[发明专利]具有聚合物电解质和腔体结构的生物医疗通电元件

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请为2015年8月17日提交的美国专利申请14/827,589的部分继续申请，所述美国专利申请要求2014年8月21日提交的美国临时专利申请62/040178的权益。

背景技术

1.技术领域

本发明描述了用于提高电池的性能和生物相容性方面的设计和方法。在一些示例中，以聚合物形式提供电解质并且使用具有腔体的层合结构。

2.相关领域描述

近来，医疗装置的数量开始快速增长并且其功能不断完善。这些医疗装置可包括例如植入式起搏器、用于监测和/或测试生物功能的电子药丸、具有有源部件的外科装置、接触镜片、输注泵和神经刺激器。前述许多医疗装置的功能增加和性能增强已经理论化并得以发展。然而，为了实现在理论上所说的增加的功能，这些装置中的许多现在都需要自备式通电机构，该机构与这些装置的尺寸和形状要求以及新的通电组件的能量要求相容。

一些医疗装置可包括诸如半导体器件的电子部件，这些部件执行多种功能并且可以结合到许多生物相容性和/或植入式装置中。然而，此类半导体部件需要能量，因此，通电元件也应该优选地被包括在此类生物相容性装置中。生物相容性装置的形貌和相对较小的尺寸可为各种功能的限定产生挑战性的环境。在许多示例中，可能重要的是，提供安全、可靠、紧凑和高性价比的机构为生物相容性装置内的半导体组件供电。因此，需要形成用于植入生物相容性装置内或之上的生物相容性通电元件，在生物相容性装置中的这些毫米或更小尺寸的通电元件结构在保持生物相容性的同时也提供了通电元件的增强的功能。

用于为装置供电的一种此类通电元件可能是电池。当在生物医疗型应用中使用电池时，可能重要的是，电池的结构和设计能够固有地抵御材料入侵和散出。聚合物电解质电池设计可实现此类抵御。因此，存在对用于作为生物相容性通电元件的生物相容性聚合物电解质的新型示例的需要。

发明内容

因此，本发明公开了用于在生物相容性通电元件中使用的聚合物电池设计及相关策略和设计。

一个一般的方面包括生物医疗装置，该生物医疗装置包括电活性部件和电池。电池可包括聚合物电解质，其中聚合物电解质包含离子物类。电池还包括二氧化锰阴极。电池还包括第一合物层，第一合物层包括第一腔体，其中第一腔体包含一定量的聚合物电解质。电池还包括第二合物层，第二合物层包括第二腔体，其中第二腔体包含一定量的二氧化锰阴极。生物医疗装置还包括第一封装层，其中第一封装层至少封装电活性部件和电池。

具体实施可包括以下特征中的一者或多者。在所述生物医疗装置中，电池还包括：阳极集流体；阴极集流体；和阳极；其中阳极包含锌，并且其中阳极和阳极集流体是单层。生物医疗装置还包括聚合物电解质，其中电解质包含聚(偏二氟乙烯)。在一些示例中，聚合物电解质包含锌离子。在一些示例中，电池可包含二氧化锰，并且在一些示例中，二氧化锰阴极包含经气流粉碎的电解二氧化锰。电池可由阴极浆料形成，阴极浆料由包含聚合物粘合剂和填料(诸如聚(偏二氟乙烯)和炭黑)的二氧化锰制成。电池可具有由锌形成的阳极，其中锌在一些示例中可为箔形式。

电池可在封装膜中包括密封件，所述封装膜包封超过90％的不用于制备外部触点的电池部分。当与这些层形成在一起时，层合结构可用气密地密封的封装来形成使得电池的厚度小于1mm。在一些示例中，电池厚度小于500微米。在一些另外的示例中，电池的厚度可小于250微米。

电池可形成为片材，并且各电池可由这些片材切割或分割而成。在一些示例中，切割电池的形状可为曲线形状。