CN107925094A - 用于电化电池的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电化电池的装置，其包括：具有基板的多个第一亲水区和将所述第一亲水区间隔开的至少一个疏水区的第一层(61)基板材料(65)，第一层基板材料包括制备在至少两个第一亲水区上的至少两个第一电极(66、67)；具有基板的多个第二亲水区和将所述第二亲水区间隔开的至少一个疏水区的第二层(62)基板材料(65)，第二层基板材料包括制备在至少两个第二亲水区上的至少两个第二电极(67、66)；以及连接至至少两个第一电极的一个或多个电导体(68)。第一层(61)基板材料(65)和第二层(62))基板材料(65)彼此重叠放置，使得至少两个第一电极(66、67)与至少两个第二电极(67、66)对齐，以形成至少两个电化电池，用于在至少两个亲水区接触到水相液体时产生电压。

Description

用于电化电池的装置

技术领域

本发明涉及一种用于电化电池的装置。本发明尤其涉及一种在接触液体或水分时被激活的电化电池。本发明进一步涉及该装置的用途。

背景技术

电化电池中会发生氧化还原或氧还反应。电化电池分为两种。原电池(伏打电池)中发生自发反应；电解电池中发生非自发反应。两种电池均包含电极，氧化和还原反应即发生在电极上。氧化反应发生在被称为阳极的电极上，还原反应发生在被称为阴极的电极上。

原电池的阳极带负电，因为阳极处发生的自氧化反应是电池的电子或负电荷的来源。原电池的阴极是它的正极。

本领域已知用于包括电偶对的电化电池的装置。例如，US 2011/0118655 A1公开了一种用于治疗皮肤的装置，其包括基板，基板包括多个分离的电偶对，每个电偶对包括作为阳极的第一导电电极，第一导电电极与作为阴极的第二导电电极电子连接。

本领域已知的还有具有电源(例如电池)的装置。US 2010/0057147 A1公开了一种装置，其包括第一电极、第二电极以及与电极电连接的电力输送单元，电力输送单元为治疗区域提供定量的电力。

在原电池和电解电池中，氧化反应均发生在阳极处，电子从阳极流向阴极。

WO 2007/147947公开了一种薄膜结构，其包括具有导电薄层的基板，导电薄层包含混合有电子传递介体的氧化酶。薄层防潮，因而可以在干燥环境下存储，薄层还具有足够的渗透性，因而在接触到水溶液时能使氧化酶立刻激活。

WO 2013/130145公开了用于实施生物燃料电池装置的方法、***和装置，以用于从生物燃料中提取能量。根据一个方面，该生物电池装置包括基板、阳极、阴极以及负载，阳极包括催化剂，用于促进氧化过程中(氧化过程释放在阳极处捕获的电子)生物流体中燃料的转化，从而从燃料物质中提取能量，阴极配置在基板上，靠近阳极并与阳极通过间隔区域间隔开，负载通过电连接器耦合至阳极和阴极，从而获取作为电能而提取的能量。

美国专利号8,758,936公开了一种薄膜结构、薄膜结构的生产方法及用途。薄膜结构包括具有导电薄层的基板，导电薄层包含混合有电子传递介体的氧化酶。薄层防潮，因而可以在干燥环境下存储，薄层还具有足够的渗透性，因而在接触到水溶液时能使氧化酶立刻激活。薄层可以用作电化燃料电池中的阴极。

WO 2005/079913 A1和WO 2014/178943 A1公开了包括多个第一储液器和多个第二储液器的设备，第一储液器和第二储液器通过基板连接。选定的第一储液器包括还原剂，所述选定的第一储液器的第一储液器表面靠近第一基板表面。选定的第二储液器包括氧化剂，选定的第二储液器的第二储液器表面靠近第一基板表面。该装置用于指引电池的迁移，并且包括具有生物相容性的电极，电极在接触到电解溶液时能够生成低电平电场或低电平微电流。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于电化电池的简单装置。

本发明的另一个目的是提供一种生产用于电化电池的装置的方法。

本发明的又一目的是提供一种用于治疗疾病的装置。

目前用于治疗多汗症和用于促进皮下微循环的装置还不够理想。这些装置使用不便，治疗过程中需要患者保持不动，并且价格昂贵。

多汗症和微循环问题是巨大的健康威胁，世界上2％到3％的人口患有多汗症，20％的人口患有出汗问题，6％的糖尿病患者由于微循环问题患有足溃疡。

本发明基于一种柔性且可定制的装置，其适于通过与水相液体相接触在阳极和阴极之间形成电偶对时产生电压。

该装置包括柔性基板，基板上通过例如印刷诸如碳基或银基油墨的导电油墨来制成阳极和阴极，即电极。层结构通过彼此重叠地放置至少两层基板制成，使得这两层基板上的阳极和阴极彼此对齐，从而形成用于在变湿时产生电化电池的结构。由阳极和阴极以及它们之间可选的电解质形成的电化电池可以串联连接或并联连接，以使电化电池在接触水相液体时产生所期望的电压和电流。

