Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Am Körper tragbare Vorrichtung (100) nach Anspruch 9 mit einem
Akkumulator (120), wobei der Akkumulator (120) eingerichtet ist, eine Überkapazität oder eine Unterkapazität der galvanischen Zelle (1) auszugleichen.
11. Am Körper tragbare Vorrichtung (100) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen
Gleichspannungswandler (110) aufweist, um die elektrischen
Spannungen zwischen der Vorrichtung (100), der galvanischen Zelle (1) und/oder dem Akkumulator (120) anzugleichen.
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