更具体地，根据本发明的装置的特征在于权利要求1所述的特征。

本发明具有若干优点。借助实施例，可制备结构简单的电源并将其集成到基板上。根据实施例，还可以在基板上印刷或集成微电流输送电路并连接至电源。在这样的实施例中，电路然后可用于输送微电流从而例如促进皮下微循环。该装置可单用或多用。该装置经济适用、便于携带。该装置为柔性的、易于使用。

实施例提供了一种经济的制造该装置的方法。

该装置还易于存储和运输，这是因为其可在不产生电压的非激活状态下存储和运输。装置在干燥时处于这一非激活状态，并且在接触到液体时可轻易激活。在非激活状态下，装置的端口不存在明显的电势差(电压)，因此即使是在端口短路时装置也不会产生任何明显的电流。这使得装置在其非激活状态下很安全并易于处理。

本发明的一些实施例实现了终端用户的家庭护理。其避免了必须在医院和/或由医师进行昂贵的治疗。

各实施例还可采用目前技术和现有印刷工艺很容易地制造。其部件可容易地以合理的价格从市场上购买。

本发明的其它特征和优点将随以下说明变得显而易见。

附图说明

接下来将借助以下说明中呈现的非限制性的实施例和示例以及参照附图对本发明进行更加详细地解释。图中：

图1a显示了根据本发明的一个实施例的结构；

图1b显示了基板的一层的结构；

图2显示了引导液体流的成品结构层的示例；

图3a示意性地显示了根据本发明的一个实施例的结构的侧面截面图；

图3b示意性地显示了根据本发明的第二实施例的结构的侧面截面图；

图4显示了液体在以不同的方式制造的液体通道中的行进；

图5显示了制备的结构区的宽度对其阻止侧面液体流动的能力的影响；

图6a显示了根据本发明的实施例的层状基板材料；

图6b显示了根据图6a的各层堆叠后的实施例的结构；

图6c显示了根据实施例将电极置于基板中；

图7显示了根据本发明的实施例的可折叠绷带或敷料；以及

图8显示了根据本发明的实施例的可折叠绷带或敷料的又一示例。

具体实施方式

根据实施例的装置可用于为皮肤提供微电流治疗/疗法，该装置适用于例如促进局部：1)皮下血液循环；2)创伤愈合；3)擦伤愈合、抗衰老及皮肤美白；4)经皮给药；5)多汗(多汗症)；以及6)止痛。

一个技术特征是将已知的皮肤微电流疗法与集成有电源的大面积柔性基板(例如塑料、织物、无纺布、布织物以及纸板等)结合起来。在一种方案中，基板中集成有可印刷的液体激活电源。

在另一种方案中，基板中印刷或集成有微电流输送电路，微电流输送电路连接传统电池或外部电源，无线和有线连接均可。

实施例涉及用于电化电池的装置。在一个实施例中，该装置包括第一层基板材料和第二层基板材料，第一层基板材料包括至少一个阴极和至少一个阳极，第二层基板材料包括至少一个阳极和至少一个阴极。第一层和第二层位于彼此之上并对齐，使得第一层和第二层中的阴极和阳极形成阳极-阴极对。第一层和第二层因此面向彼此。该装置还包括位于第一层或第二层的外表面上的第三层基板材料。在一个实施例中，第一层基板材料和第二层基板材料中的至少一个的一部分形成位于阴极和阳极之间的亲水隔离区。至少一个电导体连接至至少一个阳极和阴极或至少一个阴极和阳极。第三层基板材料包括疏水区，形成用于引导液体流向至少一个亲水隔离区的液体流引导结构。该装置适于在至少两个亲水隔离区接触水相液体时产生电压。第一层和第二层均包括疏水部和亲水部。阴极和阳极通过例如印刷形成于基板材料的亲水部上。

图1a示出了根据实施例的结构。结构层2形成于片状基板1上，因其作用，液体在基板片中只能沿液体流道3行进到检测/反应区4。向流道的交汇区6施加样品滴5。结构层2沿厚度方向延伸通过基板片的整个深度。

图1b示出了基板1的层的结构。基板1具有疏水区19、亲水区18以及作为阳极和/或阴极的多个电极17。电极17间隔开，使得与基板1的其它层配置在一起时，电极17位于基板1的其它层的电极17之上或之下。

图2显示了在由桉树纤维制成的纸(50g/m2)上制备的液体流引导结构层的示例。由于结构层16的作用，液体只能沿液体通道7-11前进。通道7的宽度为4mm，通道11的宽度为0.25mm。在图中，经毛细作用在通道中扩散并带有食品颜色的水滴12被施加到液体通道中。通过柔版15印刷三个位于彼此之上的5wt％的聚苯乙烯-二甲苯溶液的印刷层，在纸上形成引导液体流的结构层16。以RK Flexiproof 100单元作为印刷装置。印刷速度为60m/min。优化印刷滚筒压力以达到最佳效果。如果纸的背面印刷有单个的统一印刷液层，则正面的单个图案化层就足够生成图案化的液体通道。

用于制造液体引导结构层的方法的示例在WO 2011/073519 A1中有更加详细的描述，其通过引用并入本文中。

图3a示意性地显示了根据实施例的结构。基板40上印刷有第一疏水印刷区42a和第二疏水印刷区42b，第一疏水印刷区42a和第二疏水印刷区42b之间留有未印刷的亲水样品区44。由于印刷区42a、42b的缘故，引入到样品区44的液体仍然会留在该区中。流道的宽度通常为30μm-5mm，尤其是0.25mm-4mm。可以有一个或多个位于彼此之上的印刷层。通常采用1-3个印刷层。通过采用位于彼此之上的多个层，可以将聚合物输送至基板的更深处，从而增强印刷结构的液体引导效果。通过增加印刷基板和印刷滚筒之间的压力也可实现类似的效果。聚合物浓度、印刷压力以及印刷的次数优选选择为使结构区延伸至基板的全部深度。

基板的背面也可印刷有统一的或局部的阻挡层46，如图3b所示。该层通常覆盖样品区44的整个宽度，并防止液体沿基板的厚度方向流过基板。所以，在该结构中，除了充当侧面阻挡层的印刷区42a和印刷区42b，还有深度方向的阻挡层46。同时，提高了侧面的液体引导效果，并降低了对于基板正面上的印刷层或压力的需要。优点还在于，由于毛细容量的减小，对于样品的需求量也大大减少。还有效避免了外来物质从基板的底部(如台面)移动到样品区。

图4显示了样品溶液在以不同方式形成的液体通道中的扩散。采用聚苯乙烯-二甲苯(PS-XYL)溶液和聚苯乙烯-甲苯(PS-TOL)溶液，通过采用5wt％的聚合物浓度并且采用至少两个印刷层，实现了对样品(带有食品颜色的去离子水)的最佳引导效果。在图中所有情况下，溶液区的宽度为1mm。

图5显示了阻挡区的侧宽对液体毛细行进的影响。在色层分析纸上印刷5wt％的聚苯乙烯-二甲苯溶液作为100-800μm的环(内环)。在环的内部施加5μl的彩色去离子水。观察到的是，利用大约400μm的结构宽度完全阻挡了侧流向阻挡区流动。通过优化印刷工艺和材料，可以实现甚至约为100μm的结构，但这种结构又太过紧凑。

出于本发明的目的，术语“水相液体”包括但不限于水、血液、尿液、泪液、汗液、血浆、生理盐水以及粘液。

在实施例中，该装置包括第一层基板材料和附接在第一层基板材料的表面上的第二层基板材料，第一层基板材料包括至少一个阴极，第二层基板材料包括与第一层基板材料中所包括的至少一个阴极对齐的至少一个阳极。

在实施例中，该结构设计成在所述至少一个阴极和所述至少一个阳极之间形成至少一个亲水隔离区。

在另一实施例中，该装置进一步包括位于第一层基板材料或第二层基板材料的相对面上的第三层基板材料，以使第三层基板材料形成用于向至少一个亲水隔离区引导液体的液体流引导结构。相对面指的是第一层或第二层的远离第二层或第一层的那面。该装置进一步包括连接至至少一个阴极或至少一个阳极的至少一个电导体。该装置适于在至少一个亲水隔离区接触到水相液体时产生电压。

利用印刷液将液体流引导结构例如通过柔版印刷或凹版印刷制备在基板片上，印刷液改变基板片的性质，使得液体流被阻止在印刷的结构层的区域中。对于印刷技术，其与现有的印刷机器兼容，因此非常适合批量生产。

实施例进一步的优点是，包括聚合物和溶剂的简单溶液或主要包括聚合物和溶剂的溶液远比例如根据现有技术的方法所采用的商业光刻胶更经济实惠。

印刷液在基板片的深度方向上的渗透通过调节印刷滚筒和基板片之间的压力以及印刷液的粘度来调整。通过采用合适的印刷滚筒压力以及制备粘度适当的印刷液(其溶剂能迅速蒸发)，使印刷液的侧向扩散较小，并且从而将引导液体流的结构的边缘区域制成锐利的。也可采用具有多个不同沸点的溶剂来优化印刷液的性质。通过印刷多个层叠的印刷液层或通过利用例如网版印刷来施加更多的印刷液，能促进印刷液在基板片中的渗透。

如果基板片太厚而使得正面印刷的印刷液层不能渗透通过整个基板，可以在基板的背面印刷图案化的或者统一的印刷液层。当印刷在正面的印刷液层和印刷在背面的印刷液层相遇，就会实现引导液体流的结构层。如果实施例是用于生产液体流道的，印刷在背面的统一的印刷液层的好处在于该印刷液层同时能充当保护层，其防止液体从基板的底面溢出。

该装置的基板可从各种各样的材料中选择。在实施例中，基板选自由诸如棉布、粘胶纤维以及聚酰胺等纺织面料、诸如针织织物、网眼织物、纸以及纸板等无纺材料，以及诸如等科技织物组成的基板组。不同的基板具有不同的优点。通过改变基板，可以控制装置被激活的时间，例如，比尼龙的透气性好，并且因此使闭合电路的水相液体从装置中更快地蒸发，从而减少电路被闭合所用的时间量以及产生电压所用的时间量。在一个实施例中，第一层基板材料、第二层基板材料以及第三层基板材料采用相同的基板材料制成。

在实施例中，第一层基板材料、第二层基板材料以及第三层基板材料是单个基板的不同区域。因此第一层基板材料、第二层基板材料以及第三层基板材料是基板上的第一区域、第二区域以及第三区域。

在特定的实施例中，在同样的单个基板的第四个区域上印刷至少一个电导体。

在另一实施例中，第一层基板材料除至少一个阴极以外还包括至少一个阳极，第二基板材料除至少一个阳极以外还包括至少一个阴极。

在实施例中，该装置包括位于每个阳极-阴极对或每个阴极-阳极对之间的亲水隔离区。

在另一实施例中，该装置包含位于至少一个亲水隔离区中的至少一种电解质。

在另一实施例中，该装置进一步包括用于连接电源的连接件。电源例如可以通过从电源到装置的电极的导线(即至少一个连接至装置的阳极的连接导线和至少一个连接至装置的阴极的连接导线)连接至该装置。

在另一实施例中，该装置包括电源，其中，电源通过印刷(例如通过喷墨印刷或通过绘图机的笔)集成在基板中。如果采用喷墨印刷，通常重复印刷多次，典型的是10至30次，例如12至20次。电源可以通过例如柔版或凹版印刷或通过网版印刷印刷在基板上。

可以采用多种燃料源。在一个实施例中，能量源是可再生燃料。在特定的实施例中，能量源包括燃料组分，燃料组分包括至少一种选自包括诸如葡萄糖、果糖、半乳糖以及核糖等的单糖、诸如乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳果糖以及纤维二糖等的二糖、诸如乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇、戊醇以及己醇的醇类、乳酸、尿酸、抗坏血酸以及尿素的组的化合物。在另一实施例中，能量源选自包括生物燃料电池和半酶电池的组。

如上所述，该装置包括至少一个阴极和至少一个阳极。在实施例中，该装置包括多个阳极和多个阴极，一个阴极和一个阳极形成电偶对。在一个实施例中电偶对串联连接，在另一实施例中电偶对并联连接。在又一实施例中，电偶对以串联和并联相组合的方式连接。

在实施例中，阴极包括电极材料，例如导电材料。在实施例中，电极材料选自包括碳、银、金、铜、铝、钯、铂、锌及其混合物的组。在实施例中，阳极包括电极材料，例如选自包括碳、银、金、铜、铝、钯、铂、锌及其混合物的组的材料。

在实施例中，阳极包括催化剂。在实施例中，催化剂包括至少一种酶，所述酶选自包括葡萄糖氧化酶、乳酸氧化酶、尿酸氧化酶以及抗坏血酸氧化酶的组。在另一实施例中，阴极包括催化剂，例如至少一种选自包括葡萄糖氧化酶、单胺氧化酶、细胞色素P450氧化酶、NADPH氧化酶、黄嘌呤氧化酶、L-古洛糖酸内酯、虫漆酶、赖氨酰氧化酶、细胞色素c氧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、加卤酶、过氧化氢酶、绿过氧物酶、甲状腺过氧化物酶、钒溴代过氧化物酶以及乳过氧化物酶的组的酶。

进一步的实施例涉及一种在装置中产生电压的方法。为了使装置产生电压，装置被激活。在一个实施例中，在根据上述任意实施例的装置中产生电压的方法包括使该装置的基板与水相液体相接触的步骤。

水相液体可以选自那些可以被认为是生物体液的液体。在实施例中，水相液体选自包括水、尿液、泪液、生理盐水、血液、血浆、脓液、粘液、汗液及其混合液的组。

该装置具有很多应用，不仅可应用于美容还可应用于医疗和健康。该装置可配置成，一旦折叠基板，阳极和阴极便彼此重叠放置。以这种配置，该装置可借助药物学上可接受的粘合剂被附贴在待治疗的皮肤区域。一个实施例提供了上述装置在治疗疾病中的应用。

通过用水相液体(如待治疗人的汗液)激活装置，产生电压，并且电流流向皮肤。这一电流刺激皮肤，从而例如促进血液流动。在一个实施例中，该装置用于治疗表现为血液循环不良的疾病，例如防止疼痛、糖尿病溃疡、外周动脉疾病、秃头症以及脱发。在另一实施例中，该装置用于治疗创伤、擦伤以及疤痕。在另一实施例中，该装置用于治疗偏头痛。

多汗是一种可以通过在患病区通电来减轻的疾病。因此，在一个实施例中，该装置用于治疗多汗症。

该装置还可以用于通过在治疗区域诱导电流的方式给药。在实施例中，该装置用于治疗疼痛，如通过经皮给药的方式。

该装置不仅适用于作为给药工具，还可以用于美容。在实施例中，该装置用于促进输送美容、健康及个人保健刺激剂到皮肤中。

另一实施例提供了一种生产用于电化电池的装置的方法。该实施例包括以下步骤：在基板的至少一个第一区域上印刷至少一个阴极；在基板的至少一个第二区域上印刷至少一个阳极，其中在至少一个第一区域和至少一个第二区域上的印刷物被基板的至少一个第三区域间隔开。根据这种方法，基板的至少一个第三层上设置有至少一个用于引导液体的液体流引导结构。在另一步骤中，提供至少一个连接至至少一个阴极或至少一个阳极的电导体，至少一个阳极与至少一个阴极并列设置，使得装置适于在其接触到水相液体时产生电压。

在另一实施例中，至少一个阳极与至少一个阴极的并列设置通过例如折叠基板来实现，使得所述至少一个阳极与所述至少一个阴极位于至少一个阳极和至少一个阴极之下和/或之下。

图6a显示了基板材料65的第一层61以及包含在第一层61中的至少一个阴极66。至少一个阴极66可通过例如本文先前讨论过的印刷方法来制备。在图6a所示的实施例中，第一层61进一步包括阳极67。在该实施例中，第一层61还包括隔离层71，隔离层71位于第一层61的外表面和处于基板材料65内部的阴极66或阳极67的内缘之间。阴极66或阳极67的外缘，即沿图6a的取向的第一层61的阴极66或阳极67的上表面，可以与基板材料65的第一层61的表面重合，或者可从基板材料65的第一层61的表面向外突出。

图6a进一步显示了基板材料65的第二层62以及包含在第二层62中的至少一个阳极67。至少一个阳极67可通过例如本文先前讨论过的印刷方法来制备。在图6a所示的实施例中，第二层62进一步包括阴极66。与第一层61一样，第二层62也包括隔离层71，隔离层71位于第二层62的外表面和处于基板材料65内部的阴极66和阳极67的内缘之间。

图6a还显示了基板材料65的第三层63以及形成于或保留在基板材料65中的至少一个亲水收集区69。基板材料65本身通常是亲水的，使得亲水收集区69可不经处理地保留下来或在亲水收集区69上设置至少一种干态电解质。代替亲水收集区69，或者除了亲水收集区69，可在第一层61或第二层62或者第一层61和第二层62二者中的隔离层71中设置至少一种电解质。

另外，第三层63基板材料65可采用例如上述方法制成疏水性的。这样，疏水区形成液体流引导结构，其通过防止液体被亲水收集区69以外的第三层63的区域吸收来引导液体流。在另一实施例中，液体流引导结构包括如上所述的液体通道。在这样的实施例中，在亲水收集区69以外的第三层63基板材料65中形成疏水图案，以形成这样的流体通道。因此，术语“收集区”指的是这样一个概念，即样品流体由液体通道输送至亲水收集区69，液体通过电极66和电极67中的一个从亲水收集区69被吸收至电极66和电极67之间，从而激发电流产生。

图6a还显示了基板材料65的第四层64，第四层64包括印刷在其表面上的电导体68。

可在阳极67和阴极66之间或阳极67和阴极66附近设置至少一种干电解质材料，使得电解质将被该装置接触到的液体输送至阳极67和阴极66之间的基板区域。这样，装置在液体是纯水的情况下也能高效地产生电，因为电解质材料提供了必要的离子。电解质材料可以是，例如，盐，诸如氯化铵或氯化锌，或其它合适的盐或盐的混合物。该装置还可设计成在装置本身不存在电解质材料的情况下工作，而由与装置接触的液体来激活，该液体例如尿液、汗液或其它盐水。

如图6b所示，图6a所示的各层可以连接在一起以形成用于电化电池的装置，该装置包括：

-基板材料65的第一层61，其具有基板的多个第一亲水区和将所述第一亲水区间隔开的至少一个疏水区，所述基板材料的第一层包括制备在至少两个第一亲水区上的至少两个第一电极66/67；

-基板材料65的第二层62，其具有基板的多个第二亲水区和将所述第二亲水区间隔开的至少一个疏水区，所述基板材料的第二层包括制备在至少两个第二亲水区上的至少两个第二电极67/66；

-一个或多个电导体68，其连接至至少两个所述第一电极；以及

-其中所述基板材料65的第一层61和所述基板材料65的第二层62放置为位于彼此之上，使得所述至少两个第一电极66/67与所述至少两个第二电极67/66对齐，以形成至少两个电化电池，用于在所述至少两个亲水区接触到水相液体时产生电压。

在图6a和图6b所示的实施例中，基板的第一和第二亲水区与电极66/67以及隔离层71重合，其余的基板材料65充当间隔所述亲水区的疏水区。

在图6a和图6b所示的实施例中，该装置进一步包括基板材料65的第三层63,其包括形成液体流引导结构(65/69或图中未示出的液体通道)的疏水区，用于将液体引导到至少一个亲水收集区69并且从而引导到隔离层71，并且该装置适于在隔离层71接触水相液体时产生电压。

图6c更详细地显示了电极(66和67)在基板材料65中的放置。图6c中的电极是阴极66，但是相应的值和教导同样适用于阳极67。同时，图6c还显示了隔离层71的放置。图6c进一步显示了基板材料65的厚度hs、电极66的厚度hm以及隔离层71的厚度d。厚度d指的是电极的内缘与基板材料65的要被放置为朝向相对的电极的表面之间的距离。厚度hm指的是电极的内缘与电极的外表面之间的距离。当hm+d>hs时，电极从基板材料65的表面向外突出厚度t，同样如图6c所示。

在实施例中，图6c所示的各参数的值如下：

●hs为50-1000μm，例如100-1000μm；

●hm为10-1000μm，例如50-500μm；

●d为10-1000μm，例如20-100μm；以及

●t为0-1000μm，例如10-200μm。

在另一实施例中，t为5-200μm，例如20-50μm，其中电极材料的向外突出促使电极66、67与电导体68之间形成电接触。

在另一实施例中，d为10-200μm，例如20-100μm。

因此，在实施例中，第一电极66/67包括穿过基板材料65的第一表面(图6a中的上表面)至少部分地被吸收在第一层61基板材料65中的电极材料层，并且第一层61基板材料65包括位于电极材料层和与基板材料65的第一表面相对的基板材料65的第二表面(图6a中的下表面)之间的隔离层71。也就是说，通过例如印刷在基板材料65上的电极材料被至少部分地吸收在基板材料65中但并未贯穿第一层61的厚度。相反，电极材料形成充当第一层61上和/或内的电极66/67的层，并且第一层61的其余厚度充当隔离层71。

在实施例中，第二电极67/66也包括穿过基板材料65的第一表面(图6a中的下表面)至少部分地被吸收在第二层62基板材料65中的电极材料层，并且第二层62基板材料65包括位于电极材料层和与基板材料65的第一表面相对的基板材料65的第二表面(图6a中的上表面)之间的隔离层71。也就是说，通过例如印刷在基板材料65上的电极材料被至少部分地吸收在基板材料65中但并未贯穿第二层62的厚度。相反，电极材料形成充当第二层62上和/或内的电极67/66的层，并且第二层62的其余厚度充当隔离层71。

在实施例中，第一层61和第二层62均包括隔离层71，以使电化电池中电极66和电极67之间的距离是一个隔离层71的厚度的两倍。

在另一实施例中，第一层61和第二层62中仅有一个包括隔离层71。

通过在基板材料65的第一层61和/或第二层62内留有隔离层，制造出的电化电池无需分离的薄膜或者其它元件来充当电极之间的隔离元件。相反，基板材料65的第一层61可以放置成与基板材料65的第二层62直接接触。这就简化了结构，并且为电化电池的批量生产提供了好处。

在实施例中，第一层61基板材料65与第二层62基板材料65至少在至少两个第一电极和至少两个第二电极的位置处直接接触，基板材料65的一部分沿基板材料65的厚度方向将至少两个第一电极与至少两个第二电极间隔开。

层61、62、63、64的每层中的基板材料65都可以一样。该结构也可通过在单个的一层基板材料65上印刷而后切割并且并置不同的层或仅仅折叠所述结构的方式来制备。折叠尤其在图7和图8所示的实施例中实用。在图7和图8所示的实施例中，印刷图案设计成使基板材料的经不同方式处理的区域在沿折叠线70适当折叠时能自动准确地彼此对齐。

通过沿着线70在包括亲水区69的基板材料65的第一部分(图7和图8中最底下的部分)和包括阴极66和阳极67的基板材料65的第二部分(图7和图8中从最底下往上数第二部分)之间进行向外的折叠，亲水收集区69，由于其在基板材料65的第一部分的位置的原因，变得与基板材料的第二部分的阴极和阳极准确对齐。

该折叠提供了一种层状结构，该结构具有包括阴极66和阳极67的第一层61基板材料65以及包括亲水收集区69的第三层63基板材料65。在实施例中，第三层被制成为适于接触对象，例如适于接触皮肤。

通过沿着第二线70在包括阴极66和阳极67的基板材料65的第二部分和包括阴极66和阳极67的基板材料65的第三部分(图7和图8中的从顶部往下数第二部分)之间进行向内的折叠，基板材料65的第三部分的阴极66变得与基板材料65的第二部分的阳极67对齐。类似地，基板材料65的第三部分的阳极67变得与基板材料65的第二部分的阴极66对齐。

该折叠为层状结构提供了包括阴极66和阳极67的第二层62基板材料65。

在另一实施例中，基板材料进一步包括第四部分(图7和图8中的最顶部分)。根据实施例，沿着线70在包括阴极66和阳极67的基板材料65的第三部分和基板材料的第四部分之间进行进一步折叠。第四部分可用于在电偶对之间形成接触，即根据连接类型(串联或并联)在阴极66和阳极67之间形成接触。包含导体的层可以容易地配置成使期望的电偶对彼此连接。

工业应用

实施例所提供的产品适用于可穿戴柔性薄印刷电池的生产。

对于例如纺织品和基于纺织品的产品的新功能有了越来越多的要求。可穿戴和柔性产品以及连接到“物联网”的装置为接下来的薄印刷电池提供了巨大的潜在市场，大到使整个薄电池机遇比以往任何时候都值得去追求(Nanomarkets，2013)。

目前用于治疗创伤和未受损皮肤区的装置基本上可以起作用。但是，本发明描述了一种较大面积的按需激活的绷带，用于主动的经皮化合物的按需经皮给药以及皮下治愈。

附图标记列表

引文列表

1.US 2011/0118655 A1

2.US 2010/057147 A1

3.WO 2011/073519

4.WO 2013/130145

5.US 8,758,936

6.WO 2005/079913

7.WO 2014/178943

Claims (28)

1.一种用于电化电池的装置，包括：

-基板材料(65)的第一层(61)，其具有基板的多个第一亲水区和将所述第一亲水区间隔开的至少一个疏水区，所述基板材料的第一层包括制备在至少两个第一亲水区上的至少两个第一电极(66、67)；

-基板材料(65)的第二层(62)，其具有所述基板的多个第二亲水区和将所述第二亲水区间隔开的至少一个疏水区，所述基板材料的第二层包括制备在至少两个第二亲水区上的至少两个第二电极(67、66)；

-一个或多个电导体(68)，其连接至所述第一电极中的至少两个；以及

-其中，所述基板材料(65)的第一层(61)和所述基板材料(65)的第二层(62)放置为位于彼此之上，使得所述至少两个第一电极(66、67)与所述至少两个第二电极(67、66)对齐，以形成至少两个电化电池，用于在所述至少两个亲水区接触到水相液体时产生电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基板材料的第一层和所述基板材料的第二层由相同的基板材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述基板材料的第一层和所述基板材料的第二层是单个基板的不同区域。

4.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述基板材料的第一层和所述基板材料的第二层的所述亲水区面向彼此，且所述第一电极和所述第二电极对齐以形成电极对。

5.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述第一电极包括穿过所述基板材料的第一表面至少部分地被吸收在所述基板材料的第一层内的电极材料层，且所述基板材料的第一层包括位于所述电极材料层和与所述基板材料的所述第一表面相对的所述基板材料的第二表面之间的隔离层。

6.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述第二电极包括穿过所述基板材料的第一表面至少部分地被吸收在所述基板材料的第二层内的电极材料层，且所述基板材料的第一层包括位于所述电极材料层和与所述基板材料的所述第一表面相对的所述基板材料的第二表面之间的隔离层。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述隔离层的厚度d为10-200μm，例如20-100μm。

8.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，进一步包括位于所述基板材料的第一层或第二层之上的基板材料的第三层，其中，所述基板材料的第三层可选地是相同的单个基板的第三区域，所述第三层具有至少一个第三亲水区和至少一个第三疏水区，从而一个或多个第三亲水区与一个或多个第一和第二亲水区对齐。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述基板材料的第三层形成由第三亲水区和第三疏水区组成的液体流引导结构。

10.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，进一步包括位于所述基板材料的第一层或第二层之下的基板材料的第四层，其中，所述基板材料的第四层可选地是相同的单个基板的第四区域。

11.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述第一电极是阳极或阴极，且所述第二电极分别是阴极或阳极。

12.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述第一电极包括阳极和阴极，且所述第二电极分别包括阴极和阳极，其被对齐以形成第一电极阳极和第一电极阴极对以及第二电极阳极和第二电极阴极对。

13.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述基板选自由诸如棉布、粘胶纤维以及聚酰胺的纺织面料、诸如针织织物、网眼织物、纸以及纸板的无纺材料以及诸如GORE-TEX的科技织物组成的多孔基板的组。

14.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，当所述装置接触到水相液体时，在多个第一电极和多个第二电极之间形成原电池。

15.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述原电池串联或并联连接。

16.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，至少一些所述原电池串联连接，且至少一些所述原电池并联连接。

17.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述基板材料(65)的第一层(61)与所述基板材料(65)的第二层(62)至少在所述至少两个第一电极和所述至少两个第二电极的位置处直接接触，所述基板材料(65)的一部分沿所述基板材料(65)的厚度方向将所述至少两个第一电极与所述至少两个第二电极间隔开。

18.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，所述基板材料(65)的第一层(61)与所述基板材料(65)的第二层(62)被布置成在所述至少两个亲水区接触到水相液体时被激活以提供用于产生电压的至少两个电化电池。

19.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，具有非激活状态和激活状态，其中所述装置在所述非激活状态下基本不产生电压，而所述装置在所述激活状态下产生电压。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，当接触到所述水相液体时，所述装置从所述非激活状态变为所述激活状态。

21.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中，当不存在所述水相液体时所述装置为非激活状态。

22.一种在根据前述权利要求中的任意一项所述的装置中产生电压的方法，包括使所述装置的基板与水相液体接触的步骤。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述水相液体选自包括水、尿液、泪液、生理盐水、血液、血浆、脓液、粘液、汗液及其混合液的组。

24.根据权利要求1至21中的任意一项所述的装置，用于治疗疾病。

25.根据权利要求24所述的装置，用于治疗表现为血液循环不良的疾病，例如防止疼痛和糖尿病溃疡、外周动脉疾病、秃头症以及脱发。

26.根据权利要求24所述的装置，用于治疗小病，其中所述小病选自包括创伤、擦伤、疤痕、多汗症以及偏头痛的组。

27.根据权利要求1至21中的任意一项所述的装置，用于促进输送美容、健康、刺激性药物如尼古丁以及个人保健刺激剂到皮肤中。

28.一种生产用于电化电池的装置的方法，包括以下步骤：

-提供基板材料(65)，其具有基板的多个亲水区和将所述亲水区间隔开的至少一个疏水区；

-在所述基板材料的第一层的亲水区上印刷电极(66、67)；

-折叠所述基板材料(65)，以形成：

基板材料(65)的第一层(61)，其具有所述基板的多个第一亲水区和将所述第一亲水区间隔开的至少一个疏水区，所述基板材料的第一层包括制备在至少两个第一亲水区上的至少两个第一电极(66、67)；

基板材料(65)的第二层(62)，其具有所述基板的多个第二亲水区和将所述第二亲水区间隔开的至少一个疏水区，所述基板材料的第二层包括制备在至少两个第二亲水区上的至少两个第二电极(67、66)；

其中，所述基板材料(65)的第一层(61)和所述基板材料(65)的第二层(62)放置为位于彼此之上，使得所述至少两个第一电极(66、67)与所述至少两个第二电极(67、66)对齐，以形成至少两个电化电池，用于在所述至少两个亲水区接触到水相液体时产生电压；

-制作连接至所述第一电极中的至少两个的一个或多个电导体(68)。